JP5663847B2

JP5663847B2 - 較正治具及び較正方法

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Publication number: JP5663847B2
Application number: JP2009140133A
Authority: JP
Inventors: 周平江本; 光治曽根原; 藤井　正和; 正和藤井; 暢宏柴崎
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2029-06-11
Also published as: JP2010284750A

Description

本発明は、マニピュレータを備えたロボット装置の較正に関し、特に、ワークもしくはワーク設置台に対して座標系を設定するための較正治具及び較正方法に関する。

従来、マニピュレータを備えたロボット装置が提案されている。このようなロボット装置においては、対象ワークとの位置関係は、このロボット装置を移動し移設させる度に変化してしまう。したがって、ロボット装置を移動し移設した後は、対象ワークとの位置合わせを毎回行わなければならず、煩雑である。特に、移動式のロボット装置や、ロボット装置を作業者と適宜交代させて使用する組立ラインにおいては、対象ワークとロボット装置との位置関係が変化することが頻繁に起こる。

ロボット装置においては、対象ワークとロボット装置との位置関係が変化する度に、位置合わせのための較正（キャリブレーション）を行わなければならない。従来、較正を行うために、ロボット装置の操作者が教示ペンダントなどを利用しながらロボット装置を操作し、実際に作業台上に対象ワークを置いたり、座標原点位置を指し示したりすることにより、目標位置の位置データの教示を行っていた。

目標位置の位置データの取得には、対象ワーク上にマークを設置し、ツールの先端を目視で近づける方法が一般的に用いられている。しかし、目視による教示動作は、再現性を得ることが難しく、較正を行う作業者の個人差も影響しやすいため、精度が安定しない。

教示動作の精度が不十分だと、ロボット装置が動作中に停止する原因になる。また、教示動作を高精度に行うには、目視による精度を高めるために、作業者が稼動中のロボット装置に接近して作業を行う必要があり、作業者の安全の確保を図ることも必要であった。また、目視による教示動作は、集中力を要するため、作業に時間がかかってしまう。

そこで、ロボット装置の教示動作を、作業者の熟練度に依存せず簡単に高精度で行う手段として、ワーク設置台に固定された治具の円形状の穴のマークにツールの先端を力制御で挿入することで、位置データを取得する方法が提案されている（特許文献１参照。）。

しかしながら、この提案のマークとツールの先端との位置合わせに力制御を用いる方法は、公差の厳しい穴に軸を力制御で挿入する場合、挿入開始時のツールの先端の姿勢が穴の向きから大きくずれていると、かじり付き状態となり挿入に失敗して、正確な位置データが取得できないという問題があった。また、仮に挿入に成功する場合でも、正確なモーメント情報を得にくいため、正しい姿勢に倣わせる動作に時間がかかってしまう問題があった。また、挿入に成功しても、アームやセンサの変位の影響によって、得られる姿勢データの精度が低かった。

ロボット装置の教示動作を高精度で簡単にするための他の手段として、対象ワークの位置・姿勢に基づいたワーク直交座標系を設定する方法が知られている。ワーク直交座標の設定としては、３点計測法が一般的である。３点計測法とは、マニピュレータのハンドに取り付けたツールを動かして任意の３点を教示し、３点の位置データからワーク直交座標系を計算する計測法である（特許文献２参照。）。

３点の位置データを高い精度で得るためには、３個所にピンや穴のようなマークを設置しておく必要がある。これらのマークは通常、対象ワークを固定する場所には設置できないので、作業テーブルの端部の空いたスペースに設置されている。したがって、従来の３点計測法において、計測されたワーク直交座標の原点位置は、対象ワークの位置から離れていた。

しかし、対象ワークの位置から離れた場所を計測しても、作業テーブルやワーク設置台の加工精度が低いと、対象ワークの位置を精度良く求めることはできなかった。また、計測されたワーク直交座標の座標軸がずれていると、原点からの距離に比例して、位置の誤差が増える。したがって、原点位置が対象ワークの位置から離れた場所にあると、対象ワーク付近での精度が低下してしまう問題があった。

