JP2020114609A - 制御装置、作業ロボット、作業システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームや撮像部の設置状態の変化を検出する。【解決手段】制御装置は、検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、作業ロボットの外部に設けられ作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる。この制御装置は、所定の座標にロボットアームを移動させ撮像部で検査用マークを撮像することにより検査用マークの測定座標を取得し、測定座標と所定の基準座標との差分及び／又は測定座標を記録情報に含めて記憶部に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行する制御部を備える。【選択図】図１

Description

本明細書は、制御装置、作業ロボット、作業システム及び制御方法を開示する。

従来、ロボットアームを備えた作業ロボットを備えた作業システムとしては、例えば、較正用のマーカを支持したロボット本体を較正点に動作させ、外部のカメラでマーカを撮像し、撮像結果に基づいてカメラのビジョン座標系と作業ロボットのロボット座標系との較正を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この作業ロボットでは、簡単な制御によりロボット座標系とビジョン座標系との較正精度を向上することができるとしている。

特開２０１５−１８２１４４号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された作業システムでは、例えば、カメラと作業ロボットとの座標系の較正を行うことは考慮されているが、これらの経時的な状態変化については特に検討されていなかった。

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、ロボットアームや撮像部の設置状態の変化を検出することができる制御装置、作業ロボット、作業システム及び制御方法を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本明細書で開示する制御装置は、
検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる制御装置であって、
所定の座標に前記ロボットアームを移動させ前記撮像部で前記検査用マークを撮像することにより該検査用マークの測定座標を取得し、前記測定座標と所定の基準座標との差分及び／又は前記測定座標を記録情報に含めて記憶部に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行する制御部、
を備えたものである。

この制御装置では、検査用マークを有するロボットアームを所定の座標に移動させ、作業ロボットの外部に設けられた撮像部で検査用マークを撮像ことにより該検査用マークの測定座標を取得し、測定座標と所定の基準座標との差分及び測定座標のうち少なくとも一方を記録情報に含めて記憶部に記憶させる。この制御装置は、この一連の検査処理を所定タイミング毎に実行する。この制御装置では、所定タイミング毎に記録された記録情報を利用することによって、ロボットアームや撮像部の設置位置の変化や設置角度の変化などを含む設置状態の変化を検出することができる。ここで、「所定の座標」は、ロボットアームの可動範囲など検査処理を実行可能な位置であれば、適宜任意に設定することができる。また、「所定の基準座標」は、測定座標の指標となる座標であればよく、予め定められているものとする。また、「差分」とは、測定座標と基準座標との差分値そのものとしてもよいし、測定座標と基準座標との間の距離としてもよい。

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記検査用マークの測定座標と前記基準座標との前記差分が所定の閾値を超えたときには作業者へ報知するものとしてもよい。この制御装置では、作業者は、設置状態の変化が大きくなった場合などに迅速に対応することができる。ここで、「所定の閾値」は、例えば、作業ロボットが正常に作業可能であることが確保できる範囲内の値に経験的に定められるものとしてもよい。また、制御部は、例えば、画像を表示する表示部へ文字や図面などで表示することにより作業者へ報知してもよいし、音声により作業者へ報知するものとしてもよいし、警告ランプを点灯することにより作業者へ報知するものとしてもよい。

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記所定の座標が２又は３以上設定されており、該２又は３以上の所定の座標に前記ロボットアームを移動させ、該２又は３以上の所定の座標で前記検査用マークを撮像し、各所定の座標ごとに前記検査用マークの前記測定座標を取得するものとしてもよい。この制御装置では、複数の座標を用いることによって、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。また、この制御装置では、ロボットアームの位置を自在に移動できる、即ち検査用マークの位置を自在に設定することができるため、例えば、ワーク周辺などに検査用マークを配設することが困難な場合であっても、容易に複数の検査位置を確保することができる。所定の座標が２つである場合は、設置状態の変化に関する情報をより多く集めると共に処理時間をより短縮することができる。一方、所定の座標が３つ以上である場合は、設置状態の変化に関する情報をより詳細に得ることができる。

