WO2020175425A1 - ロボットシステム、ロボットの制御装置、およびロボットの制御プログラム - Google Patents

ロボットシステム、ロボットの制御装置、およびロボットの制御プログラム Download PDF

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robot
unit
work
robot system
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正俊 石川
拓 妹尾
雄司 山川
守仁 黄
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国立大学法人 東京大学
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40609—Camera to monitor end effector as well as object to be handled

Definitions

  • the present invention relates to a robot for industrial use, medical treatment, household use, etc., particularly a robot system requiring high-precision work, a robot controller, and a robot control program.
  • Robots are being rapidly used in industries such as industry, commerce and agriculture, in the medical world such as surgery and nursing/nursing care, and in households for cleaning.
  • industries such as industry, commerce and agriculture
  • the targets of robots are frequently changing in accordance with the diversification of needs such as talented people and high-mix low-volume production. Therefore, the robot side is required to respond quickly and flexibly.
  • highly accurate work is essential to achieve high quality.
  • Patent Document 1 has been proposed as an apparatus for performing highly accurate work processing.
  • the reference pattern is projected from the projecting means onto the workpiece to be processed, and the positional deviation data is calculated by imaging the workpiece with the projected reference pattern,
  • the 3D processing data is calibrated based on the positional deviation data, and the machining origin of the industrial robot and the work origin of the workpiece are matched.
  • Patent Document 1 Patent No. 5 6 2 2 2 50
  • Patent Document 1 the reference pattern is projected and imaged, and the processing accuracy is enhanced by calibrating the processing data, but there is a problem as described below. Every time the work to be processed is changed, it is necessary to create a reference pattern and a jig that holds the work with high positioning accuracy, so the work to be processed cannot be changed easily. In addition, the imaging camera is fixed at a location away from the processing origin, so accurate observation cannot be performed at the processing origin.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and enables high-precision work without preparing a jig corresponding to an object even when the object has a different shape. It is an object of the present invention to provide a feasible robot system, a robot controller, and a robot control program.
  • a robot system is provided with a robot and a control device for controlling the robot, wherein the robot has a first sensor unit, and The sensor unit determines the amount of deviation of the coordinate position between the work location and the target location, which is defined for each of multiple types of objects with different shapes, or the physical quantity that changes due to the deviation at the first operating frequency.
  • the control device includes a rough motion management unit, a calculation control unit, and a correction drive unit, and the rough motion management unit is configured to measure the target portion at the second operation frequency by the target object.
  • the arithmetic control unit is configured to be capable of generating a control signal for correcting the deviation amount at a third operating frequency so that the target location approaches the working location.
  • the positive drive unit is configured to be capable of performing a correction operation for matching the position of the target location with the working location based on the control signal, wherein the second operating frequency is the first and the second operating frequencies.
  • a robot system is provided that has a frequency less than 1/2 of the operating frequency of 3.
  • the first sensor unit measures the difference between the coordinate positions of the work location and the target location that differ for each object, and the target location is measured via the correction drive unit. The position of can be corrected.
  • the first operating frequency which is the operating frequency of the first sensor unit, and the third operation of the arithmetic control unit, ⁇ 2020/175425 3 ⁇ (: 171-1? 2020/007310
  • the frequency is twice as high as that of the rough motion control section, and quick alignment is possible. That is, even when the objects have different shapes, the advantageous effect that high-precision work can be smoothly performed without preparing a jig corresponding to the object is exerted.
  • FIG. 1 A functional block diagram of a robot system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 Configuration diagram of the object acting part and the first sensor part of the robot according to the first embodiment.
  • FIG. 3 A diagram showing work position image information of the robot according to the first embodiment.
  • FIG. 4 A single-shot work control flow chart of the robot system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 A continuous work control flow chart of the robot system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 Configuration diagram of the object acting part and the first sensor part of the robot according to the second embodiment.
  • FIG. 7 A continuous work control flow chart using online correction according to the third embodiment.
  • FIG. 8 A schematic diagram of a neural network according to a fourth embodiment.
  • FIG. 9 A conceptual diagram of a high-level intelligent robot system using artificial intelligence according to the fourth embodiment.
  • part also refers to, for example, a combination of hardware resources implemented by a circuit in a broad sense and information processing of software that can be specifically realized by these hardware resources. May be included.
  • information is represented by a high or low signal value as a binary bit aggregate composed of 0 or 1, and is communicated on a circuit in a broad sense. Operations can be performed.
  • a circuit in a broad sense is a circuit realized by at least an appropriate combination of a circuit (C ircuit), circuits (C ircuitry), a processor (Processor), a memory (Memory), and the like. is there .
  • an application specific integrated circuit A pplication Specific Integrated Circuit: AS IC
  • a programmable logic device for example, a simple programmable logic device (S imp I e P rogr amm able Logic Device: SPLD), a composite It includes a programmable logic device (Com p I ex P rogr amm ab I e Lo gic Device: CPLD), a field programmable gate array (F ield P rogr amm able G ate Ar rray: F PGA), and the like.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a robot system 1 according to this embodiment.
  • the robot system 1 is a system including a robot 2 and a control device 3 for controlling the robot 2, and these are electrically connected.
  • the robot system 1 carries out a predetermined work for the object ⁇ B J (see Fig. 2) given for each work.
  • the entire form of the robot 2 is not particularly limited, but it must include the first sensor unit 21 and the object acting unit 22 (target location). Is a feature. The details of these two components will be described later.
  • other functions generally possessed by the robot are realized by the main body 20 in the figure, such as the user interface function for the operator to specify the work content, the function to supply the object OB J, and the static position adjustment function. However, it will not be detailed here.
