特開 2024-27267 制御方法およびロボットシステム

(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】P2024027267

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】制御方法およびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20240222BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022129928

(22)【出願日】2022-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】石塚 諒

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS14

3C707BS12

3C707DS01

3C707KS05

3C707KS17

3C707KS20

3C707LT12

3C707LT17

3C707LT18

3C707LV19

3C707LW11

3C707MT04

(57)【要約】

【課題】高い位置精度を有する制御方法およびロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボットの目標位置に対する制御位置を決定する制御方法であって、第１補正領域を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置を取得する第１実基準位置取得ステップと、第１補正領域の外側に隣接する第２補正領域を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置を取得する第２実基準位置取得ステップと、前記第１補正領域における前記目標位置の第１補正量を取得する第１補正量取得ステップと、前記第２補正領域における前記目標位置の第２補正量を取得する第２補正量取得ステップと、前記第１補正量または前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定する制御位置決定ステップと、を含み、前記第２補正量は、前記第２補正領域の外縁に向かって漸減している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの目標位置に対する制御位置を決定する制御方法であって、
第１補正領域を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置を取得する第１実基準位置取得ステップと、
第１補正領域の外側に隣接する第２補正領域を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置を取得する第２実基準位置取得ステップと、
前記第１補正領域における前記目標位置の第１補正量を取得する第１補正量取得ステップと、
前記第２補正領域における前記目標位置の第２補正量を取得する第２補正量取得ステップと、
前記第１補正量または前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定する制御位置決定ステップと、を含み、
前記第２補正量は、前記第２補正領域の外縁に向かって漸減していることを特徴とする制御方法。

【請求項2】

前記制御位置決定ステップでは、
前記目標位置が前記第１補正領域内に位置する場合は、前記第１補正量に基づいて前記制御位置を決定し、
前記目標位置が前記第２補正領域内に位置する場合は、前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定する請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

前記第１補正量取得ステップは、前記ロボットの制御点が前記第１実基準位置に位置しているときのロボット制御座標系での前記制御点の位置である第１制御基準位置を取得するステップと、
前記第１実基準位置と前記第１制御基準位置とに基づいて、前記第１補正領域内の実位置と制御位置との対応関係を表す第１変換関数を求めるステップと、を含み、
前記制御位置決定ステップでは、前記目標位置が前記第１補正領域内に位置する場合、前記第１変換関数を用いて前記制御位置を算出する請求項１に記載の制御方法。

【請求項4】

前記第２補正領域の外縁における前記第２補正量は、ゼロである請求項１に記載の制御方法。

【請求項5】

前記第２補正量取得ステップは、各前記第２実基準位置に対応する第２制御基準位置を前記第２実基準位置と等しい値に設定するステップと、
前記第２実基準位置と前記第２制御基準位置とに基づいて、前記第２補正領域内の実位置と制御位置との対応関係を表す第２変換関数を求めるステップと、を含み、
前記制御位置決定ステップでは、前記目標位置が前記第２補正領域内に位置する場合、前記第２変換関数を用いて前記制御位置を算出する請求項４に記載の制御方法。

【請求項6】

ロボットと、前記ロボットの駆動を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置が前記ロボットの目標位置に対する制御位置を決定するロボットシステムであって、
前記制御装置は、
第１補正領域を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置を取得し、
第１補正領域の外側に隣接する第２補正領域を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置を取得し、
前記第１補正領域における前記目標位置の第１補正量を取得し、
前記第２補正領域における前記目標位置の第２補正量を取得し、
前記第１補正量または前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定し、
前記第２補正量は、前記第２補正領域の外縁に向かって漸減していることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御方法およびロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載されているロボットシステムは、ロボット作業環境内に複数の作業原点を設定し、カメラの撮像画像に基づいて複数の作業原点のそれぞれについて計測位置を取得し、計測位置に基づいて各作業原点の位置情報を補正することによりロボットの動作精度を向上させる構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３４６９５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、特許文献１のロボットシステムでは、ロボットが複数の作業原点で囲まれる補正座標範囲を超えて動作する場合、補正座標範囲を跨ぐ際に補正のあり／なしが瞬間的に切り替わるため、不連続な動作となってしまう場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の制御方法は、ロボットの目標位置に対する制御位置を決定する制御方法であって、
第１補正領域を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置を取得する第１実基準位置取得ステップと、
第１補正領域の外側に隣接する第２補正領域を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置を取得する第２実基準位置取得ステップと、
前記第１補正領域における前記目標位置の第１補正量を取得する第１補正量取得ステップと、
前記第２補正領域における前記目標位置の第２補正量を取得する第２補正量取得ステップと、
前記第１補正量または前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定する制御位置決定ステップと、を含み、
前記第２補正量は、前記第２補正領域の外縁に向かって漸減している。

