JP4811136B2 - Teaching apparatus and teaching method - Google Patents
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Description
本発明は、教示装置および教示方法に関する。特に、本発明は、整列されている複数のワークの把持位置を決定する教示装置および教示方法に関する。 The present invention relates to a teaching apparatus and a teaching method. In particular, the present invention relates to a teaching apparatus and a teaching method for determining gripping positions of a plurality of aligned workpieces.
近年、車両の組立工程において、サプライヤからの供給部品を生産順序に並べ替え、組立ラインに同期させて供給するロットピッキングが実施されている。種々のワークおよび棚に対応するように、ピッキング作業を自動化する手法としては、ピッキングロボットにピッキング動作を教示する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。 2. Description of the Related Art In recent years, lot picking is performed in a vehicle assembly process, in which parts supplied from a supplier are rearranged in a production order and supplied in synchronization with an assembly line. As a technique for automating the picking work so as to correspond to various works and shelves, a technique for teaching a picking operation to a picking robot is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、ピッキングロボットにピッキング動作を教示する一般的な教示装置では、ワーク毎に２点の把持位置が指定されるため、複数のワークの把持位置がそれぞれ異なる場合がある。したがって、異なる把持位置でワークを把持するピッキング動作をピッキングロボットに教示するため、教示工数が膨大になるという問題がある。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、複数のワークの把持位置を共通化することにより、ピッキングロボットへの教示工数を低減することが可能な教示装置および教示方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a teaching device and a teaching method capable of reducing the number of teaching steps for a picking robot by making the gripping positions of a plurality of workpieces common.
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.
本発明の教示装置は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出する算出手段と、前記ワーク毎に算出される把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークを前記ロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する決定手段と、を有することを特徴とする。 The teaching device according to the present invention is common to a larger number of workpieces among a plurality of aligned workpieces, a calculation unit that calculates a grippable position by the robot hand, and a grippable position calculated for each workpiece. And determining means for determining a grippable position as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having the same grippable position.
本発明の教示方法は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出する段階と、前記ワーク毎に算出される把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークを前記ロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する段階と、を有することを特徴とする。 The teaching method of the present invention includes a step of calculating a grippable position by a robot hand for each of a plurality of aligned workpieces, and a grip that is common to a larger number of workpieces among the grippable positions calculated for each workpiece. Determining a possible position as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having a common grippable position.
本発明の教示装置および教示方法によれば、整列されている複数のワークの把持位置が共通化されるため、ロボットハンドにピッキング動作を教示する際の把持位置の数が低減される。その結果、ピッキングロボットへの教示工数が低減される。 According to the teaching device and the teaching method of the present invention, since the gripping positions of the plurality of aligned workpieces are made common, the number of gripping positions when teaching the picking operation to the robot hand is reduced. As a result, the number of teaching steps for the picking robot is reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態の教示装置は、部品箱中に整列されているワーク（部品）のピッキング動作をピッキングロボットにオフライン教示する際に、整列されている複数のワークの把持位置を決定するものである。決定された把持位置をロボットハンドが把持するように、たとえば、三次元データ上で仮想ロボットを動作させることにより、教示データ、すなわち、実際のピッキングロボットを動作させる動作プログラムが作成される。仮想ロボットを動作させて教示データを作成する処理自体は、一般的なオフライン教示技術であるため、詳細な説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The teaching apparatus according to the present embodiment determines the gripping positions of a plurality of aligned workpieces when the picking robot is instructed offline about the picking operation of the workpieces (components) aligned in the component box. . For example, by operating the virtual robot on the three-dimensional data so that the determined gripping position is gripped by the robot hand, teaching data, that is, an operation program for operating the actual picking robot is created. Since the processing itself for creating the teaching data by operating the virtual robot is a general off-line teaching technique, detailed description thereof is omitted.
図１は、本発明の一実施の形態における教示装置によってオフライン教示されるピッキングロボットを示す図である。図１に示されるとおり、本実施の形態におけるピッキングロボット１００は、部品箱５００に収容されているワークを把持するものである。ピッキングロボット１００は、ロボット本体部１１０およびロボット本体部１１０の先端部に設けられたロボットハンド１２０を備え、制御装置３００によって制御される。ピッキングロボット１００は、教示装置４００によって作成された教示データに基づいて制御される。また、ロボットハンド１２０の近傍には、カメラ２００が設けられていて、カメラ２００によって取得される画像データに基づいて、ロボットハンド１２０の位置および姿勢が補正される。なお、ピッキングロボット１００自体は、一般的な多関節ロボットであるため、詳細な説明は省略する。また、図２に示されるとおり、本実施の形態では、同一形状のワークが平積み整列された状態で、部品箱５００に収納されている。図２では、３つの同一形状のワークが一の方向に沿って同一向きに整列されている。
FIG. 1 is a diagram showing a picking robot taught off-line by a teaching apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the picking
図３は、本発明の一実施の形態における教示装置の概略構成を示すブロック図である。図３に示されるとおり、本実施の形態における教示装置４００は、ＣＰＵ４１０、ＲＡＭ４２０、ＲＯＭ４３０、ハードディスク４４０、インタフェース４５０、入力部４６０、および表示部４７０を有する。これらの各部は、バスを介して相互に接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the teaching apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3,
ＣＰＵ４１０は、種々の演算および制御を実行するものである。ＣＰＵ４１０は、算出部（算出手段）、決定部（決定手段）、および集計部（集計手段）として機能する。
The
ここで、算出部は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出するものである。決定部は、ワーク毎に算出される少なくとも一つの把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークをロボットハンドが把持する際の把持位置に決定するものである。集計部は、算出された把持可能位置毎に、当該把持可能位置が共通するワークの数を集計するものである。なお、各部の具体的な処理内容については、後述する。 Here, the calculation unit calculates a grippable position by the robot hand for each of the aligned workpieces. The determination unit sets a grippable position common to a larger number of workpieces among at least one grippable position calculated for each workpiece as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having the same grippable position. To decide. The totaling unit totals the number of workpieces having the same grippable position for each calculated grippable position. The specific processing contents of each unit will be described later.
ＲＡＭ４２０は、ワーク毎に算出される把持可能位置および把持可能位置が共通するワーク数などを一時的に記憶するものであり、ＲＯＭ４３０は、制御プログラムおよびパラメータなどを予め記憶するものである。
The
ハードディスク４４０は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出する算出プログラム、ワーク毎に算出される少なくとも一つの把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークをロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する決定プログラム、および算出された把持可能位置毎に、当該把持可能位置が共通するワークの数を集計する集計プログラムを格納する。
The
インタフェース４５０は、ワークおよびピッキングロボットのＣＡＤデータを外部から受信するとともに、教示データを制御装置３００に送信する。
The
入力部４６０は、たとえば、キーボード、タッチパネル、およびマウスなどのポインティングデバイスであり、表示部４７０は、たとえば、液晶ディスプレイおよびＣＲＴディスプレイなどである。
The
以上のとおり構成される本実施の形態の教示装置によれば、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置が算出され、より多数のワークに共通する把持可能位置が、ロボットハンドがワークを把持する際の把持位置に決定される。以下、本実施の形態における教示方法について詳細に説明する。 According to the teaching device of the present embodiment configured as described above, the grippable position by the robot hand is calculated for each of the aligned workpieces, and the grippable positions common to a larger number of workpieces are the robots. The grip position is determined when the hand grips the workpiece. Hereinafter, the teaching method in the present embodiment will be described in detail.
