JPWO2018092236A1

JPWO2018092236A1 - 作業ロボットおよび作業位置補正方法

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Inventors: 雅登鈴木; 政利藤田
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Abstract

多関節ロボットは、アームとアクチュエータと記憶装置と制御装置とを有する。記憶装置は、ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを記憶する。制御装置は、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、複数の作業領域のうち指定された目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを記憶装置から取得する。そして、制御装置は、取得した補正パラメータを用いて目標位置を補正してアクチュエータを制御する。

Description

本明細書は、作業ロボットおよび作業位置補正方法について開示する。

従来、この種の作業ロボットとしては、目標点に対してＤＨパラメータを適用して座標変換を行なうことでロボットの動作を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＤＨパラメータの設定は以下のようにして行なわれる。即ち、ロボットの制御装置は、ロボットの動作空間を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに測定点を設定する。次に、制御装置は、測定点へロボットを移動させて３次元の位置データを取得する。そして、制御装置は、取得した位置データと測定点との誤差からＤＨパラメータを導出する。制御装置は、目標点に基づいてロボットの動作を制御する際、複数の領域ごとに導出したＤＨパラメータのうち目標点が属する領域のＤＨパラメータを選択し、目標点に対して選択したＤＨパラメータを適用して座標変換を行なう。

特開２００９−１４８８５０号公報

しかし、上述した作業ロボットでは、座標変換に用いるＤＨパラメータを最適化しても、十分な作業精度を確保できない場合が生じる。例えば、作業ロボットは、ＤＨパラメータの最適化で修正できない誤差（例えば、アームの歪みなど）が含まれると、誤差の影響を受けて正確な位置に移動することができない。一方、作業ロボットは、複数の作業対象物に対して作業を行なう場合、それぞれの作業に要求される作業精度が異なることがある。この場合、製造者は、全ての作業対象物に対して同じ作業精度が保証されるように作業ロボットを製造することが考えられる。しかし、製造者は、最も高い作業精度が要求される作業に合わせて作業ロボットを製造・調整しなければならず、他の作業に対しては過剰な作業精度となる。

本開示は、目標位置を指定して作業ロボットを動作させる際に必要十分な作業精度を確保することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の作業ロボットは、多関節型のロボットアームと、前記ロボットアームの各関節を駆動するアクチュエータと、前記ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを記憶する記憶装置と、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、前記複数の作業領域のうち前記指定された目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを前記記憶装置から取得し、該取得した補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えることを要旨とする。

この本開示の作業ロボットは、ロボットアームとアクチュエータと記憶装置と制御装置とを備える。記憶装置は、ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを記憶する。制御装置は、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、複数の作業領域のうち指定された目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを取得し、取得した補正パラメータを用いて目標位置を補正してアクチュエータを制御する。補正パラメータは、複数の作業領域ごとに必要な補正精度で設定すればよく、過剰な補正精度は不要である。したがって、本開示の作業ロボットによれば、目標位置を指定して作業ロボットを動作させる際に必要十分な精度を確保することができる。

本開示の作業位置補正方法は、目標位置を指定して多関節型の作業ロボットを動作させる際の作業位置補正方法であって、前記作業ロボットの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域としての作業領域を複数設定し、該設定した複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを設定し、該設定した補正パラメータのうち前記目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記作業ロボットの動作を制御することを要旨とする。

この本開示の作業位置補正方法では、まず、ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域としての作業領域を複数設定する。次に、作業位置補正方法では、設定した複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを設定する。そして、作業位置補正方法では、設定した補正パラメータのうち目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて目標位置を補正して作業ロボットの動作を制御する。補正パラメータは、複数の作業領域ごとに必要な補正精度で設定すればよく、過剰な補正精度は不要である。したがって、本開示の作業位置補正方法によれば、目標位置を指定して作業ロボットを動作させる際に必要十分な精度を確保することができる。

ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。ロボット２０と制御装置７０との電気的な接続関係を示すブロック図である。ロボット制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。マトリックス補正パラメータの一例を示す説明図である。マトリックス測定・補正の手順の一例を示す説明図である。３次元計測器１００を用いてマーカｍに対して３次元計測を行なう様子を示す説明図である。マトリックスデータＤｍ１の一例を示す説明図である。マトリックスデータＤｍ２の一例を示す説明図である。マトリックスデータＤｍ３の一例を示す説明図である。マーク認識処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。図３は、ロボット２０と制御装置７０との電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１，２中、前後方向はＸ軸方向であり、左右方向はＹ軸方向であり、上下方向はＺ軸方向である。

ロボットシステム１０は、ロボット２０と、ロボット２０を制御する制御装置７０と、を備える。ロボットシステム１０は、ワークをピックアップし、ピックアップしたワークを対象物にプレースするシステムとして構成されている。本実施形態では、ロボットシステム１０は、部品を採取して基板Ｓ上に実装する部品実装システムとして構成されている。尚、ロボットシステムは、上述のシステムに限られず、ロボット２０を用いてワークに対して作業を行なうシステムであれば、如何なるシステムにも適用できる。

ロボット２０は、５軸の垂直多関節アーム（以下、アームという）２２と、ロボット２０の手先である図示しないエンドエフェクタと、を備える。アーム２２は、６つのリンク（第１〜第６リンク３１〜３６）と、各リンクを回転または旋回可能に連結する５つの関節（第１〜第５関節４１〜４５）と、を備える。各関節（第１〜第５関節４１〜４５）は、対応する関節を駆動するモータ（第１〜第５モータ５１〜５５）、対応するモータの回転角度を検出するエンコーダ（第１〜第５エンコーダ６１〜６５）と、を備える。本実施形態では、モータはサーボモータであり、エンコーダはロータリエンコーダである。エンドエフェクタは、アーム２２の先端リンク（第６リンク３６）に取り付けられ、部品（ワーク）の保持とその解除とが可能となっている。エンドエフェクタは、例えば、メカチャックや吸着ノズル、電磁石などを用いることができる。また、アーム２２（第５リンク３５）には、作業台１１に設置された作業対象物などの物体に付されたマークＭを撮像するためのマークカメラ２４が取り付けられている。

アーム２２の基端リンク（第１リンク３１）は、作業台１１に固定されている。作業台１１には、基板搬送装置１２や部品供給装置１３、パーツカメラ１４、廃棄ボックス１５などが配置されている。基板搬送装置１２は、本実施形態では、前後方向（Ｙ軸方向）に間隔を空けて左右方向（Ｘ軸方向）に架け渡された一対のベルトコンベアを有する。基板Ｓは、ベルトコンベアによって左から右へと搬送される。部品供給装置１３は、本実施形態では、複数の部品が所定間隔で収容されたテープを後方（Ｙ軸方向）へ送り出すテープフィーダとして構成される。なお、部品供給装置１３は、テープフィーダに限られず、例えば、複数の部品が配置されたトレイを供給するトレイフィーダなど、如何なるタイプの部品供給装置であってもよい。パーツカメラ１４は、エンドエフェクタに保持された部品がパーツカメラ１４の上方を通過する際に当該部品を撮像し、撮像した画像を制御装置７０へ出力する。廃棄ボックス１５は、エラーが生じた部品を廃棄するためのボックスである。

制御装置７０は、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２やＨＤＤ７３、ＲＡＭ７４、駆動回路７５などを備える。駆動回路７５は、第１〜第５モータ５１〜５５を駆動するための回路である。制御装置７０には、第１〜第５エンコーダ６１〜６５やパーツカメラ１４、マークカメラ２４、入力装置７６などから信号が入力される。制御装置７０からは、基板搬送装置１２や部品供給装置１３、出力装置７７、第１〜第５モータ５１〜５５へ信号が出力される。なお、入力装置７６は、オペレータが入力操作を行なう入力デバイスである。また、出力装置７７は、各種情報を表示するための表示デバイスである。

