特許 7421076 ロボットの制御装置

(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】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】ロボットの制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20240117BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019236046

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021104550

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】奥原 啓司

(72)【発明者】

【氏名】宮越 喜浩

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０４７６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２０７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４２９３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－００１３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９４９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５６０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１３３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８５４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３８４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６８６８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／１０－１９／０６

Ａ６１Ｂ ８／１４

Ｇ０１Ｎ ２１／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

姿勢を変更可能なロボットと、前記ロボットに取り付けられ、前記姿勢の変更に応じて物体の検出範囲が変更される物体検出装置とを制御する制御装置であって、
前記ロボットの姿勢を複数の所定姿勢に変更し、それぞれの前記所定姿勢において前記物体検出装置により物体を検出させる第１制御を行う第１制御部と、
前記ロボットの姿勢を前記複数の所定姿勢に変更した際に、前記ロボットが通過した領域である第１領域を取得する第１取得部と、
前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、前記物体検出装置から前記検出された前記物体までの領域である第２領域を取得する第２取得部と、
前記第１取得部により取得された前記第１領域と前記第２取得部により取得された前記第２領域とを加えた第３領域を、前記ロボットが動作可能な動作可能領域であると判定する判定部と、
を備えるロボットの制御装置。

【請求項2】

前記第３領域に前記ロボットが収まり、且つ前記動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域を前記検出範囲が含むように前記ロボットの姿勢を変更し、前記物体検出装置により物体を検出させる第２制御を行う第２制御部を備え、
前記第１取得部は、前記第２制御部により前記第２制御を行った際に、前記第１領域を取得し、
前記第２取得部は、前記第２制御部により前記第２制御を行った際に、前記第２領域を取得する、請求項１に記載のロボットの制御装置。

【請求項3】

前記第２制御部は、前記第２制御を繰り返し行い、前記第３領域に前記ロボットが収まり、且つ前記未判定領域を前記検出範囲が含むように前記ロボットの姿勢を変更することができなくなった場合に、前記第２制御を終了する、請求項２に記載のロボットの制御装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記第２制御部が前記第２制御を終了した時に、前記ロボットが到達可能な空間に対する前記未判定領域の比率が第１比率よりも大きい場合に、前記複数の所定姿勢を前回の複数の所定姿勢から変更して、第１制御部により前記第１制御を行わせる、請求項３に記載のロボットの制御装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記ロボットが到達可能な空間に対する、前記動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域の比率が、第２比率よりも小さい場合に前記動作可能領域の判定を終了する、請求項１～４のいずれか１項に記載のロボットの制御装置。

【請求項6】

前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、前記物体検出装置から前記検出された前記物体よりも奧側に存在した領域である第４領域を取得する第３取得部を備え、
前記判定部は、前記第３取得部により取得された前記第４領域を、前記ロボットが動作不能な動作不能領域であると判定する、請求項１～５のいずれか１項に記載のロボットの制御装置。

【請求項7】

前記第３取得部は、前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、複数の前記所定姿勢において、前記物体検出装置から前記検出された共通の物体よりも奧側に存在した領域であることを条件として前記第４領域を取得する、請求項６に記載のロボットの制御装置。

【請求項8】

前記複数の所定姿勢は、前記物体検出装置から前記検出範囲の中心線が延びる方向が第１方向である第１姿勢と、前記物体検出装置から前記検出範囲の中心線が延びる方向が前記第１方向と逆方向の第２方向である第２姿勢とを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のロボットの制御装置。

【請求項9】

前記複数の所定姿勢は、前記第１姿勢から前記中心線を水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢と、前記第２姿勢から前記中心線を水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢とを含む、請求項８に記載のロボットの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットを制御して動作可能領域を判定する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットの動作空間を単位空間の集合として捉え、ロボットの手先部分を覆うボックス領域を設定し、ロボットが動作することでボックス領域の内部に全体が含まれた単位空間を安全と評価する制御装置がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－５６０２６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、特許文献１に記載の制御装置では、動作空間内の各部分が安全（動作可能領域）か否か評価するために、動作空間内の隅々までロボットを動作させる必要がある。このため、ロボットの動作可能領域を判定するまでに長時間を要するおそれがある。

【0005】

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ロボットの動作可能領域を効率的に判定することのできるロボットの制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、
姿勢を変更可能なロボットと、前記ロボットに取り付けられ、前記姿勢の変更に応じて物体の検出範囲が変更される物体検出装置とを制御する制御装置であって、
前記ロボットの姿勢を複数の所定姿勢に変更し、それぞれの前記所定姿勢において前記物体検出装置により物体を検出させる第１制御を行う第１制御部と、
前記ロボットの姿勢を前記複数の所定姿勢に変更した際に、前記ロボットが通過した領域である第１領域を取得する第１取得部と、
前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、前記物体検出装置から前記検出された前記物体までの領域である第２領域を取得する第２取得部と、
前記第１取得部により取得された前記第１領域と前記第２取得部により取得された前記第２領域とを加えた第３領域を、前記ロボットが動作可能な動作可能領域であると判定する判定部と、
を備える。

