特許 7351935 制御装置、制御方法、情報処理装置及び情報処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法、情報処理装置及び情報処理方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20230920BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

B25J13/08 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021573667

(86)(22)【出願日】2020-01-28

(86)【国際出願番号】 JP2020002987

(87)【国際公開番号】W WO2021152697

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-07-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊川 祐一郎

(72)【発明者】

【氏名】永田 良

(72)【発明者】

【氏名】大石 信夫

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１３８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１０７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０９９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６６６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０９２２４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４６７５５０２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／１０－１３／０８

Ｂ２３Ｋ ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットを制御する制御装置であって、
前記アームを目標位置へ配置させたときの前記回動軸の補正角度を含む補正情報を記憶する記憶部と、
前記補正情報に含まれる目標位置に対する前記補正角度を取得し該補正角度に基づいて前記アームを回動させる制御部と、
を備え、
前記記憶部は、前記アームを指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置に基づいて設定された前記回動軸の補正角度を前記指定点ごとに対応付けた前記補正情報を記憶し、
前記制御部は、前記指定点以外の目標位置に対して、前記補正角度の補間として、前記目標位置に近接する前記複数の指定点の前記補正角度に対し前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを行った補正角度を導出し、導出した該補正角度に基づいて前記アームを回動させる、制御装置。

【請求項2】

回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットを制御する制御装置であって、
前記アームを目標位置へ配置させたときの前記回動軸の補正角度を含む補正情報を記憶する記憶部と、
前記補正情報に含まれる目標位置に対する前記補正角度を取得し該補正角度に基づいて前記アームを回動させる制御部と、を備え、
前記記憶部は、指定点を前記目標位置として配置したときの補正角度を前記指定点ごとに対応付けた前記補正情報を記憶し、
前記制御部は、前記目標位置が前記指定点以外であった場合に、前記目標位置に近接する前記複数の指定点の補正角度に対して、前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを行って導出した補正角度を取得する、制御装置。

【請求項3】

前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、
前記記憶部は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を含む三次元座標の前記指定点に対応付けられた前記回動軸の補正角度を含む前記補正情報を記憶し、
前記制御部は、前記指定点間に存在する目標位置を取得したときには、該目標位置に近接する複数の前記指定点を抽出し、抽出した該指定点の補正角度に該指定点以外の指定点と該目標位置との距離を乗算した値をそれぞれ加算し、前記指定点間の距離因子で除算して前記重み付けを行う、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、
前記記憶部は、前記目標位置へ前記アームを配置する際に前記第１アームと前記第２アームとに複数の配置位置が存在する場合は、該複数の配置位置に対してそれぞれ設定された前記補正角度を含む前記補正情報を記憶し、
前記制御部は、前記目標位置及び前記アームの配置位置に応じた前記補正角度を取得し該補正角度に基づいて前記アームを回動させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記目標位置を取得したときには、逆運動学に基づき、前記回動軸の指示角度を取得し、前記補正情報に基づいて前記補正角度を取得して前記指示角度を前記補正角度で補正し、補正後の指示角度で前記アームを回動させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットを制御する制御方法であって、
前記アームを目標位置へ配置させたときの前記回動軸の補正角度を含む補正情報に含まれる目標位置に対する前記補正角度を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記補正角度に基づいて前記アームを回動させる制御ステップと、を含み、
前記取得ステップにおいて、指定点を前記目標位置としたときの補正角度に基づき、前記目標位置の近傍にある複数の前記指定点に対する前記補正角度に対して、前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを行って導出された前記補正角度を取得する、制御方法。

【請求項7】

回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットの位置を補正する補正値を設定する情報処理装置であって、
前記アームを目標位置としての指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置を取得して前記回動軸の補正角度を求め、複数の前記指定点における補正角度と、前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを前記複数の指定点の補正角度に対して行って導出された補正角度とを含む補正情報を設定する設定部、を備えた情報処理装置。

【請求項8】

前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、
前記設定部は、前記目標位置へ前記アームを配置する際に前記第１アームと前記第２アームとに複数の配置位置が存在する場合は、該複数の配置位置に対してそれぞれ対応する前記補正角度を含む前記補正情報を設定する、請求項７に記載の情報処理装置。

【請求項9】

前記設定部は、前記目標位置へ前記アームを移動する指示角度で前記回動軸を回動した際の前記アームの位置と前記目標位置との差分を減じる前記補正角度を求める、請求項７又は８に記載の情報処理装置。

【請求項10】

前記設定部は、光学トラッキング装置で測定した前記アームの位置を該光学トラッキング装置から取得し、取得した前記アームの位置を用いて前記補正角度を求める、請求項７～９のいずれか１項に記載の情報処理装置。

【請求項11】

回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットの位置を補正する補正値を設定する情報処理方法であって、
前記アームを目標位置としての指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置を取得して前記回動軸の補正角度を求める導出ステップと、
複数の前記指定点における補正角度と、前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを前記複数の指定点の補正角度に対して行って導出された補正角度とを含む補正情報を設定する設定ステップと、
を含む情報処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、制御装置、制御方法、情報処理装置及び情報処理方法を開示する。

