特許 7242856 ロボット制御システム及びロボット制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-10

(45)【発行日】2023-03-20

(54)【発明の名称】ロボット制御システム及びロボット制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20230313BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021528628

(86)(22)【出願日】2019-06-21

(86)【国際出願番号】 JP2019024823

(87)【国際公開番号】W WO2020255410

(87)【国際公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100098420

【弁理士】

【氏名又は名称】加古 宗男

(72)【発明者】

【氏名】岡本 実幸

(72)【発明者】

【氏名】菊川 祐一郎

(72)【発明者】

【氏名】大石 信夫

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－０９９３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６３９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８３８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７６３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０４５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラと、前記ロボットの動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御システムにおいて、
前記エンドエフェクタに保持したワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したときに当該ワークの下端を検出することで、当該ワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことを検出するセンサ部を備え、
前記制御部は、前記エンドエフェクタに保持したワークを前記カメラで撮像する際に、当該ワークの下端を前記センサ部が検出する位置まで下降させることで、当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記センサ部が前記ワークの下端を検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで、当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて前記ワーキングディスタンスを一定に保つ、請求項１に記載のロボット制御システム。

【請求項3】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラと、前記ロボットの動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御システムにおいて、
ワークを保持していない前記エンドエフェクタの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことを検出するセンサ部を備え、
前記制御部は、前記センサ部が前記エンドエフェクタの下端を検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、前記エンドエフェクタにワークを保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記ワークの下方への突出寸法（ΔＺ）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御システム。

【請求項4】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラと、前記ロボットの動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御システムにおいて、
前記エンドエフェクタに保持した治具の下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことを検出するセンサ部を備え、
前記制御部は、前記センサ部が前記エンドエフェクタに保持した治具の下端を検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、前記エンドエフェクタにワークを保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記ワークの下方への突出寸法（ΔＺ１）と、前記エンドエフェクタに前記治具を保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記治具の下方への突出寸法（ΔＺ２）との差分（ΔＺ１－ΔＺ２）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ１－ΔＺ２）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記エンドエフェクタで保持するワークのサイズが変わる毎に、前記ワーク撮像時の目標Ｚ座標を設定し直す、請求項２乃至４のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記エンドエフェクタを取り替える毎に、前記ワーク撮像時の目標Ｚ座標を設定し直す、請求項２乃至５のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項7】

前記制御部は、前記エンドエフェクタでワークを保持して前記撮像位置と前記作業位置へ移動させる動作を繰り返す場合に、同一経路で前記撮像位置と前記作業位置へ移動させる、請求項１乃至６のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項8】

前記センサ部は、検出対象が接触したことを検出するタッチセンサである、請求項１乃至７のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項9】

前記センサ部は、光を水平方向に向けて照射して検出対象を検出する光センサである、請求項１乃至７のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項10】

前記センサ部は、レーザ光を水平方向に向けて照射して検出対象を検出するレーザセンサである、請求項１乃至７のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項11】

前記エンドエフェクタは、ワークの上面を吸着する吸着具である、請求項１乃至１０のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項12】

前記エンドエフェクタは、ワークの側面を把持するチャックであり、ワークの側面を把持するときに当該ワークの上面に当接して当該ワークの側面の高さ方向の把持位置を一定に保つ把持位置規制部を備えている、請求項１乃至１０のいずれかに記載のロボット制御システム。

【請求項13】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラとを備え、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御方法において、
前記エンドエフェクタに保持したワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したときに当該ワークの下端を検出することで、当該ワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部で検出し、
前記エンドエフェクタに保持したワークを前記カメラで撮像する際に、当該ワークの下端を前記センサ部が検出する位置まで下降させることで、当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御方法。

【請求項14】

前記センサ部が前記ワークの下端を検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで前記ワーキングディスタンスを一定に保つ、請求項１３に記載のロボット制御方法。

【請求項15】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラとを備え、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御方法において、
ワークを保持していない前記エンドエフェクタの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部で検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、前記エンドエフェクタにワークを保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記ワークの下方への突出寸法（ΔＺ）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、
以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御方法。