  • the object acting unit 22 is configured to be capable of displacing the coordinate position and capable of performing a predetermined work on a plurality of types of objects ⁇ BJ having different individual shapes. ⁇ 2020/175 425 5 boxes (: 171-1? 2020 /007310
  • the displacement method of the coordinate position is not limited, and any method such as an axial sliding type or an articulated type can be used.
  • the first sensor unit 21 is a distance, which is the amount of deviation in the coordinate position between the work location ⁇ defined for each "object ⁇ " and the above-mentioned object acting unit 2 2 (target location), Further, the force or torque, which is a physical quantity that changes due to the amount of displacement of the coordinate position, can be measured.
  • the operating frequency of this first sensor section 21 is defined as the first operating frequency.
  • the distance, which is the amount of coordinate position deviation, the method of measuring force and torque are not limited, and include cameras that detect at least one of visible light, infrared light, and ultraviolet light, ultrasonic sonar, torque sensors, etc. Any method can be used. For the sake of simplicity, the following description will be made assuming that the distance, which is the amount of deviation, is measured.
  • FIG. 2 shows a configuration in which a high-speed two-dimensional actuator 2 2 3 is used as the object acting unit 22 and a monocular high frame rate camera 2 1 3 is used as the first sensor unit 2 1.
  • the main body 20 is not shown.
  • the high-speed two-dimensional actuator 2 28 has a structure that can move in the X-axis and V-axis on the horizontal plane, and a cutting tool is placed at the tip of the high-speed two-dimensional actuator 2 2 3 as an example.
  • cutting tools ⁇ 3 pieces are arranged with the work contents of the robot system as cutting, but it is possible to replace them with applicators and laser emitting parts according to the work contents of the robot system. ..
  • the high frame rate camera 2 13 used as the first sensor unit 21 in FIG. 2 is capable of acquiring information within a specific viewing angle as an image signal.
  • it is arranged so that the work point 0 on the cutting tool ⁇ 3 tools and the object 0 ”is captured within the viewing angle.
  • the frame rate (first operating frequency) is as high as 100 x 3 or more, and more preferably 500 x 3 or more.
  • the high frame rate camera 21a can be fixed at a position overlooking the entire object ⁇ BJ, but by working mechanically in conjunction with the object acting part 22, the work point ⁇ P The enlarged image information can be obtained with high accuracy.
  • a second sensor section (not shown) is separately arranged for a coarse operation management section 332, which will be described later, and the object acting section 22 and the high frame rate camera 2 are arranged based on the measurement result of the second sensor section. 1 a It is advisable to move both sides to the vicinity of the target object BJ.
  • the high frame rate camera 21a measures a shift amount described below as two-dimensional coordinate information, and the correction drive unit 333 described below performs a two-dimensional correction operation.
  • control device 3 has a communication unit 31, a storage unit 32, and a control unit 33, and these constituent elements are electrically connected via a communication bus 30 inside the control device 3. It is connected.
  • communication bus 30 inside the control device 3. It is connected.
  • the communication unit 31 exchanges information with the robot 2.
  • Wired communication methods such as US B, IEEE 1394, Thunderbolt, and wired LAN network communication are preferred, but wireless LAN networks It may include mobile communication such as network communication, mobile communication such as 5 G/LTE/3 G, and Bluetooth (registered trademark) communication as necessary. These are just examples, and a dedicated communication standard may be adopted. That is, it is more preferable to implement it as a set of a plurality of these communication means.
  • the communication section 3 1 is connected to the first sensor section 21 in the robot 2 and the main body 20 separately, but the physical connections are shown together.
  • the number may be one, and may be logically distributed within Robot 2.
  • the storage unit 32 is a volatile or non-volatile storage medium that stores various information. This is, for example, a solid state drive (S ⁇ ⁇ i d S t a t e
  • Storage device such as (D rive: SSD), or random access memory (R and om access memory) that stores temporarily necessary information (arguments, arrays, etc.) related to program calculation.
  • D rive SSD
  • R and om access memory random access memory
  • the storage unit 32 stores various parameters related to each work type and work content, information regarding the shape and material of each object OB J, and past work position information during continuous work.
  • the storage unit 32 stores various programs and the like related to the control device 3 executed by the control unit 33. Specifically, for example, the rough motion control of the object action part 22 defined for each object OB J is performed, or the object 0 BJ is determined based on the information input from the first sensor part 21. Calculate the coordinate position deviation between the work point 0 P and the target object action section 22 defined for each, and calculate and instruct the correction operation for the target action section 22 to bring the target object action section 22 closer to the work point ⁇ P. It is a program that does.
  • the control unit 33 performs processing/control of the entire operation related to the control device 3.
  • the control unit 33 is, for example, a central processing unit (CPU) (not shown).
  • the control unit 33 is stored in the storage unit 32. ⁇ 2020/175 425 8 ⁇ (:171? 2020 /007310
  • various functions related to the control device 3 are realized. Specifically, based on the information given in advance for each "target object” and the information from the first sensor unit 21 and other sensors, the work location defined as "target object”? The coordinate position deviation information between the target object acting part 2 2 and the present time is calculated, the coarse motion of the object acting part 2 2 and the first sensor part 2 1 is managed, and the high accuracy of the object acting part 2 2 is controlled. The function of performing the correction operation is applicable.
  • the information processing by the software is specifically realized by the hardware (control unit 33), so that the arithmetic control unit 331 and the coarse operation management unit. 3 3 2 and correction drive 3 3 3 can be implemented.
  • the hardware control unit 33
  • FIG. 1 a single control unit 33 is shown, but the present invention is not limited to this, and a plurality of control units 33 may be provided for each function. It may also be a combination thereof.
  • the arithmetic control unit 331, the coarse operation management unit 332, and the correction drive unit 333 will be described in more detail.
  • the arithmetic and control unit 3 3 1 is a concrete implementation of information processing by software (stored in the storage unit 3 2) by hardware (control unit 3 3 ).
  • the arithmetic and control unit 3 3 1 uses the information obtained from the first sensor unit 2 1 via the communication unit 3 1 and the parameters given in advance for each object ‘ Performs an operation to specify the spatial coordinates of the acting section 22.
  • the frequency of calculation is the first operating frequency, which is the operating frequency of the first sensor section 21.
  • the shape and length of the cutting tool ⁇ 3 tools, the thickness of the target object 0, and the lightness threshold when recognizing the mark previously attached to the work location 0 are recognized. It becomes a parameter.
  • a control signal for correcting the position is generated based on the obtained positional deviation information between the work location ⁇ and the spatial coordinates of the object acting unit 22 2.
  • the control signal is utilized by the correction drive unit 3 3 3 alone, or by both the coarse motion control unit 3 3 2 and the correction drive unit 3 3 3 described later.
  • the calculation frequency for generating this control signal is defined as the third operating frequency. This first
  • the robot system 1 Since the first and third operating frequencies are high, the robot system 1 as a whole can perform high-speed work.
  • the arithmetic and control unit 3 3 1 has the information obtained from the second sensor unit via the communication unit 3 1 and the target object "Working place based on the parameters given in advance for each? And a calculation for specifying the spatial coordinates of the object acting unit 22.
  • the spatial coordinates calculated based on the information from the second sensor unit are not necessarily highly accurate in comparison with the spatial coordinates calculated from the first sensor unit 21 and the update frequency (operating frequency) is also high. It is not higher than the first operating frequency, which is the operating frequency of the first sensor section.
  • the spatial coordinate position information calculated from the second sensor unit is utilized by the rough motion management unit 332.
  • the coarse operation management unit 3 32 is a device in which information processing by software (stored in the storage unit 3 2) is specifically realized by hardware (control unit 3 3 ).
  • the rough motion management unit 3 3 2 manages the rough motions of the object acting unit 2 2 alone or both of the object acting unit 2 2 and the first sensor unit 2 1.
  • the rough motion here means the object acting part 22 alone or both the object acting part 22 and the first sensor part 21 in the vicinity of the work place defined for each object To get closer to.
  • the vicinity of the work place is based on the information from the first sensor unit 21 and the operation control unit 33
  • the spatial coordinate position information calculated in 1 may be used based on the information from the second sensor unit. Also, combinations of these are possible.
  • the operation frequency at which the coarse operation management unit 3 32 adjusts the position of the object acting unit 22 is defined as the second operation frequency.
  • the second operating frequency is higher than the first operating frequency, which is the operating frequency of the first sensor unit, and the third operating frequency, which is the operating frequency of the arithmetic control unit 3 3 1 described later.
  • the main body 20 can be used for the rough motion even when the main body 20 is relatively large and the reaction is slow.
  • the spatial coordinate position information updated by the first operating frequency calculated from the first sensor unit 21 is used, thinning out on the time axis or averaging a plurality of information is performed. Note that the frequency of updating information is reduced to about the second operating frequency.
  • the correction drive unit 3 33 is a concrete implementation of information processing by software (stored in the storage unit 3 2) by hardware (control unit 3 3 ). Based on the position correction signal provided from the arithmetic and control unit 3 3 1, the correction driving unit 3 3 3 performs the position correction on the target object acting unit 22, and the working point of the target object working unit 22 2. Are matched with the action points defined for each target object. In this case, it is possible to perform highly accurate coordinate positioning within the range of spatial resolution of the first sensor unit 21 and the object acting unit 22.
  • Section 2 explains the control method of the robot 2 in the robot system 1 so that the robot can carry out highly accurate work on each individual object ”.
  • FIG. 3 shows image information obtained by photographing a part of the object “Omi” with the high frame rate camera 2 13 in the configuration illustrated in FIG. Figure 4 shows the control flow for single work and Figure 5 shows the control flow for continuous work.
  • FIG. 3 shows image information obtained by photographing a part of the object “Omi” with the high frame rate camera 2 13 in the configuration illustrated in FIG.
  • Figure 4 shows the control flow for single work
  • Figure 5 shows the control flow for continuous work.
  • the rough motion control section 3 3 2 moves the object acting section 2 2 to the vicinity of the work place ⁇ on the object 0 ′.
  • the work location ⁇ is used by inputting the work location 0 coordinate position information for each individual object 0 ′, which is stored in the storage unit 32 in advance, to the rough motion management unit 3 32. You may do it.
  • the coarse motion control unit 3 3 2 uses the coordinate information obtained as a result of inputting the image information acquired from a general camera into the calculation control unit 3 3 1 and calculating it. But good.
  • Figure 3 shows the time when the rough motion control in step 3 2 above was completed.
  • the left side of Figure 3 is the overall view of the target object, and the right side of Figure 3 is the image data taken by the high frame rate camera 2 1 3 IV! Is.
  • the image information captured by this high frame rate camera 2 1 3 (first sensor unit 2 1) is input to the arithmetic control unit 3 3 1 via the communication unit 3 1 and the arithmetic control unit 3 3 1 coordinates position. Calculate deviation amount information
  • the coordinate position shift information obtained in step 33 above is transmitted to the correction drive unit 3 33.