【0007】

上記構成によれば、制御装置は、姿勢を変更可能なロボットと物体検出装置とを制御する。物体検出装置は、ロボットに取り付けられ、ロボットの姿勢の変更に応じて物体の検出範囲が変更される。このため、ロボットの姿勢を変更して、物体検出装置により物体を検出させることで、ロボットの周囲の任意の方向の物体を検出することができる。さらに、物体検出装置が柱等に固定されて物体の検出範囲を変更できない構成と比較して、物体検出装置がロボットに取り付けられているため、ロボットの設置位置が変更された場合も物体検出装置により物体を検出することができる。

【0008】

ここで、第１制御部は、ロボットの姿勢を複数の所定姿勢に変更し、それぞれの所定姿勢において物体検出装置により物体を検出させる。このため、ロボットのそれぞれの所定姿勢に応じた検出範囲について、物体を検出することができる。第１取得部は、ロボットの姿勢を複数の所定姿勢に変更した際に、ロボットが通過した領域である第１領域を取得する。ロボットが通過した第１領域は、ロボットが動作可能な動作可能領域である。第２取得部は、第１制御部により第１制御を行った際に、物体検出装置から検出された物体までの領域である第２領域を取得する。物体検出装置から検出された物体までの領域は、物体が存在しなかった領域であり、ロボットが動作可能な動作可能領域である。

【0009】

そして、判定部は、第１取得部により取得された第１領域と第２取得部により取得された第２領域とを加えた第３領域を、ロボットが動作可能な動作可能領域であると判定する。このため、ロボットが通過した第１領域だけでなく、物体検出装置から検出された物体まで物体が存在しなかった第２領域も、動作可能領域であると判定することができる。したがって、ロボットの制御装置は、ロボットの動作可能領域を効率的に判定することができる。

【0010】

第２の手段では、前記第３領域に前記ロボットが収まり、且つ前記動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域を前記検出範囲が含むように前記ロボットの姿勢を変更し、前記物体検出装置により物体を検出させる第２制御を行う第２制御部を備え、前記第１取得部は、前記第２制御部により前記第２制御を行った際に、前記第１領域を取得し、前記第２取得部は、前記第２制御部により前記第２制御を行った際に、前記第２領域を取得する。

【0011】

上記構成によれば、第２制御部は、第３領域にロボットが収まり、且つ動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域を物体検出装置の検出範囲が含むようにロボットの姿勢を変更し、物体検出装置により物体を検出させる。このため、動作可能領域の中からロボットが出ない安全な状態で、未判定領域について物体を検出することができる。第１取得部は、第２制御部により第２制御を行った際に、動作可能領域である上記第１領域を取得する。第２取得部は、第２制御部により第２制御を行った際に、動作可能領域である上記第２領域を取得する。そして、判定部は、第１領域と第２領域とを加えた第３領域を、ロボットが動作可能な動作可能領域であると判定する。このため、動作可能領域であると判定された領域内でロボットを安全に動作させつつ、動作可能領域を拡張することができる。

【0012】

第２制御部が第２制御を繰り返し行うことで、動作可能領域が拡張し、未判定領域が縮小する。しかし、いずれは、動作可能領域の中からロボットが出ない状態では、未判定領域を検出範囲が含むようにロボットの姿勢を変更することができなくなる。

【0013】

この点、第３の手段では、前記第２制御部は、前記第２制御を繰り返し行い、前記第３領域に前記ロボットが収まり、且つ前記未判定領域を前記検出範囲が含むように前記ロボットの姿勢を変更することができなくなった場合に、前記第２制御を終了する。こうした構成によれば、第２制御部が第２制御を繰り返し行うことで、動作可能領域を拡張し、未判定領域を縮小させることができる。そして、動作可能領域を拡張することができなくなった場合に、第２制御を終了することができる。

【0014】

第２制御を終了しても、ロボットが到達可能な空間に対する未判定領域の比率が第１比率よりも大きいことがある。この場合は、第１制御を行った際に動作可能領域であると判定した領域の大きさが不十分であったため、第３領域にロボットが収まり且つ未判定領域を検出範囲が含むようにロボットの姿勢を変更することが困難となったおそれがある。