【0006】

本発明のロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットの駆動を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置が前記ロボットの目標位置に対する制御位置を決定するロボットシステムであって、
前記制御装置は、
第１補正領域を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置を取得し、
第１補正領域の外側に隣接する第２補正領域を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置を取得し、
前記第１補正領域における前記目標位置の第１補正量を取得し、
前記第２補正領域における前記目標位置の第２補正量を取得し、
前記第１補正量または前記第２補正量に基づいて前記制御位置を決定し、
前記第２補正量は、前記第２補正領域の外縁に向かって漸減している。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】好適な実施形態に係るロボットシステムの構成図である。

【図2】架台の使用方法を示す図である。

【図3】架台の変形例を示す図である。

【図4】制御装置のブロック図である。

【図5】ロボットの位置制御の誤差を示す図である。

【図6】制御方法を示すフローチャートである。

【図7】制御位置決定用の図形を示す図である。

【図8】制御位置決定用の図形を示す図である。

【図9】制御位置決定用の図形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の制御方法およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0009】

図１は、好適な実施形態に係るロボットシステムの構成図である。図２は、架台の使用方法を示す図である。図３は、架台の変形例を示す図である。図４は、制御装置のブロック図である。図５は、ロボットの位置制御の誤差を示す図である。図６は、制御方法を示すフローチャートである。図７ないし図９は、それぞれ、制御位置決定用の図形を示す図である。

【0010】

図１に示すロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の駆動を制御する制御装置３と、架台５と、を有している。なお、図１には、３次元空間の直交座標系を規定する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。Ｘ軸およびＹ軸は、水平方向の軸であり、Ｚ軸は、鉛直方向の軸である。以下では、この３次元空間を「実空間」とも言う。

【0011】

図１に示すように、ロボット２は、駆動軸を６つ有する６軸垂直多関節ロボットである。ロボット２は、基台２１と、基台２１に回動自在に連結されているロボットアーム２２と、ロボットアーム２２の先端に装着されているエンドエフェクター２３と、を有している。ロボットアーム２２は、複数のアーム２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６が回動自在に連結されてなるロボティックアームであり、６つの関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６を備えている。また、これら６つの関節Ｊ１～Ｊ６のうち、関節Ｊ２、Ｊ３、Ｊ５は、それぞれ、曲げ関節であり、関節Ｊ１、Ｊ４、Ｊ６は、それぞれ、ねじり関節である。

【0012】

関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６には、それぞれ、モーターとエンコーダーとが設置されている。制御装置３は、ロボットシステム１の運転中、各関節Ｊ１～Ｊ６について、エンコーダーの出力が示す関節の回転角度を制御位置に一致させるサーボ制御（フィードバック制御）を実行する。これにより、ロボット２を所望の姿勢とすることができる。

【0013】

エンドエフェクター２３は、ロボット２に行わせる作業に合わせて適宜選択することができる。また、エンドエフェクター２３の先端部には、ロボット２の制御点ＴＣＰが設定されている。制御点ＴＣＰの位置は、任意に設定することができるが、後述する位置決め治具５１を用いて制御点ＴＣＰの位置を決定するためには、本実施形態のように制御点ＴＣＰをエンドエフェクター２３の先端部に設定することが好ましい。

【0014】

以上、ロボット２について説明したが、ロボット２の構成は、特に限定されない。例えば、スカラロボット（水平多関節ロボット）、上述のロボットアーム２２を２本備えた双腕ロボット等であってもよい。また、基台２１が固定されていない自走式のロボットであってもよい。

【0015】

架台５は、ロボット２の位置ずれを低減するための変換関数を取得する際に用いられるものであり、ロボット作業中は、使用しない。

【0016】

ロボット２の位置ずれについて簡単に説明すると、ロボットシステム１では、制御装置３が目標位置に基づいてロボット２の駆動を制御する。具体的には、制御装置３は、各アーム２２１～２２６の長さ、各関節Ｊ１～Ｊ６の回転軸原点、各関節Ｊ１～Ｊ６の平行度および直交度等の設計上の機構パラメーターに基づいて制御点ＴＣＰの位置を算出し、制御点ＴＣＰが目標位置に一致するようにロボット２の駆動を制御する。

【0017】

しかしながら、部品ばらつき、組立ばらつき等により実際の機構パラメーターが設計上の機構パラメーターに対してずれる場合がある。このように、実際の機構パラメーターにずれが生じると、計算上の制御点ＴＣＰの位置が実際の制御点ＴＣＰの位置からずれるため、制御上では制御点ＴＣＰを目標位置に一致させても、実際には制御点ＴＣＰが目標位置からずれてしまう。なお、以下では、このずれを「位置制御の誤差」とも言う。

【0018】

そこで、ロボットシステム１では、上述したように、位置制御の誤差を低減するための第１、第２変換関数Ａ１、Ａ２を取得するよう構成されており、架台５は、第１、第２変換関数Ａ１、Ａ２の取得に利用される道具である。図１に示すように、架台５は、４つの位置決め治具５１を有している。各位置決め治具５１は、制御点ＴＣＰの位置決めを行う際に使用される治具である。なお、位置決め治具５１の数は、３つ以上であれば、特に限定されない。

【0019】

また、位置決め治具５１の先端には第１実基準位置ＲＰ１が設定されている。なお、実空間における第１実基準位置ＲＰ１の３次元的な位置は、予め測定されている。そして、図２に示すように、ロボット２の制御点ＴＣＰを第１実基準位置ＲＰ１に接触させることで、そのときのロボット制御座標系における制御位置を第１実基準位置ＲＰ１に対応する第１制御基準位置ＣＰ１として取得することができる。

【0020】

なお、位置決め治具としては、特に限定されず、例えば、図３に示すような位置決め治具５３を用いてもよい。位置決め治具５３は、平板状の基板５３１と、基板５３１の上に設置されているＬ字状の壁部５３２と、を有している。壁部５３２は、直角に屈曲しており、壁部５３２の屈曲部と基板５３１の表面とが接する点に第１実基準位置ＲＰ１が設定されている。一方、ロボットアーム２２の先端には、位置決め補助具５４が接続されている。この位置決め補助具５４は、直方体状の形状を有し、その底面の頂点に制御点ＴＣＰが設定されている。

【0021】

制御点ＴＣＰを位置決め治具５３の第１実基準位置ＲＰ１に接触させることで、そのときのロボット制御座標系の制御位置を第１実基準位置ＲＰ１に対応する第１制御基準位置ＣＰ１として取得することができる。

【0022】

なお、上述したような位置決め治具５１、５３を使用することなく、３次元測定器を用いてロボット制御座標系の第１実基準位置と第１制御基準位置とを取得してもよい。この場合には、まず、ロボット制御座標系の第１制御基準位置ＣＰ１を用いてロボット２の制御点ＴＣＰを位置決めし、その状態において、制御点ＴＣＰの実空間における３次元位置を３次元位置測定器で測定して第１実基準位置ＲＰ１とする。

【0023】

制御装置３は、ロボット２の駆動を制御する。図４に示すように、制御装置３は、例えば、コンピューターから構成され、プロセッサー３１と、メモリー３２と、インターフェイス回路３３と、インターフェイス回路３３に接続されている入力デバイス３４および表示部３５と、を有している。

【0024】

プロセッサー３１は、ロボット２の制御位置を決定する制御位置決定部３１０として機能する。制御位置決定部３１０の機能は、プロセッサー３１がメモリー３２に格納されたコンピュータープログラムを実行することによって実現される。ただし、制御位置決定部３１０の機能の一部または全部をハードウェア回路で実現してもよい。

【0025】

メモリー３２には、制御位置補正データＣＤと、動作プログラムＭＰが格納されている。また、制御位置補正データＣＤは、後述する図形Ｇや第１、第２変換関数Ａ１、Ａ２を含んでいる。また、動作プログラムＭＰは、ロボット２を動作させる複数の動作命令で構成されている。

【0026】

次に、図５に基づいて、ロボット２の位置制御の誤差について説明する。図５の左側は、ロボット制御座標系における制御位置を示し、右側は、実空間における位置制御の誤差を示している。「ロボット制御座標系」とは、ロボット２を制御するための動作命令で使用されるロボット２の位置や姿勢を表現する座標系である。

【0027】

図５の例では、ロボット制御座標系においてＸ方向及びＹ方向に３０ｍｍ間隔で制御位置が設定されている状態を想定しており、実空間に描かれた矢印は、位置制御の誤差を示している。すなわち、矢印の起点が目標位置であり、矢印の先側が誤差を含む制御点ＴＣＰである。ただし、図示の便宜上、誤差量を２００倍にして矢印の長さを描いている。このような位置制御の誤差を低減するために、制御装置３は、次のようにしてロボット２の駆動を制御する。

【0028】

図６に示すように、ロボット２の制御方法は、第１実基準位置取得ステップＳ１と、第２実基準位置取得ステップＳ２と、第１補正量取得ステップＳ３と、第２補正量取得ステップＳ４と、目標位置取得ステップＳ５と、制御位置決定ステップＳ６と、ロボット制御ステップＳ７と、を含んでいる。以下、これら各ステップＳ１～Ｓ７について順に説明する。

【0029】

［第１実基準位置取得ステップＳ１］
第１実基準位置取得ステップＳ１では、制御位置決定部３１０は、３点以上の実空間での第１実基準位置ＲＰ１を取得する。前述したように、本実施形態では、架台５が４つの位置決め治具５１を有しており、その先端に第１実基準位置ＲＰ１が設定されている。そのため、図７に示すように、制御位置決定部３１０は、４つの第１実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ１３、ＲＰ１４を取得する。

【0030】

これら４つの第１実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ１３、ＲＰ１４で囲まれる領域は、目標位置の補正が行われる第１補正領域Ｅ１である。第１補正領域Ｅ１は、第１実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１２を結ぶ直線Ｌ１１と、第１実基準位置ＲＰ１２、ＲＰ１４を結ぶ直線Ｌ１２と、第１実基準位置ＲＰ１４、ＲＰ１３を結ぶ直線Ｌ１３と、第１実基準位置ＲＰ１３、ＲＰ１１を結ぶ直線Ｌ１４と、で形成された四角形をなす。

【0031】

なお、第１補正領域Ｅ１の外側には、目標位置の補正が行われない、つまり目標位置と制御位置とが等しい無補正領域Ｅ３が配置されている。

【0032】

また、第１実基準位置ＲＰ１の数は、例えば、作業者が入力デバイス３４を用いて選択することができる。一般的に、第１実基準位置ＲＰ１の数が多い程、位置制御の誤差を小さくすることができるため、第１実基準位置ＲＰ１の数を選択可能とすることにより、求められる精度等を考慮した設定が可能となる。そのため、利便性の高いロボットシステム１となる。

【0033】

以上、第１実基準位置取得ステップＳ１について説明したが、例えば、第１実基準位置ＲＰ１の数は、３つ以上であれば、特に限定されない。また、第１補正領域Ｅ１の形状は、特に限定されない。

【0034】

［第２実基準位置取得ステップＳ２］
第２実基準位置取得ステップＳ２では、制御位置決定部３１０は、第１補正領域Ｅ１の外側に位置する３点以上の実空間での第２実基準位置ＲＰ２を取得する。本実施形態では、図７に示すように、制御位置決定部３１０は、４つの第２実基準位置ＲＰ２１、ＲＰ２２、ＲＰ２３、ＲＰ２４を取得する。これら４つの第２実基準位置ＲＰ２１、ＲＰ２２、ＲＰ２３、ＲＰ２４で囲まれる領域は、第１補正領域Ｅ１と無補正領域Ｅ３との間に位置しており、第１補正領域Ｅ１から無補正領域Ｅ３に向けて、目標位置の補正量を漸減させる第２補正領域Ｅ２である。そして、第２補正領域Ｅ２の外縁では、目標位置の補正量がゼロつまり目標位置と制御位置とが等しくなる。なお、以下では、第１補正領域Ｅ１および第２補正領域Ｅ２を合わせた領域を補正領域Ｅ０とも言う。

【0035】

第２補正領域Ｅ２は、第２実基準位置ＲＰ２１、ＲＰ２２を結ぶ直線Ｌ２１と、第２実基準位置ＲＰ２２、ＲＰ２４を結ぶ直線Ｌ２２と、第２実基準位置ＲＰ２４、ＲＰ２３を結ぶ直線Ｌ２３と、第２実基準位置ＲＰ２３、ＲＰ２１を結ぶ直線Ｌ２４と、で形成された四角形をなす。第２補正領域Ｅ２は、第１補正領域Ｅ１の外側に隣接し、その内側に第１補正領域Ｅ１の全域が含まれている。

【0036】

このように、ロボットシステム１では、目標位置の補正が行なわれる第１補正領域Ｅ１と目標位置の補正が行われない無補正領域Ｅ３との間に、第１補正領域Ｅ１から無補正領域Ｅ３に向けて目標位置の補正量が漸減する第２補正領域Ｅ２が配置されている。これにより、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。そのため、優れた動作性を有するロボットシステム１となる。特に、第２補正領域Ｅ２の外縁での補正量がゼロであるため、上述した効果がより顕著となる。

【0037】

また、第２実基準位置ＲＰ２の数は、例えば、作業者が入力デバイス３４を用いて選択することができる。また、第２実基準位置ＲＰ２は、第１基準位置ＲＰ１を取り囲むように自動で設定されるようにしてもよい。

【0038】

以上、第２実基準位置取得ステップＳ２について説明したが、例えば、第２実基準位置ＲＰ２の数は、３つ以上であれば、特に限定されない。また、第２補正領域Ｅ２の形状は、特に限定されない。

【0039】

［第１補正量取得ステップＳ３］
第１補正量取得ステップＳ３では、第１補正領域Ｅ１内における目標位置の第１補正量を取得する。

【0040】

制御位置決定部３１０は、まず、制御点ＴＣＰが第１実基準位置ＲＰ１に位置しているときの制御点ＴＣＰのロボット制御座標系での位置である第１制御基準位置ＣＰ１を取得する。具体的には、まず、制御位置決定部３１０は、制御点ＴＣＰを第１実基準位置ＲＰ１１に位置させる。次に、制御位置決定部３１０は、制御点ＴＣＰが第１実基準位置ＲＰ１１に位置しているときの制御点ＴＣＰのロボット制御座標系での位置である第１制御基準位置ＣＰ１１を取得する。制御位置決定部３１０は、他の第１実基準位置ＲＰ１２、ＲＰ１３、ＲＰ１４についても同様の作業を行い、第１制御基準位置ＣＰ１２、ＣＰ１３、ＣＰ１４をそれぞれ取得する。以上により、制御位置決定部３１０は、４つの第１制御基準位置ＣＰ１１～Ｐ１４を取得する。

【0041】

次に、制御位置決定部３１０は、図７に示すように、第１補正領域Ｅ１に第１実基準位置ＲＰ１を頂点とする三角形の図形Ｇを実空間内に設定する。前述したように、第１実基準位置取得ステップＳ１において４つの第１実基準位置ＲＰ１を取得しているため、第１補正領域Ｅ１が２個の図形Ｇ１、Ｇ２に分割されている。分割方法としては、例えば、ドロネー三角形分割等の任意の分割方法を用いることが可能である。

【0042】

次に、制御位置決定部３１０は、図８に示すように、各図形Ｇ１、Ｇ２内における実位置と制御位置との対応関係を表す第１変換関数Ａ１を求める。第１変換関数Ａ１は、第１補正領域Ｅ１内での目標位置の補正量を示す関数である。このように、目標位置の補正量を第１変換関数Ａ１で示すことにより、目標位置に対応する制御位置の算出が容易となる。

【0043】

図形Ｇ１における第１変換関数Ａ１は、図形Ｇ１の頂点である第１実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ１３と、これらに対応する第１制御基準位置ＣＰ１１、ＣＰ１２、ＣＰ１３と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ２における第１変換関数Ａ１は、図形Ｇ２の頂点である第１実基準位置ＲＰ１２、ＲＰ１３、ＲＰ１４と、これらに対応する第１制御基準位置ＣＰ１２、ＣＰ１３、ＣＰ１４と、の差に基づいて求める。このような各図形Ｇ１、Ｇ２に対応する第１変換関数Ａ１は、例えば、以下の式（１）～（４）で表すことができる。

【0044】

【数1】

【0045】

なお、式（１）中のＰｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置、Ｐｒｅａｌは、実空間における実位置である。また、Ｘｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置のＸ座標であり、Ｙｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置のＹ座標である。また、Ｘｒｅａｌは、実空間における実位置のＸ座標であり、Ｙｒｅａｌは、実空間における実位置のＹ座標である。また、Ａ１は、第１補正領域Ｅ１内での目標位置の補正量を示す第１変換関数であり、アフィン変換を表す変換式である。また、ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２、ｂ１、ｂ２は、それぞれ、係数であり、図形Ｇ１、Ｇ２毎に異なる。

【0046】

このような第１変換関数Ａ１を用いることにより、Ｐｒｅａｌに目標位置を代入することにより、その目標位置に対応する制御位置Ｐｃｔｒｌを求めることができる。そのため、実位置Ｐｒｅａｌを制御位置Ｐｃｔｒｌに簡単に変換することができる。

【0047】

なお、図形Ｇの形状は、三角形でなくてもよく、変換関数は、アフィン変換でなくてもよい。例えば、図形Ｇを四角形とし、変換関数を射影変換としてもよい。また、複数種類の多角形を混在させた状態に分割し、それぞれの図形Ｇ毎に変換関数を変えてもよい。また、図形Ｇを立体図形としてもよい。変換関数は、変換式として構成してもよく、ルックアップテーブルのような他の形式で構成してもよい。

【0048】

［第２補正量取得ステップＳ４］
第２補正量取得ステップＳ４では、第２補正領域Ｅ２内における目標位置の第２補正量を取得する。

【0049】

まず、制御位置決定部３１０は、制御点ＴＣＰが各第２実基準位置ＲＰ２１～ＲＰ２４に位置しているときの制御点ＴＣＰのロボット制御座標系における位置である第２制御基準位置ＣＰ２１～ＣＰ２４を設定する。第２実基準位置ＲＰ２１に対応する第２制御基準位置ＣＰ２１は、第２実基準位置ＲＰ２１と等しく設定される。つまり、第２実基準位置ＲＰ２１＝第２制御基準位置ＣＰ２１である。同様に、第２実基準位置ＲＰ２２に対応する第２制御基準位置ＣＰ２２は、第２実基準位置ＲＰ２２と等しく設定される。また、第２実基準位置ＲＰ２３に対応する第２制御基準位置ＣＰ２３は、第２実基準位置ＲＰ２３と等しく設定される。また、第２実基準位置ＲＰ２４に対応する第２制御基準位置ＣＰ２４は、第２実基準位置ＲＰ２４と等しく設定される。つまり、各第２実基準位置ＲＰ２では、実位置と制御位置とが同じである。第２制御基準位置ＣＰ２１～ＣＰ２４をこのように設定することにより、第２補正領域Ｅ２の外縁での第２補正量をゼロにすることができる。

【0050】

次に、制御位置決定部３１０は、図７に示すように、第２補正領域Ｅ２に第１、第２実基準位置ＲＰ１、ＲＰ２を頂点とする三角形の図形Ｇを実空間内に設定する。前述したように、第１実基準位置取得ステップＳ１において４つの第１実基準位置ＲＰ１を取得し、第２実基準位置取得ステップＳ２において４つの第２実基準位置ＲＰ２を取得しているため、第２補正領域Ｅ２が８個の図形Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１０に分割されている。分割方法としては、例えば、ドロネー三角形分割等の任意の分割方法を用いることが可能である。

【0051】

次に、制御位置決定部３１０は、図８に示すように、各図形Ｇ３～Ｇ１０内における実位置と制御位置との対応関係を表す第２変換関数Ａ２を求める。第２変換関数Ａ２は、第２補正領域Ｅ２内での目標位置の補正量を示す関数である。このように、目標位置の補正量を第２変換関数Ａ２で示すことにより、目標位置に対応する制御位置の算出が容易となる。

【0052】

そして、図形Ｇ３における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ３の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ２１、ＲＰ２２と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１１、ＣＰ２１、ＣＰ２２と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ４における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ４の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ２２と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１１、ＣＰ１２、ＣＰ２２と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ５における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ５の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１２、ＲＰ２２、ＲＰ２４と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１２、ＣＰ２２、ＣＰ２４と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ７における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ６の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１２、ＲＰ１４、ＲＰ２４と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１２、ＣＰ１４、ＣＰ２４と、の差に基づいて求める。

【0053】

また、図形Ｇ７における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ７の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１３、ＲＰ１４、ＲＰ２４と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１３、ＣＰ１４、ＣＰ２４と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ８における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ８の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１３、ＲＰ２３、ＲＰ２４と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１３、ＣＰ２３、ＣＰ２４と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ９における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ９の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ１３、ＲＰ２３と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１１、ＣＰ１３、ＣＰ２３と、の差に基づいて求める。また、図形Ｇ１０における第２変換関数Ａ２は、図形Ｇ１０の頂点である第１、第２実基準位置ＲＰ１１、ＲＰ２１、ＲＰ２３と、これらに対応する第１、第２制御基準位置ＣＰ１１、ＣＰ２１、Ｃ２３と、の差に基づいて求める。

【0054】

このような各図形Ｇ３～Ｇ１０に対応する第２変換関数Ａ２は、例えば、以下の式（５）～（８）で表すことができる。

【0055】

【数2】

【0056】

なお、式（５）中のＰｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置、Ｐｒｅａｌは、実空間における実位置である。また、Ｘｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置のＸ座標であり、Ｙｃｔｒｌは、ロボット制御座標系における制御位置のＹ座標である。また、Ｘｒｅａｌは、実空間における実位置のＸ座標であり、Ｙｒｅａｌは、実空間における実位置のＹ座標である。また、Ａ２は、第２補正領域Ｅ２内での目標位置の補正量を示す第２変換関数であり、アフィン変換を表す変換式である。また、ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２、ｂ１、ｂ２は、それぞれ、係数であり、図形Ｇ３～Ｇ１０毎に異なる。

【0057】

このような第２変換関数Ａ２を用いることにより、Ｐｒｅａｌに目標位置を代入することにより、その目標位置に対応する制御位置Ｐｃｔｒｌを求めることができる。そのため、実位置Ｐｒｅａｌを制御位置Ｐｃｔｒｌに簡単に変換することができる。

【0058】

図９に、各図形Ｇ１～Ｇ１０における目標位置の補正量を示す。同図では、色が濃い程、補正量が大きく、色が薄い程、補正量が小さいことを示している。同図から分かるように、第２補正領域Ｅ２では、第１補正領域Ｅ１から無補正領域Ｅ３に向けて目標位置の補正量が漸減している。これにより、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。特に、第２実基準位置ＲＰ２では実位置と制御位置とを等しく設定しているため、第２補正領域Ｅ２の外縁において目標位置の補正量をゼロにすることができる。そのため、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。したがって、優れた動作性を有するロボットシステム１となる。

【0059】

なお、図形Ｇの形状は、三角形でなくてもよく、変換関数は、アフィン変換でなくてもよい。例えば、図形Ｇを四角形とし、変換関数を射影変換としてもよい。また、複数種類の多角形を混在させた状態に分割し、それぞれの図形Ｇ毎に変換関数を変えてもよい。また、図形Ｇを立体図形としてもよい。変換関数は、変換式として構成してもよく、ルックアップテーブルのような他の形式で構成してもよい。

【0060】

以上の第１実基準位置取得ステップＳ１から第２補正量取得ステップＳ４までが、ロボット作業中の位置制御の誤差を低減するための準備工程となる。当該準備工程で得られた第１変換関数Ａ１および第２変換関数Ａ２は、それぞれ、制御位置補正データＣＤに格納される。

【0061】

なお、第１、第２変換関数Ａ１、Ａ２を取得することができれば、第１実基準位置取得ステップＳ１から第２補正量取得ステップＳ４の順序は、特に限定されない。例えば、第１実基準位置取得ステップＳ１、第１補正量取得ステップＳ３、第２実基準位置取得ステップＳ２、第２補正量取得ステップＳ４の順で行ってもよいし、第１実基準位置取得ステップＳ１と第２実基準位置取得ステップＳ２とを同じステップで行い、第１補正量取得ステップＳ３と第２補正量取得ステップＳ４とを同じステップで行ってもよい。

