JP2021186929A - 多軸ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多軸ロボットおよび／または冶具が変更された場合にも、動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで多軸ロボットに実行させる。【解決手段】６軸多関節ロボット１０を、所定作業を実行可能な状態にする制御方法である。６軸多関節ロボット１０に所定姿勢をとらせ、各軸周りに±３０°回転させた際のロボットフランジ１３の位置を１軸ずつ測定する工程と、６軸多関節ロボット１０の固有値を算出する工程と、冶具３０に設定された基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を測定する工程と、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との、推定上の相対的な位置・姿勢関係を表す行列と、設計上の相対的な位置・姿勢関係を表す行列の逆行列との積に基づき補正量を算出する工程と、補正量に基づき動作プログラムを修正する工程と、修正後の動作プログラムを６軸多関節ロボット１０にインストールする工程と、を含む。【選択図】図１２

Description

本発明は、多軸ロボットの制御方法に関し、特に、多軸ロボットおよび／または冶具が変更された場合にも、冶具上のワークに対する所定作業を、所謂リティーチなしで多軸ロボットに実行させることが可能な多軸ロボットの制御方法に関するものである。

従来から、複数のリンクを軸関節で結合し、最終端に取り付けられたエンドエフェクタ（ハンドやツール）を用いて作業を行う多軸ロボットが知られている。このような多軸ロボットのエンドエフェクタを交換した場合には、交換の前後でエンドエフェクタの位置・姿勢に不可避的に誤差が生じるため、エンドエフェクタ交換後にロボットに作業位置を教示し直すリティーチを行うことが多いが、かかるリティーチには膨大な時間を要する。

そこで、例えば特許文献１には、ロボットの手首部に設けられた３箇所の位置基準体の位置に基づいて、手首部の交換前の位置・姿勢および交換後の位置・姿勢の偏差を求め、求めた偏差に基づいて、交換後の手首部を交換前の状態に補正するようにしたロボット制御装置が開示されている。

特開平１１−９０８６８号公報

ところで、従来は、自動車等の生産工場では、例えば単一または少数の作業をそれぞれ担当する多軸ロボットをベルトコンベアの流れ方向に多数配置し、これら多数の多軸ロボットで工程を完成させる、少品種多量生産に適したライン生産方式が主流であった。

もっとも、最近では、消費者ニーズの多様化に応えるべく、多数の作業を担当する一乃至少数の多軸ロボットを、ワークが載置・固定される冶具の周りに配置し、これら一乃至少数の多軸ロボットで工程を完成させる、多品種少量生産に適したセル生産方式が多用されてきている。

かかるセル生産方式では、減産時等には、複数のセルで実行されている異なるロボット作業を１つのセルで集約して実行させる一方、増産時等には、１つのセルで実行されているロボット作業と同じロボット作業を複数のセルで併行して実行させるといった変更が頻繁に行われる。そのため、セル生産方式では、或るセルの多軸ロボットにインストールされている動作プログラムを異なるセルの多軸ロボットにインストールする作業や、セルを構成する多軸ロボットや冶具の移設や新設が頻繁に行われることになる。

にもかかわらず、セル間での動作プログラムの受け渡しや、セルの移設や新設等が行われた場合には、多軸ロボットを動作プログラム通りの所定作業を実行可能な状態にするための準備作業に膨大な時間が費やされているのが現実である。

例えば、多軸ロボットＡおよび冶具Ａで構成されるセルＡで作業Ａを行う一方、多軸ロボットＢおよび冶具Ｂで構成されるセルＢで作業Ｂを行っていると仮定する。この場合に、減産のためにセルＡを廃止して、作業ＡもセルＢで行わせようとすると、多軸ロボットＡにインストールされている作業Ａに対応する動作プログラムを多軸ロボットＢにインストールする必要がある。

しかしながら、多軸ロボットＡと多軸ロボットＢとの間には、機体やギヤ等に製造上の寸法誤差が不可避的に存在し、また、設計通りに設置したつもりでも、多軸ロボットＡと冶具Ａとの距離・姿勢と、多軸ロボットＢと冶具Ｂとの距離・姿勢との間にも不可避的に差異が存在する。それ故、作業Ａに対応する動作プログラムを多軸ロボットＢにインストールして作業Ａを実行させようとしても、多軸ロボットＢのロボットＴＣＰ（Robot Tool Center Point）と、冶具Ｂに載置・固定されるワークの作業点（作業対象箇所）とが微妙にずれるという事態が生じることになる。なお、このような問題は、増産時に、セルＡと全く同じ構成のセルＢを新設しようとする場合や、セルＡを移設する場合等にも同様に生じ得る問題である。

このような問題に対し、例えば上記特許文献１に記載の技術で対処しようとしても、特許文献１のものは、多軸ロボット自体の製造上の寸法誤差や、多軸ロボットと冶具との関係には対応していないし、多軸ロボットの設置位置を補正することも容易ではない。

また、最も簡単な対処法として、例えば、多軸ロボットの実際の３次元位置と冶具の実際の３次元位置とを測定し、測定値と設計値の差だけ、多軸ロボットの制御量を補正することが考えられる。しかしながら、このような手法では、多軸ロボット自体の製造上の寸法誤差や、多軸ロボットおよび冶具の姿勢（３次元的な傾き）が加味されていないため、ロボットＴＣＰと冶具上のワークの作業点とのズレは解消されない。

このため、現状は、多軸ロボットに動作プログラムをインストールした後、作業者がペンダントボックスを用いて、多軸ロボットに対し、前後左右上下の移動量を少しずつ入力して、多軸ロボットのアーム先端部に取り付けられたツールを実際に動かし、ロボットＴＣＰと冶具上のワークの作業点とが一致したら、その作業点を多軸ロボットに記憶させるというリティーチを行うことが不可欠となっている。それ故、例えば動作プログラムに作業点が数千点存在すれば、このような煩雑なリティーチを数千点について逐一行わなければならず、このことが、準備作業に膨大な時間を要する原因となっている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多軸ロボットの制御方法において、多軸ロボットおよび／または冶具が変更された場合にも、動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで多軸ロボットに実行させる技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る多軸ロボットの制御方法では、必要最小限の測定数で、多軸ロボットの固有値および多軸ロボットと冶具との位置関係・姿勢関係を算出するとともに、これら位置関係・姿勢関係の推定値および設計値に基づいて、多軸ロボットへのインストール前に動作プログラムを補正するようにしている。

具体的には、本発明は、アーム先端部に取り付けられるエンドエフェクタを用いてワークに対して作業を行う多軸ロボット、および、当該ワークが載置される冶具の少なくとも一方が変更される場合に、当該多軸ロボットを、所定作業を実行可能な状態にする多軸ロボットの制御方法を対象としている。

