JP7296252B2 - ロボット制御システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットにより部材などの対象を目標位置まで移動するためのロボット制御システムおよび方法に関するものである。

ロボットを用いて部材の取付作業を実施する場合、多軸関節アームを有するロボットを作業位置の近傍に固定する。そして、多軸関節アームの先端部で部材を把持し、多軸関節アームを作動して把持した部材を移動し、この部材を所定の取付位置に取付ける。このとき、検出器などを用いて多軸関節アームの先端部の位置、把持した部材の位置、取付位置などを検出しながら多軸関節アームを作動制御する。このようなロボット制御システムとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたロボット制御システムは、レーザートラッカーによりカメラとロボットハンドの３次元位置を取得し、この３次元位置に基づいてカメラに対するロボットハンドの位置を調整し、カメラによるクリップの撮像結果に基づいてクリップの位置や部材の傾きを算出し、ロボットハンドの位置や傾きを調整し、クリップをストリンガーへ移動するようにロボットハンドを制御するものである。

特開２０１７－２２６０２３号公報

特許文献１では、ロボットを作業位置の近傍に固定する必要がある。そのため、ロボットの固定作業が面倒であると共に、固定作業に長時間を要してしまうという課題がある。また、特許文献１では、ロボットハンドの位置や傾きを調整するため、レーザートラッカーだけでなくカメラも必要となり、構造が複雑になるだけでなく制御も複雑になってしまうという課題がある。

また、比較的大型のロボットでは、自重や、材質、構造、先端部の重量によって、動作中のたわみ量が大きくなりがちであり、目標点自体も作業中に徐々に動く場合があるなど、移動させる対象の開始点の座標と目標位置の座標の当初の座標データのみで、目標に向かって移動指示するだけでは、対象の位置や目標位置に誤差が生じ易く、目標位置へ対象部を正確に移動させることが困難になり制御に時間を要するという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、構造の簡素化を図ると共に作業性の向上を図るロボット制御システムおよび方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のロボット制御システムは、対象を予め設定された目標位置に移動するロボット制御システムにおいて、アームを有して移動可能なロボットと、前記ロボットとは別に配置されて前記アームの基準部の位置情報を検出する位置検出器と、前記位置検出器が検出した前記基準部の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する算出部と、前記算出部が算出した移動経路および移動量に基づいて前記アームを作動制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

ロボットを作業位置に移動し、位置検出器がアームの基準部の位置情報を検出すると、算出部は、基準部の位置情報に基づいてアームの移動経路および移動量を算出し、制御部は、移動経路および移動量に基づいてアームを作動制御する。そのため、ロボットを作業位置に固定する必要がなく、ロボットの配置作業が容易になると共に、配置作業時間を短縮することができ、作業性の向上を図ることができる。また、アームの基準部の位置情報を検出する位置検出器だけを設ければよく、構造および制御の簡素化を図ることができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記算出部は、前記基準部と前記基準部に関連する前記対象との位置関連情報を有しており、前記基準部の位置情報と前記位置関連情報に基づいて前記対象の位置情報を算出し、前記対象の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、算出部は、基準部と対象との位置関連情報を有していることから、基準部の位置情報と位置関連情報に基づいて容易に対象の位置情報を算出することができ、アームの移動経路および移動量を高精度に算出することができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記算出部は、前記目標位置の位置情報を有しており、前記基準部の位置情報と前記目標位置の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、算出部は、目標位置の位置情報を有していることから、基準部の位置情報と目標位置の位置情報に基づいて高精度にアームの移動経路および移動量を算出することができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記算出部は、前記基準部の位置情報に基づいて前記アームが配置される基準位置を算出し、前記基準位置に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、算出部が基準部の位置情報に基づいてアームの基準位置を算出することから、アームの作動誤差が生じても、基準位置と基準部との位置関係が常時適正な位置関係に修正されることとなり、基準位置に基づいてアームの移動経路および移動量を常時高精度に算出することができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記算出部は、予め設定された所定周期ごとに前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、算出部が所定周期ごとにアームの移動経路および移動量を算出することから、対象が目標位置に移動するとき、常時、最適なアームの移動経路および移動量が算出されることとなり、対象を目標位置に高精度に移動させることができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記位置検出器は、所定の位置に配置されるレーザートラッカーと、前記基準部に装着されるプローブとを有し、前記算出部は、前記レーザートラッカーが検出した前記プローブの位置情報と前記目標位置の位置情報と前記基準部の位置情報と前記基準部に関連する前記対象の位置情報に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、レーザートラッカーがプローブの位置情報を検出しており、算出部は、プローブの位置情報、目標位置の位置情報、基準部の位置情報、対象の位置情報に基づいてアームの移動経路および移動量を高精度に算出することができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記アームは、前記基準部を互いに交差する３次元方向と互いに交差する３次元の軸回り方向に移動可能であることを特徴とする。

