JP6564428B2 - キャリブレーションシステムおよびキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャリブレーションシステムおよびキャリブレーション方法に関するものである。

モータ駆動により回転するロボットの関節軸では、関節軸の角度と、モータの駆動量に応じてセンサから出力されるセンサ信号との対応関係が定められている。関節軸におけるモータやモータに連結された減速機等が着脱または交換されると、定められた対応関係が変化してしまう場合がある。このような場合に、変化後の対応関係を変化前の対応関係に合わせる補正を行うことで、変化後に新たに対応関係を定めずに、変化前に定められた対応関係を利用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術では、関節軸を介して相対的に移動量が異なる２つの部材のそれぞれに設けられた計２つのマークを、モータ等の着脱前後にカメラにより撮影して、取得された２つの画像内のマークの位置関係を用いて、着脱後の対応関係を補正している。

特開２０１１−２５１３６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、相対移動量が変化する２つの部材のそれぞれに設けられた計２つのマークを、１つの撮影画像に納める必要がある。そのためには、それぞれのマークが近くに配置される必要があるので、マークを設ける位置が制限されてしまう。マークの位置が制限されれば、マークを撮影するためのカメラの位置も制限される。マークの位置やカメラの位置が制限されると、制限を満たすようにロボットを設計する必要があり、ロボットの製造コストが上がってしまうおそれがあった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ロボットの製造コストを抑制しながら、モータや減速機等の着脱または交換前後における関節軸の軸角度と回転角度センサからの信号との対応関係を簡易に一致させることができるキャリブレーションシステムおよびキャリブレーション方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１態様は、モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの第２部材に固定されるマークと、前記ロボットの外部に配置され、前記マークの画像を取得するカメラと、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出する差分検出部とを備えるキャリブレーションシステムを提供する。

本態様によれば、ロボットの第２部材にマークを固定し、該マークを撮影可能な位置にカメラを配置してマークの画像を取得し、その取得時点において回転角度センサから出力された信号が記憶される。次いで、第２部材におけるマークの位置およびカメラの位置を変化させることなく、第１部材と第２部材との相対移動量と回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換を行う。その後、画像内におけるマークの位置が部品の着脱または交換前と略一致する位置に配置されるように第１部材と第２部材とを相対的に移動させ、その時点で回転角度センサから出力された信号が取得されると、部品の着脱または交換前に記憶されていた信号との差分が差分検出部により検出される。

すなわち、同一のマークが画像内の同一の位置に配置されているときの回転角度センサから出力される信号は同一となるべきなので、差分検出部により検出された差分だけ、回転角度センサから出力される信号をオフセットさせることにより、部品の着脱または交換の前後における第１部材と第２部材との相対移動量と回転角度センサから出力される信号との対応関係を簡易に一致させることができる。

この場合において、本態様によれば、第２部材に固定されたマークをカメラにより撮影することができればよいため、予め第２部材の特定の場所にマークを設ける必要がなく、マークの位置およびカメラの位置の制限が少ない。これにより、ロボットの製造コストを抑制することができる。
本発明の第２態様は、モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材に固定されたマークの画像を取得するカメラと、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出する差分検出部とを備えるキャリブレーションシステムを提供する。

上記態様においては、前記差分に基づいて、前記部品の着脱または交換後における前記対応関係を前記部品の着脱または交換前における前記対応関係に一致するように補正する補正部を備えてもよい。
このようにすることで、部品の着脱または交換後に、新たな対応関係を定めなくても、部品の着脱または交換前に定められた対応関係を利用できる。

