JP2006167902A - Control device of two arm robot and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場や医療福祉施設、家庭等において、対象物の搬送や組立等の作業を行う双腕ロボットの制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control apparatus and a control method for a dual-arm robot that performs operations such as transportation and assembly of objects in factories, medical welfare facilities, and homes.
近年、工場や医療福祉施設、家庭等において、人間の腕と同じ構造を持つロボットアームを2台搭載し、これらを協調して動作させることによって所定の作業を行う、双腕ロボットが供されてきている。双腕ロボットの制御システムの一例を特許文献1に示し、以下図に基づいて説明する。
図8は特許文献1における従来の双腕ロボットの構成を示す図で、(a)は外観図、(b)は内部ブロック図を示している。
図において、1はロボット本体、2は対象物、3はロボット本体1の右側に取付けられて対象物2を操作可能な右アーム、4はロボット本体1の左側に取付けられて対象物1を操作可能な左アーム、5は右アーム3および左アーム4を制御可能なアーム制御部、6はロボット本体1の略中央に搭載されて対象物2を撮像可能な視覚センサ、7は視覚センサ6で取得した画像情報を処理する画像処理部、10は双腕ロボットの状態を操作者に提示するモニタ、11は操作者が双腕ロボットの動作を指示する操作台、8は全体を統括制御する統括計算部である。
続いて、この従来例の動作について説明する。
視覚センサ6から画像処理部7を経由した画像に、統括計算部8で作成した、ロボットやモデルの像を重ねた上で、3次元のグラフィックディスプレイであるモニタ10に表示する。操作者がモニタ10の表示を見ながら操作台11から操作指令を与えると、操作指令に基づき統括計算部8内部で演算した結果がアーム制御部5に送られ、右アーム3および左アーム4を制御する。
特許文献1ではまた、右アーム3および左アーム4のエンドエフェクタ、すなわちハンドに制御点フレイムを定義し、対象物2に定義した目標点フレイムに一致させるように制御することで対象物2にハンドを接近させるという方法を提示している。
この従来例によれば、操作者が対象物を指定してやることで、対象物の把持目標点に到達するためのアームの細かな位置決め動作を統括計算部8が自動的に行うことができる。
8A and 8B are diagrams showing a configuration of a conventional double-arm robot in
In the figure, 1 is a robot body, 2 is an object, 3 is a right arm that is attached to the right side of the
Next, the operation of this conventional example will be described.
The image of the robot or model created by the
In
According to this conventional example, when the operator designates an object, the
しかしながら、特許文献1に示す従来例では、左右アームの協調作業による操り動作については規定されているが、例えば作業台に置かれた対象物を取得する場合に、はじめに左右アームのいずれを使用すべきかについては、操作者がモニタ10の情報を見ながら判断し、操作台11によって指定してやらなければならない。
今後の工場や医療福祉施設、家庭において作業する双腕ロボットにおいては、人間の助けを借りることなく自律的に判断して行動することが求められるが、従来方式では、ロボットと対象物との位置関係に応じて左右アームのいずれを使用して作業すべきか、という基本的な判断基準がなかったために、人間の助けを借りることなく双腕ロボット自身が自律的に判断して行動することができない、という問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、双腕アームで対象物を操作する際にどちらを選択するかの判断基準を与えることで、右アームおよび左アームのうち最適なアームをその都度自ら選択して的確な作業ができる双腕ロボットを提供することを目的とする。
However, in the conventional example shown in
In future robots, medical welfare facilities, and home robots that work at home, it is required to act autonomously without human help, but with conventional methods, the position of the robot and the object Because there was no basic criterion for determining which of the left and right arms to use depending on the relationship, the dual-arm robot itself cannot autonomously determine and act without human help. There was a problem.
The present invention has been made in view of such problems, and by providing a criterion for selecting which one to select when operating an object with a double-arm, it is optimal for the right arm and the left arm. The purpose is to provide a double-arm robot that can select an arm each time and perform an accurate work.
