CN1825237A - 机器人摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的机器人摄像装置是用于监视机器人作业状况的机器人摄像装置，是恰当地拍摄机器人的作业状况并减轻图像集中作业的同时实现整体成本下降的机器人摄像装置，其具有：用于监视机器人作业状况的摄像机；可动地支撑摄像机的摄像机定位机构；以及控制摄像机定位机构的摄像机定位机构控制装置。摄像机定位机构控制装置通过基于来自机器人控制装置的指令控制摄像机定位机构，能将摄像机摄像区域从某个作业区域变更为其它的作业区域。

Description

机器人摄像装置
技术领域
本发明涉及一种通过摄像机等监视机器人作业状况的机器人摄像装置。
背景技术
原来，进行监视在多个场所作业的机器人的作业的场合，在多个作业场所的各个设置摄像机拍摄机器人的作业。另外在特开平6-285786号公报中公开了通过使1个摄像机通过遥控在旋转轨道上移动，将摄像机与机器人的相对位置保持一定的摄像机位置调整方法及装置。
原来因为在每个作业处所都设置摄像机，所以根据情况需要很多的摄像机，成为系统整体成本上升的一原因。另外为了把握作业整体的流程需要集中用各摄像机拍摄的图像，系统变复杂的同时集中作业也变多。另外因为各摄像机一般在机器人不作业时也进行摄像，所以记录了多余的图像，在管理方面也不能说是使用方便的好的装置。
另外在特开平6-285786号公报中记载的方法及装置是，即使机器人的姿势变化机器人手臂也保持相同地拍摄在图像上(例如虽然机器人旋转180°，但是机器人手臂在图像上也不左右交替)并很容易地遥控的装置，但不是实现了使用于把握上述的机器人在多个场所作业时的作业整体的流程的系统低成本化及集中作业减轻的装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于监视机器人作业状况的机器人摄像装置，将机器人的作业状况不多不少地摄像并减轻图像集中作业的同时实现整体成本下降的机器人摄像装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种机器人摄像装置，具有：用于监视能在多个作业场所作业而构成的机器人的作业状况的摄像机；能变更上述摄像机的位置及姿势的至少一方而可动地支撑上述摄像机的摄像机定位机构；以及控制上述摄像机定位机构的摄像机定位机构控制装置，上述摄像机定位机构控制装置基于来自控制上述机器人的机器人控制装置的指令控制上述摄像机定位机构，上述摄像机能拍摄在上述多个作业场所作业的机器人的作业状况地变更上述摄像机的位置及姿势的至少一方。
从上述机器人控制装置给与上述摄像机定位机构控制装置的上述指令最好通过上述机器人控制装置执行包含在上述机器人应该执行的作业程序的特定命令而生成。
而且，上述摄像机定位机构控制装置可以具有使代表上述多个作业场所的各个的代表位置和与其对应的上述摄像机的摄像位置组合并存储的存储部。这时，上述摄像机定位机构控制装置将上述摄像机位置变更至对应于执行上述作业程序的上述特定命令时的上述机器人的作业场所的代表位置的摄像位置上地控制上述摄像机定位机构。
另一方面，上述摄像机定位机构控制装置也可以具有存储上述机器人的代表点和上述摄像机的相对位置关系的存储部。这时，上述摄像机定位控制装置基于上述机器人的代表点的位置及上述相对位置关系，将上述摄像机位置变更到拍摄上述机器人的作业场所的位置上地控制上述摄像机定位机构。
再有，机器人摄像装置也可以具有多个摄像机及分别可动地支撑上述多个摄像机的多个摄像机定位机构。这时，从上述机器人控制装置给与上述摄像机定位机构控制装置的上述指令包含选择上述多个摄像机的任意一个作为拍摄上述机器人的摄像机。
附图说明
本发明的上述或其它的目的、特征及优点通过参照附图说明以下优选的
实施方式将更明确。
图1是表示本发明涉及的机器人摄像装置的基本构成的方框图。
图2a是表示本发明涉及的机器人摄像装置的优选的实施方式的概略构成的图。
图2b是类似于图2a的图，是表示具有多个摄像机及摄像机定位机构的机器人摄像装置的概略构成的图。
图3是表示变更摄像机的摄像位置的第1方法的流程图。
