JP7396829B2 - ロボット座標系を設定する装置、ロボット制御装置、ロボットシステム、及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット座標系を設定する装置、ロボット制御装置、ロボットシステム、及び方法に関する。

ロボットに動作を教示する装置が知られている（例えば、特許文献１）

実開昭５９－１６７６８５号公報

従来、軸に沿って移動されるロボットのロボット座標系を正確に求める技術が求められている。

本開示の一態様において、第１の軸に沿って移動されるロボットのロボット座標系を設定する装置は、第１の軸に沿って予め設定された２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求める座標系取得部を備える。

本開示の他の態様において、第１の軸に沿って移動されるロボットのロボット座標系を設定する方法は、第１の軸に沿って予め設定された２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求める。

本開示によれば、ロボットが移動される軸が変形したとしても、予め定めた２つのロボット座標系の間に設定する別のロボット座標系の位置を、該軸の変形に対応するように正確に求めることができる。

一実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。 図１に示すロボット、走行装置、及び外部装置の斜視図である。 図２に示すロボット、走行装置、及び外部装置の概略図であって、各種座標系と動作軸を示している。 図３に示すレール部が変形した状態を示す。 ２つのロボット座標系の間に別のロボット座標系を設定する方法を説明するための図である。 図５に示す別のロボット座標系の姿勢を求める方法を説明するための図である。 ２つのロボット座標系の間に別のロボット座標系を設定する他の方法を説明するための図である。 他の実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の紙面上下左右を、上下左右と言及することがある。まず、図１～図３を参照して、一実施形態に係るロボットシステム１０について説明する。ロボットシステム１０は、ロボット１２、走行装置１４、外部装置１６、及び装置１００を備える。

図２を参照して、ロボット１２は、走行装置１４によって軸線（第１の軸）Ａ_１に沿って移動される。本実施形態においては、軸線Ａ_１は直線である。ロボット１２は、多関節ロボットであって、ベース部１８、旋回胴２０、ロボットアーム２２、手首部２４、及びエンドエフェクタ２６を備える。旋回胴２０は、軸線Ａ_３周りに回動可能にベース部１８に設けられている。軸線Ａ_３は、鉛直方向と略平行である（又は、軸線Ａ_１と略直交する）。

ロボットアーム２２は、旋回胴２０に回動可能に設けられた第１のアーム２８と、該第１のアーム２８の先端部に回動可能に設けられた第２のアーム３０とを有する。手首部２４は、第２のアーム３０の先端部に回動可能に設けられている。エンドエフェクタ２６は、手首部２４の先端部に着脱可能に取り付けられており、手首部２４は、エンドエフェクタ２６を回動可能に支持する。エンドエフェクタ２６は、溶接トーチ、ロボットハンド、レーザ加工ヘッド、又は塗料塗布器等であって、ワークＷに対して所定の作業（溶接、ワークハンドリング、レーザ加工、塗工等）を行う。

ロボット１２の各コンポーネント（ベース部１８、旋回胴２０、ロボットアーム２２、手首部２４）には、サーボモータ（図示せず）が内蔵されており、これらサーボモータは、ロボット１２の可動コンポーネント（すなわち、旋回胴２０、ロボットアーム２２、手首部２４）を駆動軸周りに回転駆動することによって、エンドエフェクタ２６を移動させる。

走行装置１４は、ロボット１２を軸線Ａ_１に沿って移動させる。具体的には、走行装置１４は、支持フレーム３２、レール３４、スライダ３６、及び駆動部３８を備える。支持フレーム３２は、鉛直方向へ延びる複数の柱部４０と、該柱部４０の上端に固設された天壁部４２とを有する。

レール３４は、天壁部４２の底面４２ａに固設されており、軸線Ａ_１に沿って真直ぐに延在している。スライダ３６は、軸線Ａ_１に沿って摺動可能となるようにレール３４と係合している。スライダ３６は、レール３４と係合することで、軸線Ａ_１に沿って往復動するように案内される。

駆動部３８は、例えばサーボモータであって、スライダ３６を軸線Ａ_１に沿って移動させる動力を発生する。駆動部３８は、レール３４に沿って敷設されたタイミングベルト（図示せず）を回動させ、該タイミングベルトは、スライダ３６の上部と係合し、駆動部３８が生じた動力をスライダ３６へ伝達する。

ロボット１２のベース部１８は、スライダ３６の下面に固定されている。駆動部３８がタイミングベルトを回動させると、該タイミングベルトと係合したスライダ３６が軸線Ａ_１に沿って移動され、これにより、スライダ３６に搭載されたロボット１２が軸線Ａ_１に沿って移動される。

外部装置１６は、ロボット１２の外部に設置され、該ロボット１２の作業対象となるワークＷを、軸線Ａ_２（第２の軸）の周りに回転させる。具体的には、外部装置１６は、駆動装置４４、及び従動装置４６を備える。駆動装置４４は、ベース部４８、出力フランジ５０、及び駆動部５２を有する。ベース部４８は、作業セルの床の上に固定されている。出力フランジ５０は、円盤状の部材であって、軸線Ａ_２周りに回転可能となるようにベース部４８に設けられている。駆動部５２は、例えばサーボモータであって、出力フランジ５０を回転させる動力を発生する。

従動装置４６は、ベース部５４、及び従動フランジ５６を有する。ベース部５４は、作業セルの床の上に固定され、駆動装置４４のベース部４８と対向配置されている。従動フランジ５６は、軸線Ａ_２を基準として出力フランジ５０と同心に配置された円盤状の部材であって、軸線Ａ_２周りに回転可能となるようにベース部５４に設けられている。

ワークＷは、治具（図示せず）によって出力フランジ５０及び従動フランジ５６に固定される。駆動部５２が出力フランジ５０を回転すると、ワークＷも出力フランジ５０とともに回転され、従動フランジ５６は、ワークＷの回転に従って軸線Ａ_２周りに回転される。なお、本実施形態においては、軸線Ａ_１と軸線Ａ_２とは略平行である。

図３に示すように、走行装置１４には、走行装置座標系Ｃ_Ｔが設定される。走行装置座標系Ｃ_Ｔは、走行装置１４の動作を自動制御するためのものであって、３次元空間に固定された固定座標系である。本実施形態においては、走行装置座標系Ｃ_Ｔは、その原点がレール３４の左端に配置され、そのｘ軸方向が軸線Ａ_１と一致し、ｚ軸方向が鉛直方向と平行となるように、設定されている。

外部装置１６には、外部装置座標系Ｃ_Ｅが設定される。外部装置座標系Ｃ_Ｅは、外部装置１６の動作を自動制御するためのものであって、３次元空間に固定された固定座標系である。本実施形態においては、外部装置座標系Ｃ_Ｅは、その原点が出力フランジ５０の中心に配置され、そのｘ軸方向が軸線Ａ_２と一致するように、設定されている。

一方、ロボット１２には、ロボット座標系Ｃ_Ｒが設定される。ロボット座標系Ｃ_Ｒは、ロボット１２の可動コンポーネントを自動制御するためのものであって、３次元空間内を走行装置１４のスライダ３６とともに移動する移動座標系である。本実施形態においては、ロボット座標系Ｃ_Ｒは、その原点がベース部１８の中心に配置され、そのｚ軸方向が軸線Ａ_３と一致するように、設定されている。

ロボット１２によってワークＷに対する作業を行うとき、走行装置１４は、ロボット１２を、予め定められた作業位置Ｂ_１及びＢ_２に順次配置させる。これら作業位置Ｂ_１及びＢ_２は、軸線Ａ_１の方向の位置（換言すれば、走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標）として規定することができる。このとき、ロボット座標系Ｃ_Ｒは、作業位置Ｂ_１及びＢ_２に順次設定され、外部装置１６がワークＷを軸線Ａ_２周りに回転させる動作と協調して、ロボット１２がロボット座標系Ｃ_Ｒを基準として制御されて、作業位置Ｂ_１及びＢ_２の各々でワークＷに対して作業を順次行う。