そのため、アームが６軸方向に移動することで、対象を高精度に目標位置に移動することができる。

本発明のロボット制御システムでは、前記位置検出器は、前記基準部における互いに交差する３次元方向における位置情報と互いに交差する３次元の軸回り方向の姿勢情報を検出することを特徴とする。

そのため、位置検出器が基準部の６軸方向位置情報および姿勢情報を検出することで、アームを高精度に作動することができる。

本発明のロボット制御方法は、対象を予め設定された目標位置に移動するロボット制御方法において、ロボットを作業位置に移動する工程と、前記ロボットにおけるアームの基準部の位置情報を検出する工程と、前記基準部の位置情報に基づいて前記対象の位置情報を算出する工程と、前記対象の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する工程と、前記移動経路および前記移動量に基づいて前記アームを作動制御する工程と、を有することを特徴とする。

そのため、ロボットを作業位置に固定する必要がなく、ロボットの配置作業が容易になると共に、配置作業時間を短縮することができ、作業性の向上を図ることができる。また、アームの基準部を検出する位置検出器だけを設ければよく、構造および制御の簡素化を図ることができる。

本発明のロボット制御方法では、前記基準部の位置情報に基づいて前記アームが配置される基準位置を算出し、前記基準位置に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする。

そのため、アームの作動誤差が生じても、基準位置と基準部との位置関係が常時適正な位置関係に修正されることとなり、基準位置に基づいてアームの移動経路および移動量を常時高精度に算出することができる。

本発明のロボット制御方法では、現在位置から前記目標位置までの前記対象の移動中、予め設定された所定周期ごとに前記アームの移動経路および移動量を繰り返し算出することを特徴とする。

そのため、対象が目標位置に移動するとき、常時、最適なアームの移動経路および移動量が算出されることとなり、対象を目標位置に高精度に移動させることができる。

本発明のロボット制御システムおよび方法によれば、構造の簡素化を図ることができると共に、作業性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態のロボット制御システムを表す概略構成図である。 図２は、ロボット制御システムの概略構成を表す斜視図である。 図３は、本実施形態のロボット制御方法を表すフローチャートである。 図４は、ロボット制御方法を説明するためのロボット制御システムの側面図である。 図５は、ロボット制御方法を説明するためのロボット制御システムの平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態のロボット制御システムを表す概略構成図、図２は、ロボット制御システムの概略構成を表す斜視図である。

本実施形態において、図１および図２に示すように、ロボット制御システム１０は、窓枠（対象）１０１を予め設定された目標位置Ｔにある建造物１０２の開口部１０３に移動して取付けるものである。ロボット制御システム１０は、ロボット１１と、位置検出器１２と、算出部１３と、制御部１４とを備える。

ロボット１１は、移動台車２０上に搭載される。移動台車２０は、作業者が手動により移動可能であるが、モータなどの駆動部により自走可能としてもよい。ロボット１１は、多軸関節アーム（アーム）２１と、多軸関節アームを作動する駆動部２２とを有する。多軸関節アーム２１は、６個のアーム２３，２４，２５，２６，２７，２８を有する。円板形状をなす基台２９は、上部に第１アーム２３の一端部が第１軸心Ｏ１を中心に回動自在に連結される。第１アーム２３は、他端部に連結軸３０により第２アーム２４の一端部が第２軸心Ｏ２を中心に回動自在に連結される。第２アーム２４は、他端部に連結軸３１により第３アーム２５の一端部が第３軸心Ｏ３を中心に回動自在に連結される。

