(57)【要約】【課題】対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法を提供すること。【解決手段】制御装置は、カメラ１２１で得られた撮像情報に基づいて、第１エンドエフェクター４Ａに対する第２エンドエフェクター４Ｂの相対位置および相対的な移動方向を、第１エンドエフェクター４Ａから第２エンドエフェクター４Ｂへワーク２０が受け渡し可能な状態とするとともに、第１エンドエフェクター４Ａに対する第２エンドエフェクター４Ｂの相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜を、第１エンドエフェクター４Ａの第１移動速度Ｖ１よりも小さい速度として、ワーク２０の受け渡しを行なうよう第１ロボットアーム２Ａの作動と第２ロボットアーム２Ｂの作動とを制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットを制御する制御装置であって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターと前記第２エンドエフェクターとの相対速度を求める演算部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記対象物の受け渡しの制御を行なうことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターには、それぞれ、前記撮像画像中に含まれるマーカーが少なくとも１つ付されており、
前記演算部は、前記撮像画像中の前記マーカーを用いて、前記相対速度を求める請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記相対速度を求める際、前記第１エンドエフェクターの第１移動速度と、前記第２エンドエフェクターの第２移動速度とを求めた後、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差を導くことにより、前記相対速度を求める請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記相対速度は、２５ｃｍ／ｓｅｃ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記ロボットは、前記第１ロボットアームと前記第１エンドエフェクターとの間、および、前記第２ロボットアームと前記第２エンドエフェクターとの間のうちの少なくとも一方には、当該エンドエフェクターに作用した力情報を得る力検出部が設けられており、
前記制御部は、前記力検出部の検出結果に基づいて、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームに対してインピーダンス制御を行なうよう構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記撮像部は、前記ロボットが配置された空間の上方に設置されたカメラで構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットであって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターに対する前記第２エンドエフェクターの相対速度を求める演算部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御することを特徴とするロボット。
【請求項８】
前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームをそれぞれ２本ずつ備え、
前記各第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクター同士の間から、前記各第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクター同士の間へ、前記対象物の受け渡しを行なう請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記第１ロボットアームと前記第１エンドエフェクターとの間、および、前記第２ロボットアームと前記第２エンドエフェクターとの間のうちの少なくとも一方には、当該エンドエフェクターに作用した力情報を得る力検出部が設けられている請求項７または８に記載のロボット。
【請求項１０】
前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターには、それぞれ、前記演算部で前記相対速度を求める際に用いられるマーカーが少なくとも１つ付されている請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
前記マーカーは、同一平面上の互いに異なる位置に３つ設けられており、前記３つのマーカーを結んだ仮想線が三角形をなす請求項１０に記載のロボット。
【請求項１２】
第１エンドエフェクターが装着された少なくとも１本の第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された少なくとも１本の第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットと、
前記ロボットを制御する、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の制御装置と、を備えることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１３】
第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットを制御する制御方法であって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターに対する前記第２エンドエフェクターの相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求める演算部と、を用いて、
