JP6153316B2 - Robot system and control method of robot system - Google Patents

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    • G05B2219/30Nc systems
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Description

本発明は、複数の関節が制御されることにより駆動する多関節アームを利用するロボットシステム及びロボットシステムの制御方法に関する。   The present invention relates to a robot system using a multi-joint arm that is driven by controlling a plurality of joints, and a control method of the robot system.

従来、垂直多関節アーム及びエンドエフェクタ(例えばハンド)等を備えたロボットに所望の動作をさせるために、予めロボットが所望の位置姿勢となる教示点をロボットに記憶させ、その記憶した教示データに従ってロボットを動作させることが行われている。この種のロボットを用いてワークを目標の位置姿勢に移動させるには、対象となるワークの位置姿勢をカメラ等のセンサにより計測し、目標位置姿勢に移動させるまでにワークの位置姿勢を適宜補正することが望まれる。   Conventionally, in order to cause a robot having a vertical articulated arm and an end effector (for example, a hand) to perform a desired operation, the robot stores in advance teaching points at which the robot has a desired position and orientation, and in accordance with the stored teaching data. The robot is operated. To move the workpiece to the target position and orientation using this type of robot, measure the position and orientation of the target workpiece with a sensor such as a camera, and correct the position and orientation of the workpiece as appropriate until the workpiece is moved to the target position and orientation. It is desirable to do.

ところが、この種のロボットは一般的に関節が直列に連結された構造であるため、ハンドが取っている位置姿勢を算出するためには、運動学の計算を行う必要がある。また、逆にハンドに所望の位置姿勢を取らせるためには、逆運動学の計算を行って、アームの各関節への指令値を算出する必要がある。各関節への指令値を算出するには軌道計算が必要であり、この軌道計算は長時間を要することから、ロボットの動作中に行うと動作時間が長くなってしまう。   However, since this type of robot generally has a structure in which joints are connected in series, it is necessary to calculate kinematics in order to calculate the position and orientation of the hand. On the other hand, in order to cause the hand to take a desired position and orientation, it is necessary to calculate inverse kinematics and calculate command values for each joint of the arm. In order to calculate the command value for each joint, trajectory calculation is required, and this trajectory calculation takes a long time.

ロボットの軌道計算による動作時間の増加を軽減するために、ロボット(10)を概略位置に向けて動作を開始させた後に、センサにより随時計測を行いリアルタイムで指令値の修正を行うようにしたロボット制御装置(50)が開発されている(特許文献1)。このロボット制御装置(50)によれば、ロボットが移動を完了した時点で位置誤差を計測して補正する必要が無いので、動作時間の増加を軽減することができる。   In order to reduce the increase in operation time due to the trajectory calculation of the robot, the robot (10) is started to move toward the approximate position, and then the sensor is measured at any time and the command value is corrected in real time. A control device (50) has been developed (Patent Document 1). According to this robot control device (50), since it is not necessary to measure and correct the position error when the robot has completed the movement, an increase in operation time can be reduced.

特開平7−141015号公報JP 7-14115 A

しかしながら、特許文献1に記載されたロボット制御装置(50)では、ロボット(10)の動作開始後に指令値を修正するので、軌道計算が必要となってしまい、軌道計算を無くすことができず、また指令値の修正に伴う動作が随時発生してしまう。これらの理由から、このロボット制御装置(50)では、動作時間の増加への抑制が十分でないという課題がある。   However, in the robot control device (50) described in Patent Document 1, since the command value is corrected after the operation of the robot (10) is started, the trajectory calculation is necessary, and the trajectory calculation cannot be eliminated. Moreover, the operation | movement accompanying correction of command value will occur at any time. For these reasons, the robot control device (50) has a problem in that the increase in operating time is not sufficiently suppressed.

本発明は、ワークの位置姿勢をセンサの計測結果に基づいて補正する際に、補正による動作時間の増加を抑制できるロボットシステム及びロボットシステムの制御方法を提供することを目的とするものである。   It is an object of the present invention to provide a robot system and a robot system control method that can suppress an increase in operation time due to correction when correcting the position and orientation of a workpiece based on the measurement result of a sensor.

本発明は、多関節アームと、前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークを把持可能な保持部を有するエンドエフェクタと、前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を計測するセンサと、前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記保持部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記保持部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整可能な保持部調整機構と、少なくとも前記多関節アーム、前記エンドエフェクタ、前記保持部調整機構を制御し、前記センサから取得した計測データから前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、把持位置に基準位相となるように載置された教示用ワークを、前記エンドエフェクタで把持してから目標位置に移動させ、その間の前記多関節アームの動作データに基づき、前記多関節アームへの指令値をあらかじめ算出しておき、前記把持位置に載置されたワークの位相を前記センサに計測させた後、前記指令値により前記多関節アームを動作させて、前記ワークを把持位置にて把持してから目標位置に移動させるが、前記指令値により前記多関節アームを動作させる間に、前記センサにより計測されたワークの位相と前記基準位相との差分の算出と、前記差分に基づく前記保持部調整機構の補正動作と、の少なくとも一部を行うことを特徴とする。 The present invention relates to a multi-joint arm, an end effector supported by the multi-joint arm, the position and posture of which are adjusted by the operation of the multi-joint arm and having a holding part capable of gripping a work, and the position of the work And a sensor that measures at least one degree of freedom of the posture, and is disposed between the most advanced joint of the multi-joint arm and the holding unit of the end effector, and the position of the holding unit with respect to the multi-joint arm; A holding unit adjustment mechanism capable of adjusting at least one degree of freedom of posture, and at least the articulated arm, the end effector, and the holding unit adjustment mechanism are controlled, and the position and posture of the workpiece are determined from measurement data acquired from the sensor. and a control device for calculating at least one degree of freedom, said control device, teaching placed so that the reference phase to the gripping position The workpiece is gripped by the end effector and then moved to the target position. Based on the motion data of the articulated arm during that time, a command value to the articulated arm is calculated in advance and placed at the gripping position. After the sensor measures the phase of the workpiece, the articulated arm is operated according to the command value, and the workpiece is gripped at the gripping position and then moved to the target position. While operating the articulated arm, at least a part of the calculation of the difference between the phase of the workpiece measured by the sensor and the reference phase and the correction operation of the holding unit adjustment mechanism based on the difference are performed. It is characterized by.

また、本発明は、多関節アームと、前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークを把持可能な保持部を有するエンドエフェクタと、前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を計測するセンサと、前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記保持部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記保持部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整可能な保持部調整機構と、少なくとも前記多関節アーム、前記エンドエフェクタ、前記保持部調整機構を制御し、前記センサから取得した計測データから前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を算出する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法において、把持位置に基準位相となるように載置された教示用ワークを、前記エンドエフェクタで把持してから目標位置に移動させ、その間の前記多関節アームの動作データに基づき、前記多関節アームへの指令値を前記制御装置にあらかじめ算出させる教示工程と、前記把持位置に載置されたワークの位相を前記センサで計測する計測工程と、前記指令値により前記多関節アームを動作させ、前記ワークを把持位置にて把持してから目標位置に移動させる多関節アーム移動工程と、前記計測工程で計測されたワークの位相と前記基準位相との差分を算出し、前記差分に基づいて前記保持部調整機構を動作させる補正工程と、を有し、前記補正工程の少なくとも一部を、前記多関節アーム移動工程の実行中に行うことを特徴とする。 The present invention also provides an articulated arm, an end effector supported by the articulated arm, the position and posture of which are adjusted by the operation of the articulated arm, and a holding part capable of gripping the work, and the work A sensor that measures at least one degree of freedom of the position and posture of the multi-joint arm, the most advanced joint of the multi-joint arm and the holding unit of the end effector, and the holding unit with respect to the multi-joint arm. A holding unit adjusting mechanism capable of adjusting at least one degree of freedom of position and posture; and controlling at least the multi-joint arm, the end effector, and the holding unit adjusting mechanism; a control device for calculating at least one degree of freedom of posture, the control method of a robot system provided with a reference phase to the gripping position The teaching work placed so as to be gripped by the end effector and then moved to the target position, and based on the operation data of the articulated arm during that time, the command value to the articulated arm is sent to the control device. A pre-calculation teaching step, a measuring step of measuring the phase of the workpiece placed at the gripping position by the sensor, and operating the articulated arm according to the command value to grip the workpiece at the gripping position. A multi-joint arm moving step for moving to a target position, and a correction step for calculating a difference between the phase of the workpiece measured in the measuring step and the reference phase, and operating the holding unit adjusting mechanism based on the difference And at least a part of the correction step is performed during the execution of the articulated arm movement step .

本発明によれば、ワークの誤差の演算と、保持部調整機構による誤差の補正と、の少なくとも一部を、多関節アームの移動と同時に実行するので、同時ではなく前後して実行する場合に比べて補正動作時間の増加を抑制できる。   According to the present invention, at least a part of the calculation of the workpiece error and the correction of the error by the holding unit adjusting mechanism is performed simultaneously with the movement of the articulated arm. In comparison, an increase in the correction operation time can be suppressed.

本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの動作準備時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the operation preparation of the robot system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの動作時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of operation | movement of the robot system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るカメラとワーク供給位置との位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the camera which concerns on 1st Embodiment of this invention, and a workpiece | work supply position. 図5においてカメラで教示治具を撮影した画像を示す図である。It is a figure which shows the image which image | photographed the teaching jig | tool with the camera in FIG. 本発明の第1実施形態に係るハンドの動きを示す側面図であり、(a)は移動側円柱状部材を把持した状態、(b)は移動側円柱状部材を目標教示点に移動させる途中の状態、(c)は移動側円柱状部材を目標教示点に移動させた状態である。It is a side view which shows the movement of the hand which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is the state which hold | gripped the movement side cylindrical member, (b) is the middle of moving the movement side cylindrical member to a target teaching point. (C) is a state where the moving side cylindrical member is moved to the target teaching point. 本発明の第2実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るロボットシステムの動作準備時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the operation preparation of the robot system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るロボットシステムの動作時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of operation | movement of the robot system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るハンドの動きを示す側面図であり、(a)はビス穴教示治具を目標教示点に移動させた状態、(b)はビス穴教示治具を計測教示点に移動させた状態である。It is a side view which shows the movement of the hand which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is the state which moved the screw hole teaching jig to the target teaching point, (b) is a measurement teaching of the screw hole teaching jig It is the state moved to the point. 図11(b)においてカメラで教示治具を撮影した画像を示す図である。It is a figure which shows the image which image | photographed the teaching jig | tool with the camera in FIG.11 (b). 参考形態に係るロボットシステムの動作準備時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the operation preparation of the robot system which concerns on a reference form. 参考形態に係るロボットシステムの動作時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of operation | movement of the robot system which concerns on a reference form. 参考形態に係るカメラと計測教示点との位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the camera which concerns on a reference form, and a measurement teaching point. 図15においてカメラで教示治具を撮影した画像を示す図である。It is a figure which shows the image which image | photographed the teaching jig | tool with the camera in FIG.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1及び図2に示すように、ロボットシステム1は、ロボット2と、ロボット2を制御する制御装置3と、センサとしてのカメラ7と、を備えている。
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the robot system 1 includes a robot 2, a control device 3 that controls the robot 2, and a camera 7 as a sensor.

ロボット2は、6軸の垂直多関節アーム(以下、アームと呼ぶ)20と、エンドエフェクタとしてのハンド21とを有している。本実施形態では、アーム20として6軸の垂直多関節アームを適用しているが、軸数は用途や目的に応じて適宜変更してもよい。また、本実施形態では、エンドエフェクタとしてハンド21を適用しているが、これに限られず、例えば、磁力や負圧による吸着等、何らかの方法によりワークを保持及び解放できるものであればよい。   The robot 2 includes a 6-axis vertical articulated arm (hereinafter referred to as an arm) 20 and a hand 21 as an end effector. In the present embodiment, a six-axis vertical articulated arm is applied as the arm 20, but the number of axes may be changed as appropriate according to the application and purpose. In the present embodiment, the hand 21 is applied as an end effector. However, the present invention is not limited to this, and any material may be used as long as it can hold and release the workpiece by some method such as adsorption by magnetic force or negative pressure.

アーム20は、7つのリンク61〜67と、各リンク61〜67を揺動又は回動可能に連結する6つの関節71〜76とを備えている。最も先端側の先端リンク67は、略L字形状になっている。各リンク61〜67としては、長さが固定されたものを採用している。但し、例えば、直動アクチュエータにより伸縮可能なリンクを採用してもよい。   The arm 20 includes seven links 61 to 67 and six joints 71 to 76 that connect the links 61 to 67 so as to swing or rotate. The distal end link 67 on the most distal end side is substantially L-shaped. As each of the links 61 to 67, one having a fixed length is adopted. However, for example, a link that can be expanded and contracted by a linear actuator may be employed.

