JPS58155192A - ロボツトハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、視覚装置でとらえた情報をもとに、把持対
象をハンドリングするロボットハンドの改良に関する。

従来のこの種のロボットハンドＨ１としては、例えば第
１図に示すものがある。図において、１はアーム、２は
リスト、３はパーム、４．４は一対のフィンガーで、そ
れぞれ人間の手に対応した部分を示す。

アーム１は、その軸方向、つまり矢符ａ方向および上下
左右方間へ動くようになっている。リスト２は、二叉に
なった第１リス）２ａと、これにはさまれて軸５を中心
に矢符す方向へ回転する筒状の第２リスト２ｂとより成
り、前記第１リスト２ａはアーム１に、矢符Ｃ方向へ同
軸回転可能に装着しである。パーム３は、上記第２リス
ト２ｂの中に、これと同軸的に矢符ｄ方向へ回転するよ
うに、装着しである。

上記一対のフィンガー４，４は、それぞれ＄１フィンガ
ー子４ａと第２フインガー子４ｂとより成り、両者４ａ
　、４ｂは関節軸６で矢符ｅ方向へ開閉可能にしである
。

そして、両フィンガー４．４の第２フインガー子４ｂは
、パーム３に装着し、矢符ｆ方向へ開閉するようになっ
ている。

７は、図外の制御機構に把持対象物の映像情報を送って
ロボットハンドＨ１を制御するための視覚装置である工
業用カメラ（以下ＩＴＶカメラと称する）で、フィンガ
ー４，４方向へ向けてパーム３に袋層してめる。そして
、このロボットハンドＨ１の動作は、ＩＴＶカメラ７で
観測して前記制ａ機構へ送られた把持対象物からの情報
によって制御されるようになっている。

次に、上記ロボットハンドＨＩの動作を、第２図によっ
て説明する。この図は、ある平面上にロボットハンドＨ
１の把持対象物８（立方体）が置かれ、その上方に、ロ
ボットハンドＨ０のＩＴＶカメラ７で把持対象物８を観
測し易いように、外部から照明する照明装置ｉ１９がセ
ットされている状態を示して、Ｑる。

この状態においては、ＩＴＶカメラ７でその画面１０内
に観測した映像１１は、＄３図のようになっている。

この状態からロボットハンドＨ１を操作して把持対象物
８を把持するまでには１次の手順がとられる。

まず、画面１０Ｆ’：の把持対象物８の映像１１の重心
位置が求められ、第４図のように、その重心位−が画面
ｌＯの中央にくるように、ロボットハンドＨ，が制御さ
れて移動する。ここにいう重心は二次元的な重心を意味
しており１図中ｘ印で示しである。

次に１重心位置が画面１０の中央にきても、第４図のよ
うに、フイ／ガー４，４による把持対象ａ８の把持面す
なわち、映像１１におけるｌＩＩ線りが、そのフイ／ガ
ー４．４の把持方向ｑに正対していないときは、ＩＴＶ
カメラ１、すなわちパーム３は、さらに矢符ｄ方向へ回
転し、画面ｌＯにおける映像１１が第５図の位置にくる
。つまり。

映像１１で示される把持対象物８を、画面１０上におい
て、矢符ｑ方向から把持し得る位置にくる。

このようにして、画面１０上の把持位置にくると、パー
ム３は、把持対象物８に向って一定距離平行移動して降
下し、これを把持し得る位置にくるように、あらかじめ
調整されているので、ロボットハンド？Ｉ、はそのまま
降下して把持対象物８を把持する。

このようにして、ロボットハンドＨ，は、パーム３の中
に視覚装置７を備えているので、第１に。

そのハンドＨ８が移動して観測した把持対象物８の映像
１１を情報処理して、自からを制御することができ、第
２に、ロボットのコントローラで行なう会費のあった複
雑な塵標変換を、ロボットハンドＨ１の機械的動きで代
用できるという利点をもっている。

