JPH11320465A

JPH11320465A - ロボットアームの制御方法

Info

Publication number: JPH11320465A
Application number: JP12211498A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Kondo; 隆彦近藤; Ikuo Goto; 郁夫後藤
Original assignee: Murata Machinery Ltd; Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd; Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】無人搬送車に搭載されるロボットアームの制
御方法であって、比較的簡易な視覚認識を利用して、無
人搬送車の停止位置誤差の高精度の補正を行うロボット
アームの制御方法を提供する。【解決手段】同一形状および同一大きさの２つのマー
ク６０を作業ステーション上に設置する。また、ロボッ
トアームに固定された画像入力部の撮像画像に対応する
視野領域Ｒの１辺の長さＬと２つのマーク６０相互間の
距離Ｓとマーク半径ｒとは、Ｌ≧２×（Ｓ＋ｒ）の関係
を満たすように予備調整される。無人搬送車の停止後
に、ロボットアームに固定された画像入力部によって、
マーク６０が存在するべき領域を撮像する。無人搬送車
の停止誤差が大きい場合であっても、少なくとも１つの
マークを認識できれば、画像入力部を広角側に切り換え
なくても、ロボットアームの再移動により、２つのマー
クを同時に視野領域Ｒ内に捕らえることができる。この
２つのマーク６０の位置を認識することによって、無人
搬送車の停止位置誤差を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車（ＡＧ
Ｖ）に搭載されたロボットアームの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場内などにおいて各作業ステーション
相互間を移動する無人搬送車の中には、所定の作業ステ
ーションに停止した後、無人搬送車に搭載されたロボッ
トアームが作業を行うロボットシステムが存在する。

【０００３】このようなロボットシステムにおいては、
無人搬送車は、地図情報に基づいて所定の位置に停止す
る。ただし、無人搬送車の停止位置は位置誤差によっ
て、正規の位置からずれている場合がある。停止後のロ
ボットアームによる作業を正確な位置で行うためには、
この位置誤差を補正する必要がある。その位置誤差の補
正のために、視覚認識を利用するものが存在する。例え
ば、所定の位置に固定された２つのマークを視覚認識し
て無人搬送車の停止時の位置および姿勢角度を補正する
もの、すなわち、視野内において認識されたマークの位
置データに応じて、作業のためにあらかじめ教示された
位置データを補正して作業を行うものなどがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
マークを認識するシステムにおいては、無人搬送車の停
止誤差が大きい場合、得られた画像中にマークが１個の
みしか含まれていないことがある。このとき、無人搬送
車の位置と姿勢角度とを特定するためには、もう１つの
マークの位置を認識して２つのマーク位置を得る必要が
ある。

【０００５】そのため、カメラのレンズを広角系のもの
に交換したり、カメラを測定対象から遠ざけたりして、
視野領域を広げることによって、他方のマーク位置を認
識する方法が考えられる。しかしながら、視野領域を広
げて視覚認識を行うと、その認識の結果得られる位置の
精度が低下してしまうという問題がある。

【０００６】また、一旦カメラを測定対象から遠ざけて
他方のマークの概略位置を推定した後、再びカメラを測
定対象に近づけて正確な位置を測定することもできる
が、この場合には、測定動作が複雑となり、測定のため
の無駄な時間が顕著になる。

【０００７】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、無人
搬送車に搭載されるロボットアームの制御方法であっ
て、無人搬送車の停止位置誤差の高精度の補正を行うロ
ボットアームの制御方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載のロボットアームの制御方法は、無
人搬送車上に搭載されるロボットアームの制御方法であ
って、（ａ）作業空間内の所定部位に複数のマークをあ
らかじめ設定しておくステップと、（ｂ）前記作業空間
近傍への無人搬送車の停止後に、ロボットアームを前記
所定部位から所定距離だけ離れた初期位置に移動するス
テップと、（ｃ）前記ロボットアームを前記初期位置に
移動させた後、前記ロボットアームに設置された画像入
力部によって前記所定部位付近を撮像するとともに、そ
の撮像結果を画像認識部によって認識するステップと、
（ｄ）前記ロボットアームを駆動することにより、前記
画像中に前記複数のマークが含まれるようになるまで、
前記画像入力部の撮像軸と略直交する面内で前記画像入
力部を移動させるステップと、（ｅ）前記画像中に前記
複数のマークが含まれるようになった状態で、前記複数
のマークの画像認識結果を使用して、前記ロボットアー
ムにつきあらかじめ規定された作業用の位置データを補
正し、補正された位置データに基づいて前記ロボットア
ームを制御するステップと、を含み、前記初期位置にお
ける前記画像入力部の視野領域の幅が前記複数のマーク
の相対距離の約２倍以上となる条件が満足されるよう
に、前記複数のマークの相対距離と前記初期位置との関
係が規定されていることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載のロボットアームの制御方
法は、請求項１に記載のロボットアームの制御方法にお
いて、前記複数のマークは、互いに同一の形状および同
一の大きさであることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載のロボットアームの制御方
法は、請求項１または請求項２に記載のロボットアーム
の制御方法において、前記視野領域が矩形領域であっ
て、前記初期位置における前記視野領域の１辺の長さ
と、前記複数のマークの重心位置相互間の距離とについ
て前記条件が満足されていることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載のロボットアームの制御方
法は、請求項１または請求項２に記載のロボットアーム
の制御方法において、前記視野領域が矩形領域であっ
て、前記２個のマークのそれぞれにつき、相手側のマー
クに向かう方向とは反対側の端部を外端部と呼ぶとき、
前記初期位置における前記視野領域の１辺の長さと、前
記複数のマークのそれぞれの外端部の相互間距離とにつ
いて前記条件が満足されていることを特徴とする。

