JPH06218682A - 組立用ロボット - Google Patents

組立用ロボット

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JPH06218682A
JPH06218682A JP1101393A JP1101393A JPH06218682A JP H06218682 A JPH06218682 A JP H06218682A JP 1101393 A JP1101393 A JP 1101393A JP 1101393 A JP1101393 A JP 1101393A JP H06218682 A JPH06218682 A JP H06218682A
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JP
Japan
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robot
image
assembly
chuck hand
work
Prior art date
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JP1101393A
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English (en)
Inventor
Masahiro Kuboya
昌広 久保谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 チャックハンドを組立対象物の上に移す前
に、テレビカメラを組立対象物の真上に移す動作を不要
とし、ロボットの動作時間を短縮する。また、ロボット
が組立作業中にも、組立対象を監視確認できる画像認識
機能をもつ組立ロボットを提供する。 【構成】 挟持手段3の把握中心と画像入力手段1の光
軸7とを一致させて、ロボット6の外界の状況を示す画
像情報を、挟持手段3により挟持された第1の組立部材
2に設けられた貫通孔2aを通して、画像入力手段1に
入力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は産業用の組立用ロボット
に係り、特に実時間画像情報で組立対象の位置や状態を
認識する言わば視覚機能を持つ組立用ロボットに関す
る。
【0002】
【従来の技術】現在、実用されている産業用ロボットを
構造的に分類すると、3次元多関節型ロボット、水平多
関節型ロボット、垂直多関節型ロボット、直交座標型ロ
ボット等がある。3次元多関節型ロボットは、3次元空
間内で自由度の大きいアームを持つ高級ロボットに属
し、アーク熔接やスプレー塗装等の3次元空間の複雑な
動作を対象とするもので、自動車製造ラインなどで使わ
れている。
【0003】水平多関節型ロボットは、別名スカラ型ロ
ボットとも呼ばれ、水平面内に回動可能な関節を複数有
するアームを持ち、価格の割りには高機能なので、特に
部品の組立などに適している。垂直多関節型ロボット
は、垂直面内に回動可能な関節を複数有するアームを持
つロボットである。直交座標型ロボットは、ティーチン
グや位置決め制御が容易で、電子部品の自動装入などに
用いられている。
【0004】一方、コンピュータ技術及び画像処理技術
の発展により、ロボットに機械の目を持たせて、作業対
象を認識させ、判断能力を持たせることが可能となっ
た。これにより、ロボットは単に定められたプログラム
のシーケンスのみを繰り返すのではなく、外界の情報を
入力し、これを認識、理解して、発生する問題に対応で
きる能力を持つようになった。
【0005】従来の画像認識装置付水平多関節組立用ロ
ボットの例を図5に示す。同図において、基底が床面に
固定されたロボット本体6には、水平面内に回動可能な
肩関節61により、上腕部62が軸支されている。上腕
部61の先端部には、同じく水平面内に回動可能な肘関
節63により、前腕部64が軸支されている。
【0006】前腕部64の中央部から肘関節63とは反
対方向の位置に、同じく水平面内に回動可能な手首関節
65により、アクチュエータ部66が軸支されている。
アクチュエータ部66には、上下に滑動可能なチャック
ハンド13が設けられ、さらにチャックハンド13は、
組立対象物を挟持したり、解放したりできるように、開
閉可能な構造になっている。
【0007】前腕部64の手首関節65よりさらに前方
の前腕部最先端には、画像入力装置であるテレビカメラ
11が光軸を鉛直下方に向けて設置されており、ロボッ
トの外界の映像を画像信号として画像処理装置に入力す
る。
【0008】このように、ロボットのアームの最先端に
テレビカメラが設けられているのは、アームの最先端に
はテレビカメラの視界を妨げるものがなく、またテレビ
カメラの取付けが容易なためである。したがって、テレ
ビカメラレンズの光軸と、チャックハンド13の把握の
中心位置とは、水平面上で距離(X)だけ離れていた。
【0009】このような、アームの先端にテレビカメラ
を設けた水平多関節ロボットを、シャフトにワークを通
すような1軸線形組立関係の部品組立に用いた場合のロ
ボットの動作を図6に示す。ここで、1軸線形組立関係
とは、図4に示すような1つの軸を中心にいくつかの部
品を配列する構造をいう。このような組立関係はモー
タ、軸受及び自動車部品などに多用されており、部品組
立における最も一般的な形態である。
【0010】図6におけるワーク2をシャフト4に通す
