CN110303505B - 机器人的位置信息恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人的位置信息恢复方法，在具有多只手的机器人中，在进行构成机器人的设备的更换、机器人的再装配或搬移的任一项的机器人更换时，无需重新示教，且能够防止对任一只手的校准的结果给其它手带来影响。在机器人更换的前后，获取机器人的每只手的原点偏移和表示将机器人的臂伸出使手移动到规定位置时的外部坐标系中的机器人的位置与姿势的每只手的规定位置坐标。将机器人更换前后的原点偏移的差设为原点偏差量，将基于规定位置坐标的差的偏差量设为坐标偏差量，对于每只手，存储原点偏差量和坐标偏差量并且分别进行管理。

Description

机器人的位置信息恢复方法

技术领域

本发明涉及一种位置信息恢复方法，在进行机器人中的设备的更换、机器人的再装配或搬移等时，可将现有的示教数据供该机器人使用。

背景技术

在基于示教(Teaching)数据进行动作的机器人中，根据需要，有时会进行构成机器人的电动机或臂、手等设备的更换、机器人本身的再装配或搬移等。在进行了设备的更换、再装配、搬移等的情况下，有关机器人的装配或安设的误差量会发生变化，因此，在再次通过该机器人进行作业之前，需要对机器人进行重新示教。但是，因为机器人的示教需要大量的时间和劳力，所以期望即使在进行了设备的更换、机器人的再装配或搬移等的情况下，也可以利用以前的示教数据。专利文献1公开了以下内容：关于对保持于保持装置的工件进行加工的机器人，在进行机器人的搬移的前后，通过安装在机器人的臂上的视觉传感器测量保持装置或保持于保持装置上的工件的三个部位的位置，修正示教数据，以基于机器人的搬迁前后的测量结果的变化补偿机器人和保持装置的相对位置的变化。

在机器人中，通过传感器(例如编码器)求取该各轴的位置(特别是旋转位置)，但在更换电动机、减速器、臂、手的情况下，用于决定各轴的位置的基准位置会发生偏移。这也成为在设备更换后不能利用以前的示教数据的原因，但在专利文献2中公开了如下方法：在构成机器人的关节轴的一对构造体(例如臂等)上分别设置销孔，插入贯通于各销孔的销来规定基准位置；在构成关节轴的一构造体上设置V字形的槽，在另一构造体上设置与V字槽对应的接近传感器，根据来自接近传感器的信号确定基准位置。

在进行设备的更换、机器人本身的再装配或搬移的情况下，还有为了对应随时间的变化等，在机器人中进行校准。在进行了校准的情况下，用于在运动学上描述机器人的机构参数会发生变化，不能直接使用校准前所使用的示教数据。专利文献3公开了基于校准前的机构参数和校准后的机构参数来修正并使用示教数据的技术。作为与校准关联的情况，专利文献4公开了以下技术：以在一台摄像头的拍摄面上设定的虚拟基准点和安装在机器人的前端的标记的图像重叠的方式将机器人定位，基于此时的机器人各轴的动作量和虚拟基准点在图像坐标系中的位置，校正机器人的机械参数的误差。

但是，各种机器人中，水平多关节机器人例如被用于半导体晶片或玻璃基板等的搬运。将玻璃基板等大型物品作为对象的搬运用的水平多关节机器人的例子示于专利文献5中。在专利文献5所示的机器人中，通过具备两只用于保持玻璃基板等的手而提高搬运效率。这些手相互向相反方向延伸。伴随水平多关节机器人的搬运对象的大型化或对搬运对象进行的工序的复杂化，水平多关节机器人本身也大型化，且搬运对象的搬运距离也变长。若水平多关节机器人大型化，则为了运送机器人出厂并将其安设到需要目的地，也需要在完成机器人并进行了调节后，将机器人暂时拆开进行输送，并在安设目的地进行再装配。特别是，在用于玻璃基板的搬运的水平多关节机器人的情况下，因为手是长且大的手，所以为了进行机器人本身的输送或搬移，大多需要将手取下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3733364号公报

专利文献2：日本特许第4819957号公报

专利文献3：日本特开2017－213668号公报

专利文献4：日本特开2006－110705号公报

专利文献5：日本特开2015－139854号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1－3公开了一种方法，即使在进行机器人中的设备的更换、机器人本身的再装配或搬移、甚至进行机器人的再校准的情况下，也能够利用以前的示教数据，而不必重新进行示教。专利文献1－3的方法均是依据一组修正数据(如果是专利文献1，则依据与有关搬移前后的特定的保持装置的位置的偏差相关的数据，如果是专利文献2，则依据修正基准位置的数据，如果是专利文献3，则依据与校准前后的机构参数的偏差相关的数据)。但是，在像搬运用的水平多关节机器人那样机器人大型化且其移动范围也增大的情况下，在专利文献1－3的方法中，不能充分进行示教数据的修正，其结果是，有时必须重新进行示教。特别是在如专利文献5所示具备多只手的机器人的情况下，对任一只手进行的示教数据的修正会波及到其它手，其结果是，有时不能使该其它手适当移动。即使实施如专利文献4所记载的校准方法，也不能防止对一只手进行的校准的影响波及到其它手。

