JP2015066603A5

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Publication number: JP2015066603A5
Application number: JP2013200202A
Authority: JP
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-11-04
Anticipated expiration: 2033-09-26

Description

本発明は、多関節アームを有するロボット本体に対する指令値を校正するロボット校正装置において、校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に、視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて、校正関数を算出し、前記視覚センサにより対象物の位置姿勢を計測した計測値を取得し、前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成し、前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する制御部を有することを特徴とする。

また、本発明は、多関節アームを有するロボット本体に対する指令値を校正するロボット校正方法において、制御部が、校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に、視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて、指令値を校正する校正関数を算出する校正関数算出工程と、前記視覚センサにより対象物の位置姿勢を計測した計測値を取得する計測値取得工程と、前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成する仮の指令値生成工程と、前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する校正工程と、を実行することを特徴とする。

また、本発明のロボット装置は、多関節アームを有するロボット本体と、視覚センサと、指令値を演算して前記ロボット本体の位置姿勢を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に前記視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて校正関数を算出し、前記視覚センサにより対象物を計測した計測値を取得し、前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成し、前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成し、前記校正後指令値により前記ロボット本体の位置姿勢を制御することを特徴とする。

また、本発明は、多関節アームを有するロボット本体と、視覚センサと、指令値を演算して前記ロボット本体の位置姿勢を制御する制御部と、を備えたロボット装置の制御方法において、前記制御部が、前記視覚センサにより対象物を計測した計測値を取得する計測値取得工程と、前記計測値に基づき仮の指令値を生成する仮の指令値生成工程と、校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に前記視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて算出される校正関数により、前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する校正工程と、前記校正後指令値により前記ロボット本体の位置姿勢を制御する位置姿勢制御工程と、を実行することを特徴とする。

本発明では、校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づくロボット本体の第一の位置姿勢と、その指令値に対応するロボット本体の第二の位置姿勢との差分に基づいて、校正関数を算出する。そして、本発明では、校正関数に基づいて仮の指令値を校正し、得られた校正後指令値によりロボット本体の位置姿勢を制御している。従って、本発明によれば、従来のハンドアイキャリブレーション方法と異なり、ロボット本体の動作誤差や固有の誤差を打ち消すことができるので、ロボット本体の位置姿勢の制御において精度向上を図ることができる。

図１に示すように、ロボットシステム１は、ロボット装置１ａと、ロボット校正部（制御部）４７とを備えている。ロボット装置１ａは、多関節アーム２０及びハンド２１を有するロボット本体２と、該ロボット本体２に設けられた単眼のカメラ（視覚センサ）３と、ロボット本体２の位置姿勢を制御する制御装置（ロボット校正装置）４と、を備えている。

ＣＰＵ４０は、上述のロボット制御部４４と、カメラ制御部４５と、ワーク位置姿勢計算部４６とを備えている。尚、本実施形態では、制御装置４はロボット校正装置と共用されており、制御装置４のＣＰＵ４０はロボット校正装置の制御部であるロボット校正部４７を含んで構成されている。

本発明の特徴部であるロボット校正部４７は、本発明のロボット校正装置及びその制御部に相当する。ロボット校正部４７は、ロボット制御部４０から取得した手先座標系Ｔにおけるハンド２１の位置姿勢の指令値^ＲＨ_Ｔと、ワーク位置姿勢計算部４６から取得したワーク座標系Ｗにおけるワーク６の位置姿勢^ＶＨ_Ｗとに基づき、校正値を算出する。更に、ロボット校正部４７は、校正用の指令値^ＲＨ_Ｔ ^comに基づくロボット本体２の第一の位置姿勢（以下、理想位置姿勢という）と、それに相当する校正用の計測値^ＲＨ_Ｔ’ ^measに基づくロボット本体２の第二の位置姿勢（以下、実位置姿勢という）と、の差分に基づいて、指令値を校正する校正関数Ｆを算出する。

また、第１実施形態及び第２実施形態のロボットシステム１，１０１では、ロボット校正装置はロボット校正部４７として制御装置４のＣＰＵ４０により実現された場合について説明したが、これには限られない。例えば、図９に示すように、ロボット校正装置１０４を制御装置４とは別個に設けるようにしてもよい。この場合、ロボット校正装置１０４は、内蔵のＣＰＵ等にロボット校正部（制御部）１４７を備えており、制御装置４の入出力インターフェース回路４３を介してＣＰＵ４０に接続されている。そして、ロボット校正装置１０４において生成された校正値及び校正関数Ｆは、ロボット制御部４４に入力され、ロボット本体２の制御に利用される。これによれば、制御装置４にロボット校正装置１０４を外付けすることができるので、ロボット校正部４７を有しない既存の制御装置４であっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に校正関数Ｆを利用することができる。

１，１０１…ロボットシステム、１ａ，１０１ａ…ロボット装置、２，１０２…ロボット本体、３，１０３…カメラ（視覚センサ）、４…制御装置（ロボット校正装置）、５…架台（ロボット本体の基端部）、１０…校正プレート（校正用基準物）、２０…多関節アーム、２１…ハンド（ロボット本体の先端部）、４１…ＲＯＭ（記憶媒体）、４４…ロボット制御部（制御部）、４７，１４７…ロボット校正部（制御部）、５０…上側支持台（ロボット本体の基端部）、１０４…ロボット校正装置