第３アーム２５は、他端部に第４アーム２６の一端部が第４軸心Ｏ４を中心に回動自在に連結される。第４アーム２６は、他端部に連結軸３２により第５アーム２７の一端部が第５軸心Ｏ５を中心に回動自在に連結される。第５アーム２７は、他端部に第６アーム２８の一端部が第６軸心Ｏ６を中心に回動自在に連結される。第６アーム２８は、他端部に把持部３３が装着される。把持部３３は、窓枠１０１を把持することができる。

駆動部２２は、基台２９および５個のアーム２３，２４，２５，２６，２７に装着されたモータ（図示略）を有する。駆動部２２は、６個のアーム２３，２４，２５，２６，２７，２８を各軸心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，Ｏ５，Ｏ６回りに回動することができる。

そのため、多軸関節アーム２１は、駆動部２２により把持部３３を互いに交差する３次元方向（軸心Ｏ２，Ｏ３，Ｏ５方向）と、互いに交差する３次元方向（軸心Ｏ２，Ｏ３，Ｏ５）の軸回り方向（軸心Ｏ１，Ｏ４，Ｏ６方向）に移動することができる。

位置検出器１２は、ロボット１１とは別の場所の床面Ｇ上に配置され、基準部としての多軸関節アーム２１の把持部３３を検出し、把持部３３の位置情報を取得する。具体的に、位置検出器１２は、所定の位置に配置されるレーザートラッカー４１と、把持部３３に装着されるプローブ４２とを有する。レーザートラッカー４１は、プローブ４２に向けてレーザ光を照射し、プローブ４２がレーザ光を受光することで、プローブ４２（把持部３３）における互いに交差する３次元方向（軸心Ｏ２，Ｏ３，Ｏ５方向）における位置情報と、互いに交差する３次元の軸回り方向（軸心Ｏ１，Ｏ４，Ｏ６方向）の姿勢情報を取得することができる。ここで、位置情報とは、所定の基準点に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向における位置座標であり、姿勢情報とは、この位置座標に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向における傾きである。

この場合、位置検出器１２は、制御装置５１に接続される。位置検出器１２は、高速無線通信により予め設定された所定周期（例えば、サンプリング周期１ｍｓｅｃ～２ｍｓｅｃ）ごとに検出したプローブ４２の位置情報および姿勢情報を制御装置５１に送信する。

制御装置５１は、算出部１３と制御部１４とを有する。算出部１３は、位置検出器１２が検出したプローブ４２の位置情報および姿勢情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から目標位置Ｔである開口部１０３に移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。制御部１４は、算出部１３が算出した多軸関節アーム２１の移動経路および移動量に基づいて駆動部２２により多軸関節アーム２１を作動制御する。

この場合、目標位置Ｔである開口部１０３の位置情報および姿勢情報と、把持部３３が把持した窓枠１０１の位置情報および姿勢情報と、把持部３３の位置情報および姿勢情報と、把持部３３に装着されたプローブ４２の位置情報および姿勢情報とを事前に取得しておく。そして、これらの位置情報および姿勢情報に基づいてプローブ４２と把持部３３との把持部位置関連情報と、プローブ４２と窓枠１０１との窓枠位置関連情報を算出する。制御装置５１は、記憶部５２が接続されており、目標位置Ｔである開口部１０３の位置情報および姿勢情報と、プローブ４２と把持部３３との把持部位置関連情報と、プローブ４２と窓枠１０１との窓枠位置関連情報とを記憶部５２に記憶しておく。この場合、把持部３３が把持した窓枠１０１の位置情報および姿勢情報と、把持部３３の位置情報および姿勢情報と、把持部３３に装着されたプローブ４２の位置情報および姿勢情報を記憶部５２に記憶してもよい。

