JPH11190620A - ワークの姿勢認識方法および装置、並びにワークの姿勢認識プログラムの記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な設備でワークの姿勢を認識できるとと
もに、常に高い精度が得られるようにする。 【解決手段】 ワーク１２の有無を非接触で検出する３
つのセンサ４６、４８、５０が取り付けられたセンサ部
材２６を略水平なＡ方向へ移動させて（(a) ）、第１セ
ンサ４６によりワーク１２の一長辺１２ａの端縁を検知
する（(b) ）とともに、その状態でセンサ部材２６を第
１センサ４６の左まわりに回転させて、第２センサ４８
により一長辺１２ａの端縁を検知し（(c) ）、これによ
りワーク１２の姿勢を特定する。その後、第１センサ４
６と第２センサ４８とを結ぶ直線に沿ってセンサ部材２
６を第３センサ５０側のＤ方向へ平行移動させ（(c)
）、第３センサ５０によりワーク１２の一短辺１２ｂ
の端縁を検知することによりワーク１２の位置を特定し
（(d) ）、その状態でワーク１２を吸着して所定の搬入
位置へ予め定められた一定の姿勢で搬入する（(e) ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワークの姿勢を認識
する方法および装置、並びにそのためのプログラムを記
録した記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロボットによりワークを保持して搬送し
たり組み付けたりする各種の産業機械が知られている
が、このようにロボットによりワークを取り扱う場合、
パレットなどの位置決め装置によりワークを予め一定の
姿勢に整列させておくか、ＣＣＤカメラなどを用いた画
像処理装置によりワークの姿勢を検出し、その姿勢に応
じてロボットを作動させたりする必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置決
め装置によってワークを整列させる場合には、ワークの
種類毎に専用の位置決めパレット等が必要で設備コスト
が高くなるとともに、パレットへワークを自動或いは手
作業で充填（詰め替え）する必要がある。また、画像処
理装置でワークの姿勢を把握する場合には、高価な撮像
装置や複雑な制御プログラムが必要で同じく設備コスト
が高くなるとともに、１点にカメラを据え付けてワーク
を撮像するため、ワークの大きさ（平面視におけるカメ
ラからワーク端縁までの距離）によってワーク端縁の検
出精度が異なるという問題があった。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、安価な設備でワーク
の姿勢を常に高い精度で認識できるようにすることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、予め定められた基準平面に対して垂
直な方向から見た平面視の外周形状が複数の直線で構成
されているワークのその平面視の姿勢を認識する方法で
あって、(a) それぞれ前記基準平面に対して垂直な方向
から前記ワークの有無を非接触で検出する一対の第１セ
ンサおよび第２センサが、その基準平面と平行な方向へ
所定寸法だけ離間して取り付けられたセンサ部材を、そ
の基準平面と平行な方向の成分を含む所定方向へ移動さ
せて、その第１センサのワーク有無信号の変化から前記
ワークの端縁を検知する端縁検知工程と、(b) 前記セン
サ部材が、前記端縁検知工程で前記第１センサにより前
記端縁を検知した端縁位置に保持された状態において、
そのセンサ部材を前記基準平面に対して垂直で且つ前記
第１センサと一致する回転軸まわりに回転させて、前記
第２センサのワーク有無信号の変化から前記ワークの端
縁を検知し、その検知時におけるそのセンサ部材の姿勢
に基づいてそのワークの姿勢を判断する姿勢判断工程と
を有することを特徴とする。

【０００６】第２発明は、第１発明のワークの姿勢認識
方法において、(a) 前記姿勢判断工程は、前記第２セン
サのワーク有無信号の変化態様に基づいて前記端縁検知
工程において前記第１センサにより検知されたワーク端
縁と同じ辺のワーク端縁を検知するもので、(b) 前記セ
ンサ部材を、前記姿勢判断工程で前記第２センサにより
前記端縁を検知した姿勢判断位置であって、且つその第
２センサおよび前記第１センサのワーク有無信号が共に
ワーク有のワーク端縁上、またはそのワーク端縁から所
定寸法だけワークの内側へ平行移動した所定位置から、
それ等の第１センサと第２センサとを結ぶ直線に沿って
平行移動させ、その第１センサまたは第２センサのワー
ク有無信号のワーク無への変化から前記ワークの位置を
判断する位置判断工程を有することを特徴とする。

【０００７】第３発明は、第１発明のワークの姿勢認識
方法において、(a) 前記ワークは、前記平面視の形状が
長方形で、(b) 前記姿勢判断工程は、前記第２センサの
ワーク有無信号の変化態様に基づいて前記端縁検知工程
において前記第１センサにより検知されたワーク端縁と
同じ辺のワーク端縁を検知するもので、(c) 前記センサ
部材には、前記基準平面に対して垂直な方向から前記ワ
ークの有無を非接触で検出する第３センサが、前記第１
センサまたは前記第２センサから、それ等の第１センサ
と第２センサとを結ぶ直線に対して直角でその基準平面
と平行な方向へ所定寸法だけ離間し、且つそのセンサ部
材が前記姿勢判断工程で前記第２センサにより前記端縁
を検知した姿勢判断位置に保持された状態でそのワーク
上となる位置に取り付けられており、(d) 前記センサ部
材を、前記姿勢判断位置から前記第１センサと前記第２
センサとを結ぶ直線に沿って前記第３センサが取り付け
られた側へ平行移動させ、その第３センサのワーク有無
信号のワーク無への変化から前記ワークの位置を判断す
る位置判断工程を有することを特徴とする。

【０００８】第４発明は、予め定められた基準平面に対
して垂直な方向から見た平面視の外周形状が複数の直線
で構成されているワークのその平面視の姿勢を認識する
装置であって、(a) それぞれ前記基準平面に対して垂直
な方向から前記ワークの有無を非接触で検出する一対の
第１センサおよび第２センサが、その基準平面と平行な
方向へ所定寸法だけ離間して取り付けられたセンサ部材
と、(b) そのセンサ部材を前記基準平面と平行な方向の
成分を含む所定方向へ移動させる移動手段と、(c) 前記
センサ部材を、前記基準平面に対して垂直であって前記
第１センサの配設位置と一致する回転軸まわりに回転さ
せる回転手段とを有することを特徴とする。

