JP7429847B1 - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

ロボットシステムは、複数の動作軸を有するロボットと、複数の動作軸のそれぞれを動作させて、動作軸の姿勢を調整するロボット制御装置と、ロボットの先端部に備えられ、先端部における重力加速度を測定する加速度センサと、加速度センサとロボット制御装置との間で通信可能な端末装置と、を備える。ロボット制御装置は、第１動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、端末装置は、３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて加速度センサにより検出された３つ以上の第１重力加速度データを記憶し、３つ以上の第１重力加速度データに基づいて、３次元空間における第１動作軸の第１回転軸ベクトルを算出し、算出された第１回転軸ベクトルに基づいて、ロボットの姿勢ずれを補正するための補正パラメータを算出する。

Description

本開示は、ロボットシステムに関する。

特許文献１には、アームの先端部に力を加えて動かすことにより、先端部を任意の位置・姿勢に位置決めすることができるように、６以上の自由度を有するアームを備えるロボットのキャリブレーション方法が開示されている。このロボットのキャリブレーション方法は、アームの関節部の各軸に位置検出器を設けて、各軸の位置検出器の信号から先端部の位置・姿勢を計測することができる３次元計測器を用いて、校正したい多関節ロボットの先端部にある手先に３次元計測器の先端部を結合して、ロボット先端部の位置・姿勢を計測し、ロボットの位置・姿勢を変えて複数の教示点を計測することによりキャリブレーションを行う。

特開２００１－５０７４１号公報

本開示は、ロボットが有する各関節の姿勢をより高精度に調整するロボットシステムを提供する。

本開示は、複数の動作軸を有するロボットと、前記複数の動作軸のそれぞれを動作させて、前記動作軸の姿勢を調整するロボット制御装置と、前記ロボットの先端部に備えられ、前記先端部における重力加速度を測定する加速度センサと、前記加速度センサと前記ロボット制御装置との間で通信可能な端末装置と、を備えるロボットシステムであって、前記ロボット制御装置は、前記複数の動作軸のそれぞれのうちいずれか第１動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、前記端末装置は、前記３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて前記加速度センサにより検出された３つ以上の第１重力加速度データを記憶し、記憶された前記３つ以上の第１重力加速度データに基づいて、３次元空間における前記第１動作軸の第１回転軸ベクトルを算出し、算出された前記第１回転軸ベクトルに基づいて、前記ロボットの姿勢ずれを補正するための補正パラメータを算出する、ロボットシステムを提供する。

本開示によれば、ロボットが有する各関節の姿勢をより高精度に調整できる。

実施の形態に係るロボットシステムのシステム構成例を示すブロック図 実施の形態におけるロボットの６つの関節軸の一例を示す図 実施の形態におけるロボットの６つの回転軸ベクトルと、３次元加速度センサの座標系とを説明する図 実施の形態に係るロボットシステムの動作手順例を説明するフローチャート 実施の形態に係るロボットシステムの重力加速度の測定手順例を説明するフローチャート 実施の形態に係るロボットシステムの重力加速度の測定手順例を説明するフローチャート 実施の形態における端末装置の回転軸ベクトルの算出手順例を説明するフローチャート 平面および円の一例について説明する図 円の推定処理手順例について説明する図 回転軸ベクトルの設定例１について説明する図 回転軸ベクトルの設定例２について説明する図 回転軸ベクトルの設定例３について説明する図 ロボットの設置面の傾き検出例を説明する図 関節軸の軸ずれ検出例を説明する図 手首軸の原点調整例を説明する図 角度差Φ_ＲＷ，Φ_ＴＷの一例を説明する図

（本開示に至る経緯）
ロボットは、出荷時に各関節軸がキャリブレーションされた状態で出荷されるが、ロボット先端部が障害物等へ衝突したり、ロボットの部品交換等が行われたりすることで関節軸に位置・姿勢ずれが生じる。そこで、特許文献１のように、高精度に関節角度を測定可能な３次元位置測定器を用いたロボットのキャリブレーション方法が開示されているが、３次元位置測定器は、高価で、測定のために作業スペースを必要とする。また、作業者は、ロボットの各関節に位置検出器を設けたり、多関節ロボットの手先と３次元測定器の先端とを既定の位置で結合したりしなければならず、たいへん手間だった。

また、従来、他のロボットのキャリブレーション方法として、位置合わせのためのピンをロボットの先端部に取り付けて、治具上の位置合わせ点にピンを合わせることでロボットのキャリブレーションを実行する方法がある。しかし、このようなキャリブレーション方法は、位置合わせを行う作業者の熟練度によって校正精度が左右されるという課題があった。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るロボットシステムを具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

まず、図１および図２のそれぞれを参照して、実施の形態に係るロボットシステム１００の全体構成について説明する。図１は、実施の形態に係るロボットシステム１００のシステム構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態におけるロボットＭ１の６つの関節軸（動作軸の一例であって、ＲＴ関節軸Ｊ１，ＵＡ関節軸Ｊ２，ＦＡ関節軸Ｊ３，ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）の一例を示す図である。

実施の形態に係るロボットシステム１００は、端末装置Ｐ１と、ロボット制御装置Ｒ１と、ロボットＭ１とを含む。

端末装置Ｐ１は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ），ノートＰＣ，タブレット端末等により実現される。端末装置Ｐ１は、ロボットＭ１のキャリブレーション作業を行う作業者操作を受け付け可能であって、ロボットＭ１の少なくとも１つの関節軸の重力加速度の測定値に基づいて、ロボットＭ１の少なくとも１つの関節軸の補正パラメータの算出を実行する。端末装置Ｐ１は、第１の通信部１０と、第１のプロセッサ１１と、第１のメモリ１２と、入力部１３と、表示部１４とを含む。

第１の通信部１０は、ロボットＭ１に取り付けられた３次元加速度センサ３１との間で、無線あるいは有線通信可能に接続され、データの送受信を実行する。なお、ここでいう無線通信は、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介した通信である。第１の通信部１０は、３次元加速度センサ３１から送信された重力加速度の情報を第１のプロセッサ１１に出力する。

第１のプロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いて構成され、第１のメモリ１２と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、第１のプロセッサ１１は、第１のメモリ１２に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。なお、ここでいう各部は、回転軸ベクトル算出部１１１，補正パラメータ算出部１１２，測定姿勢命令部１１３等である。第１のプロセッサ１１は、３次元加速度センサ３１により測定されたロボットＭ１の姿勢（重力加速度）に基づいて、少なくとも１つの関節軸の姿勢を補正（調整）するための補正パラメータを算出する。

回転軸ベクトル算出部１１１は、１つの関節軸に対して異なる３つ以上の姿勢で測定された重力加速度の測定値のそれぞれに基づいて、この関節軸の回転軸ベクトルを算出する。なお、回転軸ベクトル算出部１１１は、重力加速度の測定値に基づいて、３次元加速度センサ３１にかかる重力の大きさと方向とを示す重力ベクトルを算出してもよい。