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したのである。
請求項1記載の発明は、双腕ロボットの制御装置に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部と、前記ロボット本体の略中央に搭載されて対象物を撮像可能な視覚センサと、前記視覚センサで取得した画像情報を処理する画像処理部と、前記画像処理部の処理結果を基に前記アーム制御部に指令を送信する統括計算部とを有する双腕ロボットの制御装置において、前記統括計算部が、前記画像処理部で得られた前記ロボット本体に対する対象物の位置情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の双腕ロボットの制御装置において、前記使用腕選択部が、対象物が前記ロボット本体の右側に位置する場合には前記右アームを、対象物が前記ロボット本体の左側に位置する場合には前記左アームを選択することを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の双腕ロボットの制御装置において、前記使用腕選択部が、前記右アームおよび前記左アームが対象物を操作する手先位置での可操作度を比較し、より可操作度の大きいアームを選択することを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項記載の双腕ロボットの制御装置において、前記使用腕選択部が、対象物の操作指定点が右側に位置する場合には前記右アームを、左側に位置する場合には前記左アームを選択することを特徴としている。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の双腕ロボットの制御装置において、前記使用腕選択部が、前記右アームと前記左アームのいずれかをあらかじめ利き腕として設定しており、対象物を前記右アームと前記左アームのいずれでも把持可能な場合には、前記利き腕を選択することを特徴としている。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the control apparatus for a double-arm robot according to the first aspect, the use arm selecting unit is configured such that when the object is located on the right side of the robot body, the right arm is used. The left arm is selected when positioned on the left side of the robot body.
According to a third aspect of the present invention, in the control device for a dual-arm robot according to the first aspect, the use arm selection unit compares the manipulability degree at the hand position where the right arm and the left arm operate the object. In this case, an arm having a higher maneuverability is selected.
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for a dual-arm robot according to any one of the first to third aspects, the use arm selection unit is configured to perform the operation when the operation designated point of the object is located on the right side. When the right arm is located on the left side, the left arm is selected.
According to a fifth aspect of the present invention, in the control device for a dual-arm robot according to any one of the first to fourth aspects, the use arm selection unit sets either the right arm or the left arm as a dominant arm in advance. When the object can be gripped by either the right arm or the left arm, the dominant arm is selected.
請求項6記載の発明は、双腕ロボットの制御装置に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部と、前記ロボット本体の略中央に搭載されて対象物を撮像可能な視覚センサと、前記視覚センサで取得した画像情報を処理する画像処理部と、前記画像処理部の処理結果をもとに前記アーム制御部に指令を送信する統括計算部とを有する双腕ロボットの制御装置において、前記統括計算部が、前記画像処理部で得られた対象物に対応する重量情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴としている。
請求項7記載の発明は、双腕ロボットの制御装置に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部と、前記ロボット本体の略中央に搭載されて対象物を撮像可能な視覚センサと、前記視覚センサで取得した画像情報を処理する画像処理部と、前記画像処理部の処理結果をもとに前記アーム制御部に指令を送信する統括計算部とを有する双腕ロボットの制御装置において、前記統括計算部が、前記画像処理部で得られた対象物に対応する指定アーム情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴としている。
請求項8記載の発明は、双腕ロボットの制御方法に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部とを有する双腕ロボットの制御方法において、前記ロボット本体に対する対象物の位置情報を取得し、この位置情報に応じて前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する際に、(1)対象物が前記ロボット本体の右側に位置する場合には前記右アームを、対象物が前記ロボット本体の左側に位置する場合には前記左アームを選択する、(2)前記右アームおよび前記左アームが対象物を操作する手先位置での可操作度を比較し、より可操作度の大きいアームを選択する、(3)対象物の操作指定点が右側に位置する場合には前記右アームを、左側に位置する場合には前記左アームを選択する、(4)前記右アームと前記左アームのいずれかをあらかじめ利き腕として設定しており、対象物を前記右アームと前記左アームのいずれでも把持可能な場合には、前記利き腕を選択するの(1)〜(4)のうち少なくとも1つを実行することを特徴としている。
請求項9記載の発明は、双腕ロボットの制御方法に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部とを有する双腕ロボットの制御方法において、対象物に対応する重量情報を取得し、この重量情報に応じて前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択することを特徴としている。
請求項10記載の発明は、双腕ロボットの制御方法に係り、ロボット本体と、前記ロボット本体の右側に取付けられて対象物を操作可能な右アームと、前記ロボット本体の左側に取付けられて対象物を操作可能な左アームと、前記右アームおよび前記左アームを制御可能なアーム制御部とを有する双腕ロボットの制御方法において、対象物に対応する指定アーム情報を取得し、この指定アーム情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択することを特徴としている。
The invention according to
The invention according to
The invention according to
The invention according to
A tenth aspect of the present invention relates to a control method for a dual-arm robot, and relates to a robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, and attached to a left side of the robot main body. In a control method for a dual-arm robot having a left arm capable of operating an object and an arm control unit capable of controlling the right arm and the left arm, the designated arm information corresponding to the object is acquired and the designated arm information is acquired. In accordance with the above, it is characterized in that it is selected which of the right arm and the left arm is used.
