JPH02145277A - ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要） ロボットの制御装置に係り、特にロボットのハンドが把
持すべき部材を撮影して画像データを出力する画像撮影
手段と、この画像データを処理し把持すべき部材の位置
、重心位置、姿勢を特定する部材位置特定手段と、この
特定された位置に有る部材を把持すべくロボットを制御
するロボットコントローラとを有するロボットの制御装
置に関し、 重心位置と把持位置とが異なる部品であっても、また把
持位置が偏心ルたロボットハンドを使用しても部品を確
実に把持することができるようにすることを目的として
、 上記のようなロボットの制御装置において、画像データ
から把持すべき部材の部材種類を特定する部材特定手段
と、部材の種類及び把持ハンドの種類に応じてロボット
の把持位置を決定する把持位置補正手段とを設けたもの
として構成する。

（産業上の利用分野） 本発明は、ロボットの制御装置に係り、特にロボットの
把持ハンドが把持すべき部材を含む領域を撮影して画像
データを出力する画像撮影手段と、この画像データを処
理し、把持すべき部材の重心位置、姿勢を特定する部材
位置特定手段と、この特定された位置にある部材を把持
すべくロボットを制御するロボットコントローラとを有
するロボットの制御装置に関する。

（従来の技術） 一般にロボットを用いて部品の組み立てを行なうことが
行なわれている。これは、例えば、特定位置に載置され
た部品を予めその動作をティーチングされたロボットの
ハンドが把持して、アームを移動させて所定位置に配置
された他の部品の位置まで移動して、当該他の部品に組
み付けるようにするものである。

ところで、近年多品種少量生産の要望により、一つの生
産ラインで異なった種類の製品を組み立てることか行な
われる。しかしながら上述した単一の部品を組み立てる
機能しか有しないロボットにあっては、異なる部品の夫
々について専用のロボットを準備しなければならず実用
的ではない。そこで、複数種の部品を１台の汎用的なロ
ボットで把持し、組み付けることができることが望まれ
る。

従来、このような組み立てロボットを制御するロボット
の制御装置として次のようなものがある。これは第１′
３図に示すように、把持すべき部品１１を含む領域を撮
影して画像データを得るテレビカメラ１２と、この画像
データを処理して部品１１の輪郭抽出を行ない、その部
品の重心位置、慣性主軸の傾きを計算する等の処理を行
なう画像処理装置（図示していない）と、この画像処理
装置の出力により、ロボット１３をハンド１４を取り付
けたアームの軸と部品の重心位置とが一致するように移
動させて、部品の傾きにハンドの姿勢をあわせてハンド
を把持動作させ、部品の組み立て動作をさせるロボット
コントローラ（図示していない）とから構成したもので
ある。

これにより、ロボットのアームを駆動制御して組み付は
部品を把持ハンドで把持し、これを移動し他の部品１６
に組み付けるようにしている。

この動作を異なる部品の夫々に対して行ない、複数種類
の部品を一台のロボットで組み立て可能なものとしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来のロボットの制御装置にあって
は、部品をハンドで把持する場合においては、ハンドを
取り付けたアームの軸心と部品の重心位置と一致させる
ものとしているから、部品が特殊形状をしている場合に
は、ハンドが部品をその重心位置において把持できなか
ったり、把持位置がハンドを取り付けたアームの軸心か
ら偏心したハンドを使用することができないという問題
がある。

そこで本発明は重心位置と把持位置とが異なる特殊な形
状の部材であっても、また把持位置が偏心したハンドを
使用しても部材を確実に把持することができるロボット
の制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にあって、上記の課題を解決するための手段は、
第１図に示すように、ロボット１のハンド２が把持すべ
き部材３を含む領域を撮影して画像データを出力する画
像撮影手段４と、この画像データを処理し、把持すべき
部材の位置、重心位置、姿勢を特定する部材位置特定手
段５と、この特定された位置にある部材を把持すべくロ
ボット１を制御するロボットコントローラ６とを有する
ロボットの制御装置において、画像データから把持すべ
き部材の部材種類を特定する部材特定手段７と、部材３
の種類及びハンド２の種類に応じてロボット１の把持位
置を決定する把持位置補正手段８とを設けたことである
。

（作用） 本発明によれば、部材特定手段７は画像データから把持
すべき部材の部材の種類を特定し、把持位置補正手段は
部材の種類及びハンドの種類に応じてロボット１の把持
位置を決定するから、特殊形状の部材であっても、偏心
した位置で部材を把持するハンドであっても、部材を確
実に把持することができる。

〔実施例〕

以下本発明に係るロボットの制御装置の実施例を図面に
基づいて説明する。

第２図乃至第１２図は本発明に係るロボットの制御装置
の実施例を示すものである。本発明が適用されるロボッ
トは、部品の組み立てロボットで、例えば磁気ヘッドの
組み立て装置である。

