JPS60249583A - 視覚付ロボツト - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明はｉＴＶカメラなどの視覚装置を備えたロボッ
ト忙関する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、平面内作業を行う産業用ロボット（例えば、水平
関節形ロボット、円筒座標形ロボットなど）を利用して
、平面内組立作業、プリント板への部品そう大作業、バ
レタイジンクまたはデノくレタイジング作業等を自動化
するニーズが急速に高まりつつある。

この種産業用ロボットとして、従来、教示作業またはプ
ログラムにより予じめ教示された位置に置かれた部品の
ハンドリングを行うプレイパック方式やＮＣ方式の組立
ロボットが多く利用されていたので、上述の作業時には
、パーツフィーダ等の部品供給装置または部品専用パレ
ットを利用するのが普通であった。

ところが、部品供給装置は高価であることはもちろん、
部品位置がずれる、あるいはベルトコンベヤーと組合せ
て利用できないなどの欠点があった。一方、部品専用パ
レットの場合は部品をパレット上に置（のにかなりの時
間がかかる、あるいはパレットヲ部品の種類分用意しな
げればならぬためコスト高になるなどの欠点があった。

これを解決する方法としては部品ｔランダムに置くこと
が考えられるが、このようなランダム位置の部品を取扱
うことは、従来の組立ロボットでは不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記の問題点な除き、ランダムな位置に
部品が置かれていても、これらを操作して組立てなどを
行うことのできるロボットを提供することを目的とする
。

〔発明の要点〕

本発明の要点は、水平２関節形ロボットにおける、部品
を把持し得るメカニカルハンドを有する第２水平アーム
上に、視覚座標系で部品の位置と方向が検出できる視覚
センサを、メカニカルノ）ンドが視覚の妨げとならぬ範
囲で、メカニカルハンドの近傍に、前記アームの根もと
位置よりみて前記メカニカルハンドより遠い位置に取付
けると共に、前記視覚センサと通信する機能と視覚座標
系での部品の位置と方向を、ロボット座標系での部品の
位置と方向に座標変換しうる機能とを有するロボット制
御装置を設けた点にある。

換言すれば本発明の要点は、第１．第２の２つの腕（第
１水平アーム、第２水平アームなど）、第１の腕の一端
に設けられ、該腕を水平面内に回転させる垂直な第１の
軸、第１の腕の他端と、第２の腕の一端とｌ結合し℃設
けられ、第１の腕に対し第２の腕を箱対的に水平面内に
回転させる垂直な第２の軸、第２の腕上に設けられ、垂
直な第３の軸を中心として回転し、水平な床面上に置か
れた被操作対象物（部品など）の把持の方向を可変する
と共に該対象物を把持又は釈放する把持手段（メカニカ
ルハンドなど）、からなる水平２関節形ロボットにおい
て、 床面な向く垂直な光軸を持ち、第２の腕上で、視野内に
前記把持手段が入らぬ位置に設けられた撮像手段（ｉＴ
Ｖカメラなど）と、前記撮像手段によって撮像された前
記被操作対象物の画像を解析し、前記対象物の位置、方
向を判別し、判別信号を出力する画像解析手段（視覚制
御装置など）と、前記判別信号をシリアル伝送手段など
を介して入力し、前記把持手段の把持の位置、方向馨当
該被操作対象物の位置、方向に合致させて当該対象物ビ
把持し、移動したのち、当該対象物の位置、方向を所定
の位置、方向に合致させて釈放する手段（ロボット制御
装置など）と、からなるようにした点圧ある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明Ω実施例を第１図、第２図に基づいて説
明する。第１図及び第２図はそれぞれこの発明の一実施
例を示す側面図及び平面図である。

両図において、１は水平２関節形ロボットな支える基部
で、該基部１の上面には垂直ガイド２が取付けられ、垂
直ガイド２＆Ｃは入方向に垂直移動可能な竪軸アーム３
が取付けられ、移動アーム３にはＢ方向、すなわち第２
図のように各アーム３゜４．５が一直線に並ぶ位置（基
準位置という）を基準にしたとき、垂直の軸３４を中心
として、例えば時計方向に１２０°１反時計方向に９０
°の範囲に水平回転可能な第１水平アーム４が取付けら
れ、第１水平アーム４にはＣ方向、すなわち第２図にお
いて垂直の軸４５を中心として前記の基準位置から例え
ば時計方向に０°１反時計方向に１５０°の範囲に水平
回転可能な第２水平アーム５が取付けられ、第２水平ア
ーム５には垂直の軸６Ａを中心として第２図り方向のよ
うに例えば３６０°回転するメカニカルハンド６が取付
けられている。このメカニカルハンド６としては被操作
対象物（部品という）の種類や形状等圧応じて、部品を
つかんだり、吸着したりする等、各種把持方式のものを
利用することができる。