前記制御部に、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を、前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記対象物の受け渡しを行なうよう前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御させることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットハンドを装着した装着状態で使用される多関節ロボットアームが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１では、装着状態の多関節ロボットアーム同士間で、対象物を受け渡すことができる旨が開示されている。そして、対象物を受け渡す際には、各多関節ロボットアームを制御する制御装置に予め設定されたデーターに基づいて、その受け渡しを行なう。しかしながら、対象物が変更されると、その都度データーを入力しなければならず、そのため、生産効率が低下するという問題があった。
【０００３】
また、特許文献２では、多関節ロボットアームに装着されたロボットハンドで対象物を把持して、目標位置に移動させることができる旨が開示されている。しかしながら、特許文献２では、装着状態の多関節ロボットアームを２本用いて、これらの間で対象物を受け渡すことについては、開示されておらず、また、多関節ロボットアームは、そのような受け渡しを行なうよう構成されたものでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７１５８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２３１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
（適用例１）
本発明に係る制御装置は、第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットを制御する制御装置であって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターと前記第２エンドエフェクターとの相対速度を求める演算部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記対象物の受け渡しの制御を行なうことを特徴とする。
これにより、対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる。
【０００７】
（適用例２）
本発明に係る制御装置では、前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターには、それぞれ、前記撮像画像中に含まれるマーカーが少なくとも１つ付されており、
前記演算部は、前記撮像画像中の前記マーカーを用いて、前記相対速度を求めるのが好ましい。
これにより、相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求めるに際し、これらの諸条件を正確に求めることができ、よって、対象物の受け渡しを高精度に行なうことができる。
【０００８】
（適用例３）
本発明に係る制御装置では、前記演算部は、前記相対速度を求める際、前記第１エンドエフェクターの第１移動速度と、前記第２エンドエフェクターの第２移動速度とを求めた後、前記第１移動速度と前記第２移動速度との差を導くことにより、前記相対速度を求めるのが好ましい。
これにより、相対速度を正確に求めることができる。
【０００９】
（適用例４）
本発明に係る制御装置では、前記相対速度は、２５ｃｍ／ｓｅｃ以下であるのが好ましい。
産業用ロボットの国際規格ＩＳＯ１０２１８において、人がロボットを停止するのに十分な時間が得られる速度として、２５ｃｍ／ｓｅｃ（２５０ｍｍ／ｓ）以下が規定されている。前記相対速度を２５ｃｍ／ｓｅｃ以下にすることにより、受け渡しを行なう際に生じる対象物に対する衝撃を低減することができるとともに、作業の安全性を向上できる。
【００１０】
（適用例５）
本発明に係る制御装置では、前記ロボットは、前記第１ロボットアームと前記第１エンドエフェクターとの間、および、前記第２ロボットアームと前記第２エンドエフェクターとの間のうちの少なくとも一方には、当該エンドエフェクターに作用した力情報を得る力検出部が設けられており、
前記制御部は、前記力検出部の検出結果に基づいて、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームに対してインピーダンス制御を行なうよう構成されているのが好ましい。
これにより、ワークを受け渡された瞬間から、受け渡しが完了するまでの間、当該ワークと第２エンドエフェクターとがやわらかく接することとなる。これにより、例えば、ワークの損傷を防止することができる。
【００１１】
（適用例６）
本発明に係る制御装置では、前記撮像部は、前記ロボットが配置された空間の上方に設置されたカメラで構成されているのが好ましい。
これにより、受け渡し領域全体を確実に撮像することができ、よって、当該受け渡し領域内の第１エンドエフェクターおよび第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を確実に得ることができる。
【００１２】
（適用例７）
本発明に係るロボットは、第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットであって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターに対する前記第２エンドエフェクターの相対速度を求める演算部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御することを特徴とする。
これにより、対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる。
【００１３】
（適用例８）
本発明に係るロボットでは、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームをそれぞれ２本ずつ備え、
