TW201628806A - 機器人之偏移自動調整裝置及機器人之偏移自動調整方法 - Google Patents

機器人之偏移自動調整裝置及機器人之偏移自動調整方法 Download PDF

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Abstract

機器人之偏移自動調整裝置(2)具備參數最佳化部(27)，該參數最佳化部(27)於偏移評價值大於既定之閾值之情形時，使控制參數設定部(23)重新設定複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使控制參數設定部(23)、機器人控制部(22)、偏移取得部(25)及判定部(26)重新設定上述控制參數，使端接器(15)直線移動，取得偏移及進行判定，直至上述偏移評價值達到上述既定之閾值以下為止，使複數個控制參數的組合最佳化。

Description

機器人之偏移自動調整裝置及機器人之偏移自動調整方法
本發明係關於機器人之偏移自動調整裝置及機器人之偏移自動調整方法。
一般而言，當於半導體處理設備中搬送半導體晶圓、顯示面板用的玻璃基板等時，使用連桿(link)系的水平多關節型搬送機器人。連桿系的搬送機器人於直線動作時，會發生相對於機器人的動作軌跡之橫方向偏移(以下亦稱為橫偏移)。
對於連桿系的搬送機器人而言，機械手之動作係由用以對各關節軸之動作進行控制之多種參數決定。因此，先前使用測量器，藉由人手而手動地對直線動作模式全部之參數進行調整，從而調整機器人之橫偏移。
然而，習知之方法在測量器之調整或測量方面需要專技知識或熟練度，根據作業者的能力，作業時間存在偏差，有時亦缺乏準確度。此種問題為進行直線動作之機器人整體共同之問題。而且，此種問題為包含上述橫偏移及縱方向、斜方向之機器人偏移整體共同之問題。
因此，本發明之目的在於容易地對機器人之偏移進行自動調 整。
本發明的一個形態之機器人之偏移自動調整裝置係自動地對具備機械臂之機器人的該機械臂前端部的既定部位直線移動時之偏移進行調整之裝置，上述機械臂具有複數個關節軸；上述機器人之偏移自動調整裝置具備：記憶部，其預先記憶有使上述既定部位直線移動之目標軌跡、及用以對上述機械臂的各軸之動作進行控制以使上述既定部位根據上述目標軌跡而直線移動之複數個控制參數；控制參數設定部，其分別設定上述複數個控制參數之值；機器人控制部，其根據上述目標軌跡及上述已設定之複數個控制參數，對上述機械臂的各軸之動作進行控制，以使上述既定部位直線移動；偏移取得部，其分別取得與上述直線移動中的一個以上之時刻分別對應之上述目標軌跡上的點、及上述既定部位的上述直線移動時之軌跡上的點之上述既定部位的軌跡相對於上述目標軌跡之偏倚量作為上述偏移；判定部，其判定上述偏移取得部所取得之偏移或附加有該偏移之值即偏移評價值是否為既定之閾值以下；以及參數最佳化部，其於上述偏移評價值大於上述既定之閾值之情形時，使上述控制參數設定部重新設定上述複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使上述控制參數設定部、上述機器人控制部、上述偏移取得部及上述判定部重新設定上述控制參數，使上述既定部位直線移動，取得上述偏移及進行上述判定，直至上述偏移評價值達到上述既定之閾值以下為止，使上述複數個控制參數的組合最佳化。
此處所謂偏移，係指既定部位的位置相對於直線移動之既定 部位的目標軌跡之偏倚量。即，偏移包含相對於目標軌跡之橫方向、縱方向及斜方向中的至少一個方向之偏移。
根據上述構成，藉由徹底地反覆變更複數個控制參數，能夠使直線移動之既定部位(例如端接器)之偏移處於特定範圍內，因此，能夠決定最佳之控制參數的組合。其結果，能夠不藉助於先前的人手而對機器人的既定部位之控制參數進行自動調整。
