JP2001158507A

JP2001158507A - ストッカ用ロボットの教示方法、ストッカ用ロボットの教示装置及び記録媒体

Info

Publication number: JP2001158507A
Application number: JP2000175546A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yasuda; 克己安田
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: TW486614B; JP4461203B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】自動で各保管部の座標位置教示時に保管部の
ワークを取り除くことなく、かつ、各保管部のマーク位
置を無線であっても検出精度の悪化や検出不能とならな
いようにする。【解決手段】保管棚２の複数の保管部２ａに沿って走
行する第１姿勢と、各保管部２ａの位置決め座標に向か
って移動してワーク３をハンドリングする第２姿勢を有
するハンド部１１を備えたストッカ用ロボットＳに各保
管部２ａ毎の前記位置決め座標を教示する方法であっ
て、各保管部２ａに前記位置決め座標との関係が一定と
なるようにマーク手段１５を設けると共に、第１姿勢の
ハンド部１１にマーク手段１５との位置関係を位置検出
手段で検出し、第１姿勢のハンド部１１を走行させなが
ら各保管部２ａの位置座標に移動させ、位置検出手段に
よりマーク手段１５のマーク座標を検出し、各保管部２
ａの位置決め座標を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保管棚に複数備え
られた各保管部で、ハンド部を前もって求めた位置決め
座標に基づいて移動させることによりワークをハンドリ
ングするストッカ用ロボットの教示方法及び教示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造工程において処理さ
れるシリコンウェーハは、カセット単位で搬送された
後、ストッカに一時保管されるようになっている。この
ストッカは、図１８に示すように、カセット７１を収容
する保管部７２ａを多数備えた保管棚７２と、カセット
７１を保持して移動させるストッカ用ロボット７３とを
有しており、ストッカ用ロボット７３により各保管部７
２ａに対してカセット７１を搬入および搬出させるよう
になっている。

【０００３】ところで、保管棚７２は、ストッカの規模
にもよるが、奥行きが１．５〜２．０ｍ、幅が３〜１０
ｍ、高さが３ｍ程度の大きさが一般的であり、幾つかに
分割して運搬し、現地で組み立てて据え付けるようにな
っているため、各保管部７２ａを高い寸法精度で設置す
ることが困難なものになっている。従って、保管棚７２
の据え付け後に、ストッカ用ロボット７３に対して各保
管部７２ａにおけるハンドリング時の位置決め座標を教
示させることが必要になっている。

【０００４】そこで、ストッカ用ロボット７３を人手
により全ての保管部７２ａに実際に移動させ、カセット
７１のハンドリングを作業員が確認することによって、
各保管部７２ａの位置決め座標を教示するようになって
いたり、予め全ての保管部７２ａの座標等を大まかに
数値入力し、ストッカ用ロボット７３を実際に移動さ
せ、カセット７１のハンドリングを作業員が確認しなが
ら座標を補正することによって、各保管部７２ａの位置
決め座標を教示するようになっていた。

【０００５】しかしながら、上記の教示方法では、保管
部７２ａへの移動後の教示作業（例えばテンキーで位置
をメモリに入力する等）が作業員により行われることに
よって、一つの保管部７２ａの位置決め座標を教示する
のに３分〜５分程度の時間を要し、例えば、保管部７２
ａの総数が１００であったとすると、位置決め座標の教
示作業を完了するまでに３００分〜５００分程度の時間
を要することになる。この教示時間は、極めて短い立ち
上げ調整が要求される業界において大きな問題であり、
さらに、通常、安全を確保するため、２人の作業員が教
示作業に就くことから、人件費の高騰を招来することに
もなっていた。

【０００６】そこで、この問題を解決するために、本出
願人は、特開平８−７１９７３号公報において、ストッ
カ用ロボットの自動教示方法を提案した。この方法は、
図１７に示すように、ワークとの位置関係が一定となる
ように各保管部７２ａに設けたマーク手段６５と、マー
ク手段６５とハンド部６１との位置関係を検出するため
にハンド部６１に設けた位置検出手段６３によって、任
意の一つの保管部において、ハンド部を位置決め座標に
移動させた時のマークに対するハンド部の位置関係を基
準位置として予め求めておき、他の各保管部において
は、棚の設計データ等に基づく保管部座標にハンド部を
移動させたときの、マークに対するハンド部の位置関係
を補正位置として検出する。そして、この補正位置が基
準位置に一致するようにハンド部を移動させたときのハ
ンド部の座標を各保管部の位置決め座標として教示する
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置検
出手段６３にＣＣＤカメラ及び距離センサ６４を使用し
ていたため、マーク手段６５を認識するにはその真上近
傍にまでハンド部６１を移動させなくてはならなかった
ため、また、補正位置が基準位置に一致するようにハン
ド部を移動させたときの座標を各保管部の位置決め座標
とするため、教示時にハンド部が必ず各保管部７２ａ内
に移動しなくてはならず、ハンド部の移動が多くなり、
作業時間が長くなる。また、保管部にワークが置かれて
いると、ワークにハンドが接触する可能性がある。した
がって、ロボットの軸ずれ等の異常発生後の再教示や、
定期点検時の再教示時には予めワークを取り除かないと
いけない等の問題が出てきた。

