JP2009255192A

JP2009255192A - マニュピュレーション装置及びその制御方法

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Publication number: JP2009255192A
Application number: JP2008104302A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ozaka; 勉尾坂; Masahito Aoba; 雅人青葉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】リンク機構にセンサを取り付けることなく、低コストで小型可能であり、検出演算量が少なくて済むマニュピュレーション装置を得る。
【解決手段】ステップＳ１で撮像部によりワーク及びリンク機構の画像を取り込み、取り込んだ画像はステップＳ２とステップＳ３に送られる。ステップＳ２はワークの位置や姿勢を検出する。ステップＳ３〜Ｓ１０において、リンクの角度で輝度が変化する偏光板８ａ〜８ｆの画像を取り込み、各リンクの回転角を検出する。既知の輝度変化位置とリンク回転角から、随時に輝度変化位置とリンク回転角を求めて、各リンクの角度、即ちリンク機構の状態を求める。ステップＳ１１はリンク機構の状態とワークの位置、姿勢から、相対関係を演算する相対位置を検出する。ステップＳ１２は各リンクの角度制御量を演算するための制御量を演算し、アクチュエータによりリンク機構を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、工業製品の組立て、把持、搬送等の作業を行うロボットアームやロボットハンド等のマニュピュレーション装置及びその制御方法に関するものである。特に、作業対象のワークやマニュピュレータをビデオカメラ等で撮像し、その画像を基に制御するビジュアルフィードバック手段に適用可能として、処理の高速化を図るものである。

従来から、マニュピュレーション機構の制御は直接或いは間接的に角度センサを設け、その角度センサの値と指令値の差が小さくなるように制御している。それぞれに用いられる角度センサとしては、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、レゾルバ等が用いられている。

また、特許文献１においては、ロボットアームにターゲットとしてマーカを設ける方法が開示されている。ロボット本体の各軸アームに、例えば同心円から成るマーカを設けると共に、各軸のマーカ部分を撮像するためのＣＣＤカメラを設け、その画像データから各マーカの位置を検出する視覚認識装置が知られている。

特開２００３−１１７８６１号公報

しかし、ロータリエンコーダ等の角度センサをマニュピュレーション装置のリンク機構に取り付ける上述の従来例においては、角度センサ自体と周辺回路が必要になり、コストが高くなる。また、相対角度のみを出力するロータリエンコーダでは原点センサが必要であり、更に原点センサを取り付けるための場所を必要とするために、マニュピュレーション装置の小型化のためにはセンサレス化が望まれている。

また、特許文献１に示されている方法においては、一般にマーカを画像視認装置で検出するために、テンプレートマッチング等の演算が必要となる。この演算は繰り返し演算が多く、結果として膨大な演算量となる。従って、高速でマーカの位置を探索するには、高速なハードウエアが必要となり、装置自体の価格が高くなる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、リンク機構に角度センサを取り付けることなく、低コストで小型可能であり、検出演算量が少なくて済むマニュピュレーション装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るマニュピュレーション装置は、ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化手段と、前記撮像手段の出力から前記輝度変化手段による輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、該輝度変化抽出手段により抽出した前記輝度変化を基に前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段により得られた結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るマニュピュレーション装置は、ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化手段と、該輝度変化手段の近傍に基準輝度を発生する手段を配置した基準輝度発生手段と、前記撮像手段の出力から前記輝度変化手段による輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、前記撮像手段の出力から前記基準輝度発生手段による前記基準輝度を抽出する基準輝度抽出手段と、抽出された前記輝度変化と前記基準輝度との割合から前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段の結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