請求項1記載の装置発明によると、統括計算部が、画像処理部で得られた前記ロボット本体に対する対象物の位置情報に応じて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有するので、操作者からの指令によることなく、自律的に対象物を扱う腕を選択することができる。
請求項2記載の装置発明によると、使用腕選択部が、対象物がロボット本体の右側に位置する場合には右アームを、対象物がロボット本体の左側に位置する場合には左アームを選択するので、対象物を把持するために左右どちらのアームを使用するべきかの判断基準を容易に提供することができる。
請求項3記載の装置発明によると、使用腕選択部が、右アームおよび左アームが対象物を操作する手先位置での可操作度を比較し、より可操作度の大きいアームを選択するので、対象物を把持するために左右どちらのアームを使用するべきかの判断基準をアームの動作しやすさを基に決定するため、アームに負担の少ない動作を実現することができる。
請求項4記載の装置発明によると、使用腕選択部が、対象物の操作指定点が右側に位置する場合には右アームを、左側に位置する場合には左アームを選択するので、対象物の位置だけでなく、対象物上の操作指定点の位置も考慮して使用アームを決定することにより、より操作し易いアームを選択することができる。
請求項5記載の装置発明によると、使用腕選択部が、右アームと左アームのいずれかをあらかじめ利き腕として設定しており、対象物を前記右アームと前記左アームのいずれでも把持可能な場合には利き腕を選択するようになるので、双腕ロボットが使用するアームは対象物位置が中央から大幅にずれている場合を除いて利き腕が主になり、周囲に共存する人間にとっても動作の予想がつきやすく親和性が高いという利点がある。また、「右利き」「左利き」といった新たな性格付けをロボットに追加することができる。
請求項6記載の装置発明によると、統括計算部が、画像処理部で得られた対象物に対応する重量情報に応じて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有するので、左右アームの可搬重量が異なる場合でも、対象物の重量に応じて適切な可搬重量のアームを選択することができる。
請求項7記載の装置発明によると、統括計算部が、画像処理部で得られた対象物に対応する指定アーム情報に応じて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有するので、左右アームの特性が異なる場合でも、対象物の種類に応じて適切な特性のアームを選択することができる。
請求項8記載の方法発明によると、画像処理部で得られた前記ロボット本体に対する対象物の位置情報を用いて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択する選択基準として、上記(1)〜(4)のうち少なくとも1つを実行するようにしたので、操作者からの指令によることなく、自律的に対象物を扱う腕を選択することができるようになる。
請求項9記載の方法発明によると、画像処理部で得られた対象物に対応する重量情報に応じて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択するようにしたので、左右アームの可搬重量が異なる場合でも、対象物の重量に応じて適切な可搬重量のアームを選択することができるようになる。
請求項10記載の装置発明によると、画像処理部で得られた対象物に対応する指定アーム情報に応じて、右アームおよび左アームのいずれを使用するかを選択するようにしたので、左右アームの特性が異なる場合でも、対象物の種類に応じて適切な特性のアームを選択することができるようになる。
According to the device invention of
According to the apparatus invention of
According to the device invention of
According to the device invention of
According to the device invention of
According to the device invention described in
According to the apparatus invention of
According to the method invention of
According to the method invention of
According to the apparatus invention of
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明における双腕ロボットの構成を示す図で、(a)は外観図、(b)は内部ブロック図を示している。
従来技術で示した図8とは一部を除いて同様に構成されており、同符号は相当部分を示している。図において、1はロボット本体、2は対象物、3はロボット本体1の右側に取付けられて対象物2を操作可能な右アーム、4はロボット本体1の左側に取付けられて対象物1を操作可能な左アーム、5は右アーム3および左アーム4を制御可能なアーム制御部、6はロボット本体1の略中央に搭載されて対象物2を撮像可能な視覚センサ、7は視覚センサ6で取得した画像情報を処理する画像処理部、8は全体を統括制御する統括計算部である。なお、本文中の「左」「右」の記述は、双腕ロボットから見た場合の左右方向に対応している。
