JPH0947986A - ロボットハンド及び位置姿勢補正ロボット並びに自動教示ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、簡単な構成でワークの位置・姿勢を
認識して自動的にロボットハンドの把持位置・姿勢を補
正する。 【解決手段】ロボットハンド３の各爪５、６の内面に複
数の距離センサ２０を配置し、これら距離センサ２０か
ら出力される距離情報に基づいてロボットハンド３の位
置及び姿勢を補正し、ロボットハンド３によりワーク８
を把持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを把持する
ロボットハンド及びこのロボットハンドのワークに対す
る位置・姿勢の補正を行う位置姿勢補正ロボット並びに
ワークに対する作業の教示を行う自動教示ロボットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１０はロボットの構成図である。取付
け台１には、多関節のロボットアーム２が動作自在に設
けられている。このロボットアーム２の先端部には、ロ
ボットハンド３が動作自在に連結され、かつＣＣＤカメ
ラ４が取り付けられている。このうちロボットハンド３
は、各爪５、６を把持動作自在に設けられている。

【０００３】又、ＣＣＤカメラ４の撮像により得られた
画像信号は、画像処理装置７に送られ、ここでワーク８
の位置・姿勢が認識されている。このような構成であれ
ば、ロボットに対するワーク８の把持等の作業に対する
教示が行われ、この教示に従ってロボットが動作する。

【０００４】すなわち、ロボットアーム２の動作により
ロボットハンド３がワーク８の上方に配置され、この状
態にＣＣＤカメラ４はワーク８を撮像してその画像信号
を出力する。

【０００５】画像処理装置７は、ＣＣＤカメラ４からの
画像信号を取り込み、この画像信号からワーク８の位置
・姿勢を認識し、かつこの認識結果に基づいてワーク８
を把持するためにロボットハンド３の把持位置・姿勢を
補正する。

【０００６】この把持位置・姿勢の補正の後、ロボット
アーム２を動作させるとともにロボットハンド３を把持
動作させてワーク８を把持し、このワーク８を例えば所
定位置に搬送する。

【０００７】一方、図１１は他のロボットの構成図であ
る。このロボットは、複数のワーク台（装置）、例えば
３台のワーク台１０〜１２にそれぞれ載っている各ワー
ク８に対して作業を行うものである。

【０００８】これらワーク台１０〜１２の上方には、移
動レール１３が配設され、この移動レール１３に移動支
持部１４を介してロボットアーム１５が設けられてい
る。そして、このロボットアーム１５の先端部には、ロ
ボットハンド１６が動作自在に連結されている。

【０００９】このような構成であれば、複数のワーク８
に対する各一点一点の把持ポイントの教示が行われ、こ
の教示に従ってロボットが動作する。すなわち、ロボッ
トアーム１５の動作によりロボットハンド１６が、先ず
ワーク台１０上の所定のワーク８の上方に配置され、続
いてこのワーク８に対して把持を行い、所定位置に搬送
する。

【００１０】この後、ロボットは、同じワーク台１０上
の次のワーク８に対する把持、搬送の作業を行い、以
下、他のワーク台１１、１２に載せられている各ワーク
８に対する把持、搬送の作業を行う。

【００１１】ところで、上記ワーク８を把持する各ロボ
ットでは、ワーク８に対する把持等の繰り返し作業によ
り、なんらかの影響でワーク８の位置・姿勢が変化する
ことがある。

【００１２】このようにワーク８の位置・姿勢が変化し
た場合、ワーク８を正確に把持するためにロボットに対
して各ワーク８の一点一点に対する再教示が必要とな
る。そこで、ＣＣＤカメラ４によりワーク８の画像を取
り込んでワーク８の位置・姿勢を認識し、これをロボッ
トアーム２及びロボットハンドの位置・姿勢にフィード
バックすることで、ワーク８を把持できるシステムに構
築している。

【００１３】しかしながら、このようなロボットでは、
ロボットアーム２の取付け台１とワーク８を載せている
ワーク台（作業台）との位置関係が不変な場合、例えば
ワーク台をメンテナンスするために移動したりすると、
このワーク台を再び元の位置に高精度に戻せるとは限ら
ない。

【００１４】このため、ワーク台に載っている各ワーク
８に対する全ての把持ポイントをロボットに対して再教
示しなければならず、この再教示に非常に手間がかか
り、そのうえ生産ラインにおいては生産効率が低下す
る。

【００１５】又、ＣＣＤカメラ４及び画像処理装置７を
用いてワーク８の位置・姿勢を認識するように構築して
も、ロボットのシステムとして大型となり、かつ高コス
トとなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように把持ポイ
ントが変わった場合には、ロボットに対して把持ポイン
トを再教示するのに非常に手間がかかり、又、ワーク８
の位置・姿勢を認識するように構築しても、ロボットの
システムとして大型化、高コストとなる。

【００１７】そこで本発明は、簡単な構成で位置・姿勢
に対する補正ができるロボットハンドを提供することを
目的とする。又、本発明は、簡単な構成でワークの位置
・姿勢を認識して自動的にロボットハンドの把持位置・
姿勢を補正できる位置姿勢補正ロボットを提供すること
を目的とする。又、本発明は、ワークの位置ずれを認識
して自動的に再教示ができる自動教示ロボットを提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、少な
くとも互いに対向配置された各爪の内面に、少なくとも
１つの距離センサを設けて上記目的を達成しようとする
ロボットハンドある。請求項２によれば、少なくとも互
いに対向配置された各爪の内面に、少なくとも１対の投
受光センサを設けて上記目的を達成しようとするロボッ
トハンドある。

【００１９】請求項３によれば、ワークを把持するとき
のロボットハンドの位置・姿勢を補正する位置姿勢補正
ロボットにおいて、少なくともロボットハンドにおける
各爪の内面に設けられた少なくとも１つの距離センサ
と、この距離センサから出力されるワークに対する距離
情報を読み込んでロボットハンドの位置及び姿勢を補正
する位置姿勢補正手段と、を備えて上記目的を達成しよ
うとする位置姿勢補正ロボットである。

