ハンガーラインへのワーク供給装置及び方法
【課題】移動する複数のハンガーのフックに、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワークを安全かつ確実に吊下げることができ、ハンガーラインの速度を高めることができるハンガーラインへのワーク供給装置及び方法を提供する。
【解決手段】ワーク１を把持するハンド１１を有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボット１２と、ロボットを制御するロボット制御装置と、ハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像を撮影する撮像装置１６と、ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機とを備える。撮影画像に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げる。
【解決手段】ワーク１を把持するハンド１１を有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボット１２と、ロボットを制御するロボット制御装置と、ハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像を撮影する撮像装置１６と、ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機とを備える。撮影画像に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンガーラインへのワーク供給装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品の外面塗装などを行うための生産ラインとしてハンガーラインが知られている。
ハンガーラインは、ワークを吊り下げる複数のハンガーが搬送ライン（コンベア）に取り付けられ、ハンガーに設けられたフック（吊下げ部）にワーク（又はワークの吊下げ治具）を引っ掛けて、吊り下げられた状態とすることでワークを供給し搬送する装置である。以下、フックを有するハンガーを単に「ハンガー」と呼ぶ。
【０００３】
ハンガーラインにおいて、ハンガーに吊り下げられた状態で搬送されたワークは、例えば塗装装置内の塗装ブースを通過し、人、ロボット、又は自動装置によりスプレーガン等を用いて塗装される。次にワークは、搬送されながら自然乾燥又は乾燥装置により塗装面が乾燥され、次いで、ハンガーのフックから取り外して回収される。
一般的にハンガーラインは、閉じたループ状になっており、ワークの供給位置と回収位置は近傍で行われる。また上述の例では、ハンガーラインは塗装ラインであるが、ハンガーラインは、これに限定されず、その他のライン、例えばラインサイドへの部品供給などにも利用される。
【０００４】
従来、上述したハンガーラインにおけるワークの供給は、移動するハンガーの速度に合わせながら、作業員がワークをハンガーのフックに吊下げることで通常行なわれていた。
また、これを自動化する手段として、特許文献１，２が既に提案され、既に一部で実施されている。
【０００５】
特許文献１は、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させてワークの供給を行うものである。
特許文献２は、搬送コンベアと同期して移動する位置決め装置でハンガーに吊るされたワークをガイドし、これと同期するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５００１２２号公報、「ロボットハンドおよび該ロボットハンドを用いたワーク吊り下げ方法」
【特許文献２】特許第３１９５６８９号公報、「部材の移載方法およびその装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のワーク供給手段には、以下のような問題点があった。
（１）ワークの供給を手作業で行う場合、一連の塗装工程の所要時間が短い場合に、その所要時間に見合うようにワークを供給する必要があり、そのために多数の作業員が必要となる。
また、ハンガーラインにより吊り下げられ、振れ動く状態のワークに近接しながらの作業のため、ワークと人が接触する可能性や、ワークの掛け損ないによるワークと人の接触やワークの損傷の可能性がある。またそのため、ハンガーラインの高速化が困難である。
【０００８】
（２）特許文献１の場合、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させ、ワークの吊り下げ完了後にハンガーラインに戻すために、特別な付帯設備等が必要となる。
また、特許文献１の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、特許文献１の実施例に示される複数のワークを同一のハンガーに掛ける場合では、フックにワークを掛けた後でも、ハンガー全体がワークの自重等で傾かないようなハンガー構成が必要となる。
【０００９】
（３）特許文献２の場合、ハンガーに吊るされたワークを案内するための付帯設備が必要となる。
また、特許文献２の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、ハンガーやワークの動きではなく、それに吊るされたコンベアの動きをモニタし、かつガイドはハンガー又はワークに接触するため、ガイド内で接触時に外乱等でハンガーやワークが振れてしまうと、装置が停止する原因となる。もしくはそれらを吸収した上で移載可能とする移載装置が必要となる。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。
すなわち、本発明の目的は、ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーのフックに、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワークを安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができるハンガーラインへのワーク供給装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給装置が提供される。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機は、前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する画像処理装置と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備える。
【００１３】
また、前記ハンガー又はフックは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する。
【００１４】
また、前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことが好ましい。
【００１５】
