JP2015160257A - ロボット、ロボットシステム、制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができるロボットを提供する。
【解決手段】第１磁石を把持するハンドと、力センサーと、前記ハンドを動作させる制御部と、を含み、前記制御部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる、ロボットである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、ロボットシステム、制御装置および制御方法に関する。

撮像部の撮像画像の座標系と、ロボットのハンドを制御する座標系とを校正（キャリブレーション）することが行われる。
一例として、特許文献１に記載された「ロボット−視覚センサシステムにおいてセンサ座標系とロボット先端部の関係を定める座標系結合方法」では、校正用治具であるキャリブレーションボードに設けられたタッチアップの基準点（タッチアップポイント）と、ロボットアームの先端とを目視で位置合わせすることが行われる（特許文献１参照。）。

特開平８−２１０８１６号公報

しかしながら、特許文献１に係る技術では、キャリブレーションボードに設けられたタッチアップポイントとロボットアームの先端とを目視で位置合わせするため、人（作業者）が見る位置や角度に起因する読み取り誤差が発生する。また、作業者が異なれば合わせる位置も異なるといった人（個々人）に起因するばらつきも発生する。

本発明は、前記の点に鑑み為されたものであり、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができるロボット、ロボットシステム、制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、第１磁石を把持するハンドと、力センサーと、前記ハンドを動作させる制御部と、を含み、前記制御部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる、ロボットである。
この構成により、ロボットでは、制御部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石とハンドにより把持される第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる。これにより、ロボットでは、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記制御部は、前記力センサーにより検出される値に基づいてインピーダンス制御を行い、前記第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることによって、前記ハンドを位置決めする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、制御部は、力センサーにより検出される値に基づいてインピーダンス制御を行い、第２磁石と第１磁石とを所定の位置関係とすることによって、ハンドを位置決めする。これにより、ロボットでは、ハンドにより把持される第１磁石と校正用治具の第２磁石との磁力により、ハンドの位置決めを精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記校正用治具は、チェッカーパターンおよび前記所定位置に配置された前記第２磁石を有するボードを用いた治具である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、チェッカーパターンおよび所定位置に配置された第２磁石を有するボードを用いた校正用治具が用いられる。これにより、ロボットでは、校正用治具のチェッカーパターンを撮像するとともに、校正用治具の第２磁石を用いてハンドの位置決めを行って、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記校正用治具は、さらに、透明ボードを表面に有する治具である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、透明ボードを表面に有する校正用治具が用いられる。これにより、ロボットでは、第１磁石と第２磁石との間を透明ボードにより離隔して、位置決めの後におけるハンドの移動を容易にすることができる。

本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記制御部は、先端に前記第１磁石を有する把持用治具を前記ハンドにより把持させた状態で、前記ハンドを位置決めする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、制御部は、先端に第１磁石を有する把持用治具をハンドにより把持させた状態で、ハンドを位置決めする。これにより、ロボットでは、第１磁石を有する把持用治具を用いて、ハンドの位置決めを精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、ロボットにおいて、把持用治具は、さらに、第１磁石の先端に非磁性の部品を有する、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第１磁石の先端に非磁性の部品を有する把持用治具を用いて、ハンドを位置決めする。これにより、ロボットでは、第１磁石と第２磁石との間を非磁性の部品により離隔して、位置決めの後におけるハンドの移動を容易にすることができる。

本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、撮像部と、第１磁石を把持するハンドと、力センサーと、を備えるロボットと、前記ロボットを動作させる制御部と、校正用治具と、を含み、前記制御部は、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、または、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となる前に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、ロボットシステムである。
この構成により、ロボットシステムでは、制御部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石とハンドにより把持される第１磁石とが所定の位置関係となった後に前記所定位置を撮像部に撮像させる、または、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と第１磁石とが所定の位置関係となる前に前記所定位置を撮像部に撮像させる。これにより、ロボットシステムでは、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、撮像部が撮像した撮像画像を受け付ける画像受付部と、第１磁石を把持するハンドと力センサーとを備えるロボットを動作させる処理部と、を含み、前記処理部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、前記撮像部に前記所定位置を撮像させる、制御装置である。
この構成により、制御装置では、処理部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石とハンドにより把持される第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる。これにより、制御装置では、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、第１磁石を把持するハンドおよび力センサーを備えるロボットを動作させる制御方法であって、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることと、撮像部によって前記所定位置を撮像することと、を含む制御方法である。
この構成により、制御方法では、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石とハンドにより把持される第１磁石とを所定の位置関係とし、撮像部によって前記所定位置を撮像する。これにより、制御方法では、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

