JPS643661Y2 - - Google Patents
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- JPS643661Y2 JPS643661Y2 JP6636982U JP6636982U JPS643661Y2 JP S643661 Y2 JPS643661 Y2 JP S643661Y2 JP 6636982 U JP6636982 U JP 6636982U JP 6636982 U JP6636982 U JP 6636982U JP S643661 Y2 JPS643661 Y2 JP S643661Y2
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- Japan
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- workpiece
- coordinate system
- camera
- robot hand
- robot
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、工業用ロボツトに関し、特にロボ
ツトハンドに把持されたワークをつねに正規の位
置姿勢に保持する工業用ロボツトに関する。
ツトハンドに把持されたワークをつねに正規の位
置姿勢に保持する工業用ロボツトに関する。
従来の工業用ロボツトでは、ロボツトハンドに
より把持したワークの位置姿勢を一定に保持する
ために、例えばロボツトハンドのグリツパーがワ
ークを保持する形状に加工されたものが実用に供
されている。しかし、このようなロボツトハンド
では特定のワークに使用されるので、ロボツトハ
ンドの汎用性に劣る欠点があつた。また、ワーク
の所定の箇所に嵌合孔を設け、その嵌合孔にガイ
イドピンを挿入して位置決めを行うようにした工
業用ロボツトもあるが、ワークに嵌合孔を穿設す
ることを要し、またそのような嵌合孔を設けると
ロボツトハンドの汎用化の妨げになる。
より把持したワークの位置姿勢を一定に保持する
ために、例えばロボツトハンドのグリツパーがワ
ークを保持する形状に加工されたものが実用に供
されている。しかし、このようなロボツトハンド
では特定のワークに使用されるので、ロボツトハ
ンドの汎用性に劣る欠点があつた。また、ワーク
の所定の箇所に嵌合孔を設け、その嵌合孔にガイ
イドピンを挿入して位置決めを行うようにした工
業用ロボツトもあるが、ワークに嵌合孔を穿設す
ることを要し、またそのような嵌合孔を設けると
ロボツトハンドの汎用化の妨げになる。
この考案は、上述の点に鑑み、一つのロボツト
ハンドであらゆるワークを正規の位置姿勢に保持
でき、ロボツトハンドの汎用性を高める工業用ロ
ボツトを提供することを目的とする。
ハンドであらゆるワークを正規の位置姿勢に保持
でき、ロボツトハンドの汎用性を高める工業用ロ
ボツトを提供することを目的とする。
この考案は、要約すれば、
ロボツトハンドに基準座標系を与えておき、カ
メラで撮像されたワークの座標系とその基準座標
系とのズレを制御装置によつて検出し、そのズレ
に基づいてワークの座標系を基準座標系に一致さ
せることによつて、ワークを正規の位置姿勢に保
持するようにしたことを特徴とする。
メラで撮像されたワークの座標系とその基準座標
系とのズレを制御装置によつて検出し、そのズレ
に基づいてワークの座標系を基準座標系に一致さ
せることによつて、ワークを正規の位置姿勢に保
持するようにしたことを特徴とする。
そして、この考案によれば、
単にワークを保持するだけのロボツトハンドに
よつて広範な種類のワークに対しその位置姿勢を
制御できるから、ロボツトハンドの汎用性を高め
るとともに、工業用ロボツトの適用範囲を拡大す
る利点を有する。
よつて広範な種類のワークに対しその位置姿勢を
制御できるから、ロボツトハンドの汎用性を高め
るとともに、工業用ロボツトの適用範囲を拡大す
る利点を有する。
以下、この考案の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第１図はこの考案の実施例に係る工業用ロボツ
