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JP3192766B2 - manipulator - Google Patents
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JP3192766B2 - manipulator - Google Patents

manipulator

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JP3192766B2
JP3192766B2 JP23062792A JP23062792A JP3192766B2 JP 3192766 B2 JP3192766 B2 JP 3192766B2 JP 23062792 A JP23062792 A JP 23062792A JP 23062792 A JP23062792 A JP 23062792A JP 3192766 B2 JP3192766 B2 JP 3192766B2
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distance
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、所定の組立作業や保守
作業などを行わせるためのマニピュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator for performing a predetermined assembling operation and a maintenance operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の通り、マニピュレータにそのアー
ム先端部のグリッパ等によって所定の組立作業や保守作
業などを行わせるため、グリッパ等を作業領域内に移動
し、作業を行おうとする対象との相対的な位置関係や、
その形状を確認してから所定の作業を行う場合がある。
2. Description of the Related Art As is well known, in order to cause a manipulator to perform a predetermined assembling operation or a maintenance operation by a gripper or the like at the end of an arm thereof, the gripper or the like is moved into a work area, and the manipulator is required to perform an operation. Relative position,
A predetermined operation may be performed after confirming the shape.

【0003】このような場合、マニピュレータ、特にグ
リッパ等と対象とするものとの相対的な位置関係や、対
象とするものの形状などの情報は視覚センサから得られ
る画像信号を処理することによって行われている。
In such a case, information such as the relative positional relationship between a manipulator, particularly a gripper, etc. and a target object, and the shape of the target object are obtained by processing an image signal obtained from a visual sensor. ing.

【0004】以下、従来の技術について図8を参照して
説明する。図8は視覚センサ部の斜視図である。
Hereinafter, a conventional technique will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of the visual sensor unit.

【0005】図8において、1は視覚センサ部で基台2
上に光源3が配置されている。4は光源3の放射光から
スリット光を形成するスリットであり、5は揺動可能に
設けられた鏡で、この揺動する鏡5で反射されたスリッ
ト光が、例えば対象物の直方体6の対象部である円孔7
a,7bに投射される。また直方体6で反射された光が
イメージセンサ8に入射し、反射光が入射して得られた
イメージセンサ8からの投光パターンの画像信号が図示
しない信号処理部で処理され、直方体6の円孔7aまで
の距離や形状の認識がなされるようになっていた。
[0005] In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a visual sensor unit;
The light source 3 is arranged on the upper side. Reference numeral 4 denotes a slit for forming slit light from the light emitted from the light source 3. Reference numeral 5 denotes a swingably provided mirror. The slit light reflected by the swinging mirror 5 is, for example, a rectangular parallelepiped 6 of an object. Circular hole 7 as the target part
a and 7b. The light reflected by the rectangular parallelepiped 6 is incident on the image sensor 8, and the image signal of the light projection pattern from the image sensor 8 obtained by the reflected light being processed is processed by a signal processing unit (not shown). Recognition of the distance and the shape to the hole 7a has been performed.

【0006】そして直方体6の円孔7aが所定のもので
あると判断された場合、得られた画像信号からの位置デ
ータや距離データ等をもとに、円孔7aに対する所定作
業が図示しないマニピュレータによって行われる。
If it is determined that the circular hole 7a of the rectangular parallelepiped 6 is a predetermined one, a predetermined operation for the circular hole 7a is performed based on the position data and the distance data from the obtained image signal. Done by

【0007】しかしながら、所定作業の対象部である円
孔7aの形状や位置及び距離等のデータを得るには、揺
動する鏡5で反射されたスリット光による対象物の直方
体6全体を走査しての投光パターンが必要である。そし
て投光パターンの画像信号を信号処理部で処理し、直方
体6の円孔7aの形状や位置及び距離等を求めるのは、
複雑な画像信号の処理であるため非常に時間を要するも
のであった。
However, in order to obtain data such as the shape, position and distance of the circular hole 7a which is the target part of the predetermined work, the entire rectangular parallelepiped 6 of the target is scanned by the slit light reflected by the oscillating mirror 5. All light projection patterns are required. The image signal of the light projection pattern is processed by the signal processing unit, and the shape, position, distance, and the like of the circular hole 7a of the rectangular parallelepiped 6 are determined by
Processing of a complicated image signal takes a very long time.

【0008】また、同じ対象物の直方体6の対象部であ
る円孔7bについては、直方体6と鏡5及びイメージセ
ンサ8の位置関係から死角領域が発生し、その死角領域
に入っているためにスリット光が投射されずイメージセ
ンサ8で捉えることができない。
Further, regarding the circular hole 7b which is the target portion of the rectangular parallelepiped 6 of the same object, a blind spot area is generated from the positional relationship between the rectangular parallelepiped 6, the mirror 5 and the image sensor 8, and the blind spot area is included in the blind spot area. The slit light is not projected and cannot be captured by the image sensor 8.

