(57)【要約】［課題］複数の線状物から１本の線状物を選んでロボットハンドで把持できる方法を提供する。［解決手段］ロボットハンドによる線状物把持方法であって、複数の線状物（Ｗ１〜Ｗ３）の３次元形状を計測する工程と、前記３次元形状に基づき、前記複数の線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンド（２２）で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と、前記判定工程に基づき決定された目標線状物をロボットハンドで把持する工程とを有する線状物把持方法。
2019098074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットハンドによる線状物把持方法であって、
複数の線状物の３次元形状を計測する工程と、
前記３次元形状に基づき、前記複数の線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンドで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と、
前記判定工程に基づき決定された目標線状物をロボットハンドで把持する工程と、
を有する線状物把持方法。
【請求項２】
前記線状物がワイヤーハーネスを構成する電線である、
請求項１に記載の線状物把持方法。
【請求項３】
前記判定工程は、
前記線状物のうち１本を注目線状物として選択する工程と、
前記注目線状物の把持位置を決定する工程と、
前記把持位置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を第１干渉領域として設定する工程と、
前記第１干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第１判定工程とを有する
請求項１または２に記載の線状物把持方法。
【請求項４】
前記注目線状物を選択する工程は、前記複数の線状物の前記３次元形状に基づいて、最もロボットハンドの待機位置側にある前記線状物を選択する工程である、
請求項３に記載の線状物把持方法。
【請求項５】
前記第１干渉領域が前記注目線状物と直交する、
請求項３または４に記載の線状物把持方法。
【請求項６】
前記第１干渉領域が前記把持位置を中心として所定の半径を有する円である、
請求項３〜５のいずれか一項に記載の線状物把持方法。
【請求項７】
前記第１干渉領域が、前記把持位置を中心とし、所定の長さの辺を有する正方形である、
請求項３〜５のいずれか一項に記載の線状物把持方法。
【請求項８】
前記判定工程は、
前記第１干渉領域を内包し、すべての辺が前記線状物の前記３次元形状を表す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工程と、
前記第１拡張干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第１予備判定工程とをさらに有し、
前記第１予備判定工程は前記第１判定工程より先に実施される、
請求項３〜７のいずれか一項に記載の線状物把持方法。
【請求項９】
前記判定工程は、
前記ロボットハンドの待機位置を取得する工程と、
前記把持位置と前記ロボットハンドの前記待機位置を結ぶ線分の両側に拡がり所定の幅を有する平面状の領域を第２干渉領域として設定する工程と、
前記第２干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第２判定工程とをさらに有する、
請求項３〜８のいずれか一項に記載の線状物把持方法。
【請求項１０】
前記第２干渉領域は、前記注目線状物との交角が最大となるように設定される、
請求項９に記載の線状物把持方法。
【請求項１１】
前記第２干渉領域が、前記把持位置と前記ロボットハンドの前記待機位置を結ぶ線分を線対称の対称軸とする長方形である、
請求項９または１０に記載の線状物把持方法。
【請求項１２】
前記判定工程は、
前記第２干渉領域を内包し、すべての辺が前記線状物の前記３次元形状を表す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工程と、
前記第２拡張干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第２予備判定工程とをさらに有し、
前記第２予備判定工程は前記第２判定工程より先に実施される、
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の線状物把持方法。
【請求項１３】
ロボットハンドによる線状物把持を制御する制御装置であって、
複数の線状物の３次元形状を計測する３次元カメラから該３次元形状を取得し、
前記３次元形状に基づき、前記線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンドで把持する際に他の線状物が干渉するか否かを判定し、
前記判定の結果に基づき決定された目標線状物の把持位置を前記ロボットハンドを備えるロボットに通知する、
制御装置。
【請求項１４】
前記線状物がワイヤーハーネスを構成する電線である、
請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンドで把持する際に他の線状物が干渉するか否かの判定は、
前記線状物のうち１本を注目線状物として選択し、
前記注目線状物の前記把持位置を決定し、
前記把持位置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を第１干渉領域として設定し、
前記第１干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定することによって行われる、
請求項１３または１４に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットハンドを用いて線状物を把持する方法、およびそのための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば特許文献１に、線状体の組み付け作業を行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、ケーブル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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７６９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された装置は単独で存在する線状体を把持するものであって、また、把持しようとする線状体の一端が固定されている必要があった。例えば、ワイヤーハーネスの製造工程を自動化する場合、ハーネスに組み込まれる、または組み込まれた複数の電線の端部に皮剥や端子の接続などの加工を行うために、複数の電線の中から１本の電線だけを選んで把持する必要がある。特許文献１に記載された技術では、このように複数の線状物が混在し、場合によっては重なり合う中から１本の線状物だけを選んで把持することができなかった。【０００５】
