DE102016119605A1

DE102016119605A1 - Kalibrierungssystem und Kalibrierungsverfahren zur Kalibrierung der mechanischen Parameter des Handgelenksteils eines Roboters

Info

Publication number: DE102016119605A1
Application number: DE102016119605.3A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Yoshino
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN106610624A; JP2017077609A; US10189161B2; US20170113351A1

Abstract

Es wird ein Kalibrierungssystem bereitgestellt, das in der Lage ist, mechanische Parameter eines Handgelenksteils auf eine einfachere Weise zu kalibrieren. Das Kalibrierungssystem benutzt ein Ziel, das an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf ein Gelenk, das sich einer Hand eines Roboters am nächsten befindet, befestigt ist, und eine Abbildungsvorrichtung, die um den Roboter herum eingerichtet ist, um die Parameter eines mechanischen Modells, das den Handgelenksteil des Roboters darstellt zu kalibrieren. Die Lage des Ziels wird von einer vorherbestimmten Anfangsposition verändert, um mehrere Interimspositionen zu erzeugen. Unter Verwendung dieser Interimspositionen als Anfangspunkte wird die Endpunktposition des Roboters, durch die das Ziel auf dem durch Aufnehmen eines Bilds des Ziels erhaltenen Bild eine vorherbestimmte Positionsbeziehung in Bezug auf die Abbildungsvorrichtung erreicht, berechnet. Das Kalibrierungssystem verwendet die berechnete Endpunktposition als Basis zur Kalibrierung der mechanischen Parameter des Handgelenksteils.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierungssystem und ein Kalibrierungsverfahren zur Kalibrierung mechanischer Parameter.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Bei Industrierobotern wird verbreitet eine Programmierung unter Verwendung des Teaching-Playbacks verwendet. Nach diesem Verfahren bewegt sich ein Roboter wiederholt an Lehrpositionen, die durch das Programm gelehrt werden.
Eine Robotersteuereinheit benutzt ein mechanisches Modell, das einen Roboter mathematisch darstellt, um numerische Berechnungen durchzuführen und Lehrpositionen eines Programms in Befehlspositionen in einem Koordinatensystem des Roboters umzuwandeln. Ein mechanische Modell weist im Allgemeinen einen gewissen Fehler in Bezug auf den tatsächlichen Mechanismus des Roboters auf. Die Position, die die Hand des Roboters erreicht, wird nicht perfekt der Befehlsposition entsprechen. Das heißt, wenn der Fehler zwischen der tatsächlichen Position, die durch die Hand erreicht wird, und der Befehlsposition gering ist, wird die Positionierungsgenauigkeit höher.
Die Parameter, die in einem mechanischen Modell (nachstehend manchmal als ”mechanische Parameter” bezeichnet) enthalten sind, beinhalten Bearbeitungsfehler oder Montagefehler der Aufbaubestandteile des Roboters und sind spezifische Werte, die sich bei jedem Roboter unterscheiden. Daher besteht bei einem Austausch der Aufbaubestandteile eines Roboters die Gefahr, dass die Positionierungsgenauigkeit des Roboters abnimmt, sofern die mechanischen Parameter nicht reguliert werden.
Ein Verfahren, bei dem Aufbaubestandteile vor einem Austausch eines Motors markiert werden und die Positionen der Aufbaubestandteile so reguliert werden, dass die Markierungen nach dem Austausch des Motors übereinstimmen (nachstehend manchmal als ”Markierungsbezugsverfahren” bezeichnet) ist allgemein bekannt.
Ferner offenbart die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 54-162565A das Verfahren der Bildung einer Reliefform an dem Körper des Roboters und der Verwendung einer Messvorrichtung zum Detektieren der Reliefform, um einen Ursprungspunkt einer Achse zu bestimmen. Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-087182A offenbart das Verfahren der Benutzung einer Lichtempfangsvorrichtung, die an dem Roboter angebracht ist, und eines Laserausstrahlungsteils, um einen Ursprungspunkt zu kalibrieren.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-018182A offenbart ein Verfahren der Messung einer 3D-Position einer vorderen Endposition eines Roboters nach einer Änderung der Lage des Roboters, um dadurch die mechanischen Parameter zu kalibrieren. Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-105357A offenbart ein Verfahren der Benutzung des Umstands, dass sich eine Länge eines Drahts, der an der Hand eines Roboters angebracht ist, zusammen mit einer Lage des Roboters ändert, um die mechanischen Parameter zu kalibrieren. Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-012604A offenbart ein Verfahren, um einen Roboter gemäß einer Position eines Ziels nach einer Änderung der Lage des Roboters und einem Abstand zwischen einer Lichtempfangsvorrichtung und dem Ziel zur Bewegung zu bringen und die mechanischen Parameter aus den Ergebnissen zu kalibrieren.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Wenn ein Motor oder ein Verzögerer, der zum Antrieb einer Welle verwendet wird, ausgetauscht wird, kann das oben genannte Markierungsbezugsverfahren oder ein anderes bekanntes Verfahren verwendet werden, um mechanische Parameter verhältnismäßig einfach zu kalibrieren. Doch wenn ein Handgelenksteil zur Gänze. ausgetauscht wird, besteht die Gefahr, dass die Positionierungsgenauigkeit nach dem Austausch abnimmt, sofern nicht die Gliedlänge oder andere mechanische Parameter des Handgelenksteils reguliert werden.
Daher ist es nötig, den Roboter an eine Stelle zu bewegen, die die Sicherstellung eines breiten Arbeitsraums ermöglicht, und die mechanischen Parameter des Roboters als Ganzes zu kalibrieren. Bei der Erfindung, die in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2008-012604A beschrieben ist, ist die Position der Kamera oder des Ziels, die bzw. das an der Hand des Roboters angebracht ist, unbekannt, so dass es nicht möglich ist, den Fehler des Ursprungspunkts der Handgelenksachse zu berechnen, und nicht möglich ist, die mechanischen Parameter des Handgelenksteils zu kalibrieren.
