DE102018202322A1

DE102018202322A1 - Robotersystem, Robotersteuervorrichtung und Robotersteuerverfahren

Info

Publication number: DE102018202322A1
Application number: DE102018202322.0A
Authority: DE
Inventors: Takuya Fukuda; Yukio Hashiguchi; Noriko Abe
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: US20180236669A1; CN108453785A; DE102018202322B4; US10889003B2; CN108453785B; JP2018134695A; JP6860843B2

Abstract

Aufgabe ist es, die Zweckmäßigkeit eines Robotersystems zu steigern.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Arbeitsroboter (5), einen Arbeitstisch (7), an dem der Arbeitsroboter (5) Arbeiten durchführt, einen Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt (26), der in Bezug auf mehrere Arbeitsobjektgeräte (8), die im Arbeitstisch (7) vorgesehen sind und Arbeitsobjekte des Arbeitsroboters (5) sind, einen oder mehrere in Abständen vorgesehene Arbeitsausgangspunkte speichert, einen Jobspeicherabschnitt (22), der einen Job des Arbeitsroboters (5) speichert, der Informationen zur relativen Position der Arbeitsausgangspunkte enthält, einen Messpositionserfassungsabschnitt (25), der auf Grundlage einer Aufnahme einer Kamera (41) für die mehreren Arbeitsausgangspunkte jeweils eine gemessene Position erfasst, und einen Korrekturabschnitt (24), der auf Grundlage der gemessenen Positionen die im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt (26) gespeicherten Positionsinformationen der Arbeitsausgangspunkte korrigiert.

Description

Technisches Gebiet
Eine offenbarte Ausführungsform betrifft ein Robotersystem, eine Robotersteuervorrichtung und ein Robotersteuerverfahren.
Allgemeiner Stand der Technik
In Patentdokument 1 ist eine Verfahrensweise angegeben, wobei auf Grundlage einer gemessenen Position eine Korrektur zwischen einem gesamten Roboterkoordinatensystem und einem gesamten Sensorkoordinatensystem durchgeführt wird.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-240174
Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Allerdings lässt sich auch bei einer Korrektur mittels Sensor für den Fall, dass der Roboter eine andere Stellung einnimmt oder ein Fehler an einem individuellen Roboter vorliegt, der Fehler nicht vollständig eliminieren, und insbesondere wenn Vorgänge, die hohe Präzision verlangen, mit einem Roboter durchgeführt werden, ist ein Einlernen unter Anwendung des Wissens eines erfahrenen Technikers erforderlich.
Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund dieser Problematik getätigt, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Robotersystem, eine Robotersteuervorrichtung und ein Robotersteuerverfahren bereitzustellen, mit denen sich die Zweckmäßigkeit steigern lässt.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Robotersystem angewandt, das Folgendes aufweist: einen Roboter, der ausgestaltet ist, in einer Roboterarbeitsumgebung Arbeiten durchzuführen, einen Roboter-Controller, der ausgestaltet ist, den Roboter zu steuern, einen Stellungsspeicherabschnitt für Berechnungszwecke, der ausgestaltet ist, Positionsinformationen des Roboter-Controllers aus Roboterstellungen für Berechnungszwecke zu speichern, die an mehreren Stellen in der Roboterarbeitsumgebung vorgesehen sind, einen Messpositionserfassungsabschnitt, der ausgestaltet ist, auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren gemessene Positionen für die einzelnen Roboterstellungen für Berechnungszwecke zu erfassen, und einen Korrekturabschnitt, der ausgestaltet ist, auf Grundlage der gemessenen Positionen die Betriebsposition des Roboters zu korrigieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine Robotersteuervorrichtung angewandt, die Folgendes autweist: einen Benutzerrahmenspeicherabschnitt, der ausgestaltet ist, mehrere Arbeitsausgangspunkte zu speichern, die in einer Roboterarbeitsumgebung vorgesehen sind, in der ein Roboter ausgestaltet ist, Arbeiten durchzuführen, einen Messpositionserfassungsabschnitt, der ausgestaltet ist, auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren gemessene Positionen für die einzelnen Arbeitsausgangspunkte zu erfassen, und einen Korrekturabschnitt, der ausgestaltet ist, auf Grundlage der gemessenen Positionen die Positionsinformationen der Arbeitsausgangspunkte, die im Benutzerrahmenspeicherabschnitt gespeichert sind, zu korrigieren.
Außerdem wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Robotersteuerverfahren angewandt, das Folgendes ausführt Speichern von Positionsinformationen des Roboter-Controllers aus Roboterstellungen für Berechnungszwecke, die an mehreren Stellen in der Roboterarbeitsumgebung vorgesehen sind, Erfassen von gemessenen Positionen für die einzelnen Roboterstellungen für Berechnungszwecke auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren und Korrigieren der Positionsinformationen des Roboter-Controllers aus Roboterstellungen des Roboters auf Grundlage der gemessenen Positionen.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zweckmäßigkeit eines Robotersystems gesteigert werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Beispiel eines schematischen Systemblockaufbaus eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform;
2 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines Anordnungsverhältnisses zwischen einem Arbeitstisch und einem Arbeitsroboter einer Roboterzelle von oben;
3 ein Beispiel für lokale Koordinaten, die gemessenen Positionen der einzelnen Arbeitsausgangspunkte aus 2 entsprechen;
4 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für das äußere Erscheinungsbild bei tatsächlicher Messung von Arbeitsausgangspunkten durch Aufnahme mit einer Kamera;
5 eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Aufnahme von Auslegungspositionen der Arbeitsausgangspunkte durch die Kamera darstellt;
6 eine erläuternde Ansicht einer Verfahrensweise zum Korrigieren von Koordinatenverzerrungen an den lokalen Koordinaten selbst;
7 eine Ansicht, die ein Beispiel für den Gültigkeitsbereich der Korrekturkoordinaten darstellt; und
8 ein Systemblockdiagramm, das den Hardwareaufbau des Roboter-Controllers darstellt.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Schematischer Aufbau des Robotersystems
1 zeigt ein Beispiel eines schematischen Systemblockaufbaus eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform. Das Robotersystem 1 aus 1 weist einen Roboter-Controller 2, eine Roboterantriebssteuervorrichtung 3 und eine Roboterzelle 4 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerung einer Roboterzelle 4 gezeigt, die einen Prüfarbeitsvorgang auf dem Gebiet der Biomedizin durchführt, doch ist auch eine Anwendung auf die Steuerung von Roboterzellen möglich, die Montagearbeiten und dergleichen an anderen industriellen Teilen vornehmen.
Der Roboter-Controller 2 gibt Korrekturpositionsbefehle an die Roboterantriebssteuervorrichtung 3 aus, um den Betrieb eines an späterer Stelle beschriebenen Arbeitsroboters 5 vorzugeben, der die einzelnen Arbeitsschritte gemäß einer Prüfarbeitssequenz ausführt. Der Roboter-Controller 2 weist einen Arbeitsplanungsabschnitt 21, einen Jobspeicherabschnitt 22, einen Bewegungsbahnplanungsabschnitt 23, einen Korrekturabschnitt 24, einen Messpositionserfassungsabschnitt 25 und einen Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 auf.
