(57)【要約】  回転中心を算出し（ステップＳ１１）、把持パターンを判断し（ステップＳ１２）、把持パターンが扇形パターン、円柱パターン及び円パターンであれば、回転軸をツール座標のそれぞれＸ軸（ステップＳ１３）、Ｙ軸（ステップＳ１４）及びＺ軸（ステップＳ１５）に設定する。回転角度θを開始角度θ＿ｓｔａｒｔを設定して（ステップＳ１６），ツール位置姿勢を計算し（ステップＳ１７）、現在の位置姿勢を登録する（ステップＳ１８）。θを所定のΔθだけ変更して（ステップＳ１９）、θ＿ｅｎｄに至るまでステップＳ１７〜Ｓ１９までの処理を繰り返す（ステップＳ２０）。
2020188660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録装置であって、
３次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付ける把持位置姿勢設定部と、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付ける把持パターン指定部と、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成する把持パターン生成部と、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存する把持位置姿勢保存部と、
を備えた把持位置姿勢登録装置。
【請求項２】
第１タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部を結ぶ方向の軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項３】
第２タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部の延長方向に直交する軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項４】
第３タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する把持部の延長方向に平行な軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項５】
第４タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部を結ぶ方向の軸を前記所定の軸とする回転と、前記把持部の少なくともいずれかの延長方向に平行な軸を前記所定の軸とする回転、又は、前記二つの把持部の延長方向に直交する軸を前記所定の軸とする回転とを合成して生成される前記把持位置姿勢群を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項６】
第５タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する把持部の延長方向に直交する方向を前記所定の方向として生成される前記把持位置姿勢群を含むことを特徴とする請求項１に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項７】
前記把持パターン指定部は、一つの把持対象物体に対して複数の前記タイプの指定を受け付ける機能を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項８】
前記把持パターンを生成するためのパラメータの設定を受け付けるパラメータ設定部を備え、
前記パラメータは、前記二つの把持部に対する前記延長方向に直交する軸の位置である差し込み量を含むことを特徴とする請求項３又は５に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項９】
前記把持パターンを生成するためのパラメータの設定を受け付けるパラメータ設定部を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１０】
前記パラメータは、前記把持パターンを生成する際の、前記回転又は前記並進を開始及び終了する前記把持位置姿勢をそれぞれ指定する開始パラメータ及び終了パラメータの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項９に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１１】
前記パラメータは、前記把持位置姿勢群を生成する際の前記ロボットハンドの前記回転又は前記並進の単位を指定する単位パラメータを含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１２】
前記把持パターン生成部は、前記把持パターンを生成する際に、前記ロボットハンドが前記把持対象物体に干渉するか否かを判断し、該把持対象物体に干渉する前記把持位置姿勢を前記把持位置姿勢から除く機能を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１３】
前記把持パターン生成部によって生成された前記把持パターンを表示するための描画情報を生成する描画部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１４】
前記描画情報において、前記把持パターンに含まれる前記把持位置姿勢に対応する前記ロボットハンドを骨格で表現する簡易形式を含む該ロボットハンドの表現形式の指定を受け付ける表現形式指定部を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１５】
前記把持位置姿勢保存部は、３次元的に表現された前記把持パターンに含まれる前記把持位置姿勢群のうち保存すべき把持位置姿勢の指定を受け付ける機能を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の把持位置姿勢登録装置。
【請求項１６】
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法であって、
２次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付けるステップと、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップと、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成するステップと、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップと、
を含む把持位置姿勢登録方法。
【請求項１７】
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
２次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付けるステップと、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップと、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進のすくなくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む把持パターンを生成するステップと、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップと、
を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持位置姿勢登録装置、把持位置姿勢登録方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソフトウエア上の把持対象物体とロボットハンドを３次元的に表示し、ユーザが把持位置姿勢を指定することで把持位置の登録を行う技術が提案されていた（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
また、素形状モデルと、それに対応した把持パターンが記述されたデータベースを用意しておき、把持対象物体データに素形状をフィッティングさせることで把持パターンを適用し、ロボットハンドの把持位置の決定を行う技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。【０００４】
ここで、上述のような特許文献１記載の技術では、複数の把持位置を登録するためには膨大な時間が必要となっていた。また、特許文献２記載の技術は、把持対象物体データが複雑な形状を有する場合には、適当な素形状にフィッティングできないという不都合が生じる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８８８５９１号公報