Daher werden ein Kalibrierungssystem und ein Kalibrierungsverfahren, die in der Lage sind, mechanische Parameter eines Handgelenksteils auf eine einfachere Weise zu kalibrieren, gewünscht.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Kalibrierungssystem zur Kalibrierung von Parametern eines mechanischen Modells, das einen Handgelenksteil eines Roboters darstellt, unter Benutzung eines Ziels, das an einer Hand des Roboters an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf ein der Hand am nächsten liegendes Gelenk befestigt ist, und dessen Position und Lage durch den Roboter geändert werden können, und einer um den Roboter herum eingerichteten Abbildungsvorrichtung bereitgestellt, wobei das Kalibrierungssystem einen Interimspositionserzeugungsteil, der eine Position des Roboters, wenn dieser an einer Position angeordnet ist, an der das Ziel in einem Sichtbereich der Abbildungsvorrichtung enthalten ist, als Anfangsposition verwendet und die Lage des Ziels ohne Änderung der Position des Ziels ändert, um mehrere Positionen des Roboters als mehrere Interimspositionen zu erzeugen, einen Zieldetektionsteil, der ein Bild des Ziels in dem durch die Abbildungsvorrichtung erlangten Bild als Basis zur Erlangung von Informationen im Zusammenhang mit der Position des Ziels auf dem Bild und dem Abstand zwischen dem Ziel und der Abbildungsvorrichtung verwendet, einen Endpunktpositionsspeicherteil, der die mehreren Interimspositionen als Anfangspunkte verwendet, den Roboter zu einer derartigen translatorischen Bewegung bringt, dass die durch den Zieldetektionsteil detektierten Positionen des Ziels vorherbestimmte Positionen werden und die Abstände ein vorherbestimmter Abstand werden, und die Positionen des Roboters nach der translatorischen Bewegung als Endpunkte speichert, und einen Parameterberechnungsteil, der Positionen von durch den Endpunktpositionsspeicherteil gespeicherten Endpunkten als Basis zur Berechnung der Parameter des mechanischen Modells verwendet, aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Parameterberechnungsteil so ausgebildet, dass er Parameter gemäß dem Verfahren der Optimierung nichtlinearer Funktionen berechnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zieldetektionsteil so ausgebildet, dass er geometrische Merkmale einschließlich einer Längeninformation des Ziels als Basis zur Berechnung des Abstands verwendet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zieldetektionsteil so ausgebildet, dass er von dem Ziel erzeugtes Licht als Basis zur Detektion der Position des Ziels und des Abstands verwendet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zieldetektionsteil so ausgebildet, dass er ein durch die Abbildungsvorrichtung erlangtes 2D-Bild als Basis zur Detektion der Position des Ziels und des Abstands verwendet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Kalibrierungsverfahren zur Kalibrierung von Parametern eines mechanischen Modells, das einen Handgelenksteil eines Roboters darstellt, unter Benutzung eines Ziels, das an einer Hand des Roboters an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf ein der Hand am nächsten liegendes Gelenk befestigt ist, und dessen Position und Lage durch den Roboter geändert werden können, und einer um den Roboter herum eingerichteten Abbildungsvorrichtung bereitgestellt, wobei das Kalibrierungsverfahren das Verwenden einer Position des Roboters, wenn dieser an einer Position angeordnet ist, an der das Ziel in einem Sichtbereich der Abbildungsvorrichtung enthalten ist, als Anfangsposition und das Ändern der Lage des Ziels ohne Änderung der Position des Ziels, um mehrere Positionen des Roboters als mehrere Interimspositionen zu erzeugen, das Verwenden eines Bilds des Ziels in dem durch die Abbildungsvorrichtung erlangten Bild als Basis zur Erlangung von Informationen im Zusammenhang mit der Position des Ziels auf dem Bild und dem Abstand zwischen dem Ziel und der Abbildungsvorrichtung, das Verwenden der mehreren Interimspositionen als Anfangspunkte, das Bringen des Roboters zu einer derartigen translatorischen Bewegung, dass die durch den Zieldetektionsteil detektierten Positionen des Ziels vorherbestimmte Positionen werden und die Abstände ein vorherbestimmter Abstand werden, und das Speichern der Positionen des Roboters nach der translatorischen Bewegung als Endpunkte, und das Verwenden der Positionen der gespeicherten Endpunkte als Basis zur Berechnung der Parameter des mechanischen Modells aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung erläuternder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, deutlicher werden.
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Aufbau eines Robotersystems nach einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Robotersteuereinheit.
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Handgelenksteil, woran ein Ziel angebracht ist, zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein von Seiten der Abbildungsvorrichtung gesehenes Ziel zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Verarbeitung zeigt, die durch ein Kalibrierungssystem nach einer Ausführungsform vorgenommen wird.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Verarbeitung zeigt, die eine visuelle Rückmeldung benutzt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt werden. Zur Unterstützung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung ist der Maßstab der Aufbauelemente in den veranschaulichten Ausführungsformen passend verändert. Ferner verwenden gleiche oder entsprechende Aufbauelemente die gleichen Bezugszeichen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Kalibrierungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 zeigt ein Robotersystem 10, das einen Roboter 1, eine Robotersteuereinheit 2, die den Roboter 1 steuert, und eine Abbildungsvorrichtung 4 aufweist.
Der Roboter 1 ist ein sechsachsiger vertikaler mehrgelenkiger Roboter, der eine Basis 11, einen Drehrevolver 12, einen unteren Arm 13, einen oberen Arm 14, und einen Handgelenksteil 15 aufweist. Der Roboter 1 weist Gelenke J1 bis J6 auf. Er ist so ausgeführt, dass die Gelenke J1 bis J6 durch Motoren (nicht gezeigt) angetrieben werden können, um dadurch einen Endeffektor, der an dem Handgelenksteil angebracht ist, durch eine gewünschte Lage an einer gewünschten Position zu positionieren. Der Aufbau und der Mechanismus eines solchen Roboters 1 sind bekannt und werden daher in dieser Beschreibung nicht ausführlich beschrieben werden.