トの制御装置を示すブロツク図、第２図は同工業
用ロボツトにおけるロボツトハンド２とカメラ３
との位置関係を示す配置図である。この実施例の
工業用ロボツトは、可動腕６にロボツトハンド２
が取り付けられた本体１と、所定位置に固定して
設置され、ロボツトハンド２より把持されたワー
ク４を撮像するカメラ３と、カメラ３からの画像
信号を基にワークの位置姿勢制御を行う制御装置
とを有する。本体１には、ロボツトハンド２を駆
動する駆動機構が内蔵されている。また、ロボツ
トハンド２は可動腕６に回転自在に連結され、そ
してワーク４を把持する一対の可動フインガー７
を備える。
トの制御装置を示すブロツク図、第２図は同工業
用ロボツトにおけるロボツトハンド２とカメラ３
との位置関係を示す配置図である。この実施例の
工業用ロボツトは、可動腕６にロボツトハンド２
が取り付けられた本体１と、所定位置に固定して
設置され、ロボツトハンド２より把持されたワー
ク４を撮像するカメラ３と、カメラ３からの画像
信号を基にワークの位置姿勢制御を行う制御装置
とを有する。本体１には、ロボツトハンド２を駆
動する駆動機構が内蔵されている。また、ロボツ
トハンド２は可動腕６に回転自在に連結され、そ
してワーク４を把持する一対の可動フインガー７
を備える。
前記制御装置は、ロボツトハンド２にあらかじ
め基準座標系XH，YH，ZH（原点OH）を与え、そ
の基準座標系からみたワークの座標系XW，YW，
ZWの位置姿勢を測定し、それらの座標系のズレ
を解消しワークの座標系を基準座標系に一致する
ように制御するためのものである。そして、この
制御装置は、画像データの処理を行いワーク姿勢
制御信号を出力する画像処理プロセツサ１２、ワ
ーク姿勢制御信号に基づき可動腕６の変位量を制
御するロボツト制御システム１３、画像処理プロ
セツサ１２にバスラインを介して接続された画像
メモリ１１および線画化回路１０、カメラ３にビ
デオアンプ８を介して接続され線画化回路１０に
２値化データを出力する比較器９を有する。比較
器９はカメラ３による画像信号をビデオアンプ８
を介して導入し、画像データを２値化するための
ものである。線画化回路１０は比較器９からの２
値化データに対し、水平および垂直方向に関する
論理演算を実行し、ワークと背景との線画化を行
う、周知の回路である。線画化回路１０によつて
得られた線画化データはバスラインを介してダイ
レクトメモリアクセスによつて画像メモリ１１に
転送される。ここで、比較器９および線画化回路
１０は、処理時間短縮のためにハードウエアによ
つて構成されている。
め基準座標系XH，YH，ZH（原点OH）を与え、そ
の基準座標系からみたワークの座標系XW，YW，
ZWの位置姿勢を測定し、それらの座標系のズレ
を解消しワークの座標系を基準座標系に一致する
ように制御するためのものである。そして、この
制御装置は、画像データの処理を行いワーク姿勢
制御信号を出力する画像処理プロセツサ１２、ワ
ーク姿勢制御信号に基づき可動腕６の変位量を制
御するロボツト制御システム１３、画像処理プロ
セツサ１２にバスラインを介して接続された画像
メモリ１１および線画化回路１０、カメラ３にビ
デオアンプ８を介して接続され線画化回路１０に
２値化データを出力する比較器９を有する。比較
器９はカメラ３による画像信号をビデオアンプ８
を介して導入し、画像データを２値化するための
ものである。線画化回路１０は比較器９からの２
値化データに対し、水平および垂直方向に関する
論理演算を実行し、ワークと背景との線画化を行
う、周知の回路である。線画化回路１０によつて
得られた線画化データはバスラインを介してダイ
レクトメモリアクセスによつて画像メモリ１１に
転送される。ここで、比較器９および線画化回路
１０は、処理時間短縮のためにハードウエアによ
つて構成されている。
画像処理プロセツサ１２には、ワークの座標系
を基準座標系に変換する位置姿勢制御プログラム
が内蔵され、また、その位置姿勢制御プログラム
には、ワークの座標系を視覚認識によつて求める