【0009】このため、スリット光が円孔7bに投射さ
れ、その反射光がイメージセンサ8で捉えることができ
る位置関係となるように視覚センサ部1をマニピュレー
タの動作とは別に制御して移動させる、あるいは別の視
覚センサ部を用いることによって、マニピュレータによ
る円孔7aにおけると同様の所定作業が円孔7bに対し
ても行われる。
For this reason, the visual sensor unit 1 is controlled and moved separately from the operation of the manipulator so that the slit light is projected onto the circular hole 7b and the reflected light has a positional relationship that can be captured by the image sensor 8. Alternatively, by using another visual sensor unit, a predetermined operation similar to that performed by the manipulator in the circular hole 7a is performed on the circular hole 7b.

【0010】このような状況から、死角領域の発生に対
応して視覚センサ部1にマニピュレータとは別の駆動部
を設けて移動させたり、視覚センサ部を複数設ける等す
ることの必要もなく、また複雑な画像信号等の処理を要
さず、簡単に対象部である円孔7a,7bの形状や位置
及び距離等のデータを得て短時間に制御操作して、マニ
ピュレータによる所定作業が実行されるようにすること
が要求されている。
Under such circumstances, there is no need to provide a drive unit separate from the manipulator to move the visual sensor unit 1 or to provide a plurality of visual sensor units in response to the occurrence of the blind spot area. In addition, it does not require complicated processing of image signals and the like, and easily obtains data on the shape, position, distance, and the like of the circular holes 7a and 7b, which are target portions, performs control operations in a short time, and executes a predetermined operation by the manipulator. It is required to be done.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の視
覚センサ部を用いたものでは死角領域の発生に対する対
応を要すると共に、投光パターンの画像信号を処理して
対象とするものの位置及び距離等を求めるので処理に時
間を要する。このような状況に鑑みて本発明はなされた
もので、その目的とするところは対象部の位置及び距離
を求めるのに際し死角領域が発生することもなく、短時
間のうちに求めることができるようにしたマニピュレー
タを提供することにある。
As described above, in the case of using the conventional visual sensor unit, it is necessary to cope with the occurrence of a blind spot area, and the position and distance of the object to be processed by processing the image signal of the light projection pattern. And so on, so that processing takes time. The present invention has been made in view of such a situation, and the object thereof is to make it possible to obtain the position and the distance of the target portion in a short time without generating a blind spot area when obtaining the position and the distance. Another object of the present invention is to provide a manipulator that has a high performance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のマニピュレータ
は、対象物に設けられた円形の対象部に対する作業を行
なう作業端部と、この作業端部に設けられ前記対象物と
の距離を検知する距離センサと、前記作業端部を所定方
向にスキャン動作させ、また該作業端部を所要姿勢とな
るよう姿勢変更させる駆動装置と、前記距離センサを前
記対象部を含む第1の方向にスキャン動作させ該対象部
の2つのエッジを検出すると共に、前記第1の方向に直
交する第2の方向にスキャン動作させ前記対象部の他の
2つのエッジを検出するよう、また前記作業端部が前記
対象物に対し所要姿勢となるように前記駆動装置を制御
する駆動制御部と、前記第1の方向のスキャン動作で検
出した2つのエッジ間の中点を算出すると共に該中点を
通る前記第2の方向のスキャン動作で検出した他の2つ
のエッジ間の中点を算出して前記対象部の中心位置を求
め、かつ前記第1及び第2の方向のスキャン動作により
前記作業端部の前記対象物に対する傾きを算出する演算
部とを備え、前記演算部で算出された傾きに基づいて前
記対象物に対し前記作業端部が前記対象部の中心位置の
直上で所要姿勢となるよう姿勢合わせを行なうことを特
徴とするものであり、さらに、作業端部に設けられた距
離センサが、1つであることを特徴とするものであり、
さらに、作業端部には距離センサと共に力覚センサが設
けられ、該力覚センサの荷重信号を用いて対象部に対す
る前記作業端部の位置及び姿勢を合わせることを特徴と
するものである。
A manipulator according to the present invention performs an operation on a circular target portion provided on an object.
A working end, and the object provided at the working end.
Distance sensor for detecting the distance of
Scanning direction, and the working end is in the required posture.
A driving device that changes the posture so that the distance sensor
A scanning operation in a first direction including the target portion;
And two edges are detected in the first direction.
Scanning operation in the second direction intersecting with
To detect two edges, and that the working end is
Controls the drive unit so that it has the required attitude with respect to the target
A drive control unit that performs scanning in the first direction.
Calculate the midpoint between the two issued edges and
The other two detected by the scanning operation in the second direction passing through
To calculate the center position of the target part
And the scanning operation in the first and second directions
Calculation for calculating the inclination of the working end with respect to the object
And a unit based on the inclination calculated by the arithmetic unit.
The working end of the object is positioned at the center of the object.
It is especially important to adjust the posture so that the required posture is obtained directly above.
And the distance provided at the working end.
Characterized in that there is one separation sensor,
In addition, a force sensor is installed on the working end together with the distance sensor.
To the target part using the load signal of the force sensor.
The position and posture of the working end are adjusted .