【０００８】また、特開平８−７１９７３号公報におけ
る位置検出手段は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置と、画像
処理装置とで構成され、マークを撮像した映像信号を画
像処理装置でデジタル化して画像中のマーク位置を認識
する。さらに、画像処理には高速の演算を必要としハン
ド部に搭載できるほどの装置の小型化が困難であること
と、自動教示作業中の状況を作業員がモニタできる必要
があることなどから、画像処理装置は撮像装置から離れ
た場所に設置される。そのため、撮像装置から画像処理
装置まで映像信号を伝送する手段が必要となる。ところ
が、ロボット内に映像信号用ケーブルを通して有線で送
るのは困難なため、電波や光など無線による伝送が有効
となる。

【０００９】しかしながら、ストッカ内部は収納の効率
を高くするために、空きスペースが小さくなるように設
計されており、また、保管棚など金属物が多いために、
無線による画像伝送では、送受信機間が遮蔽されたり、
多重散乱した電波の干渉などにより受信される映像に乱
れが生じることがある。このため、マーク位置の検出精
度の悪化や検出不能となる場合もあった。

【００１０】そこで、本発明は、自動で各保管部の座標
位置が教示でき、教示時に保管部のワークを取り除くこ
となく教示することができ、かつ、各保管部に設けられ
たマーク位置を無線であっても検出精度の悪化や検出不
能とならないような検出手段を備えたストッカ用ロボッ
トの教示方法、教示装置及び記録媒体を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項１に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、
保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿
勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動して
ワークをハンドリングする第２姿勢と、を有するハンド
部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置
決め座標を教示する方法であって、各保管部に前記位置
決め座標との関係が一定となるようにマーク手段を設け
ると共に、前記第１姿勢にある前記ハンド部に前記マー
ク手段との位置関係を検出できる位置検出手段を設け、
前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら前記各保
管部の位置座標に移動させ、前記位置検出手段により前
記マーク手段のマーク座標を検出し、前記マーク座標に
基づいて、各保管部の位置決め座標を演算するようにし
たものである。ハンド部を各保管部内のワークをハンド
リングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢の
ままで各保管部の位置決め座標を教示することができ、
教示に要する時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部
を実際にワークをハンドリングする位置に移動させる必
要がないので、補完部にワークが存在していてもその位
置決め座標を教示できる。

【００１２】また、請求項２に記載のストッカ用ロボッ
トの教示方法は、請求項１において、前記保管部に、各
保管部の位置座標を示すＩＤマークが設けられ、前記第
１姿勢にあるハンド部を走行させながら、前記位置検出
手段により前記ＩＤマークを検出し、前記ハンド部を前
記各保管部の位置座標に移動させるものである。予め各
保管部の位置座標を入力する必要がなくなる。また、各
保管部の位置座標の入力ミス等をなくすことができ、確
実に各保管部の位置決め座標を教示できる。

【００１３】また、請求項３に記載のストッカ用ロボッ
トの教示方法は、請求項１において、前記各保管部の予
め入力された位置座標に基づいて、前記第１姿勢にある
ハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させるもので
ある。予め入力された各保管部の位置座標と、その位置
座標における位置検出手段により検出されるマーク手段
の座標との位置関係から、各保管部の位置決め座標を算
出して教示することができる。

【００１４】また、請求項４に記載のストッカ用ロボッ
トの教示装置は、保管棚に複数設けられた保管部に沿っ
て走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に
向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢と
を有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管
部毎の前記位置決め座標を教示する装置であって、各保
管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設
けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド
部に設けられ、前記マーク手段との位置関係を検出でき
る位置検出手段と、前記マーク手段のマーク座標と前記
位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決
め座標を教示する教示制御手段とを備えているものであ
る。ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする
位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保
管部のマーク手段のマーク座標を検出することで、各保
管部の位置決め座標を教示することができる。

【００１５】また、請求項５に記載のストッカ用ロボッ
トの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段
が、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次
元座標を算出することができるステレオカメラである。
視野の広いステレオカメラを用いるため、ハンド部を第
１姿勢の状態のままで、各マーク手段の検出を行うこと
ができる。

【００１６】また、請求項６に記載のストッカ用ロボッ
トの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段
が、一台のカメラを使用し、所定距離だけ移動して複数
回撮像を行い、それらの画像の視差からステレオ視の原
理に基づいて３次元座標を算出することができる移動カ
メラである。一台のカメラで位置検出を行うことができ
るため、装置の小型化、単純化ができる。

【００１７】また、請求項７に記載のストッカ用ロボッ
トの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段
が、視野分割光学系と、１台のカメラとで構成されるス
テレオカメラである。一台のカメラの１回の撮像で視野
を分割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単
純化ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、
処理時間が長くなることがない。

