(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置または姿勢が変化する対象物を撮像する一台の静止カメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、  手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
を備えたことを特徴とするロボットの対象物追尾装置。
【請求項２】
位置または姿勢が変化する対象物を撮像するためロボットに搭載された一台のカメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置と姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
を備えたことを特徴とするロボットの対象物追尾装置。
【請求項３】
対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より小さいときは、データの再作成を行わず、始めに作成されたデータによりロボットが対象物へ移動し把持を行う制御が行われることを特徴とする請求項１に記載のロボットの対象物追尾装置。
【請求項４】
対象物の位置または姿勢の変化量が所定量２より大きいときは、対象物の把持を断念する制御が行われることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットの対象物追尾装置。
【請求項５】
位置または姿勢が変化する対象物を撮像する一台の静止カメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を行う制御手段と、を有し、前記制御を下記の手順
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
によって行うことを特徴とするロボットの対象物追尾方法。
【請求項６】
位置または姿勢が変化する対象物を撮像するためロボットに搭載された一台のカメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置と姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を行う制御手段と、を有し、前記制御を下記の手順
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
によって行うことを特徴とするロボットの対象物追尾方法。
【請求項７】
対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より小さいときは、データの再作成を行わず、始めに作成されたデータによりロボットが対象物へ移動し把持を行う制御が行われることを特徴とする請求項５または６に記載のロボットの対象物追尾方法。
【請求項８】
対象物の位置または姿勢の変化量が所定量２より大きいときは、対象物の把持を断念する制御が行われることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一つに記載のロボットの対象物追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパーツフィーダ上を送られるパーツを追尾して把持するロボットの対象物追尾装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パーツ（ばら部品など）を組み立てラインに供給する際には、例えばパーツフィーダを用いてパーツを送り所定の姿勢に整列させる。整列されたパーツを、ピックアンドプレースやロボットを用いて、チャッキングし供給を行う。
【０００３】
また、パーツフィーダの終端に、ある程度まで整列された姿勢のパーツが、ばらまかれ、そのばらまかれたパーツの中から要求された姿勢に一致したパーツを、カメラが撮像し、撮像した画像を画像処理装置を用いて認識し、ロボットを用いてチャッキングすることも知られている。この場合に、要求される姿勢に一致しないパーツは、再び元のパーツフィーダに送られ、整列し直され、ばらまかれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の技術によってパーツの位置や姿勢を正確に決めるためには、パーツフィーダはパーツの形状に合わせた凹部などを有する搬送路を備え、この搬送路はパーツの形状が変わった場合には、取り替える必要があった。
【０００５】
また、搬送路をパーツの形状に正確に合わせて形成しても、パーツの形状や寸法に公差があるため、あるいはごみや異物が搬送路に詰まってしまうため、搬送不良を起こしてしまうことがあった。
【０００６】
また、後者の技術によれば、ばらまかれたパーツの位置や姿勢がその後変化してしまわないようにするため、パーツフィーダを一時停止し、したがって断続運転を余儀なくされるものであり、パーツの供給量が安定しにくいものであった。
【０００７】
この発明の目的は、以上の課題を解決するためになされたもので、パーツフィーダにおける取り替えの必要が無く、ごみや異物により詰まってしまう不具合を解決し、断続運転をする必要がないロボットの対象物追尾装置を提供することを目的とする。
【０００８】
この発明の他の目的は、さらに、パーツフィーダに限らず搬送手段など上で位置また姿勢が変化する対象物を追尾して把持することができるロボットの対象物追尾装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、位置または姿勢が変化する対象物を撮像する一台のカメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに制御され対象物へ移動し作業を行うロボットと、前記制御を継続的に行う制御手段と、を備えたことを特徴とするロボットの対象物追尾装置である。
