CN106610624A - 校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法 - Google Patents

校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106610624A
CN106610624A CN201610811513.XA CN201610811513A CN106610624A CN 106610624 A CN106610624 A CN 106610624A CN 201610811513 A CN201610811513 A CN 201610811513A CN 106610624 A CN106610624 A CN 106610624A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
robot
target
camera head
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610811513.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吉野圣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN106610624A publication Critical patent/CN106610624A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39008—Fixed camera detects reference pattern held by end effector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39044—Estimate error model from error at different attitudes and points
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39046—Compare image of plate on robot with reference, move till coincidence, camera

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法。校正装置能够以更简单的方式校正手腕部的机构参数。校正装置使用对于离机器人的手前端最近的关节固定在预先决定的位置的目标、设置在机器人周围的摄像装置，来校正表示机器人的手腕部的机构模型的参数。使目标的姿势从预定的初始位置发生变化并生成多个预备位置。将这些预备位置设为起点，计算在拍摄目标而得到的图像上目标相对于摄像装置成为预定位置关系的机器人的终点位置。校正装置根据计算出的终点位置来校正手腕部的机构参数。

Description

校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法
技术领域
本发明涉及一种校正机构参数的校正装置及校正方法。
背景技术
在工业用机器人中，广泛采用基于教学回放(teaching playback)的编程。根据该方法，机器人重复移动到通过程序示教的示教位置。
机器人控制装置使用以数学方式表现了机器人的机构模型来进行数值计算，将程序的示教位置转换为机器人的坐标系中的指令位置。机构模型一般相对于实际的机器人机构包括一些误差，机器人的手前端到达的位置与指令位置不完全一致。即，如果实际的手前端的到达位置和指令位置之间的误差小，则定位精度变高。
机构模型中包括的参数(以下有时称为“机构参数”)包括机器人的结构部件的加工误差或组装误差，是按照每个机器人而不同的固有值。因此，在更换了机器人的结构部件时，如果不调整机构参数，则机器人的定位精度有可能下降。
公知一种方法(以下称为“记号基准法”。)，即在电动机更换前将记号赋予结构部件，调整结构部件的位置使得在电动机更换后记号一致。
另外，日本特开昭54-162565号公报公开一种方法，即在机器人的机体上形成凹凸部，并且通过测量装置检测凹凸部的位置，从而决定轴的原点。日本特开平1-087182号公报中公开一种使用安装在机器人上的受光元件以及激光发射部来校正原点的方法。
日本特开2001-018182号公报中公开以下方法，即通过测量使机器人的姿势变化后的机器人的前端位置的三维位置来校正机构参数。日本特开2001-105357号公报中公开一种方法，即利用安装在机器人的手前端的线的长度根据机器人的姿势发生变化的情况来校正机构参数。日本特开2008-012604号公报中公开一种方法，即根据使机器人的姿势变化后的目标位置、受光设备和目标之间的距离而使机器人移动，根据该结果校正机构参数。
为了驱动一个轴而使用的电动机或减速机的更换，能够使用上述的记号基准法等公知方法比较简单地校正机构参数。但是，在一并更换手腕部时，如果不调整手腕部的链接长度等机构参数，则更换后的定位精度可能会下降。