各関節71〜76には、各関節71〜76を各々駆動するモータ、あるいは必要に応じて直動アクチュエータが、出力機器20bとして設けられている。各関節71〜76には、モータの回転角度を検知するエンコーダと、各モータに供給する電流を検知する電流センサと、各関節71〜76のトルクを検知するトルクセンサとが、入力機器20aとして設けられている。   Each of the joints 71 to 76 is provided with a motor that drives each of the joints 71 to 76, or a linear motion actuator as necessary, as the output device 20b. Each joint 71 to 76 includes an encoder that detects the rotation angle of the motor, a current sensor that detects a current supplied to each motor, and a torque sensor that detects the torque of each joint 71 to 76 as the input device 20a. Is provided.

ハンド21は、アーム20に支持され、アーム20の動作により位置及び姿勢の少なくとも一自由度が調整されると共に、保持部22と、保持部調整機構23とを備えている。保持部22は、保持部調整機構23を介して、アーム20の先端リンク67に取り付けられ、ワークに対して作業可能になっている。本実施形態では、エンドエフェクタとしてハンド21が採用されているので、保持部22は、ワークを把持可能な3本等の複数の指により構成されている。また、ハンド21には、保持部22を動作させるためのモータが出力機器22bとして内蔵されると共に、モータの回転角度を検知するエンコーダが入力機器22aとして内蔵されている。   The hand 21 is supported by the arm 20, and at least one degree of freedom of position and posture is adjusted by the operation of the arm 20, and includes a holding unit 22 and a holding unit adjustment mechanism 23. The holding unit 22 is attached to the distal end link 67 of the arm 20 via the holding unit adjusting mechanism 23 and can work on the workpiece. In the present embodiment, since the hand 21 is employed as the end effector, the holding unit 22 is configured by a plurality of fingers such as three fingers that can grip the workpiece. The hand 21 includes a motor for operating the holding unit 22 as an output device 22b, and an encoder for detecting the rotation angle of the motor as an input device 22a.

図2に示すように、制御装置3は、コンピュータにより構成され、ロボット2を制御するようになっている。制御装置3を構成するコンピュータは、例えばCPU30と、各部を制御するためのプログラムを記憶するROM31と、データを一時的に記憶するRAM32と、入力インターフェース回路33と、出力インターフェース回路34とを備えている。   As shown in FIG. 2, the control device 3 is configured by a computer and controls the robot 2. A computer constituting the control device 3 includes, for example, a CPU 30, a ROM 31 that stores a program for controlling each unit, a RAM 32 that temporarily stores data, an input interface circuit 33, and an output interface circuit 34. Yes.

CPU30は、アーム制御部80と、保持部制御部81と、保持部調整機構制御部82と、動作データ取得部83と、軌道計算部84と、再生部85と、画像処理部86と、を備えている。   The CPU 30 includes an arm control unit 80, a holding unit control unit 81, a holding unit adjustment mechanism control unit 82, an operation data acquisition unit 83, a trajectory calculation unit 84, a reproduction unit 85, and an image processing unit 86. I have.

アーム制御部80は、ROM31に記憶されたアーム制御ソフトウェアによりアーム20への指令値を算出し、アーム20との間でデータ通信を行うことにより、アーム20を制御するようになっている。   The arm control unit 80 is configured to control the arm 20 by calculating a command value to the arm 20 by arm control software stored in the ROM 31 and performing data communication with the arm 20.

保持部制御部81は、アーム20の位置姿勢に基づき、ROM31に記憶された保持部制御ソフトウェアにより保持部22への指令値を算出し、保持部22との間でデータ通信を行うことにより、保持部22を制御するようになっている。   The holding unit control unit 81 calculates a command value to the holding unit 22 by the holding unit control software stored in the ROM 31 based on the position and orientation of the arm 20, and performs data communication with the holding unit 22. The holding unit 22 is controlled.

画像処理部86は、後述するカメラ7が撮影して取得したワークの画像(計測データ)を画像処理して、ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を算出するようになっている。   The image processing unit 86 performs image processing on a workpiece image (measurement data) acquired by a camera 7 to be described later and calculates at least one degree of freedom of the position and orientation of the workpiece.

入力インターフェース回路33及び出力インターフェース回路34は、例えばCAN通信手段やRS−232C通信手段により構成されている。本実施形態では、アーム制御部80及び保持部制御部81は、CAN通信手段により通信を行うと共に、後述する保持部調整機構制御部82は、RS−232C通信手段により通信を行うようになっている。   The input interface circuit 33 and the output interface circuit 34 are configured by, for example, CAN communication means or RS-232C communication means. In the present embodiment, the arm control unit 80 and the holding unit control unit 81 communicate with each other using a CAN communication unit, and a holding unit adjustment mechanism control unit 82 described later performs communication using an RS-232C communication unit. Yes.

カメラ7は、図5に示すように、固定部材としてのテーブル6上に設けられたワーク供給位置6aの上方に、適宜な支持手段により下方を向いて支持されている。これにより、ワーク供給位置6aに載置されたワークは、カメラ7により撮影される。カメラ7は、入力インターフェース回路33及び出力インターフェース回路34に接続されると共に、画像処理部86からの指令により撮像を行い、撮像して得た撮像データを画像処理部86に送信するようになっている。   As shown in FIG. 5, the camera 7 is supported downward by appropriate support means above a workpiece supply position 6 a provided on a table 6 as a fixing member. Thereby, the work placed at the work supply position 6a is photographed by the camera 7. The camera 7 is connected to the input interface circuit 33 and the output interface circuit 34, captures an image in response to a command from the image processing unit 86, and transmits captured image data obtained by the imaging to the image processing unit 86. Yes.

図2に示すように、制御装置3には、ロボット2を教示するためのティーチングペンダント4が接続可能になっている。ティーチングペンダント4が入力インターフェース回路33及び出力インターフェース回路34に接続されると共に、操作者がティーチングペンダント4を操作することで、ロボット2が動作されて教示されるようになっている。   As shown in FIG. 2, a teaching pendant 4 for teaching the robot 2 can be connected to the control device 3. The teaching pendant 4 is connected to the input interface circuit 33 and the output interface circuit 34, and when the operator operates the teaching pendant 4, the robot 2 is operated and taught.

次に、本実施形態に係るロボットシステム1の特徴的な部分について詳細に説明する。   Next, characteristic parts of the robot system 1 according to the present embodiment will be described in detail.

図1に示すように、保持部調整機構23は、アーム20の最先端の関節としての第6関節76と保持部22との間に配置され、Z軸回転機構92を備えている。本実施形態では、保持部調整機構23は、ハンド21の一部として設けられている。   As shown in FIG. 1, the holding unit adjusting mechanism 23 is disposed between the sixth joint 76 as the most advanced joint of the arm 20 and the holding unit 22, and includes a Z-axis rotating mechanism 92. In the present embodiment, the holding unit adjusting mechanism 23 is provided as a part of the hand 21.

Z軸回転機構92は、先端リンク67のフランジ面と垂直なZ軸を中心に回転する回転駆動機構となっている。Z軸回転機構92としては、精密なウォームギア(減速機)を使用し、ステッピングモータにより回転させることで駆動する回転1軸の構成としている。尚、保持部調整機構23の座標軸は、Z軸の他に、先端リンク67のフランジ面と平行な面で互いに直交するX軸及びY軸を設定している。   The Z-axis rotation mechanism 92 is a rotation drive mechanism that rotates around the Z-axis that is perpendicular to the flange surface of the tip link 67. The Z-axis rotation mechanism 92 has a single-rotation configuration that uses a precise worm gear (reduction gear) and is driven by being rotated by a stepping motor. In addition to the Z axis, the coordinate axis of the holding portion adjusting mechanism 23 is set to an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other on a plane parallel to the flange surface of the tip link 67.

Z軸回転機構92が回転を行った際に、保持部22の把持するワークの中心位置がX軸方向及びY軸方向に変動しないように、ワークを把持する保持部22の回転中心と、Z軸回転機構92の回転中心とが同心になるように調整しておく。Z軸回転機構92の回転中心と保持部22の回転中心とのずれは、許容組付け公差より小さいものとする。但し、このような調整をしなくとも、予め中心同士の位置のずれを同定しておくことで、回転補正に伴うX軸方向及びY軸方向のずれを考慮して、X軸方向及びY軸方向の補正量を算出するようにしてもよい。   When the Z-axis rotation mechanism 92 rotates, the rotation center of the holding unit 22 that grips the workpiece does not fluctuate in the X-axis direction and the Y-axis direction, so that the center position of the workpiece gripped by the holding unit 22 does not fluctuate. Adjustment is made so that the rotation center of the shaft rotation mechanism 92 is concentric. The deviation between the rotation center of the Z-axis rotation mechanism 92 and the rotation center of the holding unit 22 is assumed to be smaller than the allowable assembly tolerance. However, the X-axis direction and the Y-axis can be considered in consideration of the shift in the X-axis direction and the Y-axis direction due to the rotation correction by identifying the position shift between the centers in advance without performing such adjustment. A direction correction amount may be calculated.

保持部調整機構23は、アーム20に対する保持部22の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整可能な機構でよいが、本実施形態においては、保持部調整機構23は、回転1軸を有する機構になっている。これにより、例えば、供給された円柱状ワークの回転角度(位相)を調整して次の位置姿勢に移動させる場合に有効である(図7参照)。   The holding unit adjusting mechanism 23 may be a mechanism capable of adjusting at least one degree of freedom of the position and posture of the holding unit 22 with respect to the arm 20, but in the present embodiment, the holding unit adjusting mechanism 23 is a mechanism having a single rotation axis. It has become. This is effective, for example, when the rotation angle (phase) of the supplied cylindrical workpiece is adjusted and moved to the next position and orientation (see FIG. 7).

図2に示すように、CPU30の保持部調整機構制御部82は、アーム20の位置姿勢に基づき、ROM31に記憶された保持部調整機構制御ソフトウェアにより保持部調整機構23への指令値を算出するようになっている。そして、保持部調整機構制御部82は、保持部調整機構23との間でデータ通信を行うことにより、保持部調整機構23を制御するようになっている。   As shown in FIG. 2, the holding unit adjustment mechanism control unit 82 of the CPU 30 calculates a command value to the holding unit adjustment mechanism 23 by the holding unit adjustment mechanism control software stored in the ROM 31 based on the position and orientation of the arm 20. It is like that. The holding unit adjustment mechanism control unit 82 controls the holding unit adjustment mechanism 23 by performing data communication with the holding unit adjustment mechanism 23.

CPU30の動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構23が教示される際に各動作データを取得して、RAM32に記憶するようになっている。   The operation data acquisition unit 83 of the CPU 30 acquires each operation data when the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 are taught, and stores them in the RAM 32.

アーム20及び保持部調整機構23は、操作者によるティーチングペンダント4の操作により、第1の位置姿勢としての保持教示点から第2の位置姿勢としての目標教示点まで、保持部22が移動するように移動されて教示される。この時、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構23のエンコーダ値等を、動作データとして取得してRAM32に記憶する。   The arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 23 are configured so that the holding unit 22 moves from the holding teaching point as the first position and posture to the target teaching point as the second position and posture by the operation of the teaching pendant 4 by the operator. To be taught. At this time, the operation data acquisition unit 83 acquires the encoder values and the like of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 as operation data and stores them in the RAM 32.

ここで、保持部22の保持教示点とは、ワーク供給位置6aに載置されたワークを把持する点、即ち、カメラ7により計測されるワークを保持部22が保持する位置姿勢としている。また、保持部22の目標教示点とは、移動の目標位置に位置するワークを保持部22が保持する位置姿勢であり、例えば、保持部22が保持したワークに組立や加工等の作業を施す点としたり、あるいは他の装置を回避するための通過点等に設定することができる。   Here, the holding teaching point of the holding unit 22 is a point at which the workpiece placed at the workpiece supply position 6 a is gripped, that is, a position and orientation at which the holding unit 22 holds the workpiece measured by the camera 7. The target teaching point of the holding unit 22 is a position and orientation at which the holding unit 22 holds a workpiece positioned at the target position of movement. For example, the work held by the holding unit 22 is subjected to operations such as assembly and processing. It can be set as a point or a passing point for avoiding other devices.

軌道計算部84は、動作データ取得部83で得られたアーム20についての動作データに基づき、アーム20の保持教示点から目標教示点までの軌道を計算して、アーム20への指令値を算出するようになっている。   The trajectory calculation unit 84 calculates a trajectory from the holding teaching point of the arm 20 to the target teaching point based on the motion data about the arm 20 obtained by the motion data acquisition unit 83, and calculates a command value to the arm 20. It is supposed to be.

CPU30の再生部85は、動作データに基づいてアーム20及び保持部調整機構23を再生するようになっている。アーム20及び保持部調整機構23の動作により、保持部22が保持教示点から目標教示点に移動するようになっている。   The reproduction unit 85 of the CPU 30 reproduces the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 based on the operation data. The holding unit 22 is moved from the holding teaching point to the target teaching point by the operation of the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 23.

