CN113492401B

CN113492401B - 校正方法

Info

Publication number: CN113492401B
Application number: CN202110282629.XA
Authority: CN
Inventors: 塚本健太郎; 松浦健治
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2041-03-16
Also published as: US11759955B2; CN113492401A; US20210291377A1; JP2021146445A

Abstract

本发明提供了一种能够以简单的方法进行校正的校正方法。该校正方法的特征在于，在具有机器臂的机器人中求出第一控制点与第二控制点的位置关系，第一控制点被设定于在机器臂的前端安装的末端执行器，第二控制点被设定于机器臂的前端，该校正方法包括：第六步骤，计算第二基准位置与第四状态的第一特征点的第二位置关系，第二基准位置是根据第三状态的第二控制点的位置及第四状态的第二控制点的位置得到的；以及第七步骤，根据第一位置关系和第二位置关系计算机器人坐标系中的第一特征点的坐标。

Description

校正方法

技术领域

本发明涉及校正方法。

背景技术

例如，已知有如专利文献1所示的机器人，该机器人具备在前端安装有作为末端执行器的工具的机器臂，通过对机器臂进行驱动，对工件进行规定的作业。在这样的机器人中，通过机器人坐标系来掌握在工具设定的工具中心点的位置，控制机器臂的驱动以使工具中心点向规定的位置移动，从而进行规定的作业。为此，需要求出在机器臂的前端设定的控制点与工具中心点的偏差，即需要进行校正。

在专利文献1中，将工具中心点以至少三种不同的姿态定位在利用机器人坐标系确定的空间上的规定点，即，使其移动到所述规定点。并且，根据此时的机器臂的姿态求出工具中心点的位置、姿态。

专利文献1：日本特开平8-85083号公报

但是，在专利文献1所公开的方法中，在使工具中心点移动到规定点时，通过视觉观察进行确认，所以工具中心点与规定点实际上未必一致，导致产生偏移。其结果是，不能进行准确的校正。

发明内容

本发明的校正方法的特征在于，在具有机器臂的机器人中求出第一控制点与第二控制点的位置关系，所述第一控制点被设定于在所述机器臂的前端安装的末端执行器，所述第二控制点被设定于比所述末端执行器更靠所述机器臂侧的位置，所述校正方法包括：

第一步骤，使用拍摄部拍摄所述机器人并使所述机器臂移动，以使与所述第一控制点相对应的所述机器人的第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的规定的位置，且使所述机器臂成为采取第一姿态的第一状态；

第二步骤，拍摄所述机器人并使所述机器臂移动，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，且使所述机器臂成为采取第二姿态的第二状态；

第三步骤，计算第一基准位置与所述第二状态的所述第一特征点的位置的第一位置关系，所述第一基准位置是根据所述第一状态的所述第二控制点的位置及所述第二状态的所述第二控制点的位置得到的；

第四步骤，使用所述拍摄部拍摄所述机器人并使所述机器臂移动，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，且使所述机器臂成为采取第三姿态的第三状态；

第五步骤，拍摄所述机器人并使所述机器臂移动，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，且使所述机器臂成为采取第四姿态的第四状态；

第六步骤，计算第二基准位置与所述第四状态的所述第一特征点的第二位置关系，所述第二基准位置是根据所述第三状态的所述第二控制点的位置及所述第四状态的所述第二控制点的位置得到的；以及

第七步骤，根据所述第一位置关系和所述第二位置关系计算机器人坐标系中的所述第一特征点的坐标。

附图说明

图1是表示第一实施方式的机器人系统的整体结构的图。

图2是图1所示的机器人系统的框图。

图3是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图4是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图5是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图6是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图7是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图8是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图9是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图10是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图11是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图12是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图13是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图14是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图15是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图16是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图17是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图18是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图19是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。

