JP2011251365A - ロボットの位置情報復元装置および位置情報復元方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ駆動により支持部材31に対して回動可能な可動部材32を有するロボット1において、支持部材31と可動部材32との位置関係を表す視覚マーク30を設け、モータ交換の前後において、それぞれカメラ4により視覚マーク30を撮影するとともに、カメラ4からの画像信号に基づいてモータ交換の前後の視覚マーク30の位置関係が同一の位置関係となるようにサーボモータMを制御する。これらモータ制御後のセンサ信号に対応した軸角度θref-n,θref-n’に基づいて、モータ交換後のセンサ信号による軸角度θnを補正する。
【選択図】図9
Description
また、本発明によるロボットの位置情報復元装置は、第1マークおよび第2マークを含む領域の画像信号を取得する撮像手段と、部品の着脱または交換が行われる前の第1時点に撮像手段により得られた画像信号に基づいて、第1時点における第1マークと第2マークとの第1の位置関係を演算するとともに、部品の着脱または交換が行われた後の第2時点に撮像手段により得られた画像信号に基づいて、第2時点における第1マークと第2マークとの第2の位置関係を演算するマーク位置演算手段と、マーク位置演算手段により演算された第1の位置関係と第2の位置関係とに基づき、第1時点と第2時点との間の第1の部材に対する第2の部材の位置変化量を演算するとともに、この位置変化量と、第1時点にセンサが出力した第1のセンサ信号と、第2時点にセンサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、第2時点後にセンサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明によるロボットの位置情報復元方法は、部品の着脱または交換が行われる前の第1時点において、第1マークおよび第2マークを含む領域をカメラにより撮影する第1の撮影手順と、第1の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、第1時点における第1マークと第2マークとの第1の位置関係を演算する第1の演算手順と、部品の着脱または交換が行われた後の第2時点において、第1マークおよび第2マークを含む領域をカメラにより撮影する第2の撮影手順と、第2の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、第2時点における第1マークと第2マークとの第2の位置関係を演算する第2の演算手順と、第1の撮影手順により演算された第1の位置関係と、第2の演算手順により演算された第2の位置関係とに基づき、第1時点と第2時点との間の第1の部材に対する第2の部材の相対移動量を演算し、この相対移動量と、第1時点においてセンサが出力した第1のセンサ信号と、第2時点においてセンサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、第2時点後にセンサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手順とを含むことを特徴とする。
以下、図1〜図13を参照して本発明の第1の実施の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る位置情報復元装置が適用される産業用ロボット1の一例を示す図である。図1のロボット1は、回転可能な6つの関節軸を有する多関節ロボットであり、各関節軸の回転方向はそれぞれ矢印J1〜J6で示されている。ロボット1の関節軸はモータの駆動により回転され、ロボット1の関節軸の回転量を適宜調整することで、アーム先端部ATを任意の位置と姿勢に位置決めできる。
(J1,J2,・・,J6)=(θ1,θ2,・・,θ6)
←→(X,Y,Z,W,P,R) (I)
なお、上式において、X,Y,Zは、アーム先端部ATの直交三軸座標系におけるX座標、Y座標、Z座標であり、W,P,RはそれぞれX軸、Y軸、Z軸方向周りの回転角度である。
X=D・S・p/(f・N) (II)
上式(II)のDは、レンズ中心から対象物までのカメラ光軸に沿った距離である。これにより画像座標系上で捕らえられた対象物43について、画像座標系上の座標値に基づき、実際の対象物43とカメラ4の光学中心(レンズ中心)とを結ぶ視線の方向、すなわち角度φを求めることができる。
A2=b2+c12−2b・c1・cosΘ1 (III)
A2=b2+c22−2b・c2・cosΘ2 (IV)
c1・sinΘ1=c2・sinΘ2 (V)
Δx=bsinα−(bcosα+Δd)tan(α−Φ) (VI)
θn−(θref-n’−θref-n)→θn (VII)
(1)モータ交換の前後において、それぞれカメラ4により視覚マーク30を撮影するとともに、カメラ4からの画像信号に基づいてモータ交換の前後の視覚マーク30の位置関係が同一の位置関係となるようにサーボモータMを制御した。そして、これらモータ制御後のセンサ信号に対応した軸角度θref-n,θref-n’に基づいて、モータ交換後のセンサ信号による軸角度θnを補正するようにした。これにより関節軸の基準位置への手間のかかる位置合わせ作業が不要となり、モータ交換により無効となったゼロ点からのセンサ信号による位置情報を容易に有効とすることができる。