Um eine Vielzahl von Arbeitssequenzen, die die Prüfarbeitssequenz bilden, in einer Zeitreihe auszuführen, ruft der Arbeitsplanungsabschnitt 21 den als nächstes vom Arbeitsroboter 5 auszuführenden Job (ein Betriebsbefehlsprogramm zur numerischen Steuerung, das den konkreten Betriebsinhalt und dergleichen festlegt) aus dem Jobspeicherabschnitt 22 (Betriebsprogrammspeicherabschnitt) ab und gibt einen auf Grundlage dieses Jobs erzeugten Arbeitsbefehl an den Bewegungsbahnplanungsabschnitt 23 aus. Der konkrete Inhalt dieses Arbeitsbefehls ist ein Befehl für eine vorausliegende Endposition, an die sich eine Referenzposition eines Greiforgans 6 in (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten, die mit dem Arbeitsroboter 5 als Referenz festgelegt sind, als nächstes bewegen soll, oder eine Endstellung des Greiforgans 6 in der Endposition. Außerdem gibt der Arbeitsplanungsabschnitt 21 einen Betriebsbefehl an das Greiforgan 6 aus, was jedoch nicht dargestellt ist.
Der Bewegungsbahnplanungsabschnitt 23 bewegt das Greiforgan 6 auf Grundlage des vom Arbeitsplanungsabschnitt 21 eingegebenen Arbeitsbefehls in die Endposition, ohne dass der Arbeitsroboter 5 an späterer Stelle beschriebene Arbeitsobjektgeräte und dergleichen behindert oder berührt, und gibt einen Positionsbefehl für geeignete Verlaufspunkte zur Stellungssteuerung in der Endstellung und einen Stellungsbefehl für durchlaufene Stellungen an den Korrekturabschnitt 24 aus.
Auf Grundlage der Koordinatenpositionen (der an späterer Stelle beschriebenen Auslegungspositionen) von Arbeitsausgangspunkten, die im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeichert sind, und gemessenen Positionen, die der Messpositionserfassungsabschnitt 25 jeweils entsprechend den Arbeitsausgangspunkten erfasst hat, korrigiert der Korrekturabschnitt 24 jeweils den vom Bewegungsbahnplanungsabschnitt 23 eingegebenen Positionsbefehl und Stellungsbefehl und gibt einen Korrekturpositionsbefehl und einen Korrekturstellungsbefehl aus. Der Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 entspricht dem Benutzenahmenspeicherabschnitt der Ansprüche.
Die Verarbeitungen des Arbeitsplanungsabschnitts 21, Jobspeicherabschnitts 22, Bahnplanungsabschnitts 23, Korrekturabschnitts 24, Messpositionserfassungsabschnitts 25 und Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitts 26 usw. sind nicht auf diese Verteilung der Verarbeitungen beschränkt, und diese können beispielsweise auch von einer geringeren Anzahl von Verarbeitungsabschnitten (beispielsweise einem einzelnen Verarbeitungsabschnitt) oder einer stärker unterteilten Anzahl von Verarbeitungsabschnitten ausgeführt werden. Der Roboter-Controller 3 kann durch ein Programm, das von einer an späterer Stelle beschriebenen CPU 901(siehe 8) ausgeführt wird, in Software ausgeführt sein, oder kann auch teilweise oder ganz durch einen ASIC oder ein FPGA oder andere elektronische Schaltungen oder dergleichen in Hardware ausgeführt sein.
Der Roboterantriebssteuerabschnitt 3 gibt Antriebsenergie zur Antriebssteuerung des Arbeitsroboters 5 auf Grundlage des vom Roboter-Controller 2 eingegebenen Korrekturpositionsbefehls und Korrekturstellungsbefehls aus. Der Roboterantriebssteuerabschnitt 3 weist einen Umkehrkinematikberechnungsabschnitt 31 und einen Servoverstärker 32 auf.
Der Umkehrkinematikberechnungsabschnitt 31 berechnet Solldrehwinkel von Antriebsmotoren (nicht dargestellt) des Arbeitsroboters 5, die notwendig sind, um ausgehend von der Position und Stellung des Greiforgans 6 zu diesem Zeitpunkt die Bewegung in die Position des Korrekturpositionsbefehls und die Stellungssteuerung des Korrekturstellungsbefehls zu erreichen, die vom Korrekturabschnitt 24 des Roboter-Controllers 2 eingegeben werden.
Der Servoverstärker 32 führt auf Grundlage der Antriebsbefehle vom Umkehrkinematikberechnungsabschnitt 31 eine Energiezufuhrsteuerung für Antriebsenergie zur Antriebssteuerung der Antriebsmotoren (nicht dargestellt) und des Greiforgans 6 des Arbeitsroboters 5 durch.
Die Roboterzelle 4 ist eine mechanische Vorrichtung zur praktischen Durchführung von Prüfarbeitsvorgängen und weist den Arbeitsroboter 5 und einen Arbeitstisch 7 auf.
Bei dem Arbeitsroboter 5 handelt es sich im gezeigten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform um einen Manipulatorarm mit sechs in Reihe angeordneten Gelenkachsen (einen 6-Achsen-Gelenkroboter). Am Armvorderendabschnitt 5a ist in diesem Beispiel ein Greiforgan 6 angebracht, das Haltearbeiten durchführt, und es ist eine Positionssteuerung und Stellungssteuerung des Greiforgans 6 mit (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten möglich, deren Referenz der Arbeitsroboter 5 ist.
Bei dem Arbeitstisch 7 handelt es sich um eine Arbeitsablage, die in der Umgebung des Arbeitsroboters angeordnet ist, und auf ihrer Oberfläche sind an bestimmten Positionen mehrere Arbeitsobjektgeräte 8 angeordnet, die die Arbeitsobjekte des Arbeitsroboters 5 bilden. Bei diesen Arbeitsobjektgeräten 8 kann es sich beispielsweise um Aufnahmebehälter für Prüfgeräte wie Probenröhren oder Pipetten oder dergleichen oder um Vorrichtungen zum Erwärmen oder Schütteln usw. dieser Prüfgeräte handeln, und sie sind jeweils innerhalb eines möglichen Arbeitsbereichs angeordnet, in dem sie jeweils durch das Greiforgan 6 des Arbeitsroboters 5 in einer beliebigen Stellung positioniert werden können. Der Arbeitstisch 7 entspricht dabei der Roboterarbeitsumgebung aus den Ansprüchen.
Merkmale der vorliegenden Ausführungsform
In den letzten Jahren wurden auf dem erwähnten Gebiet der Biomedizin Roboterzellen 4 entwickelt, in denen eine Roboterarbeitsumgebung, in der Arbeitsgerätesysteme aus Prüfgeräten und dergleichen an bestimmten Positionen installiert sind, und ein Arbeitsroboter 5 zur Durchführung von Arbeiten unter Verwendung dieser Arbeitsgeräte miteinander kombiniert sind. Bei Roboterzellen 4 zur Durchführung von Prüfarbeitsvorgängen auf dem genannten Gebiet wird eine äußerst hohe Steuerungsgenauigkeit etwa zur Positionierung des Arbeitsroboters 5 in Bezug auf die Roboterarbeitsumgebung verlangt, um beispielsweise bestimmte Nachprüfungen mit hoher Wiederholbarkeit erneut auszuführen.