上記態様においては、前記差分検出部が、前記部品の着脱または交換前に、前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの第１位置とそのときの前記回転角度センサから出力される信号とを対応づけて記憶する記憶部と、前記部品の着脱または交換後に、前記モータを所定の角度だけ回転させたときの前記カメラにより取得された画像内における前記マークの変位量を算出する変位量算出部と、該変位量算出部により算出された前記変位量に基づいて、前記画像内の前記マークを前記第１位置に移動させるための前記モータの回転角度を算出する回転角度算出部と、該回転角度算出部により算出された前記回転角度だけ前記モータを回転駆動する駆動部と、前記回転角度算出部による回転角度の算出と、前記駆動部による前記モータの回転駆動とを、前記回転角度算出部により算出される前記回転角度の絶対値が所定の閾値内に収束するまで繰り返し、収束した時点で前記回転角度センサから出力された信号と前記記憶部に記憶されている信号との前記差分を算出する差分算出部とを備えてもよい。

本態様によれば、部品の着脱または交換前に、カメラにより取得された画像内のマークの第１位置とそのときの回転角度センサの信号とが対応づけて記憶部に記憶される。次に、部品の着脱または交換の後に、モータを所定の角度だけ回転させたときにカメラにより取得される画像内におけるマークの変位量が変位量算出部により算出される。

そして、変位量算出部により算出された変位量に基づいて、回転角度算出部により、部品の着脱または交換の後にカメラにより取得されたマークの位置を第１位置に合わせるためのモータの回転角度が算出される。この後に、算出された回転角度だけモータが回転駆動され、上述した回転角度の算出と算出された回転角度だけのモータの回転駆動とが、算出される回転角度の絶対値が所定の閾値内に収束するまで繰り返される。回転角度が収束した場合に、このときに回転角度センサから出力された信号と、記憶部に記憶された信号との差分が差分算出部により算出される。

すなわち、部品の着脱または交換後に、モータが所定の角度だけ回転したときに、マークの位置が変化する変位量を基準として、部品の着脱または交換後に取得されるマークの位置を第１位置に合わせるために必要なモータの回転角度が算出される。実際には、モータを１回目に算出された回転角度だけ回転させても、部品の着脱または交換後に取得されたマークが第１位置に一致することは少ない。しかし、回転角度の算出と、回転角度の分だけモータを回転させることとを繰り返すことで、部品の着脱または交換後に取得されたマークの位置が徐々に第１位置に近づいていく。ここで、部品の着脱または交換後に取得されたマークの位置と第１位置との差が、閾値によって判定されることで、部品の着脱または交換前後において補正値としてオフセットする信号の値を算出できる。

上記形態においては、前記カメラの光軸が、前記関節軸と平行であってもよい。
このようにすることで、カメラと撮影されるマークとが正対するため、カメラにより取得される画像内でのマークの歪みを低減して、マークの位置を特定する精度を向上させることができる。

また、本発明の第３態様は、モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材にマークを固定するステップと、前記ロボットの外部に配置したカメラにより、前記マークの前記画像を取得するステップと、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出するステップとを含むキャリブレーション方法を提供する。
また、本発明の第４態様は、モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材に固定されたマークの画像をカメラによって取得するステップと、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出するステップとを含むキャリブレーション方法を提供する。

本発明によれば、ロボットの製造コストを抑制しながら、モータや減速機等の着脱または交換前後における関節軸の軸角度と回転角度センサからの信号との対応関係を簡易に一致させることができるという効果を奏する。

ロボットおよびロボットのキャリブレーションを実行するキャリブレーションシステムの概略図である。 キャリブレーションシステムおよびロボットの一部のブロック図である。 キャリブレーション方法のフローチャートである。 カメラによって取得された画像のイメージ図である。 補正値算出処理のフローチャートである。 モータの交換後にカメラによって取得された画像のイメージ図である。

本発明の一実施形態に係るキャリブレーションシステム１００およびキャリブレーション方法について、図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、ロボット１およびロボット１のキャリブレーションを実行するキャリブレーションシステム１００の概略図である。図１に示すロボット１は、６つの関節軸Ｊ１〜Ｊ６を有している。各関節軸Ｊ１〜Ｊ６には対応するモータＭＴ１〜ＭＴ６が備えられており、モータＭＴ１〜ＭＴ６の回転角度が制御されることで、関節軸Ｊ１〜Ｊ６の角度が制御されて、ロボット１の先端の位置や姿勢が制御されるようになっている。