【００１２】請求項５に記載のロボットアームの制御方
法は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のロボ
ットアームの制御方法において、前記複数のマークは２
個のマークであり、前記ステップ（ｅ）は、前記画像中
に一方のマークのみが含まれるとき、当該一方のマーク
が前記画像中央に位置するように、前記ロボットアーム
を駆動して前記画像入力部を移動させるステップ、を含
むことを特徴とする。

【００１３】請求項６に記載のロボットアームの制御方
法は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のロボ
ットアームの制御方法において、前記複数のマークは２
個のマークであるとともに、前記視野領域が複数の分割
領域に区分されており、前記ステップ（ｅ）は、前記画
像中に一方のマークのみが含まれるとき、当該一方のマ
ークが前記複数の分割領域のいずれに存在するかに応じ
て、前記ロボットアームを駆動して前記画像入力部を移
動させるにあたっての移動方向と移動量とを選択するス
テップ、を含み、前記移動方向と前記移動量とは、前記
複数の分割領域ごとにあらかじめ設定されており、前記
初期位置における前記画像入力部の視野領域の幅が前記
複数のマークの相対距離の約２倍の長さと前記分割領域
の１辺の長さとの和以上となる条件が満足されるよう
に、前記複数のマークの相対距離と前記初期位置との関
係が規定されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１５】＜Ａ．実施形態＞＜概要＞図１は、本実施形態のロボットシステム１の概
要構成を示す図であり、図２は、ロボットシステム１の
制御構成を示す概念図である。これらの図に示すよう
に、ロボットシステム１は、無人搬送車１０と、ロボッ
トアーム２０と、画像認識部３０とを備える。

【００１６】無人搬送車１０は、複数の作業ステーショ
ン５０に亘って移動する。これらの作業ステーション５
０の位置は、予め地図情報として与えられている。無人
搬送車１０は、この地図情報に基づいて、所定の作業ス
テーション５０に対向する所定の停止位置ＳＰ（図３参
照）に停止することができる。なお、停止位置ＳＰの位
置は、絶対座標系Σ_Aで表現される。無人搬送車の移動
は、無人搬送車制御部１１（図２参照）によって制御さ
れる。

【００１７】ロボットアーム２０は、無人搬送車１０上
に搭載されている。ロボットアーム２０は、図１に示す
ように、複数の自由度を有しており、その先端部にハン
ド２５を有している。これらの自由度によって、ロボッ
トアーム２０の先端部は、所定の位置に移動することが
できる。ロボットアーム２０の先端部の移動は、あらか
じめ教示された作業用の位置データに基づいて行われ
る。この位置データは、例えば、オペレータのティーチ
ングオペレーションによって、ロボットアーム２０の先
端部（エンドエフェクタ）の位置を教示することによっ
て得られる。これらの動作は、ロボットアーム制御部２
１（図２参照）によって制御される。なお、ロボットア
ーム２０の先端部の位置データは、ロボット座標系Σ_B
で、記述される。ロボット座標系Σ_Bは、ロボットアー
ム２０のベースとなる無人搬送車１０に固定される座標
系である。

【００１８】また、図２に示すように、画像認識部３０
は、画像入力部３２および画像処理部３４を有する。画
像入力部３２は、ロボットアーム２０の先端部付近に固
定されるカメラ３２ａ（図１参照）を有している。カメ
ラ３２ａとしては、２次元ＣＣＤカメラなどを用いるこ
とができる。画像入力部３２によって撮像された画像
は、画像処理部３４によって処理される。この画像処理
によって、画像中のマークが認識されて、マークの重心
位置が求められる。

【００１９】無人搬送車１０が停止した後、無人搬送車
１０上に搭載されたロボットアーム２０は、まず、上記
のロボット座標系Σ_Bで記述された位置データに基づい
て、初期位置ＷＰ₀（後述する図１２参照）にまでその
先端部を移動させる。

