(57)【要約】【課題】積載されたワークを確実に持ち上げ、移載することのできる、小型でかつ安価なワーク移載システム等を提供する。【解決手段】第１カメラ１０と第２カメラ１１が撮像した画像に基づいて、ワーク４０の表面の３次元座標を算出し、得られた３次元座標から最上段のワーク４０の表面の３次元形状、位置を取得する。ワーク４０の表面の３次元形状、位置に基づいて吸着ハンド３１の位置、向きを決定し、吸着ハンド３１がその位置、向きとなるようにアーム３２を駆動する。吸着ハンド３１の吸気口３１１をワーク４０に充てがった後に、複数の吸気系統に分けて吸気口３１１から吸気することによりワーク４０を吸着させる。そのときの吸気内圧が所定値以上であるか否かによって吸着ハンド３１がワーク４０を把持できているか否かを判定し、吸着できていると判定した場合に、ワーク４０を吸着ハンド３１で持ち上げ移動させる。【選択図】図１
2013154457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積載されたワークを含む画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得部と、
前記ワークを吸着して持ち上げるハンドリング部と、を備えるワーク移載システムであって、
前記ハンドリング部は、
前記ワークに対面する面側に複数の吸気口を配列した吸着ハンドと、
前記３次元形状位置取得部で取得した３次元形状と位置に基づいて、前記吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように前記吸着ハンドを移動又は回転させる吸着ハンド移動回転手段と、
前記複数の吸気口から吸気する吸気手段と、
前記吸気手段で吸気しているときの吸気内圧を計測する吸気内圧計測手段と、
前記吸気内圧計測手段で計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定手段と、を有する、
ことを特徴とするワーク移載システム。
【請求項２】
前記撮像部は、同一対象を同時に撮像する、互いに一定距離離れて設置された複数の撮像手段を含み、
前記３次元形状位置取得部は、前記複数の撮像手段で同時に撮像した画像内で前記ワークの表面上の同じ点を示す画素の位置の差分に基づいて、その点が示す３次元座標を求め、前記３次元座標の集合から前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載のワーク移載システム。
【請求項３】
前記ワークは、内容物の移動により外形が変形する袋物であり、
前記３次元形状位置取得部が取得する前記ワークの表面の３次元形状と位置は、水平方向における前記袋物の輪郭形状と位置、又は、前記ワークを積載する積載面から前記袋物の表面までの距離の分布を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク移載システム。
【請求項４】
前記吸着ハンドの前記複数の吸気口は、複数のグループに分けられ、グループ毎の吸気経路に繋がっており、
前記吸気手段は、前記吸気経路毎に吸気し、
前記吸気内圧計測手段は、前記グループ毎に吸気内圧を計測する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のワーク移載システム。
【請求項５】
前記複数の吸気口は、前記吸着ハンドの内周に配列された第１グループと、外周に配列された第２グループを含むグループに分けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載のワーク移載システム。
【請求項６】
前記第１グループに属する吸気口は、前記第２グループに属する吸気口よりも、奥まっている、
ことを特徴とする請求項５に記載のワーク移載システム。
【請求項７】
前記吸気口は、吸気方向に伸縮可能な筒部の先に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のワーク移載システム。
【請求項８】
前記積載されたワークにパターン光を照射する照明を更に有し、
前記３次元形状位置取得部は、前記照明で照射された前記ワーク上のパターンに基づいて前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のワーク移載システム。
【請求項９】
前記３次元形状位置取得部は、前記吸着ハンドの位置と向きを決定できなかったと判定した場合、又は、前記把持判定手段が前記ワークを把持できなかったと判定した場合に、前記照明が照射するパターン光のパターンを変更して、前記ワークの表面の３次元形状と位置を再取得する、
ことを特徴とする請求項８に記載のワーク移載システム。
【請求項１０】
前記吸着ハンドの吸気口が設けられた面と異なる面で、前記撮像部で撮像可能な面に、前記吸着ハンドを判別するための判別マークが付加されており、
前記３次元形状位置取得部は、前記撮像部が撮像した画像から前記判別マークを認識したときの前記判別マークの位置と、前記判別マークを認識した画像を撮像した時点の前記吸着ハンド移動回転手段の駆動状況を示す情報とに基づいて、前記吸着ハンド移動回転手段の駆動範囲を特定し、
前記照明は、前記駆動範囲内に前記パターン光を照射し、
前記吸着ハンド移動回転手段は、前記３次元形状位置取得部が前記駆動範囲内に前記ハンドリング部以外の動いている物を認識した場合に、移動及び回転を停止する、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のワーク移載システム。
【請求項１１】
積載されたワークを含む画像を撮像装置で撮像する撮像ステップと、
前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得ステップと、
前記３次元形状位置取得ステップで取得した３次元形状と位置に基づいて複数の吸気口を配列した吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように前記吸着ハンドを移動又は回転させる制御を行う吸着ハンド移動回転制御ステップと、
前記複数の吸気口から吸気する吸気ステップと、
前記吸気ステップで吸気しているときの吸気内圧を計測する吸気内圧計測ステップと、
前記吸気内圧計測ステップで計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定ステップと、
を有することを特徴とするワーク移載方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
積載されたワークを含む画像を撮像装置で撮像させる撮像手順と、
前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得手順と、
前記３次元形状位置取得手順で取得した３次元形状と位置に基づいて複数の吸気口を配列した吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように、前記吸着ハンドを移動又は回転させる制御を行う吸着ハンド移動回転制御手順と、
