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技術 作業ロボットの目的位置補正方法

出願人 株式会社FUJI
発明者 保坂英希
出願日 2016年12月13日 (3年6ヶ月経過) 出願番号 2018-556060
公開日 2019年8月8日 (10ヶ月経過) 公開番号 WO2018-109828
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 直方体空間 仮想投影 仮想基準点 先端リンク 右ブロック 動作空間 左ブロック 作業精度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

本開示の目的位置補正方法では、XY平面に平行で基準点(R)を持つ四角形状のエリア(A)をXY方向に連ねたマトリクス平面(P)を、Z方向に所定間隔おき積み上げることにより3次元マトリクス(25)を構築し、その3次元マトリクスの動作空間に指定された作業ロボットの目的位置を補正する。所定間隔を隔てて配置された上下一対のエリア(A)を含む直方体空間ブロック(B)と称し、目的位置を3次元マトリクスの動作空間に指定したときのその目的位置を含むブロックを特定ブロックと称する。 この目的位置補正方法では、(a)特定ブロックに接する第1及び第2ブロックを設定し、(b)特定ブロック、第1ブロック及び第2ブロックのそれぞれの上エリア及び下エリアの各々の基準点と基準点からの作業ロボットの測定ズレ量に基づいて目的位置を補正する。

概要

背景

従来、作業ロボットとしては、目標点に対してDHパラメータを適用して座標変換を行なうことでロボットの動作を制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。DHパラメータの設定は以下のようにして行なわれる。即ち、ロボットの制御装置は、ロボットの動作空間を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに測定点を設定する。次に、制御装置は、測定点へロボットを移動させて3次元の位置データを取得する。そして、制御装置は、取得した位置データと測定点との誤差からDHパラメータを導出する。制御装置は、目標点に基づいてロボットの動作を制御する際、複数の領域ごとに導出したDHパラメータのうち目標点が属する領域のDHパラメータを選択し、目標点に対して選択したDHパラメータを適用して座標変換を行なう。

概要

本開示の目的位置補正方法では、XY平面に平行で基準点(R)を持つ四角形状のエリア(A)をXY方向に連ねたマトリクス平面(P)を、Z方向に所定間隔おき積み上げることにより3次元マトリクス(25)を構築し、その3次元マトリクスの動作空間に指定された作業ロボットの目的位置を補正する。所定間隔を隔てて配置された上下一対のエリア(A)を含む直方体空間ブロック(B)と称し、目的位置を3次元マトリクスの動作空間に指定したときのその目的位置を含むブロックを特定ブロックと称する。 この目的位置補正方法では、(a)特定ブロックに接する第1及び第2ブロックを設定し、(b)特定ブロック、第1ブロック及び第2ブロックのそれぞれの上エリア及び下エリアの各々の基準点と基準点からの作業ロボットの測定ズレ量に基づいて目的位置を補正する。

目的

本開示は、3次元マトリクスの動作空間に指定された目的位置へ作業ロボットを精度よく位置決めすることを主目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
- 件
牽制数
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請求項1

右方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸としたとき、XY平面に平行で基準点を持つ四角形状のエリアをXY方向に連ねたマトリクス平面を、Z方向に所定間隔おき積み上げることにより3次元マトリクス構築し、前記3次元マトリクスの動作空間に指定された作業ロボット目的位置補正する方法であって、前記所定間隔を隔てて配置された上下一対の前記エリアを含む直方体空間ブロックと称し、前記目的位置を前記3次元マトリクスの動作空間に指定したときの前記目的位置を含むブロックを特定ブロックと称するとした場合、(a)前記特定ブロックに接している2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定する工程と、(b)前記特定ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量、前記第1ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量、及び、前記第2ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量に基づいて前記目的位置を補正する工程と、を含む作業ロボットの目的位置補正方法

請求項2

前記工程(a)では、前記特定ブロックの前後左右の各面には前ブロック、後ブロック、左ブロック及び右ブロックが接しており、前記第1及び第2ブロックを、前記目的位置に基づいて、前記前ブロック、前記後ブロック、前記左ブロック及び前記右ブロックのうちの2つのブロックから選択する、請求項1に記載の作業ロボットの目的位置補正方法。

