JP2015226968A - ロボット、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】物体の把持姿勢を修正することができるロボットを提供すること。
【解決手段】ロボットは、複数の指部と載置部とを備えるハンドと、前記ハンドを制御する制御部と、を含み、複数の前記指部は、それぞれ物体と接触する接触面を有し、前記制御部は、複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる。
【選択図】図1
【解決手段】ロボットは、複数の指部と載置部とを備えるハンドと、前記ハンドを制御する制御部と、を含み、複数の前記指部は、それぞれ物体と接触する接触面を有し、前記制御部は、複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる。
【選択図】図1
Description
この発明は、ロボット、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法に関する。
近年、ロボット用のハンドとして様々な構成が提案されている。ロボット用のハンドとして、例えば、指部材が設けられた4つの指ブロックと、指ブロックを第1方向又は第2方向に移動する駆動機構と、駆動軸によって駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸とを備え、指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、周辺ブロックとガイド軸は四角形の4つの辺部に沿って位置し、駆動機構の中央は四角形の中央に位置し、辺部の2つの辺は第1方向に平行且つ辺部のもう一方の2つの辺は第2方向に平行であり、第1方向と第2方向と第3方向は互いに直交し、指ブロックを移動する移動方向に指ブロックを付勢する付勢部材を備えるハンドが提案されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、上述のような複数の指部を有するハンドにより物体を把持するときに、ハンドが物体を所望の姿勢で把持することができないことがあった。例えば、ハンドによる物体の把持において、把持対象の物体の質量が軽いため、当該物体が指部等の接触により動いてしまうことがある。その結果、ハンドは、物体を所望の姿勢で把持することができず、把持された物体の姿勢がロボットシステムの認識とずれてしまうことがあった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、物体の把持姿勢を修正することができるロボット、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法を提供する。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の指部と載置部とを備えるハンドと、前記ハンドを制御する制御部と、を含み、複数の前記指部は、それぞれ物体と接触する接触面を有し、前記制御部は、複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、ロボットである。
この構成により、ロボットは、物体を把持から解放して、再度把持する。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットは、物体の把持姿勢を修正することができる。
この構成により、ロボットは、物体を把持から解放して、再度把持する。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットは、物体の把持姿勢を修正することができる。
また、本発明の他の態様は、上述のロボットにおいて、前記載置部は、複数の前記指部により前記把持が解放されたとき、前記物体を載置する、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、解放した物体を載置する。このため、ロボットは、物体の形状によらず、解放した物体を再度把持することができる。
この構成により、ロボットは、解放した物体を載置する。このため、ロボットは、物体の形状によらず、解放した物体を再度把持することができる。
また、本発明の他の態様は、上述のロボットにおいて、複数の前記指部のうちの少なくとも2つは、解放後の物体に接触する、構成が用いられてもよい。
この構成により、複数の指部が解放した物体を載置する。このため、ロボットは、物体を載置するための構成を新たに追加することなく、解放した物体を再度把持することができる。
この構成により、複数の指部が解放した物体を載置する。このため、ロボットは、物体を載置するための構成を新たに追加することなく、解放した物体を再度把持することができる。
また、本発明の他の態様は、上述のロボットにおいて、前記把持の解放後に、複数の前記指部又は前記載置部に当接する前記物体の面と複数の前記指部の上面との平行を維持したまま、複数の前記指部をそれぞれ特定の点に向けて動かすことにより、前記物体を再度把持させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットは、物体を再度把持するときに、ハンドの作用中心と物体の断面の中心とを一致させることができる。
この構成により、ロボットは、物体を再度把持するときに、ハンドの作用中心と物体の断面の中心とを一致させることができる。
また、本発明の他の態様は、複数の指部と載置部とを備えるハンドを備えるロボットと、前記ハンドを制御する制御部と、を含み、複数の前記指部は、それぞれ物体と接触する接触面を有し、前記制御部は、複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、ロボットシステムある。
この構成により、ロボットシステムにおいて、制御部は、ロボットを制御して、物体を把持から解放して、再度把持させる。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットシステムは、物体の把持姿勢を修正することができる。
この構成により、ロボットシステムにおいて、制御部は、ロボットを制御して、物体を把持から解放して、再度把持させる。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットシステムは、物体の把持姿勢を修正することができる。
また、本発明の他の態様は、それぞれ物体と接触する接触面を有する複数の指部と、載置部とを備えるハンドを備えるロボットを動作させる制御装置であって、複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、制御装置である。
この構成により、制御装置は、ロボットを制御して、物体を把持から解放して、再度把持させる。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットシステムは、物体の把持姿勢を修正することができる。
この構成により、制御装置は、ロボットを制御して、物体を把持から解放して、再度把持させる。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットシステムは、物体の把持姿勢を修正することができる。
また、本発明の他の態様は、それぞれ物体と接触する接触面を有する複数の指部と、載置部とを備えるハンドを備えるロボットを動作させる制御方法であって、複数の前記指部に物体を把持させることと、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させることと、複数の前記指部による前記物体の把持を解放させることと、複数の前記指部により前記物体を再度把持させることと、を含む制御方法である。
この構成により、ロボットは、物体を把持から解放して、再度把持するように制御される。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットは、物体の把持姿勢を修正することができる。
この構成により、ロボットは、物体を把持から解放して、再度把持するように制御される。すなわち、ロボットは、物体を持ち直す。このため、ロボットは、物体の把持姿勢を修正することができる。
以上により、ロボット、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法において、ハンドの指部が物体を把持から解放して、再度把持する。このため、ロボット、ロボットシステム、制御装置、及び制御方法は、物体の把持姿勢を修正することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るロボットシステム1の概略構成を示す図である。
ロボットシステム1は、指部と載置部とを備える2つの把持部(ハンドHND1及びハンドHND2)を備えるロボット20と、制御装置30を備える。