【００１８】また、請求項８に記載のストッカ用ロボッ
トの教示装置は、請求項４乃至７のいずれかにおいて、
前記位置検出手段の近傍に設けられ、その映像信号を無
線送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受信
する複数の受信手段と、前記複数の受信手段のうちから
１つを選択し、選択した受信手段からの映像信号を入力
する映像入力手段と、前記映像入力手段から入力された
画像を解析する画像解析手段と、を備えてなるものであ
る。各保管部の位置検出時の画像の乱れを検出すること
ができるようになり、また、良好に受信できる位置にあ
る受信手段を選択して映像入力ができるので、教示作業
のやり直しや、確認作業が軽減され、作業効率が上が
る。更に、各保管部の教示の位置決め精度が向上する。

【００１９】また、請求項９に記載の記録媒体は、保管
棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢
と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワ
ークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を
備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め
座標を教示するためのプログラムを記録した記録媒体で
あって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定と
なるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にあ
る前記ハンド部に設けられ前記マーク手段との位置関係
を検出できる位置検出手段によって、前記第１姿勢のハ
ンド部を走行させながら、前記マーク手段を読み取り、
このマーク手段のマーク座標と、前記各保管部の位置決
め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標
を教示する教示制御手段を動作させるためのプログラム
を記録したコンピュータ読取可能なものである。既存の
ストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め座標の教示
が、自動化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る一例を図
面を参照しつつ以下に説明する。

【００２１】（第１の実施形態例）本実施の形態例に係
るストッカ用ロボットの教示方法は、図１に示すよう
に、保管棚２に縦横の行列状に複数備えられた各保管部
２ａでハンド部１１を位置決め座標に基づいて移動させ
ることによりワークとなる、例えばカセット３をハンド
リングするストッカ用ロボットに対して適用されるもの
である。

【００２２】即ち、ストッカ用ロボットは、例えばクリ
ーンルーム内で半導体や液晶表示基板、ディスク等を製
造するラインの各工程に設置されたストッカ１に備えら
れている。ストッカ１は、保管棚２を有しており、保管
棚２には、ウエーハを保持するカセット３を収容する保
管部２ａ…が多数設けられている。

【００２３】これら各保管部２ａには位置決め座標を教
示するためのマーク手段１５が設けられた載置板１６が
設置されている。このマーク手段１５は、載置板１６に
設けられたワークを固定する固定部１７との位置関係が
一定となるように設けられている。また、このマーク手
段１５の近傍には、各保管部２ａの位置座標が記録され
たＩＤマーク１８が設けられている。さらに、この保管
棚２の前方には、走行レール４が保管棚２に対して平行
に敷設されており、走行レール４には、ストッカ用ロボ
ット５が矢符（左右）方向に往復移動可能に設けられて
いる。

【００２４】上記のストッカ用ロボット５は、走行レー
ル４上を走行する走行部６と、走行部６に縦設されたポ
スト部７と、ポスト部７に昇降可能に設けられたカセッ
ト保持部８とを有している。

【００２５】カセット保持部８は、図２に示すように、
ポスト部７に対して旋回可能な第１アーム部９と、第１
アーム部９に対して旋回可能な第２アーム部１０と、第
２アーム部１０の先端部に設けられたハンド部１１とを
有している。そして、ハンド部１１は、互いに反対方向
に移動可能な一対のハンドグリッパ１２・１２を有して
おり、ハンドグリッパ１２・１２間を開閉させることに
よりカセット３を保持および開放するようになってい
る。尚、本明細書においては、図２（ａ）のカセット３
をハンドリングするときのハンド部１１の状態を第２姿
勢といい、図２（ｂ）の保管棚２に沿って走行する時の
ハンド部１１の状態を第１姿勢という。

【００２６】また、第２アーム部１０の先端部には、図
３に示すように、位置検出手段となるステレオカメラ３
０が設けられている。ステレオカメラ３０は所定の間隔
で設置された２台のビデオカメラ３１ａ、３１ｂから構
成されている。このビデオカメラ３１ａ、３１ｂは、カ
セット保持部８が図２（ｂ）に示す第１姿勢にある状態
で、マーク手段１５を視野内に収めるような位置・角度
で第２アーム部１０の先端部に取付けられている。この
ステレオカメラ３０は、常時ハンド部１１に取付けられ
た構造でも、教示作業時のみハンド部１１に取付けて通
常運用時には取り外す様な構造でもよい。

【００２７】このビデオカメラ３１ａ、３１ｂはマーク
手段１５の位置検出を行うとともに、その何れか一方
で、これらマーク手段１５の近傍に予めマーク手段１５
との位置関係が一定となるように設けられたＩＤマーク
１８の検出も行うようになっている。なお、このＩＤマ
ーク１８は、図３に示すように数字や文字を記入したラ
ベルであっても、バーコードの様にコード化された記号
などでもよい。