图20是表示图1所示的控制装置所执行的动作程序的一例的流程图。

图21是表示图1所示的末端执行器的一例的立体图。

图22是表示图1所示的末端执行器的一例的立体图。

图23是表示图1所示的末端执行器的一例的立体图。

图24是表示图1所示的末端执行器的一例的立体图。

附图标记说明

1…机器人；3…控制装置；4…示教装置；5…拍摄部；10…机器臂；11…基座；12…第一臂；13…第二臂；14…第三臂；15…第四臂；16…第五臂；17…第六臂；18…中继线缆；19…力检测部；20…末端执行器；21…连接棒；31…处理器；32…存储部；33…通信部；41…处理器；42…存储部；43…通信部；100…机器人系统；171…关节；172…关节；173…关节；174…关节；175…关节；176…关节；A1…虚线；A2…虚线；B1…第一向量；B2…第二向量；CP…控制点；D1…电机驱动器；D2…电机驱动器；D3…电机驱动器；D4…电机驱动器；D5…电机驱动器；D6…电机驱动器；E1…编码器；E2…编码器；E3…编码器；E4…编码器；E5…编码器；E6…编码器；F1…成像面；F2…基准面；M1…电机；M2…电机；M3…电机；M4…电机；M5…电机；M6…电机；O1…第一轴；O2…第二轴；O5…光轴；P1…位置；P2…位置；P2’…位置；P3…位置；P4…位置；P’…中心；P0A…第一基准位置；P0B…第二基准位置；P5…交点；S1…标记；S2…标记；S3…标记；S4…标记；TCP…工具中心点。

具体实施方式

<第一实施方式>

图1是表示第一实施方式的机器人系统的整体结构的图。图2是图1所示的机器人系统的框图。图3～图19是表示图1所示的机器人系统执行本发明的校正方法的状态的示意图。图20是表示图1所示的控制装置所执行的动作程序的一例的流程图。图21～图24是表示图1所示的末端执行器的一例的立体图。

下面，根据附图所示的优选的实施方式详细说明本发明的校正方法。下面，为了便于说明，称图1中的+Z轴方向即上侧为“上”，称-Z轴方向即下侧为“下”。另外，关于机器臂，称图1中的基座11侧的端部为“基端”，称其相反侧即末端执行器20侧的端部为“前端”，此外关于末端执行器及力检测部，称机器臂10侧的端部为“基端”，称其相反侧的端部为“前端”。另外，称图1中的Z轴方向即上下方向为“铅直方向”，称X轴方向及Y轴方向即左右方向为“水平方向”。

如图1及图2所示，机器人系统100具备机器人1、控制机器人1的控制装置3、示教装置4以及拍摄部5，并执行本发明的校正方法。

首先，对机器人1进行说明。

图1所示的机器人1在本实施方式中是单臂的六轴垂直多关节机器人，具有基座11和机器臂10。并且，在机器臂10的前端部能够安装末端执行器20。末端执行器20可以是机器人1的构成部件，也可以不是机器人1的构成部件。

另外，机器人1不限于图示的结构，例如还可以是双臂型的多关节机器人。此外，机器人1还可以是水平多关节机器人。

基座11是从下侧以能够驱动机器臂10的方式支承机器臂10的支承体，被固定于例如工厂内的地面上。机器人1的基座11经由中继线缆18与控制装置3电连接。另外，机器人1与控制装置3的连接不限于图1所示的基于有线方式的连接，例如也可以是基于无线方式的连接，还可以是经由如因特网那样的网络进行连接。

在本实施方式中，机器臂10具有第一臂12、第二臂13、第三臂14、第四臂15、第五臂16以及第六臂17，这些臂自基座11侧起按照该顺序进行连结。另外，机器臂10所具有的臂的数量不限于六个，例如也可以是一个、两个、三个、四个、五个或者七个以上。此外，各臂的总长等尺寸都不受特殊限定，可适当地设定。

基座11与第一臂12经由关节171连结。并且，第一臂12能够相对于基座11以与铅直方向平行的第一转动轴为转动中心来绕该第一转动轴进行转动。第一转动轴与固定有基座11的地面的法线一致。

第一臂12与第二臂13经由关节172连结。并且，第二臂13能够相对于第一臂12以与水平方向平行的第二转动轴为转动中心进行转动。第二转动轴和与第一转动轴正交的轴平行。

第二臂13与第三臂14经由关节173连结。并且，第三臂14能够相对于第二臂13以与水平方向平行的第三转动轴为转动中心进行转动。第三转动轴与第二转动轴平行。

第三臂14与第四臂15经由关节174连结。并且，第四臂15能够相对于第三臂14以与第三臂14的中心轴方向平行的第四转动轴为转动中心进行转动。第四转动轴与第三转动轴正交。