【0015】

この点、第４の手段では、前記判定部は、前記第２制御部が前記第２制御を終了した時に、前記ロボットが到達可能な空間に対する前記未判定領域の比率が第１比率よりも大きい場合に、前記複数の所定姿勢を前回の複数の所定姿勢から変更して、第１制御部により前記第１制御を行わせる。こうした構成によれば、第１制御部により第１制御を再度行わせることにより、第３領域を拡張することができる。したがって、第２制御において、第３領域にロボットが収まり且つ未判定領域を検出範囲が含むように、ロボットの姿勢を変更し易くなる。

【0016】

第５の手段は、
姿勢を変更可能なロボットと、前記ロボットに取り付けられ、前記姿勢の変更に応じて物体の検出範囲が変更される物体検出装置とを制御する制御装置であって、
前記ロボットの姿勢を複数の所定姿勢に変更し、それぞれの前記所定姿勢において前記物体検出装置により物体を検出させる第１制御を行う第１制御部と、
前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、前記物体検出装置から前記検出された前記物体までの領域を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記領域を、前記ロボットが動作可能な動作可能領域であると判定する判定部と、
を備える。

【0017】

上記構成によれば、ロボットが通過した領域である第１領域を第１取得部が取得し、動作可能領域に第１領域を加える点を除いて、第１の手段と同様の作用効果を奏することができる。こうした構成によっても、第１制御部により第１制御を行った際に、物体検出装置から検出された物体までの領域を、動作可能領域であると判定することができる。したがって、ロボットが通過した領域だけを動作可能領域であると判定する構成と比較して、ロボットの制御装置は、ロボットの動作可能領域を効率的に判定することができる。

【0018】

ロボットが到達可能な空間に対して、動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域が小さくなれば、動作可能領域を拡張する余地が小さくなる。

【0019】

この点、第６の手段では、前記判定部は、前記ロボットが到達可能な空間に対する、前記動作可能領域であるか否か判定されていない領域である未判定領域の比率が、第２比率よりも小さい場合に前記動作可能領域の判定を終了する。こうした構成によれば、動作可能領域を拡張する余地が小さくなった場合に動作可能領域の判定を終了することができ、動作可能領域の判定終了までの時間が長くなることを抑制することができる。

【0020】

物体検出装置により物体が検出された場合、その物体が障害となってロボットはその物体よりも奧側の領域へ移動できないことが多い。

【0021】

この点、第７の手段では、前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、前記物体検出装置から前記検出された前記物体よりも奧側に存在した領域である第４領域を取得する第３取得部を備え、前記判定部は、前記第３取得部により取得された前記第４領域を、前記ロボットが動作不能な動作不能領域であると判定する。こうした構成によれば、物体検出装置から、検出された物体よりも奧側に存在する領域を、動作不能領域であると容易に判定することができ、未判定領域を効率的に縮小することができる。

【0022】

物体検出装置により物体が検出され、１方向からは物体が奥まで続いているか否か分からない場合に、例えばその物体が板状であってロボットがその物体よりも奧側の領域へ移動できることがある。

【0023】

この点、第８の手段では、前記第３取得部は、前記第１制御部により前記第１制御を行った際に、複数の前記所定姿勢において、前記物体検出装置から前記検出された共通の物体よりも奧側に存在した領域であることを条件として前記第４領域を取得する。こうした構成によれば、複数の所定姿勢に応じた検出範囲で検出された共通の物体よりも奧側に存在した領域であることを条件として第４領域が取得される。すなわち、１つの所定姿勢に応じた検出範囲でのみ検出された物体よりも奧側に存在した領域は、第４領域として取得されない。したがって、ロボットが物体よりも奧側の領域へ移動できる場合に、物体の奧側の領域を動作不能領域であると判定することを抑制することができる。

【0024】

第９の手段では、前記複数の所定姿勢は、前記物体検出装置から前記検出範囲の中心線が延びる方向が第１方向である第１姿勢と、前記物体検出装置から前記検出範囲の中心線が延びる方向が前記第１方向と逆方向の第２方向である第２姿勢とを含む。

【0025】

上記構成によれば、複数の所定姿勢は、物体検出装置から検出範囲の中心線が延びる方向が第１方向である第１姿勢を含んでいる。このため、第１姿勢では、物体検出装置から検出範囲の中心線が第１方向に延びる状態で、物体を検出することができる。また、複数の所定姿勢は、物体検出装置から検出範囲の中心線が延びる方向が第１方向と逆方向の第２方向である第２姿勢を含んでいる。このため、第２姿勢では、物体検出装置から検出範囲の中心線が第１方向と逆方向の第２方向に延びる状態で、物体を検出することができる。したがって、第１姿勢と第２姿勢とで、ロボットの周囲において互いに逆方向の動作可能領域を判定することができ、ロボットの動作可能領域を効率的に判定することができる。

