JP7204580B2 - 較正検出装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、較正検出装置、方法及びプログラムに関する。

ロボットの制御などに用いられる測定装置には、レーザを所定の方向に走査し対象物との距離を測定するものがある。そのような測定装置は、レーザを走査して形成される走査面を所望の平面に合致させておく必要がある。例えば、オペレータは、水準器などを用いて走査面が所望の面に合致するように測定装置を設置する。

しかしながら、経年変化等によって、測定装置の設置状況に変化が生じ、走査面と所望の面とが合致しなくなってしまう場合がある。また、測定装置の走査面が可視光ではなくオペレータが調整することが難しい場合もある。そこで、走査面が変化したことを検出する技術が求められる。

特許第５２３４２５５号公報

従来の手法では、直角をもつ平板やレーザマーカを利用して測定装置の設置を調整する。この手法を用いることで走査面の変化を検出することができるが、専用の装置などを使わなくてはならず非常に手間がかかるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、特殊な装置を用いることなく、測定装置の設置位置及び方向の経年変化の検出が可能となる較正検出装置、方法及びプログラムを提供することである。

本開示の実施形態によれば、較正検出装置は、エンドエフェクタの先端位置とレーザ源の位置とを含む平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される少なくとも２つの位置を１組として１組以上からなる位置群を示す位置群データを生成する第１生成部と、前記先端位置を含む領域に照射装置がレーザを照射するように照射配置を設定する設定部と、前記位置群データが示す位置のうち、前記２つの空間のうちの少なくとも一方の空間である第１空間を含む範囲内に指定される１以上の位置に前記先端位置を移動させるための移動データを生成する第２生成部と、前記移動データによって前記先端位置を移動させるごとに前記照射配置の状態でレーザを照射し前記エンドエフェクタを観測することができたかどうかを示す観測データを取得する取得部と、前記観測データに基づいて照射装置の設置状態の変化を算出する算出部と、を備える。

実施の形態に係る較正検出装置（データ処理部とも称す）、エンドエフェクタを備えたロボット、照射装置（測定装置とも称す）を含むシステムの概要を示す図。 図１の照射装置が取り得る向きを示す図。 図１に示すシステムにおいてエンドエフェクタを備えたロボットと照射装置であるレーザレンジファインダ（ＬＲＦと略す；laser rangefinder）とを示す。 図３に示すエンドエフェクタの先端位置（手先位置とも称す）と、ＬＲＦの走査面との位置関係における経年変化の典型的な一例を示す図。 実施の形態に係る較正検出装置の一例を模式的に例示するブロック図。 実施の形態に係る較正検出装置の処理手順の一例を模式的に例示するフローチャート。 図１に示す照射装置であるＬＲＦの座標系とロボット座標系（ワールド座標系とも称す）とを説明するための図。 走査面の上方にエンドエフェクタの先端位置を移動させた場合の走査面と先端位置との位置関係の一例を示す図。 図８に示す位置関係において照射装置が測定する観測結果を模式的に示す図。 走査面の下方にエンドエフェクタの先端位置を移動させた場合の走査面と先端位置との位置関係の一例を示す図。 図１０に示す位置関係において照射装置が測定する観測結果を模式的に示す図。 図１に示す照射装置であるＬＲＦの走査面と、典型的な複数のチェック位置（位置群とも称す）とを走査面の上方から眺めた図。 図１に示す照射装置とエンドエフェクタの先端位置とが所望の相対位置にある場合に走査面と複数のチェック位置とを走査面の横方向から眺めた図。 図１２に示す照射装置と走査面と複数のチェック位置とを走査面の正面（レーザが照射される側）から眺めた図。 図１２及び図１３に示す位置関係に走査面と複数のチェック位置とがある場合の観測データの一例を示す図。 図１に示す照射装置がチルト方向に変化した場合に走査面と複数のチェック位置とを走査面の横方向から眺めた図。 図１６に示す位置関係に走査面と複数のチェック位置とがある場合の観測データの一例を示す図。 図１に示す照射装置がロール方向に変化した場合に走査面と複数のチェック位置とを走査面の正面から眺めた図。 図１８に示す位置関係に走査面と複数のチェック位置とがある場合の観測データの一例を示す図。 実施の形態に係る較正検出装置、ロボット、及び照射装置の処理手順の一例を模式的に例示するフローチャート。 図１の較正検出装置に提示部が接続された場合のシステムの概要を示す図。 図１の較正検出装置等のハードウェア構成の一例を模式的に示す図。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

［概要］
まず、図１を用いて、実施形態の較正検出装置、ロボット、及び照射装置を含むシステムの概要について説明する。
図１は、本実施形態の概要の一例に係るロボット１００、ロボット制御部１５１、記憶部１５２、照射装置１５３、及び較正検出装置１５４を模式的に例示している。なお、照射装置及び較正検出装置はそれぞれ、測定装置及びデータ処理部とも称する。

ロボット１００は、エンドエフェクタ１０１を備え、ロボット制御部１５１の制御の下に所定の動作を行う。また、エンドエフェクタ１０１はマニピュレータの先端に取り付ける機器であり、マニピュレータは、互いに連結された分節で構成され、対象物をつかむまたは動かすことを目的とした機器である。