図４は、本実施の形態の教示装置における教示処理を説明するためのフローチャートである。なお、上述したとおり、以下の処理は、ワークおよびロボットハンドなどの三次元データを用いて、オフラインで実行される。 FIG. 4 is a flowchart for explaining a teaching process in the teaching apparatus according to the present embodiment. As described above, the following processing is performed offline using three-dimensional data such as a workpiece and a robot hand.
本実施の形態における教示処理では、まず、ワーク毎に把持位置候補が算出される（ステップＳ１０１）。より具体的には、ワークの三次元データから取得されるワークの輪郭線に基づいて、ロボットハンドの指部がワークを挟持することができる把持位置候補が設定される。本実施の形態では、ステップＳ１０１に示す処理で算出された把持位置候補が、後続するステップＳ１０２〜Ｓ１０４に示す処理を通じて評価され、評価内容を満足する把持位置候補に限定される。その結果、ロボットハンドによるワークの把持可能位置が算出される。ステップＳ１０１に示す把持位置候補設定処理についての詳細な説明は後述する。 In the teaching process according to the present embodiment, first, gripping position candidates are calculated for each workpiece (step S101). More specifically, based on the workpiece outline acquired from the three-dimensional data of the workpiece, a gripping position candidate that allows the finger part of the robot hand to hold the workpiece is set. In the present embodiment, the gripping position candidates calculated in the process shown in step S101 are evaluated through the processes shown in subsequent steps S102 to S104, and are limited to gripping position candidates that satisfy the evaluation contents. As a result, a position where the workpiece can be held by the robot hand is calculated. Detailed description of the gripping position candidate setting process shown in step S101 will be described later.
次に、ステップＳ１０１に示す処理で算出された把持位置候補に対して、ロボットハンドがワークの他の部分と干渉するか否かが評価される（ステップＳ１０２）。より具体的には、ロボットハンドが、ステップＳ１０１の処理で算出される一の把持位置候補を把持する場合に、ロボットハンドが把持位置を除くワークの他の部分と干渉するか否かが判断される。ステップＳ１０２に示す第１の干渉評価処理によれば、ステップＳ１０１に示す処理で算出された把持位置候補が、ロボットハンドとワークの他の部分とが干渉しない把持位置候補にさらに限定される。ステップＳ１０２に示す第１の干渉評価処理についての詳細な説明は後述する。 Next, it is evaluated whether or not the robot hand interferes with other parts of the workpiece with respect to the gripping position candidates calculated in the process shown in step S101 (step S102). More specifically, when the robot hand grips one gripping position candidate calculated in step S101, it is determined whether or not the robot hand interferes with other parts of the workpiece except the gripping position. The According to the first interference evaluation process shown in step S102, the gripping position candidates calculated in the process shown in step S101 are further limited to gripping position candidates that do not interfere with the robot hand and other parts of the workpiece. A detailed description of the first interference evaluation process shown in step S102 will be given later.
次に、ステップＳ１０２に示す処理で限定された把持位置候補に対して、ロボットハンドからワークが落下するか否かが評価される（ステップＳ１０３）。より具体的には、ロボットハンドが、ステップＳ１０２に示す処理で限定された一の把持位置候補を把持して持ち上げる際に、ロボットハンドからワークが落下するか否かが判断される。ステップＳ１０３に示す落下評価処理によれば、ステップＳ１０２に示す処理で限定された把持位置候補が、ワークが落下しない把持位置候補にさらに限定される。ステップＳ１０３に示す落下評価処理についての詳細な説明は後述する。 Next, it is evaluated whether or not the workpiece falls from the robot hand with respect to the gripping position candidates limited by the processing shown in step S102 (step S103). More specifically, when the robot hand grips and lifts one gripping position candidate limited by the processing shown in step S102, it is determined whether or not the workpiece falls from the robot hand. According to the drop evaluation process shown in step S103, the gripping position candidates limited in the process shown in step S102 are further limited to gripping position candidates where the workpiece does not drop. Detailed description of the drop evaluation process shown in step S103 will be described later.
次に、ステップＳ１０３に示す処理で限定された把持位置候補に対して、ロボットハンドがワークの周辺部と干渉するか否かが評価される（ステップＳ１０４）。より具体的には、ロボットハンドが、ステップＳ１０３に示す処理で限定された一の把持位置候補を把持する際に、ロボットハンドが他のワークおよび部品箱の壁部などと干渉するか否かが判断される。ステップＳ１０４に示す第２の干渉評価処理によれば、ステップＳ１０３に示す処理で限定された把持位置候補が、ロボットハンドとワークの周辺部とが干渉しない把持位置候補にさらに限定される。ステップＳ１０４に示す第２の干渉評価処理についての詳細な説明は後述する。 Next, it is evaluated whether or not the robot hand interferes with the peripheral portion of the workpiece with respect to the gripping position candidates limited by the processing shown in step S103 (step S104). More specifically, when the robot hand grips one gripping position candidate limited by the process shown in step S103, whether or not the robot hand interferes with other workpieces, the wall of the parts box, or the like. To be judged. According to the second interference evaluation process shown in step S104, the gripping position candidates limited in the process shown in step S103 are further limited to gripping position candidates in which the robot hand and the peripheral part of the workpiece do not interfere with each other. A detailed description of the second interference evaluation process shown in step S104 will be described later.
以上のとおり、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４に示す処理によれば、ワークの三次元データから把持位置候補が算出された後に、種々の評価に基づいて把持位置候補が限定される。その結果、部品箱に整列された状態で収容されている複数のワークに対して、ロボットハンドによるワークの把持可能位置がワーク毎に算出される。より具体的には、図５（Ａ）に示されるとおり、たとえば、部品箱に収容される複数のワークに対して、それぞれ複数の把持可能位置が算出される。図５（Ａ）では、６つの同一形状のワークが一の方向に沿って整列されていて、各ワークに対してそれぞれ２つの把持可能位置が算出されている。なお、６つのワークのうち一の方向に沿って連続する３つのワークは同一向きに整列されており、後続する３つのワークは反対向きに整列されている。 As described above, according to the processing shown in steps S101 to S104, after the gripping position candidates are calculated from the three-dimensional data of the workpiece, the gripping position candidates are limited based on various evaluations. As a result, with respect to a plurality of workpieces accommodated in a state of being aligned in the component box, the position where the workpiece can be gripped by the robot hand is calculated for each workpiece. More specifically, as shown in FIG. 5A, for example, a plurality of grippable positions are calculated for a plurality of workpieces housed in a component box. In FIG. 5A, six identically shaped workpieces are aligned along one direction, and two grippable positions are calculated for each workpiece. Of the six workpieces, three consecutive workpieces along one direction are aligned in the same direction, and the subsequent three workpieces are aligned in the opposite direction.
そして、ワーク毎に算出された複数の把持可能位置に対して、把持可能位置毎に当該把持可能位置が共通するワークの数が集計される（ステップＳ１０５）。より具体的には、たとえば、６つのワークに対して、図５（Ａ）に示されるような把持可能位置（第１〜第３の把持可能位置）が算出される場合、図５（Ｂ）に示されるとおり、第１の把持可能位置が共通するワークの数が４つ、第２の把持可能位置が共通するワークの数が６つ、そして、第３の把持可能位置が共通するワークの数が２つという集計結果が得られる。 Then, for a plurality of grippable positions calculated for each workpiece, the number of workpieces having the same grippable position is counted for each grippable position (step S105). More specifically, for example, when the grippable positions (first to third grippable positions) as shown in FIG. 5A are calculated for six workpieces, FIG. 5B As shown in FIG. 4, the number of workpieces having the same first grippable position is four, the number of workpieces having the same second grippable position is six, and the number of workpieces having the same third grippable position. A total result of 2 is obtained.
次に、把持可能位置が共通するワーク数の集計結果に基づいて、より多数のワークに共通する一の把持可能位置が、ロボットハンドが実際に把持する把持位置に決定される（ステップＳ１０６）。より具体的には、共通するワークの数が最も多い把持可能位置（たとえば、第２の把持可能位置）が、実際に把持される把持位置に決定される。 Next, one grippable position that is common to a larger number of workpieces is determined as a gripping position that is actually gripped by the robot hand based on the result of counting the number of workpieces that have a common grippable position (step S106). More specifically, the grippable position having the largest number of common workpieces (for example, the second grippable position) is determined as the gripping position at which gripping is actually performed.
次に、すべてのワークに対して把持位置が決定されているか否かが判断される（ステップＳ１０７）。本実施の形態では、たとえば、ステップＳ１０６に示す処理で決定された一の把持位置がすべてのワークに共通するものでない場合、把持位置が未決定のワークが存在することになる。 Next, it is determined whether or not the gripping positions have been determined for all the workpieces (step S107). In the present embodiment, for example, when one gripping position determined in the process shown in step S106 is not common to all the workpieces, there is a workpiece whose gripping position has not been determined.
すべてのワークに対して把持位置が決定されている場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、処理が終了される。本実施の形態では、たとえば、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示されるとおり、第２の把持可能位置がワークの把持位置として決定され、処理が終了される。一方、すべてのワークに対して把持位置が決定されていない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、すべてのワークに対して把持位置が決定されるまで、ステップＳ１０６以下の処理が繰り返される。より具体的には、たとえば、２番目に共通するワークの数が多い把持可能位置が次の把持位置に決定され、以下、共通するワークの数が多い把持可能位置から順次に、把持位置が未決定のワークがなくなるまで、処理が繰り返される。 If the gripping position has been determined for all the workpieces (step S107: YES), the process is terminated. In the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 5B and 5C, the second grippable position is determined as the work gripping position, and the process is terminated. On the other hand, when the gripping positions have not been determined for all the workpieces (step S107: NO), the processes in and after step S106 are repeated until the gripping positions are determined for all the workpieces. More specifically, for example, the grippable position with the second most common number of workpieces is determined as the next gripping position. Hereinafter, the gripping positions are sequentially determined from the grippable positions with the most common workpieces. The process is repeated until there is no more decision work.
以上のとおり、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す処理によれば、ワーク毎に算出される把持可能位置から、より多数のワークに共通する把持可能位置が、ロボットハンドがワークを実際に把持する把持位置に決定される。より具体的には、集計されるワークの数にしたがって、共通するワークの数が多い把持可能位置から順次に、ロボットハンドがワークを把持する際の把持位置に決定される。そして、このような構成にすると、把持位置が共通化されることにより把持位置の数が低減され、ピッキングロボットを動作させる基準経路の種類などが低減される。その結果、ピッキングロボットの動作プログラム数も低減されることにより、たとえば、ピッキングロボット実機での動作プログラムの確認作業工数といった教示工数が低減される。 As described above, according to the processing shown in steps S105 to S107, the grippable position common to a larger number of workpieces from the grippable positions calculated for each workpiece is the gripping position at which the robot hand actually grips the workpiece. To be determined. More specifically, in accordance with the number of workpieces to be counted, the gripping positions when the robot hand grips the workpieces are sequentially determined from the gripping positions where the number of common workpieces is large. With such a configuration, the number of gripping positions is reduced by sharing gripping positions, and the types of reference paths for operating the picking robot are reduced. As a result, the number of operation programs for the picking robot is also reduced, thereby reducing teaching man-hours such as, for example, the confirmation work man-hours of the operation program in the actual picking robot.
以下、図６〜図１８を参照して、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０４に示す各処理について詳細に説明する。上述したとおり、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０４に示す処理は、ワーク毎に把持可能位置を算出するものである。 Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 18, each process shown in steps S <b> 101 to S <b> 104 of FIG. 4 will be described in detail. As described above, the processing shown in steps S101 to S104 in FIG. 4 calculates a grippable position for each workpiece.
図６は、図４のステップＳ１０１に示す把持位置候補設定処理を説明するためのフローチャートである。上述したとおり、以下の処理に先立って、複数のワークおよび当該ワークを収容する部品箱５００のデータが、たとえば、ＣＡＤデータから取得される。また、以下の処理では、ＣＰＵ４１０は、ワークの輪郭線を取得する取得部（取得手段）、輪郭線から少なくとも一対の平行線を抽出する抽出部（抽出手段）、および平行線の間隔とロボットハンドの開き量とを比較する第１の比較部（第１の比較手段）として機能する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the gripping position candidate setting process shown in step S101 of FIG. As described above, prior to the following processing, a plurality of workpieces and data of the
本実施の形態の把持位置候補設定処理では、まず、ロボットハンドのワークへのアプローチ方向が決定される（ステップＳ２０１）。本実施の形態では、ロボットハンドは、ワークが整列して収容される部品箱の真上から部品箱に進入するため、図７に示されるとおり、部品箱の底面に垂直な方向がアプローチ方向に決定される。 In the gripping position candidate setting process of the present embodiment, first, the approach direction of the robot hand to the workpiece is determined (step S201). In this embodiment, since the robot hand enters the component box from directly above the component box in which the workpieces are aligned and accommodated, the direction perpendicular to the bottom surface of the component box is the approach direction as shown in FIG. It is determined.
次に、ワークの三次元データからワークの輪郭線が取得される（ステップＳ２０２）。本実施の形態では、図８に示されるとおり、ワークの三次元データを上方から見た場合の輪郭線が取得される。 Next, the outline of the workpiece is acquired from the three-dimensional data of the workpiece (step S202). In the present embodiment, as shown in FIG. 8, a contour line when the three-dimensional data of the work is viewed from above is acquired.
次に、取得されたワークの輪郭線から、少なくとも一対の平行線が抽出される（ステップＳ２０３）。本実施の形態では、まず、輪郭線から一本の直線が抽出され、当該直線からワークの内側に向かって、対となる直線があるか否かが判断されることにより、少なくとも一対の平行線が抽出される。なお、平行線対を構成する直線の長さが互いに異なる場合は、短い方の直線を基準に平行線対を抽出する。その結果、図９に示されるとおり、たとえば、複数の平行線対（第１〜第１１の平行線対）が抽出される。 Next, at least a pair of parallel lines is extracted from the acquired outline of the workpiece (step S203). In this embodiment, first, one straight line is extracted from the contour line, and it is determined whether there is a pair of straight lines from the straight line toward the inside of the workpiece, so that at least a pair of parallel lines is obtained. Is extracted. If the lengths of the straight lines constituting the parallel line pairs are different from each other, the parallel line pairs are extracted based on the shorter straight line. As a result, as shown in FIG. 9, for example, a plurality of parallel line pairs (first to eleventh parallel line pairs) are extracted.
次に、ステップＳ２０３の処理で抽出された少なくとも一つの平行線対から一の平行線対が選択され（ステップＳ２０４）、選択された平行線の間隔が算出される（ステップＳ２０５）。より具体的には、平行線対を構成する一の直線と他の直線との間の距離が算出される。そして、算出された平行線の間隔が、ロボットハンドの指部の開き量未満か否かが判断される（ステップＳ２０６）。すなわち、抽出された平行線対をロボットハンドが把持することができるか否かが判断される。 Next, one parallel line pair is selected from at least one parallel line pair extracted in step S203 (step S204), and the interval between the selected parallel lines is calculated (step S205). More specifically, the distance between one straight line constituting the parallel line pair and another straight line is calculated. Then, it is determined whether or not the calculated interval between the parallel lines is less than the opening amount of the finger part of the robot hand (step S206). That is, it is determined whether or not the robot hand can hold the extracted parallel line pair.
平行線の間隔がロボットハンドの指部の開き量未満の場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、平行線対が把持位置設定候補として記憶され（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０８以下の処理に移行する。一方、平行線の間隔がロボットハンドの指部の開き量よりも大きい場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、平行線対が把持位置設定候補として記憶されることなく、ステップＳ２０８以下の処理に移行する。 If the interval between the parallel lines is less than the opening amount of the finger part of the robot hand (step S206: YES), the parallel line pair is stored as a gripping position setting candidate (step S207), and the process proceeds to step S208 and subsequent steps. On the other hand, when the interval between the parallel lines is larger than the opening amount of the finger part of the robot hand (step S206: NO), the process proceeds to the processing after step S208 without storing the parallel line pair as a gripping position setting candidate.
そして、ステップＳ２０８に示す処理では、抽出された他の平行線対があるか否かが判断される。抽出された他の平行線対がない場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、ステップＳ２０９以下の処理に移行する。一方、抽出された他の平行線対がある場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、抽出された他の平行線対がなくなるまで、ステップＳ２０４以下の処理が繰り返される。 In the process shown in step S208, it is determined whether there is another extracted parallel line pair. If there is no other extracted parallel line pair (step S208: NO), the process proceeds to step S209 and subsequent steps. On the other hand, when there are other extracted parallel line pairs (step S208: YES), the processes in and after step S204 are repeated until there are no other extracted parallel line pairs.
以上のとおり、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８に示す処理によれば、図１０に示されるとおり、ロボットハンドの開き量未満の間隔を有する平行線対（第２〜第６、第８、および第１０の平行線対）が把持位置設定候補として記憶される。言い換えれば、ロボットハンドが把持することが可能な平行線対の候補が算出される。 As described above, according to the processing shown in steps S204 to S208, as shown in FIG. 10, parallel line pairs (second to sixth, eighth, and tenth parallel lines having an interval less than the opening amount of the robot hand). Line pair) is stored as a gripping position setting candidate. In other words, parallel line pair candidates that can be gripped by the robot hand are calculated.
次に、記憶された平行線対に対して、把持位置候補が設定される（ステップＳ２０９）。本実施の形態では、図１１に示されるとおり、記憶された平行線対を構成する２本の直線上の対応する位置に、所定の間隔で少なくとも一つの把持位置候補が設定される。本実施の形態では、たとえば、平行線対を構成する直線の長さが指部の幅よりも短い場合、直線の中点に把持位置候補が設定され、直線の長さが指部の幅よりも長い場合、指部の幅に基づいて、所定の間隔（たとえば、指部の幅と同一の間隔）で複数の把持位置候補が設定される。 Next, gripping position candidates are set for the stored parallel line pairs (step S209). In the present embodiment, as shown in FIG. 11, at least one gripping position candidate is set at a predetermined interval at corresponding positions on the two straight lines constituting the stored parallel line pair. In the present embodiment, for example, when the length of the straight line constituting the parallel line pair is shorter than the width of the finger, a gripping position candidate is set at the midpoint of the straight line, and the length of the straight line is larger than the width of the finger. If the length is too long, a plurality of gripping position candidates are set at a predetermined interval (for example, the same interval as the width of the finger portion) based on the width of the finger portion.
以上のとおり、図６に示すフローチャートによれば、ワークの輪郭線から平行線対が抽出され、ロボットハンドの開き量未満の平行線対に対して把持位置候補が設定される。 As described above, according to the flowchart shown in FIG. 6, parallel line pairs are extracted from the outline of the workpiece, and gripping position candidates are set for parallel line pairs that are less than the opening amount of the robot hand.
図１２は、図４のステップＳ１０２に示す第１の干渉評価処理を説明するためのフローチャートである。このとき、ＣＰＵ４１０は、ロボットハンドが把持対象のワークと干渉するか否かを判断する第１の干渉判断部（第１の干渉判断手段）として機能する。
FIG. 12 is a flowchart for explaining the first interference evaluation process shown in step S102 of FIG. At this time, the
本実施の形態の第１の干渉評価処理では、まず、図６に示す把持位置候補設定処理で設定された把持位置候補の中から、一の把持位置候補が選択される（ステップＳ３０１）。次に、選択された把持位置候補をロボットハンドが把持する際に、ロボットハンドがワークの他の部分と干渉するか否かが判断される（ステップＳ３０２）。本実施の形態では、たとえば、ロボットハンドの指部の三次元データを、ワークの三次元データ上の把持位置候補に近接させ、ワークとロボットハンドの三次元データの重なり部分を検出することにより、ワークの他の部分とロボットハンドの干渉とが判断される。 In the first interference evaluation process of the present embodiment, first, one gripping position candidate is selected from the gripping position candidates set in the gripping position candidate setting process shown in FIG. 6 (step S301). Next, when the robot hand grips the selected gripping position candidate, it is determined whether or not the robot hand interferes with other parts of the workpiece (step S302). In the present embodiment, for example, the three-dimensional data of the finger part of the robot hand is brought close to the gripping position candidate on the three-dimensional data of the workpiece, and the overlapping portion of the three-dimensional data of the workpiece and the robot hand is detected. The interference between the other part of the workpiece and the robot hand is determined.
