(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットハンドの把持部により対象物を把持する場合に、前記対象物において把持部が把持する位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定し、設定した把持位置と把持方向に基づいてロボットハンドを制御する把持制御方法であって、
前記対象物の形状を３次元的に表示するための２次元の画面を有する表示装置と、
前記画面において、前記対象物の形状と、把持位置と把持方向を示すための移動表示部とを３次元的に表示させるコンピュータと、
前記画面において移動表示部の位置および向きを変更する位置変更操作および向き変更操作と、把持位置および把持方向を決定する設定操作とが可能な操作装置と、を用意し、
前記画面において、
（Ａ）コンピュータにより、前記対象物の形状と移動表示部とを３次元的に表示させ、
（Ｂ）操作装置にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、コンピュータにより、移動表示部の位置と向きを変更し、
（Ｃ）操作装置に設定操作がされると、この時に、前記対象物の前記形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、コンピュータにより把持位置と把持方向に設定し、
認識された計測範囲内の物体の形状と、記憶部に記憶された前記対象物の３次元形状とに基づいて、前記計測範囲内の前記対象物の位置と向きを認識し、認識された前記対象物の位置と向きと、設定された前記把持位置および前記把持方向とに基づいて、前記ロボットハンドを制御することにより、前記ロボットハンドが、前記対象物における前記把持位置にて前記把持方向に前記対象物を把持する、ことを特徴とする把持制御方法。
【請求項２】
ロボットハンドは、互いに対して回転可能に連結された複数のリンクにより構成されており、
複数のリンクのうち最先端のリンクに前記把持部が取り付けられており、
前記（Ａ）において、コンピュータにより、移動表示部の向きに対して一定の方向を向く最先端リンク方向表示部を３次元的に表示させ、
前記（Ｂ）において、移動表示部の３次元的な向きの変更に伴って、移動表示部の向きに対して３次元的に前記一定の方向を向くように、最先端リンク方向表示部の３次元的な向きも変更され、
移動表示部の向きに対する３次元的な前記一定の方向は、把持部が対象物を把持する時に、把持部が対象物を把持する把持方向に対して最先端のリンクが実際に向いている一定方向と同じである、ことを特徴とする請求項１に記載の把持制御方法。
【請求項３】
位置変更操作は、画面に表示された対象物の形状における外面、エッジまたは穴を選択する操作であり、この選択により、選択した外面、エッジまたは穴の中心を移動表示部が示すように、移動表示部の位置が変更される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の把持制御方法。
【請求項４】
移動表示部は、前記画面において、３次元的に表示される矢印である、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の把持制御方法。
【請求項５】
移動表示部は、前記ロボットハンドと前記把持部の３次元的な形状である、ことを特徴とする請求項１または３に記載の把持制御方法。
【請求項６】
ロボットハンドの把持部により対象物を把持する場合に、前記対象物において把持部が把持する位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定する把持動作設定装置と、ロボットハンドを制御する制御装置とを備える把持制御実行装置であって、
前記把持動作設定装置は、
前記対象物の形状を３次元的に表示するための２次元の画面を有する表示装置と、
前記画面において、前記対象物の形状と、把持位置と把持方向を示すための移動表示部とを３次元的に表示させるコンピュータと、
前記画面において移動表示部の位置および向きを変更する位置変更操作および向き変更操作と、把持位置および把持方向を決定する設定操作とが可能な操作装置と、を備え、
コンピュータは、前記画面において、
（Ａ）前記対象物の形状と移動表示部とを３次元的に表示させ、
（Ｂ）操作装置にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、移動表示部の位置と向きを変更し、
（Ｃ）操作装置に設定操作がされると、この時に、前記対象物の前記形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定し、
前記制御装置は、認識された計測範囲内の物体の形状と、記憶部に記憶された前記対象物の３次元形状とに基づいて、前記計測範囲内の前記対象物の位置と向きを認識し、認識された前記対象物の位置と向きと、設定された前記把持位置および前記把持方向とに基づいて、前記ロボットハンドを制御することにより、前記ロボットハンドが、前記対象物における前記把持位置にて前記把持方向に前記対象物を把持する、ことを特徴とする把持制御実行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドにより対象物を把持する把持位置と把持方向を設定する把持制御方法と把持制御実行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、ロボットハンドに対象物を把持させるために、対象物における把持位置を予め設定することが行われている。この場合、設定した把持位置に基づいて、ロボットハンドがこの把持位置で対象物を把持するように、ロボットハンドの動作が制御される。
【０００３】