以上のように、本発明に係るロボット、ロボットシステム、制御装置および制御方法によれば、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石とハンドにより把持される第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる。これにより、ロボットでは、撮像部とロボットとの校正を精度良く行うことができる。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムの概略的な構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御部の概略的な機能ブロックを示す図である。 本発明の一実施形態に係る校正用治具の一例を示す図である。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る校正用治具の一例の一部の構成例を示す図であり、（Ｂ）はその断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の一実施形態に係るインピーダンス制御および磁力を用いた位置決めの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットシステムにおいて行われる処理の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る校正用治具の他の一例および把持用治具の他の一例を示す図である。 本発明の実施形態の第１の変形例に係るロボットの概略的な構成を示す図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係るロボットシステムの概略的な構成を示す図である。 比較例に係るタッチアップポイントに対する位置決めを示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
［本実施形態に係るロボットシステムの概要］
図１は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１の概略的な構成例を示す図である。
本実施形態に係るロボットシステム１は、ロボット１１と、撮像部であるカメラ１２と、これらを接続して通信可能にする回線１３を備える。ロボット１１は、１本のマニピュレーター（アーム）を備える単腕のロボットであり、マニピュレーターの先端部に取り付けられたハンド（ロボットのハンド）２１と、制御部４１を備える。ハンド２１に、力センサー３１を備える。
マニピュレーターとしては、６軸のマニピュレーターが用いられており、他の構成例として、７軸のマニピュレーターまたは５軸以下のマニピュレーターが用いられてもよい。
回線１３としては、例えば、有線の回線の代わりに、無線の回線が用いられてもよい。

図１には、テーブル（作業机）６１の上に戴置（配置）された校正用治具６２と、ハンド２１により把持される把持用治具６３を示してある。
本実施形態では、ロボット１１は、ハンド２１により把持される把持用治具６３を校正用治具６２に接触させる（タッチアップする）ことが可能な配置で設置されており、また、カメラ１２は、校正用治具６２を撮像することが可能な配置で設置されている。
ハンド２１は、任意の形状を有してもよく、本実施形態では、把持用治具６３を把持することができる開閉可能な２本の指（棒状の部位）を有する。ハンド２１が有する指の数は、任意であってもよい。また、ハンド２１が有する指は、例えば、直線状であってもよく、または、一部又は全部が曲線状や折れ線状であってもよい。
制御部４１は、ロボット１１（ハンド２１を含む。）やカメラ１２の動作の制御などを行う。

図２は、本発明の一実施形態に係る制御部４１の概略的な機能ブロックを示す図である。
本実施形態に係る制御部４１は、ロボット動作処理部１０１と、画像情報受付部１０２と、力センサー値受付部１０３と、記憶部１０４と、入力部１０５と、出力部１０６を備える。
ロボット動作処理部１０１は、位置決め部１２１と、画像処理部１２２と、校正部１２３を備える。ロボット動作処理部１０１は、例えば、画像処理や、ロボット１１の制御処理を行う。

画像情報受付部１０２は、カメラ１２から出力される画像の情報を、回線１３を介して、受信することで、当該画像の情報を受け付けて取得する。また、画像情報受付部１０２は、回線１３を介してカメラ１２との間で信号を通信することで、カメラ１２の動作を制御してもよい。
本実施形態では、カメラ１２は、画像を撮像し、撮像した画像の情報を回線１３を介して画像情報受付部１０２に出力する。なお、画像の情報としては、例えば、２次元（平面）の情報が用いられてもよく、または、２個以上のカメラを用いるなどして、３次元（空間）の情報が用いられてもよい。

力センサー値受付部１０３は、力センサー３１から出力される力センサー値の情報を、回線（図示せず）を介して、受信することで、当該情報を受け付けて取得する。また、力センサー値受付部１０３は、回線を介して力センサー３１との間で信号を通信することで、力センサー３１の動作を制御してもよい。
本実施形態では、力センサー３１は、ハンド２１に印加される力を検出し、検出した力を示す値を力センサー値として、回線を介して力センサー値受付部１０３に出力する。なお、力センサー３１は、例えば、３次元直交座標軸のそれぞれについて力とモーメント（トルク）を検出し、本実施形態における力センサー値（力の値）にモーメントの値が含まれてもよい。
回線としては、例えば、有線の回線の代わりに、無線の回線が用いられてもよい。

記憶部１０４は、各種の情報を記憶する記憶媒体を含んで構成される。記憶部１０４は、例えば、ロボット動作処理部１０１で使用されるプログラムの情報や、各種の処理で使用されるパラメーター（例えば、数値）の情報などを記憶する。
入力部１０５は、外部からの入力を受け付ける。入力部１０５は、例えば、ユーザーにより操作された操作入力を受け付けるキーボードやマウスなどを含んで構成される。また、入力部１０５は、例えば、外部の装置からの入力を受け付ける機能を含んで構成されてもよい。
出力部１０６は、外部への出力を行う。出力部１０６は、例えば、ユーザーに対して各種の情報を画像で表示する画面（例えば、液晶ディスプレイ）や、ユーザーに対して音声の情報を出力するスピーカーなどを含んで構成される。また、出力部１０６は、例えば、外部の装置へ情報を出力する機能を含んで構成されてもよい。

ロボット動作処理部１０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを用いて構成されており、各種の処理を行う。
位置決め部１２１は、校正用治具６２に対してハンド２１の位置決めを行う。
画像処理部１２２は、校正用治具６２の画像の処理を行う。
校正部１２３は、カメラ１２とハンド２１との校正を行う。

［本実施形態に係る校正用治具の一例］
図３は、本発明の一実施形態に係る校正用治具６２の一例を示す図である。
本実施形態に係る校正用治具６２は、キャリブレーションボード２０１を用いて構成されている。キャリブレーションボード２０１は、方形（正方形または長方形）の面を有する板状の形状を有している。
キャリブレーションボード２０１は、その一方の面に、互いに直交するそれぞれの方向に白色の正方形と黒色の正方形が交互に並んだパターン（チェッカーパターン）２１１を備える。白色の正方形と黒色の正方形は、同じ形状である。
なお、白色の部分と黒色の部分とは、例えば、正方形以外の形状であってもよく、また、互いに異なる形状であってもよい。
また、他の構成例として、白色と黒色の組み合わせ以外に、任意の異なる二色の組み合わせが用いられてもよい。

