(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱の中で部品をロボットハンドで把持することによりピッキング作業を行う多関節ロボットに対し、前記ロボットハンドの動作が前記部品を把持するための所定量を超えていないかをセンサにて監視することにより部品の把持に失敗したと判断される場合に、箱の中の部品の配置や部品の姿勢などの状態を変えるために、直ちに退避動作に移るのではなく、部品を箱の中央にひき寄せるような動作軌道を生成するようにしたことを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】
上記多関節ロボットは、力制御を行うための力覚センサを備え、該力覚センサにより一定の力が検出されるように上記多関節ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装置。
【請求項３】
上記多関節ロボットは、バネ機構で上下できるようにし、その上下動の様子をリミットスイッチで検出できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの制御装置に関する。例えば、多関節ロボットで、箱の中にランダムに入れられた部品の位置と姿勢を画像処理装置で検出した後、この部品を取り出すビンピッキング作業を行うとき、ロボットの動作軌道を自動生成することのできるロボットコントローラに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
画像処理装置で、箱の中にランダムに入れられた部品を取り出す作業（ビンピッキング）に使用されるビンピッキングシステムを図７に示す。
このシステムは、カメラ０１、画像処理装置（ビジョンシステム）０２、ロボットアーム０３、ロボットコントローラ０４で構成され、カメラ０１の映像を元に画像処理装置０２が対象物を検出してその３次元的な位置と姿勢を計測し、ロボットコントローラ０４に送られた計測結果を元にロボットアーム０４が対象物をハンドリングするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のビンピッキングシステムにおいては、画像処理装置の認識誤差等によりピッキングできないことが有る。
また、ピッキングに失敗した場合には、再度画像処理で対象物を認識し、ピッキングを行うことを繰り返すこともある。
【０００４】
例えば、図８に示すように、箱０５の中に部品０６がランダムに入れられているとき、この部品０６を取り出す軌道は、ロボットコントローラ０３が自動的に生成し、図９に矢印で示すように、ロボットアーム０３のロボットハンド０３ａを動作させる。
ここで、目標となる部品０６の位置・姿勢が正しく認識されている場合は、ロボットハンド０３ａは部品０６を把持し取り出すことができるが、画像処理装置０２の認識に誤りがある場合には、部品０６を把持することができず、ピッキングに失敗することになる。
【０００５】
ピッキングに失敗したときにも、従来では、図９のような動作軌道で箱０５から退避し、画像処理装置０２で対象物を再度認識しピッキングを行うことを繰り返していた。
このとき、部品０６を取り出したわけではないので箱の中の状態（部品の配置など）に変わりはない。
従って、画像処理装置０２は、同じようなカメラ画像に対して画像処理を行うことになるので、結局また誤認識してしまう事が多い。
画像処理装置０２の誤認識が繰り返されると、結局ピッキングできないことになる。
【０００６】
このように一度誤認識が発生すると何度もピッキングを失敗する事が多くなってしまう。
従来は、何回か連続してピッキングに失敗した場合に、箱の内部をかき混ぜて箱の内部の状態を変える処理を行っていたが、この処理には時間がかかりタクトタイムを伸ばすことになるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載のロボットの制御装置は、箱の中で部品をロボットハンドで把持することによりピッキング作業を行う多関節ロボットに対し、前記ロボットハンドの動作が前記部品を把持するための所定量を超えていないかをセンサにて監視することにより部品の把持に失敗したと判断される場合に、箱の中の部品の配置や部品の姿勢などの状態を変えるために、直ちに退避動作に移るのではなく、部品を箱の中央にひき寄せるような動作軌道を生成するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項２記載のロボットの制御装置は、請求項１における上記多関節ロボットは、力制御を行うための力覚センサを備え、該力覚センサにより一定の力が検出されるように上記多関節ロボットを動作させることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項３記載のロボットの制御装置は、請求項１における上記多関節ロボットは、バネ機構で上下できるようにし、その上下動の様子をリミットスイッチで検出できるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本実施例では、部品を把持できなかった場合には、箱の中の部品の配置や部品の姿勢などの状態を変え、画像処理装置が連続して誤認識をしないようにするため、図１に矢印で示すように、ロボットハンド０３ａが部品０６を箱の中央に引き寄せる動作軌道を、ロボットコントローラによって生成し、部品０６を把持できなかった場合には、この生成された起動に従ってロボットハンド０３ａを動作するようにする。
【００１１】
つまり、把持に失敗した場合は、その場から、ロボットハンド０３ａによる引き寄せ動作を行うのである。
これは、ロボットハンド０３ａによる把持ができなくとも、ロボットハンド０３ａの爪がワークに引っ掛かることを期待して動作させるものである。
本実施例のような引き寄せ動作は、画像処理装置が部品の姿勢を間違えたときに有効である。
また、ターゲットの部品以外の部品にぶつかって把持できない場合も、この邪魔している部品の位置姿勢を変えることができる。
【００１２】
ここで、把持に成功したか否かは、把持位置にて知ることができる。
図１ではワークをつかむために、穴に爪を入れて爪を開くが、このとき、爪が所定量より開きすぎていないかどうかセンサを取り付けて監視することにより、この場で把持の成功失敗が判断できる。
