機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)、控制裝置、以及控制方法。
[0002] 本申請基于2014年3月7日提出的日本專利申請2014 - 045752號主張優(yōu)先權(quán)， 并在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 正在研宄、開發(fā)基于由力傳感器取得的信息、即與作用于機(jī)械手的把持部、把持部 所把持的操作對象的力相關(guān)的信息、以及由拍攝部拍攝到的拍攝圖像，來進(jìn)行機(jī)械手的順 應(yīng)運(yùn)動控制的技術(shù)。
[0004] 與此相關(guān)聯(lián)，例如已知有一種如下所述的控制裝置：在使機(jī)械手進(jìn)行將操作對象 和組裝對象組裝成規(guī)定的狀態(tài)的組裝作業(yè)的情況下，通過從拍攝圖像逐次取得對操作對象 定義的順應(yīng)運(yùn)動控制的坐標(biāo)軸的朝向，即使在作業(yè)中操作對象的姿勢變化，也控制機(jī)械手， 以保持初始狀態(tài)下的對于順應(yīng)運(yùn)動控制的各軸設(shè)定的運(yùn)動特性，進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。而 且，已知有一種在這樣的控制裝置中，通過根據(jù)施加于操作對象的旋轉(zhuǎn)力矩，將操作對象進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的旋轉(zhuǎn)中心設(shè)定為操作對象的規(guī)定位置，來控制機(jī)械手以便進(jìn)行良好的組裝 作業(yè)的方法（參照非專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 非專利文獻(xiàn) I 〖Proceedings of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1477-1482,2001.
[0006] 然而，在現(xiàn)有的方法中，若因在作業(yè)中操作對象與組裝對象接觸，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)中心的 位置與把持部和操作對象的相對位置一起變化，則存在無法檢測出該旋轉(zhuǎn)中心的位置的變 化，不能進(jìn)行良好的組裝作業(yè)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有的方法的問題而完成的，提供能夠進(jìn)行良好的組裝作 業(yè)的機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)、控制裝置、以及控制方法。
[0008] 本發(fā)明的一個方式涉及的機(jī)械手包括手部、以及使上述手部動作的控制部，上述 控制部基于包括上述手部和第1物體的拍攝圖像，通過上述手部使上述第1物體以上述第 1物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使上述第1物體相對于第2物體相對移動。
[0009] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手基于包括手部和第1物體的拍攝圖像，通過手部使第1物體以 第1物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，使第1物體相對于第2物體相對移動。因此，機(jī)械手能夠 進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0010] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以采用如下的構(gòu)成，在機(jī)械手中，上述規(guī)定位置是與 上述第1物體一起移動的坐標(biāo)原點(diǎn)，上述控制部除了使上述第1物體旋轉(zhuǎn)以外，還使上述第 1物體平移。
[0011] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手將旋轉(zhuǎn)的情況下的旋轉(zhuǎn)中心作為與第1物體一起移動的坐標(biāo) 原點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)和平移使第1物體相對于第2物體相對移動。因此，機(jī)械手能夠進(jìn)行良好的 組裝作業(yè)。
[0012] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以采用如下的構(gòu)成，在機(jī)械手中，上述控制部基于上 述拍攝圖像來進(jìn)行視覺伺服控制。
[0013] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手基于拍攝圖像進(jìn)行視覺伺服控制。因此，由于機(jī)械手能夠使第 1物體相對于第2物體逐次相對移動，所以結(jié)果能夠進(jìn)行高精度的良好的組裝作業(yè)。
[0014] 上述控制部也可以采用如下的構(gòu)成：按照上述規(guī)定位置以及對各軸向設(shè)定的運(yùn)動 特性來進(jìn)行順應(yīng)運(yùn)動控制。
[0015] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手按照規(guī)定位置以及對各軸向設(shè)定的運(yùn)動特性來進(jìn)行順應(yīng)運(yùn)動 控制。因此，機(jī)械手能夠不破壞第2物體地對于第2物體組裝第1物體。