把持位置や把持方向の設定方法は、例えば、下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００４】
特許文献１では、次のように、ティーチングにより把持位置を含む動作データを設定している。人が、ロボットハンドに対して動作指令を入力する入力装置（ティーチングペンダント）を用いて、ロボットハンドを動作させる。これにより、ロボットハンドにより対象物を把持させることができる。このようなロボットハンドの動作中におけるロボットハンドの各位置と各姿勢を計測し、計測した各位置と各姿勢に基づいて、ロボットハンドの移動経路や、ロボットハンドによる把持位置や把持方向などを動作データとして設定する。
【０００５】
特許文献２では、対象物の形状データに基づいて、対象物の各表面部分について、法線ベクトルを求める。これらの法線ベクトルのうち、内積がしきい値（例えば−０．９）以下となる２つの法線ベクトルを特定する。特定した２つの法線ベクトルをそれぞれ有する表面部分は、互いに反対側を向いているため、これらの表面部分を把持位置として設定する。従って、例えば、ロボットハンドの１対の爪が、特定した表面部分に接して対象物を挟持ことができる。
【０００６】
特許文献３では、対象物の画像を表示装置に表示し、この画像において把持位置を指定し、指定した把持位置を計測し、この計測値を把持位置として設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４６７９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７２８８６号公報
【特許文献３】特開平１１−５８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の場合には、ティーチングを行うのに手間がかかる。
特許文献２の場合には、各法線ベクトルを求める演算と、法線ベクトル同士の内積の演算と、互いに反対側を向いている法線ベクトルを特定する演算とを行う。従って、演算負荷が大きくなる。
特許文献３の場合には、人が、画面に表示された対象物を画像を見ながら、把持位置を指定すると、把持位置に基づいて、把持方向がコンピュータにより自動的に演算される。しかし、人は、把持方向を視覚的に認識しにくい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ティーチングを行わなくても、把持位置と把持方向を３次元的に認識して設定できる把持制御方法と把持制御実行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明によると、ロボットハンドの把持部により対象物を把持する場合に、前記対象物において把持部が把持する位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定し、設定した把持位置と把持方向に基づいてロボットハンドを制御する把持制御方法であって、
前記対象物の形状を３次元的に表示するための２次元の画面を有する表示装置と、
前記画面において、前記対象物の形状と、把持位置と把持方向を示すための移動表示部とを３次元的に表示させるコンピュータと、
前記画面において移動表示部の位置および向きを変更する位置変更操作および向き変更操作と、把持位置および把持方向を決定する設定操作とが可能な操作装置と、を用意し、
前記画面において、
（Ａ）コンピュータにより、前記対象物の形状と移動表示部とを３次元的に表示させ、
（Ｂ）操作装置にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、コンピュータにより、移動表示部の位置と向きを変更し、
（Ｃ）操作装置に設定操作がされると、この時に、前記対象物の前記形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、コンピュータにより把持位置と把持方向に設定し、
認識された計測範囲内の物体の形状と、記憶部に記憶された前記対象物の３次元形状とに基づいて前記計測範囲内の前記対象物の位置と向きを認識し、認識された前記対象物の位置と向きと、設定された前記把持位置および前記把持方向とに基づいて、前記ロボットハンドを制御することにより、前記ロボットハンドが、前記対象物における前記把持位置にて前記把持方向に前記対象物を把持する、ことを特徴とする把持制御方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、ロボットハンドは、互いに対して回転可能に連結された複数のリンクにより構成されており、
複数のリンクのうち最先端のリンクに前記把持部が取り付けられており、
前記（Ａ）において、コンピュータにより、移動表示部の向きに対して一定の方向を向く最先端リンク方向表示部を３次元的に表示させ、
前記（Ｂ）において、移動表示部の３次元的な向きの変更に伴って、移動表示部の向きに対して３次元的に前記一定の方向を向くように、最先端リンク方向表示部の３次元的な向きも変更され、
移動表示部の向きに対する３次元的な前記一定の方向は、把持部が対象物を把持する時に、把持部が対象物を把持する把持方向に対して最先端のリンクが実際に向いている一定方向と同じである。
【００１２】
本発明の実施形態によると、位置変更操作は、画面に表示された対象物の形状における外面、エッジまたは穴を選択する操作であり、この選択により、選択した外面、エッジまたは穴の中心を移動表示部が示すように、移動表示部の位置が変更される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によると、移動表示部は、前記画面において、３次元的に表示される矢印である。
【００１４】
本発明の別の実施形態によると、移動表示部は、前記ロボットハンドと前記把持部の３次元的な形状である。
【００１５】