【特許文献２】特許第４８３５６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、ユーザがロボットハンドの把持対象物体に対する複数の把持位置姿勢を一括して登録でき、把持対象物体の形状に関わらずユーザが自由に把持パターンを適用できる技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明は、
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録装置であって、
３次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付ける把持位置姿勢設定部と、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付ける把持パターン指定部と、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成する把持パターン生成部と、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存する把持位置姿勢保存部と、
を備えた把持位置姿勢登録装置である。【０００８】
本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、指定されたパターンに応じて、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢から、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される把持位置姿勢群を含む把持パターンが自動的に生成される。すなわち、本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、把持パターンを構成する把持位置姿勢群を生成するために必要な情報が取得されるので、指定されたパターンに応じて、複数の把持位置姿勢を一括して登録することができる。また、ユーザは、把持対象物体の形状に関わらず、自由に把持パターンを適用することができる。【０００９】
ここで、ロボットハンドは、コンピュータによって制御され、把持対象物体を把持する動作を行うツールを指し、エンドエフェクタ、グリッパを含む。また、把持とは、対象物を持つことであり、掴んで持つ場合や吸着して持つことを含むがこれに限られない。また、把持位置姿勢群は、ロボットハンドの把持対象物体に対する把持位置姿勢からなり、一又は複数の把持位置姿勢を含む。把持パターンとしては、単一の把持位置姿勢からなる把持パターンも含めることができるので、このように定義する。【００１０】
また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドを基準として、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される。このとき、この把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドから所定の角度また距離だけずらした把持位置姿勢から生成されてもよいので、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢は、生成される把持パターンに含まれる把持位置姿勢群に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。【００１１】
把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドの前記把持位置姿勢から、ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転によって生成されてもよいし、ツール座標系における所定の方向の並進によって生成されてもよい。また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転と、所定の方向の並進とによって生成されてもよい。さらに、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転を異なる軸について組み合わせてもよいし、所定の方向の並進を異なる方向について組み合わせてもよい。【００１２】
また、本発明においては、
第１タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部を結ぶ方向の軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むようにしてもよい。【００１３】
このようにすれば、把持対象物体を把持する二つの把持部を結ぶ方向の軸を回転軸とする回転によって生成される把持位置姿勢群を含む把持パターンが生成されるので、様々な角度からの把持位置姿勢を一括して登録することができる。【００１４】
また、本発明においては、
第２タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部の延長方向に直交する軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むようにしてもよい。【００１５】
このようにすれば、円柱形状や円筒形状の把持対象物体に対して、円柱又は円筒の中心軸に直交する方向からの把持位置姿勢を一括して登録することができる。ここでは、二つの把持部の延長方向に直交する方向とは、二つの把持部のそれぞれの延長方向の直線を含む平面に直交する方向である。【００１６】
また、本発明においては、
第３タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する把持部の延長方向に平行な軸を前記所定の軸として生成される前記把持位置姿勢群を含むようにしてもよい。【００１７】
このようにすれば、貫通孔や凹部のような穴の開いた把持対象物体に対して、このような穴に把持部を挿入し、穴の内側から外側へと把持対象物体を把持する、いわゆる内径把持を行う場合に様々な角度に対する把持位置姿勢を一括して登録することができる。【００１８】
また、本発明においては、
第４タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する二つの把持部を結ぶ方向の軸を前記所定の軸とする回転と、前記把持部の少なくともいずれかの延長方向に平行な軸を前記所定の軸とする回転、又は、前記二つの把持部の延長方向に直交する軸を前記所定の軸とする回転とを合成して生成される前記把持位置姿勢群を含むようにしてもよい。【００１９】
このようにすれば、円柱形状や円筒形状の把持対象物体に対して、円柱又は円筒の中心軸に直交する方向及び中心軸に対して角度を有する様々な方向からの把持位置姿勢を一括して登録することができる。【００２０】
また、本発明においては、
第５タイプの前記把持パターンは、前記ロボットハンドが有する把持部の延長方向に直交する方向を前記所定の方向として生成される前記把持位置姿勢群を含むようにしてもよい。【００２１】
このようにすれば、平面形状を有する把持対象物体に対して、平面部に対する把持位置姿勢を一括して登録することができる。ロボットハンドが吸着パッドを有する場合に有効である。【００２２】
また、本発明においては、
前記把持パターン指定部は、一つの把持対象物体に対して複数の前記タイプの指定を受け付ける機能を有するようにしてもよい。【００２３】
このようにすれば、把持対象物体の部位に応じて適切な把持パターンを登録することができる。【００２４】
また、本発明においては、
前記把持パターンを生成するためのパラメータの設定を受け付けるパラメータ設定部を備え、
前記パラメータは、前記二つの把持部に対する前記延長方向に直交する軸の位置である差し込み量を含むようにしてもよい。【００２５】
このようにすれば、把持位置対象物体に対する把持部の差し込み深さを調整することができる。【００２６】
また、本発明においては、
前記把持パターンを生成するためのパラメータの設定を受け付けるパラメータ設定部を備えるようにしてもよい。【００２７】
このようにすれば、パラメータの設定により、把持パターンの内容又は把持パターンの生成処理をユーザの希望に応じて調整することができる。【００２８】
また、本発明においては、
前記パラメータは、前記把持パターンを生成する際の、前記回転又は前記並進を開始及び終了する前記把持位置姿勢をそれぞれ指定する開始パラメータ及び終了パラメータの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。【００２９】