このように構成した水平２関節形ロボットは、平面内組
立作業、パレタイジングおよびデバレタイジング作業が
可能で、ロボット各部はロボット制御装置７によって制
御される。

２１はこのロボットが水平面内組立を行う際の、その水
平面に平行な床面ｌＯに垂直に投影された、メカニカル
ハンド６の動作域、１１は床［１０上の動作域２１内に
置かれた部品供給パレット、１２は部品供給バレン）１
１に入れられた部品である。

部品１２は例えば図外の搬送手段を介し、このバレン）
１１内にその位置と方向がランダムな配置となって供給
される。

ここで部品１２の位置と方向は、例えばその外形が第２
図のように３角形又は４角形の場合、その位置について
は重心等の位置により、又その方向についてはその重心
より最も遠い外形上の頂点を一端にもつ最大の辺等の方
向により定められる。

１４は部品１２の組立状態における位置と方向を示す組
立位置、１３は組立位置１４を与える組立パレットであ
る。この組立位置１４は例えば組立パレット１３上に画
かれた、部品１２の置かれるべき位置又はパレット１３
内に設けられた、部品１２を嵌合させるべき孔もしくは
突起物等であり、あらかじめロボット制御装置７内の記
憶手段に、前記の部品１２の位置、方向の組立状態にお
けるあるべき値として記憶されている。

いま例えば部品１２がＩＣ（集積回路）であるとすれば
、組立バレツ゛ト１３はこのＩＣを装着するプリント板
、組立位置１４はプリント板１３内における、このＩＣ
の挿入される孔というように考えることもできる。

８は第２水平アーム５上に床面１０を向いて設げられた
ｉＴＶカメラで、２０は床面１０に垂直に投影されたカ
メラ８のレンズ中心の移動範囲である。

などの被操作対象物あるいは対象位置（これらをまとめ
て対象物等と略称する）を近くから高分解能で撮像でき
るようにメカニカルハンド６の取付げられた第２水平ア
ーム５上に、 ■　ｉＴＶカメラ８で観測された対象物等の位置、方向
にメカニカルノ・ンド６の位置、方向を一致対応させる
ための演算をなるべく簡単にしてロボットの動作速度を
高め得るように、アーム５０回転の軸４５の中心とメカ
ニカルハンド６の回転の軸６人の中心？結ぶ線上で、メ
カニカルハンド６がカメラ８の視野の邪魔にならぬ範囲
でなるべくメカニカルハンドに近い位置にカメラ８のレ
ンズ中心が来るように、 ■　カメラ８のメンテナンスが容易なように前記線上で
、軸４５から見てメカニカルハンド６より遠い位置に、 設けられている。しかしながら前記■、■の条件は「カ
メラ８の視野の邪魔にならぬ範囲」という点を除き必須
のものではない。

ｉＴＶカメラ８からの視覚情報は視覚制御装置９に人力
される。視覚制御装置９はロボット制御装置７とシリア
ル伝送により通信が可能である。

以上のよ５に構成した実施例の動作を以下に説明する。

部品供給パレット１１の概略の位置は、固定位置に設け
られて床面１０を撮像する図外のｉＴＶカメラによって
、ロボット制御装置７１Ｃ人力されるか、又はあらかじ
め所定の範囲に置かれるものとして、制御装置７内の記
憶手段に入力されている。

そこでロボット制御装置７内の図外のＣＰＵが、ｉＴＶ
ガメラ８が部品供給パレット１１の上方に移動するよう
指令を出すと前記ロボットは各アーム３．４．５を駆動
してその指令に応する位置で静止する。この状態で、前
記ＣＰＵが視覚制御装置９にカメラ撮影指令を出すとカ
メラ８における視覚座標系での部品１２の位置と方向が
視覚制御装置９を介して得られる。ところが、ここで得
た部品の位置と方向は、そのままロボット座標系で使う
ことができないので、ロボット制御装置７の有する座標
変換機能によりロボット座標系での部品の位置と方向に
変換する。