第四臂15与第五臂16经由关节175连结。并且，第五臂16能够相对于第四臂15以第五转动轴为转动中心进行转动。第五转动轴与第四转动轴正交。

第五臂16与第六臂17经由关节176连结。并且，第六臂17能够相对于第五臂16以第六转动轴为转动中心进行转动。第六转动轴与第五转动轴正交。

另外，第六臂17成为在机器臂10中位于最前端侧的机器人前端部。该第六臂17通过机器臂10的驱动，能够连带末端执行器20进行转动。

机器人1具备作为驱动部的电机M1、电机M2、电机M3、电机M4、电机M5、电机M6、编码器E1、编码器E2、编码器E3、编码器E4、编码器E5以及编码器E6。电机M1被内置于关节171，使基座11与第一臂12进行相对旋转。电机M2被内置于关节172，使第一臂12与第二臂13进行相对旋转。电机M3被内置于关节173，使第二臂13与第三臂14进行相对旋转。电机M4被内置于关节174，使第三臂14与第四臂15进行相对旋转。电机M5被内置于关节175，使第四臂15与第五臂16进行相对旋转。电机M6被内置于关节176，使第五臂16与第六臂17进行相对旋转。

另外，编码器E1被内置于关节171，检测电机M1的位置。编码器E2被内置于关节172，检测电机M2的位置。编码器E3被内置于关节173，检测电机M3的位置。编码器E4被内置于关节174，检测电机M4的位置。编码器E5被内置于关节175，检测电机M5的位置。编码器E6被内置于关节176，检测电机M6的位置。

编码器E1～E6与控制装置3电连接，电机M1～电机M6的位置信息即旋转量作为电信号被发送至控制装置3。并且，根据该信息，控制装置3经由未图示的电机驱动器D1～电机驱动器D6使电机M1～电机M6驱动。即，控制机器臂10是指控制电机M1～电机M6。

另外，在设置于机器臂10的力检测部19的前端设定控制点CP。控制点CP是成为控制机器臂10时的基准的点。在机器人系统100中，通过机器人坐标系来掌握控制点CP的位置，驱动机器臂10以使控制点CP向所期望的位置移动。即，控制点CP被设定于比末端执行器20更靠机器臂10侧的位置。另外，在本实施方式中，控制点CP被设定于力检测部19的前端，但如果已经知道距离机器人坐标系的原点的位置及姿态，则也可以设定在比末端执行器20更靠机器臂10侧的任何位置。例如，可以设定在机器臂10的前端。

另外，在机器人1中，检测力的力检测部19以装卸自如的方式设置于机器臂10。并且，机器臂10能够在设置有力检测部19的状态下进行驱动。在本实施方式中，力检测部19是六轴力传感器。力检测部19检测彼此正交的三个检测轴上的力的大小和绕这三个检测轴的转矩的大小。即，检测彼此正交的X轴、Y轴、Z轴的各轴向的力成分、绕X轴的W方向的力成分、绕Y轴的V方向的力成分以及绕Z轴的U方向的力成分。另外，在本实施方式中，Z轴方向为铅直方向。另外，称各轴向的力成分为“平移力成分”，称绕各轴的力成分为“转矩成分”。此外，力检测部19不限于六轴力传感器，还可以是其他结构的传感器。

在本实施方式中，力检测部19被设置于第六臂17。另外，作为力检测部19的设置部位，不限于第六臂17即位于最前端侧的臂，例如可以是其他的臂或相邻的臂之间。

在力检测部19能够安装可装卸的末端执行器20。在本实施方式中，末端执行器20由相对于作业对象物进行拧螺丝的驱动器构成。另外，末端执行器20经由连接棒21被固定于力检测部19。在图示的结构中，末端执行器20的长度方向被设定为其朝向与连接棒21的长度方向相交。

另外，作为末端执行器20，不限于图示的结构，例如也可以是扳手、研磨机、磨削机、切削机驱动器、扳手等工具，还可以是通过吸引、夹持来握持作业对象物的手。

另外，在机器人坐标系中，作为第一控制点的工具中心点TCP被设定于末端执行器20的前端。在机器人系统100中，通过机器人坐标系来掌握工具中心点TCP的位置，从而能够将工具中心点TCP作为控制的基准。在机器人系统100中，通过机器人坐标系来掌握设定于机器臂10的作为第二控制点的控制点CP的位置。因此，通过掌握工具中心点TCP与控制点CP的位置关系，能够将工具中心点TCP作为控制的基准来驱动机器臂10，从而进行作业。将这样掌握工具中心点TCP与控制点CP的位置关系称为校准即校正。后述的本发明的校正方法是用于掌握工具中心点TCP与控制点CP的位置关系的方法。

下面，对拍摄部5进行说明。

拍摄部5例如能够构成为具有拍摄元件和包括透镜等的光学系统，其中，拍摄元件由具有多个像素的CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器构成。如图2所示，拍摄部5与控制装置3电连接。并且，拍摄部5将拍摄元件接受到的光转换为电信号，并向控制装置3输出该电信号。即，拍摄部5向控制装置3发送拍摄结果。另外，拍摄结果可以是静态图像，还可以是动态图像。

