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(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】P2023067328
(43)【公開日】2023-05-16
(54)【発明の名称】位置補正装置及び位置補正方法
(51)【国際特許分類】
B25J 13/08 20060101AFI20230509BHJP
【ＦＩ】
B25J13/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021178450
(22)【出願日】2021-11-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】盧 佳晨
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707BS10
3C707LT13
3C707LV18
(57)【要約】
【課題】従来に対し、ロボットに対する発熱量に応じた位置補正を改善可能とする。
【解決手段】軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する動作制御部１０２と、ロボット２が有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部１０４と、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する発熱量算出部１０５と、モータの発熱量とロボット２が有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び発熱量算出部１０５により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボット２の先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部１０９と、補正量算出部１０９により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部１１０とを備えた。
【選択図】図２
【解決手段】軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する動作制御部１０２と、ロボット２が有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部１０４と、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する発熱量算出部１０５と、モータの発熱量とロボット２が有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び発熱量算出部１０５により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボット２の先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部１０９と、補正量算出部１０９により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部１１０とを備えた。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軌道情報に基づいて、ロボットの動作を制御する動作制御部と、
前記ロボットが有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部と、
前記モータ情報取得部による取得結果に基づいて、前記モータの発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記モータの発熱量と前記ロボットが有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び前記発熱量算出部により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボットの先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量算出部により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部と
を備えた位置補正装置。
前記ロボットが有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部と、
前記モータ情報取得部による取得結果に基づいて、前記モータの発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記モータの発熱量と前記ロボットが有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び前記発熱量算出部により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボットの先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量算出部により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部と
