JPH089151B2 - 無人搬送車搭載ロボツトの位置補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、無人搬送車にロボットを搭載し、複数の
離れた場所に移動して作業を行えるようにした、無人搬
送車搭載ロボットの位置補正方法に関する。

「従来の技術」 従来、無人搬送車搭載ロボットは、無人搬送車によっ
てロボットを作業位置まで搬送し、続いてロボットが作
業をするという一連の動作を繰り返して、与えられた仕
事を完遂する。

この種のロボットの中には、ワークに関して予め教示
された教示点を記憶し、この記憶をたどってプレイバッ
クするようになっているものがあり、テイーチング・プ
レイバック式のロボットとよばれている。

テイーチィング・プレイバック式のロボットに作業を
行わせる場合、ロボットの操作点（一般にはアーム先
端）とワークとの相対位置を常時把握していなければな
らず、このためには、無人搬送車をワークに対して一定
の位置に停止させなければならない。

これを実現する停止方法として、従来は次の２つの方
法が採られていた。

（１）無人搬送車の停止位置に、機械的位置決め装置、
たとえばレールやコーンに無人搬送車を押し付ける装置
を設け、これによって位置決めする。

（２）視覚センサを用いてワークの位置を確認し、無人
搬送車が正規の位置にあるときの位置とのずれ量によ
り、教示点を補正して動作させる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した従来の位置補正方法では次のよう
な欠点があった。

（Ａ）上記１の方法では、無人搬送車はタイヤ駆動のた
め、横方向の位置決めが難しい。また、すべての作業位
置に位置決め装置を設置しなければならないため、スペ
ースと金額がかさむ。更に、位置決め装置を設置できな
い場所では、位置決めが不可能である。

（Ｂ）上記（２）での方法では、ワークの位置を精密に
把握できる視覚センサは、極めて高価になる。また画像
処理を行わなければならないため、高度の技術力と投資
とが必要になる。

この問題に対し出願人は、無人搬送車に搭載されたロ
ボットを作業位置に搬送し、あらかじめ教示された教示
点に従って、前記作業位置に置かれたワークに作業を為
すようにした無人搬送車搭載ロボットにおいて、前記作
業位置の所定箇所に記録されたマークと、前記ロボット
に取り付けられた画像検出手段とを備え、前記無人搬送
車を前記作業位置近傍に停止した後、前記画像検出手段
で前記マークを検出し、この時のマーク位置と教示時の
マーク位置とのずれ量に基て変換式を作り、この変換式
により前記ロボットの教示点を補正することを特徴とす
る無人搬送車搭載ロボットの位置補正方法をすでに提案
し出願している。（特願昭61−34482参照） この発明によれば、ロボットの位置に応じて教示点を
補正することが可能となるが、たとえばハンドリングを
行う握持部位置についての補正であり、ワークに対する
上記握持部のずれ量が補正により修正されるもので、ワ
ークに対するハンド自体の向きは補正の対象とはされて
いない。このためワークを握持するロボットの場合など
では、作業時ワークを握持する際のワークに対するハン
ド自体の向きが教示時のそれと異なったものとなり、ハ
ンドリングに支障をきたす場合があるという問題があっ
た。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、本
発明の目的はワークに対するたとえばハンドリングの位
置の補正のみならず、ハンド自体の向きをも補正するこ
とにより、作業時におけるワークに対するハンド自体の
向きを教示時と同一にすることのできる無人搬送車搭載
ロボットの位置補正方法を提供することを目的としてい
る。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、無人搬送車に搭載されたロボットを作業
位置に搬送し、あらかじめ教示された教示点に従って、
前記作業位置に置かれたワークに作業を為すようにした
無人搬送車搭載ロボットにおいて、前記作業位置の所定
箇所に記録された２点のマークと、前記ロボットの先端
部に取り付けられた画像検出手段とを備え、前記無人搬
送車を前記作業位置近傍に停止した後、前記画像検出手
段で前記２点のマークを検出し、現在の２点のマーク情
報と教示時の２点のマーク情報との位置と方向のずれ量
に基づいて変換式を作り、この変換式により前記ロボッ
トのハンド先端部およびロボットハンド基部の教示点を
位置補正するとともにワークに対するハンドの方向を補
正することにより上記問題点を解決する手段とする。

「作用」 上記構成によれば、現在の２点のマーク情報と教示時
の２点のマーク情報との位置と方向とのずれ量にもとず
いてワークに対するハンドの方向を容易に補正すること
ができる。

