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公開番号2025006026
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106560
出願日2023-06-29
発明の名称ロボットシステム、ロボット制御装置、及びロボット制御方法
出願人アズビル株式会社
代理人弁理士法人山王内外特許事務所
主分類B25J 13/08 20060101AFI20250109BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】ワークをカメラ等の計測手段で直接的に計測できるか否かということは、ロボットシステム全体のパフォーマンスに大きく影響する事項である。ワークをカメラ等の計測手段で直接的に計測できるための条件は、計測範囲内にワークが留まり続けること、である。計測範囲内にワークが留まり続けるためには、できる限り、計測手段の正面にワークが配置されていることが望ましい。
【解決手段】本開示技術に係るロボット制御装置は、ロボット(100)を制御するロボット制御装置であって、ロボット(100)は、手先に相当する箇所に物体計測手段(310)が備えられ、物体計測手段(310)の計測範囲の内にワークが存在する場合に限り、ロボット(100)への操作指示に対して、ロボット(100)の姿勢を変化させない制限をし得る、というものである。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ロボットは、手先に相当する箇所に物体計測手段が備えられ、
前記物体計測手段の計測範囲の内にワークが存在する場合に限り、前記ロボットへの操作指示に対して、前記ロボットの姿勢を変化させない制限をし得る、
ロボット制御装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記計測範囲における前記ワークの位置に応じて、前記ロボットの姿勢を変化させない制限をかける、
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記計測範囲は、安全率を考慮した境界を含む部分範囲が定義され、
前記ワークが前記部分範囲に存在する場合に、前記ロボットの姿勢を変化させない制限をかける、
請求項１又は請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記ロボットの姿勢を変化させない制限は、前記計測範囲における前記ワークの位置に応じて、段階的又は連続的に変化する、
請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記部分範囲は、前記物体計測手段の画角に基づいて定義される、
請求項３に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記物体計測手段により取得された計測データに基づいて、前記ワークの位置及び姿勢を推定する物体位置推定部を更に備える、
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
ロボットと、ロボット制御装置と、を備え、
前記ロボットは、手先に相当する箇所に物体計測手段が備えられ、
前記ロボット制御装置は、前記物体計測手段の計測範囲の内にワークが存在する場合に限り、前記ロボットへの操作指示に対して、前記ロボットの姿勢を変化させない制限をし得る、
ロボットシステム。
【請求項８】
ロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記ロボットは、手先に相当する箇所に物体計測手段が備えられ、
前記物体計測手段の計測範囲の内にワークが存在する場合に限り、前記ロボットへの操作指示に対して、前記ロボットの姿勢を変化させない制限をし得る、
ロボット制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示技術は、ロボットシステム、ロボット制御装置、及びロボット制御方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ロボットを用いた作業においては、作業に必要な位置や姿勢の情報をロボットに正確に教える必要がある。この作業は教示作業と呼ばれ、主にティーチングボックスと呼ばれる制御装置を操作して手先の位置や姿勢を移動させて記録する方法が用いられている。しかしながら、ティーチングボックスによる操作は煩雑で、動作が予測しづらく目標とする位置や姿勢を得ることが容易ではない。
【０００３】
例えば特許文献１には、操作者がロボットに対して移動させたい方向へ直接力を加えることで手先の位置や姿勢を操作することができるダイレクト教示方式のロボットに関する技術が記載されている。特許文献１に係るロボットは、直感的に操作できるため、操作性の改善が期待でき、教示作業における手間が削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平５－３０３４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像処理を適用したロボットシステム（以降、「マシンビジョンシステム」と称する）は、カメラ等の計測手段を用いて、対象物であるワークを計測する。このとき、ワークをカメラ等の計測手段で計測する条件は、マシンビジョンシステム全体のパフォーマンスに大きく影響する事項である。
ワークをカメラ等の計測手段で計測する条件は、例えば計測範囲内におけるワークの位置であり、できる限り、計測手段の正面にワークが配置されていることが望ましい。
【０００６】
計測手段がロボットの手先に取り付けられているマシンビジョンシステムにおいては、ロボットの手先の位置及び姿勢が変わると、これに連動して計測範囲内におけるワークの位置が変化する。計測手段とワークとの距離によっても大小の差はあるが、特にロボットの手先の姿勢は、変化量が微小であっても計測範囲内におけるワークの位置を大きく変え得る。そのため、ロボットの手先の姿勢操作は精密に行う必要がある。
特許文献１に例示される従来技術において、精密に姿勢を操作するためには操作者が加える力を細やかに調節する必要があり、それによる操作性の低下といった課題については記載も示唆もされておらず、教示作業における手間の削減という点について改善すべき余地がある。
本開示技術は、上記課題を鑑み、計測時のロボットの手先の姿勢を容易に教示することができるマシンビジョンシステム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】
本開示技術に係るロボット制御装置は、ロボットを制御するロボット制御装置であって、ロボットは、手先に相当する箇所に物体計測手段が備えられ、物体計測手段の計測範囲の内にワークが存在する場合に限り、ロボットへの操作指示に対して、ロボットの姿勢を変化させない制限をし得る、というものである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示技術に係るロボットシステムは上記構成を備えるため、ロボットの手先の姿勢教示を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施の形態１に係るロボットシステムの外観を示す説明図である。
図２は、実施の形態１に係るロボットシステムを構成する物体位置取得部３００の機能構成を示すブロック図である。
図３は、実施の形態１に係るロボットシステムの機能構成を示すブロック図である。
図４は、実施の形態１に係るロボット制御装置４００における移動指示演算部４２４を、更に詳細な機能ブロックで示しているブロック図である。
図５は、物体計測手段３１０の視野（ＦｏＶ）に基づいて姿勢操作制限条件を設定することを示す説明図である。
図６は、実施の形態１に係るロボット制御装置４００における従動制御模擬演算部４２２が、仮想操作量（ΔＰ）を算出することを説明するブロック図である。
図７は、実施の形態２に係る移動指示演算部４２４における姿勢操作調整部４２４ｃの詳細な機能構成を示すブロック図である。
図８は、実施の形態２に係るロボットシステムにおいて使用される物体計測手段３１０の視野（ＦｏＶ）とワーク仮想位置平面の関係を示す説明図である。
図９は、実施の形態２に係るロボットシステムにおいて導入される許容基準ベクトル及び許容角度範囲を示す説明図である。
図１０は、実施の形態３に係るロボットシステムにおける許容基準ベクトル及び許容角度範囲を示す説明図である。
図１１は、実施の形態３に係るロボットシステムにおける許容基準ベクトル及び許容角度範囲を示す説明図（特殊ケースの場合）である。
図１２は、図１１に示される特殊ケースにおいて、実際に採用する最短距離ベクトルを示す説明図である。
図１３は、実施の形態６に係るロボットシステムにおいて導入される許容基準ベクトル及び許容角度範囲を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に登場する数式において、ベクトル又は行列に関する変数は可能な限り太字で表し、スカラの変数と区別するものとする。本明細書において、スカラに対して適用されるいわゆる絶対値の記号は「絶対値」を意味し、ベクトルに対して適用されるいわゆる絶対値の記号は「ベクトルの大きさ」を意味するものとする。
また、本明細書及び図面に登場する３次元座標系は、全て右手系である。
（【００１１】以降は省略されています）

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