前記複数の吸気口から吸気させる吸気手順と、
前記吸気手順で吸気しているときの吸気内圧を計測させる吸気内圧計測手順と、
前記吸気内圧計測手順で計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットがワークを移載するワーク移載システム、ワーク移載方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積載されたワークをロボットが移載するシステムにおいて、ワークを把持するロボットハンドの位置、向きを決定するために、積載物の上方から撮影した画像や距離センサの出力に基づいてワークの形状、位置を取得する方法が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に記載の３次元画像計測方法は、積荷にパターン光を投光して積荷全体を撮像し、空間コード化パターン光投影法を用いて積荷全体の空間コード画像を取得し、その空間コード画像から最上段の積荷の画像を抽出し、最上段の積荷の位置等を取得するとしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の袋状ワーク認識方法は、レーザレーダやステレオカメラのような距離センサで袋状ワークの３次元形状を取得し、その３次元形状の法線ベクトルの角度から、その不連続部分を袋状ワークの境界と見なして、袋状ワークの位置と姿勢を認識するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４９６３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
撮影画像や距離センサに基づいて取得する３次元形状の、撮像方向やセンシング方向における計測誤差は、カメラやセンサから対象物までの距離に依存するため、積載物の高さによっては誤差が大きくなることもある。積載物の形状、位置を正確に取得できなかった場合には、ロボットハンドの位置や向きが適切でなくなり、ワークを把持できないという問題が生じる。
【０００７】
これに対し、３次元形状の計測精度を上げるためにセンサの感度を上げたり、カメラの解像度をあげると、装置が大型化したり、高額化してしまうという問題がある。
【０００８】
また、積載されたワークが、袋物である場合、取得した３次元形状に基づいてロボットハンドの位置や向きを決定しても、ハンドがワークを持ち上げる際に、袋物の内容物が袋の中で移動するため、袋の外形が変わり、一部分のみが持ちあがる等してうまくワークを持ち上げられない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、積載されたワークを確実に持ち上げ、移載することのできる、小型でかつ安価なワーク移載システム等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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るワーク移載システムは、
積載されたワークを含む画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得部と、
前記ワークを吸着して持ち上げるハンドリング部と、を備えるワーク移載システムであって、
前記ハンドリング部は、
前記ワークに対面する面側に複数の吸気口を配列した吸着ハンドと、
前記３次元形状位置取得部で取得した３次元形状と位置に基づいて、前記吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように前記吸着ハンドを移動又は回転させる吸着ハンド移動回転手段と、
前記複数の吸気口から吸気する吸気手段と、
前記吸気手段で吸気しているときの吸気内圧を計測する吸気内圧計測手段と、
前記吸気内圧計測手段で計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定手段と、を有する、
ことを特徴とする。
【００１１】
前記撮像部は、同一対象を同時に撮像する、互いに一定距離離れて設置された複数の撮像手段を含み、
前記３次元形状位置取得部は、前記複数の撮像手段で同時に撮像した画像内で前記ワークの表面上の同じ点を示す画素の位置の差分に基づいて、その点が示す３次元座標を求め、前記３次元座標の集合から前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する、ようにしてもよい。
【００１２】
前記ワークは、内容物の移動により外形が変形する袋物であり、
前記３次元形状位置取得部が取得する前記ワークの表面の３次元形状と位置は、水平方向における前記袋物の輪郭形状と位置、又は、前記ワークを積載する積載面から前記袋物の表面までの距離の分布を含んでもよい。
【００１３】
前記吸着ハンドの前記複数の吸気口は、複数のグループに分けられ、グループ毎の吸気経路に繋がっており、
前記吸気手段は、前記吸気経路毎に吸気し、
前記吸気内圧計測手段は、前記グループ毎に吸気内圧を計測するようにしてもよい。
【００１４】
前記複数の吸気口は、前記吸着ハンドの内周に配列された第１グループと、外周に配列された第２グループを含むグループに分けるようにしてもよい。
【００１５】
前記第１グループに属する吸気口は、前記第２グループに属する吸気口よりも、奥まっているようにしてもよい。
【００１６】
前記吸気口は、吸気方向に伸縮可能な筒部の先に設けられていてもよい。
【００１７】
前記積載されたワークにパターン光を照射する照明を更に有し、
前記３次元形状位置取得部は、前記照明で照射された前記ワーク上のパターンに基づいて前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得するようにしてもよい。
【００１８】
前記３次元形状位置取得部は、前記吸着ハンドの位置と向きを決定できなかったと判定した場合、又は、前記把持判定手段が前記ワークを把持できなかったと判定した場合に、前記照明が照射するパターン光のパターンを変更して、前記ワークの表面の３次元形状と位置を再取得するようにしてもよい。
【００１９】
前記吸着ハンドの吸気口が設けられた面と異なる面で、前記撮像部で撮像可能な面に、前記吸着ハンドを判別するための判別マークが付加されており、
前記３次元形状位置取得部は、前記撮像部が撮像した画像から前記判別マークを認識したときの前記判別マークの位置と、前記判別マークを認識した画像を撮像した時点の前記吸着ハンド移動回転手段の駆動状況を示す情報とに基づいて、前記吸着ハンド移動回転手段の駆動範囲を特定し、
前記照明は、前記駆動範囲内に前記パターン光を照射し、
前記吸着ハンド移動回転手段は、前記３次元形状位置取得部が前記駆動範囲内に前記ハンドリング部以外の動いている物を認識した場合に、移動及び回転を停止するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明の第２の観点に係るワーク移載方法は、
積載されたワークを含む画像を撮像装置で撮像する撮像ステップと、