另外，拍摄部5被设置于机器人1的设置面附近，而且朝向上方并拍摄上方。另外，在本实施方式中，为了容易进行后述的校正方法的说明，将拍摄部5设置成使光轴O5相对于铅直方向即Z轴略微倾斜的状态。另外，拍摄部5朝向的方向不受特殊限定，例如还可以以朝向水平方向、或与铅直方向及水平方向相交的朝向进行配置。此外，配置位置也不限于图示的结构。

下面，对控制装置3及示教装置4进行说明。在本实施方式中，对控制装置3执行本发明的校正方法的情况进行说明，但在本发明中不限于此，例如也可以由示教装置4进行，还可以由控制装置3及示教装置4分担进行。

如图1及图2所示，在本实施方式中，控制装置3被设置于与机器人1分离的位置。但是，不限于该结构，还可以内置于基座11。另外，控制装置3具有控制机器人1的驱动的功能，并与前述的机器人1的各部电连接。控制装置3具有处理器31、存储部32以及通信部33。这些各部例如经由总线以能够相互通信的方式进行连接。

处理器31例如由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)构成，读出并执行在存储部32中存储的各种程序等。在处理器31生成的指令信号经由通信部33被发送给机器人1。由此，机器臂10能够执行规定的作业。另外，在本实施方式中，处理器31根据拍摄部5的拍摄结果执行后述的步骤S101～步骤S116。但是，不限于此，也可以是由示教装置4的处理器41执行步骤S101～步骤S116的结构，还可以是由处理器31及处理器41分担执行步骤S101～步骤S116的结构。

存储部32存储处理器31能够执行的各种程序等。作为存储部32，例如可以举出RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等易失性存储器、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等非易失性存储器、插拔式的外部存储装置等。

通信部33使用例如有线LAN(Local Area Network，局域网)、无线LAN等外部接口，在与机器人1的各部以及示教装置4之间分别进行信号的发送及接收。

下面，对示教装置4进行说明。

如图1及图2所示，示教装置4具有针对机器臂10创建并输入动作程序的功能。示教装置4具有处理器41、存储部42以及通信部43。作为示教装置4，不受特殊限定，例如可以举出平板电脑、个人电脑、智能电话、示教器等。

处理器41例如由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)构成，读出并执行在存储部42中存储的示教程序等各种程序。另外，示教程序可以是在示教装置4生成的程序，也可以是从例如CD-ROM等外部存储介质被存储的程序，还可以是经由网络等被存储的程序。

在处理器41生成的信号经由通信部43被发送给机器人1的控制装置3。由此，机器臂10能够以规定的条件执行规定的作业。

存储部42存储处理器41能够执行的各种程序等。作为存储部42，例如可以举出RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等易失性存储器、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等非易失性存储器、插拔式的外部存储装置等。

通信部43使用例如有线LAN(Local Area Network，局域网)、无线LAN等外部接口，在与控制装置3之间进行信号的发送及接收。

以上对机器人系统100进行了说明。

在这样的机器人系统100中，在机器人1进行规定的作业之前，操作者在机器臂10的前端安装对应于作业的末端执行器。控制装置3或者示教装置4需要掌握被安装了什么样的末端执行器。并且，即使是掌握了所安装的末端执行器的形状、类型，在操作者进行安装时，也未必被安装成期望的姿态。因此，进行使所安装的末端执行器20的工具中心点TCP与控制点CP的位置关系相对应的校准即校正。

下面，关于本发明的校正方法，根据图3～图19及图20所示的流程图进行说明。另外，拍摄部5的视野即拍摄范围是图3～图19所示的虚线A1及虚线A2的内侧的区域。

另外，下面在拍摄部5的拍摄图像中将工具中心点TCP作为第一特征点进行说明。即，将作为第一控制点的工具中心点TCP识别为第一特征点。另外，步骤S101～步骤S104是第一步骤，步骤S105～步骤S111是第二步骤，步骤S112及步骤S113是第三步骤，步骤S115、第二循环的步骤S103及步骤S104是第四步骤，第二循环的步骤S105～步骤S111是第五步骤，第二循环的步骤S112及步骤S113是第六步骤，步骤S116是第七步骤。

1.步骤S101(第一步骤)

首先，在步骤S101中，如图3所示，使机器臂10移动，以使末端执行器20相对于Z轴为倾斜的状态，且使工具中心点TCP位于初始位置。初始位置被作为拍摄部5的成像位置、即作为焦点位置的成像面F1上的任意位置。另外，成像面F1是以拍摄部5的光轴O5为法线的面，在本实施方式中相对于X-Y面倾斜。

