JP2022164308A - システム、製造方法、制御方法、プログラム、媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットとワークの相対位置を改善する上で有利な技術を提供する。【解決手段】 ロボット４０を撮影して得られた画像３１から、ロボット４０の位置姿勢を示すロボット情報を取得し、ロボット情報に基づいて、ロボット４０の位置姿勢と、ロボット４０によって処理されるワーク１０の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。【選択図】 図３

Description

本発明は、ロボットシステムに関する。

ロボットとワークの位置関係を適切にすることは、ロボットによるワークの処理の精度を向上する上で有効である。

特許文献１に開示された加工装置は、加工対象ワークの画像認識を行い、位置及び姿勢の補正を行なってロボットに加工対象ワークを供給しロボットがワークを加工する。

特許文献２に開示されたロボットシステムは、ロボットの動作によりワークに対して相対移動させられつつ、ワークを撮影する第１カメラと、第１カメラとワークＷとの相対位置関係を表す画像を取得可能な第２カメラと、を備える。第２カメラにより取得された画像に基づいて、第１カメラの画角内にワークが適正に収まる位置において撮影が行われるタイミングに、第１カメラによる撮影が行われる。

特開平５－３３７８６３号公報 特開２０２０－９７０８４号公報

特許文献１、２の技術では、ロボットとワークとの位置関係が適切ではない場合がある。そこで本発明は、ロボットとワークの位置関係を改善する上で有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのシステムは、ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とする。

本発明によれば、ロボットとワークの相対位置を改善する上で有利な技術を提供することができる。

システムを説明する模式図。 画像を説明する模式図。 システムの動作を説明するフロー図。 システムを説明する模式図。 システムを説明する模式図。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１を用いてシステム１００の実施形態を説明する。システム１００はロボット４０と、カメラ３０と、コントローラ９０と、を備えうる。

ロボット４０は、ベース６０と、アーム５０と、ハンド２０と、を有する。なお、システム１００をロボットシステム、ベース６０をロボットベース、アーム５０をロボットアーム、ハンド２０をロボットハンドと称することもできる。アーム５０が、ベース６０に接続されている。図１の例では、アーム５０は、２つのリンクと２つの関節を有している。ロボット４０のアーム５０はロボット４０の関節に設けられたサーボモータで姿勢を変更することができる。ロボット４０の関節には、ロボット４０の変位量を検出するための光学式あるいは磁気式のエンコーダが設けられうる。また、ロボット４０の関節には、ロボット４０の変位量を検出するためのトルクセンサが設けられうる。ロボット４０は、ロボット４０の近傍（例えば、ロボット４０の周囲１ｍ以内）で人が作業可能な、協働ロボットであってもよい。

コントローラ９０がロボット４０とカメラ３０に接続されている。コントローラ９０は、画像処理部９１と、姿勢制御部９２とを有する。画像処理部９１は、カメラ３０で撮像された画像を処理する。姿勢制御部９２は、ロボット４０の姿勢を制御する。コントローラ９０は、画像処理部９１での画像処理の結果に基づいて、姿勢制御部９２でロボット４０の姿勢を制御できるように構成されている。なお、コントローラ９０は、１つの筐体内に画像処理部９１および姿勢制御部９２を格納している必要は無く、画像処理部９１と姿勢制御部９２とをそれぞれ別々の筐体に格納してもよい。また、画像処理部９１をカメラ３０の筐体の内部に格納してもよいし、姿勢制御部９２をロボット４０の筐体（例えばベース６０の筐体）の内部に格納してもよい。

ロボット４０によって処理されるワーク１０が、ステージ７０の上に配置されている。ハンド２０は、ステージ７０の上に配置されたワーク１０に対して、保持や加工などの処理を行う。ワーク１０の保持には、ハンド２０によるワーク１０の横からの把持や上からの吸着、下からの持ち上げなどが含まれる。ハンド２０がワーク１０を保持した状態でアーム５０が動く（姿勢を変更する）ことで、ワーク１０を移動することができる。ワーク１０の加工には、ワーク１０の一部を切削などにより除去したり、ワーク１０に別の部材を付加したりすることが含まれる。別の部材の付加には、部品のはめ込みや、部品の接着、接着剤や塗料などの液体の塗布などがあげられる。このほか、ロボット４０に取り付けられたカメラ３０とは別のカメラ（オンハンドカメラ）によって、ワーク１０を撮影し、ワーク１０の検査を行うような処理を行ってもよい。