本発明では、ロボットは操作者の指示によらず自律的に判断して行動することを想定しているため、従来技術にあったモニタ10および操作台11を備えていない。その一方で、新たに統括計算部8の内部に使用腕選択部9を備えているのが特徴である。
以下では、ロボットが視覚センサ6の情報をもとに対象物2を把持する作業を例にとって、本発明の動作を説明する。
まず、視覚センサ6で撮像した対象物2の画像は画像処理部7に送信される。画像処理部7では、該画像をもとに対象物2の種別とロボット本体に対する位置を検出する。この方法は下記のように行う。あらかじめ対象物をロボット本体から既知の距離だけ離間した位置に置き、視覚センサ6により画像を取得する。このときの画像と対象物名および位置の組を画像処理部内部の記憶装置に記憶しておく。この作業を教示と呼ぶ。教示は、ロボットが把持する可能性のある全ての対象物に関して実施しておく。実際のロボットの作業時には、視覚センサ6で撮像した対象物2の画像の特徴点と、記憶していた教示時の画像の特徴点とを比較する。全ての教示画像に対して比較し、特徴点が最も一致している画像の名前を対象物名として同定する。さらに、対象物画像と教示画像との位置ずれから教示時の対象物位置に対する現在位置のずれ量を算出し、これを記憶していた教示時の対象物位置に加算することで、現在のロボット本体に対する対象物位置を算出する。以上のようにして、対象物の名前とロボット本体に対する位置を算出することができる。
統括計算部8は、画像処理部7によって算出された対象物2の名前が把持目標とする物体名に一致すると、対象物2の位置情報をもとに、対象物2を把持するようにアーム制御部5に指令を送信する。アーム制御部5は該指令に基づき右アーム3あるいは左アーム4を制御する。アーム先端にはエンドエフェクタすなわちハンドが装備されており、これによって対象物2の把持を行うことができる。
本発明では、統括計算部8に新たに使用腕選択部9が追加されている。使用腕選択部9は、画像処理部7から得られたロボット本体1に対する対象物2の位置情報に応じて、右アーム3および左アーム4のいずれを使用して対象物2を把持するかを選択する。これにより、操作者からの指令によることなく、自律的に対象物を扱う腕を選択することができる。
1A and 1B are diagrams showing the configuration of a dual-arm robot according to the present invention. FIG. 1A is an external view, and FIG. 1B is an internal block diagram.
The structure is the same as that of FIG. 8 shown in the prior art except for a part, and the same reference numerals indicate the corresponding parts. In the figure, 1 is a robot body, 2 is an object, 3 is a right arm that is attached to the right side of the
In the present invention, since it is assumed that the robot acts autonomously without depending on an operator's instruction, the robot does not include the
In the following, the operation of the present invention will be described with reference to an example in which the robot grips the
First, the image of the
When the name of the
In the present invention, a use
続いて、使用腕選択部9の動作について具体的にフローチャートに基づき説明する。
図2は、本発明の第1実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。ステップS1〜S6は、動作フローの各ステップを示している。
まず、統括計算部8は、対象物2のロボット本体に対する位置を画像処理部7から取得する(ステップS1)。
次に、取得した位置がロボット本体の右側か否かを調べる(ステップS2)。
右側の場合にはステップS3に進み、使用するアームを右アームに決定する。
左側の場合にはステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。
続いて、いずれもステップS5に進み、決定したアームを用いて把持動作を開始する。
ステップS6において把持動作を監視し、把持完了すれば終了する。把持完了がまだの場合は完了するまで監視を繰り返す。
上記の方法によれば、対象物2を把持するために左右どちらのアームを使用するべきかの判断基準を容易に提供することができる。
Next, the operation of the use
FIG. 2 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the first embodiment of the present invention. Steps S1 to S6 show the steps of the operation flow.
