JP2009220247A - ロボット装置及びロボット装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対象物101の外形形状及びこの対象物101における2個以上の穴の位置を記憶しておき、カメラ6により対象物101の画像を一度撮像し、この画像と記憶された対象物101の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行い、画像における穴位置を推定し、穴位置を精密計測することで前記対象物の特徴点とし、この特徴点より対象物101とカメラ6との平行移動及び光軸周りの回転を計算し、この計算結果に応じてマニピュレータ1を制御して、目的の位置まで移動させる。
【選択図】図1
Description
対象物に対し所望の操作を行うマニピュレータを有するロボット装置において、対象物を含む領域の撮像を行う撮像手段と、この撮像手段により得られた画像に基づく演算を行うとともにこの演算結果に応じてマニピュレータを制御する制御手段とを備え、制御手段は、対象物の外形形状及びこの対象物における2個以上の穴の位置を記憶しており、撮像手段により対象物の画像を一度撮像し、この画像と記憶された対象物の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行い、画像における穴位置を推定し、穴位置を精密計測することで対象物の特徴点とし、この特徴点より対象物と撮像手段との平行移動及び光軸周りの回転を計算し、この計算結果に応じてマニピュレータを制御して、目的の位置まで移動させることを特徴とするものである。
構成1を有するロボット装置において、撮像手段は、マニピュレータに取付けられていることを特徴とするものである。
構成1、または、構成2を有するロボット装置において、撮像手段は、照明手段を備えており、対象物の画像を撮像するときに、照明手段により、対象物を照明することを特徴とするものである。
対象物に対し所望の操作を行うマニピュレータを有するロボット装置を制御するロボット装置の制御方法であって、対象物の外形形状及びこの対象物における2個以上の穴の位置を記憶しておき、撮像手段により対象物の画像を一度撮像し、撮像された画像と記憶された対象物の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行って画像における穴位置を推定し、穴位置を精密計測することで対象物の特徴点としこの特徴点より対象物と撮像手段との平行移動及び光軸周りの回転を計算し、計算結果に応じてマニピュレータを制御して目的の位置まで移動させることを特徴とするものである。
構成4を有するロボット装置の制御方法において、撮像手段は、マニピュレータに取付けておくことを特徴とするものである。
構成4、または、構成5を有するロボット装置の制御方法において、対象物の画像を撮像するときに、所定の照明状態により対象物を照明することを特徴とするものである。
図1は、本発明に係るロボット装置の構成を示す模式的な側面図である。
前述のように構成された本発明に係るロボット装置は、以下に説明する本発明に係るロボット装置の制御方法を実行する。
本発明に係るロボット装置の制御方法においては、対象物101をカメラ6により撮像し、撮像された画像を用いた計測により、位置姿勢計測を行う。計測する位置姿勢は、並進3自由度と、Z軸(鉛直軸)周りの回転で、計4自由度である。この計測は、以下の手順で行う。
図4のS2の粗探索では、抽出すべきねじ穴、軸穴の位置を見積もるために、形状べースパターンマッチングを行う。この粗探索における探索手法としては、形状ベースパターンマッチングの他にも、2値化による探索が考えられるが、照明や背景などの条件変化に対してロバストであり、テンプレートを変更するだけで他の対象物にも適用可能であることから、形状ベースパターンマッチングが好ましい。なお、計測時間は2値化のほうが短いが、形状ベースパターンマッチングにおいても、計測時間の長さは許容範囲内である。
並進3自由度と鉛直軸周り回転の計4自由度を位置姿勢計算するには少なくとも2個の特徴点が必要である。また、より多くの特徴点を使用することで計測精度を向上させることが可能である。たとえば、対象物101には図3に示すように3個の穴があけられており、これらを位置姿勢計算のための特徴点とするために円抽出を行う。この円抽出では、図4のS3に示すように、これらの穴を順に選択し、円フィッティングにより抽出する。
S8では、位置姿勢計算を行う。この計測アルゴリズムでは、画像面と計測面が平行であると仮定して位置姿勢計算を行っている。まず、円抽出によって算出した円の中心位置をカメラ6から距離1mの平面にマッピングする。この結果に対して実際の寸法との倍率より距離を算出し、幾何的な位置関係から回転角を算出する。
1a 第1のリンク
1b 第2のリンク
1c 第3のリンク
1d 第4のリンク
1e 第5のリンク
1f 第6のリンク
2a 第1の関節
2b 第2の関節
2c 第3の関節
2d 第4の関節
2e 第5の関節
2f 第6の関節
3 コンピュータ
5 先端ツール機構
6 カメラ
101 対象物
Claims (6)
- 対象物に対し所望の操作を行うマニピュレータを有するロボット装置において、
前記対象物を含む領域の撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像に基づく演算を行うとともに、この演算結果に応じて前記マニピュレータを制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記対象物の外形形状及びこの対象物における2個以上の穴の位置を記憶しており、前記撮像手段により前記対象物の画像を一度撮像し、この画像と記憶された前記対象物の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行い、前記画像における穴位置を推定し、穴位置を精密計測することで前記対象物の特徴点とし、この特徴点より前記対象物と前記撮像手段との平行移動及び光軸周りの回転を計算し、この計算結果に応じて前記マニピュレータを制御して、目的の位置まで移動させる
ことを特徴とするロボット装置。 - 前記撮像手段は、前記マニピュレータに取付けられている
ことを特徴とする請求項1記載のロボット装置。 - 前記撮像手段は、照明手段を備えており、前記対象物の画像を撮像するときに、前記照明手段により、前記対象物を照明する
ことを特徴とする請求項1、または、請求項2記載のロボット装置。 - 対象物に対し所望の操作を行うマニピュレータを有するロボット装置を制御するロボット装置の制御方法であって、
前記対象物の外形形状及びこの対象物における2個以上の穴の位置を記憶しておき、
撮像手段により前記対象物の画像を一度撮像し、
撮像された画像と記憶された前記対象物の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行って前記画像における穴位置を推定し、
穴位置を精密計測することで前記対象物の特徴点とし、この特徴点より前記対象物と前記撮像手段との平行移動及び光軸周りの回転を計算し、
前記計算結果に応じて前記マニピュレータを制御して、目的の位置まで移動させる
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 - 前記撮像手段は、前記マニピュレータに取付けておく
ことを特徴とする請求項4記載のロボット装置の制御方法。 - 前記対象物の画像を撮像するときに、所定の照明状態により前記対象物を照明する
ことを特徴とする請求項4、または、請求項5記載のロボット装置の制御方法。
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