カメラ３０はロボット４０を撮影可能な位置に設けられている。カメラ３０が撮影可能なロボット４０の部位は、アーム５０およびハンド２０の少なくとも一方であればよいが、ハンド２０を撮影可能であることが好ましい。カメラ３０はワーク１０を撮影可能な位置に設けられていてもよい。カメラ３０はロボット４０およびワーク１０を一度に（１つの視野内で）撮影可能な位置に設けられていることが好ましい。カメラ３０はハンド２０およびワーク１０を一度に（１つの視野内で）撮影可能な位置に設けられていることがより好ましい。カメラ３０はロボット４０およびワーク１０を一度に（１つの視野内で）撮影可能な位置に設けられていることが好ましい。カメラ３０はワーク１０およびステージ７０を一度に（１つの視野内で）撮影可能な位置に設けられていることがより好ましい。

図２（ａ）、（ｂ）は、カメラ３０で撮影した、ロボット４０の画像３１、３２を示している。この画像３１、３２には、ロボット４０のハンド２０と、ワーク１０と、ステージ７０が写っている。以下、画像３１、３２に関して、システム１００の動作を説明する。

図３は、システム１００の動作を説明するフロー図である。

ステップＳ１の前に設けられうる図示しないステップＳ０では、ロボット４０をカメラ３０の視野内に配置する。例えば、ロボット４０の位置姿勢を制御して、ロボット４０をカメラ３０の視野内に移動すればよい。ステップＳ０の前にはカメラ３０の視野内にロボット４０は存在しなくてもよい。一方、カメラ３０の視野内にロボット４０が存在しないときに、カメラ３０の視野内にはワーク１０やステージ７０がすでに存在してもよい。例えば、ステップＳ０では、カメラ３０の視野内にはワーク１０やステージ７０が存在し、ロボット４０が存在しない状態から、ロボット４０をカメラ３０の視野内に配置させる状態に変更する。カメラ３０の視野内にワーク１０やステージ７０が存在しない場合には、このステップＳ０で、ワーク１０やステージ７０をカメラ３０の視野内に配置する。なお、カメラ３０の視野内に被写体（ロボット３０やワーク１０）を配置するためには、被写体とカメラ３０を相対的に移動させればよくて、被写体を移動させることの他に、被写体を固定してカメラ３０を移動することによっても実現できる。カメラ３０の移動を、ロボット４０とは別のロボットが行ってもよい。また、カメラ３０がズーム機能を有するのであれば、撮影倍率（画角）を変更して、被写体がカメラ３０の視野内に入るようにしてもよい。その場合は、被写体もカメラ３０も移動しない場合もある。

ステップＳ０では、予め教示されたロボット４０の動きを示す教示データをコントローラ９０が記憶しており、この教示データに基づいて、コントローラ９０がロボット４０の位置姿勢を制御（変更）することができる。あるいは、ユーザーがロボット４０に触って、ロボット４０の位置姿勢を変更してもよい。ステップＳ１～Ｓ６は、実際に製品となるワーク１０を処理する際に実行できる。また、ステップＳ０では、予め教示されたロボット４０の動きを示す仮の教示データをコントローラ９０が記憶しており、この仮の教示データに基づいて、コントローラ９０がロボット４０の位置姿勢を制御（変更）することもできる。仮の教示データは、オフライン教示やダイレクト教示によって作成することができる。そして、ステップＳ１～Ｓ６は、仮の教示データを、オンライン教示で補正（変更）する際に実行することもできる。オンライン教示で仮の教示データを補正する場合のワーク１０は、教示のために用いるサンプルワークであってもよい。

ステップＳ１では、カメラ３０でロボット４０を撮影する。この時、カメラ３０の視野内にワーク１０やステージ７０もあれば、ワーク１０やステージ７０も撮影される。

ステップＳ２では、画像処理部９１が、ステップＳ１でロボット４０を撮影して得られた画像３１を取得する。図２（ａ）に例示されている画像３１は、ステップＳ１でワーク１０を撮影して得られた画像である。従って、ステップＳ２では、画像処理部９１が、ステップＳ１でワーク１０を撮影して得られた画像３１を取得する。

ステップＳ３では、画像処理部９１が、画像３１から、ロボット４０の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。図２（ａ）には、ロボット４０の基準部分（本例ではハンド２０の先端）を○で囲んで示している。画像処理部９１は、その画像認識機能によって、画像３１からハンド２０の先端を認識する。ロボット情報は、ロボット４０の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ロボット４０の基準部分の位置Ｐ２を示す情報である。なお、ロボット４０に複数の基準部分を設定することで、ロボット情報を、ロボット４０の姿勢を示す情報とすることもできる。

ロボット４０が回転対称軸および回転軸の少なくとも一方の軸を有している場合、ロボット４０の回転対称軸および回転軸の一方の軸を、ロボット４０の基準部分（基準軸）として設定することができる。ロボット４０の基準軸の位置と角度をロボット４０の姿勢を示す情報とすることもできる。