具体的には、ロボット１は、固定されたベース２と、関節軸Ｊ１を介し、ベース２に対して回転移動可能に支持された旋回胴３と、関節軸Ｊ２を介し、旋回胴３に対して回転移動可能に支持された第１アーム４と、関節軸Ｊ３を介し、第１アーム４に対して回転移動可能に支持された第２アーム５と、関節軸Ｊ４を介し、第２アーム５に対して回転移動可能に支持された第１手首要素６と、関節軸Ｊ５を介し、第１手首要素６に対して回転移動可能に支持された第２手首要素７と、関節軸Ｊ６を介し、第２手首要素７に対して回転移動可能に支持された第３手首要素８とを備えている。また、図１に示すように、ロボット１には、関節軸Ｊ１〜Ｊ６のそれぞれに対応するモータＭＴ１〜ＭＴ６の回転角度を信号として出力するエンコーダ（回転角度センサ）ＥＮ1〜ＥＮ6が配置されている。第３手首要素８の先端にはツール９が固定されている。

本実施形態においては、旋回胴３に対して第１アーム４を回転駆動する関節軸Ｊ２のモータＭＴ２または減速機（図示略）が交換される場合を例示して説明する。したがって、旋回胴３を第１部材、第１アーム４からツール９までを第２部材として説明する。

本実施形態に係るキャリブレーションシステム１００は、第３手首要素８の先端に固定されたツール９に取り付けられたマークＭＫと、ロボット１に近接する床面に設置された三脚１２に固定されたカメラ１０と、カメラ１０およびロボット１における関節軸Ｊ１〜Ｊ６の各モータＭＴ１〜ＭＴ６を制御する制御装置２０とを備えている。カメラ１０は、マークＭＫを撮影するために、ロボット１の外部に配置されている。

マークＭＫとしては、ツール９の表面等に着脱可能に固定でき、カメラ１０によって取得された画像を処理してその位置（例えば、重心位置）を簡易に特定することができるものであれば、任意の形態のものを使用することができる。本実施形態においては、マークＭＫは、カメラ１０に対向する金属製のツール９の表面に簡易に着脱できる円板状の磁石により構成されている。

制御装置２０は、図２に図示していないＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、メモリとで構成されている。ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたプログラムを、ＲＡＭとメモリとに展開することにより、制御装置２０は各プログラム機能を実行するようになっている。

制御装置２０は、制御部２５、差分検出部２１および補正部２９として機能するようになっている。制御部２５は、後述する差分検出部２１や補正部２９からの信号に基づきモータＭＴ１〜ＭＴ６の回転角度を制御するようになっている。また、制御部２５は、補正部２９を介して、エンコーダＥＮ１〜ＥＮ６のそれぞれから出力されるモータＭＴ１〜ＭＴ６の回転角度を表す数値からなる情報（以下では、回転角度信号とも呼ぶ）を受信することで、モータＭＴ１〜ＭＴ６のフィードバック制御を行っている。

そのため、モータＭＴ１〜ＭＴ６に入力される回転角度と、エンコーダＥＮ１〜ＥＮ６から出力される回転角度信号とは、対応づけられている。これらの対応づけは、関節軸Ｊ１〜Ｊ６のモータＭＴ１〜ＭＴ６や減速機の着脱または交換が行われると、着脱または交換の前に比べて、モータＭＴ１〜ＭＴ６に入力される回転角度に対してエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６から出力される回転角度信号がずれてしまう場合がある。

差分検出部２１は、このずれを差分として算出するようになっている。なお、差分検出部２１が実行する処理の詳細については後述する。補正部２９は、差分検出部２１によって検出された差分を用いて補正することにより、モータＭＴ１〜ＭＴ６や減速機の着脱または交換が行われた後でも、着脱または交換の前に設定された対応づけを利用できるようにすることができる。

