JP2018126857A - ロボットの制御方法、ロボットの教示方法、ロボットシステム、プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るロボットシステムを示す説明図である。ロボットシステム100は、ロボット200、視覚センサの一例であるステレオカメラ300、ワーク保持治具400、ロボット制御装置500、センサ制御装置600を備えている。さらに、表示部としてのディスプレイ700、入力部としてのティーチングペンダント800及び入力装置850を備えている。ロボット200は、ロボットアーム201、及びエンドエフェクタの一例であるロボットハンド202を備えている。ロボットアーム201は、垂直多関節のロボットアームである。ロボット200の基端、即ちロボットアーム201の基端は、架台150に固定されている。
ステレオカメラ300によってステレオ画像上の対応点座標から3次元の計測値を得るためのステレオカメラパラメータを校正する。具体的には、カメラ301及びカメラ302の画像においてピクセル単位で表される画素座標値と、3次元空間における視線ベクトルとの関係を示すカメラ内部パラメータを、カメラ301及びカメラ302のそれぞれに対して求める。また、カメラ301とカメラ302の相対的な位置姿勢を表すカメラ外部パラメータも求める。即ち、カメラ外部パラメータとして、カメラ301の位置姿勢を代表する第1のセンサ座標系と、カメラ302の位置姿勢を代表する第2のセンサ座標系との相対的な位置姿勢を表す座標変換行列を求める。このようなステレオカメラの校正に関してはさまざま手法が公知である。カメラ301の画像とカメラ302の画像から特徴点を抽出すると、センサ座標系から見たその特徴点の3次元座標値を求めることができる。第1実施形態においては、カメラ301が基準カメラであるとして、ステレオ計測の結果は第1のセンサ座標系からみた座標値として表現されるものとする。以下、ステレオカメラ300の位置姿勢を代表する座標系として、第1のセンサ座標系をセンサ座標系Vと表す。
前述したステレオカメラ校正の方法によってセンサ座標系Vからみた特徴点の位置は3次元で高精度に計測することが可能であるが、センサ座標系Vはカメラ301のレンズ主点を原点とする座標系である。そのため、外部からその位置姿勢を直接的に計測することはできない。そこで第1実施形態においては、ベース部311に対するセンサ座標系Vの位置姿勢を特定するためのベース−カメラ間校正も行い、その校正結果データをセンサ制御装置600のHDD604に記憶させる。ベース部311とセンサ座標系Vとの関係を校正するベース−カメラ間校正の方法について具体的に説明する。
ここまでは、ユーザが判定点の設定に関与する場合について説明したが、ロボット200に取り付けるロボットハンド202の形状に応じて、ロボットシステム100が自動で判定点を設定するようにしてもよい。例えば、センサ制御部600のHDDに、ロボットハンド202の種類と判定点とを対応づけるためのテーブルを記憶させておき、取り付けたロボットハンド202の情報を取得して自動的に判定点を設定する。この場合、ユーザが判定点を設定する必要がなく、自動で判定点を設定し、ロボットの姿勢を補正する補正動作を実行することができる。
なお、第一実施形態においては、掌部210側とワーク保持治具400の間の双方における誤差が所定の範囲に入るように、特徴点と判定点の全点について、座標変換前後での点間の距離d[i],daddの全てが閾値以下であるか否かを判定した。仮に掌部210における位置精度のみが重要であり姿勢の精度は不要であるケースにおいて適用する場合には、判定点に関する座標変換前後の距離daddのみで収束を判定することも可能である。
次に、本発明の第2実施形態に係るロボットシステムについて説明する。第1実施形態では、ロボットの教示方法について説明したが、第2実施形態では、実際に部品の組み立て等の生産作業を行う場合のロボットの制御方法について説明する。図13(a)は、第2実施形態において組み付け作業に用いられる第1のワークW11及び第2のワークW12の説明図である。また、図13(b)は、第2実施形態におけるロボットの構成を示す模式図である。第2実施形態では、ワークW11に対してワークW12を組付ける作業をロボット200に行わせる。ロボット200の先端、即ちロボットハンド202の掌部210の側面には、ステレオカメラ300が固定されている。このようにステレオカメラ300は、ロボットハンド202に固定されることで、ロボット200に支持されている。
第2実施形態においては、ステップS407における収束判定する際に、点間の距離d[i],dadd[i]の全てを閾値δと比較して判定する場合について記載した。しかしワークの嵌合を考えると3つの穴部W111の位置が特に重要であるので、穴部W111の位置に対応した判定点の座標変換前後の距離dadd[i]のみを閾値δと比較して判定しても良い。なお、判定点のみを用いて位置と姿勢の両方を判定したい場合は、本実施形態のように判定点が3点以上あることが好ましい。
次に、本発明の第3実施形態に係るロボットシステムについて説明する。図17は、第3実施形態における演算処理を説明するための模式図である。なお、第3実施形態におけるロボットシステムの構成は、第1実施形態のロボットシステムと同様であり、説明を省略する。
Claims (20)
- ロボットに支持された視覚センサにより特徴点の計測座標値を求める計測ステップと、
前記計測座標値と、予め定められた前記特徴点の目標座標値との間のずれ量を、前記特徴点とは異なる判定点のずれ量に換算した、換算ずれ量を演算する演算ステップと、
前記換算ずれ量と第1の閾値とを比較して、前記ロボットの姿勢が目標範囲内に収まっているか否かを判定する判定ステップと、
を備えたことを特徴とするロボットの制御方法。 - 前記ロボットはロボットハンドを有するロボットであって、