組立シーケンスを(A)から(G)で順に示す。 (A)原位置(ホームポジション)からハンドリングす
るワーク2の真上にテレビカメラ11を移動し、テレビ
カメラ11でワーク2を撮影して画像信号に変換する。
次いで、画像信号を画像メモリに取り込み、画像処理装
置により、画像の特徴抽出、基準との比較、判断を行
い、ワークの有無、ワークの表裏、ワークの良否等の判
断を行う(図7(a))。
【0011】(B)この判断で問題がなければ、チャッ
クハンド13をワーク2の真上に移動する。 (C)次に、チャックハンド13をワーク2まで下降さ
せ、ワーク2を把握し、再びチャックハンド13を上昇
させる(図7(b))。
【0012】(D)次に、テレビカメラ11をシャフト
4の真上に移動する。次いで、シャフト4を撮影して、
画像処理しシャフト4の位置を認識する(図7
(c))。 (E)次に、チャックハンド13をシャフト4の真上に
移動する。
【0013】(F)次に、チャックハンド13を下降し
て、ワーク2をシャフト4に挿入する。次いで、チャッ
クハンド13を開いてワーク2を放し、チャックハンド
13を上昇する(図7(d))。 (G)次に、チャックハンド13を原位置に戻す。これ
で1サイクルの動作が終了する。 以上の動作において、チャックハンド13の水平方向の
動きは、図6に示す(a)→(b)→(c)→(d)の
経路となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の画像認識装置付組立用ロボットは、テレビカメラの
光軸とチャックハンドの把握中心とが同軸上にないため
に、チャックハンドの移動に先立ってテレビカメラを組
立対象物の真上に移動する動作が必要であり、このため
の時間損失がロボットの作業能率向上の障害となるとい
う問題点があった。
【0015】また、組立部材を認識した後、この認識デ
ータに基づいてチャックハンドを移動させていたため
に、位置ずれ等の誤差を生じ易いことや、作業中にはテ
レビカメラが対象物を離れているために確認ができない
という問題点があった。
【0016】以上の問題点に鑑み、本発明の主要な課題
は、チャックハンドの移動に先立ってテレビカメラを移
動する時間の損失をなくした組立ロボットを提供するこ
とである。また、本発明の別の課題は、ロボットの組立
作業中も組立対象物を監視確認できる画像認識機能をも
つ組立ロボットを提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明においては、第1
の組立部材を挟持する挟持手段と、第2の組立部材を拘
持または載置する保持手段と、ロボットの外界の状況を
画像情報として入力する画像入力手段と、前記画像入力
手段に入力された画像情報に基づいてロボットの外界の
状況を認識する画像認識手段とを備えてなり、前記第1
の組立部材と前記第2の組立部材とを組み立てる組立用
ロボットにおいて、前記画像入力手段は、ロボットの外
界の状況を示す画像情報を、前記挟持手段により挟持さ
れた第1の組立部材に設けられた貫通孔を通して、入力
することができることにより前記課題を解決するもので
ある。
【0018】また、本発明においては、第1の組立部材
に設けられた貫通孔に第2の組立部材を挿入するよう
に、第1の組立部材を挟持移動させることができる。ま
た、本発明においては、画像入力手段の光学系の光軸を
鉛直下方に向けて設けることができる。
【0019】
【作用】ロボットが外界を認識するための画像入力装置
であるテレビカメラを、ロボットのチャックハンドの把
握中心と同軸に設けたので、チャックハンドの移動と同
時にテレビカメラが移動できて、チャックハンドを組立
対象物の真上に移動するのに先立って、テレビカメラを
組立対象物の真上に移動するための時間損失がなくな
る。また、テレビカメラがチャックハンドの把握中心と
同軸の鉛直上方にあるので、テレビカメラとチャックハ
ンドが互いに干渉することなく、チャックハンドが挟持
した組立部材の貫通孔を通して、チャックハンドによる
組立作業を実時間で監視確認できる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、水平多関節型ロボットのアームの先端部
に設けられたチャックハンド3とテレビカメラ1との位
置関係を示す。テレビカメラ1はその光軸7が鉛直下方
に向けて設けられており、この光軸7と把握中心とが一
致するように、チャックハンド3が設けられている。こ
れによりチャックハンド3でワーク2を挟持したまま、
ワーク2に設けられた孔2aを通して載置台10に置か
れたシャフト4の映像をテレビカメラ1の入力画像とす
ることができる。なお、図1において5で示す範囲は、
孔2aを通してテレビカメラ1が撮像可能な範囲であ
る。また、ロボット本体6から、肩関節61、上腕部6
2、肘関節63、前腕部64までの構造は従来と同じな
ので説明を省略する。
【0021】図3は、本実施例のロボットの制御回路ブ
ロック図である。ロボットの外界の映像は、テレビカメ
ラ1によりビデオ信号に変換されて、次のA−D変換回
路11に入力される。A−D変換回路11は、ビデオ信
号をデジタル信号に変換して画像メモリ12にデジタル
画像情報として蓄える。画像処理CPU13は、画像メ
モリ12に蓄えられた画像情報から、画像特徴の抽出、
パターン認識、およびシーンの理解などの画像処理プロ
セスを経て、組立対象の表裏の判断、組立対象の位置の
判断などを行う。
【0022】ロボット制御CPU14は、前記画像処理