このようにすれば、把持パターンを構成する把持位置姿勢群の範囲を限定することができる。把持対象物体が、ロボットハンドが干渉する可能性がある突起等の部位を有し、これを避けたい場合や、把持の安定性が悪くなるような角度のように、予め除外しておきたい把持位置姿勢が判明している場合には、そのような把持位置姿勢を除いて把持パターンを生成することができる。
このような開始パラメータ又は終了パラメータとしては、角度又は位置を用いることができる。【００３０】
また、本発明においては、
前記パラメータは、前記把持位置姿勢群を生成する際の前記ロボットハンドの前記回転又は前記並進の単位を指定する単位パラメータを含むようにしてもよい。【００３１】
把持位置姿勢群を生成する際のロボットハンドの回転又は並進の単位を小さくすれば、より細分化された多くの把持位置姿勢を登録することができるが、その分処理負担を大きくなるので、ユーザが適切な単位パラメータにより適切な単位を指定することによりいずれを重視するかを調整することができる。ここでは、単位とは、例えば、回転であれば角度、並進であれば距離を採用することができるが、単位パラメータとしては角度や距離を直接指定してもよいし、範囲の分割数により間接的に指定するようにしてもよい。【００３２】
また、本発明においては、
前記把持パターン生成部は、前記把持パターンを生成する際に、前記ロボットハンドが前記把持対象物体に干渉するか否かを判断し、該把持対象物体に干渉する前記把持位置姿勢を前記把持位置姿勢から除く機能を有するようにしてもよい。【００３３】
このようにすれば、ユーザが把持対象物体とロボットハンドとの干渉を避けるために調整を行う必要がなくなる。【００３４】
また、本発明においては、
前記把持パターン生成部によって生成された前記把持パターンを表示するための描画情報を生成する描画部を備えるようにしてもよい。【００３５】
このようにすれば、ユーザは、生成された把持パターンを画像で確認することができる。【００３６】
また、本発明においては、
前記描画情報において、前記把持パターンに含まれる前記把持位置姿勢に対応する前記ロボットハンドを骨格で表現する簡易形式を含む該ロボットハンドの表現形式の指定を受け付ける表現形式指定部を備えようにしてもよい。【００３７】
このようにすれば、把持パターンを構成する各把持位置姿勢に対応するロボットハンドの画像が重なって見づらい場合にも、表現形式を簡易形式に指定することにより視認性が高まる。また、表現形式としては、簡易形式以外に、より立体的な表現形式を含め適宜設定することができる。【００３８】
また、本発明においては、
前記把持位置姿勢保存部は、３次元的に表現された前記把持パターンに含まれる前記把持位置姿勢群のうち保存すべき把持位置姿勢の指定を受け付ける機能を有するようにしてもよい。【００３９】
このようにすれば、生成された把持パターンに含まれる把持位置姿勢群のうち、保存したいものをユーザが指定して登録することができる。このとき、保存すべき把持位置姿勢を指定してもよいし、保存しない把持位置姿勢を指定するようにしてもよい。また、このようにすれば、把持パターンを生成する際の単位を指定する必要もなくなる。【００４０】
本発明は、
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法であって、
３次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付けるステップと、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップと、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成するステップと、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップと、
を含む把持位置姿勢登録方法である。【００４１】
本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、指定されたパターンに応じて、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢から、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される把持位置姿勢群を含む把持パターンが自動的に生成される。すなわち、本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、把持パターンを構成する把持位置姿勢群を生成するために必要な情報が取得されるので、指定されたパターンに応じて、複数の把持位置姿勢を一括して登録することができる。また、ユーザは、把持対象物体の形状に関わらず、自由に把持パターンを適用することができる。【００４２】
ここで、ロボットハンドは、コンピュータによって制御され、把持対象物体を把持する動作を行うツールを指し、エンドエフェクタ、グリッパを含む。また、把持とは、対象物を持つことであり、掴んで持つ場合や吸着して持つことを含むがこれに限られない。また、把持位置姿勢群は、ロボットハンドの把持対象物体に対する把持位置姿勢からなり、一又は複数の把持位置姿勢を含む。把持パターンとしては、単一の把持位置姿勢からなる把持パターンも含めることができるので、このように定義する。【００４３】
また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドを基準として、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される。このとき、この把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドから所定の角度また距離だけずらした把持位置姿勢から生成されてもよいので、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢は、生成される把持パターンに含まれる把持位置姿勢群に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。【００４４】
把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドの前記把持位置姿勢から、ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転によって生成されてもよいし、ツール座標系における所定の方向の並進によって生成されてもよい。また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転と、所定の方向の並進とによって生成されてもよい。さらに、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転を異なる軸について組み合わせてもよいし、所定の方向の並進を異なる方向について組み合わせてもよい。【００４５】
本発明は、
把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
３次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンドの把持位置姿勢の設定を受け付けるステップと、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップと、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進のすくなくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む把持パターンを生成するステップと、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップと、
を含むプログラムである。【００４６】
本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、指定されたパターンに応じて、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢から、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される把持位置姿勢群を含む把持パターンが自動的に生成される。すなわち、本発明によれば、ユーザが３次元的に表現された把持対象物体に対するロボットハンドの把持位置姿勢を設定し、把持パターンのタイプを指定することによって、把持パターンを構成する把持位置姿勢群を生成するために必要な情報が取得されるので、指定されたパターンに応じて、複数の把持位置姿勢を一括して登録することができる。また、ユーザは、把持対象物体の形状に関わらず、自由に把持パターンを適用することができる。【００４７】