本発明は、上記を考慮してなされたものであり、線状物の３次元形状データに基づいて、複数の線状物から１本の線状物を選んでロボットハンドで把持できる方法、およびそのため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】
【０００６】
本発明の線状物把持方法は、ロボットハンドによる線状物把持方法であって、複数の線状物の３次元形状を計測する工程と、前記３次元形状に基づき、前記複数の線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンドで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と、前記判定工程に基づき決定された目標線状物をロボットハンドで把持する工程とを有する。この方法によって、複数の線状物から１本を選んでロボットハンドで把持することができる。【０００７】
好ましくは、前記線状物がワイヤーハーネスを構成する電線である。本発明の線状物把持方法は、ワイヤーハーネスの製造工程において、ワイヤーハーネスに組み込まれることが予定された電線またはワイヤーハーネスに組み込まれた電線を把持するのに特に適している。【０００８】
好ましくは、前記判定工程は、前記線状物のうち１本を注目線状物として選択する工程と、前記注目線状物の把持位置を決定する工程と、前記把持位置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を第１干渉領域として設定する工程と、前記第１干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第１判定工程とを有する。ここで、注目線状物は、ロボットハンドで把持する候補となる線状物である。また、線状物の把持位置とは、ロボットハンドで把持するときの当該線状物上の位置を３次元座標で表したものをいう。この方法によって、ロボットハンドが注目線状物を把持するときに、注目線状物以外の線状物と干渉するか否かを高速に判定できる。【０００９】
好ましくは、前記注目線状物を選択する工程は、前記複数の線状物の前記３次元形状に基づいて、最もロボットハンドの待機位置側にある前記線状物を選択する工程である。ロボットハンドの待機位置とは、ロボットハンドが線状物を把持する動作の前に待機または通過する位置であり、線状物に干渉しない位置である。待機位置は、例えば線状物の上方、下方または側方であって、予め決められた距離だけ離れた位置であってもよいし、線状物の３次元形状に基づいて決定してもよい。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することができる。【００１０】
好ましくは、前記第１干渉領域が前記注目線状物と直交する。ここで、第１干渉領域が注目線状物と直交するとは、把持位置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。【００１１】
好ましくは、前記第１干渉領域が前記把持位置を中心として所定の半径を有する円である。あるいは、好ましくは、前記第１干渉領域が、前記把持位置を中心とし、所定の長さの辺を有する正方形である。【００１２】
好ましくは、前記判定工程は、前記第１干渉領域を内包し、すべての辺が前記線状物の前記３次元形状を表す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工程と、前記第１拡張干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第１予備判定工程とをさらに有する。そして、前記第１予備判定工程は前記第１判定工程より先に実施される。【００１３】
好ましくは、前記判定工程は、前記ロボットハンドの待機位置を取得する工程と、前記把持位置と前記ロボットハンドの前記待機位置を結ぶ線分の両側に拡がり所定の幅を有する平面状の領域を第２干渉領域として設定する工程と、前記第２干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第２判定工程とをさらに有する。この方法によって、ロボットハンドが注目線状物まで移動する経路で、注目線状物以外の線状物と干渉するか否かを高速に判定できる。【００１４】
好ましくは、前記第２干渉領域は、前記注目線状物との交角が最大となるように設定される。【００１５】
好ましくは、前記第２干渉領域が、前記把持位置と前記ロボットハンドの前記待機位置を結ぶ線分を線対称の対称軸とする長方形である。【００１６】
好ましくは、上記線状物把持方法は、前記第２干渉領域を内包し、すべての辺が前記線状物の３次元形状を表す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工程と、前記第２拡張干渉領域内に前記注目線状物以外の前記線状物が存在するか否かを判定する第２予備判定工程とをさらに有する。そして、前記第２予備判定工程は前記第２判定工程より先に実施される。【００１７】
本発明の制御装置は、ロボットハンドによる線状物把持を制御する制御装置であって、複数の線状物の３次元形状を計測する３次元カメラから該３次元形状を取得し、前記３次元形状に基づき、前記線状物のうち少なくとも１本の線状物に対し、ロボットハンドで把持する際に他の線状物が干渉するか否かを判定し、前記判定の結果に基づき決定された目標線状物の把持位置を前記ロボットハンドを備えるロボットに通知する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の線状物把持方法または制御装置によれば、線状物の３次元形状データに基づいて、複数の線状物から１本の線状物を選んでロボットハンドで把持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の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。
【図２】本発明の一実施形態の線状物把持方法の工程フロー図である。
【図３】本発明の一実施形態の線状物把持方法の判定工程の工程フロー図である。
【図４】本発明の一実施形態の第１干渉領域および第１拡張干渉領域を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の第２干渉領域および第２拡張干渉領域を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の第１干渉領域の大きさを説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態の第１判定工程を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態の第１予備判定工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の線状物把持方法および制御装置の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００２１】
