JP2017100240A - 制御装置、ロボットおよびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
前記撮像部と、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーとのいずれか一方が前記ロボットに対して設けられ、前記ロボットアームの姿勢を変化させることにより、前記撮像部と、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーのそれぞれとの間の距離を変化させることが可能であり、
前記撮像部で前記第1基準マーカーを撮像した第1画像と、前記撮像部で前記第1基準マーカーとは異なる位置に配置された前記第2基準マーカーを撮像した第2画像と、前記撮像部で前記第1基準マーカーおよび前記第2基準マーカーとは異なる位置に配置された前記第3基準マーカーを撮像した第3画像と、に基づいて、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーを通る平面と平行な基準面の姿勢を求めることを特徴とする。
前記撮像部に、前記第1画像における前記第1基準マーカーの大きさと、前記第2画像における前記第2基準マーカーの大きさと、前記第3画像における前記第3基準マーカーの大きさとが等しくなるように、前記第1画像、前記第2画像および前記第3画像を撮像させることが好ましい。
前記第1画像における前記第1基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第1間隔と、前記第2画像における前記第2基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第2間隔と、前記第3画像における前記第3基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第3間隔とに基づいて、前記姿勢を求めることが好ましい。
前記撮像部に、前記第1画像における前記第1間隔と、前記第2画像における前記第2間隔と、前記第3画像における前記第3間隔とが等しくなるように、前記第1画像、前記第2画像および前記第3画像を撮像させることが好ましい。
これにより、基準面の原点を特定することで、作業者が基準面の位置を把握し易くなる。
前記第1基準マーカーと前記第2基準マーカーとを通る第1直線と、前記第3基準マーカーと前記第4基準マーカーとを通る第2直線とが交差するように配置されている場合、
前記撮像部に、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカー、前記第3基準マーカーおよび前記第4基準マーカーをそれぞれ撮像させ、
前記第1基準マーカーを撮像した際のロボット座標系における前記第1基準マーカーの座標と、前記第2基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第2基準マーカーの座標と、前記第3基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第3基準マーカーの座標と、前記第4基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第4基準マーカーの座標とから前記第1直線および前記第2直線を求め、求めた前記第1直線および前記第2直線に基づいて、前記ロボット座標系における前記基準面の原点を求めることが好ましい。
これにより、基準面の原点を容易に求めることができる。
このようなロボットによれば、各種作業を的確に行うことができる。
≪ロボットシステム≫
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムを示す概略斜視図である。図2は、図1に示すロボットの概略図である。図3は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。
<ロボット>
図1および図2に示すロボット1は、対象物の把持、搬送および組立て等の作業を行うことができる。
ロボットアーム10は、第1アーム11(アーム)と、第2アーム12(アーム)と、第3アーム13(アーム)と、第4アーム14(アーム)と、第5アーム15(アーム)と、第6アーム16(アーム)とを有する。第1アーム11は、基台101に接続されており、第1アーム11と第2アーム12と第3アーム13と第4アーム14と第5アーム15と第6アーム16とは、基端側から先端側に向ってこの順に連結されている。
図1および図2に示す固定カメラ2は、対象物等を撮像する機能を有する。
図1および図2に示すモバイルカメラ3は、対象物等を撮像する機能を有する。
図1に示す制御装置5は、ロボット1、固定カメラ2およびモバイルカメラ3の各部を制御する。この制御装置5は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やROM(read only memory)およびRAM(Random Access Memory)が内蔵されたパーソナルコンピューター(PC)等で構成することができる。
以上、ロボットシステム100の基本的な構成について簡単に説明した。
図4は、図1に示すロボットシステムを用いた撮像部の校正方法を示すフローチャートである。図5は、図4に示す撮像部の校正で使用する校正用部材の平面図である。図6は、図4に示す固定カメラの校正を説明するためのロボットの概略図である。図7は、図4に示す固定カメラの校正を説明するためのフローチャートである。図8は、図7に示す基準面を特定する処理を説明するためのフローチャートである。図9は、図8に示す基準面を特定する処理における第1マーカーと第nマーカーとの比較を説明するための図である。図10は、図4に示すモバイルカメラの校正を説明するためのフローチャートである。図11は、図10に示すモバイルカメラの校正を説明するためのロボットの概略図である。図12は、図10に示す基準面を特定する処理を説明するためのフローチャートである。図13は、図10に示すオフセット成分を求める処理を説明するためのフローチャートである。図14は、図13に示すオフセット成分Δu、Δv、Δwを求める処理を説明するための図である。図15、図16、図17、図18および図19は、それぞれ、図13に示すオフセット成分Δx、Δyを求める処理を説明するための図である。図20は、図13に示すオフセット成分Δx、Δyを求める処理を説明するための座標図である。図21は、図13に示すオフセット成分Δzを求める処理を説明するため図である。
図4に示すように、作業者による撮像部の校正の開始の指示がなされると、制御装置5は、まず、固定カメラ2の校正(ステップS1)を開始する。
以下、基準面を特定する処理(ステップS11)を、図8に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
以上にて、図7に示す基準面を特定する処理(ステップS11)が終了する。
次に、図7に示すように、固定カメラの画像座標系とロボット座標系との関係を求める処理(ステップS12)を行う。
以上にて、図4に示す固定カメラの校正(ステップS1)が終了する。
次に、制御装置5は、図4に示すモバイルカメラ3の校正(ステップS2)を開始する。
まず、図11に示すように、基準面を特定する処理(ステップS21)を行う前に、予め、ハンド102で把持していた校正用部材70を作業台61の作業面611上に載置しておく。その後、基準面を特定する処理(ステップS21)を行う。