Doch wenn eine solche Roboterzelle 4 in größerer Stückzahl hergestellt wird, so entstehen, auch wenn dies mit insgesamt exakt der gleichen Auslegung erfolgt, unvermeidlich geringfügige mechanische Fehler (Gerätefehler) wie etwa Montagefehler der Roboterzelle 4 insgesamt einschließlich Herstellungsfehlem zwischen den Aufbauelementen der einzelnen Roboterzellen 4, Installationsfehlern von Arbeitsgeräten oder dem Arbeitsroboter 5 selbst oder Positionsfehlern durch Unterschiede in der Benutzungsumgebung wie etwa der Umgebungstemperatur. Auch wenn dasselbe Betriebssteuerprogramm (numerische Steuerprogramm; Job), das die gleichen Arbeitsschritte festlegt, unverändert für gleich ausgelegte Roboterzellen 4 verwendet wird, ist es daher schwierig, den Betrieb mit der von Prüfarbeitsvorgängen und dergleichen geforderten Steuerungsgenauigkeit zu vereinheitlichen. Daher ist bislang für die einzelnen Roboterzellen 4 eine Nachbesserung durch Einlernen unter Anwendung des Wissens eines erfahrenen Technikers erforderlich, was ein Faktor ist, der sich negativ auf die Zweckdienlichkeit der Roboterzelle 4 auswirkt.
Das Robotersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform weist dagegen den Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 zum Speichern mehrerer Arbeitsausgangspunkte in der Roboterarbeitsumgebung, den Messpositionserfassungsabschnitt 25 zum Erfassen jeweiliger gemessener Positionen der Arbeitsausgangspunkte auf Grundlage der Erfassungsergebnisse einer an späterer Stelle beschriebenen Kamera und den Korrekturabschnitt 24 auf, der auf Grundlage der gemessenen Positionen Positionsinformationen zu den Arbeitsausgangspunkten, die im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeichert sind, korrigiert. Somit sind in der Roboterarbeitsumgebung mehrere Arbeitsausgangspunkte festgelegt, und indem für die gemessenen Positionen der jeweiligen Arbeitsausgangspunkte eine Positionskorrektur durchgeführt wird, kann wenigstens für relationale Arbeitsvorgänge, die zwischen den einer Positionskorrektur unterzogenen Arbeitsausgangspunkten durchgeführt werden, die für Prüfarbeitsvorgänge erforderte hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden. Im Folgenden wird die Verfahrensweise des Korrekturabschnitts 24 beim Korrigieren ausführlich beschrieben.
Positionskorrektur der Arbeitsausgangspunkte
2 und 3 sind Draufsichten auf den Arbeitstisch 7 und den Arbeitsroboter 5 der Roboterzelle 4 von oben. Der Arbeitsroboter 5 ist zur einfacheren Darstellung schematisch als Kreisform gezeigt. Zunächst sind in 2 auf einer Ablage 7a des Arbeitstischs 7 jeweils mehrere (in der Figur sechs) separat hergestellte Arbeitsobjektgeräte 8a-8f (im Folgenden zusammengefasst als Arbeitsobjektgeräte 8 bezeichnet) an bestimmten Positionen installiert. Wie oben erwähnt werden unter Verwendung der mechanischen Position und Stellung des Arbeitsroboters 5 (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten virtuell festgelegt, und der Arbeitsroboter 5 wird anhand von Positionsbefehlen und Stellungsbefehlen betrieben, die auf diese (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten Bezug nehmen. Die Ablage 7a und die Arbeitsobjektgeräte 8 sind dabei so ausgelegt und hergestellt, dass sie an einer bestimmten Position und in einer bestimmten Stellung in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten liegen.
Wenn der Arbeitsroboter 5 beispielsweise einen Bewegungsvorgang zwischen Arbeitsobjektgeräten 8 durchführt, wobei er eine Prüfröhre, die in einem Aufnahmebehälter aufgenommen ist, entnimmt und zur Erwärmung in einen anderen Behälter einsetzt, ist das relationale Verhältnis zwischen der Entnahmeposition und der Einsetzposition wichtig. Doch selbst wenn die gesamte Roboterzelle 4 genauestens der Auslegung gemäß hergestellt wurde, akkumulieren sich die genannten mechanischen Fehler (Gerätefehler) und zufällige Fehler, so dass unvermeidlich geringfügige Fehler im relationalen Verhältnis zwischen den Arbeitsobjektgeräten 8 vorliegen.
Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform für jedes Arbeitsobjektgerät 8 im Voraus Arbeitsausgangspunkte gemäß ihren Auslegungspositionen in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten festgelegt, und die Auslegungspositionen der Arbeitsausgangspunkte werden im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeichert (siehe schwarze Punkte in 2). Der Messpositionserfassungsabschnitt 25 wiederum erfasst mittels einer Bilderkennung an einer an späterer Stelle beschriebenen Kameraaufnahme tatsächliche gemessene Positionen der Arbeitsausgangspunkte in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten. Durch Abgleich der im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeicherten Auslegungspositionen der Arbeitsausgangspunkte (siehe weiße Punkte in 3) und ihrer entsprechenden gemessenen Positionen (siehe schwarze Punkte in 3) wird sodann für jeden Arbeitsausgangspunkt eine Positionskorrektur durchgeführt. Auf diese Weise kann wenigstens für relationale Arbeitsvorgänge, die zwischen den einer Positionskorrektur unterzogenen Arbeitsausgangspunkten durchgeführt werden, die für Prüfarbeiten erforderte hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden.
Für einen Arbeitsvorgang, der in einem einzelnen Arbeitsobjektgerät 8 stattfindet, beispielsweise das Verlagern der Position einer im Aufnahmebehälter aufgenommenen Prüfröhre, wird unter der Annahme, dass wenigstens Abmessungsfehler zwischen den einzelnen Teilen innerhalb des Arbeitsobjektgeräts 8 so klein sind, dass sie ignoriert werden können, der Arbeitsvorgang unter Bezugnahme auf einen entsprechenden Arbeitsausgangspunkt innerhalb von separat neu festgelegten lokalen Koordinaten C_L durchgeführt. Genauer wird ein im Jobspeicherabschnitt 22 gespeicherter Job (also ein vom Arbeitsplanungsabschnitt 21 ausgeführtes Betriebsbefehlsprogramm zur numerischen Steuerung) so beschrieben, dass die Auslegungsposition in den lokalen Koordinaten C_L am Arbeitsausgangspunkt (also die Informationen zur relativen Position des jeweiligen Arbeitsausgangspunkts) in die Beschreibung einbezogen ist. Auf diese Weise kann anhand der Informationen zur relativen Position, deren lokaler Ursprung ein jeweiliger Arbeitsausgangspunkt ist, ein Job für den Arbeitsroboter 5 festgelegt werden, während Auswirkungen von Fehlern zwischen Arbeitsausgangspunkten ausgeräumt werden, so dass innerhalb eines jeweiligen Arbeitsobjektgeräts 8 eine hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden kann. Im Falle eines einzelnen Arbeitsobjektgeräts 8d ab einer bestimmten Größe können in Bezug auf das Arbeitsobjektgerät 8d mehrere Arbeitsausgangspunkte in mindestens einem bestimmten Abstand voneinander festgelegt werden, für die jeweils lokale Koordinaten C_L festgelegt werden. Der Grund dafür wird an späterer Stelle beschrieben.