ここで、走行装置１４のレール３４が、重力等の要因によって変形してしまうことが起こり得る。このようにレール３４に変形が生じた例を、図４に示す。図４に示す例では、天壁部４２及びレール３４が、中央部分で下方へ撓んでいる。この場合、レール３４の実際の軸線Ａ_１’が、設計上の軸線Ａ_１（走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ軸）と一致しなくなる。

この場合、走行装置１４によってロボット１２を作業位置Ｂ_１及びＢ_１に配置したときの該ロボット１２のベース部１８の位置及び姿勢が、図３に示す設計上の位置及び姿勢とは異なり得る。このようにレール３４が変形した場合、実際の軸線Ａ_１’の、設計上の軸線Ａ_１からのずれを反映させるように、作業位置Ｂ_１及びＢ_１でロボット座標系Ｃ_Ｒを設定する必要がある。

本実施形態においては、図４に示す２つの作業位置Ｂ_１及びＢ_１の各々において、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２が予め設定される。以下、ロボット座標系設定方法について説明する。まず、走行装置１４は、ロボット１２を、作業位置Ｂ_１に配置させる。次いで、外部装置１６がワークＷ（又はダミーワーク）を回転させているときに、ロボット１２は、エンドエフェクタ２６で、ワークＷ上に定めた３つの点をタッチアップする。

このときのロボット１２の位置データと、ワークＷ上に定めた３点の位置を示す情報とから、作業位置Ｂ_１に配置されたロボット１２（具体的には、ベース部１８）と外部装置１６との相対位置を示すデータを取得できる。ロボット１２の位置データは、例えば、ロボット１２に内蔵された各サーボモータの回転角度を含み、該回転角度は、該サーボモータに設けられた回転検出器（エンコーダ、又はホール素子）によって検出できる。

一例として、作業位置Ｂ_１に配置されたロボット１２と外部装置１６との相対位置のデータとして、該ロボット１２(ベース部１８)に対する外部装置１６の軸線Ａ_２の位置及び方向が求められる。この相対位置のデータに基づいて、作業位置Ｂ_１に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ１の原点位置（すなわち、ベース部１８の中心）と、各軸の方向とが決定される。こうして、図４に示すように作業位置Ｂ_１にロボット座標系Ｃ_Ｒ１を設定することができる。

同様にして、走行装置１４によってロボット１２を作業位置Ｂ_２に配置させて、外部装置１６がワークＷを回転させているときにロボット１２がエンドエフェクタ２６でワークＷ上に定めた３つの点をタッチアップし、作業位置Ｂ_２に配置されたロボット１２（ベース部１８）と外部装置１６との相対位置を示すデータ（例えば、作業位置Ｂ_２に配置されたロボット１２に対する軸線Ａ_２の位置及び方向）が取得される。

この相対位置のデータに基づいて、図４に示すように作業位置Ｂ_２にロボット座標系Ｃ_Ｒ２を設定することができる。以上のようなロボット座標系設定方法により、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２が予備的に設定され、これらロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の位置（原点位置）及び姿勢（各軸の方向）の設定情報は、メモリ（図示せず）にそれぞれ記憶される。

本実施形態に係る装置１００は、作業位置Ｂ_１及びＢ_２の間にさらなる作業位置Ｂ_３を設定する場合において、該作業位置Ｂ_３にロボット座標系Ｃ_Ｒ３を自動で設定する。具体的には、図１に示すように、装置１００は、座標系取得部１０２を備える。座標系取得部１０２は、上述のロボット座標系設定方法により予め設定された２つのロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の位置から、作業位置Ｂ_３に設定する別のロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置を、演算により求める。

以下、図５を参照して、座標系取得部１０２の機能について説明する。まず、オペレータは、作業位置Ｂ_３の位置情報を入力する。例えば、オペレータは、作業位置Ｂ_３の位置情報を、走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標として入力する。座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１の位置（原点）とロボット座標系Ｃ_Ｒ２の位置（原点）とを結ぶ仮想直線Ａ_４上の位置として求める。

具体的には、座標系取得部１０２は、仮想直線Ａ_４の走行装置座標系Ｃ_Ｔにおける座標（又は関数）を演算により求める（いわゆる、２点間の線形補間）。そして、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３における仮想直線Ａ_４上の点Ｐ_１の、走行装置座標系Ｃ_Ｔの座標を演算により求める。こうして、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の原点の位置Ｐ_１を演算により求めることができる。

次いで、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を求める。図５に示す例では、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１の姿勢とロボット座標系Ｃ_Ｒ２の姿勢との中間姿勢として、演算により求める。

以下、図５及び図６を参照して、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を求める方法の一例について、説明する。座標系取得部１０２は、走行装置座標系Ｃ_Ｔにおいて、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｚ軸方向と、ロボット座標系Ｃ_Ｒ２のｚ軸方向との中間の方向を演算により求め、求めた該方向を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｚ軸方向として決定する。

ここで、図６に示すように、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１、Ｃ_Ｒ２、及びＣ_Ｒ３のｚ軸の原点を一致させた場合において、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｚ軸方向と、ロボット座標系Ｃ_Ｒ２のｚ軸方向との角度をθ_ｚ０とし、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｚ軸方向と、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｚ軸方向との角度をθ_ｚとする。

この場合、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｚ軸方向とロボット座標系Ｃ_Ｒ２のｚ軸方向との中間の方向とは、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２のｚ軸と同じ平面上においてθ_ｚ＝θ_ｚ０／２となる方向として、定義できる。したがって、この場合、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｚ軸は、図６に示すように、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２のｚ軸と同じ平面上において、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｚ軸方向から角度θ_ｚ＝θ_ｚ０／２だけ、ロボット座標系Ｃ_Ｒ２のｚ軸方向へ向かって傾斜した方向として、決定される。

同様に、座標系取得部１０２は、走行装置座標系Ｃ_Ｔにおいて、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１のｘ軸（又はｙ軸）方向と、ロボット座標系Ｃ_Ｒ２のｘ軸（又はｙ軸）方向との中間の方向を演算により求め、求めた該方向を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｘ軸（又はｙ軸）方向として決定する。このようにして、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢（各軸の方向）を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の姿勢の中間姿勢として求めることができる。

代替的には、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の姿勢と点Ｐ_１の位置とに基づく関数として求めてもよい。具体的には、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｚ軸方向は、図６に示す角度θ_ｚが、０≦θ_ｚ≦θ_ｚ０の範囲で、走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標に応じて変化する（例えば、ｘ座標とともに増加する）関数：θ_ｚ＝ｆ_ｚ（ｘ）として表すことができる。したがって、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３の走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標と関数：θ_ｚ＝ｆ_ｚ（ｘ）とを用いて、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｚ軸方向を求めることができる。

同様に、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｘ軸（又はｙ軸）方向は、走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標に応じて変化する関数：θ_ｘ＝ｆ_ｘ（ｘ）（又は、θ_ｙ＝ｆ_ｙ（ｘ））として表すことができる。したがって、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３のｘ軸（又はｙ軸）方向を、作業位置Ｂ_３の走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標と関数：θ_ｘ＝ｆ_ｘ（ｘ）（又は、関数θ_ｙ＝ｆ_ｙ（ｘ））とから求めることができる。

このようにして、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を、関数ｆ_ｚ（ｘ）、ｆ_ｘ（ｘ）、又はｆ_ｙ（ｘ）を用いて演算により求めることができる。なお、これら関数ｆ_ｚ（ｘ）、ｆ_ｘ（ｘ）、又はｆ_ｙ（ｘ）の係数又は変数等のパラメータは、オペレータによって定められる。

以上のような方法により、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３にロボット座標系Ｃ_Ｒ３を、演算により求めた位置Ｐ_１に、演算により求めた姿勢で、自動で設定できる。なお、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を求めることなく、該ロボット座標系Ｃ_Ｒ３を点Ｐ_１に、予め定めた姿勢で設定してもよい。例えば、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３を点Ｐ_１に、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１又はＣ_Ｒ２と同じ姿勢で設定してもよい。

また、図５に示す例では、座標系取得部１０２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置Ｐ_１を、仮想直線Ａ_４上の位置として求めているが、これに限らず、曲線上の位置として求めてもよい。このような形態について、図７を参照して説明する。本実施形態においては、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置を、仮想曲線Ａ_５上の位置として求める。

この仮想曲線Ａ_５は、例えば、レール３４の両端（又は、スライダ３６の移動ストローク両端）と、ロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の原点とを結ぶ曲線であって、放物線、円弧線、任意の曲線、又はその組み合わせから構成され得る。座標系取得部１０２は、仮想曲線Ａ_５の走行装置座標系Ｃ_Ｔにおける座標（又は関数）を演算により求める（いわゆる、複数点間の曲線（放物線、円弧）補間）。

そして、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３における仮想曲線Ａ_５上の点Ｐ_２の走行装置座標系Ｃ_Ｔの座標を演算により求める。こうして、座標系取得部１０２は、作業位置Ｂ_３に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の原点の位置Ｐ_２を演算により求めることができる。これとともに、座標系取得部１０２は、上述した方法でロボット座標系Ｃ_Ｒ３の姿勢を決定できる。

以上のような機能を果たす装置１００は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有するコンピュータから構成される。この場合、該コンピュータのプロセッサが、座標系取得部１０２の機能を実行するための各種演算を行う。なお、装置１００は、ロボット１２を制御するロボット制御装置であってもよい。

以上のように、装置１００の座標系取得部１０２は、軸線Ａ_１に沿って予め設定された２つのロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の位置から、該２つのロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２の位置の間に設定するロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置Ｐ_１、Ｐ_２を演算により求めている。この構成によれば、走行装置１４のレール３４が変形したとしても、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置を、該レール３４の変形に対応するように正確且つ自動で求めることができる。

また、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３を基準として作業位置Ｂ_３に配置したロボット１２を制御することで、外部装置１６とより高精度な協調動作を実行することが可能となる。また、オペレータがロボット座標系Ｃ_Ｒ３の位置Ｐ_１、Ｐ_２を手動で求める必要がないので、ロボットシステム１０の立ち上げに掛かる負担を軽減できる。

なお、上述の実施形態においては、軸線Ａ_１に沿って２つのロボット座標系Ｃ_Ｒ１及びＣ_Ｒ２を予め設定する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、オペレータは、軸線Ａ_１に沿って第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}（ｎ＝１、２、３・・・）を予め設定してもよい。

この場合、座標系取得部１０２は、上述の方法を用いて、互いに隣接する２つのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ－１}及びＣ_{Ｒ_ｎ}の位置から、該２つのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ－１}及びＣ_{Ｒ_ｎ}の間に設定する別のロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}の位置Ｐ_ｍを演算により求める。このように、予め設定するロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}の数を増やすことによって、任意の２つのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ－１}及びＣ_{Ｒ_ｎ}の間に設定するロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}の位置Ｐ_ｍを、レール３４の変形により高精度に対応するように、求めることができる。

次に、図８を参照して、他のロボットシステム６０について説明する。ロボットシステム６０は、ロボット１２、走行装置１４、外部装置１６、及びロボット制御装置６２を備える。ロボット制御装置６２は、ロボット１２、走行装置１４、及び外部装置１６の動作を制御する。

ロボット制御装置６２は、プロセッサ６４、メモリ６６、及び入力装置６８を有する。プロセッサ６４は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、メモリ６６及び入力装置６８とバス７０を介して通信可能に接続されている。プロセッサ６４は、メモリ６６及び入力装置６８と通信しつつ、各種演算を実行する。メモリ６６は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等を有し、各種データを記憶する。入力装置６８は、キーボード、マウス、又はタッチパネル等を有し、オペレータからデータの入力を受け付ける。

ロボット制御装置６２は、ロボット座標系Ｃ_Ｒを設定する装置１１０を備える。本実施形態においては、装置１１０の機能は、ソフトウェア又はハードウェアとしてロボット制御装置６２に実装され、プロセッサ６４は、装置１１０の機能を実行するための各種演算を行う。

以下、装置１１０の機能について説明する。まず、プロセッサ６４は、軸線Ａ_１に沿って第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}（ｎ＝１，２，３・・・）をそれぞれ予備的に設定する。具体的には、プロセッサ６４は、走行装置１４を制御して、ロボット１２を、第ｎの作業位置Ｂ_ｎに配置させる。

次いで、プロセッサ６４は、上述のロボット座標系設定方法を用いて、外部装置１６を制御してワークＷ（又はダミーワーク）を回転させるとともに、ロボット１２を制御してエンドエフェクタ２６でワークＷ上に定めた３つの点をタッチアップし、第ｎの作業位置Ｂ_ｎに配置されたロボット１２と外部装置１６との相対位置のデータ（例えば、ロボット１２に対する外部装置１６の軸線Ａ_２の位置及び方向）を取得する。このように、プロセッサ６４は、ロボット１２と外部装置１６との相対位置を取得する位置取得部１０４として機能する。

次いで、プロセッサ６４は、取得した相対位置のデータに基づいて、第ｎの作業位置Ｂ_ｎに設定する第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}の原点位置（すなわち、ベース部１８の中心）と、各軸の方向とを決定する。こうして、プロセッサ６４は、第ｎの作業位置Ｂ_ｎに第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}を予備的に設定する。

このように、プロセッサ６４は、相対位置に基づいて第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}を予備的に設定する座標系設定部１０６として機能する。プロセッサ６４は、第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}の位置及び姿勢の設定情報（例えば、走行装置座標系Ｃ_Ｔの座標）を、メモリ６６に格納する。

その後、オペレータは、ワークＷに対する作業内容等に応じて、互いに隣接する第ｎ－１の作業位置Ｂ_ｎ－１と第ｎの作業位置Ｂ_ｎとの間に、さらなる作業位置Ｂ_ｍを任意で設定する。具体的には、オペレータは、入力装置６８を操作して、作業位置Ｂ_ｍの位置情報を、例えば走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標として、入力する。

作業位置Ｂ_ｍの位置情報の入力を受け付けると、プロセッサ６４は、座標系取得部１０２として機能し、図５～図７を参照して上述した方法を用いて、予め設定された第ｎ－１のロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ－１}及び第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}の位置及び姿勢の設定情報から、該第ｎ－１のロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ－１}と該第ｎのロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｎ}との間に設定する別のロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}の位置Ｐ_ｍ及び姿勢を求める。

作業位置Ｂ_ｍにロボット１２を配置させてワークＷに対する作業を行う場合、プロセッサ６４は、走行装置１４を制御してロボット１２を作業位置Ｂ_ｍに配置させるとともに、作業位置Ｂ_ｍにロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}を、上述のように求めた位置Ｐ_ｍ及び姿勢で、設定する。

そして、プロセッサ６４は、ロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}を基準としてロボット１２を制御し、外部装置１６によるワークＷの回転動作と協調して、ロボット１２によってワークＷに対する作業を行う。こうして、プロセッサ６４は、第ｎの作業位置Ｂ_ｎ及び作業位置Ｂ_ｍの各々で、ロボット１２によってワークＷに対して作業を順次行うことができる。

本実施形態によれば、プロセッサ６４は、走行装置１４のレール３４が変形したとしても、作業位置Ｂ_ｍに設定するロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}の位置を、該レール３４の変形に対応するように正確且つ自動で求めることができる。また、ロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}を基準として作業位置Ｂ_ｍに配置したロボット１２を制御することで、外部装置１６とより高精度な協調動作を実行することが可能となる。また、オペレータがロボット座標系Ｃ_{Ｒ_ｍ}の位置Ｐ_ｍを手動で求める必要がないので、ロボットシステム１０の立ち上げに掛かる負担を軽減できる。