(3)モータ交換前にカメラ4の位置または姿勢を変化させて、同一の視覚マーク30を複数回撮影するので、支持部材31と可動部材32との間に段差があるような場合にも、視覚マーク30を精度よく位置合わせすることができる。
(4)モータ交換後の撮影は1回で済むので、センサ信号による位置情報を有効とするためにユーザ側で行う作業は少なく、ユーザの負担を軽減できる。
図14〜図16を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施では、モータ交換等の前後において、カメラ4からの画像信号に基づき視覚マーク30を位置合わせし、この位置合わせ後のセンサ信号に基づいてセンサ信号による位置情報を補正するようにしたが、第2の実施の形態では、視覚マーク30を位置合わせすることなく、モータ交換等の前後の視覚マーク30の位置に基づいてセンサ信号による位置情報を補正する。なお、第1の実施の形態と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
θn−(θ2−θ1)+(Δx2−Δx1)/R→θn (VIII)
2 画像処理装置
4 カメラ
5 ロボット制御装置
5a 第1処理部
5b 第2処理部
5c 補正部
30 視覚マーク
31 支持部材
32 可動部材
P1〜P5 ドットマーク
M サーボモータ
PC パルスコーダ
Claims (5)
- 関節軸を介して互いに相対移動可能に接続された第1の部材及び第2の部材と、前記第1の部材に対し前記第2の部材を相対移動させるモータと、前記モータの駆動量に応じたセンサ信号を出力するセンサとを有するロボットに設けられ、前記関節軸の基準位置を基準として前記センサ信号と前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対移動量との対応関係が定められた後に、この対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換が行われたことによって無効となった、前記基準位置に基づくセンサ信号による位置情報を有効化するロボットの位置情報復元装置であって、
前記第1の部材および前記第2の部材には、互いの位置関係を表す第1マークおよび第2マークがそれぞれ設けられ、
前記第1マークおよび前記第2マークを含む領域の画像信号を取得する撮像手段と、
前記部品の着脱または交換が行われる前の第1時点に前記撮像手段により得られた画像信号に基づいて、前記第1時点における前記第1マークと前記第2マークとの第1の位置関係を演算するとともに、前記部品の着脱または交換が行われた後の第2時点に前記撮像手段により得られた画像信号に基づいて、前記第2時点における前記第1マークと前記第2マークとの第2の位置関係を演算するマーク位置演算手段と、
前記マーク位置演算手段により演算された前記第1の位置関係が所定の位置関係となるように前記第1時点において前記モータを制御するとともに、前記マーク位置演算手段により演算された前記第2の位置関係が前記所定の位置関係となるように前記第2時点において前記モータを制御するモータ制御手段と、
前記第1時点における前記モータ制御手段による制御後に前記センサが出力した第1のセンサ信号と、前記第2時点における前記モータ制御手段による制御後に前記センサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、前記第2時点後に前記センサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手段とを備えることを特徴とするロボットの位置情報復元装置。 - 関節軸を介して互いに相対移動可能に接続された第1の部材及び第2の部材と、前記第1の部材に対し前記第2の部材を相対移動させるモータと、前記モータの駆動量に応じたセンサ信号を出力するセンサとを有するロボットに設けられ、前記関節軸の基準位置を基準として前記センサ信号と前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対移動量との対応関係が定められた後に、この対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換が行われたことによって無効となった、前記基準位置に基づくセンサ信号による位置情報を有効化するロボットの位置情報復元装置であって、
前記第1の部材および前記第2の部材には、互いの位置関係を表す第1マークおよび第2マークがそれぞれ設けられ、
前記第1マークおよび前記第2マークを含む領域の画像信号を取得する撮像手段と、
前記部品の着脱または交換が行われる前の第1時点に前記撮像手段により得られた画像信号に基づいて、前記第1時点における前記第1マークと前記第2マークとの第1の位置関係を演算するとともに、前記部品の着脱または交換が行われた後の第2時点に前記撮像手段により得られた画像信号に基づいて、前記第2時点における前記第1マークと前記第2マークとの第2の位置関係を演算するマーク位置演算手段と、
