JPH11123682A - 移動ロボットの停止位置検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚センサによるマーカの位置検出精度が低
下してしまうことを防止する。 【解決手段】 作業台８上のマーカ体１０は通常におい
ては隠蔽部材１７により隠蔽されているので、マーカ体
１０が汚れてしまうことはない。無人搬送車１が教示位
置に停止したときは、隠蔽部材１７が移動するので、隠
蔽部材１７により隠蔽されていたマーカ体１０が露出す
るようになる。そこで、多軸ロボット２に取付けられた
視覚センサ５は作業台８上のマーカ体１０のマーカ１４
ａ，１４ｂの画像を複数回取込み、それを平均値化する
ことによりマーカ１４ａ，１４ｂの位置を算出すると共
に、マーカ１４ａ，１４ｂの中点位置に基づいてワーク
９の位置を算出する。従って、多軸ロボット２は、マー
カ１４ａ，１４ｂの中点位置に基づいてワーク９を確実
にチャッキングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車を所定
の停止位置に停止させ、当該無人搬送車に搭載されたロ
ボットに取付けられた視覚手段により静止部位に設定さ
れた視覚領域内に位置するマーカの位置を検出し、その
マーカの位置に基づいて無人搬送車の停止位置を検出す
る移動ロボットの停止位置検出システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、移動ロボットを用いた生産シ
ステムが提案されている。この移動ロボットは無人搬送
車にロボットを搭載してなり、無人搬送車により作業台
への走行・停止を行ってから、無人搬送車に搭載された
ロボットにより作業台にセットされたワークをチャッキ
ングして搬送するようになっている。

【０００３】ところで、無人搬送車の停止位置精度は通
常±１０ｍｍ程度のばらつきを有する。そこで、移動ロ
ボットの作業精度を向上するために作業台側に停止位置
検出用のマーカを設け、ロボットに装着された視覚セン
サにより当該マーカの位置を検出し、移動ロボットの停
止位置のずれ量を求め、ロボット作業の座標ポイントを
補正する方法が採用されている。

【０００４】この場合、マーカとして例えばランプを採
用したときは、マーカとしての精度を向上させるため
に、ランプ全体をカバーで隠蔽すると共に、そのカバー
においてランプの上方となる所定領域に透孔を形成する
ようにしてる。従って、視覚センサがカバーの透孔を通
じてランプを視認することにより、透孔の中心位置をマ
ーカの位置として認識することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マーカ
を含む視覚領域は作業台に設けられていることから汚れ
易く、視覚センサによるマーカの位置検出精度が低下し
てしまう虞がある。また、マーカをカバーで隠蔽する構
成の場合は、カバーの透孔の周縁部の肉厚が大きいこと
から、視覚センサがマーカを斜めに視認したときは、視
覚したマーカの中心位置が透孔の中心位置からずれてし
まうので、視覚センサによるマーカの位置検出精度が低
下してしまう。また、視覚センサは、マーカの位置を１
回の画像取込みにより求めることから、視覚センサの分
解能が低い場合には、マーカの位置検出精度が低下して
しまう。さらには、視覚センサの光学系が汚れてしまっ
た場合にも、マーカの読取りに支障を生じて位置検出精
度が低下してしまう。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、静止部位に設定されたマーカの検出位
置に基づいて移動ロボットの停止位置を検出する場合
に、視覚センサによるマーカの位置検出精度が低下して
しまうことを防止できる移動ロボットの停止位置検出シ
ステムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、マーカを含む視覚領域は通常においては隠蔽部材に
より隠蔽されているので、視覚領域が汚れてしまうこと
はない。

【０００８】さて、無人搬送車が所定の停止位置に停止
すると、無人搬送車に搭載されたロボットに取付けられ
た視覚手段はマーカを視認しようする。ここで、解除手
段は、視覚手段がマーカを視認する際は隠蔽部材による
視覚領域に対する隠蔽状態を解除するので、視覚手段
は、汚れが付着していない視覚領域内に位置するマーカ
の位置を精度よく検出することができる。