本发明的目的在于，提供一种位置信息恢复方法，在具备多只手的搬运用的大型的水平多关节机器人等机器人中，在进行构成机器人的设备的更换、机器人的再装配或搬移时，无需重新示教，且可以防止每只手的校准结果给其它手带来影响。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种机器人的位置信息恢复方法，所述机器人在具有多个处理室的处理装置中使用，基于示教数据支承对象并在多个处理室之间进行搬运，其中，机器人具备设置于处理装置上的基台、支承对象的多只手、介于基台和多只手之间的至少一个臂，多只手经由安装部安装于从基台观察为末端的臂，位置信息恢复方法具有：将机器人的一部分的更换、机器人的一部分或全部的再装配、或机器人的搬移设为机器人更换，在执行机器人更换之前，存储机器人的每只手的原点偏移、和表示将臂伸出使手移动到规定位置时的机器人的位置与姿势的每只手的规定位置坐标的工序；在机器人更换后，针对每只手获取机器人的原点偏移，针对每只手存储机器人更换前的原点偏移和机器人更换后的原点偏移之差即原点偏差量的工序；在机器人更换后，伸出臂使手移动到规定位置，对于每只手，取得规定位置坐标，基于每只手的机器人更换前的规定位置坐标和机器人更换后的规定位置坐标之差，对于每只手计算并存储坐标偏差量的工序，对于每只手分别管理原点偏差量和坐标偏差量。

在本发明中，将用于示教数据的修正的修正量分为基于原点偏移的原点偏差量和基于规定位置坐标的坐标偏差量这两个偏差量，对于每只手获取这些偏差量并且分别进行管理，因此，能够防止对某只手的校准的结果给其它手带来影响，由此，能够根据在机器人中使用的手适当修正示教数据，以使在机器人更换后也能够使用示教数据。另外，在任何偏差量存在异常的情况下，能够容易地判别存在异常的情况和该异常存在于哪一个偏差量。即使在偏差量的计算过程中产生数据丢失等，如果原点偏差量的计算已经完成，则也可以仍旧使用原点偏差量来计算坐标偏差量，因此，能够缩短用于修正量计算的时间。

在本发明的位置信息恢复方法中，理想的是，在处理装置中具备一个基准标记，通过视觉传感器拍摄装设于手上的物体的至少一部分和基准标记，获取物体的位置，由此，取得与机器人不同的坐标系、例如处理装置的坐标系中的规定位置坐标。在机器人更换后移动到规定位置时规定位置坐标产生的偏差主要由于设置有机器人的平面内的位置的偏差和机器人的朝向的偏差(角度的偏差)而产生，但在大型的机器人中，朝向的偏差的影响比位置的偏差的影响大，所以，如果着眼于朝向的偏差计算坐标偏差量，则仅使用一个基准标记即可，能够简化用于计算坐标偏差量的运算。

在本发明中，也可以是，在处理装置中具备两个基准标记，通过视觉传感器拍摄装设于手上的物体的至少一部分和基准标记，获取物体的位置，由此，取得与机器人不同的坐标系中的规定位置坐标。在设置两个基准标记的情况下，能够将坐标偏差量中所含的位置的偏差和角度的偏差分离，因此，即使在原点偏移存在一些误差，也能够通过基于原点偏差量和坐标偏差量修正了的示教数据使机器人准确地移动到期望的位置。

在本发明中，理想的是，基准标记设于多个处理室中的任一个处理室。在处理装置中，通过使用设于实际使用的处理室的基准标记，能够基于实际使用的处理室内的偏差进行示教数据的修正。

在本发明中，理想的是，探测多只手中的在示教数据中使用的手，使用相对于探测出的手的原点数据和坐标数据，修正示教数据。通过这样修正示教数据，基于在该示教数据中有关实际使用的手的偏差量来修正示教数据，所以能够更恰当地修正示教数据。此时，直到机器人更换前后的规定位置坐标的偏差落入容许范围以内之前，可以反复使用原点偏差量和坐标偏差量修正示教数据，并基于修正后的示教数据使机器人从原点位置移动到规定位置并重新计算坐标偏差量。通过这种反复的计算，能够提高修正示教数据的精度。

在本发明中，手的数量例如为两只，该两只手以相互形成180°的位置关系的方式安装于安装部。在以成为180°的位置关系的方式设置两只手的情况下，通过利用一只手使工件进出对置的两个处理室中的一个处理室，然后，使手移动且不使手旋转，能够使其它工件进出另一处理室，搬运效率提高。在设置两只手并将它们以相互形成180°的角度的方式设置的情况下，在示教数据中，使用将两只手中的一只手延伸的方向设为正方向的变换坐标系，在示教数据中的手向处理室的移动方向与变换坐标系的正方向一致时，能够探测到使用了一只手，在示教数据中的手向处理室的移动方向与变换坐标系的负方向一致时，能够探测到使用了另一只手。在该结构中，因为能够根据示教数据中的手本身的动作判别使用了哪一只手，所以无需用于识别手的传感器等。

(发明效果)

根据本发明，能够防止每只手的校准结果给其它手带来影响，并且，在进行构成机器人的设备的更换、机器人的再装配或搬移时，无需重新示教。

附图说明

图1(a)、图1(b)和图1(c)是表示机器人的一个例子的图，图1(a)是俯视图，图1(b)是主视图，图1(c)是处于原点位置的机器人的主视图。

图2是表示机器人及机器人控制器的电路结构的框图。

图3(a)是表示设置图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的机器人的处理装置的图，图3(b)是示意性表示处理室的截面的图。