因此，需要在能够确保广阔作业空间的场所使机器人移动，校正机器人整体的机构参数。在日本特开2008-012604号公报中记载的发明中，安装在机器人的手前端的照相机或目标的位置是未知的，所以不能够计算手腕轴的原点误差，也不能够校正手腕部的机构参数。
因此，寻求一种能够以更简便的方式校正手腕部的机构参数的校正装置以及校正方法。
发明内容
根据本发明，提供一种校正装置，使用在机器人的手前端被固定在相对于离该手前端最近的关节而预先决定的位置上并且能够通过上述机器人变更位置以及姿势的目标、以及设置在上述机器人的周围的摄像装置，来校正表示上述机器人的手腕部的机构模型的参数，该校正装置具备：预备位置生成部，其将上述目标被配置在上述摄像装置的视野所包含的位置时的上述机器人的位置设为初始位置，将在不变更上述目标的位置而使上述目标的姿势发生变化时得到的上述机器人的多个位置分别生成为多个预备位置；目标检测部，其根据通过上述摄像装置取得的图像上的上述目标的像，取得与上述图像上的上述目标的位置以及上述目标和上述摄像装置之间的距离相关的信息；终点位置存储部，其将上述多个预备位置分别设为起点，在使上述机器人平移，以使通过上述目标检测部检测出的上述目标的位置成为预定的位置，并且上述距离成为预定的距离时，将平移后的上述机器人的位置分别存储为终点；以及参数计算部，其根据通过上述终点位置存储部存储的上述终点的位置来计算上述机构模型的参数。
在优选的实施方式中，上述参数计算部构成为按照非线性函数的最优化法来计算上述参数。
在优选的实施方式中，上述目标检测部构成为根据包括上述目标的长度信息的几何学特征来计算上述距离。
在优选的实施方式中，上述目标检测部构成为根据从上述目标产生的光来检测上述目标的位置以及上述距离。
在优选的实施方式中，上述目标检测部构成为根据通过上述摄像装置取得的二维图像来检测上述目标的位置以及上述距离。
在优选的实施方式中，提供一种校正方法，使用在机器人的手前端被固定在相对于离该手前端最近的关节而预先决定的位置上并且能够通过上述机器人变更位置以及姿势的目标、以及设置在上述机器人周围的摄像装置，来校正表示上述机器人的手腕部的机构模型的参数，其中，包括以下步骤：将上述目标被配置在上述摄像装置的视野所包含的位置时的上述机器人的位置设为初始位置，将在不变更上述目标的位置而使上述目标的姿势发生变化时得到的上述机器人的多个位置分别生成为多个预备位置；根据通过上述摄像装置取得的图像上的上述目标的像，取得与上述图像上的上述目标的位置、以及上述目标和上述摄像装置之间的距离相关的信息；将上述多个预备位置分别设为起点，在使上述机器人平移，以使检测出的上述目标的位置成为预定的位置，并且上述距离成为预定的距离时，将平移后的上述机器人的位置分别存储为终点；以及根据所存储的上述终点的位置来计算上述机构模型的参数。
附图说明
通过参照附图所示的本发明例示的实施方式的详细说明，能够更加明确这些以及其他本发明的目的、特征以及优点。
图1是表示一个实施方式的机器人系统的结构例的图。
图2是机器人控制装置的功能框图。
图3是表示安装了目标的手腕部的放大图。
图4是表示从摄像装置侧看到的目标的放大图。
图5是表示通过一个实施方式的校正装置执行的处理流程的流程图。
图6是表示使用了视觉反馈的处理流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。为了帮助理解本发明，适当变更了图示的实施方式的结构要素的尺寸。另外，对相同或对应的结构要素使用相同的参照标记。
参照图1以及图2说明本发明的一个实施方式的校正装置。图1表示机器人系统10，该机器人系统10具备机器人1、控制机器人1的机器人控制装置2和摄像装置4。
机器人1是具备了基座11、旋转机体12、下臂13、上臂14以及手腕部15的6轴垂直多关节机器人。机器人1具有关节轴J1～J6，通过电动机(未图示)驱动关节轴J1～J6，从而使安装在手腕部15上的末端执行器以希望的姿势定位在希望的位置。这样的机器人1的结构以及机构是众所周知的，所以在本说明书中没有详细说明。
机器人1经由有线或无线的公知通信单元与机器人控制装置2连接。机器人控制装置2具备相互通过总线连接的非易失性存储装置21、易失性存储装置22以及运算处理装置23。
非易失性存储装置21中存储用于控制机器人1的控制程序以及用于进行机器人1的机构参数的校正的计算程序等。
为了暂时存储从非易失性存储装置21读出的计算程序等而使用易失性存储装置22。
运算处理装置23是机器人控制装置2的CPU，按照存储在易失性存储装置22中的程序执行各种运算。
机器人控制装置2具备与外部装置，例如输入装置以及显示装置连接的接口(未图示)。
在机器人1的手腕部15安装有成为摄像装置4的摄像对象的目标5作为末端执行器。目标5以与机器人1动作联动地使其位置以及姿势发生变化的方式被固定在手腕部15上。
目标5是作为几何学特征而对表面赋予了多个圆形的图案的板状部件。这些圆排列成格子状，中心的位置相互离开预定的距离。目标5被安装在相对于离机器人的手前端最近的关节J6预先决定的位置。即，预先知道目标5相对于关节J6的位置、甚至是各个圆的中心的位置。
