ビジュアルサーボ

概要

ビジュアルサーボは、コンピュータビジョンで得たデータを用いてロボットの運動を制御することを指す。画像計測から抽出した特徴量と、目標とする特徴量の差を誤差として定義し、この誤差を零へ収束させるようにロボットの速度指令を生成する。位置指令をあらかじめ与える教示再生型の制御と異なり、対象との相対関係を画像で直接閉ループ化する点が特徴である。

技術的な要点

制御則の設計には、特徴量の時間微分とカメラの速度を結び付ける相互作用行列を用いる。この関係により、誤差を指数的に減衰させる速度指令を導出できる。特徴量の取り方によって二つの方式に大別される。画像ベース方式（IBVS）は画像平面上の点の座標などを直接特徴量として用い、二次元の画像空間で誤差を定義するため、特徴量が画像から即座に得られる。位置ベース方式（PBVS）はカメラの姿勢など三次元のパラメータを特徴量とするため、画像計測からの姿勢推定と対象の幾何形状の知識を必要とする。相互作用行列の推定誤差、特異点、特徴の視野からの逸脱が実装上の課題となる。

産業での位置づけ

外部座標系での事前計測に依存せず、対象の位置ばらつきや機構の校正誤差を吸収できるため、位置決め精度が要求される組立、把持、検査、建設現場での施工の自動化に用いられる。移動機構を伴う作業では、自己位置推定と組み合わせて最終の位置合わせ段階を担う構成が取られる。