First, the
Next, it is checked whether or not the acquired position is on the right side of the robot body (step S2).
In the case of the right side, the process proceeds to step S3, and the arm to be used is determined as the right arm.
In the case of the left side, the process proceeds to step S4, and the arm to be used is determined as the left arm.
Subsequently, in either case, the process proceeds to step S5, and a gripping operation is started using the determined arm.
In step S6, the gripping operation is monitored, and the process ends when the gripping is completed. If gripping has not been completed, monitoring is repeated until completion.
According to the above method, it is possible to easily provide a criterion for determining which of the left and right arms should be used to hold the
図3は、本発明の第2実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。図2と同符号は同一ステップを表しており、説明を割愛する。
本実施例では、ステップS2の代わりにステップS7、S8を置いているのが特徴である。ステップS7において、使用腕選択部9は、手先が対象物2を把持した姿勢での左右アームの可操作度を算出する。可操作度とは、ロボットアームが所定の姿勢から手先をどれだけ任意に動かしやすいかを定量的に表す指標である。
アームの関節角ベクトルをθ、手先位置姿勢のベクトルをrとし、両者の幾何学的関係がr=J(θ)なる式で表されるとすると、これを時間微分した式は式(1)となる。
ステップS7では、対象物を把持する位置姿勢に手先を配置した場合の可操作度を左右両方のアームにおいて求める。
続いて、ステップS8では、左右アームの可操作度を比較し、右アームの可操作度が大きい場合にはステップS3に進み、使用するアームを右アームに決定する。左アームの可操作度が大きい場合にはステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。
上記の方法によれば、対象物2を把持するために左右どちらのアームを使用するべきかの判断基準をアームの動作し易さを基に決定するので、アームに負担の少ない動作を実現することができる。
なお、ロボットアームの可操作度についての参考委となる論文は、吉川恒夫、「ロボットアームの可操作度」、日本ロボット学会誌、第2巻第1号、pp.63-67、1984、に掲載されている。
FIG. 3 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same steps and will not be described.
This embodiment is characterized in that steps S7 and S8 are provided instead of step S2. In step S <b> 7, the use
Assuming that the joint angle vector of the arm is θ, the vector of the hand position / posture is r, and the geometric relationship between the two is expressed by the equation r = J (θ), the equation obtained by time differentiation of this is the equation (1). It becomes.
In step S7, the manipulability when the hand is placed in the position and orientation for gripping the object is obtained in both the left and right arms.
Subsequently, in step S8, the operability of the left and right arms is compared. If the operability of the right arm is large, the process proceeds to step S3, and the arm to be used is determined as the right arm. When the operable degree of the left arm is large, the process proceeds to step S4, and the arm to be used is determined as the left arm.
According to the method described above, the determination criterion for determining which arm to use to hold the
A paper that serves as a reference committee on the maneuverability of robot arms is Tsuneo Yoshikawa, “Robot arm maneuverability”, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 2, No. 1, pp.63-67, 1984. It is posted.
図4は、本発明の第3実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。図2と同符号は同一ステップを表しており、説明を割愛する。
本実施例では、ステップS2の代わりにステップS9を置いているのが特徴である。ステップS9において、画像処理部7は対象物2を同定するとともに、その位置姿勢情報を検出する。使用腕選択部9は、姿勢情報をもとに対象物2の操作指定点が右にあるか左にあるかを判断する。操作指定点とは、対象物上に設けられた操作すべき部位のことである。例えば、コーヒーカップで言えば取っ手、ドアでいえばドアノブが操作指定点にあたる。対象物がロボットから見て左にあっても、操作指定点が右側にあれば、右アームを用いるほうが作業効率は良い。ステップS9で操作指定点が右側にあると判断した場合にはステップS3に進み、使用するアームを右アームに決定する。操作指定点が左側にあると判断した場合にはステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。
上記の方法によれば、対象物の位置だけでなく、対象物上の操作指定点の位置も考慮して使用アームを決定するので、より操作し易いアームを選択することができる。
FIG. 4 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same steps and will not be described.
