JP7169370B2 - ロボット制御装置、ロボットシステム及びロボット制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略図であり、(A)がワークの中心点を基準として第1回転軸よりも遠い側に第3回転軸が位置しているときの図、(B)がワークの中心点を基準として第1回転軸よりも近い側に第3回転軸が位置しているときの図である。また、図2は、同ロボットシステムの制御系を示す概略的なブロック図である。
水平多関節ロボット20は、基台22と、当該基台22に設けられる上下方向に伸縮可能な昇降軸(図示せず)と、当該昇降軸の上端部に取り付けられるロボットアーム30と、を備える。基台22に設けられる昇降軸は、図示しないボールスクリューなどで伸縮可能に構成される。ロボットアーム30は、水平方向に延びる長尺状の部材で構成される第1リンク32及び第2リンク34を含む。
収容装置50は、ワークWを載置するための載置部52と、当該載置部52を囲繞する壁面54と、当該壁面54に形成される開口面58と、を備える。収容装置50は、例えば、複数枚のワークWを上下方向に積層して収容可能な容器(例えば、フープ(FOUP:Front Opening Unified Pod))として構成されてもよく、1枚または複数枚のワークWを載置可能な装置(例えば、真空状態と大気状態とを切り替えるロードロック装置やワークWの位置合わせを行うアライメント装置、ワークWにレジスト塗布等の処理を行う処理装置)として構成されてもよい。
本実施形態に係るロボット制御装置40Aは、水平多関節ロボット20の動作を制御するために、当該水平多関節ロボット20に接続される。図2に示すように、ロボット制御装置40Aは、記憶部42と、前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサ44とを備える。プロセッサ44は、回転軸JT2のサーボモータ32a、回転軸JT4のサーボモータ34a、及び回転軸JT6のサーボモータ36aそれぞれに対して電気的に接続される。
本実施形態に係るロボット制御装置40Aによって実行される処理の一例について、図1~3に基づき説明する。図3は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略図であり、(A)が軸方向から見て前記第3回転軸を前記第1回転軸に一致させたときの図、(B)がそのあとで第2及び第3回転軸を、第2直線を境界として同じ側で移動させているときの図である。
従来から、ロボットアームが特異点の近傍を通過するときに、ロボットアームの姿勢が急激に変化してしまうという問題があった。
次に、上記実施形態に係るロボット制御装置40Aを用いて行われる本実施形態に係るロボット制御方法の一例について、図4に基づき説明する。図4は、本実施形態に係るロボット制御方法の一例を示すフローチャートである。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
図5に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第1変形例を説明する。図5は、上記実施形態に係るロボットシステムの第1変形例を示す図であり、(A)が軸方向から見て第3回転軸を第1回転軸に一致させたときの図、(B)がそのあとで第2及び第3回転軸を、第2直線を境界として互いに反対側で移動させているときの図である。
次に、上記実施形態に係るロボット制御装置40Bを用いて行われる本実施形態に係るロボット制御方法の他の例について、図6に基づき説明する。図6は、本実施形態に係るロボット制御方法の他の例を示すフローチャートである。
図7に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第2変形例を説明する。図7は、上記実施形態に係るロボットシステムの第2変形例を示す図であり、(A)が、ロボットハンドが第1直線に対して所定の角度だけ傾いた状態で軸方向から見て前記第3回転軸を前記第1回転軸に一致させたときの図、(B)が、ロボットハンドが第1直線に対して所定の角度だけ傾いた状態で収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢となったときの図である。なお、本変形例に係るロボットシステム10Cは、ロボット制御装置40Cによる水平多関節ロボット20の制御態様を除き、上記で説明したロボットシステム10A、10Bと同じ構造を有する。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
図8に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第3変形例を説明する。図8は、本実施形態に係るロボットシステムの第3変形例を示す図であり、(A)がロボットシステムの全体構造を示す平面図、(B)がワークを収容した収容装置及びその周辺部分を拡大した平面図である。なお、本変形例に係るロボットシステム10Dは、アクセス直線ALと直線L1との関係を除き、上記実施形態に係るロボットシステム10A~10Cと同じ構造を有する。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
図9及び図10に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第3変形例を説明する。図9は、本実施形態に係るロボットシステムの第4変形例を示す概略図である。図10は、本発明の一実施形態に係るロボットシステムの第4変形例を示す図であり、(A)が軸方向から見て円Cの円周上に第3回転軸を一致させたときの図、(B)がそのあとで第2及び第3回転軸を、第2直線を境界として同じ側で移動させているときの図である。
本発明に係るロボット制御方法は、上記実施形態及び第1変形例で説明した場合に限定されず、例えばロボットシステム10A(又は10B)を用いて、軸方向から見て回転軸JT6を回転軸JT2(換言すれば、円Cの円周上)に一致させたあと、回転軸JT4、JT6の各々を、直線L3を境界として二つに分けられた領域のうち、図3(又は図5)において直線L3の右側(直線L3を境界として直線L1と同じ側)に位置する領域のみで移動させてもよい。
20 水平多関節ロボット
22 基台
30 ロボットアーム
32 第1リンク
34 第2リンク
36 ロボットハンド
40 ロボット制御装置
42 記憶部
44 プロセッサ
50 収容装置
52 載置部
54 壁面
58 開口面
AL アクセス直線
AG 鋭角
C 円
NC 近傍円
JT 回転軸
L 直線
W ワーク
Claims (12)
- 収容装置内に収容されたワークに対して作業を行う水平多関節ロボットの動作を制御するためのロボット制御装置であって、
前記収容装置は、前記ワークを載置するための載置部、壁面及び開口面を備え、
前記水平多関節ロボットは、第1回転軸、前記第1回転軸にその基端部が取り付けられ前記第1回転軸周りに回動可能な第1リンク、前記第1リンクの先端部に設けられる第2回転軸、前記第2回転軸にその基端部が取り付けられ前記第2回転軸周りに回動可能である第2リンク、前記第2リンクの先端部に設けられる第3回転軸、及び前記第3回転軸にその基端部が取り付けられ前記第3回転軸周りに回動可能なロボットハンドを備え、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て、前記収容装置内に収容されたワークの中心点から前記開口面に向けて引いた垂線を延長した第1直線が、前記第1回転軸を中心とし、前記第1回転軸と前記第2回転軸との距離と、前記第2回転軸と前記第3回転軸との距離との差を半径とする円の近傍を通るように、前記開口面と対向して配置され、
記憶部と、前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサと、を備え、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記水平多関節ロボットの姿勢を前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢に変更する途中で、前記円の円周上に前記第3回転軸を一致させたうえで、前記第1回転軸と前記第2回転軸とを結ぶ第2直線を前記第3回転軸に横切らせたあと、前記第2及び前記第3回転軸の各々を、前記収容装置内に収容されたワークの中心点と前記第1回転軸とを結ぶ第3直線を境界として二つに分けられた領域のうちのいずれかの領域のみで移動させ、
前記ロボットハンドは、前記水平多関節ロボットの姿勢が前記軸方向から見て前記円周上に前記第3回転軸を一致させた姿勢から前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢に変更されるまでの経路の少なくとも一部で、前記第1直線に対して所定の角度だけ傾いた状態で前記第1直線と平行に直進し、前記第1直線に対して前記所定の角度だけ傾いた状態で前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢となることを特徴とする、ロボット制御装置。 - 前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記ロボットハンドは、前記経路の全てで前記第1直線に対して前記所定の角度だけ傾いた状態で前記第1直線と平行に直進する、請求項1に記載のロボット制御装置。
- 収容装置内に収容されたワークに対して作業を行う水平多関節ロボットの動作を制御するためのロボット制御装置であって、
前記収容装置は、前記ワークを載置するための載置部、壁面及び開口面を備え、
前記水平多関節ロボットは、第1回転軸、前記第1回転軸にその基端部が取り付けられ前記第1回転軸周りに回動可能な第1リンク、前記第1リンクの先端部に設けられる第2回転軸、前記第2回転軸にその基端部が取り付けられ前記第2回転軸周りに回動可能である第2リンク、前記第2リンクの先端部に設けられる第3回転軸、及び前記第3回転軸にその基端部が取り付けられ前記第3回転軸周りに回動可能なロボットハンドを備え、前記収容装置に収容された前記ワークを前記ロボットハンドにより取り出す取り出し動作中、又は、前記収容装置に前記ワークを前記ロボットハンドにより収容する収容動作中に、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て前記ワークを前記ロボットハンドにより前記壁面に衝突させることなく直線状に移動させる方向と平行であり、前記収容装置に収容された前記ワークの中心点を通るアクセス直線が、前記第1回転軸を中心とし、前記第1回転軸と前記第2回転軸との距離と、前記第2回転軸と前記第3回転軸との距離との差を半径とする円の近傍を通るように、前記開口面と対向して配置され、
