JP3156230B2 - 位置情報信頼度の設定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特徴点検出誤差低感度
化技術に関し、特に、センシング対象の形状の位置座標
に応じて移動するロボットの位置情報信頼度の設定法に
適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、作業対象物にロボットのアーム等
を移動させるトラッキングなどの作業を行わせる場合
に、前記ロボットに前記作業対象物の形状を検出するセ
ンサを取り付け、前記センサにより検出された作業対象
物の形状を前記ロボットのアームのトラッキング経路と
して用いるセンサフィードバックによる軌道追従技術が
提案されている。

【０００３】前記の様に作業対象物の形状を検出した場
合、一般に前記作業対象物の形状は作業座標系における
作業対象物の複数の特徴点の点列で表されるが、なんら
かの不具合の存在により、検出した前記点列の特徴点位
置座標に誤差が生じるケースが多く存在する。この様
に、特徴点位置座標を検出した際の誤差である特徴点検
出誤差の原因となる不具合が存在する場合には、その不
具合を取り除いて改善する必要がある。

【０００４】一般の各種システムにおいて、前記システ
ムに不具合が存在する場合には、まず前記システムに存
在する不具合箇所を同定し、さらに前記不具合箇所の改
善を行うというシステム改善の手法が実施されている。

【０００５】ところが多くのシステムにおいては、なん
らかの不具合が存在することが明かとなったときに、前
記システムに存在する不具合箇所が同定できない場合
や、あるいは前記不具合箇所が同定できたとしても当該
システムの構成上、不具合箇所の改善が不可能な場合が
ある。

【０００６】前記の様に不具合箇所の改善が不可能な場
合には、不具合箇所を経由して得られる情報が誤差を持
つものとして、当該システム全体への影響を特定の手法
を用いて低感度化するといった方法が講じられる。

【０００７】既存のシステムの不具合箇所からの情報の
低感度化方法としては、回転機械系における減衰特性の
向上や固有振動数のアップといった方法がある（ダイナ
ミクスハンドブック、日本機械学会）。この方法は、回
転機械系の振動モードを解析し、その振動の減衰特性や
固有振動数を調べた後、不具合箇所を防止する様に、前
記減衰特性や固有振動数を変更するものである。

【０００８】またさらに広く、制御理論においては最大
特異値解析による、感度低減化手法が存在する（システ
ム制御理論、前田、杉江、朝倉書店）。この手法では、
制御対象をモデリングして状態方程式で記述した後、そ
の状態方程式を解いて特異値を求め、不具合を防止する
様に特異値を変更するものである。

【０００９】センシングデータに信頼度を設定すること
でシステム低感度化を行う手法は、「経路算出方法」
（特願平５−１７３２４）があり、ここで設定される信
頼度は反射レベルや反射されたスリット幅など、センサ
から得られる情報のみによって生成されるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。

【００１１】すなわち、前記の回転機械系における減衰
特性や固有振動数を変更する方法では、回転機械系の振
動モードの解析を行う為、振動モードの解析を行うこと
のできる回転機械系にしか適用できないという問題があ
った。

【００１２】また、前記の最大特異値解析による感度低
減化手法では、状態方程式を解いて特異値を求める為、
制御対象のモデリングが達成され、状態方程式表現で記
述されたものにしか適用できないという問題があった。

【００１３】また、前記の経路算出方法では、設定され
る信頼度は反射レベルや反射されたスリット幅などのセ
ンサから得られる情報のみによって生成される為、セン
サを備えたロボットの扱う、観測点の座標値のようなセ
ンシングデータと関節角度データとの復号データに対し
てはそのままでは適用できないという問題があった。

【００１４】ここにおいて本発明は、前記従来技術の課
題に鑑み、モデリングによるシステムの状態方程式表現
の必要がなく、またセンサ情報のみからは得ることので
きない誤差要因を考慮に入れ、ロボット特定部位の運動
情報の関数として位置情報の信頼度を設定し、特徴点検
出誤差の低感度化を達成せんとするものである。

