【手続補正書】
【提出日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送する搬送手段と、前記ワークを把持する複数台のロボットと、前記複数台のロボットを制御するロボット制御装置と、前記搬送手段の位置を検出する位置検出器とを備えるロボットシステムにおいて、
前記複数台のロボットの１つをマスタロボットとし、その他のロボットをスレーブロボットとし、
前記ロボット制御装置は、
前記位置検出器の検出結果に基づいて前記搬送手段の座標系上における前記ワークの位置を検出する搬送座標系位置検出部と、
前記マスタロボットの座標系を前記各スレーブロボットの座標系へ変換するスレーブ座標系変換部と、
前記搬送座標系位置検出部で検出された前記ワークの位置を前記マスタロボットの座標系の位置に変換する搬送座標系変換部と、を備え、
前記複数台のロボットを協調動作させ、１つの前記ワークを把持することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
ワークを搬送する搬送手段と、前記ワークを把持する複数台のロボットと、前記複数台のロボットを制御するロボット制御装置と、前記搬送手段の位置を検出する位置検出器とを備えるロボットシステムにおいて、
前記複数台のロボットの１つをマスタロボットとし、その他のロボットをスレーブロボットとし、
前記搬送手段にて搬送される前記ワークを撮像するカメラと、
前記カメラにて撮像した撮像画像を画像処理する画像処理装置と、を備え、
前記ロボット制御装置は、
前記ロボットを動作させる作業プログラムを格納するプログラム格納部と、
前記位置検出器の検出結果に基づいて前記搬送手段の座標系上における前記ワークの位置を検出する搬送座標系位置検出部と、
前記画像処理装置の処理結果に基づいて前記カメラにて撮像した時の前記ワークの位置及び前記ワークの品種情報を算出する品種判別部と、
前記品種判別部と前記搬送座標系位置検出部との算出結果から搬送座標系上の前記ワークの位置を検出するワーク位置検出部と、
前記ワーク位置検出部で検出された前記ワークの位置を前記マスタロボットの座標系の位置に変換する搬送座標系変換部と、
前記品種判別部の出力である前記品種情報に基づいて、前記プログラム格納部に格納された前記作業プログラムを読み出して、前記複数台のロボットの動作制御を行う系列動作制御部と、を備えることを特徴とするロボットシステム。
【請求項３】
前記搬送座標系変換部で算出された前記ワークの前記マスタロボット座標系での位置を前記スレーブロボットの座標系での位置に変換する独立指令演算部とを備え、
前記系列動作制御部は、前記品種情報が前記複数台のロボットによる同一種類のワークに対して、各ロボットが独立して操作する品種の場合には、前記独立指令演算部へ前記搬送座標系変換部の結果を出力することを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記ロボット制御装置は、前記ロボットを動作させる駆動制御部を前記ロボット毎に備え、前記駆動制御部は、一定周期で同期して活性化され、前記ロボットを駆動することを特徴とする請求項１乃至３記載のロボットシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の請求項１記載のロボットシステムは、ワークを搬送する搬送手段と、前記ワークを把持する複数台のロボットと、前記複数台のロボットを制御するロボット制御装置と、前記搬送手段の位置を検出する位置検出器とを備えるロボットシステムにおいて、前記複数台のロボットの１つをマスタロボットとし、その他のロボットをスレーブロボットとし、 前記ロボット制御装置は、前記位置検出器の検出結果に基づいて前記搬送手段の座標系上における前記ワークの位置を検出する搬送座標系位置検出部と、前記マスタロボットの座標系を前記各スレーブロボットの座標系へ変換するスレーブ座標系変換部と、前記搬送座標系位置検出部で検出された前記ワークの位置を前記マスタロボットの座標系の位置に変換する搬送座標系変換部と、を備え、前記複数台のロボットを協調動作させ、１つの前記ワークを把持することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の請求項２記載のロボットシステムは、ワークを搬送する搬送手段と、前記ワークを把持する複数台のロボットと、前記複数台のロボットを制御するロボット制御装置と、前記搬送手段の位置を検出する位置検出器とを備えるロボットシステムにおいて、前記複数台のロボットの１つをマスタロボットとし、その他のロボットをスレーブロボットとし、前記搬送手段にて搬送される前記ワークを撮像するカメラと、前記カメラにて撮像した撮像