【０００９】請求項２の発明によれば、マーカは透孔部
材により隠蔽されており、その透孔部材に形成された透
孔を通じて上方を臨んでいる。従って、視覚手段は、透
孔を通じてマーカを視認することにより、透孔の中心位
置をマーカの位置として検出する。

【００１０】ここで、透孔の内周縁部はエッジ状に形成
されているので、視覚手段が斜め方向から透孔を通じて
マーカを視認した場合であっても、透孔の中心位置がマ
ーカの検出位置となり、マーカの視認精度が低下してし
まうことはない。

【００１１】請求項３の発明によれば、透孔部材の表面
は無光沢処理されているので、視覚手段は、透孔を通じ
て上方を臨むマーカを高いコントラストで視認すること
ができる。

【００１２】請求項４の発明によれば、隠蔽部材による
隠蔽空間部の空気圧力は圧力手段により高められている
ので、塵埃などが隠蔽空間部に位置する視覚領域に付着
することを防止できる。

【００１３】請求項５の発明によれば、演算手段は、視
覚手段によるマーカの画像データの取込みを複数回実行
し、その平均値に基づいてマーカの位置を算出するの
で、視覚手段の分解能以上の分解能でもって位置検出を
行うことができ、マーカの視認精度を高めることができ
る。

【００１４】請求項６の発明によれば、視覚手段の光学
系の前面には透光性保護部材が脱着可能に設けられてい
るので、塵埃により透光部材が汚れた場合は、透光部材
を脱着して洗浄或いは交換することによりマーカの視認
精度が低下してしまうことを防止できる。

【００１５】

【請求項７】 マーカは発光体でコントラストが高いの
で、視覚手段は、マーカの視認精度を高めることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は移動ロボットの全体を示す斜
視図である。この図１において、無人搬送車１は、床面
に付設された誘導線に沿って走行すると共に、予め教示
された教示位置で停止するようなっている。無人搬送車
１上には多軸ロボット２が搭載されており、この多軸ロ
ボット２は予め教示された位置及び姿勢に制御されるこ
とにより所定の動作を実行するようになっている。

【００１７】多軸ロボット２は複数のアーム３を備え、
そのアーム先端部３ａにはハンド部４が設けられてい
る。また、アーム先端部３ａには視覚センサ５（視覚手
段に相当）が取付けられており、アーム先端部３ａの位
置及び姿勢に応じて視覚センサ５の位置及び姿勢が変化
するようになっている。

【００１８】ここで、視覚センサ５のレンズ（光学系に
相当）の前面は透光性保護部材６（図２参照）が脱着可
能に取付けられている。この透光性保護部材６は、塵埃
などから視覚センサ５のレンズを保護するために設けら
れている。また、無人搬送車１の前面には光通信器７が
設けられている。

【００１９】一方、地上側には作業台８（静止部位に相
当）が固定されており、その作業台８上の所定位置に形
成された凹部にワーク９が挿入されている。ここで、作
業台８上の所定位置にはマーカ体１０が設けられてお
り、それらのマーカ体１０とワーク９とが常に一定の位
置関係となっている。

【００２０】この場合、作業台８上に設けられたマーカ
体１０は、無人搬送車１が作業台８に対して所定の教示
位置に停止した状態で視覚センサ５がそれを画像として
取り込むことが可能な位置に設定されている。

【００２１】図３はマーカ体１０の平面を示し、図４は
マーカ体１０の部分断面を示している。これらの図３及
び図４において、マーカ体１０において、平板状の取付
ステー１１は作業台８に固定されており、その取付ステ
ー１１に円筒状のボス部１２が２個固定されている。取
付ステー１１の下面にはソケット１３が固定されてお
り、そのソケット１３に装着されたランプ１４（発光
体）がボス部１２内に位置している。

【００２２】ボス部１２の上面には透孔部材１５が装着
されている。この透孔部材１５は例えば黒色のＡＢＳ樹
脂により成形されており、その上面はシボ加工が施され
ている。この透孔部材１５はボス部１２に対して嵌合状
態で載置されているだけであるので、透孔部材１５をボ
ス部１２から脱着することによりランプ１４を容易に交
換することができる。