更に、本発明に係るマニュピュレーション装置は、ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、リンク回転角に応じて前記リンク機構を構成する第１リンクからの反射光の第１の輝度を変化させる第１の輝度変化手段と、該第１の輝度変化手段の近傍で前記リンク回転角に応じて前記リンク機構を構成する第２リンクからの反射光の第２の輝度を変化させる第２の輝度変化手段と、前記撮像手段の出力から前記第１、第２の輝度変化手段による前記第１、第２の輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、前記第１の輝度と前記第２の輝度の割合から前記リンク回転角を求めるリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段の結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明に係るマニュピュレーション装置の制御方法は、ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化工程と、該輝度変化工程による輝度変化を前記撮像手段により撮像する撮像工程と、該撮像工程の出力から前記輝度変化を抽出する輝度変化抽出工程と、抽出した前記輝度変化を基に前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出工程と、該リンク回転角検出工程による結果によって前記リンク機構を駆動し前記リンク回転角を制御する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明に係るマニュピュレーション装置及びその制御方法によれば、リンク機構のリンク回転角を検出するのに角度センサを取り付けることなく構成できるため、低コストで小型化し易い。また、テンプレートマッチングのみの角度検出に比べて、演算量が少なく高速にリンク回転角の検出が可能となる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の基本構成のロボットアームに取り付けたロボットハンド機構の斜視図であり、対象物体であるワークＷを把持する前の状態である。図２は側面図、図３はワークＷを把持した状態の斜視図である。なお、説明の都合上、ハンド機構は対称形状で、それぞれ３リンク構成として説明するが、対称形状やリンクの数の制限はない。

なお、ロボットアームは市販の汎用品等が知られており、ハンド機構の位置や姿勢制御が可能であればよく、ロボットアーム自体の説明は割愛する。ロボットアームに接続されたハンド筐体１には一対のリンク機構２が設けられている。ハンド筐体１側から、第１リンク３Ｒ、３Ｌ、第２リンク４Ｒ、４Ｌ、第３リンク５Ｒ、５Ｌ、接触部６Ｒ、６Ｌが、順次に回転軸７ａ〜７ｆを介して回動自在に設けられ、各リンクはモータや歯車等の公知技術の機構で駆動される。そして、各回転軸７ａ〜７ｆの上部に、偏光板８ａ〜８ｆが取り付けられ、各偏光板８ａ〜８ｆの偏光方向は所定方向に配列されている。

ワークＷはこのロボットアームの把持対象であり、ハンド筐体１はアクチュエータやその電気基板等を収納している。また、ハンド筐体１にはワークＷとリンク機構２を撮像するカメラ９が構設され、カメラ９のレンズの前面には偏光板１０が取り付けられている。

図４はシステムのブロック回路構成図である。カメラ９や偏光板１０、画像キャプチャ手段等から成る撮像部１１の出力は、画像を把持制御のための情報に変換する画像処理部１２に接続されている。画像処理部１２は輝度変化抽出部１３、輝度角度変換部１４、ワーク検出部１５から構成され、輝度変化抽出部１３の出力は輝度角度変換部１４を経て、リンク制御演算部１６を介して各リンクを駆動するアクチュエータ１７に接続されている。そして、アクチュエータ１７により駆動されたリンク機構２の状態はカメラ９を介して撮像部１１により検出されるようになっている。

輝度変化抽出部１３は撮像部１１の出力から偏光板８ａ〜８ｆからの反射光の輝度値を得るためのものであり、輝度角度変換部１４は輝度変化抽出部１３で得られた輝度値を所定の割合で回転角度に変換する。ワーク検出部１５は把持対象であるワークＷの位置や姿勢を検出するが、ワークＷの姿勢や位置が既知であれば不要である。

リンク制御演算部１６は第１リンク３Ｒ、３Ｌ〜第３リンク５Ｒ、５Ｌの指令角度とリンク回転角を比較して制御量を求め、ワークＷの大きさや位置により指令角度は異なる。アクチュエータ１７は第１リンク３Ｒ、３Ｌ〜第３リンク５Ｒ、５Ｌを駆動するためのモータなどで構成され、第１リンク３Ｒ、３Ｌ〜第３リンク５Ｒ、５Ｌはアクチュエータ１７により制御され、これによりワークＷへ所定の操作を行う。リンク機構２の動作は撮像部１１で撮像され、これによってビジュアルフィードバックによるループ制御が構成されている。

一般に、偏光板を経た反射光は偏光特性を有し、その偏光方向に対して偏光板を直交させると光が遮断され、同じ偏光方向に偏光板を配置すると透過する。直交と同じ方向の中間は角度に応じて光が透過する。偏光板を通して、所定の部材に偏光板を貼り付けた場合は角度に応じた輝度変化として観察できる。