上述機械臂亦可具備分別驅動上述複數個關節軸之伺服馬達；上述參數最佳化部優先地變更與上述各軸的伺服馬達的轉子之速度及角速度相關之控制參數。
根據上述構成，由於優先地變更對於直線移動軌跡之偏移之幫助大的控制參數，故而能夠較佳地使偏移收斂。
上述判定部亦可於上述偏移評價值達到上述既定之閾值以下之後，判定上述偏移取得部所取得之偏移評價值是否為小於上述既定之閾值之第2閾值以下；上述參數最佳化部於上述偏移評價值大於上述第2閾值之情形時，使上述控制參數部重新設定上述複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使上述控制參數設定部、上述機器人控制部、上述偏移取得部及上述判定部重新設定上述控制參數，使上述既定部位直線移動，取得上述偏移及進行上述判定，直至上述偏移評價值達到上述第2閾值以下為止，使上述複數個控制參數的組合最佳化。
根據上述構成，將閾值分為多個階段而逐步減小閾值，藉此，容易收斂至更穩定之解。
亦可根據測量治具與距離感測器而取得上述既定部位的軌 跡之偏倚量，上述測量治具具備與上述既定部位的目標軌跡平行之面，上述距離感測器配置於上述既定部位且測量上述既定部位相對於上述測量治具之距離。
根據上述構成，能夠較佳地測量出動作軌跡之偏倚量。
上述機器人亦可為水平多關節型機器人。上述既定部位亦可為安裝於上述機器人的上述機械臂前端之端接器。上述偏移取得部亦可分別取得與上述端接器的上述直線移動中的一個以上之時刻分別對應之上述目標軌跡上的點、及上述端接器的上述直線移動時之軌跡上的點之與上述目標軌跡正交之橫方向之上述端接器的軌跡相對於上述目標軌跡之偏倚量作為橫偏移。
本發明的其他形態之機器人之偏移自動調整方法係由如下裝置執行之方法，該裝置自動地對具備複數個關節軸之機器人的該機械臂前端部的既定部位直線移動時之偏移進行調整，上述機器人之偏移自動調整方法具備如下步驟：預先記憶使上述既定部位直線移動之目標軌跡、及用以對上述機械臂的各軸之動作進行控制以使上述既定部位根據上述目標軌跡而直線移動之複數個控制參數；分別設定上述複數個控制參數之值；根據上述目標軌跡及上述已設定之複數個控制參數，對上述機械臂的各軸之動作進行控制，以使上述既定部位直線移動；分別取得與上述直線移動中的一個以上之時刻分別對應之上述目標軌跡上的點、及上述既定部位的上述直線移動時之軌跡上的點之上述既定部位的軌跡相對於上述目標軌跡之偏倚量作為上述偏移；判定上述已取得之偏移或附加有該偏移之值即偏移評價值是否為既定之閾值以下；以及於上述偏移評價值大於上述既定之 閾值之情形時，重新設定上述複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地重新設定上述控制參數，使上述既定部位直線移動，取得上述偏移及進行上述判定，直至上述偏移評價值達到上述既定之閾值以下為止，使上述複數個控制參數的組合最佳化。
上述既定部位亦可為安裝於上述機器人的上述機械臂前端之端接器。於取得上述偏移之步驟中，亦可分別取得與上述端接器的上述直線移動中的一個以上之時刻分別對應之上述目標軌跡上的點、及上述端接器的上述直線移動時之軌跡上的點之與上述目標軌跡正交之橫方向之上述端接器的軌跡相對於上述目標軌跡之偏倚量作為橫偏移。
根據本發明，能夠容易地對機器人之偏移進行自動調整。
參照隨附圖式，根據以下之較佳實施形態之詳細說明，使本發明的上述目的、其他目的、特徵及優點變得明確。
1‧‧‧機器人
2‧‧‧偏移自動調整裝置(控制裝置)
3‧‧‧測量治具
4‧‧‧距離感測器
5‧‧‧目標軌跡
10‧‧‧基台
11‧‧‧升降軸
12‧‧‧第1連桿
13‧‧‧第2連桿
14‧‧‧第3連桿
15‧‧‧端接器(機械手)
