JP2021145062A - 角度ズレ取得方法、教示指令値取得方法、角度ズレ取得プログラム、及び教示指令値取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水平多関節ロボットの特定の関節の角度誤差を取得する。【解決手段】角度ズレ取得方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を含む。第１工程では、制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第１基準部材に前記ハンドの特定部位を接触させる。この特定部位は、前記ハンドに対する相対位置が既知な部位である。第２工程では、前記制御装置の制御により、前記第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第２基準部材に前記ハンドの前記特定部位を接触させる。第３工程では、前記第１工程及び前記第２工程でそれぞれの基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、２つの基準部材の間の距離から、所定のリンクの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレを計算により取得する。【選択図】図４

Description

本発明は、主として、水平多関節型のロボットにおいて、指令値と実際の姿勢とのズレを取得する手法に関する。

従来から、例えば半導体基板等の基板をハンドに保持して搬送するために、水平多関節型のロボットが用いられている。

特許文献１のロボットでは、ハンドにマッピングセンサが設けられている。特許文献１では、ハンドを所定の旋回軸の周りに揺動することで、マッピングセンサのセンサビームによりターゲットが水平方向に走査される。マッピングセンサの検出信号に基づいてオフセット量が算出され、このオフセット量に基づいてハンドをシフトさせる。これにより、ロボットから見たターゲットの平面位置を特定できる。特定されたターゲットの位置に基づいて、教示位置に対応するハンドの位置がロボットに教示される。

国際公開第２０１６／１７８３００号

上記特許文献１の構成は、各関節での角度ゼロイングの誤差を考慮することなく、教示位置に対応するハンドの位置の誤差を是正している。従って、教示位置以外の位置にハンドを動かしたときの精度が十分でない場合があり、この点で改善の余地があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、水平多関節ロボットにおいて、特定の関節の角度誤差を取得することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の角度ズレ取得方法が提供される。即ち、この角度ズレ取得方法は、第１リンクと、第２リンクと、ハンドと、制御装置と、を備える水平多関節型のロボットにおける、前記第２リンクの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレである第２リンク角度ズレを取得する。前記第１リンクは、上下方向の第１軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記第２リンクは、前記第１リンクの先端に連結され、前記第１リンクに対して、上下方向の第２軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記ハンドは、前記第２リンクの先端に連結され、前記第２リンクに対して、上下方向の第３軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記制御装置は、前記第１リンクの姿勢、前記第２リンクの姿勢、及び前記ハンドの姿勢を制御する。前記角度ズレ取得方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を含む。前記第１工程では、前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第１基準部材に前記ハンドの特定部位を接触させる。この特定部位は、前記ハンドに対する相対位置が既知な部位である。前記第２工程では、前記制御装置の制御により、前記第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記第１基準部材とは別の位置に固定的に配置された第２基準部材に前記ハンドの前記特定部位を接触させる。前記第３工程では、前記第１工程で前記第１基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第２工程で前記第２基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第１基準部材と前記第２基準部材との間の距離から、前記第２リンク角度ズレを計算により取得する。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の角度ズレ取得プログラムが提供される。即ち、この角度ズレ取得プログラムは、第１リンクと、第２リンクと、ハンドと、制御装置と、を備える水平多関節型のロボットにおける、前記第２リンクの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレである第２リンク角度ズレを取得する。前記第１リンクは、上下方向の第１軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記第２リンクは、前記第１リンクの先端に連結され、前記第１リンクに対して、上下方向の第２軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記ハンドは、前記第２リンクの先端に連結され、前記第２リンクに対して、上下方向の第３軸を中心として回転することで姿勢を変更可能である。前記制御装置は、前記第１リンクの姿勢、前記第２リンクの姿勢、及び前記ハンドの姿勢を制御する。前記角度ズレ取得プログラムは、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、を含む。前記第１ステップでは、前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第１基準部材に前記ハンドの特定部位を接触させる。この特定部位は、前記ハンドに対する相対位置が既知な部位である。前記第２ステップでは、前記制御装置の制御により、前記第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記第１基準部材とは別の位置に固定的に配置された第２基準部材に前記ハンドの前記特定部位を接触させる。前記第３ステップでは、前記第１ステップで前記第１基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第２ステップで前記第２基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第１基準部材と前記第２基準部材との間の距離から、前記第２リンク角度ズレを計算により取得する。

