JP2021030371A - ロボットシステムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設定目標位置への移動の精度を高めることができるロボットシステムおよび制御方法を提供すること。【解決手段】基台と、前記基台に接続されたロボットアームと、前記基台を移動させる移動機構と、前記基台の目標位置が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記目標位置に基づいて前記移動機構の作動を制御する制御部と、前記移動機構による前記基台の移動が完了した後の前記基台の停止位置と、前記目標位置との差異を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記差異に関する情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記基台の移動を行う際、既に前記記憶部に記憶されている前記情報に応じて前記基台が停止すべき設定目標位置を設定することを特徴とするロボットシステム。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットシステムおよび制御方法に関するものである。

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。また、近年では、特許文献１に示すように、ロボットを備える車輪走行型の無人搬送車が自ら移動を行い、移動先で作業を行っている。

特許文献１に示す無人搬送車は、ロボットアームと、ロボットアームを移動させる移動機構と、撮像部と、を備えている。また、無人搬送車の移動の目標位置である搬送ステーションに補正マークを設け、無人搬送車が移動先で補正マークを撮像し、その撮像結果に基づいて、位置、姿勢の調整を行っている。

特開２００２−１５４０８０号公報

しかしながら、特許文献１のような車輪走行型の無人搬送車は、目標位置に到着してから位置の微調整を行うのが難しい。すなわち、一端目標位置に到着した後に、位置の微調整を行おうとすると、場合によっては、大回りをしないと微調整ができないことがある。また、例えば、周囲に障害物があって大回りできない場合は、出発地点に戻って再度移動し直す必要がある。このように、無人搬送車の移動は、正確に行う必要があるが、従来では、正確に移動する方法がなかった。

本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。

本適用例のロボットシステムは、基台と、
前記基台に接続されたロボットアームと、
前記基台を移動させる移動機構と、
前記基台の目標位置が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記目標位置に基づいて前記移動機構の作動を制御する制御部と、
前記移動機構による前記基台の移動が完了した後の前記基台の停止位置と、前記目標位置との差異を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記差異に関する情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記基台の移動を行う際、既に前記記憶部に記憶されている前記情報に応じて前記基台が停止すべき設定目標位置を設定することを特徴とする。

本適用例の制御方法は、ロボットアームが接続された基台を入力された目標位置に向かって移動させる移動工程と、
前記基台の移動が完了した後の前記基台の停止位置と、前記目標位置との差異を検出する検出工程と、を備え、
前記移動工程では、過去に検出された差異に関する情報に応じて前記基台が停止すべき設定目標位置を設定することを特徴とする。

第１実施形態に係るロボットシステムを示す機能ブロック図である。 図１に示すロボットを鉛直上方から見た図であり、移動経路を説明するための図である。 図１に示すロボットを鉛直上方から見た図であり、移動経路を説明するための図である。 図１に示す検出部としての撮像部がマーカーを撮像した撮像画像である。 図１に示す検出部としての撮像部がマーカーを撮像した撮像画像である。 図１に示す制御装置が備える記憶部に記憶される差異に関する情報を示すテーブルである。 図１に示す制御装置が備える記憶部に記憶される差異に関する情報を示すテーブルである。 図１に示す制御装置が行う制御動作を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係るロボットシステムの制御方法を説明する図であって、ロボットおよびその周辺を鉛直上方から見た図である。 第３実施形態に係るロボットシステムの制御方法を説明する図であって、ロボットおよびその周辺を鉛直上方から見た図である。

以下、本発明のロボットシステムおよび制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るロボットシステムを示す機能ブロック図である。図２は、図１に示すロボットを鉛直上方から見た図であり、移動経路を説明するための図である。図３は、図１に示すロボットを鉛直上方から見た図であり、移動経路を説明するための図である。図４および図５は、図１に示す検出部としての撮像部がマーカーを撮像した撮像画像である。図６および図７は、図１に示す制御装置が備える記憶部に記憶される差異に関する情報を示すテーブルである。図８は、図１に示す制御装置が行う制御動作を説明するためのフローチャートである。

また、図１〜図３では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。

また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、−ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

図１に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、基台１１０およびロボットアーム１０を有するロボット１と、基台１１０を移動させる移動機構２と、検出部３と、制御装置４と、を備える。また、移動機構２、検出部３および制御装置４は、本実施形態では、ロボット１に含まれていないものとして説明するが、これらの少なくとも１つは、ロボット１に含まれていてもよい。すなわち、移動機構２、検出部３および制御装置４は、ロボット１の構成要素であってもよく、ロボット１の構成要素でなくてもよい。

図１に示すロボット１は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットであり、基台１１０と、基台１１０に接続されたロボットアーム１０とを有する。

基台１１０は、ロボットアーム１０を支持するものである。基台１１０は、筐体を有し、該筐体の内部には、例えば、ロボットアーム１０を駆動する駆動装置や、制御装置４と通信を行うための図示しない通信部等が設置されている。また、基台１１０の任意の位置、例えば、重心には、ロボット座標系の原点が設定されている。この原点が、後述する移動機構２による移動の制御点となる。