本実施例では、撮像手段であるカメラ９のレンズの前と回転軸７ａ〜７ｆとに偏光板１０、８を配置し、リンク機構２の機械的な回転による輝度変化を利用して検出している。

図５は本装置の動作と処理のフローチャート図である。ステップＳ１はカメラ９等で構成される撮像部１１で、ワークＷ及びリンク機構の画像を取り込む。ステップＳ１で取り込んだ画像はステップＳ２とステップＳ３に送られる。ステップＳ２はワークＷの相対位置や姿勢を検出し、ワークＷの位置や姿勢が既知の場合は省略される。ステップＳ３は角度で輝度が変化する第１の輝度変化部の偏光板８ａ、８ｂの画像として第１の輝度変化画像を取り込む。

撮像部１１で得られる画像での偏光板８ａ、８ｂの偏光方向は、装置構成上で一意的に決まり既知であるため、偏光板８ａ、８ｂの位置に対応する画素の輝度値を読み込めばよい。この場合の輝度値は複数の画素の平均でもよいし、１つの画素の輝度値を代表させてもよい。この偏光板８ａ、８ｂの位置は第１リンク３Ｒ、３Ｌの輝度変化位置となる。ステップＳ４はステップＳ３で得た輝度値を基に、第１リンク３Ｒ、３Ｌの角度を演算し、第１リンク３Ｒ、３Ｌの回転角を検出する。

ステップＳ５は既知である第１リンク３Ｒ、３Ｌの長さと前述の第１リンク回転角より、三角関数によって偏光板８ｃ、８ｄの位置を推定する第２リンク４Ｒ、４Ｌの輝度変化位置検出ステップである。ステップＳ６は偏光板８ｃ、８ｄに対してステップＳ３と同様の動作を行い第２の輝度変化画像を取り込む。ステップＳ７は第２リンク４Ｒ、４Ｌに対してステップＳ４と同様の動作を行い、第２リンク４Ｒ、４Ｌの回転角を検出する。

ステップＳ８は第２リンク４Ｒ、４Ｌの回転角から偏光板８ｅ、８ｆの位置を推定し、ステップＳ５と同様の第２の輝度変化位置を検出する。ステップＳ９は偏光板８ｅ、８ｆの画像を取り込むステップＳ３とステップＳ６と同様に画像を取り込む。ステップＳ１０は第３リンク５Ｒ、５Ｌの角度を求めるステップＳ５とステップＳ７と同様に第３リンク５Ｒ、５Ｌの回転角を検出する。ステップＳ１〜ステップＳ１０に示すように、角度に応じて輝度変化を生ずる部位を撮像し、その輝度からリンク機構２のリンク回転角を求める。

更に、既知の輝度変化位置とリンク回転角から、随時に輝度変化位置とリンク回転角を求めて、各リンクの角度、即ちリンク機構２の状態を知ることができる。ステップＳ１１は前述のリンク機構２の状態とステップＳ２のワークＷの位置姿勢状態検出で得られた値から、相対関係を演算する相対位置を検出する。ステップＳ１２は各リンクの角度制御量を演算するための制御量を演算する。

ステップＳ１３は前述の制御を基に、リンク機構２の制御を行うアクチュエータ１７を制御する。ステップＳ１３で回転駆動したロボットアームの状態をステップＳ１で画像を取り込むステップに戻すことにより制御ループを構成する。ステップＳ１１〜ステップＳ１３に示すように、ワークＷとリンクで構成される把持機構の相対位置の差を演算し、その差が小さくなるように各リンクを制御し、結果として把持制御等が可能となる。

また偏光板８、１０を用いた場合に、リンク回転角が９０°以上になると、リンク回転角と輝度の関係が一意的に決まらず制御上好ましくない。このため、リンク回転角が９０°未満になるように角度制限手段が設けられている。