これにより、２つの基準部材にハンドの特定部位を接触させる簡単な動作で、第２リンク角度ズレを計算により得ることができる。

本発明によれば、水平多関節ロボットにおいて、特定の関節の角度誤差を取得することができる。

本発明の一実施形態に係る角度ズレ取得方法が適用されるロボットの全体的な構成を示す斜視図。 ロボットの電気的構成を示すブロック図。 第２姿勢アクチュエータ及び第３姿勢アクチュエータの角度ズレによって生じる影響を説明する平面図。 ハンドに形成された凹部を第１ピンに接触させる動作を示す平面図。 ハンドの凹部を第２ピンに接触させる動作を示す平面図。 ハンドの直線部分を第１ピンに接触させる動作を示す平面図。 ハンドの直線部分の別の場所を第１ピンに接触させる動作を示す平面図。 ハンドの凹部を４つの位置決めピンに接触させる動作を示す平面図。 教示位置及び教示姿勢の計算方法を説明する平面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る角度ズレ取得方法が適用されるロボット１の全体的な構成を示す斜視図である。図２は、ロボット１の電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すロボット１は、ウエハ（基板）２を移載するロボットとして用いられる。ロボット１は、ＳＣＡＲＡ（スカラ）型の水平多関節ロボットによって実現される。ＳＣＡＲＡは、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｒｏｂｏｔ Ａｒｍの略称である。

ロボット１は、図１等に示すように、ロボット本体５と、コントローラ（制御装置）５０と、を備える。ロボット本体５は、基台６と、昇降軸１０と、第１リンク１１と、第２リンク１２と、ハンド１３と、を備える。

基台６は、地面（例えば、工場の床面）に固定される。基台６は、昇降軸１０を支持するベース部材として機能する。基台６は、工場等の建物の天井に固定されても良い。

昇降軸１０は、基台６に対して上下方向に移動する。この昇降により、第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３の高さを変更することができる。

昇降軸１０の上部には、第１リンク１１が支持されている。第１リンク１１は、昇降軸１０に対して、上下方向の第１軸ｃ１を中心として回転する。これにより、第１リンク１１の姿勢を水平面内で変更することができる。

第１リンク１１の先端に、第２リンク１２が支持されている。第２リンク１２は、第１リンク１１に対して、上下方向の第２軸ｃ２を中心として回転する。これにより、第２リンク１２の姿勢を水平面内で変更することができる。

第２リンク１２の先端に、ハンド１３が支持されている。ハンド１３は、第２リンク１２に対して、上下方向の第３軸ｃ３を中心として回転する。これにより、ハンド１３の姿勢を水平面内で変更することができる。ハンド１３は、エンドエフェクタの一種である。ハンド１３は、公知の適宜の方法で、搬送対象物であるウエハ２を保持したり、保持を解除したりすることができる。

ハンド１３は、概ね、平面視でＶ字状又はＵ字状に形成されている。ハンド１３の幅方向外側には、凹部１３ａが形成されている。凹部１３ａには、後述の第１ピン６１及び第２ピン６２を接触させることができる。本実施形態において、凹部１３ａはハンド１３の特定の位置に設けられている。従って、ハンド１３における凹部１３ａの部分を特定部位と呼ぶこともできる。

本実施形態において、ハンド１３の基準位置は、ハンド１３にウエハ２を保持した場合の基板中心に定められる。ただし、ハンド１３の基準位置として他の位置が用いられても良い。凹部１３ａは予め定めた場所に形成されるので、凹部１３ａの位置と、ハンド１３の基準位置と、の関係は既知である。

ハンド１３の幅方向外側には、直線部分１３ｂが形成されている。直線部分１３ｂには、第１ピン６１を接触させることができる。ハンド１３の姿勢に対する直線部分１３ｂの傾斜は既知である。

図２に示すように、ロボット本体５は、昇降アクチュエータ２０と、第１姿勢アクチュエータ２１と、第２姿勢アクチュエータ２２と、第３姿勢アクチュエータ２３と、を備える。本実施形態において、これらのアクチュエータは電動モータ、具体的にはサーボモータとして構成されるが、これに限定されない。それぞれのアクチュエータは、コントローラ５０に電気的に接続される。

昇降アクチュエータ２０は、基台６に対して昇降軸１０を上下方向に変位させる。

第１姿勢アクチュエータ２１は、昇降軸１０に対して第１リンク１１を回転させ、その姿勢を変更させる。

第２姿勢アクチュエータ２２は、第１リンクに対して第２リンク１２を回転させ、その姿勢を変更させる。

第３姿勢アクチュエータ２３は、第２リンクに対してハンド１３を回転させ、その姿勢を変更させる。

それぞれのアクチュエータの駆動は、コントローラ５０から入力された指令値を反映するように行われる。

コントローラ５０は、予め定められる動作プログラム又はユーザから入力される移動指令に従って、上述のアクチュエータに指令値を出力して制御し、予め定められる位置にハンド１３を移動させる。

コントローラ５０は、図２等に示すように、記憶部５１と、演算部５２と、を備える。記憶部５１は、所定のプログラム及び各種のデータを記憶する。演算部５２は、前記プログラムに従って演算処理を行う。コントローラ５０は、演算部５２の演算結果に基づいて、上述のアクチュエータに指令値を出力する。

コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、補助記憶装置等を備える公知のコンピュータとして構成されている。補助記憶装置は、例えばＨＤＤ、ＳＳＤ等として構成される。補助記憶装置には、ロボット制御プログラム、及び、本発明の角度ズレ取得プログラム等が記憶されている。これらのハードウェア及びソフトウェアの協働により、コントローラ５０を、記憶部５１及び演算部５２等として動作させることができる。

次に、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の角度基準の誤差について説明する。

ロボット本体５に備えられる各アクチュエータは、入力された指令値に応じて、出力軸の回転角度を変化させる。指令値は、適宜のソフトウェアによって生成される。以下、指令値を生成するソフトウェアを指令生成ソフトウェアと呼ぶことがある。指令生成ソフトウェアでロボット本体５の動作をプログラムすることで、ウエハ２の搬送を実現できる。

しかし、各アクチュエータの回転角度のゼロ基準に誤差が生じているために、アクチュエータに与えられる指令値と、出力軸の回転角度と、が一致しないことがある。

以下、角度ズレについて詳細に説明する。図３はロボット本体５の平面図である。図３には、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレα、及び、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβが示されている。以下では、便宜上、第１姿勢アクチュエータ２１の角度ズレは生じていないものとして説明する。ただし、本実施形態の角度ズレ取得方法は、第１姿勢アクチュエータ２１の角度ズレの有無にかかわらず適用することができる。

図３には、第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３に関して、指令生成ソフトウェアで意図していた位置及び姿勢が鎖線で示され、実際の位置及び姿勢が実線で示されている。第２リンク１２の実際の姿勢は、指令生成ソフトウェアでの姿勢と比較して、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαの分だけ異なっている。ハンド１３は第２リンク１２の先端に支持されているので、ハンド１３の実際の位置も、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαの影響を受ける。なお、図３のｌ₄は第２リンク１２のリンク長である。

ハンド１３の実際の姿勢は、指令生成ソフトウェアでの姿勢と比較して、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレα、及び、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβの分だけ異なっている。

これらの角度ズレα，βは、動作精度を低下させる原因になるので、補正することが望まれる。

そこで本実施形態では、以下に示す方法で、角度ズレα，βを計算により取得している。この方法は、ロボット本体５にインストールされた角度ズレ取得プログラムによって自動的に実現される。

最初に、コントローラ５０は、図４に示すように、ロボット本体５の設置面に対して固定的に配置された第１ピン（第１基準部材）６１に、ハンド１３に形成された凹部１３ａを接触させるようにロボット本体５を動作させる（第１工程）。第１ピン６１は、上下方向に細長い円柱状の部材である。

第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３に関して、図３から図７までにおいて、指令生成ソフトウェアで意図した姿勢が鎖線で示され、実際の姿勢が実線で示されている。

ハンド１３を第１ピン６１に近づける過程で、コントローラ５０は、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を連動して変化させ、ハンド１３の地面の姿勢が一定となるように保持する。以下、このときのハンド１３の姿勢を第１基準姿勢と呼ぶことがある。

指令生成ソフトウェアでのハンド１３の移動が、図４の白抜き矢印で示されている。図４ではハンド１３を直線的に移動させる例が示されているが、ハンド１３をどのような経路で第１ピン６１に近づけるかは任意である。指令生成ソフトウェアでのハンド１３の移動に伴って、各アクチュエータへ指令値が出力され、この結果、実際のハンド１３も移動する。

前述の角度ズレα，βの影響で、実際のハンド１３の位置及び姿勢は、指令生成ソフトウェアでのハンド１３の位置及び姿勢と異なっている。しかし、角度ズレα，βは一定であるため、ハンド１３の移動の過程で姿勢が変化しないように指令生成ソフトウェアがアクチュエータへの指令値を生成すれば、実際のハンド１３の姿勢も変化しないはずである。

やがて、実際のハンド１３において、凹部１３ａに第１ピン６１が入り込んで接触したことが、図略の検出センサにより検出される。検出センサは、ハンド１３における凹部１３ａの近傍に配置されている。この検出センサは、例えば光センサとして構成することができるが、これに限定されない。コントローラ５０は、凹部１３ａに第１ピン６１が入り込んで接触した時点での、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を記憶する。

実際のハンド１３が、凹部１３ａ以外の場所で第１ピン６１に接触する場合もあり得る。ハンド１３と第１ピン６１との接触は、アクチュエータが電動モータである場合は、当該モータの負荷を監視することで検出することができる。前述の検出センサが第１ピン６１を検出していないのに、モータの負荷が閾値を上回った場合、コントローラ５０は、ハンド１３が凹部１３ａ以外の場所で第１ピン６１に接触していると判断する。この場合、コントローラ５０は、ハンド１３を前述の第１基準姿勢で保持しつつ、凹部１３ａに第１ピン６１を入れるように、当該ハンド１３の位置を試行錯誤的に変化させる。

次に、コントローラ５０は、図５に示すように、ロボット本体５の設置面に対して固定的に配置された第２ピン（第２基準部材）６２に、ハンド１３の凹部１３ａを接触させるようにロボット本体５を動作させる（第２工程）。第２ピン６２は、第１ピン６１とは別の位置に設けられている。第２ピン６２は、第１ピン６１と同一形状の部材である。

ハンド１３を第２ピン６２に近づける過程で、コントローラ５０は、ハンド１３の姿勢を、図４の工程で示したハンド１３の第１基準姿勢と同一の姿勢で保持する。図５の工程は、接触させる対象のピンが異なる以外は図４の工程と実質的に同様であるので、説明を省略する。コントローラ５０は、凹部１３ａに第２ピン６２が入り込んで接触した時点での、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を記憶する。

続いて、コントローラは、図４の工程と図５の工程で得られたハンド１３の指令生成ソフトウェア上での位置及び姿勢から、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαを、計算により求める（第３工程）。以下、詳細に説明する。

図４の工程で、実際のハンド１３で凹部１３ａに第１ピン６１が入り込んだ状態での各アクチュエータへの指令値を用いて、実際のハンド１３の位置及び姿勢を、上述の角度ズレα，βで表すことができる。なお、平面視でのハンド１３の位置は、例えば、第１リンク１１の回転中心を原点とした直交座標系で表現することができる。ハンド１３の位置と凹部１３ａの位置関係は既知であるから、上記の直交座標系における第１ピン６１の位置も角度ズレα，βを用いて表すことができる。

図５の工程でも同様に、実際のハンド１３で凹部１３ａに第２ピン６２が入り込んだ状態での各アクチュエータへの指令値を用いて、実際のハンド１３の位置及び姿勢を、角度ズレα，βで表すことができる。従って、第２ピン６２の位置も角度ズレα，βを用いて表すことができる。

上記のように第１ピン６１及び第２ピン６２のそれぞれの位置を座標の形で表すことができるので、第１ピン６１及び第２ピン６２の中心間距離を、角度ズレα，βを用いて表すことができる。そして、（角度ズレα，βを用いて表されたピン中心間距離）＝（実際のピン中心間距離）の方程式を解く計算により、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαを求めることができる。実際のピン中心間距離は、設計上の値を用いても良いし、実測で求めても良い。

なお、図４の工程で第１ピン６１に接触するハンド１３の姿勢と、図５の工程で第２ピン６２に接触するハンド１３の姿勢と、が一致している。この結果、上記の方程式を解くにあたって、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβを消去することができる。

具体的には、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαは、以下の２次方程式の解として得られる。なお、角度ズレαの単位はｒａｄである。

ここで、ｌ₄は、第２リンク１２のリンク長である。Ａ₂は、ハンド１３の凹部１３ａが第１ピン６１に接触したときの、第１リンク１１の姿勢の指令値である。Ａ₄は、ハンド１３の凹部１３ａが第１ピン６１に接触したときの、第２リンク１２の姿勢の指令値である。Ｂ₂は、ハンド１３の凹部１３ａが第２ピン６２に接触したときの、第１リンク１１の姿勢の指令値である。Ｂ₄は、ハンド１３の凹部１３ａが第２ピン６２に接触したときの、第２リンク１２の姿勢の指令値である。

ａ_x及びａ_yは、ハンド１３の凹部１３ａが第１ピン６１に接触したときの指令値から得られる、指令生成ソフトウェアでの第１ピン６１の中心のｘ座標及びｙ座標である。ｂ_x及びｂ_yは、ハンド１３の凹部１３ａが第２ピン６２に接触したときの指令値から得られる、指令生成ソフトウェアでの第２ピン６２の中心のｘ座標及びｙ座標である。Ｌは、実際のピン中心間距離である。ピン中心間距離とは、第１ピン６１の中心と、第２ピン６２の中心と、の間の距離をいう。Ｌ_sは、ａ_x、ａ_y、ｂ_x及びｂ_yから得られるピン中心間距離である。

以下、上記の方程式の導出について簡単に説明する。

［Ａ］指令生成ソフトウェアにおけるハンド１３の基準位置（ｘ座標及びｙ座標）は、第１リンク１１のリンク長、第２リンク１２のリンク長、ハンド１３のリンク長、第１リンク１１の姿勢の指令値、第２リンク１２の姿勢の指令値、及び、ハンド１３の姿勢の指令値を用いて、三角関数で表すことができる。ここで、ハンド１３のリンク長とは、第３軸ｃ３からハンド１３の基準位置までの長さを意味する。

［Ｂ］指令生成ソフトウェアにおけるハンド１３の姿勢は、第１リンク１１の姿勢の指令値、第２リンク１２の姿勢の指令値、及び、ハンド１３の姿勢の指令値の総和として得られる。

［Ｃ］実際のハンドの基準位置（ｘ座標及びｙ座標）は、第２リンク１２の姿勢の指令値に対して角度ズレαを加算し、ハンド１３の姿勢の指令値に対して角度ズレβを加算した上で、［Ａ］と同様に計算することができる。

［Ｄ］実際のハンド１３の姿勢は、［Ｂ］で得られた姿勢に対し、２つの角度ズレα，βを加算することで得られる。

［Ｅ］実際のハンド１３の凹部１３ａに第１ピン６１が入っているとき、第１ピン６１の中心位置（ｘ座標及びｙ座標）と各指令値の関係は、［Ｃ］で得られた実際のハンド１３の基準位置と、［Ｄ］で得られた実際のハンド１３の姿勢と、を用いて、三角関数で表すことができる。

［Ｆ］実際のハンド１３の凹部１３ａに第２ピン６２が入っているとき、第２ピン６２の中心位置（ｘ座標及びｙ座標）と各指令値の関係は、第１ピンの場合と同様に三角関数で表すことができる。

［Ｇ］凹部１３ａが第１ピン６１に接触しているときと、凹部１３ａが第２ピン６２に接触しているときとで、ハンド１３の姿勢は、指令生成ソフトウェアにおいても、実際においても一致している。

［Ｈ］実際の２つのピンの中心間距離をＬとすると、三平方の定理により、Ｌ²＝（実際の２つのピンのｘ座標の差）²＋（実際の２つのピンのｙ座標の差）²の関係が成立する。この式の左辺に、［Ｅ］及び［Ｆ］で得られた結果が代入される。

［Ｉ］［Ｈ］の式を適宜変形し、整理する。変形には、三角関数の加法定理が用いられたり、［Ｇ］の関係が用いられたりする。また、角度ズレα，βの単位をｒａｄとすると、α及びβは十分にゼロに近いため、sinα≒α、α²≒０、cosα＝√（１−α²）≒１、sin（α＋β）≒α＋β、cos（α＋β）≒１等と近似できる。この整理の過程で、第１リンク１１のリンク長、ハンド１３のリンク長、角度ズレβ等が消去される。以上により、上述の２次方程式を得ることができる。示された２次方程式は一例であり、式の変形方法、及び近似手法に応じて、他の方程式が得られる場合もある。

次に、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβを取得する一連の工程を説明する。

コントローラ５０は、図６に示すように、前述の第１ピン（基準部材）６１に、ハンド１３に形成された直線部分１３ｂの任意の場所を接触させるように制御する（第４工程）。この移動の際も、図３及び図４の場合と同じように、ハンド１３の姿勢は所定の姿勢に保持される。以下、このときのハンド１３の姿勢を第２基準姿勢と呼ぶことがある。第２基準姿勢は前述の第１基準姿勢と一致しても良いし、異なっても良い。

直線部分１３ｂと第１ピン６１との接触は、図４で説明したのと同様に、モータの負荷を監視することで検出することができる。コントローラ５０は、実際のハンド１３の直線部分１３ｂに第１ピン６１が接触した時点での、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を記憶する。

次に、コントローラ５０は、図７に示すように、ハンド１３に形成された直線部分１３ｂのうち図６の接触場所とは異なる場所を第１ピン６１に接触させるように制御する（第５工程）。このとき、図６と同様に、ハンド１３の姿勢は第２基準姿勢に保持される。コントローラ５０は、実際のハンド１３の直線部分１３ｂに第１ピン６１が接触した時点での、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を記憶する。

上述のとおり、ハンド１３の姿勢に対する直線部分１３ｂの角度は既知である。従って、図６の工程及び図７の工程で得られた指令値により、指令生成ソフトウェアでのハンド１３の姿勢と、直線部分１３ｂの２点を第１ピン６１に接触させることで得られる実際のハンド１３の姿勢と、のズレを得ることができる。

