WO2007138756A1

WO2007138756A1 - 回転中心点算出方法、回転軸線算出方法、プログラムの作成方法、動作方法およびロボット装置

Info

Publication number: WO2007138756A1
Application number: PCT/JP2007/050579
Authority: WO
Inventors: Yoshiyuki Okazaki; Masaya Hirayama
Original assignee: Panasonic Corporation
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US20090228144A1; US7957834B2; ATE504868T1; EP1886771A4; EP1886771B1; DE602007013654D1; JP4613955B2; CN101213049A; JPWO2007138756A1; CN101213049B; EP1886771A1

Abstract

　回転中心点算出方法であって、マニピュレータを用いて、回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の回転面上の回転中心点を算出する回転中心点算出方法であって、マニピュレータを用いて、回転面上の所定の位置の位置情報を取得する第１のステップと、位置決め装置の回転面を１８０度回転させる第２のステップと、マニピュレータを用いて、１８０度回転させた回転面上の所定の位置の位置情報を取得する第３のステップと、第１のステップで取得された位置情報および第３のステップで取得された位置情報から、第１のステップにおける所定の位置と第３のステップにおける所定の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、位置決め装置の回転面の回転中心点として算出する第４のステップとを備えた。

Description

明細書

回転中心点算出方法、回転軸線算出方法、プログラムの作成方法、動作方法およびロボット装置

技術分野

[0001] 本発明は、マニピュレータを用いて、回転体の回転中心点および二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線の少なくともいずれかを算出する方法、プログラムの作成方法、動作方法ならびにロボット装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、回転体の回転中心点を求める方法としては、回転体上の所定の位置にマーク等を付し、回転体を 180度回転させて、回転させる前および回転させた後においてマークを撮影し、得られた 2点を結ぶ線の中心位置を回転体の中心点とする方法が知られてきた (例えば、特許文献 1および特許文献 2を参照)。

[0003] し力しながら、上述した従来の技術の技術では、回転体を回転させて、その前後で回転体のマークを撮影する必要があるので、外部機器として撮影装置が必要となり、システムが複雑になってしまうという課題があった。

[0004] また、マニピュレータを用いた回転中心点や二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線の算出方法については、これまでまったく提案されてこな力つた。

特許文献 1：特開 2002— 303592号公報

特許文献 2 :特開 2005— 19963号公報

発明の開示

[0005] 本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転中心点や二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線等を算出することができる方法を提供するものである。

[0006] 本発明の回転中心点算出方法は、マニピュレータを用いて、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の回転面上の回転中心点を算出する回転中心点算出方法であって、マニピュレータを用いて、回転面上の所定の位置の位置情報を取得する第 1のステップと、位置決め装置の回転面を 180度回転させる第 2のステップと、マニピユレータを用いて、 180度回転させた回転面上の所定の位置の位置情報を取得する第 3のステップと、第 1のステップで取得された位置情報および第 3のステップで取得された位置情報から、第 1のステップにおける所定の位置と第 3のステップにおける所定の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、位置決め装置の回転面の回転中心点として算出する第 4のステップとを備えたことを特徴としている。

[0007] このような方法によれば、実際のシステム等に用いるマニピュレータおよび位置決め装置を用いて回転面の回転中心点の算出を行うことができるので、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転中心点を算出することができる。

[0008] 次に、本発明の回転軸線算出方法は、マニピュレータを用いて、回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、第 1の回転面と対向し、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する回転軸線算出方法であって、マニピュレータを用いて、第 1の回転面上の第 1の計測点の位置情報を取得する第 1のステップと、位置決め装置の第 1の回転面を 180度回転させる第 2のステップと、マニピュレータを用いて、 180度回転させた第 1の回転面上の第 1の計測点の位置情報を取得する第 3のステップと、第 1のステツプで取得された位置情報および第 3のステップで取得された位置情報から、第 1 のステップにおける第 1の計測点の位置と第 3のステップにおける第 1の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、位置決め装置の第 1の回転面の回転中心点として算出する第 4のステップと、マニピュレータを用いて、第 2の回転面上の第 2の計測点の位置情報を取得する第 5のステップと、第 2の回転面を 180度回転させる第 6 のステップと、マニピュレータを用いて、 180度回転させた第 2の回転面上の第 2の計測点の位置情報を取得する第 7のステップと、第 5のステップで取得された位置情報および第 7のステップで取得された位置情報から、第 5のステップにおける第 2の計測点の位置と第 7のステップにおける前記第 2の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、第 2の回転面の回転中心点として算出する第 8のステップと、位置決め装置の第 1の回転面の回転中心点と第 2の回転面の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する第 9のステップとを備えたことを特徴としている。

[0009] このような方法によれば、実際のシステム等に用いるマニピュレータおよび位置決め装置を用いて、外部機器を設けることなぐ回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、第 1の回転面と対向し、回動して加工物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出することができる。

[0010] また、回転面が互いに対向するように配置された位置決め装置において、各々の回転面を計測することにより、片面を計測して作成できる回転軸線よりも更に精度の高い回転軸線を算出することが可能となる。

[0011] 次に、本発明のプログラムの作成方法は、マニピュレータ、および、回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるためのプログラムの作成方法であって、プログラムに含まれる位置決め装置の回転面の回転中心点を示す位置情報と、本発明の回転中心点算出方法により算出した位置決め装置の前記回転面の回転中心点の位置情報とを比較する第 1のステップと、第 1のステップにおいて比較した結果にもとづいて、プログラムを補正して、新たな動作プログラムを作成する第 2のステップを備えたことを特徴として、る。