上述した目的を達成するため、本発明によると、ロボットハンドの把持部により対象物を把持する場合に、前記対象物において把持部が把持する位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定する把持動作設定装置と、ロボットハンドを制御する制御装置とを備える把持制御実行装置であって、
前記把持動作設定装置は、
前記対象物の形状を３次元的に表示するための２次元の画面を有する表示装置と、
前記画面において、前記対象物の形状と、把持位置と把持方向を示すための移動表示部とを３次元的に表示させるコンピュータと、
前記画面において移動表示部の位置および向きを変更する位置変更操作および向き変更操作と、把持位置および把持方向を決定する設定操作とが可能な操作装置と、を備え、
コンピュータは、前記画面において、
（Ａ）前記対象物の形状と移動表示部とを３次元的に表示させ、
（Ｂ）操作装置にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、移動表示部の位置と向きを変更し、
（Ｃ）操作装置に設定操作がされると、この時に、前記対象物の前記形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定し、
前記制御装置は、認識された計測範囲内の物体の形状と、記憶部に記憶された前記対象物の３次元形状とに基づいて前記計測範囲内の前記対象物の位置と向きを認識し、認識された前記対象物の位置と向きと、設定された前記把持位置および前記把持方向とに基づいて、前記ロボットハンドを制御することにより、前記ロボットハンドが、前記対象物における前記把持位置にて前記把持方向に前記対象物を把持する、ことを特徴とする把持制御実行装置が提供される。
【００１６】
また、上述した目的を達成するため、ロボットハンドの把持部により対象物を把持する場合に、対象物において把持部に把持される位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定する把持動作設定プログラムであって、
表示装置の画面において、
（Ａ）対象物の形状と、把持位置と把持方向を示すための移動表示部とを３次元的に表示させる処理と、
（Ｂ）操作装置にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、移動表示部の３次元的な位置と向きを変更する処理と、
（Ｃ）操作装置に設定操作がされると、この時に、対象物の前記形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする把持動作設定プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によると、コンピュータにより、画面において、対象物の３次元的な形状と移動表示部とを表示させ、この移動表示部の位置と向きを変更させる位置変更操作と向き変更操作が操作装置にされると、この操作に応じて、前記画面において移動表示部の位置と向きが変更され、操作装置に設定操作がされると、この時に、前記画面上の対象物の３次元的な形状において移動表示部が示している位置と、移動表示部が向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定する。
すなわち、人は、画面を見ながら、位置変更操作および向き変更操作を操作装置にすることにより、移動表示部の位置と向きを、対象物の３次元的な形状に対して定めることができる。次いで、人は、設定操作を操作装置にすることにより、定めた移動表示部の位置と向きを、把持位置と把持方向に設定できる。
従って、人は、３次元的に表示される移動表示部が示す位置により、把持位置を認識でき、３次元的に表示される移動表示部の向きにより、把持方向を認識できる。このように、人が、把持位置と把持方向を３次元的に認識して設定することができる。
よって、人は、ティーチングを行わなくても、把持位置と把持方向を３次元的に認識して設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ロボットハンドとその制御装置を示す。
【図２】ロボットハンドの把持部による把持位置と把持方向を示す。
【図３】本発明の実施形態による把持制御実行装置における把持動作設定装置の構成図である。
【図４】表示装置の画面を示す。
【図５】本発明の実施形態による把持制御方法における把持動作設定方法を示すフローチャートである。
【図６】図２の場合と異なる構成を有する把持部による把持位置と把持方向を示す。
【図７】表示装置における画面の別の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２０】
本発明の実施形態による把持制御方法における把持動作設定方法では、ロボットハンド３の把持部５により対象物１を把持する場合に、対象物１において把持部５に把持される位置と方向をそれぞれ把持位置と把持方向として、把持位置と把持方向を設定する。なお、把持方向は、対象物１に固定された仮想の３次元座標系において３次元的に定められる。
【００２１】
図１は、ロボットハンド３の構成例を示す。図１において、ロボットハンド３は、互いに対して回転可能に連結された複数のリンク７ａ〜７ｄにより構成されている。複数の７ａ〜７ｄのうち最先端にある第１のリンク７ａの先端部に把持部５が固定されている。第１のリンク７ａは、第１の関節９ａを介して第２のリンク７ｂに連結されているとともに、第１の関節９ａの回転軸Ｃ１回りに第２のリンク７ｂに対して回転可能である。第２のリンク７ｂは、第２の関節９ｂを介して第３のリンク７ｃに連結されているとともに、第２の関節９ｂの回転軸Ｃ２回りに第３のリンク７ｃに対して回転可能である。第３のリンク７ｃは、第３の関節９ｃを介して第４のリンク７ｄに連結されているとともに、第３の関節９ｃの回転軸Ｃ３回りに第４のリンク７ｄに対して回転可能である。第４のリンク７ｄは、自身の中心軸である回転軸Ｃ４の回りに回転可能に設置台１１に支持されている。
