机器人系统及校准方法技术方案

本发明专利技术提供一种能够容易且迅速地导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性的机器人系统及校准方法。机器人系统具有：机器人臂（10）、摄像机（40）、具有标识的校准用具、以及校准装置（U1）。校准装置具有：臂控制部（22），以使标识移动到与摄像机的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制机器人臂；摄像机坐标获取部（23），获取标识位于拍摄位置时的该标识的摄像机坐标；姿态信息获取部（24），获取标识位于拍摄位置时的机器人臂（10）的姿态信息；以及相关性导出部（25），根据摄像机坐标获取部（23）和姿态信息获取部（24）分别获取的摄像机坐标和姿态信息，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
如下的机器人系统已实用化：通过摄像机对工件进行拍摄，根据所拍摄的图像获 取工件的位置和姿态信息等，根据所获取的位置和姿态信息等使机器人臂进行作业。例如， 在专利文献1中公开了如下一种机器人系统，其具有：机器人臂；以及摄像机，其用于拍摄 工件，并安装在机器人臂上。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2010 - 243317号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题 在上述机器人系统中，为了根据摄像机所拍摄的图像获取工件的位置和信息等， 需要预先导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性，其中，该摄像机坐标是摄像机拍摄 的图像内的坐标，该机器人坐标是以机器人臂为基准的坐标。因此，针对多个点获取摄像机 坐标和机器人坐标，利用摄像机坐标和机器人坐标导出上述相关性。该方法由于进行获取 各点的摄像机坐标的作业和获取各点的机器人坐标的作业这两个作业，因此较为繁杂且需 要较长的作业时间。尤其，为了获取机器人坐标，需要例如对机器人臂进行人工操作等以对 上述各点进行指示的繁杂的作业。 因此，本专利技术的目的是提供能够容易且迅速地导出摄像机坐标和机器人坐标之间 的相关性的。 用于解决问题的手段 本专利技术涉及的机器人系统具有：机器人臂；摄像机，为拍摄工件而设置；校准用 具，具有能识别图像的标识，并安装在机器人臂的前端部；以及校准装置，导出摄像机坐标 和机器人坐标之间的相关性，其中，该摄像机坐标是摄像机拍摄的图像内的坐标，该机器人 坐标是以机器人臂为基准的坐标，校准装置具有：臂控制部，在标识朝向摄像机的状态下， 以使标识移动到与摄像机的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制机器人臂；摄 像机坐标获取部，获取标识位于拍摄位置时的标识的摄像机坐标；姿态信息获取部，获取标 识位于拍摄位置时的机器人臂的姿态信息；以及相关性导出部，根据摄像机坐标获取部和 姿态信息获取部分别获取的摄像机坐标和姿态信息，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的 相关性。 机器人系统也可以具有：机器人臂；摄像机，用于拍摄工件，并安装在机器人臂 上；校准用具，具有能够识别图像的标识；以及校准装置，导出摄像机坐标和机器人坐标之 间的相关性，其中，该摄像机坐标是摄像机所拍摄的图像内的坐标，该机器人坐标是以机器 人臂为基准的坐标，校准装置具有：臂控制部，在摄像机朝向标识的状态下，以使摄像机移 动到与摄像机的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制机器人臂；摄像机坐标获 取部，获取摄像机位于拍摄位置时的标识的摄像机坐标；姿态信息获取部，获取摄像机位于 拍摄位置时机器人臂的姿态信息；以及相关性导出部，根据摄像机坐标获取部和姿态信息 获取部分别获取的摄像机坐标和姿态信息，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性。 专利技术效果 根据本专利技术，能够容易且迅速地导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性。 