特開 2024-50222 情報処理方法、製品の製造方法、情報処理システム、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024050222

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】情報処理方法、製品の製造方法、情報処理システム、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20240403BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

G01B11/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156944

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】517425446

【氏名又は名称】リンクウィズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002790

【氏名又は名称】Ｏｎｅ ｉｐ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】アヤーデ・ヒーブ

【テーマコード（参考）】

2F065

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA53

2F065BB05

2F065DD19

2F065FF05

2F065FF11

2F065FF61

2F065GG04

2F065PP25

2F065RR06

3C707AS11

3C707AS12

3C707AS13

3C707BS09

3C707KS03

3C707KS07

3C707KS36

3C707KT03

3C707KT05

3C707KT09

3C707KV11

3C707KX07

3C707LT17

3C707LV19

3C707MT01

(57)【要約】

【課題】計測対象物に当接することなく、キャリブレーションを行う情報処理システムを提供する。
【解決手段】 情報処理方法であって、ロボットアームを予め設定された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得し、物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得し、前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得し、前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得し、前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける、情報処理方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報処理方法であって、
ロボットアームを予め設定された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得し、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得し、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得し、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得し、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける、情報処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の情報処理方法であって、
前記キャリブレーションジグの三次元モデルデータを取得する際に、前記キャリブレーションジグの表面をＸ‐Ｙ平面とした場合におけるＸ軸方向の１次元のスキャンを行いながらＹ軸方向に前記センサを移動させて前記キャリブレーションジグの表面の三次元モデルデータを取得する、情報処理方法。

【請求項3】

請求項２に記載の情報処理方法であって、
Ｘ軸方向の１次元のスキャンを行いながらＹ軸方向に前記センサを移動させて前記キャリブレーションジグの表面の三次元モデルデータを取得する際に、Ｙ軸方向に前記センサを移動させる移動前における前記キャリブレーションジグと前記センサの距離と、Ｙ軸方向に前記センサを移動させる移動後における前記キャリブレーションジグと前記センサの距離とが一致するように、前記ロボットアームの動作が制御される、情報処理装置。

【請求項4】

請求項２に記載の情報処理方法であって、
物理的な凹凸形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する際に、前記キャリブレーションジグの表面に直行するＺ軸周りに前記センサと前記キャリブレーションジグの相対角度を回転させて、前記センサによる前記三次元モデルデータの取得を複数回行う、情報処理方法。

【請求項5】

請求項２に記載の情報処理方法であって、
物理的な凹凸形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する際に、前記Ｘ軸方向の軸周りに前記センサを回転させて、前記センサによる前記三次元モデルデータの取得を複数回行う、情報処理方法。

【請求項6】

請求項１に記載の情報処理方法であって、
前記所定形状は、前記キャリブレーションジグの縦方向又は横方向の中央位置に設けられ、予め登録された前記所定位置のセンサ座標系における前記登録位置座標は、前記センサによる検出範囲の中央位置の座標として登録される、情報処理方法。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかに記載の情報処理方法を用いた製品の製造方法。

【請求項8】

情報処理システムであって、
ロボットアームを予め記録された初期姿勢に制御するロボット制御部と、
前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得するセンサ初期位置座標取得部と、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する三次元モデルデータ取得部と、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得する所定形状位置取得部と、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得する差分取得部と、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける座標変換処理部と、
を備える情報処理システム。

【請求項9】

情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、前記情報処理方法として、
ロボットアームを予め記録された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得する処理と、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する処理と、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得する処理と、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得する処理と、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける処理と、
をコンピュータに実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理方法、製品の製造方法、情報処理システム、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、センサやカメラなどの計測器から得た情報を基に制御される作業用ロボットアームが存在しており、このような作業用ロボットアームを動作させる前に計測機器と作業用ロボットの座標合わせを行うキャリブレーションが実施されていた（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０３０５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、例えば特許文献１に記載のキャリブレーションの場合、キャリブレーション処理の際に、作業用ロボットアームに取り付けられたツールの先端を計測対象物に当接させて、当接させた状態において取得したロボット座標系の座標情報を用いて、キャリブレーションを行うことが必要であった。そのため、キャリブレーションを行うために、ロボットアームに計測対象物に当接させる専用ツールを設置する作業に時間を要する。また、ツールをゆっくり動かして計測対象物に当接させる必要があり、キャリブレーション作業に時間が掛かるという点で改善の余地を有していた。

