JPH1158279A - 把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットを実際に動作させずに、把持位置姿
勢を短時間で簡単に教示できる技術を提供することにあ
る。 【解決手段】 ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部
品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について
位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部
品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、
ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、
オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座
標系からの位置ベクトルｐについて、鉛直下向き方向の
単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面
に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマ
ルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトル
をオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以
下のように設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持
位置姿勢の教示を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるロボット
の教示に関する技術である。

【０００２】

【従来の技術】作業者がティーチングボックス等でロボ
ットを操作し、所定の場所に設置された部品を、実際に
把持する位置姿勢へハンドを移動し、その時の位置姿勢
データを保存することで、把持位置姿勢の教示を行う
（例えば、福地、粟根、杉山「ロボットの現状と将来展
望」日立評論Vol.68. No.10, pp763-768, 1986）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】実際のシステムにおい
ては、対象部品と、それを把持するために設計されたハ
ンドとのクリアランスは大きなものではなく、把持する
直前の対象部品とハンドは、非常に接近した状態にあ
る。現在の把持位置姿勢の教示では、このような部品を
把持する直前の状態へ、作業者がティーチングボックス
等で実際にロボットを操作し、ハンドを移動させるのだ
が、部品とハンドが接近した状態であるため、衝突等で
システムを損傷しないよう、慎重な操作が要求されるた
め、作業者に多大な負担を与える。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係る把持位置姿勢教示装置及びその処理
を実現するソフトウェアを記録したフロッピーディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体は、ハンドリング位置に
設置された対象部品の画像を入力する画像入力部と、画
像上において対象部品の二つの把持点p1，p2を指定し、
指定した点について位置計測を行い、二つの把持点の三
次元位置データを部品把持データとして設定する部品把
持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプ
ローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベ
クトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについ
て、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクト
ルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点p2への
単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×
ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定
し、位置ベクトルｐを以下のように設定する把持位置姿
勢計算部と、把持位置姿勢の教示を行うことを特徴とす
る。 ｐ＝［（x1＋x2）／２ （y1＋y2）／２ ｍａｘ（z1，
z2）−１］^T 但し、p1，p2の座標をそれぞれ（x1，y1，z1）、（x2，
y2，z2）とする。

【０００５】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部
品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について
位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部
品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、
ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、
オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座
標系からの位置ベクトルｐについて、点p1から点p2への
単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線
と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマル
ベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベク
トルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリ
エントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプ
ローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点
の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把
持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行う
ことを特徴とする。

【０００６】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された姿
勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像上において対象部品の二つの把持
点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点に
ついて位置計測を行い、それら３点の三次元位置データ
を部品把持データとして設定する部品把持データ設定部
と、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベク
トルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベク
トルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノ
ーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベク
トルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点
から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位
置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに
設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の
教示を行うことを特徴とする。

【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された姿
勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像上において把持面上にある凹凸や
模様による直線部分を描き、対象部品の二つの把持点p
1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行
い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定する部品把持データ設定部と、直線
上の点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把
持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、ア
プローチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1
から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設
定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベク
トルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点か
ら、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置
にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設
定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教
示を行うことを特徴とする。

【０００８】上記課題を解決する本発明の請求項５に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された姿
勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像上において把持面上にある凹凸や
模様による直線部分を描き、対象部品の二つの把持点p
1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行
い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定する部品把持データ設定部と、直線
上の点の位置データから把持面を計算し、直線l1、点p
1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通
り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂
線の足p2’を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトル
を、アプローチベクトルａに設定し、把持面上において
点p1から点p2’への単位ベクトルをノーマルベクトルｎ
に設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエント
ベクトルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2’の
中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１
の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトル
ｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿
勢の教示を行うことを特徴とする。

【０００９】上記課題を解決する本発明の請求項６に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面
上にある凹凸や模様による直線部分を描き、対象部品の
二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の
位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置デ
ータを部品把持データとして設定する部品把持データ設
定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベク
トルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及
び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、直線上の
点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平
行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求
め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプ
ローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトル
とアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトル
を、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得ら
れるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2
の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクト
ルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置
姿勢の教示を行うことを特徴とする。

【００１０】上記課題を解決する本発明の請求項７に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された姿
勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像処理により、対象部品の直線特徴
抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴
を選択し、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直
線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び
把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定
する部品把持データ設定部と、直線上の点の位置データ
から把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持
面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａ
に設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベ
クトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで
得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把
持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクト
ルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つ
ベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計
算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うことを特徴と
する。

【００１１】上記課題を解決する本発明の請求項８に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象
部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上
にある直線特徴を選択し、対象部品の二つの把持点p1，
p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、
直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持デ
ータとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに
設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエン
トベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系から
の位置ベクトルｐについて、直線上の点の位置データか
ら把持面を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影
し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直
な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2’を設定し、
把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクト
ルａに設定し、把持面上において点p1から点p2’への単
位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａ
で得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、
把持面上において、点p1，p2’の中点から、アプローチ
ベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分
を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置
姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うことを
特徴とする。

【００１２】上記課題を解決する本発明の請求項９に係
る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
ウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等
の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された姿
勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像処理により、対象部品の直線特徴
抽出を行い、画像上において、把持面上にある直線特徴
を選択し、対象部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直
線上の点及び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び
把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定
する部品把持データ設定部と、直線上の点の位置データ
から、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線
の外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベク
トルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａ
に設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベク
トルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベ
クトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノ
ーマルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプ
ローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点
の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する持
位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うこ
とを特徴とする。

【００１３】上記課題を解決する本発明の請求項１０に
係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフ
トウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部
品の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された
姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像上において把持面となる円筒や円
柱の断面を円弧で描き、対象部品の把持点を指定し、円
弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上の点及び
把持点の三次元位置データを部品把持データとして設定
する部品把持データ設定部と、円弧もしくは閉曲線上の
点の位置データから把持面を計算し、把持面上において
円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線方
向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、
円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマル
ベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルを
オリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心から、
アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある点の
成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持
位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うこ
とを特徴とする。

【００１４】上記課題を解決する本発明の請求項１１に
係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフ
トウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部
品の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された
姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像処理により、対象部品の円弧特徴
抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱
の断面の円弧特徴を選択し、対象部品の把持点を指定
し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の
点及び把持点の三次元位置データを部品把持データとし
て設定する部品把持データ設定部によって部品把持デー
タを設定し、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データか
ら把持面を計算し、把持面上において円近似を行い、円
形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトル
を、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心か
ら点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定
し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクト
ルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベクト
ルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクト
ルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算部と
を備え、把持位置姿勢の教示を行うことを特徴とする。

【００１５】上記課題を解決する本発明の請求項１２に
係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフ
トウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体は、ハンドリング位置に設置された対象部
品の画像を入力する画像入力部と、ハンドに設定された
姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエントベクトル
ｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベク
トルｐについて、画像処理により対象部品の閉曲線特徴
抽出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱
の断面の閉曲線特徴を選択し、対象部品の把持点p1を指
定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲
線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持デー
タとして設定する部品把持データ設定部と、円弧もしく
は閉曲線上の点の位置データから把持面を計算し、把持
面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把
持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトル
ａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトル
を、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られ
るベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面
の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに
設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の
教示を行うことを特徴とする。