また、ロボット１００は、ロボットの可動範囲において所望の位置にエンドエフェクタ１０１を移動させることができる。ロボット１００は例えば、エンドエフェクタ１０１を使用して物品をピッキングし所定の場所に移動させる動作を行う。ロボット１００はここで説明する作業に限定されず種々の作業を行うことができる。例えば、ロボット１００は、物品を吸着する吸着装置をエンドエフェクタに取り付け、物品を運搬することができてもよい。また、エンドエフェクタに取り付ける装置は、溶接用または塗装用の装置等もある。以下、本実施形態では、ピッキング用の装置を取り付けたピッキング用ハンド（以下、ハンドと称す）をエンドエフェクタ１０１として用いた場合を一例として説明する。以下、ハンドとはエンドエフェクタ１０１を示し、この逆も成り立つことにする。

ロボット制御部１５１は、ロボット１００の動作を含めたロボットに関係する全般的な処理を制御する。したがって、ロボット制御部１５１はエンドエフェクタ１０１の動作も制御することになる。ロボット制御部１５１は、例えば、ロボット１００の所定の動作内容に関するデータを記憶部１５２から取得して、プログラムを実行することによってロボット１００を制御する。

記憶部１５２は、エンドエフェクタの先端位置（手先位置とも称す）を所定の位置に動かすための移動データを少なくとも記憶し、さらに、照射装置１５３によって観測され較正検出装置１５４で処理された照射装置１５３の設置状態を取得し記憶する。他に記憶部１５２は、ロボット１００の所定の動作に関する制御データを記憶しておいてもよいし、さらにロボット制御部１５１で実行されるプログラムを記憶しておいてもよい。また、記憶部１５２は、エンドエフェクタ１０１の先端位置に対して、最初に照射装置１５３の配置を設定した際の先端位置と照射装置１５３の配置との位置データを記憶しておいてもよい。

照射装置１５３は、エンドエフェクタ１０１が所定位置に存在しているかどうかを観測するためのものである。本実施形態では、照射装置１５３は測定装置としてレーザレンジファインダ（ＬＲＦと略す；laser rangefinder）を用いた場合を説明する。ＬＲＦは実空間の２次元の走査面上にある物体の距離を測定することができる。なお、照射装置１５３はＬＲＦの代わりにカメラまたはラインスキャナなど他のものを使用したものでも構わない。照射装置１５３は、エンドエフェクタ１０１やエンドエフェクタ１０１に把持されたアイテム、エンドエフェクタ１０１の先端位置などが所定位置にあるかどうかを測定する。

ＬＲＦは、図２に示すように、３通りの向きに走査面が変化しうる。図２は、ＬＲＦの向きの変化の様子を説明したもので、図２に示したようにＸＹＺ軸が配置され、ＸＹ平面が水平面である場合に、走査面がＸ軸周りに変化することチルト変化、Ｙ軸周りをロール変化、Ｚ軸周りをパン変化と呼ぶ。本実施形態ではこのように変化の名称を定義するが、変化の名称はこれに限らず、水平面に対してどのように回転するかによって異なる変化を特定する名称であれば何でもよい。

また、ＬＲＦはロボット１００に取り付けられているエンドエフェクタ１０１の測定しやすい位置に配置される。ＬＲＦは、例えば、図３に示されるようにロボット１００の正面に配置される。ＬＲＦは、レーザをロボット１００のエンドエフェクタ１０１へ向けて中心軸３０１を中心として走査面３０２に照射する。なお、ＬＲＦの配置はこれに限らず、ロボットの側方、後方等、様々な場所に配置されてもエンドエフェクタ１０１を測定することが可能な位置であれば、ＬＲＦはどこに配置されてもよい。

較正検出装置１５４は、エンドエフェクタの先端位置の複数の移動位置を示す移動データと、照射装置１５３が観測した観測データとに基づいて、照射装置１５３の設置状態の変化を算出する処理を行う。較正検出装置１５４は、照射装置１５３（例えば、ＬＲＦ）によって測定されたデータから、走査面とエンドエフェクタ１０１の相対関係の変化を検出する。なお、較正検出装置１５４の詳細は図５及び図６を参照して説明する。

図４は、照射装置１５３の位置の経年経過による位置変化を検出するための基本的な考えを示したものである。照射装置１５３の据付時に、エンドエフェクタ１０１の先端位置（手先位置Ｐ；単に手先とも称す）に照射装置１５３の走査面を移動させたときにＬＲＦでは手先が観測される。そして、経年経過後に照射装置１５３にチルト変化が発生した場合には同じ手先位置Ｐにエンドエフェクタ１０１の先端を移動させて観測を行った場合、エンドエフェクタ１０１の先端は観測されない。このようにＬＲＦの走査面位置が変化した場合には観測結果が変化する。つまり、観測結果が変化することが確認されれば、走査面位置の変化が検出できる。さらに、このような場合の照射装置１５３による観測結果の変化は、測定の距離値が変化するということではなく、エンドエフェクタ１０１の先端が観測された、または観測されなかったという２値が観測データとなる。ＬＲＦは距離を測定できるが、ノイズの影響がありどの程度の距離であるかの精度は高くはないので距離の変化の判定は難しい。一方、本実施形態で採用する、観測されたかどうかである観測の有無による変化の判定は、ノイズの影響を受けにくく非常にロバスト性が高い。

＜較正検出装置１５４＞
次に、図５を用いて、本実施形態に係る較正検出装置１５４の構成の一例を説明する。図５は、較正検出装置１５４で実行される、エンドエフェクタの先端位置にレーザが照査されるように照射装置１５３を設定し、その後、エンドエフェクタの先端位置を予め設定された位置群データで示される位置に先端位置を移動させた位置ごとにレーザを照射して観測データを取得し、この観測データから照射装置１５３の設置状態を算出するためのプログラムを実行するための構成を示す。