Claims

多関節アームを有するロボット本体に対する指令値を校正するロボット校正装置において、
校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に、視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて、校正関数を算出し、
前記視覚センサにより対象物の位置姿勢を計測した計測値を取得し、前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成し、前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する制御部を有する、
ことを特徴とするロボット校正装置。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の先端部に固定されたカメラであり、
前記制御部は、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされた校正用基準物を前記カメラで計測することで得られる前記校正用の計測値と、前記ロボット本体の先端部及び前記カメラの位置姿勢関係と、前記ロボット本体の基端部及び前記校正用基準物の位置姿勢関係と、に基づいて前記第二の位置姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載のロボット校正装置。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされたカメラであり、
前記制御部は、前記ロボット本体の先端部に対して相対的に位置決めされた校正用基準物を前記カメラにより計測することで得られる前記校正用の計測値と、前記ロボット本体の基端部及び前記カメラの位置姿勢関係と、前記ロボット本体の先端部及び前記校正用基準物の位置姿勢関係と、に基づいて前記第二の位置姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載のロボット校正装置。
多関節アームを有するロボット本体と、
視覚センサと、
指令値を演算して前記ロボット本体の位置姿勢を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に前記視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて校正関数を算出し、
前記視覚センサにより対象物を計測した計測値を取得し、前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成し、前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成し、
前記校正後指令値により前記ロボット本体の位置姿勢を制御する、
ことを特徴とするロボット装置。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の先端部に固定されたカメラであり、
前記制御部は、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされた前記対象物を前記カメラにより計測し、前記仮の指令値を生成する際に、前記ロボット本体の先端部及び前記カメラの位置姿勢関係に基づいて演算を実行する、
ことを特徴とする請求項４記載のロボット装置。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされたカメラであり、
前記制御部は、前記ロボット本体の先端部に対して相対的に位置決めされた前記対象物を前記カメラにより計測し、前記仮の指令値を生成する際に、前記ロボット本体の基端部及び前記カメラの位置姿勢関係に基づいて演算を実行する、
ことを特徴とする請求項４記載のロボット装置。
前記制御部は、前記ロボット本体が所定の基準位置姿勢にある際の指令値である基準指令値を設定し、前記仮の指令値を前記基準指令値との相対的な値に変換し、変換した前記仮の指令値を前記校正関数により校正して前記校正後指令値を生成する、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のロボット装置。
請求項１記載のロボット校正装置と、請求項４記載のロボット装置とを備える、
ことを特徴とするロボットシステム。
多関節アームを有するロボット本体に対する指令値を校正するロボット校正方法において、
制御部が、
校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に、視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて、指令値を校正する校正関数を算出する校正関数算出工程と、
前記視覚センサにより対象物の位置姿勢を計測した計測値を取得する計測値取得工程と、
前記計測値に基づき前記ロボット本体に対する仮の指令値を生成する仮の指令値生成工程と、
前記校正関数により前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する校正工程と、を実行する、
ことを特徴とするロボット校正方法。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の先端部に固定されたカメラであり、
前記制御部が、前記校正関数算出工程において、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされた校正用基準物を前記カメラで計測することで得られる前記校正用の計測値と、前記ロボット本体の先端部及び前記カメラの位置姿勢関係と、前記ロボット本体の基端部及び前記校正用基準物の位置姿勢関係と、に基づいて前記第二の位置姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項９記載のロボット校正方法。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされたカメラであり、
前記制御部が、前記校正関数算出工程において、前記ロボット本体の先端部に対して相対的に位置決めされた校正用基準物を前記カメラにより計測することで得られる前記校正用の計測値と、前記ロボット本体の基端部及び前記カメラの位置姿勢関係と、前記ロボット本体の先端部及び前記校正用基準物の位置姿勢関係と、に基づいて前記第二の位置姿勢を算出する、
ことを特徴とする請求項９記載のロボット校正方法。
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のロボット校正方法の前記校正関数算出工程をコンピュータに実行させるためのロボット校正プログラム。
請求項１２に記載のロボット校正方法の前記校正関数算出工程をコンピュータに実行させるためのロボット校正プログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
多関節アームを有するロボット本体と、
視覚センサと、
指令値を演算して前記ロボット本体の位置姿勢を制御する制御部と、を備えたロボット装置の制御方法において、
前記制御部が、
前記視覚センサにより対象物を計測した計測値を取得する計測値取得工程と、
前記計測値に基づき仮の指令値を生成する仮の指令値生成工程と、
校正用の指令値又は該指令値に基づいて制御された結果の制御結果値に基づいて演算される前記ロボット本体の第一の位置姿勢と、前記ロボット本体を前記校正用の指令値に基づき制御した際に前記視覚センサにより得られた校正用の計測値に基づいて演算される前記ロボット本体の第二の位置姿勢と、の差分に基づいて算出される校正関数により、前記仮の指令値を校正して校正後指令値を生成する校正工程と、
前記校正後指令値により前記ロボット本体の位置姿勢を制御する位置姿勢制御工程と、を実行する、
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の先端部に固定されたカメラであり、
前記制御部が、前記計測値取得工程において、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされた前記対象物を前記カメラにより計測し、
前記制御部が、前記仮の指令値生成工程において、前記仮の指令値を生成する際に、前記ロボット本体の先端部及び前記カメラの位置姿勢関係に基づいて演算を実行する、
ことを特徴とする請求項１４記載のロボット装置の制御方法。
前記視覚センサは、前記ロボット本体の基端部に対して相対的に位置決めされたカメラであり、
前記制御部が、前記計測値取得工程において、前記ロボット本体の先端部に対して相対的に位置決めされた前記対象物を前記カメラにより計測し、
前記制御部が、前記仮の指令値生成工程において、前記仮の指令値を生成する際に、前記ロボット本体の基端部及び前記カメラの位置姿勢関係に基づいて演算を実行する、
ことを特徴とする請求項１４記載のロボット装置の制御方法。
前記制御部が、前記ロボット本体が所定の基準位置姿勢にある際の指令値である基準指令値を設定し、前記仮の指令値を前記基準指令値との相対的な値に変換する相対化工程を備え、
前記制御部が、前記校正工程において、変換した前記仮の指令値を前記校正関数により校正して前記校正後指令値を生成する、
ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法。
請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のロボット装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのロボット装置の制御プログラム。
請求項１８に記載のロボット装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのロボット装置の制御プログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
請求項９記載のロボット校正方法の前記校正関数算出工程と、請求項１４記載のロボット装置の制御方法の各工程と、を備える、
ことを特徴とするロボットシステムの制御方法。
請求項２０記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのロボットシステムの制御プログラム。
請求項２１に記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのロボットシステムの制御プログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。