本開示の制御装置において、前記ロボットアームは、前記検査用マークを２又は３以上有しており、前記制御部は、各検査用マークごとに前記測定座標と該当する基準座標との差分を取得するものとしてもよい。この制御装置では、複数の検査用マークを用いることにより、複数の検査用マークを用いることによって、設置状態の変化に関する情報をより詳細に得ることができる。

本開示の制御装置において、前記制御部は、２以上の前記測定座標と前記基準座標との差分を取得し、前記検査用マークの測定座標の位置変化を解析することにより、前記ロボットアーム及び前記撮像部に関する変化態様を取得するものとしてもよい。この制御装置では、測定座標の位置変化を解析することによって、ロボットアームの位置ずれや、撮像部の位置ずれなど、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。この変化態様を取得する制御装置において、前記制御部は、水平方向をＸ軸、Ｙ軸とし、垂直方向をＺ軸としたとき、ＸＹ座標の平行移動、Ｘ軸及び／又はＹ軸の回転、Ｚ軸方向の移動、Ｚ軸の回転及びＸ軸及び／又はＹ軸ずれのうち１以上を前記変化態様として取得するものとしてもよい。この制御装置では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の移動や回転など、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。ここで、制御部は、測定座標が平行移動しているときに、ロボットアーム及び／又は撮像部のＸＹ座標の平行移動を判定してもよい。また、制御部は、測定座標が傾き軸に対して垂直方向に移動しているときに、ロボットアーム及び／又は撮像部のＸ軸及び／又はＹ軸の回転を判定してもよい。また、制御部は、測定座標が画像中心を通る法線方向に移動しているときに、ロボットアーム及び／又は撮像部のＺ軸方向の移動を判定してもよい。また、制御部は、測定座標が画像中心を中心とした回転方向に移動しているときに、撮像部のＺ軸の回転を判定してもよい。また、制御部は、測定座標がロボットアームの軸を中心とした回転方向に移動しているときに、ロボットアームのＸ軸及び／又はＹ軸ずれを判定してもよい。

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記作業ロボットの作業前、前記作業ロボットの作業中及び所定時刻のうち１以上を含む前記所定タイミングで前記検査処理を実行するものとしてもよい。

本開示の制御装置において、前記検査用マークは、前記ロボットアームに配設されたカメラの特徴部であるものとしてもよい。この制御装置では、既存の特徴部を検査用マークに利用することができるため、検査用マークを簡便に設定することができる。この特徴部としては、例えば、カメラのパイロットランプなどが挙げられる。

本開示の作業ロボットは、作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる作業ロボットであって、検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームと、上述したいずれかの制御装置と、を備えたものである。この作業ロボットは、上述したいずれかの制御装置を備えるため、採用した態様の制御装置と同様の効果を得ることができる。

本開示の作業システムは、検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、上述したいずれかの制御装置と、を備えたものである。この作業システムは、上述したいずれかの制御装置を備えるため、採用した態様の制御装置と同様の効果を得ることができる。

本開示の制御方法は、
検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる制御方法であって、
所定の座標に前記ロボットアームを移動させ前記撮像部で前記検査用マークを撮像することにより該検査用マークの測定座標を取得し、前記測定座標と所定の基準座標との差分及び／又は前記測定座標を記録情報に含めて記憶部に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行するステップ、
を含むものである。

この制御方法では、上述した制御装置と同様に、一連の検査処理を所定タイミング毎に実行するため、所定タイミング毎に記録された記録情報を利用することによって、ロボットアームや撮像部の設置状態などを含む設置状態の変化を検出することができる。なお、この制御方法において、上述したいずれかの制御装置の態様を採用してもよいし、上述したいずれかの制御装置の機能を発現するステップを含むものとしてもよい。

ワーク作業システム１０一例を表す概略説明図。 記憶部４３に記憶された情報の説明図。 検査処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 ワーク作業システム１０の変化態様に関する説明図。 状態変化報知画面５０の一例を示す説明図。