【００２０】請求項４によれば、ロボットハンドにおけ
る各爪の内面に複数の距離センサを縦横に配置した位置
姿勢補正ロボットである。請求項５によれば、位置姿勢
補正手段は、距離センサからの距離情報からワークに対
する爪の深度、爪の内面とワーク面とが平行であるか否
か、及びロボットハンドの中心とワークの中心とが一致
しているか否かを認識する機能を有する位置姿勢補正ロ
ボットである。

【００２１】請求項６によれば、位置姿勢補正手段は、
爪の深度又はロボットハンドの中心とワークの中心とが
一致しているか否かの認識結果に基づいてロボットハン
ドの位置補正を行い、かつ爪の内面とワークの面とが平
行であるか否かの認識結果に基づいてロボットハンドの
姿勢補正を行う機能を有する位置姿勢補正ロボットであ
る。

【００２２】請求項７によれば、ワーク台上に載置され
たワークに対する作業をロボットに教示して作業を実行
する自動教示ロボットにおいて、ロボットハンドにおけ
る少なくとも互いに対向配置された各爪の内面に設けら
れた少なくとも１対の投受光センサと、ワーク台に設け
られた少なくとも２本の基準ポールと、ロボットを動作
させてロボットハンドの各爪の間に各基準ポールを通過
させ、このときの投受光センサから出力される受光信号
に基づいて各基準ポールの位置を認識する位置認識手段
と、この位置認識手段により認識された各基準ポールが
位置ずれていれば、この位置ずれに基づいてワークに対
する作業をロボットに再教示する再教示手段と、を備え
て上記目的を達成しようとする自動教示ロボットであ
る。

【００２３】請求項８によれば、ロボットハンドにおけ
る各爪の内面に複数対の投受光センサを直線的に配列し
た自動教示ロボットである。請求項９によれば、位置認
識手段は、ロボットハンドを基準ポールに対して互いに
直交する２方向に移動して各爪の間に各基準ポールを通
過させ、各基準ポールの平面及び高さ位置を認識する機
能を有する自動教示ロボットである。

【００２４】請求項１０によれば、ワーク台上に載置さ
れたワークに対する作業をロボットに教示して作業を実
行する自動教示ロボットにおいて、ロボットハンドにお
ける少なくとも互いに対向配置された各爪の内面に設け
られた少なくとも１つの距離センサと、ワーク台に設け
られた少なくとも２本の基準ポールと、ロボットを動作
させてロボットハンドの各爪の間に各基準ポールを通過
させ、このときの距離センサから出力される距離情報に
基づいて各基準ポールの位置を認識する位置認識手段
と、この位置認識手段により認識された各基準ポールの
位置に基づいてワークに対する作業をロボットに再教示
する再教示手段と、を備えて上記目的を達成しようとす
る自動教示ロボットである。

【００２５】上記請求項１によれば、ロボットハンドに
おける各爪の内面に少なくとも１つの距離センサを設
け、この距離センサによって検出されるワークとの距離
情報に基づいてロボットハンドの位置・姿勢に対する補
正が簡単な構成で行える。

【００２６】上記請求項２によれば、ロボットハンドに
おける各爪の内面に少なくとも１つの投受光センサを設
け、この投受光センサから出力される受光信号に基づい
てロボットハンドの位置・姿勢に対する補正が簡単な構
成で行える。

【００２７】上記請求項３によれば、ロボットハンドに
よりワークを把持する場合、ロボットハンドの各爪の内
面に設けられた距離センサにより、例えば各爪の内面と
ワークとの距離情報を検出する。そして、位置姿勢補正
手段では、この距離センサから出力されるワークに対す
る距離情報を読み込み、この距離情報に基づいてロボッ
トハンドの位置及び姿勢を補正する。この位置及び姿勢
の補正の後、ロボットハンドによりワークが把持され
る。このように簡単な構成でワークの位置・姿勢を認識
して自動的にロボットハンドの把持位置・姿勢を補正が
できる。

【００２８】上記請求項４によれば、ロボットハンドに
よりワークを把持する場合、ロボットハンドの各爪の内
面に縦横に複数の距離センサを設ければ、これら距離セ
ンサの距離情報に基づいてワークに対する爪の深度や爪
の内面とワーク面とが平行であるか否か、及びロボット
ハンドの中心とワークの中心とが一致しているかを認識
できるものとなる。

【００２９】上記請求項５によれば、ロボットハンドに
よりワークを把持する場合、ロボットハンドの各爪の内
面に設けられた複数の距離センサにより、例えば各爪の
内面とワークとの複数の距離情報を検出する。そして、
位置姿勢補正手段では、これら距離センサから出力され
るワークに対する各距離情報を読み込み、この距離情報
に基づいて距離センサからの距離情報からワークに対す
る爪の深度、爪の内面とワーク面とが平行であるか否
か、及びロボットハンドの中心とワークの中心とが一致
しているか否かを認識する。

【００３０】上記請求項６によれば、ロボットハンドに
よりワークを把持する場合、ロボットハンドの各爪の内
面に設けられた複数の距離センサにより検出された複数
の距離情報に基づいて距離センサからの距離情報からワ
ークに対する爪の深度、爪の内面とワーク面とが平行で
あるか否か、及びロボットハンドの中心とワークの中心
とが一致しているか否かを認識すると、ワークに対する
爪の深度及びロボットハンドの中心とワークの中心とが
一致しているか否かを認識結果に基づいてロボットハン
ドの位置補正を行い、かつ爪の内面とワークの面とが平
行であるか否かの認識結果に基づいてロボットハンドの
姿勢補正を行う。この位置及び姿勢の補正の後、ロボッ
トハンドによりワークが把持される。このように簡単な
構成でワークの位置・姿勢を認識して自動的にロボット
ハンドの把持位置・姿勢を補正ができる。