Der Roboter 1 ist durch ein bekanntes Kabel oder drahtloses Kommunikationssystem mit der Robotersteuereinheit 2 verbunden. Die Robotersteuereinheit 2 weist Bestandteile, die untereinander durch einen Bus verbunden sind, wie eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 21, eine flüchtige Speichervorrichtung 22, und eine Verarbeitungsvorrichtung 23 auf.
Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 21 speichert ein Steuerprogramm zur Steuerung des Roboters 1, ein Berechnungsprogramm zur Kalibrierung der mechanischen Parameter des Roboters 1, usw.
Die flüchtige Speichervorrichtung 22 wird verwendet, um das aus der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21 gelesene Berechnungsprogramm usw. vorübergehend zu speichern.
Die Verarbeitungsvorrichtung 23 ist eine CPU einer Robotersteuereinheit 2 und nimmt gemäß dem Programm, das in der flüchtigen Speichervorrichtung 22 gespeichert ist, verschiedene Verarbeitungen vor.
Die Robotersteuereinheit 2 weist eine Schnittstelle (nicht gezeigt) auf, die an eine externe Vorrichtung wie zum Beispiel eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung angeschlossen ist.
Der Handgelenksteil 15 des Roboters 1 weist ein Ziel 5, dessen Bild durch die Abbildungsvorrichtung 4 aufgenommen werden soll, als Endeffektor auf. Das Ziel 5 ist so an dem Handgelenksteil 15 befestigt, dass sich seine Position und Lage in Verbindung mit einem Betrieb des Roboters 1 ändern.
Das Ziel 5 ist ein plattenförmiges Element, dem ein Muster von mehreren Kreisen an seiner Oberfläche als geometrische Merkmale verliehen ist. Diese Kreise sind gitterartig angeordnet, wobei die Mittenpositionen voneinander um genau vorherbestimmte Abstände getrennt sind. Das Ziel 5 ist an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf das der Hand des Roboters 1 am nächsten liegende Gelenk J6 angebracht. Das heißt, die Position des Ziels 5 in Bezug auf das Gelenk J6 und im Gegenzug die Position der Mitte jedes Kreises sind vorab bekannt.
Die geometrischen Merkmale, die dem Ziel 5 verliehen sind, sind nicht auf das oben genannte Muster von Kreisen beschränkt. Die geometrischen Merkmale können auch andere Formen, die die Abbildung eines bestimmten repräsentativen Punkts gestatten, wie zum Beispiel vieleckige Formen sein, oder können 3D-Formen sein. Alternativ können Leuchtdioden oder andere lichtausstrahlende Vorrichtungen verwendet werden, um dem Ziel 5 die geometrischen Merkmale zu verleihen. Die Anordnung der geometrischen Merkmale ist nicht auf eine gitterartige Anordnung beschränkt. Es sind auch andere Anordnungen mit einer bestimmten Regelmäßigkeit wie zum Beispiel eine Zickzack-Anordnung möglich.
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Handgelenksteil 15, an dem das Ziel 5 angebracht ist, vergrößert zeigt. 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die das von Seiten der Abbildungsvorrichtung 4 gesehene Ziel 5 zeigt.
Wie in 4 gezeigt sind dem Ziel 5 geometrische Merkmale verliehen, die aus einem Muster von neun Kreisen 51 bestehen, welche in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Der repräsentative Punkt der geometrischen Merkmale kann passend festgelegt werden, doch ist er bei der vorliegenden Ausführungsform in der Mitte 521 eines repräsentativen Kreises 52, der in der Mitte der neun Kreise 51 angeordnet ist, festgelegt.
Die Mitte 521 des repräsentativen Kreises 52 ist auf der XZ-Ebene eines in Bezug auf den Handgelenksteils 15 festgelegten mechanischen Schnittstellenkoordinatensystems Σf angeordnet. Das mechanische Schnittstellenkoordinatensystem Σf, das den Schnittpunkt der Drehachse des Gelenks J6 und der Anbringungsfläche des Handgelenksteils 15, woran das Ziel 5 angebracht ist, als Ursprungspunkt aufweist, weist die zu der Drehachse des Gelenks J6 parallel und von der Anbringungsfläche weg verlaufende Richtung als positive Richtung der Z-Achse und die parallel zu der Anbringungsfläche und in einem Winkel von null Grad in Bezug auf die Drehachse des Gelenks J6 verlaufende Richtung als positive Richtung der X-Achse auf. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die Position der Mitte 521 des repräsentativen Kreises 52 nicht auf das oben genannte Beispiel beschränkt ist.
Die Abbildungsvorrichtung 4 verfügt über die Funktion, ein Bild eines Objekts aufzunehmen, um ein 2D-Bild der Lichtempfangsfläche zu detektieren. Die Abbildungsvorrichtung 4 ist eine CCD-Kamera, die zum Beispiel eine Linse mit einer vorherbestimmten Brennweite aufweist.
Die Robotersteuereinheit 2 verfügt über die Funktion eines Kalibrierungssystems zum Kalibrieren der mechanischen Parameter des Roboters 1. Nachstehend wird die Funktion der Robotersteuereinheit 2 als Kalibrierungssystem erklärt werden.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm der Robotersteuereinheit 2. Wie in 2 gezeigt weist die Robotersteuereinheit 2 einen Achsensteuerteil 31, einen Anzeigeteil 32, einen Betriebsteil 33, einen Interimspositionserzeugungsteil 34, einen Zieldetektionsteil 35, einen Endpunktpositionsspeicherteil 36, und einen Parameterberechnungsteil 37 auf.