赋予目标5的几何学特征不限定于上述的圆形图案。几何学特征可以是能够依照特定的代表点的其他图形、例如多边形，也可以是三维图形。或者可以通过发光二极管等发光体将几何学特征赋予目标5。几何学特征的排列不限定于格子状的排列，也可以是具有一定规则性的其他排列，例如交错状的排列。
图3是将安装了目标5的手腕部15放大后表示的放大图。图4是表示从摄像装置4侧看到的目标5的放大图。
如图4所示，将由等间隔排列的9个圆51组成的图案作为几何学特征赋予目标5。几何学特征的代表点被适当设定，在本实施方式中，被设定在9个圆51中配置在中央的代表圆52的中心521上。
代表圆52的中心521配置在相对于手腕部15而设定的机械接口坐标系∑f的XZ平面上。机械接口坐标系∑f为以下那样设定的坐标系，即将关节J6的旋转轴线和安装了目标5的手腕部15的安装面的交点设为原点，将相对于旋转J6的旋转轴线平行，离开安装面的方向设为Z轴的正方向，将相对于安装面平行延伸，旋转J6的关节轴指向0度的方向设为X轴的正方向。但是，需要注意代表圆52的中心521的位置不限定于上述的例子。
摄像装置4具有通过拍摄对象物而通过受光面检测二维图像的功能。摄像装置4例如是具备了具有预先决定的焦距的镜头的CCD照相机。
机器人控制装置2具有作为校正机器人1的机构参数的校正装置的功能。以下，说明作为机器人控制装置2的校正装置的功能。
图2是机器人控制装置2的功能框图。如图2所示，机器人控制装置2具备轴控制部31、显示部32、操作部33、预备位置生成部34、目标检测部35、终点位置存储部36以及参数计算部37。
轴控制部31生成控制机器人1的关节轴J1～J6的指令。显示部32经由与机器人控制装置2连接的显示装置显示与机器人1相关的信息。操作部33与通过操作员操作的输入设备连接，执行与操作内容相应的数据生成、编辑等处理。
预备位置生成部34将目标5被配置在摄像装置4的视野中所包含的位置时的机器人1的位置设为初始位置，将在不变更目标5的位置而使目标5的姿势发生变化时得到的机器人1的多个位置分别生成为多个预备位置。
目标检测部35根据通过摄像装置4取得的图像上的目标5的像，取得该图像上的目标5的位置、以及目标5和摄像装置4之间的距离相关的信息。
在一个实施方式中，目标检测部35可以构成为根据包括目标5的长度信息的几何学特征来计算目标5和摄像装置4之间的距离。另外，在一个实施方式中，目标检测部35可以构成为根据通过摄像装置4取得的二维图像来检测目标5的位置、以及目标5和摄像装置4之间的距离。
另外，当是通过发光体赋予目标5的几何学特征的实施方式时，目标检测部35可以构成为根据从目标5产生的光来检测出目标5的位置、以及目标5和摄像装置4之间的距离。
终点位置存储部36分别将通过预备位置生成部34生成的多个预备位置设为起点，在以使通过目标检测部35检测出的目标5的位置以及距离分别接近预定的位置以及距离的方式使机器人1平移时，分别将平移后的机器人1的位置保存为终点。
参数计算部37根据通过终点位置存储部36存储的上述终点的位置来计算手腕部15的机构模型的参数。在一个实施方式中，参数计算部37可以构成为按照非线性函数的最优化法来计算手腕部15的机构参数。
参照图5说明通过机器人控制装置2执行的处理的流程。
在步骤S501中，临时校正机器人1的手腕部15的机构参数。例如，关于手腕部15的关节的原点位置，通过目视移动到原点位置附近，将移动后的位置设定为临时的原点，并且将临时的原点存储在非易失性存储装置21中。关于表示链接长度的参数值等在手腕部15的更换前后变化程度小的机构参数，可以将和更换前相同的值作为临时的参数值来使用。
在步骤S502中，使机器人1动作并调整目标5和摄像装置4之间的位置关系，以便能够通过摄像装置4拍摄目标5的几何学特征。相对于摄像装置4的目标5的位置不需要是特定的位置，只要目标5进入摄像装置4的视野范围内即可。即使是在通过周边装置限制作业空间的情况下，也任意地选择作业空间内的适当位置。因此，不需要移动周边装置或机器人1的设置位置。
在步骤S503中，按照视觉反馈使机器人1动作。参照图6说明步骤S503的详细处理。
在步骤S601中，通过摄像装置4拍摄安装在手腕部15上的目标5的几何学特征(参照图4)。
在步骤S602中，目标检测部35取得拍摄目标5而得到的图像上的几何学特征的代表点(例如，图4所示的代表圆52的中心521)的位置。取得代表点的位置作为相对于图像上的预定位置的相对位置。在一个实施方式中，在步骤S602取得的代表点的位置可以是相对于受光面的中心点的位置。图像上的位置关系是根据相互间的距离相当于在作为二维平面而表示的图像的纵向以及横向各自的几个“像素”而计算出的。
在步骤S603中，目标检测部35取得摄像装置4和目标5的代表点之间的距离。在拍摄目标5的几何学特征而得到的图像上，当摄像装置4和目标5没有正对的关系时，构成几何学特征的圆表现为椭圆。考虑这种情况，检测图像上的代表圆52的中心521的位置和代表圆52所邻接的圆51的中心位置之间的距离。图像处理的方法能够应用各种公知技术，所以在本说明书中省略详细的说明。
