(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象装置に取り付けられたカメラによりあらかじめ基準位置から対象物を参照画像として撮影してこれを登録し、前記カメラにより撮影した前記対象物の画像が前記参照画像と同じ状態となるように前記制御対象装置の位置姿勢を制御する制御手段を備えた視覚認識装置において、
前記制御手段による位置姿勢制御に際して、前記制御対象装置の位置姿勢を制御することに支障を来たす当該制御対象装置の位置姿勢領域を移動禁止領域として設定記憶する記憶手段を設け、
前記制御手段は、前記カメラにより撮影した前記対象物の画像と前記参照画像とを比較して
前記制御対象装置の前記位置姿勢制御における移動先への軌道を算出し、算出された前記軌道が前記記憶手段に記憶設定された前記移動禁止領域を通る場合には、当該移動禁止領域を迂回する軌道を移動するように構成されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の視覚認識装置において、
前記記憶手段には、前記制御対象装置の移動範囲内に存在する障害物の位置を含む領域が前記移動禁止領域として記憶されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の視覚認識装置において、
前記記憶手段には、前記制御対象装置の構成上の特徴から位置姿勢制御に際して移動が困難となる制御不能条件に対応する位置姿勢を含む領域が前記移動禁止領域として記憶されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項４】
請求項３に記載の視覚認識装置において、
前記制御対象装置は、アームの特異点を有する多関節ロボットであり、
前記記憶手段には、前記制御不能条件として前記多関節ロボットのアームの特異点の姿勢が前記移動禁止領域として設定されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の視覚認識装置において、
前記制御対象装置は、回転可能なアームを有するロボットであり、
前記記憶手段には、前記制御不能条件として前記ロボットのアームの回転量の制限の範囲が前記移動禁止領域として設定されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の視覚認識装置において、
前記記憶手段には、前記移動禁止領域は、あらかじめ前記記憶手段に記憶設定された情報として登録されたものであることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の視覚認識装置において、
前記制御対象装置に、位置姿勢の制御のための移動により衝突する障害物が存在する領域を認識するための距離を検出するセンサを設け、
前記制御手段は、前記制御対象装置の位置姿勢を制御するときに、前記センサが前記障害物の存在領域を検出した場合には検出された領域を前記移動禁止領域として認識してこれを記憶手段に記憶設定させることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の視覚認識装置において、
前記制御対象装置の位置姿勢を制御することに支障を来たす位置姿勢を示す情報として外部から送信される制限データを受信可能な通信手段を設け、
前記制御手段は、前記通信手段により受信した前記制限データの情報に基づいて前記移動禁止領域の情報として認識してこれを記憶手段に記憶設定させることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の視覚認識装置において、
前記記憶手段には、前記制御対象装置の位置姿勢の移動に対応して生成する軌道について制限を与える軌道制限データが前記移動禁止領域として記憶されていることを特徴とする視覚認識装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の視覚認識装置において、
前記制御手段は、前記記憶手段に前記移動禁止領域として記憶された前記軌道制限データに基づいて前記制御対象装置の軌道を制限する場合に、軌道制御が不能となる特異点に近接したときにはその特異点を避けるように各部を制御するためのゲインを変更設定することで軌道を制御することを特徴とする視覚認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラにより撮影した画像データに基づいて位置姿勢の制御を行うための視覚認識装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置あるいは方法としては、いわゆるビジュアルサーボと呼ばれる技術がある。これは、ロボットなどによりワークを把持させる場合などで、ハンドに取り付けたカメラによりワークを撮影してハンドの位置姿勢を制御するようにしたものである。