較正検出装置１５４は、必要なプログラムを実行する際に、例えば記憶部１５２に記憶されたプログラムをＲＡＭに展開する。そして、較正検出装置１５４は、ＲＡＭに展開されたこのプログラムをＣＰＵにより解釈及び実行して、各構成要素を制御する。このように、図５に示される通り、本実施形態に係る較正検出装置１５４は、位置群データ生成部５０１、移動データ生成部５０２、照射配置設定部５０３、観測データ取得部５０４、及び設置状態算出部５０５を備える。

位置群データ生成部５０１は、記憶部１５２に記憶されているエンドエフェクタ１０１の先端位置を所定の位置に動かすための移動データに基づいて、エンドエフェクタ１０１の先端位置を移動させる複数の位置を示す位置群を示す位置群データを生成する。位置群データは、エンドエフェクタの先端位置とレーザ源の位置とを含む平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される少なくとも２つの位置を１組として１組以上からなる位置群を示すものである。なお、平面状の領域は、その両側に空間を２つに分離することができる領域であればよく、必ずしも平らでなくともよく、曲面状の２次元平面でも構わない。また、平面状の領域はどんな態様で配置されてもよいが、例えば、水平面に配置される。この場合には、位置群データは、例えば、エンドエフェクタの先端位置とレーザ源の位置とを含む水平面状の領域に対して対称な位置であって少なくとも２つの位置を１組として１組以上からなる位置群を示すデータであってもよい。また、平面状の領域の配置は、これに限定されず、鉛直線に平行に配置されてもよいし、水平面に関して斜めに配置されてもよい。

移動データ生成部５０２は、位置群データ生成部５０１で生成された位置群データが示す位置に、エンドエフェクタ１０１の先端位置を移動させるための移動データを生成する。移動データ生成部５０２はこの移動データを記憶部１５２に記憶させて、ロボット制御部１５１が記憶部１５２からこの移動データを読み取り、ロボット１００がエンドエフェクタ１０１の先端位置を位置群データが示す位置に順次移動させることになる。一方、移動データ生成部５０２は、この移動データを照射装置１５３へも渡し、このエンドエフェクタ１０１が移動してエンドエフェクタ１０１がその位置に移動することを認識し、照射装置１５３は走査面にレーザを照射する。したがって、照射装置１５３は、位置群データに含まれる位置にエンドエフェクタ１０１の先端位置が移動するごとに、その位置に先端位置があったかどうかを観測することができる。

照射配置設定部５０３は、位置群データ生成部５０１が位置群データを生成する際にエンドエフェクタ１０１の先端位置があった位置を含む領域に照射装置１５３がレーザを照射するように照射装置１５３の照射配置を設定するための設定データを生成し、この設定データを照射装置１５３に渡す。照射装置１５３はこの設定データを受け取り、照射装置１５３のこの設定データに含まれる照射配置にその配置を決定する。照射装置１５３は位置群データ生成部５０１が位置群データを作成する際にレーザ源があった位置に配置されたままである。換言すれば、照射装置１５３は、エンドエフェクタ１０１の先端位置と照射装置１５３のレーザ源との位置が、平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される位置群データに含まれる位置になるように設定されている平面状の領域に含まれるように、位置群データを作成した時に配置されている。なお、照射装置１５３のこの配置は、この配置に関する位置データを記憶部１５２が記憶していて、照射配置設定部５０３がこの位置データを取得することによって設定データを生成してもよい。

観測データ取得部５０４は、照射装置１５３から観測データを取得する。観測データは、移動データ生成部５０２が生成した移動データによってエンドエフェクタ１０１の先端位置が移動したごとに照射装置１５３の照射配置の状態で照射装置１５３がレーザを照射し、エンドエフェクタ１０１を観測することができたかどうかを示すものである。なお、観測データは、移動データも含んでいて移動データに関連付けられている。

設置状態算出部５０５は、観測データに基づいて位置群データに示される位置ごとでエンドエフェクタ１０１が観測することができたかどうかの分布に基づいて、照射装置１５３の設置状態が変化しているかどうか、変化しているとすればどのように変化しているかを判定する。そして、この判定結果を含んだ判定結果データを記憶部１５２に記憶させる。また、この設置状態がどのように変化しているかは、どの位置で観測ができてどの位置で観測ができなかったかによって判定することができる。この判定の詳細な例については、後に図８から図２０を参照して説明する。

さらに、設置状態算出部５０５は、得られた設置状態に基づいて、設置当初の配置に戻すように修正方法を算出してもよい。この修正方法は、例えば、以前の設置状態に戻すには、どの方向にどの程度だけ照射装置１５３を移動及び／または回転させればよいかを示した修正データが設置状態算出部５０５によって生成され、このデータによって示される。

＜その他＞
較正検出装置１５４の動作に関しては次の動作例で詳細に説明する。なお、本実施形態では、較正検出装置１５４の制御は汎用のＣＰＵによって実現されてもよい。しかしながら、以上の動作（または機能）の一部または全部が、１または複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。また、較正検出装置１５４の構成に関して、実施形態に応じて、適宜、省略、置換及び追加が行われてもよい。

［動作例］
次に、図６を用いて、較正検出装置１５４の動作の概略を説明する。

図６は、較正検出装置１５４の処理手順の一例を例示するフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。