【００１５】本発明の目的は、複数の特徴点で検出され
た位置情報の特徴点検出誤差を低感度化することが可能
な技術を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、特徴点検出誤差の値
に応じて低感度化の度合いを変化させることが可能な技
術を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、許容誤差の値に応じ
て特徴点検出誤差の低感度化の度合いを変化させること
が可能な技術を提供することにある。

【００１８】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかに
なるであろう。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２０】（１）センシング対象の形状の特徴を示す
特徴点を検出するセンサを備えたロボットによって検出
された複数の特徴点の位置情報の信頼度を設定する位置
情報信頼度の設定法であって、前記ロボットのセンサに
より検出されたセンシング対象の複数の特徴点のセンサ
情報と、前記ロボットの複数の部位の関節角度情報によ
って前記センシング対象の特徴点位置座標を求め、前記
センシング対象の特徴点位置座標と、前記センシング対
象の特徴点の真の位置座標との差分により特徴点検出誤
差を求め、前記特徴点検出誤差と前記ロボットの特定部
位における複数種類の運動情報との相関分析を行って前
記特徴点検出誤差と強い相関を持つ運動情報を求め、前
記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関関係に応じて当
該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信頼度を設定する
ものである。

【００２１】（２）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、当該特徴点検出誤差の運動情報を
持つ特徴点の位置情報に対して当該特徴点検出誤差の分
散の逆数を信頼度として設定するものである。

【００２２】（３）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、許容誤差以下の特徴点検出誤差の
運動情報を持つ特徴点の位置情報に対して特定数値を信
頼度として設定し、前記許容誤差を超える特徴点検出誤
差の運動情報を持つ特徴点の位置情報に対して前記特定
数値より低い数値を信頼度として設定するものである。

【００２３】（４）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、当該運動情報を持つ特徴点の位置
情報に対して当該特徴点検出誤差が許容誤差を超えない
確率を信頼度として設定するものである。

【００２４】

【作用】上述した手段の項に記載された位置情報信頼度
の設定法の作用を簡単に説明すれば以下のとおりであ
る。

【００２５】（１）複数の部位から成るロボットの先端
部に備えられたセンサによって、センシング対象の形状
の複数の特徴点のセンシングデータを検出し、前記ロボ
ットを構成する各部位を接続している関節の角度を変更
して、前記ロボットの先端部を前記センシング対象の複
数の特徴点上に移動させる。

【００２６】次に、前記ロボットの関節角度情報から前
記センシング対象の特徴点位置座標を計算し、前記の計
算されたセンシング対象の特徴点位置座標と、前記セン
シング対象の特徴点の真の位置座標との差分により特徴
点検出誤差を求める。

【００２７】また、前記ロボットの関節角度情報から、
前記ロボットの先端部が移動したときの各部位の速度ま
たは加速度等の複数種類の運動情報を求め、前記特徴点
検出誤差と前記ロボットの特定部位における複数種類の
運動情報との相関分析を行って、前記特徴点検出誤差と
強い相関を持つ運動情報を求める。

【００２８】前記の求められた特徴点検出誤差と前記運
動情報の相関関係に応じて、前記特徴点検出誤差が小さ
い運動情報を持つ特徴点の位置情報に高い信頼度を設定
し、前記特徴点検出誤差が大きい運動情報を持つ特徴点
の位置情報に低い信頼度を設定する。

【００２９】以上の様に、特徴点検出誤差と運動情報の
相関関係に応じて位置情報の信頼度を設定するので、複
数の特徴点で検出された位置情報の特徴点検出誤差を低
感度化することが可能である。

【００３０】（２）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、前記運動情報に対して当該特徴点
検出誤差の分散の逆数を求める。

【００３１】次に、前記運動情報に対応する特徴点検出
誤差分散の逆数の値を、前記運動情報に対応する位置情
報の信頼度の値として、最小二乗法によって前記運動情
報を変数とする関数に近似した後、当該運動情報を持つ
特徴点の位置情報の信頼度を前記関数から求め、各特徴
点の位置情報の信頼度として使用する。