根据图像上的椭圆的中心间距离、预定的像素一边的长度、预定的实际圆51和代表圆52之间的中心间距离、摄像装置4的镜头的焦距来计算目标5和摄像装置4之间的距离。能够应用遵照公知的针孔照相机模型的计算方法，所以在本说明书中省略详细的说明。
在步骤S604中，计算机器人1的动作量，使得通过步骤S602计算出的相对的位置关系以及通过步骤S603计算出的距离成为预定的目标位置以及目标距离。作为目标位置以及目标距离，可以使用存储在非易失性存储装置21中的值。具体地说，根据计算出的位置以及距离、目标位置以及目标距离之间的差来计算机器人1的动作量，使得这些差成为预定值以下。
在步骤S605中，根据在步骤S604中计算出的动作量使机器人1动作。
参照图6而说明的使用了视觉反馈的机器人动作控制是公知的，例如能够应用日本特开2008-012604号公报中记载的方法。
如果使用视觉反馈而使机器人动作，则通过非接触方式执行使用了摄像装置4的目标5的测量。因此，不会产生目标5的磨损等，所以计算结果的精度不会随时间下降。
另外，通过运算处理装置23自动地计算动作后的机器人的位置，所以能够高精度地取得机器人的终点位置。进一步，在机器人的动作中作业者不需要接近机器人，所以能够确保作业者的安全并且减轻作业者的负担。
返回图5，在步骤S504中，将动作后的机器人1的位置作为初始位置存储在非易失性存储装置21中。
在步骤S505中，预备位置生成部34计算多个预备位置并存储在非易失性存储装置21中。不需要变更与机器人1的初始位置对应的几何学特征的代表点的位置，而通过只变更目标5的姿势来分别得到多个预备位置。
在步骤S506中，对计数值i输入“1”。
在步骤S507中，使机器人1动作到第i个预备位置。如上所述，在到预备位置为止的动作中，没有从初始位置的状态变更代表点的位置。因此，机器人1进行动作的范围变小，所以即使是在限制了作业区域的情况下，也能够安全地执行步骤S507的处理。
在步骤S508中，和步骤S503同样，按照视觉反馈使机器人1动作。
在步骤S509中，终点位置存储部36将动作后的机器人1的位置作为终点位置存储在非易失性存储装置21中。
在步骤S510中，比较计数值i和预备位置的数n。当判定为“i＝n”不成立时进入步骤S511，对计数值i输入“i+1”，返回步骤S507。
另一方面，在步骤S510中判定为“i＝n”成立时，进入步骤S512。在步骤S512中，参数计算部37根据n个终点位置计算手腕部15的机构参数，并结束校正处理。
接着，说明计算机器人1的机构参数的方法。根据本实施方式，计算多个姿势的机构参数的误差，并校正机构参数使得误差变小。
将下面的3个误差考虑为机构参数误差。第一误差是包括手腕部15的旋转轴的原点位置以及链接长度等的np个机构参数Pk，0[Pk，0，1、Pk，0，2、……、Pk，0，np]。机构参数Pk，0除了包括手腕部15的机构参数，也可以包括机器人1的其他机构参数。
第二误差是机械接口坐标系∑f中的代表点的位置Ps＝[Xs、Zs]的误差。如上所述，机械接口坐标系∑f是固定在目标5的安装部上的坐标系，目标5设置在机器人1的手前端。第二误差中不考虑Y轴分量的Ys。这是因为最接近手前端的关节J6的旋转轴的旋转方向根据Ps的Y轴分量Ys而变化，所以如果不设为ΔYs＝0，则不能够唯一地确定旋转轴的原点。
第三误差是基础坐标系∑b中的代表点的位置Pm＝[Xm、Ym、Zm]的误差。基础坐标系∑b是被固定在机器人1的基座11上的坐标系。
将第一误差、第二误差以及第三误差设为机构参数误差PID＝[ΔPk，0、ΔPs、ΔPm]。
当在理想状态、即PID的所有分量是零时，使用所存储的机器人1的第i个终点位置以及机械接口坐标系∑f中的代表点的位置Ps计算出的基础坐标系∑b中的代表点的位置Pi应该与使用机器人1的初始位置以及机械接口坐标系∑f中的代表点的位置Ps计算出基础坐标系∑b中的代表点的位置Pm完全一致。但是，通常由于机构参数误差PID的原因，在代表点的位置Pi和Pm之间产生通过以下的式(1)表示的位置误差ei。
ei＝Pi-Pm 式(1)
根据几何学的关系能够知道，Pi是PID的函数。因此ei也是PID的函数。
在本实施例中，使用牛顿-拉弗森法求出ns个的测量位置姿势下的基础坐标系∑b中的代表点的位置Pi和初始位置的基础坐标系∑b中的代表点的位置Pm的误差E＝[e1、e2、……、ens]成为最小的PID。在该计算中，首先如以下式(2)那样求出针对ei的第j个同定参数PID，J的微分值gi，j。
这里e’i,j是将微小误差量ΔPID，j加到PID，j时在机器人1的第i个终点位置的基础坐标系∑b中的代表点的位置P’i与在初始位置的基础坐标系∑b中的代表点的位置Pm之间的误差。
如果PID包括ne个参数，则通过矩阵“G”表示使用式(2)求出的gi,j(参照式(3))。
通过使用该矩阵“G”，通过以下线性式(4)表示误差关系。
因此，根据以下式(5)求出PID。
其中，“G”+是“G”的伪逆矩阵，从以下的式(6)求出。
[G]+＝([G]T[G])-1[G]T 式(6)
根据以上，从以下的式(7)求出机构参数Pk，1。
