JP2022063395A - 位置補正システム、位置補正方法及び位置補正プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの位置の補正に要する時間を短縮することが可能な位置補正システム、位置補正方法及び位置補正プログラムを提供すること。【解決手段】本発明の例示的な一態様に係る位置補正システム１では、１以上の搬送装置２０と、搬送装置２０の異なる設置位置に固定され、搬送装置２０がロボット１０から既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態でロボット１０を撮影して撮影画像を生成する撮影装置４０ａ，４０ｂと、生成された撮影画像を用いて、ロボット１０の実際の基準点の位置座標を算出する位置算出装置５０と、算出されたロボット１０の実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出する補正値算出装置６０と、算出された補正値に基づいて、ロボットの実際の基準点の位置を補正する位置補正装置７０とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットの位置を補正する位置補正システム、位置補正方法及び位置補正プログラムに関する。

従来、自動車等の車両の製造ラインにおいて、ロボットを用いた作業が行われている。ロボットは、シミュレータによって予め生成された動作プログラムに基づいて作業を行う。シミュレータは、対象の物体に対して作業を行うロボット１０のアーム等の目標位置を予め決定する。しかしながら、シミュレータによって決定されたロボットの目標位置と、ロボットの実際の位置との間にずれが生じることがある。

この点に関し、特許文献１が開示する位置計測システムでは、製造ラインに設置された計測装置が、ロボットアームの先端部の現在位置を計測する。次いで、演算装置が、計測された現在位置と目標位置とを比較して補正量を算出する。そして、制御装置が、補正量に基づいてロボットアームの位置のずれを補正する。

特開２０１７-１９０７２号公報

しかしながら、特許文献１が開示する位置計測システムでは、計測装置が製造ラインの一定の設置位置に設置されない可能性がある。そのため、ロボットの位置の補正精度を高めるためには、計測装置が計測したロボットアームの先端部の現在位置を、計測装置の設置位置に応じて補正する必要がある。すなわち、計測装置の設置位置のずれに起因する補正処理を実行する必要がある。このため、特許文献１が開示する位置計測システムでは、ロボットの位置を補正する際に、計測装置の設置位置のずれに起因する補正処理を実行しなければならず、ロボットの位置を補正する時間を短縮することができないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためのものであり、ロボットの位置の補正に要する時間を短縮することが可能な位置補正システム、位置補正方法及び位置補正プログラムを提供することを目的とする。

本発明の例示的な一態様に係るロボットの位置を補正する位置補正システムは、
ロボットによって作業が行われる物体を搬送する１以上の搬送装置と、
１以上の搬送装置の異なる設置位置に固定され、搬送装置がロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態でロボットを撮影して撮影画像を生成する複数の撮影装置と、
複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、ロボットの実際の基準点の位置座標を算出する位置算出装置と、
算出されたロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出する補正値算出装置と、
算出された補正値に基づいて、ロボットの実際の基準点の位置を補正する位置補正装置とを含む。

複数の撮影装置は、複数の搬送装置のそれぞれに設置され、
位置算出装置は、各ロボットの複数の撮影画像を用いて、各ロボットの実際の基準点の位置座標を算出し、
補正値算出装置は、算出された各ロボットの実際の基準点の位置座標と、各ロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、各ロボットの補正値を算出し、
位置補正装置は、算出された各ロボットの補正値に基づいて、各ロボットの実際の基準点の位置を補正することができる。

また、複数の撮影装置は、無線通信によって複数の撮影画像を位置算出装置に提供することができる。

さらに、補正値算出装置は、異なる既定の設置位置に複数の撮影装置が固定された搬送装置が既定の停止位置に停止しているとの仮定に基づく変換係数を用いて、実際の基準点の位置座標を変換し、変換された実際の基準点の位置座標と、目標とする基準点の位置座標との差分に基づいて、補正値を算出することができる。