ここで、視覚座標座標系は例えばカメラ８のレンズ中心
を原点とし、第２水平アーム５に固定されて水平面内を
移動する、水平面内の座標系（通常直角座標系）であり
、ロボット座標系は例えば第１水平アーム４の回軸の軸
３４を原点とする水平面（従って床面１０）内の固定し
た座標系である。

前記のような座標変換をした後、前記ＣＰＵが部品１２
を把持するよう指令を出すと、前記ロボットは各アーム
３，４．５及びメカニカルハンド６を駆動して、部品１
２を把持する。

この状態から前記ＣＰＵが組立パレット１３上の組立位
置１４に部品１２を運び、・組立てるよう指令を出すと
、前記ロボットは各アーム３．４．５及びメカニカルハ
ンド６を駆動して、部品１２の組立作業を行う。前記ロ
ボットは上述した組立作業を連続して行うことができる
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、視覚
センサ（ｉＴＶカメラ）で部品の位置だけでなく方向ま
でも正しく検出するので、組立作業におけるランダムに
置かれた部品の取扱いや回転方向の位置合せが可能とな
る。また、視覚センサをロボットアームの先端に取付け
て部品を近くで見ることを可能にしたので、部品の分解
能が高まり、より正確な位置と方向の検出が可能となる
。

また、視覚センサをメカニカルハンドＹ［−ｊる０ボツ
トアーム上において、メカニカルハンドか視覚センサ視
野のじゃまにならない範囲で、ハンドの近傍に取付けた
のでハンドの設計が自由となる。

さらに、視覚センサとハンドをこの程度に離したことは
、視覚センサとハンドを同心上に取付けたときに必要な
視覚センサとハンドの切換え機構（例えばセンサとハン
ドを上下に反転する機構など）が不要となり、ハンドを
有するロボットアームの構造が簡単となる。

一方、ロボット制御装置に座標変換機能を付加したので
視覚センサとその制御装置は単純な機能で汎用性の高い
ものが利用可能となる。また、視覚センサをロボットア
ームに固着したので、視覚センサの取付は機構が簡単と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における視覚付ロボットの側面図、第２
図は同じ（その平面図である。 １・・・・・・基部、２・・・・・・垂直ガイド、３・
・・・・・移動−ム、４・・・・・・第１水平アーム、
５・・・・・・第２水平−ム、６・・・・・・メカニカ
ルハンド、７・・・・・・ロボッ制御装置、８・・・・
・・（ＴＶ左カメラ９・・・・・・視覚側装置、１１・
・・・・・部品供給パレット、１２・旧・・部１３・・
・・・・組立パレット、１４・・団・組立位置。 １モ理人弁理士　山　口 ア ア ト ーν 昂、 ζ ＼二′！：１ オ　Ｉ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１．第２の２つの腕、第１の腕の一端に設けられ
   、該腕を水平面内に回転させる垂直な第１の軸、第１の
   腕の他端と、第２の腕の一端とを結合して設けられ、第
   １の腕に対し第２の腕を相対的に水平面内に回転させる
   垂直な第２の軸、第２の腕上に設けられ、垂直な第３の
   軸を中心として回転し、水平な床面上に置かれた被操作
   対象物の把持の方向を可変すると共に該対象物を把持又
   は釈放する把持手段、からなる水平２関節形ロボットに
   おいて、 床面ン向く垂直な光軸な持ち、第２の腕上で、視野内に
   前記把持手段が入らぬ位置に設けられた撮像手段と、前
   記撮像手段によって撮像された前記被操作対象物の画像
   を解析し、前記対象物の位置、方向を判別し、判別信号
   な出力する画像解析手段と、前記判別信号を人力し、前
   記把持手段の把持の位置、方向を当該被操作対象物の位
   置、方向に合致させて当該対象物を把持し、移動したの
   ち、当該対象物の位置、方向を所定の位置、方向に合致
   させて釈放する手段と、からなることを特徴とする視覚
   付ロボット。