JPS62102984A

JPS62102984A - ロボットの手首部位置決め方法

Info

Publication number: JPS62102984A
Application number: JP24064985A
Authority: JP
Inventors: 三嶋　幸彦; 松崎　尚; 野田　朋彦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1987-05-13
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH069795B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、産業用ロボットの手首部に取り付けられた
二次元の撮像手段と作業平面に置いた所要の基準パター
ンを利用して手ｄ部の姿勢を決定する方法に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボット（以下、「ロボット」と云う）の手首部
に取り付けた二次元の撮像手段、所ａｔ？ハンドアイに
よって手首部の位置とワーク位にとの位置ずれを認識し
て、手首部の位置補正を行なう場合、ハンドアイにおけ
る撮像素子上の位置ずれ量が実体座標系でどの位の実距
離に対応するのかを求める必要がある。

そこで、一般にはロボットの手首部を実際に所定量動か
した時にハンドアイによって撮像されるワークの重心が
撮像素子上で何画素動いたかを求めて補正係数を演算す
ることを行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような補正係数を求める際、ハンド
アイの撮像面とワークを置いた作業平面とが完全に平行
でないと、手首部の作業平面に対する移動方向とワーク
の手首部に対する位置ずれ方向とが異なる場合、正確な
補正係数が求められない問題がある。

そのため、ハンドアイの撮像面と作業平面とが完全に平
行になるようにする工夫が従来より種々なされていたが
、実用に供せる程のものはなかった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、比較的簡単にハンドアイの撮像面と作業平面とを完
全に平行になし得る技術を提供しようとするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明によるロボットの手首部姿勢決定方法
は、互いに間隔をおいて分散させた一直線上にない少な
くとも３個以上のマークを有する基準パターンを作業平
面上に置いて、この基準パターンをロボットの手首部に
取り付けた二次元の撮像手段によって撮像すると共に、
その基準パターンにおける各マークの２値化画像を映像
モニタに映し出し、この映し出される前記各マークの２
値化画像の各重心位置を結ぶことによって得られる平面
形状が予め定めた平面形状と一致するようにロボットを
動がして、該ロボットの作業平面に対する姿勢を決定す
るものである。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明によるロボットの手首部姿勢決定方
法を実施するロボットシステムの一例を示す構成図であ
る、まず構成を説明すると、１はロボット、２はロボット制
御盤、３はロボット制御盤２に付属するティーチングペ
ンダント、４は映像モニタ、５は重心演算装置、６は重
心位置表示用端末装置、７ハ基準ハターン、８は二次元
の撮像ネ段としてのカメラ（以下、「ハンドアイ」と云
う）であり、ロボット１の先端のハンド１ｂを装着した
手首部１ａに取り付けられている。日はワーク、１０は
ワークＳを置いた作業平面である。

第２図（イ）は、第１図の基準パターン７の詳細を示す
ものであり、白色盤面の５ケ所に黒色の円形マークが施
されている。

この基準パターン７の各マーク名をＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅとすると、基準パターン７上では、ＡＤ間。

ＢＣｌｌｔｌ、ＡＢｉｆｌ、　ＤｃＲの距１ｍが全てし
て等しく、ＡＤとＡＢは直角で、ＥはＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの
中心に位置する。

すなわち、これ等のマークＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは、互い
に間隔をおいて分散させた一直線上にない少なくとも３
個以上のマークと云う条件を満足している。

なお、マークの大きさは任意であるが、他の円マークと
の区別が出来る必要がある。

次に、第１図のロボットシステムによって、如何にして
手首部１ａの姿勢を決定し、且つ位置補正を行なうのか
を第２図を参照しながら順を追って説明する。

（１）先ず、ワーク９を作業平面１０上のある基準位置
Ｐｏに置き、これをロボット１のハンド１ｂがハンドリ
ングするためのプログラムのティーチングをロボット制
御盤２及びティーチングペンダント３を操作することに
よって行なう。

（２）次に、ワーク９を撮像し得る図示の位置までロボ
ット１を動かした後、ハンドアイ８によってワーク９を
見て、その重心位置をハンドアイ８から画像データが送
られる重心演算装置５で演算し、画面座標におけるワー
ク９の重心位置を重心位置表示用端末装置６に表示して
、その重心位置が画像座標の中心に位置するようにティ
ーチングペンダント３を使ってロボット１を動かす。

なお、画面座標の中心はカメラ受光素子中心とし、重心
位置の演算を以下の説明を含めて２値化画像データに基
づいて公知の画像処理技術で行なうものとする。

（３）次に、ワーク日を作業平面１０がら退けて、代り
に基準パターン７を置き、ハンドアイ８によって撮像し
た基準パターン７における中心のマークＥの画面座標に
おける重心位置を求め、それが画面座標全体の中心に位
置するように基準パターンンの位置を決める。

（４）そして１次に基準パターン７の縦、横夫々がロボ
ット１のＸ、Ｙ座標と平行になるように基準パターン７
を回転させる。なお、ハンドアイ８が基準パターン７を
撮像している時には、映像モニタ４には第２図（ロ）に
示すようにマークＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの２値化画像Ａ　
Ｊ　、　Ｂ　Ｔ。

Ｃ’　、Ｄ’　、Ｅ’　が映し出されている。

（５）この状態で、基準パターン７のマークＡ、Ｂ。

Ｃ，Ｄの各重心演算を重心演算装置５に行なわせながら
、ＡＤ間、ＡＢ間、ＢＣ間、ＣＤ間の画面上での距離’
１＃　’２　Ｉ　’３１　’４　　（第２図（ロ）参照
）が全て所要値！に等しく、マークＥの２値化画像Ｅ′
が画面座標の中心に位置し。

マークＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各２値化画像Ａ　Ｉ　、　Ｂ　
／。

Ｃ’　、Ｄ’　を結ぶことによって得られる平面形状が
予め定めた平面形状であるが正方形となり、マークＡ、
Ｄの２値化画像Ａ’　、Ｄ’　を結ぶ線が画面座標にお
けるＸ方向座標と一致し、且つマークＢ、Ｃの２値化画
像Ｂ’　、に：’　を結ぶ線が画面座標におけるＸ方向
座標と一致するように、ティーチングペンダント３を使
ってロボット１を動かす。

（６）（５）の条件が満たされたなら、その時のロボッ
ト１の停止位置において、ロボット１の姿勢記憶を行な
う。なお、この時の記憶姿勢では、ハンドアイ８の撮像
面と作業平面１０とは完全に平行が保たれている。

（７）次に、基準パターン７を退けて、ワークＳを基準
位置ｐ、から若干ずらして置く。

（８）そして、ロボット制御盤２を操作して、先にティ
ーチングしたハンドリングプログラムの中に、（６）で
記憶した位置で、ワークＳの位置ずれを認識する命令を
挿入する。

（９）重心演算装置５の変換係数をＬ／ｌとする。

（１０）ロボット制御盤２を操作して、ハンドリングプ
ログラムのプレイバックを行なう。

（１１）（６）で記憶した位置でワーク日の重心位置演
算を行ない、画面座標における中心からのＸ方向、Ｙ方
向の移動量に変換係数Ｌ／ｌをかけて、盤２にデータ転
送する。

（１２）制御盤２はロボット１がワークＳを取りにゆく
位置を、転送されてきたデータに従って補正して、ハン
ド１ｂが正しくハンドリングを行なうようにロボット１
をプレイバック制御する。

第３図には、基準パターンの他の実施例を示す。

この実施例は、マークの数を２５７個として、それ等を
互いに等間隔に格子状に並べたもので、基本的な使用方
法は前実施例と共通である。

但し、この基準パターン１７′を用いた場合。

全てのマークの重心位置を求めることにより、ハンドア
イ８における撮像レンズのレンズ収差による誤差を補正
するデータを得ることが出来る。

例えば、ハンドアイ８の受光素子数が４９９×４９９と
仮定し、ワークＳの重心が受光素子の中心にある場合１
画面座標（０，０）として画面右方向が＋Ｘ方向とし、
画面下方向が＋５とする。

そして、この基準パターン１７をハンドアイ８で見た時
にマーク（１，１）、マーク（５，１）。

マーク（１，５）、マーク（５，５）の重心が夫々画面
座標（−２００，−２００）、（＋２００゜２００）、
（２００，＋２００）、（＋２００゜＋２００）に来る
ようにロボット１をｌｈかした後、各マークの画面座標
における重心位置を求める。

この時、例えばマーク（２，３）の重心は（−１００，
０）となるはずであるが、レンズ収差により（−９８，
０）となったとする。

ここで、実際にマークを見て、そのマークの重心がマー
ク（２，３）の重心に最も近い場合は、そのマークの重
心に対して（＋２．０）の加算をするわけである。

このようにすれば、全てのマークについて以上のような
補正を行なうことにより、レンズ収差の影響を除くこと
が出来る。

なお、上記各実施例では、基準パターンの各マークを正
方形に並へた例について述へたが、これに限るものでは
なく、例えば三角形（正三角形等）に並へたものを利用
することも出来る。

また、上記各実施例において、ハンドアイ８を交換した
場合には、新しいハンドアイの受光素子上での各マーク
の位置が前のハンドアイのそれと同じになるように、ロ
ボットを再ティーチングすれば良いので、ハンドアイの
取付精度がラフでもそれを充分に吸収することが出来る
。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、ロボット
の手首部に取り付けた二次元の撮像手段と作業平面に置
いた基準パターン−とを用いて撮像面と作業平面とを比
較的簡単に完全に平行にすることができるため、非常に
実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すロボットシステムの
構成図、第２図（イ）（ロ）は基準パターン及びその２値化画像
を示す図、 ′：Ｊ５３図（イ）（ロ）は他の実施例の基準パターン
及びその２値化画像を示す図である。１・産業用ロボット　　１ａ・・・手首部２・・・ロボ
ット制御盤３・・・ティーチングペンダント　　４・・・映像モニ
タ５・・・重心演算装置　６・・・重心位置表示用端末
装置７．１７・・・基準パターン８・・・ハンドアイ（撮像手段）　　９・・・ワーク１
０・・・作業平面第１図り重心位置表示用端末装置１２図（イ）　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１　互いに間隔をおいて分散させた一直線上にない少な
くとも３個以上のマークを有する基準パターンを作業平
面上に置いて、この基準パターンをロボツトの手首部に
取り付けた二次元の撮影手段によつて撮像すると共に、
その基準パターンにおける各マークの２値化画像を映像
モニタに映し出し、この映像モニタに映し出される前記
各マークの２値化画像の各重心位置を結ぶことによつて
得られる平面形状が予め定めた平面形状と一致するよう
に前記ロボツトを動かして、該ロボツトの手首部の前記
作業平面に対する姿勢を決定することを特徴とするロボ
ツトの手首部姿勢決定方法。