JP2024101194A - ロボット制御装置及び搬送ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラによって撮影された画像情報とセンサによって測定されたセンサ情報とを用いて、対象物を高精度に目標位置に搬送する教示データを生成することが可能なロボット制御装置及び搬送ロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボット制御装置１００は、目標位置を含む第２画像情報を取得する第２画像情報取得手段１３０と、目標位置に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得手段１４０と、第２画像情報とセンサ情報とに基づいて目標位置を算出する目標位置算出手段１５０と、基準位置と目標位置とが一致するように搬送ロボット２００を動作させるロボット制御手段１６０と、当該一致したポイントを教示データとして記憶する教示データ生成手段１７０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボット制御装置及び搬送ロボットシステムに関する。

近年、産業界において、多くのロボットが普及している。当該ロボットは、例えば、電子部品及び機械部品の組み立て、溶接及び搬送等に用いられ、工場の生産ラインの効率化及び自動化が図られている。

半導体製造装置に用いられるウエハを搬送する搬送ロボットでは、ウエハを適切な位置へ搬送するためのティーチングを行うが、その精度は、操作者の知識及び熟練度などに依存し、また、操作者の作業スペースが十分に確保できない程の省スペース化が求められている場合もあるため、ティーチングの自動化が図られている。

例えば、特許文献１に記載のロボットでは、カメラの画像データにおいてハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成し、カメラの画像データに基づいて、基板載置部から基板の目標位置に配置された教示用基板までの距離情報を算出する。そして、当該ロボットは、その距離情報に基づいて、仮想基板が教示用基板と一致するようにロボットアームを動作させて、仮想基板が教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶している。このようにして、ロボットに正確な位置を精度良く教示している。

また、特許文献２では、搬送ロボットの先端に配置されたフォーク又は基板に静電容量センサを配置し、フォークの中心位置に基板を精度良く設置するようにしている。さらに、フォークと基板との相対位置を検出するセンサとしては、静電容量センサに代えて、光学センサ、磁力センサ等の非接触式センサ、カメラ等を利用してもよいことが開示されている。

特開２０１８－５１６７０号公報 特開２０２２－１３２０８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、カメラの画像データを利用してウエハなどの対象物を設置する目標位置を把握しているものの、カメラの画像データのみでは、特に奥行き方向について高精度に認識することが困難な場合があり、３次元空間における目標位置を適切に認識できない可能性がある。また、ステレオカメラを用いることによって奥行き方向の精度を向上させることも考えられるが、当該ステレオカメラをロボットに取り付ける際、当該ロボットにおいて取り付け位置（カメラ間距離）が制限されるため、高精度に奥行き方向を認識できる位置に取り付けられない。

そこで、本発明は、カメラによって撮影された画像情報とセンサによって測定されたセンサ情報とを用いて、対象物を高精度に目標位置に搬送する教示データを生成することが可能なロボット制御装置及び搬送ロボットシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るロボット制御装置は、平板状の対象物を搬送する搬送ロボットを制御するロボット制御装置であって、搬送ロボットに取り付けられているカメラによって搬送ロボットが移動する目標位置を含むように撮影された画像情報を取得する画像情報取得手段と、センサによって測定された目標位置との距離情報に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得手段と、画像情報とセンサ情報とに基づいて、目標位置を算出する目標位置算出手段と、算出された目標位置を教示データとして記憶する教示データ生成手段と、を備える。

この態様によれば、画像情報取得手段は、目標位置を含むようにカメラによって撮影された画像情報を取得し、センサ情報取得手段は、センサによって測定された目標位置との距離情報に関するセンサ情報を取得する。そして、目標位置算出手段は、画像情報とセンサ情報とに基づいて目標位置を算出し、教示データ生成手段は、算出された目標位置を教示データとして記憶する。これにより、カメラとセンサとを用いて高精度に目標位置を算出することができるため、対象物を高精度に目標位置に搬送する教示データを生成することが可能となる。

上記態様において、目標位置算出手段は、３次元空間における目標位置について、画像情報に基づいて算出される第１位置情報と、センサ情報に基づいて算出される第２位置情報とに基づいて算出してもよい。