（起動）
まず、ユーザ等が較正検出装置１５４を、後述の入力装置２２０６等を介して起動し、さらに設定等の入力を受け付ける。較正検出装置１５４は、以下の処理手順にしたがって、処理を進める。
（ステップＳ６０１）
ステップＳ６０１では、位置群データ生成部５０１が、エンドエフェクタ１０１の先端位置と照射装置１５３のレーザ源の位置とを含む平面を設定する。

（ステップＳ６０２）
ステップＳ６０２では、位置群データ生成部５０１が、ステップＳ６０１で設定される平面に対して対称な位置にある２点を１組として選択する。なお、実施形態では一例として平面に対して対称な位置にある２点を選択しているが、これに限定されない。例えば、平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される少なくとも２つの位置が１組として選択されてもよい。

（ステップＳ６０３）
ステップＳ６０３では、位置群データ生成部５０１が、ステップＳ６０２で選択される組を、平面上の異なる位置での平面に対して対称な組を複数選択し、これらの組を位置群とした位置群データを生成する。これらのそれぞれの組に含まれる２点は、平面からのそれぞれの距離が等しいが、全ての組でこれらの距離は通常等しい。しかし、これらの平面からの距離は異なる組で異なる距離であってもよく、距離が異なる場合にはその平面からの距離も位置群データに含まれるように生成される。

（ステップＳ６０４）
ステップＳ６０４では、照射配置設定部５０３が、記憶部１５２から位置群データを生成する際に対称な２点を求める際に使用した平面データを使用して、この平面データに示される平面を含む領域に照射装置１５３がレーザを照射するように照射装置１５３の照射配置を設定するための設定データを生成し、照射装置１５３をその設定データに基づいて設置する。

（ステップＳ６０５）
ステップＳ６０５では、移動データ生成部５０２が、ステップＳ６０３で生成された位置群データに含まれる位置にエンドエフェクタ１０１の先端位置を順次移動させるための移動データを生成し、この移動データを記憶部１５２に記憶させ、ロボット制御部１５１によってエンドエフェクタ１０１の先端位置を移動させる。

（ステップＳ６０６）
ステップＳ６０６では、移動データ生成部５０２が、エンドエフェクタ１０１の先端位置を移動させた位置ごとに、ステップＳ６０４で設定された照射装置１５３の配置状態によってエンドエフェクタ１０１へレーザを照射する。

（ステップＳ６０７）
ステップＳ６０７では、ステップＳ６０６においてエンドエフェクタ１０１の先端位置が移動されレーザが照射されるごとに、観測データ取得部５０４が照射装置１５３から観測データを取得し、移動された位置ごとに、エンドエフェクタ１０１が観測できたかどうかを示す観測データを設置状態算出部５０５へ渡す。

（ステップＳ６０８）
ステップＳ６０８では、ステップＳ６０７で取得した観測データに含まれる位置群に含まれる位置ごとの観測可否の分布に基づいて、照射装置１５３がチルト変化をしたか、ロール変化をしたか、パン変化したか、変化しなかったかを判定して、照射装置１５３の設置状態を算出する。

次に、本実施形態の具体的な実現方法について図７から図２０を参照して説明する。

図７は、ＬＲＦの座標系について説明したものである。本実施形態で使用するＬＲＦ座標系は、ＬＲＦが存在する位置を原点とし、ＬＲＦの正面方向（すなわち、レーザが照射される方向）をＹ軸、走査面上でＹ軸と直交する方向をＸ軸、走査面に垂直な方向をＺ軸とする。以下の説明でＬＲＦ座標系はこの定義を使用する。なお、ＬＲＦの座標系はこの座標系の定義に限定されない。また、ロボットが存在する位置を原点とするロボット座標系を使用してもよい。本実施形態でのロボット座標系は、ロボットが存在する位置を原点として、例えば、Ｘｗ軸とＹｗ軸とからなる面に走査面が含まれるようにＸｗ軸とＹｗ軸とを設定し、走査面に垂直な方向にＺｗ軸を設定してもよい。これらのＬＲＦ座標系とロボット座標系とは互いの座標系に移ることができる座標変換を設定することができるので、どちらの座標系を使用しても問題はない。したがって、本実施形態では、主にロボット座標系を使用して説明しているが、特に断らない。

図８及び図１０は、位置群に含まれるある１組のチェック用の位置（チェック位置とも称す）での観測の様子を示したものである。それぞれエンドエフェクタ１０１の手先が、位置群データ生成部５０１が位置群を生成する際に使用した水平面状の上下に位置する２点（ここでは上下それぞれＰ１_Ｕ，Ｐ１_Ｄ(チェック位置の組)とする）に位置し、照射装置１５３から見てロボットの後ろには壁がある。図８では、エンドエフェクタ１０１の手先は観測されず、図１０ではエンドエフェクタ１０１の手先は観測される。

図９及び図１１は、それぞれ図８及びと図１０のときに、照射装置１５３で観測されるＬＲＦデータを縦軸にＸ、横軸にＹとした場合を示したものである。ＬＲＦデータはＬＲＦが測定したデータであり、走査面に存在している物体の座標を示すデータである、図９では、ロボット１００の本体とその後ろの壁が観測されているがエンドエフェクタ１０１の手先は観測されずＬＲＦデータ上に現れない。一方、図１０では、ロボット１００の本体と壁及び手先がデータ上で確認できる。位置群データ生成部５０１についての説明でも示したように、位置群データの１組である前述のＰ１_Ｕ，Ｐ１_ＤのＸＹ座標はほぼ同じでＺ座標が異なり、その関係は走査面に対して反対側に位置する。照射装置１５３の据付時にこのようなＰ１_Ｕ，Ｐ１_Ｄの組み合わせを見つけておき、観測データに基づく設置状態算出部５０５が算出した計測結果（チェック結果；設置状態とも称す）は記憶部１５２に記憶しておく。設置状態算出部５０５は、経年変化後に再度観測をしたときのチェック結果と、記憶されているチェック結果が異なる場合に、走査面の変化があることを検出できる。