請求項3

前記工程(a)では、前記特定ブロックを4等分して左前方ゾーン右前方ゾーン、左後方ゾーン及び右後方ゾーンを作成し、該4つのゾーンの中から前記目的位置を含むゾーンを選択し、選択されたゾーンの2つの外面とそれぞれ接するブロックを第1及び第2ブロックに設定する、請求項2に記載の作業ロボットの目的位置補正方法。

請求項4

前記工程(b)では、まず、Z方向のズレ量を考慮することなく前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求め、その後、Z方向のズレ量を考慮して前記目的位置のZ座標を含むXY平面に対応する傾斜面(水平面の場合も含む)を求め、前記傾斜面に基づいて前記目的位置のZ方向の補正量を求める、請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業ロボットの目的位置補正方法。

請求項5

前記工程(b)で、Z方向のズレ量を考慮することなく前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求めるにあたり、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々について、前記上エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置を前記上エリアに投影した上方投影位置と、前記下エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置を前記下エリアに投影した下方投影位置とを結んだ直線が、前記目的位置のZ座標を含むXY平面と交わる交点を求め、前記特定ブロックの前記交点と前記第1ブロックの前記交点とを結んだ直線及び前記特定ブロックの前記交点と前記第2ブロックの前記交点とを結んだ直線に基づいて前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求める、請求項4に記載の作業ロボットの目的位置補正方法。

請求項6

前記工程(b)で、Z方向のズレ量を考慮して前記目的位置のZ方向の補正量を求める際の前記傾斜面を求めるにあたり、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々について、前記上方投影位置と前記下方投影位置とを結んだ直線と、前記上エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置と前記下エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置とを結んだ直線とを用いて、前記目的位置のZ座標でのズレ量を求め、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々の前記目的位置のZ座標でのズレ量に基づいて前記傾斜面を求める、請求項4又は5に記載の作業ロボットの目的位置補正方法。

技術分野

0001

本明細書は、作業ロボット目的位置補正方法について開示する。

背景技術

0002

従来、作業ロボットとしては、目標点に対してDHパラメータを適用して座標変換を行なうことでロボットの動作を制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。DHパラメータの設定は以下のようにして行なわれる。即ち、ロボットの制御装置は、ロボットの動作空間を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに測定点を設定する。次に、制御装置は、測定点へロボットを移動させて3次元の位置データを取得する。そして、制御装置は、取得した位置データと測定点との誤差からDHパラメータを導出する。制御装置は、目標点に基づいてロボットの動作を制御する際、複数の領域ごとに導出したDHパラメータのうち目標点が属する領域のDHパラメータを選択し、目標点に対して選択したDHパラメータを適用して座標変換を行なう。

先行技術

0003

特開2009−148850号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上述した作業ロボットでは、座標変換に用いるDHパラメータを最適化しても、十分な作業精度を確保できない場合があった。そのため、作業ロボットの作業精度をより向上させることが望まれている。

0005

本開示は、3次元マトリクスの動作空間に指定された目的位置へ作業ロボットを精度よく位置決めすることを主目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本開示の作業ロボットの目的位置補正方法は、 左右方向をX軸、前後方向をY軸、上下方向をZ軸としたとき、XY平面に平行で基準点を持つ四角形状のエリアをXY方向に連ねたマトリクス平面を、Z方向に所定間隔おき積み上げることにより3次元マトリクスを構築し、前記3次元マトリクスの動作空間に指定された作業ロボットの目的位置を補正する方法であって、 前記所定間隔を隔てて配置された上下一対の前記エリアを含む直方体空間ブロックと称し、前記目的位置を前記3次元マトリクスの動作空間に指定したときの前記目的位置を含むブロックを特定ブロックと称するとした場合、(a)前記特定ブロックに接している2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定する工程と、(b)前記特定ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量、前記第1ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量、及び、前記第2ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点と前記基準点からの前記作業ロボットの測定ズレ量に基づいて前記目的位置を補正する工程と、 を含むものである。