ロボットシステム1において、ロボット20は、対象物を把持した後、重力方向において、載置部よりも指部と対象物との接触面が高い位置となるまで、ハンドHND1又はハンドHND2を移動させる。そして、ロボット20は、対象物を把持から解放して、再度把持する。以下では、これら一連の処理のことを「持ち直し処理」ということがある。この持ち直し処理により、ロボット20は、そのハンドHND1又はハンドHND2に把持している対象物を所望の姿勢に把持し直すため、対象物の把持姿勢を修正することができる。そして、ロボットシステム1は、ハンドHND1又はハンドHND2に対する対象物の位置及び姿勢について、実際の状態と、ロボットシステム1による認識との誤差を低減することができる。
図1は、本実施形態に係るロボットシステム1の概略構成を示す図である。
ロボットシステム1は、指部と載置部とを備える2つの把持部(ハンドHND1及びハンドHND2)を備えるロボット20と、制御装置30を備える。
ロボットシステム1において、ロボット20は、対象物を把持した後、重力方向において、載置部よりも指部と対象物との接触面が高い位置となるまで、ハンドHND1又はハンドHND2を移動させる。そして、ロボット20は、対象物を把持から解放して、再度把持する。以下では、これら一連の処理のことを「持ち直し処理」ということがある。この持ち直し処理により、ロボット20は、そのハンドHND1又はハンドHND2に把持している対象物を所望の姿勢に把持し直すため、対象物の把持姿勢を修正することができる。そして、ロボットシステム1は、ハンドHND1又はハンドHND2に対する対象物の位置及び姿勢について、実際の状態と、ロボットシステム1による認識との誤差を低減することができる。
ここで、対象物とは、ハンドHND1又はハンドHND2により把持される物体をいう。2種類の対象物W1と対象物W2とについて説明する。対象物W1は、例えば、突起W12と、当該突起W12が延出する基材W11とを有する物体である。ハンドHND1又はハンドHND2は、ハンドHND1又はハンドHND2が備える指部N1〜N4(図2)と基材W11との当接により、対象物W1を載置可能である。対象物W2は、当該対象物W2を水平面に載置したときに対象物W2の位置及び姿勢を安定させることができる平面又は曲面を底面として有する物体である。ハンドHND1又はハンドHND2は、当該平面又は曲面との当接により、対象物W2を載置可能である。以下では、対象物W1が歯車等の段付き円筒状の物体であり、対象物W2が直方体状の物体である例について説明する。ただし、ハンドHND1又はハンドHND2に把持される対象物の形状は、上述したものに限られず、例えば、棒状であってもよい。また、対象物W1又は対象物W2は、作業台T上に載置される。
以下では、ロボットシステム1が具備する各装置の概略構成について説明する。
ロボット20は、撮像部10と、第1動撮像部21と、第2動撮像部22と、力センサー23と、ハンドHND1と、ハンドHND2と、マニピュレーターMNP1と、マニピュレーターMNP2と、図示しない複数のアクチュエーターを備えた双腕ロボットである。双腕ロボットとは、ハンドHND1とマニピュレーターMNP1によって構成される腕(以下、「第1腕」という。)と、ハンドHND2とマニピュレーターMNP2によって構成される腕(以下、「第2腕」という)との2本の腕を有するロボットを示す。
ロボット20は、撮像部10と、第1動撮像部21と、第2動撮像部22と、力センサー23と、ハンドHND1と、ハンドHND2と、マニピュレーターMNP1と、マニピュレーターMNP2と、図示しない複数のアクチュエーターを備えた双腕ロボットである。双腕ロボットとは、ハンドHND1とマニピュレーターMNP1によって構成される腕(以下、「第1腕」という。)と、ハンドHND2とマニピュレーターMNP2によって構成される腕(以下、「第2腕」という)との2本の腕を有するロボットを示す。
なお、ロボット20は、双腕ロボットに代えて、単腕ロボットであってもよい。単腕ロボットとは、1本の腕を有するロボットを示し、例えば、第1腕と第2腕のうちいずれか一方を有するロボットを示す。また、ロボット20は、さらに制御装置30を内蔵し、内蔵された制御装置30により制御される。なお、ロボット20は、制御装置30を内蔵する構成に代えて、外部に設置された制御装置30により制御される構成であってもよい。
第1腕は、6軸垂直多関節型となっており、支持台とマニピュレーターMNP1とハンドHND1とがアクチュエーターによる連携した動作によって6軸の自由度の動作を行うことが可能である。また、第1腕は、第1動撮像部21と、力センサー23を備える。
なお、第1腕は、5自由度(5軸)以下で動作するものであってもよく、7自由度(7軸)以上で動作するものであってもよい。
なお、第1腕は、5自由度(5軸)以下で動作するものであってもよく、7自由度(7軸)以上で動作するものであってもよい。
図2は、ロボット20が備えるハンドHND1及びハンドHND2の動作の概要を示す図である。
本実施形態に係るハンドHND1及びハンドHND2は、それぞれ、4つの指部N1〜N4と、指部N1〜N4が延出する基部Bと、載置部Pとを備える。ハンドHND1及びハンドHND2には、公知の構成を適用可能である。本実施形態では、ハンドHND1及びハンドHND2に、特許文献1に記載のロボットハンドを採用し、詳細な構成の説明を省略する。
本実施形態に係るハンドHND1及びハンドHND2は、それぞれ、4つの指部N1〜N4と、指部N1〜N4が延出する基部Bと、載置部Pとを備える。ハンドHND1及びハンドHND2には、公知の構成を適用可能である。本実施形態では、ハンドHND1及びハンドHND2に、特許文献1に記載のロボットハンドを採用し、詳細な構成の説明を省略する。
ハンドHND1及びハンドHND2は、図2(A)〜図2(C)に例示される3つの方向に動作する。
図2の(A)に示される第1方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、指部N1と指部N3とが、指部N2と指部N4とが近づく又は離れる方向に動作することにより、対象物W1又は対象物W2を把持又は解放する。
図2の(B)に示される第2方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが近づく又は離れる方向に動作することにより、対象物W1又は対象物W2を把持又は解放する。
図2の(C)に示される第3方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、基部Bから指部N1〜N4が延出する方向であって、載置部Pの上面に垂直な方向に、載置部Pを突出させる。載置部Pは、その位置が、重力方向において指部N1〜N4と物体との接触面よりも低い位置にあるときに把持から解放された対象物を載置可能な構成である。また、載置部Pは、指部N1〜N4に対象物W1又は対象物W2が接触しない状態であっても、対象物W1又は対象物W2を載置可能な構成である。また、載置部Pの上面は、第1方向及び第2方向により定まる面と平行である。
図2の(A)に示される第1方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、指部N1と指部N3とが、指部N2と指部N4とが近づく又は離れる方向に動作することにより、対象物W1又は対象物W2を把持又は解放する。
図2の(B)に示される第2方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが近づく又は離れる方向に動作することにより、対象物W1又は対象物W2を把持又は解放する。
図2の(C)に示される第3方向への動作において、ハンドHND1及びハンドHND2は、基部Bから指部N1〜N4が延出する方向であって、載置部Pの上面に垂直な方向に、載置部Pを突出させる。載置部Pは、その位置が、重力方向において指部N1〜N4と物体との接触面よりも低い位置にあるときに把持から解放された対象物を載置可能な構成である。また、載置部Pは、指部N1〜N4に対象物W1又は対象物W2が接触しない状態であっても、対象物W1又は対象物W2を載置可能な構成である。また、載置部Pの上面は、第1方向及び第2方向により定まる面と平行である。
なお、ハンドHND1及びハンドHND2は、上述したものとは異なる構成を備えてもよい。ハンドHND1及びハンドHND2が備える指部は、2つ、3つ、又は4つ以上であってもよい。また、指部の形状も図示されたものに限られない。例えば、図7に示されるように、その端部を対象物W1又は対象物W2に押圧することにより当該対象物W1又は対象物W2を把持可能な鉤状の形状であってもよい。また、ハンドHND1及びハンドHND2が備える指部は、1つであってもよく、この場合は、例えば、当該指部と対応する平板や曲面などの面との間に対象物W1又は対象物W2を挟んで押圧する構成としてもよい。また、載置部Pは、基部Bに固定され、動作しなくてもよく、基部Bと一体であってもよい。また、ハンドHND1及びハンドHND2は、載置部Pを備えなくてもよい。また、以下では、特に断りのない限り、重力方向における位置の高低を上下と形容することがある。
第1動撮像部21は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を備えたカメラである。
第1動撮像部21は、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB(Universal Serial Bus)等の規格によって行われる。なお、第1動撮像部21と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。
第1動撮像部21は、図1に示したように第1腕を構成するマニピュレーターMNP1の一部に備えられており、第1腕の動きによって移動することが可能である。第1動撮像部21は、ハンドHND2により対象物W1又はW2が把持されている場合、第1腕の動きによってハンドHND2により把持された対象物W1又はW2を含む範囲が撮像可能な位置に設置されている。以下では、第1動撮像部21により撮像される撮像画像を第1動撮像画像と称して説明する。
なお、第1動撮像部21は、前記の範囲の静止画像を第1動撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第1動撮像画像として撮像する構成であってもよい。
なお、第1動撮像部21は、前記の範囲の静止画像を第1動撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第1動撮像画像として撮像する構成であってもよい。
第1腕に備えられた力センサー23は、第1腕のハンドHND1とマニピュレーターMNP1との間に備えられている。力センサー23は、ハンドHND1及び指部N1〜N4に作用した力やモーメントを検出する。力センサー23は、検出した力やモーメントを示す情報を、通信により制御装置30へ出力する。力センサー23により検出された力やモーメントを示す情報は、例えば、制御装置30によるロボット20のコンプライアントモーション制御に用いられる。
第2腕は、6軸垂直多関節型となっており、マニピュレーターMNP2とハンドHND2とがアクチュエーターによる連携した動作によって6軸の自由度の動作を行うことができる。また、第2腕は、第2動撮像部22と、力センサー23を備える。
第2動撮像部22は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるCCDやCMOS等を備えたカメラである。
なお、第2腕は、5自由度(5軸)以下で動作するものであってもよく、7自由度(7軸)以上で動作するものであってもよい。
第2動撮像部22は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるCCDやCMOS等を備えたカメラである。
なお、第2腕は、5自由度(5軸)以下で動作するものであってもよく、7自由度(7軸)以上で動作するものであってもよい。
第2動撮像部22は、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。なお、第2動撮像部22と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。
第2動撮像部22は、図1に示したように第2腕を構成するマニピュレーターMNP2の一部に備えられており、第2腕の動きによって移動することが可能である。第2動撮像部22は、ハンドHND1により対象物W1又は対象物W2が把持されている場合、第1腕の動きによってハンドHND1により把持された対象物W1又は対象物W2を含む範囲が撮像可能な位置に設置されている。以下では、第2動撮像部22により撮像される撮像画像を第2動撮像画像と称して説明する。
なお、第2動撮像部22は、前記の範囲の静止画像を第2動撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第2動撮像画像として撮像する構成であってもよい。
なお、第2動撮像部22は、前記の範囲の静止画像を第2動撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第2動撮像画像として撮像する構成であってもよい。
第2腕に備えられた力センサー23は、第2腕のハンドHND2とマニピュレーターMNP2との間に備えられている。力センサー23は、ハンドHND2及び指部N1〜N4に作用した力やモーメントを検出する。力センサー23は、検出した力やモーメントを示す情報を、通信により制御装置30へ出力する。力センサー23により検出された力やモーメントを示す情報は、例えば、制御装置30によるロボット20のコンプライアントモーション制御に用いられる。
撮像部10は、第1固定撮像部11と、第2固定撮像部12を備え、これら2台の撮像部によって構成されるステレオ撮像部である。
なお、撮像部10は、2台の撮像部によって構成されるのに代えて、3台以上の撮像部によって構成されてもよく、1台の撮像部により二次元画像を撮像する構成であってもよい。また、本実施形態において、撮像部10は、図1に示したようにロボット20の一部としてロボット20の頭頂部に設置されているが、これに代えて、ロボット20とは別体としてロボット20と異なる位置に設置される構成であってもよい。
なお、撮像部10は、2台の撮像部によって構成されるのに代えて、3台以上の撮像部によって構成されてもよく、1台の撮像部により二次元画像を撮像する構成であってもよい。また、本実施形態において、撮像部10は、図1に示したようにロボット20の一部としてロボット20の頭頂部に設置されているが、これに代えて、ロボット20とは別体としてロボット20と異なる位置に設置される構成であってもよい。
第1固定撮像部11は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるCCDやCMOS等を備えたカメラである。第1固定撮像部11は、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。なお、第1固定撮像部11と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。
第1固定撮像部11は、対象物W1又は対象物W2が載置された作業台T(図1)の天板の全面を含む範囲を撮像可能な位置に設置されている。以下では、第1固定撮像部11により撮像される静止画像を第1固定撮像画像と称して説明する。なお、第1固定撮像部11は、前記の範囲の静止画像を第1固定撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第1固定撮像画像として撮像する構成であってもよい。
第2固定撮像部12は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるCCDやCMOS等を備えたカメラである。第2固定撮像部12は、ケーブルによって制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。なお、第2固定撮像部12と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。
第2固定撮像部12は、第1固定撮像部11と同様の範囲を撮像可能な位置に設置されている。以下では、第2固定撮像部12により撮像される静止画像を第2固定撮像画像と称して説明する。なお、第2固定撮像部12は、前記の範囲の静止画像を第2固定撮像画像として撮像する構成であるとするが、これに代えて、前記の範囲の動画像を第2固定撮像画像として撮像する構成であってもよい。以下では、説明の便宜上、第1固定撮像画像と第2固定撮像画像をまとめてステレオ撮像画像と称して説明する。
ロボット20は、例えばケーブルによって、ロボット20に内蔵された制御装置30と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる。なお、ロボット20と制御装置30とは、Wi−Fi(登録商標)等の通信規格により行われる無線通信によって接続されてもよい。
本実施形態において、ロボット20は、ロボット20に内蔵された制御装置30から制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、対象物W1及び対象物W2の持ち直し処理を行う。以下では、第1腕のハンドHND1が対象物W1又は対象物W2の持ち直し処理を行う態様について説明する。
なお、以下の説明において、第1腕が行う動作は、第2腕によって行われてもよく、第2腕が行う動作は、第1腕によって行われてもよい。換言すると、ハンドHND2が持ち直し処理を行ってもよい。この場合、第1腕と第2腕が行う動作は、以下の説明において入れ替わるとする。
なお、以下の説明において、第1腕が行う動作は、第2腕によって行われてもよく、第2腕が行う動作は、第1腕によって行われてもよい。換言すると、ハンドHND2が持ち直し処理を行ってもよい。この場合、第1腕と第2腕が行う動作は、以下の説明において入れ替わるとする。
制御装置30は、撮像部10により撮像されたステレオ撮像画像、第1動撮像部21により撮像された第1動撮像画像、及び第2動撮像部22により撮像された第2動撮像画像に基づいて、ロボット20を制御する。
次に、図3を参照して、制御装置30の概略構成について説明する。
図3は、制御装置30の概略ハードウェア構成の一例を示す図である。
制御装置30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)31と、記憶部32と、入力受付部33と、通信部34を備え、通信部34を介して第1固定撮像部11、第2固定撮像部12、第1動撮像部21、第2動撮像部22、及び力センサー23と通信を行う。これらの構成要素は、バスBusを介して相互に通信可能に接続されている。CPU31は、記憶部32に格納された各種プログラムを実行する。
図3は、制御装置30の概略ハードウェア構成の一例を示す図である。
制御装置30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)31と、記憶部32と、入力受付部33と、通信部34を備え、通信部34を介して第1固定撮像部11、第2固定撮像部12、第1動撮像部21、第2動撮像部22、及び力センサー23と通信を行う。これらの構成要素は、バスBusを介して相互に通信可能に接続されている。CPU31は、記憶部32に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部32は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。また、記憶部32は、HDD(Hard Disc Drive)、フラッシュメモリー等の補助記憶装置を備えてもよい。記憶部32は、CPU31が実行するための各種プログラム、CPU31が処理するための各種情報や画像、及びCPU31が実行した処理の結果等を格納する。なお、記憶部32は、制御装置30に内蔵されるものに代えて、USB等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置でもよい。
入力受付部33は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド、その他の入力装置である。なお、入力受付部33は、表示部として機能してもよく、さらに、タッチパネルとして構成されてもよい。
通信部34は、例えば、USB等のデジタル入出力ポートやイーサネットポート等を含んで構成される。
通信部34は、例えば、USB等のデジタル入出力ポートやイーサネットポート等を含んで構成される。
図4は、制御装置30の概略機能構成を示すブロック図である。
制御装置30は、記憶部32と、画像取得部35と、制御部40とを備える。制御部40が備える機能部のうち一部又は全部は、例えば、CPU31が、記憶部32に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、これらの機能部のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよい。
制御装置30は、記憶部32と、画像取得部35と、制御部40とを備える。制御部40が備える機能部のうち一部又は全部は、例えば、CPU31が、記憶部32に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、これらの機能部のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよい。
画像取得部35は、撮像部10により撮像されたステレオ撮像画像を、ロボット20から取得する。画像取得部35は、取得されたステレオ撮像画像を制御部40に出力する。また、画像取得部35は、第1動撮像部21により撮像された第1動撮像画像を、ロボット20から取得する。画像取得部35は、取得された第1動撮像画像を制御部40に出力する。また、画像取得部35は、第2動撮像部22により撮像された第2動撮像画像を、ロボット20から取得する。画像取得部35は、取得された第2動撮像画像を制御部40に出力する。
撮像制御部41は、ステレオ撮像画像を撮像するように撮像部10を制御する。より具体的には、撮像制御部41は、第1固定撮像画像を撮像するように第1固定撮像部11を制御し、第2固定撮像画像を撮像するように第2固定撮像部12を制御する。また、撮像制御部41は、第1動撮像画像を撮像するように第1動撮像部21を制御する。また、撮像制御部41は、第2動撮像画像を撮像するように第2動撮像部22を制御する。
対象物検出部42は、画像取得部35により取得されたステレオ撮像画像に基づいて、対象物W1又は対象物W2の位置及び姿勢を検出する。より具体的には、対象物検出部42は、記憶部32により記憶された対象物W1又は対象物W2の画像(撮像画像やCG(Computer Graphics)等)を読み込み、読み込まれた対象物W1又は対象物W2の画像に基づいたパターンマッチングによって前記のステレオ撮像画像から対象物W1又は対象物W2の位置及び姿勢を検出する。
なお、対象物検出部42は、パターンマッチングによって対象物W1又は対象物W2の位置を検出する構成に代えて、例えば、予め記憶部32に記憶された対象物W1又は対象物W2の位置を読み込む構成であってもよく、対象物W1又は対象物W2に貼付されたマーカー等によって対象物W1又は対象物W2の位置をステレオ撮像画像から検出する構成等、他の何らかの方法で対象物W1又は対象物W2を検出する構成であってもよい。
ロボット制御部43は、画像取得部35が取得した画像、対象物検出部42が検出した対象物W1又は対象物W2の位置や姿勢、記憶部32が記憶する各種情報に基づいて、ロボット20の動作を制御する。以下では、ロボット制御部43による対象物W1又は対象物W2の持ち直し処理について説明する。ロボット制御部43は、対象物検出部42により検出された対象物W1又は対象物W2の位置に基づいてロボット20を制御し、例えば、ビジュアルサーボ等により対象物W1又は対象物W2を把持可能な位置にハンドHND1又はハンドHND2を移動させる。ロボット制御部43は、ロボット20を制御し、例えばインピーダンス制御等によりハンドHND1又はハンドHND2に対象物W1又は対象物W2を把持させる。ロボット制御部43は、ロボット20を制御し、例えば、ビジュアルサーボ等により対象物W1又は対象物W2を把持しているハンドHND1又はハンドHND2を所定の位置に移動する。ここで、所定の位置とは、次の動作を行う上で、障害物に衝突する恐れのない位置であり、任意の位置であってよい。
ロボット制御部43は、例えば、ビジュアルサーボ等によりロボット20を制御し、重力方向において、指部N1〜N4と対象物との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1を移動させる。ここで、指部N1〜N4と対象物W1又は対象物W2との接触面とは、把持において指部N1〜N4が対象物W1又は対象物W2を押圧する面のことである。また、指部N1〜N4と対象物との接触面が載置部Pよりも高いとは、例えば、対象物W1が把持から解放されたときに、重力に従って移動することにより、仮に対象物W1の水平方向の位置が載置部Pと重なれば、載置部Pと接触することをいう。なお、対象物W1と載置部Pとの水平方向の位置は、実際には、一致していなくてもよく、斜めに位置していてもよい。指部N1〜N4と対象物との接触面が載置部Pよりも高いとは、例えば、指部N1〜N4が対象物W1又は対象物W2と接触している面に含まれる点と、載置部Pが対象物W1又は対象物W2を載置可能な面に含まれる点とにおいて、重力方向における下限の点同士を比較したときに、指部N1〜N4が対象物W1と接触している面に含まれる点の方が高い位置にあることをいう。
ロボット制御部43は、ロボット20を制御し、例えば、インピーダンス制御等によりハンドHND1又はハンドHND2による把持力を弱め、対象物W1又は対象物W2を把持から解放する。このとき、対象物W1又は対象物W2は、指部N1〜N4の押圧によっては固定されていない状態になるが、指部N1〜N4上又は載置部P上に載置される。ロボット制御部43は、ロボット20を制御し、例えば、インピーダンス制御によりハンドHND1又はハンドHND2による把持力を強め、再度対象物W1又は対象物W2を把持する。
次に、ロボットシステム1の動作を説明する。
図5は、制御部40による持ち直し処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(ステップS101)まず、制御部40は、作業台T上に載置された対象物W1又は対象物W2を含むステレオ撮像画像を撮像部10から取得する。その後、制御部40は、ステップS102に処理を進める。