【0013】[0013]

【作用】上記のように構成されたマニピュレータは、作
業端部に距離センサを設け、該距離センサを対象部を含
む第1の方向及びこれに直交する第2の方向にスキャン
動作させて該対象部の中心位置、作業端部の対象物に対
する傾きを算出して対象物と作業端部の姿勢合せを行な
うものであり、該距離センサを対象部に対し少なくとも
1方向のスキャン動作を行わせることによって作業端部
の対象部に対する位置及び距離を算出するようになって
いるので、スキャン動作を行うことによってスキャン方
向に沿って、作業端部と対向する対象部との距離が距離
センサによって連続して得られ、また得られた距離がど
の位置に対応するものであるかは、スキャン動作による
距離センサの移動量を知ることによって短時間の内に判
明する。この判明した位置及び距離の情報に基づき所定
の対象部であるか否かが判断されて、作業端部による作
業が実行される。このとき距離センサは作業端部に設け
られ対象部に常に対向しているため、対象部の位置及び
距離を求めるのに際し死角領域が発生することもなく、
また距離センサからの信号および距離センサの移動量か
ら算出するものであるから、複雑な信号処理を伴わず短
時間のうちに位置及び距離が求められ、作業を行うこと
ができる。
In the manipulator constructed as described above, a distance sensor is provided at the working end, and the distance sensor includes the target part.
Scanning in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction
Operate to adjust the center position of the target part and the target object at the working end.
The inclination of the target object and the working end.
The distance sensor performs a scan operation in at least one direction on the target portion to calculate the position and distance of the working end portion with respect to the target portion. Along with the scanning direction, the distance between the working end and the opposing target portion is continuously obtained by the distance sensor, and which position corresponds to the obtained distance is determined by the distance sensor by the scanning operation. By knowing the amount of movement, it becomes clear within a short time. Based on the information on the determined position and distance, it is determined whether the target portion is a predetermined target portion, and the work by the working end portion is performed. At this time, since the distance sensor is provided at the working end and always faces the target portion, no blind spot area is generated when calculating the position and distance of the target portion,
In addition, since the position and the distance are calculated from the signal from the distance sensor and the movement amount of the distance sensor, the position and the distance can be obtained in a short time without complicated signal processing, and the work can be performed.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1乃至図7を
参照して説明する。図1はマニピュレータの斜視図であ
り、図2は制御装置のブロック図であり、図3は制御装
置における制御動作のシーケンスであり、図4はスキャ
ン動作を説明するための図であり、図5はx方向スキャ
ン動作時のx方向位置−距離情報出力図であり、図6は
y方向スキャン動作時のy方向位置−距離情報出力図で
あり、図7は軸合わせ動作を説明するための図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a perspective view of a manipulator, FIG. 2 is a block diagram of a control device, FIG. 3 is a sequence of a control operation in the control device, FIG. 4 is a diagram for explaining a scan operation, and FIG. 6 is an output diagram of x-direction position-distance information during an x-direction scan operation, FIG. 6 is a y-direction position-distance information output diagram during a y-direction scan operation, and FIG. 7 is a diagram for explaining an axis alignment operation. It is.

【0015】図1及び図2において、マニピュレータ1
1は支持ベース12上に6自由度を有するようにアーム
部13と関節部14を備えて構成されている。アーム部
13の各アーム13a,13b,…,13fは、制御装
置15の駆動制御部16に制御された駆動装置17によ
り、関節部14の各関節14a,14b,…,14fを
図中に一点鎖線で示すそれぞれの回動軸を中心に回動さ
せることで位置姿勢が変えられるようになっている。こ
れにより最先端部のアーム13aが所要の位置姿勢を取
ることができる。
In FIG. 1 and FIG.
Numeral 1 is provided with an arm 13 and a joint 14 so as to have six degrees of freedom on a support base 12. The arms 13a, 13b,..., 13f of the arm 13 are connected to the joints 14a, 14b,. The position and orientation can be changed by rotating around each of the rotation axes indicated by chain lines. Thereby, the arm 13a at the forefront can take a required position and orientation.