20‧‧‧伺服馬達
21‧‧‧運算部
22‧‧‧伺服控制部
22‧‧‧記憶部
23‧‧‧控制參數設定部
25‧‧‧偏移取得部
26‧‧‧判定部
27‧‧‧參數最佳化部
31、32‧‧‧數位濾波器部
33、34‧‧‧加法器
40‧‧‧速度參數設定部(A軸)
41‧‧‧加速度參數設定部(A軸)
42‧‧‧速度參數設定部(A軸~B軸)
43‧‧‧加速度參數設定部(A軸~B軸)
44‧‧‧速度參數設定部(A軸)
45‧‧‧加速度參數設定部(A軸)
50‧‧‧馬達控制部(A軸)
51‧‧‧馬達控制部(B軸)
100‧‧‧偏移自動調整系統
圖1係表示一個實施形態的機器人之偏移自動調整系統的構成之概略圖。
圖2係表示圖1的機器人之控制裝置的構成之方塊圖。
圖3係表示圖2的控制裝置的一部分之構成例之方塊圖。
圖4係表示機器人之橫偏移自動調整處理之一例之流程圖。
圖5係表示橫偏移的測定結果之一例之曲線圖。
以下，一面參照圖式，一面說明本發明的實施形態。以下，於全部圖式中，對同一或相當之要素標記相同符號且省略重複說明。
圖1係表示一個實施形態的機器人之偏移自動調整系統的構成之概略圖。如圖1所示，機器人之偏移自動調整系統(偏移自動調整裝置)100具備控制裝置2、測量治具3及距離感測器4。參照符號1為作為偏移調整對象之機器人。再者，以下，例示機器人1之「橫偏移」作為機器人1之「偏移」，但亦能夠與以下的例示同樣地適當調整機器人1之「偏移」。
機器人1例如具備具有複數個關節軸之機械臂6、與設置於機械臂6的前端部之端接器15。機器人1只要為具備具有複數個關節軸之機械臂之機器人，則無特別限定。此處「關節軸」為所謂之接頭(joint)，其包含進行旋轉運動之旋轉接頭、與進行直進運動之直進接頭。因此，機器人1除了包含所謂之多關節機器人之外，亦包含直動系的機器人。於本實施形態中，該機器人1為水平多關節型搬送用機器人。機器人1例如於半導體處理設備中搬送半導體晶圓、顯示面板用的玻璃基板等。此處，機器人1的機械臂6係由設置於基台10之升降軸11、設置於升降軸11之第1連桿12、設置於第1連桿12的前端部之第2連桿13、設置於第2連桿13的前端部之第3連桿14、及設置於第3連桿14的前端之端接器15構成。於機械臂6的關節軸(未圖示)中，分別裝入有驅動用的伺服馬達及能夠檢測關節之角度之角度檢測器的一例即編碼器等(均未圖示)。端接器15例如為機械手。搬送時，機械手持握半導體晶圓等基板(未圖示)，取而代之，此處持握測定用的距離感測器4。
控制裝置2對機械臂6的各軸之動作進行控制，以使端接器 15根據目標軌跡5而直線移動，該目標軌跡5為使端接器15直線移動之軌跡。端接器15的目標軌跡5為由連結點P1與點P2之虛線所示之直線，其係由自點P1至點P2為止之去程、與自點P2至點P1為止之返程構成。即，藉由使機械臂6進行伸縮動作，端接器15於自起點P1(待機位置)至點P2(教導位置)為止之去程中直線移動，然後，於自點P2至點P1為止之返程中直線移動，從而返回原來之待機位置。於圖1中僅表示了一個目標軌跡5，但於搬送時，對於FOUP等位置、高度不同之複數個連接埠分別設定目標軌跡。
測量治具3具備沿著端接器15的目標軌跡5配置且與該目標軌跡5平行之壁面3a。
距離感測器4配置於端接器15且受到持握。於本實施形態中，距離感測器4具備感測頭、感測放大器等構成要素。將紅外線自感測頭照射至測量治具3的壁面3a，測定距離感測器4與測量治具3的壁面3a之間的距離。於機器人1之動作過程中進行該測定，藉此測定橫偏移。此處所謂橫偏移，係指與直線移動中的一個以上之時刻分別對應之目標軌跡5上的點、及端接器15直線移動時之軌跡上的點之與該目標軌跡5正交之橫方向之端接器15的軌跡相對於該目標軌跡5之偏倚量(偏差)。即，偏移包含相對於目標軌跡5之橫方向、縱方向及斜方向中的至少一個方向之偏移，但於本實施形態中，測定與目標軌跡5正交之橫方向之偏移。