上述したロボットシステム1によりロボット2に教示を行って指令値を得るまでの動作準備時の動作を、図3に示すフローチャートに沿って説明する。   The operation at the time of preparing the operation until the robot system 1 teaches the robot 2 and obtains the command value will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、操作者により、後述する教示治具5の一部である移動側円柱状部材52がワーク供給位置6aに載置される(ステップS1)。図5に示すように、移動側円柱状部材52は、一方の端部において外周にDカット面52aを備え、Dカット面52aの形成された端面を下方にして載置されている。移動側円柱状部材52のDカット面52aの形成された端面の反対側の端面には、図6に示すように、カメラ7により撮影されるためのマーク52bが付されている。マーク52bは移動側円柱状部材52の回転中心52cに対してDカット面52aの形成された方向を示している。   First, the moving side cylindrical member 52 which is a part of the teaching jig 5 described later is placed on the workpiece supply position 6a by the operator (step S1). As shown in FIG. 5, the moving-side columnar member 52 is provided with a D-cut surface 52a on the outer periphery at one end, and the end surface on which the D-cut surface 52a is formed is placed downward. As shown in FIG. 6, a mark 52 b to be photographed by the camera 7 is attached to the end surface opposite to the end surface where the D-cut surface 52 a of the moving side cylindrical member 52 is formed. The mark 52b indicates the direction in which the D-cut surface 52a is formed with respect to the rotation center 52c of the moving-side cylindrical member 52.

そして、ここでの移動側円柱状部材52の向きが基準位相となるように、Dカット面52aの方向を設定して載置する。即ち、基準位相とは、載置されたワークが理想的な位相にあったとした場合の計測値であり、実際の動作では、基準位相と、実際にワークを計測した際の位相の差分を用いて、保持部調整機構23により補正する。   Then, the direction of the D-cut surface 52a is set and placed so that the direction of the moving-side cylindrical member 52 here becomes the reference phase. That is, the reference phase is a measured value when the placed work is in an ideal phase. In actual operation, the difference between the reference phase and the phase when actually measuring the work is used. Then, it is corrected by the holding unit adjusting mechanism 23.

また、マーク52bは、実際に計測を行う際のワークの位相を特定する特徴部分と同じ位置関係にあるようにする。即ち、移動側円柱状部材52と実際のワークとを同じ位相で置いた場合、計測した位相も同じ角度になるようにする。これにより、基準位相と、計測した位相との差を算出するのみで、補正すべき位相を取得できる。但し、移動側円柱状部材52に付与するマーク52bと、ワークの位相を特定する特徴部分とは、同じ位置に形成することには限られず、マーク52bとワークの特徴部分との位相の差に対してオフセットを差し引いた角度を、位相の補正量とすることも可能である。   In addition, the mark 52b has the same positional relationship as the characteristic portion that specifies the phase of the workpiece when actually measuring. That is, when the moving-side cylindrical member 52 and the actual workpiece are placed in the same phase, the measured phase is also set to the same angle. Thereby, the phase to be corrected can be acquired only by calculating the difference between the reference phase and the measured phase. However, the mark 52b to be applied to the moving-side cylindrical member 52 and the characteristic part for specifying the phase of the workpiece are not limited to being formed at the same position, and the phase difference between the mark 52b and the characteristic part of the workpiece is not limited. On the other hand, an angle obtained by subtracting the offset can be used as a phase correction amount.

更に、保持部22が移動側円柱状部材52を把持する際に、移動側円柱状部材52の回転軸と、Z軸回転機構92の回転軸とが平行になるように把持させる。ここで要求される平行度は、ワークを目標教示点に位置させる精度から設定される。このように平行に把持させることにより、Z軸回転機構92が保持部22を回転させた際に、移動側円柱状部材52のX軸方向及びY軸方向への回転、即ちZ軸に対する傾斜を抑えることができる。尚、保持部22が実際のワークを把持する際も、移動側円柱状部材52を把持する場合と同様に、ワークの回転軸と、Z軸回転機構92の回転軸とが平行になるように把持させるのは勿論である。   Further, when the holding unit 22 grips the moving-side columnar member 52, the holding unit 22 grips the rotating shaft of the moving-side columnar member 52 and the rotating shaft of the Z-axis rotating mechanism 92 in parallel. The parallelism required here is set from the accuracy with which the workpiece is positioned at the target teaching point. By gripping in parallel in this way, when the Z-axis rotation mechanism 92 rotates the holding portion 22, the movement-side columnar member 52 rotates in the X-axis direction and the Y-axis direction, that is, tilts with respect to the Z-axis. Can be suppressed. Note that when the holding unit 22 grips the actual workpiece, the rotation axis of the workpiece and the rotation axis of the Z-axis rotation mechanism 92 are parallel to each other, as in the case of gripping the moving columnar member 52. Of course, it is made to grasp.

そして、画像処理部86がカメラ7に撮像指令を出し、カメラ7が移動側円柱状部材52を上方から撮影する(ステップS2)。カメラ7は撮像データを画像処理部86に送信し、画像処理部86は画像処理を行う。ここでは、図6に示すように、画像14から移動側円柱状部材52の輪郭を抽出し、回転中心52cを算出する。そして、回転中心52cとマーク52bとを結ぶ直線がカメラ座標において形成する角度θを算出し、これを基準位相として設定し、RAM32に記憶する(ステップS3)。   Then, the image processing unit 86 issues an imaging command to the camera 7, and the camera 7 images the moving columnar member 52 from above (step S2). The camera 7 transmits imaging data to the image processing unit 86, and the image processing unit 86 performs image processing. Here, as shown in FIG. 6, the outline of the moving-side cylindrical member 52 is extracted from the image 14, and the rotation center 52c is calculated. Then, an angle θ formed by the straight line connecting the rotation center 52c and the mark 52b in the camera coordinates is calculated, set as a reference phase, and stored in the RAM 32 (step S3).

そして、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20を動作させ、図7(a)に示すように、ワーク供給位置6aに載置された移動側円柱状部材52を保持部22に把持させる(ステップS4)。動作データ取得部83は、その時のアーム20及び保持部調整機構23の位置姿勢を保持教示点として取得し、RAM32に記憶する(ステップS5)。   Then, the arm 20 is operated by operating the teaching pendant 4, and as shown in FIG. 7A, the moving side cylindrical member 52 placed at the workpiece supply position 6a is gripped by the holding portion 22 (step S4). . The motion data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 at that time as holding teaching points and stores them in the RAM 32 (step S5).

ティーチングペンダント4の操作によりアーム20及び保持部調整機構23を目標教示点に動作させ、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構23の位置姿勢を目標教示点として取得し、RAM32に記憶する(ステップS6)。ここでは、教示治具5を利用して、以下のように教示を行っている。   By operating the teaching pendant 4, the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 are moved to the target teaching point, and the operation data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 as the target teaching point and stores them in the RAM 32. Store (step S6). Here, the teaching jig 5 is used for teaching as follows.

図7(b)(c)に示すように、ロボット2の教示治具5として、例えば、筒状部材50と、固定側円柱状部材51と、移動側円柱状部材52とが利用される。筒状部材50は、Dカット面50aを有する断面略D字形状の透孔を備えている。固定側円柱状部材51は、外周にDカット面51aを備え、筒状部材50に回転不能で貫通可能な太さに形成されている。移動側円柱状部材52は、Dカット面52aが形成された部位では筒状部材50に回転不能で挿入可能な太さに形成されている。   As shown in FIGS. 7B and 7C, as the teaching jig 5 of the robot 2, for example, a cylindrical member 50, a fixed side cylindrical member 51, and a moving side cylindrical member 52 are used. The cylindrical member 50 includes a through hole having a D-shaped cross section 50a and a substantially D-shaped cross section. The fixed-side columnar member 51 has a D-cut surface 51a on the outer periphery, and is formed in a thickness that cannot penetrate the cylindrical member 50 without being rotatable. The moving-side columnar member 52 is formed in a thickness that can be inserted into the cylindrical member 50 without being rotatable at the portion where the D-cut surface 52a is formed.

固定側円柱状部材51は、テーブル6の目標位置6bに載置される。筒状部材50は、固定側円柱状部材51の周囲に昇降可能に設けられている。固定側円柱状部材51の載置される位置及びその鉛直軸(図中、一点鎖線)での角度(位相)は、保持部22の目標教示点の位置姿勢により設定される。具体的には、図7(c)に示すように、筒状部材50が固定側円柱状部材51の周囲から移動側円柱状部材52の周囲に移動可能になった時に、移動側円柱状部材52を把持する保持部22が目標教示点に位置するように設定する。   The fixed-side columnar member 51 is placed at the target position 6 b of the table 6. The cylindrical member 50 is provided so as to be movable up and down around the fixed-side columnar member 51. The position at which the fixed-side cylindrical member 51 is placed and the angle (phase) at the vertical axis (the dashed line in the figure) are set by the position and orientation of the target teaching point of the holding unit 22. Specifically, as shown in FIG. 7C, when the cylindrical member 50 becomes movable from the periphery of the fixed-side cylindrical member 51 to the periphery of the moving-side cylindrical member 52, the moving-side cylindrical member 52 is set so that the holding unit 22 that holds 52 is positioned at the target teaching point.

即ち、移動側円柱状部材52を鉛直方向に一致させ、移動側円柱状部材52の先端面を固定側円柱状部材51の上面に中心を一致させて突き当てることで、保持部22のX軸方向座標及びY軸方向座標が、目標教示点のX軸方向座標及びY軸方向座標に一致する。更に、移動側円柱状部材52及び固定側円柱状部材51の各Dカット面52a,51aが同一平面上になるように、移動側円柱状部材52及び固定側円柱状部材51の位相を一致させことで、保持部22のZ軸回転方向座標が目標教示点のZ軸回転方向座標に一致する。この時、移動側円柱状部材52を把持する保持部22が目標教示点に位置するように、保持部22に対する移動側円柱状部材52の位相と、固定側円柱状部材51が載置される位置及び位相とを設定する。   That is, the X-axis of the holding part 22 is obtained by matching the moving-side cylindrical member 52 in the vertical direction and abutting the front end surface of the moving-side cylindrical member 52 with the upper surface of the fixed-side cylindrical member 51 in the center. The direction coordinate and the Y-axis direction coordinate coincide with the X-axis direction coordinate and the Y-axis direction coordinate of the target teaching point. Further, the phases of the movable side cylindrical member 52 and the stationary side cylindrical member 51 are matched so that the D cut surfaces 52a and 51a of the movable side cylindrical member 52 and the stationary side cylindrical member 51 are on the same plane. Thus, the Z-axis rotation direction coordinate of the holding unit 22 matches the Z-axis rotation direction coordinate of the target teaching point. At this time, the phase of the moving-side cylindrical member 52 relative to the holding unit 22 and the fixed-side cylindrical member 51 are placed so that the holding unit 22 that holds the moving-side cylindrical member 52 is positioned at the target teaching point. Set the position and phase.

教示の前に、図7(b)に示すように、目標位置6bに固定側円柱状部材51を設置すると共に、その周囲に筒状部材50を設ける。そして、教示時にはティーチングペンダント4を利用して、図7(c)に示すように、移動側円柱状部材52の下面を固定側円柱状部材51の上面に中心を一致させて突き当て、かつ位相を一致させ、保持部22を目標教示点に移動させる。操作者は、筒状部材50が固定側円柱状部材51の周囲から移動側円柱状部材52の周囲に移動可能になったと判断した時に、保持部22が目標教示点に到達したと判断する。   Prior to teaching, as shown in FIG. 7B, a fixed-side columnar member 51 is installed at the target position 6b, and a cylindrical member 50 is provided around it. Then, at the time of teaching, the teaching pendant 4 is used to abut the lower surface of the moving-side cylindrical member 52 with the upper surface of the fixed-side cylindrical member 51 so that the center coincides with each other, as shown in FIG. And the holding unit 22 is moved to the target teaching point. When the operator determines that the cylindrical member 50 can move from the periphery of the fixed-side cylindrical member 51 to the periphery of the moving-side cylindrical member 52, the operator determines that the holding unit 22 has reached the target teaching point.

ここで、操作者は、アーム20によりX軸方向、Y軸方向、Z軸方向において目標教示点に位置させ、その後、保持部調整機構23によりZ軸回転方向の調整をして移動側円柱状部材52及び固定側円柱状部材51の位相を一致させる。そして、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構23の位置姿勢を目標教示点として取得し、RAM32に記憶する。   Here, the operator positions the target teaching point in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction with the arm 20, and then adjusts the Z-axis rotation direction with the holding unit adjusting mechanism 23 to move to the moving side columnar shape. The phases of the member 52 and the fixed-side cylindrical member 51 are matched. The motion data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 as target teaching points and stores them in the RAM 32.