【００２３】ここで、透孔部材１５において、ランプ１
４の上方となる部位には透孔１６が形成されており、そ
の透孔１６を通じてランプ１４が上方を臨んでいる。こ
の場合、透孔１６の内周縁部は図４に示すようにエッジ
状に形成されており、ランプ１４において斯様な内周縁
部がエッジ形状の透孔１６を通じて上方を臨んだ部位が
マーカ１４ａ，１４ｂに設定されている。

【００２４】一方、上記構成のマーカ体１０に対応して
隠蔽部材１７が設けられている。即ち、隠蔽部材１７は
コ字状をなし、エアシリンダ１８によりレール１９上を
スライド可能に設けられている。この場合、通常におい
ては図５に示すように隠蔽部材１７はエアシリンダ１８
によりマーカ体１０を隠蔽する位置に移動していると共
に、エアシリンダ１８に対する空気の供給に応じて図６
に示すようにマーカ体１０を露出する位置に移動するよ
うになっている。

【００２５】作業台８の上面においてマーカ体１０の外
周には微小なノズル２０（加圧手段に相当）（図６参
照）が多数形成されており、そのノズル２０から空気が
噴出している。従って、隠蔽部材１７によりマーカ体１
０が隠蔽された状態では、ノズル２０から噴出した空気
により隠蔽部材１７内の圧力が高められている。

【００２６】また、作業台８の前面には光通信器２１が
設けられていると共に背面には制御装置２２が設けられ
ており、無人搬送車１が所定の教示位置に停止した状態
で制御装置２２は無人搬送車１の光通信器７と情報の授
受を行い、エアシリンダ１８に対する空気の供給を制御
するようになっている。

【００２７】図７は移動ロボットの電気的構成を概略的
に示している。この図７において、多軸ロボット２はロ
ボット制御装置２３（解除手段に相当）により制御され
る。視覚センサ５はシャッタ機能を有するもので、画像
処理装置２４（演算手段に相当）からトリガーが与えら
れたタイミングで撮像信号を当該画像処理装置２４に出
力する。

【００２８】画像処理装置２４（演算手段に相当）は、
視覚センサ５からの撮像信号に基づいて画像処理を施す
ことにより、後述するようにアーム先端部３ａ、ひいて
は視覚センサ５の位置ずれによる認識ずれ量を認識す
る。ティーチペンダント２５は、ロボット制御装置２３
に対して多軸ロボット２の動作を予め教示するためのも
のである。

【００２９】一方、多軸ロボット２は、ロボット制御装
置２３からの指令に応じて複数のサーボモータ（図示せ
ず）により複数のアーム３を動作させることによりアー
ム先端部３ａの位置及び姿勢を制御するようになってい
る。この場合、各アーム３の位置はエンコーダ（図示せ
ず）により検出するようになっている。また、ロボット
制御装置２３は、光通信器７を通じて作業台８側の制御
装置２２と情報の授受を行うようになっている。

【００３０】次に、上記構成の作用を多軸ロボット２の
動作を示す図３のフローチャート及び幾何学的位置関係
を示す図４を参照して説明する。まず、教示時において
は、無人搬送車１を作業台８に対して所定の教示位置に
停止させる。このとき、多軸ロボット２のアーム先端部
３ａを所定位置に制御すると共にアーム先端部３ａが真
下を向くように制御する。つまり、視覚センサ５が真下
を撮像するようように制御するもので、その撮像範囲
（視覚領域に相当）に作業台８に設けられたマーカ体１
０（このときは隠蔽部材１７を移動してマーカ体１０を
露出しておく）が位置するようになる。

【００３１】ここで、視覚センサ５は、教示時において
は図８に示す教示時ロボット座標系（Ｘ，Ｙ）を有して
おり、その教示時ロボット座標系（Ｘ，Ｙ）における視
野が矢印Ｐで示す範囲に設定されていると共に、その範
囲内にマーカ体１０に設けられた２つのマーカ１４ａ，
１４ｂが位置している。