図２に示すように、差分検出部２１は、画像処理部２１１と、変位量算出部２１２と、回転角度算出部２１３と、判定部２１４と、駆動部２１５と、記憶部２１６と、差分演算部２１７とを有している。画像処理部２１１は、カメラ１０より取得された画像を処理して画像内におけるマークＭＫの位置を特定し、画像取得時にエンコーダＥＮ２から出力されている回転角度信号と特定されたマークＭＫの位置とを対応づけて記憶部２１６に記憶させるようになっている。

本実施形態では、マークＭＫの具体的な位置の特定方法として、マークＭＫの重心の位置を、画像内の２次元の座標値として特定するようになっている。
変位量算出部２１２は、異なる時点において取得された２つの画像内におけるマークＭＫの位置の差である変位量を、２次元の座標値を用いて算出するようになっている。

回転角度算出部２１３は、所定の角度（例えば、＋０．１°）と、関節軸Ｊ２のモータＭＴ２を所定の角度だけ回転させたときに変位量算出部２１２によって算出される変位量との比率を用いて、変位量算出部２１２によって算出される変位量をゼロにするための、すなわち、異なる時点において取得された２つの画像内におけるマークＭＫの位置を略一致させるための関節軸Ｊ２のモータＭＴ２の回転角度を算出するようになっている。

記憶部２１６は、上述したように複数の時点において、カメラ１０によって取得された画像から特定されたマークＭＫの位置とエンコーダＥＮ２からの回転角度信号とを対応づけた情報、および予め設定された閾値εを記憶している。判定部２１４（差分算出部）は、回転角度算出部２１３によって算出された回転角度の絶対値が記憶部２１６に記憶された閾値εよりも小さいか否かを判定するようになっている。駆動部２１５は、当該回転角度の絶対値が閾値ε以上であると判定された場合に、回転角度算出部２１３によって算出された回転角度の分だけモータＭＴ２を回転させるようになっている。

差分演算部２１７（差分算出部）は、回転角度算出部２１３によって算出された回転角度の絶対値が閾値εよりも小さいと判定された場合に、この時点でエンコーダＥＮ２により出力されている回転角度信号と、記憶部２１６に記憶されている回転角度信号との差分を補正値として算出するようになっている。補正値としての差分の算出方法の詳細については後述する。

補正部２９は、差分演算部２１７によって算出された差分を、モータや減速機の着脱または交換後に検出された回転角度信号に加算（または減算）する補正を実行するようになっている。

このように構成された本実施形態に係るキャリブレーションシステムを用いたキャリブレーション方法について、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係るキャリブレーション方法は、初めに、交換しようとする関節軸Ｊ２のモータＭＴ２あるいは減速機を交換する前の段階で、ツール９の側面にマークＭＫを貼り付け、マークＭＫを撮影するカメラ１０をロボット１の外部に三脚１２によって設置する（ステップＳ１１）。カメラ１０により撮影される円形のマークＭＫを真円として歪みなく取得するために、カメラ１０とマークＭＫとが正対するようにカメラ１０が設置されることが好ましい。

すなわち、交換されるモータＭＴ２または減速機に対応する関節軸Ｊ２と、カメラ１０の光軸とが平行になるように、カメラ１０が設置されることが好ましい。なお、歪みを考慮した画像処理が行われる場合には、交換されるモータＭＴ２に対応する関節軸Ｊ２とカメラ１０の光軸とが必ずしも平行である必要はなく、カメラ１０の撮影範囲にマークＭＫが含まれていればよい。

次に、カメラ１０によりマークＭＫを含む範囲が撮影され、マークＭＫを含む画像が取得される（ステップＳ１３）。取得された画像が画像処理部２１１によって画像処理されることにより、画像内におけるマークＭＫの画像の重心が第１位置Ｍ_０として特定される（ステップＳ１５）。