ここで、ロボットハンドは、コンピュータによって制御され、把持対象物体を把持する動作を行うツールを指し、エンドエフェクタ、グリッパを含む。また、把持とは、対象物を持つことであり、掴んで持つ場合や吸着して持つことを含むがこれに限られない。また、把持位置姿勢群は、ロボットハンドの把持対象物体に対する把持位置姿勢からなり、一又は複数の把持位置姿勢を含む。把持パターンとしては、単一の把持位置姿勢からなる把持パターンも含めることができるので、このように定義する。【００４８】
また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドを基準として、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される。このとき、この把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドから所定の角度また距離だけずらした把持位置姿勢から生成されてもよいので、設定されたロボットハンドの把持位置姿勢は、生成される把持パターンに含まれる把持位置姿勢群に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。【００４９】
把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、設定されたロボットハンドの前記把持位置姿勢から、ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転によって生成されてもよいし、ツール座標系における所定の方向の並進によって生成されてもよい。また、把持パターンに含まれる把持位置姿勢群は、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転と、所定の方向の並進とによって生成されてもよい。さらに、ツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転を異なる軸について組み合わせてもよいし、所定の方向の並進を異なる方向について組み合わせてもよい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、ユーザがロボットハンドの把持対象物体に対する複数の把持位置姿勢を一括して登録でき、把持対象物体の形状に関わらずユーザが自由に把持パターンを適用できる技術を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例における把持位置姿勢登録装置の一例を示すハードウエア構成図である。
【図２】本発明の実施例における把持位置姿勢登録装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例における把持位置姿勢登録処理の全体的な流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例における二指ハンドの全体斜視図及び先端部の拡大図である。
【図５】本発明の実施例における吸着ハンドの全体斜視図及び先端部の拡大図である。
【図６】本発明の実施例におけるハンドの初期把持位置姿勢設定を説明する図である。
【図７】本発明の実施例における把持パターン設定時のユーザインタフェースを示す図である。
【図８】本発明の実施例における把持パターンなしを示す図である。
【図９】本発明の実施例における扇形パターンを示す図である。
【図１０】本発明の実施例における円柱パターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施例における差し込み量の変更を説明する図である。
【図１２】本発明の実施例におけるハイブリッドパターンを示す図である。
【図１３】本発明の実施例における円パターンを示す図である。
【図１４】本発明の実施例における把持パターン生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例における物体座標系とツール座標系の関係を説明する図である。
【図１６】本発明の実施例における円柱パターンのＴ字管と二指ハンドの関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施例における円柱パターンのＴ字管と二指ハンドの位置関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施例における等間隔把持パターン生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施例における等間隔把持パターンを示す図である。
【図２０】本発明の実施例における把持パターンの簡易表示例を示す図である。
【図２１】本発明の実施例における把持位置姿勢保存処理の手順を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施例におけるホルダに対する把持パターンを示す図である。
【図２３】本発明の実施例におけるホルダに対する他の把持パターンを示す図である。
【図２４】本発明の実施例におけるＬ字薄板に対する把持パターンを示す図である。
【図２５】本発明の実施例におけるコネクタに対する把持パターンを示す図である。
【図２６】本発明の実施例におけるキャパシタに対する把持パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係る把持位置姿勢登録装置について、図面を用いて、より詳細に説明する。
【００５３】
＜装置構成＞
図１は、本実施例に係る把持位置姿勢登録装置１の一例を示すハードウエア構成図である。図２は、把持位置姿勢登録装置１を機能ブロックで表現した図である。
【００５４】
図１に示すように、把持位置姿勢登録装置１は、主として、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４及び各部に接続され信号の伝送路を構成するバス１５とを含み、一般的なコンピュータにより構成することができる。
制御部１１は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサである。
【００５５】
記憶部１２は、主記憶装置と補助記憶装置を含んで構成される。主記憶装置は、制御部１１によって実行されるプログラムや、当該制御プログラムが利用するデータが展開されるメモリである。補助記憶装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル等が格納され、そこに格納されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等が制御されることによって、後述するような、所定の目的に合致した各機能を実現することができる。ただし、一部または全部の機能はＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウエア回路によって実現されてもよい。主記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含んでもよい。また、補助記憶装置は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）を含んでもよい。さらに、補助記憶装置は、リムーバブルメディア、すなわち可搬記録媒体を含んでもよい。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のようなディスク記録媒体である。
【００５６】
入力部１３は、ユーザが行った入力操作を受け付ける手段である。本実施例では、入力部１３は、キーボード１３ａ及びマウス１３ｂを含んで構成される。
【００５７】
表示部１４は、情報を表示することによりユーザに対して情報を提供する手段であり、例えば、液晶ディスプレイとその制御手段を含む。また、表示部１４をタッチパネルとその制御手段によって構成し、入力部１３を兼ねるようにすることもできる。
【００５８】
図２の機能ブロック図に従って、本実施例の把持位置姿勢登録装置１の機能について説明する。
把持位置姿勢登録装置１は、データ読み込み部２１、初期把持位置姿勢設定部２２、把持位置姿勢操作部２３、把持パターン指定部２４、パラメータ設定部２５、表現形式指定部２６、把持パターン生成部２７、把持位置姿勢保存部２８、描画部２９を含んで構成される。
データ読み込み部２１は、制御対象であるロボットハンド（以下、単に「ハンド」という。）及び当該ハンドによって把持される対象である把持対象物体に関するデータが記憶されているハンド・把持対象物体記憶部１２１から、ハンド及び把持対象物体のデータを読み込む。
初期把持位置姿勢設定部２２は、ユーザが表示部１４に表示された把持対象物体の所望の位置にポインタを移動させてマウス１３ｂをクリックすることにより、当該位置にハンドを登録する。
把持位置姿勢操作部２３は、把持位置姿勢の修正量をユーザが入力部１３を介して入力すると、この修正量を反映してハンドの把持位置姿勢を修正する。ここでは、初期把持位置姿勢設定部２２と把持位置姿勢操作部２３とが把持位置姿勢設定部に対応する。