なお、基台１１０は、図示のような形状に限定されず、ロボットアーム１０を支持する機能を有していればよく、例えば、板状の部材や、複数本の脚で構成されていてもよい。

図１に示すロボットアーム１０は、その基端が基台１１０に接続されており、複数のアームであるアーム１１、アーム１２、アーム１３、アーム１４、アーム１５およびアーム１６を有する。これらアーム１１〜アーム１６は、基端から先端に向かってこの順に連結されている。各アーム１１〜アーム１６は、隣り合うアームまたは基台１１０に対して回動可能になっている。

また、ロボット１は、それぞれ図示しないものの、基台１１０に対してアーム１１を回動させる駆動装置、アーム１１に対してアーム１２を回動させる駆動装置、アーム１２に対してアーム１３を回動させる駆動装置、アーム１３に対してアーム１４を回動させる駆動装置、アーム１４に対してアーム１５を回動させる駆動装置、およびアーム１５に対してアーム１６を回動させる駆動装置を有している。各駆動装置は、モーターと、モーターの駆動を制御するコントローラーと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、を備えており、制御装置４によって互いに独立に制御される。

図１に示すように、ロボットアーム１０の先端には、作業対象物を保持するエンドエフェクター１７が装着される。エンドエフェクター１７は、図示の構成では、複数本、例えば、２本の指を接近、離間させて作業対象物を把持する。なお、エンドエフェクター１７としては、この構成に限定されず、吸着ハンド、磁気ハンド、ドリル等の工具等であってもよい。

次に、移動機構２について説明する。
移動機構２は、自動走行システムで構成されており、制御装置４からの指令に基づいて基台１１０を移動させる。移動機構２は、複数の車輪、すなわち、図１中ｙ軸方向に並ぶ一対の前輪２１、図１中ｙ軸方向に並ぶ一対の後輪２２および図１中ｙ軸方向に並ぶ一対の駆動輪２３を有する。一対の駆動輪２３は、一対の前輪２１および一対の後輪２２の間に設けられている。各駆動輪２３は、図示しない駆動モーターに接続されており、駆動モーターからの駆動力により回転し、基台１１０を移動させる。なお、一対の前輪２１および一対の後輪２２は、本実施形態では、従動輪である。

また、各駆動輪２３は、独立してそれぞれ駆動モーターに接続され、それぞれ、正回転および逆回転可能に構成されている。このため、直進したり、後退したりすることができる。また、各駆動輪２３の回転速度および回転方向の少なくとも一方を調整することにより、走行する向きを変更したりする等、操舵することができる。また、本実施形態では、前輪２１、後輪２２および駆動輪２３は、ｚ軸回りに回転しない構成であるが、これに限定されず、前輪２１、後輪２２および駆動輪２３の少なくとも１つは、ｚ軸回りに回転する構成であってもよい。この場合、ｚ軸回りの回転量を調整することによって操舵することができる。

なお、本明細書中の「移動」には、直進、カーブ、蛇行、往復動等はもちろん、回転も含まれる。また、移動機構２の車輪の数は、特に限定されない。また、移動機構２の構成としては、上記のような車輪走行型に限定されず、例えば、複数本の足を有し、歩行する構成等であってもよい。

また、本実施形態では、移動機構２は、基台１１０に内蔵されているが、本発明ではこれに限定されず、例えば、移動機構２が走行車で構成され、この走行車の上に基台１１０を配置する構成であってもよく、走行車が基台１１０を牽引する構成であってもよい。

次に、検出部３について説明する。
図１に示す検出部３は、基台１１０の進行方向前方の端部、すなわち、ロボット１が作業を行うエリア側の端部に設置されている。この検出部３は、マーカー２００を検出する機能を有する。ここで、マーカー２００は、移動機構２によって基台１１０が移動する際の目標位置を示すものである。マーカー２００は、床、すなわち、走行面に付されている。マーカー２００は、本実施形態では、図４および図５に示すように、ＱＲコード（登録商標）で構成されている。目標位置とは、ロボット１、移動機構２、ロボットシステム１００および基台１１０が移動走行後に停止すべき位置として、ユーザーにより設定される位置を想定している。また、以下においては、第２制御部４２が移動機構２を制御し、ロボット１、移動機構２、ロボットシステム１００および基台１１０が目標位置に向かって移動した後に停止した位置を、停止位置と称する。このとき、後述するように、目標位置と停止位置が一致することが理想の状態であるが、目標位置と停止位置がずれていることも想定される。また、ロボット１、移動機構２、ロボットシステム１００および基台１１０が移動走行後に停止すべき位置として第２制御部４２が設定した位置を、設定目標位置と称する。換言すれば、設定目標位置は、ユーザーが設定した目標位置に第２制御部４２が補正を行い、再設定した位置とも言える。

なお、マーカー２００は、図示の構成では走行面上に付されているが、これに限定されず、例えば、床に設けられた突起や、壁や、天井等に付されていてもよい。また、マーカー２００は、図示の構成に限定されず、周囲の色とは異なる着色部、発光部、レーザーポイントマーカー、プロジェクター等の投影部等で構成されていてもよい。また、この場合、形状や色は、特に限定されない。

検出部３は、このようなマーカー２００を撮像する撮像部３１で構成されている。撮像部３１としては、カラー画像、モノクロ画像、分光画像、赤外線画像等の二次元画像を取得可能な２Ｄカメラを用いることができる。また、撮像部３１には、カメラ座標系が設置されており、このカメラ座標系は、前述したロボット座標系とキャリブレーションが済んだ状態である。このため、図４および図５に示すような撮像画像における特定の座標をロボット座標系でとらえることができる。

また、撮像部３１は、前述したように、基台１１０の進行方向前方の端部に設けられており、その光軸Ｏがｚ軸方向に沿って設けられている。また、撮像部３１は、鉛直下方を向いて設置されている。

このような検出部３は、制御装置４と通信可能に構成されている。このため、制御装置４から撮像指令信号を受け取ることができるとともに、撮像画像を制御装置４に送信することができる。なお、検出部３と制御装置４との接続は、有線による接続の他、無線による接続であってもよく、さらには、インターネット等のネットワークを介しての通信によるものであってもよい。

このように、目標位置には、マーカー２００が付されている。そして、検出部３は、前記マーカーを撮像する撮像部３１を有する。これにより、後述するように、取得した撮像画像に基づいて、目標位置と停止位置との差異を正確に検出することができる。

なお、撮像部３１は、上記の設置位置とは異なる位置に設置されていてもよい。例えば、基台１１０の他の部位や、ロボットアーム１０の任意の位置や、ロボット１以外の位置、例えば、マーカー２００の鉛直上方や、マーカー２００の周辺に設置されていてもよい。

検出部３は、図示の構成では撮像部３１であるが、これに限定されない。検出部３は、マーカー２００の構成との組み合わせにより適宜選択され、例えば、光センサーや、力覚センサー、静電容量センサー、磁気センサー等であってもよい。力覚センサーを用いる場合、目標位置に当接部を設置しておき、この当接部とロボット１の任意の部位との接触を検出する構成とすることができる。

次に、制御装置４について説明する。
制御装置４は、ロボットアーム１０の作動を制御する第１制御部４１と、移動機構２および検出部３の作動を制御する第２制御部４２と、を有する。

第１制御部４１は、ロボットアーム１０の作動を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１１と、記憶部４１２と、通信部４１３と、を有する。

ＣＰＵ４１１は、記憶部４１２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。ＣＰＵ４１１で生成された指令信号は、通信部４１３を介してロボット１に送信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を実行することができる。

記憶部４１２は、ＣＰＵ４１１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部４１２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。また、記憶部４１２と第１制御部４１との接続は、有線による接続の他、無線による接続であってもよく、さらには、インターネット等のネットワークを介しての通信によるものであってもよい。

通信部４１３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いてロボット１、第２制御部４２および入力部４３との間でそれぞれ信号の送受信を行う。

第２制御部４２は、移動機構２および検出部３の作動を制御するものであり、制御部としてのＣＰＵ４２１と、記憶部４２２と、通信部４２３と、を有する。

ＣＰＵ４２１は、記憶部４２２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。これにより、入力された目標位置に応じて、ロボット１、移動機構２、ロボットシステム１００および基台１１０が移動走行後に停止すべき位置である設定目標位置を設定し、走行経路を算出し、その走行経路で基台１１０を移動させることができる。また、移動が完了した際に、検出部３を駆動し、撮像画像を取得する。これにより、この撮像画像に基づいて、目標位置と停止位置との差異を把握することができる。よって、差異に関する情報に基づいて後述するような制御を行って目標位置を正確に設定することができる。

記憶部４２２は、ＣＰＵ４２１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部４２２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。また、記憶部４２２には、図６に示すような情報が記憶される。このことに関しては、後述する。

通信部４２３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて移動機構２、検出部３、第１制御部４１および入力部４３との間でそれぞれ信号の送受信を行う。

なお、本実施形態では、第２制御部４２が移動機構２および検出部３の作動を制御する構成であるが、本発明ではこれに限定されず、例えば、移動機構２の作動を制御する専用の制御部と、検出部３の作動を制御する専用の制御部とをそれぞれ有していてもよい。

また、本実施形態では、第１制御部４１がロボットアーム１０の作動を制御し、第２制御部４２が移動機構２および検出部３の作動を制御する構成であるが、本発明ではこれに限定されず、１つの制御部が第１制御部４１および第２制御部４２を兼ねていてもよい。すなわち、１つの制御部がロボットアーム１０、移動機構２および検出部３の作動を制御する構成であってもよい。

また、制御装置４の構成部は、一部または全部がロボット１の基台１１０内に配置されていてもよく、一部または全部が基台１１０外に配置されていてもよく、一部または全部がインターネット等のネットワーク等を介して遠隔地に設けられていてもよい。

また、制御装置４は、入力装置５からの指令が入力される端子、すなわち、入力ポートを有する。この部位が、ロボット１を移動させる開始位置、目標位置等の各種情報が入力される入力部４３として機能する。

入力装置５は、ユーザーが情報を入力して制御装置４に対して各種設定を行うデバイスである。この入力装置５としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン等が挙げられる。入力装置５と第１制御部４１との接続は、有線による接続の他、無線による接続であってもよく、さらには、インターネット等のネットワークを介しての通信によるものであってもよい。
以上、ロボットシステム１００の構成について説明した。

このようなロボットシステム１００では、ユーザーが入力装置５を用いてロボット１の現在位置、すなわち、開始位置および目標位置を入力することにより、これらの情報が第２制御部４２の記憶部４２２に記憶される。例えば、図２および図３に示すように、入力された開始位置が位置Ａ、入力された目標位置が位置Ｂであった場合、これらの情報に基づいてＣＰＵ４２１が、記憶部４２２に記憶されているプログラムを用いて、位置Ａから位置Ｂまでの走行経路を算出する。そして、算出した走行経路を用いて移動機構２の作動を制御して、図３に示すように、位置Ｂまで基台１１０を移動させ、停止させる。
なお、現在位置と開始位置とは、異なっていてもよい。

また、開始位置および目標位置は、それぞれ、位置Ａ、位置Ｂおよび位置Ｃの中から選択され、図６のように地点の名称、すなわち、位置Ａ〜位置Ｃとして記憶部４２２に記憶される。なお、これに限定されず、開始位置および目標位置は、それぞれ、ロボット座標系における制御点の座標として入力される構成であってもよい。

また、位置Ａ〜位置Ｃには、それぞれ、これらの位置を示すマーカー２００が付されている。これらの位置Ａ〜位置Ｃに到着すると、検出部３がマーカー２００を検出可能な位置になる。すなわち、到着後の検出部３の位置とマーカー２００との位置関係は、予め設定されている。例えば、目標位置に到着し、停止位置が目標位置と一致すると、撮像部３１の直下にマーカー２００が位置する。すなわち、到着後の理想の状態は、撮像部３１の光軸Ｏとマーカー２００の中心Ｓが一致するよう設定することができる。

マーカー２００は、前述したようにＱＲコードであり、そのパターンからマーカー２００の方向、角部の位置が特定される。なお、ＱＲコードに担持された情報を読み取る構成であってもよく、読み取らない構成であってもよい。なお、以下では、ＱＲコードに担持された情報を読み取らず、単にマーカーとして用いる場合について説明する。

そして、ロボット１が目標位置に向かって移動し停止すると、すなわち、停止位置において、第２制御部４２のＣＰＵ４２１は、撮像部３１によりマーカー２００を撮像させ、撮像画像Ｐを取得する。図４に示す撮像画像Ｐは、理想の状態、すなわち、目標位置と停止位置との差異がない状態の画像である。この状態では、撮像画像Ｐに写っているマーカー２００の位置が撮像画像Ｐにおいて基準位置に位置している。

本実施形態では、ＣＰＵ４２１は、マーカー２００の２つの角部２００Ａおよび角部２００Ｂを基準として理想状態か否かを判断する。ＣＰＵ４２１は、角部２００Ａのカメラ座標系における座標と、予め記憶されている基準座標（ｘ１，ｙ１）とのずれ量、すなわち、差異をｘ軸方向およびｙ軸方向ごとに算出するとともに、角部２００Ｂのカメラ座標系における座標と、予め記憶されている基準座標（ｘ２，ｙ２）との差異をｘ軸方向およびｙ軸方向ごとに算出する。理想状態では、これらの差異は、０である。

なお、位置を特定する基準は、撮像画像Ｐにおける角部２００Ａおよび角部２００Ｂを用いるのに限定されず、例えば対角上の角部を用いる構成であってもよい。

一方、図５に示すように、目標位置と停止位置とがずれていることがある。これは、走行面の状態や、車輪の状態等、種々の要因が挙げられる。目標位置と停止位置とがずれている場合、角部２００Ａのカメラ座標系における座標と、基準座標（ｘ１，ｙ１）との差異、および、角部２００Ｂのカメラ座標系における座標と、基準座標（ｘ２，ｙ２）との差異をｘ軸方向およびｙ軸方向ごとに算出する。

なお、以下では、角部２００Ａの基準座標（ｘ１，ｙ１）に対するｘ軸方向の差異をΔｘ１とし、ｙ軸方向の差異をΔｙ１とし、角部２００Ｂの基準座標（ｘ２，ｙ２）に対するｘ軸方向の差異をΔｘ２とし、ｙ軸方向の差異をΔｙ２とする。

差異Δｘ１、差異Δｙ１、差異Δｘ２および差異Δｙ２をそれぞれ算出したら、（Δｘ１＋Δｘ２）／２を算出し、この値を目標位置と停止位置とのｘ軸方向の差異Δｘとし、（Δｙ１＋Δｙ２）／２を算出し、この値を目標位置と停止位置とのｙ軸方向の差異Δｙとする。

また、ＣＰＵ４２１は、差異Δｘおよび差異Δｙの算出とともに、ｚ軸回りの差異、すなわち、回転方向のずれ量を算出する。この算出は、基準座標（ｘ１，ｙ１）および基準座標（ｘ２，ｙ２）を通過する直線と、角部２００Ａおよび角部２００Ｂを通過する直線とのなす角度を求めることにより行われる。そして、この値を差異Δθとする。

なお、Δｘ１、Δｘ２、Δｙ１、Δｙ２、Δｘ、ΔｙおよびΔθは、それぞれ、正の数値、負の数値、０のいずれかである。

このように、ＣＰＵ４２１は、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθを算出し、これらの値、すなわち、差異に関する情報を記憶部４２２に記憶させる。なお、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθの算出方法は、上記の方法に限定されない。

また、移動機構２による移動が完了した後に、ロボット１が作業を行う場合、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθを加味してロボットアーム１０の制御を行ってもよい。また、再度開始位置に戻って、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθを加味して再度目標位置に向かって移動させてもよい。

このようなロボット１の開始位置から目標位置へ向かう移動は、作業を行う際に繰り返される。特に、ロボット１が、例えば、工場内等、同じ場所で繰り返し使用される場合、上記のような移動を繰り返すこととなる。すなわち、開始位置および目標位置がある程度決まっているため、これらの組み合わせが数パターンしかない場合が多い。このような場合、以下のような制御を行うことにより、停止位置と目標位置との差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθを可及的に小さくすることができ、目標位置への移動の精度を高めることができる。

ロボットシステム１００では、図６に示すように、開始位置から目標位置へ向かって移動するごとに、停止位置および目標位置の差異を検出し、検出した差異に関する情報を記憶し、データを蓄積していく。以下、具体例を挙げて説明する。

図６は、図１に示す制御装置が備える記憶部に記憶される差異に関する情報を示すテーブルである。このテーブルにおいて、左右方向を「行」と言い、上下方向を「列」という。例えば、このテーブルにおいて、最も上の行には、項目が示されており、その列、すなわち、その下側に示されている情報の項目名を示している。最も上の行には、左側から順に、「総移動回数」、「開始位置・目標位置」、「回数」、「Δｘ」、「Δｙ」、「Δθ」、「補正の有無」、「移動の成否」および「補正量」が示されている。

「総移動回数」は、開始位置および目標位置がどこかに関わらず、開始位置から目標位置に向かって移動した回数の合計のことである。「総移動回数」の列には、１から順に数字が示されている。

「開始位置・目標位置」は、開始位置および目標位置がそれぞれどこかを示す項目であり、例えば「ＢからＣ」のように、Ａ〜Ｃのいずれか２つの組み合わせが示されている。

「回数」は、開始位置および目標位置の組み合わせごとの回数のことである。例えば総移動回数４回目に「ＡからＢ」と記されているが、実際に「ＡからＢ」に移動したのは２回目であるため、「回数」は、２回となる。
「Δｘ」、「Δｙ」および「Δθ」は、前述した通りである。

「補正の有無」は、補正が行われたか否かを示している。この補正に関しては、後述する。

「移動の成否」は、移動が成功したか否かを示している。移動が成功したか否かは、撮像部３１が撮像した撮像画像に、マーカー２００の全部が写っているか否かに基づいて判断される。すなわち、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθを検出できれば、成功とし、できなければ、差異が大きすぎて失敗とみなす。

「補正量」は、目標位置に向かう前に補正を行った量のことである。本実施形態では、第２制御部４２は、ロボット１、移動機構２、ロボットシステム１００および基台１１０が移動走行後に停止すべき位置として、入力された目標位置の座標および到着する際の姿勢を補正した目標設定位置を設定する。なお、補正量は、目標位置の基準座標（ｘ１，ｙ１）および基準座標（ｘ２，ｙ２）をどの程度補正したかの数値で表される。図示の構成では、基準座標（ｘ１，ｙ１）および基準座標（ｘ２，ｙ２）のｘ軸座標を補正した量がＤｘで表され、ｙ軸座標を補正した量がＤｙで表される。また、到着する際の姿勢の補正量は、Ｄθで表される。
なお、Ｄｘ、ＤｙおよびＤθは、それぞれ、正の数値または負の数値である。

このように、ロボットシステム１００では、差異に関する情報である「総移動回数」、「開始位置・目標位置」、「回数」、「Δｘ」、「Δｙ」、「Δθ」、「補正の有無」、「移動の成否」および「補正量」を対応付けて制御装置４が備える記憶部４２２に記憶していく。また、移動の総回数が増えるにしたがって、最も下の行に最新の情報が記憶され、情報が蓄積されていく。

このように、目標位置と停止位置との差異に関する情報は、目標位置を補正した補正量を含む。これにより、例えば、後述するように、過去の補正量に基づいて設定目標位置の設定を行うことができる。よって、より正確に設定目標位置を設定することができる。

そして、これらの情報に基づいて、本実施形態では、以下のようにして目標位置を補正する、すなわち、設定目標位置を設定する。具体的には、例えば、開始位置および目標位置の組み合わせが「ＡからＢ」のものに着目したとき、その移動回数が４回目、すなわち、総移動回数が１０回までは補正を行わず、「ＡからＢ」の移動回数が５回目の時に、「ＡからＢ」の移動回数が１回〜４回までの差異Δｘ、差異Δｙ、差異Δθに基づいて設定目標位置を設定する。換言すれば、過去の４回の「ＡからＢ」の移動における差異Δｘ、差異Δｙ、差異Δθの傾向に基づいて５回目の移動の際の、目標位置の補正量を算出し、その補正量で設定目標位置を設定する。例えば、４回分の差異Δｘの平均値と、４回分の差異Δｙの平均値と、４回分の差異Δθの平均値と、を算出し、これらの差異を相殺するように目標位置の基準座標（ｘ１，ｙ１）および基準座標（ｘ２，ｙ２）を補正した設定目標位置を設定する。これにより、過去の傾向を補正量に加味することができ、より正確な補正量を算出することができる。よって、５回目の「ＡからＢ」の移動を正確に行うことができる。

このように、制御部としてのＣＰＵ４２１は、目標位置と停止位置との差異に関する情報が記憶された回数が所定回数、本実施形態では、４回に到達した場合、差異に関する情報に基づいて設定目標位置を設定する。これにより、より正確な補正量を算出することができ、これから行う移動を正確に行うことができる。

なお、本実施形態では、所定回数を４回として説明したが、１回〜３回であってもよく、５回以上であってもよい。

また、開始位置および目標位置の組み合わせが「ＡからＢ」の移動回数が５回目の時に、初めて補正を行ったが、本実施形態では、６回目以降の「ＡからＢ」の移動の際、毎回補正を行ってもよい。この場合、５回目の「ＡからＢ」の移動における補正量を用いて、６回目の「ＡからＢ」の移動の際に設定目標位置を設定してもよい。

すなわち、制御部としてのＣＰＵ４２１は、設定目標位置を設定する際、記憶部４２２に既に記憶されている補正量を用いて設定目標位置を設定する。これにより、補正量を算出するステップを省略することができ、より簡単な制御で目標位置を正確に補正することができる。

また、図７に示すように、「ＡからＢ」の移動の情報が複数回、例えば、７回蓄積された場合には、８回目の「ＡからＢ」の移動の際に、以下のようにして設定目標位置を設定することができる。

８回目の「ＡからＢ」の移動の際には、過去に３回、補正を行ったデータが蓄積されている。すなわち、５回目〜７回目の「ＡからＢ」の移動において、各補正量のデータが記憶されている。ＣＰＵ４２１は、これらの補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの組み合わせのうち、最小の補正量の組み合わせを選択し、その補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθで８回目の「ＡからＢ」の移動の際に設定目標位置を設定する。具体的には、７回目の「ＡからＢ」の移動では、補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθがそれぞれ最小であるため、７回目の補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθを用いて目標位置を補正する。

このように、制御部としてのＣＰＵ４２１は、設定目標位置を設定する際、記憶部４２２に既に補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの組み合わせが複数記憶されている場合、各補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθのうち、最小の補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの組み合わせを用いる。これにより、過剰に目標位置を補正した設定目標位置を設定してしまい、目標位置と停止位置との差異が大きくなってしまうのを防止することができるとともに、目標位置と停止位置との差異がより確実に小さくなるよう補正することができる。

また、制御部としてのＣＰＵ４２１は、設定目標位置を補正する際、記憶部４２２に既に補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの組み合わせが複数記憶されている場合、最後に記憶された補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθを用いてもよい。例えば、８回目の「ＡからＢ」の移動の際には、直前の移動、すなわち、７回目の「ＡからＢ」の移動の際に補正した補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθを用いてもよい。このような制御を行うことにより、現状の走行面の状態に近いとき、および、現状の移動機構２の車輪の状態に近いときの移動の際に補正した補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθを用いて設定目標位置の設定を行うことができる。よって、目標位置と停止位置との差異がより確実に小さくなるよう補正することができる。

また、ＣＰＵ４２１は、設定目標位置を設定する際、記憶部４２２に既に補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの組み合わせが複数記憶されている場合、各補正量Ｄｘの標準偏差、各補正量Ｄｙの標準偏差および各補正量Ｄθの標準偏差を算出し、これらの値を用いて目標位置の補正した設定目標位置の設定を行ってもよい。これにより、過去の傾向を補正量に反映させることができ、より正確な補正を行うことができる。

以上説明したように、ロボットシステム１００は、基台１１０と、基台１１０に接続されたロボットアーム１０と、基台１１０を移動させる移動機構２と、基台１１０の目標位置が入力される入力部４３と、入力部４３に入力された目標位置に基づいて移動機構２の作動を制御する制御部としてのＣＰＵ４２１と、移動機構２による基台１１０の移動が完了した後の基台１１０の停止位置と、目標位置との差異を検出する検出部３と、検出部３が検出した差異に関する情報を記憶する記憶部４２２と、を備える。そして、ＣＰＵ４２１は、基台１１０の移動を行う際、既に記憶部４２２に記憶されている情報に応じて基台１１０が停止すべき設定目標位置を設定する。これにより、基台１１０を移動させて停止した停止位置と、目標位置との差異を可及的に小さくすることができ、目標位置への移動の精度を高めることができる。

また、制御部としてのＣＰＵ４２１は、補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθがそれぞれ基準値以上であった場合、次回の移動の際の目標位置を補正し、補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθが基準値未満であった場合、次回の移動の差異の目標位置を補正せず設定目標位置を設定する制御を行ってもよい。

次に、制御装置４が行う制御、すなわち、本発明の制御方法を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、ユーザーが入力装置５を用いて、ロボット１の開始位置および目標位置を入力する。そして、ステップＳ１０１において、開始位置および目標位置に関する情報を受け付ける。

次いで、ステップＳ１０２において、目標位置の補正を行うか否かを判断する。この判断は、例えば、前述したように、目標位置と停止位置との差異に関する情報が記憶された回数が所定回数に到達しているか否かに基づいて判断を行う。

ステップＳ１０２において、所定回数に達していたと判断した場合、ステップＳ１０３において、補正量Ｄｘ、補正量Ｄｙおよび補正量Ｄθを決定する。この決定は、例えば、前述したように、補正量Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄθの最小値、平均値、標準偏差等を選択することにより行われる。そして、ステップＳ１０４において、補正した目標位置、すなわち設定した設定目標位置に移動する。

次いで、目標位置に到着して停止すると、ステップＳ１０６において、撮像部３１によりマーカー２００を撮像する。

なお、ステップＳ１０２において、補正をしないと判断した場合、ステップＳ１０５において、目標位置を補正せずに設定した設定目標位置へ移動を行い、ステップＳ１０６に移行する。

次いで、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で撮像した撮像画像において、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθが検出できたか否かを判断する。ステップＳ１０７において、差異Δｘ、差異Δｙおよび差異Δθが検出できたと判断した場合、ステップＳ１０８において、差異に関する情報を記憶する。なお、差異に関する情報とは、図６および図７に示すように、「総移動回数」、「開始位置・目標位置」、「回数」、「Δｘ」、「Δｙ」、「Δθ」、「補正の有無」、「移動の成否」および「補正量」を含む。

また、ステップＳ１０７において、差異が検出できなかった、すなわち、撮像画像にマーカー２００の全部が写っていなかったと判断した場合、ステップＳ１０９において、移動が失敗であった旨を記憶する。なお、本ステップでは、図６および図７に示すように、「総移動回数」、「開始位置・目標位置」、「回数」、「補正の有無」および「移動の成否」の項目を記憶する。

そして、ステップＳ１１０において、リトライするか否かを判断する。例えば、ユーザーが入力装置５により、リトライする旨を指示した場合、開始位置に戻って、再度移動を行う。なお、ステップＳ１１０において、リトライしないと判断した場合、プログラムを終了する。

このように、本発明の制御方法は、ロボットアーム１０が接続された基台１１０を、入力された目標位置に向かって移動させる移動工程と、基台１１０の移動が完了した後の基台１１０の停止位置と、目標位置との差異を検出する検出工程と、を備える。また、移動工程では、過去に検出された差異に関する情報に応じて、基台１１０が停止すべき設定目標位置を設定する。これにより、基台１１０を移動させて停止した停止位置と、目標位置との差異を可及的に小さくすることができ、目標位置への移動の精度を高めることができる。

＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係るロボットシステムの制御方法を説明する図であって、ロボットおよびその周辺を鉛直上方から見た図である。

以下、図９を参照して本発明のロボットシステムおよび制御方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図９には、ロボット１が位置Ａ１に位置している場合と、ロボット１が位置Ａ１と異なる位置Ａ２に位置している場合とを図示している。また、位置Ａ１と位置Ａ２との距離は、マーカー２００までの距離に対して十分に小さい。また、いずれの場合も目標位置は、同じ位置であることとする。

本実施形態では、位置Ａ１を開始位置としてロボット１を目標位置に向かって移動させる場合と、位置Ａ２を開始位置としてロボット１を目標位置に向かって移動させる場合とは、同じ走行経路であるとみなし、同じ補正量を用いる。すなわち、例えば、位置Ａ１から目標位置に向かって移動させる際、過去に位置Ａ２から同じ目標位置に向かって移動させたときの差異に関する情報が記憶されていた場合、その情報に基づいて目標位置を補正した設定目標位置を設定する。これにより、例えば、初めて移動する経路であっても、近い位置を通過する走行経路で移動したときの情報があれば、目標位置を補正して設定目標位置を設定することができる。また、補正量を算出する際のサンプル数も増えるため、さらに正確に設定目標位置を設定することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態に係るロボットシステムの制御方法を説明する図であって、ロボットおよびその周辺を鉛直上方から見た図である。