本発明の例示的な一態様に係るロボットの位置を補正する位置補正方法は、
ロボットによって作業が行われる物体を搬送する１以上の搬送装置の異なる設置位置に固定された複数の撮影装置が、搬送装置がロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態でロボットを撮影して、複数の撮影画像を生成し、
情報処理装置が、複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、ロボットの実際の基準点の位置座標を算出し、
情報処理装置が、算出されたロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出し、
情報処理装置が、算出された補正値に基づいて、ロボットの実際の基準点の位置を補正する。

本発明の例示的な一態様に係るロボットの位置を補正する位置補正プログラムは、情報処理装置に対し、
ロボットによって作業が行われる物体を搬送する搬送装置がロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態で、搬送装置の異なる設置位置に固定された複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、ロボットの実際の基準点の位置座標を算出するステップと、
算出されたロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出するステップと、
算出された補正値に基づいて、ロボットの実際の基準点の位置を補正するステップとを実行させる。

本発明により、ロボットの位置の補正に要する時間を短縮することが可能な位置補正システム、位置補正方法及び位置補正プログラムを提供することができる。

本発明の例示的な一態様に係る位置補正システムの構成を示す図である。 本発明の例示的な一態様に係る位置補正システムを適用した製造ラインの一例を示す平面図である。 本発明の例示的な一態様に係る位置補正システムを適用した製造ラインの１つの作業エリアの一例を示す立面図である。 本発明の例示的な一態様に係る位置補正システムにおいて実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の例示的な一態様について説明する。図１は、本発明の例示的な一態様に係る位置補正システム１の構成を示す図である。位置補正システム１は、１以上のロボット１０の位置を補正するシステムである。位置補正システム１は、ロボット１０と、搬送装置２０と、シミュレータ３０と、撮影装置４０ａ，４０ｂと、位置算出装置５０と、統合コントローラ６０と、ロボットコントローラ７０とを含む。

ロボット１０は、対象の物体に対して作業を行うロボットである。対象の物体には、例えば、自動車等の車両が含まれる。ロボット１０は、溶接や切断、組み付け等の種々の作業を行うことが可能なアームを備える。製造ラインには、複数のロボット１０を配置することができる。

搬送装置２０は、ロボット１０によって作業が行われる物体を搬送する装置である。搬送装置２０の具体例として、ワークパレット等が挙げられる。搬送装置２０は、製造ラインに設置された複数のロボット１０のそれぞれから既定の範囲内の既定の停止位置まで移動して停止する。既定の範囲とは、各ロボット１０が搬送装置２０に配置された対象の物体に対して作業を行うことが可能な範囲である。製造ラインでは、通常、複数の搬送装置２０が利用される。各搬送装置２０は、各ロボット１０から既定の範囲内の既定の停止位置に停止する。

シミュレータ３０は、ロボット１０の動作プログラムを生成する情報処理装置である。シミュレータ３０の具体例として、ＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置が挙げられる。シミュレータ３０は、シミュレーションにおいて、三次元シミュレーション空間におけるロボット１０の目標とする基準点の位置座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を決定する。ロボット１０の基準点には、対象の物体に対して作業を行うロボット１０のアームの位置、例えば、加工点等が含まれる。シミュレータ３０は、ロボット１０の動作プログラムをロボットコントローラ７０に提供すると共に、目標とする基準点の位置座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を統合コントローラ６０に提供する。

撮影装置４０ａ，４０ｂは、ロボット１０を撮影する装置である。撮影装置４０ａ，４０ｂは、搬送装置２０の異なる設置位置に固定される。撮影装置４０ａ，４０ｂは、搬送装置がロボット１０から既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態で、当該ロボット１０を撮影して撮影画像を生成する。撮影装置４０ａ，４０ｂは、無線通信機能を備えており、生成した撮影画像を、無線通信によって位置算出装置５０に提供する。製造ラインでは、複数の搬送装置２０のそれぞれに撮影装置４０ａ，４０ｂが設置される。なお、図１には、２つの撮影装置４０ａ，４０ｂが示されているが、３以上の撮影装置を搬送装置２０に設置してもよい。