【0005】

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、計測対象物に当接することなく、キャリブレーションを行う情報処理システムを提供することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、情報処理方法であって、ロボットアームを予め記録された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部、又はユーザの入力を受け付ける端末から取得し、物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得し、前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得し、前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得し、前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける、情報処理方法である。

【0007】

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、計測対象物に当接することなく、キャリブレーションを行う情報処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態の一の情報処理システム１００の全体構成例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る端末１のハードウェア構成例を示す図である。

【図3】本実施形態に係る端末１の機能構成例を示す図である。

【図4】本実施形態に係るアーム、センサ及びキャリブレーションジグの位置関係を示す図である。

【図5】本実施形態に係る対象物６０の構成例を示す図である。

【図6】本実施形態に係る対象物６０をセンサでセンシングする一例を示す図である。

【図7】本実施形態に係る情報処理方法のフローチャート例を示す図である。

【図8】本実施形態に係る三次元モデルデータ計測方法のフローチャート例を示す図である。

【図9】本実施形態に係るセンサのＺ軸周りの角度を９０°とした場合のキャリブレーションジグとセンシング位置の関係を示す図である。

【図10】本実施形態に係るセンサのＺ軸周りの角度を１８０°とした場合のキャリブレーションジグとセンシング位置の関係を示す図である。

【図11】本実施形態に係るセンサのＺ軸周りの角度を－９０°とした場合のキャリブレーションジグとセンシング位置の関係を示す図である。

【図12】本実施形態に係るセンサのＺ軸周りの角度を－１８０°とした場合のキャリブレーションジグとセンシング位置の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、たとえば以下のような構成を備える。

【0011】

［項目１］
情報処理方法であって、
ロボットアームを予め設定された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得し、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得し、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得し、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得し、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける、情報処理方法。
［項目２］
項目１に記載の情報処理方法であって、
前記キャリブレーションジグの三次元モデルデータを取得する際に、前記キャリブレーションジグの表面をＸ‐Ｙ平面とした場合におけるＸ軸方向の１次元のスキャンを行いながらＹ軸方向に前記センサを移動させて前記キャリブレーションジグの表面の三次元モデルデータを取得する、情報処理方法。
［項目３］
項目２に記載の情報処理方法であって、
Ｘ軸方向の１次元のスキャンを行いながらＹ軸方向に前記センサを移動させて前記キャリブレーションジグの表面の三次元モデルデータを取得する際に、Ｙ軸方向に前記センサを移動させる移動前における前記キャリブレーションジグと前記センサの距離と、Ｙ軸方向に前記センサを移動させる移動後における前記キャリブレーションジグと前記センサの距離とが一致するように、前記ロボットアームの動作が制御される、情報処理装置。
［項目４］
項目２に記載の情報処理方法であって、
物理的な凹凸形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する際に、前記キャリブレーションジグの表面に直行するＺ軸周りに前記センサと前記キャリブレーションジグの相対角度を回転させて、前記センサによる前記三次元モデルデータの取得を複数回行う、情報処理方法。
［項目５］
項目２に記載の情報処理方法であって、
物理的な凹凸形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する際に、前記Ｘ軸方向の軸周りに前記センサを回転させて、前記センサによる前記三次元モデルデータの取得を複数回行う、情報処理方法。
［項目６］
項目１に記載の情報処理方法であって、
前記所定形状は、前記キャリブレーションジグの縦方向又は横方向の中央位置に設けられ、予め登録された前記所定位置のセンサ座標系における前記登録位置座標は、前記センサによる検出範囲の中央位置の座標として登録される、情報処理方法。
［項目７］
項目１乃至６のいずれかに記載の情報処理方法を用いた製品の製造方法。
［項目８］
情報処理システムであって、
ロボットアームを予め記録された初期姿勢に制御するロボット制御部と、
前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得するセンサ初期位置座標取得部と、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する三次元モデルデータ取得部と、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得する所定形状位置取得部と、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得する差分取得部と、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける座標変換処理部と、
を備える情報処理システム。
［項目９］
情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、前記情報処理方法として、
ロボットアームを予め記録された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得する処理と、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する処理と、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得する処理と、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得する処理と、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける処理と、
をコンピュータに実行させる、プログラム。
［項目１０］
情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの記録媒体であって、
前記プログラムは、前記情報処理方法として、
ロボットアームを予め記録された初期姿勢とするとともに、前記ロボットアームが前記初期姿勢となる際の前記ロボットアームに搭載されたセンサの初期位置座標をセンサ初期位置記憶部から取得する処理と、
物理的な凹又は凸を含む所定形状を有するキャリブレーションジグの三次元モデルデータを前記センサにより取得する処理と、
前記三次元モデルデータから検出される前記所定形状の検出位置座標を取得する処理と、
前記検出位置座標と、予め登録された前記所定形状の登録位置座標との差分を取得する処理と、
前記センサの前記初期位置座標と前記差分に基づいて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける処理と、
をコンピュータに実行させる、プログラムの記録媒体。

【0012】

＜実施の形態の詳細＞
本発明の一実施形態に係る情報処理システム１００の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号及び名称が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0013】

図１は、本実施形態の情報処理システム１００の一例を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の情報処理システム１００では、端末１と、作業用ロボット２と、コントローラ３を有している。作業用ロボット２は、少なくともアーム２１、センサ２３を有している。端末１と作業用ロボット２とコントローラ３は、有線または無線にて互いに通信可能に接続されている。

【0014】

＜端末１＞
図２は、端末１のハードウェア構成を示す図である。端末１は、例えばパーソナルコンピュータのような汎用コンピュータとしてもよいし、或いはクラウド・コンピューティングによって論理的に実現されてもよい。なお、図示された構成は一例であり、これ以外の構成を有していてもよい。例えば、端末１のプロセッサ１０に設けられる一部の機能が外部のサーバや別端末により実行されてもよい。

【0015】

端末１は、少なくとも、プロセッサ１０、メモリ１１、ストレージ１２、送受信部１３、入力部１４、出力部１５等を備え、これらはバス１６を通じて相互に電気的に接続される。

【0016】

プロセッサ１０は、端末１全体の動作を制御し、少なくとも作業用ロボット２とのデータ等の送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えばプロセッサ１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および／またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、ストレージ１２に格納されメモリ１１に展開された本システムのためのプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

【0017】

メモリ１１は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。メモリ１１は、プロセッサ１０のワークエリア等として使用され、また、端末１の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ ／ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。

【0018】

ストレージ１２は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１２に構築されていてもよい。

【0019】

送受信部１３は、端末１を少なくとも作業用ロボット２と接続し、プロセッサの指示に従い、データ等の送受信を行う。なお、送受信部１３は、有線または無線により構成されおり、無線である場合には、例えば、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インターフェースにより構成されていてもよい。

【0020】

入力部１４は、キーボード・マウス類等の情報入力機器である。また、出力部１５は、ディスプレイ、スピーカー等の出力機器である。

【0021】

バス１６は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達する。

【0022】

＜作業用ロボット２＞
図１に戻り、本実施形態に係る作業用ロボット２について説明する。

【0023】

上述のとおり、作業用ロボット２は、アーム２１と、センサ２３とを有する。また、作業用ロボット２は、図示しないツール２２を更に有していても良い。なお、図示された構成は一例であり、これ以外の構成を有していてもよい。

【0024】

アーム２１は、三次元のロボット座標系に基づき、端末１にその動作を制御される。また、アーム２１は、有線または無線で作業用ロボット２と接続されたコントローラ３によりその動作を制御されてもよい。ツール２２は、三次元のツール座標系に基づき、端末１にその動作を制御される。また、ツール２２の構成は、用途に合わせて何れのツールを備えていてもよく、例えば、溶接用トーチや塗装用塗料噴射装置、把持装置、掘削装置、研磨装置などであってもよい。上記したツールを備えることで作業用ロボットを用いて、工業機械や電気機器、その他食品などの製品を製造することができる。

【0025】

センサ２３は、三次元のセンサ座標系に基づき、キャリブレーションジグを含む対象物のセンシングを行う。センサ２３は、例えば三次元スキャナとして動作するレーザセンサであり、センシングにより対象物の三次元モデルデータ４１を取得する。三次元モデルデータは、例えば、図４に示されるような三次元点群データであり、それぞれの点データがセンサ座標を有し、点群により対象物の形状を把握することが可能となる。なお、センサ２３は、レーザセンサに限らず、例えばステレオ方式などを用いた画像センサなどであってもよく、三次元のセンサ座標系が取得できるものであればよい。

【0026】

より具体的には、作業前に所定のキャリブレーションを行い、ロボット座標系及びセンサ座標系を互いに対応付け、例えばセンサ座標系を基にユーザが位置を指定することにより、アーム２１やツール２２が対応した位置を基に動作制御されるように構成をなす。ロボット座標系及びツール座標系の対応付けは既知の方法で行われてよく、ロボット及びツールを提供する事業者により対応付けがなされていることが通常であり、本発明として、その後のセンサ座標系のキャリブレーションについて、後述する。

【0027】

＜端末１の機能＞
図３は、端末１に実装される機能を例示したブロック図である。本実施の形態においては、端末１のプロセッサ１０は、ロボット制御部１０１、センサ初期位置座標取得部１０２、スキャン条件取得部１０３、三次元モデルデータ取得部１０４、所定形状位置取得部１０５、差分取得部１０６、座標変換処理部１０７を有している。また、端末１のストレージ１２は、ロボット初期姿勢記憶部１２１、センサ初期位置記憶部１２２、三次元モデルデータ記憶部１２３、所定形状位置記憶部１２４を有している。

【0028】

ロボット制御部１０１は、ロボットアームを構成する各アクチュエータの動作を制御してロボットアームを任意の姿勢に制御することで、アームに設置されたセンサ２３の位置と姿勢を制御することができる。ロボット制御部１０１は、キャリブレーションを開始する際には、ロボット初期姿勢記憶部１２１に記憶されたロボットの初期姿勢に関する情報に基づいて、ロボットを初期姿勢となるように制御する。また、ロボット初期姿勢記憶部１２１に記憶されたロボットの初期姿勢に関する情報は、端末１の入力部やコントローラ３を介してユーザが入力することができる。

【0029】

センサ初期位置座標取得部１０２は、センサが理想的な状態でロボットアームに設置された場合のセンサのロボット座標系における位置座標を初期位置座標として取得する。一例として、上述した初期位置座標が予めセンサ初期位置記憶部１２２に記憶されている場合には、当該センサ初期位置記憶部１２２から初期位置座標を取得する。また、初期位置座標は、端末１の入力部やコントローラ３を介してユーザが入力することができる。さらに、センサ初期位置記憶部１２２に、センサの初期位置座標に加えて、初期姿勢角も予め登録されている場合には、センサ初期位置座標取得部１０２は、センサの初期位置座標と初期姿勢角を取得する。

【0030】

スキャン条件取得部１０３は、スキャンを行う回数とそのスキャン条件の少なくともいずれかを取得する。スキャン条件は、端末１の入力部やコントローラ３を介して、ユーザにより入力することができる。また、スキャン条件として、センサの姿勢角を入力することができ、例えば、Ｚ軸周り、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りの任意の角度を設定することができる。また、スキャン条件として、複数の姿勢角度を設定することで、各姿勢角度で複数回スキャンを行うことができる。

【0031】

三次元モデルデータ取得部１０４は、スキャン条件取得部１０３により取得されたスキャン条件に従って、センサにより計測される対象物（キャリブレーションジグを含む）の三次元モデルデータを取得する。スキャン条件として複数のセンサの姿勢角度が設定されている場合には、各姿勢角度により複数回スキャンを行って、各姿勢角度によりセンサが計測した三次元モデルデータを取得する。取得された三次元モデルデータは、三次元モデルデータ記憶部１２３に記憶される。

【0032】

所定形状位置取得部１０５は、三次元モデルデータ取得部１０４により取得された対象物であるキャリブレーションジグの三次元モデルデータに基づいて、キャリブレーションジグに設けられた物理的な凹又は凸を含む所定形状の位置を取得する。例えば、所定形状が深さが５ｍｍの溝状の凹形状である場合には、三次元モデルデータから５ｍｍの溝が検出されたセンサ座標系における位置を所定形状の検出位置座標として取得する。

【0033】

差分取得部１０６は、所定形状位置取得部１０５により取得された所定形状の検出位置座標と、所定形状位置記憶部１２４に予め登録された所定形状のキャリブレーションジグ上における登録位置座標とを比較して、位置の差分を取得する。なお、所定形状位置記憶部１２４に登録されてた所定形状の位置座標は、センサ座標系における位置座標とすることで、センサ座標系において、所定形状の検出位置座標と登録位置座標を比較して、位置座標の差分を取得することができる。

【0034】

座標変換処理部１０７は、センサ初期位置座標取得部１０２で取得したセンサの初期位置座標（及び初期姿勢角）と、差分取得部１０６で取得した位置の差分に基づいて、ロボット座標系のセンサ位置を補正して、補正後のロボット座標系のセンサ位置を用いて、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける処理を行う。なお、センサ座標系とロボット座標系を対応付ける方法は、上記したようにロボット座標系のセンサ位置を補正することを行わず、センサの初期位置座標（及び初期姿勢角）と、差分取得部１０６で取得した位置の差分に基づいた演算により、直接センサ座標系とロボット座標系を対応付ける方法であっても良い。

【0035】

＜ロボット座標系とセンサ座標系の関係＞
図４は、アーム、センサ及びキャリブレーションジグの位置関係を示す図である。本実施形態において、センサ２３はアーム２１の先端の所定のセンサ設置位置に設けられることで、ロボットアームを初期姿勢とした場合に、センサをロボット座標系（Xf,Yf,Zf）における初期位置座標に位置させることができる。また、センサのセンシング方向に置かれたキャリブレーションジグ６０は、センサにより表面形状が三次元モデルデータとして計測される。その際、三次元モデルデータは、センサ座標系（Xs,Ys,Zs）における位置座標の情報を有する三次元点群データとして取得される。

【0036】

ここで、アーム先端の所定のセンサ設置位置にセンサを取り付ける際、現実には、センサの取付位置には誤差が発生する。そのため、理想的なセンサ取付位置と実際のセンサ取付位置の誤差に起因して、センサで計測したセンサ座標系における三次元モデルデータをロボット座標系と正しく対応付けることができない。しかし、本発明に技術によると、当該取付誤差が発生してもセンサ座標系とロボット座標系を正しく対応付けることができる。

【0037】

＜キャリブレーションジグ６０＞
図５は、本実施形態の情報処理方法に用いられる対象物６０（キャリブレーションジグ）の構成例を示すが、素材や形状等はこれに限定されるものではない。図５に示す例では、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸と定義している。

【0038】

一例として、対象物６０は平板形状の金属製または樹脂製のプレートであり、所定の平面に図５の示されるような構成が設けられている。すなわち、Ｙ軸方向に設けられた第１の直線６１を中央として、第１の直線６１と略平行な方向（Ｙ軸方向）に、第４の直線６４と第５の直線６５がＸ軸方向の左右両側に設けられる。つまり、第１の直線６１に左側に第４の直線６４が、右側に第５の直線６５がそれぞれ設けられる。さらに、第１の直線６１と第４の直線６４と第５の直線６５と略垂直方向であるＸ軸方向に第２の直線６２と第３の直線６３が設けられる。図５に示す例では、キャリブレーションジグ６０の上側に第２の直線６２が設けられ、下側に第３の直線６３が設けられる。上記したようにキャリブレーションジグが平板形状であるため、球体等のジグに比べて位置決めが容易であり、各直線などをジグに設ける加工も容易となる。

【0039】

さらに、第２の直線６２と第４の直線６４の交点部分（図５の左上部分）に第１の穴部７１が設けられ、第２の直線６２と第５の直線６５の交点部分（図５の右上部分）に第２の穴部７２が設けられ、第３の直線６３と第４の直線６４の交点部分（図５の左下部分）に第３の穴部７３が設けられ、第３の直線６３と第５の直線６５の交点部分（図５の右下部分）に第４の穴部７４が設けられる。これらの直線や穴部を含む形状は所定形状位置記憶部１２４に記録されており、これらの直線や穴部の少なくともいずれかを所定形状とすることができる。

【0040】

これらの直線や穴部は、キャリブレーションジグ６０の表面から物理的な凹又は凸の凹凸形状として設けられる。各直線は、溝状に窪んでいてもよいし、貫通する構成であっても良い。また、溝のような凹形状ではなく突起した凸形状であっても良い。また、図５において縦方向に設けられた第１の直線６１、第４の直線６４、第５の直線６５の凹凸の幅又は高さ／深さは、横方向に設けられた第２の直線６２、第３の直線６３とは異なる値にしても良い。このように、複数の直線の一部の凹凸形状の幅又は高さ／深さを他の凹凸形状とは異なるように構成することで、キャリブレーションジグ６０の上下方向や左右方向を検出することが容易となる。

【0041】

各穴部は窪んでいてもよいし、貫通する構成であってもよい。これらの穴部の形状は図示されるものに限定されず、後述のフローチャートが実施可能な形状であれば、他の形状であってもよいし、互いに異なる形状であってもよい。また、図５では第２の穴部７２のほうが、他の穴部（第１の穴部７１、第３の穴部７３、第４の穴部７４）よりも小さく形成されているが、これに限らず、第２の穴部７２のほうが大きく形成されていてもよい。さらに、穴形状に限らず突起でもよい。また、図５に示すように、複数の穴部のうち一部の穴部の大きさが他の穴部と異なる形状とすることにより、キャリブレーションジグ６０の上下方向や左右方向を検出することができ、センサ座標系とロボット座標系を含む他の座標系との対応付けをより容易に行うことができる。

【0042】

図６Ａは、キャリブレーションジグ６０をセンサ２３でセンシングする際のセンシング位置とキャリブレーションジグ６０の位置関係を示す図である。図６Ａに示す通り、キャリブレーションジグ６０の表面をX-Y平面定義している。図６Ｂは、図６Ａに示すセンシング位置をセンシングした場合にセンサで計測されるセンシング結果を示す図である。図６Ａに示す例では、センサによるセンシングを開始する際のセンシング位置を示しており、ロボットアームを制御して、センサ位置をＹ軸方向に移動させながら、Ｙ軸方向にセンシング位置を移動させることにより、キャリブレーションジグ６０の全体の三次元モデルデータを取得することができる。図６Ａに示すように、センサによるセンシングを開始する際のセンシング位置をセンシングした場合、センシング結果は、図６Ｂに示すようなプロファイルとなる。つまり、センシング位置の中央に溝形状で第１の直線６１が設けられている実施形態においては、図６Ｂに示すように、センシング位置の中央部分のＺ軸方向のセンシング結果の値が低くなり、溝形状に沿った三次元形状が検出される。

【0043】

ここでＸ軸方向の１次元のスキャンを行いながらＹ軸方向にセンサを移動させてキャリブレーションジグの表面の三次元モデルデータを取得する際に、Ｙ軸方向にセンサを移動させる移動前におけるキャリブレーションジグとセンサの距離と、Ｙ軸方向にセンサを移動させる移動後におけるキャリブレーションジグとセンサの距離とが一致するように、ロボット制御部は、ロボットアームの動作を制御する。計測された三次元モデルデータにおける所定位置（例えば、第１の直線６１と第３の直線６３の交点）の座標を検出し、所定形状位置記憶部１２４に記憶された所定位置（例えば、第１の直線６１と第３の直線６３の交点）の座標と比較することで、理想的な位置からのズレを座標の差分として検出することができる。

【0044】

＜情報処理方法（キャリブレーション方法）のフローチャート＞
図７は、本実施形態の情報処理システム１００における情報処理方法のフローチャートの一例である。

【0045】

まず、ロボット制御部１０１により、ロボットアームを構成する各アクチュエータの動作を制御して、ロボット初期姿勢記憶部１２１に記憶されたロボットの初期姿勢に関する情報に基づいて、ロボットを初期姿勢となるように制御する（Ｓ１０１）。次に、センサ初期位置座標取得部１０２により、センサ初期位置記憶部１２２に記憶された初期位置座標を取得する（Ｓ１０２）。次に、三次元モデルデータ取得部１０４により、センサを用いて対象物（キャリブレーションジグを含む）の三次元モデルデータを取得する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の三次元モデルデータの取得処理は後述する図８において詳細に説明する。次に、所定形状位置取得部１０５により、計測した三次元モデルデータに基づいてキャリブレーションジグに設けられた物理的な所定形状の位置を取得する（Ｓ１０４）。次に、差分取得部１０６により、取得された所定形状の検出位置座標と、所定形状位置記憶部１２４に予め登録された所定形状のキャリブレーションジグ上における登録位置座標とを比較して、検出位置座標と登録位置座標の差分を取得する（Ｓ１０５）。次に、差分に基づいてロボット座標系のセンサ位置を補正する（Ｓ１０６）。最後に、座標変換処理部１０７により、センサ座標系とロボット座標系の対応付けを行う（Ｓ１０７）。

【0046】

図８は、図７におけるＳ１０３で示した三次元モデルデータ計測方法のフローチャート例を示す図である。本フローチャートにおいては、まず、スキャン条件取得部１０３により、ユーザにより入力されたスキャン条件を取得する（Ｓ２０１）。ここで取得するスキャン条件は、スキャンを行う際のセンサの姿勢角を入力することができ、ここでは、Ｚ軸周りの５つの角度（０°、９０°、１８０°、－９０°、－１８０°）を設定した場合を説明する。

【0047】

次に、設定したスキャン条件の角度にロボットアームを制御する（Ｓ２０２）。次に、センサを用いてセンシングを実行して、三次元モデルデータを取得する（Ｓ２０３）。次に、取得した三次元モデルデータを三次元モデルデータ記憶部１２３に記憶する（Ｓ２０４）。次に、設定されたスキャン条件の全スキャン条件でのセンシングが完了したか否かを判断し、全スキャン条件でのセンシングが完了した場合には、三次元モデルデータ計測の処理を終了し、センシングを行っていないスキャン条件が残っている場合は、Ｓ２０２の処理に戻り、次のスキャン条件の角度にロボットアームを制御する。以降、全スキャン条件でのセンシングが完了するまで、本フローチャートに基づく処理を継続する。

【0048】

図９～１２は、スキャン条件としてセンサのＺ軸周りの角度を５つの角度（０°、９０°、１８０°、－９０°、－１８０°）に設定した場合に、センサの角度を９０°（図９）、１８０°（図１０）、－９０°（図１１）、－１８０°（図１２）にそれぞれ設定した際のセンシング開始時のセンシング位置とキャリブレーションジグ６０の位置関係を示す図である。

【0049】

図９～１２において、センシング位置は、センシング開始時のセンシング位置を示しており、センシング開始後、Ｙ軸方向（図面上側）にセンサ位置が移動しながらセンシングを実行するため、センシング位置がＹ軸方向（図面上側）に移動し、キャリブレーションジグ全体の三次元モデルデータを取得する。このように、スキャン条件として複数のセンサ角度でセンシングを実行することにより、キャリブレーションジグの三次元モデルデータを異なる方向からセンシングすることができるため、実際のセンサ取付位置が理想的なセンサ取付位置からズレている場合に、精度よくズレを検出することができる。

【0050】

キャリブレーションジグの材料は特に限定されるものではないが、熱膨張係数が低い材料が好ましい。金属が例示される。また、低い熱膨張係数及び高い加工性を兼ね備えた材料が更に好ましく、合金、特に炭素含有金属が例示される。炭素鋼、等が挙げられる。

【0051】

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0052】

１ 端末
２ 作業用ロボット
３ コントローラ
２１ アーム
２２ ツール
２３ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】