【００３２】さて、教示時においては、図３に示すよう
にワーク９の座標位置（ｉt ，ｊt）を教示してから、
マーカ体１０に設けられた２つのマーカ１４ａ，１４ｂ
の基準位置（Ｘat，Ｙat）、（Ｘbt，Ｙbt）を視覚セン
サ５により検出してその位置を算出する。

【００３３】ここで、画像処理装置２４は、視覚センサ
５によりマーカ１４ａ，１４ｂの位置を算出するとき
は、マーカ１４ａ，１４ｂの画像データを繰返して取込
み、これを平均値化処理する。

【００３４】続いて、２つのマーカ１４ａ，１４ｂ間の
中点１４ｃの座標位置を求め、その中点１４ｃからワー
ク９までのベクトルＡｔを算出する。つまり、マーカ１
４ａ，１４ｂの位置（Ｘat，Ｙat）、（Ｘbt，Ｙbt）に
基づいて、それらの中点１４ｃ（Ｘct，Ｙct）の位置は
（（Ｘat＋Ｘbt）／２、（Ｙat＋Ｙbt）／２）と算出さ
れるので、この中点１４ｃの位置とワーク９の中心位置
（ｉｔ，ｊｔ）との差から、ベクトルＡｔは（ｉ−
（（Ｘat＋Ｘbt）／２）、ｊ−（（Ｙat＋Ｙbt）／２）
と算出することができる。

【００３５】要するに、マーカ１４ａ，１４ｂの中点１
４ｃからベクトルＡｔだけ変位した位置にワーク９が存
在することになる。以上の動作により教示時における必
要データを取得することができる。

【００３６】次に、実際に無人搬送車１が走行した後、
停止したときの処理方法について説明する。まず、ロボ
ット制御装置２３は作業台８側に対して光通信器７を通
じて隠蔽部材１７を開く命令を送信する。すると、作業
台８側の制御装置２２がエアシリンダ１８により隠蔽部
材１７を移動するので、それまで隠蔽部材１７により隠
蔽されていたマーカ体１０が露出するようになる。この
とき、作業台８側の制御装置２２は、光通信器２１を通
じて隠蔽部材１７を開けたことをロボット制御装置２３
に通知する。

【００３７】これにより、ロボット制御装置２３は、多
軸ロボット２のアーム先端部３ａを教示時と同じ位置及
び姿勢に制御した状態で、視覚センサ５によりマーカ１
４ａ，１４ｂの位置を算出する。つまり、このときの視
覚センサ５の停止時ロボット座標系（Ｕ，Ｖ）における
マーカ１４ａ，１４ｂの位置（Ｘas，Ｙas）、（Ｘbs，
Ｙbs）を視覚センサ５により算出する（図８参照）。こ
こから、停止時ロボット座標系におけるマーカ１４ａ，
１４ｂの中点１４ｃ（Ｘcs，Ｙcs）の位置は（（Ｘas＋
Ｘbs）／２、（（Ｙas＋Ｙbs）／２）と算出することが
できる。

【００３８】ここで、画像処理装置２４は、視覚センサ
５によりマーカ１４ａ，１４ｂの位置を算出するとき
は、マーカ１４ａ，１４ｂの画像データを繰返して取込
み、これを平均値化処理する。

【００３９】以上のようにしてロボット制御装置２３が
マーカ１４ａ，１４ｂの中点１４ｃの位置を算出したと
きは、光通信器７を通じて隠蔽部材１７を閉鎖すること
を指示する。すると、作業台８側の制御装置２２は、隠
蔽部材１７によりマーカ体１０が隠蔽されるようにエア
シリンダ１８を駆動する。

【００４０】これにより、隠蔽部材１７によりマーカ体
１０が隠蔽されるので、作業台８側の制御装置２２は、
光通信器２１を通じて隠蔽部材１７を閉鎖したことをロ
ボット制御装置２３に通知する。

