(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダを備えたコンベア上で搬送される対象物を撮像する視覚装置を備えたロボット制御装置を介し、前記コンベア上を搬送される前記対象物を把持するロボットの制御方法であって、
前記コンベアの速さを求める段階と、
前記対象物の形状の基準となる点の座標を判別、検出する手段を有する前記視覚装置により、前記対象物を前記視覚装置が撮像した時点での前記コンベア上の前記対象物の位置を検出する段階と、
前記コンベアの速さに基づき前記対象物を把持する目標位置を決定する段階と、
前記目標位置までの前記ロボットの経路を修正する段階と、を有するコンベア上を搬送される対象物を把持するロボットの制御方法において、
前記対象物を前記視覚装置が撮像した時点での前記ロボットの現在位置を原点とする座標系のＸ軸が、前記コンベアの進行方向に平行となるよう前記座標系を作成し、
前記コンベアの速さを求める段階は、前記対象物を前記視覚装置が撮像した時点から前記ロボットが前記対象物を把持する時点までの時間間隔よりも短い所定の周期Ｔにおける前記エンコーダからの前記コンベアのパルス値の変化量Ｃｔと、１パルスあたりの前記座標系のＸ軸方向に対する前記コンベアの移動量Ｋｃと、から、前記コンベアの速さＶｃをＶｃ＝Ｋｃ×Ｃｔ／Ｔとして算出し、
前記目標位置を決定する段階は、検出された前記対象物の現在位置（ｐ、ｑ）からのｔ秒後の位置（ｐ＋Ｖｃ×ｔ、ｑ）と、前記ロボットの所定の直線軌跡制御の速さをＶｒとしたときの前記ロボットの前記現在位置からのｔ秒後の位置（Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ 、Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ）と、から（但し、Ｗは前記座標系における前記ロボットのｔ秒後の位置と前記Ｘ軸とのなす角）、
ｐ＋Ｖｃ×ｔ＝Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ
ｑ          ＝Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ
として、これら２式から、前記対象物のｔ秒後の位置と前記ロボットのｔ秒後の位置とが一致するときの前記ｔの時間を求め、該ｔ秒後の位置を前記目標位置として決定し、
前記ロボットの経路を修正する段階は、前記ロボットを前記経路上を移動させながら、前記所定の周期におけるエンコーダからの前記コンベアのパルス値の変化量を検出し、前記検出された前記コンベアのパルス値の変化量と、前記コンベアの速さを求めた時点で使用した前記コンベアのパルス値の変化量との、差を算出し、前記算出された差と、１パルスあたりの前記コンベアの移動量との、積から、前記対象物を把持する目標位置の修正量を決定し、前記ロボットの経路を修正する、ことを特徴とするロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用カメラなどからなる視覚装置を備え、コンベアなどにより搬送される移動対象物を把持するロボットの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、移動する対象物をハンドリングする方法として、特開昭６０−２１７０８５号公報に示すように、対象物の点の第１の座標を検出した後、第１の所定時間の後に再び対象物の点の第２の座標を検出し、この第１、第２の座標の差としての変位量と第１の所定時間の比から、対象物の点の変位速さを求め、第２の座標の検出の時点から、第２の所定時間の経過後における対象物の点の推定の変位量を、対象物の変位速さと第２の所定時間との積から求めて、対象物の位置を推定していた。
すなわち、図５は上述の従来の技術の実施の形態の模式的構成図、図６および図７は図５の視覚装置の画像例である。
【０００３】
図５においてロボット５１はベルトコンベア５２上の対象物５３をハンドリングできる位置に設置されている。ベルトコンベア５２の上方には視覚装置５４が設置されており、ベルトコンベア５２は矢印Ａの方向に移動している。対象物５３は、ベルトコンベア５２上に不規則な位置と姿勢で配列されている。
視覚装置５４は例えば図６に示すような対象物５３の画像から、対象物５３の重心Ｇ５８の視野５７内における座標軸Ｘ、上の座標位置（ｘ、ｙ）、および基準となる辺の軸Ｘとなす角度θなどを図外のＣＰＵなどを介して演算測定し、その測定結果をロボット５１に伝送する。次に微小時間ｔの後に、図７に示すように再び視覚装置５４によって、ベルトコンベア５２上の同一の対象物５３の重心座標位置（ｘ１、ｙ１）を測定し（このときの重心の位置をＧ１とする）、結果をロボット５１に伝送する。
【０００４】