【請求項16】

アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラとを備え、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御方法において、
前記エンドエフェクタに保持した治具の下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部で検出したときの前記エンドエフェクタの高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、前記エンドエフェクタにワークを保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記ワークの下方への突出寸法（ΔＺ１）と、前記エンドエフェクタに前記治具を保持したときの前記エンドエフェクタの下端からの前記治具の下方への突出寸法（ΔＺ２）との差分（ΔＺ１－ΔＺ２）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ１－ΔＺ２）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、
以後、前記ワークと同じサイズのワークを前記エンドエフェクタに保持して前記カメラで撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、前記エンドエフェクタのＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つ、ロボット制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ロボットのアーム先端のエンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラを備えたロボット制御システム及びロボット制御方法に関する技術を開示したものである。

【背景技術】

【0002】

ロボットのアーム先端のエンドエフェクタにワークを保持する毎に、そのワークの位置が少しずつ位置ずれするため、特許文献１（特開２０１８－１０３３５２号公報）に記載されているように、エンドエフェクタに保持したワークをその下方からカメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットすることで、当該ワークの位置決め精度を確保するようにしたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１０３３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、エンドエフェクタに保持したワークの下端とカメラとの間の距離であるワーキングディスタンスが変化すると、撮像画像の分解能（１ピクセル当たりの撮像部位の実際の長さ［μｍ／ピクセル］）が変化して、エンドエフェクタに保持したワークの位置を正確に認識できないため、ワーク撮像時にはワーキングディスタンスを一定に保つ必要がある。この場合、カメラの位置は固定されているため、ワーキングディスタンスを一定に保つには、ワーク撮像時のワークの下端の高さ位置を一定に保つ必要がある。

【0005】

しかし、エンドエフェクタで保持するワークのサイズは様々であるため、ワーク撮像時のワークの下端の高さ位置を一定に保つには、ワーク撮像時のエンドエフェクタの高さ位置をワークのサイズに応じて調整する必要がある。

【0006】

また、エンドエフェクタがワークの側面を把持するチャックの場合など、ワークの保持状態が異なる場合にも、ワーク撮像時のエンドエフェクタの高さ位置を適切に調整する必要がある。

【0007】

これらの調整作業は、ワークのサイズ毎やエンドエフェクタの種類毎にユーザーが行う必要があるため、ユーザーにとって甚だ手間のかかる作業となっていた。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、アーム先端のエンドエフェクタに保持したワークを所定の作業位置にセットする作業を行うロボットと、前記エンドエフェクタに保持したワークをその下方から撮像するカメラと、前記ロボットの動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記カメラから上方に所定距離離れた位置を撮像位置とし、前記ロボットのアームを動作させて前記エンドエフェクタに保持したワークの下端を前記撮像位置まで下降させた状態で当該ワークを前記カメラで撮像して、その画像を処理することで当該ワークの位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワークを所定の作業位置に位置決めしてセットする、ロボット制御システムにおいて、前記エンドエフェクタに保持したワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したときに当該ワークの下端を検出することで、当該ワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことを検出するセンサ部を備え、前記制御部は、前記エンドエフェクタに保持したワークを前記カメラで撮像する際に、当該ワークの下端を前記センサ部が検出する位置まで下降させることで、当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させて当該ワークの下端と前記カメラとの間の距離であるワーキングディスタンスを一定に保つようにしたものである。

【0009】

この構成によれば、エンドエフェクタに保持したワークの下端が撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したときに前記ワークの下端を検出することで、前記ワークの下端が前記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことを検出するセンサ部を備えているため、ワーク撮像時に当該ワークの下端を前記センサ部が検出する位置まで下降させることで、当該ワークの下端を前記撮像位置まで下降させてワーキングディスタンスを自動的に一定に保つことができて、ワークのサイズ毎やエンドエフェクタの種類毎にユーザーがワーク撮像時のエンドエフェクタの高さ位置を調整する手間のかかる作業を行わずに済む。また、アーム動作の制御精度がそれほど高くない安価なロボットを使用した場合でも、ワークの位置認識精度（位置決め精度）を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は実施例１のロボット制御システムの外観を示す正面図である。

【図2】図２は実施例１のロボット制御システムの電気的構成を示すブロック図である。

【図3】図３は実施例２のワーキングディスタンスを検出する構成を示す正面図である。

【図4】図４は実施例３のエンドエフェクタの構成を示す正面図である。

【図5】図５は実施例５のワーキングディスタンスを検出する方法を説明する正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本明細書に開示した５つの実施例１～５を説明する。