[0012] このような方法によれば、さらに、本発明の回転中心点算出方法により算出した回転中心点の位置情報によって、プログラムに含まれる回転中心点の位置情報を補正することができるので、より正確にマニピュレータを動作させることのできる動作プログラムを作成できる。

[0013] 次に、本発明の動作方法は、マニピュレータ、および、回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるための動作方法であって、本発明のプログラム作成方法で作成した動作プログラムにもとづ、て、マニピュレータおよび位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるステップを備えたことを特徴としている。

[0014] このような方法によれば、さらに、本発明の回転中心点算出方法により算出した回転中心点の位置情報によって、プログラムに含まれる回転中心点の位置情報を補正した動作プログラムを用いることにより、より正確にマニピュレータおよび位置決め装置の少なくともいずれかを動作させることができる。

[0015] 次に、本発明のロボット装置は、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の回転面上の回転中心点を算出するロボット装置であって、マニピュレータと、マ-ピュレータを用いて、回転面上の所定の位置の第 1の位置情報を取得するとともに、位置決め装置の回転面を 180度回転させ、回転させた所定の位置の第 2の位置情報を取得する動作制御部と、動作制御部で取得された、第 1の位置情報と第 2の位置情報とを用いて、回転面を回転させる前の所定の位置と回転面を回転させた後の所定の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、位置決め装置の回転面の回転中心点として算出する回転中心点演算部とを備えたことを特徴としている。

[0016] このような構成により、実際のシステム等に用いるマニピュレータおよび位置決め装置を用いて回転面の回転中心点の算出を行うことができるので、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転中心点を算出することができる。

[0017] 次に、本発明のロボット装置は、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、第 1の回転面と対向し、回動して加工物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出するロボット装置であって、マニピュレータと、マニピュレータを用いて、第 1の回転面上の第 1の計測点の第 1の位置情報を取得するとともに、位置決め装置の第 1の回転面を 180度回転させ、回転させた第 1の計測点の第 2の位置情報を取得し、マニピュレータを用いて、第 2の回転面上の第 2の計測点の第 3の位置情報を取得するとともに、第 2の回転面を 180度回転させ、回転させた第 2の計測点の第 4の位置情報を取得する動作制御部と、動作制御部で取得された、第 1の位置情報および第 2の位置情報とを用いて、第 1の回転面を回転させる前の第 1の計測点の位置と第 1の回転面を回転させた後の第 1の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、位置決め装置の第 1の回転面の回転中心点として算出し、動作制御部で取得された、第 3の位置情報および第 4の位置情報を用いて、回転面を回転させる前の第 2の計測点の位置と回転面を回転させた後の第 2の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、第 2の回転面の回転中心点として算出し、位置決め装置の第 1の回転面の回転中心点と第 2の回転面の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する回転軸線演算部とを備えたことを特徴としている。

[0018] このような構成により、実際のシステム等に用いるマニピュレータおよび位置決め装置を用いて、回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、第 1の回転面と対向し、回動して加工物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出することができるので、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転軸線を算出することができる。

[0019] また、回転面が互いに対向するように配置された位置決め装置において、各々の回転面を計測することにより、片面を計測して作成できる回転軸線よりも更に精度の高い回転軸線を算出することが可能となる。

[0020] さらに、回転中心点演算部で演算された、位置決め装置の回転面の回転中心点の位置座標を用いて、シミュレーション演算およびオフライン教示の少なくとも、ずれかを行うシミュレーション演算部を備えた構成であってもよい。

[0021] このような構成によれば、さらに、回転中心点演算部で演算された、回転中心点の位置座標を用いて、シミュレーション演算やオフライン教示を精度よく行うことのできるロボット装置を提供できる。

[0022] また、ロボット装置力動作制御部を有するロボット制御装置と、シミュレーション演算部を有するシミュレーション装置とを備えた構成であってもよい。

[0023] このような構成によれば、さらに、ロボット制御装置とシミュレーション装置とを独立して設けることにより、より実用的な構成を実現できる。

[0024] また、ロボット制御装置が回転中心点演算部を有する構成であってもよい。

[0025] このような構成によれば、さらに、ロボット制御装置側で、回転中心点の演算を行うことができるので、シミュレーション装置の汎用性を高めながら、高精度なシミュレーシヨン演算およびオフライン教示の少なくともいずれかを行うことができる。

[0026] また、シミュレーション装置力回転中心点演算部を有する構成であってもよい。

[0027] このような構成によれば、さらに、シミュレーション装置側で、回転中心点の演算を行うことができるので、ロボット制御装置に演算を行う機能がない場合にも、高精度なシミュレーション演算およびオフライン教示の少なくともいずれかを行うことができる。

[0028] 以上のように、本発明によれば、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転中心点や二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線等を算出することができる方法を提供することができる。図面の簡単な説明

[0029] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施の形態におけるロボット装置の構成を示す図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施の形態における、位置決め装置の一例である回転ポジショナの回転面の回転中心点を求めるための方法を説明するための図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 1の実施の形態における、ロボット装置を用いて回転ポジショナの回転面の回転中心点を算出するステップを説明するためのフローチャートである。