得られたハンド１３の姿勢のズレは、図３を用いて説明したとおり、第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαと、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβと、が累積したものである。第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレαは既に得られているので、計算により、第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβを得ることができる（第６工程）。

次に、ハンド１３を所定の教示位置及び教示姿勢とするための指令値を求める方法について説明する。この教示位置及び教示姿勢は、例えば、他の装置に対してハンド１３でウエハ２を受渡しするための位置及び姿勢とすることができるが、これに限定されない。この方法は、ロボット本体５にインストールされた教示指令値取得プログラムによって自動的に実現される。

教示位置を自動的にロボット１に認識させるために、図８に示すように、４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４が、ロボット本体５の設置面に対して固定的に配置されている。４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４は、ハンド１３の教示位置を重心とする４角形の頂点をなすように配置される。それぞれの位置決めピン７１，７２，７３，７４の形状は、第１ピン６１と同じでも良いし、異なっていても良い。

コントローラ５０は、図８に示すように、ハンド１３に形成された凹部１３ａを、４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４のそれぞれに順次接触させるように動作させる。このときの制御は、ハンド１３の姿勢を任意に制御して良いことを除き、図４で説明した制御と実質的に同じである。コントローラ５０は、実際のハンド１３の凹部１３ａに各位置決めピン７１，７２，７３，７４が接触する毎に、第１姿勢アクチュエータ２１、第２姿勢アクチュエータ２２及び第３姿勢アクチュエータ２３の指令値を記憶する。

得られた指令値、及び、前述の角度ズレα，βに基づいて計算することにより、位置決めピン７１，７２，７３，７４のそれぞれの中心位置（実際の位置）を計算により取得することができる。

次に、コントローラ５０は、４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４を頂点とする４角形の重心位置を計算する。コントローラ５０は、４角形の重心位置に前述のハンド１３の基準位置を一致させ、かつ、予め設定された（理想的な）教示姿勢にハンド１３の姿勢を一致させるための第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３の実際の姿勢を計算する。計算により得られた姿勢が、図９に実線で示されている。

コントローラ５０は、図９の実線で示す第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３の姿勢と、前述の角度ズレα，βと、を用いて計算することで、実際のハンド１３を教示位置及び教示姿勢とするために各アクチュエータに与えるべき指令値（教示指令値）を得る（第７工程）。この教示指令値は、教示位置及び教示姿勢として指令生成ソフトウェアがアクチュエータに与える値ということができる。教示指令値に相当する第１リンク１１、第２リンク１２及びハンド１３の姿勢は、図９に鎖線で示されている。

本実施形態のコントローラ５０は、ハンド１３の教示位置及び教示姿勢を実現するために、誤差の原因となる第２姿勢アクチュエータ２２の角度ズレα及び第３姿勢アクチュエータ２３の角度ズレβを特定した形で、教示指令値を生成している。言い換えれば、リンク構造の先端にあるハンド１３の位置及び姿勢だけを教示するのではなく、リンク構造の途中のリンクの姿勢も教示する。従って、ハンド１３を教示位置及び教示姿勢から変化させた場合でも、位置及び姿勢の精度が良好である。

上記の角度ズレ取得方法及び教示指令値取得方法は、コントローラ５０の記憶部５１に記憶されているプログラムによって実現される。上述の第１工程から第７工程は、プログラムの第１ステップから第７ステップに対応する。

以上に説明したように、本実施形態では、水平多関節型のロボット１は、第１リンク１１と、第２リンク１２と、ハンド１３と、コントローラ５０と、を備える。第１リンク１１は、上下方向の第１軸ｃ１を中心として回転することで姿勢を変更可能である。第２リンク１２は、第１リンク１１の先端に連結され、第１リンク１１に対して、上下方向の第２軸ｃ２を中心として回転することで姿勢を変更可能である。ハンド１３は、第２リンク１２の先端に連結され、第２リンク１２に対して、上下方向の第３軸ｃ３を中心として回転することで姿勢を変更可能である。コントローラ５０は、第１リンク１１の姿勢、第２リンク１２の姿勢、及びハンド１３の姿勢を制御する。このロボット１において、第２リンク１２の姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレである第２リンク角度ズレαが、以下の方法で取得される。この角度ズレ取得方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を含む。第１工程では、コントローラ５０の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢にハンド１３を保持しつつハンド１３を移動させることで、固定的に配置された第１ピン６１にハンド１３の凹部１３ａを接触させる。凹部１３ａは、ハンド１３に対する相対位置が既知な部位である。第２工程では、コントローラ５０の制御により、第１基準姿勢にハンド１３を保持しつつハンド１３を移動させることで、第１ピン６１とは別の位置に固定的に配置された第２ピン６２にハンド１３の凹部１３ａを接触させる。第３工程では、第１工程で第１ピン６１に凹部１３ａが接触したときのコントローラ５０の指令値、第２工程で第２ピン６２に凹部１３ａが接触したときのコントローラ５０の指令値、及び、第１ピン６１と第２ピン６２との間の距離から、第２リンク角度ズレαを計算により取得する。

これにより、２つのピンにハンドの凹部１３ａを接触させる簡単な動作で、第２リンク角度ズレαを計算により得ることができる。

また、本実施形態では、角度ズレ取得方法は、第４工程と、第５工程と、第６工程と、を含む。第４工程では、コントローラ５０の制御により、地面に対して一定の姿勢である第２基準姿勢にハンド１３を保持しつつハンド１３を移動させることで、固定的に配置された第１ピン６１に、ハンド１３が有する直線部分１３ｂを接触させる。第５工程では、コントローラ５０の制御により、第２基準姿勢にハンド１３を保持しつつハンド１３を移動させることで、第１ピン６１に、ハンド１３の直線部分１３ｂを、第４工程で接触した場所以外の場所で接触させる。第６工程では、第４工程で第１ピン６１に直線部分１３ｂが接触したときのコントローラ５０の指令値、第５工程で第１ピン６１に直線部分１３ｂが接触したときのコントローラ５０の指令値、及び、第３工程で得られた第２リンク角度ズレαに基づいて、ハンド１３の姿勢の指令値と実際のハンド１３の間の角度ズレであるハンド角度ズレβを計算により取得する。

これにより、ピンにハンド１３の直線部分１３ｂを接触させる簡単な動作で、ハンド角度ズレβを計算により得ることができる。

また、本実施形態では、角度ズレ取得方法で得られた第２リンク角度ズレα及びハンド角度ズレβを用いて、基準指令値を計算により取得する第７工程を含む。基準指令値とは、ハンド１３を教示位置及び教示姿勢とするためにコントローラ５０が出力する指令値である。

これにより、ロボット１への位置及び姿勢の教示を、簡単に、かつ高精度に行うことができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

ハンド１３の特定部位は、凹部１３ａの部分に限定されない。第１ピン６１等がハンド１３の特定部位に接触したことをセンサ等で検出できる限り、特定部位の形状は任意である。特定部位の数も１つに限らず、複数とすることもできる。

図６及び図７の工程でハンド１３の直線部分１３ｂを接触させる相手は、第１ピン６１の代わりに第２ピン６２としても良い。直線部分１３ｂを接触させるピンが、第１ピン６１及び第２ピン６２とは別に設けられても良い。

上記の実施形態で、図８の工程における４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４のうち、位置決めピン７１は第１ピン６１と共通であり、位置決めピン７２は第２ピン６２と共通である。しかし、位置決めピン７１，７２，７３，７４は、第１ピン６１及び第２ピン６２とは別に設けられても良い。

図８の工程で用いられる４つの位置決めピン７１，７２，７３，７４のうち一部を、ハンド１３の教示姿勢の基準として用いることもできる。例えば、２つの位置決めピン７１，７２を、ハンド１３の教示姿勢と平行な線分の両端に配置することができる。この場合、コントローラ５０は、２つの位置決めピン７１，７２の中心を結ぶ直線の傾きを計算して、この直線と平行な姿勢をハンド１３の教示姿勢とする。

図８の工程で用いられる位置決めピンの数は、複数であれば任意である。ハンド１３の教示位置との位置関係が既知である２以上の位置決めピンが配置されていれば、ロボット１側で教示位置を自動的に認識することができる。例えば、位置決めピンを２つ配置し、この位置決めピンの中心同士を結ぶ線分の２等分点がハンド１３の教示位置と一致するように構成することができる。

ロボット１は、半導体ウエハ以外の基板、例えばガラス板等の搬送のために用いることもできる。

１ ロボット
１１ 第１リンク
１２ 第２リンク
１３ ハンド
１３ａ 凹部（特定部位）
１３ｂ 直線部分
５０ コントローラ（制御装置）
６１ 第１ピン（第１基準部材、基準部材）
６２ 第２ピン（第２基準部材）
α 第２リンク角度ズレ
β ハンド角度ズレ
ｃ１ 第１軸
ｃ２ 第２軸
ｃ３ 第３軸

Claims (6)

1. 上下方向の第１軸を中心として回転することで姿勢を変更可能な第１リンクと、
   前記第１リンクの先端に連結され、前記第１リンクに対して、上下方向の第２軸を中心として回転することで姿勢を変更可能な第２リンクと、
   前記第２リンクの先端に連結され、前記第２リンクに対して、上下方向の第３軸を中心として回転することで姿勢を変更可能なハンドと、
   前記第１リンクの姿勢、前記第２リンクの姿勢、及び前記ハンドの姿勢を制御する制御装置と、
   を備える水平多関節型のロボットにおける、前記第２リンクの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレである第２リンク角度ズレを取得する角度ズレ取得方法であって、
   前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第１基準部材に前記ハンドの特定部位を接触させ、この特定部位は、前記ハンドに対する相対位置が既知な部位である第１工程と、
   前記制御装置の制御により、前記第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記第１基準部材とは別の位置に固定的に配置された第２基準部材に前記ハンドの前記特定部位を接触させる第２工程と、
   前記第１工程で前記第１基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第２工程で前記第２基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第１基準部材と前記第２基準部材との間の距離から、前記第２リンク角度ズレを計算により取得する第３工程と、
   を含むことを特徴とする角度ズレ取得方法。
2. 請求項１に記載の角度ズレ取得方法であって、
   前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第２基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された基準部材に、前記ハンドが有する直線部分を接触させる第４工程と、
   前記制御装置の制御により、前記第２基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記基準部材に、前記ハンドの前記直線部分を、前記第４工程で接触した場所以外の場所で接触させる第５工程と、
   前記第４工程で前記基準部材に前記直線部分が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第５工程で前記基準部材に前記直線部分が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第３工程で得られた前記第２リンク角度ズレに基づいて、前記ハンドの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレであるハンド角度ズレを計算により取得する第６工程と、
   を含むことを特徴とする角度ズレ取得方法。
3. 請求項２に記載の角度ズレ取得方法で得られた前記第２リンク角度ズレ及び前記ハンド角度ズレを用いて、前記ハンドの実際の位置及び姿勢を所定の教示位置及び教示姿勢とするために前記制御装置が出力する指令値である教示指令値を計算により取得する第７工程を含むことを特徴とする教示指令値取得方法。
4. 上下方向の第１軸を中心として回転することで姿勢を変更可能な第１リンクと、
   前記第１リンクの先端に連結され、前記第１リンクに対して、上下方向の第２軸を中心として回転することで姿勢を変更可能な第２リンクと、
   前記第２リンクの先端に連結され、前記第２リンクに対して、上下方向の第３軸を中心として回転することで姿勢を変更可能なハンドと、
   前記第１リンクの姿勢、前記第２リンクの姿勢、及び前記ハンドの姿勢を制御する制御装置と、
   を備える水平多関節型のロボットにおける、前記第２リンクの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレである第２リンク角度ズレを取得する角度ズレ取得プログラムであって、
   前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された第１基準部材に前記ハンドの特定部位を接触させ、この特定部位は、前記ハンドに対する相対位置が既知な部位である第１ステップと、
   前記制御装置の制御により、前記第１基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記第１基準部材とは別の位置に固定的に配置された第２基準部材に前記ハンドの前記特定部位を接触させる第２ステップと、
   前記第１ステップで前記第１基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第２ステップで前記第２基準部材に前記特定部位が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第１基準部材と前記第２基準部材との間の距離から、前記第２リンク角度ズレを計算により取得する第３ステップと、
   を含むことを特徴とする角度ズレ取得プログラム。
5. 請求項４に記載の角度ズレ取得プログラムであって、
   前記制御装置の制御により、地面に対して一定の姿勢である第２基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、固定的に配置された基準部材に、前記ハンドが有する直線部分を接触させる第４ステップと、
   前記制御装置の制御により、前記第２基準姿勢に前記ハンドを保持しつつ当該ハンドを移動させることで、前記基準部材に、前記ハンドの前記直線部分を、前記第４ステップで接触した場所以外の場所で接触させる第５ステップと、
   前記第４ステップで前記基準部材に前記直線部分が接触したときの前記制御装置の指令値、前記第５ステップで前記基準部材に前記直線部分が接触したときの前記制御装置の指令値、及び、前記第３ステップで得られた前記第２リンク角度ズレに基づいて、前記ハンドの姿勢の指令値と実際の姿勢の間のズレであるハンド角度ズレを計算により取得する第６工程と、
   を含むことを特徴とする角度ズレ取得プログラム。
6. 請求項５に記載の角度ズレ取得プログラムで得られた前記第２リンク角度ズレ及び前記ハンド角度ズレを用いて、前記ハンドの実際の位置及び姿勢を所定の教示位置及び教示姿勢とするために前記制御装置が出力する指令値である教示指令値を計算により取得する第７ステップを含むことを特徴とする教示指令値取得プログラム。

Images