This embodiment is characterized in that step S9 is provided instead of step S2. In step S9, the
According to the above method, since the arm to be used is determined in consideration of not only the position of the object but also the position of the operation designated point on the object, an arm that is easier to operate can be selected.
図5は、本発明の第4実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。図2と同符号は同一ステップを表しており、説明を割愛する。
本実施例では、双腕アームに「利き腕」を設定し、対象物を把持するのに左右どちらのアームも使用可能である場合には、設定した利き腕を必ず使用するようにする。
図5では、ステップS2の代わりにステップS10〜S12を置いているのが特徴である。
ステップS10において、使用腕選択部9は対象物2がロボット本体1から見て中央に存在しているか否かを判断する。ここで言う中央とは、具体的には左右どちらのアームでも把持可能な領域を指している。対象物2が中央に存在していると判断した場合にはステップS11に進む。
ステップS11において使用腕選択部9は、あらかじめ設定された利き腕を調べ、利き腕が右であればステップS12に進み、使用するアームを右アームに決定する。利き腕が左側の場合にはステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。利き腕は製作時にあらかじめ設定されるが、導入後にユーザが再設定しても構わない。
本方式によれば、双腕ロボットが使用するアームは対象物位置が中央から大幅にずれている場合を除いて利き腕が主になるので、周囲に共存する人間にとっても動作の予想がつきやすく親和性が高いという利点がある。また、「右利き」「左利き」といった新たな性格付けをロボットに追加することができる。
FIG. 5 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same steps and will not be described.
In the present embodiment, the “dominant arm” is set as the double arm, and when the left and right arms can be used to hold the object, the set dominant arm is always used.
FIG. 5 is characterized in that steps S10 to S12 are placed instead of step S2.
In step S <b> 10, the use
In step S11, the use
According to this method, the arm used by the dual-arm robot is mainly the dominant arm, except when the object position is greatly deviated from the center. There is an advantage of high nature. In addition, new personalities such as “right-handed” and “left-handed” can be added to the robot.
図6は、本発明の第5実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。図2と同符号は同一ステップを表しており、説明を割愛する。
本実施例では、対象物画像の教示の際に、対象物名および位置に加えて対象物の重量も記憶装置に記憶しておく。
ステップS13で画像処理部7によって対象物2が同定されると、ステップS14において、前記対象物2と組となった重量情報を前記記憶装置から取り出す。
使用腕選択部9はまた、左右アームの可搬重量も設定値として記憶しており、ステップS15において右アームの可搬重量と前記対象物の重量を比較する。対象物重量が右アームの可搬以下であれば、搬送可能と判断してステップS16に移行する。対象物重量が右アームの可搬以上であれば、搬送不能と判断してステップS17に移行する。
ステップS16およびS17では、さらに左アームの可搬重量と前記対象物の重量を比較する。ステップS16で対象物重量が左アームの可搬以下であれば、左右どちらでも搬送可能と判断してステップS18に移行する。
ステップS18では第1実施例と同じく、対象物がロボット本体の右にあるか左にあるかに応じて使用するアームを選択する。
ステップS16で対象物重量が左アームの可搬以上であれば、搬送可能なのは右アームのみと判断してステップS3に進み、使用するアームを右アームに決定する。
ステップS17で対象物重量が左アームの可搬以下であれば、搬送可能なのは左アームのみと判断してステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。
ステップS17で対象物重量が左アームの可搬以上であれば、左右どちらでも搬送不能と判断して行動を中止する(ステップS19)。本方式によれば、左右アームの可搬重量が異なる場合でも、対象物の重量に応じて適切な可搬重量のアームを選択することができる。
FIG. 6 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same steps and will not be described.