前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得ステップと、
前記３次元形状位置取得ステップで取得した３次元形状と位置に基づいて複数の吸気口を配列した吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように前記吸着ハンドを移動又は回転させる制御を行う吸着ハンド移動回転制御ステップと、
前記複数の吸気口から吸気する吸気ステップと、
前記吸気ステップで吸気しているときの吸気内圧を計測する吸気内圧計測ステップと、
前記吸気内圧計測ステップで計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定ステップと、
を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
積載されたワークを含む画像を撮像装置で撮像させる撮像手順と、
前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記ワークの表面の３次元形状と位置を取得する３次元形状位置取得手順と、
前記３次元形状位置取得手順で取得した３次元形状と位置に基づいて複数の吸気口を配列した吸着ハンドの位置と向きを決定し、前記吸着ハンドを前記ワークに充てがうように、前記吸着ハンドを移動又は回転させる制御を行う吸着ハンド移動回転制御手順と、
前記複数の吸気口から吸気させる吸気手順と、
前記吸気手順で吸気しているときの吸気内圧を計測させる吸気内圧計測手順と、
前記吸気内圧計測手順で計測した吸気内圧に基づいて、前記ワークを把持したか否かを判定する把持判定手順と、
を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型でかつ安価な装置により積載されたワークを確実に持ち上げ、移載することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に係るワーク移載システムの構成を示す図である。
【図２】（ａ）積載台に対してパターン光を照射した状態を示す図である。（ｂ）照明が積載台にパターン光を照射している状態を示す図である。
【図３】（ａ）実施の形態１に係る吸着ハンドを吸気口側から見た図である。（ｂ）Ａ方向から見た図である。（ｃ）Ｂ方向から見た図である。
【図４】バネ伸縮する筒部を有した吸着ハンドを図３（ａ）のＡ方向から見た図である。
【図５】ワーク移載システムを構成するロボット制御部と画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】ロボット制御部と画像処理装置が実現する機能を説明するための機能ブロック図である。
【図７】実施の形態１に係るワーク形状位置取得処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係るワーク移載処理を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）実施の形態１に係る吸着ハンドとワークを吸着ハンドの吸気口側と逆側の面から見た図である。（ｂ）Ａ方向から見た図である。（ｃ）Ｂ方向から見た図である。
【図１０】（ａ）実施の形態２に係る吸着ハンドを吸気口側から見た図である。（ｂ）Ａ方向から見た図である。（ｃ）Ｂ方向から見た図である。
【図１１】（ａ）実施の形態２に係る吸着ハンドとワークを吸着ハンドの吸気口側と逆側の面から見た図である。（ｂ）Ａ方向から見た図である。（ｃ）Ｂ方向から見た図である。
【図１２】（ａ）実施の形態３に係る吸着ハンドの下部支持機構がワークを支持する前の図である。（ｂ）吸着ハンドの下部支持機構がワークを支持した後の図である。
【図１３】実施の形態４に係るワーク移載システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
本実施の形態に係るワーク移載システム１は、略水平な積載面を有する積載台４１上に積載された複数のワーク４０をロボット３０で把持し、持ち上げ、移載させるシステムである。ワーク移載システム１は、図１に示すように、第１カメラ１０と、第２カメラ１１と、照明２０と、ロボット３０と、画像処理装置５０と、通信線６０と、から構成される。
【００２６】
第１カメラ１０と第２カメラ１１は、それぞれが、ワーク４０を積載する積載台４１の全体を撮像できるように積載台４１の上方に、互いに一定距離離して設置されている。また、照明２０は、ワーク４０を積載する積載台４１の全体に光を照射でき、かつ、第１カメラ１０、第２カメラ１１の撮像を遮らないように、積載台４１の斜め上方に設置されている。また、ロボット３０は、吸着ハンド３１が積載台４１から移載先の別の積載台（図示せず）まで動くことが可能な位置に設置されているが、ロボット３０全体が平行移動可能であってもよい。
【００２７】
第１カメラ１０、第２カメラ１１、照明２０、ロボット３０は、通信線６０を介して、画像処理装置５０に接続されており、互いにデータ信号を送受信する。
【００２８】
第１カメラ１０と第２カメラ１１は、レンズ画角や画素数等のカメラ性能が同じカメラであり、２つのカメラでステレオ画像（視差画像）を撮像可能なステレオカメラを構成する。２つのカメラの視線間の距離（基線長）が長いほど、３次元座標の計測誤差が小さくなる。しかし、２つのカメラの視野が重なる必要があるため、基線長はカメラから対象物までの距離の１／５以内が望ましい。
【００２９】
第１カメラ１０と第２カメラ１１は、通信線６０を介して画像処理装置５０から送信される、撮像のタイミングを指示する指示信号に基づいて、同時に撮像する。そして、それぞれが撮像した画像のデータを、通信線６０を介して画像処理装置５０に送信する。
【００３０】
照明２０は、少なくとも積載台４１の全体にパターン光を照射する。例えば、図２（ａ）のように等幅のカラー縞のパターン光を照射する。積載台４１の積載面に平行な面上でパターンが等幅となるように、照明２０から出射する時点の光は、図２（ｂ）に示すように、照明２０から積載台４１までの距離が短いほどパターン幅が広くなっている。照明２０から出射する光のパターンの幅は変更可能であり、通信線６０を介して画像処理装置５０から送信される、パターン幅を指示する指示信号に基づいて、パターン幅を変更する。また、照明２０のＯＮ／ＯＦＦも画像処理装置５０から送信される指示信号により切り替え可能である。
【００３１】
ロボット３０は、図１に示すように、ワーク４０を把持する吸着ハンド３１と、吸着ハンド３１の位置を変更するために伸縮、回転等の動作を行うアーム３２と、吸着ハンド３１と、アーム３３の動作等を制御するロボット制御部３３を有する。
【００３２】
吸着ハンド３１は、複数の吸気口３１１を有し、吸気口３１１をワーク４０に充てがった状態で吸気口３１１から吸気することにより、ワーク４０を把持する。
【００３３】