【００２２】
この構成で、第１〜第４のリンク７ａ〜７ｄが、それぞれ、図示しない複数の駆動装置（例えば、サーボモータ）により対応する回転軸Ｃ１〜Ｃ４回りに回転駆動される。これらの回転駆動が制御装置１３によって制御されることにより、ロボットハンド３は動作する。
【００２３】
図２に基づいて、把持位置と把持方向を説明する。図２は、図１の部分拡大図である。把持位置と把持方向は、対象物１に対して固定された３次元座標系における位置と方向として表される。この３次元座標系は、図２に示す例では、互いに直交するｘ軸とｙ軸とｚ軸を有する。図２の例では、把持部５は、対象物１を吸引することにより対象物１を吸着して把持する吸引装置である。図２の例では、把持位置は、吸引装置５が対象物１を吸着する位置であり、把持方向は、吸引装置５が対象物１を吸引（吸着）する方向である。このような把持位置と把持方向は、本発明の実施形態による方法で設定され、制御装置１３の記憶部１３ａに記憶されている。
【００２４】
制御装置１３は、把持位置および把持方向に基づいて、ロボットハンド３を制御する。これにより、ロボットハンド３は、対象物１における把持位置にて把持方向に対象物１を把持する。図２の例では、制御装置１３は、吸引装置５が把持方向を向くように、吸引装置５を把持位置に位置決めし、この状態で、吸引装置５を作動させることにより、吸引装置５により対象物１を吸引して把持する。このような制御は、記憶部１３ａに記憶されている把持位置および把持方向と、記憶部１３ａに記憶されている対象物１の３次元形状と、把持する対象物１の位置および向きとに基づいて行われる。把持する対象物１の位置および向きは、例えば、レーザ距離計を用いて認識される。この場合には、レーザ距離計は、レーザ射出点から、各計測方向にレーザ光を発することにより、各計測方向において、レーザ射出点から、計測範囲内に存在する物体上の各被計測点までの距離を計測する。制御装置１３は、各計測方向について計測した距離に基づいて、レーザ距離計による計測範囲に存在する物体の形状を認識する。制御装置１３は、このように認識した形状と、記憶部１３ａに記憶されている対象物１の３次元形状とを比べることにより、対象物１の位置と対象物１の向きを認識する。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態による把持制御方法における把持動作設定方法に用いられる把持動作設定装置１０を示す。把持動作設定装置１０は、表示装置１５と、コンピュータ１７と、操作装置１９とを備える。
【００２６】
表示装置１５は、対象物１の形状２１を３次元的に表示するための２次元の画面１５ａを有する。
【００２７】
コンピュータ１７は、図４に示すように、表示装置１５の画面１５ａ上に、対象物１の形状２１と、当該形状２１において把持位置と把持方向を指定するための移動表示部２３とを３次元的に表示させる。本実施形態では、移動表示部２３は、画面１５ａにおいて、３次元的に表示される矢印である。なお、移動表示部２３は、対象物１の３次元的な形状２１よりも手前に表示される。
【００２８】
本実施形態によると、表示装置１５の画面１５ａにおいて、コンピュータ１７により、移動表示部２３の向きに対して３次元的に一定の方向を向く指標である最先端リンク方向表示部２５を３次元的に表示させる。表示装置１５の画面１５ａにおいて、移動表示部２３の向きに対する３次元的な前記一定の方向は、把持部５が対象物１を把持する時に把持部５が対象物１を把持する把持方向に対して最先端のリンク７ａ（リンク７ａの軸）が実際に向く一定の方向と同じである。なお、ロボットハンド３において、把持部５による把持方向に対する最先端のリンク７ａの向きは、ロボットハンド３の動作にかかわらず一定である。
【００２９】
最先端リンク方向表示部２５は、図４の例では、移動表示部２３の向きに対して３次元的に前記一定の方向を向く中心軸を有する棒状部である。ただし、最先端リンク方向表示部２５は、図４の例では、その向きを人が認識できるものであれば棒状部でなくてもよい。例えば、最先端リンク方向表示部２５は、矢印であってもよい。
【００３０】
操作装置１９は、人に操作される。操作装置１９は、例えば、キーボード１９ａとマウス１９ｂとを有していてよい。
【００３１】
把持位置と把持方向を設定するために、操作装置１９にされる操作には、位置変更操作と向き変更操作と設定操作とがある。
【００３２】
位置変更操作が操作装置１９にされると、コンピュータ１７により、表示装置１５の画面１５ａにおいて移動表示部２３の位置が変更される。
【００３３】
向き変更操作が操作装置１９にされると、コンピュータ１７により、表示装置１５の画面１５ａにおいて移動表示部２３の向きが変更される。
【００３４】
設定操作が操作装置１９にされると、コンピュータ１７により、この時に、対象物１の形状２１において移動表示部２３が示している位置と、移動表示部２３が３次元的に向いている方向とが、それぞれ、把持位置と把持方向に設定される。
【００３５】
詳しくは次の通りである。
【００３６】
位置変更操作と向き変更操作は、画面１５ａにおいて、移動表示部２３が示している位置と、移動表示部２３が向いている方向を調節するために行われる。操作装置１９に位置変更操作と向き変更操作がされることにより、移動表示部２３の位置と向きが、画面１５ａ内の３次元座標系において変更される。この３次元座標系は、画面１５ａに表示される３次元空間において対象物１の形状２１に固定されている。この３次元座標系は、図４に示すように、互いに直交するｘ軸とｙ軸とｚ軸を有する。以下において、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれ、画面１５ａにおいて対象物１の形状２１に対して固定されている当該３次元座標系のｘ軸とｙ軸とｚ軸を意味する。