次に、軌道計算部84が、アーム20に関して、保持教示点から目標教示点までの軌道計算を行い、アーム20への指令値を算出する(ステップS7、軌道計算工程)。この軌道計算は、必要に応じて周りの治工具との干渉回避等を考慮したものが必要となる。指令値の算出により、動作前準備が完了する。従って、動作前準備においてアーム20の軌道計算が完了するので、ロボット2の実際の動作時には軌道計算を実行する必要が無く、補正の必要があっても作動時間の増加を抑えることができる。   Next, the trajectory calculation unit 84 performs trajectory calculation from the held teaching point to the target teaching point with respect to the arm 20, and calculates a command value to the arm 20 (step S7, trajectory calculation step). This trajectory calculation needs to take into account avoidance of interference with surrounding jigs as necessary. The pre-operation preparation is completed by calculating the command value. Therefore, since the trajectory calculation of the arm 20 is completed in the pre-operation preparation, it is not necessary to execute the trajectory calculation during the actual operation of the robot 2, and an increase in operating time can be suppressed even if correction is necessary.

次に、上述したロボットシステム1によりロボット2を実際に動作させる際の動作を、図4に示すフローチャートに沿って説明する。   Next, the operation when the robot 2 is actually operated by the robot system 1 described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ワークは、ワーク供給位置6aに載置されているものとする。アーム20及び保持部調整機構23は、ワークを把持するために保持教示点に移動する(ステップS10)。ロボット2が保持教示点に移動すると、保持部22がワークを把持する(ステップS11)。更に、アーム20は、軌道計算により得られた指令値に基づいてアーム制御部80によって動作し、保持教示点から目標教示点に移動する(ステップS12、アーム移動工程)。   It is assumed that the workpiece is placed at the workpiece supply position 6a. The arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 23 move to the holding teaching point in order to hold the workpiece (step S10). When the robot 2 moves to the holding teaching point, the holding unit 22 grips the workpiece (step S11). Further, the arm 20 is operated by the arm control unit 80 based on the command value obtained by the trajectory calculation, and moves from the held teaching point to the target teaching point (step S12, arm moving process).

一方、ロボット2がワークを把持するために保持教示点に移動すると同時に、画像処理部86がカメラ7に対して把持対象となるワークを撮影するように指令し、カメラ7はワークを撮影する(ステップS13、ワーク計測工程)。画像処理部86は、カメラ7から撮像データを取得し、画像処理を行って、ワーク供給位置6aに載置されたワークのカメラ座標に対する位相を算出する(ステップS14)。   On the other hand, at the same time that the robot 2 moves to the holding teaching point to grip the workpiece, the image processing unit 86 instructs the camera 7 to photograph the workpiece to be grasped, and the camera 7 photographs the workpiece ( Step S13, workpiece measurement step). The image processing unit 86 acquires imaging data from the camera 7, performs image processing, and calculates the phase of the workpiece placed at the workpiece supply position 6a with respect to the camera coordinates (step S14).

ここで、カメラ7がワークを撮影した後、ワークについて基準位置姿勢に対する誤差を演算し、演算結果に基づいて保持部調整機構23により誤差を補正する(ステップS15〜S17、補正作業工程)。   Here, after the camera 7 has photographed the workpiece, the error with respect to the reference position and orientation is calculated for the workpiece, and the error is corrected by the holding unit adjusting mechanism 23 based on the calculation result (steps S15 to S17, correction work process).

まず、画像処理部86は、基準位相と実際のワークの位相との差分を演算し、位相誤差を取得する(ステップS15、誤差演算工程)。そして、再生部85が、位相誤差から保持部調整機構23の補正量を算出する(ステップS16、補正計算工程)。この場合、位相誤差がそのまま保持部調整機構23の補正量になるので、計算負荷を極めて小さく抑えることができる。再生部85は、得られた保持部調整機構23の補正量を、保持部調整機構23の動作データに反映させ、保持部調整機構23の指令値を算出し、保持部調整機構23を目標教示点に移動させる(ステップS17、補正動作工程)。即ち、保持部調整機構23は、位相を補正しつつ、目標教示点に移動する。   First, the image processing unit 86 calculates the difference between the reference phase and the actual workpiece phase to obtain a phase error (step S15, error calculation step). Then, the reproducing unit 85 calculates the correction amount of the holding unit adjusting mechanism 23 from the phase error (step S16, correction calculation step). In this case, since the phase error becomes the correction amount of the holding unit adjusting mechanism 23 as it is, the calculation load can be suppressed extremely small. The reproducing unit 85 reflects the obtained correction amount of the holding unit adjustment mechanism 23 in the operation data of the holding unit adjustment mechanism 23, calculates a command value of the holding unit adjustment mechanism 23, and instructs the holding unit adjustment mechanism 23 to target teaching The point is moved (step S17, correction operation step). That is, the holding unit adjusting mechanism 23 moves to the target teaching point while correcting the phase.

これにより、アーム20及び保持部調整機構23が目標教示点に移動すると共に、保持部調整機構23によりワークの位相誤差が補正されるので、ワークは所望の位置姿勢で目標教示点に移動する(ステップS18)。尚、ここでは、アーム20は補正を行っていない。 As a result, the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 23 move to the target teaching point, and the phase error of the workpiece is corrected by the holding unit adjustment mechanism 23, so that the workpiece moves to the target teaching point at a desired position and orientation ( Step S18). Here, arm 20 has a have been corrected.

ここで、ワークの撮影後、アーム20の移動と少なくとも一部を並行して、ワークについて、予め設定した基準位置姿勢に対する誤差を演算し、保持部調整機構23により誤差を補正している(ステップS15〜S17、補正作業工程)。このため、アーム20の移動と同時に、位相誤差の演算(ステップS15)、保持部調整機構23の補正量の算出(ステップS16)、保持部調整機構23の移動(ステップS17)の少なくとも一部を実行している。   Here, after photographing the workpiece, an error with respect to the preset reference position and orientation is calculated for the workpiece in parallel with at least a part of the movement of the arm 20, and the error is corrected by the holding unit adjusting mechanism 23 (step). S15 to S17, correction work process). For this reason, simultaneously with the movement of the arm 20, at least a part of the calculation of the phase error (step S15), the calculation of the correction amount of the holding unit adjustment mechanism 23 (step S16), and the movement of the holding unit adjustment mechanism 23 (step S17). Running.

上述したように本実施形態のロボットシステム1によれば、アーム20が移動しているのと同時に、誤差演算、補正計算、補正動作の少なくとも一部を実行することができる。これにより、アーム20の移動時間の他に必要な時間を抑えて、ワークの位置姿勢の補正による動作時間の増加を抑制できる。   As described above, according to the robot system 1 of the present embodiment, at the same time as the arm 20 is moving, at least a part of error calculation, correction calculation, and correction operation can be executed. Thereby, in addition to the movement time of the arm 20, a necessary time can be suppressed, and an increase in operation time due to the correction of the position and orientation of the workpiece can be suppressed.

また、本実施形態のロボットシステム1によれば、アーム20の軌道計算を、誤差演算、補正計算、補正動作のいずれよりも先に実行しているので、アーム20の軌道計算は動作準備時に完了することになる。これにより、実際の動作時にはアーム20の軌道計算を一切実行する必要が無いので、アーム20の動作中に軌道計算を実行する場合に比べて補正による動作時間の増加を抑制できる。   Further, according to the robot system 1 of the present embodiment, the trajectory calculation of the arm 20 is executed prior to any of error calculation, correction calculation, and correction operation, so the trajectory calculation of the arm 20 is completed at the time of operation preparation. Will do. Thereby, since it is not necessary to execute the trajectory calculation of the arm 20 at the time of actual operation, an increase in the operation time due to the correction can be suppressed as compared with the case where the trajectory calculation is executed during the operation of the arm 20.

また、本実施形態のロボットシステム1によれば、保持部調整機構23は回転1軸の1自由度を有しているので、例えば、円柱形状のワークの位相を決める場合に、高精度な位置決めを実現できる。   Further, according to the robot system 1 of the present embodiment, the holding unit adjusting mechanism 23 has one degree of freedom of one rotation axis, so that, for example, when determining the phase of a cylindrical workpiece, highly accurate positioning is performed. Can be realized.

また、本実施形態のロボットシステム1によれば、保持部調整機構23がハンド21の一部に設けられているので、エンドエフェクタの種類に応じて保持部調整機構23の構成を異ならせて設けることもできる。例えば、エンドエフェクタがX軸方向及びY軸方向のみの調整を要する場合は、保持部調整機構23にX軸並進機構及びY軸並進機構を設けた構成にすることができる。従って、エンドエフェクタの種類に応じて保持部調整機構23を選択することができ、エンドエフェクタの最適な制御を実現することができる。 Further, according to the robot system 1 of the present embodiment, since the holding unit adjusting mechanism 23 is provided in a part of the hand 21, the holding unit adjusting mechanism 23 is provided with a different configuration depending on the type of the end effector. You can also . For example, when the end effector needs to be adjusted only in the X-axis direction and the Y-axis direction, the holding unit adjusting mechanism 23 can be provided with an X-axis translation mechanism and a Y-axis translation mechanism. Therefore, the holding unit adjusting mechanism 23 can be selected according to the type of the end effector, and optimal control of the end effector can be realized.

上述した本実施形態のロボットシステム1では、実際のワークの移動の例として、位相を決めて円筒を円柱に組み付ける工程を想定したため、保持部調整機構23は回転1軸の1自由度を有するものとした。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、円筒を円柱に組み付ける工程であっても位相合わせが不要で水平方向に中心を合わせる2自由度で良い場合は、保持部調整機構23は並進2軸のみにすることができる。あるいは、保持部調整機構23が4自由度以上の自由度を設定可能な機構にしてもよい。このように、保持部調整機構23に要求される自由度は、実際の作業の工程に応じて適宜変更することができる。   In the robot system 1 according to the present embodiment described above, as an example of the actual movement of the workpiece, it is assumed that the phase is determined and the cylinder is assembled to the column. Therefore, the holding unit adjusting mechanism 23 has one degree of freedom of one rotation axis. It was. However, the robot system according to the present invention is not limited to this. For example, even in the step of assembling the cylinder to the cylinder, the phase adjustment is not necessary and the two-degree-of-freedom alignment of the center in the horizontal direction is sufficient. 23 can have only two translational axes. Or you may make it the mechanism in which the holding | maintenance part adjustment mechanism 23 can set the freedom degree more than 4 degrees of freedom. As described above, the degree of freedom required for the holding unit adjusting mechanism 23 can be appropriately changed according to the actual work process.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るロボットシステム101について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a robot system 101 according to the second embodiment of the present invention will be described.

第2実施形態は、第1実施形態と比較して、図8に示すように、ハード構成としてロボット102のハンド121の保持部調整機構123がZ軸回転機構92を有さずに、X軸並進機構90と、Y軸並進機構91とを備えている点で構成を異にしている。また、アーム20の先端リンク67は、略直線形状になっている。それ以外の構成は、第1実施形態と同一符号を付して説明を省略する。   Compared with the first embodiment, the second embodiment has a hardware configuration in which the holding unit adjusting mechanism 123 of the hand 121 of the robot 102 does not have the Z-axis rotation mechanism 92 as shown in FIG. The configuration is different in that a translation mechanism 90 and a Y-axis translation mechanism 91 are provided. Further, the distal end link 67 of the arm 20 has a substantially linear shape. Other configurations are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.

本実施形態では、保持部22が把持したワークに対してビス締めを行う工程を想定している(図11(a)参照)。即ち、把持したワークにおけるビス穴位置をカメラ7及び画像処理部86により取得し、ビス穴位置のX軸方向及びY軸方向での位置誤差を補正することで、正確にビス締めを行うことを目的とする。従って、ビス穴中心の1点の位置を補正することが必要となるため、保持部調整機構123は並進の2軸が適当となる。   In the present embodiment, it is assumed that a screw tightening process is performed on the work gripped by the holding unit 22 (see FIG. 11A). That is, the screw hole position in the gripped workpiece is acquired by the camera 7 and the image processing unit 86, and the position error in the X-axis direction and the Y-axis direction of the screw hole position is corrected, so that the screw tightening can be performed accurately. Objective. Therefore, since it is necessary to correct the position of one point at the center of the screw hole, the translational two axes are appropriate for the holding portion adjusting mechanism 123.

図8に示すように、保持部調整機構123は、先端リンク67側に設けられたX軸並進機構90と、保持部22側に設けられたY軸並進機構91とを備えている。X軸並進機構90及びY軸並進機構91は、アーム20の先端リンク67のフランジ面と平行な面で互いに直交するX軸方向及びY軸方向に動作する並進移動機構となっている。X軸並進機構90及びY軸並進機構91は、精密なガイド及びボールねじを使用し、ボールねじをステッピングモータにより回転させることで駆動する並進2軸の構成とし、2軸の直交度は予め校正しておくようにする。   As shown in FIG. 8, the holding part adjusting mechanism 123 includes an X-axis translation mechanism 90 provided on the distal end link 67 side, and a Y-axis translation mechanism 91 provided on the holding part 22 side. The X-axis translation mechanism 90 and the Y-axis translation mechanism 91 are translational movement mechanisms that operate in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other on a plane parallel to the flange surface of the tip link 67 of the arm 20. The X-axis translation mechanism 90 and the Y-axis translation mechanism 91 use a precise guide and a ball screw, and have a translational biaxial configuration that is driven by rotating the ball screw by a stepping motor. The orthogonality of the two axes is calibrated in advance. Try to keep it.