Pk,1＝Pk,0+PID 式(7)
在PID和Pi之间的关系中存在非线性，因此从式(7)求出的Pk，1依然包含误差。因此，按照牛顿-拉弗森法，使用Pk，1来代替Pk，0重复进行从式(1)到式(7)的计算，直到PID的所有分量变得足够小为止。实际上，重复上述计算直到PID的各个分量成为预定的阈值以下为止。作为用于校正的其他计算方法，有遗传算法、神经网络等非线性问题的最优化法，但都是众所周知的方法，所以在本说明书中省略详细的说明。
在构成机器人1的手腕部15的机构参数的上述工序中，需要作业者执行的只是步骤S501以及S502，步骤S503以后的工序可自动化。另外，也不需要为了执行校正而将机器人1移动到另外的场所。因此，能够减轻给作业者的负担。
根据本实施方式的校正装置以及校正方法，得到以下的效果。
(1)即使是通过周围环境限制机器人1的动作范围的情况下，也能够校正手腕部15的机构参数。
(2)通过计算自动进行手腕部15的机构参数的校正。因此，不管作业者的熟练程度而能够迅速且可靠地校正机构参数。也减轻施加给作业者的负担。
(3)不需要为了校正机构参数而将记号等预先赋予机器人1。因此，本实施方式的校正装置以及校正方法能够适用于任意类型的机器人。
(4)在执行校正时，不需要作业者在机器人1的附近进行作业，所以能够确保作业者的安全。
(5)能够通过非接触的方法校正机构参数，所以能够防止由于部件的磨损引起的测量精度的下降。
(6)能够校正手腕部15整体的机构参数。因此能够防止在更换了手腕部15时机器人1的定位精度的下降。
关于在校正手腕部15的机构参数时所要求的机器人1的动作区域的大小，比较本实施方式的校正装置和比较例的校正装置。
作为表示动作区域的大小的指标，使用机械接口坐标系∑f的原点相对于水平方向进行动作的范围(面积)。换言之，从机器人1的上方观察，根据机械接口坐标系∑f的原点进行移动的范围的面积来评价动作区域的大小。
在比较例的机器人系统中，如日本特开2008-012604号公报记载的那样，在机器人的手前端固定了摄像装置，在机器人的周围设置了目标。例如，摄像装置在机械接口坐标系∑f中被配置在(x、y、z)＝(250、0、10)的位置上，并且目标在基础坐标∑b中被设置在(x、y、z)＝(1800、0、1300)的位置上。
进一步，目标和摄像装置大约离开400mm而正对，并且以使得摄像装置的光轴通过目标的代表点的方式定位摄像装置。并且，摄像装置的光轴分别围绕基础坐标系∑b的X轴以及Y轴倾斜±30度，围绕Z轴倾斜±45度而设定合计8个地方的测量位置姿势。此时，在进行校正处理时，手前端相对于水平方向移动的范围的大小与半径约432mm的圆的面积相等。
另一方面，在本实施方式的机器人系统中，摄像装置4设置在机器人1的周围，目标5被固定在机器人1的手腕部15上。假定目标的代表点在机械接口坐标系∑f中被配置在(x、y、z)＝(250、0、10)的位置。而且，目标5和摄像装置4大约离开400mm而正对，并且摄像装置的光轴围绕基础坐标系∑b的X轴以及Y轴分别倾斜±30度，围绕Z轴倾斜±45度而设定合计8个地方的预备位置。此时，在进行校正处理时，手前端相对于水平方向而移动的范围的大小与半径大约221mm的圆的面积相等。
这样，根据本实施方式，即使以相同的条件进行机构参数的校正，与比较例的情况相比，动作范围的大小也削减约74％。因此，根据本实施方式，在作业空间受限制的环境下也能够校正手腕部的机构参数。
说明了使用具有关节轴全是旋转轴的机构的机器人的情况，但是在作为关节轴而具备了直动轴的机器人的情况下，只要将轴角度理解为轴位置，则应用相同的说明。
以上，说明了本发明的各种实施方式，但是只要是本领域技术人员，则会认识到即使通过其它实施方式也能够实现本发明所要达到的作用效果。特别是能够不脱离本发明的范围而删除或置换上述实施方式的结构要素，或者能够进一步附加公知的单元。另外，本领域技术人员明白即使任意地将本说明书中明示或暗示公开的多个实施方式的特征进行组合也能够实施本发明。
根据本发明的校正装置以及校正方法，能够根据通过摄像装置拍摄固定在机器人手前端的目标手腕部而得到的图像上的信息来计算机构参数，所以能够通过简单的方式校正机构参数。

Claims (6)

1.一种校正装置，使用在机器人的手前端被固定在相对于离该手前端最近的关节而预先决定的位置上并且能够通过上述机器人变更位置以及姿势的目标、以及设置在上述机器人的周围的摄像装置，来校正表示上述机器人的手腕部的机构模型的参数，其特征在于，
该校正装置具备：
预备位置生成部，其将上述目标被配置在上述摄像装置的视野所包含的位置时的上述机器人的位置设为初始位置，将在不变更上述目标的位置而使上述目标的姿势发生变化时得到的上述机器人的多个位置分别生成为多个预备位置；
目标检测部，其根据通过上述摄像装置取得的图像上的上述目标的像，取得与上述图像上的上述目标的位置以及上述目标和上述摄像装置之间的距离相关的信息；
终点位置存储部，其将上述多个预备位置分别设为起点，在使上述机器人平移，以使通过上述目标检测部检测出的上述目标的位置成为预定的位置，并且上述距离成为预定的距离时，将平移后的上述机器人的位置分别存储为终点；以及