【0026】

第１０の手段では、前記複数の所定姿勢は、前記第１姿勢から前記中心線を水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢と、前記第２姿勢から前記中心線を水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢とを含む。こうした構成によれば、第１姿勢及び第２姿勢における物体の検出範囲を中心として、検出範囲を水平方向及び垂直方向に回転させることができる。したがって、ロボットの周囲において検出範囲の重複を抑制しつつ多くの方向で物体を検出することができ、ロボットの動作可能領域を効率的に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】ロボット及びカメラの斜視図

【図2】動作可能領域設定の手順を示すフローチャート

【図3】ロボットの第２姿勢を示す斜視図

【図4】ロボットの複数の所定姿勢の変更例を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、ユーザ（人）と協働して作業を行う協働ロボットに具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。協働ロボットでは、作業空間が流動的に変化し、周囲の障害物に関するＣＡＤ情報が存在しないことから、周囲の動作可能な領域を取得する必要がある。

【0029】

図１に示すように、ロボット１０は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットであり、基台（ベース）１１とアーム１０Ａとを備えている。アーム１０Ａの隣り合うリンクは、順に関節を介して相対回転可能に連結されている。各関節は、各関節に対応する各モータにより駆動される。

【0030】

リンク１６には、カメラ２０が取り付けられている。リンク１６は、アーム１０Ａの先端近くのリンク、詳しくは先端から２番目のリンクである。カメラ２０は、ステレオカメラであり、所定の撮影範囲を撮影する。すなわち、カメラ２０（物体検出装置）は、所定の検出範囲の物体を検出する。カメラ２０の撮影範囲（検出範囲）は、ロボット１０の姿勢の変更に応じて変更される。なお、カメラ２０が広角レンズを採用すれば撮影範囲が広くなるが、物体の検出精度が低下する。このため、カメラ２０は広角レンズを採用しておらず、カメラ２０の撮影範囲は限られている。

【0031】

基台１１の内部には、ロボット１０及びカメラ２０を制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０（ロボットの制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び入出力インターフェース等を備えるコンピュータとして構成されている。ロボット１０の各関節には、各関節の回転角度を検出するエンコーダがそれぞれ設けられている。すなわち、エンコーダは、アーム１０Ａの制御点の位置及び姿勢（以下、「アーム１０Ａの位置及び姿勢」という）を検出する。制御点は、アーム１０Ａの先端の中央に設定されている。

【0032】

制御装置３０は、キャリブレーションにより、アーム１０Ａとカメラ２０との位置関係、例えば制御点の位置及び姿勢とカメラ２０の軸方向との関係等を予め取得している。

【0033】

制御装置３０は、アーム１０Ａに作用する外力に従って、アーム１０Ａの位置及び姿勢を制御する。そして、制御装置３０は、アーム１０Ａに作用する外力がなくなった時のアーム１０Ａの位置及び姿勢を保持する。すなわち、ロボット１０は、ユーザによりアーム１０Ａの位置及び姿勢を変更して保持可能である。本実施形態では、ユーザは、ダイレクトティーチによりアーム１０Ａを直接掴んで移動させることができ、そしてアーム１０Ａの位置及び姿勢を教示することができる。制御装置３０は、教示されたアーム１０Ａの位置及び姿勢を再現するように、アーム１０Ａの動作を制御する。なお、制御装置３０は、第１制御部、第２制御部、第１取得部、第２取得部（取得部）、第３取得部、及び判定部の機能を実現する。

【0034】

図２は、動作可能領域設定の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、Ｓ１０の処理を除いて制御装置３０により実行される。

【0035】

まず、ユーザはカメラ２０により撮影を行わせるアーム１０Ａの複数の所定姿勢を教示し、制御装置３０はアーム１０Ａの姿勢を複数の所定姿勢に変更した際に、アーム１０Ａが通過した通過領域Ｒｍ（第１領域）を取得する（Ｓ１０）。複数の所定姿勢は、図１に示すように、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが延びる方向が水平の所定方向Ｄ１（第１方向）である第１姿勢を含む。また、複数の所定姿勢は、図３に示すように、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが延びる方向が所定方向Ｄ１と逆方向の水平の所定方向Ｄ２（第２方向）である第２姿勢を含む。さらに、複数の所定姿勢は、第１姿勢から中心線Ｃを水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢と、第２姿勢から中心線Ｃを水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢とを含む。詳しくは、第１姿勢から、中心線Ｃを水平方向に±９０°の範囲、垂直方向に±９０°の範囲で回転させる。同様に、第２姿勢から、中心線Ｃを水平方向に±９０°の範囲、垂直方向に±９０°の範囲で回転させる。そして、アーム１０Ａの姿勢を複数の所定姿勢に変更した際に、アーム１０Ａの寸法、姿勢、及び動作軌道に基づいて、アーム１０Ａが通過した通過領域Ｒｍを取得する。