この態様によれば、目標位置算出手段は、３次元空間における目標位置について、カメラとセンサとを用いて高精度に目標位置を算出することができる。

上記態様において、目標位置算出手段は、第１位置情報及び第２位置情報の平均を算出してもよい。

この態様によれば、目標位置算出手段は、カメラに基づく第１位置情報及びセンサに基づく第２位置情報の平均を算出するため、より高精度に目標位置を算出することができる。

上記態様において、目標位置算出手段は、３次元空間における目標位置のうち搬送ロボットから目標位置の方向の奥行き成分について、第２位置情報を用いて算出し、３次元空間における目標位置のうち搬送ロボットから目標位置の方向の奥行き成分以外について、第１位置情報を用いて算出してもよい。

この態様によれば、目標位置算出手段は、奥行き成分については、センサに基づく第２位置情報を用いて算出し、奥行き成分以外については、カメラに基づく第１位置情報を用いて算出するため、例えば、センサとカメラとの特徴を適切に利用して、より高精度に目標位置を算出することができる。

本発明の一態様に係る搬送ロボットシステムは、平板状の対象物を搬送する搬送ロボットと、当該搬送ロボットを制御するロボット制御装置とを有する搬送ロボットシステムであって、搬送ロボットは、搬送ロボットのエンドエフェクタに配置されるセンサと、エンドエフェクタが取り付けられる基部に配置されるカメラと、を備え、ロボット制御装置は、搬送ロボットが移動する目標位置を含むようにカメラによって撮影された画像情報を取得する画像情報取得手段と、センサによって測定された目標位置に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得手段と、画像情報とセンサ情報とに基づいて、目標位置を算出する目標位置算出手段と、算出された目標位置を教示データとして記憶する教示データ生成手段と、を備える。

この態様によれば、搬送ロボットは、エンドエフェクタにセンサを配置し、エンドエフェクタが取り付けられる基部にカメラを配置しており、ロボット制御装置において、画像情報取得手段は、目標位置を含むようにカメラによって撮影された画像情報を取得し、センサ情報取得手段は、センサによって測定された目標位置との距離情報に関するセンサ情報を取得する。そして、目標位置算出手段は、画像情報とセンサ情報とに基づいて目標位置を算出し、教示データ生成手段は、算出された目標位置を教示データとして記憶する。これにより、カメラとセンサとを用いて高精度に目標位置を算出することができるため、対象物を高精度に目標位置に搬送する教示データを生成することが可能となる。

本発明によれば、カメラによって撮影された画像情報とセンサによって測定されたセンサ情報とを用いて、対象物を高精度に目標位置に搬送する教示データを生成することが可能なロボット制御装置及び搬送ロボットシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１０のシステム構成を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る搬送ロボット２００がウエハＷを搬送する様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。 搬送ロボット２００のハンド２２０に保持された模擬ウエハＢＷをカメラ２４０で撮影する様子を示す図である。 模擬ウエハＢＷを搬送する目標位置となる半導体製造装置の設置位置１５の様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１０が実行するロボット教示方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。

＜一実施形態＞
［搬送ロボットシステムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１０のシステム構成を示す概要図である。図１に示されるように、搬送ロボットシステム１０は、ロボット制御装置１００と、搬送ロボット２００と、デバイス制御装置３００と、ティーチペンダント４００とを備える。

搬送ロボット２００は、例えば、６軸垂直多関節型であって、マニピュレータ本体２１０と、エンドエフェクタとしてのハンド２２０と、当該ハンド２２０が取り付けられているハンドベース（基部）２３０とを有し、さらに、ハンドベース２３０にカメラ２４０が配置され、ハンド２２０にセンサ２５０が配置されている。

ロボット制御装置１００は、搬送ロボット２００の動作を制御する機器である。例えば、ロボット制御装置１００は、ティーチペンダント４００に接続されており、当該ティーチペンダント４００に入力された動作指示情報を取得することができる。ロボット制御装置１００は、当該動作指示情報に基づいて、搬送ロボット２００を起動及び停止させたり、対象物を取り出すためにマニピュレータ本体２１０の各軸を動作させたりして、アームやハンド２２０を動作させる。