位置算出装置５０は、撮影装置４０ａ，４０ｂのそれぞれから受信した撮影画像を用いて、ロボット１０の実際の基準点の位置座標を算出する情報処理装置である。位置算出装置５０の具体例として、ＰＣ等の情報処理装置が挙げられる。位置算出装置５０は、搬送装置２０上の異なる撮影位置で撮影された複数の撮影画像を用いて、ロボット１０の実際の基準点の位置座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を算出する。位置算出装置５０は、各ロボット１０の複数の撮影画像を用いて、製造ラインに配置された各ロボット１０の実際の基準点の位置座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を算出することができる。

統合コントローラ６０は、位置算出装置５０によって算出されたロボット１０の実際の基準点の位置座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と、シミュレータ３０によって決定されたロボット１０の目標とする基準点の位置座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）とのずれに基づいて、補正値を算出する情報処理装置である。統合コントローラ６０の具体例としては、ＰＣ等の情報処理装置が挙げられる。統合コントローラ６０は、補正値算出装置に相当する。

具体的には、統合コントローラ６０は、ロボット１０の実際の基準点の位置座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を、三次元シミュレーション空間における位置座標に変換する。このとき、統合コントローラ６０は、所定の変換係数を用いて、実際の基準点の位置座標を変換する。所定の変換係数として、異なる既定の設置位置に撮影装置４０ａ，４０ｂが固定された搬送装置２０が既定の停止位置に停止しているとの仮定に基づく変換係数を採用することができる。そして、統合コントローラ６０は、変換された実際の基準点の位置座標と、目標とする基準点の位置座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）との差分に基づいて補正値を算出することができる。

統合コントローラ６０は、製造ラインに配置された各ロボット１０の補正値を算出することができる。統合コントローラ６０は、このようにして算出した補正値をロボットコントローラ７０に提供する。

ロボットコントローラ７０は、シミュレータ３０から提供されたロボット１０の動作プログラムに基づき、ロボット１０を制御する装置である。ロボットコントローラ７０は、統合コントローラ６０によって算出された補正値に基づくコマンドをロボット１０に送信し、ロボット１０の実際の基準点の位置座標が、目標とする基準点の位置座標と一致するように、ロボット１０の実際の基準点の位置を補正する。ロボットコントローラ７０は、算出された各ロボット１０の補正値に基づくコマンドを、製造ラインに配置された各ロボット１０に送信し、各ロボット１０の実際の基準点の位置を補正することができる。ロボットコントローラ７０は、位置補正装置に相当する。

図２は、本発明の例示的な一態様に係る位置補正システム１を適用した製造ラインの一例を示す平面図である。搬送装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ撮影装置４０ａ１，４０ｂ１，４０ａ２，４０ｂ２，４０ａ３，４０ｂ３を備える。図２に示すように、製造ラインには、複数のロボット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配置することができる。ロボット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、それぞれ異なる作業を行うことができる。各搬送装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、それぞれ作業対象の物体が配置される。

各搬送装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、図２に示すように、対応する各ロボット１０ａ，１０ｂ，１０ｃから既定の範囲内の既定の停止位置で停止する。各搬送装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、レール８０等に沿って移動することができ、床に設置されたストッパー（図示せず）によって既定の停止位置に停止することができる。これにより、製造ラインの各作業エリアにおいて、撮影装置４０ａ１，４０ｂ１，４０ａ２，４０ｂ２，４０ａ３，４０ｂ３及び作業対象の物体が、既定の位置に配置される。換言すれば、製造ラインの各作業エリアにおいて、ロボット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの実際の基準点の位置座標のみが可変値となる。

図３は、本発明の例示的な一態様に係る位置補正システム１を適用した製造ラインの１つの作業エリアの一例を示す立面図である。図３に示すように、撮影装置４０ａ，４０ｂは、搬送装置２０の異なる設置位置に固定され、ロボット１０を撮影する。作業対象の物体は、搬送装置２０上の既定の位置に配置される。

図４は、本発明の例示的な一態様に係る位置補正システム１において実行される処理の一例を示すフローチャートである。位置補正システム１は、図４に示す処理を実行することにより、本発明の例示的な一態様に係る位置補正方法を実現する。図４に示す処理は、搬送装置２０がロボット１０から既定の範囲内の既定の停止位置に停止した後に実行される。

ステップＳ１０１では、撮影装置４０ａ，４０ｂが、ロボット１０を撮影して撮影画像を生成する。ステップＳ１０２では、撮影装置４０ａ，４０ｂは、それぞれ生成した撮影画像を、無線通信によって位置算出装置５０に送信する。

ステップＳ１０３では、位置算出装置５０が、撮影装置４０ａ，４０ｂそれぞれから受信した撮影画像を用いて、ロボット１０の実際の基準点の位置座標を算出する。

ステップＳ１０４では、統合コントローラ６０が、位置算出装置５０によって算出されたロボット１０の実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボット１０の目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出する。

ステップＳ１０５では、ロボットコントローラ７０が、統合コントローラ６０によって算出された補正値に基づいて、ロボット１０の実際の基準点の位置を補正し、図４の処理が終了する。

上述した実施形態では、撮影装置４０ａ，４０ｂが、ロボット１０によって作業が行われる物体を搬送する１以上の搬送装置２０の異なる設置位置に固定される。撮影装置４０ａ，４０ｂは、搬送装置２０がロボット１０から既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態でロボット１０を撮影して撮影画像を生成する。位置算出装置５０は、生成された撮影画像を用いて、ロボット１０の実際の基準点の位置座標を算出する。統合コントローラ６０は、算出されたロボット１０の実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定されたロボット１０の目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出する。ロボットコントローラ７０は、算出された補正値に基づいて、ロボット１０の実際の基準点の位置を補正する。

位置補正システム１では、撮影装置４０ａ，４０ｂが搬送装置２０の既定の設置位置に固定されており、搬送装置２０がロボット１０から既定の範囲内の既定の設置位置に停止する。そのため、位置補正システム１では、ロボット１０の位置を補正する際に、撮影装置４０ａ，４０ｂの設置位置のずれに起因する補正処理を行う必要がない。これにより、ロボット１０の位置の補正に要する時間を短縮することができる。

また、位置補正システム１では、撮影装置４０ａ，４０ｂの設置位置のずれに起因する補正処理を行う必要がないため、撮影装置４０ａ，４０ｂの設置位置の補正精度が低いことが原因で、ロボット１０の位置の補正精度が低下することがない。さらに、撮影装置４０ａ，４０ｂをロボット１０の近傍に据え置く必要がない。

また、上述した実施形態では、位置算出装置５０は、各ロボット１０の複数の撮影画像を用いて、各ロボット１０の実際の基準点の位置座標を算出することができる。統合コントローラ６０は、算出された各ロボット１０の実際の基準点の位置座標と、各ロボット１０の目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、各ロボット１０の補正値を算出することができる。ロボットコントローラ７０は、算出された各ロボット１０の補正値に基づいて、各ロボット１０の実際の基準点の位置を補正することができる。

上述した通り、位置補正システム１では、ロボット１０の位置を補正する際に、撮影装置４０ａ，４０ｂの設置位置のずれに起因する補正処理を行う必要がない。そのため、複数のロボット１０が配置された製造ライン全体において、各ロボット１０の位置の補正に要する時間を短縮することができる。

また、ロボットコントローラ７０は、各ロボット１０の補正値に基づいて、各ロボット１０の実際の基準点の位置を補正することができる。そのため、製造ラインに配置された各ロボット１０の位置が様々に異なる場合であっても、各ロボット１０の位置をそれぞれ補正することができる。

さらに、上述した実施形態では、撮影装置４０ａ，４０ｂは、無線通信によって撮影画像を位置算出装置５０に提供する。これにより、撮影装置４０ａ，４０ｂと位置算出装置５０とを有線によって接続する必要がなく、搬送装置２０の移動に支障を来すことがない。

