JP7140826B2 - 把持制御装置 - Google Patents

Description

本発明はロボットハンドを用いて線状物を把持する場合の把持制御装置に関する。

対象物を３次元カメラ等で認識して自律的に把持するロボットの普及が進んでいる。線状物を把持することについては、たとえば特開２０１４－１７６９１７号公報（特許文献１）に、線状体の組み付け作業を行なうロボット装置であって、一端が固定された線状体の固定端近傍を把持したのち、把持部を所定の軌跡でスライドさせて他端に移動させる装置が記載されている。これにより、線状物の一例である電線に付いた癖等により正確に推定することが困難な他端を素早く把持できるとされる。

特開２０１６－１９２１３８号公報（特許文献２）には、ワイヤーハーネスの製造方法および画像処理方法に関する発明が開示され、ワイヤーハーネスを製造する過程において、電線集合体の３次元形状が測定されることによって加工位置が特定される加工位置特定処理が実施される。

特開２０１４－１７６９１７号公報 特開２０１６－１９２１３８号公報

ロボットハンドの把持部で線状物としてたとえばワイヤーハーネス等を把持し、所定のターゲット位置にワイヤーハーネスの先端を移動させる制御を行なう場合が考えられる。たとえば、対象物に設けられた貫通孔に、そのワイヤーハーネスの先端を挿入する制御が想定される。

この場合に、ワイヤーハーネスは比較的その剛性が低い場合が多いため、ワイヤーハーネスをロボットハンドの把持部を用いて一箇所のみ把持したのでは、その把持部から先端側は不安定となる。さらに、把持部で把持したワイヤーハーネスの先端側とは反対側（後端側）にはワイヤーハーネスが連続して繋がっている場合がある。この場合には、後端側のワイヤーハーネスの重量がロボットハンドの把持部に加わることで、把持部によるワイヤーハーネスの把持が不安定になることが懸念される。

この発明は、上記課題を解決することを目的としており、ロボットハンドの把持部で線状物を把持した場合、安定的に線状物を把持することが可能な構成を備える、把持制御装置を提供することにある。

この把持制御装置においては、線状物を把持可能な線状物把持装置を備えたロボットに対して前記線状物の把持情報を上記ロボットに通知する把持制御装置であって、上記線状物の３次元形状を取得する３次元カメラと、上記３次元形状に基づいて第１把持位置を認識し、所定の方法で第２把持位置を計算し、上記第１把持位置および上記第２把持位置を上記ロボットに通知する処理部と、を有する。

他の形態においては、上記第２把持位置は、上記３次元形状、上記線状物把持装置の形状および上記線状物把持装置の可動域のうち少なくとも１つに基づいて計算される。

他の形態においては、上記処理部は、上記線状物把持装置が上記第１把持位置および上記第２把持位置を把持する際の把持姿勢もさらに通知する。

他の形態においては、上記把持姿勢は、上記第１把持位置において上記線状物と上記線状物把持装置の把持部とが直交する姿勢である。

他の形態においては、上記線状物は、複数の細線が被覆材で覆われた多芯線であるとともに、複数の上記細線が露出した露出細線部と、被覆材により覆われた被覆束部とを含み、上記第１把持位置は、上記露出細線部に位置し、上記第２把持位置は、上記被覆束部に位置する。

他の形態においては、上記ロボットは１台の多関節ロボットであり、上記処理部は、上記多関節ロボットに設けたロボットハンドで把持可能な上記第１把持位置および上記第２把持位置を上記多関節ロボットに通知する。

この把持制御装置によれば、ロボットハンドの把持部で線状物を把持した場合、安定的に線状物を把持すうことが可能な構成を備える、把持制御装置の提供を可能とする。

関連技術における線状物把持方法を実行する全体システムを示す図である。 関連技術における線状物把持方法の工程フロー図である。 関連技術における線状物把持方法の判定工程の工程フロー図である。 関連技術における第１干渉領域および第１拡張干渉領域を示す図である。 関連技術における第２干渉領域および第２拡張干渉領域を示す図である。 関連技術における第１干渉領域の大きさを説明するための図である。 関連技術における第１判定工程を説明するための図である。 関連技術における第１予備判定工程を説明するための図である。 線状物の把持位置を示す模式図である。 実施の形態における線状物把持装置の構成を示す概略図である。

本発明に基づいた実施の形態の把持制御装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。

以下の説明においては、線状物の一例として電線を用いた場合について説明しているが、電線に限定されるものではない。この説明での線状物とは、細長い形状を有する物体であれば何でもよい。線状物の一例としては、電線、ワイヤーハーネス、はんだ、紐、糸、繊維、ガラス繊維、光ファイバ、チューブ、乾麺等が挙げられる。細線を束にした電線に限定されず、一本線から構成される電線等も含まれる。特に、たわみが生じるなどして形状が変化する線状物や、直線ではない線状物の場合、本実施の形態の効果がより顕著に表れる。

（関連技術：線状物把持方法および制御装置）
以下、図１から図８を参照して、関連技術として、線状物把持方法および制御装置の一例について説明する。

図１において、線状物把持方法を実施するための全体システム１０は、ロボット２０と、３次元カメラ３１と、制御装置３２とを有する。作業空間には、電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３から構成されるワイヤーハーネスＷが配置されている。

ロボット２０としては、公知の多関節ロボットを好適に利用することができる。ロボットアーム２１の先端にはロボットハンド２２が備えられており、ロボットハンド２２の一対の把持部２３、２３で線状物を把持する。

３次元カメラ３１は、電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３の３次元形状を計測できるものであれば特に限定されない。好ましくはステレオカメラを用いる。ステレオカメラは線状物の３次元形状を高速に計測するのに好ましい。

ステレオカメラは２台のカメラを含み、異なる視点から撮像された２枚の画像上で計測したい点の対応点を求め、２台のカメラの位置関係から３角測量の原理によって計測点の３次元位置を算出する。ステレオ方式による線状物の３次元計測に関しては、たとえば、特開平２－３０９２０２号公報には、多数の線状物を２台のカメラで撮像し、２つの画像中の輝線の傾きと輝線間の距離を特徴として照合することにより対応点を決定することが記載されており、これによって、対応点の決定にかかる処理時間を短縮できるとされる。

ステレオ方式において、一方の画像の視点と計測点を結ぶ直線を他方の画像上に（特願２０１７―２２１０４５号参照）投影した直線をエピポーラ線といい、一方の画像上の点に対応する他方の画像上の対応点は必ず他方の画像上のエピポーラ線上に投影されている。

このことを利用して、線状物の上のある点の対応点を求めるには、他方の画像上で線状物とエピポーラ線の交点を求めればよく、高速に線状物の３次元形状を計測できる。線状物が互いに異なる色に色分けされている場合には、カラーカメラを用いることにより、画像から該当する色を抽出してから対応点を求めることで、各線状物の３次元形状をより高速に求めることができる。

制御装置３２は、図示しない通信部によって３次元カメラ３１と通信し、ステレオカメラから電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３の３次元形状を取得する。制御装置は図示しない演算部によって、ステレオカメラから取得した３次元形状に基づいて、ロボットハンド２２が線状物を把持する際に他の線状物と干渉するか否かを判定し、把持すべき目標線状物を決定するための各種演算を行なう。

制御装置は上記通信部を介して、演算結果に基づいて、把持すべき目標線状物の把持位置をロボット２０に通知する。把持位置をロボット２０に直接通知するだけでなく、制御装置３２とロボット２０との間にロボットの動作を制御する別の装置（たとえば、ロボットコントローラや制御用パソコン等）を設け、それらの装置に対して通知しても良い。

図２を参照して、本関連技術の線状物把持方法を以下に説明する。この関連技術の線状物把持方法は、複数の電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３の３次元形状を計測する工程（Ｓ１）、計測された３次元形状に基づいてロボットハンド２２が線状物を把持する際に他の線状物が干渉するか否かを判定する判定工程（Ｓ２）、判定工程Ｓ２における判定結果に基づいて決定された目標線状物を把持する工程（Ｓ３）を含む。

複数の電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３の３次元形状を計測する工程Ｓ１は３次元カメラ３１によって実施される。ステレオカメラは線状物のある作業空間を撮像し、２枚の画像を演算処理して電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３のそれぞれの３次元形状を取得する。線状物の３次元形状は、直交座標系または斜交座標系で表され、好ましくは直交座標で表される。

判定工程Ｓ２は制御装置３２によって実施される。判定工程については詳細を後述する。

目標線状物を把持する工程Ｓ３はロボット２０によって実施される。ロボットは、把持すべき目標線状物の把持位置を制御装置３２から通知され、ロボットアーム２１およびロボットハンド２２を移動させて把持動作を実行する。

以下に判定工程Ｓ２を詳細に説明する。
図３を参照して、本関連技術の判定工程Ｓ２では、線状物の３次元形状の取得（Ｓ２１）、注目線状物の選択（Ｓ２２）、注目線状物の把持位置の決定（Ｓ２３）、ロボットハンド待機位置の取得（Ｓ２４）、各種干渉領域の設定（Ｓ５１～Ｓ５４）と各種干渉判定（Ｓ６１～Ｓ６４）を実施する。

制御装置３２はまず、３次元カメラ３１から電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３の３次元形状を取得する（Ｓ２１）。

次に、制御装置３２は、ロボットハンド２２で把持しようとする注目線状物を選択する（Ｓ２２）。以下において、電線Ｗ１を把持しようとする注目線状物、電線Ｗ２と電線Ｗ３を注目線状物以外の線状物（他の線状物）として説明する。制御装置は、電線の色などの指定を外部から受けて、その指示に基づいて注目線状物を決定してもよい。好ましくは、制御装置は自律的整理番号（特願２０１７-２２１０４５号参照）に注目線状物を選択する。

たとえば、電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３が台の上に置かれている場合、取得した３次元形状に基づいて最も高い位置、すなわち最も上にある線状物を注目線状物として選択することができる。線状物が重なり合って置かれている場合でも、上にある線状物ほど、その線状物を把持するときに他の線状物が干渉する確率が低いからである。

次に、制御装置３２は、注目すべき電線Ｗ１の把持位置を決定する（Ｓ２３）。たとえば、注目線状物の先端から何ｍｍというような予め定められた条件に基づいて、制御装置が注目線状物の把持位置を３次元座標として算出する。

次に、制御装置３２は、ロボットハンド２２の待機位置を取得する（Ｓ２４）。ロボットハンド２２の待機位置が予め定められている場合は、その座標を待機位置として取得する。待機位置を線状物の３次元形状に基づいて決定する場合、たとえば線状物から所定距離離れた上方に決定するなどの場合は、演算により待機位置を取得する。

制御装置３２はロボットハンド２２の現在位置をロボット２０から取得し、ロボットハンド２２の現在位置が待機位置と異なる場合は、ロボットハンド２２を待機位置に移動させる。ロボットハンド２２の待機位置と電線Ｗ１の把持位置を結ぶ線分が、ロボットハンド２２が把持動作を実行するときのおおよその移動経路を与える。

次に、制御装置３２は、ロボットハンド２２と他の電線Ｗ２、電線Ｗ３との干渉判定のために、注目線状物の把持位置を含むいくつかの干渉領域を設定する。図３では、第１干渉領域、第１拡張干渉領域、第２干渉領域、第２拡張干渉領域の順に設定している。すべての他の線状物の１本毎に、当該他の線状物が上記それぞれの干渉領域に含まれるか否かを判定する干渉判定を行なう。

各線状物についての干渉判定は、線状物上の点または線分を長さ方向にずらしながら、その点が干渉領域内にあるかまたはその線分が干渉領域と交差するかを判定することによって行なうことができる。図３では、第２拡張干渉領域に対する第２予備判定、第２干渉領域に対する第２判定、第１拡張干渉領域に対する第１予備判定、第１干渉領域に対する第１判定の順に実施している。以下に、図３の順番とは異なるが、各干渉領域とその領域に対する干渉判定とについて説明する。

図４を参照して、第１干渉領域５１に対する第１判定工程Ｓ６１は、ロボットハンド２２が電線Ｗ１を把持するときに他の電線Ｗ２、Ｗ３と干渉するか否かを判定する。

第１干渉領域５１は、電線Ｗ１の把持位置Ｐを含み、所定の形状および所定の大きさを有する平面状の領域である。第１干渉領域は、その中心に把持位置Ｐを含むことが好ましい。第１干渉領域の形状は特に限定されないが、好ましくは、多角形、円または楕円とする。第１干渉領域が多角形の場合は、好ましくは４角形、より好ましくは正方形である。計算の負荷が軽くなり、高速な判定が可能となるからである。第１干渉領域が多角形の場合、線状物の３次元形状を表す座標系（以下、単に「座標系」という）のいずれか２本の軸がなす平面に平行な辺を有する正方形を第１干渉領域とするのが特に好ましい。

後述する第１拡張干渉領域をより小さくして第１予備判定の効率を向上できるからである。第１干渉領域が多角形でない場合は、好ましくは円である。同じく、計算の負荷が軽くなり、高速な判定が可能となるからである。

第１干渉領域５１の大きさは、大きすぎると実際には干渉しないのに干渉すると誤判定する確率が増大する。図６を参照して、ロボットハンド２２の最大断面に外接する最小の円を円Ｃ１とすると、第１干渉領域は、好ましくは、円Ｃ１の２．０倍の直径を有する円に内包される大きさであり、より好ましくは、円Ｃ１と同じ大きさの円に内包される大きさである。