图4是表示基于本发明的位置信息恢复方法的动作的流程图。

图5(a)、图5(b)是说明变换坐标系的图。

图6是示意性地表示另一个例子的处理室的图。

附图标记说明

11…基台；12、13…臂；14、15…手；16…安装部；18…电动机；19…编码器；21…搬运室；22…处理室；23…摄像头；24…基准标记；31…工件；40…机器人控制器；41…总线；42…伺服电路；43…CPU；44…存储部；51…示教数据存储部；52…原点偏移存储部；53…规定位置坐标存储部；60…示教盒。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。在说明基于本发明的位置信息恢复方法之前，首先说明作为位置信息恢复方法的适用对象的机器人的一个例子。

图1(a)、图1(b)和图1(c)表示应用基于本发明的位置信息恢复方法的机器人的一个例子。图1(a)、图1(b)是表示伸出了臂及手的状态下的机器人的俯视图及主视图。图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的机器人与专利文献5所记载的搬运用的水平多关节机器人同样，具备基台11、安装于基台11上的第一臂12、安装于第一臂12的前端的第二臂13、经由安装部16安装于第二臂13的前端的多只手(图示中的手是手14和手15)。手14、15保持作为搬运对象的玻璃基板等，均形成为叉(fork)状。手14、15均通过将其根侧插入固定于安装部16而可装拆地安装于安装部16。从安装部16观察，手14、15相互向相反方向延伸。第一臂12相对于基台11可以绕轴A旋转，第二臂13相对于第一臂12可以绕轴B旋转，安装部16相对于第二臂13可以绕轴S旋转。手14、15延伸的方向所成的角度设定为以轴S为中心形成180°，但实际上因安装误差等的影响，有可能不能准确地形成180°。

为了实现绕机器人的关节轴即轴A、B、S的旋转，在机器人中，每个轴都具备电动机。而且，机器人设有设于基台11上而使第一臂12在图示Z方向上进行升降的机构，该升降机构也由升降用的电动机来驱动。轴A、B、S均与Z方向平行。基台11、臂12、13及包含安装部16的手14、15分别是包含于机器人的构造体。在以下的说明中，将手14、15分别称为第一手14及第二手15。

在图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的机器人中，确定作为机器人的动作的基准的原点位置，在原点位置，机器人形成臂及手被进行了规定的折叠的姿势。图1(c)表示机器人在原点位置的姿势，以第二臂13及第一手14重叠在第一臂12上的方式折叠第二臂13及第一手14。在原点位置，第二手15被设为其延伸的方向与第二臂13的长边方向准确地一致，但如上所述，由于向安装部16的安装误差等，第一手14和第二手15各自从安装部16延伸的方向所成的角不一定精确地为180°，因此，在第一手14为原点位置的姿势时，第二手15不一定处于原点位置。原点位置本来应为一个，但在本实施方式中，将第二臂13及第一手14重叠在第一臂12上的姿势设为第一原点位置的姿势，将第二臂13重叠在第一臂12上且第二臂的长边方向和第二手15延伸的方向一致的姿势设为第二原点位置的姿势。

为了控制图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的机器人而设有机器人控制器。图2表示机器人和机器人控制器40的电气电路结构。在机器人上，如上所述为了轴A、B、S和升降机构而总共设有四个电动机18，在这些电动机18上分别安装有测量电动机18的旋转角的编码器19。

机器人控制器40具备用于传送各种信号或数据的总线41、针对每个电动机18设置并且驱动该电动机18的伺服电路42、进行机器人的动作或控制所需的运算并且向各伺服电路42输出指令的CPU(中央处理装置)43、存储CPU43的运算或控制所需的数据的存储部44。在存储部44，作为存储区域或文件，设定有存储示教数据的示教数据存储部51、存储原点偏移的原点偏移存储部52、存储规定位置坐标的规定位置坐标存储部53。稍后描述原点偏移及规定位置坐标。伺服电路42、CPU43及存储部44与总线41连接。来自编码器19的输出被供给到驱动对应的电动机18的伺服电路42，并且也经由总线41送入CPU43。在机器人控制器40上连接有作为视觉传感器的摄像头23和用于机器人的示教的示教盒60，它们经由未图示的接口电路连接到总线41。

接着，使用图3(a)和图3(b)对在此说明的机器人的利用方式进行说明。在此，在用于通过对大致长方形的玻璃基板即工件31进行成膜或蚀刻等处理而制造液晶显示器或有机EL(有机场致发光)显示器的处理装置内使用机器人。如图3(a)所示，处理装置具备搬运室(传送室)21和以包围搬运室21的方式配置的多个处理室(工艺室)22。在处理室22中，有为了进行工件31向制造系统本身的搬入或从制造系统本身的搬出而设置的室和为了对工件31进行成膜、蚀刻、其它处理而设置的室。通过将基台11设置在搬运室21内，机器人被设于搬运室21内，进行工件31通过处理室22之间的搬运室21的搬运。因此，机器人设于搬运室21的大致中央，在进行工件31的交接时，伸出臂12、13，以使第一手14和第二手15的任一个(图示是第一手14)进入处理室22内。在本实施方式的机器人中，第一手14和第二手15设置为相互形成大致180°的角度，所以，例如，通过第一手14使工件31相对于处于搬运室21的一壁面的处理室22进出，然后，通过使手14、15移动而不使手14、15旋转，能够使其它工件31相对于处于搬运室21的另一壁面的其它处理室22进出，从而搬运效率提高。

