JPH0430991A - 視覚装置付ロボット - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、視覚装置により対象物体の存在位置を検出し
て、工作物の把持を行う視覚装置付ロボットに関する。

〈従来の技術〉 従来、視覚装置を備えたロボットによる工作物の取り出
しは、特開平１−１９６５０１に示されているように、
二次元の画像処理による工作物の認識を行い、ロボット
ハンドを移動させ、工作物を把持して取り出しを行って
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述したような視覚装置付ロボットにおいては、二次元
の画像処理を行っているため、コンテナ等に段積みされ
ている複数の工作物の高低差を判別することができず、
低い位置にある工作物を先に見つけてしまうことがある
。このような場合には、高い位置にある他の工作物とロ
ボットハンドとの干渉、あるいは周りの工作物による把
持しようとする工作物の押さえ込み等のために取り出し
に失敗することがあった。

また、このような問題を解決する手段として２−台のＣ
ＯＤカメラを用いて、２つの二次元映像を合成し、段積
みされている複数の工作物の高さと位置を計算により求
める方法があるが、映像を合成するのに多（の時間を費
やしてしまうという問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたもの
であり、高低差のある複数の工作物のうち最も上方にあ
る工作物から確実に検出して把持し、かつ工作物の位置
検出に費やす時間が少ない視覚装置付ロボットを提供す
ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成は、第１図に示すよう
に、ロボットハンドに取り付けられた距離センサを備え
、箱内に積み重ねられた工作物の高さの分布を測定する
距離検出手段１と、距離センサ近辺に設定された位置認
識点の二次元座標を前記視覚装置を用いて求めることに
よって、距離検出手段１により高さが測定された位置を
検出する位置認識点検出手段２と、ロボットハンドを所
定の経路で移動させるとともに距離検出手段１と位置認
識点検出手段２によって、前記箱内の工作物の高さと位
置の座標を記憶する三次元座標記憶手段３と、この三次
元座標記憶手段３によって記憶された座標を基に、最も
高い位置に存在する工作物を選出する取り出し工作物選
出手段４と、この取り出し工作物選出手段４によって選
出された工作物を前記視覚装置を用いて認識して前記ロ
ボットハンドより取り出す工作物取り出し実行手段５を
備えたものである。

〈作用〉 上記の構成により、ロボット６０は、ロボットハンドを
所定の経路で移動させながら、ロボットハンドに取り付
けられた距離センサを用いて箱内に形成された工作物の
高さの分布を測定する。この時の測定位置は、位置認識
点によって示され、この位置を視覚装置を用いて求める
。この様な過程によって箱内の工作物の位置と高さの三
次元座標が求められる。この座標を基に最も高い位置に
ある工作物を選び出し、この工作物を視覚装置を用いて
認識した後、ロボットハンドによって取り出す。

〈実施例〉 以下に、添付図面によって本発明の詳細な説明する。

第２図および第３図に示す様に、視覚装置２０は、対象
物体である工作物２２および後述する位置認識点８４を
撮像するＣＣＤカメラ２４と、ＣＣＤカメラ２４から出
力される映像信号を画像処理して対象物の輪郭を特定し
、その対象物の中心位１を存在位置として演算する画像
処理装置２６を包含している。対象物の存在位置は視覚
座標Ｘ。

Ｙとして定められ、この座標を通る中心線の傾きより対
象物の傾きを求めることができる。工作物２２は円柱状
の物体であり、箱２１内にほぼ一列に向きを揃えて収納
されている。この箱２１の略鉛直上方からは、回路の光
源から平行光線２３が照射されている。ＣＣＤカメラ２
４は、この平行光線２３による工作物２２の反射光を受
光することにより映像信号を画像処理装置２６に出力す
る。

ロボット６０は、アーム６１先端に一対の把持爪８３を
持ったロボットハンド６２を有し、把持爪８３には工作
物２２にロボットハンド６２が接触したことを感知する
接触センサ７１が設けられている。また、ロボットハン
ド６２には、平板によって形成されたブラケット８２が
取り付けられ、ブラケット８２の把持爪８３側の下面に
は距離センサ７０が取り付けられており、これと反対側
の上面には、白丸で表された距離センサ７０が取り付け
られた位置を示す位置認識点８４が設けられている。