[図 4]図 4は、本発明の第 2の実施の形態における、相対向して配置された回転面の回転中心点を結ぶ回転軸線を算出する方法を説明するための図である。

[図 5]図 5は、本発明の第 2の実施の形態における、回転ポジショナの回転面および回転面の回転中心点を求める動作、および、各々の回転中心点を結ぶ回転軸線を求める動作について説明するためのフローチャートである。

[図 6]図 6は、本発明の第 3の実施の形態におけるロボット装置の構成を示す図である。

[図 7]図 7は、本発明の第 4の実施の形態におけるロボット装置の構成を示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 5の実施の形態におけるロボット装置の構成を示す図である。

符号の説明

[0030] 101 マニピュレータ

102 回転ポジショナ

103 第 1の計測姿勢

104 第 2の計測姿勢

105 ツール

106 (第 1の）回転面

107 アーム

108 マーク 111, 112 (ツールの）先端位置

113, 216 回転中心点

203 (第 2の）回転面

211, 212 第 1の計測点

214, 215 第 2の計測点

217 回転軸線

218 治具

301 ロボット制御装置

302 計測点記憶部

303, 314 補正量演算部

304, 315 補正量記憶部

305 動作制御部

311 シミュレーション装置

312 補正量取り込み部

313 計測点取り込み部

316 シミュレーション演算部

400, 402, 404, 406, 408 ロボッ卜装置

発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

[0032] (第 1の実施の形態）

まず、本発明の第 1の実施の形態について、図 1と図 2を用いて説明する。

[0033] 図 1は、本発明の第 1の実施の形態におけるロボット装置 400の構成を示す図である。また、図 2は、本発明の第 1の実施の形態における、位置決め装置の一例である回転ポジショナの回転面の回転中心点を求めるための方法を説明するための図である。

[0034] 図 1に示したように、ロボット装置 400は、マニピュレータ 101と、このマニピュレータ 101の制御を行うロボット制御装置 301とを備える。 [0035] ロボット制御装置 301は、マニピュレータ 101を動作させることによって計測された計測点の位置情報を記憶する計測点記憶部 302と、計測点記憶部 302に記憶された位置情報にもとづいて動作プログラムの補正量を演算する補正量演算部 303と、補正量演算部 303が演算した補正量を記憶する補正量記憶部 304と、マニピユレ一タ 101の動作の制御を行う動作プログラムを有するとともに、マニピュレータ 101の移動による位置情報の計測を行う動作制御部 305とを備える。なお、動作制御部 305 は、マニピュレータ 101の動作制御を行うとともに、回転ポジショナ 102の回転制御も行う。

[0036] 図 2に示したように、マニピュレータ 101は、ツール 105をハンドやエンドェフエクタ等によって保持し、アーム 107を動かすことによって、加工物の加工等を行うものである。

[0037] 回転ポジショナ 102は、回転面 106を回動させることによって、マニピュレータ 101 によってカ卩ェされる加工物の位置決めを行う位置決め装置である（図 2において、 Y 軸が回転面 106の回転軸方向であり、回転面 106は X—Z平面方向に位置するものとする)。

[0038] 本実施の形態において、マニピュレータ 101は、回転ポジショナ 102の回転面 106 の回転中心点 113の位置を計測するためにも用いられる。

[0039] なお、図 2において、マニピュレータ 101のアーム 107は実際には 1つでよいが、マ

-ピユレータ 101を用いて回転中心点 113の位置を計測するために必要な 2つの姿勢 (後述する）を説明するために、便宜上、アーム 107の姿勢を 2つ重畳して示している。

[0040] また、図 2において、回転ポジショナ 102の回転面 106上の所定の位置に設けられたマーク 108も実際には 1つでよいが、回転面 106を 180度回転させる前と後の状態を分かりやすく示すため、便宜上重畳して示している。

[0041] 以上のようなロボット装置 400において、回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113を算出するための動作について説明する。図 3は、本発明の第 1の実施の形態における、ロボット装置 400を用いて回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点の位置を算出するステップを説明するためのフローチャートである。 [0042] 図 3に示したように、まず、計測対象である回転ポジショナ 102の回転面 106を任意の回転角度位置とし、マニピュレータ 101に取り付けられたツール 105の先端 (端部）を、回転ポジショナ 102の回転面 106上の任意の位置（回転中心点付近は除く）に設けられたマーク 108へと移動させる（S2)。このとき、ツール 105の先端をマーク 108 に接触させれば、マーク 108の位置情報のより正確な計測が可能となる。

[0043] このステップ S2におけるマニピュレータ 101の姿勢力図 2における第 1の計測姿勢 103であり、この状態では、マニピュレータ 101に取り付けられたツール 105の先端位置 111がマーク 108上にある。ロボット制御装置 301の動作制御部 305は、このときのマーク 108の位置座標（第 1の位置情報、具体的には、ツール 105の先端位置 111の位置座標）を計測して、計測点記憶部 302に記憶させる（S4)。

[0044] ここで、マーク 108の例としては、回転面 106をけがいて印を付けたもの、ポンチを打って印を付けたもの、印を記載するもの等が挙げられる。

[0045] 次に、計測対象である回転ポジショナ 102の回転面 106を 180度回転させる（S6)

[0046] そして、動作制御部 305は、マニピュレータ 101を動作させてツール 105の先端を回転後のマーク 108の位置へ再度移動させる（S8)。

[0047] このステップ S8におけるマニピュレータ 101の姿勢力図 2おける第 2の計測姿勢 1 04であり、この状態では、マニピュレータ 101に取り付けられたツール 105の先端位置 112力 Sマーク 108上にある。ロボット制御装置 301の動作制御部 305は、このときのマーク 108の位置座標（第 2の位置情報、具体的には、ツール 105の先端位置 11 2の座標）を計測して、計測点記憶部 302へ記憶させる（S 10)。