0007

この目的位置補正方法では、目的位置を含む特定ブロックに接している2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定する。そして、特定ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点とその基準点からの作業ロボットの測定ズレ量、第1ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点とその基準点からの作業ロボットの測定ズレ量、及び、第2ブロックの上エリア及び下エリアの各々の基準点とその基準点からの作業ロボットの測定ズレ量に基づいて、目的位置を補正する。このように、特定ブロックの基準点からの測定ズレ量だけでなく、特定ブロックに接している2つのブロックの基準点からの測定ズレ量を利用して目的位置を補正する。したがって、3次元マトリクスの動作空間に指定された目的位置へ作業ロボットを精度よく位置決めすることができる。

図面の簡単な説明

0008

ロボットシステム10の構成の概略を示す構成図。
3次元マトリクス25の説明図。
ロボット20と制御装置70との電気的な接続関係を示すブロック図。
補正前処理ルーチンフローチャート
基準点Rと測定点Mとの関係を示す説明図。
目的位置補正ルーチンのフローチャート。
目的位置Tが左前方ゾーンa1にあるときの特定ブロックBsの上面図。
目的位置Tが左前方ゾーンa1にあるときの第1及び第2ブロックB1,B2の説明図。
目的位置Tが右前方ゾーンa2にあるときの特定ブロックBsの上面図。
目的位置Tが右前方ゾーンa2にあるときの第1及び第2ブロックB1,B2の説明図。
目的位置Tが左後方ゾーンa3にあるときの特定ブロックBsの上面図。
目的位置Tが左後方ゾーンa3にあるときの第1及び第2ブロックB1,B2の説明図。
目的位置Tが右後方ゾーンa4にあるときの特定ブロックBsの上面図。
目的位置Tが右後方ゾーンa4にあるときの第1及び第2ブロックB1,B2の説明図。
特定ブロックBsの仮想投影点HPを求めるときの説明図。
補正量Δxt,Δytの算出方法の説明図。
特定ブロックBsの仮想測定点HMの求め方の説明図。
図13のA視図。
仮想測定点HMs,HM1,HM2を含む傾斜面の説明図。

実施例

0009

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

0010

図1は、ロボットシステム10の構成の概略を示す構成図である。図2は、3次元マトリクス25の説明図である。図3は、ロボット20と制御装置70との電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図1,2中、左右方向はX軸方向であり、前後方向はY軸方向であり、上下方向はZ軸方向である。

0011

ロボットシステム10は、ロボット20と、ロボット20を制御する制御装置70と、を備える。ロボットシステム10は、ワークをピックアップし、ピックアップしたワークを対象物プレースするシステムとして構成されている。本実施形態では、ロボットシステム10は、ロボット20を用いてワークに対して作業を行なうシステムであれば、如何なるシステムにも適用できる。例えば、ロボットシステム10は、ロボット20により部品採取して基板上に実装する部品実装システムに適用できる。

0012

ロボット20は、5軸の垂直多関節アーム(以下、アームという)22と、ロボット20の手先である図示しないエンドエフェクタ23と、を備える。アーム22は、6つのリンク(第1〜第6リンク31〜36)と、各リンクを回転または旋回可能に連結する5つの関節(第1〜第5関節41〜45)と、を備える。各関節(第1〜第5関節41〜45)は、対応する関節を駆動するモータ(第1〜第5モータ51〜55、図3参照)、対応するモータの回転角度を検出するエンコーダ(第1〜第5エンコーダ61〜65、図3参照)と、を備える。本実施形態では、モータはサーボモータであり、エンコーダはロータリエンコーダである。エンドエフェクタ23は、アーム22の先端リンク(第6リンク36)に取り付けられ、部品(ワーク)の保持とその解除とが可能となっている。エンドエフェクタ23は、例えば、メカチャック吸着ノズル電磁石などを用いることができる。