図１において、本実施形態の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。
【００２２】
作業空間には電線（線状物）Ｗ１〜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。把持対象とする線状物は特に限定されないが、本実施形態の線状物把持方法は、ワイヤーハーネスを構成する電線や、ワイヤーハーネス自体など、柔軟で形状が定まらない線状物を把持する場合に特に有効である。
【００２３】
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。ロボットのアーム２１の先端にはロボットハンド２２が備えられており、ロボットハンドの把持部２３、２３で線状物を把持する。なお、本明細書中で「ロボットハンド」を単に「ハンド」ということがある。
【００２４】
３次元カメラ３１は、線状物Ｗ１〜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適するからである。
【００２５】
ステレオカメラは２台のカメラからなり、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、例えば、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。
【００２６】
また、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。また、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。
【００２７】
制御装置３２は、図示しない通信部によってステレオカメラ３１と通信し、ステレオカメラから線状物Ｗ１〜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、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う。また、制御装置は前記通信部を介して、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。なお、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（例えば、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。
【００２８】
本実施形態の線状物把持方法を以下に説明する。
【００２９】
図２を参照して、本実施形態の線状物把持方法は、複数の線状物Ｗ１〜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）からなる。
【００３０】
複数の線状物Ｗ１〜Ｗ３の３次元形状を計測する工程Ｓ１はステレオカメラ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線状物Ｗ１〜Ｗ３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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、アーム２１およびハンド２２を移動させて把持動作を実行する。
【００３３】
以下に判定工程Ｓ２を詳細に説明する。
【００３４】
図３を参照して、本実施形態の判定工程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。
【００３５】
制御装置３２はまず、ステレオカメラ３１から線状物Ｗ１〜Ｗ３の３次元形状を取得する（Ｓ２１）。
【００３６】
制御装置３２は次に、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、Ｗ１を把持しようとする注目線状物、Ｗ２と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、ケーブル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、制御装置は自律的に注目線状物を選択する。例えば、線状物Ｗ１〜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。
【００３７】
制御装置３２は次に、注目線状物Ｗ１の把持位置を決定する（Ｓ２３）。例えば、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。
【００３８】
制御装置３２は次に、ロボットハンド２２の待機位置を取得する（Ｓ２４）。ハンド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、例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。また、制御装置はロボットハンド２２の現在位置をロボット２０から取得し、ハンドの現在位置が待機位置と異なる場合は、ロボットハンドを待機位置に移動させる。ロボットハンドの待機位置と注目線状物Ｗ１の把持位置を結ぶ線分が、ハンド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。
【００３９】
制御装置３２は次に、ロボットハンド２２と他の線状物Ｗ２、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。そして、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。
【００４０】
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、ハンド２２が注目線状物Ｗ１を把持するときに他の線状物Ｗ２、Ｗ３と干渉するか否かを判定する。
【００４１】
第１干渉領域５１は、注目線状物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。
【００４２】
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、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、ハンド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と同じ大きさの円を内包できる大きさである。
【００４３】
第１干渉領域５１は、好ましくは、注目線状物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。また、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、ハンドが注目線状物を真横から把持しない場合であっても、ハンドが当該他の線状物と干渉する蓋然性が高いからである。
【００４４】
図７を参照して、第１判定工程Ｓ６１は、対象とする他の線状物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うことができる。線分Ｌは、線状物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うことができる。例えば、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。