【００２０】図３は、無人搬送車１０と作業ステーショ
ン５０との関係を示す平面図である。図３は、無人搬送
車１０が矢印ＡＲ１の方向に移動して所定の停止位置Ｓ
Ｐに停止した後、ロボットアーム２０が初期位置ＷＰ₀
へと移動した状態を表している。作業ステーション５０
上においては、作業対象となるワーク７０が載置されて
いる。また、ワーク７０付近には、２つのマーク６０が
固定されている。ロボットアーム２０の先端部が所定の
初期位置ＷＰ₀へ移動した後、画像入力部３２は、この
２つのマーク６０に対応する領域Ｒを撮像する。後に詳
述するように、これらのマーク位置を確認することによ
って、無人搬送車１０の停止位置の位置誤差を含んだ作
業点の位置を補正することができるので、ロボットアー
ム２０はワーク７０に対して、正確な位置で作業を遂行
することができる。

【００２１】＜画像認識部３０＞次に、位置補正に利用
されるマーク６０について説明する。図３にも示すよう
に、作業空間内の所定部位、たとえば作業ステーション
５０上に、同一の形状および同一の大きさのマーク６０
を２つ配置する。図３には、同一の大きさの円形のマー
クを２つ配置している。ここで、マークとしてその形状
自体に異方性を有するものを用いることによってマーク
自体の位置を特定したり、２つのマーク相互間で形状お
よび大きさを変更することによってマーク自体の位置を
特定することも可能であるが、必ずしもその必要はな
い。むしろ、特殊でない同一形状のマークを２つ用いる
ことが好ましい。簡易な形状のマークを２つ用いること
で、画像による位置認識が容易になるという利点が存在
するからである。

【００２２】図４は、２つのマーク６０のマーク間距離
Ｓと、視野領域の一辺の長さＬとの関係を表す図であ
る。また、ｒはマーク６０のマーク半径を表す。このと
き、画像に対応する視野領域の大きさを、次式の条件を
満たすように決定する。

【００２３】

【数１】

【００２４】図４に示すように、一方のマーク６０ａの
重心位置を中心とする半径Ｓの円上に、他方のマーク６
０ｂの重心位置が存在する。したがって、数１の条件を
満たす場合には、少なくとも、一方のマーク６０ａを画
面の中央に位置させると、他方のマーク６０ｂも視野領
域内に含まれるので、両方のマーク６０の重心位置を認
識することができる。すなわち、いずれか一方のマーク
６０（たとえば６０ａ）のみを認識することができれ
ば、カメラ位置の所定の移動によって必ずその一方のマ
ーク６０ａとともに他方のマーク６０ｂをも視野領域内
に捕らえることができる。なお、カメラ位置の移動は、
ロボットアーム２０を移動することによって行われ得
る。

【００２５】ここで、一方のマークのみが撮像された場
合に、双方のマークが視野内に入るまで画像入力部３２
（カメラ）を移動させるにあたっての移動方向について
説明しておく。図１１は、画像入力部３２と２個のマー
ク６０との関係を表す図である。図１１は、画像入力部
３２の初期位置において、２個のマーク６０が視野内に
入っていない場合を示す。図示のように、画像入力部３
２の初期位置においては、実際に視野内に入るかどうか
にかかわらず、画像入力部３２は２個のマーク６０が設
定された部位にほぼ対向する姿勢となっている。すなわ
ち、この実施形態のように作業ステーション５０の上面
が水平面であり、かつその水平面に２個のマーク６０が
設定されているときには、初期位置における画像入力部
３２の姿勢は、ほぼ下向きでる。

【００２６】この状態で視野内に一方のマーク（たとえ
ば６０ａ）のみが撮像されたとき、この実施形態では画
像入力部３２を矢印ＡＲ１の向きに水平移動させる。そ
れによって、画像認識に基づく測定位置精度を下げるこ
となく、２個のマーク６０を視野内に入れることができ
る。

【００２７】これに対して、仮に、画像入力部３２を鉛
直上方（矢印ＡＲ２の向き）に移動させ、いわゆる「カ
メラを引く」ような移動を行わせた場合には、２個のマ
ーク６０を視野内に入れることはできるものの、測定位
置精度が低下してしまう。この発明ではこのような測定
位置精度の低下をもたらすことなく、２個のマーク６０
を視野内に入れることができることに大きな特徴があ
る。