また、キャリブレーションボード２０１は、チェッカーパターン２１１における白い正方形の角と黒い正方形の角とが接する点（クロスポイント）のそれぞれにおいて、当該キャリブレーションボード２０１の内部（本実施形態では、前記した一方の面から見てチェッカーパターン２１１より内部であってチェッカーパターン２１１に接するところ）に、磁石（図３では、複数のうちの１個の磁石２１２に符号を付してある。）を備える。本実施形態では、クロスポイントがタッチアップポイントして用いられる。

本実施形態では、磁石２１２として、円形の面を持つ板状を有するネオジウム磁石が用いられている。磁石２１２は、その面がチェッカーパターン２１１に平行となるように、配置されている。本実施形態では、キャリブレーションボード２０１のチェッカーパターン２１１のクロスポイントの直下に磁石２１２が設けられており、クロスポイントと磁石２１２の面の中心とが一致するように配置されている。
なお、磁石２１２の形状は、例えば、方形（例えば、正方形や長方形など）の面を持つ板状、または、楕円の面を持つ板状などの形状であってもよい。
また、磁石２１２の種類は、ネオジウム磁石以外の種類の磁石が用いられてもよい。

図４（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る校正用治具６２の一例の一部の構成例を示す図（分解斜視図）である。図４（Ｂ）は、その断面図（分解していない状態におけるＰ−Ｐ矢視断面の図）である。

［本実施形態に係る校正用治具を用いた校正］
ロボット動作処理部１０１において、位置決め部１２１は、ロボット１１のハンド２１により把持用治具６３を把持した状態で、キャリブレーションボード２０１のチェッカーパターン２１１におけるタッチアップポイントの位置決めを行う。本実施形態では、位置決め部１２１は、インピーダンス制御を行うことにより、位置決めを行う。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るインピーダンス制御および磁力を用いた位置決めの一例を示す図である。なお、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）では、説明を分かりやすくするために、校正用治具６２について断面図を示してある。
本実施形態では、ハンド２１により把持する把持用治具６３として、円形の面を持つ棒状（つまり、円筒状）の部分の先端に磁石７１を備え、当該磁石７１の先端に樹脂からなる部品（樹脂部品７２）を備えた治具が用いられる。
本実施形態では、磁石７１として、円形の面を持つ板状を有するネオジウム磁石が用いられている。磁石７１の面がチェッカーパターン２１１に平行となるように、ハンド２１により把持用治具６３が把持される。ハンド２１により把持用治具６３が把持された状態において、把持用治具６３の磁石７１の先とキャリブレーションボード２０１の磁石２１２の上面側（本実施形態では、チェッカーパターン２１１の表面の側）とが磁力の引力（Ｎ極とＳ極との引力）により引き合う構成とされている。

なお、磁石７１の形状は、例えば、方形（例えば、正方形や長方形など）の面を持つ板状、または、楕円の面を持つ板状などの形状であってもよい。
また、磁石７１の種類は、ネオジウム磁石以外の種類の磁石が用いられてもよい。
また、樹脂部品７２の形状は、様々であってもよく、例えば、磁石７１の形状と同じであってもよく、または、異なってもよい。
また、樹脂部品７２の代わりに、他の非磁性の材料（素材）からなる部品が用いられてもよい。
また、把持用治具６３の棒状の部分の形状は、様々であってもよい。
また、校正用治具６２の磁石２１２と把持用治具６３の磁石７１とは、例えば、形状や、大きさや、種類（物質）などが、それぞれ、同じであってもよく、または、異なってもよい。

図５（Ａ）に示されるように、位置決め部１２１は、ロボット１１のハンド２１により把持用治具６３を把持して、ハンド２１の先端に磁石７１および樹脂部品７２の部分が存在するようにする。そして、位置決め部１２１は、把持用治具６３の樹脂部品７２の部分がキャリブレーションボード２０１の上面（本実施形態では、チェッカーパターン２１１の表面）に対して僅かに離隔するようにハンド２１の位置や姿勢を制御し、また、この状態で、力センサー３１により検出（検知）される力の値に基づいてインピーダンス制御を行うことにより、キャリブレーションボード２０１の磁石２１２の位置を探る。本実施形態では、位置決め部１２１は、ハンド２１（および把持用治具６３の棒状の部分）がキャリブレーションボード２０１の上面に対して垂直（または、略垂直）となるように、ハンド２１を制御する。また、位置決め部１２１は、把持用治具６３の樹脂部品７２の部分とキャリブレーションボード２０１の上面との離隔距離が一定（または、略一定）となるように、ハンド２１を制御する。この離隔距離としては、様々であってもよく、一例として、１ｍｍより小さい値が用いられてもよい。

図５（Ｂ）には、把持用治具６３の磁石７１および樹脂部品７２がキャリブレーションボード２０１の磁石２１２の上方の位置に位置決めされた状態を示してある。
図５（Ｃ）には、図５（Ｂ）に示される状態において、位置決め部１２１が、ハンド２１を制御して、把持用治具６３の樹脂部品７２の部分がキャリブレーションボード２０１の上面（本実施形態では、チェッカーパターン２１１の表面）に接する（タッチアップする）ようにした状態を示してある。
なお、本実施形態では、キャリブレーションボード２０１は、把持用治具６３の磁石７１とキャリブレーションボード２０１の磁石２１２との磁力によっては移動させられない程度に重さを有しており、または、移動させられないようにテーブル６１に固定されている。