另外，成像面F1是以拍摄部5的光轴为法线的平面。并且，能够成像的位置沿着拍摄部5的光轴方向具有规定的宽度。该宽度是指附图中的两条虚线之间的区域。下面，所谓“位于成像面F1上”是指位于该区域内的任意位置。

在步骤S101中，拍摄部5拍摄移动中的工具中心点TCP作为影像，并发送给控制装置3。另外，处理器31在从拍摄部5发送过来的影像中捕捉工具中心点TCP作为第一特征点，并驱动机器臂10以使工具中心点TCP位于成像面F1上的任意位置。

2.步骤S102(第一步骤)

然后，在步骤S102中，如图4所示，设定基准面F2。在本实施方式中，基准面F2是位于比成像面F1更靠+Z轴侧且与X-Y平面平行的平面。所谓设定基准面F2是指设定基准面F2的高度即Z轴方向的坐标，并存储于存储部32中。在本实施方式中，将基准面F2设定在步骤S101完成时的控制点CP的位置。

另外，在本实施方式中，基准面F2是与X-Y平面平行的平面，但在本发明中不限于此，也可以不是与X-Y平面平行的平面，例如可以是与X-Z平面平行的面，也可以是与Y-Z平面平行的面，还可以是相对于这些平面倾斜的平面。

这样，基准面F2是与机器臂10进行作业的作业面平行的面，是成为机器臂10进行作业时的基准的面。另外，在后述的步骤S103、步骤S105、步骤S106以及步骤S109中，是成为变更机器臂10的姿态时的基准的面。这样，在第一步骤中设定成为使所述机器臂移动时的基准的基准面F2。由此，能够准确且容易地执行后述的步骤S103、步骤S105、步骤S106以及步骤S109。

3.步骤S103(第一步骤)

然后，执行步骤S103。另外，关于步骤S103～步骤S113，将机器臂10设为不同的姿态而被重复执行两次。首先，对第一次进行说明。

在步骤S103中，如图5所示，使用拍摄部5进行拍摄并驱动机器臂10，在本实施方式中是一边拍摄一边使工具中心点TCP向拍摄中心移动。此时，以使控制点CP在基准面F2的面内水平移动的方式驱动机器臂10。另外，所谓拍摄中心是指成像面F1与拍摄部5的光轴O5的交点。此外，在本步骤及其后面的步骤中，既可以用拍摄部5始终进行拍摄，也可以间断地即每隔规定时间进行拍摄。

4.步骤S104(第一步骤)

然后，在步骤S104中，如图6所示，示教工具中心点TCP位于拍摄中心时的控制点CP的位置，即机器人坐标系中的X坐标、Y坐标以及Z坐标。另外，所谓示教是指存储在存储部32中。并且，将在本步骤中示教的位置称为位置P1。

另外，图6所示的机器臂10的姿态是第一姿态。并且，工具中心点TCP位于拍摄中心且机器臂10采取第一姿态的状态是第一状态。如上所述的步骤S101～步骤S104是第一步骤。

5.步骤S105(第二步骤)

然后，在步骤S105中，如图7所示，使机器臂10绕第一轴O1旋转。第一轴O1是穿过第一姿态时的控制点CP且以基准面F2为法线的直线。另外，步骤S105中的旋转量被设为使工具中心点TCP不偏离拍摄部5的拍摄范围的程度，例如被设为1°以上且60°以下的程度。

6.步骤S106(第二步骤)

然后，在步骤S106中，如图8所示，使机器臂10绕任意位置的基准面F2的法线进行旋转，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心且位于成像面F1上。

7.步骤S107(第二步骤)

然后，在步骤S107中，如图9所示，示教步骤S106中的移动完成时的位置，即，示教工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心且位于成像面F1上的状态下的控制点CP的位置P2’。

8.步骤S108(第二步骤)

然后，在步骤S108中，如图10所示，根据位置P1及位置P2’求出中心P’。中心P’是指在拍摄部5的拍摄图像中穿过控制点CP位于位置P1时的工具中心点TCP的位置和控制点CP位于位置P2’时的工具中心点TCP的位置的同一个圆的中心。

9.步骤S109(第二步骤)

然后，在步骤S109中，如图11所示，使机器臂10绕第二轴O2旋转，该第二轴O2穿过中心P’且与基准面F2的法线平行。步骤S109中的旋转量优选比步骤S105中的旋转量大，例如被设为30°以上且180°以下的程度。