を備えた位置補正装置。
【請求項2】
前記フレームの温度及び当該フレームの周囲の環境温度を示す情報を取得する温度情報取得部と、
前記温度情報取得部による取得結果及び前記発熱量算出部により算出された前記モータの発熱量に基づいて、当該モータの発熱量と前記フレームの上昇温度との関係を示すモデルを構築する第１モデル構築部と、
前記フレームの熱膨張係数及び前記温度情報取得部による取得結果に基づいて、前記フレームの熱膨張量を算出する熱膨張量算出部と、
前記第１モデル構築部により構築されたモデル及び前記熱膨張量算出部により算出された前記フレームの熱膨張量に基づいて、位置補正モデルを構築する第２モデル構築部とを備え、
前記補正量算出部は、前記第２モデル構築部により構築された位置補正モデルを用いて、前記ロボットの先端位置に対する補正量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の位置補正装置。
前記温度情報取得部による取得結果及び前記発熱量算出部により算出された前記モータの発熱量に基づいて、当該モータの発熱量と前記フレームの上昇温度との関係を示すモデルを構築する第１モデル構築部と、
前記フレームの熱膨張係数及び前記温度情報取得部による取得結果に基づいて、前記フレームの熱膨張量を算出する熱膨張量算出部と、
前記第１モデル構築部により構築されたモデル及び前記熱膨張量算出部により算出された前記フレームの熱膨張量に基づいて、位置補正モデルを構築する第２モデル構築部とを備え、
前記補正量算出部は、前記第２モデル構築部により構築された位置補正モデルを用いて、前記ロボットの先端位置に対する補正量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の位置補正装置。
【請求項3】
前記補正部は、前記補正量算出部により算出された補正量を、軌道情報が示す先端位置に加算することで、当該先端位置の補正を行う
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位置補正装置。
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位置補正装置。
【請求項4】
動作制御部が、軌道情報に基づいて、ロボットの動作を制御するステップと、
モータ情報取得部が、前記ロボットが有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するステップと、
発熱量算出部が、前記モータ情報取得部による取得結果に基づいて、前記モータの発熱量を算出するステップと、
補正量算出部が、前記モータの発熱量と前記ロボットが有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び前記発熱量算出部により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボットの先端位置に対する補正量を算出するステップと、
補正部が、前記補正量算出部により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正するステップと
を有する位置補正方法。
モータ情報取得部が、前記ロボットが有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するステップと、
発熱量算出部が、前記モータ情報取得部による取得結果に基づいて、前記モータの発熱量を算出するステップと、
補正量算出部が、前記モータの発熱量と前記ロボットが有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び前記発熱量算出部により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボットの先端位置に対する補正量を算出するステップと、
補正部が、前記補正量算出部により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正するステップと
を有する位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ロボットに対して発熱量に応じた位置補正を行う位置補正装置及び位置補正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ロボット（ロボットアーム）に対し、ロボットが有するフレームの温度を推定して、ロボットの先端位置を補正する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。より具体的には、この方法では、ロボットが有するモータの温度を温度センサによって測定することでフレームの温度を推定し、ロボットの先端の目標位置に対し、フレームの温度の影響による位置ずれを考慮した駆動指令を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方、例えば産業用ロボットのようなロボットの活用範囲は精密作業にも広がっており、温度の影響に対する位置補正については、常に精度の向上と改善が求められている。