【背景技術】

【0002】

従来、アームロボットとしては、例えば、各関節を駆動するアクチュエータを備え、指定された目標位置を補正パラメータにより補正してロボットアームを動作させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この多関節アームロボットでは、複数の作業点に対して空間座標値と補正値とを対応付けた補正パラメータを目標位置に反映させることによって、必要な作業精度を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１８／０９２２４３号パンフレット

【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、上述した特許文献１の装置では、目標位置を補正することによって必要な作業精度を確保することができるが、まだ十分ではなく、作業精度を更に高めることが望まれていた。

【0005】

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、アームロボットの作業精度をより高めることができる制御装置、制御方法、情報処理装置及び情報処理方法を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書で開示する制御装置、制御方法、情報処理装置及び情報処理方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の制御装置は、
回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットを制御する制御装置であって、
前記アームを目標位置へ配置させたときの前記回動軸の補正角度を含む補正情報を記憶する記憶部と、
前記補正情報に含まれる目標位置に対する前記補正角度を取得し該補正角度に基づいて前記アームを回動させる制御部と、
を備えたものである。

【0008】

この制御装置では、アームロボットのアームを目標位置へ配置させたときの回動軸の補正角度を含む補正情報を記憶部に記憶し、補正情報に含まれる目標位置に対する補正角度を取得し、この補正角度に基づいてアームを回動させる。この制御装置では、制御する回動軸の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、作業精度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ワーク作業システム１０及び設定システム４０の一例を示す概略説明図。

【図2】記憶部３３に記憶された補正情報３４の一例の説明図。

【図3】補正情報設定処理ルーチンの一例を表すフローチャート。

【図4】指示値と測定値の説明図。

【図5】別のアーム配置の一例の説明図。

【図6】作業処理ルーチンの一例を表すフローチャート。

【図7】指定点以外に存在する目標位置ｅの説明図。

【図8】角度補正と位置補正における位置ずれ量の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書で開示するワーク作業システム１０及び設定システム４０の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ワーク作業システム１０の一例を示す概略説明図である。図２は、記憶部３３に記憶された補正情報３４の一例の説明図である。ワーク作業システム１０は、作業対象の物品（ワークＷ）に対して所定作業を行うアームロボット２０を複数備えて構成されている。ワーク作業システム１０は、１以上のアームロボット２０と、アームロボット２０が配設される基台１１と、ワークＷを配置する作業用部材１３を作業領域へ搬送及び固定する搬送部１２と、アームロボット２０を制御する制御ＰＣ３０とを備えている。なお、ワーク作業システム１０の左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。また、アームロボット２０は全方位に可動するため固定される特定の方向はないが、説明の便宜のため、アームロボット２０に対しては、図１に示した方向を左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）として説明する。

【0011】

アームロボット２０は、作業対象のワークＷに対して所定の作業を実行する装置として構成されている。ワークＷは、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などが挙げられる。また、所定の作業としては、例えば、採取位置から配置位置まで採取、移動、配置する移動作業や、部品を組み付ける組付け作業、加工を施す加工作業、粘性材料を塗布する塗布作業、加熱する加熱作業、化学的及び／又は物理的な所定処理を行う処理作業及び検査を行う検査作業などが挙げられる。組付け作業としては、例えば、ネジ、ボルトなどの締結部材の締結作業や、コネクタの挿入作業、配線に関する取回し作業、部品のはめ込み作業、部材の取付作業、ワークを押さえる押さえ付け作業などが挙げられる。加工作業としては、研削作業、切削作業、変形作業、接続作業、接合作業などが挙げられる。粘性材料としては、接着剤やはんだペースト、グリスなどが挙げられる。検査作業としては、例えば、上述した１以上の作業結果を検査する作業などが挙げられ、ワークＷの移動作業を伴うものとしてもよい。

【0012】

このアームロボット２０は、回動軸２４を中心に回動するアーム２１を備えた作業ロボットである。アームロボット２０は、アーム２１と、エンドエフェクタ２２と、駆動部２３と、を備えている。アーム２１は、多関節アームであり、第１アーム２１ａと第２アーム２１ｂとを備えている。エンドエフェクタ２２は、ワークＷに対して所定の作業を行う部材であり、アーム２１の先端に回動可能に接続されている。駆動部２３は、アーム２１を駆動するモータである。この駆動部２３は、第１アーム２１ａに接続された第１回動軸２４ａや、第２アーム２１ｂに接続された第２回動軸２４ｂを回動駆動する。なお、ここでは、第１アーム２１ａや第２アーム２１ｂをアーム２１と総称し、第１回動軸２４ａや第２回動軸２４ｂを回動軸２４と総称する。

【0013】

制御ＰＣ３０は、ワーク作業システム１０に含まれるアームロボット２０の全体を制御するコンピュータである。この制御ＰＣ３０は、制御装置３１と、表示部３８と、入力装置３９とを備えている。制御装置３１は、本開示の制御装置の機能を有している。制御装置３１は、ＣＰＵ３２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、データを記憶する記憶部３３を備えている。制御装置３１は、アームロボット２０の駆動部２３などへ駆動信号を出力する。表示部３８は、アームロボット２０に関する情報を含む画面を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイである。入力装置３９は、各種入力を行うマウスやキーボードなどである。