距離感測器4係以如下方式構成，即，藉由無線或有線通訊而將測定結果輸出至控制裝置2。
圖2係表示控制裝置2的構成之方塊圖。如圖2所示，控制 裝置2具備運算部21、伺服控制部22、記憶部23及通訊介面(未圖示)。控制裝置2係經由控制線(未圖示)而與機器人1連接，且具備例如微控制器等電腦之機器人控制器。於本實施形態中，控制裝置2具備自動地對機器人1之橫偏移進行調整之功能。控制裝置2不限於單一之裝置，亦可由後述之複數個裝置構成，上述複數個裝置包含具備偏移自動調整功能之裝置。此處，一面對內置於機械臂6的各關節軸之複數個伺服馬達20進行位置控制，一面藉由伺服馬達20驅動機械臂6。
記憶部23預先記憶有控制裝置2之基本程式、機器人之動作程式、目標軌跡5及控制參數。
運算部21係執行用於機器人控制之各種運算處理之運算裝置，其執行控制裝置2之基本程式、機器人之動作程式及偏移自動調整程式而生成機器人之控制指令，且將該機器人之控制指令輸出至伺服控制部22。又，運算部21係以實現各功能塊(作為各功能塊而進行動作)之方式構成，各功能塊包含控制參數設定部24、偏移取得部25、判定部26及參數最佳化部27。
控制參數設定部24分別設定複數個控制參數的值。此處所謂控制參數，係指用以對機械臂6的各軸之動作進行控制，以使端接器15根據目標軌跡5而直線移動之複數個調整參數。再者，控制參數只要為對機器人1之「偏移」產生影響之調整參數，則亦可為任何參數。
伺服控制部22根據目標軌跡5及已設定之複數個控制參數，對機械臂6的各軸之動作進行控制，以使端接器15直線移動。
偏移取得部25取得偏移或附加有該偏移之值即偏移評價 值。具體而言，自距離感測器4獲取與偏移相關之測定資料，根據該測定資料而算出偏移評價值。
判定部26判定偏移取得部25所取得之偏移或附加有該偏移之值即偏移評價值是否為既定之閾值以下。
參數最佳化部27於偏移評價值大於既定之閾值之情形時，使控制參數設定部24重新設定複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使控制參數設定部24、伺服控制部22、偏移取得部25及判定部26重新設定控制參數，使端接器15直線移動，取得偏移及進行判定，直至偏移評價值達到既定之閾值以下為止，使複數個控制參數的組合最佳化。
圖3係表示控制裝置2中的控制參數設定部24及伺服控制部22的一部分之構成例之方塊圖。於圖3中僅表示了圖1的第3連桿14的關節軸(以下稱為A軸)與端接器(機械手)15的關節軸(以下稱為B軸)之馬達控制，但對於其他關節軸而言亦相同，因此省略其說明。
如圖3所示，控制參數設定部24具備數位濾波器部31、32、加法器33、34、速度及加速之度參數設定部40~45以及A軸及B軸之馬達控制部50、51。此處，速度及加速度為A軸及B軸的伺服馬達20的轉子之速度及角速度。控制參數例如為A軸的速度前饋增益Kv1、A軸的加速度前饋增益Ka1、用以使A軸的動作作用於B軸之速度前饋增益Kv2、用以使A軸的動作作用於B軸之加速度前饋增益Ka2、B軸的速度前饋增益Kv3、B軸的加速度前饋增益Ka3。
數位濾波器部31對自運算部21輸入之A軸位置指令訊號實施濾波處理，將實施濾波處理後之A軸位置指令訊號輸出至加法器33、 速度參數設定部40、加速度參數設定部41、速度參數設定部42及加速度參數設定部43。數位濾波器部31例如為FIR濾波器。