位置群データ生成部５０１が生成するデータに含まれるチェック位置の組のＺ方向の差の大小で検出する変化の程度を調整することも可能である。差が小さい場合は、より小さな変化を検知することができる。差が大きい場合は、大きな変化がない限り検出されない。さらに、１つのチェック位置の組に含まれる位置の数を増やすことで多段階の変化の検出も可能となる。例えば、Ｐ１_ＵとＰ１_Ｄとの間にチェック位置を増やせば、２つの位置の組のときよりも小さな変化である場合も検出可能となり、設置状態算出部５０５はどの程度の変化量であるかを算出し判定できる。同様に外側にチェック位置を増やせば、大きな変化であることも判定できるようになる。

また、チェック位置の組を複数用意することで、走査面の変化の種類を判定することも可能となる。図１２、図１３、及び図１４は、９組のチェック位置を配置した様子を示している。これらの図では１８のチェック位置をそれぞれ２つの位置を１組とした９個のチェック位置の組を配した様子を示している。Ｐ１_Ｕ～Ｐ９_Ｕは走査面からみてＺ方向上側に存在し、走査面と概平行な平面状に、Ｐ１_Ｄ～Ｐ９_ＤはＰ１_Ｕ～Ｐ９_Ｕとそれぞれ組となっており、走査面の反対側のＺ方向下側に概平行な平面状に配置されている。これらの図では９組のチェック位置の組は３×３の格子点上にある。ハンドがＺ方向上側から侵入する場合、照射装置１５３の初期の配置設定では通常、それぞれの位置でのチェック結果は図１５のようになる。図１５の表ではハンドが観測できた場合に○を、できない場合に×を記載している。チェック位置の組及びチェック結果の情報は設置状態算出部５０５によって記憶部１５２に記憶される。

また、前述の図１２、図１３、及び図１４では格子点上にチェック位置の組を配置したが、配置や数はこれに限らず他の配置も考えられる。たとえば、距離に応じて数を変えることが考えられる。ＬＲＦの計測は原点から一定の角度ごとの直線上を計測することで走査面を形成する。したがって距離が離れるほど計測密度は疎になるので、チェック位置を多く配置するなどの工夫でより正確な判定が可能となる。逆に近い位置では数を減らすこともできる。

チェック位置の設定は、位置群データ生成部５０１によってなされ、走査面の設計値に基づいて設定してもよいし、その近辺でハンドを動かして探索して設定することもできる。走査面位置近辺で走査面に対して概垂直の方向に移動させながら、観測されない位置と、観測される位置とを探索しその組を１つのチェック位置の組とする。さらに、これらの組を複数用意するほうが変化をより効率的に検出できるため好ましい。

図１７はある経年経過後のチェック結果の一例を示す。図１７に示されるチェック結果を図１５と比較すると、Ｐ３_Ｄ、Ｐ６_ＤとＰ９_Ｄで結果が異なっており、変化が起きたことを検出できる。図１６は、このときのＬＲＦの変化の様子を示したもので、初期状態からチルト方向が下向きに変化してしまっていることを示す。図１６の点線矢印は走査面を表し、Ｐ３_Ｄ、Ｐ６_ＤとＰ９_Ｄが走査面の上側になってしまったためＬＲＦでハンドが観測されなかったことが分かる。このようにチェック結果を比較すると、その変化だけでなく変化の方向も検出できる。

図１９はある経年経過後のチェック結果の別の一例を示す。図１９に示されるチェック結果を図１５と比較すると、Ｐ１_Ｄ、Ｐ２_ＤとＰ３_Ｄで結果が異なっており、変化が起きたことが検出できる。図１８は、このときのＬＲＦの変化の様子を示したもので、ロール方向が変化してしまっている。図の赤い点線は走査面を表し、Ｐ１_Ｄ、Ｐ２_ＤとＰ３_Ｄが走査面の上側になってしまったため、ＬＲＦでハンドが観測されなかったことが分かる。このようにチェック結果を比較すると、その変化だけでなく変化の方向も検出できる。
なお、図１５から図１９を参照しても判るように、設置状態算出部５０５は、平面状の領域によって分離される２つの空間のうちの下側範囲にある第１空間に指定される位置群での観測結果によって、照射装置１５３にどのような経年変化が生じたかを判定することもできる。

また、パン方向の経年変化についても上述した手法を適用することによって同様に検出可能である。

［動作例］
次に、図２０を用いて、図１２、図１３、及び図１４に示したチェック位置の組を使用したときの、処理の流れ一例を示したものである.
図２０は、ロボット制御部１５１及び較正検出装置１５４の処理手順の一例を例示するフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。

（起動）
まず、ユーザ等がロボット１００、較正検出装置１５４、及び照射装置１５３（ＬＲＦ）を、後述の入力装置２２０６等を介して起動し、さらに設定等の入力を受け付ける。そして、ロボット制御部１５１及び較正検出装置１５４は、以下の処理手順にしたがって、処理を進める。
（ステップＳ２００１）
ステップＳ２００１では、ロボット制御部１５１が、位置群データに基づいて移動データ生成部５０２が生成した移動データを記憶部１５２から取得し、移動データに基づいてハンドをＰ１_Ｕに移動させる。

