TW201941888A

TW201941888A - 線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機

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Publication number: TW201941888A
Application number: TW108105635A
Authority: TW
Inventors: 北井基善
Original assignee: 日商倉敷紡績股份有限公司
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-11-01
Also published as: US20200406466A1; EP3756835A4; KR20200123816A; JP7410849B2; CN111757796B; JPWO2019163671A1; TWI760596B; KR20230159628A; US11964397B2; WO2019163671A1; CN111757796A; EP3756835A1

Abstract

一種線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機，所述線狀物之前端移動方法是使由機械手（22）握持的線狀物（W1）的前端（W1s）移動至目標位置（TG1）時的線狀物之前端移動方法，包括：對由機械手（22）握持的線狀物（W1）的前端（W1s）的位置進行測量的步驟；以及基於測量到的前端（W1s）的位置，使前端（W1s）移動至目標位置（TG1）的步驟。

Description

線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機

本發明是有關於一種使用機械手握持線狀物時的線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機。

利用三維相機等來識別對象物並自主地進行握持的機器人正在普及。關於握持線狀物，例如於日本專利特開2014-176917號公報（專利文獻1）中記載有如下的裝置：其是進行線狀體的組裝作業的機器人裝置，於握持一端已被固定的線狀體的固定端附近後，使握持部以規定的軌跡滑動而移動至另一端。藉此，可迅速地握持另一端，所述另一端因附帶著於作為線狀物的一例的電線的缺點等而難以正確地推斷。

於日本專利特開2016-192138號公報（專利文獻2）中，揭示有一種與線束（wire harness）的製造方法及圖像處理方法有關的發明，於製造線束的過程中，實施藉由測定電線集合體的三維形狀來確定加工位置的加工位置確定處理。
[現有技術文獻]
[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-176917號公報
[專利文獻2]日本專利特開2016-192138號公報

[發明所欲解決之課題]

可考慮如下情況：藉由機械手來保持例如電線等作為線狀物，進行使電線的前端移動至規定的目標位置的控制。例如，假定在設置於對象物上的貫通孔中，插入所述電線前端的控制。於機械手方面，識別為所述線狀物自機械手握持的區域朝向前端側，筆直地延伸。

但是，實際上，假定線狀物自機械手握持的區域朝向前端側彎曲的情況。於所述情況下，識別出線狀物的前端位置後，需要實施機械手側的移動，使所述電線的前端移動至設置於對象物的貫通孔中。

本發明以解決所述課題為目的，有關於一種利用機械手保持線狀物時的線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機。
[解決課題之手段]

所述線狀物之前端移動方法是使由機械手握持的線狀物的前端移動至目標位置時的線狀物之前端移動方法，包括：對由所述機械手握持的所述線狀物的所述前端的位置進行測量的步驟；以及基於測量到的所述前端的位置，使所述前端移動至所述目標位置的步驟。

於另一形態中，測量所述前端的位置的步驟更包括測量所述前端的方向的步驟。

於另一形態中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟包括使所述前端的方向與規定方向一致的步驟。

於另一形態中，所述前端的方向基於自所述前端到規定距離位置為止的所述線狀物的形狀來決定。

於另一形態中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟中，所述目標位置是孔。

於另一形態中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟中，使所述前端通過預定的近前位置，並使所述近前位置的所述前端的方向與規定方向一致而使所述前端移動。

所述控制裝置是控制藉由設置於機器人的機械手的線狀物的移動的控制裝置，自獲取所述線狀物的三維形狀的三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，自所述三維形狀獲取所述線狀物的前端的位置，基於所述線狀物的所述前端的位置，將用以使所述前端移動至目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。

於另一形態中，所述控制裝置自所述線狀物的所述三維形狀測量所述線狀物的所述前端的方向，並將用以使所述線狀物的所述前端的方向與規定方向一致而移動至所述目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。

所述三維相機是於由設置於機器人的機械手造成的線狀物的移動時，控制所述線狀物的移動而使用的三維相機，所述三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，所述三維相機包含控制裝置，所述控制裝置自所述三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，自所述三維形狀來獲取所述線狀物的前端的位置，基於所述線狀物的所述前端的位置，將用以使所述前端移動至目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。
[發明的效果]

根據所述線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機，即便於線狀物自由機械手握持的區域朝向前端側彎曲的情況下，亦可於識別出線狀物的前端位置後，實施機械手側的移動，使所述電線的前端移動至設置於對象物的貫通孔中。