保持部調整機構123は、アーム20が目標の教示点に移動する際に位置誤差の補正を行うものであることから、可動範囲は小さくて足り、例えば2〜3mm程度の位置誤差を10〜20μm程度の誤差に調整するための可動範囲にすることができる。また、保持部調整機構123の移動は、アーム20の移動と並行に行えばよいので、速い速度は必要なく、更には耐荷重は、ハンド21とワークの重量に対応するのみでよい。このように、保持部調整機構123は機能的な制約が少なく、波動歯車減速機は必要ないため、ヒステリシスロス等が小さい機構を採用することができる。そこで、保持部調整機構123は、アーム20の各関節71〜76よりもヒステリシスロス等が小さい機構とされている。ヒステリシスロス等が小さい機構としては、本実施形態の構成の他に、例えば、ピエゾ素子を用いたもの等がある。   Since the holding unit adjusting mechanism 123 corrects the position error when the arm 20 moves to the target teaching point, the movable range is small, and for example, a position error of about 2 to 3 mm is 10 to 20 μm. The movable range can be adjusted to adjust the degree of error. Further, since the movement of the holding unit adjusting mechanism 123 may be performed in parallel with the movement of the arm 20, a high speed is not necessary, and the load resistance only needs to correspond to the weight of the hand 21 and the workpiece. Thus, since the holding part adjustment mechanism 123 has few functional restrictions and a wave gear reducer is unnecessary, a mechanism with a small hysteresis loss etc. can be employ | adopted. Therefore, the holding unit adjusting mechanism 123 is a mechanism having a smaller hysteresis loss or the like than the joints 71 to 76 of the arm 20. As a mechanism having a small hysteresis loss, for example, there is a mechanism using a piezoelectric element in addition to the configuration of the present embodiment.

カメラ7は、図11(b)に示すように、適宜なワーク撮影位置15の上方に、適宜な支持手段により下方を向いて支持されている。これにより、ワーク撮影位置15にロボット102により位置されたワークは、カメラ7により撮影される。また、保持部22が保持するワークをカメラ7により撮影可能な状態にした場合に、その時のアーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を計測教示点とする。   As shown in FIG. 11 (b), the camera 7 is supported above an appropriate workpiece photographing position 15 and facing downward by appropriate support means. As a result, the work positioned by the robot 102 at the work shooting position 15 is shot by the camera 7. Further, when the work held by the holding unit 22 is brought into a state where it can be photographed by the camera 7, the positions and orientations of the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 123 at that time are set as measurement teaching points.

上述したロボットシステム101によりロボット102に教示を行って指令値を得るまでの動作準備時の動作を、図9に示すフローチャートに沿って説明する。   The operation at the time of preparing the operation until the robot system 101 teaches the robot 102 and obtains the command value will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

保持部22は、後述するビス穴教示治具150を把持している。まず、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20を動作させ、保持部22をカメラ7の下方のワーク撮影位置15に位置させる。動作データ取得部83は、その時のアーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を計測教示点(第1の位置姿勢)として取得し、RAM32に記憶する(ステップS20)。   The holding part 22 holds a screw hole teaching jig 150 described later. First, the arm 20 is operated by operating the teaching pendant 4, and the holding unit 22 is positioned at the work photographing position 15 below the camera 7. The motion data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 at that time as measurement teaching points (first position and orientation), and stores them in the RAM 32 (step S20).

ここで、保持部調整機構123が動作する直交の2軸(以下、Xt,Ytと呼ぶ)と、カメラ7及び画像処理部86が計測を行う2軸(以下、Xv, Yvと呼ぶ)とは方向が一致していないので、校正する必要がある。このため、保持部22に校正用の治具を把持させ、保持部調整機構123を動作させ、その時の校正用治具の位置をカメラ7及び画像処理部86により検知する。保持部調整機構123を動作させた位置変化を(ΔXtn, ΔYtn)とし、カメラ7及び画像処理部86が計測した位置変化を(ΔXvn、ΔYvn)とすると、数式1が成り立つ。Nは2以上であれば、いくつでもよい。   Here, two orthogonal axes (hereinafter referred to as Xt and Yt) on which the holding unit adjusting mechanism 123 operates and two axes (hereinafter referred to as Xv and Yv) on which the camera 7 and the image processing unit 86 perform measurement are referred to. Since the directions do not match, calibration is required. For this reason, the holding unit 22 grips the calibration jig and operates the holding unit adjusting mechanism 123, and the position of the calibration jig at that time is detected by the camera 7 and the image processing unit 86. Assuming that the position change caused by operating the holding unit adjusting mechanism 123 is (ΔXtn, ΔYtn) and the position change measured by the camera 7 and the image processing unit 86 is (ΔXvn, ΔYvn), Formula 1 is established. N may be any number as long as it is 2 or more.

Figure 0006153316
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CPU30が、変換行列を疑似逆行列計算を用いて算出することで、カメラ7により計測した対象の移動値(ΔXv、ΔYv)を保持部調整機構123の2軸の移動値(ΔXt、ΔYt)に変換する座標変換行列Hを算出する(ステップS21)。これにより、保持部調整機構123の2軸とカメラ7の計測座標の間の校正が可能となる。   The CPU 30 calculates the transformation matrix using the pseudo inverse matrix calculation, so that the movement value (ΔXv, ΔYv) of the object measured by the camera 7 is converted into the biaxial movement value (ΔXt, ΔYt) of the holding unit adjustment mechanism 123. A coordinate transformation matrix H to be transformed is calculated (step S21). As a result, calibration between the two axes of the holding unit adjusting mechanism 123 and the measurement coordinates of the camera 7 becomes possible.

次に、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20及び保持部調整機構123を目標教示点に動作させ、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を目標教示点として取得し、RAM32に記憶する(ステップS22)。ここでは、教示治具105を利用して、以下のように教示を行っている。ここでは教示治具105を用いて教示を行っているが、実際のワークを用いて教示を行ってもよい。   Next, by operating the teaching pendant 4, the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 are moved to the target teaching point, and the operation data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 as the target teaching point. And stored in the RAM 32 (step S22). Here, the teaching jig 105 is used for teaching as follows. Here, teaching is performed using the teaching jig 105, but teaching may be performed using an actual workpiece.

図11(a)に示すように、目標教示点には、ビス締め機8が設けられている。ビス締め機8は、本体部8aと、下方を向いて回転可能なドライバ8bと、その周囲を覆う円筒形状のスリーブ8cとを有している。スリーブ8cは、本体部8aに出没可能であり、ドライバ8bの先端よりも本体部8a側に引き込まれることでドライバ8bが使用可能になり、ドライバ8bの先端よりも突出することによりドライバ8bの周囲を保護するようになっている。   As shown in FIG. 11A, a screw fastening machine 8 is provided at the target teaching point. The screw fastening machine 8 includes a main body 8a, a driver 8b that can rotate downward, and a cylindrical sleeve 8c that covers the periphery of the driver 8b. The sleeve 8c can be moved in and out of the main body 8a, and the driver 8b can be used by being pulled closer to the main body 8a than the front end of the driver 8b. Is supposed to protect.

図11(a)及び図12に示すように、教示治具105は、ビス穴教示治具150と、ドライバ教示治具151とを備えている。ビス穴教示治具150は、円柱形状で一方の端面の一部にビス穴150aが形成されている。保持部22は、ビス穴150aが形成されている端面側を先端側にして、ビス締め教示治具150を把持する。ドライバ教示治具151は、ビス締め機8のスリーブ8cの先端に嵌合により設けられると共に、ドライバ8bと同径の棒状の突起151aを有している。   As shown in FIGS. 11A and 12, the teaching jig 105 includes a screw hole teaching jig 150 and a driver teaching jig 151. The screw hole teaching jig 150 has a cylindrical shape, and a screw hole 150a is formed in a part of one end surface. The holding part 22 grips the screw tightening teaching jig 150 with the end surface side where the screw hole 150a is formed as the front end side. The driver teaching jig 151 is provided at the tip of the sleeve 8c of the screw fastening machine 8 by fitting, and has a rod-shaped protrusion 151a having the same diameter as the driver 8b.

そして、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20及び保持部調整機構123を目標教示点に動作させ、図11(a)に示すように、ビス穴教示治具150のビス穴150aがドライバ教示治具151の突起151aに嵌合するよう調整する。ここで、操作者は、アーム20の大きな動作により目標教示点の近傍に位置させ、その後、保持部調整機構123の細かい動作によりX軸方向及びY軸方向の調整をして目標教示点に位置させる。そして、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を目標教示点として取得し、RAM32に記憶する。   Then, by operating the teaching pendant 4, the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 123 are moved to the target teaching point, and the screw hole 150 a of the screw hole teaching jig 150 is moved to the driver teaching jig 151 as shown in FIG. It adjusts so that it may fit in the protrusion 151a. Here, the operator is positioned in the vicinity of the target teaching point by a large movement of the arm 20, and then adjusted in the X-axis direction and the Y-axis direction by the fine operation of the holding unit adjusting mechanism 123 to be positioned at the target teaching point. Let Then, the motion data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 as target teaching points and stores them in the RAM 32.

目標教示点の教示を行った後、図11(b)に示すように、保持部22がビス穴教示治具150を把持したまま、ステップS20において教示した計測教示点に移動し、カメラ7によりビス穴教示治具150の上面を撮影する(ステップS23、ワーク計測工程)。カメラ7は撮像データを画像処理部86に送信し、画像処理部86は画像14の画像処理を行い、得られたビス穴150aのカメラ座標における座標を基準位置(Xvd,Yvd)として設定し、RAM32に記憶する(ステップS24)。   After teaching the target teaching point, as shown in FIG. 11B, the holding unit 22 moves to the measurement teaching point taught in step S <b> 20 while holding the screw hole teaching jig 150. The upper surface of the screw hole teaching jig 150 is photographed (step S23, workpiece measuring step). The camera 7 transmits imaging data to the image processing unit 86, the image processing unit 86 performs image processing of the image 14, sets the coordinates of the obtained screw hole 150a in the camera coordinates as the reference position (Xvd, Yvd), It memorize | stores in RAM32 (step S24).

次に、軌道計算部84が、アーム20に関して、計測教示点から目標教示点までの軌道計算を行い、アーム20への指令値を算出する(ステップS25、軌道計算工程)。この軌道計算は、必要に応じて周りの治工具との干渉回避等を考慮したものが必要となる。指令値の算出により、動作前準備が完了する。従って、動作前準備においてアーム20の軌道計算が完了するので、ロボット102の実際の動作時には軌道計算を実行する必要が無く、補正の必要があっても作動時間の増加を抑えることができる。尚、必要に応じて、グリスの塗布など別の工程を経ることも考慮した軌道計算を行ってもよい。   Next, the trajectory calculation unit 84 performs trajectory calculation from the measurement teaching point to the target teaching point with respect to the arm 20, and calculates a command value to the arm 20 (step S25, trajectory calculation step). This trajectory calculation needs to take into account avoidance of interference with surrounding jigs as necessary. The pre-operation preparation is completed by calculating the command value. Accordingly, since the trajectory calculation of the arm 20 is completed in the pre-operation preparation, it is not necessary to execute the trajectory calculation during the actual operation of the robot 102, and an increase in operating time can be suppressed even if correction is necessary. If necessary, the trajectory may be calculated in consideration of another process such as applying grease.

次に、上述したロボットシステム101によりロボット102を実際に動作させる際の動作を、図10に示すフローチャートに沿って説明する。   Next, the operation when the robot 102 is actually operated by the robot system 101 described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ロボット102は、保持部22によりワークを把持する(ステップS30)。そして、ロボット102は、把持したワークを撮影するために計測教示点に移動する(ステップS31)。画像処理部86がカメラ7に対して把持対象となるワークを撮影するように指令し、カメラ7はワークを撮影する(ステップS32)。画像処理部86は、カメラ7から撮像データを取得し、画像処理を行って、ワークのカメラ座標における位置(Xv、Yv)を算出する(ステップS33)。そして、アーム20は、軌道計算により得られた指令値に基づいて再生部85により動作され、計測教示点から目標教示点に移動する(ステップS34、アーム移動工程)。   First, the robot 102 grips a workpiece with the holding unit 22 (step S30). Then, the robot 102 moves to the measurement teaching point in order to photograph the gripped work (step S31). The image processing unit 86 instructs the camera 7 to photograph a workpiece to be grasped, and the camera 7 photographs the workpiece (step S32). The image processing unit 86 acquires imaging data from the camera 7, performs image processing, and calculates the position (Xv, Yv) of the workpiece in the camera coordinates (step S33). The arm 20 is operated by the reproducing unit 85 based on the command value obtained by the trajectory calculation, and moves from the measurement teaching point to the target teaching point (step S34, arm moving step).