CPU13からの情報を参考にして、その制御プログラ
ムを実行し、サーボ機構15を介してアームやチャック
ハンド3等のアクチュエータ16を制御する。また、サ
ーボ機構15には、各関節の角度等のセンサ17からの
情報が入力されて、ロボット制御CPU14にデジタル
信号に変換して送られる。
【0023】次に、本実施例のロボットの動作手順を図
2を用いて説明する。組立対象は、従来例の説明である
図6と同じワーク2とシャフト4である。図2における
組立シーケンスを(イ)から(ホ)に示す。 (イ)原位置(ホームポジション)からハンドリングす
るワーク2の真上にチャックハンド3を移動し、チャッ
クハンド3と同時に移動したテレビカメラ1でワークを
撮影して画像信号に変換する。次いで、画像信号をAD
変換して画像メモリに取り込み、画像処理装置により、
画像の特徴抽出、画像認識、基準との比較、判断等を行
い、ワークの有無、ワークの表裏、ワークの良否等の判
定を行う。
【0024】(ロ)この判定で問題がなければ、チャッ
クハンド3をワーク2の真上に移動する。次いで、チャ
ックハンド3を降ろし、ワーク2を把握し、チャックハ
ンド3を上げる(図2(b))。 (ハ)次に、テレビカメラ1をシャフト4の真上に移動
する。次いで、シャフト4を撮影して、画像処理しシャ
フト4の位置を認識する。この認識の結果必要があれば
チャックハンド3の水平方向の位置を補正する。
【0025】(ニ)次に、チャックハンド3を下降し
て、ワーク2をシャフト4に挿入する。この後チャック
ハンド3を開いてワーク2を放し、チャックハンド3を
上昇する(図2(c))。 (ホ)次に、チャックハンド3を原位置に戻す。これで
1サイクルの動作が終了する。 この時のチャックハンド3の水平方向の動きは、図2
(a)に示す(e)→(f)となる。
【0026】上述のイ〜ホに示した本実施例のロボット
の動作と、前記A〜Gで示した従来のロボットの動作と
を比較すると、イ−A、ロ−C、ハ−E、ニ−F、ホ−
Gのそれぞれが対応する。これらから、従来例のBおよ
びDに相当する、チャックハンド3の移動に先立つテレ
ビカメラの移動が不要となっていることが明らかであ
る。また、チャックハンド3で挟持したワーク2の孔を
通して、シャフト4を視ることができるので、ワーク2
とシャフト4とを組立てる間も、テレビカメラ1で撮像
し画像認識することができるので、組立中の異常に対処
することができる。
【0027】以上好ましい実施例を説明したが、これは
本発明を限定するものではない。例えば、実施例では、
水平多関節型ロボットに於ける本発明の適用を示した
が、垂直多関節型ロボットはもとより、他のどのような
タイプのロボットに適用することも本発明の範囲内であ
る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャックハンドを組立対象物の真上に位置した状態で、
組立対象物をテレビカメラで視ることができる。これに
より、従来の視覚機能付ロボットのように、チャックハ
ンドを組立対象物の上に移す前に、テレビカメラを組立
対象物の真上に移す動作が不要となり、ロボットの動作
時間を短縮するという効果がある。また、本発明によれ
ば、ロボットが組立作業中にも、テレビカメラが組立対
象の映像を画像入力として取り込むことができて、組立
作業中も監視確認できる画像認識機能をもつ組立ロボッ
トを提供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】実施例のテレビカメラ取付け部の側面図
【図2】実施例の動作説明図
【図3】実施例のブロック図
【図4】組立対象の1軸線形組立関係説明図
【図5】従来のロボットの側面図
【図6】従来例の動作説明図
【図7】従来例の動作説明図
【符号の説明】
1 画像入力手段(テレビカメラ) 2 第1の組立部材(ワーク) 3 挟持手段(チャックハンド) 4 第2の組立部材(シャフト) 6 ロボット本体 7 光軸 10 載置台

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の組立部材を挟持する挟持手段と、 第2の組立部材を拘持または載置する保持手段と、 ロボットの外界の状況を画像情報として入力する画像入
    力手段と、 前記画像入力手段に入力された画像情報に基づいてロボ
    ットの外界の状況を認識する画像認識手段とを備えてな
    り、前記第1の組立部材と前記第2の組立部材とを組み
    立てる組立用ロボットにおいて、 前記画像入力手段は、ロボットの外界の状況を示す画像
    情報を、前記挟持手段により挟持された第1の組立部材
    に設けられた貫通孔を通して、入力することができるこ
    とを特徴とする組立用ロボット。
  2. 【請求項2】 請求項1において、第1の組立部材に設
    けられた貫通孔に第2の組立部材を挿入するように、第
    1の組立部材を挟持移動させることを特徴とする組立用
    ロボット。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、画像
    入力手段の光学系の光軸を鉛直下方に向けて設けたこと
    を特徴とする組立用ロボット。
JP1101393A 1993-01-26 1993-01-26 組立用ロボット Pending JPH06218682A (ja)

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