例えば、産業用ロボットの用途として、曲面の連続溶接又は曲面の連続研磨のような連続動作（連続プロセス）がある。これに対し、特許文献１に示されたような温度センサにより測定された温度を利用する場合、温度センサによる測定が温度センサの時定数がある分だけ事後的な測定になるため、連続動作におけるロボットの位置補正も事後的な補正になってしまう。また、モータの温度の測定に基づくフレームの温度の推定では、具体的且つ合理的な物理式でのアプローチに限界がある。
例えば、産業用ロボットの用途として、曲面の連続溶接又は曲面の連続研磨のような連続動作（連続プロセス）がある。これに対し、特許文献１に示されたような温度センサにより測定された温度を利用する場合、温度センサによる測定が温度センサの時定数がある分だけ事後的な測定になるため、連続動作におけるロボットの位置補正も事後的な補正になってしまう。また、モータの温度の測定に基づくフレームの温度の推定では、具体的且つ合理的な物理式でのアプローチに限界がある。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来に対し、ロボットに対する発熱量に応じた位置補正を改善可能な位置補正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る位置補正装置は、軌道情報に基づいて、ロボットの動作を制御する動作制御部と、ロボットが有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部と、モータ情報取得部による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する発熱量算出部と、モータの発熱量とロボットが有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び発熱量算出部により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボットの先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部と、補正量算出部により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、上記のように構成したので、従来に対し、ロボットに対する発熱量に応じた位置補正を改善可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１に係るロボットシステムの構成例を示す図である。
【図2】実施の形態１に係るロボットコントローラの構成例を示す図である。
【図3】実施の形態１に係るロボットコントローラによる位置補正モデルの構築動作例を示すフローチャートである。
【図4】モータの発熱量とフレームの上昇温度との関係（単軸）の一例を示す図である。
【図5】モータの発熱量とフレームの熱膨張量との関係（単軸）の一例を示す図である。
【図6】実施の形態１に係るロボットコントローラによる位置補正動作例を示すフローチャートである。
【図7】実施の形態１に係るロボットコントローラによる位置補正動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るロボットシステムの構成例を示す図である。
ロボットシステムは、図１に示すように、ロボットコントローラ１、及び、１つ以上の関節軸を有するロボット（ロボットアーム）２を備えている。ロボット２は、関節軸毎にモータ（不図示）を有し、ロボットコントローラ１によりモータが制御されることで動作する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るロボットシステムの構成例を示す図である。
ロボットシステムは、図１に示すように、ロボットコントローラ１、及び、１つ以上の関節軸を有するロボット（ロボットアーム）２を備えている。ロボット２は、関節軸毎にモータ（不図示）を有し、ロボットコントローラ１によりモータが制御されることで動作する。
【0010】
ロボットコントローラ１は、ロボット２が有するモータを制御することで、ロボット２を動作させる。また、ロボットコントローラ１は、ロボット２に対し、ロボット２の発熱量に応じて位置補正を行う機能（位置補正装置の機能）を有する。
このロボットコントローラ１は、図２に示すように、動作作成部１０１、動作制御部１０２、温度情報取得部１０３、モータ情報取得部１０４、発熱量算出部１０５、モデル構築部（第１モデル構築部）１０６、熱膨張量算出部１０７、モデル構築部（第２モデル構築部）１０８、補正量算出部１０９及び補正部１１０を備えている。
このロボットコントローラ１は、図２に示すように、動作作成部１０１、動作制御部１０２、温度情報取得部１０３、モータ情報取得部１０４、発熱量算出部１０５、モデル構築部（第１モデル構築部）１０６、熱膨張量算出部１０７、モデル構築部（第２モデル構築部）１０８、補正量算出部１０９及び補正部１１０を備えている。
【0011】