また、ステップＳ３では、画像処理部９１が、画像３１から、ワーク１０の位置姿勢を示すワーク情報を取得する。図２（ａ）には、ワーク１０の基準部分（本例ではワーク１０の角）を○で囲んで示している。画像処理部９１は、その画像認識機能によって、画像３１からワーク１０の角を認識する。ワーク情報は、ワーク１０の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ワーク１０の基準部分の位置Ｐ１を示す情報である。なお、ワーク１０に複数の基準部分を設定することで、ワーク情報を、ワーク１０の姿勢を示す情報とすることもできる。ワーク１０が回転対称軸および回転軸の少なくとも一方の軸を有している場合、ワーク１０の回転対称軸および回転軸の一方の軸を、ワーク１０の基準部分（基準軸）として設定することができる。ワーク１０の基準軸の位置と角度をワーク１０の姿勢を示す情報とすることもできる。

ステップＳ４では、ロボット情報およびワーク情報から、ロボット４０の位置Ｐ１とワーク１０の位置Ｐ２との差異Ｄ１を示す差異情報を算出する。差異Ｄ１は、例えば位置Ｐ１と位置Ｐ２の距離でありうるが、実際の距離ではなくて、システム座標系における距離であってよい。なお、ワーク１０の位置が既定の位置であれば、ワーク情報を用いず、ロボット情報と既定のワーク位置から、差異情報を算出することもできる。また、ロボット４０の位置が既定の位置であれば、ロボット情報を用いずに、ワーク情報と既定のロボット位置から、差異情報を算出することもできる。このように、ロボット情報とワーク情報の少なくとも一方から差異情報を算出すればよい。

ステップＳ５では、差異Ｄ１の評価を行う。評価の結果、差異Ｄ１が基準を満たしている場合（ＮＧ）には、ステップＳ６に進む。評価の結果、差異Ｄ１が基準を満たしている場合（ＯＫ）には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ロボット４０はワーク１０に対して所定の処理を行う。

例えば、基準を満たすことが、差異Ｄ１に対応した差異値が基準値以上であることであれば、差異Ｄ１の評価は、差異値と基準値の大小関係を比較すればよい。そして、差異値が基準値以上であれば、ステップＳ６に進み、差異値が基準値未満であれば、ステップＳ７に進めばよい。

あるいは、例えば、基準を満たすことが、差異Ｄ１に対応した差異値が基準値以下であることであれば、差異Ｄ１の評価は、差異値と基準値の大小関係を比較すればよい。そして、差異値が基準値以下であれば、ステップＳ６に進み、差異値が基準値超であれば、ステップＳ７に進めばよい。

もちろん、基準値に下限値と上限値を設定して、下限値以上かつ上限値以下であることを、基準を満たすことの条件としてもよい。

なお、基準値と差異値が等しい場合に、基準を満たすと判断する例を示したが、基準値と差異値が等しい場合に、基準を満たさないと判断するように設定することもできる。

ステップＳ６では、姿勢制御部９２が、ロボット４０の位置姿勢と、ロボット４０によって処理されるワーク１０の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。例えば、ワーク１０の位置姿勢を変更せずに、ロボット４０の位置姿勢を変更する。例えば、ロボット４０の位置姿勢を変更せずに、ワーク１０の位置姿勢を変更する。あるいは、ロボット４０の位置姿勢とワーク１０の位置姿勢の両方を変更する。本例では、ステージ７０にワーク１０の位置姿勢を変更する手段がないため、ワーク１０の位置姿勢は変更しないものとする。

ステップＳ６では、画像処理部９１と姿勢制御部９２が協働して、ロボット４０の位置とワーク１０の位置との差異が、ステップＳ５で差異を評価するための基準を満たす様に行われることが好ましい。例えば、ステップＳ５で差異が大きいためにＮＧと評価されてステップＳ６へ進んだのであれば、ステップＳ７では、差異が小さくなるように、例えばロボット４０の位置姿勢が変更される。例えば、ステップＳ５で差異が小さいためにＮＧと評価されてステップＳ６へ進んだのであれば、ステップＳ６では、差異が大きくなるように、例えばロボット４０の位置姿勢が変更される。

ステップＳ６での位置姿勢の変更後は、図３で点線で示したようにステップＳ７へ進むことができる。しかし、ステップＳ６での位置姿勢の変更後にステップＳ１に戻ることもできる。ステップＳ６から戻った際のステップＳ１～Ｓ６を再ステップＳ１～Ｓ６と称する。