ここで、目標位置Ｔである開口部１０３の位置情報および姿勢情報とは、例えば、開口部１０３における基準点Ｐ１の位置データ（座標）と、基準点Ｐ１に対する開口部１０３の姿勢データ（傾き）である。また、把持部３３が把持した窓枠１０１の位置情報および姿勢情報とは、例えば、窓枠１０１における基準点Ｐ２の位置データと、基準点Ｐ２に対する窓枠１０１の姿勢データである。把持部３３の位置情報および姿勢情報とは、例えば、把持部３３における基準点Ｐ３の位置データと、基準点Ｐ３に対する把持部３３の姿勢データである。把持部３３に装着されたプローブ４２の位置情報および姿勢情報とは、例えば、プローブ４２における基準点Ｐ４の位置データと、基準点Ｐ４に対するプローブ４２の姿勢データである。

なお、位置データ（座標）とは、上述した位置情報であり、所定の基準点に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向における位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。また、姿勢データ（傾き）とは、上述した姿勢情報であり、位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対するＸ方向とＹ方向とＺ方向における傾きである。例えば、開口部（目標位置Ｔ）１０３の場合、基準点Ｐ１から所定の方向に延出する２つの枠の傾きであり、１つの枠に対してＸ方向に対する傾きとＹ方向に対する傾きとＺ方向に対する傾きのデータである。すなわち、開口部１０３の位置情報および姿勢情報により、開口部１０３がどの位置にあって、どのような形状をなしているかがわかる。把持部３３、窓枠１０１、プローブ４２についても同様である。

この場合、開口部１０３と窓枠１０１と把持部３３とプローブ４２の位置情報および姿勢情報は、開口部１０３と窓枠１０１と把持部３３と位置検出器１２（レーザートラッカー４１およびプローブ４２）が存在する空間における共通の基準点Ｐ０に対する絶対座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。

そのため、開口部１０３と窓枠１０１と把持部３３の位置情報および姿勢情報は、事前に基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にプローブ４２を装着し、レーザートラッカー４１を用いて計測する。但し、開口部１０３の位置を表す建造物１０２の図面などが存在する場合、図面上での基準点Ｐ１の座標データを基準点Ｐ０に対する絶対座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換して用いてもよい。また、プローブ４２を常に把持部３３の特定の位置に装着することができる治具を用いた場合、プローブ４２の基準点Ｐ４と把持部３３の基準点Ｐ３とのＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置関係が既知であることから、プローブ４２の基準点Ｐ４の絶対座標データに基づいて把持部３３の基準点Ｐ３の絶対座標データを算出してもよい。更に、把持部３３を常に窓枠１０１の特定の位置を把持できるような治具を用いた場合、把持部３３の基準点Ｐ３と窓枠１０１の基準点Ｐ２とのＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置関係が既知であることから、把持部３３の基準点Ｐ３の絶対座標データに基づいて窓枠１０１の基準点Ｐ２の絶対座標データを算出してもよい。

そして、算出部１３は、レーザートラッカー４１が検出したプローブ４２の絶対座標データと、開口部１０３の絶対座標データと、把持部３３の絶対座標データと、把持部３３が把持した窓枠１０１の絶対座標データに基づいて、窓枠１０１を現在位置から開口部１０３に移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。すなわち、プローブ４２の絶対座標データと把持部３３の絶対座標データに基づいてプローブ４２と把持部３３との把持部位置関連情報が算出される。また、プローブ４２の絶対座標データと把持部３３が把持した窓枠１０１の絶対座標データに基づいてプローブ４２と窓枠１０１との窓枠位置関連情報が算出される。算出部１３は、レーザートラッカー４１が検出したプローブ４２の絶対座標データと、開口部１０３の絶対座標データと、把持部位置関連情報と、窓枠位置関連情報とに基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そして、算出部１３は、予め設定された所定周期ごとに多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出しており、窓枠１０１の移動中に外乱などにより移動経路および移動量の修正が必要な場合、所定周期ごとに移動経路および移動量を補正する。

算出部１３が多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を補正する場合、多軸関節アーム２１の作動量、つまり、駆動部２２を構成する６個のモータの駆動量を修正する必要がある。多軸関節アーム２１は、例えば、基台２９と第１アーム２３との連結位置を基準位置とし、基準位置に対する把持部３３の基準点Ｐ３の絶対座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）上での移動量および移動方向を指令することで作動する。そのため、算出部１３は、外乱などにより多軸関節アーム２１の移動経路および移動量の修正が必要な場合、把持部３３の基準点Ｐ３の位置情報に基づいてこの基準位置を算出し直し、修正された基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を補正する。