なお、上述の実施形態においては、仮想直線Ａ_４、仮想曲線Ａ_５、点Ｐ_１、点Ｐ_２の座標を、走行装置座標系Ｃ_Ｔの座標として求める場合について述べたが、これに限らず、例えば、外部装置座標系Ｃ_Ｅの座標として求めてもよいし、又は、ワールド座標系（図示せず）の座標として求めてもよい。このワールド座標系は、ロボット座標系Ｃ_Ｒ３、走行装置座標系Ｃ_Ｔ、及び外部装置座標系Ｃ_Ｅとは別に設定され、作業セルの３次元空間を規定する固定座標系である。

また、上述の実施形態においては、作業位置Ｂ_３、Ｂ_ｍの位置情報が、走行装置座標系Ｃ_Ｔのｘ座標として入力される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、作業位置Ｂ_３、Ｂ_ｍの位置情報は、例えば、外部装置座標系Ｃ_Ｅ、又はワールド座標系（図示せず）の座標として入力されてもよい。

また、ロボット１２は、多関節ロボットに限らず、パラレルリンクロボット等、如何なるタイプのロボットであってもよい。また、走行装置１４は、ロボット１２を軸線Ａ_１に沿って移動可能であれば、如何なるタイプの装置であってもよい。また、軸線Ａ_１は、直線に限らず、曲線でもあってもよい。

以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

１０，６０ ロボットシステム
１２ ロボット
１４ 走行装置
１６ 外部装置
１００，１１０ 装置
１０２ 座標系取得部
１０４ 位置取得部
１０６ 座標系設定部

Claims (7)

1. 第１の軸に沿って延びるレールに沿って移動されるロボットのロボット座標系を設定する装置であって、
   前記第１の軸に沿って予め設定された２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の前記位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求める座標系取得部を備え、
   前記座標系取得部は、
   前記２つのロボット座標系の原点と、前記レールの両端とを結ぶ曲線を求め、
   前記別のロボット座標系の原点の前記位置を、前記曲線上の位置として求める、装置。
2. 前記座標系取得部は、前記別のロボット座標系の姿勢を、前記２つのロボット座標系の姿勢の中間姿勢として演算によりさらに求める、請求項１に記載の装置。
3. 第１の軸に沿って移動されるロボットのロボット座標系を設定する装置であって、
   前記ロボットと、該ロボットの外部に設置され、該ロボットの作業対象となるワークを第２の軸の周りに回転させる外部装置との相対位置を取得する位置取得部と、
   前記相対位置に基づいて、前記第１の軸に沿って２つのロボット座標系をそれぞれ予備的に設定する座標系設定部と、
   前記座標系設定部によって予め設定された前記２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の該位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求める座標系取得部と、を備える、装置。
4. 前記位置取得部は、前記相対位置として、前記ロボットに対する前記第２の軸の位置及び方向を取得する、請求項３に記載の装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の装置を備える、ロボット制御装置。
6. 第１の軸に沿って移動されるロボットと、
   前記ロボットの外部に設置され、該ロボットの作業対象となるワークを第２の軸の周りに回転させる外部装置と、
   前記ロボットのロボット座標系を設定する装置を有するロボット制御装置と、を備え、
   前記ロボット座標系を設定する前記装置は、前記第１の軸に沿って予め設定された２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の前記位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求める座標系取得部を備え、
   前記ロボット制御装置は、前記外部装置が前記ワークを回転させる動作と協調して前記ロボットが前記ワークに対する作業を行うように、該ロボットの動作を制御する、ロボットシステム。
7. 第１の軸に沿って延びるレールに沿って移動されるロボットのロボット座標系を設定する方法であって、
   前記第１の軸に沿って予め設定された２つのロボット座標系の位置から、該２つのロボット座標系の前記位置の間に設定する別のロボット座標系の位置を演算により求め、
   前記２つのロボット座標系の原点と、前記レールの両端とを結ぶ曲線を求め、
   前記別のロボット座標系の原点の前記位置を、前記曲線上の位置として求める、方法。

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