[0016] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以使用如下的構(gòu)成，在機(jī)械手中，上述控制部基于上 述拍攝圖像，導(dǎo)出在上述手部設(shè)定的位置與在上述第1物體設(shè)定的位置的相對位置關(guān)系， 基于上述導(dǎo)出的位置關(guān)系來更新上述規(guī)定位置。
[0017] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手基于拍攝圖像，導(dǎo)出在手部設(shè)定的位置與在第1物體設(shè)定的 位置的相對位置關(guān)系，基于導(dǎo)出的位置關(guān)系來更新規(guī)定位置。因此，即使手部與規(guī)定位置的 位置關(guān)系因外力而偏移，機(jī)械手也能夠以偏移后的規(guī)定位置為中心使第1物體相對于第2 物體相對移動，結(jié)果，能夠進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0018] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以采用如下的構(gòu)成，在機(jī)械手中，上述控制部基于上 述導(dǎo)出的位置關(guān)系、以及在上述第1物體設(shè)定的位置與上述規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，來 更新上述規(guī)定位置。
[0019] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手導(dǎo)出在手部設(shè)定的位置與在第1物體設(shè)定的位置的相對位置 關(guān)系，基于導(dǎo)出的位置關(guān)系、以及在第1物體設(shè)定的位置與規(guī)定位置的相對位置關(guān)系來更 新規(guī)定位置。因此，即使手部與規(guī)定位置的位置關(guān)系因外力而偏移，機(jī)械手也能夠經(jīng)由在第 1物體設(shè)定的位置，間接地根據(jù)在手部設(shè)定的位置與規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，來識別偏移 后的規(guī)定位置，結(jié)果，能夠以偏移后的規(guī)定位置為中心使第1物體相對于第2物體相對移 動。
[0020] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以采用如下的構(gòu)成，機(jī)械手具備表示對作用于上述 手部的外力進(jìn)行檢測的力傳感器的位置的標(biāo)記，上述拍攝圖像還包括上述標(biāo)記，在機(jī)械手 中，在上述手部設(shè)定的位置由上述力傳感器的位置表示，上述控制部基于從上述拍攝圖像 檢測出的上述標(biāo)記的位置，導(dǎo)出在上述手部設(shè)定的位置與上述規(guī)定位置的相對位置關(guān)系， 并基于上述導(dǎo)出的在上述手部設(shè)定的位置與上述規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，來更新上述規(guī) 定位置。
[0021] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手基于對從拍攝圖像檢測出的力傳感器的位置進(jìn)行表示的標(biāo)記 的位置，導(dǎo)出在手部設(shè)定的位置與規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，并基于導(dǎo)出的在手部設(shè)定的 位置與規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，來更新規(guī)定位置。因此，即使在力傳感器被機(jī)械手的臂 部的部件覆蓋的情況下，機(jī)械手也能夠?qū)⒈硎玖鞲衅鞯臉?biāo)記的位置作為標(biāo)識，來識別第1 物體的位置，結(jié)果，能夠進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0022] 另外，本發(fā)明的一個方式也可以采用如下的構(gòu)成，機(jī)械手具備對作用于上述手部 的外力進(jìn)行檢測的力傳感器，在上述手部設(shè)定的位置由上述力傳感器的位置表示，在機(jī)械 手中，上述控制部基于上述力傳感器的初始狀態(tài)下的位置以及姿勢，導(dǎo)出在上述手部設(shè)定 的位置與上述規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，并基于上述導(dǎo)出的在上述手部設(shè)定的位置與上述 規(guī)定位置的相對位置關(guān)系來更新上述規(guī)定位置。
