JP2024008544A - 複数のロボットの制御方法、および複数のロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台のロボットが連携して作業を行う際に、より精度の高い作業結果を得ることを可能とする。【解決手段】アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御方法であって、ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得工程と、前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出工程と、前記導出工程にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のロボットの制御方法、および複数のロボットの制御装置に関する。

従来、ロボットを用いて溶接ビードを積層させることで積層造形物を造形することが行われている。また、溶接を自動的に行わせる場合、オペレータは溶接の経路や姿勢を予め教示することが行われている。積層造形を行う際には、その造形精度を向上させるためにロボットの姿勢や構造誤差などに起因する位置ずれを考慮して制御する必要がある。

例えば、特許文献１では、予め記憶した動作誤差に基づいて、ロボットの狙い位置を補正する方法が開示されている。

特開昭６０－２０５７１３号公報

上記のような積層造形をはじめ、複数台のロボットが互いに分担して１つの作業結果を得るために動作を行う構成がある。このような複数台のロボットが動作可能な範囲は一部が重複するように配置されることがある。ここで、同じシステム内であっても、複数台のロボットそれぞれの構造誤差や姿勢、狙い位置に応じて位置ずれのずれ量は異なり得る。したがって、より品質の高い動作を行うために、ある狙い位置に対し、複数台のロボットそれぞれの位置ずれのずれ量を考慮していずれのロボットに動作を行わせるかを切り替える手法が求められていた。

上記課題を鑑み、本発明は、複数台のロボットが連携して作業を行う際に、より精度の高い作業結果を得るために、複数台のロボットを切り替えて制御することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御方法であって、
ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得工程と、
前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択工程と、
を有する制御方法。

また、本発明の別の一形態として、以下の構成を有する。すなわち、アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御装置であって、
ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得手段と、
前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択手段と、
を有する制御装置。

本発明により、複数台のロボットを切り替えて、より精度の高い作業を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る積層造形システムの構成例を示す概略構成図。 本発明の一実施形態に係る補正量導出のためのＤＢ構成の概念を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る補正量導出のためのＤＢ構成の例を示すテーブル図。 本発明の一実施形態に係る補正量導出の例を示す図。 本発明の一実施形態に係るロボットの作業範囲の重畳を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る積層造形のパスを説明するための図。 本発明の一実施形態に係る積層造形のパス上におけるずれ量を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る各ロボットの位置ずれの差を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る各ロボットの位置ずれの差を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る各ロボットの位置ずれに対応した分担を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る各ロボットの位置ずれに対応した分担を説明するための図。 本発明の一実施形態に係るロボットの切り替え処理のフローチャート。 本発明の一実施形態に係るロボットのずれ量の導出処理のフローチャート。 本発明の一実施形態に係るロボットの分担例を示す概略図。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を説明するための一実施形態であり、本発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について説明を行う。ここでは、積層造形を実行可能な積層造形システムを例に挙げて説明する。しかし、本発明の本質部分を実装可能な構成であれば、これに限定するものではない。

［システム構成］
図１は、本発明を適用可能な積層造形システムの概略構成図である。なお、本実施形態では、積層造形システムは２台の溶接ロボットを備えるものとするが、図１では、１台の溶接ロボットのみを例示して示す。また、溶接ロボットを制御するための情報処理装置は、１台で複数の溶接ロボット１０４を制御するものとして説明するが、溶接ロボットそれぞれに対して別個の制御装置が設けられ、それらが連携するような構成であってもよい。

本実施形態に係る積層造形システム１は、積層造形装置１００、および、積層造形装置１００を統括制御する情報処理装置２００を含んで構成される。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にて示される３次元座標系を示す。３次元座標系の原点位置は、特に限定するものでは無いが、任意の位置が設定され、この原点位置を基準として、積層造形システム１は積層造形の動作を行う。

積層造形装置１００は、溶接ロボット１０４、トーチ１０２に溶加材（溶接ワイヤ）Ｍを供給する溶加材供給部１０５、溶接ロボット１０４を制御するロボットコントローラ１０６、および電源１０７を含んで構成される。

溶接ロボット１０４は、多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ１０２には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１０２は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。トーチ１０２の位置や姿勢は、溶接ロボット１０４を構成するロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。

トーチ１０２は、シールドノズル（不図示）を有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本実施形態で用いられるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形する積層造形物Ｗに応じて適宜選定される。

トーチ１０２近傍には、トーチ１０２の動きに追従して移動可能な形状センサ１０１が備えられる。形状センサ１０１は、ベース１０３上に形成された積層造形物Ｗの形状を検知する。本実施形態では、形状センサ１０１により、積層造形物Ｗを構成する溶接ビード１０８（単に、「ビード」とも称する）の高さや位置、幅などを検出可能であるものとする。形状センサ１０１にて検出された情報は、情報処理装置２００へ送信される。なお、形状センサ１０１の構成は、特に限定するものではなく、接触により形状を検出する構成（接触式センサ）であってもよいし、レーザなどにより形状を検出するような構成（非接触式センサ）であってもよい。なお、形成されたビードの形状を導出する手段としては、トーチ１０２近傍に設置された形状センサ１０１に限定するものではない。例えば、形成されたビードの形状を間接的に導出するような構成であってもよい。一例としては、溶接電流や溶加材Ｍの送給速度のプロファイルと、ビードの高さの傾向を示すＤＢ（データベース）を予め規定しておき、造形時の溶接条件に基づいて、形成されたビードの高さを導出するような構成であってもよい。