【0036】

続いて、カメラ２０により撮影を行わせるアーム１０Ａの姿勢を設定する（Ｓ１１）。具体的には、上記複数の所定姿勢及び複数の所定姿勢の間の姿勢が順に実現されるように、アーム１０Ａの水平に回転する所定関節及び垂直に回転する所定関節を回転させて、アーム１０Ａの今回の姿勢を設定する。このとき、カメラ２０により毎回撮影する際に撮影範囲に隙間ができないように、アーム１０Ａの姿勢を毎回所定量ずつ変えて設定する。

【0037】

続いて、カメラ２０により撮影を行わせる（Ｓ１２）。すなわち、今回のアーム１０Ａの姿勢に応じた撮影範囲の物体を、カメラ２０により撮影させる。

【0038】

続いて、撮影範囲において物体が存在しなかった領域である非存在領域Ｒｅ（第２領域）を取得する（Ｓ１３）。詳しくは、カメラ２０による撮影画像に基づいて、撮影範囲においてカメラ２０から撮影された物体までの領域、すなわち物体が存在しなかった領域である非存在領域Ｒｅを取得する。すなわち、撮影範囲においてカメラ２０から物体までの領域には物体が存在していないため、その領域を非存在領域Ｒｅとして取得する。

【0039】

続いて、今回取得した非存在領域Ｒｅを、前回までに取得した非存在領域Ｒｅの全体に追加する（Ｓ１４）。

【0040】

続いて、教示した複数の所定姿勢及び複数の所定姿勢の間の全姿勢において、姿勢設定（Ｓ１１）及びカメラ２０による撮影（Ｓ１２）が終了したか否か判定する（Ｓ１５）。この判定において、全姿勢において姿勢設定及び撮影が終了していないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１１の処理から再度実行する。

【0041】

一方、Ｓ１５の処理において、全姿勢において姿勢設定及び撮影が終了したと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、動作可能領域Ｒｓ及び動作不能領域Ｒｘを設定する（Ｓ１６）。具体的には、初期設定において、アーム１０Ａが到達可能な空間（以下、「到達可能空間Ｓａ」という）は、全て未判定領域Ｒｕに設定されている。未判定領域Ｒｕは、到達可能空間Ｓａ（動作空間）において、アーム１０Ａが動作可能な動作可能領域Ｒｓであるか否か判定されていない領域である。撮影範囲において、撮影された物体よりも奧側に存在した領域である奧側領域Ｒｄ（第４領域）を取得する。そして、取得した上記通過領域Ｒｍと取得した上記非存在領域Ｒｅの全体とを、動作可能領域Ｒｓ（第３領域）に設定する、すなわち動作可能領域Ｒｓであると判定する。また、撮影された物体が存在した領域と取得した奧側領域Ｒｄとを、動作不能領域Ｒｘに設定する、すなわち動作不能領域Ｒｘであると判定する。なお、到達可能空間Ｓａにおいて、動作可能領域Ｒｓ及び動作不能領域Ｒｘのいずれにも設定されていない領域は、未判定領域Ｒｕのままである。

【0042】

続いて、動作可能領域設定の終了条件が成立したか否か判定する（Ｓ１７）。具体的には、到達可能空間Ｓａに対する未判定領域Ｒｕの比率（Ｒｕ／Ｓａ）が、所定比率Ｒｒ（第１比率、第２比率）よりも小さい場合（Ｒｕ／Ｓａ＜Ｒｒ）に終了条件が成立したと判定し、比率（Ｒｕ／Ｓａ）が所定比率Ｒｒよりも大きい場合（Ｒｕ／Ｓａ＞Ｒｒ）に終了条件が成立していないと判定する。所定比率Ｒｒは、到達可能空間Ｓａに対して未判定領域Ｒｕが十分に小さくなったことを判定する比率であり、例えば「０．１」に設定されている。この判定において、動作可能領域設定の終了条件が成立したと判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）、すなわち動作可能領域Ｒｓの設定（判定）を終了する。

【0043】

一方、Ｓ１７の判定において、動作可能領域設定の終了条件が成立していないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、動作可能領域Ｒｓの拡張に用いる複数の所定姿勢を教示する（Ｓ１８）。具体的には、制御装置３０は、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり、且つ未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの複数の所定姿勢を教示する。詳しくは、制御装置３０は、既に設定した動作可能領域Ｒｓ内でアーム１０Ａの姿勢を変更してカメラ２０により未判定領域Ｒｕの一部を撮影できるように、複数の所定姿勢を教示する。そして、アーム１０Ａの姿勢を複数の所定姿勢に変更する際に、アーム１０Ａの寸法、姿勢、及び動作軌道に基づいて、アーム１０Ａが通過する通過領域Ｒｍを取得する。