上述の説明では、偏光角の変化を用いて輝度変化を発生させたが、偏光板による方法以外でもよく、例えば発光体と回転角に応じて開口の大きさが変化する機構をリンク回転軸に設け、開口領域の平均輝度の変化を検出する方法でもよい。なお、偏光板８ａ〜８ｆを上述したようにリンク回転軸７ａ〜７ｆ上に設けずに、歯車等の減速機を介した軸に設けてもよい。

このように、リンク回転角に応じて画像輝度が変化する手段と、その輝度変化を検出しリンク回転角に変換し制御する手段を説明したが、この方法を用いることで、各リンクの角度センサや原点センサが不要になり低コストとなる。また、通常のテンプレートマッチングに比べて高速な角度検出が可能となる。これらの処理の工程は、接続されたコンピュータや電子基板に組み込まれたマイクロコンピュータ等の演算制御装置のプログラムとして実行される。

実施例１では、リンク回転角を輝度変化として画像上で捉らえ、それを処理してリンク機構２にフィードバックするビジュアルフィードバック系について述べた。しかし実施例１では、照明の強さや環境が変わると、これに応じて反射光の輝度値が変化するので、検出されるリンク回転角が変動する。

この実施例２では、実施例１で述べたリンク回転角検出において、照明変動の影響を受けないリンク回転角検出手段が用いられている。

図６は実施例２の基本構成の斜視図である。各回転軸に配置された偏光板８ａ〜８ｆの近傍に基準輝度発生手段である基準輝度板２１ａ〜２１ｆが配置されており、この基準輝度板２１ａ〜２１ｆは偏光特性を持っていない。

図７は実施例２のブロック回路構成図であり、画像処理部１２には新たに基準輝度抽出部２２が設けられている。輝度変化抽出部１３は図６に示す偏光板８ａ〜８ｆの輝度を検出し、基準輝度抽出部２２は基準輝度板２１ａ〜２１ｆが発生する基準輝度を検出する。なお、基準輝度板２１ａ〜２１ｆは偏光特性を持たないので、リンク回転角が変化しても輝度変化は生じない。

輝度角度変換部１４は輝度変化抽出部１３と基準輝度抽出部２２の輝度値からリンク回転角を演算する。輝度角度変換部１４では、例えば偏光板８ａ、基準輝度板２１ａのように対となった偏光板８と基準輝度板２１の輝度割合を求める。予め、この割合とリンク回転角の対応を求めておき、比較することで照明強度が変動しても偏光板８ａ〜８ｆによるリンク回転角の検出が安定して得られる。

このように、リンク回転角検出用の輝度変化要素の近傍に基準輝度板２１ａ〜２１ｆを配置して、その輝度を比較演算することで照明変動に強いリンク回転角検出が可能となる。なお、実施例２の輝度変化抽出部１３は偏光板に限ることはなく、実施例１で記載したような他の方式でも支障はない。

実施例２では基準輝度板２１を設け、その基準輝度を基にリンク回転角を求める手段について説明した。実施例３では特に偏光板の特性を利用し、照明変動に強いリンク回転角検出手段が設けられ、異なる偏光特性を対で構成し、輝度割合からリンク回転角を検出する。

図８は実施例３の基本構成の斜視図であり、偏光板３１ａ〜３１ｆは偏光板８ａ〜８ｆの近傍に対で配置されている。これらの偏光板の対はそれぞれ偏光方向が異なる対で構成され、例えば偏光板３１ａと８ａの偏光方向は直交して配置されている。

図９は実施例３のブロック回路構成図であり、画像処理部１２は第１輝度変化抽出部３２、第２輝度変化抽出部３３、輝度角度変換部１４、ワーク検出部１５から構成されている。第１輝度変化抽出部３２、第２輝度変化抽出部３３の出力は輝度角度変換部１４に接続され、輝度角度変換部１４の出力はリンク制御演算部１６、アクチュエータ１７に接続されている。

第１輝度変化抽出部３２は図８で示した偏光板８ａ〜８ｆの輝度を検出し、第２輝度変化抽出部３３は偏光板３１ａ〜３１ｆの輝度を検出する。輝度角度変換部１４は第１輝度変化抽出部３２と第２輝度変化抽出部３３の輝度値からリンク回転角を演算する。輝度角度変換部１４では、例えば偏光板３１ａ、８ａの輝度のような対の輝度比を求める。予め、この輝度比とリンク回転角の対応を求めておき、比較することで照明が変動してもリンク回転角の検出が一定となる。