アルゴリズムが含まれている。このアルゴリズム
は、例えば第４図Ａに示すように直方体のワーク
４であれば、画像データの線画化によつてワーク
４の側辺AB，ADのそれぞれに対応したワーク
座標系のZW軸、XW軸を抽出し、その交点Ａを座
標系の原点OWとする内容である。但し、第４図
において、紙面をＸ−Ｚ平面とし、また紙面に垂
直な方向をＹ軸としている。
を基準座標系に変換する位置姿勢制御プログラム
が内蔵され、また、その位置姿勢制御プログラム
には、ワークの座標系を視覚認識によつて求める
アルゴリズムが含まれている。このアルゴリズム
は、例えば第４図Ａに示すように直方体のワーク
４であれば、画像データの線画化によつてワーク
４の側辺AB，ADのそれぞれに対応したワーク
座標系のZW軸、XW軸を抽出し、その交点Ａを座
標系の原点OWとする内容である。但し、第４図
において、紙面をＸ−Ｚ平面とし、また紙面に垂
直な方向をＹ軸としている。
画像メモリ１１に含まれる領域を第３図に示
す。領域MAは前記線画化データを記憶する領域
である。領域MH，MF，MG，MEは、それぞ
れ、第５図に示すように、カメラ３の撮像範囲１
４に設定した二次元のカメラ座標系（原点OC）
のｈ−ｖ平面内におけるワーク４の左上部の位置
姿勢を表す座標Ｈ（Hh，Hv），Ｆ（Fh，Fv），Ｇ
（Gh，Gv），Ｅ（Eh，Ev）の座標データを記憶する
領域である。領域M1，M2は、前記アルゴリズム
によつて求められるワーク４の側辺の式に関する
データを記憶する領域である。また、領域MP1，
MP2は、第４図Ｂに示すように、基準座標系の
原点OHを基準とするワークの座標系の原点OWま
での位置ベクトルＰ→の各成分を記憶する領域であ
る。同様に、第４図Ｂに示すように領域Mθは、
基準座標系のXH−ZH平面に対するワーク座標系
のXW−ZW平面の回転角θを記憶する領域であ
る。
す。領域MAは前記線画化データを記憶する領域
である。領域MH，MF，MG，MEは、それぞ
れ、第５図に示すように、カメラ３の撮像範囲１
４に設定した二次元のカメラ座標系（原点OC）
のｈ−ｖ平面内におけるワーク４の左上部の位置
姿勢を表す座標Ｈ（Hh，Hv），Ｆ（Fh，Fv），Ｇ
（Gh，Gv），Ｅ（Eh，Ev）の座標データを記憶する
領域である。領域M1，M2は、前記アルゴリズム
によつて求められるワーク４の側辺の式に関する
データを記憶する領域である。また、領域MP1，
MP2は、第４図Ｂに示すように、基準座標系の
原点OHを基準とするワークの座標系の原点OWま
での位置ベクトルＰ→の各成分を記憶する領域であ
る。同様に、第４図Ｂに示すように領域Mθは、
基準座標系のXH−ZH平面に対するワーク座標系
のXW−ZW平面の回転角θを記憶する領域であ
る。
次に、この工業用ロボツトにおけるワークの位
置姿勢制御動作を説明する。
置姿勢制御動作を説明する。
以下、前記の直方体のワーク４を一例として説
明する。第２図に示したように、ロボツトハンド
２によつて把持されたワーク４はカメラ３の前方
に移動される。このとき、ロボツトハンド２は、
ワーク４の左上部がカメラ３に撮像される撮像範
囲１４内に入る位置に停止される。ここで、この
停止位置にて、ワーク４は、第２図で示したよう
に、正規の位置姿勢４ａと異なる位置姿勢にある
とする。そして、第４図Ｂに示した位置ベクトル
Ｐ→と回転角θを第６図のアルゴリズムにしたがい
求める。まず、ステツプn1（以下、ステツプniを
niという。）にて、カメラ３によつて撮像された
入力画像データの２値化が比較器９により行われ
更に、n2にて線画化回路１０による線画化が行
われる。前述したように、この２値化と線画化
は、ハードウエアにて行われる。これは処理速度
を上げリアルタイム処理を実行するためである。
また、ワーク４は、カメラ３の撮像範囲１４内に
第５図に示したように撮像されているとする。第
５図において、カメラ座標系（原点OC）の縦軸
ｖとワーク４の側辺ADとの交点Ｈの座標（Hh，
Hv）を読み込み領域MHに格納する。また、カ
メラ座標系の境界と側辺ADの交点Ｆの座標
