JPS58114892A

JPS58114892A - ロボツトの視覚装置

Info

Publication number: JPS58114892A
Application number: JP21426881A
Authority: JP
Inventors: 小柳　晴生; 純一小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1981-12-26
Publication date: 1983-07-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ロボットの視覚装置に関する。

近年、特に製造加工業分野では、溶接、塗装。

機械加工９組立、検査測定工程等の自動化の強い要請に
応えて各種の産業用ロボットの開発が盛んである。

この産業用０＋ｆ＋”ソトとしては、例えば人間の上肢
の動作機能に類似した様々な動作機能のほか、認識機能
及び感覚伏能等を有して、自律的に行動し得る所謂知能
（インテリジェント）ロバ２ノ［・が主流になりつつち
る。

ところで、このような知能ロボットの視覚装置は、従来
予め定めた視野範囲を撮１埃するテレビカメラのような
撮像手段から祝覚情＠を必要（（応じて取り込んで、そ
の収り込んた視覚情報に基づいて被撮１象物体の・Ｐタ
ーン認識や測距等を行なうようにしていた。

しかしながら、このような従来の視覚装置では、ロボッ
トの作業空間を大寸かに見たり、細部を入念に見たりす
る視野の切換えができず、視覚情報をロボットの駆動制
御に効果的に生かせなかった。

この発明１は、上記の点に鑑みてなされたもので、ロボ
ットのアームに第１の撮像手段の撮像光学系を配置する
と共に、前記ロボットの作業空間を撮像し得る位置に第
２の撮像手段の撮像光学系を配置して、両撮像手段を視
覚選択手段によってロボットの作業内容に応じて選択で
きるようにしたロボットの視覚装置を提供して、上述し
た問題の解Ｙ肖を計るものである。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図及び第２図は夫々この発明の一実施例を示す側面
図及び平面図である。

両図において、ロボットの制御部や後述する第１の撮像
手段の本体等を内蔵した基部１の上面には、載面と直交
する軸１”ａによって肩部２を矢示゛Ａ力方向回転可能
に装着している。

肩部２には、軸２ａによって上腕６を矢示Ｂ方向に旋回
可能に連結し、この上腕６の先端部には軸６ａによって
中腕４を矢示Ｃ方向に旋回可能に連結している。

さらに、中腕４の先端部には軸４ａによって第１下腕５
全矢示り方向に旋回可能に連結し、この第１下腕５の先
端部には軸４ａと直交する方向に設けた軸５ａＫよって
第２下腕６を矢示Ｅ方向に回転可能に連結している。

さらにまた、第２下腕６には軸６ａによってメカニカル
ハンド８を取９付けた手首７を矢示Ｆ方向に旋回可能に
連結している。

そして、上記のように構成した多関節口ｆノドの各部は
、４部１内の制御部からの指令で、駆動制御される。

第１下腕５には、第３図に示すように基部１内に本体を
設けた第１の撮１象手段としてのＣＣＤテレビカメラ９
の撮像光学系であるレンズユニット９ａをホルタ５ｂに
よって第１′Ｆ腕５とカバー５ｃとの間に固定して取り
付けである。

そして、このし／ズ゛ユニット９ａに入力さね、る視覚
情報は、第１下腕５．中腕４．上腕６．及び肩部２内を
通した光ファイバ９ｂを介してＣＣＤテレビカメラ９の
本体内の撮像部に入力される。

したがって、この第１の撮像手段としてのＣＣＤテレビ
カメラ９からは、ロボットがメカニカルハンド８によっ
て作業を行なおうとする部分の詳細な視覚情報が得られ
る。

換言すれば第１の撮像手段は、メカニカルハンドの作業
を近くで見れるアームに取付ける。

第１．２図に戻って、ロボットの基部１を取り付けた床
面１０上に立てたポスト１１の上部には、ホルダ基部１
２を取り付けてあり、このホルダ基部１２にはホルダ第
１関節１３を軸１２ａによって矢示Ｇ方向に回転可能に
連結すると共に、ホルダ第１関節１３には、第２の撮像
手段としてのＣＣＤテレビカメラ１５を取シ付けたホル
タ第２関節１４を軸１３ａによって矢示Ｈ方向に旋回可
能に装着している。１５ａはＣＣＤテレビカメラ１５の
撮像光学系であるレンズユニットである。

そして、やはり０ボツトの基部１内に設けた制御部から
の指令で、駆動されるホルダ第１．第２関節１３．１４
によって・Ｐノ及びチルトするこのδｃ５テレビカメラ
１５により、ロボットの作業空間を上方から撮像する。