【００２８】この発明において画像入力部３２を再移動
させる方向を一般的に表現すると以下のようになる。２
個のマーク６０はこの実施形態のように作業ステーショ
ン５０に設定されていてもよく、またワーク７０自身に
付されていてもよいが、いずれの場合にも画像入力部３
２の初期位置では２個のマーク６０を結ぶ仮想線（以下
「マーク間方向」）にほぼ対向した姿勢にある。この状
態で画像入力部３２をその撮像軸ＡＸ１と略直交する面
内で移動させれば、測定位置精度の低下を招くことな
く、２個のマーク６０を同時に視野内に入れることがで
きる。

【００２９】理想的には、初期位置において画像入力部
３２の撮像軸ＡＸ１はマーク面に直交しており、画像入
力部３２を撮像軸ＡＸ１と直交する方向に移動させるこ
とが好ましい。しかしながら、作業車やロボットアーム
などの位置決め誤差があるため、実際には画像入力部３
２を撮像軸ＡＸ１と厳密に直交する方向に移動させたと
しても、厳密に視野がマーク間方向に平行に移動すると
は限らない。しかしながら、そのような誤差の大きさは
限られているため、制御シーケンスにおいて撮像軸ＡＸ
１と直交する方向へ画像入力部３２の移動させるように
設定しておけば、実質的に測定位置精度を低下させるこ
となく２個のマーク６０を同時に視野内に入れることが
可能になる。

【００３０】なお、以下では撮像軸ＡＸ１と略直交する
方向を「横方向」と呼ぶことにする。

【００３１】ところで、数１において、半径ｒについて
の条件が加えられている。これは、マーク６０の全部が
視野領域Ｒ内に存在しないとマーク６０の重心位置が特
定できない場合を想定している。したがって、マーク６
０の一部のみが視野領域Ｒ内に存在することによって、
マーク６０の重心位置を特定することができる場合に
は、視野領域Ｒの一辺の長さＬが取り得る値をさらに小
さくすることができる。例えば、マーク６０の半分を認
識することにより重心位置を特定できる場合には、次式
の条件を満たすように、視野領域の一辺の長さＬを決定
することができる。

【００３２】

【数２】

【００３３】また、さらに少ない部分のみを視野領域Ｒ
内に捕らえることによりその重心位置を特定することが
できる場合には、長さＬをさらに小さな値とすることが
可能である。

【００３４】このように上記の条件を満たす場合には、
後に詳述するように、一方のマーク６０の重心位置を特
定できれば、他方のマーク６０の重心位置をも特定する
ことができる。したがって、両マークの重心位置に基づ
いて、位置データを補正することができる。そこで、２
つのマーク６０と視野領域の一辺の長さＬとが上記の関
係を満たすように、マーク位置および視野領域などに関
する予備調整を行う。この予備調整はロボットアーム２
０の作業前に予め行われる。

【００３５】上記予備調整は、例えば、図５に示すよう
な関係を有するように、２つのマークを配置し、視野領
域を決定することによって行うことができる。図５は、
ロボットアーム２０の先端部の位置が初期位置ＷＰ₀の
理論位置に正確に合致する場合、つまり位置誤差が存在
しない場合における画像入力部３２の撮像画像を表す。
これは、たとえばティーチング時に視野領域Ｒ内の画像
をディスプレイで確認しながらロボットアーム２０の位
置を手動調整することにより実現できる。図５は、図３
における視野領域Ｒの拡大図に相当する。初期位置ＷＰ
₀において撮像される２つのマーク６０は、視野領域Ｒ
において図５に示すように配置されることが望ましい。
すなわち、２個のマーク６０は、Ｙ_c方向の中央部にお
けるＸ_c軸に平行な直線Ｙ_c＝０上に並べて配置され、さ
らに２個のマーク６０の重心位置間の中点が、画像の中
心位置に存在するようにマーク位置を決定することが好
ましい。これは、無人搬送車１０のＹ_c方向の停止誤差
はＸ_c方向の停止誤差に比べて少ないことに基づく。相
対的に停止誤差が大きい方向に２つのマークが並ぶこと
によって、少なくとも１個のマークが撮像される可能性
がより高くなるのである。例えば、Ｘ_c方向にマーク間
距離Ｓの１．５倍の位置誤差が生じていても、２つのマ
ークのいずれか一方が視野領域内に含まれ得る。図中の
点線の円形はそのような位置誤差が生じた場合のマーク
６０の位置を表す。

【００３６】このように少なくとも一方のマークが、視
野領域Ｒ内に含まれる場合には、後に詳述する動作によ
って、他方のマークをもその視野領域内に含ませること
ができる。

【００３７】＜処理手順＞図６は、ティーチング後に各
作業ステーションでの実際の作業を行わせる際の、制御
アルゴリズムを示すフローチャートである。主に図６を
参照しながら、無人搬送車１０上に搭載されたロボット
アーム２０の制御方法について説明する。