图4是表示变更摄像机的摄像位置的第2方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。图1是表示本发明涉及的机器人摄像装置的基本构成的方框图。本发明涉及的机器人摄像装置10具有：用于监视具备在多个作业场所作业而构成的机械手1a(参照图2a)的机器人1的作业状况的摄像机1；变更摄像机12的位置及姿势的至少一方而可动地支撑摄像机12的摄像机定位机构14；以及控制摄像机定位机构14的摄像机定位机构控制装置16。摄像机定位机构控制装置16基于来自控制机器人1的机器人控制装置2的指令控制摄像机定位机构14，使摄像机12能拍摄在多个作业场所作业的机器人1的作业状况而可以变更摄像机12的摄像区域。
图2a是表示机器人摄像装置10的优选的实施方式。机器人1为使在至少2个作业场所或区域A及B作业而构成。机器人摄像装置10具有：用于监视机器人1的作业状况的摄像机12；可动地支撑摄像机12的摄像机定位机构14；以及控制摄像机定位机构14的摄像机定位机构控制装置16。摄像机定位机构具有支撑摄像机12使其可以旋转的驱动轴18。再有驱动轴既可以是1个也可以是多个，是根据需要使摄像机的移动、旋转等各种动作成为可能的装置。再有在本申请说明书中的摄像机的“定位”或“位置变更”包括摄像机的位置及姿势的一方或双方的变更。另外摄像机定位机构控制装置16基于来自控制机器人1的机器人控制装置2的指令通过控制摄像机定位机构14的驱动轴18的动作，能将摄像机12的摄像区域从作业区域A变更为作业区域B(或者反向变更)。另外摄像装置10还具有配置了可以显示摄像机12拍摄的图像的显示装置20的图像处理装置22。再有图像处理装置22及摄像机定位机构控制装置16也可以组入个人电脑等的相同的装置内。图像处理装置22也可以具有用于存储图像的硬盘等的存储装置。
另外，如图2a所示机器人摄像装置10和机器人控制装置2通过网络连接，但两者也可以是组入共同的装置内的形式。另外作为摄像机12的定位机构14也可以利用机器人1控制的附加轴(无图示)。
接着，关于用于变更摄像位置的2个方法进行说明。
图3所示的第1种方法的流程图表示根据机器人的指示变更摄像机的摄像位置的方法。首先，在各作业场所或代表各作业场所的代表位置使机器人1移动(步骤101)。这里，所谓代表位置是指可以将位于代表位置的机器人摄像的摄像机位置和从同一位置拍摄各作业场所也能得到有效的作业监视的图像的位置。其次，为使摄像机12将各作业场所作为摄像对象区域能拍摄恰当的区域，操作员一边观看图像处理装置22的显示装置20等，同时移动摄像机12决定摄像区域(步骤102)。将此时的各作业场所或代表位置和与其对应的各摄像机的位置即摄像位置组合并存储在摄像机定位机构控制装置16的存储部或存储器16a内(步骤103)。再有表1表示此时的存储例。该例表示4个代表位置和对应这些位置的摄像位置，用代表位置的场合如表所示能将各座标简单化(任何一个都只是Y座标不同，X、Z座标为0)，所以最好用代表位置。对于表1所示的情形，对应各作业场所的摄像对象区域只通过变更摄像机12的角度就可以转换。
表1
  机器人代表位置(mm)   摄像机位置(deg)
  X座标   Y座标   Z座标
  0   0   0   0
  0   1000   0   45
  0   -500   0   -30
  0   -1500   0   -60
另外摄像机12也可以使用通过网络能观览摄像机拍摄的图像的摄像机(所谓的WEB摄像机)。在这种情形下为了转换摄像对象区域，使用控制WEB摄像机的CGI(Computer Graphic Interface)，设定控制CGI的指令取代摄像机位置(在表1所示的例子的场合下为角度)。
接下来，执行预先作成的机器人程序，开始机器人1的工作(步骤104)。在该程序中如以下所示一例，不但包含机器人移动相关的命令语句，还包括用于使摄像机12拍摄对应在步骤103存储的各作业场所的代表位置的摄像对象区域而进行摄像机的位置变更的特定命令语句(第2行及第7行)。在以下所示的程序例1中，机器人1在移动到位置P[1]及P[5]后，向分别对应位置P[1]及P[5]的代表位置的摄像机位置CP[1]及CP[5]进行摄像机12的位置变更及摄像。另外机器人1位于作业位置P[1]及P[5]以外的位置(P[2]～[4]、[6]～[8])时，能中断或中止摄像机12的摄像，防止不需要的图像拍摄。
再有如图2b所示，在机器人1应该作业的其它作业场所C与作业场所A及B有相当的距离等，用1个摄像机难于拍摄所有的作业场所的场合，也可以再新设摄像用摄像机12′及用于摄像机12′的定位控制机构14。在这种情形下，程序第2行及第7行的命令语句可以包含指定选择任意一个摄像机使用的自变量。