【0014】

記憶部３３は、例えば、ＨＤＤなど、大容量の記憶装置として構成されている。記憶部３３には、アーム２１の制御に用いる補正情報３４などが記憶されている。補正情報３４には、図２に示すように、アーム２１を目標位置としての指定点へ配置させたときの回動軸２４の補正角度を含む情報である。指定点は、アーム２１が作業可能な動作範囲において３次元マトリックスを構成する座標点である。この指定点は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の空間内に等間隔に定められているこの補正情報３４では、各指定点ごとに第１アーム２１ａや第２アーム２１ｂに対応する補正角度が対応づけられている。各指定点には、後述する補正情報設定処理により実際に測定された補正角度が対応づけられている。図２において、補正情報３４では、説明の便宜のため、例えば、第１回動軸２４ａの角度補正値が△Ｑｊ１、第２回動軸２４ｂの角度補正値が△Ｑｊ２、のように規定され、指定点の座標に対応づけられている。補正角度は、目標位置へアーム２１を移動する指示角度で回動軸２４を回動した際のアーム２１の先端位置（実測位置）と、目標位置との差分を減じる値として規定されている。制御装置３１は、設定システム４０で作成された補正情報５４を取得し、記憶部３３に補正情報３４として記憶する。

【0015】

設定システム４０は、ワーク作業システム１０の出荷前の調整を行うシステムとして構成されており、例えば、アームロボット２０の制御に用いられる値を設定する処理を実行する。設定システム４０は、情報処理ＰＣ５０と、光学トラッキング装置６０とを備えている。

【0016】

情報処理ＰＣ５０は、ワーク作業システム１０に含まれるアームロボット２０の動作を測定し、アームロボット２０の制御に用いられる値などを設定するコンピュータである。この情報処理ＰＣ５０は、制御装置５１と、表示部５８と、入力装置５９とを備えている。制御装置５１は、本開示の情報処理装置の機能を有し、且つアームロボット２０を制御する制御装置３１の機能も有している。制御装置５１は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、データを記憶する記憶部５３を備えている。制御装置５１は、例えば、アームロボット２０で用いる補正角度を含む補正情報５４を設定し、ワーク作業システム１０へ出力する。制御装置５１は、光学トラッキング装置６０などへ制御信号を出力し、光学トラッキング装置６０から測定信号などを入力する。記憶部５３は、アームロボット２０で用いられる補正情報５４などを記憶する。表示部５８は、ワーク作業システム１０に関する情報を含む画面を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイである。入力装置５９は、各種入力を行うマウスやキーボードなどである。

【0017】

光学トラッキング装置６０は、例えば、測定対象に対してレーザーを照射することによって、測定対象の３次元座標を求める装置である。この光学トラッキング装置６０は、アーム２１が目標位置である指定点へ移動した際に、アーム２１の先端にある作業点の３次元座標を求める装置である。この光学トラッキング装置６０によって、指定点とアーム２１の作業点とのずれ量を把握することができる。

【0018】

次に、こうして構成された本実施形態の設定システム４０の動作、特に、アームロボット２０のアーム２１の位置ずれを補正する補正角度を求める処理について説明する。ここでは、説明の便宜のため、第１アーム２１ａと第２アーム２１ｂとの２つのアームの回動角度を例として説明する（図４，５参照）。図３は、情報処理ＰＣ５０のＣＰＵ５２が実行する補正情報設定処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。図４は、ＸＹ座標における指示値と測定値の説明図である。図５は、別のアーム配置の一例の説明図である。補正情報設定処理ルーチンは、記憶部５３に記憶され、作業者の開始入力に応じて実行される。作業者は、ワーク作業システム１０の出荷前において、アームロボット２０の補正値を設定する際に、情報処理ＰＣ５０をアームロボット２０に接続し、光学トラッキング装置６０を配置したのち、情報処理ＰＣ５０に開始入力を行う。

【0019】

このルーチンを開始すると、制御装置５１のＣＰＵ５２は、補正角度を求める指定点を設定する（Ｓ１００）。指定点は、アーム２１の動作範囲の３次元マトリクス状に設定されており、所定の順番、例えば、原点から順に設定される。ここでは、指定点ａ（Ｘａ，Ｙａ）が設定される（図４）。なお、図４、５では、説明の便宜のため、ＸＹ平面上の指定点ａ～ｄの座標を示している。次に、ＣＰＵ５２は、逆運動学に基づいて、所定のアーム２１の配置で指定点にアーム２１の先端の作業点Ｐが重なるよう、各アーム２１を回動する指示角度を求め（Ｓ１１０）、求めた指示角度でアーム２１を制御する（Ｓ１２０）。ＣＰＵ５２は、例えば、図４に示すように、設定された指定点ａ（Ｘａ，Ｙａ）に作業点Ｐが重なるよう、第１回動軸２４ａは指示角度Ｑｊ１ａ、第２回動軸２４ｂには指示角度Ｑｊ２ａとしその角度になるよう駆動部２３を制御する。