前記マーク位置演算手段により演算された前記第1の位置関係と前記第2の位置関係とに基づき、前記第1時点と前記第2時点との間の前記第1の部材に対する前記第2の部材の位置変化量を演算するとともに、この位置変化量と、前記第1時点に前記センサが出力した第1のセンサ信号と、前記第2時点に前記センサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、前記第2時点後に前記センサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手段とを備えることを特徴とするロボットの位置情報復元装置。 - 関節軸を介して互いに相対移動可能に接続された第1の部材及び第2の部材と、前記第1の部材に対し前記第2の部材を相対移動させるモータと、前記モータの駆動量に応じたセンサ信号を出力するセンサとを有するロボットを備え、前記関節軸の基準位置を基準として前記センサ信号と前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対移動量との対応関係が定められた後に、この対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換が行われたことによって無効となった、前記基準位置に基づくセンサ信号による位置情報を有効化するロボットの位置情報復元方法であって、
前記第1の部材および前記第2の部材には、互いの位置関係を表す第1マークおよび第2マークがそれぞれ設けられ、
前記部品の着脱または交換が行われる前の第1時点において、前記第1のマークおよび前記第2のマークを含む領域をカメラにより撮影する第1の撮影手順と、
前記第1の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、前記第1時点における前記第1マークと前記第2マークとの第1の位置関係を演算し、この位置関係が所定の位置関係となるように前記モータを制御する第1のモータ制御手順と、
前記部品の着脱または交換が行われた後の第2時点において、前記第1のマークおよび前記第2のマークを含む領域を前記カメラにより撮影する第2の撮影手順と、
前記第2の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、前記第1時点における前記第1マークと前記第2マークとの第2の位置関係を演算し、この位置関係が前記所定の位置関係となるように前記モータを制御する第2のモータ制御手順と、
前記第1のモータ制御手順により前記モータを制御した後に前記センサが出力した第1のセンサ信号と、前記第2のモータ制御手順により前記モータを制御した後に前記センサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、前記第2時点後に前記センサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手順とを含むことを特徴とするロボットの位置情報復元方法。 - 関節軸を介して互いに相対移動可能に接続された第1の部材及び第2の部材と、前記第1の部材に対し前記第2の部材を相対移動させるモータと、前記モータの駆動量に応じたセンサ信号を出力するセンサとを有するロボットを備え、前記関節軸の基準位置を基準として前記センサ信号と前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対移動量との対応関係が定められた後に、この対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換が行われたことによって無効となった、前記基準位置に基づくセンサ信号による位置情報を有効化するロボットの位置情報復元方法であって、
前記第1の部材および前記第2の部材には、互いの位置関係を表す第1マークおよび第2マークがそれぞれ設けられ、
前記部品の着脱または交換が行われる前の第1時点において、前記第1マークおよび前記第2マークを含む領域をカメラにより撮影する第1の撮影手順と、
前記第1の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、前記第1時点における前記第1マークと前記第2マークとの第1の位置関係を演算する第1の演算手順と、
前記部品の着脱または交換が行われた後の第2時点において、前記第1マークおよび前記第2マークを含む領域を前記カメラにより撮影する第2の撮影手順と、
前記第2の撮影手順により取得された画像信号に基づいて、前記第2時点における前記第1マークと前記第2マークとの第2の位置関係を演算する第2の演算手順と、
前記第1の撮影手順により演算された第1の位置関係と、前記第2の演算手順により演算された第2の位置関係とに基づき、前記第1時点と前記第2時点との間の前記第1の部材に対する前記第2の部材の相対移動量を演算し、この相対移動量と、前記第1時点において前記センサが出力した第1のセンサ信号と、前記第2時点において前記センサが出力した第2のセンサ信号とに基づき、前記第2時点後に前記センサが出力するセンサ信号による位置情報を補正する補正手順とを含むことを特徴とするロボットの位置情報復元方法。 - 請求項3または4に記載のロボットの位置情報復元方法において、
前記第1の撮影手順では、前記カメラを複数の異なる位置または姿勢にして、前記第1マークおよび前記第2マークを含む領域を複数回撮影することを特徴とするロボットの位置情報復元方法。
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