【０００３】
この場合、位置姿勢の制御においては、あらかじめ参照画像を登録しておき、その参照画像と同じようにワークが見える位置姿勢となるように制御することで、迅速且つ正確にハンドの位置姿勢制御を行うことができる。参照画像は、ロボットのハンドを位置姿勢制御したい場所に配置してワークを把持するときの状態とし、この状態をハンドに取り付けたカメラで撮影して得たものである。
【０００４】
このようなビジュアルサーボの技術を採用することで、ロボットのハンドをカメラが捕らえる画像の分解能の範囲で正確に位置姿勢制御することができる。しかし、研究レベルにおいては、技術的な課題は生じていないように見えても、実用上の観点から見た場合に、次のような点で不具合が発生することが発明者らの考察により明らかになりつつある。
【０００５】
その一つとして、対象物を認識することはできるが、その認識結果に基づいた移動や制御が不能となる場合の不具合である。ビジュアルサーボによる位置姿勢の制御では、その移動経路についてはなんら限定される要因がないので、どのような経路を通るかは予測することができない。
【０００６】
したがって、作業環境によっては、例えば図７に示すように、ロボットの移動方向に障害物が存在している場合もあり、ここでは、ロボットに取り付けたカメラＡがワークＷと共に移動すると（図中Ａａの位置からＡｂの位置へ移動）、障害物Ｓに衝突してしまう。このような場合に、ビジュアルサーボによる制御体系では、ワークＷを認識できる限り、障害物Ｓを避ける手段がなく、カメラＡやロボット本体も障害物Ｓに衝突する恐れがある。
【０００７】
このような技術的課題は、ビジュアルサーボによる対象物への追従と制御がロボットに対しては可能な状態であるにもかかわらず、その作業環境に起因して発生するものであるから、外的要因による不具合とみなすことができる。
【０００８】
一方、ロボットのアームに取り付けているカメラなどは、対象物に追従する際に、あらゆる方向や姿勢に対応して移動できることが前提であるが、実際にはカメラに接続されるケーブルがアームの回転に制約を与えている場合があり、このような条件に当てはまる場合にはケーブルが断線してしまう恐れがある。このような技術的課題は、上述同様に外的要因による不具合に近いが、ロボット本体側の制約条件でもあるので、内的要因も含まれたものである。
【０００９】
また、多関節のアームを有するロボットには、例えば、２つの回転軸が一直線となる状態があり、このような状態となるような位置姿勢の制御状態になると、アームの位置姿勢を制御するための制御データの解が無限に存在する不定といういわゆる特異点となってしまい、この結果、ロボット本体の制御が継続できなくなる恐れがある。この技術的課題は、ロボット本体が本質的に有する課題であるから、内的要因によるものと考えることができる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御対象装置の位置姿勢制御について、外的要因および内的要因に起因して位置姿勢を制御することに支障を来たす場合に対応してこれらの要因に関わらず確実に位置姿勢制御を行うことができるようにした視覚認識装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、カメラにより撮影した対象物の画像があらかじめ登録された参照画像と同じ状態となるように、制御手段により、制御対象装置の位置姿勢を制御するものであって、この過程において、記憶手段に記憶された制御対象装置の位置姿勢を制御することに支障を来たす位置姿勢に対応して設定された移動禁止領域の情報に基づいて、位置姿勢制御に基づく移動先が記憶手段に記憶設定された移動禁止領域に該当する場合には、これを回避して移動禁止領域の外側に位置姿勢制御するので、制御対象装置の移動に際して支障となる障害物や装置固有の制約条件などに起因した不都合が生じないようにして、確実に対象物の目標位置まで移動制御することができるようになる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