また、ロボット制御装置１００は、デバイス制御装置３００を制御することにより、例えば、搬送ロボット２００に配置されているカメラ２４０によって当該搬送ロボット２００の近傍を撮影して、当該撮影した画像情報を取得したり、搬送ロボット２００に配置されているセンサ２５０によって当該搬送ロボット２００の近傍を測定して、当該測定したセンサ情報を取得したりする。

デバイス制御装置３００は、上述したように、ロボット制御装置１００からの動作指示に基づいてカメラ２４０およびセンサ２５０の動作を制御することによって、取得した画像情報およびセンサ情報をロボット制御装置１００に送付する。

なお、ここでは、デバイス制御装置３００は、ケーブルを介してロボット制御装置１００に接続され、ロボット制御装置１００とは別機器としているが、ロボット制御装置１００にその機能を含んでもよく、この場合、一体に構成されたロボット制御装置１００とデバイス制御装置３００とでロボット制御装置とすればよい。

ティーチペンダント４００は、搬送ロボット２００の動作指示情報について、対象物を搬送する搬送作業に関して、操作者からの入力を受け付ける。通常、操作者は、例えば、搬送ロボット２００の起動及び停止、さらには、搬送ロボット２００に対する設定、及びマニピュレータ本体２１０（アーム）やハンド２２０の動作、教示点の登録などについて、ティーチペンダント４００を用いて適切な指示情報を入力する。

また、本発明に係る実施形態おいて、教示点の登録については、搬送ロボット２００を動作させながら当該動作経路における教示点を、ティーチペンダント４００を用いて操作者が逐次登録するのではなく、自動教示において教示点を自動的に登録してもよい。当該自動教示は、例えば、操作者の侵入スペース（作業空間）が十分に確保できないような環境や場面において有効である。

なお、図１では、ティーチペンダント４００は、ケーブルを介してロボット制御装置１００に接続されているが、ワイヤレスで接続されていてもよい。すなわち、ティーチペンダント４００とロボット制御装置１００とは、無線通信を行う通信部を備えていてもよい。ロボット制御装置１００とティーチペンダント４００とがワイヤレスに接続されることで、作業者はケーブルの存在に煩わされたり、ケーブルの長さによる移動範囲の制限を受けたりすることなく、自由に移動をしながら動作指示情報の入力を行うことができる。

［ウエハ搬送の様子］
図２は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボット２００がウエハＷを搬送する様子を示す図である。図２に示されるように、作業空間１１に設置された搬送ロボット２００は、ＦＯＵＰ１２及び１３に格納されているウエハＷを取り出して、当該ウエハＷをハンド２２０に保持した状態で半導体製造装置の設置位置１４又は１５に搬送する。

ここでは、搬送ロボット２００は、ＦＯＵＰ１２に格納されているウエハＷを設置位置１５に搬送するものとし、より詳細には、設置位置１５に配置されている３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置を目標位置として、ウエハＷを当該目標位置に設置するものとする。

より具体的には、搬送ロボット２００は、ロボット制御装置１００からの動作指示情報に基づいて、マニピュレータ本体２１０の各軸を動作させることによりアームやハンド２２０を動作させて、ＦＯＵＰ１２に格納されているウエハＷを保持した後、設置位置１５に搬送して、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置である目標位置に設置する。ここで、ウエハＷの中心が当該目標位置に高精度に設置されることが好ましく、ロボット制御装置１００としては、ウエハＷの中心位置および目標位置を適切に把握して、ウエハＷの中心が目標位置となるように搬送ロボット２００の動作させるために、その動作を教示データとして登録されているとよい。

［ロボット制御装置の構成］
図３は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１００の各機能を示す機能ブロック図である。図３に示されるように、ロボット制御装置１００は、第１画像情報取得手段１１０と、基準位置算出手段１２０と、第２画像情報取得手段１３０と、センサ情報取得手段１４０と、目標位置算出手段１５０と、ロボット制御手段１６０と、教示データ生成手段１７０とを備える。

なお、ロボット制御装置１００は、図１に示されたように、搬送ロボット２００、デバイス制御装置３００、及びティーチペンダント４００に接続されており、種々の制御を行うために多くの機能を備えて、処理を行っている。ここでは、ロボット制御装置１００について、主に、ウエハＷを搬送する目標位置を教示データとして登録する機能に関するものを示しているが、その他の構成及び機能を備えている。

第１画像情報取得手段１１０は、搬送ロボット２００に保持された模擬対象物の基準位置を示すマーカを含むようにカメラ２４０によって撮影された画像データ（第１画像情報）を取得する。例えば、搬送ロボット２００のハンド２２０に、基準位置を示すマーカが印された位置決め用の模擬対象物を配置して、それを含むように、当該搬送ロボット２００のハンドベース（基部）２３０に取り付けられたカメラ２４０によって撮影する。

図４は、搬送ロボット２００のハンド２２０に保持された模擬ウエハＢＷをカメラ２４０で撮影する様子を示す図である。図４に示されるように、模擬ウエハＢＷは、ＦＯＵＰ１２から設置位置１５まで搬送される模擬対象物であって、その中心には、基準位置を示すマーカＭが印されている。当該模擬ウエハＢＷは、実際に、搬送ロボット２００によって搬送されるウエハと同一形状であることが好ましく、マーカＭは、典型的には、模擬ウエハＢＷの中心位置であって、カメラ２４０によって撮影された画像データにおいて、認識可能な態様で印されているとよい。

例えば、模擬ウエハＢＷは、カメラ２４０で撮影された際に、周囲の環境が反射や透過して映り込んだりすることを軽減するために、その表面は、反射率や透過率の低い材料を適用する。具体的には、模擬ウエハＢＷの表面を光沢の少ない白色などで形成し、マーカＭは、黒色などで印すとよい。

カメラ２４０は、例えば、ステレオカメラとして２つのカメラで構成されており、搬送ロボット２００のハンドベース２３０に取り付けられている。カメラ２４０は、ハンド２２０に保持された模擬ウエハＢＷを撮影するが、カメラ２４０と模擬ウエハＢＷ（マーカＭ）との距離（相対位置）は一定であるため、カメラ２４０の焦点を予め適切に設定することができる。その結果、カメラ２４０によってマーカＭを含むように撮影された模擬ウエハＢＷは、適切に撮影されて、取得された画像データに基づいてマーカＭを明確に認識することができる。

基準位置算出手段１２０は、第１画像情報取得手段１１０によって取得された画像データ（第１画像情報）に基づいて、搬送ロボット２００の基準位置を算出する。例えば、基準位置算出手段１２０は、画像処理によって画像データからマーカＭの位置を検出し、当該マーカＭの位置を搬送ロボット２００のハンド２２０のＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）として算出する。ここで、ＴＣＰを、例えば、カメラ２４０からの相対位置座標、ハンドベース２３０の所定位置からの相対位置座標、又はハンド２２０の所定位置（例えば、先端（遠位端）や根元（近位端）など）からの相対位置座標として、３次元空間におけるＸＹＺ座標として記録してもよい。

なお、ここでは、カメラ２４０によって撮影された模擬ウエハＢＷの画像データに基づいて、搬送ロボット２００の基準位置であるＴＣＰを算出したが、例えば、同種のウエハを搬送対象物とする場合には、前回算出したＴＣＰを用いても構わないし、予め搬送ロボット２００のＴＣＰとして設定されているものを用いても構わないし、その他の手段を用いてＴＣＰを算出又は設定しても構わない。

第２画像情報取得手段１３０は、搬送ロボット２００に保持される対象物を搬送する目標位置を含むようにカメラ２４０によって撮影された画像データ（第２画像情報）を取得する。例えば、半導体製造装置の設置位置１５に配置された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを含むようにカメラ２４０によって撮影する。

そして、画像処理によって画像データから３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置を検出し、当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報から当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置を算出して目標位置とする。例えば、搬送ロボット２００のハンド２２０に保持された模擬ウエハＢＷの中心位置と目標位置とが一致するように高精度に模擬ウエハＢＷを設置する場合、搬送ロボット２００は、目標位置（３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置）を適切に把握する必要がある。

図５は、模擬ウエハＢＷを搬送する目標位置となる半導体製造装置の設置位置１５の様子を示す図である。図５では、半導体製造装置の設置位置１５について、模擬ウエハＢＷを設置位置１５に搬送するための開口部側から見た様子が示されており、設置位置１５には、３つのピン１５Ａ～１５Ｃが配置されている。

先ず、例えば、第２画像情報取得手段１３０は、設置位置１５に配置された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを含むようにカメラ２４０によって撮影された画像データ（第２画像情報）を取得する。上述したように、カメラ２４０は、ステレオカメラとして２つのカメラで構成されており、搬送ロボット２００のハンドベース２３０に取り付けられている。カメラ２４０は、設置位置１５に配置された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを撮影するが、搬送ロボット２００のハンド２２０などが半導体製造装置などとの衝突を回避するため、撮影する位置は、設置位置１５から離れていたり、作業空間１１に機器や設備が配置されていて狭いなどの状況の場合では一定ではなかったり、必ずしも、適切に設定された焦点で撮影できていない場合がある。その結果、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置を高精度に把握できない可能性が考えられる。

センサ情報取得手段１４０は、センサ２５０によって測定された目標位置に関するセンサ情報を取得する。例えば、搬送ロボット２００のハンド２２０に取り付けられたセンサ２５０によって、設置位置１５の開口部側から当該設置位置１５に配置されている３つのピン１５Ａ～１５Ｃまでの距離を測定する。そして、当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報を取得する。

ここで、センサ２５０は、例えば、近接覚センサであって、当該近接覚センサと３つのピン１５Ａ～１５Ｃとの距離、設置位置１５や３つのピン１５Ａ～１５Ｃの材料及び材質、測定環境（周辺温度や光量など）、及びコストに応じて、光反射方式、超音波反射方式、静電容量方式、及び渦電流方式などを用いるとよい。

センサ情報取得手段１４０は、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報について、センサ２５０によるセンサ情報に基づいて算出し、例えば、センサ２５０からの相対位置座標、ハンドベース２３０の所定位置からの相対位置座標、又はハンド２２０の所定位置（例えば、先端（遠位端）や根元（近位端）など）からの相対位置座標として、３次元空間におけるＸＹＺ座標として記録してもよい。

目標位置算出手段１５０は、第２画像情報取得手段１３０によって取得された３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報（第２画像情報）と、センサ情報取得手段１４０によって取得された３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報（センサ情報）とに基づいて、目標位置を算出する。目標位置とは、搬送ロボットによって搬送される模擬ウエハＢＷを搬送して設置する位置であって、ここでは、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置Ｇとする。

例えば、目標位置算出手段１５０は、第２画像情報取得手段１３０によって取得された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを含む画像データ（第２画像情報）に基づいて当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報（第１位置情報）を算出する。また、目標位置算出手段１５０は、センサ情報取得手段１４０によって取得された３つのピン１５Ａ～１５Ｃのセンサ情報に基づいて当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報（第２位置情報）を算出する。そして、目標位置算出手段１５０は、３次元空間における目標位置について、第１位置情報と第２位置情報とに基づいて算出する。

具体的には、目標位置算出手段１５０は、第１位置情報及び第２位置情報の平均を算出することによって、３次元空間における目標位置Ｇを算出してもよい。画像情報に基づいて算出された第１位置情報と、センサ情報に基づいて算出された第２位置情報との平均を採用することにより、カメラ２４０での測定誤差及びセンサ２５０での測定誤差を低減することができ、高精度に目標位置Ｇを算出することができる。

また、目標位置算出手段１５０は、３次元空間における目標位置のうち搬送ロボット２００から目標位置の方向の奥行き成分について、センサ情報に基づいて算出された第２位置情報を用いて算出し、当該奥行き成分以外について、画像情報に基づいて算出された第１位置情報を用いて算出してもよい。上述したように、画像情報のみでは、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置を高精度に把握できない可能性が考えられ、特に、カメラ２４０の焦点を適切に設定できていない場合には、奥行き成分については精度が低下する可能性がある。そこで、奥行き成分については、センサ２５０によって測定されたセンサ情報に基づいて算出された第２位置情報を用いて算出すれば、カメラ２４０での測定誤差を補完することができ、その結果、高精度に目標位置を算出することができる。

このように、カメラ２４０及びセンサ２５０を用いることによって、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置である目標位置Ｇを高精度に算出することができる。

なお、目標位置算出手段１５０は、画像情報に基づいて算出された第１位置情報と、センサ情報に基づいて算出された第２位置情報との平均を用いたり、奥行き成分に第２位置情報を用いて、奥行き成分以外に第１位置情報を用いたりして、目標位置を算出していたが、これらに限定されるものではない。目標位置を高精度に算出できるのであれば、目標位置算出手段１５０は、第１位置情報及び第２位置情報を用いて、その他の算出方法で目標位置を算出してもよく、例えば、ＡＩを用いて算出するようにしてもよい。

ロボット制御手段１６０は、基準位置算出手段１２０によって算出された基準位置と、目標位置算出手段１５０によって算出された目標位置とが一致するように搬送ロボット２００を動作させる。例えば、ロボット制御手段１６０は、ＴＣＰと３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置Ｇとが一致するように、搬送ロボット２００におけるマニピュレータ本体２１０の各軸を動作させて、アームやハンド２２０を動作させる。

そして、教示データ生成手段１７０は、ＴＣＰが重心位置（目標位置）Ｇに一致したポイントを教示データとして、メモリなどに記憶する。このように記憶された教示データに従って、搬送ロボット２００は、ＦＯＵＰ１２に格納されているウエハＷを取り出して、当該ウエハＷをハンド２２０に保持した状態で半導体製造装置の設置位置１５に搬送する際に、ウエハＷの中心位置と設置位置１５に配置された３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置（目標位置）Ｇとを一致させるように高精度に搬送することができる。

なお、ここでは、ＴＣＰが目標位置Ｇに一致するように、実際にロボット制御手段１６０によって搬送ロボット２００を動作させて、教示データ生成手段１７０は、そのポイントを教示データとしてメモリなどに記憶していたが、教示点を登録する際には、実際に搬送ロボット２００を動作させなくても目標位置算出手段１５０によって算出された目標位置Ｇを教示データとしてメモリなどに記憶してもよい。

［教示データを生成する教示方法］
次に、搬送ロボット２００によって対象物を目標位置に搬送するための教示データを生成する教示方法について、具体的に詳しく説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１０が実行するロボット教示方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示されるように、ロボット教示方法Ｍ１００は、ステップＳ１１０～Ｓ１７０を含み、各ステップは、搬送ロボットシステム１０におけるロボット制御装置１００に含まれるプロセッサによって実行される。

ステップＳ１１０では、搬送ロボット２００に保持された模擬ウエハＢＷのマーカＭを含むようにカメラ２４０によって撮影する。第１画像情報取得手段１１０は、カメラ２４０によって撮影された画像データ（第１画像情報）を取得する（第１画像情報取得ステップ）。

ステップＳ１２０では、基準位置算出手段１２０は、ステップＳ１１０で取得された画像データに基づいて、搬送ロボット２００の基準位置を算出する。具体例としては、基準位置算出手段１２０は、基準位置について、模擬ウエハＢＷのマーカＭの位置を搬送ロボット２００のハンド２２０のＴＣＰとして算出する（基準位置算出ステップ）。

ステップＳ１３０では、半導体製造装置の設置位置１５に配置された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを含むようにカメラ２４０によって撮影する。第２画像情報取得手段１３０は、カメラ２４０によって撮影された画像データ（第２画像情報）を取得する（第２画像情報取得ステップ）。

ステップＳ１４０では、センサ２５０によって設置位置１５の開口部側から当該設置位置１５に配置されている３つのピン１５Ａ～１５Ｃまでの距離を測定する。そして、センサ情報取得手段１４０は、センサ２５０による当該３つのピン１５Ａ～１５Ｃの位置情報（センサ情報）を取得する（センサ情報取得ステップ）。

ステップＳ１５０では、目標位置算出手段１５０は、ステップＳ１３０で取得された画像情報と、ステップＳ１４０で取得されたセンサ情報とに基づいて、３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置（目標位置）Ｇを算出する（目標位置算出ステップ）。具体例としては、目標位置算出手段１５０は、画像情報及びセンサ情報の平均から目標位置Ｇを算出したり、奥行き成分についてセンサ情報を用いて、奥行き成分以外について画像情報を用いて、目標位置Ｇを算出したりするとよい。

ステップＳ１６０では、ロボット制御手段１６０は、ステップＳ１２０で算出された基準位置と、ステップＳ１５０で算出された目標位置とが一致するように搬送ロボット２００を動作させる（ロボット動作ステップ）。具体例としては、ロボット制御手段１６０は、ＴＣＰと３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置Ｇとが一致するように、搬送ロボット２００におけるマニピュレータ本体２１０の各軸を動作させて、アームやハンド２２０を動作させる。

ステップＳ１７０では、教示データ生成手段１７０は、ＴＣＰが重心位置（目標位置）Ｇに一致したポイントを教示データとして、メモリなどに記憶する（教示データ生成ステップ）。

以上のように、本発明の一実施形態に係る搬送ロボットシステム１０、ロボット制御装置１００及びロボット教示方法Ｍ１００によれば、第１画像情報取得手段１１０は、カメラ２４０によって撮影された画像データを取得し、基準位置算出手段１２０は、当該画像データに基づいて搬送ロボット２００の基準位置であるＴＣＰを算出する。第２画像情報取得手段１３０は、カメラ２４０によって撮影された３つのピン１５Ａ～１５Ｃを含む画像情報を取得し、センサ情報取得手段１４０は、センサ２５０によって測定された３つのピン１５Ａ～１５Ｃに関するセンサ情報を取得する。そして、目標位置算出手段１５０は、第２画像情報取得手段１３０によって取得された画像情報と、センサ情報取得手段１４０によって取得されたセンサ情報とに基づいて３つのピン１５Ａ～１５Ｃの重心位置（目標位置）Ｇを算出する。ロボット制御手段１６０は、基準位置と目標位置とが一致するように搬送ロボット２００を動作させて、教示データ生成手段１７０は、当該一致したポイントを教示データとして記憶する。これにより、カメラ２４０による画像情報を用いて適切に算出された基準位置と、カメラ２４０による画像情報及びセンサ２５０によるセンサ情報を用いて適切に算出された目標位置とに基づいて、対象物であるウエハＷを高精度に目標位置に搬送することができる。

なお、本実施形態では、カメラ２４０は、ステレオカメラとして２つのカメラで構成され、搬送ロボット２００のハンドベース２３０に取り付けられていたが、これに限定されるものではなく、マーカＭ及び３つのピン１５Ａ～１５Ｃを明確に認識することができるように模擬ウエハＢＷ及び３つのピン１５Ａ～１５Ｃを撮影できるのであれば、１つのカメラ又は３つ以上のカメラで構成されても構わないし、ハンドベース２３０ではなく、例えば、マニピュレータ本体２１０のアームやハンド２２０に取り付けられても構わない。

また、本実施形態では、対象物であるウエハＷをＦＯＵＰ１２及び１３から半導体制御装置の設置位置１４及び１５に搬送させる場面を一例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、対象物であるウエハＷを半導体制御装置の設置位置１４及び１５からＦＯＵＰ１２及び１３に戻す場面でも本発明を適用しても構わない。

さらに、例えば、ウエハＷの方向や傾きを調整するためにアライナを介する場面でも、本発明を適用しても構わない。この場合、模擬ウエハＢＷを搬送するアライナにおける設置位置を中間目標位置として、カメラ２４０による画像情報及び／又はセンサ２５０によるセンサ情報に基づいて適切に算出するとよい。具体的に、アライナにおける設置位置とは、吸着パッドに載置して設置する場合には当該吸着パッドの中心位置、及びウエハのエッジを保持して設置するエッジグリップタイプでは、当該保持部材の中心位置などであればよい。そして、ロボット制御手段１６０は、搬送ロボット２００の基準位置（ＴＣＰ）と中間目標位置とが一致するように搬送ロボット２００を動作させ、教示データ生成手段１７０は、当該一致したポイントを教示データとして記憶すればよい。