特開平５−１１１８８６号公報特許第２６８４３５９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、ワークもしくはワーク設置台に対して高精度な座標系を設定することが可能な較正治具及び較正方法を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台のワーク設置部と嵌め合い可能な形状を有し、前記ワーク設置部に嵌め合わせることで、前記ワーク設置部への嵌合方向を除く方向において前記ワーク設置台に対し移動不能に拘束される嵌合部と、３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための位置データの計測個所として３個所に設けられた較正用マークとを備え、嵌合部とワーク設置部とを嵌め合わせてワーク設置台に設置し、ワーク設置台上での位置データの計測を可能とする較正治具であることを要旨とする。

これに加えて、本願発明の一態様によれば、前記較正用マークは、前記ロボット装置のマニピュレータ先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部が、相対的に動かし得ない程度に嵌め合わせられ、前記データ計測部が設けられた面が、前記ワーク設置部の前記較正用マークを設けた面に接触したときに、前記データ計測部との干渉を回避する機能を有する、前記較正用マークと軸線方向を揃えた干渉回避部が更に設けられている構成治具であることを要旨とする。

本願発明の他の態様によれば、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台のワーク設置部と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部とワーク設置部とを嵌め合わせて、該ワーク設置部への前記嵌合部の嵌合方向を除く方向において前記ワーク設置台に対し移動不能に拘束された状態で、前記嵌合部を有する較正治具をワーク設置台に設置する工程と、３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための計測個所として較正治具の３個所に設けられた較正用マークの位置データを、ロボット装置のマニピュレータ先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部で計測する工程と、３個所の位置データからワーク直交座標系を設定する工程とを含む較正方法であることを要旨とする。

これに加えて、本願発明の一態様によれば、前記データ計測部で計測する工程の前に、前記データ計測部との干渉を回避する機能を有する、前記較正用マークと軸線方向を揃えた干渉回避部に前記データ計測部を挿入し、前記データ計測部が設けられた面を、前記ワーク設置部の前記較正用マークを設けた面に接触した際の前記マニピュレータの姿勢データを計測する工程を含み、前記データ計測部で計測する工程にて、前記マニピュレータが前記姿勢データによる姿勢で前記較正用マークへの挿入を開始し、前記位置データを計測する較正方法であることを要旨とする。

本発明によれば、ワークもしくはワーク設置台に対して高精度な座標系を設定することが可能な較正治具及び較正方法を提供することができる。

本発明の第１の参考例に係る較正治具及びマニピュレータの概観図である。本発明の第２の参考例に係るワーク設置台及びマニピュレータの概観図である。本発明の実施の形態に係る較正治具及びマニピュレータの概観図である。本発明の実施の形態に係る較正方法の一部を示す模式的平面図である。本発明の第３の参考例に係るワーク設置台及びマニピュレータの概観図である。本発明の第４の参考例に係る較正治具及びマニピュレータの概観図である。本発明の第４の参考例に係るデータ計測部と較正用マークの形状の組み合わせを示す概略図である。本発明の第５の参考例に係るワーク設置台及びマニピュレータの概観図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の参考例）
本発明の構成治具に関連する第１の参考例に係る較正治具１０は、図１に示すように、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台２０のワーク設置部２２と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部１２と、３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための位置データの計測個所として３個所に設けられた較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを備え、嵌合部１２とワーク設置部２２とを嵌め合わせてワーク設置台２０に設置し、ワーク設置台２０上での位置データの計測を可能とする。

嵌合部１２は、ワーク設置部２２と嵌め合わせて、較正治具１０の位置・姿勢を拘束することが可能な形状であれば良い。例えば、図１に示すように、ワーク設置部２２が凹形状である場合、嵌合部１２は凸形状となり嵌め合わせることが可能な形状となっている。また、嵌合部１２をワーク設置部２２と嵌め合わせたときには、Ｚ軸回りに回転しない形状となっている。嵌合部１２とワーク設置台２０のワーク設置部２２とを嵌め合わせることで、較正治具１０は、容易且つ正確に、ワーク設置台２０に固定して設置することができる。

