JP3946711B2

JP3946711B2 - ロボットシステム

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Publication number: JP3946711B2
Application number: JP2004165075A
Authority: JP
Inventors: 一訓伴; 一郎管野; 愼山田; 俊彦井上
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: EP1607194B1; CN100415460C; EP1607194A2; JP2005342832A; EP1607194A3; DE602005010630D1; US20050273199A1; CN1704210A

Description

本発明は、複数のロボットを含むロボットシステムに関し、更に詳しく言えば、同ロボットシステムに含まれるロボット間の相対位置に関するキャリブレーションを簡単且つ高精度で行えるようにする技術に関する。本発明に係るロボットシステムは、例えばワークの搬送やワークに対する加工を複数のロボットの協調動作によって行なうようなアプリケーションにおいて有用である。

産業用ロボットを用いたシステムの１つの類型として、２台のロボット間の協調動作によって必要な作業（搬送、加工等）を行うシステムがある。このようなシステムにおいては、従動するロボットが先導するロボットの位置に基づいて移動目標となる位置を計算する必要がある。この計算を正確に行なうためには、各ロボットに設定されているロボット座標系の相対位置関係が予め分かっていなければならない。

このような趣旨で２台のロボット間の座標系の相対位置関係を予め求めておくことは、ロボット間で座標系結合を行なうための一種のキャリブレーションである。このロボット間の座標系結合のためのキャリブレーションとして一般に知られている代表的な手法に従えば、先ず各々のロボットのアーム先端部に位置合せ用の治具が装着される。そして、両ロボットが到達可能な範囲内に用意された３箇所以上の３次元空間上の位置に順次各ロボットを移動させ、その際に各ロボットで得られる現在位置のデータに基づいて、両ロボットに設定されているロボット座標系の相対的位置関係を表わすデータを求めることができる。

３箇所以上の３次元空間上の位置にロボットを移動させる方法としては、直接ロボット同士（各ロボットの先端部に装着された治具の先端同士）を接触させる方法もあれば、互いのロボットから離れた箇所に、固定されたキャリブレーション用治具を用意し、各ロボット（先端部に装着された治具の先端）で、その治具をタッチアップすることで間接的に接触させる方法もある。

但し、一般的なロボットについて、上記手法の詳細について公表している文献は見当たらない。なお、ロボットとポジショナとのキャリブレーションについては、下記特許文献１に記述がある。それによれば、ロボットとポジショナを直接接触させる方法での提案がなされている。

特開平８−１２９４０８号公報

上記した従来のロボット間のキャリブレーション手法には、いくつかの問題点がある。中でも従来手法が治具を必要としている点は、コスト面や作業者への負担の面で問題が大きい。即ち、直接的な接触、間接的な接触のいずれによるとしても、各々のロボット先端部に位置合せ用の治具を準備する必要があり、先ず治具に関連するコストが生じる。また、間接的な接触では、固定用の治具を用意しなければならない上に、後々のメンテナンスを考慮すると、その治具は教示時だけではなく、ロボットシステムの稼働時にも常に固定しておく必要があり、多くのロボットシステムでの兼用は困難である。更に、キャリブレーションの精度を得るためには、大きなサイズの治具を用意しなければならない。

また、直接接触させる方法では、２台のロボット間の距離が離れている場合は、治具の先端がたわまないよう、ロボット先端部の治具の剛性に配慮する必要がある。加えて、教示の問題もある。直接的な接触、間接的な接触のいずれによる手法においても、治具を装着した両ロボットの座標系同士の相対位置を算出するには、３次元空間上の３箇所以上で、２台のロボットを同一の位置に合せ、各々のロボットの位置を記憶させる必要があるが、精度を高めるためには、できるだけ広い範囲に３箇所の教示位置を設け、各箇所に位置合せ治具が正確に一致するようにしてロボットに教示を行なう必要がある。この教示には正確性が要求される上、接触による方法のため、ちょっとした誤操作（ジョグ送りのミス）で治具を他物体にぶつけてしまい破損事故を招く危険性がある。

このように従来の治具を用いた方法は、いずれも、使用者に大きな負担を強いるもので、改善が強く求められていた。本発明は各ロボットに設定されているロボット座標系間の相対位置を求めるキャリブレーションにおけるこれら問題を解消し、使用者の負担が小さく、且つ、高精度なキャリブレーションを実現できるようにすることを企図するものである。

本発明は、キャリブレーション対象とされる２台のロボットの一方に、受光デバイスを含む計測装置を搭載する一方、他方のロボットには特徴部を用意した物体を搭載し、計測装置による特徴部の計測（位置と大きさの計測）と、２台のロボットの相対移動とを組み合わせて、キャリブレーションに必要なデータを取得する手法を導入して、上記問題点を解決したものである。

より具体的に言えば本発明は、第１のロボット座標系が設定された第１のロボットと第２のロボット座標系が設定された第２のロボットを含むロボットシステムに適用され、請求項１の発明は、前記第１のロボット又は該第１のロボットに取り付けられた物体上に搭載された、受光デバイスを含む計測装置と、前記第１のロボットを、少なくとも３つの互いに異なる第１ロボット初期位置に位置決めする第１ロボット位置決め手段と、前記第２のロボットを、前記第１ロボット初期位置の夫々と対応し、互いに異なる第２ロボット初期位置に位置決めする第２ロボット位置決め手段と、前記第２のロボット又は該第２のロボットに取り付けられた物体上にあり、前記受光デバイスの受光面上に結像され得る特徴部を前記受光デバイスで捕らえ、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部を検出する特徴部検出手段と、該特徴部検出手段による前記特徴部の検出結果に基づいて、前記受光面上における前記特徴部の位置と大きさを予め定めた目標値に一致させるような前記第２のロボットの並進移動量を計算する第２ロボット並進移動量計算手段と、該第２ロボット並進移動量計算手段によって求められた前記第２のロボットの並進移動量に応じて前記第２のロボットを並進移動させる第２ロボット移動手段と、該並進移動後の前記第２のロボットの位置情報を取得し記憶する位置情報記憶手段と、前記第１のロボットが前記第１ロボット位置決め手段によって前記第１ロボット初期位置の夫々に位置決めされた状態において、前記第２のロボットを該第１ロボット初期位置の夫々に対応する前記第２ロボット初期位置から、前記第２ロボット並進移動量計算手段による前記並進移動量の計算結果に従った前記第２ロボット移動手段により並進移動させ、該並進移動が完了する毎に前記位置情報記憶手段によって記憶される前記第２のロボットの位置情報と、前記第１ロボット初期位置の情報とに基づいて、前記第１のロボット座標系と前記第２のロボット座標系の相対位置を算出する相対位置算出手段とを備えたことを特徴としている。