Der Achsensteuerteil 31 erzeugt Befehle zur Steuerung der Gelenke J1 bis J6 des Roboters 1. Der Anzeigeteil 32 zeigt durch eine an die Robotersteuereinheit 2 angeschlossene Anzeigevorrichtung Informationen im Zusammenhang mit dem Roboter 1 an. Der Betriebsteil 33 ist an eine durch den Betreiber betätigte Eingabevorrichtung angeschlossen und nimmt Verarbeitungen wie die Erzeugung, die Bearbeitung und dergleichen von Daten gemäß dem Inhalt des Betriebs vor.
Der Interimspositionserzeugungsteil 34 verwendet die Position des Roboters 1, wenn dieser an einer Position angeordnet ist, an der das Ziel in dem Sichtfeld der Abbildungsvorrichtung 4 enthalten ist, als die Anfangsposition und ändert die Lage des Ziels, ohne die Position des Ziels 5 zu verändern, um mehrere Positionen des Roboters 1 als mehrere Interimspositionen zu erzeugen.
Der Zieldetektionsteil 35 verwendet das Bild des Ziels 5 auf dem durch die Abbildungsvorrichtung 4 erlangten Bild als Basis zur Erlangung von Informationen im Zusammenhang mit der Position des Ziels 5 auf dem Bild und dem Abstand zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 4.
Bei einer Ausführungsform kann der Zieldetektionsteil 35 so ausgebildet sein, dass er geometrische Informationen einschließlich einer Längeninformation des Ziels 5 als Basis zur Berechnung des Abstands zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 4 verwendet. Ferner kann der Zieldetektionsteil 35 bei einer Ausführungsform so ausgebildet sein, dass er das durch die Abbildungsvorrichtung 4 erlangte 2D-Bild als Basis zur Detektion der Position des Ziels 5 und des Abstands zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 4 verwendet.
Ferner kann der Zieldetektionsteil 35 im Fall einer Ausführungsform, bei der die geometrischen Merkmale des Ziels 5 durch Lichtausstrahlungsvorrichtungen verliehen sind, so ausgebildet sein, dass er das von dem Ziel 5 erzeugte Licht als Basis zur Detektion des Ziels 5 und des Abstands zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 5 verwendet.
Der Endpunktpositionsspeicherteil 36 verwendet die mehreren Interimspositionen, die durch den Interimspositionserzeugungsteil 34 erzeugt wurden, als Anfangspunkte, bringt den Roboter 1 zu einer derartigen translatorischen Bewegung, dass sich die durch den Zieldetektionsteil 35 detektierten Positionen und Abstände des Ziels 5 vorherbestimmten Positionen und Abständen annähern, und speichert die Positionen des Roboters 1 nach der translatorischen Bewegung.
Der Parameterberechnungsteil 37 verwendet die durch den Endpunktpositionsspeicherteil 36 gespeicherten Positionen der Endpunkte als Basis zur Berechnung der Parameter des mechanischen Modells des Handgelenksteils 15. Bei einer Ausführungsform kann der Parameterberechnungsteil 37 so ausgebildet sein, dass er die mechanischen Parameter des Handgelenksteils 15 gemäß dem Verfahren der Optimierung nichtlinearer Funktionen berechnet.
Unter Bezugnahme auf 5 wird der Ablauf der durch die Robotersteuereinheit 2 vorgenommenen Verarbeitung erklärt werden.
Bei Schritt S501 werden die mechanischen Parameter des Handgelenksteils 15 des Roboters 1 vorläufig kalibriert. Zum Beispiel wird die Ursprungspunktposition des Gelenks des Handgelenksteils 15 durch eine Sichtprüfung zur Bewegung in die Nähe der Ursprungspunktposition gebracht, die Position nach der Bewegung als vorläufiger Ursprungspunkt festgelegt, und der vorläufige Ursprungspunkt in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21 gespeichert. Im Fall eines Parameterwerts, der die Gliedlänge und andere mechanische Parameter mit geringen Veränderungsausmaßen vor und nach dem Austausch des Handgelenksteils 15 zeigt, ist es möglich, den gleichen Wert wie vor dem Austausch als vorläufigen Parameterwert zu verwenden.
Bei Schritt S502 wird der Roboter 1 betrieben, um die Positionsbeziehung zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 4 so zu regulieren, dass die Abbildungsvorrichtung 4 verwendet werden kann, um ein Bild der geometrischen Merkmale des Ziels 5 aufzunehmen. Die Position des Ziels 5 in Bezug auf die Abbildungsvorrichtung 4 muss keine bestimmte Position sein. Es genügt, dass sich das Ziel 5 in dem Bereich des Sichtfelds der Abbildungsvorrichtung 4 befindet. Selbst wenn der Arbeitsraum durch eine periphere Vorrichtung begrenzt ist, wird eine passende Position in dem Arbeitsraum frei gewählt. Aus diesem Grund besteht keine Notwendigkeit für eine Bewegung der Einrichtungsposition einer peripheren Vorrichtung oder des Roboters 1
Bei Schritt S503 wird der Roboter 1 zum Betrieb gemäß der visuellen Rückmeldung gebracht. Die ausführliche Verarbeitung von Schritt S503 wird unter Bezugnahme auf 6 erklärt werden.
Bei Schritt S601 werden die geometrischen Merkmale des Ziels 5, das an dem Handgelenksteil 15 angebracht ist (siehe 4), durch die Abbildungsvorrichtung 1 aufgenommen.
Bei Schritt S602 erlangt der Zieldetektionsteil 35 die Position eines repräsentativen Punkts der geometrischen Merkmale auf dem Bild, das durch Aufnehmen des Ziels erlangt wurde (zum Beispiel die Mitte 521 des repräsentativen Kreises 52, der in 4 gezeigt ist). Die Position des repräsentativen Punkts wird als relative Position in Bezug auf eine vorherbestimmte Position auf dem Bild erlangt. Bei einer Ausführungsform kann die bei Schritt S602 erlangte Position des repräsentativen Punkts auch eine Position in Bezug auf den Mittelpunkt der Lichtempfangsfläche sein. Die Positionsbeziehung auf dem Bild wird demgemäß berechnet, wie vielen ”Pixeln” in der senkrechten Richtung und der waagerechten Richtung des als 2D-Ebene ausgedrückten Bilds der Abstand zwischen den Punkten entspricht.
