JP6754771B2 - エンドエフェクタ位置推定を実行するロボット適応型配置システム - Google Patents
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Description
は指令関節位置のベクトルを示し、
はトルクベクトルを示し、
は測定関節位置のベクトルを示し、Tjはトリガイベントjを示し、tjはイベントTjの時刻を示し、
は時刻tjにおける測定関節位置のベクトルを示し、
は
に基づいて計算されたエンドエフェクタ座標のベクトルを示し、DjはAPSアルゴリズムが利用する定数データ(例えば基板の公称半径またはセンサの座標)を示し、
はロボット動作の終点の調整後の座標のベクトルを示し、tは時間を示す。通常、ベクトル
は、一般化された座標(距離および角度を含む)として扱われ、ベクトル
は一般化された力(力およびトルク)のベクトルと解されるべきである。図2のシステムは、制御則162と、ロボット164と、取得機構166と、順運動学168と、APSアルゴリズム170と、フィードバックループ172とを有する。
または
。式中、θcmdiおよびτiはそれぞれ、モータiの指令位置およびモータiのトルクを示し、i=1,2である。
は、ロボットエンドエフェクタの実際の位置を正確に表していない場合があり、APSの性能が低下してしまう。この場合、後段で詳述するように、可撓性の影響を考慮する必要がある。
ΔX226とΔY228で示す。
に示すように、長手方向弾性ベルトに起因する運動学誤差により、ロボットエンドエフェクタ上の基板の実際の位置(実線)と、従来の順運動学式に基づいて得られた位置(点線)との間に齟齬が生じることが認められた。これが直接的な原因となって、ロボットにより搬送された基板が不正確に配置される。
と
をそれぞれモータ2の角加速度と角速度であるとすると、I2はモータ2の回転部材の慣性モーメントを示し、b2はモータ2アセンブリの摩擦係数を示し、動作中の力の均衡は以下のとおり表すことができる。
ベルトの長手方向可撓性の、第2のリンクの角度位置に対する影響は、以下のとおりとなる。
およびトルク
に直接適用され、その結果取得された値
および
を、図7に示すように推定アルゴリズムへの入力値としてもよい。
を処理し、理想的なエンドエフェクタ座標
を取得してもよい。この理想的なエンドエフェクタ座標
とモータトルク
とが推定アルゴリズム362への入力値となり、この推定アルゴリズム362が推定エンドエフェクタ座標
を計算してもよい。取得機構364により求められた推定エンドエフェクタ座標
の値
を、APSアルゴリズム368への入力値としてもよい。
とモータトルク
とに適用してもよい。それにより得られた取得値
および
を推定アルゴリズム384により処理して、対応する推定エンドエフェクタ座標
を求め、この座標をAPSアルゴリズム386への入力値としてもよい。
およびモータトルク
に直接適用してもよい。モータ位置
の取得値
を従来の順運動学式394により、対応する理想的なエンドエフェクタ座標
に変換して、それと共にモータトルク
の取得値
を推定アルゴリズム396に入力し、これにより対応する推定エンドエフェクタ座標
を生成してもよい。最後に、推定エンドエフェクタ座標
を、APSアルゴリズム398への入力値としてもよい。
を処理して、理想的なエンドエフェクタ座標
を取得してもよい。さらに、推定アルゴリズム414でモータ位置
およびモータトルク
を使用して修正値
を生成し、これを理想的なエンドエフェクタ座標
に適用して、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、およびその他の欠陥に対する補正を行ってもよい。これを図11の「運動学修正」ブロック416として示す。修正後のエンドエフェクタ座標
は、取得機構418を介してAPSアルゴリズム420に供給されてもよい。
と修正値
に適用して、得られた値
および
を使用して対応するエンドエフェクタ座標修正値
を計算して、これをAPSアルゴリズム434に供給してもよい。
およびモータトルク
に適用してもよい。こうして得られたモータ位置
の値
を、従来の順運動学式444により対応する理想的なエンドエフェクタ座標
に変換してもよい。さらに、取得値
および
を使用し、対応する修正値
を計算して、これを対応する理想的なエンドエフェクタ座標
に適用して、対応する推定エンドエフェクタ座標
を計算してもよい。最後に、この値
をAPSアルゴリズム446供給してもよい。
ここで、以下の式が成り立つ。
Claims (20)
- ロボットのエンドエフェクタに載置される基板が少なくとも一つのセンサを通過する際に、前記少なくとも一つのセンサによって前記基板を検知することと;
前記基板が前記少なくとも一つのセンサを通過することを前記少なくとも一つのセンサが検知する際に、コントローラによって、前記エンドエフェクタのモデルエンドエフェクタ座標を計算することと;
適応型配置システムを提供することと;
を含む方法であって、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知を利用すると共に、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標を利用して、前記基板を所望の位置に移動するように制御するように構成され、前記方法は更に、
前記コントローラによって、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも1つの部材についての変位を推定することと;
前記コントローラによって、前記推定された変位に基づいて、前記ロボットの前記エンドエフェクタの推定エンドエフェクタ座標を求めることと;
前記推定エンドエフェクタ座標に基づいて、前記コントローラによって、少なくとも一つの信号を生成することと;
前記コントローラによって生成された前記少なくとも一つの信号と、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知と、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標とに基づいて、前記適応型配置システムによって、前記基板を前記所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、
を含む方法。 - 前記変位を推定することは、前記ロボットの少なくとも一つのモータへのコマンド送信に基づき、
前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも1つのモータへのコマンドトルク送信を含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記ロボットの前記少なくとも1つの部材は、
前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、
前記少なくとも1つのモータの可撓性駆動軸と、