なお、ロボットコントローラ１は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。
【0012】
動作作成部１０１は、ロボット２に対する軌道情報を生成する。この際、動作作成部１０１は、外部から受付けたロボット２に対する動作条件に基づいて、ロボット２に対する軌道情報を生成する。
【0013】
動作制御部１０２は、動作作成部１０１により生成された軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する。
なお、動作作成部１０１により生成された軌道情報に対し、補正部１１０によりロボット２の先端位置の補正が行われた場合には、動作制御部１０２は、補正部１１０による補正後の軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する。
なお、動作作成部１０１により生成された軌道情報に対し、補正部１１０によりロボット２の先端位置の補正が行われた場合には、動作制御部１０２は、補正部１１０による補正後の軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する。
【0014】
温度情報取得部１０３は、ロボット２が有するフレーム（不図示）の温度及び当該フレームの周囲の環境温度を示す情報を取得する。フレームは、ロボット２が有する外部ケース及び継ぎ手パイプ等の部位である。
【0015】
モータ情報取得部１０４は、ロボット２が有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得する。
【0016】
発熱量算出部１０５は、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する。
【0017】
モデル構築部１０６は、温度情報取得部１０３による取得結果及び発熱量算出部１０５により算出されたモータの発熱量に基づいて、モータの発熱量とフレームの上昇温度との関係を示すモデルを構築する。
【0018】
熱膨張量算出部１０７は、フレームの熱膨張係数及び温度情報取得部１０３による取得結果に基づいて、フレームの熱膨張量を算出する。
【0019】
モデル構築部１０８は、モデル構築部１０６により構築されたモデル及び熱膨張量算出部１０７により算出されたフレームの熱膨張量に基づいて、モータの発熱量とフレームの熱膨張量との関係を示すモデル（位置補正モデル）を構築する。
【0020】
補正量算出部１０９は、モデル構築部１０８により構築された位置補正モデル及び発熱量算出部１０５により算出されたモータの発熱量に基づいて、ロボット２の先端位置に対する補正量を算出する。
【0021】
補正部１１０は、補正量算出部１０９により算出された補正量に基づいて、動作作成部１０１により生成された軌道情報が示す先端位置を補正する。
【0022】
なお上記では、ロボットコントローラ１（位置補正装置）が、位置補正を行う機能（動作制御部１０２、モータ情報取得部１０４、発熱量算出部１０５、補正量算出部１０９及び補正部１１０）に加え、位置補正モデルを構築する機能（動作制御部１０２、温度情報取得部１０３、モータ情報取得部１０４、発熱量算出部１０５、モデル構築部１０６、熱膨張量算出部１０７及びモデル構築部１０８）を有する場合を示した。しかしながら、これに限らず、位置補正モデルを構築する機能は、ロボットコントローラ１（位置補正装置）とは別の装置に構成されていてもよい。
【0023】
次に、図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１による位置補正モデルの構築動作例について、図３を参照しながら説明する。
すなわち、図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１は、事前に、ロボット２に対して実際に特定の作業動作を実施させ、その際の温度情報（フレームの温度及び環境温度を示す情報）及びモータ情報（消費電流及び回転速度を示す情報）を取得することで、位置補正に必要なモデル（位置補正モデル）を構築する。
すなわち、図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１は、事前に、ロボット２に対して実際に特定の作業動作を実施させ、その際の温度情報（フレームの温度及び環境温度を示す情報）及びモータ情報（消費電流及び回転速度を示す情報）を取得することで、位置補正に必要なモデル（位置補正モデル）を構築する。
【0024】
図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１による位置補正モデルの構築動作例では、図３に示すように、まず、動作作成部１０１は、外部から受付けたロボット２に対する動作条件に基づいて、ロボット２に対する軌道情報を生成する。
【0025】
この際、まず、ユーザは、外部ＵＩ（ユーザインタフェース）を利用し、ロボット２に対する動作条件を入力する。そして、動作作成部１０１は、ユーザにより入力されたロボット２に対する動作条件を受付ける（ステップＳＴ３０１）。
【0026】
