JPH11254362A - ロボットハンドの位置補正システム - Google Patents
ロボットハンドの位置補正システムInfo
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- JPH11254362A JPH11254362A JP7128198A JP7128198A JPH11254362A JP H11254362 A JPH11254362 A JP H11254362A JP 7128198 A JP7128198 A JP 7128198A JP 7128198 A JP7128198 A JP 7128198A JP H11254362 A JPH11254362 A JP H11254362A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ロボットのハンド６に取り付けたカメラ８を
マーク中心１４の直上に配置し、マーク両端１６，１８
間の距離を撮像し、撮像画像での２点間距離が教示時の
２点間距離に一致するように、ハンド６を昇降させる。
教示時に対するハンド高さの差分を、マニピュレーショ
ン時のハンド高さに加算し、物品１２をハンドリングす
る。 【効果】 既存のマークと既存のロボットで、ハンドの
高さ補正ができる。
マーク中心１４の直上に配置し、マーク両端１６，１８
間の距離を撮像し、撮像画像での２点間距離が教示時の
２点間距離に一致するように、ハンド６を昇降させる。
教示時に対するハンド高さの差分を、マニピュレーショ
ン時のハンド高さに加算し、物品１２をハンドリングす
る。 【効果】 既存のマークと既存のロボットで、ハンドの
高さ補正ができる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明はロボットハンドの位置補
正に関し、特にハンドの高さ補正に関する。
正に関し、特にハンドの高さ補正に関する。
【０００２】
【従来技術】ロボットのハンドで対象の物品を把持ある
いは加工する等のマニピュレーションを行うには、ロボ
ットハンドの座標系（以下「ハンド座標」）と対象物品
の座標系（以下「物体座標」）との座標変換が必要であ
る。このため、マニピュレーション対象の物品付近に、
２個のＬＥＤや線分等からなるマークを設け、マークを
撮像してロボットハンドの姿勢を補正することが行われ
ている。
いは加工する等のマニピュレーションを行うには、ロボ
ットハンドの座標系（以下「ハンド座標」）と対象物品
の座標系（以下「物体座標」）との座標変換が必要であ
る。このため、マニピュレーション対象の物品付近に、
２個のＬＥＤや線分等からなるマークを設け、マークを
撮像してロボットハンドの姿勢を補正することが行われ
ている。
【０００３】用いるマークは設置の容易さの点から２点
マークであり、ハンドのカメラはコスト等の点から単眼
視カメラである。このため情報量が少なく、位置補正に
限界があるので、従来では水平面（以下Ｘ−Ｙ平面）で
のオフセット補正と、Ｚ軸（鉛直軸）周りのハンド回転
補正（以下この回転角をθとする）のみを行っていた。
これはマニピュレーション対象の物品の高さは余り変わ
らず、またハンドの高さもほぼ一定にできるので、物品
に対するハンドの高さ補正を不要と仮定するものであ
る。
マークであり、ハンドのカメラはコスト等の点から単眼
視カメラである。このため情報量が少なく、位置補正に
限界があるので、従来では水平面（以下Ｘ−Ｙ平面）で
のオフセット補正と、Ｚ軸（鉛直軸）周りのハンド回転
補正（以下この回転角をθとする）のみを行っていた。
これはマニピュレーション対象の物品の高さは余り変わ
らず、またハンドの高さもほぼ一定にできるので、物品
に対するハンドの高さ補正を不要と仮定するものであ
る。
【０００４】しかしながら発明者らは、物品を設置した
台等の高さの変化や、床面の摩耗やロボットのタイヤの
摩耗等により、高さ不良によるマニピューションエラー
が頻発することを見出した。ここでマークを例えば３点
以上とし、あるいはカメラを２個以上設けて複眼視でき
れば、問題は簡単である。このような場合、物体座標と
ハンド座標との変換行列を完全に解くことができる。し
かしながらこれでは、物品の付近のマークを３点マーク
等に変更する必要があり、あるいはハンドのカメラを複
眼視や空間コード化カメラ等に変更する必要がある。
台等の高さの変化や、床面の摩耗やロボットのタイヤの
摩耗等により、高さ不良によるマニピューションエラー
が頻発することを見出した。ここでマークを例えば３点
以上とし、あるいはカメラを２個以上設けて複眼視でき
れば、問題は簡単である。このような場合、物体座標と
ハンド座標との変換行列を完全に解くことができる。し
かしながらこれでは、物品の付近のマークを３点マーク
等に変更する必要があり、あるいはハンドのカメラを複
眼視や空間コード化カメラ等に変更する必要がある。
【０００５】
