ロボットハンドの姿勢検知システム
【課題】機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現したロボットハンドの姿勢検知システムを提供する。
【解決手段】ロボットハンド１の指部２において、その外周面２ｃにはバンド８が巻き付けられている。バンド８の外周面には、互いに異なる色で着色された複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎが形成されている。各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相は、それぞれ指部２の長手方向に沿って同一である。また、各領域ｂ１〜ｂｎの色相は、指部２の周方向に沿って連続的に変化している。ロボットハンド１から所定の距離を隔てた位置には、指部２を撮影するためのカメラ７が配置されている。カメラ７が撮影した指部２の画像は制御部６に出力され、制御部６は、画像上におけるバンド８のエッジ及び色相の変化に基づいて、ロボットハンド１の姿勢を検知する。
【解決手段】ロボットハンド１の指部２において、その外周面２ｃにはバンド８が巻き付けられている。バンド８の外周面には、互いに異なる色で着色された複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎが形成されている。各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相は、それぞれ指部２の長手方向に沿って同一である。また、各領域ｂ１〜ｂｎの色相は、指部２の周方向に沿って連続的に変化している。ロボットハンド１から所定の距離を隔てた位置には、指部２を撮影するためのカメラ７が配置されている。カメラ７が撮影した指部２の画像は制御部６に出力され、制御部６は、画像上におけるバンド８のエッジ及び色相の変化に基づいて、ロボットハンド１の姿勢を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はロボットハンドの姿勢検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、３次元空間内で任意の方向に姿勢変化するロボットハンドにおいて、その姿勢を検知するための装置が開示されている。これによれば、ロボットハンドには２つの傾斜センサと、画像認識点である３つのＬＥＤとが設けられており、ロボットハンドから所定の距離を隔てた位置には、ＬＥＤを撮影するためのＣＣＤカメラが設置されている。２つの傾斜センサは、ロボットハンドの中心を通る座標系の３軸（水平軸であるＸ軸及びＹ軸、鉛直軸であるＺ軸）のうち、Ｘ軸周り及びＹ軸周りにおけるロボットハンドの回転角度を検出する。また、ＣＣＤカメラが撮影した３つのＬＥＤの画像はコンピュータに出力され、これらのＬＥＤを含む平面と既知の基準平面とがなす角度を検出することによって、Ｚ軸周りにおけるロボットハンドの回転角度が算出される。このように、２つの傾斜センサの検出値と、３つのＬＥＤを撮影した画像に基づく算出値とから、３次元空間内におけるロボットハンドの姿勢が検知される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６５２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、２つの傾斜センサと３つのＬＥＤとを用いているため、機器構成が複雑になる。機器構成が複雑になることによって、製造コストの低減が困難になるとともに、装置の故障が生じやすくなって耐久性が低下するという問題点を有していた。また、画像認識点は３つのＬＥＤだけであるため、ロボットハンドの姿勢が変化した際に、いずれかのＬＥＤがロボットハンドの陰に隠れてＣＣＤカメラの死角に入ってしまうことがある。ＬＥＤがＣＣＤカメラの死角に入ると、３つのＬＥＤを含む平面を画像から検出することができなくなるため、Ｚ軸周りの回転角度が検出できず、正確な姿勢検知ができない場合が生じるという問題点も有していた。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現したロボットハンドの姿勢検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るロボットハンドの姿勢検知システムは、姿勢変化可能に設けられる指部を少なくとも１つ有するロボットハンドと、ロボットハンドの指部を撮影する撮像装置と、撮像装置が撮影した指部の画像が入力される制御部とを備えるロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、指部の外周面には、指部の長手方向に沿って同一であるとともに、指部の周方向に沿って変化するパターンを有するマーカ部が、指部の全周にわたって帯状に設けられ、制御部は、撮像装置から入力された指部の画像から、マーカ部を検出するとともに、画像上におけるパターンを認識し、認識したパターンに基づいて、ロボットハンドの姿勢を検知することを特徴とするものである。
【０００７】
ロボットハンドの指部に、マーカ部を帯状に設けたので、撮像手段が撮影した指部の画像からマーカ部を検出することによって、３次元空間内における指部の回転角度を取得できる。マーカ部は、指部の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化するパターンを有するので、指部の向きとパターンが変化する配列とを予め対応付けておき、画像上においてパターンが変化する配列を認識することにより、指部の向きを特定することができる。マーカ部を設けた指部を撮像装置で撮影するだけでロボットハンドの姿勢検知を行なえるため、他の部材に機械的または電気的に接続されるセンサやＬＥＤ等を用いる必要がない。また、マーカ部は指部の全周にわたって設けられるため、ロボットハンドの姿勢が変化しても、マーカ部が隠れて撮像装置の死角に入ることがない。したがって、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現できる。
なお、本発明においてマーカ部とは、指部とは別体の部材であることに限定するものではなく、例えば塗装や、ショットブラストやエッチングなど加工を加えることでパターンを形成し、マーカ部とすることも含む。
【０００８】
マーカ部のパターンは、色相であって、色相は、指部の周方向に沿って連続的に変化してもよい。マーカ部のパターンとして色相を用いることにより、マーカ部に着色された色が有する本来の色合いを、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響を受けることなく認識できるため、姿勢検知の精度を向上することができる。また、色相と指部の向きとは簡単に対応付けられるため、制御部における処理も単純化される。さらに、色相を指部の周方向に沿って連続的に変化させたので、非連続的、すなわちランダムに変化させた場合と比較すると、検知精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
マーカ部のパターンは、互いに異なる幅を有する直線状の模様であってもよい。