【０００９】第５発明は、第４発明のワークの姿勢認識
装置において、(a) 前記移動手段により前記センサ部材
を前記基準平面と平行な方向の成分を含む所定方向へ移
動させて、前記第１センサのワーク有無信号の変化から
前記ワークの端縁を検知し、その端縁を検知した端縁位
置でそのセンサ部材を停止させる端縁検知手段と、(b)
前記端縁位置において、前記回転手段により前記回転軸
まわりに前記センサ部材を回転させて、前記第２センサ
のワーク有無信号の変化から前記ワークの端縁を検知
し、その検知時におけるそのセンサ部材の姿勢に基づい
てそのワークの姿勢を判断する姿勢判断手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】第６発明は、第５発明のワークの姿勢認識
装置において、(a) 前記ワークは、前記平面視の形状が
長方形で、(b) 前記姿勢判断手段は、前記第２センサの
ワーク有無信号の変化態様に基づいて前記端縁検知手段
による端縁検知時に前記第１センサによって検知された
ワーク端縁と同じ辺のワーク端縁を検知するもので、
(c) 前記センサ部材には、前記基準平面に対して垂直な
方向から前記ワークの有無を非接触で検出する第３セン
サが、前記第１センサまたは前記第２センサから、それ
等の第１センサと第２センサとを結ぶ直線に対して直角
でその基準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離間し、且
つそのセンサ部材が前記姿勢判断手段による姿勢判断時
に前記第２センサによって前記端縁を検知した姿勢判断
位置に保持された状態でそのワーク上となる位置に取り
付けられており、(d) 前記移動手段は、前記基準平面と
平行な成分を含む所定の一平面内において前記センサ部
材を自在に移動させることができる二次元移動装置であ
り、(e) 前記センサ部材を、前記移動手段により前記姿
勢判断位置から前記第１センサと前記第２センサとを結
ぶ直線に沿って前記第３センサが取り付けられた側へ平
行移動させ、その第３センサのワーク有無信号のワーク
無への変化から前記ワークの位置を判断する位置判断手
段を有することを特徴とする。

【００１１】第７発明は、予め定められた基準平面に対
して垂直な方向から見た平面視の外周形状が複数の直線
で構成されているワークのその平面視の姿勢を認識する
ために、(a) それぞれ前記基準平面に対して垂直な方向
から前記ワークの有無を非接触で検出する一対の第１セ
ンサおよび第２センサが、その基準平面と平行な方向へ
所定寸法だけ離間して取り付けられたセンサ部材と、
(b) そのセンサ部材を前記基準平面と平行な方向の成分
を含む所定方向へ移動させる移動手段と、(c) 前記セン
サ部材を、前記基準平面に対して垂直であって前記第１
センサの配設位置と一致する回転軸まわりに回転させる
回転手段とを有する姿勢認識装置をコンピュータによっ
て制御するプログラムを記録した機械読み取り可能な媒
体であって、(d) 前記移動手段により前記センサ部材を
前記基準平面と平行な方向の成分を含む所定方向へ移動
させて、前記第１センサのワーク有無信号の変化から前
記ワークの端縁を検知し、その端縁を検知した端縁位置
でそのセンサ部材を停止させる端縁検知手段としてコン
ピュータを機能させるためのプログラムと、(e) 前記端
縁位置において、前記回転手段により前記回転軸まわり
に前記センサ部材を回転させて、前記第２センサのワー
ク有無信号の変化から前記ワークの端縁を検知し、その
検知時におけるそのセンサ部材の姿勢に基づいてそのワ
ークの姿勢を判断する姿勢判断手段としてコンピュータ
を機能させるためのプログラムとが記録されていること
を特徴とする。

【００１２】

【発明の効果】第１発明のワークの姿勢認識方法によれ
ば、ワークの有無を非接触で検出する一対の第１センサ
および第２センサが取り付けられたセンサ部材を移動さ
せて、その第１センサのワーク有無信号の変化からワー
クの端縁を検知するとともに、その端縁を検知した端縁
位置において、そのセンサ部材を第１センサと一致する
回転軸まわりに回転させて、第２センサのワーク有無信
号の変化からワークの端縁を検知し、その検知時におけ
るセンサ部材の姿勢に基づいてワークの姿勢を判断する
ため、ＣＣＤカメラ等の画像処理装置を用いた従来方法
に比較して、設備コストが大幅に低減されるとともに、
ワークの大きさに影響されることなく常に高い精度が得
られる。

【００１３】第２発明では、第１センサにより検知され
たワーク端縁と同じ辺のワーク端縁を第２センサで検知
してワークの姿勢を判断するとともに、それ等の第１セ
ンサおよび第２センサのワーク有無信号が共にワーク有
のワーク端縁上、またはそのワーク端縁から所定寸法だ
けワークの内側へ平行移動した所定位置から、第１セン
サと第２センサとを結ぶ直線に沿って平行移動させ、そ
の第１センサまたは第２センサのワーク有無信号のワー
ク無への変化からワークの位置を判断するようになって
いるため、一対の第１センサおよび第２センサだけでワ
ークの姿勢および位置を認識できる。

【００１４】第３発明は、ワークの平面視の形状が長方
形の場合で、第１センサにより検知されたワーク端縁と
同じ辺のワーク端縁を第２センサで検知してワークの姿
勢を判断するとともに、その状態で第１センサと第２セ
ンサとを結ぶ直線に沿ってセンサ部材を平行移動させ、
第３センサのワーク有無信号のワーク無への変化からワ
ークの位置を判断するため、第２発明に比較して一層簡
単な手順でワークの姿勢および位置を認識できる。