なお、本実施形態では、搬送ロボット２００によって搬送される対象物をウエハとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、搬送される対象物をフラットパネルとする搬送ロボットでも本発明を適用しても構わないし、その他、平板状の対象物を搬送する搬送ロボットに適用することも可能である。

さらに、本発明は、対象物を搬送する場面のみならず、例えば、ウエハなどの対象物をＦＯＵＰから取り出す場面においても適用可能である。ＦＯＵＰに格納されたウエハの位置を、搬送ロボット２００が移動する目標位置として、カメラ及びセンサを用いて高精度に算出して、当該目標位置を教示データとして記憶すればよい。これにより、搬送ロボット２００は、適切にウエハを取り出すことができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１０…搬送ロボットシステム、１１…作業空間、１２，１３…ＦＯＵＰ、１４，１５…設置位置、１５Ａ～１５Ｃ…ピン、１００…ロボット制御装置、１１０…第１画像情報取得手段、１２０…基準位置算出手段、１３０…第２画像情報取得手段、１４０…センサ情報取得手段、１５０…目標位置算出手段、１６０…ロボット制御手段、１７０…教示データ生成手段、２００…搬送ロボット、２１０…マニピュレータ本体、２２０…ハンド、２３０…ハンドベース（基部）、２４０…カメラ、２５０…センサ、３００…デバイス制御装置、４００…ティーチペンダント、ＢＷ…模擬ウエハ（模擬対象物）、Ｍ…マーカ、Ｗ…ウエハ、Ｇ…重心位置（目標位置）、Ｍ１００…ロボット教示方法、Ｓ１１０～Ｓ１７０…ロボット教示方法Ｍ１００の各ステップ

Claims (5)

1. 平板状の対象物を搬送する搬送ロボットを制御するロボット制御装置であって、
   前記搬送ロボットに取り付けられているカメラによって前記搬送ロボットが移動する目標位置を含むように撮影された画像情報を取得する画像情報取得手段と、
   センサによって測定された前記目標位置との距離情報に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得手段と、
   前記画像情報と前記センサ情報とに基づいて、前記目標位置を算出する目標位置算出手段と、
   前記算出された目標位置を教示データとして記憶する教示データ生成手段と、を備える、
   ロボット制御装置。
2. 前記目標位置算出手段は、３次元空間における前記目標位置について、前記画像情報に基づいて算出される第１位置情報と、前記センサ情報に基づいて算出される第２位置情報とに基づいて算出する、
   請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記目標位置算出手段は、前記第１位置情報及び前記第２位置情報の平均を算出する、
   請求項２に記載のロボット制御装置。
4. 前記目標位置算出手段は、
   ３次元空間における前記目標位置のうち前記搬送ロボットから前記目標位置の方向の奥行き成分について、前記第２位置情報を用いて算出し、
   ３次元空間における前記目標位置のうち前記搬送ロボットから前記目標位置の方向の奥行き成分以外について、前記第１位置情報を用いて算出する、
   請求項２に記載のロボット制御装置。
5. 平板状の対象物を搬送する搬送ロボットと、当該搬送ロボットを制御するロボット制御装置とを有する搬送ロボットシステムであって、
   前記搬送ロボットは、
   前記搬送ロボットのエンドエフェクタに配置されるセンサと、
   前記エンドエフェクタが取り付けられる基部に配置されるカメラと、を備え、
   前記ロボット制御装置は、
   前記搬送ロボットが移動する目標位置を含むように前記カメラによって撮影された画像情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記センサによって測定された前記目標位置に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得手段と、
   前記画像情報と前記センサ情報とに基づいて、前記目標位置を算出する目標位置算出手段と、
   前記算出された目標位置を教示データとして記憶する教示データ生成手段と、を備える、
   搬送ロボットシステム。
   

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