【００３８】まず、無人搬送車１０は、所定の作業ステ
ーション５０に対向する所定の停止位置を目標に停止す
る（ステップＳＰ１０）。

【００３９】次に、ロボットアーム２０は、停止した無
人搬送車１０に対して相対的に動作して、ロボットアー
ム２０の先端部を所定の初期位置ＷＰ₀にまで移動させ
る（ステップＳＰ２０）。

【００４０】そして、ロボットアーム２０に固定された
画像入力部３２は、２つのマーク６０の位置に対応する
領域を撮像する（ステップＳＰ３０）。

【００４１】画像入力部３２によって撮像された画像
は、画像処理部３４によって処理される。この処理によ
り、カメラ座標系Σ_Cで表現されるマークの重心位置が
求められる。ここで、図１に示すように、カメラ座標系
Σ_Cは、画像入力部３２によって撮像される画像に固定
された座標系である。

【００４２】画像処理部３４の上記処理の結果、Ｎ個
（Ｎ＝０，１，２）のマークについて、その重心位置が
認識される。以下においては、重心位置が認識されたマ
ーク６０の個数Ｎによって、処理が異なる。ステップＳ
Ｐ４０において、マーク個数Ｎが判定され、それぞれに
対応する処理が行われる。

【００４３】（１）まず、画像内に撮影されたマーク個
数Ｎが２個（Ｎ＝２）の場合について説明する。この場
合には、２個のマーク６０の位置に基づいて、ロボット
アーム２０の作業位置を補正することができる。図７に
示すように、カメラ座標系Σ_Cの原点位置に関するずれ
量（ｘ₀，ｙ₀）と姿勢角度に関するずれ量θ（−９０(d
eg)≦θ≦９０(deg)）とを求めることができる。これら
のずれ量に基づいて、あらかじめティーチングによって
教示された制御アルゴリズム中の作業用の位置データを
補正する（ステップＳＰ６０）。

【００４４】なお、この実施形態のような配置の場合に
は無人搬送車１０の姿勢が９０度以上ずれることは、実
際上、あり得ない。したがって、姿勢角度に関するずれ
量θを−９０(deg)≦θ≦９０(deg)の範囲で特定するこ
とができる。つまり、２個のマーク６０ａ，６０ｂが同
一形状および同一大きさであっても、２個のマーク６０
ａ，６０ｂの位置関係から、画像中のマークが何れのマ
ークに対応するかを特定することができる。例えば、Ｘ
_A軸方向に並べて配置された２個のマーク６０ａ，６０
ｂは、撮像画像中の対応座標値の大小によって、その対
応関係を特定できる。

【００４５】（２）次に、マーク個数Ｎが１個（Ｎ＝
１）の場合について説明する。図８は、この場合の画像
とマーク位置との関係を表す図である。図８に示すよう
に、一方のマークのみが認識されている場合、他方のマ
ークがカメラ３２ａの視野領域Ｒ内に含まれるように、
ロボットアーム２０を横方向に再移動する（ステップＳ
Ｐ５０）。例えば、既に認識されている一方のマークの
位置が画面の中心位置に存在するような位置ＷＰ₁（後
述する図１２参照）にロボットアーム２０を再移動する
ことによって、他方のマークをも視野領域内に確実に捕
らえることができる。これは、マーク間距離Ｓと視野領
域の一辺の長さＬとが数１に示す関係を満たすことに基
づく。

【００４６】図９および図１０を用いて、この動作を説
明する。図９は、図８と視野領域Ｒ内の同一位置に一方
のマーク６０ａが存在する場合において、他方のマーク
６０ｂが存在する位置を表す図である。図９に示される
ように、他方のマーク６０ｂは、一方のマーク６０ａを
中心とし、半径Ｓの円の円周上に位置する。なお、一方
のマーク６０ａが１個認識されているだけなので、他方
のマーク６０ｂの重心位置は視野領域Ｒの外部にあるも
のと推定される。

【００４７】その後、既に認識されている一方のマーク
６０の位置が画面の中心位置に存在するようにロボット
アーム２０を再移動する。すなわち、認識済みのマーク
６０の重心位置の画像の中央位置からのずれ量に基づい
て再移動を行う。ロボットアーム２０の移動量は、カメ
ラ座標系Σ_Cにおけるベクトル量（ｘ₁，ｙ₁）として表
される。ロボットアーム２０の再移動時においては、カ
メラ３２ａを鉛直方向には移動させない、つまり、カメ
ラ３２ａとＸ_AＹ_A平面との距離を変化させないことが好
ましい。ロボットアーム２０の再移動の前後で、同程度
の測定精度を確保するためである。

【００４８】図１０は、ロボットアーム２０の再移動後
における、視野領域Ｒと２つのマーク６０との位置関係
を示す。図１０に示すように、２つのマーク６０の両方
を視野領域Ｒ内に存在させることができる。

【００４９】なお、図１２は、ロボットアーム２０の位
置ＷＰ₀、ＷＰ₁を示す図である。位置ＷＰ₀は、ロボッ
トアーム２０の初期位置であり、そのときの視野領域Ｒ
が図９に示されている。一方、位置ＷＰ₁は、ロボット
アーム２０の再移動後の位置であり、そのときの視野領
域Ｒが図１０に示されている。

【００５０】この斜め横方向の再移動動作の後、ステッ
プＳＰ３０に戻って、再び画像を撮像した後、ステップ
ＳＰ４０において、マーク個数Ｎを判定する。この場
合、再移動動作によって、２個のマークの両方を視野領
域Ｒ内に捕らえることができるので、Ｎ＝２となり、上
記の（１）の動作を行うこととなる。ただし、位置デー
タの補正量の計算においては、上記再移動時の移動量
（ｘ₁，ｙ₁）を考慮する必要がある。

【００５１】（３）また、マーク個数Ｎが０個（Ｎ＝
０）の場合には、エラー処理を行う。ただし、上述のよ
うに、少なくとも１個のマークを認識できる可能性が高
いため、このようなエラー処理が必要になることは少な
いと考えられる。

【００５２】以上のようにして、ステップＳＰ６０にお
いて、作業用の位置データを補正する。その後、補正さ
れた作業用の位置データに基づいて、ロボットアーム２
０はワーク７０に対して、所定の作業を行う。したがっ
て、精度の高い位置制御を行うことができる。

【００５３】＜Ｂ．実施例の一般化および変形例＞上記
の実施形態を一般化すると、この発明では、ロボットア
ームの初期位置における画像入力部の視野領域の幅が２
個のマークの相対距離の約２倍以上となる条件が満足さ
れるように、２個のマークの相対距離と上記初期位置と
の関係が規定されていることになる。ここにおいて、全
方向について考慮する場合は、「視野領域の幅」は「視
野領域の最小幅」とすることが好ましいが、位置ずれの
方向が主として特定の方向に生じることがあらかじめわ
かっているときには、少なくともその特定方向について
の視野領域の幅が２個のマークの相対距離の約２倍以上
となっていればよい。

【００５４】また、既述したように、視野領域が矩形領
域である場合には、初期位置における視野領域の１辺の
長さと、２個のマークの重心位置相互間の距離とについ
て上記の条件を満足させることが可能である。

【００５５】図１３は、マーク自身のサイズを考慮する
場合について、視野領域Ｒに関する条件を説明するため
の図である。マーク自身のサイズを考慮すれば、２個の
マーク６０のそれぞれにつき、相手側のマークに向かう
方向とは反対側の端部を外端部６２と呼ぶときに、初期
位置における視野領域の１辺の長さＬと、２個のマーク
のそれぞれの外端部６２の相互間距離Ｓ’とについて前
記条件を満足させることになる。ただし、距離Ｓ’を前
記条件におけるマークの相対距離とみなすものとする。

【００５６】これらにおいて、「約２倍以上」という数
値範囲の上限については適宜に設定することができる
が、画像認識に基づく測定位置精度をできるだけ大きな
値にするためには、たとえば、約２倍以上でかつ約４倍
以下、好ましくは約３倍以下、さらに好ましくは約２．
５倍以下、などの制限を付すことができる。

【００５７】また、上記実施形態においては、２個のマ
ークの個数を設定していたが、これに限定されず、３個
以上のマークを設定しても良い。この場合には、たとえ
ば、図１４に示すように、複数（３個）のマーク６０の
うちの任意の２個の相互距離を想定し、そのような相互
距離の中での最大値Ｄを「複数のマーク間の相互距離」
として取り扱えばよい。

【００５８】上記実施形態においては、ロボットアーム
２０の再移動量は、既に認識されているマークの重心位
置が画面の中心位置に存在するようにロボットアーム２
０を再移動した。すなわち、ロボットアーム２０の移動
量は、認識済みのマーク６０の重心位置の画像の中央位
置からのずれ量に基づいて決定されていた。しかしなが
ら、この移動量はこれに限定されない。

【００５９】たとえば、視野領域Ｒを複数の分割領域Ｒ
_ijに区分し、それぞれの領域に対応する移動量を設定し
ておくことができる。図１５は、そのような場合の視野
領域Ｒを示す図である。この場合、各分割領域Ｒ_ijに設
定される移動量は、各領域範囲に対応して量子化された
値となる。たとえば、各分割領域Ｒ_ij内において画面中
央から最も離れた点Ｐ_ijを画面中央の点Ｏ_cに移動させ
る際の移動量を各領域の設定移動量として設定しておく
ことができる。この設定移動量の移動によって、上記実
施形態と同様に、既に認識されたマークと併せて複数の
マークを認識することができる。