速度參數設定部40將速度前饋增益Kv1附加至自數位濾波器部31輸入之濾波後的A軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器33。加速度參數設定部41將加速度前饋增益Ka1附加至自數位濾波器部31輸入之濾波後的A軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器33。
加法器33將自數位濾波器部31、速度參數設定部40及加速度參數設定部41輸入之各個運算結果相加，且將相加後之運算結果輸出至馬達控制部50。如此，於A軸的位置控制之前段，將速度及加速度之控制參數與A軸位置指令訊號相加，藉此進行前饋補償。
馬達控制部50根據自加法器33輸入之前饋補償後之A軸位置指令，對A軸的伺服馬達20之動作進行反饋控制。
速度參數設定部42將速度前饋增益Kv2附加至自數位濾波器部31輸入之A軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器34。
加速度參數設定部43將加速度前饋增益Ka2附加至自數位濾波器部31輸入之A軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器34。
數位濾波器部32對自運算部21輸入之B軸位置指令訊號實施濾波處理，將實施濾波處理後之B軸位置指令訊號輸出至加法器34、速度參數設定部44、加速度參數設定部45。數位濾波器部32例如為FIR濾波器。
速度參數設定部44將速度前饋增益Kv3附加至自數位濾波器部32輸入之濾波後的B軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器34。
加速度參數設定部45將加速度前饋增益Ka3附加至自數位濾波器部32輸入之濾波後的B軸位置指令訊號，且將運算結果輸出至加法器34。
加法器34將自速度參數設定部42、加速度參數設定部43、數位濾波器部32、速度參數設定部44、及加速度參數設定部45輸入之各個運算結果相加，且將相加後之運算結果輸出至B軸的馬達控制部51。如此，於B軸的位置控制之前段，將關於A軸之速度及加速度之控制參數、及關於B軸之速度及加速度之控制參數與B軸位置指令訊號相加，藉此進行前饋補償。
馬達控制部51根據自加法器34輸入之前饋補償後之B軸位置指令，對B軸的伺服馬達20之動作進行反饋控制。
於本實施形態中，藉由控制參數設定部24實施前饋補償之後，藉由伺服控制部22進行通常之位置控制，從而對各軸的伺服馬達20進行控制。
而且，圖3所示之控制參數設定部24分別設定上述控制參數之值，藉此，形成第3連桿14之動作作為對於機械手動作的位置指令之前饋控制。即，對於各軸之位置指令訊號，將控制參數之值設定為適當之值，藉此，能夠一面維持端接器15的目標軌跡5(圖1)，一面彼此變更機械臂6的各軸之角度、位置。
於本實施形態中，利用如上所述之機理，自動地對端接器15直線移動時的橫偏移進行調整。以下，使用圖4的流程圖來說明控制裝置2對於機器人1之橫偏移自動調整處理。
首先，最初進行初始設定(步驟S1)。具體而言，使距離感測器4歸零，及調整距離感測器4與測量治具3之間的距離之偏移。由於已預先根據規格而決定了距離感測器4的測定範圍，故而於測定之前對兩者的位置進行修正，以使該位置進入至測定範圍內。
其次，變更控制參數(步驟S2)。控制參數設定部24分別設定或變更複數個控制參數之值。最初設定預定之值作為初始值。再者，關於控制參數之設定，優先地變更圖3所示的與各軸的伺服馬達20的轉子之速度及角速度相關之控制參數。該等控制參數對於直線移動軌跡之橫偏移之幫助大，因此，能夠較佳地使橫偏移收斂。
其次，測定橫偏移(步驟S3)。伺服控制部22根據目標軌跡5及在步驟S2中設定之複數個控制參數，對機械臂6的各軸之動作進行控制，以使端接器15直線移動。藉由使機械臂6進行伸縮動作，端接器15於自點P1至點P2為止之去程中直線移動，然後，於自點P2至點P1為止之返程中直線移動，從而返回至原來之待機位置(參照圖1)。於該動作中，藉由距離感測器4來測定橫偏移，偏移取得部25自距離感測器4獲取與橫偏移相關之測定資料。
圖5係表示橫偏移的測定結果之一例之曲線圖。同曲線圖的橫軸表示時間，縱軸表示測量治具3與距離感測器4之間的距離。再者，測定值的中心值會因距離感測器4或測量治具3的安裝誤差而產生偏差，但此處所示之測定值藉由數位處理而經過了修正。此處，MAX係以中心值MID為基準之正方向之最大值。MIN係以中心值MID為基準之負方向之最小值。
如圖5所示，橫偏移中有目標軌跡5上的自中心值MID(一點鏈線)朝向正方向之橫偏移與朝向負方向之橫偏移。橫偏移為與端接器15直線移動中的一個以上之時刻分別對應之目標軌跡5上的點、及端接器15直線移動時之軌跡上的點之與該目標軌跡5正交之橫方向之端接器15的軌跡相對於該目標軌跡5之偏倚量。
其次，判定距離的振幅是否已減少(步驟S4)。判定部26使用橫偏移或附加有該橫偏移之值即橫偏移評價值進行判定。因此，於本實施形態中，偏移取得部25算出附加有橫偏移之值即橫偏移評價值。橫偏移評價值之計算式任意。只要為如下計算式即可，該計算式使得橫偏移的測定值越靠近中心，則評價值越低，且收斂於閾值以下。此處，如圖5所示地設定評價線，若低於正方向的評價線，或超過負方向的評價線，則以使橫偏移評價值降低之方式進行加權。
而且，判定部26判定橫偏移評價值是否為既定之閾值以下。
對於參數最佳化部27而言，若與上一次測量時的評價值相比較，評價值減少，則前進至下一步驟S5。另一方面，若評價值與上一次的值相同或已增加，則返回至步驟S2。
其次，判定評價值是否已滿足瞬間閾值(步驟S5)。於本實施形態中，使用瞬間閾值與穩定閾值進行判定。例如於第1階段，使用瞬間閾值a1與穩定閾值b1，穩定閾值b1被設定為大於瞬間閾值a1之值。判定部26判定評價值是否已滿足瞬間閾值，參數最佳化部27於評價值已滿足瞬間閾值之情形時，前進至下一步驟，於評價值未滿足瞬間閾值之情形時，返回至步驟S2。
參數最佳化部27進而執行5次橫偏移測量(步驟S6)。接著，判定部26判定上述測定所得之評價值是否已滿足穩定閾值(步驟S7)。如此，最初利用值小之瞬間閾值進行判定，僅於已滿足該瞬間閾值之情形時，進行大穩定閾值之判定，藉此，能夠除去雜訊的影響。參數最佳化部27於評價值已滿足穩定閾值之情形時，前進至下一步驟，於評價值未滿足穩定閾值之情形時，返回至步驟S2。
其次，參數最佳化部27確定步驟S7中所使用之穩定閾值是否為最終閾值(最終階段的穩定閾值)(步驟S8)。若穩定閾值並非為最終閾值，則設定下一階段的閾值(步驟S9)，且返回至步驟S2。於本實施形態中，設定3個階段的瞬間閾值與穩定閾值。於第1階段設定瞬間閾值a1與穩定閾值b1，於第2階段設定瞬間閾值a2與穩定閾值b2，於第3階段設定瞬間閾值a3與穩定閾值b3。於第3階段設定為b3。各閾值滿足以下之關係式(1)。
a1<b1、a2<b2、a3<b3、a1>a2>a3、b1>b2>b3…(1)
根據關係式(1)，以如下方式進行設定，即，每當階段增加，使瞬間閾值與穩定閾值減小。如此，將閾值分為多個階段而逐步減小閾值，藉此，容易收斂至更穩定之解。
而且，參數最佳化部27於評價值為最終閾值之情形時，保存控制參數並結束(步驟S10)。如上所述，參數最佳化部27分別反覆地重新設定控制參數，使端接器15直線移動，測定(取得)橫偏移及進行判定，直至橫偏移評價值達到最終閾值以下為止，使複數個控制參數的組合最佳化。
根據本實施形態，藉由徹底地反覆變更複數個控制參數，能夠使端接器15的橫偏移處於特定範圍內，因此，能夠決定最佳之控制參數 的組合。其結果，能夠不藉助於先前的人手而對機器人1的端接器15之控制參數進行自動調整。