Wie oben beschrieben werden in der vorliegenden Ausführungsform nicht die gesamten (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten auf Grundlage eines Bezugspunkts korrigiert, sondern separat den einzelnen Arbeitsausgangspunkten entsprechende lokale Koordinaten C_L in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten festgelegt. Auf diese Weise kann wenigstens für relationale Arbeitsvorgänge, die zwischen einzelnen einer Positionskorrektur unterzogenen lokalen Koordinaten C_L durchgeführt werden, also für relationale Arbeitsvorgänge, die zwischen Arbeitsobjektgeräten 8 durchgeführt werden, die für Prüfarbeitsvorgänge erforderte hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden.
Messung derArbeitsausgangspunkte
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für das äußere Erscheinungsbild bei der praktischen Messung der Arbeitsausgangspunkte durch Aufnahme mit einer Kamera. Im Beispiel der obenstehenden Ausführungsform wird eine Kamera 41, die am Greiforgan 6 des Arbeitsroboters 5 angebracht ist, bewegt, und ein von der Kamera 41 aufgenommenes Bild eines Teils, der einem Arbeitsausgangspunkt entspricht, wird am Messpositionserfassungsabschnitt 25 einer Bilderkennung unterzogen, wodurch die gemessene Position des Arbeitsausgangspunkts ermittelt wird.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem Arbeitsobjektgerät 8 um ein Röhrengestell 81, in das eine Röhre (nicht dargestellt), die eine Art von Prüfgerät ist von oben eingesetzt werden kann, wobei ein Arbeitsausgangspunkt des Arbeitsobjektgeräts 8 (Röhrengestell 81) am Mittelpunkt eines Öffnungsabschnitts eines Einsetzlochs 82 festgelegt ist. Ein Aufnahmeteil 42 einer Kamera 41 ist zylindrisch gebildet, derart, dass er in das Einsetzloch 82 einsetzbar ist (das heißt, er weist ungefähr denselben Durchmesser wie die Röhre auf), und an seinem oberen Abschnitt ist ein rechteckiger Kamerahauptkörperabschnitt 43 fixiert. Das Greiforgan 6 hält den Kamerahauptkörper 43 in einer bestimmten Position und Stellung und ist in einem Anordnungsverhältnis angebracht, in dem die Aufnahmerichtung der Kamera 41 in diesem Fixierungszustand durch die Referenzposition (nicht dargestellt) des Greiforgans 6 (bzw. des Armvorderendabschnitts 5a) verläuft.
Während die Aufnahmerichtung der Kamera 41 nach unten weist, verlagert der Arbeitsroboter 5 die Kamera 41 derart, dass die Aufnahmerichtung in der horizontalen Richtung (im dargestellten Beispiel der X-Y-Richtung) mit dem aus dem Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 abgerufenen Arbeitsausgangspunkt des Arbeitsobjektgeräts 81 (Auslegungsposition in der Mitte des Einsetzlochs 82) übereinstimmt und erstellt in diesem Zustand eine Aufnahme, wie sie beispielhaft in 5 gezeigt ist. Bei der Gesamtaufnahme aus 5 handelt es sich um ein kreisförmiges Bild, dessen größter Durchmesser der Innendurchmesser des zylindrischen Aufnahmeteils 42 ist, und ein Schnittpunkt (Mittelpunkt der kreisförmigen Aufnahme) von zueinander orthogonalen Durchmesserreferenzlinien Lxc, Lyc, die vorbereitend fest in der Aufnahme eingestellt und gezeichnet wurden, stimmt mit einer Auslegungsposition d eines Arbeitsausgangspunkts P0d überein.
Der Messpositionserfassungsabschnitt 25, in den die Aufnahme eingegeben wird, führt an dem kreisförmigen Aufnahmeteil des Einsetzlochs 82, der in der Aufnahme abgebildet ist, eine Bilderkennung durch und zeichnet dadurch auch für das Einsetzloch 82 vorbereitend zwei zueinander orthogonale Linien Lxh, Lyh. Das heißt, dass der Schnittpunkt der Durchmesserreferenzlinien Lxh, Lyh im kreisförmigen Aufnahmeteil des Einsetzlochs 82 der Messpunkt des Arbeitsausgangspunkts ist, wobei diese gemessene Position der gemessenen Position des Arbeitsausgangspunkts P0m entspricht. Im dargestellten Beispiel sind die zwei Durchmesserreferenzlinien Lxc, Lyc in der kreisförmigen Aufnahme und die zwei orthogonalen Referenzlinien Lxh, Lyh im Einsetzloch 82 jeweils als in X-Richtung und Y-Richtung der (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten parallele Kombination festgelegt. Eine jeweilige Abweichung ΔX, ΔY zwischen den Durchmesserreferenzlinien Lxc, Lyc, Lxh, Lyh in der X-Richtung und der Y-Richtung entspricht dem relativen Positionsfehler der gemessenen Position P0m in Bezug auf die Auslegungsposition P0d des Arbeitsausgangspunkts, so dass der Messpositionserfassungsabschnitt 25 auf Grundlage der Abweichung ΔX, ΔY die gemessene Position P0m des Arbeitsausgangspunkts ermitteln kann. Die Kamera 41 entspricht hier dem Sensor aus den Ansprüchen.
Korrektur für Koordinatenabweichung der lokalen Koordinaten selbst
Insbesondere wenn ein Mehrgelenkroboter wie der Arbeitsroboter 5 des Beispiels der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, bei dem mehrere Drehachsen in Reihe angeordnet sind, ist es aufgrund der gekoppelten Drehbewegungen der Arme unvermeidlich, dass in den lokalen Koordinaten C_L um den Arbeitsausgangspunkt herum geringfügige Koordinatenabweichungen auftreten. Auch wenn beispielsweise der Armvorderendabschnitt 5a laut der Berechnung des Bewegungsbahnplanungsabschnitts 23 anhand der lokalen Koordinaten C_L parallel zur X-Achsenrichtung vorgeschoben wird, kommt es innerhalb der realen Raumkoordinaten zu einem Schräglauf gegenüber der X-Achsenrichtung. Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform für die lokalen Koordinaten C_L , die der Korrekturabschnitt 24 für die einzelnen Arbeitsausgangspunkte festlegt, außerdem Korrekturkoordinaten C_R festgelegt, die in Entsprechung zu dieser Koordinatenabweichungscharakteristik korrigiert wurden.
6 ist eine erläuternde Ansicht für eine Verfahrensweise zur Korrektur der Koordinatenabweichung der lokalen Koordinaten C_L selbst wobei links in der Figur die tatsächliche Anordnung des Einsetzlochs 82 des Röhrengestells 81 als Beispiel für das Arbeitsobjektgerät 8 gezeigt ist und rechts in der Figur die entsprechenden lokalen Koordinaten C_L und ihre die Koordinatenabweichung berücksichtigenden Korrekturkoordinaten C_R virtuell gezeigt sind. Im in der Figur links gezeigten Beispiel ist die Mittelpunktposition des ganz unten links am Röhrengestell 81 positionierten Einsetzlochs 82 als Arbeitsausgangspunkt P0 festgelegt, während die Mittelpunktposition der zwei Einsetzlöcher 82, die jeweils in X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung neben dem Einsetzloch 82 liegen, das dem Arbeitsausgangspunkt P0 entspricht, als Bezugspunkte P1, P2 festgelegt sind. Für die zwei Bezugspunkte P1, P2 wird in Kombination mit dem entsprechenden Arbeitsausgangspunkt P0 die jeweilige Auslegungsposition in den entsprechenden lokalen Koordinaten C_L vorbereitend im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeichert, und ebenso wie für den Arbeitsausgangspunkt P0 kann in dem oben beschriebenen Messverfahren die gemessene Position erfasst werden.