【００１０】
本発明は、位置または姿勢が変化する対象物を撮像する一台の静止カメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
を備えたことを特徴とするロボットの対象物追尾装置である。
【００１１】
本発明は、位置または姿勢が変化する対象物を撮像するためロボットに搭載された一台のカメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置と姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
を備えたことを特徴とするロボットの対象物追尾装置である。
【００１２】
本発明は、対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より小さいときは、データの再作成を行わず、始めに作成されたデータによりロボットが対象物へ移動し把持を行う制御が行われることを特徴とするロボットの対象物追尾装置である。
【００１３】
本発明は、対象物の位置または姿勢の変化量が所定量２より大きいときは、対象物の把持を断念する制御が行われることを特徴とするロボットの対象物追尾装置である。
【００１４】
本発明は、位置または姿勢が変化する対象物を撮像する一台の静止カメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を行う制御手段と、を有し、前記制御を下記の手順
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
によって行うことを特徴とするロボットの対象物追尾方法である。
【００１５】
本発明は、位置または姿勢が変化する対象物を撮像するためロボットに搭載された一台のカメラと、このカメラが撮像した画像を処理し対象物の位置または姿勢を認識する画像処理装置と、前記認識された対象物の位置と姿勢をもとに制御され対象物へ移動し把持を行うロボットと、前記制御を行う制御手段と、を有し、前記制御を下記の手順
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢から、ロボットが対象物へ移動し把持を行うデータを作成する
手順２：対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より大きく所定量２より小さいときには、前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
によって行うことを特徴とするロボットの対象物追尾方法である。
【００１６】
本発明は、対象物の位置または姿勢の変化量が所定量１より小さいときは、データの再作成を行わず、始めに作成されたデータによりロボットが対象物へ移動し把持を行う制御が行われることを特徴とするロボットの対象物追尾方法である。
【００１７】
本発明は、対象物の位置または姿勢の変化量が所定量２より大きいときは、対象物の把持を断念する制御が行われることを特徴とするロボットの対象物追尾方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係るロボットの対象物追尾装置を、図１乃至図３において説明する。
このロボットの対象物追尾装置１は、パーツフィーダ３上を搬送されてくる対象物であるパーツ５を把持し、例えば次の組み立てラインへ供給するロボットに実施される。
【００１９】
パーツフィーダ３は、螺旋状の搬送路７を有し、この搬送路７の中心から外側へ、振動によりパーツ５が搬送される。搬送路７の断面は、パーツ５の底部の形状にある程度一致して形成されており、これによりパーツ５は搬送されつつ所定の姿勢に規制される。しかし、振動により、この規制は完全なものにならず、パーツ５の位置や姿勢は常に変化する。
【００２０】
パーツフィーダ３の上方には、多関節のロボット９のアーム１１が位置する。アーム１１の先端には、パーツ５の把持を行うグリッパ１３が備えられる。
また、パーツフィーダ３の傾斜した搬送路７に直角の状態で静止カメラ１５が配置される。静止カメラ１５の近くには、照明装置１７が設けられる。この静止カメラ１５が撮像した画像信号は、画像処理装置１９へ送られ、パーツ５の位置、姿勢、形状を認識する。この位置および姿勢を示す信号は、ロボット９が備える制御装置へ送られ、ロボット９が自律的に認識するグリッパ１３の位置および姿勢を元にして、以下の手順による制御を行う。
【００２１】
すなわち図３に示すように、ロボット９は所定の姿勢でグリッパ１３を所定の待機位置に待機させ（Ｓ１）、処理した画像により対象物であるパーツ５が所定の作業範囲（例えば図２に示す静止カメラ１５の画像範囲２１）に入ってくると（Ｓ２）、パーツ５の位置および姿勢が認識され、ロボット９が自律的に認識する自己の待機位置およびグリッパ１３の姿勢を元にして、移動データが作成される（Ｓ３）。この移動データは、ロボット９がグリッパ１３をパーツ５の真上まで移動させ、パーツ５を把持するために必要なデータである。そして、この移動データを元に移動と把持の一連の動作を開始する（Ｓ４）。
【００２２】
この動作が開始された後、パーツ５の位置または姿勢が振動により変化し、その変化量が所定の範囲、すなわち所定量２＞変化量＞所定量１である場合に（Ｓ５、Ｓ６）、ロボット９のグリッパ１３がそれまでに移動している現在位置を前記待機位置として置き換えて、移動データを再び作成する（Ｓ７）。
【００２３】
その後、継続して移動および把持の動作を行い（Ｓ４）、パーツ５の位置または姿勢の変化がなければ（Ｓ５）、パーツ５の把持が完了した時点で（Ｓ８）動作を終了する。このように移動データの再作成によりロボットの動作の補正が行われる。その後、別の制御によりロボット９は、例えば次行程の組み立てラインへパーツ５を移動させ組み付け動作を行う。
【００２４】