以下，參照圖式對基於本發明的實施形態的前端彎曲量測量方法進行說明。在以下說明的實施形態中，在提及個數、量等的情況下，除了特別記載的情況外，本發明的範圍並不一定限於所述個數、量等。對相同的零件、相當的零件標注相同的參照編號，有時不反復加以重複說明。將實施形態的構成適當組合使用是當初預定的。在圖中，未利用實際的尺寸比率來記載，為了容易理解結構，使一部分比率不同來記載。

在以下的說明中，對使用電線作為線狀物的一例的情況進行了說明，但並不限定於電線。這種說明中的線狀物只要是具有細長形狀的物體則可為任意線狀物。作為線狀物的一例，可以列舉電線、線束、焊料、繩、線、纖維、玻璃纖維、光纖、管、乾麵等。不限於以細線為束的電線，亦包含由單線構成的電線等。特別是在產生彎曲等形狀發生變化的線狀物或不是直線的線狀物的情況下，本實施形態的效果更明顯。

（相關技術：線狀物握持方法以及控制裝置）
以下，參照圖1至圖8，作為相關技術，對線狀物握持方法及控制裝置的一例進行說明。

於圖1中，用以實施線狀物握持方法的整體系統10包括：機器人20、三維相機31、及控制裝置32。於作業空間中配置有包含電線W1、電線W2、電線W3的線束W。

作為機器人20，可適宜地利用公知的多關節機器人。於機器人的臂21的前端包括機械手22，藉由機械手的一對握持部23、握持部23來握持線狀物。

三維相機31只要是可測量電線W1、電線W2、電線W3的三維形狀者，則並無特別限定。較佳為使用立體相機。立體相機於快速地測量線狀物的三維形狀而言較佳。

立體相機包含兩台相機，於自不同的視點拍攝的兩張圖像上求出欲測定的點的對應點，並根據兩台相機的位置關係，藉由三角測量的原理來算出測定點的三維位置。關於利用立體方式的線狀物的三維測量，例如於日本專利特開平2-309202號公報中記載有利用兩台相機拍攝多個線狀物，將兩張圖像中的明線的斜度與明線間的距離作為特徵進行對照，藉此決定對應點，由此可縮短對應點的決定所耗費的處理時間。

於立體方式中，將使將一張圖像的視點與測量點連結的直線投影於另一張圖像上（參照日本專利特願2017-221045號）而成的直線稱為核線（epipolar line），與一張圖像上的點對應的另一張圖像上的對應點必定投影於另一張圖像上的核線上。

利用該原理，於求出線狀物上的某一點的對應點時，只要於另一張圖像上求出線狀物與核線的交點即可，可快速地測定線狀物的三維形狀。於將線狀物區分成互不相同的顏色的情況下，藉由使用彩色相機，自圖像中抽出符合的顏色後求出對應點，藉此可更快速地求出各線狀物的三維形狀。

控制裝置32藉由未圖示的通信部而與三維相機31進行通信，並自立體相機獲取電線W1、電線W2、電線W3的三維形狀。控制裝置藉由未圖示的運算部，基於自立體相機所獲取的三維形狀，判定機械手22握持線狀物時是否與其他線狀物發生干涉，並進行用於決定應握持的目標線狀物的各種運算。

控制裝置基於運算結果，經由所述通信部而向機器人20通知應握持的目標線狀物的握持位置。不僅向機器人20直接通知握持位置，亦可在控制裝置32與機器人20之間設置控制機器人的動作的其他裝置（例如機器人控制器或控制用個人電腦等），並對這些裝置進行通知。

以下參照圖2，對本相關技術的線狀物握持方法進行說明。所述相關技術的線狀物握持方法包括：測量多個電線W1、電線W2、電線W3的三維形狀的步驟（S1）；基於所測量的三維形狀，判定機械手22握持線狀物時其他線狀物是否發生干涉的判定步驟（S2）；以及握持目標線狀物的步驟（S3），所述目標線狀物是基於判定步驟S2中的判定結果所決定。

測量多個電線W1、電線W2、電線W3的三維形狀的步驟S1藉由三維相機31來實施。立體相機對線狀物的某個作業空間進行拍攝，並對兩張圖像進行運算處理而獲取電線W1、電線W2、電線W3各自的三維形狀。線狀物的三維形狀由正交座標系或斜交座標系表示，較佳為由正交座標表示。