【0044】

続いて、非存在領域追加ルーチンを実行する（Ｓ１９）。非存在領域追加ルーチンは、Ｓ１１～Ｓ１５の処理と同一の処理である。

【0045】

続いて、動作可能領域Ｒｓを拡張することが可能であるか否か判定する（Ｓ２０）。具体的には、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり、且つ未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの複数の所定姿勢を教示することができなくなったか否か判定する。この判定において、動作可能領域Ｒｓを拡張することが可能であると判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、Ｓ１８の処理から再度実行する。

【0046】

一方、Ｓ２０の処理において、動作可能領域Ｒｓを拡張することが可能でないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、動作可能領域Ｒｓ及び動作不能領域Ｒｘを設定する（Ｓ２１）。Ｓ２１の処理は、Ｓ１６の処理と同一である。

【0047】

続いて、動作可能領域設定の終了条件が成立したか否か判定する（Ｓ２２）。Ｓ２２の処理は、Ｓ１７の処理と同一である。この判定において、動作可能領域設定の終了条件が成立していないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ１０の処理から再度実行する。

【0048】

一方、動作可能領域設定の終了条件が成立したと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）、すなわち動作可能領域Ｒｓの設定（判定）を終了する。

【0049】

なお、Ｓ１０，Ｓ１８の処理が第１取得部としての処理に相当し、Ｓ１１、Ｓ１２、及びＳ１５の処理が第１制御部としての処理に相当し、Ｓ１３，Ｓ１４の処理が第２取得部としての処理に相当し、Ｓ１６，Ｓ２１の処理が判定部及び第３取得部としての処理に相当し、Ｓ１７，Ｓ２２の処理が判定部としての処理に相当し、Ｓ１８～Ｓ２０の処理が第２制御部としての処理に相当する。

【0050】

上記Ｓ１６の処理では、カメラ２０により撮影された物体が存在する場合、その物体が障害となってアーム１０Ａはその物体よりも奧側の領域へ移動できないことが多い。そこで、撮影範囲において、撮影された物体よりも奧側に存在した奧側領域Ｒｄを、動作不能領域Ｒｘに設定している。

【0051】

上記Ｓ１７の処理では、到達可能空間Ｓａに対して未判定領域Ｒｕが小さくなれば、動作可能領域Ｒｓを拡張する余地が小さくなる。そこで、到達可能空間Ｓａに対する未判定領域Ｒｕの比率（Ｒｕ／Ｓａ）が、所定比率Ｒｒよりも小さい場合（Ｒｕ／Ｓａ＜Ｒｒ）に終了条件が成立したと判定し、比率（Ｒｕ／Ｓａ）が所定比率Ｒｒよりも大きい場合（Ｒｕ／Ｓａ＞Ｒｒ）に終了条件が成立していないと判定している。

【0052】

上記Ｓ２０の処理では、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を繰り返し行うことで、動作可能領域Ｒｓが拡張し、未判定領域Ｒｕが縮小する。しかし、いずれは、動作可能領域Ｒｓの中からアーム１０Ａが出ない状態では、未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの姿勢を変更することができなくなる。そこで、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を繰り返し行い、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり、且つ未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの複数の所定姿勢を教示することができなくなった場合に、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を終了している。

【0053】

上記Ｓ２２の処理では、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を繰り返し行っても、到達可能空間Ｓａに対する未判定領域Ｒｕの比率が所定比率Ｒｒよりも大きいことがある。この場合は、Ｓ１０～Ｓ１６の処理を行った際に動作可能領域Ｒｓであると判定した領域の大きさが不十分であったため、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり且つ未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの姿勢を変更することが困難となったおそれがある。そこで、Ｓ１８～Ｓ２１の処理を終了した時に、到達可能空間Ｓａに対する未判定領域Ｒｕの比率が所定比率Ｒｒよりも大きい場合に、複数の所定姿勢を前回の複数の所定姿勢から変更して（Ｓ１０）、Ｓ１１～Ｓ１６の処理を再度行わせている。

【0054】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0055】

・カメラ２０は、ロボット１０のアーム１０Ａに取り付けられ、アーム１０Ａの姿勢の変更に応じて物体の撮影範囲が変更される。このため、アーム１０Ａの姿勢を変更して、カメラ２０により物体を撮影させることで、ロボット１０の周囲の任意の方向の物体を撮影することができる。さらに、カメラ２０が柱等に固定されて物体の撮影範囲を変更できない構成と比較して、カメラ２０がアーム１０Ａに取り付けられているため、ロボット１０の設置位置が変更された場合もカメラ２０により物体を撮影することができる。