以下、図１０を参照して本発明のロボットシステムおよび制御方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図１０には、ロボット１が位置Ａ１に位置している場合と、ロボット１が位置Ａ２に位置している場合と、ロボット１が位置Ａ３に位置している場合とを図示している。位置Ａ１、位置Ａ２および位置Ａ３は、互いに異なる位置である。位置Ａ１を開始位置としてロボット１を目標位置に向かって移動させる場合と、位置Ａ２を開始位置としてロボット１を目標位置に向かって移動させる場合と、位置Ａ３を開始位置としてロボット１を目標位置に向かって移動させる場合とにおいて、各走行経路は、Ｄ地点を経由してそれ以降の走行経路が一致していることとする。

このような場合、図示はしないが、前記実施形態で述べたテーブルの項目に、Ｄ地点の座標およびＤ地点を経由した旨を追加して記憶する。すなわち、本実施形態での差異に関する情報は、経由地点に関する情報をさらに含む。

そして、本実施形態では、ロボット１を目標位置に向かって移動させる際、Ｄ地点を経由して走行した場合、同じ走行経路を辿ったとみなし、同じ補正量を用いる。すなわち、例えば、位置Ａ１からＤ地点を経由して目標位置に移動させる際、過去に位置Ａ２または位置Ａ３からＤ地点を経由して同じ目標位置に移動させたときの差異に関する情報が記憶されていた場合、その情報に基づいて目標位置を補正した設定目標位置を設定する。これにより、例えば、初めて移動する経路であっても、同じ経由地点を辿る走行経路で移動したときの情報があれば、目標位置を補正した設定目標位置を設定することができる。また、補正量を算出する際のサンプル数も増えるため、さらに正確に設定目標位置を設定することができる。

なお、経由地点は、一致していなくてもよい。すなわち、経由地点のｘ座標およびｙ座標に幅を持たせて記憶しておくことにより、その領域を通過する走行経路であれば、同じ経由地点を経過するとみなしてもよい。

以上、本発明のロボットシステムおよび制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、前記実施形態に係るロボットシステムは、６軸の垂直多関節ロボットを備えたシステムであるが、垂直多関節ロボットの軸数は、５軸以下であっても７軸以上であってもよい。また、垂直多関節ロボットに代えて、水平多関節ロボットであってもよい。

１…ロボット、２…移動機構、３…検出部、４…制御装置、５…入力装置、１０…ロボットアーム、１１…アーム、１２…アーム、１３…アーム、１４…アーム、１５…アーム、１６…アーム、１７…エンドエフェクター、２１…前輪、２２…後輪、２３…駆動輪、３１…撮像部、４１…第１制御部、４２…第２制御部、４３…入力部、１００…ロボットシステム、１１０…基台、２００…マーカー、２００Ａ…角部、２００Ｂ…角部、４１１…ＣＰＵ、４１２…記憶部、４１３…通信部、４２１…ＣＰＵ、４２２…記憶部、４２３…通信部、Ａ…位置、Ａ１…位置、Ａ２…位置、Ａ３…位置、Ｂ…位置、Ｄ…地点、Ｄｘ…補正量、Ｄｙ…補正量、Ｄθ…補正量、Ｏ…光軸、Ｐ…撮像画像、Ｓ…中心、Δｘ…差異、Δｘ１…差異、Δｘ２…差異、Δｙ…差異、Δｙ１…差異、Δｙ２…差異、Δθ…差異、ｘ１…基準座標、ｘ２…基準座標、ｙ１…基準座標、ｙ２…基準座標

Claims (8)

1. 基台と、
   前記基台に接続されたロボットアームと、
   前記基台を移動させる移動機構と、
   前記基台の目標位置が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記目標位置に基づいて前記移動機構の作動を制御する制御部と、
   前記移動機構による前記基台の移動が完了した後の前記基台の停止位置と、前記目標位置との差異を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記差異に関する情報を記憶する記憶部と、を備え、
   前記制御部は、前記基台の移動を行う際、既に前記記憶部に記憶されている前記情報に応じて前記基台が停止すべき設定目標位置を設定することを特徴とするロボットシステム。
2. 前記制御部は、前記情報が記憶された回数が所定回数に到達した場合、前記情報に基づいて前記設定目標位置を設定する請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記情報は、前記目標位置を補正した補正量を含む請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記制御部は、前記設定目標位置を設定する際、前記記憶部に既に記憶されている前記補正量を用いて前記目標位置を補正する請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記制御部は、前記設定目標位置を設定する際、前記記憶部に既に複数の前記補正量が記憶されている場合、前記各補正量のうち、最小の前記補正量を用いる請求項４に記載のロボットシステム。
6. 前記制御部は、前記設定目標位置を設定する際、前記記憶部に既に複数の補正量が記憶されている場合、最後に記憶された前記補正量を用いる請求項４に記載のロボットシステム。
7. 前記目標位置には、マーカーが付されており、
   前記検出部は、前記マーカーを撮像する撮像部である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. ロボットアームが接続された基台を入力された目標位置に向かって移動させる移動工程と、
   前記基台の移動が完了した後の前記基台の停止位置と、前記目標位置との差異を検出する検出工程と、を備え、
   前記移動工程では、過去に検出された差異に関する情報に応じて前記基台が停止すべき設定目標位置を設定することを特徴とする制御方法。

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