【００２８】ステレオカメラ３０の近傍には、その映像
信号を送信する送信手段３２が設けられている。この送
信手段３２より、位置検出手段３０からのマーク手段１
５の映像及びＩＤマーク１８の映像が送信される。送信
された映像のＩＤマーク１８の映像は、図４に示すよう
にストッカ用ロボット５の外部に設置した受信機３３ａ
および３３ｂで受信して、教示制御手段３４に入力され
て、教示制御手段３４に内蔵されている文字読取プログ
ラム（以下、ＯＣＲプログラムという。）で処理され、
ＩＤマーク１８の識別が行われる。また、マーク手段１
５の映像は、受信機３３ａおよび３３ｂで受信して復調
され、教示制御手段３４に入力されて処理される。この
教示制御手段３４には、位置検出手段によって検出され
たマーク手段１５のマーク座標等から、各保管部２ａの
位置決め座標を教示できるプログラムが記録された記録
媒体が内蔵されている。また、教示制御手段３４に表示
装置３５が接続されており、入力された画像や教示の進
行状況が表示される。

【００２９】教示制御手段３４に送信されたマーク手段
１５の映像は、図５の主要部分のブロック図に示すよう
に、受信機３３ａ、３３ｂからの映像信号はマルチプレ
クサ３６によって、そのどちらか一方が選択されてＡ／
Ｄ変換機３７でデジタルデータに変換されメモリ３９に
格納された後、ＣＰＵ３８で処理される。

【００３０】具体的には、ハンド部１１が保管部２ａの
所定の位置に移動し、マーク手段１５の画像を撮像でき
る状態になると、マルチプレクサ３６によって受信機３
３ａを選択し、画像データをメモリ３９に格納する。画
像データは各画素が階調をもつ濃淡画像データであるの
で、これを所定の閾値で二値化する。受信機３３ａによ
る受信状態が良好な場合は、図６（ａ）に示す様な、マ
ーク手段１５の２つの円が黒円となる二値画像が得ら
れ、各黒円の重心位置からマーク座標と傾斜角を認識す
ることができる。一方、受信機３３ａによる受信状態が
悪くなると映像信号にノイズが混ざり、例えば図６
（ｂ）の様な二値画像になる場合がある。この様な画像
の重心位置を計算すると本来のマーク手段１５の円の中
心とずれが生じるため、教示には使えない。そのため、
二値画像の黒円部の面積、幅Ｗ、高さＨ、あるいは、黒
円部内の白穴の数・面積などもあわせて算出し、これら
の値があらかじめ設定された範囲から外れている場合
は、その画像データを破棄し、マルチプレクサ３６を受
信機３３ｂに切り換えて、再度画像入力し同様の処理を
行ってマーク手段１５の座標と傾斜角を認識する。な
お、本発明のごとく数ｍから１０ｍ程度の距離で映像信
号を送受信する場合、ＵＨＦ帯の微弱電波を用いるのが
送受信機が小型で、且つ、安価なため好ましい。また、
電波の多重散乱による干渉が生じるハンド部１１（送信
機３２）の位置には規則性がなく、ハンド部１１、ある
いは、受信機３３ａ、３３ｂの位置を少しずらすだけで
受信状態は変化する。したがって、受信機３３ａと３３
ｂの互いの配値を厳密に設定する必要はなく、１ｍ程度
以上離して置けば、両受信機の受信状態が悪くなる可能
性は小さく、教示作業に使用するには十分である。もち
ろん、場合によっては更に確実性を上げるために、３台
以上の受信機を設置して、その中から良好なものを選ん
で処理する様にしてもよい。また、ここでは受信状態の
良否の判定を二値画像を用いる例を説明したが、二値化
前の濃淡画像を用いて判定しても良い。すなわち、受信
状態が良好な場合マーク手段１５の円部の画素の濃度値
はほば一様であるが、ノイズが入るとばらつきが大きく
なるため、濃度値の標準備差を算出して、所定の値以上
の場合に受信不良であると判定することもできる。

【００３１】なお、本実施形態例では、電波による無線
方式を説明したが、赤外線など光による無線方式を用い
てもよい。光の場合、干渉による障害はないが、送受信
機が互いに見通せる位置にないと受信できる可能性が小
さくなる。そのため、受信機３３ａ、３３ｂ等の複数の
受信機は、ハンド部１１がどの位置にあっても、少なく
とも１つは送信機３２を見通せる位置ににあるように選
んで設置すればよい。