【００３２】以上の様に、位置情報の信頼度として特徴
点検出誤差分散の逆数を全ての特徴点の位置情報に設定
するので、当該特徴点の特徴点検出誤差の値に応じて低
感度化の度合いを変化させることが可能である。

【００３３】（３）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、前記特徴点検出誤差として許容さ
れる値である許容誤差を設定する。

【００３４】次に、前記許容誤差以下の特徴点検出誤差
の運動情報を持つ特徴点の位置情報に対して特定数値を
信頼度として設定する。

【００３５】また、前記許容誤差を超える特徴点検出誤
差の運動情報を持つ特徴点の位置情報に対して前記特定
数値より低い数値を信頼度として設定する。

【００３６】以上の様に、許容誤差を超える運動情報を
持つ特徴点の位置情報の信頼度を低く設定するので、許
容誤差の値に応じて特徴点検出誤差の低感度化の度合い
を変化させることが可能である。

【００３７】（４）前記（１）の位置情報信頼度の設定
法において、前記特徴点検出誤差と前記運動情報の相関
関係に応じて当該運動情報を持つ特徴点の位置情報に信
頼度を設定する際に、前記特徴点検出誤差として許容さ
れる値である許容誤差を設定し、前記運動情報に対して
当該特徴点検出誤差が前記許容誤差を超えない確率を求
める。

【００３８】次に、前記運動情報に対応する特徴点検出
誤差が前記許容誤差を超えない確率の値を、前記運動情
報に対応する位置情報の信頼度の値として、最小二乗法
によって前記運動情報を変数とする関数に近似した後、
当該運動情報を持つ特徴点の位置情報の信頼度を前記関
数から求め、各特徴点の位置情報の信頼度として使用す
る。

【００３９】以上の様に、位置情報の信頼度として許容
誤差を超えない確率を全ての特徴点の位置情報に設定す
るので、許容誤差及び当該特徴点の特徴点検出誤差の値
に応じて低感度化の度合いを変化させることが可能であ
る。

【００４０】

【実施例】以下、本発明について、実施例とともに図面
を参照して詳細に説明する。

【００４１】（実施例１）以下に、本発明の位置情報信
頼度の設定法において、特徴点検出誤差に対応する運動
情報を持つ位置情報の信頼度として、特徴点検出誤差の
分散の逆数を設定する実施例１の位置情報信頼度の設定
法について説明する。

【００４２】図１は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法の処理手順を示すフローチャートである。

【００４３】図２は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法を実施するロボットアームの各関節の自由度およびセ
ンサの取り付け位置を示す模式図である。図２におい
て、Ａはセンサであるレーザレンジファインダ、Ｂは６
自由度を有するロボットアームであるマニピュレータ、
１〜６はマニピュレータＢの関節である。

【００４４】図２に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法を実施するマニピュレータＢには、センシン
グ対象の特徴点を検出するセンサであるレーザレンジフ
ァインダと、マニピュレータＢの先端部である手先を所
定の位置座標に移動する６自由度の関節１〜６が備えら
れている。

【００４５】図３は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法を実施するロボットシステムの制御系構成図である。
図３において、７はアクチュエータ、８はエンコーダ、
９はサーボアンプ、１０はアップダウンカウンタ、１１
はセンサ用コントローラ、１２はロボットコントローラ
用ＣＰＵ、１３はキネマティクス計算用ＣＰＵ、１４は
コンピュータ、１５は手先位置、手先姿勢、関節角度、
特徴点センシングデータなどのデータファイルである。

【００４６】図３に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法を実施するロボットシステムは、マニピュレ
ータＢのロボットコントローラと、レーザレンジファイ
ンダＡを制御するセンサコントローラ１１と、マニピュ
レータＢのアクチュエータ及びエンコーダ８からの信号
を計数するアップダウンカウンタ１０と、マニピュレー
タＢの関節角度情報から手先位置及び手先姿勢を計算す
るキネマティクス計算用ＣＰＵ１３と、センサコントロ
ーラ１１とキネマティクス計算用ＣＰＵ１３からデータ
を受け取ってデータファイル１５に格納するコンピュー
タ１４を備えている。