【００１６】上記課題を解決する本発明の請求項１３に
係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフ
トウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置
された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対
象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品
把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド
衝突検査を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行
うことを特徴とする。

【００１７】上記課題を解決する本発明の請求項１４に
係る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフ
トウェアを記録したフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体は、カメラによりハンドリング位置に設置
された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対
象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品
把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド
衝突検査を行い、激突する部分があれば、衝突が無くな
るまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行
うことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（１）基本的な考え方 本発明の目的は、対象部品の把持位置姿勢を得ることで
ある。ハンドの位置姿勢は図１の例に示すように、ハン
ドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリ
エントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎと基準座標系か
らの位置ベクトルｐで設定される。つまり、把持位置姿
勢における各ベクトルを決定すれば良い。そこで、本発
明では、図２に示すフローチャートに従い、次の手順に
より、把持位置姿勢を決定する。 カメラによりハンドリング位置に設置された対象部品
の画像を入力する。画像データを基に、部品を把持す
るためのデータを設定する。具体的には、後述する部品
把持データの設定方法による。 部品把持データを基に、把持位置姿勢を計算する。具
体的には、後述する把持位置姿勢計算方法による。

【００１９】（２）部品把持データの設定方法 部品把持データは、把持する点の位置及び把持する点を
含む面（以下、把持面と呼ぶ）上の特徴等を入力画像上
で設定する。その方法は、以下に示す（２．１）〜
（２．７）が挙げられる。

【００２０】（２．１）把持する２点を設定する方法 この方法は、図４に示すフローチャートに従い、以下の
ように行う。 画像上において、図３に示すように部品の任意の把持
点の２点p1，p2を指定する。 指定した点について位置計測を行う。 二つの把持点の三次元位置データを部品把持データと
して設定する。

【００２１】（２．２）把持点及び把持面上の点を設定
する方法 この方法は、図６に示すフローチャートに従い、以下の
ように行う。 画像上において、図５に示すように部品の把持点の２
点p1，p2及び把持面上の他の１点p3を指定する。 指定した点について位置計測を行う。 それら３点の三次元位置データを部品把持データとし
て設定する。

【００２２】（２．３）把持面上の直線及び把持する２
点を設定する方法（その１） この方法は、図８に示すフローチャートに従い、以下の
ように行う。 画像上において、図７に示すように、把持面上にある
凹凸や模様による直線部分l1_,l2_,l3_,l4を描く。 画像上において、図７に示すように部品の任意の二つ
の把持点p1，p2を指定する。 ，による直線上の点及び把持点の位置計測を行
う。 直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持
データとして設定する。

【００２３】（２．４）把持面上の直線及び把持する２
点を設定する方法（その２） この方法は、図９に示すフローチャートに従い、以下の
ように行う。 画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行う。 画像上において、図７に示すように把持面上にある直
線特徴を選択する。 画像上において、図７に示すように部品の任意の二つ
の把持点p1，p2を指定する。 ，による直線上の点及び把持点の位置計測を行
う。 直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持
データとして設定する。

【００２４】（２．５）把持面上の円弧及び把持点を設
定する方法（その１） この方法は、図１１に示すフローチャートに従い、以下
のように行う。 把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示す
ように画像上において、その断面を円弧で描く。 画像上において、図１０に示すように部品の一つの把
持点p1を指定する。 ，による円弧上の点及び把持点の位置計測を行
う。 円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持
データとして設定する。

【００２５】（２．６）把持面上の円弧及び把持点を設
定する方法（その２） この方法は、図１２に示すフローチャートに従い、以下
のように行う。 画像処理により、対象部品の円弧特徴抽出を行う。 把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１０に示す
ように画像上において、その断面上にある円弧特徴を選
択する。 画像上において、図１０に示すように部品の一つの把
持点p1を指定する。 ，による円弧上の点及び把持点の位置計測を行
う。 円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持
データとして設定する。

【００２６】（２．７）把持面上の閉曲線及び把持点を
設定する方法 この方法は、図１４に示すフローチャートに従い、以下
のように行う。 画像処理により、対象部品の閉曲線特徴抽出を行う。 把持面が円筒や円柱の断面となる場合、図１３に示す
ように画像上において、その断面上にある閉曲線特徴を
選択する。 図１３に示すように画像上において、部品の一つの把
持点p1を指定する。 ，による閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行
う。 閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定する。

【００２７】（３）把持位置姿勢計算方法 部品把持データを基に、アプローチベクトルａ、オリエ
ントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ、位置ベクトルｐ
から構成される把持位置姿勢データを計算する。その方
法は、以下に示す（３．１）〜（３．７）が挙げられ
る。

【００２８】（３．１）把持位置姿勢計算方法（その
１） 点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、図１５のよ
うに把持位置姿勢を設定する。この方法は、図１６に示
すフローチャートに従い、以下のように行う。 鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチベクトル
ａに設定する。 水平面に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトル
を、ノーマルベクトルｎに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 位置ベクトルｐを次式のように設定する。但し、p1，
p2の座標をそれぞれ（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）と
する。 ｐ＝［（x1＋x2）／２ （y1＋y2）／２ ｍａｘ（z1，
z2）−１］^T

【００２９】（３．２）把持位置姿勢計算方法（その
２） 点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位置姿
勢を図１７のように設定する。この方法は、図１８に示
すフローチャートに従い、以下のように行う。 点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトル
ｎに設定する。 鉛直線と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、
ノーマルベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプロ
ーチベクトルａに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿っ
て、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトル
を、位置ベクトルｐに設定する。

【００３０】（３．３）把持位置姿勢計算方法（その
３） 点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場合、把持位
置姿勢を図１９のように設定する。この方法は、図２０
に示すフローチャートに従い、以下のように行う。 点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベクト
ルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベクト
ルａに設定する。 点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトル
ｎに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿っ
て、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトル
を、位置ベクトルｐに設定する。

【００３１】（３．４）把持位置姿勢計算方法（その
４） 把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場
合、把持位置姿勢を図２１のように設定する。この方法
は、図２２に示すフローチャートに従い、以下のように
行う。 直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算す
る。 点p1，p2を把持面へ投影する。 把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベク
トルａに設定する。 把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトル
を、ノーマルベクトルｎに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 把持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベ
クトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を
持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。

【００３２】（３．５）把持位置姿勢計算方法（その
５） 把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場
合、把持位置姿勢を図２３のように設定する。この方法
は、図２４に示すフローチャートに従い、以下のように
行う。 直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算す
る。 直線l1、点p1，p2を把持面へ投影する。 把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直な
直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2’を設定する。 把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベク
トルａに設定する。 把持面上において点p1から点p2’への単位ベクトルを
ノーマルベクトルｎに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 把持面上において、点p1，p2’の中点から、アプロー
チベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成
分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する。

