JPH07117403B2 - ロボットの視覚座標校正方法およびシステム - Google Patents
ロボットの視覚座標校正方法およびシステムInfo
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- JPH07117403B2 JPH07117403B2 JP25635088A JP25635088A JPH07117403B2 JP H07117403 B2 JPH07117403 B2 JP H07117403B2 JP 25635088 A JP25635088 A JP 25635088A JP 25635088 A JP25635088 A JP 25635088A JP H07117403 B2 JPH07117403 B2 JP H07117403B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、視覚機能を有するロボットの、視覚座標とロ
ボット座標の対応付けに関するものである。ここで、ロ
ボット座標と視覚座標の対応付けとは、視覚座標で与え
られた点がロボット座標でどのような座標となるかとい
う対応付けであり、例えば、視覚座標からロボット座標
への変換計算に用いるパラメータを決定する際に必要と
なるものである。
ボット座標の対応付けに関するものである。ここで、ロ
ボット座標と視覚座標の対応付けとは、視覚座標で与え
られた点がロボット座標でどのような座標となるかとい
う対応付けであり、例えば、視覚座標からロボット座標
への変換計算に用いるパラメータを決定する際に必要と
なるものである。
従来の技術 視覚座標とロボット座標の対応付けの従来の方法として
は次のようなものがあった。視覚の視野内の１点の視覚
座標を求め、同じ点にティーチングボックス等の操作に
よりロボットの先端を動作させ、ロボットの現在位置検
出を行い、ロボット座標系でのロボットの先端位置を算
出することにより、視覚座標とロボット座標の対応付け
を行っていた。
は次のようなものがあった。視覚の視野内の１点の視覚
座標を求め、同じ点にティーチングボックス等の操作に
よりロボットの先端を動作させ、ロボットの現在位置検
出を行い、ロボット座標系でのロボットの先端位置を算
出することにより、視覚座標とロボット座標の対応付け
を行っていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の方法ではティーチングボックス等
の操作によりロボットの先端を決められた点に正確に移
動するのに手間がかかり、また、ロボット先端のオフセ
ット等の寸法も十分な精度で既知となっている必要があ
るという課題を有していた。
の操作によりロボットの先端を決められた点に正確に移
動するのに手間がかかり、また、ロボット先端のオフセ
ット等の寸法も十分な精度で既知となっている必要があ
るという課題を有していた。
本発明はこの課題を解決するために、視覚座標とロボッ
ト座標の対応付けを簡単に精度よく行う方法とシステム
を提供するものである。
ト座標の対応付けを簡単に精度よく行う方法とシステム
を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明の第１の発明のロボットの視覚座標校正方法で
は、ロボットにより把持・移動される物体上の複数点の
第１の視覚座標を求め、前記物体をロボットの動作によ
りロボット座標の既知の点を中心に回転した位置に移動
させ、再度前記物体上の同一の複数点の位置の第２の視
覚座標を求め、前記第１の視覚座標から前記第２の視覚
座標への変換の不動点の視覚座標を算出し、前記物体の
回転中心のロボット座標と前記不動点の視覚座標を同一
の点としてロボット座標と視覚座標の対応付けを行うと
いう方法をとっている（第１図参照） また、本発明の第２の発明のロボットのシステムは、制
御装置と、前記制御装置により制御されて物体を移動す
るロボットと、前記制御装置からの指令に従って前記物
体上の複数点の位置を認識して視覚座標を求める視覚装
置とから構成されるロボットのシステムであって、前記
制御装置は、視覚装置に指令して物体上の複数点の視覚
座標を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定され
た点を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体
回転手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点