[0023] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手基于力傳感器的初始狀態(tài)下的位置以及姿勢，導(dǎo)出在手部設(shè) 定的位置與規(guī)定位置的相對位置關(guān)系，并基于導(dǎo)出的在手部設(shè)定的位置與規(guī)定位置的相對 位置關(guān)系來更新規(guī)定位置。因此，即使包括力傳感器的機(jī)械手的臂部從拍攝部的視角偏移 的情況下，機(jī)械手也能夠識別第1物體的位置，結(jié)果，能夠進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0024] 另外，本發(fā)明的一個方式是機(jī)械手系統(tǒng)，包括具備手部的機(jī)械手、以及拍攝上述手 部和第1物體的拍攝部，上述機(jī)械手基于由上述拍攝部拍攝到的包括上述手部和上述第1 物體的拍攝圖像，使上述第1物體以上述第1物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使上述第1物 體相對于第2物體相對移動。
[0025] 通過該構(gòu)成，機(jī)械手系統(tǒng)基于包括手部和第1物體的拍攝圖像，使第1物體以第1 物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使第1物體相對于第2物體相對移動。因此，機(jī)械手系統(tǒng)能 夠通過機(jī)械手進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0026] 另外，本發(fā)明的一個方式是使具備手部的機(jī)械手動作的控制裝置，基于包括上述 手部和第1物體的拍攝圖像，通過上述機(jī)械手使上述第1物體以上述第1物體的規(guī)定位置 為中心旋轉(zhuǎn)，來使上述第1物體相對于第2物體相對移動。
[0027] 通過該構(gòu)成，控制裝置基于包括手部和第1物體的拍攝圖像，通過機(jī)械手使第1物 體以第1物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使第1物體相對于第2物體相對移動。因此，控制 裝置能夠通過機(jī)械手進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0028] 另外，本發(fā)明的一個方式是使具備手部的機(jī)械手動作的控制方法，包括：取得包括 上述手部和第1物體的拍攝圖像的步驟；和基于上述拍攝圖像，使上述第1物體以上述第1 物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使上述第1物體相對于第2物體相對移動的步驟。
[0029] 通過該構(gòu)成，控制方法基于拍攝圖像使第1物體以第1物體的規(guī)定位置為中心旋 轉(zhuǎn)，來使第1物體相對于第2物體相對移動。因此，控制方法能夠進(jìn)行良好的組裝作業(yè)。
[0030] 綜上所述，機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)、控制裝置、以及控制方法基于包括手部和第1物 體的拍攝圖像，通過手部使第1物體以第1物體的規(guī)定位置為中心旋轉(zhuǎn)，來使第1物體相對 于第2物體相對移動。因此，機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)、控制裝置、以及控制方法能夠進(jìn)行良好的 組裝作業(yè)。
【附圖說明】
[0031] 圖1是表示第1實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手系統(tǒng)1的一個例子的構(gòu)成圖。
[0032] 圖2是表不在機(jī)械手系統(tǒng)1中使用的坐標(biāo)系的一個例子的圖。
[0033] 圖3是表示控制裝置30的硬件構(gòu)成的一個例子的圖。
[0034] 圖4是表示控制裝置30的功能構(gòu)成的一個例子的圖。
[0035] 圖5是表示控制裝置30用于控制機(jī)械手20以使其將操作對象M和組裝對象O組 裝的處理的流程的一個例子的流程圖。
[0036] 圖6是表示第2實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手系統(tǒng)2的一個例子的構(gòu)成圖。
[0037] 圖7是示意性地表示由第3實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手系統(tǒng)1進(jìn)行的規(guī)定的作業(yè)的 一個例子的圖。
[0038] 圖8是表示控制裝置30的控制部36用于使機(jī)械手20動作以便利用扳手Ml擰緊 螺栓Ol的處理的流程的一個例子的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 〈第1實(shí)施方式〉
[0040] 以下，參照附圖對本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示第1實(shí)施方式所 涉及的機(jī)械手系統(tǒng)1的一個例子的構(gòu)成圖。機(jī)械手系統(tǒng)1具備拍攝部10、機(jī)械手20、以及 控制裝置30。
[0041] 拍攝部10例如是具備將匯聚的光轉(zhuǎn)換為電信號的作為拍攝元件的CCD(Charge Coupled Device:點(diǎn)和親合器件）、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互 補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）等的照相機(jī)。另外，拍攝部10是由2臺照相機(jī)構(gòu)成的立體相機(jī)，不 過例如也可以由3臺以上的照相機(jī)構(gòu)成，還可以是通過1臺照相機(jī)來拍攝二維圖像的構(gòu)成。
[0042] 拍攝部10通過線纜與控制裝置30連