机器人装置的控制方法以及机器人装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在控制机器人装置的机械手时，不必准备很多的基准图像，计算负担较轻，可进行迅速的控制，并且能够在三维空间内控制机械手对对象物的位置及姿势的机器人装置的控制方法。从事先获得的对象物（１０１）的平均图像（３ａ）和在机械手（１）的动作过程中由摄像单元（６）获得的对象物（１０１）的图像的差分，通过由图像处理部（３ｂ）进行主成分分析算出特征量，将该特征量输入到动作指令产生部（３ｃ）中，将由该动作指令产生部（３ｃ）所控制的中枢网络（３ｄ）的输出作为指令信号，基于该指令信号，使机械手（１）的前端（５）向对对象物（１０１）的所希望的位置姿势动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在机械手的前端具备摄像机的机器人装置中，以使事先从目标状态算出并存储的目标特征量与从通过摄像机获得的图像所得到的特征量一致的方式，使机械手动作的机器人装置的控制方法以及机器人控制装置。
技术介绍
以往，提出有具备机械手的机器人装置，另外，提出有用于控制这种机器人装置的机械手动作的机器人装置的控制方法。并且，作为机器人装置的控制方法，提出有各种用于将利用机械手进行夹持的对象物作为目标而使机械手的手头移动的控制方法。 例如，在专利文献1(日本特开2003-231078号公报)中，记载了以下机器人装置预先准备多个对象物的基准图像和拍摄该图像时的摄像机位置与姿势，并且，获得通过安装在机械手的手头上的摄像机的图像信息，并通过检索图像信息中的接近对象物的形状的基准图像，以算出对象物和机械手的手头的位置关系。 另外，在专利文献2(日本特开2000-263482号公报)中，记载了以下机器人装置预先准备对象物的基准图像，在由安装在机械手的手头上的摄像机拍摄图像的同时，使机械手移动一定量，直到得到接近基准图像的图像。 再有，在专利文献3(日本特开平07—080790号公报)中，记载了如下机器人装置对于由机械手所夹持着的对象物，由外部的摄像机获取顶点位置等的特征量，以使中枢网络学习这些特征量。该机器人装置，在动作时将由外部摄像机所获取的特征量输入到中枢网络中，调节机械手的各关节的角度。另外，利用事先从对象物获得的重心等的局部特征量，以及此时的机械手的各关节的角度，进一步使中枢网络学习这些特征量，在动作过程中，基于利用中枢网络所获得的局部特征量，求得机械手各关节的角度。 然而，专利文献1所记载的机器人装置，为了提高控制精度，需要准备大量的基准图像，机械手每进行一次动作，就需要进行全部基准图像的检索，因而计算负担很大，不能进行迅速的控制。 此外，专利文献2所记载的机器人装置，由于只能应对与二维平面内的机械手的位置及姿势一致，所以不能在三维空间内控制机械手对对象物的位置及姿势。还有，在这种机器人装置中，由于必须反复进行摄像、计测和机械手的动作，所以不能进行快速的控制。此外，在这种机器人装置中，还有必要进行摄像机镜头的校直或对正坐标系统等的摄像机校准工作，而且，机械手联杆长度的误差或坐标系统的错位所造成的误差会积累起来，从而会有动作精度变劣的危险。 并且，专利文献3所记载的机器人装置，由于图像处理的精度直接影响到机械手动作的精度，所以很难提高动作精度，另外，图像处理还需要很长的时间。另外，在这种机器人装置中，由于基于重心等的局部特征量来使机械手动作，所以还存在可靠性低的问题。
技术实现思路
于是，本专利技术是鉴于上述实情而提出的技术方案，其目的在于，提供一种在控制机器人装置的机械手时，不必准备很多的基准图像，计算负担较轻，可进行迅速的控制，并且能够在三维空间内控制机械手对对象物的位置及姿势的机器人装置的控制方法及机器人装置。 为了解决上述问题，实现上述目的，涉及本专利技术的机器人装置的控制方法具有以下结构的任意一种。 (结构1) 涉及本专利技术的机器人装置的控制方法，是具有六个自由度以上的机械手，在机械手手头位置上具有摄像单元的控制方法，其特征在于，从事先获得的对象物的平均图像和在机械手的动作过程中由摄像单元获得的对象物的图像的差分，通过主成分分析算出特征量，将该特征量输入到中枢网络控制器中，将由该中枢网络控制器所控制的中枢网络的输出作为指令信号，基于该指令信号，使机械手的前端向对对象物的所希望的位置姿势动作。 