（ステップＳ２００２）
ステップＳ２００２では、観測データ取得部５０４が、ハンドをＰ１_Ｕにある状態において照射装置１５３が観測した観測データを取得し、観測が予定されている全ての位置での観測が終了するまで、それぞれのチェック位置での観測データを一時的に保存する。なお、この観測データは、観測データ取得部５０４から一時的に記憶部１５２に記憶されていてもよし、観測データ取得部５０４がメモリ等を有してここに観測データを一時的に記憶してもよい。

（ステップＳ２００３）
ステップＳ２００３では、ロボット制御部１５１が、位置群データに基づいて移動データ生成部５０２が生成した移動データを記憶部１５２から取得し、移動データに基づいてハンドをＰ１_Ｄに移動させる。

（ステップＳ２００４）
ステップＳ２００４では、観測データ取得部５０４が、ハンドをＰ１_Ｄにある状態において照射装置１５３が観測した観測データを取得し、このチェック位置での観測データを一時的に保存する。

（ステップＳ２００５）
ステップＳ２００５では、ステップＳ２００１からステップＳ２００４を予定されている全てのチェック位置に関して実行し、全てのチェック位置において観測データを取得する。

（ステップＳ２００６）
ステップＳ２００６では、設置状態算出部５０５が、ステップＳ２００５までで得られた全てのチェック位置における観測データに基づいて、照射装置１５３の設置状態が以前の結果から変化しているかどうかを算出する。以前の結果は、例えば、設置状態算出部５０５がメモリ等に予め記憶していてもよいし、記憶部１５２が記憶していてもよい。

（ステップＳ２００７）
ステップＳ２００７では、例えば、図２１に示すような提示部２１０１を新たに備え、この提示部によって、ステップＳ２００６で得られた、照射装置１５３の設置状態を提示する。さらに、このステップＳ２００７では、照射装置１５３をどの方向にどの程度に移動及び／または回転させればよいかを設置状態算出部５０５が算出して提示部２１０１によって修正方法が提示させてもよい。

提示部２１０１が提示する結果は、変化が検出された、検出されなかったという結果だけでもよいし、どのような変化、すなわちチルト、ロール、及び／またはパンのそれぞれに変化が起きた、その量がどの程度か、などである。また、提示する方法は様々考えられ、例えば、表示、音、音声、ファイル出力などがあるが、それに限らない。表示するのであれば専用のディスプレイを用意してもよいし、ロボット用のコンソール画面等に表示してもよく、ユーザが知覚可能なものであればよい。音や音声の場合は、ブザーやスピーカでブザー音や音楽などで提示するなどが考えられる。

［構成例］
（ハードウェア構成）
＜較正検出装置＞
次に、図２２を用いて、本実施形態に係る較正検出装置１５４のハードウェア構成の一例について説明する。なお、ここに示すハードウェア構成は、基本的には、ロボット１００でも照射装置１５３でも同様である。
図２２に示される通り、本実施形態に係る較正検出装置１５４は、制御部２２０１、記憶部２２０２、電源部２２０３、計時装置２２０４、通信インタフェース２２０５、入力装置２２０６、出力装置２２０７、及び外部インタフェース２２０８が電気的に接続されたコンピュータを備えている。なお、図２２では、通信インタフェース及び外部インタフェースをそれぞれ、「通信Ｉ／Ｆ」及び「外部Ｉ／Ｆ」と記載している。

制御部２２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び／またはＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う。制御部２２０１は、エンドエフェクタの先端位置にレーザが照査されるように照射装置１５３を設定し、その後、エンドエフェクタの先端位置を予め設定された位置群データで示される位置に先端位置を移動させた位置ごとにレーザを照射して観測データを取得し、この観測データから照射装置１５３の設置状態を算出するためのプログラムを実行する。このプログラムは、記憶部２２０２に記憶されていて、制御部２２０１は記憶部２２０２から実行プログラムを呼び出して処理を実行する。

記憶部２２０２は、コンピュータまたはその他の装置、及び機械等が、記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的または化学的作用によって蓄積する媒体である。記憶部２２０２は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置であり、エンドエフェクタの先端位置にレーザが照査されるように照射装置１５３を設定し、その後、エンドエフェクタの先端位置を予め設定された位置群データで示される位置に先端位置を移動させた位置ごとにレーザを照射して観測データを取得し、この観測データから照射装置１５３の設置状態を算出するためのプログラムを記憶する。

また、記憶部２２０２は、制御部２２０１によって実行されるプログラムによって生成される、移動データ、観測データ、及び設置状態データも記憶する。さらに、記憶部２２０２は、提示部２１０１が設置状態及び／または修正方法を提示するための提示データを記憶していてもよい。

さらに、記憶部２２０２はドライブを含んでいてもよく、ドライブは補助記憶装置、記録媒体等から記憶されているデータを受け入れ、特にプログラムを読み込むための装置であり、例えば、半導体メモリドライブ（フラッシュメモリ（Flash Memory）ドライブ）、ＣＤ（Compact Disk）ドライブ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ等である。ドライブの種類は、記憶媒体の種類に応じて適宜選択されてよい。上記の実行プログラムから取得したデータ等は、この記憶媒体に記憶されていてもよい。

