JPH05138582A - Active camera searching device for manipulating object by using robot - Google Patents
Active camera searching device for manipulating object by using robotInfo
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- JPH05138582A JPH05138582A JP29750991A JP29750991A JPH05138582A JP H05138582 A JPH05138582 A JP H05138582A JP 29750991 A JP29750991 A JP 29750991A JP 29750991 A JP29750991 A JP 29750991A JP H05138582 A JPH05138582 A JP H05138582A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はロボットによる物体操
作のための能動的カメラ探索装置に関し、特に、カメラ
の能動的探索によって物体操作の視覚フィードバック制
御をより簡潔,安定かつ正確にし、複雑な物体配置に適
応できるようなロボットによる物体操作のための能動的
カメラ探索装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active camera search device for object manipulation by a robot, and more particularly, to make visual feedback control of object manipulation simpler, more stable, and more accurate by the active camera search, thereby making it possible to perform complicated object manipulation. The present invention relates to an active camera search device for object manipulation by a robot that can be adapted to the arrangement.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】最近
では、目的とする物体を操作するために、目的物体をカ
メラで撮像し、その画像を処理し、フィードバック制御
することによりカメラを移動させたり、ロボットを移動
させたりしている。しかしながら、固定された1台のカ
メラで目的物体を撮像した場合、目的物体の3次元位置
の特定をすることができない。すなわち、目的物体とロ
ボットとの相対位置を2次元的に一致させても3次元方
向すなわち奥行方向において目的物体とロボットとの相
対位置が一致しているかどうかを判別することができな
い。2. Description of the Related Art Recently, in order to manipulate a target object, the target object is imaged by a camera, the image is processed, and feedback control is performed to move the camera. , I am moving the robot. However, when the target object is imaged by one fixed camera, the three-dimensional position of the target object cannot be specified. That is, even if the relative positions of the target object and the robot are two-dimensionally matched, it is not possible to determine whether the relative positions of the target object and the robot are matched in the three-dimensional direction, that is, the depth direction.
【0003】2台のカメラを用いてステレオ方式でロボ
ットと目的物体との3次元位置を計測する方法も考えら
れているが、2台のカメラ間のベースラインを長くする
と、物体の2画面での像の対応付けが困難になり、逆に
短くすると、三角測量で得られる3次元位置の精度が低
いこともある。また、目的物体とカメラの固定された関
係から対象物が隠されたり、視野に入らなかったり、画
像分解能が足りないような問題点が生じる。A method of measuring the three-dimensional position of a robot and a target object in a stereo system using two cameras has been considered, but if the baseline between the two cameras is lengthened, two screens of the object are displayed. If it becomes difficult to associate the images with each other, and if they are shortened, the accuracy of the three-dimensional position obtained by triangulation may be low. In addition, the fixed relationship between the target object and the camera causes problems such as the object being hidden, being out of the field of view, and having insufficient image resolution.
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、カ
メラを目的物体に対して能動的に探索して視覚的フィー
ドバック制御をより簡潔,安定かつ正確にして効率よく
行なえるようなロボットによる物体操作のための能動的
カメラ探索装置を提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to operate an object by a robot such that a camera is actively searched for an object to perform visual feedback control more simply, stably, accurately and efficiently. It is to provide an active camera search device for.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明はカメラで目的
物体を撮像しながらロボットで目的物体を操作するロボ
ットによる物体操作のための能動的カメラ探索装置であ
って、カメラの画像出力を処理する画像処理手段と、カ
メラを制御するカメラ制御手段と、ロボットを制御する
ロボット制御手段と、画像処理手段によって処理された
画像信号に応じてロボットと目的物体との相対位置関係
を求め、ロボット制御手段によってロボットが目的物体
に近づくようにロボットを制御し、カメラ制御手段によ
ってカメラの撮像位置を変えるように制御させ、再度ロ
ボット制御手段によってロボットが目的物体に近づける
ように制御させる制御手段とを備えて構成される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an active camera search device for object manipulation by a robot, wherein a robot manipulates a target object while imaging the target object with a camera, and processes the image output of the camera. The image processing means, the camera control means for controlling the camera, the robot control means for controlling the robot, and the relative positional relationship between the robot and the target object in accordance with the image signal processed by the image processing means. Control means for controlling the robot so that the robot approaches the target object, the camera control means controls to change the imaging position of the camera, and the robot control means controls the robot so that the robot approaches the target object again. Composed.