【0016】また、最先端部のアーム13aには所定の
作業を行うことができるようにグリッパ18が設けら
れ、さらに最先端部のアーム13aには距離センサ19
と力覚センサ20が取り付けられている。そして距離セ
ンサ19は対向しているものとの間隔に対応した距離信
号を制御装置15の入力信号として出力するようになっ
ている。
A gripper 18 is provided on the foremost arm 13a so that a predetermined operation can be performed, and a distance sensor 19 is provided on the foremost arm 13a.
And a force sensor 20 are attached. The distance sensor 19 outputs a distance signal corresponding to an interval between the distance sensor 19 and the object facing the distance sensor 19 as an input signal of the control device 15.

【0017】制御装置15では、設定部21に設定され
た条件に応じて駆動制御部16から制御信号が出され、
これにより駆動装置17が作動し各アーム13a,13
b,…,13fが所定の動きをする。この所定回動した
各アーム13a,13b,…,13fの制御信号から得
られる最先端部のアーム13a、すなわち距離センサ1
9の移動方向及び移動距離の移動信号と、距離センサ1
9からの対向しているものとの間の距離に対応した距離
信号とが演算部22に入力されて、グリッパ18あるい
はこれに保持されたものの位置及びそれと対向している
ものとの距離が算出されるようになっている。
In the control device 15, a control signal is output from the drive control unit 16 in accordance with the conditions set in the setting unit 21,
As a result, the driving device 17 is operated and the arms 13a, 13
.., 13f make a predetermined movement. The arm 13a at the foremost end obtained from the control signals of the arms 13a, 13b,.
9, the movement signal of the movement direction and the movement distance, and the distance sensor 1
9 and a distance signal corresponding to the distance between the object and the opposing object are input to the arithmetic unit 22, and the position of the gripper 18 or the object held by the gripper 18 and the distance between the object and the object facing the gripper 18 are calculated. It is supposed to be.

【0018】そして、演算部22での演算結果について
も、設定されている条件にしたがって駆動制御部16に
入力されるようになっていて、演算結果に対応した駆動
装置17の動きの制御が行えるようになっている。なお
距離センサ19が対向しているものの認識を精度よく行
わなければならない等、必要に応じ測定部分・方向を変
え、複数箇所での位置及び距離が算出される。
The operation result of the operation unit 22 is also input to the drive control unit 16 according to the set conditions, so that the movement of the driving device 17 corresponding to the operation result can be controlled. It has become. The position and distance at a plurality of locations are calculated by changing the measurement portion and direction as necessary, for example, when the distance sensor 19 must accurately recognize that the distance sensor 19 is facing.

【0019】さらに、演算部22での演算結果は比較・
判断部23にも入力されるようになっていて、設定部2
1に設定された値との比較および一致状況等、及び対向
しているものが所定の対象であるか否かの判断もなされ
る。
Further, the operation result of the operation unit 22 is compared and compared.
The data is also input to the determination unit 23, and the setting unit 2
A comparison with the value set to 1 and a matching status, and the like, and a determination as to whether the opposing object is a predetermined object are also made.

【0020】一方、力覚センサ20からの荷重信号も演
算部22に入力するようになっていて、力覚センサ20
に働く荷重が設定された条件を満足するよう、例えば荷
重が小さくなるように駆動制御部16によって駆動装置
17が制御されるようになっている。
On the other hand, a load signal from the force sensor 20 is also input to the arithmetic unit 22.
The drive device 17 is controlled by the drive control unit 16 so that the load acting on the vehicle satisfies the set condition, for example, to reduce the load.

【0021】次に、上記のように構成されたものの動作
について図3乃至図7により説明する。ここでは所定の
作業として、例えば対象物である直方体24に穿設され
た対象部の円孔25a,25bに円柱体26を挿入する
作業を取り上げて説明する。
Next, the operation of the above-configured device will be described with reference to FIGS. Here, as a predetermined operation, for example, an operation of inserting the columnar body 26 into the circular holes 25a and 25b of the target portion formed in the rectangular parallelepiped 24 as the target object will be described.

【0022】先ず、グリッパ18にはマニピュレータ1
1に実行させる作業内容に応じて円柱体26が把持され
る。そして最先端部のアーム13aが、対象部の円孔2
5aを距離センサ19で感知できる予め定められた作業
領域内に位置するよう移動する。
First, the manipulator 1 is attached to the gripper 18.
The cylindrical body 26 is gripped in accordance with the work content to be executed by the user 1. And the arm 13a at the foremost part is
5a is moved so as to be located in a predetermined work area where the distance sensor 19 can detect the distance 5a.