【００４７】また、本実施例の位置情報信頼度の設定法
を実施するロボットシステムのロボットコントローラ
は、マニピュレータＢを制御するロボットコントローラ
用ＣＰＵ１２と、マニピュレータＢへの制御信号を増幅
するサーボアンプ９と、マニピュレータＢを備えてい
る。

【００４８】以下に、本実施例の位置情報信頼度の設定
法において、特徴点検出誤差分散の逆数を位置情報の信
頼度として設定する処理手順について説明する。

【００４９】図４は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法においてセンシング対象となる作業対象物を示す図で
ある。図４において、Ｃは作業対象物、Ｄはセンシング
対象ライン、Ｅはロボット基準点の経路である。

【００５０】図４に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法において、センシング対象となる作業対象物
Ｃのセンシング対象ラインＤは直線であり、ロボットの
特定部位に設定されたロボット基準点は、センシング対
象ラインＤから１０ｍｍ離れたロボット基準点の経路Ｅ
を移動する。ロボット基準点であるロボットの手先が直
線動作中に正弦波状の外乱を受けた場合には、図４に示
す様に、ロボット基準点の経路Ｅには誤差が生じる。ま
た、ロボット基準点の経路Ｅの進行方向は、座標軸のＸ
軸の正方向になる様に設定されている。

【００５１】図１に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法では、作業対象物Ｃ上の直線であるセンシン
グ対象ラインＤに対してほぼ並行な直線運動を基準動作
としてロボットコントローラに記憶する（ステップ
１）。

【００５２】次に、ロボットを動作させて、前記基準動
作中のセンサにおける作業対象物Ｃ上のセンシング対象
ラインＤのセンサ情報であるセンシングデータ、および
ロボットの関節角度情報である関節角度データを獲得す
る（ステップ２）。

【００５３】前記センシングデータ及び関節角度データ
用いて、センシング対象ラインＤの特徴点位置座標を以
下の数式によって計算し、前記特徴点位置座標を最小二
乗法を用いて一次直線で近似して、コンピュータ１４に
記憶する（ステップ３）。

【００５４】

【数１】

【００５５】次に、前記基準動作である直線運動の進行
方向に対してほぼ垂直な方向に、正弦波状の周期的な外
乱をコンピュータ１４から入力し、前記正弦波状の外乱
入力時の前記基準動作中のセンシングデータ、および関
節角度データを獲得する（ステップ４）。

【００５６】前記正弦波状の外乱入力時の基準動作中の
センシングデータ及び関節角度データを用いて、センシ
ング対象ラインＤの特徴点位置座標を数１によって計算
し、コンピュータ１４に記憶する（ステップ５）。

【００５７】ステップ３で求めた外乱のない特徴点位置
座標と、ステップ５で求めた外乱のある特徴点位置座標
との差分を計算することにより特徴点検出誤差を求める
（ステップ６）。

【００５８】さらに、ステップ５で求めた複数の特徴点
についてロボット特定部位の各種運動情報（速度、加速
度など）を求める（ステップ７）。

【００５９】ここで、ステップ６で求めた特徴点検出誤
差の絶対値とステップ７で求めたロボット基準点の速度
の絶対値、加速度の絶対値との相関図を作成し、特徴点
検出誤差と相関の強い（比例関係の強い）運動情報を求
める（ステップ８）。

【００６０】図５は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法のロボット基準点の速度の絶対値に対する特徴点検出
誤差の絶対値を示す図である。図５において、横軸はロ
ボット基準点の速度の絶対値、縦軸は図４に示すＹ軸方
向の特徴点検出誤差の絶対値である。