ここで、本実施形態のロボット制御方法について具体的に説明する。図３は、本実施形態のロボット制御方法を表すフローチャート、図４は、ロボット制御方法を説明するためのロボット制御システムの側面図、図５は、ロボット制御方法を説明するためのロボット制御システムの平面図である。

本実施形態のロボット制御方法は、ロボット１１を作業位置Ｇ１に移動する工程と、ロボット１１における多軸関節アーム２１の把持部３３を検出する工程と、把持部３３の位置情報に基づいて窓枠１０１の位置情報を算出する工程と、窓枠１０１の位置情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から開口部１０３に移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する工程と、移動経路および移動量に基づいて多軸関節アーム２１を作動制御する工程とを有する。

このとき、把持部３３の位置情報に基づいて多軸関節アーム２１が配置される基準位置を算出し、基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を補正する。また、現在位置から開口部１０３への窓枠１０１の移動中、予め設定された所定周期ごとに多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を繰り返し算出する。

以下、窓枠１０１を目標位置Ｔである開口部１０３まで移動して取付けるためのロボット１１の制御について具体的に説明する。

図１から図５に示すように、ステップＳ１１にて、作業者は、移動台車２０を操作し、移動台車２０に搭載されたロボット１１を作業位置Ｇ１に移動する。ここで、作業位置Ｇ１とは、ロボット１１の多軸関節アーム２１が作動することで、把持部３３が把持した窓枠１０１を開口部１０３に取付けられる範囲とすることが好ましい。また、位置検出器１２は、少なくとも把持部３３に装着されたプローブ４２を検出することができる所定の床面Ｇに配置される。ステップＳ１２にて、作業者は、例えば、位置検出器１２を用いて目標位置Ｔである開口部１０３における基準点Ｐ１の位置情報および姿勢情報を計測する。

ステップＳ１３にて、作業者は、ロボット１１を作動して把持部３３により窓枠１０１を把持させる。ステップＳ１４にて、作業者は、例えば、位置検出器１２を用いてロボット１１の把持部３３が把持した窓枠１０１における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報を計測する。ステップＳ１５にて、作業者は、例えば、位置検出器１２を用いて窓枠１０１を把持した把持部３３における基準点Ｐ３の位置情報および姿勢情報を計測する。ステップＳ１６にて、作業者は、レーザートラッカー４１により把持部３３に装着されたプローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報を計測する。なお、計測した位置情報および姿勢情報は、記憶部５２に記憶しておくことが好ましい。

ここで、開口部１０３における基準点Ｐ１の位置情報および姿勢情報、窓枠１０１における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報、把持部３３における基準点Ｐ３の位置情報および姿勢情報、プローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報を取得することができたことから、各基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置情報および姿勢情報を、共通の基準点Ｐ０に対する絶対座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。そのため、ロボット１１が移動したり、多軸関節アーム２１が作動したりしたとしても、プローブ４２と把持部３３と窓枠１０１との位置関係、つまり、プローブ４２における基準点Ｐ４と窓枠１０１および把持部３３の基準点Ｐ２，Ｐ３との位置関係（位置関連情報）は変わらない。すると、プローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報がわかれば、窓枠１０１および把持部３３の基準点Ｐ２，Ｐ３の位置情報および姿勢情報を算出することができる。

ステップＳ１７にて、レーザートラッカー４１により現在のプローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報を計測する。ステップＳ１８にて、算出部１３は、計測した現在のプローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報に基づいて、窓枠１０１における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報を算出する。ステップＳ１９にて、算出部１３は、開口部１０３における基準点Ｐ１の位置情報および姿勢情報と、算出した窓枠１０１における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報に基づいて、窓枠１０１を現在位置から開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。ステップＳ２０にて、制御部１４は、窓枠１０１の算出した多軸関節アーム２１の移動経路および移動量に基づいて、多軸関節アーム２１を作動制御する。

すると、ロボット１１の多軸関節アーム２１が作動し、把持部３３が所定の移動経路に沿って所定の移動量だけ傾動し、把持部３３が把持した窓枠１０１を開口部１０３まで移動する。ステップＳ２１にて、窓枠１０１が開口部１０３まで到達して取付けられたかどうかを判定する。ここで、窓枠１０１が開口部１０３に適正に取付けられたと判定（Ｙｅｓ）されると、作業を終了する。