在多个处理室22中、例如用于使工件31相对于制造系统的外部搬入搬出的处理室22的顶面上，如图3(b)所示安装有基准标记24，在该处理室22的地面上设有摄像头23，以拍摄基准标记24。摄像头23也在图3(a)中描绘出。摄像头23及基准标记24用于判断载置于机器人的手14上的工件31是否被载置于手14或15上的正确的位置。使机器人基于示教数据相对于具备摄像头23及基准标记24的处理室22进行移动，此时，通过利用摄像头23拍摄基准标记24并使得工件31的边缘(缘部)被摄像头23拍到，能够了解工件31是否正确地载置于手14或手15上、或是在偏离本来的位置载置的情况下向哪个方向偏离、偏离了多少。在工件31的载置位置偏离本来的位置时，能够利用未图示的位置修正装置进行工件31的载置位置的修正。

接着，对本发明实施方式的位置信息恢复方法进行说明。在本实施方式的位置信息恢复方法中，在构成机器人的电动机或臂等设备的更换时、或机器人本身的再装配或搬移时，在更换或再装配、搬移之后，也可以使用在它们的更换或再装配、搬移之前在该机器人中使用的示教数据，而不必进行重新示教。以下，将机器人上的设备的更换、机器人本身的再装配或搬移统称为机器人更换。

如上所述，原点位置是作为使机器人移动时的位置及姿势的基准的位置，在处于原点位置的机器人中，该机器人的各电动机18的旋转位置均被看作是零。电动机18的旋转位置由与该电动机18连接的编码器19测量并输出到机器人控制器40。但是，根据电动机18相对于臂12、13及手14的组装状态、电动机18和编码器19之间的组装状态，即使机器人处于原点位置，从编码器19输出的旋转位置的值也不一定为零。特别是，在本实施方式的情况下，由于手14、15的安装误差等，定义第一原点位置和第二原点位置这两个原点位置，因此在至少一原点位置中，至少从与轴S对应的编码器19输出的值是非零的值。将机器人处于原点位置时由编码器19测量的旋转位置称为原点偏移。伴随定义两个原点位置，原点偏移也成为两个值。

基于示教数据使机器人移动时，需要在示教数据中假设原点位置处的旋转位置为零，之后进行原点偏移的补偿，或者，需要假设原点位置处的旋转位置是用原点偏移表示的值来记述示教数据。本实施方式的机器人在配置于搬运室21的周围的多个处理室22之间进行工件31的交接，即使存在第一手14及第二手15同时位于搬运室21内的情况，也不存在第一手14及第二手15同时向各处理室22内移动。在第一手14处于任一处理室22内时，第二手15位于搬运室21内，相反，在第二手15处于任一处理室22内时，第一手14位于搬运室21内。因此，在基于示教数据使第一手14移动到任一处理室22时和从该状态起折叠臂12、13而将第一手14返回搬运室22内时，使用第一原点位置和与其对应的原点偏移，同样，在基于示教数据使第二手15向任一处理室22移动时和从该状态起折叠臂12、13而将第二手15返回搬运室22内时，使用第二原点位置和与其对应的原点偏移。在进行机器人更换时，例如在进行电动机18或臂12、13、手14、15的更换的情况下，通常，在该更换的前后，原点偏移的值不同。因此，为了在机器人更换的前后使用同一示教数据而不必进行重新示教，需要基于机器人更换导致的原点偏移的变化修正示教数据。

在求机器人更换后的原点偏移的情况下，需要使机器人移动到原点位置。此时，因为机器人更换后的原点偏移尚未明确，所以不能通过对机器人的原点恢复指令等使机器人移动到原点位置。于是，也可以在目视机器人的同时，使用示教盒使机器人移动到原点位置。为了使机器人更准确地移动到原点位置，例如，如专利文献2中记载的那样，只要在臂12、13或手14、15、安装部16等上设置用于将机器人的姿势限制为原点位置处的姿势的销孔，通过将夹具销插入该销孔，将机器人固定在原点位置即可。在使用夹具销的情况下，可以与编码器19分开，在共用关节轴的两个构造体(臂12、13或手14、15)中的一方设置原点传感器，在另一方设置原点传感器能够感知的槽或突起，基于原点传感器的输出进行粗调，然后，进行使机器人缓缓移动到夹具销嵌入销孔的位置的微调，使机器人机械地移动到原点位置。夹具销和销孔具有限制机器人中所含的构造体(在此为基台11、臂12、13及手14、15)的相互间位置的功能。在本实施方式中，求与第一原点位置对应的原点偏移和与第二原点位置对应的原点偏移双方。这两个原点偏移对于各轴A及轴B具有相同的值，但对于轴S通常具有不同的值。