判定步驟S2藉由控制裝置32來實施。判定步驟的詳細情況將後述。

握持目標線狀物的步驟S3藉由機器人20來實施。機器人由控制裝置32通知應握持的目標線狀物的握持位置，並使機械臂21及機械手22移動來執行握持動作。

以下對判定步驟S2進行詳細說明。
參照圖3，於本相關技術的判定步驟S2中，實施獲取線狀物的三維形狀（S21）、選擇關注線狀物（S22）、決定關注線狀物的握持位置（S23）、獲取機械手待機位置（S24）、設定各種干涉區域（S51～S54）與各種干涉判定（S61～S64）。

首先，控制裝置32自三維相機31獲取電線W1、電線W2、電線W3的三維形狀（S21）。

繼而，控制裝置32選擇欲利用機械手22來握持的關注線狀物（S22）。以下，將電線W1設為欲握持的關注線狀物，將電線W2與電線W3設為關注線狀物以外的線狀物（其他線狀物）來進行說明。控制裝置亦可自外部接受電線的顏色等的指定，並根據所述指示決定關注線狀物。較佳為控制裝置自主地（參照日本專利特願2017-221045號）選擇關注線狀物。

例如，於將電線W1、電線W2、電線W3放置於台上的情況下，可根據已獲取的三維形狀，選擇位於最高的位置，即位於最上方的線狀物作為關注線狀物。其原因在於：即便於將線狀物重合放置的情況下，越是位於上方的線狀物，握持該線狀物時其他線狀物進行干涉的概率亦越低。

繼而，控制裝置32決定應關注的電線W1的握持位置（S23）。例如，控制裝置根據如離關注線狀物的前端幾mm般的事先決定的條件，將關注線狀物的握持位置作為三維座標而算出。

繼而，控制裝置32獲取機械手22的待機位置（S24）。於事先決定了機械手22的待機位置的情況下，獲取其座標作為待機位置。於根據線狀物的三維形狀決定待機位置的情況下，例如於決定為與線狀物相隔規定距離的上方等的情況下，藉由運算來獲取待機位置。

控制裝置32自機器人20獲取機械手22的當前位置，於機械手22的當前位置與待機位置不同的情況下，使機械手22移動至待機位置。機械手22的待機位置與電線W1的握持位置連結的線段將提供機械手22執行握持動作時的大致的移動路徑。

繼而，為了機械手22與其電線W2、電線W3的干涉判定，控制裝置32設定包含關注線狀物的握持位置的幾個干涉區域。於圖3中，按第1干涉區域、第1擴張干涉區域、第2干涉區域、第2擴張干涉區域的順序設定。針對所有其他線狀物的每一根，進行判定該其他線狀物是否包含於所述各個干涉區域中的干涉判定。

針對各線狀物的干涉判定可藉由一面使線狀物上的點或線段於長度方向上挪動，一面判定所述點是否位於干涉區域內或所述線段是否與干涉區域交叉來進行。於圖3中，按照針對第2擴張干涉區域的第2預判定、針對第2干涉區域的第2判定、針對第1擴張干涉區域的第1預判定、針對第1干涉區域的第1判定的順序實施。以下，雖然與圖3的順序不同，但對各干涉區域與針對該區域的干涉判定進行說明。

參照圖4，針對第1干涉區域51的第1判定步驟S61判定機械手22握持電線W1時是否與其他電線W2、電線W3發生干涉。

第1干涉區域51是包含電線W1的握持位置P，並具有規定的形狀及規定的大小的平面狀的區域。第1干涉區域較佳為於其中心包含握持位置P。第1干涉區域的形狀並無特別限定，但較佳為設為多邊形、圓或橢圓。於第1干涉區域為多邊形的情況下，較佳為四邊形，更佳為正方形。其原因在於：計算的負擔變輕，可進行快速的判定。於第1干涉區域為多邊形的情況下，特佳為將正方形設為第1干涉區域，所述正方形具有與表示線狀物的三維形狀的座標系（以下，僅稱為「座標系」）的任意兩根軸形成的平面平行的邊。

其原因在於：可進一步減小後述的第1擴張干涉區域並提昇第1預判定的效率。於第1干涉區域並非多邊形的情況下，較佳為圓。其原因同樣在於：計算的負擔變輕，可進行快速的判定。

第1干涉區域51的大小若過大，則實際不發生干涉卻誤判定為發生干涉的概率增大。參照圖6，若將與機械手22的最大剖面外接的最小的圓設為圓C1，則第1干涉區域較佳為內含於具有圓C1的2.0倍的直徑的圓中的大小，更佳為內含於與圓C1相同的大小的圓中的大小。

另一方面，若第1干涉區域過小，則實施中發生干涉卻誤判定為不發生干涉的概率增大。參照圖6，若將與握持部23的最大剖面外接的最小的圓設為圓C2，所述握持部是為了機械手22握持線狀物而進行動作，則第1干涉區域較佳為可內含與圓C2（參照日本專利特願2017-221045號）相同的大小的圓的大小。