(ステップS102)次に、制御部40は、取得したステレオ撮像画像から対象物W1又は対象物W2を検出する。その後、制御部40は、ステップS103に処理を進める。
(ステップS103)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、対象物W1又は対象物W2を把持させる。その後、制御部40は、ステップS104に処理を進める。
図5は、制御部40による持ち直し処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(ステップS101)まず、制御部40は、作業台T上に載置された対象物W1又は対象物W2を含むステレオ撮像画像を撮像部10から取得する。その後、制御部40は、ステップS102に処理を進める。
(ステップS102)次に、制御部40は、取得したステレオ撮像画像から対象物W1又は対象物W2を検出する。その後、制御部40は、ステップS103に処理を進める。
(ステップS103)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、対象物W1又は対象物W2を把持させる。その後、制御部40は、ステップS104に処理を進める。
(ステップS104)次に、制御部40は、重力方向において、指部N1〜N4と対象物との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1又はハンドHND2を移動させる。その後、制御部40は、ステップS105に処理を進める。
(ステップS105)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、ハンドHND1又はハンドHND2による対象物W1又は対象物W2の把持力を弱め、対象物W1又は対象物W2を把持から解放する。その後、制御部40は、ステップS106に処理を進める。
(ステップS106)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、ハンドHND1又はハンドHND2による把持力を強め、対象物W1又は対象物W2を再度把持する。なお、ステップS105の処理において、対象物W1又は対象物W2を解放してから再度把持するまでの時間は、例えば、対象物W1又は対象物W2ごとに予め定められてもよいし、解放により対象物W1又は対象物W2が移動した距離に基づいて定められてもよい。また、制御部40は、ステップS105の処理の結果をステレオ撮像画像などにより確認してからステップS105の処理を行ってもよい。その後、制御部40は、ステップS107に処理を進める。
(ステップS107)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、把持した対象物W1又は対象物W2を用いた作業を実行する。その後、この図に示される処理を終了する。
(ステップS105)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、ハンドHND1又はハンドHND2による対象物W1又は対象物W2の把持力を弱め、対象物W1又は対象物W2を把持から解放する。その後、制御部40は、ステップS106に処理を進める。
(ステップS106)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、ハンドHND1又はハンドHND2による把持力を強め、対象物W1又は対象物W2を再度把持する。なお、ステップS105の処理において、対象物W1又は対象物W2を解放してから再度把持するまでの時間は、例えば、対象物W1又は対象物W2ごとに予め定められてもよいし、解放により対象物W1又は対象物W2が移動した距離に基づいて定められてもよい。また、制御部40は、ステップS105の処理の結果をステレオ撮像画像などにより確認してからステップS105の処理を行ってもよい。その後、制御部40は、ステップS107に処理を進める。
(ステップS107)次に、制御部40は、ロボット20を制御して、把持した対象物W1又は対象物W2を用いた作業を実行する。その後、この図に示される処理を終了する。
次に、図6〜図8を参照して、ロボットシステム1の動作の具体例を説明する。
図6〜図8の各図において、X、Y、及びZは、それぞれ、ハンドHND1を基準とした直交座標系の各軸を示す。また、X、Y、及びZの方向は、図2における第1方向、第2方向、及び第3方向に一致する。また、図6〜図8の各図において、Z軸は、重力方向に一致する。
図6は、ロボットシステム1による動作の第1例を説明するための図である。
動作の第1例では、制御部40が、ロボット20を制御して、ハンドHND1により把持した対象物W1に対して、持ち直し処理を実行する例について説明する。この持ち直し処理は、段付き円筒形状の対象物W1における中心軸C1(図6(A))を、基部Bにおける第3方向の中心軸C2(図7(A))と一致させる目的で行われる。
図6〜図8の各図において、X、Y、及びZは、それぞれ、ハンドHND1を基準とした直交座標系の各軸を示す。また、X、Y、及びZの方向は、図2における第1方向、第2方向、及び第3方向に一致する。また、図6〜図8の各図において、Z軸は、重力方向に一致する。
図6は、ロボットシステム1による動作の第1例を説明するための図である。
動作の第1例では、制御部40が、ロボット20を制御して、ハンドHND1により把持した対象物W1に対して、持ち直し処理を実行する例について説明する。この持ち直し処理は、段付き円筒形状の対象物W1における中心軸C1(図6(A))を、基部Bにおける第3方向の中心軸C2(図7(A))と一致させる目的で行われる。
図6(A)〜(D)は、持ち直し処理の各ステップにおけるハンドHND1の位置及び姿勢の状態を示すモデル図である。また、図6(A)〜(D)は、ハンドHND1の指部N1及びN2側から見た側面図である。
図6(A)は、ステップS103(図5)の処理により、ハンドHND1が対象物W1を把持した状態の一例を示す。この図に示される例において、ハンドHND1は、対象物W1の突起W12を把持している。また、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、ハンドHND1を基準とするZ軸に一致せずに傾斜している。このように、作業台T上に載置された対象物W1を把持する際、対象物W1の姿勢が必ずしも動作の第1例で目的とする状態で把持されるとは限らない。
図6(A)は、ステップS103(図5)の処理により、ハンドHND1が対象物W1を把持した状態の一例を示す。この図に示される例において、ハンドHND1は、対象物W1の突起W12を把持している。また、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、ハンドHND1を基準とするZ軸に一致せずに傾斜している。このように、作業台T上に載置された対象物W1を把持する際、対象物W1の姿勢が必ずしも動作の第1例で目的とする状態で把持されるとは限らない。
図6(B)は、ステップS104(図5)の処理により、重力方向において、指部N1〜N4と対象物W1との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1を移動させた状態の一例を示す。この図に示される例では、ロボット制御部43は、ロボット20を制御して、図6(A)に示される状態から、ハンドHND1の重力方向の向きを反転させることにより、指部N1〜N4と対象物W1との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1を移動させている。
図6(C)は、ステップS105(図5)の処理により、対象物W1を把持から解放した状態を示す。この解放において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが離間する方向M1に動作させる。同時に、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N3とが、指部N2と指部N4とが離間する方向(図示せず)に動作させる。このとき、各指部N1〜N4の移動量は、把持から解放された対象物W1が落下しない程度の微小とする。これにより、指部N1〜N4が対象物W1を押圧する力が弱まるため、対象物W1が重力方向に移動する。そして、対象物W1は、指部N1〜N4上に載置される。この図に示されるように、動作の第1例では、把持から解放された対象物W2は、指部N1〜N4に当接する。