【実施例1】

【0012】

本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてロボット１１の構成を説明する。

【0013】

ロボット１１は、例えば５軸垂直多関節ロボットであり、工場フロア１２に設置された固定ベース１３と、この固定ベース１３上に第１関節軸１４（Ｊ１）を中心に回転可能に設けられた第１アーム１５と、この第１アーム１５の先端に第２関節軸１６（Ｊ２）によって旋回可能に設けられた第２アーム１７と、この第２アーム１７の先端に第３関節軸１８（Ｊ３）によって旋回可能に設けられた第３アーム１９と、この第３アーム１９の先端に第４関節軸２０（Ｊ４）によって旋回可能に設けられた手首部２１（アーム先端）と、この手首部２１に第５関節軸２２（Ｊ５）を中心に回転可能且つ交換可能に取り付けられたエンドエフェクタ２３とから構成されている。これにより、手首部２１に取り付けたエンドエフェクタ２３は、その手首部２１の関節軸である第４関節軸２０によって旋回動作するようになっている。

【0014】

この場合、エンドエフェクタ２３は、例えば、ワーク２４の上面を吸着する吸着ノズルや吸着パッド等の吸着具、ワーク２４の側面を把持するチャックのいずれであっても良く、要は、ワーク２４を吸着や把持等によって保持できるものであれば良い。尚、図１には、エンドエフェクタ２３として吸着具を使用した例を示している。

【0015】

ロボット１１の第１～第５の各関節軸１４，１６，１８，２０，２２は、それぞれサーボモータ２５～２９（図２参照）により駆動されるようになっている。図２に示すように、各サーボモータ２５～２９には、それぞれ回転角を検出するエンコーダ３１～３５が設けられ、各エンコーダ３１～３５で検出した回転角の情報がサーボアンプ３６を経由して制御部３７にフィードバックされる。これにより、制御部３７は、各エンコーダ３１～３５で検出した各サーボモータ２５～２９の回転角が各々の目標回転角と一致するようにサーボアンプ３６を介して各サーボモータ２５～２９をフィードバック制御することで、ロボット１１の各アーム１５，１７，１９と手首部２１とエンドエフェクタ２３の位置を各々の目標位置にフィードバック制御する。図２の構成例では、サーボアンプ３６は、複数のサーボモータ２５～２９をフィードバック制御する多軸アンプであるが、サーボモータ２５～２９を１台ずつ別々のサーボアンプでフィードバック制御するようにしても良い。

【0016】

ロボット１１のアーム可動領域（手首部２１先端側のエンドエフェクタ２３が移動可能な領域）内に設定された撮像位置の下方には、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４をその下方から撮像するカメラ４１が上向きにカメラ台４２上に固定されている。

【0017】

エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４をその下方からカメラ４１で撮像する際には、当該ワーク２４の下端とカメラ４１のレンズ４１ａとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤを一定に保って撮像画像の分解能（１ピクセル当たりの撮像部位の実際の長さ［μｍ／ピクセル］）を一定に保つために、カメラ４１のレンズ４１ａから上方に所定のワーキングディスタンスＷＤだけ離れた高さ位置に撮像位置を設定して、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端を撮像位置まで下降させてワーキングディスタンスＷＤを一定にした状態で当該ワーク２４をその下方からカメラ４１で撮像するようにしている。

【0018】

カメラ台４２上のうちのカメラ４１の両側には、センサ取付フレーム４３ａ，４３ｂが垂直上向きに固定され、各センサ取付フレーム４３ａ，４３ｂの上端が撮像位置よりも少し高い位置まで延びている。このセンサ取付フレーム４３ａ，４３ｂの上端付近には、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端が撮像位置まで下降したことを検出するセンサ部として、光センサ４４の投光素子４４ａと受光素子４４ｂが水平方向に対向するように取り付けられている。この光センサ４４の投光素子４４ａは、撮像位置と同じ高さ位置から光を水平方向に向けて照射してその光を受光素子４４ｂで受光するように配置され、投光素子４４ａと受光素子４４ｂとの間の水平方向に延びる光路が検出対象であるワーク２４の下端で遮られることで、ワーク２４の下端が撮像位置まで下降したことを検出するように構成されている。本実施例１では、光センサ４４の投光素子４４ａと受光素子４４ｂとの間の水平方向に延びる光路がカメラ４１の垂直上向きの光軸と直交するように構成されている。更に、本実施例１では、カメラ台４２上にカメラ４１と光センサ４４とを上述した所定の位置関係で組み付けたカメラユニットとして構成され、このカメラユニットを他のロボットにも設置可能となっている。

