JP5664629B2

JP5664629B2 - ロボットシステムおよび加工品の製造方法

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Publication number: JP5664629B2
Application number: JP2012232332A
Authority: JP
Inventors: 義光中原
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2015-02-04
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Also published as: US20140114459A1; EP2722138A2; CN103770112A; JP2014083610A

Description

この発明は、ロボットシステムおよび加工品の製造方法に関する。

従来、エンドエフェクタ（ツール）が取り付けられるロボットアームを備えるロボットシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、ロボットアームと、ロボットアームに取り付けられるエンドエフェクタと、エンドエフェクタに取り付けられる把持部とを備えるロボットシステムが開示されている。このロボットシステムは、ユーザがエンドエフェクタに取り付けられた把持部を把持してエンドエフェクタ（ロボットアーム）を移動させることにより、ロボットシステムに所望の動作を直接教示するように構成されている。

特開２００９−２１４２５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のロボットシステムでは、ユーザがロボットシステムの近傍に移動し、エンドエフェクタの把持部を把持してエンドエフェクタ（ロボットアーム）を移動させる必要があるため、ロボットシステムに対する所望の動作の教示が煩雑（複雑）であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、所望の動作の教示を容易に行うことが可能なロボットシステムおよび加工品の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の局面によるロボットシステムは、ワークに対して処理を行うためのツールが取り付けられるロボットアームと、ロボットアームを操作するためのコントローラと、ワークを撮像するための撮像部と、撮像部によって撮像されたワークの画像を表示する表示部と、表示部に表示されたワークの画像に基づいてワークへ処理を行なう位置である加工処理位置とワークの輪郭とを特定して入力する際の入力を受け付けるとともに、入力されたワークの加工処理位置を通過して、入力されたワークの輪郭から特定されるワークの端部までワークを加工処理する場合を受け付け可能に構成されている入力受付部とを備え、ワークには、予め加工処理位置を表す加工処理位置標識が設けられており、コントローラは、表示部の画面に表示されているワークの加工処理位置標識の画像に沿って画面上で点状または線状にユーザにより入力されたワークの加工処理位置とワークの輪郭とに基づいてロボットアームを操作することにより、ワークを加工処理する制御を行うように構成されている。

この第１の局面によるロボットシステムでは、上記のように、ワークの画像に基づいてワークへ処理を行なう位置である加工処理位置を特定して入力する際の入力を受け付ける入力受付部を設けるとともに、コントローラを、入力受付部によって受け付けられたワークの加工処理位置に基づいてロボットアームを操作することによりワークを加工処理する制御を行うように構成する。これにより、ユーザがロボットシステムの近傍に移動しロボットアームを把持して移動させることにより所望の動作を直接教示する場合と異なり、ユーザは、所望の動作の教示のためにロボットアームを移動させる必要がなく、ワークの加工処理位置を入力受付部に入力するだけで所望の動作の教示を容易に行うことができる。

第２の局面による加工品の製造方法は、撮像部によりワークを撮像する工程と、撮像部によって撮像されたワークの画像に基づいて、表示部の画面に表示されている予めワークに設けられたワークの加工処理位置標識の画像に沿って画面上で点状または線状にユーザにより入力されるワークへ処理を行なう位置である加工処理位置とワークの輪郭との入力を受け付けるとともに、入力されたワークの加工処理位置を通過して、入力されたワークの輪郭から特定されるワークの端部までワークを加工処理する場合を受け付け可能にする工程と、受け付けられたワークの加工処理位置に基づいてロボットアームを操作することにより、ワークを加工処理する工程とを備える。

この第２の局面による加工品の製造方法では、撮像部によって撮像されたワークの画像に基づいてワークへ処理を行なう位置である加工処理位置の入力を受け付ける工程と、受け付けられたワークの加工処理位置に基づいてロボットアームを操作することにより、ワークを加工処理する工程とを備える。これにより、ユーザがロボットシステムの近傍に移動しロボットアームを把持して移動させることにより所望の動作を直接教示する場合と異なり、所望の動作の教示のためにロボットアームを移動させる必要がなく、ワークの加工処理位置を入力受付部に入力するだけで所望の動作の教示を容易に行うことが可能な加工品の製造方法を提供することができる。

上記のように構成することによって、所望の動作の教示を容易に行うことができる。

第１実施形態によるロボットシステムの全体図である。第１実施形態によるロボットシステムのロボットの全体図である。第１実施形態によるロボットシステムのハンドブラケットに取り付けられるツールを一方側から見た図である。図３のハンドブラケットに取り付けられるツールを他方側から見た図である。第１実施形態によるロボットシステムの距離測定部を示す図である。第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。第１実施形態によるロボットシステムのＰＣ（パーソナルコンピュータ）の表示部を示す図である。図７のＰＣの表示部の画面上においてワークの輪郭が入力されている状態を示す図である。図７のＰＣの表示部の画面上においてワークの加工処理位置が入力されている状態を示す図である。第１実施形態によるロボットシステムの距離測定部によって測定されたワークまでの距離に基づいてツールの姿勢を調整する動作を説明するための図である。図１０のツールを上方から見た図である。第１実施形態によるロボットシステムのツールによってワークが加工処理されている状態を示す図である。第１実施形態によるロボットシステムのコントローラの動作を説明するためのフロー図である。第１実施形態によるロボットシステムの撮像部の取り付け動作を説明するための図である。第１実施形態によるロボットシステムの撮像部によるワークの撮像動作を説明するための図である。本発明の第２実施形態によるロボットシステムの撮像部によるワークの撮像動作を側方から見た図である。本発明の第２実施形態によるロボットシステムの撮像部によるワークの撮像動作を上方から見た図である。

以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボットコントローラ２と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３とを備えている。また、ロボット１の近傍には、後述する撮像部１５を載置するための台部４が設けられている。また、ロボット１の近傍には、ワークベット２００上に載置されたワーク２０１が配置されている。また、ワーク２０１は、たとえば金属板からなり、上方（矢印Ｚ１方向）に反るように、曲面状に形成されている。また、ワーク２０１には、予め加工処理位置（研磨位置）を表す複数の白線２０２が設けられている。なお、ロボットコントローラ２は、「コントローラ」の一例である。また、ＰＣ３は、「入力受付部」の一例である。また、白線２０２は、「加工処理位置標識」の一例である。

図２に示すように、ロボット１は、垂直多関節ロボットからなる。このロボット１は、ロボット本体１１と、ロボット本体１１の先端に取り付けられワーク２０１を加工するためのツール１８とを含む。また、ロボット本体１１は、基台１２およびロボットアーム１３（アーム部１３ａ〜１３ｆ）を有している。基台１２は、設置面に固定されておりアーム部１３ａが基台１２に対して回転軸Ａ１まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ｂは、回転軸Ａ１と略直交する回転軸Ａ２まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ｃは、回転軸Ａ２と略平行な回転軸Ａ３まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ｄは、回転軸Ａ３と略直交する回転軸Ａ４まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ｅは、回転軸Ａ４と略直交する回転軸Ａ５まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ｆは、回転軸Ａ５と略直交する回転軸Ａ６まわりに回転可能に連結されている。アーム部１３ａ〜１３ｆには、各回転軸Ａ１〜Ａ６のそれぞれに対応してサーボモータおよび減速機を有するアクチュエータ（図示せず）が内蔵されている。各サーボモータは、ロボットコントローラ２に接続されており、ロボットコントローラ２からの動作指令に基づいて動作制御されるよう構成されている。

また、図３および図４に示すように、最も先端側のアーム部１３ｆには、ハンドブラケット１４が取り付けられている。ハンドブラケット１４の先端には、ツール１８が取り付けられている。ツール１８は、円柱形状を有するとともに、ハンドブラケット１４に挿入された状態でハンドブラケット１４の先端側に取り付けられている。なお、ツール１８は、たとえば、ワーク２０１の表面のバリ（余分な部分）を取り除く研磨装置からなる。