距離センサ７０は、例えば超音波センサを用い、センサ
ヘンド８０と計測制御部８１から構成される。すなわち
超音波パルスを工作物２２に送波し、その反射波を受波
するまでの時間を計測することによって、計測制御部８
１がセンサヘッド８０から工作物２２までの距離を測定
するものである。

ロボット６０の制御を行うロボット制御装置５０は、視
覚装置２０とインタフェース５１を介して結ばれたＣＰ
Ｕ５２と、ロボット６０の位置制御プログラム等を記憶
したＲＯＭ５４、教示データ等を記憶したＲＡＭ５３、
そしてロボット６０の各駆動軸を駆動するサーボモータ
を制御するサーボＣＰＵ５５を有している。また、ＣＰ
Ｕ５２には、インタフェース５１を介して距離センサ７
０が接続されている。

次に、本発明の視覚装置付ロボットにおけるＣＰＵ５２
の処理方法について第３図および第４図のフローチャー
トに基づいて説明する。

ステップ１００では、ロボットロボットハンド６２に取
り付けられた距離センサ７０を箱２１から一定の距離を
もって工作物２２の並び方向（矢印Ａの方向）に平行に
移動させる。箱２１の底面から距離センサ７０までの距
離はあらかじめ決められているため、箱２１内に積み重
ねられた工作物２２によって生じる高さＺを計測するこ
とができ、これをＲＡＭ５３に記憶する。（第３図（ａ
）。

（ロ）） ステップ１０２では、視覚装置２０を用いて画像処理に
よる位置認識点８４の認識を行い、ステップ１００で工
作物２２によって生じる高さを計測した位置の座標すな
わち、箱２１上方より見た平面座標（Ｘ、Ｙ）を求め、
これをＲＡＭ５３に記憶する。

ステップ１０４では、ステップ１００およびステップ１
０２において求めた三次元座標（ｘ、ｙ。

Ｚ）が箱２１を距離センサ７０が横切る端から端までの
全経路について記憶されているかを確認する。もし、全
経路の三次元座標が記憶されているならば（ＹＥＳ）、
ステップ１０６に移動する。

また、断面全体の三次元座標が記憶されていないならば
（Ｎｏ）、再びステップ１００に移動し、さらに距離セ
ンサ７０を移動させながら三次元座標を記憶していく。

（第３図（Ｃ）） ステップ１０６では、ステップ１０４で得た、箱２１の
断面における三次元座標の中からＺ座標の最も大きい箇
所、すなわち最も高い位置に存在する工作物２２を選び
出す。ここで最も高い位置に存在するものが複数存在す
る場合は、最初はＸ座標の最も小さいもの、次回はＸ座
標の最も大きいものというように、交互に両端から取り
出すようにする。これは取り出し過程において荷崩れが
生じることを考慮し、一箇所に集中して荷崩れが生じる
ことを防止するとともに、でき、るかぎり荷崩れの可能
性が少ない箇所から取り出すようにするためである。

ステップ１０７では、ステップ１０６において選び出さ
れた最も高い位置に存在する工作物２２のＺ座標があら
かじめ記憶された箱２１の底面の高さと一致するかを判
断する。もし一致するならば（ＹＥＳ）、箱２１内には
工作物２２が存在しないことを示しているので全ての作
業を終了する。

また、一致しないならば（Ｎｏ）、ステップ１０８に移
動する。

ステップ１０８では、ステップ１０６において選び出さ
れた最も高い位置に存在する工作物２２の（Ｘ、Ｙ）座
標を中心とした所定の範囲Ｂを視覚装置２０を用いて画
像処理による工作物２２の認識を行い、この工作物２２
の位置と傾きを求める。（第３図（ｄ）） ステップ１１０では、ステップ１０８で求められた工作
物２２の位置と傾きに基づいて、この工作物２２の取り
出しが行われる。ここでロボット６０は、接触センサ７
１によって、工作物２２の存在を確認した後、ロボット
ハンド６２によって把持する。