【0006】[0006]
【作用】この発明に係るロボットによる物体操作のため
の能動的カメラ探索装置は、カメラの画像出力を処理し
てロボットと目的物体との2次元的相対位置関係を求
め、ロボットが目的物体に近づくようにロボットを制御
し、カメラの撮像位置を変えて再びロボットが目的物体
に近づけるように制御することによって、1台のカメラ
でロボットと目的物体との3次元的位置関係を簡潔,安
定かつ正確にして計測することができる。The active camera search device for object manipulation by the robot according to the present invention processes the image output of the camera to obtain the two-dimensional relative positional relationship between the robot and the target object, and the robot approaches the target object. By controlling the robot in such a manner that the imaging position of the camera is changed so that the robot approaches the target object again, the three-dimensional positional relationship between the robot and the target object can be simplified, stable and accurate with one camera. Can be measured.
【0007】[0007]
【実施例】図1はこの発明の一実施例の概略ブロック図
である。図1を参照して、ロボット1は目的物体2をつ
かんだり、指定された位置に置いたりするために、3次
元動作を行なう。このために、ロボット制御部4はコン
ピュータ3から指令が与えられると、ロボット1を目的
物体3に近づけるための制御を行なう。1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the robot 1 performs a three-dimensional operation in order to grab the target object 2 and place it at a designated position. For this reason, the robot control unit 4, when given a command from the computer 3, performs control for bringing the robot 1 closer to the target object 3.
【0008】一方、カメラ5はカメラアーム6に取付け
られ、ロボット1と目的物体2とを撮像する。カメラ5
で撮像された連続画像8は画像処理部9に与えられて画
像処理される。画像処理部9はカメラ5で撮像された目
的物体の特徴を抽出し、連続画像を処理することによっ
てロボット1および目的物体2の移動を追跡する。画像
処理部9の出力はコンピュータ3に与えられ、カメラ5
がロボット1の移動を追跡するようにカメラ制御部7を
制御する。On the other hand, the camera 5 is attached to the camera arm 6 and images the robot 1 and the target object 2. Camera 5
The continuous image 8 picked up in (1) is given to the image processing unit 9 and subjected to image processing. The image processing unit 9 extracts the features of the target object captured by the camera 5 and processes the continuous images to track the movements of the robot 1 and the target object 2. The output of the image processing unit 9 is given to the computer 3, and the camera 5
Controls the camera control unit 7 so as to track the movement of the robot 1.
【0009】図2はカメラ中心座標系でのカメラ移動を
示す図である。図2を参照して、カメラ5は目的物体2
の画像を撮像したときの画像分解能を変化させるため
に、光軸に沿った移動10と、目的物体の画面位置を調
整するために焦点が合った状態でカメラ5を目的物体2
のまわりに上下方向に回転する移動11と、目的物体2
とロボット1の相対位置を判定するために選ばれた注視
点のまわりに水平な円弧に沿う移動12をすることがで
きる。FIG. 2 is a diagram showing camera movement in the camera center coordinate system. Referring to FIG. 2, the camera 5 is the target object 2
In order to change the image resolution when the image of the target image is captured, the camera 5 is moved to the target object 2 in a state where the movement 10 along the optical axis is in focus and the position of the target object is adjusted.
Movement 11 that rotates in the vertical direction around the target object 2
It is possible to make a movement 12 along a horizontal arc around the gazing point selected to determine the relative position of the robot 1.
【0010】図3はカメラで撮像された画像の一例を示
す図である。カメラ5で撮像された画像13には、ロボ
ット1と目的物体2とが写っている。カメラ5が光軸に
沿って移動し、目的物体2に近づくと拡大され、遠のく
と縮小される。そして、対象物の画面サイズが一定の値
になると光軸方向への移動が停止させる。観測方向を変
えるためにカメラ5を垂直軸あるいは水平軸のまわりに
回転することによって、画像撮像範囲13の中心と画像
処理範囲14の中心とを一致させることができる。FIG. 3 is a diagram showing an example of an image picked up by a camera. In the image 13 taken by the camera 5, the robot 1 and the target object 2 are shown. The camera 5 moves along the optical axis and is enlarged when approaching the target object 2, and is reduced when moving away from it. Then, when the screen size of the target object becomes a constant value, the movement in the optical axis direction is stopped. By rotating the camera 5 around the vertical axis or the horizontal axis to change the observation direction, the center of the image capturing range 13 and the center of the image processing range 14 can be matched.