ここで、上記ロボットシステムに、更に、前記第２のロボットの前記並進移動後、前記第２のロボットの位置を取得し記憶する前に、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部の前記受光面上の位置と大きさが前記目標値に所定の誤差内で一致したことを判定する一致判定手段を具備させることができる（請求項２の発明）。

また、前記一致判定手段により、前記所定の誤差内で一致したと判定できなかった場合、前記第２ロボット位置決め手段により前記第２のロボットを再度第２ロボット初期位置に位置決めする手段を具備させることもできる（請求項３の発明）。

次に、請求項４の発明に係るロボットシステムは、第１のロボット座標系が設定された第１のロボットと第２のロボット座標系が設定された第２のロボットを含み、前記第１のロボット又は該第１のロボットに取り付けられた物体上に搭載された、受光デバイスを含む計測装置と、前記第２のロボットを、少なくとも３つの互いに異なる第２ロボット初期位置に位置決めする第２ロボット位置決め手段と、前記第１のロボットを前記第２ロボット初期位置の夫々と対応し、互いに異なる第１ロボット初期位置に位置決めする第１ロボット位置決め手段と、前記第２のロボット又は該第２のロボットに取り付けられた物体上にあり、前記受光デバイスの受光面上に結像され得る特徴部を前記受光デバイスで捕らえ、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部を検出する特徴部検出手段と、該特徴部検出手段による前記特徴部の検出結果に基づいて、前記受光面上における前記特徴部の位置と大きさを予め定めた目標値に一致させるような前記第１のロボットの並進移動量を計算する第１ロボット並進移動量計算手段と、該第１ロボット並進移動量計算手段によって求められた前記第１のロボットの並進移動量に応じて前記第１のロボットを並進移動させる第１ロボット移動手段と、該並進移動後の前記第１のロボットの位置情報を取得し記憶する位置情報記憶手段と、前記第２のロボットが前記第２ロボット位置決め手段によって前記第２ロボット初期位置の夫々に位置決めされた状態において、前記第１のロボットを該第２ロボット初期位置の夫々に対応する前記第１ロボット初期位置から、前記第１ロボット並進移動量計算手段による前記並進移動量の計算結果に従った前記第１ロボット移動手段により並進移動させ、該並進移動が完了する毎に前記位置情報記憶手段によって記憶される前記第１のロボットの位置情報と、前記第２ロボット初期位置の情報とに基づいて、前記第１のロボット座標系と前記第２のロボット座標系の相対位置を算出する相対位置算出手段とを備えたことを特徴としている。

ここで、ロボットシステムに、更に、前記第１のロボットの前記並進移動後、前記第１のロボットの位置を取得し記憶する前に、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部の前記受光面上での位置と大きさが前記目標値に所定の誤差内で一致したことを判定する一致判定手段を具備させることができる（請求項５の発明）。また、前記一致判定手段により、前記所定の誤差内で一致したと判定できなかった場合、前記第１ロボット位置決め手段により前記第１のロボットを再度第１ロボット初期位置に位置決めする手段を具備させることもできる（請求項６の発明）。

そして、以上いずれの発明に係るロボットシステムにおいても、前記第１のロボットと前記第２のロボットを別々のロボット制御装置に接続し、両ロボット制御装置間を通信手段で接続することができる（請求項７の発明）。あるいは、前記第１のロボットと前記第２のロボットを同一のロボット制御装置に接続しても良い（請求項８の発明）。また、前記計測装置の搭載は、前記第１のロボットと前記第２のロボットの相対位置を算出する時に一時的に行われるようにしても良い（請求項９の発明）。更に、前記特徴部については、前記第１のロボットと前記第２のロボットの相対位置を算出する時に一時的に設けられても良い（請求項１０の発明）。なお、上記計測装置に装備される受光デバイスは、典型的には２次元画像を撮像するカメラ（請求項１１の発明）であるが、ＰＳＤ（Positon Sensing Detector；位置検出型検出器）とすることもできる（請求項１２の発明）。

本発明によれば、ロボット間の相対位置を求めるキャリブレーション作業が、非接触で、精度を確保し、且つ、簡単に行えるようになる。その結果、複数のロボットを同時に使用するロボットシステムにおいて、ユーザが負担してきた教示コスト及び治具の使用に関連するコストが軽減される。

以下、図面を順次参照して本発明の実施形態について説明する。先ず図１は、本発明の一実施形態の全体構成の概略を示した図である。同図において、キャリブレーション対象とされるロボットは、ロボットＲ１とロボットＲ２で、それぞれロボット制御装置５、６に接続されている。

一方のロボット（ここでは第１のロボット）Ｒ１のアーム先端部にはカメラ４が取り付けられている。カメラ４は、例えばＣＣＤカメラであり、撮像により２次元画像を受光面（ＣＣＤアレイ面上）で検出する機能を持つ周知の受光デバイスである。なお、後述するように、受光デバイスとしてＰＳＤ（Positon Sensing Detector；位置検出型検出器）を用いることもできる。カメラ４は、ＬＣＤ、ＣＲＴ等からなるモニタ３を持つ画像処理装置２に接続されている。

他方のロボット（ここでは第２のロボット）Ｒ２のアーム先端部には特徴部３０が用意されている。この特徴部３０は、ロボットＲ２に元々備わっている特徴部（例えばボルトの頭部、ボルト穴、機体に印刷されているマーク等）であっても良いし、キャリブレーションのためのマーク等を描いた物体を取付けても良い。また、キャリブレーションのために特徴部３０をアーム先端部に新たに描いても良い。符号３１は特徴部３０の位置を代表する点（特徴部代表点）である。後述するように、本実施形態では、特徴部３０は円形輪郭を持つマークとし、特徴部代表点３１はその円形輪郭の中心点とする。

なお、この物体は後述するキャリブレーションの作業実行中に固定されていれば十分であり、キャリブレーションの開始前や終了後は取り外して全く差し支えない。この点は、ロボットＲ１に取付けられるカメラ４についても同様で、キャリブレーションの作業実行中に固定されていれば良く、キャリブレーションの開始前や終了後は取り外し自由である。もちろん、キャリブレーション終了後もカメラ４を装着したままとし、本来の作業（ハンドリング等）のために、視覚センサのヘッド部として使用されても良い。また、キャリブレーションのために特徴部３０を描いた場合には、これをキャリブレーション終了後に消しても構わない。

ロボットＲ１には、ロボットベースに固定されたロボット座標系Σb と、ツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf （図１では図示省略；図５を参照）が設定されており、ロボット制御装置５内では、キャリブレーションを実行する以前から、随時、このメカニカルインターフェイス座標系の原点の位置・姿勢（現在位置）を知ることができるようになっている。