【００６０】ただし、分割領域Ｒの大きさを前記条件を
満たす最小の値に設定していた場合には、この量子化に
起因して、設定移動量の移動後においても、もう一方の
マーク６０ｂを視野領域内に捕らえることができないと
いう事態が起こり得る。図１５において、一方のマーク
６０ａが視野領域Ｒ内に存在する際に、他方のマーク６
０ｂが位置ＭＰ１に存在する場合を想定する。このと
き、設定値に基づく移動の後、視野領域Ｒは全体的に矢
印ＡＲ３の逆向きに移動する。図において、視野領域を
移動の前後で同一のものとして表現すると、他方のマー
ク６０ｂは矢印ＡＲ３の向きに移動して視野領域外の位
置ＭＰ３に存在することになる。したがって他方のマー
ク６０ｂは移動後も視野領域内で認識されないことにな
る。

【００６１】しかしながら、このような問題は、視野領
域の大きさを上記条件よりも若干の余裕をもって決定す
ることによって回避することができる。この余裕は、各
分割領域Ｒ_ijの一辺の長さｌとすることができる。視野
領域の大きさをこのような余裕を持たせて決定する場合
には、もう一方のマーク６０ｂは位置ＭＰ１には存在し
得ない。長さｌの余裕をもって視野領域の大きさを決定
した場合には、他方のマーク６０ｂは、設定移動量の値
に基づく移動後においても、視野領域内に存在すること
が保証される。たとえば、図１５において、位置ＭＰ２
に存在するマーク６０ｂは、設定移動量の移動後におい
て、視野領域Ｒ内の位置ＭＰ４に存在することになる。

【００６２】また、上記実施形態においては、２個のマ
ーク位置の予備調整段階において、ロボットアーム２０
の先端部の位置を初期位置ＷＰ₀の理論位置に正確に合
致させる際に、視野領域Ｒと２つのマーク６０とが図５
に示すような位置関係になるように２つのマーク位置な
どを設定した場合を例示したが、これに限定されない。
例えば、マーク位置の予備調整段階において、ロボット
アーム２０が初期位置ＷＰ₀に存在するとき、一方のマ
ーク６０が視野領域Ｒの中央に位置するようにマーク位
置を設定することもできる。

【００６３】さらに、上記実施形態においては、マーク
６０の形状を円形としたが、これに限定されず、二重丸
や四角形などの形状でも良い。ただし、その重心位置を
認識することが容易な形状が好ましい。

【００６４】上記実施形態においては、視野領域Ｒは正
方形であったが、これに限定されない。例えば、視野領
域は長方形であっても良い。この場合には、短辺の長さ
Ｌ’が、数１などの長さＬに関する所定の条件を満たせ
ばよい。また、短辺の長さＬ’が所定の条件を満たさな
くても、長辺の長さＬ’’が所定の条件を満たす場合に
は、短辺方向の位置誤差が小さいことが確実であれば、
本発明を適用することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし請求項６
に記載のロボットアームの制御方法によれば、無人搬送
車が停止して、ロボットアームを作業用の初期位置に移
動した後に、ロボットアームに設置された画像入力部に
よって画像を撮像する。撮像された画像中に含まれる複
数のマークの画像認識結果を使用して、あらかじめ規定
された作業用の位置データを補正する。また、初期位置
における画像入力部の視野領域の幅が複数のマークの相
対距離の約２倍以上となる条件が満足されるように、複
数のマークの相対距離と初期位置との関係が規定されて
いる。したがって、撮像された画像中にマークが１個の
みしか含まれない場合であっても、画像入力部の撮像軸
と略直交する面内で画像入力部を移動させることによっ
て、画像入力部を広角側に切り換えることなく、複数の
マークを撮像画像中に含ませることができる。これらの
撮像においては、視野領域の大きさの変化による測定位
置精度の低下がないので、所定の位置決め精度が確保さ
れる。したがって、無人搬送車の停止時の位置誤差を高
精度に補正することができ、ロボットアームを正確に位
置制御することができる。

【００６６】特に、請求項２に記載のロボットアームの
制御方法によれば、複数のマークは、互いに同一の形状
および同一の大きさであるので、画像認識部によるマー
クの認識が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法を実現するロボットシステム
１の概要構成を示す図である。