【0023】そして、図3に示すステップS1で、グリ
ッパ18と距離センサ19とがオフセットされているの
を考慮して設定されたアーム先端の座標系H(図1に示
す)が、そのxH 方向に対象部の円孔25aを含むよう
に最先端部のアーム13aを位置させ、この最先端部の
アーム13aを座標系HのxH 方向に移動させる。
[0023] Then, in step S1 shown in FIG. 3, the coordinate system H of the arm tip, which is set in consideration of the gripper 18 and the distance sensor 19 is offset (FIG. 1) is that x H The arm 13a at the extreme end is positioned so as to include the circular hole 25a at the target portion in the direction, and the arm 13a at the extreme end is moved in the xH direction of the coordinate system H.

【0024】ステップS2で、距離センサ19の検出軸
で対象部の円孔25aを捉えるようにしながら直方体2
4との距離を測定し、このマニピュレータ11の手首姿
勢一定とするxH 方向の測定動作により、駆動制御部1
6及び距離センサ19からの各信号に基づいて演算部2
2の演算結果として、図5に示すような距離センサ19
での距離情報が検出される。
In step S2, the rectangular parallelepiped 2 is formed while catching the circular hole 25a of the target portion with the detection axis of the distance sensor 19.
The distance between the 4 measured by the measurement operation of the x H direction with the wrist posture constant of the manipulator 11, the drive control unit 1
6 based on each signal from the distance sensor 19
2, the distance sensor 19 as shown in FIG.
Is detected.

【0025】そして出力結果より、距離情報の増大する
点Aと減少する点Bが同定される。これらの点A,B
は、直方体24に穿設された対象部の円孔25aのxH
方向のエッジに対応するものである。
From the output result, a point A where the distance information increases and a point B where the distance information decreases are identified. These points A, B
The circular hole 25a of the target portion drilled in the cuboid 24 x H
It corresponds to the edge in the direction.

【0026】さらにステップS3で、演算部22によっ
て点A,Bの中点Cが算出される。
Further, in step S3, the midpoint C between the points A and B is calculated by the calculating section 22.

【0027】ステップS4で、算出結果に基づき駆動制
御部16によって駆動装置17を駆動してアーム13a
を移動させ、距離センサ19の検出軸が中点Cを通るよ
うに位置させる。
In step S4, the drive unit 17 is driven by the drive control unit 16 based on the calculation result, and the arm 13a
Is moved so that the detection axis of the distance sensor 19 passes through the middle point C.

【0028】そしてステップS5で、距離センサ19の
検出軸が中点Cを含んだ座標系HのyH 方向を移動する
ようにアーム13aを移動させる。
In step S5, the arm 13a is moved so that the detection axis of the distance sensor 19 moves in the yH direction of the coordinate system H including the midpoint C.

【0029】次にステップS6で、直方体24との距離
を測定し、このマニピュレータ11の手首姿勢一定とす
るyH 方向の測定動作により、駆動制御部16及び距離
センサ19からの各信号に基づいて演算部22の演算結
果として、図6に示すような距離センサ19での距離情
報が検出される。そして出力結果より、距離情報の増大
する点Dと減少する点Eが同定される。これらの点D,
Eは、対象部の円孔25aのyH 方向のエッジに対応す
るものである。
[0029] Then, in step S6, measure the distance of a rectangular parallelepiped 24, the measurement operation of the y H direction with the wrist posture constant of the manipulator 11, based on the respective signals from the drive control unit 16 and the distance sensor 19 As the calculation result of the calculation unit 22, the distance information from the distance sensor 19 as shown in FIG. 6 is detected. Then, a point D at which the distance information increases and a point E at which the distance information decreases are identified from the output result. These points D,
E is the counterpart to the y H-direction edge of the circular hole 25a of the target portion.

【0030】さらにステップS7で、演算部22によっ
て点D,Eの中点Fが算出される。
Further, at step S7, the arithmetic unit 22 calculates the midpoint F between the points D and E.

【0031】またステップS8で、算出結果に基づき駆
動制御部16によって駆動装置17を駆動してアーム1
3aを移動させ、距離センサ19の検出軸が中点Fを通
るように位置させる。
In step S8, the drive unit 17 is driven by the drive control unit 16 based on the calculation result to
3a is moved so that the detection axis of the distance sensor 19 passes through the midpoint F.

