特許7584930ロボットシステム、制御方法、物品の製造方法、プログラム、及び記録媒体
(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】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】ロボットシステム、制御方法、物品の製造方法、プログラム、及び記録媒体
(51)【国際特許分類】
B25J 13/00 20060101AFI20241111BHJP
【ＦＩ】
B25J13/00 Z
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020122227
(22)【出願日】2020-07-16
(65)【公開番号】P2022018843
(43)【公開日】2022-01-27
【審査請求日】2023-07-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003133
【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】泉 智洋
【審査官】稲垣 浩司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２２６０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－１９５００１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンドエフェクタが設けられるロボットと、前記エンドエフェクタを、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御する制御部と、を備え、
前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、
前記制御部は、
前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御する、
ことを特徴とするロボットシステム。
【請求項2】
前記制御部は、前記エンドエフェクタの移動を前記第２方向から前記第１方向、又は前記第１方向から前記第２方向に切り替える場合、前記エンドエフェクタを前記第１方向又は前記第２方向に移動させるそれぞれの始点において、前記エンドエフェクタを前記始点に移動させた時点での位相に対して所定角度だけ変更するよう、前記ロボットの姿勢を制御することで、前記エンドエフェクタを前記第１方向又は前記第２方向に移動させる場合の前記所定軸線まわりの前記エンドエフェクタの姿勢を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項3】
前記制御部は、前記エンドエフェクタにおける前記所定軸線まわりの変位以外の変位を規制した状態で、前記ロボットの姿勢を制御し、前記エンドエフェクタを前記第１方向又は前記第２方向に移動させる場合の前記所定軸線まわりの前記エンドエフェクタの姿勢を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項4】
前記制御部は、前記ロボットが有する伝達機構部の入力軸を前記所定角度だけ変更することで、前記エンドエフェクタを前記第１方向又は前記第２方向に移動させる場合の前記所定軸線まわりの前記エンドエフェクタの姿勢を決定する、ことを特徴とする請求項２または３に記載のロボットシステム。
【請求項5】
前記伝達機構部は、減速機を含み、前記減速機は、波動歯車減速機である、ことを特徴とする請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項6】
前記ロボットは、前記伝達機構部の入力側に設けられたエンコーダを有し、前記制御部は、前記ロボットを前記エンコーダから取得される前記伝達機構部の入力軸の回転角度の情報に基づく前記ロボットの位置制御を実行可能なモードを有する、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のロボットシステム。
【請求項7】
前記ロボットは、垂直多関節のロボットアームであり、前記伝達機構部は、前記ロボットアームの基端側の第１関節に設けられている、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項8】
前記所定角度は、定数である、ことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項9】
前記所定角度は、９０度、又は１８０度を３以上の整数で割って得られる角度である、ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項10】
前記所定軸線は、前記ロボットにより作業を施すワークの面に対して垂直な軸線である、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項11】
前記制御部は、前記エンドエフェクタの移動を前記第２方向から前記第１方向、又は前記第１方向から前記第２方向に切り替える場合において、前記第１方向及び前記第２方向と交差する方向に前記エンドエフェクタをシフトさせるよう、前記ロボットを制御する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項12】
前記制御部は、前記エンドエフェクタを移動させる場合の速度ムラが、前記第１方向に移動させる場合と、前記第２方向に移動させる場合と、で逆位相となるように、前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを異ならせる、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項13】
前記制御部は、前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合に前記エンドエフェクタを第１姿勢に維持した状態で移動させ、前記第１方向から前記第２方向に切り替える場合に、前記エンドエフェクタを、前記第１姿勢から所定角度、回転させた第２姿勢に変更し、前記エンドエフェクタを前記第２姿勢に維持した状態で前記第２方向に前記エンドエフェクタを移動させる、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項14】
前記エンドエフェクタは、ワークに作業を施す、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項15】
前記制御部は、
