TW202330211A

TW202330211A - 控制裝置

Info

Publication number: TW202330211A
Application number: TW111150374A
Authority: TW
Inventors: 高橋悠太郎; 並木勇太
Original assignee: 日商發那科股份有限公司
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-08-01
Also published as: WO2023144892A1

Abstract

一種控制裝置(40)，其具備：檢測結果取得部(161)，其取得與檢測結果相對應的第1資訊，前述檢測結果是藉由視覺感測器檢測出機器人(30)與對象物之相對的位置關係之檢測結果；座標系統資料輸出部(162)，其基於第1資訊輸出第1座標系統資料，來作為表示使機器人動作時要依循的座標系統之資料；及指令生成部(163)，其依循藉由第1座標系統資料所表示的第1座標系統，來生成針對機器人的指令。

Description

控制裝置

發明領域

本發明是有關於一種機器人的控制裝置。

發明背景

為了直觀地教示機器人的控制程式，已提案一種可使用圖標(icon)進行程式編寫(programming)的控制裝置，前述圖標表示構成機器人的控制程式的功能(例如專利文獻1)。再者，已知一種進行所謂散裝撿拾(picking)等之機器人系統，前述機器人系統是藉由搭載於機器人的視覺感測器來拍攝工件，並把持工件之適當的位置以將其載置於所需的位置(例如專利文獻2)。先行技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本再公開WO20/012558號公報專利文獻2：日本特開2018-144166號公報

發明概要發明欲解決之課題

在針對工件進行作業的機器人系統，由於工件從期望的位置偏離等，工件與機器人之相對的位置關係有時會變化。此類情況下，為了在使用者側，實現用以補正機器人的位置以使工件的處理(handling)適當地進行之控制程式，使用者被要求程式編寫用之高階的知識，諸如作為檢測結果的位置資料的資料形式、座標系統資料的資料形式等。故，一般而言，在使用者側，難以應對此類用以實現補正機器人的位置之程式編寫。期待於控制裝置搭載一種功能，前述功能可採用對使用者而言更加容易操縱的做法，來使用該類實現補正機器人的位置的功能。用以解決課題之手段

本揭示的一態樣為一種控制裝置，其具備：檢測結果取得部，其取得與檢測結果相對應的第1資訊，前述檢測結果是藉由視覺感測器檢測出機器人與對象物之相對的位置關係之檢測結果；座標系統資料輸出部，其基於前述第1資訊輸出第1座標系統資料，來作為表示使機器人動作時要依循的座標系統之資料；及指令生成部，其依循藉由前述第1座標系統資料所表示的第1座標系統，來生成針對前述機器人的指令。

本揭示的另一態樣為一種控制裝置，其具備：指令生成部，其使用第1座標系統作為使機器人動作時要依循的座標系統，並生成針對機器人的指令；檢測結果取得部，其取得與檢測結果相對應的第1資訊，前述檢測結果是藉由視覺感測器檢測出前述機器人與對象物之相對的位置關係之檢測結果；及座標系統位移部，其基於前述第1資訊來將前述第1座標系統位移。發明效果

若依據上述構成，可提供一種功能，前述功能可在機器人與對象物的相對位置關係變化時，採用對使用者而言更加容易操縱的做法，來使用基於視覺感測器的檢測結果補正機器人的位置的功能。

由附圖所示之本發明典型的實施形態之詳細說明，本發明的這些目的、特徵及優點、以及其他目的、特徵及優點將變得更加明確。

用以實施發明之形態

接著，參考圖式來說明本揭示的實施形態。於參考的圖式中，於同樣的構成部分或功能部分附上同樣的參考符號。為了易於理解，這些圖式適當地變更了比例。又，圖式所示的形態是用以實施本發明的一例，本發明不受圖示的形態所限定。

第1實施形態圖1是表示包含第1實施形態的控制裝置40的機器人系統100的全體構成的圖。於本實施形態，藉由機器人控制裝置50及教示操作裝置10所提供的功能，來構成用以控制機器人30的控制裝置40。控制裝置40是可使用圖標進行程式編寫的裝置，前述圖標表示構成機器人30之控制程式的功能(亦即表示機器人控制的命令)。包含此類控制裝置40的機器人系統可能有各種構成例，在本實施形態中，記載圖1所示之機器人系統100來作為例示。機器人系統100包含：於臂前端部搭載有手部33之機器人30、控制機器人30之機器人控制裝置50、連接於機器人控制裝置50之教示操作裝置10、安裝於機器人30的臂前端部之視覺感測器70、及控制視覺感測器70的視覺感測器控制裝置20。視覺感測器70連接於機器人控制裝置50。

機器人30在本例中為垂直多關節機器人，但亦可使用其他種類的機器人。教示操作裝置10是作為用以進行教示機器人30(亦即製作控制程式)用的操作輸入及畫面顯示的裝置來使用。教示操作裝置10亦可使用平板型的教示操作裝置、教示操作盤或PC(個人電腦)等其他搭載有教示功能的資訊處理裝置。

視覺感測器控制裝置20具有控制視覺感測器70的功能、及對於以視覺感測器70所拍攝之圖像進行圖像處理的功能。視覺感測器控制裝置20可從視覺感測器70所拍攝的圖像，檢測出放置於作業台2的對象物(以下亦記載為工件)1的位置，並記錄檢測結果，將作為檢測結果之工件1的位置提供給機器人控制裝置50。藉此，機器人30(機器人控制裝置50)可補正教示位置而執行工件1的取出等作業。

視覺感測器70可為拍攝灰階圖像或彩色圖像的照相機，亦可為能取得距離圖像或三維點雲的立體照相機或三維感測器。於機器人系統100，亦可配置複數台視覺感測器。視覺感測器控制裝置20保持有對象物的模型型樣(model pattern)，並執行藉由攝像圖像中之對象物的圖像與模型型樣的匹配(matching)，來檢測出對象物的圖像處理。視覺感測器70已校正完畢，視覺感測器控制裝置20保有校正資料。故，於控制裝置40(機器人控制裝置50)，機器人30與視覺感測器70的相對位置關係為已知。