（Fh，Fv）を読み込み領域MFに格納する。これ
らのデータから下式で示す直線HFの式を求め
る。
明する。第２図に示したように、ロボツトハンド
２によつて把持されたワーク４はカメラ３の前方
に移動される。このとき、ロボツトハンド２は、
ワーク４の左上部がカメラ３に撮像される撮像範
囲１４内に入る位置に停止される。ここで、この
停止位置にて、ワーク４は、第２図で示したよう
に、正規の位置姿勢４ａと異なる位置姿勢にある
とする。そして、第４図Ｂに示した位置ベクトル
Ｐ→と回転角θを第６図のアルゴリズムにしたがい
求める。まず、ステツプn1（以下、ステツプniを
niという。）にて、カメラ３によつて撮像された
入力画像データの２値化が比較器９により行われ
更に、n2にて線画化回路１０による線画化が行
われる。前述したように、この２値化と線画化
は、ハードウエアにて行われる。これは処理速度
を上げリアルタイム処理を実行するためである。
また、ワーク４は、カメラ３の撮像範囲１４内に
第５図に示したように撮像されているとする。第
５図において、カメラ座標系（原点OC）の縦軸
ｖとワーク４の側辺ADとの交点Ｈの座標（Hh，
Hv）を読み込み領域MHに格納する。また、カ
メラ座標系の境界と側辺ADの交点Ｆの座標
（Fh，Fv）を読み込み領域MFに格納する。これ
らのデータから下式で示す直線HFの式を求め
る。
（Hh−Fh）（ｖ−Hv）
＝（Hv−Fv）（ｈ−Hh）
更に、上式をｈとｖの一次結合に変換する。こ
の変換した式を下式で表す。
の変換した式を下式で表す。
A1h＋B1v＝C1 …(1)
但し、A1＝Hv−Fv，B1＝Hh−Fh，
C1＝HhFv−HvFh。
この(1)式の係数A1，B1、および定数項C1を領
域M1に格納し、直線HF、すなわち直線ADの視
覚認識を完了する（n3）。同様に、側辺ABとｈ
軸との交点Ｇの座標（Gh，Gv）および側辺ABと
撮像範囲の境界との交点Ｅの座標（Eh，Ev）を
領域MG，MEに格納し、それらのデータから直
線GEの一次結合の式を求める。そして、その一
次結合の係数A2，B2および定数項C2を領域M2に
格納し、直線ABの視覚認識を完了する（n4）。
n5にて、領域M1，M2から係数A1，B2，A2，
B2、定数項C1，C2を読み込み、直線AFとAE、
すなわ直線ADとABとの交点Ａを計算する。こ
の計算は２直線の交点を求める公式を用いて行わ
れ、求めた座標を（ah，av）とする。次に、この
Ａ点の座標、すなわち、ワークの座標系の原点
OWと、基準座標系の原点OHとを結ぶ位置ベクト
ルＰ→の成分を求める。第４図Ｂに示したように、
原点OHを基準とする位置ベクトルＰ→（PX，Ｏ，
PZ）の成分PX，PZは下式で求められる。
域M1に格納し、直線HF、すなわち直線ADの視
覚認識を完了する（n3）。同様に、側辺ABとｈ
軸との交点Ｇの座標（Gh，Gv）および側辺ABと
撮像範囲の境界との交点Ｅの座標（Eh，Ev）を
領域MG，MEに格納し、それらのデータから直
線GEの一次結合の式を求める。そして、その一
次結合の係数A2，B2および定数項C2を領域M2に
格納し、直線ABの視覚認識を完了する（n4）。
n5にて、領域M1，M2から係数A1，B2，A2，
B2、定数項C1，C2を読み込み、直線AFとAE、
すなわ直線ADとABとの交点Ａを計算する。こ
の計算は２直線の交点を求める公式を用いて行わ
れ、求めた座標を（ah，av）とする。次に、この
Ａ点の座標、すなわち、ワークの座標系の原点
OWと、基準座標系の原点OHとを結ぶ位置ベクト
ルＰ→の成分を求める。第４図Ｂに示したように、
原点OHを基準とする位置ベクトルＰ→（PX，Ｏ，
PZ）の成分PX，PZは下式で求められる。
但し、Ｍはカメラ３の撮像系における撮像倍率
であり、座標（POX，POZ）は基準座標系の原点
OHからみたカメラ座標系の原点OCの位置を示す。
であり、座標（POX，POZ）は基準座標系の原点
OHからみたカメラ座標系の原点OCの位置を示す。
また、ワークの座標系のXW−ZW平面の基準座
標系に対する回転角は直線ADの式(1)の係数A1，