【附图说明】 图1是表示第一实施方式所涉及的机器人系统的概略结构的示意图。 图2是图1中的校准用具的俯视图。 图3是表示图1中的校准装置的功能性结构的框图。 图4是表示标识被设在3处拍摄位置的状态的俯视图。 图5是表示第一实施方式所涉及的机器人系统的校准步骤的流程图。 图6是表示再次进行第一实施方式所涉及的机器人系统的校准步骤的流程图。 图7是表示作为比较对象的机器人系统的概略结构的示意图。 图8是图7中的第一校准用具的俯视图。 图9是表示作为比较对象的机器人系统的校准步骤的流程图。 图10是表示再次进行作为比较对象的机器人系统的校准的步骤的流程图。 图11是表示第二实施方式所涉及的机器人系统的概略结构的示意图。 图12是表示图11中的校准装置的功能性结构的框图。 图13是表示摄像机被设在三处拍摄位置的状态的俯视图。 图14是表示第二实施方式所涉及的机器人系统的校准步骤的流程图。 附图标记说明 1、1A :机器人系统，10 :机器人臂，22、22A :臂控制部，23、23A :摄像机坐标获取部， 24、24A :姿态信息获取部，25、25A :相关性导出部，31、32、33 :拍摄位置，40 :摄像机，70、71 : 校准用具，70c :标识，CL :光轴，FS :与光轴正交的平面，U1、U2 :校准装置。 【具体实施方式】 以下参照附图详细说明优选实施方式。在以下说明中，对同一要素或具有同一功 能的要素使用同一附图标记，并省略重复说明。 〈第一实施方式〉 如图1所示，第一实施方式所涉及的机器人系统1具有机器人臂10、机器人控制器 20、作业台30、摄像机40、摄像机控制器50、可编程逻辑控制器（PLC)60、以及校准用具70。 机器人臂10具有：基部11 ;两个臂部12、13 ;-个手腕部14 ;以及将臂部12、13和 手腕部14串联连接到基部11上的三个关节15、16和17。基部11具有设置在地面上的基 台11a和设在基台11a之上的旋转台lib。基台11a内置有使旋转台lib围绕铅垂的轴（S 轴）A1旋转的致动器。 关节（L轴关节）15将臂部(下臂部）12和旋转台lib的上部连结。L轴关节15中 内置有使下臂部12围绕水平的轴（L轴）A2摆动的致动器。关节（U轴关节）16将臂部(前 臂部）13和下臂部12连结。U轴关节16中内置有使前臂部13围绕与L轴A2平行的轴（U 轴）A3摆动的致动器。关节（B轴关节）17将手腕部14和前臂部13连结。B轴关节17中 内置有使手腕部14围绕与前臂部13的中心轴A4正交的轴（B轴）A5摆动的致动器。 前臂部13具有串联连接的前臂连杆13a、13b。U轴关节16侧的第一前臂连杆13a 中内置有使B轴关节17侧的第二前臂连杆13b围绕前臂部13的中心轴（R轴）A4旋转的 致动器。手腕部14具有与B轴关节17连结的手腕连杆14a和与手腕连杆14a的前端侧连 结的安装凸缘14b。手腕连杆14a中内置有使安装凸缘14b围绕手腕部14的中心轴（T轴） A6旋转的致动器。安装凸缘14b上安装有用于机器人臂10进行希望的作业的各种工具。 还有，上述仅为机器人臂10的结构和各致动器的设置情况的一个例子，本专利技术不局限于上 述结构和设置。 机器人控制器20控制机器人臂10的上述各致动器，以使机器人臂10对工件进行 各种作业。编程器（PP)21经由电缆与机器人控制器20连接。PP21是进行机器人臂10的 动作的示教的输入装置。 作业台30支承作为机器人臂10的作业对象的工件。摄像机40中内置有如CCD 等拍摄元件。摄像机40设在作业台30的上方，拍摄位于下方的作业台30后作为电信号输 出。摄像机控制器50从摄像机40获取图像，对图像内的对象物进行识别处理。通过该处 理，能获取图像内的对象物的位置和姿态信息等。PLC60与机器人控制器20和摄像机40连 接，用于机器人控制器20和摄像机40之间的信息收发。 校准用具70具有：安装部70a，将校准用具70安装在安装凸缘14b上；以及平板 部70b，其从安装部70a向安装凸缘14b的周围突出。