【００４５】
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、ハンド２２と他の線状物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う。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、ハンド２２が注目線状物Ｗ１の把持位置Ｐまで移動する経路で、他の線状物Ｗ２、Ｗ３と干渉するか否かを判定する。
【００４９】
第２干渉領域５３は、注目線状物Ｗ１の把持位置Ｐとハンド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。
【００５０】
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。
【００５１】
第２干渉領域５３は、好ましくは、注目線状物Ｗ１との交角が最大となるように設定される。ハンド２２が注目線状物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。
【００５２】
第２判定工程Ｓ６３は、第１判定工程Ｓ６１と同様に、対象とする他の線状物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うことができる。
【００５３】
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、ハンド２２と他の線状物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う。
【００５４】
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うだけで、第２予備判定が実施できる。
【００５５】
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。
【００５６】
判定の対象とする線分Ｌを線状物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、他の線状物Ｗ２との干渉判定が完了したら、次の他の線状物Ｗ３について同じ処理を行う。
【００５７】
すべての他の線状物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は注目線状物Ｗ１の把持位置をハンド２２で把持する際に他の線状物の干渉がないと判定する。そして、注目線状物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。
【００５８】
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は注目線状物Ｗ１の把持位置をハンド２２で把持する際に他の線状物の干渉があると判定する。そして、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、例えば、先にステレオカメラ３１から取得した線状物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。
【００５９】
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。また、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。
【００６０】
以上のとおり、本実施形態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本の線状物を選んでロボットハンドで把持することが可能となる。
【００６１】
なお、ロボットハンドの他の線状物との干渉の有無は、ロボットハンド側の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。本実施形態では、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。そして、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。
【００６２】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００６３】
例えば、各判定工程を実施する順番は、第１予備判定を第１判定に先立って行い、第２予備判定を第２判定に先立って行う以外は、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。また、上記実施形態では、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（例えば第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（例えば第２判定工程）を実施してもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、ロボットハンドの待機位置取得（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。
【００６５】
また、ロボットハンド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、ロボットハンドの姿勢を調整する。そして、ロボットハンドは、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、ロボットハンドの姿勢、ロボットハンドの移動方向、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。
【００６６】
本発明によって線状物を把持したロボットハンド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。例えば、把持した電線の先端をロボットハンドによって移動させ、被膜剥き加工機や端子圧着装置等に挿入してもよい。また、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。
【符号の説明】
【００６７】
１０  線状物把持のための全体システム；  ２０  ロボット；  ２１  ロボットアーム；  ２２  ロボットハンド；  ３１  ステレオカメラ（３次元カメラ）；  ３２  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；  Ｌ  線分；  Ｐ  把持位置；  Ｑ  ロボットハンドの待機位置；  Ｗ  ワイヤーハーネス；  Ｗ１  注目線状物；  Ｗ２、Ｗ３  注目線状物以外の線状物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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