ここで、回転軸ベクトルについて説明する。回転軸ベクトルは、所謂関節軸の回転ベクトルであって、所定の関節軸を単軸で駆動（回転）させた時に得られる重力加速度の測定値の軌跡により定義される平面に対して垂直な法線ベクトルである。回転軸ベクトル算出部１１１は、算出された回転軸ベクトルの情報を補正パラメータ算出部１１２に出力する。

補正パラメータ算出部１１２は、回転軸ベクトル算出部１１１から取得された少なくとも１つの関節軸の回転軸ベクトルに基づいて、作業者により指定された関節軸の補正パラメータを算出する。補正パラメータ算出部１１２は、算出された関節軸ごとの補正パラメータを表示部１４に出力して表示させる。また、補正パラメータ算出部１１２は、算出された関節軸ごとの補正パラメータをロボット制御装置Ｒ１に送信し、記録させる。

測定姿勢命令部１１３は、１つの関節軸に対して異なる３つ以上の重力加速度を取得するために、現在重力加速度を測定中である関節軸の姿勢（回転角度）を所定の姿勢に変更させる制御指令を生成する。測定姿勢命令部１１３は、生成された制御指令をロボット制御装置Ｒ１に送信する。なお、制御指令の送信処理は、端末装置Ｐ１の第１の通信部１０を介して実行されてもよい。

第１のメモリ１２は、例えば第１のプロセッサ１１の処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、第１のプロセッサ１１の処理を規定したプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とを有する。ＲＡＭには、第１のプロセッサ１１により生成あるいは取得されたデータが一時的に保存される。ＲＯＭには、第１のプロセッサ１１の処理を規定するプログラムが書き込まれている。第１のメモリ１２は、第１の姿勢データ１２１を記録する。

第１の姿勢データ１２１は、測定姿勢命令部１１３により指定された姿勢（回転角度）の情報と、３次元加速度センサ３１により測定された異なる３つ以上の重力加速度の測定値とが対応付けられたデータである。第１の姿勢データ１２１は、第１のプロセッサ１１により関節軸ごとに記録される。

入力部１３は、例えばタッチパネル、ボタン、キーボード、マウス等のユーザインタフェースである。入力部１３は、作業者操作を受け付けて、電気信号（制御指令）に変換し、第１のプロセッサ１１に出力する。なお、タッチパネルを用いて構成される場合、入力部１３と、表示部１４とは、一体的に構成されてもよい。

表示部１４は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等のディスプレイである。表示部１４は、各関節軸の補正パラメータの算出結果等を表示する。

ロボット制御装置Ｒ１は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令に基づいて、ロボットＭ１の６つの関節軸のそれぞれを制御する。ロボット制御装置Ｒ１は、第２の通信部２０と、第２のプロセッサ２１と、第２のメモリ２２とを含む。

第２の通信部２０は、端末装置Ｐ１およびロボットＭ１のそれぞれとの間でデータ送受信可能に接続される。第２の通信部２０は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令，関節軸ごとの補正パラメータ等を第２のプロセッサ２１に出力する。

第２のプロセッサ２１は、例えばＣＰＵまたはＦＰＧＡを用いて構成され、第２のメモリ２２と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、第２のプロセッサ２１は、第２のメモリ２２に保持されたプログラムを参照し、そのプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。第２のプロセッサ２１は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令に基づいて、ロボットＭ１の各関節軸を駆動制御したり、端末装置Ｐ１から送信された関節軸ごとの補正パラメータと、現在の関節軸の姿勢との角度差に基づいて、ロボットＭ１の各関節軸の姿勢補正（調整）を実行したりする。

第２のメモリ２２は、例えば第２のプロセッサ２１の処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭと、第２のプロセッサ２１の処理を規定したプログラムを格納するＲＯＭとを有する。ＲＡＭには、第２のプロセッサ２１により生成あるいは取得されたデータが一時的に保存される。ＲＯＭには、第２のプロセッサ２１の処理を規定するプログラムが書き込まれている。第２のメモリ２２は、第２の姿勢データ２２１を記録する。

第２の姿勢データ２２１は、ロボットＭ１の６つの関節軸のそれぞれ（ＲＴ関節軸Ｊ１，ＵＡ関節軸Ｊ２，ＦＡ関節軸Ｊ３，ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）の姿勢（角度）を記録する。第２の姿勢データ２２１は、端末装置Ｐ１から関節軸の姿勢を補正（調整）するための補正パラメータが送信された場合、第２のプロセッサ２１により取得された補正パラメータが示す姿勢（角度）に書き換えられる。

ロボットＭ１は、ロボット制御装置Ｒ１との間でデータ送受信可能に接続される。なお、本実施の形態では、６つのアームを駆動可能にする６つの関節軸を有するロボットである例を示すが、関節軸の数はこれに限定されないことは言うまでもない。

ロボットＭ１は、ＲＴ軸回りに回転自在であるＲＴ関節軸Ｊ１と、ＵＡ軸回りに回転自在であるＵＡ関節軸Ｊ２と、ＦＡ軸回りに回転自在であるＦＡ関節軸Ｊ３と、ＲＷ軸回りに回転自在であるＲＷ関節軸Ｊ４と、ＢＷ軸回りに回転自在であるＢＷ関節軸Ｊ５と、ＴＷ軸回りに回転自在であるＴＷ関節軸Ｊ６とを備える。ロボットＭ１は、作業者によりアーム先端部３３に３次元加速度センサ３１が取り付けられる。

ロボットＭ１は、制御部３２を備える。制御部３２は、ロボット制御装置Ｒ１により制御される。制御部３２は、ロボット制御装置Ｒ１から送信された制御指令に基づいて、６つの関節軸（ＲＴ関節軸Ｊ１，ＵＡ関節軸Ｊ２，ＦＡ関節軸Ｊ３，ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）のそれぞれに設けられたモータ（不図示）を駆動させ、６つの関節軸を回転させることにより６つのアームのそれぞれの駆動制御を実現する。なお、制御部３２は、関節軸の重力加速度を測定する場合、重力加速度の測定対象である関節軸のみを単軸で駆動（回転）させる。

加速度センサの一例としての３次元加速度センサ３１は、ロボットＭ１のアーム先端部３３（先端部の一例）に取り付けられ、センサ座標系に基づく関節軸の重力加速度を測定する。なお、ここでいうセンサ座標系は、３次元加速度センサ３１に設定された座標系であって、例えば、図３に示すＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のそれぞれにより定義される座標系である。３次元加速度センサ３１は、測定された重力加速度の情報を端末装置Ｐ１に送信する。

次に、図３を参照して、各関節軸の回転軸ベクトルについて説明する。図３は、実施の形態におけるロボットの６つの回転軸ベクトルＶ_ＲＴ，Ｖ_ＵＡ，Ｖ_ＦＡ，Ｖ_ＲＷ，Ｖ_ＢＷ，Ｖ_ＴＷと、３次元加速度センサ３１の座標系とを説明する図である。なお、図３に示す３次元加速度センサ３１のセンサ座標系は、一例であってこれに限定されないことは言うまでもない。

回転軸ベクトル算出部１１１により算出される回転軸ベクトルＶ_ＲＴ，Ｖ_ＵＡ，Ｖ_ＦＡ，Ｖ_ＲＷ，Ｖ_ＢＷ，Ｖ_ＴＷのそれぞれは、始点がセンサ座標の原点Ｏと一致する。これにより、補正パラメータ算出部１１２は、回転軸ベクトルと設置面Ｈ０（図１３参照）との比較、複数の回転軸ベクトルの比較等に基づいて、関節軸の姿勢を補正（調整）可能な補正パラメータを算出できる。

次に、図４を参照して、ロボットシステム１００の動作手順例について説明する。図４は、実施の形態に係るロボットシステム１００の動作手順例を説明するフローチャートである。

ロボットシステム１００における端末装置Ｐ１は、作業者による１以上の関節軸の選択（指定）操作を受け付け、選択（指定）された関節軸の重力加速度の測定開始を要求する制御指令を生成して、ロボット制御装置Ｒ１に送信する。ロボット制御装置Ｒ１は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令に基づいて、ロボットＭ１の姿勢を測定基本姿勢に調整する。端末装置Ｐ１は、３次元加速度センサ３１から送信された３つ以上の重力加速度を関節軸ごとに取得することで、各関節軸の重力加速度を測定する（Ｓｔ１１）。

端末装置Ｐ１は、関節軸ごとに取得された３つ以上の重力加速度のそれぞれを用いて、各関節軸の回転軸ベクトルを算出する（Ｓｔ１２）。

端末装置Ｐ１は、算出された回転軸ベクトルに基づいて、関節軸と関節軸との間の角度差、関節軸とロボットＭ１の設置面Ｈ０との間の角度差、あるいは関節軸と重力ベクトルが示す重力方向との間の角度差等を算出する（Ｓｔ１３）。なお、ステップＳｔ１３において、端末装置Ｐ１は、作業者により角度差の算出に用いられる対象（関節軸，設置面Ｈ０，重力方向等）の選択を受け付け、選択された任意の２つの対象の角度差を算出してよい。これにより、端末装置Ｐ１は、作業者が要望する関節軸の補正パラメータを算出できる。

ここで、ステップＳｔ１３の処理で算出される角度差について説明する。２つの回転軸ベクトルとの間の角度差、あるいは回転軸ベクトルと重力ベクトルとの間の角度差を算出する場合、端末装置Ｐ１は、２つのベクトルの間の内角を２つのベクトルの間の角度差として算出してもよい。また、端末装置Ｐ１は、２つのベクトルのそれぞれの正射影ベクトルを算出し、これらの２つの正射影ベクトルの内角を２つのベクトルの間の角度差として算出してもよい。

端末装置Ｐ１は、算出された角度差に基づいて、姿勢補正（調整）対象である関節軸の補正パラメータ（角度）を算出する（Ｓｔ１４）。

端末装置Ｐ１は、算出された関節軸ごとの補正パラメータと、既存のロボットＭ１の姿勢データを補正パラメータに基づく新たな姿勢データに書き換えさせる制御指令とを対応付けて、ロボット制御装置Ｒ１に送信し、第２の姿勢データ２２１の書き換えを実行させる（Ｓｔ１５）。

端末装置Ｐ１は、関節軸ごとの補正パラメータの算出結果を表示部１４に表示し、関節軸ごとに算出された補正パラメータの算出結果を作業者に通知する（Ｓｔ１６）。

以上により、実施の形態に係るロボットシステム１００は、ロボットＭ１の関節軸の姿勢の補正パラメータをより容易に算出できる。また、ロボットシステム１００は、補正パラメータの算出結果を表示部１４に表示することにより、作業者により行われるロボットＭ１の姿勢補正（調整）作業をより効果的に支援することができる。

なお、ロボットＭ１の姿勢補正（調整）作業は、ロボット制御装置Ｒ１により実行されてもよい。このような場合、ロボット制御装置Ｒ１は、書き換え前の第２の姿勢データ２２１と、端末装置Ｐ１から送信された補正パラメータとの角度（姿勢）差分に基づいて、各関節軸の姿勢を補正（調整）してもよい。

次に、図５および図６のそれぞれを参照して、図４に示すステップＳｔ１１（重力加速度の測定方法）について説明する。図５は、実施の形態に係るロボットシステム１００の重力加速度の測定手順例を説明するフローチャートである。図６は、実施の形態に係るロボットシステム１００の重力加速度の測定手順例を説明するフローチャートである。なお、図５および図６の説明では、説明を分かりやすくするために、一例として「関節軸Ａ」で示される関節軸の姿勢（回転角度）を変化させた時の重力加速度の測定を行う例について説明する。

作業者は、ロボットＭ１のアーム先端部３３の所定位置に３次元加速度センサ３１を取り付ける（Ｓｔ１１１）。なお、３次元加速度センサ３１が常時取り付けられる場合、ステップＳｔ１１１の処理は省略されてもよい。

端末装置Ｐ１は、作業者による重力加速度の測定対象として、重力加速度が未測定であるいずれか関節軸Ａの選択（指定）操作を受け付ける（Ｓｔ１１２）。端末装置Ｐ１は、選択された関節軸Ａの姿勢変化に対応する重力加速度の測定開始を要求する制御指令を生成して、ロボット制御装置Ｒ１に送信する。

なお、ステップＳｔ１１２で選択（指定）される関節軸の数は、複数であってもよい。端末装置Ｐ１は、重力加速度の測定対象である複数の関節軸の選択（指定）操作を受け付けた場合、選択（指定）された複数の関節軸のそれぞれのうち、重力加速度が未計測であって、かつ、いずれか１つの関節軸Ａを選択する。

また、ステップＳｔ１１２において、端末装置Ｐ１は、例えば、設置面に対するロボットＭ１の傾き調整，原点調整，軸ずれ検出等のロボットＭ１の関節軸の姿勢に関する調整目的あるいは検出目的の選択（指定）操作を受け付けてもよい。このような場合、端末装置Ｐ１は、調整目的あるいは検出目的ごとに重力加速度の測定対象となる１つ以上の関節軸の情報を第１のメモリ１２に記録する。端末装置Ｐ１は、第１のメモリ１２を参照し、作業者操作により選択（指定）された調整目的あるいは検出目的に対応付けられた関節軸の情報に基づいて、重力加速度の測定対象となる少なくとも１つの関節軸を決定する。

ロボット制御装置Ｒ１は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令に基づいて、測定基本姿勢になるようにロボットＭ１の各関節軸を駆動可能なモータをそれぞれ制御し、ロボットＭ１の姿勢を調整する（Ｓｔ１３）。ロボット制御装置Ｒ１は、ロボットＭ１の測定基本姿勢への調整が完了した場合、測定基本姿勢への調整完了を通知する制御指令（電気信号）を生成して、端末装置Ｐ１に送信する。

なお、ここでいう測定基本姿勢は、重力加速度の測定時の基本姿勢として調整される姿勢（回転角度）であって、姿勢（回転角度）の情報が関節軸ごとに第１のメモリ１２に記録される。測定基本姿勢は、例えば、ＲＴ関節軸Ｊ１＝０（ゼロ）°、ＵＡ関節軸Ｊ２＝－５０°、ＦＡ関節軸Ｊ３＝－５０°、ＲＷ関節軸Ｊ４＝０（ゼロ）°、ＢＷ関節軸Ｊ５＝－１０°、ＴＷ関節軸Ｊ６＝０（ゼロ）°である。なお、上述した測定基本姿勢は一例であってこれに限定されないことは言うまでもない。

端末装置Ｐ１は、ロボット制御装置Ｒ１から送信された測定基本姿勢への調整完了を通知する制御指令に基づいて、関節軸Ａの姿勢変化に対応する重力加速度の測定回数ｉ（ｉ：０以上の整数）をｉ＝１に設定する（Ｓｔ１１４）。端末装置Ｐ１は、ロボット制御装置Ｒ１から関節軸Ａの現在の姿勢（回転角度）情報を取得（受信）し、ロボットＭ１のアーム先端部３３に取り付けられた３次元加速度センサ３１から重力加速度を取得（受信）する（Ｓｔ１１５）。

端末装置Ｐ１は、関節軸Ａの姿勢（回転角度）情報と、取得された重力加速度の測定値に基づく重力加速度の測定値（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）とを対応付けて、関節軸Ａの姿勢データとして第１のメモリ１２に記録する（Ｓｔ１１６）。

端末装置Ｐ１は、関節軸Ａの姿勢変化に対応する重力加速度の測定回数ｉが所定回数ｍ（ｍ：３以上の整数）以上であるか否かを判定する（Ｓｔ１１７）。なお、所定回数ｍは、作業者により任意の回数が設定されてよい。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ１１７の処理において、関節軸Ａの姿勢変化に対応する重力加速度の測定回数ｉが所定回数ｍ以上である（ｉ≧ｍ）と判定した場合（Ｓｔ１１７，ＹＥＳ）、すべての関節軸の姿勢変化に対応する重力加速度の測定が完了したか否かを判定する（Ｓｔ１１８）。なお、ここでいうすべての関節軸は、ステップＳｔ１１２の処理で選択（指定）されたすべての関節軸を示す。

一方、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ１１７の処理において、関節軸Ａの姿勢変化に対応する重力加速度の測定回数ｉが所定回数ｍ以上でない（ｉ＜ｍ）と判定した場合（Ｓｔ１１７，ＮＯ）、関節軸Ａの姿勢（回転角度）を変更させる制御指令を生成して、ロボット制御装置Ｒ１に送信する。

ロボット制御装置Ｒ１は、端末装置Ｐ１から送信された制御指令に基づいて、ロボットＭ１が有する６つの関節軸のうち関節軸Ａの単軸で駆動（回転）させて、関節軸Ａの姿勢を異なる姿勢に変更させる（Ｓｔ１１９）。ロボット制御装置Ｒ１は、関節軸Ａの姿勢変更が完了した場合、変更後の関節軸Ａの姿勢（回転角度）情報と、姿勢変更完了を通知する制御指令とを対応付けて端末装置Ｐ１に送信する。

なお、異なる姿勢への変更は、例えば、関節軸Ａのみ（つまり、単軸）を所定の回転角度（例えば、１５°，３０°，６０°等）ずつ回転させることで実現されてもよいし、関節軸Ａのみを事前に設定された３以上の回転角度（例えば、０（ゼロ）°，１２０°，２７０°等）に回転させることで実現されてもよい。

端末装置Ｐ１は、ロボット制御装置Ｒ１から送信された変更後の関節軸Ａの姿勢（回転角度）情報と、制御指令と取得する。端末装置Ｐ１は、制御指令に基づいて、重力加速度の測定回数ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）し（Ｓｔ１２０）、ロボットＭ１のアーム先端部３３に取り付けられた３次元加速度センサ３１から重力加速度の測定値を取得（受信）する（Ｓｔ１１５）。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ１１８の処理において、すべての関節軸の姿勢変化に対応する重力加速度の測定が完了したと判定した場合（Ｓｔ１１８，ＹＥＳ）、重力加速度の測定が完了した旨の通知を生成して、表示部１４に表示する。作業者は、ロボットＭ１のアーム先端部３３から３次元加速度センサ３１を取り外すことで、重力加速度の測定作業を終了する（Ｓｔ１２１）。なお、ステップＳｔ１２１の処理は、３次元加速度センサ３１を取り外す必要がない場合には省略されてよい。

一方、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ１１８の処理において、すべての関節軸の姿勢変化に対応する重力加速度の測定が完了していないと判定した場合（Ｓｔ１１８，ＮＯ）、作業者による重力加速度の測定対象として、重力加速度が未測定であるいずれか関節軸Ａの選択（指定）操作を受け付ける（Ｓｔ１１２）。なお、端末装置Ｐ１は、作業者による選択操作なしに、重力加速度が未計測であって、かつ、いずれか１つの関節軸を自動で選択してもよい。

次に、図７を参照して、図４に示すステップＳｔ１２の処理（回転軸ベクトルの算出処理）について説明する。図７は、実施の形態における端末装置Ｐ１の回転軸ベクトルの算出手順例を説明するフローチャートである。なお、図７の説明では、説明を分かりやすくするために、一例として「関節軸Ａ」で示される関節軸の姿勢（回転角度）を変化させた時の重力加速度の測定を行う例について説明する。

端末装置Ｐ１は、回転軸ベクトルを算出する関節軸Ａを決定する（Ｓｔ２１１）。なお、関節軸Ａの決定処理は、作業者により行われてもよい。このような場合、端末装置Ｐ１は、作業者により選択された関節軸Ａを、回転軸ベクトルの算出対象である関節軸に決定する。

端末装置Ｐ１は、第１のメモリ１２を参照し、関節軸Ａに対応する姿勢データを取得する（Ｓｔ２１２）。端末装置Ｐ１は、各姿勢（回転角度）で測定されたｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれの差分値を算出し（Ｓｔ２１３）、算出された各差分値が閾値ＴｈＡ以上であるか否かを判定する（Ｓｔ２１４）。なお、閾値ＴｈＡは、３次元加速度センサの測定ノイズ（測定誤差）であることを示す値であり、作業者により任意の値が設定されてよい。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１４の処理において、算出された差分値が閾値ＴｈＡ以上であると判定した場合（Ｓｔ２１４，ＹＥＳ）、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれに３次元加速度センサの測定ノイズでない優位な差があると判定する。端末装置Ｐ１は、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ），…，（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）に基づいて、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれのプロットにより得られる平面（例えば、図８に示す平面Ｐ_ＴＷ）を推定する（Ｓｔ２１５）。なお、平面の推定は、ＳＶＤ（特異値分解、Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて行ってもよいし、他の平面の推定方法が用いられてもよい。

一方、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１４の処理において、算出された差分値が閾値ＴｈＡ以上でないと判定した場合（Ｓｔ２１４，ＮＯ）、重力加速度の測定値が示す重力ベクトルを関節軸Ａの回転軸ベクトルに決定する（Ｓｔ２１６）。なお、ステップＳｔ２１６の処理については、後述する図１０の説明で具体例を用いて説明する。

端末装置Ｐ１は、推定された平面にｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれを投影する。端末装置Ｐ１は、平面に投影されたｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれに基づいて、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれが描き、関節軸Ａの回転軌跡に対応する円（例えば、８に示す円Ｃ_ＴＷ）を推定する（Ｓｔ２１７）。端末装置Ｐ１は、推定された円の半径が閾値ＴｈＢ以下であるか否かを判定する（Ｓｔ２１８）。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１８の処理において、推定された円の半径が閾値ＴｈＢ以下であると判定した場合（Ｓｔ２１８，ＹＥＳ）、推定された円の中心座標（例えば、図８に示す中心座標ＣＯ）を関節軸Ａの回転軸ベクトルに決定する（Ｓｔ２１９）。なお、ステップＳｔ２１９の処理については、後述する図１１の説明で具体例を用いて説明する。

一方、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１８の処理において、推定された円の半径が閾値ＴｈＢ以下でないと判定した場合（Ｓｔ２１８，ＮＯ）、推定された平面に対する法線ベクトルを関節軸Ａの回転軸ベクトルに決定する（Ｓｔ２２０）。なお、ステップＳｔ２２０の処理については、後述する図１２の説明で具体例を用いて説明する。

端末装置Ｐ１は、関節軸Ａを正回転させる回転方向に基づいて、設定された回転軸ベクトルの符号（つまり、向き）を決定する（Ｓｔ２２１）。

例えば、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１６、ステップＳｔ２１９およびステップＳｔ２２０のそれぞれにおいて、関節軸Ａを駆動させるモータの正回転方向に沿う向きを回転軸ベクトルの向きに決定する。

また、例えば、端末装置Ｐ１は、決定された回転軸ベクトルの向きと、重力加速度の測定値に基づいて算出される回転軸ベクトルの向きとの角度差を算出する。端末装置Ｐ１は、算出された角度差が鋭角である場合、重力加速度の測定値に基づいて算出される回転軸ベクトルの向きに決定し、算出された角度差が鈍角である場合、重力加速度の測定値に基づいて算出される回転軸ベクトルの向きを反転させた向きに決定してもよい。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ１１の処理で測定されたすべての関節軸のそれぞれの回転軸ベクトルの算出が完了したか否かを判定する（Ｓｔ２２２）。

端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２２２の処理において、すべての関節軸のそれぞれの回転軸ベクトルの算出が完了したと判定した場合（Ｓｔ２２２，ＹＥＳ）、回転軸ベクトルの算出処理を終了する。

一方、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２２２の処理において、すべての関節軸のそれぞれの回転軸ベクトルの算出が完了していないと判定した場合（Ｓｔ２２２，ＮＯ）、ステップＳｔ２１１の処理に戻り、回転軸ベクトルが未算出であるいずれかの関節軸を選択する（Ｓｔ２１１）。

図８および図９のそれぞれを参照して、図７に示すステップＳｔ２１５の処理（平面の推定処理）、およびステップＳｔ２１７の処理（円の推定処理）のそれぞれについて説明する。図８は、平面Ｐ_ＴＷおよび円Ｃ_ＴＷの一例について説明する図である。図９は、円Ｃ_ＴＷの推定処理手順例について説明する図である。

なお、図８では、一例として、ＴＷ関節軸Ｊ６の姿勢（回転角度）を変化させた時に得られるｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれに基づいて推定された平面Ｐ_ＴＷおよび円Ｃ_ＴＷのそれぞれを示す。また、図９では、平面Ｐ_ＴＷおよび円Ｃ_ＴＷのそれぞれの推定処理手順の説明を分かりやすくするために、図８に示すセンサ座標系と平面Ｐ_ＴＷおよび円Ｃ_ＴＷとの位置関係と異なる例を示す。

図８および図９のそれぞれに示すＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のそれぞれは、３次元加速度センサ３１に設定されたセンサ座標系を示す。

平面Ｐ_ＴＷは、ステップＳｔ２１５の処理により推定される平面である。端末装置Ｐ１は、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ），…，（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）を用いて、平面を示す（数式１）の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれを算出することで、平面Ｐ_ＴＷの推定処理を実行する。

円Ｃ_ＴＷは、ステップＳｔ２１７の処理により推定される円である。以降、図９を参照して、円Ｃ_ＴＷの推定処理について、具体的に説明する。

端末装置Ｐ１は、センサ座標系において、（数式１）を用いて推定された平面Ｐ_ＴＷの単位法線ベクトルを算出し、算出された平面Ｐ_ＴＷの単位法線ベクトルをＺ軸方向の単位ベクトルに一致させる回転行列Ｒ_ＴＷを算出する（Ｓｔ２１７－１）。なお、回転行列Ｒ_ＴＷの算出方法には、公知である任意の方法が用いられてよく、例えば、ロドリゲスの回転公式等が用いられてよい。

端末装置Ｐ１は、（数式２）に示すように、算出された回転行列Ｒ_ＴＷに基づいて、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ），…，（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）を回転移動させることにより、平面Ｐ_ＴＷを回転させる（Ｓｔ２１７－２）。なお、平面Ｐ_ＴＷ´は、回転行列Ｒ_ＴＷを用いて回転移動された後の平面Ｐ_ＴＷである。変換値（ｘ_ｉ´，ｙ_ｉ´，ｚ_ｉ´），…，（ｘ_ｍ´，ｙ_ｍ´，ｚ_ｍ´）は、回転行列Ｒ_ＴＷを用いて回転移動された後のｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれである。

端末装置Ｐ１は、ｍ個の変換値（ｘ_ｉ´，ｙ_ｉ´，ｚ_ｉ´），…，（ｘ_ｍ´，ｙ_ｍ´，ｚ_ｍ´）のうちＸＹ平面上の座標（ｘ_ｉ´，ｙ_ｉ´），…，（ｘ_ｍ´，ｙ_ｍ´）のそれぞれに基づいて、円Ｃ_ＴＷ´の推定を実行する（Ｓｔ２１７－３）。端末装置Ｐ１は、推定された円Ｃ_ＴＷ´の中心座標ＣＯ´（ｃ_ｘ´，ｃ_ｙ´）と、円Ｃ_ＴＷ´の半径ｒとをそれぞれ算出する（Ｓｔ２１７－３）。なお、円Ｃ_ＴＷ´の推定は、例えば、最小二乗法等の任意の公知の方法を用いて実行される。

端末装置Ｐ１は、円Ｃ_ＴＷ´の中心座標ＣＯ´（ｃ_ｘ´，ｃ_ｙ´）におけるＺ座標として、センサ座標系の原点と、平面Ｐ_ＴＷ´との間の距離Ｄを算出する（Ｓｔ２１７－４）。

端末装置Ｐ１は、回転行列Ｒ_ＴＷの逆行列Ｒ_ＴＷ ^－１を算出する。端末装置Ｐ１は、（数式３）に示すように、算出された逆行列Ｒ_ＴＷ ^－１を用いて、センサ座標系における円Ｃ_ＴＷの中心座標ＣＯ（ｃ_ｘ，ｃ_ｙ，ｃ_ｚ）を算出する（Ｓｔ２１７－５）。

以上により、端末装置Ｐ１は、円Ｃ_ＴＷの中心座標ＣＯ（ｃ_ｘ，ｃ_ｙ，ｃ_ｚ）を推定できる。

図１０を参照して、図７に示すステップＳｔ２１６の処理（回転軸ベクトルの決定処理）について説明する。図１０は、回転軸ベクトルの設定例１について説明する図である。なお、図１０では、一例として、重力加速度の測定対象がＲＴ関節軸Ｊ１である場合の回転軸ベクトルＶ_ＲＴの決定処理例について説明する。

回転軸ベクトルの設定例１は、ロボットＭ１が水平面に設置された時のＲＴ関節軸Ｊ１のように、関節軸の回転軸と、３次元加速度センサ３１により測定された重力方向が示す重力ベクトルＧ_ＲＴとが一致するような場合の回転軸ベクトルの決定処理例である。

このような場合、ｍ個の重力加速度の測定値の各差分値は、閾値ＴｈＡ以上でなくなる。よって、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１４の処理において、算出された差分値が閾値ＴｈＡ以上でないと判定して、ステップＳｔ２１６の処理に移行し、重力ベクトルＧ_ＲＴをＲＴ関節軸Ｊ１の回転軸ベクトルＶ_ＲＴに決定する。

図１１を参照して、図７に示すステップＳｔ２１９の処理（回転軸ベクトルの決定処理）について説明する。図１１は、回転軸ベクトルの設定例２について説明する図である。なお、図１１では、一例として、重力加速度の測定対象がＴＷ関節軸Ｊ６である場合の回転軸ベクトルＶ_ＴＷの決定処理例について説明する。

回転軸ベクトルの設定例２は、図２に示すＴＷ関節軸Ｊ６等のように、関節軸の回転軸と、３次元加速度センサ３１により測定される重力方向との間の角度（例えば、角度差θ_ＴＷ）が小さい場合の回転軸ベクトルの決定処理例である。

このような場合、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），…，（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ）により推定された円Ｃ_ＴＷは、センサ座標系の原点から遠い位置（つまり、図９に示す距離Ｄが大きい）に、閾値ＴｈＢ以下である半径ｒを有する。

また、このような場合、図１１に示すように、測定誤差ＥＲ１１が存在する時、推定された円Ｃ_ＴＷの中心座標ＣＯ_ＴＷに基づく回転軸ベクトルＶ_ＴＷをＴＷ関節軸Ｊ６の回転軸ベクトルとして決定した時の理想的な回転軸ベクトルＶ´_ＴＷとの測定誤差ＥＲ１２と、推定された平面Ｐ_ＴＷの法線ベクトルをＴＷ関節軸Ｊ６の回転軸ベクトルとして決定した時の理想的な回転軸ベクトルＶ´_ＴＷとの測定誤差ＥＲ１３とを比較した時、測定誤差ＥＲ１２の方が小さくなる。なお、図１１に示す中心座標ＣＯ´_ＴＷは、理想的な測定値に基づいて推定された円の中心座標である。平面Ｐ´_ＴＷは、理想的な測定結果に基づいて推定される平面である。また、ここでいう「理想的」とは、３次元加速度センサ３１の測定誤差がない理想的な測定結果を示す。

よって、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１５の処理により推定される平面の法線ベクトルでなく、ステップＳｔ２１７の処理により推定された円Ｃ_ＴＷの中心座標ＣＯ_ＴＷと、センサ座標系の原点Ｏとを通る回転軸ベクトルＶ_ＴＷをＴＷ関節軸Ｊ６の回転軸ベクトルに決定する。

これにより、端末装置Ｐ１は、３次元加速度センサ３１の測定誤差の大きさに対応して設定される閾値ＴｈＢの値と、円の半径との大小関係に基づいて、３次元加速度センサ３１により得られる関節軸の姿勢の測定誤差がより小さくなる、つまり、関節軸の姿勢の測定精度がより高くなる回転軸ベクトルを決定できる。

図１２を参照して、図７に示すステップＳｔ２２０（回転軸ベクトルの決定処理）について説明する。図１２は、回転軸ベクトルの設定例３について説明する図である。なお、図１２では、一例として、重力加速度の測定対象がＵＡ回転軸である場合の回転軸ベクトルＶ_ＵＡの決定処理例について説明する。

回転軸ベクトルの設定例３は、図２に示すＵＡ関節軸Ｊ２，ＦＡ関節軸Ｊ３等のように関節軸の回転軸と、３次元加速度センサ３１により測定される重力方向とが直角あるいは直角に近い角度である場合の回転軸ベクトルの決定処理例である。

このような場合、ｍ個の重力加速度の測定値のそれぞれ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），…，（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ）により推定された円Ｃ_ＵＡは、センサ座標系の原点Ｏの近傍で、閾値ＴｈＢ以上である半径ｒを有する。なお、推定された円Ｃ_ＵＡの半径は、ＵＡ関節軸Ｊ２の回転軸と、３次元加速度センサ３１により測定される重力方向を示す重力ベクトルＧ_ＵＡとがなす角度が直角である場合に最大となる。

また、このような場合、図１２に示すように、３次元加速度センサ３１の測定値が測定誤差ＥＲ２３を含む場合、推定された平面Ｐ_ＵＡの法線ベクトルをＵＡ関節軸Ｊ２の回転軸ベクトルＶ_ＵＡとして決定した場合の測定誤差ＥＲ２２の方が、推定された円Ｃ_ＵＡの中心座標ＣＯ_ＵＡに基づく回転軸ベクトルとして決定した場合の測定誤差ＥＲ２１よりも、理想的な回転軸ベクトルＶ´_ＵＡとの測定誤差が小さくなる。なお、図１２に示す中心座標ＣＯ´_ＵＡは、理想的な測定値に基づいて推定された円の中心座標である。平面Ｐ´_ＵＡは、理想的な測定結果に基づいて推定される平面である。

よって、端末装置Ｐ１は、ステップＳｔ２１７の処理により推定された円Ｃ_ＴＷの中心座標と、センサ座標系の原点Ｏ（不図示）とを通る回転軸ベクトルでなく、ステップＳｔ２１５の処理により推定される平面（不図示）の法線ベクトルをＵＡ関節軸Ｊ２の回転軸ベクトルＶ_ＵＡに決定する。

次に、図１３を参照して、回転軸ベクトルの活用方法について説明する。図１３は、ロボットＭ１の設置面Ｈ１の傾き検出例を説明する図である。

端末装置Ｐ１は、決定された回転軸ベクトルＶ_ＲＴと、３次元加速度センサ３１による重力加速度の測定値に基づく重力ベクトルＧ_ＲＴとがなす角度（＝角度差θ_ＲＴ）に基づいて、ロボットＭ１が設置されている設置面Ｈ１の傾き（＝角度差θ_ＲＴ）を算出できる。端末装置Ｐ１は、算出された角度差θ_ＲＴに基づいて、各関節軸の補正パラメータを算出する。これにより、作業者は、ロボットＭ１の設置面Ｈ１に対する傾き補正を実行できる。

また、端末装置Ｐ１は、算出された設置面Ｈ１の傾き（＝角度差θ_ＲＴ）に基づいて、各関節軸のモータ制御における重力補償パラメータを算出し、ロボット制御装置Ｒ１に送信してもよい。

次に、図１４を参照して、回転軸ベクトルの活用方法について説明する。図１４は、関節軸の軸ずれ検出例を説明する図である。なお、ここでは、ＵＡ関節軸Ｊ２に軸ずれが発生していない場合のＦＡ関節軸Ｊ３の軸ずれ検出について説明する。

図１４に示すロボットＭ１は、ＦＡ軸を中心に回転する部品Ｍ１１が、組み立て時に入り込んだ異物により、正常な取付姿勢ＰＴ０と異なる取付姿勢ＰＴ１で組み立てられている。

端末装置Ｐ１は、軸ずれが生じていない状態において平行関係となるＦＡ関節軸Ｊ３の回転軸ベクトルＶ_ＦＡと、ＵＡ関節軸Ｊ２の回転軸ベクトルＶ_ＵＡとの角度差θ_ＦＡを算出する。端末装置Ｐ１は、算出された角度差θ_ＦＡに基づいて、ＦＡ関節軸Ｊ３あるいはＵＡ関節軸Ｊ２で軸ずれが発生しているか否かを判定したり、角度差θ_ＦＡの符号（方向）に基づいて、軸ずれ方向を判定したりする。なお、端末装置Ｐ１は、算出された角度差θ_ＦＡと、所定の閾値とを比較し、ＦＡ関節軸Ｊ３あるいはＵＡ関節軸Ｊ２で軸ずれが発生しているか否かを判定してもよい。

これにより、端末装置Ｐ１は、算出された角度差θ_ＦＡに基づいて、部品Ｍ１１そのものの異常（例えば、部品Ｍ１１の劣化，欠陥等），部品Ｍ１１の組み立て異常等を検出できる。

なお、端末装置Ｐ１は、部品Ｍ１１そのものの異常（例えば、部品Ｍ１１の劣化，欠陥等），部品Ｍ１１の組み立て異常等でなく、単にＦＡ関節軸の軸ずれが発生している場合、算出された角度差θ_ＦＡに基づいて、ＦＡ関節軸の姿勢の傾きを補正するための補正パラメータを算出できる。

次に、図１５および図１６のそれぞれを参照して、回転軸ベクトルの活用方法について説明する。図１５は、手首軸（ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）の原点調整例を説明する図である。図１６は、角度差Φ_ＲＷ，Φ_ＴＷの一例を説明する図である。なお、ここでいう手首軸は、アーム先端部３３付近の３つの関節軸であるＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６のそれぞれを示す。

なお、図１５に示す原点調整例では、ロボットＭ１の測定基本姿勢は、ＴＷ軸とＲＷ軸との間の角度差が１０°に設定されている例について具体的に説明する。

端末装置Ｐ１は、ＲＷ関節軸Ｊ４、ＴＷ関節軸Ｊ６、ＢＷ関節軸Ｊ５の順番で、ＲＷ関節軸Ｊ４，ＴＷ関節軸Ｊ６，ＢＷ関節軸Ｊ５のそれぞれの姿勢（回転角度）を変化させた時に得られる重力加速度を測定する。

端末装置Ｐ１は、測定されたＲＷ関節軸Ｊ４，ＴＷ関節軸Ｊ６，ＢＷ関節軸Ｊ５のそれぞれの重力加速度の測定値に基づいて、各関節軸に対応する平面Ｐ_ＲＷ，Ｐ_ＴＷ，Ｐ_ＢＷのそれぞれ、および円Ｃ_ＲＷ（不図示），Ｃ_ＴＷ（不図示），Ｃ_ＢＷのそれぞれを推定する。端末装置Ｐ１は、推定された平面Ｐ_ＲＷ，Ｐ_ＴＷ，Ｐ_ＢＷのそれぞれ、および円Ｃ_ＲＷ（不図示），Ｃ_ＴＷ（不図示），Ｃ_ＢＷのそれぞれに基づいて、各関節軸に対応する回転軸ベクトルＶ_ＲＷ，Ｖ_ＴＷ，Ｖ_ＢＷのそれぞれを決定する。

端末装置Ｐ１は、ＢＷ関節軸Ｊ５の回転軸ベクトルＶ_ＢＷを回転した時のＲＷ関節軸Ｊ４の回転軸ベクトルＶ_ＲＷと、ＴＷ関節軸Ｊ６の回転軸ベクトルＶ_ＴＷとの間の角度差θ_ＢＷと、回転軸ベクトルＶ_ＢＷの傾き（姿勢）方向との角度差Φ_ＲＷ，Φ_ＴＷのそれぞれを算出する。なお、ここで算出される角度差θ_ＢＷは、ＢＷ関節軸Ｊ５の動作角度に対応して変化する値である。つまり、端末装置Ｐ１は、角度差θ_ＢＷが測定基本姿勢と一致するように補正パラメータを算出することで、ロボットＭ１の原点調整を実行可能にする。

例えば、図１５に示す例では、端末装置Ｐ１は、算出された角度差θ_ＢＷ＝１０．５°と、ロボットＭ１の測定基本姿勢として設定されている角度差＝１０°との角度差＝０．５°に基づいて、ＢＷ関節軸Ｊ５の原点調整を実行するための補正パラメータを算出する。端末装置Ｐ１は、算出された補正パラメータを表示部１４に表示するとともに、ロボット制御装置Ｒ１に送信する。これにより、作業者は、ＢＷ関節軸Ｊ５のより高精度な原点調整を実行できる。

また、角度差Φ_ＲＷ，Φ_ＴＷのそれぞれは、ロボットＭ１の動作角度に依存しない角度である。したがって、端末装置Ｐ１は、算出された角度差Φ_ＲＷ，Φ_ＴＷのそれぞれに基づいて、手首軸（ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）の組み立て異常等を検出できる。

以上により、実施の形態に係るロボットシステム１００は、複数の関節軸（動作軸の一例であって、例えば、ＲＴ関節軸Ｊ１，ＵＡ関節軸Ｊ２，ＦＡ関節軸Ｊ３，ＲＷ関節軸Ｊ４，ＢＷ関節軸Ｊ５，ＴＷ関節軸Ｊ６）を有するロボットＭ１と、複数の関節軸のそれぞれを動作させて、関節軸の姿勢を調整するロボット制御装置Ｒ１と、ロボットＭ１のアーム先端部３３（先端部の一例）に備えられ、アーム先端部３３における重力加速度を測定する３次元加速度センサ３１（加速度センサの一例）と、３次元加速度センサ３１とロボット制御装置Ｒ１との間で通信可能な端末装置Ｐ１と、を備える。ロボット制御装置Ｒ１は、複数の関節軸のそれぞれのうちいずれか第１関節軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させる。端末装置Ｐ１は、３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて３次元加速度センサ３１により検出された３つ以上の第１重力加速度データを記憶し、記憶された３つ以上の第１重力加速度データに基づいて、３次元空間における第１関節軸の第１回転軸ベクトルを算出し、算出された第１回転軸ベクトルに基づいて、ロボットＭ１の姿勢ずれを補正するための補正パラメータを算出する。

これにより、実施の形態に係るロボットシステム１００は、各関節軸の姿勢ずれを補正可能な補正パラメータをより高精度に算出できる。よって、作業者は、算出された補正パラメータに基づいて、ロボットＭ１の姿勢ずれをより容易に補正できる。

また、実施の形態に係るロボットシステム１００における端末装置Ｐ１は、第１回転軸ベクトルと、３次元加速度センサ３１により測定された重力方向に沿う重力ベクトルとを算出し、第１回転軸ベクトルと、重力ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する。これにより、実施の形態に係るロボットシステム１００は、ロボットＭ１の設置面Ｈ１に対するより高精度な傾き補正を実行可能な補正パラメータを算出できる。

また、実施の形態に係るロボットシステム１００におけるロボット制御装置Ｒ１は、複数の関節軸のそれぞれのうちいずれか第１関節軸と異なる第２関節軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させる。端末装置Ｐ１は、第２関節軸の３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて３次元加速度センサ３１により検出された３つ以上の第２重力加速度データを記憶し、記憶された３つ以上の第２重力加速度データに基づいて、３次元空間における第２関節軸の第２回転軸ベクトルを算出し、算出された第１回転軸ベクトルと第２回転軸ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する。これにより、実施の形態に係るロボットシステム１００は、算出された角度差（例えば、図１４に示す角度差θ_ＦＡ）に基づいて、ロボットＭ１の関節軸のより高精度な軸ずれ調整（補正）を実行するための補正パラメータを算出できる。

また、実施の形態に係るロボットシステム１００におけるロボット制御装置Ｒ１は、複数の関節軸のそれぞれのうちいずれか第１関節軸および第２関節軸と異なる第３関節軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作さる。端末装置Ｐ１は、第３関節軸の３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて３次元加速度センサ３１により検出された３つ以上の第３重力加速度データを記憶し、記憶された３つ以上の第３重力加速度データに基づいて、３次元空間における第３関節軸の第３回転軸ベクトルを算出し、算出された第１回転軸ベクトルと第２回転軸ベクトルと第３回転軸ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する。これにより、実施の形態に係るロボットシステム１００は、関節軸のより高精度な原点調整を実行するための補正パラメータを算出できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、ロボットが有する各関節の姿勢をより高精度に調整するロボットシステムとして有用である。

１０ 第１の通信部
２０ 第２の通信部
１１ 第１のプロセッサ
２１ 第２のプロセッサ
１２ 第１のメモリ
２２ 第２のメモリ
１３ 入力部
１４ 表示部
３１ ３次元加速度センサ
３２ 制御部
３３ アーム先端部
１００ ロボットシステム
１１１ 回転軸ベクトル算出部
１１２ 補正パラメータ算出部
１１３ 測定姿勢命令部
１２１ 第１の姿勢データ
２２１ 第２の姿勢データ
Ｊ１ ＲＴ関節軸
Ｊ２ ＵＡ関節軸
Ｊ３ ＦＡ関節軸
Ｊ４ ＲＷ関節軸
Ｊ５ ＢＷ関節軸
Ｊ６ ＴＷ関節軸
Ｍ１ ロボット
Ｐ１ 端末装置
Ｒ１ ロボット制御装置

Claims (5)

1. 複数の動作軸を有するロボットと、
   前記複数の動作軸のそれぞれを動作させて、前記動作軸の姿勢を調整するロボット制御装置と、
   前記ロボットの先端部に備えられ、前記先端部における重力加速度を測定する加速度センサと、
   前記加速度センサと前記ロボット制御装置との間で通信可能な端末装置と、を備えるロボットシステムであって、
   前記ロボット制御装置は、
   前記複数の動作軸のそれぞれのうちいずれか第１動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、
   前記端末装置は、
   前記３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて前記加速度センサにより検出された３つ以上の第１重力加速度データを記憶し、
   記憶された前記３つ以上の第１重力加速度データに基づいて、３次元空間における前記第１動作軸の第１回転軸ベクトルを算出し、
   算出された前記第１回転軸ベクトルに基づいて、前記ロボットの姿勢ずれを補正するための補正パラメータを算出する、
   ロボットシステム。
2. 前記端末装置は、
   前記第１回転軸ベクトルと、前記加速度センサにより測定された重力方向に沿う重力ベクトルとを算出し、
   前記第１回転軸ベクトルと、前記重力ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する、
   請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ロボット制御装置は、
   前記複数の動作軸のそれぞれのうちいずれか前記第１動作軸と異なる第２動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、
   前記端末装置は、
   前記第２動作軸の前記３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて前記加速度センサにより検出された３つ以上の第２重力加速度データを記憶し、
   記憶された前記３つ以上の第２重力加速度データに基づいて、前記３次元空間における前記第２動作軸の第２回転軸ベクトルを算出し、
   算出された前記第１回転軸ベクトルと前記第２回転軸ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する、
   請求項１に記載のロボットシステム。
4. 前記ロボット制御装置は、
   前記複数の動作軸のそれぞれのうちいずれか前記第１動作軸および前記第２動作軸と異なる第３動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、
   前記端末装置は、
   前記第３動作軸の前記３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて前記加速度センサにより検出された３つ以上の第３重力加速度データを記憶し、
   記憶された前記３つ以上の第３重力加速度データに基づいて、前記３次元空間における前記第３動作軸の第３回転軸ベクトルを算出し、
   算出された前記第１回転軸ベクトルと前記第２回転軸ベクトルと前記第３回転軸ベクトルとの間の角度差に基づく補正パラメータを算出する、
   請求項３に記載のロボットシステム。
5. 複数の動作軸を有するロボットと、
   前記複数の動作軸のうち２つ以上を動作させて、前記動作させた２つ以上の動作軸の姿勢を調整するロボット制御装置と、
   前記ロボットの先端部に備えられ、前記先端部における重力加速度を測定する加速度センサと、
   前記加速度センサと前記ロボット制御装置との間で通信可能な端末装置と、を備えるロボットシステムであって、
   前記ロボット制御装置は、
   前記動作させた２つ以上の動作軸のそれぞれの動作軸の姿勢を、少なくとも異なる３つ以上の姿勢に動作させ、
   前記端末装置は、
   前記３つ以上の姿勢のそれぞれにおいて前記加速度センサにより検出された３つ以上の第１重力加速度データを記憶し、
   記憶された前記３つ以上の第１重力加速度データに基づいて、３次元空間における前記動作させた２つ以上の動作軸のそれぞれの回転軸ベクトルを算出し、
   算出された前記それぞれの回転軸ベクトルに基づいて、前記ロボットの姿勢ずれを補正するための補正パラメータを算出する、
   ロボットシステム。

Images