参数计算部，其根据通过上述终点位置存储部存储的上述终点的位置来计算上述机构模型的参数。
2.根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，
上述参数计算部构成为按照非线性函数的最优化法来计算上述参数。
3.根据权利要求1或2所述的校正装置，其特征在于，
上述目标检测部构成为根据包括上述目标的长度信息的几何学特征来计算上述距离。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的校正装置，其特征在于，
上述目标检测部构成为根据从上述目标产生的光来检测上述目标的位置以及上述距离。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的校正装置，其特征在于，
上述目标检测部构成为根据通过上述摄像装置取得的二维图像来检测上述目标的位置以及上述距离。
6.一种校正方法，使用在机器人的手前端被固定在相对于离该手前端最近的关节而预先决定的位置上并且能够通过上述机器人变更位置以及姿势的目标、以及设置在上述机器人周围的摄像装置，来校正表示上述机器人的手腕部的机构模型的参数，其特征在于，
包括以下步骤：
将上述目标被配置在上述摄像装置的视野所包含的位置时的上述机器人的位置设为初始位置，将在不变更上述目标的位置而使上述目标的姿势发生变化时得到的上述机器人的多个位置分别生成为多个预备位置；
根据通过上述摄像装置取得的图像上的上述目标的像，取得与上述图像上的上述目标的位置、以及上述目标和上述摄像装置之间的距离相关的信息；
将上述多个预备位置分别设为起点，在使上述机器人平移，以使检测出的上述目标的位置成为预定的位置，并且上述距离成为预定的距离时，将平移后的上述机器人的位置分别存储为终点；以及
根据所存储的上述终点的位置来计算上述机构模型的参数。
CN201610811513.XA 2015-10-21 2016-09-08 校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法 Pending CN106610624A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-207224 2015-10-21
JP2015207224A JP2017077609A (ja) 2015-10-21 2015-10-21 ロボットの手首部の機構パラメータを校正する校正装置および校正方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106610624A true CN106610624A (zh) 2017-05-03

Family

ID=58490249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610811513.XA Pending CN106610624A (zh) 2015-10-21 2016-09-08 校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10189161B2 (zh)
JP (1) JP2017077609A (zh)
CN (1) CN106610624A (zh)
DE (1) DE102016119605A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110340881A (zh) * 2018-04-03 2019-10-18 泰科电子(上海)有限公司 机器人工具的标定方法和标定系统

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017077609A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 ファナック株式会社 ロボットの手首部の機構パラメータを校正する校正装置および校正方法
TWI614103B (zh) * 2016-10-21 2018-02-11 和碩聯合科技股份有限公司 機械手臂定位方法及應用其的系統
JP7109161B2 (ja) * 2017-06-13 2022-07-29 川崎重工業株式会社 多関節ロボットの機構モデルパラメータ推定方法
TWI668541B (zh) 2017-09-29 2019-08-11 財團法人工業技術研究院 機器人工具中心點校正系統及其方法
JP7035727B2 (ja) * 2018-03-30 2022-03-15 日本電産株式会社 キャリブレーション精度の評価方法及び評価装置
CN112584984A (zh) * 2018-08-16 2021-03-30 株式会社三丰 用于机器人的包括对准传感器的辅助度量位置坐标确定系统