【００３３】（３．６）把持位置姿勢計算方法（その
６） 把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場
合、把持位置姿勢を図２５のように設定する。この方法
は、図２６に示すフローチャートに従い、以下のように
行う。 直線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ
計算する。 平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか
求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、ア
プローチベクトルａに設定する。 点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａの
外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトルｏ
に設定する。 外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマルベクトルｎ
に設定する。 点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿っ
て、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトル
を、位置ベクトルｐに設定する。

【００３４】（３．７）把持位置姿勢計算方法（その
７） 把持面上の円弧や閉曲線、点p1、挿入深さ１が与えられ
た場合、把持位置姿勢を図２７のように設定する。この
方法は、図２８に示すフローチャートに従い、以下のよ
うに行う。 円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把
持面）を計算する。 把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を求
める。 把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベク
トルａに設定する。 円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノーマ
ルベクトルｎに設定する。 外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトル
ｏに設定する。 円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿っ
て、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置
ベクトルｐに設定する。

【００３５】

【実施例】

〔実施例１〕本発明による把持位置姿勢を教示する基本
装置の実施例を図２９に示す。この装置は、カメラによ
りハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力
し、画像データを基に、部品把持データ設定部により部
品を把持するための部品把持データを設定し、部品把持
データを基に、把持位置姿勢計算部により把持位置姿勢
を計算することで、把持位置姿勢の教示を行うものであ
る。部品把持位置データ設定部としては、図３０〜図３
６に示す部品把持データ設定装置１〜７を使用すること
ができる。把持位置姿勢計算部としては、図３７〜図４
３に示す把持位置姿勢計算装置１〜７を使用することが
できる。

【００３６】〔実施例２〕本発明による部品把持データ
設定装置１の実施例を図３０に示す。この装置は、図３
０に示すように、把持点設定部、位置計測部及び部品把
持データ設定部よりなり、図４に示すフローチャートに
従い、把持する２点を設定するものである。従って、画
像上において、図３に示す部品の二つの把持点p1，p2を
指定し、指定した点について位置計測を行い、二つの把
持点の三次元位置データを部品把持データとして設定す
ることができる。

【００３７】〔実施例３〕本発明による部品把持データ
設定装置２の実施例を図３１に示す。この装置は、図３
１に示すように、把持点指定部、把持面上の点指定部、
位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図６に
示すフローチャートに従い、二つの把持点及び把持面上
の１点を設定するものである。従って、画像上におい
て、図５に示す部品の二つの把持点p1，p2及び把持面上
の１点p3を指定し、指定した点について位置計測を行
い、それら３点の三次元位置データを部品把持データと
して設定することができる。

【００３８】〔実施例４〕本発明による部品把持データ
設定装置３の実施例を図３２に示す。この装置は、図３
２に示すように、直線描画部、把持点指定部、位置計算
部及び部品把持データ設定部よりなり、図８に示すフロ
ーチャートに従い、把持面上の直線及び把持する２点を
設定するものである。従って、画像上において、図７に
示す把持面上にある凹凸や模様による直線部分を描き、
部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把
持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元
位置データを部品把持データとして設定することができ
る。

【００３９】〔実施例５〕本発明による部品把持データ
設定装置４の実施例を図３３に示す。この装置は、図３
３に示すように、直線抽出部、直線選択部、把持点指定
部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図
９に示すフローチャートに従い、把持面上の直線及び把
持する２点を設定するものである。従って、画像処理に
より、対象部品の直線特徴抽出を行い、画像上におい
て、把持面上にある直線特徴を選択し、部品の二つの把
持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測
を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部
品把持データとして設定することができる。

【００４０】〔実施例６〕本発明による部品把持データ
設定装置５の実施例を図３４に示す。この装置は、図３
４に示すように、円弧描画部、把持点指定部、位置計測
部及び部品把持データ設定部よりなり、図１１に示すフ
ローチャートに従い、把持面上の円弧及び把持点を設定
するものである。従って、画像上において、図１０に示
す把持面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の
把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行
い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定することができる。

【００４１】〔実施例７〕本発明による部品把持データ
設定装置６の実施例を図３５に示す。この装置は、図３
５に示すように、円弧抽出部、円弧選択部、把持点指定
部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりなり、図
１２に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧及び
把持点を設定するものである。従って、画像処理によ
り、対象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、
把持面となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、部
品の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測
を行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部
品把持データとして設定することができる。

【００４２】〔実施例８〕本発明による部品把持データ
設定装置７の実施例を図３６に示す。この装置は、図３
６に示すように、閉曲面抽出部、閉曲面選択部、把持点
指定部、位置計測部及び部品把持データ設定部よりな
り、図１４に示すフローチャートに従い、把持面上の閉
曲線及び把持点を設定するするものである。従って、画
像処理により、図１３に示す対象部品の閉曲線特徴抽出
を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の断
面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持点p1を指定し、閉
曲線上の点及び把持点の位置計測を行い、閉曲線上の点
及び把持点の三次元位置データを部品把持データとして
設定することができる。

【００４３】〔実施例９〕本発明による把持位置姿勢計
算装置１の実施例を図３７に示す。この装置は、図３７
に示すように、アプローチベクトル計算部type1、ノー
マルベクトル計算部type1、位置ベクトル計算部type1、
オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢デー
タ設定部により構成され、図１６に示すフローチャート
に従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の把
持位置姿勢を計算するものである。従って、図１５に示
すように、鉛直下向き方向の単位ベクトルをアプローチ
ベクトルａに設定し、水平面に投影した時の点p1から点
p2への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外
積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに
設定し、位置ベクトルｐを以下のように設定することが
できる。 ｐ＝［（x1＋x2）／２ （y1＋y2）／２ ｍａｘ（z1，
z2）−１］^T

【００４４】〔実施例１０〕本発明による把持位置姿勢
計算装置２の実施例を図３８に示す。この装置は、図３
８に示すように、アプローチベクトル計算部type2、ノ
ーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type
2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢デ
ータ設定部により構成され、図１８に示すフローチャー
トに従い、点p1，p2及び挿入深さ１が与えられた場合の
把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１７に
示すように、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマ
ルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p1，p2の作る直線の
作る平面上において、ノーマルベクトルｎと直交する単
位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、外積ｎ
×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定
し、点p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿っ
て、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトル
を、位置ベクトルｐに設定することができる。

【００４５】〔実施例１１〕本発明による把持位置姿勢
計算装置３の実施例を図３９に示す。この装置は、図３
９に示すように、アプローチベクトル計算部type3、ノ
ーマルベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type
2、オリエントベクトル計算部type1及び把持位置姿勢デ
ータ設定部により構成され、図２０に示すフローチャー
トに従い、点p1，p2，p3及び挿入深さ１が与えられた場
合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、図１
９に示すように、点p1から点p3へのベクトルと点p1から
点p2へのベクトルの外積で得られる単位ベクトルを、ア
プローチベクトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベ
クトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで
得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、点
p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿
入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置
ベクトルｐに設定することができる。