再者，在圖1中，視覺感測器控制裝置20是作為與機器人控制裝置50互為獨立的裝置而構成，但作為視覺感測器控制裝置20的功能亦可搭載於機器人控制裝置50內。

在此類機器人系統100中，例如由於工件1從基準位置偏離，工件1與機器人30的相對位置關係有時會變化。藉由使用視覺感測器70的檢測功能，即使於此類情況下，控制裝置40仍會將可適當地處理工件1的功能，提供為使用者能夠以容易操縱的做法來使用的形式的功能。

圖2是表示機器人控制裝置50及教示操作裝置10的硬體構成例的圖。機器人控制裝置50亦可具有以下之作為一般電腦的構成：對於處理器51，透過匯流排連接有記憶體52(ROM、RAM、非揮發性記憶體等)、輸出入介面53、包含各種操作開關的操作部54等。教示操作裝置10亦可具有以下之作為一般電腦的構成：對於處理器11，透過匯流排連接有記憶體12(ROM、RAM、非揮發性記憶體等)、顯示部13、鍵盤(或軟體鍵盤(software key))等輸入裝置所構成的操作部14、輸出入介面15等。

圖3是表示藉由機器人控制裝置50及教示操作裝置10所構成之控制裝置40的功能構成的方塊圖。圖3所示之控制裝置40的功能，亦可藉由機器人控制裝置50或教示操作裝置10的處理器執行儲存於記憶裝置的各種軟體來實現，或亦可藉由以ASIC(Application Specific Integrated Circuit(特殊應用積體電路))等硬體作為主體的構成來實現。

如圖3所示，機器人控制裝置50具有機器人動作控制部151、程式製作部152及記憶部153。

機器人動作控制部151按照來自控制程式或教示操作裝置10的指令，來控制機器人30的動作。亦即，機器人動作控制部151按照來自控制程式或教示操作裝置的指令，來生成機器人30之預定的控制部位(例如TCP(工具中心點))的軌道計畫，並且藉由運動學計算來生成機器人30之各軸的指令。然後，機器人動作控制部151按照各軸的指令，來執行針對各軸的伺服控制，藉此可使機器人30之預定的控制部位按照計畫的軌道來移動。

記憶部153記憶控制程式或有關教示的各種設定資訊。記憶部153亦可在例如記憶體52內的非揮發性記憶體內構成。有關教示的資訊包含關於座標系統的設定資訊、或關於圖標的資訊(各圖標的形狀(圖像)的資料、設定參數等)。

程式製作部152透過教示操作裝置10的使用者介面(顯示部13及操作部14)，來提供用以讓使用者使用以文字為基(text-based)的命令語句或圖標進行程式編寫的各種功能。程式製作部152具有圖標控制部154及畫面顯示製作部155，來作為提供該類功能的構成要素。

畫面顯示製作部155提示在進行程式編寫上所使用的各種介面畫面，以提供受理使用者輸入的功能。各種使用者介面畫面亦可利用可觸控操作的觸控面板操作畫面來構成。

於圖4，表示由畫面顯示製作部155所製作，並顯示於教示操作裝置10的顯示部13的程式製作畫面400之例。如圖4所示，程式製作畫面400包含：圖標顯示區域200，其顯示可使用在程式編寫的各種圖標的一覽；及程式製作區域300，其用以依序配置圖標來製作控制程式。再者，由於程式製作區域300是依執行的時間序列來配置圖標的區域，因此有時亦稱為時間線(timeline)。於圖4之例中，圖標顯示區域200包含表示閉合手部的命令的手部閉合圖標201、表示打開手部的命令的手部打開圖標202、直線移動圖標203、圓弧移動圖標204、經由點追加圖標205及使手部旋轉的旋轉圖標206。

使用者可例如藉由將游標移到圖標來選擇圖標。使用者藉由例如拖曳及放下(drag and drop)操作，從圖標顯示區域200選擇所需的圖標並配置於程式製作區域300，藉此進行程式編寫。

於程式製作畫面400，使用者在進行程式編寫時，選擇程式編寫頁籤(programming tab)261。使用者可藉由在程式製作區域300內選擇圖標並選擇詳細頁籤262，來開啟用以進行該圖標的詳細設定(參數設定)的設定畫面。又，使用者可藉由在程式製作區域300配置有圖標的狀態下進行預定的操作，來使控制程式執行。

圖標控制部154掌管針對圖標的功能設定、或針對圖標的各種使用者操作。在圖標控制部154的支援下，使用者可進行圖標的功能的詳細設定，或從配置於圖標顯示區域200的圖標的清單中，選擇所需的圖標並配置於程式製作區域300來製作控制程式。

在此，說明設定於機器人的控制裝置的座標系統。於機器人的控制裝置可設定各種座標系統，該等包含機器人所固有的座標系統、及使用者可設定的座標系統。機器人所固有的座標系統包括世界座標系統或面板(faceplate)座標系統等，前述世界座標系統設定於其位置不依機器人的姿勢而變化的位置(例如機器人的基部)，前述面板座標系統設定於形成機器人的機械介面之臂前端的面板面。使用者可設定的座標系統包括工件座標系統，前述工件座標系統是以與作業對象之工件的位置/姿勢具有特定關係的方式，設定於工件上等。工件座標系統是以世界座標系統作為基準、藉由在世界座標系統上施加一定的平移移動及旋轉的至少一者來設定的座標系統。使用者可設定的座標系統包括工具座標系統，前述工具座標系統表現以面板座標系統作為基準之工具前端點的位置及姿勢。使用者可將這些座標系統的任一者，指定為使機器人動作時要依循的座標系統。

再者，這些座標系統當中，特別是將使用者可設定的工件座標系統或工具座標系統設定為控制裝置所使用的座標系統，可順利地進行向機器人教示針對對象物的作業的操作(使用教示操作裝置的X、Y、Z軸方向鍵的微動(jog)操作等)。再者，在本說明書中，有時將使用者可設定的座標系統稱為使用者座標系統。於下述，表示由使用者所設定的座標系統資料的資料形式之例。本例為工件座標系統，表現以世界座標系統作為基準的位置及姿勢(X、Y、Z表示三維位置，W、P、R分別表示繞著X軸、Y軸、Z軸的旋轉)。使用者座標系統UF1： X=180.000mm Y=0.000mm Z=180.000mm W=180.000deg P=0.000deg R=-90.000deg