【００３１】上記請求項７によれば、ワークに対する作
業をロボットに教示して作業を実行する場合、ワークの
位置ずれの補正は、ワーク台に設けられた基準ポールに
対してロボットハンドを移動させ、このロボットハンド
の各爪の間に基準ポールを通過させる。そうするとロボ
ットハンドの各爪の内面に設けられた投受光センサから
出力される受光信号に基づいて位置認識手段によって各
基準ポールの位置が認識され、この認識された各基準ポ
ールが位置ずれていれば、再教示手段により位置ずれに
基づいてロボットに対する作業の再教示が行われる。そ
して、この再教示された作業に従ってロボットの作業が
実行される。このようにワークの位置ずれを認識して自
動的に再教示ができる。

【００３２】上記請求項８によれば、ロボットハンドに
おける各爪の内面に複数対の投受光センサを直線的に配
列することにより、これら投受光センサの各受光信号に
基づいて各基準ポールの平面及び高さ位置が認識できる
ものとなる。

【００３３】上記請求項９によれば、ワークに対する作
業をロボットに教示して作業を実行する場合、ワークの
位置ずれの補正は、ワーク台に設けられた基準ポールに
対してロボットハンドを基準ポールに対して互いに直交
する２方向に移動させ、このロボットハンドの各爪の間
に基準ポールを通過させる。そうするとロボットハンド
に設けられた複数対の投受光センサから出力される各受
光信号に基づいて位置認識手段によって各基準ポールの
平面及び高さ位置が認識され、この認識結果から各基準
ポールが位置ずれていれば、再教示手段により位置ずれ
に基づいてロボットに対する作業の再教示が行われる。
そして、この再教示された作業に従ってロボットの作業
が実行される。このようにワークの位置ずれを認識して
自動的に再教示ができる。

【００３４】上記請求項１０によれば、ワークに対する
作業をロボットに教示して作業を実行する場合、ワーク
の位置ずれの補正は、ワーク台に設けられた基準ポール
に対してロボットハンドを移動させ、このロボットハン
ドの各爪の間に基準ポールを通過させる。そうするとロ
ボットハンドの各爪の内面に設けられた距離センサから
出力される距離情報に基づいて位置認識手段によって各
基準ポールの位置が認識され、この認識された各基準ポ
ールが位置ずれしていれば、再教示手段により位置ずれ
に基づいてロボットに対する作業の再教示が行われる。
そして、この再教示された作業に従ってロボットの作業
が実行される。このようにワークの位置ずれを認識して
自動的に再教示ができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１０と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。図１は本発明の請
求項３〜６に対応する位置姿勢補正ロボットの構成図で
ある。

【００３６】ロボットハンド３の各爪５、６の各内面に
は、少なくとも１つの距離センサ２０、ここでは複数の
距離センサ２０が配置されている。これら距離センサ２
０は、各爪５、６の各把持面に対して垂直方向の距離を
測定する機能を有している。

【００３７】図２はロボットハンド３における複数の距
離センサ２０の配置図である。これら距離センサ２０
は、各爪５、６の各内面においてそれぞれ複数づつ縦横
に配列され、かつ各爪５、６において内設されている。

【００３８】又、これら距離センサ２０は、各爪５、６
にそれぞれ配列された各距離センサ２０同士が互いに対
向しないようにずれて配置されている。一方、制御系に
ついて説明すると、主制御部２１に対して入力部２２及
び距離メモリ２３が接続され、かつ主制御部２１から発
せられる指令により教示部２４及びロボット駆動部２５
が作動するものとなっている。

【００３９】このうち距離メモリ２３には、入力部２２
を通して各距離センサ２０により測定された各距離情報
が記憶されるものとなっている。教示部２４は、教示さ
れたワーク８に対する把持ポイントやその把持作業を記
憶し、かつワーク８に対する把持等の作業を実行する場
合に教示内容を読み出してロボット駆動部２５に送る機
能を有している。

【００４０】ロボット駆動部２５は、教示部２４から送
られてくる教示内容に従ってロボットアーム２及びロボ
ットハンド３を駆動する機能を有している。又、制御系
は、主制御部２１から発せられる指令により作動する位
置姿勢補正手段２６が備えられている。

【００４１】この位置姿勢補正手段２６は、深度演算部
２７、平行配置部２８、中心判定部２９、位置補正部３
０及び姿勢補正部３１の各機能を有している。深度演算
部２７は、距離メモリ２３に記憶された各距離情報に基
づき、各距離センサ２０のうちワーク８までの距離を測
定している距離センサ２０と、対向する爪５又は６の内
面までの距離を測定している距離センサとの境界を判定
し、この境界位置からワーク８に対するロボットハンド
３の高さつまり深度を認識する機能を有している。

【００４２】平行配置部２８は、距離メモリ２３に記憶
された各距離情報に基づき、各距離センサ２０のうちワ
ーク８までの距離を測定している各距離センサ２０の各
距離が等しいか否かを判定し、各爪５、６の各内面がワ
ーク８の面に対して平行に配置されているかを認識する
機能を有している。

【００４３】中心判定部２９は、距離メモリ２３に記憶
された各距離情報に基づき、一方の爪５に配置された各
距離センサ２０によるワーク８の面までの測定距離と、
他方の爪６に配置された各距離センサ２０によるワーク
８の面までの測定距離とが等しいか否かを判定し、ロボ
ットハンド３の中心がワーク８の中心に一致しているか
を認識する機能を有している。

【００４４】位置補正部３０は、深度演算部２７により
認識されたワーク８に対するロボットハンド３の深度、
又は中心判定部２９により認識されたロボットハンド３
の中心とワーク８の中心との一致の結果に基づいて、ロ
ボットハンド３の中心とワーク８の中心とを一致させる
ロボットハンド３の位置補正指令をロボット駆動部２５
にフィードバックする機能を有している。