B1から下式でもつて求められる（n6）。
標系に対する回転角は直線ADの式(1)の係数A1，
B1から下式でもつて求められる（n6）。
θ＝tan-1A1／B1 …(3)
上記(2)，(3)式で示した、ズレ量を表すPX，PZ，
θの値はそれぞれMP1，MP2，Mθに格納され
る。そして、平行移動量PX，PZおよび回転角θ
に関するワーク位置姿勢制御信号がロボツト制御
システム１３に伝送される（n7）。ロボツト制御
システム１３はこれらの制御信号を受け、本体１
に、Ｘ−Ｚ平面の平行移動とＹ軸まわりの回転運
動を指令し、ワークの座標系が基準座標系に一致
するよう前記ズレ量が解消されて、ワークは正規
の位置姿勢に保持される。
θの値はそれぞれMP1，MP2，Mθに格納され
る。そして、平行移動量PX，PZおよび回転角θ
に関するワーク位置姿勢制御信号がロボツト制御
システム１３に伝送される（n7）。ロボツト制御
システム１３はこれらの制御信号を受け、本体１
に、Ｘ−Ｚ平面の平行移動とＹ軸まわりの回転運
動を指令し、ワークの座標系が基準座標系に一致
するよう前記ズレ量が解消されて、ワークは正規
の位置姿勢に保持される。
なお、ワーク４を直方体としたが、曲線を有す
るワークであつても、ワークの座標系を特定でき
る部分を撮像することによつて位置姿勢制御を行
える。
るワークであつても、ワークの座標系を特定でき
る部分を撮像することによつて位置姿勢制御を行
える。
上述のように、広範な種類のワークに対し、一
つの通常のロボツトハンドを用いて精度よく位置
姿勢制御が行え、ロボツトハンドの汎用性が高め
られるとともに、それだけロボツトの適用範囲が
拡大される。更に、カメラの撮像範囲は、ワーク
の正規の位置姿勢とのズレをカバーできる程度で
よいから、カメラとワークとの距離を短くしてそ
の撮像範囲を狭くすることが可能となり、したが
つて画素数を増すことなく測定精度が上げられ
る。またロボツトバンドの位置姿勢を固定するこ
とによりカメラ１台でワークの把持状態を認識で
き、構成が簡素化される。
つの通常のロボツトハンドを用いて精度よく位置
姿勢制御が行え、ロボツトハンドの汎用性が高め
られるとともに、それだけロボツトの適用範囲が
拡大される。更に、カメラの撮像範囲は、ワーク
の正規の位置姿勢とのズレをカバーできる程度で
よいから、カメラとワークとの距離を短くしてそ
の撮像範囲を狭くすることが可能となり、したが
つて画素数を増すことなく測定精度が上げられ
る。またロボツトバンドの位置姿勢を固定するこ
とによりカメラ１台でワークの把持状態を認識で
き、構成が簡素化される。
この考案において、ロボツトハンドを適当に回
転させ、複数角度から撮像した画像を入力するこ
とにより、三次元立体視をカメラ１台で行え、か
つより高精度な位置姿勢制御を行える。また、軽
量なカメラまたは光フアバーをロボツトハンドに
一体に固定することにより、ロボツトハンドを所
定位置に移動させず、ワークの位置ズレをロボツ
トハンドがワークを把持した時点で測定すること
ができる。
転させ、複数角度から撮像した画像を入力するこ
とにより、三次元立体視をカメラ１台で行え、か
つより高精度な位置姿勢制御を行える。また、軽
量なカメラまたは光フアバーをロボツトハンドに
一体に固定することにより、ロボツトハンドを所
定位置に移動させず、ワークの位置ズレをロボツ
トハンドがワークを把持した時点で測定すること
ができる。
第１図はこの考案の実施例である工業用ロボツ
トの制御装置を示すブロツク図、第２図は同工業
用ロボツトのロボツトハンドとカメラとの位置関
係を示す配置図、第３図は同制御装置の画像メモ
リ１１の領域を示す図、第４図ＡおよびＢは同工
業用ロボツトにおいて与えられた基準座標系とワ
ークの座標系との関係を示す図、第５図は同工業
用ロボツトのカメラの撮像範囲を示す図、第６図
は同制御装置のアルゴリズムを示すフローチヤー
トである。 １……本体、２……ロボツトハンド、３……カ
メラ、８……ビデオアンプ、９……比較器、１０
……線画化回路、１１……画像メモリ、１２……
画像処理プロセツサ、１３……ロボツト制御シス
