CN108237525B - 水平多关节型机器人用校正夹具及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水平多关节型机器人用校正夹具及校正方法。校正区域具有矩形区域和外周区域。矩形区域具有：设置在中心部的中央区域；以及在4个角部在周向上依次设定的第1角区域、第2角区域、第3角区域和第4角区域。中央区域被设定为相对于通过矩形区域的中心的正交的两轴分别为线对称的形状。各区域的高度分别不同。

Description

水平多关节型机器人用校正夹具及校正方法

技术领域

本发明涉及水平多关节型机器人用校正夹具及校正方法。

背景技术

作为水平多关节型机器人的校正方法，在日本特开平7-290387中提出了如下方案，即固定手指尖的姿势对配置成直角的间隔已知的3点进行示教，使手指尖的姿势变化地示教其中的1点。

发明内容

然而，关于水平多关节型机器人的校正，在通过对多个位置进行示教来进行校正时，示教的位置越增多，会使精度提高相应地增加的量，相应地，校正会花费时间。无法确立高效率地校正水平多关节型机器人的方法。

在此提出的校正夹具在预先规定的位置具有至少一个校正区域。校正区域具有：在预先规定的位置具有中心的矩形区域和设定在矩形区域的周围的预先规定的区域的外周区域。矩形区域具有第1角区域、第2角区域、第3角区域、第4角区域以及中央区域。第1角区域、第2角区域、第3角区域以及第4角区域在矩形区域的4个角部在周向上依次被设定。中央区域与第1角区域、第2角区域、第3角区域以及第4角区域分别以边界线划分，设置在矩形区域的中心部。中央区域还具有相对于通过矩形区域的中心的、与矩形区域的边界的边平行且彼此正交的两轴分别呈线对称的形状。第1角区域、第2角区域、第3角区域、第4角区域、中央区域以及外周区域被设定为分别不同的预先规定的高度。

矩形区域优选是正方形。中央区域也可以是沿着通过中心且与相互正交的边平行的两轴设定了对角线的菱形。另外，中央区域也可以是圆形。第1角区域、第2角区域、第3角区域以及第4角区域也可以分别是扇形。也可以是，矩形区域是长方形，中央区域是沿着正交的水平的两轴设定了长轴和短轴的椭圆。也可以是，在校正区域中，外周区域的高度最高，中央区域的高度最低。

另外，在此提出的水平多关节型机器人的校正方法，是具备了具有安装手的安装部的多关节机构和控制多关节机构的动作的控制装置的水平多关节型机器人的校正方法。校正方法包括：准备上述中的任意一个校正夹具；相对于水平多关节型机器人在预先规定的位置配置校正夹具；准备具备了测距传感器的手；在水平多关节型机器人的安装部安装手；利用控制装置控制安装部，利用测距传感器来测定校正区域的表面的高度；以及基于所测定出的校正区域的表面的高度，对控制装置的控制进行校正。

例如，也可以是，在对校正区域的表面的高度进行测定时，按照横穿校正区域中的至少中央区域和外周区域的方式利用测距传感器对校正区域的表面的高度进行测定。并且，也可以是，在对控制装置的控制进行校正时，指定校正区域中的中央区域或外周区域，基于所指定的中央区域或外周区域的高度，对基准高度进行校正。由此，能够对高度的控制进行校正。

另外，例如还可以包括：在对基准高度进行了校正后，控制测距传感器，以使得测距传感器沿着以预先规定的角度横穿所述校正区域的直线对校正区域的表面的高度进行测定。在该情况下，优选包括：在控制该测距传感器的工序中，基于由测距传感器测定出的测定值，对角度的控制进行校正。由此，能够对角度的控制进行校正。

另外，也可以包括：在对角度的控制进行了校正后，控制测距传感器，以使得测距传感器沿着与矩形区域的边界的边中的一边平行且横穿矩形区域的直线对校正区域的表面的高度进行测定。在该情况下，在控制该测距传感器的工序中，能够基于由测距传感器测定出的测定值，来校正沿着一边的方向上的基准位置。

另外，也可以包括：在对沿着一边的方向上的基准位置进行了校正后，在与一边正交的方向上移动位置，并沿着该一边横穿矩形区域对校正区域的表面的高度进行测定，基于校正区域的表面的高度，搜索横穿矩形区域中的中央区域的两侧的角区域的距离分别为0的位置。在该情况下，能够基于横穿角区域的距离分别为0的位置，对与一边正交的方向上的基准位置进行校正。

另外，也可以是，在准备手的期间，准备的手的测距传感器是沿着一直线对测定对象的形状进行检测的非接触二维传感器。在该情况下，由于利用沿着一直线对测定对象的形状进行检测的非接触二维传感器，因此，能够短时间且高精度地测定沿着直线的校正区域的表面的高度。

另外，在该情况下，还可以包括：在对基准高度进行了校正之后且在对角度的控制进行校正之前，控制非接触二维传感器，以使得非接触二维传感器沿着横穿矩形区域中的至少配置在对角的角区域的直线，对校正区域的表面的高度进行测定；和基于在对该测距传感器进行控制的期间由非接触二维传感器测定出的测定值，检测非接触二维传感器的朝向。由此，能够确认非接触二维传感器的朝向是否恰当。

下面将参考附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和产业上的意义，其中，相同的附图标记表示相同的元素。