Bei Schritt S603 erlangt der Zieldetektionsteil 35 den Abstand zwischen der Abbildungsvorrichtung 4 und dem repräsentativen Punkt des Ziels 5. Wenn die Abbildungsvorrichtung 4 und das Ziel 5 nicht direkt zueinander gerichtet sind, sind die Kreise, die die geometrischen Muster bilden, auf dem durch Erfassen der geometrischen Merkmale des Ziels 5 erhaltenen Bild als Ellipsen ausgedruckt. Unter Berücksichtigung dieses Umstands wird der Abstand zwischen der Position der Mitte 521 des repräsentativen Kreises 52 auf dem Bild und der Position der Mitte eines Kreises 51, der an den repräsentativen Kreis 52 grenzt, detektiert. Das Verfahren der Bildverarbeitung kann jede beliebige bekannte Technik verwenden, und daher wird in dieser Beschreibung auf eine ausführliche Erklärung verzichtet werden.
Der Abstand zwischen Mitten von Ellipsen auf dem Bild, die Länge einer Seite eines vorherbestimmten Pixels, der Abstand zwischen Mitten eines vorherbestimmten tatsächlichen Kreises 51 und eines repräsentativen Kreises 52, und die Brennweite der Linse der Abbildungsvorrichtung 4 werden als Basis zur Berechnung des Abstands zwischen dem Ziel 5 und der Abbildungsvorrichtung 4 verwendet. Es ist möglich, das Verfahren zur Berechnung nach dem bekannten Lochkameramodell zu verwenden, und daher wird in dieser Beschreibung auf einen ausführliche Erklärung verzichtet werden.
Bei Schritt S604 wird das Ausmaß der Bewegung des Roboters 1, damit die bei Schritt S602 berechnete relative Positionsbeziehung und der bei Schritt S603 berechnete Abstand jeweils eine vorherbestimmte Zielposition und ein Zielabstand werden, berechnet. Als Zielposition und Zielabstand können Werte, die in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21 gespeichert sind, verwendet werden. Im Besonderen wird das Ausmaß der Bewegung des Roboters 1 so gemäß dem Unterschied zwischen der berechneten Position und der Zielposition und dem Unterschied zwischen dem berechneten Abstand und dem Zielabstand berechnet, dass diese Unterschiede vorherbestimmte Werte oder geringer werden.
Bei Schritt S605 wird der Roboter 1 zur Tätigkeit gemäß dem bei Schritt S604 berechneten Ausmaß der Bewegung gebracht.
Die unter Bezugnahme auf 6 erklärte Betriebssteuerung des Roboters unter Verwendung der visuellen Rückmeldung ist bekannt. Zum Beispiel kann das in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2008-012604A beschriebene Verfahren angewendet werden.
Wenn der Roboter unter Verwendung der visuellen Rückmeldung zur Tätigkeit gebracht wird, wird das Ziel 5 unter Verwendung der Abbildungsvorrichtung 4 auf eine kontaktlose Weise gemessen. Daher kommt es nicht zu einer Abnutzung des Ziels 5 usw., weshalb keine Gefahr einer Abnahme der Genauigkeit des Berechnungsergebnisses im Lauf der Zeit besteht.
Ferner wird die Position des Roboters nach der Bewegung durch die Verarbeitungsvorrichtung 23 automatisch berechnet, so dass die Endpunktposition des Roboters genau erlangt werden kann. Ferner besteht keine Notwendigkeit, dass sich ein Arbeiter dem Roboter während der Bewegung des Roboters nähert, so dass die Sicherheit des Arbeiters gewährleistet werden kann und die Belastung für den Arbeiter verringert werden kann.
Zurück zu 5. Bei Schritt S504 wird die Position des Roboters 1 nach der Bewegung als Anfangsposition in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21 gespeichert.
Bei Schritt S505 berechnet der Interimspositionserzeugungsteil 34 mehrere Interimspositionen und speichert er diese in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21. Die mehreren Interimspositionen werden durch Ändern der Lage des Ziels 5 ohne Änderung der Position des repräsentativen Punkts der geometrischen Merkmale, die der Anfangsposition des Roboters 1 entspricht, erhalten.
Bei Schritt S506 wird für den Zählwert ”i” ”1” eingegeben.
Bei Schritt S507 wird der Roboter 1 an die i-te Interimsposition bewegt. Wie oben erklärt wird die Position des repräsentativen Punkts bei der Bewegung an die Interimsposition nicht aus dem Zustand der Anfangsposition verändert. Daher wird der Betriebsbereich des Roboters 1 kleiner, so dass die Verarbeitung von Schritt S507 selbst bei einem begrenzten Arbeitsraum sicher vorgenommen werden kann.
Bei Schritt S508 wird der Roboter auf die gleiche Weise wie bei Schritt S503 zur Bewegung gemäß der visuellen Rückmeldung gebracht.
Bei Schritt S509 speichert der Endpunktpositionsspeicherteil 36 die Position des Roboters 1 nach der Bewegung als Endpunktposition in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 21.
Bei Schritt S510 werden der numerische Wert ”i” und die Nummer ”n” der Interimsposition verglichen. Wenn beurteilt wird, dass ”i = n” nicht vorliegt, geht das Programm zu Schritt S511 über, wo für den Zählwert ”i” ”i + 1” eingegeben wird, und geht das Programm dann zu Schritt S507 über.
Wenn andererseits bei Schritt S510 beurteilt wird, dass ”i = n” vorliegt, geht das Programm zu Schritt S512 über. Bei Schritt S512 verwendet der Parameterberechnungsteil 37 die Nummer ”n” der Endpunktpositionen als Basis zur Berechnung der mechanischen Parameter des Handgelenksteils, wonach der Kalibrierungsprozess endet.