同様に、ロボットＲ２には、ロボットベースに固定されたロボット座標系Σb'と、ツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf'（図１では図示省略；図５を参照）が設定されており、ロボット制御装置６内では、キャリブレーションを実行する以前から、随時、メカニカルインターフェイス座標系の原点の位置・姿勢（現在位置）を知ることができるようになっている。

ロボット制御装置５は図２に示したような周知のブロック構成を有している。即ち、メインＣＰＵ（以下、単にＣＰＵと言う。）１１に接続されたバス１７に、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等からなるメモリ１２、教示操作盤用インターフェイス１３、通信インターフェイス１４、サーボ制御器１５、外部装置用の入出力インターフェイス１６が並列に接続されている。

サーボ制御部１５のサーボ制御器＃１〜＃ｎ（ｎはロボットＲ１の軸数で、ここではｎ＝６とする。）は、ロボットＲ１の制御のための演算処理（軌道計画作成とそれに基づく補間、逆変換など）を経て作成された移動指令を受け、各軸に付属したパルスコーダ（図示省略）から受け取るフィードバック信号と併せて各サーボアンプにトルク指令を出力する。

各サーボアンプＡ1 〜Ａn は、各トルク指令に基づいて各軸のサーボモータに電流を供給してそれらを駆動する。通信インターフェイス１４は、画像処理装置２及び第２のロボットＲ２のロボット制御装置６（図１参照）の通信インターフェイス（図示省略）に通信回線を介してそれぞれ接続されており、これら通信回線を介して、後述する計測に関連する指令、計測結果データ等の授受、各ロボットＲ１、Ｒ２の現在位置データ等が画像処理装置２及びロボット制御装置６との間で行なわれるようになっている。

ロボット制御装置６の構成と機能は、ロボット制御装置５と同様なので詳細説明は省く。但し、教示操作盤用インターフェイスと教示操作盤はロボット制御装置６では省略されている。即ち、教示操作盤用インターフェイス１３に接続される教示操作盤１８は、ロボットＲ１、Ｒ２兼用のもので、オペレータは、この教示操作盤１８のマニュアル操作を通して、各ロボットＲ１、Ｒ２の動作プログラム（協調動作の動作プログラムを必要に応じて含む）の作成、修正、登録、あるいは各種パラメータの設定の他、教示された動作プログラムの再生運転、ジョグ送り等を実行する。ロボットＲ１、Ｒ２及びロボット制御装置５、６の基本機能を支えるシステムプログラムは、メモリ１２のＲＯＭに格納される。

また、アプリケーションに応じて教示されるロボットの動作プログラム（例えばワークハンドリングのプログラム）並びに関連設定データは、ロボット制御装置５のメモリ１２の不揮発性メモリ及びロボット制御装置６の同様のメモリ（図示省略）に適宜振り分けて格納されている。

また、後述する諸処理（キャリブレーションに関連したロボット移動及びそのための画像処理装置との通信のための処理）のためのプログラム、パラメータ等のデータもメモリ１２の不揮発性メモリに格納される。メモリ１２のＲＡＭは、メインＣＰＵ１１が行なう各種演算処理におけるデータの一時記憶の記憶領域に使用される。ロボット制御装置６内のメモリのＲＡＭもロボット制御装置６のメインＣＰＵ（図示省略）が行なう各種演算処理におけるデータの一時記憶の記憶領域に使用される。

画像処理装置２は、図３に示した周知のブロック構成を有している。即ち、画像処理装置２はマイクロプロセッサからなるＣＰＵ２０を有しており、ＣＰＵ２０には、バスライン５０を介してＲＯＭ２１、画像処理プロセッサ２２、カメラインターフェイス２３、モニタインターフェイス２４、入出力機器（Ｉ／Ｏ）２５、フレームメモリ（画像メモリ）２６、不揮発性メモリ２７、ＲＡＭ２８及び通信インターフェイス２９が各々接続されている。

カメラインターフェイス２３には、撮像手段であるカメラ（ここではカメラ４；図２１参照）が接続されており、カメラインターフェイス２３を介して撮影指令が送られると、カメラ４に設定された電子シャッタ機能により撮影が実行され、カメラインターフェイス２３を介して映像信号がグレイスケール信号の形でフレームメモリ２６に格納される。モニタインターフェイス２４にはモニタ（ここではモニタ３；図１参照）が接続されており、カメラが撮影中の画像、フレームメモリ２６に格納された過去の画像、画像処理プロセッサ２２による処理を受けた画像等が必要に応じて表示される。

以下、上記した構成と機能を前提に、本発明の技術思想を適用して、第１のロボットＲ１に設定されているロボット座標系Σb とロボットＲ２に設定されているロボット座標系Σb'の相対的な位置姿勢関係を求める手順について説明する。なお、受光デバイスは、画像処理装置２に接続されたカメラ（ＣＣＤカメラ）として説明するが、上記の通り、適宜、他の受光デバイスとそれに適合した信号処理装置に置き換えても良いことは言うまでもない。

先ず、必要な準備を図４のフローチャートに示した手順で実行する。各ステップの要点は下記の通りである。
ステップＦ１；
ロボットＲ１、Ｒ２の一方あるいは両方を移動させ、「目標値設定用基準状態」とする。ここで、目標値設定用基準状態は、カメラ４の視野で特徴部３０を適当な大きさで捕らえ得る状態であれば、一般に、ロボットＲ１、Ｒ２の位置は任意に定めて差し支えなく、例えば、教示操作盤１８を使ってロボットＲ１、Ｒ２の一方あるいは両方をジョグ移動させ、カメラ４が特徴部３０と適当な距離を隔ててほぼ正対する状態（図１参照）で位置決めし、それを「目標値設定用基準状態」とする。

図５は、目標値設定用基準状態における特徴部３０の位置とカメラの搭載位置との関係を示している。図中４０は、カメラ４のレンズ中心と特徴部代表点３１を結ぶ直線（視線）を表わしている。また、Ｖf は、ロボットＲ１のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf から特徴部代表点３１を見た位置（行列）を表わし、Ｓf'は、ロボットＲ２のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf'から特徴部代表点３１を見た位置（行列）を表わしている。

ステップＦ２；
目標値設定用基準状態で、カメラ４による撮像を実行し、特徴部３０の画面上での位置を含む２次元特徴量を検出する。本実施形態では、特徴部３０の受光面面上での位置（特徴部代表点３１の受光面面上での位置）と大きさを検出し、「目標値」として記憶（設定）する。目標値設定用基準状態における特徴部３０の画像の例を図６に示した。ここでは、円形の特徴部３０とカメラ４がほぼ正対する状態を目標値設定用基準状態に定めているので、画面のほぼ中央に円形の像３０ｃが映ることになる。３１ｃはその中心点である。なお、一般には円形の特徴部３０をカメラ４が斜めから見る可能性を考慮して、「特徴部３０の受光面上での大きさ」は、「特徴部３０の受光面上での最大径（楕円の長軸に沿った径）」で代表させるものとする。

ステップＦ３；
第２のロボットＲ２に取り付けられた特徴部３０について、カメラ４及び画像処理装置２を用いて、ロボットＲ２のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf'から見た位置、即ち、特徴部代表点３１を見た位置（行列）Ｓf'を計測する。この計測には、特願２００４−１１３４５１号の明細書／図面に記載した手法が利用でできる。その要点については後述する。
ステップＦ４；
第２のロボットＲ２に取り付けられた特徴部３０について、カメラ４及び画像処理装置２を用いて、ロボットＲ１のロボット座標系Σb から見た位置、即ち、特徴部代表点３１を見た位置（行列）を計測し、結果を記憶する。この計測には、特願２００４−特願２００４−９８４８号の明細書／図面に記載した手法が利用できる。その要点については後述する。

ステップＦ５；
ステップＦ４の結果と、同結果を得た時のロボットＲ１の現在位置（Σb 上でのΣf の位置）に基づいて、ロボットＲ１のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系Σf から見た特徴部３０の位置、即ち、特徴部代表点３１を見た位置（行列）Ｖf を求めて記憶し、準備作業を終了する。

以上の準備の下で、図７のフローチャートに示した手順で実行する。各ステップの要点は下記の通りである。
ステップＧ１；第１のロボットＲ１と第２のロボットＲ２を第１の初期状態の各位置に移動させる。第１の初期状態の各位置（ロボットＲ１の第１の初期位置とロボットＲ２の第１の初期位置）は、後述する第２、第３の初期位置と同様、カメラ４の視野で特徴部３０を適当な大きさで捕らえ得る初期状態が得られるのであれば、一般には、３次元空間内に任意に定めて差し支えない。一般には初期状態ではカメラ４と特徴部３０は前述した目標値に対応する位置（本実施形態では受光面中央付近；図６参照）からややはずれた位置になる。ここでは、カメラ４による撮像でモニタ３に図８中に符号３０ａで示したような特徴部（画像）位置が得られる状態が第１の初期状態であるものとする。符号３１ａは３０ａの中心位置（特徴部代表点の位置）である。初期状態への移動には、例えば教示操作盤１８を用いたジョグ移動が利用できる。

ステップＧ２；第１の初期状態から、前述した目標値が得られるように第１のロボットＲ１を移動させる。図８中の符号３０ｂは、目標値に対応する特徴部３０の画像を表わしている。符号３１ｂは３０ｂの中心位置（特徴部代表点の位置）である。

この移動方法は比較的簡単である。例えば、最初にΣf のＸ，Ｙ，Ｚの各方向について、それぞれ一定量動かしてみて、それぞれ画像上でどの方向に動き、どれだけ大きさが変化したかを観察し、第１のロボットＲ１（Σf ）の３次元空間内での移動量と、画像上での目標値変化（画像上での移動量の変化と大きさの変化）の関係を導き、ロボットＲ１を移動させれば良い。

このような方法自体は周知であるから詳細説明は省略し、特徴部３０の画像上の位置と大きさを目標値に一致させるまでのフローチャートを図９に示した。まず最初に撮像し、特徴部を検出する（ステップＳ１）。検出結果が位置、大きさにおいて、目標値に対して予め設定した誤差範囲内であるかチェックし（ステップＳ２）、誤差範囲内であれば処理を終了する。例えば、位置、大きさについての目標値からのずれがいずれも０．１％以下であれば、誤差範囲内とする。

誤差範囲内でない場合は、現在の検出結果を元に第１のロボットＲ１の移動量を決定する（ステップＳ３）。なお、この移動はΣf の姿勢を変えない並進移動として、その移動量を決定する。次いで、その決定された並進移動を実行し（ステップＳ４）、ステップＳ１へ戻る。以上の手順を繰り返すことで、最終的に目標値に検出結果を合わせることができる。

ステップＧ３；目標値が達成されたならば、第１のロボットＲ１と第２のロボットＲ２のいずれについても現在位置を取り込み、記憶する。これらをＰ１，Ｑ１で表わす。
ステップＧ４；上記したステップＧ１〜ステップＧ３を、ステップＧ１における初期状態の各位置を変えながら、Ｎ回（Ｎ≧３）繰り返す。例えばＮ＝３の場合、ロボットＲ１について３つの初期位置、ロボットＲ２について３つの初期位置をそれぞれ選び、３種類の初期状態を造れば良い。但し、ロボットＲ１についての３つの初期位置、およびロボットＲ２についての３つの初期位置は、いずれも一直線上には並ばないようにする。

ステップＧ５；Ｎ回の繰り返しによって得られたロボットＲ１の位置Ｐ1 ・・・ＰN とロボットＲ２の位置Ｑ1 ・・・ＱN に基づいて、Σb からΣb'への座標変換を表わす行列Ｔを求める。そのために解くべき方程式は、次のように決まる。
即ち、上記の各位置のセットＰi,Ｑi （ｉ＝１〜Ｎ）について、下記の式が成立するので、これらを連立方程式として解くことで、Ｔが得られることになる。
Ｔ＊Ｑi ＊Ｓf'＝Ｐi ＊Ｖf
ここで、Ｓf'及びＶf のデータは前述の準備作業で記憶済みのものを使用する。

なお、このような連立方程式の解法は周知であり、ここでは詳細には触れない。また、ここでは目標値実現へ向けたロボット移動は、特徴部３０を設けたロボットＲ１の移動としたが、カメラを移動するか計測対象を移動するかは相対的なものであることから、ロボットＲ２の移動で目標値を達成する同様の手法でＴを算出することが可能であることは特に説明を要しないであろう。また、ここまでは別々の制御装置を通信回線で接続する構成で説明しているが、図１０に符号１で示したように、ロボット制御装置を１台とし、第１のロボットと第２のロボットの双方を制御することも可能である。この場合は、当然、２台のロボット制御装置の場合では必要であった、ロボット制御装置間の通信回線は不要となる。なお、図１０においては、カメラ４及びロボット制御装置１に接続される画像処理装置の描示を省略した。

最後に、前述した、「ロボットＲ２のメカニカルインターフェイス座標系Σf'から特徴部代表点３１を見た位置（行列）Ｓf'」と、「ロボットＲ１のロボット座標系Σb から特徴部代表点３１を見た位置（行列）Ｖf 」の求め方の要点を説明する。先ず、Ｓf'の求め方について述べる。

図５中には、カメラ４の視線４０が記されている。これはカメラ４の代表点（例えば受光面の中心）から特徴部代表点３１に向かう直線である。視線４０に関連して、座標系Σv が図５中に記されている。即ち、座標系Σv は、カメラ４の代表点（例えば受光面中心）から特徴部代表点３１に向かう視線４０を表わす座標系であり、原点が視線４０上にあり、１つの座標軸（例えばＺ軸）が視線４０に一致しているものとする。また、既述の通り、Σf はロボットＲ１のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系、Σf'はロボットＲ２のツール取付面に固定されたメカニカルインターフェイス座標系である。

Σf'から見た特徴部代表点３１の位置Ｓf'を求める手順の概略は、図１１のフローチャートに示されている。なお、このフローチャートにおいて、「ロボット」はロボットＲ２を指すものとする。

［ステップＴ１、Ｔ２について］
上述した構成を用いて特徴部代表点３１の相対位置を求める場合、「視線４０を求めること」が基本となる。一般に、視線を求めるためにはいわゆるカメラキャリブレーションの手法が知られているが、ここではそのような手法は必要としない。即ち、カメラキャリブレーションの手法に頼らずに視線４０に関する情報を得るために、特徴部代表点３１の受光面上での位置を受光面上の所定箇所に向かわせる（到達させる）ようにロボットを移動させる処理が基本となる。ここで、「受光面上の所定箇所」は具体的には例えば「受光面上の中心点（幾何学的な重心位置）」の如く、「所定の点」として予め定義されるので、以下、この処理を「所定点移動処理」と呼ぶことにする。

先ずステップＴ１では、カメラ４が特徴部代表点３１を視野に収められる適当な初期位置へロボットＲ２を移動させる（初期位置にロボットを位置決め）。次いで、下記の如く所定点移動処理（ステップＴ２）を実行する。即ち、受光デバイス（カメラ、ＰＳＤ等）で捉えられた特徴部代表点３１が「受光面上の所定点」に向かうような方向に、ツール３０を移動させ（ロボット移動を利用）、実際に、受光面上において所定の誤差内で特徴部代表点３１を所定点に一致させる処理を実行する。

「受光面上の所定点」として、ここでは「受光面（ＣＣＤアレイ）の中心点」を採用する。図１２は、特徴部代表点３１を受光面の中心点に移動させる様子をモニタ画面を用いて示した図である。同図において、モニタ３の画面は、点Ｍがカメラ４の受光面の中心に対応するように設定されている。今、ロボットＲ２が適当な初期位置に位置決めされた状態で、特徴部３０、特徴部代表点３１の像３０ｄ、３１ｄが図示したような位置に写っているものとする。
この場合、像３１ｄが画面上で点Ｍに向かって斜め左下方向に移動する方向にロボットＲ２を移動させれば良い訳である。これは、前述した目標値実現のためのロボット移動と同様の移動であり、比較的簡単である。具体的には、例えばメカニカルインターフェイス座標系Σf'のＸＹ平面内で任意のいくつかの方向（複数方向）にロボットＲ２を動かしてみて、その都度特徴部代表点の像３１ｄが画像上でどの方向に移動したかを観察し、ロボットＲ２の移動方向と画像上での特徴部代表点の移動方向の関係、及びロボットの移動量と画像上での特徴部代表点の移動量の関係を求める手順を実行すれば良い。

このような手法により移動方向及び移動量比を求めること自体は周知であるから、詳細説明は省略する。また、以下の説明ではここまでの準備は済んでいるものとする。カメラ４によって撮像された特徴部代表点（像３１ｄ）を画像上の所定点Ｍに一致させる処理は前述した図９のフローチャートに示したものと同様であるから極く簡単に記す。

先ず、特徴部３０の撮像を行ない、特徴部代表点３１の画像上での位置３１ｄを画像処理装置２内で求める。次いで、その位置が画像上での所定点Ｍに予め設定した誤差範囲内で一致しているか判断する。誤差範囲内で一致（点Ｍに像３１ｅが一致）していれば、所定点移動処理を終了する。誤差範囲内でなければ、像３１ｄを画像上で所定点Ｍ（像３１ｅ）に移動させるロボット並進移動指令（座標系Σf'の姿勢は一定）を算出する。それに基づいてロボットＲ２を移動させ、移動が完了したら一致度を再チェックする。以下、同様に、「一致」の判断が出されるまで、上述したサイクルを繰り返す。
［ステップＴ３について］
以上が「所定点移動処理」であり、この処理が完了した時点、即ち、図１２中に符号３１ｄで示した特徴部代表点像が写っているロボットの初期位置から、上記所定点移動処理により、画像中心Ｍに符号３１ｅで示した特徴部代表点像が得られるロボット位置に移動が完了したら、ロボット座標系Σb'上での座標系Σf'の位置Ｑf1を取得し、記憶しておく。

［ステップＴ４について］
次に、視線４０の方向を求める処理に移る。視線４０は、画像中心に特徴部代表点像が写っている状態において、画像中心に相当するカメラ撮像面上の点Ｍと特徴部代表点３１を結ぶ直線である。ここでは、この直線がロボットのメカニカルインターフェイスを表わす座標系Σf' に対して、どのような方向を向いているか求める。そのために先ずステップＴ４の処理によりロボットＲ２を並進移動させる。図１３はこの処理に関連する説明図で、同図において、座標系Σv1は視線４０の方向を求めるために考える座標系であり、次の条件を満たすものとする。
（Ｉ）座標系Σf' と座標系Σv1とは同一の原点を持つ。
（ＩＩ）座標系Σv1のＺ軸方向は視線４０の方向と一致する。

この座標系Σv1のＺ軸が、所定点移動処理完了時に座標系Σf'上でどの方向を向いているかを求める。より具体的には、座標系Σf' 上での座標系Σv1の姿勢を表わすオイラー角（Ｗ、Ｐ、Ｒ）の内の（Ｗ、Ｐ）成分を求めることを考える。

そのために、先ず実行するのがこのステップＴ４の並進移動である。この移動では、ツールの姿勢を変えずに特徴部代表点３１とカメラの距離が異なる位置へロボットを並進移動させる（矢印Ａ参照）。図１３中における符号３０ａ、３０ｂは移動前、移動後のツールを表わしている。

［ステップＴ５、Ｔ６について］
ステップＴ４による並進移動を行なうと、当然、一般には特徴部代表点３１の像は再度画像中心（受光面の中心）Ｍから外れる。そこで、再度、所定点移動処理を実行する（ステップＴ５）。所定点移動処理についてはステップＴ２で説明した通りで、特徴部代表点３１の像は再び画像中心（受光面の中心）Ｍから誤差範囲内の位置に戻る。ステップＴ５の完了後に、ロボット座標系Σb'上での座標系Σf'の位置Ｑf2を取得し、記憶する（ステップＴ６）。

［ステップＴ７について］
上記ステップＴ３で得たＱf1と上記ステップＴ６で得たＱf2とを結ぶ直線は、視線４０の方向を表わしている。ステップＴ４のロボット移動前のΣf'上で見たＱf1からＱf2への相対移動量をｄＸ、ｄＹ、ｄＺとすると、座標系Σf' 上での座標系Σv1の姿勢を表わすオイラー角（Ｗ、Ｐ、Ｒ）は下記の式で計算できる。これにより、座標系Σv1が定められたことになり、そのＺ軸方向が視線４０の方向を表わしている。

［ステップＴ８、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１について］
ステップＴ７で視線４０の方向が求められたので、次に視線４０の位置を求める処理に進む。図１４（ａ）、（ｂ）はこの処理に関連する説明図で、図１４（ｂ）中、座標系Σv2は視線４０の位置と方向を表わす座標系で、図５において座標系Σv として表記されたものに対応し、次の条件を満たすものとする。
（ＩＩＩ）座標系Σv2は視線４０上に原点を持つ。
（ＩＶ）座標系Σv2のＺ軸方向は視線４０の方向と一致する。

既に視線４０の方向が座標系Σv1（図１４（ａ）参照）のＺ軸として求められており、座標系Σv2のＺ軸方向は座標系Σv1のＺ軸方向と同一である。原点位置を求めるために、Ｑf1を座標系Σv1のＺ軸周りで１８０度回転させた位置へロボットを移動させ（ステップＴ８）、次いで再び所定点移動処理を実行する（ステップＴ９）。図１４（ａ）はこの回転移動（矢印Ｂ参照）と、所定点移動処理による移動が完了した状態を併記しており、図１４（ｂ）には、座標系Σv2の原点位置が示されている。座標系Σv2の原点位置は、回転移動前後の座標系Σf' の中点で与えられる。
そこで、回転移動完了後にロボット位置Ｑf3を取得し、記憶する（ステップＴ１０）。そして、このＱf1とＱf3の中点を座標系Σv2の原点位置として求める。

そして、ステップＴ８によるロボット移動前の座標系Σf'上で見たＱf1からＱf3への相対移動量をdX, dY, dZとして、座標系Σf'上で見た座標系Σv2の原点（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を下記の式で求める。座標系Σv2の姿勢は座標系Σv1の姿勢と同一であるから、結局、ステップＴ８によるロボット移動前の座標系Σf'上で見た座標系Σv2の位置・姿勢が求められることになる（ステップＴ１１）。以後これを表わす行列をＶで表わすことにする。

［ステップＴ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１５について］
最後に、視線４０の位置・姿勢を利用して、特徴部代表点の位置を求める処理を実行する。図１５はこれに関連する説明図である。Ｑf1を座標系Σv2のＹ軸周りに傾けた位置にロボットを傾斜移動させる（ステップＴ１２）。そして再度所定点移動処理を実行する（ステップＴ１３）。図１５は、この処理完了後の状態がツール３０ｂとともに示されている（座標系Σv2は座標系Σv2'に移動）。なお、符号３０ａは、傾斜移動前の特徴部を表わしている。ステップＴ１３完了後にロボット位置Ｑf4を取得し（ステップＴ１４）、記憶する。
ここで、ロボットがＱf4 に位置決めされている時のΣf'から見たΣv2'のＺ軸はＶで表され、ロボットがＱf1 に位置決めされている時のΣv2のＺ軸は、
Ｑf4^−１・Ｑf1・Ｖ
で表される。両者のＺ軸の交点を求めれば、それがロボット位置Ｑf4における特徴部代表点３１の位置（座標系Σb'上での位置）となる。これをロボット位置Ｑf4を用いてＳf'に変換すればそれが求めるものである（ステップＴ１５）。

次に、Ｖf の求め方について述べる。Σf から見た特徴部代表点３１の位置Ｖf を求める手順の概略は、図１６のフローチャートに示されている。なお、このフローチャートにおいて、「ロボット」はロボットＲ１を指すものとする。また、便宜上、記号を一部図１１のフローチャートと共用しているが、図１６のフローチャート内及びその説明中でのみ有効なものである。

［ステップＴ１’、Ｔ２’について］
所定点移動処理は、前述したステップＴ１、Ｔ２と同様のプロセスで行なうものなので詳細説明は省略するが、要するに、受光デバイス（カメラ、ＰＳＤ等）で捉えられた特徴部代表点３１が「受光面上の所定点」に向かうような方向に、受光デバイスを移動させ、実際に、受光面上において所定の誤差内で特徴部代表点３１を所定点に一致させる処理のことである。「受光面上の所定点」として、ここでも「受光面（ＣＣＤアレイ）の中心点」を採用する。

［ステップＴ３’について］
所定点移動処理が完了した時点、即ち、画像中心に特徴部代表点像が得られるロボット位置に移動が完了したら、ロボット座標系Σb 上での座標系Σf の位置Ｑf1を取得し、記憶しておく。

［ステップＴ４’について］
次に、視線４０の方向を求める処理に移る。視線４０は、画像中心に特徴部代表点像が写っている状態において、画像中心に相当するカメラ撮像面上の点Ｍと特徴部代表点３１を結ぶ直線である。ここでは、この直線がロボットＲ１のメカニカルインターフェイスを表わす座標系Σf に対して、どのような方向を向いているか求める。そのために先ずステップＴ４’の処理によりロボットＲ１を並進移動させる。
図１７はこの処理に関連する説明図で、同図において、座標系Σv1は視線４０の方向を求めるために考える座標系であり、次の条件を満たすものとする。
（Ｉ）座標系Σf と座標系Σv1とは同一の原点を持つ。
（ＩＩ）座標系Σv1のＺ軸方向は視線４０の方向と一致する。
この座標系Σv1のＺ軸が、所定点移動処理完了時に座標系Σf 上でどの方向を向いているかを求める。より具体的には、座標系Σf 上での座標系Σv1の姿勢を表わすオイラー角（Ｗ、Ｐ、Ｒ）の内の（Ｗ、Ｐ）成分を求めることを考える。

そのために、先ず実行するのがこのステップＴ４’の並進移動である。この移動では、カメラの姿勢を変えずにカメラと特徴部代表点３１の距離が異なる位置へロボットＲ１を並進移動させる（矢印Ａ参照）。図１７中における符号４ａ、４ｂは移動前、移動後のカメラを表わしている。

［ステップＴ５’、Ｔ６’について］
ステップＴ４’による並進移動を行なうと、当然、一般には特徴部代表点３１の像は再度画像中心（受光面の中心）から外れる。そこで、再度、所定点移動処理を実行する（ステップＴ５’）。所定点移動処理については説明済みであり、特徴部代表点３１の像は再び画像中心（受光面の中心）Ｍから誤差範囲内の位置に戻る。ステップＴ５’の完了後に、ロボット座標系Σb 上での座標系Σf の位置Ｑf2を取得し、記憶する（ステップＴ６’）。

［ステップＴ７’について］
上記ステップＴ３’で得たＱf1と上記ステップＴ６’で得たＱf2とを結ぶ直線は、視線４０の方向を表わしている。ステップＴ４’のロボットＲ１移動前のΣf 上で見たＱf1からＱf2への相対移動量をｄＸ、ｄＹ、ｄＺとすると、座標系Σf 上での座標系Σv1の姿勢を表わすオイラー角（Ｗ、Ｐ、Ｒ）は下記の式で計算できる。これにより、座標系Σv1が定められたことになり、そのＺ軸方向が視線４０の方向を表わしている。

［ステップＴ８’、Ｔ９’、Ｔ１０’、Ｔ１１’について］
ステップＴ７’で視線４０の方向が求められたので、次に視線４０の位置を求める処理に進む。図１８（ａ）、（ｂ）はこの処理に関連する説明図で、図１８（ｂ）中、座標系Σv2は視線４０の位置と方向を表わす座標系で、図５において座標系Σv として表記されたものに対応し、次の条件を満たすものとする。
（ＩＩＩ）座標系Σv2は視線４０上に原点を持つ。
（ＩＶ）座標系Σv2のＺ軸方向は視線４０の方向と一致する。
既に視線４０の方向が座標系Σv1（図１８（ａ）参照）の姿勢でＺ軸として求められており、座標系Σv2のＺ軸方向は座標系Σv1のＺ軸方向と同一である。原点位置を求めるために、Ｑf1 を座標系Σv1のＺ軸周りで１８０度回転させた位置へロボットＲ１を移動させ（ステップＴ８’）、次いで再び所定点移動処理を実行する（ステップＴ９’）。図１８（ａ）はこの回転移動（矢印Ｂ参照）と、所定点移動処理による移動が完了した状態を併記しており、図１８（ｂ）には、座標系Σv2の原点位置が示されている。座標系Σv2の原点位置は、回転移動前後の座標系Σf の中点で与えられる。

そこで、回転移動完了後にロボットＲ１の位置Ｑf3を取得し、記憶する（ステップＴ１０’）。そして、このＱf1とＱf3 の中点を座標系Σv2 の原点位置として求める。

ステップＴ８’によるロボットＲ１移動前の座標系Σf 上で見たＱf1 からＱf3 への相対移動量をdX, dY, dZとして、座標系Σf 上で見た座標系Σv2の原点（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を下記の式で求める。座標系Σv2の姿勢は座標系Σv1の姿勢と同一であるから、結局、ステップＴ８’によるロボットＲ１移動前の座標系Σf 上で見た座標系Σv2の位置・姿勢が求められることになる（ステップＴ１１’）。これを表わす行列をＶで表わす。

［ステップＴ１２’、Ｔ１３’、Ｔ１４’、Ｔ１５’について］
最後に、視線４０の位置・姿勢を利用して、特徴部代表点の３次元位置を求める処理を実行する。図１９はこれに関連する説明図である。Ｑf1を座標系Σv2のＹ軸周りに傾けた位置にロボットＲ１を傾斜移動させる（ステップＴ１２’）。
そして再度所定点移動処理を実行する（ステップＴ１３’）。図１９は、この処理完了後の状態が視線４０ｂとともに示されている（座標系Σv2は座標系Σv2' に移動）。なお、視線４０ａは、傾斜移動前の視線を表わしている。ステップＴ１３’完了後にロボットＲ１の位置Ｑf4を取得し（ステップＴ１４’）、記憶する。

ここで、ロボットＲ１がＱf1に位置決めされている時（ステップＴ３’参照）のΣf 上で見た視線はＶで表わされる一方、ロボットがＱf4に位置決めされている時の視線は、
Ｑf1^−１・Ｑf4・Ｖ
で表わされる。これらの式から、両者のＺ軸の交点を求めれば、それが特徴部代表点（被測定ターゲット）３１の３次元位置となる。これをロボット位置を用いてＶf に変換すればそれが求めるものである（ステップＴ１５’）。

本発明の実施形態における全体構成の概略を示した図である。実施形態で用いるロボット制御装置のブロック構成の例を示した図である。実施形態で用いる画像処理装置のブロック構成の例を示した図である。実施形態で実行される準備の手順の概要を記したフローチャートである。目標値設定用基準状態における特徴部の位置とカメラの搭載位置との関係を示した図である。目標値設定用基準状態における特徴部の画像の例を表わした図である。実施形態で実行されるキャリブレーションの手順を説明するフローチャートである。実施形態で特徴部の位置と大きさを画像上で目標値に一致させる移動について説明する図である。実施形態で特徴部の位置と大きさを画像上で目標値に一致させる移動の手順について説明するフローチャートである。ロボット制御装置を一台としした変形例を示した図である。 Σf'から見た特徴部代表点の位置Ｓf'を求める手順の概略を記したフローチャートである。特徴部代表点を受光デバイスの受光面の中心点に移動させる様子をモニタ画面を用いて示した図である。ステップＴ４の処理に関連する説明図である。ステップＴ８の処理に関連する説明図で、（ａ）は回転移動による座標系Σv1の移動の様子を表わし、（ｂ）は回転移動と座標系Σv2の位置の関係を表わしている。Ｓf'を求める処理に関連する説明図である。 Σf から見た特徴部代表点の位置Ｖf を求める手順の概略を記したフローチャートである。ステップＴ４’の処理に関連する説明図である。ステップＴ８’の処理に関連する説明図で、（ａ）は回転移動による座標系Σv1の移動の様子を表わし、（ｂ）は回転移動と座標系Σv2の位置の関係を表わしている。特徴部代表点の３次元位置を求める処理に関連する説明図である。

符号の説明

１、５、６ロボット制御装置
２画像処理装置
３モニタ
４カメラ
１１メインＣＰＵ（ロボット制御装置内）
１２メモリ
１３教示操作盤用インターフェイス
１４通信インターフェイス（ロボット制御装置側）
１５サーボ制御器
１６外部装置用の入出力インターフェース
１７、５０バス
１８教示操作盤
２０ＣＰＵ（画像処理装置内）
２１ＲＯＭ
２２画像処理プロセッサ
２３カメラインターフェイス
２４モニタインターフェイス
２５入力機器
２６フレームメモリ
２７不揮発性メモリ
２８ＲＡＭ
２９通信インターフェイス（画像処理装置側）
３０特徴部（マーク）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ特徴部の像（または移動前後の位置）
３１特徴部代表点
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ特徴部代表点の像
３２ツール取付面
４０、４０ａ、４０ｂ視線
Ｒ１第１のロボット
Ｒ２第２のロボット

Claims

第１のロボット座標系が設定された第１のロボットと第２のロボット座標系が設定された第２のロボットを含むロボットシステムであって、
前記第１のロボット又は該第１のロボットに取り付けられた物体上に搭載された、受光デバイスを含む計測装置と、
前記第１のロボットを、少なくとも３つの互いに異なる第１ロボット初期位置に位置決めする第１ロボット位置決め手段と、
前記第２のロボットを、前記第１ロボット初期位置の夫々と対応し、互いに異なる第２ロボット初期位置に位置決めする第２ロボット位置決め手段と、
前記第２のロボット又は該第２のロボットに取り付けられた物体上にあり、前記受光デバイスの受光面上に結像され得る特徴部を前記受光デバイスで捕らえ、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部を検出する特徴部検出手段と、
該特徴部検出手段による前記特徴部の検出結果に基づいて、前記受光面上における前記特徴部の位置と大きさを予め定めた目標値に一致させるような前記第２のロボットの並進移動量を計算する第２ロボット並進移動量計算手段と、
該第２ロボット並進移動量計算手段によって求められた前記第２のロボットの並進移動量に応じて前記第２のロボットを並進移動させる第２ロボット移動手段と、
該並進移動後の前記第２のロボットの位置情報を取得し記憶する位置情報記憶手段と、
前記第１のロボットが前記第１ロボット位置決め手段によって前記第１ロボット初期位置の夫々に位置決めされた状態において、前記第２のロボットを該第１ロボット初期位置の夫々に対応する前記第２ロボット初期位置から、前記第２ロボット並進移動量計算手段による前記並進移動量の計算結果に従った前記第２ロボット移動手段により並進移動させ、該並進移動が完了する毎に前記位置情報記憶手段によって記憶される前記第２のロボットの位置情報と、前記第１ロボット初期位置の情報とに基づいて、前記第１のロボット座標系と前記第２のロボット座標系の相対位置を算出する相対位置算出手段とを備えたことを特徴とする、ロボットシステム。
前記第２のロボットの前記並進移動後、前記第２のロボットの位置を取得し記憶する前に、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部の前記受光面上の位置と大きさが前記目標値に所定の誤差内で一致したことを判定する一致判定手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のロボットシステム。
前記一致判定手段により、前記所定の誤差内で一致したと判定できなかった場合、前記第２ロボット位置決め手段により前記第２のロボットを再度第２ロボット初期位置に位置決めする手段を備えたことを特徴とする、請求項２に記載のロボットシステム。
第１のロボット座標系が設定された第１のロボットと第２のロボット座標系が設定された第２のロボットを含むロボットシステムであって、
前記第１のロボット又は該第１のロボットに取り付けられた物体上に搭載された、受光デバイスを含む計測装置と、
前記第２のロボットを、少なくとも３つの互いに異なる第２ロボット初期位置に位置決めする第２ロボット位置決め手段と、
前記第１のロボットを前記第２ロボット初期位置の夫々と対応し、互いに異なる第１ロボット初期位置に位置決めする第１ロボット位置決め手段と、
前記第２のロボット又は該第２のロボットに取り付けられた物体上にあり、前記受光デバイスの受光面上に結像され得る特徴部を前記受光デバイスで捕らえ、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部を検出する特徴部検出手段と、
該特徴部検出手段による前記特徴部の検出結果に基づいて、前記受光面上における前記特徴部の位置と大きさを予め定めた目標値に一致させるような前記第１のロボットの並進移動量を計算する第１ロボット並進移動量計算手段と、
該第１ロボット並進移動量計算手段によって求められた前記第１のロボットの並進移動量に応じて前記第１のロボットを並進移動させる第１ロボット移動手段と、
該並進移動後の前記第１のロボットの位置情報を取得し記憶する位置情報記憶手段と、
前記第２のロボットが前記第２ロボット位置決め手段によって前記第２ロボット初期位置の夫々に位置決めされた状態において、前記第１のロボットを該第２ロボット初期位置の夫々に対応する前記第１ロボット初期位置から、前記第１ロボット並進移動量計算手段による前記並進移動量の計算結果に従った前記第１ロボット移動手段により並進移動させ、該並進移動が完了する毎に前記位置情報記憶手段によって記憶される前記第１のロボットの位置情報と、前記第２ロボット初期位置の情報とに基づいて、前記第１のロボット座標系と前記第２のロボット座標系の相対位置を算出する相対位置算出手段とを備えたことを特徴とする、ロボットシステム。
前記第１のロボットの前記並進移動後、前記第１のロボットの位置を取得し記憶する前に、前記受光デバイスの受光面上に結像した特徴部の前記受光面上での位置と大きさが前記目標値に所定の誤差内で一致したことを判定する一致判定手段を備えたことを特徴とする、請求項４に記載のロボットシステム。
前記一致判定手段により、前記所定の誤差内で一致したと判定できなかった場合、前記第１ロボット位置決め手段により前記第１のロボットを再度第１ロボット初期位置に位置決めする手段を備えたことを特徴とする、請求項５に記載のロボットシステム。
前記第１のロボットは第１のロボット制御装置に接続される一方、前記第２のロボットは、前記第１のロボット制御装置とは別の第２のロボット制御装置に接続されており、
前記第１のロボット制御装置と前記第２のロボット制御装置とは通信手段で接続されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１のロボットと前記第２のロボットは、同一のロボット制御装置に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記計測装置の搭載は、前記第１のロボットと前記第２のロボットの相対位置を算出する時に一時的に行われることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載されたロボットシステム。
前記特徴部は、前記第１のロボットと前記第２のロボットの相対位置を算出する時に一時的に設けられることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載されたロボットシステム。
前記受光デバイスが、２次元画像を撮像するカメラであることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載されたロボットシステム。
前記受光デバイスが、位置検出型検出器であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載されたロボットシステム。