一方、第１干渉領域が小さすぎると、実施には干渉するのに干渉しないと誤判定する確率が増大する。図６を参照して、ロボットハンド２２が線状物を把持するために動作させる把持部２３の最大断面に外接する最小の円を円Ｃ２とすると、第１干渉領域は、好ましくは、円Ｃ２（特願２０１７―２２１０４５号参照）と同じ大きさの円を内包できる大きさである。

第１干渉領域５１は、好ましくは、電線Ｗ１と直交する。第１干渉領域が注目線状物と直交するとは、把持位置Ｐにおいて注目線状物が伸びる方向が第１干渉領域と直角をなすことをいう。第１干渉領域を含む平面の方程式が容易に求められるからである。また、ロボットハンド２２で線状物を把持する場合、線状物を真横から、つまり線状物と直角の方向から把持することが多いからである。注目線状物と直交する第１干渉領域内に他の線状物が存在する場合には、ロボットハンド２２が注目線状物を真横から把持しない場合であっても、ロボットハンド２２が当該他の線状物と干渉する蓋然性が高いからである。

図７を参照して、第１判定工程Ｓ６１は、対象とする他の電線Ｗ２上の線分Ｌと第１干渉領域５１との交差判定によって行なうことができる。線分Ｌは、電線Ｗ２の３次元形状を表す点群のうち隣り合う２点Ｓ、Ｔ間の線分とすることができる。線分Ｌが第１干渉領域と交差するなら、線分Ｌ上のどこかの点が第１干渉領域に含まれる。交差判定は公知の方法で行なうことができる。たとえば、第１干渉領域５１を含む平面Ｕの法線ベクトルＮと、把持位置Ｐから線分Ｌの両端Ｓ、ＴへのベクトルＰＳおよびＰＴとの内積を取り、２つの内積の符号が異なる場合は線分Ｌは平面Ｕと交差する。線分Ｌと平面Ｕが交差する場合は、その交点が第１干渉領域５１内にあるか否かを判定すればよい。

図４を参照して、第１拡張干渉領域５２に対する第１予備判定工程Ｓ６２は、第１判定に先だって実施され、ロボットハンド２２と他の電線Ｗ２、Ｗ３が干渉しない場合を、より高速な計算で発見するために行なう。

第１拡張干渉領域５２は第１干渉領域５１を内包する空間領域である。第１拡張干渉領域の形状や大きさは特に限定されないが、好ましくは、第１干渉領域を内包し、すべての辺が座標系のいずれかの軸に平行な６面体のうち最小のものを第１拡張干渉領域として設定する。座標系が直交座標系の場合は、この６面体は直方体である。これにより、座標の大小比較を行なうだけで、第１予備判定が実施できる。

具体的には、図８を参照して、第１拡張干渉領域５２の８つの頂点Ａ～Ｈの座標を図８のとおりとし、線分Ｌの一方の端点Ｓの座標を（ｘＳ，ｙＳ，ｚＳ）とすると、ｘ１≦ｘＳ≦ｘ２、かつ、ｙ１≦ｙＳ≦ｙ２、かつ、ｚ１≦ｚＳ≦ｚ２、であれば点Ｓは第１拡張干渉領域内にあり、そうでなければ点Ｓは第１拡張干渉領域外にある。

第１拡張干渉領域５２が第１干渉領域５１を内包するので、第１予備判定によってハンドと他の線状物が干渉しないとの結果が得られた場合は、第１判定を省略できる。

図５を参照して、第２干渉領域５３に対する第２判定工程（Ｓ６３）は、ロボットハンド２２が電線Ｗ１の把持位置Ｐまで移動する経路で、他の電線Ｗ２、電線Ｗ３と干渉するか否かを判定する。

第２干渉領域５３は、電線Ｗ１の把持位置Ｐとロボットハンド２２の待機位置Ｑとを結ぶ線分ＰＱを含み、線分ＰＱの両側に広がり所定の幅を有する平面状の領域である。第２干渉領域は、その幅方向の中心に線分ＰＱを含むことが好ましい。第２干渉領域の形状は、特に限定されないが、好ましくは長方形または平行四辺形であり、より好ましくは、線分ＰＱを線対称の対称軸とする長方形である。計算の負荷を軽くして、より高速に判定するためである。

第２干渉領域５３の幅は、広すぎると実際には干渉しないのに干渉すると誤判定する確率が増大する。第２干渉領域の幅は、好ましくは、図６の円Ｃ１の直径以下である。一方、第２干渉領域の幅が狭すぎると、実施には干渉するのに干渉しないと誤判定する確率が（特願２０１７―２２１０４５号参照）増大する。第２干渉領域の幅は、好ましくは、図６の円Ｃ２の直径以上である。