前記各第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクター同士の間から、前記各第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクター同士の間へ、前記対象物の受け渡しを行なうのが好ましい。
これにより、対象物を安定して受け渡すことができる。
【００１４】
（適用例９）
本発明に係るロボットでは、前記第１ロボットアームと前記第１エンドエフェクターとの間、および、前記第２ロボットアームと前記第２エンドエフェクターとの間のうちの少なくとも一方には、当該エンドエフェクターに作用した力情報を得る力検出部が設けられているのが好ましい。
これにより、力検出部の検出結果に基づいて、制御部が例えばインピーダンス制御等の制御を行なうことができる。
【００１５】
（適用例１０）
本発明に係るロボットでは、前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターには、それぞれ、前記演算部で前記相対速度を求める際に用いられるマーカーが少なくとも１つ付されているのが好ましい。
これにより、撮像画像に対して画像処理を行なってマーカーを抽出することができ、よって、その抽出結果から相対位置、相対速度、相対的な移動方向を容易に求めることができる。
【００１６】
（適用例１１）
本発明に係るロボットでは、前記マーカーは、同一平面上の互いに異なる位置に３つ設けられており、前記３つのマーカーを結んだ仮想線が三角形をなすのが好ましい。
これにより、第１エンドエフェクターでの三角形と第２エンドエフェクターでの三角形との大きさ等を比較することにより、相対位置等を容易に求めることができる。
【００１７】
（適用例１２）
本発明に係るロボットシステムは、第１エンドエフェクターが装着された少なくとも１本の第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された少なくとも１本の第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットと、
前記ロボットを制御する、本発明に係る制御装置と、を備えることを特徴とする。
これにより、対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる。
【００１８】
（適用例１３）
本発明に係る制御方法は、第１エンドエフェクターが装着された第１ロボットアームと、第２エンドエフェクターが装着された第２ロボットアームとを備え、対象物の受け渡しを行なう受け渡し領域内で、前記第１ロボットアームに装着された前記第１エンドエフェクターで把持された前記対象物を、前記第２ロボットアームに装着された前記第２エンドエフェクターに受け渡すロボットを制御する制御方法であって、
前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御する制御部と、
前記受け渡し領域内の前記第１エンドエフェクターおよび前記第２エンドエフェクターを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得る撮像部と、
前記受け渡し領域内における、前記第１エンドエフェクターに対する前記第２エンドエフェクターの相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求める演算部と、を用いて、
前記制御部に、前記撮像情報に基づいて、前記相対速度を、前記第１エンドエフェクターの移動速度よりも小さい速度として、前記対象物の受け渡しを行なうよう前記第１ロボットアームの作動と前記第２ロボットアームの作動とを制御させることを特徴とする。
これにより、対象物の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第１実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す側面図である。
【図２】図２は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第１実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す側面図である。
【図３】図３は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第１実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す側面図である。
【図４】図４は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第１実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す側面図である。
【図５】図５は、図１〜図４に示すロボットシステムのブロック図である。
【図６】図６は、図１〜図４に示すロボットシステムが備えるロボットアームに装着されるエンドエフェクターの斜視図である。
【図７】図７は、図６中のエンドエフェクターの側面図であり、（ａ）は図６中の矢印Ａ方向から見た図、（ｂ）は図６中の矢印Ｂ方向から見た図、（ｃ）は図６中の矢印Ｃ方向から見た図、（ｄ）は図６中の矢印Ｄ方向から見た図である。
【図８】図８は、受け渡し過程におけるエンドエフェクター同士の位置関係の例を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第２実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す平面図である。
【図１０】図１０は、図９に示すロボットシステムが備えるロボットの正面図である。