図４は、カメラ１０によって取得された画像ＩＭ０のイメージ図である。画像処理部２１１は、画像ＩＭ０内からマークＭＫの重心の位置を特定するために、図４に示すように、Ｘ軸とＹ軸とを設定している。画像処理部２１１は、取得された矩形状の画像ＩＭ０における左上の頂点を原点として、鉛直下向きをＸ軸正方向、Ｘ軸に直交する右向きをＹ軸正方向として設定する。

マークＭＫの画像は、予め記憶部２１６に記憶されており、画像処理部２１１は、パターンマッチングによって画像ＩＭ０内のマークＭＫの画像を検出して、マークＭＫの重心の位置を特定する。画像処理部２１１は、特定したマークＭＫの重心の位置を第１位置Ｍ_０＝（Ｘ₀，Ｙ₀）として、記憶部２１６に記憶させる。

次いで、記憶部２１６には画像ＩＭＯが取得された時点のロボット１の姿勢が初期姿勢Ｐ_０として記憶される（ステップＳ１７）。初期姿勢Ｐ₀は、ロボット１の各関節軸Ｊ１〜Ｊ６におけるモータＭＴ１〜ＭＴ６のエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６により出力された回転角度信号を含み、本実施形態のロボット１の場合には、初期姿勢Ｐ₀＝（θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５，θ_６）として、６つの成分を持つベクトルとして表される。画像ＩＭＯが取得された時点の第１位置Ｍ_０とロボットの初期姿勢Ｐ₀とは対応づけられて記憶部２１６に記憶されるようになっている。

次に、本実施形態では、ロボット１の関節軸Ｊ２のモータＭＴ２の交換作業が実行される（ステップＳ１９）。なお、本実施形態では、モータの回転角度とエンコーダによって出力される回転角度信号との関係に影響を及ぼす部品として、関節軸Ｊ２のモータＭＴ２が交換されたが、他の実施形態では、他の関節軸のモータの交換であってもよいし、モータの減速機の着脱などであってもよい。

モータ等の交換作業が実行された後には、差分検出部２１により補正値算出処理が実行される（ステップＳ２０）。補正値算出処理では、図５に示されるように、初めに、交換されたモータＭＴ２を有する関節軸Ｊ２に対して仮の位置決めが実行される（ステップＳ２０１）。仮の位置決めでは、カメラ１０の撮影範囲にマークＭＫが納まるように関節軸Ｊ２の位置が決められる。モータＭＴ２を±２°回転させてもマークＭＫが撮影範囲に入るようにするため、モータＭＴ２の交換前後で関節軸Ｊ２のずれの絶対値が１°以下になるように、関節軸Ｊ２の位置決めが行われることが好ましい。なお、仮の位置決め時に、撮影範囲にマークＭＫが含まれていなくても、モータＭＴ２を回転させて、撮影範囲にマークＭＫが含まれた時点を新たな仮の位置決めとして設定してもよい。

次に、駆動部２１５の作動により、キャリブレーション処理のステップＳ１５において記憶部２１６に記憶させた初期姿勢Ｐ₀となるように、各関節軸Ｊ１〜Ｊ６のモータＭＴ１〜ＭＴ６が回転させられる（ステップＳ２０３）。カメラ１０により回転後のマークＭＫが撮影され（ステップＳ２０５）、画像処理部２１１は、取得された画像内のマークＭＫの重心の位置を交換後位置Ｍ_１として特定し、記憶部２１６に記憶させる（ステップＳ２０７）。

図６は、モータＭＴ２の交換後にカメラ１０によって取得された画像ＩＭ１のイメージ図である。図６に示すように、関節軸Ｊ２のモータＭＴ２を交換すると、交換前後で関節軸Ｊ２の向きに誤差が生じてしまうため、交換後位置Ｍ_１は、第１位置Ｍ₀からずれてくる。