従って、把持に失敗した場合には、この把持位置から箱の中央に向かって動作させるようにして、あまりタクトを伸ばさずに部品の位置姿勢を変えるようにする。
【００１３】
本実施例では、部品０６を箱０５の中央に引き寄せることで、箱０５の内部の状態を変えることができ、画像処理装置が誤認識を繰り返すことを防止することができる。
また、一旦退避することなく連続して動作してから引き寄せるので、タクトタイムに及ぼす影響は小さくて済むうえ、画像処理装置の誤認識を減らすことがでるため、結局全体としてタクトタイムを短縮できる。
【００１４】
なお、把持に失敗した場合に、ロボットハンドを待避位置に戻し、待避位置からかき寄せ動作を行う場合には、待避位置に戻るための一連の軌道を予め計算しなければならず、かき寄せ動作を行うための処理に時間が掛かるが、本実施例では、把持しに行ったその位置から予め計算された取り出し軌道とは違う軌道を動作するようにしているため、そのような時間を省くことができる。
【００１５】
本実施例における動作軌道は、例えば、図５に示すロボットコントローラで生成する。
このロボットコントローラ４０は、ワークピッキング位置計算手段４１、ピッキング経路計算手段４２、ロボットプログラム解析部４３、ロボット動作計画部４４、サーボ演算部４５、サーボドライバ４６、ロボットプログラム４７、パラメータ設定変更手段４８、記憶手段４９を備え、画像処理装置など２０で求められた対象物の三次元的な位置と姿勢に基づいて、ロボットアーム３０を動作させるものである。
【００１６】
ここで、図５に示すように、予めパラメータ設定変更手段４８により、箱の形状や位置、姿勢等の情報を記憶手段４９に記憶させておき、動作時には、ロボット動作計画部４４はこのパラメータを参照して、ロボットコントローラ４０内で自動的に動作軌道を生成するようにする。
【００１７】
〔実施例２〕
本実施例は、部品を確実に箱の中央に引き寄せることができるように力制御を施し、確実にワークとの接触状態を維持しながら移動できるようにするものである。
上述した実施例１に従ってロボットハンド０３ａを動作させると、図２に示すように部品０６をわずかにずらしているが、場合によってはまったく部品０６の配置など箱の中の状態を変えることができないことがある。
【００１８】
そこで、力制御を施しハンドが確実に部品に接触した状態で箱の中央へ移動することを可能にするために、図３にように、力制御を施すことで、箱の中の状態を確実な変えることが可能になる。
力制御は、図４のように、ワークを押し付ける方向に対して行い、力覚センサ５０は、図４のように、ハンド５１とロボットの手先５２との間に取り付けられ、ハンド５１と他の部品との接触力を検出する。
【００１９】
力覚センサ５０により検出された接触力は、図６に示すように、軌道計画部５４ａ、軌道合成部５４ｂ及び力制御部５４ｃとからなるロボット動作計画部５４へ入力される。
力制御部５４ｃは、力覚センサ５０により検出された接触力に基づいて、ワークの押し付け方向に対して、力ｆを発生させるような力指令を生成して軌道合成部５４ｂへ出力し、他の方向に対しては位置制御を行うことで、箱の中央へ移動させる指令を生成する。
力の大きさｆは、設定変更可能なパラメータであり、図５に示すパラメータ設定変更手段４８により記憶手段４９に記憶され、動作時に参照される。
【００２０】
〔実施例３〕
上述した実施例２では、力制御を行うために力覚センサ５０が必要となるが、力覚センサは高価なうえロボットアームやハンドに対して剛性が低くため、壊れやすい。
そこで、ハンドをバネ機構で上下できるようにし、また、リミットスイッチで上下動の様子を検出できるようにする。
【００２１】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明は、ロボットが部品の把持に失敗したことを検出したときには、すぐさま退避動作に移るのではなく、把持位置から箱の中央部へ移動してから退避するようにして、画像処理装置の誤認識の際にも箱の中の状態を変えて画像処理装置の誤認識が連続しないようにすることで、誤認識が減り従ってピッキングの失敗が減る。
これにより、すべての部品を箱の中から取り出すのに要する時間が短縮される。
また、これらの軌道生成はロボットコントローラが行うため、従来のティーチングプレイバックとは異なり教示作業が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１によるロボットハンドの動作軌道を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１に従ってロボットハンドを動作したときの様子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例２に係るロボットハンドを動作したときの様子を示す模式図である。
【図４】力制御を示す説明図である。
【図５】ロボットコントローラのブロック図である。
【図６】ロボット動作計画部のブロック図である。
【図７】ビンピッキングシステムの構成図である。
【図８】部品がランダムに入れられた箱を示す説明図である。
【図９】従来のロボットハンドの動作軌道を示す説明図である。
【符号の説明】
０１  カメラ
０２  画像処理装置
０３  ロボットアーム
０３ａ  ロボットハンド
０４  ロボットコントローラ
０５  箱
０６  部品
４０  ロボットコントローラ
４１  ワークピッキング位置計算手段
４２  ピッキング経路計算手段
４３  ロボットプログラム解析部
４４  ロボット動作計画部
４５  サーボ演算部
４６  サーボドライバ
４７  ロボットプログラム
４８  パラメータ設定変更手段
４９  記憶手段
【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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【図８】
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【図９】
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