図6(C)は、ステップS105(図5)の処理により、対象物W1を把持から解放した状態を示す。この解放において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが離間する方向M1に動作させる。同時に、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N3とが、指部N2と指部N4とが離間する方向(図示せず)に動作させる。このとき、各指部N1〜N4の移動量は、把持から解放された対象物W1が落下しない程度の微小とする。これにより、指部N1〜N4が対象物W1を押圧する力が弱まるため、対象物W1が重力方向に移動する。そして、対象物W1は、指部N1〜N4上に載置される。この図に示されるように、動作の第1例では、把持から解放された対象物W2は、指部N1〜N4に当接する。
図6(D)は、ステップS106(図5)の処理により、ハンドHND1が対象物W1を再度把持した状態を示す。この再把持において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが近接する方向M2に動作させる。同時に、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N3とが、指部N2と指部N4とが近接する方向(図示せず)に動作させる。このとき、指部N1〜N4は、それぞれ基部Bにおける第3方向の中心軸C2に向けて移動する。これにより、指部N1〜N4は、基材W11の突起側の面と当接し、指部N1〜N4の上面と、対象物W1の突起側の面との平行を維持したまま、突起W12を把持する。すなわち、この再把持では、基材W11の突起側の面との当接によって、ハンドHND1に対する対象物W1の姿勢が定まる。従って、制御部40は、ハンドHND1に対して所望の位置及び姿勢の対象物W1を、ロボット20に把持させることができる。また、この再把持において、対象物W1には、重力方向において、その質量以上の力が掛からないため、対象物W1の破損を避けることができる。
なお、本実施形態において、平行とは、厳密に平行でなくてよく、実施において、影響が出ない程度に傾きのずれはあってもよい。
なお、本実施形態において、平行とは、厳密に平行でなくてよく、実施において、影響が出ない程度に傾きのずれはあってもよい。
図6(E)は、持ち直し処理時における指部N1〜N4の機能部位を示す図である。
上述した動作の第1例において、指部N1〜N4は対象物W1の載置による保持と対象物W1の押圧との2つの機能を有する。指部N1の先端の上面E11及び指部N2の先端の上面E21は、ステップS105(図5)において把持から解放された対象物W1と当接し、対象物W1を載置する。ここでいう上面とは、例えば、重力方向において、その位置が最も高い位置にある面である。そして、動作の第1例における指部N1〜N4の上面は、把持から解放された対象物W1に当接している面である。指部N1の先端と指部N2の先端とにおいて、互いに対抗する面E12と面E22とは、ステップS103(図5)及びステップS106(図5)の処理において、対象物W1と当接し、対象物W1を押圧する。このように、指部N1及びN2は、それぞれ、対象物W1を把持する際に、指部N1〜N4の移動方向の端部の面E12及び面E22において、対象物W1と接触する。
上述した動作の第1例において、指部N1〜N4は対象物W1の載置による保持と対象物W1の押圧との2つの機能を有する。指部N1の先端の上面E11及び指部N2の先端の上面E21は、ステップS105(図5)において把持から解放された対象物W1と当接し、対象物W1を載置する。ここでいう上面とは、例えば、重力方向において、その位置が最も高い位置にある面である。そして、動作の第1例における指部N1〜N4の上面は、把持から解放された対象物W1に当接している面である。指部N1の先端と指部N2の先端とにおいて、互いに対抗する面E12と面E22とは、ステップS103(図5)及びステップS106(図5)の処理において、対象物W1と当接し、対象物W1を押圧する。このように、指部N1及びN2は、それぞれ、対象物W1を把持する際に、指部N1〜N4の移動方向の端部の面E12及び面E22において、対象物W1と接触する。
図7は、ロボット20が備えるハンドHND1の指部N1〜N4と対象物W1との位置関係を示す上面図である。
図7(A)は、上述した図6(A)に対応する上面図である。
この図に示される例において、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、指部N1〜N4の作用中心(基部Bにおける第3方向の中心軸)C2と一致しておらず、偏心の状態で把持されている。このように、作業台T上に載置された対象物W1を把持する際、対象物W1の位置及び姿勢が必ずしも所望の状態で把持されるとは限らない。なお、作用中心とは、指部N1〜N4それぞれを動作させる先の目標の点をいう。言い換えると、作用中心とは、対象物W1の中心軸C1の位置を収束させる先の特定の点である。
図7(A)は、上述した図6(A)に対応する上面図である。
この図に示される例において、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、指部N1〜N4の作用中心(基部Bにおける第3方向の中心軸)C2と一致しておらず、偏心の状態で把持されている。このように、作業台T上に載置された対象物W1を把持する際、対象物W1の位置及び姿勢が必ずしも所望の状態で把持されるとは限らない。なお、作用中心とは、指部N1〜N4それぞれを動作させる先の目標の点をいう。言い換えると、作用中心とは、対象物W1の中心軸C1の位置を収束させる先の特定の点である。
図7(B)は、上述した図6(D)に対応する上面図である。
この図に示される例において、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、指部N1〜N4の作用中心C2と一致している。図6(D)を参照して説明したように、ステップS106(図5)の処理において、指部N1〜N4は、基材W11の突起側の面と当接しながら、突起W12を把持する。この再把持では、基材W11の突起側の面との当接によって、ハンドHND1に対する対象物W1の姿勢が定まる。また、各指部N1〜N4は、その作用中心C2に収束するように動作するため、突起W12は、各指部N1〜N4に押され、その中心軸C1が指部N1〜N4の作用中心C2に収束する。動作の第1例では、指部N1〜N4を動かす方向が、XY平面上において交差するため、対象物W1の中心軸C1の位置がX軸方向及びY軸方向に定まる。その結果、ステップS106(図5)の処理の終了時において、対象物W1の中心軸C1が、指部N1〜N4の作用中心、すなわち、基部Bにおける第3方向の中心軸C2(図7(A))と一致した状態で、対象物W1がハンドHND1により把持される。この中心軸を合わせる動作は、例えば、複数の指部を同一の作用中心に向かって動かすことにより実現される。このように、制御部40は、ハンドHND1に対して所望の位置及び姿勢の対象物W1を、ロボット20に把持させることができる。
この図に示される例において、ハンドHND1に把持されている対象物W1の円筒形状の中心軸C1は、指部N1〜N4の作用中心C2と一致している。図6(D)を参照して説明したように、ステップS106(図5)の処理において、指部N1〜N4は、基材W11の突起側の面と当接しながら、突起W12を把持する。この再把持では、基材W11の突起側の面との当接によって、ハンドHND1に対する対象物W1の姿勢が定まる。また、各指部N1〜N4は、その作用中心C2に収束するように動作するため、突起W12は、各指部N1〜N4に押され、その中心軸C1が指部N1〜N4の作用中心C2に収束する。動作の第1例では、指部N1〜N4を動かす方向が、XY平面上において交差するため、対象物W1の中心軸C1の位置がX軸方向及びY軸方向に定まる。その結果、ステップS106(図5)の処理の終了時において、対象物W1の中心軸C1が、指部N1〜N4の作用中心、すなわち、基部Bにおける第3方向の中心軸C2(図7(A))と一致した状態で、対象物W1がハンドHND1により把持される。この中心軸を合わせる動作は、例えば、複数の指部を同一の作用中心に向かって動かすことにより実現される。このように、制御部40は、ハンドHND1に対して所望の位置及び姿勢の対象物W1を、ロボット20に把持させることができる。
なお、この図に示される例において、作用中心C2は、基部Bにおける第3方向の中心軸上の点であるとして説明したが、作用中心C2はこれには限られない。例えば、制御部40は、基部Bにおける第3方向の中心軸上以外の点に向けて、指部N1〜N4を動かしてもよい。また、制御部40は、指部N1〜N4をXY平面上における特定の方向にのみ動かしてもよい。例えば、制御部40は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが近接する方向M2に動作させる。このとき、ハンドHND1は、方向M2に直交する特定の面に向けて指部N1〜N4を動かすことにより、対象物W1の中心軸C1を、方向M2に直交する面に収束させることができる。