【図１１】図１１は、図９に示すロボットシステムのブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明に係るロボット（制御装置）（第３実施形態）を示す正面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示すロボットのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図４は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第１実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す側面図である。図５は、図１〜図４に示すロボットシステムのブロック図である。図６は、図１〜図４に示すロボットシステムが備えるロボットアームに装着されるエンドエフェクターの斜視図である。図７は、図６中のエンドエフェクターの側面図であり、（ａ）は図６中の矢印Ａ方向から見た図、（ｂ）は図６中の矢印Ｂ方向から見た図、（ｃ）は図６中の矢印Ｃ方向から見た図、（ｄ）は図６中の矢印Ｄ方向から見た図である。図８は、受け渡し過程におけるエンドエフェクター同士の位置関係の例を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図４中（図１０、図１２についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」、左側を「左」、右側を「右」と言う。また、図１〜図４中（図９、図１０、図１２についても同様）のエンドエフェクター側を「先端」、その反対側を「基端」と言う。
【００２１】
図１〜図５に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御する制御装置１０とを備え、ワーク２０を右側から左側へ搬送することができる。なお、搬送対象物であるワーク２０として、本実施形態では四角柱状をなす部材を一例として挙げている。
ロボット１は、水平方向に互いに離間して配置された第１ロボットアーム２Ａと第２ロボットアーム２Ｂとを備え、ワーク２０を第１ロボットアーム２Ａ側から第２ロボットアーム２Ｂ側に受け渡す装置である。ワーク２０の受け渡しは、空間内の特定の領域である受け渡し領域４００内で行なわれる。
第１ロボットアーム２Ａと第２ロボットアーム２Ｂとの構成は、力覚センサー３の有無が異なること以外は、ほぼ同じ構成であるため、以下第１ロボットアーム２Ａについて代表的に説明する。
【００２２】
図１〜図４に示すように、第１ロボットアーム２Ａは、複数本のリンク２１と、隣接するリンク２１同士を回動可能に連結する関節２２とを有する多関節ロボットアームである。なお、リンク２１の本数は、本実施形態では３本であるが、これに限定されず、例えば、２本または４本以上であってもよい。
最も基端側に位置するリンク２１は、床面２００上に回動可能に支持されている。これにより、第１ロボットアーム２Ａ全体が鉛直軸回りに回動することができる。
【００２３】
また、最も先端側に位置するリンク２１は、第１エンドエフェクター４Ａが着脱自在に装着される。そして、この第１エンドエフェクター４Ａが装着された装着状態で第１ロボットアーム２Ａが用いられ、第１エンドエフェクター４Ａは、最も先端側に位置するリンク２１の軸回りに回動することができる。
各関節２２には、それぞれ、回動駆動源としてのモーター２２１が内蔵されている。そして、各関節２２の角度、すなわち、各モーター２２１の回転数を適宜設定することにより、第１ロボットアーム２Ａの姿勢を変更することができる（図１〜図４参照）。
【００２４】
一方、第２ロボットアーム２Ｂは、力検出部としての力覚センサー３をさらに有している。力覚センサー３は、第２ロボットアーム２Ｂに第２エンドエフェクター４Ｂが装着された状態で、最も先端側に位置するリンク２１と第２エンドエフェクター４Ｂとの間に設置されている。この力覚センサー３は、第２エンドエフェクター４Ｂが受ける力やモーメント等の力情報を容易かつ確実に検出することができる。なお、以下では、力とモーメントとを含めて力と言う。
この力覚センサー３の検出結果、すなわち、力覚センサー３から出力される信号は、制御装置１０に入力される。そして、制御装置１０は、力覚センサー３の検出結果に基づいて所定の制御を行うことができる。
【００２５】
なお、力覚センサー３としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、互いに直交する３軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する６軸力センサー等が挙げられる。
また、力覚センサー３の形状は、特に限定されないが、本実施形態では円盤状となっている。この円盤状をなす力覚センサー３は、中心軸がリンク２１の長手方向に沿っている。
【００２６】
また、力覚センサー３は、第１ロボットアーム２Ａにも設置されていてもよい。
第１ロボットアーム２Ａに装着される第１エンドエフェクター４Ａと、第２ロボットアーム２Ｂに装着される第２エンドエフェクター４Ｂとは、ほぼ同じ構成であるため、以下第１エンドエフェクター４Ａについて代表的に説明する。
図６に示すように、第１エンドエフェクター４Ａは、ワーク２０を挟持する一対の挟持片４１と、挟持片４１同士を移動可能に支持する支持部４２とを有している。
各挟持片４１は、長方形をなす板部材で構成されており、対向して配置されている。
【００２７】
支持部４２は、外形形状が平面視で正方形の板状をなし、例えば互いに噛み合う多数の歯車と、その駆動源としてのモーターとが内蔵されている。これらの歯車が連動して回動することにより、挟持片４１同士が接近したり、離間したりする。そして、挟持片４１同士が接近することにより、ワーク２０を挟持して、把持することができる。また、反対に、挟持片４１同士が離間することにより、ワーク２０を解放ことができる。なお、支持部４２は、第１ロボットアーム２Ａに装着される部分でもある。
【００２８】
