JPS60151711A - ロボツト手先視覚座標系較正方式 - Google Patents

ロボツト手先視覚座標系較正方式

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JPS60151711A
JPS60151711A JP636484A JP636484A JPS60151711A JP S60151711 A JPS60151711 A JP S60151711A JP 636484 A JP636484 A JP 636484A JP 636484 A JP636484 A JP 636484A JP S60151711 A JPS60151711 A JP S60151711A
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JP
Japan
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robot
hand
coordinate system
posture
robot hand
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JP636484A
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Takushi Okada
岡田 拓史
Koichi Sugimoto
浩一 杉本
Muneyuki Sakagami
坂上 志之
Seiji Hata
清治 秦
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1694Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697Vision controlled systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/33Director till display
    • G05B2219/33263Conversion, transformation of coordinates, cartesian or polar
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
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    • G05B2219/37572Camera, tv, vision
    • GPHYSICS
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    • G05B2219/45083Manipulators, robot

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、手先視覚を有するロボットにおいて、手先視
覚をロボツ)・に取り付ける際の取り付け1誤差を計算
して較正することにより、特にロボット手先視覚を用い
て位置・姿勢が任意な物体のノ・ンドリングを正確に行
なわせるのに好適なロボット視覚座標系較正方式に関す
るものである。
〔発明の背景〕
従来、視覚を利用してロボツ)・11こ作業を行なわぜ
る場合、視覚としては平面的な2値−または多値画像を
認識して、それに基づいてハンドリ/グを行なっていた
。したがって、ノ・ントリングがi、+J能なものは姿
勢が一定な平面的なものに11(られていた。このとき
には、ロボットの)坐4票系と視覚の+1144票系と
の間の、誤差としてe↓−゛1′面上の平行移動フ1↓
及びコ1′−面内での回転のみを考J低ずればよく、j
Y2標系の較正は比較的容易である。現在実用化されて
いる平面視覚装置においては、この神の較正が行なわれ
て勉る。しかし、ロボットによるハントリノグ作業が増
大し、複雑な物体をつかむ必要が生じるにつれ、平面的
な物体だけではなく、位置・姿勢が定1つていない3次
元的な物体を認識することが必要になってきた。このだ
めの方法として、両眼視や距離画像を用いた3次元物体
認識方法が知られている。このような3次元視覚の場合
には、ロボット座標系と視覚座標系との間の空間的な誤
差を較正する必要があるが、そのような技術は、い捷だ
6(m立されていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、手先視覚をロボットに取り付ける際の
空間的な誤差を計算することにより、手先視覚座標系と
ロボット座標系とのずれを較正し、手先視覚を利用して
ロボットに作業をさせる際に正確な作業を可能とするロ
ボット手先視覚座標系較正方式を提供することにある。
〔発明の概璧〕
本発明に係るロボット手先視覚座標系較正方式は、ロボ
ットと、そのロボット手先に取り伺けられたロボット手
先視覚と、その画像データの処理をする画像処理装置と
、据え付は誤差測定装置と、上記各部についての制御・
処理をするロボット制御装置とからなり、上記ロボット
制側1装置の:lil]l卸により、上記ロボットを一
定の位置・姿勢で固定された測定物体の定点の近傍の指
定点へ移動さぜるとともに、上記ロボット手先の位置・
姿勢を計算し、まだ、上記のロボット手先視覚及び画像
処理装置により、上記定点の位置・姿勢をl]ボット手
先視覚座標系で測定し、更に、」二記据えイτ]け1.