したがって、ワークに対するハンドの方向を教示時と
同一になるように修正し制御することができる。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明
する。

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図である。本
実施例に用いられている無人搬送車は、地上に布設され
た誘導線に沿って走行する誘導無人車、あるいは誘導線
に持たずに走行する、いわゆる自立無人車のいずれであ
ってもよい。

無人搬送車１には、ロボット２が搭載されている。ロ
ボット２は、水平旋回、前後回動および上下回動可能な
アーム３を持っている。アーム３の先端位置には可動部
3aを介して、画像入力装置４とハンド５とが一体に取り
付けられており、これらは、振り、ひねり動作が可能な
ように構成されている。画像入力装置４はCCD（電荷結
合デバイス）等からなる固体撮像素子である。また、ハ
ンド５はワーク６を握持するものである。なお、ワーク
６はロボット２に比べて拡大して描いてある。上記ワー
ク６は、作業台７の上面中央部に形成された枠7aに置か
れ、ロボット２の作業を受けるようになっている。この
作業台７の隅には、２点8a、8bからなるマーク８が書き
込まれている。

このような構成において、無人搬送車１は複数の作業
台７の間を走行し、作業を行う。この場合、無人搬送車
１の停止精度は低くつぎの手順で位置補正を行わなけれ
ばならない。

（１）まず作業に先立って為される教示のときにマーク
８の読み取り作業点を教示する。すなわち画像入力装置
４をマーク８の真上に移動し、この位置を教示するとと
もに、画像入力装置により取り込んだマーク８の画面上
の座標位置を作業動作と共に記憶する。この場合たとえ
ば、ロボット２の脚底部中央を原点とし、画像入力装置
４の水平走査線を平行な方向をＸ軸とする水平直行座標
系Ｘ−Ｙをとり、この座標系におけるマーク８の点8a、
8bの座標を各々（Xa、Ya）、（Xb、Yb）とする（第２図
（ａ））。

（２）次に、無人搬送車１が上記作業点を目標に移動し
てきて停止した場合を考える。停止位置でロボットは教
示された手順で動作し、画像入力装置はマーク８を撮像
する。無人搬送車による位置決め精度は一般に低く、こ
の場合、上記Ｘ−Ｙ座標系での上記マーク８の位置座標
は（１）における教示時に記憶した点8a、8bの位置座標
（Xa、Ya）、（Xb、Yb）と異なったものとなる。すなわ
ち無人搬送車１の位置決め誤差量だけＸ軸、Ｙ軸上の座
標が異なったものとなり、上記Ｘ−Ｙ座標系は第２図
（ａ）に示すＵ−Ｖ座標系に移る。したがって、Ｘ−Ｙ
座標系で教示した教示点Piの座標（Xi、Yi）をＵ−Ｖ座
標系での座標（Ui、Vi）に変換すればワーク６に対し正
しいハンドリング操作を行うことができる。

以下、この変換方法について述べる。

なお、以下の説明において、Ｕ−Ｖ座標系におけるマ
ーク８の点8aの座標を（Ua、Va）、点8bの座標を（Ub、
Vb）とする。

このような設定において、第２図（ｂ）〜（ｄ）に示
す手順で変換方法を述べる。

（１）点8aを原点とし、Ｘ−Ｙ座標系に平行なｘ−ｙ座
標系で教示点Piの座標（xi、yi）をもとめると（第２
図、ｂ参照） xi＝Xi−Xa yi＝Yi−Ya これをマトリックスであらわすと ここでZi、ziは各々Ｘ−Y,x−ｙ各座標系における点P
iの高さ方向の座標であり、これらは不変である。ここ
でＸ−Ｙ座標系とｘ−ｙ座標系との変換を規定するマト
リクスをＡとする。

（２）次に、マーク８の点8bの、ｘ−ｙ座標系における
座標を求めると、第２図（ｂ）のようになる。すなわち
（１）式より（Xb−Xa、Yb−Ya）となる。また、点8bを
時計方向にΔθ回転した点の座標は（Ub−Ua、Vb−Va）
となる。これは、Ｕ−Ｖ座標系平行移動し、原点を（U
a、Va）とした座標系（これは、後述するｕ−ｖ座標系
に他ならない）での点8bの座標に一致する。

