知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024038978
(43)【公開日】2024-03-21
(54)【発明の名称】教示装置
(51)【国際特許分類】
B25J 9/22 20060101AFI20240313BHJP
B25J 9/10 20060101ALI20240313BHJP
G05B 19/42 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
B25J9/22 A
B25J9/10 A
G05B19/42 J
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023046385
(22)【出願日】2023-03-23
(62)【分割の表示】P 2022572384の分割
【原出願日】2022-08-24
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-03-12
(71)【出願人】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(74)【代理人】
【識別番号】100169856
【弁理士】
【氏名又は名称】尾山 栄啓
(72)【発明者】
【氏名】原田 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】王 悦来
(72)【発明者】
【氏名】内藤 康広
【テーマコード（参考）】
3C269
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C269AB33
3C269BB09
3C269QE18
3C269SA15
3C269SA17
3C707BS12
3C707HS27
3C707JU02
3C707KS16
3C707KS36
3C707KX19
3C707LS09
3C707LS14
3C707LS20
3C707LT17
3C707LV19
3C707LV20
3C707MT04
(57)【要約】
【課題】仮想ロボットを用いた教示の精度を向上させることのできる教示装置を提供する。
【解決手段】ロボットの教示を行うための教示装置（５０）であって、ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データを記憶する記憶部（１５６）と、前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部（１５３）と、を備える教示装置（５０）が提供される。
【選択図】図７
【解決手段】ロボットの教示を行うための教示装置（５０）であって、ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データを記憶する記憶部（１５６）と、前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部（１５３）と、を備える教示装置（５０）が提供される。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットの教示を行うための教示装置であって、
ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データを記憶する記憶部と、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、を備える教示装置。
ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データを記憶する記憶部と、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、を備える教示装置。
【請求項2】
前記機構データは、ロボットのリンク長、組み付け誤差の少なくともいずれかの要素を含み、
前記教示装置は、前記機構データに含まれる前記ロボットのリンク長、組み付け誤差の少なくともいずれかに基づいて前記仮想ロボットの三次元モデルを修正するモデル修正部を更に備え、
前記仮想ロボット制御部は、前記モデル修正部により修正された前記三次元モデルを用いて前記仮想ロボットの制御を実行する、請求項１に記載の教示装置。
前記教示装置は、前記機構データに含まれる前記ロボットのリンク長、組み付け誤差の少なくともいずれかに基づいて前記仮想ロボットの三次元モデルを修正するモデル修正部を更に備え、
前記仮想ロボット制御部は、前記モデル修正部により修正された前記三次元モデルを用いて前記仮想ロボットの制御を実行する、請求項１に記載の教示装置。
【請求項3】
前記仮想ロボットの三次元モデルと、前記記憶部に記憶された機構データを表す画像とを表示画面上に表示すると共に、当該機構データを表す画像を前記仮想ロボットの三次元モデルにドラッグアンドドロップする操作を受け付け、該操作に応じて前記機構データを読み込み前記記憶部に記憶する機構データ読み込み部を更に備える、請求項１に記載の教示装置。
【請求項4】
前記機構データ読み込み部は、一つのセルに配備される複数の仮想ロボットの三次元モデルを表示すると共に、前記機構データを表す画像を前記複数の仮想ロボットの三次元モデルの１以上にドラッグアンドドロップする操作を受け付け、該操作に応じて前記機構データを読み込んで前記１以上の仮想ロボットに用いる機構データとして前記記憶部に記憶する、請求項３に記載の教示装置。
【請求項5】
動作プログラム内の位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用しない場合に該実ロボットが前記機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部を更に備える、請求項１に記載の教示装置。
【請求項6】
動作プログラム内の位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部を更に備える、請求項１に記載の教示装置。
【請求項7】
前記動作プログラムに基づき、前記位置データの変換に必要なデータを推定し、前記変換のために前記位置データに紐づける紐づけ部を更に備える、請求項５又は６に記載の教示装置。
【請求項8】
前記位置データの変換に必要なデータの推定に用いる設定情報を設定するための紐づけ設定部を更に備える、請求項７に記載の教示装置。
【請求項9】
前記位置データの変換に必要なデータは負荷設定情報である、請求項７に記載の教示装置。
【請求項10】
前記動作プログラム内の前記位置データの各々について変換を行うか否かを選択するための変換選択部を更に備える、請求項５又は６に記載の教示装置。
【請求項11】
前記変換選択部が、前記位置データの各々について変換を行うか否かを決定するために用いる設定情報を設定するための変換選択設定部を更に備える、請求項１０に記載の教示装置。
【請求項12】
前記変換部による変換前の前記位置データによるロボットの第１動作軌跡と、前記変換部による変換後の位置データによるロボットの第２動作軌跡とを比較する軌跡比較部と、
前記第１動作軌跡と前記第２動作軌跡との偏差が一定以上発生する場合に、当該偏差が小さくなるように前記第２動作軌跡を修正する修正部と、を備える請求項５又は６に記載の教示装置。
前記第１動作軌跡と前記第２動作軌跡との偏差が一定以上発生する場合に、当該偏差が小さくなるように前記第２動作軌跡を修正する修正部と、を備える請求項５又は６に記載の教示装置。
【請求項13】
教示した座標系、原点復帰位置の少なくともいずれかを含む、グローバルに適用される位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項14】
動的に変化する座標系の動きを設定するための動的座標系設定部を更に備え、
前記変換部は、前記位置データが、前記動的座標系設定部において設定された動的座標系に対する相対位置として設定されている場合に、前記相対位置を絶対位置に変換した上で前記位置データに対する変換を実行し、変換された絶対位置としての位置データを相対位置に戻す、請求項５又は６に記載の教示装置。
前記変換部は、前記位置データが、前記動的座標系設定部において設定された動的座標系に対する相対位置として設定されている場合に、前記相対位置を絶対位置に変換した上で前記位置データに対する変換を実行し、変換された絶対位置としての位置データを相対位置に戻す、請求項５又は６に記載の教示装置。
【請求項15】
前記記憶部は、教示位置情報及び教示順序情報を含む教示情報を記憶し、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置及び教示順序が、前記教示情報に設定された教示位置情報及び教示順序情報と一致するように変換を行う位置変換部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置及び教示順序が、前記教示情報に設定された教示位置情報及び教示順序情報と一致するように変換を行う位置変換部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項16】
前記記憶部は、教示位置情報及び教示順序情報を含む教示情報を記憶し、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置が、変換前に前記仮想ロボットが到達する位置を対称中心として前記教示情報に設定された教示位置に対して点対称の位置に来るように変換を行う位置変換部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置が、変換前に前記仮想ロボットが到達する位置を対称中心として前記教示情報に設定された教示位置に対して点対称の位置に来るように変換を行う位置変換部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項17】
前記記憶部は、ワークモデル、及び当該ワークモデルに対する教示位置情報及び教示順序情報を含むワークモデル情報を記憶し、
前記教示装置は、動作プログラムにより前記仮想ロボットが到達する位置と、前記ワークモデルの教示位置との差が小さくなるように前記ワークモデルの位置姿勢を修正するレイアウト修正部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記教示装置は、動作プログラムにより前記仮想ロボットが到達する位置と、前記ワークモデルの教示位置との差が小さくなるように前記ワークモデルの位置姿勢を修正するレイアウト修正部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項18】
前記記憶部は、教示位置情報及び教示順序情報を含む動作プログラムを記憶し、
前記教示装置は、前記動作プログラムに基づき前記仮想ロボットを動作させた場合に、前記仮想ロボットと周辺装置モデルとの干渉が検出されたときに前記仮想ロボットの表示状態を変化させる干渉検出部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記教示装置は、前記動作プログラムに基づき前記仮想ロボットを動作させた場合に、前記仮想ロボットと周辺装置モデルとの干渉が検出されたときに前記仮想ロボットの表示状態を変化させる干渉検出部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項19】
前記干渉検出部により干渉が検出された場合に、干渉が発生しないように前記動作プログラムによる動作軌跡を変更する干渉回避動作生成部を更に備える、請求項１８に記載の教示装置。
【請求項20】
ロボットの教示を行うための教示装置であって、
ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データと動作プログラムを記憶する記憶部と、
前記動作プログラム内の位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用しない場合に該実ロボットが前記機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、或いは実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部と、
前記位置データの変換に必要なデータを推定し、前記変換のために前記位置データに紐づける紐づけ部と、を備える教示装置。
ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データと動作プログラムを記憶する記憶部と、
前記動作プログラム内の位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用しない場合に該実ロボットが前記機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、或いは実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部と、
前記位置データの変換に必要なデータを推定し、前記変換のために前記位置データに紐づける紐づけ部と、を備える教示装置。
【請求項21】
前記位置データの変換に必要なデータの推定に用いる設定情報を設定するための紐づけ設定部を更に備える、請求項２０に記載の教示装置。
【請求項22】
前記位置データの変換に必要なデータは負荷設定情報である、請求項２０に記載の教示装置。
【請求項23】
前記動作プログラム内の前記位置データの各々について変換を行うか否かを選択するための変換選択部を更に備える、請求項２０に記載の教示装置。
【請求項24】
前記変換選択部が、前記位置データの各々について変換を行うか否かを決定するために用いる設定情報を設定するための変換選択設定部を更に備える、請求項２３に記載の教示装置。
【請求項25】
前記変換部による変換前の前記位置データによるロボットの第１動作軌跡と、前記変換部による変換後の位置データによるロボットの第２動作軌跡とを比較する軌跡比較部と、
前記第１動作軌跡と前記第２動作軌跡との偏差が一定以上発生する場合に、当該偏差が小さくなるように前記第２動作軌跡を修正する修正部と、を備える請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記第１動作軌跡と前記第２動作軌跡との偏差が一定以上発生する場合に、当該偏差が小さくなるように前記第２動作軌跡を修正する修正部と、を備える請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項26】
教示した座標系、原点復帰位置の少なくともいずれかを含む、グローバルに適用される位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する位置データ変換部を更に備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項27】
動的に変化する座標系の動きを設定するための動的座標系設定部を更に備え、
前記変換部は、前記位置データが、前記動的座標系設定部において設定された動的座標系に対する相対位置として設定されている場合に、前記相対位置を絶対位置に変換した上で前記位置データに対する変換を実行し、変換された絶対位置としての位置データを相対位置に戻す、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記変換部は、前記位置データが、前記動的座標系設定部において設定された動的座標系に対する相対位置として設定されている場合に、前記相対位置を絶対位置に変換した上で前記位置データに対する変換を実行し、変換された絶対位置としての位置データを相対位置に戻す、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項28】
前記記憶部は、教示位置情報及び教示順序情報を含む教示情報を記憶し、
前記教示装置は、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置及び教示順序が、前記教示情報に設定された教示位置情報及び教示順序情報と一致するように変換を行う位置変換部と、を更に備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記教示装置は、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置及び教示順序が、前記教示情報に設定された教示位置情報及び教示順序情報と一致するように変換を行う位置変換部と、を更に備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
【請求項29】
前記記憶部は、教示位置情報及び教示順序情報を含む教示情報を記憶し、
前記教示装置は、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置が、変換前に前記仮想ロボットが到達する位置を対称中心として前記教示情報に設定された教示位置に対して点対称の位置に来るように変換を行う位置変換部と、を更に備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
前記教示装置は、
前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、
動作プログラム内の位置データに関し、前記仮想ロボットが到達する教示位置が、変換前に前記仮想ロボットが到達する位置を対称中心として前記教示情報に設定された教示位置に対して点対称の位置に来るように変換を行う位置変換部と、を更に備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の教示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットのオフライン教示を行う教示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ロボット、ワーク、周辺装置等の三次元モデルを仮想空間上に配置してロボット動作のオフライン教示を行う教示装置が広く用いられている。例えば、特許文献１は、「ワークの３次元モデルを寸法可変に作成する寸法可変３次元モデル作成部７１、実際のワークの位置、姿勢、寸法を計測する計測部５、計測結果に基づき３次元モデルを修正する計測に基づく３次元モデル修正部７２、修正された３次元モデルを基に、ロボット動作をオフラインで教示するオフライン教示部７３を備えるシステム」を記載する（要約書）。
【0003】
実ロボットは、オフライン教示における仮想ロボットと異なり、製造誤差等により、指令位置と実際に到達する位置に誤差を生じる。そのため、実ロボットの実際に到達する位置が指令位置に可能な限り近くなるように、製造誤差等を含む機構データをキャリブレーションし、実ロボットの絶対位置精度を向上させることが行われる。これに関し、特許文献２は、「すなわち、従来、機構パラメータが更新されると、以降は更新された機構パラメータを用いて動作プログラムが実行されるので、更新前に教示された動作プログラムをそのまま実行したのでは、教示時のロボットの先端の位置および姿勢を実現できなかった。本態様によれば、更新前の機構パラメータと現在の機構パラメータとを用いて動作プログラムの位置データを補正することにより、現在の機構パラメータを用いて更新前に教示された動作プログラムを実行しても、教示時のロボットの先端の位置および姿勢を実現することができる。その結果、キャリブレーションの実行前に教示作業が行われた動作プログラムを、再教示作業を行うことなく再利用することができる。」と記載する（段落０００９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１-２９６２１８号公報
【特許文献2】特許第６４５３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、オフライン教示で用いられる仮想ロボットとしては、設計値通りの（すなわち、誤差を含まない）三次元モデルが用いられるのが一般的であった。誤差を含まない三次元モデルでは、実ロボットが到達する位置との間に誤差を生じる場合があった。ロボットの現実の寸法を計測により測定し、ロボットの三次元モデルを修正してオフライン教示を行うアプローチも考えられる。しかしながら、ロボットはリンク間等の接続部を有し、例えばリンク回転中心間の距離を計測により精確に測定することは難しい。
【0006】
本発明の目的は、このような仮想ロボットを用いた教示の精度を向上させることのできる教示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様は、ロボットの教示を行うための教示装置であって、ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データを記憶する記憶部と、前記機構誤差パラメータにより前記実ロボットに発生する位置の誤差が仮想ロボットで発生するように前記機構データに基づき前記仮想ロボットの動作を制御する仮想ロボット制御部と、を備える教示装置である。本開示の別の態様は、ロボットの教示を行うための教示装置であって、ロボットの関節部における角度位置とロボットの先端位置との関係を求めるための機構データであって、実ロボットの機構誤差パラメータを含む機構データと動作プログラムを記憶する記憶部と、前記動作プログラム内の位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用しない場合に該実ロボットが前記機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、或いは実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する変換部と、前記位置データの変換に必要なデータを推定し、前記変換のために前記位置データに紐づける紐づけ部と、を備える教示装置である。
【発明の効果】
【0008】
上記構成によれば、仮想ロボットを用いた教示の精度を高めることが可能となる。
【0009】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る実施形態に係るキャリブレーションシステムと、オフラインでの教示を行うオフライン教示装置とを示す図である。
【図2】ロボットの構成を表す図である。
【図3】指令位置及び測定位置の収集処理を表すフローチャートである。
【図4】ロボットのアームの重力の撓みによる誤差を説明するための図である。
【図5】ロボットの軸間のねじれによる誤差を説明するための図である。
【図6】角度伝達誤差を説明するための図である。
【図7】第１実施形態に係るオフライン教示装置の機能ブロック図である。
【図8】機構データ読み込み部によるＵＩ画面の例を示す図である。
【図9】第２実施形態に係るプログラム変換装置の機能ブロック図である。
【図10】変換するプログラムを選択するためのＵＩ画面の例を示す図である。
【図11】変換の詳細設定に関するＵＩ画面の例を示す図である。
【図12】機構データに基づくロボットの位置の補正について説明するための図である。
【図13】第３実施形態に係るプログラム変換装置の機能ブロック図である。
【図14】第４実施形態に係るオフライン教示装置の機能ブロック図である。
【図15】第５実施形態に係るプログラム変換装置の機能ブロック図である。
【図16】第６実施形態に係るオフライン教示装置の機能ブロック図である。
【図17A】第６実施形態に係るオフライン教示装置による位置データの変換の第１の機能について説明する図である。
【図17B】第６実施形態に係るオフライン教示装置による位置データの変換の第２の機能について説明する図である。
【図18】第７実施形態に係るオフライン教示装置の機能ブロック図である。
【図19】第７実施形態に係るオフライン教示装置によるレイアウト修正機能について説明する図である。
【図20】第８実施形態に係るオフラインのオフライン教示装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【0012】
第１実施形態
図１は、一実施形態に係るキャリブレーションシステム１００と、オフラインでの教示を行うオフライン教示装置５０とを示す図である。実ロボットは、加工誤差や組み付け誤差などにより、指令位置と実際に到達する位置との間に誤差を生じ得る。キャリブレーションシステム１００は、このような加工誤差や組む付け誤差を含む機構データを計測し出力すること（すなわち、機構データをキャリブレーションすること）ができる。オフライン教示装置５０は、キャリブレーションシステム１００が出力する機構データ用いて仮想ロボットによるオフラインでの教示を行うための装置である。オフライン教示装置５０は、キャリブレーションシステム１００からキャリブレーションされた機構データを取得し、仮想ロボットに実ロボットに生じる誤差を反映した動作（シミュレーション）を行わせ、精確な教示を行うことを可能とする。
図１は、一実施形態に係るキャリブレーションシステム１００と、オフラインでの教示を行うオフライン教示装置５０とを示す図である。実ロボットは、加工誤差や組み付け誤差などにより、指令位置と実際に到達する位置との間に誤差を生じ得る。キャリブレーションシステム１００は、このような加工誤差や組む付け誤差を含む機構データを計測し出力すること（すなわち、機構データをキャリブレーションすること）ができる。オフライン教示装置５０は、キャリブレーションシステム１００が出力する機構データ用いて仮想ロボットによるオフラインでの教示を行うための装置である。オフライン教示装置５０は、キャリブレーションシステム１００からキャリブレーションされた機構データを取得し、仮想ロボットに実ロボットに生じる誤差を反映した動作（シミュレーション）を行わせ、精確な教示を行うことを可能とする。
【0013】
図１に示すように、キャリブレーションシステム１００は、ロボット１と、ロボット１のキャリブレーションを実行するキャリブレーション装置１３０と、対象の三次元位置計測を行うための三次元測定器２０とを含む。本実施形態では、キャリブレーション装置１３０は、ロボット制御装置３０内のプロセッサがソフトウェアを実行することで実現される機能として構成される場合の例を示す。三次元測定器２０は、レーザトラッカ等の三次元位置測定器である。
【0014】
図１に示すように、ロボット制御装置３０は、ロボット１を操作するための操作入力装置としての機能を有する教示操作盤４０を備える。教示操作盤４０は、表示部４１と入力部４２とを有する。入力部４２は、キー入力装置或いはタッチパネル入力装置等である。タッチパネル入力装置の場合、表示部４１と入力部４２は一体的に構成される。表示部４１は、例えばフラットパネルディスプレイを有する。ロボット制御装置３０は、記憶部１４０（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ或いはその他の記憶装置）を有する。記憶部１４０には、例えば、動作プログラム、機構データなど、キャリブレーション装置１３０が動作を行う上で必要な各種情報が記憶される。
【0015】
本実施形態では、キャリブレーション装置１３０はロボット制御装置３０内に実現される機能であるものとするが、キャリブレーション装置１３０を、オフライン教示装置５０内に実現する構成例もあり得る。
【0016】
ロボット１は、本実施形態では、６軸の垂直多関節ロボットであるとする。なお、ロボット１としてパラレルリンク型ロボット、双腕ロボット等、作業対象に応じて様々なタイプのロボットが用いられても良い。ロボット１は、手首部に取り付けられたエンドエフェクタとしての作業ツールによって所望の作業を実行することができる。作業ツールは、用途に応じて交換可能な外部装置であり、例えば、ハンド、溶接ガン、工具等である。図１では、作業ツールとして溶接ガンが用いられている例を示す。
【0017】
図２に本実施形態のロボット１の構成例としての斜視図を示す。図２に示すように、ロボット１は、ベース１４と、旋回ベース１３と、下部アーム１２と、上部アーム１１と、リスト１５と、フランジ１６とを備える。下部アーム１２は、旋回ベース１３に支持されている。旋回ベース１３は、ベース１４に支持されている。リスト１５は、上部アーム１１の端部に連結されている。リスト１５は、溶接ガン５を固定するフランジ１６を含む。上部アーム１１及び下部アーム１２等の構成部材は、関節部を介して連結されている。
【0018】
ロボット１は、旋回ベース１３，上部アーム１１、下部アーム１２、リスト１５、及びフランジ１６毎に配置された駆動モータを含む。溶接ガン５は、溶接ガン５を駆動するツール駆動装置、可動電極を駆動するモータ等を含む。
【0019】
ロボット１のベース１４には、ワールド座標系７１の原点が設定されている。ワールド座標系７１は、ロボット１の位置および姿勢が変化したときに不動であり、基準座標系とも称される。ロボット１には、作業ツールの任意の位置に設定された原点を有するツール座標系７２が設定されている。ツール座標系７２は、溶接ガン５と共に位置及び姿勢が変化する。本実施形態では、ツール座標系７２の原点は、ツール先端点７２ａ（固定電極の先端点）に設定されている。例示として、本実施形態では、ロボット１の位置は、ツール先端点の位置（ツール座標系７２の原点の位置）に対応する。また、ロボット１の姿勢は、ワールド座標系７１に対するツール座標系７２の姿勢に対応する。
【0020】
図２には、それぞれの関節部における関節軸Ｊ１からＪ６が示されている。それぞれの関節軸Ｊ１からＪ６において、関節部の角度Ｄ１からＤ６が定められる。例えば、関節部の角度は、関節部における構成部材同士の角度に相当する。また、関節部の角度は、それぞれの関節部に対応して配置された駆動モータの回転位置に対応する。
【0021】
図１に示すように、キャリブレーション装置１３０は、指令生成部１３１と、指令位置取得部１３２と、測定位置取得部１３３と、機構データ校正部１３４と、機構データ出力部１３５と、機構データ修正部１３６とを含む。
【0022】
指令生成部１３１は、ロボット１を任意の位置に移動させる指令を生成する。ロボット制御装置３０は、指令生成部１３１が生成する指令に従ってロボット１の各軸のモータのサーボ制御を実行するサーボ制御部（不図示）を備えている。
【0023】
指令位置取得部１３２は、指令生成部１３１が出力する現在の指令位置を取得し記憶する。現在の指令位置は、例えば記憶部１４０に記憶される。
【0024】
測定位置取得部１３３は、三次元測定器２０に測定指令を与え、測定対象（例えば、ツール先端点７２ａ）の三次元位置情報を取得し記憶する。測定された三次元位置情報は、例えば記憶部１４０に記憶される。
【0025】
図３にロボットの指令位置及び測定位置の収集処理の動作フローを示す。当該収集処理はキャリブレーション装置１３０（プロセッサ）による制御の下で実行される。指令生成部１３１は、任意の位置にロボット１を移動させる指令を生成しロボット１を動作させる（ステップＳ１）。次に、指令位置取得部１３２は、ロボット１に対する指令位置を記録する（ステップＳ２）。次に、測定位置取得部１３３は、三次元測定器２０により測定したロボット１の位置（例えば、ツール先端点７２ａの位置）を記録する（ステップＳ３）。キャリブレーション装置１３０は、ステップＳ１からＳ３の処理を、指定回数に到達するまで実行する（ステップＳ４：ＮＯ）。なお、指定回数は、機構データの同定計算を行うのに十分なデータ（指令位置、測定位置）を得るための回数である。ステップＳ１からＳ３の処理が指定回数に到達すると本処理を終了する（ステップＳ４：ＹＥＳ）。これにより機構データの同定のために必要な指令位置と測定位置のセットが収集される。
【0026】
機構データ校正部１３４は、指令位置取得部１３２が保持する指令位置と、三次元測定器２０により測定された測定位置との差に基づいて機構データを計算する。機構データには、ロボットの隣り合う関節軸間の相対関係を表すためのＤＨパラメータが含まれる。ＤＨパラメータは、ロボットの各駆動軸の角度位置とロボットの先端位置との関係を定める関係式において用いられるＤＨ法（Denavit Hartenberg）法におけるパラメータである。ＤＨ法では、それぞれの関節軸に座標系を設定し、互いに隣り合う関節軸の座標系同士の間の関係に基づいてロボットの位置および姿勢を表現する。ＤＨ法では、パラメータθ，ｄ，ａ，α，βが使用される。各パラメータの意味を以下に示す。
θ：ｘｉ－１軸からｘｉ軸までの回転角（ｚｉ－１軸まわり）
ｄ：第ｉ－１座標系原点から、ｚｉ－１軸とｘｉ軸との交点までの距離（リンク長）
ａ：ｚｉ－１軸とｘｉ軸との交点から、第ｉ座標系原点までの距離（関節軸同士間の距離）
α：ｚｉ－１軸からｚｉ軸までの回転角（ｘｉ軸まわり）
β：ｚｉ－１軸からｚｉ軸までの回転角（ｙｉ軸まわり）
θ：ｘｉ－１軸からｘｉ軸までの回転角（ｚｉ－１軸まわり）
ｄ：第ｉ－１座標系原点から、ｚｉ－１軸とｘｉ軸との交点までの距離（リンク長）
ａ：ｚｉ－１軸とｘｉ軸との交点から、第ｉ座標系原点までの距離（関節軸同士間の距離）
α：ｚｉ－１軸からｚｉ軸までの回転角（ｘｉ軸まわり）
β：ｚｉ－１軸からｚｉ軸までの回転角（ｙｉ軸まわり）
【0027】
機構データには、機構誤差パラメータが含まれる。機構誤差パラメータは、ＤＨパラメータ（θ，ｄ，ａ，α，β）の誤差、各駆動軸の三次元方向に発生するトルクに対するバネ定数（重力或いは外力によるアームの撓みを表す要素）、各軸のエンコーダ出力と回転量の関係をモデル化した角度伝達誤差など、ロボットの先端位置及び姿勢を変化させる要素を含んでいても良い。
【0028】
例えば、各軸のｘ，ｙ，ｚ軸まわりに生じるトルクに対する各軸の撓みを補正する場合、各軸に３つのばね定数を誤差パラメータとして持たせ、トルク×バネ定数を上記θ，α，βに補正量として加算しても良い。
【0029】
角度伝達誤差に関しては、エンコーダ出力（ｘ）に対する回転量（ｙ）の比（ａ）を誤差パラメータとして持つモデル（ｙ＝ａｘ）、或いは、エンコーダ出力（ｘ）と回転量（ｙ）の関係を定式化したモデル（ｙ＝ａｘ＋ｂ・ｃｏｓ（ｘ））を用いて、上記θ，α，βに補正量として加算しても良い。
【0030】
また、機構データは、ワールド座標系の原点の位置の誤差、空間補正のための各軸座標値と直交座標値のテーブルを含んでいても良い。
【0031】
機構データは、ロボットにおいて互いに隣接する関節部同士の間の相対的な位置関係を示す行列または関係式を含んでも良い。この場合、機構データには、上記のＤＨパラメータによって定められた隣り合う関節部同士の位置関係を定めた同次変換行列Ｔ、この同次変換行列Ｔを展開した関係式が含まれ得る。
【0032】
図２を参照して、座標系７５は、ｋ番目の関節部における座標系を示す。座標系７６は、ｋ番目の関節部の隣の（ｋ＋１）番目の関節部における座標系を示す。ｋ番目の座標系から（ｋ＋１）番目の座標系を算出するための同次変換行列Ｔｋ、およびフランジ座標系からツール座標系を算出するための同次変換行列ＴＵＴとすると、１番目の座標系からツール先端点の位置ＰＰを算出するための同次変換行列Ｔ１Ｐは、次の式（１）で表すことができる。
【0033】
Ｔ１Ｐ＝Ｔ１Ｔ２ ... ＴｎＴＵＴ …（１）
【0034】
式（１）の同次変換行列を展開すると、１番目の座標系からツール先端点の位置ＰＰを算出するための関係式を得ることができる。この同次変換行列または関係式は、設計値に対する誤差を含んでいても良い。例えば、機構データは、設計値のパラメータａｉに対して誤差Δａｉを含むパラメータ（ａi＋Δａi）および設計値のパラメータαｉに対して誤差Δαｉを含むパラメータ（αｉ＋Δαｉ）等によって定められる変換行列または関係式であっても良い。
【0035】
機構データ校正部１３４は、測定位置と指令位置との誤差が最小になるように、最小二乗法などの手法を用いて機構データを同定する。上述の誤差パラメータを要素とするベクトルをｑとすると、ロボット先端部の三次元位置を示すベクトルｐは、誤差モデルを考慮した関数ｆにより以下の様に表すことができる。
ｐ＝ｆ（ｑ）
ｐ＝ｆ（ｑ）
【0036】
ロボット先端部の指定位置と測定位置のずれ量を表すベクトルΔｐは、各誤差パラメータの微小変動の線形結合の和で以下の様に近似できる。なおＪＡはヤコビアンである。
Δｐ＝（∂ｐ／∂ｑ）・Δｑ＝ＪＡ・Δｑ
Δｐ＝（∂ｐ／∂ｑ）・Δｑ＝ＪＡ・Δｑ
【0037】
三次元測定器は３次元位置の測定結果を得ることから、一つの姿勢計測から３つの方程式が成り立つ。これらのを複数の計測姿勢に拡張することで、これらの対応したずれ量を示すベクトルΔｒとヤコビアンＤが得られ、次のように表すことができる。
Δｒ＝Ｄ・Δｑ
Δｒ＝Ｄ・Δｑ
【0038】
Δｒを最小とする繰り返し推定問題を解くことで誤差パラメータを同定するのが一般的である。
【0039】
以上のように、機構データ校正部１３４は、ロボットの位置の実際の誤差を反映するように機構データをキャリブレーションすることができる。
【0040】
機構データ出力部１３５は、キャリブレーションされた機構データを出力することができる。機構データ出力部１３５は、機構データをファイル形式で出力することができる。機構データの出力先は、外部デバイスでも良いし、キャリブレーション装置１３０内の記憶部１４０でも良い。機構データ出力部１３５から生成される機構データファイル９０は、仮想ロボットに誤差を発生させる目的で使用する場合と、実ロボットでの誤差を補正する目的で使用される場合とで、別の形式にしてもよい。或いは、仮想ロボットに誤差を発生させる目的で使用する側の装置と、実ロボットでの誤差を補正する目的で使用する側の装置で共通に参照可能なデータ形式とし、実ロボット、仮想ロボットの読み込み側で内容、使用方法を判別するようにしても良い。
【0041】
機構データの機構誤差パラメータの一つの要素としてのアームの重力による撓みについて図４を参照し説明する。図４（及び図５）では、説明を簡単にするため、ロボットをアーム６１、６２と、関節部６３とを有する構成としている。アーム６２が重力の影響により下方に撓むものとする。図４に示すように、アーム６２に重力による撓みが発生する場合、機構データ校正部１３４により上述のように算出される機構データはこの撓みの誤差を反映する。この機構データ（機構誤差パラメータ）を用いることで仮想ロボットのアーム６２に実ロボットに生じる重力による撓みと同じ撓みを生じさせることができる（図中矢印Ａ１）。他方、実ロボット用の機構データとしては、アームが撓んでも図４に図示のロボットの位置姿勢に到達できるように、仮想ロボットに生じさせる誤差とは逆方向に補正が掛けられるようなデータとしても良い（図中矢印Ｂ１）。
【0042】
機構データの機構誤差パラメータの一つ要素としての軸間のねじれについて図５を参照して説明する。図５に示すように、アーム６１に軸間のねじれによる誤差が生じているとする。この場合、機構データ校正部１３４により上述のように算出される機構データはこの軸間ねじれを反映する。この機構データ（機構誤差パラメータ）を用いることで仮想ロボットのアーム６１に実ロボットに生じる軸間ねじれと同じ軸間ねじれ生じさせることができる（図中矢印Ａ２）。他方、実ロボット用の機構データとしては、実ロボットでは、軸間ねじれが生じていても図４に実線で図示の位置姿勢に到達できるように、仮想ロボットに生じさせる誤差とは逆方向に補正が掛けられるようなデータとしても良い（図中矢印Ｂ２）。
【0043】
機構データの機構誤差パラメータの一つとしての角度伝達誤差について図６を参照して説明する。機構データ校正部１３４により上述のように算出される機構データは角度伝達誤差を反映する。機構データが表す角度伝達誤差が、図６の実線のような特性であるとする。この場合、仮想ロボットに実ロボットで生じている角度伝達誤差を生じさせるため、仮想ロボットには、図６の実線のような角度伝達誤差Ａ３が付与される。他方、実ロボット用の機構データとしては、実線のような角度伝達誤差による位置の誤差が補正されるように、実線の角度伝達誤差とは逆特性となる破線の特性のような角度伝達誤差Ｂ３を付与するようにデータを生成しても良い。
【0044】
機構データ修正部１３６は、実ロボットの機構データの各要素について修正・或いは修正しないように設定する機能を提供する。各機構誤差パラメータについて適用する割合を指定して修正を行うようにしてもよい。
【0045】
なお、実ロボットに対して機構データの修正（キャリブレーション済み機構データの適用）を行わない場合、機構データを適用した仮想ロボットを用いて作成されたオフラインプログラムを用いるようにしても良い。実ロボットに対して機構データの修正（キャリブレーション済み機構データの適用）を行う場合、適用前に教示済みのプログラムやシステムに保存されている位置データを変換することで、適用前に教示した位置データを再度達成できるようにすることも可能である（後述の第２実施形態、第４実施形態等を参照）。
【0046】
上述のように機構データ校正部１３４により機構データを算出し、機構データ出力部１３５により機構データを出力できるようにすることで、オフライン教示装置５０においてこれを用い、仮想ロボットに実ロボットの誤差を反映させることができるようになる。その結果、誤差を含んだ仮想ロボットを用いてプログラムの作成・変換を行うことが可能になる。
【0047】
さらに、機構データ修正部１３６を有することで、オフラインでのプログラムの作成・変換方法に応じて実ロボットに機構データを適用する割合を選択することができる。その結果、機構データ適用前に教示した位置データの数などを勘案し、実ロボットに機構データを適用する／しない或いは適用前に教示したデータの修正が不要な程度だけ適用するなど、キャリブレーションした機構データを最適な形態でロボットに適用することも可能になる。
【0048】
オフライン教示装置５０は、キャリブレーション装置１３０により出力される機構データ（キャリブレーションされた機構データ）を用いることで、仮想ロボットを機構データを反映した適切な位置に到達させることができる。これにより、オフライン教示装置５０は、正確な教示（オフラインプログラミング）を行うことを可能とする。
【0049】
特に、実施形態において、機構データ（機構誤差パラメータ）には、(a)ロボットのリンク長や組付け誤差など、計測によるデータ取得では精確にＣＡＤモデルには反映することができない要素や、(b)重力による撓みや角度伝達誤差など、ＣＡＤモデルには反映できない要素を含み得る。したがって、オフライン教示装置５０は、上記(a),(b)のような機構誤差パラメータを含む機構データを反映した精確な教示を行うことができる。
【0050】
図７に、オフライン教示装置５０の機能ブロック図を示す。オフライン教示装置５０は、プロセッサ１５０、メモリ（記憶部１５６）、表示部１５４、操作部１５５、更に入出力インタフェース（不図示）等、一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。図７に示すように、オフライン教示装置５０は、機構データ読み込み部１５１と、モデル修正部１５２と、仮想ロボット制御部１５３とを含む。なお、オフライン教示装置５０は、ロボットの教示に係わるＵＩ（ユーザインタフェース画面）を表示し、ＵＩ画面に対する操作を受け付けるための構成として表示部１５４及び操作部１５５を有している。操作部１５５は、キーボード、マウス、或いは、タッチパネルである。タッチパネルの場合、表示部１５４と操作部１５５は一体的に構成される。表示部１５４は、例えばフラットパネルディスプレイを有する。
【0051】
機構データ読み込み部１５１は、機構データファイル９０を読み込み記憶する機能を提供する。例えば、機構データ読み込み部１５１は、図８に示すようなＵＩ画面を表示部１５４に表示して機構データを仮想ロボットに適用する操作（すなわち、機構データを読み込む操作）を受け付ける。図８に示すＵＩ画面は、仮想ロボットモデル１Ｍと、機構データファイル９０を表す画像とを含んでいる。このＵＩ画面を介して、ユーザが機構データファイル９０を仮想ロボットモデル１Ｍにドラッグアンドドロップすることで、仮想ロボットモデル１Ｍに機構データファイル９０中の機構データが適用される。機構データ読み込み部１５１は、読み込んだ機構データを、例えば記憶部１５６に記憶すると共に、機構データをモデル修正部１５２と仮想ロボット制御部１５３に送る。
【0052】
モデル修正部１５２は、機構データのうち、ＤＨパラメータ等の情報から、仮想ロボットのＣＡＤモデルを修正する。ＤＨパラメータを用いることで、モデル修正部１５２は、リンク長や組み付け誤差等を精確に仮想ロボットのＣＡＤモデルに反映することができる。
【0053】
モデル修正部１５２は、更に、ワークや周辺装置のＣＡＤモデルを修正する機能を備えていても良い。この場合、モデル修正部１５２は、寸法可変の変数で定義されたワークや周辺装置の三次元モデルを、三次元測定器２０を用いて計測した寸法に基づき修正することができる。
【0054】
仮想ロボット制御部１５３は、機構データに基づいて、ロボットの位置を補正するための補正量を算出することができる。仮想ロボット制御部１５３は、仮想ロボットを制御する際に、算出された補正量とは逆方向に補正が加わるように動作指令を生成する。これにより、実ロボットで発生する誤差を仮想ロボットに反映するように仮想ロボットを動作させることができる。補正量の具体的な計算手法について以下に説明する。
【0055】
オフライン教示装置５０は、以下の２つの機構データを保持しているものとする。
（Ｄ１）更新前の機構データ（キャリブレーションによる更新前の機構データ）
（Ｄ２）更新後の機構データ（キャリブレーションによる更新後の機構データ）
（手順Ｋ１）適用前の機構データ（Ｄ１）における動作指令における位置データを各軸位置（ａ）とする。各軸位置（ａ）を適用前の機構データ（Ｄ１）を用いて順変換（順運動学による変換）しロボット手先の直交位置ｐを得る。
（手順Ｋ２）続いて、直交位置ｐを適用後の機構データ（Ｄ２）を用いて逆変換（逆運動学による変換）し、各軸位置（ｂ）を得る。
（手順Ｋ３）（ｂ）－（ａ）が補正量を表す。
（Ｄ１）更新前の機構データ（キャリブレーションによる更新前の機構データ）
（Ｄ２）更新後の機構データ（キャリブレーションによる更新後の機構データ）
（手順Ｋ１）適用前の機構データ（Ｄ１）における動作指令における位置データを各軸位置（ａ）とする。各軸位置（ａ）を適用前の機構データ（Ｄ１）を用いて順変換（順運動学による変換）しロボット手先の直交位置ｐを得る。
（手順Ｋ２）続いて、直交位置ｐを適用後の機構データ（Ｄ２）を用いて逆変換（逆運動学による変換）し、各軸位置（ｂ）を得る。
（手順Ｋ３）（ｂ）－（ａ）が補正量を表す。
【0056】
実ロボットに「適用後の機構データ（Ｄ２）」を適用しない場合において、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））を「適用後の機構データ（Ｄ２）」が適用された位置データに変換するには、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））に補正量を加算する。
実ロボットに「適用後の機構データ（Ｄ２）」を適用する場合において、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））を、「適用後の機構データ（Ｄ２）」が適用されていない位置データに変換するには、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））から補正量を減算する。
なお、上述の手順による補正量の計算は、ロボットを入れ替える場合にも適用することができる。
実ロボットに「適用後の機構データ（Ｄ２）」を適用する場合において、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））を、「適用後の機構データ（Ｄ２）」が適用されていない位置データに変換するには、動作指令の位置データ（各軸位置（ａ））から補正量を減算する。
なお、上述の手順による補正量の計算は、ロボットを入れ替える場合にも適用することができる。
【0057】
仮想ロボット制御部１５３は、上述のように求められる補正量とは逆方向の補正がかけられるように動作指令を生成し、現実のロボットで発生している誤差が仮想ロボットにも発生するように制御することができる。
【0058】
これにより、仮想ロボット制御部１５３は、例えばロボットの姿勢により変化する重力によるたわみや、角度伝達誤差を補正量の計算に加味し、仮想ロボットに導入することができる。これにより、干渉検出やプログラムの作成・変換の精度を、ロボットの姿勢によらず向上させることが可能となる。
【0059】
オフライン教示システムの一つのセルは、例えばロボットの数が３０台を超えることがあり、１台ずつファイルを選択して仮想ロボットに機構データを適用する操作を行うには時間を要する場合がある。また、重力による撓みに関連する機構データは、同一のロモットモデルであれば使いまわすことが可能である。この点、上述したように、機構データ読み込み部は、ドラッグアンドドロップにより機構データをロボットモデルに適用できる構成を採用した。これにより、同一の機構データを複数の仮想ロボットに容易に適用可能となり、多数のロボットに機構データを適用する場合においても時間を短縮することが可能となる。
【0060】
第２実施形態
以下、第２実施形態に係るプログラム変換装置２５０について説明する。プログラム変換装置２５０は、更新された機構データを反映した適正な位置姿勢にロボットを到達させるように動作プログラムの位置データを変換する機能を提供する。他方、更新された機構データをロボットに適用すると、適用前に動作プログラム内に教示した位置データを使用できなくなる可能性がある。本実施形態のプログラム変換装置２５０は、更新された機構データがロボットに適用された場合において、適用しない場合と同じ位置に到達するようにする動作プログラムの位置データを変換する機能をも提供するように構成される。
以下、第２実施形態に係るプログラム変換装置２５０について説明する。プログラム変換装置２５０は、更新された機構データを反映した適正な位置姿勢にロボットを到達させるように動作プログラムの位置データを変換する機能を提供する。他方、更新された機構データをロボットに適用すると、適用前に動作プログラム内に教示した位置データを使用できなくなる可能性がある。本実施形態のプログラム変換装置２５０は、更新された機構データがロボットに適用された場合において、適用しない場合と同じ位置に到達するようにする動作プログラムの位置データを変換する機能をも提供するように構成される。
【0061】
図９に示すように、本実施形態では、プログラム変換装置２５０は、オフライン教示装置５０のプロセッサによる機能として実現されるものとする。なお、プログラム変換装置２５０をロボット制御装置３０内のプロセッサにより実現される機能として構成する例も有り得る。
【0062】
図９にプログラム変換装置の機能ブロック図を示す。プログラム変換装置２５０は、プログラム抽出部２５１と、プログラム選択部２５２と、機構データ読み込み部２５３と、紐づけ画面制御部２６０とを含む。
【0063】
機構データ読み込み部２５３は、キャリブレーション装置１３０により出力される機構データファイル９０（すなわち、実ロボットで校正された機構データ）を読み込んで記憶部２５４に記憶する。
【0064】
プログラム抽出部２５１は、プログラム一覧から、校正されたロボットの位置データを含むプログラムを抽出し表示画面に列挙する。プログラム選択部２５２は、ユーザ操作に基づき、列挙されたプログラムから、少なくとも一つのプログラムを選択する機能を提供する。プログラム選択部２５２を介したプログラムの選択に応じて、紐づけ画面制御部２６０が呼び出される。
【0065】
図９に示すように、紐づけ画面制御部２６０は。紐づけプログラム選択部２６１と、プログラム表示部２６２と、紐づけ部２６３と、紐づけ設定部２６４と、変換部２６５と、変換選択部２６６と、変換選択設定部２６７と、位置修正部２６８とを含む。
【0066】
紐づけプログラム選択部２６１は、選択されたプログラムを表示画面に列挙し、位置データの変換に必要なデータが不足しているプログラムを認識可能に表示する。例えば、紐づけプログラム選択部２６１は、位置データの変換に必要なデータが不足しているプログラムについて表示色を変えること等を行っても良い。
【0067】
プログラム表示部２６２は、紐づけプログラム選択部２６１で選択されたプログラムの内容に関する情報と、紐づけ部２６３及び紐づけ設定部２６４により提供される各種情報を表示する。
【0068】
紐づけ部２６３は、動作プログラムに基づき、位置データの変換に必要なデータを推定して表示し、表示結果をユーザが修正することができるようにする機能を提供する。紐づけ設定部２６４は、位置データに含まれる情報と、変換に必要な推定方法とを事前に設定する機能を提供する。
【0069】
変換選択部２６６は、位置データ毎に変換する／しないを設定する機能を提供する。変換選択設定部２６７は、直線、各軸、円弧などの動作形式や、位置データの位置形式（直交、各軸）に応じて変換する／しないを設定する機能を提供する。変換選択部２６６は、位置データ毎に変換する／しないを設定するためのユーザ入力を受け付けるように構成されていても良い。変換選択部２６６は、変換選択設定部２６７による設定に従って位置データ毎に変換する／しないを決定することができる。変換選択設定部２６７は、ユーザ入力によって設定情報を生成できるように構成されていても良い。
【0070】
変換部２６５は、更新された機構データに基づいて補正量を計算し、位置データに加算或いは減算する。すなわち、変換部２６５は、動作プログラム内の位置データを、
（Ｆ１）実ロボットに機構データを適用しない場合に、適用した場合と同じ位置となる位置データ、或いは、
（Ｆ２）実ロボットに機構データを適用した場合に、適用しない場合と同じ位置となる位置データ、に変換する機能を提供することができる。ここで、位置データを補正する量の割合を指定可能としても良い。変換部２６５は、位置データを変換できない場合に、ユーザに報知するようにしても良い。変換部２６５は、位置データが相対位置として設定されている場合には、絶対位置に戻してから変換を実行し、相対位置に戻すように動作しても良い。
（Ｆ１）実ロボットに機構データを適用しない場合に、適用した場合と同じ位置となる位置データ、或いは、
（Ｆ２）実ロボットに機構データを適用した場合に、適用しない場合と同じ位置となる位置データ、に変換する機能を提供することができる。ここで、位置データを補正する量の割合を指定可能としても良い。変換部２６５は、位置データを変換できない場合に、ユーザに報知するようにしても良い。変換部２６５は、位置データが相対位置として設定されている場合には、絶対位置に戻してから変換を実行し、相対位置に戻すように動作しても良い。
【0071】
変換部２６５は、位置データに対して適用する補正量を以下の様に算出して位置データの変換を行う。
プログラム変換装置２５０は、以下の機構データを保持している。
（Ｄ１）更新前の機構データ（キャリブレーションによる更新前の機構データ）
（Ｄ２）更新後の機構データ（キャリブレーションによる更新後の機構データ）
プログラム変換装置２５０は、上述の第１実施形態で説明した（手順Ｋ１）から（手順Ｋ３）により補正量を計算する。
実ロボットに機構データ（Ｄ２）を適用しないで、機構データ（Ｄ２）が適用された位置データに変換するには、各軸位置（ａ）に補正量を加算すればよい。
実ロボットに機構データ（Ｄ２）を適用して、機構データ（Ｄ２）が適用されていない位置に変換するには、各軸位置（ａ）から上記補正量を減算する。
直交形式で教示されている場合は、機構データ（Ｄ１）で逆変換して各軸位置(a)を得る。
直交形式の場合は、補正量を加算・減算した各軸位置を、機構データ（Ｄ１）で順変換して直交位置を得る。
プログラム変換装置２５０は、以下の機構データを保持している。
（Ｄ１）更新前の機構データ（キャリブレーションによる更新前の機構データ）
（Ｄ２）更新後の機構データ（キャリブレーションによる更新後の機構データ）
プログラム変換装置２５０は、上述の第１実施形態で説明した（手順Ｋ１）から（手順Ｋ３）により補正量を計算する。
実ロボットに機構データ（Ｄ２）を適用しないで、機構データ（Ｄ２）が適用された位置データに変換するには、各軸位置（ａ）に補正量を加算すればよい。
実ロボットに機構データ（Ｄ２）を適用して、機構データ（Ｄ２）が適用されていない位置に変換するには、各軸位置（ａ）から上記補正量を減算する。
直交形式で教示されている場合は、機構データ（Ｄ１）で逆変換して各軸位置(a)を得る。
直交形式の場合は、補正量を加算・減算した各軸位置を、機構データ（Ｄ１）で順変換して直交位置を得る。
【0072】
上述のような補正量の適用は、ロボットを入れ替えて機構データを更新する場合にも対応することができる。
【0073】
変換部２６５による上述の変換機能を図１２の模式図で説明することができる。符号３０１がオフラインプログラミングで到達させたいロボットの位置姿勢であるとする（上述の各軸位置（ａ）に相当する）。実ロボットは、重力による撓み等の影響で、符号３０１で示す位置姿勢よりも下方に撓んだ位置姿勢をとる（符号３０３で指すロボットに付した矢印Ａ４）。符号３０２に示すロボットの位置姿勢は、上述の変換処理で求められた補正量を符号３０１で示すロボットの位置姿勢（各軸位置（ａ））に加えることで得られたものである。補正後のロボットの位置データは、符号３０２で示すようなものとなるが、実ロボットでは重力による撓みの影響により、符号３０３で示すようにロボットは目標の位置（符号３０１で示すロボットの位置）に到達することとなる。
【0074】
位置修正部２６８は、上記変換により得られた位置を、オフライン教示装置５０上で修正する機能を提供することができる。
【0075】
図１０及び図１１を参照し、紐づけ画面制御部２６０の機能として提供されるＵＩ（ユーザインタフェース）画面について説明する。図１０は、変換するプログラムを選択するためのＵＩ画面の構成例を示す図である。図１０に示すＵＩ画面２８０は、プログラム抽出部２５１及びプログラム選択部２５２による機能として提供される。ＵＩ画面２８０は、プログラム抽出部２５１により抽出されたプログラムの一覧を表示するプログラム一覧表示領域２８１を含む。ユーザは、プログラム一覧表示領域２８１から、変換の対象とするプログラムを選択することができる。ユーザは、例えばプログラム一覧表示領域２８１でプログラムを選択し、追加ボタン２８３を押下することで、当該選択したプログラムを、変換対象のプログラムの一覧を表示する変換対象プログラム一覧表示領域２８２に追加することができる。
【0076】
図１１は、変換の詳細設定に関するＵＩ画面２９０を示している。ＵＩ画面２９０は、ＵＩ画面２８０内の「推定値を確認」ボタン２８４を押下することに応じて起動されても良い。すなわち、ＵＩ画面２９０は、紐づけ部２６３が位置データの変換に必要なものとして推定したデータを確認する画面としての機能も有している。ＵＩ画面２９０は、紐づけ画面制御部２６０による機能として提供される。
【0077】
図１１に示すように、ＵＩ画面２９０は、当該ＵＩ画面２９０での処理の対象となるプログラム（紐づけの対象とするプログラム）を選択するためのプログラム一覧表示領域２９１を含む。当該プログラム一覧表示領域２９１には、ＵＩ画面２８０において選択され変換対象プログラム一覧表示領域２８２に含まれているプログラムが表示される。
【0078】
ＵＩ画面２９０は、プログラム一覧表示領域２９１から選択したプログラムの内容を表示するプログラム表示領域２９２を含む。ここでは、プログラム一覧表示領域２９１から、プログラム‘ＡＢＣ’が選択されているものとする。プログラム表示領域２９２には、プログラム‘ＡＢＣ’の内容が表示されている。
【0079】
プログラム表示領域２９２には、プログラム‘ＡＢＣ’の内容が各命令文ごとに示されている。
【0080】
プログラム表示領域２９２の右の列の欄２９３は、紐づけ部２６３による、変換に必要なデータの推定結果としての負荷設定情報を表示する欄である。欄２９３で提供される機能は、紐づけ部２６３の機能に相当する。本例では、負荷情報としての負荷設定番号が設定されている。
【0081】
紐づけ部２６３は、プログラムの内容に基づき、位置データに対応する負荷情報を推定することができる。例えば、プログラムに含まれる負荷設定命令（ＰＡＹＬＯＡＤ）から位置データに適用される負荷情報（負荷設定番号）を推定することができる。この場合、負荷設定命令（ＰＡＹＬＯＡＤ）の配置位置に基づき、位置データに適用される負荷設定を把握することができる。例えば、位置データを含む命令文より前にあり、当該命令文に最も近い位置にある負荷設定命令を当該位置データについての負荷設定情報として推定しても良い。
【0082】
ユーザは、紐づけ部２６３により推定され欄２９３に設定されている負荷情報を確認し、必要に応じ修正を行うことができる。
【0083】
このように紐づけ部２６３により負荷設定を推定するようにして、且つ、ユーザが修正できる構成とすることで、負荷設定に関するユーザの手間を省略することができる。また、位置データに対して複数の負荷設定が存在する状況（例えば、動作プログラム内において一つの位置レジスタに対して複数の負荷設定が含まれるような状況）においても位置データに対し適切に負荷情報を設定することができる。
【0084】
紐づけ部２６３は、紐づけ設定部２６４による設定情報にしたがって負荷設定を行うように構成されていても良い。例えば、紐づけ設定部２６４は、位置データに含まれるツール座標系番号と負荷設定番号との対応を表す情報を保有しておく。紐づけ部２６３は、この設定情報に従って、各位置データの負荷設定番号を推定して設定することができる。
【0085】
プログラム表示領域２９２の更に右側の欄２９４では、位置データを含む命令文毎に位置データを変換するか否かを指定することができる。欄２９４で提供される機能は、変換選択部２６６の機能に相当する。ここでは、プログラムに含まれる位置データ毎に変換を行うか否かを設定することができる。従って、ユーザは、位置データの性質に応じて変換を行うか否かを適宜決定することができる。例えば、ホーム位置など、ロボットを変換前の位置に戻したいような場合、ユーザは当該位置については変換を行わない設定をすることができる。
【0086】
変換選択部２６６は、変換選択設定部２６７の設定情報に従って変換を行うか否かの自動設定を行うように構成されていても良い。例えば、変換選択設定部２６７に、「ロボットの特定の動作形式や位置データに対して変換する／変換しない」を定義する設定情報をもたせる。これにより、ロボットの特定の動作形式や位置データに対して一括して変換の設定（変換を行う／変換を行わない）が可能になる。具体的には、各軸動作の場合には精度が要求されないため変換を行わない、といった動作を実現することができる。
【0087】
位置修正部２６８により、変換された位置を確認し、位置を設定し、プログラムの位置データに反映することができる。例えば、基準位置には各軸範囲が指定されていて、範囲外だとアラームが発生する場合に、アラームが発生しない位置に修正することができる。位置修正部２６８は、変換後の位置データを修正するためのＵＩ画面を提供し、位置データを修正する操作を受け付けるように構成さえていても良い。
【0088】
第３実施形態
以下、第３実施形態に係るプログラム変換装置３５０について説明する。ロボットに機構データを適用した場合、ロボットの到達位置のみでなく軌跡も変化する。プログラム変換装置３５０は、第２実施形態に係る変換部２６５のように機構データに基づいて動作プログラム内の位置データを変換する機能を有すると共に、位置データを変換した結果として、プログラム変換の前後で軌跡に一定以上の偏差が生じた場合に当該偏差が小さくなるように位置データを修正する機能を提供する。
以下、第３実施形態に係るプログラム変換装置３５０について説明する。ロボットに機構データを適用した場合、ロボットの到達位置のみでなく軌跡も変化する。プログラム変換装置３５０は、第２実施形態に係る変換部２６５のように機構データに基づいて動作プログラム内の位置データを変換する機能を有すると共に、位置データを変換した結果として、プログラム変換の前後で軌跡に一定以上の偏差が生じた場合に当該偏差が小さくなるように位置データを修正する機能を提供する。
【0089】
本実施形態では、プログラム変換装置３５０は、オフライン教示装置５０のプロセッサによる機能として実現されているものとする。なお、プログラム変換装置３５０をロボット制御装置３０内のプロセッサにより実現される機能として構成する例も有り得る。
【0090】
図１３に示すように、プログラム変換装置３５０は、プログラム選択部３５１と、軌跡記憶部３５２と、機構データ読み込み部３５３と、変換部３５４と、軌跡比較部３５５と、教示位置修正部３５６とを備える。
【0091】
プログラム選択部３５１は、変換の対象となるプログラムを選択する機能を提供する。
【0092】
機構データ読み込み部３５３は、キャリブレーション装置１３０により生成され出力される機構データファイル９０を読み込み記憶部３６０に記憶する。
【0093】
変換部３５４は、プログラム選択部３５１を介して選択されたプログラムにおける位置データを、機構データに基づいて得られる補正値により修正することでプログラムの変換を行う機能を提供する。なお、変換部３５４は、第２実施形態における変換部２６５による変換機能と同じ変換機能を有するものとする。
【0094】
軌跡記憶部３５２は、
・プログラム選択部３５１によって選択された動作プログラムに基づくロボットの動作軌跡（すなわち、機構データによる機構誤差を適用する前の動作軌跡）（以下、動作軌跡Ｔ１と記す）と、
・変換後の動作プログラムに基づくロボットの動作軌跡（機構データによる機構誤差を適用した後の動作軌跡）（以下、動作軌跡Ｔ２と記す）と、を記憶する。
・プログラム選択部３５１によって選択された動作プログラムに基づくロボットの動作軌跡（すなわち、機構データによる機構誤差を適用する前の動作軌跡）（以下、動作軌跡Ｔ１と記す）と、
・変換後の動作プログラムに基づくロボットの動作軌跡（機構データによる機構誤差を適用した後の動作軌跡）（以下、動作軌跡Ｔ２と記す）と、を記憶する。
【0095】
軌跡比較部３５５は、変換の前後でのロボットの動作軌跡を比較し、偏差が一定以上発生しているか否かを判断する。具体的には、軌跡比較部３５５は、変換部３５４が上述の変換機能（Ｆ１）による変換を行う場合には、変換後の位置データによる動作軌跡と上記動作軌跡Ｔ１とを比較する。他方、軌跡比較部３５５は、変換部３５４が上述の変換機能（Ｆ２）による変換を行う場合には、変換後の位置データによる動作軌跡と上記動作軌跡Ｔ２とを比較する。変換の前後でロボットの動作軌跡に一定以上の偏差が生じている場合、教示位置修正部３５６は、変換後の動作プログラムにおける少なくとも一つの位置データを、偏差が小さくなるように修正する。
【0096】
実ロボットに機構データ（機構誤差）を適用した場合、位置データだけでなく、動作軌跡も変化する。すなわち、実ロボットに機構データを適用し、機構データ適用前の目標位置へ動作するようにプログラムを変換しても、動作軌跡が変化してしまう。それにより、変換前には生じなかった干渉（ロボットと周辺機器等との干渉）が生じる可能性が有る。この点、本実施形態によれば、変換の前後における軌跡変化を小さくすることができる。これにより、動作プログラムを軌跡の変化が少なくなるように運用することができる。
【0097】
なお、軌跡データを時系列データとしてみることで、ロボットの動作速度や動作時間に変化が生じないように軌跡を変更すること（位置データを修正すること）も可能である。本実施形態で記載した構成の機能は、第２実施形態で記載したプログラム変換装置２５０の機能として提供されても良い。
【0098】
第４実施形態
以下、第４実施形態に係る位置データ変換装置４５０について説明する。生産稼働中のロボットシステムに対して更新された機構データを適用する場合を考慮する。この場合、ロボットの動作プログラム内位置データのみでなく、事前に教示設定した座標系や原点復帰位置など、システム内で共有されるグローバルな位置データに関しても適切な変換を行うことが望まれる。第４実施形態に係る位置データ変換装置４５０は、オフライン教示装置５０又は実ロボット（ロボット制御装置３０）に教示設定されている位置データを取得し、機構データに基づいて位置データを変換し、オフライン教示装置５０又は実ロボット（ロボット制御装置３０）の位置データを変更する。
以下、第４実施形態に係る位置データ変換装置４５０について説明する。生産稼働中のロボットシステムに対して更新された機構データを適用する場合を考慮する。この場合、ロボットの動作プログラム内位置データのみでなく、事前に教示設定した座標系や原点復帰位置など、システム内で共有されるグローバルな位置データに関しても適切な変換を行うことが望まれる。第４実施形態に係る位置データ変換装置４５０は、オフライン教示装置５０又は実ロボット（ロボット制御装置３０）に教示設定されている位置データを取得し、機構データに基づいて位置データを変換し、オフライン教示装置５０又は実ロボット（ロボット制御装置３０）の位置データを変更する。
【0099】
本実施形態では、位置データ変換装置４５０は、オフライン教示装置５０のプロセッサによる機能として実現されているものとする。
【0100】
図１４は、第４実施形態に係るオフライン教示装置５０の機能ブロック図である。オフライン教示装置５０は、位置データ変換装置４５０を備える。オフライン教示装置５０は、動作プログラム内に設定される位置データを位置データ保存部４６１内に保有している。また、ロボット制御装置３０は、実ロボットに関し教示設定される位置データを位置データ保存部４３１内に保有している。オフライン教示装置５０は、実ロボットに設定されている位置データをロボット制御装置３０から取得し位置データ保存部４６１内に保存する。
【0101】
機構データ読み込み部４５５は、キャリブレーション装置１３０が出力する機構データファイル９０を読み込み、記憶部４６０に記憶する。
【0102】
変換データ抽出部４５１は、変換可能な位置データを抽出し、変換データ選択部４５２に提供する。変換データ選択部４５２は、抽出された位置データを選択可能に表示する。変換データ選択部４５２、変換すべき位置データを選択するためのＵＩ画面を表示し、ユーザ操作に基づき位置データを選択するように構成されていても良い。
【0103】
紐づけ部４５４，紐づけ設定部４５３は、それぞれ、第２実施形態における紐付け部２６３，紐づけ設定部２６４と同じ機能を有する。紐付け部４５４，紐づけ設定部４５３を備えることで、変換に必要なデータが位置データに含まれない場合の変換を効率的に行うことができる。
【0104】
変換部４５６は、選択された位置データに関し、実ロボットに前記機構データを適用した場合に、該実ロボットが前記機構データが適用されない場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換することができる。
【0105】
生産稼働中のロボットには、プログラム内の位置データのみでなく、事前に教示設定した座標系や原点復帰位置など、ロボットシステム全体で共有可能な位置データが存在する。本実施形態に係るオフライン教示システムを生産稼働中のロボットに適用し、生産稼働中の実ロボットに機構データを適用した場合に、システム全体の位置データを適用前の位置に変換できる。本実施形態で記載した構成（変換部４５６等）の機能は、第２実施形態で記載したプログラム変換装置２５０の機能として提供されても良い。
【0106】
第５実施形態
第５実施形態に係るプログラム変換装置５５０について説明する。コンベヤ等により移動するワークに追従するトラッキング動作では、ワークに張り付いて動く座標系に対する位置教示を行う。第５実施形態に係るプログラム変換装置５５０は、機構データに基づき、トラッキングに用いられる動的座標系の位置データを変換する機能を提供する。
第５実施形態に係るプログラム変換装置５５０について説明する。コンベヤ等により移動するワークに追従するトラッキング動作では、ワークに張り付いて動く座標系に対する位置教示を行う。第５実施形態に係るプログラム変換装置５５０は、機構データに基づき、トラッキングに用いられる動的座標系の位置データを変換する機能を提供する。
【0107】
本実施形態では、プログラム変換装置５５０は、オフライン教示装置５０のプロセッサによる機能として実現されているものとする。なお、プログラム変換装置５５０をロボット制御装置３０内のプロセッサにより実現される機能として構成する例も有り得る。
【0108】
図１５は、第５実施形態に係るプログラム変換装置５５０の機能ブロック図である。図１５に示すように、プログラム変換装置５５０は、プログラム選択部５５１と、機構データ読み込み部５５２と、変換部５５３と、動的座標系設定部５５４とを備える。
【0109】
プログラム選択部５５１は、変換の対象となるプログラムを選択する機能を提供する。
【0110】
機構データ読み込み部５５１は、キャリブレーション装置１３０により生成され出力される機構データを読み込み記憶部５６０に記憶する。
【0111】
動的座標系設定部５５４は、動的に動く座標系の動きを設定する機能を提供する。動的座標系設定部５５４は、例えば、ユーザ入力に基づき、動的座標系の動きを設定する。動的座標系設定部５５４は、動的座標系の動きに関する情報を外部装置（例えば、ロボット制御装置）から取得しても良い。
【0112】
変換部５５３は、プログラム選択部５５１を介して選択された動作プログラムにおける位置データを、機構データに基づいて得られる補正値により修正することでプログラムの変換を行う機能を提供する。なお、変換部５５３は、第２実施形態における変換部２６５と同じ変換機能を有する。変換部５５３は、選択された動作プログラム内の位置データが、動的座標系に対する相対位置データの場合に、相対位置を絶対位置に変換し、絶対位置に変換された位置データを第２実施形態の変換部２６５と同様に処理により機構データに基づいて変換し、再度相対位置に戻す処理を行う。
【0113】
トラッキング動作では、外部からの信号に応じて動的座標が出現し、コンベヤやポジショナの動きに追従して動的座標系が動くように動作する。動的座標系の動きは、動作プログラムに関する設定情報として、例えば、「Ａ地点から開始してＢｍｍ／ｓｅｃの速度でコンベヤ上を動く」など、開始位置、方向、速度、形状等を指定した情報を確認することができる。これにより、位置データに関連付けられた動的座標系が既知となるため、上述したように相対位置を絶対位置に変換した上で補正量を加算した後に、相対位置に戻すことで、トラッキングのためのプログラムも変換可能となる。本実施形態で記載した構成の機能は、第２実施形態で記載したプログラム変換装置２５０の機能として提供されても良い。
【0114】
第６実施形態
以下、第６実施形態に係るオフライン教示装置５０について説明する。第６実施形態に係るオフライン教示装置５０は、
（１）ロボットが到達する位置及び順序が、ワークモデルに設定されている教示位置情報及び教示順序情報に一致するようにプログラム内の位置データを変換する機能と、
（２）プログラムの位置データを、機構データを適用する前にロボットが到達していた位置に変換する機能と、を提供する。
以下、第６実施形態に係るオフライン教示装置５０について説明する。第６実施形態に係るオフライン教示装置５０は、
（１）ロボットが到達する位置及び順序が、ワークモデルに設定されている教示位置情報及び教示順序情報に一致するようにプログラム内の位置データを変換する機能と、
（２）プログラムの位置データを、機構データを適用する前にロボットが到達していた位置に変換する機能と、を提供する。
【0115】
図１６に示すように、オフライン教示装置５０は、機構データ読み込み部１５１と、モデル修正部１５２と、仮想ロボット制御部１５３と、位置変換部６５１と、を備える。なお、図１６には、オフライン教示装置５０が有する構成要素である表示部１５４も図示している。本実施形態に係るオフライン教示装置５０は、ワークモデル情報６５２を有する。ワークモデル情報６５２には、ワークモデル、教示位置情報、及び教示順序情報が含まれる。
【0116】
機構データ読み込み部１５１、モデル修正部１５２、及び仮想ロボット制御部１５３は、第１実施形態に関し上述した機能を有する。すなわち、仮想ロボット制御部１５３は、モデル修正部１５２により修正されたＣＡＤモデル及び機構データに基づいて、位置データを修正するための補正値を求める機能を提供する。
【0117】
表示部１５４には、ロボットモデル、ワークモデル、その他の各種モデルの教示中の動作（シミュレーション動作）を表す画像が表示される。
【0118】
図１７Ａは、上記機能（１）（ロボットが到達する位置及び順序が、ワークモデルに設定されている教示位置情報及び教示順序情報に一致するようにプログラム内の位置データを変換する機能）を説明する図である。図１７ＡにはワークモデルＷＭ含まれる教示位置情報及び教示順序情報の例が示されている。図１７Ａに示すように、ワークモデルＷＭに４つの教示位置Ｐ［１］，Ｐ［２］，Ｐ［３］，Ｐ［４］が規定されている。これらの教示位置は、Ｐ［１］，Ｐ［２］，Ｐ［３］，Ｐ［４］の順序であることを表している。
【0119】
図１７Ａには、仮想ロボットに機構データを適用した後の、教示位置Ｐ［１］からＰ［４］に対応する仮想ロボットの到達位置Ｍ（１）からＭ（４）も示している。機構データを適用した結果として、仮想ロボットの到達位置Ｍ（１）からＭ（４）は、ワークモデルが指定する教示位置Ｐ［１］からＰ［４］と一致しない状態となっている。位置変換部６５１は、仮想ロボットが到達する教示順序と位置（Ｍ（１）からＭ（４））が、ワークモデルに含まれている教示順序と位置（Ｐ［１］からＰ［４］）と一致するように、動作プログラム内の位置データを変換する。
【0120】
図１７Ｂは、上記機能（２）（プログラムの位置データを、機構データを適用する前にロボットが到達していた位置に変換する機能）を説明する図である。図１７Ａと同様に、ワークモデルＷＭに設定されている教示順序と位置はＰ［１］からＰ［４］であり、機構データ適用後の仮想ロボットの到達位置は、Ｍ（１）からＭ（４）である。位置変換部６５１は、仮想ロボットの到達する教示順序と位置が、仮想ロボットの到達位置Ｍ（１）からＭ（４）を対称中心としてワークモデルの教示位置と点対象の位置Ｋ（１）からＫ（４）となるように、動作プログラムの位置データを変換する。
【0121】
実ロボットに機構データを適用せず、上記機能（１）によりオフラインでプログラムの位置データを変更すると、実ロボットがワークモデルに合った理想的な位置（Ｐ［１］からＰ［４］）に到達するプログラムを構築できる。
【0122】
他方、実機ロボットに機構データを適用し、更に、上記機能（２）によりオフラインでプログラムの位置データを変換すると、ロボットに機構データを適用する前にロボットが到達していた位置（Ｍ（１）からＭ（４））にロボットが到達する動作プログラムを構築することができる。
【0123】
なお、以上では、ワークモデルに指定された教示順序、位置（教示情報）に応じて動作プログラムの位置データを変換する構成例について説明したが、ワークモデルに代えて、教示位置と順序の情報（教示情報）を含むプログラムに関して、上述の手法を適用して、位置データの変換を行っても良い。本実施形態による位置変換部６５１の機能は、第２実施形態で記載したプログラム変換装置２５０の機能として提供されても良い。
【0124】
第７実施形態
以下、第７実施形態に係るオフライン教示装置５０について説明する。第７実施形態に係るオフライン教示装置５０は、仮想ロボットが到達する位置とワークモデルに指定されている教示位置との差が小さくなるようにワークモデルを修正する機能を提供する。
以下、第７実施形態に係るオフライン教示装置５０について説明する。第７実施形態に係るオフライン教示装置５０は、仮想ロボットが到達する位置とワークモデルに指定されている教示位置との差が小さくなるようにワークモデルを修正する機能を提供する。
【0125】
図１８に示すように、オフライン教示装置５０は、機構データ読み込み部１５１と、モデル修正部１５２と、仮想ロボット制御部１５３と、表示部１５４と、レイアウト修正部７５１、ワークモデル情報７５２とを備える。
【0126】
機構データ読み込み部１５１、モデル修正部１５２、及び仮想ロボット制御部１５３は、第１実施形態に関し上述した機能を有する。ワークモデル情報７５２には、ワークモデル、教示位置情報、及び教示順序情報が含まれる。
【0127】
表示部１５４には、ロボットモデル、ワークモデル、その他の各種モデルの教示中の動作（シミュレーション動作）を表す画像が表示される。
【0128】
レイアウト修正部７５１は、仮想ロボットが到達する位置とワークモデルに指定されている教示位置との差が小さくなるようにワークモデルの位置姿勢を修正する。
【0129】
図１９は、本実施形態に係るオフライン教示装置５０の動作例を説明する図である。ワークモデルＷＭには、教示位置及び順序Ｐ［１］からＰ［４］が含まれている。仮想ロボットに機構データを適用することで仮想ロボットが到達する位置をＭ（１）からＭ（４）とする。レイアウト修正部７５２は、仮想ロボットが到達する位置Ｍ（１）からＭ（４）と、ワークモデルＷＭに含まれる教示位置Ｐ［１］からＰ［４］との差が小さくなるように、ワークモデルＷＭ位置、姿勢を修正する。図１９には、レイアウト修正部７５２によりワークモデルＷＭの位置が修正され、修正後のワークモデル（符号ＷＭ２で示す）が仮想ロボットの到達位置Ｍ（１）からＭ（４）と概ね一致する状態となった状況が示されている。
【0130】
本実施形態によれば、現物（ワーク等）に合わせて教示された動作プログラムを用いて、ワーク等の位置・姿勢を修正することができるようになる。ワークのずれ量をモニタしたり、ワークの位置は固定されているとして、ロボットのズレ（経年劣化ぐあい）をモニタすることもできる。
【0131】
第８実施形態
以下、第８実施形態に係るオフラインのオフライン教示装置５０について説明する。オフライン教示装置５０は、機構データを適用した後の仮想ロボットと周辺装置等との干渉が発生した場合に、仮想ロボットの位置を変化させて干渉を防ぐ機能を提供する。
以下、第８実施形態に係るオフラインのオフライン教示装置５０について説明する。オフライン教示装置５０は、機構データを適用した後の仮想ロボットと周辺装置等との干渉が発生した場合に、仮想ロボットの位置を変化させて干渉を防ぐ機能を提供する。
【0132】
図２０に示すように、オフライン教示装置５０は、機構データ読み込み部１５１と、モデル修正部１５２と、仮想ロボット制御部１５３と、表示部１５４と、干渉検出部８５１と、干渉回避動作生成部８５２と、ワークモデル情報８５３と備える。機構データ読み込み部１５１、モデル修正部１５２、及び仮想ロボット制御部１５３は、第１実施形態に関し上述した機能を有する。ワークモデル情報８５３には、ワークモデル、教示位置情報、及び教示順序情報が含まれる。
【0133】
干渉検出部８５１は、機構データを適用後の仮想ロボットが、周辺装置等と干渉していないかを検出する。
【0134】
干渉回避動作生成部８５２は、動作プログラム或いはワークモデル情報８５３に含まれる教示位置情報と教示順序とを基に、動作プログラムに基づいて仮想ロボットモデルを動作させた場合に干渉検出部８５１による干渉が検出されないように、動作プログラムに基づく軌跡を生成する。
【0135】
本実施形態によれば、実ロボットの誤差を含む仮想ロボットを用いるので高精度な干渉検出が可能になる。特に、ロボットが動作中に姿勢変化する際の誤差も仮想ロボットに反映でき、より高精度に干渉の検出が可能である。
【0136】
本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。
【0137】
上述の第２実施形態、第３実施形態、及び第５実施形態として記載したプログラム変換装置、及び、第４実施形態として記載した位置データ変換装置の各々の機能は、第１実施形態において記載したオフライン教示装置５０の機能に追加する形で、或いは、仮想ロボット制御部１５３内の機能として実装されても良い。
【0138】
上述した実施形態において各種手順（指令位置及び測定位置の収集処理など）を実行するプログラムは、コンピュータに読み取り可能な各種記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の光ディスク）に記録することができる。
【符号の説明】
【0139】
１ ロボット
２０ 三次元測定器
３０ ロボット制御装置
４０ 教示操作盤
４１ 表示部
４２ 入力部
５０ オフライン教示装置
９０ 機構データファイル
１００ キャリブレーションシステム
１３０ キャリブレーション装置
１３１ 指令生成部
１３２ 指令位置取得部
１３３ 測定位置取得部
１３４ 機構データ校正部
１３５ 機構データ出力部
１３６ 機構データ修正部
１４０ 記憶部
１５０ プロセッサ
１５１ 機構データ読み込み部
１５２ モデル修正部
１５３ 仮想ロボット制御部
１５４ 表示部
１５５ 操作部
１５６ 記憶部
２５０ プログラム変換装置
２５１ プログラム抽出部
２５２ プログラム選択部
２５３ 機構データ読み込み部
２５４ 記憶部
２６０ 紐づけ画面制御部
２６１ 紐づけプログラム選択部
２６２ プログラム表示部
２６３ 紐づけ部
２６４ 紐づけ設定部
２６５ 変換部
２６６ 変換選択部
２６７ 変換選択設定部
２６８ 位置修正部
３５０ プログラム変換装置
３５１ プログラム選択部
３５２ 軌跡記憶部
３５３ 機構データ読み込み部
３５４ 変換部
３５５ 軌跡比較部
３５６ 教示位置修正部
３６０ 記憶部
４５０ 位置変換装置
４５１ 変換データ抽出部
４５２ 変換データ選択部
４５３ 紐づけ設定部
４５４ 紐付け部
４５５ 機構データ読み込み部
４５６ 変換部
４６０ 記憶部
５５０ プログラム変換装置
５５１ プログラム選択部
５５２ 機構データ読み込み部
５５３ 変換部
５５４ 動的座標系設定部
５６０ 記憶部
６５１ 位置変換部
６５２ ワークモデル情報
６６０ 記憶部
７５１ レイアウト修正部
７５２ ワークモデル情報
７６０ 記憶部
８５１ 干渉検出部
８５２ 干渉回避動作生成部
８５３ ワークモデル情報
８６０ 記憶部
２０ 三次元測定器
３０ ロボット制御装置
４０ 教示操作盤
４１ 表示部
４２ 入力部
５０ オフライン教示装置
９０ 機構データファイル
１００ キャリブレーションシステム
１３０ キャリブレーション装置
１３１ 指令生成部
１３２ 指令位置取得部
１３３ 測定位置取得部
１３４ 機構データ校正部
１３５ 機構データ出力部
１３６ 機構データ修正部
１４０ 記憶部
１５０ プロセッサ
１５１ 機構データ読み込み部
１５２ モデル修正部
１５３ 仮想ロボット制御部
１５４ 表示部
１５５ 操作部
１５６ 記憶部
２５０ プログラム変換装置
２５１ プログラム抽出部
２５２ プログラム選択部
２５３ 機構データ読み込み部
２５４ 記憶部
２６０ 紐づけ画面制御部
２６１ 紐づけプログラム選択部
２６２ プログラム表示部
２６３ 紐づけ部
２６４ 紐づけ設定部
２６５ 変換部
２６６ 変換選択部
２６７ 変換選択設定部
２６８ 位置修正部
３５０ プログラム変換装置
３５１ プログラム選択部
３５２ 軌跡記憶部
３５３ 機構データ読み込み部
３５４ 変換部
３５５ 軌跡比較部
３５６ 教示位置修正部
３６０ 記憶部
４５０ 位置変換装置
４５１ 変換データ抽出部
４５２ 変換データ選択部
４５３ 紐づけ設定部
４５４ 紐付け部
４５５ 機構データ読み込み部
４５６ 変換部
４６０ 記憶部
５５０ プログラム変換装置
５５１ プログラム選択部
５５２ 機構データ読み込み部
５５３ 変換部
５５４ 動的座標系設定部
５６０ 記憶部
６５１ 位置変換部
６５２ ワークモデル情報
６６０ 記憶部
７５１ レイアウト修正部
７５２ ワークモデル情報
７６０ 記憶部
８５１ 干渉検出部
８５２ 干渉回避動作生成部
８５３ ワークモデル情報
８６０ 記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【手続補正書】
【提出日】2023-04-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
本開示の一態様は、ロボットの機構誤差パラメータを含む第１機構データと動作プログラムを記憶可能な１又は複数のメモリと、１又は複数のプロセッサと、を備え、前記１又は複数のプロセッサは、前記第１機構データに基づいて前記動作プログラムの位置データを処理するためのデータを抽出し、前記データと前記位置データを紐づける、教示装置である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットの機構誤差パラメータを含む第１機構データと動作プログラムを記憶可能な１又は複数のメモリと、
１又は複数のプロセッサと、を備え、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記第１機構データに基づいて前記動作プログラムの位置データを処理するためのデータを抽出し、
前記データと前記位置データを紐づける、
教示装置。
１又は複数のプロセッサと、を備え、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記第１機構データに基づいて前記動作プログラムの位置データを処理するためのデータを抽出し、
前記データと前記位置データを紐づける、
教示装置。
【請求項2】
前記１又は複数のプロセッサは、プログラム一覧を表示させると共に、該プログラム一覧から前記動作プログラムを選択する操作を受け付ける、請求項１に記載の教示装置。
【請求項3】
前記１又は複数のプロセッサは、前記動作プログラムにおける前記位置データを含む命令文と、前記データとを紐づけて表示させる、請求項１に記載の教示装置。
【請求項4】
前記データは、負荷設定に関する情報である、請求項３に記載の教示装置。
【請求項5】
前記１又は複数のプロセッサは、前記動作プログラムに含まれる負荷設定命令に基づき前記負荷設定に関する情報を推定する、請求項４に記載の教示装置。
【請求項6】
前記１又は複数のプロセッサは、前記データを修正する操作を受け付ける、請求項３に記載の教示装置。
【請求項7】
前記１又は複数のプロセッサは、予め設定された第１設定情報に含まれる推定方法に従って、前記データを抽出する、請求項１に記載の教示装置。
【請求項8】
前記１又は複数のメモリは、前記第１機構データとは異なる第２機構データを記憶し、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記データに基づいて、前記第２機構データが適用されたロボット対して前記第１機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、請求項１に記載の教示装置。
前記１又は複数のプロセッサは、
前記データに基づいて、前記第２機構データが適用されたロボット対して前記第１機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、請求項１に記載の教示装置。
【請求項9】
前記１又は複数のメモリは、前記第１機構データとは異なる第２機構データを記憶し、
前記１又は複数のプロセッサは、前記データに基づいて、前記第１機構データが適用されたロボットに対して前記第２機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、請求項１に記載の教示装置。
前記１又は複数のプロセッサは、前記データに基づいて、前記第１機構データが適用されたロボットに対して前記第２機構データが適用された場合に到達する位置と同じ位置に到達するように前記位置データを変換する、請求項１に記載の教示装置。
【請求項10】
前記１又は複数のプロセッサは、前記動作プログラムにおける前記位置データを含む命令文毎に、前記位置データの変換を行うか否かを指定する操作を受け付ける、請求項８または９に記載の教示装置。
【請求項11】
前記１又は複数のプロセッサは、予め設定された第２設定情報に従って、前記動作プログラムにおける前記位置データを含む命令文毎に、前記位置データの変換を行うか否かを設定する、請求項８または９に記載の教示装置。
【請求項12】
前記第２設定情報は、ロボットの特定の動作形式又は特定の位置データについて変換を行うこと又は行わないことを定義する情報を含む、請求項１１に記載の教示装置。
【請求項13】
前記１又は複数のメモリは、仮想ロボットを記憶し、
前記１又は複数のプロセッサは、前記第１機構データに基づいて前記仮想ロボットを制御する、請求項１に記載の教示装置。
前記１又は複数のプロセッサは、前記第１機構データに基づいて前記仮想ロボットを制御する、請求項１に記載の教示装置。
【請求項14】
前記ロボットは、前記１又は複数のメモリに記憶された仮想ロボットを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の教示装置。