US10871366B2 (en) 2018-08-16 2020-12-22 Mitutoyo Corporation Supplementary metrology position coordinates determination system for use with a robot
CN110842917B (zh) * 2019-10-22 2022-03-22 广州翔天智能科技有限公司 串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质
US11707843B2 (en) 2020-04-03 2023-07-25 Fanuc Corporation Initial reference generation for robot optimization motion planning
CN116019562A (zh) * 2021-03-09 2023-04-28 武汉联影智融医疗科技有限公司 机器人控制系统和方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2825581A1 (de) 1978-06-10 1979-12-13 Karlsruhe Augsburg Iweka Einrichtung zur reproduzierbaren zuordnung zweier mechanischer elemente
JPS6487182A (en) 1987-09-22 1989-03-31 Toyota Motor Corp Reference-attitude compensator for industrial robot
JP2682763B2 (ja) * 1991-06-29 1997-11-26 ファナック株式会社 ロボット機体の作動誤差の自動測定方法
JP2925072B2 (ja) * 1996-08-07 1999-07-26 ファナック株式会社 ロボットの位置教示のための移動制御方式
US6425865B1 (en) * 1998-06-12 2002-07-30 The University Of British Columbia Robotically assisted medical ultrasound
JP3525896B2 (ja) 1999-03-19 2004-05-10 松下電工株式会社 ３次元物体認識方法および同方法を使用したビンピッキングシステム
JP2001018182A (ja) 1999-07-05 2001-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボット機構較正演算方法及びシステム
JP2001105357A (ja) 1999-10-01 2001-04-17 Yaskawa Electric Corp 産業用ロボットにおけるキャリブレーション方法およびワイヤ式リニアスケールのワイヤガイド装置および測定方法
JP4289169B2 (ja) * 2003-09-29 2009-07-01 株式会社安川電機 複数ロボット間の相対位置計測方法
JP4267005B2 (ja) * 2006-07-03 2009-05-27 ファナック株式会社 計測装置及びキャリブレーション方法
DE102007023585B4 (de) * 2007-05-16 2009-08-20 Esab Cutting Systems Gmbh Einrichtung und Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten, insbesondere an Schneidmaschinen
US8543240B2 (en) * 2009-11-13 2013-09-24 Intuitive Surgical Operations, Inc. Master finger tracking device and method of use in a minimally invasive surgical system
JP2011177845A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Seiko Epson Corp ロボットのキャリブレーション方法及びロボット用キャリブレーション装置
US8971572B1 (en) * 2011-08-12 2015-03-03 The Research Foundation For The State University Of New York Hand pointing estimation for human computer interaction
JP6000579B2 (ja) * 2012-03-09 2016-09-28 キヤノン株式会社 情報処理装置、情報処理方法
JP2014161950A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd ロボットシステム、ロボット制御方法、ロボット較正方法