溶接ロボット１０４において、アーク溶接法が消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ１０２は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。溶加材Ｍは、ロボットアーム等に取り付けた繰り出し機構（不図示）により、溶加材供給部１０５からトーチ１０２に送給される。そして、トーチ１０２を移動しつつ、連続送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶接ビード１０８がベース１０３上に形成される。溶接ビード１０８が積層されることで、積層造形物Ｗが造形される。

なお、溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、溶接ビード１０８の状態をより適正に維持して、積層造形物Ｗの更なる品質向上に寄与できる。

ロボットコントローラ１０６は、情報処理装置２００からの指示に基づき、所定の駆動プログラムにより溶接ロボット１０４を駆動させ、ベース１０３上に積層造形物Ｗを造形させる。つまり、溶接ロボット１０４は、ロボットコントローラ１０６からの指令により、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ１０２を移動させる。電源１０７は、ロボットコントローラ１０６に溶接に要する電力を供給する溶接電源である。電源１０７は、複数の制御モードで動作可能であり、制御モードに応じて、ロボットコントローラ１０６への電源供給の際の電力（電流や電圧など）を切り替えることが可能である。溶加材供給部１０５は、情報処理装置２００からの指示に基づき、溶接ロボット１０４のトーチ１０２への溶加材Ｍの供給および送給速度を制御する。

情報処理装置２００は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの情報処理装置などであってよい。図１に示す各機能は、不図示の制御部が、不図示の記憶部に記憶された本実施形態に係る機能のプログラムを読み出して実行することで実現されてよい。記憶部としては、揮発性の記憶領域であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や、不揮発性の記憶領域であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などが含まれてよい。また、制御部としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、またはＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－Ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ）などが用いられてよい。

情報処理装置２００は、造形制御部２０１、電源制御部２０２、送給制御部２０３、ＤＢ管理部２０４、形状データ取得部２０５、教示データ取得部２０６、補正量算出部２０７、および周辺装置制御部２０８を含んで構成される。造形制御部２０１は、造形しようとする積層造形物Ｗの設計データ（例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭデータなど）に基づき、造形の際のロボットコントローラ１０６に対する制御信号を生成する。ここでの制御信号は、溶接ロボット１０４によるトーチ１０２の移動軌跡や溶接ビード１０８の形成時の溶接条件、溶加材供給部１０５による溶加材Ｍの送給速度などを含む。トーチ１０２の移動軌跡は、ベース１０３上に溶接ビード１０８を形成している最中のトーチ１０２の軌跡に限定するものではなく、例えば、溶接ビード１０８を形成する開始位置へのトーチ１０２の移動軌跡なども含むものとする。

電源制御部２０２は、電源１０７によるロボットコントローラ１０６への電源供給（制御モード）を制御する。制御モードに応じて、同じ形状のビードを形成する際の電流や電圧の値、電流の波形（パルス）なども異なり得る。また、電源制御部２０２は、電源１０７から、ロボットコントローラ１０６に対して提供している電流や電圧の情報を適時取得する。

送給制御部２０３は、溶加材供給部１０５による溶加材Ｍの送給速度や送給タイミングを制御する。ここでの溶加材Ｍの送給制御は、繰り出し（正送給）のみならず、戻し（逆送給）も含むものとする。ＤＢ管理部２０４は、本実施形態に係るＤＢ（データベース）を管理する。本実施形態に係るＤＢには、後述する位置ずれを補正するための補正量が規定されたデータベースが含まれる。ＤＢの構成の詳細は後述する。形状データ取得部２０５は、形状センサ１０１にて検出された、ベース１０３上に形成された溶接ビード１０８の形状データを取得する。

教示データ取得部２０６は、例えば、不図示の教示ペンダントなどを介してオペレータから教示されたパラメータを含む教示データを取得する。造形制御部２０１は、積層造形物Ｗの設計データと教示データとを用いて溶接ロボット１０４を制御することで積層造形物Ｗを造形することができる。本実施形態では、これらのデータをまとめて「積層計画データ」とも記載する。なお、積層計画データに含まれるデータは、特に限定するものではない。補正量算出部２０７は、後述する処理により、溶接ロボット１０４の製造誤差などに起因する位置ずれのずれ量を導出する。また、補正量算出部２０７は、導出したずれ量に基づいて補正量を決定したり、複数の溶接ロボット１０４のうちのいずれを用いて造形を行うかを決定したりする。

周辺装置制御部２０８は、積層造形システム１が備える溶接ロボット１０４の周りに備えられた周辺装置の動作を制御する。周辺装置は、図１では不図示であるが、例えば、積層造形物Ｗが造形されるベース１０３の位置や姿勢を調整するためのポジショナや、溶接ロボット１０４を所定方向にスライドさせることが可能なスライダなどが挙げられる。したがって、溶接ロボット１０４は、これらの周辺装置と連動して積層造形の動作を行ってよい。