また、本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給方法が提供される。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機により、
前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｂ）と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｃ）と、を実行する。
【００１７】
また、前記アプローチ動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道の初期位置になるように、前記手先軌道を生成する。
【００１８】
また、前記供給動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する。
【００１９】
また、前記フックの姿勢に応じた複数の供給動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の供給動作のうち１つを選択し該供給動作に切り換える、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明の装置及び方法によれば、撮像装置によりハンガーの画像を撮影し、前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいて、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げるので、
ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーのフックに、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワークを安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるワーク供給装置の全体構成図である。
【図２】本発明によるワーク供給装置のシステム構成図である。
【図３】本発明によるハンガーラインへのワーク供給のイメージ図である。
【図４】フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。
【図５】フックにワークを吊下げる供給基本軌道の説明図である。
【図６】吊下げ治具を用いたワークの吊下げの模式図である。
【図７】本発明によるワーク供給方法の全体フロー図である。
【図８】フックの姿勢に応じた２種の供給動作の説明図である。
【図９】ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の供給動作の説明図である。
【図１０】複数フックをもつハンガーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明によるワーク供給装置の全体構成図であり、図２は、本発明によるワーク供給装置のシステム構成図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本発明のワーク供給装置１０は、ロボット１２、ロボット制御装置１４、撮像装置１６、及びリアルタイム計算機１８を備える。
【００２５】
ロボット１２は、ワーク１を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動可能なロボットである。
ワーク１は、その上部に吊下げリング１ａを有する。吊下げリング１ａは、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。
【００２６】
この例でハンド１１は、ロボット１２のロボットアーム１２ａの手先部に搭載され、ワーク１を把持して移動できるようになっている。
ハンド１１は、例えば吸着パッドであり、ワーク１を吸着して把持するようになっている。なおハンド１１は、吸着パッドに限定されず、電磁パッドや機械的なハンドであってもよい。
【００２７】
ロボット１２は、この例では、所定の位置に固定された多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
【００２８】
ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御する。
すなわち、ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御してロボットアーム１２ａの手先軌道から各関節の回転量を算出し、ロボットアーム１２ａを動作させて、ハンド１１を３次元的に６自由度に移動する。
【００２９】
撮像装置１６は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラであり、ハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像を撮影する。
【００３０】
なお、撮像装置１６は、固定式のカメラに限定されず、ハンド又はロボットアームの手先部に取り付けたカメラであってもよい。また、撮像装置１６は、１台に限定されず、２台以上が連携するようにしてもよい。
【００３１】
図３は、本発明によるハンガーラインへのワーク供給のイメージ図である。
この図において、撮像装置１６は、ハンガーライン２の上部に下向きに固定されており、ワーク１をフック４に吊下げるためのワーク供給エリア内でハンガーライン２内を移動するハンガー３のデジタル画像５を撮影し、リアルタイム計算機１８（図２参照）へ逐次出力するようになっている。
デジタル画像５の画素数は、任意であるが、例えば、約３０万画素（横６４０ピクセル×縦４８０ピクセル）を有する。また、撮像装置１６は、デジタル画像５を一定の制御周期（例えば３０ｆｐｓ：１秒間に３０回）で撮影するようになっている。以下、デジタル画像を単に画像という。
【００３２】
図４は、フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。この図において、（Ａ）はハンガー３を上方から撮影した画像５の模式図である。
なお、図１０に示すように、ハンガーには複数フックが固定されているような場合も存在する。
図１０のような場合、本発明において「フックの位置と姿勢を検出する」とは、ハンガー内のフック位置が固定されて、位置姿勢関係が既知の場合はハンガーの位置と姿勢を検出して、ハンガーの基準位置の位置と姿勢から各フックの位置と姿勢を算出する場合も含むものとする。
【００３３】
図４（Ａ）において、ハンガー３の上部にフック４の姿勢を示すマーカー６が設けられている。この例でフック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
マーカー６は、この例では揺動中心と同心の白丸６ａと、フック４の開口部の方向に位置する黒丸６ｂからなる。フック４の姿勢とは、この例ではフック４の開口部の方向である。
画像５において、フックの基準座標系として、フックの基準位置を原点Ｏとし、ラインの送り方向をｘ軸、これに直交する水平方向をｙ軸、フック４のｙ軸に平行な軸からの回転角をθと定義する。