圖標控制部154具備檢測結果取得部161、座標系統資料輸出部162及指令生成部163。

檢測結果取得部161取得表示藉由視覺感測器70檢測出機器人30與工件1之相對的位置關係之檢測結果的資訊。具體而言，檢測結果取得部161是作為位置資料取得部而發揮功能，前述位置資料取得部從專用的儲存處，取出由使用者所選擇之作為檢測結果的位置資料。座標系統資料輸出部162基於檢測結果取得部161所取得的資訊，來輸出表示使機器人30動作時要依循的座標系統之座標系統資料。指令生成部163按照由使用者所教示的內容，來生成機器人的動作指令(包含直線移動、圓弧移動、工件取出等各種動作指令)。

在本實施形態中，圖標控制部154是將檢測結果取得部161及座標系統資料輸出部162的功能，作為建置於圖標的功能來提供。作為與此類功能有關的圖標，提供了「使用者座標系統設定」圖標251及「使用者座標系統選擇」圖標252(參考圖5)。於「使用者座標系統設定」圖標251，被賦予作為檢測結果取得部161及座標系統資料輸出部162的功能。「使用者座標系統選擇」圖標252提供以下功能：將機器人30要依循的座標系統，切換為由「使用者座標系統設定」圖標251所輸出的座標系統(以別的表現來說是切換使用者座標系統)。

於圖5表示控制程式501，來作為使用該類「使用者座標系統設定」圖標251及「使用者座標系統選擇」圖標252之控制程式的一例。控制程式501包含：「查看」圖標211，其與視覺感測器70的檢測功能的命令相對應；「使用者座標系統設定」圖標251；「使用者座標系統選擇」圖標252；2個直線移動圖標212；拿取或放置工件的動作用的「拿取/放置」圖標213；及作為工件取出動作的一個功能之手部閉合圖標214。

「查看」圖標211提供以下功能：藉由視覺感測器檢測出工件，並輸出包含檢測到之工件的位置資料之檢測結果。作為一例，作為檢測結果之工件的位置資料，表示在查看圖標內設定的座標系統中之工件的檢測位置。該檢測位置連同該座標系統一同在「使用者座標系統設定」圖標251中使用。

直線移動圖標212提供使機器人之預定的可動部位(例如TCP)直線移動的功能。「拿取/放置」圖標213提供以下功能：使用包含在其範圍內的手部閉合圖標214的功能來取出工件。手部閉合圖標214對應於閉合手部來把持工件的命令。

圖6表示用以進行「使用者座標系統設定」圖標251的詳細設定(教示)的設定畫面450。作為一例，此設定畫面450可藉由在圖5所示的程式製作區域300上，選擇「使用者座標系統設定」圖標251並選擇詳細頁籤262來啟動。設定畫面450包含選擇“要設定到使用者座標系統的檢測結果”之選擇欄451、及指定“設定對象的使用者座標系統號碼”之指定欄452。

檢測結果的選擇欄451是用以選擇檢測結果當中之使用者希望利用的檢測結果之欄，前述檢測結果是藉由視覺感測器進行檢測出對象物的動作來得到。可藉由操作選擇欄451之三角的標誌(mark)，來使顯示檢測結果的選單之下拉式選單(drop-down list)顯示，並從該選單選擇所需之檢測結果的資料。檢測結果儲存於特定的儲存處(例如視覺感測器控制裝置20的記憶體、機器人控制裝置50的記憶體、外部記憶體等)。在本實施形態中，檢測結果儲存於作為機器人控制裝置50的內部暫存器之視野暫存器(vision register)。因此，使用者亦可指定例如儲存有由「查看」圖標211所得到之工件的檢測結果之視野暫存器的暫存器號碼。又，亦可藉由直接指定輸出檢測結果之「查看」圖標211等來指定檢測結果。

使用者座標系統號碼的指定欄452是用以指定可輸出座標系統資料之使用者座標系統的號碼之欄，前述座標系統資料是與從在檢測結果的選擇欄451所選擇的檢測結果取出的位置資料相對應。可藉由操作指定欄452之三角的標誌，來使顯示使用者座標系統的選單(UF1、UF2、UF3…)之下拉式選單顯示，並從該選單選擇所需之號碼的使用者座標系統。藉此，位置資料從在選擇欄451所選擇的檢測結果中取出，並作為在指定欄452所指定的使用者座標系統的座標系統資料而輸出。

舉例說明被賦予到「使用者座標系統設定」圖標251之功能的動作程序。假設在檢測結果的選擇欄451所選擇的視野暫存器的號碼為視野暫存器01，在使用者座標系統號碼的指定欄452所指定的使用者座標系統的號碼為UF1。視野暫存器01表示以查看圖標251所得到之工件的檢測位置P1(三維位置)。檢測位置P1是設定於查看圖標251之座標系統UF1上的位置。 (程序1)檢測結果取得部161從視野暫存器01取出檢測位置P1。 (程序2)座標系統資料輸出部162藉由以下的數式(1)，來將檢測位置P1轉換成機器人在世界座標系統中的位置P1’。 P1’=UF1・P1…(1) 在此，UF1表示從世界座標系統看到的UF1的原點位置，以同時轉換矩陣來表現。 (程序3)座標系統資料輸出部162在以指定欄452所指定的使用者座標系統，直接填入P1’之值。藉此，以指定欄452所指定的使用者座標系統，會成為以從世界座標系統看到的P1’作為原點之座標系統。

藉由以上的動作，可使表現作為使用者所選擇之檢測結果的位置資料之座標系統資料，作為使用者所指定的號碼的使用者座標系統來輸出。

教示本實施形態的控制程式501時之教示程序是如以下的態樣。 (程序T1)分別教示「查看」圖標211、「使用者座標系統設定」圖標251。 (程序T2)分別執行「查看」圖標211、「使用者座標系統設定」圖標251，藉此於以「使用者座標系統設定」圖標251所指定的使用者座標系統，填入座標系統資料之值。 (程序T3)在該狀態下執行「使用者座標系統選擇」圖標252，將機器人要依循的座標系統，切換為已在程序T2被填入值的使用者座標系統。 (程序T4)其後，教示各動作圖標(直線移動圖標212、「拿取/放置」圖標213)。