【００３７】
このように移動表示部２３の位置と向きを調節した後に、設定操作により、画面１５ａにおいて、移動表示部２３が示している位置を把持位置として設定でき、移動表示部２３が向いている方向を把持方向として設定できる。把持部５が、上述のように吸引装置である場合には、図４において、このように設定された把持位置は、吸引装置が対象物１を吸着する位置であり、このように設定された把持方向は、吸引装置が対象物１を吸引（吸着）する方向である。
【００３８】
なお、位置変更操作と向き変更操作が操作装置１９にされても、対象物１の形状２１の向きと位置は変わらない。
【００３９】
本実施形態では、位置変更操作と向き変更操作には、後述するステップＳ２における位置変更操作と向き変更操作と、後述するステップＳ５における微調整用の位置変更操作と向き変更操作とがある。
【００４０】
本実施形態によると、操作装置１９にされる操作には、さらに、回転操作、拡大操作、および縮小操作がある。
【００４１】
回転操作は、画面１５ａに表示される対象物１の形状２１を回転させる回転操作である。この時の回転軸は、対象物１の形状２１を貫通する軸であり、その向きは、操作装置１９により任意に定めることができる。また、回転操作において、対象物１の形状２１を回転させる量も、操作装置１９により任意に定めることができる。
拡大操作は、画面１５ａに表示される対象物１の形状２１を拡大する操作である。その拡大率は、操作装置１９により任意に定めることができる。
縮小操作は、画面１５ａに表示される対象物１の形状２１を縮小する操作である。その縮小率は、操作装置１９により任意に定めることができる。
【００４２】
図５は、本発明の実施形態による把持制御方法における把持動作設定方法を示すフローチャートである。この方法は、ステップＳ１〜Ｓ６を有する。
【００４３】
ステップＳ１において、コンピュータ１７の中央演算装置（ＣＰＵ）１７ａにより、対象物１の形状２１と移動表示部２３とを、表示装置１５の画面１５ａに３次元的に表示させる。なお、ＣＰＵ１７ａは、コンピュータ１７の記憶部１７ｂに記憶されている対象物１の３次元形状のデータに基づいて、画面１５ａにおいて対象物１の形状２１を３次元的に表示させる。
また、ステップＳ１では、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａにおいて、移動表示部２３の向きに対して一定の方向を向く最先端リンク方向表示部２５を３次元的に表示させる。なお、好ましくは、最先端リンク方向表示部２５は、図４のように、移動表示部２３に接続されている。
【００４４】
ステップＳ２において、人が、表示装置１５の画面１５ａを見ながら、位置変更操作および向き変更操作を操作装置１９にする。このように操作装置１９にされた位置変更操作および向き変更操作に応じて、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、表示装置１５の画面１５ａにおいて移動表示部２３の位置と３次元的な向きを変更する。
また、ステップＳ２では、このような移動表示部２３の向きの変更に伴って、移動表示部２３の向きに対して３次元的に一定の方向を向くように、最先端リンク方向表示部２５の３次元的な向きも、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより変更される。
なお、本実施形態では、ステップＳ２において、画面１５ａにおいて、位置変更操により移動表示部２３が移動すると、最先端リンク方向表示部２５は移動表示部２３と一体的に移動する。
【００４５】
なお、ステップＳ２は、次のように行われてよい。
ステップＳ２の位置変更操作は、人が、台や机の面におかれたマウス１９ｂを前後左右に動かす操作であってよい。例えば、マウス１９ｂを前後に動かすことにより、マウス１９ｂの移動量と移動方向に応じて、移動表示部２３が、図４の紙面に沿って画面１５ａの上下方向に移動する。マウス１９ｂを左右に動かすことにより、マウス１９ｂの移動量と移動方向に応じて、移動表示部２３が、図４の紙面に沿って画面１５ａの左右方向に移動する。これにより、移動表示部２３が、画面１５ａにおける対象物１の形状２１において示している（指している）位置を変更する。なお、移動表示部２３が、画面１５ａにおける対象物１の形状２１において示している位置とは、２次元の画面１５ａ（図４の紙面）と垂直な方向において、移動表示部２３の指示位置（図４では、先端）Ｐｅを、３次元的に表示されている対象物１の形状（表面）２１に投影した位置である。
ステップＳ２の向き変更操作は、例えば、キーボード１９ａの１つまたは複数のボタンを押す操作であってよい。このように押されたボタンの種類や回数に応じて、移動表示部２３の向きが、画面１５ａ内の前記３次元座標系において変更される。
【００４６】
例えば、ステップＳ２の位置変更操作と向き変更操作により、図４において、実線で描かれている移動表示部２３の位置と向きが、図４において破線で描かれているいずれかの移動表示部２３の位置と向きに変更される。
【００４７】
ステップＳ３において、移動表示部２３の位置と向きが、現在の位置と向きでよいかどうかを判断する。ステップＳ３の判断は人が行う。この判断が「いいえ」の場合には、ステップＳ４へ進み、この判断が「はい」の場合には、ステップＳ５へ進む。
【００４８】
ステップＳ４において、人が、表示装置１５の画面１５ａを見ながら、回転操作、拡大操作、および縮小操作のいずれかまたは複数を行う。
回転操作がされた場合には、次の処理が行われる。すなわち、操作装置１９により、回転軸の向きと回転量が定められ、回転操作が操作装置１９にされた場合には、定められた回転軸の向きと回転量に従って、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａに表示される対象物１の形状２１を回転させる。