前記エンドエフェクタにより塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行中に、前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、前記所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項16】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記エンドエフェクタを走査させる方向である、ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項17】
エンドエフェクタが設けられるロボットにおいて、前記エンドエフェクタが、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御する制御方法であって、前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、
前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項18】
エンドエフェクタが設けられるロボットにおいて、前記エンドエフェクタが、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御して、物品を製造する物品の製造方法であって、前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、
前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御し、物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項19】
請求項１７に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項20】
請求項１７に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
ロボットアームは、工場等において、生産現場の省人化、及び生産設備の自動化のため、所定作業に利用されている。所定作業は、例えば搬送作業、組み立て作業、加工作業、又は塗布作業である。加工作業は、例えば切削作業、研削作業、研磨作業、又はシーリング作業である。ロボットアームには、作業に応じたエンドエフェクタが取り付けられる。例えば塗布作業の場合には、エンドエフェクタとして、塗料を吐出するノズルを有する塗布ツールが用いられる。
【0003】
ロボットアームは、エンドエフェクタが指示された目標の軌道を辿るように、エンドエフェクタの目標の位置や目標の速度に基づいて駆動されるが、エンドエフェクタが辿る実際の軌道は、目標の軌道に対してずれが生じる。このずれが生じる要因の１つに、ロボットアームの関節に用いられる伝達機構部に起因する周期誤差がある。伝達機構部には、減速機を含むものがある。周期誤差は、伝達機構部の入力軸の回転角度に同期して出力軸の回転角度に周期的に重畳される誤差であり、角度伝達誤差とも言われている。作業対象であるワークに対してエンドエフェクタを所定速度で移動させようとする場合、伝達機構部の角度伝達誤差は、エンドエフェクタの速度ムラの要因となる。
【0004】
エンドエフェクタの移動速度に応じて作業結果が変化するような場合、エンドエフェクタに速度ムラがあると、製造される物品の品質が低下することがある。例えば研削作業においては、ワークの表面に研削ムラが発生することがある。また、例えば塗布作業においては、ワークの表面に塗料を塗布することで形成される膜の厚みにムラが発生することがある。
【0005】
特許文献１には、伝達機構部の角度伝達誤差を事前にモデル化しておき、誤差振動とは逆相の位置補正量を生成し、位置補正量で位置指令ベース信号を補正した位置指令信号により、ロボットを制御する装置が開示されている。つまり、特許文献１に記載の装置では、誤差振動とは逆相の振動を伝達機構部の入力軸に付与することにより、伝達機構部の出力軸の誤差振動を低減しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開昭６３－１５３６１０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、伝達機構部の角度伝達誤差の周波数成分が、モータをサーボ制御する周波数帯域から外れることがある。例えば、基本周波数に対して高次の高調波成分が角度伝達誤差の周波数成分に含まれていることがあり、この高調波成分がモータをサーボ制御する周波数帯域よりも高いことがある。このような場合、モータが位置指令信号に追従しきれず、エンドエフェクタの速度ムラを低減するのにも限界があった。
【0008】
そこで本発明は、作業対象の品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の第１態様は、エンドエフェクタが設けられるロボットと、前記エンドエフェクタを、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御する制御部と、を備え、前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、前記制御部は、前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御する、ことを特徴とするロボットシステムである。
【0010】
本開示の第２態様は、エンドエフェクタが設けられるロボットにおいて、前記エンドエフェクタが、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御する制御方法であって、前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御する、ことを特徴とする制御方法である。
【0011】
本開示の第３態様は、エンドエフェクタが設けられるロボットにおいて、前記エンドエフェクタが、第１方向、または前記第１方向とは反対方向の関係にある第２方向に移動するよう前記ロボットを制御して、物品を製造する物品の製造方法であって、前記エンドエフェクタは、塗布、切削、研削、研磨、シーリングの少なくとも１つを実行できるツールであり、前記エンドエフェクタを前記第１方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢と、前記エンドエフェクタを前記第２方向に移動させる場合の前記エンドエフェクタの姿勢とを、所定軸線まわりにおいて異ならせるよう、前記ロボットを制御し、物品を製造する、ことを特徴とする物品の製造方法である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、作業対象の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態に係るロボット装置の模式図である。
【図2】実施形態に係るロボット装置のロボットアームの関節を示す部分断面図である。
【図3】実施形態に係るロボット装置の制御系を示すブロック図である。
【図4】実施形態に係るロボットアームの模式図である。
【図5】実施形態におけるロボットアームとワークとの位置姿勢の関係を示す模式図である。
【図6】（ａ）は、実施形態における走査ラインと単位作業範囲を示す平面模式図である。（ｂ）は、実施形態における単位膜厚分布を示す３次元グラフである。
【図7】実施形態における物品を製造する際のロボットアームの制御方法のフローチャートである。
【図8】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、比較例と実施例においてシミュレーションに用いたパラメータの説明図である。
【図9】（ａ）及び（ｂ）は、比較例のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図10】（ａ）及び（ｂ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係るロボット装置１００の模式図である。図１に示すように、ロボット装置１００は、ロボットアーム２００と、ロボットアーム２００に設けられたエンドエフェクタ３００と、ロボットアーム２００及びエンドエフェクタ３００を制御する制御装置４００と、を備える。
【0015】
ロボットアーム２００は、製造ラインに設けられ、物品を製造するのに用いられる。ロボットアーム２００は、垂直多関節のロボットアームである。ロボットアーム２００は、複数の関節Ｊ１～Ｊ６と、基台２０９と、複数のリンク２１０～２１６と、を有する。複数のリンク２１０～２１６は、この順に、複数の関節Ｊ１～Ｊ６を介して直列に連結されている。つまり、ロボットアーム２００の基端側から先端側に向かって、第１関節Ｊ１、第２関節Ｊ２、第３関節Ｊ３、第４関節Ｊ４、第５関節Ｊ５、第６関節Ｊ６である。ロボットアーム２００の基端部であるリンク２１０は、基台２０９に固定されている。基台２０９は、台座Ｂ１の上面に固定されている。
【0016】
ロボットアーム２００は、多自由度のロボットアームである。本実施形態では、ロボットアーム２００は、６つ関節Ｊ１～Ｊ６を有する６自由度のロボットアームである。ロボットアーム２００において、各リンク２１１～２１６は、各関節Ｊ１～Ｊ６で回転駆動される。これにより、ロボットアーム２００は、エンドエフェクタ３００を、３軸方向の任意の位置及び３軸方向の任意の姿勢に調整することができる。
【0017】
エンドエフェクタ３００は、ロボットアーム２００の先端部であるリンク２１６に設けられる。つまり、リンク２１６は、エンドエフェクタ３００を支持する所定部位となる支持部である。エンドエフェクタ３００は、本実施形態では塗料と塗布する塗布ツールである。塗布ツールであるエンドエフェクタ３００は、塗料を吐出するノズル３０１を有する。なお、エンドエフェクタ３００が塗布ツールである場合について説明するが、これに限定するものではなく、例えば加工ツールであってもよい。加工ツールは、例えば切削ツール、研削ツール、研磨ツール、又はシーリングツールであってもよい。また、エンドエフェクタ３００は、リンク２１６に支持されるエンドエフェクタ本体と、エンドエフェクタ本体に対して回転する回転工具と、を有する場合であってもよい。
【0018】
ロボットアーム２００の姿勢は、座標系で表現することができる。図１中の座標系Ｔ０は、ロボットアーム２００が固定される台座Ｂ１に設定した座標系である。座標系Ｔｅは、エンドエフェクタ３００に設定した座標系である。座標系Ｔｅは、ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を表す。本実施形態では、座標系Ｔｅは、エンドエフェクタ３００のノズル３０１に設定される。座標系Ｔ０及び座標系Ｔｅは、ＸＹＺ軸の３軸で表される。座標系ＴｅにおけるＺ軸は、ノズル３０１からの塗料の吐出方向と平行な方向の軸である。座標系ＴｅにおけるＸ軸及びＹ軸は、吐出方向と直交する方向の軸である。
【0019】
制御装置４００は、ロボットアーム２００の姿勢を制御することが可能である。制御装置４００には、入力装置５００が接続される。入力装置５００は、例えばティーチングペンダントであり、操作者がロボットアーム２００の動作を教示するのに用いられる。
【0020】
図２は、実施形態に係るロボット装置１００のロボットアーム２００の関節Ｊ２を示す部分断面図である。以下、関節Ｊ２を例に代表して説明し、他の関節Ｊ１，Ｊ３～Ｊ６については、関節Ｊ２と同様の構成であるため、説明を省略する。
【0021】
リンク２１１とリンク２１２とは、クロスローラベアリング２３７を介して回転自在に連結されている。関節Ｊ２は、駆動機構部２４０を有している。駆動機構部２４０は、リンク２１１に対してリンク２１２を相対的に回転駆動する。
【0022】
駆動機構部２４０は、駆動源の一例であるモータ２３１と、モータ２３１の駆動力を出力側に伝達する伝達機構部２３５と、を有する。伝達機構部２３５は、減速機２３４を含む。本実施形態では、伝達機構部２３５が減速機２３４である。
【0023】
モータ２３１は、サーボモータであり、例えばブラシレスＤＣモータ又はＡＣモータである。モータ２３１は、リンク２１２に固定されたハウジング２３２と、ハウジング２３２内に収容された不図示の固定子及び回転子と、を有する。不図示の固定子は、ハウジング２３２の内側に固定されている。不図示の回転子には、回転軸２３３が固定されている。
【0024】
減速機２３４は、回転軸２３３の回転を減速して出力する。減速機２３４は、歯車を有する減速機であり、本実施形態では波動歯車減速機である。波動歯車減速機である減速機２３４は、モータ２３１の回転軸２３３に結合された、入力軸の一例であるウェブジェネレータ２４１と、リンク２１２に固定された、出力軸の一例であるサーキュラスプライン２４２と、を備えている。また、減速機２３４は、ウェブジェネレータ２４１とサーキュラスプライン２４２との間に配置され、リンク２１１に固定されたフレクスプライン２４３を備えている。サーキュラスプライン２４２は、ウェブジェネレータ２４１の回転速度に対して所定の減速比で減速された回転速度で、ウェブジェネレータ２４１に対して相対的に回転する。つまり、減速機２３４は、モータ２３１の回転軸２３３の回転速度に対して所定の減速比で減速された回転速度で、リンク２１１に対してリンク２１２を、回転軸線Ｃ２を中心に相対的に回転させる。なお、伝達機構部２３５が減速機２３４である場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、伝達機構部２３５が、減速機２３４の入力側又は出力側に設けられる歯車機構又はベルト機構などの伝達機構を含んでいてもよい。
【0025】
また、駆動機構部２４０は、モータ２３１の回転軸２３３の回転角度を検出するためのロータリエンコーダ２５０を有する。ロータリエンコーダ２５０は、伝達機構部２３５の入力側、即ち減速機２３４の入力側に配置されている。ここで、減速機２３４の入力軸であるウェブジェネレータ２４１は、モータ２３１の回転軸２３３と一体に回転する。よって、ロータリエンコーダ２５０は、伝達機構部２３５の入力軸、即ち減速機２３４の入力軸の回転角度を検出することになる。
【0026】
また、駆動機構部２４０は、リンク２１１に対するリンク２１２の回転角度、即ち関節角度を検出するためのロータリエンコーダ２６０を有する。ロータリエンコーダ２６０は、伝達機構部２３５の出力側、即ち減速機２３４の出力側に配置されている。ここで、減速機２３４の出力軸であるサーキュラスプライン２４２は、リンク２１２と一体に回転する。よって、ロータリエンコーダ２６０は、伝達機構部２３５の出力軸、即ち減速機２３４の出力軸の回転角度を検出することになる。
【0027】
図１に示す基台２０９の内部には、各関節Ｊ１～Ｊ６のモータ２３１を駆動制御するサーボ制御部２３０が配置されている。なお、サーボ制御部２３０は、基台２０９の内部に配置されているが、どこに配置されていてもよく、例えば制御装置４００の筐体の内部に配置されていてもよい。サーボ制御部２３０は、制御装置４００のＣＰＵより取得した、各関節Ｊ１～Ｊ６に対応する各指令値に基づき、各関節Ｊ１～Ｊ６の伝達機構部２３５の入力軸又は出力軸の角度が、指令値に追従するよう、各関節Ｊ１～Ｊ６のモータ２３１を駆動制御する。
【0028】
次に制御装置４００について説明する。図３は、実施形態に係るロボット装置の制御系を示すブロック図である。制御装置４００は、コンピュータで構成されており、制御部（処理部）の一例であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１を有する。
【0029】
また制御装置４００は、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０３、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）４０４を有する。また、制御装置４００は、記録ディスクドライブ４０５、複数のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４０６～４０９を有する。
【0030】
ＣＰＵ４０１には、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＨＤＤ４０４、記録ディスクドライブ４０５、及びインタフェース４０６～４０９が、バス４１０を介して接続されている。ＲＯＭ４０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムが格納されている。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
【0031】
ＨＤＤ４０４は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置である。このＨＤＤ４０４には、ＣＰＵ４０１に演算処理を実行させるためのプログラム４３０が記録される。ＣＰＵ４０１は、ＨＤＤ４０４に記録（格納）されたプログラム４３０に基づいて、後述する制御方法、即ち物品の製造方法の各処理を実行する。
【0032】
記録ディスクドライブ４０５は、記録ディスク４３１に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
【0033】
インタフェース４０６には、入力装置５００が接続されている。ＣＰＵ４０１は、インタフェース４０６及びバス４１０を介して入力装置５００から教示データを取得する。インタフェース４０７には、モニタ６００が接続されている。モニタ６００には、ＣＰＵ４０１の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース４０８は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けＨＤＤ等の記憶部である外部記憶装置７００が接続可能に構成されている。
【0034】
サーボ制御部２３０は、インタフェース４０９に接続されている。サーボ制御部２３０には、各関節Ｊ１～Ｊ６のモータ２３１及びロータリエンコーダ２５０，２６０が接続されている。なお、図３においては、複数の関節Ｊ１～Ｊ６のうちの１つの関節のモータ２３１及びロータリエンコーダ２５０，２６０を図示している。サーボ制御部２３０は、ロータリエンコーダ２５０を用いたセミクローズドループ制御、又はロータリエンコーダ２６０を用いたフルクローズドループ制御により、モータ２３１をフィードバック制御することが可能である。ＣＰＵ４０１は、サーボ制御部２３０、インタフェース４０９及びバス４１０を介して、ロータリエンコーダ２５０及びロータリエンコーダ２６０から検出結果を示す角度情報を取得することができる。また、ＣＰＵ４０１は、各関節Ｊ１～Ｊ６に対応する指令値のデータを、所定時間間隔でバス４１０及びインタフェース４０９を介してサーボ制御部２３０に出力する。
【0035】
ＨＤＤ４０４は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体でもある。本実施形態では、ＨＤＤ４０４にプログラム４３０が格納されるが、これに限定するものではない。プログラム４３０は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム４３０を供給するための記録媒体としては、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。光ディスクは、例えばＤＶＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ等である。不揮発性メモリは、例えばＵＳＢメモリ、メモリカード、ＲＯＭ等である。
【0036】
制御装置４００のＣＰＵ４０１は、プログラム４３０を実行することにより、軌道データに従ってロボットアーム２００の先端部、即ちエンドエフェクタ３００の位置及び姿勢を制御する位置制御を実行可能である。軌道データは、例えばＨＤＤ４０４に予め記憶させておく。
【0037】
本実施形態では、位置制御には、２つのモードがある。２つのモードのうちの一方は、ＣＰＵ４０１がサーボ制御部２３０に対し伝達機構部２３５の入力軸の角度指令値を出力して、サーボ制御部２３０にセミクローズドループ制御を行わせる第１モードである。２つのモードのうちの他方は、ＣＰＵ４０１がサーボ制御部２３０に対し伝達機構部２３５の出力軸の角度指令値を出力して、サーボ制御部２３０にフルクローズドループ制御を行わせる第２モードである。セミクローズドループ制御では、フルクローズドループ制御よりも応答性がよいため、ロボットアーム２００を高速動作させることができる。
【0038】
