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公開番号2025150207
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024050981
出願日2024-03-27
発明の名称ロボット制御装置、ロボット、及び、ロボット制御システム
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類B25J 9/22 20060101AFI20251002BHJP(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】物体がバラ積み状態の場合でも、その物体を把持し、嵌合する動作を実現するロボットを提供する。
【解決手段】把持する物体に関する物体情報と、物体を把持作業位置から目標作業位置に移動させた際の教示環境における物体の位置変化に関する変化情報と、目標作業位置に関する作業環境情報と、を含む教示データを記憶する記憶部と、物体情報に基づいて、教示データ中の物体と同種の物体を把持する動作を生成する動作生成部と、作業ロボットが把持した物体と作業ロボットのハンドとの物体ハンド相対関係を算出する算出部と、を備え、算出部は、作業環境情報に基づき作業ロボットと目標作業位置とのロボット目標作業位置相対関係を算出し、動作生成部は、変化情報と、物体ハンド相対関係と、ロボット目標作業位置相対関係とに基づいて、作業ロボットが把持した物体の位置変化が、教示データに含まれる位置変化に沿うように作業ロボットの動作軌道を生成する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
教示データに基づいて作業ロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
把持する物体に関する物体情報と、教示者又は教示ロボットが前記物体を把持作業位置から目標作業位置に移動させた際の教示環境における該物体の位置変化に関する変化情報と、前記目標作業位置に関する作業環境情報と、を含む教示データを記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する前記物体情報に基づいて、前記教示データ中の前記物体と同種の物体を把持する動作を生成する動作生成部と、
前記動作生成部が生成した前記動作により前記作業ロボットが把持した物体と前記作業ロボットのハンドとの物体ハンド相対関係を算出する算出部と、を備え、
前記算出部は、さらに、前記作業環境情報に基づき前記作業ロボットと前記目標作業位置とのロボット目標作業位置相対関係を算出し、
前記動作生成部は、前記変化情報と、前記物体ハンド相対関係と、前記ロボット目標作業位置相対関係とに基づいて、前記作業ロボットが把持した物体の位置変化が、前記教示データに含まれる前記位置変化に沿うように前記作業ロボットの動作軌道を生成することを特徴とするロボット制御装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
前記物体ハンド相対関係および前記ロボット目標作業位置相対関係は、相対的な位置関係であることを特徴とするロボット制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
前記算出部は、カメラで撮影した画像情報に基づき前記教示者又は前記教示ロボットが前記物体を把持作業位置から目標作業位置に移動させた際の該物体の位置変化と作業環境位置を認識し、前記物体の位置変化と前記作業環境位置に基づいて、前記変化情報を算出することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
前記算出部は、カメラで撮影した画像情報および前記物体情報に基づき前記物体を把持した瞬間の前記物体ハンド相対関係を算出し、
さらに画像情報と前記作業環境情報に基づき前記作業ロボットと作業環境の作業ロボット作業環境相対関係を算出し、
前記物体ハンド相対関係と、前記作業ロボット作業環境相対関係と、前記作業ロボットの動作軌道とに基づき、前記変化情報を算出することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載のロボット制御装置であって、
動作生成部は、前記画像情報と前記記憶部が記憶する前記物体情報に基づいて把持する物体の候補を算出し、
前記画像情報と把持物体候補の物体情報から、前記把持物体候補の周囲の障害物を検出し、
前記把持物体候補とその周囲の障害物とに基づいて、把持点位置を決定し、
前記把持点位置に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記教示データ中の前記物体と同種の物体を把持することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
動作生成部は、
把持する物体の候補とその周囲の障害物情報と嵌合動作に係る前記物体の位置変化に関する変化情報と目標作業位置の情報とに基づいて、嵌合動作の際に障害物と衝突しない把持点位置を決定し、教示データ中の前記物体と同種の物体を把持することを特徴とする。
【請求項７】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
前記記憶部は、さらに前記教示者又は前記教示ロボットが物体をピッキングする際の物体座標系におけるＴＣＰのピッキング軌道及び前記教示ロボットが把持した物体に加えた力の変化情報を記憶し、
前記動作生成部は、把持する物体の候補の位置情報とその周囲の障害物情報と教示した複数のピッキングの軌道とから、把持する物体と周囲障害物に衝突することなく該物体をピッキングする軌道を選択すると共に、
前記把持する物体の位置と前記力の変化情報とから、前記作業ロボットが把持する物品に加える力指令を算出し、
前記ピッキングの軌道と力指令の情報に基づき物品を把持することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
前記記憶部は、さらに教示環境における前記教示ロボットが前記物体に加える力の変化情報を含む教示データを記憶し、
前記動作生成部は、さらに、前記力の変化情報と、前記物体の位置変化に関する変化情報と、前記ロボット目標作業位置相対関係とに基づいて、教示データに含まれる前記教示ロボットが前記物体に加える力の方向と大きさが再現されるように作業ロボットの力を発生させることを特徴とするロボット制御装置。