なお、第２撮像光学系は作業空間が見えるところであれ
ばどこに配置してもよい。

ロボットの正面の床面１０上には組立作業台１６を固定
してあり、この組立作業台１６上には穴１７ａを有する
第１のワーク１７を載置している。

ロボットの側面の床面１０上には、第２図に示すように
第１のワーク１７の穴１７ａに嵌入する第２のワーク１
８を入れた・ぐレット１９を配置しである。

次に、第４図を参照して、上述した２台のＣＣＤテレビ
カメラ９，１５から夫々出力される視覚・情報としての
画像信号Ａｖ１．Ａｖ２は、視覚選択手段としての切換
回路２０に人力される。

切換回路２０に、アナログスイッチＡ　Ｓ　＋　＋　Ａ
　Ｓ　２及びイ／パータＧに１って構成され、画１象信
号Ａｖ１が入力されるアナログスイッチＡＳ＋　　ｕ、
ａボ゛ノドの制御部２１からロボ゛ノドの作業内容に応
じて出力さハ、る視覚選択信号ａがハイレベルゝゝＨ’
の時にのみオンになって、画像信号ＡｖＴを画像処理部
２２に出力する。

また、Ｆ［ｉｉｉ像信号Ａｖ２が入力さね、るアナログ
スイッチＡＳ２　　は、視覚選択信号ａがローレベル１
１　Ｌ“の時にのみイン・マークＧの作用によりオンに
なって、画像信号Ａｖ２金画１寡処理部２２に出力する
。

画像処理部２２は、人力した画１寡信号Ａｖｊ又はＡｖ
２を、」敢１家物体の・ぞターン認識やその画面におけ
る位置計算等を行なうのに必壺なデータに加工処理し、
その処理結果ｆ　ｏ　Ｍソトの制御部２１に送る。

以上のように構成したこの実施例の動作を第５図及び第
６図をも参照して説明する。

第５図１は、ロボットの制御部２１の主な動作フロー図
である。

同図に示すように、先ず視覚選択信号ａをローレベル２
Ｌ“にして、第４図の切換回路２０のアナログスイッチ
ＡＳ１にオフに、アナログスイッチＡＳ２　をオンにし
て、ＣＣＤテレビカメラ１５からの画像信号Ａ？Ｊ２を
選択する。

次に、第１．２図のホルダ第１．第２関節１６゜１４を
予め定めた量だけ駆動制御して、ＣＣＤテレビカメラ１
５をパレット１９の方に向かせる。

このＣＣＤテレビカメラ１５の視野範囲にノ”レット１
９が入ったら、画像信号Ａｖ２に基づいてパレット１９
の・Ωターン認識を行なって、ノｅレット１９の中心位
置を計算する。

・ぐレット１９の中心位置の計算が完了すると、その計
算結果に基づいてロボットの肩部２を・ぐレット１９の
中心・位置方向に回転する。

なお、この肩部２の回転時、肩部２から先のロボットの
各部は、メカニカルノ・／ド８の先端が・Ｐレット１９
より上になるように予め定めた姿勢を取っている。

次に、視覚選択信号ａを・・イレベル゛ゝＨ“にして、
今度はＣＣＩ）テレビカメラ９からの画像信号Ａｖ１を
選択する。

そして、ロボノ［・の各部を所定量、駆動制り１して、
第１下腕５に設けたレンズユニット９ａをパレット１９
内の複数の第２のワーク１８（Ｃ近付ける。

レンズユニット９ａｔ第２のワーク１８に近付けること
によって第２のワ−り１８の１家が拡大されたら、画像
信号Ａｖ１に基づいて複数の第２のワ−り１８を・ξタ
ーン認識して、その中から任前の１個を抽出し、その抽
出した第２のワーク１８の位置及び姿勢を計算す歪。

次に、その位置及び姿勢の計算結果に基づいて、その第
２のワーク１８におけるメカニカルハンド８による掴み
位置を計算し、その計算結果に基つ−いてロボットの各
部を駆動制御して　メカニカルハンド８を第２のワーク
１８の掴み位ｉｔまで移動し、メカニカルハンド８によ
って第２のワーク１８を掴む。

なお、メカニカルハンド８の掴み部は、第２のワーク１
８の掴み位置に位置央めされる捷では、開いた状態とな
っている。

第２のワーク１８を掴み終わると、視覚選択信号ａをロ
ーレベル１Ｌ“にして、ＣＣＤテにビカメラ１５からの
画像信号Ａｖ２　　を選択すると共に、ホルダ第１．第
２関節１３．１４を駆動制御して、このＣＣＤテレビカ
メラ１５をロビソト正面の組立作業台１６の方に向かせ
る。