マーカ部は、指部の複数箇所に設けられてもよい。複数箇所でロボットハンドの姿勢検知が行なわれるため、姿勢検知の精度を向上することが可能となる。
制御部によるパターンの認識は、マーカ部のエッジを認識すること、及び指部の周方向におけるパターンの変化を認識することによって行なわれてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムを概略的に示す。
姿勢検知の対象であるロボットハンド１は、図示しない物体を把持するための指部２を備えている。指部２は、先端部２ａ及び基端部２ｂを有する略円筒形状の部材であって、基端部２ｂには、連結部３を介してアーム４が接続されている。アーム４には駆動装置５が接続されており、駆動装置５がアーム４を駆動することによって、ロボットハンド１の姿勢が３次元的に変化する。また、駆動装置５には、ロボットハンド１の姿勢を制御するための制御部６が電気的に接続されており、制御部６から駆動装置５に出力される指令信号に基づいて、駆動装置５がアーム４を駆動する。制御部６は、図示しない記憶部や演算部等を有するコンピュータであって、ロボットハンド１の姿勢を制御するとともに、後述するカメラ７から入力された画像の処理や、ロボットハンド１の姿勢検知を行なう。
【００１２】
指部２の外周面２ｃにおける所定の位置には、マーカ部としてのバンド８が帯状に巻き付けられており、指部２とバンド８とが一体として移動するように固定されている。ここで、指部２に巻き付けられたバンド８が展開された状態を図２に示す。図２に示すように、バンド８は長方形に形成された薄いシート状の部材であって、図２の矢印Ａで示す長さ方向が指部２の長手方向に一致し、且つ矢印Ｂで示す幅方向が指部２の周方向に一致するように、指部２に巻き付けられるようになっている。また、バンド８が指部２に巻き付けられたときに外周側となる表面、すなわち図２に見えている側の表面には、互いに異なる色で着色された複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎが形成されている。
【００１３】
各領域ｂ１〜ｂｎは、矢印Ｂで示す幅方向に沿って等間隔に区分されるとともに、矢印Ａで示す長さ方向に対して平行に延びており、その内部が同一色となるように着色されている。また、各領域ｂ１〜ｂｎは、一方の端部側に位置する領域ｂ１から他方の端部側に位置する領域ｂｎに向かって、その色相が連続的に変化するように着色されている。ここで、色相とは、色を表す属性のうち、例えば赤、黄、青等のように色の種類を表す属性であって、数値的には各色が有する波長に基づいて表され、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響に応じて変動しにくい属性である。バンド８において、例えば一方の端部側にある領域ｂ１を赤で着色した場合、領域ｂ２以降は、次第に黄、緑、青、紫と変化するように着色され、他方の端部側にある領域ｂｎは、最終的に赤と紫との混合色で着色される。
【００１４】
以上のように着色されたバンド８が指部２に巻きつけられると、各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相が、それぞれ指部２の長手方向に沿って延在した状態となる。また、各領域ｂ１〜ｂｎの色相は、指部２の周方向に沿って連続的に変化した状態となる。このように、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化する色相が、バンド８のパターンを形成している。
【００１５】
図１に戻って、ロボットハンド１から所定の距離を隔てた位置には、指部２を撮影するための撮像装置である１台のカメラ７が配置されている。カメラ７は制御部６に電気的に接続されており、撮影した指部２の画像を制御部６に出力可能となっている。上述したように、制御部６は、カメラ７から入力された指部２の画像の処理及びロボットハンド１の姿勢検知を行う。また、制御部６はカメラ７の位置も制御しており、画像上における指部２の座標と実際の３次元空間内における座標とが、予め対応付けられている。さらに、バンド８の領域ｂ１〜ｂｎの色相の配列と、指部２の向き、すなわち指部２の長手方向中心である中心軸線Ｃ周りの回転角度との相関関係も予め対応付けられており、制御部６に記憶されている。したがって、入力された画像上において、領域ｂ１〜ｂｎの色相が指部２の周方向に沿ってどのように変化しているのかを認識することによって、指部２の向きを特定することが可能となっている。また、先端部２ａと基端部２ｂとの相対的な位置関係、すなわち基端部２ｂに対して先端部２ａがどのような位置に配置されているのかを特定することも可能となっている。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムを用いたロボットハンド１の姿勢検知方法について、図３、４を用いて説明する。
尚、図３は、実際の３次元空間内に配置された指部２及びカメラ７を概略的に示したものである。また、図４は、図３に示すカメラ７が指部２を撮影した画像Ｆを示したものであり、図３に概略的に示す画像Ｆを、矢印Ｇの方向から見た場合を示したものでる。ここで、図３に示すように、バンド８は指部２の長手方向に沿った長さＬ１及び直径Ｗ１を有するものとする。また、指部２が位置する３次元空間における座標系を、図３に示すＸ軸及びＹ軸と、図３の奥行方向に沿って延びるＺ軸（図４参照）とによって規定する。Ｘ軸は、カメラ７のレンズ７ａの中心軸線に対して平行に延びる水平軸、Ｙ軸はＸ軸に対して垂直をなす水平軸、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に対して垂直をなす鉛直軸である。
【００１７】
図３に示すように、まず、バンド８が巻き付けられた指部２がカメラ７によって撮影され、撮影された画像Ｆが制御部６に入力される。ここで、バンド８は、指部２の全周にわたって巻き付けられているため、あらゆる姿勢において、バンド８がロボットハンド１の陰に隠れることがない状態となっている。カメラ７から画像Ｆが入力されると、制御部６は、画像Ｆ上の指部２からバンド８を検出する。バンド８の検出は、そのエッジを認識することによって行なわれており、画像Ｆ上の指部２（図４参照）から、バンド８の外周面を示すエッジ８ａ及びエッジ８ｂと、長手方向における端部を示すエッジ８ｃ及びエッジ８ｄとが認識される。制御部６は、これらのエッジ８ａ〜８ｄに囲まれた領域を、バンド８として検出する。
【００１８】
次いで、制御部６は、検出したバンド８から数値的な色情報であるＲＧＢ値を抽出し、抽出したＲＧＢ値をＨＳＶ値に変換する。ＲＧＢ値とは、光の３原色である赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を示す３つの数値の組み合わせによって色を表したものである。一方、ＨＳＶ値とは、色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、明度（Ｖａｌｕｅ）を示す３つの値の組み合わせによって色を表したものである。制御部６は、変換したＨＳＶ値のうち色相を用いて、バンド８の各領域ｂ１〜ｂｎ（図２参照）のうち、画像Ｆ上に映っている領域を認識する。上述したように、色相は光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響に応じて変動しにくい値であるため、色相を用いることにより、画像Ｆ上に映っている領域に着色された色を正確に認識することが可能となっている。