また、ハンドブラケット１４には、撮像部１５が取り付けられている。撮像部１５は、たとえば、ＣＣＤ（ＣＭＯＳ）カメラなどの２次元画像を撮像するカメラからなる。なお、撮像部１５は、ＰＣ３に接続されており（図６参照）、撮像部１５によって撮像された画像のデータは、ＰＣ３に取り込まれるように構成されている。ここで、第１実施形態では、撮像部１５は、ハンドブラケット１４（ロボットアーム１３）に着脱可能に取り付けられている。そして、撮像部１５によりワーク２０１を撮像した後、ツール１８によりワーク２０１を加工処理（研磨）する前に、撮像部１５をハンドブラケット１４から取り外す動作を行うようにロボットコントローラ２によりロボットアーム１３が操作されるように構成されている。撮像部１５は、たとえば、図示しない自動工具交換装置（ＡｕｔｏＴｏｏｌＣｈａｎｇｅｒ：Ａ．Ｔ．Ｃ．）によってハンドブラケット１４に着脱可能に取り付けられている。また、ハンドブラケット１４には、ワーク２０１に光を照射するための照明部１６が取り付けられている。

また、第１実施形態では、ハンドブラケット１４には、平面視において、ツール１８を取り囲むように（図１１参照）、ワーク２０１までの距離を測定するための複数（第１実施形態では３つ）の距離測定部１７（距離測定部１７ａ、１７ｂおよび１７ｃ）が設けられている。３つの距離測定部１７は、平面視において、ハンドブラケット１４の先端側に取り付けられるツール１８の外側の位置に、略等角度間隔（１２０度間隔）で配置されている。また、距離測定部１７は、たとえば下方（矢印Ｚ２方向）に向かってレーザ光を出射することによりワーク２０１までの距離を測定するセンサからなる。また、図５に示すように、距離測定部１７は、本体部１７１と、本体部１７１を覆うように設けられ外部から空気が供給されるカバー部１７２とを含むように構成されている。外部から供給される空気によって距離測定部１７の本体部１７１の近傍のチリ等の異物が除去されることにより、ワーク２０１までの距離を正確に測定することが可能となる。

また、図６に示すように、ロボットコントローラ２には、制御部２１と記憶部２２とが設けられている。また、ロボット１、ＰＣ３、照明部１６および３つの距離測定部１７は、ロボットコントローラ２に接続されている。また、ＰＣ３は、表示部３１およびマウス３２を有する。なお、マウス３２は、「入力部」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図７に示すように、ＰＣ３の表示部３１は、撮像部１５によって撮像されたワーク２０１の画像が表示されるように構成されている。ＰＣ３は、ワーク２０１の画像が表示された表示部３１の画面上において、ワーク２０１の輪郭の入力を受け付け可能に構成されている。なお、ワーク２０１の輪郭の入力は、ユーザ（作業者）３００により行われる。具体的には、図８に示すように、表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上にポインタ３３を合わせた状態で、マウス３２をクリックすることにより、ワーク２０１の輪郭が入力されるように構成されている。また、表示部３１の画面に表示されているワーク２０１の輪郭に沿ってマウス３２をクリックすることにより、ワーク２０１の輪郭が画面上で点状（点Ａ）に入力される。

また、第１実施形態では、ＰＣ３は、ワーク２０１の画像に基づいて（ワーク２０１の画像が表示された表示部３１の画面上において）、ワーク２０１へ処理を行なう位置である加工処理位置（研磨位置）を特定して入力する際の入力を受け付けるように構成されている。なお、ワーク２０１の加工処理位置の入力は、ユーザ（作業者）３００により行われる。具体的には、図９に示すように、表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上にポインタ３３を合わせた状態で、マウス３２（図６参照）をクリックすることにより、ワーク２０１の加工処理位置（研磨位置）が入力されるように構成されている。なお、ワーク２０１には、予め加工処理位置（研磨位置）を表す複数の白線２０２が設けられており、表示部３１の画面に表示されているワーク２０１の加工処理位置を表す白線２０２の画像に沿ってマウス３２をクリックすることにより、ワーク２０１の加工処理位置が画面上で点状（点Ｂ）に入力される。なお、後述するように、点状に入力された加工処理位置を通過するようにロボットアーム１３が操作されることにより、ワーク２０１が加工処理される。すなわち、加工処理線Ｌ１〜Ｌ４に沿ってロボットアーム１３が移動するように操作される。