ステップ１１２では、ステップ１１０で取り出した工作
物２２の三次元座標を消去することによって、ステップ
１０４で記憶した三次元座標に脩正を加える。この操作
によって再び同じ工作物２２を取り出そうとすることを
防止する。三次元座標の消去は、あらかじめ記憶されて
いる工作物２２の１個分の高さと幅を基に、Ｘ座標上の
工作物２２の１個分の幅に対応するＺ座標から１個分の
高さを減算することによって行われる。（第３図（ｅ）
） ステップ１１４では、このステップに至るまでに連続し
て取り出した工作物２２の敵が所定の数に達したかを判
断する。この数は、あらかじめ例えば５つというように
設定されており、連続して幾つもの工作物２２を取り出
す過程で、荷崩れによってステップ１０４で記憶した三
次元座標との間に生ずる誤差を最小限に止めることと、
取り出し作業の効率化の２点を考慮して決定されたもの
である。もし、現時点までの取り出し個数が５つである
ならば（ＹＥＳ）、再びステップ１００に移動して三次
元座標を改めて記憶する。これによって、荷崩れによる
三次元座標に誤差が生じることを防止できる。また、５
未満ならば（ＮＯ）、ステップ１０６に移動して次の工
作物２２の取り出しを行うとともに、現在までに連続し
て取り出した工作物２２の個数を記憶する。

以上述べたように本実施例の視覚装置付ロボットは、距
離センサ７０により箱２工内に積み重ねられた工作物２
２の高さ座標を記憶するとともに、視覚袋２２０を用い
て位置認識点８４の認識を行い、高さを計測した位置の
座標を記憶するようにしたために、視覚装置２０の視覚
座標系に対応した箱２１内の工作物２２の三次元座標を
正確、かつ速く作成することができる。この三次元座標
を基にしてロボット６０は、高い位置の工作物を早く確
実に発見して取り出すことができる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明の視覚装置付ロボットは、距離
センサにより箱内に積み重ねられた工作物の高さ座標を
記憶するとともに、視覚装置を用いて位置認識点の認識
を行い、高さを計測した位置の座標を記憶するようにし
たために、視覚装置の視覚座標系に対応した箱内の工作
物の三次元座標を正確、かつ速く作成することができる
。この三次元座標を基にしてロボットは、高い位１の工
作物を早く確実に発見して取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示する図である。第２図から
第４図は本発明による視覚装置付ロボットの一実施例を
示し、第２図は視覚装置付ロボットの全体構成図、第３
図は実施例の作用を説明するため図、第４図は実施例の
ＣＰＵ５２内での処理を説明するためのフローチャート
である。 １・・・距離検出手段、２・・・位置認識点検出手段、
３・・・三次元座標記憶手段、４・・・取り出し工作物
選出手段、５・・・工作物取り出し実行手段、２０・・
・視覚装置、２１・・・箱、２２・・・工作物、６０・
・・ロボット、６２・・・ロボットハンド、７０・・・
距離センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体を撮像し、画像処理によってその物体の位置
   を検出する視覚装置を用いて、箱内に積み重ねられて収
   納されている工作物をロボットハンドにより取り出す視
   覚装置付ロボットにおいて、ロボットハンドに取り付け
   られた距離センサを備え、前記箱内に積み重ねられた工
   作物の高さの分布を測定する距離検出手段と、前記距離
   センサ近辺に設定された位置認識点の二次元座標を前記
   視覚装置を用いて求めることによって、前記距離検出手
   段により高さが測定された位置を検出する位置認識点検
   出手段と、前記ロボットハンドを所定の経路で移動させ
   るとともに前記距離検出手段と前記位置認識点検出手段
   によって、前記箱内の工作物の高さと位置の座標を記憶
   する三次元座標記憶手段と、この三次元座標記憶手段に
   よって記憶された座標を基に、最も高い位置に存在する
   工作物を選出する取り出し工作物選出手段と、この取り
   出し工作物選出手段によって選出された工作物を前記視
   覚装置を用いて認識して前記ロボットハンドより取り出
   す工作物取り出し実行手段を備えたことを特徴とする視
   覚装置付ロボット。