10.步骤S110(第二步骤)

然后，在步骤S110中，如图12所示，驱动机器臂10，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心且位于成像面F1上。由此，机器臂10处于第二状态。第二状态是指工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心、而且机器臂10采取与第一姿态不同的第二姿态的状态。

11.步骤S111(第二步骤)

然后，在步骤S111中，如图13所示，示教在步骤S110的移动完成时的位置，即第二状态下的控制点CP的位置P2。如上所述的步骤S105～步骤S111是第二步骤。

这样，在第二步骤中，在从第一状态设为第二状态时，以使作为第二控制点的控制点CP维持第一状态的位置且使机器臂10以沿向铅直方向的第一轴O1为中心进行旋转的方式驱动机器臂10，然后，驱动机器臂10，以使作为第一特征点的工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的作为规定位置的拍摄中心，然后，驱动机器臂10，以使工具中心点TCP以与基准面F2的法线平行的第二轴O2为中心进行旋转，然后，驱动机器臂10，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的作为规定位置的拍摄中心，由此将机器臂10设为第二状态。通过这样的步骤，能够准确地求出后述的第一基准位置P0A。

12.步骤S112(第三步骤)

然后，在步骤S112中，如图14所示，根据第一状态的控制点CP的位置P1及第二状态的控制点CP的位置P2，求出第一基准位置P0A。第一基准位置P0A是成为用于求出后述的第一向量B1的基准的位置。在本步骤中，将位置P1及位置P2的中点作为第一基准位置P0A，并将其坐标存储在存储部32中。

13.步骤S113(第三步骤)

然后，在步骤S113中，如图15所示，求出作为第一位置关系的第一向量B1。第一向量B1是以第一基准位置P0A为始点且朝向第二状态的工具中心点TCP的位置的成分的直线。并且，将该第一向量B1存储在存储部32中。

这样的步骤S112及步骤S113是第三步骤，用于计算第一基准位置P0A与第二状态的工具中心点TCP的位置的第一位置关系即第一向量B1，第一基准位置P0A是根据第一状态的控制点CP的位置P1及第二状态的控制点CP的位置P2得到的。

14.步骤S114

然后，在步骤S114中判定是否是第一循环。当在步骤S114中判定为是第一循环的情况下，进入步骤S115。另外，当在步骤S114中判定为不是第一循环、即是第二循环的情况下，进入步骤S116。

在步骤S115中，如图16所示，使第二状态的机器臂10移动。在本步骤中，进行驱动使得机器臂10以穿过第一基准位置P0A且与X轴平行的轴为中心旋转规定角度。步骤S115中的旋转量只要使移动后的工具中心点TCP及控制点CP的位置与步骤S101中的初始位置不同即可，例如被设为30°以上且180°以下的程度。另外，步骤S115中的旋转中心只要使移动后的工具中心点TCP及控制点CP的位置与步骤S101中的初始位置不同即可，例如被设为穿过第一基准位置P0A且与Y轴平行的轴。

15.第二循环

然后，返回到步骤S103，在工具中心点TCP及控制点CP的位置与步骤S101中的初始位置不同的状态下，执行第二循环，即执行步骤S103～步骤S113。由此，执行第四步骤～第六步骤。

第四步骤是指第二循环的步骤S103及步骤S104。第四步骤为如下步骤：使用拍摄部5拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心，且使机器臂10成为采取与第一姿态不同的第三姿态的第三状态。通过这样的第四步骤，如图17所示，完成第三状态的控制点CP的位置即位置P3的示教。

第五步骤是指第二循环的步骤S105～步骤S111。第五步骤为如下步骤：拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像的拍摄中心，且使机器臂10成为采取与第二姿态不同的第四姿态的第四状态。由此，如图17所示，完成第四状态的控制点CP的位置即位置P4的示教。即，在本实施方式中，第一姿态、第二姿态、第三姿态以及第四姿态是分别不同的姿态。

这样，在第五步骤中，在从第三状态设为第四状态时，以使作为第二控制点的控制点CP维持第三状态的位置且使机器臂10以基准面F2的法线为中心进行旋转的方式驱动机器臂10，然后，驱动机器臂10，以使作为第一特征点的工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的作为规定位置的拍摄中心，然后，驱动机器臂10，以使工具中心点TCP以与基准面F2的法线平行的轴为中心进行旋转，然后，驱动机器臂10，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的作为规定位置的拍摄中心，由此，将机器臂10设为第四状态。通过这样的步骤，能够准确地求出后述的第二基准位置P0B。