  • the correction drive unit 3 3 3 performs coordinate position correction movement control on the high-speed 2D actuator 2 2 3 (object acting unit 2 2) so that the cutting tools (the tip positions of the 3 tools come to the work point 0).
  • the work area ⁇ ? and the cutting tool ⁇ 3 tip positions are the high frame rate camera (1st sensor part 21) and the high-speed 2D actuator 2 2 3 (object acting part 2 2) High accuracy within the resolution range ⁇ 2020/175 425 12 boxes (:171? 2020 /007310
  • Robot 2 performs work on target 0.
  • the left side of Fig. 3 shows an example of image information during continuous supplementary motion.
  • the dotted line on the left side of Fig. 3 is the designated line for continuous work 8 to 1.
  • the work start position on the designated continuous work position 1 is set as the continuous work start point 3, and the object 0 is placed in the workable area of the robot for the continuous work start point 3.
  • the position accuracy at this time was determined by the subsequent processing in the field of view of the first sensor unit 2 1 (high frame rate camera 2 1 3) and 3 consecutive work starting points on the target object
  • the action point of the object action part 22 (Cutting tool ⁇ 3 tips)
  • There is a tool (target point) and the object action part 2 2 (high speed) It is the same as the single-shot work that it is only necessary to enter the correction operation allowable range of. As in the single-shot operation, it is not necessary to prepare a jig that holds the target object, which was created with high precision only for positioning.
  • the rough motion control section 3 3 2 starts the continuous work starting point 3 on the designated continuous work position on the target object 2 2 on the object 0, and finishes the continuous work for each work.
  • Day-to-day ! ⁇ 1 direction work location updated every work ⁇ ? Move to near.
  • the work location ⁇ is a work location that is stored in advance in the storage unit 32 and is updated for each work on the designated continuous work location for each individual object 0 ′. 0? Input the coordinate position information to the coarse motion control section 3 3 2 and use it. ⁇ 2020/175 425 13 ⁇ (:171? 2020 /007310
  • the coarse motion control unit 3 3 2 uses the coordinate information obtained as a result of inputting the image information acquired from a general camera to the calculation control unit 3 3 1. But what is good is the same as the one-shot operation.
  • Continuous work designated position [3 ⁇ 4 1 may be explicitly indicated by a worker applying a mark, or if there are multiple objects within the target object ”, the boundary line is designated as the continuous work designated position. [If it can be defined as 3 ⁇ 4, it is also possible to recognize the boundary and use it.
  • the control locus on the left side of Fig. 3 shows the locus under which the coarse motion control unit 3 3 2 controls.
  • the distance of the control locus of the coarse motion control section from the designated position for continuous work Ding 1 is corrected within the field of view of the first sensor unit 2 1 (high frame rate camera 2 1 3) and at the object acting unit 2 2. It is important to be within the operating range.
  • Figure 3 shows the time when the rough motion control in step 3 2 above is completed at each time, and the right side of Figure 3 is the image data taken by the high frame rate camera 2 1 3 IV IV!.
  • the image information captured by this high frame rate camera 2 1 3 (first sensor unit 2 1) is input to the arithmetic control unit 3 3 1 via the communication unit 3 1, and the arithmetic control unit 3 3 1
  • the coordinate position deviation amount information is calculated.
  • the coordinate position shift information obtained in step 33 above is transmitted to the correction drive unit 3 33.
  • the correction drive unit 3 3 3 performs coordinate position correction movement control on the high-speed 2D actuator 2 2 3 (object acting unit 2 2) so that the cutting tools (the tip positions of the 3 tools are at the work point 0).
  • the work position ⁇ It is the same as single-shot work that the high-accuracy approach can be achieved within the resolution range of the (first sensor part 21) and the high-speed two-dimensional actuator 2 2 3 (object acting part 2 2).
  • Robot 2 carries out work on target object 0, as in single-shot work. ⁇ 2020/175 425 14 ⁇ (: 171? 2020 /007310
  • the robot 2 can be used with high accuracy without preparing a jig to hold the object ‘0’. Can be controlled. The loop is exited when a series of continuous work is completed.
  • Section 3 describes a modified example of the present embodiment. That is, the robot system 1 according to the present embodiment may be further originalized by the following aspects.
  • Figure 6 shows a block diagram of an example of a three-dimensional misalignment correction operation.
  • the body 20 is not shown in FIG.
  • the high-speed 3D actuator 2 2 ⁇ is configured to be able to move on the 3D coordinates, the father axis, the so-called 2 axes, and the cutting tool ⁇ .
  • the work contents of the robot system are used as cutting, and cutting tools (three tools are arranged, but it is possible to appropriately replace them with applicators and laser emitting parts according to the work contents of the robot system 1). ..
  • the first sensor unit 21 As an example of the first sensor unit 21, two high frame rate cameras are used. 2
  • the first sensor unit 2 is capable of spatially three-dimensional coordinate measurement.
  • the continuous work designated positions 8 1 used by the rough motion management unit 3 3 2 are stored in advance in the storage unit 3 2 or the second sensor unit.
  • the method of using the information from a general camera etc. is adopted.
  • the control flow of the embodiment in which the movement information used by the rough motion management unit 3 32 is updated based on the work location coordinate position specified by the first sensor unit 21 will be described.
  • the block diagram of the object acting part 2 2 (target location) and the first sensor part 2 1 is
  • the rough motion control section 3 3 2 starts the continuous work starting point 3 on the designated continuous work position on the target object 2 2 on the object 0, and finishes the continuous work for each work.