[0048] 次に、ロボット制御装置 301内の補正量演算部 303は、回転中心点演算部として機能し、以下に示す回転面 106の回転中心点 113を算出するための演算を行う。

[0049] 補正量演算部 303は、計測点記憶部 302に記憶されて、る、ステップ S4で計測されたツール 105の先端位置 111の位置座標と、ステップ S10で計測されたツール 10 5の先端位置 112の位置座標とを結ぶ直線を二等分する点を、回転ポジショナ 102 の回転面 106の回転中心点 113として算出する（S12)。そして、回転中心点 113の位置情報を補正量記憶部 304に記憶する。 [0050] 以上のように、本実施の形態における回転中心点算出方法によれば、撮影手段等の別段の検出用装置を余分に設けることなぐ回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113を計測することができる。

[0051] そして、図 3の破線で囲った部分に示したように、ロボット装置 400の動作の補正を行う必要がある場合には、上記計測により求めた回転ポジショナ 102の回転面 106 の回転中心点 113と、ロボット制御装置 301に予め与えられていた回転ポジショナ 10 2の回転中心点とのずれ量を補正量演算部 303で算出する（S14)。次に、このずれ量を補正量記憶部 304へ記憶させる（S16)。これにより、動作制御部 305は、補正量記憶部 304に記憶されたずれ量を用いて、マニピュレータ 101の動作の補正を行うことができる。このような補正を行うことで、ロボット装置 400のマニピュレータ 101の動作精度を向上させることができる。

[0052] なお、ロボット制御装置 301に予め与えられた回転ポジショナ 102の回転中心点に関する情報の例としては、マニピュレータ 101等を動作させるためにロボット制御装置 301の動作制御部 305に記憶された、制御プログラム内における回転ポジショナ 10 2の回転中心点の位置情報等が挙げられる。

[0053] また、本実施の形態においては、マーク 108を用いて回転面 106の回転中心点の位置を算出する例について説明した力マーク 108を用いるのではなぐ回転ポジショナ 102の回転面 106に取り付けられ、回転面 106と一緒に回転する治具等の任意の点を計測対象として、回転面 106の回転前後におけるこの点の座標を計測することで回転面 106の回転中心点の座標を求めるようにしてもよい。

[0054] また、本実施の形態においては、マニピュレータ 101のアーム 107がー本であり、回転面 106に設けられたマーク 108がーつである例を示した力本発明はこの例に限定されない。例えば、マニピュレータ 101のアーム 107が複数あり、異なるアーム 1 07によって、回転面 106の開店前後のマーク 108の位置が計測されてもよいし、回転面 106に設けられたマーク 108を複数として、それぞれのマークの座標から回転中心点の座標を算出して、それらを用いることにより回転中心点の位置の計測精度を向上させることも可能である。

[0055] (第 2の実施の形態）次に、本発明の第 2の実施の形態について、図 1と図 4とを用いて説明する。図 4は、本発明の第 2の実施の形態における、相対向して配置された回転面の回転中心点を結ぶ回転軸線を算出する方法を説明するための図である。

[0056] なお、本実施の形態において、第 1の実施の形態と同様の構成要件については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。ロボット装置 402は、第 1の実施の形態におけるロボット装置 400と同様に、マニピュレータ 101を制御するためのロボット制御装置 301を備える。

[0057] 本実施の形態のロボット装置 402は、加工物を保持するための、対向する二つの回転面 106, 203それぞれの回転中心点 113, 216を算出することができるとともに、さらに各々の回転中心点 113, 216を結ぶ回転軸線 217をも算出することができる。

[0058] 図 4において、マニピュレータ 101は、回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点を計測するために用いられる。回転ポジショナ 102は、加工物を載置して、回動することにより位置決めする位置決め装置であり、マニピュレータ 101によって回転面 106の回転中心点 113の計測が行われる。

[0059] また、回転面 203は回転ポジショナ 102の回転面 106に対面する位置に回転自在に配置された面である。回転面 106と回転面 203とは、回転軸を共通にしている。回転面 203は、回転ポジショナ 102の回転面 106の回動に伴って回動する。

[0060] 回転面 106および回転面 203には、加工物等を載置するための枠体状の治具 21 8が取り付けられている。治具 218は、回転面 106および回転面 203に支持されており、回転ポジショナ 102が回転することにより回動する。

[0061] 以上のようなロボット装置 402において、回転ポジショナ 102の回転面 106および回転面 203の回転中心点 113, 216を求める動作、および、各々の回転中心点 113 , 216を結ぶ回転軸線 217を求める動作について説明する。図 5は、本発明の第 2の実施の形態における、回転ポジショナの回転面および回転面の回転中心点を求める動作、および、各々の回転中心点を結ぶ回転軸線を求める動作について説明するためのフローチャートである。

[0062] なお、計測を行う順番について本発明は限定するものではないが、本実施の形態においては、まず回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113の計測を行い、次に回転ポジショナ 102の回転面 106に対向する回転面 203の回転中心点 216の計測を行う場合を例として説明する。

[0063] まず、回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113の計測を行う例について説明する。