また、フック座標系として、フックの開口部の方向をｙｈ軸、これに直交する水平方向をｘｈ軸、鉛直方向をｚｈ軸と定義する。
この場合、フック４の移動距離Ｌを、画像５上の基準位置Ｏからの白丸６ａの中心位置から検出することができる。また、フック４の開口部を示す回転角θを、白丸６ａと黒丸６ｂの相対角度から検出することができる。
【００３４】
図４（Ｂ）（Ｃ）は、撮像装置１６とマーカーの別の実施形態図である。
これらの例において、フック４はハンガー３の下方に紐状部材（ワイヤやロープ）で自由に揺動するように吊り下げられている。
また、図４（Ｂ）において、フック４の複数箇所（この例で３箇所）にマーカー６が設けられ、ステレオカメラ等の撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。
さらに、図４（Ｃ）において、フック４の上端に取り付けた円板上に複数（この例で３つ）のマーカー６が設けられ、撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。
【００３５】
リアルタイム計算機１８は、例えばコンピュータであり、ロボット制御装置１４へハンド１１の手先軌道７を出力する。
【００３６】
図２において、リアルタイム計算機１８は、記憶装置１８ａ、画像処理装置１８ｂ、及び軌道計算装置１８ｃを有する。
記憶装置１８ａは、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道８を記憶する。
なお、リアルタイム計算機は、例えば以下の（１）（２）（３）ような構成であってもよい。
（１）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ、記憶装置１８ａ、ロボット制御装置１４が１つのＰＣ上などに置かれる一体のハードウェア構成、
（２）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が全て異なるハードウェア構成、
（３）画像処理装置１８ｂのみが計算機上にあり、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が同一のハードウェア構成。
そのほかに画像処理装置１８ｂと軌道計算装置１８ｃはハードウェア上、一体的に扱い、記憶装置１８ａだけロボット制御装置側にあって、リアルタイム通信等を利用してリアルタイム計算機側の追従軌道計算装置に逐次読み込むような構成であってもよい。
【００３７】
図５は、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道８の説明図である。
供給基本軌道８は、フック４の鉛直な揺動軸とフック４の開口部を含む鉛直平面内（すなわち、フック座標系におけるｙｈ軸−ｚｈ軸を含む鉛直平面内）において、ワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂを経て供給動作の最終位置８ｃまでの軌道である。
この供給基本軌道８は、フック４の位置を原点とするフック座標系において予め教示し、記憶装置１８ａに記憶する。
【００３８】
図６は、吊下げ治具を用いたワークの吊下げの模式図である。
この例において、フック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
またワーク１は、吊り下げ治具９を介して、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。
また、この場合、ロボット１２は、吊り下げ治具９を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動するようになっている。
その他の構成は、上述した図１〜図５と同様である。
【００３９】
図２において、画像処理装置１８ｂは、撮像装置１６で撮影した画像５に基づき、上述したように、フック５の位置（移動距離Ｌ）と姿勢（回転角θ）を検出する。
【００４０】
軌道計算装置１８ｃは、画像処理装置１８ｂで検出したフック４の位置と姿勢から、アプローチ動作と供給動作に必要なハンドの手先軌道７を出力する。
ここで、アプローチ動作は、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂまで移動させる動作である。また、供給動作は、上述した供給基本軌道８に基づき、移動するフック４にワーク１を吊下げる動作である。
なお、ロボット（アーム）を軌道制御する場合、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）を設定して、ＴＣＰの軌道を与える。また、ロボット制御装置は予め較正されたＴＣＰ−ロボットフランジ間の位置姿勢情報を用いて変換する。この際、ワークに引っ掛ける場所があるとすると、そのワークを引っ掛ける点をＴＣＰとして軌道を与える等を行うのが、教示などの際、合理的である。
従って、本発明において、ハンドの手先軌道７とは、ハンドに把持されたワークの軌道であってもよく、任意に設定したＴＣＰの軌道であってもよく、その両方を含むものとする。
【００４１】
上述した構成により、本発明のワーク供給装置１０は、画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げるようになっている。
【００４２】
図７は、本発明によるワーク供給方法の全体フロー図である。
この図に示すように、本発明のワーク供給方法は、上述した装置を用いて、Ｓ１〜Ｓ９の各工程（ステップ）を実施し、画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げる。
【００４３】
すなわち、リアルタイム計算機１８により、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）を予め実施する。この段階では、事前準備として、フック４の位置を原点とするフック座標系において供給基本軌道を教示しておく。
また、ロボット１２はワーク供給位置でワーク１を把持し、動作初期位置で待機する（Ｓ１）。
【００４４】
次いで、Ｓ２において、フック４が撮像装置１６の視野内に入ったことを検出する。
次いで、Ｓ３において、撮像装置１６によりハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像５を撮影し、画像処理装置１８ｂによるフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（フック検出ステップ（Ｂ））を開始する。
【００４５】
次いで、検出されたフック４の位置と姿勢から、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂまで移動させるアプローチ動作（Ｓ４）を、初期相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ５）。
このアプローチ動作（Ｓ４）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標系に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した供給基本軌道の初期位置８ｂになるように、手先軌道７を生成する。