【0032】ステップS9で、このときのアーム先端位
置を点Pとし、点Pに座標系Iを設定する。そして演算
部22で座標系Iを基準にして、座標系HでのxH 方向
及びyH 方向のスキャン動作時の距離情報を用い、円孔
25aが穿設されている直方体24のxI ,yI ,zI
による上面Gの方程式を算出する。なお、それぞれ1回
のスキャン動作で得られたxH 方向及びyH 方向の距離
情報や、算出された直方体24の上面Gの方程式から円
孔25aが特定されない場合には、さらにスキャン動作
を測定部分・方向を変えて実施し、比較・判断部23で
設定されたものとの比較および一致状況等が判断され
る。
In step S9, the position of the arm tip at this time is set as a point P, and the coordinate system I is set at the point P. And relative to the coordinate system I in the calculating portion 22, using the x H direction and the y H-direction distance information of the scan operation of the coordinate system H, the cuboid 24 circular hole 25a is bored x I, y I , z I
Is calculated by the following equation. In the case where each or one of the distance information obtained x H direction and the y H direction scanning operation, the circular hole 25a from the equation of the upper surface G of the rectangular parallelepiped 24, which is calculated not specified, further measures a scan operation The comparison is performed by changing the part and direction, and the comparison with the set by the comparison / judgment unit 23 and the matching status are determined.

【0033】続いて、ステップS10で、上面Gを基準
に、点Fを通り円孔25aが穿設された方向、すなわち
上面Gに垂直な線上で距離Lの点Qを算出する。そして
点QにzJ 軸が点Fを通り上面Gに垂直な線に一致する
ように座標系Jを設定する。
Subsequently, in step S10, a point Q having a distance L is calculated based on the upper surface G in the direction in which the circular hole 25a is formed through the point F, that is, on a line perpendicular to the upper surface G. The z J-axis to the point Q to set the coordinate system J to match a line perpendicular to the street top G the point F.

【0034】次に、ステップS11で、点Pから点Qに
移動するように、最先端のアーム13aの手首姿勢を考
慮するように駆動制御部16で制御しながら駆動装置1
7を動作させ、アーム先端の座標系Hが座標系Jに一致
するようにする。これによってグリッパ18に把持され
た円柱体26の中心軸と座標系JのzJ 軸が一致する。
Next, in step S11, the drive unit 1 is controlled by the drive control unit 16 so as to move from the point P to the point Q while taking into account the wrist posture of the arm 13a at the forefront.
7 is operated so that the coordinate system H at the tip of the arm coincides with the coordinate system J. This z J-axis of the central axis and the coordinate system J the cylindrical body 26 which is gripped by the gripper 18 is matched.

【0035】このようにした後、ステップS12で、z
J 軸の負の方向、すなわち直方体24の上面Gに近付く
方向にアーム13aを駆動し、円柱体26の円孔25a
への挿入を開始する。挿入の際、円柱体26と円孔25
aとの間に作用するxJ 方向及びyJ 方向の荷重FX
Y を、力覚センサ20で検出し、この検出値を演算部
22に入力する。
After doing this, in step S12, z
The arm 13a is driven in the negative direction of the J axis, that is, in the direction approaching the upper surface G of the rectangular parallelepiped 24, and the circular hole 25a of the cylindrical body 26 is driven.
Start inserting into. At the time of insertion, the cylindrical body 26 and the circular hole 25
x J-direction and y J direction of the load F X acting between a,
F Y is detected by the force sensor 20, and this detection value is input to the calculation unit 22.

【0036】そして、予め設定したxJ 方向及びyJ
向の設定力FaX ,FaY と粘性減衰係数CX ,CY
用いて、アーム13aの先端速度Vを、 F>Faの時には、 V=C(F−Fa) F≦Faの時には、 V=0 により求める。ここで、iはxまたはyである。
Using the preset forces Fa X , Fa Y in the x J and y J directions and the viscous damping coefficients C X , C Y , the tip speed V i of the arm 13a is determined as F i > F a i when, when the V i = C i (F i -Fa i) F i ≦ Fa i is determined by V i = 0. Here, i is x or y.

【0037】この値を用いて各関節14a,14b,
…,14fの動作速度を演算部22で算出し、算出結果
をもとに駆動制御部16で駆動装置17を制御してアー
ム13aのグリッパ18に把持された円柱体26の円孔
25aへの挿入を行う。
Using this value, each joint 14a, 14b,
.., 14f are calculated by the calculation unit 22, and the drive control unit 16 controls the driving device 17 based on the calculation result, so that the driving unit 17 controls the driving speed of the driving device 17 to the circular hole 25a of the cylindrical body 26 gripped by the gripper 18 of the arm 13a. Perform the insertion.