!′j差割算装置により、上記測定結果と」−記lJホ
ット手先の位置・姿勢の上記計39結果とから上1.市
jポット手先視覚の取り付は誤差を1.1算し、ロボッ
ト手先座標系・ロボット手先視覚座標系間のす71.全
較正するようにしたものである。
なお、これを補足すると次のと分りである。
位置・姿勢が任意の物体をハンドリングさせるには、物
体の位置・姿勢を測定し、その姿勢方向にロボットハン
ドを向ける必要がある。その/Cめには、位置・姿勢を
測定する手先視覚座標系と、ロボットハンドのロボット
手先14(q I:’i系とが正確に較正されていなけ
ればならない。これらの座標系間にずれがあれば、手先
視覚で測定した位置・姿勢情報をもとにロボットを動か
しても、ロボットは物体の位置・姿勢からずれだ位置・
姿勢へと動く。そこ−C1このことを逆に利用し、ロボ
ット手先座標系において、あらかじめ位置・姿勢がわか
・つ−Cいる物日、の位置・姿勢を手先視覚で測定し、
測定値と計算値との誤差から、ロボット手先視覚ヲロボ
ツト手先に取り・1月ける際の誤差をめることが+iJ
能となる。この誤差を用いることにより、ロボット手先
座標系と手先視覚座標系との較正を行なうようにしだも
のである。
〔発明の実埼例〕
以1・、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
第1図C↓、ロボット手先座標系とロボット視覚外、1
〕−“;糸との相対関係の概念図、第2図は、ロボット
手先t3,1覚による物体の位置・姿勢測定の概念図、
第;1図は、本冗明に係るロボット手先視覚座標系較市
b一式の一実施例の説明図、第4図は、その様1正ブ[
」ツク図である。
ここで、1はロボット、2はロボット制(財)装置、3
はロボット手先視覚、4は画像処理装置、5は据え利は
誤差計算装置、6は測定物体である。
捷ず、ロボット手先視覚3をロボット手先2に取り付け
る際のパラメータとしては、例えば第1図に示すように
、ロボット手先座標系、同手先視覚座像系の各原点Oh
 、Ov間の変位を表わすベクトルL= (L、、’L
、、L、)と当該各座標系間の回転変位を表わず回転角
α、β、rの6周がある。このとき、ロボット手先座標
系の原点Ohおよび座標軸ロ与耐ホ該Xh、Yh、Zh
と、手先視覚座標系の原点Ovおよび座標軸αが1無湊
・・・・・・・・・・・・(2) ここで、M、、M、、M、は、XN I Y @ +Z
6軸、まわりの回転を表わす3行3列の行列で、・・・
・・・・・・(3) て人わデ(l[る。
第2図に小すように、ロボッI・丁先視覚座標系から+
、J i’t−it!II ′)jノ吻1本フッ7・太
線ヘクl−ルi f = (f +t’〔、、v、(、
v)とすると、 r−1−xX′Xv−t〔y”’3’、i、、VZv 
−−−=・(4)と/(る。il fl−<UτJホッ
ト」−先F1′・漂系から兄たとき(1)111′1と
してめるに&−,l: 、式(2)、 (3)を用いて
xv。
yv + /V ’LL Xh + 3’ h + ”
 hで表わし、f二fつ10λh −1−f y” y
h A−fz’ゞZh ・・・・・・・・・(5)と変
換す、hばよい。このとき、ロボッ(・手先alV+系
から見た法線ベクトルはf−(1−1” + f y 
” +fz1層である。
1だ、1111定物体7上の点を視覚座標系からpg 
、r。
と@ X ” (xv r yv + /、v ) (
!: 尾、;3 だトj−’己、である。ここで、ロボ
ット手先祝冗3のテレビ力方向につbてsXy ”FI
 SEとすると、X −4) 。
ホット十人座標系から児で、弐(1)から−EsKzv
zV ・旧・・・(7) 人し、式(7)を と変換すれば、ロボット手先座標系から見た定点の位置
はX;(X11.X61.Zl、)となる。
ロボット手先視覚3をロボット手先2に取りイ\Jける
瞑に生じる誤差としては、し、g L y) −L L
 Hα、β、rの誤差ΔLXI ΔLy+ ΔLtl 
Δα。
」β、Δン′が考えられる。これらのd呉差があるとさ
にし】j−1式(1)〜(3)中のり、等のパラメータ
を(IJニー+JIJ工)等に置き換えれv」:よい。
このとき式(IL (2)公り と11:<ことかできる。子−j列Gの要素getは、
誤差J l、、11′iを、ry、−んでおり、5h4
がわかれは】内当な数毎1.11−紗夕行うことにより
、Δ111.ΔIJ y+ΔLア。
Jα、Jβ、JTをめることができる。
、J、!:l差がなし)ときには、式(4)〜(8)の
」、うに、ロボ:’ h 丁”AL i′、17.覚3
テI’ = (1’Xvl yv+ 「R”)!X=l
λv、yv+”7)と兄えた測定物体7は、x」ボッl