第２干渉領域５３は、好ましくは、電線Ｗ１との交角が最大となるように設定される。ロボットハンド２２が電線Ｗ１に接近する際に、把持部２３、２３がそのような平面内を進むことが多いからである。

第２判定工程Ｓ６３は、第１判定工程Ｓ６１と同様に、対象とする他の電線Ｗ２上の線分Ｌと第２干渉領域５３との交差判定によって行なうことができる。

第２拡張干渉領域５４に対する第２予備判定工程（Ｓ６４）は、第２判定に先だって実施され、ロボットハンド２２と他の電線Ｗ２、電線Ｗ３が干渉しない場合を、より高速な計算で発見するために行なう。

第２拡張干渉領域５４は第２干渉領域５３を内包する空間領域である。第２拡張干渉領域の形状や大きさは特に限定されないが、好ましくは、第２干渉領域を内包し、すべての辺が座標系のいずれかの軸に平行な６面体のうち最小のものを第２拡張干渉領域として設定する。座標系が直交座標系の場合は、この６面体は直方体である。これにより、座標の大小比較を行なうだけで、第２予備判定が実施できる。

第２拡張干渉領域５４が第２干渉領域５３を内包するので、第２予備判定によってハンドと他の線状物が干渉しないとの結果が得られた場合は、第２判定を省略できる。

判定の対象とする線分Ｌを電線Ｗ２の長さ方向にずらしながら上記判定工程Ｓ６１～Ｓ６４を繰り返して、他の電線Ｗ２との干渉判定が完了したら、次の他の電線Ｗ３について同じ処理を行なう。

すべての他の電線Ｗ２、Ｗ３が干渉領域５１～５４に含まれないと判定された場合は、制御装置３２は電線Ｗ１の把持位置をロボットハンド２２で把持する際に他の線状物の干渉がないと判定する。その後、電線Ｗ１を目標線状物として、その把持位置をロボット２０に通知する。

いずれかの第１判定または第２判定で線分Ｌが第１干渉領域または第２干渉領域に含まれると判定された場合は、制御装置３２は電線Ｗ１の把持位置をロボットハンド２２で把持する際に他の線状物の干渉があると判定する。以後の判定工程を省略して工程Ｓ２２に戻り、注目線状物を変えて同じ処理を繰り返す。制御装置３２が自律的に次の注目線状物を選択する場合は、たとえば、先に３次元カメラ３１から取得した電線Ｗ１～Ｗ３の３次元形状に基づいて、次に高い位置にある線状物を注目線状物として選択することができる。

何れの線状物に注目しても他の線状物と「干渉あり」と判定された場合は、線状物全体を回転させて向きを変えたり、線状物を振ったり振動させたりして線状物同士の位置関係を変化させてから、再度各工程を実施してもよい。各注目線状物の把持位置から最も近い他の線状物までの距離を干渉距離として計算しておき、干渉距離の長い線状物から把持するようにしてもよい。これにより、把持が成功しやすい順番で把持動作を実行するようロボットに指示することができる。干渉距離は、干渉判定における第１干渉領域または第２干渉領域と他の線状物との交点から把持位置までの距離を用いることで簡易に計算することができる。

以上のとおり、本関連技術の線状物把持方法によれば、線状物と他の線状物が干渉するか否かの判定結果に基づいて把持動作を実行するので、複数の線状物から１本の線状物を（特願２０１７―２２１０４５号参照）選んでロボットハンド２２で把持することが可能となる。

ロボットハンド２２の他の線状物との干渉の有無は、ロボットハンド２２側のＣＡＤデータと線状物の３次元形状データを用いて、多面体との交差の有無を計算することによって実施してもよい。しかしこの方法は判定の正確さにおいて優れるが、時間のかかる処理である。

この関連技術では、注目線状物以外の線状物が第１干渉領域内に存在するか否かを、平面状の第１干渉領域と線状物との交差判定によって判定できるので、計算量が少なく、干渉の有無を高速に判定できる。第１干渉領域内に注目線状物以外の線状物が存在しない場合は、ロボットハンド２２が他の線状物と干渉しないで注目線状物を把持できる蓋然性が高い。第２干渉領域についても同様である。

各判定工程を実施する順番は、第１予備判定を第１判定に先立って行ない、第２予備判定を第２判定に先立って行なう以外は、特に限定されない。上記実施形態では、第２判定工程を先に、第１判定工程を後で実施したが、この順番を逆にしてもよい。上記関連技術では、線分Ｌを線状物の長さ方向にずらしながら、１つの線分毎にすべての判定工程を実施したが、ある線状物について一つの判定工程（たとえば第２予備判定工程）を終えてから、改めて同じ線状物について他の判定工程（たとえば第２判定工程）を実施してもよい。