図３（ａ）は、吸着ハンド３１を吸気口３１１側から見た図である。また、図３（ｂ）は吸着ハンド３１をＡ方向から（長辺側から）見た図である。また、図３（ｃ）は吸着ハンド３１をＢ方向から（短辺側から）見た図である。吸着ハンド３１の吸気口３１１は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、縦横ともに複数列配列されている。各々の吸気口３１１は、吸気方向を軸とする筒部３１２の先にある。筒部３１２は吸気方向に伸縮可能である形状が望ましい。ワーク４０の表面が平坦でない場合、ワーク４０の表面に各吸気口３１１が密着できるようにするためである。筒部３１２には、例えば、図３に示す蛇腹筒や、図４に示すバネ伸縮によるもの等が適用できる。
【００３４】
筒部３１２は、破線Ｃの内側と外側との２つのグループに分けられ、同じグループに属する筒部３１２の内部空間は、吸着ハンド３１の内部で結合し、異なるグループに属する筒部３１２の内部空間は、互いに分断されている。
【００３５】
それぞれのグループの筒部３１２と結合している空間から吸気する吸気ホース３１３、３１４が、吸着ハンド３１本体に備え付けられている。吸気ホース３１３、３１４は、ロボット制御部３３の吸気部３３５に接続されている（図５）。吸気部３３５は、吸気口３１１の各グループに対応した吸気系統を有しており、吸着ハンド３１内部の空気が、吸気ホース３１３、３１４を通じて、それぞれの吸気系統により吸気される。
【００３６】
吸気部３３５が吸気しているときの各吸気系統の吸気内圧を、ロボット制御部３３の吸気内圧測定部３３６で測定する。
【００３７】
アーム３２は、図１に示すように複数の関節で屈伸動作、回転動作をすることにより、吸着ハンド３１の位置を上下前後左右に移動させると共に、吸着ハンド３１を直接支持するアームの軸を回転軸として吸着ハンド３１を回転させることができる。
【００３８】
ロボット制御部３３は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）３３１、通信部３３２、メモリ３３３、アーム駆動部３３４、吸気部３３５、吸気内圧測定部３３６、表示部３３７を備える。
【００３９】
ＣＰＵ３３１は、通信部３３２を介して画像処理装置２０から入力されるワーク４０の３次元形状と位置を示すワーク形状位置信号に基づいて、ロボット制御部３３の各構成部の制御を行う。また、ＣＰＵ３３１は、アーム３２の駆動を制御し、吸着ハンド３１にワーク４０を把持させ移動させるワーク移載処理を実行する。また、表示部３３７に対してアーム３２の駆動状況、吸着ハンド３１の把持の成否状況等を示す信号を出力する。
【００４０】
通信部３３２は、画像処理装置５０の通信部５０２と通信線６０を介して信号を送受信する機能を有し、画像処理装置５０から送信されるワーク形状位置信号等を受信し、ワーク把持成功信号等を送信する。
【００４１】
メモリ３３３は、ＣＰＵ３３１がワーク移載処理を実行するためのプログラムを保存する。また、画像処理装置５０から入力されるワーク形状位置信号のデータや、ワーク形状位置信号に基づいて決定した、吸着ハンド３１の位置、向きを指示する指示信号データ等を一時保存する。
【００４２】
アーム駆動部３３４は、ＣＰＵ３３１から出力される、吸着ハンド３１の位置、向きを指示する指示信号に基づいて、アーム３２の伸縮、回転等の駆動制御を行う。
【００４３】
吸気部３３５は、ＣＰＵ３３１から出力される、吸気系統毎の吸気を指示する指示信号に基づいて、吸気ホース３１３、３１４から吸気する。
【００４４】
吸気内圧測定部３３６は、ＣＰＵ３３１から出力される、吸気系統毎の吸気内圧の測定を指示する指示信号に基づいて、各吸気系統の吸気内圧を測定し、測定値をＣＰＵ３３１に出力する。
【００４５】
表示部３３７は、画像、文字等の情報表示出力を行うディスプレイであり、アーム部３２の駆動状況、吸着ハンド３１の把持の成否状況等を表示する。
【００４６】
ロボット制御部３３のＣＰＵ３３１は、ワーク移載処理を実行するために、図６に示すように、アーム制御部３３１１、吸気制御部３３１２、吸気内圧取得部３３１３、把持判定部３３１４の各機能部を有する。
【００４７】
アーム制御部３３１１は、通信部３３２から入力された、ワーク形状位置信号に基づいて、吸着ハンド３１の位置、向きを決定し、その位置、向きで吸着ハンド３１をワーク４０に充てがうようにアーム３２を制御する制御信号を、アーム駆動部３３４に出力する。このアーム駆動が終わった際には、アーム駆動完了信号を吸気制御部３３１２に出力する。
【００４８】
また、アーム制御部３３１１は、把持判定部３３１４からワークの把持が成功したことを示すワーク把持成功信号を受けると、通信部３３２にワーク把持成功信号を画像処理装置５０に対して送信させるとともに、吸着ハンド３１を移載先の別の積載台の上まで移動させるようにアーム３２を制御する制御信号をアーム駆動部３３４に出力する。このアーム駆動が終わったことが確認された時には、ワーク移動完了信号を吸気制御部３３１２に出力する。
【００４９】
吸気制御部３３１２は、アーム制御部３３１１からアーム駆動完了信号が入力されると、吸気ホース３１３、３１４からの吸気を開始するように吸気開始信号を吸気部３３５に出力する。また、アーム制御部３３１１からワーク移動完了信号が入力されると、吸気ホース３１３、３１４からの吸気を停止するように吸気停止信号を吸気部３３５に出力する。
【００５０】
吸気内圧取得部３３１３は、吸気内圧測定部３３６が測定した吸気系統毎の吸気内圧の測定値を取得する。そして取得した吸気内圧を、把持判定部３３１４に出力する。
【００５１】
把持判定部３３１４は、吸気内圧取得部３３１３から入力された吸気内圧が予め定めた値以上である場合に、吸気口３２にワーク４０の表面が張り付いているために一定の圧力が保たれていると判断し、ワーク把持成功信号をアーム制御部３３１１に出力する。
【００５２】
画像処理装置５０は、第１カメラ１０、第２カメラ１１から受信した画像データ信号を処理して、ワーク４０の表面の３次元形状、位置等を取得し、その取得結果に基づいて、第１カメラ１０、第２カメラ１１、照明２０、ロボット３０に各種データ信号を送信する情報処理装置であり、パーソナルコンピュータ等から構成される。
【００５３】
画像処理装置５０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）５０１、通信部５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５０４、表示部５０５を備える。
【００５４】
ＣＰＵ５０１は、画像処理装置５０の各構成部の制御を行うとともに、ＨＤＤ５０４に保存されているプログラムを実行することにより、ワーク形状位置取得処理等の各処理を実行する。
【００５５】
通信部５０２は、第１カメラ１０、第２カメラ１１、照明２０、ロボット制御部３３と通信線６０を介して信号を送受信する機能を有する。通信部５０２は、第１カメラ２０、第２カメラ２１が撮像した画像の画像データを受信してＣＰＵ５０１に出力し、また、ＣＰＵ５０１から出力された照明２０への制御信号や、ロボット制御部３３へのワーク形状位置信号を送信する。
【００５６】
ＲＡＭ５０３は、高速にデータの読み書きが可能なメモリであり、通信部５０２が受信した画像データやＨＤＤ５０４から読み出した画像データ等をデータ処理のために一時保存する。