於上述程序(T4)，在進行教示的階段中，由於使用者所使用的使用者座標系統是已按照工件的檢測位置而轉換的座標系統，因此使用者無須進行用以適用補正值的操作，即可繼續機器人的教示。

分別於圖7、圖8，表示於上述教示程序T4中向「拿取/放置」圖標213進行教示時之設定畫面470、進行針對手部閉合圖標214的教示時之設定畫面480。如圖7所示，「拿取/放置」圖標213的設定畫面470具有用以教示拿取或放置位置的指定欄471、用以指定到達對工件的接近點為止的動作(各軸動作或直線動作)之指定欄472、指定到達接近點為止的動作速度之指定欄473、用以指定拿取或放置位置與接近點間的高度之指定欄474、及用以指定拿取放置位置與接近點間的動作速度之指定欄475。使用者可藉由微動操作等，來使機器人30移動到用以把持工件之所需的位置，並按下記憶按鈕471a，藉此教示用以拿取或放置工件的「拿取/放置位置」。在此階段，由於機器人30要依循的座標系統是以工件的檢測位置P1’作為原點的座標系統，因此使用者在「拿取/放置」圖標213的教示階段，無須進行用以適用檢測位置(補正位置)的設定等。

如圖8所示，手部閉合圖標214的設定畫面480包含指定用以閉合手部之巨集命令的名稱之欄481、用以指定因應工件而切換的負載資訊之指定欄482、及用以指定閉合手部的動作中的待機時間之指定欄483。可藉由按下位於右側的閉合按鈕481a，來執行閉合手部的動作。

如此，若依據本實施形態，使用者只要對「使用者座標系統設定」圖標251，進行簡單的操作，選擇想利用的檢測結果、及指定想用來輸出座標系統資料之使用者座標系統的號碼，即可使基於檢測結果的座標系統資料，輸出為經指定的使用者座標系統的座標系統資料。使用者無須針對各圖標(直線移動圖標、拿取/放置圖標等)，基於檢測結果個別地加以補正。

若依據本實施形態，可針對基於視覺檢測功能所提供的各種對象物檢測手法(利用「查看」圖標所進行的對象物的位置檢測手法、或藉由計測標記所進行的對象物的位置檢測手法(例如藉由計測3個標記的位置，來計測機器人與對象物的相對位置關係)等)，以簡單做法來附加座標系統設定功能。使用者在希望基於這些既有的視覺檢測功能的檢測結果來設定座標系統時，亦無須記住新的做法，僅對這些既有的視覺檢測功能(「查看」圖標等)追加上述「使用者座標系統設定」圖標即可。又，若依據本實施形態，可將基於視覺檢測功能的檢測結果之機器人的位置的補正方法，簡單地切換為使用座標系統的補正方法。亦即，一般必須進行使用「查看」圖標所輸出的作為檢測結果的位置資料(補正量)來對動作命令圖標加以補正的操作，但藉由如本實施形態使「使用者座標系統設定」圖標發揮功能，可簡單地切換為使用座標系統的補正方法。

如此，若依據本實施形態，可提供一種功能，前述功能可在機器人與對象物的相對位置關係變化時，採用對使用者而言更加容易操縱的做法，來使用基於視覺感測器的檢測結果補正機器人的位置的功能。

第2實施形態以下說明第2實施形態的控制裝置。包含第2實施形態的控制裝置之機器人系統的構成、及硬體構成，與圖1及圖2所示之第1實施形態的構成是共通的。第2實施形態的控制裝置與第1實施形態的相異點，是關於用以提供基於視覺感測器的檢測結果的座標系統資料之圖標的功能，第2實施形態的機器人控制裝置、控制裝置分別稱為機器人控制裝置50A、控制裝置40A。

圖9是第2實施形態的控制裝置40A的功能方塊圖。再者，於圖9，對與第1實施形態的控制裝置40共通的功能方塊附上共通的符號。與第1實施形態的控制裝置40同樣，控制裝置40A是可使用圖標進行程式編寫的控制裝置。與第1實施形態的控制裝置40同樣，控制裝置40A即使在工件1與機器人30的相對位置關係變化的情況下，仍會將可適當地處理工件1的功能，提供為使用者能以容易操縱的做法來使用的形式的功能。

如圖9所示，機器人控制裝置50A具有機器人動作控制部151、程式製作部152a及記憶部153。程式製作部152a透過教示操作裝置10的使用者介面，來提供用以讓使用者使用以文字為基的命令語句或圖標進行程式編寫的各種功能。

程式製作部152a具有圖標控制部154a及畫面顯示製作部155。圖標控制部154a掌管針對圖標的功能設定、或針對圖標的各種使用者操作。

圖標控制部154a具備檢測結果取得部161a、座標系統位移部164及指令生成部163a。

指令生成部163a使用某特定的座標系統(例如使用者所指定的使用者座標系統)作為使機器人動作時要依循的座標系統，來生成針對機器人的指令。檢測結果取得部161a取得表示藉由視覺感測器70檢測出機器人30與工件1之相對的位置關係之檢測結果的資訊。具體而言，檢測結果取得部161a是作為位置資料取得部而發揮功能，前述位置資料取得部從專用的儲存處，取出由使用者所選擇之作為檢測結果的位置資料。座標系統位移部164基於作為檢測結果的位置資料，來將在指令生成部163a中使用的特定的座標系統位移。

在本實施形態中，圖標控制部154a是將檢測結果取得部161a及座標系統位移部164的功能，作為建置於圖標的功能來提供。作為與此類功能有關的圖標，提供了「使用者座標系統設定(位移)」圖標271及「使用者座標系統選擇」圖標272(參考圖10)。於「使用者座標系統設定(位移)」圖標271，被賦予作為檢測結果取得部161a及座標系統位移部164的功能。「使用者座標系統選擇」圖標272提供以下功能：將機器人30要依循的座標系統，切換為由「使用者座標系統設定(位移)」圖標271所位移的座標系統(以別的表現來說是切換使用者座標系統)。

於圖10表示控制程式502，來作為使用該類「使用者座標系統設定(位移)」圖標271及「使用者座標系統選擇」圖標272所製作之控制程式的一例。控制程式502包含作為視覺感測器之檢測功能的命令之「查看」圖標211、「使用者座標系統設定(位移)」圖標271、「使用者座標系統選擇」圖標272、2個直線移動圖標212、「拿取/放置」圖標213、及作為工件取出動作的一個功能之手部閉合圖標214。