、上記発明において、移動禁止領域を、制御対象装置の移動範囲内に存在する障害物の位置に対応した領域として設定可能な構成としているので、制御対象装置の作業環境に対応して移動する可能性のある領域で且つ障害物などが存在している場合にこれを移動禁止領域として設定しておくことで作業環境に適応した柔軟な位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、移動禁止領域を、制御対象装置の移動に伴う制御不能条件に対応した領域として設定可能な構成としたので、例えば制御対象装置が持つ構成上の特徴から位置姿勢制御に際して移動が困難となる場合に、その条件を移動禁止領域として設定しておけば、そのような状態に移行する前にこれを回避して位置姿勢の制御を行うことができるので、途中で制御対象装置が制御不能になるなどの不具合を未然に防止して確実に位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、上記請求項３の発明において、制御対象装置が多関節ロボットとして設定されている場合に、移動禁止領域を、制御不能条件として多関節ロボットのアームの特異点として設定可能な構成としたので、ロボットの構造上に起因して姿勢制御上で発生する特異点を回避した制御を行うことができるようになり、ロボット固有の特異点に対する処置を別途に講じることなく、簡単且つ確実に位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、上記請求項３または４の発明において、制御対象装置が回転可能なアームを有するロボットとして設定されている場合に、移動禁止領域を、制御不能条件としてロボットのアームの回転量の制限を設定可能な構成としたので、例えば、アームにケーブルなどが付設されている場合など、回転量が無制限になると断線などの恐れがある場合でも、これを未然に防止して確実に位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、記憶手段に移動禁止領域をあらかじめ記憶設定した情報として登録しているので、制御手段による位置姿勢制御では、常に記憶手段に記憶設定されている移動禁止領域の情報に基づいて確実に行うことができるようになる。また、このように、あらかじめ記憶設定した情報として登録しておくので、例えば、作業環境に対応してあらかじめ移動禁止領域の情報を共通の情報として作成しておいて、これをその作業環境に導入する制御対象装置毎に適用することで、迅速且つ確実に移動禁止領域の設定を行うことができると共に、確実に位置姿勢の制御を行うことができるようになる。
【００１７】
請求項７の発明によれば、上記各発明において、制御対象装置の位置姿勢を制御することに支障を来たす位置姿勢を検出するセンサを設け、制御手段を、センサの検出結果に基づいて移動禁止領域を認識してこれを記憶手段に記憶設定させる構成としたので、あらかじめ移動禁止領域として情報が記憶設定されていない場合でも、作業環境で実際に位置姿勢の制御を行っている状態で、センサの検出結果に基づいて移動禁止領域を作成して位置姿勢制御を行うことができるようになり、作業環境の変化や状況の変化に迅速に対応して衝突などの事故や制御不能状態を回避して確実に位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、上記各発明において、制御対象装置の位置姿勢を制御することに支障を来たす位置姿勢を示す情報を受信可能な通信手段を設け、制御手段を、通信手段により受信した情報に基づいて移動禁止領域の情報を認識してこれを記憶手段に記憶設定させるように構成したので、通信手段を介して外部から受ける移動禁止領域の情報に基づいて、位置姿勢制御における移動禁止領域を確実且つ迅速に取り込むことができ、これによって、確実に位置姿勢制御を行うことができるようになる。
【００１９】
請求項９の発明によれば、上記各発明において、移動禁止領域を、制御対象装置の位置姿勢の移動に対応して生成する軌道について制限を与える軌道制限データとして記憶可能に構成したので、制御対象装置の制御を行う場合に、生成された軌道データが軌道制限データに該当するか否かを判断することで簡単に判定することができ、該当する場合には、軌道制限データを回避するように設定することで簡単且つ迅速に制御を行なうことができるようになる。
【００２０】