【0019】

以上のように構成したロボット１１の動作を制御するロボット制御ユニット５１は、図２に示すように、画像処理部４５、制御部３７及びサーボアンプ３６等を備えた構成となっている。制御部３７は、ロボット１１の各アーム１５，１７，１９と手首部２１を動作させてエンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端を撮像位置まで下降させた状態で当該ワーク２４をその下方からカメラ４１で撮像して、その画像を画像処理部４５で処理することで、エンドエフェクタ２３に対する当該ワーク２４の相対的な位置を認識し、その認識結果に基づいて当該ワーク２４を所定の作業位置に位置決めしてセットする作業を行う。更に、制御部３７は、エンドエフェクタ２３でワーク２４を保持して撮像位置と作業位置へ移動させる動作を繰り返す場合に、ロボット１１のバックラッシ（ヒステリシス）を一定にするために、同一経路で撮像位置と作業位置へ移動させる。

【0020】

ところで、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端とカメラ４１のレンズ４１ａとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤが変化すると、撮像画像の分解能（１ピクセル当たりの撮像部位の実際の長さ［μｍ／ピクセル］）が変化して、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の位置を正確に認識できないため、ワーク撮像時にはワーキングディスタンスＷＤを一定に保つ必要がある。この場合、カメラ４１の位置は固定されているため、ワーキングディスタンスＷＤを一定に保つには、ワーク撮像時のワーク２４の下端の高さ位置を一定に保つ必要がある。

【0021】

そこで、本実施例１では、制御部３７は、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４をカメラ４１で撮像する際に、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端が撮像位置まで下降したことを検出する光センサ４４の検出結果に基づいて当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させて当該ワーク２４の下端とカメラ４１のレンズ４１ａとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像する。

【0022】

この場合、制御部３７は、エンドエフェクタ２３にワーク２４を保持する毎に、毎回、光センサ４４が当該ワーク２４の下端を検出するまでエンドエフェクタ２３を下降させて当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させた状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像するようにしても良い。

【0023】

また、同じサイズのワーク２４を所定の作業位置に位置決めしてセットする作業を繰り返して行う場合には、最初に１回だけワーク２４の下端を光センサ４４で検出して当該ワーク２４をカメラ４１で撮像し、以後、同じサイズのワーク２４をエンドエフェクタ２３で保持する毎に、最初の光センサ４４の検出結果を利用してワーク２４の下端を撮像位置まで下降させて当該ワーク２４をカメラ４１で撮像するようにしても良い。

【0024】

具体的には、制御部３７は、最初にエンドエフェクタ２３に保持したワーク２４を下降させて光センサ４４が当該ワーク２４の下端を検出したときのエンドエフェクタ２３の高さ方向（Ｚ方向）の座標であるＺ座標をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定して、当該ワーク２４をカメラ４１で撮像し、以後、当該ワーク２４と同じサイズのワーク２４をエンドエフェクタ２３に保持する毎に、光センサ４４で検出する処理を省略して、ワーク２４を保持したエンドエフェクタ２３のＺ座標を目標Ｚ座標に制御することで、当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させてワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像するようにしても良い。

【0025】

この場合、ロボット１１のアーム動作は、ロボット座標系で比較的精度良く制御できるため、最初に光センサ４４がワーク２４の下端を検出したときのエンドエフェクタ２３のＺ座標をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定すれば、以後、エンドエフェクタ２３のＺ座標を目標Ｚ座標に制御することで、ワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態でワーク２４をカメラ４１で撮像することができる。この場合、制御部３７は、エンドエフェクタ２３で保持するワーク２４のサイズが変わる毎に、ワーク撮像時の目標Ｚ座標を設定し直し、また、手首部２１に取り付けたエンドエフェクタ２３を取り替える毎に、ワーク撮像時の目標Ｚ座標を設定し直すようにすれば良い。