ここで、ロボット２に対する動作条件としては、例えば、動作ポイント（動作ｗａｙｐｏｉｎｔ）、動作最高速度、及び、待機時間（Ｗａｉｔ ｔｉｍｅ）が挙げられる。動作ポイントは、ロボット２の先端の移動開始位置となる始点及び移動終了位置となる終点である。動作最高速度は、ロボット２の先端の最高移動速度である。待機時間は、始点又は終点或いはその両方で停止する時間である。
例えば、ユーザは、始点としてポイント（座標）Ａを入力とし、終点としてポイント（座標）Ｂを入力し、動作最高速度としてＣ［ｍ／ｓ］を入力し、Ａ又はＢ或いはその両方に停止する時間を入力する。
例えば、ユーザは、始点としてポイント（座標）Ａを入力とし、終点としてポイント（座標）Ｂを入力し、動作最高速度としてＣ［ｍ／ｓ］を入力し、Ａ又はＢ或いはその両方に停止する時間を入力する。
【0027】
次いで、動作作成部１０１は、受付けた動作条件に基づいて、ロボット２に対する軌道情報を生成する（ステップＳＴ３０２）。すなわち、動作作成部１０１は、動作条件に基づいて、モーションプロファイル（ロボット２の速度及び先端位置等を含む時系列データ）を生成する。
【0028】
次いで、動作制御部１０２は、動作作成部１０１により生成された軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する（ステップＳＴ３０３）。すなわち、動作制御部１０２は、軌道情報が示すデータを指令値として、ロボット２を駆動して制御する。
【0029】
次いで、温度情報取得部１０３は、ロボット２が有するフレームの温度及び当該フレームの周囲の環境温度を示す情報を取得する（ステップＳＴ３０４）。なお、温度情報取得部１０３は、動作制御部１０２によってロボット２が動作している期間（１サイクル）でのフレームの温度及び環境温度を示す情報を取得する。
【0030】
また、モータ情報取得部１０４は、モータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得する（ステップＳＴ３０５）。なお、モータ情報取得部１０４は、動作制御部１０２によってロボット２が動作している期間（１サイクル）での消費電流及び回転速度を示す情報を取得する。
【0031】
次いで、発熱量算出部１０５は、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する（ステップＳＴ３０６）。
【0032】
ここで、モータの発熱量は、下式（１）で表される銅損と、下式（２）で表される鉄損の２つに分けられる。式（１）において、Ｐｃは銅損を示し、Ｒはモータの巻き線抵抗値を示し、Ｉはロボット２の連続動作における１サイクルでのモータの実効電流値（上記モータの消費電流から算出可能）を示す。また、式（２）において、Ｐｉは鉄損を示し、ｋｆは等価静摩擦係数を示し、ｋｖは等価粘性抵抗係数を示し、ωはロボット２の連続動作における１サイクルでのモータの平均回転速度（上記モータの回転速度から算出可能）を示す。なお、Ｒ、ｋｆ及びｋｖは例えばモータの製造メーカが有するデータから取得可能である。また、Ｉは例えばモータインバータに設けられた電流センサを用いることで実測可能である。また、ωは例えば回転位置検出器を用いることで実測可能である。
Ｐｃ＝Ｒ・Ｉ＾２ （１）
Ｐｉ＝ｋｆ・ω＋ｋｖ・ω＾２ （２）
Ｐｃ＝Ｒ・Ｉ＾２ （１）
Ｐｉ＝ｋｆ・ω＋ｋｖ・ω＾２ （２）
【0033】
次いで、モデル構築部１０６は、温度情報取得部１０３による取得結果及び発熱量算出部１０５により算出されたモータの発熱量に基づいて、モータの発熱量とフレームの上昇温度との関係を示すモデルを構築する（ステップＳＴ３０７）。この際、モデル構築部１０６は、機械学習又は統計学計算等によりモデルの構築を行う。
なお、フレームの上昇温度は下式（３）で表される。式（３）において、ΔＴはフレームの上昇温度を示し、Ｔ１はフレームの温度を示し、Ｔ０は環境温度を示している。
ΔＴ＝Ｔ１－Ｔ０ （３）
なお、フレームの上昇温度は下式（３）で表される。式（３）において、ΔＴはフレームの上昇温度を示し、Ｔ１はフレームの温度を示し、Ｔ０は環境温度を示している。
ΔＴ＝Ｔ１－Ｔ０ （３）
【0034】
図４に、ロボットが有する１つの関節軸（単軸）におけるモータの発熱量とフレームの上昇温度との関係の一例を示す。
図４では、縦軸がフレームの上昇温度を示し、横軸が時間を示している。また、図４では、モータの発熱量が２０Ｗの場合、３０Ｗの場合、４５Ｗの場合、５５Ｗの場合、９０Ｗの場合をそれぞれ示している。なお、図４において、実線は実測値であり、点線は予測値である。
図４では、縦軸がフレームの上昇温度を示し、横軸が時間を示している。また、図４では、モータの発熱量が２０Ｗの場合、３０Ｗの場合、４５Ｗの場合、５５Ｗの場合、９０Ｗの場合をそれぞれ示している。なお、図４において、実線は実測値であり、点線は予測値である。
【0035】
また、熱膨張量算出部１０７は、フレームの熱膨張係数及び温度情報取得部１０３による取得結果に基づいて、フレームの熱膨張量を算出する（ステップＳＴ３０８）。フレームの熱膨張量は下式（４）で表される。式（４）において、δはフレームの熱膨張量を示し、αは熱線膨張係数を示す。
δ＝α・ΔＴ （４）
δ＝α・ΔＴ （４）
【0036】