請求項１０の発明によれば、上記請求項９の発明において、制御手段を、軌道制限データに基づいて制御対象装置の軌道を制限する場合に、各部を制御するためのゲインを軌道制限データに応じて変更設定することで軌道を制御するように構成したので、移動禁止領域に進入する場合に対応して特殊な動作を行なわせることなく、通常の制御と同様にゲイン調整の制御を行うだけで回避する動作を行なわせることができるようになるので、簡単且つ安価に実施することができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を組立用の多関節ロボットにおけるビジュアルサーボに適用した場合の一実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。図１は組立用ロボットのシステムを概略的に示している。このシステムは、制御対象装置としてのロボット本体１と、このロボット本体１を制御する制御装置２とを備えて構成され、制御装置２は、ロボットコントローラ３、視覚認識装置４およびＣＣＤカメラ５とから構成されている。
【００２２】
ロボット本体１は、組立用の６軸の小型垂直多関節型ロボットとして構成されている。このロボット本体１において、ベース部６上にショルダ部７が垂直軸を中心として回動（旋回）可能に設けられ、そのショルダ部７の左右両端部に上方に延出される一対の下アーム部８が水平軸を中心に回動可能に連結されている。この下アーム部８の上端部に両側から挟まれるようにして、中間アーム部９の前端部が水平軸を中心に回動可能に連結されている。
【００２３】
また、中間アーム部９の前端部には、前方に延びる上アーム部１０の後端部が同軸回転可能に連結されており、その上アーム部１０の前端側は、左右に二股をなすように延びており、そらの間に位置してリスト部１１が水平軸を中心に回動可能に連結されている。さらに、リスト部１１の前端部には、円形のフランジ部１２が同軸回動可能に連結され、そのフランジ部１２は、対象物としてワークＷを把持するためのハンドが取り付け可能な状態に設けられている。なお、図示はしないが、このロボット本体１の内部には、各軸を駆動するためのサーボモータが組み込まれている。
【００２４】
前述したＣＣＤカメラ５は、ワークＷを撮影するもので、上アーム部１０に取り付けられている。ＣＣＤカメラ５の画像信号を伝達する信号線はロボット本体１を制御するためのケーブル１３と一体にして配設されている。ロボットコントローラ３は、ＣＰＵを主体として制御用プログラムを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭを備えると共に、制御指令を駆動信号としてロボット本体１に出力するサーボ制御部などから構成されている。
【００２５】
視覚認識装置４は、ビジュアルサーボを行なうためのＣＰＵを主体として、位置姿勢制御用のプログラムを記憶したＲＯＭ、ＲＡＭを備えると共に、ＣＣＤカメラ５からの画像信号を入力するインターフェース回路、画像処理部、画像メモリなどの各種回路を備えた構成である。
【００２６】
そして、制御装置２は、後述するように、視覚認識装置４により、ＣＣＤカメラ５の画像信号を取り込み、あらかじめ登録されている参照画像と見え方が一致するような位置姿勢となる状態の制御信号をロボットコントローラ３に出力すると、ロボットコントローラ３は、これに基づいてロボット本体１の移動すべき位置姿勢に駆動制御する。
【００２７】
なお、上記の制御装置２の構成として、上記構成に加えて、外部からの信号を受信可能な通信手段を設けることが有効である。これは、後述するように移動禁止領域としての軌道の制限をするための制限データを外部から受信可能とするように設けるものである。
【００２８】
図２は制御装置２の機能ブロック構成を示すもので、視覚認識装置４の機能は視覚認識部１４に相当しており、ロボットコントローラ３の機能構成は、モデルを登録するためのモデルデータ記憶部１５と、認識した結果に基づいてロボットの軌道を生成する軌道生成部１６と、本発明でいうところの移動禁止領域を設定記憶させるための記憶手段である制限データ記憶部１７と、生成された軌道にもとづきロボットの動作を制御する軌道制御部１８とから構成されている。
【００２９】
なお、上記の制御装置２の構成は、具体的にはマイコンを主体としてＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるもので、後述する制御プログラムにしたがって動作するように構成されている。
【００３０】