圖11是用以進行「使用者座標系統設定(位移)」圖標271的詳細設定(教示)的設定畫面460。作為一例，此設定畫面460可藉由在圖10所示的程式製作區域300上，選擇「使用者座標系統設定(位移)」圖標271並選擇詳細頁籤262來啟動。設定畫面460包含有選擇“要設定到使用者座標系統的檢測結果”之選擇欄461、及指定“要位移的使用者座標號碼”之指定欄462。

檢測結果的選擇欄461是用以選擇檢測結果當中之使用者希望利用的檢測結果之欄，前述檢測結果是藉由視覺感測器進行檢測出對象物的動作(查看圖標的動作)來得到。可藉由操作選擇欄461之三角的標誌，來使顯示檢測結果的選單之下拉式選單顯示，並從該選單選擇所需之檢測結果的資料。檢測結果儲存於特定的儲存處。在本實施形態中，檢測結果儲存於作為機器人控制裝置50A的內部暫存器之視野暫存器。因此，使用者亦可指定例如儲存有由「查看」圖標211所進行之工件的檢測結果之視野暫存器的暫存器號碼。又，亦可藉由直接指定輸出檢測結果之「查看」圖標211等來指定檢測結果。

使用者座標系統的指定欄462是指定要位移與補正量相對應的移動量之使用者座標系統的號碼之欄，前述補正量是從在檢測結果的選擇欄461所選擇的檢測結果取出的位置資料所表示的補正量。可藉由操作指定欄462之三角的標誌，來使顯示使用者座標系統的選單(UF1、UF2、UF3…)之下拉式選單顯示，並從該選單選擇所需之號碼的使用者座標系統。

可藉由使施行了如以上的設定之「使用者座標系統設定(位移)」圖標271發揮功能，來使在使用者座標系統的指定欄462所指定的使用者座標系統，位移與基於檢測結果的補正量相對應之移動量。

「使用者座標系統選擇」圖標272將機器人要依循的座標系統，切換為以「使用者座標系統設定(位移)」圖標所指定的號碼的使用者座標系統。

舉例說明被賦予到「使用者座標系統設定(位移)」圖標271之功能的動作程序。將藉由「查看」圖標211得到的作為檢測結果之補正量(從工件的基準位置起算的偏離量)設為O1，補正量O1儲存於視野暫存器01。此補正量O1是在「查看」圖標211內設定的、在座標系統UF1上之補正量。在「使用者座標系統設定(位移)」圖標271的檢測結果的選擇欄461所選擇的檢測結果為視野暫存器01，在使用者座標系統的指定欄462所指定的使用者座標系統為UF2。 (程序1)檢測結果取得部161a從視野暫存器01取出補正量O1。 (程序2)座標系統位移部164藉由下述的數式(2)，算出因應補正量O1而將座標系統UF2位移後之座標系統UF2’。 UF2’=UF1・O1・INV(UF1)・UF2…(2) 在此，UF1、UF2表示從世界座標系統看到的各自的座標系統的原點位置，以同時轉換矩陣來表示。INV(UF1)為UF1的反矩陣。再者，在此當UF1=UF2成立時，數式(2)可簡化為以下的數式(3)。 UF2’=UF1(UF2)・O1…(3) (程序3)於指定的使用者座標系統UF2，直接將計算結果UF2’之值代入。

藉由以上，使用者座標系統UF2成為：在世界座標系統上，因應補正量O1而將原本的使用者座標系統UF2位移後之座標系統。

教示本實施形態的控制程式502時之教示程序是如以下的態樣。 (程序T21)使用者本身自由地設定座標系統(UF2)。例如，使用者亦可設定與作業空間內之工件的位置/姿勢具有特定的關係之工件座標系統。 (程序T22)使用者將機器人要依循的座標系統切換為在上述程序(T21)所設定的座標系統UF2，並且進行機器人的教示(直線移動圖標212或「拿取/放置」圖標213等)。 (程序T23)分別教示「查看」圖標211、「使用者座標系統設定(位移)」圖標271。

如此，在本實施形態中，會在使用者本身自由地設定的使用者座標系統上事先教示機器人，並於其後的程序T23中指定該使用者座標系統，藉此將該使用者座標系統因應補正量而位移。藉此，可將機器人所有的運動因應補正量而位移。反過來說，在第2實施形態中，與第1實施形態的情況不同，是以使用者事先設定使用者座標系統UF2作為前提。因此，會成為以下的程序：預先記憶被覆寫之前的使用者座標系統(在程序T21設定的使用者座標系統UF2之值)，並基於該使用者座標系統進行位移用的運算(上述數式(2))。

如此，若依據本實施形態，由於使用者預先教示直線移動圖標212或「拿取/放置」圖標213時所使用的使用者座標系統UF2是按照檢測結果(補正量)位移，因此預先教示的教示位置會是位移後的使用者座標系統UF2上之值。故，會對位於檢測位置的工件，正確地進行該等圖標的動作。使用者無須針對各圖標(直線移動圖標、拿取/放置圖標等)，基於檢測結果個別地加以補正。

第3實施形態第3實施形態是關於機器人系統100B，其構成為藉由搭載於台車的機器人，來對載置於台上的工件進行作業。圖12是機器人系統100B的機器構成圖。再者，機器人控制裝置50B及教示操作裝置10B的硬體構成是與圖2同樣。圖13是著眼於機器人系統100B中之作為控制裝置的功能之功能方塊圖。如圖12所示，機器人系統100B包含搭載於台車81的機器人30B、控制機器人30B的機器人控制裝置50B、及藉由有線或無線來連接於機器人控制裝置50B的教示操作裝置10B。於機器人30B的手指部，安裝有手部(於圖12中未圖示)等工具。又，於機器人30B的手指部，安裝有視覺感測器70。於台85載置有工件W，機器人30B可對工件W執行取出等預定的作業。