【００４６】〔実施例１２〕本発明による把持位置姿勢
計算装置４の実施例を図４０に示す。この装置は、図４
０に示すように、把持面計算部、データ投影部、アプロ
ーチベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部typ
e2、位置ベクトル計算部type2、オリエントベクトル計
算部type1及び把持位置姿勢データ設定部により構成さ
れ、図２２に示すフローチャートに従い、把持面上の直
線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置
姿勢を計算するものである。従って、図２１に示すよう
に、直線上の点の位置データから平面（把持面）を計算
し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単
位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面
上へ投影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマ
ルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトル
をオリエントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点
p1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿
入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置
ベクトルｐに設定することができる。

【００４７】〔実施例１３〕本発明による把持位置姿勢
計算装置５の実施例を図４１に示す。この装置は、図４
１に示すように、把持面計算部、データ投影部、把持点
再設定部、アプローチベクトル計算部type4、ノーマル
ベクトル計算部type2、位置ベクトル計算部type2及びオ
リエントベクトル計算部type1、把持位置姿勢データ設
定部により構成され、図２４に示すフローチャートに従
い、把持面上の直線、点p1，p2、挿入深さ１が与えられ
た場合の把持位置姿勢を計算するものである。従って、
図２３に示すように、直線上の点の位置データから平面
（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影
し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直
な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2’を設定し、
把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクト
ルａに設定し、把持面上において点p1から点p2’への単
位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａ
で得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、
把持面上において、点p1，p2’の中点から、アプローチ
ベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分
を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することがで
きる。

【００４８】〔実施例１４〕本発明による把持位置姿勢
計算装置６の実施例を図４２に示す。この装置は、図４
２に示すように、三次元直線計算部、アプローチベクト
ル計算部type5、ノーマルベクトル計算部type3、位置ベ
クトル計算部type2、オリエントベクトル計算部type2及
び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図２６に
示すフローチャートに従い、把持面上の直線、点p1，p
2、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿勢を計算
するものである。従って、図２５に示すように、直線上
の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、
平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求
め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプ
ローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトル
とアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトル
を、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得ら
れるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p1，p2
の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクト
ルｐに設定することができる。

【００４９】〔実施例１５〕本発明による把持位置姿勢
計算装置７の実施例を図４３に示す。この装置は、図４
３に示すように、把持面計算部、円計算部、アプローチ
ベクトル計算部type4、ノーマルベクトル計算部type4、
位置ベクトル計算部type3、オリエントベクトル計算部t
ype1及び把持位置姿勢データ設定部により構成され、図
２８に示すフローチャートに従い、把持面上の円弧や閉
曲線、点p1、挿入深さ１が与えられた場合の把持位置姿
勢を計算するものである。従って、図２７に示すよう
に、円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面
（把持面）を計算し、把持面上において円近似を行い、
円形断面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクト
ルを、アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心
から点p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設
定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベク
トルｏに設定し、円形断面の中心から、アプローチベク
トルａに沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベク
トルを、位置ベクトルｐに設定することができる。

【００５０】〔実施例１６〕本発明による把持位置姿勢
教示装置１の実施例を図４４に示す。この装置は、請求
項１に係るものである。即ち、この装置は、図４４に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type1によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持デ
ータ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャート
に従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持
点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行
い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データ
として設定する。把持位置姿勢計算部type1として、図
３７に示す把持位置姿勢計算装置１を用いれば、図１６
に示すフローチャートに従い、鉛直下向き方向の単位ベ
クトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面に投影
した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマルベク
トルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリ
エントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以下のよ
うに設定することができる。 ｐ＝［（x1＋x2）／２ （y1＋y2）／２ ｍａｘ（z1，
z2）−１］^T この装置によれば、入力として画像上の２点を指定する
だけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対する制約
が少なく、鉛直下向き方向をアプローチベクトルとする
場合、様々な部品に対応できるメリットがある。

【００５１】〔実施例１７〕本発明による把持位置姿勢
教示装置２の実施例を図４５に示す。この装置は、請求
項２に係るものである。即ち、この装置は、図４５に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type1によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type2によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type1として、図３０に示す部品把持デ
ータ設定装置１を用いれば、図４に示すフローチャート
に従い、画像上において、図３に示す部品の二つの把持
点p1，p2を指定し、指定した点について位置計測を行
い、二つの把持点の三次元位置データを部品把持データ
として設定する。把持位置姿勢計算部type2として、図
３８に示す把持位置姿勢計算装置２を用いれば、図１８
に示すフローチャートに従い、点p1から点p2への単位ベ
クトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線と点p
1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマルベク
トルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベクトル
ａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエン
トベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプロー
チベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成
分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することが
できる。この装置によれば、入力として画像上の２点を
指定するだけでよいので、操作が簡単で、対象部品に対
する制約が少なく、把持点の選び方によって、アプロー
チベクトルを適切な方向に設定でき、様々な部品に対応
できるメリットがある。

【００５２】〔実施例１８〕本発明による把持位置姿勢
教示装置３の実施例を図４６に示す。この装置は、請求
項３に係るものである。即ち、この装置は、図４６に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type2によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type3によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type2として、図３１に示す部品把持デ
ータ設定装置２を用いれば、図６に示すフローチャート
に従い、画像上において、図５に示す部品の二つの把持
点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定し、指定した点に
ついて位置計測を行い、それら３点の三次元位置データ
を部品把持データとして設定することができる。把持位
置姿勢計算部type3として、図３９に示す把持位置姿勢
計算装置３を用いれば、図２０に示すフローチャートに
従い、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベ
クトルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベ
クトルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、
ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベ
クトルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中
点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の
位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐ
に設定することができる。この装置によれば、入力とし
て画像上の３点を指定するだけでよいので、操作が簡単
で、対象部品に対する制約が少なく、最も簡単な方式
で、アプローチベクトルを把持面の法線方向に設定で
き、様々な部品に対応できるメリットがある。

【００５３】〔実施例１９〕本発明による把持位置姿勢
教示装置４の実施例を図４７に示す。この装置は、請求
項４に係るものである。即ち、この装置は、図４７に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持デ
ータ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャート
に従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹
凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p
1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行
い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定することができる。把持位置姿勢計
算部type4として、図４０に示す把持位置姿勢計算装置
４を用いれば、図２２に示すフローチャートに従い、直
線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、点
p1，p2を把持面へ投影し、把持面の法線方向の単位ベク
トルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上へ投
影した点p1から点p2への単位ベクトルを、ノーマルベク
トルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリ
エントベクトルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2
の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクト
ルｐに設定することができる。この装置によれば、把持
面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその直線を描
く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良否に
関係なく必要な直線を入力として指定できる。また、直
線上の多くの点の位置データから計算した把持面の法線
方向をアプローチベクトルとして設定するため、そのデ
ータの信頼性が大きい。

【００５４】〔実施例２０〕本発明による把持位置姿勢
教示装置５の実施例を図４８に示す。この装置は、請求
項５に係るものである。即ち、この装置は、図４８に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持デ
ータ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャート
に従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹
凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p
1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行
い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定することができる。把持位置姿勢計
算部type5として、図４１に示す把持位置姿勢計算装置
５を用いれば、図２４に示すフローチャートに従い、直
線上の点の位置データから平面（把持面）を計算し、直
線l1、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面上において、
点p1を通り、かつ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降
ろした垂線の足p2’を設定し、把持面の法線方向の単位
ベクトルを、アプローチベクトルａに設定し、把持面上
において点p1から点p2’への単位ベクトルをノーマルベ
クトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオ
リエントベクトルｏに設定し、把持面上において、点p
1，p2’の中点から、アプローチベクトルａに沿って、
挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位
置ベクトルｐに設定することができる。この装置によれ
ば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその
直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件
の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。
また、直線上の多くの点の位置データから計算した把持
面の法線方向をアプローチベクトルとして設定するた
め、そのデータの信頼性が大きい。さらに、把持面上に
基準となる線がある場合、その基準線に垂直な方向をオ
リエントベクトルとして設定できるため、適切な把持位
置姿勢を教示できるメリットがある。

【００５５】〔実施例２１〕本発明による把持位置姿勢
教示装置６の実施例を図４９に示す。この装置は、請求
項６に係るものである。即ち、この装置は、図４９に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type3によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type3として、図３２に示す部品把持デ
ータ設定装置３を用いれば、図８に示すフローチャート
に従い、画像上において、図７に示す把持面上にある凹
凸や模様による直線部分を描き、部品の二つの把持点p
1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行
い、直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
持データとして設定することができる。把持位置姿勢計
算部type6として、図４２に示す把持位置姿勢計算装置
６を用いれば、図２６に示すフローチャートに従い、直
線上の点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算
し、平行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つ
か求め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、
アプローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベク
トルとアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベク
トルを、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで
得られるベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、点p
1，p2の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿
入深さ１の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置
ベクトルｐに設定することができる。この装置によれ
ば、把持面上に直線特徴が存在する場合、作業者がその
直線を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件
の良否に関係なく必要な直線を入力として指定できる。
また、直線上の多くの点からまず直線の三次元データを
計算し、さらに、三次元直線を用いてアプローチベクト
ルの計算をするため、信頼性の高いアプローチベクトル
を得ることができる。また、その後の計算を簡単なベク
トル演算のみで行うため、システムを簡単にできるメリ
ットがある。

【００５６】〔実施例２２〕本発明による把持位置姿勢
教示装置７の実施例を図５０に示す。この装置は、請求
項７に係るものである。即ち、この装置は、図５０に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type4によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持デ
ータ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャート
に従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行
い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択
し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及
び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三
次元位置データを部品把持データとして設定することが
できる。把持位置姿勢計算部type4として、図４０に示
す把持位置姿勢計算装置４を用いれば、図２２に示すフ
ローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面
（把持面）を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持
面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａ
に設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベ
クトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで
得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把
持面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクト
ルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つ
ベクトルを、位置ベクトルｐに設定することができる。
この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在する場
合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線候補
データを自動的に作成することで、作業者の負担を軽減
することができる。また、直線上の多くの点の位置デー
タから計算した把持面の法線方向をアプローチベクトル
として設定するため、そのデータの信頼性が大きい。

【００５７】〔実施例２３〕本発明による把持位置姿勢
教示装置８の実施例を図５１に示す。この装置は、請求
項８に係るものである。即ち、この装置は、図５１に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type5によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持デ
ータ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャート
に従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行
い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択
し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及
び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三
次元位置データを部品把持データとして設定することが
できる。把持位置姿勢計算部type5として、図４１に示
す把持位置姿勢計算装置５を用いれば、図２４に示すフ
ローチャートに従い、直線上の点の位置データから平面
（把持面）を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影
し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直
な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2’を設定し、
把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクト
ルａに設定し、把持面上において点p1から点p2’への単
位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａ
で得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、
把持面上において、点p1，p2’の中点から、アプローチ
ベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分
を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することがで
きる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在す
る場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線
候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を
軽減することができる。また、直線上の多くの点の位置
データから計算した把持面の法線方向をアプローチベク
トルとして設定するため、そのデータの信頼性が大き
い。さらに、把持面上に基準となる線がある場合、その
基準線に垂直な方向をオリエントベクトルとして設定で
きるため、適切な把持位置姿勢を教示できるメリットが
ある。

【００５８】〔実施例２４〕本発明による把持位置姿勢
教示装置９の実施例を図５２に示す。この装置は、請求
項９に係るものである。即ち、この装置は、図５２に示
すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリング位
置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持デー
タ設定部type4によって部品把持データを設定し、把持
位置姿勢計算部type6によって把持位置姿勢を計算する
ことで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部品把
持データ設定部type4として、図３３に示す部品把持デ
ータ設定装置４を用いれば、図９に示すフローチャート
に従い、画像処理により、対象部品の直線特徴抽出を行
い、画像上において、把持面上にある直線特徴を選択
し、部品の二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及
び把持点の位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三
次元位置データを部品把持データとして設定することが
できる。把持位置姿勢計算部type6として、図４２に示
す把持位置姿勢計算装置６を用いれば、図２６に示すフ
ローチャートに従い、直線上の点の位置データから、三
次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の外積で
得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクトルを平
均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定
し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクトルａ
の外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベクトル
ｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノーマル
ベクトルｎに設定し、点p1，p2の中点から、アプローチ
ベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分
を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定することがで
きる。この装置によれば、把持面上に直線特徴が存在す
る場合、直線特徴抽出機能を持つため、把持面上の直線
候補データを自動的に作成することで、作業者の負担を
軽減することができる。また、直線上の多くの点からま
ず直線の三次元データを計算し、さらに、三次元直線を
用いてアプローチベクトルの計算をするため、信頼性の
高いアプローチベクトルを得ることができる。また、そ
の後の計算を簡単なベクトル演算のみで行うため、シス
テムを簡単にできるメリットがある。

【００５９】〔実施例２５〕本発明による把持位置姿勢
教示装置１０の実施例を図５３に示す。この装置は、請
求項１０に係るものである。即ち、この装置は、図５３
に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリン
グ位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持
データ設定部type5によって部品把持データを設定し、
把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算
することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部
品把持データ設定部type5として、図３４に示す部品把
持データ設定装置５を用いれば、図１１に示すフローチ
ャートに従い、画像上において、図１０に示す把持面と
なる円筒や円柱の断面を円弧で描き、部品の把持点を指
定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行い、円孤上
の点及び把持点の三次元位置データを部品把持データと
して設定することができる。把持位置姿勢計算部type7
として、図４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれ
ば、図２８に示すフローチャートに従い、円弧もしくは
閉曲線上の点の位置データから平面（把持面）を計算
し、把持面上において円近似を行い、円形断面の中心を
求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチ
ベクトルａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位
ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａ
で得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、
円形断面の中心から、アプローチベクトルａに沿って、
挿入深さ１にある点の成分を持つベクトルを、位置ベク
トルｐに設定することができる。この装置によれば、円
筒や円柱の断面が把持面となる場合、作業者がその円弧
を描く機能を持つため、部品の表面状態や環境条件の良
否に関係なく必要な円弧を入力として指定できる。ま
た、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面
の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上
の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それ
らのデータの信頼性が大きい。