から点への変換における不動点の座標を算出する不動点
座標算出手段とを有し、位置認識手段で第１の視覚座標
の組を求め、物体回転手段で指定した点を中心に回転し
た位置に物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標
の組み求め、求められた前記第１および第２の視覚座標
の組から不動点算出手段により不動点の視覚座標を求め
ることにより指定した点と不動点を同一の点としてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行っている。
は、ロボットにより把持・移動される物体上の複数点の
第１の視覚座標を求め、前記物体をロボットの動作によ
りロボット座標の既知の点を中心に回転した位置に移動
させ、再度前記物体上の同一の複数点の位置の第２の視
覚座標を求め、前記第１の視覚座標から前記第２の視覚
座標への変換の不動点の視覚座標を算出し、前記物体の
回転中心のロボット座標と前記不動点の視覚座標を同一
の点としてロボット座標と視覚座標の対応付けを行うと
いう方法をとっている（第１図参照） また、本発明の第２の発明のロボットのシステムは、制
御装置と、前記制御装置により制御されて物体を移動す
るロボットと、前記制御装置からの指令に従って前記物
体上の複数点の位置を認識して視覚座標を求める視覚装
置とから構成されるロボットのシステムであって、前記
制御装置は、視覚装置に指令して物体上の複数点の視覚
座標を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定され
た点を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体
回転手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点
から点への変換における不動点の座標を算出する不動点
座標算出手段とを有し、位置認識手段で第１の視覚座標
の組を求め、物体回転手段で指定した点を中心に回転し
た位置に物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標
の組み求め、求められた前記第１および第２の視覚座標
の組から不動点算出手段により不動点の視覚座標を求め
ることにより指定した点と不動点を同一の点としてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行っている。
作用 本発明の第１の発明によれば、物体の回転の前後で物体
上の複数点の視覚座標を求め、求められた２組の視覚座
標の間での変換の不動点の視覚座標を算出し、回転中心
のロボット座標と不動点の視覚座標を同一の点としてロ
ボット座標と視覚座標の対応付けを行っているため、テ
ィーチングボックス等の操作でロボットの微妙な位置決
めを行う手間が不要であり、物体の視覚座標を求める精
度と、物体の回転に伴うロボット動作の位置決め精度の
範囲内で精度良くロボット座標と視覚座標の対応付けを
行うことができる。
上の複数点の視覚座標を求め、求められた２組の視覚座
標の間での変換の不動点の視覚座標を算出し、回転中心
のロボット座標と不動点の視覚座標を同一の点としてロ
ボット座標と視覚座標の対応付けを行っているため、テ
ィーチングボックス等の操作でロボットの微妙な位置決
めを行う手間が不要であり、物体の視覚座標を求める精
度と、物体の回転に伴うロボット動作の位置決め精度の
範囲内で精度良くロボット座標と視覚座標の対応付けを
行うことができる。
物体の回転中心と、２組の視覚座標の間の変換の不動点
を同一の点としてよいことは、次のようなことからいえ
る。
を同一の点としてよいことは、次のようなことからいえ
る。
A:ロボット座標から視覚座標への変換 R:ロボット座標系での物体の回転変換 とすると、回転前の物体上の点ａ（ロボット座標）は、
視覚座標によりAa、回転後の物体上の点ａは、視覚座標
では、ARaである。
視覚座標によりAa、回転後の物体上の点ａは、視覚座標
では、ARaである。
２組の視覚座標の間の変換の不動点のロボット座標をｂ
とすれば、ｂは Ab＝ARbを満たすが、A-1が存在すれ
ば、両辺に左からA-1をかけて、ｂ＝Rbとなりロボット
座標の回転変換で変わらない点すなわち回転中心に一致
する。
とすれば、ｂは Ab＝ARbを満たすが、A-1が存在すれ
ば、両辺に左からA-1をかけて、ｂ＝Rbとなりロボット