図４は、制御装置７０により実行されるロボット制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間ごとに繰り返し実行される。ロボット制御ルーチンが実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、目標位置および姿勢を取得し（Ｓ１００）、採取作業，撮像作業，実装作業，廃棄作業の何れが要求されているか否かを判定する（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）。ここで、本実施形態では、目標位置および姿勢は、採取作業が要求される場合、部品を採取する際のエンドエフェクタの位置（目標採取位置）および姿勢である。また、目標位置および姿勢は、撮像作業が要求される場合、採取した部品がパーツカメラ１４の上方を通過する際のエンドエフェクタの位置（目標撮像位置）および姿勢である。さらに、目標位置および姿勢は、実装作業が要求される場合、採取した部品を基板Ｓ上に実装する際のエンドエフェクタの位置（目標実装位置）および姿勢である。また、目標位置は、廃棄作業が実行される場合、採取した部品を廃棄ボックス１５内に廃棄する際のエンドエフェクタの位置（目標廃棄位置）および姿勢である。ＣＰＵ７１は、採取作業，撮像作業，実装作業，廃棄作業の何れもが要求されていないと判定すると、ロボット制御ルーチンを終了する。

Ｓ１１０において、ＣＰＵ７１は、採取作業が要求されていると判定すると、複数のマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄのうちマトリックス補正パラメータＡを選択する（Ｓ１５０）。次に、ＣＰＵ７１は、取得した目標位置（目標採取位置）をマトリックス補正パラメータＡを用いて補正するマトリックス補正を行なう（Ｓ１６０）。続いて、ＣＰＵ７１は、補正した目標位置および姿勢を座標変換することにより各関節（第１〜第５関節４１〜４５）の目標角度を設定する（Ｓ１７０）。座標変換は、例えば、周知のＤＨパラメータを用いて行なうことができる。そして、ＣＰＵ７１は、設定した目標角度に基づいて対応するモータ（第１モータ５１〜５５）を駆動制御して部品を採取する採取作業を実行して（Ｓ１８０）、ロボット制御ルーチンを終了する。ここで、ＣＰＵ７１は、採取作業を実行する場合、エンドエフェクタが目標位置および姿勢に到達すると、エンドエフェクタに部品を保持させる。

Ｓ１２０において、ＣＰＵ７１は、撮像作業が要求されていると判定すると、複数のマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄのうちマトリックス補正パラメータＢを選択する（Ｓ１９０）。次に、ＣＰＵ７１は、取得した目標位置（目標撮像位置）をマトリックス補正パラメータＢを用いて補正するマトリックス補正を行なう（Ｓ２００）。そして、ＣＰＵ７１は、補正した目標位置および姿勢を座標変換し（Ｓ２１０）、対応するモータを駆動制御して部品を撮像する撮像作業を実行して（Ｓ２２０）、ロボット制御ルーチンを終了する。ここで、ＣＰＵ７１は、撮像作業を実行する場合、エンドエフェクタが目標位置および姿勢に到達すると、エンドエフェクタに保持された部品をパーツカメラ１４に撮像させる。そして、ＣＰＵ７１は、撮像された画像を処理して部品の位置ズレや姿勢を判定し、実装作業における目標位置（目標実装位置）をオフセットする。また、ＣＰＵ７１は、撮像された画像に基づいて部品に実装不可能なエラーが生じているか否かも判定し、エラーが生じたと判定すると、実装作業をスキップして廃棄作業へ移行する。

Ｓ１３０において、ＣＰＵ７１は、実装作業が要求されていると判定すると、複数のマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄのうちマトリックス補正パラメータＣを選択する（Ｓ２３０）。次に、ＣＰＵ７１は、オフセットした目標位置（目標実装位置）をマトリックス補正パラメータＣを用いて補正するマトリックス補正を行なう（Ｓ２４０）。そして、ＣＰＵ７１は、補正した目標位置および姿勢を座標変換し（Ｓ２５０）、対応するモータを駆動制御して部品を実装する実装作業を実行して（Ｓ２６０）、ロボット制御ルーチンを終了する。なお、ＣＰＵ７１は、実装作業を実行する場合、エンドエフェクタが目標位置および姿勢に到達すると、部品が基板Ｓ上に実装されるようエンドエフェクタに部品の保持を解除させる。