【００６１】図６は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法のロボット基準点の加速度の絶対値に対する特徴点検
出誤差の絶対値を示す図である。図６において、横軸は
ロボット基準点の加速度の絶対値、縦軸は図４に示すＹ
軸方向の特徴点検出誤差の絶対値である。

【００６２】図５及び図６に示す様に、本実施例の位置
情報信頼度の設定法のロボット基準点の速度及び加速度
の絶対値に対するＹ軸方向の特徴点検出誤差の絶対値で
は、ロボット基準点の加速度の絶対値に対するＹ軸方向
の特徴点検出誤差の絶対値は、ロボット基準点の速度の
絶対値に対する特徴点検出誤差の絶対値よりも右上がり
の傾向が著しく、ロボット基準点の加速度の絶対値はロ
ボット基準点の速度の絶対値よりも特徴点検出誤差の絶
対値と相関が強い。

【００６３】前記特徴点検出誤差の絶対値と相関の強い
運動情報であるロボット基準点の加速度の絶対値につい
て、微小区間ごとの特徴点検出誤差の分散である特徴点
検出誤差分散を次式により求める（ステップ９）。

【００６４】

【数２】

【００６５】数２において、Ｖkは微小区間kの特徴点検
出誤差分散、Ｍkは微小区間kの特徴点の数、ｅjは特徴
点jの特徴点検出誤差である。

【００６６】次に、前記特徴点検出誤差分散の逆数を求
め（ステップ１０）、前記ロボット基準点の加速度の絶
対値を横軸に、前記ロボット基準点の加速度の絶対値に
対する前記特徴点検出誤差分散の逆数を、前記ロボット
基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信頼度とし
て縦軸にプロットする（ステップ１１）。

【００６７】前記ロボット基準点の加速度の絶対値に対
する位置情報の信頼度について、最小二乗法を用いて近
似関数を求め、前記の求められた近似関数を、前記ロボ
ット基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信頼度
関数とする（ステップ１２）。

【００６８】図７は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法において、特徴点検出誤差分散の逆数によって設定し
た、ロボット基準点の加速度の絶対値に対する位置情報
の信頼度を示す図である。図７において、横軸はロボッ
ト基準点の加速度の絶対値、縦軸は位置情報の信頼度で
ある。

【００６９】図７に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法では、前記ロボット基準点の加速度の絶対値
に対する前記特徴点検出誤差分散の逆数を、前記ロボッ
ト基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信頼度と
し、最小二乗法により２次関数に近似された信頼度関数
を求めている。

【００７０】以下に、本実施例の位置情報信頼度の設定
法によって設定された特徴点検出誤差の分散の逆数を位
置情報の信頼度とした信頼度関数によるロボット基準点
の経路の生成について説明する。

【００７１】前記特徴点検出誤差の分散の逆数を位置情
報の信頼度とした信頼度関数を用いる逐次経路生成を以
下の様に行う（この手法は野中他による経路関数逐次生
成方法：特願平４−１２４９９５、の方式に従った）。

【００７２】数３は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法における、ロボット基準点の経路を示す式である。

【００７３】

【数３】

【００７４】数３において、ＰＴiは区間ｘi〜ｘi+1に
おけるロボット基準点の経路、ａi、ｂi、ｃiは最小二
乗法により決定される係数である。

【００７５】数３に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法におけるロボット基準点の経路は２次関数に
より近似される。

【００７６】数４は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法を用いて、ロボット基準点の経路を近似する重み付き
最小二乗法の式である。

【００７７】

【数４】

【００７８】数４において、Ｎは最小二乗法の計算で使
用する特徴点位置座標の先読み点数、ＰiまたはＰjは特
徴点iまたは特徴点jにおける位置座標、ｒiまたはｒjは
特徴点iまたは特徴点jにおける位置情報の信頼度であ
る。