【００３２】本実施形態に係るストッカ用ロボットは以
上のように構成されている。次に、その教示方法につい
て図１乃至図４、及び図７を参照しつつ説明する。

【００３３】先ずハンド部１１を保管棚２のうちで、角
部（スタート位置）にある保管部２ａの近辺に移動す
る。次に、ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し
（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１
８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチ
する（図７（２））。もし、ＩＤマーク１８のラベルが
見つからなければ、図７（３）から（４）に進み、ビデ
オカメラ３１ａの視野をずらすようにハンド部１１を移
動して再度ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し
（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１
８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチ
する（図７（２））動作を繰り返す。ＩＤマーク１８の
ラベルが見つかれば、図７（３）から（５）に進み、Ｉ
Ｄマーク１８のラベルに記載されている位置座標等の情
報を読み取り、その情報を教示制御手段３４のメモリに
記憶する（図７（５））。次にハンド部１１を、ストッ
カの各保管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢
（図２（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部
２ａの各マーク手段１５の位置座標に相応する予め入力
していたマーク手段１５の撮影場所である撮像座標に移
動させる（図７（６））。そして、マーク手段１５をビ
デオカメラ３１ａ，３１ｂで撮影し（図７（７））、そ
のマーク手段１５の画像を、教示制御手段３４で、ステ
レオ画像処理を行って、マーク手段１５のマーク座標を
演算し、先に読み取ったＩＤマーク１８の位置座標にお
けるマーク座標として記憶する（図７（８））。ここ
で、ＩＤマーク１８とマーク手段１５の概略位置関係は
予め決められている。次に、ハンド部１１を次の保管部
２ａに移動させ、前記と同様の処理を行う（図７
（９））。これを、保管棚２の終端位置にくるまで繰り
返す（図７（１０））。以上のようにして、保管棚２全
体を走査して全保管部２ａの位置座標とマーク座標を検
出することができる。

【００３４】以上のようにして、各保管部２ａにマーク
手段１５とＩＤマーク１８を設けることで、それぞを検
出手段であるビデオカメラ３０で撮影し、その画像を教
示制御手段３４で演算処理するだけで、保管棚２の各保
管部２ａの位置決め座標を教示することができる。

【００３５】（第２の実施形態例）次に、他の実施形態
例として、図１０に示すように、載置板１６にＩＤマー
ク１８を設けない場合について説明する。本実施形態例
では、ＩＤマーク１８が設けられていない以外は、前述
までの実施形態例と、ハンド部１１を含むストッカ用ロ
ボットの構成は同一であるため、重複する説明は、同一
の符号を付して詳細な説明は割愛する。

【００３６】本実施形態例では、先ず、ストッカの各保
管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢（図２
（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部２ａの
各マーク手段１５の位置座標に相応する撮像座標を入力
しておく。ここで、撮像座標とは、ステレオカメラ３０
で各保管部２ａのマーク手段１５を撮像する位置座標の
ことである。ここで、本発明におけるストッカ用ロボッ
トの座標系は、図８に示すように、走行部６の走行方向
をＸ、保管棚２の略奥行き方向をＹ、カセット保持部８
の昇降方向をＺとするワ一ルド座標系ＸＹＺを設定して
いる。また、ハンド部１１に固定されたハンド座標系Ｘ
_HＹ_HＺ_Hを設定し、ワ一ルド座標系におけるハンド座
標系の原点座標値、及び、Ｘ軸とＸ_H軸のなす角θ_Hに
よってハンド部１１の位置姿勢を表している。

【００３７】この撮像座標の入力と前後若しくは並行し
て、図１に示すように、カセット３が１つ準備され、作
業員により任意の一つの保管部２ａ’の載置板１６上に
載置される。この後、従来と同様に、図示しないティー
チングペンダントが制御装置に接続され、図２（ａ）に
示すように、カセット３を正しく握持できる位置の略真
上にハンド部１１が位置するように、ティーチングペン
ダントを操作する。そして、この時のハンド部１１を第
２姿勢とする。この位置でのハンド部１１の位置座標を
基準教示座標として教示制御手段３４に格納する。

【００３８】次に、ハンド部１１をこの保管部２ａ’の
撮像座標に移動する。すなわち、ハンド部１１を第１姿
勢に戻す。そして、ステレオカメラ３０でマーク手段１
５を撮影する。ステレオカメラ３０で撮像された映像信
号は教示制御手段３４で前述のようにデジタル化して処
理される。そして、教示制御手段３４で、図９に示すよ
うなステレオカメラ３０の各画像からマーク手段１５の
２つの円を検出し、両画像の視差からステレオ視の原理
に基づいて、各円中心のハンド部１１に対する相対的な
三次元座標値を算出する。これを元に、ハンド座標系に
おける、円の中点座標値（Ｘ_M，Ｙ_M，Ｚ_M）及び円中
心の角度θ_Mを算出する。このようにして、保管部２
ａ’のマーク座標（Ｘ_M'，Ｙ_M'，Ｚ_M'，θ_M'）を計測
し、基準マーク座標として教示制御手段３４に格納す
る。

【００３９】次に、ハンド部１１を第１姿勢の状態で、
あらかじめ設定した順番に従って各保管部２ａの位置座
標に相応した撮像座標に移動して各マーク手段１５を撮
影し、そのマーク座標（Ｘ_M，Ｙ_M，Ｚ_M，θ_M）を計
測し、各保管部２ａのマーク座標として教示制御手段３
４に格納する。