座標の回転変換で変わらない点すなわち回転中心に一致
する。
視覚が３次元の座標を有する場合にも同様の方法は適用
できる。
できる。
また、本発明の第２の発明によれば、制御装置が視覚装
置に指令した物体上の複数点の視覚座標を求める位置認
識手段と、ロボット座標の指定された点を中心に回転し
た位置・姿勢に物体を移動する物体回転手段と、２組の
複数点の座標のそれぞれ対応する点から点への変換にお
ける不動点の座標を算出する不動点座標算出手段とを有
し、位置認識手段で第１の視覚座標の組を求め、物体回
転手段で指定した点を中心に回転した位置に物体を移動
し、位置認識手段で第２の視覚座標の組を求め、求めら
れた前記第１および第２の視覚座標の組から不動点算出
手段により不動点の視覚座標を求めることにより指定し
た点と不動点を同一の点としてロボット座標と視覚座標
の対応付けを行っているため、自動的に精度よくロボッ
ト座標と視覚座標の対応付けを行うことができる。
置に指令した物体上の複数点の視覚座標を求める位置認
識手段と、ロボット座標の指定された点を中心に回転し
た位置・姿勢に物体を移動する物体回転手段と、２組の
複数点の座標のそれぞれ対応する点から点への変換にお
ける不動点の座標を算出する不動点座標算出手段とを有
し、位置認識手段で第１の視覚座標の組を求め、物体回
転手段で指定した点を中心に回転した位置に物体を移動
し、位置認識手段で第２の視覚座標の組を求め、求めら
れた前記第１および第２の視覚座標の組から不動点算出
手段により不動点の視覚座標を求めることにより指定し
た点と不動点を同一の点としてロボット座標と視覚座標
の対応付けを行っているため、自動的に精度よくロボッ
ト座標と視覚座標の対応付けを行うことができる。
実 施 例 以下、図面を用いて本発明のロボットの視覚座標校正方
法およびシステムの実施例について説明する。
法およびシステムの実施例について説明する。
第２図は本発明の一実施例におけるロボットのシステム
の構成図である。ロボット２は制御装置１で制御されて
動作する多関節ロボットマニピュレータであり、先端に
物体５を把持する把持ハンド６が取り付けられている。
ロボットマニピュレータは第４図のように６自由度の運
動ができる軸構成であり、制御装置１に制御されて可動
範囲内で先端の把持ハンド６を任意の位置姿勢に移動す
ることができる。制御装置１はマイクロコンピュータと
メモリとI/Oユニットを内蔵しており、メモリに格納さ
れたプログラムに従ってマイクロコンピュータが計算処
理及び入出力処理を行うことによりロボットマニピュレ
ータの制御や視覚装置３との通信を行う。本実施例にお
いて、視覚装置３に指令して物体上の複数点の視覚座標
を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定された点
を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体回転
手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点から
点への変換における不動点の座標を算出する不動点座標
算出手段と、位置認識手段で第１の視覚座標の組を求
め、物体回転手段で指定した点を中心に回転した位置に
物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標の組を求
め、求められた前記第１および第２の視覚座標の組から
不動点算出手段により不動点の視覚座標を求める手段
は、メモリに格納されたプログラムにより実現されてい
る。視覚装置３は制御装置１と通信線で接続され、カメ
ラ４からの画像入力により物体５の認識を行い、物体５
の上の３点C11、C21、C31の視覚座標を算出し、制御装
置１に送る。物体５は本実施例では第３図のような四角
形の形をしており前記３点C11、C21、C31はそれぞれ頂
点となっている。視覚装置３は物体５の輪郭線を検出
し、輪郭線を構成する線分の折れ曲がる点として３頂点
を見つけ出す処理を行って３点を認識する。
の構成図である。ロボット２は制御装置１で制御されて
動作する多関節ロボットマニピュレータであり、先端に
物体５を把持する把持ハンド６が取り付けられている。
ロボットマニピュレータは第４図のように６自由度の運
動ができる軸構成であり、制御装置１に制御されて可動
範囲内で先端の把持ハンド６を任意の位置姿勢に移動す
ることができる。制御装置１はマイクロコンピュータと
メモリとI/Oユニットを内蔵しており、メモリに格納さ
れたプログラムに従ってマイクロコンピュータが計算処
理及び入出力処理を行うことによりロボットマニピュレ
ータの制御や視覚装置３との通信を行う。本実施例にお
いて、視覚装置３に指令して物体上の複数点の視覚座標
を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定された点
を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体回転
手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点から
点への変換における不動点の座標を算出する不動点座標
算出手段と、位置認識手段で第１の視覚座標の組を求
め、物体回転手段で指定した点を中心に回転した位置に
物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標の組を求
め、求められた前記第１および第２の視覚座標の組から
不動点算出手段により不動点の視覚座標を求める手段
は、メモリに格納されたプログラムにより実現されてい
る。視覚装置３は制御装置１と通信線で接続され、カメ
ラ４からの画像入力により物体５の認識を行い、物体５
の上の３点C11、C21、C31の視覚座標を算出し、制御装
置１に送る。物体５は本実施例では第３図のような四角
形の形をしており前記３点C11、C21、C31はそれぞれ頂
点となっている。視覚装置３は物体５の輪郭線を検出
し、輪郭線を構成する線分の折れ曲がる点として３頂点
を見つけ出す処理を行って３点を認識する。
第５図にロボット座標と視覚座標の対応付けを行うプロ
グラムの処理フローを示す。ここでは、ロボット座標で
指定された点R0に対応する視覚座標C0を求めている。
グラムの処理フローを示す。ここでは、ロボット座標で
指定された点R0に対応する視覚座標C0を求めている。
視覚装置３の入力手段であるカメラ４の視野内に物体５
が置かれており、物体５はロボットマニピュレータによ
り把持可能であるものとする。まず、制御装置１は視覚
装置３に指令を送り、物体５の３点を認識させ応答デー
タとしてそれぞれの視覚座標（Xci1,Yci1）を受ける（
ｉ＝1,2,3）。つぎに、ロボット２を動作させて物体５
を把持できる位置まで把持ハンド６を移動し、物体５を
把持する。把持した後、位置R0を中心に把持ハンド６を
回転した位置姿勢を目標位置としてロボット２の動作に
より把持ハンド６を移動する。物体５は把持ハンド６に
把持されて把持ハンドに対して固定の位置関係にあるの
で、把持ハンド６の前記移動によって物体５は位置R0を
中心に回転した位置に移動したことになる。上記処理に
おいて把持ハンド６が把持する位置は回転後に物体５が
カメラ４の視野内に入っていれば物体５のどこであって
もよい。つぎに、物体の把持を開放し、カメラ４の視野
からロボットを待避する。ここで、再度視覚装置３に指
令を送り、物体５の３点を認識させ、応答データとして
それぞれの視覚座標（Xci2,Yci2）を受ける（ｉ＝1,2,
3）。そして（Xci1,Yci1）を（Xci2,Yci2）に写像する
変換の不動点の座標（Xc0,Yc0）を算出する。ここで算
出された（Xc0,Yc0）がロボット座標R0に対応する視覚
座標である。
が置かれており、物体５はロボットマニピュレータによ
り把持可能であるものとする。まず、制御装置１は視覚
装置３に指令を送り、物体５の３点を認識させ応答デー
タとしてそれぞれの視覚座標（Xci1,Yci1）を受ける（
ｉ＝1,2,3）。つぎに、ロボット２を動作させて物体５
を把持できる位置まで把持ハンド６を移動し、物体５を
把持する。把持した後、位置R0を中心に把持ハンド６を
回転した位置姿勢を目標位置としてロボット２の動作に
より把持ハンド６を移動する。物体５は把持ハンド６に
把持されて把持ハンドに対して固定の位置関係にあるの
で、把持ハンド６の前記移動によって物体５は位置R0を
中心に回転した位置に移動したことになる。上記処理に
おいて把持ハンド６が把持する位置は回転後に物体５が
カメラ４の視野内に入っていれば物体５のどこであって
もよい。つぎに、物体の把持を開放し、カメラ４の視野
からロボットを待避する。ここで、再度視覚装置３に指
令を送り、物体５の３点を認識させ、応答データとして
それぞれの視覚座標（Xci2,Yci2）を受ける（ｉ＝1,2,
3）。そして（Xci1,Yci1）を（Xci2,Yci2）に写像する
変換の不動点の座標（Xc0,Yc0）を算出する。ここで算
出された（Xc0,Yc0）がロボット座標R0に対応する視覚
座標である。
不動点C0＝（Xc0,Yc0）ｔの算出は以下のようにして行
う。C11、C21、C31をC12、C22、C32に写像する変換を とおくと、 c12＝Bc11＋ｄ c22＝Bc21＋ｄ c32＝Bc31＋ｄ となる。
う。C11、C21、C31をC12、C22、C32に写像する変換を とおくと、 c12＝Bc11＋ｄ c22＝Bc21＋ｄ c32＝Bc31＋ｄ となる。
とすると、 となる。これをb00,b01,b10,b11について解いてＢを求
め、 ｄ＝c12−Bc11 よりｄを求め、Ｉを単位行列として ｄ＝（Ｉ−Ｂ）c0 をc0について解くと、c0が不動点である。
め、 ｄ＝c12−Bc11 よりｄを求め、Ｉを単位行列として ｄ＝（Ｉ−Ｂ）c0 をc0について解くと、c0が不動点である。
なお、上記の例では、視覚装置３により、物体上の３点
を認識していたが、例えば、モニタテレビ７の画面を見
ることにより物体上の３点の視覚座標を知ることも可能
である。このように、本発明の第１の発明では、視覚装
置により認識しなくてもモニタテレビ画面を用いてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行う場合もある。
を認識していたが、例えば、モニタテレビ７の画面を見
ることにより物体上の３点の視覚座標を知ることも可能
である。このように、本発明の第１の発明では、視覚装
置により認識しなくてもモニタテレビ画面を用いてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行う場合もある。
発明の効果 以上のように、本発明の第１の発明のロボットの視覚座
標校正方法では、ロボットにより把持・移動される物体
上の複数点の第１の視覚座標を求め、前記物体をロボッ
トの動作によりロボット座標の既知の点を中心に回転し
た位置に移動させ、再度前記物体上の同一の複数点の位
置の第２の視覚座標を求め、前記第１の視覚座標から前
記第２の視覚座標への変換の不動点の視覚座標を算出
し、前記物体の回転中心のロボット座標と前記不動点の
視覚座標を同一の点としてロボット座標と視覚座標の対
応付けを行うという方法をとっているため、操作に手間
をかけずに精度よくロボット座標と視覚座標の対応付け
ができる。
標校正方法では、ロボットにより把持・移動される物体
上の複数点の第１の視覚座標を求め、前記物体をロボッ
トの動作によりロボット座標の既知の点を中心に回転し
た位置に移動させ、再度前記物体上の同一の複数点の位
置の第２の視覚座標を求め、前記第１の視覚座標から前
記第２の視覚座標への変換の不動点の視覚座標を算出
し、前記物体の回転中心のロボット座標と前記不動点の
視覚座標を同一の点としてロボット座標と視覚座標の対
応付けを行うという方法をとっているため、操作に手間
をかけずに精度よくロボット座標と視覚座標の対応付け
ができる。
また、本発明の第２の発明のロボットのシステムでは、
制御手段は、視覚装置に指令して物体上の複数点の視覚
座標を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定され
た点を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体
回転手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点
から点への変換における不動点の座標を算出する不動点
座標算出手段とを有し、位置認識手段で第１の視覚座標
の組を求め、物体回転手段で指定した点を中心に回転し
た位置に物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標
の組を求め、求められた前記第１および第２の視覚座標
の組から不動点算出手段により不動点の視覚座標を求め
ることにより指定した点と不動点を同一の点としてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行っているため、自動
的に精度よくロボット座標と視覚座標の対応付けができ
る。
制御手段は、視覚装置に指令して物体上の複数点の視覚
座標を求める位置認識手段と、ロボット座標の指定され
た点を中心に回転した位置・姿勢に物体を移動する物体
回転手段と、２組の複数点の座標のそれぞれ対応する点
から点への変換における不動点の座標を算出する不動点
座標算出手段とを有し、位置認識手段で第１の視覚座標