Ｓ１４０において、ＣＰＵ７１は、廃棄作業が要求されていると判定すると、複数のマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄのうちマトリックス補正パラメータＤを選択する（Ｓ２７０）。次に、ＣＰＵ７１は、取得した目標位置（目標廃棄位置）をマトリックス補正パラメータＤを用いて補正するマトリックス補正を行なう（Ｓ２８０）。そして、ＣＰＵ７１は、Ｓ１７０，Ｓ１８０と同様に、補正した目標位置および姿勢を座標変換し（Ｓ２９０）、対応するモータを駆動制御して部品を廃棄する廃棄作業を実行して（Ｓ２９５）、ロボット制御ルーチンを終了する。なお、ＣＰＵ７１は、廃棄作業を実行する場合、エンドエフェクタが目標位置および姿勢に到達すると、部品が廃棄ボックス１５内に収容されるようエンドエフェクタに部品の保持を解除させる。

図５は、マトリックス補正パラメータＡ〜Ｄの一例を示す説明図である。マトリックス補正パラメータＡ〜Ｄは、図示するように、何れも、作業点の識別情報（作業点Ｎｏ．）と空間座標値と補正値（３次元のオフセット量）とが対応付けられたものであり、ＨＤＤ７３に記憶されている。マトリックス補正は、目標位置周辺の複数の作業点の補正値から線形補間などの周知の補間法を用いて目標位置における補正値を導出し、導出した補正値で目標位置をオフセットすることにより行なうことができる。或いは、マトリックス補正は、目標位置から最も近い作業点の補正値で目標位置をオフセットすることにより行なうものとしてもよい。

ここで、マトリックス補正パラメータＡ〜Ｄは、それぞれ異なるデータ数で構成されている。本実施形態では、目標撮像位置の補正に用いるマトリックス補正パラメータＢと目標実装位置の補正に用いるマトリックス補正パラメータＣは、目標採取位置の補正に用いるマトリックス補正パラメータＡよりも作業点間のピッチが狭い（データ数が多い）ため、目標位置の補正精度が高い。また、目標廃棄位置の補正に用いるマトリックス補正パラメータＤは、マトリックス補正パラメータＡよりも作業点間のピッチが広い（データ数が少ない）ため、目標位置の補正精度が低い。