【００４６】
Ｓ５において、初期相対位置の偏差が閾値以内になった後に、上述した供給基本軌道８に基づき、移動するフック４にワーク１を吊下げる供給動作（Ｓ６）を、終了相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ７）。
この供給動作（Ｓ６）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した供給基本軌道８になるように、手先軌道７を生成する。
【００４７】
Ｓ７において、終了相対位置の偏差が閾値以内になった後に、撮像装置１６と画像処理装置１８ｂによるフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（フック検出ステップ（Ｂ））を終了し（Ｓ８）、ロボット１２がワーク１を開放し、初期位置へ移動して（Ｓ９）、本発明によるワーク供給が終了する。
【００４８】
図８は、フックの姿勢に応じた２種の供給動作の説明図である。この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。
【００４９】
図８（Ａ）からわかるように、フック４の方向（開口部の向き）と、ハンガーライン２とロボット１２の位置関係によっては、基本となる供給基本軌道８とアプローチ動作を座標変換のみで変更するだけでは、ロボット１２とハンガー３との干渉、ロボット１２の可動範囲の限界等から、上述したアプローチ動作と供給動作の実施が困難となる場合がある。
そこで、本発明では、フック４の姿勢に応じた複数の供給動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶し、検出したフック４の姿勢をパラメータとして、複数の供給動作のうち１つを選択しその供給動作に切り換えるようになっている。
【００５０】
図９は、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の供給動作の説明図である。
この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。
【００５１】
この構成により、図８の例のように、フックの姿勢に応じた複数の供給動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶することなく、単にロボット１２が旋回するだけで、上述したアプローチ動作と供給動作の実施が可能となる。
なお、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真上又は真上近傍に天吊り等で設定されている場合も同様となる。
【００５２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、撮像装置１６によりハンガー３の画像５を撮影し、この画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動し、ワーク１をフック４に吊下げる。
従って、本発明の装置及び方法によれば、ハンガーライン２において移動する複数のハンガー３のフック４に、ハンガー３の移動を停止することなく、かつフック４の方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワーク１を安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーライン２の速度を高めることができる。
【００５３】
さらに、本発明の装置及び方法により以下の効果が得られる。
（１） 人とワーク１との接触の可能性を低減し、ワーク１の掛け損ないによるワーク１の破損等を低減することができる。
（２） ハンガーライン２から一旦切り離す特別な付帯設備を用いずに、ハンガーライン２へのワーク１の供給を自動化できる。
（３） ハンガー３に掛けた際のワーク１の自重でのハンガー自体の傾きや、フックの向きに左右されずに動作ができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ ワーク、１ａ 吊下げリング、２ ハンガーライン、
３ ハンガー、４ フック、５ デジタル画像、
６ マーカー、６ａ 白丸、６ｂ 黒丸、７ 手先軌道、
８ 供給基本軌道、８ａ ワークの初期位置、
８ｂ 供給動作の初期位置、８ｃ 供給動作の最終位置、
９ 吊り下げ治具、
１０ ワーク供給装置、１１ ハンド、
１２ ロボット、１２ａ ロボットアーム、
１４ ロボット制御装置、１６ 撮像装置（カメラ）、
１８ リアルタイム計算機、１８ａ 記憶装置、
１８ｂ 画像処理装置、１８ｃ 軌道計算装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンガーラインへのワーク供給装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品の外面塗装などを行うための生産ラインとしてハンガーラインが知られている。
ハンガーラインは、ワークを吊り下げる複数のハンガーが搬送ライン（コンベア）に取り付けられ、ハンガーに設けられたフック（吊下げ部）にワーク（又はワークの吊下げ治具）を引っ掛けて、吊り下げられた状態とすることでワークを供給し搬送する装置である。以下、フックを有するハンガーを単に「ハンガー」と呼ぶ。
【０００３】
ハンガーラインにおいて、ハンガーに吊り下げられた状態で搬送されたワークは、例えば塗装装置内の塗装ブースを通過し、人、ロボット、又は自動装置によりスプレーガン等を用いて塗装される。次にワークは、搬送されながら自然乾燥又は乾燥装置により塗装面が乾燥され、次いで、ハンガーのフックから取り外して回収される。
一般的にハンガーラインは、閉じたループ状になっており、ワークの供給位置と回収位置は近傍で行われる。また上述の例では、ハンガーラインは塗装ラインであるが、ハンガーラインは、これに限定されず、その他のライン、例えばラインサイドへの部品供給などにも利用される。
【０００４】
従来、上述したハンガーラインにおけるワークの供給は、移動するハンガーの速度に合わせながら、作業員がワークをハンガーのフックに吊下げることで通常行なわれていた。
また、これを自動化する手段として、特許文献１，２が既に提案され、既に一部で実施されている。
【０００５】
特許文献１は、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させてワークの供給を行うものである。
特許文献２は、搬送コンベアと同期して移動する位置決め装置でハンガーに吊るされたワークをガイドし、これと同期するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５００１２２号公報、「ロボットハンドおよび該ロボットハンドを用いたワーク吊り下げ方法」
【特許文献２】特許第３１９５６８９号公報、「部材の移載方法およびその装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のワーク供給手段には、以下のような問題点があった。
