JP2022084259A - 情報処理装置、情報処理方法、ロボットシステム、測定システム、ロボットシステムを用いた物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット装置の校正を作業者に容易に実行させることができる情報処理装置を提供する。【解決手段】伝達機構を有する関節を備えたロボット装置の所定部位の位置の測定を行い、校正を行う情報処理装置であって、所定の操作によって、前記測定と前記校正とを実行する、ことを特徴とする情報処理装置を採用した。【選択図】図７

Description

本発明は、情報処理に関する。

昨今、ロボットアームおよびエンドエフェクタを含むロボット装置は、工場等において、生産現場の省人化、及び生産設備の自動化のため、広く利用されている。ロボットアームは、実行する作業に応じてエンドエフェクタが目標軌道を辿るように移動させるが、エンドエフェクタが辿る実際の軌道は目標軌道に対してどうしてもずれが生じてしまう。この要因に、ロボットアーム製造時の組立誤差や、ロボットアームの関節に用いられる伝達機構部に起因する周期誤差がある。組立誤差は、ロボットアーム製造時に各機構部を組付ける際に設計値とわずかにずれた状態で組付けられることによって生じる誤差で、それらの累積誤差がエンドエフェクタの位置誤差となって現れる。周期誤差は、伝達機構部の入力軸の回転角度に同期して出力軸の回転角度に周期的に重畳される誤差であり、角度伝達誤差とも言われている。これら、ロボットアームの組立誤差と伝達機構部の角度伝達誤差がエンドエフェクタの目標位置に対する主な誤差要因となる。

特許文献１には、伝達機構部の角度伝達誤差に起因する関節角度のずれを小さくした後、ロボットアームの組立誤差に起因するエンドエフェクタの位置ずれを小さくするようにロボット装置の校正をおこなう方法が開示されている。つまり、伝達機構部の角度伝達誤差に起因する誤差をあらかじめ最小にした状態でロボット校正を行い、組立誤差の影響を低減させるためのより正確な校正を図るものである。

特開２０２０－９３３６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、伝達機構部の角度伝達誤差の特性が既知であることが前提となっている。伝達機構部の角度伝達誤差の特性は一般に伝達機構部の個体それぞれで特性が異なり、特性を調べるには実機の動作結果に基づく同定が必要である。例えばロボット装置に所定の動作を行わせ、その際の各関節の伝達機構部の入出力軸角度をそれぞれロータリエンコーダや慣性センサ等で測定し、この測定結果から角度伝達誤差の特性の推定を行う。そのため特許文献１の技術を実行する場合は、伝達機構部の角度伝達誤差の特性の測定と、ロボットアームの組立誤差の測定と、を別々に行わなければならないため、ロボット装置の校正において非常に時間がかかり、作業者にとって煩雑であった。

上記の課題を鑑み本発明では、ロボット装置の校正を作業者に容易に実行させることができる情報処理装置を提供する。

上述の課題を解決するために本発明によれば、伝達機構を有する関節を備えたロボット装置の所定部位の位置の測定を行い、校正を行う情報処理装置であって、所定の操作によって、前記測定と前記校正とを実行する、ことを特徴とする情報処理装置を採用した。

本発明によれば、ロボット装置の校正を作業者に容易に実行させることができる。

実施形態におけるロボットシステム１００の模式図である。 実施形態におけるロボットアーム本体２００の関節Ｊ_２を示した図である。 実施形態におけるロボットシステム１００の制御系を示すブロック図である。 実施形態におけるロボットアーム本体２００の座標系を示した模式図である。 実施形態における校正対象となるパラメータの表である。 実施形態におけるロボットアーム本体２００の校正を行う際の測定系の模式図である。 実施形態におけるロボットアーム本体２００の校正におけるインタフェースを表す図である。 実施形態における校正のフローチャートである。 実施形態における校正用測定点の設定範囲を表す測定範囲立方体の模式図である。 実施形態における測定点の設定フローチャートである。 実施形態における追加測定点の設定フローチャートである。 実施形態における測定点と追加測定点の３次元散布図である。 実施形態における校正前後の誤差評価結果の比較グラフである。

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるロボットシステム１００の模式図である。図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボットアーム本体２００と、エンドエフェクタ本体３００と、ロボットアーム本体２００及びエンドエフェクタ本体３００を制御する制御装置４００と、外部入力装置５００と、を備える。

ロボットシステム１００は、製造ラインに設けられ、物品を製造するのに用いられる。物品の製造とは例えば、エンドエフェクタ本体３００により所定のワークを把持し、ロボットアーム本体２００により他方のワークと接触させワーク同士を組み付ける処理を行うことで物品の製造を行う。物品の材料としては所定のワークと他のワークである。実行させる作業としては他にも搬送作業、組み立て作業、加工作業、又は塗布作業である。加工作業は、例えば切削作業、研削作業、研磨作業、又はシーリング作業などが考えられる。ロボットアーム本体２００には、作業に応じたエンドエフェクタが取り付けられる。

本実施形態におけるロボットアーム本体２００は、台座Ｂ１に設置された垂直多関節のロボットアームである。ロボットアーム本体２００は、複数の関節Ｊ_１～Ｊ_６と、基台２０９と、複数のリンク２１０～２１６と、を有する。複数のリンク２１０～２１６は、この順に、複数の関節Ｊ_１～Ｊ_６を介して直列に連結されている。つまり、ロボットアーム本体２００の基端側（リンク２１０側）から先端側（リンク２１６側）に向かって、第１関節Ｊ_１、第２関節Ｊ_２、第３関節Ｊ_３、第４関節Ｊ_４、第５関節Ｊ_５、第６関節Ｊ_６である。ロボットアーム本体２００の基端部であるリンク２１０は、基台２０９に固定されている。基台２０９は、台座Ｂ１の上面に固定されている。各リンク２１１～２１６は、各関節Ｊ_１～Ｊ_６で回転駆動される。これにより、ロボットアーム本体２００は、エンドエフェクタ本体３００を、３軸方向の任意の位置及び３軸方向の任意の姿勢に調整することができる。

ロボットアーム本体２００によって動作される所定部位の一例であるエンドエフェクタ本体３００は、ロボットアーム本体２００の先端部であるリンク２１６に設けられる。つまり、リンク２１６は、エンドエフェクタ本体３００を支持する支持部である。本実施形態では、エンドエフェクタ本体３００は先端部に、レーザ光を再帰反射するレトロリフレクタ３０１を有する３次元測定治具を例にとり説明する。