ＣＣＤテレビカメラ１５が組立作業台１６の方に向いた
ら、画像信号Ａ？、２　　に基づいて組立作業台１６上
の第１のワーク１７を・Ωターン認識して、その位置及
び姿勢を計算する。

次に、第１のワーク１７の位置及び姿勢が計算できたら
、その計算結果に基づいて第１のワーク１７の穴１７ａ
の中心位置を計算する。

そして、その計算した中心位置方向に肩部２を回転する
。

次に、千６゛７を第６図に示すように仮想線で示す位置
から矢示■方向に９０°旋回させて、メカニカルハンド
８によって値んた第２のワーク１８によってＣＣＤテレ
ビカメラ９の悦野を遮らないようにする。

そして、視覚選択信号ａを・・イレベル゛Ｈ“にして、
ＣＣＤテレビカメラ９を選択して、このＣＣＤテレビカ
メラ９からの画像信号ＡｖＴ　　に基づいて第２のワー
ク１７を精度良く・ξター／認識し、その穴１７ａの位
置及び姿勢を計算する。

その計算が終了すると、手首７の第６図に仮想線で示す
位置まで矢示Ｊ方向に伸す。

次Ｋ、ＣＣＤテレビカメラ９の画像信号Ａ？ＪＩに基づ
いて計算した穴１７ａの位置上の予め定めた位置に、メ
カニカルハンド８が掴んだ第２のワーク１８が穴１７ａ
と同姿勢に位置するようにロボットの各部を、駆動制御
する。

そして最後に、メカニカルハンド８によって掴んだ第２
のワーク１８が、第１のワーク１７の穴１７ａに対して
真直ぐに降りるように、ロボットの各部を１駆動制御し
て第２のワーク１８を第１のワーク１７の穴１７ａ内に
嵌入させて組付ける。

なお、上記実施例では、第１下腕５に第１のＣＣＤテレ
ビカメラ９のレンズユニット９ａを設けた例に就で述べ
たが、テレビカメラ自体が小さ゛ければ、テレビカメラ
自体を第１下腕５に取り付けても良い。

また、上記実施例では視覚選択手段として２台のＣＣＤ
テレビカメラ９と１５の画像信号ＡｖＩ。

Ａｖ２を選択する切換回路２０を用いた例について述べ
たが、これに限るものではなく、例えばＣＣＤテレビカ
メラ９と１５の電源又は駆動信号をオン・オフする回路
を用いても良い。

以上述べたように、この発明によるロボットの視覚装置
を用いれば、ロボットの作業空間を大寸かに見たり、実
際に作業を行なう部分を入念に見たりする視野の切換え
ができるので、視覚情報を口？ットの駆動制御に効果的
に利用することができ、ロボットの作業が緻密になるば
かりか、作業内容が非常に広がる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、は、この発明の一実施例を示す側（社）図、第
２図は、同じくその平面図、第３図は、第１の撮１象手段及びその撮像光学系である
レンズユニット及び光ファイバの配置構成図、第４図は、同じくその制御回路系のブロック図、第５図
は、同じくロボットの制併部が実行する動作の主な動作
フロー図、第６図は、第５図の動作フロー図の説明に供する第１下
腕から先の姿勢態様を示す側面図である。１・・基部　　　２　肩部　　　３　・上腕４・・・中
腕　５・第１下腕　６・・第２下腕７・・手首　　　８
・・・メカニカルハンド９・　ＣＣＤテレビカメラ（第
１の撮像手段）９ａ・・レンズユニット（撮１象光学系
）９ｂ・光ファイバ１５・・・ＣＣＤテレビカメラ（第２の撮像手段）１５
ａ・・・レンズユニット（撮像光学系）１６・・・組立
作業台　　　１７・・・ｉｌのワーク１８・・・第２の
ワーク　　１９・・・パレット２０・・・切換回路（視
覚選択手段）

Claims

【特許請求の範囲】

１　ロボットのアームに撮像光学系を配置した第１の撮
像手段と、前記ロボットの作業空間を撮像し得る位置に
撮像光学系を配置した第２の撮像手段と、前記第１．第
２の撮像手段を前記ロボットの作業内容に応じて選択す
る視覚選択手段とによって構成したことを特徴とするロ
ボットの視覚装置。