【００４５】姿勢補正部３１は、平行配置部２８により
認識された各爪５、６の内面とワーク８の面との平行で
あるか否かの認識結果に基づいて、各爪５、６の内面と
ワーク８の面とを平行にするロボットハンド３の姿勢補
正指令をロボット駆動部２５にフィードバックする機能
を有している。

【００４６】主制御部２１は、図３に示す把持位置・姿
勢の自動補正アルゴリズムに従って指令を発し、入力部
２２、距離メモリ２３、教示部２４、ロボット駆動部２
５及び位置姿勢補正手段２６を動作制御する機能を有し
ている。

【００４７】次に上記の如く構成された位置姿勢補正ロ
ボットの動作について説明する。ロボットアーム２及び
ロボットハンド３を動作させてワーク８に対する把持等
の作業を行う場合、ステップ＃１において、教示部２４
は、教示されたワーク８に対する把持ポイントやその把
持作業等の教示内容を読み出し、この教示内容をロボッ
ト駆動部２５に送る。

【００４８】ロボット駆動部２５は、教示部２４から送
られてくる教示内容に従ってロボットアーム２及びロボ
ットハンド３を駆動する。これにより、ロボットハンド
３は、教示内容の目標位置及び姿勢に従ってワーク８の
上方、すなわち図２(a)(b)に示すようにワーク８を各爪
５、６の内側に存在する目標位置及び姿勢になるように
動作する。

【００４９】次に各爪５、６内面に配置された各距離セ
ンサ２０は、ステップ＃２において、それぞれワーク８
の面との距離、又は対向する爪５又は６の内面までの距
離を測定し、その距離情報を出力する。これら距離セン
サ２０から出力される各距離情報は、入力部２２を通し
て距離メモリ２３に記憶される。

【００５０】このように各距離センサ２０の各距離情報
が読み込まれると、ステップ＃３に移り、ここで深度演
算部２７は、距離メモリ２３に記憶された各距離情報を
読み出し、これら距離情報に基づいて各距離センサ２０
のうちワーク８までの距離を測定している距離センサ２
０と、対向する爪５又は６の内面までの距離を測定して
いる距離センサとの境界を判定し、この境界位置からワ
ーク８に対するロボットハンド３の深度を認識する。

【００５１】続いてステップ＃４において、平行配置部
２８は、距離メモリ２３に記憶された各距離情報を読み
出し、これら距離情報に基づいて各距離センサ２０のう
ちワーク８までの距離を測定している各距離センサ２０
の各距離が等しいか否かを判定し、各爪５、６の各内面
がワーク８の面に対して平行に配置されているかを認識
する。

【００５２】さらにステップ＃５において、中心判定部
２９は、距離メモリ２３に記憶された各距離情報を読み
出し、これら距離情報に基づいて一方の爪５に配置され
た各距離センサ２０によるワーク８の面までの測定距離
と、他方の爪６に配置された各距離センサ２０によるワ
ーク８の面までの測定距離とが等しいか否かを判定し、
ロボットハンド３の中心がワーク８の中心に一致してい
るかを認識する。

【００５３】このような認識の結果、ワーク８に対する
ロボットハンド３の深度が許容範囲内にあり、各爪５、
６の内面とワーク８の面とが平行に配置され、かつロボ
ットハンド３の中心とワーク８の中心とが一致していれ
ば、ステップ＃６に移り、ロボットハンド３に対する位
置・姿勢の補正を行わず、ロボットハンド３はワーク８
を把持する。

【００５４】ところが、ワーク８に対するロボットハン
ド３の深度、又はロボットハンド３の中心とワーク８の
中心とが一致していなければ、ステップ＃７に移り、こ
こで位置補正部３０は、ワーク８に対するロボットハン
ド３の深度を許容範囲内になるようにロボットハンド３
の位置補正指令をロボット駆動部２５にフィードバッ
ク、又はロボットハンド３の中心とワーク８の中心とを
一致させるロボットハンド３の位置補正指令をロボット
駆動部２５にフィードバックする。

【００５５】又、各爪５、６の内面とワーク８の面とが
平行でなければ、ステップ＃８に移り、ここで姿勢補正
部３１は、各爪５、６の内面とワーク８の面とを平行に
するロボットハンド３の姿勢補正指令をロボット駆動部
２５にフィードバックする。

【００５６】このような位置・姿勢の補正の後、ワーク
８に対するロボットハンド３の深度が許容範囲内とな
り、各爪５、６の内面とワーク８の面とが平行に配置さ
れ、かつロボットハンド３の中心とワーク８の中心とが
一致すれば、ステップ＃６に移り、ロボットハンド３は
ワーク８を把持する。

【００５７】このように上記第１の実施の形態において
は、ロボットハンド３の各爪５、６の内面に複数の距離
センサ２０を配置し、これら距離センサ２０から出力さ
れる距離情報基づいてロボットハンド３の位置及び姿勢
を補正し、ロボットハンド３によりワーク８を把持する
ようにしたので、簡単な構成でワーク８の位置・姿勢を
認識して自動的にロボットハンド３の把持位置・姿勢を
補正できる。

【００５８】そのうえ、ワーク８に対する深度、爪５、
６の内面とワーク８面とが平行であるか否か、ロボット
ハンド３の中心とワーク８の中心とが一致しているか否
かを認識するので、正確にワーク８を把持できる位置に
ロボットハンド３の位置・姿勢を自動的にかつ高精度に
補正できる。

【００５９】又、画像処理装置を備える必要がないの
で、システム的にも小型化を図ることができ、低コスト
を実現できる。さらに、ワーク８とロボットとの位置関
係にずれが生じた場合でも、ワーク８がロボットハンド
３の各爪５、６内に入る程度の誤差であれば、再教示の
必要はない。

【００６０】最初に教示を行う場合、高精度に教示する
必要はなく、ロボット側で自動的に補正できる。なお、
上記第１の実施の形態は、次の通り変形してもよい。

【００６１】例えば、距離センサ２０は、図４に示すよ
うに各爪５、６の内面に限らず、各爪５、６の上面に複
数配置してもよい。このように複数の距離センサ２０を
配置すれば、各爪５、６の上面に配置された各距離セン
サ２０の各距離情報からワーク８の高さ情報を付加する
ことができる。又、これら距離センサ２０の各距離情報
からワーク８の三次元情報を得ることができ、特に球体
に対する三次元情報を得ることができる。

【００６２】又、距離センサ２０は、ロボットハンド３
以外の自由度のあるロボットアーム２の部分に取り付け
ても同様の効果を奏することができる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１１と同一部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略する。

【００６３】図５は本発明の請求項７〜９に対応する自
動教示ロボットの構成図である。ロボットハンド１６の
各爪４０、４１の内面には、少なくとも一対の投受光セ
ンサ４２が設けられている。

【００６４】図６(a)(b)はかかるロボットハンド１６に
おける各投受光センサ４２の配置図である。すなわち、
ロボットハンド１６の各爪４０、４１の内面には、５対
の投受光センサ４２が、各爪４０、４１の元から先端に
向かって直線的に１列に配列されている。

【００６５】これら投受光センサ４２は、それぞれ発光
素子４３と受光素子４４とを対向配置したもので、一方
の爪４０に５つの発光素子４３を１列に配列し、他方の
爪４１に５つの発光素子４４を１列に配列している。

【００６６】各ワーク台１０〜１２には、その両端部に
各基準ポール４５が立設されている。すなわち、各ワー
ク台１０〜１２には、それぞれ２本の基準ポール４５が
立設されている。

【００６７】一方、制御系について説明すると、主制御
部４６に対して入力部４７及び受光メモリ４８が接続さ
れ、かつ主制御部４６から発せられる指令により教示部
４９及びロボット駆動部５０が作動するものとなってい
る。

【００６８】このうち受光メモリ４８には、入力部４７
を通して各投受光センサ４２から出力される各受光信号
が記憶されるものとなっている。教示部４９は、教示さ
れたワーク８に対する把持ポイントやその把持作業を記
憶し、かつワーク８に対する把持等の作業を実行する場
合に教示内容を読み出してロボット駆動部５０に送る機
能を有している。

【００６９】このロボット駆動部５０は、教示部４９か
ら送られてくる教示内容に従って移動支持部１４、ロボ
ットアーム１５及びロボットハンド１６を駆動する機能
を有している。

【００７０】又、制御系は、主制御部４６から発せられ
る指令により位置認識部５１及び再教示部５２が作動す
るものとなっている。このうち位置認識部５１は、ロボ
ットハンド１６を各基準ポール４５に対して互いに直交
する２方向、つまりｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して各
爪４０、４１の間に各基準ポール４５を通過させ、これ
ら基準ポール４５の平面及び高さ位置，つまりｘｙｚ座
標を認識する機能を有している。

【００７１】なお、この位置認識部５１には、各基準ポ
ール４５の位置情報、例えばワーク台１０において２本
の基準ポール４５間の距離、ワーク台１０上における位
置座標が記憶されている。

【００７２】再教示部５２は、位置認識部５１により認
識された各基準ポール４５のｘｙｚ座標に基づいて教示
部４９に記憶されているワーク８に対する作業の教示内
容を再教示する機能を有している。

【００７３】主制御部４６は、図７に示す位置ずれの自
動補正アルゴリズムに従って指令を発し、入力部４７、
受光メモリ４８、教示部４９、ロボット駆動部５０、位
置認識部５１及び再教示部５２を動作制御する機能を有
している。

【００７４】次に上記の如く構成された自動教示ロボッ
トの動作について説明する。ロボットアーム１５及びロ
ボットハンド１６を動作させてワーク８に対する把持等
の作業を行う場合、教示部４９には、ステップ＃１０に
おいて各ワーク台（装置）１０〜１２上の各ワーク８の
相対位置が入力され、次のステップ＃１１において各ワ
ーク台１０〜１２の位置・向きが教示される。

【００７５】続いて教示部４９は、ステップ＃１２にお
いて、各ワーク８の各ワーク台１０〜１２上における相
対位置及び各ワーク台１０〜１２の位置・向きに基づい
て各ワーク８の相対位置を計算して求める。

【００７６】次に教示部４９は、ステップ＃１３におい
て、各ワーク台１０〜１２上の各ワーク８の相対位置が
所定の位置からずれているかを判断し、各ワーク８に位
置ずれがなければ、ステップ＃１４に移ってロボット駆
動部５０に対し、教示されたワーク８に対する把持ポイ
ントやその把持作業等の教示内容を送る。

【００７７】このロボット駆動部２５は、教示部２４か
ら送られてくる教示内容に従ってロボットアーム１５及
びロボットハンド１６を駆動する。これにより、ロボッ
トハンド３は、教示内容の目標位置及び姿勢に従ってワ
ーク８の上方に移動し、続いて各爪５、６によりワーク
８を把持動作する。

【００７８】これ以降、ロボットは、同じワーク台１０
上の次のワーク８に対する把持、搬送の作業を行い、以
下、他のワーク台１１、１２に載せられている各ワーク
８に対する把持、搬送の作業を繰り返し行う。

【００７９】ところで、このような各ワーク８に対する
把持等の繰り返し作業により、なんらかの影響、例えば
各ワーク台１０〜１２のメンテナンス等による移動によ
り各ワーク８の位置・姿勢が変化することがある。

【００８０】このようにワーク８の位置・姿勢が変化す
ると、ステップ＃１３からステップ＃１５に移って各ワ
ーク台１０〜１２の位置・向きの再教示が行われる。す
なわち、位置認識部５１は、ロボットハンド１６を各基
準ポール４５に対してｘ軸及びｙ軸方向にそれぞれ移動
して各爪４０、４１の間に各基準ポール４５を通過させ
る移動指令をロボット駆動部５０に送出する。

【００８１】このロボット駆動部５０は、かかる移動指
令に従ってロボットアーム１５及びロボットハンド１６
を移動動作し、ロボットハンド１６の各爪４０、４１の
間に各基準ポール４５を通過させる。

【００８２】例えば、ワーク台１０の一方の基準ポール
４５に対し、図８に示すようにロボットハンド１６をｙ
軸方向に移動させ、各爪４０、４１の間に各基準ポール
４５を通過させる。

【００８３】このとき、各投受光センサ４２間に基準ポ
ール４５が通過すると、その受光素子４４がオン状態か
らオフ状態になる。なお、これら受光素子４４のオン状
態からオフ状態となる受光信号は、受光メモリ４８に記
憶される。

【００８４】位置認識部５１は、この受光素子４４のオ
ン状態からオフ状態に切り替わるときのロボットの位置
・姿勢状態をエンコーダ等により検知し、各爪４０、４
１内の各発光素子４３が発光する光の平面内に基準ポー
ル４５が存在することが認識、すなわち基準ポール４５
のｘ座標を認識する。

【００８５】次に上記一方の基準ポール４５に対し、図
８に示すようにロボットハンド１６を９０度回転させて
ｘ軸方向に移動させ、各爪４０、４１の間に各基準ポー
ル４５を通過させる。

【００８６】このとき、上記同様に各投受光センサ４２
間に基準ポール４５が通過すると、その受光素子４４が
オン状態からオフ状態になるので、位置認識部５１は、
この受光素子４４のオン状態からオフ状態に切り替わる
ときのロボットの位置・姿勢状態をエンコーダ等により
検知し、各爪４０、４１内の各発光素子４３が発光する
光の平面内に基準ポール４５が存在し、ｙ座標を認識す
る。

【００８７】このように位置認識部５１は、基準ポール
４５のｘ座標、ｙ座標をそれぞれ認識することで、基準
ポール４５のｘｙ座標を認識する。次に位置認識部５１
は、全ての投受光センサ４２の各受光信号からオフ状態
に切り替わった投受光センサ４２と切り替わらない投受
光センサ４２との境界を判断し、この境界位置を基準ポ
ール４５の高さ、つまりｚ座標を認識する。

【００８８】このように位置認識部５１は、２本の基準
ポール４５のｘｙｚ座標を認識することになり、例えば
ワーク台１０において２本の基準ポール４５間の距離、
ワーク台１０上における位置座標を認識しているので、
ワーク台１０の位置・姿勢を認識し、さらにワーク台１
０に対する各ワーク８の相対位置座標が既知であること
からワーク台１０上の全てのワーク８の位置座標を認識
する。

【００８９】これにより位置認識部５１は、各ワーク台
１０〜１２上の各ワーク８の位置ずれ前の座標を認識し
ているので、今回認識した各ワーク８の座標から位置ず
れ量を認識する。

【００９０】次に再教示部５２は、ステップ＃１６にお
いて、位置認識部５１により認識された各ワーク８の位
置ずれ量に基づいて教示部４９に記憶されている各ワー
ク８に対する作業の教示内容を再教示する。

【００９１】この再教示の後、教示部４９は、ステップ
＃１４に移ってロボット駆動部５０に対し、再教示され
たワーク８に対する把持ポイントやその把持作業等の教
示内容を送る。

【００９２】これにより、ロボットは、ワーク台１０上
の各ワーク８に対する把持、搬送の作業を行い、以下、
他のワーク台１１、１２に載せられている各ワーク８に
対する把持、搬送の作業を繰り返し行う。

【００９３】このように上記第２の実施の形態において
は、各ワーク台１０〜１２に設けられた各基準ポール４
５に対してロボットハンド１６の各爪４０、４１を通過
させ、このときの各投受光センサ４２から出力される各
受光信号に基づいて各基準ポール４５のｘｙｚ座標を認
識し、各ワーク８に位置ずれがあれば、ロボットに対す
る作業の再教示を行うので、各ワーク８に対する把持等
の繰り返し作業により、なんらかの影響、例えば各ワー
ク台１０〜１２のメンテナンス等による移動により各ワ
ーク８の位置・姿勢が変化しても、各ワーク台１０〜１
２の位置・向きを再教示するだけで、各ワーク８の位置
ずれに基づいて自動的に再教示ができる。

【００９４】従って、各ワーク８の把持ポイントを一点
一点再教示しなくてもよく、段取り時間を削減できる。
そのうえ、微小な位置ずれを起こした場合でも、自動で
ワーク台１０〜１２だけの教示を行なうことで、人間が
行う再教示の手間を省き、段取り時間を短縮できる。

【００９５】なお、上記第２の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、ワーク台１０〜１２のずれが
１８０度回転していた場合、これらワーク台１０〜１２
上の基準ポール４５を３本にすれば対応できる。

【００９６】又、基準ポール４５が高さ方向にずれるこ
とがなければ、投受光センサ４２を一対のみ各爪４０、
４１間に設けるだけでもよい。又、投受光センサ４２
は、ロボットハンド３以外の自由度のあるロボットアー
ム２の部分に取り付けても同様の効果を奏することがで
きる。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００９７】図９は本発明の請求項１０に対応する自動
教示ロボットの構成図である。ロボットハンド１６の一
方の爪４０の内面には、少なくとも一対の距離センサ６
０、例えば５対の投受光センサ６０が、各爪４０、４１
の元から先端に向かって直線的に１列に配列されてい
る。

【００９８】なお、これら距離センサ６０は、他方の爪
４１の内面に配置されてもよい。一方、制御系について
説明すると、主制御部４６に対して距離メモリ６１が接
続され、かつ主制御部４６から発せられる指令により位
置認識部６２及び再教示部６３が作動するものとなって
いる。