再ステップＳ１では、カメラ３０でロボット４０を撮影する。この時、カメラ３０の視野内にワーク１０やステージ７０もあれば、ワーク１０やステージ７０も撮影される。

再ステップＳ２では、画像処理部９１が、再ステップＳ１でロボット４０を撮影して得られた画像３２を取得する。図２（ｂ）に例示されている画像３２は、再ステップＳ１でワーク１０を撮影して得られた画像である。従って、再ステップＳ２では、画像処理部９１が、ステップＳ１でワーク１０を撮影して得られた画像３２を取得する。図２（ｂ）の画像３２は図２（ａ）の画像３１に比べてロボット４０の位置が変更されていることが理解されよう。なお、図２（ｂ）には、参考のために画像３１におけるロボット４０の位置姿勢を破線で示している。

再ステップＳ３では、画像処理部９１が、画像３２から、ロボット４０の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。図２（ｂ）には、ロボット４０の基準部分（本例ではハンド２０の先端）を○で囲んで示している。画像処理部９１は、その画像認識機能によって、画像３２からハンド２０の先端を認識する。ロボット情報は、ロボット４０の基準部分が座標系のどこに存在するか、すなわち、ロボット４０の基準部分の位置Ｐ４を示す情報である。

また、再ステップＳ３では、画像処理部９１が、画像３２から、ワーク１０の位置姿勢を示すワーク情報を取得する。図２（ｂ）には、ワーク１０の基準部分（本例ではワーク１０の角）を○で囲んで示している。画像処理部９１は、その画像認識機能によって、画像３２からワーク１０の角を認識する。ワーク情報は、ワーク１０の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ワーク１０の基準部分の位置Ｐ４を示す情報である。なお、ワーク１０に複数の基準部分を設定することで、ワーク情報を、ワーク１０の姿勢を示す情報とすることもできる。

再ステップＳ４では、ロボット情報およびワーク情報から、ロボット４０の位置Ｐ１とワーク１０の位置Ｐ２との差異Ｄ２を示す差異情報を算出する。差異Ｄ２は、例えば位置Ｐ３と位置Ｐ４の距離でありうる。

ステップＳ５では、差異Ｄ２の評価を行う。評価の結果、差異Ｄ２が基準を満たしていない場合（ＮＧ）には、再ステップＳ６に進む。評価の結果、差異Ｄ２が基準を満たしている場合（ＯＫ）には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ロボット４０はワーク１０に対して所定の処理を行う。

このように本実施形態のシステム１００は、ロボット４０やワーク１０の画像から取得したロボット情報やワーク情報に基づいて、ロボット４０やワーク１０の位置姿勢を変更する。そのため、ロボット４０やワーク１０の位置姿勢に不測の誤差があっても、ロボット４０やワーク１０の位置姿勢を補正できる。そのため、ロボット４０によって、ワーク１０を適切に処理することができる。

本実施形態のシステム１００は、コントローラ９０によって上述した動作を行うように制御される。従って、システム１００の制御方法においては、ロボット４０を撮影して得られた画像３１から、ロボット４０の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。さらに、ロボット情報に基づいて、ロボット４０の位置姿勢と、ロボット４０によって処理されるワーク１０の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。コントローラ９０はメモリとＣＰＵを含むコンピュータとしての物理構造を有しうる。このシステム１００の動作は、この制御方法をコンピュータ（コントローラ９０）に実行させるためのプログラム（ソフトウェア）を、コンピュータ（コントローラ９０）にインストールすることで実現可能である。このプログラムを記録した媒体をユーザーに配布して、このプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることで本実施形態のシステム１００のコントローラ９０を構築してもよい。勿論、システム１００の制御方法を、専用のハードウエア（マイコン）によって実現することも可能である。

ロボット４０を用いてワーク１０を処理して物品を製造する製造方法において、本実施形態のシステム１００を用いると、製造される物品の品質や歩留まり、生産性が向上する。ロボット４０を用いて製造される物品は、電子部品、光学部品、成形部品、食品などでありうるが、これらに限らず様々な物品の製造に適用できる。光学部品は例えばレンズやミラーである。レンズは少なくとも表面が凸面であってもよいし、少なくとも表面が凹面であってもよい。ミラーはプリズムであってもよいしポリゴンミラーであってもよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態を物品の製造に適用した第２実施形態を説明する。本実施形態によるシステム１００の動作について図を参照しながら説明する。図１は、ロボットのハンドでワーク１０の所定の位置を保持し、ワーク１０に加工や検査などの処理を行うシステム１００の構成図である。