【００６０】〔実施例２６〕本発明による把持位置姿勢
教示装置１１の実施例を図５４に示す。この装置は、請
求項１１に係るものである。即ち、この装置は、図５４
に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリン
グ位置に設１された対象部品の画像を入力し、部品把持
データ設定部type6によって部品把持データを設定し、
把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算
することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部
品把持データ設定部type6として、図３５に示す部品把
持データ設定装置６を用いれば、図１２に示すフローチ
ャートに従い、画像処理により、対象部品の円弧特徴抽
出を行い、画像上において、把持面となる円筒や円柱の
断面の円弧特徴を選択し、部品の把持点を指定し、円弧
上の点及び把持点の位置計測を行い、円弧上の点及び把
持点の三次元位置データを部品把持データとして設定す
ることができる。把持位置姿勢計算部type7として、図
４３に示す把持位置姿勢計算装置７を用いれば、図２８
に示すフローチャートに従い、円弧もしくは閉曲線上の
点の位置データから平面（把持面）を計算し、把持面上
において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面
の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに
設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、
ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベ
クトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中
心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１に
ある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定
することができる。この装置によれば、円筒や円柱の断
面が把持面となる場合、円弧特徴抽出機能を持つため、
把持面上の円弧候補データを自動的に作成することで、
作業者の負担を軽減することができる。また、円弧上の
多くの点の位置データから計算した把持面の法線方向を
アプローチベクトルとして設定し、断面上の円の中心を
基に、位置ベクトルを設定するため、それらのデータの
信頼性が大きい。

【００６１】〔実施例２７〕本発明による把持位置姿勢
教示装置１２の実施例を図５５に示す。この装置は、請
求項１２に係るものである。即ち、この装置は、図５５
に示すように、画像入力部（カメラ）によりハンドリン
グ位置に設置された対象部品の画像を入力し、部品把持
データ設定部type7によって部品把持データを設定し、
把持位置姿勢計算部type7によって把持位置姿勢を計算
することで、把持位置姿勢の教示を行うものである。部
品把持データ設定部type7として、図３６に示す部品把
持データ設定装置７を用いれば、図１４に示すフローチ
ャートに従い、画像処理により、図１３に示す対象部品
の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面とな
る円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、部品の把持
点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置計測を行
い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置データを部品
把持データとして設定することができる。把持位置姿勢
計算部type7として、図４３に示す把持位置姿勢計算装
置７を用いれば、図２８に示すフローチャートに従い、
円弧もしくは閉曲線上の点の位置データから平面（把持
面）を計算し、把持面上において円近似を行い、円形断
面の中心を求め、把持面の法線方向の単位ベクトルを、
アプローチベクトルａに設定し、円形断面の中心から点
p1への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、
外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクトルｏ
に設定し、円形断面の中心から、アプローチベクトルａ
に沿って、挿入深さ１にある点の成分を持つベクトル
を、位置ベクトルｐに設定することができる。この装置
によれば、円筒や円柱の断面が把持面となる場合、閉曲
線特徴抽出機能を持つため、ノイズの多い入力画像から
でも、把持面上の閉曲線候補データを自動的に作成する
ことができ、作業者の負担を軽減することができる。ま
た、円弧上の多くの点の位置データから計算した把持面
の法線方向をアプローチベクトルとして設定し、断面上
の円の中心を基に、位置ベクトルを設定するため、それ
らのデータの信頼性が大きい。

【００６２】〔実施例２８〕本発明による衝突確認付き
把持位置姿勢教示装置の実施例を図５６に示す。この装
置は、請求項１３に係るものである。即ち、この装置
は、図５６に示すように、画像入力部、部品把持データ
設定部、把持位置姿勢計算部及びハンド衝突検査部より
なり、図５７に示すフローチャートに従い、カメラによ
りハンドリング位置に設置された対象部品の画像を入力
し、画像データを基に、部品を把持するための部品把持
データを設定し、部品把持データを基に、把持位置姿勢
を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２３７４
１号）を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行う
ものである。この装置によれば、把持位置姿勢を計算し
た後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテストを行
う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断できるた
め、作業効率が良く、また、システムの損傷を予防でき
るメリットがある。尚、上記ハンド衝突検査は、実際に
ハンドリングを行う前に、ロボットのハンドが対象部品
等に衝突するか否かを事前に検査することを目的とし、
ハンド形状データ設定部により予め設定したハンド形状
データを、座標変換部により、ハンドリング位置姿勢に
座標変換し、座標変換したハンド形状データを基に、位
置計測範囲設定部により、位置計測範囲を設定し、三次
元位置計測部により、設定した位置計測範囲内の点の三
次元位置計測を行い、衝突解析点抽出部により、三次元
位置計測を行った点から、衝突検査に必要な衝突解析点
を抽出し、抽出した衝突解析点を基に、衝突判断部によ
り、衝突する点の有無を判断するものである。

【００６３】〔実施例２９〕本発明による調整機能付き
把持位置姿勢教示装置の実施例を図５８に示す。この装
置は、請求項１４に係るものである。即ち、この装置
は、図５８に示すように部品把持データ設定部、把持位
置姿勢計算部、ハンド衝突検査部及び把持位置姿勢調整
部よりなり、図５９に示すフローチャートに従い、カメ
ラによりハンドリング位置に設置された対象部品の画像
を入力し、画像データを基に、部品を把持するための部
品把持データを設定し、部品把持データを基に、把持位
置姿勢を計算した後、ハンド衝突検査（特願平９−１２
３７４１号）を行い、激突する部分があれば、衝突が無
くなるまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示
を行うものである。この装置によれば、把持位置姿勢を
計算した後、ハンド衝突検査機能により、実機でのテス
トを行う前に、把持位置姿勢が適切かどうかを判断でき
るため、システムの損傷を予防できる。さらに、把持位
置姿勢の調整機能により、把持位置姿勢の微調整ができ
るため、ハンド衝突検査で現在の把持位置姿勢が不適当
と判断されても、最初から把持位置姿勢教示を行う必要
が無く、作業を効率よく行うことができるメリットがあ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、ロボット
の教示に関する本発明は、以下の効果を奏する。 （１）ロボットを実際に動作させる教示とは異なり、慎
重な操作が必要でないため、作業者の肉体的且つ精神的
負担を軽減できる。 （２）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、教示
に必要な時間が短いため、作業時間を短縮できる。 （３）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単
に教示できるため、把持位置姿勢の変更が容易に行え
る。 （４）把持位置姿勢の変更が容易なため、対象部品の変
更に容易に対応できる。 （５）（２），（３）の理由で、把持位置姿勢教示作業
の作業効率を上げることができる。 （６）ロボットを実際に動作させる教示に比べて、簡単
に教示できるため、他品種の対象物に対する教示が、容
易に行える。 （７）実際のロボットの動作とほ別に、オフラインで教
示が行えるため、ロボット操作ミスによるシステムへの
損傷が生しない。 （８）ロボットから離れた場所で教示が可能なため、作
業者の安全を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンドの位置姿勢の設定例を示す説明図である
る。