一方、カメラ7がワークを撮影した後、アーム20が移動すると同時に、ワークについて基準位置姿勢に対する誤差を演算し、演算結果に基づいて保持部調整機構23により誤差を補正する(ステップS35〜S37、補正作業工程)。   On the other hand, after the camera 7 has photographed the workpiece, the arm 20 moves, and at the same time, an error with respect to the reference position and orientation is calculated for the workpiece, and the error is corrected by the holding unit adjusting mechanism 23 based on the calculation result (Steps S35 to S37, Correction work process).

まず、画像処理部86は、基準位置(Xvd、Yvd)と実際のワークの位置(Xv、Yv)との差分を算出し、位置誤差(ΔXv、ΔYv)を取得する(ステップS35、誤差演算工程)。そして、再生部85が、位置誤差から保持部調整機構123の補正量を算出する(ステップS36、補正計算工程)。ここでは、位置誤差(ΔXv、ΔYv)に、座標校正より求めた座標変換行列Hを積算することにより、保持部調整機構123への補正値(ΔXt、ΔYt)を算出する。再生部85は、得られた保持部調整機構123の補正量を、保持部調整機構123の動作データに反映させ、保持部調整機構123の指令値を算出し、保持部調整機構123を目標教示点に移動させる(ステップS37、補正動作工程)。即ち、保持部調整機構123は、位置を補正しつつ、目標教示点に移動する。   First, the image processing unit 86 calculates a difference between the reference position (Xvd, Yvd) and the actual work position (Xv, Yv), and obtains a position error (ΔXv, ΔYv) (step S35, error calculation step). ). Then, the reproducing unit 85 calculates the correction amount of the holding unit adjustment mechanism 123 from the position error (step S36, correction calculation step). Here, the correction value (ΔXt, ΔYt) for the holding unit adjusting mechanism 123 is calculated by adding the coordinate transformation matrix H obtained by coordinate calibration to the position error (ΔXv, ΔYv). The reproduction unit 85 reflects the obtained correction amount of the holding unit adjustment mechanism 123 in the operation data of the holding unit adjustment mechanism 123, calculates a command value of the holding unit adjustment mechanism 123, and instructs the holding unit adjustment mechanism 123 to target teaching The point is moved (step S37, correction operation step). That is, the holding unit adjusting mechanism 123 moves to the target teaching point while correcting the position.

これにより、アーム20及び保持部調整機構123が目標教示点に移動すると共に、保持部調整機構123によりワークの位置誤差が補正されるので、ワークは所望の位置姿勢で目標教示点に移動する(ステップS38)。従って、ワークのビス穴の位置誤差を補正した上で、ビス締め機8によりビス締めを行うことができる。   As a result, the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 123 move to the target teaching point, and the holding unit adjusting mechanism 123 corrects the position error of the workpiece, so that the workpiece moves to the target teaching point in a desired position and orientation ( Step S38). Accordingly, the screw tightening can be performed by the screw tightening machine 8 after correcting the position error of the screw hole of the workpiece.

ここで、ワークの撮影後、アーム20の移動と少なくとも一部を並行して、ワークについて、予め設定した基準位置姿勢に対する位置誤差を演算し、保持部調整機構123により位置誤差を補正している(ステップS35〜S37、補正作業工程)。このため、アーム20の移動と同時に、位置誤差の演算(ステップS35)、保持部調整機構123の補正量の算出(ステップS36)、保持部調整機構123の移動(ステップS37)の少なくとも一部を実行している。   Here, after photographing the workpiece, the position error with respect to the preset reference position and orientation is calculated for the workpiece in parallel with at least a part of the movement of the arm 20, and the position error is corrected by the holding unit adjusting mechanism 123. (Steps S35 to S37, correction work process). Therefore, at the same time as the movement of the arm 20, at least a part of the calculation of the position error (step S35), the calculation of the correction amount of the holding unit adjustment mechanism 123 (step S36), and the movement of the holding unit adjustment mechanism 123 (step S37). Running.

上述したように本実施形態のロボットシステム1によれば、アーム20が移動しているのと同時に、誤差演算、補正計算、補正動作の少なくとも一部を実行することができる。これにより、アーム20の移動時間の他に必要な時間を抑えて、ワークの位置姿勢の補正による動作時間の増加を抑制できる。また、アーム20の軌道計算を、誤差演算、補正計算、補正動作のいずれよりも先に実行しているので、ワークの位置姿勢の補正による動作時間の増加を抑制できる。   As described above, according to the robot system 1 of the present embodiment, at the same time as the arm 20 is moving, at least a part of error calculation, correction calculation, and correction operation can be executed. Thereby, in addition to the movement time of the arm 20, a necessary time can be suppressed, and an increase in the operation time due to the correction of the position and orientation of the workpiece can be suppressed. Further, since the trajectory calculation of the arm 20 is executed prior to any of error calculation, correction calculation, and correction operation, an increase in operation time due to correction of the position and orientation of the workpiece can be suppressed.

ここで、保持部調整機構123を有しない従来のロボットは、保持部22を(ΔXt、ΔYt)だけ動作させるには、ロボット2の逆運動学を解いてロボット2の指令値を算出しなければならず、動作時間が長くなってしまう。これに対し、本実施形態のロボットシステム101によれば、数式1で算出した座標変換行列Hを積算して動作前に求めた(ΔXt、ΔYt)を保持部調整機構123の指令値に加えるのみで補正が可能になる。このため、計算時間が短縮できるので、ロボット2の動作時間の短縮が可能となる。   Here, in order to operate the holding unit 22 by (ΔXt, ΔYt), a conventional robot that does not have the holding unit adjustment mechanism 123 must calculate the command value of the robot 2 by solving the inverse kinematics of the robot 2. In other words, the operation time becomes long. On the other hand, according to the robot system 101 of the present embodiment, the coordinate transformation matrix H calculated by Equation 1 is integrated and (ΔXt, ΔYt) obtained before the operation is only added to the command value of the holding unit adjustment mechanism 123. Can be corrected. For this reason, since the calculation time can be shortened, the operation time of the robot 2 can be shortened.

また、本実施形態のロボットシステム1によれば、カメラ7の計測座標系と保持部調整機構123の動作座標系とを校正して得られる座標変換行列を利用して、保持部調整機構123の補正量を算出し、ワークの位置誤差を補正できる。これにより、カメラ7による計測結果を用いてワークの位置姿勢を補正する際に、アーム20が非線形に動作する場合であっても、線形性の高い保持部調整機構123によって座標校正誤差及び移動誤差のいずれも抑え、高精度に補正することができる。また、ワークの位置誤差を補正するためにアーム20を利用する必要が無いので、例えばアーム20を予め定められた教示点間の移動だけを行うようにでき、アーム20が非線形に動作してもその影響を最低限に抑えることができる。   Further, according to the robot system 1 of the present embodiment, the holding unit adjustment mechanism 123 is configured using a coordinate transformation matrix obtained by calibrating the measurement coordinate system of the camera 7 and the operation coordinate system of the holding unit adjustment mechanism 123. The correction amount can be calculated to correct the workpiece position error. Thereby, when correcting the position and orientation of the workpiece using the measurement result by the camera 7, even if the arm 20 operates nonlinearly, the coordinate calibration error and the movement error are caused by the highly linear holding unit adjustment mechanism 123. Both of these can be suppressed and corrected with high accuracy. Further, since it is not necessary to use the arm 20 to correct the position error of the workpiece, for example, the arm 20 can only be moved between predetermined teaching points, and even if the arm 20 operates non-linearly. The effect can be minimized.

即ち、保持部調整機構123を有しない従来のロボットにより補正を行った場合は、アーム20の非線形性等に伴う座標変化の誤差や、アーム20の移動誤差が大きくなってしまう。これに対し、保持部調整機構123は直交した線形座標で動作させることが可能であるため、これを用いて補正を行うことで、座標変換による誤差及び移動誤差を微小にすることが可能となる。従って、アーム20の非線形な動作に関わらず、補正の高精度化が可能となる。   That is, when correction is performed by a conventional robot that does not have the holding unit adjusting mechanism 123, an error in coordinate change due to nonlinearity of the arm 20 or a movement error of the arm 20 becomes large. On the other hand, since the holding unit adjusting mechanism 123 can be operated with orthogonal linear coordinates, it is possible to make the error and the movement error due to the coordinate conversion minute by performing correction using this. . Accordingly, the correction can be performed with high accuracy regardless of the nonlinear operation of the arm 20.

参考形態]
次に、参考形態に係るロボットシステム201について説明する。参考形態は、図8に示す第2実施形態とハード構成は同様としている。従って、第2実施形態と同一符号を付して説明を省略する。また、参考形態のロボットシステム201が扱うワークやロボット102への教示方法については、保持部22が把持しているワークのX軸方向及びY軸方向の位置にも誤差を生じる点で第1実施形態と異なるが、それ以外の点では第1実施形態と同様とする。
[ Reference form]
Next, the robot system 201 according to the reference embodiment will be described. The reference form has the same hardware configuration as the second embodiment shown in FIG. Accordingly, the same reference numerals as those in the second embodiment are given and the description thereof is omitted. The teaching method for the workpiece and the robot 102 handled by the robot system 201 of the reference embodiment is the first implementation in that an error is caused in the position in the X-axis direction and the Y-axis direction of the workpiece held by the holding unit 22. Although it differs from a form, it is the same as that of 1st Embodiment in other than that point.

参考形態では、円筒部品を円柱部品に中心位置及び位相を合わせて組付ける工程を例に説明する。補正を行うのは、位置の2自由度と位相の1自由度の計3自由度であるため、保持部調整機構123は2自由度の並進機構と1自由度の回転機構の3自由度を有するのが好ましい。しかし、ロボット102の先端が重くなるとロボット102の動作が遅くする必要が生じるなどの制約は増えるため、ここでは第2実施形態と同様に2自由度のみの並進機構としている。 In this reference embodiment, a process of assembling a cylindrical part to a columnar part with matching the center position and phase will be described as an example. Since the correction is performed with a total of three degrees of freedom, ie, two degrees of freedom of the position and one degree of freedom of the phase, the holding unit adjusting mechanism 123 has three degrees of freedom of the translation mechanism of two degrees of freedom and the rotation mechanism of one degree of freedom. It is preferable to have. However, since restrictions such as the need to slow down the operation of the robot 102 increase when the tip of the robot 102 becomes heavy, a translation mechanism having only two degrees of freedom is used here as in the second embodiment.

即ち、誤差の補正のために必要な自由度数は3になる。これに対し、保持部調整機構23の自由度は2であるため、3自由度から2自由度を減算した1自由度については、その自由度と同数のアーム20の第6関節76を使用する。このため、第6関節76の減速機の設計や選別においては、ヒステリシスロス等が小さくなるものを選択することが好ましい。垂直多関節アームであっても、先端に近い軸であれば、耐荷重や速度への制約が少ないため、このような選択は可能となる。   That is, the number of degrees of freedom necessary for error correction is 3. On the other hand, since the degree of freedom of the holding portion adjusting mechanism 23 is 2, for the 1 degree of freedom obtained by subtracting 2 degrees of freedom from the 3 degrees of freedom, the same number of sixth joints 76 of the arms 20 as the degree of freedom are used. . For this reason, in the design and selection of the reducer of the sixth joint 76, it is preferable to select one that reduces hysteresis loss and the like. Even with a vertical articulated arm, such a selection is possible because there are few restrictions on the load resistance and speed as long as the axis is close to the tip.

また、本参考形態においては、ロボット102が把持するワークの位相が変化する回転平面が、アーム20の第6関節76の回転面とほぼ平行となるように、ワークを保持する際に調整する。この平行度は、カメラ7の計測精度や、ワークの目標教示点において要求される精度より設計可能である。これにより、ワークの位相を変化させる量と、第6関節76を回す量をほぼ同じ量にすることができ、その際のワークの姿勢変化もほぼ無くすことができる。尚、本参考形態では、第6関節76の回転中心と、ワークの中心の誤差は、許容組付け公差より小さいものとする。 Further, in the present reference embodiment, the plane of rotation of the robot 102 work phase changes to gripping, so that substantially parallel to the plane of rotation of the sixth joint 76 of the arm 20, to adjust the time of holding the workpiece. This parallelism can be designed based on the measurement accuracy of the camera 7 and the accuracy required at the target teaching point of the workpiece. As a result, the amount by which the phase of the workpiece is changed and the amount by which the sixth joint 76 is turned can be made substantially the same, and the change in the posture of the workpiece at that time can also be almost eliminated. In this reference embodiment, the error between the rotation center of the sixth joint 76 and the center of the workpiece is assumed to be smaller than the allowable assembly tolerance.