ここで、インピーダンス制御の具体例を示す。
図３に示されるように、キャリブレーションボード２０１の面において、互いに直交する２つの軸であるx軸とy軸を定義する。なお、この面に垂直な方向にz軸を定義するが、本実施形態に係るロボットシステム１では、z軸についてはインピーダンス制御は行わない。
本実施形態に係るインピーダンス制御は、式（１）により表される。

式（１）において、ｘはｘ軸の値を表し、ｆ_ｘ（ｔ）は時刻ｔにおけるｘ軸に関する相互作用力を表し、Ｋ_ｘはｘ軸に関するスチフネス（本実施形態では、バネの力）の係数を表し、Ｄ_ｘはｘ軸に関する粘性の係数を表し、Ｍ_ｘはｘ軸に関する慣性の係数を表す。同様に、ｙはｙ軸の値を表し、ｆ_ｙ（ｔ）は時刻ｔにおけるｙ軸に関する相互作用力を表し、Ｋ_ｙはｙ軸に関するスチフネス（本実施形態では、バネの力）の係数を表し、Ｄ_ｙはｙ軸に関する粘性の係数を表し、Ｍ_ｙはｙ軸に関する慣性の係数を表す。

本実施形態に係るロボットシステム１では、ハンド２１に対するインピーダンス制御が行われる方向はｘ軸およびｙ軸の方向であり、これらの方向についてスチフネスの係数Ｋ_ｘ、Ｋ_ｙをゼロ（０）に設定する。これにより、ハンド２１により把持される把持用治具６３の磁石７１が、キャリブレーションボード２０１の磁石２１２に磁力で引かれても、後戻りあるいは抵抗することなく、キャリブレーションボード２０１の磁石２１２に倣って位置決めされる。つまり、ハンド２１により把持される把持用治具６３の磁石７１がクロスポイントに近付くと、２個の磁石７１、２１２がその磁力の強さにより互いに引き合い、クロスポイントにハンド２１の先端が引かれてクロスポイントの中心に自動的に位置決めされる。
ここで、他の例として、スチフネスの係数Ｋ_ｘ、Ｋ_ｙは、ゼロではなく、位置決めが達せられる程度に小さい値であってもよい。
また、粘性の係数Ｄ_ｘ、Ｄ_ｙは、例えば、磁石７１、２１２同士が引き合いやすくなる程度に小さな値に設定され、一例として、ゼロ（０）に設定されてもよい。

このように、本実施形態では、ロボット１１のハンド２１により、磁石７１が付された棒状の把持用治具６３を把持させ、キャリブレーションボード２０１の上面との離隔距離を保ったまま、インピーダンス制御を行う。この状態において、ハンド２１により把持された把持用治具６３の磁石７１と、キャリブレーションボード２０１に埋め込まれた磁石２１２とは、互いに引き合う磁極となっている。これにより、把持用治具６３の磁石７１が、キャリブレーションボード２０１の磁石２１２に引かれて、これらの磁石７１、２１２が最短距離で引き合うところで、摩擦により停止して動かなくなり、位置決め（タッチアップ）される。
また、把持用治具６３の磁石７１の先端には非磁性素材の部品（本実施形態では、樹脂部品７２）が設けられており、これにより、把持用治具６３の磁石７１とキャリブレーションボード２０１の磁石２１２との間の距離が適度に保たれるため、把持用治具６３によりタッチアップが行われた後に当該把持用治具６３が次に移動させられるときに、磁石７１、２１２同士の離脱を容易にすることができる。

図６は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１において行われる処理の手順の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）
まず、位置決め部１２１は、ハンド２１により把持用治具６３を把持した状態で、ハンド２１の先端の把持用治具６３を、キャリブレーションボード２０１の面から離隔したまま、キャリブレーションボード２０１のチェッカーパターン２１１のクロスポイントの近傍に移動させる。ここで、近傍としては、把持用治具６３の磁石７１とキャリブレーションボード２０１の磁石２１２とが互いに磁力で引き合う距離が用いられ、一例として、両方の磁石７１、２１２の面の直径が同じ（または、略同じ）である場合には、この直径程度の距離が用いられる。なお、両方の磁石７１、２１２の面の直径が異なる場合には、前記した近傍として、例えば、小さい方の直径程度の距離、または、大きい方の直径程度の距離が用いられてもよい。
次に、位置決め部１２１は、キャリブレーションボード２０１のチェッカーパターン２１１の面に対して平行な方向について、力センサー値受付部１０３により力センサー３１から受け付けられた力の値（力センサー値）に基づいてインピーダンス制御を行う。なお、本実施形態では、位置決め部１２１は、キャリブレーションボード２０１のチェッカーパターン２１１の面に対して垂直な方向については、インピーダンス制御を行わない。
次に、このようなインピーダンス制御が行われることにより、ロボット１１のハンド２１により把持された把持用治具６３の磁石７１とキャリブレーションボード２０１に埋め込まれた磁石２１２とが磁力で引き合い、互いの磁石７１、２１２の中心がほぼ一致するようにハンド２１が位置決めされる。
次に、ハンド２１が位置決めされた状態で、位置決め部１２１は、ハンド２１の先端をキャリブレーションボード２０１の面に向けて垂直方向に移動させ、これにより、把持用治具６３によりキャリブレーションボード２０１をタッチアップする。
このようにして、位置決め部１２１は、ロボット１１のマニピュレーターやハンド２１を制御するための座標系（本実施形態では、ロボット座標系という。）について、把持用治具６３によりクロスポイント（タッチアップポイント）を指したとき（タッチアップしたとき）における座標値（例えば、位置や姿勢の座標値）を取得する。