机器人程序例1
1：MOVE L P[1]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[1]
2：摄像位置变更CP[1]  变更摄像机位置到CP[1]
3：MOVE L P[2]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[2]
4：MOVE L P[3]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[3]
5：MOVE L P[4]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[4]
6：MOVE J P[5]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[5]
7：摄像位置变更CP[5]  变更摄像机位置到CP[5]
8：MOVE L P[6]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[6]
9：MOVE L P[7]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[7]
10：MOVE L P[8]  通过直线路径控制移动机器人到位置P[8]
通过执行上述的机器人程序，首先机器人1向指定的作业场所移动(步骤105)，其次机器人控制装置2选出距机器人1的现在位置最近的代表位置(参照步骤101)(步骤106)。而且机器人控制装置2为拍摄对应该代表位置而存储的摄像机12的摄像对象区域向摄像机定位机构控制装置16输送指示或指示数据(步骤107)。摄像机定位机构控制装置16使摄像机12按照该指示向规定的位置变更地控制定位机构14，进行摄像机12的位置变更(步骤108)。
在上述的第1方法中，在机器人程序内包含摄像机摄像位置变更相关的命令语句，但在下面说明的第2方法中，预先设定机器人和摄像机的相对位置关系，基于从机器人控制装置逐次输送的机器人可动部的代表点例如TCP(Tool Center Point)的位置信息进行摄像位置变更。
图4的流程图所示的第2种方法是通过使摄像机跟踪机器人的TCP，变更摄像机的摄像位置的方法。首先，用恰当的测定单元或传感器(无图示)求出机器人1的TCP和摄像机12的相对位置关系。因为一般TCP用机器人的基座坐标系表示，所以摄像机定位机构控制装置16基于机器人基座坐标系上的TCP位置和上述相对位置关系，将TCP位置变换为用摄像机定位机构的基座坐标系表示。将该TCP位置信息及相对位置关系存储在摄像机定位机构控制装置16的存储部16a内(步骤201)。其次，执行预先作成的机器人程序，开始机器人1的工作(步骤202)。在该程序内如以下一例所示，不但包含机器人移动相关的命令语句，还包括基于在步骤201存储的机器人1和摄像机12的相对位置关系用于使摄像机12跟踪机器人1的移动的特定命令语句(第2行及第7行)。再有这里所谓的“跟踪”是为使机器人1移动后也能有效地监视机器人的作业而进行摄像机的位置变更，不一定意味着与机器人1的移动同步地移动摄像机12。
以下所示的程序例2是机器人1从作业位置P[1]到移动至P[5]之间需要通过摄像机12摄像即监视。因而，机器人1在移动至作业位置P[1]后，摄像机12的机器人1的摄像开始，之后，在机器人1至作业位置P[5]之前进行摄像机12的跟踪动作。再有根据作业场所间的距离等的位置关系也可以设置多个可以跟踪动作的摄像机及定位控制机构，在这种情形下，程序的第2行及第7行的命令语句可以包含指定选择任意一个摄像机使用的自变量。
机器人程序例2
1：MOVE L P[1]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[1]
2：摄像机跟踪开始  摄像机开始TCP的跟踪
3：MOVE L P[2]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[2]
4：MOVE L P[3]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[3]