較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ロボット装置のマニピュレータ４０先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部５０が相対的に動かし得ない程度に嵌め合わせられる形状である。例えば、データ計測部５０が図１に示すようなピン形状である場合、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ピン形状のデータ計測部５０と嵌め合わせることが可能な穴形状となる。尚、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの軸線方向は、較正治具１０の表面に対して垂直に設けられ、それぞれの軸線方向が揃えて設けられている。また、較正治具１０の表面は平面であり、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、同一平面内に設けられている。

以下に、第１の参考例に係る較正治具１０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、図１に示すように、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台２０のワーク設置部２２と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部１２とワーク設置部２２とを嵌め合わせて較正治具１０をワーク設置台に設置する。

（ロ）次に、マニピュレータ４０がデータ計測部５０を、較正用マーク３２ａの上方に移動させる。そして、マニピュレータ４０に備える力センサ（図示せず）を用いて、データ計測部５０を力制御しながら下方に移動させ、較正用マーク３２ａに嵌め合わせる。データ計測部５０を終端まで挿入するとＸ、Ｙ方向の位置は、データ計測部５０と較正用マーク３２ａが嵌め合わされているために拘束される。Ｚ方向の位置は、データ計測部５０が設けられた平面５２と較正治具１０の表面が当たることで拘束される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置が拘束された状態となったら、較正用マーク３２ａの先端位置の位置データを計測する。較正用マーク３２ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３２ｂ，３２ｃの位置データについても計測を行う。

（ハ）次に、計測した３個所の較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの位置データから、周知の３点計測法を用いてワーク直交座標系の計算及び設定をする。

以上の工程により、３点の位置データとそれを基にしたロボット装置のワーク直交座標系が設定され、このワーク直交座標系を用いてロボット装置の動作が制御される。

第１の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

また、第１の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、第１の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、第１の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、目視ではなく、力制御でデータ計測部５０と較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを嵌め合わせることで位置データを取得するため、得られるデータに個人差がなく、高精度の計測を再現性良く実現することができる。

（第２の参考例）
本発明の第２の参考例に係るワーク設置台２０は、図２に示すように、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置部２２と、３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための位置データの計測個所として、ワーク設置部２２近傍の３個所に設けられた較正用マークとを備え、ワーク設置部２２の近傍での位置データの計測を可能とする。

較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ロボット装置のマニピュレータ４０先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部５０が相対的に動かし得ない程度に嵌め合わせられる形状である。例えば、データ計測部５０が図２に示すようなピン形状である場合、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ピン形状のデータ計測部５０と嵌め合わせることが可能な穴形状となる。尚、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの軸線方向は、較正治具１０の表面に対して垂直に設けられ、それぞれの軸線方向が揃えて設けられている。また、ワーク設置台２０の表面は平面であり、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、同一平面内に設けられている。

以下に、第２の参考例に係る較正治具１０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、マニピュレータ４０がデータ計測部５０を、較正用マーク３２ａの上方に移動させる。そして、マニピュレータ４０に備える力センサ（図示せず）を用いて、データ計測部５０を力制御しながら下方に移動させ、較正用マーク３２ａに嵌め合わせる。データ計測部５０を終端まで挿入するとＸ、Ｙ方向の位置は、データ計測部５０と較正用マーク３２ａが嵌め合わされているために拘束される。Ｚ方向の位置は、データ計測部５０が設けられた平面５２とワーク設置台２０の表面が当たることで拘束される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置が拘束された状態となったら、較正用マーク３２ａの先端位置の位置データを計測する。較正用マーク３２ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３２ｂ，３２ｃの位置データについても計測を行う。

（ロ）次に、計測した３個所の較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの位置データから、周知の３点計測法を用いてワーク直交座標系の計算及び設定をする。