【0020】

次に、ＣＰＵ５２は、光学トラッキング装置６０により作業点Ｐの座標を計測させ、作業点Ｐの測定座標を光学トラッキング装置６０から取得し（Ｓ１３０）、指定点と作業点Ｐとの差分の距離を減じる各回動軸２４の補正角度を求める（Ｓ１４０）。図４に示すように、ＣＰＵ５２は、指定点（Ｘａ，Ｙａ…Ｘｄ，Ｙｄ）に対して、測定座標（Ｘａ’，Ｙａ’…Ｘｄ’，Ｙｄ’）を取得し、この指定点と測定座標との関係から、逆運動学（ｆ（Ｘ，Ｙ）＝Ｑｊ１，Ｑｊ２）を用いて回動軸２４の角度を求めると、指定点に対して指定角度（Ｑｊ１ａ，Ｑｊ２ａ…Ｑｊ１ｄ，Ｑｊ２ｄ）と測定座標に対して測定角度（Ｑｊ１ａ’，Ｑｊ２ａ’…Ｑｊ１ｄ’，Ｑｊ２ｄ’）とが得られる。この指定角度と測定角度との差分値を、それぞれ測定座標と指定点とが重なる補正角度（△Ｑｊ１ａ，△Ｑｊ２ａ…△Ｑｊ１ｄ，△Ｑｊ２ｄ）とする。なお、補正角度△Ｑｊ１ａが指定点ａでの第１回動軸２４ａの補正値（Ｑｊ１ａ’－Ｑｊ１ａ）であり、補正角度△Ｑｊ２ａが指定点ａでの第２回動軸２４ｂの補正値（Ｑｊ２ａ’－Ｑｊ２ａ）である。

【0021】

続いて、ＣＰＵ５２は、求めた補正角度を指定点に対応づけて補正情報５４へ記憶し（Ｓ１５０）、現在のアーム２１の配置におけるすべての指定点に対して補正角度を求めたか否かを判定する（Ｓ１６０）。すべての指定点に対して補正角度を求めていないときには、ＣＰＵ５２は、Ｓ１００以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ５２は、次の指定点を設定し、その指定点に作業点が重なるようにアーム２１を制御し、実際の作業点Ｐと指定点とのずれを減じる回動軸２４の補正角度を求めて補正情報５４に記憶させる。

【0022】

一方、Ｓ１６０で、現在のアーム２１の配置におけるすべての指定点に対して補正角度を求めたときには、ＣＰＵ５２は、指定点と作業点Ｐとが重なる他のアーム２１の配置があるか否かを判定する（Ｓ１７０）。他のアーム２１の配置があるときには、ＣＰＵ５２は、アーム２１の配置位置を変更し（Ｓ１８０）、Ｓ１００以降の処理を実行する。図５に示すように、アーム２１は、指定点の位置によっては、いわゆる左手系、右手系のように、複数のアーム２１の配置で作業点Ｐを指定点に重ねることができる。ＣＰＵ５２は、このような別パターンについても補正角度を求めるのである。一方、Ｓ１７０で他のアーム２１の配置がないときには、ＣＰＵ５２は、補正情報５４を制御ＰＣ３０へ出力し（Ｓ１９０）、このルーチンを終了する。このようにして、ＣＰＵ５２は、各指定点に対して回動軸２４の角度を補正する補正角度を設定し、制御ＰＣ３０へ補正情報３４として記憶させる。

【0023】

次に、ワーク作業システム１０の動作、特に補正情報３４を用いてアームロボット２０を制御する処理について説明する。図６は、制御ＰＣ３０のＣＰＵ３２が実行する作業処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。図７は、指定点以外に存在する目標位置ｅの説明図である。作業処理ルーチンは、記憶部３３に記憶され、作業者の開始入力に応じて実行される。アームロボット２０は、ワークＷを供給位置から作業用部材１３上の目標位置ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）へ移動させる処理を行う場合を具体例として説明する。

【0024】

このルーチンを開始すると、制御装置３１のＣＰＵ３２は、アームロボット２０の作業を行う目標位置を取得し（Ｓ２００）、アーム２１の所定の配置位置に応じ、逆運動学に基づいて、目標位置にアーム２１の作業点Ｐが重なるよう、各アーム２１を回動する指示角度を求める（Ｓ２１０）。アームロボット２０において、アーム２１の配置位置は、左腕系で動作するか右腕系で動作するかなど、その作業環境に応じて優先的なものが予め規定されているものとする。次に、ＣＰＵ３２は、目標位置に近い指定点を補正情報３４から抽出し、目標位置が指定点と同じ座標であるか否かを判定する（Ｓ２２０）。目標位置が指定点と同じ座標であるときには、指定点に対応づけられた各回動軸２４の補正角度がそのまま利用可能であるため、ＣＰＵ３２は、補正情報３４から補正角度を取得し（Ｓ２４０）、取得した補正角度で指示角度を補正した値を用いて回動軸２４を回動させる（Ｓ２７０）。

【0025】

一方、Ｓ２３０で目標位置が指定点と同じ座標でないときには、ＣＰＵ３２は、補間処理を行い、最も有効な補正角度を計算により求める（Ｓ２５０～Ｓ２６０）。具体的には、ＣＰＵ３２は、Ｓ２２０で抽出した指定点の補正角度を取得し（Ｓ２５０）、目標位置と指定点との距離に反比例した重み付けを行い、補正角度を導出する（Ｓ２６０）。そして、ＣＰＵ３２は、導出した補正角度で指示角度を補正した値を用いて回動軸２４を回動させる（Ｓ２７０）。ここでは、ＣＰＵ３２は、指定点以外の目標位置に対して、補正角度の補間として、目標位置に近接する複数の指定点の補正角度に対し目標位置から指定点までの距離に反比例した重み付けを行った補正角度を導出する。即ち、目標位置が複数の指定点の間にあるときには、ＣＰＵ３２は、目標位置から距離がより近い指定点の影響をより強く与えた補正角度を計算により求めるのである。

【0026】

補正角度の導出について具体例を用いて説明する。ここでは、図７に示すように、指定点ａ～ｄの間に目標位置ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）がある場合について説明する。また、距離Ｌａ～Ｌｄは、それぞれ指定点ａ～ｄと目標位置ｅとの距離とする。目標位置ｅへアーム２１を駆動する場合、例えば、指定点ａでの角度誤差は、目標位置ｅに対して、式（１）、（２）で表すだけ影響を与える。即ち、第１回動軸２４ａでは、指定点ａに対応付けられた補正角度△Ｑｊ１ａに、距離Ｌａ～Ｌｄを乗算しＬａで除算した項を、更に１つの指定点からの距離を含まない残りの距離の全てを乗算した値をそれぞれの指定点ごとに求めたものの総和（Ｌｂ×Ｌｃ×Ｌｄ＋Ｌａ×Ｌｃ×Ｌｄ＋Ｌａ×Ｌｂ×Ｌｄ＋Ｌａ×Ｌｂ×Ｌｃ：以下、指定点間の距離因子とも称する）で除算した値が目標位置ｅに影響する。同様に、第２回動軸２４ｂでは、補正角度△Ｑｊ２ａに、距離Ｌａ～Ｌｄを乗算しＬａで除算した項を、距離因子で除算した値が目標位置ｅに影響する。そして、目標位置ｅに対しては、指定点ａ～ｄが影響を与えるため、目標位置ｅでの補正角度は、距離の反比例した重み付けを行うと、第１回動軸２４ａに対して式（３）の補正角度△Ｑｊ１ｅ、第２回動軸２４ｂに対して、式（４）の補正角度△Ｑｊ２ｅが計算によって求められる。このように、ＣＰＵ３２は、指定点間に存在する目標位置を取得したときには、目標位置に近接する複数の指定点を抽出し、抽出した指定点の補正角度に該指定点以外の指定点と該目標位置との距離を乗算した値をそれぞれ加算し、指定点間の距離因子で除算して重み付けを行った補正角度を補間して得るのである。

【0027】

【数1】

【0028】

Ｓ２７０で補正角度で補正した指示角度で回動軸２４を制御したあと、ＣＰＵ３２は、アームロボット２０の作業が全て終了したか否かを判定し（Ｓ２８０）、作業が全て終了していないときには、Ｓ２００以降の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ２８０で全ての作業が終了したときには、ＣＰＵ３２は、このルーチンを終了する。

【0029】

ここで、補正情報３４に含まれた補正角度による補正精度について実際に検討した。図８は、角度補正と位置補正における位置ずれ量の説明図である。図８は、５軸アームロボットの第２関節Ｊ２のヨーを０．５°捻った状態での目標位置（真値）と実測位置との差（距離）を求めた結果である。なお、ここでは、簡便な説明とするため、ＸＹ平面座標で説明するが、ＸＹＺの三次元座標に適用することができる。例えば、ＸＹロボットでは、絶対精度を保証するために、目標位置（Ｘ，Ｙ）に補正値を加味する補正を行うことがある。これをアームロボットに適用すると、目標位置（Ｘ，Ｙ）に補正値を加減しＸＹ座標補正を行い（Ｘ’，Ｙ’）、これを逆運動学に基づいて各回動軸２４の指示角度へ変換する処理となる（Ｑｊ１，Ｑｊ２）。これを位置補正と称する。一方、本開示の角度補正では、目標位置（Ｘ，Ｙ）から逆運動学に基づいて各回動軸２４の指示角度（Ｑｊ１’，Ｑｊ２’）を求め、これに角度補正（△Ｑｊ１，△Ｑｊ２）を加味し、各回動軸２４の指示角度（Ｑｊ１，Ｑｊ２）とする。角度補正では、位置から角度に変換する間接的な補正に比して、直接的な指令値である指示角度を補正するため、図８に示すように、より高い精度を示すことが明らかとなった。このように、補正角度を用いることによって、一般的にティーチングで制御するアームロボットに対し、絶対精度を与えることができることがわかった。