【００７９】数４に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法を用いたロボット基準点の経路を示す２次関
数の重み付き最小二乗法による近似では、各特徴点位置
座標ｘiにおけるロボット基準点の経路ＰＴiとその一階
微分が連続であることを条件としており、また、先読み
点数Ｎの特徴点位置座標を用い、最小二乗法によってロ
ボット基準点の経路ＰＴiを２次関数に近似する際に位
置情報の信頼度ｒiを乗じている。

【００８０】図８は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法を用いたロボット基準点の経路生成において、特徴点
位置座標の先読み点数に対する生成経路と真の経路との
誤差の二乗和を示す図である。図８において、横軸は特
徴点位置座標の先読み点数、縦軸は生成された経路と真
の経路（直線）と一定間隔ごとの誤差の二乗和を示して
おり、Ｅnrは位置情報に信頼度を設定しない場合（全て
の位置情報の信頼度を「１」とした場合）の経路の誤差
の二乗和、Ｅrは本実施例の位置情報信頼度の設定法に
より位置情報に信頼度を設定した場合の経路の誤差の二
乗和である。

【００８１】図８に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法を用いることによって、誤差を含む特徴点位
置座標列を用いたロボット基準点の経路生成において、
生成された経路の誤差の二乗和が低減されている。

【００８２】以上説明した様に、本実施例の位置情報信
頼度の設定法によれば、特徴点検出誤差と運動情報の相
関関係に応じて位置情報に信頼度を設定するので、複数
の特徴点で検出された位置座標の特徴点検出誤差を低感
度化することが可能である。

【００８３】また、本実施例の位置情報信頼度の設定法
によれば、特徴点検出誤差分散の逆数を位置情報の信頼
度として全ての特徴点の位置情報に設定するので、当該
特徴点の特徴点検出誤差の値に応じて低感度化の度合い
を変化させることが可能である。

【００８４】（実施例２）以下に、本発明の位置情報信
頼度の設定法において、許容誤差以下の特徴点検出誤差
の運動情報を持つ位置情報に対して特定数値を信頼度と
して設定し、前記許容誤差を超える特徴点検出誤差の運
動情報を持つ位置情報に対して前記特定数値より低い数
値を信頼度として設定する実施例２の位置情報信頼度の
設定法について説明する。

【００８５】本実施例の位置情報信頼度の設定法では、
図１に示した実施例１の位置情報信頼度の設定法の処理
手順のステップ８で求めた、特徴点検出誤差の絶対値と
相関の強い運動情報であるロボット基準点の加速度の絶
対値から、許容誤差を越える最小の加速度の絶対値を求
める。

【００８６】次に、前記許容誤差を越える最小の加速度
の絶対値未満の加速度の絶対値を持つ位置情報に信頼度
「１」を設定し、前記許容誤差を越える最小の加速度の
絶対値以上の加速度の絶対値を持つ位置情報に信頼度
「０」を設定する。

【００８７】図９は、本実施例の位置情報信頼度の設定
法において、特徴点検出誤差が許容誤差を越えるかどう
かによって設定した、ロボット基準点の加速度の絶対値
に対する位置情報の信頼度を示す図である。図９におい
て、横軸はロボット基準点の加速度の絶対値、縦軸は位
置情報の信頼度である。

【００８８】図９に示す様に、本実施例の位置情報信頼
度の設定法では、特徴点位置座標の許容誤差を０．５ｍ
ｍとし、図６に示したロボット基準点の加速度の絶対値
について、前記許容誤差を越える最小の加速度の絶対値
を求め、前記許容誤差を越える最小の加速度の絶対値未
満の加速度の絶対値には信頼度「１」を設定し、前記許
容誤差を越える最小の加速度の絶対値以上の加速度の絶
対値には信頼度「０」を設定している。

【００８９】以上説明した様に、本実施例の位置情報信
頼度の設定法によれば、許容誤差を超える運動情報を持
つ位置情報の信頼度を低く設定するので、許容誤差の値
に応じて特徴点検出誤差の低感度化の度合いを変化させ
ることが可能である。