【００１９】
以上のように、図４に示されるバンド８のエッジ及び色相を検出すると、制御部６は、Ｘ軸周りにおける指部２の回転角度θ１と、指部２の向きを取得する。まず、バンド８を検出する際に認識したエッジ８ａとエッジ８ｂとに基づいて、これらの間の中間部を通る直線である、指部２の中心軸線Ｃが算出される。中心軸線Ｃが算出されると、画像Ｆ上においてＹ軸と中心軸線とがなす角度、すなわちＸ軸周りにおける指部２の回転角度θ１が測定される。
【００２０】
Ｘ軸周りにおける指部２の回転角度θ１が測定されると、画像Ｆ上においてバンド８の色相がどのようにして変化しているのか、その配列が制御部６によって認識される。ここで、指部２の向きと領域ｂ１〜ｂｎの色相の配列とは予め対応付けられており、その相関関係は制御部６に記憶されている。したがって、制御部６に記憶されている相関関係と、画像Ｆ上から認識した色相の変化の配列とを照合することによって、指部２の向きが取得される。また、先端部２ａと基端部２ｂとの相対的な位置関係も取得される。ここで、バンド８の各領域ｂ１〜ｂｎは、指部２の周方向に沿って色相が連続的に変化するように着色されている。したがって、色相がランダムに配置されるように着色した場合と比較すると、色相が変化する傾向を認識しやすく、且つ、色相の変化の配列を誤って認識することも防止される。
【００２１】
次に、制御部６は、回転角度θ２（図３参照）を取得する。角度θ２は、ＸＹ平面に対してＸ軸周りに角度θ１だけ傾き、且つ、中心軸線Ｃを通る平面上において、Ｘ軸と中心軸線Ｃとがなす角度である。なお、図３は角度θ２をＺ軸方向に投影した場合の角度を図示している。まず、画像Ｆ上におけるバンド８の直径Ｗ２が測定され、バンド８の実際の直径Ｗ１と画像Ｆ上における直径Ｗ２との比率により、カメラ７とバンド８との距離が算出される。カメラ７とバンド８との距離が算出されると、その距離におけるバンド８の長さＬ２が算出される。次いで、制御部６は、画像Ｆ上におけるバンド８の長さＬ３を計測する。ここで、実際の指部２はＺ軸周りに角度θ２だけ傾いているため、算出された長さＬ２と、画像Ｆ上におけるバンド８の長さＬ３との間には差異が生じた状態となっており、画像Ｆ上における長さＬ３が、算出された長さＬ２よりも短くなっている。制御部６は、この長さＬ２と長さＬ３との差異に基づいて、下記（１）式よりＺ軸周りにおける回転角度θ２を算出する。
９０°−θ２＝ａｃｏｓ（Ｌ３／Ｌ２）・・・（１）
ここで、指部２の長手方向に沿った長さＬ１を長くすればするほど、Ｚ軸周りにおける指部２の回転角度θ２の検出精度を向上させることが可能となっている。
【００２２】
以上のように、ロボットハンド１の指部２に、バンド８を帯状に設けたので、カメラ７が撮影した指部２の画像Ｆからバンド８を検出することによって、３次元空間内における指部２の回転角度を取得できる。バンド８は、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化する色相を有するので、指部２の向きと色相が変化する配列とを予め対応付けておき、画像Ｆ上において色相が変化する配列を認識することにより、指部２の向きを特定することができる。バンド８を設けた指部２をカメラ７で撮影するだけでロボットハンド１の姿勢検知を行なえるため、他の部材に機械的または電気的に接続されるセンサやＬＥＤ等を用いる必要がない。また、バンド８は指部２の全周にわたって設けられるため、ロボットハンド１の姿勢が変化しても、バンド８が隠れてカメラ７の死角に入ることがない。したがって、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を可能にするとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することが可能となる。
【００２３】
また、各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相を、バンド８のパターンとして用いたので、各領域に着色された色が有する本来の色合いを、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響を受けることなく認識でき、姿勢検知の精度が向上する。各領域ｂ１〜ｂｎの色相と指部２の向きとは簡単に対応付けられるため、制御部における処理も単純化される。さらに、色相を指部２の周方向に沿って連続的に変化させたので、その変化の配列が同一方向に対して規則的になり、誤った認識をすることがない。したがって、非連続的、すなわちランダムに色相を変化させた場合と比較して、検知精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜４の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
図５は実施の形態２に係る指部２を示す概略図である。
図５に示すように、指部２の外周面２ｃには、実施の形態１におけるバンド８より短く形成され、互いに距離を置いて配置された２つのバンド１１ａ及び１１ｂが、指部２の全周にわたって巻き付けられている。２つのバンド１１ａ及び１１ｂの外周面は、実施の形態１におけるバンド８と同様に複数の色で着色されており、その色相が、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って連続的に変化するようになっている。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００２５】
制御部６は、指部２を撮影した画像Ｆから２つのバンド１１ａ及び１１ｂを検出し、それぞれについて、指部２の周方向における色相の変化を認識する。次いで、認識したバンド１１ａ及び１１ｂの色相の変化に基づいて、指部２の向きを２箇所で取得する。また、ＸＹ平面に対してＸ軸周りに角度θ１だけ傾き、且つ、中心軸線Ｃを通る平面上において、Ｘ軸と中心軸線Ｃとがなす角度（実施の形態１における角度θ２）に関しては、バンド１１ａとバンド１１ｂとの、対応する端部同士の間の既知の長さＬ４、及び直径Ｗ１を画像Ｆ上で計測することにより、実施の形態１と同様に算出することができる。また、上記の長さＬ４とは別の端部同士の間の長さ、すなわち図５に示す長さＬ５も計測し、２箇所の計測結果に基づいてＺ軸周りの回転角度を算出することにより、検知精度をさらに向上させることも可能である。
以上のように、指部２の複数箇所にバンド１１ａ及びバンド１１ｂを巻き付けても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、指部２の向きを複数箇所で取得できるため、ロボットハンドの姿勢検知の精度をさらに向上することが可能となる。