なお、ロボット２が多軸関節ロボットである場合、事前に、関節軸毎に熱を加えてフレームの熱膨張量を測定することで、各関節軸の熱膨張係数を得る。
【0037】
次いで、モデル構築部１０８は、モデル構築部１０６により構築されたモデル及び熱膨張量算出部１０７により算出されたフレーム熱膨張量に基づいて、モータの発熱量とフレームの熱膨張量との関係を示すモデル（位置補正モデル）を構築する（ステップＳＴ３０９）。この際、モデル構築部１０８は、機械学習又は統計学計算等によりモデルの構築を行う。
【0038】
図５に、ロボットが有する１つの関節軸（単軸）におけるモータの発熱量とフレームの熱膨張量との関係の一例を示す。
図５では、縦軸がフレームの熱膨張量を示し、横軸が時間を示している。また、図５では、モータの発熱量が２０Ｗの場合、３０Ｗの場合、４５Ｗの場合、５５Ｗの場合、９０Ｗの場合をそれぞれ示している。なお、図５において、実線は実測値であり、点線は予測値である。
図５では、縦軸がフレームの熱膨張量を示し、横軸が時間を示している。また、図５では、モータの発熱量が２０Ｗの場合、３０Ｗの場合、４５Ｗの場合、５５Ｗの場合、９０Ｗの場合をそれぞれ示している。なお、図５において、実線は実測値であり、点線は予測値である。
【0039】
次に、図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１による位置補正動作例について、図６，７を参照しながら説明する。
図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１による位置補正動作例では、図６に示すように、まず、動作作成部（図７に示す動作作成プログラム）１０１は、外部から受付けたロボット２に対する動作条件に基づいて、ロボット２に対する軌道情報を生成する（ステップＳＴ６０１，６０２）。この動作作成部１０１によるステップＳＴ６０１，６０２に示す動作は、図３に示すステップＳＴ３０１，３０２に示す動作と同様の動作である。
図１，２に示す実施の形態１に係るロボットコントローラ１による位置補正動作例では、図６に示すように、まず、動作作成部（図７に示す動作作成プログラム）１０１は、外部から受付けたロボット２に対する動作条件に基づいて、ロボット２に対する軌道情報を生成する（ステップＳＴ６０１，６０２）。この動作作成部１０１によるステップＳＴ６０１，６０２に示す動作は、図３に示すステップＳＴ３０１，３０２に示す動作と同様の動作である。
【0040】
次いで、動作制御部（図７に示す動作制御器）１０２は、動作作成部１０１により生成された軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する（ステップＳＴ６０３）。この動作制御部１０２によるステップＳＴ６０３に示す動作は、図３に示すステップＳＴ３０３に示す動作と同様の動作である。
【0041】
次いで、モータ情報取得部１０４は、モータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得する（ステップＳＴ６０４）。なお、モータ情報取得部１０４は、常時、モータの消費電流及び回転速度を示す情報の取得を行う。
【0042】
次いで、位置補正装置は、連続動作における１サイクルが終了したかを判定する（ステップＳＴ６０５）。このステップＳＴ６０５において、位置補正装置は、連続動作における１サイクルが終了していないと判定した場合、待機状態となる。
【0043】
一方、位置補正装置は連続動作における１サイクルが終了したと判定した場合、発熱量算出部１０５は、発熱量算出部１０５は、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する（ステップＳＴ６０６）。この発熱量算出部１０５によるステップＳＴ６０６に示す動作は、図３に示すステップＳＴ３０６に示す動作と同様の動作である。
【0044】
次いで、補正量算出部１０９は、モデル構築部１０８により構築された位置補正モデル及び発熱量算出部１０５により算出されたモータの発熱量に基づいて、ロボット２の先端位置に対する補正量を算出する（ステップＳＴ６０７）。すなわち、補正量算出部１０９は、実際のモータの発熱量を位置補正モデルに当てはめることでフレームの熱膨張量を推定し、当該フレームの熱膨張量からロボット２の先端位置に対する補正量を算出する。
【0045】
なお、ロボット２が多軸関節ロボットである場合、ロボット２の先端位置の誤差（補正量）とフレームの熱膨張量との関係は以下のようになる。
例えばロボット２が３軸ロボットである場合、関節座標系においてフレームの熱膨張量をベクトル化し、更に座標変換によりロボット座標系に変換すると、下式（５）～（１２）のようになる。式（５）～（１２）において、δｘ（ベクトル）＝（ｘｘ、ｙｘ、ｚｘ）はロボットＸＹＺ座標系における第ｘ（ｘ＝１～３）軸のフレームの熱膨張量のベクトルを示し、Σδはロボット２の先端位置の誤差を示している。また、αｘは第ｘ軸のフレームの熱線膨張係数を示し、ΔＴｘは第ｘ軸のフレームの上昇温度を示している。
