一种机械手，基于由设在机械手（１０１）的臂部（１０３）的图像输入装置（２）获得的把持部（１０２）周边的图像、和由设于把持部（１０２）与臂部（１０３）之间的关节（１１２）的角度传感器（１２２）检测出的机械手（１０１）的位置变化，检测出由把持部（１０２）把持的物体（１０９）的位置和形状。另外，接触可能性判定装置（４）检测物体（１０９）的形状和位置，从而与由周围监视装置（３）检测出的周围物体（１０８）的位置进行比较，判定接触的可能性。另外，若存在物体（１０９）与周围物体（１０８）接触的可能性，则停止机械手（１０１）的移动，或由警报装置（５）警告把持物体（１０９）与周围物体（１０８）的接近。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过臂部把持对象物进行定位或搬运的机械手。
技术介绍
机械手为如人的手臂那样组合了关节与臂部(臂)的装置，是把 持对象物进行定位或搬运的装置的总称。机械手一般具有把持对象物 的把持机构和使把持机构动作的臂机构，存在臂部的移动受到自动控 制的机械手和人操作的机械手。作为臂部受到自动控制的类型的机械 手的例子，有在工厂中用于部件的输送、组装等的产业用机器人臂部、 在公共空间.办公室.家庭内等进行家务或看护等作业的服务机器人的 臂部等。作为人操作臂部的类型的机械手的例子，有处理大型.质量大 的物体的建筑机械、在宇宙环境或核能设施等中使用的主从机械手、 以及医疗用手术支援机械手等。以往，提出有防止机械手接触周围的物或人的安全技术。对于手 臂型机器人提出了如下技术，即，在机器人臂部的作业范围的周围设 置侵入检测传感器等，当检测到障碍物的进入时，紧急停止。另外， 对于建筑机械，提出了如下的建筑机械的警报装置，即，作业人员佩 戴红外线发光器，同时，将红外线感光器安装于建筑机械，当作业人 员侵入设定在建筑机械周围的警报区域内时，由红外线感光器检测到 作业人员，发出警告。另一方面，对于机械手所把持的物体，也需要防止接触到周围的 物或人。然而，以往未提出可应对把持了未预先提供形状的未知物体 的情况的、关于把持物体的接触的安全技术。为了防止未知的把持物体接触到周围，需要得知把持中的物体的 尺寸和形状的机构。作为与其相关的技术，具有以通过机械手把持对象物为目的、获取与该对象物的形状相关的信息的技术。作为该技术， 提出了如下方法，即，基于由设置在手臂型机器人上的视觉传感器获 得的图像信息，通过图像识别将把持对象物适用于简单形状，计算出 其大小、朝向，据此求出把持方法，以便可靠地对任意形状物进行把 持。在曰本特开2000-202790号公报中公开了如下的机器人装置，该 机器人装置由设置于手臂型机器人主体的超声波传感器检测周围的移 动物体，当与主体的距离处于一定的范围内时，对机器人臂部的移动 速度进行减速控制。另外，在日本特开2005-128959号公报中公开了机器人装置及其 学习方法，即，通过使臂部单元等的可动部接触于学习对象物体并使 学习对象物体动作，以此切出表示学习对象物体的物体区域图像，从 该物体区域图像抽取特征量并且登录到物体模型数据库。在这里，抽 取对象物体的图像的机构，使用从拍摄的图像抽取在使对象物体动作 前后存在变化的区域的方法。以往，在机械手把持着未知物体的情况下，不存在防止把持物体 接触到周围的物或人的适当的安全技术。另外，上述以往的通过图像 识别获得与把持对象物体的形状相关的信息的方法能够用于工厂那样 的整顿后的环境，但在一般的办公室.家庭内或者屋外等复杂的环境 中，存在难以从图像中所拍摄的背景的物体将把持对象物体分离出来 的问题。更详细地说，在一般的办公室.家庭内、屋外等复杂的环境中，存 在把持的对象物以外的周围物体也移动的可能性。如日本特开 2005-128959号公报那样，作为在对象物正移动的情况下从图像中抽 取对象物的方法，已知有从不同时刻的多个图像抽取变化了的部分的 方法，但在周围物体也移动的情况下，由于将移动的背景的部分误识 别为对象物，所以，不能正确地抽取对象物。这样，为了安全地处理未知的物体，需要识别正把持的物体，但 在以往的技术中，难以在一般的环境中可靠地识别把持对象物体。这使得难以将办公室.家庭用服务机器人等具有处理未知物体的自动型 机械手的机器人实用化。另外，在建筑机械等操作型机械手的情况下， 必须由操作者的注意力确保安全性，操作者的负担大。专利文献1:日本特开2000-2027卯号公报 专利文献2:日本特开2005-128959号公报