【００４１】すると、ロボット制御装置２３は、次のよ
うに位置ずれを検出してからワークに対して所定の作業
を実施する。即ち、ベクトルＡｔを停止時ロボット座標
系（Ｕ−Ｖ）でのベクトル値に変換するため、教示時、
停止時のマーカ１４ａ，１４ｂの座標値から教示時、停
止時各座標の角度ずれ量θを算出し、これに基づく回転
行列を教示時ベクトルＡｔに乗ずることによりベクトル
Ａｓを求める。これにマーカ１４ａ，１４ｂの中点１４
ｃの位置データに加算することにより、停止時のワーク
９の位置を算出する。従って、ロボット制御装置２３
は、求めたワーク９の位置に対してハンドリング動作す
ることにより当該ワーク９を正しくハンドリングするこ
とができる。

【００４２】上記構成のものによれば、マーカ体１０を
通常においては隠蔽部材１７により隠蔽すると共に、無
人搬送車１が教示位置に停車したときに隠蔽部材１７に
より隠蔽されたマーカ体１０を露出させた状態でマーカ
１４ａ，１４ｂを視覚センサ５で位置検出するようにし
たので、作業台８が汚れる環境下であっても、マーカ体
１０ひいてはマーカ１４ａ，１４ｂが汚れてしまうこと
を防止できる。従って、作業台８上にマーカ１４ａ，１
４ｂが常に露出している構成に比較して、視覚センサ５
による視認性が低下してしまうことを防止でき、結果的
に、多軸ロボット２によりワーク９に対して正しくハン
ドリングすることできる。

【００４３】この場合、隠蔽部材１７の内部の圧力をノ
ズル２０からの空気の噴出により高めているので、隠蔽
部材１７の閉鎖時に隠蔽空間部にミストなどの侵入を防
止でき、マーカ体１０への汚れの付着による視認低下を
防止することができる。

【００４４】また、マーカ体１０の上面に位置する透孔
部材１５は黒色樹脂で且つシボ加工が施されているの
で、マーカ１４ａ，１４ｂのコントラストが明瞭とな
り、マーカ１４ａ，１４ｂの位置検出精度を高めること
ができる。

【００４５】しかも、透孔部材１５の透孔１６の内周縁
部はエッジ状に形成されているので、視覚センサ５がマ
ーカ１４ａ，１４ｂを斜め方向から視認した場合であっ
ても、マーカ１４ａ，１４ｂの中心位置が透孔１６の中
心位置からずれてしまうことはない。従って、視覚セン
サ５の撮影姿勢が変化した場合であっても、視覚センサ
５によるマーカ１４ａ，１４ｂの視認位置が変化してし
まうことはないので、マーカ１４ａ，１４ｂの位置に基
づいて無人搬送車１の停止位置、ひいてはワーク９の位
置を確実に算出することができる。

【００４６】また、視覚センサ５によりマーカ１４ａ，
１４ｂの位置を検出する際に、視覚センサ５によりマー
カ１４ａ，１４ｂの画像データの取込みを複数回実行
し、その平均値に基づいてマーカ１４ａ，１４ｂの位置
を決定するようにしたので、マーカ１４ａ，１４ｂの画
像データを１回だけ取込む場合と違って、マーカ１４
ａ，１４ｂの位置検出精度を高めることができる。

【００４７】さらに、視覚センサ５の前面には透光性保
護部材６が脱着可能に装着されているので、その透光性
保護部材６を定期的に洗浄、交換することにより、レン
ズの清浄度を容易に維持することができる。

【００４８】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。隠蔽部
材１７を多軸ロボット２により移動するようにしてもよ
い。ロボット制御装置２３と作業台８側との通信を無線
により行うようにしてもよい。ランプ１４に代えて、平
面発光部材を用いるようにしてもよい。マーカとして
は、作業台８上に蛍光塗料を塗装するようにしてもよ
い。この場合、蛍光塗料を紫外線を照射することにより
自発発光させるのが望ましい。

【００４９】無人搬送車１に搭載するロボットとして
は、ＸＹテーブル或いはピックアンドプレース、さらに
はこれらを併用したものであってもよい。マーカ１４
ａ，１４ｂの中点１４ｃを基準としてワーク９までのベ
クトルＡｔを求めるのに代えて、マーカ１４ａ，１４ｂ
の何れか一方を基準としてベクトルＡｔを求めるように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における全体構成を示す斜視
図