【００４０】そして、教示制御手段３４において、各保
管部２ａのマーク座標と基準マーク座標との差異、及
び、各保管部２ａの撮像座標と保管部２ａ’のマーク手
段１５の撮像時の位置座標の差異より補正値を算出し、
基準教示座標を補正し、各保管部２ａにおいてカセット
３を正しく握持できる位置を算出して教示座標とする。
具体的には、保管部２ａ’、及び、教示対象となる保管
部２ａの、撮像座標におけるハンド部１１の位置を（Ｘ
_p'，Ｙ_p'，Ｚ_p'，θ_p'＝０）、（Ｘ_p，Ｙ_p，Ｚ _p，θ
_p＝０）とすると、ワールド座標系における基準マーク
座標は（Ｘ_p'＋Ｘ _M'，Ｙ_p'＋Ｙ_M'，Ｚ_p'＋Ｚ_M'，
θ_M'）、保管部２ａのマーク座標は（Ｘ_p＋Ｘ_M，Ｙ_p
＋Ｙ_M，Ｚ_p＋Ｚ_M，θ_M）となる。基準教示座標での
ハンド部１１の位置が（Ｘ_a'，Ｙ_a'，Ｚ_a'，θ_a'）であ
ったとすると、保管部２ａにおける教示座標（Ｘ_a，Ｙ
_a，Ｚ_a，θ_a）は、Ｘ_a＝Ｘ_a'＋（Ｘ_P＋Ｘ_M）−（Ｘ_P'＋Ｘ_M'）Ｙ_a＝Ｙ_a'＋（Ｙ_P＋Ｙ_M）−（Ｙ_P'＋Ｙ_M'）Ｚ_a＝Ｚ_a'＋（Ｚ_P＋Ｚ_M）−（Ｚ_P'＋Ｚ_M'） θ_a＝θ_a'＋θ_M−θ_M' で与えられる。なお、上記では説明を簡単にするために
各保管部２ａの各撮像座標での旋回角θ_p，θ_p'を０に
設定したが、０以外の場合であっても適当な座標変換を
施すことによって演算可能である。

【００４１】以上のように、本発明ではハンド部１１を
各保管部間を移動可能な第１姿勢に保ったままの状態
で、各保管部２ａの撮像座標への移動が可能であり、そ
して撮像・演算処理するだけで各保管部２ａの教示座標
が得られるため短時間で教示ができる。また、ハンド部
１１を保管部２ａ上に挿入する必要がないため、保管部
２ａにカセット３が置かれていても教示が可能である。

【００４２】なお、以上の実施形態例では、位置検出手
段として所定間隔に設置されたステレオカメラ３０を使
用した場合について説明してきたが、前述までのステレ
オカメラ３０に変えて、以下に示すような位置検出手段
とすることもできる。

【００４３】（第３の実施形態例）例えば、図１１に示
すように、マーク手段１５及びＩＤマーク１８を検出す
る位置検出手段に、前述のステレオカメラ３０に変え
て、１台のビデオカメラ３１をハンド部１１に設置す
る。この１台のビデオカメラ３１によって、マーク手段
１５及びＩＤマーク１８のそれぞれを検出する。

【００４４】その検出方法は、図１２に示すように、先
ず、保管部２ａの位置座標を検出する。ＩＤマーク１８
が設けられている場合は、このＩＤマーク１８を検出
し、そこに記載されている情報から保管部２ａの位置座
標を認識する。ＩＤマーク１８が設けられていない場合
は、各保管部２ａの位置座標を入力しておく。次に、マ
ーク手段１５のマーク座標の検出は、図１２（ａ）に示
すように、ハンド部１１を予め入力しておいたマーク手
段１５を撮影できる撮像座標に移動し、その時の画像デ
ータａを得る。次に、図１２（ｂ）に示すようにハンド
部１１を所定距離Ｌ_Bだけ移動して撮像し画像データｂ
を得る。こうして得られた画像データａ，ｂをそれぞれ
教示制御手段３４に送信する。教示制御手段３４で、こ
れら画像データａ，ｂを視差画像として処理して、マー
ク手段１５の三次元座標を算出する。なお、視差画像を
得る際のハンド部１１の移動は、本実施形態例のように
Ｘ方向（紙面左右方向）に限定されず、視差画像を得る
ことができるのであれば、Ｙ方向（紙面上下方向）若し
くはＺ方向など他の方向に移動してもマーク手段１５の
マーク座標を算出することができる。

【００４５】このように、１台のビデオカメラで、ＩＤ
マーク１８及びマーク手段１５の検出が行えるため、ハ
ンド部１１を小型化することも可能となる。

【００４６】（第４の実施形態例）また、図１３に示す
ように、位置検出手段として、一台のビデオカメラ３１
と視野分割光学系５０から構成されるステレオカメラ３
０をハンド部１１に設置して使用することもできる。

【００４７】視野分割系５０は、図１４に示すように、
４枚の鏡５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒから構成され
ている。これらのうち、鏡５２Ｌと５２Ｒは、約９０°
の角度で互いの１辺を接し、その辺がビデオカメラ３１
の中心軸ｃ軸上に略一致する様に配置されている。そし
て、これら鏡５２Ｌと５２Ｒのそれぞれの面に対面する
ようにその左方には鏡５１Ｌ、右方には５１Ｒが配置さ
れている。鏡５１Ｌ及び５１Ｒは、それぞれマーク手段
１５が映るような角度で配置されている。したがって、
ビデオカメラ３１の視野の左半分には、ビデオカメラ３
１に対して左方向の画像が映り、右半分には右方向の画
像が映るようになる。