【００５７】
ＨＤＤ５０４は、大容量の記憶装置であり、通信部５０２が受信した画像データや、画像処理を施した画像データや、ワーク形状位置取得処理等を実行するためのプログラムや、照明２０のパターンデータ等の各種データを記憶する。表示部５０５は、画像、文字等の情報表示出力を行うディスプレイであり、通信部５０２が受信した画像データが示す画像や、画像処理を施した画像や、照明２０の設定画面等を表示する。
【００５８】
画像処理装置５０のＣＰＵ５０１は、ワーク形状位置取得処理を実行するために、図６に示すように、画像データ取得部５０１１、３次元座標算出部５０１２、ワーク形状位置取得部５０１３の各機能部を有する。
【００５９】
画像データ取得部５０１１は、通信部５０２が第１カメラ１０、第２カメラ１１から受信し、ＲＡＭ５０３に一時保存している画像データのうち、２つのカメラで同時刻に撮像した２枚の画像データを特定し、取得する。
【００６０】
３次元座標取得部５０１２は、同時刻に撮像した２枚の画像の中から積載物表面上の同じ点位置を示す画素を特定し、その画素の画像全体における位置を２枚の画像で比較し、その位置の差に基づいて、その点位置の３次元座標を算出する。ここで、積載物表面上の同じ点位置を示す画素の特定は、照明２０がワーク４０に照射した光のパターンにより特定することができる。また、３次元座標の算出は、従来のステレオ画像から三角測量の原理を用いて算出する方法により行う。積載物表面上の多数の点位置について３次元座標を算出し、得られた３次元座標をワーク形状位置取得部５０１３に出力する。
【００６１】
ワーク形状位置取得部５０１３は、３次元座標取得部５０１２から入力された３次元座標が示す点から積載台４１の積載面までの距離の分布を求め、その分布を示す図を表示部５０６に表示させる。この分布図は、例えば、３次元座標を算出した点から積載面４１までの距離を、距離に応じた色等で表すことができる。
【００６２】
積載面までの距離が周囲と比較して長い点の集合は、積載されたワーク４０のうち最上段に位置するワークの表面を示していると予想される。よって、この積載面までの距離の分布に基づいて、最上段に位置するワークの位置を特定することができる。このようにして特定した最上段に位置するワークのうちの一つのワーク４０を選択し、そのワーク４０のワーク形状位置信号を生成する。
【００６３】
ここで、ワーク形状位置取得部５０１３が生成するワーク形状位置信号は、ワーク表面の３次元形状と位置を表す任意の形式でよい。例えば、ワーク表面の３次元形状は、３次元座標の集合を２次曲面に局所的にあてはめて表すことができるため、２次曲面を示すパラメータでもよい。あるいは、ワーク表面の３次元形状に基づいて求める、ワークの水平方向における輪郭形状とその位置でもよい。また、ワーク表面の積載面からの距離の分布を取得することにより、ワーク表面上の点のうち積載面までの距離が最も長い点をワークの中心として特定し、その中心位置でもよい。
【００６４】
このようにして生成したワーク形状位置信号を、通信部５０２を介してロボット制御部３３に送信する。
【００６５】
以上のように構成されたワーク移載システム１におけるワーク移載動作に関する処理について、図７、８を用いて説明する。
【００６６】
まず、画像処理装置５０のＣＰＵ５０１が実行するワーク形状位置取得処理について図７のフローチャートに沿って説明する。このワーク形状位置取得処理は、画像処理装置５０にワーク移載動作を開始する旨の信号が入力されたときにスタートする。
【００６７】
ＣＰＵ５０１は、まず、照明２０に対して予め設定していたパターン幅を有するパターン光を積載台４１に対して照射するように指示する指示信号を通信部５０２より送信させる（ステップＳ１０１）。
【００６８】
その後、第１カメラ１０、第２カメラ１１で同時に撮像するように指示信号を出力する。それに基づいて第１カメラ１０、第２カメラ１１で撮像された画像を、画像処理装置５０の通信部５０２が受信する。受信した画像データはＲＡＭ５０３に一時保存される。ＣＰＵ５０１の画像取得部５０１１が、ＲＡＭ５０３に一時保存された画像データを取得する（ステップＳ１０２）。
【００６９】
ＣＰＵ５０１の３次元座標算出部５０１２は、ステップＳ１０２で取得した画像データに基づいて、ワーク４０の表面における多数の点位置の３次元座標を算出する（ステップＳ１０３）。算出した３次元座標を示すデータをワーク形状位置取得部５０１３に出力する。
【００７０】
ワーク形状位置取得部５０１３は、ステップＳ１０３で算出した３次元座標が示す点から積載台４１の積載面までの距離の分布を求め、その分布を示した図を表示部５０５に表示させる（ステップＳ１０４）。
【００７１】
ワーク形状位置取得部５０１３は、ステップＳ１０４で表示させた分布図から、最上段のワークを特定できるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。つまり、ステップＳ１０４で、３次元座標を算出した点から積載面４１までの距離が正確に示されていれば、距離が長いことを示している部分に最上段のワークが存在すると特定できる。この場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、最上段のワークのうち１つのワーク４０のワーク形状位置信号を生成する（ステップＳ１０６）。
【００７２】
ワーク形状位置取得部５０１３は、ステップＳ１０６で生成したワーク形状位置信号を、通信部５０２に対して出力する（ステップＳ１０７）。
【００７３】
一方、ステップＳ１０５で、最上段のワークを特定できなかった場合には、３次元座標を再取得する必要があるため、照明２０のパターン光を変更し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２からの処理を再度行う。
【００７４】
ステップＳ１０７で通信部５０２に対して出力されたワーク形状位置信号は、ロボット３０に送信される。ロボット３０はその信号に対応するワークの把持を試み、把持が成功した場合にはワーク把持成功信号を画像処理装置５０に対して送信し、把持が失敗した場合には、ワーク把持失敗信号を画像処理装置５０に対して送信する。ワーク把持成功信号を画像処理装置５０の通信部５０２を介してＣＰＵ５０１が取得すると（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、処理は終了する。一方、ワーク把持失敗信号を画像処理装置５０の通信部５０２を介してＣＰＵ５０１が取得すると（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、３次元座標を再取得するために、照明２０のパターン光を変更し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２からの処理を再度行う。
【００７５】
次に、ロボット制御部３３のＣＰＵ３３１が実行するワーク移載処理について図８のフローチャートに沿って説明する。このワーク移載処理は、画像処理装置５０から通信部３３２を介して、ワーク形状位置信号が入力されたときにスタートする。
【００７６】