【0011】図4はカメラ中心座標系とロボットの中心
座標系との関係を示す図であり、図5はカメラとロボッ
トとの相対的な移動を説明するための図であり、図6は
カメラの誘導によってロボットが目的物体をつかむ動作
を説明するたの図であり、図7はこの発明の一実施例の
動作を説明するためのフロー図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the camera center coordinate system and the robot center coordinate system, FIG. 5 is a diagram for explaining relative movement between the camera and the robot, and FIG. 6 is a diagram showing the camera. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the robot grasping the target object by the guidance of FIG. 7, and FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
【0012】次に、図1〜図7を参照して、この発明の
一実施例の動作について説明する。ステップ(図示では
SPと略称する)SP1において、カメラ5によってロ
ボット1と目的物体2とを撮像する。このときのカメラ
5で撮像されている画像は図6(a)に示すようにな
る。ロボット1と目的物体2とが画像の中心にくるよう
にカメラ5を移動させる。そのときの画像は図6(b)
に示すようになる。次に、ロボット1を図4に示すよう
に空間中一次独立の3つのベクトルT1,T2,T3に
沿って移動させ、その移動の状態をカメラ5で撮像し、
カメラ中心座標系とロボット1の移動中心座標系との関
係を求める。すなわち、画像処理部9はロボット1の移
動中心座標系でのベクトルT1,T2,T3に回転行列
を乗算して画面上のベクトルを求める。そして、ロボッ
ト1の先端位置が画面上の中心位置になるようにカメラ
5を移動させる。その結果、画像は図6(c)に示すよ
うになる。ステップSP4において、ロボット1の先端
位置を目的物体2に近接させる。このとき、ロボット1
の先端を目的物体2の目的位置点と同一垂直線上に乗る
ように、図5に示すようにカメラ1かロボット5のいず
れかを移動させる。ロボット1の先端と目的物体2とが
同一垂直線上にくると、画像は図6(d)に示すように
なる。Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In step (abbreviated as SP in the figure) SP1, the camera 5 images the robot 1 and the target object 2. The image captured by the camera 5 at this time is as shown in FIG. The camera 5 is moved so that the robot 1 and the target object 2 are at the center of the image. The image at that time is shown in FIG.
As shown in. Next, the robot 1 is moved along three primary independent vectors T1, T2, T3 in space as shown in FIG. 4, and the movement state is imaged by the camera 5,
The relationship between the camera center coordinate system and the movement center coordinate system of the robot 1 is obtained. That is, the image processing unit 9 calculates the vector on the screen by multiplying the vectors T1, T2, T3 in the movement center coordinate system of the robot 1 by the rotation matrix. Then, the camera 5 is moved so that the tip position of the robot 1 becomes the center position on the screen. As a result, the image becomes as shown in FIG. In step SP4, the tip position of the robot 1 is brought close to the target object 2. At this time, the robot 1
Either the camera 1 or the robot 5 is moved as shown in FIG. 5 so that the tip of the robot is on the same vertical line as the target position point of the target object 2. When the tip of the robot 1 and the target object 2 are on the same vertical line, the image becomes as shown in FIG. 6 (d).
【0013】ステップSP5において、ロボット1が目
的物体5上に来たか否かを判別する。ロボット1と目的
物体2との差がなくなったことを判別すると、ステップ
SP6において、目的物体2からカメラ5までの距離を
一定に保った状態でカメラ5を水平方向に移動させる。
そして、図6(e)に示すように、ロボット1とカメラ
5との間に障害物が存在し、ロボット1の画像を認識で
きなくなったことを判別すると、ステップSP8におい
てカメラ5の高さを変える。すなわち、目的物体2から
カメラ5までの距離を一定に保った状態でカメラ5を上
方向に移動させる。すると、図6(f)に示すように、
ロボット1の画像が障害物の上の方向から認識できるよ
うになる。ステップSP9において、ロボット1を目的
物体に近接させ、ステップSP10においてロボット1
の垂直軸と目的物体2の垂直軸とが一致したか否かを判
別し、一致していればロボット1が目的物体2の位置に
到達していることになる。その後、ロボット1によって
目的物体2を拾い上げ、他の位置に移動させるなどの動
作を行なう。At step SP5, it is determined whether or not the robot 1 has arrived on the target object 5. When it is determined that the difference between the robot 1 and the target object 2 has disappeared, in step SP6, the camera 5 is moved in the horizontal direction while keeping the distance from the target object 2 to the camera 5 constant.