【0062】

［目標位置取得ステップＳ５］
目標位置取得ステップＳ５では、制御位置決定部３１０は、制御点ＴＣＰの目標位置の入力を受け付ける。制御点ＴＣＰの目標位置は、制御点ＴＣＰを移動させたい実空間内の点の３次元位置である。制御点ＴＣＰの目標位置は、例えば、作業者が入力デバイス３４を用いて入力することができる。なお、作業者が動作プログラムＭＰを作成し、その中の動作指令に制御点ＴＣＰの目標位置が記述されている場合には、制御位置決定部３１０が動作プログラムＭＰの動作指令に含まれている目標位置を取得することで本ステップを実行してもよい。

【0063】

［制御位置決定ステップＳ６］
制御位置決定ステップＳ６では、制御位置決定部３１０は、目標位置が第１補正領域Ｅ１内に位置する場合は、第１補正量（第１変換関数Ａ１）に基づいて目標位置に対する制御位置を決定し、目標位置が第２補正領域Ｅ２内に位置する場合は、第２補正量（第２変換関数Ａ２）に基づいて目標位置に対する制御位置を決定する。このように、目標位置が位置する領域に対応した補正量で目標位置を補正することにより、制御位置を精度よく算出することができる。そのため、位置制御の誤差を小さくすることができる。

【0064】

具体的には、制御位置決定部３１０は、まず、図７に示す図形Ｇ１～Ｇ１０から、目標位置を含む対象図形を選択する。次に、制御位置決定部３１０は、選択した対象図形に対応する補正量（変換関数）を用いて、目標位置に対する制御位置を算出する。

【0065】

つまり、対象図形が図形Ｇ１、Ｇ２のいずれかであれば、対象図形に対応する第１変換関数Ａ１を用いて制御位置を算出する。この場合、例えば、上述した式（１）～（４）を用い、Ｐｒｅａｌに目標位置の座標値を入力することにより、Ｐｃｔｒｌを目標位置に対する制御位置として算出することができる。

【0066】

また、対象図形が図形Ｇ３～Ｇ１０のいずれかであれば、対象図形に対応する第２変換関数Ａ２を用いて制御位置を算出する。この場合、例えば、上述した式（５）～（８）を用い、Ｐｒｅａｌに目標位置の座標値を入力することにより、Ｐｃｔｒｌを目標位置に対する制御位置として算出することができる。

【0067】

なお、目標位置が補正領域Ｅ０外つまり無補正領域Ｅ３に位置する場合、制御位置決定部３１０は、制御位置を目標位置と等しく設定する。

【0068】

次に、制御位置決定部３１０は、上述の方法で算出した制御位置を用いて動作指令を作成する。なお、動作指令を含む動作プログラムＭＰが予め作成されている場合には、動作指令に含まれている目標位置を、上述のようにして決定した制御位置に置き換えることよって当該処理を実行することができる。

【0069】

［ロボット制御ステップＳ７］
ロボット制御ステップＳ７では、制御位置決定部３１０は、作成した動作指令を含む動作プログラムＭＰを用いてロボット２の駆動を制御する。これにより、ロボット２の位置制御の精度を高めることができる。さらには、補正領域Ｅ０では、第１補正領域Ｅ１の外縁から第２補正領域Ｅ２の外縁に向けて補正量が漸減し、第２補正領域Ｅ２の外縁では補正量が小さくなっているため、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。

【0070】

以上、ロボットシステム１について説明した。このようなロボットシステム１に適用されている制御方法は、前述したように、ロボット２の目標位置を補正し、目標位置に対する制御位置を決定する制御方法であって、第１補正領域Ｅ１を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置ＲＰ１を取得する第１実基準位置取得ステップＳ１と、第１補正領域Ｅ１の外側に隣接する第２補正領域Ｅ２を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置ＲＰ２を取得する第２実基準位置取得ステップＳ２と、第１補正領域Ｅ１における目標位置の第１補正量を取得する第１補正量取得ステップＳ３と、第２補正領域Ｅ２における目標位置の第２補正量を取得する第２補正量取得ステップＳ４と、第１補正量または第２補正量に基づいて制御位置を決定する制御位置決定ステップＳ６と、を含む。そして、第２補正量は、前記第２補正領域Ｅ２の外縁に向かって漸減している。このような制御方法によれば、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。そのため、優れた動作性を有するロボットシステム１となる。

【0071】

また、前述したように、制御位置決定ステップＳ６では、目標位置が第１補正領域Ｅ１内に位置する場合は、第１補正量に基づいて制御位置を決定し、目標位置が第２補正領域Ｅ２内に位置する場合は、第２補正量に基づいて制御位置を決定する。このように、目標位置が位置する領域に対応した補正量で目標位置を補正することにより、制御位置を精度よく算出することができる。そのため、位置制御の誤差を小さくすることができる。

