JP2021062416A - ロボットアームの経路生成装置および経路生成プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ピッキングロボットの動作経路を生成する装置であって、ピッキングロボットを制御する制御手段を備え、ピッキングロボットが、ハンドと、ハンドを支持するアームと、を含み、制御手段が、ハンドの位置情報および姿勢情報を含むポーズを生成するポーズ生成手段を含み、制御手段は、所定の条件を満たすポーズに基づいて動作経路を生成する。
(条件1)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、
(条件2)H,A,Y,WH領域が相互に干渉しないこと、
(条件3)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、または、干渉した場合であっても、干渉位置がJ領域に該当すること、
(条件4)H,A,Y拡張領域が相互に干渉しないこと、
(条件5)H,A,Y,WH拡張領域が相互に干渉しないこと、が含まれる。
(イ)接近ポーズの関節位置で(条件3)を満たすこと、
(ロ)候補の関節位置で(条件3)を満たすこと、
(ハ)離脱ポーズの関節位置で(条件3)および(条件5)を満たすこと、
を検査し、(イ)〜(ハ)のいずれか一つを満たさない場合に、該ポーズに紐づく候補を除外する。
(二)接近動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと、
(ホ)離脱動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと、
を検査し、(二)または(ホ)のいずれか一方を満たさない場合に、該動作に紐づく候補を除外する。
(1)PC2が、3Dスキャナ4へ計測トリガを発行する。
(2)3Dスキャナ4が、計測対象物の表面の三次元形状をスキャンする。
(3)3Dスキャナ4が、計測中間データを演算用PC2へ送信する。
(4)演算用PC2が、計測中間データを点群データPに変換する。
なお、3Dスキャナ4が、点群データPへの変換を実施する場合もある。しかし、点群データPの生成は計算量が多いため、一般的には演算用PC2にて、専用ライブラリを用いて点群データPに変換される。また、三次元形状のスキャン手法としては、例えば、プロジェクタ方式、ステレオカメラ方式等が挙げられる。
軸方向推定部17は、図3(a)に示すように、まず、点群データPに含まれる各々の点pについて法線ベクトルnを推定する。そして、点pを法線ベクトルnと逆方向に半径r分進めた点qを、法線ベクトルnの曲面を側面に含む円柱の軸候補点とし、軸候補点qを記憶部12に登録する。なお、点qは、下記の数式1により求められる。
まず、図5に示すように、ポーズ生成部24の候補生成部25は、モデルMの原点Oの座標(xo,yo,zo)、軸方向のベクトル、半径rに基づいて、把持ポーズの候補を一つ生成する。また、把持位置は、ハンド32がワークWを支持する支持方法により定まる。例えば、吸着式ハンドの場合は、把持位置は、位置Pa(xo,yo,zo+r)となり、挟み込み式ハンドの場合は、把持位置は位置Pb(xo,yo,zo)となり、すくい上げ式ハンドの場合は、位置Pc(xo,yo,zo−r)となる。このとき、把持位置Pa,Pb,Pcは、実際のハンド32との接触点ではなく、例えば、挟み込み式ハンドの場合は左右の爪の中点となり、「し」型のすくい上げ式ハンドの場合は「し」の下端を示す。候補生成部25は、これらの位置Pa,Pb,Pcのいずれかに基づいて一つの把持ポーズの候補56を生成する。
(条件1)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと(図8(a)参照)。
(条件2)H,A,Y,WH領域が相互に干渉しないこと(図9(a)参照)。
(条件3)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、または、干渉した場合であっても、干渉位置がJ領域に該当すること(図10参照)。
(条件4)H,A,Y拡張領域が相互に干渉しないこと(図8(b)参照)。
(条件5)H,A,Y,WH拡張領域が相互に干渉しないこと(図9(b)参照)。
(イ)接近ポーズ52について逆運動学の解が存在し、接近ポーズ52の関節位置で、(条件3)を満たすこと。
(ロ)候補56について逆運動学の解が存在し、候補56の関節位置で、(条件3)を満たすこと。
(ハ)離脱ポーズ55について逆運動学の解が存在し、離脱ポーズ55の関節位置で、(条件3)および(条件5)を満たすこと。