【発明の課題】請求項１の発明の課題は、２点マークを
用いてかつ単眼視カメラで、ハンドの高さ補正を行うこ
とにある。請求項２の発明での追加の課題は、高さ補正
を正確に行い、かつマニピュレーションを確実に成功さ
せることにある。請求項３の発明での追加の課題は、ハ
ンドを制御しやすい姿勢に置いて高さ補正が行えるよう
にし、かつ物体座標とハンド座標とのオフセットを同時
に補正することにある。
用いてかつ単眼視カメラで、ハンドの高さ補正を行うこ
とにある。請求項２の発明での追加の課題は、高さ補正
を正確に行い、かつマニピュレーションを確実に成功さ
せることにある。請求項３の発明での追加の課題は、ハ
ンドを制御しやすい姿勢に置いて高さ補正が行えるよう
にし、かつ物体座標とハンド座標とのオフセットを同時
に補正することにある。
【０００６】
【発明の構成】この発明は、マニピュレーション対象の
付近に設置した少なくとも２点を含むマークをロボット
のハンドに設けたカメラで撮像して、ロボットハンドの
位置を補正するシステムにおいて、前記２点間の距離を
教示時の２点間距離と比較することにより、ハンドの高
さを補正するための高さ補正手段を設けたことを特徴と
する。
付近に設置した少なくとも２点を含むマークをロボット
のハンドに設けたカメラで撮像して、ロボットハンドの
位置を補正するシステムにおいて、前記２点間の距離を
教示時の２点間距離と比較することにより、ハンドの高
さを補正するための高さ補正手段を設けたことを特徴と
する。
【０００７】好ましくは、前記高さ補正手段を、撮像し
た２点間距離が教示時の２点間距離と一致するようにハ
ンドを昇降させて、一致時のハンド高さと教示時のハン
ド高さとの差分を求めるように構成し、この差分をマニ
ピュレーション時のハンド高さの指令値に加算する手段
を設ける。また好ましくは、前記カメラを前記マークの
ほぼ直上に配置して撮像する。
た２点間距離が教示時の２点間距離と一致するようにハ
ンドを昇降させて、一致時のハンド高さと教示時のハン
ド高さとの差分を求めるように構成し、この差分をマニ
ピュレーション時のハンド高さの指令値に加算する手段
を設ける。また好ましくは、前記カメラを前記マークの
ほぼ直上に配置して撮像する。
【０００８】
【発明の作用と効果】請求項１の発明では、マーク中の
２点間距離を教示時の２点間距離と比較し、ハンドの高
さを補正する。ハンドやそのカメラを既知の姿勢でマー
クに接近させて撮像すると、撮影画像でのマーク中の２
点間距離はハンドの高さを反映し、これからハンドの高
さを補正することができる。このため従来から用いられ
ている２点マークで高さ補正を行うことができ、また単
眼視のＣＣＤカメラ等で撮像すればよいので、既存のシ
ステムを変えずに高さ補正を追加することができる。
２点間距離を教示時の２点間距離と比較し、ハンドの高
さを補正する。ハンドやそのカメラを既知の姿勢でマー
クに接近させて撮像すると、撮影画像でのマーク中の２
点間距離はハンドの高さを反映し、これからハンドの高
さを補正することができる。このため従来から用いられ
ている２点マークで高さ補正を行うことができ、また単
眼視のＣＣＤカメラ等で撮像すればよいので、既存のシ
ステムを変えずに高さ補正を追加することができる。
【０００９】請求項２の発明では、教示時の撮影画像中
の２点間距離と、マニピュレーション時の撮影画像中の
２点間距離が一致するようにハンドを昇降させる。そし
て２点間距離が一致した時点での、教示時に対するマニ
ピュレーション時のハンド高さの差分を、物体のマニピ
ュレーション時のハンド高さへの指令値に加算する。こ
のようにすれば必要なハンド高さを正確に求めることが
でき、この値で正しいマニピュレーションができること
は、マークの２点間距離の測定を通じて確認済みであ
る。
の２点間距離と、マニピュレーション時の撮影画像中の
２点間距離が一致するようにハンドを昇降させる。そし
て２点間距離が一致した時点での、教示時に対するマニ
ピュレーション時のハンド高さの差分を、物体のマニピ
ュレーション時のハンド高さへの指令値に加算する。こ
のようにすれば必要なハンド高さを正確に求めることが
でき、この値で正しいマニピュレーションができること
は、マークの２点間距離の測定を通じて確認済みであ
る。
【００１０】請求項３の発明では、マークのほぼ直上か
らカメラで撮像する。このようにカメラやハンドの姿勢
を定めると、斜め等の姿勢で撮像する場合に比べ、高さ
補正が極めて正確になり、またカメラはマーク中心のほ
ぼ直上となるので、物体座標系とカメラ座標系との水平
面内オフセットも同時に補正できる。特にカメラの視野
中心とマーク中心とを一致させると、物体座標系とカメ
ラ座標系とは水平面内原点が一致し、またハンドを鉛直
に昇降させた際に視野内でのマーク中心の位置がずれな
い。
らカメラで撮像する。このようにカメラやハンドの姿勢
を定めると、斜め等の姿勢で撮像する場合に比べ、高さ
補正が極めて正確になり、またカメラはマーク中心のほ