在平板部70本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统，其特征在于，具有：机器人臂；摄像机，为拍摄工件而设置；校准用具，具有能识别图像的标识，并安装在所述机器人臂的前端部；以及校准装置，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性，其中，所述摄像机坐标是所述摄像机拍摄的图像内的坐标，所述机器人坐标是以所述机器人臂为基准的坐标，所述校准装置具有：臂控制部，在所述标识朝向所述摄像机的状态下，以使所述标识移动到与所述摄像机的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制所述机器人臂；摄像机坐标获取部，获取所述标识位于所述拍摄位置时的所述标识的所述摄像机坐标；姿态信息获取部，获取所述标识位于所述拍摄位置时的所述机器人臂的姿态信息；以及相关性导出部，根据所述摄像机坐标获取部和所述姿态信息获取部分别获取的所述摄像机坐标和所述姿态信息，导出所述摄像机坐标和所述机器人坐标之间的相关性。

【技术特征摘要】
2013.03.19 JP 2013-0566351. 一种机器人系统，其特征在于，具有： 机器人臂； 摄像机，为拍摄工件而设置； 校准用具，具有能识别图像的标识，并安装在所述机器人臂的前端部；以及 校准装置，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性，其中，所述摄像机坐标是所述 摄像机拍摄的图像内的坐标，所述机器人坐标是以所述机器人臂为基准的坐标， 所述校准装置具有： 臂控制部，在所述标识朝向所述摄像机的状态下，以使所述标识移动到与所述摄像机 的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制所述机器人臂； 摄像机坐标获取部，获取所述标识位于所述拍摄位置时的所述标识的所述摄像机坐 标； 姿态信息获取部，获取所述标识位于所述拍摄位置时的所述机器人臂的姿态信息；以 及 相关性导出部，根据所述摄像机坐标获取部和所述姿态信息获取部分别获取的所述摄 像机坐标和所述姿态信息，导出所述摄像机坐标和所述机器人坐标之间的相关性。2. 根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于， 所述臂控制部将未排列成直线形状的至少三处位置作为所述拍摄位置。3. 根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于， 所述臂控制部如下控制所述机器人臂：在围绕与所述摄像机的光轴平行的轴的转动方 向上，按照每个拍摄位置改变所述标识位于所述拍摄位置时的所述校准用具的朝向。4. 一种机器人系统，其特征在于，具有： 机器人臂； 摄像机，用于拍摄工件，并安装在所述机器人臂上； 校准用具，具有能够识别图像的标识；以及 校准装置，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性，其中，所述摄像机坐标是所述 摄像机拍摄的图像内的坐标，所述机器人坐标是以所述机器人臂为基准的坐标， 所述校准装置具有： 臂控制部，在所述摄像机朝向所述标识的状态下，以使所述摄像机移动到与所述摄像 机的光轴正交的平面内的多个拍摄位置的方式，控制所述机器人臂； 摄像机坐标获取部，获取所述摄像机位于所述拍摄位置时的所述标识的所述摄像机坐 标； 姿态信息获取部，获取所述摄像机位于所述拍摄位置时的所述机器人臂的姿态信息； 以及 相关性导出部，根据所述摄像机坐标获取部和所述姿态信息获取部分别获取的所述摄 像机坐标和所述姿态信息，导出所述摄像机坐标和所述机器人坐标之间的相关性。5. 根据权利要求4所述的机器人系统，其特征在于， 所述臂控制部将未排列成直线形状的至少三处位置作为所述拍摄位置。6. 根据权利要求4或5所述的机器人系统，其特征在于， 所述臂控制部如下控制所述机器人臂：在围绕所述摄像机的光轴的转动方向上，按照 每个所述拍摄位置改变所述摄像机位于所述拍摄位置时的所述摄像机的朝向。7. -种校准方法，在具有机器人臂以及用于识别工件的图像的摄像机的机器人系统 中，导出摄像机坐标和机器人坐标之间的相关性，所述摄像机坐标是所述摄像机拍摄的图 像内...

【专利技术属性】
技术研发人员：池永敬久，长崎高巳，村山卓也，一丸勇二，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP