特開 2025-14633 ロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置

(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】P2025014633

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】ロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20250123BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 Z

H01L21/68 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023117344

(22)【出願日】2023-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(72)【発明者】

【氏名】北野 豊和

(72)【発明者】

【氏名】村田（檀上） 梓紗

(72)【発明者】

【氏名】土方 優明

【テーマコード（参考）】

3C707

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C707AS05

3C707AS24

3C707BS15

3C707DS01

3C707ES17

3C707JS02

3C707JU08

3C707KS03

3C707KS04

3C707KT01

3C707KT05

3C707KV11

3C707KX19

3C707LT14

3C707LT17

3C707NS13

5F131AA02

5F131AA03

5F131AA32

5F131BA00

5F131CA18

5F131CA42

5F131DA02

5F131DA22

5F131DA42

5F131DB01

5F131DD03

5F131DD12

5F131DD25

5F131DD43

5F131DD72

5F131KA04

5F131KA12

5F131KA43

5F131KA47

5F131KA52

5F131KA63

5F131KB05

5F131KB12

5F131KB52

(57)【要約】

【課題】ロボットとセンサとの位置関係を適切に算出することができるロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置を提供することである。
【解決手段】ロボット制御装置１００は、ロボット１０における所定の基準点Ｔを中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボット１０を動作させるロボット制御手段１１０と、ロボット１０を動作させることにより、円弧形状の一部をセンサ装置２０に設けられているセンサ２１，２２により複数回検知する検知手段１２０と、検知手段１２０によって検知された際の基準点Ｔの複数の位置Ｔ１～Ｔ３を取得する基準点位置取得手段１３０と、複数の位置Ｔ１～Ｔ３に基づいて、センサ２１，２２の位置を算出するセンサ位置算出手段１４０と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、
ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御手段と、
前記ロボット制御手段によって前記ロボットを動作させることにより、前記円弧形状の一部をセンサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知された際の前記基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得手段と、
前記複数の位置に基づいて、前記センサの位置を算出するセンサ位置算出手段と、を備える、
ロボット制御装置。

【請求項2】

前記センサ位置算出手段は、前記センサにより検知された際の前記基準点の少なくとも２つの位置、及び前記円弧形状を一部に含むように構成される円の直径に基づいて、前記センサの位置を算出する、
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項3】

前記センサ位置算出手段は、前記センサにより検知された際の前記基準点の少なくとも３つの位置に基づいて、前記センサの位置を算出する、
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項4】

前記ロボット制御手段は、
前記基準点の位置と、前記センサ位置算出手段によって算出された前記センサの位置とに基づいて、前記センサ装置を保持するように前記ロボットを動作させ、
前記基準点の位置と前記センサの位置との相対位置を把握する、
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項5】

ロボットの動作を制御するロボット制御装置が実行するキャリブレーション方法であって、
ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御ステップと、
前記ロボット制御ステップにおいて前記ロボットを動作させることにより、前記円弧形状の一部をセンサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知ステップと、
前記検知ステップで検知された際の前記基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得ステップと、
前記複数の位置に基づいて、前記センサの位置を算出するセンサ位置算出ステップと、を含む、
キャリブレーション方法。

【請求項6】

ロボットの動作を制御するロボット制御装置が実行するキャリブレーション方法に用いられるセンサ装置であって、
前記キャリブレーション方法は、
ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御ステップと、
前記ロボット制御ステップにおいて前記ロボットを動作させることにより、前記円弧形状の一部を当該センサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知ステップと、
前記検知ステップで検知された際の前記基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得ステップと、
前記複数の位置に基づいて、前記センサの位置を算出するセンサ位置算出ステップと、を含む、
センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、産業界において、多くのロボットが普及している。当該ロボットは、例えば、電子部品及び機械部品の組み立て、溶接及び搬送等に用いられ、工場の生産ラインの効率化及び自動化が図られている。

【0003】

半導体製造装置に用いられるウエハを搬送する搬送ロボットでは、ウエハを適切な位置へ搬送するためのティーチングを行うが、その精度は、操作者の知識及び熟練度などに依存し、また、操作者の作業スペースが十分に確保できない程の省スペース化が求められている場合もあるため、ティーチングの自動化が図られている。

【0004】

例えば、搬送ロボットにカメラ又はセンサを取り付けて、当該搬送ロボットと目標位置との位置関係、及び障害物などの周辺環境を把握して、対象物を適切に目標位置まで搬送する技術が知られている。

【0005】

特許文献１では、３つの光学センサが設けられた基板型治具がハンドにより保持された状態で、基板保持部を回転させることにより当該基板保持部上に予め設けられている目印の円周状の回転軌跡を形成する。そして、３つの光学センサからそれぞれ得られた回転軌跡に対する相対位置に基づいて、ハンドの基板保持部に対する平面視における相対位置を算出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１４８２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１では、ハンドにより保持された基板型治具に設けられた３つの光学センサにより得られた相対位置に基づいて、ハンドと基板保持部との相対位置を算出しているが、ハンドと３つの光学センサとの位置関係については、何ら開示されていない。

【0008】

３つの光学センサが基板型治具に設けられる際に、ズレたり、個体バラツキがあったりすることが考えられ、また、ハンドにより基板型治具が保持される際も、ズレたりする場合が考えられる。すなわち、ハンドと３つの光学センサとの位置関係がズレてしまい、その結果、ハンド（ロボット）の基板保持部（例えば、基板を設置する目標位置など）に対する位置が適切に算出できないという問題がある。

【0009】

そこで、本発明は、ロボットとセンサとの位置関係を適切に算出することができるロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係るロボット制御装置は、ロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御手段と、ロボット制御手段によってロボットを動作させることにより、円弧形状の一部をセンサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知手段と、検知手段によって検知された際の基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得手段と、複数の位置に基づいて、センサの位置を算出するセンサ位置算出手段と、を備える。

【0011】

この態様によれば、ロボット制御手段は、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成するロボットを動作させる。検知手段は、センサ装置に設けられているセンサによってロボットにおける円弧形状の一部を複数回検知し、基準点位置取得手段は、その際の所定の基準点の位置を取得し、センサ位置算出手段は、当該基準点の複数の位置に基づいてセンサの位置を算出する。これにより、ロボットと、センサ装置におけるセンサとの位置関係を適切に算出することができる。

【0012】

上記態様において、センサ位置算出手段は、センサにより検知された際の基準点の少なくとも２つの位置、及び円弧形状を一部に含むように構成される円の直径に基づいて、センサの位置を算出してもよい。

【0013】

この態様によれば、センサ位置算出手段は、ロボットにおいて円弧形状を一部に含むように構成される円の直径（半径）が予め分かっていれば（固定値として）、センサにより検知された際の基準点は少なくとも２つでよく、効率良く、ロボットとセンサとの位置関係を適切に算出することができる。

【0014】

上記態様において、センサ位置算出手段は、センサにより検知された際の基準点の少なくとも３つの位置に基づいて、センサの位置を算出してもよい。

【0015】

この態様によれば、センサにより検知された際の基準点が少なくとも３つあれば、ロボットにおいて円弧形状を一部に含むように構成される円の直径（半径）に関わらず（例えば、ロボットの個体差又は測定誤差があったとしても）、ロボットとセンサとの位置関係を適切に算出することができる。

【0016】

上記態様において、ロボット制御手段は、基準点の位置と、センサ位置算出手段によって算出されたセンサの位置とに基づいて、センサ装置を保持するようにロボットを動作させ、基準点の位置とセンサの位置との相対位置を把握してもよい。

【0017】

この態様によれば、ロボット制御手段は、基準点の位置と、センサ位置算出手段によって算出されたセンサの位置とに基づいて、センサが取り付けられている領域を回避するようにしてセンサ装置を保持しつつ、基準点の位置とセンサの位置との相対位置を把握することができる。

【0018】

本発明の一態様に係るキャリブレーション方法は、ロボットの動作を制御するロボット制御装置が実行するキャリブレーション方法であって、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御ステップと、ロボット制御ステップにおいてロボットを動作させることにより、円弧形状の一部をセンサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知ステップと、検知ステップで検知された際の基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得ステップと、複数の位置に基づいて、センサの位置を算出するセンサ位置算出ステップと、を含む。

【0019】

この態様によれば、ロボット制御ステップでは、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成するロボットを動作させる。検知ステップでは、センサ装置に設けられているセンサによってロボットにおける円弧形状の一部を複数回検知し、基準点位置取得ステップでは、その際の所定の基準点の位置を取得し、センサ位置算出ステップでは、当該基準点の複数の位置に基づいてセンサの位置を算出する。これにより、ロボットと、センサ装置におけるセンサとの位置関係を適切に算出することができる。

【0020】

本発明の一態様に係るセンサ装置は、ロボットの動作を制御するロボット制御装置が実行するキャリブレーション方法に用いられるセンサ装置であって、キャリブレーション方法は、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該ロボットを動作させるロボット制御ステップと、ロボット制御ステップにおいてロボットを動作させることにより、円弧形状の一部を当該センサ装置に設けられているセンサにより複数回検知する検知ステップと、検知ステップで検知された際の基準点の複数の位置を取得する基準点位置取得ステップと、複数の位置に基づいて、センサの位置を算出するセンサ位置算出ステップと、を含む。

【0021】

この態様によれば、ロボット制御ステップでは、ロボットにおける所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成するロボットを動作させる。検知ステップでは、センサ装置に設けられているセンサによってロボットにおける円弧形状の一部を複数回検知し、基準点位置取得ステップでは、その際の所定の基準点の位置を取得し、センサ位置算出ステップでは、当該基準点の複数の位置に基づいてセンサの位置を算出する。これにより、ロボットと、センサ装置におけるセンサとの位置関係を適切に算出することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、ロボットとセンサとの位置関係を適切に算出することができるロボット制御装置、キャリブレーション方法及びそれに用いられるセンサ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１のシステム構成を示す概要図である。

【図2】クリーン環境において搬送ロボット１０が動作する様子を示す概要図である。

【図3】搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０が保持されている様子を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。

【図5】固定されたセンサ８０と円形状の移動体９９との位置関係について説明するための図である。

【図6】円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。

【図7】ハンド１１の先端部を光学センサ２１によって検知させて、センサ装置２０における光学センサ２１の位置を把握する様子を示す図である。

【図8】搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０が保持されている様子を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００が実行するキャリブレーション方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】ハンド１１の両サイドに円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。

【図11】ハンド１１の内部に円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。

【0025】

＜一実施形態＞
［搬送ロボットシステムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１のシステム構成を示す概要図である。図１に示されるように、搬送ロボットシステム１は、ロボット制御装置１００と、搬送ロボット１０とを備える。

【0026】

搬送ロボット１０は、例えば、ウエハ搬送を目的とする水平多関節ロボットであって、半導体デバイス及びフラットパネルディスプレイの製造、医療・食品産業などにおける、クリーン環境での搬送に用いられるクリーン搬送ロボットである。本実施形態では、搬送ロボット１０は、例えば、２軸又は３軸の円筒座標型であって、エンドエフェクタとしてのハンド１１を有し、当該ハンド１１によってウエハ（対象物）を保持して搬送することを一例として説明する。

【0027】

ロボット制御装置１００は、搬送ロボット１０の動作を制御する機器である。例えば、ロボット制御装置１００は、ティーチペンダントなどの操作機器（図示せず）に接続されており、当該操作機器において入力された動作指示情報を取得することができる。ロボット制御装置１００は、当該動作指示情報に基づいて、搬送ロボット１０を起動及び停止させたり、対象物を取り出したり、搬送して設置したりするために搬送ロボット１０の各軸、及びアームやハンド１１を動作させる。

【0028】

ティーチペンダントなどの操作機器は、搬送ロボット１０の動作指示情報について、対象物を搬送する搬送作業に関して、操作者からの入力を受け付ける。通常、操作者は、例えば、搬送ロボット１０の起動及び停止、さらには、搬送ロボット１０に対する設定、及びアームやハンド１１の動作、教示点の登録などについて、ティーチペンダントなどの操作機器を用いて適切な指示情報を入力する。

【0029】

また、教示点の登録については、搬送ロボット１０を動作させながら当該動作経路における教示点を、ティーチペンダントなどの操作機器を用いて操作者が逐次登録するのではなく、自動教示において教示点を自動的に登録してもよい。当該自動教示は、例えば、操作者の侵入スペース（作業空間）が十分に確保できないような環境や場面において有効である。

【0030】

［ウエハ搬送の様子］
図２は、クリーン環境において搬送ロボット１０が動作する様子を示す概要図である。図２に示されるように、作業空間ＷＳに設置された搬送ロボット１０は、ウエハＷをハンド１１に保持した状態で、真空環境のプロセスチャンバにおける各ステージＳ１～Ｓ３に搬送する。

【0031】

具体的には、搬送ロボット１０は、ロボット制御装置１００からの動作指示情報に基づいてアームやハンド１１を動作させて、ウエハＷを取り出したり、搬送先となるステージに搬送したりする。

【0032】

ここで、ウエハＷを搬送して設置する目標位置は、例えば、各ステージの中心であり、ウエハＷを各ステージの中心に高精度に設置されることが好ましく、ロボット制御装置１００としては、各ステージの中心（目標位置）を適切に把握することが重要となる。そして、ロボット制御装置１００は、搬送ロボット１０におけるハンド１１のＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）が当該目標位置に一致するように搬送ロボット１０を動作させて、その動作を教示データとして登録されるとよい。

【0033】

［センサ装置の構成］
センサ装置は、光学センサを備えて、搬送ロボット１０のハンド１１に把持、保持又は取付可能な装置である。図３は、搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０が保持されている様子を示す図である。図３に示されるように、ハンド１１は、２つの光学センサ２１及び２２を有するセンサ装置２０を保持している。

【0034】

２つの光学センサ２１及び２２は、センサ装置２０の裏面に取り付けられており、光源から下向きに発光された光の反射光を受光することによって距離を算出可能な反射型光センサである。

【0035】

センサ装置２０は、ハンド１１の上に載置されることから、２つの光学センサ２１及び２２は、下向きに発光する光がハンド１１に遮られないように、センサ装置２０の外周近郊（端）に取り付けられている。換言すれば、ハンド１１は、２つの光学センサ２１及び２２が取り付けられている領域を回避するようにして、センサ装置２０を保持している。

【0036】

また、センサ装置２０は、制御部及び通信部を備えていてもよく、２つの光学センサ２１及び２２において、光源から発光される光を制御したり、反射光を受光してそれに関する情報を、例えば、ロボット制御装置１００に通知したりする。

【0037】

このように、ロボット教示に際しては、搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０を保持した状態で、搬送ロボット１０と目標位置との位置関係、及び障害物などの周辺環境を適切に把握しながら、高精度に教示データを生成する。

【0038】

ロボット教示に際して用いられるセンサ装置２０（２つの光学センサ２１及び２２）について、搬送ロボット１０におけるハンド１１によって保持される際の、２つの光学センサ２１及び２２のキャリブレーションについて説明する。

【0039】

［ロボット制御装置の構成］
図４は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。図４に示されるように、ロボット制御装置１００は、ロボット制御手段１１０と、検知手段１２０と、基準点位置取得手段１３０と、センサ位置算出手段１４０とを備え、搬送ロボット１０の動作を制御する。ロボット制御装置１００によって動作する搬送ロボット１０が、固定されて配置されているセンサ装置２０（２つの光学センサ２１及び２２）によって検知され、ロボット制御装置１００は、その検知結果に基づいて、搬送ロボット１０と２つの光学センサ２１及び２２との位置関係を把握する。

【0040】

なお、ロボット制御装置１００は、図１を用いて説明したように、搬送ロボット１０に接続されており、さらには、ティーチペンダントなどの操作機器からの動作指示情報、又は自動制御（自動教示）などに基づいて、種々の制御を行うために多くの機能を備えて、処理を行っている。ここでは、ロボット制御装置１００について、主に、ロボット教示に際してのキャリブレーション機能に関するものを示しているが、その他の構成及び機能を備えている。

【0041】

ロボット制御手段１１０は、搬送ロボット１０における所定の基準点を中心とする円弧形状を一部に構成する当該搬送ロボット１０を動作させる。ここで、搬送ロボット１０における所定の基準点とは、例えば、ハンド１１のＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）であってもよく、ハンド１１の先端部は、当該ＴＣＰを中心として描かれる円の一部（円弧形状）を構成している。ロボット制御手段１１０は、円弧形状を構成するハンド１１を、固定されて配置されているセンサ装置２０における２つの光学センサ２１及び２２によって検知されるように、搬送ロボット１０を動作させる。

【0042】

検知手段１２０は、ロボット制御手段１１０によって搬送ロボット１０を動作させることにより、円弧形状の一部をセンサ装置２０に設けられている２つの光学センサ２１及び２２により複数回検知する。例えば、センサ装置２０の裏面に設けられている２つの光学センサ２１及び２２は、下方に向かって光を発光しており、当該発光された光の位置に、搬送ロボット１０におけるハンド１１の先端部（円弧形状）の一部が到達することにより、２つの光学センサ２１及び２２によって受光される反射光が変化する。検知手段１２０は、２つの光学センサ２１及び２２によってハンド１１の先端部（円弧形状）の一部が検知されたことに関する情報を、センサ装置２０から取得する。

【0043】

なお、２つの光学センサ２１及び２２によってハンド１１の先端部（円弧形状）が複数回検知されるが、２つの光学センサ２１及び２２それぞれにおいて検知される毎に、ハンド１１の先端部（円弧形状）の異なる位置が検知されるものとする。

【0044】

基準点位置取得手段１３０は、検知手段１２０によって検知された際の基準点の複数の位置を取得する。例えば、基準点位置取得手段１３０は、２つの光学センサ２１及び２２によってハンド１１の先端部（円弧形状）の一部が検知された際の、当該ハンド１１のＴＣＰを取得する。具体的には、ロボット制御装置１００は、２つの光学センサ２１及び２２によってハンド１１の先端部（円弧形状）の一部が検知された際の搬送ロボット１０の位置・姿勢に基づいて、搬送ロボット１０におけるハンド１１のＴＣＰ（ロボット座標系）を取得する。

【0045】

センサ位置算出手段１４０は、基準点位置取得手段１３０によって取得されたハンド１１の複数のＴＣＰ（ロボット座標系）に基づいて、２つの光学センサ２１及び２２の位置（ロボット座標系）を算出する。具体的には、上述したように、ハンド１１の先端部（円弧形状）により、複数のＴＣＰに基づく円形状から、その中心を２つの光学センサ２１及び２２の位置として算出する。

【0046】

このように、ロボット制御装置１００は、搬送ロボット１０（ハンド１１のＴＣＰ）と、当該搬送ロボット１０におけるハンド１１に保持されるセンサ装置２０に取り付けられている２つの光学センサ２１及び２２との位置関係を把握することができる。

【0047】

そして、ロボット制御手段１１０は、基準点であるＴＣＰと、センサ位置算出手段１４０によって算出された２つの光学センサ２１及び２２の位置とに基づいて、２つの光学センサ２１及び２２から下向きに発光する光がハンド１１に遮られないように、２つの光学センサ２１及び２２が取り付けられている領域を回避するようにして搬送ロボット１０を動作させて、センサ装置２０を保持する。

【0048】

ロボット制御装置１００は、搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０を保持させて、ハンド１１のＴＣＰと２つの光学センサ２１及び２２との相対位置（位置関係）を適切に把握することができているため、当該２つの光学センサ２１及び２２を用いつつ、高精度にロボット教示を行うことができる。

【0049】

以下に、２つの光学センサ２１及び２２のキャリブレーションについて、より具体的に詳細を説明する。

【0050】

［反射型センサによる位置決め原理］
先ず、固定されたセンサと円形状の移動体との位置関係について説明する。
図５は、固定されたセンサ８０と円形状の移動体９９との位置関係について説明するための図である。図５に示されるように、固定されたセンサ８０（光学センサ２１又は２２に相当）に向かって、中心９０（ＴＣＰに相当）とする円形状の移動体９９（ハンド１１に相当）が移動している。

【0051】

そして、移動体９９がセンサ８０に近づいて、移動体９９の円弧の一部がセンサ８０によって検知された際の、移動体９９の中心位置９１として記録する（１回目）。次に、１回目とは異なる位置から移動体９９がセンサ８０に近づいて、移動体９９の円弧の一部（１回目とは異なる箇所）がセンサ８０によって検知された際の、移動体９９の中心位置９２として記録する（２回目）。さらに、１回目及び２回目とは異なる位置から移動体９９がセンサ８０に近づいて、移動体９９の円弧の一部（１回目及び２回目とは異なる箇所）がセンサ８０によって検知された際の、移動体９９の中心位置９３として記録する（３回目）。

【0052】

このように、中心位置９１，９２，９３が得られると、これら３点を含む円８０Ｃを一義的に描くことができる。そして、当該円８０Ｃの中心位置がセンサ８０の位置として算出することができる。

【0053】

［搬送ロボット（ハンド）の形状］
図５を用いて説明したセンサと移動体との位置関係に関する原理を利用するために、搬送ロボット１０におけるハンド１１は、円の一部（円弧形状）を構成している。

【0054】

図６は、円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。図６に示されるように、ハンド１１における先端部１１Ａ及び１１Ｂは、ＴＣＰ（Ｔ）を中心とする半径ｒの円Ｃの一部（円弧形状）を構成している。

【0055】

固定して配置されているセンサ装置２０に向かって、搬送ロボット１０におけるハンド１１を移動させる。ハンド１１がセンサ装置２０に近づいて、ハンド１１の先端部１１Ａ及び１１Ｂがセンサ装置２０における２つの光学センサ２１及び２２によって検知されることにより、図５を用いて説明した原理に基づいて、２つの光学センサ２１及び２２の位置を算出することができる。

【0056】

［光学センサの位置（ロボット座標系）］
図７は、ハンド１１の先端部を光学センサ２１によって検知させて、センサ装置２０における光学センサ２１の位置を把握する様子を示す図である。先ず、２つの光学センサ２１及び２２が取り付けられたセンサ装置２０を、例えば、支持ピンなどに載置することによって固定して配置するものとする。２つの光学センサ２１及び２２はそれぞれ下向きに光を発光する反射型光センサであって、センサ装置２０の裏面に取り付けられている。

【0057】

（Ａ）状態では、固定して配置されているセンサ装置２０に向かって、搬送ロボット１０におけるハンド１１を移動させる。ハンド１１がセンサ装置２０に近づいて、センサ装置２０の下側に侵入し、ハンド１１の先端部の円弧形状部分が光学センサ２１によって検知され、その際のＴＣＰ（Ｔ１）が記録される（１回目）。

【0058】

その後、ハンド１１をセンサ装置２０から遠ざかる方向に移動させて、（Ｂ）状態では、１回目とは異なる位置からセンサ装置２０に向かってハンド１１を移動させる。ハンド１１がセンサ装置２０に近づいて、センサ装置２０の下側に侵入し、ハンド１１の先端部の円弧形状部分が光学センサ２１によって検知され、その際のＴＣＰ（Ｔ２）が記録される（２回目）。

【0059】

その後、ハンド１１をセンサ装置２０から遠ざかる方向に移動させて、（Ｃ）状態では、１回目及び２回目とは異なる位置からセンサ装置２０に向かってハンド１１を移動させる。ハンド１１がセンサ装置２０に近づいて、センサ装置２０の下側に侵入し、ハンド１１の先端部の円弧形状部分が光学センサ２１によって検知され、その際のＴＣＰ（Ｔ３）が記録される（３回目）。

【0060】

このように、３つのＴＣＰ（Ｔ１～Ｔ３）が得られると、これら３点を含む円２１Ｃを一義的に描くことができる。そして、当該円２１Ｃの中心位置が光学センサ２１の位置（ロボット座標系）として算出することができる。

【0061】

同様に、光学センサ２２の位置（ロボット座標系）も算出することができる。

【0062】

図８は、搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０が保持されている様子を示す図である。図８に示されるように、ハンド１１は、２つの光学センサ２１及び２２が取り付けられている領域を回避するようにして、センサ装置２０を保持している。

【0063】

ロボット制御装置１００は、図７を用いて説明したように、ＴＣＰ及び２つの光学センサ２１及び２２の位置を把握していることから、２つの光学センサ２１及び２２が取り付けられている領域を回避するように、搬送ロボット１０（ハンド１１）を動作させて、支持ピンなどに載置されているセンサ装置２０を下側からすくい上げるようにしてハンド１１に載置すればよい。

【0064】

そして、ロボット制御装置１００は、搬送ロボット１０におけるハンド１１によってセンサ装置２０が保持された状態でロボット教示を行う。搬送先となるステージが円形状である場合、上述したように位置校正された２つの光学センサ２１及び２２を有するセンサ装置２０を用いて、当該ステージの中心位置を求めてもよい。

【0065】

具体的には、ロボット制御装置１００は、センサ装置２０を保持したハンド１１をステージに近づかせて、当該ステージのエッジ部分（円形状）を光学センサ２１及び／又は光学センサ２２によって検知する。

【0066】

ステージが円形状である場合には、当該ステージのエッジ部分（円形状）の３点を光学センサ２１及び／又は光学センサ２２によって検出すれば、当該ステージの中心位置を算出することができる。

【0067】

一般的に、ステージの円形状は、高精度な真円で形成されており、上記方法でステージの中心位置を算出することにより、高精度に当該ステージの中心位置を把握することができる。その結果、例えば、搬送ロボット１０によってウエハＷを当該ステージの中心位置（目標位置）に搬送する際には、より高精度に搬送できるようにロボット教示を行うことができる。

【0068】

なお、ステージの円形状について、予め当該ステージの半径又は直径が分かっていれば、当該ステージのエッジ部分（円形状）の２点を、光学センサ２１及び／又は光学センサ２２によって検出し、光学センサ２１及び／又は光学センサ２２とステージとの位置関係に基づいて、当該ステージの中心位置を把握することができる。

【0069】

［キャリブレーション方法］
次に、ハンド１１に保持されるセンサ装置２０における２つの光学センサ２１及び２２をキャリブレーションする方法について、具体的に詳しく説明する。

【0070】

図９は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００が実行するキャリブレーション方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。図９に示されるように、キャリブレーション方法Ｍ１００は、ステップＳ１１０～Ｓ１６０を含み、各ステップは、主に、ロボット制御装置１００に含まれるプロセッサによって実行される。

【0071】

ステップＳ１１０では、センサ装置２０を設置する。具体例としては、２つの光学センサ２１及び２２が搭載されたセンサ装置２０が支持ピンなどに載置されることによって固定して配置される。

【0072】

ステップＳ１２０では、搬送ロボット１０（ハンド１１）を移動させる（ロボット制御ステップ）。具体例としては、ロボット制御手段１１０は、搬送ロボット１０におけるハンド１１の先端部が２つの光学センサ２１及び２２に検知されるように、搬送ロボット１０（ハンド１１）を動作させる。なお、ハンド１１の先端部は、例えば、図６に示されたようにＴＣＰ（Ｔ）を中心とする円弧形状（１１Ａ及び１１Ｂ）を構成する。

【0073】

ステップＳ１３０では、光学センサ２１及び２２によってハンド１１の一部（円弧）を検知する（検知ステップ）。具体例としては、検知手段１２０は、ステップＳ１２０で搬送ロボット１０（ハンド１１）を動作させることにより、ハンド１１の先端部１１Ａ及び１１Ｂ（円弧形状）の一部を２つの光学センサ２１及び２２により検知する。

【0074】

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０での検知時の円弧形状を含む円の中心位置をメモリなどに保存する（基準点位置取得ステップ）。具体例としては、基準点位置取得手段１３０は、２つの光学センサ２１及び２２によってハンド１１の先端部（円弧形状）の一部が検知された際の、当該ハンド１１のＴＣＰを取得してメモリに保存する。

【0075】

ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で保存した中心位置に基づいて円を形成できるかを判定する。円を形成できると判定した場合（ステップＳ１５０の「Ｙｅｓ」）には、ステップＳ１６０の処理に進み、円を形成できないと判定した場合（ステップＳ１５０の「Ｎｏ」）には、ステップＳ１２０の処理の戻り、ステップＳ１２０～Ｓ１５０の処理を繰り返す。

【0076】

例えば、図５及び図７を用いて説明したように、３点あれば一義的に円を描くことができるが、２点であっても円の半径又は直径が分かっていれば円を描くことができる。ここで、円の半径とは、図６で示されたように、ハンド１１のＴＣＰ（Ｔ）を中心とする円Ｃの半径ｒであって、ＴＣＰ（Ｔ）からハンド１１における先端部１１Ａ及び１１Ｂまでの長さである。

【0077】

ステップＳ１６０では、ステップＳ１４０で保存した中心位置（ロボット座標系）に基づいて、センサ位置（ロボット座標系）を算出する（センサ位置算出ステップ）。具体例としては、センサ位置算出手段１４０は、ステップＳ１４０で保存されたハンド１１の複数のＴＣＰ（Ｔ１～Ｔ３）に基づいて、図７に示されたように、円２１Ｃの中心位置を光学センサ２１の位置（ロボット座標系）として算出する。同様に、センサ位置算出手段１４０は、光学センサ２２の位置（ロボット座標系）も算出する。

【0078】

以上のように、本発明一実施形態に係るロボット制御装置１００及びキャリブレーション方法Ｍ１００によれば、ロボット制御手段１１０は、固定して配置されているセンサ装置２０に向かって、ＴＣＰ（Ｔ）を中心とする円弧形状（先端部１１Ａ及び１１Ｂ）を一部に構成するハンド１１を有する搬送ロボット１０を動作させる。検知手段１２０は、ハンド１１の先端部１１Ａ及び１１Ｂがセンサ装置２０における２つの光学センサ２１及び２２によって複数回検知し、基準点位置取得手段１３０は、その際のＴＣＰ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を取得し、センサ位置算出手段１４０は、当該ＴＣＰ（Ｔ１～Ｔ３）に基づいて形成される円の中心を２つの光学センサ２１及び２２の位置として算出する。これにより、搬送ロボット１０と、センサ装置２０における２つの光学センサ２１及び２２との位置関係を適切に算出することができる。