0013

ここで、ロボット20の動作空間について図2を参照しながら説明する。3次元マトリクス25は、ロボット20の動作空間である。ロボット20のエンドエフェクタ23の先端は、3次元マトリクス25内に目的位置が設定されると、制御装置70によってその目的位置に移動されるが、この点は後で詳述する。3次元マトリクス25は、マトリクス平面PをZ方向に所定間隔おきに積み上げることにより構築されている。3次元マトリクス25の下からn番めのマトリクス平面Pをマトリクス平面Pn(nは自然数)と称する。また、マトリクス平面Pn の高さすなわちz座標をznと表す。マトリクス平面Pは、XY平面に平行で中心に基準点Rを持つ矩形のエリアAがXY方向に複数連なったものである。基準点Rはワールド座標絶対座標)上に設定されている。すべての基準点Rの座標は、予めHDD73に保存されている。本実施形態では、所定間隔を隔てて配置された上下一対のエリアAを含む直方体空間をブロックBと称する。

0014

制御装置70は、図3に示すように、CPU71を中心としたマイクロプロセッサとして構成され、CPU71の他に、ROM72やHDD73、RAM74、駆動回路75などを備える。駆動回路75は、第1〜第5モータ51〜55を駆動するための回路である。制御装置70には、第1〜第5エンコーダ61〜65や入力装置76などから信号が入力される。制御装置70からは、出力装置77や第1〜第5モータ51〜55へ信号が出力される。なお、入力装置76は、オペレータ入力操作を行なう入力デバイスである。また、出力装置77は、各種情報を表示するための表示デバイスである。

0015

次に、ロボットシステム10の動作について説明する。図6は目的位置補正ルーチンのフローチャートである。この目的位置補正ルーチンを実行する前に、ロボットシステム10は補正前処理ルーチンを実行するため、まずその補正前処理ルーチンについて説明し、その後に目的位置補正ルーチンについて説明する。図4は補正前処理ルーチンのフローチャートである。

0016

制御装置70のCPU71は、補正前処理ルーチンを開始すると、1つの基準点Rの座標を読み出し(S100)、その座標にロボット20のエンドエフェクタ23の先端が一致するようにロボット20を制御する(S110)。次に、CPU71は、そのときの実際のエンドエフェクタ23の先端のワールド座標上の停止位置を認識し(S120)、その停止位置を測定点Mとして今回の基準点Rに対応づけてHDD73に記憶する(S130)。そして、CPU71は、補正前処理ルーチンが終了したか否か、すなわちすべての基準点Rに測定点Mを対応づけて記憶したか否かを判定する(S140)。判定結果が否定であれば、CPU71はS100に戻って次の基準点Rについて同様の処理を実行する。一方、判定結果が肯定であれば、CPU71はこの補正前処理ルーチンを終了する。

0017

ここで、基準点Rと測定点Mとの関係の一例について図5を参照して説明する。図5では、高さz1のエリアAと高さz2のエリアAとが上下一対になったブロックBの基準点Rと測定点Mとの関係を示す説明図である。高さz1のエリアAの基準点Rは(xr,yr,z1)であるのに対し測定点Mは(xr1,yr1,zr1)であり、高さz2のエリアAの基準点Rは(xr,yr,z2)であるのに対し測定点Mは(xr2,yr2,zr2)である。

0018

次に、目的位置補正ルーチンについて図6を参照して説明する。目的位置補正ルーチンでは、目的位置Tにエンドエフェクタ23の先端を精度よく位置決めするために、ロボット20に入力された目的位置Tを補正するルーチンである。

0019

CPU71は、目的位置補正ルーチンを開始すると、まず、今回の目的位置Tの座標(xt,yt,zt)を読み出す(S200)。目的位置Tの座標(xt,yt,zt)は、予めオペレータによって入力装置76を介してロボット20に入力されたものであり、HDD73に記憶されている。次に、CPU71は、特定ブロックBsを設定する(S210)。具体的には、ワールド座標において目的位置Tを含むブロックBを特定ブロックBsに設定する。

0020

次に、CPU71は、第1及び第2ブロックB1,B2を設定する(S220)。ここでは、CPU71は、特定ブロックBsに接しているブロックBの中から第1及び第2ブロックB1,B2を設定する。具体的には、図7Aに示すように、特定ブロックBsは、左前方ゾーンa1、右前方ゾーンa2、左後方ゾーンa3及び右後方ゾーンa4に4等分されている。CPU71は、目的位置Tがどのゾーンに含まれているかを認識し、認識したゾーンの2つの外面とそれぞれ接するブロックを第1及び第2ブロックB1,B2に設定する。例えば、図7Aでは、目的位置Tが左前方ゾーンa1に含まれている。この場合、図7Bのように、特定ブロックBsの前後左右の各面に接している4つのブロックのうち、左前方ゾーンa1の2つの外面(図7A太線参照)と接する左及び前ブロックが第1及び第2ブロックB1,B2に設定される。また、図8Aでは、目的位置Tが右前方ゾーンa2に含まれている。この場合、図8Bのように、右前方ゾーンa2の2つの外面(図8Aの太線参照)と接する右及び前ブロックが第1及び第2ブロックB1,B2に設定される。また、図9Aでは、目的位置Tが左後方ゾーンa3に含まれている。この場合、図9Bのように、左後方ゾーンa3の2つの外面(図9Aの太線参照)と接する左及び後ブロックが、第1及び第2ブロックB1,B2に設定される。また、図10Aでは、目的位置Tが右後方ゾーンa4に含まれている。この場合、図10Bのように、右後方ゾーンa4の2つの外面(図10Aの太線参照)と接する右及び後ブロックが、第1及び第2ブロックB1,B2に設定される。

0021

次に、CPU71は、目的位置TのX,Y方向の補正量Δxt,Δytを算出する(S230)。ここでは、CPU71は、目的位置TのZ方向のズレ量を考慮することなく目的位置TのX,Y方向の補正量Δxt,Δytを算出する。

0022

具体的には、CPU71は、まず、特定ブロックBs、第1及び第2ブロックB1,B2の各々について目的位置高さztのXY平面における仮想投影点HPを求める。一例として、特定ブロックBsの仮想投影点HPの求め方を図11を参照しながら説明する。特定ブロックBsは、上下一対のエリアAを含む。下方のエリアAの高さがz1、上方のエリアAの高さがz2だとする。下方のエリアAの基準点R(xs,ys,z1)の測定点M(xs1,ys1,zs1)は、その基準点Rから測定ズレ量だけずれた位置にある。この測定点M(xs1,ys1,zs1)を下方のエリアAに投影した点(xs1,ys1,z1)を下方投影点LPと称する。下方投影点LPは、Z方向のズレ量を考慮しない測定点ということができる。一方、上方のエリアAの基準点R(xs,ys,z2)の測定点M(xs2,ys2,zs2)は、その基準点Rから測定ズレ量だけずれた位置にある。この測定点M(xs2,ys2,zs2)を上方のエリアAに投影した点(xs2,ys2,z2)を上方投影点UPと称する。上方投影点UPは、Z方向のズレ量を考慮しない測定点ということができる。そして、下方投影点LPと上方投影点UPとを結んだ直線が目的位置高さztのXY平面(図11で網かけで示した平面)と交わる交点数学的に求める。この交点は、特定ブロックBsにおける高さztのXY平面上の仮想投影点HP(xst,yst,zt)である。仮想投影点HP(xst,yst,zt)は、高さztのXY平面の仮想基準点HR(xs,ys,zt)の図示しない仮想測定点HM(xst,yst,zst)を高さztのXY平面に投影した点ということができる。第1及び第2ブロックB1,B2の仮想投影点HPも同様にして求める。

0023

続いて、特定ブロックBsの仮想投影点HP(HPsという)と第1ブロックB1の仮想投影点HP(HP1という)とを結んだ直線と、特定ブロックBsの仮想投影点HPsと第2ブロックB2の仮想投影点HP(HP2という)とを結んだ直線とに基づいて、目的位置TのX,Y方向の補正量Δxt,Δytを算出する。なお、以下では、特定ブロックBs、第1ブロックB1及び第2ブロックB2の仮想基準点HRをそれぞれHRs,HR1,HR2と称する。仮想基準点HRs,HR1,HR2や仮想投影点HPs,HP1,HP2の座標は既に述べたとおり確定している。

0024

補正量Δxt,Δytの算出方法を図12を参照しながら説明する。補正量Δxtは以下のようにして求める。まず、2つの仮想投影点HPs、HP1を結んだ直線の方程式(xとyの方程式)と目的位置Tのy座標であるytとから、y座標がytのときのx座標を求める。そして、そのx座標と特定ブロックBsの基準点Rsのx座標(=xs)との差分Δxt’を求める。次に、以下の2点を結んだ直線の方程式を求める。1点は、横軸が仮想基準点HRsのx座標(=xs)で、縦軸が仮想投影点HPsのx座標と仮想基準点HRsのx座標との差分である点である。もう1点は、横軸が仮想基準点HR2のx座標で、縦軸が仮想投影点HP2のx座標と仮想基準点HR2のx座標との差分である点である。この方程式から、横軸が目的位置Tのx座標(=xt)のときの縦軸の値(x方向の差分)を求める。求めたx方向の差分を仮想基準点HRsにおけるx方向の差分で除した値に差分Δxt’を乗じることにより、目的位置におけるx方向の補正量Δxtを得る。

0025

補正量Δytも同様にして求める。まず、2つの仮想投影点HPs、HP2を結んだ直線の方程式(xとyの方程式)と目的位置Tのx座標であるxtとから、x座標がxtのときのy座標を求め、そのy座標と特定ブロックBsの基準点Rsのy座標(=ys)との差分Δyt’を求める。次に、以下の2点を結んだ直線の方程式を求める。1点は、横軸が仮想基準点HRsのy座標(=ys)で、縦軸が仮想投影点HPsのy座標と仮想基準点HRsのy座標との差分である点である。もう1点は、横軸が仮想基準点HR2のy座標で、縦軸が仮想投影点HP2のy座標と仮想基準点HR2のy座標との差分である点である。この方程式から、横軸が目的位置Tのy座標(=yt)のときの縦軸の値(y方向の差分)を求める。求めたy方向の差分を仮想基準点HRsにおけるy方向の差分で除した値に差分Δyt’を乗じることにより、目的位置におけるy方向の補正量Δytを得る。なお、図12には、暫定補正後の目標位置CTを点線の「+」で示した。暫定補正後の目標位置CTは、Z方向のずれを考慮せずに暫定的に求めた補正後の目標位置であり、(xt−Δxt,yt−Δyt,zt)である。

0026

図6戻り、S230の後、CPU71は、目的位置TのZ方向の補正量Δztを算出する(S240)。ここでは、CPU71は、目的位置高さztのXY平面に対応する傾斜面を求め、その傾斜面に基づいて補正後の目的位置のZ方向の補正量Δztを算出する。

0027

具体的には、CPU71は、まず、特定ブロックBs、第1及び第2ブロックB1,B2の各々について目的位置高さztのXY平面における仮想基準点HRに対応する仮想測定点HMを求める。仮想測定点HMは、仮に仮想基準点HRの座標にエンドエフェクタ23の先端が一致するようにロボット20を制御した場合のエンドエフェクタ23の先端の停止位置(予測値)である。

0028

一例として、特定ブロックBsの仮想測定点HMの求め方を図13を参照しながら説明する。なお、図13に示した点や位置は図11に示した点や位置と同じである。ここでは、下方のエリアAの測定点M(xs1,ys1,zs1)と上方のエリアAの測定点M(xs2,ys2,zs2)とを結ぶ。この状態を白抜き矢印の方向(A視)から見たときの様子を図14に示す。横軸をZ座標、縦軸をZ方向のずれ量とするグラフにおいて、Z座標がz1でずれ量が(zr1−z1)である点と、Z座標がz2でずれ量が(zr2−z2)である点とを結んだ直線の方程式を求める。この方程式からZ座標がztのときのずれ量すなわち(zst−zt)を求める。これにより、仮想測定点HMを求めることができる。第1及び第2ブロックB1,B2の仮想測定点HMも同様にして求める。

0029

続いて、図15に示すように、特定ブロックBsの仮想測定点HM(HMsという)と第1ブロックB1の仮想測定点HM(HM1という)と第2ブロックB2の仮想測定点HM(HM2という)とを含む傾斜面(水平面の場合もあり得る)の方程式を数学的に求める。そして、前出の暫定補正後の目的位置CT(xt−Δxt,yt−Δyt,zt)のx及びyの値を傾斜面の方程式に代入し、そのときのz座標の値を求め、Z方向の補正量Δzt を求める。

0030

図6に戻り、S240の後、CPU71は、最終的な補正後の目的位置AT(xt−Δxt,yt−Δyt,z−Δzt )を算出し(S250)、本ルーチンを終了する。その結果、ロボットシステム10に目的位置Tが入力された場合、CPU71は補正後の目的位置ATにエンドエフェクタ23の先端が一致するようロボット20を制御する。これにより、エンドエフェクタ23の先端はワールド座標上の目的位置Tに精度よく一致する。

0031

以上説明した本実施形態では、特定ブロックBsの基準点Rからの測定ズレ量(測定点Mと基準点Rとの差分)だけでなく、特定ブロックBsに接している第1及び第2ブロックB1,B2の基準点Rからの測定ズレ量を利用して目的位置Tを補正する。したがって、3次元マトリクス25の動作空間に指定された目的位置Tへエンドエフェクタ23の先端を精度よく位置決めすることができる。

0032

また、特定ブロックBsの周囲の4つのブロックの中から目的位置Tに近い2つのブロックが第1及び第2ブロックに設定される。そのため、目的位置Tをより適切に補正することができる。

0033

更に、本実施形態では、Z方向のズレ量を考慮することなく目的位置TのX方向及びY方向の補正量を求め、その後、Z方向のズレ量を考慮して目的位置高さztのXY平面に対応する傾斜面を求め、その傾斜面に基づいて目的位置のZ方向の補正量を求めている。そのため、XYZ方向の補正量を一度に求める場合に比べて、各方向の補正量を容易に求めることができる。

0034

更にまた、本実施形態では、特定ブロックBsの仮想投影点HPsと第1ブロックB1の仮想投影点HP1とを結んだ直線及び特定ブロックBsの仮想投影点HPと第2ブロックB2の仮想投影点HP2とを結んだ直線に基づいて目的位置TのX方向及びY方向の補正量を求めている。そのため、目的位置TのX方向及びY方向の補正量を比較的簡単に求めることができる。

0035

そしてまた、本実施形態では、特定ブロックBs、第1ブロックB1及び第2ブロックB2の各々について、上方投影位置UPと下方投影位置LPとを結んだ直線と、上方の測定点Mと下方の測定点Mとを結んだ直線とを用いて、目的位置高さztにおけるズレ量を求めている。そして、特定ブロックBs、第1ブロックB1及び第2ブロックB2の各々の目的位置高さztにおけるズレ量に基づいて傾斜面を求めている。そのため、目的位置TのZ方向の補正量を比較的簡単に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、ロボット20として垂直多関節ロボットを例示したが、特にこれに限定されない。例えば、ロボット20として直交ロボット水平多関節ロボットパラレルリンクロボットなどを採用してもよい。但し、本開示の目的位置補正方法は、ロボット20として垂直多関節ロボットを用いる場合に採用するのが適している。

0038

上述した実施形態では、特定ブロックBsの前後左右の各面に接する4つのブロックの中から2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定したが、特にこれに限定されない。例えば、特定ブロックBsの上下前後の各面に接する4つのブロックの中から2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定してもよい。あるいは、特定ブロックBsの上下左右の各面に接する4つのブロックの中から2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定してもよい。これらの場合も、特定ブロックBsの周囲の4つのブロックの中から目的位置Tに近い2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定するのが好ましい。