附图说明

图1是水平多关节型机器人的示意图。

图2是校正夹具40的俯视图。

图3是校正夹具40的侧视图。

图4是将校正区域40a放大后的俯视图。

图5是校正区域40a的V-V截面图。

图6A是校正方法的流程图的一部分。

图6B是校正方法的流程图的一部分。

图7是示出测定校正区域40a的表面的高度的工序中的测定位置的一例的俯视图。

图8是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

图9是示出确认非接触二维传感器的朝向的工序中的测定位置的一例的俯视图。

图10是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

图11是示出校正角度的控制的工序中的测定位置的一例的俯视图。

图12是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

图13是示出校正沿着X轴的基准位置的工序中的测定位置的俯视图。

图14是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

图15是示出作为该校正的一例，校正沿着Y轴的基准位置的工序中的测定位置的俯视图。

图16是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

图17是示出校正夹具40的校正区域40a的变形例的俯视图。

图18是示出校正夹具40的校正区域40a的变形例的俯视图。

图19是示出校正夹具40的校正区域40a的变形例的俯视图。

图20是示出校正夹具40的校正区域40a的变形例的俯视图。

具体实施方式

以下，对在此提出的水平多关节型机器人用校正夹具以及校正方法的一个实施方式进行说明。在此说明的实施方式当然不是特别限定本发明的意图。只要没有特别提及，本发明不限定于在此说明的实施方式。另外，对起到相同作用的部件或部位适当标注相同附图标记，并省略重复的说明。

图1是水平多关节型机器人(也称为标量(Scalar)机器人)的示意图。在图1中图示出从顶棚1悬挂的悬挂型水平多关节型机器人。水平多关节型机器人也有放置型，适用在此提出的校正夹具以及校正方法的水平多关节型机器人不限定于该悬挂型。

图1所示的水平多关节型机器人10具备：基座11、第1臂12、第2臂13、可动轴14、手15、控制装置16。

基座11固定地安装于顶棚。沿着垂直的方向延伸的第1臂12的旋转轴12a以能够旋转的方式支承于基座11。第1臂12配置在基座11的下方，安装成能够绕旋转轴12a水平地旋转。在第1臂12设置有用于操作第1臂12的旋转的驱动机构和致动器12b。沿着垂直的方向延伸的第2臂13的旋转轴13a以能够旋转的方式支承于第1臂12的前端。第2臂13配置在第1臂12的下方，被安装成能够绕被第1臂12的前端支承的旋转轴13a水平地旋转。在第2臂13设置有用于操作第2臂13的旋转的驱动机构和致动器13b。

在此，第1臂12的驱动机构和致动器12b以及第2臂13的驱动机构和致动器13b，例如，分别安装于旋转轴12a、13a。在图1中，没有特别示意性地描述，第1臂12的驱动机构和致动器12b以及第2臂13的驱动机构和致动器13b，能够使用例如齿轮、小齿轮、伺服马达等的组合。

在第2臂13的前端部安装有可动轴14。可动轴14沿着垂直的方向延伸，以能够沿着垂直的方向移动的方式安装于第2臂13的前端部。在可动轴14的前端设置有用于安装传感器、手15的安装部14a。在第2臂13的前端部设置有用于操作可动轴14的移动的驱动机构和致动器14b。在图1中，没有特别示意性地描述，可动轴14的驱动机构和致动器14b，能够使用例如将滚珠丝杠机构和伺服马达等组合后的机构。

能够在设置于可动轴14的前端的手15安装各种产业用机器人手等。水平多关节型机器人10例如也能够用于精密的零件的组装等。在该情况下，希望能够高精度地操作手15。在图1所示的例子中，手15作为校正用手，而具备具有测距传感器的测定器15a。在该实施方式中，测距传感器采用了使用激光的激光测定器(具体而言，非接触二维传感器)。在此所采用的非接触二维传感器，采用如激光那样能够非接触地进行检查的方式，是沿着1条直线照射激光，并沿着该直线测定成为测定对象的工件的形状的传感器。该非接触二维传感器例如能够采用株式会社基恩士制的LJ-V7000系列(例如，LJ-V7060)。

在图1所示的例子中，安装于手15的测定器15a采用三角测距方式。测定器15a具备激光的发送部15a1和接收部15a2。从发送部15a1发送来的激光，在校正夹具40的表面反射而由接收部15a2捕获。并且，由测定器15a测定出的测定数据向控制装置16发送。此外，测距传感器的测距方式不限定于三角测距方式。另外，在此，使用具备非接触二维传感器的测定器15a用于水平多关节型机器人10的校正，但是测定器15a不限定于此。测定器15a也可以使用例如检查位置为单纯的一点的测距传感器。在该情况下，通过使检查位置沿着直线移动，能够沿着该直线测定成为测定对象的工件的形状。

控制装置16是控制第1臂12的致动器12b、第2臂13的致动器13b、可动轴14的致动器14b以及手15的装置。控制装置16依照预先规定的程序控制水平多关节型机器人10的工作。

在水平多关节型机器人10中，基于正向运动学(forward kinematics)控制第1臂12和第2臂13的角度，由此，求出安装手15的可动轴14的水平坐标位置。进而，根据可动轴14相对于第2臂13的垂直方向的位置，控制高度，由此控制手15的高度。相反地，若使手15移动的三维位置确定，则基于反向运动学(inverse kinematics)求出第1臂12的角度、第2臂13的角度。因此，控制装置16根据对使手15移动的位置求出的角度对第1臂12和第2臂13进行操作，由此，也能够在所希望的位置对手15进行操作。由此，水平多关节型机器人10的手15在以设置于基座11的第1臂12的旋转轴12a为中心的预先规定的工作范围内被控制在适当的位置。

然而，该水平多关节型机器人10，由于驱动机构中的背隙(Backlash)、第1臂12以及第2臂13的挠曲等，手15的位置会微妙地发生偏移。在现场的作业中，存在有时会捏取小的零件、或进行高精度的组装等要求作业精度的情况。因此，在现场，会需要进行校正控制装置16的控制的作业，以使得手15被高精度地操作。