上記関連技術では、ロボットハンド２２の待機位置取得（Ｓ２４）に先立って注目線状物を選択したが（Ｓ２２）、先にロボットハンド２２の待機位置を取得し、その待機位置に基づいて注目線状物を選択してもよい。その場合は、注目線状物として最も待機位置側にある線状物を選択できる。最も待機位置側にある線状物として、待機位置の座標と当該線状物の把持位置の座標との距離が最も短い線状物を選択してもよい。これにより、把持する際に他の線状物と干渉する可能性の低い線状物を優先的に選択できる点で好ましい。

ロボットハンド２２が線状物を把持する際の姿勢（把持姿勢）は、把持部と線状物が略直角をなすように把持することが好ましい。把持部に対して把持位置から先端側の線状物の向きが略垂直であれば、把持した後に加工機等に挿入する際もロボットの制御が容易になるからである。好ましくは、待機位置において、把持した際に把持部と線状物とが直角をなす向きになるように、ロボットハンド２２の姿勢を調整する。その後、ロボットハンド２２は、待機位置から把持位置に向かって第２干渉領域に沿って移動する。これにより、ロボットハンド２２の姿勢、ロボットハンド２２の移動方向、ならびに第１および第２干渉領域の平面の向きが一致するため、高精度な干渉判定が可能となる。

本実施の形態によって線状物を把持したロボットハンド２２が当該線状物を種々の製造装置・加工装置まで搬送してもよい。たとえば、把持した電線の先端をロボットハンド２２によって移動させ、被膜剥き加工機や端子圧着装置等に挿入してもよい。電線の先端をコネクタ等の各種部品に挿入しワイヤーハーネスを製造する工程に用いてもよい。

（実施の形態：把持制御装置および線状物把持装置）
上記のように説明した、ロボットハンド２２の把持部２３を用いて、当該線状物を把持する場合について検討する。具体的には、この実施の形態では、ロボットハンド２２の把持部２３による線状物の把持姿勢および把持位置を制御する装置を把持制御装置４０と呼ぶ。

再び、図１を参照して、把持制御装置４０は、ワイヤーハーネスＷの３次元形状を取得する３次元カメラ３１と、３次元形状に基づいて第１把持位置Ｈ１を認識し、以下に説明する所定の方法で第２把持位置Ｈ２を計算し、第１把持位置Ｈ１および第２把持位置Ｈ２をロボット２０に通知する処理部と、を有する。この処理部は、制御装置３２に含まれていてもよいし、別途の装置として構成してもよい。本実施の形態では、制御装置３２に処理部が含まれている。

処理部は、線状物Ｗ１の３次元形状を取得する３次元カメラ３１から線状物（ワイヤーハーネスＷ）の３次元形状を取得し、この３次元形状から線状物の先端の位置を取得し、線状物の先端の位置に基づき、把持姿勢および把持位置の情報をロボットハンド２２を有するロボット２０に通知することを想定している。

図１に示した全体システム１０においては、ロボットハンド２２を有するロボット２０、３次元カメラ３１、および、制御装置３２を有する構成としている。この制御装置３２は、ロボット２０および３次元カメラ３１から独立した制御装置、ロボット２０が備える制御装置、および、３次元カメラ３１が備える制御装置のいずれであってもよい。

本実施の形態は、１本のロボットアーム２１で線状物を２か所把持してハンドリングできる機構となっているため、２本のロボットアームを用いて線状物を２か所把持する機構に比べて、各段に省コストかつ省スペースで正確な搬送を実現できる。図１においては、３次元カメラ３１を２台記載しているが、３次元カメラ３１は線状物（ワイヤーハーネスＷ）の形状を取得できればよく、１台であっても複数台であってもよい。

上記のようにして線状物の把持位置の判定を行なった後に、ロボットハンド２２の把持部２３を用いて、当該線状物を把持する場合に、線状物の先端近傍付近を１箇所把持することが考えられる。しかし、線状物は比較的その剛性が低い場合が多いため、線状物を把持部２３を用いて一箇所のみ把持したのでは、その把持部２３から先端側は不安定となる場合がある。このような場合、線状物を把持して所定の加工孔に挿入しようと移動させても、先端側が不安定になっているため、挿入できないことが懸念される。

さらに、把持部２３で把持した線状物の先端側とは反対側（後端側）には線状物が連続して繋がっている場合がある。この場合には、後端側の線状物の重量がロボットハンドの把持部２３に加わることで、把持部２３による線状物の把持が不安定になることが懸念される。