ぼ直上となるので、物体座標系とカメラ座標系との水平
面内オフセットも同時に補正できる。特にカメラの視野
中心とマーク中心とを一致させると、物体座標系とカメ
ラ座標系とは水平面内原点が一致し、またハンドを鉛直
に昇降させた際に視野内でのマーク中心の位置がずれな
い。
【００１１】
【実施例】図１〜図４に、実施例を示す。図１におい
て、２は無人搬送車で、４はロボットで、６はそのハン
ドであり、８はハンド６に一体に取り付けたＣＣＤカメ
ラである。そして１０は作業台で、机や工作機械のベッ
ドあるいは処理装置の台等、任意の台で良く、１２はマ
ニピュレーション対象の物品で、ここではハンド６で物
品１２を把持して、無人搬送車２により搬送するものと
する。
て、２は無人搬送車で、４はロボットで、６はそのハン
ドであり、８はハンド６に一体に取り付けたＣＣＤカメ
ラである。そして１０は作業台で、机や工作機械のベッ
ドあるいは処理装置の台等、任意の台で良く、１２はマ
ニピュレーション対象の物品で、ここではハンド６で物
品１２を把持して、無人搬送車２により搬送するものと
する。
【００１２】ここでロボット４は例えば６関節のロボッ
トとし、その結果ハンド６は３次元空間の運動範囲内で
任意の位置と任意の姿勢とをとることができる。また無
人搬送車２はロボット４を搬送するためのもので、実施
例ではクリーンルーム内での仕掛品を物品１２とし、作
業台１０を例えば半導体処理装置とし、無人搬送車２を
用いて工程間で仕掛品を搬送するものとする。そしてク
リーンルームであるので、無人搬送車２が走行する床面
にはグレーティングが施され、無人搬送車２は図示しな
いタイヤでこの床面上を走行するものとする。
トとし、その結果ハンド６は３次元空間の運動範囲内で
任意の位置と任意の姿勢とをとることができる。また無
人搬送車２はロボット４を搬送するためのもので、実施
例ではクリーンルーム内での仕掛品を物品１２とし、作
業台１０を例えば半導体処理装置とし、無人搬送車２を
用いて工程間で仕掛品を搬送するものとする。そしてク
リーンルームであるので、無人搬送車２が走行する床面
にはグレーティングが施され、無人搬送車２は図示しな
いタイヤでこの床面上を走行するものとする。
【００１３】図３に、ハンド６の構造を示すと、２０，
２２は一対のグリップで図の矢印のように閉じて物品を
把持し、２４はロボットのアームとの間の関節である。
そしてカメラ８はハンド６と一体に同じ姿勢で取り付け
られ、カメラ座標系とハンド座標系とのオフセットは既
知で、カメラ座標系で物品の座標が分かれば、直ちにハ
ンド座標系での座標も判明する。
２２は一対のグリップで図の矢印のように閉じて物品を
把持し、２４はロボットのアームとの間の関節である。
そしてカメラ８はハンド６と一体に同じ姿勢で取り付け
られ、カメラ座標系とハンド座標系とのオフセットは既
知で、カメラ座標系で物品の座標が分かれば、直ちにハ
ンド座標系での座標も判明する。
【００１４】図２、図４に、ハンド６の高さ補正を示
す。高さ補正に際してカメラ８が鉛直下方を向くよう
に、ハンド６の姿勢を定め、ロボット４の関節を動作さ
せてカメラ８の視野中心にマーク中心１４が現れるよう
にする。この結果、物体座標系でのＺ軸とカメラ座標系
でのＺ軸とが一致し、物体座標系とカメラ座標系間の水
平面内オフセットは０となる。次に撮影画像でのマーク
両端１６，１８間の距離を教示時に撮影して記憶した２
点間距離と比較する。なおここでは、マークとして棒状
の図形を印刷したシール等を作業台１０に貼り付けるこ
とを想定したが、例えばマーク両端１６，１８の位置に
ＬＥＤ等の表示手段を取り付けてマークとしても良い。
またマークは３点以上を含むマークとしても良いが、こ
の発明では２点マークで充分である。そして撮影画像中
のマーク長を教示時のマーク長Ｄと比較し、マーク長が
Ｄと一致するようにハンド６を鉛直方向に昇降させる。
す。高さ補正に際してカメラ８が鉛直下方を向くよう
に、ハンド６の姿勢を定め、ロボット４の関節を動作さ
せてカメラ８の視野中心にマーク中心１４が現れるよう
にする。この結果、物体座標系でのＺ軸とカメラ座標系
でのＺ軸とが一致し、物体座標系とカメラ座標系間の水
平面内オフセットは０となる。次に撮影画像でのマーク
両端１６，１８間の距離を教示時に撮影して記憶した２
点間距離と比較する。なおここでは、マークとして棒状
の図形を印刷したシール等を作業台１０に貼り付けるこ
とを想定したが、例えばマーク両端１６，１８の位置に
ＬＥＤ等の表示手段を取り付けてマークとしても良い。
またマークは３点以上を含むマークとしても良いが、こ
の発明では２点マークで充分である。そして撮影画像中
のマーク長を教示時のマーク長Ｄと比較し、マーク長が
Ｄと一致するようにハンド６を鉛直方向に昇降させる。
【００１５】マーク長が教示時のマーク長Ｄと一致する
と、マーク中心１４に対するカメラ８の高さが教示時と
一致したことになり、物体座標系とカメラ座標系とでの