【0030】

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の制御装置３１が本開示の制御装置に相当し、アームロボット２０がアームロボットに相当し、アーム２１、第１アーム２１ａ、第２アーム２１ｂがロボットアームに相当し、回動軸２４、第１回動軸２４ａ及び第２回動軸２４ｂが回動軸に相当し、記憶部３３が記憶部に相当し、補正情報３４が補正情報に相当し、ＣＰＵ３２が制御部に相当する。また、制御装置５１が情報処理装置に相当し、ＣＰＵ５２が設定部に相当し、光学トラッキング装置６０が光学トラッキング装置に相当する。なお、本実施形態では、制御装置３１の動作を説明することにより本開示の制御方法の一例も明らかにしており、また、制御装置５１の動作を説明することにより本開示の情報処理方法の一例を明らかにしている。

【0031】

以上説明した実施形態の制御ＰＣ３０は、回動軸２４を中心に回動するアーム２１を備えたアームロボットを制御する制御装置３１を備え、アーム２１を目標位置としての指定点へ配置させたときの回動軸２４の補正角度を含む補正情報３４を記憶する記憶部３３と、補正情報３４に含まれる目標位置に対する補正角度を取得しこの補正角度に基づいてアーム２１を回動させる制御部としてのＣＰＵ３２を備える。この制御装置３１では、アームロボット２０のアーム２１を目標位置へ配置させたときの回動軸２４の補正角度を含む補正情報３４を記憶部３３に記憶し、補正情報３４に含まれる目標位置に対する補正角度を取得し、この補正角度に基づいてアーム２１を回動させる。この制御装置３１では、制御する回動軸２４の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、作業精度をより高めることができる。

【0032】

また、記憶部３３は、アーム２１を指定点へ配置させたときに計測した回動軸２４の角度に基づいて設定された回動軸２４の補正角度を指定点ごとに対応付けた補正情報３４を記憶し、ＣＰＵ３２は、指定点以外の目標位置に対して、補正角度の補間として、目標位置に近接する複数の指定点の補正角度に対し目標位置から指定点までの距離に反比例した重み付けを行った補正角度を導出し、導出した補正角度に基づいてアーム２１を回動させる。この制御装置３１では、直接的に補正角度が設定された指定点以外の目標位置に対しては、指定点までの距離に反比例した重み付けを行う、即ち、より近い指定点の補正値がより強く影響する補正角度を補間して求めるため、指定点以外の目標位置に対しても、作業精度をより高めることができる。更に、アームロボット２０は、アーム２１として第１アーム２１ａ及び第２アーム２１ｂを含む多関節ロボットであり、記憶部３３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を含む三次元座標の指定点に対応付けられた回動軸２４の補正角度を含む補正情報３４を記憶し、ＣＰＵ３２は、指定点間に存在する目標位置を取得したときには、この目標位置に近接する複数の指定点を抽出し、抽出した指定点の補正角度に指定点以外の指定点と目標位置との距離を乗算した値をそれぞれ加算し、指定点間の距離因子で除算して重み付けを行う。この制御装置３１では、三次元座標の指定点と目標位置との関係において、その距離に応じた適切な補正角度を導出することができる。

【0033】

更にまた、記憶部３３は、目標位置へアーム２１を配置する際に第１アーム２１ａと第２アーム２１ｂとに複数の配置位置が存在する場合は、複数の配置位置に対してそれぞれ設定された補正角度を含む補正情報３４を記憶し、ＣＰＵ３２は、目標位置及びアーム２１の配置位置に応じた補正角度を取得し、補正角度に基づいてアーム２１を回動させる。この制御装置３１では、アーム２１の配置位置に応じて適切な補正を行うことができる。そして、ＣＰＵ３２は、目標位置を取得したときには、逆運動学に基づき、回動軸２４の指示角度を取得し、補正情報３４に基づいて補正角度を取得して指示角度を補正角度で補正し、補正後の指示角度でアームを回動させる。この制御装置３１では、逆運動学に基づいてアーム２１を動作させることにより、直接的なアーム２１の位置の補正を行うことができるため、作業精度をより高めることができる。

【0034】

また、情報処理ＰＣ５０は、回動軸２４を中心に回動するアーム２１を備えたアームロボット２０の位置を補正する補正値を設定する情報処理装置である。この制御装置５１は、アーム２１を目標位置としての指定点へ配置させたときに計測したアーム２１の位置を取得して回動軸２４の補正角度を求め、複数の指定点における補正角度を含む補正情報５４を設定する設定部としてのＣＰＵ５２を備える。この情報処理ＰＣ５０では、アーム２１を目標位置としての指定点へ配置させたときに計測したアーム２１の位置から回動軸２４の角度を取得して回動軸２４の補正角度を求め、複数の指定点における補正角度を含む補正情報５４を設定する。この情報処理ＰＣ５０では、上記制御装置３１と同様に、制御する回動軸２４の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、アームロボット２０の作業精度をより高めることができる。