Beim Messen der Position der drei Punkte, also des Arbeitsausgangspunkts P0 und der entsprechenden Bezugspunkte P1, P2, weicht, wie im rechts in der Figur gezeigten Beispiel, die jeweilige gemessene Position P0m, P1m, P2m aufgrund der oben erwähnten mechanischen Fehler von der Auslegungsposition P0d, P1d, P2d ab. Auch hinsichtlich des Anordnungsverhältnisses der gemessenen Positionen P0m, P1m, P2m kommt es aufgrund der besonderen Koordinatenabweichungscharakteristik eines Mehrgelenkroboters zu einer Veränderung gegenüber dem Anordnungsverhältnis der Auslegungspositionen P0d, P1d, P2d (im dargestellten Beispiel gegenüber dem orthogonalen Anordnungsverhältnis mit dem Arbeitsausgangspunkt P0 als Schnittpunkt).
Es wurde festgestellt, dass die Koordinatenabweichung der lokalen Koordinaten C_L aufgrund des Umstands, dass es sich bei dem Arbeitsroboter 5 um einen Mehrgelenkroboter handelt, einer Transvektion entspricht Daher werden die lokalen Koordinaten C_L mittels einer so genannten affinen Transformation korrigiert, wobei die Transvektion und die parallele Verlagerung miteinander kombiniert werden, um zugleich auch die Positionskorrektur für den Arbeitsausgangspunkt P0 (parallele Verlagerung) zu berücksichtigen, und diese korrigierten Koordinaten können als Korrekturkoordinaten C_R festgelegt werden.
Genauer kann eine lineare Abbildungstransformation wie in der rechts unten in der Figur gezeigten Transformation durchgeführt werden, indem für einen Auslegungspositionsvektor (x, y)^T eines Abtastpunkts Ps in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten das innere Produkt mit einer Quadratmatrix (a, b, c, d) zur Durchführung der Transvektion errechnet und weiter durch Hinzurechnen eines Translationsvektors (e, f)^T zur Durchführung der parallelen Verlagerung ein Korrekturpositionsvektor(x', y')^T eines Punkts Ps' in den Korrekturkoordinaten C_R ermittelt wird. Anders ausgedrückt können die beiden Gleichungen x'=ax+by+e und y'=cx+dy+f berechnet werden. Allerdings sind a, b, c, d, e, f so genannte affine Koeffizienten, und x, y, x', y' sind jeweils Zahlenwerte, die eine Position in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten anzeigen.
Die Koordinatenposition, die der oben berechnete Korrekturpositionsvektor (x', y')^T darstellt, bildet in der vorliegenden Ausführungsform den vom Korrekturabschnitt 24 ausgegebenen Befehl zur Korrektur der Position in den (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten. Wenn die Auslegungsposition (Informationen zur relativen Position) des Punkts Ps in den lokalen Koordinaten C_L , die im Job beschrieben ist, auf die hinsichtlich der Koordinatenabweichung korrigierten Korrekturkoordinaten C_R angewandt wird, kann auch eine affine Transformation durchgeführt werden, bei der die Hinzurechnung des Translationsvektors (e, f) wegfällt. Aus Gründen der Darstellungsklarheit wurden die lokalen Koordinaten C_L rechts in 6 weggelassen, doch falls sie dargestellt würden, würde sich ein orthogonales Koordinatensystem ergeben, das auf der X-Achse und der Y-Achse beruht, die jeweils parallel zur X-Achsenrichtung und zur Y-Achsenrichtung der (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten verlaufen, wobei die Auslegungsposition P0d als Arbeitsausgangspunkt dient. Wie oben beschrieben, können somit die Auswirkungen der besonderen Koordinatenabweichungscharakteristik eines Mehrgelenkroboters eliminiert werden, und durch Ausführung des Jobs in den realen Raumkoordinaten kann eine hohe Steuerungsgenauigkeit für den Betrieb des Arbeitsroboters 5 gewährleistet werden.
Gültigkeitsbereich der lokalen Koordinaten und der Korrekturkoordinaten
Insbesondere wenn ein Mehrgelenkroboter wie der Arbeitsroboter 5 des Beispiels der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist es aufgrund der beschriebenen mechanischen Fehler und der Koordinatenabweichungscharakteristik unvermeidlich, dass auch in der Bewegungsbahn des Armvorderendabschnitts 5a geringfügige Bahnabweichungen auftreten. Auch wenn beispielsweise ein Vorschub laut der Berechnung des Bahnplanungsabschnitts 23 anhand der Korrekturkoordinaten C_R erfolgt, ergibt sich mit zunehmender Entfernung von dem als Bezug dienenden Arbeitsausgangspunkt eine immer stärker gekrümmte Bewegungsbahn. Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, die im Job enthaltenen relativen Positionsinformationen (in den lokalen Koordinaten C_L eingestellte Positionen) nur in einem Bereich a in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts festgelegt, in dem eine ausreichend hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet ist (also einem Kalibrierungsgültigkeitsbereich des Arbeitsausgangspunkts), wodurch bei Ausführung des Jobs ein Betrieb des Arbeitsroboters 5 von hoher Steuerungsgenauigkeit gewährleistet wird.
In der Figur ist der Bereich a der Einfachheit halber oval dargestellt, doch ist er vorzugsweise auf eine geeignete Größe und Form eingestellt, die den erwarteten mechanischen Fehlern und der erwarteten Koordinatenabweichungscharakteristik entspricht Bei einzelnen Arbeitsobjektgeräten 8, die aufgrund ihrer Größe den Bereich a überschreiten, werden vorzugsweise mehrere Arbeitsausgangspunkte in bestimmten Abständen an bestimmten Positionen angeordnet, damit die Gesamtheit des Arbeitsobjektbereichs des Arbeitsobjektgeräts 8 vom Bereich a abgedeckt werden kann (siehe das oben beschriebene Arbeitsobjektgerät 8d aus 2 und 3). Der Bereich a entspricht dabei dem bestimmten Bereich in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts aus den Ansprüchen.
Wirkung der vorliegenden Ausführungsform
Wie oben beschrieben, weist das Robotersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform den Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 zum Speichern der Auslegungsposition mehrerer Arbeitsausgangspunkte am Arbeitstisch 7, den Messpositionserfassungsabschnitt 25 zum Erfassen jeweiliger gemessener Positionen der Arbeitsausgangspunkte auf Grundlage der Aufnahmen der Kamera und den Korrekturabschnitt 24 auf, der auf Grundlage der gemessenen Positionen Positionsinformationen zu den Arbeitsausgangspunkten, die im Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 gespeichert sind, korrigiert. Somit sind am Arbeitstisch 7 mehrere Arbeitsausgangspunkte festgelegt, und indem für die gemessenen Positionen der jeweiligen Arbeitsausgangspunkte eine Positionskorrektur durchgeführt wird, kann wenigstens für relationale Arbeitsvorgänge, die zwischen den einer Positionskorrektur unterzogenen Arbeitsausgangspunkten durchgeführt werden, eine hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden. Auf diese Weise kann die Zweckmäßigkeit des Robotersystems 1 gesteigert werden.