ＣＰＵ３３１のアーム制御部３３１１は、通信部３３２を介して入力されたワーク形状位置信号を取得し（ステップＳ２０１）、取得した信号に基づいて、吸着ハンド３１の位置、向きを決定する（ステップＳ２０２）。その後、決定した位置に吸着ハンド３１を移動させ、吸着ハンド３１の向きが決定した向きとなるように、アーム３２を駆動する制御信号をアーム駆動部３３４に出力する。アーム制御部３３１１は、吸着ハンド３１が決定した位置、向きになったと判断すると、吸着ハンド３１をワーク４０に充てがい、ワーク４０を少し押すようにアーム３２を駆動させる制御信号をアーム駆動部３３４に出力する（ステップＳ２０３）。
【００７７】
その後、吸気制御部３３１２は、吸気部３３５に吸気を開始させ、吸気内圧測定部３３６は各吸気系統の吸気内圧の測定を開始する（ステップＳ２０４）。吸気内圧取得部３３１３は、吸気内圧測定部３３６が測定した吸気内圧を取得して把持判定部３３１４に出力する。この時、ＣＰＵ３３１がもつタイマーをスタートさせる（ステップＳ２０５）。このタイマーは、吸着ハンド３１がワーク４０を把持するまでに要する時間を制限するために設けたものである。
【００７８】
把持判定部３３１４は、取得した各吸気系統の吸気内圧が予め定めた値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。把持判定部３３１４は、全ての吸気系統の吸気内圧が予め定めた値以上となった時に、吸着ハンド３１がワーク４０を把持できたと判定し、アーム制御部３３１１は、吸着ハンド３１を移動させるようにアーム３２を駆動させる制御信号をアーム駆動部３３４に出力する（ステップＳ２０７）。
【００７９】
タイマーがタイムアップしないうちは（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、各吸気系統の吸気内圧の監視を継続する。いずれかの吸気系統の吸気内圧が予め定めた値以上になることなく、タイマーがタイムアップした場合には（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、吸着ハンド３１がワーク４０を把持することに失敗したと判定する。この判定結果に基づいてアーム制御部３３１１は、ワーク把持失敗信号を、通信部３３２を介して画像処理装置５０に送信する（ステップＳ２１１）。そして、吸気制御部３３１２は吸気部３３５に吸気を停止させ（ステップＳ２１２）、アーム制御部３３１１はアーム３２を初期状態に戻す制御信号を出力して（ステップＳ２１３）処理を終了する。
【００８０】
ステップＳ２０７でアーム制御部３３１１がアーム３２を駆動させる制御信号を出力することにより、アーム３２が駆動して吸着ハンド３１を移動させる間も、吸気内圧を監視する。その間に吸気内圧が予め定めた値以上に保たれていた場合には（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、吸着ハンド３１がワーク４０を把持できていると判定する。この判定結果に基づいてアーム制御部３３１１は、ワーク把持成功信号を、通信部３３２を介して画像処理装置５０に送信する（ステップＳ２１０）。そして、アーム３２が移載先の積載台上まで吸着ハンド３１を移動させた後に、吸気制御部３３１２は吸気部３３５に吸気を停止させることにより（ステップＳ２１２）、ワーク４０を吸着ハンド３１から離す。その後、アーム制御部３３１３はアーム３２を初期状態に戻す制御信号を出力して（ステップＳ２１３）、処理を終了する。
【００８１】
一方、吸着ハンド３１を移動させている途中に吸気内圧が予め定めた値を下回ったとき（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、吸着ハンド３１からワークが離れたと判定する。この判定結果に基づいてアーム制御部３３１１は、ワーク把持失敗信号を、通信部３３２を介して画像処理装置５０に送信する（ステップＳ２１１）。そして、吸着ハンド３１を元の積載台４１上に来るようにアーム３２を駆動させた後に、吸気制御部３３１２は吸気部３３５に吸気を停止させる（ステップＳ２１２）。その後、アーム制御部３３１１がアーム３２を初期状態に戻す制御信号を出力して（ステップＳ２１３）、処理を終了する。
【００８２】
以上説明した処理により、吸着ハンド３１はワーク４０を移載させるが、吸着ハンド３１がワーク４０を把持する様子を図９に示す。ここでのワーク４０は、例えば、粒状、粉状、ゲル状、液状の内容物４２を袋詰めしたものであり、内容物４２の移動により、ワーク４０の外形は変化する。
【００８３】
図９（ａ）は、ワーク４０に吸気口３１１を充てがって吸気している状態を吸着ハンド３１の吸気口３１１と逆の方向から見た図である。吸着ハンド３１は、ワークの袋の長い辺と吸着ハンド３１の長い辺が略平行となる方向で、且つ、ワークの袋の中央部に位置している。
【００８４】
図９（ｂ）は吸着ハンド３１とワーク４０をＡ方向から見た図である。また、図９（ｃ）は吸着ハンド３１とワーク４０をＢ方向から見た図である。吸着ハンド３１がワーク４０に押しつけられることにより、ワーク４０の表面の高さが高いところは筒部３１２が縮み、全ての吸気口３１１をワーク４０の表面に密着させることができる。このため、吸着ハンド３１を持ち上げたときには、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワーク４０の袋の広範囲を吸気口３１１に吸着させて確実に持ち上げることができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態においては、第１カメラ１０と第２カメラ１１が撮像した画像に基づいて、積載物の表面の３次元座標を算出し、得られた３次元座標から最上段のワーク４０の表面の３次元形状、位置を取得し、これに基づいて吸着ハンド３１の位置、向きを決定し、吸着ハンド３１の吸気口３１１をワーク４０に充てがった状態で、複数の吸気系統に分けて吸気し、そのときの吸気内圧が所定値以上であった場合に吸着ハンド３１がワーク４０を把持できていると判定し、ワーク４０を吸着ハンド３１で持ち上げ移動させることとした。これにより、吸着ハンドがワークを確実に把持し、移載することができる。
【００８６】
また、吸着ハンド３１の吸気口３１１は伸縮可能な筒部３１２の先に設けているため、ワークの形状によらず確実にワークを把持することができる。また、筒部３１２の伸縮によりワークの高さ方向の計測精度に対する要求を低くできることから、３次元座標を取得するための第１カメラ１０、第２カメラ１１の解像度や画像処理装置の処理速度などの要求仕様を緩和することができる。これにより、ワーク移載システムの低コスト化やシステムを構成するカメラや画像処理装置等を小型化することができる。また、３次元座標を高い精度で取得する必要がないことから、ロボット制御装置３０や画像処理装置５０の処理を簡略化することにより、動作を高速化することができる。
【００８７】
また、吸気口３１１は、吸着ハンド３１の外周に配列されたグループと、内周に配列されたグループの吸気系統に分けられているため、どのグループに属する吸気口が外れているかが、吸気内圧の監視により把握することができるため、把持失敗の原因を容易に知ることができる。