電源部２２０３は、電力を較正検出装置１５４に含まれる装置部分に供給可能なものであれば何でもよく、例えば、充電可能な２次電池または通常のコンセントから取得可能な交流電源である。電源部２２０３は、較正検出装置１５４本体に搭載されている各要素へ電力を供給する。電源部２２０３は、例えば、制御部２２０１、記憶部２２０２、計時装置２２０４、通信インタフェース２２０５、入力装置２２０６、出力装置２２０７、及び外部インタフェース２２０８へ電力を供給する。

計時装置２２０４は、時間を計測する装置であり、日時を計測できる。例えば、計時装置２２０４はカレンダーを含む時計であり、現在の年月及び／または日時の情報を制御部２２０１へ渡す。計時装置２２０４は、例えば、制御部２２０１が生成する、観測データ、及び設置状態データ等の生成時に日時を付すときに利用される。

通信インタフェース２２０５は、例えば、近距離無線通信（例えば、Bluetooth（登録商標））モジュール、有線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュール、無線ＬＡＮモジュール等であり、ネットワークを介した有線または無線通信を行うためのインタフェースである。通信インタフェース２２０５は、較正検出装置１５４を外部装置（例えば、ロボット１００、ロボット制御部１５１、照射装置１５３、提示部２１０１；またはコンピュータ、サーバ、ネットワーク上の通信機器）に接続するためのインタフェースである。通信インタフェース２２０５は、制御部２２０１によって制御され、ネットワーク等を介して他のサーバ等の装置及び／または他の端末装置から指標データを受け取るためのものであり、及び／またはネットワーク等を経由して、較正検出装置１５４が生成した表示データ及び支援データを端末装置１０２（例えば、スマートフォン及び／またはコンピュータ）等へ送信するためのものである。また、通信インタフェース２２０５は、較正検出装置１５４で実行されるプログラムを特定のサーバ等（図示せず）に記憶させておき、この特定のサーバからダウンロードするためのものであってもよいし、端末装置１０２このプログラムをアップロードするためのものであってもよい。端末装置１０２がこのプログラムを受け取る場合には、端末装置１０２でこのプログラムを実行して表示データ及び支援データを生成し、これらのデータを端末装置１０２が提示することになる。

また、このネットワーク等を介した通信は、無線または有線のいずれでもよい。なお、ネットワーク等は、インターネットを含むインターネットワークでもよいし、社内ＬＡＮのような他の種類のネットワークであってもよいし、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルなどを用いた１対１の通信であってもよい。通信インタフェース２２０５は、マイクロＵＳＢコネクタを含んでいてもよい。

入力装置２２０６は、入力を受け付ける装置であり、例えば、タッチパネル、物理ボタン、マウス、及びキーボード等である。出力装置２２０７は、出力を行う装置であり、表示、音声等で情報を出力し、例えば、ディスプレイ、及びスピーカ等である。入力装置２２０６によって指標データが入力されてもよい。

外部インタフェース２２０８は、較正検出装置１５４の本体と外部装置との媒介をするためのものであり、例えば、ＵＳＢポート等であり、外部装置（例えば、プリンター、メモリ、及び通信機器）と接続するためのインタフェースである。

以上の通り、本実施形態の較正検出装置によれば、位置群データ生成部５０１がエンドエフェクタ１０１の先端位置（手先位置）と照射装置１５３のレーザ源が設置される位置とを含む平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される複数の位置を１組とする１組以上からなる位置群を示す位置群データを生成するので、照射装置１５３の設定状態を検査するためのデータを取得するためのチェック位置を設定することができる。また、移動データ生成部５０２が位置群データに基づいてエンドエフェクタ１０１をチェック位置に移動させるための移動データを生成することができるので、この移動データに基づいてロボット制御部１５１がエンドエフェクタ１０１を制御して先端位置をチェック位置に順次移動させることができる。

一方、照射配置設定部５０３がエンドエフェクタ１０１の先端位置を含む領域に照射装置１５３がレーザを照射するように照射装置１５３の照射配置を設定することができるので、照射装置１５３を取り付け時または設置時での観測データを取得することが可能になる。そして、移動データ生成部５０２の移動データに基づいてエンドエフェクタ１０１がチェック位置に移動するごとに観測データ取得部５０４がエンドエフェクタ１０１を観測することができたかどうかを示す観測データを取得して、設置状態算出部５０５によって観測データに基づいて照射装置１５３の設置状態の変化を算出する。したがって、取り付け時または設置時の観測データと、この時からの時間が経過した後に複数のチェック位置での観測データとを比較することが可能になり、照射装置１５３がどの方向にどの程度動いたかを算出することができるので、照射装置１５３の設置位置及び方向の経年変化の検出が可能になる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

＜１＞
本発明の装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体（または記憶媒体）に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
また、以上の各装置及びそれらの装置部分は、それぞれハードウェア構成、またはハードウェア資源とソフトウェアとの組み合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組み合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワークまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体（または記憶媒体）からコンピュータにインストールされ、当該コンピュータのプロセッサに実行されることにより、各装置の動作（または機能）を当該コンピュータに実現させるためのプログラムが用いられる。