【図２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャ
ートである。

【図３】把持点の設定例を示す説明図である。

【図４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャ
ートである。

【図５】把持点及び把持面上の点の設定例を示す説明図
である。

【図６】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャ
ートである。

【図７】把持点上の直線及び把持点の設定例を示す説明
図である。

【図８】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャ
ートである。

【図９】本発明の部品把持データ設定方法のフローチャ
ートである。

【図１０】把持点上の円弧及び把持点の設定例を示す説
明図である。

【図１１】本発明の部品把持データ設定方法のフローチ
ャートである。

【図１２】本発明の部品把持データ設定方法のフローチ
ャートである。

【図１３】把持点上の閉曲面及び把持点の設定例を示す
説明図である。

【図１４】本発明の部品把持データ設定方法のフローチ
ャートである。

【図１５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図１６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図１７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図１８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図１９】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図２０】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図２１】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図２２】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図２３】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図２４】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図２５】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図２６】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図２７】本発明の把持位置姿勢設定例を示す説明図で
ある。

【図２８】本発明の把持位置姿勢計算法を示すフローチ
ャートである。

【図２９】本発明の第１の実施例に係る把持位置姿勢を
教示する基本装置を示す構成図である。

【図３０】本発明の第２の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３１】本発明の第３の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３２】本発明の第４の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３３】本発明の第５の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３４】本発明の第６の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３５】本発明の第７の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３６】本発明の第８の実施例に係る部品把持データ
設定装置を示す構成図である。

【図３７】本発明の第９の実施例に係る把持位置姿勢計
算装置を示す構成図である。

【図３８】本発明の第１０の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図３９】本発明の第１１の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図４０】本発明の第１２の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図４１】本発明の第１３の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図４２】本発明の第１４の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図４３】本発明の第１５の実施例に係る把持位置姿勢
計算装置を示す構成図である。

【図４４】本発明の第１６の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図４５】本発明の第１７の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図４６】本発明の第１８の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図４７】本発明の第１９の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図４８】本発明の第２０の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図４９】本発明の第２１の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５０】本発明の第２２の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５１】本発明の第２３の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５２】本発明の第２４の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５３】本発明の第２５の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５４】本発明の第２６の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５５】本発明の第２７の実施例に係る把持位置姿勢
教示装置を示す構成図である。

【図５６】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き
把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。

【図５７】本発明の第２８の実施例に係る衝突確認付き
把持位置姿勢教示装置を示すフローチャートである。

【図５８】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き
把持位置姿勢教示装置を示す構成図である。

【図５９】本発明の第２９の実施例に係る調整機能付き
把持位置姿勢教示方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】 ａ アプローチベクトル ｏ オリエントベクトル ｎ ノーマルベクトル p1，p2 把持点 p3 把持面上の他の点 l1 _,l2 _,l3_,l4 直線