第六步骤是指第二循环的步骤S112及步骤S113。即，是如下步骤：如图17所示，求出根据第三状态的控制点CP的位置P3及第四状态的控制点CP的位置P4得到的第二基准位置P0B，计算第二基准位置P0B与第四状态的工具中心点TCP的第二位置关系即第二向量B2，将第二向量B2存储在存储部32中。第二向量B2是以第二基准位置P0B为始点且朝向第四状态的工具中心点TCP的位置的成分的直线。

15.步骤S116(第七步骤)

接着，在步骤S116中，如图18所示，根据第一向量B1和第二向量B2计算机器人坐标系中的工具中心点TCP的坐标。具体地，假定以使控制点CP从位置P4向位置P2移动的方式使机器臂10进行移动，使得第二向量B2随着该移动假想地位移。并且，如图19所示，计算第一向量B1与位移后的第二向量B2的交点P5，求出交点P5的坐标(X、Y、Z)，将该坐标(X、Y、Z)视为控制点CP位于位置P2时的工具中心点TCP的位置。

另外，以上对使第二向量B2位移的结构进行了说明，但在本发明中不限于此，也可以使第一向量B1位移，还可以使第一向量B1及第二向量B2双方向互不相同的方向位移。

这样，第一位置关系是指从第一基准位置P0A朝向第二状态的第二控制点即控制点CP的位置P2的第一向量B1，第二位置关系是指从第二基准位置P0B朝向第四状态的控制点CP的位置P4的第二向量B2。并且，在第七步骤中，使第一向量B1及第二向量B2中的一方位移，将第一向量B1与第二向量B2的交点P5的坐标视为机器人坐标系中的工具中心点TCP的坐标。由此，能够求出控制点CP的坐标及工具中心点TCP的坐标，能够准确地掌握控制点CP与工具中心点TCP的位置关系。

另外，在本实施方式中，对使第二向量B2位移的结构进行了说明，但在本发明中不限于此，例如也可以使第一向量B1位移。

根据控制点CP与工具中心点TCP的位置关系，能够将控制点CP的位置与工具中心点TCP的位置建立关联即相对应。因此，能够将工具中心点TCP的位置作为基准来驱动机器臂10，能够准确地进行规定的作业。

如上所述，本发明是在具有机器臂10的机器人1中，求出工具中心点TCP与控制点CP的位置关系的校正方法，工具中心点TCP是被设定于在机器臂10的前端安装的末端执行器20的第一控制点，控制点CP是被设定于比末端执行器20更靠机器臂10侧的位置的第二控制点。本发明的校正方法包括：第一步骤，使用拍摄部5拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使与工具中心点TCP相对应的机器人1的第一特征点位于拍摄部5的拍摄图像中的规定的位置即拍摄中心，且使机器臂10成为采取第一姿态的第一状态；第二步骤，拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使能够视为第一特征点的工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心，且使机器臂10成为采取第二姿态的第二状态；第三步骤，计算第一基准位置P0A与第二状态的工具中心点TCP的位置的第一位置关系即第一向量B1，第一基准位置P0A是根据第一状态的控制点CP的位置P1及第二状态的控制点CP的位置P2得到的；第四步骤，使用拍摄部5拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心，且使机器臂10成为采取第三姿态的第三状态；第五步骤，拍摄机器人1并使机器臂10移动，以使工具中心点TCP位于拍摄部5的拍摄图像中的拍摄中心，且使机器臂10成为采取第四姿态的第四状态；第六步骤，计算第二基准位置P0B与第四状态的工具中心点TCP的第二位置关系即第二向量B2，第二基准位置P0B是根据第三状态的控制点CP的位置P3及第四状态的控制点CP的位置P4得到的；以及第七步骤，根据第一向量B1和第二向量B2计算机器人坐标系中的工具中心点TCP的坐标。

根据这样的本发明，不存在操作者以视觉观察来确认工具中心点TCP等的位置的工序，所以能够进行更准确的校正。并且，能够省略如以往进行的修正的工序，从而能够实现时间的缩短。并且，不需要准备具有自动聚焦功能的拍摄部、具有比较深的景深的拍摄部等，能够使用比较便宜的拍摄部进行校正。

另外，以上对拍摄部5的拍摄图像中的规定的位置被设在拍摄中心的情况进行了说明，但在本发明中不限于此，可以是拍摄图像中的任何位置。

另外，以上，作为第一特征点与工具中心点TCP相对应的一例，对第一特征点与工具中心点TCP一致的情况进行了说明，但在本发明中不限于此，第一特征点也可以是末端执行器20的工具中心点TCP以外的任意位置的特征点。另外，还可以是如下结构：使用如下所述的第二特征点和第三特征点求出控制点CP与工具中心点TCP的位置关系。