以下の説明は、目標位置の補正に用いるマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄを導出するためのマトリックス測定・補正の手順を説明するものである。図６は、マトリックス測定・補正の手順の一例を示す説明図である。なお、マトリックス測定は、図６のＳ３００〜Ｓ３６０が該当する。マトリックス補正は、図６のＳ３７０，Ｓ３８０と図４のＳ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１９０，Ｓ２００，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２７０，Ｓ２８０とが含まれる。また、図７は、３次元計測器１００を用いてマーカｍに対して３次元計測を行なう様子を示す説明図である。図中、領域Ａｐｉは、部品供給装置１３を作業対象物とした採取作業領域である。領域Ａｉｍは、パーツカメラ１４を作業対象物とした撮像作業領域である。領域Ａｍｏは、基板Ｓを作業対象物とした実装作業領域である。領域Ａｄｉは、廃棄ボックス１５を作業対象物とした廃棄作業領域である。オペレータは、マトリックス測定の準備として、図７に示すように、先端リンクに計測用のマーカｍを取り付けると共に、作業台１１の隅部に３次元計測器１００を設置する。３次元計測器１００は、レーザトラッカやモーションキャプチャを用いることができる。制御装置７０のＣＰＵ７１は、マトリックス測定・補正が指示されると、まず、ロボット２０の可動領域を複数の領域に分割する（Ｓ３００）。本実施形態では、ＣＰＵ７１は、図７に示すように、可動領域を、採取作業領域Ａｐｉと撮像作業領域Ａｉｍと実装作業領域Ａｍｏと廃棄作業領域Ａｄｉとに分割する。各領域は、作業対象物（部品供給装置１３，パーツカメラ１４，基板Ｓ，廃棄ボックス１５）のサイズに応じた範囲に変更可能となっている。次に、ＣＰＵ７１は、採取作業領域Ａｐｉと撮像作業領域Ａｉｍと実装作業領域Ａｍｏと廃棄作業領域Ａｄｉの何れかを対象領域に設定する（Ｓ３１０）。続いて、ＣＰＵ７１は、対象領域に要求される作業精度に応じてデータピッチを設定し（Ｓ３２０）、設定したデータピッチで作業点がマトリックス状に並ぶマトリックスデータを作成する（Ｓ３３０）。本実施形態では、撮像作業領域Ａｉｍと実装作業領域Ａｍｏに要求される位置精度は、採取作業領域Ａｐｉに要求される位置精度よりも高くなっている。これは、実装エラーを防止するために部品の実装位置のズレを極力少なくする必要がある一方、部品の採取位置に多少のズレが生じていても、撮像作業によって位置ズレを認識できればその位置ズレを修正した上で実装作業を行なうことができるためである。また、本実施形態では、廃棄作業領域Ａｄｉに要求される位置精度は、採取作業領域Ａｐｉに要求される位置精度よりも低くなっている。これは、廃棄ボックス１５はエラーが生じた部品を収容できれば足り、多少の位置ズレは問題とならないためである。図８Ａ〜図８Ｃは、マトリックスデータＤｍ１〜Ｄｍ３の一例を示す説明図である。図８Ａは、作業点間のピッチが値Ｐ１のマトリックスデータＤｍ１を示す。図８Ｂは、作業点間のピッチが値Ｐ２のマトリックスデータＤｍ２を示す。図８Ｃは、作業点間のピッチが値Ｐ３のマトリックスデータＤｍ３を示す。図示するように、マトリックスデータＤｍ１〜Ｄｍ３のうち、マトリックスデータＤｍ１は、ピッチが最も広く、単位空間当たりの作業点の数が最も少なくなっている。一方、マトリックスデータＤｍ３は、ピッチが最も狭く、単位空間当たりの作業点の数が最も多くなっている。ＣＰＵ７１は、対象領域が撮像作業領域Ａｉｍまたは実装作業領域Ａｍｏの場合には、マトリックスデータＤｍ３を作成する。また、ＣＰＵ７１は、対象領域が採取作業領域Ａｐｉの場合には、マトリックスデータＤｍ２を作成する。また、ＣＰＵ７１は、対象領域が廃棄作業領域Ａｄｉの場合には、マトリックスデータＤｍ１を作成する。

ＣＰＵ７１は、マトリックスデータを作成すると、マトリックスデータ中の各作業点の空間座標値を目標位置に指定し、マーカｍが指定した目標位置へ移動するようアーム２２（第１〜第５モータ５１〜５５）を制御する（Ｓ３４０）。そして、ＣＰＵ７１は、３次元計測器１００で計測されたマーカｍの実位置を入力する（Ｓ３５０）。次に、ＣＰＵ７１は、作業点ごとに空間座標値と入力したマーカｍの実位置との差分を導出する（Ｓ３６０）。こうしてマトリックス測定を行なうと、ＣＰＵ７１は、導出した差分から補正値（オフセット量）を導出する（Ｓ３７０）。そして、ＣＰＵ７１は、作業点ごとに空間座標値と補正値とを対応付けたマトリックス補正パラメータを設定する（Ｓ３８０）。

ＣＰＵ７１は、こうして対象領域に対するマトリックス補正パラメータを設定すると、全ての作業領域でマトリックス測定・補正が完了したか否かを判定する（Ｓ３９０）。ＣＰＵ７１は、全ての作業領域でマトリックス測定・補正が完了したと判定すると、Ｓ３１０に戻って次の対象領域に対してＳ３２０〜Ｓ３８０の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ７１は、全ての作業領域でマトリックス測定・補正が完了したと判定すると、これでマトリックス測定・補正を終了する。