自動化した生産工程においては、ロボット４０が自動でワーク１０をピックアップし保持した後に、工具の加工位置やセンサの検出点に搬送し、位置決めを行い、加工・検査などを実施する。加工・検査においては、ロボット４０のハンド２０とワーク１０の差異があると加工精度・検査精度が低下してしまう。ロボット４０がワーク１０のピックアップを行う際にロボット４０のハンド２０とワーク１０の位置の差異を低減するために、カメラ３０を用いてワーク１０の位置を検出し、ワーク１０の位置の補正を行うことができる。例えば、ワーク１０の位置を画像認識することにより、ワーク１０の現在位置と定められた指定位置に対する差異量を検出して、ワーク１０の位置補正を行う。ワーク１０の位置補正を行うことで、ロボット４０に対して、理想的には常に同じ位置及び姿勢でワーク１０をロボット４０に供給できるので、理想的にはロボット４０が常に同じ位置及び姿勢でワークを把持し加工でき加工精度・検査精度が向上する。しかしながら、現実的には、ロボット４０のハンド２０の移動誤差によるハンド２０とワーク１０の位置ずれが生じうる。ロボット４０のハンド２０の移動誤差が発生した場合、加工精度や検査精度が低下してしまう。本実施形態によれば、ハンド２０を有するロボット４０でワーク１０を処理する際に、ハンド２０の移動誤差による処理ミスを抑制することもできる。

ワーク１０は、加工や検査などの処理対象物である。ロボット４０は、ワーク１０を保持するためのハンド２０を備え、加工や検査などの処理工程に応じて保持したワーク１０の移動や姿勢変更を行う。ハンド２０によるワーク１０の保持では、ロボット４０がハンド２０をワーク１０の所定位置に移動させた後にハンド２０によるワーク１０の保持を行う場合や、ワーク１０が図示しない移動機構で移動後、ハンド２０によるワーク１０の保持を行う場合がある。カメラ３０は、図示しない画像処理装置により画像認識機能を備えており、撮影したハンド２０の画像を処理することで、ハンド２０の位置を計測する。カメラ３０は、ワーク１０にハンド２０接触する直前の近接した状態でハンド２０を撮影し、ハンド２０の位置を計測する。計測したハンド２０の位置より、ハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を算出する。この差異は、ハンド２０とワーク１０との位置ずれと理解できる。

算出した差異情報に応じて、ロボットがハンド２０を移動させることで、ハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。あるいは、ハンド２０によるワーク１０の保持が行われる前にワーク１０を算出した差異情報に応じて移動させることでハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。

本実施形態の説明のため、ハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異が発生してしまう要因について述べる。ロボット４０は、ハンド２０の位置を特定するために各アクチュエータ（例えばサーボモータ）の駆動量を検出し、各アクチュエータの駆動量と各アクチュエータ間の相対的な位置と姿勢によりハンド２０の位置を算出している。しかしながら、ハンド２０の位置の算出に用いる各アクチュエータ間の位置や姿勢は、誤差を持っているため、特定したハンド２０の位置には誤差が含まれてしまう。各アクチュエータ間の位置や姿勢を決めるロボット４０のアーム５０の加工誤差や組立誤差は、想定している各アクチュエータ間の相対的な位置や姿勢との差異を生んで、ハンド２０の位置の算出に誤差を発生させてしまう。また、ロボット４０の駆動に伴うロボット４０のアーム５０の変形も想定している各アクチュエータ間の相対的な位置や姿勢との差異を生んで、ハンド２０の位置の算出に誤差を発生させてしまう。アーム５０の変形は、ロボット４０の温度変化による変形、ロボット４０の姿勢の差異によるアーム５０のたわみの変化、取り付けたチューブ等の引っ張り変動による変形などが想定される。アーム５０の変形は、複数の要因がある上にこれらの要因が複合的に発生するため、アーム５０の変形による差異は予測し補正することは難しい。

本実施形態によれば、ロボットの加工誤差や組立誤差やロボットの変形がある状態でのハンドの差異を知ることができ、補正をすることができるので、ハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異をより高精度に抑制することができる。

ワーク１０の正確な位置が既知でない場合やワーク１０の位置がずれている場合がある。このような場合には、ハンド２０の位置の計測に用いるカメラ３０でワーク１０の位置を計測し、ハンド２０がワーク１０を保持する際の差異を算出する。カメラ３０でハンド２０とワーク１０の位置を計測する場合には、ハンド２０とワーク１０を同時に撮影する、ハンド２０を撮影する前にワーク１０を撮影する、ハンド２０を撮影した後にワーク１０を撮影する、のいずれでもよい。ハンド２０を撮影する前にワーク１０を撮影する際には、ハンド２０がワーク１０に接近する前に静止状態のワーク１０を撮影し、ワーク１０の撮影の後にハンド２０をワーク１０に接近させ、ハンド２０がワーク１０に接近した後にハンド２０を撮影する。ハンド２０を撮影した後にワーク１０を撮影する際には、ワーク１０がハンド２０に接近する前に静止状態のハンド２０を撮影し、ハンド２０の撮影の後にワーク１０をハンド２０に接近させ、ワーク１０がハンド２０に接近した後にワーク１０を撮影する。ハンド２０とワーク１０の撮影タイミングをずらすことで、例えばハンド２０の作る影がワーク１０の撮影においてコントラスト不足を引き起こすなどの撮影不良を回避することができる。ただし、ハンド２０とワーク１０の撮影タイミングが異なる場合には、ハンド２０の撮影とワーク１０の撮影においてカメラ３０の画角の一致させておくことが必要である。カメラ３０でハンド２０とワーク１０の位置計測を行うことで、ワーク１０の正確な位置が既知でない場合やワーク１０の位置がずれている場合においてもハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。さらに、同一画角でハンド２０とワーク１０の撮影を実施することで、ハンド２０とワーク１０の相対位置計測において計測の基準が一致していないことによる差異の算出誤差を抑制できる。

ハンド２０を移動またはワーク１０を移動し、差異を補正した後に、カメラ３０でハンド２０の位置を計測し、ワーク１０の位置と比較することで、差異を補正後のハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を確認することができる。ワーク１０の正確な位置が既知でない場合やワーク１０の位置がずれている場合には、ハンド２０を移動またはワーク１０を移動した後に、カメラ３０でハンド２０とワーク１０の位置を計測し、差異を確認することができる。差異を補正するために、ハンド２０の移動やワーク１０の移動した後に、差異を補正した後のハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を確認することでハンドの移動誤差による処理ミスを未然に防止することができる。

ハンド２０を移動またはワーク１０を移動し、差異を補正した後に、差異を補正後のハンド２０がワーク１０を保持する際の所定の位置との差異を確認する。確認した差異が所定値より大きい場合に、確認した差異情報に応じてハンド２０を移動またはワーク１０を移動し、差異を補正することを繰り返すことで、差異を所定値以下に抑制できる。差異を所定値以下に抑制することで、ハンドの移動誤差とワーク１０の位置誤差による処理ミスをなくすことができる。

＜第３実施形態＞
図４にハンド２０とワーク１０が回転対称な形状を有する場合の実施形態を示す。回転対称なワーク１０は、ワーク１０の回転対称軸１２の周りに回転対称な形状を持ったワーク１０である。ワーク１０はｎ回回転対称であり、ｎは２以上であればよい。回転対称なワーク１０は例えばレンズやミラーなどの光学部品である。図５には表面および裏面（ステージ７０側）が凸面である両凸レンズを例示しているが、表面が凸面である片凸レンズであってもよいし、表面が凹面であってもよい。吸着式のハンド２０は、ハンド２０の回転対称軸２２周りに回転対称な形状をもった吸着パッド２１を有しており、ロボット４０によって移動する。吸着パッド２１はハンド２０のうちの回転対称な形状を有する部分であり、吸着パッド２１はｍ回回転対称であり、ｍは２以上であればよい。吸着パッド２１は、ハンド２０の回転軸を中心に回転可能である。カメラ３０は、吸着パッド２１とワーク１０を撮影し、ハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれを測定する。

吸着パッド２１によるワーク１０の吸着保持では、まず、吸着パッド２１をワーク１０に接近させる。吸着パッド２１の移動は、ロボット４０のアクチュエータの駆動量より推定されるハンド２０の回転対称軸２２の位置が、ワーク１０の回転対称軸１２に一致するように、吸着パッド２１がワーク１０を吸着する直前まで接近した位置に行われる。吸着パッド２１がワーク１０に接近した後に、カメラ３０でハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれを測定し、吸着パッド２１とワーク１０の相対位置を補正する。ハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれが目標以下になるまで、カメラ３０によるハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれ測定と吸着パッド２１とワーク１０の相対位置の補正を繰り返す。

本実施形態では、ワーク１０の吸着対象面において、吸着パッド２１が吸着する位置を指定する必要がない。このため、ワーク１０の形状に関わらず自動でハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれが目標値以下で心出した保持が可能である。

ワーク１０を吸着パッド２１で吸着保持し、吸着パッド２１の回転でワーク１０を回転させた際のワーク１０の回転振れを抑制する方法について説明する。図４（ｂ）に示す様に、吸着パッド２１の回転対称軸２２と吸着パッド２１の回転軸であるハンド２０の回転軸２３とは、完全には一致しておらず、軸ずれがある。このため、ハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２との軸ずれを無くしても、吸着パッド２１で吸着保持したワーク１０には回転振れが発生してしまう。

本実施形態では、予めハンド２０の回転軸２３とハンド２０の回転対称軸２２の軸ずれの大きさと方向を取得し補正する。これによりワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３とを関連付け、ワーク１０の回転振れを抑制する。ハンド２０の回転軸２３とハンド２０の回転対称軸２２の相対的な位置は、ハンド２０の回転軸２３の回転基準方向に対して一定の距離・方向である。そのため、ハンド２０の回転軸２３の回転角度が分かればハンド２０の回転軸２３とハンド２０の回転対称軸２２の相対的な位置関係を知ることができる。

吸着パッド２１とワーク１０とが接近した後に、カメラ３０で吸着パッド２１とワーク１０の位置を測定することで、ハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の相対位置関係を算出する。カメラ３０で吸着パッド２１を撮影する際に、ハンド２０の回転軸２３の回転角度を得ておくことで、カメラ３０で吸着パッド２１を撮影する際のハンド２０の回転軸２３とハンド２０の回転対称軸２２の相対位置関係を算出することができる。ハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２の相対位置関係とハンド２０の回転軸２３とハンド２０の回転対称軸２２の相対位置関係より、ハンド２０の回転軸２３とワーク１０の回転対称軸１２の相対位置関係を算出する。ハンド２０の回転軸２３とワーク１０の回転対称軸１２の相対位置関係に基づき、ハンド２０の回転軸２３とワーク１０の回転対称軸１２の軸ずれを無くすように吸着パッド２１とワーク１０の少なくとも一方を移動する。ハンド２０の回転軸２３の回転角度をカメラ３０で吸着パッド２１を撮影する際の回転角度として吸着パッド２１でワーク１０を吸着保持する。

本実施形態の手順によってワーク１０を吸着パッド２１で吸着保持することで、ハンド２０の回転対称軸２２とハンド２０の回転軸２３とに軸ずれがある場合にも、ワーク１０の回転振れを抑制することができる。

本実施形態に述べた方法で、ワーク１０を吸着パッド２１で吸着保持する際には、吸着パッド２１の吸着力を発生させた後に、吸着パッド２１の吸着面をワーク１０の被吸着面に近接させて吸着保持を行う手順を用いる場合がある。このような手順は、ワーク１０に吸着パッド２１を押し付けることでワーク１０に傷がつくことを避ける場合などに用いられる。

ワーク１０が重力方向１３に対して傾いて設置されている場合について、図５を参照して説明する。

吸着パッド２１の吸着力を発生させた状態で、吸着パッド２１の吸着面をワーク１０の被吸着面に近接させると、ワーク１０は、吸着パッド２１の吸着力で浮上し、吸着パッド２１の方へと移動し、吸着パッド２１に付着する。図５（ａ）には、浮上前のワーク１０の位置を点線で示し、浮上後（吸着後）のワーク１０の位置を実線で示している。図５（ａ）に示すように、吸着前のワーク１０の回転対称軸１２が重力方向１３に対して傾いて設置されていると、ワーク１０を吸着する際のワーク１０の移動経路１５は、ハンド２０の回転軸２３からずれてしまう。ワーク１０として示す浮上前のワーク１０は、浮上前のワーク１０回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３とが一致するような状態となっている。吸着パッド２１を吸引状態でハンド２０の回転軸２３に沿って浮上前のワーク１０に接近させると、ワーク１０は、ハンド２０の回転軸２３から重力に対して傾斜している方向にずれて移動し、吸着パッド２１に吸着される。ワーク１０を吸着パッド２１で吸着する際に、ワーク１０の移動経路１５がハンド２０の回転軸２３からずれるとワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３のずれが発生し、ワーク１０の回転振れを引き起こす。

ワーク１０が重力方向１３に対して傾いて設置されている場合に、ワーク１０の回転振れを抑制する方法について、図５（ｂ）を用いて説明する。

ワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３のずれは、吸着前のワーク１０の重力方向１３に対する角度と相関関係があり。同じ吸着パッドを同じ吸着力で用いるなどの同一条件で同じワーク１０を吸着する場合には、相関関係は維持される。そこで使用予定の吸着パッドを設定予定の吸着力で用い、ワーク１０の対称軸の重力方向に対する角度を吸着動作毎に変化させて吸着動作を行う。そして、ワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３のずれと吸着前のワーク１０の重力方向１３に対する角度との相関関係を得る。例えば、ワーク１０の回転対称軸１２の重力方向１３に対する角度とワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転対称軸２２とが一致するような状態でハンド２０をワーク１０に近接させる。その際の吸着保持後のハンド２０の回転対称軸２２とワーク１０の回転対称軸１２のずれの相関関係を予め取得しておく。