また、本実施形態に係る設計データにおける座標系と、溶接ロボット１０４の座標系とは対応付けられており、任意の位置を原点として、３次元における位置が規定されるように座標系の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が設定されているものとする。本実施形態では、２台の溶接ロボット１０４が設けられ、それぞれの溶接ロボット１０４の座標系が対応付け割れているものとする。したがって、２台の溶接ロボット１０４に共通して用いられる絶対座標系が更に規定されていてよい。

上記構成の積層造形システム１は、設定された設計データから規定されるトーチ１０２の移動軌跡に従って、トーチ１０２を溶接ロボット１０４の駆動により移動させながら、溶加材Ｍを溶融させ、溶融した溶加材Ｍをベース１０３上に供給する。これにより、複数の溶接ロボット１０４により、ベース１０３の上面に複数の線状の溶接ビード１０８が並べられて積層された積層造形物Ｗが造形される。

［データベース］
本実施形態では、設計データにて示される積層造形物Ｗに対する形状データにおいて、その造形時の経路（以下、「パス」とも称する）上の点（以下、「指定点」と称する）が指定される。この指定点に対して造形を行うためにトーチ１０２の先端部分を配置した場合、溶接ロボット１０４の製造誤差などにより位置ずれが生じ得る。そこで、この位置ずれを補正するための補正量を導出するために、本実施形態では、３次元座標系における座標や姿勢ごとの補正量を定義したデータベース（以下、「ロボット誤差マップ」とも称する）を用いる。このデータベースは、例えば、溶接ロボット１０４のトーチ１０２の先端部を対象の座標に対して移動させた際の実測値に基づいて予め規定される。

図２Ａは、本実施形態に係るロボット誤差マップの概念構成を示す図である。図２Ａに示すように、ロボット誤差マップ３００は、３次元空間における格子上にて、座標点３０１ごとに補正量が定義される。このとき、座標点間の間隔は特に限定するものでは無い。設計データの経路上に含まれる指定点がロボット誤差マップ３００にて規定された座標点以外の座標である場合の処理については後述する。

図２Ｂは、本実施形態に係るロボット誤差マップ３００の構成例を示すテーブル図である。本実施形態では、溶接ロボット１０４の造形時の位置や姿勢を示すパラメータとして、３次元座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの座標を示す座標情報（ｘ，ｙ，ｚ）と、溶接ロボット１０４の先端部（例えば、トーチ１０２）におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの軸周りの回転角を示す姿勢情報（α，β，γ）を用いる。なお、座標情報や姿勢情報は上記に限定するものではない。例えば、円筒形の座標系に対応したパラメータ（ｒ，θ，ｚ）が用いられてもよい。また、姿勢情報は、トーチ１０２を保持する溶接ロボット１０４の各関節の角度や位置に基づいて規定されてもよい。

また、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれ補正量を示す。言い換えると、ここで示す補正量の分だけ、位置ずれが生じているものとして、先端部の位置の補正が行われる。図２Ｂでは、（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）に対応して、補正量（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）が規定される。例えば、（ｘ_１１１，ｙ_１１１，ｚ_１１１，α_１１１，β_１１１，γ_{１１１．１}）＝（ｄｘ_{１１１．１}，ｄｙ_{１１１．１}，ｄｚ_{１１１．１}）が定義される。各パラメータの添え字は、図２Ａに示す格子点における位置を一意に識別するために示している。図２Ａの例の場合、２７個の格子点（すなわち、座標点）があり、それらを３つの軸の位置にて識別するために設定されている。また、同じ座標点であっても姿勢によって位置ずれが異なる場合があるため、便宜上、姿勢の違いを添え字の小数点以下（．１、．２、・・・）にて示している。

なお、ロボット誤差マップ３００にて規定される補正量は、溶接ロボット１０４の制御で指定したい狙い位置と、トーチ１０２の先端位置間のずれ量に限定するものではない。例えば、制御にて指定した複数の狙い位置間を幾何学的につなぐ軌跡（例えば、直線）と、トーチ１０２の先端が実際に通過する軌跡との間の乖離量であってもよい。これらの補正量についてのロボット誤差マップは、それぞれ別個に定義されていてよい。積層計画データにて指定される指定点の狙い位置については、前者を参照することで導出し、指定点をつなぐ領域については後者を参照することで導出してよい。

本実施形態に係るロボット誤差マップ３００は、適宜更新されてよく、その更新方法は特に限定するものではない。また、溶接ロボット１０４の構成が変化したり、一定の駆動時間が経過したりしたタイミングにてロボット誤差マップ３００が更新されてもよい。また、本実施形態では、複数台の溶接ロボット１０４を用いるため、それぞれに対応して複数のロボット誤差マップが準備される。