本明細書で開示するワーク作業システム１０の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ワーク作業システム１０の一例を示す概略説明図である。図２は、記憶部４３に記憶された情報の説明図である。ワーク作業システム１０は、作業対象の物品（ワークＷ）に対して所定作業を行う作業ロボット２０を複数備えて構成されている。ワーク作業システム１０は、１以上の作業ロボット２０と、作業ロボット２０が配設される基台１１と、基台１１に固定された支持構造体１４に支持された固定撮像部３０と、ワークＷを配置する作業用部材１３を作業領域へ搬送及び固定する搬送部１２と、作業ロボット２０を制御する制御ＰＣ４０とを備えている。なお、ワーク作業システム１０の左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。また、作業ロボット２０は全方位に可動するため固定される特定の方向はないが、説明の便宜のため、作業ロボット２０に対しては、図１に示した方向を左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）として説明する。

作業ロボット２０は、作業対象のワークＷに対して所定の作業を実行する装置として構成されている。ワークＷは、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などが挙げられる。また、所定の作業としては、例えば、採取位置から配置位置まで採取、移動、配置する移動作業や、部品を組み付ける組付け作業、加工を施す加工作業、粘性材料を塗布する塗布作業、加熱する加熱作業、化学的及び／又は物理的な所定処理を行う処理作業及び検査を行う検査作業などが挙げられる。組付け作業としては、例えば、ネジ、ボルトなどの締結部材の締結作業や、コネクタの挿入作業、配線に関する取回し作業、部品のはめ込み作業、部材の取付作業、ワークを押さえる押さえ付け作業などが挙げられる。加工作業としては、研削作業、切削作業、変形作業、接続作業、接合作業などが挙げられる。粘性材料としては、接着剤やはんだペースト、グリスなどが挙げられる。検査作業としては、例えば、上述した１以上の作業結果を検査する作業などが挙げられ、ワークＷの移動作業を伴うものとしてもよい。

この作業ロボット２０は、ロボットアーム２１と、エンドエフェクタ２２と、駆動部２３と、を備えている。ロボットアーム２１は、多関節アームであり、第１アームと第２アームとを備えている。エンドエフェクタ２２は、ワークＷに対して所定の作業を行う部材であり、ロボットアーム２１の先端に回動可能に接続されている。このエンドエフェクタ２２には、ワークＷを把持して採取する作業部材２４が装着されている。なお、作業部材２４は、負圧によりワークＷを採取する吸着ノズルとしてもよいし、磁力で磁性体のワークＷを吸着する電磁石としてもよい。このエンドエフェクタ２２の先端には、ワークＷなどを撮影する先端カメラ２５が配設されている。先端カメラ２５の上面には、動作時などに点灯し休止時などに消灯するパイロットランプ２６が固定されている。このパイロットランプ２６は、作業ロボット２０の動作確認などに検査用マークとして用いられる特徴部である。駆動部２３は、各アームを回転又は回動駆動し、エンドエフェクタ２２を駆動するモータである。

固定撮像部３０は、作業ロボット２０の外部に設けられ、この作業ロボット２０の作業範囲の一部又は全部を撮像するものである。この固定撮像部３０は、作業用部材１３など、ロボットアーム２１の作業に関わる領域を撮像する。固定撮像部３０は、基台１１に配設された支持構造体１４に配設されている。固定撮像部３０の撮像可能範囲は、固定撮像部３０の下方である。固定撮像部３０は、制御ＰＣ４０から撮像を実行する実行指令を受信し、撮像した画像を制御ＰＣ４０へ出力する。

制御ＰＣ４０は、ワーク作業システム１０に含まれる作業ロボット２０の全体を制御するコンピュータである。この制御ＰＣ４０は、制御装置４１と、記憶部４３と、表示部４８と、入力装置４９とを備えている。制御装置４１は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。制御装置４１は、作業ロボット２０の駆動部２３などへ駆動信号を出力し、先端カメラ２５や固定撮像部３０へ撮像信号を出力する。また、制御装置４１は、先端カメラ２５や固定撮像部３０から撮像画像を入力する。この制御装置４１は、所定のタイミングで所定の目標座標にロボットアーム２１の検査用マークを移動させ、固定撮像部３０によりこれを撮像して検査用マークの測定座標を取得し、所定の基準座標と測定座標との差分を検出する検査処理を実行する。所定の目標座標は、例えば、ロボットアーム２１の可動範囲など検査処理を実行可能であり、検査を円滑に行うことができる位置に経験的に設定されている。基準座標は、測定座標の指標となる座標であればよく、例えば、ロボットアーム２１の初期座標などに経験的に設定されている。表示部４８は、作業ロボット２０に関する情報を含む画面を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイである。入力装置４９は、各種入力を行うマウスやキーボードなどである。

記憶部４３は、例えば、ＨＤＤなど、大容量の記憶装置として構成されている。記憶部４３には、図２に示すように、作業ロボット２０の設置状態の経過を含む記録情報４４などが記憶されている。記録情報４４には、作業ロボット２０の作業領域内に設定されている第１目標座標と、その第１目標座標にロボットアーム２１の検査用マークを配置して撮像した撮像から得られた第１測定座標と、所定の基準座標と第１測定座標との間の差分値である距離とが含まれている。また、記録情報４４には、第１目標座標とは異なる第２目標座標と、第２測定座標と、それらの差分値である距離も含まれている。この記録情報４４は、測定ログであり、直近の測定結果または全測定結果など、過去に測定された一部又は全部の結果を含むものとしてもよい。記録情報４４において、基準座標と目標座標とは予め設定された固定値であり、検査ごとに測定座標及び差分値が新たに記憶される。

次に、こうして構成された本実施形態のワーク作業システム１０の動作、特に、ワーク作業システム１０の検査処理について説明する。ここでは、目標座標が２つ設定されている場合を一例として説明する。図３は、制御装置４１のＣＰＵ４２により実行される検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。また、図４は、検査処理におけるワーク作業システム１０の変化態様に関する説明図である。図５は、表示部４８に表示される検査処理ルーチンは、記憶部４３に記憶され、所定のタイミングに至るごとに実行される。この所定のタイミングは、ワーク作業システム１０の設置状態の変化を経時的に検出することができるタイミングであればよく、例えば、作業ロボット２０の作業前、作業ロボット２０の作業中の任意のタイミング、及び所定時刻のうち１以上としてもよい。作業前のタイミングは、例えば、電源オンの直後としてもよい。作業中のタイミングは、例えば、固定撮像部３０の撮像処理前としてもよい。所定時刻としては、例えば、始業時、休憩時、終業時などが挙げられる。

このルーチンを開始すると、ＣＰＵ４２は、第１目標座標に検査用マーク（パイロットランプ２６）が位置するようにロボットアーム２１を移動させ、固定撮像部３０に検査用マークを撮像させる（Ｓ１００）。また、ＣＰＵ４２は、第２目標座標に検査用マークが位置するようにロボットアーム２１を移動させ、固定撮像部３０に検査用マークを撮像させる（Ｓ１１０）。ＣＰＵ４２は、記録情報４４を記憶部４３から読み出して第１目標座標や第２目標座標を取得する。次に、ＣＰＵ４２は、撮像画像から、第１目標座標に配置された検査用マークの第１測定座標を取得すると共に、第２目標座標に配置された検査用マークの第２測定座標を取得する（Ｓ１２０）。また、このとき、ＣＰＵ４２は、基準座標と第１測定座標との差分値を取得すると共に、基準座標と第２測定座標との差分値を取得する（Ｓ１３０）。この差分値は、例えば２点間の距離としてもよい。

次に、ＣＰＵ４２は、差分値が所定の許容値の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。この所定の許容値（閾値）は、例えば、作業ロボット２０が正常に作業可能であることが確保できる範囲内の値に経験的に定められている。差分値が所定の許容値の範囲内であるときは、ＣＰＵ４２は、第１、第２測定座標とそれらの差分値とを記録情報４４に記憶させ（Ｓ２６０）、このルーチンを終了する。