【００８８】
また、照明２０によってワーク４０にパターン光を照射して、第１カメラ１０、第２カメラ１１で撮像してワーク４０の表面の３次元座標を取得するが、取得した３次元座標に基づいてワーク４０の表面の３次元形状、位置が正確に取得できなかった場合や、吸着ハンド３１がワーク４０を把持することに失敗した場合には、パターン光の幅等を変更して、再度ワーク４０の表面の３次元形状、位置を取得することとしたため、ワーク４０の積載したときの高さに寄らず、確実にワーク４０を移載することができる。
【００８９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図１０、１１を参照して説明する。本実施の形態に係るワーク移載システム１は、実施の形態１と同様の第１カメラ１０と、第２カメラ１１と、照明２０と、ロボット３０と、画像処理装置５０と、通信線６０と、から構成されるが、ロボット３０の吸着ハンドの構成が異なる。
【００９０】
本実施の形態に係る吸着ハンド６１は、図１０に示すように、複数の吸気口６１１を有し、画像処理装置５０から受信するワーク４０のワーク形状位置信号から吸着ハンド６１の位置、向きを決定し、決定した位置、向きに吸着ハンド６１を移動させ、吸着ハンド６１の吸気口６１１をワーク４０に充てがってから吸気口６１１から吸気することにより、ワーク４０を把持する。
【００９１】
図１０（ａ）は、吸着ハンド６１を吸気口６１１側から見た図である。また、図１０（ｂ）は吸着ハンド６１をＡ方向から（長辺側から）見た図である。また、図１０（ｃ）は吸着ハンド６１をＢ方向（短辺側から）から見た図である。吸着ハンド３１の吸気口６１１は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、縦横ともに複数列配列されている。各々の吸気口６１１は、吸気方向を軸とする筒部６１２の先にあり、その筒部６１２は吸気方向に伸縮可能である。
【００９２】
吸気口６１１は、破線Ｃの内側の第１グループと外側の第２グループとに分けられ、第１グループの吸気口６１１の方が、第２グループの吸気口６１１より、吸着ハンド６１の本体に近くなるように筒部６１２の高さに差を設けている。
【００９３】
筒部６１２は、同じグループに属する筒部６１２の内部空間は、吸着ハンド６１の内部で結合し、異なるグループに属する筒部６１２の内部空間は、互いに分断されている。
【００９４】
それぞれのグループの筒部６１２と結合している空間から吸気する吸気ホース６１３、６１４が備え付けられている。吸気ホース６１３、６１４は、ロボット制御部３３の吸気部３３５に接続されている（図５）。吸気部３３５は、各グループの吸気口６１１に対応した吸気系統を有しており、吸着ハンド６１内部の空気が、吸気ホース６１３、６１４を通じて、それぞれの吸気系統により吸気される。
【００９５】
吸気部３３５が吸気しているときの各吸気系統の吸気内圧を、ロボット制御部３３の吸気内圧測定部３３６で測定する。
【００９６】
以上説明した構成を有した吸着ハンド６１によりワーク４０を把持して移載させるが、吸着ハンド６１がワーク４０を把持する様子を図１１に示す。ここでのワーク４０は、例えば、粒状、粉状、ゲル状、液状の内容物４２を袋詰めしたものであり、内容物４２の移動により、ワーク４０の外形は変化する。
【００９７】
図１１（ａ）は、ワーク４０に吸気口３１１を充てがって吸気している状態を吸着ハンド６１の吸気口６１１と逆の方向から見た図である。吸着ハンド６１は、ワーク４０の袋の長い辺と吸着ハンド６１の長い辺が略平行となる方向で、且つ、ワーク４０の袋の中央部に位置している。
【００９８】
図１１（ｂ）は吸着ハンド６１とワーク４０をＡ方向から見た図である。また、図１１（ｃ）は吸着ハンド６１とワーク４０をＢ方向から見た図である。吸着ハンド６１の吸気口６１１は、内側の第１グループの方が外側の第２グループよりも吸着ハンド６１本体までの距離が短いため、ワークの表面の高さが高いところに第１グループの吸気口６１１があたり、ワークの表面の高さが低いところに第２グループの吸気口６１１があたるため、全ての吸気口６１１をワークの表面に密着させることが容易になる。筒部６１２の伸縮も最小限に抑えられるため、吸着ハンド６１を持ち上げたときには、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワーク４０の表面の広範囲を無理なく吸気口６１１に吸着させて確実に持ち上げることができる。
【００９９】
その他のワーク移載システム１の構成や、ロボット３０、画像処理装置５０が実行する処理等については、実施の形態１と同様である。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態においては、吸着ハンド６１の吸気口６１１から吸着ハンド６１本体までの距離を内周側の第１グループは短く、外周側の第２グループは長くなるように筒部６１２の高さに差を設けたため、袋状のワーク４０の表面に全ての吸気口を密着させることが容易になり、より確実にワーク４０を把持して移載させることができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図１２を参照して説明する。本実施の形態に係るワーク移載システム１は、実施の形態１と同様の第１カメラ１０と、第２カメラ１１と、照明２０と、ロボット３０と、画像処理装置５０と、通信線６０と、から構成されるが、ロボット３０の吸着ハンドの構成が異なる。
【０１０２】
本実施の形態に係る吸着ハンド７１は、図１２に示すように、複数の吸気口７１１を有するとともに、ワーク４０をすくい上げる下部支持機構７２０を有する。下部支持機構７２０は、吸着ハンド７１本体の端部に設けた軸部７２１と、板部７２２を備える。
【０１０３】
ロボット制御部３３は、ワーク４０のワーク形状位置信号を画像処理装置５０から受信し、受信したワーク形状位置信号に基づいて吸着ハンド６１の位置、向きを決定し、決定した位置、向きに吸着ハンド７１を移動させ、吸着ハンド７１の吸気口７１１をワーク４０に充てがって吸気口７１１から吸気する。この時点での下部支持機構７２０は、図１２（ａ）に示すように、板部７２２をワーク４０の輪郭より外側に広げている状態である。
【０１０４】
吸気しているときの吸気内圧を吸気系統毎に計測し、吸気内圧が予め定めた値以上になったことによりワーク４０を上部から把持できたと判定すると、吸着ハンド７１を少し上昇させてワーク４０を少し持ち上げる。その後、軸部７２１を軸として下部支持機構７２０を回転させて、図１２（ｂ）に示すように、ワーク４０を少し持ち上げることによりワーク４０の下方にできた隙間に、板部７２２を左右両側から差し込む。
【０１０５】
その後、吸着ハンド７１を更に上昇させてから、移載先の積載台の上方まで吸着ハンド７１を移動させる。移載場所まで移動し、積載台の表面にワーク４０が十分に近づいたところで、下部支持機構７２０を回転させて、板部７２２をワーク４０の下から引き抜き、その後、吸気を停止し、吸気口７１１からワーク４０を離す。