例えばロボット２が３軸ロボットである場合、関節座標系においてフレームの熱膨張量をベクトル化し、更に座標変換によりロボット座標系に変換すると、下式（５）～（１２）のようになる。式（５）～（１２）において、δｘ（ベクトル）＝（ｘｘ、ｙｘ、ｚｘ）はロボットＸＹＺ座標系における第ｘ（ｘ＝１～３）軸のフレームの熱膨張量のベクトルを示し、Σδはロボット２の先端位置の誤差を示している。また、αｘは第ｘ軸のフレームの熱線膨張係数を示し、ΔＴｘは第ｘ軸のフレームの上昇温度を示している。
【0046】
なお、モータ情報取得部１０４及び補正量算出部１０９は、図７に示す位置補正プログラム１１１に相当する。
【0047】
次いで、補正部（図７に示す加算器）１１０は、補正量算出部１０９により算出された補正量に基づいて、動作作成部１０１により生成された軌道情報が示す先端位置を補正する（ステップＳＴ６０８）。この際、図７に示すように、補正部１１０は、補正量を、軌道情報が示す先端位置（図７に示す目標先端位置指令値）に加算することで、当該先端位置の補正を行う。その後、動作制御部１０２は、補正部１１０による補正後の軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する。
これにより、ロボットコントローラ１は、ロボット２の発熱により生じる先端位置（図７に示す実際先端位置）の誤差を補正することができる。
これにより、ロボットコントローラ１は、ロボット２の発熱により生じる先端位置（図７に示す実際先端位置）の誤差を補正することができる。
【0048】
ここで、溶接又は研磨等といったロボット２の作業の種類、及び、研削押付力等の事前情報（予め規定される作業パラメータ等）を利用すれば、ロボット２が有するモータの発熱に伴う温度上昇及びこれに対応する熱膨張量を推定可能である。そして、この推定に基づいて、予め軌道情報に補正操作に相当する変更を反映すれば、従来の「実測とフィードバック補正」の方式を「予測とフィードフォワード補正」の方式に改善できる。
【0049】
このように、実施の形態１に係る位置補正装置では、フレームの熱膨張量とモータの発熱量との関係を示すモデル（位置補正モデル）を用いることで、実際のモータの発熱量からフレームの熱膨張量を推定し、この熱膨張量からロボット２の先端位置の補正量を算出している。
ここで、モータの発熱量に関わる因子の測定は、時定数特性（ラグ及び測定遅れ）を持っていない。そのため、従来方法（モータの温度を測定し、当該温度からフレームの温度を推定する方法）に対し、連続動作での先端位置補正に適用可能である。また、モータの消費電流及び回転速度は即時変化するため、温度変化より、力制御のような形状又は工程にあわせて動作が変わる場合又は段取り替えが頻繁な少量他品種の場合等のように、動作条件変更の場合への対応も可能となる。
なお、実施の形態１に係る位置補正装置では、ロボット２を連続で動作可能であり、補正のため停止させる必要はない。
ここで、モータの発熱量に関わる因子の測定は、時定数特性（ラグ及び測定遅れ）を持っていない。そのため、従来方法（モータの温度を測定し、当該温度からフレームの温度を推定する方法）に対し、連続動作での先端位置補正に適用可能である。また、モータの消費電流及び回転速度は即時変化するため、温度変化より、力制御のような形状又は工程にあわせて動作が変わる場合又は段取り替えが頻繁な少量他品種の場合等のように、動作条件変更の場合への対応も可能となる。
なお、実施の形態１に係る位置補正装置では、ロボット２を連続で動作可能であり、補正のため停止させる必要はない。
【0050】
以上のように、この実施の形態１によれば、位置補正装置は、軌道情報に基づいて、ロボット２の動作を制御する動作制御部１０２と、ロボット２が有するモータの消費電流及び回転速度を示す情報を取得するモータ情報取得部１０４と、モータ情報取得部１０４による取得結果に基づいて、モータの発熱量を算出する発熱量算出部１０５と、モータの発熱量とロボット２が有するフレームの熱膨張量との関係を示す位置補正モデル及び発熱量算出部１０５により算出された当該モータの発熱量に基づいて、当該ロボット２の先端位置に対する補正量を算出する補正量算出部１０９と、補正量算出部１０９により算出された補正量に基づいて、軌道情報が示す先端位置を補正する補正部１１０とを備えた。これにより、実施の形態１に係る位置補正装置は、従来に対し、ロボット２に対する発熱量に応じた位置補正を改善可能となる。
【0051】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【0052】
１ ロボットコントローラ
２ ロボット
１０１ 動作作成部
１０２ 動作制御部
１０３ 温度情報取得部
１０４ モータ情報取得部
１０５ 発熱量算出部
１０６ モデル構築部
１０７ 熱膨張量算出部
１０８ モデル構築部
１０９ 補正量算出部
１１０ 補正部
１１１ 位置補正プログラム
２ ロボット
１０１ 動作作成部
１０２ 動作制御部
１０３ 温度情報取得部
１０４ モータ情報取得部
１０５ 発熱量算出部
１０６ モデル構築部
１０７ 熱膨張量算出部
１０８ モデル構築部
１０９ 補正量算出部
１１０ 補正部
１１１ 位置補正プログラム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】