0039

上述した実施形態では、特定ブロックBsに接する4つのブロックの中から目的位置Tに近い2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定したが、特定ブロックBsに接するブロックが2つ又は3つの場合には、この方法によらずに第1及び第2ブロックを設定してもよい。例えば、特定ブロックBsが3次元マトリクス25の角に位置している場合のように特定ブロックBsに接するブロックが2つしかない場合には、その2つのブロックを第1及び第2ブロックに設定すればよい。

0040

本開示の作業ロボットの目的位置補正方法は、以下のように構成してもよい。

0041

本開示の作業ロボットの目的位置補正方法において、前記工程(a)では、前記特定ブロックの前後左右の各面には前ブロック、後ブロック、左ブロック及び右ブロックが接しており、前記第1及び第2ブロックを、前記目的位置に基づいて、前記前ブロック、前記後ブロック、前記左ブロック及び前記右ブロックのうちの2つのブロックから選択してもよい。この場合、前記工程(a)では、前記特定ブロックを4等分して左前方ゾーン、右前方ゾーン、左後方ゾーン及び右後方ゾーンを作成し、該4つのゾーンの中から前記目的位置を含むゾーンを選択し、選択されたゾーンの2つの外面とそれぞれ接するブロックを第1及び第2ブロックに設定してもよい。こうすれば、特定ブロックの周囲の4つのブロックの中から目的位置に近い2つのブロックが第1及び第2ブロックに設定される。そのため、目的位置をより適切に補正することができる。

0042

本開示の作業ロボットの目的位置補正方法において、前記工程(b)では、まず、Z方向のズレ量を考慮することなく前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求め、その後、Z方向のズレ量を考慮して前記目的位置のZ座標を含むXY平面に対応する傾斜面(水平面の場合も含む)を求め、前記傾斜面に基づいて前記目的位置のZ方向の補正量を求めてもよい。こうすれば、XYZ方向の補正量を一度に求める場合に比べて、各方向の補正量を容易に求めることができる。

0043

前記工程(b)で、Z方向のズレ量を考慮することなく前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求めるにあたり、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々について、前記上エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置を前記上エリアに投影した上方投影位置と、前記下エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置を前記下エリアに投影した下方投影位置とを結んだ直線が、前記目的位置のZ座標を含むXY平面と交わる交点を求め、前記特定ブロックの前記交点と前記第1ブロックの前記交点とを結んだ直線及び前記特定ブロックの前記交点と前記第2ブロックの前記交点とを結んだ直線に基づいて前記目的位置のX方向及びY方向の補正量を求めてもよい。こうすれば、目的位置のX方向及びY方向の補正量を比較的簡単に求めることができる。

0044

また、前記工程(b)で、Z方向のズレ量を考慮して前記目的位置のZ方向の補正量を求める際の前記傾斜面を求めるにあたり、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々について、前記前記上方投影位置と前記下方投影位置とを結んだ直線と、前記上エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置と前記下エリアの前記基準点から前記測定ズレ量だけずれた位置とを結んだ直線とを用いて、前記目的位置のZ座標でのズレ量を求め、前記特定ブロック、前記第1ブロック及び前記第2ブロックの各々の前記目的位置のZ座標でのズレ量に基づいて前記傾斜面を求めてもよい。こうすれば、目的位置のZ方向の補正量を比較的簡単に求めることができる。

0045

本開示は、作業ロボットを利用した部品の組立作業を行う機械産業などに利用可能である。

0046

10ロボットシステム、20ロボット、22アーム、23エンドエフェクタ、25 3次元マトリクス、31〜36 第1〜第6リンク、41〜45 第1〜第5関節、51〜55 第1〜第5モータ、61〜65 第1〜第5エンコーダ、70制御装置、71 CPU、72 ROM、73 HDD、74 RAM、75駆動回路、76入力装置、77出力装置、Aエリア、a1左前方ゾーン、a2右前方ゾーン、a3左後方ゾーン、a4右後方ゾーン、AT補正後の目標位置、Bブロック、B1 第1ブロック、B2 第2ブロック、Bs特定ブロック、CT暫定補正後の目標位置、HM仮想測定点、HP仮想投影点、HR仮想基準点、LP下方投影点、M測定点、R基準点、T 目標位置、UP 上方投影点。

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