Als nächstes wird das Verfahren zur Berechnung der mechanischen Parameter des Roboters 1 erklärt werden. Nach der vorliegenden Ausführungsform wird der Fehler der mechanischen Parameter in mehreren Lagen berechnet und werden die mechanischen Parameter kalibriert, damit der Fehler kleiner wird.
Die nächsten drei Fehler werden als Fehler der mechanischen Parameter betrachtet. Der erste Fehler ist die Anzahl von np mechanischen Parametern P_k,0[P_k,0,1, P_k,0,2, ..., P_k,0,np], die die Ursprungsposition der Drehachse und die Gliedlänge des Handgelenksteils 15 enthalten. Die mechanischen Parameter P_k,0 können zusätzlich zu den mechanischen Parametern des Handgelenksteils 15 andere mechanische Parameter des Roboters 1 enthalten.
Der zweite Fehler ist der Fehler einer Position P_S = [X_S, Z_S] eines repräsentativen Punkts in dem mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem Σf. Wie oben erklärt ist das mechanische Schnittstellenkoordinatensystem Σf ein Koordinatensystem, das an einem Anbringungsteil eines an einer Hand eines Roboters 1 angebrachten Ziels 5 fixiert ist. Bei dem zweiten Fehler wird Y_S der Y-Achsen-Komponente nicht berücksichtigt. Die Drehrichtung der Drehachse des Gelenks J6, das der Hand am nächsten liegt, ändert sich gemäß der Y-Achsen-Komponente Y_S von P_S, weshalb der Ursprungspunkt der Drehachse nicht eindeutig identifiziert werden kann, sofern nicht ΔY_S = 0 angesetzt wird.
Der dritte Fehler ist ein Fehler der Position P_m = [X_m, Y_m, Z_m] eines repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystem Σb. Das Basiskoordinatensystem Σb ist das Koordinatensystem, das an der Basis 11 des Roboters 1 fixiert ist.
Der erste Fehler, der zweite Fehler und der dritte Fehler werden als der mechanische Parameterfehler P_ID = [ΔP_k,0, ΔP_S, ΔP_m] definiert werden.
In dem idealen Zustand, das heißt, wenn alle Komponenten von P_ID null betragen, sollten die Position P_i des repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystem Σb, die unter Verwendung der gespeicherten i-ten Endpunktposition des Roboters 1 berechnet wurde, und die Position P_S des repräsentativen Punkts in dem mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem Σf und die Position P_m des repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystem Σb, die unter Verwendung der Anfangsposition des Roboters 1 berechnet wurde, und die Position P_S des repräsentativen Punkts in dem mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem Σf perfekt übereinstimmen. Doch gewöhnlich tritt zwischen den Positionen P_i und P_m der repräsentativen Punkte aufgrund des mechanischen Parameterfehlers P_ID ein durch die folgende Formel (1) dargestellter Positionsfehler e_i auf. e_i = P_i – P_m Formel(1)
Wie man aus der geometrischen Beziehung verstehen wird, ist P_i eine Funktion von P_ID. Daher ist e_i ebenfalls eine Funktion von P_ID.
Bei dieser Ausführungsform wird unter Verwendung des Newton-Raphson-Verfahrens jenes P_ID gefunden, das den kleinsten Fehler E = [e₁, e₂, ..., e_ns] zwischen der Position P_i des repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystems Σb an den ns Messpositionen/Lagen und der Position P_m des repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystems Σb an der Anfangsposition ergibt. Bei dieser Berechnung wird zuerst wie in der nächsten Formel (2) gezeigt der Differenzwert g_i,j für den j-ten Identifikationsparameter P_ID,J von e_i gefunden.
Hier ist e'_i,j der Fehler zwischen der Position P'_l eines repräsentativen Punkts in dem Basiskoordinatensystem Σb an der i-ten Endposition des Roboters 1, wenn das geringfügige Fehlerausmaß ΔP_ID,j zu P_ID,j addiert wird, und der Position P_m eines repräsentativen Punkts in dem Koordinatensystem Σb an der Anfangsposition.
Wenn angenommen wird, dass P_ID eine Anzahl von ne Parametern enthält, wird g_i,j, das unter Verwendung der Formel (2) gefunden wurde, durch die Matrix [G] ausgedrückt (siehe Formel (3)):
Unter Verwendung dieser Matrix [G] wird die Fehlerbeziehung durch die folgende lineare Formel (4) ausgedrückt: E^T = [G]P T / ID Formel (4)
Daher wird P_ID durch die folgende Formel (5) gefunden. P T / ID = [G]⁺E^T Formel (5)
Hier ist [G]⁺ eine pseudoinverse Matrix von [G], und wird es durch die folgende Formel (6) gefunden. [G]⁺ = ([G]^T[G])^–1[G]^T Formel (6)
Aus dem Obigen werden die mechanischen Parameter P_k,1 durch die folgende Formel (7) gefunden. P_k,1 = P_k,0 + P_ID Formel (7)
In der Beziehung zwischen P_ID und P_i besteht Nichtlinearität, und daher enthält das durch die Formel (7) gefundene P_k,i weiterhin einen Fehler. Daher werden gemäß dem Newton-Raphson-Verfahren die Berechnungen von der Formel (1) bis zu der Formel (7) unter Verwendung von P_k,1 anstelle von P_k,0 wiederholt, bis alle Komponenten von P_ID ausreichend klein werden. Tatsächlich werden die obigen Berechnungen wiederholt, bis die Komponenten von P_ID vorherbestimmte Schwellenwerte oder kleiner werden. Als andere Berechnungsverfahren, die für die Kalibrierung verwendet werden, gibt es den genetischen Algorithmus, das neurale Netzwerk und andere Verfahren zur Optimierung nichtlinearer Probleme. Bei allen handelt es sich um bekannte Verfahren, weshalb in dieser Beschreibung auf ausführliche Erklärungen verzichtet werden wird.