(二)接近動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと。
(ホ)離脱動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと。
このとき、(ハ)の検査が不合格であった場合には、離脱ポーズ54をパレット7の中央位置に向けて、ワールド座標系のxy方向に所定距離分、平行移動させ、(ハ)について再検査することが好ましい。パレット7の隅に配置されたワークWをパレット7から引き離し、ワークWとパレット7との干渉を回避するように調整することが可能である。また、時系列に細分化する場合には、ピッキングロボット3の動作の0.1%ずつ、つまり移動距離2〜3mmごとに検査することが好適である。(イ)〜(ホ)の検査を実施する際のマージン量は、2mm以下であることが望ましい。
2 演算用PC
3 ピッキングロボット
4 3Dスキャナ
5 ロボットコントローラ
6 ハンドコントローラ
7 パレット
11 制御部
12 記憶部
13 ワーク認識部
14 点群データ生成部
15 サイズ推定部
16 モデル生成部
17 軸方向推定部
21 パレット検出部
22 経路生成部
24 ポーズ生成部
25 候補生成部
31 アーム
32 ハンド
51 開始ポーズ
52 接近ポーズ
53 把持ポーズ
54 離脱ポーズ
55 終了ポーズ
56 把持ポーズの候補
57 接近動作
58 離脱動作
S 領域(Sh:H領域、Sh’:H拡張領域、Sa:A領域、Sa:A拡張領域、Sy:Y領域、Sy:Y拡張領域、Shw:HW領域、Shw’:HW拡張領域、Sj:J領域、Sm:マージン)
O 原点
P 点群データ
M モデル
W ワーク
q 軸候補点
p 点群データに含まれる各点
r 半径
n 法線ベクトル
(条件1)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、
(条件2)H,A,Y,HW領域が相互に干渉しないこと、
(条件3)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、または、干渉した場合であっても、干渉位置がJ領域に該当すること、
(条件4)H,A,Y拡張領域が相互に干渉しないこと、
(条件5)H,A,Y,HW拡張領域が相互に干渉しないこと、が含まれる。
(条件1)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと(図8(a)参照)。
(条件2)H,A,Y,HW領域が相互に干渉しないこと(図9(a)参照)。
(条件3)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、または、干渉した場合であっても、干渉位置がJ領域に該当すること(図10参照)。
(条件4)H,A,Y拡張領域が相互に干渉しないこと(図8(b)参照)。
(条件5)H,A,Y,HW拡張領域が相互に干渉しないこと(図9(b)参照)。
(イ)接近ポーズ52について逆運動学の解が存在し、接近ポーズ52の関節位置で、(条件3)を満たすこと。
(ロ)候補56について逆運動学の解が存在し、候補56の関節位置で、(条件3)を満たすこと。
(ハ)離脱ポーズ55について逆運動学の解が存在し、離脱ポーズ55の関節位置で、(条件3)および(条件5)を満たすこと。
(二)接近動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと。
(ホ)離脱動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと。
このとき、(ハ)の検査が不合格であった場合には、離脱ポーズ54をパレット7の中央位置に向けて、ワールド座標系のxy方向に所定距離分、平行移動させ、(ハ)について再検査することが好ましい。パレット7の隅に配置されたワークWをパレット7から引き離し、ワークWとパレット7との干渉を回避するように調整することが可能である。また、時系列に細分化する場合には、ピッキングロボット3の動作の0.1%ずつ、つまり移動距離2〜3mmごとに検査することが好適である。(イ)〜(ホ)の検査を実施する際のマージン量は、2mm以下であることが望ましい。
Claims (9)
- ピッキングロボットの動作経路を生成する装置であって、
ピッキングロボットを制御する制御手段を備え、
ピッキングロボットが、ハンドと、ハンドを支持するアームと、を含み、
前記制御手段が、ハンドの位置情報および姿勢情報を含むポーズを生成するポーズ生成手段を含み、