記憶部と、前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサと、を備え、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記水平多関節ロボットの姿勢を前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢に変更する途中で、前記円の円周上に前記第3回転軸を一致させたうえで、前記第1回転軸と前記第2回転軸とを結ぶ第2直線を前記第3回転軸に横切らせたあと、前記第2及び前記第3回転軸の各々を、前記収容装置内に収容されたワークの中心点と前記第1回転軸とを結ぶ第3直線を境界として二つに分けられた領域のうちのいずれかの領域のみで移動させ、前記ロボットハンドは、前記水平多関節ロボットの姿勢が前記軸方向から見て前記円周上に前記第3回転軸を一致させた姿勢から前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢に変更されるまでの経路の少なくとも一部で、前記アクセス直線に対して所定の角度だけ傾いた状態で前記アクセス直線と平行に直進し、前記アクセス直線に対して前記所定の角度だけ傾いた状態で前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢となることを特徴とする、ロボット制御装置。 - 前記軸方向から見て、前記円周上に前記第3回転軸を一致させたあと、前記第2回転軸が移動する領域と前記第3回転軸が移動する領域とが、前記第3直線を境界として同じ側である、請求項1乃至3のいずれかに記載のロボット制御装置。
- 前記軸方向から見て、前記円周上に前記第3回転軸を一致させたあと、前記第2回転軸が移動する領域と前記第3回転軸が移動する領域とが、前記第3直線を境界として互いに反対側である、請求項1乃至3のいずれかに記載のロボット制御装置。
- 前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記第1乃至前記第3回転軸は、前記第3回転軸が前記円周上、前記円の内部又は前記円の近傍を通るとき、各軸補間によって動作する、請求項1乃至5のいずれかに記載のロボット制御装置。
- 前記第1回転軸と前記第2回転軸との間の距離が前記第2回転軸と前記第3回転軸との間の距離と同じであり、前記円の半径がゼロである、請求項1乃至6のいずれかに記載のロボット制御装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のロボット制御装置と、前記ロボット制御装置によって動作を制御される水平多関節ロボットと、前記水平多関節ロボットによって作業されるワークを収納するための前記収容装置と、を備えることを特徴とする、ロボットシステム。
- 水平多関節ロボットの制御方法であって、
ワークを載置するための載置部と、第1回転軸、前記第1回転軸にその基端部が取り付けられ前記第1回転軸周りに回動可能な第1リンク、前記第1リンクの先端部に設けられる第2回転軸、前記第2回転軸にその基端部が取り付けられ前記第2回転軸周りに回動可能な第2リンク、前記第2リンクの先端部に設けられる第3回転軸、及び前記第3回転軸にその基端部が取り付けられ前記第3回転軸周りに回動可能なロボットハンドを備えた前記水平多関節ロボットと、が予め準備されており、
前記載置部に載置された前記ワークを前記ロボットハンドにより保持する保持動作中、又は、前記載置部に前記ワークを前記ロボットハンドにより載置する載置動作中に、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て前記ワークを前記ロボットハンドにより直線状に移動させる方向と平行であり、前記載置部に載置された前記ワークの中心点を通るアクセス直線と、前記載置部に載置された前記ワークの中心点と前記第1回転軸とを結ぶ第3直線と、が一致しないように前記載置部及び前記水平多関節ロボットが配置されており、
前記保持動作中又は前記載置動作中に、前記第1回転軸を中心とし、前記第1回転軸と前記第2回転軸との距離と、前記第2回転軸と前記第3回転軸との距離との差を半径とする円の円周上に前記第3回転軸を一致させたうえで、前記第1回転軸と前記第2回転軸とを結ぶ第2直線を前記第3回転軸に横切らせる第1ステップと、
前記第1ステップを行ったあとで、前記第2及び前記第3回転軸の各々を、前記第3直線を境界として二つに分けられた領域のうちのいずれかの領域のみで移動させる第2ステップと、を備え、
前記第2ステップにおいて、前記ロボットハンドは、前記水平多関節ロボットの姿勢が前記軸方向から見て前記円周上に前記第3回転軸を一致させた姿勢から前記保持動作又は前記載置動作が可能な姿勢に変更されるまでの経路の少なくとも一部で、前記アクセス直線に対して所定の角度だけ傾いた状態で前記アクセス直線と平行に直進し、前記アクセス直線に対して前記所定の角度だけ傾いた状態で前記収容装置内に収容されたワークを保持可能な姿勢となることを特徴とする、制御方法。 - 前記保持動作中又は前記載置動作中に、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て前記ワークを前記ロボットハンドにより直線状に移動させる移動範囲は、前記載置部に載置された前記ワークの存在範囲の少なくとも一部と、前記ロボットハンドにより保持された前記ワークの存在範囲の少なくとも一部と、が前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て重なる範囲であり、
前記アクセス直線は、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て前記ワークの中心点が前記移動範囲において直線状に移動する軌跡と重なる、請求項9に記載の制御方法。 - 前記載置部は、前記ワークを収容するための収容装置の一部として構成され、
前記収容装置は、壁面及び開口面を有し、
前記アクセス直線は、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て、前記開口面の少なくとも一部と垂直に交わる、請求項9又は10に記載の制御方法。 - 前記載置部は、前記ワークを収容するための収容装置の一部として構成され、
前記収容装置は、壁面及び開口面を有し、
前記アクセス直線は、前記第1乃至前記第3回転軸の軸方向から見て、前記壁面の少なくとも一部と平行である、請求項9又は10に記載の制御方法。
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