ロボットアーム本体２００の姿勢は、座標系で表現することができる。図１中の座標系Ｔ_０は、ロボットアーム本体２００が固定される台座Ｂ１に設定した座標系である。座標系Ｔ_ｅは、エンドエフェクタ本体３００に設定した座標系である。座標系Ｔ_ｅは、ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を表す。

本実施形態では、座標系Ｔ_ｅは、エンドエフェクタ本体３００のレトロリフレクタ３０１に設定される。座標系Ｔ_０及び座標系Ｔ_ｅは、ＸＹＺ軸の３軸で表される。また、座標系Ｔ_ｅは、第６関節Ｊ_６の角度伝達誤差によるＴ_ｅの位置誤差をより感度良く検出するため第６関節Ｊ_６の回転軸線から所定の距離離間した位置に配置している。

制御装置４００は、ロボットアーム本体２００の姿勢を制御することが可能である。制御装置４００には、外部入力装置５００が接続される。外部入力装置５００は、例えばティーチングペンダントであり、操作者がロボットアーム本体２００の動作を教示するのに用いられる。

図２は、本実施形態におけるロボットシステム１００のロボットアーム本体２００の関節Ｊ_２を示す部分断面図である。以下、関節Ｊ２を例に代表して説明し、他の関節Ｊ_１，Ｊ_３～Ｊ_６については、関節Ｊ_２と同様の構成であるため、説明を省略する。

リンク２１１とリンク２１２とは、クロスローラベアリング２３７を介して回転自在に連結されている。関節Ｊ_２は、駆動機構部２４０を有している。駆動機構部２４０は、リンク２１１に対してリンク２１２を相対的に回転駆動する。

駆動機構部２４０は、駆動源の一例であるモータ２３１と、モータ２３１の駆動力を出力側に伝達する伝達機構部２３５と、を有する。本実施形態では、伝達機構部２３５は減速機２３４である。

モータ２３１は、サーボモータであり、例えばブラシレスＤＣモータ又はＡＣモータである。モータ２３１は、リンク２１２に固定されたハウジング２３２と、ハウジング２３２内に収容された不図示の固定子及び回転子と、を有する。不図示の固定子は、ハウジング２３２の内側に固定されている。不図示の回転子には、回転軸２３３が固定されている。また、モータ２３１には、回転軸２３３の回転角度を検出する入力軸エンコーダ２５０が設けられている。

減速機２３４は、回転軸２３３の回転を減速して出力する。減速機２３４は、歯車を有する減速機であり、本実施形態では波動歯車減速機である。波動歯車減速機である減速機２３４は、モータ２３１の回転軸２３３に結合された、入力軸の一例であるウェブジェネレータ２４１と、リンク２１２に固定された、出力軸の一例であるサーキュラスプライン２４２と、を備えている。

また、減速機２３４は、ウェブジェネレータ２４１とサーキュラスプライン２４２との間に配置され、リンク２１１に固定されたフレクスプライン２４３を備えている。サーキュラスプライン２４２は、ウェブジェネレータ２４１の回転速度に対して所定の減速比で減速された回転速度で、ウェブジェネレータ２４１およびフレクスプライン２４３に対して相対的に回転する。つまり、減速機２３４は、モータ２３１の回転軸２３３の回転速度に対して所定の減速比で減速された回転速度でサーキュラスプライン２４２を回転させることでリンク２１１に対してリンク２１２を、回転軸線Ａ_２を中心に相対的に回転させる。

なお、伝達機構部２３５が減速機２３４である場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、伝達機構部２３５が、減速機２３４の入力側又は出力側に設けられる歯車機構又はベルト機構などの伝達機構を含んでいてもよい。

また第２関節Ｊ_２は、リンク２１１に対するリンク２１２の相対的な回転角度、即ち関節角度を検出するための出力軸エンコーダ２６０を有する。出力軸エンコーダ２６０は、伝達機構部２３５の出力側、即ち減速機２３４の出力側に配置されている。ここで、減速機２３４の出力軸であるサーキュラスプライン２４２は、リンク２１２と一体に回転する。よって、出力軸エンコーダ２６０は、伝達機構部２３５の出力軸、即ち減速機２３４の出力軸の回転角度を検出することになる。

ここで、図１の基台２０９の内部には、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の各モータ２３１を駆動制御するサーボ制御部２３０が配置されている。なお、サーボ制御部２３０は、基台２０９の内部に配置されているが、どこに配置されていてもよく、例えば制御装置４００の筐体の内部に配置されていてもよい。サーボ制御部２３０は、制御装置４００より取得した、各関節Ｊ_１～Ｊ_６に対応する各指令値に基づき、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の伝達機構部２３５の入力軸又は出力軸の角度が、指令値に追従するよう、各関節Ｊ_１～Ｊ_６のモータ２３１を駆動制御する。

次に制御装置４００について説明する。図３は、本実施形態におけるロボットシステム１００の制御系を示すブロック図である。制御装置４００は、コンピュータで構成されており、制御部（処理部）の一例であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１を有する。

また制御装置４００は、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０３、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）４０４を有する。また、制御装置４００は、記録ディスクドライブ４０５、複数のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４０６～４０９を有する。

ＣＰＵ４０１には、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＨＤＤ４０４、記録ディスクドライブ４０５、及びインタフェース４０６～４０９が、バス４２０を介して接続されている。ＲＯＭ４０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムが格納されている。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。

ＨＤＤ４０４は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置である。このＨＤＤ４０４には、ＣＰＵ４０１に演算処理を実行させるためのプログラム４３０が記録される。ＣＰＵ４０１は、ＨＤＤ４０４に記録（格納）されたプログラム４３０に基づいて、後述する制御方法、即ち物品の製造方法の各処理を実行する。記録ディスクドライブ４０５は、記録ディスク４３１に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。

インタフェース４０６には、外部入力装置５００が接続されている。ＣＰＵ４０１は、インタフェース４０６及びバス４２０を介して外部入力装置５００から教示データを取得する。インタフェース４０７には、モニタ６００が接続されている。モニタ６００には、ＣＰＵ４０１の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース４０８は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けＨＤＤ等の記憶部である外部記憶装置７００が接続可能に構成されている。

サーボ制御部２３０は、インタフェース４０９に接続されている。サーボ制御部２３０には、ロボットアーム本体２００各関節Ｊ_１～Ｊ_６のモータ２３１及び入力軸エンコーダ２５０、出力軸エンコーダ２６０が通信可能なように接続されている。なお、図３においては、複数の関節Ｊ_１～Ｊ_６のうちの１つの関節のモータ２３１及び入力軸エンコーダ２５０、出力軸エンコーダ２６０を図示している。

サーボ制御部２３０は、入力軸エンコーダ２５０を用いたセミクローズドループ制御、又は出力軸エンコーダ２６０を用いたフルクローズドループ制御により、モータ２３１をフィードバック制御することが可能である。ＣＰＵ４０１は、サーボ制御部２３０、インタフェース４０９及びバス４２０を介して、入力軸エンコーダ２５０及び出力軸エンコーダ２６０から検出結果を示す角度情報を取得することができる。また、ＣＰＵ４０１は、各関節Ｊ_１～Ｊ_６に対応する指令値のデータを、所定時間間隔でバス４２０及びインタフェース４０９を介してサーボ制御部２３０に出力する。

ＨＤＤ４０４は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体でもある。本実施形態では、ＨＤＤ４０４にプログラム４３０が格納されるが、これに限定するものではない。プログラム４３０は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム４３０を供給するための記録媒体としては、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。光ディスクは、例えばＤＶＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ等である。不揮発性メモリは、例えばＵＳＢメモリ、メモリカード、ＲＯＭ等である。

制御装置４００のＣＰＵ４０１は、プログラム４３０を実行することにより、軌道データに従ってロボットアーム本体２００の先端部、即ちエンドエフェクタ本体３００の位置及び姿勢を制御する位置制御を実行可能である。軌道データは、例えばＨＤＤ４０４に予め記憶させておく。

本実施形態では、位置制御には、２つのモードがある。２つのモードのうちの一方は、ＣＰＵ４０１がサーボ制御部２３０に対し伝達機構部２３５の入力軸の角度指令値を出力して、サーボ制御部２３０と入力軸エンコーダ２５０によりセミクローズドループ制御を行わせる第１モードである。２つのモードのうちの他方は、ＣＰＵ４０１がサーボ制御部２３０に対し伝達機構部２３５の出力軸の角度指令値を出力して、サーボ制御部２３０と出力軸エンコーダ２６０によりフルクローズドループ制御を行わせる第２モードである。セミクローズドループ制御では、フルクローズドループ制御よりも応答性がよいため、ロボットアーム２００本体を高速動作させることができる。フルクローズドループ制御は駆動対象そのものであるリンクの位置をフィードバックするので高精度に制御を行うことができる。

以下、ＣＰＵ４０１が第１モードでロボットアーム本体２００の位置制御を行う場合について説明する。即ち、ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム本体２００を複数の関節Ｊ_１～Ｊ_６の各々の入力軸エンコーダ２５０から取得される伝達機構部２３５の入力軸の回転角度の情報に基づき、ロボットアーム本体２００の位置制御を実行する第１モードを実行する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ４０１が第１モードと第２モードを選択的に実行可能である場合について説明するが、これに限定するものではない。ＣＰＵ４０１が第１モードのみ実行可能であり、第２モードを有していなくてもよいし、第２モードのみ実行可能であり、第１モードを有していなくても良い。

次に、本実施形態における角度伝達誤差、組立誤差、リンクパラメータについて説明する。

図４は、本実施形態におけるロボットアーム本体２００に設定された座標系の模式図である。図４に示す座標系Ｔ_１～Ｔ_６は、各関節Ｊ_１～Ｊ_６に設定された座標系を表している。座標系Ｔ_１～Ｔ_６も座標系Ｔ_０及びＴ_ｅと同様、ＸＹＺ軸の３軸で表される。座標系Ｔ_２、Ｔ_５、Ｔ_６は、紙面奥または手前にあるものであるが、図面の都合上、破線により示している。

本実施形態では、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の減速機２３４の角度伝達誤差は、以下の式（１）に従って計算される。

式（１）中のａは、角度伝達誤差の振幅［ｒａｄ］である。式（１）中のｂは、角度伝達誤差の空間周波数［１／ｒａｄ］である。式（１）中のｃは、角度伝達誤差の初期位相［ｒａｄ］である。式（１）中のθは、減速機２３４の入力軸（回転軸２３３）の回転角度［ｒａｄ］である。角度伝達誤差の振幅ａと角度伝達誤差の初期位相ｃは、未知のパラメータである。角度伝達誤差の周波数ｂは、減速機２３４の機構から容易に定まる値であり既知のパラメータである。

図５は、本実施形態におけるロボットアーム本体２００におけるリンクパラメータ、減速パラメータの表である。図５（ａ）には、本実施形態における校正前のリンクパラメータ（設計値）を示す。図５（ａ）中、ｘ［ｍｍ］、ｙ［ｍｍ］、ｚ［ｍｍ］は、それぞれの座標系Ｔ_１～Ｔ_６、Ｔ_ｅにおける座標系Ｔ_０の各軸（親軸）に対する、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の並進方向のオフセット量である。α［ｄｅｇ］、β［ｄｅｇ］、γ［ｄｅｇ］は、基準位置である座標系Ｔ_０の各軸（親軸）に対するＺ軸、Ｙ軸、Ｘ軸まわりの回転方向のオフセット量である。α［ｄｅｇ］、β［ｄｅｇ］、γ［ｄｅｇ］は、弧度法で表している。

図５（ｂ）は、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の減速機２３４の減速機パラメータを示す図である。図５（ｂ）には、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の減速機２３４の減速比Ｇ、角度伝達誤差の振幅ａ［ｒａｄ］、角度伝達誤差の周波数ｂ［１／ｒａｄ］、角度伝達誤差の初期位相ｃ［ｒａｄ］のモデルパラメータの一例を示している。角度伝達誤差の振幅ａと角度伝達誤差の初期位相ｃは、減速機個体毎に異なる未知のパラメータであり、各関節Ｊ_１～Ｊ_６において、角度伝達誤差の振幅ａ_１～ａ_６、角度伝達誤差の初期位相ｃ_１～ｃ_６を割り当てている。

本実施形態では、ロボットアーム本体２００の運動学上の座標系Ｔ_ｅの計算値としての位置ｘ_ＦＫは以下の式（２）に従って計算される。

式（２）中のｐ_ｒは、ロボットアーム本体２００の各座標系Ｔ_１～Ｔ_６、Ｔ_ｅにおけるリンクパラメータであり、図５（ａ）に示す４２個のパラメータである。式（２）中のｐ_ａは、減速機２３４の角度伝達誤差に関する減速機パラメータであり、図５（ｂ）に示す１８個のパラメータである。

式（２）中のｑは、減速機２３４の入力軸（回転軸２３３）の回転角度θに減速機２３４の減速比Ｇを乗算したものであり、減速機２３４の出力軸（サーキュラスプライン２４２および駆動リンク）の回転角度［ｒａｄ］の理論値を表す６次元ベクトルである。

式（２）中のｅは、第一引数となる減速機２３４の角度伝達誤差に関する減速機パラメータｐ_ａと、第二引数となる減速機２３４の入力軸の回転角度θに基づいて、式（１）で計算される角度伝達誤差［ｒａｄ］を６次元ベクトルで返す関数である。

式（２）中のｆ_ＦＫは、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの運動学上の３次元位置［ｍ］を３次元ベクトルで返す関数である。ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの運動学上の３次元位置は、第一引数のロボットアーム本体２００のリンクパラメータｐ_ｒおよび第二引数の減速機２３４の入力軸の回転角度θに基づいて順運動学で計算される。

以上述べたように、本実施形態では、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの運動学上の３次元位置を計算により求める際、リンクパラメータｐ_ｒと、角度伝達誤差に関する減速機パラメータｐ_ａとを加味して計算を行う。

図６は、本実施形態におけるロボットアーム本体２００の校正を行う際にエンドエフェクタ本体３００の位置を測定可能な測定系（測定システム）の模式図である。本実施形態では、３次元測定機８００でロボットアーム本体２００の先端に設けられたレトロリフレクタ３０１の３次元位置、すなわちロボットアーム２００の座標系Ｔｅの位置を測定する。３次元測定機８００は、レーザトラッカであり、レトロリフレクタ３０１から反射されたレーザ光を捉えることでレトロリフレクタ３０１の３次元位置を測定する。３次元測定機８００は校正済みであり、座標系Ｔ_ｅの位置を、座標系Ｔ_０から見た３次元位置ｘ_ｅとして取得できるものとする。

３次元測定機８００で測定された座標系Ｔ_ｅの３次元位置データ（ｘ_ｅ）は、制御装置４００のインタフェース４１０及びバス４２０を介してＲＡＭ４０３に記憶される。なお、本実施形態では座標系Ｔ_ｅの３次元位置測定装置にレーザトラッカを用いているが、これに限定するものではない。例えば接触式のアーム型３次元測定機や複数カメラによるマーカトラッキング式の３次元測定装置などでもよい。また、本実施形態では、制御装置４００のＲＡＭ４０３に記憶するが、別途外部記憶装置に記憶さても構わない。

図７は、本実施形態における校正ユーザーインタフェースを表す図である。校正ユーザーインタフェースの画面は、制御装置４００のモニタ６００に出力され、ボタンの押下や数値の入力等は外部入力装置５００を介してユーザが行う。また、ロボット校正ツール９００の出力に伴う計算処理はＣＰＵ４０１によって実行される。

図７（ａ）は、本実施形態における校正ユーザーインタフェースのロボット校正ツール９００におけるメイン操作画面を表す図である。図７（ｂ）は、本実施形態における校正ユーザーインタフェースの校正処理実行ダイアログ９２０を表す図である。図７（ｃ）は本実施形態における校正後パラメータ表示部９１６を表示した際の図である。

図７（ａ）より、測定点数入力部９０１は、ロボットアーム本体２００の校正に必要な所定の測定点数Ｎｔをユーザが正の整数で入力する数値入力部である。例えば所定条件として正の整数以外が入力された場合には、是正をユーザに促す表示を画面に出力する。なお、測定点数入力部９０１には、既定値として予め設定した数値が入力されていてもよい。

測定点生成ボタン９０２は、押下すると、ロボットアーム本体２００の校正に必要な測定点Ｐｔの生成処理を開始するボタン式入力インタフェースである。また、測定点生成処理中は非アクティブ状態となり、押下不能となる。測定点生成ボタン９０２を別途設けることで、後述する、生成された測定点の妥当性を一度ユーザに検討させてから、測定および校正を行わせることが可能となる。

測定実行ボタン９０３は、押下すると、ロボットアーム本体２００の各測定点Ｐｔでの位置姿勢における各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度ｑと座標系Ｔ_ｅの３次元位置ｘ_ｅの測定を開始するボタン式入力インタフェースである。また、測定点未生成、測定実行中あるいはロボット校正中は非アクティブ状態となり、押下不能となる。

ロボットアーム表示部９１０は、測定点毎のロボットアーム本体２００の３次元モデル９１１を描画し出力する表示部である。３次元モデル９１１の描画は実機のロボットアーム本体２００に実行される測定点毎に更新される。また、測定点Ｐｔにおけるロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの、運動学上の位置ｘ_ＦＫがロボットアーム表示部９１０上の“〇”で、３次元測定機８００で測定した位置ｘ_ｅがロボットアーム表示部９１０上の“×”でそれぞれオーバレイ表示される。

測定結果表示部９１５は、測定点毎のロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の関節角度ｑと、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの３次元位置ｘ_ｅをそれぞれ数値で出力する表示部である。ユーザはこれらの情報を確認し、測定結果の妥当性を評価することができる。

図７（ｂ）より、校正処理実行ダイアログ９２０は、図７（ａ）の校正処理設定ボタン９０４を押下することでモニタ６００の所定の位置に、校正ツール９００と共にモニタ６００に表示される。校正処理実行ダイアログ９２０表示中は、校正ツール９００のメイン操作画面への入力は不能となる。

角度伝達誤差推定チェックボックス９２１は、ロボットアーム本体２００の校正処理において角度伝達誤差に関するモデルパラメータ（減速機パラメータ）の推定を含む処理を実行するか否かの２択を選択できる選択式インタフェースである。

誤差評価関数選択プルダウンメニュー９２２は、ロボットアーム本体２００の校正処理においてロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの位置誤差を評価する際に用いる関数を、所定の関数群から選択できる選択式インタフェース（選択部）である。

校正処理実行ボタン９２３は、押下すると、ロボットアーム本体２００の校正処理を開始するボタン式入力インタフェースである。校正処理中は非アクティブ状態となり、押下不能となる。

校正処理が完了すると、校正処理実行ダイアログ９２０が閉じられ、図７（ａ）の校正結果表示部９０５に、校正前後の座標系Ｔ_ｅの位置誤差評価値をそれぞれ出力する。このとき、出力する評価値は、誤差評価関数選択プルダウンメニュー９２２で選択した誤差評価関数で算出された数値である。なお、本実施形態では校正結果として位置誤差評価値を表示するがこれに限られない。

例えば図７（ｃ）のように、校正結果表示部９０５をクリックすると、校正後のリンクパラメータと、校正後の減速機パラメータを校正後パラメータ表示部９１６として測定結果表示部９１５の代わりに表示されるようにしても構わない。本実施形態の図７（ｃ）では説明の簡略化のため、校正後パラメータ表示部９１６として図５の表を流用しているが、実際には、構成されたリンクパラメータ、減速機パラメータが適宜表示されるものとする。

図７（ｂ）の校正処理キャンセルボタン９２４は、押下すると、校正処理実行ダイアログ９２０が閉じられ、校正ツール９００がアクティブ状態になる。なお本実施形態では、校正処理に使用する関数等をユーザに設定させるため、校正処理設定ボタン９０４と測定実行ボタン９０３とを別々のボタンで実行させたが、これに限られない。例えば校正処理の関数は決まっており、常に角度伝達誤差を推定させる校正を行う場合は、測定実行ボタン９０３を一度押下するだけで、測定と校正を実行させるようにしても良い。

図８は、本実施形態における校正方法のフローチャートである。以下、図７、図８を用いて、本実施形態における校正方法について詳述する。

図８のステップＳ１より、ユーザがモニタ６００に表示された図７（ａ）の校正ツール９００の測定点数入力部９０１に校正に必要な測定点数Ｎｔを入力し、測定点生成ボタン９０２を押下して、ロボットアーム本体２００のを校正するための測定点を設定する。本実施形態では、測定点数Ｎｔを、６０とした。なお、測定点数Ｎｔは、ロボットアーム本体２００のリンクパラメータと減速機２３４の角度伝達誤差に関する減速機パラメータの内、同定するパラメータの合計数より多きことが望ましい。

ここで図９は、本実施形態におけるロボットアーム本体２００を校正するための測定点の設定範囲を表す測定範囲立方体Ｓの模式図である。本実施形態では、測定範囲立方体Ｓの一片の長さＬは３６７［ｍｍ］とし、中心位置Ｐ_０の位置は座標系Ｔ_０を基準としてＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ５８４［ｍｍ］、０［ｍｍ］、３９４［ｍｍ］とした。これらの設定情報は事前にＨＤＤ４０４等へ記憶しておき、ステップＳ１の測定点設定時に読み出す。

図１０は、本実施形態におけるロボットアーム本体２００を校正するための測定点Ｐｔの設定フローチャートである。ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１で設定された測定点数分、設定された測定範囲立方体内に測定点Ｐｔを生成する。以下、図１０のフローチャートに沿ってステップＳ１内で実行される測定点Ｐｔの設定方法を説明する。

図１０より、まずステップＳ１－１にて、測定点カウント用変数ｎを１に初期化する。

次にステップＳ１－２にて、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度をそれぞれ所定の制約値内（可動範囲内）でランダムに生成し、これをｑ_ｒａｎｄとする。本実施形態では、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の制約値を、関節Ｊ_１は±９０［ｄｅｇ］、関節Ｊ_２は±４５［ｄｅｇ］、関節Ｊ_３は±４５［ｄｅｇ］、関節Ｊ_４は±９０［ｄｅｇ］、関節Ｊ_５は±９０［ｄｅｇ］、関節Ｊ_６は±９０［ｄｅｇ］とした。

次にＳ１－３にて、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度がｑ_ｒａｎｄであるときの座標系Ｔ_ｅの位置姿勢Ｔ_ｒａｎｄを順運動学で計算する。座標系Ｔ_ｅの位置姿勢Ｔ_ｒａｎｄは、４×４の同次変換行列であり、以下の式（３）で定義される。

式（３）中のｘ_ｒａｎｄは座標系Ｔ_ｅの位置を表す３次元ベクトル、Ｒ_ｒａｎｄは座標系Ｔ_ｅの姿勢を表す３×３の回転行列である。

次にステップＳ１－４にて、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの位置ｘ_ｒａｎｄが測定範囲立方体Ｓ内であるか否かを判定する。ＹｅｓであればステップＳ１－５へ進み、そうでなければステップＳ１－２へ戻り、関節角度の再作成を行う。

次にステップＳ１－５にて座標系Ｔ_ｅのＺ方向ベクトルＺ_ｒａｎｄを計算する。座標系Ｔ_ｅの回転行列Ｒ_ｒａｎｄは以下の式（４）で定義される。

式（４）中のＸ_ｒａｎｄ、Ｙ_ｒａｎｄ、Ｚ_ｒａｎｄはそれぞれロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅにおける、座標系Ｔ_０から見たＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を表す３次元の単位ベクトルである。単位ベクトルＺ_ｒａｎｄは、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅのＺ軸、すなわちレトロリフレクタ３０１の受光方向であり、これを回転行列Ｒ_ｒａｎｄから抽出することで座標系Ｔ_ｅのＺ方向ベクトルＺ_ｒａｎｄを計算する。

次にＳ１－６にて、単位ベクトルＺ_ｒａｎｄのＸ軸方向の長さが０．９５、すなわちロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅのＺ軸が、座標系Ｔ_０から見て概ねＸ軸方向に向いている場合はステップＳ１－７へ進み、そうでなければステップＳ１－２へ戻る。

ステップＳ１－７にて、ランダムに生成したロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度ｑ_ｒａｎｄをｎ番目の測定点Ｐｔ（ｎ）としてＲＡＭ４０３に記憶する。

次にステップＳ１－８にて、測定点カウント用変数ｎをインクリメントする。

次にステップＳ１－９にて、測定点カウント用変数ｎが、ユーザにより設定された測定点数Ｎｔすなわち６０以下であれば、ステップＳ１の測定点生成フローを終了し、そうでなければステップＳ１－２へ戻る。

続いて追加測定点Ｐｔａの設定方法を図１１のフローチャートに沿って説明する。追加測定点は、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の角度伝達誤差に関する減速機パラメータｐ_ａをより精度よく同定するために追加する測定点である。

ステップＳ１－１からステップＳ１－９までが実行されると、図１１のステップＳ１－２０に進む。そしてステップＳ１－２０にて、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅが測定範囲立方体Ｓの中心Ｐ_０に一致する際の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度を逆運動学によって算出し、これを基準角度ｑ_０とする。本実施形態では第１関節Ｊ_１の回転角度から順に０［ｒａｄ］、０．７９３［ｒａｄ］、－０．０３８２［ｒａｄ］、０［ｒａｄ］、－０．７５４［ｒａｄ］、０［ｒａｄ］である。

次にステップＳ１－２１にて、関節カウント用変数ｊを１に初期化する。

次にステップＳ１－２２にて、第ｊ関節の追加測定点Ｐｔａの刻み幅ｈ（ｊ）［ｒａｄ］を以下の式（５）に従って算出する。

式（５）中のｂ_ｊは第ｊ関節の減速機２３４の角度伝達誤差周波数、Ｇ_ｊは第ｊ関節の減速機２３４の減速比、δは角度伝達誤差周期分割数である。本実施形態では角度伝達誤差周期分割数は２とした。角度伝達誤差周期分割数δは校正用追加測定点Ｐｔａを減速機２３４の角度伝達誤差周期に対してどの程度細かく設定するかを決める設定値であり、サンプリング定理より、２以上の実数が望ましい。

次にステップＳ１－２３にて、追加測定点カウント変数ｎ_ａを１に初期化する。

次にステップＳ－２４にて、以下の式（６）に従って第ｊ関節のｎ_ａ番目の追加測定点Ｐｔａ（ｎ_ａ，ｊ）を算出する。

式（６）中のｑ_ｔｍｐはロボットアーム２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の関節角度の一時変数ｑ_ｔｍｐであり、これに基準角度ｑ_０を代入する。式（６）中のｑ_０，ｊは基準角度ｑ_０の第ｊ関節成分、ｑ_{ｔｍｐ，ｊ}は関節角度の一時変数ｑ_ｔｍｐの第ｊ関節成分である。

次にステップＳ１－２５にて、ステップＳ１－２４で算出したＰｔａ（ｎ_ａ，ｊ）を第ｊ関節のｎ_ａ番目の追加測定点としてＲＡＭ４０３に記憶する。

次にステップＳ１－２６にて、追加測定点カウント変数ｎ_ａをインクリメントする。

次にステップＳ１－２７にて、追加測定点カウント変数ｎ_ａが、追加測定点Ｎｔａ以下であればステップＳ１－２４へ戻り、そうでなければステップＳ１－２８へ進む。本実施形態ではＮｔａを６とした。Ｎｔａは１以上の整数であり、少なくとも角度伝達誤差周期分割数δ以上であることが望ましい。

次にステップＳ１－２８にて、関節カウント用変数ｊをインクリメントする。

次にステップＳ１－２９にて、関節カウント用変数ｊが、ロボットアーム本体２００の関節数６以下であればステップＳ１－２２へ戻り、そうでなければフローを終了する。なお、図１１で説明した追加測定点の設定は、校正結果に応じて実施有無を変更してもよい。

図１２は、図１０と図１１で説明した測定点設定と、追加測定点設定で生成された測定点の３次元散布図である。図１２（ａ）は、生成された測定点の３次元散布図であり、各測定点を〇で示している。図１２（ｂ）は、生成された追加測定点の３次元散布図であり、各追加測定点を〇で示している。

図１２（ａ）より、各測定点の〇から伸びる矢印は、各測定点での座標系Ｔ_ｅのＺ軸方向を示しており、概ね座標系Ｔ_０のＸ軸方向、すなわち３次元測定機８００が設置されている方向へ向いていることが分かる。これにより、各測定点において、レトロリフレクタ３０１を、３次元測定機８００により測定しやすくすることができる。

図１２（ｂ）より、測定点Ｐｔと追加測定点Ｐｔａのデータを結合し、校正用測定点Ｐとする。校正用測定点Ｐの校正用測定点数Ｎは、以下の式（７）で算出される。

以上により、ユーザが測定点数を設定するだけで、ロボットアーム本体２００の校正に適した測定点を必要な数だけ自動生成することが可能となる。

説明を図８のフローチャートに戻し、ステップＳ２以降を詳述する。

ステップＳ２では、ユーザが校正ツール９００の測定実行ボタン９０３を押下し、ロボットアーム本体２００を校正するための測定を開始する。このとき、測定カウント用変数ｉを１に初期化する。

次にステップＳ３にて、ＣＰＵ４０１は、第１モードでロボットアーム本体２００を位置制御し、各関節Ｊ_１～Ｊ_６の回転角度が、ｉ番目の校正用測定点Ｐ（ｉ）に設定された回転角度に一致するように駆動させる。

次にステップＳ４にて、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の減速機２３４の入力軸の回転角度θ（ｉ）を入力軸エンコーダ２５０で測定し、ＲＡＭ４０３に記憶する。

次にステップＳ５にて、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの３次元位置ｘ_ｅ（ｉ）をレトロリフレクタ３０１と３次元測定機８００とを用いて測定し、ＲＡＭ４０３に記憶する。

次にステップＳ６にて、測定カウント用変数ｉをインクリメントする。このとき、ＣＰＵ４０１は、ロボットアーム表示部９１０にｉ番目の測定時のロボットアーム本体２００の３次元モデル９１１の描画を更新する。また、測定結果表示部９１５には、校正用測定点毎のロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の関節角度ｑ（ｉ）と、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの３次元位置ｘ_ｅ（ｉ）をそれぞれ数値で出力する。なお、ｑ（ｉ）＝Ｇ（ｉ）×θ（ｉ）である。

次にステップＳ７にて、測定カウント用変数ｉが校正用測定点数Ｎ以下であれば、ステップＳ３へ戻り、そうでなければステップＳ８へ進む。

次にステップＳ８にて、ユーザが校正処理設定ボタン９０４を押下すると、ＣＰＵ４０１は校正処理実行ダイアログ９２０を、モニタ６００に表示する。ここで、ユーザは角度伝達誤差推定を行うか否かと、校正時の誤差評価関数を選択する。本実施形態では、角度伝達誤差推定を有効にし、誤差評価関数をＲＭＳ＆２ノルムとした。

ユーザが校正処理実行ダイアログ９２０の校正処理実行ボタン９２３を押下すると、ＣＰＵ４０１は、以下の式（８）に示す最小化問題を解く。すなわち、式（８）中の誤差評価関数Ｖが最小となるロボットアーム２００のリンクパラメータ推定値ｐ_{ｒ，ｅｓｔ}および減速機２３４の角度伝達誤差モデルパラメータ推定値ｐ_{ａ，ｅｓｔ}をそれぞれ算出する。最小化問題の解法には、非線形最適化アルゴリズムとしてよく知られている内点法を用いた。

式（８）中のＰ_{ｒ，ｍｉｎ}、Ｐ_{ｒ，ｍａｘ}はそれぞれロボットアーム本体２００のリンクパラメータ推定値ｐ_{ｒ，ｅｓｔ}の制約値の最小値、最大値であり、ユーザが指定する。本実施形態では、Ｐ_{ｒ，ｍｉｎ}、Ｐ_{ｒ，ｍａｘ}をそれぞれ、ｘｙｚの並進成分は設計値ｐ_ｒに対して－２［ｍｍ］、＋２［ｍｍ］、αβγの回転成分は設計値ｐ_ｒに対して－２［ｄｅｇ］、＋２［ｄｅｇ］オフセットした値とした。

式（８）中のＰ_{ａ，ｍｉｎ}、Ｐ_{ａ，ｍａｘ}はそれぞれロボットアーム本体２００の各関節Ｊ_１～Ｊ_６の減速機２３４の角度伝達誤差に関する減速機パラメータ推定値ｐ_{ａ，ｅｓｔ}の制約値の最小値、最大値であり、ユーザが指定する。本実施形態では、減速機パラメータＰ_{ａ，ｍｉｎ}、Ｐ_{ａ，ｍａｘ}をそれぞれ、振幅を０［ｒａｄ］、０．００１［ｒａｄ］、位相を－π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］とした。

誤差評価関数Ｖは、ユーザが校正処理実行ダイアログ９２０で選択した誤差評価関数である。これはロボットアーム２００の座標系Ｔ_ｅの３次元位置誤差Ｅの評価関数であり、本実施形態では以下の式（９）で表される。

式（９）中のＥ_ｉｋは、ロボットアーム２００の座標系Ｔ_ｅのｉ番目の３次元位置誤差の第ｋ成分を表している。つまり、本実施形態における誤差評価関数Ｖは、座標系Ｔ_ｅの３次元位置誤差の全測定点のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）値を算出し、さらにそのｘｙｚ全成分の２ノルムを算出した値である。

なお、誤差評価関数Ｖは、式（９）で表される関数に限定するものではなく、例えば、入力値の絶対値の最大値や、ＰＰ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）値などを評価する関数などであってもよい。

次にステップＳ９にて、ロボットアーム本体２００の校正処理が終了すると、ＣＰＵ４０１は、校正結果表示部９０５に、校正前後の誤差評価値、すなわち、以下の式（１０）、（１１）でそれぞれ表される数値を出力する。なお、式（１０）中のｐ_ａ０は、減速機２３４の角度伝達誤差モデルパラメータの初期値であり、本実施形態では全て０とした。

次にステップＳ１０にて、ユーザが校正結果表示部９０５に出力された校正前後の誤差評価値を確認し、再校正実施するか否かを決定する。再校正を実施する場合にはステップＳ－）へ戻り、そうでなければ校正を終了する。なお、校正結果表示部９０５に誤差評価値を表示する際、ユーザによりあらかじめ設定されている作業における教示点における校正前後の誤差評価値を表示するように構成しても構わない。これにより、ユーザが実行させたい作業そのものの校正について評価を行うことが可能となる。

図１３は、本実施形態における、ロボットアーム本体２００の校正前後の誤差評価結果を比較したグラフである。比較の為、校正前の評価値を１とすると、校正後１、校正後２の評価値はそれぞれ０．０９６、０．０２５であった。校正後１の評価値は角度伝達誤差に関する減速機パラメータを推定しない場合の校正、校正後２の評価値は角度伝達誤差に関する減速機パラメータを推定する場合の校正である。

図１３より、本実施形態で述べた角度伝達誤差に関する減速機パラメータを推定する場合の校正により、ロボットアーム本体２００の座標系Ｔ_ｅの３次元位置誤差Ｅが、およそ９７％改善されている。さらに減速機パラメータｐ_ａを推定しない場合と比較すると７４％改善された。

以上、本実施形態によれば、ロボットアーム本体２００の校正において実測値の座標系Ｔ_ｅの位置と比較を行う計算値の座標系Ｔ_ｅの位置の計算において、リンクパラメータｐ_ｒと、角度伝達誤差に関する減速機パラメータｐ_ａとを用いて計算している。また、座標系Ｔ_ｅを測定する際に、各関節の角度も検出している。これにより校正に必要なデータ、すなわちロボットアーム本体２００の関節角度およびエンドエフェクタの３次元位置の測定および校正処理を同一の測定系で行っている。

従来の方法では、伝達機構部の角度伝達誤差特性の同定と、ロボットアームの組立誤差に起因するエンドエフェクタの位置誤差を小さくするための校正とはそれぞれ別系統の測定系で行っていた。しかしながら本実施形態では、同一の測定系と校正処理で一元的にリンクパラメータと減速機パラメータの校正が可能となり、組立誤差と角度伝達誤差とに起因するエンドエフェクタの位置誤差を効果的に低減する精度の高い校正を効率よく行うことが可能となる。よって校正に係る時間を大幅に短縮することが可能となる。

さらに、図７で述べたように、ロボットアーム本体２００の測定を行う測定実行ボタンと、校正実行ボタンとを表示している。これにより、作業者にロボットアーム本体２００の校正を容易に実行させることができる。さらに、測定点を自動で設定する測定点設定ボタンを表示させることで、煩雑な測定点の設定を自動設定することができ、さらに作業者にロボットアーム本体２００の校正を容易に実行させることができる。

（その他の実施形態）
以上述べた実施形態の処理手順は具体的には制御装置４００により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を制御装置４００に供給し、ＣＰＵ４０１が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。例えば上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ４０２或いはＲＡＭ４０３であり、ＲＯＭ４０２或いはＲＡＭ４０３に制御プログラムが格納される場合について説明した。しかしながら本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。

また上述の実施形態では、制御装置４００およびモニタ６００を用いて校正インタフェース９００を表示、ユーザの入力の受付を行ったがこれに限られない。例えば別途、ＣＰＵおよびモニタなどの表示装置を備えたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）または情報処理装置、スマホやタブレット等の電子装置を用いて構わない。また、外部入力装置５００が表示装置を有するティーチングペンダントであれば、そこの表示装置に表示しても構わない。

また上述の実施形態では、ロボットアーム本体２００が垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであってもよい。

また上述した種々の実施形態はロボットと装置を用いたがこれに限られない。例えば前記ロボット装置として、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。

１００ ロボットシステム
２００ ロボットアーム本体
２０９ 基台
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６ リンク
２３０ サーボ制御部
２３１ モータ
２３４ 減速機
２３５ 伝達機構部
２４０ 駆動機構部
２５０ 入力軸エンコーダ
２６０ 出力軸エンコーダ
３００ エンドエフェクタ本体
３０１ レトロリフレクタ
４００ 制御装置
４０１ ＣＰＵ（制御部）
６００ モニタ
８００ ３次元測定機
９００ ロボット校正ツール
９０１ 測定点数入力部
９０２ 測定点生成ボタン
９０３ 測定実行ボタン
９０４ 校正処理設定ボタン
９０５ 校正結果表示部
９１０ ロボットアーム表示部
９１１ ３次元モデル
９１５ 測定結果表示部
９１６ 校正後パラメータ表示部
９２０ 校正処理実行ダイアログ
９２１ 角度伝達誤差推定チェックボックス
９２２ 誤差評価関数選択プルダウンメニュー
９２３ 校正処理実行ボタン
９２４ 校正処理キャンセルボタン

Claims (30)

1. 伝達機構を有する関節を備えたロボット装置の所定部位の位置の測定を行い、校正を行う情報処理装置であって、
   所定の操作によって、前記測定と前記校正とを実行する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   表示部を備え、
   前記表示部に、前記測定を実行する測定実行ボタンと、前記測定に基づき前記校正を実行する校正実行ボタンと、を表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項２に記載の情報処理装置において、
   前記表示部に、
   前記測定を実行する際の前記所定部位の複数の位置を測定点として自動設定する測定点設定ボタンを表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項３に記載の情報処理装置において、
   前記測定点は、前記ロボット装置の可動範囲内でランダムに設定する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項３または４に記載の情報処理装置において、
   前記表示部に、
   前記測定点の数を設定する入力部を表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
6. 請求項５に記載の情報処理装置において、
   前記数が所定条件を満たさない場合、前記数の是正を促す表示を前記表示部に表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
7. 請求項２から５のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
   前記表示部に、
   前記測定の結果として、前記所定部位の位置を３次元の値で表示し、当該位置に前記所定部位を位置させた際の前記関節の角度を表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
8. 請求項２から７のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
   前記表示部に、
   前記校正の結果として、前記校正の前において前記ロボット装置が前記所定部位を動作させる際に生じる第１誤差と、前記校正の後において記ロボット装置が前記所定部位を動作させる際に生じる第２誤差と、を表示する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
9. 請求項８に記載の情報処理装置において、
   前記第１誤差と前記第２誤差は、前記ロボット装置に所定の作業を実行させる際の教示点における誤差である、
   ことを特徴とする情報処理装置。
10. 請求項８または９に記載の情報処理装置において、
    前記表示部に、
    前記第１誤差と前記第２誤差の評価を行う評価関数を選択する選択部を表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
11. 請求項２から１０のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記測定実行ボタンを押下することで、前記測定と前記校正とが実行される、
    ことを特徴とする情報処理装置。
12. 請求項２から１１のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記校正実行ボタンが押下されることで、
    前記ロボット装置の設計に関する第１パラメータと前記伝達機構の特性に関する第２パラメータとを校正する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
13. 請求項１２に記載の情報処理装置において、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとを校正する際、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとに基づき前記所定部位の位置の理論値を取得し、
    前記理論値と前記所定部位の位置の実測値とに基づき、前記第１パラメータと前記第２パラメータとを校正する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
14. 請求項１３に記載の情報処理装置において、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとを校正する際、
    前記理論値と前記実測値との差を最小化する最小化問題を解くことで、前記第１パラメータと前記第２パラメータを校正する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
15. 請求項１２から１４のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記表示部に、校正された前記第１パラメータと前記第２パラメータとを表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
16. 請求項１２から１５のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記第１パラメータは前記ロボット装置に関するリンクパラメータであり、
    前記第２パラメータは前記伝達機構における角度伝達誤差の特性に関するパラメータである、
    ことを特徴とする情報処理装置。
17. 請求項１６に記載の情報処理装置において、
    前記関節は複数、設けられており、
    前記リンクパラメータは、基準位置に対する前記関節それぞれの距離の値であり、
    前記角度伝達誤差の特性に関するパラメータは、前記伝達機構における前記角度伝達誤差の振幅と、前記角度伝達誤差の初期位相である、
    ことを特徴とする情報処理装置。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の情報処理装置と、前記ロボット装置としてエンドエフェクタが設けられたロボットアームと、を備えたロボットシステム。
19. 請求項１７に記載のロボットシステムを用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。
20. 請求項１８に記載のロボットシステムに、前記エンドエフェクタの位置を測定可能な測定装置を備えた測定システム。
21. 伝達機構を有する関節を備えたロボット装置の所定部位の位置の測定を行い、校正を行う情報処理方法であって、
    所定の操作によって、前記測定と前記校正とを実行する、
    ことを特徴とする情報処理方法。
22. 請求項２１に記載の情報処理装置において、
    表示部を備え、
    前記表示部に、前記測定を実行する測定実行ボタンと、前記測定に基づき前記ロボット装置の校正を実行する校正実行ボタンと、を表示する、
    ことを特徴とする情報処理方法。
23. 請求項２２に記載の情報処理方法において、
    前記校正実行ボタンが押下されることで、
    前記ロボット装置の設計に関する第１パラメータと前記伝達機構の特性に関する第２パラメータとを校正する、
    ことを特徴とする情報処理方法。
24. 請求項２３に記載の情報処理方法において、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとを校正する際、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとに基づき前記所定部位の位置の理論値を取得し、
    前記理論値と前記所定部位の位置の実測値とに基づき、前記第１パラメータと前記第２パラメータを校正する、
    ことを特徴とする情報処理方法。
25. 請求項２４に記載の情報処理方法において、
    前記第１パラメータと前記第２パラメータとを校正する際、
    前記理論値と前記実測値との差を最小化する最小化問題を解くことで、前記第１パラメータと前記第２パラメータを校正する、
    ことを特徴とする情報処理方法。
26. 請求項２３から２５のいずれか１項に記載の情報処理装置において、
    前記表示部に、校正された前記第１パラメータと前記第２パラメータとを表示する、
    ことを特徴とする情報処理装置。
27. 請求項２３から２６のいずれか１項に記載の情報処理方法において、
    前記第１パラメータは前記ロボット装置に関するリンクパラメータであり、
    前記第２パラメータは前記伝達機構における角度伝達誤差の特性に関するパラメータである、
    ことを特徴とする情報処理方法。
28. 請求項２７に記載の情報処理方法において、
    前記関節は複数、設けられており、
    前記リンクパラメータは、基準位置に対する前記関節それぞれの距離の値であり、
    前記角度伝達誤差の特性に関するパラメータは、前記伝達機構における前記角度伝達誤差の振幅と、前記角度伝達誤差の初期位相である、
    ことを特徴とする情報処理方法。
29. 請求項２１から２８のいずれか１項に記載の情報処理方法をコンピュータにより実行可能にさせる制御プログラム。
30. 請求項２９に記載の制御プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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