【００１５】第４発明のワークの姿勢認識装置によれ
ば、上記第１発明の姿勢認識方法を好適に実施すること
が可能で、同様の効果が得られる。

【００１６】第５発明は、端縁検知手段および姿勢判断
手段を備えており、ワークの姿勢が自動的に判断される
ため、作業者が移動手段や回転手段を手動で操作した
り、センサ部材の姿勢を指示する指示器などを目視で観
察したりする場合に比較して、作業者の負担が軽減され
るとともに、ワークの姿勢が常に高い精度で認識され
る。特に第６発明では、前記第３発明の姿勢認識方法が
実行され、ワークの姿勢および位置が自動的に認識され
る。

【００１７】第７発明の記録媒体は、前記第５発明の姿
勢認識装置をコンピュータによって制御するもので、実
質的に第５発明と同様の効果が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の姿勢認識方法および装置
は、第７発明のようにコンピュータを用いて実施するこ
とが望ましいが、リレーなどを用いたシーケンス制御で
実施したり、作業者が手作業で実施したりすることも可
能である。

【００１９】基準平面は、例えばワークが供給される略
水平な載置台の上面などであるが、傾斜平面や垂直平面
などであっても良い。第１センサ〜第３センサは、ワー
クに照射した光の反射光を検知する反射型光電センサ、
ワークの裏側から照射された光の透過光を検知する透過
型光電センサなど、極めて狭い領域におけるワークの有
無を検知できるもので、ワークの材質などに応じて種々
の非接触式センサを採用できる。

【００２０】センサ部材には、第１センサおよび第２セ
ンサ、或いは第３センサが基準平面と平行な方向へ所定
寸法だけ離間して取り付けられているが、それ等のセン
サの基準平面からの寸法が異なっていても差し支えな
い。要するに、基準平面に対する平面視において、それ
等の第１センサ〜第３センサが所定寸法だけ離間して取
り付けてあれば良い。所定寸法は、ワークの大きさや位
置、姿勢のばらつきなどに応じて適宜定められる。

【００２１】上記センサ部材に、ワークを保持するワー
ク保持手段（吸着具や把持爪など）を配設し、姿勢判断
工程および位置判断工程で判断されたワークの姿勢およ
び位置に対して、センサ部材を予め定められた保持用相
対位置へ移動させ、そのワーク保持手段でワークを保持
させるワーク保持工程を設けることもできる。位置判断
工程でワークの位置を判断した状態で、ワークを保持で
きるようにワーク保持手段を配設すれば、その位置を判
断した時のセンサ部材の位置を保持用相対位置とするこ
とが可能で、そのまま連続してワークを保持することが
できる。その場合は、必ずしもワークの姿勢や位置を数
値などで求める必要はないが、移動手段によるセンサ部
材の移動位置を検出する移動位置検出手段や、回転手段
によるセンサ部材の回転位置を検出する回転位置検出手
段などを設け、ワークの姿勢や位置を回転角度やＸ−Ｙ
座標などの数値で求めるようにしても良い。

【００２２】端縁検知工程におけるセンサ部材の移動方
向は、少なくとも基準平面と平行な方向の成分を含んで
おれば、直線移動や曲線移動、或いは回転移動などでも
良く、基準平面に対して垂直方向以外の方向へ移動させ
るようになっておれば良い。第２発明、第３発明では、
第６発明のように基準平面と平行な成分を含む一平面内
においてセンサ部材を自在に移動させることができる二
次元移動装置を用いて移動させることが望ましい。第４
発明の移動手段としては、例えば基準平面と平行な一平
面内においてセンサ部材を自在に移動させることができ
る二次元移動装置が好適に用いられるが、基準平面と平
行でなくても、平行な成分を含む所定の一平面内を自在
に移動させる二次元移動装置を採用することもできる。
第１発明、第４発明の実施に際しては、基準平面と平行
な方向の成分を含む一直線方向へ直線移動させるだけで
も良い。二次元移動装置等の移動手段や回転手段は、例
えばワークの搬送や組付など所定の作業を行う多関節型
などの産業用ロボットをそのまま利用することができ
る。

【００２３】第２発明、第３発明、第６発明では、第１
センサにより検知されたワーク端縁と同じ辺のワーク端
縁を第２センサによって検知するようになっているが、
第１発明や第４発明、第５発明の実施に際しては、例え
ば長方形のワークの互いに平行な一対の長辺のうち反対
側の辺の端縁をそれぞれ検知し、長方形の形状（辺の長
さ）に基づいてワークの姿勢を判断するようにしても良
い。そして、そのようにワークの姿勢を判断したら、そ
のワーク姿勢に基づいて何れかのセンサをワークの１辺
に沿って移動させることにより、そのセンサのワーク有
無信号のワーク無への変化からワークの位置を判断する
こともできる。

【００２４】第２発明、第３発明、第６発明で、第２セ
ンサが第１センサにより検知されたワーク端縁と同じ辺
のワーク端縁を検知したか否かの判断基準は、ワークの
位置や姿勢のばらつき範囲、端縁検知工程におけるセン
サ部材の移動形態、姿勢判断工程におけるセンサ部材の
回転方向などに応じて適宜定められる。

【００２５】第３発明、第６発明では、ワークの平面視
における形状が長方形で、第３センサが第１センサと第
２センサとを結ぶ直線に対して直角方向へ離間して配設
されるが、第１発明や第４発明の実施に際して第３セン
サを設けることも可能で、その配設位置はワークの形状
等に応じて任意に設定することができる。例えば平面視
におけるワークの角部の角度と同じ角度で傾斜した方向
へ第１センサから所定寸法だけ離間した位置に第３セン
サを配設するようにしても良い。ワークは、必ずしも長
方形でなくても良いことは勿論である。

【００２６】第６発明は、第３発明の姿勢認識方法を自
動的に実行するものであるが、第５発明の実施に際して
は、第２発明の姿勢認識方法を自動的に実行するよう
に、(a) 前記姿勢判断手段は、前記第２センサのワーク
有無信号の変化態様に基づいて前記端縁検知手段による
端縁検知時に前記第１センサによって検知されたワーク
端縁と同じ辺のワーク端縁を検知するもので、(b) 前記
移動手段は、前記基準平面と平行な成分を含む所定の一
平面内において前記センサ部材を自在に移動させること
ができる二次元移動装置であり、(c) 前記センサ部材
を、前記姿勢判断手段による姿勢判断時に前記第２セン
サによって前記端縁を検知した姿勢判断位置であって、
且つその第２センサおよび前記第１センサのワーク有無
信号が共にワーク有のワーク端縁上、またはそのワーク
端縁から所定寸法だけワークの内側へ平行移動した所定
位置から、それ等の第１センサと第２センサとを結ぶ直
線に沿って平行移動させ、その第１センサまたは第２セ
ンサのワーク有無信号のワーク無への変化から前記ワー
クの位置を判断する位置判断手段を有して構成すること
もできる。