第２の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

また、第２の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、第２の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、第２の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、目視ではなく、力制御でデータ計測部５０と較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを嵌め合わせることで位置データを取得するため、得られるデータに個人差がなく、高精度の計測を再現性良く実現することができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係るマニピュレータ４０は、図３に示すように、第１の参考例に係るマニピュレータ４０と比して、データ計測部５０の終端に較正治具１０の表面と面接触することが可能な平面である当て面５４を更に備える点が異なる。また、較正治具１０は、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃと径の大きさが異なる干渉回避部３０を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

干渉回避部３０は、データ計測部５０と嵌め合わせた際に、データ計測部５０が相対的に動かし得る程度にデータ計測部５０との間に隙間が形成される形状である。つまり、干渉回避部３０は、当て面５４と較正治具１０の表面を面接触させたときに、ピン形状であるデータ計測部５０等の突起との干渉を回避させる機能を有する。例えば、干渉回避部３０は、データ計測部５０が図１に示すようなピン形状である場合、データ計測部５０より大きく、データ計測部５０に備える当て面５４より小さい穴形状となる。尚、干渉回避部３０の軸線方向は、較正治具１０の表面に対して垂直に設けられ、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの軸線方向と揃えて設けられている。

以下に、実施の形態に係る較正治具１０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、図３に示すように、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台２０のワーク設置部２２と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部１２とワーク設置部２２とを嵌め合わせて較正治具１０をワーク設置台に設置する。

（ロ）次に、干渉回避部３０にデータ計測部５０を挿入する。このとき、図４（ａ）に示すように、挿入開始時のデータ計測部５０の姿勢が干渉回避部（穴）３０の向きから大きくずれている場合であっても、干渉回避部３０にはデータ計測部５０が多少動く程度のサイズにゆとりがあるため、図４（ｂ）に示すように、データ計測部５０に備える当て面５４と較正治具１０の表面とを力制御をして押し当てて面接触させることで、データ計測部５０の姿勢と干渉回避部３０の向きのずれを解消することができる。つまり、当て面５４と較正治具１０の表面が面接触する際に、干渉回避部３０とデータ計測部５０は干渉しない。そして、データ計測部５０の姿勢と干渉回避部３０の向きのずれを解消した状態でのマニピュレータ４０の姿勢データを計測する。

（ハ）次に、マニピュレータ４０がデータ計測部５０を較正用マーク３２ａの上方に移動させ、先に計測した姿勢データの姿勢となるように制御する。そして、マニピュレータ４０が姿勢データによる姿勢で較正用マーク３０ａへの挿入を開始し、マニピュレータ４０に備える力センサ（図示せず）を用いて、データ計測部５０を力制御しながら下方に移動させ、較正用マーク３２ａに嵌め合わせる。このとき、マニピュレータ４０が先に計測した姿勢データによる姿勢を維持した状態であり、挿入開始時のデータ計測部５０の姿勢が較正用マーク３２ａの向きから大きくずれていることはないので、かじり付き状態となることなく、データ計測部５０を終端まで挿入することができる。データ計測部５０を終端まで挿入するとＸ、Ｙ方向の位置は、データ計測部５０と較正用マーク３２ａが嵌め合わされているために拘束される。Ｚ方向の位置は、図４（ｂ）に示すように、データ計測部５０が設けられた平面５２と較正治具１０の表面が当たることで拘束される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置が拘束された状態となったら、較正用マーク３２ａの先端位置の位置データを計測する。較正用マーク３２ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３２ｂ，３２ｃの位置データについても計測を行う。

（ニ）次に、計測した３個所の較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃの位置データから、周知の３点計測法を用いてワーク直交座標系の計算及び設定をする。

実施の形態に係る較正治具を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、実施の形態に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、実施の形態に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、実施の形態に係る較正治具を用いた較正方法によれば、目視ではなく、力制御でデータ計測部５０と較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを嵌め合わせることで位置データを取得するため、得られるデータに個人差がなく、高精度の計測を再現性良く実現することができる。

また、実施の形態に係る較正治具を用いた較正方法によれば、予めマニピュレータ４０の計測時の姿勢データを干渉回避部によって取得することによって、マニピュレータ４０が較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃへの挿入開始時の姿勢が大きくずれていることはないので、かじり付き状態となることなく、力制御による挿入の成功率が上がり挿入にかかる時間を短縮することができる。