第1干涉區域51較佳為與電線W1正交。所謂第1干涉區域與關注線狀物正交，是指於握持位置P上關注線狀物伸長的方向與第1干涉區域形成直角。其原因在於：可容易地求出包含第1干涉區域的平面的方程式。另外，其原因在於：當利用機械手22握持線狀物時，自正側面，即自與線狀物為直角的方向握持線狀物的情況多。其原因在於：當於與關注線狀物正交的第1干涉區域內存在其他線狀物時，即便於機械手22不自正側面握持關注線狀物的情況下，機械手22與所述其他線狀物發生干涉的可能性亦高。

參照圖7，第1判定步驟S61可藉由作為對象的其他電線W2上的線段L與第1干涉區域51的交叉判定來進行。線段L可設為表示電線W2的三維形狀的點群中的相鄰的兩點S、T間的線段。若線段L與第1干涉區域交叉，則線段L上的某個點包含於第1干涉區域中。交叉判定可藉由公知的方法來進行。例如，獲取包含第1干涉區域51的平面U的法線向量N與自握持位置P朝線段L的兩端S、T的向量PS及向量PT的內積，於兩個內積的符號不同的情況下線段L與平面U交叉。於線段L與平面U交叉的情況下，只要判定其交點是否位於第1干涉區域51內即可。

參照圖4，針對第1擴張干涉區域52的第1預判定步驟S62於第1判定之前實施，其是為了藉由更快速的計算來發現機械手22與其他電線W2、電線W3不發生干涉的情況而進行。

第1擴張干涉區域52是內含第1干涉區域51的空間區域。第1擴張干涉區域的形狀或大小並無特別限定，但較佳為將內含第1干涉區域、且所有邊與座標系的任一個軸平行的六面體中的最小者設定為第1擴張干涉區域。於座標系為正交座標系的情況下，該六面體為長方體。藉此，僅藉由進行座標的大小比較，便可實施第1預判定。

具體而言，參照圖8，於將第1擴張干涉區域52的8個頂點A～頂點H的座標設為如圖8般，將線段L的一側的端點S的座標設為（xS，yS，zS）的情況下，若x1≦xS≦x2且y1≦yS≦y2且z1≦zS≦z2，則點S位於第1擴張干涉區域內，若並非如此，則點S位於第1擴張干涉區域外。

由於第1擴張干涉區域52內含第1干涉區域51，因此於藉由第1預判定而獲得了手與其他線狀物不發生干涉的結果的情況下，可省略第1判定。

參照圖5，針對第2干涉區域53的第2判定步驟（S63）判定機械手22於移動至電線W1的握持位置P為止的路徑上，是否與其他電線W2、電線W3發生干涉。

第2干涉區域53是包含將電線W1的握持位置P與機械手22的待機位置Q連結的線段PQ，朝線段PQ的兩側擴展並具有規定的寬度的平面狀的區域。第2干涉區域較佳為於其寬度方向的中心包含線段PQ。第2干涉區域的形狀並無特別限定，但較佳為長方形或平行四邊形，更佳為將線段PQ設為線對稱的對稱軸的長方形。其原因在於：減輕計算的負擔，更快速地進行判定。

第2干涉區域53的寬度若過寬，則實際不發生干涉卻誤判定為發生干涉的概率增大。第2干涉區域的寬度較佳為圖6的圓C1的直徑以下。另一方面，第2干涉區域的寬度若過窄，則實施中發生干涉卻誤判定為不發生干涉的概率（參照日本專利特願2017-221045號）增大。第2干涉區域的寬度較佳為圖6的圓C2的直徑以上。

第2干涉區域53較佳為以與電線W1的夾角變成最大的方式設定。其原因在於：當機械手22接近電線W1時，握持部23、握持部23於此種平面內前進的情況多。

與第1判定步驟S61同樣地，第2判定步驟S63可藉由作為對象的其他電線W2上的線段L與第2干涉區域53的交叉判定來進行。

針對第2擴張干涉區域54的第2預判定步驟（S64）於第2判定之前實施，其是為了藉由更快速的計算來發現機械手22與其他電線W2、電線W3不發生干涉的情況而進行。

第2擴張干涉區域54是內含第2干涉區域53的空間區域。第2擴張干涉區域的形狀或大小並無特別限定，但較佳為將內含第2干涉區域、且所有邊與座標系的任一個軸平行的六面體中的最小者設定為第2擴張干涉區域。於座標系為正交座標系的情況下，該六面體為長方體。藉此，僅藉由進行座標的大小比較，便可實施第2預判定。