しかしながら、上述のような従来のロボットハンドＨ０
にろっては、照明装［９がロボットノ・ンドＨ８から離
れた位置にあるため１次のような欠点がるる。。

すなわち、第１の欠点は、ロボットハンドＨ８による陰
や、把持対象物８自体によって生ずる陰のために、把持
対象物８の正確な把握が田無になることがめり、ロボッ
トハンドＨ８の効果的な利用ができないことでるり、第
２の欠点は、例えば第６図に示す把持対象物１２にめる
くほみ１３等の表面形状に関する情報は、その対象物１
２が同一色で作られている場合などには、簡単に抽出し
て把握できないため、その限りで、ロボットハンド鴫の
効果的な利用ができないことでおる。

この発明は、このような従来の欠点に着目してなされた
もので、上述のような従来の視覚装置を備えたロボット
ハンドのフィンガーに、把持対象物へスポット光等のマ
ークを投射する投光器等の光源を取り付けて構成し、か
つ前記光源の位置と、前記マークの投射方向と、投射し
たマークの映像位置とから、従来識別できなかった把持
対象物の六面形状、或いＦｉ褌米陰になって識別できな
かったその歯部分の情報をもと９′入れて、把持対象物
を正確に把−できるようにしたロボットノ・／ドを提供
するにある。

以ド、この発明を、第７図に示す実施例に基いて説明す
る。なお、第１図と同一部分には同一符号を付し、説明
は省略する。

まず構成を説明すると、この発明のロボットノ・ンドＨ
１は、第１図に示すように、パーム３に視覚装置でろる
ＩＴｖカメラ７を備えた従来のロボット・・ンド！１の
フィンガー４．４の一方に、第７図のように、光源であ
る投光器１４を取り付けて構成したところに特徴がある
。

ここで、上記投光器１４は、ロボットハンドＨ！で把持
する把持対象物へＩＴＶカメラ７の認識１標となるスポ
ット光等のマークを投射する光源である。

この投光器１４は、第７図のように、一方のフィンガー
４の第１フインガー子４ａ方向にマークを投射し得るよ
うに取り付けて°める。従って、第１フインガー子４ａ
を動かすことによって、マークの投射方向を可変できる
ようになっている。

また、把持対象物の表向形状を仰るために算出するＩＴ
Ｖカメラ７から上記マークまでの距離は、次の諸因子か
ら算出されるようになっている。すなわち、投光器１４
のｉ’ｒｖカメラ７に対する相対位置と、前記マークの
ＩＴＶカメラ７の光軸に対する投射方向と、ＩＴＶカメ
ラ７で観測した前記マークの映像位置とより算出できる
ようＶ（’、っている。

そして、算出された谷マークまでの距離情報は、果めら
れて図外のロボットハンドＨ２の制御峨構へ入力され、
そのハンドＨ２の駆動情報として処理される構成になっ
ている。

なお、上記距離の算出は、三角側量の原理を利用したも
のでろって、第８〜１０図について説明すると、次のと
おりである。

第８図および第９図は、ロボットハンドＨ２のフィンガ
ー４の投光器１４からのスポット光を■Ｔｖカメラ１で
観測している状態を示したものでるる。図中、ＹｏはＩ
　’ｒ　Ｖカメラ７の先端から投光器１４までの距離、
Ｘｏは・■Ｔｖカメラ７の光軸から投光器１４までの距
離である。このＸｏ　。

Ｙｏで投光器１４のＩＴＶカメラ７に対する相対位置が
定まる。

π／４−αは、ＩＴｖカメラ７の光軸とスポット光の光
軸とのなす角度、つまシマークの投射方向を示す。

第１０図は、第８図および第９図における把持対象物１
５上に投射されたマークをＩＴＶカメラ７で観測したと
きの画面１６を示してお９、そのψのマーク１７は第８
図の場合の見え方、マーク１８は第９図の場合の見え方
を示している。Ｘは画面１６の中心に位置するマーク１
１からマーク１８までの距離、つまりマークの映像位置
を示している。