これら２つの座標（Xb−Xa、Yb−Ya）、および（Ub−
Ua、ｂ−Va）と原点とを結ぶ直線がｘ軸となす角をα、
βとすると tanα＝（Yb−Ya）／（Xb−Xa） tanβ＝（Vb−Va）／（Ub−Ua） ・・・・（４） またΔθ＝β−αより tanΔθ＝S/T ここで Ｓ＝（Xb−Xa）（Vb−Va）−（Yb−Ya）（Ub−Ua） Ｔ＝（Xb−Xa）（Ub−Ua）−（Yb−Ya）（Vb−Va） したがって Δθ＝ArctanS/T （３）第２図（ｃ）に示すようにｘ−ｙ座標系をΔθ回
転させた場合の新たな座標系をｕ−ｖとすると、座標系
の変換を関係付ける変換マトリクスは （４）第２図（ｄ）に示すように、ｕ−ｖ座標系を平行
８移動して、Ｕ−Ｖ座標系とし、この座標系に置ける点
Piの座標（Ui、Vi）は Ui＝ui＋Ua Vi＝vi＋Va 変換後の点Qiの座標は Qi＝Ｃ・Ｂ・Ａ・Pi でもとめることができる。

なお３次元の場合はマークの点を３次元的に独立な３
点として、これらを２つ以上の画像入力装置で読み取る
ようにすればよい。そして２次元の場合に準じた演算を
行う。すなわち、各座標軸方向の平行移動量と傾斜量に
もとずいて変換式を求め、これらにもとずいて座標変換
をすればよい。

つぎに本実施例の動作について述べる。

まず、最初の教示時に第１図に示す教示点であるＡ点
のみならず、ロボットハンド基部（第１図に示すＢ点）
の位置座標も記憶しておく。そして、プレイバックの際
に上述した変換手段を用いて教示点Ｂに対し位置補正を
おこなう。次にロボットハンド握持部の教示点Ａにたい
し位置補正を行う。

すなわち、上述した座標変換前におけるＡ点の座標を
（α１、β１）、Ｂ点の座標を（α２、β２）とする
と、Ｂ点からＡ点の方向すなわちロボットハンドの方向
は、 θａ＝tan^-1｛（β１−β２）／（α１−α２）｝ として求められる。一方、座標変換後のＡ点の座標を
（α１′、β１′）、Ｂ点の座標を（α２′，β２′）
とすると、Ｂ点からＡ点の方向すなわちロボットハンド
の方向は、 θｂ＝tan^-1｛（β１′−β２′）／（α１′−α
２′）｝ として求められる。

このようにロボットハンドは２つの点によりワークに
たいし補正され位置決めされることになるので、ロボッ
トハンドがワークを握持する場合のハンドリング点の位
置補正が為されるだけでなく、ワークにたいしてのロボ
ットハンドの方向を教示時と同一に補正し規定すること
ができる。

本実施例においてはロボットハンドにおける２つの
点、すなわち握持部における教示点Ａ、およびハンド基
部における教示点Ｂにおいて、ロボットハンドの位置補
正がなされ、この結果ワークにたいするロボットハンド
の方向が規定されたが、他の実施例として、上記２つの
教示点Ａ、Ｂの代わりにハンド基部における教示点Ｂに
ついては上記実施例と同様に位置補正を行い、それから
先のハンド方向の補正に方向余弦を用い、ワークに対す
るロボットハンドの方向を補正制御するようにしてもよ
い。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、無人車の走
行によって移動する無人搬送車搭載ロボットにおいて、
ワークに対するハンドの位置のずれ及びワークに対する
ハンドの方向を補正することができるので、より確実に
ワークを握持することが可能である。また、教示時のマ
ーク位置と実際に作業位置に停止したときのマークの位
置に基づいて位置及び方向の補正を行うので、短時間に
補正演算を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す概略斜視図、
第２図は座標変換を説明するためのグラフである。 １……無人搬送車、２……ロボット、４……画像入力装
置、６……ワーク、８……マーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無人搬送車に搭載されたロボットを作業位
   置に搬送し、あらかじめ教示された教示点に従って、前
   記作業位置に置かれたワークに作業を為すようにした無
   人搬送車搭載ロボットにおいて、 前記作業位置の所定箇所に記録された２点のマークと、
   前記ロボットの先端部に取り付けられた画像検出手段と
   を備え、 前記無人搬送車を前記作業位置近傍に停止した後、前記
   画像検出手段で前記２点のマークを検出し、現在の２点
   のマーク情報と教示時の２点のマーク情報との位置と方
   向のずれ量に基づいて変換式を作り、この変換式により
   前記ロボットのハンド先端部およびロボットハンド基部
   の教示点を位置補正するとともにワークに対するハンド
   の方向を補正することを特徴とする無人搬送車搭載ロボ
   ットの位置補正方法。