また、支持部４２には、赤色マーカーＲ１、Ｒ２と、黄色マーカーＹ１、Ｙ２と、青色マーカーＢ１、Ｂ２と、緑色マーカーＧ１、Ｇ２とが付されている。これらのマーカーは、制御装置１０で、受け渡し領域４００内における、第１エンドエフェクター４Ａに対する第２エンドエフェクター４Ｂの相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求める際に用いられる。以下、これらを単に「相対位置」、「相対速度」、「相対的な移動方向」と言う。なお、各マーカーは、例えば、支持部４２とは別体の部材を当該支持部４２に固定したものであってもよいし、支持部４２に印刷されたものであってもよいし、支持部４２にシール等のように貼り付けされたものであってもよい。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、支持部４２の４つの側面４２１、４２２、４２３、４２４のうちの側面４２１には、赤色マーカーＲ１と、黄色マーカーＹ１、Ｙ２とが付されている。この側面４２１上では、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とは、互いを結んだ仮想線が三角形をなすように配されている。
図７（ｂ）に示すように、側面４２２には、黄色マーカーＹ１と、青色マーカーＢ１、Ｂ２とが付されている。この側面４２２上では、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とは、互いを結んだ仮想線が三角形をなすように配されている。
【００３０】
図７（ｃ）に示すように、側面４２３には、青色マーカーＢ１と、緑色マーカーＧ１、Ｇ２とが付されている。この側面４２３上では、青色マーカーＢ１と緑色マーカーＧ１と緑色マーカーＧ２とは、互いを結んだ仮想線が三角形をなすように配されている。
図７（ｄ）に示すように、側面４２４には、緑色マーカーＧ１と、赤色マーカーＲ１、Ｒ２とが付されている。この側面４２４では、緑色マーカーＧ１と赤色マーカーＲ１と赤色マーカーＲ２とは、互いを結んだ仮想線が三角形をなすように配されている。
【００３１】
そして、これら４つの三角形同士は、形状および大きさが同じである。
なお、黄色マーカーＹ１は、側面４２１と側面４２２とをまたいでおり、青色マーカーＢ１は、側面４２２と側面４２３とをまたいでおり、緑色マーカーＧ１は、側面４２３と側面４２４とをまたいでおり、赤色マーカーＲ１は、側面４２４と側面４２１とをまたいでいる。
【００３２】
ロボットシステム１００では、各マーカーや各三角形は、後述するカメラ１２１が撮像した撮像画像に対して画像処理を行なうことにより、抽出可能となっている。
このようなマーカーが付された第１エンドエフェクター４Ａと第２エンドエフェクター４Ｂとは、ワーク２０を受け渡す際に、ロボット１の上方から見た平面視で例えば図８に示す状態を取り得る。
【００３３】
図８（ａ）に示す状態では、第１エンドエフェクター４Ａは、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが視認され、第２エンドエフェクター４Ｂは、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが視認されている。また、第１エンドエフェクター４Ａと第２エンドエフェクター４Ｂとは、同一直線上に位置している。そして、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが描く三角形と、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが描く三角形とは、合同となっている。このような条件は、ロボットシステム１００では「ワーク２０の受け渡しが可能な相対位置、相対的な移動方向である」と判断される。なお、相対位置には、第１エンドエフェクター４Ａおよび第２エンドエフェクター４Ｂの姿勢も含むものとする。
【００３４】
図８（ｂ）に示す状態でも、第１エンドエフェクター４Ａは、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが視認され、第２エンドエフェクター４Ｂは、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが視認されている。しかし、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが描く三角形と、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが描く三角形とは、相似となっている。これは、第１エンドエフェクター４Ａが第２エンドエフェクター４Ｂよりも下方に位置しているからである。このような条件は、ロボットシステム１００では「ワーク２０の受け渡しが不可能である」と判断される。
【００３５】
図８（ｃ）に示す状態では、第１エンドエフェクター４Ａは、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが視認され、第２エンドエフェクター４Ｂは、青色マーカーＢ１と緑色マーカーＧ１と緑色マーカーＧ２とが視認されている。そして、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが描く三角形と、青色マーカーＢ１と緑色マーカーＧ１と緑色マーカーＧ２とが描く三角形とは、合同である。しかし、第２エンドエフェクター４Ｂで視認されるマーカーが図８（ａ）と異なっている。このような条件は、ロボットシステム１００では、図８（ｂ）に示す状態と同様に「ワーク２０の受け渡しが不可能である」と判断される。
【００３６】
図５に示すように、制御装置１０は、第１ロボットアーム２Ａおよび第２ロボットアーム２Ｂと電気的に接続され、各ロボットアームを制御する装置である。制御装置１０は、パーソナルコンピューター１１と、撮像部１２としてのカメラ１２１とを有している。
パーソナルコンピューター１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３と、メモリー（記録媒体）１４とが内蔵されている。
【００３７】
ＣＰＵ１３は、各種処理を実行する機能を有している。その機能としては、例えば、次に挙げるようなものがある。
・第１ロボットアーム２Ａや第２ロボットアーム２Ｂ、その他カメラ１２１の作動を制御する制御部としての機能。
・第１エンドエフェクター４Ａや第２エンドエフェクター４Ｂの各マーカーを抽出する抽出部としての機能。
・相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求める演算部としての機能。
【００３８】
また、各種処理用の制御プログラムは、メモリー１４に記憶されている。そして、ＣＰＵ１３は、実行すべき処理に応じて、該当する制御プログラムをメモリー１４から呼び出す。