（１）ワークの供給を手作業で行う場合、一連の塗装工程の所要時間が短い場合に、その所要時間に見合うようにワークを供給する必要があり、そのために多数の作業員が必要となる。
また、ハンガーラインにより吊り下げられ、振れ動く状態のワークに近接しながらの作業のため、ワークと人が接触する可能性や、ワークの掛け損ないによるワークと人の接触やワークの損傷の可能性がある。またそのため、ハンガーラインの高速化が困難である。
【０００８】
（２）特許文献１の場合、ハンガーを一旦流れから切り離し、定位置に停止させ、ワークの吊り下げ完了後にハンガーラインに戻すために、特別な付帯設備等が必要となる。
また、特許文献１の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、特許文献１の実施例に示される複数のワークを同一のハンガーに掛ける場合では、フックにワークを掛けた後でも、ハンガー全体がワークの自重等で傾かないようなハンガー構成が必要となる。
【０００９】
（３）特許文献２の場合、ハンガーに吊るされたワークを案内するための付帯設備が必要となる。
また、特許文献２の場合、フックの方向が限定される場合にしか対応できない、もしくはフックの方向を事前にある方向又はある範囲にするための付帯設備等が必要となる。
さらに、ハンガーやワークの動きではなく、それに吊るされたコンベアの動きをモニタし、かつガイドはハンガー又はワークに接触するため、ガイド内で接触時に外乱等でハンガーやワークが振れてしまうと、装置が停止する原因となる。もしくはそれらを吸収した上で移載可能とする移載装置が必要となる。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。
すなわち、本発明の目的は、ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーのフックに、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワークを安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができるハンガーラインへのワーク供給装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給装置が提供される。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機は、前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する画像処理装置と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備える。
【００１３】
また、前記ハンガー又はフックは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する。
【００１４】
また、前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことが好ましい。
【００１５】
また、本発明によれば、ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給方法が提供される。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、前記リアルタイム計算機により、
前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｂ）と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｃ）と、を実行する。
【００１７】
また、前記アプローチ動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道の初期位置になるように、前記手先軌道を生成する。
【００１８】
また、前記供給動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する。
【００１９】
また、前記フックの姿勢に応じた複数の供給動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の供給動作のうち１つを選択し該供給動作に切り換える、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明の装置及び方法によれば、撮像装置によりハンガーの画像を撮影し、前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいて、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げるので、
ハンガーラインにおいて移動する複数のハンガーのフックに、ハンガーの移動を停止することなく、かつフックの方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワークを安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーラインの速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるワーク供給装置の全体構成図である。
【図２】本発明によるワーク供給装置のシステム構成図である。
【図３】本発明によるハンガーラインへのワーク供給のイメージ図である。
【図４】フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。
【図５】フックにワークを吊下げる供給基本軌道の説明図である。
【図６】吊下げ治具を用いたワークの吊下げの模式図である。
【図７】本発明によるワーク供給方法の全体フロー図である。
【図８】フックの姿勢に応じた２種の供給動作の説明図である。
【図９】ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の供給動作の説明図である。
【図１０】複数フックをもつハンガーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明によるワーク供給装置の全体構成図であり、図２は、本発明によるワーク供給装置のシステム構成図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本発明のワーク供給装置１０は、ロボット１２、ロボット制御装置１４、撮像装置１６、及びリアルタイム計算機１８を備える。
【００２５】
ロボット１２は、ワーク１を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動可能なロボットである。
ワーク１は、その上部に吊下げリング１ａを有する。吊下げリング１ａは、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。
【００２６】
この例でハンド１１は、ロボット１２のロボットアーム１２ａの手先部に搭載され、ワーク１を把持して移動できるようになっている。