【００５９】
把持パターン指定部２４は、ユーザから、入力部１３を介して、扇形把持、円柱把持、円把持、ハイブリット把持などの把持パターンのタイプの指定を受け付けて、把持パターンに反映させる。
パラメータ設定部２５は、ユーザから、入力部１３を介して、把持パターンに関するパラメータの設定を受け付けて、把持パターンに反映させる。
表現形式指定部２６は、ユーザから、入力部１３を介して、表示部１４に把持パターンを表示させる際の表現形式の指定を受け付け、把持パターンの表現に反映させる。
【００６０】
把持パターン生成部２７は、把持パターン指定部２４によって指定された単一又は複数の把持パターンを算出して、生成する。
把持位置姿勢保存部２８は、登録された把持位置姿勢を把持位置姿勢データベース１２２として保存する。
描画部２９は、データ読み込み部、初期把持位置姿勢設定部２２、把持位置姿勢操作部２３、把持パターン生成部２７から入力される情報に基づいて表示部１４に把持対象物体及びハンドの３次元形状の描画情報を生成し、描画する。描画部２９は、ユーザが、入力部を介して、表示部１４に表示されたＧＵＩ上で操作を行うたびに、把持対象物体及びハンドの３次元位置姿勢を計算しなおし、表示部１４に表示される内容を更新する。
【００６１】
以下に、本実施例の把持位置姿勢登録装置１による把持位置姿勢登録処理について説明する。
図３は、把持位置姿勢登録処理の全体的な流れを示すフローチャートである。
把持位置登録処理は、概略、初期把持位置姿勢設定処理（ステップＳ１）、把持位置姿勢設定処理（ステップＳ２）、把持パターン設定処理（ステップＳ３）、把持位置姿勢保存処理（ステップＳ４）を含んで構成される。
【００６２】
本実施例の把持位置姿勢登録装置１の特徴的な機能である把持パターンの登録処理に先立って、表示部１４の画面上での把持対象物体に対するハンドの初期把持位置姿勢設定処理及び把持位置姿勢設定処理について説明する。
【００６３】
＜初期把持位置姿勢設定処理＞
まず、初期把持位置姿勢設定処理について説明する。把持対象物体に対するハンドの初期把持位置姿勢の設定処理については適宜の手順を採用することができる。この初期把持位置姿勢設定処理は、キーボード１３ａ、マウス１３ｂによる操作入力を受け付けて、制御部１１が所定のプログラムを実行することにより、データ読み込み部、初期把持位置姿勢設定部、描画部２９として機能することにより実現される。
【００６４】
まず、記憶部１２に設けられたハンド・把持対象物体記憶部から、ハンド及び把持対象物体のデータを読み込む。読み込まれたデータに基づいて、所定のプログラムに従って、描画部２９が表示部１４の画面上に、把持対象物体を２次元的に表示する。このとき、ハンドが、図４（Ａ）に示すような２本の爪３１，３２を有する二指ハンド３０と、図５（Ａ）に示すような先端に吸着パッド４１を有する吸着ハンド４０のいずれであるかについて、ユーザの選択を受け付け、当該ユーザの選択に従ってハンドのデータが取得、表示される。ここでは、二指ハンド３０と吸着ハンド４０の二種類から選択させるが、ハンドの種類はこれらに限られない。
【００６５】
把持対象物体の位置姿勢については、画面上の把持対象物体の適宜の位置にポインタを移動させてドラッグする等の操作により、並進・回転の各３自由度に対して変更可能である。このようにして、表示部１４の画面上に、所望の位置姿勢で表示させた把持対象物体上に、ポインタを移動させてクリックする等の操作により、ハンドが把持する位置の指定を受け付ける。
【００６６】
ハンドが二指ハンド３０であれば、図６（Ａ）に示すように、把持対象物体としてのＴ字管５１上の２点ｐ１，ｐ２を指定する。このように指定された２点ｐ１，ｐ２の中央の位置に、二指ハンド３０の爪３１の先端中央部３１２が位置するように、二指ハンド３０が表示されるとともに、把持位置が登録される。二指ハンド３０の爪３２は、爪３１とＴ字管５１を挟んで対称の位置に登録してもよいし、爪３１とは独立して把持する位置を指定できるようにしてもよい。ここでは、爪３１，３２が把持部に対応する。なお、図４（Ｂ）は二指ハンド３０の爪３１，３２の延長方向から見た端面３１１，３２１を示している。爪３１，３２の先端部の中央部３１２，３２２は、爪３１，３２の先端部、すなわち端面３１１，３２１と、内側面３１３，３２３とが接する位置としている。図４（Ｂ）には、爪３２の幅Ｗ（爪３１についても同様である）、爪３１，３２の開き幅Ｓも示している。後述するように、把持対象物体を把持する爪３１，３２が部位は爪３１，３２の延長方向に変更できるので、初期把持位置姿勢設定で登録する際の爪３１，３２の部位は必ずしもこの部位でなくてもよい。
【００６７】
ハンドが吸着ハンド４０であれば、図６（Ｂ）に示すように、把持対象物体としてのキャパシタ５２上の１点ｐ３を指定する。このように指定された１点ｐ３に、吸着ハンド４０先端の吸着パッド４１の中央部４１１が位置するように、吸着ハンド４０が表示されるとともに、把持位置が登録される。ここでは、吸着パッド４１が把持部に対応する。
【００６８】
＜把持位置姿勢設定処理＞
次に、上述の手順に従って設定されたハンドの初期把持位置姿勢に対して行われる、把持位置姿勢設定処理について説明する。この把持位置姿勢設定処理は、キーボード１３ａ、マウス１３ｂによる操作入力を受け付けて、制御部１１が所定のプログラムを実行することにより、データ読み込み部、把持位置姿勢操作部２３、描画部２９として機能することにより実現される。
【００６９】
把持位置姿勢設定処理では、把持対象物体をハンドが把持する把持点の位置姿勢の調整を行う。ここでは、例えば、ハンドに対して定義されるツール座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を基準として（図１５参照）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の並進３自由度に対する前進後退量、Ｘ，Ｙ，Ｙの各軸回りの回転３自由度に対する回転量に関する調整を、表示部１４に表示されるＧＵＩを介してユーザから受け付ける。二指ハンド３０であれば、二つの爪３１，３２の開き幅Ｓ（図４（Ｂ）参照）を調整できるようにすることもできる。また、吸着ハンド４０であれば、通常、蛇腹やスプリングで伸縮できる構造になっているため、このような伸長状態と収縮状態を調整できるようにすることもできる。把持点の位置姿勢の調整における調整項目はこれに限らない。
【００７０】
＜回転把持パターン設定処理＞
上述のようにして、把持対象物体に対するハンドの把持位置姿勢が設定される。これに続いて行われる把持パターン設定処理のうち、回転把持パターン設定処理について説明する。この回転把持パターン設定処理は、キーボード１３ａ、マウス１３ｂによる操作入力を受け付けて、制御部１１が所定のプログラムを実行することにより、データ読み込み部２９、把持パターン指定部２４、パラメータ設定部２５、表現形式指定部２６、把持パターン生成部２７、描画部２９として機能することにより実現される。
【００７１】
図７は、回転把持パターン設定処理の際に、表示部１４の画面に表示されるユーザインタフェース２０の例を示す。
上部に表示される５つのボタン２１〜２５は、それぞれ把持パターンのタイプを示している。それぞれのボタン上にポインタを移動させてマウス１３ｂをクリックすることにより、所望の把持パターンを設定する。
【００７２】
ここで、“Ｓｉｎｇｌｅ”のボタン２１は、把持パターンなし、すなわち、ハンドが把持対象物体に対して単一の位置姿勢で位置するパターンを示す。図８は、把持パターンなしの場合の例であり、二指ハンド３０の二つの爪３１，３２が把持対象物体としてのＴ字管５１の円筒部分５１ａを外径側から把持する際に、二指ハンド３０がＴ字管５１に対して、単一の位置姿勢で位置している。
【００７３】
“Ｆａｎ”のボタン２２は、扇形パターンを示す。扇形パターンは、二指ハンド３０であれば、把持対象物体に対する初期把持位置姿勢から、二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線を軸として扇形に回転させるパターンである。ここでは、扇形パターンが第１タイプに対応する。図９は、扇形パターンの例である。図９では、二指ハンド３０の二つの爪３１，３２が把持対象物体としてのＴ字管５１の円筒部分５１ａを鉛直方向の下方かつ外径側から把持する場合の位置を初期把持とした場合に、扇形パターンを構成するように回転させた状態のうち、鉛直下方を挟んで左右両側に位置する状態を一つずつ重ねて表示している。回転の範囲及びその範囲の分割数については後述するように変更可能である。また、把持パターンを構成するハンド３０の爪３１，３２の各把持位置姿勢は、分かりやすいように、実線と二点鎖線とによって区別して表示している場合がある（以下の図面も同様である。）。