次に、ロボット誤差マップ３００にて規定されていない座標の指定点に対する補正量の導出方法について説明する。まず、指定点が、ロボット誤差マップ３００にて規定されている座標点に一致する場合、指定点に対する補正量は、ロボット誤差マップ３００の値を用いることができる。一方、指定点が、ロボット誤差マップ３００にて規定されていない座標点のいずれにも一致しない場合、その指定点の周辺に位置する座標点の補正量から導出する。

図３は、本実施形態に係る補正量の導出方法を説明するための概念図である。ここでは、ロボット誤差マップ３００に補正量が規定されていない座標に対応する指定点Ｐを例に挙げて説明する。指定点Ｐのパラメータを（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）とする。まず、ロボット誤差マップ３００に規定された座標点のうち、指定点Ｐに最も近い位置の座標点（以下、「最近接点」と称する）を特定する。ここでは、最近接点が座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}であるものとして説明する。

ロボット誤差マップ３００から、座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}に対して規定された補正量を取得する。ここでは、座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}に対応するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの補正量として、ｄｘ（ｘ_ｉｊｋ，ｙ_ｉｊｋ，ｚ_ｉｊｋ，α_ｉｊｋ，β_ｉｊｋ，γ_ｉｊｋ）、ｄｙ（ｘ_ｉｊｋ，ｙ_ｉｊｋ，ｚ_ｉｊｋ，α_ｉｊｋ，β_ｉｊｋ，γ_ｉｊｋ）、ｄｚ（ｘ_ｉｊｋ，ｙ_ｉｊｋ，ｚ_ｉｊｋ，α_ｉｊｋ，β_ｉｊｋ，γ_ｉｊｋ）が取得される。このとき、指定点Ｐと、座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}との距離が所定の閾値より近い場合、座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}に対して規定された補正量と同じ値を、指定点Ｐの補正量として用いる。ここでの点間の距離に対する所定の閾値は、予め規定されていてよい。

なお、ロボット誤差マップ３００から取得された座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}の姿勢条件θ_ｑと、指定点Ｐに対して設定された姿勢条件θ_ｐとが異なる場合、姿勢条件θ_ｐに対応するように補間を行う。例えば、θ_ｐ＝（α，β，γ）、θ_ｑ＝（αｕ，βｖ，γｗ）、α＝αｕ、β＝βｖ、γ≠γｗであるとし、γに関して線形補間を行う場合、以下の式（１）を用いて補正量ｄを導出することができる。
ｄ（γ）＝（１－ｔ）ｄ（γ_ｗ１）＋ｔｄ（γ_ｗ２） ・・・（１）
ただし、０＜ｔ＜１，γ_ｗ１≠γ_ｗ２，γ_ｗ１＜γ＜γ_ｗ２とする

同様に、双線形補間（α＝αｉ，β≠βｉ，γ≠γｉ）や、要素内補間（α≠αｉ，β≠βｉ，γ≠γｉ）の手法を用いて補間を行ってよい。これらの手法は公知であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、補間方法は、線形補間に限定するものではなく、ラグランジュ補間のように非線形な関数を定義して求めてもよい。

一方、指定点Ｐと最近接点である座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}との距離が所定の閾値以上である場合、本実施形態では、新たに補正量を導出する。本実施形態では、指定点Ｐの周辺に位置する複数の座標点Ｑ_ｉｊｋに対する補正量に基づいて、指定点Ｐに対応する補正量を導出する。ここでの複数の座標点Ｑ_ｉｊｋには、最近接点である座標点Ｑ_{ｉｊｋ，ｎｅａｒｅｓｔ}が含まれてよく、例えば、図３に示す８つの座標点を用いてよい。ここで着目する複数の座標点は、他の位置の座標点であってもよい。例えば、図２Ａの格子の中心点から見て、前後左右の座標点と直上直下の計６つの座標点を用いてもよい。また、指定点Ｐを中心として、所定の半径Ｒから構成される球の範囲に含まれる複数の座標点を用いてもよい。

この場合の算出方法としては、例えば、最小二乗法が用いられてよい。まず、ｘ軸方向の補正量ｄｘに対して座標点Ｑ_ｉｊｋの情報に基づいて以下のような行列式（２）～（５）を定義する。ここでＡは、各指定点の座標を示す行列である。そして、最小二乗法を用いて式（６）により係数ｗを求め、指定点Ｐにおけるｘ軸方向の補正量、すなわち、ずれ量であるｂを算出する。

なお、上記の式ではＸ軸方向のずれ量を求める式であるが、Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様に算出できる。

また、上記では、ロボット固有のずれ量（補正量）を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、溶接ロボット１０４が設置されるスライダや、積層造形物Ｗが造形される位置に設けられたポジショナなどの構造誤差を考慮したずれ量（補正量）のＤＢが更に設けられてよい。そして、それらのＤＢを組み合わせることで、ずれ量を導出してもよい。