上述したロボットシステム201によりロボット102に教示を行って指令値を得るまでの動作準備時の動作を、図13に示すフローチャートに沿って説明する。   The operation at the time of preparing the operation until the robot system 201 teaches the robot 102 and obtains the command value will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

保持部22は、移動側円柱状部材52を把持している。まず、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20及び保持部調整機構123を動作させ、保持部22をカメラ7の下方のワーク撮影位置15に位置させる。動作データ取得部83は、その時のアーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を計測教示点(第1の位置姿勢)として取得し、RAM32に記憶する(ステップS40)。   The holding unit 22 holds the moving side columnar member 52. First, the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 123 are operated by operating the teaching pendant 4, and the holding unit 22 is positioned at the workpiece photographing position 15 below the camera 7. The motion data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 at that time as measurement teaching points (first position and orientation) and stores them in the RAM 32 (step S40).

ここで、保持部調整機構123が動作するX軸方向及びY軸方向の直交2軸と、カメラ7が計測を行うX軸方向及びY軸方向の直交2軸とを校正し、第2実施形態と同様の方法で座標変換行列Hを算出する(ステップS41)   Here, the two orthogonal axes in the X-axis direction and the Y-axis direction in which the holding unit adjusting mechanism 123 operates and the two orthogonal axes in the X-axis direction and the Y-axis direction in which the camera 7 performs measurement are calibrated. The coordinate transformation matrix H is calculated by the same method as (Step S41).

次に、ティーチングペンダント4の操作によりアーム20及び保持部調整機構123を目標教示点に動作させ、動作データ取得部83は、アーム20及び保持部調整機構123の位置姿勢を目標教示点として取得し、RAM32に記憶する(ステップS42)。ここでは、第1実施形態と同様の方法で教示を行っている。   Next, by operating the teaching pendant 4, the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 are moved to the target teaching point, and the operation data acquisition unit 83 acquires the position and orientation of the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 as the target teaching point. And stored in the RAM 32 (step S42). Here, teaching is performed in the same manner as in the first embodiment.

目標教示点の教示を行った後、図15に示すように、保持部22が移動側円柱状部材52を把持したまま、ステップS40において教示した計測教示点に移動し、カメラ7により移動側円柱状部材52の上面を撮影する(ステップS43)。カメラ7は撮像データを画像処理部86に送信し、画像処理部86は画像処理を行い、図16に示すように、画像14から移動側円柱状部材52の輪郭を抽出して回転中心52cを算出する。画像処理部86は、回転中心52cの座標を基準位置(Xvd,Yvd)として設定すると共に、Dカット面52aの方向を基準位相θdとして設定し、RAM32に記憶する(ステップS44)。   After teaching the target teaching point, as shown in FIG. 15, the holding unit 22 moves to the measurement teaching point taught in step S <b> 40 while holding the moving columnar member 52, and the camera 7 moves the moving side circle. The upper surface of the columnar member 52 is photographed (step S43). The camera 7 transmits the imaging data to the image processing unit 86, and the image processing unit 86 performs image processing. As shown in FIG. 16, the contour of the moving-side cylindrical member 52 is extracted from the image 14 to obtain the rotation center 52c. calculate. The image processing unit 86 sets the coordinates of the rotation center 52c as the reference position (Xvd, Yvd), sets the direction of the D-cut surface 52a as the reference phase θd, and stores it in the RAM 32 (step S44).

次に、軌道計算部84が、アーム20に関して、計測教示点から目標教示点までの軌道計算を行い、アーム20への指令値を算出する(ステップS45、軌道計算工程)。   Next, the trajectory calculation unit 84 performs trajectory calculation from the measurement teaching point to the target teaching point with respect to the arm 20, and calculates a command value to the arm 20 (step S45, trajectory calculation step).

次に、上述したロボットシステム201によりロボット102を実際に動作させる際の動作を、図14に示すフローチャートに沿って説明する。   Next, an operation when the robot 102 is actually operated by the robot system 201 described above will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

まず、ロボット102は、保持部22によりワークを把持する(ステップS50)。そして、アーム20及び保持部調整機構123は、把持したワークを撮影するために計測教示点に移動する(ステップS51)。画像処理部86がカメラ7に対して把持対象となるワークを撮影するように指令し、カメラ7はワークを撮影する(ステップS52、ワーク計測工程)。画像処理部86は、カメラ7から撮像データを取得し、画像処理を行って、ワークのカメラ座標における位置(Xv、Yv)及び位相θを算出する(ステップS53)。画像処理部86は、基準位置(Xvd、Yvd)及び基準位相θdと実際のワークの位置(Xv、Yv)及び位相θとの差分を演算し、位置誤差(ΔXv、ΔYv)及び位相誤差Δθを取得する(ステップS54、誤差演算工程)。   First, the robot 102 grips a workpiece with the holding unit 22 (step S50). Then, the arm 20 and the holding unit adjusting mechanism 123 move to the measurement teaching point in order to photograph the gripped work (step S51). The image processing unit 86 instructs the camera 7 to photograph a workpiece to be grasped, and the camera 7 photographs the workpiece (step S52, workpiece measurement process). The image processing unit 86 acquires imaging data from the camera 7, performs image processing, and calculates the position (Xv, Yv) and phase θ of the workpiece in the camera coordinates (step S53). The image processor 86 calculates the difference between the reference position (Xvd, Yvd) and reference phase θd and the actual workpiece position (Xv, Yv) and phase θ, and calculates the position error (ΔXv, ΔYv) and phase error Δθ. Obtain (Step S54, error calculation step).

そして、再生部85が、位相誤差Δθから第6関節76の補正量を算出する(ステップS55)。ここでは、位相誤差Δθを第6関節76の補正量に設定している。再生部85は、得られた第6関節76の補正量を、第6関節76の動作データに反映させ、アーム20の指令値を補正し、アーム20を計測教示点から目標教示点に移動する(ステップS56、アーム移動工程)。即ち、アーム20は、位相を補正しつつ、目標教示点に移動する。   Then, the reproducing unit 85 calculates the correction amount of the sixth joint 76 from the phase error Δθ (step S55). Here, the phase error Δθ is set as the correction amount of the sixth joint 76. The reproducing unit 85 reflects the obtained correction amount of the sixth joint 76 in the operation data of the sixth joint 76, corrects the command value of the arm 20, and moves the arm 20 from the measurement teaching point to the target teaching point. (Step S56, arm moving step). That is, the arm 20 moves to the target teaching point while correcting the phase.

一方、カメラ7がワークを撮影した後、再生部85が第6関節76の補正量を算出するのと同時に、位置誤差から保持部調整機構123の補正量を算出する(ステップS57、補正計算工程)。ここで、保持部調整機構123は第6関節76よりも先端側にあるので、第6関節76による位相の回転補正により、保持部調整機構123の動作座標系が回転する。このため、位置誤差(ΔXv、ΔYv)に、座標校正より求めた座標変換行列Hを回転方向の補正量Δθvだけ回転させて積算することにより、保持部調整機構123への補正値(ΔXt、ΔYt)を算出する。   On the other hand, after the camera 7 has photographed the workpiece, the reproducing unit 85 calculates the correction amount of the sixth joint 76, and at the same time, calculates the correction amount of the holding unit adjusting mechanism 123 from the position error (step S57, correction calculation step). ). Here, since the holding part adjusting mechanism 123 is located on the tip side with respect to the sixth joint 76, the operation coordinate system of the holding part adjusting mechanism 123 is rotated by the phase rotation correction by the sixth joint 76. For this reason, the correction value (ΔXt, ΔYt) to the holding unit adjusting mechanism 123 is accumulated by rotating the coordinate transformation matrix H obtained by coordinate calibration by the correction amount Δθv in the rotation direction and integrating the position error (ΔXv, ΔYv). ) Is calculated.

再生部85は、得られた保持部調整機構123の補正量を、保持部調整機構123の動作データに反映させ、保持部調整機構123の指令値を算出し、保持部調整機構123を目標教示点に移動させる(ステップS58、補正動作工程)。即ち、保持部調整機構123は、位置を補正しつつ、目標教示点に移動する。   The reproduction unit 85 reflects the obtained correction amount of the holding unit adjustment mechanism 123 in the operation data of the holding unit adjustment mechanism 123, calculates a command value of the holding unit adjustment mechanism 123, and instructs the holding unit adjustment mechanism 123 to target teaching The point is moved (step S58, correction operation step). That is, the holding unit adjusting mechanism 123 moves to the target teaching point while correcting the position.

これにより、アーム20及び保持部調整機構123が目標教示点に移動すると共に、アーム20によりワークの位相誤差が補正され、保持部調整機構123によりワークの位置誤差が補正される。従って、ワークは、所望の位置姿勢で目標教示点に移動する(ステップS59)。   As a result, the arm 20 and the holding unit adjustment mechanism 123 move to the target teaching point, the work phase error is corrected by the arm 20, and the work position error is corrected by the holding unit adjustment mechanism 123. Accordingly, the workpiece moves to the target teaching point at a desired position and orientation (step S59).

ここで、ワークの撮影後、アーム20の移動と少なくとも一部を並行して、ワークについて、予め設定した基準位置姿勢に対する誤差を演算し、保持部調整機構23により誤差を補正している(ステップS54、S57〜S58、補正作業工程)。このため、アーム20の移動と同時に、保持部調整機構123の補正量の算出(ステップS57)、保持部調整機構123の移動(ステップS58)の少なくとも一部を実行している。   Here, after photographing the workpiece, an error with respect to the preset reference position and orientation is calculated for the workpiece in parallel with at least a part of the movement of the arm 20, and the error is corrected by the holding unit adjusting mechanism 23 (step). S54, S57 to S58, correction work process). Therefore, at the same time as the movement of the arm 20, at least a part of the calculation of the correction amount of the holding unit adjustment mechanism 123 (step S57) and the movement of the holding unit adjustment mechanism 123 (step S58) is executed.

上述したように本参考形態のロボットシステム201によれば、アーム20が移動しているのと同時に、補正計算及び補正動作の少なくとも一部を実行することができる。これにより、アーム20の移動時間の他に必要な時間を抑えて、ワークの位置姿勢の補正による動作時間の増加を抑制できる。また、アーム20の軌道計算を、誤差演算、補正計算、補正動作のいずれよりも先に実行しているので、ワークの位置姿勢の補正による動作時間の増加を抑制できる。 According to the robot system 201 of this reference embodiment, as described above, at the same time as the arm 20 is moving, it is possible to perform at least some of the correction calculation and correction operations. Thereby, in addition to the movement time of the arm 20, a necessary time can be suppressed, and an increase in the operation time due to the correction of the position and orientation of the workpiece can be suppressed. Further, since the trajectory calculation of the arm 20 is executed prior to any of error calculation, correction calculation, and correction operation, an increase in operation time due to correction of the position and orientation of the workpiece can be suppressed.

また、本参考形態のロボットシステム201によれば、位相補正に伴うロボット動作は第6関節76の指令値に対して補正値を加えるのみであり、逆運動学を解いたり軌道計算をしたり等の長い時間を要する処理は必要としない。これにより、動作時間が長くなることを抑制できる。従って、補正したい自由度より保持部調整機構123の自由度は少なくすることができるため、軽量化及びコストダウン、更には先端リンク67のフランジ面から保持部22の作用点までの距離の短縮等が可能となる。 The present according to the reference embodiment of the robotic system 201, the robot operation due to phase correction is only adding the correction value to the command value of the sixth joint 76, etc or the trajectory calculation or solving inverse kinematics The processing which requires a long time is not required. Thereby, it can suppress that operating time becomes long. Accordingly, since the degree of freedom of the holding portion adjusting mechanism 123 can be less than the degree of freedom to be corrected, the weight and cost can be reduced, and the distance from the flange surface of the tip link 67 to the operating point of the holding portion 22 can be reduced. Is possible.

尚、本参考形態のロボットシステム201では、第6関節76の回転中心と、ワークの中心はほぼ一致していると仮定したため、位相補正及び位置補正は同時に実施することができた。但し、これらの中心が一致することには限られず、これらの中心が一致していない場合でも、位相補正を実施した後に、計測及び位置補正を行うように2段階に分けたり、位相補正に伴う位置誤差を算出し、位置の補正値に加えたりすることで同様の補正ができる。 In the robot system 201 of the present reference embodiment, the rotation center of the sixth joint 76, since the center of the work was assumed to be almost the same, the phase correction and position correction could be carried out simultaneously. However, these centers are not limited to match, and even if these centers do not match, after phase correction is performed, it is divided into two stages to perform measurement and position correction, or accompanied by phase correction. The same correction can be performed by calculating the position error and adding it to the position correction value.