Then, as shown in FIG. 6E, when it is determined that there is an obstacle between the robot 1 and the camera 5 and the image of the robot 1 cannot be recognized, the height of the camera 5 is determined in step SP8. Change. That is, the camera 5 is moved upward while keeping the distance from the target object 2 to the camera 5 constant. Then, as shown in FIG. 6 (f),
The image of the robot 1 can be recognized from the direction above the obstacle. In step SP9, the robot 1 is brought close to the target object, and in step SP10, the robot 1
It is determined whether or not the vertical axis of 1 and the vertical axis of the target object 2 match, and if they match, the robot 1 has reached the position of the target object 2. Then, the robot 1 picks up the target object 2 and moves it to another position.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、カメ
ラで目的物体とロボットとを撮像し、その画像出力を処
理して両者の相対位置関係を求め、ロボットが目的物体
に近接するように制御し、両者が一致するとカメラの撮
像位置を変え、ロボットが目的物体に近接するように制
御することによって、1台のカメラで簡潔,安定かつ正
確にフィードバック制御することができる。したがっ
て、従来のように固定された1台のカメラで解決できな
いオクルージョンなどの問題点を解決できる。As described above, according to the present invention, the image of the target object and the robot are picked up by the camera, the image output is processed to obtain the relative positional relationship between them, and the robot is made to approach the target object. By controlling the robot to change the image pickup position of the camera so that the two are coincident with each other and the robot is controlled to approach the target object, it is possible to perform feedback control with one camera simply, stably and accurately. Therefore, it is possible to solve problems such as occlusion that cannot be solved by a single fixed camera as in the related art.
【図1】この発明の一実施例の概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】カメラ中心座標系でのカメラ移動を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing camera movement in a camera center coordinate system.
【図3】カメラで撮像された画像の一例を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image captured by a camera.
【図4】カメラ中心座標系とロボットの中心座標系との
関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a camera center coordinate system and a robot center coordinate system.
【図5】カメラとロボットとの相対的な移動を説明する
ための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining relative movement between a camera and a robot.
【図6】カメラの誘導によってロボットが目的物体をつ
かむ動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an operation in which a robot grabs a target object by guiding a camera.
【図7】この発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
1 ロボット 2 目的物体 3 コンピュータ 4 ロボット制御部 5 カメラ 6 カメラアーム 7 カメラ制御部 9 画像処理部 1 Robot 2 Target Object 3 Computer 4 Robot Control Section 5 Camera 6 Camera Arm 7 Camera Control Section 9 Image Processing Section
Claims (1)
トで前記物体を操作するロボットによる物体操作のため
の能動的カメラ探索装置であって、 前記カメラの画像出力を処理する画像処理手段、 前記カメラを制御するカメラ制御手段、 前記ロボットを制御するロボット制御手段、および前記
画像処理手段によって処理された画像信号に応じて、前
記ロボットと前記目的物体との相対位置関係を求め、前
記ロボット制御手段によって前記ロボットを前記目的物
体に近づくように該ロボットを制御させ、前記カメラ制
御手段によって前記カメラの撮像位置を変えるように制
御させ、再度前記ロボット制御手段によって前記ロボッ
トが前記目的物体に近づけるように制御させる制御手段
を備えた、ロボットによる物体操作のための能動的カメ
ラ探索装置。1. An active camera search device for object manipulation by a robot, wherein a robot manipulates the object while imaging the target object with the camera, the image processing means processing image output of the camera, A camera control means for controlling the robot, a robot control means for controlling the robot, and a relative positional relationship between the robot and the target object in accordance with an image signal processed by the image processing means, and the robot control means The robot is controlled to approach the target object, the camera control unit is controlled to change the imaging position of the camera, and the robot control unit is again controlled to approach the robot to the target object. Active Camera Search for Object Manipulation by Robot with Control Mechanism Search equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3297509A JP2686685B2 (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | An active camera search system for object manipulation by robots |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3297509A JP2686685B2 (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | An active camera search system for object manipulation by robots |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05138582A true JPH05138582A (en) | 1993-06-01 |
JP2686685B2 JP2686685B2 (en) | 1997-12-08 |
Family
ID=17847440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3297509A Expired - Fee Related JP2686685B2 (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | An active camera search system for object manipulation by robots |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2686685B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5499306A (en) * | 1993-03-08 | 1996-03-12 | Nippondenso Co., Ltd. | Position-and-attitude recognition method and apparatus by use of image pickup means |
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KR102350638B1 (en) * | 2020-08-26 | 2022-01-17 | 주식회사 이엠에스 | Artificial intelligence robot system |
CN114905506A (en) * | 2022-04-15 | 2022-08-16 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | Robot navigation system based on visual perception and spatial cognitive neural mechanism |
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JPS6334093A (en) * | 1986-07-29 | 1988-02-13 | シャープ株式会社 | Visual device |
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1991
- 1991-11-14 JP JP3297509A patent/JP2686685B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2686685B2 (en) | 1997-12-08 |
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---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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