画像を画像処理する画像処理装置と、を備え、前記ロボット制御装置は、前記ロボットを動作させる作業プログラムを格納するプログラム格納部と、前記位置検出器の検出結果に基づいて前記搬送手段の座標系上における前記ワークの位置を検出する搬送座標系位置検出部と、前記画像処理装置の処理結果に基づいて前記カメラにて撮像した時の前記ワークの位置及び前記ワークの品種情報を算出する品種判別部と、前記品種判別部と前記搬送座標系位置検出部との算出結果から搬送座標系上の前記ワークの位置を検出するワーク位置検出部と、前記ワーク位置検出部で検出された前記ワークの位置を前記マスタロボットの座標系の位置に変換する搬送座標系変換部と、前記品種判別部の出力である前記品種情報に基づいて、前記プログラム格納部に格納された前記作業プログラムを読み出して、前記複数台のロボットの動作制御を行う系列動作制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の請求項３記載のロボットシステムは、前記搬送座標系変換部で算出された前記ワークの前記マスタロボット座標系での位置を前記スレーブロボットの座標系での位置に変換する独立指令演算部とを備え、前記系列動作制御部は、前記品種情報が前記複数台のロボットによる同一種類のワークに対して、各ロボットが独立して操作する品種の場合には、前記独立指令演算部へ前記搬送座標系変換部の結果を出力することを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
実施例１について、図１〜図３を参酌して説明する。
図１は、システム構成を示すものである。ロボットＡ、ロボットＢは、ロボット制御装置１０により動作制御される。搬送手段として、コンベアを使用した例を説明する。コンベア１は、コンベア駆動部２により駆動される。コンベア駆動部２は、電動により回転される構造のものである。コンベア１は、コンベア駆動部２の回転動作を矢印の方向の運動に変換する駆動機構を備えている。このコンベア駆動部２は、外部からの駆動電流により回転するようになっている。また、コンベア駆動部２には、回転位置を検出する位置検出器３が取り付けられている。
コンベア１により搬送されるワーク２０が、基準位置を通過することを検知するために、センサ５０が設置されている。このセンサ５０は、ワーク２０を検知すると、信号をロボット制御装置１０の搬送座標系位置検出部４に出力する。
ロボット制御装置１０は、ロボットＡを駆動する駆動制御部９Ａ、ロボットＢを駆動する駆動制御部９Ｂを含んでいる。ロボット制御装置１０は、プログラム格納部６にロボットＡ、ロボットＢを動作させるプログラムを格納している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図２を参照して、搬送座標系とマスタロボットであるロボットＡの座標系の関係を説明する。
通常ロボットは、ロボット毎に固有の演算座標系上の位置で制御されている。図２のロボットＡのロボット座標系の原点は、ＭＯである。また、コンベア１の搬送座標系の原点は、ＣＯである。この搬送座標系は、原点ＣＯ、コンベア１の進行方向をＸ軸、コンベア１の搬送平面をＸＹ平面として、定義される。
ここで、搬送座標系上でのワーク２０の重心位置をＷC、ロボットＡの座標系と搬送座標系の変換行列をＴとおくと、ロボットＡの座標系上でのワーク２０の重心位置ＷAは、ＷCから
ＷA ＝ Ｔ・ＷC ・・・（１）
にて算出される。
搬送座標系変換部５では、この変換行列Ｔを記憶している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図３を参照して、マスタロボットであるロボットＡとスレーブロボットであるロボットＢの座標系について説明する。
ロボットＡのロボット座標系の原点をＭＯ、ロボットＢのロボット座標系の原点をＳＯとする。また、ロボットＡの制御点をＰＡ、ロボットＢの制御点をＰＢとする。この発明でいう協調制御とは、ＰＡを動作させても、ＰＡとＰＢの相対的位置及び姿勢を指定された関係となるようにＰＢを動作させる制御である。
ロボットＡのロボット座標系とロボットＢのロボット座標系との関係を表す変換行列をＲとし、ロボットＡのロボット座標系上の点ＰＡの位置及び姿勢を表す行列をＭAとして、ロボットＢのロボット座標系上の点ＰＢの位置及び姿勢を表す行列をＳBとする。ここで、ロボットＡの点ＰＡを原点とするツール座標系上から見たときの点ＰＢの位置及び姿勢を表す行列をＭBとすると、
ＭB ＝ （ＭA）-1・Ｒ・ＳB・・・（２）
となる。ただし、（ＭA）-1は、ＭAの逆行列である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