【０１０６】
以上説明したように、本実施の形態において、吸着ハンド７１は、吸気口７１１をワーク４０に充てがった状態で吸気口７１１から吸気することにより、ワーク４０の上方を把持すると共に、ワーク４０の下部を下部支持機構７２０によりすくい上げることとした。これにより、より確実にワーク４０を把持して移載させることができる。
【０１０７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について図１３を参照して説明する。本実施の形態に係るワーク移載システム２は、実施の形態１と同様の第１カメラ１０と、第２カメラ１１と、照明２１と、ロボット３０と、画像処理装置５０と、通信線６０と、から構成される。
【０１０８】
ロボット３０の吸着ハンド３１の吸気口３１１と逆側の面にカメラで認識可能なマーク３４を付している。画像処理装置５０は、第１カメラ１０又は第２カメラ１１が撮像した画像から認識したマーク３４の位置の情報を取得する。また画像処理装置５０は、ロボット制御部３３のアーム駆動部３３４より、第１カメラ１０又は第２カメラ１１がマーク３４を認識するのに使用した画像を撮像した時点のアーム３２の屈伸回転等に関する情報を取得する。画像処理装置５０は取得したマーク３４の位置と、アーム３２の情報に基づいて、ロボット３０のアーム３２が動作するアーム動作範囲８０を求める。
【０１０９】
アーム動作範囲８０は、人が進入するとアーム３２が人に衝突するなどして危険であるため、進入禁止エリアとして特定する。照明２１は、画像処理装置５０が求めたアーム動作範囲８０にパターン光を照射する。すなわち、人が進入禁止エリアであるアーム動作範囲８０を視認できるようにする。
【０１１０】
第１カメラ１０又は第２カメラ１１は、ロボット３０が動作している間、撮像を継続し、アーム動作範囲８０内にロボット３０以外の動いている物がないか監視する。画像処理装置５０は、第１カメラ１０又は第２カメラ１１が撮像した画像から、アーム動作範囲８０内にロボット３０以外の動いている物の存在を認識すると、侵入者があるとして警報を発し、ロボット３０の動作を停止させる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態においては、ロボット３０の吸着ハンド３１に付したマーク３４の位置の情報と、そのときのアーム３２の屈伸回転等に関する情報に基づいて、アーム動作範囲８０を求め、その範囲をパターン光で照射し、アーム動作範囲８０内にロボット以外の動いている物の有無を監視し、動いている物の存在を認識すると、警報を発し、ロボット３０の動作を停止させることとした。これによりアームの動作範囲を示すことができ、侵入者があった場合にロボットを停止させ、作業をする人の安全性を確保できる。
【０１１２】
このように本発明は、撮像部で積載されたワークを撮像し、撮像した画像に基づいて、ワーク表面の３次元座標を取得し、その３次元座標からワーク表面の３次元形状、位置を取得し、それに基づいてロボットの吸着ハンドの位置、向きを決定し、吸着ハンドの吸気口をワークに充てがった後に吸気口から吸気し、そのときの吸気内圧に基づいてワークを把持できたか否かを判定することとした。これにより、小型でかつ安価なシステムで積載されたワークを確実に持ち上げ、移載することができる。
【０１１３】
なお、本発明は、上記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の種々の変更は勿論可能である。
【０１１４】
例えば、上記実施の形態において、第１カメラ１０と第２カメラ１１の撮像画像に基づいて３次元座標を取得するとしたが、３次元座標を取得する手段はこれに限られず、例えば、スリット光投影法や空間コード化パターン光投影法などを用いた１つのカメラで取得する方法や、３以上のカメラの撮像画像に基づいて三角測量の原理を用いて３次元座標を取得する方法でも良い。
【０１１５】
また、照明２０でカラー縞のパターン光を照射して、２つのカメラで撮像した画像のうち、ワーク４０の表面上の同一点を示す画素の位置に基づいて３次元座標を取得するとしたが、照射する光のパターンはカラー縞に限られず、ドッドなど任意のパターンでよい。また、照明２０を使用せず、ワーク４０の表面に印刷した柄等に基づいて、ワーク４０の表面上の同一点を認識するようにしてもよい。
【０１１６】
また、上記実施の形態において、吸着ハンド３１の内側のグループと外側のグループとの２つの吸気系統に分けて吸気内圧を測定するとしたが、吸気系統の数、グループ分け方法は任意である。グループ分け方法は、縦２分割や、横２分割や、縦横共に２分割した４分割等、袋の特性、内容物の移動の特性などに応じて選択できるようにしても良い。より多くの吸気系統を設けることにより、ワーク４０の把持をより正確に認識することができる。
【０１１７】
また、全ての吸気系統で、吸気内圧が所定値以上である場合に、吸着が成功したと判定するとしたが、複数の吸気系統のうち、所定の割合以上の吸気系統で吸気内圧が所定値以上の値を保っていれば、吸着成功と判定するようにしても良い。
【０１１８】
また、画像処理装置５０が３次元座標の算出、ワーク形状位置信号の生成を行い、ロボット制御部３３が吸着ハンド３１の位置、向きを決定し、アーム３２の駆動の制御情報を取得する構成としたが、これらの処理を実行する処理装置の構成はこれに限られず、例えば、１つのコンピュータで全ての処理を行うようにしてもよい。
【０１１９】
これらの処理装置が実行した処理のプログラムを、既存のコンピュータ等で実行させることにより、簡易な構成でワーク移載システムを構成させることができる。
【０１２０】
このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１、２…ワーク移載システム
１０…第１カメラ
１１…第２カメラ
２０、２１…照明
３０…ロボット
３１、６１、７１…吸着ハンド
３１１、６１１、７１１…吸着口
３１２、６１２…筒部
３１３、３１４、６１３、６１４…吸気ホース
３２…アーム
３３…ロボット制御部
３３１…ＣＰＵ
３３１１…アーム制御部
３３１２…吸気制御部
３３１３…吸気内圧取得部
３３１４…把持判定部
３３２…通信部
３３３…メモリ
３３４…アーム駆動部
３３５…吸気部
３３６…吸気内圧測定部
３３７…表示部
４０…ワーク
４１…積載台
４２…内容物
５０…画像処理装置
５０１…ＣＰＵ
５０１１…画像データ取得部
５０１２…３次元座標算出部
５０１３…ワーク形状位置取得部
５０２…通信部
５０３…ＲＡＭ
５０４…ＨＤＤ
５０５…表示部
６０…通信線
７２０…下部支持機構
７２１…軸部
７２２…板部
８０…ロボット動作範囲
【図１】
2013154457.tif 000003
【図２】
2013154457.tif 000004
【図３】
2013154457.tif 000005
【図４】
2013154457.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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