また、第１実施形態では、ＰＣ３は、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置（研磨位置）を通過して、入力されたワーク２０１の輪郭から特定されるワーク２０１の端部までワーク２０１を加工処理する場合（図９の加工処理線Ｌ１）と、ワーク２０１の端部までは加工処理せずに、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間を加工処理する場合（図９の加工処理線Ｌ２、Ｌ３）との選択を、たとえばアイコン３４をマウス３２（ポインタ３３）によって操作することにより受け付け可能に構成されている。すなわち、加工処理線Ｌ１では、入力された加工処理位置（点Ｂ）は、加工処理線Ｌ１の実線上のみである一方、加工処理線Ｌ１の全て（実線部分と点線部分との両方）において、加工処理が行われる。また、加工処理線Ｌ２およびＬ３では、入力された加工処理位置（点Ｂ）の間のみ加工処理が行われる。なお、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置が、ワーク２０１の輪郭（端部）からはみ出している場合（図９の加工処理線Ｌ４）は、ワーク２０１の加工処理はワーク２０１の輪郭（端部）まで行われるようにロボットコントローラ２により操作されるように構成されている。

また、ワーク２０１の加工処理がワーク２０１の端部から行われるように設定された場合（たとえば図９の加工処理線Ｌ２）、図９の点線で示されるツール１８のように、ツール１８の端部がワーク２０１の輪郭（端部）に接する位置（つまり、ツール１８がワーク２０１からはみ出さない位置）から加工処理が行われるようにロボットコントローラ２により操作されるように構成されている。また、ＰＣ３は、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間（点Ｂと点Ｂとの間）の加工処理速度（ツール１８の移動速度）の入力も受け付け可能に構成されている。また、ＰＣ３は、ワーク２０１の加工処理位置（点Ｂ）の上でツール１８を所定時間停止する動作の入力も受け付け可能に構成されている。

ここで、第１実施形態では、ロボットコントローラ２は、ＰＣ３によって受け付けられたワーク２０１の加工処理位置（研磨位置）に基づいてロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を加工処理（研磨）する制御を行うように構成されている。具体的には、ロボットコントローラ２は、点状に入力された加工処理位置を通過するように（加工処理線Ｌ１〜Ｌ４に沿って移動するように）ロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成されている。

また、第１実施形態では、ロボットコントローラ２は、表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上においてＰＣ３によって受け付けられたワーク２０１の加工処理位置、および、３つの距離測定部１７により測定されたワーク２０１までの距離に基づいて、ロボットアーム１３を３次元的に操作することにより、ワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成されている。また、ロボットコントローラ２は、３つの距離測定部１７により測定された曲面状のワーク２０１までの距離がそれぞれ略等しくなるようにロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１に対するツール１８の姿勢を３次元的に調整するように構成されている。

次に、図１０および図１１を参照して、ワーク２０１に対するツール１８の姿勢の３次元的な調整について説明する。

図１０および図１１に示すように、３つの距離測定部１７のうちの１つの距離測定部１７ａにより測定されたワーク２０１までの距離（Ｚ方向の距離）が、所望の距離に略等しくなるようにロボットアーム１３を操作することにより、ツール１８のＺ方向の位置（高さ）が調整される。また、距離測定部１７ａおよび距離測定部１７ｂにより測定されたワーク２０１までの距離が略等しくなるように、ワーク２０１に対するツール１８の姿勢が調整されることにより、ツール１８のＲｘ軸に対する姿勢が調整される。また、距離測定部１７ｂおよび距離測定部１７ｃにより測定されたワーク２０１までの距離が略等しくなるように、ワーク２０１に対するツール１８の姿勢が調整されることにより、ツール１８のＲｙ軸に対する姿勢が調整される。これにより、図１２に示すように、ツール１８のワーク２０１側の面と、ワーク２０１のツール１８側の面とが、略平行な状態で対向する。

次に、図７〜図１５を参照して、加工処理位置の入力、および、ツール１８による加工処理を行う際のロボットシステム１００のロボットコントローラ２（ＰＣ３）の制御動作について説明する。