このように、リンク回転角検出用に偏光方向が異なる対の偏光板を設け、その輝度比を求めることで照明変動に強いリンク回転角検出が可能となる。

実施例１〜３では、リンク回転角を画像輝度で求めてリンク機構２の制御を行う形態について述べたが、この考え方はロボットアームや多関節アームに適用できる。しかし、ロボットアームなどリンク長が長くなると、リンク回転角とアーム長のみを参照する手段では、ワークＷと把持部の相対精度が悪化する。また、リンクの数が多くなると、それぞれの誤差が累積されて、ワークＷと接触部６Ｒ、６Ｌの相対精度が悪化する。本実施例４では、テンプレートマッチングを選択的に使用することで、精度の良い把持制御を行っている。

図１０は実施例４の基本構成の斜視図であり、各リンク３Ｒ、３Ｌ〜５Ｒ、５Ｌにはマーカ４１ａ〜４１ｆが設けられ、マーカ４１ａ〜４１ｆの画像からテンプレートマッチングでリンク位置と角度を検出するようになっている。

図１１は実施例４のブロック回路構成図であり、画像処理部１２は輝度変化抽出部１３、輝度角度変換部１４、探索範囲限定部４２、マーカ探索部４３、リンク回転角更新部４４から構成されている。輝度変化抽出部１３の出力は輝度角度変換部１４、探索範囲限定部４２、マーカ探索部４３を経てリンク回転角更新部４４に接続されている。また、リンク回転角更新部４４の出力はリンク制御演算部１６、アクチュエータ１７に接続されている。

輝度変化抽出部１３は偏光板８ａ〜８ｆの輝度を検出し、輝度角度変換部１４は輝度をリンク回転角に変換する。探索範囲限定部４２は輝度角度変換部１４の結果からマーカ位置を推定し、その推定位置の近傍をテンプレートマッチングで探索する。この探索範囲限定部４２の結果の範囲でマーカの探索をマーカ探索部４３によりマーカ４１ａ〜４１ｆに対して行う。

探索範囲を限定することで、テンプレートマッチングに必要な時間を大幅に短縮でき、リンク回転角更新部４４はマーカ探索部４３の結果からリンク回転角を更新する。テンプレートマッチングはカメラ解像度を高解像とすることで、精度の向上が容易に実現でき、画素単位以下のサブ画素処理が可能なため高精度な検出が可能となる。

このように、探索範囲限定部４２でマーカ探索位置を限定し、限定した範囲内のテンプレートマッチングでマーカ４１ａ〜４１ｆを探す形態としたので、テンプレートマッチングの探索時間を大幅に短縮できる。また、同時にワークＷに対する高精度な把持制御が可能となる。

本発明はビデオカメラ等の撮像手段を備えた産業ロボットでの部品の搬送や把持等の組立て作業に適応でき、特にビジュアルフィードバックで高速なマニュピュレーション作業が必要な機器に有効である。

実施例１のワーク把持前のロボットハンド機構の斜視図である。側面図である。ワークを把持した状態の斜視図である。ブロック回路構成図である。フローチャート図である。実施例２のワークの把持前の斜視図である。ブロック回路構成図である。実施例３のワークの把持前の斜視図である。ブロック回路構成図である。実施例４のワークの把持前の斜視図である。ブロック回路構成図である。

符号の説明

１ハンド筐体
２リンク機構
３Ｒ、３Ｌ第１リンク
４Ｒ、４Ｌ第２リンク
５Ｒ、５Ｌ第３リンク
６Ｒ、６Ｌ接触部
７ａ〜７ｆ回転軸
８ａ〜８ｆ、１０、３１ａ〜３１ｆ偏光板
９カメラ
１１撮像部
１２画像処理部
１３、３２、３３輝度変化抽出部
１４輝度角度変換部
１５ワーク検出部
１６リンク制御演算部
１７アクチュエータ
２１ａ〜２１ｆ基準輝度板
２２基準輝度抽出部
４１ａ〜４１ｆマーカ
４２探索範囲限定部
４３マーカ探索部
４４リンク回転角更新部
Ｗワーク