由於第2擴張干涉區域54內含第2干涉區域53，因此於藉由第2預判定而獲得了手與其他線狀物不發生干涉的結果的情況下，可省略第2判定。

一面使作為判定的對象的線段L於電線W2的長度方向上挪動，一面重覆所述判定步驟S61～判定步驟S64，若與其他電線W2的干涉判定完成，則對下一個其他電線W3進行相同的處理。

當已判定所有其他電線W2、電線W3不包含於干涉區域51～干涉區域54中時，控制裝置32判定利用機械手22握持電線W1的握持位置時不存在其他線狀物的干涉。其後，將電線W1作為目標線狀物，向機器人20通知其握持位置。

當於第1判定或第2判定的任一者中已判定線段L包含於第1干涉區域或第2干涉區域中時，控制裝置32判定利用機械手22握持電線W1的握持位置時存在其他線狀物的干涉。省略以後的判定步驟而返回至步驟S22，改變關注線狀物並重覆相同的處理。於控制裝置32自主地選擇下一個關注線狀物的情況下，例如可根據先前已自三維相機31獲取的電線W1～電線W3的三維形狀，選擇位於第二高的位置上的線狀物作為關注線狀物。

當已判定不論關注哪一個線狀物，均與其他線狀物「存在干涉」時，亦可使線狀物整體旋轉來改變方向、或者使線狀物搖擺或振動來使線狀物彼此的位置關係變化後，再次實施各步驟。亦可先將自各關注線狀物的握持位置至最近的其他線狀物為止的距離作為干涉距離來計算，並從干涉距離長的線狀物來進行握持。藉此，可指示機器人按照握持容易成功的順序執行握持動作。干涉距離可藉由使用自干涉判定中的第1干涉區域或第2干涉區域與其他線狀物的交點至握持位置為止的距離而簡易地計算。

如以上所述，根據本相關技術的線狀物握持方法，依據線狀物與其他線狀物是否發生干涉的判定結果來執行握持動作，因此可自多個線狀物中（參照日本專利特願2017-221045號）選擇一根線狀物並利用機械手22進行握持。

機械手22與其他線狀物的干涉的有無亦可藉由使用機械手22側的電腦輔助設計（Computer Aided Design，CAD）資料與線狀物的三維形狀資料，計算有無與多面體的交叉來實施。但是，該方法雖然於判定的正確性方面優異，但其是耗費時間的處理。

於所述相關技術中，可藉由平面狀的第1干涉區域與線狀物的交叉判定來判定關注線狀物以外的線狀物是否存在於第1干涉區域內，因此計算量少，可快速地判定干涉的有無。當於第1干涉區域內不存在關注線狀物以外的線狀物時，機械手22不與其他線狀物發生干涉而可握持關注線狀物的可能性高。第2干涉區域亦同樣如此。

實施各判定步驟的順序除於第1判定之前進行第1預判定，於第2判定之前進行第2預判定以外，並無特別限定。於所述實施形態中，先進行第2判定步驟，然後實施第1判定步驟，但亦可使該順序相反。於所述相關技術中，一面使線段L於線狀物的長度方向上移動，一面針對每一個線段實施所有判定步驟，但亦可於針對某個線狀物結束一個判定步驟（例如第2預判定步驟）後，重新針對相同的線狀物實施其他判定步驟（例如第2判定步驟）。

於所述相關技術中，於獲取機械手22待機位置（S24）之前選擇關注線狀物（S22），但亦可先獲取機械手22的待機位置，並根據該待機位置選擇關注線狀物。於此情況下，作為關注線狀物，可選擇最靠近待機位置側的線狀物。作為最靠近待機位置側的線狀物，亦可選擇待機位置的座標與該線狀物的握持位置的座標的距離最短的線狀物。藉此，於下述方面較佳：當進行握持時可優先選擇與其他線狀物發生干涉的可能性低的線狀物。

機械手22握持線狀物時的姿勢（握持姿勢）較佳為以握持部與線狀物形成大致直角的方式進行握持。其原因在於：若相對於握持部，自握持位置起前端側的線狀物的方向為大致垂直，則於握持後插入加工機等中時，機器人的控制亦變得容易。較佳為以握持時變成握持部與線狀物形成直角的方向的方式，於待機位置上調整機械手22的姿勢。其後，機械手22沿著第2干涉區域自待機位置朝握持位置移動。藉此，機械手22的姿勢、機械手22的移動方向、以及第1干涉區域及第2干涉區域的平面的方向一致，因此可進行高精度的干涉判定。