拡大操作または縮小操作がされた場合には、次の処理が行われる。すなわち、操作装置１９により、拡大率または縮小率が定められ、拡大操作または縮小操作が操作装置１９にされた場合には、定められた拡大率または縮小率に従って、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａに表示される対象物１の形状２１を拡大または縮小する。
【００４９】
ステップＳ５において、人が、表示装置１５の画面１５ａを見ながら、微調整用の位置変更操作および向き変更操作の一方または両方を操作装置１９にする。操作装置１９にされた微調整用の位置変更操作に応じて、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａにおいて移動表示部２３の位置が微調整され、操作装置１９にされた微調整用の向き変更操作に応じて、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａにおいて移動表示部２３の向きが微調整される。なお、ステップＳ５は省略されてもよい。この場合には、ステップＳ３の判断が「はい」となった場合には、ステップＳ５を省略してステップＳ６へ進む。
【００５０】
ステップＳ５は、次のように行われてよい。
【００５１】
微調整用の位置変更操作は、図４に示すように画面１５ａに表示された位置微調整パネル２７上の表示部「ｘ＋」「ｙ＋」「ｚ＋」「ｘ−」「ｙ−」「ｚ−」を用いて行われる。キーボード１９ａにおける特定のボタンを押すことにより、マウス１９ｂを動かすと、移動表示部２３ではなく、別のカーソルが画面１５ａ上を移動するようになる（ただし、移動表示部２３は画面１５ａに表示されたままである）。このカーソルを、画面１５ａに表示された位置微調整パネル２７における表示部「ｘ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｘ軸の正方向に微小量だけ移動する。同様に、カーソルを、表示部「ｘ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｘ軸の負方向に微小量だけ移動し、カーソルを、表示部「ｙ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｙ軸の正方向に微小量だけ移動し、カーソルを、表示部「ｙ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｙ軸の負方向に微小量だけ移動し、カーソルを、表示部「ｚ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｚ軸の正方向に微小量だけ移動し、カーソルを、表示部「ｚ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３がｚ軸の負方向に微小量だけ移動する。このように、微調整したい表示部にカーソルを合わせて、１回または複数回クリックして、移動表示部２３の位置を微調整する。
【００５２】
微調整用の向き変更操作は、図４に示すように画面１５ａに表示された向き微調整パネル２９上の表示部「ｘ＋」「ｙ＋」「ｚ＋」「ｘ−」「ｙ−」「ｚ−」を用いて行われる。上述のカーソルを、画面１５ａに表示された向き微調整パネル２９における表示部「ｘ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｘ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、正の回転方向に微小量だけ回転する。なお、回転方向の正と負は、それぞれ、その回転軸と平行なｘ軸、ｙ軸またはｚ軸の正方向の側から見て時計回りと反時計まわりの方向を意味する。同様に、カーソルを、表示部「ｘ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｘ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、負の回転方向に微小量だけ回転し、カーソルを、表示部「ｙ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｙ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、正の回転方向に微小量だけ回転し、カーソルを、表示部「ｙ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｙ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、負の回転方向に微小量だけ回転し、カーソルを、表示部「ｚ＋」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｚ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、正の回転方向に微小量だけ回転し、カーソルを、表示部「ｚ−」に合わせて、マウス１９ｂを１回クリックすると、移動表示部２３を通りｚ軸と平行な回転軸回りに、移動表示部２３が、負の回転方向に微小量だけ回転する。このように、微調整したい表示部にカーソルを合わせて、１回または複数回クリックして、移動表示部２３の向きを微調整する。
【００５３】
ステップＳ５では、移動表示部２３の向きの微調整に伴って、移動表示部２３の向きに対して３次元的に前記一定の方向を向くように、最先端リンク方向表示部２５の３次元的な向きも微調整される。なお、本実施形態では、ステップＳ５において、位置変更操作により移動表示部２３が微小量だけ移動すると、最先端リンク方向表示部２５は移動表示部２３と一体的に微小量だけ移動する。