一方、Ｓ１４０で差分値が所定の許容値の範囲内でないときには、ＣＰＵ４２は、以下に説明するように、２つの測定座標の位置変化を解析することにより、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０に関する変化態様を取得する検出処理を実行する（Ｓ１５０〜Ｓ２４０）。この検出処理では、ＣＰＵ４２は、水平方向をＸ軸、Ｙ軸とし、垂直方向をＺ軸としたとき、ｘｙ座標の平行移動、Ｘ軸及び／又はＹ軸の回転、Ｚ軸方向の移動、Ｚ軸の回転及びＸ軸及び／又はＹ軸ずれのうち１以上を変化態様として取得する。図４には、変化態様の影響、測定座標の変化の一例及びその事象が発生する要因となる装置と、各変化態様と、の対応を示した。ワーク作業システム１０においては、例えば、作業時間の経過に伴い、支持構造体１４に変形などが生じたり、振動などによりロボットアーム２１の設置位置にずれが生じたりすることがある。この制御装置４１では、検査処理を定期的に実行して記録情報４４に記憶し、この変化態様がいずれの事象から生じているのかを測定値の変化に基づいて検出する。

状態変化検出処理において、まず、ＣＰＵ４２は、測定座標が平行移動しているか否かを判定し（Ｓ１５０）、測定座標が平行移動しているときには、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０の少なくとも一方の平行移動を検出する（Ｓ１６０）。ＣＰＵ４２は、図４に示すように、２つの測定座標が同じ方向に平行移動しているときは、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０のいずれかの設置位置が平行に移動したものと判断することができる。ワーク作業システム１０では、ｘｙ座標の平行移動が起きると、ロボットアーム２１の座標軸と、固定撮像部３０の座標軸との間において、中心座標のずれが生じる。

次に、Ｓ１５０で測定座標が平行移動していないときには、ＣＰＵ４２は、測定座標が任意の傾き軸に対して垂直移動しているか否かを判定し（Ｓ１７０）、測定座標が任意の傾き軸に対して垂直移動しているときには、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０の少なくとも一方のＸ／Ｙ軸の回転を検出する（Ｓ１８０）。ＣＰＵ４２は、２つの測定座標が所定の傾き軸に対し垂直方向に移動しているときは、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０のいずれかにＸ／Ｙ軸の回転が生じたものと判断することができる。ワーク作業システム１０では、Ｘ／Ｙ軸の回転が起きると、ロボットアーム２１の座標軸と固定撮像部３０の座標軸との間において中心座標のずれが生じ、撮像画像に台形歪みが生じ、且つ分解能ずれも生じる。

次に、Ｓ１７０で測定座標が傾き軸に対して垂直移動していないときには、ＣＰＵ４２は、測定座標が画像中心の法線方向に移動しているか否かを判定し（Ｓ１９０）、測定座標が画像中心の法線方向に移動しているときには、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０の少なくとも一方のＺ軸移動を検出する（Ｓ２００）。ＣＰＵ４２は、２つの測定座標が画像中心の法線方向に移動しているときは、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０のいずれかにＺ軸方向の移動が生じたものと判断することができる。ワーク作業システム１０では、Ｚ軸移動が起きると、撮像画像に分解能ずれが生じる。

次に、Ｓ１９０で測定座標が画像中心の法線方向に移動していないときには、ＣＰＵ４２は、測定座標が画像中心を中心として回転移動しているか否かを判定し（Ｓ２１０）、測定座標が画像中心で回転移動しているときには、固定撮像部３０のＺ軸回転を検出する（Ｓ２２０）。ＣＰＵ４２は、２つの測定座標が画像中心を中心として回転移動しているときは、固定撮像部３０がＺ軸を中心として回転したものと判断することができる。ワーク作業システム１０では、Ｚ軸の回転が起きると、ロボットアーム２１の座標軸と固定撮像部３０の座標軸との間にずれが生じる。

次に、Ｓ２１０で画像中心を中心として回転移動していないときには、ＣＰＵ４２は、測定座標が所定の支持軸を中心として回転移動しているか否かを判定し（Ｓ２２０）、測定座標が所定の支持軸を中心として回転移動しているときには、ロボットアーム２１のＸ／Ｙ軸のずれを検出する（Ｓ２３０）。ＣＰＵ４２は、２つの測定座標が所定の支持軸を中心として回転移動しているときは、ロボットアーム２１にＸ／Ｙ軸のずれが生じたものと判断することができる。ワーク作業システム１０では、Ｘ／Ｙ軸のずれが起きると、ロボットアーム２１の座標軸と固定撮像部３０の座標軸との間において中心座標のずれが生じ、両者の座標軸自体のずれも生じる。この支持軸は、ロボットアーム２１の設置状態のずれに起因するため、例えば、ロボットアーム２１の支持軸などが挙げられる。

なお、Ｓ２２０で測定座標が所定の支持軸を中心として回転移動していないときには、ＣＰＵ４２は、上述したいずれの状態変化にも該当しないと判断し、不明な状態変化の発生を検出するものとしてもよい。あるいは、ＣＰＵ４２は、Ｓ２２０で測定座標が所定の支持軸を中心として回転移動していないときには、上述した状態変化が複合的に生じていると判断し、複合した状態変化を検出するものとしてもよい。Ｓ２３０のあと、または、Ｓ１６０，Ｓ１８０，Ｓ２００，Ｓ２２０，Ｓ２４０のあと、ＣＰＵ４２は、検出した変化態様を作業者に報知し（Ｓ２５０）、Ｓ２６０で第１、第２測定座標と差分値とを記録情報４４に記憶させ、このルーチンを終了する。作業者への報知は、画像を表示する表示部４８へ文字や図面などでの表示出力、音声による音声出力、警告ランプを点灯するなどの点灯出力のいずれか１以上で行うことができる。制御装置４１は、表示部４８へ表示出力する。例えば、ｘｙ座標の平行移動があったとき、ＣＰＵ４２は、変化態様報知画面５０を表示部４８に表示出力する（図５参照）。変化態様報知画面５０には、カーソル５１や影響表示欄５２、警告表示欄５３、数値表示欄５４、確認キー５５などが含まれる。
カーソル５１は、表示された内容を選択する際などに用いられる。影響表示欄５２には、ワーク作業システム１０で生じる影響が図及び説明文で表示される。警告表示欄５３には、検出された変化態様と、設置状態を確認すべき装置名などが表示される。数値表示欄５４には、記録情報４４に記憶された数値に関する情報が表示される。確認キー５５は、内容を確認したことを作業者が入力するキーである。この変化態様報知画面５０を確認した作業者は、その表示内容に応じて、ワーク作業システム１０の設置状態などを確認する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の作業ロボット２０が本開示の作業ロボットに相当し、ロボットアーム２１がロボットアームに相当し、固定撮像部３０が撮像部に相当し、制御装置４１が制御装置に相当し、ＣＰＵ４２が制御部に相当し、先端カメラ２５がカメラに相当し、パイロットランプ２６が検査用マークに相当する。なお、本実施形態では、制御装置４１の動作を説明することにより本開示の制御方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態のワーク作業システム１０は、検査用マークとしてのパイロットランプ２６を有しワークＷに対して所定の作業を行うロボットアーム２１を備えた作業ロボット２０と、作業ロボット２０の外部に設けられ作業ロボット２０の作業範囲の一部又は全部を撮像する固定撮像部３０と、を含む。制御装置４１は、所定の目標座標にロボットアーム２１を移動させ、固定撮像部３０で検査用マークを撮像することにより検査用マークの測定座標を取得し、測定座標と所定の基準座標との差分（距離）や測定座標を記録情報４４に含めて記憶部４３に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行するＣＰＵ４２を備える。この制御装置４１では、ロボットアーム２１の検査用マークを所定の目標座標に移動させ、作業ロボット２０の外部に設けられた固定撮像部３０で検査用マークを撮像することにより、検査用マークの測定座標を取得する。また、制御装置４１では、測定座標と所定の基準座標との差分及び測定座標を記録情報４４に含めて記憶部４３に記憶させる。この制御装置４１は、この一連の検査処理を所定タイミング毎に実行する。この制御装置４１では、所定タイミング毎に記録された記録情報４４を利用することによって、ロボットアーム２１や固定撮像部３０の設置位置の変化や設置角度の変化などを含む設置状態の変化を検出することができる。

また、ＣＰＵ４２は、検査用マークの測定座標と基準座標との差分値が所定の閾値を超えたときには作業者へ報知する。この制御装置４１では、作業者は、設置状態の変化が大きくなった場合などに迅速に対応することができる。また、ＣＰＵ４２は、例えば、変化態様報知画面５０で文字や図面などを表示部４８に表示するため、作業者は装置の状態をより把握しやすい。更に、ＣＰＵ４２は、２つの目標座標を用いて検査処理を実行するため、複数の座標を用いることによって、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。また、この制御装置４１では、ロボットアーム２１の位置を自在に移動できる、即ち検査用マークの位置を自在に設定することができるため、例えば、ワーク周辺などに検査用マークを配設することが困難な場合であっても、容易に複数の検査位置を確保することができる。また、目標座標が２つであるため、設置状態の変化に関する情報をより多く集めると共に処理時間をより短縮することができる。

また、ＣＰＵ４２は、２つの測定座標と基準座標との差分を取得し、検査用マークの測定座標の位置変化を解析することにより、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０に関する変化態様を取得する。この制御装置４１では、測定座標の位置変化を解析することによって、ロボットアーム２１の位置ずれや、固定撮像部３０の位置ずれなど、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。更に、ＣＰＵ４２は、ＸＹ座標の平行移動、Ｘ軸及び／又はＹ軸の回転、Ｚ軸方向の移動、Ｚ軸の回転及びＸ軸及び／又はＹ軸ずれのうち１以上を前記変化態様として取得する。この制御装置４１では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の移動や回転など、より詳細な設置状態の変化を把握することができる。更にまた、検査用マークは、ロボットアーム２１に配設された先端カメラ２５の特徴部、特にパイロットランプ２６であるため、既存の特徴部を検査用マークに利用することによって、検査用マークを簡便に設定することができる。

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、検査用マークの測定座標と基準座標との差分が所定の許容値を超えたときには作業者へ報知するものとしたが、これを省略してもよい。例えば、制御装置４１は、許容値に関係なく検査用マークの測定座標と基準座標との差分を作業者へ報知してもよい。この制御装置４１においても、記録情報４４を用いれば、ロボットアーム２１や固定撮像部３０の設置状態などを含む設置状態の変化を検出することができる。

上述した実施形態では、検査用マークを移動する目標座標が２つ定められているものとしたが、３以上の目標座標が設定されていてもよいし、１つの目標座標が設定されていてもよい。制御装置４１は、所定の目標座標が３以上である場合は、設置状態の変化に関する情報をより詳細に得ることができる。また、目標座標が１つであっても、ロボットアーム２１や固定撮像部３０の設置位置の変化や設置角度の変化などを検出することはできる。

上述した実施形態では、検査用マークの測定座標と基準座標との差分を距離として説明したが、特にこれに限定されず、測定座標と基準座標との差分値（座標値）としてもよい。また、上述した実施形態では、記録情報４４に測定座標と差分値とを記憶するものとしたが、測定座標及び差分値のいずれか一方を省略してもよい。この制御装置４１においても、ロボットアーム２１や固定撮像部３０の設置状態などを含む設置状態の変化を検出することができる。

上述した実施形態では、検査用マークの測定座標の位置変化を解析することにより、ロボットアーム２１及び固定撮像部３０に関する変化態様を取得するものとしたが、特にこれに限定されず、この変化態様の取得を省略してもよい。また、上述した実施形態では、
ｘｙ座標の平行移動、Ｘ軸及び／又はＹ軸の回転、Ｚ軸方向の移動、Ｚ軸の回転及びＸ軸及び／又はＹ軸ずれのうち１以上を変化態様として取得するものとしたが、特にこれに限定されず、これらのうち１以上を省略してもよいし、これら以外の他の変化態様を加えるものとしてもよい。この制御装置４１においても、ロボットアーム２１や固定撮像部３０の設置位置の変化や設置角度の変化などを含む設置状態の変化を検出することができる。

上述した実施形態では、ロボットアーム２１は、検査用マークを１つ有するものとしたが、特にこれに限定されず、２又は３以上有するものとしてもよい。このとき、目標座標の数は、適宜増減させるものとしてもよい。この制御装置４１では、複数の検査用マークを用いることによって、設置状態の変化に関する情報をより詳細に得ることができる。