[0064] 図 5に示したように、まず、回転中心点 113の計測は、第 1の実施の形態において説明したのと同様に、計測対象である回転ポジショナ 102の回転面 106を任意の回転角度位置とし、マニピュレータ 101を動作させてツール 105の先端 (端部）を、回転ポジショナ 102の回転面 106と一緒に回転する治具 218の回転面 106の面上の所定の位置 (ここでは、治具 218の角の点 (第 1の計測点と記す、図 4を参照)）へと移動させる（S20)。

[0065] このとき、ツール 105の先端を、第 1の計測点 211と接触させることにより、より正確に位置座標を測定することができる。

[0066] 動作制御部 305は、このときのマニピュレータ 101に取り付けられたツール 105の先端位置の座標を計測して、ロボット制御装置 301内の計測点記憶部 302に第 1の位置情報として記憶させる（S22)。

[0067] 次に、計測対象の回転ポジショナ 102の回転面 106を 180度回転させる（S24)。

[0068] そして、動作制御部 305は、ツール 105の先端を、回転後の第 1の計測点 212へと再度移動させ（S26)、この時のマニピュレータ 101に取り付けられたツール 105の先端位置を計測して、第 2の位置情報として計測点記憶部 302へ記憶させる（S28)。

[0069] なお、図 4において、実際に回転ポジショナ 102の回転面 106を 180度回転させると治具 218の状態は図 4に示す状態とは異なるものとなるが、ここでは説明を簡単にするために、便宜上、 180度回転させる前の状態 (ステップ S22の状態）を示している

[0070] 次に、回転ポジショナ 102の回転面 106に対向する位置にある回転面 203側の回転中心点 216の計測を行う場合について説明する。

[0071] この計測についても、まず、回転ポジショナ 102側の回転中心点 113の計測と同様に、計測対象の回転ポジショナ 102の回転面 106を任意の回転角度位置とする（S3 2)。この任意の回転角度位置は、ステップ S22およびステップ S28において第 1の計測点 211 , 212を計測した際の角度と必ずしも同一である必要はな、。

[0072] そして、マニピュレータ 101を回転面 203と一緒に回転する治具 218の回転面 203 の面上の角点（この点を、第 2の計測点 214と記す)へと移動させる（S34)。

[0073] このときのマニピュレータ 201に取り付けられたツール 105の先端位置を動作制御部 305は計測し (S36)、第 3の位置情報として計測点記憶部 302へ記憶する。

[0074] 次に、回転ポジショナ 102の回転面 106を回転させることにより、対向する回転面 2

03を 180度回転させる（S38)。

[0075] そして、ツール 105の先端を回転面 203の回転後の第 2の計測点 215へと再度移動させる（S40)。そして、動作制御部 305は、このときのツール 105の先端位置を計測し (S42)、第 4の位置情報として計測点記憶部 302に記憶する。

[0076] ここで、ロボット制御装置 301内の補正量演算部 303は、以下に示すように、回転面 106の回転中心点 113および回転面 203の回転中心点 216を算出するための演算を行う。

[0077] まず、補正量演算部 303は、計測点記憶部 302に記憶されている、ステップ S22で計測されたツール 105の先端位置の位置座標 (第 1の位置情報、第 1の計測点 211 の位置座標）と、ステップ S28で計測されたツール 105の先端位置の位置座標（第 2 の位置情報、第 1の計測点 212の位置座標）とを結ぶ直線を二等分する点を、回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113として算出する。そして、回転中心点 113の位置情報を補正量記憶部 304に記憶する。

[0078] 次に、補正量演算部 303は、計測点記憶部 302に記憶されている、ステップ S36で計測されたツール 105の先端位置の位置座標 (第 3の位置情報、第 2の計測点 214 の位置座標）と、ステップ S42で計測されたツール 105の先端位置の位置座標（第 4 の位置情報、第 2の計測点 215の位置座標）とを結ぶ直線を二等分する点を、回転面 203の回転中心点 216として算出する。そして、回転中心点 216の位置情報を補正量記憶部 304に記憶する（S44)。

[0079] 次に、補正量演算部 303は、回転軸線演算部として機能し、ステップ S44で算出した、回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113と、回転面 203の回転中心点 216とを結ぶ直線、すなわち回転ポジショナ 102の回転軸線 217を算出する（S46 )。補正量演算部 303で計算された回転軸線 217の座標を示す情報は、補正量記憶部 304に記憶される。

[0080] 以上述べたように、本実施の形態におけるロボット装置 402によれば、回転面 106 と回転面 203とが互いに対向するように配置された位置決め装置にぉ、て、回転面 1 06, 203それぞれの回転中心点 113, 216を算出して、回転中心点 113, 216を結ぶ直線を回転軸線 217とすることにより、従来の方法よりも簡単に精度良く回転軸線を算出することができる。

[0081] なお、本実施の形態においては、第 1の計測点 211, 212および第 2の計測点 214 , 215それぞれを、回転面 106および回転面 203の面上に位置する角点であるものとして説明を行った力本発明はこの例に限定されない。治具 218上の互いに異なる任意の 2点を第 1の計測点および第 2の計測点とすることで、回転面の回転中心点を算出することはできないものの、回転軸線を算出することは可能である。