以下、ＣＰＵ４０１が第１モードでロボットアーム２００の位置制御を行う場合について説明する。即ち、ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム２００を複数の関節Ｊ１～Ｊ６の各々のロータリエンコーダ２５０から取得される伝達機構部２３５の入力軸の回転角度の情報に基づき、ロボットアーム２００の位置制御を実行する第１モードを有する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ４０１が第１モードと第２モードを選択的に実行可能である場合について説明するが、これに限定するものではない。ＣＰＵ４０１が第１モードのみ実行可能であり、第２モードを有していなくてもよい。
【0039】
図４は、実施形態に係るロボットアーム２００の模式図である。図４に示す座標系Ｔ１～Ｔ６は、各関節Ｊ１～Ｊ６に設定された座標系を表している。図４において、関節Ｊ１～Ｊ６における座標系Ｔ１～Ｔ６を模式的に図示している。座標系Ｔ１～Ｔ６も座標系Ｔ０及びＴｅと同様、ＸＹＺ軸の３軸で表される。
【0040】
各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４の角度伝達誤差は、以下の式（１）に従って計算される。
【数1】
【0041】
式（１）中のａは、角度伝達誤差の振幅［ｒａｄ］である。式（１）中のｂは、角度伝達誤差の周波数［１／ｒａｄ］である。式（１）中のｃは、角度伝達誤差の初期位相［ｒａｄ］である。式（１）中のθは、減速機２３４の入力軸の回転角度［ｒａｄ］である。角度伝達誤差の振幅ａと角度伝達誤差の初期位相ｃは、未知のパラメータである。角度伝達誤差の周波数ｂは、減速機２３４の機構から定まる値であり、既知のパラメータである。
【0042】
図５は、実施形態におけるロボットアーム２００と塗布対象であるワークＷとの位置姿勢の関係を示す模式図である。本実施形態では、ロボットアーム２００によりワークＷの表面ＷＡに塗料を塗布する場合について説明する。ワークＷに設定した座標系をＴＷとする。座標系ＴＷは、座標系Ｔ０～Ｔ６及び座標系Ｔｅと同様、ＸＹＺ軸の３軸で表される。
【0043】
ワークＷの表面ＷＡは、四角形の平面である。ワークＷの表面ＷＡ全体に亘って塗料を塗布するものとする。座標系ＴＷにおけるＸ軸の方向の長さをＤＸ、座標系ＴＷにおけるＹ軸の方向の長さをＤＹとする。長さＤＸは例えば１００ｍｍ、長さＤＹは例えば１００ｍｍである。ワークＷの表面ＷＡに対してエンドエフェクタ３００のノズル３０１、即ち座標系Ｔｅの原点を、走査ラインＬ０，Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎに沿ってラスター走査させることで、ワークＷの表面ＷＡに塗料を塗布する。
【0044】
図６（ａ）は、本実施形態における走査ラインＬ０，Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎと単位作業範囲Ｅを示す平面模式図である。ここで、単位作業範囲Ｅとは、エンドエフェクタ３００が単位時間当たりに作業対象に作業を施す範囲である。本実施形態では、エンドエフェクタ３００が塗布ツールであるので、塗布対象を塗料で塗布する範囲を表す。また、単位作業範囲Ｅは、ノズル３０１を中心とする直径Ｒの円内の範囲である。直径Ｒは例えば２０ｍｍである。座標系ＴＷにおけるＹ軸の方向の走査ラインＬ０，Ｌ１，Ｌ２，・・・，ＬｎのピッチΔＹは、例えば１ｍｍである。すなわち、単位作業範囲Ｅは、同一の走査ライン上、例えば走査ラインＬｎ上を複数回通過する。
【0045】
図６（ｂ）は、実施形態における単位膜厚分布を示す３次元グラフである。図６（ｂ）に示すグラフの座標系は、エンドエフェクタ３００のノズル３０１に設定した座標系Ｔｅを基準とする。図６（ｂ）に示す座標系のＺ軸は、塗布対象の表面に単位時間当たりに塗布される塗料の膜厚を示している。単位膜厚分布は、以下の式（２）に示すガウス関数に従うものとし、図６（ｂ）にはσを２とした場合を図示している。
【数2】
【0046】
次に、ロボットアーム２００を制御して物品を製造する製造方法について説明する。本実施形態では、図３のＣＰＵ４０１は、図５に示すように、エンドエフェクタ３００がワークＷの表面ＷＡに沿って、走査方向Ｘ１と、走査方向Ｘ１とは反対の走査方向Ｘ２とに交互に繰り返し移動するよう、ロボットアーム２００を制御する。これにより、ワークＷの表面ＷＡに塗料を塗布することで物品を製造する。走査方向Ｘ１は第１走査方向である。走査方向Ｘ２は第２走査方向である。走査方向Ｘ１，Ｘ２は、座標系ＴＷのＸ軸と平行な方向である。座標系ＴＷのＸ軸の方向は、主走査方向であり、座標系ＴＷのＹ軸の方向は、副走査方向である。
【0047】
本実施形態では、ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム２００を制御して、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１，Ｘ２に延びる走査ラインＬ０、走査ラインＬ１、走査ラインＬ２の順に移動させる。各走査ラインＬ０，Ｌ１，Ｌ２の長さは、ＤＸである。図６（ａ）に示すように、走査ラインＬ０は、始点Ｐｓ０から終点Ｐｅ０までエンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１に移動させる走査ラインである。走査ラインＬ１は、始点Ｐｓ１から終点Ｐｅ１までエンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ２に移動させる走査ラインである。走査ラインＬ２は、始点Ｐｓ２から終点Ｐｅ２までエンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１に移動させる走査ラインである。
【0048】
図７は、実施形態における物品を製造する際のロボットアームの制御方法のフローチャートである。以下、ＣＰＵ４０１は、第１モードによるセミクローズドループ制御でロボットアーム２００の位置制御を実行する。
【0049】
本実施形態では、ＣＰＵ４０１がエンドエフェクタ３００の走査方向Ｘ１，Ｘ２を規定するのに、正負の符号を示す識別子Ｓｇｎを用いる。識別子Ｓｇｎが正であれば、走査方向Ｘ１にエンドエフェクタ３００を走査させることを意味し、識別子Ｓｇｎが負であれば、反対の走査方向Ｘ２にエンドエフェクタ３００を走査させることを意味する。
【0050】
ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム２００の姿勢を制御し、エンドエフェクタ３００のノズル３０１を始点Ｐｓ０へ移動させる（Ｓ１）。つまり、ＣＰＵ４０１は、座標系Ｔｅの原点を座標系ＴＷの原点へ移動させる。ＣＰＵ４０１は、エンドエフェクタ３００のノズル３０１が、座標系ＴＷにおけるＺ軸の方向を向くように、即ちワークＷの表面ＷＡに垂直な方向で対向するように、ロボットアーム２００の姿勢を制御する。換言すれば、ＣＰＵ４０１は、座標系ＴｅのＺ軸の方向を、座標系ＴＷのＺ軸の方向と一致させる。エンドエフェクタ３００の中心を通過してノズル３０１からの塗料の吐出方向に延びる仮想直線、即ち座標系ＴｅのＺ軸と重なる仮想直線を所定軸線Ｃｅとする。
【0051】
ＣＰＵ４０１は、識別子Ｓｇｎを正に設定する（Ｓ２）。ＣＰＵ４０１は、このステップＳ２で、エンドエフェクタ３００のノズル３０１から塗料を吐出させる動作を開始する。
【0052】
ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム２００を制御し、走査ラインＬ０の始点Ｐｓ０から終点Ｐｅ０まで、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１に指令速度で走査させる（Ｓ３）。指令速度は、例えば４０ｍｍ／ｓである。
【0053】
このステップＳ３では、ＣＰＵ４０１は、走査ラインＬ０の始点Ｐｓ０から終点Ｐｅ０まで、ワークＷに対するエンドエフェクタ３００の姿勢を一定に保つ指令に基づきロボットアーム２００を制御する。このロボットアーム２００の制御により、エンドエフェクタ３００は、走査ラインＬ０の始点Ｐｓ０から走査ラインＬ０の終点Ｐｅ０に移動する。ロボットアーム２００の各関節Ｊ１～Ｊ６には、減速機２３４があるため、指令速度に対し、エンドエフェクタ３００に速度ムラが生じる。
【0054】
次に、ＣＰＵ４０１は、座標系ＴＷにおける、エンドエフェクタ３００のノズル３０１のＹ軸の方向の位置が、ＤＹ以上であるかどうかを判断する（Ｓ４）。座標系ＴＷにおける、エンドエフェクタ３００のノズル３０１のＹ軸の方向の位置が、ＤＹ以上となっていた場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、処理を終了する。そうでなければ（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、次の処理であるステップＳ５に進む。
【0055】
ステップＳ５において、ＣＰＵ４０１は、走査方向Ｘ１，Ｘ２と交差する方向、即ち座標系ＴＷにおけるＹ軸の方向にピッチΔＹだけエンドエフェクタ３００をシフトさせるよう、ロボットアーム２００を制御する。このとき、ＣＰＵ４０１は、ワークＷに対するエンドエフェクタ３００の姿勢を一定に保つ指令に基づきロボットアーム２００を制御する。このロボットアーム２００の制御により、エンドエフェクタ３００は、走査ラインＬ０の終点Ｐｅ０から走査ラインＬ１の始点Ｐｓ１に移動する。
【0056】
つまり、本実施形態では、ＣＰＵ４０１は、エンドエフェクタ３００の移動方向を、走査方向Ｘ１から走査方向Ｘ２、及び走査方向Ｘ２から走査方向Ｘ１に切り替える度に、座標系ＴＷのＹ軸の方向に、ピッチΔＹだけエンドエフェクタ３００をシフトさせる。
【0057】
ＣＰＵ４０１は、識別子Ｓｇｎを反転させる（Ｓ６）。即ち、ＣＰＵ４０１は、識別子Ｓｇｎが正であったので、負に反転させる。
【0058】
ここで、図２に示す伝達機構部２３５、即ち減速機２３４においては、入力軸の回転角度に対して周期的に変化する角度伝達誤差が、出力軸の回転角度に重畳される。ＣＰＵ４０１がロボットアーム２００を制御する場合、各関節Ｊ１～Ｊ６に含まれる伝達機構部２３５の角度伝達誤差に起因して、軌道データ、即ち目標の軌道に対して、実際の軌道がずれる。特にＣＰＵ４０１が第１モードでロボットアーム２００を制御する場合、各関節Ｊ１～Ｊ６に含まれる伝達機構部２３５の角度伝達誤差に起因して、軌道データ、即ち目標とする軌道に対して、実際の軌道がずれやすい。ロボットアーム２００の軌道のずれは、エンドエフェクタ３００の速度ムラとなって現れる。複数の関節Ｊ１～Ｊ６のうち、所定関節である関節Ｊ１が、他の関節Ｊ２～Ｊ６よりも、エンドエフェクタ３００の速度ムラに大きく影響を与える。
【0059】
さらに、単位作業範囲Ｅが同一の走査ライン上を複数回通過するようにエンドエフェクタ３００を走査させる場合、周期的に変化するエンドエフェクタ３００の速度ムラが同位相で重なり合うことになる。よって、単位作業範囲Ｅが同一の走査ライン上を通過する回数が多いほど、塗料で形成される膜の厚みに影響する。
【0060】
そこで、本実施形態では、エンドエフェクタ３００の移動を走査方向Ｘ１から走査方向Ｘ２に切り替える際、ＣＰＵ４０１は、関節Ｊ１のモータ２３１の位相を変更するよう、関節Ｊ１をわずかに回転させる（Ｓ７）。
【0061】
以下、ステップＳ７の処理について具体的に説明する。ＣＰＵ４０１は、始点Ｐｓ１において、エンドエフェクタ３００における所定軸線Ｃｅまわりの変位以外の変位を規制した状態で、関節Ｊ１に含まれる減速機２３４の入力軸を所定角度Δθ１だけ変更するよう、ロボットアーム２００の姿勢を制御する。このステップＳ７では、ＣＰＵ４０１は、エンドエフェクタ３００を始点Ｐｓ１に移動させた時点での減速機２３４の入力軸の位相に対して、減速機２３４の入力軸を所定角度Δθ１だけ変更する。これにより、エンドエフェクタ３００は、所定軸線Ｃｅまわりに角度Δθｅだけ姿勢が変更される。このようにして、ＣＰＵ４０１は、始点Ｐｓ１において、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ２に移動させる際の走査ラインＬ１における所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタ３００の姿勢を決める。
【0062】
なお、エンドエフェクタ３００の位置及び姿勢は、ロボットの順運動学に基づき、各関節Ｊ１～Ｊ６のモータ２３１の回転角度から求めることができるが、レーザ変位計などの外部センサにより検出してもよい。
【0063】
本実施形態では、減速機２３４の入力軸の位相は、モータ２３１の回転軸の位相と同じである。また、本実施形態では、所定軸線Ｃｅは、ワークＷの表面ＷＡに対して垂直な仮想軸線である。ステップＳ７の処理後、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ３の処理に戻る。
【0064】
ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム２００を制御し、走査ラインＬ１の始点Ｐｓ１から終点Ｐｅ１まで、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ２に指令速度で走査させる（Ｓ３）。指令速度は、例えば４０ｍｍ／ｓである。
【0065】