上述した第1実施形態〜第実施形態のロボットシステム1,101,201では、保持部調整機構23,123は、ハンド21,121の一部に設けられた構成としている。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、保持部調整機構23,123は、アーム20の第6関節76と保持部22との間で、アーム20に対して保持部22の位置姿勢を調整可能なものであればよい。このため、保持部調整機構23,123としては、例えば、アーム20及びハンド21,121の間に介在される独立した別機構としたり、あるいはアーム20の先端リンク67の一部に設けられるようにしてもよい。 In the robot systems 1, 101, 201 of the first embodiment to the second embodiment described above, the holding unit adjusting mechanisms 23, 123 are configured to be provided in a part of the hands 21, 121. However, in the robot system according to the present invention, the present invention is not limited to this, and the holding unit adjusting mechanisms 23 and 123 are located between the sixth joint 76 of the arm 20 and the holding unit 22 and the position of the holding unit 22 with respect to the arm 20. Any device that can adjust its posture is acceptable. For this reason, as the holding part adjusting mechanisms 23 and 123, for example, an independent separate mechanism interposed between the arm 20 and the hands 21 and 121, or a part of the tip link 67 of the arm 20 is provided. May be.

保持部調整機構23,123が、先端リンク67の一部に設けられている場合は、保持部調整機構23,123を共用化することでコスト増加を抑えることができると共に、従来からのエンドエフェクタをそのまま利用することができる。   When the holding portion adjusting mechanisms 23 and 123 are provided in a part of the distal end link 67, the holding portion adjusting mechanisms 23 and 123 can be shared to suppress an increase in cost and a conventional end effector. Can be used as is.

また、上述した第1実施形態〜第実施形態のロボットシステム1,101,201では、センサとしてカメラ7を使用した場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、レーザ変位計など他のセンサを用いてもよい。 In the robot systems 1, 101, and 201 of the first to second embodiments described above, the case where the camera 7 is used as a sensor has been described. However, the robot system according to the present invention is not limited to this, and other sensors such as a laser displacement meter may be used.

また、第1実施形態〜第実施形態のロボットシステム1,101,201では、操作者によるティーチングペンダント4の操作及び教示治具5,105の利用により各教示を行う場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、カメラ7及び画像処理部86を利用して、操作者の手動操作を行うことなく、ロボット2の教示を自動的に行うようにしてもよい。 In the robot systems 1, 101, and 201 of the first embodiment to the second embodiment, the case where each teaching is performed by operating the teaching pendant 4 by the operator and using the teaching jigs 5 and 105 has been described. However, the robot system according to the present invention is not limited to this. For example, by using the camera 7 and the image processing unit 86, the robot 2 is automatically taught without manual operation by the operator. May be.

また、第1実施形態〜第実施形態のロボットシステム1,101,201では、動作データ取得部83は教示により動作データを取得する場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、既存のデータベースから動作データをダウンロードにより取得したり、あるいは動作データを計算により取得するようにしてもよい。 In the robot systems 1, 101, and 201 of the first embodiment to the second embodiment, the case where the motion data acquisition unit 83 acquires motion data by teaching has been described. However, the robot system according to the present invention is not limited to this. For example, the operation data may be obtained by downloading from an existing database, or the operation data may be obtained by calculation.

また、第1実施形態〜第実施形態のロボットシステム1,101,201では、アーム20及び保持部調整機構23,123への教示を特に分けることなく、同時あるいは連続して行う場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られない。例えば、アーム20に実際の再生速度より遅い速度で第1の教示を行い、アーム20を実際の再生速度で再生させ、その再生後の位置からアーム20よりヒステリシスロス等の少ない保持部調整機構23,123に第2の教示を行うようにしてもよい。 Further, in the robot systems 1, 101, 201 of the first embodiment to the second embodiment, the case where the teaching to the arm 20 and the holding unit adjusting mechanisms 23, 123 is performed simultaneously or continuously without particular separation has been described. . However, the robot system according to the present invention is not limited to this. For example, the first teaching is performed on the arm 20 at a speed slower than the actual reproduction speed, the arm 20 is reproduced at the actual reproduction speed, and the holding unit adjusting mechanism 23 having less hysteresis loss or the like than the arm 20 from the position after the reproduction. , 123 may be subjected to the second teaching.

この場合、再生時には、アーム20を第1の教示データによって再生すると共に、保持部調整機構23,123を第2の教示データによって再生する。これにより、アーム20でヒステリシスロス等により位置誤差が発生しても、保持部調整機構23,123により補正されるようになり、ロボット2によるワークの移動の精度を向上できるので、例えば、ロボット2による部品組立の精度を向上することができる。   In this case, at the time of reproduction, the arm 20 is reproduced by the first teaching data, and the holding unit adjusting mechanisms 23 and 123 are reproduced by the second teaching data. As a result, even if a position error occurs due to hysteresis loss or the like in the arm 20, the holding unit adjusting mechanisms 23 and 123 can correct the position error, and the accuracy of movement of the workpiece by the robot 2 can be improved. It is possible to improve the accuracy of assembling the parts.

尚、以上述べた第1実施形態〜第実施形態の各処理動作は具体的には制御装置3により実行されるものである。従って上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を制御装置3に供給し、制御装置3のCPU30が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるようにしてもよい。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラム自体及びそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。 The processing operations of the first to second embodiments described above are specifically executed by the control device 3. Therefore, it may be achieved by supplying a recording medium recording a software program for realizing the above-described functions to the control device 3, and reading and executing the program stored in the recording medium by the CPU 30 of the control device 3. . In this case, the program itself read from the recording medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program itself and the recording medium on which the program is recorded constitute the present invention.

また、各実施の形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がROM31であり、ROM31にプログラムが格納される場合について説明したが、これに限定するものではない。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。   In each embodiment, the case where the computer-readable recording medium is the ROM 31 and the program is stored in the ROM 31 has been described. However, the present invention is not limited to this. The program may be recorded on any recording medium as long as it is a computer-readable recording medium. For example, an HDD, an external storage device, a recording disk, or the like may be used as a recording medium for supplying the program.

1…ロボットシステム、2…ロボット、3…制御装置、6…テーブル(固定部材)、7…センサ(カメラ)、20…多関節アーム(アーム)、21…エンドエフェクタ(ハンド)、22…保持部、23…保持部調整機構、76…最先端の関節(第6関節)、101…ロボットシステム、102…ロボット、123…保持部調整機構、201…ロボットシステム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot system, 2 ... Robot, 3 ... Control apparatus, 6 ... Table (fixing member), 7 ... Sensor (camera), 20 ... Articulated arm (arm), 21 ... End effector (hand), 22 ... Holding part , 23 ... holding part adjustment mechanism, 76 ... state-of-the-art joint (sixth joint), 101 ... robot system, 102 ... robot, 123 ... holding part adjustment mechanism, 201 ... robot system

Claims (10)

多関節アームと、
前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークを把持可能な保持部を有するエンドエフェクタと、
前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を計測するセンサと、
前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記保持部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記保持部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整可能な保持部調整機構と、
少なくとも前記多関節アーム、前記エンドエフェクタ、前記保持部調整機構を制御し、前記センサから取得した計測データから前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
把持位置に基準位相となるように載置された教示用ワークを、前記エンドエフェクタで把持してから目標位置に移動させ、その間の前記多関節アームの動作データに基づき、前記多関節アームへの指令値をあらかじめ算出しておき、
前記把持位置に載置されたワークの位相を前記センサに計測させた後、前記指令値により前記多関節アームを動作させて、前記ワークを把持位置にて把持してから目標位置に移動させるが、
前記指令値により前記多関節アームを動作させる間に、前記センサにより計測されたワークの位相と前記基準位相との差分の算出と、前記差分に基づく前記保持部調整機構の補正動作と、の少なくとも一部を行う、
ことを特徴とするロボットシステム。
An articulated arm,
An end effector that is supported by the articulated arm, the position and posture of which are adjusted by the operation of the articulated arm, and a holding unit capable of gripping a workpiece;
A sensor for measuring at least one degree of freedom of the position and posture of the workpiece;
A holding part adjustment that is arranged between the most advanced joint of the multi-joint arm and the holding part of the end effector and that can adjust at least one degree of freedom of the position and posture of the holding part with respect to the multi-joint arm Mechanism,
A control device that controls at least the articulated arm, the end effector, and the holding unit adjustment mechanism, and calculates at least one degree of freedom of the position and orientation of the workpiece from measurement data acquired from the sensor;
The controller is
A teaching work placed so as to have a reference phase at a gripping position is gripped by the end effector and then moved to a target position. Based on the motion data of the articulated arm during that time, Calculate the command value in advance,
After causing the sensor to measure the phase of the workpiece placed at the gripping position, the articulated arm is operated according to the command value, and the workpiece is gripped at the gripping position and then moved to the target position. ,
At least the calculation of the difference between the phase of the workpiece measured by the sensor and the reference phase while operating the articulated arm according to the command value, and the correction operation of the holding unit adjustment mechanism based on the difference Do some,
A robot system characterized by this.
前記センサは、前記ワークを撮影するカメラである、
ことを特徴とする請求項に記載のロボットシステム。
The sensor is a camera that photographs the workpiece.
The robot system according to claim 1 .
前記センサは、固定部材に載置された状態の前記ワークを計測する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロボットシステム。
The sensor measures the workpiece in a state of being placed on a fixed member;
The robot system according to claim 1 or 2 , characterized in that
前記センサは、前記保持部に保持された状態の前記ワークを計測する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the sensor measures the workpiece in a state of being held by the holding unit.
多関節アームと、
前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークを把持可能な保持部を有するエンドエフェクタと、
前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を計測するセンサと、
前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記保持部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記保持部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整可能な保持部調整機構と、
少なくとも前記多関節アーム、前記エンドエフェクタ、前記保持部調整機構を制御し、前記センサから取得した計測データから前記ワークの位置及び姿勢の少なくとも一自由度を算出する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法において、
把持位置に基準位相となるように載置された教示用ワークを、前記エンドエフェクタで把持してから目標位置に移動させ、その間の前記多関節アームの動作データに基づき、前記多関節アームへの指令値を前記制御装置にあらかじめ算出させる教示工程と、
前記把持位置に載置されたワークの位相を前記センサで計測する計測工程と、
前記指令値により前記多関節アームを動作させ、前記ワークを把持位置にて把持してから目標位置に移動させる多関節アーム移動工程と、
前記計測工程で計測されたワークの位相と前記基準位相との差分を算出し、前記差分に基づいて前記保持部調整機構を動作させる補正工程と、を有し、
前記補正工程の少なくとも一部を、前記多関節アーム移動工程の実行中に行う、
ことを特徴とするロボットシステムの制御方法。
An articulated arm,
An end effector that is supported by the articulated arm, the position and posture of which are adjusted by the operation of the articulated arm, and a holding unit capable of gripping a workpiece;
A sensor for measuring at least one degree of freedom of the position and posture of the workpiece;
A holding part adjustment that is arranged between the most advanced joint of the multi-joint arm and the holding part of the end effector and that can adjust at least one degree of freedom of the position and posture of the holding part with respect to the multi-joint arm Mechanism,
A robot system comprising: a control device that controls at least the articulated arm, the end effector, and the holding unit adjustment mechanism, and calculates at least one degree of freedom of the position and posture of the workpiece from measurement data acquired from the sensor; In the control method of
A teaching work placed so as to have a reference phase at a gripping position is gripped by the end effector and then moved to a target position. Based on the motion data of the articulated arm during that time, A teaching step for causing the control device to calculate a command value in advance;
A measuring step of measuring the phase of the workpiece placed at the gripping position by the sensor;
An articulated arm moving step of operating the articulated arm in accordance with the command value and gripping the workpiece at a gripping position and then moving the workpiece to a target position;
A step of calculating a difference between the phase of the workpiece measured in the measurement step and the reference phase, and operating the holding unit adjustment mechanism based on the difference, and
Performing at least a part of the correction step during the execution of the articulated arm movement step;
A control method of a robot system characterized by the above.
前記センサは、前記ワークを撮影するカメラである、
ことを特徴とする請求項に記載のロボットシステムの制御方法。
The sensor is a camera that photographs the workpiece.
The robot system control method according to claim 5 , wherein:
前記センサは、固定部材に載置された状態の前記ワークを計測する、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のロボットシステムの制御方法。
The sensor measures the workpiece in a state of being placed on a fixed member;
The robot system control method according to claim 5, wherein the robot system is a control method.
前記センサは、前記保持部に保持された状態の前記ワークを計測する
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載のロボットシステムの制御方法。
The robot system control method according to any one of claims 5 to 7 , wherein the sensor measures the workpiece held in the holding unit.
請求項5乃至8のいずれか1項に記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。 The program for making a computer perform each process of the control method of the robot system of any one of Claims 5 thru | or 8 . 請求項に記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium in which a program for causing a computer to execute each step of the robot system control method according to claim 9 is recorded.
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