【図２】視覚センサの斜視図

【図３】マーカ体の破断平面図

【図４】マーカ体の破断側面図

【図５】隠蔽部材により閉鎖された状態で示すマーカ体
の斜視図

【図６】隠蔽部材により開放された状態で示す図５相当
図

【図７】移動ロボットの電気的構成を示す概略図

【図８】各座標系の関係を示す図

【符号の説明】 １は無人搬送車、２は多軸ロボット、５は視覚センサ
（視覚手段）、６は透光性保護部材、１４はランプ（発
光体）、１４ａ，１４ｂはマーカ、１５は透孔部材、１
７は隠蔽部材、２０はノズル（加圧手段）、２３はロボ
ット制御装置（解除手段）、２４は画像処理装置（演算
手段）である。

フロントページの続き (72)発明者 川口 裕司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 市川 忠 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無人搬送車を所定の停止位置に停止さ
   せ、当該無人搬送車に搭載されたロボットに取付けられ
   た視覚手段により静止部位に設定された視覚領域内に位
   置するマーカの位置を検出し、そのマーカの位置に基づ
   いて無人搬送車の停止位置を検出する移動ロボットの停
   止位置検出システムにおいて、 前記視覚手段が前記マーカを視覚する際の視覚領域を隠
   蔽する隠蔽部材と、 前記視覚手段が前記マーカを視覚するときは前記隠蔽部
   材による視覚領域に対する隠蔽状態を解除する解除手段
   とを備えたことを特徴とする移動ロボットの停止位置検
   出システム。
2. 【請求項２】 無人搬送車を所定の停止位置に停止さ
   せ、当該無人搬送車に搭載されたロボットに取付けられ
   た視覚手段により静止部位に設定された視覚領域内に位
   置するマーカの位置を検出し、そのマーカの位置に基づ
   いて無人搬送車の停止位置を検出する移動ロボットの停
   止位置検出システムにおいて、 前記視覚手段が前記マーカを視認する際の視覚領域を隠
   蔽するように設けられ、前記マーカの上方部分に対応し
   て内周縁部がエッジ状に形成された透孔を有する透孔部
   材と、 この透孔部材を隠蔽する隠蔽部材と、 この隠蔽部材による前記透孔部材に対する隠蔽状態を解
   除する解除手段とを備えたことを特徴とする移動ロボッ
   トの停止位置検出システム。
3. 【請求項３】 前記透孔部材は、表面が無光沢処理され
   ていることを特徴とする請求項２記載の移動ロボットの
   停止位置検出システム。
4. 【請求項４】 前記隠蔽部材による隠蔽空間部の空気圧
   力を高める加圧手段を備えたことを特徴とする請求項１
   乃至３の何れかに記載の移動ロボットの停止位置検出シ
   ステム。
5. 【請求項５】 無人搬送車を所定の停止位置に停止さ
   せ、当該無人搬送車に搭載されたロボットに取付けられ
   た視覚手段により静止部位に設定された視覚領域内に位
   置するマーカの位置を検出し、そのマーカの位置に基づ
   いて無人搬送車の停止位置を検出する演算手段を備えた
   移動ロボットの停止位置検出システムにおいて、 前記演算手段は、前記視覚手段による前記マーカの画像
   取込みを複数回実行し、その平均値に基づいて前記マー
   カの位置を算出することを特徴とする移動ロボットの停
   止位置検出システム。
6. 【請求項６】 無人搬送車を所定の停止位置に停止さ
   せ、当該無人搬送車に搭載されたロボットに取付けられ
   た視覚手段により静止部位に設定された視覚領域内に位
   置するマーカの位置を検出し、そのマーカの位置に基づ
   いて無人搬送車の停止位置を検出する移動ロボットの停
   止位置検出システムにおいて、 前記視覚手段は、光学系の前面に脱着可能な透光性保護
   部材を備えて構成されていることを特徴とする移動ロボ
   ットの停止位置検出システム。
7. 【請求項７】 前記マーカは発光体であることを特徴と
   する請求項１乃至６の何れかに記載の移動ロボットの停
   止位置検出システム。