この２巡目のステップＳ３では、ＣＰＵ４０１は、走査ラインＬ１の始点Ｐｓ１から終点Ｐｅ１まで、ワークＷに対するエンドエフェクタ３００の姿勢を一定に保つ指令に基づきロボットアーム２００の動作を制御する。このロボットアーム２００の制御により、エンドエフェクタ３００は、走査ラインＬ１の始点Ｐｓ１から走査ラインＬ１の終点Ｐｅ１に移動する。この場合にも、エンドエフェクタ３００に速度ムラが生じるが、走査ラインＬ０に沿ってエンドエフェクタ３００を走査させたときの速度ムラに対して、走査ラインＬ１に沿ってエンドエフェクタ３００を走査させたときの速度ムラの位相がずれることになる。よって、速度ムラに起因する膜厚のムラが相殺され、ワークＷの表面ＷＡに塗布される塗料の膜厚を均一にすることができる。
【0066】
ステップＳ５において、ＣＰＵ４０１は、座標系ＴＷにおけるＹ軸の方向にピッチΔＹだけエンドエフェクタ３００をシフトさせるよう、ロボットアーム２００を制御する。このとき、ＣＰＵ４０１は、ワークＷに対するエンドエフェクタ３００の姿勢を一定に保つ指令に基づきロボットアーム２００を制御する。このロボットアーム２００の制御により、エンドエフェクタ３００は、走査ラインＬ１の終点Ｐｅ１から走査ラインＬ２の始点Ｐｓ２に移動する。
【0067】
ＣＰＵ４０１は、識別子Ｓｇｎを反転させる（Ｓ６）。即ち、ＣＰＵ４０１は、識別子Ｓｇｎが負であったので、正に反転させる。エンドエフェクタ３００の移動を走査方向Ｘ２から走査方向Ｘ１に切り替える際、ＣＰＵ４０１は、関節Ｊ１のモータ２３１の位相を変更するよう、関節Ｊ１をわずかに回転させる（Ｓ７）。
【0068】
２巡目のステップＳ７について詳細に説明する。ＣＰＵ４０１は、始点Ｐｓ２において、エンドエフェクタ３００における所定軸線Ｃｅまわりの変位以外の変位を規制した状態で、関節Ｊ１に含まれる減速機２３４の入力軸を所定角度Δθ１だけ変更するよう、ロボットアーム２００の姿勢を制御する。このステップＳ７では、ＣＰＵ４０１は、エンドエフェクタ３００を始点Ｐｓ２に移動させた時点での減速機２３４の入力軸の位相に対して、減速機２３４の入力軸を所定角度Δθ１だけ変更する。これにより、エンドエフェクタ３００は、所定軸線Ｃｅまわりに角度Δθｅだけ姿勢が変更される。このようにして、ＣＰＵ４０１は、始点Ｐｓ２において、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１に移動させる際の走査ラインＬ２における所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタ３００の姿勢を決める。
【0069】
以上、ＣＰＵ４０１は、図７のフローチャートに従って走査ラインＬ０からＬｎまでエンドエフェクタ３００を走査させるようロボットアーム２００を制御する。ＣＰＵ４０１はエンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ１に移動させる際の所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタ３００の姿勢と、エンドエフェクタ３００を走査方向Ｘ２に移動させる際の所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタ３００の姿勢とを異ならせる。本実施形態では、ＣＰＵ４０１は、エンドエフェクタ３００の移動方向を走査方向Ｘ１と走査方向Ｘ２とに交互に切り替える度に、減速機２３４の入力軸の位相を所定角度Δθ１ずつ増加するように変更する。なお、ＣＰＵ４０１は、減速機２３４の入力軸の位相を所定角度Δθ１ずつ減少するように変更してもよい。これにより、走査ラインＬ０に沿って走査する際のエンドエフェクタ３００の所定軸線Ｃｅまわりの姿勢と、走査ラインＬ１に沿って走査する際のエンドエフェクタ３００の所定軸線Ｃｅまわり姿勢とを異ならせることができる。よって、速度ムラの位相が、エンドエフェクタ３００が移動する往路と復路とでずれるため、ワークＷの表面ＷＡに形成される膜厚のムラを低減することができる。作業対象である製品の品質を向上させることができる。
【0070】
また、塗布、切削、研削、研磨及びシーリングなどの作業では、５自由度の駆動装置であれば十分であるが、本実施形態では、６自由度のロボットアーム２００を用いている。つまり、１自由度は、自由に設定することができる。そこで、本実施形態では、その１自由度として、エンドエフェクタ３００の所定軸線Ｃｅまわりの姿勢を変更している。例えば塗布作業では、エンドエフェクタ３００が所定軸線Ｃｅまわりに回転しても、作業には変化がない。切削、研削、研磨及びシーリングなどの作業についても同様である。つまり、作業に必要な自由度に対して高い自由度のロボットアーム２００を用いることで、作業に与える影響を低減することができる。
【0071】
上述した所定角度Δθ１は、定数であるのが好ましく、予めＨＤＤ４０４等の記憶装置に記憶されている。
【0072】
所定角度Δθ１は、以下の式（３）に基づいて算出されるのが好ましい。
【数3】
【0073】
なお、式（３）中のｂは、関節Ｊ１の角度伝達誤差の周波数であり、例えば２である。式（３）中のｎは、分割数を表す２以上の自然数であり、２とするのがより好ましい。即ち、所定角度Δθ１は、９０度、又は１８０度を３以上の整数で割って得られる角度であるのが好ましく、９０度であるのがより好ましい。所定角度Δθ１を９０度とすることにより、速度ムラが、エンドエフェクタ３００が移動する往路と復路とで逆位相となるため、膜厚のムラを効果的に低減することができる。即ち、作業対象の品質をより向上させることができる。
【0074】
また、所定角度Δθ１を、１８０度を３以上の整数ｎで割って得られる角度としても、単位作業範囲Ｅが同一の走査ライン上をｎ回移動することで関節Ｊ１の角度伝達誤差の位相が１回転するため、膜厚のムラを効果的に低減することができる。即ち、作業対象の品質をより向上させることができる。なお、分割数ｎは、単位作業範囲Ｅが同一の走査ラインを通過する回数以下であることが好ましい。
【0075】
なお、ステップＳ７における制御対象の所定関節が、関節Ｊ１である場合について説明したが、これに限定するものではなく、ロボットアーム２００の姿勢条件に応じて、他の関節Ｊ２～Ｊ６のいずれかであってもよい。
【0076】
次に、ロボットアーム２００を仮想的に動作させるシミュレーションをコンピュータ上で行った。以下、比較例と実施例のシミュレーションの条件とシミュレーションの結果について説明する。
【0077】
図８（ａ）～図８（ｃ）は、比較例と実施例においてシミュレーションに用いたパラメータの説明図である。図８（ａ）には、比較例と実施例においてシミュレーションに用いたロボットのリンクパラメータを示す。図８（ａ）中、ｘ［ｍｍ］、ｙ［ｍｍ］、ｚ［ｍｍ］は、それぞれ親軸に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の並進方向のオフセット量である。α［ｄｅｇ］、β［ｄｅｇ］、γ［ｄｅｇ］は、親軸に対するＺ軸、Ｙ軸、Ｘ軸まわりの回転方向のオフセット量である。α［ｄｅｇ］、β［ｄｅｇ］、γ［ｄｅｇ］は、弧度法で表している。