於台85黏貼有複數個標記M，藉由以搭載於機器人30B的視覺感測器70來計測此標記M，可決定台85與台車81(機器人30B)的相對位置關係。由於工件在台85是放置於特定的位置，因此能以設定於台85上之座標系統來指定工件的位置。將此台85上的座標系統設為座標系統UF1。藉由在座標系統UF1上以數值來指定位置，可不進行機器人30B的教示而令機器人30B進行針對工件W的作業。然而，於機器人30B的絕對精度不高的情況下，可能發生機器人30B實際的移動量與機器人30B所計算的移動量未以充分的精度達到一致的情況。於此類情況下，即使機器人30B欲在以數值所指定的位置作業，仍無法以充分的精度來進行作業。即使於此類情況下，本實施形態仍可使機器人30B對台85上的工件W，以良好的精度進行作業。又，與第2實施形態的控制裝置40A同樣，控制裝置40B即使在工件W與機器人30B的相對位置關係變化的情況下，仍會將可適當地處理工件W的功能，提供為使用者能以容易操縱的做法來使用的形式的功能。

參考圖13的功能方塊圖，來說明控制裝置40B的功能。再者，於圖13，對與第1實施形態的控制裝置40同等的構成要素附上同樣的符號。如圖13所示，機器人控制裝置50B具有機器人動作控制部151、程式製作部152b及記憶部153。再者，在本實施形態中，機器人控制裝置50B具備視覺感測器控制部175，前述視覺感測器控制部175具有作為上述視覺感測器控制裝置20的功能。

機器人動作控制部151控制機器人30B的動作。記憶部153記憶控制程式或有關教示的各種設定資訊。程式製作部152b透過教示操作裝置10B的使用者介面(顯示部13及操作部14)，來提供用以讓使用者使用圖標進行程式編寫的各種功能。程式製作部152b具有圖標控制部154b及畫面顯示製作部155，來作為提供該類功能的構成要素。圖標控制部154b是在使用者操作教示操作裝置10B的操作部14，對如圖4所例示之程式製作畫面400上之圖標或頁籤等進行各種操作時，執掌對使用者操作的控制。畫面顯示製作部155提示在使用圖標進行程式編寫上所使用的各種介面畫面，且支援對這些介面畫面的使用者操作。

程式製作部152b進一步具備檢測結果取得部171、觸碰(touch up)控制部172、指令生成部173及座標系統位移部174。

檢測結果取得部171具有標記位置計測部171a，此標記位置計測部171a具有使用視覺感測器70來計測標記M的三維位置的功能。再者，視覺感測器70已校正完畢(亦即，視覺感測器控制部175保有校正資料)，以機器人30B作為基準的視覺感測器70的位置及姿勢為已知。作為一例，標記位置計測部171a亦可使用作為二維照相機的視覺感測器70，藉由立體計測法來進行標記M的三維位置的計測。再者，作為標記M，亦可使用也被稱為目標標誌或視覺標記之用以計測位置之該領域為人所知的各種標記，並且使用該領域為人所知的各種計測手法。

觸碰控制部172控制所謂觸碰動作，前述觸碰動作是在機器人30B的預定的位置控制部位(例如TCP)，接觸對象點來取得對象點的位置資訊。

指令生成部173提供基於以觸碰所得到的位置資訊來生成機器人的移動指令的功能。

座標系統位移部174提供使用視覺感測器70的檢測功能來將使用者座標系統位移的功能。在本實施形態中，說明使用視覺感測器70的檢測結果，來將藉由觸碰所設定的座標系統(使用者座標系統)位移的動作例。

本實施形態的控制裝置40B可提供以下的功能： (F1)藉由使用關於台的特定位置之已知的位置資訊，來對機器人的移動指令加以補正，前述機器人的移動指令是基於觸碰台的預定位置所得到之位置資訊來設定；及 (F2)使用於機器人與台的相對位置變化的前後藉由視覺感測器拍攝台的預定位置所得到的位置資訊，來將使用者座標系統位移。將藉由上述功能(F1)所得到的指令，於藉由上述功能(F2)所得到之位移後的座標系統中使用，藉此，即使於台與機器人的相對位置的變化後，仍可令機器人對工件以充分的精度來進行作業。

將對應於上述功能(F1)之表示指令生成處理的流程圖，表示於圖15，將對應於上述效能(F2)之表示使用者座標系統位移處理的流程圖，表示於圖16。這些處理亦可作為連續的處理來執行。這些處理是在機器人控制裝置50B的處理器的控制下執行。

(圖15：步驟S1) 以設定於機器人30B的手指的TCP，觸碰台85上之相對位置關係為已知的複數個點。在此，作為台85上之已知的位置，是觸碰標記M1至M3的位置。於圖14表示標記M1、M2、M3的配置。將藉由此觸碰動作所得到的3個標記M1至M3的位置(三維向量)，設為PT1至PT3。將3個標記之已知的相對位置關係設為PP1至PP3。PP1至PP3是精度充分高的位置資訊。位置PP1至PP3儲存於例如記憶部153。座標系統UF1是基於位置PP1至PP3而定義於台85上之座標系統。

(圖15：步驟S2) 以PT1至PT3的資訊來設定座標系統UF2。使用PT1至PT3之座標系統，例如如下進行設定。在此，假設PT1至PT3(亦即標記M1至標記M3)在同一平面上。此情況下，將以PT1至PT3定義的平面定義為XY平面，將從PT1(標記M1)朝向PT2(標記M2)的軸線方向定義為X軸方向。藉此，亦可將Y軸定義為垂直於X軸的軸線，且亦可將Z軸定義為垂直於XY平面的軸線。再者，座標系統UF2的原點及各座標軸的方向能以與座標系統UF1整合的方式來定義。在機器人之絕對精度高的理想的狀態下，座標系統UF1與座標系統UF2會一致。然而如上述，在機器人的絕對精度不高的狀況下，由於機器人所計算的機器人的位置與機器人實際的位置不同，因此座標系統UF1與座標系統UF2不一致。

(圖15：步驟S3) 將台85上的理想的位置轉換成座標系統UF2上的位置。在此，作為例示，藉由如下的手法來進行此類轉換。作為例示，配置為標記M1表示原點位置，標記M2表示X軸方向的位置，標記M3表示Y軸方向的位置，PP1表示原點位置，PP2表示X軸方向的位置，PP3表示Y軸方向的位置。求出使用PP1至PP3、且由以下的數式(4)來表現台85上之理想的位置PI時之x、y。 PI=x(PP2－PP1)＋y(PP3－PP1)…(4)