【図２】ロボットシステム１の制御構成を示す概念図で
ある。

【図３】無人搬送車１０と作業ステーション５０との関
係を示す平面図である。

【図４】視野領域の１辺の長さＬと２つのマーク間距離
Ｓとの関係を表す図である。

【図５】予備調整時のマーク位置を示す図である。

【図６】制御アルゴリズムを示すフローチャートであ
る。

【図７】マーク個数Ｎが２個の場合の視野領域Ｒを表す
図である。

【図８】マーク個数Ｎが１個の場合の視野領域Ｒを表す
図である。

【図９】ロボットアーム２０の再移動前の視野領域Ｒを
表す図である。

【図１０】ロボットアーム２０の再移動後の視野領域Ｒ
を表す図である。

【図１１】画像入力部３２と２個のマーク６０との関係
を表す図である。

【図１２】ロボットアーム２０の位置ＷＰ₀およびＷＰ₁
を示す図である。

【図１３】２個のマーク６０のそれぞれの外端部６２の
相互間距離Ｓ’を示す図である。

【図１４】マーク個数Ｎが３個の場合のマーク配置を示
す図である。

【図１５】複数の分割領域Ｒ_ijに区分された視野領域Ｒ
を表す図である。

【符号の説明】

１ロボットシステム１０無人搬送車２０ロボットアーム２５ハンド３０画像認識部３２画像入力部３２ａカメラ３４画像処理部５０作業ステーション６０，６０ａ，６０ｂ，マーク７０ワーク７０Ｎマーク個数Ｒ視野領域Ｓマーク間距離ｒマーク半径Ｌ視野領域Ｒの１辺の長さＡＸ１撮像軸 Σ_A 絶対座標系 Σ_B ロボット座標系 Σ_C カメラ座標系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無人搬送車上に搭載されるロボットアー
ムの制御方法であって、（ａ）作業空間内の所定部位に複数のマークをあらかじ
め設定しておくステップと、（ｂ）前記作業空間近傍への無人搬送車の停止後に、ロ
ボットアームを前記所定部位から所定距離だけ離れた初
期位置に移動するステップと、（ｃ）前記ロボットアームを前記初期位置に移動させた
後、前記ロボットアームに設置された画像入力部によっ
て前記所定部位付近を撮像するとともに、その撮像結果
を画像認識部によって認識するステップと、（ｄ）前記ロボットアームを駆動することにより、前記
画像中に前記複数のマークが含まれるようになるまで、
前記画像入力部の撮像軸と略直交する面内で前記画像入
力部を移動させるステップと、（ｅ）前記画像中に前記複数のマークが含まれるように
なった状態で、前記複数のマークの画像認識結果を使用
して、前記ロボットアームにつきあらかじめ規定された
作業用の位置データを補正し、補正された位置データに
基づいて前記ロボットアームを制御するステップと、を
含み、前記初期位置における前記画像入力部の視野領域の幅が
前記複数のマークの相対距離の約２倍以上となる条件が
満足されるように、前記複数のマークの相対距離と前記
初期位置との関係が規定されていることを特徴とするロ
ボットアームの制御方法。
【請求項２】請求項１に記載のロボットアームの制御
方法において、前記複数のマークは、互いに同一の形状および同一の大
きさであることを特徴とするロボットアームの制御方
法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のロボッ
トアームの制御方法において、前記視野領域が矩形領域であって、前記初期位置における前記視野領域の１辺の長さと、前
記複数のマークの重心位置相互間の距離とについて前記
条件が満足されていることを特徴とするロボットアーム
の制御方法。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のロボッ
トアームの制御方法において、前記視野領域が矩形領域であって、前記２個のマークのそれぞれにつき、相手側のマークに
向かう方向とは反対側の端部を外端部と呼ぶとき、前記初期位置における前記視野領域の１辺の長さと、前
記複数のマークのそれぞれの外端部の相互間距離とにつ
いて前記条件が満足されていることを特徴とするロボッ
トアームの制御方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のロボットアームの制御方法において、前記複数のマークは２個のマークであり、前記ステップ（ｅ）は、前記画像中に一方のマークのみが含まれるとき、当該一
方のマークが前記画像中央に位置するように、前記ロボ
ットアームを駆動して前記画像入力部を移動させるステ
ップ、を含むことを特徴とするロボットアームの制御方
法。
【請求項６】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のロボットアームの制御方法において、前記複数のマークは２個のマークであるとともに、前記視野領域が複数の分割領域に区分されており、前記ステップ（ｅ）は、前記画像中に一方のマークのみ
が含まれるとき、当該一方のマークが前記複数の分割領
域のいずれに存在するかに応じて、前記ロボットアーム
を駆動して前記画像入力部を移動させるにあたっての移
動方向と移動量とを選択するステップ、を含み、前記移動方向と前記移動量とは、前記複数の分割領域ご
とにあらかじめ設定されており、前記初期位置における前記画像入力部の視野領域の幅が
前記複数のマークの相対距離の約２倍の長さと前記分割
領域の１辺の長さとの和以上となる条件が満足されるよ
うに、前記複数のマークの相対距離と前記初期位置との
関係が規定されていることを特徴とするロボットアーム
の制御方法。