線状物を把持して所定位置まで移動させる場合、線状物がたわむことによって、移動中に他の部品や障害物に線状物が接触してしまうことが懸念される。ロボットが線状物を把持して所定のケースに収納する場合、把持している最中に線状物の形状が想定外の形状になると、所定のケースに線状物を収納できないことがある。

そこで、本実施の形態では、安定的に線状物を把持し移動することが可能なように、線状物を二カ所把持することが可能な構成を備える把持制御装置および線状物把持装置について、以下説明する。

図９および図１０を参照して、本実施の形態の線状物把持装置２２０について説明する。上記したロボットハンド２２は、線状物把持装置２２０を含んでいる。図９は、線状物の把持位置を示す模式図、図１０は、線状物把持装置２２０の構成を示す概略図である。

図９を参照して、本実施の形態に用いる線状物は、電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３が束ねられたワイヤーハーネスＷを用いる。電線Ｗ１、電線Ｗ２、電線Ｗ３は、ワイヤーハーネスＷの被覆束部Ｗ１０の先端部分から被覆が取り除かれて露出した状態（露出細線部）となっている。

本実施の形態では、電線Ｗ１の先端を所定の位置に搬送することを想定している。線状物把持装置２２０は、電線Ｗ１の先端側から所定距離Ｌ１の位置にある露出細線部の位置（第１把持位置Ｈ１）と、第１把持位置Ｈ１よりもワイヤーハーネスＷの先端側から遠い位置にあるＬ１＋Ｌ２の位置（第２把持位置Ｈ２）の被覆束部Ｗ１０とを、把持する。

いずれの電線を選択するか、また、選択された電線Ｗ１の第１把持位置Ｈ１は、上述の把持位置の判定工程を採用することにより決定される。被覆束部Ｗ１０の第２把持位置Ｈ２については、後述の決定方法または計算方法によって決まる位置となる。本実施の形態では、第１把持位置Ｈ１として、電線Ｗ１の先端からの距離Ｌ１は、約１０ｍｍに設定した。第１把持位置Ｈ１と第２把持位置Ｈ２との距離Ｌ２は、約１００ｍｍに設定した。距離Ｌ１および距離Ｌ２は、線状物の種類、重量等に応じて適宜最適な距離に設定することができる。

図１０を参照して、線状物把持装置２２０は、電線Ｗ１の第１把持位置Ｈ１を把持する第１把持装置２２ＡおよびワイヤーハーネスＷの第２把持位置Ｈ２を把持する第２把持装置２２Ｂを含む。第１把持装置２２Ａおよび第２把持装置２２Ｂは、ブリッジ部材２５により一体となるように連結されている。さらに、ブリッジ部材２５には、ロボットアーム２１の先端側に連結された連結部材２６が取り付けられている。

第１把持装置２２Ａは、第１本体装置２４Ａを有する。第１本体装置２４Ａの先端部分には、電線Ｗ１の第１把持位置Ｈ１を把持する一対のグリップハンド２３ａ，２３ａが設けられている。

一対のグリップハンド２３ａ，２３ａは、第１本体装置２４Ａの内部に設けられたアクチュエータ（図示省略）により、図中の矢印Ｐ方向に開閉可能に設けられている。グリップハンド２３ａ，２３ａの開閉動作は、上述の制御装置３２において制御される。

一対のグリップハンド２３ａ，２３ａは、平板状の部材が用いられている。これにより、比較的細い線径の電線Ｗ１であっても安定的に把持することができる。

第２把持装置２２Ｂも、第１把持装置２２Ａと同様に、第２本体装置２４Ｂを有する。第２本体装置２４Ｂの先端部分には、被覆束部Ｗ１０の第２把持位置Ｈ２を把持する一対のグリップハンド２３ｂ，２３ｂが設けられている。

一対のグリップハンド２３ｂ，２３ｂは、第２本体装置２４Ｂの内部に設けられたアクチュエータ（図示省略）により、図中の矢印Ｐ方向に開閉可能に設けられている。一対のグリップハンド２３ｂ，２３ｂの開閉動作は、上述の制御装置３２において制御される。

図１０中において、ワイヤーハーネスＷの延びる方向をＸ方向とすると、第１把持装置２２Ａおよび第２把持装置２２Ｂが位置する方向は、Ｘ方向に対して直交するＺ方向となる。つまり、ワイヤーハーネスの把持姿勢は、第１把持位置および第２把持位置において、ワイヤーハーネスと把持部であるグリップハンド２３ａ，２３ａおよび２３ｂ，２３ｂとが直交する姿勢となる。一対のグリップハンド２３ａ，２３ａおよび一対のグリップハンド２３ｂ，２３ｂが開閉する図中の矢印Ｐ方向は、Ｘ方向およびＺ方向の両方に直交するＹ方向となる。ここで、直交とは厳密な意味での９０度でなくても、以下に示す本実施の形態の効果が得られる範囲での多少の誤差を含むものとする。