Unter den Schritten zur Kalibrierung der mechanischen Parameter des Handgelenksteils 15 des Roboters 1 sind die einzigen, die durch den Arbeiter durchgeführt werden müssen, die Schritts S501 und S502. Die Schritte ab S503 und so weiter können automatisiert werden. Ferner ist es nicht nötig, den Roboter 1 an eine andere Stelle zu bewegen, um ihn zu kalibrieren. Daher kann die Belastung für den Arbeiter erleichtert werden.
Durch das Kalibrierungssystem und das Kalibrierungsverfahren nach der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erhalten.

(1) Die mechanischen Parameter des Handgelenksteils 15 können auch dann kalibriert werden, wenn die Umgebung den Bewegungsbereich des Roboters 1 beschränkt ist.
(2) Die mechanischen Parameter des Handgelenks 15 werden durch eine Berechnung automatisch kalibriert. Daher können die mechanischen Parameter ungeachtet der Fähigkeiten des Arbeiters rasch und verlässlich kalibriert werden. Außerdem kann die Belastung für den Arbeiter erleichtert werden.
(3) Es ist nicht nötig, vorab Markierungen usw. an dem Roboter 1 anzubringen, um die mechanischen Parameter zu kalibrieren. Daher können das Kalibrierungssystem und das Kalibrierungsverfahren nach der vorliegenden Ausführungsform auf jede beliebige Art von Roboter angewendet werden.
(4) Wenn die Kalibrierung vorgenommen wird, ist es nicht länger nötig, dass ein Arbeiter Tätigkeiten in der Nähe des Roboters 1 ausführt, so dass die Sicherheit des Arbeiters gewährleistet werden kann.
(5) Zur Kalibrierung der mechanischen Parameter kann ein kontaktloses Verfahren verwendet werden, so dass es möglich ist, eine Abnahme der Messgenauigkeit aufgrund einer Abnutzung der Teile zu verhindern.
(6) Es können die mechanischen Parameter des Handgelenks 15 als Ganzes kalibriert werden. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit des Roboters 1 zu verhindern, wenn der Handgelenkteil 15 ausgetauscht wird.

Es wurde ein Vergleich der bei der Kalibrierung der mechanischen Parameter des Handgelenksteils 15 verlangten Größe des Arbeitsbereichs des Roboters 1 zwischen dem Kalibrierungssystem nach der vorliegenden Ausführungsform und dem Kalibrierungssystem nach einem Vergleichsbeispiel vorgenommen.
Als Index, der die Größe des Arbeitsbereichs darstellt, wird der Bereich (die Fläche) der Bewegung des Ursprungspunkts des mechanischen Schnittstellenkoordinatensystems Σf in Bezug auf die waagerechte Richtung verwendet. Mit anderen Worten kann die von oberhalb des Roboters 1 her gesehene Fläche des Bereichs, in dem sich der Ursprungspunkt der mechanischen Schnittstelle Σf bewegt, als Basis zur Bewertung der Größe des Bewegungsbereichs verwendet werden.
Bei dem Robotersystem nach einem Vergleichsbeispiel ist die Abbildungsvorrichtung wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2008-012604A beschrieben an der Hand des Roboters befestigt und das Ziel um den Roboter eingerichtet. Zum Beispiel ist die Abbildungsvorrichtung an der Position von (x, y, z) = (250, 0, 10) in dem mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem Σf angeordnet, während das Ziel an der Position (x, y, z) = (1800, 0, 1300) in dem Basiskoordinatensystem Σb eingerichtet ist.
Darüber hinaus ist die Abbildungsvorrichtung so positioniert, dass das Ziel und die Abbildungsvorrichtung einander um etwa 400 mm beabstandet gegenüberliegen und die optische Achse der Abbildungsvorrichtung durch den repräsentativen Punkt des Ziels verläuft. Die optische Achse der Abbildungsvorrichtung ist um ±30 Grad um die X-Achse und die Y-Achse des Basiskoordinatensystems Σb und um ±45 Grad um die Z-Achse geneigt, so dass insgesamt acht Messpositionen/Lagen eingerichtet werden. In diesem Fall wird die Größe des Bewegungsbereichs der Hand in der waagerechten Richtung bei der Vornahme der Kalibrierungsverarbeitung der Fläche eines Kreises mit einem Radius von etwa 432 mm gleich.
Andererseits ist bei dem Robotersystem nach der Ausführungsform die Abbildungsvorrichtung 4 um den Roboter 1 herum eingerichtet, während das Ziel 5 an dem Handgelenksteil 15 des Roboters 1 befestigt ist. Der repräsentative Punkt des Ziels ist an der Position (x, y, z) = (250, 0, 10) in dem mechanischen Schnittstellenkoordinatensystem Σf angeordnet. Ferner liegen das Ziel 5 und die Abbildungsvorrichtung 4 einander um etwa 400 mm beabstandet gegenüber. Die optische Achse der Abbildungsvorrichtung 4 ist um ±30 Grad um die X-Achse und die Y-Achse des Basiskoordinatensystems Σb und um ±45 Grad um die Z-Achse geneigt, so dass insgesamt acht Messpositionen/Lagen eingerichtet werden. In diesem Fall wird die Größe des Bewegungsbereichs der Hand in der waagerechten Richtung bei der Vornahme der Kalibrierungsverarbeitung der Fläche eines Kreises mit einem Radius von etwa 221 mm gleich.
Auf diese Weise kann die Größe des Bewegungsbereichs nach der vorliegenden Ausführungsform selbst bei einer Kalibrierung der mechanischen Parameter unter den gleichen Bedingungen verglichen mit dem Fall eines Vergleichsbeispiels um etwa 74% verringert werden. Daher können die mechanischen Parameter nach der vorliegenden Ausführungsform auch in einer Umgebung mit einem beschränkten Arbeitsraum kalibriert werden.
Es wurde der Fall der Verwendung eines Roboters mit einem Mechanismus, in dem alle Gelenke drehbar sind, erklärt, doch gelten ähnliche Erklärungen auch im Fall eines Roboters, bei dem die Gelenke prismatisch sind, wenn die Axialwinkel als Axialpositionen gelesen werden.
Im Vorhergehenden wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt, doch wird ein Fachmann erkennen, dass auch andere Ausführungsformen verwendet werden können, um die Tätigkeiten und Wirkungen, die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt sind, zu verwirklichen. Insbesondere können Aufbauelemente der oben beschriebenen Ausführungsformen weggelassen oder ersetzt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und können ferner bekannte Mittel hinzugefügt werden. Ferner ist der Umstand, dass die Merkmale der mehreren Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung explizit oder implizit offenbart sind, auch frei kombiniert werden können, um die vorliegende Erfindung auszuführen, für einen Fachmann selbstverständlich.
Durch das Kalibrierungssystem und das Kalibrierungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Informationen hinsichtlich eines Bilds, das durch Aufnehmen eines an einer Hand eines Roboters befestigten Zielhandgelenksteils durch eine Abbildungsvorrichtung erhalten wurde, als Basis für die Berechnung mechanischer Parameter zu verwenden, so dass es möglich ist, die mechanischen Parameter auf eine einfache Weise zu kalibrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 54-162565 A [0006]
JP 1-087182 A [0006]
JP 2001-018182 A [0007]
JP 2001-105357 A [0007]
JP 2008-012604 A [0007, 0009, 0058, 0088]

Claims

Kalibrierungssystem (2) zur Kalibrierung von Parametern eines mechanischen Modells, das einen Handgelenksteil (15) eines Roboters (1) darstellt, unter Benutzung eines Ziels (5), das an einer Hand des Roboters an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf ein der Hand am nächsten liegendes Gelenk (J6) befestigt ist, wobei die Position und die Lage des Ziels durch den Roboter geändert werden können, und einer um den Roboter herum eingerichteten Abbildungsvorrichtung (4), wobei das Kalibrierungssystem einen Interimspositionserzeugungsteil (34), der eine Position des Roboters, wenn das Ziel an einer Position angeordnet ist, an der das Ziel in einem Sichtbereich der Abbildungsvorrichtung enthalten ist, als Anfangsposition verwendet und die Lage des Ziels ohne Änderung der Position des Ziels ändert, um mehrere Positionen des Roboters als mehrere Interimspositionen zu erzeugen, einen Zieldetektionsteil (35), der ein Bild des Ziels in dem durch die Abbildungsvorrichtung erlangten Bild als Basis zur Erlangung von Informationen hinsichtlich der Position des Ziels auf dem Bild und des Abstands zwischen dem Ziel und der Abbildungsvorrichtung verwendet, einen Endpunktpositionsspeicherteil (36), der die mehreren Interimspositionen als Anfangspunkte verwendet, den Roboter zu einer derartigen translatorischen Bewegung bringt, dass die durch den Zieldetektionsteil detektierten Positionen des Ziels vorherbestimmte Positionen werden und die Abstände ein vorherbestimmter Abstand werden, und die Positionen des Roboters nach der translatorischen Bewegung als Endpunkte speichert, und einen Parameterberechnungsteil (37), der die Positionen der durch den Endpunktpositionsspeicherteil gespeicherten Endpunkte als Basis zur Berechnung der Parameter des mechanischen Modells verwendet, umfasst.
Kalibrierungssystem nach Anspruch 1, wobei der Parameterberechnungsteil so ausgebildet ist, dass er Parameter gemäß dem Verfahren der Optimierung nichtlinearer Funktionen berechnet.
Kalibrierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zieldetektionsteil so ausgebildet ist, dass er geometrische Merkmale einschließlich einer Längeninformation des Ziels als Basis zur Berechnung des Abstands verwendet.
Kalibrierungssystem nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei der Zieldetektionsteil so ausgebildet ist, dass er von dem Ziel erzeugtes Licht als Basis zur Detektion der Position des Ziels und des Abstands verwendet.
Kalibrierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4. wobei der Zieldetektionsteil so ausgebildet ist, dass er ein durch die Abbildungsvorrichtung erlangtes 2D-Bild als Basis zur Detektion der Position des Ziels und des Abstands verwendet.
Kalibrierungsverfahren zur Kalibrierung von Parametern eines mechanischen Modells, das einen Handgelenksteil (15) eines Roboters (1) darstellt, unter Benutzung eines Ziels (5), das an einer Hand des Roboters an einer vorherbestimmten Position in Bezug auf ein der Hand am nächsten liegendes Gelenk (J6) befestigt ist, wobei die Position und die Lage des Ziels durch den Roboter geändert werden können, und einer um den Roboter herum eingerichteten Abbildungsvorrichtung (4), wobei das Kalibrierungsverfahren das Verwenden einer Position des Roboters, wenn dieser an einer Position angeordnet ist, an der das Ziel in einem Sichtbereich der Abbildungsvorrichtung enthalten ist, als Anfangsposition und das Ändern der Lage des Ziels ohne Änderung der Position des Ziels, um mehrere Positionen des Roboters als mehrere Interimspositionen zu erzeugen (S505), das Erlangen von Informationen hinsichtlich der Position des Ziels auf dem Bild und des Abstands zwischen dem Ziel und der Abbildungsvorrichtung auf Basis eines Bilds des Ziels in dem durch die Abbildungsvorrichtung erlangten Bild, das Verwenden der mehreren Interimspositionen als Anfangspunkte, das Bringen des Roboters zu einer derartigen translatorischen Bewegung, dass die durch den Zieldetektionsteil detektierten Positionen des Ziels vorherbestimmte Positionen werden und die Abstände ein vorherbestimmter Abstand werden, und das Speichern der Positionen des Roboters nach der translatorischen Bewegung als Endpunkte (S509), und das Berechnen (S512) der Parameter des mechanischen Modells auf Basis der Positionen der gespeicherten Endpunkte, umfasst.