【００２７】第７発明は、第５発明の姿勢認識装置をコ
ンピュータによって制御するための記録媒体であるが、
第６発明のように移動手段として二次元移動装置を採用
するとともに、センサ部材に第３センサを取り付け、そ
の第３センサのワーク有無信号に基づいてワークの位置
を判断する位置判断手段としてコンピュータを機能させ
るためのプログラムを設けるなどして、第６発明の姿勢
認識装置をコンピュータによって制御するようにするこ
ともできる。第３センサを取り付けることなく、第２発
明の姿勢認識方法における位置判断工程を実行させるた
めのプログラム、或いはその位置判断工程を実行する位
置判断手段として機能させるためのプログラムを設け
て、第２発明を自動的に実行させるようにすることもで
きる。

【００２８】第７発明の記録媒体は、コンピュータに一
体的に備えられているハードディスクなどの記憶装置で
あっても良いが、プロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭな
どコンピュータに対して着脱可能で持ち運びに便利な記
憶装置を用いることもできる。コンピュータは、例えば
ワークの搬送や組付など所定の作業を行う産業用ロボッ
トを制御するコンピュータを利用することもできるが、
姿勢認識用の専用コンピュータから移動信号や回転信号
などを産業用ロボットに出力してセンサ部材を移動させ
るとともに、各センサのワーク有無信号を取り込んでワ
ークの姿勢や位置を判断し、その姿勢データを産業用ロ
ボットに送るようにしても良い。

【００２９】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図１のロボット１０は、本発明の姿勢
認識方法に従ってワーク１２の姿勢および位置を認識
し、ワーク保持手段としての吸着具１４によりワーク１
２を吸着して所定の搬入位置へ搬送するもので、請求項
６の姿勢認識装置の一実施例に相当する。ロボット１０
は４軸の関節型ロボットで、略水平なテーブル１６上に
略垂直に固設された支柱１８によりテーブル１６に対し
て略垂直な第１中心線まわりの回転可能に支持されてい
る第１アーム２０と、その第１アーム２０の先端部分に
第１中心線と平行な第２中心線まわりの回転可能に取り
付けられた第２アーム２２と、第２アーム２２の先端部
分に第２中心線と平行な軸線まわりの回転可能且つ軸方
向、すなわちテーブル１６に対して略垂直な上下方向の
移動可能に配設された上下軸２４とを備えており、その
上下軸２４の下端部にブラケット２５を介して板状のセ
ンサ部材２６が略水平となる姿勢で取り付けられてい
る。また、ワーク１２は、長方形の板状部材で、テーブ
ル１６上の所定の供給位置に所定の姿勢で供給されるよ
うになっている。ワーク１２の供給位置および姿勢は、
所定の範囲内でばらつくことが許容されている。本実施
例では、テーブル１６の上面すなわち略水平な平面が基
準平面に相当する。

【００３０】上記ロボット１０には、図３に示す制御回
路が備えられており、前記第１アーム２０は第１モータ
２８により第１中心線まわりに回転させられるととも
に、その回転位置はロータリエンコーダ３０によって検
出され、第２アーム２２は第２モータ３２により第２中
心線まわりに回転させられるとともに、その回転位置は
ロータリエンコーダ３４によって検出される。これらの
第１モータ２８および第２モータ３２を含んで移動手段
としての二次元移動装置が構成されており、前記センサ
部材２６は略水平な平面内を自在に移動させられる。ま
た、それ等のモータ２８、３２の回転位置を検出するロ
ータリエンコーダ３０、３４は、センサ部材２６の移動
位置を検出する移動位置検出手段に相当する。

【００３１】前記上下軸２４は、第３モータ３６により
軸心まわりに回転させられるとともに、その回転位置は
ロータリエンコーダ３８によって検出される。この第３
モータ３６を含んで回転手段が構成されており、センサ
部材２６は、回転軸としての上下軸２４の軸心まわりに
回転させられる。ロータリエンコーダ３８は、センサ部
材２６の回転位置を検出する回転位置検出手段に相当す
る。また、上下軸２４はねじ軸にて構成されており、第
４モータ４０によりボールナット等を介して軸方向へ上
下移動させられるとともに、その上下位置はロータリエ
ンコーダ４２によって検出される。なお、センサ部材２
６を平行移動させる上で、上下軸２４の軸心まわりのセ
ンサ部材２６の姿勢を制御する第３モータ３６を含んで
前記二次元移動装置が構成されていると見做すこともで
きる。

【００３２】センサ部材２６は、ブラケット２５を介し
て上下軸２４の下端部に略水平となる姿勢で取り付けら
れた長方形の板状のプレート４４と、そのプレート４４
に配設された３つの第１センサ４６、第２センサ４８、
第３センサ５０とを備えて構成されている。これ等のセ
ンサ４６、４８、５０は、上方からワーク１２の有無を
非接触で検出するもので、何れもワーク１２に照射した
光の反射光を検知する反射型光電センサであり、図２に
示すようにプレート４４に設けられた取付穴５２内にボ
ルト等により下向きに取り付けられている。第１センサ
４６は上下軸２４の軸線上に配設されており、第２セン
サ４８はプレート４４の長辺に沿って第１センサ４６か
ら所定寸法だけ離間して配設されており、第３センサ５
０はプレート４４の短辺に沿って第１センサ４６から所
定寸法だけ離間して配設されている。第１センサ４６と
第２センサ４８との間の離間距離は、ワーク１２の長辺
の略１／２程度の寸法で、第１センサ４６と第３センサ
５０との間の離間距離は、ワーク１２の短辺の１／２よ
り小さめの寸法である。

【００３３】センサ部材２６にはまた、前記吸着具１４
が下面側に一対配設されている。吸着具１４はワーク１
２を吸着して保持するバキュームカップなどで、図５の
(d)、(e) に示されているように、第１センサ４６がワ
ーク１２の一長辺１２ａと一短辺１２ｂとの角部に位置
し、第２センサ４８がワーク１２の一長辺１２ａ上に位
置し、第３センサ５０がワーク１２の一短辺１２ｂ上に
位置する状態において、共にワーク１２の真上の部分に
位置するように配設されている。

【００３４】図３において、前記モータ２８、３２、３
６、４０の作動は、ロボットコントローラ５４によって
制御され、ロータリエンコーダ３０、３４、３８、４２
の出力信号はロボットコントローラ５４に供給されると
ともに、そのうちのロータリエンコーダ３０、３４、３
８の出力信号は姿勢認識用コントローラ５６にも供給さ
れる。また、センサ４６、４８、５０から出力されるワ
ーク１２の有無を表すワーク有無信号は、姿勢認識用コ
ントローラ５６に供給される。姿勢認識用コントローラ
５６は、ＣＰＵ５８、ＲＡＭ６０、およびＲＯＭ６２な
どを有する携帯用のパーソナルコンピュータなどで、必
要に応じて既存のロボット１０のロボットコントローラ
５４に接続されて使用されるものであり、ＲＡＭ６０の
一時記憶機能を利用しつつＲＯＭ６２に予め記憶された
プログラムに従って信号処理を行い、例えば図４に示す
フローチャートに従ってロボット１０を作動させる。Ｒ
ＯＭ６２は、請求項７の記録媒体の一例である。ロボッ
トコントローラ５４も同様にＣＰＵ６４、ＲＡＭ６６、
およびＲＯＭ６８などを有するコンピュータにて構成さ
れており、ＲＡＭ６６の一時記憶機能を利用しつつＲＯ
Ｍ６８に予め記憶されたプログラムに従って信号処理を
行い、ロボット１０の作動を制御する。これ等のコント
ローラ５４および５６の間では必要な信号が授受され、
ロボットコントローラ５４は、姿勢認識用コントローラ
５６から供給されるロボット制御信号に従ってロボット
１０の作動を制御する。

【００３５】次に、本実施例の作動を、図４のフローチ
ャートを参照しつつ説明する。前記テーブル１６上の所
定の供給位置にワーク１２が供給され、図示しない起動
スイッチがＯＮ操作されると、図４のステップＳ１でセ
ンサ部材２６が原位置から図５、図６の(a) において矢
印で示すＡ方向へ直線的に平行移動させられる。原位置
およびＡ方向は、供給位置におけるワーク１２の位置や
姿勢のばらつきに拘らず、第１センサ４６および第２セ
ンサ４８が何れもワーク１２上を通るように定められて
いる。また、Ａ方向はテーブル１６の上面と平行な平面
内において定められており、センサ部材２６は二次元移
動装置を構成しているモータ２８、３２、および回転手
段を構成しているモータ３６により、その平面内を直線
的に平行移動させられる。

【００３６】ステップＳ２では、第１センサ４６から供
給されるワーク有無信号がワーク有（ＯＮ）に変化した
否か、言い換えれば第１センサ４６がワーク１２の一長
辺１２ａのワーク端縁上に達したか否かを判断し、ワー
ク有（ＯＮ）に変化したらステップＳ３で第１センサ４
６のワーク有無信号がワーク無からワーク有に変化した
端縁位置でセンサ部材２６の移動を停止する。図５、図
６の(b) は、第１センサ４６がワーク１２の端縁上とな
る端縁位置でセンサ部材２６が停止させられた状態であ
るが、厳密には端縁位置を通過してしまうため、第１セ
ンサ４６が端縁を検知した端縁位置を記憶しておいて戻
し制御する。ステップＳ１〜Ｓ３は端縁検知工程で、姿
勢認識用コントローラ５６による一連の信号処理のうち
ステップＳ１〜Ｓ３を実行する部分は端縁検知手段とし
て機能している。

【００３７】ステップＳ４では、センサ部材２６が上記
端縁位置に保持された状態において第２センサ４８から
供給されるワーク有無信号がワーク有（ＯＮ）か否か、
言い換えれば第２センサ４８がワーク１２上に位置して
いるか否かを判断し、ワーク有（ＯＮ）であればステッ
プＳ５を実行し、ワーク無（ＯＦＦ）であればステップ
Ｓ７を実行する。ステップＳ５では、回転手段を構成し
ている第３モータ３６により、図６の(b) に矢印Ｂで示
すようにセンサ部材２６を上下軸２４（第１センサ４
６）の右まわりに回転させ、ステップＳ６で第２センサ
４８のワーク有無信号がワーク無（ＯＦＦ）に変化した
否かを判断する。そして、ワーク無（ＯＦＦ）になった
らステップＳ９でセンサ部材２６の回転を停止する。ま
た、ステップＳ７では、回転手段を構成している第３モ
ータ３６により、図５の(b) に矢印Ｃで示すようにセン
サ部材２６を上下軸２４（第１センサ４６）の左まわり
に回転させ、ステップＳ８で第２センサ４８のワーク有
無信号がワーク有（ＯＮ）に変化した否かを判断する。
そして、ワーク有（ＯＮ）になったらステップＳ９でセ
ンサ部材２６の回転を停止する。ステップＳ９では、第
２センサ４８のワーク有無信号が変化した位置を記憶し
ておいて、その位置までセンサ部材２６を戻し回転させ
る。

【００３８】図５、図６の(c) は、何れもステップＳ９
でセンサ部材２６の回転が停止させられた状態で、何れ
の場合も第２センサ４８は第１センサ４６と同じ一長辺
１２ａのワーク端縁上に位置させられる。これにより、
第１センサ４６と第２センサ４８とを結ぶ直線とワーク
１２の一長辺１２ａとが平行となり、その時のセンサ部
材１２の姿勢すなわち第１センサ４６を中心とする回転
位置などからワーク１２の姿勢が特定される。ステップ
Ｓ４〜Ｓ９は姿勢判断工程で、姿勢認識用コントローラ
５６による一連の信号処理のうちステップＳ４〜Ｓ９を
実行する部分は姿勢判断手段として機能している。

【００３９】次のステップＳ１０では、第１センサ４６
および第２センサ４８が共にワーク１２の一長辺１２ａ
のワーク端縁上に位置する姿勢判断位置から、図５、図
６の(c) に矢印で示すＤ方向、すなわち第１センサ４６
および第２センサ４８を結ぶ直線に沿って第１センサ４
６側へセンサ部材２６を平行移動させる。Ｄ方向はテー
ブル１６の上面と平行な平面内において定められ、セン
サ部材２６は二次元移動装置を構成しているモータ２
８、３２、および回転手段を構成しているモータ３６に
より、その平面内を直線的に平行移動させられる。ステ
ップＳ１１では、第３センサ５０のワーク有無信号がワ
ーク無（ＯＦＦ）に変化したか否か、言い換えれば第３
センサ５０がワーク１２上から外れたか否かを判断し、
ワーク無（ＯＦＦ）になったらステップＳ１２でセンサ
部材２６の移動を停止する。この場合も第３センサ５０
のワーク有無信号が変化した位置を記憶しておいて、そ
の位置までセンサ部材２６を戻し制御する。

【００４０】図５、図６の(d) は、何れもステップＳ１
２でセンサ部材２６の移動が停止させられた状態で、何
れの場合も第１センサ４６がワーク１２の一長辺１２ａ
と一短辺１２ｂとの角部に位置し、第２センサ４８がワ
ーク１２の一長辺１２ａ上に位置し、第３センサ５０が
ワーク１２の一短辺１２ｂ上に位置する。したがって、
この状態におけるセンサ部材２６の位置および姿勢は、
ワーク１２の位置および姿勢に対応し、そのままセンサ
部材２６を下降させれば一対の吸着具１４によってワー
ク１２を確実に吸着して保持できる。ステップＳ１０〜
Ｓ１２は請求項３に記載の位置判断工程で、姿勢認識用
コントローラ５６による一連の信号処理のうちステップ
Ｓ１０〜Ｓ１２を実行する部分は位置判断手段として機
能している。

【００４１】そして、次のステップＳ１３では、第４モ
ータ４０によりセンサ部材２６が下降させられ、吸着具
１４によってワーク１２が吸着・保持される。ステップ
Ｓ１３はワーク保持工程で、ステップＳ１２による停止
位置から吸着具１４によってワーク１２を吸着できるま
で真下へ下降した位置が保持用相対位置である。この時
のセンサ部材２６の下降距離は、ワーク１２の板厚に応
じて予め設定され、吸着具１４はエア回路の切換えなど
によりワーク１２を吸着する。ステップＳ１４では、姿
勢認識用コントローラ５６からロボットコントローラ５
４へワーク搬入指令が出され、ロボットコントローラ５
４のＲＯＭ６８に予め記憶されたプログラムに従って、
ワーク１２が予め定められた搬入位置へ予め定められた
一定の姿勢で搬入される。図５、図６の(e) は、何れも
ワーク１２が搬入位置へ搬入された状態で、その後、ス
テップＳ１５においてセンサ部材２６は原位置まで戻さ
れる。

【００４２】ここで、このような本実施例のロボット１
０によれば、ワーク１２の有無を非接触で検出する第１
センサ４６および第２センサ４８が取り付けられたセン
サ部材２６を移動させて、その第１センサ４６によりワ
ーク１２の一長辺１２ａのワーク端縁を検知する（Ｓ１
〜Ｓ３）とともに、その端縁を検知した端縁位置におい
て、そのセンサ部材２６を第１センサ４６と一致する上
下軸２４まわりに回転させて、第２センサ４８により一
長辺１２ａのワーク端縁を検知し（Ｓ４〜Ｓ９）、その
検知時におけるセンサ部材２６の姿勢からワーク１２の
姿勢を特定するため、ＣＣＤカメラ等の画像処理装置を
用いた従来方法に比較して、設備コストが大幅に低減さ
れるとともに、ワーク１２の大きさに影響されることな
く常に高い精度が得られる。

【００４３】また、本実施例では、ワーク１２の平面視
の形状が長方形で、センサ部材２６には、第１センサ４
６と第２センサ４８とを結ぶ直線に対して直角な方向へ
第１センサ４６から所定寸法だけ離間した位置に第３セ
ンサ５０が設けられており、第１センサ４６により検知
されたワーク端縁と同じ一長辺１２ａのワーク端縁を第
２センサ４８で検知してワーク１２の姿勢を判断する
（Ｓ４〜Ｓ９）とともに、その状態で第１センサ４６と
第２センサ４８とを結ぶ直線、言い換えればワーク１２
の一長辺１２ａに沿ってセンサ部材２６を第３センサ５
０側のＤ方向へ平行移動させ、第３センサ５０によりワ
ーク１２の一短辺１２ｂのワーク端縁を検知することに
よりワーク１２の位置を判断する（Ｓ１０〜Ｓ１２）た
め、第３センサ２６を備えていない場合に比較して簡単
な手順でワーク１２の姿勢および位置を高い精度で認識
できる。

【００４４】また、本実施例では予め定められたプログ
ラムに従って姿勢認識用コントローラ５６により自動的
にワーク１２の姿勢や位置を判断するとともに、センサ
部材２６に設けられた吸着具１４によりワーク１２を吸
着して保持するようになっているため、作業者がセンサ
部材２６を手動操作で移動させたり回転させたりすると
ともに、センサ部材２６の姿勢を指示する指示器、例え
ばセンサ４６、４８、５０のワーク有無信号のＯＮ、Ｏ
ＦＦを示すランプ等を目視で観察したりする場合に比較
して、作業者の負担が軽減されるとともに、ワーク１２
の姿勢や位置が常に高い精度で認識され、吸着具１４に
よりワーク１２を確実に吸着保持して所定の搬入位置へ
一定の姿勢で搬入できる。

【００４５】なお、上記実施例ではセンサ部材２６に３
つのセンサ４６、４８、５０が設けられていたが、第１
センサ４６および第２センサ４８だけでワーク１２の姿
勢および位置を認識（特定）することも可能である。図
７は、一対の第１センサ４６および第２センサ４８が設
けられたセンサ部材７０を用いてワーク１２の姿勢およ
び位置を認識する方法を説明する図で、(a) は前記図
５、図６の(c) に相当する図であり、前記実施例と同様
にしてワーク１２の姿勢を認識した状態、すなわち第１
センサ４６および第２センサ４８が共にワーク１２の一
長辺１２ａのワーク端縁上に位置する状態である。そし
て、その状態から、第１センサ４６と第２センサ４８と
を結ぶ直線、言い換えれば一長辺１２ａと直角な方向で
あって、ワーク１２の内側、具体的には図７の(a) に矢
印で示すＥ方向へ、予め定められた寸法ｄだけセンサ部
材７０を平行移動させる。Ｅ方向はテーブル１６の上面
と平行な平面内において定められ、センサ部材７０は二
次元移動装置を構成しているモータ２８、３２、および
回転手段を構成しているモータ３６により、その平面内
を直線的に平行移動させられる。また、寸法ｄは、ワー
ク１２の短辺１２ｂよりも十分に短い寸法で、図７の
(b) に示すように各センサ４６、４８は何れもワーク１
２上に位置させられている。なお、厳密に寸法ｄだけ移
動させる必要はないため、戻し制御などは必ずしも必要
でない。

【００４６】次に、前記ステップＳ１０と同様に図７の
(b) に矢印で示すＤ方向、すなわち第１センサ４６およ
び第２センサ４８を結ぶ直線に沿って第１センサ４６側
へセンサ部材７０を平行移動させ、第１センサ４６のワ
ーク有無信号がワーク無（ＯＦＦ）に変化するワーク端
縁で停止させる。第２センサ４８のワーク有無信号が変
化した位置を記憶しておいて、その位置までセンサ部材
７０を戻し制御する。図７の(c) はこの状態で、その
後、前記Ｅ方向と逆方向であるＦ方向へ寸法ｄだけ平行
移動させれば、(d) に示すように図５、図６の(d) と同
じ状態になる。この時の停止位置は、例えば第２センサ
４８のワーク有無信号がワーク無へ変化した位置、言い
換えれば第２センサ４８が一長辺１２ａのワーク端縁上
に位置するように、必要に応じて戻し制御することが望
ましい。この図７の(a) から(d) までの一連の工程は、
請求項２に記載の位置判断工程に相当し、前記実施例と
同様に姿勢認識用コントローラ５６により自動的に実行
させることが可能である。なお、図７の(c) の段階で、
寸法ｄに基づいてワーク１２の位置および姿勢は特定さ
れるため、この(c) までの工程を位置判断工程と見做す
こともできる。

【００４７】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であ
り、例えばロボットコントローラ５４に姿勢認識用コン
トローラ５６の機能を組み込むこともできるし、４つ以
上のセンサを所定位置に配設するとともにそれ等をワー
クの形状に応じて使い分けたりすることにより、形状が
異なる複数種類のワークの姿勢を認識できるようにする
など、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改
良を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワークの姿勢認識方法に従ってワーク
の姿勢を認識する姿勢認識装置の一例を示す概略斜視図
である。