【0038】一方、対象物である直方体24に穿設され
た対象部の円孔25bに円柱体26を挿入する作業につ
いては、対象物である直方体24及びマニピュレータ1
1の支持ベース12の位置はそのままに、マニピュレー
タ11の各アーム13a,13b,…,13fの位置を
変えるように駆動し、先端部のアーム13aに設けられ
た距離センサ19により対象部の円孔25bを捉えるよ
うにして、円孔25aに対すると同様の操作を行えばよ
い。
On the other hand, for the operation of inserting the cylindrical body 26 into the circular hole 25b of the target portion drilled in the rectangular parallelepiped 24 as the target, the rectangular parallelepiped 24 as the target and the manipulator 1
.., 13f of the manipulator 11 while changing the position of each arm 13a, 13b,..., 13f of the manipulator 11. The same operation as for the circular hole 25a may be performed so as to catch the hole 25b.

【0039】このように本実施例では、マニピュレータ
11の先端部のアーム13aに作業を行うグリッパ18
と共に、作業の対象部までの距離を測定する距離センサ
19を設けており、マニピュレータ11をアーム先端に
設定された座標系Hでスキャン動作させることで、距離
センサ19により得られる値の変化から対象部の円孔2
5aの位置を知ることができ、また円孔25aの中心軸
とグリッパ18に把持された円柱体26の中心軸との傾
きのずれを知ることができる。
As described above, in this embodiment, the gripper 18 for performing the operation on the arm 13a at the distal end of the manipulator 11 is used.
In addition, a distance sensor 19 for measuring the distance to the target part of the work is provided, and the manipulator 11 is operated to scan in a coordinate system H set at the tip of the arm. Round hole 2
The position of 5a can be known, and the deviation of the inclination between the central axis of the circular hole 25a and the central axis of the cylindrical body 26 held by the gripper 18 can be known.

【0040】そして、これら明らかになった位置やずれ
等をもとにして円孔25aに対する円柱体26の位置を
修正することで、円柱体26を円孔25aへ挿入する作
業が円滑に行える。また挿入作業時に行われる円柱体2
6と円孔25aの相対的な位置の確認やずれの確認が、
画像信号の処理のように複雑な処理を要さないので、簡
単かつ短時間に処理を実行することができる。
Then, by correcting the position of the cylindrical body 26 with respect to the hole 25a on the basis of the clarified position, displacement, and the like, the operation of inserting the cylindrical body 26 into the hole 25a can be performed smoothly. In addition, cylindrical body 2 which is performed during insertion work
6 and the circular hole 25a can be checked for relative positions and deviations.
Since complicated processing such as processing of image signals is not required, processing can be executed easily and in a short time.

【0041】また、円孔25aとは穿設された面が異な
る円孔25bについては、アーム13aに設けられた作
業を実行するグリッパ18を円孔25bの近傍に配置す
ることで、自ずと距離センサ19もその近傍に配置され
ることになり、死角領域が発生することもなく円孔25
aの場合と同様に短時間の位置確認等の後、円滑に円柱
体26の挿入作業が実行できる。
For the hole 25b having a different surface from the hole 25a, the gripper 18 for performing the operation provided on the arm 13a is arranged near the hole 25b, so that the distance sensor is naturally provided. 19 is also arranged in the vicinity thereof, and no blind spot area is generated.
After a short time position check or the like as in the case of a, the insertion work of the cylindrical body 26 can be executed smoothly.

【0042】尚、上記の実施例においては、スキャン動
作をマニピュレータ11の手首姿勢一定状態で行ったが
変化させるようにして行ってもよく、また対象部の円孔
25aに円柱体26を挿入するという単純形状のものを
例にして説明したが、より複雑な形状を対象とする作業
に適用してもよく、さらに先端部のアーム13aに複数
の距離センサ19を設けることでスキャン動作回数を減
らすようにしてもよい等、要旨を逸脱しない範囲内で適
宜変更して実施し得るものである。
In the above-described embodiment, the scanning operation is performed in a state where the wrist posture of the manipulator 11 is constant. However, the scanning operation may be changed, and the cylindrical body 26 is inserted into the circular hole 25a of the target portion. Although a simple shape is described as an example, the present invention may be applied to an operation targeting a more complicated shape, and the number of scanning operations can be reduced by providing a plurality of distance sensors 19 on the arm 13a at the distal end. For example, the present invention may be appropriately modified and implemented without departing from the gist.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、作業端部に距離センサを設け、該距離センサを対象
部に対し少なくとも1方向のスキャン動作を行わせるこ
とによって作業端部の対象部に対する位置及び距離を算
出するような構成としたことにより、対象部の位置及び
距離を求めるのに際し死角領域が発生することもなく、
複雑な信号処理を伴わず短時間のうちに求められ、作業
を行うことができる効果が得られる。
As is apparent from the above description, the present invention provides a distance sensor at the working end and causes the distance sensor to perform a scanning operation in at least one direction with respect to the target portion. With the configuration that calculates the position and the distance to the target portion, the blind spot region does not occur when calculating the position and the distance of the target portion,
The effect is obtained in a short time without complicated signal processing, and an effect that the work can be performed is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例のマニピュレータを示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a manipulator according to one embodiment of the present invention.