（第３の参考例）
本発明の第３の参考例に係るワーク設置台２０は、図５に示すように、第２の参考例に係るワーク設置台２０と比して、データ計測部５０の終端に較正治具１０の表面と面接触することが可能な平面である当て面５４を更に備える点が異なる。また、ワーク設置台２０は、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃと径の大きさが異なる干渉回避部３０を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

以下に、第３の参考例に係る較正治具１０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、干渉回避部３０にデータ計測部５０を挿入する。このとき、挿入開始時のデータ計測部５０の姿勢が干渉回避部（穴）３０の向きから大きくずれている場合であっても、干渉回避部３０にはデータ計測部５０が多少動く程度のサイズにゆとりがあるため、データ計測部５０が設けられた平面５２と較正治具１０の表面とを力制御をして押し当てることで、データ計測部５０の姿勢と干渉回避部３０の向きのずれを解消することができる。つまり、当て面５４と較正治具１０の表面が面接触する際に、干渉回避部３０とデータ計測部５０は干渉しない。そして、データ計測部５０の姿勢と干渉回避部３０の向きのずれを解消した状態でのマニピュレータ４０の姿勢データを計測する。

（ロ）次に、マニピュレータ４０がデータ計測部５０を較正用マーク３２ａの上方に移動させ、先に計測した姿勢データの姿勢となるように制御する。そして、マニピュレータ４０が姿勢データによる姿勢で較正用マーク３０ａへの挿入を開始し、マニピュレータ４０に備える力センサ（図示せず）を用いて、データ計測部５０を力制御しながら下方に移動させ、較正用マーク３２ａに嵌め合わせる。このとき、マニピュレータ４０が先に計測した姿勢データによる姿勢を維持した状態であり、挿入開始時のデータ計測部５０の姿勢が較正用マーク３２ａの向きから大きくずれていることはないので、かじり付き状態となることなく、データ計測部５０を終端まで挿入することができる。データ計測部５０を終端まで挿入するとＸ、Ｙ方向の位置は、データ計測部５０と較正用マーク３２ａが嵌め合わされているために拘束される。Ｚ方向の位置は、データ計測部５０が設けられた平面５２と較正治具１０の表面が当たることで拘束される。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置が拘束された状態となったら、較正用マーク３２ａの先端位置の位置データを計測する。較正用マーク３２ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３２ｂ，３２ｃの位置データについても計測を行う。

第３の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

また、第３の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、第３の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、第３の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、目視ではなく、力制御でデータ計測部５０と較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを嵌め合わせることで位置データを取得するため、得られるデータに個人差がなく、高精度の計測を再現性良く実現することができる。

また、第３の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、予めマニピュレータ４０の計測時の姿勢データを干渉回避部によって取得することによって、マニピュレータ４０が較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃへの挿入開始時の姿勢が大きくずれていることはないので、かじり付き状態となることなく、力制御による挿入の成功率が上がり挿入にかかる時間を短縮することができる。

（第４の参考例）
本発明の第４の参考例に係る較正治具１０は、図６に示すように、第１の参考例に係る較正治具１０と比して、較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃがピン形状である点が異なる。そして、マニピュレータ４０先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部５０も、較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃと同様にピン形状である。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

データ計測部５０及び較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、ピン形状であるが、先端部の形状は種々のものを採用することが可能である。具体例として、データ計測部５０及び較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃの先端形状を図７（ａ）〜（ｄ）に示す。図７（ａ）に示すデータ計測部５０及び較正用マーク３４は、先端が尖鋭形状である。図７（ｂ）に示すデータ計測部５０及び較正用マーク３４は、先端に平面を有する形状である。図７（ｃ）に示すデータ計測部５０及び較正用マーク３４は、先端に互いを嵌め合わせることが可能な形状である凹形状と凸形状からなる。図７（ｄ）に示すデータ計測部５０及び較正用マーク３４は、図７（ａ）で示した形状よりも先端に丸みを帯びた尖鋭形状である。

データ計測部５０及び較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、図７（ａ）〜（ｄ）に示した組み合わせに限られない。例えば、データ計測部５０及び較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃの組み合わせとして、一方の先端が尖鋭形状で、他方の先端が球状に平面を有する形状とする組み合わせや、それぞれの先端が球状とする組み合わせのように、図７（ａ）〜（ｄ）に示した形状等を種々の組み合わせで用いても構わない。

以下に、第４の参考例に係る較正治具１０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、図６に示すように、ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台２０のワーク設置部２２と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部１２とワーク設置部２２とを嵌め合わせて較正治具１０をワーク設置台に設置する。

（ロ）次に、ピン形状であるデータ計測部５０の先端を、ピン形状である較正用マーク３４ａの先端に近接させる。データ計測部５０と較正用マーク３４ａの先端同士を近接させた状態での位置データを計測する。較正用マーク３４ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３４ｂ，３４ｃの位置データについても計測を行う。

（ハ）次に、計測した３個所の較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃの位置データから、周知の３点計測法を用いてワーク直交座標系の計算及び設定をする。

以上の工程により、３点の位置データとそれを基にしたロボット装置のワーク直交座標系が設定され、このワーク直交座標系を用いてロボット装置の動作が制御される。
である。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

第４の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

また、第４の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、第４の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、較正治具１０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、第４の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、データ計測部５０と較正用マーク３４の先端同士を近接させる作業を目視で行うことで、ロボット装置は、安価な構成で位置データを計測することができる。

また、第４の参考例に係る較正治具を用いた較正方法によれば、力制御による挿入の失敗等がなく、簡単な教育を受けた作業者でも、データ計測部５０と較正用マーク３４の先端同士を近接させる作業によって、確実に較正作業をすることができる。

（第５の参考例）
本発明の第５の参考例に係るワーク設置台２０は、図８に示すように、第２の参考例に係るワーク設置台２０と比して、較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃがピン形状である点が異なる。そして、マニピュレータ４０先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部５０も、較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃと同様にピン形状である。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。

以下に、第５の参考例に係るワーク設置台２０を用いた較正方法について説明する。

（イ）まず、ピン形状であるデータ計測部５０の先端を、ピン形状である較正用マーク３４ａの先端に近接させる。データ計測部５０と較正用マーク３４ａの先端同士を近接させた状態での位置データを計測する。較正用マーク３４ａで行った位置データの計測と同様に、他の２個所に設けられた較正用マーク３４ｂ，３４ｃの位置データについても計測を行う。

（ロ）次に、計測した３個所の較正用マーク３４ａ，３４ｂ，３４ｃの位置データから、周知の３点計測法を用いてワーク直交座標系の計算及び設定をする。

第５の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ロボット装置が対象ワークに対して実際に作業を行うワーク設置台２０上で較正を行うので、ワーク直交座標の原点位置がワーク設置台２０上となり、対象ワークを設置する作業テーブルやワーク設置台２０の加工精度が低くても問題にならない。また、ロボット装置は設定したワーク直交座標の原点付近で作業するため、設定された座標軸の誤差が問題になりにくい。

また、第５の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて高い精度の３点の位置データを得ることができるので、高い精度のワーク直交座標系を得ることができる。

また、第５の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、ワーク設置台２０を用いて３点の位置データを得ることができるので、較正用のスペースを作業テーブル等に確保する必要がなく、マニピュレータ４０のリーチ等を考慮したレイアウト設計も不要となる。

また、第５の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、データ計測部５０と較正用マーク３４の先端同士を近接させる作業を目視で行うことで、ロボット装置は、安価な構成で位置データを計測することができる。

また、第５の参考例に係るワーク設置台を用いた較正方法によれば、力制御による挿入の失敗等がなく、簡単な教育を受けた作業者でも、データ計測部５０と較正用マーク３４の先端同士を近接させる作業によって、確実に較正作業をすることができる。