一方、窓枠１０１が開口部１０３に取付けられていないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ２２に移行する。この場合、２つの可能性がある。１つは、多軸関節アーム２１が適正に作動し、窓枠１０１を所定の移動経路に沿って移動しているものの、まだ所定の移動量だけ移動しておらず、窓枠１０１が開口部１０３に到達していない。もう１つは、多軸関節アーム２１が適正に作動しているものの、多軸関節アーム２１の作動誤差や窓枠１０１の重量による多軸関節アーム２１の撓みなどの原因により、把持部３３が所定の移動経路から外れている。この場合、多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を補正する必要がある。

ステップＳ２２にて、算出部１３は、計測した現在のプローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報に基づいて、現在の把持部３３における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報を算出する。ステップＳ２３にて、算出部１３は、現在の把持部３３における基準点Ｐ２の位置情報および姿勢情報に基づいて多軸関節アーム２１が配置される基準位置を算出する。すなわち、窓枠１０１を把持した把持部３３の現在位置が設定した移動経路にない場合、現在の把持部３３の基準点Ｐ３に基づいて多軸関節アーム２１の基準位置を再設定する。

ステップＳ２４にて、算出部１３は、再設定した多軸関節アーム２１の基準位置に基づいて、窓枠１０１を現在位置から開口部１０３に移動させるための把持部３３の移動距離と姿勢を算出する。そして、ステップＳ２５にて、制御部１４は、算出した把持部３３の移動距離と姿勢に基づいて多軸関節アーム２１を作動して位置を補正し、ステップＳ１７に戻る。

ステップＳ１７に戻ると、再び、レーザートラッカー４１により現在のプローブ４２における基準点Ｐ４の位置情報および姿勢情報を計測し、ステップＳ１８からステップＳ２１の処理を繰り返し実行する。

このように本実施形態のロボット制御システムは、多軸関節アーム２１を有して移動可能なロボット１１と、ロボット１１とは別に配置されて多軸関節アーム２１の把持部（基準部）３３の位置情報を検出する位置検出器１２と、位置検出器１２が検出した把持部３３の位置情報に基づいて窓枠（対象）１０１を現在位置から目標位置Ｔとしての開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する算出部１３と、算出部１３が算出した移動経路および移動量に基づいて多軸関節アーム２１を作動制御する制御部１４とを備える。

ロボット１１を作業位置Ｇ１に移動し、位置検出器１２が多軸関節アーム２１の把持部３３を検出すると、算出部１３は、把持部３３の位置情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出し、制御部１４は、窓枠１０１の移動経路および移動量に基づいて多軸関節アーム２１を作動制御する。そのため、ロボット１１を作業位置Ｇ１に固定する必要がなく、ロボット１１の配置作業が容易になると共に、配置作業時間を短縮することができ、作業性の向上を図ることができる。また、多軸関節アーム２１の把持部３３を検出する位置検出器１２だけを設ければよく、構造および制御の簡素化を図ることができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、算出部１３は、把持部３３と把持部３３が把持した窓枠１０１との位置関連情報を有しており、把持部３３の位置情報と位置関連情報に基づいて窓枠１０１の位置情報を算出し、窓枠１０１の位置情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、把持部３３の位置情報と位置関連情報に基づいて容易に窓枠１０１の位置情報を算出することができ、多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を高精度に算出することができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、算出部１３は、開口部１０３の位置情報を有しており、把持部３３の位置情報と開口部１０３の位置情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、把持部３３の位置情報と開口部１０３の位置情報に基づいて高精度に多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出することができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、算出部１３は、把持部３３の位置情報に基づいて多軸関節アーム２１が配置される基準位置を算出し、基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、多軸関節アーム２１の作動誤差が生じても、基準位置と把持部３３との位置関係が常時適正な位置関係に修正されることとなり、基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を常時高精度に算出することができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、算出部１３は、予め設定された所定周期ごとに多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、窓枠１０１が開口部１０３に移動するとき、常時、最適な多軸関節アーム２１の移動経路および移動量が算出されることとなり、窓枠１０１を開口部１０３に高精度に移動させることができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、位置検出器１２は、所定の位置に配置されるレーザートラッカー４１と、把持部３３に装着されるプローブ４２とを有し、算出部１３は、レーザートラッカー４１が検出したプローブ４２の位置情報と開口部１０３の位置情報と把持部３３の位置情報と把持部３３が把持した窓枠１０１の位置情報に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、レーザートラッカー４１がプローブ４２の位置情報を検出しており、算出部１３は、プローブ４２の位置情報、開口部１０３の位置情報、把持部３３の位置情報、窓枠１０１の位置情報に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を高精度に算出することができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、多軸関節アーム２１は、把持部３３を互いに交差する３次元方向と互いに交差する３次元の軸回り方向に移動可能である。そのため、多軸関節アーム２１が６軸方向に移動することで、窓枠１０１を高精度に開口部１０３に移動することができる。