次に、オフセット成分を求める処理(ステップS22)を、図13に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
以上にて、図10に示すオフセットを求める処理(ステップS22)が終了する。
次に、図10に示すように、作業面を特定する処理(ステップS23)を行う。作業面を特定する処理(ステップS23)は、ロボット座標系における作業面611の位置および姿勢、すなわち、作業面611の成分xr、yr、zr、ur、vr、wrを求める処理である。
次に、図10に示すように、ロボット1にマーカーの位置および姿勢を教示する処理(ステップS24)を行う。
次に、図10に示すように、モバイルカメラの画像座標系とロボット座標系との関係を求める処理(ステップS25)を行う。
以上により、図4に示す撮像部の校正が終了する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態では、図8に示すステップS114において、固定カメラ2で撮像した第2マーカー77の画像を「第1画像」として記憶部54に記憶し、かつ、第1画像を撮像した際のロボット座標系における軸座標O6の座標を記憶部54に記憶する。
本実施形態では、図12に示すステップS214において、モバイルカメラ3で撮像した第1マーカー76の画像を「第1画像」として記憶部54に記憶し、かつ、第1画像を撮像した際のロボット座標系における軸座標O6の座標を記憶部54に記憶する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
Claims (13)
- ロボットアームを有するロボットと、第1基準マーカー、第2基準マーカーおよび第3基準マーカーを撮像することが可能な撮像部とをそれぞれ制御することが可能な制御装置であって、
前記撮像部と、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーとのいずれか一方が前記ロボットに対して設けられ、前記ロボットアームの姿勢を変化させることにより、前記撮像部と、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーのそれぞれとの間の距離を変化させることが可能であり、
前記撮像部で前記第1基準マーカーを撮像した第1画像と、前記撮像部で前記第1基準マーカーとは異なる位置に配置された前記第2基準マーカーを撮像した第2画像と、前記撮像部で前記第1基準マーカーおよび前記第2基準マーカーとは異なる位置に配置された前記第3基準マーカーを撮像した第3画像と、に基づいて、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーを通る平面と平行な基準面の姿勢を求めることを特徴とする制御装置。 - 前記第1画像を撮像した際のロボット座標系における前記ロボットの任意の部位の座標と、前記第2画像を撮像した際の前記ロボット座標系における前記部位の座標と、前記第3画像を撮像した際の前記ロボット座標系における前記部位の座標と、に基づいて前記姿勢を求める請求項1に記載の制御装置。
- 前記第1画像における前記第1基準マーカーの大きさと、前記第2画像における前記第2基準マーカーの大きさと、前記第3画像における前記第3基準マーカーの大きさとに基づいて、前記姿勢を求める請求項1または2に記載の制御装置。
- 前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーのそれぞれの大きさが、互いに等しい場合、
前記撮像部に、前記第1画像における前記第1基準マーカーの大きさと、前記第2画像における前記第2基準マーカーの大きさと、前記第3画像における前記第3基準マーカーの大きさとが等しくなるように、前記第1画像、前記第2画像および前記第3画像を撮像させる請求項3に記載の制御装置。 - 前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカーおよび前記第3基準マーカーが、それぞれ、所定の間隔で配置された複数のマーカーを有する構成であり、
前記第1画像における前記第1基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第1間隔と、前記第2画像における前記第2基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第2間隔と、前記第3画像における前記第3基準マーカーが有する前記複数のマーカー同士の第3間隔とに基づいて、前記姿勢を求める請求項1または2に記載の制御装置。 - 前記第1基準マーカーの前記第1間隔と、前記第2基準マーカーの前記第2間隔と、前記第3基準マーカーの前記第3間隔とが、等しい場合、
前記撮像部に、前記第1画像における前記第1間隔と、前記第2画像における前記第2間隔と、前記第3画像における前記第3間隔とが等しくなるように、前記第1画像、前記第2画像および前記第3画像を撮像させる請求項5に記載の制御装置。 - 前記基準面は、前記撮像部の光軸に対して直交している請求項1ないし6のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記第1画像に基づいて求めた前記第1基準マーカーと前記撮像部の撮像基準点との間の第1距離と、前記第2画像に基づいて求めた前記第2基準マーカーと前記撮像基準点との間の第2距離と、前記第3画像に基づいて求めた前記第3基準マーカーと前記撮像基準点との間の第3距離とに基づいて前記姿勢を求める請求項1ないし7のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記第1距離、前記第2距離および前記第3距離は、等しい請求項8に記載の制御装置。
- 前記基準面の原点を求める請求項1ないし9のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記撮像部は、第4基準マーカーを撮像することが可能であり、
前記第1基準マーカーと前記第2基準マーカーとを通る第1直線と、前記第3基準マーカーと前記第4基準マーカーとを通る第2直線とが交差するように配置されている場合、
前記撮像部に、前記第1基準マーカー、前記第2基準マーカー、前記第3基準マーカーおよび前記第4基準マーカーをそれぞれ撮像させ、
前記第1基準マーカーを撮像した際のロボット座標系における前記第1基準マーカーの座標と、前記第2基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第2基準マーカーの座標と、前記第3基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第3基準マーカーの座標と、前記第4基準マーカーを撮像した際の前記ロボット座標系における前記第4基準マーカーの座標とから前記第1直線および前記第2直線を求め、求めた前記第1直線および前記第2直線に基づいて、前記ロボット座標系における前記基準面の原点を求める請求項10に記載の制御装置。 - 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の制御装置によって制御されることを特徴とするロボット。
- 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の制御装置と、当該制御装置によって制御されるロボットと、撮像する機能を有する撮像部とを備えることを特徴とするロボットシステム。
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