【００５４】
ステップＳ６において、人が、表示装置１５の画面１５ａを見て、設定操作を操作装置１９にする。このように操作装置１９に設定操作がされると、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、この時に、対象物１の形状２１において移動表示部２３が示している位置と、移動表示部２３が３次元的に向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定する。
この時、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａは、２次元の画面１５ａと垂直な方向において、移動表示部２３の指示位置Ｐｅを、画面１５ａに３次元的に表示されている対象物１の表面に投影し、投影した指示位置Ｐｅを、画面１５ａ内の前記３次元座標系で表わす。このように表わされた指示位置Ｐｅが、把持位置として設定される。画面１５ａ内の３次元座標系が、上述のように、ｘ軸とｙ軸とｚ軸を有する場合には、コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａは、上述のように投影した指示位置Ｐｅを、ｘ軸座標値、ｙ軸座標値、およびｚ軸座標値により、把持位置として表わす。
【００５５】
把持動作設定プログラムは、上述したステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の各処理をコンピュータ１７のＣＰＵ１７ａに実行させる。この把持動作設定プログラムは、コンピュータ１７の記憶部１７ｂに記憶されている。
【００５６】
上述した本発明の実施形態によると、以下の効果が得られる。
【００５７】
コンピュータ１７のＣＰＵ１７ａにより、画面１５ａにおいて、対象物１の形状２１と移動表示部２３とを３次元的に表示させ、操作装置１９の位置変更操作および向き変更操作に応じて、画面１５ａにおいて移動表示部２３の位置と向きが変更され、操作装置１９に設定操作がされると、この時に、画面１５ａ上の形状２１において移動表示部２３が示している位置と、移動表示部２３が向いている方向とを、それぞれ、把持位置と把持方向に設定する。
すなわち、人は、画面１５ａを見ながら、位置変更操作および向き変更操作を操作装置１９にすることにより、移動表示部２３の位置と向きを、対象物１の形状２１に対して調節することができる。次いで、人は、設定操作を操作装置１９にすることにより、調節した移動表示部２３の位置と向きを、把持位置と把持方向に設定できる。
従って、人は、３次元的に表示される移動表示部２３が示す位置により、把持位置を認識でき、３次元的に表示される移動表示部２３の向きにより、把持方向を認識できる。このように、人は、把持位置と把持方向を３次元的に認識して設定することができる。
【００５８】
また、移動表示部２３の向きの変更に伴って、移動表示部２３の向きに対して３次元的に前記一定の方向を向くように、最先端リンク方向表示部２５の３次元的な向きも変更される。従って、人は、画面１５ａ内の最先端リンク方向表示部２５により、最先端のリンク７ａの向きを視覚的に確認できる。よって、最先端のリンク７ａが対象物１に近づく動作も視覚的に把握できる。
【００５９】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜３のいずれかを採用してもよいし、変更例１〜３のうちの２つまたは３つを組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。
【００６０】
（変更例１）
上述では、把持部５は吸引装置であったが、把持部５は、開閉する１対の爪５ａを有していてもよい。この場合、把持部５は、図６に示すように、１対の爪５ａを閉じることにより、１対の爪５ａで対象物１を把持する。
【００６１】
この場合、一方の爪５ａについて、上述と同様に、上述のステップＳ１〜Ｓ６を行うことにより、当該爪５ａによる把持位置と把持方向を設定する。これにより、一方の爪５ａに対する他方の爪５ａの位置関係と動作方向に基づいて、他方の爪５ａについて、把持位置と把持方向が自動的に設定されてよい。図６の例では、他方の爪５ａによる把持位置Ｐ２は、対象物１の３次元的な形状（表面）２１において、一方の爪５ａによる把持位置Ｐ１と正反対の位置であってよい。すなわち、形状２１において、一方の爪５ａによる把持位置Ｐ１がある部分（例えば、面またはエッジ）と反対側の部分（例えば、面またはエッジ）と、一方の爪５ａによる把持位置Ｐ１を通り一方の爪５ａによる把持方向Ｄ１と平行な直線との交点を、他方の爪５ａによる把持位置Ｐ２に設定する。なお、他方の爪５ａによる把持方向Ｄ２は、一方の爪５ａによる把持方向Ｄ１と反対の方向である。
【００６２】
（変更例２）
対象物１の形状２１が、エッジにより区画される外面、エッジまたは穴を有する場合に、ステップＳ２の位置変更操作は、画面１５ａに表示された対象物１の形状２１における外面、エッジまたは穴を選択する操作であってもよい。この選択により、選択した外面、エッジまたは穴の中心を移動表示部２３が示すように、移動表示部２３の位置が自動的に変更される。
【００６３】
変更例２では、ステップＳ２の向き変更操作は、上述と同じである。この場合、ステップＳ２において、位置変更操作を行った後に、向き変更操作を行うのがよい。例えば、把持部５が吸引装置である場合には、位置変更操作により選択した外面の中心に移動表示部２３を位置させたときには、この外面に垂直な方向を移動表示部２３が向くように、向き変更操作により移動表示部２３の向きを調整するのがよい。
【００６４】
対象物１の形状２１における外面、エッジまたは穴を選択する操作は、例えば、次のように行われてよい。