ロボットハンドがワークの他の部分と干渉する場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、設定された把持位置候補が候補から除外され（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０４以下の処理に移行する。一方、ロボットハンドがワークの他の部分と干渉しない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、設定された把持位置候補が候補から除外されることなく、ステップＳ３０４以下の処理に移行する。 If the robot hand interferes with another part of the workpiece (step S302: YES), the set gripping position candidate is excluded from the candidates (step S303), and the process proceeds to step S304 and subsequent steps. On the other hand, when the robot hand does not interfere with other parts of the workpiece (step S302: NO), the set gripping position candidate is not excluded from the candidates and the process proceeds to step S304 and subsequent steps.
次に、ステップＳ３０４に示す処理では、設定された他の把持位置候補があるか否かが判断される。設定された他の把持位置候補がない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、処理が終了される。一方、設定された他の把持位置候補がある場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、設定された他の把持位置候補がなくなるまで、ステップＳ３０１以下の処理が繰り返される。 Next, in the process shown in step S304, it is determined whether there is another set gripping position candidate. If there is no other gripping position candidate that has been set (step S304: NO), the process ends. On the other hand, when there are other set gripping position candidates (step S304: YES), the processing from step S301 onward is repeated until there are no other set gripping position candidates.
以上のとおり、図１２に示すフローチャートによれば、把持位置候補をロボットハンドが把持する際の、ロボットハンドとワークとの干渉が評価される。その結果、図１３に示されるとおり、ロボットハンドとワークとが干渉すると判断された把持位置候補（第２〜第６の平行線対に設定された把持位置候補）は、候補から除外される。言い換えれば、把持位置候補は、ロボットハンドがワークと干渉しない把持位置候補（第８および第１０の平行線対に設定された把持位置候補）に限定される。 As described above, according to the flowchart shown in FIG. 12, the interference between the robot hand and the workpiece when the robot hand grips the gripping position candidate is evaluated. As a result, as shown in FIG. 13, gripping position candidates determined to interfere with the robot hand and the workpiece (holding position candidates set for the second to sixth parallel line pairs) are excluded from the candidates. In other words, the gripping position candidates are limited to gripping position candidates (the gripping position candidates set for the eighth and tenth parallel line pairs) where the robot hand does not interfere with the workpiece.
図１４は、図４のステップＳ１０３に示す落下評価処理を説明するためのフローチャートである。以下の処理では、ＣＰＵ４１０は、重心位置算出部（重心位置算出手段）、力算出部（力算出手段）、摩擦力算出部（摩擦力算出手段）、第２の比較部（第２の比較手段）、および落下判断部（落下判断手段）として機能する。ここで、重心位置算出部は、ワークの重心位置を算出するものである。力算出部は、ワークの重心位置と把持位置との位置関係と、ワークの重量とに基づいて、当該把持位置に作用する力を算出するものである。摩擦力算出部は、ロボットハンドとワークとの間に作用する静止摩擦力を算出するものである。第２の比較部は、把持位置に作用する力と静止摩擦力とを比較するものである。落下判断部は、ロボットハンドからワークが落下するか否かを判断するものである。
FIG. 14 is a flowchart for explaining the drop evaluation process shown in step S103 of FIG. In the following processing, the
本実施の形態の落下評価処理では、まず、ワークの重心位置が算出される（ステップＳ４０１）。ワークの重心位置は、たとえば、ワークの三次元データから算出される。ワークの三次元データから重心位置を算出する技術自体は、一般的な画像処理技術であるため、詳細な説明は省略する。 In the drop evaluation process of the present embodiment, first, the position of the center of gravity of the workpiece is calculated (step S401). The position of the center of gravity of the workpiece is calculated from, for example, the three-dimensional data of the workpiece. Since the technique itself for calculating the position of the center of gravity from the three-dimensional data of the workpiece is a general image processing technique, detailed description thereof is omitted.
次に、一の把持位置候補が選択され（ステップＳ４０２）、選択された把持位置候補においてワークに作用する力が算出される（ステップＳ４０３）。より具体的には、たとえば、ハードディスク４４０にワークの重量が予め記憶されており、ステップＳ４０１の処理で算出されたワークの重心位置と把持位置候補との位置関係と、ワークの重量とから、把持位置候補に作用する力Ｗが算出される。
Next, one gripping position candidate is selected (step S402), and the force acting on the workpiece at the selected gripping position candidate is calculated (step S403). More specifically, for example, the weight of the workpiece is stored in advance in the
そして、算出された力Ｗが、ロボットハンドとワークとの間の静止摩擦力Ｆ未満か否かが判断される（ステップＳ４０４）。より具体的には、図１５（Ａ）に示されるとおり、ロボットハンドの把持力（仕様値：グロス値）、ロボットハンドの指部とワークとの接触面積、およびロボットハンドとワークとの間の静止摩擦係数から、ロボットハンドとワークとの間に作用する静止摩擦力Ｆが算出される。そして、静止摩擦係数Ｆと把持位置候補に作用する力Ｗとが比較される。なお、静止摩擦係数および接触面積は、予めハードディスク４４０に記憶されている。
Then, it is determined whether or not the calculated force W is less than the static friction force F between the robot hand and the workpiece (step S404). More specifically, as shown in FIG. 15A, the gripping force (specification value: gross value) of the robot hand, the contact area between the finger part of the robot hand and the workpiece, and between the robot hand and the workpiece A static friction force F acting between the robot hand and the workpiece is calculated from the static friction coefficient. Then, the static friction coefficient F and the force W acting on the gripping position candidate are compared. The static friction coefficient and the contact area are stored in advance in the
把持位置候補に作用する力が静止摩擦係数よりも大きい場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）、比較に用いられた把持位置候補が候補から除外され（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０６以下の処理に移行する。一方、把持位置候補に作用する力が静止摩擦係数未満の場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、比較に用いられた把持位置候補が候補から除外されることなく、ステップＳ４０６以下の処理に移行する。 If the force acting on the gripping position candidate is greater than the static friction coefficient (step S404: NO), the gripping position candidate used for comparison is excluded from the candidates (step S405), and the process proceeds to step S406 and subsequent steps. On the other hand, when the force acting on the gripping position candidate is less than the coefficient of static friction (step S404: YES), the processing shifts to the processing of step S406 and subsequent steps without being excluded from the gripping position candidate used for comparison.
そして、ステップＳ４０６に示す処理では、他に把持位置候補があるか否かが判断される。他に把持位置候補がない場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、処理が終了される。一方、他に把持位置候補がある場合、他の把持位置候補がなくなるまで、ステップＳ４０２以下の処理が繰り返される。 In the process shown in step S406, it is determined whether there are other gripping position candidates. If there are no other gripping position candidates (step S406: NO), the process ends. On the other hand, if there are other gripping position candidates, the processes in and after step S402 are repeated until there are no other gripping position candidates.