前記制御手段は、所定の条件を満たす前記ポーズに基づいて前記動作経路を生成することを特徴とする経路生成装置。 - 前記ポーズが、ハンドがワークを把持する把持ポーズの候補を含み、
前記ポーズ生成手段が、前記候補を生成する候補生成手段を含み、
前記候補生成手段は、ワークの位置と、ワークの軸方向と、ワークの大きさと、に基づいて一の前記候補を生成し、該一の候補を所定の回転軸周りに回転させて他の複数の候補を生成する請求項1に記載の経路生成装置。 - 前記ポーズが、ハンドが把持ポーズの前に形成する接近ポーズと、ハンドが把持ポーズの後に形成する離脱ポーズと、を含み、
前記ポーズ生成手段は、前記候補に基づいて前記接近ポーズおよび前記離脱ポーズを生成する請求項1または2に記載の経路生成装置。 - 前記ポーズ生成手段は、生成したポーズについて逆運動学の解を算出し、解が存在しないポーズに紐づく前記候補を除外する請求項1〜3のいずれか一項に記載の経路生成装置。
- 前記ポーズ生成手段は、所定の干渉条件に基づいて物体同士の干渉を検出し、干渉を検出したポーズに紐づく前記候補を除外する請求項1〜4のいずれか一項に記載の経路生成装置。
- 前記干渉条件が、ハンドを仮想的に表すH領域と、アームを仮想的に表すA領域と、ワークの収容容器を仮想的に表すY領域と、ワークおよびワークを把持したハンドを仮想的に表すHW領域と、H,A,Y,WH領域に各々所定のマージンを付加したH,A,Y,WH拡張領域と、ハンド先端から所定距離に含まれるJ領域と、について、
(条件1)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、
(条件2)H,A,Y,WH領域が相互に干渉しないこと、
(条件3)H,A,Y領域が相互に干渉しないこと、または、干渉した場合であっても、干渉位置がJ領域に該当すること、
(条件4)H,A,Y拡張領域が相互に干渉しないこと、
(条件5)H,A,Y,WH拡張領域が相互に干渉しないこと、
を含む、請求項5に記載の経路生成装置。 - 前記ポーズ生成手段は、生成したポーズについて、
(イ)接近ポーズの関節位置で(条件3)を満たすこと、
(ロ)候補の関節位置で(条件3)を満たすこと、
(ハ)離脱ポーズの関節位置で(条件3)および(条件5)を満たすこと、
を検査し、(イ)〜(ハ)のいずれか一つを満たさない場合に、該ポーズに紐づく候補を除外する請求項6に記載の経路生成装置。 - 前記ポーズ生成手段は、前記候補に基づいて、ハンドが前記接近ポーズから把持ポーズに向かう接近動作およびハンドが前記把持ポーズから離脱ポーズに向かう離脱動作と、を生成し、
前記ポーズ生成手段は、生成した各動作について、
(二)接近動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと、
(ホ)離脱動作を時系列に細分し、各時間毎の関節位置において(条件3)を満たすこと、
を検査し、(二)または(ホ)のいずれか一方を満たさない場合に、該動作に紐づく候補を除外する請求項6または7に記載の経路生成装置。 - 請求項1〜8の何れか一項に記載の制御手段を備えたことを特徴とする経路生成プログラム。
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WO2024105783A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステムおよびロボット制御プログラム |
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JP2013043271A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Canon Inc | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、およびプログラム |
JP2013132742A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Canon Inc | 物体把持装置、物体把持装置の制御方法、およびプログラム |
JP2016132086A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 三菱電機株式会社 | ワーク供給装置およびワーク把持姿勢計算方法 |
JP2019155535A (ja) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | オムロン株式会社 | ワークピッキング装置及びワークピッキング方法 |
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