【0056】

・制御装置３０（第１制御部）は、アーム１０Ａの姿勢を複数の所定姿勢に変更し、それぞれの所定姿勢においてカメラ２０により物体を撮影させる。このため、アーム１０Ａのそれぞれの所定姿勢に応じた撮影範囲について、物体を撮影することができる。

【0057】

・制御装置３０（判定部）は、取得された通過領域Ｒｍと取得された非存在領域Ｒｅとを加えた領域を、動作可能領域Ｒｓであると判定する。このため、アーム１０Ａが通過した通過領域Ｒｍだけでなく、カメラ２０から撮影された物体まで物体が存在しなかった非存在領域Ｒｅも、動作可能領域Ｒｓであると判定することができる。したがって、ロボット１０の制御装置３０は、アーム１０Ａの動作可能領域Ｒｓを効率的に判定することができる。

【0058】

・制御装置３０（第２制御部）は、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり、且つ未判定領域Ｒｕをカメラ２０の撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの姿勢を変更し、カメラ２０により物体を撮影させる。このため、動作可能領域Ｒｓの中からアーム１０Ａが出ない安全な状態で、未判定領域Ｒｕについて物体を撮影することができる。そして、制御装置３０、通過領域Ｒｍと非存在領域Ｒｅとを加えた領域を、動作可能領域Ｒｓであると判定する。このため、動作可能領域Ｒｓであると判定された領域内でアーム１０Ａを安全に動作させつつ、動作可能領域Ｒｓを拡張することができる。

【0059】

・制御装置３０は、Ｓ１８，Ｓ１９の処理（第２制御）を繰り返し行い、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり、且つ未判定領域Ｒｕを撮影範囲が含むようにアーム１０Ａの姿勢を変更することができなくなった場合に、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を終了する。こうした構成によれば、制御装置３０がＳ１８，Ｓ１９の処理を繰り返し行うことで、動作可能領域Ｒｓを拡張し、未判定領域Ｒｕを縮小させることができる。そして、動作可能領域Ｒｓを拡張することができなくなった場合に、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を終了することができる。

【0060】

・制御装置３０は、Ｓ１８，Ｓ１９の処理を終了した時に、アーム１０Ａが到達可能な空間に対する未判定領域Ｒｕの比率が所定比率Ｒｒ（第１比率）よりも大きい場合に、複数の所定姿勢を前回の複数の所定姿勢から変更して、Ｓ１１～Ｓ１６の処理を行わせる。こうした構成によれば、Ｓ１１～Ｓ１６の処理を再度行わせることにより、動作可能領域Ｒｓを拡張することができる。したがって、Ｓ１８，Ｓ１９の処理において、動作可能領域Ｒｓにアーム１０Ａが収まり且つ未判定領域Ｒｕを撮影範囲が含むように、アーム１０Ａの姿勢を変更し易くなる。

【0061】

・制御装置３０は、到達可能空間Ｓａに対する未判定領域Ｒｕの比率が、所定比率Ｒｒ（第２比率）よりも小さい場合に動作可能領域Ｒｓの判定を終了する。こうした構成によれば、動作可能領域Ｒｓを拡張する余地が小さくなった場合に動作可能領域Ｒｓの判定を終了することができ、動作可能領域Ｒｓの判定終了までの時間が長くなることを抑制することができる。

【0062】

・制御装置３０は、Ｓ１１，Ｓ１２の処理を行った際に、カメラ２０から撮影された物体よりも奧側に存在した奧側領域Ｒｄを取得し、取得された奧側領域Ｒｄを動作不能領域Ｒｘであると判定する。こうした構成によれば、カメラ２０から、撮影された物体よりも奧側に存在する領域を、動作不能領域Ｒｘであると容易に判定することができ、未判定領域Ｒｕを効率的に縮小することができる。

【0063】

・複数の所定姿勢は、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが延びる方向が所定方向Ｄ１である第１姿勢を含んでいる。このため、第１姿勢では、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが所定方向Ｄ１に延びる状態で、物体を撮影することができる。また、複数の所定姿勢は、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが延びる方向が所定方向Ｄ１と逆方向の所定方向Ｄ２である第２姿勢を含んでいる。このため、第２姿勢では、カメラ２０から撮影範囲の中心線Ｃが所定方向Ｄ１と逆方向の所定方向Ｄ２に延びる状態で、物体を撮影することができる。したがって、第１姿勢と第２姿勢とで、ロボット１０の周囲において互いに逆方向の動作可能領域Ｒｓを判定することができ、アーム１０Ａの動作可能領域Ｒｓを効率的に判定することができる。