  • Day-to-day ! ⁇ 1 direction work location updated every work ⁇ ? Move to near.
  • the movement information at this time may be updated using the work location information specified by the first sensor unit 21 as described later in step 38.
  • Continuous work specified position [3 ⁇ 4 1 may be explicitly indicated by a worker applying a mark, or the boundary line may be set as the continuous work specified position when there are multiple objects in the "object 0". [If it can be defined as 3 ⁇ 4 1 then it is also possible to recognize and utilize the boundary line as in 2.2.
  • the coordinate position deviation measurement and correction work at each work time in the continuous operation are the same as the 2.1 single-shot work and 2.2 continuous work, and the description thereof will be omitted.
  • information on where in the image data IV! in FIG. 3 the work location ⁇ specified by the high frame rate camera 2 1 3 (first sensor unit 21) is shown in step 3 below. It will be used in Step 7 and Step 7.
  • step 33 above The coordinate position deviation information obtained in step 33 above is transmitted to the correction driving unit 3 33, and the coordinate position correction movement control is performed on the object acting unit 22 2. 2 It is the same as the continuous work, and the explanation is omitted.
  • Robot 2 carries out work on the target object 0, as in 2.1 single-shot work and 2.2 continuous work.
  • Step S7 It is determined whether or not all the steps of the continuous work stored in advance in the storage unit 32 have been completed. If continuous work is not completed, proceed to step 37 and continue work. [0058] (Step S7)
  • step S3 the work location specified by the high frame rate camera 21a (first sensor section 21) ⁇ P is located within the allowable range of the image data M, and the rough motion control section 3 3 Determine whether to update the movement information used in 2. Specifically, for example, the current work location ⁇ P is near the center of the image data ⁇ M, and there is a distance d between the next work location and the tip position TP of the cutting tool CT (object acting part 22). If it can be estimated that the position deviation is in the range that can be processed by the correction drive unit 3 33, it is below the allowable range and the operation is continued at the current position, and the process returns to step S 2. If it is determined that the allowable range is exceeded, proceed to step S8. Note that it is also possible to set the permissible range, which is a threshold value, to 0 and always proceed to step S 8.
  • Work location specified by high frame rate camera 2 1 a (first sensor unit 21) ⁇ Update movement information used in coarse motion control unit 3 3 2 based on P information. Specifically, for example, if the work location ⁇ P is displaced upward from the center in the image data 1 M, the work location ⁇ P is moved closer to the center by moving the robot 2 upward. Can be done.
  • the calculation control unit 3 3 1 performs such a calculation, updates the movement information used by the rough motion management unit 3 3 2, and returns to step S 2 to continue the continuous work.
  • the robot system 1 can perform machine learning on the attributes of the article to be processed, so that processing during or in the future can be performed more accurately and efficiently.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the neural network.
  • Input signals specified by various parameters are input to the 1st layer 1-1.
  • the input signal here is an attribute of an article to be processed (for example, information including purpose, material, shape, dimension, processing step, etc.).
  • past additional data whose attributes are known are stored as learning data in advance.
  • the learning data is shared by uploading it to the cloud server.
  • the input signal is From the calculation node of the second layer !_ 2 N 2 1 Output to 5 respectively. At this time, compute node 1 ⁇ 1 1
  • the value output from the above is multiplied by the weight set between each calculation node 1 ⁇ 1 and input to the calculation nodes N 2 1 to N 25.
  • Compute node 1 ⁇ 1 2 1 ⁇ 1 ⁇ 1 2 5 adds the input values from compute node 1 ⁇ 1 1 1 ⁇ 1 ⁇ 1 1 3 and adds such value (or a predetermined bias value to this value). The added value) is input to the predetermined activation function. Then, the output value of the activation function is propagated to the calculation node N 3 1 which is the next node. At this time, a value obtained by multiplying the weight set between the calculation nodes N 2 1 to N 2 5 and the calculation node N 3 1 by the above output value is input to the calculation node N 3 1. The calculation node N 3 1 adds the input values and outputs the total value as an output signal.
  • the calculation node N 31 may add the input values, input a value obtained by adding the bias value to the total value to the activation function, and output the output value as an output signal. This will optimize and output the processing plan data for the target object "Omi" to be processed.
  • machining plan data can be stored in, for example, the rough motion management unit 3 32. It is used to determine the coarse movement according to.
  • Fig. 9 shows a conceptual diagram of a high-level intelligent robot system utilizing artificial intelligence (A I ).
  • a I artificial intelligence
  • the proposed method of the present embodiment improves the performance.
  • Section 2 the case where the robot 2 has the object acting portion 22 and the predetermined work is performed while the position of the object acting portion 22 is corrected is explained.
  • the weight of the object acting part 22 is large, the position information of the target location to be worked before the production work of the robot system 1 can be grasped with high accuracy and the production work of the robot system 1 can be performed in a shorter time. Sometimes you want to run with.
  • Figure 10 shows the control flow when the production work is continuous. See Fig. 2 for the block diagram of the object acting part 22 and the first sensor part 21 and Fig. 3 for the image information.
  • the starting point for continuous work on the top 3 is the first sensor section 21 (high frame rate camera 21 To fit within the field of view. At this time, the object acting part 22 is removed, and there is no point of action of the object acting part 22 (cutting tool ⁇ 3 tips), so it is not necessary to be careful.
  • [3 ⁇ 4 1 in Figure 3 is the target location for the actual work.
  • the coarse operation control section 3 3 2 sets the first sensor section 2 1 to the continuous work specified position on the target object ‘Mitsumi’ [Start point of continuous work on 3 ⁇ 4 1 and start point near continuous work 3 points Head towards the sun ! ⁇ 1.
