[发明专利]机器人校准装置及校准方法、机器人装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括通过控制多个关节来驱动的多关节臂并利用视觉传感器的机器人装置中的机器人校准装置及机器人校准方法、机器人装置以及机器人装置的控制方法。

背景技术

传统上，如下机器人装置已经得到普及，该机器人装置包括垂直多关节臂和末端执行器(以下，称为机器人本体)以及用于控制这些部件的控制装置，并且还包括安装在臂梢端部(tip end part)的视觉传感器(以下，也称为照相机)。在该机器人装置中，通过照相机测量诸如工件的对象，并且控制装置根据测量结果对对象的位置姿势(position and orientation)进行运算，并且基于通过该运算获得的对象的位置姿势，来控制机器人本体的位置姿势。

通常，照相机作为基准采用的测量坐标系与机器人本体作为基准采用的操作坐标系不同。因此，为了从照相机的测量值获取机器人本体的操作目标值(命令值)，需要将照相机在测量坐标系的测量值变换为操作坐标系的值。为了进行该坐标变换，需要预先进行测量坐标系与操作坐标系之间的校准操作，并获取校准值(坐标变换式)。

作为校准操作的示例，例如，已知称为手眼校准方法的方法。该方法使机器人本体采用多个位置姿势，并在各位置姿势下使照相机测量校准用的基准物(参见日本特开平10-063317号公报、以及Radu Horaud and Fadi Dornaika,"Hand-Eye Calibration",International Journal of Robotics Research Vol.14,No.3,195-210,1995)。该方法基于机器人本体的梢端部在该机器人本体的各个位置姿势下的命令值与来自照相机的校准用的基准物的测量值之间的关系，以使得残差最小的方式来获取操作坐标系与测量坐标系之间的关系，由此获取校准值。

在日本特开平10-063317号公报中记载的坐标校准方法未考虑机器人本体的操作误差。实际上，由于臂的机械误差或者挠度，而产生操作误差。还存在操作误差以外的、机器人本体固有的误差；这些误差包括组装误差和透镜畸变。这些误差无法通过传统的坐标校准方法充分抑制，并且妨碍了对机器人本体的位置姿势的控制的精度的提高。

发明内容

本发明的目的是提供能够通过对包含操作误差的机器人本体的位置姿势进行运算，提高对机器人本体的位置姿势的控制的精度的机器人校准装置、机器人校准方法、机器人装置及机器人装置的控制方法。

根据本发明的一方面，提供一种校准机器人本体的命令值的机器人校准装置，所述机器人本体包括多关节臂，并且所述机器人本体的位置姿势是基于所述命令值而控制的，所述机器人校准装置包括：运算单元，其被构造为基于所述机器人本体的理想位置姿势与所述机器人本体的实际位置姿势之间的差，来计算校准所述命令值的校准函数，其中，基于校准期间使用的校准用的命令值或者基于作为基于该命令值的控制的结果的控制结果值来运算所述理想位置姿势，而基于在基于所述校准用的命令值控制所述机器人本体期间，由相对于所述机器人本体以规定的相对位置姿势布置的视觉传感器获取的校准用的测量值来运算所述实际位置姿势。

根据本发明的另一方面，提供一种校准机器人本体的命令值的机器人校准方法，所述机器人本体包括多关节臂，并且所述机器人本体的位置姿势是基于所述命令值或者基于作为根据所述命令值的控制的结果的控制结果值而控制的，所述机器人校准方法包括：计算校准函数，所述计算使运算单元基于所述机器人本体的理想位置姿势与所述机器人本体的实际位置姿势之间的差，来计算校准所述命令值的校准函数，其中，基于校准期间使用的校准用的命令值来运算所述理想位置姿势，而基于在基于所述校准用的命令值控制所述机器人本体期间，由相对于所述机器人本体以规定的相对位置姿势布置的视觉传感器获取的校准用的测量值来运算所述实际位置姿势。