【００４８】図１５には、視野分割光学系５０を介して
マーク手段１５を撮影した画像を示す。画像の左半分は
図４のＬ方向から撮影した画像、右半分はＲ方向から撮
影した画像を示すものである。この画像を視差画像とし
て教示制御手段３４に送信して、教示制御手段３４でマ
ーク手段１５のマーク座標を算出できる。このように、
一度の撮影で得られる画像で視差画像を得ることができ
るため、撮像時間等を短縮することができ、教示にかか
る時間を短縮することにつながる。

【００４９】また、このようなビデオカメラ３０と視野
分割光学系５０との組み合わせの他の例として、図１６
に示すように、２個のマーク手段１５Ａ，１５Ｂそれぞ
れを検出するように、それぞれに対応したビデオカメラ
３０Ａ，３０Ｂをハンド部１１に設置することもでき
る。このように、各ビデオカメラ３０Ａ，３０Ｂによっ
て、それぞれのマーク手段１５Ａ，１５Ｂを検出するこ
とができるため、これらマーク手段１５Ａ，１５Ｂが離
れている場合であっても、検出することができる。な
お、この場合、視野分割光学系５０Ａ，５０Ｂは、画像
を上下に分割するように配置しても、左右方向に分割す
るように配置しても構わない。また、このように視野分
割光学系５０との組み合わせによるステレオカメラでな
くても、それぞれのマーク手段１５を別個それぞれのビ
デオカメラで検出する方式であれば、例えば、第１及び
第２の実施形態例のような２台のビデオカメラからなる
ステレオカメラや、第３の実施形態例のような１台のビ
デオカメラを移動させることで、視差画像を得ることが
できるビデオカメラを用いることも可能である。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されてお
り、請求項１のストッカ用ロボットの教示方法による
と、ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする
位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保
管部の位置決め座標を教示することができ、教示に要す
る時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部を実際にワ
ークをハンドリングする位置に移動させる必要がないの
で、保管部にワークが存在していてもその位置決め座標
を教示できる。このため、保管部内にワークが存在して
いても、各保管部の位置決め座標を教示することがで
き、教示時にハンド部とワークが接触することもなくな
る。

【００５１】また、請求項２のストッカ用ロボットの教
示方法によると、予め各保管部の位置座標を入力する必
要がなくなる。また、各保管部の位置座標の入力ミス等
をなくすことができ、確実に各保管部の位置決め座標を
教示できるため、教示時間を大幅に短縮することができ
る。

【００５２】また、請求項３のストッカ用ロボットの教
示方法によると、予め入力された各保管部の位置座標
と、その位置座標における位置検出手段により検出され
るマーク手段の座標との位置関係から、各保管部の位置
決め座標を算出して教示することができる。

【００５３】また、請求項４のストッカ用ロボットの教
示装置によると、ハンド部を各保管部内のワークをハン
ドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢
のままで各保管部のマーク手段のマーク座標を検出する
ことで、各保管部の位置決め座標を教示することができ
る。

【００５４】また、請求項５のストッカ用ロボットの教
示装置によると、視野の広いステレオカメラを用いるた
め、ハンド部を第１姿勢の状態のままで、各マーク手段
の検出を行うことができる。このため、各保管部に設置
されているマーク手段を検出する時に、保管部内にま
で、ハンド部を進める必要がなくなる。

【００５５】また、請求項６のストッカ用ロボットの教
示装置によると、１台のカメラで位置検出を行うことが
できるため、装置の小型化、単純化ができる。

【００５６】また、請求項７のストッカ用ロボットの教
示装置によると、１台のカメラの１回の撮像で視野を分
割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単純化
ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、処理
時間が長くなることがない。

【００５７】また、請求項８のストッカ用ロボットの教
示装置によると、各保管部の位置検出時の画像の乱れを
検出することができるようになり、また、良好に受信で
きる位置にある受信手段を選択して映像入力ができるの
で、教示作業のやり直しや、確認作業が軽減され、作業
効率が上がる。更に、各保管部の教示の位置決め精度が
向上する。

【００５８】また、請求項９に記載の記録媒体による
と、既存のストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め
座標の教示が、自動化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すものであり、ストッカ用ロボット
に位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。

【図２】（ａ）ハンド部がカセットを握持する状態（第
２姿勢）を示す説明図である。（ｂ）ハンド保持部が保管部間を移動する状態（第１姿
勢）を示す説明図である。

【図３】第１の実施形態例に係るハンド部、位置検出手
段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。

【図４】受信機と教示制御手段との位置関係を示す説明
図である。

【図５】教示制御手段のブロック図である。

【図６】ステレオカメラによる画像の二値化画像を示す
図である。（ａ）は受信状態が良好、（ｂ）は受信状態
が不良の場合を示す図である。

【図７】各保管部の位置決め座標を教示する方法のフロ
ーチャートを示す図である。

【図８】ハンド部の座標系の説明図である。

【図９】マーク座標の位置姿勢の説明図である。

【図１０】第２の実施形態例に係るハンド部、位置検出
手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図であ
る。

