JP2680298B2 - 無人搬送車搭載ロボツトの位置補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、無人搬送車にロボットを搭載することに
より、複数の離れた場所へ移動して作業を行えるように
した、無人搬送車搭載ロボットの位置補正方法に関す
る。 ［従来の技術］ 無人搬送車搭載ロボットは、無人搬送車によってロボ
ットを作業位置まで搬送し、続いてロボットが作業をす
るという一連の動作を繰り返して、与えられた仕事を完
遂する。 この種のロボットの中には、ワークに関して予め教示
された教示点を記憶し、この記憶をたどってプレイバッ
クするようになっているものがあり、ティーチング・プ
レイバック式のロボットと呼ばれている。 ティーチング・プレイバック式のロボットに作業を行
わせる場合、ロボットの操作点（一般にはアーム先端）
とワークとの相対位置を常時把握していなければなら
ず、このためには、無人搬送車をワークに対して一定の
位置に停止させなければならない。 これを実現する停止方法として、従来は次の２つの方
法がとられていた。 （１）無人搬送車の停止位置に、機械的位置決め装置、
例えば、レールやコーンに無人搬送車を押し付ける装置
を設け、これによって位置決めする。 （２）視覚センサを用いてワークの位置を確認し、無人
搬送車が正規の位置にあるときの位置とのずれ量によ
り、教示点を補正して動作させる。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した従来の位置補正方法では、次のよ
うな欠点があった。 （Ａ）上記（１）の方法では、無人搬送車はタイヤ駆動
のため、横方向の位置決めが難しい。また、すべての作
業位置に位置決め装置を設置しなければならないため、
スペースと金額がかさむ。更に、位置決め装置を設置で
きない所には、位置決めが不可能である。 （Ｂ）上記（２）での方法では、ワークの位置を精密に
把握できる視覚センサは、極めて高価になる。また、画
像処理を行わなければならないため、高度の技術力と投
資とが必要になる。 この発明は、このような背景の下になされたもので、
機械的な位置決め装置を用いず、また、複雑な画像処理
を行わなくて済む、無人搬送車搭載ロボットの位置補正
方法を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、無人搬送車
に搭載されたロボットを複数の作業位置に搬送し、該複
数の作業位置毎に前記ロボットを予め教示された教示点
に従って作業させる無人搬送車搭載ロボットにおいて、
前記複数の作業位置毎に置かれた、ワーク載置用台の所
定箇所に記録されたマークと、前記ロボットのアームの
先端部に取り付けられた画像検出手段とを備え、前記無
人搬送車を前記複数の作業位置毎の各近傍に停止させ、
前記ロボットに予め教示されたマーク読取動作の再現を
行わせた後、前記画像検出手段で前記マークを検出し、
このときのマーク位置と教示時のマーク位置とのずれ量
に基づいて変換式を作り、この変換式により前記ロボッ
トの教示点を補正することを特徴とする。 ［作用］ 上記構成によれば、画像検出手段は、簡単なマーク
（例えば２点）を取り込めるものであればよい。また、
マークを基準として位置補正が簡単にできる。従って、
複雑な画像処理をしなくても位置補正ができる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 第１図において、１は無人搬送車である。この無人搬
送車は、地上に敷設された誘導線に沿って走行する誘導
無人車、あるいは誘導線を持たずに走行する、いわゆる
自立無人車のいずれでもよい。 無人搬送車１には、ロボット２が搭載されている。ロ
ボット２は、水平旋回、前後回動および上下回動可能な
アーム３を持っている。アーム３の先端位置には、画像
入力装置４とハンドル５とが一体に取り付けられ、これ
らは、振り、ひねり可能になっている。画像入力装置４
は、CCD（電荷結合デバイス）等からなる固体撮影像素
