JPS61109685A - 多関節ロボツトの制御装置 - 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、ロボットの同一アーム上に取付けたハンド
と視覚センサを用途に応じてそれぞれ独〔従来技術と七
の問題点〕 ｉｔセンサχ持つロボット、例えはノーンドが取付げら
れた第２アームの先端にｉＴＶカメラを用いた視覚セン
サを取付けた例えば水平２関節形ロボツ）Ｙ利用てれは
、ランダムに置かれたワークでも、組立作業、パレタイ
ジング作業、デバレタイジング作業等が容易に行える。

上述の作業中、このロボットの姿勢を求める演算におけ
る。第２アーム長の指定は通常、９第２アームの根もと
の回転軸（第２アーム回転軸という）の中心からハンド
取付軸の中心までの長さ”であるため、視覚センサｔワ
ークの上方へ移動させる場合は、従来、ロボットχ動作
させる前に、前記の第２アーム長を１第２ア一ム回転軸
の中心から視覚センサの中心までの長さ”で龍き替えて
、前記と同じ演算によりロボットの姿勢を求める方法が
採られていた。

ところが、この方法では視覚センサ取付位置が第２アー
ム回転軸の中心とハンド取付軸の中心とを結ぶ線上にな
ければならぬという条件に制約される。このため、視覚
センサの取付位置の自由度が低くなるとともに、前述の
取付条件を満たさなければその取付誤差が解消できない
などの欠点があった。

〔発明の目的〕 この発明は前述の欠点を除ぎ、同一アーム上にハンドと
視覚センサを備えた多関節ロボットにおいて、視覚セン
サの取付位置の制約条件ｔはずすことにより、視覚セン
サの取付位置に高い自由度を与え、従来通り、ハンドと
視覚センサを用途に応じてそれぞれ独立に目標地点へ移
動させる機能を有する多関節ロボットの制御装置を提供
することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の要点は、静止空間内（床面上など）の所定の領
域内に置かれたワークに目的とする組立、加工、操作な
どの作業を施すためのワークに対するインターフェイス
となる作業手段（ハンドなど、以下効果器という）と、
ワークから、その姿勢、作業点などの視覚情報を得る（
ｉＴＶカメラなどＹ備えた）視覚センサとが取付けられ
、前記視覚センサの（センサ中−心などｔ遡る）光軸と
平行の、自身に付された回転軸（における第２アーム回
転　・。

中心など〕を中心として回転するアーム（第２アームな
ど）を備えた多関節ロボット（水平２関節ロボットなど
）において、 前記回転軸の中心と前記光軸との距離を軸・センサ間距
離とし、前記効果器がワークに前記の作業を施す開始時
点の効果器の、前記回転軸と直交する平面内における代
表位置を示す点（ハンド中心など）と前記回転軸の中心
との距離をアーム長（第２アーム長など）とし、前記平
面内において。

前記アーム長を測る方向と、前記軸・センサ間距離を測
る方向とのなす角を補正角とするとぎ、前記アーム長を
前記軸・センサ間距離に置換えて所定の演算を行い、前
記作業を施す際のアーム　″の姿勢を求めて、前記回転
軸の静止空間内の位置を定めたのち、 この位置にある前記回転軸を中心としてアームを前記補
正角に等しい回転角だけ回転させたアームの姿勢を求め
る手段（姿勢演算部など）ｙａ−設け、この補正回転後
のアームの姿勢を前記視覚センサがワークから視覚情報
を得る際のアームの姿勢とするようにした点にある。

〔発明の実施例〕

この発明の実施例を第１図〜第３図を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例としての水平２関節ロ
ボットの各部の水平面内の取付位置関係を示す図、第２
図？よび第３図は同じく前記ロボットの側面図および平
面図である。なお各図において同一の符号は同−又は相
当部分ン示す。

ｍ２図およびｍ３図において、１は水平２関節ロボット
ヲ支える基部で、該基部１の上面には垂直ガイド２が取
付げられ、垂直カイト２にはＡ方向（垂直方向）に垂直
移動可能な垂直アーム３が取付られ、垂直アーム３には
垂直の軸（第１アーム回転軸）４ａの中心Ｏχ中心とし
て水平面内に回転（なおこの回転方向Ｙ：Ｂ方向という
）可能な第１アーム４が取付けられ、２ｇ１アーム４に
は垂直の軸（第２アーム回ｋｌｉｌ！　）　５　ａの中
心２２ｙ！−中心として水平面内に回転（なおこの回転
方向ヲＣ方向という）可能な第２アーム５が取付げられ
、第２アーム５には垂直のハンド取付軸６ａ（この中心
を２３とする）ン持つハンド６が取付けられている。上
述のように構成した水平２関節ロボットはロボット制御
装置７により制御される。前記第２７−ム５には垂直下
方に向う光軸を持つ視覚センサ８が取付けられている。

第１図において、視覚センサ８の取付位置としてのセン
サ中心２１は、第２アーム回転軸５ａの中心（第２アー
ム回転中心という）２２を中心とし、ハンド取付軸６ａ
の中心（ハンド中心という）２３の方向から角度（補正
角という）αだけ反時計方向にずれた方向に、かつ長さ
く軸・センサ間距離という）Ｌの距離にある。またθ２
は第１アーム４に対する第２アーム５の姿勢を示す角度
（第２７−ム角夏という、反時計方向を正とする）、ａ
は第２アーム５の長さく第２アーム長という、中心２２
．２３間の長さ）であり、Ｘ、Ｙは床面ｌＯと平行な面
（水平面）内における静止空間上の座標軸（ロボット座
標軸という）である。なおこの座標系をロボット座標系
という。また該座標軸の原点Ｏは第１アーム回転軸４ａ
の中心でＭ１アーム回転中心という。

再び第２図、第３図において、視覚センサ８は視覚制御
装置９で制御され、視覚制御装置９はロボット制御装置
７とＲ８２３２Ｃ−ｇ利用したシリアル通信が可能であ
る。

床面１０上にはワーク１２Ｙ置いたパレット１１を置き
、この水平２関節ロボットはハンド６及び視覚センサ８
を使ってワーク１２のハンドリングおよび識別ができる
。なお本発明においてはワーク１２のロボット座標系上
の大体の位置（少くともその位１１を示すＸ、Ｙ座標点
（ワーク座標といφ う）前記センサ中心２１が置かれたとき、ワーク１２の
全体が視覚センサ８の視野内に納るような位置）はあら
かじめ判明しているものとする。

以上のように構成した実施例の動作を第２図。

第３図を参照しつつ、第１図を中心にして以下に説明す
る。ロボット制御装置７が視覚センサ８ｔワーク１２の
上方へ位置させるカメラ移動命令を実行するときは、ロ
ボット制御装置７のロボットの姿勢演算部では、まず姿
勢演算式中の第２７−　　゛ム長さのデータｙ！／第２
アーム回転中心２２からセンサ中心２１までの前記軸・
センサ間距離りのデータに変更して、 換言すれば第１図における第２７−ム５の延長線上の仮
想センサ中心２１Ａ（ただし中心２２゜が置かれている
として（従って仮想センサ中心２１Ａのロボット座標系
に′Ｊ６けるＸ、Ｙ座標は前記ワーク座標に一致すべき
ものとして）、各アーム４．５のあるべき姿勢の計算を
実行する。次にこのようにして求められた各アームの姿
勢のうち、１Ｅ１７−ム４の姿勢はそのままとし、第２
アーム５については、ｗｃ２アーム回転中心２２を中心
として補正角αだけ時計方向に回転するように、換言丁
れば仮想センサ中心２１Ａの静止空間内の位置に実在の
センサ中心２１が来るように、従ってこの補正の回転前
の第２アームの姿勢を示す前記第２アーム角度０２から
補正角αχ減じて補正したものを、正規の第２アーム５
のあるべき姿勢として出力する。

この姿勢演算部の出力に基づいて各アーム４゜５ン躯動
すると、前記のワーク１２の上方に視覚センサ８が置か
れる姿勢でロボットは静止する。

一方、ロボット制御装置７がハンド６ｔワーク１２の上
方へ位置させるハンド移動命令を実行するときは、ロボ
ット制御装置７のロボットの姿勢演算部では、姿勢演算
式中の第２アーム長さのデータを第２アーム回転中心２
２から、ハンド中心２３までの前記第２アーム長ａのデ
ータに変更して、各アーム４．５の姿勢計算を行い、出
力する。

このとぎ、前記のような角度補正は行わない。この姿勢
演算部の出力に基づいて、各アーム４．５Ｙ駆動すると
ロボットは指定されたワーク座標にハンド中心２３が置
かれる姿勢で静止する。

上述のカメラ移動命令とハンド移動命令を使つと組立作
業が可能となる。まず、カメラ移動命令で視覚セ／す８
．従ってセンサ中心２１Ｙワーク１２の上方従ってその
大体の位置を与えるワーク座標へ位置させると、視覚制
御装置９はワーク１２の識別を開始し、終了後視覚セン
サ８上の座標系に基づくデータをロボット制御装置７へ
伝送する。

ロボット制御装置７はこの伝送データｔロボット座標系
に変換する。次にこのよ５ｉＣして定ったワーク１２上
におけるハンド中心２３の置かれるべき正確なワーク座
標を指定し、ハンド移動命令でハンド６をワーク１２の
前記の所定の上方へ位置させる。この後例えばワーク１
２を把持し、別場所で組立するなどの作業を行わせる。

通常はこのような作業ｔｉＬ枕して行わせることとなる
。

以上は水平２関節ロボットを実施例とした場合を述べた
か、一般の多関節ロボットであっても、同一アーム上に
ハンドと視覚センサが取付けられ、該アームの回転軸と
該視覚センサの光軸とが平行であり、該回転軸に直交す
る平面内の座標でハンドの作業に必要な位置が定められ
るものである限り本発明の適用が可能である。

〔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、同一
アーム上のバンドあるいは視覚センサを独立に使う場合
、ロボットの同じ姿勢計算式におけるアーム長さの変更
と、計算結果の向直補正により行わせたため、制御アル
ゴリズムが簡単となる。また、このアルゴリズム？用い
たことにより、視覚センサ取付位置が従来の線から面に
広がるとともに、第２アームの延長線上に視覚センサ８
を設けようとして、その位置に補正角αに相当する誤差
を生じた場合でも、従来できなかったこの取付位置誤差
の補正も本アルゴリズムによれば可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての水平２関節ロボット
の各部の取付位置関係を示す図、第２図は同じく前記ロ
ボットの側面図、第３図は同じくその平面図で“ある。 ｌ・・・・・・基部、２・・・・・・垂直ガイド、３・
・・・・・垂直アーム、４・・・・・・第１アーム、５
・・・・・・第２アーム、６・・・・・・ハンド、７・
・・・・・ロボット制御装置、８・・・・・・視覚セン
サ、９・・・・・・視覚制御装置、１１・・・・・・パ
レット、１２・・・・・・ワーク、２１・・・・・・セ
ンサ中心、２１Ａ・・−・・仮想センサ中心、２２・・
・・・・第２アーム回転中心、２３・・・・・・ハンド
中心、Ｏ・・・・・・第１アーム回転中心、ａ・・・・
・・第２アーム長、Ｌ・・・・・・軸・センサ間距離、
α・・・・・・補正角、θ２・Ｉ・・・第２アーム角Ｉ
！ｔ、　Ｘ。 八 矛　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静止空間内の所定の領域内に置かれたワークに目的
   とする組立、加工、操作などの作業を施すためのワーク
   に対するインターフェイスとなる作業手段（以下効果器
   という）と、ワークからその姿勢、作業点などの視覚情
   報を得る視覚センサとが取付けられ、前記視覚センサの
   光軸と平行の、自身に付された回転軸を中心として回転
   するアームを備えた多関節ロボットにおいて、 前記回転軸の中心と前記光軸との距離を軸・センサ間距
   離とし、前記効果器がワークに前記の作業を施す開始時
   点の効果器の、前記回転軸と直交する平面内における代
   表位置を示す点と前記回転軸の中心との距離をアーム長
   とし、前記平面内において、前記アーム長を測る方向と
   、前記軸・センサ間距離を測る方向とのなす角を補正角
   とするとき、 前記アーム長を前記軸・センサ間距離に置換えて所定の
   演算を行い、前記作業を施す際のアームの姿勢を求めて
   、前記回転軸の静止空間内の位置を定めたのち、 この位置にある前記回転軸を中心としてアーム前記補正
   角に等しい回転角だけ回転させたアームの姿勢を求める
   手段を設け、この補正回転後のアームの姿勢を、前記視
   覚センサがワークから視覚情報を得る際のアームの姿勢
   とするようにしたことを特徴とする多関節ロボットの制
   御装置。