ロボット５１は前記の対象物５３の重心座標位置Ｇ（ｘ、ｙ）、Ｇ１（ｘ１、ｙ１）より、Ｘ軸方向とＹ軸方向の変位量ｄｘ、ｄｙを求める。
この変位量ｄｘ、ｄｙより、前記の時間ｔを経過した時点からさらにｔ１時間を経過した後の対象物５３の到達予想の重心座標位置Ｇ２（ｘ２、ｙ２）を求める。
すなわち重心Ｇ１の新たな変位量のＸ、Ｙ各軸成分（ｘ２−ｘ１）、（ｙ２−ｙ１）をそれぞれ時間ｔ１とその直前に測定された重心Ｇ１の変位速さのＸ、Ｙ各軸成分（ｄｘ／ｔ）、（ｄｙ／ｔ）との積で求める。
そして、ロボット５１は対象物５３の前記の角度θよりロボット５１のハンド５９の方向を決定し、ｔ１時間後の新たな重心座標位置Ｇ２（ｘ２、ｙ２）の点において、対象物５３をハンドリングすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、搬送装置（例えばベルトコンベア）の滑り等により、移動する対象物の変位速さが変化する場合、正確に対象物の位置を推定することができなかった。また、時刻ｔ秒後の移動する対象物の位置を推定したとしても、ロボットを推定した位置へ移動する場合に、ロボットがその時間ｔで移動できなかった場合は、再度その推定時刻を設定するという処理が必要であった。上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、移動する対象物の変位速さが変化した場合でも、正確に対象物を把持することができるロボットの制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボットの制御方法は、
エンコーダを備えたコンベア上で搬送される対象物を撮像する視覚装置を備えたロボット制御装置を介し、コンベア上を搬送される対象物を把持するロボットの制御方法であって、コンベアの速さを求める段階と、対象物の形状の基準となる点の座標を判別、検出する手段を有する視覚装置により、対象物を視覚装置が撮像した時点でのコンベア上の対象物の位置を検出する段階と、コンベアの速さに基づき対象物を把持する目標位置を決定する段階と、目標位置までのロボットの経路を修正する段階と、を有するコンベア上を搬送される対象物を把持するロボットの制御方法において、対象物を視覚装置が撮像した時点でのロボットの現在位置を原点とする座標系のＸ軸が、コンベアの進行方向に平行となるよう座標系を作成し、コンベアの速さを求める段階は、対象物を視覚装置が撮像した時点からロボットが対象物を把持する時点までの時間間隔よりも短い所定の周期Ｔにおけるエンコーダからのコンベアのパルス値の変化量Ｃｔと、１パルスあたりの座標系のＸ軸方向に対するコンベアの移動量Ｋｃと、から、コンベアの速さＶｃをＶｃ＝Ｋｃ×Ｃｔ／Ｔとして算出し、目標位置を決定する段階は、検出された対象物の現在位置（ｐ,ｑ）からのｔ秒後の位置（ｐ＋Ｖｃ×ｔ、ｑ）と、ロボットの所定の直線軌跡制御の速さをＶｒとしたときのロボットの現在位置からのｔ秒後の位置（Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ 、Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ）と、から（但し、Ｗは座標系におけるロボットのｔ秒後の位置とＸ軸とのなす角）、
ｐ＋Ｖｃ×ｔ＝Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ
ｑ          ＝Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ
として、これら２式から、対象物のｔ秒後の位置とロボットのｔ秒後の位置とが一致するときのｔの時間を求め、ｔ秒後の位置を目標位置として決定し、ロボットの経路を修正する段階は、ロボットを経路上を移動させながら、所定の周期におけるエンコーダからのコンベアのパルス値の変化量を検出し、検出されたコンベアのパルス値の変化量と、コンベアの速さを求めた時点で使用したコンベアのパルス値の変化量との、差を算出し、算出された差と、１パルスあたりのコンベアの移動量との、積から、対象物を把持する目標位置の修正量を決定し、ロボットの経路を修正する。
【０００７】
上記手段により、対象物の現在位置とコンベア速さとロボットの現在位置と指定されたロボットの速さとから、移動量が最小になる対象物の把持位置を一意に決定することで、再度対象物を把持するための推定時刻を設定する必要がない。また、コンベアの変位速さが変化した場合に、当初、対象物の把持位置を決定したときに使用したコンベアの速さと、現在のコンベアの速さとの差を軌跡修正することで、対象物を正確に把持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図４を用いて本発明を説明する。図１は本発明の実施の形態の模式的構成図、図２は、本発明の実施の形態の位置関係を座標系に置き換えた図、図３は、本発明の実施の形態の概略フローである。図４は、視覚装置４の画像例である。
