【手続補正書】
【提出日】平成20年1月16日(2008.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの機械パラメータの誤差を校正するキャリブレーション方法において、
前記ロボットにマーカを取り付け、前記マーカを撮像できる位置にカメラを１台設置する第１のステップと、
前記マーカの移動範囲かつ前記カメラの撮像範囲である３次元空間上に複数の基準点を設定する第２のステップと、
前記ロボットを操作して前記マーカを各々の前記基準点に位置決めする第３のステップと、
位置決め時の前記ロボットの各関節軸の動作量（以降、各軸動作量という）と前記カメラの撮像面における前記マーカのイメージの位置（以降、撮像面座標値という）とを取得する第４のステップと、
前記各軸動作量と前記撮像面座標値とをもとに前記ロボットの機械パラメータの誤差を校正する第５のステップからなることを特徴とするロボットのキャリブレーション方法。
【請求項２】
前記第３のステップにおいて、
前記カメラの撮像面に前記基準点を仮想的に投影した仮想基準点を表示し、
前記カメラの撮像面において前記仮想基準点と前記マーカイメージとが重なるように前記ロボットを操作して、前記マーカを前記基準点に位置決めすることを特徴とする請求項１に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項３】
前記第３のステップにおいて、
前記カメラの撮像面に仮想基準点を表示し、
前記カメラの撮像面において前記仮想基準点と前記マーカイメージとが重なるように前記ロボットを位置決めし、その時の前記マーカの３次元空間上の位置を前記第２のステップにおける基準点とすることを特徴とする請求項１に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項４】
前記第５のステップにおいて、
前記各軸動作量と前記撮像面座標値とをもとに前記カメラのカメラパラメータの同定精度に関する評価値を計算し、前記評価値が最小となるように
前記ロボットの機械パラメータの誤差を校正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記各軸動作量と前記機械パラメータとをもとに前記マーカの直交座標値を計算し、
前記マーカの直交座標値と前記仮想基準点の位置の設定値をもとに前記カメラパラメータを同定し、
前記同定されたカメラパラメータと前記マーカの直交座標値とをもとに
前記カメラの撮像面における前記仮想基準点の位置を計算し、
前記カメラの撮像面における前記仮想基準点の設定値と計算値との偏差に基づいて前記評価値を計算することを特徴とする請求項４に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項６】
前記第３のステップにおいて、
前記機械パラメータの誤差による前記マーカの直交座標値の微小変化が前記撮像面座標値の変化に反映されるように前記ツールの姿勢を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項７】
前記第３のステップにおいて、
前記ロボットの運動自由度のうち、１つ以上を所定範囲に拘束し、前記仮想基準点と前記撮像面座標値との偏差をもとに、他の運動自由度の動作を制御することによってロボットの前記位置決め処理を自動化することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項８】
前記第３のステップにおいて、
前記カメラの撮像面における前記マーカイメージの面積に応じて、前記ロボットの運動自由度のうち、１つ以上を所定範囲に拘束することを特徴とする請求項７に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項９】
前記第１のステップまたは前記第２のステップにおいて、
前記カメラの撮像面における前記マーカイメージの面積に応じて、前記カメラと前記基準点との距離を調整することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【請求項１０】
所定の順序で３次元空間上の前記複数の基準点に位置決めするロボットの動作プログラムを予め作成し、
前記第３のステップにおいて、前記動作プログラムをプレイバックし、
前記第４のステップにおいて、
前記カメラの撮像範囲に前記マーカが写った場合に、前記ロボットの各軸動作量と前記マーカイメージの撮像面座標値とを取得することを特徴とする請求項１、４、５、６、９のいずれかのいずれか１項に記載のロボットのキャリブレーション方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
の行列演算によって解くことができる。ただし、Ｎ≧Ｍである必要がある。
また、添え字の「Ｔ」は転置行列を、「−１」は逆行列を表す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、ロボットの機械パラメータの誤差を校正するキャリブレーション方法において、前記ロボットにマーカを取り付け、前記マーカを撮像できる位置にカメラを１台設置する第１のステップと、前記マーカの移動範囲かつ前記カメラの撮像範囲である３次元空間上に複数の基準点を設定する第２のステップと、前記ロボットを操作して前記マーカを各々の前記基準点に位置決めする第３のステップと、位置決め時の前記ロボットの各関節軸の動作量（以降、各軸動作量という）と前記カメラの撮像面における前記マーカのイメージの位置（以降、撮像面座標値という）とを取得する第４のステップと、
前記各軸動作量と前記撮像面座標値とをもとに前記ロボットの機械パラメータの誤差を校正する第５のステップからなることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記カメラの撮像面に前記基準点を仮想的に投影した仮想基準点を表示し、前記カメラの撮像面において前記仮想基準点と前記マーカイメージとが重なるように前記ロボットを操作して、前記マーカを前記基準点に位置決めすることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記カメラの撮像面に仮想基準点を表示し、前記カメラの撮像面において前記仮想基準点と前記マーカイメージとが重なるように前記ロボットを位置決めし、その時の前記マーカの３次元空間上の位置を前記第２のステップにおける基準点とすることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記第５のステップにおいて、前記各軸動作量と前記撮像面座標値とをもとに前記カメラのカメラパラメータの同定精度に関する評価値を計算し、前記評価値が最小となるように前記ロボットの機械パラメータの誤差を校正することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記各軸動作量と前記機械パラメータとをもとに前記マーカの直交座標値を計算し、前記マーカの直交座標値と前記仮想基準点の位置の設定値をもとに前記カメラパラメータを同定し、前記同定されたカメラパラメータと前記マーカの直交座標値とをもとに前記カメラの撮像面における前記仮想基準点の位置を計算し、前記カメラの撮像面における前記仮想基準点の設定値と計算値との偏差に基づいて前記評価値を計算することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記機械パラメータの誤差による前記マーカの直交座標値の微小変化が前記撮像面座標値の変化に反映されるように前記ツールの姿勢を制御することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記ロボットの運動自由度のうち、１つ以上を所定範囲に拘束し、前記仮想基準点と前記撮像面座標値との偏差をもとに、他の運動自由度の動作を制御することによってロボットの前記位置決め処理を自動化することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記カメラの撮像面における前記マーカイメージの面積に応じて、前記ロボットの運動自由度のうち、１つ以上を所定範囲に拘束することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、前記第１のステップまたは前記第２のステップにおいて、前記カメラの撮像面における前記マーカイメージの面積に応じて、前記カメラと前記基準点との距離を調整することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、所定の順序で３次元空間上の前記複数の基準点に位置決めするロボットの動作プログラムを予め作成し、前記第３のステップにおいて、前記動作プログラムをプレイバックし、前記第４のステップにおいて、前記カメラの撮像範囲に前記マーカが写った場合に、前記ロボットの各軸動作量と前記マーカイメージの撮像面座標値とを取得することを特徴とする。