交換後位置Ｍ₁が記憶されると、差分演算部２１７は、駆動部２１５を作動させて、交換した関節軸Ｊ２のモータＭＴ２をプラス方向（本実施形態では時計回りの方向）に０．１°だけ回転させる（図５のステップＳ２０９）。回転後のマークＭＫがカメラ１０により撮影され（ステップＳ２１１）、画像処理部２１１は、画像内のマークＭＫの重心の位置を所定角回転後位置Ｍ_２として特定し、記憶部２１６に記憶させる（ステップＳ２１３）。変位量算出部２１２は、画像内におけるマークＭＫの交換後位置Ｍ_１から所定角回転後位置Ｍ₂までの変位量ΔＭ＝Ｍ₂−Ｍ_１を算出し、回転角度算出部２１３は、回転角度０．１°と、変位量ΔＭとの比率Ｒ（＝ΔＭ／＋０．１°）を算出する（ステップＳ２１５）。

次に、特定された所定角回転後位置Ｍ_２が位置Ｍとして置換され（ステップＳ２１７）、回転角度算出部２１３により、位置Ｍを第１位置Ｍ₀に一致させるために、交換した関節軸Ｊ２のモータＭＴ２を回転させる回転角度Δθを、比率Ｒを用いて算出する（ステップＳ２１９）。

判定部２１４は、算出された回転角度Δθの絶対値が記憶部２１６に予め記憶された閾値εよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２２１）。回転角度Δθの絶対値が閾値ε以上であると判定された場合に（ステップＳ２２１：ＮＯ）、差分演算部２１７は、駆動部２１５を作動させて、交換された関節軸Ｊ２のモータＭＴ２を回転角度Δθだけ回転させる（ステップＳ２２３）。回転後のマークＭＫを含む撮影画像がカメラ１０により取得される（ステップＳ２２５）。変位量算出部２１２は、取得された画像内のマークＭＫの重心の位置Ｍを特定する（ステップＳ２２７）。その後、ステップＳ２１９以降の処理が繰り返される。

ステップＳ２２１の処理において、回転角度Δθの絶対値が閾値εよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ２２１：ＹＥＳ）、差分演算部２１７は、第１位置Ｍ₀のときにエンコーダＥＮ２から出力された回転角度信号から、マークＭＫの位置をこの場合の位置Ｍに移動させたときにエンコーダＥＮ２から出力される回転角度信号を引いた差分を補正値として算出する（ステップＳ２２９）。その後、差分検出部２１は、補正値算出処理を終了する。

補正値算出処理が終了すると、補正部２９に、エンコーダＥＮ２から出力される回転角度信号を補正する補正値が設定され（図３のステップＳ３１）、キャリブレーション方法は終了する。

このように、本実施形態に係るキャリブレーションシステム１００およびキャリブレーション方法によれば、関節軸Ｊ２のモータＭＴ２の交換前後において取得されたマークＭＫの画像を略一致させたときに、エンコーダＥＮ２から出力される回転角度信号の差分が補正値として扱われることにより、モータＭＴ２の交換前後において、モータＭＴ２に入力される回転角度と、エンコーダＥＮ２から出力される回転角度信号との対応関係を簡易に一致させることができる。

この場合において、ツール９に固定されたマークＭＫの画像をカメラ１０により取得できればよいため、予めツール９を含むロボット１の特定の場所にマークＭＫを設ける必要がなく、マークＭＫの位置およびカメラ１０の位置の制限が少ない。これにより、ロボット１の製造コストを抑制できるという利点がある。

なお、本実施形態においては、差分検出部２１が検出する回転角度信号の差分の算出方法についての一例について説明したが、算出される回転角度信号の差分については種々変形可能である。例えば、他の実施形態では、モータ等の交換後のマークＭＫの位置Ｍと第１位置Ｍ_０との距離の絶対値が予め設定された閾値よりも小さくなった場合に、このときにエンコーダから出力された回転角度信号と、第１位置Ｍ_０のときにエンコーダから出力された回転角度信号との差が、補正値としての差分として算出されてもよい。