以上のとおり、図１４に示すフローチャートによれば、ロボットハンドがワークを持ち上げる際の、ロボットハンドからのワークの落下が評価される。その結果、図１５（Ｂ）に示されるとおり、ワークがロボットハンドから落下すると判断された把持位置候補は、候補から除外される。言い換えれば、把持位置候補は、ロボットハンドからワークが落下することなく搬送されるものにさらに限定される。 As described above, according to the flowchart shown in FIG. 14, the drop of the workpiece from the robot hand when the robot hand lifts the workpiece is evaluated. As a result, as shown in FIG. 15B, gripping position candidates that are determined to have the workpiece fall from the robot hand are excluded from the candidates. In other words, the gripping position candidates are further limited to those in which the workpiece is transported without dropping from the robot hand.
図１６は、図４のステップＳ１０４に示す第２の干渉評価処理を説明するためのフローチャートである。なお、上述したとおり、図１６に示す第２の干渉評価処理では、図４のステップＳ１０２に示すロボットハンドとワークの他の部分との干渉を評価する第１の干渉評価処理とは異なり、ロボットハンドと把持対象のワークの周辺部との干渉が評価される。また、以下の処理では、ＣＰＵ４１０は、ロボットハンドが把持対象のワークの周辺部と干渉するか否かを判断する第２の干渉判断部（第２の干渉判断手段）として機能する。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the second interference evaluation process shown in step S104 of FIG. As described above, the second interference evaluation process shown in FIG. 16 is different from the first interference evaluation process that evaluates the interference between the robot hand and the other part of the workpiece shown in step S102 of FIG. Interference between the hand and the periphery of the workpiece to be grasped is evaluated. In the following processing, the
本実施の形態の第２の干渉評価処理では、まず、部品箱に整列されている複数のワークの中から一のワークが選択される（ステップＳ５０１）。次に、選択される一のワークに対して算出されている少なくとも一つの把持位置候補の中から、一の把持位置候補が選択される（ステップＳ５０２）。 In the second interference evaluation process of the present embodiment, first, one work is selected from a plurality of works arranged in the component box (step S501). Next, one gripping position candidate is selected from at least one gripping position candidate calculated for one selected workpiece (step S502).
そして、選択された把持位置候補をロボットハンドが把持する際に、ロボットハンドがワークの周辺部と干渉するか否かが判断される（ステップＳ５０３）。本実施の形態では、ロボットハンドの指部の三次元データを、ワークの三次元データ上の把持位置候補に近接させ、ワークの周辺部とロボットハンドの三次元データの重なり部分を検出することにより、ロボットハンドとワークの周辺部との干渉とが判断される。なお、ここでいうワークの周辺部とは、部品箱に収容されている他のワーク、部品箱の壁部５１０、および部品箱の仕切り板５２０などである。
Then, when the robot hand grips the selected gripping position candidate, it is determined whether or not the robot hand interferes with the peripheral portion of the workpiece (step S503). In this embodiment, the 3D data of the finger part of the robot hand is brought close to the gripping position candidate on the 3D data of the work, and the overlapping part of the 3D data of the peripheral part of the work and the 3D data of the robot hand is detected. Then, the interference between the robot hand and the peripheral portion of the workpiece is determined. The peripheral part of the workpiece here refers to other workpieces housed in the component box, the
ロボットハンドが把持対象のワークの周辺部と干渉する場合（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、評価に用いられた把持位置候補が候補から除外され（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０５以下の処理に移行する。一方、ロボットハンドが把持対象のワークの周辺部と干渉しない場合（ステップＳ５０３：ＮＯ）、評価に用いられた把持位置候補が候補から除外されることなく、ステップＳ５０５以下の処理に移行する。 When the robot hand interferes with the periphery of the workpiece to be gripped (step S503: YES), the gripping position candidate used for the evaluation is excluded from the candidates (step S504), and the process proceeds to step S505 and subsequent steps. On the other hand, when the robot hand does not interfere with the peripheral portion of the workpiece to be grasped (step S503: NO), the processing proceeds to step S505 and the subsequent steps without being excluded from the grasping position candidates used for the evaluation.
そして、ステップＳ５０５に示す処理では、他に把持位置候補があるか否かが判断される。選択されたワークに他の把持位置候補がある場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、選択されているワークについて、他の把持位置候補がなくなるまで、ステップＳ５０２以下の処理が繰り返される。一方、選択されたワークに他の把持位置候補がない場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）、部品箱に他のワークが収容されているか否かが判断される（ステップＳ５０６）。 In the process shown in step S505, it is determined whether there are other gripping position candidates. When there are other gripping position candidates for the selected workpiece (step S505: YES), the processing from step S502 onward is repeated until there are no other gripping position candidates for the selected workpiece. On the other hand, if there is no other gripping position candidate in the selected workpiece (step S505: NO), it is determined whether another workpiece is accommodated in the parts box (step S506).
部品箱に他のワークがある場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、部品箱に他のワークがなくなるまで、ステップＳ５０１以下の処理が繰り返される。一方、部品箱に他のワークがない場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）、処理が終了される。 When there is another work in the parts box (step S506: YES), the processes in and after step S501 are repeated until there is no other work in the parts box. On the other hand, when there is no other work in the parts box (step S506: NO), the process is terminated.
以上のとおり、図１６に示すフローチャートによれば、部品箱に収容されているすべてのワークに対して、ロボットハンドとワークの周辺部との干渉が評価される。その結果、図１７に示されるとおり、ロボットハンドがワークの周辺部と干渉すると判断された把持位置候補（第３および第４の把持位置候補）は、候補から除外される。言い換えれば、把持位置候補は、ロボットハンドがワークの周辺部と干渉しない把持位置候補（第１および第２の把持位置候補）にさらに限定される。 As described above, according to the flowchart shown in FIG. 16, the interference between the robot hand and the peripheral portion of the workpiece is evaluated for all the workpieces housed in the parts box. As a result, as shown in FIG. 17, gripping position candidates (third and fourth gripping position candidates) that are determined to interfere with the peripheral portion of the workpiece are excluded from the candidates. In other words, the gripping position candidates are further limited to gripping position candidates (first and second gripping position candidates) where the robot hand does not interfere with the peripheral portion of the workpiece.
そして、図４のステップＳ１０５以下の処理で説明したとおり、ワーク毎に算出された複数の把持可能位置に対して、把持可能位置毎に当該把持可能位置が共通するワークの数が集計され、集計されるワークの数にしたがって、共通するワークの数が多い把持可能位置から順次に、ロボットハンドがワークを把持する際の把持位置に決定される。図１８に示されるとおり、共通するワークの数が同数の把持可能位置（第１および第２の把持可能位置）が算出される場合には、たとえば、番号の小さい把持可能位置、つまり、第１の把持可能位置が、把持位置に決定されることができる。そして、決定された把持位置に基づいて仮想ロボットが動作され、ピッキングロボットを実際に動作させるための教示データが作成される。 Then, as described in the processing from step S105 onward in FIG. 4, for a plurality of grippable positions calculated for each workpiece, the number of workpieces having the same grippable position for each grippable position is tabulated and tabulated. In accordance with the number of workpieces to be performed, the gripping positions when the robot hand grips the workpieces are sequentially determined from the gripping positions where the number of common workpieces is large. As illustrated in FIG. 18, when the grippable positions (first and second grippable positions) having the same number of common workpieces are calculated, for example, the grippable positions having a small number, that is, the first The grippable position can be determined as the gripping position. Then, the virtual robot is operated based on the determined gripping position, and teaching data for actually operating the picking robot is created.