【0035】

また、ＣＰＵ５２は、目標位置へアーム２１を配置する際に第１アーム２１ａと第２アーム２１ｂとに複数の配置位置が存在する場合は、複数の配置位置に対してそれぞれ対応する補正角度を含む補正情報３４を設定する。この情報処理ＰＣ５０では、アーム２１の配置位置に応じて適切な補正を行うことができる。更に、ＣＰＵ５２は、目標位置へアーム２１を移動する指示角度で回動軸２４を回動した際のアーム２１の位置と目標位置との差分を減じる補正角度を求める。この情報処理ＰＣ５０では、より適切な補正角度を求めることができる。更にまた、ＣＰＵ５２は、光学トラッキング装置６０で測定したアーム２１の位置を光学トラッキング装置６０から取得し、取得したアームの位置を用いて補正角度を求める。この情報処理ＰＣ５０では、光学トラッキング装置６０を用いて、より適切な補正角度を求めることができる。

【0036】

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0037】

例えば、上述した実施形態では、ワーク作業システム１０と設定システム４０とが両方ある場合を説明したが、ワーク作業システム１０のみでもよいし、設定システム４０のみでもよい。また、上述した実施形態では、ワーク作業システム１０の出荷時に設定システム４０で補正値を設定するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、制御ＰＣ３０に情報処理ＰＣ５０の機能を加えて、制御ＰＣ３０が補正角度を設定することができるものとしてもよい。この制御ＰＣ３０では、定期的な作業ロボット２０の調整を行うことができる。

【0038】

上述した実施形態では、制御ＰＣ３０は、距離に応じた重み付けを行った補正角度を用いるものとしたが、この処理を省略してもよい。例えば、制御装置３１は、指定点の密度をより高めるなどした補正情報３４を記憶した上で、最も距離が近い指定点の補正角度を用いるものとしてもよい。この制御装置３１によっても、アームロボット２０の作業精度をより高めることができる。

【0039】

上述した実施形態では、記憶部３３は、アーム２１の配置位置が複数存在する場合は、それに応じた複数の補正角度を含む補正情報３４を記憶部３３に記憶するものとしたが、特にこれに限定されず、作業ロボット２０で用いるアーム２１の配置のみの補正角度を含む補正情報３４としてもよい。この制御装置３１でも、補正情報３４を用いることによって、アームロボット２０の作業精度をより高めることができる。また、情報処理ＰＣ５０は、アーム２１の配置位置が複数存在する場合は、それに応じた複数の補正角度を求めるものとしたが、特にこれに限定されず、作業ロボット２０で用いるアーム２１の配置のみの補正角度を求めるものとしてもよい。

【0040】

上述した実施形態では、情報処理ＰＣ５０は、光学トラッキング装置６０からアーム２１の位置座標を取得し、補正角度を設定するものとしたが、特に光学トラッキング装置６０に限定されない。情報処理ＰＣ５０は、光学トラッキング装置とは異なる他の座標測定装置からアーム２１の位置座標を取得するものとしてもよい。

【0041】

上述した実施形態では、制御装置３１をアームロボット２０の外部に接続された制御ＰＣ３０が備えるものとして説明したが、特にこれに限定されず、例えば、アームロボット２０の内部に備えるコントローラを制御装置としてもよい。また、上述した実施形態では、本開示の内容を制御装置３１や制御装置５１として説明したが、制御方法や情報処理方法としてもよい。また、制御方法を実行するプログラムとしてもよいし、情報処理方法を実行するプログラムとしてもよい。

【0042】

ここで、本開示の制御装置や情報処理装置は、以下のように構成してもよい。例えば、本開示の制御装置において、前記記憶部は、前記アームを指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置に基づいて設定された前記回動軸の補正角度を前記指定点ごとに対応付けた前記補正情報を記憶し、前記制御部は、前記指定点以外の目標位置に対して、前記補正角度の補間として、前記目標位置に近接する前記複数の指定点の前記補正角度に対し前記目標位置から前記指定点までの距離に反比例した重み付けを行った補正角度を導出し、導出した該補正角度に基づいて前記アームを回動させるものとしてもよい。この制御装置では、直接的に補正角度が設定された指定点以外の目標位置に対しては、指定点までの距離に反比例した重み付けを行う、即ち、より近い指定点の補正値がより強く影響する補正角度を補間して求めるため、指定点以外の目標位置に対しても、作業精度をより高めることができる。

【0043】

重み付けを行う本開示の制御装置において、前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、前記記憶部は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を含む三次元座標の前記指定点に対応付けられた前記回動軸の補正角度を含む前記補正情報を記憶し、前記制御部は、前記指定点間に存在する目標位置を取得したときには、該目標位置に近接する複数の前記指定点を抽出し、抽出した該指定点の補正角度に該指定点以外の指定点と該目標位置との距離を乗算した値をそれぞれ加算し、前記指定点間の距離因子で除算して前記重み付けを行うものとしてもよい。この制御装置では、三次元座標の指定点と目標位置との関係において、その距離に応じた適切な補正角度を導出することができる。