カメラ１２１は、ズーム機能を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。図１〜図４に示すように、カメラ１２１は、ロボット１が配置された空間の上方にある天井３００に下方を向いて支持されている。そして、ズーム機能により、カメラ１２１の画角θを調整すれば、撮像範囲５００を受け渡し領域４００全体を含むものとすることができ、よって、当該受け渡し領域４００内の第１エンドエフェクター４Ａおよび第２エンドエフェクター４Ｂを含む撮像画像を撮像して撮像情報を得ることができる。また、その撮像画像中に、第１エンドエフェクター４Ａや第２エンドエフェクター４Ｂの各マーカーも納めることができる。このマーカーの見え方によって、前述したようなワーク２０の受け渡しの可否が判断される。
また、カメラ１２１で撮像する領域を受け渡し領域４００に指定することによって、当該受け渡し領域４００を重点的に高精度に撮像することができる。これにより、ロボットシステム１００のランニングコストを低減することができる。
【００３９】
制御装置１０では、ＣＰＵ１３は、力覚センサー３の検出結果に基づいて、第１ロボットアーム２Ａおよび第２ロボットアーム２Ｂに対してインピーダンス制御を行なうことができる。「インピーダンス制御」とは、本実施形態の場合、第２ロボットアーム２Ｂに装着された第２エンドエフェクター４Ｂに外力が加わったときに、当該第２エンドエフェクター４Ｂがあたかも受け渡し領域４００内でばねやダンパーに支持されているかのように、第２ロボットアーム２Ｂをふるまわせる制御方法である（坪内孝司・大隅久・米田完著、「これならできるロボット創造設計」、第１刷、講談社、２００７年２月１０日、p.p.７５−７６）。そして、このときのばね定数、ダンパーの定数、第２ロボットアーム２Ｂ（第２エンドエフェクター４Ｂ）の見かけの質量を全て制御プログラム（ソフトウェア）上で指定することができる。
【００４０】
このインピーダンス制御により、ワーク２０を受け渡された瞬間から、受け渡しが完了するまでの間、当該ワーク２０と第２エンドエフェクター４Ｂとがやわらかく接することとなる。これにより、例えば、ワーク２０の受け渡し時に第１エンドエフェクター４Ａと第２エンドエフェクター４Ｂとの間に若干の位置ズレが生じてもそのズレを緩和することができる。また、ワーク２０の損傷を防止することができる。
【００４１】
また、ＣＰＵ１３は、カメラ１２１で得られた撮像情報に対する画像処理を行ない、第１エンドエフェクター４Ａの各マーカーと、第２エンドエフェクター４Ｂの各マーカーとを抽出することができる。このような処理は、まず、撮像情報として、図８に相当する濃淡画像を得る。この濃淡画像では、それぞれ、赤色マーカーＲ１、Ｒ２と、黄色マーカーＹ１、Ｙ２と、青色マーカーＢ１、Ｂ２と、緑色マーカーＧ１、Ｇ２と、これらのマーカー以外の部分との濃淡の程度が異なっている。そして、このような画像を段階的に二値化することにより、赤色マーカーＲ１、Ｒ２と、黄色マーカーＹ１、Ｙ２と、青色マーカーＢ１、Ｂ２と、緑色マーカーＧ１、Ｇ２とを確実に抽出することができる。
【００４２】
さらに、ＣＰＵ１３は、前記抽出結果に基づいて、すなわち、抽出された赤色マーカーＲ１、Ｒ２と、黄色マーカーＹ１、Ｙ２と、青色マーカーＢ１、Ｂ２と、緑色マーカーＧ１、Ｇ２とを用いて、相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ演算して求める。
相対位置を求めるには、例えば図８（ａ）に示す状態の場合、第１エンドエフェクター４Ａの黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とをメモリー１４に記憶する。また、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが描く三角形を演算し、当該演算した三角形もメモリー１４に記憶する。
【００４３】
一方、第２エンドエフェクター４Ｂの赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とをメモリー１４に記憶する。また、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが描く三角形を演算し、当該演算した三角形もメモリー１４に記憶する。
そして、メモリー１４に記憶された第１エンドエフェクター４Ａの黄色マーカーＹ１、青色マーカーＢ１、青色マーカーＢ２に対して、メモリー１４に記憶された第２エンドエフェクター４Ｂの赤色マーカーＲ１、黄色マーカーＹ１、黄色マーカーＹ２が、ワーク２０の受け渡し可能なマーカーであるか否かを判断する。図８（ａ）に示す状態では、受け渡し可能なマーカーである。また、この判断とともに、黄色マーカーＹ１と青色マーカーＢ１と青色マーカーＢ２とが描く三角形と、赤色マーカーＲ１と黄色マーカーＹ１と黄色マーカーＹ２とが描く三角形とが、合同であるか否かを判断する。図８（ａ）に示す状態では、合同である。
このような判断を行なうことにより、ワーク２０の受け渡しが可能な相対位置であることを求めることができる。
【００４４】
また、相対速度を求めるには、前記演算された各三角形の経時的に変化する移動量、すなわち、前記演算された各三角形の単位時間当たりの移動量を演算して、第１エンドエフェクター４Ａの第１移動速度Ｖ１と、第２エンドエフェクター４Ｂの第２移動速度Ｖ２とを一旦求め、メモリー１４に記憶する。そして、メモリー１４に記憶された第１移動速度Ｖ１と第２移動速度Ｖ２との差を演算する、すなわち、差を導くことにより、相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜を求めることができる。
【００４５】
また、相対的な移動方向を求めるには、前記演算された各三角形の経時的に変化する方向を検出し、その検出結果に基づいて、移動する第１エンドエフェクター４Ａの三角形に対して、第２エンドエフェクター４Ｂの三角形がどの方向に移動しているのか、すなわち、相対的な移動方向を求めることができる。
次に、第１エンドエフェクター４Ａで把持されたワーク２０を、第２エンドエフェクター４Ｂに受け渡すための制御方法について、図１〜図４、図８を参照しつつ説明する。この制御プログラムは、メモリー１４に予め記憶されており、ＣＰＵ１３で実行される。
【００４６】
まず、カメラ１２１を作動させて受け渡し領域４００を撮像する。このカメラ１２１の作動は、ワーク２０の受け渡しが完了するまで継続される。
図１に示すように、第１エンドエフェクター４Ａは、受け渡し領域４００内で、ワーク２０を把持しつつ、第１ロボットアーム２Ａの作動により第１移動速度Ｖ１で左側に向かって移動している。このときのワーク２０は、第２エンドエフェクター４Ｂに向かって、中心線が水平となるような姿勢で把持されている。
【００４７】
また、第２エンドエフェクター４Ｂは、受け渡し領域４００内で、図８（ａ）に示す状態となっており、第２ロボットアーム２Ｂの作動により第２移動速度Ｖ２で左側に向かって移動している。これにより、相対位置と相対的な移動方向とが、第１エンドエフェクター４Ａから第２エンドエフェクター４Ｂへワーク２０が受け渡し可能な状態となっており、この状態はワーク２０の受け渡しが完了するまで維持される。なお、第２エンドエフェクター４Ｂが例えば図８（ｂ）に示す状態や図８（ｃ）に示す状態となっていた場合は、第２エンドエフェクター４Ｂが図８（ａ）に示す状態となるように第２ロボットアーム２Ｂを作動させて、第２エンドエフェクター４Ｂの姿勢等を変更する。これにより、受け渡し可能な状態となる。
【００４８】
また、相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜が第１移動速度Ｖ１よりも小さい速度となるように、第１ロボットアーム２Ａと第２ロボットアーム２Ｂとが作動している。なお、相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜は、２５ｃｍ／ｓｅｃ以下であるのが好ましく、５ｃｍ／ｓｅｃ以上２５ｃｍ／ｓｅｃ以下であるのがより好ましい。これにより、受け渡しを行なう際に生じ得るワーク２０に対する衝撃を低減することができ、よって、ワーク２０の損傷を確実に防止することができる。
このような相対位置、相対速度、相対的な移動方向は、前述したように、カメラ１２１から得られた撮像情報に基づいて求められる。
【００４９】
次いで、図２に示すように、第１移動速度Ｖ１＞相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜なる関係が維持されたまま、第１移動速度Ｖ１が図１の状態よりも徐々に減少していくとともに、第２移動速度Ｖ２が図１の状態よりも徐々に増加していく。
そして、図３に示すように、第２エンドエフェクター４Ｂでワーク２０を把持することができる。一方、第１エンドエフェクター４Ａは、まだワーク２０を把持したままとなっている。また、ここでも第１移動速度Ｖ１＞相対速度｜Ｖ１−Ｖ２｜なる関係が維持されているが、第１移動速度Ｖ１と第２移動速度Ｖ２とが同じとなっているのが好ましい。なお、このときの第１移動速度Ｖ１は、図２の状態よりも低速であり、第２移動速度Ｖ２は、図２の状態よりも高速である。
【００５０】
その後、図４に示すように、第１エンドエフェクター４Ａがワーク２０を解放しつつ、図３の状態よりも低速の第１移動速度Ｖ１で移動する。一方、第２エンドエフェクター４Ｂは、でワーク２０を把持しつつ、図３の状態よりも高速の第２移動速度Ｖ２で移動する。これにより、ワーク２０の受け渡しが行なれる。
以上のような制御により、ワーク２０の受け渡しを行なう際に、第１エンドエフェクター４Ａと第２エンドエフェクター４Ｂとをそれぞれ移動させつつ、その受け渡しを行なうことができる。これは、例えば第１エンドエフェクター４Ａおよび第２エンドエフェクター４Ｂのうちの一方を移動させ、他方を停止してワーク２０の受け渡しを行なう場合よりも、ワーク２０の受け渡しを円滑かつ迅速に行なうことができる。これにより、例えば工業製品の生産ラインでワーク２０を搬送する場合に、生産効率の向上を図ることができる。
【００５１】
また、第１移動速度Ｖ１と第２移動速度Ｖ２とを経時的に変化させることができ、よって、受け渡し前までは第１移動速度Ｖ１を高速に、受け渡し時には第１移動速度Ｖ１を低速にすることができる。これにより、安全性を確保しつつ、生産性も確保することができる。
また、第１エンドエフェクター４Ａと第２エンドエフェクター４Ｂの状態をカメラ１２１で撮像情報として得ることができ、よって、受け渡し作業を精度よく行なうことができる。
【００５２】
＜第２実施形態＞
図９は、本発明に係るロボットシステム（制御装置）（第２実施形態）によるワークの受け渡し過程を順に示す平面図である。図１０は、図９に示すロボットシステムが備えるロボットの正面図である。図１１は、図９に示すロボットシステムのブロック図である。
以下、これらの図を参照して本発明の制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５３】
本実施形態は、ロボットの構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図９、図１１に示すように、本実施形態では、ロボット１は、第１ロボット１Ａと第２ロボット１Ｂとを含む。
図１０に示すように、第１ロボット１Ａは、胴部５と、当該胴部５に回動可能に連結された２本の第１ロボットアーム２Ａとを有する人間型双腕ロボットである。各第１ロボットアーム２Ａには、第１エンドエフェクター４Ａが装着可能である。そして、２つの第１エンドエフェクター４Ａの間でワーク２０を挟持することができる。
【００５４】
なお、各第１エンドエフェクター４Ａは、ワーク２０を挟持した状態で吸引するよう構成されていてもよい。これにより、挟持されたワーク２０が搬送中にエンドエフェクターから離脱してしまうのを確実に防止することができる。
また、第１ロボットアーム２Ａは、力覚センサー３を有するものであるが、力覚センサー３を省略することもできる。
また、胴部５の下部には、複数のキャスター６が設置されている。これにより、例えばロボット１をその背面側から、すなわち、図１０中の紙面奥側から手前に向かって押圧することにより、床面２００上を移動させることができる。
【００５５】
一方、第２ロボット１Ｂも第１ロボット１Ａと同様の構成であり、２本の第２ロボットアーム２Ｂを有する人間型双腕ロボットである。
図９に示すように、ワーク２０を受け渡す際には、まず、第１ロボット１Ａの各第１ロボットアーム２Ａに装着された第１エンドエフェクター４Ａ同士の間にワーク２０を挟持する。そして、このワーク２０を第２ロボット１Ｂに向かって搬送し、各第２ロボットアーム２Ｂに装着された第２エンドエフェクター４Ｂ同士の間でワーク２０を挟持して、ワーク２０の受け渡しが行なわれる。これにより、ワーク２０を安定して受け渡すことができる。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図１２は、本発明に係るロボット（制御装置）（第３実施形態）を示す正面図である。図１３は、図１２に示すロボットのブロック図である。
以下、これらの図を参照して本発明の制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５７】
本実施形態は、ロボットの構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図１２、図１３に示すように、本実施形態では、ロボット１は、胴部５と、当該胴部５に回動可能に連結された第１ロボットアーム２Ａおよび第２ロボットアーム２Ｂとを有する人間型双腕ロボットである。胴部５には、ＣＰＵ１３やメモリー１４が内蔵されている。
【００５８】
このような構成のロボット１は、図１２中に右側の第１ロボットアーム２Ａに装着された第１エンドエフェクター４Ａから、左側の第２ロボットアーム２Ｂに装着された第２エンドエフェクター４Ｂに、ワーク２０を受け渡すことができる。これにより、前記第１実施形態と同様に、ワーク２０の受け渡しを円滑かつ迅速に行ない、生産効率の向上を図ることができる。
また、胴部５の上部には、頭部に相当する部分に、撮像部１２としての２つのカメラ１２４が並設されている。これにより、ステレオ視で、ワーク２０を確認することができる。
【００５９】
また、胴部５の下部には、複数のキャスター６が設置されている。これにより、例えばロボット１をその背面側から（図１７中の紙面奥側から手前に向かって）押圧することにより、床面２００上を移動させることができる。
以上、本発明の制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００６０】
また、本発明の制御装置、ロボット、ロボットシステムおよび制御方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、ワークの受け渡しは、前記第１実施形態および前記第３実施形態では１本のロボットアームから１本のロボットアームへの受け渡し形態となっており、前記第２実施形態では２本のロボットアームから２本のロボットアームへの受け渡し形態となっているが、これに限定されず、例えば、１本のロボットアームから２本のロボットアームへの受け渡し形態や、２本のロボットアームから１本のロボットアームへの受け渡し形態とすることもできる。
【００６１】
また、前記第１実施形態では、力覚センサーは、第２ロボットアームと第２エンドエフェクターとの間にのみ設けられているが、これに限定されず、第１ロボットアームと第１エンドエフェクターとの間にのみ設けられていてもよいし、第１ロボットアームと第１エンドエフェクターとの間、第２ロボットアームと第２エンドエフェクターとの間の双方に設けられていてもよい。
また、前記第１実施形態では、相対位置、相対速度、相対的な移動方向をそれぞれ求める際に用いられるマーカーの配置数は、各エンドエフェクターに多数あったが、これに限定されず、１つであってもよい。
【００６２】
また、前記第１実施形態では、第１エンドエフェクターおよび第２エンドエフェクターは、挟持によりワークを支持するよう構成されたものであるが、これに限定されず、例えば、吸着によりワークを支持するよう構成されたものであってもよい。
また、前記第１実施形態では、第１エンドエフェクターおよび第２エンドエフェクターにそれぞれ付されたマーカーを用いて相対位置等を求めていたが、これに限定されず、例えば、各エンドエフェクターのエッジ等の特徴点を用いて相対位置等を求めてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１……ロボット  １Ａ……第１ロボット  １Ｂ……第２ロボット  ２Ａ……第１ロボットアーム  ２Ｂ……第２ロボットアーム  ２１……リンク  ２２……関節  ２２１……モーター  ３……力覚センサー  ４Ａ……第１エンドエフェクター  ４Ｂ……第２エンドエフェクター  ４１……挟持片  ４２……支持部  ４２１、４２２、４２３、４２４……側面  ５……胴部  ６……キャスター  １０……制御装置  １１……パーソナルコンピューター  １２……撮像部  １２１、１２４……カメラ  １３……ＣＰＵ（Central Processing Unit）  １４……メモリー（記録媒体）  ２０……ワーク  １００……ロボットシステム  ２００……床面  ３００……天井  ４００……受け渡し領域  ５００……撮像範囲  Ｒ１、Ｒ２……赤色マーカー  Ｂ１、Ｂ２……青色マーカー  Ｙ１、Ｙ２……黄色マーカー  Ｇ１、Ｇ２……緑色マーカー  Ｖ１……第１移動速度  Ｖ２……第２移動速度  ｜Ｖ１−Ｖ２｜……相対速度  θ……画角
【図１】
2015150673.tif 000003
【図２】
2015150673.tif 000004
【図３】
2015150673.tif 000005
【図４】
2015150673.tif 000006
【図５】
2015150673.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015150673.tif 000009
【図８】
2015150673.tif 000010
【図９】
2015150673.tif 000011
【図１０】
2015150673.tif 000012
【図１１】
2015150673.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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