本実施例において、ロボットの制御装置は第２図に示す
ように、画像撮影手段であるテレビカメラ２０と部材位
置特定手段と部材特定手段として作動する画像処理装置
２１と、把持位置補正手段として作動する把持位置決定
装置２２と、この把持位置決定装置からの指令値により
ロボット２４のアーム２５及びハンド２６を駆動するロ
ボットコントローラ２３とから構成されている。

本実施例においては、画像処理装置２１はテレビカメラ
２０からの画像データから、部品の輪郭線を抽出し、こ
の輪郭線から部品の平面上の重心位置を決定し、部品の
慣性主軸を求め、この慣性主軸のロボット制御座標上で
の傾きから部材の姿勢を特定し、部材の形状等からの部
材の種類を特定し、これらについての情報を出力する。

本実施例において、把持位置決定装置は第３図に示すよ
うな構造を有するものとしている。同図において、２７
は画像処理装置２１から部材の種類、位置及び姿勢につ
いてのデータが入力される入力ポート、２８は各種類の
部品の把持位置についてのデータおよび各種のハンドの
把持点についてのデータを格納している記憶装置、２９
は画像処理装置からのデータを上記の記憶装置に格納さ
れデータを基に補正演算してロボットが部品を把持する
ために必要なデータを出力する演算部、３０はこのデー
タをロボットコントローラに出力する出力ボートを示し
ている。

本実施例では上記の記憶装置２８は、部品、ハンド及び
テレビカメラに関する情報を格納している。即ち、各種
の部品に対する把持位置の慣性主軸からの傾きθ、及び
重心位置からの把持点のＸ方向及びｙ方向のオフセット
量Ｘａ　、Ｙａをテーブルとして格納している（第４図
（１））他、この記憶手段は、異なった仕様（アームの
軸心から把持位置がずれている）を有するハンドの軸芯
からのＸ方向及びｙ方向のオフセット量Ｘｏ　、　Ｙｏ
　　（第４図（２））及び、テレビカメラの座標系とロ
ボットの座標系との水平垂直方向及び回転方向のオフセ
ット量Ｘ、Ｙ、θ及びテレビカメラの座標系とロボット
の座標系との単位量を補正するスケール値Ｓ（第４図（
３））を格納している。

また、ハンドに関する情報は複数個分格納している。つ
まり、ハンドは交換機構等の採用により必要な作業に応
じて複数個用意されている。

次に本実施例に係るロボットの制御装置の作動を説明す
る。第５図は本実施例に係るロボットの制御装置の作動
を示すフローチャートである。

先ず、入力された画像データから画像処理装置が画像処
理を行ない、部品の名称及びテレビカメラの座標系にお
ける位置（ｘ、ｙ）及び姿勢θを入力する（ＳＴＩ）。

そして部品の名称及びデータが登録されたものであるか
を照合して（Ｓｒ２）、登録済の部品であれば（Ｓｒ１
）記憶装置から第４図（３）に示した座標の変換係数を
読み取り（Ｓｒ１）　、部品位置のデータをテレビカメ
ラ系からロボット系に変換する（Ｓｒ１）。次に部品の
名称から第４図（１）に示した部品に関するデータを読
み取り（Ｓｒ６）、部品の重心位置から把持点位置への
変換を行なう（Ｓｒ１）。

そして使用しているハンドの種別情報（オペレータによ
るキー人力か、あるいは、交換可能なハンドにおいては
ハンドに設けられた種別を示す切欠き等）に基づいて把
持点データを読み取り（Ｓｒ１）、先程計算した把持点
データをハンド位置データに変換する（Ｓｒ９）。そし
てこのデータをロボットコントローラに出力する（ＳＴ
１０）。この処理を搬入される全ての部品について行な
い、部品の組立を続ける。

これらの処理の流れを第１２図（１）　、　（２）に示
すフローチャートに基づき更に詳しく説明する。

先ず第１Ｏ図に示すようにカメラ座標系の座標値Ｘ　ｃ
　、　Ｙ、、θ。（第４図（１））及び部品名称を入力
する（ＳＴ２１）。例えば第７図に示すような形状を有
し、部品名称はクランパであり、′この場合部品名称は
クランパ、Ｘ（＋＋ｙ、＊　θ。は夫々１２０．０，１
１５．０，４７．０であった（第１０図（２））。次い
で座標系のオフセット補正値ＸＯ、ＹＯ、θ。及びスケ
ール値Ｓを読み取り　（ＳＴ２２）、 Ｘ、＝ｘ、Ｘｓ Ｙ、＝ｙ、Ｘｓ によりスケールの変換を行なった後（ＳＴ２３）θＲ＝
θ。＋θ。