【0072】

また、前述したように、第１補正量取得ステップＳ３は、ロボット２の制御点ＴＣＰが第１実基準位置ＲＰ１に位置しているときのロボット制御座標系での制御点ＴＣＰの位置である第１制御基準位置ＣＰ１を取得するステップと、第１実基準位置ＲＰ１と第１制御基準位置ＣＰ１とに基づいて、第１補正領域Ｅ１内の実位置と制御位置との対応関係を表す第１変換関数Ａ１を求めるステップと、を含み、制御位置決定ステップＳ６では、目標位置が第１補正領域Ｅ１内に位置する場合、第１変換関数Ａ１を用いて制御位置を算出する。このように第１変換関数Ａ１を用いて制御位置を算出することにより、目標位置に対応する制御位置の算出が容易となる。

【0073】

また、前述したように、第２補正領域Ｅ２の外縁における第２補正量は、ゼロ（０）である。つまり、各第２実基準位置ＲＰ２では、実位置と制御位置とが等しい。これにより、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したよりスムーズな動作となる。

【0074】

また、前述したように、第２補正量取得ステップＳ４は、各第２実基準位置ＲＰ２に対応する第２制御基準位置ＣＰ２を第２実基準位置ＲＰ２と等しい値に設定するステップと、第２実基準位置ＲＰ２と第２制御基準位置ＣＰ２とに基づいて、第２補正領域Ｅ２内の実位置と制御位置との対応関係を表す第２変換関数Ａ２を求めるステップと、を含み、制御位置決定ステップＳ６では、目標位置が第２補正領域Ｅ２内に位置する場合、第２変換関数Ａ２を用いて制御位置を算出する。このように第２変換関数Ａ２を用いて制御位置を算出することにより、目標位置に対応する制御位置の算出が容易となる。

【0075】

また、前述したように、ロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の駆動を制御する制御装置３と、を有し、制御装置３がロボット２の目標位置に対する制御位置を決定するロボットシステムであって、制御装置３は、第１補正領域Ｅ１を規定する３点以上の実空間での第１実基準位置ＲＰ１を取得し、第１補正領域Ｅ１の外側に隣接する第２補正領域Ｅ２を規定する３点以上の実空間での第２実基準位置ＲＰ２を取得し、第１補正領域Ｅ１における目標位置の第１補正量を取得し、第２補正領域Ｅ２における目標位置の第２補正量を取得し、第１補正量または第２補正量に基づいて制御位置を決定する。そして第２補正量は、第２補正領域Ｅ２の外縁に向かって漸減している。このようなシステムによれば、ロボット２が補正領域Ｅ０と無補正領域Ｅ３との境界を跨ぐ際も連続したスムーズな動作となる。そのため、優れた動作性を有するロボットシステム１となる。

【0076】

以上、本発明の制御方法およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0077】

１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…基台、２２…ロボットアーム、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３…エンドエフェクター、３…制御装置、３１…プロセッサー、３１０…制御位置決定部、３２…メモリー、３３…インターフェイス回路、３４…入力デバイス、３５…表示部、５…架台、５１…位置決め治具、５３…位置決め治具、５３１…基板、５３２…壁部、５４…位置決め補助具、ＣＤ…制御位置補正データ、ＣＰ１…第１制御基準位置、ＣＰ１１…第１制御基準位置、ＣＰ１２…第１制御基準位置、ＣＰ１３…第１制御基準位置、ＣＰ１４…第１制御基準位置、ＣＰ２…第２制御基準位置、ＣＰ２１…第２制御基準位置、ＣＰ２２…第２制御基準位置、ＣＰ２３…第２制御基準位置、ＣＰ２４…第２制御基準位置、Ｅ０…補正領域、Ｅ１…第１補正領域、Ｅ２…第２補正領域、Ｅ３…無補正領域、Ｇ…図形、Ｇ１…図形、Ｇ２…図形、Ｇ３…図形、Ｇ４…図形、Ｇ５…図形、Ｇ６…図形、Ｇ７…図形、Ｇ８…図形、Ｇ９…図形、Ｇ１０…図形、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、Ｌ１１…直線、Ｌ１２…直線、Ｌ１３…直線、Ｌ１４…直線、Ｌ２１…直線、Ｌ２２…直線、Ｌ２３…直線、Ｌ２４…直線、ＭＰ…動作プログラム、ＲＰ１…第１実基準位置、ＲＰ１１…第１実基準位置、ＲＰ１２…第１実基準位置、ＲＰ１３…第１実基準位置、ＲＰ１４…第１実基準位置、ＲＰ２…第２実基準位置、ＲＰ２１…第２実基準位置、ＲＰ２２…第２実基準位置、ＲＰ２３…第２実基準位置、ＲＰ２４…第２実基準位置、Ｓ１…第１実基準位置取得ステップ、Ｓ２…第２実基準位置取得ステップ、Ｓ３…第１補正量取得ステップ、Ｓ４…第２補正量取得ステップ、Ｓ５…目標位置取得ステップ、Ｓ６…制御位置決定ステップ、Ｓ７…ロボット制御ステップ、ＴＣＰ…制御点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】