在此提出的水平多关节型机器人10的校正方法中，如图1所示，使用校正夹具40。校正夹具40在手15的工作范围内，以与手15相对向的方式配置在作业台2上。

该校正夹具40在预先规定的位置具有至少一个校正区域。图2是校正夹具40的俯视图。图3是校正夹具40的侧视图。在该实施方式中，如图2所示，校正夹具40是大致矩形的板(plate)状的部件。在此，校正夹具40具有所需的大小，以使得能够在水平多关节型机器人10的手15的工作范围内与手15相对向。如图1所示，校正夹具40在设置于水平多关节型机器人10的手15的工作范围内的作业台2，按照与手15相对向的方式被置于预先规定的位置。

如图2所示，在校正夹具40的一个面(与手15相对向的面)在4个角部分别设置有校正区域40a～40d。图4是将校正区域40a放大后的俯视图。图5是校正区域40a的V-V截面图。以下，对校正区域40a进行说明。此外，虽省略图示，但是，校正区域40a～40d分别具有同样的形状。

校正区域40a分别具有矩形区域50和外周区域51。矩形区域50的中心c0设定在校正区域40a～40d的预先规定的位置。外周区域51设定在矩形区域50的周围的预先规定的区域。

矩形区域50具备：第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、中央区域50e。第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d，在周向上依次设定于矩形区域50的4个角部。中央区域50e与第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别以边界线50a1～50d1划分。中央区域50e设置于矩形区域50的中心部。中央区域50e是对于通过矩形区域50的中心c0、并且与形成矩形区域50的边界的边平行且相互正交的两轴Lx、Ly分别为线对称的形状。

在该实施方式中，矩形区域50是具有与通过矩形区域50的中心c0的正交的两轴Lx、Ly平行的边61～64的正方形的区域。中央区域50e是对角线被设定于通过矩形区域50的中心的正交的两轴Lx、Ly、并且角被设置于矩形区域50的边界的边61～64的中点61a～64a的正方形的区域。也即是，中央区域50e是具有相对于矩形区域50的对角线倾斜45度的对角线并且内切于矩形区域50的正方形。

第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d，在周向上依次被设定于矩形区域50的4个角部。在该实施方式中，在中央区域50e的右上设定第1角区域50a，在中央区域50e的右下设定第2角区域50b，在中央区域50e的左下设定第3角区域50c，在中央区域50e的左上设定第4角区域50d。外周区域51设定于该矩形区域50的周围。

这样，在该实施方式中，在正方形的矩形区域50设定有以中心c0相同、对角线倾斜45度的方式内切于矩形区域50的正方形的中央区域50e。第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d，以中央区域50e为边界，依次设置于矩形区域50的4个角部。进而，外周区域51被设定在矩形区域50的周围。

这样，校正夹具40的1个校正区域40a具备：第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、中央区域50e、以及外周区域51。如图5所示，第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、中央区域50e、以及外周区域51分别被设定为不同的预先规定的高度。在该实施方式中，矩形区域50整体上相对于外周区域51凹陷。另外，中央区域50e最深。接下来，第1角区域50a较深，接下来，第3角区域50c较深，接下来第2角区域50b较深，接下来第4角区域50d较深。也即是，校正区域40a，以外周区域51作为基准高度，按照第4角区域50d、第2角区域50b、第3角区域50c、第1角区域50a、中央区域50e的顺序依次变深。在图5中，第2角区域50b和第3角区域50c的高度分别用虚线表示。此外，校正区域40a的深度(高度)不限定于该顺序。但是，校正区域40a的各区域的高度被设定为预先规定的高度，优选是已知的高度。

在此，校正区域40a的矩形区域50，例如优选一边为0.5cm以上且2cm以下。中央区域50e的一边优选为0.3cm以上且1.5cm以下。这样的校正区域40a，例如能够通过机械加工中心等的机械加工来加工。在该情况下，校正区域40a、外周区域51以及矩形区域50的各区域50a～50e的高度的精度优选为±20μm以下。

接下来，对使用了该校正夹具40的校正方法进行说明。在此提出的校正方法适用于水平多关节型机器人，该水平多关节型机器人如上述那样具备具有安装手15的安装部14a的多关节机构和控制多关节机构的动作的控制装置16。在此说明的校正方法，例如能够作为基于在控制装置16中预先规定的程序执行的处理而具体化。

在此提出的校正方法包括：准备校正夹具40的工序、配置校正夹具40的工序、准备校正用的手15的工序、安装校正用的手15的工序、测定校正区域40a的表面的高度的工序、以及校正控制装置16的控制的工序。

关于校正夹具40，已经进行了说明，因此，省略对要准备的校正夹具40的说明。在配置校正夹具40的工序中，校正夹具40相对于水平多关节型机器人10配置在预先规定的位置。例如，优选在水平多关节型机器人10的手15的工作范围内，上述的校正区域40a按照与手15相对向的方式配置。

在准备校正用的手15的工序中，准备如上述那样具备测定器15a的手15。在此准备的手15，无需是校正用的专用件。在图1所示的例子中，测定器15a的测距传感器采用非接触二维传感器。

在安装手15的工序中，在水平多关节型机器人10的安装部14a安装手15。如图1所示，校正用的手15，按照能够在校正区域40a与校正夹具40相对向的方式，朝向校正夹具40安装测定器15a(测距传感器)。