［溶接ロボットごとのずれ量］
図４は、本実施形態に係る積層造形システム１が備える複数の溶接ロボットによる造形が可能な範囲の重畳を説明するための概略図である。ここでは、２台の溶接ロボット１０４ａ、１０４ｂを例に挙げて説明する。また、積層造形物Ｗは、ポジショナ１１０上に造形されるものとする。溶接ロボット１０４は、様々な姿勢を取ることができ、その先端部（例えば、トーチ１０２）の位置を三次元空間の所望の位置に配置することができる。図４において、左側に位置する溶接ロボット１０４ａの動作範囲として、範囲４０１を示す。つまり、範囲４０１の境界よりも左側の範囲では溶接ロボット１０４ａが造形を行うことが可能である。一方、図４において、右側に位置する溶接ロボット１０４ｂの動作範囲として、範囲４０２を示す。つまり、範囲４０２の境界よりも右側の範囲では溶接ロボット１０４ｂが造形を行うことが可能である。従って、範囲４０１と範囲４０２とが重複する３次元空間上の重畳範囲４０３は、溶接ロボット１０４ａ、１０４ｂのいずれもが造形動作を行うことが可能である。

本実施形態では、この重畳範囲４０３における積層造形の際の各溶接ロボットの切り替え制御を扱う。上述したように、各溶接ロボットは、その構造誤差や姿勢などによって、ある狙い位置におけるずれ量が異なり得る。本実施形態では、ずれ量がより少ない溶接ロボット１０４を選択して積層造形を行うことで、積層造形物Ｗの品質を向上させる。上述したように、ロボット誤差マップ３００を用いることで、位置ずれに対する補正は可能であるが、補正が少ないほど、積層造形の動作の後に元の姿勢に戻すなどの制御を省略化することができるため、補正量、すなわち、位置ずれが小さい方を用いる方がより好ましい。なお、ここでは、２台の溶接ロボット１０４を例に挙げるが、重畳領域が存在する構成であれば、更に多くの溶接ロボットについても同様に制御することが可能である。

図５Ａは、溶接ロボット１０４の先端部が積層造形を行う際に用いるパスおよび指定点の例を示す概念図である。ここでは、Ｘ軸方向に沿って延びているパス５００を、そのパス５００に含まれる４つの指定点５０１、５０２、５０３、５０４を例に挙げて説明する。

図５Ｂは、ある溶接ロボット１０４において、図５Ａに示すパス５００の各指定点におけるＸ軸方向のずれ量を示す。図５Ｂにおいて、横軸はＸ軸方向の位置を示し、縦軸はずれ量を示す。ここでは、溶接ロボット１０４の姿勢はいずれの指定点でも同じであるものとして説明する。

図５Ｂに示すように、Ｘ方向の位置に応じてずれ量は異なりうる。本例では、指定点５０２に対するずれ量が最も小さく、指定点５０４に対するずれ量が最も大きくなっている。このような指定点ごとのずれ量の関係は、溶接ロボット１０４ごとに異なる。

図６Ａおよび図６Ｂは、２つの溶接ロボット１０４のずれ量の違いを説明するためのグラフ図である。ここでは一例として、図６Ａが図４に示した溶接ロボット１０４ａのずれ量を示し、図６Ｂが図４に示した溶接ロボット１０４ｂのずれ量を示すものとして説明する。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、横軸はある狙い位置のＸ方向の位置を示し、縦軸はＹ方向のずれ量を示す。

また、図６Ａに示すパス区間６０１と、図６Ｂに示すパス区間６０２とは同じ区間を示しているものとする。パス区間６０１とパス区間６０２のずれ量を参照すると、図６Ｂに示すずれ量の方が小さい値を示している。つまり、着目しているパス区間については、溶接ロボット１０４ｂの方がずれ量を抑えて積層造形を行うことが可能であると判断できる。

図７Ａおよび図７Ｂは、パスの分割を説明するためのグラフ図である。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、横軸はある狙い位置のＸ方向の位置を示し、縦軸はＹ方向のずれ量を示す。また、グラフ７０１は図４に示した溶接ロボット１０４ａのずれ量を示し、グラフ７０２は図４に示した溶接ロボット１０４ｂのずれ量を示す。ここでは、あるパス区間７０３に着目する。パス区間７０３内において、一部は溶接ロボット１０４ａの方（グラフ７０１）がずれ量が小さく、別の一部は溶接ロボット１０４ｂの方（グラフ７０２）がずれ量が小さい。このような場合には、複数の溶接ロボット１０４のずれ量に応じて、パス区間を分割する。例えば、図７Ａに示すパス区間７０３の場合、図７Ｂに示すようにパス区間７０３ａ、７０３ｂの２つに分割してよい。

上記のように分割されたパスそれぞれに対して、複数の溶接ロボット１０４を切り替えて積層造形を行うように制御される。なお、ここでの分割方法は特に限定するものではない。例えば、図７Ｂのようにずれ量が切り替わる位置で分割してもよい。また、パスの位置や積層造形物の形状などによっては、分割しないような構成であってもよい。