【００９９】このうち位置認識部６２は、ロボットハン
ド１６を各基準ポール４５に対して互いに直交する２方
向、つまりｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して各爪４０、
４１の間に各基準ポール４５を通過させ、このときの各
距離センサ６０からの各距離情報に基づいて各基準ポー
ル４５のｘｙｚ座標を認識する機能を有している。

【０１００】再教示部６３は、位置認識部６２により認
識された各基準ポール４５のｘｙｚ座標に基づいて教示
部４９に記憶されているワーク８に対する作業の教示内
容を再教示する機能を有している。

【０１０１】次に上記の如く構成された自動教示ロボッ
トの動作について説明する。ワーク８に対する把持等の
作業を行う場合、教示部４９には、各ワーク台（装置）
１０〜１２上の各ワーク８の相対位置が入力され、次に
各ワーク台１０〜１２の位置・向きが教示される。

【０１０２】続いて教示部４９は、各ワーク８の各ワー
ク台１０〜１２上における相対位置及び各ワーク台１０
〜１２の位置・向きに基づいて各ワーク８の相対位置を
計算して求める。

【０１０３】次に教示部４９は、各ワーク台１０〜１２
上の各ワーク８の相対位置が所定の位置からずれている
かを判断し、各ワーク８に位置ずれがなければ、ロボッ
ト駆動部５０に対し、教示されたワーク８に対する把持
ポイントやその把持作業等の教示内容を送る。これによ
り、ロボットハンド３は、教示内容の目標位置及び姿勢
に従ってワーク８の上方に移動し、続いて各爪５、６に
よりワーク８を把持動作する。そして、ロボットは、各
ワーク台１０〜１２に載せられている各ワーク８に対す
る把持、搬送の作業を繰り返し行う。

【０１０４】ところで、このような各ワーク８に対する
把持等の繰り返し作業により、なんらかの影響、例えば
各ワーク台１０〜１２のメンテナンス等による移動によ
り各ワーク８の位置・姿勢が変化すると、各ワーク台１
０〜１２の位置・向きの再教示が行われる。

【０１０５】すなわち、位置認識部６２は、ロボットハ
ンド１６を各基準ポール４５に対してｘ軸及びｙ軸方向
にそれぞれ移動して各爪４０、４１の間に各基準ポール
４５を通過させる移動指令をロボット駆動部５０に送出
する。

【０１０６】例えば、ワーク台１０の一方の基準ポール
４５に対し、図８に示すと同様に、ロボットハンド１６
をｙ軸方向に移動させ、各爪４０、４１の間に各基準ポ
ール４５を通過させる。

【０１０７】このとき、各距離センサ６０の前方に基準
ポール４５が通過すると、これら距離センサ６０は基準
ポール４５までの距離を測定する。この測定された距離
情報は、距離メモリ６１に記憶される。

【０１０８】この位置認識部６２は、距離メモリ６１に
記憶された距離情報を読み込んで基準ポール４５のｘ座
標を認識する。次に上記一方の基準ポール４５に対し、
図８に示すと同様に、ロボットハンド１６を９０度回転
させてｘ軸方向に移動させ、各爪４０、４１の間に各基
準ポール４５を通過させる。

【０１０９】このとき、上記同様に各距離センサ６０の
前方に基準ポール４５が通過すると、この距離センサ６
０は基準ポール４５までの距離を測定するので、位置認
識部６２は、上記同様に、その距離情報から基準ポール
４５のｙ座標を認識する。

【０１１０】次に位置認識部６２は、全ての距離センサ
６０の各距離情報から基準ポール４５までの距離を測定
した距離センサ６０と、対向する爪４１の面までを測定
した距離センサ６０との境界を判断し、この境界を基準
ポール４５の高さつまりｚ座標として認識する。

【０１１１】このように位置認識部６２は、２本の基準
ポール４５のｘｙｚ座標を認識することになり、例えば
ワーク台１０において２本の基準ポール４５間の距離、
ワーク台１０上における位置座標を認識しているので、
ワーク台１０の位置・姿勢を認識し、さらにワーク台１
０に対する各ワーク８の相対位置座標が既知であること
からワーク台１０上の全てのワーク８の位置座標を認識
する。

【０１１２】これにより位置認識部６２は、各ワーク台
１０〜１２上の各ワーク８の位置ずれ前の座標を認識し
ているので、今回認識した各ワーク８の座標から位置ず
れ量を認識する。

【０１１３】次に再教示部６３は、位置認識部６２によ
り認識された各ワーク８の位置ずれ量に基づいて教示部
４９に記憶されている各ワーク８に対する作業の教示内
容を再教示する。

【０１１４】この再教示の後、教示部４９は、ロボット
駆動部５０に対し、再教示されたワーク８に対する把持
ポイントやその把持作業等の教示内容を送る。これによ
り、ロボットは、ワーク台１０上の各ワーク８に対する
把持、搬送の作業を行い、以下、他のワーク台１１、１
２に載せられている各ワーク８に対する把持、搬送の作
業を繰り返し行う。

【０１１５】このように上記第３の実施の形態において
は、各ワーク台１０〜１２に設けられた各基準ポール４
５に対してロボットハンド１６の各爪４０、４１を通過
させ、このときの各距離センサ６０から出力される各距
離情報に基づいて各基準ポール４５のｘｙｚ座標を認識
し、各ワーク８に位置ずれがあれば、ロボットに対する
作業の再教示を行うので、上記第２の実施例と同様の効
果を奏することは言うまでもない。

【０１１６】なお、上記第３の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、ロボットハンド１６の各爪４
０、４１の内面に各変位ンサ６０を一列に配列したが、
各爪４０、４１の内面に複数の変位ンサ６０を縦横に配
列してもよい。

【０１１７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１、
２によれば、簡単な構成で位置・姿勢に対する補正がで
きるロボットハンドを提供できる。又、本発明の請求項
３〜６によれば、簡単な構成でワークの位置・姿勢を認
識して自動的にロボットハンドの把持位置・姿勢を補正
できる位置姿勢補正ロボットを提供できる。