以上のとおり説明された本実施の形態は、以下の効果を奏する。 The present embodiment described above has the following effects.
本実施の形態の教示装置は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出する算出部と、ワーク毎に算出される少なくとも一つの把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークをロボットハンドが把持する際の把持可能位置に決定する決定部と、を有する。したがって、整列されている複数のワークの把持位置が共通化されるため、ロボットハンドにピッキング動作を教示する際の把持位置の数が低減される。その結果、たとえば、動作プログラム数が低減され、ピッキングロボットへの教示工数が低減される。さらに、教示工数が低減されることにより、把持精度が向上される。 The teaching apparatus according to the present embodiment includes a calculation unit that calculates a grippable position by a robot hand for each of a plurality of aligned workpieces, and a larger number of at least one grippable position calculated for each work. A determination unit that determines a grippable position common to the workpiece as a grippable position when the robot hand grips a workpiece having the same grippable position; Therefore, since the gripping positions of the plurality of aligned workpieces are made common, the number of gripping positions when teaching the robot hand the picking operation is reduced. As a result, for example, the number of operation programs is reduced, and the number of teaching steps for the picking robot is reduced. Furthermore, gripping accuracy is improved by reducing the teaching man-hours.
本実施の形態の教示装置は、算出された把持可能位置毎に、当該把持可能位置が共通するワークの数を集計する集計部をさらに有し、決定部は、集計されるワークの数にしたがって、共通するワークの数が多い把持可能位置から順次に、ロボットハンドがワークを把持する際の把持位置に決定する。したがって、ピッキングロボットに教示する把持位置の数を最少化することができる。 The teaching apparatus according to the present embodiment further includes a totaling unit that counts the number of workpieces having the same grippable position for each calculated grippable position, and the determination unit is configured according to the number of workpieces to be tabulated. Then, the gripping position when the robot hand grips the workpiece is sequentially determined from the gripping positions where the number of common workpieces is large. Therefore, the number of gripping positions taught to the picking robot can be minimized.
本実施の形態の教示装置は、ワークの輪郭線を取得する取得部と、取得されるワークの輪郭線から、少なくとも一対の平行線を抽出する抽出部と、をさらに有し、算出部は、抽出される平行線に基づいて、把持可能位置を算出する。したがって、ロボットハンドがワークを確実に把持することができる。さらに、平行線対がワークの輪郭線から抽出されるため、把持可能位置をもれなく抽出することができる。 The teaching device according to the present embodiment further includes an acquisition unit that acquires a contour line of a workpiece, and an extraction unit that extracts at least a pair of parallel lines from the acquired contour line of the workpiece. Based on the extracted parallel lines, a grippable position is calculated. Therefore, the robot hand can securely hold the workpiece. Furthermore, since the parallel line pair is extracted from the contour line of the workpiece, it is possible to extract all possible gripping positions.
本実施の形態の教示装置は、抽出される平行線の間隔とロボットハンドの開き量とを比較する第１の比較部をさらに有し、算出部は、平行線の間隔がロボットハンドの開き量未満の場合、平行線に基づいて、把持可能位置を算出する。したがって、ロボットハンドの開き量から把持可能位置が算出され、把持可能位置が精査される。 The teaching apparatus according to the present embodiment further includes a first comparison unit that compares the interval between the extracted parallel lines and the opening amount of the robot hand, and the calculating unit is configured such that the interval between the parallel lines is the opening amount of the robot hand. If it is less, the grippable position is calculated based on the parallel lines. Therefore, the grippable position is calculated from the opening amount of the robot hand, and the grippable position is scrutinized.
本実施の形態の教示装置は、ロボットハンドがワークを把持する際に、当該ロボットハンドが把持対象のワークと干渉するか否かを判断する第１の干渉判断部をさらに有し、算出部は、ロボットハンドがワークと干渉しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、把持可能位置として算出する。したがって、単体のワークに対して、ロボットハンドの干渉から、把持可能位置を算出することができる。 The teaching device according to the present embodiment further includes a first interference determination unit that determines whether or not the robot hand interferes with a workpiece to be gripped when the robot hand grips the workpiece. When the robot hand does not interfere with the workpiece, the gripping position of the workpiece by the robot hand is calculated as the grippable position. Therefore, the grippable position can be calculated from the interference of the robot hand with respect to a single workpiece.
本実施の形態の教示装置は、ロボットハンドがワークを把持する際に、当該ロボットハンドが把持対象のワークの周辺部と干渉するか否かを判断する第２の干渉判断部をさらに有し、算出部は、ロボットハンドがワークの周辺部と干渉しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、把持可能位置として算出する。したがって、荷姿状態のワークに対して、把持可能位置を算出することができる。 The teaching device according to the present embodiment further includes a second interference determination unit that determines whether or not the robot hand interferes with the peripheral portion of the workpiece to be gripped when the robot hand grips the workpiece, When the robot hand does not interfere with the peripheral part of the workpiece, the calculation unit calculates the gripping position of the workpiece by the robot hand as the grippable position. Therefore, the grippable position can be calculated for the workpiece in the package state.
本実施の形態の教示装置は、ロボットハンドからワークが落下するか否かを判断する落下判断部をさらに有し、算出部は、ロボットハンドからワークが落下しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、把持可能位置として算出する。したがって、ワークを搬送可能な把持可能位置を算出することができる。さらに、ワークが落下するか否かがピッキング動作前に評価されるため、ピッキングの成功率が向上される。 The teaching device according to the present embodiment further includes a drop determination unit that determines whether or not the workpiece falls from the robot hand, and the calculation unit grips the workpiece by the robot hand when the workpiece does not fall from the robot hand. The position is calculated as a grippable position. Therefore, the grippable position where the workpiece can be conveyed can be calculated. Furthermore, since whether or not the workpiece falls is evaluated before the picking operation, the success rate of picking is improved.
本実施の形態の教示装置は、ワークの重心位置を算出する重心位置算出部と、算出されたワークの重心位置と把持位置との位置関係と、ワークの重量とに基づいて、当該把持位置に作用する力を算出する力算出部と、ロボットハンドとワークとの間に作用する静止摩擦力を算出する摩擦力算出部と、把持位置に作用する力と静止摩擦力とを比較する第２の比較部と、をさらに有し、落下判断部は、把持位置に作用する力が静止摩擦力未満の場合、ワークが落下しないと判断する。したがって、ワークが落下するか否かを正確に評価することができるため、ピッキング成功率がさらに向上される。 The teaching device according to the present embodiment calculates the center of gravity position calculation unit that calculates the position of the center of gravity of the workpiece, the positional relationship between the calculated center of gravity position of the workpiece and the gripping position, and the weight of the workpiece. A force calculating unit that calculates an acting force, a friction force calculating unit that calculates a static friction force acting between the robot hand and the workpiece, and a second that compares the force acting on the gripping position with the static friction force The drop determination unit determines that the workpiece does not drop when the force acting on the gripping position is less than the static frictional force. Therefore, it is possible to accurately evaluate whether or not the workpiece falls, so that the picking success rate is further improved.