このように、マトリックス測定・補正は、ロボット２０の可動領域を複数の領域に分割し、各領域ごとに要求される位置精度に応じたデータピッチで作業点が並ぶようマトリックスデータを作成してマトリックス補正パラメータを導出することにより行なわれる。ここで、マトリックス測定・補正で導出されるマトリックス補正パラメータは、マトリックス測定・補正において設定される作業点間のデータピッチが細かいほど、補正精度が高くなる。しかし、この場合、マトリックス測定・補正は、その実行に長時間を要する。また、マトリックス補正パラメータは、データ数が多くなり、必要な記憶容量を増大させる。本実施形態では、複数の領域ごとに要求される位置精度に応じてデータピッチを設定するため、高い位置精度が要求されない作業領域（廃棄作業領域Ａｄｉ）についてマトリックス補正パラメータＤのデータ数を少なくすることが可能となる。したがって、本実施形態によれば、マトリックス測定・補正に要する時間を短縮することができると共に、必要な記憶容量を小さくすることができる。一方、本実施形態では、高い位置精度が要求される作業領域（撮像作業領域Ａｉｍ，実装作業領域Ａｍｏ）については、細かいデータピッチでマトリックスデータを作成してマトリックス補正パラメータＢ，Ｃを導出するため、高い位置精度の要求に対応することができる。

図９は、制御装置７０により実行されるマーク認識処理の一例を示すフローチャートである。マーク認識処理は、例えば、図４のロボット制御ルーチンのＳ１００で採取作業が要求されている場合にＳ１５０を実行する前に実行することができる。また、マーク認識処理は、ロボット制御ルーチンのＳ１１０で撮像作業が要求されている場合にＳ１９０を実行する前に実行することができる。また、マーク認識処理は、ロボット制御ルーチンのＳ１２０で実装作業が要求されている場合にＳ２３０を実行する前に実行することができる。マーク認識処理が実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、作業対象物に付されたマークＭをマークカメラ２４が撮像する際の目標撮像位置を取得する（Ｓ４００）ここで、作業対象物は、採取作業が要求されている場合には部品供給装置１３である。また、作業対象物は、撮像作業が要求されている場合にはパーツカメラ１４である。また、作業対象物は、実装作業が要求されている場合には基板Ｓである。また、図１に示すように、本実施形態では、部品供給装置１３（テープフィーダ）には、上面に１つマークＭが付されている。また、パーツカメラ１４には、上面に２つマークＭが付されている。また、基板Ｓには、上面の隅部に４つのマークＭが付されている。なお、本実施形態では、廃棄作業を行なう場合の作業対象物としての廃棄ボックス１５には、マークＭが付されていないが、マークＭが付されていてもよい。続いて、ＣＰＵ７１は、取得した目標撮像位置のマトリックス補正を行なう（Ｓ４１０）。マトリックス補正は、採取作業が要求された場合には、マトリックス補正パラメータＡを用いて行なわれる。また、マトリックス補正は、撮像作業が要求された場合にマトリックス補正パラメータＢを用いて行なわれる。また、マトリックス補正は、実装作業が要求された場合にマトリックス補正パラメータＣを用いて行なわれる。そして、ＣＰＵ７１は、補正した目標撮像位置を座標変換して各モータ（第１〜第５モータ５１〜５５）を駆動制御することによりマークカメラ２４を当該目標撮像位置へ移動させる（Ｓ４２０）。次に、ＣＰＵ７１は、マークカメラ２４を駆動してマークＭを撮像する（Ｓ４３０）。また、ＣＰＵ７１は、撮像された画像を処理してマークＭの位置を算出する（Ｓ４４０）。マークＭの位置は、撮像時のマークカメラ２４の位置（目標撮像位置）を基準として算出される。そして、ＣＰＵ７１は、算出したマークＭの位置から目標位置を補正して（Ｓ４５０）、マーク認識処理を終了する。これにより、目標位置は、ロボット２０（アーム２１）と作業対象物（部品供給装置１３やパーツカメラ１４、基板Ｓ）との相対的な位置関係が反映されたものとなるため、ロボット２０を基準とした位置精度が向上する。ここで、ロボット２０は、作業対象物において認識するマークＭの数が多い方が少ない方よりも作業対象物との相対的な位置関係を正確に把握することができる。このため、採取作業領域Ａｐｉよりも高い位置精度が要求される撮像作業領域Ａｉｍの作業対象物（パーツカメラ１４）や実装作業領域Ａｍｏの作業対象物（基板Ｓ）には、採取作業領域Ａｐｉの作業対象物（部品供給装置１３）よりも多くのマークＭが付されている。なお、作業対象物には、要求される位置精度に拘わらず同じ数のマークＭが付されてもよい。