【図１１】第３の実施形態例に係るハンド部、位置検出
手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図であ
る。

【図１２】第３の実施形態例に係るマーク手段の検出方
法を説明するための図である。

【図１３】第４の実施形態例に係るハンド部、位置検出
手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図であ
る。

【図１４】第４の実施形態例に係る位置検出手段に用い
られる視野分割光学系の構成を示す図である。

【図１５】第４の実施形態例に係る位置検出手段により
得られる画像を示す図である。

【図１６】第４の実施形態例の変形例を示す図である。

【図１７】従来のハンド部に設けられた位置検出手段を
説明する斜視図である。

【図１８】従来例を示すものであり、ストッカ用ロボッ
トに位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ストッカ２保管棚２ａ保管部３カセット４走行レール５ストッカ用ロボット６走行部７ポスト部８カセット保持部９第１アーム部１０第２アーム部１１ハンド部１２ハンドグリッパ１５マーク手段１６載置板１７固定部１８ＩＤマーク３０位置検出手段３１ａ，３１ｂビデオカメラ３２送信手段３３ａ，３３ｂ受信手段３４教示制御手段３５表示装置３６マルチプレクサ３７Ａ／Ｄ変換器３８ＣＰＵ３９メモリ４０表示回路５０視野分割光学系５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒ鏡

フロントページの続きＦターム(参考） 3F022 AA08 BB09 CC02 EE05 FF01 JJ09 KK11 KK20 MM08 NN01 PP04 PP06 QQ17 3F059 AA01 AA14 BC07 DA02 DA08 DB03 DB09 DC08 DD01 DD08 DD11 FA03 FA05 FB16 FC02 FC13 FC14 3F060 AA01 AA07 CA06 CA12 GA05 GA13 GD12 GD14 HA02 HA11 HA35 5F031 CA02 DA01 FA03 FA07 FA11 GA10 GA15 GA36 GA43 GA47 GA48 GA49 JA04 JA13 JA22 JA38 JA49 JA51 PA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保管棚に複数設けられた保管部に沿って
走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向
かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢と、
を有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管
部毎の前記位置決め座標を教示する方法であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるよう
にマーク手段を設けると共に、前記第１姿勢にある前記
ハンド部に前記マーク手段との位置関係を検出できる位
置検出手段を設け、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら前記各保
管部の位置座標に移動させ、前記位置検出手段により前
記マーク手段のマーク座標を検出し、前記マーク座標に
基づいて、各保管部の位置決め座標を演算するようにし
たストッカ用ロボットの教示方法。
【請求項２】前記保管部に、各保管部の位置座標を示
すＩＤマークが設けられ、前記第１姿勢にあるハンド部
を走行させながら、前記位置検出手段により前記ＩＤマ
ークを検出し、前記ハンド部を前記各保管部の位置座標
に移動させる請求項１に記載のストッカ用ロボットの教
示方法。
【請求項３】前記各保管部の予め入力された位置座標
に基づいて、前記第１姿勢にあるハンド部を前記各保管
部の位置座標に移動させる請求項１に記載のストッカ用
ロボットの教示方法。
【請求項４】保管棚に複数設けられた保管部に沿って
走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向
かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを
有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部
毎の前記位置決め座標を教示する装置であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるよう
に設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ、前記マー
ク手段との位置関係を検出できる位置検出手段と、前記マーク手段のマーク座標と前記位置決め座標との位
置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教
示制御手段とを備えているストッカ用ロボットの教示装
置。
【請求項５】前記位置検出手段が、両画像の視差から
ステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出すること
ができるステレオカメラである請求項４に記載のストッ
カ用ロボットの教示装置。
【請求項６】前記位置検出手段が、一台のカメラを使
用し、所定距離だけ移動して複数回撮像を行い、それら
の画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座
標を算出することができる移動カメラである請求項４に
記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項７】前記位置検出手段が、視野分割光学系
と、１台のカメラとで構成されるステレオカメラである
請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項８】前記位置検出手段の近傍に設けられ、そ
の映像信号を無線送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受信する複数の受信手段と、前記複数の受信手段のうちから１つを選択し、選択した
受信手段からの映像信号を入力する映像入力手段と、前記映像入力手段から入力された画像を解析する画像解
析手段と、を備えてなる請求項４乃至７のいずれかに記
載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項９】保管棚に複数設けられた保管部に沿って
走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向
かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを
有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部
毎の前記位置決め座標を教示するためのプログラムを記
録した記録媒体であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるよう
に設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハ
ンド部に設けられ前記マーク手段との位置関係を検出で
きる位置検出手段によって、前記第１姿勢のハンド部を
走行させながら、前記マーク手段を読み取り、このマー
ク手段のマーク座標と、前記各保管部の位置決め座標と
の位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示す
る教示制御手段を動作させるためのプログラムを記録し
たコンピュータ読取可能な記録媒体。