ハンド１１は、例えば吸着パッドであり、ワーク１を吸着して把持するようになっている。なおハンド１１は、吸着パッドに限定されず、電磁パッドや機械的なハンドであってもよい。
【００２７】
ロボット１２は、この例では、所定の位置に固定された多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
【００２８】
ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御する。
すなわち、ロボット制御装置１４は、ロボット１２を制御してロボットアーム１２ａの手先軌道から各関節の回転量を算出し、ロボットアーム１２ａを動作させて、ハンド１１を３次元的に６自由度に移動する。
【００２９】
撮像装置１６は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラであり、ハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像を撮影する。
【００３０】
なお、撮像装置１６は、固定式のカメラに限定されず、ハンド又はロボットアームの手先部に取り付けたカメラであってもよい。また、撮像装置１６は、１台に限定されず、２台以上が連携するようにしてもよい。
【００３１】
図３は、本発明によるハンガーラインへのワーク供給のイメージ図である。
この図において、撮像装置１６は、ハンガーライン２の上部に下向きに固定されており、ワーク１をフック４に吊下げるためのワーク供給エリア内でハンガーライン２内を移動するハンガー３のデジタル画像５を撮影し、リアルタイム計算機１８（図２参照）へ逐次出力するようになっている。
デジタル画像５の画素数は、任意であるが、例えば、約３０万画素（横６４０ピクセル×縦４８０ピクセル）を有する。また、撮像装置１６は、デジタル画像５を一定の制御周期（例えば３０ｆｐｓ：１秒間に３０回）で撮影するようになっている。以下、デジタル画像を単に画像という。
【００３２】
図４は、フックの位置と姿勢を検出する手段の説明図である。この図において、（Ａ）はハンガー３を上方から撮影した画像５の模式図である。
なお、図１０に示すように、ハンガーには複数フックが固定されているような場合も存在する。
図１０のような場合、本発明において「フックの位置と姿勢を検出する」とは、ハンガー内のフック位置が固定されて、位置姿勢関係が既知の場合はハンガーの位置と姿勢を検出して、ハンガーの基準位置の位置と姿勢から各フックの位置と姿勢を算出する場合も含むものとする。
【００３３】
図４（Ａ）において、ハンガー３の上部にフック４の姿勢を示すマーカー６が設けられている。この例でフック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
マーカー６は、この例では揺動中心と同心の白丸６ａと、フック４の開口部の方向に位置する黒丸６ｂからなる。フック４の姿勢とは、この例ではフック４の開口部の方向である。
画像５において、フックの基準座標系として、フックの基準位置を原点Ｏとし、ラインの送り方向をｘ軸、これに直交する水平方向をｙ軸、フック４のｙ軸に平行な軸からの回転角をθと定義する。
また、フック座標系として、フックの開口部の方向をｙｈ軸、これに直交する水平方向をｘｈ軸、鉛直方向をｚｈ軸と定義する。
この場合、フック４の移動距離Ｌを、画像５上の基準位置Ｏからの白丸６ａの中心位置から検出することができる。また、フック４の開口部を示す回転角θを、白丸６ａと黒丸６ｂの相対角度から検出することができる。
【００３４】
図４（Ｂ）（Ｃ）は、撮像装置１６とマーカーの別の実施形態図である。
これらの例において、フック４はハンガー３の下方に紐状部材（ワイヤやロープ）で自由に揺動するように吊り下げられている。
また、図４（Ｂ）において、フック４の複数箇所（この例で３箇所）にマーカー６が設けられ、ステレオカメラ等の撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。
さらに、図４（Ｃ）において、フック４の上端に取り付けた円板上に複数（この例で３つ）のマーカー６が設けられ、撮像装置１６によりマーカー６の３次元位置を計測し、フック４の６自由度の位置と姿勢を算出するようになっている。
【００３５】
リアルタイム計算機１８は、例えばコンピュータであり、ロボット制御装置１４へハンド１１の手先軌道７を出力する。
【００３６】
図２において、リアルタイム計算機１８は、記憶装置１８ａ、画像処理装置１８ｂ、及び軌道計算装置１８ｃを有する。
記憶装置１８ａは、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道８を記憶する。
なお、リアルタイム計算機は、例えば以下の（１）（２）（３）ような構成であってもよい。
（１）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ、記憶装置１８ａ、ロボット制御装置１４が１つのＰＣ上などに置かれる一体のハードウェア構成、
（２）画像処理装置１８ｂ、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が全て異なるハードウェア構成、
（３）画像処理装置１８ｂのみが計算機上にあり、軌道計算装置１８ｃ（＋記憶装置１８ａ）＋ロボット制御装置１４が同一のハードウェア構成。
そのほかに画像処理装置１８ｂと軌道計算装置１８ｃはハードウェア上、一体的に扱い、記憶装置１８ａだけロボット制御装置側にあって、リアルタイム通信等を利用してリアルタイム計算機側の追従軌道計算装置に逐次読み込むような構成であってもよい。
【００３７】
図５は、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道８の説明図である。
供給基本軌道８は、フック４の鉛直な揺動軸とフック４の開口部を含む鉛直平面内（すなわち、フック座標系におけるｙｈ軸−ｚｈ軸を含む鉛直平面内）において、ワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂを経て供給動作の最終位置８ｃまでの軌道である。
この供給基本軌道８は、フック４の位置を原点とするフック座標系において予め教示し、記憶装置１８ａに記憶する。
【００３８】
図６は、吊下げ治具を用いたワークの吊下げの模式図である。
この例において、フック４は一端が開いたループ状であり、ハンガー３の下方に取り付けられ、鉛直軸を中心に自由に揺動するようになっている。
またワーク１は、吊り下げ治具９を介して、ハンガーライン２内を移動するハンガー３に設けられたフック４に引っ掛けて、吊り下げるようになっている。
また、この場合、ロボット１２は、吊り下げ治具９を把持するハンド１１を有し、このハンド１１を３次元的に６自由度に移動するようになっている。
その他の構成は、上述した図１〜図５と同様である。
【００３９】
図２において、画像処理装置１８ｂは、撮像装置１６で撮影した画像５に基づき、上述したように、フック５の位置（移動距離Ｌ）と姿勢（回転角θ）を検出する。
【００４０】
軌道計算装置１８ｃは、画像処理装置１８ｂで検出したフック４の位置と姿勢から、アプローチ動作と供給動作に必要なハンドの手先軌道７を出力する。