【0044】

本開示の制御装置において、前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、前記記憶部は、前記目標位置へ前記アームを配置する際に前記第１アームと前記第２アームとに複数の配置位置が存在する場合は、該複数の配置位置に対してそれぞれ設定された前記補正角度を含む前記補正情報を記憶し、前記制御部は、前記目標位置及び前記アームの配置位置に応じた前記補正角度を取得し該補正角度に基づいて前記アームを回動させるものとしてもよい。この制御装置では、アームの配置位置に応じて適切な補正を行うことができる。ここで、アームは、右手系動作と左手系動作とを基本動作とし、前記補正情報には、右手系動作用の補正角度と、左手系動作用の補正角度とが含まれているものとしてもよい。

【0045】

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記目標位置を取得したときには、逆運動学に基づき、前記回動軸の指示角度を取得し、前記補正情報に基づいて前記補正角度を取得して前記指示角度を前記補正角度で補正し、補正後の指示角度で前記アームを回動させるものとしてもよい。この制御装置では、逆運動学に基づいてアームを動作させることにより、直接的なアームの位置の補正を行うことができるため、作業精度をより高めることができる。

【0046】

本開示の制御方法は、
回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットを制御する制御方法であって、
前記アームを目標位置へ配置させたときの前記回動軸の補正角度を含む補正情報に含まれる目標位置に対する前記補正角度を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記補正角度に基づいて前記アームを回動させる制御ステップと、
を含むものである。

【0047】

この制御方法では、上記制御装置と同様に、制御する回動軸の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、作業精度をより高めることができる。なお、この制御方法において、上述したいずれかの制御装置の態様を採用してもよいし、上述したいずれかの制御装置の機能を発現するステップを含むものとしてもよい。

【0048】

本開示の情報処理装置は、
回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットの位置を補正する補正値を設定する情報処理装置であって、
前記アームを目標位置としての指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置を取得して前記回動軸の補正角度を求め、複数の前記指定点における補正角度を含む補正情報を設定する設定部、を備えたものである。

【0049】

この情報処理装置では、アームを目標位置としての指定点へ配置させたときに計測したアームの位置から回動軸の角度を取得して回動軸の補正角度を求め、複数の指定点における補正角度を含む補正情報を設定する。この情報処理装置では、上記制御装置と同様に、制御する回動軸の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、アームロボットの作業精度をより高めることができる。

【0050】

本開示の情報処理装置において、前記アームロボットは、前記アームとして第１アーム及び第２アームを含む多関節ロボットであり、前記設定部は、前記目標位置へ前記アームを配置する際に前記第１アームと前記第２アームとに複数の配置位置が存在する場合は、該複数の配置位置に対してそれぞれ対応する前記補正角度を含む前記補正情報を設定するものとしてもよい。この情報処理装置では、アームの配置位置に応じて適切な補正を行うことができる。

【0051】

本開示の情報処理装置において、前記設定部は、前記目標位置へ前記アームを移動する指示角度で前記回動軸を回動した際の前記アームの位置と前記目標位置との差分を減じる前記補正角度を求めるものとしてもよい。この情報処理装置では、より適切な補正角度を求めることができる。

【0052】

本開示の情報処理装置において、前記設定部は、光学トラッキング装置で測定した前記アームの位置を該光学トラッキング装置から取得し、取得した前記アームの位置を用いて前記補正角度を求めるものとしてもよい。この情報処理装置では、光学トラッキング装置を用いて、より適切な補正角度を求めることができる。この光学トラッキング装置としては、レーザートラッキング装置などが挙げられる。

【0053】

本開示の情報処理方法は、
回動軸を中心に回動するアームを備えたアームロボットの位置を補正する補正値を設定する情報処理方法であって、
前記アームを目標位置としての指定点へ配置させたときに計測した前記アームの位置を取得して前記回動軸の補正角度を求める導出ステップと、
複数の前記指定点における補正角度を含む補正情報を設定する設定ステップと、
を含むものである。

【0054】

この情報処理方法は、上記情報処理装置と同様に、制御する回動軸の角度を直接的に補正するため、例えば、間接的に目標位置を補正するものなどに比して、アームロボットの作業精度をより高めることができる。なお、この情報処理方法において、上述したいずれかの情報処理装置の態様を採用してもよいし、上述したいずれかの情報処理装置の機能を発現するステップを含むものとしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本開示は、ロボットアームを備える作業ロボットの分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０ ワーク作業システム、１１ 基台、１２ 搬送部、１３ 作業用部材、２０ アームロボット、２１ アーム、２１ａ 第１アーム、２１ｂ 第２アーム、２２ エンドエフェクタ、２３ 駆動部、２４ 回動軸、２４ａ 第１回動軸、２４ｂ 第２回動軸、３０ 制御ＰＣ、３１ 制御装置、３２ ＣＰＵ、３３ 記憶部、３４ 補正情報、３８ 表示部、３９ 入力装置、４０ 設定システム、５０ 情報処理ＰＣ、５１ 制御装置、５２ ＣＰＵ、５３ 記憶部、５４ 補正情報、５８ 表示部、５９ 入力装置、６０ 光学トラッキング装置、Ｗ ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】