【００７４】
“Ｃｙｌｉｎｄｅｒ”のボタン２３は、円柱パターンを示す。円柱パターンは、二指ハンド３０であれば、把持対象物体に対する初期把持位置姿勢から、二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線を含み、爪３１，３２の延長方向に平行な平面に対して直交し、二指のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線の中心を通る直線を回転軸として回転させるパターンである。ここでは、円柱パターンが第２タイプに対応する。図１０は、円柱パターンの例である。図１０では、Ｔ字管５１を把持する二指ハンド３０の二つの爪３１，３２（図８参照）を、円柱パターンを構成するように回転させた状態のうち、分かりやすいように鉛直方向、水平方向及水平方向に対して４５°をなす状態のみを表示したものである。回転の範囲及びその範囲の分割数については後述するように変更可能である。なお、図１０を含めた図面上において、二指ハンド３０の把持対象物体に対する位置姿勢については、異なる位置姿勢にある複数の爪３１，３２の関係を分かりやすくするため、回転中心等の位置については必ずしも上述の説明に忠実に対応していない場合がある。
【００７５】
また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、ハンドに対する回転中心の位置を、ハンドの基端側に変更することもできる。このとき、把持対象物体に対してハンドが差し込まれる量（差し込み量）が変更される。回転中心が爪３１，３２の先端部を結ぶ直線の中央にある図１１（Ａ）から、図１１（Ｂ）では二指ハンド３０の爪３１，３２がＴ軸管５１の円筒部５１ａに対して距離Ｄだけ深く差し込まれている。従って、二指ハンド３０の回転中心は、図１１（Ａ）の把持位置に比べて二指ハンド３０の基端側に変更されている。
【００７６】
“Ｈｙｂｒｉｄ”のボタン２４は、扇形パターンと円柱パターンを組み合わせたハイブリッドパターンを示す。すなわち、上述のように、二指ハンド３０であれば、把持対象物体に対する初期把持位置姿勢から、二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線を軸として扇形に回転させるとともに、さらに、二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線を含み、二つの爪３１，３２の延長方向に平行な平面に対して直交し、二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部を結ぶ直線の中心を通る直線を回転中心として回転させるパターンである。ここでは、ハイブリッドパターンが第４タイプに対応する。図１２は、扇形パターンに従って回転させた状態を、鉛直方向を挟む両側を含む両側の位置のみを示すとともに、これをさらに円柱パターンに従って回転させた状態のうち、分かりやすいように鉛直方向の上下のみを表示したものである。回転の範囲及びその範囲の分割数については後述するように変更可能である。
【００７７】
“Ｃｉｒｃｌｅ”のボタン２５は、円パターンを示す。これは、把持対象物体５０としてのナットの中空部に二指ハンド３０を内側から挿入し、二つの爪３１，３２の間隔を広げ、ナットの中空部内周面に押し付けて把持するような場合に適用される把持パターンである。ここでは、円パターンが第３タイプに対応する。二つの爪３１，３２のそれぞれの先端中央部３１２，３２２を結ぶ直線の中央Ｃｎ（図４（Ｂ）参照）を通り、二つの爪３１，３２の延長方向に平行な軸を回転中心として回転させるパターンである。図１３は、このように円パターンに従って、二指ハンド３０をナット５０に対し回転させた状態を重ねて表示している。
【００７８】
ユーザインタフェース２０の下部には、“Ｓｔａｒｔ  ａｎｇｌｅ” の表示２６ａ、“Ｓｔｏｐ  ａｎｇｌｅ”の表示２７ａ、“Ｎｕｍ  ａｎｇｌｅ”の表示２８ａとそれぞれに対応する“−”のボタン２６ｂ、２７ｂ、２８ｂ、“＋”のボタン２６ｃ、２７ｃ、２８ｃが表示される。
【００７９】
“Ｓｔａｒｔ  ａｎｇｌｅ”のボタン２６ｂ，２６ｃは、把持パターンを生成する範囲を設定する場合に、複数の把持位置により構成されるパターンの開始角度を調整するものである。表示部１４上で、ハンドが最初に把持対象物体を把持した位置を０度とする。これを基準として、“＋”のボタン２６ｃをクリックすることにより開始角度を増加させ、“−”のボタン２６ｂをクリックすることにより開始角度を減少させて調整する。ここでは、開始角度が開始パラメータに対応する。
【００８０】
“Ｓｔｏｐ  ａｎｇｌｅ”のボタン２７ｂ，２７ｃは、把持パターンを生成する範囲を設定する場合に、複数の把持位置により構成されるパターンの終了角度を調整するものである。表示部１４上で、ハンドが最初に把持対象物体を把持した位置を０度とする。これを基準として、“＋”のボタン２７ｃをクリックすることにより終了角度を増加させ、“−”のボタン２７ｂをクリックすることにより終了角度を減少させて調整する。ここでは終了角度が終了パラメータに対応する。
【００８１】
“Ｎｕｍ  ａｎｇｌｅ”のボタン２８ｂ，２８ｃは、把持パターンを生成する範囲内、すなわち、上述の開始角度と終了角度との間の範囲を何分割するかという分割数を調整するものである。分割数の初期値は適宜設定すればよいが、例えば、０に設定し、これを基準として、“＋”のボタン２８ｃをクリックすることにより分割数を増加させ、“−”のボタン２８ｂをクリックすることにより分割数を減少させて調整する。ここでは、分割数が単位パラメータに対応する。
【００８２】
＜回転把持パターン生成処理＞
図１４は、上述のように指定された把持パターン生成処理の手順を示すフローチャートである。
まず、回転中心を算出する（ステップＳ１１）。
このとき、把持パターンを生成するための回転中心を設定する。例えば、二指ハンド３０の場合には、図４（Ｂ）に示すように、左爪３１と右爪３２のそれぞれの先端部の中央３１２，３２２を結ぶ直線の中央位置Ｃｎを回転中心に設定する。吸着ハンド４０の場合には、図５（Ｂ）に示すように、吸着パッド４１の先端の中央部４１１を回転中心に設定する。このようにして設定した回転中心を、Cとする。
【００８３】
次に、ユーザが選択した把持パターンがいずれであるかを判断する（ステップＳ１２）。
選択された把持パターンが扇形パターンである場合には、回転軸をツール座標系のＸ軸に設定する（ステップＳ１３）。選択された把持パターンが円柱パターンである場合には、回転軸をツール座標系のＹ軸に設定する（ステップＳ１４）。選択された把持パターンが円パターンである場合には、回転軸をツール座標系のＺ軸に設定する（ステップＳ１５）。図１５に、ハンド３０に対して定義されるツール座標系と把持対象物体としてのＴ字管５１に対して定義される物体座標系を示す。
【００８４】
ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５において設定された回転軸回りの回転角θとして、先に、“Ｓｔａｒｔ  ａｎｇｌｅ”のボタン２６ｂ，２６ｃにより設定された回転開始角θ＿ｓｔａｒｔを設定する（ステップＳ１６）。
そして、ツールの位置姿勢を計算する（ステップＳ１７）。
図１５に示すように、把持パターンを生成する前（すなわち、上述の初期把持位置姿勢設定処理と把持位置姿勢設定処理を経た状態）の把持対象物体としてのＴ字管５１とハンド３０の相対位置姿勢が回転行列
【数１】
2020188660.tif 000003
と（本文中ではＲと表記する）、並進ベクトル
【数２】
2020188660.tif 000004
で表されるとする（本文中ではＴと表記する）。これを初期姿勢とする。
【００８５】
把持パターンでは、初期姿勢に対して、ツール座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの軸の周りでハンドを回転させる。θ度回転する場合には、ハンドを回転させる回転行列
【数３】
2020188660.tif 000005
を以下のように計算することができる。
【００８６】
把持パターンが扇形パターン、すなわち回転軸がＸ軸である場合は、
【数４】
2020188660.tif 000006
となる。
【００８７】
把持パターンが円柱パターン、すなわち回転軸がＹ軸である場合は、
【数５】
2020188660.tif 000007
となる。
【００８８】
把持パターンが円パターン、すなわち回転軸がＺ軸である場合は、
【数６】
2020188660.tif 000008
となる。
【００８９】
このとき、把持パターンの回転行列
【数７】
2020188660.tif 000009
と（本文中ではＲpatternと表記する。）、並進ベクトル
【数８】
2020188660.tif 000010