（ステップＳ２）
次に、画像処理部１２２は、画像情報受付部１０２によりカメラ１２から受け付けられた画像情報を取得する。そして、画像処理部１２２は、取得した画像情報を処理することにより、画像処理の座標系（本実施形態では、カメラ座標系という。）について、位置決め部１２１により位置決めを行ったクロスポイント（タッチアップポイント）の位置の座標値（例えば、画像における座標値）を取得する。
ここで、画像処理部１２２は、例えば、チェッカーパターン２１１の白と黒の輝度値の差に基づいて、クロスポイント（タッチアップポイント）の位置を探索して特定する。
なお、画像処理部１２２により処理する画像情報は、例えば、位置決め部１２１による位置決めのタイミングより後に撮像された画像情報が用いられてもよく、または、位置決め部１２１による位置決めのタイミングより前に撮像された画像情報が用いられてもよく、または、位置決め部１２１による位置決めのタイミングと同時（または、略同時）に撮像された画像情報が用いられてもよい。

（ステップＳ３）
次に、校正部１２３は、位置決め部１２１により取得されたロボット座標系における座標値と、画像処理部１２２により取得されたカメラ座標系における座標値とを対応させることで、校正の処理を行う。この校正の処理において、校正部１２３は、例えば、複数の異なるクロスポイント（タッチアップポイント）のそれぞれについて、ロボット座標系における座標値とカメラ座標系における座標値との対応付けを行ってもよい。また、校正部１２３は、例えば、複数の異なるクロスポイント（タッチアップポイント）のそれぞれについて行った座標値の対応付けについて、平滑化（例えば、所定の関数でのフィッティングによる近似式の導出）などを行ってもよい。また、校正部１２３は、例えば、複数の異なるクロスポイント（タッチアップポイント）のそれぞれについて行った座標値の対応付けに基づいて、隣接するクロスポイント（タッチアップポイント）の間の位置のように、クロスポイント（タッチアップポイント）が存在しない位置について、補間により座標値の対応付けを行ってもよい。

［本実施形態に係る校正用治具の他の一例および把持用治具の他の一例］
図７は、本発明の一実施形態に係る校正用治具６２Ａの他の一例および把持用治具６３Ａの他の一例を示す図である。なお、図７では、説明を分かりやすくするために、校正用治具６２Ａについて断面図を示してある。
校正用治具６２Ａは、キャリブレーションボード３０１を用いて構成されている。キャリブレーションボード３０１は、チェッカーパターン３１１と、それぞれのクロスポイントにおける磁石３１２を備える。ここで、キャリブレーションボード３０１と、チェッカーパターン３１１と、磁石３１２の構成については、図３に示される校正用治具６２の構成と同様である。
校正用治具６２Ａは、さらに、キャリブレーションボード３０１の上面（本実施形態では、チェッカーパターン３１１の表面）に、透明ボード３１３を備える。
ここで、透明ボード３１３は、例えば、キャリブレーションボード３０１と同じ形状の面を有する板状の形状を有している。透明ボード３１３の材質は、ガラス（例えば、ケイ酸塩ガラス）や樹脂（例えば、アクリルガラス、塩化ビニル）などの透明な材料（透過性のある材料）で構成されている。

把持用治具６３Ａとしては、棒状の部分の先端に磁石４０１を備えた治具が用いられる。
ここで、把持用治具６３Ａの構成は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示される把持用治具６３の構成と比べて、樹脂部品７２が備えられない点を除いて、同様である。
このように、透明ボード３１３が備えられた校正用治具６２Ａと、樹脂部品７２が備えられない把持用治具６３Ａとの組み合わせが用いられる場合においても、校正用治具６２Ａの磁石３１２と把持用治具６３Ａの磁石４０１との間の離隔距離を保つことができる。
なお、他の構成例として、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示される把持用治具６３と図７に示される校正用治具６２Ａの組み合わせが用いられてもよく、または、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示される校正用治具６２と図７に示される把持用治具６３Ａの組み合わせが用いられてもよい。

［本実施形態のまとめ］
以上のように、本実施形態に係るロボットシステム１では、ロボット用ビジョン（画像処理用のカメラ１２）の座標系（カメラ座標系）と、ロボット１１のマニピュレーターやハンド２１を制御する座標系（ロボット座標系）との対応付けを校正する、撮像部（本実施形態では、カメラ１２）とロボット１１との校正の作業において、校正用治具６２に対するロボット１１のハンド２１の位置決めを行う際に、人に起因する誤差を低減する（理想的には、なくす）ことができる。

本実施形態に係るロボットシステム１によると、例えば、従来ではキャリブレーションボードのタッチアップポイントに対する位置決めが困難であったのに対して、人（作業者）の習熟度に関わらず、タッチアップ作業を精度良く行うことが可能である。
本実施形態に係るロボットシステム１によると、例えば、タッチアップポイントに対する位置合わせが目視によらないため、読み取り誤差や、作業者によるばらつきを抑えることができ、機械的に位置を合わせ（位置決め）を行うことが可能である。