一対のグリップハンド２３ｂ，２３ｂは、平板状の部材が用いられている。これにより、比較的細い線径の電線Ｗ１であっても安定的に把持することができる。

以上、本実施の形態における線状物把持装置２２０によれば、電線Ｗ１の第１把持位置Ｈ１を第１把持装置２２Ａにより把持し、被覆束部Ｗ１０を第２把持装置２２Ｂにより把持している。これにより、線状物把持装置２２０は、ワイヤーハーネスＷを２カ所保持することとなる。その結果、ワイヤーハーネスＷを安定的に保持し、ロボットハンド２２を用いて、電線Ｗ１の先端部を所定の位置に正確に搬送することができる。

第２把持位置Ｈ２は、第１把持位置Ｈ１から所定距離離れた位置に第２把持装置２２Ｂを設けることで決定されているがこの決定方法には限定されない。たとえば、他のロボットアームがすでに線状物を掴んでいた場合（他のロボットアームからワイヤーハーネスを受け取るような場合）、当該他のロボットアームの掴んでいる位置情報から第２把持位置Ｈ２を決定してもよい。

さらに、第２把持位置Ｈ２は、ワイヤーハーネスＷの３次元形状、線状物把持装置２２０の形状および線状物把持装置２２０の可動域のうち少なくとも１つに基づいて計算されるとよい。線状物把持装置２２０の可動域に基づいて決定されるとは、第２把持位置Ｈ２が、ロボット２０および線状物把持装置２２０の稼働範囲内であるか否かを判定する可動領域判定を行なう。判定結果が可動領域外であった場合、別の把持位置を第２把持位置として、再判定してもよいし、ワイヤーハーネスＷの姿勢を変える情報（回転、移動など）をロボット２０に通知してもよい。

把持対象の線状物としては、ワイヤーハーネスＷに限定されない。電線、はんだ、紐、糸、繊維、ガラス繊維、光ファイバ、チューブ、乾麺等が挙げられる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 全体システム、２０ ロボット、２１ ロボットアーム、２２ ロボットハンド、３１ ３次元カメラ（ステレオカメラ）、３２ 制御装置、４０ 把持制御装置、５１ 第１干渉領域、５２ 第１拡張干渉領域、５３ 第２干渉領域、５４ 第２拡張干渉領域。２２Ａ 第１把持装置、２２Ｂ 第２把持装置、２３ 把持部、２３ａ，２３ｂ グリップハンド、２４Ａ 第１本体装置、２４Ｂ 第２本体装置、２５ ブリッジ部材、２６ 連結部材、２２０ 線状物把持装置、Ｈ１ 第１把持位置、Ｈ２ 第２把持位置。

Claims (6)

1. 線状物を把持可能な線状物把持装置を備えたロボットに対して前記線状物の把持情報を前記ロボットに通知する把持制御装置であって、
   前記線状物の３次元形状を取得する３次元カメラと、
   前記３次元形状に基づいて第１把持位置を認識し、所定の方法で第２把持位置を計算し、前記第１把持位置および前記第２把持位置を前記ロボットに通知する処理部と、
   を有する把持制御装置。
2. 前記第２把持位置は、前記３次元形状、前記線状物把持装置の形状および前記線状物把持装置の可動域のうち少なくとも１つに基づいて計算される、
   請求項１に記載の把持制御装置。
3. 前記処理部は、前記線状物把持装置が前記第１把持位置および前記第２把持位置を把持する際の把持姿勢もさらに通知する、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の把持制御装置。
4. 前記把持姿勢は、前記第１把持位置において前記線状物と前記線状物把持装置の把持部とが直交する姿勢である、
   請求項３に記載の把持制御装置。
5. 前記線状物は、複数の細線が被覆材で覆われた多芯線であるとともに、複数の前記細線が露出した露出細線部と、被覆材により覆われた被覆束部とを含み、
   前記第１把持位置は、前記露出細線部に位置し、
   前記第２把持位置は、前記被覆束部に位置する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の把持制御装置。
6. 前記ロボットは１台の多関節ロボットであり、
   前記処理部は、前記多関節ロボットに設けたロボットハンドで把持可能な前記第１把持位置および前記第２把持位置を前記多関節ロボットに通知する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の把持制御装置。

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