は（本文中ではＴpatternと表記する。）、以下の式により計算することができる。
【数９】
2020188660.tif 000011
【数１０】
2020188660.tif 000012
また、扇形パターンと円柱パターンを組み合わせたパターンは、それぞれの回転を合成したものとなる。
【００９０】
このようにして計算されたツール（ハンド）の現在の位置姿勢を記憶部１２の所定領域に登録する（ステップＳ１８）。
【００９１】
そして、ハンドの回転角θを変化させ、θ＋Δθに設定する（ステップＳ１９）。このときの、Δθの値については、“Ｓｔａｒｔ  ａｎｇｌｅ”のボタン２６ｂ，２６ｃによって設定された開始角度から、“Ｓｔｏｐ  ａｎｇｌｅ”のボタン２７ｂ，２７ｃによって設定された終了角度までの範囲を、“Ｎｕｍ  ａｎｇｌｅ”のボタン２８ｂ，２８ｃのボタンによって設定された分割数に従って分割することによって得られる値である。
【００９２】
ここで、
θ＞θ＿ｅｎｄ
であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。このとき、θ＿ｅｎｄは、“Ｓｔｏｐ  ａｎｇｌｅ”のボタン２７ｂ，２７ｃにより設定された角度である。
【００９３】
図１６及び図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、上述の円柱パターンによる、把持対象物体としてのＴ字管５１と二指ハンド３０との相対関係を示す。
ここで、図１６は、Ｔ字管５１に対して二指ハンド３０が初期姿勢にある状態を示す。図１６の下部はＴ字管５１の全体斜視図であり、図１６の上部に表示されたＴ字管５１の端面との対応関係を示している。図１７（Ａ）は、二指ハンド３０を初期姿勢から開始角度まで、θｓｔａｒｔ回転させた状態を示す。図１７（Ｂ）は、二指ハンド３０を開始角度から、さらにΔθ回転させた状態を示す。図１７（Ｃ）は、二指ハンド３０が開始角度θｓｔａｒｔから終了角度θｅｎｄまで回転させた状態を示す。
【００９４】
ステップＳ１０においてＹＥＳと判断された場合には、把持パターン生成処理を終了する。
ステップＳ１０においてＮＯと判断された場合には、ステップＳ７に戻って、更新された回転角に対するツールの位置姿勢を計算する。
【００９５】
ステップＳ１７で現在のツール位置姿勢を計算する際に、把持対象物体と干渉するか否かの判定を行い、干渉するものを除き、干渉しないものをステップＳ１８において登録するようにしてもよい。把持対象物体と干渉するか否かの判定については、公知の技術を適宜採用できるので、詳述しない。
【００９６】
＜等間隔把持パターン設定処理＞
次に、把持パターン設定処理のうち、等間隔把持パターン設定処理について説明する。この等間隔把持パターン設定処理は、キーボード１３ａ、マウス１３ｂによる操作入力を受け付けて、制御部１１が所定のプログラムを実行することにより、データ読み込み部２９、把持パターン指定部２４、パラメータ設定部２５、表現形式指定部２６、把持パターン生成部２７、描画部２９として機能することにより実現される。
【００９７】
この等間隔把持パターンでは、ツール座標系のＸ軸及び／又はＹ軸方向に等間隔を隔てた把持点から構成される把持パターンである。ここでは、等間隔把持パターンが第５タイプに対応する。Ｘ軸及びＹ軸方向の初期位置（Ｘｓｔａｒｔ，Ｙｓｔａｒｔ）及び終了位置（Ｘｅｎｄ，Ｙｅｎｄ）並びに把持点の間隔（ΔＸ，ΔＹ）を、予めユーザにキーボード１３ａ又はマウス１３ｂによって設定させる。ここでは、Ｘｓｔａｒｔ及びＹｓｔａｒｔが開始パラメータに対応する。また、Ｘｅｎｄ及びＹｅｎｄが終了パラメータに対応する。そして、ΔＸ及びΔＹが単位パラメータに対応する。
【００９８】
＜等間隔把持パターン生成処理＞
次に、図１８に示すフローチャートを参照して、等間隔パターン生成処理について説明する。
まず、Ｘ及びＹに、ユーザにより設定されたＸｓｔａｒｔ及びＹｓｔａｒｔをそれぞれ設定する（ステップＳ２１）。
【００９９】
次に、ツール位置姿勢を計算する（ステップＳ２２）。
把持パターンを生成する前の把持対象物体とハンドとの相対位置姿勢と、回転行列Ｒpatternと、並進ベクトルＴpatternとの関係は、図１５と同様である。
この等間隔把持パターン設定処理では、初期姿勢に対して、ツール座標系のＸ軸及びＹ軸に平行移動する。ツール座標系上で（Ｘ，Ｙ）だけ平行移動する場合には、把持パターンの回転行列Ｒpatternと並進ベクトルＴpatternは以下のように計算することができる。
【数１１】
2020188660.tif 000013
【数１２】
2020188660.tif 000014
【０１００】
このようにして計算されたツール（ハンド）の現在の位置姿勢を記憶部１２の所定領域に登録する（ステップＳ２３）。登録されたツール（ハンド）の現在の位置姿勢は、描画部２９によって表示部１４に表示される。
【０１０１】
そして、ハンドのＸ座標位置を変化させ、Ｘ＋ΔＸに設定する（ステップＳ２４）。
【０１０２】
ここで、
Ｘ＞Ｘｅｎｄ
であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。
【０１０３】
ステップＳ２５においてＮＯと判断された場合には、ステップＳ２２に戻って、更新されたＸ座標位置に対するツールの位置姿勢を計算する。
ステップＳ２５においてＹＥＳと判断された場合には、ハンドのＹ座標位置を変化させ、Ｙ＋ΔＹに設定する（ステップＳ２６）。
【０１０４】
次に、
Ｙ＞Ｙｅｎｄ
であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。
【０１０５】
ステップＳ２７においてＹＥＳであると判断された場合には、等間隔把持パターン設定処理を終了する。
ステップＳ２７においてＮＯと判断された場合には、ステップＳ２２に戻って、更新されたＹ座標位置に対するツールの位置姿勢を計算する。
ここでは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で平行移動する場合について説明したが、Ｚ軸方向又は、Ｚ軸を含めた方向に等間隔で平行移動するようにすることもできる。
また、等間隔把持パターンが適用されるのは、上述のような吸着ハンド４０に限られず、例えば、二指ハンド３０が二つの爪３１，３２により、箱の縁のように立設された壁部を両側から挟みつつ、縁に沿って移動するようなパターンであってもよい。
【０１０６】
ステップＳ２２で現在のツール位置姿勢を計算する際に、把持対象物体と干渉するか否かの判定を行い、干渉する者を除き、干渉しないものをステップＳ２３において登録するようにしてもよい。把持対象物体と干渉するか否かの判定については、公知の技術を適宜採用できるので、詳述しない。
【０１０７】
図１９は、上述の等間隔把持パターン生成処理によって生成される把持パターンを示す。把持対象物体５０の上面に吸着パッド４１を接触させた状態で、この上面に沿って吸着ハンド４０がＸ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で平行移動することによって把持パターンを構成している。
【０１０８】
上述の把持パターンを表示部１４に表示する際には、上述のようにハンドを立体的な通常表現形式で表示してもよいが、把持対象物体に対する各把持位置姿勢及び把持パターンにおけるハンドの表現形式はこれに限られない。把持位置姿勢の数が増えるとハンドの画像が重なって互いに判別しづらくなる。このため、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）では、ハンドの骨格のみを線によって表現する簡易形式で表示している。他に、把持パターンを構成するハンドの把持位置姿勢が描く軌跡の外形のみで表現する形式を採用してもよい。ユーザは、把持パターンのタイプを指定し、又はパラメータを設定する際に、入力部１３を介して表現形式を指定する。また、把持パターンを表示部１４に表示する際に、入力部１３により、ハンドの表現形式を切り替えることもできる。
ただし、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）では、分かりやすいように把持パターンを構成する把持位置姿勢のうち一部のみを表示している。図２０（Ａ）は図１０に対応し、図２０（Ｂ）は図１２に対応し、ハンドの表現が異なっている。このようにハンドを線によって簡易表示すれば、ユーザは、多数の把持パターンについて把握がしやすく、把持パターンの設定登録を効率的に行うことができる。
【０１０９】
＜把持位置姿勢保存処理＞
図２１は、把持位置姿勢保存処理の手順を示すフローチャートである。
把持位置姿勢保存部２８は、パターン生成処理によって生成された複数の把持位置姿勢は、表示部１４に図９等のように表示部１４に表示する（ステップＳ３１）。このとき、表示部１４の画面上に、表示された把持パターンの全てを保存するか、保存すべき把持位置姿勢を指定するかを選択するボタンを表示し、ユーザの選択を受け付ける。