まず、図１３に示すように、ステップＳ１において、ロボットアーム１３が、撮像部１５が載置されている台部４(図１４参照)の近傍まで移動されるとともに、ロボットアーム１３のハンドブラケット１４に撮像部１５が取り付けられるように操作される。次に、ステップＳ２において、図１５に示すように、ロボットアーム１３がワーク２０１の上方の予め定められた１つの撮像位置に移動されるとともに、この１つの撮像位置において撮像部１５によりワーク２０１の全体が撮像される。なお、ワーク２０１は、曲面状に形成されている一方、撮像されたワーク２０１の画像は、２次元の画像であり、２次元のワーク２０１の画像が、ＰＣ３の表示部３１（図７参照）に表示される。次に、ステップＳ３において、ロボットアーム１３のハンドブラケット１４に取り付けられた撮像部１５が取り外されて台部４に載置される。

次に、ステップＳ４において、図８に示すように、ＰＣ３の表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上にポインタ３３を合わせた状態で、マウス３２がクリックされることにより、点状のワーク２０１の輪郭の入力が受け付けられる。

次に、ステップＳ５において、図９に示すように、表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上にポインタ３３を合わせた状態で、マウス３２（図６参照）がクリックされることにより、点状のワーク２０１の加工処理位置（研磨位置）の入力が受け付けられる。また、ワーク２０１の加工処理位置の入力は、表示部３１の画面に表示されているワーク２０１の加工処理位置を表す白線２０２の画像に沿ってマウス３２をクリックすることにより行われる。また、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置を通過して、入力されたワーク２０１の輪郭から特定されるワーク２０１の端部までワーク２０１を加工処理する場合（たとえば図９の加工処理線Ｌ１）と、ワーク２０１の端部までは加工処理せずに、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間を加工処理する場合（図９の加工処理線Ｌ２、Ｌ３）との選択が、たとえば画面上のアイコン３４をマウス３２（ポインタ３３）によって選択することにより受け付けられる。また、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間の加工処理速度（ツール１８の移動速度）や、ワーク２０１の加工処理位置の上でツール１８を所定時間停止させる動作の入力が、必要に応じて受け付けられる。

次に、ステップＳ６において、受け付けられたワーク２０１の加工処理位置（研磨位置）に基づいて、ロボットアーム１３がワーク２０１の近傍に移動される。この際、図１０および図１１に示すように、３つの距離測定部１７により測定された曲面状のワーク２０１までの距離がそれぞれ略等しくなるようにロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１に対するツール１８の姿勢が３次元的に調整される。そして、ステップＳ７において、点状に入力された加工処理位置（加工処理線Ｌ１〜Ｌ４）を通過するようにロボットアーム１３を操作することにより、ツール１８によるワーク２０１の加工処理（研磨）が行われる。これにより、ワーク２０１の加工処理（研磨）が終了される。