この多軸ロボットの制御方法では、自身を基準とした対象物の３次元位置を測定可能な測定機と、上記所定作業に対応する動作プログラムと、を用意する。

そして、この多軸ロボットの制御方法は、上記多軸ロボットに所定姿勢をとらせた状態で、１軸につき３方向を向くように、各軸周りに指定角度だけ回転させた際の上記アーム先端部の位置を、上記測定機を用いて１軸ずつ測定する第１測定工程と、上記第１測定工程における測定結果に基づいて上記多軸ロボットの固有値を算出する第１算出工程と、上記冶具に設定された同一直線上にない３つの基準点を、上記測定機を用いて測定する第２測定工程と、上記第１および第２測定工程における測定結果並びに上記固有値に基づいて算出された、上記多軸ロボットと上記冶具との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列、および、上記多軸ロボットと上記冶具との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列の、一方と他方の逆行列との積に基づいて補正量を算出する第２算出工程と、上記補正量に基づき上記動作プログラムを修正する修正工程と、修正後の上記動作プログラムを上記多軸ロボットにインストールするインストール工程と、を含むことを特徴とするものである。

なお、本発明において「多軸ロボットおよび冶具の少なくとも一方が変更される場合」には、例えば、多軸ロボットおよび／または冶具の位置の変更や、多軸ロボットおよび／または冶具の新設等といった物理的な変更がなされる場合の他、既設の多軸ロボットに新たな動作プログラムをインストールする等といった制御上の変更がなされる場合も含まれる。

また、本発明において「多軸ロボットの固有値」とは、各多軸ロボットにおける機体の実寸法やギヤの実寸法（指定角度に対する実回転角度）等を意味する。

さらに、本発明において「多軸ロボット」には、多軸ロボット本体のみならず、アーム先端部に取り付けられるエンドエフェクタ（例えばハンドやツール）も含まれる。

この構成では、第１測定工程において、多軸ロボットに所定姿勢をとらせた状態で、例えば第１軸につき３方向を向くように、第１軸周りに指定角度だけ回転させた際のアーム先端部の位置を測定することから、第１軸における指定角度に対する実回転角度（ギヤの実寸法）が取得されるとともに、空間上の３点が取得される。これにより、これら３点を通る空間上の円が必ず決まることから、この円の中心を通る法線、すなわち、設置後の多軸ロボットにおける第１軸の位置・傾きを取得することができる。

同様の測定を１軸ずつ行うことで、多軸ロボットの全ての軸の位置・傾きおよびギヤの実寸法を取得することができ、これらにより、第１算出工程において、多軸ロボットの固有値を算出することができる。また、かかる固有値と、測定されたアーム先端部の位置と、に基づいて、多軸ロボットの相対的な（測定機の座標系から見た）位置・姿勢を行列で表すことが可能となる。

同様に、第２測定工程において、冶具に設定された同一直線上にない３つの基準点を測定することで、冶具の相対的な（測定機の座標系から見た）位置・姿勢を行列で表すことが可能となる。

このように、本発明では、ペンダントボックスを用いた煩雑なリティーチとは異なり、簡単な位置測定を、（軸の数）×（３点）＋（冶具上の３点）だけ行えばよいので、作業者の行う作業を大幅に減らすことができる。例えば、６軸ロボットの場合には、２１点（６×３＋３）だけを測定すればよいので、数千点をリティーチする場合に比して、作業者が携わる作業時間を数百分の一以下に短縮することができる。

ここで、測定機の座標系から見た多軸ロボットの位置・姿勢を行列で表せるとともに、測定機の座標系から見た冶具の位置・姿勢を行列で表せることから、当然に、冶具の座標系から見た多軸ロボットの位置・姿勢を行列で表すことが可能となる。つまり、測定結果および固有値に基づいて算出された、多軸ロボットと冶具との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を行列（仮に「行列Ａ」ともいう。）で表すことが可能となる。一方、多軸ロボットと冶具との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列（仮に「行列Ｂ」ともいう。）は、測定（実測）を経ずとも、計算上容易に算出することができる。

そうして、第２算出工程では、測定結果および固有値に基づく推定上の行列Ａ、および、設計上の行列Ｂの、一方と他方の逆行列との積に基づいて補正量を算出する。例えば、或る行列とその行列の逆行列との積は単位行列Ｉになるところ、推定上の行列Ａと設計上の行列Ｂとが完全に一致していれば、Ａ・Ｂ^-1やＡ^-1・Ｂは単位行列Ｉになるはずである。もっとも、実際には、多軸ロボットの固有値や多軸ロボットおよび冶具の設置誤差が不可避的に存在するため、推定上の行列Ａと設計上の行列Ｂとは完全には一致せず、Ａ・Ｂ^-1やＡ^-1・Ｂから、単位行列Ｉではない行列Ｅが導かれる。そうして、この行列Ｅこそが推定値と設計値との誤差（補正量）を表すことになる。

後は、補正量に基づき動作プログラムを修正し、修正後の動作プログラムを多軸ロボットにインストールするだけで、冶具に設置・固定されるワークに対する、修正後の動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで多軸ロボットに実行させることができる。なお、測定後の計算には数分要するが、それを加味しても、本発明によれば、リティーチを行う場合に比して、作業時間を大幅に短縮することができる。

このように、リティーチに工数を掛ける必要がないことから、例えばセル生産方式において、減産時の寄せ止めや増産時の寄せ止めをスムーズに行うことができ、これにより、生産量の変動に対する適応力をより一層高めることができる。

また、本発明において、測定機は、飽く迄、多軸ロボットと冶具とを関係づける中間媒体に過ぎないことから、測定機は固定される（絶対的な座標を持つ）必要はなく、どの位置に設置してもよい。つまり、本発明では、移動可能な測定機を必要なときにのみ、多軸ロボットおよび冶具の近傍に移動させればよいので、生産工場等におけるレイアウトの自由度を高めることができるとともに、測定機の設置に要する時間等を省略することができる。

以上説明したように、本発明に係るロボット制御システムによれば、多軸ロボットおよび／または冶具が変更された場合にも、動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで多軸ロボットに実行させることができる。

本発明の実施形態１に係る多軸ロボットの制御方法の概略を模式的に示す図である。 制御システムを模式的に示す図である。 制御装置の一例を模式的に示す斜視図である。 セルの一例を模式的に示す斜視図である。 寄せ止めの例を模式的に説明する図である。 多軸ロボットおよび冶具に変更が生じた場合の問題点を模式的に説明する図である。 第１測定工程を模式的に説明する斜視図である。 多軸ロボットのロボット固有値の算出手法を模式的に説明する図である。 各構成要素の座標系を模式的に示す図である。 ロボット工学における変換行列の算出手法の一例を模式的に説明する図である。 多軸ロボットと冶具との相対的な位置関係および姿勢関係の取得手法の概略を模式的に説明する図である。 多軸ロボットと冶具との相対的な位置関係および姿勢関係の取得手法を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態２に係る多軸ロボットの制御方法を模式的に説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る多軸ロボットの制御方法の概略を模式的に示す図である。本実施形態の多軸ロボットの制御方法は、冶具３０と共にセルＣ（図４参照）を構成する６軸多関節ロボット（多軸ロボット）１０の制御を行うものである。より詳しくは、この制御方法は、ロボットフランジ（アーム先端部）１３に取り付けられるツール（エンドエフェクタ）２０を用いてワーク４０に対して作業を行う６軸多関節ロボット１０、および、ワーク４０が載置される冶具３０の少なくとも一方が変更される場合に、６軸多関節ロボット１０をリティーチなしで、所定作業を実行可能な状態にするものである。

具体的には、本実施形態の制御方法では、図１に示すように、レーザートラッカー（測定機）５０を用いて、６軸多関節ロボット１０を測定することで、６軸多関節ロボット１０の固有値（機体の実寸法やギヤの実寸法等）、および、６軸多関節ロボット１０の位置および姿勢を算出する。これに加えて、レーザートラッカー５０を用いて、冶具３０を測定することで、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との相対的な位置関係および姿勢関係を算出する。

そうして、本実施形態の制御方法は、これらの算出結果に基づいて、６軸多関節ロボット１０にインストールされる動作プログラムを補正（修正）することによって、動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで６軸多関節ロボット１０に実行させることを可能とするものである。以下、このような６軸多関節ロボット１０の制御方法について詳細に説明する。

なお、「６軸多関節ロボット１０および冶具３０の少なくとも一方が変更される場合」には、例えば、６軸多関節ロボット１０および／または冶具３０の位置の変更や、６軸多関節ロボット１０および／または冶具３０の新設等といった物理的な変更がなされる場合の他、既設の６軸多関節ロボット１０に新たな動作プログラムをインストールする等といった制御上の変更がなされる場合も含まれる。

また、図１では、ロボットフランジ１３に取り付けられるツール２０として、抵抗溶接機を示すとともに、冶具３０に載置されるワーク４０として、車体パネルを示しているが、これらは飽く迄例示であり、ツール２０およびワーク４０は特に限定されない。

−制御システム−
図２は、制御システムを模式的に示す図である。この制御システムは、図２に示すように、制御装置１を中心とする制御側と、ロボット側とで構成されている。制御装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personnel Computer）３と、ディスプレイ５と、インターフェースカード７と、レーザートラッカー５０と、を備えている。一方、ロボット側は、６軸多関節ロボット１０および冶具３０の他、コントローラ１１と、リフレクタ装置５１と、レトロリフレクタ５３と、を備えている。

パーソナルコンピュータ３は、処理部３ａと、記憶部３ｂと、を有している。処理部３ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されており、記憶部３ｂに記憶された各種プログラム等に基づいて演算処理を実行する。記憶部３ｂは、各種プログラムや各種プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）や、処理部３ａによる演算結果などを一時的に記憶するメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。パーソナルコンピュータ３は、インターフェースカード７を介して、６軸多関節ロボット１０のコントローラ１１と無線通信を行うことが可能となっている。

ディスプレイ５は、パーソナルコンピュータ３と接続されており、指令を与えた際の６軸多関節ロボット１０の動きや、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との位置関係等を表す、ＣＡＤ（Computer Aided Design）等で作成されたヴァーチャルな画像を表示するように構成されている。

レーザートラッカー５０は、リフレクタ装置５１のリフレクタ（図示せず）やレトロリフレクタ５３（以下、「リフレクタ等」ともいう。）に対してレーザー光を照射し、リフレクタ等で反射したレーザー光を受光するとともに、照射から受光までの時間を計測することで、レーザートラッカー５０自身からリフレクタ等までの距離を測定することが可能に構成されている。また、レーザートラッカー５０は、図１に示すように、鉛直軸周りおよび水平軸周りに回動自在に構成されていて、照射するレーザー光の方向を２軸のモータで制御してリフレクタ等に追従させるとともに、モータに取り付けた２軸のエンコーダを用いて、リフレクタ等の方向を測定することが可能になっている。なお、レーザートラッカー５０にはカメラが内蔵されており、カメラの視野の範囲内であれば、移動するリフレクタ等を自動で追尾して、リフレクタ等に対してレーザー光を自動で照射することが可能になっている。

このように、リフレクタ等までの距離およびリフレクタ等の方向を測定することで、レーザートラッカー５０は、リフレクタ装置５１が取り付けられた測定対象物や、レトロリフレクタ５３が設置された測定対象物の、当該レーザートラッカー５０を基準とした３次元位置を取得可能になっている。このレーザートラッカー５０は、ＬＡＮ通信回線を介して、パーソナルコンピュータ３と接続されており、レーザートラッカー５０による測定結果がパーソナルコンピュータ３に入力されるようになっている。

なお、本実施形態では、後述するように、レーザートラッカー５０は固定される必要がなく、どの位置に設置してもよいので、例えば図３に示すように、レーザートラッカー５０を初めとする制御装置１一式を、キャスター９ａが付いた移動可能な台車９に組み込むようにしてもよい。

コントローラ１１は、ＣＰＵやＲＯＭやＲＡＭ等を有しており、６軸多関節ロボット１０と電気的に接続されていて、インストールされた動作プログラム通りの動作を６軸多関節ロボット１０に実行させることが可能に構成されている。また、コントローラ１１は、上述の如く、インターフェースカード７を介してパーソナルコンピュータ３と無線で繋がっていることから、パーソナルコンピュータ３からの指示通りの動作を６軸多関節ロボット１０に実行させることが可能になっている。さらに、コントローラ１１は、作業者が操作可能なペンダントボックス（図示せず）を介して、作業者の指示通りの動作を６軸多関節ロボット１０に実行させることが可能になっている。

リフレクタ装置５１は、リフレクタと、リフレクタが取り付けられるハウジングと、を有している。リフレクタ装置５１は、６軸多関節ロボット１０のロボットフランジ１３に取り付けられており、これにより、レーザートラッカー５０を基準としたロボットフランジ１３の３次元位置を取得することが可能になっている。

レトロリフレクタ５３は、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いることで、入射したレーザー光をその入射角に関わらず入射方向に反射させるように構成されている。レトロリフレクタ５３は、作業者の手作業により、冶具３０上の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（図１２参照）に設置され、これにより、レーザートラッカー５０を基準とした基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３次元位置を取得することが可能になっている。

−セル−
本実施形態に係る多軸ロボットの制御方法を理解し易くするために、制御方法の説明に先立ち、本実施形態の制御方法が適用されるセルの説明を行う。

図４は、セルＣの一例を模式的に示す斜視図である。図４に示すセルＣは、多数の作業を担当する２台の６軸多関節ロボット１０と、作業対象であるワーク４０を載置（固定）する冶具３０と、これらを囲むコ字状の安全柵４１と、で構成されている。このようなセルＣを一単位として工程を完成させるセル生産方式は、多品種少量生産に適しているとともに、生産量の変動に対する適応力が高いことでも知られている。

図５は、寄せ止めの一例を模式的に説明する図である。例えば、図５（ａ）に示すように、セルＣ１において６軸多関節ロボット１０Ａに作業Ａを行わせている一方、セルＣ２において６軸多関節ロボット１０Ｂに作業Ｂを行わせていると仮定する。この場合に、減産時の寄せ止めとして、セルＣ２を廃止して、６軸多関節ロボット１０Ａに作業Ａおよび作業Ｂを行わせれば、生産量を減少させつつ６軸多関節ロボット１０Ｂを他の作業等で有効に活用することが可能になる。

これとは逆に、図５（ｂ）に示すように、セルＣ１において６軸多関節ロボット１０Ａに作業Ａおよび作業Ｂを行わせていると仮定する。この場合に、増産時の寄せ止めとして、セルＣ２を新設して、セルＣ１において６軸多関節ロボット１０Ａに作業Ａを行わせる一方、セルＣ２において６軸多関節ロボット１０Ｂに作業Ｂを行わせれば、生産量を増大させることができる。

このように、少数の６軸多関節ロボット１０を冶具３０の周りに配置するセル生産方式では、多数の６軸多関節ロボット１０をベルトコンベアの流れ方向に配置するライン生産方式とは異なり、大規模な改造を要することなく減産や増産に対応できることから、生産効率を向上させることができる。

もっとも、セル生産方式では、或るセルＣの６軸多関節ロボット１０にインストールされている動作プログラムを異なるセルＣの６軸多関節ロボット１０にインストールする作業や、セルＣを構成する６軸多関節ロボット１０や冶具３０の移設や新設が頻繁に行われることになる。図５（ａ）の例であれば、６軸多関節ロボット１０Ｂにインストールされている作業Ｂに対応する動作プログラムを６軸多関節ロボット１０Ａにインストールする必要がある。また、図５（ｂ）の例であれば、セルＣ２を新設するとともに、６軸多関節ロボット１０Ａにインストールされている作業Ｂに対応する動作プログラムを、新設されたセルＣ２の６軸多関節ロボット１０Ｂにインストールする必要がある。

にもかかわらず、セルＣ間での動作プログラムの受け渡しや、セルＣの移設や新設等が行われた場合には、６軸多関節ロボット１０を、動作プログラム通りの所定作業を実行可能な状態にするための準備作業に膨大な時間が費やされているのが現実である。

図６は、多軸ロボットおよび冶具に変更が生じた場合の問題点を模式的に説明する図である。例えば、動作プログラム上は、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との距離がＬであり、６軸多関節ロボット１０の関節を軸周りにθだけ回転させれば、６軸多関節ロボット１０のロボットフランジ１３に取り付けられたツール２０のロボットＴＣＰ（図６のＲＴＣＰ）と、冶具３０に載置（固定）されたワーク４０の作業点（図６のＷＰ）とが一致するような設計がなされていると仮定する。

この場合に、６軸多関節ロボット１０および冶具３０が新設された後、上記動作プログラムを６軸多関節ロボット１０にインストールし、かかる動作プログラムに従って、６軸多関節ロボット１０の関節が軸周りにθだけ回転すれば、ロボットＴＣＰとワーク４０の作業点ＷＰとが一致する筈である。もっとも、たとえ設計通りに設置したつもりでも、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との、実際の距離・姿勢と設計上の距離・姿勢との間には不可避的に差異（図６のΔＬ）が存する。それ故、上記動作プログラムを６軸多関節ロボット１０にインストールして作業を実行させようとしても、図６（ａ）に示すように、ロボットＴＣＰと冶具３０上のワーク４０の作業点ＷＰとが微妙にずれるという事態が生じることになる。

ここで、最も簡単な対処法として、例えば、６軸多関節ロボット１０の実際の３次元位置と冶具３０の実際の３次元位置とを測定し、測定値Ｌ＋ΔＬと設計値Ｌとの差だけ、６軸多関節ロボット１０の制御量θを補正する（例えばθ−Δθとする）ことが考えられる。しかしながら、このような手法では、６軸多関節ロボット１０に存する機体やギヤ等における製造上の寸法誤差（以下、これらを「ロボット固有値」ともいう）が考慮されていない上、６軸多関節ロボット１０および冶具３０の姿勢（三次元的な傾き）が加味されていないため、制御量θを補正したとしても、図６（ｂ）に示すように、ロボットＴＣＰとワーク４０の作業点ＷＰとが一致しないのが通常である。

このため、現状は、６軸多関節ロボット１０に動作プログラムをインストールした後、作業者がペンダントボックスを用いて、６軸多関節ロボット１０に対し、前後左右上下の移動量を少しずつ入力して、ツール２０を実際に動かし、ロボットＴＣＰと冶具３０上のワーク４０の作業点ＷＰとが一致したら、その作業点ＷＰを６軸多関節ロボット１０に記憶させるというリティーチを行うことが不可欠となっている。それ故、例えば動作プログラムに作業点ＷＰが数千点存在すれば、このような煩雑なリティーチを数千点について逐一行わなければならず、このことが、準備作業に膨大な時間を要する原因となっている。

−制御方法−
そこで、本実施形態では、必要最小限の測定数で６軸多関節ロボット１０の固有値および６軸多関節ロボット１０と冶具３０との位置関係・姿勢関係を算出するとともに、これら位置関係・姿勢関係の推定値および設計値に基づいて、６軸多関節ロボット１０へのインストール前に動作プログラムを補正するようにしている。

具体的には、本実施形態の多軸ロボットの制御方法は、
（１）６軸多関節ロボット１０に所定姿勢をとらせた状態で、１軸につき３方向を向くように、各軸周りに指定角度だけ回転させた際のロボットフランジ１３の位置を、レーザートラッカー５０を用いて１軸ずつ測定する第１測定工程と、
（２）第１測定工程における測定結果に基づいて６軸多関節ロボット１０の固有値を算出する第１算出工程と、
（３）冶具３０に設定された同一直線上にない３つの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を、レーザートラッカー５０を用いて測定する第２測定工程と、
（４）（１）および（３）の測定結果および（２）の固有値に基づいて算出された、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列と、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列の逆行列との積に基づき、補正量を算出する第２算出工程と、
（５）補正量に基づき動作プログラムを修正する修正工程と、
（６）修正後の動作プログラムを６軸多関節ロボット１０にインストールするインストール工程と、を含んでいる。

これらのうち（１）〜（５）の工程は、アプリケーションソフトとして具現化されていて、制御装置１のパーソナルコンピュータ３にインストールされている。

なお、６軸多関節ロボット１０を移設・新設等しない場合にも、第１測定工程は必須であり、また、冶具３０を移設・新設等しない場合にも、第２測定工程は必須である。つまり、本実施形態の多軸ロボットの制御方法では、６軸多関節ロボット１０および冶具３０の少なくとも一方が変更されれば、第１および第２測定工程を必ず行うことになる。

以下では、６軸多関節ロボット１０および冶具３０を新設して、６軸多関節ロボット１０に新たな所定作業を実行させる場合を例として、本実施形態の多軸ロボットの制御方法を説明する。

先ず、図３に示すような台車９に組み込まれた制御装置１を用意する。また、新たな所定作業に対応する、オフライン（ヴァーチャル上）で作成した動作プログラムを制御装置１のパーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂに格納（記憶）しておく。そうして、セルＣの領域内に新設された６軸多関節ロボット１０および冶具３０まで台車９を移動する。

（１）第１測定工程
第１測定工程では、先ず、パーソナルコンピュータ３からの指令により、図７に示すように、６軸多関節ロボット１０に所定姿勢（お辞儀をしたような姿勢）をとらせる。この状態で、１軸につき３方向を向くように、各軸周りに±３０°（指定角度）だけ回転するよう指令を与え、図７の白抜き矢印で示すように、その際のロボットフランジ１３に取り付けられたリフレクタ装置５１におけるリフレクタの位置（以下、単に「リフレクタ装置５１の位置」ともいう。）を、レーザートラッカー５０を用いて第１軸ＡＲ１〜第６軸ＡＲ６まで１軸ずつ測定する。

例えば、６軸多関節ロボット１０にお辞儀をしたような姿勢をとらせた状態（以下、「初期状態」ともいう。）で、レーザートラッカー５０によりリフレクタ装置５１の位置を測定する（第１の方向）。なお、このとき測定された空間上の位置（点）を仮にＡＲ１（１）とする。

次に、初期状態から第１軸ＡＲ１周りに６軸多関節ロボット１０を＋３０°だけ回転させるよう、パーソナルコンピュータ３からコントローラ１１に指令を与え、レーザートラッカー５０によりリフレクタ装置５１の位置を測定した後（第２の方向）、６軸多関節ロボット１０を−３０°回転させて、初期状態に戻す。なお、このとき測定された空間上の位置（点）を仮にＡＲ１（２）とする。

さらに、初期状態から第１軸ＡＲ１周りに６軸多関節ロボット１０を−３０°だけ回転させるよう、パーソナルコンピュータ３からコントローラ１１に指令を与え、レーザートラッカー５０によりリフレクタ装置５１の位置を測定した後（第３の方向）、６軸多関節ロボット１０を＋３０°回転させて、初期状態に戻す。なお、このとき測定された空間上の位置（点）を仮にＡＲ１（３）とする。

以上の測定結果は、レーザートラッカー５０からパーソナルコンピュータ３へ出力され、パーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂには、図８（ａ）に示すように、３つの点のＡＲ１（１）、ＡＲ１（２）およびＡＲ１（３）の空間座標が記憶される。このように、第１軸ＡＲ１周りに指定角度だけ回転させた際のロボットフランジ１３に取り付けられたリフレクタ装置５１の位置を測定することから、第１軸ＡＲ１における指定角度に対する実回転角度（ギヤの実寸法）が取得される。

同様の測定を、第２軸ＡＲ２〜第６軸ＡＲ６まで順次１軸ずつ行うことで、各軸につき３つの点（３つの空間座標）とギヤの実寸法が取得される。

（２）第１算出工程
図８（ａ）に示すように、３点ＡＲ１（１），ＡＲ１（２），ＡＲ１（３）が与えられれば、これら３点ＡＲ１（１），ＡＲ１（２），ＡＲ１（３）を通る円が数学上必ず決まるので、第１算出工程では、パーソナルコンピュータ３の処理部３ａが、図８（ｂ）に示すように、３点ＡＲ１（１），ＡＲ１（２），ＡＲ１（３）を通る仮想円ＶＣ１を算出する。このように、仮想円ＶＣ１が決まれば、この仮想円ＶＣ１の中心を通る法線も決まるが、この法線が正に第１軸ＡＲ１の位置や傾きを表すことになる。

以上の処理を第２軸ＡＲ２についても行えば、図８（ｃ）に示すように、仮想円ＶＣ２およびその法線が算出される。かかる法線は正に第２軸ＡＲ２の位置や傾きを表すことから、第１軸ＡＲ１と第２軸ＡＲ２との位置関係および姿勢関係を取得することができる。

同様の処理を第３軸ＡＲ３、第４軸ＡＲ４、第５軸ＡＲ５および第６軸ＡＲ６についても行うことで、図８（ｄ）に示すように、仮想円ＶＣ３，ＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６が決まり、第１軸ＡＲ１〜第６軸ＡＲ６の位置関係および姿勢関係がすべて明らかとなり、これにより、６軸多関節ロボット１０の固有値（機体の実寸法やギヤの実寸法）、および、レーザートラッカー５０を基準とした６軸多関節ロボット１０の相対的な位置および姿勢を算出することが可能となる。

なお、以上の説明から分かるように、６軸多関節ロボット１０に３方向を向かせさえすれば、仮想円ＶＣ１〜ＶＣ６が必ず決まるので、第１測定工程における、各軸周りの回転角度は３０°に限らず、何°でも（例えば１０°や５０°でも）よい。また、本実施形態では、６軸多関節ロボット１０を初期状態に戻すための効率を考慮して、第１測定工程における各軸周りの回転角度を±３０°としたが、これに限らず、例えば各軸周りに＋１２０°、＋２４０°、＋３６０°の順で回転させて、６軸多関節ロボット１０を初期状態に戻すようにしてもよい。

（３）第２測定工程
第２測定工程では、例えば作業者が手に持ったレトロリフレクタ５３を、冶具３０に設定された同一直線上にない３つの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に順番に置いていき、その都度レーザートラッカー５０を用いてレトロリフレクタ５３の位置を測定する。この測定結果は、レーザートラッカー５０からパーソナルコンピュータ３へ出力され、パーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂに３つの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の空間座標が記憶される。これにより、３つの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の座標に基づき、レーザートラッカー５０を基準とした冶具３０の相対的な位置および姿勢を算出することが可能となる。

なお、第１測定工程におけるレーザートラッカー５０の位置と、第２測定工程におけるレーザートラッカー５０の位置とは同じであること、換言すると、第１測定工程開始から第２測定工程終了まで、レーザートラッカー５０を移動させないことが必須となる。

（４）第２算出工程
ところで、本実施形態の制御方法に係る構成要素は、図９に示すように、各々座標系を持っている。具体的には、６軸多関節ロボット１０は座標系Σ_Rを持ち、ロボットフランジ１３は座標系Σ_Fを持ち、リフレクタ装置５１は座標系Σ_Reを持ち、ツール２０は座標系Σ_Tを持ち、冶具３０は座標系Σ_Jを持ち、レーザートラッカー５０は座標系Σ_Lを持っている。このため、これらの相対的な関係を求めるには、座標変換を行う必要がある。なお、ワーク４０は、後述するように、ワーク４０自体に設定された車両番線を基準として冶具３０に位置決めされるため、独自の座標系を持っていない。

図１０は、ロボット工学における変換行列の算出手法の一例を模式的に説明する図である。図１０（ａ）に示すような座標系Σ_iから座標系Σ_i+1に至る変換行列について説明する。なお、各座標系におけるＹ軸は、直交するＸ軸とＺ軸とが決まれば、自動的に決まるので、ここでは図示省略する。

先ず、図１０（ｂ）に示すように、座標系Σ_iのＺ_i軸と座標系Σ_i+1のＺ_i+1軸との共通垂線をＸ_i軸とする。そうして、座標系Σ_i+1のＺ_i+1軸およびＸ_i+1軸を、共通垂線の長さａだけ、Ｘ_i方向に平行移動する（図１０（ｂ）と図１０（ｃ）とを対照）。この変換は、下記の式（１）の行列で表される。

次いで、座標系Σ_i+1のＺ_i+1軸およびＸ_i+1軸を、Ｚ_i軸とＺ_i+1軸との成す角γだけ、Ｘ_i軸周りに回転させる（図１０（ｃ）と図１０（ｄ）とを対照）。この変換は、下記の式（２）の行列で表される。

次いで、Ｘ_i+1軸を、Ｚ_i方向に長さｃだけ平行移動する（図１０（ｄ）と図１０（ｅ）とを対照）。この変換は、下記の式（３）の行列で表される。

最後に、図１０（ｅ）に示すＸ_i軸とＸ_i+1軸との成す角αだけ、Ｘ_i+1軸をＺ_i軸周りに回転させると、座標系Σ_iと座標系Σ_i+1とが一致することになる。この変換は、下記の式（４）の行列で表される。

それ故、式（１）〜式（４）の行列を順に掛け合せれば、下記の式（５）に示すような、座標系Σ_iから座標系Σ_i+1に至る行列ⁱＴ_i+1を、換言すると、座標系Σ_iから座標系Σ_i+1までの位置・姿勢を表す行列ⁱＴ_i+1を得ることができる。

図１１は、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との相対的な位置関係および姿勢関係の取得手法の概略を模式的に説明する図である。先ず、図１１の実線矢印Ａで示す、レーザートラッカー５０からロボットフランジ１３までの位置・姿勢（行列^LＴ_F）は、実測で求めることができる（第１測定工程）。

また、図１１の破線矢印Ｂで示す、ロボット設置位置Ｒ_Oからロボットフランジ１３までの位置・姿勢（行列^RＴ_F）は、６軸多関節ロボット１０の固有値が分かれば、上記式（５）を求めたのと同じ考え方により求めることができる。ここで、行列^RＴ_Fを算出すれば、その逆行列^RＴ_F ^-1（＝^FＴ_R）を算出することができる。すると、下記の式（６）により、図１１の破線矢印Ｃで示す、レーザートラッカー５０からロボット設置位置Ｒ_Oまでの位置・姿勢（行列^LＴ_R）を、実測に基づく計算によって推定することができる。

^LＴ_F・^RＴ_F ^-1＝^LＴ_F・^FＴ_R＝^LＴ_R・・・・式（６）
一方、図１１の実線矢印Ｄで示す、レーザートラッカー５０から冶具３０までの位置・姿勢（行列^LＴ_J）も、実測で求めることができる（第２測定工程）。ここで、上記の式（６）により行列^LＴ_Rが求まれば、その逆行列^LＴ_R ^-1（＝^RＴ_L）を算出することができる。すると、下記の式（７）により、図１１の破線矢印Ｅで示す、ロボット設置位置Ｒ_Oから冶具３０までの位置・姿勢（行列^RＴ_J）を、実測に基づく計算によって推定することができる。

^LＴ_R ^-1・^LＴ_J＝^RＴ_L・^LＴ_J＝^RＴ_J・・・・式（７）
以上のような考え方を前提に、第２算出工程では、第１および第２測定工程の測定結果並びに６軸多関節ロボット１０の固有値に基づいて算出された、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列と、６軸多関節ロボット１０と冶具３０との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列の逆行列との積に基づき、補正量を算出する。

図１２は、多軸ロボットと冶具との相対的な位置関係および姿勢関係の取得手法を模式的に説明する図である。先ず、第１測定工程により、図１２の（Ａ）で示すように、レーザートラッカー５０からロボットフランジ１３に取り付けられたリフレクタ装置５１までの位置・姿勢（行列^LＴ_Re）は、実測で求められる。また、ロボットフランジ１３からリフレクタ装置５１までの位置・姿勢（行列^FＴ_Re）は、計算で求められる。さらに、６軸多関節ロボット１０の固有値は第１算出工程で算出されているので、ロボット設置位置Ｒ_Oからロボットフランジ１３までの位置・姿勢（行列^RＴ_F）は、計算で求められる。

よって、下記の式（８）により、レーザートラッカー５０からロボット設置位置Ｒ_Oまでの位置・姿勢（行列^LＴ_R）が、第１および第２測定工程の測定結果並びに６軸多関節ロボット１０の固有値に基づいて計算により推定される。

^LＴ_R＝^LＴ_Re・^FＴ_Re ^-1・^RＴ_F ^-1・・・・式（８）
もっとも、実際に作業が行われるのは、ツール２０のロボットＴＣＰ（図１２のＲＴＣＰ）なので、パーソナルコンピュータ３の処理部３ａは、式（８）から更に下記の式（９）を用いて、レーザートラッカー５０からロボットＴＣＰまでの位置・姿勢（行列^LＴ_T）を推定する。なお、式（９）における行列^FＴ_Tは、計算により求まる、ロボットフランジ１３からツール２０のロボットＴＣＰまでの位置・姿勢を表す行列である。

^LＴ_T＝^LＴ_R・^RＴ_F・^FＴ_T・・・・式（９）
また、図１２の（Ｂ）で示すように、レーザートラッカー５０から冶具３０までの位置・姿勢（行列^LＴ_J）は、第２測定工程において冶具３０上の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を測定することで、下記の式（１０）により求められる。なお、Ｇｒａｍ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）はＰ１，Ｐ２，Ｐ３を成分に持つグラム行列を表す。

^LＴ_J＝Ｇｒａｍ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）・・・・式（１０）
ここで、実際に作業の対象となるのは、冶具３０そのものではなく、冶具３０に載置されたワーク４０なので、行列^LＴ_Jは、より正確には、レーザートラッカー５０から、冶具３０に載置されたワーク４０に設定されている車両番線までの位置・姿勢に対応している。なお、ワーク４０は、車両番線を基準として冶具３０に位置決めされることから、冶具３０上の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を測定することで、レーザートラッカー５０から車両番線までの位置・姿勢（行列^LＴ_J）は、計算で容易に算出することができる。

よって、式（９）と式（１０）とから、下記の式（１１）により、図１２の（Ｃ）で示すような、６軸多関節ロボット１０（より正確には、ツール２０のロボットＴＣＰ）と冶具３０（より正確には、冶具３０上のワーク４０の車両番線）との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列^TＴ_J ^*が得られる。

^TＴ_J ^*＝^LＴ_T ^-1・^LＴ_J・・・・式（１１）
一方、測定結果や６軸多関節ロボット１０の固有値とは無関係に、パーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂに格納された動作プログラム乃至それに関連付けられたＣＡＤ等から、６軸多関節ロボット１０（より正確には、ツール２０のロボットＴＣＰ）と冶具３０（より正確には、冶具３０上のワーク４０の車両番線）との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列^TＴ_Jを取得することができる。

ここで、或る行列とその行列の逆行列との積は単位行列Ｉになることから、推定上の行列^TＴ_J ^*と設計上の行列^TＴ_Jとが完全に一致していれば、^TＴ_J ^-1・^TＴ_J ^*は単位行列Ｉになるはずである。もっとも、実際には、６軸多関節ロボット１０の固有値や６軸多関節ロボット１０および冶具３０の設置誤差が不可避的に存するため、推定上の行列^TＴ_J ^*と設計上の行列^TＴ_Jとは完全には一致せず、下記の式（１２）で示すように、^TＴ_J ^-1・^TＴ_J ^*から単位行列Ｉではない行列Δ^TＴ_J ^*が導かれる。

^TＴ_J ^-1・^TＴ_J ^*＝Δ^TＴ_J ^*・・・・式（１２）
そうして、この行列Δ^TＴ_J ^*こそが、推定値と設計値との誤差（補正量）を表していることになる。

（５）修正工程
修正工程では、第２算出工程で算出した行列Δ^TＴ_J ^*（補正量）に基づき動作プログラムを修正する。具体的には、行列Δ^TＴ_J ^*をＸＹＺ座標に変換した後、かかるＸＹＺ座標を６軸多関節ロボット１０の各軸の回転角度に変換して、パーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂに格納された動作プログラムをオフラインで修正する。

なお、補正後の指令は、各軸の回転角度（数字の羅列）で表されるため、作業者がその正誤を判断することは困難である。そこで、ディスプレイ５を用いて、ＣＡＤ等で作成されたヴァーチャルな画像上で、補正後の或る指令に対するツール２０のロボットＴＣＰと冶具３０との位置関係を確認した後、同じ指令をコントローラ１１に送信し、６軸多関節ロボット１０が実際に同じ動作を行うか否かを確認するようにしてもよい。

（６）インストール工程
インストール工程では、修正工程で修正された動作プログラムを６軸多関節ロボット１０にインストールする。これにより、６軸多関節ロボット１０は、動作プログラムに対応した所定作業を、リティーチなしで冶具３０上のワーク４０に対して実行することが可能な状態となる。

−作用・効果−
以上説明したように、本実施形態の多軸ロボットの制御方法によれば、オフラインで動作プログラムを作成すれば、冶具３０に載置・固定されるワーク４０に対して、かかる動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで６軸多関節ロボット１０に実行させることが可能となる。なお、測定後の計算には数分要するが、それを加味しても、リティーチを行う場合に比して、作業時間を大幅に短縮することができる。

このように、リティーチに工数を掛ける必要がないことから、減産時の寄せ止めや増産時の寄せ止めをスムーズに行うことができ、これにより、生産量の変動に対する適応力をより一層高めることができる。

また、レーザートラッカー５０は、飽く迄、６軸多関節ロボット１０と冶具３０とを関係づける中間媒体に過ぎないことから、レーザートラッカー５０は固定される（絶対的な座標を持つ）必要はなく、どの位置に設置してもよい。つまり、移動可能なレーザートラッカー５０を必要なときにのみ、６軸多関節ロボット１０および冶具３０の近傍に移動させればよいので、生産工場等におけるレイアウトの自由度を高めることができるとともに、レーザートラッカー５０の設置に要する時間等を省略することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、新たな所定作業に対応する動作プログラムを、新設された６軸多関節ロボット１０にインストールする場合について説明したが、本実施形態では、セルＣを移設する場合や、セルＣをコピーする場合について説明する。なお、以下では、同じ６軸多関節ロボット１０を移設前は「６軸多関節ロボット１０ＢＦ」と称し、移設後は「６軸多関節ロボット１０ＡＦ」と称する。ロボットフランジ１３ＢＦ，１３ＡＦ、ツール２０ＢＦ，２０ＡＦ、リフレクタ装置５１ＢＦ，５１ＡＦについても同様である。もっとも、冶具３０については、図を見易くするため、移設前（セルＣ１）も移設後（セルＣ２）も同じ符号３０で表す。

図１３は、本実施形態に係る多軸ロボットの制御方法を模式的に説明する図である。前提として、６軸多関節ロボット１０ＢＦは、所定作業に対応する動作プログラムが過去にインストールされ且つリティーチが済んだ状態で、所定作業を行っていると仮定する。