  • the continuous work designation position 1 may utilize the information stored in advance in the storage unit 32.
  • the coarse motion control unit 3 3 2 may use the coordinate information obtained as a result of inputting the image information acquired from a general camera to the calculation control unit 3 3 1. good.
  • Continuous work specified position [3 ⁇ 4 1 may be explicitly indicated by a worker applying a mark, or when there are multiple objects in the target object ‘ If it can be defined as 1, the boundary line can be used by image recognition, which is the same as the continuous work control flow described in Section 2.
  • High-accuracy position information of the target location is obtained from the image data I IV! taken by the high frame rate camera 2 1 3 (first sensor unit 21).
  • the image data 1 IV! is input to the calculation control unit 3 3 1 via the communication unit 3 1 and the calculation control unit 3 3 1 calculates the coordinate position deviation amount information from the center of the image data to manage the coarse motion.
  • Highly accurate position information of the target location is combined with the movement amount of the part 3 32.
  • the high precision position information calculated in step 33 is stored in the storage unit 32.
  • the robot system 1 includes a robot 2 and a control device 3 that controls the robot 2, and the robot 2 includes a first sensor unit 21 and the first unit described above.
  • the sensor unit 21 of the first operation determines the distance, which is the amount of deviation between the work location ⁇ defined for each of the target objects ⁇ and the target location, or the physical quantity that changes due to the deviation amount.
  • the control device 3 is configured to be capable of measuring with a frequency, and the control device 3 includes a rough motion management unit 3 3 2, an arithmetic control unit 3 3 1, and a correction drive unit 3 3 3, and the rough motion management unit 3 3 2 is ,
  • the second acting frequency is configured to move the object acting unit 22 to the vicinity of the object ‘Min’, and the arithmetic and control unit 331 is configured such that the object acting unit is the work place ⁇ ?
  • the object acting unit 2 2 is configured to be capable of performing a correction operation to align the position with the work location ⁇ , wherein the second operating frequency is a frequency equal to or less than 1/2 of the first and third operating frequencies. ..
  • the control device 3 for the robot 2 is such that the robot 2 has a first sensor unit 21 that operates at a first operating frequency, and the first sensor unit 21 is ,
  • the target position defined by each target object, and the distance that is the amount of deviation between the work point and the target point, or the physical quantity that changes due to the amount of deviation, can be measured at the first operating frequency.
  • the device 3 is provided with a rough motion management unit 3 3 2, a calculation control unit 3 3 1, and a correction driving unit 3 3 3, and the rough motion management unit 3 3 2 is a target position (
  • the object acting part 2 2) is configured to be movable to the vicinity of the object 08”, and the arithmetic control part 3 3 1 is configured such that the object acting part 2 2 is the work place ⁇ ?
  • the correction drive unit 3 33 is configured to, based on the control signal, set a target position (the target object). It is configured to be able to perform a correction operation for aligning the position of the working portion 2 2) with the working location ⁇ , wherein the second operating frequency is equal to or less than 1/2 of the first and third operating frequencies. Is the frequency of.
  • the software for implementing the control unit 3 of the robot 2 or the robot system 1 as hardware can be implemented as a program.
  • a program may be provided as a non-transitory recording medium that can be read by a computer, may be provided so as to be downloadable from an external server, or the program may be started by an external computer.
  • so-called cloud computing which allows each function to be performed by the client terminal, may be performed.
  • the control program of the robot 2 is such that the robot 2 has a first sensor unit 2 1 operating at a first operating frequency, and the first sensor unit 21 is a target It is configured to be able to measure the distance, which is the amount of deviation between the work area ⁇ defined for each object ⁇ and the target area, or the physical quantity that changes due to the deviation at the first operating frequency, and The program runs roughly on your computer ⁇ 0 2020/175 425 23 ⁇ (: 17 2020 /007310
  • the control function, the arithmetic control function, and the correction drive function are executed.
  • the target position (the target object acting unit 22) is moved to the target object 0 at the second operating frequency.
  • a control signal for correcting the distance which is the displacement amount, is moved so that the target location (the object acting portion 22) approaches the working location 0?.
  • the correction drive function a correction operation for aligning a target location (the object working unit 2 2) with the work location 0-is performed based on the control signal.
  • the second operating frequency is less than or equal to 1/2 of the first and third operating frequencies.