［処理フロー］
図８は、本実施形態に係る溶接ロボットの切り替え制御の処理のフローチャートである。本処理フローは、情報処理装置２００により実行される。例えば、情報処理装置２００が備えるＣＰＵなどの処理部が図１に示した各部位を実現するためのプログラムを記憶部（不図示）から読み出して実行することにより実現されてよい。また、本処理フローが実行される前に、ロボット誤差マップ３００が規定され、また、積層造形のための積層計画データが準備されているものとする。なお、本処理フローは、積層造形の動作が開始される前に予め実施されてもよいし、積層造形の動作の際に併せて実行されてもよい。本実施形態では、２台の溶接ロボット１０４を例に挙げ、ロボットＡ、ロボットＢとして記載する。

なお、本処理フローは、図４にて示したように複数台の溶接ロボット１０４の重複範囲についての切り替えを想定している。そのため、いずれか１台の溶接ロボット１０４のみが造形可能な範囲については、その溶接ロボット１０４が造形を行うものとし、ここでの説明は省略する。

Ｓ８０１にて、情報処理装置２００は、積層計画データから造形のためのパスに関する情報を取得する。上述したように、パスは、複数の指定点を含んで構成され、指定点の情報が取得される。

Ｓ８０２にて、情報処理装置２００は、Ｓ８０１にて取得したパスの中から１のパスに着目する（以下、「着目パス」と称する）。

Ｓ８０３にて、情報処理装置２００は、ロボットＡについて、着目パスに含まれる１または複数の指定点それぞれのずれ量を導出する。本工程の処理の詳細は、図９を用いて説明する。

Ｓ８０４にて、情報処理装置２００は、ロボットＢについて、着目パスに含まれる１または複数の指定点それぞれのずれ量を導出する。本工程の処理の詳細は、図９を用いて説明する。

Ｓ８０５にて、情報処理装置２００は、Ｓ８０３にて導出したロボットＡのずれ量と、Ｓ８０４にて導出したロボットＢのずれ量とを比較する。ここでの比較は、着目パスに含まれる指定点それぞれに対して得られたずれ量の積分値を用いて行われてよい。また、ずれ量は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれに対して導出できるため、それらの３方向のずれ量に基づいて評価してよい。また、３方向において、パスの位置などによって重要視する方向をシステム側またはオペレータが設定しておき、その重要度に応じて比較を行ってもよい。上述したように、ずれ量に応じて着目パスを分割する処理を行ってもよい。

Ｓ８０６にて、情報処理装置２００は、Ｓ８０５の比較処理の結果に基づいて、着目パスを処理するロボットを選択する。

Ｓ８０７にて、情報処理装置２００は、未処理のパスが有るか否かを判定する。未処理のパスが有る場合（Ｓ８０７にてＹＥＳ）、情報処理装置２００の処理はＳ８０２へ戻り、次のパスに着目して処理を繰り返す。未処理のパスが無い場合（Ｓ８０７にてＮＯ）、本処理フローを終了する。

（ずれ量導出処理）
図９は、本実施形態に係る溶接ロボット１０４の指定点に対するずれ量を導出するためのフローチャートである。本処理は、図８のＳ８０３、Ｓ８０４の工程に対応する。Ｓ８０３、Ｓ８０４の処理内容は同等であり、対象とする溶接ロボット１０４およびロボット誤差マップ３００が異なる。

Ｓ９０１にて、情報処理装置２００は、着目パスに含まれる指定点の中から、１の指定点（以下、「着目指定点」と称する）、その積層造形に係るパラメータを取得する。ここでのパラメータは、上述したように（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，γ）の６つのパラメータとする。

Ｓ９０２にて、情報処理装置２００は、溶接ロボット１０４に対して予め規定されたロボット誤差マップ３００から、着目指定点に最も距離が近い最近接点を特定し、その補正量情報を取得する。ここでの補正量情報は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの補正量であるｄｘ、ｄｙ、ｄｚの３つのパラメータとする。上述したように、着目指定点の座標と最近接点の座標とが一致する場合もある。

Ｓ９０３にて、情報処理装置２００は、着目指定点と最近接点との距離が所定の閾値未満か否かを判定する。ここでの所定の閾値は予め規定されていてよい。着目指定点と最近接点との距離が所定の閾値未満である場合（Ｓ９０３にてＹＥＳ）、情報処理装置２００の処理はＳ９０４へ進む。一方、着目指定点と最近接点との距離が所定の閾値以上である場合（Ｓ９０３にてＮＯ）、情報処理装置２００の処理はＳ９０５へ進む。

Ｓ９０４にて、情報処理装置２００は、Ｓ９０２にて取得した最近接点の補正量情報を、着目指定点のずれ量として設定する。そして、情報処理装置２００の処理は、Ｓ９０７へ進む。

Ｓ９０５にて、情報処理装置２００は、ロボット誤差マップ３００から、着目指定点の近傍に位置する複数の近傍座標点を特定し、それらの補正量情報を取得する。複数の近傍座標点は、例えば、図３に示す８つの近傍の座標点であってよい。

Ｓ９０６にて、情報処理装置２００は、Ｓ９０５にて取得した複数の近傍座標点の補正量情報に基づいて、着目指定点に対する補正量を導出する。ここでの導出方法は、上述したように、最小二乗法に基づいて導出されてよい。そして、情報処理装置２００は、導出した補正量を着目指定点のずれ量として設定する。そして、情報処理装置２００の処理は、Ｓ９０７へ進む。

Ｓ９０７にて、情報処理装置２００は、着目パスに含まれる指定点のうち、未処理の指定点があるか否かを判定する。未処理の指定点がある場合（Ｓ９０７にてＹＥＳ）、情報処理装置２００の処理はＳ９０１へ戻り、処理を繰り返す。一方、未処理の指定点が無い場合（Ｓ９０７にてＮＯ）、本処理フローを終了する。

なお、上記のフローチャートにて処理対象とする指定点は、積層計画データにて示されているパスに含まれる全ての指定点に対して行ってもよいし、パス中に含まれる一部の指定点にのみ行ってもよい。また、補正は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの値にのみ行われてもよい。

図８のＳ８０３、Ｓ８０４に示すように、図９の処理は造形のための重複領域が存在する複数の溶接ロボット１０４それぞれに対して行われる。また、上記の処理に結果に応じて、実際の積層造形システム１の動作を規定する制御指令が生成されてよい。

［制御例］
図１０は、本実施形態に係る制御により、積層造形物Ｗを造形する際のパスに対する複数の溶接ロボット１０４を切り替えの例を示す概略図である。ここでも複数台の溶接ロボット１０４として、２台のロボットＡ、Ｂを例に挙げて示す。本例では、積層造形物Ｗは、８つのパスＰａ～Ｐｈから構成される。図１０において、パスの造形の方向の例を示す。上述した図８、図９の処理により、パスＰａ、Ｐｃ、Ｐｆ、Ｐｇ、Ｐｈは、ロボットＡにて造形される。また、パスＰｂ、Ｐｄ、Ｐｅは、ロボットＢにて造形される。

なお、各パスを造形する順番は、積層計画データに準じてもよいし、溶接ロボット１０４に対するパスの割り当ての結果に基づいて調整されてもよい。例えば、複数の溶接ロボット１０４のうち、ある溶接ロボットが任意のパスの造形を行っている際には、他の溶接ロボットは、そのパスの造形に影響が無いパスの造形を行うように制御されてよい。このとき、選択されていない溶接ロボットは待機させるように制御してもよい。

以上、本実施形態により、複数台のロボットが連携して積層造形を行う際に、より精度の高い造形物を得るように複数台のロボットを切り替えることが可能となる。

＜その他の実施形態＞
上記の構成では、式（２）～式（６）に示したように最小二乗法を用いてずれ量を算出した。これに代えて、指定点Ｐに対するずれ量を機械学習により得られる学習済みモデルを用いて導出してもよい。この場合は、式（２）～式（６）のパラメータのうち、Ａ行列の各パラメータを入力とし、ｂ行列の各パラメータ（すなわち、ずれ量）を出力とする学習処理を繰り返すことで、学習済みモデルを生成する。ここでの機械学習は、例えば、ニューラルネットワークによるディープラーニング（深層学習）の手法を用い、教師あり学習を例に挙げて説明する。なお、ディープラーニングのより具体的な手法（アルゴリズム）は特に限定するものではなく、例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）など公知の方法が用いられてよい。

なお、学習処理は、必ずしも情報処理装置２００が実行する必要はない。例えば、情報処理装置２００は、学習用のデータの提供を、情報処理装置２００の外部に設けられた学習用のサーバ（不図示）に対して行い、当該サーバ側で学習処理を行うような構成であってもよい。そして、必要に応じて、当該サーバが情報処理装置２００に学習済みモデルを提供するような構成であってもよい。このような学習用のサーバは、例えばインターネットなどのネットワーク（不図示）上に位置してよく、学習用のサーバと情報処理装置２００は、通信可能に接続されているものとする。つまり、情報処理装置２００が機械学習装置として動作してもよいし、外部装置が機械学習装置として動作してもよい。

また、上記の実施形態では、積層造形を行っている際に、溶接ロボット１０４の分担制御を行う場合には、ロボット誤差マップ３００の代わりに、リアルタイムでの実測値を用いてもよい。この場合、例えば、トーチ１０２周辺に設けられた形状センサ１０１や、トーチ１０２を利用した位置検出機能などを用いてもよい。そして、狙い位置に対し、ある姿勢における溶接ロボット１０４のずれ量を適宜検出し、その結果に基づいて溶接ロボットの分担を行ってもよい。

また、上記の例では、１のパスを複数に分割する例を示したが、これに限定するものではない。例えば、積層造形では、１パスが非常に長い構成のものもある。その場合には、１のパスを所定の長さよりも短くなるように複数の区間に分けて、品質を向上させるような構成であってもよい。同様に、１パスが非常に短い場合には、その周辺のパスとの関係に基づいて、複数のパスをまとめ、それらのまとまりごとに溶接ロボットの分担を決定してもよい。このように、溶接ロボットの分担は１パスから構成される区間に限定するものではなく、その区間を適宜、分割、拡大、縮小するように制御してよい。区間を分割、拡大、縮小などにより変更させた場合には、再度、図８、図９に示すずれ量の計算を行ってよい。