【０１１０】
ユーザが、入力部１３を介して、全てを保存するボタンを選択すると、把持位置姿勢保存部２８は、ステップＳ３２においてＹＥＳと判断し、生成された把持パターンに含まれる全ての把持位置姿勢を把持位置姿勢データベース１２２に保存する（ステップＳ３２）。そして、保存すべき把持位置姿勢を選択するボタンを選択すると、ユーザから、入力部１３を介して、表示部１４に表示された複数の把持位置姿勢のうち、保存すべき把持位置姿勢についての選択を受け付ける（ステップＳ３４）。例えば、ユーザは、表示部１４に表示された把持位置姿勢のいずれかをクリックすることにより、保存すべき把持位置姿勢を選択する。このとき、保存しない把持位置姿勢をクリックするようにしてもよい。そして、ユーザによる保存すべき位置姿勢が選択されると、把持位置姿勢保存部２８は、ユーザの選択に従って把持パターンの構成を更新して（ステップＳ３５）、更新された把持パターンを把持位置姿勢データベース１２２に保存する。また、このとき、ユーザが、把持パターンから、把持対象物体と干渉する把持位置姿勢を除外するようにしてもよい。
【０１１１】
このように、生成された把持パターンのうち保存すべき把持位置姿勢をユーザに選択させれば、ユーザは所望の把持パターンを保存することができる。また、所望の把持位置姿勢からなる把持パターが構成できるので、分割数の設定も不要となる。
【０１１２】
図２２（Ａ）は把持対象物体としてのホルダ５４を示す。このホルダ５４に対して本実施例を適用して生成される把持パターン例を図２２（Ｂ），図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）に示す。図２３（Ｂ）はホルダ５４に対する二指ハンド３０の把持パターンが円パターンである場合、図２３（Ａ）がホルダ５４に対する二指ハンド３０の把持パターンが扇形パターンである場合、図２３（Ｂ）は回転範囲が異なる扇形パターンの場合を示す。
【０１１３】
図２４（Ａ）は把持対象物体としてのＬ字薄板５５を示す。このＬ字薄板５５に対して本実施例を適用して生成される回転把持パターン例を図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）に示す。図２４（Ｂ）はＬ字薄板５５に対する二指ハンド３０の把持パターンが扇形パターンである場合、図２４（Ｃ）は回転範囲が異なる扇形パターンの場合を示す。
【０１１４】
図２５（Ａ）は把持対象物体としてのコネクタ５６を示す。このコネクタ５６に対して本実施例を適用して生成される回転把持パターン例を図２５（Ｂ）及び図２５（Ｃ）に示す。図２５（Ｂ）はコネクタ５６の六角形状部分５６１に対する二指ハンド３０の把持パターンが円柱パターンである場合、図２５（Ｃ）はコネクタのＬ字の屈曲部分５６２に対する二指ハンド３０の把持パターンが扇形パターンの場合を示す。
【０１１５】
図２６（Ａ）は把持対象物体としてのキャパシタ５２である。図２６（Ｂ）はキャパシタ５２に対する吸着ハンド４０の把持パターンがない場合であり、図２６（Ｃ）は把持パターンが等間隔パターンである場合である。
【０１１６】
〔変形例〕
上述の実施例では、二指ハンドと吸着ハンドについて説明したが、本発明は、三指ハンド、マグネットハンド等の他のハンドに対しても適用することができ、本発明が適用できるハンドの種類はこれらに限定されない。ただし、ハンドの種類により有効なパターンは異なり得る。
また、上述の実施例では、把持パターンの例として、円柱、扇形、円又はそれらの組み合わせである回転把持パターン、そして、等間隔把持パターンについて説明したが、回転把持パターンと等間隔把持パターンを組み合わせてもよく、本発明が適用できる把持パターンはこれらに限定されない。
また、把持対象物体とハンドとは一対一対応の場合に限られず、一つの把持対象物体に対して複数種類のハンドによる把持パターンを構成するようにしてもよく。このような複数種類のハンドによる把持パターンの間に把持対象物体に応じた優先順位が設定されるようにしてもよい。
また、把持対象物体のデータ形式は、３次元ＣＡＤファイルでも点群(計測データ)でもよく、これらに限定されない。
ハンドのデータ形式は３次元ＣＡＤファイルでもユーザが指定した図形でもよく、これらに限定されない。
【０１１７】
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
把持対象物体（５１〜５６）に対するロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録装置（１）であって、
３次元的に表現された前記把持対象物体（５１〜５６）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢の設定を受け付ける把持位置姿勢設定部（２２，２３）と、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付ける把持パターン指定部（２４）と、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンド（３０，４０）の前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンドに定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転、及び、該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくともいずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成する把持パターン生成部（２７）と、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存する把持位置姿勢保存部（２８）と、
を備えた把持位置姿勢登録装置（１）。
＜発明２＞
把持対象物体（５１〜５６）に対するロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法であって、
２次元的に表現された前記把持対象物体（５１〜５６）に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢の設定を受け付けるステップ（ステップＳ１，Ｓ２）と、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップ（ステップＳ３）と、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンド（３０，４０）に定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進の少なくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む前記把持パターンを生成するステップ（ステップＳ４）と、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップ（ステップＳ５）と、
を含む把持位置姿勢登録方法。
＜発明３＞
把持対象物体（５１〜５６）に対するロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢を登録する把持位置姿勢登録方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
２次元的に表現された前記把持対象物体に対する前記ロボットハンド（３０，４０）の把持位置姿勢の設定を受け付けるステップ（ステップＳ１，Ｓ２）と、
把持位置姿勢群からなる把持パターンのタイプの指定を受け付けるステップ（ステップＳ３）と、
指定された前記タイプに応じて、設定された前記ロボットハンドの前記把持位置姿勢から、前記ロボットハンド（３０，４０）に定義されるツール座標系における所定の軸を回転軸とする回転及び該ツール座標系における所定の方向の並進のすくなくといずれか一方によって生成される前記把持位置姿勢群を含む把持パターンを生成するステップ（ステップＳ４）と、
生成された前記把持パターンを構成する前記把持位置姿勢群を保存するステップ（ステップＳ５）と、
を含むプログラム。
【符号の説明】
【０１１８】
１      把持位置姿勢登録装置
２２    初期把持位置姿勢設定部
２３    把持位置姿勢操作部
２４    把持パターン指定部
２５    パラメータ設定部
２６    表現形式指定部
２７    把持パターン生成部
２８    把持位置姿勢保存部
２９    描画部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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