【０１１８】又、本発明の請求項６によれば、簡単な構
成で、ワークに対する爪の深度、爪の内面とワーク面と
が平行であるか否か及びロボットハンドの中心とワーク
の中心とが一致しているか否かを認識して自動的にロボ
ットハンドの把持位置・姿勢を補正できる位置姿勢補正
ロボットを提供できる。又、本発明の請求項７〜１０に
よれば、ワークの位置ずれを認識して自動的に再教示が
できる自動教示ロボットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である位置姿勢補正
ロボットの構成図。

【図２】同ロボットにおけるロボットハンドの具体的な
構成図。

【図３】同ロボットにおける把持位置・姿勢の自動補正
アルゴリズムを示す図。

【図４】ロボットハンドの変形例を示す構成図。

【図５】本発明の第２の実施の形態である自動教示ロボ
ットの構成図。

【図６】同ロボットにおけるロボットハンドの具体的な
構成図。

【図７】同ロボットにおける位置ずれの自動補正アルゴ
リズムを示す図。

【図８】ロボットハンドによる基準ポールのｘｙｚ座標
の認識動作を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態である自動教示ロボ
ットの構成図。

【図１０】従来のロボットの構成図。

【図１１】従来の他のロボットの構成図。

【符号の説明】

２，１５…ロボットアーム、３，１６…ロボットハン
ド、５，６，３０，３１…爪、８…ワーク、２０…距離
センサ、２１…主制御部、２３…距離メモリ、２４…教
示部、２５…ロボット駆動部、２６…位置姿勢補正手
段、２７…深度演算部、２８…平行配置部、２９…中心
判定部、３０…位置補正部、３１…姿勢補正部、４６…
主制御部、４８…受光メモリ、４９…教示部、５０…ロ
ボット駆動部、５１…位置認識部、５２…再教示部、６
０…距離センサ、６１…距離メモリ、６２…位置認識
部、６３…再教示部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも互いに対向配置された各爪の
   内面に、少なくとも１つの距離センサを設けたことを特
   徴とするロボットハンド。
2. 【請求項２】 少なくとも互いに対向配置された各爪の
   内面に、少なくとも１対の投受光センサを設けたことを
   特徴とするロボットハンド。
3. 【請求項３】 ワークを把持するときのロボットハンド
   の位置・姿勢を補正する位置姿勢補正ロボットにおい
   て、 少なくとも前記ロボットハンドにおける各爪の内面に設
   けられた少なくとも１つの距離センサと、 この距離センサから出力される前記ワークに対する距離
   情報を読み込んで前記ロボットハンドの位置及び姿勢を
   補正する位置姿勢補正手段と、を具備したことを特徴と
   する位置姿勢補正ロボット。
4. 【請求項４】 前記ロボットハンドにおける各爪の内面
   に複数の距離センサを縦横に配置したことを特徴とする
   請求項３記載の位置姿勢補正ロボット。
5. 【請求項５】 前記位置姿勢補正手段は、前記距離セン
   サからの距離情報から前記ワークに対する前記爪の深
   度、前記爪の内面と前記ワーク面とが平行であるか否
   か、及び前記ロボットハンドの中心と前記ワークの中心
   とが一致しているか否かを認識する機能を有することを
   特徴とする請求項３記載の位置姿勢補正ロボット。
6. 【請求項６】 前記位置姿勢補正手段は、前記爪の深度
   又は前記ロボットハンドの中心と前記ワークの中心とが
   一致しているか否かの認識結果に基づいて前記ロボット
   ハンドの位置補正を行い、かつ前記爪の内面と前記ワー
   クの面とが平行であるか否かの認識結果に基づいて前記
   ロボットハンドの姿勢補正を行う機能を有することを特
   徴とする請求項３記載の位置姿勢補正ロボット。
7. 【請求項７】 ワーク台上に載置されたワークに対する
   作業をロボットに教示して前記作業を実行する自動教示
   ロボットにおいて、 ロボットハンドにおける少なくとも互いに対向配置され
   た各爪の内面に設けられた少なくとも１対の投受光セン
   サと、 前記ワーク台に設けられた少なくとも２本の基準ポール
   と、 前記ロボットを動作させて前記ロボットハンドの各爪の
   間に前記各基準ポールを通過させ、このときの前記投受
   光センサから出力される受光信号に基づいて前記各基準
   ポールの位置を認識する位置認識手段と、 この位置認識手段により認識された前記各基準ポールの
   位置に基づいて前記ワークに対する作業を前記ロボット
   に再教示する再教示手段と、を具備したことを特徴とす
   る自動教示ロボット。
8. 【請求項８】 前記ロボットハンドにおける各爪の内面
   に複数対の投受光センサを直線的に配列したことを特徴
   とする請求項７記載の自動教示ロボット。
9. 【請求項９】 前記位置認識手段は、前記ロボットハン
   ドを前記基準ポールに対して互いに直交する２方向に移
   動して前記各爪の間に前記各基準ポールを通過させ、前
   記各基準ポールの平面及び高さ位置を認識する機能を有
   することを特徴とする請求項７記載の自動教示ロボッ
   ト。
10. 【請求項１０】 ワーク台上に載置されたワークに対す
    る作業をロボットに教示して前記作業を実行する自動教
    示ロボットにおいて、 ロボットハンドにおける少なくとも互いに対向配置され
    た各爪の内面に設けられた少なくとも１つの距離センサ
    と、 前記ワーク台に設けられた少なくとも２本の基準ポール
    と、 前記ロボットを動作させて前記ロボットハンドの各爪の
    間に前記各基準ポールを通過させ、このときの前記距離
    センサから出力される距離情報に基づいて前記各基準ポ
    ールの位置を認識する位置認識手段と、 この位置認識手段により認識された前記各基準ポールの
    位置に基づいて前記ワークに対する作業を前記ロボット
    に再教示する再教示手段と、を具備したことを特徴とす
    る自動教示ロボット。