但是，原点位置是机器人的臂12、13或第一手14被折叠、第二手15沿第二臂13的延长方向延伸的状态，在像搬运用的机器人那样臂或手较长的机器人的情况下，仅仅补偿原点偏移的变化时，通过使臂12、13伸出，进而使安装部16绕轴S旋转而使手14、15旋转并移动时，不一定能够准确地移动到期望的位置。这是因为，有时机器人更换导致机器人的设置位置和朝向会产生偏差，另外，手14、15的安装状态会变化。因此，在本实施方式中，在机器人更换之前和之后执行基于示教数据使机器人的臂12、13及手14、15伸出并移动到规定位置的动作。而且，在与机器人本身的坐标系不同的外部坐标系(例如在处理室22内定义的坐标系)中，求出表示机器人的位置和姿势的坐标。将该坐标称为规定位置坐标。规定位置坐标用于补偿在原点偏移中不能补偿的偏差，因此，优选在使臂12、13或手14、15尽可能伸出的状态下，且在尽可能远离机器人的基台11的位置进行测量。于是，在本实施方式中，使用设于处理室22的摄像头23及基准标记24进行规定位置坐标的测量。摄像头23及基准标记24优选在处理室22内设于远离搬运室21的一侧。因为需要考虑手14、15相对于安装部16的安装误差等，所以对第一手14和第二手15分别求出规定位置坐标。也可以在单一的处理室22设置摄像头23及基准标记24，依次求出第一手14及第二手15的规定位置坐标，或者，也可以在例如隔着搬运室21对置的位置的两个处理室22各自中设置摄像头23及基准标记24，在其中的一处理室22中求出有关第一手14的规定位置坐标，在另一处理室中求出有关第二手15的规定位置坐标。

在有关手14的规定位置坐标的测量中，作为工件31，将测定用的夹具载置于手14的正确的位置，在载置好测定用的夹具的状态下，基于示教数据使手14移动到处理室22，以拍到测定用的夹具的方式由摄像头24进行拍摄。同样，在有关手15的规定位置坐标的测量中，作为工件31，将测定用的夹具载置于手15的正确的位置，使手15移动到处理室22，以拍到夹具的方式进行拍摄。在本实施方式中，作为测定用的夹具，例如使用四边形的夹具，从由摄像头24拍摄的图像中提取夹具的边缘，根据基准标记24的像和夹具的边缘的像的位置关系求出夹具的边缘的坐标，将其作为机器人的规定位置坐标。此时，可以求出作为四边形的测定用的夹具的顶点位置的坐标，也可以在顶点的坐标的基础上，作为表示机器人的姿势的坐标，取得与顶点相连的两个边的朝向。基准标记24被固定于处理室22，因此，在此求出的夹具的边缘的坐标即规定位置坐标表示机器人在外部坐标系中的位置。在规定位置坐标的测量中，基于示教数据使机器人移动是为了排除背隙的影响。

在本实施方式的位置信息恢复方法中，将机器人更换前后的原点偏移的变化量设为原点偏差量，将机器人更换前后的规定位置坐标的变化量设为坐标偏差量。专利文献1、3所记载的方法结果是测量与原点偏差量和坐标偏差量之和相当的数据并将其用于示教数据的修正的方法，专利文献2所记载的方法是有关原点偏差量的测量的方法。与之相对，在本实施方式中，在机器人更换后再次使用示教数据时，虽然使用原点偏差量和坐标偏差量双方进行示教数据的修正，但是对于每只手分别管理原点偏差量和坐标偏差量。在存储部44，将机器人更换前后的原点偏移和由此算出的每只手的原点偏差量存储于原点偏移存储部52，将机器人更换前后的规定位置坐标和由此算出的每只手的坐标偏差量存储于规定位置坐标存储部53。

在本实施方式中，之所以分别管理原点偏差量和坐标偏差量，是因为在将两者作为一个偏差量进行管理的情况下，即使这些偏差量存在异常，也难以发现该异常，也难以进行监测到的偏差量的妥当性的验证，另外，难以判别哪个偏差量产生异常，结果是，为了使机器人再工作而需要大量的劳力。原点偏差量是与外部环境无关的有关机器人本身的内部坐标的偏差量，表示构成机器人的构造体的相互间的关系因更换机器人而如何变化。与之相对，坐标偏差量虽然可能受更换前后的臂12、13或手14、15的长度的差等影响，但在大型的搬运用水平多关节机器人的情况下，基本上表示机器人的设置位置或朝向的差异导致的偏差。因此，分别管理原点偏差量和坐标偏差量不会产生缺陷。而且，在获取原点偏差量及坐标偏差量的中途的过程中，例如即使因电压异常等而产生数据的缺失，只要已经完成原点偏差量的计算，就无需再次从最初重做，能够直接利用已算出的原点偏差量从坐标偏差量的计算开始执行。

在此，对坐标偏差量进行探讨。坐标偏差量中基本存在由设置有机器人的平面上的机器人的设置位置的偏差和机器人的朝向的偏差产生的成分。本实施方式的目标是，在机器人更换后不进行再示教而是再次利用示教数据，在再次利用示教数据时，将各处理室22内的手14、15的位置的误差设为规定值以内。当关注第一手14时，机器人的设置位置的例如1mm的偏差只会导致手14的位置的1mm的偏差，但当考虑机器人的臂12、13及第一手14的长度之和达到3m的大型的搬运机器人时，机器人的朝向的0.1°的偏差相当于伸出的手14的位置的约5mm的偏差。虽然容易将设置位置的误差(机器人的中心位置的偏差)设为1mm以下，但难以将朝向的误差设为0.1°以下。因此，可以认为坐标偏差量是修正机器人更换后的机器人的朝向的偏差的偏差量，如果是这样，则能够使用一个基准标记24通过简单的运算求出坐标偏差量。而且，通过使用准确地求出的原点偏差量和使用一个基准标记24算出的坐标偏差量修正机器人更换前所使用的示教数据，能够再次利用该示教数据。