本実施の形態の教示方法は、整列されている複数のワークそれぞれについて、ロボットハンドによる把持可能位置を算出する段階と、ワーク毎に算出される把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持位置が共通するワークをロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する段階と、を有する。したがって、整列されている複数のワークの把持位置が共通化されるため、ロボットハンドにピッキング動作を教示する際の把持位置の数が低減される。その結果、たとえば、動作プログラム数が低減され、ピッキングロボットへの教示工数が低減される。さらに、教示工数が低減されることにより、把持精度が向上される。 The teaching method according to the present embodiment is common to a larger number of workpieces among the step of calculating a grippable position by the robot hand and a grippable position calculated for each workpiece for each of a plurality of aligned workpieces. Determining a grippable position as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having the same gripping position. Therefore, since the gripping positions of the plurality of aligned workpieces are made common, the number of gripping positions when teaching the robot hand the picking operation is reduced. As a result, for example, the number of operation programs is reduced, and the number of teaching steps for the picking robot is reduced. Furthermore, gripping accuracy is improved by reducing the teaching man-hours.
以上のとおり、本実施の形態において、本発明の教示装置および教示方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、省略することができることはいうまでもない。 As described above, the teaching apparatus and teaching method of the present invention have been described in the present embodiment. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
たとえば、本実施の形態では、ロボットハンドの開き量と平行線の間隔とが比較された。しかしながら、ロボットハンドの開き量に対して、余裕代を持たせ、ロボットハンドの開き量から余裕代を差し引いた値と平行線の間隔とが比較されることができる。同様に、静止摩擦係数と把持位置に作用する力とが比較される場合、静止摩擦係数から余裕代を差し引いた値と、把持位置に作用する力とが比較されることができる。 For example, in the present embodiment, the opening amount of the robot hand is compared with the interval between the parallel lines. However, an allowance is provided for the opening amount of the robot hand, and the value obtained by subtracting the allowance from the opening amount of the robot hand can be compared with the interval between the parallel lines. Similarly, when the static friction coefficient and the force acting on the gripping position are compared, the value obtained by subtracting the margin from the static friction coefficient and the force acting on the gripping position can be compared.
１００ ピッキングロボット、
２００ カメラ、
３００ 制御装置、
４００ 教示装置、
５００ 部品箱。
100 picking robot,
200 cameras,
300 controller,
400 teaching device,
500 Parts box.
Claims (9)
前記ワーク毎に算出される少なくとも一つの把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークを前記ロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する決定手段と、を有することを特徴とする教示装置。 For each of a plurality of aligned workpieces, a calculation means for calculating a grippable position by the robot hand;
Of the at least one grippable position calculated for each workpiece, a grippable position common to a larger number of workpieces is determined as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having the same grippable position. And a determining unit.
前記決定手段は、前記集計されるワークの数にしたがって、共通するワークの数が多い把持可能位置から順次に、前記把持位置に決定することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。 For each of the calculated grippable positions, further comprises a counting unit that counts the number of workpieces that share the grippable position
The teaching device according to claim 1, wherein the determination unit sequentially determines the gripping position from a grippable position having a large number of common workpieces according to the number of workpieces to be aggregated.
前記取得されるワークの輪郭線から、少なくとも一対の平行線を抽出する抽出手段と、をさらに有し、
前記算出手段は、前記抽出される平行線に基づいて、前記把持可能位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。 Obtaining means for obtaining an outline of the workpiece;
Extracting means for extracting at least a pair of parallel lines from the contour line of the workpiece obtained,
The teaching apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the grippable position based on the extracted parallel lines.
前記算出手段は、前記平行線の間隔が前記ロボットハンドの開き量未満の場合、前記平行線に基づいて、前記把持可能位置を算出することを特徴とする請求項３に記載の教示装置。 A first comparing means for comparing an interval between the extracted parallel lines and an opening amount of the robot hand;
The teaching device according to claim 3, wherein the calculation unit calculates the grippable position based on the parallel lines when an interval between the parallel lines is less than an opening amount of the robot hand.
前記算出手段は、前記ロボットハンドが前記ワークと干渉しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、前記把持可能位置として算出することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。 The robot hand further includes first interference determination means for determining whether or not the robot hand interferes with a workpiece to be gripped when gripping the workpiece,
The teaching device according to claim 1, wherein when the robot hand does not interfere with the workpiece, the calculation unit calculates a gripping position of the workpiece by the robot hand as the grippable position.
前記算出手段は、前記ロボットハンドが前記ワークの周辺部と干渉しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、前記把持可能位置として算出することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。 When the robot hand grips a workpiece, the robot hand further includes second interference determination means for determining whether the robot hand interferes with a peripheral portion of the workpiece to be gripped,
The teaching apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit calculates a gripping position of the workpiece by the robot hand as the grippable position when the robot hand does not interfere with a peripheral portion of the workpiece.
前記算出手段は、前記ロボットハンドからワークが落下しない場合、当該ロボットハンドによるワークの把持位置を、前記把持可能位置として算出することを特徴とする請求項１に記載の教示装置。 Further comprising a drop judging means for judging whether or not the workpiece falls from the robot hand,
The teaching device according to claim 1, wherein when the workpiece does not fall from the robot hand, the calculation unit calculates a gripping position of the workpiece by the robot hand as the grippable position.
前記算出されたワークの重心位置と前記把持位置との位置関係と、前記ワークの重量とに基づいて、当該把持位置に作用する力を算出する力算出手段と、
前記ロボットハンドと前記ワークとの間に作用する静止摩擦力を算出する摩擦力算出手段と、
前記把持位置に作用する力と前記静止摩擦力とを比較する第２の比較手段と、をさらに有し、
前記落下判断手段は、前記把持位置に作用する力が前記静止摩擦力未満の場合、前記ワークが落下しないと判断することを特徴とする請求項７に記載の教示装置。 Centroid position calculating means for calculating the centroid position of the workpiece;
Force calculating means for calculating a force acting on the gripping position based on the calculated positional relationship between the gravity center position of the workpiece and the gripping position and the weight of the workpiece;
Friction force calculating means for calculating a static friction force acting between the robot hand and the workpiece;
A second comparison means for comparing the force acting on the gripping position with the static friction force;
The teaching device according to claim 7, wherein the drop determining unit determines that the workpiece does not drop when a force acting on the gripping position is less than the static frictional force.
前記ワーク毎に算出される把持可能位置のうち、より多数のワークに共通する把持可能位置を、当該把持可能位置が共通するワークを前記ロボットハンドが把持する際の把持位置に決定する段階と、を有することを特徴とする教示方法。 Calculating a grippable position by a robot hand for each of a plurality of aligned workpieces;
Determining a grippable position common to a larger number of workpieces among grippable positions calculated for each workpiece as a gripping position when the robot hand grips a workpiece having the same grippable position; A teaching method characterized by comprising:
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