【0026】

以上説明した本実施例１によれば、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端が撮像位置まで下降したことを検出する光センサ４４を備えているため、ワーク撮像時に光センサ４４の検出結果に基づいてワーキングディスタンスＷＤを自動的に一定に保つことができて、ユーザーがワーク２４のサイズ毎やエンドエフェクタ２３の種類毎にワーク撮像時のエンドエフェクタ２３の高さ位置を調整する手間のかかる作業を行わずに済む。また、アーム動作の制御精度がそれほど高くない安価なロボットを使用した場合でも、ワーク２４の位置認識精度（位置決め精度）を確保できる。

【0027】

しかも、カメラ台４２上にカメラ４１と光センサ４４の投光素子４４ａと受光素子４４ｂを所定の位置関係で組み付けたカメラユニットとして構成されているため、このカメラユニットを他のロボットにも設置可能であり、容易に本発明を実施できる。また、ロボット１１とカメラユニットとの間の相対的な位置関係がずれたり変更された場合でも、ユーザーがワーク撮像時のエンドエフェクタ２３の高さ位置を調整する手間のかかる作業を行わずに済む。

【0028】

尚、本実施例１では、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端が撮像位置まで下降したことを検出するセンサ部として、光センサ４４を用いたが、レーザ光を水平方向に向けて照射して検出対象を検出するレーザセンサを用いても良い。

【実施例2】

【0029】

次に、図３を用いて実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

【0030】

本実施例２では、エンドエフェクタ２３に保持したワーク２４の下端が撮像位置と同じ高さ位置まで下降したことを検出するセンサ部として、検出対象であるワーク２４の下端が接触したことを検出するタッチセンサ５２がセンサ取付フレーム４３ａの上端付近に水平に取り付けられ、このタッチセンサ５２の上面が撮像位置と同じ高さ位置となっている。タッチセンサ５２の位置は、カメラ４１の視野から外れた位置（ワーク２４の撮像に邪魔にならない位置）で、撮像位置に近い位置に設定されている。

【0031】

本実施例２では、制御部３７は、最初にエンドエフェクタ２３に保持したワーク２４を下降させて当該ワーク２４の下端をタッチセンサ５２に接触させることで、当該ワーク２４の下端をタッチセンサ５２で検出したときのエンドエフェクタ２３の高さ方向（Ｚ方向）の座標であるＺ座標をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定すると共に、当該ワーク２４を横方向に移動させて当該ワーク２４の下端を撮像位置に位置させた状態でカメラ４１で撮像し、以後、当該ワーク２４と同じサイズのワーク２４をエンドエフェクタ２３に保持する毎に、タッチセンサ５２で検出する処理を省略して、ワーク２４を保持したエンドエフェクタ２３のＺ座標を目標Ｚ座標に制御することで、当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させてワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像する。

【0032】

以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

【実施例3】

【0033】

次に、図４を用いて実施例３を説明する。但し、前記実施例１又は２と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

【0034】

本実施例３では、エンドエフェクタとして、ワーク２４の側面を把持するチャック５３を用いている。このチャック５３は、ワーク２４の側面を把持するときに当該ワーク２４の上面に当接して当該ワーク２４の側面の高さ方向の把持位置を一定に保つ把持位置規制部５４を備えている。

【0035】

このチャック５３は、把持位置規制部５４によってワーク２４の側面の高さ方向の把持位置を一定に保つことができるため、ワーク２４の上面を吸着する吸着ノズル等の吸着具を用いる場合と同様に、前記実施例１又は２で説明した制御方法によってワーク撮像時のワーキングディスタンスＷＤを一定に保つことができる。

【実施例4】

【0036】

次に、実施例４を説明する。但し、前記実施例１～３と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

【0037】

前記実施例１～３では、エンドエフェクタ２３又は５３に保持したワーク２４の下端が撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部（光センサ４４、レーザセンサ、タッチセンサ５２等）で検出するようにしたが、本実施例４では、ワーク２４を保持していないエンドエフェクタ２３又は５３の下端が記撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部（光センサ４４、レーザセンサ、タッチセンサ５２等）で検出するようにしている。