【0064】

・複数の所定姿勢は、第１姿勢から中心線Ｃを水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢と、第２姿勢から中心線Ｃを水平方向及び垂直方向に回転させた姿勢とを含む。こうした構成によれば、第１姿勢及び第２姿勢における物体の撮影範囲を中心として、撮影範囲を水平方向及び垂直方向に回転させることができる。したがって、ロボット１０の周囲において撮影範囲の重複を抑制しつつ多くの方向で物体を撮影することができ、アーム１０Ａの動作可能領域Ｒｓを効率的に判定することができる。

【0065】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0066】

・制御装置３０は、到達可能空間Ｓａに対する動作可能領域Ｒｓの比率が、所定比率Ｒｒ２よりも大きい場合に動作可能領域Ｒｓの判定を終了してもよい。所定比率Ｒｒ２は、到達可能空間Ｓａに対して動作可能領域Ｒｓが十分に大きくなったことを判定する比率であり、例えば「０．８」に設定されている。

【0067】

・図４は、アーム１０Ａの複数の所定姿勢の変更例を示す斜視図である。図４に示す姿勢からリンク１２を水平に回転させた各姿勢を、アーム１０Ａの複数の所定姿勢として教示することもできる。こうした構成によっても、ロボット１０の周囲をカメラ２０により効率的に撮影することができ、ひいては動作可能領域Ｒｓを効率的に判定することができる。

【0068】

・図２のＳ１０の処理において、ダイレクトティーチに代えて、ユーザがティーチングペンダント（操作器）を操作して、アーム１０Ａの複数の所定姿勢を教示することもできる。また、Ｓ１０の処理において、ユーザが複数の所定姿勢を教示するのではなく、制御装置３０は予め設定された複数の所定姿勢を用いてもよい。

【0069】

・制御装置３０は、図２のＳ１０の処理の実行中にアーム１０Ａが通過した通過領域Ｒｍ（第１領域）を取得することに代えて、Ｓ１１～１５の処理の実行中に通過領域Ｒｍを取得してもよい。

【0070】

・制御装置３０は、図２において、Ｓ２０の処理に代えて、Ｓ１８，Ｓ１９の処理が所定回数行われたか否か判定し、Ｓ１８，Ｓ１９の処理が所定回数行われた時点でＳ１８，Ｓ１９の処理を終了することもできる。

【0071】

・制御装置３０は、図２において、Ｓ２２の処理を省略し、Ｓ２１の処理が終了した時点で動作可能領域Ｒｓの設定を終了することもできる。

【0072】

・カメラ２０により物体が撮影され、１方向からは物体が奥まで続いているか否か分からない場合に、例えばその物体が板状であってアーム１０Ａがその物体よりも奧側の領域へ移動できることがある。そこで、制御装置３０（第３取得部）は、Ｓ１１～Ｓ１５の処理を行った際に、複数の所定姿勢において、カメラ２０から撮影された共通の物体よりも奧側に存在した領域であることを条件として奧側領域Ｒｄを取得してもよい。こうした構成によれば、複数の所定姿勢に応じた撮影範囲で撮影された共通の物体よりも奧側に存在した領域であることを条件として奧側領域Ｒｄが取得される。すなわち、１つの所定姿勢に応じた撮影範囲でのみ撮影された物体よりも奧側に存在した領域は、奧側領域Ｒｄとして取得されない。したがって、アーム１０Ａが物体よりも奧側の領域へ移動できる場合に、物体の奧側の領域を動作不能領域Ｒｘであると判定することを抑制することができる。

【0073】

・制御装置３０は、アーム１０Ａの通過領域Ｒｍを取得すること、及び動作可能領域Ｒｓに通過領域Ｒｍを加えることを省略することもできる。こうした構成によっても、Ｓ１１～Ｓ１６の処理を行った際に、カメラ２０から撮影された物体までの領域を、動作可能領域Ｒｓであると判定することができる。したがって、アーム１０Ａが通過した領域だけを動作可能領域Ｒｓであると判定する構成と比較して、制御装置３０は、アーム１０Ａの動作可能領域Ｒｓを効率的に判定することができる。

【0074】

・上記実施形態では、ロボット１０の制御装置３０により、動作可能領域Ｒｓを判定する装置を実現した。これに対して、制御装置３０に接続されたティーチングペンダントや、制御装置３０に接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）により、動作可能領域Ｒｓを判定する装置を実現することもできる。

【0075】

・物体を検出する物体検出装置は、ステレオカメラに限らず、ターゲットにレーザ光等を照射してターゲットまでの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）や、単眼カメラと画像処理との組み合わせ等を採用することもできる。

【0076】

・ロボット１０は、垂直多関節型ロボットに限らず、水平多関節型ロボット等であってもよい。

【符号の説明】

【0077】

１０…ロボット、１０Ａ…アーム、２０…カメラ（物体検出装置）、３０…制御装置（ロボットの制御装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】