（その他の実施の形態等）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、第１の参考例及び実施の形態において、データ計測部５０がピン形状で穴形状の較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃと嵌め合わせることで位置データを計測すると記載したが、嵌め合わせることが可能であれば他の態様であっても構わない。具体的には、データ計測部５０が穴状である場合、較正用マーク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、穴形状のデータ計測部５０と嵌め合わせることが可能なピン形状となる。

また、実施の形態において、データ計測部５０が図１に示すピン形状で、穴形状の干渉回避部３０に挿入することでマニピュレータ４０の姿勢データを計測すると記載したが、データ計測部５０に備える当て面５４と較正治具１０の表面とを面接触させることが可能であれば他の態様であっても構わない。具体的には、データ計測部５０が穴状である場合、干渉回避部３０は、データ計測部５０に備える当て面５４を押し当てられる広さを持つ平面形状となる。

また、実施の形態において、データ計測部５０に備える当て面５４と較正治具１０の表面とを力制御をして押し当てることで、位置データを計測する際のマニピュレータ４０の姿勢データを計測していたが、レーザ及びカメラ等の光学的装置でマニピュレータ４０とワーク設置台との距離を計測することで、マニピュレータ４０の姿勢データを計測することも可能である。

また、第１及び第４の参考例と実施の形態において、データ計測部５０は１つとして記載したが、２つまたは３つの複数として、まとめて位置データを計測するようにしても構わない。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

１０…較正治具
１２…嵌合部
２０…ワーク設置台
２２…ワーク設置部
３０…干渉回避部
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…較正用マーク
３４…較正用マーク
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…較正用マーク
４０…マニピュレータ
５０…データ計測部
５２…平面
５４…当て面

Claims

ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台のワーク設置部と嵌め合い可能な形状を有し、前記ワーク設置部に嵌め合わせることで、前記ワーク設置部への嵌合方向を除く方向において前記ワーク設置台に対し移動不能に拘束される嵌合部と、
３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための位置データの計測個所として３個所に設けられた較正用マーク
とを備え、
前記嵌合部と前記ワーク設置部とを嵌め合わせて前記ワーク設置台に設置し、前記ワーク設置台上での前記位置データの計測を可能とすると共に、
前記較正用マークは、前記ロボット装置のマニピュレータ先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部が、相対的に動かし得ない程度に嵌め合わせられ、
前記データ計測部が設けられた面が、前記ワーク設置部の前記較正用マークを設けた面に接触したときに、前記データ計測部との干渉を回避する機能を有する、前記較正用マークと軸線方向を揃えた干渉回避部が更に設けられている、
ことを特徴とする較正治具。
前記干渉回避部は、前記データ計測部が相対的に動かし得る程度に前記データ計測部との間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の較正治具。
ロボット装置の作業対象である対象ワークを設置するワーク設置台のワーク設置部と嵌め合い可能な形状を有する嵌合部と前記ワーク設置部とを嵌め合わせて、該ワーク設置部への前記嵌合部の嵌合方向を除く方向において前記ワーク設置台に対し移動不能に拘束された状態で、前記嵌合部を有する較正治具を前記ワーク設置台に設置する工程と、
３点計測法によるワーク直交座標系を設定するための計測個所として前記較正治具の３個所に設けられた較正用マークの位置データを、前記ロボット装置のマニピュレータ先端部に把持され、または、先端部に固定されるデータ計測部で計測する工程と、
３個所の前記位置データからワーク直交座標系を設定する工程とを含み、
さらに、前記データ計測部で計測する工程の前に、
前記データ計測部との干渉を回避する機能を有する、前記較正用マークと軸線方向を揃えた干渉回避部に前記データ計測部を挿入し、前記データ計測部が設けられた面を、前記ワーク設置部の前記較正用マークを設けた面に接触した際の前記マニピュレータの姿勢データを計測する工程を含み、
前記データ計測部で計測する工程にて、前記マニピュレータが前記姿勢データによる姿勢で前記較正用マークへの挿入を開始し、前記位置データを計測する、
ことを特徴とする較正方法。
前記データ計測部で計測する工程は、前記データ計測部を力制御によって前記較正用マークに嵌め合わせて前記位置データを計測することを特徴とする請求項３に記載の較正方法。