【００９０】（実施例３）以下に、本発明の位置情報信
頼度の設定法において、当該運動情報を持つ特徴点の位
置情報に対して特徴点検出誤差が許容誤差を超えない確
率を位置情報の信頼度として設定する実施例３の位置情
報信頼度の設定法について説明する。

【００９１】本実施例の位置情報信頼度の設定法では、
図１に示した実施例１の位置情報信頼度の設定法の処理
手順のステップ８で求めた、特徴点検出誤差の絶対値と
相関の強い運動情報であるロボット基準点の加速度の絶
対値から、微小区間ごとの特徴点検出誤差が許容誤差を
越えない確率を求める。

【００９２】次に、前記ロボット基準点の加速度の絶対
値を横軸に、前記ロボット基準点の加速度の絶対値に対
する特徴点検出誤差が許容誤差を越えない確率を、前記
ロボット基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信
頼度として縦軸にプロットする。

【００９３】前記ロボット基準点の加速度の絶対値に対
する位置情報の信頼度に対して、最小二乗法を用いて近
似関数を求め、前記の求められた近似関数を、前記ロボ
ット基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信頼度
関数とする。

【００９４】図１０は、本実施例の位置情報信頼度の設
定法において、特徴点検出誤差が許容誤差を越えない確
率によって設定した、ロボット基準点の加速度の絶対値
に対する位置情報の信頼度を示す図である。図１０にお
いて、横軸はロボット基準点の加速度の絶対値、縦軸は
位置情報の信頼度である。

【００９５】図１０に示す様に、本実施例の位置情報信
頼度の設定法では、前記ロボット基準点の加速度の絶対
値に対する前記特徴点検出誤差が許容誤差を越えない確
率を、前記ロボット基準点の加速度の絶対値に対する位
置情報の信頼度とし、最小二乗法により２次関数に近似
された信頼度関数を求めている。

【００９６】以上説明した様に、本実施例の位置情報信
頼度の設定法によれば、位置情報の信頼度として許容誤
差を超えない確率を全ての特徴点の位置情報に設定する
ので、許容誤差及び当該特徴点の特徴点検出誤差の値に
応じて低感度化の度合いを変化させることが可能であ
る。

【００９７】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。

【００９８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００９９】（１）特徴点検出誤差と運動情報の相関関
係に応じて位置情報の信頼度を設定するので、複数の特
徴点で検出された位置情報の特徴点検出誤差を低感度化
することが可能である。

【０１００】（２）位置情報の信頼度として特徴点検出
誤差分散の逆数を全ての特徴点の位置情報に設定するの
で、当該特徴点の特徴点検出誤差の値に応じて低感度化
の度合いを変化させることが可能である。

【０１０１】（３）許容誤差を超える運動情報を持つ特
徴点の位置情報の信頼度を低く設定するので、許容誤差
の値に応じて特徴点検出誤差の低感度化の度合いを変化
させることが可能である。

【０１０２】（４）位置情報の信頼度として許容誤差を
超えない確率を全ての特徴点の位置情報に設定するの
で、許容誤差及び当該特徴点の特徴点検出誤差の値に応
じて低感度化の度合いを変化させることが可能である。

【０１０３】以上の様に、本発明の位置情報信頼度の設
定法によれば、モデリングによるシステムの状態方程式
表現の必要がなく、またセンサ情報のみからは得ること
のできない誤差要因を考慮にいれ、ロボットの特定部位
の運動情報の関数として位置情報の信頼度を設定するこ
とで、特徴点検出誤差の低感度化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置情報信頼度の設定法を実施する実
施例１の処理手順を示すフローチャートである。

【図２】実施例１の位置情報信頼度の設定法を実施する
ロボットアームの各関節の自由度およびセンサの取り付
け位置を示す模式図である。

【図３】実施例１の位置情報信頼度の設定法を実施する
ロボットシステムの制御系構成図である。

【図４】実施例１の位置情報信頼度の設定法においてセ
ンシング対象となる作業対象物を示す図である。

【図５】実施例１の位置情報信頼度の設定法のロボット
基準点の速度の絶対値に対する特徴点検出誤差の絶対値
を示す図である。

【図６】実施例１の位置情報信頼度の設定法のロボット
基準点の加速度の絶対値に対する特徴点検出誤差の絶対
値を示す図である。

【図７】実施例１の位置情報信頼度の設定法において、
特徴点検出誤差分散の逆数によって設定した、ロボット
基準点の加速度の絶対値に対する位置情報の信頼度を示
す図である。