ここで、本実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、アーム２２（第１〜第６リンク３１〜３６）がロボットアームに相当し、モータ（第１〜第５モータ５１〜５５）がアクチュエータに相当し、ＨＤＤ７３が記憶装置に相当し、制御装置７０が制御装置に相当する。

以上説明した本実施形態では、記憶装置（ＨＤＤ７３）には、アーム２１の可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとにマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄが記憶される。制御装置７０は、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、複数の作業領域のうち指定された目標位置が属する作業領域に対応するマトリックス補正パラメータを取得する。そして、制御装置７０は、取得したマトリックス補正パラメータを用いて目標位置を補正する。マトリックス補正パラメータは、複数の作業領域ごとに必要な補正精度で設定すればよく、過剰な補正精度は不要である。したがって、本実施形態によれば、目標位置を指定して作業ロボットを動作させる際に必要十分な精度を確保することができる。

また、本実施形態では、記憶装置（ＨＤＤ７３）は、複数の作業領域ごとに必要なピッチでマトリックス状に並ぶ複数の作業点に対してそれぞれ空間座標値と補正値とが対応付けられたマトリックス補正パラメータＡ〜Ｄを記憶する。したがって、本実施形態によれば、複数の作業領域のうち要求される作業精度が低い作業領域に対応するマトリックス補正パラメータのデータ数を少なくすることができる。この結果、記憶装置は、記憶容量を少なくすることができる。

また、本実施形態では、制御装置７０は、作業対象物（部品供給装置１３や基板Ｓ）に付されたマークＭの位置を認識し、認識したマークＭの位置に基づいて目標位置を補正する。これにより、本実施形態では、目標位置がロボット２０（アーム２１）と作業対象物との相対的な位置関係が反映されたものとなるため、ロボット２０を基準とした位置精度が向上する。

なお、本開示は、上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、作業対象物に付されたマークＭの位置を認識するマーク認識処理を実行してロボット２０と作業対象物との相対的な位置関係を目標位置に反映させるものとしたが、こうしたマーク認識処理を実行しないものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、ロボット２０は、５軸の関節を有するものとしたが、４軸以下の関節を有してもよいし、６軸以上の関節を有してもよい。また、ロボット２０は、回転・旋回関節のみを有するものとしたが、直動関節を有してもよい。

以上説明したように、本開示の作業ロボットは、多関節型のロボットアームと、前記ロボットアームの各関節を駆動するアクチュエータと、前記ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを記憶する記憶装置と、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、前記複数の作業領域のうち前記指定された目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを前記記憶装置から取得し、該取得した補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えるものである。

この作業ロボットにおいて、前記記憶装置は、前記複数の作業領域ごとに必要なデータ数の補正パラメータを記憶するものとしてもよい。こうすれば、高い作業精度が要求されない作業領域に対応する補正パラメータのデータ数を削減しつつ、複数の作業領域のそれぞれにおいて必要十分な作業精度を確保することができる。

この場合、前記記憶装置は、前記補正パラメータとして、前記複数の作業領域ごとに必要なピッチでマトリックス状に並ぶ複数の作業点に対してそれぞれ空間座標値と補正値とが対応付けられた補正パラメータを記憶し、前記制御装置は、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、前記目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正するマトリックス補正を行なうものとしてもよい。こうすれば、ロボットアームに誤差が含まれていても、その誤差の影響を受けることなく、より正確に目標位置へ移動させることができる。

また、本実施形態の作業ロボットにおいて、前記ロボットアームは、前記作業対象物に設けられたマークを認識する認識装置を有し、前記制御装置は、前記認識装置により認識されたマークの位置に基づいて前記目標位置を補正して前記アクチュエータを制御するものとしてもよい。こうすれば、作業対象物とロボットアームとの相対的な位置関係を保証して、作業対象物に対して行なう作業の作業精度をより向上させることができる。この場合、前記作業対象物は、前記複数の作業領域ごとに必要な数のマークが設けられているものとしてもよい。作業ロボットは、認識するマークの数が多いほど作業対象物に対する相対的な位置関係を正確に特定することができる。このため、複数の作業領域ごとに作業対象物に対して必要な数のマークを設けることで、複数の作業領域ごとに必要十分な作業精度を確保することができる。