Claims

ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化手段と、前記撮像手段の出力から前記輝度変化手段による輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、該輝度変化抽出手段により抽出した前記輝度変化を基に前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段により得られた結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするマニュピュレーション装置。
前記撮像手段から前記ワークの位置、姿勢を検出するワーク検出手段と、前記ワークと前記リンク機構との相対位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のマニュピュレーション装置。
前記リンク回転軸と前記撮像手段とはそれぞれ偏光板を有し、前記輝度変化抽出手段は前記偏光板を介して前記輝度変化を検出することを特徴とする請求項１のマニュピュレーション装置。
前記リンク回転軸に設けた前記偏光板は減速手段を介して設けたことを特徴とする請求項３に記載のマニュピュレーション装置。
前記リンク機構に対し角度制限手段を設け、前記リンク回転角が９０°未満となるようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のマニュピュレーション装置。
ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化手段と、該輝度変化手段の近傍に基準輝度を発生する手段を配置した基準輝度発生手段と、前記撮像手段の出力から前記輝度変化手段による輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、前記撮像手段の出力から前記基準輝度発生手段による前記基準輝度を抽出する基準輝度抽出手段と、抽出された前記輝度変化と前記基準輝度との割合から前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段の結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段とを有することを特徴とするマニュピュレーション装置。
前記基準輝度発生手段は偏光特性を持たない部材から成り、前記リンク回転軸と前記撮像手段とはそれぞれ偏光板を有し、前記輝度変化抽出手段は前記偏光板を介して前記輝度変化を抽出することを特徴とする請求項６に記載のマニュピュレーション装置。
ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、リンク回転角に応じて前記リンク機構を構成する第１リンクからの反射光の第１の輝度を変化させる第１の輝度変化手段と、該第１の輝度変化手段の近傍で前記リンク回転角に応じて前記リンク機構を構成する第２リンクからの反射光の第２の輝度を変化させる第２の輝度変化手段と、前記撮像手段の出力から前記第１、第２の輝度変化手段による前記第１、第２の輝度変化を抽出する輝度変化抽出手段と、前記第１の輝度と前記第２の輝度の割合から前記リンク回転角を求めるリンク回転角検出手段と、該リンク回転角検出手段の結果により前記リンク機構を駆動してそのリンク回転角を制御する制御手段を有することを特徴とするマニュピュレーション装置。
前記リンク回転軸と前記撮像手段とは偏光板を有し、前記第１、第２の輝度変化手段は互いに前記偏光板による偏光の方向が異なるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のマニュピュレーション装置。
前記第１、第２の輝度変化手段の偏光方向は互いに直交するようにしたことを特徴とする請求項９に記載のマニュピュレーション装置。
前記リンク回転角検出手段からテンプレートマッチングの探索範囲を限定する探索範囲限定手段と、該探索範囲限定手段により限定された範囲内のテンプレートマッチングにより前記リンク機構に設けたマーカを探索する探索手段と、前記リンク回転角を前記マーカにより前記リンク回転角検出手段が演算し、前記探索手段の出力を前記リンク回転角として更新するリンク回転角更新手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１つの請求項に記載のマニュピュレーション装置。
ワークを把持するための回転軸を備えたリンク機構と、前記ワークと前記リンク機構を撮像する撮像手段とを備えたマニュピュレーション装置において、前記リンク機構の回転角に応じて前記リンク機構を構成する部材からの反射光の輝度を変化させる輝度変化工程と、該輝度変化工程による輝度変化を前記撮像手段により撮像する撮像工程と、該撮像工程の出力から前記輝度変化を抽出する輝度変化抽出工程と、抽出した前記輝度変化を基に前記リンク回転角を検出するリンク回転角検出工程と、該リンク回転角検出工程による結果によって前記リンク機構を駆動し前記リンク回転角を制御する制御工程とを有することを特徴とするマニュピュレーション装置の制御方法。
請求項１２に記載のマニュピュレーション装置の制御方法をコンピュータで実行するためのプログラム。