技术实现思路
本专利技术就是鉴于该点而作出的，其目的在于提供一种机械手，该 机械手在把持着的物体和周围物体都能够任意地动作的状况下，能够 可靠地识别未知的把持物体的形状，并基于识别的形状进行作业，而 且，可防止把持物体接触到周围的物.人，由此可提高安全性。本专利技术的机械手具有臂部；驱动上述臂部的臂部驱动机构；设 置于上述臂部的把持部；获取上述把持部的周边图像的图像输入机构； 检测上述把持部相对于上述图像输入机构的相对位置的把持部相对位 置检测机构；以及存储由上述图像输入机构获得的多个图像、和由上 述把持部相对位置检测机构检测出的上述把持部相对于上述图像输入 机构的相对位置的存储机构，基于存储于上述存储机构的多个图像和 上述把持部相对于上述图像输入机构的相对位置，检测上述把持物体 的位置和形状。根据本专利技术，可识别机械手的把持物体的形状，防止该把持物体 接触周围物体，提高机械手的安全性。附图说明图1为示出本专利技术的一个实施方式的整体结构例的模式图。 图2为示出本专利技术的一个实施方式的机械手装置的系统结构例的 框图。图3为示出本专利技术的一个实施方式的接触可能性判定处理的整体 处理例的流程图。图4为示出本专利技术的一个实施方式的把持物体的位置.形状判定处理的处理例的流程图。图5为示出本专利技术的一个实施方式的灰度图像例的说明图。图6为示出本专利技术的一个实施方式的把持物体的位置'形状判定处理的图像处理例的说明图。图7为示出本专利技术的一个实施方式的接触可能性判定处理的处理例的流程图。图8为示出本专利技术的其它实施方式的整体结构例的模式图。 具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术的一实施方式。图1示出本实施例的机械手的整体结构例，图2示出本实施例的 机械手的系统结构例。首先，参照图l说明本实施例的整体结构例。本实施例的机械手101具有基座105、直接从基座连接出来的多 个臂部(臂)103和104、以及安装在臂部前端的把持部102。在图1 中，臂部的数量为2个，但也可设置更多。在把持部102、臂部103、 104以及基座105之间，具有作为可动部的关节112、 113、 114。另外， 在各关节上，具有驱动关节的促动器132、 133、 134 (在图1中与关 节112、 113、 114重叠地图示)、和为了测定可动部的变化量而测定关 节112、 113、 114的角度的角度传感器122、 123、 124 (在图1中与 关节112、 113、 114重叠地图示)。在这里，关节也可具有多个旋转自 由度，在该情况下，角度传感器获得多个方向的旋转角度。另外，具 有控制装置106，该控制装置106输入角度传感器获得的角度信息， 控制促动器而使机械手101动作。根据机械手101的用途、形状，控 制装置106的设置位置多种多样，但在图l中，记载于机械手101的 近旁。一般情况下，机械手主要使用从基座串联地连接的臂部控制把持 部的位置，使前端的臂部与把持部之间的关节旋转，从而控制把持部 的姿势。在这里，根据与人的构造的对比，将把持部102的跟前的臂 部103称为前臂103。另外，将前臂103与把持部102之间的关节1126称为手腕关节112。在使手腕关节112旋转的情况下，虽然把持部102 的前端位置也移动，但由于把持部的长度比臂部103、 104短，所以， 位置的变化量相对较小。另外，与手腕关节相当的部分有时也由多个 关节和短的臂部构成，但在这里将其统一看成l个手腕关节。下面，参本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械手，其特征在于，具有：臂部；驱动上述臂部的臂部驱动机构；设置于上述臂部的把持部；获取上述把持部的周边图像的图像输入机构；检测上述把持部相对于上述图像输入机构的相对位置的把持部相对位置检测机构；存储由上述图像输入机构获得的多个图像、和由上述把持部相对位置检测机构检测出的上述把持部相对于上述图像输入机构的相对位置的存储机构，基于存储于上述存储机构的多个图像和上述把持部相对于上述图像输入机构的相对位置，检测上述把持物体的位置和形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：柄川索，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。