本実施形態に係るロボットシステム１によると、例えば、ハンド２１をタッチアップポイント間で移動させる動作や、タッチアップポイントに対するハンド２１の位置決めを行う動作を、装置（本実施形態では、例えば、制御部４１）により自動化することが可能である。
なお、このような自動化が行われる場合には、例えば、ハンド２１（例えば、ハンド２１の先端）の位置決めが完了したことを検出するジャイロまたはエンコーダーなどのセンサーがロボットシステム１（例えば、ロボット１１など）に備えられてもよい。

本実施形態に係るロボットシステム１によると、例えば、タッチアップポイントに磁石２１２を配置し、当該磁石２１２とハンド２１が把持した磁石７１（本実施形態では、把持用治具６３の磁石７１）とが引き合うことによって、ハンド２１とタッチアップポイントを位置合わせすることができる。
本実施形態に係るロボットシステム１によると、例えば、ハンド２１がタッチアップポイントを行き過ぎた場合においても、磁石７１、２１２の磁力（ここでは、引力）により引き戻されるフィードバックがかかり、最終的にはハンド２１をタッチアップポイントの上空に落ち着かせることができる。
以上のように、本実施形態に係るロボットシステム１によると、撮像部（本実施形態では、カメラ１２）とロボット１１との校正を精度良く行うことができる。

なお、校正用治具６２を用いた校正は、複数のクロスポイント（チェッカーパターン２１１の白と黒の接点であり、磁石２１２が設けられた点）のうちの１個または２個以上について行われればよく、適度な一例として、４点について行われる構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、テーブル６１の面の上に、校正用治具６２のボード（キャリブレーションボード２０１）の面が水平になるように置かれる場合が用いられるが、他の構成例として、校正用治具６２のボードの面が垂直あるいは斜めに置かれる構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、校正用治具６２として、キャリブレーションボード２０１を用いた治具が用いられるが、他の治具が用いられてもよく、例えば、検査対象の物体（検査物体）に磁石を貼り付けるなどして取り付け、当該検査物体における特徴点（タッチアップポイントに対応する点）の座標計測を行うことも可能であり、この場合、当該検査物体が校正用治具６２に相当すると捉えることができる。

ここで、図１０を参照して、本実施形態に係るロボットシステム１により得られる効果を具体的に説明する。
図１０は、比較例に係るタッチアップポイント１０１２に対する位置決めを示す図である。
図１０には、キャリブレーションボード１００１におけるチェッカーパターン１０１１のタッチアップポイント１０１２に対するハンド１０５１の位置決めを人が目視で行う場合を示してある。
この比較例のように人の目視では誤差が発生するが、本実施形態に係るロボットシステム１によると、このような誤差を低減する（理想的には、なくす）ことができる。

このように、図１０に示される比較例では、ハンド１０５１とタッチアップポイント１０１２とを目視で位置合わせするのに対して、本実施形態に係るロボットシステム１では、タッチアップポイントに対応する位置に磁石２１２を設けて、ハンド２１により把持される磁石７１（本実施形態では、ハンド２１により把持される把持用治具６３の磁石７１）により当該磁石２１２を探って、ハンド２１とタッチアップポイントとを位置合わせすることにより、撮像部（本実施形態では、カメラ１２）とロボット１１との校正の誤差を低減することができる。

［本実施形態の変形例に係るロボットシステムの概要］
＜第１の変形例＞
図８は、本発明の実施形態の第１の変形例に係るロボット６０１の概略的な構成を示す図である。
ロボット６０１は、格納部６１１と、胴体部分６１２〜６１４と、左側のマニピュレーター６２１、ハンド６３１および力センサー６４１と、右側のマニピュレーター６２２、ハンド６３２および力センサー６４２と、左側の車輪６５１と、右側の車輪６５２と、カメラ６６１と、制御部６７１を備える。

ロボット６０１は、それぞれ腕（アーム）を構成する２本のマニピュレーター６２１、６２２を備える双腕ロボットである。ロボット６０１は、カメラ６６１および制御部６７１と一体に構成されており、制御部６７１から入力された制御信号により動作が制御される。また、ロボット６０１は、自己の状態等を示す信号を、制御部６７１に出力してもよい。

格納部６１１の上面には、胴体部材６１２、胴体部材６１３、胴体部材６１４が順に上側に取り付けられており、最も上部の胴体部材６１４の左側に左腕を構成するマニピュレーター６２１が取り付けられており、当該胴体部材６１４の右側に右腕を構成するマニピュレーター６２２が取り付けられており、格納部６１１の底面の左側に車輪６５１が取り付けられており、格納部６１１の底面の右側に車輪６５２が取り付けられており、格納部６１１の上面にカメラ６６１が取り付けられている。
なお、ロボット６０１は、人手により外力を加えることで、または、装置により自動的に、左側の車輪６５１および右側の車輪６５２を回転させて、移動させることが可能である。
格納部６１１には、制御部６７１が格納されている。
マニピュレーター６２１、６２２は、それぞれ、例えば、垂直多関節ロボットの一種であり、ロボットアームとして機能する。それぞれのマニピュレーター６２１、６２２は、その先端にハンド６３１、６３２を備える。また、それぞれのハンド６３１、６３２に力センサー６４１、６４２を備える。

なお、図８の例では、カメラ６６１を格納部６１１の上面に備えたが、他の構成例として、カメラ６６１は、他の任意の場所に備えられてもよく、例えば、ロボット６０１における他の任意の場所に備えられてもよく、または、ロボット以外の場所として、床面、天井、壁面などに固定されて備えられてもよい。
また、カメラ６６１は、例えば、人手により外力を加えることで、または、装置により自動的に、撮像方向や撮像角度などを変化させることが可能な構成であってもよい。

制御部６７１は、左腕のマニピュレーター６２１（およびハンド６３１や力センサー６４１）と、右腕のマニピュレーター６２２（およびハンド６３２や力センサー６４２）を制御する。制御部６７１とそれぞれのマニピュレーター６２１、６３１とは、例えば、有線または無線の回線を介して、制御信号などを伝送することが可能に接続される。
なお、制御部６７１は、例えば、左腕のマニピュレーター６２１（およびハンド６３１や力センサー６４１）と、右腕のマニピュレーター６２２（およびハンド６３２や力センサー６４２）とを、同時に関連付けて制御してもよく、または、左腕のマニピュレーター６２１（およびハンド６３１や力センサー６４１）と、右腕のマニピュレーター６２２（およびハンド６３２や力センサー６４２）とを、それぞれ別個に制御してもよい。

ここで、図８に示されるロボット６０１が備える左腕のマニピュレーター６２１（およびハンド６３１や力センサー６４１）や右腕のマニピュレーター６２２（およびハンド６３２や力センサー６４２）は、図１に示されるロボット１１が備えるマニピュレーター（およびハンド２１や力センサー３１）に対応する。また、図８に示されるロボット６０１が備えるカメラ６６１は、図１に示されるカメラ１２に対応する。また、図８に示されるロボット６０１が備える制御部６７１は、図１に示されるロボット１１が備える制御部４１に対応する。

＜第２の変形例＞
図９は、本発明の実施形態の第２の変形例に係るロボットシステム７０１の概略的な構成を示す図である。
ロボットシステム７０１は、ロボット７１１と、カメラ７１２と、制御装置７１３と、カメラ７１２と制御装置７１３を接続して通信可能にする回線７１４と、ロボット７１１と制御装置７１３を接続して通信可能にする回線７１５を備える。ロボット７１１は、１本のマニピュレーター（アーム）を備える単腕のロボットであり、マニピュレーターの先端部に取り付けられたハンド（ロボットのハンド）７２１を備える。ハンド７２１に、力センサー７３１を備える。制御装置７１３は、図１に示される制御部４１と同様な機能を備える。
図９には、テーブル（作業机）６１の上に戴置（配置）された校正用治具６２と、ハンド７２１により把持される把持用治具６３を示してある。なお、テーブル６１、校正用治具６２および把持用治具６３は、図１に示されるものと同様であり、図１と同一の符号を用いてある。

ここで、図１に示されるロボットシステム１と比べて、図９に示されるロボットシステム７０１では、ロボット７１１と制御装置７１３（図１に示される制御部４１に対応するもの）とが別体で構成されている。制御装置７１３は、回線７１４を介してカメラ７１２との間で通信する機能や、回線７１５を介してロボット７１１との間で通信する機能を備える。

図９の例のように、ロボット７１１と制御装置７１３とが別体で構成されるロボットシステム７０１においても、これらが一体で構成されるロボットシステム（例えば、図１に示されるロボットシステム１や、図８に示されるロボット６０１を含むロボットシステム）と同様な効果を得ることができる。
なお、図８に示されるロボット６０１についても、他の構成例として、ロボット６０１の制御部６７１以外の部分と、制御部６７１とが別体で構成されてもよい。

［以上の実施形態に関する構成例］
一構成例として、第１磁石（図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）の例では、磁石７１であり、図７の例では、磁石４０１）を把持するハンド（図１の例では、ハンド２１であり、図８の例では、ハンド６３１〜６３２）と、力センサー（図１の例では、力センサー３１であり、図８の例では、力センサー６４１〜６４２）と、前記ハンドを動作させる制御部（図１の例では、制御部４１であり、図８の例では、制御部６７１）と、を含み、前記制御部は、校正用治具（図３の例では、校正用治具６２であり、図７の例では、校正用治具６２Ａ）の所定位置（図３の例では、クロスポイントの位置）に配置された第２磁石（図３の例では、磁石２１２であり、図７の例では、磁石３１２）と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部（図１の例では、カメラ１２であり、図８の例では、カメラ６６１）に前記所定位置を撮像させる、ロボット（図１の例では、ロボット１１であり、図８の例では、ロボット６０１）である。
なお、校正用治具は、例えば、撮像部とロボットとの校正を行うための治具であり、また、制御部は、例えば、ハンドの位置決めの結果と、所定位置を撮像した結果とに基づいて、校正を行う。

一構成例として、ロボットにおいて、前記制御部は、前記力センサーにより検出される値に基づいてインピーダンス制御を行い、前記第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることによって、前記ハンドを位置決めする。
一構成例として、ロボットにおいて、校正用治具は、チェッカーパターン（図３の例では、チェッカーパターン２１１であり、図７の例では、チェッカーパターン３１１）および所定位置に配置された第２磁石を有するボード（図３の例では、キャリブレーションボード２０１であり、図７の例では、キャリブレーションボード３０１）を用いた治具である。
一構成例として、ロボットにおいて、前記校正用治具は、さらに、透明ボード（図７の例では、透明ボード３１３）を表面に有する治具である。
一構成例として、ロボットにおいて、前記制御部は、先端に前記第１磁石を有する把持用治具（図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）の例では、把持用治具６３であり、図７の例では、把持用治具６３Ａ）を前記ハンドにより把持させた状態で、前記ハンドを位置決めする。
一構成例として、ロボットにおいて、前記把持用治具は、さらに、前記第１磁石の先端に非磁性の部品（図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）の例では、樹脂部品７２）を有する。

一構成例として、撮像部（図１の例では、カメラ１２であり、図８の例では、カメラ６６１であり、図９の例では、カメラ７１２）と、第１磁石を把持するハンド（図１の例では、ハンド２１であり、図８の例では、ハンド６３１〜６３２であり、図９の例では、ハンド７２１）と、力センサー（図１の例では、力センサー３１であり、図８の例では、力センサー６４１〜６４２であり、図９の例では、力センサー７３１）と、を備えるロボット（図１の例では、ロボット１１であり、図８の例では、ロボット６０１であり、図９の例では、ロボット７１１）と、前記ロボットを動作させる制御部（図１の例では、制御部４１であり、図８の例では、制御部６７１であり、図９の例では、制御装置７１３の機能）と、校正用治具と、を含み、前記制御部は、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、または、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となる前に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、ロボットシステム（図１の例では、ロボットシステム１であり、図８の例では、ロボット６０１を含むロボットシステムであり、図９の例では、ロボットシステム７０１）である。
一構成例として、撮像部が撮像した撮像画像を受け付ける画像受付部（図２の例では、画像情報受付部１０２の機能）と、第１磁石を把持するハンドと力センサーとを備えるロボットを動作させる処理部（図２の例では、ロボット動作処理部１０１の機能）と、を含み、前記処理部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、前記撮像部に前記所定位置を撮像させる、制御装置（図９の例では、制御装置７１３）である。
一構成例として、第１磁石を把持するハンドおよび力センサーを備えるロボットを動作させる制御方法であって、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることと、撮像部によって前記所定位置を撮像することと、を含む制御方法（例えば、図１や図８に示される制御部４１、６７１や図９に示される制御装置７１３により行われる制御の方法）である。

［以上の実施形態について］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

なお、以上に説明した装置など（例えば、制御部４１、６７１や制御装置７１３など）における任意の構成部（機能部）の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１、７０１…ロボットシステム、１１、６０１、７１１…ロボット、１２、６６１、７１２…カメラ、１３、７１４〜７１５…回線、２１、６３１〜６３２、７２１、１０５１…ハンド、３１、６４１〜６４２、７３１…力センサー、４１、６７１…制御部、６１…テーブル、６２、６２Ａ…校正用治具、６３、６３Ａ…把持用治具、１０１…ロボット動作処理部、１０２…画像情報受付部、１０３…力センサー値受付部、１０４…記憶部、１０５…入力部、１０６…出力部、１２１…位置決め部、１２２…画像処理部、１２３…校正部、２０１、３０１、１００１…キャリブレーションボード、２１１、３１１、１０１１…チェッカーパターン、７１、２１２、３１２、４０１…磁石、７２…樹脂部品、３１３…透明ボード、６１１…格納部、６１２〜６１４…胴体部分、６２１〜６２２…マニピュレーター、６５１〜６５２…車輪、７１３…制御装置、１０１２…タッチアップポイント

Claims (9)

1. 第１磁石を把持するハンドと、
   力センサーと、
   前記ハンドを動作させる制御部と、を含み、
   前記制御部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、撮像部に前記所定位置を撮像させる、
   ロボット。
2. 前記制御部は、前記力センサーにより検出される値に基づいてインピーダンス制御を行い、前記第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることによって、前記ハンドを位置決めする、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記校正用治具は、チェッカーパターンおよび前記所定位置に配置された前記第２磁石を有するボードを用いた治具である、
   請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のロボット。
4. 前記校正用治具は、さらに、透明ボードを表面に有する治具である、
   請求項３に記載のロボット。
5. 前記制御部は、先端に前記第１磁石を有する把持用治具を前記ハンドにより把持させた状態で、前記ハンドを位置決めする、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記把持用治具は、さらに、前記第１磁石の先端に非磁性の部品を有する、
   請求項５に記載のロボット。
7. 撮像部と、
   第１磁石を把持するハンドと、力センサーと、を備えるロボットと、
   前記ロボットを動作させる制御部と、
   校正用治具と、を含み、
   前記制御部は、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、または、前記校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となる前に前記所定位置を前記撮像部に撮像させる、
   ロボットシステム。
8. 撮像部が撮像した撮像画像を受け付ける画像受付部と、
   第１磁石を把持するハンドと力センサーとを備えるロボットを動作させる処理部と、を含み、
   前記処理部は、校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とが所定の位置関係となった後に、前記撮像部に前記所定位置を撮像させる、
   制御装置。
9. 第１磁石を把持するハンドおよび力センサーを備えるロボットを動作させる制御方法であって、
   校正用治具の所定位置に配置された第２磁石と前記第１磁石とを所定の位置関係とすることと、
   撮像部によって前記所定位置を撮像することと、
   を含む制御方法。