【0078】
図８（ｂ）は、比較例と実施例おけるシミュレーションに用いたロボットアーム２００の各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４のパラメータを示す図である。図８（ｂ）には、各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４の減速比、角度伝達誤差の振幅ａ［ｒａｄ］、角度伝達誤差の周波数ｂ［１／ｒａｄ］、角度伝達誤差の初期位相ｃ［ｒａｄ］のモデルパラメータの一例を示している。角度伝達誤差の振幅ａと角度伝達誤差の初期位相ｃは、未知のパラメータであるが、シミュレーションにおいては仮値として用いた。
【0079】
図８（ｃ）は、比較例と実施例においてシミュレーションに用いた、座標系Ｔ０の原点から見た座標系ＴＷの原点の位置姿勢のパラメータを示す図である。
【0080】
まず、比較例として、図７のフローチャートにおけるステップＳ７の処理をスキップした場合のシミュレーション結果を、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、比較例のシミュレーション結果を示すグラフである。
【0081】
図９（ａ）は、比較例におけるエンドエフェクタ３００の速度分布を示す３次元グラフである。図９（ａ）に示す速度は、エンドエフェクタ３００の先端の速度である。図９（ａ）に示すように、比較例におけるエンドエフェクタ３００のシミュレーション速度は、指令速度の４０ｍｍ／ｓに対して、一様な分布ではなく、周期的なムラを伴っていることが確認できる。これは、ロボットアーム２００の各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４の角度伝達誤差によるもので、本シミュレーションのロボットアーム２００の姿勢条件では、特に関節Ｊ１の減速機２３４の角度伝達誤差の影響が大きい。
【0082】
図９（ｂ）は、比較例において塗布対象に塗布した塗料の膜厚分布を示す３次元グラフである。図９（ｂ）に示す塗料の膜厚分布は、図６（ｂ）に示した単位塗布膜厚分布と、図９（ａ）に示した速度分布を滞留時間分布に変換したものとを、畳み込み積分することで算出した。図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）の速度分布と同様に、減速機２３４の角度伝達誤差による周期ムラが確認できる。塗料の膜厚分布の２次元の標準偏差は、２９．８μｍであった。
【0083】
次に、実施例として、図７のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を実行した場合のシミュレーション結果を、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。
【0084】
図１０（ａ）は、実施例におけるエンドエフェクタ３００の速度分布を示す３次元グラフである。図１０（ａ）に示す速度は、エンドエフェクタ３００の先端の速度である。図１０（ａ）に示すように、実施例におけるエンドエフェクタ３００のシミュレーション速度には、比較例の速度分布で確認されたような周期的なムラがなくなっていることが確認できる。これは１走査ライン毎に関節Ｊ１の角度伝達誤差の位相が１８０度回転しているためである。
【0085】
図１０（ｂ）は、実施例において塗布対象に塗布した塗料の膜厚分布を示す３次元グラフである。図１０（ｂ）に示す塗料の膜厚分布は、図６（ｂ）に示した単位塗布膜厚分布と、図１０（ａ）に示した速度分布を滞留時間分布に変換したものとを、畳み込み積分することで算出した。図１０（ｂ）に示すように、比較例の図９（ｂ）に対して、周期ムラが低減されている。塗料の膜厚分布の２次元標準偏差は４．２０μｍであり、比較例に比べて１／７以下となった。
【0086】
以上、本実施形態によれば、各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４の角度伝達誤差に起因する塗布ムラを効果的に低減することができる。
【0087】
また、本実施形態によれば、走査ライン毎に所定関節の減速機２３４の入力軸の位相をずらせばよいので、各関節Ｊ１～Ｊ６の減速機２３４毎に、固有の未知パラメータ、例えば角度伝達誤差の振幅および初期位相を同定する必要がない。したがって、ロボットアーム２００の実際の運用形態へ導入しやすい。
【0088】
さらに、本実施形態によれば、エンドエフェクタ３００の速度ムラ自体は抑制せず、加工や塗布のような作業の効果が累積する性質を利用している。即ち、エンドエフェクタ３００による単位作業範囲Ｅがエンドエフェクタ３００の往復移動で重なることを利用している。そのため、モータ２３１では追従できないような高次の角度伝達誤差による周期ムラについても効果的な抑制が期待できる。
【0089】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【0090】
上述の実施形態では、ロボットアーム２００が垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであってもよい。
【0091】
上述の実施形態では、エンドエフェクタが塗布ツールであり、ワークの表面に塗料を塗布する塗布作業を行う場合について説明したが、この作業に限定するものではない。例えば、エンドエフェクタが、切削、研削、研磨、又はシーリングなどの作業を行うツールであってもよい。また、エンドエフェクタがエンドエフェクタ本体と、エンドエフェクタ本体に対して回転する回転工具と、を有する場合、所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタの姿勢とは、所定軸線Ｃｅまわりのエンドエフェクタ本体の姿勢ということになる。また、図６（ａ）に示す単位作業範囲Ｅは、単位時間当たりの塗布範囲ということになるが、これら例示したエンドエフェクタの場合、単位時間当たりの切削範囲、研削範囲、研磨範囲、又はシーリング範囲ということになる。このような場合であっても、加工対象の加工ムラを低減することができ、製造される物品の品質を向上させることができる。
【0092】
以上に示した実施形態はロボット装置の構成を説明したが、これに限られない。例えば、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができ、かつ減速機を有する機械に適用可能である。
【0093】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【0094】
１００…ロボット装置、２００…ロボットアーム、３００…エンドエフェクタ、４００…制御装置、４０１…ＣＰＵ（制御部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】