また、本開示の作業位置補正方法は、目標位置を指定して多関節型の作業ロボットを動作させる際の作業精度を保証する作業位置補正方法であって、前記作業ロボットの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域としての作業領域を複数設定し、該設定した複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを設定し、該設定した補正パラメータのうち前記目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記作業ロボットの動作を制御するものである。

この作業位置補正方法において、前記作業対象物のサイズに応じて前記作業領域を変更可能としてもよい。こうすれば、作業対象物のサイズに合わせて適した範囲の作業領域を設定することができる。

さらに、作業位置補正方法において、前記複数の作業領域ごとに必要なピッチを設定し、該設定したピッチでマトリックス状に並ぶ複数の作業点に対してそれぞれ空間座標値と補正値とを対応付けた補正パラメータを設定し、該設定した補正パラメータのうち前記目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正するマトリックス補正を行なうものとしてもよい。こうすれば、ロボットアームに誤差が含まれていても、その誤差の影響を受けることなく、より正確に目標位置へ移動させることができる。

本開示は、作業ロボットの製造産業などに利用可能である。

１０ロボットシステム、１１作業台、１２基板搬送装置、１３部品供給装置、１４パーツカメラ、１５廃棄ボックス、２０ロボット、２２アーム、２４マークカメラ、３１〜３６第１〜第６リンク、４１〜４５第１〜第５関節、５１〜５５第１〜第５モータ、６１〜６５第１〜第５エンコーダ、７０制御装置、７１ＣＰＵ、７２ＲＯＭ、７３ＨＤＤ、７４ＲＡＭ、７５駆動回路、７６入力装置、７７出力装置、１００３次元計測器、ｍマーカ、Ｍマーク、Ｓ基板。

Claims

多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの各関節を駆動するアクチュエータと、
前記ロボットアームの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域として区画された複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを記憶する記憶装置と、
目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、前記複数の作業領域のうち前記指定された目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを前記記憶装置から取得し、該取得した補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記アクチュエータを制御する制御装置と、
を備える作業ロボット。
請求項１記載の作業ロボットであって、
前記記憶装置は、前記複数の作業領域ごとに必要なデータ数の補正パラメータを記憶する、
作業ロボット。
請求項２記載の作業ロボットであって、
前記記憶装置は、前記補正パラメータとして、前記複数の作業領域ごとに必要なピッチでマトリックス状に並ぶ複数の作業点に対してそれぞれ空間座標値と補正値とが対応付けられた補正パラメータを記憶し、
前記制御装置は、目標位置の指定を伴って作業が指示された場合、前記目標位置が属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正するマトリックス補正を行なう、
作業ロボット。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の作業ロボットであって、
前記ロボットアームは、前記作業対象物に設けられたマークを認識する認識装置を有し、
前記制御装置は、前記認識装置により認識されたマークの位置に基づいて前記目標位置を補正して前記アクチュエータを制御する、
作業ロボット。
請求項４記載の作業ロボットであって、
前記作業対象物は、前記複数の作業領域ごとに必要な数のマークが設けられている、
作業ロボット。
目標位置を指定して多関節型の作業ロボットを動作させる際の作業位置補正方法であって、
前記作業ロボットの可動領域内において作業対象物に対して作業を行なう領域としての作業領域を複数設定し、該設定した複数の作業領域ごとに必要な補正精度の補正パラメータを設定し、該設定した補正パラメータのうち前記目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正して前記作業ロボットの動作を制御する、
作業位置補正方法。
請求項６記載の作業位置補正方法であって、
前記作業対象物のサイズに応じて前記作業領域を変更可能とする、
作業位置補正方法。
請求項６または７記載の作業位置補正方法であって、
前記複数の作業領域ごとに必要なピッチを設定し、該設定したピッチでマトリックス状に並ぶ複数の作業点に対してそれぞれ空間座標値と補正値とを対応付けた補正パラメータを設定し、該設定した補正パラメータのうち前記目標位置に属する作業領域に対応する補正パラメータを用いて前記目標位置を補正するマトリックス補正を行なう、
作業位置補正方法。