キーボード１９ａにおける特定のボタンを押すと、マウス１９ｂの移動により、移動表示部２３の代わりにカーソルが画面１５ａ上を移動するようになる。このカーソルを、対象物１の形状２１における外面、エッジまたは穴に合わせて、マウス１９ｂをクリックする。これにより、カーソルが合わせられている外面、エッジまたは穴が選択される。ここで、カーソルが、外面、エッジまたは穴に合わせられているとは、２次元の画面１５ａと垂直な方向において、カーソルを、３次元的に表示されている対象物１の形状（表面）２１に投影した位置に、当該外面、エッジまたは穴が存在していることを意味する。
または、移動表示部２３が示す位置を、対象物１の形状２１における外面、エッジまたは穴に合わせて、マウス１９ｂをクリックする。これにより移動表示部２３が示す外面、エッジまたは穴が選択される。ここで、移動表示部２３が示す位置が、外面、エッジまたは穴に合わせられているとは、２次元の画面１５ａと垂直な方向において、移動表示部２３の指示位置（先端）Ｐｅを、３次元的に表示されている対象物１の形状（表面）２１に投影した位置に、当該外面、エッジまたは穴が存在していることを意味する。
なお、選択された外面が円柱または円錐の側面である場合には、この側面の中心は、この側面において、円柱または円錐の母線の方向における中心位置である。この中心位置は、１つに定まらないが任意の１点に定められてよい。
【００６５】
以下、対象物１の形状２１において選択される外面、エッジまたは穴について、順に説明する。
【００６６】
対象物１の形状２１における外面を選択することは、形状２１における複数の外面のうちいずれかを選択することを意味する。
【００６７】
エッジとは、形状２１において、隣接する２つの外面同士の境界線である。例えば、図７に示す頂点Ｐａ，Ｐｂが両端である線分がエッジ３１として選択された場合には、この線分の中心を移動表示部２３が示すように、移動表示部２３の位置が変更される。なお、エッジ３１を把持位置として選択することは、例えば、把持部５が、上述の変更例１のように１対の爪５ａを有する場合に行われる。このとき、エッジ３１の中心が、一方の爪５ａによる把持位置に設定され、一方の爪５ａによる把持方向も設定されたら、他方の爪５ａによる把持位置と把持方向は、変更例１と同様に、次のように自動的に設定されてよい。
他方の爪５ａによる把持位置は、対象物１の３次元的な形状（表面）２１において、一方の爪５ａによる把持位置と正反対の位置であってよい。すなわち、３次元的な形状２１において、一方の爪５ａによる把持位置と反対側の部分（例えば、面またはエッジ）と、一方の爪５ａによる把持位置を通り一方の爪５ａによる把持方向と平行な直線との交点を、他方の爪５ａによる把持位置に設定する。なお、他方の爪５ａによる把持方向は、一方の爪５ａによる把持方向と反対の方向である。
【００６８】
穴とは、図７に示すように、形状２１に形成されている穴３３である。穴３３の中心とは、穴３３の開口における中心位置Ｐｃであってよい。穴３３の中心Ｐｃが把持位置に設定された場合には、例えば、図６のように、開閉する１対の爪５ａを有する把持部５で、次のように、穴３３の内面を把持する。１対の爪５ａが穴３３に挿入された状態で、１対の爪５ａが互いに離間する方向に駆動され、１対の爪５ａが互いに逆側（反対方向）に穴３３の内面に押し付けられる。これにより、１対の爪５ａで対象物１を把持する。
【００６９】
（変更例３）
上述では、移動表示部２３は、画面に１５ａにおいて位置と向きが変更可能な矢印であったが、移動表示部２３は、ロボットハンド３の３次元的な形状と、ロボットハンド３に取り付けられた把持部５の３次元的な形状とであってもよい。この場合、移動表示部２３が示す位置は、把持部５の３次元的な形状において、対象物１を把持する位置であり、移動表示部２３の向きは、把持部５の３次元的な形状において、対象物１を把持する方向である。このような移動表示部２３が示す位置と向きは、人が、画面１５ａにおいて、ロボットハンド３および把持部５の３次元的な形状を見ることによって認識することができる。
【００７０】
この場合、画面に１５ａにおいて、ロボットハンド３および把持部５の３次元的な形状と、対象物１の３次元的な形状２１とが重なっても、形状２１の全体が見えるように、ロボットハンド３および把持部５の３次元的な形状に対して、形状２１を透視して画面１５ａに表示するのがよい。
なお、画面１５ａに表示されるロボットハンド３の３次元的な形状は、最先端のリンク７ａの３次元的な形状を含む。従って、最先端リンク方向表示部２５は省略されてよい。
【００７１】
なお、把持部５が、変更例２のように１対の爪５ａを有する場合には、画面１５ａに表示される把持部５の３次元的な形状において、１対の爪５ａは、互いに、次のような相対位置にあってよい。すなわち、この相対位置は、対象物１を実際に把持した時の１対の爪５ａ同士の相対位置と同じである。
【符号の説明】
【００７２】
１  対象物、３  ロボットハンド、５  把持部（吸引装置）、５ａ  爪、７ａ〜７ｄ  リンク、９ａ〜９ｃ  関節、１０  把持動作設定装置、１１  設置台、１３  制御装置、１３ａ  記憶部、１５  表示装置、１５ａ  画面、１７  コンピュータ、１７ａ  ＣＰＵ、１７ｂ  記憶部、１９  操作装置、１９ａ  キーボード、１９ｂ  マウス、２１  対象物の形状、２３  移動表示部、２５  最先端リンク方向表示部、２７  位置微調整パネル、２９  向き微調整パネル、３１  エッジ、３３  穴
【図１】
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【図２】
0005888591.tif 000003
【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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