の組を求め、物体回転手段で指定した点を中心に回転し
た位置に物体を移動し、位置認識手段で第２の視覚座標
の組を求め、求められた前記第１および第２の視覚座標
の組から不動点算出手段により不動点の視覚座標を求め
ることにより指定した点と不動点を同一の点としてロボ
ット座標と視覚座標の対応付けを行っているため、自動
的に精度よくロボット座標と視覚座標の対応付けができ
る。
第１図は本発明の第１の発明のロボットの視覚校正方法
の手順を示すフローチャート、第２図は本発明の第２の
発明のロボットのシステムの一実施例における構成の説
明図、第３図は物体の回転前と回転後の位置関係の説明
図、第４図は本発明のロボットのシステムの実施例にお
けるロボットマニピュレータの軸構成図、第５図は本発
明の第２の発明のロボットのシステムの実施例における
制御装置の処理のフローチャートである。 １……制御装置、２……ロボット、３……視覚装置、４
……カメラ、５……物体、６……把持ハンド、７……モ
ニタテレビ、８……回転後の物体、９……回転前の物
体。
の手順を示すフローチャート、第２図は本発明の第２の
発明のロボットのシステムの一実施例における構成の説
明図、第３図は物体の回転前と回転後の位置関係の説明
図、第４図は本発明のロボットのシステムの実施例にお
けるロボットマニピュレータの軸構成図、第５図は本発
明の第２の発明のロボットのシステムの実施例における
制御装置の処理のフローチャートである。 １……制御装置、２……ロボット、３……視覚装置、４
……カメラ、５……物体、６……把持ハンド、７……モ
ニタテレビ、８……回転後の物体、９……回転前の物
体。
Claims (2)
- 【請求項１】ロボットにより把持・移動される物体上の
複数点の第１の視覚座標を求め、前記物体をロボットの
動作によりロボット座標の既知の点を中心に回転した位
置に移動させ、再度前記物体上の同一の複数点の位置の
第２の視覚座標を求め、前記第１の視覚座標から前記第
２の視覚座標への変換の不動点の視覚座標を算出し、前
記物体の回転中心のロボット座標と前記不動点の視覚座
標を同一の点としてロボット座標と視覚座標の対応付け
を行うことを特徴とするロボットの視覚座標校正方法。 - 【請求項２】制御装置と、前記制御装置により制御され
て物体を移動するロボットと、前記制御装置からの指令
に従って前記物体上の複数点の位置を認識して視覚座標
を求める視覚装置とから構成されるロボットのシステム
であって、前記制御装置は、視覚装置に指令して物体上
の複数点の視覚座標を求める位置認識手段と、ロボット
座標の指定された点を中心に回転した位置・姿勢に物体
を移動する物体回転手段と、２組の複数点の座標のそれ
ぞれ対応する点から点への変換における不動点の座標を
算出する不動点座標算出手段とを有し、位置認識手段で
第１の視覚座標の組を求め、物体回転手段で指定した点
を中心に回転した位置に物体を移動し、位置認識手段で
第２の視覚座標の組を求め、求められた前記第１および
第２の視覚座標の組から不動点算出手段により不動点の
視覚座標を求めることにより指定した点と不動点を同一
の点としてロボット座標と視覚座標の対応付けを行うこ
とを特徴とするロボットのシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25635088A JPH07117403B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | ロボットの視覚座標校正方法およびシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25635088A JPH07117403B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | ロボットの視覚座標校正方法およびシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02103407A JPH02103407A (ja) | 1990-04-16 |
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1988
- 1988-10-12 JP JP25635088A patent/JPH07117403B2/ja not_active Expired - Lifetime
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