本実施形態のロボット制御システムでは、位置検出器１２は、把持部３３における互いに交差する３次元方向における位置情報と互いに交差する３次元の軸回り方向の姿勢情報を検出する。そのため、位置検出器１２が把持部３３の６軸方向位置情報および姿勢情報を検出することで、多軸関節アーム２１を高精度に作動することができる。

また、本実施形態のロボット制御方法は、ロボット１１を作業位置Ｇ１に移動する工程と、ロボット１１における多軸関節アーム２１の把持部３３を検出する工程と、把持部３３の位置情報に基づいて窓枠１０１の位置情報を算出する工程と、窓枠１０１の位置情報に基づいて窓枠１０１を現在位置から開口部１０３まで移動するための多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する工程と、移動経路および移動量に基づいて多軸関節アーム２１を作動制御する工程とを有する。

そのため、ロボット１１を作業位置Ｇ１に固定する必要がなく、ロボット１１の配置作業が容易になると共に、配置作業時間を短縮することができ、作業性の向上を図ることができる。また、多軸関節アーム２１の把持部３３を検出する位置検出器１２だけを設ければよく、構造および制御の簡素化を図ることができる。

本実施形態のロボット制御では、把持部３３の位置情報に基づいて多軸関節アーム２１が配置される基準位置を算出し、基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出する。そのため、多軸関節アーム２１の作動誤差が生じても、基準位置と把持部３３との位置関係が常時適正な位置関係に修正されることとなり、基準位置に基づいて多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を常時高精度に算出することができる。

本実施形態のロボット制御方法では、現在位置から開口部１０３までの窓枠１０１の移動中、予め設定された所定周期ごとに多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を繰り返し算出する。そのため、窓枠１０１が開口部１０３に移動するとき、常時、最適な多軸関節アーム２１の移動経路および移動量が算出されることとなり、窓枠１０１を開口部１０３に高精度に移動させることができる。

なお、上述した実施形態では、移動台車２０にロボット１１を搭載することで、ロボット１１の配置位置を変更可能としたが、ロボット１１自体を走行可能としてもよい。また、位置検出器１２をレーザートラッカー４１とプローブ４２により構成したが、この構成に限定されるものでなく、プローブ４２に代えて複数の反射板を設けたり、３次元カメラなどを適用したりしてもよい。さらに、位置検出器１２は、基準部として、多軸関節アーム２１の把持部３３の位置情報を検出するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、多軸関節アーム２１の先端部であってもよい。

また、上述した実施形態では、作業者が移動台車２０によりロボット１１を作業位置Ｇ１に移動し、ロボット１１を停止した状態で多軸関節アーム２１を作動して作業を行うようにしたが、作業の途中で移動台車２０によりロボット１１を移動してもよく、この場合であっても、高精度に多軸関節アーム２１の移動経路および移動量を算出することができる。また、ロボット１１が多軸関節アーム２１を有するものとしたが、多軸関節アーム２１は、６軸関節アームに限るものではなく、単なる棒形状のアームであってもよい。

また、上述した実施形態では、対象を窓枠１０１とし、目標位置Ｔを開口部１０３とし、ロボット制御システム１０により窓枠１０１を開口部１０３まで移動して取付ける作業に適用して説明したが、このような作業に限定されるものではない。例えば、対象を所定の位置に搬送する作業や工具を移動して所定の位置に所定の加工を行う作業などにも適用することができる。