上述した実施形態では、制御装置４１は、作業ロボット２０の作業前、作業ロボット２０の作業中及び所定時刻のうち１以上を含む所定タイミングで検査処理を実行するものとしたが、特にこれに限定されず、上記のうち１以上を省略してもよいし、上記以外の他のタイミングを含むものとしてもよい。

上述した実施形態では、パイロットランプ２６を検査用マークとして用いたが、特にこれに限られず、パイロットランプ２６以外の特徴部を検査用マークとしてもよい。また、先端カメラ２５の特徴部に限らず、ロボットアーム２１の特徴部や、エンドエフェクタ２２の特徴部としてもよいし、新たな検査用マークを配設するものとしてもよい。

上述した実施形態では、制御装置４１を作業ロボット２０の外部に接続された制御ＰＣ４０が備えるものとして説明したが、特にこれに限定されず、例えば、作業ロボット２０の内部に備えるコントローラを制御装置としてもよい。

本開示は、ロボットアームを備える作業ロボットの分野に利用可能である。

１０ ワーク作業システム、１１ 基台、１２ 搬送装置、１３ 作業用部材、１４ 支持構造体、２０ 作業ロボット、２１ ロボットアーム、２２ エンドエフェクタ、２３ 駆動部、２４ 作業部材、２５ 先端カメラ、２６ パイロットランプ、３０ 固定撮像部、４０ 制御ＰＣ、４１ 制御装置、４２ ＣＰＵ、４３ 記憶部、４４ 記録情報、４８ 表示部、４９ 入力装置、５０ 変化態様報知画面、５１ カーソル、５２ 影響表示欄、５３ 警告表示欄、５４ 数値表示欄、５５ 確認キー、Ｗ ワーク。

Claims (11)

1. 検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる制御装置であって、
   所定の座標に前記ロボットアームを移動させ前記撮像部で前記検査用マークを撮像することにより該検査用マークの測定座標を取得し、前記測定座標と所定の基準座標との差分及び／又は前記測定座標を記録情報に含めて記憶部に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行する制御部、
   を備えた制御装置。
2. 前記制御部は、前記検査用マークの測定座標と前記基準座標との前記差分が所定の閾値を超えたときには作業者へ報知する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記所定の座標が２又は３以上設定されており、該２又は３以上の所定の座標に前記ロボットアームを移動させ、該２又は３以上の所定の座標で前記検査用マークを撮像し、各所定の座標ごとに前記検査用マークの前記測定座標を取得する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記ロボットアームは、前記検査用マークを２又は３以上有しており、
   前記制御部は、各検査用マークごとに前記測定座標と該当する基準座標との差分を取得する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、２以上の前記測定座標と前記基準座標との差分を取得し、前記検査用マークの測定座標の位置変化を解析することにより、前記ロボットアーム及び前記撮像部に関する変化態様を取得する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、水平方向をＸ軸、Ｙ軸とし、垂直方向をＺ軸としたとき、ｘｙ座標の平行移動、Ｘ軸及び／又はＹ軸の回転、Ｚ軸方向の移動、Ｚ軸の回転及びＸ軸及び／又はＹ軸ずれのうち１以上を前記変化態様として取得する、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、前記作業ロボットの作業前、前記作業ロボットの作業中及び所定時刻のうち１以上を含む前記所定タイミングで前記検査処理を実行する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記検査用マークは、前記ロボットアームに配設されたカメラの特徴部である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる作業ロボットであって、
   検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームと、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御装置と、
   を備えた作業ロボット。
10. 検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、
    前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の制御装置と、
    を備えた作業システム。
11. 検査用マークを有しワークに対して所定の作業を行うロボットアームを備えた作業ロボットと、前記作業ロボットの外部に設けられ該作業ロボットの作業範囲の一部又は全部を撮像する撮像部と、を含む作業システムに用いられる制御方法であって、
    所定の座標に前記ロボットアームを移動させ前記撮像部で前記検査用マークを撮像することにより該検査用マークの測定座標を取得し、前記測定座標と所定の基準座標との差分及び／又は前記測定座標を記録情報に含めて記憶部に記憶させる検査処理を所定タイミング毎に実行するステップ、
    を含む制御方法。

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