第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１の画像が表示された表示部３１の画面上において、ワーク２０１の加工処理位置を特定して入力する際の入力を受け付けるＰＣ３を設けるとともに、ロボットコントローラ２を、ＰＣ３によって受け付けられたワーク２０１の加工処理位置に基づいてロボットアーム１３を操作することによりワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成する。これにより、ユーザ３００がロボットシステム１００の近傍に移動しロボットアーム１３を把持して移動させることにより所望の動作を直接教示する場合と異なり、ユーザ３００は、所望の動作の教示のためにロボットアーム１３を移動させる必要がなく、ワーク２０１の加工処理位置をＰＣ３に入力するだけで所望の動作の教示を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＰＣ３は、表示部３１の画面に表示されたワーク２０１の画像上において、点状にワーク２０１の加工処理位置の入力を受け付けるように構成されており、ロボットコントローラ２を、点状に入力された加工処理位置を通過するようにロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成する。これにより、ワーク２０１の加工処理位置を線状になぞるように入力する場合と異なり、容易に、ワーク２０１の加工処理位置の入力を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１には、予め加工処理位置を表す白線２０２が設けられており、ロボットコントローラ２を、表示部３１の画面に表示されているワーク２０１の白線２０２の画像に沿って画面上で点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置に基づいて、ロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成する。これにより、ワーク２０１の加工処理位置が白線２０２により容易に認識されるので、より容易にワーク２０１の加工処理位置の入力を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＰＣ３を、表示部３１の画面に表示された曲面状のワーク２０１の２次元の画像上において、ワーク２０１の加工処理位置の入力を受け付けるように構成する。また、ロボットコントローラ２を、ＰＣ３によって受け付けられたワーク２０１の加工処理位置、および、複数の距離測定部１７により測定されたワーク２０１までの距離に基づいて、ロボットアーム１３を３次元的に操作することにより、ワーク２０１を加工処理する制御を行うように構成する。これにより、２次元の画像上において受け付けられた加工処理位置（２次元の加工処理位置）に基づいて、３次元的にロボットアーム１３を操作することができるので、ユーザ３００が３次元的に加工処理位置を入力する場合と異なり、ワーク２０１の加工処理位置の入力をさらに容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットコントローラ２を、複数の距離測定部１７により測定された曲面状のワーク２０１までの距離がそれぞれ略等しくなるようにロボットアーム１３を操作することにより、曲面状のワーク２０１に対するツール１８の姿勢を３次元的に調整するように構成する。これにより、ロボットアーム１３が移動している間、曲面状のワーク２０１のツール１８側の面と、ツール１８のワーク２０１側の面とを所定の距離に維持した状態（略平行な状態）で対向させることができるので、ツール１８によるワーク２０１の加工処理（研磨）を効果的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２０１の加工処理位置を、表示部３１の画面に表示されたワーク２０１の画像上にポインタ３３を合わせた状態でマウス３２をクリックすることにより入力するようにＰＣ３を構成する。これにより、ユーザ３００が表示部３１の画面を見ながら、容易にワーク２０１の加工処理位置の入力を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＰＣ３を、ワーク２０１の画像が表示された表示部３１の画面上において、ワーク２０１の輪郭の入力を受け付け可能に構成する。これにより、ワーク２０１の端部が認識されるので、ワーク２０１の端部を超えてツール１８が加工処理を行うのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ＰＣ３を、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置を通過して、入力されたワーク２０１の輪郭から特定されるワーク２０１の端部までワーク２０１を加工処理する場合と、ワーク２０１の端部までは加工処理せずに、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間を加工処理する場合との選択を受け付け可能に構成する。これにより、ワーク２０１の端部までワーク２０１を加工処理する場合でも、ワーク２０１の端部までワーク２０１の加工処理位置を特定する必要がないので、ワーク２０１の加工処理位置の入力の手間を省くことができる。また、ＰＣ３を、ワーク２０１の端部までは加工処理せずに、点状に入力されたワーク２０１の加工処理位置の間を加工処理する場合の選択を受け付け可能に構成することにより、ワーク２０１の加工処理位置を超えて加工処理が行われるのを確実に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、撮像部１５を、ロボットアーム１３に着脱可能に取り付けて、ロボットコントローラ２を、撮像部１５によりワーク２０１を撮像した後、ツール１８によりワーク２０１を加工処理する前に、撮像部１５をロボットアーム１３から取り外す動作を行うようにロボットアーム１３を操作するように構成する。これにより、ワーク２０１を加工処理する際には、撮像部１５がロボットアーム１３から取り外されているので、ワーク２０１の加工処理を行う際に生じるチリなどによって撮像部１５が汚れることに起因して、ワーク２０１の撮像の精度が悪くなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図１６および図１７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、１つの撮像位置において撮像部１５によりワーク２０１の全体が撮像された上記第１実施形態と異なり、ワーク２０１が複数の撮像位置において撮像部１５により撮像される場合について説明する。

図１６および図１７に示すように、第２実施形態では、ロボットコントローラ２は、ロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を複数の撮像位置において撮像部１５により撮像するとともに、複数の撮像位置において撮像された複数の分割画像を１つの画像に結合するように構成されている。たとえば、第２実施形態では、Ｘ方向に沿ってワーク２０１を１０個所の撮像位置において撮像部１５により撮像するとともに、Ｙ方向に沿ってワーク２０１を１０個所の撮像位置において撮像部１５により撮像する。図１６および図１７では、第１の位置で撮像部１５によりワーク２０１を撮像（点線）した後、ロボットアーム１３を矢印Ｘ１方向に移動させて、第２の位置で撮像部１５によりワーク２０１を撮像（実線）している様子を示している。すなわち、１０行１０列のマトリクス状にワーク２０１が撮像される。これにより、１００枚（＝１０×１０）の分割画像が撮像されて、ロボットコントローラ２は、１００枚の分割画像を１つの画像に結合する。