−手尤厘標てはf= (f、a il、f、R)X= 
(Xh 、Yh 、Zb )にあるはずであるが、実際
は誤、Ω」4−78等の7こめに、1illl定物体7
はr′=(r、n、ry 、rおIセ′)、マ’ −(
X h′。
′R′ )・量、′、zh′)にあると測定される。これらの1
☆置・姿勢のずれによって、式(1)および式(2)は
式(9)に変形されでいるので、位i45・姿勢のずれ
を測定−J−ることによつで、行列Oの′D:素gij
を決定することか田゛能である。gijがわかれば、i
呉差jLx等をめることもできる。
次に、第3図、第4図に状ついて(11)成、動(’1
1説明をする。
ロボット1は、Ljホツ1−間御装置−6からび)f1
′L置・姿勢の指令1直に基づいて、(測定物体71−
1の定点の近傍へ動く。その後、ロボット手先視覚3を
用いて当1A画像を入力し、ぞtl−を画像処理装置4
へ送る。画像処理装置4では物体の位11″″1′・i
セ勢X′。
r′をd用足する。
一方、据え伺は誤差ゴ1算装置ぺ5にケJ11、Δ)ら
乃・しめ物体」二の定点の位置・姿勢を人扛ておき、「
Jホット!Ijll仰装置2からの手先位置・ン勢情報
をもとに、式(1)、 (2)、 (3)を用すてロボ
ット手先視覚jべ旧41j系から兄だ定点の位置・姿勢
X、fを計l!F′Iさせる。
父、r’の計算の際にはパラメータには誤差がないもの
としているのに対し、ロボット手先視覚3で測定しだx
/、r/ にはパラメータ誤差が含まれるので、XとX
′と、rとf′とは、それぞれ異なる。そこで x /
 、r / u−もとに式(9)のマトリックスGをめ
ると、Gの各成分に含寸れるパラメータには誤差が含ま
れることになる。よって、式(1)、 (2)中のパラ
メータとGのパラメータとを比較することにより、パラ
メータ誤差をめることができる。
〔発明の効果〕
以上、;il 、:、tllに説明したように、本発明
によれば、ロボット手先視覚をロボット手先に取り付け
る際の3次元的な取り付は誤差を、ロボットを動かずこ
とによってめることができるので、(1)3次元的な取
りイ・」け誤差をめ、この誤差を補正することにより、
平面的な物体たけてなく、位置・姿勢がil意である:
3次元的な物体を、手先視覚を用いて市確にハンドリン
グすることができ 、ロボットを月1いたrμ)イ(な
作業が用油となり、1だ、(2)ロボットを動かして測
定するたけて取り付は誤差が1す、測定器を用いて直接
に取り付は誤差の測定をするよりも、はるかに較正作業
が簡略化され、ロボット作業の精度向上、効率向上、顕
著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ロボット手先座標系とロボット手先′視覚座
標系との相対関係の概念図、第2図は、ロボット手先視
覚による物体の位置・姿勢測定の概念図、第3図は、本
発明に係るロボット手先視覚座標系較正方沁−実施例の
851.明図、第4図(Lま、そ−の機能ブロック図で
ある。 1・・・ロボット、2・・・ロボツ14’lJ、3・・
・ロボット手先視覚、4・・・画像処理装置、5・・・
据え伺は誤差計算装置、6・・・ロボット制御装置、7
・・・測定物体。1)茅 I 固 τ 茅 2 口 第 3 固 / \ 茅4− 目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ロボットと、そのロボット手先に取り付けられたロ
    ボット手先祝覚と、その画像データの処理をするll!
    II像処JJI装置と、据え伺は誤差測定装置と、」二
    記各部についての割面4j・処理をするロボット制側1
    装置とからなり、上記ロボット制御装置の制御により、
    上記ロボットを一定の位置・姿勢で固定された測定物体
    の定点の近傍の指定点へ移動させるとともに、−]二記
    ロボツI・手先の位置・姿勢を計5)礼7、−1/c、
    上記のロボット手先視覚及び画像処理装置1′Lにより
    、−j−記定点の位置・姿勢をロボット手先視覚座標系
    で測定し、更に、」二記据え伺は誤、X、旧算装置によ
    り、上記測定結果と上記ロボットJ昌(じのLシ、置・
    姿勢の上記111算結果とから上記ロボット手ツし視覚
    の取り伺け1具差を計算し、ロボット手先1′11仁゛
    ;系・1ノボツト手先祝覚座標系間のずれを較1にずゐ
    Lうにしだロホット手先視覚座標系較正力式。
JP636484A 1984-01-19 1984-01-19 ロボツト手先視覚座標系較正方式 Pending JPS60151711A (ja)

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