再者，於本實施形態中，說明了關於一個目標軌跡5(圖1)而對橫偏移進行自動調整之情形，但亦可對於位置、高度不同之複數個連接埠分別設定目標軌跡5，對各連接埠進行橫偏移之自動調整處理。例如於對於全部24個連接埠中的各連接埠設定了目標軌跡5之情形時，亦可利用第1階段的閾值(瞬間閾值及穩定閾值)，自1連接埠至24連接埠為止依序進行調整，其次利用第2階段的閾值，自1連接埠至24連接埠為止依序進行調整，利用最後之第3階段的閾值，自1連接埠至24連接埠為止依序進行調整。藉此，相較於由機器人1對於同一連接埠反覆地進行相同動作而進行調整，能夠除去雜訊的影響，容易收斂為最佳解。又，於各階段，最初利用值小之瞬間閾值進行判定，僅於已滿足該瞬間閾值之情形時，進行大穩定閾值之判定，藉此，能夠有效果地除去雜訊的影響。
再者，於本實施形態中，藉由具備與端接器15的目標軌跡5平行之面5a之測量治具3、及距離感測器4而測量端接器15之橫偏移，但並不限定於此。例如亦可藉由其他加速度感測器、GPS而測量相對於目標軌跡5之橫方向、縱方向及斜方向中的至少一個方向之偏移。
再者，於本實施形態中，在藉由控制參數設定部24實施前饋補償之後，藉由伺服控制部22進行通常之位置控制，從而對各軸的伺服馬達20進行控制，控制參數設為各軸的速度及角速度之前饋增益，但只要為對機器人1之偏移產生影響之控制參數，則並不限定於此。
再者，於本實施形態中，機器人1設為水平多關節型搬送用 機器人，但只要為能夠進行直線移動之機器人整體，則並不限定於此。例如亦可為具備直動機構之機器人。原因在於：此種機器人會相對於直線移動之目標軌跡而產生任何方向之偏移。又，目標軌跡不限於二維平面上，可為三維空間上的任意軌跡，亦可為曲線而並非為直線。
根據上述說明，對於業者而言，本發明的大量改良或其他實施形態顯而易見。因此，上述說明應僅解釋為例示，且係為了將執行本發明之最佳形態告知業者而提供之說明。於不脫離本發明的精神之範圍內，能夠實質性地變更本發明的構造及功能中的一方或雙方的詳情。
[產業上之可利用性]
本發明對於能夠進行直線移動之機器人整體有用。
1‧‧‧機器人
2‧‧‧偏移自動調整裝置(控制裝置)
3‧‧‧測量治具
4‧‧‧距離感測器
5‧‧‧目標軌跡
6‧‧‧機械臂
10‧‧‧基台
11‧‧‧升降軸
12‧‧‧第1連桿
13‧‧‧第2連桿
14‧‧‧第3連桿
15‧‧‧端接器(機械手)
P1、P2‧‧‧點
100‧‧‧偏移自動調整系統

Claims (8)

  1. 一種機器人之偏移自動調整裝置，其係自動地對具備機械臂之機器人的該機械臂前端部的既定部位直線移動時之偏移進行調整之裝置，該機械臂具有複數個關節軸；該機器人之偏移自動調整裝置具備：記憶部，其預先記憶有使該既定部位直線移動之目標軌跡、及用以對該機械臂的各軸之動作進行控制以使該既定部位根據該目標軌跡而直線移動之複數個控制參數；控制參數設定部，其分別設定該複數個控制參數之值；機器人控制部，其根據該目標軌跡及該已設定之複數個控制參數，對該機械臂的各軸之動作進行控制，以使該既定部位直線移動；偏移取得部，其分別取得與該直線移動中的一個以上之時刻分別對應之該目標軌跡上的點、及該既定部位的該直線移動時之軌跡上的點之該既定部位的軌跡相對於該目標軌跡之偏倚量作為該偏移；判定部，其判定該偏移取得部所取得之偏移或附加有該偏移之值即偏移評價值是否為既定之閾值以下；以及參數最佳化部，其於該偏移評價值大於該既定之閾值之情形時，使該控制參數設定部重新設定該複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使該控制參數設定部、該機器人控制部、該偏移取得部及該判定部重新設定該控制參數，使該既定部位直線移動，取得該偏移及進行該判定，直至該偏移評價值達到該既定之閾值以下為止，使該複數個控制參數的組合最佳化。
  2. 如申請專利範圍第1項之機器人之偏移自動調整裝置，其中，該機械臂具備分別驅動該複數個關節軸之伺服馬達； 該參數最佳化部優先地變更與該各軸的伺服馬達的轉子之速度及角速度相關之控制參數。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之機器人之偏移自動調整裝置，其中，該判定部於該偏移評價值達到該既定之閾值以下之後，判定該偏移取得部所取得之偏移評價值是否為小於該既定之閾值之第2閾值以下；該參數最佳化部於該偏移評價值大於該第2閾值之情形時，使該控制參數部重新設定該複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地分別使該控制參數設定部、該機器人控制部、該偏移取得部及該判定部重新設定該控制參數，使該既定部位直線移動，取得該偏移及進行該判定，直至該偏移評價值達到該第2閾值以下為止，使該複數個控制參數的組合最佳化。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之機器人之偏移自動調整裝置，其中，根據測量治具與距離感測器而取得該既定部位的軌跡之偏倚量，該測量治具具備與該既定部位的目標軌跡平行之面，該距離感測器配置於該既定部位且測量該既定部位相對於該測量治具之距離。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之機器人之偏移自動調整裝置，其中，該機器人為水平多關節型機器人。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之機器人之偏移自動調整裝置，其中，該既定部位為安裝於該機器人的該機械臂前端之端接器；該偏移取得部分別取得與該端接器的該直線移動中的一個以上之時刻分別對應之該目標軌跡上的點、及該端接器的該直線移動時之軌跡上的點之與該目標軌跡正交之橫方向之該端接器的軌跡相對於該目標軌跡之偏倚量作為橫偏移。
  7. 一種機器人之偏移自動調整方法，其係由偏移自動調整裝置執行之方法，該偏移自動調整裝置自動地對具備機械臂之機器人的該機械臂前端部的既定部位直線移動時之偏移進行調整之裝置，該機械臂具有複數個關節軸，該機器人之偏移自動調整方法具備如下步驟：預先記憶使該既定部位直線移動之目標軌跡、及用以對該機械臂的各軸之動作進行控制以使該既定部位根據該目標軌跡而直線移動之複數個控制參數；分別設定該複數個控制參數之值；根據該目標軌跡及該已設定之複數個控制參數，對該機械臂的各軸之動作進行控制，以使該既定部位直線移動；分別取得與該直線移動中的一個以上之時刻分別對應之該目標軌跡上的點、及該既定部位的該直線移動時之軌跡上的點之該既定部位的軌跡相對於該目標軌跡之偏倚量作為該偏移；判定該已取得之偏移或附加有該偏移之值即偏移評價值是否為既定之閾值以下；以及於該偏移評價值大於該既定之閾值之情形時，重新設定該複數個控制參數中的任一個控制參數，且反覆地重新設定該控制參數，使該既定部位直線移動，取得該偏移及進行該判定，直至該偏移評價值達到該既定之閾值以下為止，使該複數個控制參數的組合最佳化。
  8. 如申請專利範圍第7項之機器人之偏移自動調整方法，其中，該既定部位為安裝於該機器人的該機械臂前端之端接器；於取得該偏移之步驟中，分別取得與該端接器的該直線移動中的一個 以上之時刻分別對應之該目標軌跡上的點、及該端接器的該直線移動時之軌跡上的點之與該目標軌跡正交之橫方向之該端接器的軌跡相對於該目標軌跡之偏倚量作為橫偏移。
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