この場合には、先ず、６軸多関節ロボット１０ＢＦにインストールされている動作プログラムＢＦおよびリティーチ情報をコピーし、パーソナルコンピュータ３の記憶部３ｂに格納する。本実施形態では、これら動作プログラムおよびリティーチ情報が、本発明でいうところの、制御開始前に用意される「所定作業に対応する動作プログラム」に相当する。

次に、セルＣ１を移設する前に、図１３の（Ａ）で示すように、レーザートラッカー５０からロボットフランジ１３ＢＦに取り付けられたリフレクタ装置５１ＢＦまでの位置・姿勢（行列^LＴ_Re）を実測で求めとともに、図１３の（Ｂ）で示すように、レーザートラッカー５０から冶具３０までの位置・姿勢（行列^LＴ_J）を実測で求める。そうして、上記の式（１１）と同様の考え方により、図１３の（Ｃ）で示すような、６軸多関節ロボット１０ＢＦ（ツール２０ＢＦのロボットＴＣＰ）と冶具３０との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列^JＴ_T ^*を取得する。本実施形態では、この行列^JＴ_T ^*が、本発明でいうところの、「多軸ロボットと冶具との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列」に相当する。つまり、セルＣ１をコピーする場合には、移設前のセルＣ１における行列^JＴ_T ^*が、移設後のセルＣ２における、６軸多関節ロボット１０ＡＦと冶具３０との「設計上」の位置関係および姿勢関係を表す行列^JＴ_Tに相当する。

次に、セルＣ２に移設した後、レーザートラッカー５０からロボットフランジ１３ＡＦに取り付けられたリフレクタ装置５１ＡＦまでの位置・姿勢（行列^LＴ_Re）を実測で求めとともに、レーザートラッカー５０から冶具３０までの位置・姿勢（行列^LＴ_J）を実測で求める。そうして、上記の式（１１）と同様の考え方により、６軸多関節ロボット１０ＡＦ（ツール２０ＡＦのロボットＴＣＰ）と冶具３０との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列^JＴ_T ^*を取得する。

そうして、上記の式（１２）を用いて、行列Δ^JＴ_T ^*を算出し、かかる行列Δ^JＴ_T ^*に基づいてリティーチ情報を修正することで、移設後のセルＣ２固有の動作プログラムをオフラインで作成する。この移設後のセルＣ２固有の動作プログラムを６軸多関節ロボット１０ＡＦにインストールすれば、６軸多関節ロボット１０ＡＦは、移設前の６軸多関節ロボット１０ＢＦが実行していたのと全く同じ所定作業を、リティーチなしで冶具３０上のワーク４０に対して実行することが可能な状態となる。

−作用・効果−
以上説明したように、本実施形態の多軸ロボットの制御方法によれば、動作プログラムのみならずリティーチ情報を受け渡す場合にも、譲渡側で実行されていた所定作業を、リティーチなしで６軸多関節ロボット１０に実行させることが可能となることから、減産時の寄せ止めや増産時の寄せ止めをスムーズに行うことができ、これにより、生産量の変動に対する適応力をより一層高めることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、１軸につき３方向を向くように、各軸周りに回転させた際のロボットフランジ１３の位置を測定するとともに、冶具３０に設定された同一直線上にない３つの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を測定するようにしたが、これに限らず、１軸につき４方向以上を向くように回転させた際のロボットフランジ１３の位置を測定したり、冶具３０に設定された同一直線上にない４以上の基準点を測定したりするようにしてもよい。もっとも、測定数を増やしても、６軸多関節ロボット１０の固有値の精度や、６軸多関節ロボット１０および冶具３０の位置・姿勢の推定精度が向上する訳ではないので、３を超える測定数は技術的には無意味であることから、１軸につき３点（または冶具３０の３つの基準点）を測定することと、１軸につき４点以上（または冶具３０の４つの基準点）を測定することとは、実質的に同じである。

また、上記実施形態１では６軸多関節ロボット１０および冶具３０を新設する場合に、また、上記実施形態２ではセルＣを移設する場合に本発明を適用したが、これに限らず、例えば、６軸多関節ロボット１０の位置のみを変更する場合や、冶具３０の位置のみを変更する場合や、既設の６軸多関節ロボット１０に新たな動作プログラムをインストールする場合に本発明を適用してもよい。

さらに、上記各実施形態では、（１）第１測定工程→（２）第１算出工程→（３）第２測定工程の順で実施したが、これに限らず、（１）第１測定工程→（３）第２測定工程→（２）第１算出工程の順で実施してもよいし、（３）第２測定工程→（１）第１測定工程→（２）第１算出工程の順で実施してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、多軸ロボットおよび／または冶具が変更された場合にも、動作プログラム通りの所定作業を、リティーチなしで多軸ロボットに実行させることができるので、ロボット制御方法に適用して極めて有益である。

１０ ６軸多関節ロボット
１３ ロボットフランジ（アーム先端部）
２０ ツール
３０ 冶具
４０ ワーク
５０ レーザートラッカー（測定機）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 基準点

Claims (1)

1. アーム先端部に取り付けられるエンドエフェクタを用いてワークに対して作業を行う多軸ロボット、および、当該ワークが載置される冶具の少なくとも一方が変更される場合に、当該多軸ロボットを、所定作業を実行可能な状態にする多軸ロボットの制御方法であって、
   自身を基準とした対象物の３次元位置を測定可能な測定機と、上記所定作業に対応する動作プログラムと、を用意し、
   上記多軸ロボットに所定姿勢をとらせた状態で、１軸につき３方向を向くように、各軸周りに指定角度だけ回転させた際の上記アーム先端部の位置を、上記測定機を用いて１軸ずつ測定する第１測定工程と、
   上記第１測定工程における測定結果に基づいて上記多軸ロボットの固有値を算出する第１算出工程と、
   上記冶具に設定された同一直線上にない３つの基準点を、上記測定機を用いて測定する第２測定工程と、
   上記第１および第２測定工程における測定結果並びに上記固有値に基づいて算出された、上記多軸ロボットと上記冶具との推定上の相対的な位置関係および姿勢関係を表す行列、および、上記多軸ロボットと上記冶具との設計上の位置関係および姿勢関係を表す行列の、一方と他方の逆行列との積に基づいて補正量を算出する第２算出工程と、
   上記補正量に基づき上記動作プログラムを修正する修正工程と、
   修正後の上記動作プログラムを上記多軸ロボットにインストールするインストール工程と、を含むことを特徴とするロボット制御方法。

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