【図2】上記における制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the control device described above.

【図3】上記における制御装置における制御動作のシー
ケンスである。
FIG. 3 is a sequence of a control operation in the control device described above.

【図4】上記におけるスキャン動作を説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a scanning operation in the above.

【図5】上記におけるx方向スキャン動作時のx方向位
置−距離情報出力図である。
FIG. 5 is an x-direction position-distance information output diagram during the x-direction scanning operation described above.

【図6】上記におけるy方向スキャン動作時のy方向位
置−距離情報出力図である。
FIG. 6 is an output diagram of position-distance information in the y-direction during the above-described y-direction scanning operation.

【図7】上記における軸合わせ動作を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the axis alignment operation in the above.

【図8】従来技術における視覚センサ部の斜視図であ
る。
FIG. 8 is a perspective view of a visual sensor unit according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13…アーム部 13a…アーム 14…関節部 15…制御装置 18…グリッパ 19…距離センサ 24…直方体 25a,25b…円孔 26…円柱体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Arm part 13a ... Arm 14 ... Joint part 15 ... Control device 18 ... Gripper 19 ... Distance sensor 24 ... Rectangular parallelepiped 25a, 25b ... Circular hole 26 ... Cylindrical body

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 13/08 B25J 9/10 G01B 11/00 G01B 11/26 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 13/08 B25J 9/10 G01B 11/00 G01B 11/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対象物に設けられた円形の対象部に対す
る作業を行なう作業端部と、 この作業端部に設けられ前記対象物との距離を検知する
距離センサと、 前記作業端部を所定方向にスキャン動作させ、また該作
業端部を所要姿勢となるよう姿勢変更させる駆動装置
と、 前記距離センサを前記対象部を含む第1の方向にスキャ
ン動作させ該対象部の2つのエッジを検出すると共に、
前記第1の方向に直交する第2の方向にスキャン動作さ
せ前記対象部の他の2つのエッジを検出するよう、また
前記作業端部が前記対象物に対し所要姿勢となるように
前記駆動装置を制御する駆動制御部と、 前記第1の方向のスキャン動作で検出した2つのエッジ
間の中点を算出すると共に該中点を通る前記第2の方向
のスキャン動作で検出した他の2つのエッジ間の中点を
算出して前記対象部の中心位置を求め、かつ前記第1及
び第2の方向のスキャン動作により前記作業端部の前記
対象物に対する傾きを算出する演算部とを備え、 前記演算部で算出された傾きに基づいて前記対象物に対
し前記作業端部が前記対象部の中心位置の直上で所要姿
勢となるよう姿勢合わせを行なうことを特徴とするマニ
ピュレータ。
1. A method according to claim 1, wherein the object is a circular object provided on the object.
Detecting the distance between a working end for performing the work and the object provided at the working end.
Scanning a distance sensor and the working end in a predetermined direction;
A drive device that changes the position of the working end to the required position
If, scan the distance sensor in a first direction including the target portion
To detect two edges of the target portion,
The scanning operation is performed in a second direction orthogonal to the first direction.
Detecting the other two edges of the target portion,
So that the working end has a required posture with respect to the object.
A drive control unit for controlling the drive device, and two edges detected by the scan operation in the first direction
Calculating the midpoint between and the second direction passing through the midpoint
The midpoint between the other two edges detected by the scan operation
Calculating the center position of the target part, and
And scanning operation in the second direction by the scanning operation in the working end.
A calculating unit for calculating a tilt with respect to the object, wherein the calculating unit calculates a tilt with respect to the target based on the tilt calculated by the calculating unit.
The working end is required just above the center of the target part.
Mani characterized by performing posture adjustment so that
Purator.
【請求項2】 作業端部に設けられた距離センサが、1
つであることを特徴とする請求項1記載のマニピュレー
タ。
And a distance sensor provided at the working end.
2. The manipulator according to claim 1, wherein
Ta.
【請求項3】 作業端部には距離センサと共に力覚セン
サが設けられ、該力覚センサの荷重信号を用いて対象部
に対する前記作業端部の位置及び姿勢を合わせることを
特徴とする請求項1または2記載のマニピュレータ。
3. A haptic sensor together with a distance sensor is provided at the working end.
The target portion is provided by using a load signal of the force sensor.
Adjusting the position and orientation of the working end with respect to
The manipulator according to claim 1 or 2, wherein:
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