JP6468741B2 (ja) * 2013-07-22 2019-02-13 キヤノン株式会社 ロボットシステム及びロボットシステムの校正方法
US9785247B1 (en) * 2014-05-14 2017-10-10 Leap Motion, Inc. Systems and methods of tracking moving hands and recognizing gestural interactions
JP2017077609A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 ファナック株式会社 ロボットの手首部の機構パラメータを校正する校正装置および校正方法
US10318008B2 (en) * 2015-12-15 2019-06-11 Purdue Research Foundation Method and system for hand pose detection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110340881A (zh) * 2018-04-03 2019-10-18 泰科电子(上海)有限公司 机器人工具的标定方法和标定系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016119605A1 (de) 2017-04-27
US20170113351A1 (en) 2017-04-27
JP2017077609A (ja) 2017-04-27
US10189161B2 (en) 2019-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106610624A (zh) 校正机器人的手腕部的机构参数的校正装置及校正方法
US10035268B2 (en) Measurement system used for calibrating mechanical parameters of robot
JP4298757B2 (ja) ロボット機構のキャリブレーション装置及び方法
DE102018213985B4 (de) Robotersystem
CN109382821B (zh) 校准方法、校准系统及程序
JP6487493B2 (ja) 画像処理システム
CN105518486B (zh) 追踪可移动目标物体的方位的系统和方法
ES2785302T3 (es) Método y sistema para inspeccionar una pieza de trabajo
US8306660B2 (en) Device and a method for restoring positional information of robot
EP3421930B1 (en) Three-dimensional shape data and texture information generation system, photographing control program, and three-dimensional shape data and texture information generation method
CN107175660B (zh) 一种基于单目视觉的六自由度机器人运动学标定方法
JP6235664B2 (ja) ロボットの機構パラメータを校正するために使用される計測装置
JP4266946B2 (ja) オフライン教示装置
CN101100061A (zh) 测量装置以及校准方法
JP2012101320A (ja) 画像生成装置、画像生成方法、およびプログラム
CN109531604B (zh) 进行校准的机器人控制装置、测量系统以及校准方法
JP2019020997A5 (zh)
CN108081267A (zh) 用于启动多轴系统的方法和装置
Luhmann 3D imaging: how to achieve highest accuracy
KR20210034070A (ko) 교정 작업 지원 시스템
Antonelli et al. Training by demonstration for welding robots by optical trajectory tracking
KR101438514B1 (ko) 다중 영상을 이용한 원자로 내부 로봇 위치 측정 시스템 및 위치 측정방법
JP6897100B2 (ja) 判定装置、判定方法、および判定プログラム
US11577400B2 (en) Method and apparatus for managing robot system
CN115222826B (zh) 结构光和相机相对位姿可改变的三维重建方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170503

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication