既存のロボットと2Dレーザーレーダーのハンド・アイキャリブレーション方法には、キャリブレーション装置の製造コストが高いことや、サンプリング工程の厳しい要求などの欠点が一般的に存在する。これらの問題に対処するため、垂直角特徴キャリブレーション装置を利用したキャリブレーション方法を提案する。キャリブレーションの過程でキャリブレーション装置とロボット基準座標系の相対位置を不変に保ち、2Dレーザーレーダーを搭載したロボットを特定の姿勢でキャリブレーション装置をスキャンするように制御する。レーザースキャン面と三つのキャリブレーション面で三つの直線特徴が形成され、それらの間に存在する幾何学的制約を利用して、レーザー座標系とキャリブレーション座標系間の変換関係を算出する。ロボットの姿勢を変換し繰り返しスキャンすることで、ロボットツール座標系とレーザー座標系間の変換行列の制約方程式を構築し、これを解いて変換行列の推定結果を得る。同時に平面特徴に基づくハンド・アイキャリブレーション最適化アルゴリズムを提案し、このアルゴリズムは三段階の反復プロセスで、垂直角特徴の製作精度がキャリブレーション結果に及ぼす悪影響を回避する。実験結果は、レーザースキャン誤差が2mmの場合、10回の反復で回転行列のオイラー角誤差を0.01°未満、平行移動行列の距離誤差を1.0mm未満に削減できることを示している。同等のキャリブレーション条件下での他の方法と比較して、本方法は収束速度に優れ、初期値の選択もより客観的かつ合理的である。

ロボット; 2Dレーザーレーダー; ハンド・アイキャリブレーション; 角特徴