水平方向オフセットは既に０にしてあるので、カメラ８
は教示時と全く同じ位置にあることになる。そして床面
の摩耗や無人搬送車２のタイヤの摩耗その他の原因によ
る、物体座標系とカメラ座標系での高さ方向のオフセッ
ト変化は、現在のハンド６の高さからの教示時のハンド
６の高さの差分ｄであり、これを求めることで補正でき
る。従ってハンドリング時のハンド座標系でのＺ成分に
差分ｄを加算すると、高さ方向に関して適切なハンドリ
ングができる。
と、マーク中心１４に対するカメラ８の高さが教示時と
一致したことになり、物体座標系とカメラ座標系とでの
水平方向オフセットは既に０にしてあるので、カメラ８
は教示時と全く同じ位置にあることになる。そして床面
の摩耗や無人搬送車２のタイヤの摩耗その他の原因によ
る、物体座標系とカメラ座標系での高さ方向のオフセッ
ト変化は、現在のハンド６の高さからの教示時のハンド
６の高さの差分ｄであり、これを求めることで補正でき
る。従ってハンドリング時のハンド座標系でのＺ成分に
差分ｄを加算すると、高さ方向に関して適切なハンドリ
ングができる。
【００１６】カメラ座標系と物体座標系での残る未知数
は、Ｚ軸周りの回転角θのみであり、この回転角θはカ
メラ座標系（Ｘc−Ｙc）で、マーク両端１６，１８がＸ
軸から向く角として求めることができる。このため物体
座標系からカメラ座標系への変換は、cをカメラ座標
系、oを物体座標系の添え字として、 Ｚc＝Ｚt＋ｄ Ｙc＝Ｘ0sinθ＋Ｙ0cosθ Ｘc＝Ｘ0cosθ−Ｙ0sinθ で変換することができる。ここにＺtは教示時のカメラ
座標系でのカメラの高さである。
は、Ｚ軸周りの回転角θのみであり、この回転角θはカ
メラ座標系（Ｘc−Ｙc）で、マーク両端１６，１８がＸ
軸から向く角として求めることができる。このため物体
座標系からカメラ座標系への変換は、cをカメラ座標
系、oを物体座標系の添え字として、 Ｚc＝Ｚt＋ｄ Ｙc＝Ｘ0sinθ＋Ｙ0cosθ Ｘc＝Ｘ0cosθ−Ｙ0sinθ で変換することができる。ここにＺtは教示時のカメラ
座標系でのカメラの高さである。
【００１７】このようにすればマーク中心１４を基準と
する物品１２の物体座標Ｒ0をカメラ座標Ｒcに変換で
き、適切なマニピュレーション（ハンドリング）ができ
る。なお実施例では、カメラ８をマーク中心１４の直上
に配置させたので、ハンド６を鉛直方向に昇降させて
も、マーク中心１４はカメラ８の視野中心に固定された
ままであり、処理が極めて簡単になる。しかしながらマ
ーク中心１４はカメラ８の視野の中心付近にあれば良
く、言い換えるとカメラ８はマークのほぼ直上にあれば
よい。
する物品１２の物体座標Ｒ0をカメラ座標Ｒcに変換で
き、適切なマニピュレーション（ハンドリング）ができ
る。なお実施例では、カメラ８をマーク中心１４の直上
に配置させたので、ハンド６を鉛直方向に昇降させて
も、マーク中心１４はカメラ８の視野中心に固定された
ままであり、処理が極めて簡単になる。しかしながらマ
ーク中心１４はカメラ８の視野の中心付近にあれば良
く、言い換えるとカメラ８はマークのほぼ直上にあれば
よい。
【００１８】また実施例ではハンド６を鉛直に昇降させ
たが、例えば斜め方向の既知の向きに運動させて、マー
ク長が教示時のマーク長Ｄと一致するように補正するこ
ともできる。しかしハンド６を鉛直に昇降させる方が運
動の精度も高く、またこの過程で物体座標系とカメラ座
標系とのＺ軸を一致させることができるので、カメラ８
をマークのほぼ直上に配置し、ハンド６を鉛直に昇降さ
せる方が好ましい。
たが、例えば斜め方向の既知の向きに運動させて、マー
ク長が教示時のマーク長Ｄと一致するように補正するこ
ともできる。しかしハンド６を鉛直に昇降させる方が運
動の精度も高く、またこの過程で物体座標系とカメラ座
標系とのＺ軸を一致させることができるので、カメラ８
をマークのほぼ直上に配置し、ハンド６を鉛直に昇降さ
せる方が好ましい。
【００１９】実施例では無人搬送車２に搭載したロボッ
トを示したが、溶接ロボットその他の位置固定のロボッ
トでも良く、またロボット４は６関節としたが、４関節
等のより簡便なロボットでも良い。
トを示したが、溶接ロボットその他の位置固定のロボッ
トでも良く、またロボット４は６関節としたが、４関節
等のより簡便なロボットでも良い。
【図１】 実施例の無人搬送車搭載ロボットの側面図
【図２】 実施例での無人搬送車搭載ロボットの位置補
正原理を示す斜視図
正原理を示す斜視図
【図３】 実施例でのハンドとカメラとを示す図
【図４】 実施例での無人搬送車搭載ロボットの位置補
正アルゴリズムを示すフローチャート
正アルゴリズムを示すフローチャート
２ 無人搬送車 ４ ロボット ６ ハンド ８ カメラ １０ 作業台 １２ 物品 １４ マーク中心 １６，１８ マーク両端 ２０，２２ グリップ ２４ 関節
Claims (3)
- 【請求項１】 マニピュレーション対象の付近に設置し