＜２＞
また、「及び／または」とは、「及び／または」でつながれて列記される事項のうちの任意の１つ以上の事項という意味である。具体例を挙げると、「ｘ及び／またはｙ」とは、３要素からなる集合｛（ｘ）,（ｙ）,（ｘ,ｙ）｝のうちのいずれかの要素という意味である。もう１つの具体例を挙げると、「ｘ，ｙ，及び／またはｚ」とは、７要素からなる集合｛（ｘ）,（ｙ）,（ｚ）,（ｘ,ｙ）,（ｘ,ｚ）,（ｙ,ｚ）,（ｘ,ｙ,ｚ）｝のうちのいずれかの要素という意味である。

１００…ロボット、１０１…エンドエフェクタ、１０２…端末装置、１５１…ロボット制御部、１５２…記憶部、１５３…照射装置、１５４…較正検出装置、３０１…中心軸、３０２…走査面、５０１…位置群データ生成部、５０２…移動データ生成部、５０３…照射配置設定部、５０４…観測データ取得部、５０５…設置状態算出部、２１０１…提示部、２２０１…制御部、２２０２…記憶部、２２０３…電源部、２２０４…計時装置、２２０５…通信インタフェース、２２０６…入力装置、２２０７…出力装置、２２０８…外部インタフェース。

Claims (17)

1. エンドエフェクタの位置とレーザ源の位置とを含む平面状の領域によって分離される２つの空間内のそれぞれに配置される少なくとも２つの位置を１組として１組以上からなる位置群を示す位置群データを生成する第１生成部と、
   前記エンドエフェクタの位置を含む領域に照射装置がレーザを照射するように照射配置を設定する設定部と、
   前記位置群データが示す位置のうち、前記２つの空間のうちの少なくとも一方の空間である第１空間を含む範囲内に指定される１以上の位置に前記エンドエフェクタの位置を移動させるための移動データを生成する第２生成部と、
   前記移動データによって前記エンドエフェクタの位置を移動させた位置ごとに前記照射配置の状態でレーザを照射し前記エンドエフェクタを観測することができたかどうかを示す観測データを取得する取得部と、
   前記観測データに基づいて照射装置の設置状態の変化を算出する算出部と、
   を備える較正検出装置。
2. 前記算出部は、前記第１空間において前記エンドエフェクタを観測することができない位置があることを前記観測データが示している場合には、前記設置状態が変化したことを算出する、請求項１に記載の較正検出装置。
3. 前記第２生成部は、前記２つの空間のうちのもう一方の空間も指定されたデータを含む前記移動データを生成し、
   前記算出部は、前記第１空間において前記エンドエフェクタを観測することができ、かつ、前記もう一方の空間では前記エンドエフェクタを観測することができないことを前記観測データが示している場合には、前記設置状態が変化していないことを算出する、請求項１に記載の較正検出装置。
4. 前記算出部は、前記エンドエフェクタを観測することができない全ての位置が、前記照射装置からある距離以上離れていることを前記観測データが示している場合には、前記レーザが下方に向いた設置状態に変化したことを算出する、請求項１または２に記載の較正検出装置。
5. 前記第１生成部は、前記平面状の領域のうち、前記照射装置から前記エンドエフェクタの位置への方向にある第１領域と前記第１領域の両側にある第２領域とに前記位置群が設定される位置群データを生成する、請求項１に記載の較正検出装置。
6. 前記算出部は、前記エンドエフェクタを観測することができない位置が、前記第２領域の両側のいずれか片側であることを前記観測データが示している場合には、前記照射装置がレーザの照射方向を軸として回転した状態にあると算出する、請求項５に記載の較正検出装置。
7. 前記設定部は、前記エンドエフェクタの位置を含む平面状の領域にレーザを照射するように前記照射配置を設定する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の較正検出装置。
8. 前記第１生成部は、前記位置群が複数の組からなり、それぞれ異なる位置に配置される位置群データを生成する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の較正検出装置。
9. 前記第１生成部は、前記位置群が前記平面状の領域から等しい距離に配置されるように位置群データを生成する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の較正検出装置。
10. 前記設置状態の変化に基づいて、前記照射配置をどのように修正すべきかを示す修正データを生成する第３生成部をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の較正検出装置。
11. 前記修正データを提示する提示部をさらに備える、請求項１０に記載の較正検出装置。
12. 前記第１生成部は、前記平面状の領域として水平面状の領域を採用し、前記位置をこの水平面状の領域に対して対称に配置して前記位置群データを生成する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の較正検出装置。
13. 前記第２生成部は、前記水平面状の領域の少なくとも下側範囲を含む範囲内に指定される１以上の位置に前記エンドエフェクタの位置を移動させるための移動データを生成する、請求項１２に記載の較正検出装置。
14. エンドエフェクタの位置とレーザ源の位置とを含む平面状の領域によって分離される２つの空間のそれぞれに配置される少なくとも２つの位置を１組として１組以上からなる位置群を示す位置群データを生成し、
    前記エンドエフェクタの位置を含む領域に照射装置がレーザを照射するように照射配置を設定し、
    前記位置群データが示す位置のうち、前記２つの空間のうちの少なくとも一方の空間である第１空間を含む範囲内に指定される１以上の位置に前記エンドエフェクタの位置を移動させるための移動データを生成し、
    前記移動データによって前記エンドエフェクタの位置を移動させた位置ごとに前記照射配置の状態でレーザを照射し前記エンドエフェクタを観測することができたかどうかを示す観測データを取得し、
    前記観測データに基づいて照射配置の設置状態の変化を算出すること、
    を備える較正検出方法。
15. コンピュータを、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の較正検出装置が備える各部として機能させるためのプログラム。
16. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の較正検出装置を備えるロボット。
17. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の較正検出装置を備える照射装置。

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