Der Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 kann für die Arbeitsausgangspunkte zusammen mit der Auslegungsposition auch Informationen zur Auslegungsstellung speichern. Die der Auslegungsstellung entsprechenden Informationen können beispielsweise in dem Beispiel der Messung der Arbeitsausgangspunkt anhand der Aufnahme der Kamera 41, die Informationen zur Aufnahmerichtung der Kamera 41 bzw. zu einem Richtungsvektor zum Anzeigen der Axialrichtung des Einsetzlochs 82 oder dergleichen sein. In diesem Fall entspricht der Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt 26 dem Stellungsspeicherabschnitt für Berechnungszwecke der Ansprüche.
Die Austegungsposition und die Auslegungsstellung der Arbeitsausgangspunkte ist in der oben beschriebenen Ausführungsform eine mittels (X, Y, Z)-Arbeitsraumkoordinaten eines dreiachsigen Koordinatensystems festgelegte dreidimensionale Position oder ein Richtungsvektor, doch liegt in dieser Hinsicht keine Beschränkung vor. Auslegungsposition und Auslegungsstellung der Arbeitsausgangspunkte können auch anhand von Roboterkoordinaten festgelegt werden, die von der jeweiligen Konstruktion des im Robotersystem 1 verwendeten Arbeitsroboters 5 abhängen. Wenn beispielsweise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform ein 6-achsiger Mehrgelenkroboter verwendet wird, können eine bestimmte Position und Stellung des Greiforgans 6 (oder des Armvorderendabschnitts 5a) jeweils als Kombination von Drehgeberwerten (Drehpositionen) der sechs Achsen oder Kombinationen aus Anordnung und Stellung der einzelnen Arme festgelegt sein. Auslegungsposition und Auslegungsstellung der Arbeitsausgangspunkte bzw. gemessene Position und gemessene Stellung können auch mit Betriebsparametern, die von der Konstruktion des Arbeitsroboters 5 abhängen, als Roboterkoordinaten festgelegt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere ein Jobspeicherabschnitt 22 vorgesehen, der einen Job des Arbeitsroboters 5 speichert, der Informationen zur relativen Position der Arbeitsausgangspunkte enthält. Auf diese Weise kann anhand der Informationen zur relativen Position (Positionsinformationen der lokalen Koordinaten C_L ), deren lokaler Ursprung ein jeweiliger Arbeitsausgangspunkt ist, ein Job für den Arbeitsroboter 5 festgelegt werden, während Auswirkungen von Fehlern zwischen Arbeitsausgangspunkten ausgeräumt werden, so dass eine hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden kann.
Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die im Job enthaltenen Informationen zur relativen Position innerhalb eines bestimmten Bereichs a in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts festgelegt. Daher werden die im Job enthaltenen Informationen zur relativen Position (in den lokalen Koordinaten C_L eingestellte Positionen) nur in einem Bereich a in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts festgelegt, in dem eine ausreichend hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet ist, wodurch bei Ausführung des Jobs ein Betrieb des Arbeitsroboters 5 von hoher Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden kann. Auf diese Weise kann auch ohne das Einlernen der jeweiligen Roboterzelle 4 ein und derselbe Job gemeinsam genutzt werden und unter Einhaltung hoher Steuerungsgenauigkeit ein einheitlicher Arbeitsbetrieb realisiert werden.
Insbesondere legt der Korrekturabschnitt 24 in der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung mehrerer Arbeitsausgangspunkte als Referenz mehrere Korrekturkoordinaten C_R fest und wendet die Korrekturkoordinaten C_R auf die im Job enthaltenen Informationen zur relativen Position an. Indem der Korrekturabschnitt 24 auf diese Weise unter Verwendung mehrerer Arbeitsausgangspunkte als Referenz mehrere Korrekturkoordinaten C_R festlegt und die Korrekturkoordinaten C_R auf die im Job enthaltenen Informationen zur relativen Position anwendet, kann durch Ausführung des Jobs in den realen Raumkoordinaten eine hohe Steuerungsgenauigkeit für den Betrieb des Arbeitsroboters 5 gewährleistet werden. Auf diese Weise kann auch ohne das Einlernen der jeweiligen Roboterzelle 4 ein und derselbe Job gemeinsam genutzt werden und unter Einhaltung hoher Steuerungsgenauigkeit ein einheitlicher Arbeitsbetrieb realisiert werden.
Insbesondere handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform bei dem Arbeitsroboter 5 um einen Mehrgelenkroboter, und die Korrekturkoordinaten C_R werden durch eine affine Transformation festgelegt, die Transvektion und parallele Verlagerung kombiniert. Da festgestellt wurde, dass die Koordinatenabweichung der lokalen Koordinaten C_L für den Fall, dass der Arbeitsroboter 5 ein Mehrgelenkroboter ist, einer Transvektion entspricht, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Korrekturkoordinaten C_R mittels einer so genannten affinen Transformation festgelegt werden, wobei zusammen mit der Positionskorrektur für den Arbeitsausgangspunkt (parallele Verlagerung) die Transvektion und die parallele Verlagerung miteinander kombiniert werden.
Insbesondere werden in der vorliegenden Ausführungsform die Korrekturkoordinaten C_R mittels einer affinen Transformation festgelegt, die auf gemessenen Positionen beruhen, die der Messpositionserfassungsabschnitt 25 in Bezug auf einen Arbeitsausgangspunkt und zwei Bezugspunkte in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts erfasst. In Bezug auf den Arbeitsausgangspunkt und die zwei Bezugspunkte, die in den realen Raumkoordinaten festgelegt sind, können daher konkret korrigierte Korrekturkoordinaten C_R für die rechnerischen lokalen Koordinaten C_L festgelegt werden. Da die zwei Bezugspunkte wie im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform derart angeordnet sind, dass sie in Bezug auf den Arbeitsausgangspunkt in den realen Raumkoordinaten orthogonal zueinander sind (an Positionen der jeweiligen parallelen Verlagerung vom Arbeitsausgangspunkt aus in X-Achsenrichtung bzw. Y-Achsenrichtung der realen Raumkoordinaten), kann die Berechnung der Korrekturkoordinaten C_R vereinfacht werden und lässt sich genauer durchführen.
Insbesondere handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform bei dem Sensor zum Messen der Arbeitsausgangspunkte um eine durch den Arbeitsroboter 5 bewegbar vorgesehene Kamera, wobei der Messpositionserfassungsabschnitt 25 mittels einer Bilderkennung auf Grundlage der Aufnahme der Kamera die gemessenen Positionen erfasst. Die gemessenen Positionen der Arbeitsausgangspunkte und sonstiger Bezugspunkte lassen sich daher leicht und mit ausreichender Genauigkeit erfassen, ohne die Roboterarbeitsumgebung wie etwa den Arbeitstisch 7 direkt zu berühren.
Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Arbeitsobjektgeräte 8 im Arbeitstisch 7 vorgesehen, die die Arbeitsobjekte des Arbeitsroboters 5 sind, und in Bezug auf die Arbeitsobjektgeräte 8 sind jeweils ein Arbeitsausgangspunkt oder mehrere Arbeitsausgangspunkte in bestimmten Abständen vorgesehen. Daher kann für den Arbeitsbetrieb eines Arbeitsroboters 5, bei dem mehrere im Arbeitstisch 7 vorgesehene Arbeitsobjektgeräte 8 separat als Arbeitsobjekteinheiten ausgeführt werden, eine hohe Steuerungsgenauigkeit gewährleistet werden.
Insbesondere weist das Arbeitsobjektgerät 8 in der vorliegenden Ausführungsform ein Röhrengestell auf, in das eine Röhre eingesetzt werden kann, und als Arbeitsausgangspunkt des Röhrengestells ist die Mittelposition des Einsetzlochs festgelegt. Auf diese Weise kann in einem Betriebszustand unter Modellierung eines Einsetzvorgangs einer Röhre in das Röhrengestell, bei dem eine hohe Steuerungsgenauigkeit verlangt wird, die gemessene Position des Arbeitsausgangspunkts unmittelbar erfasst werden, und das von vorne herein am Arbeitsobjektgerät 8 vorhandene Einsetzloch kann als Festlegungsstelle für den Arbeitsausgangspunkt verwendet werden, ohne gesondert einen Arbeitsausgangspunkt bereitstellen zu müssen, weshalb die Anwendung der Korrektur der vorliegenden Ausführungsform besonders vorteilhaft ist.
Die Korrektur der vorliegenden Ausführungsform ist besonders vorteilhaft anwendbar, wenn als am Arbeitsobjektgerät 8 vorgesehenes Prüfgerät Pipetten verwendet werden, an die durch den Arbeitsroboter 5 etwas abgegeben wird (nicht dargestellt). Die Korrektur der vorliegenden Ausführungsform ist daher besonders vorteilhaft auf Abgabearbeiten an Pipetten in Prüfvorgängen auf dem Gebiet der Biomedizin anwendbar, bei denen eine besonders hohe Steuerungsgenauigkeit gefordert wird.
Hardwareaufbau des Roboter-Controllers
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 8 ein Beispiel für den Hardwareaufbau des Roboter-Controllers 2 beschrieben, der die Verarbeitungen des Arbeitsplanungsabschnitts 21, des Jobspeicherabschnitts 22, des Bewegungsbahnplanungsabschnitts 23, des Korrekturabschnitts 24, des Messpositionserfassungsabschnitts 25, des Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitts 26 usw. implementiert, die durch ein Programm, das von der oben beschriebenen CPU 90 ausgeführt wird, in Software ausgeführt sind.
Wie in 8 gezeigt, weist die Motorsteuervorrichtung 3 beispielsweise die CPU 901, ROM 903, RAM 905, eine spezielle integrierte Schaltung 907, die für einen bestimmten Zweck ausgelegt ist, wie etwa einen ASIC oder ein FPGA, eine Eingabevorrichtung 913, Ausgabevorrichtung 915, eine Speichervorrichtung 917, ein Laufwerk 919, einen Verbindungsanschluss 921 und eine Kommunikationsvorrichtung 923 auf. Diese Aufbauelemente sind über einen Bus 909 oder eine Eingabeschnittstelle 911 derart miteinander verbunden, dass Signale dazwischen übertragen werden können.
Das Programm kann beispielsweise im ROM 903, RAM 905 oder der Speichervorrichtung 917 oder dergleichen gespeichert sein.
Das Programm kann beispielsweise auf einem Wechselspeichermedium 925 wie zum Beispiel einer Magnetdisk wie etwa einer Diskette, verschiedenen Arten von optischen Disks wie etwa CD/MO-Disks, DVD oder dergleichen oder Halbleiterspeichern vorübergehend oder dauerhaft gespeichert sein. Ein solches Wechselspeichermedium 925 kann auch als sogenanntes Softwarepaket bereitgestellt werden. In diesem Fall kann das auf dem Wechselspeichermedium 925 gespeicherte Programm durch das Laufwerk 919 ausgelesen und über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 911, den Bus 909 oder dergleichen in der Speichervorrichtung 917 gespeichert werden.
Außerdem kann das Programm beispielsweise auf einer Download-Site, einem anderen Computer, einer anderen Speichervorrichtung oder dergleichen (nicht dargestellt) gespeichert sein. In diesem Fall wird das Programm über ein Netzwerk NW wie etwa ein LAN oder das Internet übertragen, und die Kommunikationsvorrichtung 923 empfängt das Programm. Das von der Kommunikationsvorrichtung 923 empfangene Programm kann über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 911, den Bus 909 oder dergleichen in der Speichervorrichtung 917 gespeichert werden.
Außerdem kann das Programm beispielsweise auf einem geeigneten externen Verbindungsgerät 927 gespeichert sein. In diesem Fall kann das Programm über einen geeigneten Verbindungsanschluss 921 übertragen und über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 911, den Bus 909 oder dergleichen in der Speichervorrichtung 917 gespeichert werden.
Indem die CPU 901 gemäß dem in der Speichervorrichtung 917 gespeicherten Programm verschiedene Verarbeitungen ausführt, werden die Verarbeitungen des Arbeitsplanungsabschnitts 21, des Jobspeicherabschnitts 22, des Bahnplanungsabschnitts 23, des Korrekturabschnitts 24, des Messpositionserfassungsabschnitts 25, des Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitts 26 und dergleichen implementiert. Dabei kann die CPU 901 das Programm beispielsweise direkt von der Speichervorrichtung 917 auslesen oder es vorübergehend in den RAM 905 laden und ausführen. Außerdem kann die CPU 901 das Programm beispielsweise über die Kommunikationsvorrichtung 923, das Laufwerk 919 oder den Verbindungsanschluss 921 empfangen und das empfangene Programm direkt ausführen, ohne dass es in der Speichervorrichtung 917 gespeichert wird.
Je nach Bedarf kann die CPU 901 auf Grundlage von Signalen oder Informationen, die beispielsweise über eine Eingabevorrichtung 913 wie etwa eine Maus, eine Tastatur oder ein Mikrofon (nicht dargestellt) eingegeben werden, verschiedene Verarbeitungen durchführen.
Das Ergebnis der Verarbeitungen kann die CPU 901 beispielsweise über eine Ausgabevorrichtung 915 wie etwa eine Anzeigevorrichtung oder eine akustische Ausgabevorrichtung ausgeben, und die CPU 901 kann das Verarbeitungsergebnis bei Bedarf auch über die Kommunikationsvorrichtung 923 oder den Verbindungsanschluss 921 versenden oder auf der Speichervorrichtung 917 oder dem Speichermedium 925 speichern.
Wenn in der obenstehenden Beschreibung Begriffe wie „vertikal“, „parallel“, „eben“ oder dergleichen verwendet werden, so sind diese nicht im strengen Sinne zu verstehen. Das heißt, „vertikal“, „parallel“ und „eben“ sind als „im Wesentlichen vertikal“, „im Wesentlichen parallel“ und „im Wesentlichen eben“ zu verstehen, derart, dass Toleranzen und Abweichungen in Auslegung und Herstellung zulässig sind.