【請求項９】
請求項３に記載のロボット制御装置であって、
前記算出部は、前記画像情報と前記作業環境情報に基づき前記カメラと前記目標作業位置とのロボット目標作業位置相対関係を算出し、該ロボット目標作業位置相対関係とカメラとロボットの相対関係とに基づいて、前記目標作業位置と前記ロボットの相対関係を算出することを特徴とするロボット制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のロボット制御装置であって、
教示者は物理的に接触して教示ロボットを操作し、動作を教示することを特徴とするロボット制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、教示データを用いて作業ロボットの動作を制御するロボット制御装置、それを備えたロボット、及び、ロボット制御システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ピック＆プレース、嵌合、組立などの各種作業を実施する従来の作業ロボットには、定型作業にだけ対応するものが多かったが、近年の作業ロボットには、周囲の状況に柔軟に自律対応する適応性が求められている。このような背景から、自律ロボットの制御に関する様々な技術が公開されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の請求項１には、「被把持物を把持して移動させるロボットに作業を教示するロボット教示装置であって、教示作業中に教示者により把持される第１被把持物のポーズである教示用ポーズを計測及び／又は算出する教示用ポーズ計測部と、ロボットにより把持される第２被把持物のポーズが、前記教示用ポーズと同一となるよう、前記ロボットの関節変位のシーケンスを生成するロボット動作生成部と、を備えたロボット教示装置」との記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／２６０８９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、把持対象の物体がバラ積み状態で置かれている場合や、把持対象の物体が置かれている姿勢がランダムに変わるような場合は、ロボットのハンドが周囲環境とぶつからないように把持対象の物体を把持する必要がある。そのため、ロボットが、必ずしも教示用ポーズと同一のポーズで把持対象の物体を掴めるとは限らない。また、バラ積み状態等にある物体を把持した後、把持した物体を穴に嵌合する作業を考えると、教示した把持姿勢と実際の把持姿勢が異なる場合がある。そのため、特許文献１のように教示用ポーズ通りにロボットを制御しても、嵌合する穴と把持対象の物体の位置がずれてしまう。この問題を解決するには、把持姿勢ごとに特許文献１の技術を用いて嵌合動作を教示する手法もある。しかしながら、バラ積み状態からピッキングする姿勢は多様なため、教示回数が膨大になるという別の問題が発生する。このように、特許文献１の技術では、把持対象の物体がバラ積み状態で置かれている環境下では、教示した嵌合作業を再現できない可能性が高かった。
【０００６】
そこで、本発明は、ロボットが物体を把持し、把持対象の物体に対する所望の動作を少ない教示回数で実現できるロボット制御装置、ロボット、及びロボット制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
教示データに基づいて作業ロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、把持する物体に関する物体情報と、教示者又は教示ロボットが前記物体を把持作業位置から目標作業位置に移動させた際の教示環境における該物体の位置変化に関する変化情報と、前記目標作業位置に関する作業環境情報と、を含む教示データを記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記物体情報に基づいて、前記教示データ中の前記物体と同種の物体を把持する動作を生成する動作生成部と、前記動作生成部が生成した前記動作により前記作業ロボットが把持した物体と前記作業ロボットのハンドとの物体ハンド相対関係を算出する算出部と、を備え、前記算出部は、さらに、前記作業環境情報に基づき前記作業ロボットと前記目標作業位置とのロボット目標作業位置相対関係を算出し、前記動作生成部は、前記変化情報と、前記物体ハンド相対関係と、前記ロボット目標作業位置相対関係とに基づいて、前記作業ロボットが把持した物体の位置変化が、前記教示データに含まれる前記位置変化に沿うように前記作業ロボットの動作軌道を生成するロボット制御装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のロボット制御装置によれば、把持対象の物体がバラ積み状態で置かれている場合や、置かれている姿勢がランダムに変わる場合でも、ロボットがその物体を把持して穴に嵌合する動作を少ない教示回数で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１におけるロボット制御システムの全体構成
実施例１における制御装置の構成例
実施例１における教示と再現の処理の流れ
実施例１における教示データの生成
実施例１におけるピッキング動作生成
実施例１における把持姿勢の算出
実施例１における作業環境の認識
実施例１における教示作業を再現する軌道の算出
実施例２におけるロボット制御システムの全体構成
実施例２における遠隔制御の構成例
実施例２における教示と再現の処理の流れ
実施例２における教示データの生成
実施例２における教示作業の再現
実施例３におけるロボット制御システムの全体構成
実施例３における教示と再現の処理の流れ
実施例３におけるピッキング動作生成部
実施例４におけるロボット制御システムの全体構成
ロボットの作業例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明のロボット制御装置の実施例を説明するが、それに先立ち、ロボット制御装置がロボットに実施させる作業例を、図１８を用いて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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