在测定校正区域40a的表面的高度的工序中，利用控制装置16控制安装部14a，利用测定器15a的测距传感器，测定校正区域40a的表面的高度。在此，如上述那样，校正区域40a具有第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、中央区域50e、外周区域51。第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、以及中央区域50e分别被设定为不同的预先规定的高度(已知的高度)。在测定校正区域40a的表面的高度的工序中，沿着横穿该校正区域40a的直线，利用测定器15a的测距传感器，测定校正区域40a的表面的高度。

在校正控制装置16的控制的工序中，基于测定出的校正区域40a的表面的高度，对控制装置16的控制进行校正。也即是，在该实施方式中，在校正夹具40的校正区域40a设置有分别被设定为不同的预先规定的高度(已知的高度)的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d以及中央区域50e。因此，通过测定校正区域40a的表面的高度，例如，能够恰当地对控制装置16中的高度方向的控制进行校正。

进而，在该实施方式中，中央区域50e与第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别以边界线50a1、50b1、50c1、50d1划分，而被设置于矩形区域50的中心部。进而，中央区域50e被设定为相对于通过矩形区域50的中心c0的、与矩形区域50的边界的边61～64平行且相互正交的两轴分别为线对称的形状。因此，通过测定校正区域40a的表面的高度，例如，能够恰当地校正控制装置16中的对于工作范围的平面的坐标轴、坐标的控制。

图6A以及图6B是在此例示的校正方法的流程图。图6A以及图6B通过连接符号A、B连接。图7是示出测定校正区域40a的表面的高度的工序中的测定位置的一例的俯视图。图8是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。以下，适当参照图6A以及图6B所示的流程图，对在此例示的校正方法进行说明。

在该校正方法中，首先校正高度方向的控制。在该情况下，例如，作为测定校正区域40a的表面的高度的工序，优选如图7所示，利用测距传感器，按照横穿校正区域40a中的至少中央区域50e和外周区域51的方式测定校正区域40a的表面的高度。在图7所示的例子中，利用非接触二维传感器，沿着一直线检测作为测定对象的校正夹具40的形状。

在该情况下，例如，如图7以及图8所示，沿着横穿中央区域50e和外周区域51的直线a1，测定校正区域40a的表面的高度。在该情况下，根据校正区域40a的形状，沿着直线a1，沿着外周区域51、第1角区域50a、中央区域50e、第3角区域50c、外周区域51对高度进行检测。在此，图8的横轴是沿着直线a1的位置，纵轴是高度。此时，实际上，在对控制装置16进行校正之前，在控制装置16的控制中，沿着如何横穿校正区域40a的直线a1对高度进行检测是不明确的。换言之，测定器15a的检测线如何横穿校正区域40a是不明确的。

但是，测定器15a的检测线要相对于通过矩形区域50的中心c0的正交的两轴Lx、Ly(参照图4)偏离是大概率的情况。在测定器15a的检测线相对于通过矩形区域50的中心c0的正交的两轴Lx、Ly偏离的情况下，测定器15a的检测线会通过外周区域51、中央区域50e和2个角区域。并且，沿着测定器15a的检测线对4个高度进行检测。这样，测定器15a的检测线会相对于两轴Lx、Ly偏离，在绝大多数的情况下，中央区域50e和外周区域51的高度一定能够检测。例如，按外周区域51、角区域、中央区域50e、角区域、外周区域51的顺序对高度进行检测。根据该顺序，中央区域50e和外周区域51的高度一定能够确定。另外，在测定器15a的检测线与两轴Lx、Ly一致的情况下，中央区域50e和外周区域51的高度也一定能够检测。在校正区域40a中，中央区域50e和外周区域51的高度分别是已知的。因此，能够基于测定值中的中央区域50e或外周区域51的高度，对高度方向的控制中的基准高度进行校正。

例如，在图8中，实线v1是实际检测出的高度的测定值。虚线v2分别是已知的校正区域40a的中央区域50e和外周区域51的高度。在该实施方式中，在校正区域40a中，中央区域50e最低，外周区域51最高。因此，基于校正前的实际上检测实线而得的高度的测定值，能够将最低的位置推定为中央区域50e，将最高的位置推定为外周区域51。进而，求出最低的测定值与最高的测定值的差h1。判定该差h1是否与已知的外周区域51与中央区域50e的高度的差h0相同。如果差h1与已知的差h0相同，则测定值的差h1能够确定为中央区域50e与外周区域51的差。并且，能够基于这样确定出的中央区域50e或外周区域51的高度，对基准高度进行校正。例如，优选按照外周区域51的高度的测定值Zf成为已知的外周区域51的高度(基准高度Zf0)的方式，对控制装置16的高度方向的控制进行校正。

在该校正中，例如，如图6A所示，沿着预先规定的直线a1对校正区域40a的表面的高度进行测定(S1)。此时，在控制装置16中，确定外周区域51，并且取得外周区域51的高度的测定值Zf(S2)。然后，判定外周区域51的高度的测定值Zf是否为基准高度Zf0(S3)。在判定为外周区域51的高度Zf是基准高度Zf0的情况下(Zf＝Zf0：是)，认为高度的控制恰当而进入下一工序。在外周区域51的高度Zf不是基准高度Zf0的情况下(Zf≠Zf0：否)，对高度的控制进行校正(S4)。也即是，在高度的校正(S4)中，执行对控制装置16的高度方向的控制进行校正的处理，以使得外周区域51的高度的测定值Zf成为已知的基准值Zf0。由此，在控制装置16的高度方向的控制中，外周区域51的高度被调整为基准高度Zf0。