図8は、ロボットシステム1による動作の第2例を説明するための図である。
動作の第2例では、制御部40がロボット20を制御して、ハンドHND1により把持した直方体状の対象物W2に対して、持ち直し処理を実行する例について説明する。この持ち直し処理は、対象物W2の基部B側の平面を、基部Bにおける第3方向に垂直な面(XY平面)と平行にする目的で行われる。
動作の第2例では、制御部40がロボット20を制御して、ハンドHND1により把持した直方体状の対象物W2に対して、持ち直し処理を実行する例について説明する。この持ち直し処理は、対象物W2の基部B側の平面を、基部Bにおける第3方向に垂直な面(XY平面)と平行にする目的で行われる。
図8(A)〜(D)は、持ち直し処理の各ステップにおけるハンドHND1の位置及び姿勢の状態を示すモデル図である。また、図8(A)〜(D)は、ハンドHND1の指部N1及びN2側から見た(第1方向)の側面図である。
図8(A)は、ステップS103(図5)の処理により、ハンドHND1が対象物W2を把持した状態の一例を示す。この図に示される例において、ハンドHND1は、対象物W2の側面を把持している。また、ハンドHND1に把持されている対象物W2の基部B側の平面は、基部Bにおける第3方向に垂直な面と平行にならずに傾斜している。このように、作業台T上に載置された対象物W2を把持する際、対象物W2の姿勢が必ずしも動作の第2例で目的とした状態で把持されるとは限らない。
図8(B)は、ステップS104(図5)の処理により、重力方向において、指部N1〜N4と対象物W2との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1を移動させた状態の一例を示す。この図に示される例では、制御部40は、ロボット20を制御して、図8(A)に示される状態から、ハンドHND1の重力方向の向きを反転させることにより、指部N1〜N4と対象物W1との接触面が載置部Pよりも高い位置となるまで、ハンドHND1を移動させている。
図8(C)は、ステップS105(図5)の処理により、対象物W2を把持から解放した状態を示す。この解放において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが離間する方向M3に動作させる。これにより、指部N1〜N4が対象物W2を押圧する力が弱まるため、対象物W2が重力方向に移動する。そして、対象物W2は、載置部P上に載置されることにより、ハンドHND1に保持される。この図に示されるように、動作の第2例では、把持から解放された対象物W2は、載置部Pに当接する。
図8(C)は、ステップS105(図5)の処理により、対象物W2を把持から解放した状態を示す。この解放において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが離間する方向M3に動作させる。これにより、指部N1〜N4が対象物W2を押圧する力が弱まるため、対象物W2が重力方向に移動する。そして、対象物W2は、載置部P上に載置されることにより、ハンドHND1に保持される。この図に示されるように、動作の第2例では、把持から解放された対象物W2は、載置部Pに当接する。
図8(D)は、ステップS106(図5)の処理により、ハンドHND1が対象物W2を再度把持した状態を示す。この再把持において、ロボット制御部43は、ハンドHND1を制御して、指部N1と指部N2とが、指部N3と指部N4とが近接する方向M4に動作させる。これにより、指部N1〜N4は、載置部Pの上面に対象物W2を当接させ、指部N1〜N4の上面と、載置部Pと当接している対象物W2の基部B側の平面との平行を維持したまま、対象物W2を把持する。すなわち、この再把持では、対象物W2の基部B側の平面と、載置部Pの上面との当接によって、ハンドHND1に対する対象物W2の姿勢が定まる。従って、制御部40は、ハンドHND1に対して所望の姿勢の対象物W2を、ロボット20に把持させることができる。また、この再把持において、対象物W2には、重力方向において、その質量以上の力が掛からないため、対象物W2の破損を避けることができる。
以上説明したように、本実施形態に係るロボットシステム1において、制御部40は、ロボット20を制御して、4つの指部N1〜N4により対象物W1又は対象物W2を把持させた後、重力方向において、載置部Pよりも4つの指部N1〜N4の接触面が高い位置となるまで、ハンドHND1又はハンドHND2を移動させ、4つの指部N1〜N4による対象物W1又は対象物W2の把持を解放させて、4つの指部N1〜N4により対象物W1又は対象物W2を再度把持させる。これにより、ロボットシステム1は、対象物W1又は対象物W2の把持姿勢を修正することができる。
また、ロボット20は、4つの指部N1〜N4により対象物W1又は対象物W2の把持が解放されたとき、対象物W1又は対象物W2を載置する載置部Pを備える。これにより、ロボットシステム1において、ロボット20は、対象物の形状によらず、対象物の把持姿勢を修正することができる。
また、ロボットシステム1において、ロボット20の4つの指部N1〜N4は、対象物W1に接触する。これにより、ロボットシステム1において、制御部40はロボット20を制御して、対象物W1を保持するための構成を新たに追加することなく、解放した対象物W1を再度把持することができる。
また、ロボットシステム1において、ロボット20の指部N1〜N4は、把持の解放後に、指部N1〜N4又は載置部Pに当接する前記対象物W1又は対象物W2の面と指部N1〜N4の上面との平行を維持したまま、指部N1〜N4をそれぞれ特定の点に向けて動かすことにより、前記物体を再度把持させる。これにより、ロボットは、対象物W1を再度把持するときに、ハンドHND1又はハンドHND2の作用中心と突起W12の断面の中心とを一致させることができる。
なお、上述した実施形態において、ロボットシステム1は、第1固定撮像部11、第2固定撮像部12、第1動撮像部21、及び第2動撮像部22のいずれか又は複数を備えなくてもよい。
なお、上記では、指部N1〜N4又は載置部Pが、把持から解放された対象物W1又は対象物W2を保持する態様について説明したが、把持から解放された対象物を載置可能な載置部としての構成は、これには限られない。例えば、載置部は、載置部Pのように1つ以上の面により対象物を保持する構造体であってもよい。また、例えば、載置部は、2つ以上の線により対象物を保持する棒状の構造体であってもよい。また、例えば、載置部は、3つ以上の点により対象物を保持する突起状の構造体であってもよい。すなわち、載置部は、対象物との接触において、任意の数の接触点、接触線、接触面、又はこれらの組み合わせにより、把持から解放された対象物を保持する構造体であればよい。
また、載置部は、ハンドHND1又はハンドHND2以外に備えられていてもよい。例えば、載置部は、マニピュレーターMNP1又はマニピュレーターMNP2等のロボット20の任意の構成と一体に備えられてもよいし、ロボット20の作業範囲の任意の位置に備えられてもよい。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
また、以上に説明した装置(例えば、ロボットシステム1の制御装置30)における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD(Compact Disk)−ROM等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーRAMのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
1 ロボットシステム、10 撮像部、11 第1固定撮像部、12 第2固定撮像部、20 ロボット、21 第1動撮像部、22 第2動撮像部、23 力センサー、30 制御装置、31 CPU、32 記憶部、33 入力受付部、34 通信部、35 画像取得部、40 制御部、41 撮像制御部、42 対象物検出部、43 ロボット制御部
Claims (7)
- 複数の指部と載置部とを備えるハンドと、
前記ハンドを制御する制御部と、を含み、
複数の前記指部は、
それぞれ物体と接触する接触面を有し、
前記制御部は、
複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、
複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、
ロボット。 - 前記載置部は、複数の前記指部により前記把持が解放されたとき、前記物体を載置する、
請求項1に記載のロボット。 - 複数の前記指部のうちの少なくとも2つは、解放後の物体に接触する、
請求項1又は2に記載のロボット。 - 前記制御部は、