ｘＲ＝ＸｃＣｏＳ　θＲ−ＹＣＳｊｎ　　θ、ＹＲ＝Ｘ
ｃ　ｓｉｎ　　θＲ＋ｙｏｃｏｓ　　θ３に従ッテθ、
、Ｘ、、Ｙ、を求める（ＳＴ２４）。

そして、求めたθ、、ｘ、、ｙ、をロボット座標系の部
品の位置として出力する（ＳＴ２５）。

これらは例えば第７図に示すように、特殊な形状をした
部品の場合には、部品の重心位置Ｇから離れた所３２，
３３１．．か把持できす、ロボットに指示する個所は実
際の把持点３２．３３の中央の点３１となる。そこでこ
の例ではＸａ　、Ｙａ及びθ。（第８図）の値を夫々第
９図に示すように５．０　．６．０，２４．５として実
際に画像処理装置で得た部品の重心位置からＸ方向に５
．０ｍｍ　　　Ｘ方向に６．０ｍｍ、角度２４．５だけ
オフセットしたものとなっているから、このｘａ　、　
３’（ｉ及びθの値を読み込み（ＳＴ２７）、θ＝０８
十θＧ Ｘ＝ＸＲＣＯ５θ−Ｙａｓｉｎθ＋ＸＧＹｗＸ、ｓｉｎ
θ＋Ｙ、ｃｏｓθ＋Ｙｃｉに従ってθ、ｘ、ｙを求める
（ＳＴ２８）出力する（ＳＴ２９）。

この求めたθ、Ｘ、Ｙに更に必要に応じてハンド形状に
よる補正を行ないロボットコントローラに出力してロボ
ットの制御を行なう。これは例えば第１１図（１）に示
すように把持点がアーム軸心からＹＨだけずれたハンド
に対してはＸＩ　、　Ｙｔｔの値を第１１図（２）に示
すように夫々０．０及び６４．０として補正を行なう。

これによりロボットのハンドは適正な位置に移動制御さ
れる。

従って、本実施例によれば、複数種類の部品の組み立て
をおこなうロボットの制御装置を把持位置がその重心位
置からずれたものを含む複数種類の部品に関する情報を
記憶装置に予め入力しておきこのデータに基づいてロボ
ットの制御を行なうようにしているから、把持位置がそ
の重心位置からずれたものを含む複数種類の部品の組立
を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればロボットの制御装
置に画像データから把持すべき部材の部材種類を特定す
る部材特定手段と、部材の種類及び把持ハンドの種類に
応じてロボットの把持位置を決定する把持位置補正手段
とを設けるようにしたから、重心位置と把持位置とが異
なる部品であっても、また把持位置が偏心したロボット
ハンドを使用しても部品を確実に把持することができ、
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明に係るロボッ
トの制御装置の実施例を示すブロック図、第３図は第２
図に示した把持位置決定装置の構成を示すブロック図、
第４図（１）、（２）。 （３）は第２図に示した記憶装置が格納している座標変
換テーブルの内容を示す図、第５図は実施例に示したロ
ボットの制御装置の作動を示すフローチャート、第６図
はカメラ座標系とロボット座標系と関係を示す図、第７
図は特殊形状の部品の把持点を示す図、第８図は第７図
に示した部品の重心位置を示す図、第９図は第７図に示
した部品のＸａ　、Ｙａ及びθの値を示す図、第１０図
（１）　、　（２）は部品の位置を示す図、第１１図（
１）　、　（２）は特殊形状のハンドを示す図、第１２
図（１）　、　（２）は実施例の作動を詳細に示すフロ
ーチャート、第１３図は本発明が適用される組み立てロ
ボットの外観を示す斜視図である。 １・・・ロボット ２・・・ハンド ５・・・部材位置特定手段 ６・・・ロボットコントローラ ７・・・部材特定手段 ８・・・把持位置補正手段 本　す≦　ｅ閂　の　雲）色イダｊ 第２図 未　発　−日　／Ｉ乃に　ぢ吸　１ １１１！１ 把埼確置決ミ鉄１ハ購痣 第　３Ｅｉｌ （１）郵♂。 ７竪ｎ変換テープ１しの門番 第４図 カメラな漣もｒ：Ｊ本−ｌトな耀・乙の関イ糸第 図 ＄２＋テ・１句作會力１示Ｔフローチャート第５区 Ｘａ、Ｙａ、ｅ”Ｆす図 第８図 Ｘａ　、　Ｙａ、　ｅｏ　＃　櫃 第９図 八Ｃ 飾品の（立！１キＴ口 第１Ｏ図 ハンド１Ｌ示す凹 精杯立てロホ゛７トの外雇先 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボット（１）のハンド（２）が把持すべき部材（３）
   を含む領域を撮影して画像データを出力する画像撮影手
   段（４）と、この画像データを処理し、把持すべき部材
   の位置、重心位置、姿勢を特定する部材位置特定手段（
   ５）と、この特定された位置にある部材（３）を把持す
   べくロボット（１）を制御するロボットコントローラ（
   ６）とを有するロボットの制御装置において、 画像データから把持すべき部材の部材種類を特定する部
   材特定手段（７）と、 部材（３）の種類及び把持ハンド（２）の種類に応じて
   ロボット（１）の把持位置を決定する把持位置補正手段
   （８）とを設けたことを特徴とするロボットの制御装置
   。