図１において、ロボット１はベルトコンベア２の上の対象物３をハンドリングできる位置に設置されている。ベルトコンベア２の上方には視覚装置４が設置されており、ベルトコンベア２は、矢印Ａの方向に移動している。対象物３は、ベルトコンベア２上に不規則な位置と姿勢で配置されている。ロボットの制御装置５は、視覚装置４とデータ送受信のため接続されている。エンコーダ６は、コンベアの移動を検出するため、ロボットの制御装置５と接続されている。
【０００９】
第１ステップは、コンベアの速さを求める。このとき、図２に示すように、ロボットの現在位値を原点Ｏとし、コンベアの進行方向がＸ軸に平行となるように座標系Ｆを作成する。時刻ｔ１のときのコンベアのパルス値をＣ１、時刻ｔ２のときのコンベアのパルス値をＣ２とし、ここで、Ｔ＝ｔ２−ｔ１、Ｃｔ＝Ｃ２−Ｃ１とする。１パルスあたりの座標系ＦのＸ軸方向に対する移動量をＫｃとすると、コンベアの移動速さＶｃは、
Ｖｃ＝Ｋｃ×Ｃｔ／Ｔ
となる。
第２ステップは、対象物３の位置を求める。視覚装置４は例えば図４に示すような対象物３の画像から、対象物５の重心Ｇ８の視野７内における座標軸Ｘ、Ｙ上の座標位置（ｘ、ｙ）を算出し、その測定結果をロボット１に伝送する。このときの画像処理結果（ｘ、ｙ）から座標系Ｆでの対象物の座標位置を獲得する。
【００１０】
第３ステップは、ハンドリング位置をもとめる。図２に示すように、コンベアの速さをＶｃ、対象物３の現在位値をＡ０、ロボット１の現在位値を座標系Ｆの原点Ｏ、ロボットの直線軌跡制御の速さをＶｒとする。
現在の対象物３の位置Ａ０をＡ０（ｐ、ｑ）とすると、ｔ秒後の対象物３の位置Ａｔ（ｐ＋Ｖｃ×ｔ、ｑ）となる。
また、ロボット１は、速さＶｒで移動可能であるから、ｔ秒後のロボット１の位置Ｒｔは、
Ｒｔ（Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ、Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ）であらわされる。
ここで、Ａｔ＝Ｒｔとなる場合のｔとＡｔを求めれば、そのＡｔが、対象物３をハンドリングする位置となる。
【００１１】
ｐ＋Ｖｃ×ｔ＝Ｖｒ×ｔ×ｃｏｓＷ  ・・・（１）
ｑ          ＝Ｖｒ×ｔ×ｓｉｎＷ  ・・・（２）
（１）、（２）を使って、ｔについて解くと
【００１２】
【数１】
0003904039.tif 000002
【００１３】
となる。
この時のｔをｔｂとし、その時のＡｔ（Ｒｔ）をＡｂとする。
第４ステップは、ロボット１を目標値Ａｂに移動させながら一定周期Ｔ（ｔｂより小さい）でのコンベアのパルス値の変化量Ｃａを読み込み、目標値Ａｂを予測したときに使用した一定周期Ｔでのコンベアのパルス値の変化量Ｃｔとの差をとり、目標値を修正する。
修正量ｄＬ１は
ｄＬ１＝（Ｃａ−Ｃｔ）×Ｋｃとなる。このｄＬ１をＡｂへ加える。
ロボット１は、目標値Ａｂに移動する間にこの修正が行われることで、対象物３を正確にハンドリングすることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、対象物の現在位値とコンベア速さとロボットの現在位置と指定されたロボットの速さとから、移動量が最小になる対象物の把持位置を一意に決定することができるという効果がある。
また、コンベアの変位速さが変化した場合に、当初、対象物の把持位置を決定したときに使用したコンベアの速さと、現在のコンベアの速さとの差を軌跡修正することで、対象物を正確に把持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の模式的構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の位置関係を座標系に置き換えた図である。
【図３】本発明の実施の形態の概略フローである。
【図４】視覚装置の画像例である。
【図５】従来の技術の実施の形態の模式的構成図である。
【図６】図５の視覚装置の画像例である。
【図７】図５の視覚装置の画像例である。
【符号の説明】
１、５１    ロボット
２、５２    ベルトコンベア
３、５３    対象物
４、５４    視覚装置
５    制御装置
６    エンコーダ
７、５７    視野
８、５８    重心Ｇ
５９    ハンド
【図１】
0003904039.tif 000003
【図２】
0003904039.tif 000004
【図３】
0003904039.tif 000005
【図４】
0003904039.tif 000006
【図５】
0003904039.tif 000007
【図６】
0003904039.tif 000008
【図７】
0003904039.tif 000009