上記の実施形態では、トーチを備える溶接ロボットを例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、トーチに代えて、ロボットの先端部に任意のツールを設置し、その位置を補正するような構成であれば、本発明は適用可能である。

また、本発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用い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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））によって実現してもよい。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御方法であって、
ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得工程と、
前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出工程と、
前記導出工程にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択工程と、
を有する制御方法。
この構成によれば、複数台のロボットを切り替えて、より精度の高い作業を行うことが可能となる。

（２） 前記選択工程において、前記パス情報にて示される複数の狙い位置それぞれのずれ量の積分値に基づいて、前記複数のロボットの中から前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する、（２）に記載の制御方法。
この構成によれば、複数の狙い位置のずれ量の積分値に基づいて、より精度良く動作を実行するロボットを選択することが可能となる。

（３） 前記パス情報にて示される１または複数の区間を分割、縮小、または拡大することで新たな区間に変更する変更工程を有し、
前記変更工程にて変更された区間に含まれる狙い位置に基づいて、前記導出工程および前記選択工程による処理を行う、
（１）に記載の制御方法。
この構成によれば、より精度の高い作業が可能なようにパスを調整することが可能となる。

（４） 前記複数のロボットによる動作は、積層造形物を造形する積層造形であり、
ロボットにより造形された形状情報と、当該造形を行った際の当該ロボットの位置情報とを検出する検出工程を更に有し、
前記導出工程において、前記形状情報と前記位置情報とに基づいて、前記ロボットのずれ量を導出し、
前記検出工程、前記導出工程、および前記選択工程は、前記積層造形物の造形を行っている際に実行される、（１）に記載の制御方法。
この構成によれば、実際の造形結果に応じて、複数台のロボットを切り替えて、より精度の高い積層造形を行うことが可能となる。

（５） 前記選択工程にて第１のパスを造形させるロボットとして選択された第１のロボットと、前記第１のパスを造形させると選択されなかった第２のロボットとの先端部間の距離に基づいて、前記第２のロボットに前記第１のパスとは異なる第２のパスの造形、または、待機のいずれかを行わせる制御工程を更に有する、（１）に記載の制御方法。
この構成によれば、選択されたロボットの状態に応じて、そのロボットとの干渉を防止しつつ、他方のロボットの動作を制御することが可能となる。

（６） アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御装置であって、
ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得手段と、
前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出手段と、
前記導出手段にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択手段と、
を有する制御装置。
この構成によれば、複数台のロボットを切り替えて、より精度の高い作業を行うことが可能となる。

１…積層造形システム
１００…積層造形装置
１０１…形状センサ
１０２…トーチ
１０３…ベース
１０４…溶接ロボット
１０６…ロボットコントローラ
１０７…電源
１０８…溶接ビード
２００…情報処理装置
２０１…造形制御部
２０２…電源制御部
２０３…送給制御部
２０４…ＤＢ（データベース）管理部
２０５…形状データ取得部
２０６…教示データ取得部
２０７…補正量算出部
２０８…周辺装置制御部
Ｗ…積層造形物
Ｍ…溶加材

Claims (6)

1. アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御方法であって、
   ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得工程と、
   前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出工程と、
   前記導出工程にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択工程と、
   を有する制御方法。
2. 前記選択工程において、前記パス情報にて示される複数の狙い位置それぞれのずれ量の積分値に基づいて、前記複数のロボットの中から前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記パス情報にて示される１または複数の区間を分割、縮小、または拡大することで新たな区間に変更する変更工程を有し、
   前記変更工程にて変更された区間に含まれる狙い位置に基づいて、前記導出工程および前記選択工程による処理を行う、
   請求項１に記載の制御方法。
4. 前記複数のロボットによる動作は、積層造形物を造形する積層造形であり、
   ロボットにより造形された形状情報と、当該造形を行った際の当該ロボットの位置情報とを検出する検出工程を更に有し、
   前記導出工程において、前記形状情報と前記位置情報とに基づいて、前記ロボットのずれ量を導出し、
   前記検出工程、前記導出工程、および前記選択工程は、前記積層造形物の造形を行っている際に実行される、請求項１に記載の制御方法。
5. 前記選択工程にて第１のパスを造形させるロボットとして選択された第１のロボットと、前記第１のパスを造形させると選択されなかった第２のロボットとの先端部間の距離に基づいて、前記第２のロボットに前記第１のパスとは異なる第２のパスの造形、または、待機のいずれかを行わせる制御工程を更に有する、請求項１に記載の制御方法。
6. アーム先端部にツールを備えた複数のロボットの制御装置であって、
   ロボットを動作させる際に、当該ロボットのアーム先端部が位置する狙い位置を示すパス情報を取得する取得手段と、
   前記パス情報にて示される狙い位置に基づいて前記複数のロボットそれぞれを動作させた際の、前記複数のロボットそれぞれの狙い位置からのずれ量を導出する導出手段と、
   前記導出手段にて導出した前記複数のロボットそれぞれのずれ量に基づいて、前記複数のロボットの中から、前記パス情報にて示されるパスに対する動作を行わせるロボットを選択する選択手段と、
   を有する制御装置。

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