次に本実施形態の作用について図３ないし６も参照して説明する。
ビジュアルサーボによる位置姿勢の制御においては、一般に次のような方法で参照画像の登録が行なわれる。これは、制御に先立って、制御対象装置であるロボット本体１によるワークＷに対する作業を行なうのに目標となる位置および姿勢をとった状態でカメラ５によりワークＷを撮影してこれを参照画像として登録する。
【００３１】
これにより、ロボット本体１が任意の位置姿勢にある状態で、カメラ５によりワークＷを撮影し、制御装置２により、その画像情報に基づいてビジュアルサーボすなわち、カメラ５により撮影したワークＷの画像が参照画像と一致する状態となるように制御を行うのである。
【００３２】
次に、本発明でいうところの軌道制限データについて設定する。これは、ロボット本体１やカメラ５が移動するのに伴って、作業環境で障害物に衝突したり、あるいはロボット本体１の制御が不能となるような条件を回避できるようにした制限データを制限データ記憶部１７に記憶させる作業である。
【００３３】
例えば、図４に示すような場合、すなわちワークＷが移動する状態でそのワークＷとの相対的な位置が所定の目標位置になるように位置姿勢の制御を行う場合には次のように設定する。図では、カメラ５が移動するワークＷに追随して移動する場合に、障害物Ｓに衝突する可能性があるので、これを避けるようにした例が示されている。
【００３４】
ここでは、ワークＷがＷａの位置からラインに沿ってＷｂ，Ｗｃの位置へと順次移動する場合を想定しており、カメラ５は、目標位置に近づいた状態で５ａの位置から５ｂ、５ｃの位置への移動する。このとき、５ｂの位置では、カメラ５は、障害物Ｓに衝突しないように上方に回避させ、一時的に離れた位置から追随するように制御する。この制御を行うために、具体的には、ロボット本体１の位置姿勢の制御データとして生成した軌道が障害物Ｓに衝突する軌道であるか否かを判断できるように、軌道制限データとして記憶部１７に記憶される。
【００３５】
また、図５には、ロボット本体１がアームの位置姿勢を制御する際に、特異点となる条件を示している。例えば、同図（ａ）に示す状態から同図(ｂ)に示すように、上アーム部１０とリスト部１１とが一直線になるような条件に移行する場合には、フランジ部１２の制御データとして、その回転座標データは無限に存在することになり（各アーム間に設けた軸は、同図(ｃ)に示すように円筒状の回転体の回転方向に回転軸が形成されているものとする）、解は不定となる特異点である。この場合には、ビジュアルサーボによる制御がそこで中断し、以後の制御が不能となる。
【００３６】
このような場合に対応して、移動禁止領域のデータとして、この状態になる場合の条件を軌道制限データとして制限データ記憶部１７に記憶しておく。これにより、実際の制御時には、特異点に近づくと、制御装置２により特異点を避けるようにアームの移動量を設定する制御データとしてのゲインを変え、例えば一時的にゲインをゼロとなるように設定する。
【００３７】
また、図６に示す場合では、（ａ）に示すようなワークＷが回転する場合に、カメラ５もこれに追随して回転するように制御されることになる。ところが、カメラ５が同図(ｂ)のような位置姿勢をとるということは、ロボット本体１の上アーム部１０がこれに伴って回動することになる。ところが、実際には、カメラ５には、同図(ｃ)に示すようにケーブルＬが配設されているので、そのケーブルＬが断線しないように回転量を制限する必要がある。
【００３８】
このような場合に対応して、上アーム部１０の回転量に制限が付されることになり、これを制限データとして制限データ記憶部１７に記憶設定しておくのである。例えば、所定以上の回転量に達すると回転角のゲインをゼロに設定することでそれ以上の回転を停止させることができる。
【００３９】
上記した制限データについては、ビジュアルサーボを実施することに先立ってあらかじめ記憶部１７に記憶しておくことで対応することもできるが、これに加えて、例えば距離センサなどの障害物Ｓを検知することができるセンサを設けてておき、その検出信号を入力して制御装置２により制限データを作成することもできる。
【００４０】
さらには、制御装置２に通信装置を設ける構成とし、このような移動制限データを外部から通信により取り込んで記憶部１７に記憶設定することもできる。これにより、ロボット本体１の作業環境に合わせてあらかじめ作成されている制限データを受信することで簡単且つ迅速に制限データを登録することができるようになる。
【００４１】
上述のように、制限データが登録されている領域に移動する場合に、これを回避するように位置姿勢の制御が行われるのであるが、このとき、回避した場所でのビジュアルサーボによる制御が確実に行えるようにするために、その制限データ領域を回避する場合に利用する参照画像を切り替え用のモデルとして別途登録しておくことができる。これにより、回避軌道を移動する場合においても確実にワークＷを認識してビジュアルサーボによる制御を継続することができる。
【００４２】
次に、登録されたデータリストに基づいてビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を行う場合について図３のフローチャートを参照して説明する。制御装置２は、ロボット本体１を検出動作を開始する位置に移動させ（ステップＳ１）、ワークＷの画像をカメラ５により撮影して取得する（ステップＳ２）。撮影した画像中にワークＷが存在しているか否かを判断し（ステップＳ３）、「ＮＯ」の場合にはステップＳ２，Ｓ３を繰り返し実行する。
【００４３】
そして、ステップＳ３で「ＹＥＳ」の場合には、制御装置２は、ビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を開始して、検査位置を移動して目標位置まで移動するようにロボット本体１を駆動制御する（ステップＳ４）。この後、制御装置２は、ロボット本体１が目標位置に達したか否かをカメラ５による撮影画像に基づいて適宜のタイミングで判断し（ステップＳ５）、目標位置に達していない場合には現在位置と距離を計算すると共に、センサの検出信号を入力する（ステップＳ６）。
【００４４】
次に、制御装置２は、ロボット本体１の現在位置から目的位置に向かう軌道をビジュアルサーボによる制御方法に基づいて生成したときに、その生成された軌道が制限データに該当するか否かを判断する（ステップＳ７）。ここで、「ＹＥＳ」の場合つまり制限がある場合に該当するときには、ワークＷの参照画像であるモデルの切り替えが必要か否かを判断し(ステップＳ８）、「ＹＥＳ」の場合にはモデル切り替えを行なって(ステップＳ９)、この後制限機能をオンさせる（ステップＳ１０）。これにより、制御装置２は、制限機能つまり制限データ記憶部１７に記憶されている制限データに基づいてビジュアルサーボの位置姿勢制御に基づいた軌道を修正して移動制御を行う。
【００４５】
上述の場合、例えば、生成した軌道が制限データに該当する場合で、モデルの切り替えを必要とするのは、図４に示した障害物Ｓなどに衝突する恐れがあるような場合が該当し、これにより、軌道を障害物Ｓを迂回してワークＷの移動に追随する制御を行うために、迂回した軌道上での参照画像をモデルとして登録している場合に切り替えて使用する。
【００４６】
また、図５や図６で示したような、ロボット本体１の動作上の制限に該当して制限機能をオンさせる場合には、その状態を回避するようにロボット本体１の制御を行うので、カメラ５とワークＷとの相対的な位置関係が変わるのではないので、通常は、モデルの切り替えを必要としない場合に相当する。
【００４７】
そして、ロボット本体１の位置姿勢の制御において、制限機能をオンさせて回避動作を行なわせる場合には、その回避方向や回避位置などの情報をあらかじめ設定記憶させておくことで確実な回避措置をとることもできるし、あるいはその場合の判断処理プログラムをあらかじめ設定しておいて、ワークＷを見失わないような方向を選んで移動させることもできる。
【００４８】
その場合には、センサの検出出力も方向を判断する上での要素として取り込むことが有効な手段となる。また、見失わないように、そのような方向をテーブルとして記憶しておいて制御時にそのテーブルを参照して判断するようにしても良い。
【００４９】
さらに、そのような回避をする場合の方向の設定の規準の１つとして、ロボット本体１が移動することに危険が伴う場合や、作業環境での作業者の存在がある場合などは、作業者から遠ざかる方向に向けるなどの条件を設けることも有用な方法である。
【００５０】
このようにして、制御装置２による制限機能をオンさせた状態でのビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を進め、ステップＳ４に戻って前述の処理を繰り返すようになる。そして、ステップＳ７で、制限がないと判断された場合には、制限機能をオフさせて(ステップＳ１１)、通常のビジュアルサーボの位置姿勢制御に戻り、上記したステップＳ４以降の処理を繰り返し実行する。