在本实施方式中，使用设于任一处理室22的摄像头23及基准标记24针对每只手确定坐标偏差量，但优选设置摄像头23及基准标记24的处理室22是基于示教数据使机器人移动时该手实际上使用的处理室22。另外，根据规定位置坐标对每只手求出坐标偏差量后，使用原点偏差量和坐标偏差量修正使用该手的示教数据，暂时返回原点位置之后再次向上述的规定位置移动，求出规定位置坐标，如果上次求出的规定位置坐标和本次求出的规定位置坐标的差在容许值以内，则确定与该手相关的坐标偏差量，否则，根据本次求出的规定位置坐标更新坐标偏差量，通过反复上述步骤，能够提高再利用示教数据时的修正精度。

图4表示通过本实施方式的位置信息恢复方法进行的处理的一个例子。图4中，步骤101～103表示进行机器人更换之前的准备阶段的处理，步骤105～116表示机器人更换后进行的处理。在机器人更换前进行的处理中，首先，在步骤101中，将进行机器人更换之前的每只手的原点偏移存储于原点偏移存储部52内。在设置好机器人时，通常应进行该机器人的原点对准，求出每只手的原点偏移，因此，只要利用该值即可。接着，在步骤102中，在第一手14上，作为工件31安装测定用的夹具，基于通过第一手14访问处理室22时的示教数据即示教数据A使机器人移动到上述的规定位置，使用摄像头23及基准标记24检测夹具的边缘，求出规定位置坐标。在此，将求出的规定位置坐标设为有关第一手14的位置P1，并将其存储于规定位置坐标存储部53内。同样，在步骤103中，在第二手15上，作为工件31安装测定用的夹具，基于通过第二手15访问处理室22时的示教数据即示教数据B使机器人移动到上述的规定位置，使用摄像头23及基准标记24检测夹具的边缘，求出规定位置坐标。在此，将求出的规定位置坐标设为有关第二手15的位置P2，并将其存储于规定位置坐标存储部53内。

在执行步骤103后，在步骤104中，进行机器人更换、即机器人中的电动机或臂、手等设备的更换、机器人本身的再装配或搬移。

在机器人更换结束后，在步骤105中，使机器人机械移动到与第一手14对应的第一原点位置和与第二手15对应的第二原点位置，对于各个情况求出机器人更换后的原点偏移并将其存储于原点偏移存储部52内。在步骤106中，求出存储于原点偏移存储部52内的每只手在机器人更换前后的原点偏移的差作为原点偏差量D1、D2，并将其存储于原点偏移存储部52内。有关第一手14的原点偏移的差是原点偏差量D1，有关第二手15的原点偏移的差是原点偏差量D2。接着，在步骤107中，将与步骤102中使用的夹具相同的测定用的夹具装设于第一手14上，使用考虑原点偏差量D1、即基于原点偏差量D1修正的示教数据A使机器人移动到规定位置。然后，与上述同样地求出规定位置坐标，将此时的规定位置坐标设为位置Q1，并将其存储于规定位置坐标存储部53内。接着，在步骤108中，根据位置P1和位置Q1之差求出有关第一手14的坐标偏差量E1，并将其存储于规定位置坐标存储部53内。

接着，在步骤109中，通过对机器人控制器40的指令输入使机器人移动到第一原点位置，然后，使用基于与第一手14相关的原点偏差量D1及坐标偏差量E1修正的示教数据A使机器人从第一原点位置移动到规定位置，与上述同样地求出规定位置坐标，将此时的规定位置坐标作为位置R1存储于规定位置坐标存储部53内。而且，在步骤110中，判定机器人更换前求出的位置P1和本次求出的位置R1之差是否超过容许值。超过容许值时是没有高精度地求出有关第一手14的坐标偏差量E1的情况，因此，在步骤111中，基于位置P1和位置R1之差再次计算坐标偏差量E1，并将其存储于规定位置坐标存储部53内。在坐标偏差量E1的再计算中，在再计算前的坐标偏差量E1的情况下，在位置P1和位置R1之间产生了超过容许值的偏差，因此，进行求修正坐标偏差量E1的值的运算，以消除该偏差。在执行步骤111之后，返回步骤109，反复步骤109～步骤111的处理，直到位置P1和位置R1之差落入容许值以内。在步骤110中，如果位置P1和位置R1之差在容许值以内，则有关第一手14的坐标偏差量E1确定，移至步骤112。

在确定了有关第一手14的坐标偏差量E1后，接着通过同样的顺序确定有关第二手15的坐标偏差量E2。在步骤112中，将与步骤103中使用的夹具相同的测定用的夹具装设于第二手15上，使用基于原点偏差量D2进行了修正的示教数据B使机器人移动到规定位置，求出规定位置坐标，并将此时的规定位置坐标作为位置Q2存储于规定位置坐标存储部53内。在步骤113中，根据位置P2和位置Q2之差求出有关第二手15的坐标偏差量E2并将其存储于规定位置坐标存储部53内。接着，在步骤114中，通过指令输入而使机器人移动到第二原点位置，然后，使用基于有关第二手15的原点偏差量D2及坐标偏差量E2进行了修正的示教数据B使机器人从第二原点位置移动到规定位置，求出规定位置坐标，并将此时的规定位置坐标作为位置R2存储于规定位置坐标存储部53内。然后，在步骤115中，判定在机器人更换前求出的位置P2和本次求出的位置R2之差是否超过容许值。在超过容许值时，在步骤116中，进行基于位置P2和位置R2之差求出修正坐标偏差量E2的值以消除该差的运算。在执行了步骤116后，返回步骤114，反复步骤114～步骤116的处理，直到位置P2和位置R2之差落入容许值以内。在步骤115中，如果位置P2和位置R2之差在容许值以内，则有关第二手15的坐标偏差量E2也确定，结束位置信息恢复的处理。

如上所述对每只手确定原点偏差量及坐标偏差量，并分别存储于原点偏移存储部52及规定位置坐标存储部53后，对在机器人更换前使用的示教数据实施基于原点偏差量及坐标偏差量的修正，由此，在机器人更换后也能够继续使用该示教数据。在示教数据的修正中，与该示教数据使用第一手14及第二手15的哪一个访问处理室22相对应，使用与所使用的手对应的原点偏差量及坐标偏差量来修正其示教数据。因此，需要判别使用哪只手。以下，对所使用的手的探测方法进行说明。

如本实施方式中所示的搬运用的机器人用于使工件31相对于处理室22进出，但为了避免手14、15或保持于其上的工件31与搬运室21的壁面发生碰撞，手14、15绕轴S的旋转在轴S处于搬运室21的中央部时、换言之机器人处于原点位置或其附近时进行。如果通过绕轴S的旋转确定手14、15的方向，之后机器人则以手14、15相对于搬运室21的坐标系平行移动的方式进行移动，特别是在使工件31相对于处理室22进出时，手14、15从该处理室22的正面方向相对于处理室22直线移动。因此，在本实施方式中，在机器人中，与固定于基台11上的正交坐标系即XY坐标系分开，定义以手14、15延伸的方向为Y’轴的变换坐标系(X’Y’坐标系)。图5(a)和图5(b)是说明变换坐标系的图，表示变换坐标系和固定于基台11上的正交坐标系(XY坐标系)的关系。图中未示出基台11，另外，用粗线表示臂12、13及手14、15。图中的点C是安装部16与轴S连接的位置，是成为手14、15旋转时的旋转中心且成为使机器人的臂12、13移动时的控制对象的点的点。XY坐标系的原点O处于基台11和第一臂12的关节轴即轴A(参照图1(a)、图1(b)和图1(c))的位置。因为基台11固定于搬运室21，所以如果排除机器人的安置位置的误差等的影响，则可以说XY坐标系也被固定于搬运室21。另一方面，变换坐标系是其原点与XY坐标系的原点O一致、Y’轴的方向与手14、15的一方延伸的方向一致的正交坐标系。根据是将第一手14延伸的方向设为Y’轴方向、或是将第二手15延伸的方向设为Y’方向，在变换坐标系中存在两个确定方法。图5(a)表示将第一手14延伸的方向作为Y’轴方向的情况，图5(b)表示将第二手15延伸的方向作为Y’轴方向的情况。

在本实施方式中，在处于原点位置或其附近的机器人中，使手14、15绕轴S旋转之后，手14、15仅相对于搬运室21的坐标系平行移动。因此，在示教数据中，从原点位置朝向处理室22的移动、从处理室22返回原点位置的移动将点C作为控制对象的点，用变换坐标系(X’Y’坐标系)表示相对于该点的移动指令。通过使用变换坐标系，通过对点C的坐标的Y’坐标值进行加法或减法来表示使手14、15向处理室22内移动或从处理室22来到外部的动作。如图5(a)所示，在将第一手14延伸的方向确定为Y’轴方向时，第一手14向任一处理室22的移动方向为Y’轴正方向，在第一手14从原点位置向该处理室22移动的期间和从该处理室22返回原点位置的期间，点C的坐标的Y’坐标值为正。另外，在图5(a)的情况下，第二手向任一处理室22的移动方向为Y’轴负方向，在第二手15从原点位置向任一处理室22移动的期间和从处理室22返回原点位置的期间，点C的坐标的Y’坐标值为负。同样，如图5(b)所示，在将第二手15延伸的方向确定为Y’轴方向时，在通过第一手14访问任一处理室22的动作中，点C的坐标的Y’坐标值为负，在通过第二手15访问任一处理室22的动作中，点C的坐标的Y’坐标值为正。因此，通过在示教数据中判别作为控制对象的点C的坐标的Y’坐标值是正还是负，能够判断是手14、15中的哪只手访问处理室22，而不必在机器人中设置传感器等。

[实施方式的效果]

根据以上说明的实施方式，在具备多只手的机器人中，通过对每只手分别计算基于原点偏移的原点偏差量和基于规定位置坐标的坐标偏差量并进行存储、管理，能可靠地进行各偏差量中的异常值的检测，并且，通过使用每只手的原点偏差量和坐标偏差量修正示教数据，能够在机器人更换后也使用机器人更换前所使用的示教数据，而不必进行重新示教，另外每只手的校准结果不会给其它手带来影响。另外，图2所示的机器人控制器40能够单独地管理原点偏移和规定位置坐标，但硬件结构并不与通常的机器人控制器不同，因此，本实施方式的位置信息恢复方法能够使用通常的机器人控制器来实现。

[其它实施方式]