藉由本發明，握持有線狀物的機械手22亦可將該線狀物搬送直至各種製造裝置、加工裝置。例如，亦可藉由機械手22來使所握持的電線的前端移動，並插入被膜剝離加工機或端子壓接裝置等中。亦可將電線的前端插入連接器等各種零件中來用於製造線束的步驟。

（實施形態：線狀物之前端移動方法、控制裝置以及三維相機）
接下來，對如上述般說明的設置於機器人20的機械手22將該線狀物搬送到各種製造裝置、加工裝置的情況進行探討。具體而言，藉由控制裝置32（參照圖1），來控制藉由設置於機器人20的機械手22的線狀物W1的移動。假定控制裝置32自獲取線狀物W1的三維形狀的三維相機31獲取線狀物W1的三維形狀，自該三維形狀獲取線狀物W1的前端位置，基於線狀物W1的前端W1s位置，將用以使前端W1s移動至目標位置的資訊通知給具有機械手22的機器人20。

在圖1所示的整體系統10中，設為包括具有機械手22的機器人20、三維相機31以及控制裝置32的結構。該控制裝置32可以是獨立於機器人20及三維相機31的控制裝置、機器人20所具備的控制裝置、以及三維相機31所具備的控制裝置中的任何一種。

如上所述，機械手22握持線狀物時的姿勢（握持姿勢）較佳為以握持部與線狀物形成大致直角的方式進行握持。但是，在使用具有某種程度柔軟性的線狀物的情況下，假定由機械手22握持的線狀物的前端側並非筆直地延伸，而是彎曲的情況。

在這種情況下，在機械手22側不識別線狀物前端側的彎曲的狀態下搬送線狀物時，變成無法將線狀物的前端搬送至規定的目標位置的狀況。

因此，以控制裝置32自線狀物的三維形狀測量線狀物前端的方向，並將用以使線狀物的前端的方向與規定方向一致而移動至目標位置的資訊通知給具有機械手的機器人為宜。

在以下的實施形態中，對藉由握持線狀物的機械手22將線狀物搬送至規定位置時的線狀物的前端彎曲量測量方法進行以下說明。在以下的說明中，作為向規定位置搬送的一例，對使作為線狀物的電線W1的前端W1s插入設置於目標TG上的孔TGH中的情況進行說明。

此處，線狀物的直徑只要是三維相機能夠識別的範圍即可，較佳為0.01 mm～10 cm。目標TG中設置的孔TGH只要是能夠插入線狀物的大小即可，較佳為直徑0.01 mm～15 cm，孔深度較佳為線狀物的直徑的2倍以上。

參照圖9，示出了藉由機械手22握持電線W1的狀態。並且電線W1的前端W1s相對於機械手22不以形成大致直角的方式延伸而成為彎曲狀態。

測量藉由機械手22握持的電線W1的前端W1s的位置。此時，將相對於機械手22大致呈直角延伸的方向設為L1時，可以測量電線W1的前端W1s相對於L1偏移多少的前端彎曲量。在前端W1s的位置的測量中，可以使用上述的三維相機31來測量三維形狀。藉此，可以知悉前端W1s的位置和偏移量X1。

進而，測定電線W1的自前端W1s至規定距離位置（圖9中的距離D1）的形狀，求出平均向量，藉此可決定電線W1的前端延伸的方向。另外，可將連結電線W1的前端W1s和自前端W1s到孔的插入長度的位置的向量作為前端的方向。

藉此，可以判定在設置於目標TG的孔TGH中插入前端W1s時的適當姿勢的方向。電線W1的前端W1s到規定距離位置（圖9中的距離D1），較佳為設置於目標TG上的孔TGH的孔深度的0.3～10倍，更佳為0.5～5倍。亦可測量自前端開始的彎曲量，將直到急劇變化點為止的彎曲量設為D1。接著，當完成電線W1的前端W1s的位置或前端彎曲量的測量後，則將其位置或前端彎曲量反饋給機械手22的移動控制。

如圖9所示，藉由自前端W1s的位置和前端彎曲量提供反饋量，可以使前端W1s移動到設在目標TG上的孔TGH。在這種情況下，孔TGH的孔深度淺的情況下產生問題的狀況少。但是，在孔TGH的孔深度深的情況下，或孔TGH的直徑小且與電線W1的直徑沒有太大變化的情況下，必須使前端W1s的方向與可將電線插入孔的規定方向一致而移動。具體來說，需使前端W1s沿著孔TGH的中心軸TG－A的延伸方向移動。