在图6A以及图6B所示的流程图中，在该校正(S4)之后，再次沿着直线a1对校正区域40a的表面的高度进行测定(S1)。然后，取得外周区域51的高度的测定值Zf(S2)。然后，判定测定值Zf是否为基准高度Zf0(S3)。在Zf＝Zf0的情况下，认为高度的控制被恰当地校正，进入下一工序。在Zf＝Zf0不成立的情况(Zf≠Zf0)下，认为高度的控制的校正存在不当，重新执行校正作业。或者，虽然图示省略，也可以停止校正处理。例如，也可以是，对判定为Zf≠Zf0的次数进行计数，在判定为Zf≠Zf0的情况为预定次数(例如，2次)的情况下，停止校正处理，执行向操作者进行通报的处理。

在该实施方式中，在准备手15的工序中，准备的手15的测距传感器是沿着一直线对测定对象的形状进行检测的非接触二维传感器。在该情况下，通过手15(测定器15a)不移动或进行较短的移动，能够沿着横穿矩形区域50的直线测定校正区域40a的表面的高度。在测定校正区域40a的表面的高度时，能够缩短测定所需的时间。

此外，存在由于向水平多关节型机器人10安装手15的构造，非接触二维传感器的朝向在周向上偏移的情况。例如，存在非接触二维传感器的朝向，因安装部14a的构造，而例如在周向上以90度或者180度等预定的角度偏移那样的情况。在此，将非接触二维传感器对测定对象的形状进行检测的直线适当地称为非接触二维传感器的“检查线”。非接触二维传感器的朝向是检查线的朝向(方向)。在该实施方式中，作为对高度的控制进行校正后的下一工序，检测非接触二维传感器的朝向的偏离、也即是检测检查线的朝向(方向)的偏离。

在该实施方式中，在校正区域40a中在矩形区域50的4角设置有不同的高度的角区域。在这样的情况下，也可以在对基准高度进行校正后，附加确认非接触二维传感器的朝向是否恰当的处理。在该情况下，例如，控制非接触二维传感器(测定器15a)，以使得沿着横穿矩形区域50中的至少配置在对角的角区域的直线，测定校正区域40a的表面的高度。并且，在该工序中，优选基于由非接触二维传感器测定出的测定值，检测非接触二维传感器的朝向。

图9是示出确认非接触二维传感器的朝向的工序中的测定位置的一例的俯视图。图10是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

例如，如图9以及图10所示，沿着横穿中央区域50e和外周区域51的直线a2测定校正区域40a的表面的高度(S5)。在此，已经校正了高度方向的控制。因此，能够以基准高度(在该实施方式中，外周区域51的高度)为基准，检测校正区域40a的各区域的高度。在该实施方式中，取得在外周区域51与中央区域50e之间检测的第1个角区域的高度Zq(S6)。并且，基于所取得的角区域的高度Zq，确定该角区域是哪个角区域的高度，判定有无非接触二维传感器的朝向的偏离(S7)。

例如，在非接触二维传感器的检查线被设定为沿着直线a2的预定的朝向的情况下，如图10所示，沿着直线a2，按照外周区域51、第1角区域50a、中央区域50e、第3角区域50c、外周区域51的顺序，分别检测与已知的高度相应的高度。此时，各区域的高度是已知的。因此，在非接触二维传感器正确地以与直线a2相同朝向横穿了矩形区域50的情况下，沿着直线a2，依次检测外周区域51、第1角区域50a、中央区域50e、第3角区域50c、外周区域51的高度。在此，图10的横轴是沿着直线a2的位置，纵轴是高度。

但是，若检查线在周向上偏离，则不以这样的顺序对高度进行检测。例如，如图9的直线a21那样，若检查线相对于直线a2向左侧偏离90度，则在图10中，依次检测外周区域51、第4角区域50d、中央区域50e、第2角区域50b、外周区域51的高度。因此，能够基于在外周区域51与中央区域50e之间检测的第1个角区域的高度Zq，确定非接触二维传感器的检查线的朝向。

例如，在非接触二维传感器的检查线被设定为沿着直线a2的预定的朝向的情况下，优选判定在外周区域51与中央区域50e之间被检测的第1个角区域的高度Zq是否是第1角区域50a的规定的高度Za。如果Zq＝Za，则判定为非接触二维传感器的检查线在预定的朝向被设定，传感器没有偏离。优选在该情况下进入下一工序。

与此相对，如果Zq≠Za，则判定为传感器偏离。在该情况下，优选对非接触二维传感器的检查线的偏离进行适当地校正(S8)。优选该偏离的校正，基于在外周区域51与中央区域50e之间检测到的第1个角区域的高度Zq，确定非接触二维传感器的检查线的偏离，并基于此，校正检查线的偏离。

例如，如图9所示，若检查线如直线a21所示那样，相对于直线a2逆时针地偏离90度，则外周区域51、第4角区域50d、中央区域50e、第2角区域50b、外周区域51的高度依次被检测。另外，若检查线相对于直线a2偏离180度，则外周区域51、第3角区域50c、中央区域50e、第1角区域50a、外周区域51的高度依次被检测。若检查线相对于直线a2顺时针地偏离90度(逆时针，270度)，则外周区域51、第2角区域50b、中央区域50e、第4角区域50d、外周区域51的高度依次被检测。因此，如果在外周区域51与中央区域50e之间被检测的第1个角区域的高度Zq是第4角区域50d的高度Zd(Zq＝Zd)，则能够确定为检查线相对于直线a2逆时针偏离90度。另外，如果第1个角区域的高度Zq是第3角区域50c的高度Zc(Zq＝Zc)，则能够确定为检查线相对于直线a2偏离180度。另外，如果第1个角区域的高度Zq是第2角区域50b的高度Zb(Zq＝Zb)，则能够确定为检查线相对于直线a2顺时针地偏离90度。在偏离的校正(S8)中，优选基于这样确定出的检查线的偏离，恰当地对非接触二维传感器的检查线进行校正。