ここで、アプローチ動作は、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂまで移動させる動作である。また、供給動作は、上述した供給基本軌道８に基づき、移動するフック４にワーク１を吊下げる動作である。
なお、ロボット（アーム）を軌道制御する場合、ＴＣＰ（ツールセンターポイント）を設定して、ＴＣＰの軌道を与える。また、ロボット制御装置は予め較正されたＴＣＰ−ロボットフランジ間の位置姿勢情報を用いて変換する。この際、ワークに引っ掛ける場所があるとすると、そのワークを引っ掛ける点をＴＣＰとして軌道を与える等を行うのが、教示などの際、合理的である。
従って、本発明において、ハンドの手先軌道７とは、ハンドに把持されたワークの軌道であってもよく、任意に設定したＴＣＰの軌道であってもよく、その両方を含むものとする。
【００４１】
上述した構成により、本発明のワーク供給装置１０は、画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げるようになっている。
【００４２】
図７は、本発明によるワーク供給方法の全体フロー図である。
この図に示すように、本発明のワーク供給方法は、上述した装置を用いて、Ｓ１〜Ｓ９の各工程（ステップ）を実施し、画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動しワーク１をフック４に吊下げる。
【００４３】
すなわち、リアルタイム計算機１８により、フック４にワーク１を吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）を予め実施する。この段階では、事前準備として、フック４の位置を原点とするフック座標系において供給基本軌道を教示しておく。
また、ロボット１２はワーク供給位置でワーク１を把持し、動作初期位置で待機する（Ｓ１）。
【００４４】
次いで、Ｓ２において、フック４が撮像装置１６の視野内に入ったことを検出する。
次いで、Ｓ３において、撮像装置１６によりハンガーライン２内を移動するハンガー３の画像５を撮影し、画像処理装置１８ｂによるフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（フック検出ステップ（Ｂ））を開始する。
【００４５】
次いで、検出されたフック４の位置と姿勢から、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させてワークの初期位置８ａから供給動作の初期位置８ｂまで移動させるアプローチ動作（Ｓ４）を、初期相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ５）。
このアプローチ動作（Ｓ４）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標系に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した供給基本軌道の初期位置８ｂになるように、手先軌道７を生成する。
【００４６】
Ｓ５において、初期相対位置の偏差が閾値以内になった後に、上述した供給基本軌道８に基づき、移動するフック４にワーク１を吊下げる供給動作（Ｓ６）を、終了相対位置の偏差が閾値以内になるまで実施する（Ｓ７）。
この供給動作（Ｓ６）において、フック４の位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フック４とロボット１２の相対的な位置と姿勢が、上述した供給基本軌道８になるように、手先軌道７を生成する。
【００４７】
Ｓ７において、終了相対位置の偏差が閾値以内になった後に、撮像装置１６と画像処理装置１８ｂによるフック４の位置と姿勢を検出する逐次計算（フック検出ステップ（Ｂ））を終了し（Ｓ８）、ロボット１２がワーク１を開放し、初期位置へ移動して（Ｓ９）、本発明によるワーク供給が終了する。
【００４８】
図８は、フックの姿勢に応じた２種の供給動作の説明図である。この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。
【００４９】
図８（Ａ）からわかるように、フック４の方向（開口部の向き）と、ハンガーライン２とロボット１２の位置関係によっては、基本となる供給基本軌道８とアプローチ動作を座標変換のみで変更するだけでは、ロボット１２とハンガー３との干渉、ロボット１２の可動範囲の限界等から、上述したアプローチ動作と供給動作の実施が困難となる場合がある。
そこで、本発明では、フック４の姿勢に応じた複数の供給動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶し、検出したフック４の姿勢をパラメータとして、複数の供給動作のうち１つを選択しその供給動作に切り換えるようになっている。
【００５０】
図９は、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真下又は真下近傍に設定されている場合の供給動作の説明図である。
この図において、（Ａ）はロボット１２とハンガーライン２上のフック４の方向（開口部の向き）との関係図、（Ｂ）はフック４の方向がロボット側に位置する場合、（Ｃ）はフック４の方向がロボットの反対側に位置する場合の模式図である。
【００５１】
この構成により、図８の例のように、フックの姿勢に応じた複数の供給動作（図８（Ｂ）（Ｃ））を予め記憶することなく、単にロボット１２が旋回するだけで、上述したアプローチ動作と供給動作の実施が可能となる。
なお、ロボット１２の鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフック４の移動経路の真上又は真上近傍に天吊り等で設定されている場合も同様となる。
【００５２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、撮像装置１６によりハンガー３の画像５を撮影し、この画像５に基づきハンガー３に設けられたフック４の位置と姿勢を検出し、この検出結果に基づいてロボット１２をフィードバック制御し、ワーク１を把持したハンド１１をフック４の移動に追従させて移動し、ワーク１をフック４に吊下げる。
従って、本発明の装置及び方法によれば、ハンガーライン２において移動する複数のハンガー３のフック４に、ハンガー３の移動を停止することなく、かつフック４の方向を制限することなく、特別な付帯設備を用いずに、ワーク１を安全かつ確実に吊下げることができ、これにより人手に頼らずにハンガーラインへのワーク供給が可能となるとともに、ハンガーライン２の速度を高めることができる。
【００５３】
さらに、本発明の装置及び方法により以下の効果が得られる。
（１） 人とワーク１との接触の可能性を低減し、ワーク１の掛け損ないによるワーク１の破損等を低減することができる。
（２） ハンガーライン２から一旦切り離す特別な付帯設備を用いずに、ハンガーライン２へのワーク１の供給を自動化できる。