接著，使用PT1至PT3，藉由以下數式(5)來求出機器人用以移動到理想的位置PI之指令位置P_PT。 P_PT=x(PT2－PT1)＋y(PT3－PT1)…(5) x、y定義：藉由以正確的座標值PP1至PP3所形成的座標系統來算出之理想的位置。另，機器人30B所算出的位置PT1至PT3，雖就座標值而言與PP1至PP3並不一致，但就機器人30B的實際的TCP的位置而言，能以良好的精度與各標記M1至M3達到一致。因此，即使令機器人30B往藉由對上述數式(2)適用x、y所得到的指令位置P_PT移動之指令，是座標系統UF2上的指令，仍可使機器人30B移動到正確的位置。

再者，由於P_PT是以計測PT1至PT3所得的座標系統之值來定義，因此是將此轉換成座標系統UF2上之位置P_UF2。將移動到座標系統UF2(將機器人30B要依循的座標系統設定為UF2)且移動到位置P_UF2的指令給予機器人30B，藉此可吸收機器人30B的上述精度誤差，並使機器人30B移動到理想位置而進行作業。

以上所說明之步驟S1至S3的動作當中之步驟S1及S2的動作，可由觸碰控制部172所進行的動作來實現。又，步驟S3的動作可由指令生成部173所進行的動作來實現。

步驟S3的處理可表現為以下的動作：基於對象物(台85)之預定的位置之位置資訊PP1至PP3、及以機器人30B觸碰對象物(台85)之預定的位置所得到之位置資訊PT1至PT3，來生成針對機器人30B的指令。亦即，步驟S3的處理為以下的處理：在以位置資訊PP1至PP3所規定的座標系統上求出移動量，將該移動量作為座標系統UF2(與以位置資訊PT1至PT3所規定的座標系統相對應的座標系統)中之移動量來適用。

接著，參考圖16來說明上述功能(F2)之具體的處理內容。在此，作為例示，是於台車81移動、搭載機器人30B之台車81與台85的相對位置關係變化的狀況下，使用視覺感測器70的檢測結果來將使用者座標系統位移。

(圖16：步驟S11) 計測從視覺感測器70看到之標記M1至M3的位置PV1至PV3。從視覺感測器70看到之標記M1至M3的位置之計測，可藉由標記位置計測部171a來進行。然後，從PV1～PV3求出座標系統UF3。基於標記M1至M3的計測位置PV1至PV3之座標系統的設定可使用上述手法。

(圖16：步驟S12) 在此，假設台車81移動，台車81(亦即機器人30B)與台85的位置關係改變。此時，計測從視覺感測器70看到之標記的位置PV1’～PV3’。然後，從PV1’～PV3’求出座標系統UF3’。

(圖16：步驟S13) 從UF3往UF3’的相對移動量O可藉由以下來計算： O=UF3’・INV(UF3) 在此，INV()表示反矩陣的計算，UF3’、UF3是以同時轉換矩陣來表現。台車81之移動後的座標系統UF2即座標系統UF2’可藉由以下來求出： UF2’=O・UF2 在經位移的UF2’上，將移動到位置P_UF2的指令給予機器人30B，藉此可吸收機器人30B的上述精度誤差，並使機器人30B移動到理想位置而進行作業。

藉由上述步驟S11至S13所提供的功能可表現為以下的功能：當台車81已移動時，基於視覺感測器的檢測結果來將使用者座標系統位移，以使機器人可繼續進行動作。如此，將使用者座標系統位移的功能，亦可以利用一個圖標的功能來實現。例如，亦可以如圖8所圖示之「使用者座標系統設定(位移)」圖標271這類外觀的圖標來提供。此情況下之「使用者座標系統設定(位移)」圖標的詳細設定，可採用以下構成：設置用以選擇視覺感測器對標記的檢測結果之選擇欄、及用以指定要位移之使用者座標系統的號碼之指定欄。

如此，若依據本實施形態，可在機器人與對象物的相對位置關係變化時，採用對使用者而言更加容易操縱的做法，來使用基於視覺感測器的檢測結果補正機器人的位置的功能。

以上雖使用典型的實施形態來說明了本發明，但若是所屬技術領域中具有通常知識者，應可理解能夠不脫離本發明的範圍而對上述各實施形態進行變更及各種其他的變更、省略、追加。

例如，以上述各實施形態的功能方塊圖所表示的功能方塊的分配為一例，例如亦可將配置於機器人控制裝置之1個以上的功能配置於教示操作裝置。

在第1實施形態所示之「使用者座標系統選擇」圖標252的功能，亦可與「使用者座標系統設定」圖標251統合。在第2實施形態所示之「使用者座標系統選擇」圖標272的功能，亦可與「使用者座標系統設定(位移)」圖標271統合。

執行上述實施形態的指令生成處理、使用者座標系統位移處理等各種處理的程式，可記錄於電腦可讀取的各種記錄媒體(例如ROM、EEPROM、快閃記憶體等半導體記憶體、磁性記錄媒體、CD-ROM、DVD-ROM等光碟片)。

01:視野暫存器 1,W:工件 2:作業台 10,10B:教示操作裝置 11:處理器 12:記憶體 13:顯示部 14:操作部 15:輸出入介面 20:視覺感測器控制裝置 30,30B:機器人 33:手部 40,40A,40B:控制裝置 50,50A,50B:機器人控制裝置 51:處理器 52:記憶體 53:輸出入介面 54:操作部 70:視覺感測器 81:台車 85:台 100,100B:機器人系統 151:機器人動作控制部 152,152a,152b:程式製作部 153:記憶部 154,154a,154b:圖標控制部 155:畫面顯示製作部 161,161a:檢測結果取得部 162:座標系統資料輸出部 163,163a:指令生成部 164:座標系統位移部 171:檢測結果取得部 171a:標記位置計測部 172:觸碰控制部 173:指令生成部 174:座標系統位移部 175:視覺感測器控制部 200:圖標顯示區域 201,214:手部閉合圖標 202:手部打開圖標 203,212:直線移動圖標 204:圓弧移動圖標 205:經由點追加圖標 206:旋轉圖標 211:「查看」圖標 213:「拿取/放置」圖標 251:「使用者座標系統設定」圖標 252,272:「使用者座標系統選擇」圖標 261:程式編寫頁籤 262:詳細頁籤 271:「使用者座標系統設定(位移)」圖標 300:程式製作區域 400:控制製作畫面 450,460,470,480:設定畫面 451,461:選擇欄 452,462,471~475,482,483:指定欄 471a:記憶按鈕 481:欄 481a:閉合按鈕 501,502:控制程式 M,M1,M2,M3:標記 O:相對移動量 O1:補正量 P1:檢測位置 P1’,PP1~PP3,PI,PT1~PT3,PV1~PV3,PV1’~PV3’,P_UF2:位置 S1~S3,S11~S13:步驟 T1~T4,T21~T23:程序 UF1,UF2,UF2’,UF3,UF3’:座標系統 X、Y、Z:軸