また、ワーク２０１は、所定の高さ位置（たとえば、ワークベット２００の表面から高さｈの位置）において、複数（１００個所）の撮像位置で撮像部１５により撮像される。そして、上記第１実施形態と同様に、ＰＣ３は、表示部３１に表示された結合された１つのワーク２０１の画像（図７参照）に基づいて、ワーク２０１へ処理を行なう位置である加工処理位置を特定して入力する際の入力を受け付けるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成および動作は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム１３を操作することにより、ワーク２０１を複数の撮像位置において撮像部１５により撮像するとともに、複数の撮像位置において撮像された複数の分割画像を１つの画像に結合するようにロボットコントローラ２を構成する。ここで、１つの撮像位置（たとえばワーク２０１の中心の上方の位置）において撮像部１５によりワーク２０１の全体を撮像した場合、撮像部１５の直下近傍では、撮像された画像上の加工処理位置（研磨位置）を表す白線２０２の位置と、実際の白線２０２の位置（座標）とは略同じになる。一方、撮像部１５の直下から離れた位置（ワーク２０１の端部近傍）では、撮像された画像上の白線２０２の位置と、実際の白線２０２の位置（座標）とがずれる場合がある。そこで、ワーク２０１を複数の撮像位置において撮像部１５により撮像するとともに、複数の撮像位置において撮像された複数の分割画像を１つの画像に結合するようにロボットコントローラ２を構成することにより、ワーク２０１の全ての部分が撮像部１５の直下近傍において撮像されるので、撮像された画像上の白線２０２の位置と、実際の白線２０２の位置（座標）とがずれるのを抑制することができる。これにより、ワーク２０１に対するツール１８の加工処理を精度よく行うことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、ワークに対して処理を行うためのツールがワークに研磨処理する研磨装置からなる例を示したが、ワークに対する処理は研磨に限られない。例えば、ツールをワークの加工処置位置を加熱処理するための加熱装置としてもよい。ワークに対しての局所的な加熱を行う処理では、通常、ワークを加熱する位置などがワークの状態や作業時の環境に応じて人間の作業者による経験的な調整が必要となるため、ロボットの動作教示を頻繁に行う必要があり、本発明が有効である。また、ツールを、予め定められた軌跡に沿って処理を行う溶接（溶接トーチ）や切断等を行うツールとしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークの加工処理位置が点状に入力される例を示したが、たとえば、ユーザが、ＰＣの表示部に表示されたワークの画像の画面上をなぞるように入力操作を行うことにより、ワークの加工処理位置が線状に入力されるように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークに加工処理位置を表す白線（加工処理位置標識）が設けられる例を示したが、ワークに加工処理位置を表すための白線以外の色の線や点、一定の範囲を表す円などを設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークの表面に予め加工処理位置を表す白線が設けられている例を示したが、加工処理位置を表す白線が設けられていないワークの画像の画面上において、ユーザがワークの加工処理位置を特定して入力してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、３つの距離測定部が設けられている例を示したが、２つの距離測定部を設けてもよいし、４つ以上の距離測定部を設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ユーザが、ＰＣの表示部に表示されたワークの画像の画面上にポインタを合わせてマウスをクリックすることにより、ワークの加工処理位置が入力される例を示したが、タッチパネル式の表示部にワークの画像を表示して、ユーザがタッチパネル式の表示部の画面をタッチすることにより、ワークの加工処理位置が入力されるように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークが上方に反るように、曲面状に形成されている例を示したが、ワークが凹凸状に形成されていてもよい。

また、上記第２実施形態では、Ｘ方向に沿ってワークを１０個所の撮像位置において撮像部により撮像するとともに、Ｙ方向に沿ってワークを１０個所の撮像位置において撮像部により撮像する例を示したが、たとえばＸ方向およびＹ方向に沿って１０個所以外の複数の撮像位置において撮像部によりワークを撮像してもよい。

２ロボットコントローラ（コントローラ）
３パーソナルコンピュータ（ＰＣ）（入力受付部）
１３ロボットアーム
１５撮像部
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ距離測定部
１８ツール
３１表示部
３２マウス（入力部）
３３ポインタ
１００ロボットシステム
２０１ワーク
２０２白線（加工処理位置標識）