（３） ハンガー３に掛けた際のワーク１の自重でのハンガー自体の傾きや、フックの向きに左右されずに動作ができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ ワーク、１ａ 吊下げリング、２ ハンガーライン、
３ ハンガー、４ フック、５ デジタル画像、
６ マーカー、６ａ 白丸、６ｂ 黒丸、７ 手先軌道、
８ 供給基本軌道、８ａ ワークの初期位置、
８ｂ 供給動作の初期位置、８ｃ 供給動作の最終位置、
９ 吊り下げ治具、
１０ ワーク供給装置、１１ ハンド、
１２ ロボット、１２ａ ロボットアーム、
１４ ロボット制御装置、１６ 撮像装置（カメラ）、
１８ リアルタイム計算機、１８ａ 記憶装置、
１８ｂ 画像処理装置、１８ｃ 軌道計算装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項２】
前記リアルタイム計算機は、前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する画像処理装置と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項３】
前記ハンガー又はフックは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する、ことを特徴とする請求項２に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項４】
前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項５】
ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項６】
前記リアルタイム計算機により、
前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｂ）と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｃ）と、を実行することを特徴とする請求項５に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項７】
前記アプローチ動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道の初期位置になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項８】
前記供給動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項９】
前記フックの姿勢に応じた複数の供給動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の供給動作のうち１つを選択し該供給動作に切り換える、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項１】
ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項２】
前記リアルタイム計算機は、前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する記憶装置と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する画像処理装置と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道計算装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項３】
前記ハンガー又はフックは、画像処理用のマーカー又は特徴点を有しており、
前記画像処理装置は、前記マーカー又は特徴点に基づき前記フックの位置と姿勢を検出する、ことを特徴とする請求項２に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項４】
前記ロボットの鉛直な旋回中心が、ハンガーライン内のフックの移動経路の真上もしくは真下又は真上もしくは真下の近傍に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハンガーラインへのワーク供給装置。
【請求項５】
ワークを把持するハンドを有し該ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、
該ロボットを制御するロボット制御装置と、
ハンガーライン内を移動するハンガーの画像を撮影する撮像装置と、
ロボット制御装置へハンドの手先軌道を出力するリアルタイム計算機と、を備え、
前記画像に基づき前記ハンガーに設けられたフックの位置と姿勢を検出し、該検出結果に基づいてワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて移動しワークをフックに吊下げる、ことを特徴とするハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項６】
前記リアルタイム計算機により、
前記フックにワークを吊下げる供給基本軌道を記憶する基本軌道記憶ステップ（Ａ）と、
前記画像に基づき前記フックの位置と姿勢を検出するフック検出ステップ（Ｂ）と、
前記フックの位置と姿勢から、ワークを把持したハンドをフックの移動に追従させて供給動作の初期位置まで移動させるアプローチ動作と、前記供給基本軌道に基づき移動するフックにワークを吊下げる供給動作とに必要なハンドの手先軌道を出力する軌道出力ステップ（Ｃ）と、を実行することを特徴とする請求項５に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項７】
前記アプローチ動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道の初期位置になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項８】
前記供給動作において、前記フックの位置と姿勢で決まるフック座標に逐次座標変換して、フックとロボットの相対的な位置と姿勢が、前記供給基本軌道になるように、前記手先軌道を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【請求項９】
前記フックの姿勢に応じた複数の供給動作を予め記憶し、
検出した前記フックの姿勢をパラメータとして、前記複数の供給動作のうち１つを選択し該供給動作に切り換える、ことを特徴とする請求項６に記載のハンガーラインへのワーク供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６１６１６（Ｐ２０１１−１６１６１６Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０２７０（Ｐ２０１０−３０２７０）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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