圖1是表示包含第1實施形態的控制裝置的機器人系統的全體構成的圖。圖2是表示機器人控制裝置及教示操作裝置的硬體構成例的圖。圖3是表示第1實施形態的控制裝置的功能構成的方塊圖。圖4是表示由畫面顯示製作部所製作的程式製作畫面之例的圖。圖5是表示第1實施形態的控制程式之例的圖。圖6是表示用以進行「使用者座標系統設定」圖標的詳細設定的設定畫面的圖。圖7是表示向「拿取/放置」圖標進行教示時的設定畫面的圖。圖8是表示進行針對手部閉合圖標的教示時的設定畫面的圖。圖9是表示第2實施形態的控制裝置的功能構成的方塊圖。圖10是表示第2實施形態的控制程式之例的圖。圖11是表示用以進行「使用者座標系統設定(位移)」圖標的詳細設定的設定畫面的圖。圖12是第3實施形態的機器人系統的機器構成圖。圖13是表示第3實施形態的控制裝置的功能構成的方塊圖。圖14是表示台(table)上的標記(marker)的配置的圖。圖15是表示指令生成處理的流程圖。圖16是表示使用者座標系統位移處理的流程圖。

10:教示操作裝置

13:顯示部

14:操作部

20:視覺感測器控制裝置

30:機器人

40:控制裝置

50:機器人控制裝置

151:機器人動作控制部

152:程式製作部

153:記憶部

154:圖標控制部

155:畫面顯示製作部

161:檢測結果取得部

162:座標系統資料輸出部

163:指令生成部

Claims

一種控制裝置，其具備：檢測結果取得部，其取得與檢測結果相對應之第1資訊，前述檢測結果是藉由視覺感測器檢測出機器人與對象物之相對的位置關係之檢測結果；座標系統資料輸出部，其基於前述第1資訊輸出第1座標系統資料，來作為表示使機器人動作時要依循的座標系統之資料；及指令生成部，其依循藉由前述第1座標系統資料所表示的第1座標系統，來生成針對前述機器人的指令。
如請求項1之控制裝置，其中前述檢測結果取得部取得前述第1資訊，前述第1資訊表示儲存於預定的儲存處之1個以上的前述檢測結果當中之藉由使用者輸入所選擇的檢測結果。
如請求項1或2之控制裝置，其中進一步具備圖標控制部，前述圖標控制部是將前述檢測結果取得部及前述座標系統資料輸出部的功能，作為建置於圖標的功能來提供，前述圖標表示構成機器人的控制程式的功能。
如請求項1至3中任一項之控制裝置，其中前述第1資訊表示在與世界座標系統具有特定關係的第2座標系統上之前述對象物的檢測位置，前述座標系統資料輸出部基於表示前述第2座標系統的第2座標系統資料及前述檢測位置，來輸出前述第1座標系統資料。
一種控制裝置，其具備：指令生成部，其使用第1座標系統作為使機器人動作時要依循的座標系統，來生成針對機器人的指令；檢測結果取得部，其取得與檢測結果相對應之第1資訊，前述檢測結果是藉由視覺感測器檢測出前述機器人與對象物之相對的位置關係之檢測結果；及座標系統位移部，其基於前述第1資訊來將前述第1座標系統位移。
如請求項5之控制裝置，其中前述檢測結果取得部取得前述第1資訊，前述第1資訊表示儲存於預定的儲存處之1個以上的前述檢測結果當中之藉由使用者輸入所選擇的檢測結果。
如請求項5或6之控制裝置，其中進一步具備圖標控制部，前述圖標控制部是將前述檢測結果取得部及前述座標系統位移部的功能，作為建置於圖標的功能來提供，前述圖標表示構成機器人的控制程式的功能。
如請求項5至7中任一項之控制裝置，其中前述第1資訊表示在與世界座標系統具有特定關係的第2座標系統上之前述對象物的位置的補正量，前述座標系統位移部基於表示前述第2座標系統的第2座標系統資料、前述補正量、及表示前述第1座標系統的第1座標系統資料，來求出作為使前述第1座標系統位移的結果之位移後第1座標系統資料。
如請求項5之控制裝置，其具備：記憶部，其記憶前述對象物之預定的位置之位置資訊；及觸碰控制部，其以前述機器人觸碰前述對象物之預定的位置，來取得表示前述對象物之預定的位置之第2資訊，前述指令生成部基於記憶於前述記憶部的前述位置資訊、及前述第2資訊，來生成前述指令。
如請求項9之控制裝置，其中前述指令生成部在以記憶於前述記憶部的位置資訊所規定的座標系統上，求出前述機器人的往特定位置的移動量，將求出的前述移動量，作為前述第1座標系統中的移動量來適用，並生成前述指令。
如請求項9或10之控制裝置，其中前述觸碰控制部使前述機器人的TCP觸碰到前述對象物之預定的位置。
如請求項9至11中任一項之控制裝置，其中前述檢測結果取得部在前述對象物與前述機器人的相對位置關係變化的前後，藉由搭載於前述機器人的前述視覺感測器來計測前述對象物之預定的位置，藉此將前述第1資訊作為前述對象物與前述機器人之間的相對移動量來求出。
如請求項12之控制裝置，其中前述座標系統位移部基於前述相對移動量來將前述第1座標系統位移。