以上の条件の下で、ＩＴＶカメラ７からマーク１７．１
８までの距離を求めると、第８図の場合は、 Ｙ、＝Ｙｏ＋Ｘ。ｔａｎ（ｇ／ｊ−ａ’）第９図の場合
は、ＩＴＶカメラ７の倍率をＫとすると、 Ｙ鱒＝Ｙ６　＋　（Ｘ６　　Ｋｉｔ　）　ｔａｉ　（Ｋ
　／　４　　（！　）で、それぞれ算出されることにな
る。

次に、上記構成に基く動作を説明する。

説明の便宜のために１．第２図の把持対象物８の位置に
、第６図に示す表面にくぼみ１３のある把持対象物１２
がある場合を考える。

この場合は、従来のように、ロボットハンドＨ２のＩＴ
Ｖカメラ７による輪郭情報だけから把持対象物１２の把
持位置を決めることができない。なぜなら、上記把持対
象物１２の向き、つまりくぼみ１３が映像画面のどちら
側にあるかを識別して把持位置と同時に把持方向を決め
る必要があるからである。

そこで、この発明のロボットハンドＨ！においては、ま
ず従来と同様、第３〜５図に示すように、輪郭だけで決
まる把持対象物１２の位置を求める。

しかし、第５図の映像状態では、把持対象物１２の輪郭
と位置は求まっても、照明装置８による外部からの照明
だけでは、第１１図の映像２０に破線で示すように、く
ほみ１・３が画面１０のどちら側、つまりＡ位置、Ｂ位
置のいずれにあるか識別できない。

従って、次の段階では、上記くぼみ１３がＡ。

Ｂのいずれの位置にあるかを１点的に調べることになる
。すなわち、パーム３の回転を含めたフィンガー４，４
の動きにより、投光器１４によるマークの投射方向を制
御しつつ、その投光器１４の位置とＩＴＶカメラ７で観
測したマークの映像位置とから、ＩＴＶカメラ７の先端
からマークまでの距離を算出する。

そして、投射された各マークまでの距離情報を果めで得
られたところの把持対象物１２の表面形状に関する情報
を制御機構に人力し、これをロボットハンドＨ２の駆動
情報とする。

上述のように、この発明は、パームに視覚装置を備えた
ロボットハンドのフィンガーに、スポット光等のマーク
を投射する投光器等の光源を取り付けて構成し、従来の
外部層重のみでは識別困難であった把持対象物の凹凸、
くぼみ等の表面形状に関する情報、或いは従来の照明だ
けでは観測できなかった把持対象物の陰の部分に関する
情報をも把握できるようにしたので、従来のロボットハ
ンドではハンドリングできなかった表向に凹凸、くぼみ
等のある把持対象物であっても、正確かつ容易にハンド
リングできるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロボットハンドの斜視図、第２図は第１
図のロボットハンドの使用状態を示１イ視図、第３図、
５＠４図および第５図は従来のロボットハンドの視覚装
置で観測した把持対象物の映像を示す図、第６図はくほ
みを有する把持対象物の斜視図、第７図はこの発明によ
るロボットハンドの斜視図、第８図乃至第１０図はこの
発明のロボットハンドにおける距離測定の原理を説明す
るだめの図、第１１図はこの発明のロボットハンドの視
覚装置で観測した把持対象物の映像を示す図でるる。 ＨＩ・・・・・・・・・従来のロボットハンドＨ２・・
・・・・・・・この発明によるロボットハンド３・・・
・・・・・・−・−パーム ４・・・・・・・・・・・・フィンガー７・・・・・・
・・・・・・視覚装置であるＩＴＶカメラ１２・・・・
・・・・・把持対象物 １４・・・・・・・・・光源である投光器代理人　葛野
悟−（ほか１名） 第１図 ５４０ 第５図　　　　　　第９図 第１０図　　　　　　　　第７１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パームに視覚装置を備えたロボットハンドのフィンガー
   に、前記視覚装置の認識目標となるマークを把持対象物
   へ投射する光源を設けて成り、かつその光源の前記視覚
   装置に°対する相対位置と、前記マークの前記視覚装置
   の光軸に対する投射方向と、前記視覚装置から観測した
   前記マークの映像位置とにより、前記把持対象物の形状
   を把握する構成にしたことを特徴とするロボットハンド
   。