前記判定点は、前記ロボットハンドが把持可能な把持領域と、把持されたワーク外形とを合算した領域内の任意の点である、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御方法。 - 前記判定点が、前記視覚センサの座標系の原点であり、
前記演算ステップは、前記計測座標値を前記目標座標値に変換する回転行列及び並進ベクトルを含む座標変換行列を求めるステップと、
前記換算ずれ量として、前記並進ベクトルの長さを求めるステップと、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御方法。 - 前記判定点が、前記視覚センサの座標系の原点以外の点であり、
前記演算ステップは、前記計測座標値を前記目標座標値に変換する回転行列及び並進ベクトルを含む座標変換行列を求めるステップと、
前記回転行列と前記判定点の座標値とを掛け算し、前記並進ベクトルを足し算することで、前記判定点の座標値を変換するステップと、
前記換算ずれ量として、前記判定点の座標変換前後の座標値の距離を求めるステップと、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御方法。 - 前記ずれ量と前記換算ずれ量の両方が、前記第1の閾値以下となるまで、前記計測ステップ、前記演算ステップ、前記判定ステップ、及び前記ずれ量に基づいて前記ロボットの姿勢を補正する補正動作ステップを繰り返す、
ことを特徴とする請求項1乃至4の中のいずれか1項に記載のロボットの制御方法。 - 前記換算ずれ量と前記計測座標値と前記目標座標値とのずれ量の両方が前記第1の閾値以下で、かつ、前記計測座標値と前記目標座標値とのずれ量が第2の閾値以下であれば、前記ロボットに予め定められた所定の作業を行わせる作業ステップを更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至4の中のいずれか1項に記載のロボットの制御方法。 - 前記視覚センサは、第1及び第2のカメラを有するステレオカメラである、
ことを特徴とする請求項1乃至6の中のいずれか1項に記載のロボットの制御方法。 - 前記ロボットがロボットハンドを備えており、
前記視覚センサは、前記ロボットハンドに固定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至7の中のいずれか1項に記載のロボットの制御方法。 - 前記ロボットがロボットハンドを備えており、
前記視覚センサは、前記ロボットハンドに、位置決め機構にて位置決めされた状態で把持される、
ことを特徴とする請求項1乃至7の中のいずれか1項に記載のロボットの制御方法。 - ロボットに支持された視覚センサを用いた計測により特徴点の計測座標値を求める計測ステップと、
前記計測座標値と、予め定められた前記特徴点の目標座標値との間のずれ量を、前記特徴点とは異なる判定点のずれ量に換算した、換算ずれ量を演算する演算ステップと、
少なくとも前記換算ずれ量と第1の閾値とを比較して、前記換算ずれ量が第1の閾値を超える場合に、前記ロボットの姿勢を前記ずれ量に基づいて補正する補正動作ステップと、
前記計測ステップ、前記演算ステップ、および、前記補正動作ステップを繰り返し行い、前記換算ずれ量が第1の閾値以下となった状態の前記ロボットの姿勢を教示点に設定する設定ステップと、を備えた、
ことを特徴とするロボットの教示方法。 - 前記ロボットがロボットハンドを備えており、
前記視覚センサは、前記ロボットハンドに、位置決め機構にて位置決めされた状態で把持される、
ことを特徴とする請求項10に記載のロボットの教示方法。 - 前記視覚センサは、第1及び第2のカメラを有するステレオカメラである、
ことを特徴とする請求項10又は11に記載のロボットの教示方法。 - ロボットと、
前記ロボットに支持される視覚センサと、
前記ロボットと前記視覚センサとを制御する制御部と、
を備えるロボットシステムであって、
前記制御部が、
前記視覚センサを用いて取得した特徴点の計測座標と、予め定められた前記特徴点の目標座標とのずれ量を表す変換パラメータを算出し、
前記特徴点とは異なる位置に設定した判定点の座標に前記変換パラメータを適用して算出された換算ずれ量が、予め設定した閾値以下となるように、前記ロボットの姿勢を補正する、
ことを特徴とするロボットシステム。 - ロボットと、
特徴点を測定して測定座標値を取得する視覚センサと、
前記ロボットを制御する制御部と、
前記制御部に対するユーザの入力を受け付ける入力部と、
を有するロボットシステムであって、
前記制御部は、前記入力部を介して前記特徴点とは別の判定点の設定情報を取得し、
前記判定点の座標値と前記測定座標値とを用いて、前記ロボットが目標とする位置姿勢であるか否かの判定を行う、
ことを特徴とするロボットシステム。 - 前記判定点の座標値を設定するための設定画面を表示する表示部をさらに有し、
前記表示部は、前記設定画面において複数の判定点候補を表示し、複数の判定点候補のいずれか1つをユーザに選択させる、
ことを特徴とする請求項14に記載のロボットシステム。 - 前記表示部は、三次元画像を表示する表示領域を有しており、
前記表示領域に、前記特徴点と前記判定点との相対関係を表示する、
ことを特徴とする請求項15のロボットシステム。 - 前記表示領域は、前記ロボットと前記視覚センサのうち少なくともいずれか一方を、前記特徴点と前記判定点と重ねて表示する、
ことを特徴とする請求項16のロボットシステム。 - 前記視覚センサは、第1及び第2のカメラを有するステレオカメラである、
ことを特徴とする請求項14乃至17の中のいずれか1項に記載のロボットシステム。 - 請求項10に記載のロボットの教示方法の各ステップを、コンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。
- 請求項19に記載のプログラムを記録した、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
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