【0038】

この場合、制御部３７は、センサ部がエンドエフェクタ２３又は５３の下端を検出したときのエンドエフェクタ２３又は５３の高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、エンドエフェクタ２３又は５３にワーク２４を保持したときのエンドエフェクタ２３又は５３の下端からのワーク２４の下方への突出寸法（ΔＺ）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワーク２４と同じサイズのワーク２４をエンドエフェクタ２３又は５３に保持してカメラ４１で撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、エンドエフェクタ２３又は５３のＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させて当該ワーク２４の下端とカメラ４１との間の距離であるワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像する。

【0039】

この場合、エンドエフェクタ２３がワーク２４の上面を吸着する吸着ノズル等の吸着具である場合は、エンドエフェクタ２３にワーク２４を保持したときのエンドエフェクタ２３の下端からのワーク２４の下方への突出寸法（ΔＺ）は、ワーク２４の高さ寸法と一致する。一方、図４に示すようなチャック５３を用いる場合は、チャック５３の下端からのワーク２４の下方への突出寸法（ΔＺ）は、ワーク２４の高さ寸法よりもチャック５３の把持量分だけ小さくなる。

【0040】

以上説明した本実施例４においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

【実施例5】

【0041】

次に、図５を用いて実施例５を説明する。但し、前記実施例１～３と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

【0042】

本実施例５では、エンドエフェクタ２３に保持した治具５５の下端が撮像位置又はそれと同じ高さの位置まで下降したことをセンサ部（光センサ４４、レーザセンサ、タッチセンサ５２等）で検出するようにしている。ここで、治具５５は、例えば分解能等を測定するキャリブレーション治具であっても良いし、サンプル部品等であっても良く、要は、治具５５の高さ寸法が既知であれば良い。尚、エンドエフェクタとして、図４に示すようなチャック５３を用いる場合には、チャック５３の下端からの治具５５の下方への突出寸法（ΔＺ２）が既知であれば良い。

【0043】

この場合、制御部３７は、センサ部がエンドエフェクタ２３又は５３に保持した治具５５の下端を検出したときのエンドエフェクタ２３又は５３の高さ方向の座標であるＺ座標（Ｚ）を、エンドエフェクタ２３又は５３にワーク２４を保持したときのエンドエフェクタ２３又は５３の下端からのワーク２４の下方への突出寸法（ΔＺ１）と、エンドエフェクタ２３又は５３に治具５５を保持したときのエンドエフェクタ２３又は５３の下端からの治具５５の下方への突出寸法（ΔＺ２）との差分（ΔＺ１－ΔＺ２）だけ上方にオフセットさせたＺ座標（Ｚ＋ΔＺ１－ΔＺ２）をワーク撮像時の目標Ｚ座標に設定し、以後、前記ワーク２４と同じサイズのワーク２４をエンドエフェクタ２３又は５３に保持してカメラ４１で撮像する際に、前記センサ部で検出する処理を省略して、エンドエフェクタ２３又は５３のＺ座標を前記目標Ｚ座標に制御することで、当該ワーク２４の下端を撮像位置まで下降させて当該ワーク２４の下端とカメラ４１との間の距離であるワーキングディスタンスＷＤを一定に保った状態で当該ワーク２４をカメラ４１で撮像する。

【0044】

以上説明した本実施例５においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

【0045】

尚、本発明は、上述した各実施例１～５に限定されず、例えば、ロボット１１の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは勿論である。

【符号の説明】

【0046】

１１…ロボット、１４…第１関節軸、１５…第１アーム、１６…第２関節軸、１７…第２アーム、１８…第３関節軸、１９…第３アーム、２０…第４関節軸、２１…手首部（アーム先端）、２２…第５関節軸、２３…エンドエフェクタ、２４…ワーク、２５～２９…サーボモータ、３１～３５…エンコーダ、３６…サーボアンプ、３７…制御部、４１…カメラ、４２…カメラ台、４３ａ，４３ｂ…センサ取付フレーム、４４…光センサ（センサ部）、４４ａ…投光素子、４４ｂ…受光素子、４５…画像処理部、５１…ロボット制御ユニット、５２…タッチセンサ（センサ部）、５３…チャック（エンドエフェクタ）、５４…把持位置規制部、５５…治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】