Abstract

【課題】対象物が個々に形状が異なる場合であっても、対象物に対応した冶具を用意すること無しに高精度な作業を実施可能なロボットシステム、ロボットの制御装置、およびロボットの制御プログラムを提供すること。 【解決手段】本発明によれば、ロボットシステムであって、ロボットと、前記ロボットを制御する制御装置とを備え、前記ロボットは、第１のセンサ部を備え、前記第１のセンサ部は、個々の形状が異なる複数種類の対象物毎に定義される作業箇所と目標箇所との座標位置のズレ量、または前記ズレ量に起因して変化する物理量を第１の動作周波数で計測可能に構成され、前記制御装置は、粗動作管理部と、演算制御部と、補正駆動部とを備え、前記粗動作管理部は、第２の動作周波数で前記目標箇所を前記対象物近傍まで移動可能に構成され、前記演算制御部は、前記目標箇所が前記作業箇所に近づくように前記ズレ量を補正する制御信号を第３の動作周波数で生成可能に構成され、前記補正駆動部は、前記制御信号に基づいて、前記目標箇所を前記作業箇所に位置を整合させる補正動作を実施可能に構成され、ここで、前記第２の動作周波数は、前記第１および第３の動作周波数の１／２以下の周波数である、ロボットシステムが提供される。

Description

〇 2020/175425 1 2020 /007310 明 細 書
発明の名称 ：
ロボットシステム、 ロボットの制御装置、 およびロボットの制御プログラ ム
技術分野
[0001 ] 本発明は、 産業用と医療用および家庭用などのロボッ ト、 特に高精度での 作業が必要なロボッ トシステム、 ロボッ トの制御装置、 およびロボッ トの制 御プログラムに関する。
背景技術
[0002] 工業、 商業、 農業などの産業界、 手術や看護 ·介護などの医療界、 さらに は清掃など家庭においてもロボッ トの活用が急激に進んでいる。 その中で、 例えば生産現場では、 才ーダーメイ ドや多品種少量生産などの二ーズの多様 化に合わせて、 ロボッ トの対象物も頻繁に変化している。 そのため、 ロボッ 卜側にも迅速で柔軟な対応が求められている。 また、 高品質実現のためには 高精度な作業が必要不可欠である。
[0003] 高精度なワーク加工処理を行なう装置として特許文献 1が提案されている 。 特許文献 1では請求項 1 に記載の通り、 加工対象であるワークに対して投 射手段から基準パターンを投射し、 投射された基準パターン込みでワークを 撮像することで位置ズレデータを演算し、 位置ズレデータに基づいて三次元 加エデータを較正し、 産業ロボッ トの加工原点とワークの被加工原点を一致 させている。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 :特許第 5 6 2 2 2 5 0号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題 〇 2020/175425 2 卩（：171? 2020 /007310
[0005] 特許文献 1は基準パターンを投射撮像し、 加エデータを較正することで加 エ精度を高めているが下記の通り問題点を有している。 加工対象であるワー クを変更する度に、 基準パターンの作成とワークを位置決め精度高く保持す る冶具が必要となるため、 容易に加工対象ワークを変更出来ない。 また撮像 カメラが加工原点から離れた場所に固定されており、 加工原点での精度高い 観測が出来ない。
[0006] 本発明は、 かかる事情を鑑みてなされたものであり、 対象物が個々に形状 が異なる場合であっても、 対象物に対応した冶具を用意すること無しに高精 度な作業を実施可能なロボッ トシステム、 ロボッ トの制御装置、 およびロボ ッ トの制御プログラムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明によれば、 ロボッ トシステムであって、 ロボッ トと、 前記ロボッ ト を制御する制御装置とを備え、 前記ロボッ トは、 第 1のセンサ部を備え、 前 記第 1のセンサ部は、 個々の形状が異なる複数種類の対象物毎に定義される 作業箇所と目標箇所との座標位置のズレ量、 または前記ズレ量に起因して変 化する物理量を第 1の動作周波数で計測可能に構成され、 前記制御装置は、 粗動作管理部と、 演算制御部と、 補正駆動部とを備え、 前記粗動作管理部は 、 第 2の動作周波数で前記目標箇所を前記対象物近傍まで移動可能に構成さ れ、 前記演算制御部は、 前記目標箇所が前記作業箇所に近づくように前記ズ レ量を補正する制御信号を第 3の動作周波数で生成可能に構成され、 前記補 正駆動部は、 前記制御信号に基づいて、 前記目標箇所を前記作業箇所に位置 を整合させる補正動作を実施可能に構成され、 ここで、 前記第 2の動作周波 数は、 前記第 1および第 3の動作周波数の 1 / 2以下の周波数である、 ロボ ッ トシステムが提供される。
[0008] 本発明に係るロボッ トシステムでは、 前記第 1のセンサ部にて対象物毎に 異なる作業箇所と目標箇所の座標位置のズレを計測し、 前記補正駆動部を介 して前記目標箇所の位置を補正することが出来る。 このとき、 前記第 1のセ ンサ部の動作周波数である第 1の動作周波数と前記演算制御部の第 3の動作 〇 2020/175425 3 卩（：171? 2020 /007310
周波数は、 前記粗動作管理部の 2倍以上の高周波数であり、 迅速な位置合わ せが可能となる。 すなわち、 対象物が個々に形状が異なる場合であっても、 対象物に対応した冶具を用意すること無しに高精度な作業をスムーズに実施 することができるという有利な効果を奏する。
図面の簡単な説明
［0009］ ［図 1］本発明の実施形態に係るロボッ トシステムの機能ブロック図。
［図 2］第 1実施形態に係るロボッ トの対象物作用部と第 1のセンサ部の構成図
［図 3］第 1実施形態に係るロボッ トの作業位置画像情報を示す図。
［図 4］第 1実施形態に係るロボッ トシステムの単発作業制御フロー図。
［図 5］第 1実施形態に係るロボッ トシステムの連続作業制御フロー図。
［図 6］第 2実施形態に係るロボッ トの対象物作用部と第 1のセンサ部の構成図
［図 7］第 3実施形態に係るオンライン補正を用いた連続作業制御フロー図。
［図 8］第 4実施形態に係るニユーラルネッ トワークの概要図。
［図 9］第 4実施形態に係る人工知能を活用した高レベル知能化ロボッ トシステ ムの概念図。
［図 10］第 5実施形態に係る作業前に高精度位置情報を計測する制御フロー図 発明を実施するための形態