なお、変化量が所定量２により大きければ、パーツ５への移動および把持を諦め、待機位置へ戻る（Ｓ１）。また、変化量の数量化は種々の方法により行われる。例えば、図２に示すようにパーツ５の位置がＧからＧ´へ変化し姿勢も変わったものとすると、変化量は、位置の変化量ＧＧ´の大きさ、あるいは姿勢の角度変化θはある大きさ以上であるかどうかなどである。また、この変化量は、変化した距離や角度のみならず、その変化の速度を考慮したものとすることができる。
【００２５】
また、以上の制御では、カメラ１５は連続的に撮像を繰り返すが、この撮像、および撮像された画像の画像処理装置による処理は、１秒間に数十回が可能である。そして、ロボットの動作の補正は、１秒間にそれ以上の回数を行うことが可能である。
【００２６】
（実施形態の作用効果）
以上の実施形態によれば、ロボット９がパーツ５を把持するための移動を開始してしまった後に、パーツ５の位置または姿勢が変化した際には、この変化を撮像した静止カメラ１５からの画像を画像処理装置１９が処理して認識し、再作成したデータを元に再びロボット９が移動を継続し把持を行うので、容易に把持が可能となる。
【００２７】
したがって、対象となるパーツ５の形状が変わった場合でも、このパーツ５の形状に合わせたパーツフィーダ３の凹部を有する搬送路７などの部分を取り替える必要がない。さらに、パーツ５の形状や寸法にある程度の公差があっても、ロボット９は容易にパーツ５を追尾し把持することが可能である。
【００２８】
また、パーツ５として異なる形状や寸法のものが混在していても、画像処理装置１９が容易に形状を認識でき判別可能なので、１台の装置１で他種類のパーツ５を供給できる。
【００２９】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、ロボット９が移動および把持の一連の動作を開始した後に、パーツ５の位置または姿勢の変化が所定範囲で生じた場合に（Ｓ５）（Ｓ６）、直ちに移動データが再作成され、この再作成された移動データにより、移動および把持の一連の動作が継続されるものであったが、他の実施形態においては変化があった後に直ちにではなく、ある程度移動を続行して、全体としてロボットの動きを滑らかにすることが可能である。
【００３０】
すなわち図４に示すように、所定の変化があった際に（Ｓ５、Ｓ６）、ロボットは移動を続行し（Ｓ９）、十分に接近（Ｓ１０）した後に、移動データの再作成を行う（Ｓ７）。このとき、十分に接近したか否かの判断は、例えばパーツ５の位置の変化量を半径とする円を、パーツ５を中心に描き、この円の縁まで達するように、それまでの移動を続行するものとできる。
【００３１】
また、以上の実施形態においては、パーツ５を撮像するカメラは静止カメラ１５であったが、他の実施形態においては、ロボット９のグリッパ１３に搭載されたカメラとすることが可能である。この場合、撮像されたパーツ５の画像は、グリッパ１３とパーツ５の相対関係にのみ影響され、カメラに対するグリッパ１３の位置や姿勢は常に一定の関係であるため、制御は、認識されたパーツ５の位置と姿勢を元に行われる。すなわち、画像中でパーツ５が、例えば中央の所定のねらい位置に位置するようにロボット９を制御することが可能である。
【００３２】
また、以上の実施形態においては、対象物はパーツフィーダ３上のパーツ５であったが、他の実施形態においては、必ずしもパーツフィーダ３に限らず、例えば、パーツ製造機から送り出されたパーツ５をばらばらの状態で搬送する搬送コンベア上で、パーツを把持するロボットにも、この発明は実施可能である。
【００３３】
また、以上の実施形態では、ロボット９は対象物を把持するものとしたが、他の実施形態では、対象物に対して他の作業、例えば対象物にラベルを貼ったり、塗料を塗ったりするものであってもかまわない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対象物の位置または姿勢が変化した際には、この変化を撮像したカメラからの画像を画像処理装置が処理して認識し、再作成したデータを元に再び移動を継続し把持を行うので、例えばパーツフイーダ上のワークのように位置または姿勢が変化する対象物であっても、容易にロボットが把持することが可能となる。
【００３５】
したがって、例えば従来のパーツフィーダのように、対象とするパーツの形状が変わった場合でも、このパーツの形状に合わせた凹部を有する搬送路などの部分を取り替える必要がない。また、ばらまいたパーツの位置や姿勢が変化してしまわないように、パーツフィーダの断続運転をする必要もなくなる。よって装置の連続的な運転が可能となり、供給量が安定する。さらに、対象物の形状や寸法にある程度の公差があっても、ロボットは容易に対象物を追尾し把持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態に係るロボットの対象物追尾装置の概略正面図、（Ｂ）は（Ａ）のパーツフィーダ上のパーツを示す概略平面図である。
【図２】図１（Ｂ）のパーツとカメラを静止カメラにより撮像した画像を示す図である。
【図３】この実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図４】他の実施形態における制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ロボットの対象物追尾装置
３  パーツフィーダ
５  パーツ
７  搬送路
９  ロボット
１１  アーム
１３  グリッパ
１５  静止カメラ
１７  照明装置
１９  画像処理装置
２１  画像範囲
【図１】
0004245105.tif 000002
【図２】
0004245105.tif 000003
【図３】
0004245105.tif 000004
【図４】
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