子である。また、ハンド５は、ワーク６を把持するもの
である。なお、ワーク６は、ロボット２に比べて拡大し
て描いてある。 上記ワーク６は、作業台７の上面中央部に形成された
枠7aに置かれ、ロボット２の作業を受けるようになって
いる。この作業台７の隅には、２点8a,8bからなるマー
ク８が書き込まれている。 このような構成において、無人搬送車１は、複数の作
業台７の間を走行し、作業を行う。この場合、無人搬送
車１の停止精度は低くく、次の手順で位置補正を行わな
ければならない。 （１）まず、作業に先立ってなされる、教示のときに、
マーク８の読み取りを教示する。すなわち、画像入力装
置４をマーク８の真上に移動し、この位置を教示する。
この場合、例えば、ロボット２の脚底部中央を原点と
し、画像入力装置４の水平走査線に平行な方向をＸ軸と
する水平直交座標系Ｘ−Ｙをとり、この座標系における
マーク８の点8a,8bの座標を各々（Xa,Ya）、（Xb,Yb）
とする（第２図（ａ））。 （２）次に、無人搬送車１が停止したときの位置で、上
で教示された読み取りのプレイバックを行い、マーク８
を読み取る。すなわち、ロボットに予め教示されたマー
ク読取動作の再現を行わせた後、画像入力装置４によっ
てマーク８を読み取る。この場合、無人搬送車１に対す
るアーム３の位置、姿態は、教示のときと同一である。
しかし、無人搬送車１の停止位置は教示のときとは異な
り、上記Ｘ−Ｙ座標系は、第２図（ａ）に示すＵ−Ｖ座
標系に移る。従って、Ｘ−Ｙ座標系で教示した教示点Pi
の座標（Xi,Yi）をＵ−Ｖ座標系での座標（Ui,Vi）に変
換すれば、ワーク６に対する正しい制御を行うことがで
きる。 以下、この変換方法について詳述する。なお、以下の
説明においては、Ｕ−Ｖ座標系におけるマーク８の点8a
の座標を（Ua,Va）、点8bの座標を（Ub,Vb）とする。 このような設定において、第２図（ｂ）〜（ｄ）に示
す手順で、教示点PiのＵ−Ｖ座標系での座標を求めるこ
ととする。 （Ｉ）点8aを原点とし、かつＸ−Ｙ座標系に平行なｘ−
ｙ座標系で、点Piの座標（xi,yi）を求めると、次のよ
うになる（第２図（ｂ））。 xi＝Xi−Xa yi＝Yi−Ya ……（１） これを、行列式の系で表現すると、 となる。ここで、Zi,ziは各々、Ｘ−Y,x−ｙ各座標系に
おける点Piの高さ方向の座標であり、これらは不変であ
る。上記（２）式の行列の行列式をＡとおく。すなわ
ち、 （II）次に、マーク８の点8bの、ｘ−ｙ座標系における
座標を求めると、第２図（ｂ）のようになる。すなわ
ち、（１）式より、（Xb−Xa,Yb−Ya）となる。また、
点8bを時計方向にΔθ回転した点の座標は、（Ub−Ua,V
b−Va）となる。これは、Ｕ−Ｖ座標系を平行移動し、
原点を（Ua,Va）とした座標系（これは、後述するｕ−
ｖ座標系に他ならない）での、点8bの座標に一致する。 これら２つの座標（Xb−Xa,Yb−Ya）、および（Ub−U
a,Vb−Va）と、原点とを結ぶ直線が、ｘ軸となす角を
α、βとすれば、 tanα＝（Yb−Ya）／（Xb−Xa） tanβ＝（Vb−Va）／（Ub−Ua） ……（４） が得られる。また、Δθ＝β−αであるから、正接の加
法定理を用いて、tanΔθを求めれば、次のようにな
る。 tanΔθ＝S/T ……（５） ここで、 Ｓ＝（Xb−Xa）（Vb−Va）−（Yb−Ya）（Ub−Ua） Ｔ＝（Xb−Xa）（Ub−Ua）−（Yb−Ya）（Vb−Va） これから、角度ずれ量Δθを、次の式によって求める
ことができる。 Δθ＝ArctanS/T ……（６） （III）第２図（ｃ）に示すように、ｘ−ｙ座標系
を、角度ずれ量Δθ回転し、新たな座標系ｕ−ｖとす
る。このｕ−ｖ座標系における点Piの座標（ui,vi）
は、 ui＝（cosΔθ）xi−（sinΔθ）yi vi＝（sinΔθ）xi＋（cosΔθ）yi ……（７） となる。この変換を上と同様に行列式で表せば、次のよ
うになる。 （IV）第２図（ｄ）に示すように、ｕ−ｖ座標系を平行
移動して、Ｕ−Ｖ座標系とし、この座標系における点Pi