在偏离的校正(S8)中，优选例如不将手15重新安装于安装部14a，而通过预先规定的程序，根据非接触二维传感器的检查线的偏离来修正作为控制上的识别的手15的朝向。也即是，在非接触二维传感器的检查线偏离的情况下，优选对非接触二维传感器的检查线的朝向进行校正，以使得偏离了的检查线被正确地识别。

在该实施方式中，如图6A以及图6B所示，在对非接触二维传感器的检查线的偏离进行校正后，再次沿着直线a2测定校正区域40a的表面的高度(S5)。接下来，取得在外周区域51与中央区域50e之间检测的第1个角区域的高度Zq(S6)。然后，判定是否为Zq＝Za(S7)。优选地，如果Zq＝Za，则认为传感器不偏离(是)，而进入下一工序。

接下来，作为下一工序，在该实施方式中，对角度的控制进行校正。图11是示出校正角度的控制的工序中的测定位置的一例的俯视图。图12是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。

在角度的控制的校正中，例如控制测定器15a(参照图1)，以使得沿着以预先规定的角度θ横穿校正区域40a的直线a3对校正区域40a的表面的高度进行测定。接下来，基于在控制测定器15a的工序中由测定器15a测定出的测定值，对角度的控制进行校正。在该实施方式中，如图11所示，通过相对于X轴的角度来规定角度θ。此外，在对角度的控制进行校正之前，直线a3是否相对于X轴正确地倾斜了角度θ是不明确的。在直线a3的角度θ不正确的情况下，会需要进行角度的控制的校正。在此，判定所控制的角度是否恰当，在不恰当的情况下，对角度的控制进行校正。

在对角度的控制进行校正的工序中，例如，如图11所示，沿着以预先规定的角度θ横穿校正区域40a的直线a3，测定校正区域40a的表面的高度(S9：参照图6A)。在此，已经校正了高度方向的控制。在该工序中，以已知的外周区域51的高度z1为基准，取得直线a3横穿矩形区域50的长度Lf(S10)。也即是，如图12所示，基于测定出的校正区域40a的表面的高度，求出从外周区域51的高度z1变化的位置c1到下一表示外周区域51的高度z1的位置c2为止的距离作为直线a3横穿矩形区域50的长度Lf。在此，图12的横轴是沿着直线a3的位置，纵轴是校正区域40a的表面的高度。接下来，判定是否需要角度的校正(S11)。在此，矩形区域50的一边的长度Lh是已知的长度。如果将非接触二维传感器的检查线控制为恰当的角度θ，则Lh＝Lf×cosθ这一公式成立。因此，判定Lh＝Lf×cosθ这一公式是否成立(S11)。通过该判定，能够判定是否需要角度的控制的校正。在该判定(S11)中，如果Lh＝Lf×cosθ(是)，则不需要进行角度的控制的校正，而进入下一工序。在该判定(S11)中，在Lh＝Lf×cosθ不成立的情况下(否)，执行对角度的控制进行校正的处理(S12)。

在对角度的控制进行校正的处理中，对非接触二维传感器的检查线(也即是，直线a3)的角度进行调整，例如使得在前次的测定中得到的Lf成为Lh/cosθ。并且，执行将该调整后的角度作为θ存储的修正(teaching)处理。并且，直至在判定处理(S11)中判定为Lh＝Lf×cosθ(是)为止，重复执行从沿着以预先规定的角度θ横穿校正区域40a的直线a3对校正区域40a的表面的高度进行测定的处理(S9)到角度的校正处理(S12)为止的处理。

接下来，在该实施方式中，作为下一工序，对沿着矩形区域50的边界的边61～64中的一个边的X轴方向的基准位置进行校正。图13是示出作为该校正的一例校正沿着X轴的基准位置的工序中的测定位置的俯视图。图14是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。在此，判定X轴方向的基准位置是否恰当，在不恰当的情况下，校正X轴方向的基准位置。

该校正，在校正角度后进行。首先，控制测定器15a，以使得沿着与矩形区域50的边界的边中的一边62平行(换言之，与X轴平行)且横穿矩形区域50的直线a4，对校正区域40a的表面的高度进行测定。也即是，如图13所示，非接触二维传感器的检查线与X轴平行。该控制，在对角度进行校正后被执行，因此，直线a4会正确地与X轴平行。

接下来，如图13所示，沿着与X轴平行的直线a4测定校正区域40a的表面的高度(S13：参照图6A以及图6B)。图14的横轴是沿着直线a4的位置，纵轴是高度。在图14中，实线m1是沿着实际测定出的测定值的线。在图13所示的例子中，直线a4通过第4角区域50d、第3角区域50c。在该情况下，依次测定外周区域51、第4角区域50d、中央区域50e、第3角区域50c、外周区域51各区域的高度。图14中示出X轴方向的基准位置偏离的情况。在X轴方向的基准位置不偏离的情况下，在图14的由点线m2表示的位置表示沿着测定值的线。也即是，在沿着实际上测定出的测定值的线m1从点线m2偏离的情况下，X轴方向的基准位置会偏离。