【００５１】
なお、上述のような位置姿勢の制御を実行するうちに、制御装置２が外部から通信装置を介して制限データを受信すると、これが図示しない制御プログラムによって制限データ記憶部１７に取り込まれ、移動禁止領域のデータとして登録されるようになる。したがって、制御装置２は、制御動作中に、新たに登録した制限データに該当する軌道が生成されると、その軌道を修正して移動禁止領域を回避するように位置姿勢制御を行う。これによって、ロボット本体１の作業環境が変化したことに柔軟に対応して衝突などの事故を回避しながら位置姿勢の制御を行うことができるようになる。
【００５２】
この後、カメラ５による撮影画像のワークＷが参照画像のワークＷと一致するようになると、制御装置２は、ロボット本体１の位置姿勢が目標位置に到達したものと判断し、ステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断してビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を終了する。
【００５３】
このような本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、ビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を行う場合に、作業環境やロボット本体１の制御上の制約を制限データとして制限データ記憶部１７に記憶させ、制御装置２により、ロボット本体１の軌道生成時に制限データに該当する場合には、これを回避して位置姿勢の制御を行うようにしたので、衝突や制御不能などの不具合が発生する恐れがあっても、これを避けて確実にワークＷに対して参照画像の示す目標位置まで位置姿勢の制御を行うことができるようになる。
【００５４】
上述の場合に、ロボット本体１が移動する作業環境の障害物などを移動禁止領域として設定することでこれらを避けながらワークＷに追随して確実に位置姿勢を制御することができるようになる。また、制御不能条件として、ロボット本体１のアームの回転量の限界値を設定をしたり、特異点を設定してこれらを回避することができるようにしたので、ロボット本体１の構造上に起因して発生する不具合を回避して位置姿勢の制御を行うことができるようになる。
【００５５】
そして、本実施形態によれば、移動禁止領域の設定をあらかじめ設定しておく方法や、センサにより検知してこれを自動的に設定する方法や、通信装置などを設けて外部から制限データとして受信してこれを設定するなどの方法も適用することができるので、作業環境や内部構造などのさまざまな要因やそれらの変化に柔軟に対応してビジュアルサーボによる位置姿勢の制御を確実且つ迅速に行うことができるようになる。
【００５６】
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
すなわち、上記実施形態においては、移動禁止領域として禁止すべき軌道を制限データとして記憶させるようにしたが、これに限らず、禁止領域そのものとして設定することはもちろん、禁止方向として設定することもできるし、さらには、ロボット本体１の位置姿勢を制御する上での制約条件をさまざまな形で設定することができる。
【００５７】
また、移動禁止領域の設定には、実際に制御不能に陥る前にその判断を行なって確実に回避するように制御することができるようにするために、制御可能な範囲で危険領域にはいることが予想されるときにこれを推定してモデルを切り替えるか、禁止領域を避けるアプローチを指示するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体の概略構成図
【図２】制御装置の機能ブロック構成図
【図３】位置姿勢制御のプログラムのフローチャート
【図４】障害物との衝突を回避するための説明図
【図５】ロボットのアーム駆動の特異点の説明図
【図６】ロボットのアームの回転量の制限の説明図
【図７】従来技術の不具合を説明する図
【符号の説明】
１はロボット本体、２は制御装置、３はロボットコントローラ、４は視覚認識装置、５はカメラ、１４は視覚認識部、１５はモデルデータ記憶部、１６は軌道生成部、１７は制限データ記憶部、１８は軌道制御部である。
【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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