の座標（Ui,Vi）を求めると、次のようになる。 Ui＝ui＋Ua Ui＝vi＋Va ……（９） この変換を行列式で表現すると、となる。 （Ｖ）上記行列式を使って、教示点Piを変換する。変換
後の点Qiの座標は、 Qi＝Ｃ・Ｂ・APi ……（11） で求めることができる。 なお、３次元の場合は、マークの点を３次元的に独立
な３点とし、これらを２つ以上の画像入力装置で読み取
るようにすればよい。そして、２次元の場合に準じた演
算を行う。すなわち、各座標軸方向の位置ずれ量と、角
度ずれ量に基づいて、変換式を得、これらに基づいて座
標変換をすれば良い。 ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、無人搬送車に搭載
されたロボットを複数の作業位置に搬送し、該複数の作
業位置毎に前記ロボットを予め教示された教示点に従っ
て作業させる無人搬送車搭載ロボットにおいて、前記複
数の作業位置毎に置かれた、ワーク載置用台の所定箇所
に記録されたマークと、前記ロボットのアームの先端部
に取り付けられた画像検出手段とを備え、前記無人搬送
車を前記複数の作業位置毎の各近傍に停止させ、前記ロ
ボットに予め教示されたマーク読取動作の再現を行わせ
た後、前記画像検出手段で前記マークを検出し、このと
きのマーク位置と教示時のマーク位置とのずれ量に基づ
いて変換式を作り、この変換式により前記ロボットの教
示点を補正するようにしたので、次の効果を得ることが
できる。 （１）外的な位置決め装置が要らなくなる。 （２）複雑な画像処理を行わなくても、高精度な位置補
正ができる。 （３）マークがワーク載置用台に設けられていることか
ら、例えばワークの台へのロード作業時等、作業位置に
ワークがない状態での教示点のラフな教示や教示後のロ
ボットの動作確認も行なうことができ、また台に複数の
ワークがおかれるときには、これら複数のワークの処理
に一度のマークの検出で対応でき、よってマークの数を
減らすことができ、マーク記録の手間が激減できる。 （４）マークを読み取るにあたり、ロボットに対し予め
教示されたマーク読取動作の再現を行わせた後アームの
先端部に取り付けた画像検出手段で読み取りを行なうこ
とから、画像検出手段をマークを読み取り易い位置に移
動させた状態でのマーク読取が可能となり、マークの検
出精度ひいては位置補正精度の向上が図れ、かつマーク
位置の自由度が増す等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す概略斜視図、
第２図は座標変換を説明するためのグラフである。 １……無人搬送車、２……ロボット、４……画像入力装
置、６……ワーク、８……マーク。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−54011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−189415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167787（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．無人搬送車に搭載されたロボットを複数の作業位置
   に搬送し、該複数の作業位置毎に前記ロボットを予め教
   示された教示点に従って作業させる無人搬送車搭載ロボ
   ットにおいて、 前記複数の作業位置毎に置かれた、ワーク載置用台の所
   定箇所に記録されたマークと、前記ロボットのアームの
   先端部に取り付けられた画像検出手段とを備え、前記無
   人搬送車を前記複数の作業位置毎の各近傍に停止させ、
   前記ロボットに予め教示されたマーク読取動作の再現を
   行わせた後、前記画像検出手段で前記マークを検出し、
   このときのマーク位置と教示時のマーク位置とのずれ量
   に基づいて変換式を作り、この変換式により前記ロボッ
   トの教示点を補正することを特徴とする無人搬送車搭載
   ロボットの位置補正方法。