在以上所说明的位置信息恢复方法中，使用设于处理室22的一个基准标记24求出规定位置坐标，但通过使用设于处理室22的两个基准标记24，能够分开获取设置位置的偏差和朝向的偏差，能够在短时间内高精度地求出坐标偏差量。图6示出在处理室22设置两个基准标记24、与两个基准标记24分别相对应地配置有摄像头23的例子。在使用两个基准标记24求取规定位置坐标的情况下，因为是分开获取设置位置的偏差和朝向的偏差，所以即使使用仅对原点偏差量进行基于原点传感器的粗调而获取的值，在再次利用示教数据时，也能够以足够的精度使机器人移动。如果使用具有足够宽的视野的摄像头23，则能够使用单一的摄像头23以拍到测定用的夹具的方式拍摄两个基准标记24，能够从该拍摄图像中分开获得设置位置的偏差和朝向的偏差。如果使用四边形的测定用的夹具，则在使用两个基准标记24时，只要与夹具的一个对角线的两侧的顶点分别对应地配置基准标记24即可。由此，因为能够加长检测夹具的边缘的两个位置之间的距离，所以能够高精度地检测朝向的偏差。

图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的机器人是臂12、13和手14相对于基台11依次连接而成的水平多关节机器人，但能够应用本发明的位置信息恢复方法的机器人不限于此。例如，对于以下结构的水平多关节机器人，本发明也可以适用：具备基台、与基台连接的基台侧连杆、与基台侧连杆的前端连接的臂侧连杆、与臂侧连杆的前端连接的臂、与臂的前端连接的手、设于基台上并使基台侧连杆升降的机构，并通过连杆机构限制臂侧连杆的前端的动作。而且，本发明也可以适用于垂直多关节机器人等。

Claims (10)

1.一种机器人的位置信息恢复方法，所述机器人在具有多个处理室的处理装置中使用，基于示教数据支承对象并在所述多个处理室之间进行搬运，其中，

所述机器人具备：设置于所述处理装置上的基台；支承所述对象的多只手；以及介于所述基台和所述多只手之间的至少一个臂，

所述多只手经由安装部安装于从所述基台观察为末端的所述臂，

所述位置信息恢复方法具有：

将所述机器人的一部分的更换、所述机器人的一部分或全部的再装配、或所述机器人的搬移设为机器人更换，在执行所述机器人更换之前，存储所述机器人的每只所述手的原点偏移和表示将所述臂伸出使所述手移动到规定位置时的所述机器人的位置与姿势的每只所述手的规定位置坐标的工序；

在所述机器人更换后，针对每只所述手获取所述机器人的原点偏移，针对每只所述手存储所述机器人更换前的所述原点偏移和所述机器人更换后的所述原点偏移之差即原点偏差量的工序；以及

在所述机器人更换后，伸出所述臂使所述手移动到所述规定位置，对于每只所述手，取得所述规定位置坐标，基于每只所述手的所述机器人更换前的所述规定位置坐标和所述机器人更换后的所述规定位置坐标之差，对于每只所述手计算并存储坐标偏差量的工序，

对于每只所述手分别管理所述原点偏差量和所述坐标偏差量。

2.根据权利要求1所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

在所述处理装置中具备一个基准标记，通过视觉传感器拍摄装设于所述手上的物体的至少一部分和所述基准标记，获取所述物体的位置，由此，取得与所述机器人不同的坐标系中的所述规定位置坐标。

3.根据权利要求1所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

在所述处理装置中具备两个基准标记，通过视觉传感器拍摄装设于所述手上的物体的至少一部分和所述基准标记，获取所述物体的位置，由此，取得与所述机器人不同的坐标系中的所述规定位置坐标。

4.根据权利要求2所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

所述基准标记设于所述多个处理室中的任一个处理室。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

探测所述多只手中在所述示教数据中使用的手，使用相对于探测出的手的所述原点偏差量和所述坐标偏差量，修正所述示教数据。

6.根据权利要求5所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

直到所述机器人更换前后的所述规定位置坐标的偏差落入容许范围之前，反复进行以下处理：使用所述原点偏差量和所述坐标偏差量修正所述示教数据，基于修正后的所述示教数据使所述机器人从原点位置移动到所述规定位置，并重新计算所述坐标偏差量。

7.根据权利要求5所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

所述手的数量为两只，所述两只手以相互形成180°的位置关系的方式安装于所述安装部。

8.根据权利要求7所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

在所述示教数据中，使用将所述两只手中的一只手延伸的方向设为正方向的变换坐标系，

在所述示教数据中的手向所述处理室的移动方向与所述变换坐标系的正方向一致时，探测为所述一只手是所述使用的手，

在所述示教数据中的手向所述处理室的移动方向与所述变换坐标系的负方向一致时，探测为另一只手是所述使用的手。

9.根据权利要求6所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

所述手的个数为两只，所述两只手以相互形成180°的位置关系的方式安装于所述安装部。

10.根据权利要求9所述的机器人的位置信息恢复方法，其中，

在所述示教数据中，使用将所述两只手中的一只手延伸的方向设为正方向的变换坐标系，

在所述示教数据中的手向所述处理室的移动方向与所述变换坐标系的正方向一致时，探测为所述一只手是所述使用的手，

在所述示教数据中的手向所述处理室的移动方向与所述变换坐标系的负方向一致时，探测为另一只手是所述使用的手。

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