[0082] なお、ロボット装置 402のマニピュレータ 101の動作の補正を行う必要がある場合には、図 5の破線部分に示したように、計測により求めた回転ポジショナ 102の回転面 106の回転中心点 113と、ロボット制御装置 301に予め与えられていた回転ポジショナ 102の回転中心点とのずれ量を補正量演算部 303で計算し（S48)、このずれ量を補正量記憶部 304へ記憶させる（S50)。また、計測により求めた回転面 203の回転中心点 216と、ロボット制御装置 301に予め与えられていた回転面 203の回転中心点とのずれ量を補正量演算部 303で計算し (S48)、このずれ量を補正量記憶部 304へ記憶させる（S50)。そして、これらの補正量記憶部 304に記憶させた情報（補正量）をロボット装置 402のマニピュレータ 101の動作の補正に用いるようにしてもよい。このような補正を行うことにより、ロボット装置 402の制御の精度を向上させることがでさる。

[0083] また、本実施の形態においては、回転面 106, 203に取り付けた治具 218の角点の座標を計測することで、回転面 106, 203それぞれの回転中心点 113, 216や回転軸線 217を求める例について説明した力本発明はこの例に限定されない。第 1 の実施の形態と同様に、回転面 106および回転面 203上にマークを設けて、このマークの位置座標を計測して、各回転面の回転中心点を求めるようにしてもよい。 [0084] (第 3の実施の形態）

次に、本発明の第 3の実施の形態について、図 6を用いて説明する。図 6は、本発明の第 3の実施の形態におけるロボット装置 404の構成を示す図である。なお、本実施の形態においても、第 1の実施の形態や第 2の実施の形態と同様の構成要件については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

[0085] 本実施の形態におけるロボット装置 404が、第 1の実施の形態におけるロボット装置 400や第 2の実施の形態におけるロボット装置 402と異なる点は、第 1の実施の形態や第 2の実施の形態において説明した方法によって算出した補正量にもとづいて、シミュレーション機能を用いてロボットの動作プログラムを補正するようにした点である。

[0086] 図 6に示したように、ロボット装置 404は、マニピュレータ 101、ロボット制御装置 30 1、および、シミュレーションを行って、ロボット制御装置 301で使用する動作プロダラムを作成するシミュレーション装置 311を備える。

[0087] ロボット制御装置 301は、第 1の実施の形態および第 2の実施の形態で説明した、計測点記憶部 302、補正量演算部 303、補正量記憶部 304および動作制御部 305 に加えて、シミュレーション装置 311で作成された動作プログラムを記憶するための動作プログラム記憶部 318を備えている。

[0088] 動作制御部 305は、動作プログラム記憶部 318に記憶された動作プログラムを実行することにより、マニピュレータ 101の動作を制御する。

[0089] シミュレーション装置 311は、ロボット制御装置 301とは別に設けられ、ロボット制御装置 301から補正量を取り込む補正量取り込み部 312と、補正量取り込み部 312で取り込んだ補正量を記憶する補正量記憶部 315と、補正量記憶部 315に記憶された補正量にもとづいて、マニピュレータ 101および回転ポジショナ 102の少なくともいずれかを動作させるためのシミュレーション演算およびオフライン教示の少なくともいずれかを行うシミュレーション演算部 316と、シミュレーション演算部 316における演算の結果、作成された動作プログラムを記憶する動作プログラム記憶部 317とを備える

[0090] シミュレーション装置 311は、補正量取り込み部 312を介してロボット制御装置 301 の補正量記憶部 304に記憶されて、る補正量を示す情報 (補正情報）を取り込み、補正量記憶部 315に記憶する。補正量記憶部 315に記憶されている補正情報は、口ボット動作のシミュレーションおよびオフライン教示の少なくともいずれかを行うシミュレーシヨン演算部 316に取り込まれる。

[0091] 本実施の形態においては、シミュレーション演算部 316において、シミュレーション演算を行う際に、取り込んだ補正情報を用いることにより、例えば、シミュレーション装置 311内にお、て三次元座標上に表現されて!、る回転ポジショナの配置や傾きを補正することが可能となり、仮想現実世界の回転ポジショナの配置位置と、実際に配置された回転ポジショナの配置位置との間で、傾きや位置のずれを少なくすることができる。よって、本実施の形態によれば、精度の高いシミュレーション演算やオフライン教示を行うことが可能となる。

[0092] そして、ロボット装置 404のシミュレーション装置 311では、このような精度の高いシミュレーシヨン演算やオフライン教示を行った結果、作成された動作プログラムを動作プログラム記憶部 317に記憶する。ここで、補正する前の制御プログラムは、ロボット制御装置 301からシミュレーション装置 311に送信され、その動作プログラムをシミュレーシヨン装置 311で補正するようにしてもょ、し、ロボット制御装置 301から送信するのではなぐあら力じめシミュレーション装置 311に動作プログラムを記憶させておき、その動作プログラムをシミュレーション装置 311が補正することも可能である。

[0093] ロボット制御装置 301は、シミュレーション装置 311の動作プログラム記憶部 317に記憶されたロボット装置 404の制御プログラムをロボット制御装置 301内の動作プログラム記憶部 318内に取り込む。そして、ロボット装置 301内の動作制御部 305は、動作プログラム記憶部 318に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することでマニピュレータ 101および回転ポジショナ 102の少なくともいずれかの動作を制御する。

[0094] このように、本実施の形態によれば、精度の高!、シミュレーション演算やオフライン教示を行った動作プログラムにもとづいて、実際に配置されたマニピュレータ 101や回転ポジショナ 102を動作させることができるので、動作精度をより向上させることができる。 [0095] (第 4の実施の形態）