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部
   品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について
   位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部
   品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、
   ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、
   オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座
   標系からの位置ベクトルｐについて、鉛直下向き方向の
   単位ベクトルをアプローチベクトルａに設定し、水平面
   に投影した時の点p1から点p2への単位ベクトルをノーマ
   ルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトル
   をオリエントベクトルｏに設定し、位置ベクトルｐを以
   下のように設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持
   位置姿勢の教示を行うことを特徴とする把持位置姿勢教
   示装置及びその処理を実現するソフトウェアを記録した
   記録媒体。 ｐ＝［（x1＋x2）／２ （y1＋y2）／２ ｍａｘ（z1，
   z2）−１］^T 但し、p1，p2の座標をそれぞれ（x1，y1，z1）、（x2，
   y2，z2）とする。
2. 【請求項２】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部
   品の二つの把持点p1，p2を指定し、指定した点について
   位置計測を行い、二つの把持点の三次元位置データを部
   品把持データとして設定する部品把持データ設定部と、
   ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、
   オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座
   標系からの位置ベクトルｐについて、点p1から点p2への
   単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定し、鉛直線
   と点p1，p2の作る直線の作る平面上において、ノーマル
   ベクトルｎと直交する単位ベクトルを、アプローチベク
   トルａに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリ
   エントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点から、アプ
   ローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点
   の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把
   持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行う
   ことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理を
   実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
3. 【請求項３】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において対象部
   品の二つの把持点p1，p2及び把持面上の１点p3を指定
   し、指定した点について位置計測を行い、それら３点の
   三次元位置データを部品把持データとして設定する部品
   把持データ設定部と、ハンドに設定された姿勢を示すア
   プローチベクトルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマル
   ベクトルｎ及び基準座標系からの位置ベクトルｐについ
   て、点p1から点p3へのベクトルと点p1から点p2へのベク
   トルの外積で得られる単位ベクトルを、アプローチベク
   トルａに設定し、点p1から点p2への単位ベクトルを、ノ
   ーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベク
   トルをオリエントベクトルｏに設定し、点p1，p2の中点
   から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位
   置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに
   設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の
   教示を行うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及び
   その処理を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
4. 【請求項４】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面
   上にある凹凸や模様による直線部分を描き、対象部品の
   二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の
   位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置デ
   ータを部品把持データとして設定する部品把持データ設
   定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベク
   トルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及
   び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、直線上の
   点の位置データから把持面を計算し、点p1，p2を把持面
   へ投影し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプロ
   ーチベクトルａに設定し、把持面上へ投影した点p1から
   点p2への単位ベクトルを、ノーマルベクトルｎに設定
   し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクト
   ルｏに設定し、把持面へ投影した点p1，p2の中点から、
   アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にあ
   る点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定す
   る把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を
   行うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処
   理を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
5. 【請求項５】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面
   上にある凹凸や模様による直線部分を描き、対象部品の
   二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の
   位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置デ
   ータを部品把持データとして設定する部品把持データ設
   定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベク
   トルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及
   び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、直線上の
   点の位置データから把持面を計算し、直線l1、点p1，p2
   を把持面へ投影し、把持面上において、点p1を通り、か
   つ直線l1に垂直な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足
   p2’を設定し、把持面の法線方向の単位ベクトルを、ア
   プローチベクトルａに設定し、把持面上において点p1か
   ら点p2’への単位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定
   し、外積ｎ×ａで得られるベクトルをオリエントベクト
   ルｏに設定し、把持面上において、点p1，p2’の中点か
   ら、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置
   にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設
   定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教
   示を行うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びそ
   の処理を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
6. 【請求項６】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持面
   上にある凹凸や模様による直線部分を描き、対象部品の
   二つの把持点p1，p2を指定し、直線上の点及び把持点の
   位置計測を行い、直線上の点及び把持点の三次元位置デ
   ータを部品把持データとして設定する部品把持データ設
   定部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベク
   トルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及
   び基準座標系からの位置ベクトルｐについて、直線上の
   点の位置データから、三次元直線をそれぞれ計算し、平
   行でない２直線の外積で得られるベクトルを幾つか求
   め、これらのベクトルを平均した単位ベクトルを、アプ
   ローチベクトルａに設定し、点p1から点p2へのベクトル
   とアプローチベクトルａの外積で得られる単位ベクトル
   を、オリエントベクトルｏに設定し、外積ａ×ｏで得ら
   れるベクトルをノーマルベクトル１に設定し、点p1，p2
   の中点から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
   １の位置にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクト
   ルｐに設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置
   姿勢の教示を行うことを特徴とする把持位置姿勢教示装
   置及びその処理を実現するソフトウェアを記録した記録
   媒体。
7. 【請求項７】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象
   部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上
   にある直線特徴を選択し、対象部品の二つの把持点p1，
   p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、
   直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持デ
   ータとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに
   設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエン
   トベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系から
   の位置ベクトルｐについて、直線上の点の位置データか
   ら把持面を計算し、点p1，p2を把持面へ投影し、把持面
   の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに
   設定し、把持面上へ投影した点p1から点p2への単位ベク
   トルを、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得
   られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、把持
   面へ投影した点p1，p2の中点から、アプローチベクトル
   ａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分を持つベ
   クトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置姿勢計算
   部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うことを特徴とす
   る把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現するソフト
   ウェアを記録した記録媒体。
8. 【請求項８】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象
   部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上
   にある直線特徴を選択し、対象部品の二つの把持点p1，
   p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、
   直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持デ
   ータとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに
   設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエン
   トベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系から
   の位置ベクトルｐについて、直線上の点の位置データか
   ら把持面を計算し、直線l1、点p1，p2を把持面へ投影
   し、把持面上において、点p1を通り、かつ直線l1に垂直
   な直線上へ、点p2から降ろした垂線の足p2’を設定し、
   把持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクト
   ルａに設定し、把持面上において点p1から点p2’への単
   位ベクトルをノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａ
   で得られるベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、
   把持面上において、点p1，p2’の中点から、アプローチ
   ベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の成分
   を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持位置
   姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うことを
   特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理を実現す
   るソフトウェアを記録した記録媒体。
9. 【請求項９】 ハンドリング位置に設置された対象部品
   の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対象
   部品の直線特徴抽出を行い、画像上において、把持面上
   にある直線特徴を選択し、対象部品の二つの把持点p1，
   p2を指定し、直線上の点及び把持点の位置計測を行い、
   直線上の点及び把持点の三次元位置データを部品把持デ
   ータとして設定する部品把持データ設定部と、ハンドに
   設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリエン
   トベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系から
   の位置ベクトルｐについて、直線上の点の位置データか
   ら、三次元直線をそれぞれ計算し、平行でない２直線の
   外積で得られるベクトルを幾つか求め、これらのベクト
   ルを平均した単位ベクトルを、アプローチベクトルａに
   設定し、点p1から点p2へのベクトルとアプローチベクト
   ルａの外積で得られる単位ベクトルを、オリエントベク
   トルｏに設定し、外積ａ×ｏで得られるベクトルをノー
   マルベクトル１に設定し、点p1，p2の中点から、アプロ
   ーチベクトルａに沿って、挿入深さ１の位置にある点の
   成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する把持
   位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行うこ
   とを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理を実
   現するソフトウェアを記録した記録媒体。
10. 【請求項１０】 ハンドリング位置に設置された対象部
    品の画像を入力する画像入力部と、画像上において把持
    面となる円筒や円柱の断面を円弧で描き、対象部品の把
    持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を行
    い、円孤上の点及び把持点の三次元位置データを部品把
    持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハン
    ドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オリ
    エントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標系
    からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線上
    の点の位置データから把持面を計算し、把持面上におい
    て円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法線
    方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定
    し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノー
    マルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクト
    ルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心か
    ら、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある
    点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する
    把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行
    うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理
    を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
11. 【請求項１１】 ハンドリング位置に設置された対象部
    品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により、対
    象部品の円弧特徴抽出を行い、画像上において、把持面
    となる円筒や円柱の断面の円弧特徴を選択し、対象部品
    の把持点を指定し、円弧上の点及び把持点の位置計測を
    行い、円弧上の点及び把持点の三次元位置データを部品
    把持データとして設定する部品把持データ設定部と、ハ
    ンドに設定された姿勢を示すアプローチベクトルａ、オ
    リエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び基準座標
    系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしくは閉曲線
    上の点の位置データから把持面を計算し、把持面上にお
    いて円近似を行い、円形断面の中心を求め、把持面の法
    線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトルａに設定
    し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトルを、ノー
    マルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られるベクト
    ルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面の中心か
    ら、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ１にある
    点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに設定する
    把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の教示を行
    うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理
    を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
12. 【請求項１２】 ハンドリング位置に設置された対象部
    品の画像を入力する画像入力部と、画像処理により対象
    部品の閉曲線特徴抽出を行い、画像上において、把持面
    となる円筒や円柱の断面の閉曲線特徴を選択し、対象部
    品の把持点p1を指定し、閉曲線上の点及び把持点の位置
    計測を行い、閉曲線上の点及び把持点の三次元位置デー
    タを部品把持データとして設定する部品把持データ設定
    部と、ハンドに設定された姿勢を示すアプローチベクト
    ルａ、オリエントベクトルｏ、ノーマルベクトルｎ及び
    基準座標系からの位置ベクトルｐについて、円弧もしく
    は閉曲線上の点の位置データから把持面を計算し、把持
    面上において円近似を行い、円形断面の中心を求め、把
    持面の法線方向の単位ベクトルを、アプローチベクトル
    ａに設定し、円形断面の中心から点p1への単位ベクトル
    を、ノーマルベクトルｎに設定し、外積ｎ×ａで得られ
    るベクトルをオリエントベクトルｏに設定し、円形断面
    の中心から、アプローチベクトルａに沿って、挿入深さ
    １にある点の成分を持つベクトルを、位置ベクトルｐに
    設定する把持位置姿勢計算部とを備え、把持位置姿勢の
    教示を行うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及び
    その処理を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
13. 【請求項１３】 カメラによりハンドリング位置に設置
    された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対
    象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品
    把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド
    衝突検査を行い、衝突確認付きの把持位置姿勢教示を行
    うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理
    を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。
14. 【請求項１４】 カメラによりハンドリング位置に設置
    された対象部品の画像を入力し、画像データを基に、対
    象部品を把持するための部品把持データを設定し、部品
    把持データを基に、把持位置姿勢を計算した後、ハンド
    衝突検査を行い、激突する部分があれば、衝突が無くな
    るまで把持位置姿勢を調整して、把持位置姿勢教示を行
    うことを特徴とする把持位置姿勢教示装置及びその処理
    を実現するソフトウェアを記録した記録媒体。