此外，作为中枢网络控制器，可以使用模糊中枢网络(具有模糊法则的结构的中枢网络)，或者高木·菅野式模糊中枢网络(在具有模糊法则的中枢网络中，由高木·菅野于1985年2月发表在IEEE Transactions on Systems，Man，andCybernetics，vol.SMC-15，no.1，pp.116-132中的题目为“Fuzzy Identification ofSystems and Its Applications to Modeling and control”的文章中的结构)。 (结构2) 涉及本专利技术的机器人装置，具备六个自由度以上的机械手；设置在机械手手头位置上的摄像单元；存储事先获得的对象物的平均图像的存储单元；计算从机械手动作过程中由摄像单元获得的对象物的图像与平均图像的差分，从该差分通过主成分分析算出特征量的运算单元；以及在特征量输入后，控制中枢网络，使其输出指令信号的中枢网络控制器，其特征在于，基于指令信号控制机械手，使机械手的前端向对对象物的规定的位置姿势动作。 本专利技术具有以下效果。 涉及本专利技术的多个机器人装置的控制方法，由于具有结构1，从事先所获得的对象物的平均图像与机械手动作中由摄像单元所获得的对象物的图像的差分，通过主成分分析算出特征量，将该特征量输入到中枢网络控制器中，将由该中枢网络控制器所控制的中枢网络的输出信号作为指令信号而控制机械手，因此，由于不必准备很多的基准图像，从而计算负担较轻，可进行快速的控制。而且，该机器人装置的控制方法，由于从图像整体求得全局的特征量，所以，与使用某种形状的位置或大小等局部特征量的以往的机器人装置的控制方法相比，可靠性很高，另外，能在三维空间内控制机械手，因而能减少用于控制的计算量。 涉及本专利技术的多个机器人装置，由于具有结构2，算出事先所获得的存储在存储单元中的平均图像与机械手在动作中由摄像单元所获得的对象物的图像的差分，通过主成分分析算出特征量，将该特征量输入到中枢网络控制器中，控制中枢网络使其输出指令信号，并基于该指令信号控制机械手，因此，由于不必准备很多的基准图像，从而计算负担较轻，可进行快速的控制。该机器人装置，由于从图像的整体求出全局的特征量，所以，与使用某种形状的位置或大小等局部特征量的以往的机器人装置相比，可靠性很高，另外，能在三维空间内控制机械手，因而能减少用于控制的计算量。 即，本专利技术可提供一种在控制机器人装置的机械手时，不必准备很多的基准图像，计算负担较轻，可进行迅速的控制，并且能够在三维空间内控制机械手对对象物的位置及姿势的机器人装置的控制方法及机器人装置。 附图说明 图1是表示涉及本专利技术的机器人装置的结构的模式侧视图。 图2是表示在涉及本专利技术的机器人装置中，当使机械手接近目标位置及目标姿势附近时，所获得的多个图像的正视图。 图中 1—机械手，1a—第一联杆，1b—第二联杆，1c—第三联杆，1d—第四联杆，1e—第五联杆，1f—第六联杆，2a—第一关节，2b—第二关节，2c—第三关节，2d—第四关节，2e—第五关节，2f—第六关节，3—计算机，3a—存储器，3b—图像处理部，3c—动作指令生成部，5—前端工具机构，6—摄像机，101—对象物。 具体实施例方式 下面，参照附图说明用于实施本专利技术的优选实施方式。 (机器人装置的结构) 图1是表示涉及本专利技术的机器人装置的结构的模式侧视图。 如图1所示，涉及本专利技术的机器人装置具有六个自由度的机械手1，通过这种机械手1，可以夹持或者搬运对象物101，或者把它组装到其它的部件上。 机械手1是由多个执行元件(驱动装置)和联杆(刚性的结构件)构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人装置的控制方法，具有六个自由度以上的机械手，在机械手手头的位置上具有摄像单元，其特征在于，　从事先获得的对象物的平均图像和在上述机械手的动作过程中由上述摄像单元获得的上述对象物的图像的差分，通过主成分分析算出特征量，将该特征量输入到中枢网络控制器中，将由该中枢网络控制器所控制的中枢网络的输出作为指令信号，基于该指令信号，使上述机械手的前端向对上述对象物的所希望的位置姿势动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙增圻，王宏，郝淼，藤井正和，河野幸弘，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：JP[日本]