【００２６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。この実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムは、実施の形態１において色相をパターンとしたバンド８の代わりに、互いに異なる幅を有する直線状の模様で形成されたパターンを有するバンドを用いたものである。
図６（ａ）に示すように、指部２の外周面２ｃには、実施の形態１と同様の外形形状を有するバンド１２が巻き付けられている。バンド１２の外周面には、図６（ｂ）に展開された様子を示すように、指部２の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部２の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎが形成されている。
【００２７】
指部２の向きと、各模様ｃ１〜ｃｎの幅の配列との相関関係は、予め制御部に記憶されている。制御部は、直線状の模様ｃ１〜ｃｎのうち、画像上に映った模様の幅をそれぞれ計測して幅の変化の配列を認識し、その変化の配列に基づいて指部２の向きを取得するように構成されている。その他の構成については実施の形態１と同様である。
このように、バンド１２に、指部２の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部２の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様ｃ１〜ｃｎを形成することによっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態１〜３において、円筒形状を有する部材として指部を構成したが、その断面形状を限定するものではない。例えば、図７（ａ）に示す指部１３のように、一部に平坦面１３ａが形成されるような異形断面を有する部材とすることも可能である。この場合、実施の形態１のバンド８と同様に色相のパターンを有するバンド１４を指部１３の外周面に巻きつけるとともに、平坦面１３ａ上に配置される色相を予め記憶しておくことにより、実施の形態１と同様にロボットハンドの姿勢を検知することができる。
また、図７（ｂ）に示す指部１５のように、その断面形状を楕円形状とすることも可能である。この場合、指部１５に巻き付けられたバンド１６のパターンのうち、楕円形状の長径部分と短径部分とに配置されるパターンを予め記憶しておくことにより、ロボットハンドの姿勢を検知することができる。
さらに、図７（ｃ）に示す指部１７のように、その断面形状を矩形形状とし、バンド１８を巻き付けることも可能である。この場合、例えば図７（ｃ）に示す矢印Ｈの方向から撮影すると、撮影した画像から３箇所のエッジ１７ａ〜１７ｃが検出される。指部１７の外周面である４面に配置されるパターンを予め記憶しておくとともに、エッジ１７ａとエッジ１７ｂとの間のパターン、及びエッジ１７ｂとエッジ１７ｃとの間のパターンを認識することによって、姿勢を検知することも可能である。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すような指部の場合、中心軸線は例えば断面の図心にすることができる。
【００２９】
実施の形態１〜３において、指部の外周面に巻き付けられるシート状のバンドとしてマーカ部を構成したが、指部とは別体の部材であるバンドを巻き付けることに限定するものではなく、例えば塗装等によってマーカ部を構成することも可能である。また、ショットブラストやエッチングなど加工を加えることで、例えば反射率を変えてパターンを形成し、マーカ部を構成することも可能である。
また、実施の形態１、２において、制御部は画像上におけるバンドの色相を、ＲＧＢ値からＨＳＶ値に変換することによって検出したが、ＨＳＶ値を用いることに限定するものではない。色相を用いて色を表すものであればよく、例えばＨＬＳ色空間（色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、輝度（Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ））や、マンセル色体系等を用いることも可能である。
また、実施の形態１〜３において、指部の画像は１台のカメラによって撮影されたが、カメラの台数を限定するものではなく、複数台のカメラを用いることも可能である。例えば、２台のカメラを用いる場合は、回転角度θ２を、画像上で計測したバンドの長さ及び直径から算出するのではなく、三角測量の原理を用いて算出することも可能となる。
また、実施の形態１、２において、マーカ部は複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎについてそれぞれの内部が同一色になるように着色されていたが、領域を分けることなく、周方向に沿って連続的に色相が変化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１におけるマーカ部を示す概略図である。
【図３】実施の形態１におけるロボットハンドの姿勢検知方法を説明するための概略図である。
【図４】実施の形態１におけるロボットハンドの指部２をカメラ７が撮影した画像Ｆを示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るロボットハンドの姿勢検知システムにおけるマーカ部を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムにおけるマーカ部を示す概略図である。
【図７】ロボットハンドの指部の変形例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ ロボットハンド、２，１３，１５，１７ 指部、２ｃ 指部の外周面、６ 制御部、７ カメラ（撮像装置）、８，１１ａ，１１ｂ，１２，１４，１６，１８ バンド（マーカ部）、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ バンドのエッジ（マーカ部のエッジ）、ｂ１〜ｂｎ，ｃ１〜ｃｎ パターン、Ｆ 画像。
【技術分野】
【０００１】
この発明はロボットハンドの姿勢検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、３次元空間内で任意の方向に姿勢変化するロボットハンドにおいて、その姿勢を検知するための装置が開示されている。これによれば、ロボットハンドには２つの傾斜センサと、画像認識点である３つのＬＥＤとが設けられており、ロボットハンドから所定の距離を隔てた位置には、ＬＥＤを撮影するためのＣＣＤカメラが設置されている。２つの傾斜センサは、ロボットハンドの中心を通る座標系の３軸（水平軸であるＸ軸及びＹ軸、鉛直軸であるＺ軸）のうち、Ｘ軸周り及びＹ軸周りにおけるロボットハンドの回転角度を検出する。また、ＣＣＤカメラが撮影した３つのＬＥＤの画像はコンピュータに出力され、これらのＬＥＤを含む平面と既知の基準平面とがなす角度を検出することによって、Ｚ軸周りにおけるロボットハンドの回転角度が算出される。このように、２つの傾斜センサの検出値と、３つのＬＥＤを撮影した画像に基づく算出値とから、３次元空間内におけるロボットハンドの姿勢が検知される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６５２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、２つの傾斜センサと３つのＬＥＤとを用いているため、機器構成が複雑になる。機器構成が複雑になることによって、製造コストの低減が困難になるとともに、装置の故障が生じやすくなって耐久性が低下するという問題点を有していた。また、画像認識点は３つのＬＥＤだけであるため、ロボットハンドの姿勢が変化した際に、いずれかのＬＥＤがロボットハンドの陰に隠れてＣＣＤカメラの死角に入ってしまうことがある。ＬＥＤがＣＣＤカメラの死角に入ると、３つのＬＥＤを含む平面を画像から検出することができなくなるため、Ｚ軸周りの回転角度が検出できず、正確な姿勢検知ができない場合が生じるという問題点も有していた。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現したロボットハンドの姿勢検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るロボットハンドの姿勢検知システムは、姿勢変化可能に設けられる指部を少なくとも１つ有するロボットハンドと、ロボットハンドの指部を撮影する撮像装置と、撮像装置が撮影した指部の画像が入力される制御部とを備えるロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、指部の外周面には、指部の長手方向に沿って同一であるとともに、指部の周方向に沿って変化するパターンを有するマーカ部が、指部の全周にわたって帯状に設けられ、制御部は、撮像装置から入力された指部の画像から、マーカ部を検出するとともに、画像上におけるパターンを認識し、認識したパターンに基づいて、ロボットハンドの姿勢を検知することを特徴とするものである。
【０００７】
ロボットハンドの指部に、マーカ部を帯状に設けたので、撮像手段が撮影した指部の画像からマーカ部を検出することによって、３次元空間内における指部の回転角度を取得できる。マーカ部は、指部の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化するパターンを有するので、指部の向きとパターンが変化する配列とを予め対応付けておき、画像上においてパターンが変化する配列を認識することにより、指部の向きを特定することができる。マーカ部を設けた指部を撮像装置で撮影するだけでロボットハンドの姿勢検知を行なえるため、他の部材に機械的または電気的に接続されるセンサやＬＥＤ等を用いる必要がない。また、マーカ部は指部の全周にわたって設けられるため、ロボットハンドの姿勢が変化しても、マーカ部が隠れて撮像装置の死角に入ることがない。したがって、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現できる。
なお、本発明においてマーカ部とは、指部とは別体の部材であることに限定するものではなく、例えば塗装や、ショットブラストやエッチングなど加工を加えることでパターンを形成し、マーカ部とすることも含む。
【０００８】
マーカ部のパターンは、色相であって、色相は、指部の周方向に沿って連続的に変化してもよい。マーカ部のパターンとして色相を用いることにより、マーカ部に着色された色が有する本来の色合いを、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響を受けることなく認識できるため、姿勢検知の精度を向上することができる。また、色相と指部の向きとは簡単に対応付けられるため、制御部における処理も単純化される。さらに、色相を指部の周方向に沿って連続的に変化させたので、非連続的、すなわちランダムに変化させた場合と比較すると、検知精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
マーカ部のパターンは、互いに異なる幅を有する直線状の模様であってもよい。
マーカ部は、指部の複数箇所に設けられてもよい。複数箇所でロボットハンドの姿勢検知が行なわれるため、姿勢検知の精度を向上することが可能となる。
制御部によるパターンの認識は、マーカ部のエッジを認識すること、及び指部の周方向におけるパターンの変化を認識することによって行なわれてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を実現するとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムを概略的に示す。
姿勢検知の対象であるロボットハンド１は、図示しない物体を把持するための指部２を備えている。指部２は、先端部２ａ及び基端部２ｂを有する略円筒形状の部材であって、基端部２ｂには、連結部３を介してアーム４が接続されている。アーム４には駆動装置５が接続されており、駆動装置５がアーム４を駆動することによって、ロボットハンド１の姿勢が３次元的に変化する。また、駆動装置５には、ロボットハンド１の姿勢を制御するための制御部６が電気的に接続されており、制御部６から駆動装置５に出力される指令信号に基づいて、駆動装置５がアーム４を駆動する。制御部６は、図示しない記憶部や演算部等を有するコンピュータであって、ロボットハンド１の姿勢を制御するとともに、後述するカメラ７から入力された画像の処理や、ロボットハンド１の姿勢検知を行なう。
【００１２】
指部２の外周面２ｃにおける所定の位置には、マーカ部としてのバンド８が帯状に巻き付けられており、指部２とバンド８とが一体として移動するように固定されている。ここで、指部２に巻き付けられたバンド８が展開された状態を図２に示す。図２に示すように、バンド８は長方形に形成された薄いシート状の部材であって、図２の矢印Ａで示す長さ方向が指部２の長手方向に一致し、且つ矢印Ｂで示す幅方向が指部２の周方向に一致するように、指部２に巻き付けられるようになっている。また、バンド８が指部２に巻き付けられたときに外周側となる表面、すなわち図２に見えている側の表面には、互いに異なる色で着色された複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎが形成されている。
【００１３】
各領域ｂ１〜ｂｎは、矢印Ｂで示す幅方向に沿って等間隔に区分されるとともに、矢印Ａで示す長さ方向に対して平行に延びており、その内部が同一色となるように着色されている。また、各領域ｂ１〜ｂｎは、一方の端部側に位置する領域ｂ１から他方の端部側に位置する領域ｂｎに向かって、その色相が連続的に変化するように着色されている。ここで、色相とは、色を表す属性のうち、例えば赤、黄、青等のように色の種類を表す属性であって、数値的には各色が有する波長に基づいて表され、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響に応じて変動しにくい属性である。バンド８において、例えば一方の端部側にある領域ｂ１を赤で着色した場合、領域ｂ２以降は、次第に黄、緑、青、紫と変化するように着色され、他方の端部側にある領域ｂｎは、最終的に赤と紫との混合色で着色される。
【００１４】
以上のように着色されたバンド８が指部２に巻きつけられると、各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相が、それぞれ指部２の長手方向に沿って延在した状態となる。また、各領域ｂ１〜ｂｎの色相は、指部２の周方向に沿って連続的に変化した状態となる。このように、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化する色相が、バンド８のパターンを形成している。
【００１５】
図１に戻って、ロボットハンド１から所定の距離を隔てた位置には、指部２を撮影するための撮像装置である１台のカメラ７が配置されている。カメラ７は制御部６に電気的に接続されており、撮影した指部２の画像を制御部６に出力可能となっている。上述したように、制御部６は、カメラ７から入力された指部２の画像の処理及びロボットハンド１の姿勢検知を行う。また、制御部６はカメラ７の位置も制御しており、画像上における指部２の座標と実際の３次元空間内における座標とが、予め対応付けられている。さらに、バンド８の領域ｂ１〜ｂｎの色相の配列と、指部２の向き、すなわち指部２の長手方向中心である中心軸線Ｃ周りの回転角度との相関関係も予め対応付けられており、制御部６に記憶されている。したがって、入力された画像上において、領域ｂ１〜ｂｎの色相が指部２の周方向に沿ってどのように変化しているのかを認識することによって、指部２の向きを特定することが可能となっている。また、先端部２ａと基端部２ｂとの相対的な位置関係、すなわち基端部２ｂに対して先端部２ａがどのような位置に配置されているのかを特定することも可能となっている。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムを用いたロボットハンド１の姿勢検知方法について、図３、４を用いて説明する。
尚、図３は、実際の３次元空間内に配置された指部２及びカメラ７を概略的に示したものである。また、図４は、図３に示すカメラ７が指部２を撮影した画像Ｆを示したものであり、図３に概略的に示す画像Ｆを、矢印Ｇの方向から見た場合を示したものでる。ここで、図３に示すように、バンド８は指部２の長手方向に沿った長さＬ１及び直径Ｗ１を有するものとする。また、指部２が位置する３次元空間における座標系を、図３に示すＸ軸及びＹ軸と、図３の奥行方向に沿って延びるＺ軸（図４参照）とによって規定する。Ｘ軸は、カメラ７のレンズ７ａの中心軸線に対して平行に延びる水平軸、Ｙ軸はＸ軸に対して垂直をなす水平軸、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に対して垂直をなす鉛直軸である。
【００１７】
図３に示すように、まず、バンド８が巻き付けられた指部２がカメラ７によって撮影され、撮影された画像Ｆが制御部６に入力される。ここで、バンド８は、指部２の全周にわたって巻き付けられているため、あらゆる姿勢において、バンド８がロボットハンド１の陰に隠れることがない状態となっている。カメラ７から画像Ｆが入力されると、制御部６は、画像Ｆ上の指部２からバンド８を検出する。バンド８の検出は、そのエッジを認識することによって行なわれており、画像Ｆ上の指部２（図４参照）から、バンド８の外周面を示すエッジ８ａ及びエッジ８ｂと、長手方向における端部を示すエッジ８ｃ及びエッジ８ｄとが認識される。制御部６は、これらのエッジ８ａ〜８ｄに囲まれた領域を、バンド８として検出する。
【００１８】
次いで、制御部６は、検出したバンド８から数値的な色情報であるＲＧＢ値を抽出し、抽出したＲＧＢ値をＨＳＶ値に変換する。ＲＧＢ値とは、光の３原色である赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を示す３つの数値の組み合わせによって色を表したものである。一方、ＨＳＶ値とは、色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、明度（Ｖａｌｕｅ）を示す３つの値の組み合わせによって色を表したものである。制御部６は、変換したＨＳＶ値のうち色相を用いて、バンド８の各領域ｂ１〜ｂｎ（図２参照）のうち、画像Ｆ上に映っている領域を認識する。上述したように、色相は光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響に応じて変動しにくい値であるため、色相を用いることにより、画像Ｆ上に映っている領域に着色された色を正確に認識することが可能となっている。
【００１９】
以上のように、図４に示されるバンド８のエッジ及び色相を検出すると、制御部６は、Ｘ軸周りにおける指部２の回転角度θ１と、指部２の向きを取得する。まず、バンド８を検出する際に認識したエッジ８ａとエッジ８ｂとに基づいて、これらの間の中間部を通る直線である、指部２の中心軸線Ｃが算出される。中心軸線Ｃが算出されると、画像Ｆ上においてＹ軸と中心軸線とがなす角度、すなわちＸ軸周りにおける指部２の回転角度θ１が測定される。
【００２０】
Ｘ軸周りにおける指部２の回転角度θ１が測定されると、画像Ｆ上においてバンド８の色相がどのようにして変化しているのか、その配列が制御部６によって認識される。ここで、指部２の向きと領域ｂ１〜ｂｎの色相の配列とは予め対応付けられており、その相関関係は制御部６に記憶されている。したがって、制御部６に記憶されている相関関係と、画像Ｆ上から認識した色相の変化の配列とを照合することによって、指部２の向きが取得される。また、先端部２ａと基端部２ｂとの相対的な位置関係も取得される。ここで、バンド８の各領域ｂ１〜ｂｎは、指部２の周方向に沿って色相が連続的に変化するように着色されている。したがって、色相がランダムに配置されるように着色した場合と比較すると、色相が変化する傾向を認識しやすく、且つ、色相の変化の配列を誤って認識することも防止される。
【００２１】
次に、制御部６は、回転角度θ２（図３参照）を取得する。角度θ２は、ＸＹ平面に対してＸ軸周りに角度θ１だけ傾き、且つ、中心軸線Ｃを通る平面上において、Ｘ軸と中心軸線Ｃとがなす角度である。なお、図３は角度θ２をＺ軸方向に投影した場合の角度を図示している。まず、画像Ｆ上におけるバンド８の直径Ｗ２が測定され、バンド８の実際の直径Ｗ１と画像Ｆ上における直径Ｗ２との比率により、カメラ７とバンド８との距離が算出される。カメラ７とバンド８との距離が算出されると、その距離におけるバンド８の長さＬ２が算出される。次いで、制御部６は、画像Ｆ上におけるバンド８の長さＬ３を計測する。ここで、実際の指部２はＺ軸周りに角度θ２だけ傾いているため、算出された長さＬ２と、画像Ｆ上におけるバンド８の長さＬ３との間には差異が生じた状態となっており、画像Ｆ上における長さＬ３が、算出された長さＬ２よりも短くなっている。制御部６は、この長さＬ２と長さＬ３との差異に基づいて、下記（１）式よりＺ軸周りにおける回転角度θ２を算出する。
９０°−θ２＝ａｃｏｓ（Ｌ３／Ｌ２）・・・（１）
ここで、指部２の長手方向に沿った長さＬ１を長くすればするほど、Ｚ軸周りにおける指部２の回転角度θ２の検出精度を向上させることが可能となっている。
【００２２】
以上のように、ロボットハンド１の指部２に、バンド８を帯状に設けたので、カメラ７が撮影した指部２の画像Ｆからバンド８を検出することによって、３次元空間内における指部２の回転角度を取得できる。バンド８は、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って変化する色相を有するので、指部２の向きと色相が変化する配列とを予め対応付けておき、画像Ｆ上において色相が変化する配列を認識することにより、指部２の向きを特定することができる。バンド８を設けた指部２をカメラ７で撮影するだけでロボットハンド１の姿勢検知を行なえるため、他の部材に機械的または電気的に接続されるセンサやＬＥＤ等を用いる必要がない。また、バンド８は指部２の全周にわたって設けられるため、ロボットハンド１の姿勢が変化しても、バンド８が隠れてカメラ７の死角に入ることがない。したがって、ロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、機器構成を簡素化して製造コストの低減及び耐久性の向上を可能にするとともに、あらゆる姿勢において、その姿勢を検知することが可能となる。
【００２３】
また、各領域ｂ１〜ｂｎに着色された色の色相を、バンド８のパターンとして用いたので、各領域に着色された色が有する本来の色合いを、光の明暗やコントラスト等、撮影時における環境的要因の影響を受けることなく認識でき、姿勢検知の精度が向上する。各領域ｂ１〜ｂｎの色相と指部２の向きとは簡単に対応付けられるため、制御部における処理も単純化される。さらに、色相を指部２の周方向に沿って連続的に変化させたので、その変化の配列が同一方向に対して規則的になり、誤った認識をすることがない。したがって、非連続的、すなわちランダムに色相を変化させた場合と比較して、検知精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜４の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
図５は実施の形態２に係る指部２を示す概略図である。
図５に示すように、指部２の外周面２ｃには、実施の形態１におけるバンド８より短く形成され、互いに距離を置いて配置された２つのバンド１１ａ及び１１ｂが、指部２の全周にわたって巻き付けられている。２つのバンド１１ａ及び１１ｂの外周面は、実施の形態１におけるバンド８と同様に複数の色で着色されており、その色相が、指部２の長手方向に沿って同一であるとともに、周方向に沿って連続的に変化するようになっている。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００２５】
制御部６は、指部２を撮影した画像Ｆから２つのバンド１１ａ及び１１ｂを検出し、それぞれについて、指部２の周方向における色相の変化を認識する。次いで、認識したバンド１１ａ及び１１ｂの色相の変化に基づいて、指部２の向きを２箇所で取得する。また、ＸＹ平面に対してＸ軸周りに角度θ１だけ傾き、且つ、中心軸線Ｃを通る平面上において、Ｘ軸と中心軸線Ｃとがなす角度（実施の形態１における角度θ２）に関しては、バンド１１ａとバンド１１ｂとの、対応する端部同士の間の既知の長さＬ４、及び直径Ｗ１を画像Ｆ上で計測することにより、実施の形態１と同様に算出することができる。また、上記の長さＬ４とは別の端部同士の間の長さ、すなわち図５に示す長さＬ５も計測し、２箇所の計測結果に基づいてＺ軸周りの回転角度を算出することにより、検知精度をさらに向上させることも可能である。
以上のように、指部２の複数箇所にバンド１１ａ及びバンド１１ｂを巻き付けても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、指部２の向きを複数箇所で取得できるため、ロボットハンドの姿勢検知の精度をさらに向上することが可能となる。
【００２６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムについて説明する。この実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムは、実施の形態１において色相をパターンとしたバンド８の代わりに、互いに異なる幅を有する直線状の模様で形成されたパターンを有するバンドを用いたものである。
図６（ａ）に示すように、指部２の外周面２ｃには、実施の形態１と同様の外形形状を有するバンド１２が巻き付けられている。バンド１２の外周面には、図６（ｂ）に展開された様子を示すように、指部２の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部２の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎが形成されている。
【００２７】
指部２の向きと、各模様ｃ１〜ｃｎの幅の配列との相関関係は、予め制御部に記憶されている。制御部は、直線状の模様ｃ１〜ｃｎのうち、画像上に映った模様の幅をそれぞれ計測して幅の変化の配列を認識し、その変化の配列に基づいて指部２の向きを取得するように構成されている。その他の構成については実施の形態１と同様である。
このように、バンド１２に、指部２の長手方向に沿って同一の幅で延びるとともに、指部２の周方向に沿って互いに異なる幅となる直線状の模様ｃ１〜ｃｎを形成することによっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態１〜３において、円筒形状を有する部材として指部を構成したが、その断面形状を限定するものではない。例えば、図７（ａ）に示す指部１３のように、一部に平坦面１３ａが形成されるような異形断面を有する部材とすることも可能である。この場合、実施の形態１のバンド８と同様に色相のパターンを有するバンド１４を指部１３の外周面に巻きつけるとともに、平坦面１３ａ上に配置される色相を予め記憶しておくことにより、実施の形態１と同様にロボットハンドの姿勢を検知することができる。
また、図７（ｂ）に示す指部１５のように、その断面形状を楕円形状とすることも可能である。この場合、指部１５に巻き付けられたバンド１６のパターンのうち、楕円形状の長径部分と短径部分とに配置されるパターンを予め記憶しておくことにより、ロボットハンドの姿勢を検知することができる。
さらに、図７（ｃ）に示す指部１７のように、その断面形状を矩形形状とし、バンド１８を巻き付けることも可能である。この場合、例えば図７（ｃ）に示す矢印Ｈの方向から撮影すると、撮影した画像から３箇所のエッジ１７ａ〜１７ｃが検出される。指部１７の外周面である４面に配置されるパターンを予め記憶しておくとともに、エッジ１７ａとエッジ１７ｂとの間のパターン、及びエッジ１７ｂとエッジ１７ｃとの間のパターンを認識することによって、姿勢を検知することも可能である。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すような指部の場合、中心軸線は例えば断面の図心にすることができる。
【００２９】
実施の形態１〜３において、指部の外周面に巻き付けられるシート状のバンドとしてマーカ部を構成したが、指部とは別体の部材であるバンドを巻き付けることに限定するものではなく、例えば塗装等によってマーカ部を構成することも可能である。また、ショットブラストやエッチングなど加工を加えることで、例えば反射率を変えてパターンを形成し、マーカ部を構成することも可能である。