前記把持の解放後に、複数の前記指部又は前記載置部に当接する前記物体の面と複数の前記指部の上面との平行を維持したまま、複数の前記指部をそれぞれ特定の点に向けて動かすことにより、前記物体を再度把持させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のロボット。 - 複数の指部と載置部とを備えるハンドを備えるロボットと、
前記ハンドを制御する制御部と、を含み、
複数の前記指部は、
それぞれ物体と接触する接触面を有し、
前記制御部は、
複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、
複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、
ロボットシステム。 - それぞれ物体と接触する接触面を有する複数の指部と、載置部とを備えるハンドを備えるロボットを動作させる制御装置であって、
複数の前記指部により物体を把持させた後、重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させ、
複数の前記指部による前記物体の把持を解放させて、複数の前記指部により前記物体を再度把持させる、
制御装置。 - それぞれ物体と接触する接触面を有する複数の指部と、載置部とを備えるハンドを備えるロボットを動作させる制御方法であって、
複数の前記指部に物体を把持させることと、
重力方向において、前記載置部よりも複数の前記指部の接触面が高い位置となるまで、前記ハンドを移動させることと、
複数の前記指部による前記物体の把持を解放させることと、
複数の前記指部により前記物体を再度把持させることと、
を含む制御方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11192263B2 (en) * | 2017-12-14 | 2021-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Robot hand and control method for the robot hand |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6661925B2 (ja) * | 2015-09-07 | 2020-03-11 | セイコーエプソン株式会社 | 制御装置、ロボットおよびロボットシステム |
JP6457005B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2019-01-23 | 本田技研工業株式会社 | 位置推定方法及び把持方法 |
KR102352559B1 (ko) * | 2017-05-15 | 2022-01-19 | 티에치케이 가부시끼가이샤 | 파지 시스템 |
US10875662B2 (en) * | 2018-04-19 | 2020-12-29 | Aurora Flight Sciences Corporation | Method of robot manipulation in a vibration environment |
JP2020138293A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットシステムおよび制御方法 |
WO2021124388A1 (ja) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 国立大学法人東北大学 | 把持装置、制御方法及びプログラム |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012206206A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Seiko Epson Corp | ロボットの制御方法、及びロボット |
JP2014000627A (ja) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド及びロボット装置 |
JP2014018909A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド、ロボット、および把持機構 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7443115B2 (en) * | 2002-10-29 | 2008-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for robot handling control |
EP1701825A4 (en) * | 2003-12-30 | 2007-04-18 | Strider Labs Inc | ROBOTIC HAND WITH EXTENSIBLE HANDLE |
WO2005099417A2 (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Strider Labs, Inc. | System and method for computing grasps for a robotic hand with a palm |
JP4251197B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2009-04-08 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置及びロボットシステム |
KR101479232B1 (ko) * | 2008-05-13 | 2015-01-06 | 삼성전자 주식회사 | 로봇과 로봇 핸드, 로봇 핸드의 제어 방법 |
JP5589790B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-09-17 | 株式会社安川電機 | 基板搬送用ハンドおよび基板搬送ロボット |
KR101789756B1 (ko) * | 2010-12-29 | 2017-11-20 | 삼성전자주식회사 | 로봇 및 그 제어방법 |
JP5993539B2 (ja) * | 2011-01-06 | 2016-09-14 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットハンド及びロボット |
JP5834480B2 (ja) * | 2011-05-11 | 2015-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットハンド及びロボット |
JP5929271B2 (ja) * | 2012-02-07 | 2016-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットハンドおよびロボット |
JP5983080B2 (ja) * | 2012-06-20 | 2016-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットハンド、ロボット、および把持機構 |
-
2014
- 2014-06-02 JP JP2014114421A patent/JP2015226968A/ja not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-05-25 CN CN201510272285.9A patent/CN105313102A/zh active Pending
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012206206A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Seiko Epson Corp | ロボットの制御方法、及びロボット |
JP2014000627A (ja) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド及びロボット装置 |
JP2014018909A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド、ロボット、および把持機構 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11192263B2 (en) * | 2017-12-14 | 2021-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Robot hand and control method for the robot hand |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105313102A (zh) | 2016-02-10 |
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