在此，例如，沿着直线a4，求出外周区域51与第4角区域50d的边界d1、外周区域51与第3角区域50c的边界d2。并且，求出中点dc作为边界d1与边界d2的中点(S14)。此外，也可以是，通过沿着直线a4求出第4角区域50d与中央区域50e的边界d3、第3角区域50c与中央区域50e的边界d4，而将中点dc作为边界d3与边界d4的中点求出。接下来，判定沿着直线a4的中点dc的位置是否与在X轴方向的基准位置未偏离的情况下得到的中点dc0的位置一致。换言之，判定是否为dc＝dc0(S15)。在此，如果判定为dc＝dc0(是)，则X轴方向的基准位置是恰当的。在该情况下，优选进入下一工序。

与此相对，如果判定为dc≠dc0(否)，则X轴方向的基准位置不恰当。在该情况下，对X轴方向的基准位置进行校正。在校正X轴方向的基准位置的处理(S16)中，例如，通过dc-dc0，求出中点dc的位置偏离了何种程度。并且，对X轴方向的基准位置进行校正，以使得dc-dc0＝0。该处理(也即是，从S13到S16的处理)，被重复执行直至在判定处理(S15)中判定为dc＝dc0(是)。

接下来，作为下一工序，校正与上述的一边正交的方向的基准位置。在该实施方式中，与X轴正交的Y轴方向的基准位置被校正。图15是示出作为该校正的一例校正沿着Y轴的基准位置的工序中的测定位置的俯视图。图16是示出该测定中的校正区域40a的表面的高度的曲线图。校正沿着Y轴的基准位置的处理在沿着X轴的基准位置的校正后进行。图16的横轴是沿着直线a5的位置，纵轴是高度。

如图15所示，对沿着Y轴的基准位置进行校正的处理，在与一边62正交的方向(也即是，Y轴)上移动位置，并且沿着该一边62横穿矩形区域50，对校正区域40a的表面的高度进行测定(S17：参照图6B)。在图15所示的例子中，非接触二维传感器的检查线被设定为与X轴平行。并且，在矩形区域50内，从沿着X轴方向横穿第4角区域50d、中央区域50e和第3角区域50c的位置沿着与X轴正交的Y轴方向向矩形区域50的中心c0移动位置，并沿着X轴方向测定校正区域40a的表面的高度。

并且，基于校正区域40a的表面的高度，分别求出横穿矩形区域50中的中央区域50e的两侧的角区域50d、50c的距离e1、e2(S18)。横穿角区域50d的距离e1，例如根据外周区域51与第4角区域50d的边界d1和第4角区域50d与中央区域50e的边界d3求出。横穿第3角区域50c的距离e2，例如根据外周区域51与第3角区域50c的边界d2和第3角区域50c与中央区域50e的边界d4求出。

搜索距离e1、e2分别成为0的位置。然后，基于横穿角区域50d、50c的距离e1、e2分别成为0的位置，对与X轴正交的Y轴方向的基准位置进行校正。具体而言，判定距离e1、e2是否分别为0(S19)。并且，优选在判定为距离e1、e2分别为0(e1＝e2＝0)(是)的情况下，将该位置作为与X轴正交的Y轴方向的基准位置来存储。在判定为距离e1、e2分别不为0(e1＝e2＝0)(否)的情况下，在Y轴方向上移动位置(S20)，分别求出距离e1、e2(S18)，搜索距离e1、e2分别为0的位置(S19)。优选重复进行这些处理，直至判定为距离e1、e2分别为0(e1＝e2＝0)(是)。若判定为距离e1、e2分别为0(e1＝e2＝0)(是)，则结束该实施方式中的一系列的控制的校正处理。

此外，在该实施方式中，在校正夹具40，在与手15相对向的面且在4个角部分别设置有校正区域40a～40d。并且，能够在各校正区域40a～40d中，进行关于各自的高度的控制、水平的面上的角度的控制、X轴方向的基准位置、Y轴方向的基准位置的校正等。通过在各校正区域40a～40d中进行各个校正，能够使水平多关节型机器人10的手15的控制的精度提高。另外，通过对校正夹具40的至少一个校正区域40a～40d的表面的高度进行测定，能够进行水平多关节型机器人10的校正。水平多关节型机器人10的校正处理能够按照预先规定的程序在控制装置中被依次执行。因此，水平多关节型机器人10的校正能够高效率地进行。

在上述的校正夹具40中，矩形区域50是正方形，中央区域50e也是正方形，但是不限定于该技术方案。图17～图20分别是示出校正夹具40的校正区域40a的变形例的俯视图。

如图4所示，校正区域40a具有矩形区域50和外周区域51。矩形区域50在预先规定的位置具有中心c0。外周区域51设定在矩形区域50的周围的预先规定的区域。矩形区域50具有：设置在中心部的中央区域50e、在周向上依次设定于4个角部的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d。

中央区域50e与第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别以边界线50a1、50b1、50c1、50d1划分，设置于矩形区域50的中心部。进而，中央区域50e被设定为相对于通过矩形区域50的中心c0的、与矩形区域50的边界的边平行且相互正交的两轴分别为线对称的形状。第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d、中央区域50e以及外周区域51分别被设定为不同的预先规定的高度(已知的高度)。

在图17所示的技术方案中，矩形区域50是正方形，中央区域50e是内切于矩形区域50的圆形。在矩形区域50的4个角部，在周向上依次设定的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d，分别形成为矩形区域50被切去中央区域50e后的剩余的部分。

在图18所示的技术方案中，矩形区域50是正方形，中央区域50e是内切于矩形区域50的圆形。在矩形区域50的4个角部，在周向上依次设定的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别被形成为矩形区域50被切去中央区域50e后的剩余的扇形的部分。