【図２】図１の装置のセンサ部材の断面図である。

【図３】図１の装置に備えられている制御系統を説明す
るブロック線図である。

【図４】図１の装置の作動を説明するフローチャートで
ある。

【図５】図４のフローチャートに従ってワークの姿勢お
よび位置を判断する際のセンサ部材の移動態様の一例を
説明する図である。

【図６】図４のフローチャートに従ってワークの姿勢お
よび位置を判断する際のセンサ部材の移動態様の別の例
を説明する図である。

【図７】一対のセンサ部材でワークの姿勢および位置を
判断する際のセンサ部材の移動態様の一例を説明する図
である。

【符号の説明】

１０：ロボット（ワークの姿勢認識装置） １２：ワーク ２４：上下軸（回転軸） ２６、７０：センサ部材 ２８，３２：モータ（移動手段、二次元移動装置） ３６：モータ（回転手段） ４６：第１センサ ４８：第２センサ ５０：第３センサ ５６：姿勢認識用コントローラ ６２：ＲＯＭ（記録媒体） ステップＳ１〜Ｓ３：端縁検知工程、端縁検知手段 ステップＳ４〜Ｓ９：姿勢判断工程、姿勢判断手段 ステップＳ１０〜Ｓ１２：位置判断工程 位置判断手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた基準平面に対して垂直な
   方向から見た平面視の外周形状が複数の直線で構成され
   ているワークの該平面視の姿勢を認識する方法であっ
   て、 それぞれ前記基準平面に対して垂直な方向から前記ワー
   クの有無を非接触で検出する一対の第１センサおよび第
   ２センサが、該基準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離
   間して取り付けられたセンサ部材を、該基準平面と平行
   な方向の成分を含む所定方向へ移動させて、該第１セン
   サのワーク有無信号の変化から前記ワークの端縁を検知
   する端縁検知工程と、 前記センサ部材が、前記端縁検知工程で前記第１センサ
   により前記端縁を検知した端縁位置に保持された状態に
   おいて、該センサ部材を前記基準平面に対して垂直で且
   つ前記第１センサと一致する回転軸まわりに回転させ
   て、前記第２センサのワーク有無信号の変化から前記ワ
   ークの端縁を検知し、該検知時における該センサ部材の
   姿勢に基づいて該ワークの姿勢を判断する姿勢判断工程
   とを有することを特徴とするワークの姿勢認識方法。
2. 【請求項２】 前記姿勢判断工程は、前記第２センサの
   ワーク有無信号の変化態様に基づいて前記端縁検知工程
   において前記第１センサにより検知されたワーク端縁と
   同じ辺のワーク端縁を検知するもので、 前記センサ部材を、前記姿勢判断工程で前記第２センサ
   により前記端縁を検知した姿勢判断位置であって、且つ
   該第２センサおよび前記第１センサのワーク有無信号が
   共にワーク有のワーク端縁上、または該ワーク端縁から
   所定寸法だけワークの内側へ平行移動した所定位置か
   ら、該第１センサと該第２センサとを結ぶ直線に沿って
   平行移動させ、該第１センサまたは第２センサのワーク
   有無信号のワーク無への変化から前記ワークの位置を判
   断する位置判断工程を有することを特徴とする請求項１
   に記載のワークの姿勢認識方法。
3. 【請求項３】 前記ワークは、前記平面視の形状が長方
   形で、 前記姿勢判断工程は、前記第２センサのワーク有無信号
   の変化態様に基づいて前記端縁検知工程において前記第
   １センサにより検知されたワーク端縁と同じ辺のワーク
   端縁を検知するもので、 前記センサ部材には、前記基準平面に対して垂直な方向
   から前記ワークの有無を非接触で検出する第３センサ
   が、前記第１センサまたは前記第２センサから、該第１
   センサと該第２センサとを結ぶ直線に対して直角で該基
   準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離間し、且つ該セン
   サ部材が前記姿勢判断工程で前記第２センサにより前記
   端縁を検知した姿勢判断位置に保持された状態で該ワー
   ク上となる位置に取り付けられており、 前記センサ部材を、前記姿勢判断位置から前記第１セン
   サと前記第２センサとを結ぶ直線に沿って前記第３セン
   サが取り付けられた側へ平行移動させ、該第３センサの
   ワーク有無信号のワーク無への変化から前記ワークの位
   置を判断する位置判断工程を有することを特徴とする請
   求項１に記載のワークの姿勢認識方法。
4. 【請求項４】 予め定められた基準平面に対して垂直な
   方向から見た平面視の外周形状が複数の直線で構成され
   ているワークの該平面視の姿勢を認識する装置であっ
   て、 それぞれ前記基準平面に対して垂直な方向から前記ワー
   クの有無を非接触で検出する一対の第１センサおよび第
   ２センサが、該基準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離
   間して取り付けられたセンサ部材と、 該センサ部材を前記基準平面と平行な方向の成分を含む
   所定方向へ移動させる移動手段と、 前記センサ部材を、前記基準平面に対して垂直であって
   前記第１センサの配設位置と一致する回転軸まわりに回
   転させる回転手段とを有することを特徴とするワークの
   姿勢認識装置。
5. 【請求項５】 前記移動手段により前記センサ部材を前
   記基準平面と平行な方向の成分を含む所定方向へ移動さ
   せて、前記第１センサのワーク有無信号の変化から前記
   ワークの端縁を検知し、該端縁を検知した端縁位置で該
   センサ部材を停止させる端縁検知手段と、 前記端縁位置において、前記回転手段により前記回転軸
   まわりに前記センサ部材を回転させて、前記第２センサ
   のワーク有無信号の変化から前記ワークの端縁を検知
   し、該検知時における該センサ部材の姿勢に基づいて該
   ワークの姿勢を判断する姿勢判断手段とを有することを
   特徴とする請求項４に記載のワークの姿勢認識装置。
6. 【請求項６】 前記ワークは、前記平面視の形状が長方
   形で、 前記姿勢判断手段は、前記第２センサのワーク有無信号
   の変化態様に基づいて前記端縁検知手段による端縁検知
   時に前記第１センサによって検知されたワーク端縁と同
   じ辺のワーク端縁を検知するもので、 前記センサ部材には、前記基準平面に対して垂直な方向
   から前記ワークの有無を非接触で検出する第３センサ
   が、前記第１センサまたは前記第２センサから、該第１
   センサと該第２センサとを結ぶ直線に対して直角で該基
   準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離間し、且つ該セン
   サ部材が前記姿勢判断手段による姿勢判断時に前記第２
   センサによって前記端縁を検知した姿勢判断位置に保持
   された状態で該ワーク上となる位置に取り付けられてお
   り、 前記移動手段は、前記基準平面と平行な成分を含む所定
   の一平面内において前記センサ部材を自在に移動させる
   ことができる二次元移動装置であり、 前記センサ部材を、前記移動手段により前記姿勢判断位
   置から前記第１センサと前記第２センサとを結ぶ直線に
   沿って前記第３センサが取り付けられた側へ平行移動さ
   せ、該第３センサのワーク有無信号のワーク無への変化
   から前記ワークの位置を判断する位置判断手段を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のワークの姿勢認識装
   置。
7. 【請求項７】 予め定められた基準平面に対して垂直な
   方向から見た平面視の外周形状が複数の直線で構成され
   ているワークの該平面視の姿勢を認識するために、 それぞれ前記基準平面に対して垂直な方向から前記ワー
   クの有無を非接触で検出する一対の第１センサおよび第
   ２センサが、該基準平面と平行な方向へ所定寸法だけ離
   間して取り付けられたセンサ部材と、 該センサ部材を前記基準平面と平行な方向の成分を含む
   所定方向へ移動させる移動手段と、 前記センサ部材を、前記基準平面に対して垂直であって
   前記第１センサの配設位置と一致する回転軸まわりに回
   転させる回転手段とを有する姿勢認識装置をコンピュー
   タによって制御するプログラムを記録した機械読み取り
   可能な媒体であって、 前記移動手段により前記センサ部材を前記基準平面と平
   行な方向の成分を含む所定方向へ移動させて、前記第１
   センサのワーク有無信号の変化から前記ワークの端縁を
   検知し、該端縁を検知した端縁位置で該センサ部材を停
   止させる端縁検知手段としてコンピュータを機能させる
   ためのプログラムと、 前記端縁位置において、前記回転手段により前記回転軸
   まわりに前記センサ部材を回転させて、前記第２センサ
   のワーク有無信号の変化から前記ワークの端縁を検知
   し、該検知時における該センサ部材の姿勢に基づいて該
   ワークの姿勢を判断する姿勢判断手段としてコンピュー
   タを機能させるためのプログラムとが記録されているこ
   とを特徴とするワークの姿勢認識プログラムの記録媒
   体。