In this embodiment, when the object image is taught, the weight of the object is stored in the storage device in addition to the object name and position.
When the
The use
In steps S16 and S17, the weight of the left arm is compared with the weight of the object. If it is determined in step S16 that the object weight is less than or equal to the left arm transportability, it is determined that either the left or right can be transported, and the process proceeds to step S18.
In step S18, as in the first embodiment, the arm to be used is selected depending on whether the object is on the right or left of the robot body.
If it is determined in step S16 that the object weight is greater than or equal to the left arm, it is determined that only the right arm can be transported, and the process proceeds to step S3 to determine the arm to be used as the right arm.
If it is determined in step S17 that the object weight is less than or equal to the left arm's transportability, it is determined that only the left arm can be transported, and the process proceeds to step S4 to determine the arm to be used as the left arm.
If it is determined in step S17 that the object weight is greater than or equal to the left arm's transportability, it is determined that conveyance is impossible on either the left or right side, and the action is stopped (step S19). According to this method, even when the weights of the left and right arms are different, it is possible to select an arm with an appropriate weight according to the weight of the object.
図7は、本発明の第6実施例における双腕ロボットの動作フローを示す図である。図2と同符号は同一ステップを表しており、説明を割愛する。
双腕ロボットにおいて、例えば右アームは出力は大きいが精度が低い、左アームは出力は小さいが精度が高いなど、左右アームに異なる特性を持たせることが、作業のバリエーションを確保するために有効である。上記例で言えば、硬く頑丈な物体は右アームで、柔らかく壊れやすい物体は左アームで把持操作したほうが良い。本実施例では、対象物画像の教示の際に、対象物名および位置に加えて指定アーム情報も記憶装置に記憶しておく。 指定アーム情報とは、把持・搬送・操作するのに適したアームが左右のいずれかを示すフラグである。
ステップS13で画像処理部7によって対象物2が同定されると、ステップS20において、前記対象物2と組となった指定アーム情報を前記記憶装置から取り出す。
ステップS21で前記指定アーム情報を調べ、右アームの場合にはステップS3に進み、使用するアームを右アームに決定する。左アームの場合にはステップS4に進み、使用するアームを左アームに決定する。
上記の方法によれば、左右アームの特性が異なる場合でも、対象物の種類に応じて適切な特性のアームを選択することができる。
FIG. 7 is a diagram showing an operation flow of the double-arm robot in the sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same steps and will not be described.
In a dual-arm robot, for example, the right arm has a large output but low accuracy, and the left arm has a small output but high accuracy. is there. In the above example, it is better to grip the hard and sturdy object with the right arm and the soft and fragile object with the left arm. In this embodiment, when teaching an object image, in addition to the object name and position, designated arm information is also stored in the storage device. The designated arm information is a flag indicating whether the arm suitable for gripping, transporting, or operating is left or right.
When the
In step S21, the designated arm information is checked. If it is the right arm, the process proceeds to step S3, and the arm to be used is determined to be the right arm. In the case of the left arm, the process proceeds to step S4, and the arm to be used is determined to be the left arm.
According to the above method, even when the characteristics of the left and right arms are different, it is possible to select an arm having appropriate characteristics according to the type of the object.
本発明は、双腕ロボットにおいて左右アームのどちらを使用するかの判断基準を提示するものであるが、アームの本数が3本以上のシステムにおいても全く同様に適用できる。 また、複数のロボットが協調して作業するマルチロボットシステムにおける作業アームの選択方法としても適用可能である。 The present invention presents a criterion for determining which of the left and right arms is used in a dual-arm robot, but the present invention can be applied in a similar manner to a system having three or more arms. Further, the present invention can be applied as a work arm selection method in a multi-robot system in which a plurality of robots work in cooperation.
1 ロボット本体
2 対象物
3 右アーム
4 左アーム
5 アーム制御部
6 視覚センサ
7 画像処理部
8 統括計算部
9 使用腕選択部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記統括計算部は、前記画像処理部で得られた前記ロボット本体に対する対象物の位置情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴とする双腕ロボットの制御装置。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm A controllable arm control unit, a visual sensor that is mounted substantially in the center of the robot body and can image an object, an image processing unit that processes image information acquired by the visual sensor, and processing of the image processing unit In a control apparatus for a double-arm robot having an overall calculation unit that transmits a command to the arm control unit based on a result,
The overall calculation unit includes a use arm selection unit that selects which of the right arm and the left arm is used according to position information of an object with respect to the robot body obtained by the image processing unit. A control device for a dual-arm robot.
前記統括計算部は、前記画像処理部で得られた対象物に対応する重量情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴とする双腕ロボットの制御装置。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm A controllable arm control unit, a visual sensor that is mounted substantially in the center of the robot body and can image an object, an image processing unit that processes image information acquired by the visual sensor, and processing of the image processing unit In a control apparatus for a dual-arm robot having an overall calculation unit that transmits a command to the arm control unit based on the result,
The overall calculation unit includes a use arm selection unit that selects which of the right arm and the left arm is used according to weight information corresponding to an object obtained by the image processing unit. A control device for a dual-arm robot.
前記統括計算部は、前記画像処理部で得られた対象物に対応する指定アーム情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する使用腕選択部を有することを特徴とする双腕ロボットの制御装置。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm A controllable arm control unit, a visual sensor that is mounted substantially in the center of the robot body and can image an object, an image processing unit that processes image information acquired by the visual sensor, and processing of the image processing unit In a control apparatus for a dual-arm robot having an overall calculation unit that transmits a command to the arm control unit based on the result,
The overall calculation unit includes a use arm selection unit that selects which of the right arm and the left arm is used according to designated arm information corresponding to the object obtained by the image processing unit. A control device for a dual-arm robot.
前記ロボット本体に対する対象物の位置情報を取得し、この位置情報に応じて前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択する際に、(1)対象物が前記ロボット本体の右側に位置する場合には前記右アームを、対象物が前記ロボット本体の左側に位置する場合には前記左アームを選択する、(2)前記右アームおよび前記左アームが対象物を操作する手先位置での可操作度を比較し、より可操作度の大きいアームを選択する、(3)対象物の操作指定点が右側に位置する場合には前記右アームを、左側に位置する場合には前記左アームを選択する、(4)前記右アームと前記左アームのいずれかをあらかじめ利き腕として設定しており、対象物を前記右アームと前記左アームのいずれでも把持可能な場合には、前記利き腕を選択する、の少なくともいずれか1つを実行できるようにしたことを特徴とする双腕ロボットの制御方法。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm In a control method of a double-arm robot having a controllable arm control unit,
When the position information of the object with respect to the robot body is acquired and the right arm or the left arm is selected according to the position information, (1) the object is placed on the right side of the robot body. The right arm is selected when positioned, and the left arm is selected when the object is positioned on the left side of the robot body. (2) At the hand position where the right arm and the left arm operate the object. (3) When the operation designated point of the object is located on the right side, the right arm is selected. When the operation designated point is located on the left side, the left arm is selected. (4) If either the right arm or the left arm is set as a dominant arm in advance and the object can be gripped by either the right arm or the left arm, the dominant arm is selected. The method of the double-arm robot, characterized in that to be able to perform at least one of, selectively.
対象物に対応する重量情報を取得し、この重量情報に応じて前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択することを特徴とする双腕ロボットの制御方法。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm In a control method of a double-arm robot having a controllable arm control unit,
A control method for a dual-arm robot, wherein weight information corresponding to an object is acquired, and which one of the right arm and the left arm is used is selected according to the weight information.
対象物に対応する指定アーム情報を取得し、この指定アーム情報に応じて、前記右アームおよび前記左アームのいずれを使用するかを選択することを特徴とする双腕ロボットの制御方法。 A robot main body, a right arm attached to the right side of the robot main body and capable of operating an object, a left arm attached to the left side of the robot main body and capable of operating an object, the right arm and the left arm In a control method of a double-arm robot having a controllable arm control unit,
A control method for a dual-arm robot, comprising: acquiring specified arm information corresponding to an object, and selecting which of the right arm and the left arm is used according to the specified arm information.
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