他の実施形態では、位置算出装置５０、統合コントローラ６０及びロボットコントローラ７０が有する機能を、１つの情報処理装置が実現するように構成してもよい。当該情報処理装置は、本発明の例示的な一態様に係る位置補正プログラムを実行することができる。具体的には、当該情報処理装置は、図４に示すステップＳ１０３～Ｓ１０５の処理を実行することができる。当該情報処理装置の具体例として、ＰＣ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が挙げられる。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに提供することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに提供されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

本発明は、上述した実施形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 位置補正システム
１０ ロボット
１０ａ～１０ｃ ロボット
２０ 搬送装置
２０ａ～２０ｃ 搬送装置
３０ シミュレータ
４０ａ，４０ｂ 撮影装置
４０ａ１，４０ｂ１ 撮影装置
４０ａ２，４０ｂ２ 撮影装置
４０ａ３，４０ｂ３ 撮影装置
５０ 位置算出装置
６０ 統合コントローラ
７０ ロボットコントローラ
８０ レール

Claims (6)

1. ロボットの位置を補正する位置補正システムであって、
   前記ロボットによって作業が行われる物体を搬送する１以上の搬送装置と、
   前記１以上の搬送装置の異なる設置位置に固定され、前記搬送装置が前記ロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態で前記ロボットを撮影して撮影画像を生成する複数の撮影装置と、
   前記複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、前記ロボットの実際の基準点の位置座標を算出する位置算出装置と、
   算出された前記ロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定された前記ロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出する補正値算出装置と、
   算出された前記補正値に基づいて、前記ロボットの実際の基準点の位置を補正する位置補正装置と
   を含む、位置補正システム。
2. 前記複数の撮影装置は、複数の前記搬送装置のそれぞれに設置され、
   前記位置算出装置は、各ロボットの前記複数の撮影画像を用いて、各ロボットの実際の基準点の位置座標を算出し、
   前記補正値算出装置は、算出された各ロボットの実際の基準点の位置座標と、各ロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、各ロボットの補正値を算出し、
   前記位置補正装置は、算出された各ロボットの前記補正値に基づいて、各ロボットの実際の基準点の位置を補正する、請求項１に記載の位置補正システム。
3. 前記複数の撮影装置は、無線通信によって前記複数の撮影画像を前記位置算出装置に提供する、請求項１又は２に記載の位置補正システム。
4. 前記補正値算出装置は、前記異なる既定の設置位置に前記複数の撮影装置が固定された前記搬送装置が前記既定の停止位置に停止しているとの仮定に基づく変換係数を用いて、前記実際の基準点の位置座標を変換し、変換された実際の基準点の位置座標と、前記目標とする基準点の位置座標との差分に基づいて、前記補正値を算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の位置補正システム。
5. ロボットの位置を補正する位置補正方法であって、
   前記ロボットによって作業が行われる物体を搬送する１以上の搬送装置の異なる設置位置に固定された複数の撮影装置が、前記搬送装置が前記ロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態で前記ロボットを撮影して撮影画像を生成し、
   情報処理装置が、前記複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、前記ロボットの実際の基準点の位置座標を算出し、
   情報処理装置が、算出された前記ロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定された前記ロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出し、
   情報処理装置が、算出された前記補正値に基づいて、前記ロボットの実際の基準点の位置を補正する、
   位置補正方法。
6. ロボットの位置を補正する位置補正プログラムであって、情報処理装置に対し、
   前記ロボットによって作業が行われる物体を搬送する搬送装置が前記ロボットから既定の範囲内の既定の停止位置に停止した状態で、前記搬送装置の異なる設置位置に固定された複数の撮影装置によって生成された複数の撮影画像を用いて、前記ロボットの実際の基準点の位置座標を算出するステップと、
   算出された前記ロボットの実際の基準点の位置座標と、シミュレーションによって決定された前記ロボットの目標とする基準点の位置座標とのずれに基づいて、補正値を算出するステップと、
   算出された前記補正値に基づいて、前記ロボットの実際の基準点の位置を補正するステップと
   を実行させる、位置補正プログラム。

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