次に、本発明の第 4の実施の形態について、図 7を用いて説明する。図 7は、本発明の第 4の実施の形態におけるロボット装置 406の構成を示す図である。なお、図 7 において、第 3の実施の形態のロボット装置 404と同様の構成要件については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

[0096] 本実施の形態のロボット装置 406が、第 3の実施の形態のロボット装置 404と異なるのは、ロボット制御装置 301で補正量を算出するのではなぐシミュレーション装置 31 1で補正量を算出するようにした点である。

[0097] 図 7に示したように、ロボット装置 406は、マニピュレータ 101、ロボット制御装置 30 1およびシミュレーション装置 311を備える。

[0098] ロボット制御装置 301は、計測点記憶部 302、動作制御部 305および動作プロダラム記憶部 318を備えている。

[0099] シミュレーション装置 311は、ロボット制御装置 301で計測された計測点についての情報 (具体的には、マーク 108、第 1の計測点 211および第 2の計測点 214等の座標の計測結果)を取り込む計測点取り込み部 313と、計測点取り込み部 313で取り込まれた計測点の情報を用いて、回転面の回転中心点や回転軸線等を算出する補正量演算部 314と、補正量演算部 314での演算結果を記憶する補正量記憶部 315と、補正量記憶部 315に記憶された情報にもとづいて、マニピュレータ 101および回転ポジショナ 102の少なくともいずれかを動作させるためのシミュレーション演算およびオフライン教示の少なくともいずれかを実行するシミュレーション演算部 316と、シミュレ一シヨン演算部 316で演算された結果作成された動作プログラムを記憶する動作プログラム記憶部 317とを備える。

[0100] シミュレーション装置 311は、計測点取り込み部 313を介してロボット制御装置 301 内の計測点記憶部 302から計測点についての情報を取得する。そして、補正量演算部 314で補正情報を演算し、演算した補正情報を補正量記憶部 315に記憶する。

[0101] シミュレーション演算部 316においては、補正情報を用いてシミュレーションやオフライン教示を行って、マニピュレータ 101および回転ポジショナ 102の少なくともいずれかの制御プログラムを動作プログラム記憶部 317に記憶し、この動作プログラム記憶部 317に記憶された動作プログラムをロボット制御装置 301に取り込んでマ-ピュレータ 101等を制御する。

[0102] このように、本実施の形態によれば、ロボット制御装置 301が補正量を演算する機能を有さな、場合でも、シミュレーション装置 311に補正量を演算する機能を持たせることで、精度の高、シミュレーションやオフライン教示を行った動作プログラムに基づいて実際に配置されたマニピュレータ 101や回転ポジショナ 102を動作させることができるので、動作精度を向上させることができる。

[0103] (第 5の実施の形態）

本発明の第 5の実施の形態について、図 8を用いて説明する。図 8は、本発明の第 5の実施の形態におけるロボット装置 408の構成を示す図である。

[0104] なお、図 8においても、第 3の実施の形態および第 4の実施の形態と同様の構成要件については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

[0105] 本実施の形態のロボット装置 408が、第 3の実施の形態のロボット装置 404と異なるのは、シミュレーション装置 311を有さず、ロボット制御装置 301内にシミュレーション演算部 316を備え、ロボット制御装置 301内で補正情報を用いたシミュレーションや教示を行ってマニピュレータ 101および回転ポジショナ 102の少なくともいずれかを制御するようにした点である。

[0106] ロボット制御装置 301において、計測点記憶部 302に記憶されている情報にもとづ V、て補正量演算部 303で補正情報を演算し、補正量記憶部 304に記憶する点は第 3の実施の形態と同様である。

[0107] 動作制御部 305は、シミュレーション演算部 316を有する。シミュレーション演算部 3 16は、例えば三次元座標上に表現されている仮想現実世界の回転ポジショナの配置や傾きを補正情報で補正することが可能である。ロボット装置 408によれば、仮想現実世界の回転ポジショナと、実際に配置された回転ポジショナとの配置位置や傾きのずれの少な、、精度の高!、シミュレーションやオフライン教示を行うことが可能となる。

[0108] 以上のように、本実施の形態によれば、ロボット制御装置 301内にシミュレーション機能を持たせることができるので、ロボット制御装置 301とは別にシミュレーション装置 311を設けることなぐ精度の高いシミュレーションやオフライン教示を行うことが可能となり、高い精度でマニピュレータ 101等を動作させることが可能となる。

産業上の利用可能性

以上述べたように、本発明によれば、撮影装置のような外部機器を設けることなぐ回転体の回転中心点や二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線等を算出することができるという格別な効果を奏することができるので、マニピュレータを用いて、回転体の回転中心点、および、二つの回転体の回転中心点を結ぶ回転軸線の少なくともいずれかを算出する方法等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] マニピュレータを用いて、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の回転面上の回転中心点を算出する回転中心点算出方法であって、

前記マニピュレータを用いて、前記回転面上の所定の位置の位置情報を取得する第

1のステップと、

前記位置決め装置の前記回転面を 180度回転させる第 2のステップと、

前記マニピュレータを用いて、 180度回転させた前記回転面上の前記所定の位置の位置情報を取得する第 3のステップと、

前記第 1のステップで取得された位置情報および前記第 3のステップで取得された位置情報から、前記第 1のステップにおける前記所定の位置と前記第 3のステップにおける前記所定の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記位置決め装置の前記回転面の回転中心点として算出する第 4のステップとを備えたことを特徴とする回転中心点算出方法。