た少なくとも２点を含むマークを、ロボットのハンドに
設けたカメラで撮像して、ハンドの位置を補正するシス
テムにおいて、 前記２点間の距離を教示時の２点間距離と比較すること
により、ハンドの高さを補正するための、高さ補正手段
を設けたことを特徴とする、ロボットハンドの位置補正
システム。 - 【請求項２】 前記高さ補正手段を、撮像した２点間距
離が教示時の２点間距離と一致するようにハンドを昇降
させて、一致時のハンド高さと教示時のハンド高さとの
差分を求めるように構成し、この差分をマニピュレーシ
ョン時のハンド高さの指令値に加算する手段を設けたこ
とを特徴とする、請求項１のロボットハンドの位置補正
システム。 - 【請求項３】 前記カメラを前記マークのほぼ直上に配
置して撮像するようにしたことを特徴とする、請求項１
または２のロボットハンドの位置補正システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7128198A JPH11254362A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ロボットハンドの位置補正システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7128198A JPH11254362A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ロボットハンドの位置補正システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11254362A true JPH11254362A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13456178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7128198A Pending JPH11254362A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ロボットハンドの位置補正システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11254362A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671574B1 (en) | 2002-08-30 | 2003-12-30 | Fujitsu Limited | Position detecting apparatus and library apparatus |
| JP2013063474A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム及び撮像方法 |
| JP2018126835A (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | キヤノン株式会社 | 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 |
| CN111745617A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 发那科株式会社 | 搬送装置和交接系统 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP7128198A patent/JPH11254362A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671574B1 (en) | 2002-08-30 | 2003-12-30 | Fujitsu Limited | Position detecting apparatus and library apparatus |
| JP2013063474A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム及び撮像方法 |
| JP2018126835A (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | キヤノン株式会社 | 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 |
| CN111745617A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 发那科株式会社 | 搬送装置和交接系统 |
| CN111745617B (zh) * | 2019-03-29 | 2024-02-23 | 发那科株式会社 | 搬送装置和交接系统 |
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