前記ロボットのアームの可撓性リンクと、
前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、
前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、
の内の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記推定することは、
ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、
状態観測器による可撓性の影響の推定と、
ベルト位置決め誤差の影響の推定と、
少なくとも1つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、
の内の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記変位を推定することは、
前記ロボットの部位と、
前記ロボットにより搬送される基板と、
の内の少なくとも一方に対する、少なくとも1つのセンサからの位置情報に基づく、請求項1に記載の方法。 - 前記エンドエフェクタは、前記ロボットのアーム構成に回動可能に取り付けられており、前記アーム構成は前記ロボットの駆動部に接続されて該駆動部により駆動される、請求項1に記載の方法。
- 前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに前記推定エンドエフェクタ座標を提供することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記推定エンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび/または基板位置検知システムに提供され、これにより、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項1に記載の方法。
- ロボットのエンドエフェクタに載置される基板が少なくとも一つのセンサを通過する際に、前記少なくとも一つのセンサによって前記基板を検知する手段と;
前記基板が前記少なくとも一つのセンサを通過することを前記少なくとも一つのセンサが検知する際に、前記エンドエフェクタのモデルエンドエフェクタ座標を計算する手段と;
適応型配置システムを提供する手段と;
を備える装置であって、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知を利用すると共に、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標を利用して、前記基板を所望の位置に移動するように制御するように構成され、前記装置は更に、
前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも1つの部材についての変位を推定する手段と、
前記推定された変位に基づいて、前記ロボットの前記エンドエフェクタの推定エンドエフェクタ座標を求める手段と、
前記推定エンドエフェクタ座標に基づいて、前記コントローラによって、少なくとも一つの信号を生成する手段と;
を備え、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つの信号と、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知と、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標に基づいて、前記基板を前記所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整するように構成される、装置。 - 前記変位を推定することは、前記ロボットの少なくとも一つのモータへのコマンド送信に基づき、
前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも1つのモータへのコマンドトルク送信を含む、
請求項10に記載の装置。 - 前記ロボットの前記少なくとも1つの部材は、
前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、
前記少なくとも1つのモータの可撓性駆動軸と、
前記ロボットのアームの可撓性リンクと、
前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、
前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、
の内の少なくとも1つを含む、請求項10に記載の装置。 - 前記推定することは、
ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、
状態観測器による可撓性の影響の推定と、
ベルト位置決め誤差の影響の推定と、
少なくとも1つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、
の内の少なくとも1つを含む、請求項10に記載の装置。 - 前記変位を推定することは、
前記ロボットの部位と、
前記ロボットにより搬送される基板と、
の内の少なくとも一方に対する、少なくとも1つのセンサからの位置情報に基づく、請求項10に記載の装置。 - 前記エンドエフェクタは、前記ロボットのアーム構成に回動可能に取り付けられており、前記アーム構成は前記ロボットの駆動部に接続されて該駆動部により駆動される、請求項10に記載の装置。
- 前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項10に記載の装置。
- 前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに前記推定エンドエフェクタ座標を提供することを含む、請求項10に記載の装置。
- 前記推定エンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび/または基板位置検知システムに提供され、これにより、前記ロボットの前記少なくとも1つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項10に記載の装置。
- 処理手段及び記憶手段を備える装置であって、前記記憶手段はプログラム命令を格納し、前記プログラム命令は、前記処理手段に実行されると、前記装置に、請求項1から9のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成される、装置。
- 装置の処理手段に実行されると、前記装置に、請求項1から9のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成されるプログラム命令を備える、コンピュータプログラム。
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