因此，如圖10所示，事先確定位於孔TGH的中心軸TG－A延長線上的近前位置P11，使前端W1s移動到近前位置P11，並且進行使電線W1的前端方向與孔TGH的中心軸TG－A的方向一致的移動。

關於移動方法，可以使前端W1s一面向近前位置P11移動一面使方向一致，亦可以使前端W1s平行移動至近前位置後以在近前位置使方向一致的方式使電線W1旋轉。近前位置較佳為目標位置附近，目標位置是孔時，較佳為孔的中心軸的延伸的線上。目標位置為槽時，較佳為槽的正上方。目標位置為端子台時，較佳為自連接端子的位置向連接端子的方向延伸的線上。

其後，使前端W1s沿著中心軸TG－A的延伸的線上移動，即使在孔TGH的孔深度深的情況下或孔TGH的直徑小的情況下，亦可以使前端W1s插通至孔TGH的內部。

再者，藉由感測器等判斷是否能將電線W1插入孔TGH中，插入失敗時，亦可將電線W1返回到近前位置P11，再次測量電線W1的前端W1s的位置和方向，使電線W1的前端的方向與孔TGH的中心軸TG－A的延伸方向一致，使前端W1s移動至孔TGH。

對具體的電線W1的電線前端彎曲量測量方法進行以下說明。例如，假定自機械手22伸出長度100 mm的電線W1的狀態。

[目標位置的示教]
事先登記機器人座標系中目標位置的座標。使機械手22握持100 mm的筆直的桿B（參照圖9）而不是電線W1。由於機械手22握持合適的位置，故桿B的突出長度為100±數mm。使該桿B的直徑與電線相同。然後，用三維相機掃描上述桿B。

其次，可以根據機械手22計算桿B的前端的相對座標。將相對座標例如P1般作為基準資料進行保留。

使桿的前端移動到欲插入電線W1的孔位置。移動後的桿的前端位置成為目標位置。目標位置既可以設定在孔中，亦可以設定在孔的入口附近。將經移動後的桿的前端於機器人座標系中的座標登記為目標位置。其可以藉由在機械手的座標上加上P1來計算。將該位置登記為P0。以上結束了目標位置的示教。

[電線的移動]
使機械手22握持欲移動的電線W1。其後，用三維相機掃描電線W1。

可以計算出自機械手22到電線W1的前端W1s的相對座標。例如，若將所述相對座標設為P2，則將P0―P2計算出的向量作為移動向量通知給機器人，機器人使電線移動。

藉此，前端W1s與孔TGH的位置就會一致。
[電線的移動+方向變更]
此處，P2是前端座標，因此若對其同時計算前端方向（Rx，Ry，Rz），則如上所述，可使孔TGH的中心軸TG－A的延伸方向與電線W1的前端的延伸方向一致。關於前端W1s的移動方法，可如上述般使前端W1s平行移動到預定的近前位置P11，以在近前位置P11使電線W1的前端的方向與孔TGH的中心軸TG－A的方向一致的方式旋轉，然後沿著中心軸TG－A的延伸的線上移動前端W1s。另外，亦可以不設定近前位置P11，一邊以使電線W1的前端的延伸方向與孔TGH的中心軸TG－A的延伸方向一致的方式旋轉，一邊自初始位置向孔TGH移動。只要是前端W1s到達目標位置P0時，以前端W1s的方向與規定方向一致的方式使線狀物W1的前端W1s移動到規定位置的移動方法即可。

作為將線狀物搬送到規定位置的一例，說明了在目標TG上設置的孔TGH中插入作為線狀物的電線W1的前端W1s的情況，但是線狀物和目標位置並不限定於此。目標位置為孔的具體例子可列舉檢查電線的前端的檢查裝置、剝掉電線的覆膜的剝線鉗（wire stripper）、連接電線和連接器（connector）的加工機、在電線的前端鉚接壓接端子的加工裝置等的規定位置。

作為其他的實施例，例如在基板上焊接配線時，有必要根據配線的方向或其他零件的位置，控制焊料的方向。這種情況下，可以將線狀物設為焊料，將目標位置設為欲焊接的基板的規定部位或者基板的規定部位的正上方附近來利用本發明。

另外，在使帶有端子的電線移動到端子台上的情況下，由於端子連接到端子台的方向上有限制，所以必須以使帶有端子的電線的方向與連接到端子台上的規定方向一致的方式移動。這種情況下，可將線狀物設為帶有端子的電線，將目標位置設為端子台的規定部位或規定部位附近來利用本實施形態。這樣，目標位置並不限定於孔，亦可以是規定的檢查位置、加工作業位置、面、槽或這些的正上方附近的規定部位。