例如，图21所示的末端执行器20具有作为第一特征点的标记S1、作为第二特征点的标记S2以及作为第三特征点的标记S3。标记S1是第一特征点，被设于末端执行器20的前端部、即与工具中心点TCP对应的位置。标记S2是第二特征点，被设于末端执行器20的长度方向的中央部。标记S3是第三特征点，被设于末端执行器20的基端部。

例如，在掌握这样的末端执行器20的工具中心点TCP的位置时，也能够使用标记S2和标记S3。例如，将标记S2作为特征点，进行前述的步骤S101～步骤S116，然后将标记S3作为特征点，进行前述的步骤S101～步骤S116。由此，能够根据标记S2和控制点CP的位置关系及标记S3和控制点CP的位置关系，求出标记S1的坐标。

另外，求出标记S2和标记S3的位置关系，即求出从标记S3上的任意的点朝向标记S2上的任意的点的向量，将该向量适用于标记S1即工具中心点TCP，由此能够求出末端执行器20的姿态。

另外，例如在使用如图22～图24所示的末端执行器20时，根据本发明的校正方法，也能够容易且准确地进行校正。

图22所示的末端执行器20具有标记S1和标记S2。标记S1是第一特征点，被设于末端执行器20的前端部、即与工具中心点TCP对应的位置。标记S2是第二特征点，被设于末端执行器20的基端。在使用这样的末端执行器20时，根据本发明的校正方法，也能够容易且准确地进行校正。

图23所示的末端执行器20具有标记S1、标记S2、标记S3和标记S4。标记S1是第一特征点，被设于末端执行器20的前端部、即与工具中心点TCP对应的位置。标记S2是第二特征点，被设于末端执行器20的长度方向的中途。标记S3是第三特征点，被设于末端执行器20的长度方向的中途。标记S4是第四特征点，被设于末端执行器20的长度方向的中途。并且，标记S2～标记S4沿末端执行器20的周向排列配置。在使用这样的末端执行器20时，根据本发明的校正方法，也能够容易且准确地进行校正。

图24所示的末端执行器20具有作为第一特征点的标记S1、作为第二特征点的标记S2以及作为第三特征点的标记S3。标记S1～标记S3被设于末端执行器20的前端部。具体地，标记S1～标记S3被配置在末端执行器20的前端面且互不相同的位置。在使用这样的末端执行器20时，根据本发明的校正方法，也能够容易且准确地进行校正。

以上，关于本发明的校正方法对图示的实施方式进行了说明，但本发明不限于此。并且，校正方法的各工序能够和可发挥相同功能的任意的工序替换。并且，还可以追加任意的工序。

Claims

1.一种校正方法，其特征在于，在具有机器臂的机器人中求出第一控制点与第二控制点的位置关系，所述第一控制点被设定于在所述机器臂的前端安装的末端执行器，所述第二控制点被设定于比所述末端执行器更靠所述机器臂侧的位置，所述校正方法包括：

第七步骤，根据所述第一位置关系和所述第二位置关系计算机器人坐标系中的所述第一特征点的坐标，

在所述第一步骤中，设定成为使所述机器臂移动时的基准的基准面，

在所述第二步骤中，在从所述第一状态设为所述第二状态时，

以使所述第二控制点维持所述第一状态的位置且使所述机器臂以所述基准面的法线为中心进行旋转的方式来驱动所述机器臂，

驱动所述机器臂，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，

驱动所述机器臂，以使所述第一特征点以与所述基准面的法线平行的轴为中心进行旋转，

驱动所述机器臂，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，由此将所述机器臂设为所述第二状态。

2.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，

在所述第五步骤中，在从所述第三状态设为所述第四状态时，

以使所述第二控制点维持所述第三状态的位置且使所述机器臂以所述基准面的法线为中心进行旋转的方式来驱动所述机器臂，

驱动所述机器臂，以使所述第一特征点位于所述拍摄部的拍摄图像中的所述规定的位置，由此将所述机器臂设为所述第四状态。

3.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，

所述第一位置关系是从所述第一基准位置朝向所述第二状态的所述第一控制点的位置的第一向量，

所述第二位置关系是从所述第二基准位置朝向所述第四状态的所述第一控制点的位置的第二向量，

在所述第七步骤中，使所述第一向量或者所述第二向量位移，将所述第一向量及所述第二向量的交点的坐标视为所述机器人坐标系中的所述第一特征点的坐标。