JP2012055995A - ロボット制御装置、物品取り出しシステム、プログラムおよびロボットの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 互いに重なり合わないように置かれた複数の物品をそれぞれ認識して位置および姿勢を算出する認識処理部と、複数の物品からなる第1物品群の重心の水平位置を第1重心位置として算出し、第1物品群のうち第1重心位置から最も離れた物品を取り出し対象の物品として選択する選択部と、第1物品群のうち取り出し対象の物品を中心とする領域に含まれる物品からなる第2物品群の重心の水平位置を第2重心位置として算出し、第2重心位置から取り出し対象の物品の重心の水平位置に向かう方向を水平移動方向として算出する移動方向算出部と、取り出し対象の物品を水平移動方向に所定移動量だけ移動させてから垂直方向に取り出すように多関節ロボットを制御する制御部と、を有する。
【選択図】 図1
Description
例えば、特許文献1では、乱雑に重なり合って置かれた(バラ積みされた)複数の物品(ワーク)から多関節ロボットを用いて1つずつ取り出す(ピッキングする)ことができる物品取り出し装置(バラ積みピッキング装置)が開示されている。このようなピッキング装置は、ワークの認識処理プログラムや多関節ロボットの制御プログラムなどによって様々なワークに対応することができる。そのため、ワークごとに対応するパーツフィーダを用いる場合に比べて、限られたスペースで多種のワークを扱う製造ラインなどに好適である。
一方、例えば特許文献2に開示されているホッパ装置(ワーク分離装置)を用いることによって、ワークを取り出すための多関節ロボットの制御の容易化を図ることもできる。すなわち、ホッパ装置を用いて互いに重なり合わないようにワーク同士を分離することによって、1つのワークの取り出し前後で他のワークの位置および姿勢が変化しないようにすることができる。したがって、3次元情報を再取得することなく、各ワークを垂直方向にそのまま取り出すことができるようになる。
このようにして、多関節ロボットを用いて、複数のワークから1つずつ取り出すことができる。
さらに、例えば図13に示すように、ワーク9が凹凸を有する形状である場合には、ワーク9同士が互いに重なり合っていなくても、垂直方向からは重なって見える場合もある。この場合、AないしEの符号を付けたワーク9(以下、ワークAないしEと称する)のうち、ワークC以外を垂直方向にそのまま取り出すと、他のワークと干渉して位置および姿勢を変化させてしまう。
そのため、ワーク同士が完全には分離されていない場合には、1つのワークの取り出し前後で他のワークの位置および姿勢が変化し、特許文献1のピッキング装置の場合と同様に、3次元情報の再取得が必要となる場合もある。
以下、図2を参照して、後述する本発明の一実施形態におけるロボット制御装置を備えた物品取り出しシステム全体の構成の概略について説明する。
図2に示されている物品取り出しシステムは、ロボット制御装置1、ステレオカメラ2、多関節ロボット3、ホッパ装置4、およびコンベア装置5を含んで構成されている。なお、図2において、コンベア装置5の搬送方向は右方向であり、図2以外の図においても同様である。
多関節ロボット3は、先端部にチャック部31を備えている。また、多関節ロボット3は、コンベア装置5の相対的に下流側(図2において右側)に位置するピッキングエリアにチャック部31を移動させることができるように配置されている。
ホッパ装置4は、コンベア装置5の最上流側に配置されている。また、ホッパ装置4からは、ワーク9がコンベア装置5に排出されている。
以下、物品取り出しシステム全体の動作の概略について説明する。
ホッパ装置4は、コンベア装置5の搬送動作に同期して、ワーク9を互いに重なり合わないように順次コンベア装置5に排出する。また、コンベア装置5は、ワーク9を搬送し、所定の長さ分だけ搬送するごとに一旦停止する。なお、当該所定の長さは、ワーク9がカメラエリアに搬送されて停止した後、ピッキングエリアに搬送されて停止するように設定される。前述したように、カメラエリアとピッキングエリアとが同一サイズであり、互いに隣接するように配置されている場合には、当該所定の長さは、各エリアの搬送方向の長さとなる。
一方、ロボット制御装置1、ステレオカメラ2、および多関節ロボット3は、上記コンベア装置5の停止中に動作する。
以下、図1を参照して、本発明の一実施形態におけるロボット制御装置の構成について説明する。なお、以下の説明においては、各ワークをWk(kは自然数)の符号を付けて表すこととする。
図1に示されているロボット制御装置1は、認識処理部11、記憶部12、選択部13、移動方向算出部14、および制御部15を含んで構成されている。
以下、図3ないし図10を適宜参照して、本実施形態におけるロボット制御装置の動作について説明する。なお、以下においては、一例として、カメラエリアにおいて8個のワークW1ないしW8の3次元情報IMGが取得されてロボット制御装置1に入力されるとともに、当該ワークW1ないしW8がピッキングエリアに搬送された場合について説明する。
上記実施形態では、ロボット制御装置1の機能は、記憶部12を備えるコンピュータによって実現されているが、これに限定されるものではない。ロボット制御装置1のうち、制御部15には、公知の実装方法を用いることができるため、記憶部12および制御部15を備えるコンピュータに、図3のS17およびS18の処理を行わないプログラムを搭載してもよい。
2 ステレオカメラ(3次元情報取得装置)
3 多関節ロボット
4 ホッパ装置(ワーク分離装置)
5 コンベア装置
9 ワーク
11 認識処理部
12 記憶部
13 選択部
14 移動方向算出部
15 制御部
31 チャック部
W1〜W8 ワーク
Claims (9)
- 互いに重なり合わないように置かれた複数の物品をそれぞれ認識して位置および姿勢を算出する認識処理部と、
前記複数の物品からなる第1の物品群の重心の水平位置を第1の重心位置として算出し、前記第1の物品群のうち前記第1の重心位置から最も離れた物品を取り出し対象の物品として選択する選択部と、
前記第1の物品群のうち前記取り出し対象の物品を中心とする領域に含まれる物品からなる第2の物品群の重心の水平位置を第2の重心位置として算出し、前記第2の重心位置から前記取り出し対象の物品の重心の水平位置に向かう方向を水平移動方向として算出する移動方向算出部と、
前記取り出し対象の物品を前記水平移動方向に所定の移動量だけ移動させてから垂直方向に取り出すように多関節ロボットを制御する制御部と、
を有することを特徴とするロボット制御装置。 - 前記選択部は、前記多関節ロボットが前記取り出し対象の物品を取り出す度に当該取り出された物品を前記第1の物品群から除いて、前記第1の重心位置を算出するとともに前記取り出し対象の物品を選択することを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。
- 前記選択部は、前記移動方向算出部が前記水平移動方向を算出する度に前記取り出し対象の物品を前記第1の物品群から除いて、前記第1の重心位置を算出するとともに次の取り出し対象の物品を選択し、
前記移動方向算出部は、既に前記水平移動方向が算出された物品が除かれた前記第1の物品群から、前記第2の重心位置を算出するとともに前記取り出し対象の物品と対応付けて前記水平移動方向を算出し、
前記制御部は、前記選択部が選択した順序で、前記取り出し対象の物品を当該取り出し対象の物品と対応付けられた前記水平移動方向に前記所定の移動量だけ移動させてから垂直方向に取り出すように前記多関節ロボットを制御することを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記選択部は、前記複数の物品からなる、互いに前記所定の移動量以上離れた複数の前記第1の物品群から1つを順次選択し、選択されている第1の物品群について、すべての物品が除かれるまで前記第1の重心位置を算出するとともに前記取り出し対象の物品を選択することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のロボット制御装置。
- 前記選択部は、前記第1の物品群に含まれる物品のそれぞれの重心の水平位置の平均を前記第1の重心位置として算出することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載のロボット制御装置。
- 前記選択部は、前記第1の物品群の水平面への正射影の重心を前記第1の重心位置として算出することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載のロボット制御装置。
- 請求項1ないし請求項6の何れかに記載のロボット制御装置と、
前記複数の物品を搬送するコンベア装置と、
前記複数の物品を互いに重なり合わないように前記コンベア装置に排出するホッパ装置と、
前記コンベア装置に置かれた前記複数の物品の3次元情報を取得する3次元情報取得装置と、
前記制御部の制御によって前記複数の物品を取り出す前記多関節ロボットと、
を備え、
前記認識処理部は、前記3次元情報に基づいて前記複数の物品の位置および姿勢を算出することを特徴とする物品取り出しシステム。 - 互いに重なり合わないように置かれた複数の物品のうち、取り出し対象の物品を水平方向に所定の移動量だけ移動させてから垂直方向に取り出すように多関節ロボットを制御する制御部を備え、前記複数の物品の3次元情報が入力されるコンピュータに、
前記3次元情報に基づいて前記複数の物品をそれぞれ認識して位置および姿勢を算出する機能と、
前記複数の物品からなる第1の物品群の重心の水平位置を第1の重心位置として算出する機能と、
前記第1の物品群のうち前記第1の重心位置から最も離れた物品を前記取り出し対象の物品として選択する機能と、
前記第1の物品群のうち前記取り出し対象の物品を中心とする領域に含まれる物品からなる第2の物品群の重心の水平位置を第2の重心位置として算出する機能と、
前記第2の重心位置から前記取り出し対象の物品の重心の水平位置に向かう方向を水平移動方向として算出し、前記制御部に入力する機能と、
を実現させるためのプログラム。 - 互いに重なり合わないように置かれた複数の物品をそれぞれ認識して位置および姿勢を算出し、
前記複数の物品からなる第1の物品群の重心の水平位置を第1の重心位置として算出し、
前記第1の物品群のうち前記第1の重心位置から最も離れた物品を取り出し対象の物品として選択し、
前記第1の物品群のうち前記取り出し対象の物品を中心とする領域に含まれる物品からなる第2の物品群の重心の水平位置を第2の重心位置として算出し、
前記第2の重心位置から前記取り出し対象の物品の重心の水平位置に向かう方向を水平移動方向として算出し、
前記取り出し対象の物品を前記水平移動方向に所定の移動量だけ移動させてから垂直方向に取り出すように多関節ロボットを制御することを特徴とするロボットの制御方法。
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