吸着パッド２１でワーク１０を吸着保持する際には、まず、吸着パッド２１とワーク１０とが接近した後に、先に述べた方法で、吸着パッド２１とワーク１０との相対位置関係を補正する。次に、吸着パッド２１を重力方向１３のベクトルのうち、ハンド２０の回転対称軸２２に垂直な成分の方向１４に、あらかじめ得ている相関関係とワーク１０の回転対称軸１２と重力方向１３の角度から得られるずれの大きさの距離を移動する。

例えば、ハンド２０の吸着力を発生させた状態でハンド２０をワーク１０に近接させてワーク１０の吸着を行う際には、ハンド２０の回転対称軸２２をワーク１０の回転対称軸と平行にする。そして、ワーク１０の重力方向１３のベクトルのハンド２０の回転対称軸２２に垂直な成分の方向１４に相関関係から算出されるずれの大きさだけハンド２０を移動させる。その後、ハンド２０をワーク１０に近接させてワーク１０の吸着保持を行う。

これによって、吸着パッド２１によってワーク１０が吸着される際のワーク１０の移動と同じだけハンド２０の回転軸２３を移動させることになり、ワーク１０の回転対称軸１２とハンド２０の回転軸２３のずれが抑制される。

本実施形態の手順によってワーク１０を吸着パッド２１で吸着保持することで、ワーク１０が重力方向に対して傾いて設置されている場合にも、ワーク１０の回転振れを抑制することができる。

以上、説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。たとえば複数の実施形態を組み合わせることができる。また、少なくとも１つの実施形態の一部の事項の削除あるいは置換を行うことができる。また、少なくとも１つの実施形態に新たな事項の追加を行うことができる。

なお、本明細書の開示内容は、本明細書に明示的に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した個別の概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「ＡはＢよりも大きい」旨の記載があれば、たとえ「ＡはＢよりも大きくない」旨の記載を省略していたとしても、本明細書は「ＡはＢよりも大きくない」旨を開示していると云える。なぜなら、「ＡはＢよりも大きい」旨を記載している場合には、「ＡはＢよりも大きくない」場合を考慮していることが前提だからである。

４０ ロボット
３１ 画像
１０ ワーク
１００ システム

Claims (20)

1. ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
   前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とするシステム。
2. 前記変更では、前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢を変更する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記変更では、前記ロボット情報に基づいて、前記ワークの位置姿勢を変更する、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ロボット情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を示す差異情報を算出する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記画像は前記ワークを撮影して得られた画像であり、前記画像から、前記ワークの位置姿勢を示すワーク情報を取得する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記ロボット情報および前記ワーク情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を示す差異情報を算出する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ロボット情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異に対応した差異値を算出し、前記差異値と基準値の大小関係を比較する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記変更は、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異が小さくなるように行われる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記ロボットは前記ワークを保持するハンドを含み、前記画像は前記ハンドを撮影して得られた画像である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記画像を第１画像、前記ロボット情報を第１ロボット情報として、前記変更の後に、
    前記ロボットを撮影して得られた第２画像から、前記ロボットの位置姿勢を示す第２ロボット情報を取得し、
    前記第２ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
11. ロボットを用いた物品の製造方法であって、
    前記ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
    前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更し、
    前記変更の後に、前記ロボットが前記ワークを処理することを特徴とする製造方法。
12. 前記画像は前記ワークを撮影して得られた画像であり、前記画像から、前記ワークの位置姿勢を示すワーク情報を取得し、前記ワーク情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢を変更する、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記ロボット情報から算出された前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を評価する、請求項１１または１２に記載の製造方法。
14. 前記ロボットは回転対称軸および回転軸の少なくとも一方である第１軸を有し、前記ワークは回転対称軸および回転軸の少なくとも一方である第２軸を有し、前記差異は、前記第１軸の位置と、前記第２軸の位置との差異である、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 前記処理は、前記ロボットが前記ワークを保持することを含む、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の製造方法。
16. 前記処理は、前記ロボットに設けられた吸着パッドの吸着力を発生させた状態で前記吸着パッドを前記ワークに近接させて前記ワークの吸着を行うことを含む、請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の製造方法。
17. 前記ワークは光学部品である、請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の製造方法。
18. ロボットシステムの制御方法であって、
    前記ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
    前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とする制御方法。
19. 請求項１８に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
20. 請求項１９に記載のプログラムを記録した媒体。

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