１ ロボット
２ ベース
３ 旋回胴（第１部材）
４ 第１アーム
５ 第２アーム
６ 第１手首要素
７ 第２手首要素
８ 第３手首要素
９ ツール（第２部材）
１０ カメラ
１２ 三脚
２０ 制御装置
２１ 差分検出部
２５ 制御部
２９ 補正部
１００ キャリブレーションシステム
２１１ 画像処理部
２１２ 変位量算出部
２１３ 回転角度算出部
２１４ 判定部（差分算出部）
２１５ 駆動部
２１６ 記憶部
２１７ 差分演算部（差分算出部）
ＥＮ１，ＥＮ２，ＥＮ３，ＥＮ４，ＥＮ５，ＥＮ６ エンコーダ（回転角度センサ）
ＩＭ０，ＩＭ１ 画像
ＭＴ１，ＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ４，ＭＴ５，ＭＴ６ モータ
ＭＫ マーク
Ｍ マークの位置
Ｍ_０ マークの第１位置
Ｍ_１ マークの交換後位置
Ｍ_２ マークの所定角回転後位置
ΔＭ マークの位置の変位量
Ｐ_０ ロボットの初期姿勢
Ｒ 比率
ε 閾値
Δθ 回転角度

Claims (7)

1. モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材に固定されるマークと、
   前記ロボットの外部に配置され、前記マークの画像を取得するカメラと、
   前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出する差分検出部とを備えるキャリブレーションシステム。
2. モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材に固定されたマークの画像を取得するカメラと、
   前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出する差分検出部とを備えるキャリブレーションシステム。
3. 前記差分に基づいて、前記部品の着脱または交換後における前記対応関係を前記部品の着脱または交換前における前記対応関係に一致するように補正する補正部を備える請求項１または請求項２に記載のキャリブレーションシステム。
4. 前記差分検出部が、前記部品の着脱または交換前に、前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの第１位置とそのときの前記回転角度センサから出力される信号とを対応づけて記憶する記憶部と、前記部品の着脱または交換後に、前記モータを所定の角度だけ回転させたときの前記カメラにより取得された前記画像内における前記マークの変位量を算出する変位量算出部と、該変位量算出部により算出された前記変位量に基づいて、前記画像内の前記マークを前記第１位置に移動させるための前記モータの回転角度を算出する回転角度算出部と、該回転角度算出部により算出された前記回転角度だけ前記モータを回転駆動する駆動部と、前記回転角度算出部による回転角度の算出と、前記駆動部による前記モータの回転駆動とを、前記回転角度算出部により算出される前記回転角度の絶対値が所定の閾値内に収束するまで繰り返し、収束した時点で前記回転角度センサから出力された信号と前記記憶部に記憶されている信号との前記差分を算出する差分算出部とを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のキャリブレーションシステム。
5. 前記カメラの光軸が、前記関節軸と平行である請求項１から請求項４のいずれかに記載のキャリブレーションシステム。
6. モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材にマークを固定するステップと、
   前記ロボットの外部に配置したカメラにより、前記マークの画像を取得するステップと、
   前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出するステップとを含むキャリブレーション方法。
7. モータにより駆動される関節軸により相対移動可能に接続された第１部材および第２部材と、前記モータの回転角度に応じた信号を出力する回転角度センサとを備えるロボットの前記第２部材に固定されたマークの画像をカメラによって取得するステップと、
   前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動量と前記回転角度センサから出力される信号との対応関係に影響を及ぼす部品の着脱または交換の前後において前記カメラの位置を変化させることなく取得された前記画像内における前記マークの位置を略一致させたときの各前記画像の取得時点において前記回転角度センサから出力された信号の差分を検出するステップとを含むキャリブレーション方法。

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