在图19所示的技术方案中，矩形区域50是长方形，中央区域50e是通过矩形区域50的中心c0、并且沿着相互正交且与边水平的两轴设定了对角线的菱形。在矩形区域50的4个角部，在周向上依次设定的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别形成为矩形区域50被切去中央区域50e后的剩余的三角形的部分。另外，如图20所示，也可以是，矩形区域50是长方形，并且，中央区域50e是沿着正交的水平的两轴设定了长轴和短轴的椭圆。在该情况下，在矩形区域50的4个角部在周向上依次设定的第1角区域50a、第2角区域50b、第3角区域50c、第4角区域50d分别是矩形区域50被切去中央区域50e后的剩余的部分。

这样，校正夹具40的矩形区域50能够采用各种形状。

以上，对在此提出的水平多关节型机器人用校正夹具以及校正方法进行了各种说明，但是只要没有特别提及，在此所例举的实施方式以及实施例不限定本发明。

Claims (15)

1.水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，

在预先规定的位置具有至少一个校正区域，

所述校正区域具有：在预先规定的位置具有中心的矩形区域和设定在所述矩形区域周围的预先规定的区域的外周区域，

所述矩形区域具有：第1角区域、第2角区域、第3角区域、第4角区域以及中央区域，

所述第1角区域、所述第2角区域、所述第3角区域以及所述第4角区域在所述矩形区域的4个角部在周向上依次被设定，

所述中央区域与所述第1角区域、所述第2角区域、所述第3角区域以及所述第4角区域分别以边界线划分，设置在所述矩形区域的中心部，并且，所述中央区域是相对于通过所述矩形区域的所述中心的、与所述矩形区域的边界的边平行且彼此正交的两轴分别呈线对称的形状，

所述第1角区域、所述第2角区域、所述第3角区域、所述第4角区域、所述中央区域以及所述外周区域被设定为分别不同的预先规定的高度。

2.根据权利要求1所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述矩形区域为正方形。

3.根据权利要求1所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述中央区域为沿着通过所述中心且与相互正交的边平行的两轴设定了对角线的菱形。

4.根据权利要求2所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述中央区域为沿着通过所述中心且与相互正交的边平行的两轴设定了对角线的菱形。

5.根据权利要求2所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述中央区域为圆形。

6.根据权利要求2所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述第1角区域、所述第2角区域、所述第3角区域以及所述第4角区域分别为扇形。

7.根据权利要求1所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，所述矩形区域为长方形，并且，所述中央区域为沿着与相互正交的边平行的两轴设定了长轴和短轴的椭圆形。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的水平多关节型机器人用校正夹具，其特征在于，在所述校正区域中，所述外周区域的高度最高，所述中央区域的高度最低。

9.一种水平多关节型机器人的校正方法，该水平多关节型机器人具备：具有安装手的安装部的多关节机构和控制所述多关节机构的动作的控制装置，其特征在于，

所述校正方法包括：

准备权利要求1至8中任意一项所述的校正夹具；

相对于所述水平多关节型机器人在预先规定的位置配置所述校正夹具；

准备具备了测距传感器的手；

在所述水平多关节型机器人的所述安装部安装所述手；

利用所述控制装置来控制所述安装部，利用所述测距传感器来测定所述校正区域的表面的高度；以及

基于测定出的所述校正区域的表面的高度，对所述控制装置的控制进行校正。

10.根据权利要求9所述的校正方法，其特征在于，

在对所述校正区域的表面的高度进行测定时，按照横穿所述校正区域中的至少所述中央区域和所述外周区域的方式，利用所述测距传感器对所述校正区域的表面的高度进行测定，

在对所述控制装置的控制进行校正时，指定所述校正区域中的所述中央区域或所述外周区域，基于所指定的所述中央区域或所述外周区域的高度，对基准高度进行校正。

11.根据权利要求10所述的校正方法，其特征在于，还包括：

在对所述基准高度进行了校正之后，控制所述测距传感器，以使得所述测距传感器沿着以预先规定的角度横穿所述校正区域的直线对所述校正区域的表面的高度进行测定；和

基于在对该测距传感器进行控制时由所述测距传感器测定出的测定值，对所述角度的控制进行校正。

12.根据权利要求11所述的校正方法，其特征在于，还包括：

在对所述角度的控制进行了校正之后，控制所述测距传感器，以使得所述测距传感器沿着与所述矩形区域的边界的边中的一边平行且横穿所述矩形区域的直线对所述校正区域的表面的高度进行测定；和

基于在对该测距传感器进行控制时由所述测距传感器测定出的测定值，对沿着所述一边的方向上的基准位置进行校正。

13.根据权利要求12所述的校正方法，其特征在于，还包括：

在对沿着所述一边的方向上的基准位置进行了校正之后，在与所述一边正交的方向上移动位置，并沿着该一边横穿所述矩形区域对所述校正区域的表面的高度进行测定，基于所述校正区域的表面的高度，搜索横穿所述矩形区域中的所述中央区域的两侧的所述角区域的距离分别为0的位置；和

基于横穿所述角区域的距离分别为0的位置，对与所述一边正交的方向上的基准位置进行校正。

14.根据权利要求9至13中任意一项所述的校正方法，其特征在于，

在准备所述手时，所准备的所述手的所述测距传感器是沿着一直线对测定对象的形状进行检测的非接触二维传感器。

15.根据权利要求14所述的校正方法，其特征在于，还包括：

在对所述基准高度进行了校正之后且在对所述角度的控制进行校正之前，控制所述非接触二维传感器，以使得所述非接触二维传感器沿着横穿所述矩形区域中的至少配置在对角的角区域的直线，对所述校正区域的表面的高度进行测定；和

基于在对所述测距传感器进行控制的期间由所述非接触二维传感器测定出的测定值，检测所述非接触二维传感器的朝向。

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