テム、１４……（カメラ３の）撮像範囲。
トの制御装置を示すブロツク図、第２図は同工業
用ロボツトのロボツトハンドとカメラとの位置関
係を示す配置図、第３図は同制御装置の画像メモ
リ１１の領域を示す図、第４図ＡおよびＢは同工
業用ロボツトにおいて与えられた基準座標系とワ
ークの座標系との関係を示す図、第５図は同工業
用ロボツトのカメラの撮像範囲を示す図、第６図
は同制御装置のアルゴリズムを示すフローチヤー
トである。 １……本体、２……ロボツトハンド、３……カ
メラ、８……ビデオアンプ、９……比較器、１０
……線画化回路、１１……画像メモリ、１２……
画像処理プロセツサ、１３……ロボツト制御シス
テム、１４……（カメラ３の）撮像範囲。
Claims (1)
- ワークを把持するロボツトハンドと、前記ロボ
ツトハンドによつて把持されたワークの位置姿勢
を撮像するカメラと、前記ロボツトハンドにあら
かじめ与えた基準座標系に対する、前記カメラで
撮像されたワークの座標系のズレを検出し、その
ズレに基づいて前記ワークの座標系を前記基準座
標系に一致するように制御する制御装置とを有す
る工業用ロボツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6636982U JPS58169987U (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 工業用ロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6636982U JPS58169987U (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 工業用ロボツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169987U JPS58169987U (ja) | 1983-11-12 |
| JPS643661Y2 true JPS643661Y2 (ja) | 1989-01-31 |
Family
ID=30076247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6636982U Granted JPS58169987U (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 工業用ロボツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58169987U (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2596913B2 (ja) * | 1985-06-21 | 1997-04-02 | シャープ株式会社 | 半導体ペレットの位置決め装置 |
| JPS625408A (ja) * | 1985-07-01 | 1987-01-12 | Fanuc Ltd | 関節形ロボツトの制御方式 |
| JP2767417B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1998-06-18 | ファナック 株式会社 | ロボツト制御装置 |
| JPH08382B2 (ja) * | 1987-01-20 | 1996-01-10 | 愛三工業株式会社 | 視覚センサ付ロボツトの座標系の設定方法 |
| JP2728399B2 (ja) * | 1987-03-19 | 1998-03-18 | 川崎重工業株式会社 | ロボツトの制御方法 |
-
1982
- 1982-05-06 JP JP6636982U patent/JPS58169987U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58169987U (ja) | 1983-11-12 |
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