JP2006137001A

JP2006137001A - 把持物体の位置、姿勢修正方法

Info

Publication number: JP2006137001A
Application number: JP2006028773A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kakisaka; 洋一柿坂; Mitsunori Kawabe; 満徳川辺
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】多指ハンドや把持物体の詳細な幾何情報を必要とせず、計算処理の少ない、把持物体の位置・姿勢補償方法を提供する。
【解決手段】物体の把持が完了すると、ハンド制御部２５は補正用データ収集動作を開始する。物体を初期位置から予め与えられた代表点へそれぞれ移動させ、物体の位置姿勢のずれを計測し、そのずれを補正するように各指の制御位置の修正値を指先位置入力用インタフェ−ス２６を用いて入力する。ハンド制御部２５は入力された指制御位置の修正値を指先位置補正値計算部２７へ保存する。全ての代表点についての指制御点の位置の修正値を入力した時点で収集動作を終了する。実際に物体を移動させる作業を行う際に、この補正用データを用いて指先位置補正計算部２７で移動後の各指制御点の位置の補正値を予め計算し、ハンド制御部２５で移動のための各指制御点の位置にこの補正値を加えることにより移動後の把持物体の位置姿勢を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２本以上の多指ハンドを用いて把持した物体の位置、姿勢を補正する方法に関する。

複数の指を備えた多指ハンドを用いることで物体を把持し、また把持した状態で物体の位置を変更することができる。図２にこの方法の概念ブロック図を示す。多指ハンド２１は二本の指２２を持ち、各指２２は三自由度を持ち、指制御点２３の位置は指制御部２４によって制御され、各指制御部２４にハンド制御部２５から指制御点２３の位置指令を送ることでハンドとして制御される。各指２２の指先は指制御点２３を中心とした半径ｒの球状になっている。多指ハンド２１を用いて物体を把持させる場合、ハンド制御部２５に把持する物体の形状および物体上の把持点の情報が与えられる。ハンド制御部２５にはこの情報に基づいて物体を把持するための各指制御点２３の位置を決定する。例えば図３のように把持対象物体２８上に把持点２９が与えられている場合、指先端の形状が球であるので対応する指の指制御点が物体面から垂直にｒ離れた位置になるようにハンド制御部２５が指制御点２３の位置指令を決定する。この位置指令は各指制御部２４へ送られ、それぞれの指制御点２３が指定された位置を実現することで物体の把持が行われる。また、この物体を把持した状態でその位置を移動させる場合には、図４のように各指制御点を同方向へ同距離移動させることで実現される。

上述した従来の方法では、物体の位置を移動させるために指の位置を変化させる際に指の姿勢も変化し、それに伴って指と物体の接触点の位置がずれ、これにより物体の位置や姿勢が変化するため物体の正確な位置姿勢を決定できないという問題があった。例えば、図５のように把持点ａ，ｂで把持された物体に対してｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向を設定する。この物体を図６のようにｚ軸方向に距離Ｌ移動させるために把持した各指の制御位置をｚ方向にＬ移動させた場合、移動に伴う指の姿勢変化によって把持点はａ，ｂ，からａ'，ｂ'へ変化し、その把持位置の変化量だけ物体の位置と目標位置との誤差が生じる。また、図７のようにｘ軸方向にＬ移動させた場合、把持点はａ'，ｂ'へ変化し、把持点の変化する方向が異なるため物体の姿勢が変化する。計算によりこの変化を補正するには指先や把持物体の正確な幾何情報が必要となり、また計算量も多く実現は困難である。

本発明の目的は、多指ハンドや把持物体の詳細な幾何情報を必要とせず、計算処理の少ない、把持物体の位置・姿勢補償方法を提供することにある。

本発明の把持物体の位置、姿勢修正方法は、２本以上の多指ハンドを用いて把持した物体の位置、姿勢を補正する方法であって、把持した物体を移動させた際に生じる物体の位置、姿勢のずれを複数の代表点に対して予め計測し、これに基づいて把持した物体を移動させたときの物体の位置、姿勢のずれを推定し、補正する。

本発明は、２本以上の指を備えた多指ハンドにおいて、把持した物体を移動させた際に生じる物体の位置姿勢のずれを複数の代表点に対して予め計測し、これに基づいて把持した物体を移動させたときの物体の位置姿勢のずれを推定しこれを補正することにより、従来手法に比べて多指ハンドや把持物体の幾何情報や複雑な計算を必要とせず、任意の多指ハンドに対して把持物体の移動に伴う位置姿勢の補償が可能であるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態のロボットのブロック図である。２本の指を持つ多指ハンドを用いて物体を把持し移動させる作業を例にとって説明する。ハンド制御部２５からは予め与えられた把持物体の形状および物体上の把持点の情報に基づいて物体を把持するための各指制御点の位置を決定し、この位置制御指令を各指制御部２４へ送り、それぞれの指が指定された位置を実現することで物体の把持が行われる。この把持した状態での物体の位置を初期値とする。物体の把持が完了した状態で、ハンド制御部２５は補正用データ収集動作を開始する。この動作ではまず物体を初期位置から予め与えられた代表点へそれぞれ移動させる。ここでは図１のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にＬだけ移動させた点を代表点とする。それぞれの位置に物体を移動させた後、物体の位置姿勢のずれを計測し、その位置姿勢のずれを補正するように各指の制御位置の修正値を指先位置入力用インタフェ−ス２６を用いて入力する。物体の位置姿勢のずれの計測法としては、視覚センサを用いる方法や多指ハンド操作者が計測する方法などが考えられる。ハンド制御部２５は入力された指制御位置の修正値を指先位置補正値計算部２７へ保存する。全ての代表点についての指制御点の位置の修正値を入力した時点で補正用データを収集動作を終了する。実際に物体を移動させる作業を行う際に、この補正用データを用いて指先位置補正計算部２７で移動後の各指制御点の位置の補正値を予め計算し、ハンド制御部２５で移動のための各指制御点の位置にこの補正値を加えることにより移動後の把持物体の位置姿勢を補正する。ここではｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方法の移動による各指制御位置の補正値が移動量に比例すると仮定して、作業時のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向それぞれの移動量とＬとの比から各指制御位置の値を求める。例えば、物体をｘ軸へＬだけ移動した代表点での指のｘ軸方向の補正値がａであるならば、物体のｘ軸方向への移動量が１の場合の指のｘ軸方向の補正値ｂは式（１）で表される。

ｂ＝ａ×１／Ｌ・・・・・・・（１）

本発明の一実施形態を示すブロック図である。従来の多指ハンドによる物体把持システムの構成図である。物体を把持するための指制御点の決定法を示す図である。指制御点の移動による把持物体の移動を示す図である。多指ハンドによる物体を把持した際の把持点と座標系を示す図である。多指ハンドによる把持物体の移動時の物体の位置、姿勢のずれを示す図である。多指ハンドによる把持物体の移動時の物体の位置、姿勢のずれを示す図である。

符号の説明

２２指
２３指制御点
２４指制御部
２５ハンド制御部
２６指先位置入力用インタフェ−ス
２７指先位置補正値計算部
２８把持物体
２９把持点

Claims

２本以上の多指ハンドを用いて把持した物体の位置、姿勢を補正する方法であって、把持した物体を移動させた際に生じる物体の位置、姿勢のずれを複数の代表点に対して予め計測し、これに基づいて把持した物体を移動させたときの物体の位置、姿勢のずれを推定し、補正する把持物体の位置、姿勢修正方法。