Wenn in der obenstehenden Beschreibung Abmessungen und Größen des äußeren Erscheinungsbilds, Formen, Positionen und dergleichen als „gleich“, „identisch“, „verschieden“ oder dergleichen beschrieben werden, so ist dies nicht im strengen Sinne zu verstehen. Das heißt, „gleich“, „identisch“ und „verschieden“ lassen Toleranzen und Abweichungen in Auslegung und Herstellung zu und bedeuten „im Wesentlichen gleich“, „im Wesentlichen identisch“ und „im Wesentlichen verschieden“.
Außer den obenstehenden Angaben können die Verfahrensweisen der obenstehenden Ausführungsformen und verschiedenen Abwandlungsbeispiele auch kombiniert werden. Obwohl nicht im Einzelnen beispielhaft veranschaulicht, können die obenstehenden Ausführungsformen und Abwandlungsbeispiele verschiedenen Änderungen innerhalb ihres Umfangs unterzogen werden.
Bezugszeichenliste

1: Robotersystem
2: Roboter-Controller
3: Roboterantriebssteuervorrichtung
4: Roboterzelle
5: Arbeitsroboter
6: Greiforgan
7: Arbeitstisch (Roboterarbeitsumgebung)
8: Arbeitsobjektgerät
21: Arbeitsplanungsabschnitt
22: Jobspeicherabschnitt
23: Bewegungsbahnplanungsabschnitt
24: Korrekturabschnitt
25: Messpositionserfassungsabschnitt
26: Arbeitsausgangspunktspeicherabschnitt (Benutzerrahmenspeicherabschnitt)
31: Umkehrkinematikberechnungsabschnitt
32: Servoverstärker
41: Kamera (Sensor)
81: Röhrengestell (Arbeitsobjektgerät)
82: Einsetzloch
C_L: lokale Koordinaten
C_R: Korrekturkoordinaten
P0: Arbeitsausgangspunkt
P1, P2: Bezugspunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012240174 [0003]

Claims

Robotersystem (1) mit einem Roboter (5), der ausgestattet ist, in einer Roboterarbeitsumgebung (7) Arbeiten durchzuführen, einem Roboter-Controller (2), der ausgestaltet ist, den Roboter (5) zu steuern, einem Stellungsspeicherabschnitt für Berechnungszwecke, der ausgestaltet ist, Positionsinformationen des Roboter-Controllers (2) aus Roboterstellungen für Berechnungszwecke zu speichern, die an mehreren Stellen in der Roboterarbeitsumgebung (7) vorgesehen sind, einem Messpositionserfassungsabschnitt (25), der ausgestaltet ist, auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren (41) gemessene Positionen für die einzelnen Roboterstellungen für Berechnungszwecke zu erfassen, und einem Korrekturabschnitt (24), der ausgestaltet ist, auf Grundlage der gemessenen Positionen die Betriebsposition des Roboters (5) zu korrigieren.
Robotersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsspeicherabschnitt für Berechnungszwecke einen Benutzerrahmenspeicherabschnitt (26) aufweist, der ausgestaltet ist, mehrere in der Roboterarbeitsumgebung (7) vorgesehene Roboterstellungen für Berechnungszwecke als Arbeitsausgangspunkte zu speichern, wobei der Korrekturabschnitt (24) ausgestaltet ist, auf Grundlage der gemessenen Positionen die im Benutzerrahmenspeicherabschnitt (26) gespeicherten Positionsinformationen der Arbeitsausgangspunkte zu korrigieren.
Robotersystem (1) nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch einen Betriebsprogrammspeicherabschnitt (22), auf dem ein Betriebsbefehlsprogramm des Roboters (5) gespeichert ist, das Informationen zur relativen Position in Bezug auf den Arbeitsausgangspunkt enthält
Robotersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Betriebsbefehlsprogramm enthaltenen Informationen zur relativen Position innerhalb eines bestimmten Bereichs in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts festgelegt sind.
Robotersystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturabschnitt (24) ausgestaltet ist, mehrere Korrekturkoordinaten festzulegen, die jeweils auf mehreren der Arbeitsausgangspunkte beruhen, wobei die im Betriebsbefehlsprogramm enthaltenen Informationen zur relativen Position ausgestaltet sind, auf die Korrekturkoordinaten angewandt zu werden.
Robotersystem (1) nach Anspruch 5, wobei der Roboter (5) ein Mehrgelenkroboter ist, wobei die Korrekturkoordinaten ausgestaltet sind, durch eine Transformation festgelegt zu werden, die eine Transvektion und eine parallele Verlagerung kombiniert.
Robotersystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Korrekturkoordinaten auf gemessenen Positionen beruhen und der Messpositionserfassungsabschnitt (25) ausgestaltet ist diese in Bezug auf einen Arbeitsausgangspunkt und zwei Bezugspunkte in der Umgebung des Arbeitsausgangspunkts zu erfassen.
Robotersystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Sensor (41) eine durch den Arbeitsroboter (5) bewegbar vorgesehene Kamera ist, wobei der Messpositionserfassungsabschnitt (25) ausgestaltet ist, mittels einer Bilderkennung auf Grundlage der Aufnahme der Kamera (41) die gemessenen Positionen zu erfassen.
Robotersystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, ferner gekennzeichnet durch mehrere Arbeitsobjektgeräte (8), die in der Roboterarbeitsumgebung (7) vorgesehen und Arbeitsobjekte des Arbeitsroboters (5) sind, wobei in Bezug auf die Arbeitsobjektgeräte (8) jeweils ein Arbeitsausgangspunkt oder mehrere in bestimmten Abständen vorgesehen sind.
Robotersystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsobjektgerät (8) eine Pipette aufweist, wobei der Roboter (5) ausgestaltet ist, eine Abgabearbeit an die Pipette durchzuführen.
Robotersystem (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsobjektgerät (8) ein Röhrengestell (81) aufweist, in das eine Röhre eingesetzt werden kann, wobei der Arbeitsausgangspunkt auf die Mittelposition eines Röhreneinsetzlochs (82) am Röhrengestell (81) festgelegt ist.
Robotersteuervorrichtung (3) mit einem Benutzerrahmenspeicherabschnitt (26), der ausgestaltet ist, mehrere Arbeitsausgangspunkte zu speichern, die in einer Roboterarbeitsumgebung (7) vorgesehen sind, in der ein Roboter (5) ausgestaltet ist, Arbeiten durchzuführen, einem Messpositionserfassungsabschnitt (25), der ausgestaltet ist, auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren (41) gemessene Positionen für die einzelnen Arbeitsausgangspunkte zu erfassen, und einem Korrekturabschnitt (24), der ausgestaltet ist, auf Grundlage der gemessenen Positionen die Positionsinformationen der Arbeitsausgangspunkte, die im Benutzerrahmenspeicherabschnitt (26) gespeichert sind, zu korrigieren.
Robotersteuerverfahren, aufweisend: Speichern von Positionsinformationen eines Roboter-Controllers (2) aus Roboterstellungen für Berechnungszwecke, die an mehreren Stellen in einer Roboterarbeitsumgebung (7) vorgesehen sind, Erfassen von gemessenen Positionen für die einzelnen Roboterstellungen für Berechnungszwecke auf Grundlage von Erfassungsergebnissen von Sensoren (41) und Korrigieren der Positionsinformationen des Roboter-Controllers (2) aus Roboterstellungen des Roboters (5) auf Grundlage der gemessenen Positionen.