Claims

ワークに対して処理を行うためのツールが取り付けられるロボットアームと、
前記ロボットアームを操作するためのコントローラと、
前記ワークを撮像するための撮像部と、
前記撮像部によって撮像された前記ワークの画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記ワークの画像に基づいて前記ワークへ処理を行なう位置である加工処理位置とワークの輪郭とを特定して入力する際の入力を受け付けるとともに、入力された前記ワークの加工処理位置を通過して、前記入力されたワークの輪郭から特定される前記ワークの端部まで前記ワークを加工処理する場合を受け付け可能に構成されている入力受付部とを備え、
前記ワークには、予め加工処理位置を表す加工処理位置標識が設けられており、
前記コントローラは、前記表示部の画面に表示されている前記ワークの加工処理位置標識の画像に沿って画面上で点状または線状にユーザにより入力された前記ワークの加工処理位置と前記ワークの輪郭とに基づいて前記ロボットアームを操作することにより、前記ワークを加工処理する制御を行うように構成されている、ロボットシステム。
前記入力受付部は、前記表示部の画面に表示された前記ワークの画像上において、点状または線状に前記ワークの加工処理位置の入力を受け付けるように構成されており、
前記コントローラは、点状または線状に入力された加工処理位置を通過するように前記ロボットアームを操作することにより、前記ワークを加工処理する制御を行うように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
前記ワークまでの距離を測定するための複数の距離測定部をさらに備え、
前記ワークは、曲面状または凹凸状に形成されており、
前記入力受付部は、前記表示部の画面に表示された前記曲面状または凹凸状のワークの２次元の画像上において、前記ワークの加工処理位置の入力を受け付けるとともに、
前記コントローラは、前記入力受付部によって受け付けられた前記ワークの加工処理位置、および、前記複数の距離測定部により測定された前記ワークまでの距離に基づいて、前記ロボットアームを３次元的に操作することにより、前記ワークを加工処理する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載のロボットシステム。
前記コントローラは、前記複数の距離測定部により測定された前記曲面状または凹凸状のワークまでの距離がそれぞれ略等しくなるように前記ロボットアームを操作することにより、前記ワークに対する前記ツールの姿勢を３次元的に調整するように構成されている、請求項３に記載のロボットシステム。
前記入力受付部は、前記表示部とは別個に設けられ、前記ワークの加工処理位置を特定して入力するための入力部を含み、
前記ワークの加工処理位置は、前記入力部を用いて、前記表示部の画面に表示された前記ワークの画像上にポインタを合わせた状態で入力操作を行うことにより入力されるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記入力受付部は、点状に入力された前記ワークの加工処理位置を通過して、前記入力されたワークの輪郭から特定される前記ワークの端部まで前記ワークを加工処理する場合と、前記ワークの端部までは加工処理せずに、前記点状に入力された前記ワークの加工処理位置の間を加工処理する場合との選択を受け付け可能に構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記撮像部は、前記ロボットアームに着脱可能に取り付けられており、
前記コントローラは、前記撮像部により前記ワークを撮像した後、前記ツールにより前記ワークを加工処理する前に、前記撮像部を前記ロボットアームから取り外す動作を行うように前記ロボットアームを操作するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記コントローラは、前記ロボットアームを操作することにより、前記ワークを複数の撮像位置において前記撮像部により撮像するとともに、前記複数の撮像位置において撮像された複数の分割画像を１つの画像に結合するように構成されており、
前記入力受付部は、前記表示部に表示された前記結合された１つのワークの画像に基づいて前記ワークへ処理を行なう位置である加工処理位置を特定して入力する際の入力を受け付けるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
撮像部によりワークを撮像する工程と、
前記撮像部によって撮像された前記ワークの画像に基づいて、表示部の画面に表示されている予め前記ワークに設けられた前記ワークの加工処理位置標識の画像に沿って画面上で点状または線状にユーザにより入力される前記ワークへ処理を行なう位置である加工処理位置とワークの輪郭との入力を受け付けるとともに、入力された前記ワークの加工処理位置を通過して、前記入力されたワークの輪郭から特定される前記ワークの端部まで前記ワークを加工処理する場合を受け付け可能にする工程と、
受け付けられた前記ワークの加工処理位置に基づいて前記ロボットアームを操作することにより、前記ワークを加工処理する工程とを備える、加工品の製造方法。