5：MOVE L P[4]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[4]
6：MOVE J P[5]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[5]
7：摄像机跟踪结束  摄像机的TCP完成
8：MOVE L P[6]     通过直线路径控制移动机器人到位置P[6]
9：MOVE L P[7]    通过直线路径控制移动机器人到位置P[7]
10：MOVE L P[8]   通过直线路径控制移动机器人到位置P[8]
通过执行上述的机器人程序，首先机器人1向指定的作业场所移动(步骤203)，其次机器人控制装置2为使摄像机12跟踪机器人1的TCP而向摄像机定位机构控制装置16输送指令(步骤204)。接下来接受指令的摄像机定位机构控制装置16控制摄像机定位机构14开始摄像机12的跟踪动作(步骤205)。跟踪动作中因为能通过机器人控制装置2将机器人1的TCP的现在位置信息向摄像机定位机构控制装置16周期地输送，所以摄像机定位机构控制装置16基于该现在位置信息及机器人1和摄像机12的相对位置关系能进行实时跟踪动作。因而跟踪动作中摄像机12能实时恰当地拍摄机器人1的作业状况。其次若是读入了应该完成跟踪动作的命令语句(例如程序例2的第7行)，就从机器人控制装置2向摄像机定位机构控制装置16输送跟踪动作完成指令，跟踪动作完成(步骤206)。跟踪动作完成以后中止通过摄像机12的摄像，从而可以防止不需要的图像的摄像。
通过本发明涉及的机器人摄像装置，能最小限度地抑制摄像机的个数，能削减装置整体的成本。另外由于摄像机的个数减少，也能减轻图像的集中作业。而且因为根据来自机器人控制装置的指令进行摄像，所以不会存储不需要的图像，能节约存储图像的硬盘等的存储介质的区域。
为了说明参照选定的特定的实施方式说明了本发明，但本领域技术人员只要不超出本发明的基本概念及范围可以进行多种变更是很明确的。

Claims (5)

1.一种机器人摄像装置(10)，具有：用于监视在多个作业场所(A、B)作业而构成的机器人(1)的作业状况的摄像机(12)；变更上述摄像机(12)的位置及姿势的至少一方而可动地支撑上述摄像机(12)的摄像机定位机构(14)；以及控制上述摄像机定位机构(14)的摄像机定位机构控制装置(16)，其特征在于，
上述摄像机定位机构控制装置(16)基于来自控制上述机器人(1)的机器人控制装置(2)的指令控制上述摄像机定位机构(14)，上述摄像机(12)能拍摄在上述多个作业场所(A、B)作业的机器人(1)的作业状况地变更上述摄像机(12)的位置及姿势的至少一方。
2.根据权利要求1所述的机器人摄像装置，其特征在于，
从上述机器人控制装置(2)给与上述摄像机定位机构控制装置(16)的上述指令通过上述机器人控制装置(2)执行在上述机器人(1)应该执行的作业程序中包含的特定命令而生成。
3.根据权利要求2所述的机器人摄像装置，其特征在于，
上述摄像机定位机构控制装置(16)具有使代表上述多个作业场所(A、B)的各个的代表位置和与其对应的上述摄像机(12)的摄像位置组合并存储的存储部(16a)，将上述摄像机(12)位置变更到对应于执行上述作业程序的上述特定命令时的上述机器人(1)的作业场所的代表位置的摄像位置上地控制上述摄像机定位机构(14)。
4.根据权利要求1所述的机器人摄像装置，其特征在于，
上述摄像机定位机构控制装置(16)具有存储上述机器人(1)的代表点和上述摄像机(12)的相对位置关系的存储部(16a)，基于上述机器人(1)的代表点的位置及上述相对位置关系，将上述摄像机(12)位置变更到拍摄上述机器人(1)的作业场所的位置上地控制上述摄像机定位机构(14)。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的机器人摄像装置，其特征在于，
具有多个摄像机(12、12′)及分别可动地支撑上述多个摄像机(12、12′)的多个摄像机定位机构(14、14′)，从上述机器人控制装置(2)给与上述摄像机定位机构控制装置(16)的上述指令包含选择上述多个摄像机(12、12′)的任意一个作为拍摄上述机器人(1)的摄像机。
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