協調指令演算部７では、上述したように、ロボットＡ、ロボットＢの各ロボットのマスタロボット座標系上での軌跡が演算される。マスタロボット座標系のロボットＡ、ロボットＢの目標位置をＭA、ＭBとすると、（２）式がなりたつ。
ここで、（１）式に示すように、ＷAが演算される。つまり、コンベア１のワークを把持するときのロボットＡが、ＷAの位置を把持する場合には、
ＭA ＝ ＷA ・・・（３）
となる。
（２）（３）式から、
ＭB ＝ （ＷA）-1・Ｒ・ＳB・・・（４）
となる。
協調指令演算部７は、（４）式で算出された目標位置をスレーブ座標系変換部８に出力する。
また、（３）式で算出された目標位置を駆動制御部９Ａに出力する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（４）式より、
ＳB ＝ Ｒ-1・ＷA・ＭB・・・（５）
となり、スレーブ座標系変換部８は、（５）式によりロボットＢのロボット座標系上の位置及び姿勢を算出する。
以上に説明したように、駆動制御部９Ａ、駆動制御部９Ｂに各ロボット座標系上でのロボットの位置及び姿勢に関する指令が出力される。この後、複数台のロボットが同一ワークを把持して作業を行う。また、２台のロボットが搬送手段からワークを取り出し後、１台のロボットのみワークを把持して作業することもできる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
画像処理装置２２は、ロボット制御装置１０内の品種判別部２３に接続されている。品種判別部２３は、画像処理装置２２にて、検出した対象物の品種を判別する。たとえば、ワーク２０、ワーク３０は、予め特徴点を基準画像として登録しておく。このとき、カメラ２１に撮像した画像が、画像処理装置２２に入力され、その入力された画像と基準画像との相関係数を算出し、その相関係数を画像処理装置２２が、品種判別部２３に出力する。
また、同時に、カメラ座標系上の位置座標値を送信される。品種判別部２３では、品種情報を系列動作制御部２４に出力し、位置座標値をワーク位置検出部２５に出力する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ワーク位置検出部２５では、搬送座標系位置検出部４の搬送座標系上の移動量と、品種判別部２３から出力されたカメラ座標系上の座標値とから、搬送座標系のワークの座標値を算出する。
この搬送座標系上のワークの位置を搬送座標系変換部５により、マスタロボットの座標系上の座標値に変換する。
変換されたマスタロボットの座標系上の位置を系列動作制御部２４に出力する。系列動作制御部２４は、まず、判別された品種が、ロボットＡとロボットＢの独立作業、ロボットＡとロボットＢの協調作業かを判断する。独立作業とは、個別のワーク３０に対して、おのおのハンドリングを作業する場合である。
ワーク２０は、ロボットＡ、ロボットＢの協調作業、ワーク３０は、ロボットＢの独立作業とする。系列動作制御部２４は、品種判別部２３からの品種情報に基づいて、プログラム格納部６から、その品種に該当するプログラムを読み出す。該当ワークの品種が、ワーク２０である場合、系列動作制御部２４は、実施例１のように協調指令演算部７、スレーブ座標系変換部８を介して、駆動制御部９Ｂに指令を出力し、ロボットＢを駆動する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
該当ワークの品種が、ワーク３０である場合、系列動作制御部２４は、独立指令演算部２６にて、ロボットＡ、ロボットＢの軌跡演算を行う。ロボットＡについては、搬送座標系変換部５にて、コンベア１の搬送座標系から、ロボットＡの座標系に変換されているため、プログラム格納部６の教示位置と搬送座標系変換部５とに基づいて、駆動制御部９Ａへ指令を出力する。また、ロボットＢの位置および姿勢については、以下に説明する。
ここで、ロボットＡの座標系とロボットＢの座標系との関係を表す変換行列をＲとし、ロボットＢの座標系上でのワーク２０の重心位置ＷBをＷAで表すと、
ＷB ＝ （ＷA）-1・Ｒ ・・・（６）
となる。
つまり、このＷBの位置をプログラム格納部６に格納された目標位置に加算することで、ロボットＢのロボット座標系の位置及び姿勢データが算出される。
このようにロボットＢの指令を演算した後、独立指令演算部２６は、駆動制御部９Ｂへ指令を出力する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
Ａ、Ｂ：ロボット
１：コンベア
４：搬送座標系位置検出部
５：搬送座標系変換部
６：プログラム格納部
７：協調指令演算部
８：スレーブ座標系変換部
９Ａ、９Ｂ：駆動制御部
１０：ロボット制御装置
２０、３０：ワーク