【0079】

なお、本実施形態では、センサ位置算出手段１４０は、図７を用いて説明したように、ハンド１１の先端部を光学センサ２１によって３回検知させて、その際のＴＣＰ（Ｔ１～Ｔ３）３点から円２１Ｃを描くことにより、当該円２１Ｃの中心位置を光学センサ２１の位置として算出していたが、これに限定されるものではない。例えば、センサ位置算出手段１４０は、ハンド１１のＴＣＰと、当該ハンド１１における円弧形状を構成する先端部との距離（当該ＴＣＰを中心とする当該円弧形状を含む円の半径）が予め分かっていれば（固定値として）、ハンド１１の先端部を光学センサ２１によって２回検知させて、その際のＴＣＰ２点から２通りの円を描くことができる。そして、光学センサ２１とハンド１１との位置関係に基づいて、当該２通りの円のうちハンド１１の先端部側に描かれる円を選択することができ、すなわち、ハンド１１の先端部を光学センサ２１によって２回検知すれば、センサ位置算出手段１４０は、光学センサの位置を算出することができる。

【0080】

また、本実施形態では、センサ装置２０には２つの光学センサ２１，２２が設けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば、光学センサは、１つであってもよく、又は３つ以上であってもよく、ロボット教示に応じて必要な個数の光学センサを設けるとよい。

【0081】

さらに、本実施形態では、センサ装置２０を円形状としており、例えば、実際に搬送ロボット１０によって搬送されるウエハＷと同様又は近い形状及び重さとした場合、当該センサ装置２０を保持した状態で、ロボット教示を行えば、より高精度に教示及び搬送が可能となる。

【0082】

一方、センサ装置２０は、必ずしも円形状に限定されるものではなく、例えば、矩形であっても、三角形、その他多角形であってもよい。具体的には、ロボットハンドの形状に応じて、当該ロボットハンドによってセンサ装置を保持した際に、センサ装置に設けられる光学センサが当該ロボットハンドに遮られないように配置されればよい。

【0083】

さらには、センサ装置２０は、下側からロボットハンドによって載置されて保持されるものに限定されるものではなく、その他の態様であってもよい。例えば、ロボットハンドの一部にＴＣＰを中心とする円の一部（円弧形状）が構成されていれば、センサ装置は、当該センサ装置における光学センサのキャリブレーションが完了した後に、ロボットハンドによって両側から挟み込むように保持されるものであってもよいし、ロボットハンドに取り付けられるものであってもよい。

【0084】

また、本実施形態では、センサ装置２０における２つの光学センサ２１，２２に検知させる搬送ロボット１０として、ハンド１１の先端部１１Ａ，１１Ｂを円弧形状としていたが、これに限定されるものではなく、ハンド１１の一部にＴＣＰを中心とする円の一部（円弧形状）を構成していればよい。

【0085】

図１０は、ハンド１１の両サイドに円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。図１０に示されるように、ハンド１１における両サイド１１Ｃ及び１１Ｄは、ＴＣＰ（Ｔ）を中心とする半径ｒの円Ｃの一部（円弧形状）を構成している。

【0086】

図１１は、ハンド１１の内部に円の一部（円弧形状）を構成するハンド１１の一例を示す図である。図１１に示されるように、ハンド１１の内部に、例えば、溝などの段差１１Ｅを形成することにより、ＴＣＰ（Ｔ）を中心とする半径ｒの円Ｃの一部（円弧形状）を構成している。なお、段差１１Ｅは、光学センサ２１及び２２によって検知可能な構成である。

【0087】

このように、ハンド１１において、先端部１１Ａ，１１Ｂに加えて、又は替えて、両サイド１１Ｃ及び１１Ｄ、内部（段差）１１Ｅによって円弧形状を構成することにより、これらをセンサ装置２０における２つの光学センサ２１，２２に検知させてもよい。２つの光学センサ２１，２２によって効率良くハンド１１の円弧形状を検知できれば、その際のＴＣＰ（２点又は３点）から短時間で２つの光学センサ２１，２２の位置を算出することができる。

【0088】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0089】

１…搬送ロボットシステム、１０…搬送ロボット、１１…ハンド、１１Ａ～１１Ｅ…円弧形状、２０…センサ装置、２１，２２…光学センサ、８０…センサ、９０…中心、９１～９３…中心位置、９９…移動体、１００…ロボット制御装置、１１０…ロボット制御手段、１２０…検知手段、１３０…基準点位置取得手段、１４０…センサ位置算出手段、Ｍ１００…キャリブレーション方法、Ｓ１１０～Ｓ１６０…キャリブレーション方法Ｍ１００における各ステップ、ｒ…半径、Ｗ…ウエハ、ＷＳ…作業空間、Ｓ１～Ｓ３…ステージ、Ｃ，２１Ｃ，８０Ｃ…円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】