[2] マニピュレータを用いて、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、前記第 1の回転面と対向し、回動して前記加工物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する回転軸線算出方法であって、

前記マニピュレータを用いて、前記第 1の回転面上の第 1の計測点の位置情報を取得する第 1のステップと、

前記位置決め装置の前記第 1の回転面を 180度回転させる第 2のステップと、前記マニピュレータを用いて、 180度回転させた前記第 1の回転面上の前記第 1の計測点の位置情報を取得する第 3のステップと、

前記第 1のステップで取得された位置情報および前記第 3のステップで取得された位置情報から、前記第 1のステップにおける前記第 1の計測点の位置と前記第 3のステップにおける前記第 1の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記位置決め装置の前記第 1の回転面の回転中心点として算出する第 4のステップと、前記マニピュレータを用いて、前記第 2の回転面上の第 2の計測点の位置情報を取得する第 5のステップと、前記第 2の回転面を 180度回転させる第 6のステップと、

前記マニピュレータを用いて、 180度回転させた前記第 2の回転面上の前記第 2の計測点の位置情報を取得する第 7のステップと、

前記第 5のステップで取得された位置情報および前記第 7のステップで取得された位置情報から、前記第 5のステップにおける前記第 2の計測点の位置と前記第 7のステップにおける前記第 2の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記第 2 の回転面の回転中心点として算出する第 8のステップと、

前記位置決め装置の前記第 1の回転面の回転中心点と前記第 2の回転面の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する第 9のステップとを備えたことを特徴とする回転軸線算出方法。

[3] マニピュレータ、および、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるためのプログラムの作成方法であって、

前記プログラムに含まれる前記位置決め装置の回転面の回転中心点を示す位置情報と、請求項 1に記載の回転中心点算出方法により算出した前記位置決め装置の前記回転面の回転中心点の位置情報とを比較する第 1のステップと、

前記第 1のステップにお、て比較した結果にもとづ、て、前記プログラムを補正して、新たな動作プログラムを作成する第 2のステップを備えたことを特徴とするプログラムの作成方法。

[4] マニピュレータ、および、回動してカ卩ェ物の位置決めを行う位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるための動作方法であって、

請求項 3に記載のプログラム作成方法で作成した動作プログラムにもとづ、て、マ- ピユレータおよび位置決め装置の少なくともいずれかを動作させるステップを備えたことを特徴とする動作方法。

[5] 回動して加工物の位置決めを行う位置決め装置の回転面上の回転中心点を算出するロボット装置であって、

マニピュレータと、

前記マニピュレータを用いて、前記回転面上の所定の位置の第 1の位置情報を取得するとともに、前記位置決め装置の前記回転面を 180度回転させ、回転させた前記所定の位置の第 2の位置情報を取得する動作制御部と、

前記動作制御部で取得された、前記第 1の位置情報と前記第 2の位置情報とを用いて、前記回転面を回転させる前の前記所定の位置と前記回転面を回転させた後の前記所定の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記位置決め装置の前記回転面の回転中心点として算出する回転中心点演算部とを備えたことを特徴とするロボット装置。

[6] 回動して加ェ物の位置決めを行う位置決め装置の第 1の回転面上の回転中心点と、前記第 1の回転面と対向し、回動して前記加工物の位置決めを行う第 2の回転面上の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出するロボット装置であって、

マニピュレータと、

前記マニピュレータを用いて、前記第 1の回転面上の第 1の計測点の第 1の位置情報を取得するとともに、前記位置決め装置の前記第 1の回転面を 180度回転させ、回転させた前記第 1の計測点の第 2の位置情報を取得し、

前記マニピュレータを用いて、前記第 2の回転面上の第 2の計測点の第 3の位置情報を取得するとともに、前記第 2の回転面を 180度回転させ、回転させた前記第 2の計測点の第 4の位置情報を取得する動作制御部と、

前記動作制御部で取得された、前記第 1の位置情報および前記第 2の位置情報とを用いて、前記第 1の回転面を回転させる前の前記第 1の計測点の位置と前記第 1の回転面を回転させた後の前記第 1の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記位置決め装置の前記第 1の回転面の回転中心点として算出し、

前記動作制御部で取得された、前記第 3の位置情報および前記第 4の位置情報を用いて、前記回転面を回転させる前の前記第 2の計測点の位置と前記回転面を回転させた後の前記第 2の計測点の位置とを結ぶ直線を二等分する位置を、前記第 2の回転面の回転中心点として算出し、

前記位置決め装置の前記第 1の回転面の回転中心点と前記第 2の回転面の回転中心点とを結ぶ回転軸線を算出する回転軸線演算部とを備えたことを特徴とするロボット装置。

[7] 回転中心点演算部で演算された、前記位置決め装置の前記回転面の回転中心点の位置座標を用いて、シミュレーション演算およびオフライン教示の少なくとも、ずれかを行うシミュレーション演算部を備えたことを特徴とする請求項 5に記載のロボット装置。

[8] 前記ロボット装置が、

前記動作制御部を有するロボット制御装置と、

前記シミュレーション演算部を有するシミュレーション装置とを備えたことを特徴とする請求項 7に記載のロボット装置。

[9] 前記ロボット制御装置が前記回転中心点演算部を有することを特徴とする請求項 8 に記載のロボット装置。

[10] 前記シミュレーション装置が、前記回転中心点演算部を有することを特徴とする請求項 8に記載のロボット装置。