そのほか、アームの先端であるヘッド部を目標位置である航空機の搭乗口へ自動着機させるロボットとしての機能を備える搭乗橋や、アームを保有して自動制御される建設ロボットに対して、先端部の移動制御に適用することができる。

１０ ロボット制御システム
１１ ロボット
１２ 位置検出器
１３ 算出部
１４ 制御部
２０ 移動台車
２１ 多軸関節アーム（アーム）
２２ 駆動部
２３ 第１アーム
２４ 第２アーム
２５ 第３アーム
２６ 第４アーム
２７ 第５アーム
２８ 第６アーム
２９ 基台
３０，３１，３２ 連結軸
３３ 把持部（基準部）
４１ レーザートラッカー
４２ プローブ
５１ 制御装置
５２ 記憶部
１０１ 窓枠（対象）
１０２ 建造物
１０３ 開口部
Ｏ１ 第１軸心
Ｏ２ 第２軸心
Ｏ３ 第３軸心
Ｏ４ 第４軸心
Ｏ５ 第５軸心
Ｏ６ 第６軸心
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 基準点
Ｔ 目標位置
Ｇ 床面
Ｇ１ 作業位置

Claims (10)

1. 対象を予め設定された目標位置に移動するロボット制御システムにおいて、
   アームを有して移動可能なロボットと、
   前記ロボットとは別に配置されて前記アームの基準部の位置情報を検出する位置検出器と、
   前記位置検出器が検出した前記基準部の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する算出部と、
   前記算出部が算出した移動経路および移動量に基づいて前記アームを作動制御する制御部と、
   を備え、
   前記算出部は、前記基準部と前記基準部に関連する前記対象との位置関連情報を有しており、前記基準部の位置情報と前記位置関連情報に基づいて前記対象の位置情報を算出し、前記対象の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する、
   ことを特徴とするロボット制御システム。
2. 前記算出部は、前記目標位置の位置情報を有しており、前記基準部の位置情報と前記目標位置の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御システム。
3. 前記算出部は、前記基準部の位置情報に基づいて前記アームが配置される基準位置を算出し、前記基準位置に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボット制御システム。
4. 前記算出部は、予め設定された所定周期ごとに前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のロボット制御システム。
5. 前記位置検出器は、所定の位置に配置されるレーザートラッカーと、前記基準部に装着されるプローブとを有し、前記算出部は、前記レーザートラッカーが検出した前記プローブの位置情報と前記目標位置の位置情報と前記基準部の位置情報と前記基準部に関連する前記対象の位置情報に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のロボット制御システム。
6. 前記アームは、前記基準部を互いに交差する３次元方向と互いに交差する３次元の軸回り方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のロボット制御システム。
7. 前記位置検出器は、前記基準部における互いに交差する３次元方向における位置情報と互いに交差する３次元の軸回り方向の姿勢情報を検出することを特徴とする請求項６に記載のロボット制御システム。
8. 対象を予め設定された目標位置に移動するロボット制御方法において、
   ロボットを作業位置に移動する工程と、
   前記ロボットにおけるアームの基準部の位置情報を検出する工程と、
   前記基準部の位置情報に基づいて前記対象の位置情報を算出する工程と、
   前記対象の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する工程と、
   前記移動経路および前記移動量に基づいて前記アームを作動制御する工程と、
   を有し、
   前記基準部の位置情報と前記基準部に関連する前記対象との位置関連情報に基づいて前記対象の位置情報を算出し、前記対象の位置情報に基づいて前記対象を現在位置から前記目標位置まで移動するための前記アームの移動経路および移動量を算出する、
   ことを特徴とするロボット制御方法。
9. 前記基準部の位置情報に基づいて前記アームが配置される基準位置を算出し、前記基準位置に基づいて前記アームの移動経路および移動量を算出することを特徴とする請求項８に記載のロボット制御方法。
10. 現在位置から前記目標位置までの前記対象の移動中、予め設定された所定周期ごとに前記アームの移動経路および移動量を繰り返し算出することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のロボット制御方法。
    

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