また、実施の形態１、２において、制御部は画像上におけるバンドの色相を、ＲＧＢ値からＨＳＶ値に変換することによって検出したが、ＨＳＶ値を用いることに限定するものではない。色相を用いて色を表すものであればよく、例えばＨＬＳ色空間（色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、輝度（Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ））や、マンセル色体系等を用いることも可能である。
また、実施の形態１〜３において、指部の画像は１台のカメラによって撮影されたが、カメラの台数を限定するものではなく、複数台のカメラを用いることも可能である。例えば、２台のカメラを用いる場合は、回転角度θ２を、画像上で計測したバンドの長さ及び直径から算出するのではなく、三角測量の原理を用いて算出することも可能となる。
また、実施の形態１、２において、マーカ部は複数の領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂｎについてそれぞれの内部が同一色になるように着色されていたが、領域を分けることなく、周方向に沿って連続的に色相が変化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るロボットハンドの姿勢検知システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１におけるマーカ部を示す概略図である。
【図３】実施の形態１におけるロボットハンドの姿勢検知方法を説明するための概略図である。
【図４】実施の形態１におけるロボットハンドの指部２をカメラ７が撮影した画像Ｆを示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るロボットハンドの姿勢検知システムにおけるマーカ部を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るロボットハンドの姿勢検知システムにおけるマーカ部を示す概略図である。
【図７】ロボットハンドの指部の変形例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ ロボットハンド、２，１３，１５，１７ 指部、２ｃ 指部の外周面、６ 制御部、７ カメラ（撮像装置）、８，１１ａ，１１ｂ，１２，１４，１６，１８ バンド（マーカ部）、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ バンドのエッジ（マーカ部のエッジ）、ｂ１〜ｂｎ，ｃ１〜ｃｎ パターン、Ｆ 画像。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
姿勢変化可能に設けられる指部を少なくとも１つ有するロボットハンドと、
前記ロボットハンドの前記指部を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した前記指部の画像が入力される制御部と
を備えるロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、
前記指部の外周面には、前記指部の長手方向に沿って同一で、且つ前記指部の周方向に沿って変化するパターンを有するマーカ部が、前記指部の全周にわたって帯状に設けられ、
前記制御部は、前記撮像装置から入力された前記指部の前記画像から、前記マーカ部を検出するとともに、前記画像上における前記パターンを認識し、
認識した前記パターンに基づいて、前記ロボットハンドの姿勢を検知することを特徴とするロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項２】
前記マーカ部の前記パターンは、色相であって、
前記色相は、前記指部の周方向に沿って連続的に変化する請求項１に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項３】
前記マーカ部の前記パターンは、互いに異なる幅を有する直線状の模様である請求項１に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項４】
前記マーカ部は、前記指部の複数箇所に設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項５】
前記制御部による前記パターンの認識は、
前記マーカ部のエッジを認識すること、及び
前記指部の周方向における前記パターンの変化を認識すること
によって行なわれる請求項１〜４の何れか１項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項１】
姿勢変化可能に設けられる指部を少なくとも１つ有するロボットハンドと、
前記ロボットハンドの前記指部を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した前記指部の画像が入力される制御部と
を備えるロボットハンドの姿勢検知システムにおいて、
前記指部の外周面には、前記指部の長手方向に沿って同一で、且つ前記指部の周方向に沿って変化するパターンを有するマーカ部が、前記指部の全周にわたって帯状に設けられ、
前記制御部は、前記撮像装置から入力された前記指部の前記画像から、前記マーカ部を検出するとともに、前記画像上における前記パターンを認識し、
認識した前記パターンに基づいて、前記ロボットハンドの姿勢を検知することを特徴とするロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項２】
前記マーカ部の前記パターンは、色相であって、
前記色相は、前記指部の周方向に沿って連続的に変化する請求項１に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項３】
前記マーカ部の前記パターンは、互いに異なる幅を有する直線状の模様である請求項１に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項４】
前記マーカ部は、前記指部の複数箇所に設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【請求項５】
前記制御部による前記パターンの認識は、
前記マーカ部のエッジを認識すること、及び
前記指部の周方向における前記パターンの変化を認識すること
によって行なわれる請求項１〜４の何れか１項に記載のロボットハンドの姿勢検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８５７７８（Ｐ２００９−２８５７７８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４１１０２（Ｐ２００８−１４１１０２）
【出願日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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