應認為本次所揭示的實施形態在所有方面都是例示，並非限制性。本發明的範圍是由專利申請範圍來表示而不是上述說明，意圖包含與專利申請範圍均等的意義和範圍內的所有變更。

10‧‧‧整體系統

20‧‧‧機器人

21‧‧‧臂/機械臂

22‧‧‧機械手

23‧‧‧握持部

31‧‧‧三維相機

32‧‧‧控制裝置

51‧‧‧第1干涉區域

52‧‧‧第1擴張干涉區域

53‧‧‧第2干涉區域

54‧‧‧第2擴張干涉區域

A～H‧‧‧頂點

B‧‧‧桿

C1、C2‧‧‧圓

D1‧‧‧距離

P‧‧‧握持位置

P0‧‧‧目標位置

P1、P2‧‧‧相對座標

L、PQ‧‧‧線段

L1‧‧‧方向

Q‧‧‧待機位置

P11‧‧‧近前位置

R‧‧‧寬度

S、T‧‧‧點/線段L的端點

S1～S3、S21～S24、S51～S54、S61～S64‧‧‧步驟

TG‧‧‧目標

TGH‧‧‧孔

TG－A‧‧‧中心軸

U‧‧‧平面

W‧‧‧線束

W1、W2、W3‧‧‧電線/線狀物

W1s‧‧‧前端

X1‧‧‧偏移量

圖1是表示相關技術中的執行線狀物握持方法的整體系統的圖。

圖2是相關技術中的線狀物握持方法的步驟流程圖。

圖3是相關技術中的線狀物握持方法的判定步驟的步驟流程圖。

圖4是表示相關技術中的第1干涉區域及第1擴張干涉區域的圖。

圖5是表示相關技術中的第2干涉區域及第2擴張干涉區域的圖。

圖6是用以說明相關技術中的第1干涉區域的大小的圖。

圖7是用以說明相關技術中的第1判定步驟的圖。

圖8是用以說明相關技術中的第1預判定步驟的圖。

圖9是說明實施形態的線狀物之前端移動方法的概略圖。

圖10是說明實施形態的線狀物之另一前端移動方法的概略圖。

Claims

一種線狀物之前端移動方法，其是使由機械手握持的線狀物的前端移動至目標位置時的線狀物之前端移動方法，包括：測量所述前端的位置的步驟，對由所述機械手握持的所述線狀物的所述前端的位置進行測量；以及使所述前端移動至所述目標位置的步驟，基於測量到的所述前端的位置，使所述前端移動至所述目標位置。
如申請專利範圍第1項所述的線狀物之前端移動方法，其中，測量所述前端的位置的步驟更包括：測量所述前端的方向的步驟。
如申請專利範圍第2項所述的線狀物之前端移動方法，其中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟包括：使所述前端的方向與規定方向一致的步驟。
如申請專利範圍第2項所述的線狀物之前端移動方法，其中，所述前端的方向基於自所述前端到規定距離位置為止的所述線狀物的形狀來決定。
如申請專利範圍第1項所述的線狀物之前端移動方法，其中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟中，所述目標位置是孔。
如申請專利範圍第1項所述的線狀物之前端移動方法，其中，使所述前端移動至所述目標位置的步驟中，使所述前端通過預定的近前位置，並使所述近前位置的所述前端的方向與規定方向一致而使所述前端移動。
一種控制裝置，控制藉由設置於機器人的機械手的線狀物的移動，其中，自獲取所述線狀物的三維形狀的三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，自所述三維形狀獲取所述線狀物的前端的位置，基於所述線狀物的所述前端的位置，將用以使所述前端移動至目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。
如申請專利範圍第7項所述的控制裝置，其中，所述控制裝置自所述線狀物的所述三維形狀測量所述線狀物的所述前端的方向，將用以使所述線狀物的所述前端的方向與規定方向一致而移動至所述目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。
一種三維相機，其是於由設置於機器人的機械手造成的線狀物的移動時，控制所述線狀物的移動而使用的三維相機，所述三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，其中，所述三維相機包括控制裝置，且所述控制裝置自所述三維相機獲取所述線狀物的三維形狀，自所述三維形狀獲取所述線狀物的前端的位置，基於所述線狀物的所述前端的位置，將用以使所述前端移動至目標位置的資訊通知給具有所述機械手的所述機器人。