【図８】実施例１の位置情報信頼度の設定法を用いたロ
ボット基準点の経路生成の特徴点位置座標の先読み点数
に対する生成経路と真の経路との誤差の二乗和を示す図
である。

【図９】実施例２の位置情報信頼度の設定法において、
特徴点検出誤差が許容誤差を越えるかどうかによって設
定した、ロボット基準点の加速度の絶対値に対する位置
情報の信頼度を示す図である。

【図１０】実施例３の位置情報信頼度の設定法におい
て、特徴点検出誤差が許容誤差を越えない確率によって
設定した、ロボット基準点の加速度の絶対値に対する位
置情報の信頼度を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…レーザレンジファインダ、Ｂ…マニピュレータ、Ｃ
…作業対象物、Ｄ…センシング対象ライン、Ｅ…ロボッ
ト基準点の経路、１〜６…マニピュレータの関節、７…
アクチュエータ、８…エンコーダ、９…サーボアンプ、
１０…アップダウンカウンタ、１１…センサコントロー
ラ、１２…ロボットコントローラ用ＣＰＵ、１３…キネ
マティクス計算用ＣＰＵ、１４…コンピュータ、１５…
データファイル、Ｅnr…先読み点数に対する誤差の二乗
和（信頼度なし）、Ｅr…先読み点数に対する誤差の二
乗和（信頼度あり）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−331400（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266272（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−145714（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−88791（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−60666（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センシング対象の形状の特徴を示す特徴
   点を検出するセンサを備えたロボットによって検出され
   た複数の特徴点の位置情報の信頼度を設定する位置情報
   信頼度の設定法であって、前記ロボットのセンサにより
   検出されたセンシング対象の複数の特徴点のセンサ情報
   と、前記ロボットの複数の部位の関節角度情報によって
   前記センシング対象の特徴点位置座標を求め、前記セン
   シング対象の特徴点位置座標と、前記センシング対象の
   特徴点の真の位置座標との差分により特徴点検出誤差を
   求め、前記特徴点検出誤差と前記ロボットの特定部位に
   おける複数種類の運動情報との相関分析を行って前記特
   徴点検出誤差と強い相関を持つ特定運動情報を求め、前
   記特定運動情報を持つ特徴点の位置情報に信頼度を設定
   することを特徴とする位置情報信頼度の設定法。
2. 【請求項２】 前記特定運動情報を持つ特徴点の位置情
   報に信頼度を設定する際に、前記特定運動情報を持つ特
   徴点の位置情報に対して当該特徴点検出誤差の分散の逆
   数を信頼度として設定することを特徴とする請求項１に
   記載された位置情報信頼度の設定法。
3. 【請求項３】 前記特定運動情報を持つ特徴点の位置情
   報に信頼度を設定する際に、許容誤差以下の特徴点検出
   誤差の前記特定運動情報を持つ特徴点の位置情報に対し
   て特定数値を信頼度として設定し、前記許容誤差を超え
   る特徴点検出誤差の前記特定運動情報を持つ特徴点の位
   置情報に対して前記特定数値より低い数値を信頼度とし
   て設定することを特徴とする請求項１に記載された位置
   情報信頼度の設定法。
4. 【請求項４】 前記特定運動情報を持つ特徴点の位置情
   報に信頼度を設定する際に、前記特定運動情報を持つ特
   徴点の位置情報に対して当該特徴点検出誤差が許容誤差
   を超えない確率を信頼度として設定することを特徴とす
   る請求項１に記載された位置情報信頼度の設定法。