［0010］ 以下、 図面を用いて本発明の実施形態について説明する。 以下に示す実施 形態中で示した各種特徴事項は、 互いに組み合わせ可能である。 特に、 本明 細書において 「部」 とは、 例えば、 広義の回路によって実施されるハードウ ェア資源と、 これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフ トウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。 また、 本実施形態におい ては様々な情報を取り扱うが、 これら情報は、 0または 1で構成される 2進 数のビッ ト集合体として信号値の高低によって表され、 広義の回路上で通信 -演算が実行されうる。 [0011] また、 広義の回路とは、 回路 (C i r c u i t ) 、 回路類 (C i r c u i t r y) 、 プロセッサ (P r o c e s s o r) 、 およびメモリ (Me mo r y) 等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である 。 すなわち、 特定用途向け集積回路 (A p p l i c a t i o n S p e c i f i c I n t e g r a t e d C i r c u i t : AS I C) 、 プログラマ ブル論理デバイス (例えば、 単純プログラマブル論理デバイス (S i m p I e P r o g r amm a b l e L o g i c D e v i c e : S P L D) 、 複合プログラマブル論理デバイス (Com p I e x P r o g r amm a b I e L o g i c D e v i c e : C P L D) 、 およびフイールドプログラ マブルゲートアレイ (F i e l d P r o g r amm a b l e G a t e A r r a y : F PGA) ) 等を含むものである。
[0012] 1. 全体構成
第 1節では、 ロボッ トシステム 1の全体構成について図面を用いて説明す る。 図 1は、 本実施形態に係るロボッ トシステム 1の構成概要を示す図であ る。 ロボッ トシステム 1は、 ロボッ ト 2と、 ロボッ ト 2を制御するための制 御装置 3とを備え、 これらが電気的に接続されたシステムである。 ロボッ ト システム 1は作業毎に与えられる対象物〇 B J (図 2参照) に対して予め定 められた作業を実施するものである。
[0013] 1. 1 ロボッ ト 2
本実施形態に係るロボッ トシステム 1 において、 ロボッ ト 2の全体形態は 特に限定されるものではないが、 第 1のセンサ部 2 1 と対象物作用部 22 ( 目標箇所) とを備えていることが特徴である。 これら 2つの構成要素の詳細 に関しては後述する。 その他、 作業者が作業内容を指定するユーザーインタ —フェイス機能、 対象物 OB Jを供給する機能、 静的な位置調整機能など、 ロボッ トー般に有する機能は図中における本体 20で実現しているものとし 、 ここでは詳述しない。
[0014] 対象物作用部 22は座標位置を変位可能であり、 かつ個々の形状が異なる 複数種類の対象物〇 B Jに対して、 所定の作業を実施可能であるように構成 〇 2020/175425 5 卩（：171? 2020 /007310
される。 座標位置の変位手法は限定するものでは無く、 軸状をスライ ドする タイプや多関節タイプなど、 任意の手法が使用可能である。
[0015] 第 1のセンサ部 2 1は、 対象物〇巳」毎に定義される作業箇所〇 と、 前 記対象物作用部 2 2 （目標箇所） との座標位置のズレ量である距離 、 また は前記座標位置のズレ量に起因して変化する物理量である力若しくはトルク を計測可能に構成されるものである。 この第 1のセンサ部 2 1の動作周波数 を第 1の動作周波数と定義する。 座標位置のズレ量である距離 、 力および トルクの計測方法は限定するものでは無く、 可視光、 赤外光、 紫外光のうち 少なくとも 1つを検知するカメラや、 超音波ソナー、 トルクセンサなど、 任 意の手法が使用可能である。 以下では、 簡単のため、 ズレ量である距離 を 計測するものとして説明する。
[0016] 対象物作用部 2 2として高速 2次元アクチユエータ 2 2 3を、 第 1のセン サ部 2 1 として単眼の高フレームレートカメラ 2 1 3を用いた構成を図 2に 示す。 なお本体 2 0は図示していない。 高速 2次元アクチユエータ 2 2 8は 水平面上を X軸 V軸それぞれに移動可能な構成となっており、 高速 2次元ア クチユエータ 2 2 3の先端には例として切削具〇丁を配置している。 図 2で はロボッ トシステムの作業内容を切削として切削具 <3丁を配置しているが、 前記ロボッ トシステムの作業内容に応じて塗布具やレーザ射出部などに適宜 置き換えることが可能である。
[0017] 図 2において第 1のセンサ部 2 1 とした高フレームレートカメラ 2 1 3は 特定の視野角内の情報を画像信号として取得可能なものである。 ここでは切 削具 <3丁および対象物 0巳」上の作業箇所 0 を視野角内に捕捉出来るよう に配置されている。 高速かつ高精度な位置合わせの目的には、 フレームレー 卜 （第 1の動作周波数） が 1 〇〇干 3以上と高いものが好ましく、 さらに 好ましいのは 5 0 0干 3以上である。 具体的には例えば、 1 0 0、 1 2 0 、 1 4 0、 1 6 0、 1 8 0、 2 0 0、 2 2 0、 2 4 0、 2 6 0、 2 8 0、 3 0 0、 3 2 0、 3 4 0、 3 6 0、 3 8 0、 4 0 0、 4 2 0、 4 4 0、 4 6 0 、 4 8 0、 5 0 0、 5 2 0、 5 4 0、 5 6 0、 5 8 0、 6 0 0、 6 2 0、 6 40、 660、 680、 700、 720、 740、 760、 780、 800 、 820、 840、 860、 880、 900、 920、 940、 960、 9 80、 1 000、 1 020、 1 040、 1 060、 1 080、 1 1 00、 1 1 20、 1 1 40、 1 1 60、 1 1 80、 1 200、 1 220、 1 240、 1 260、 1 280、 1 300、 1 320、 1 340、 1 360、 1 380 、 1 400、 1 420、 1 440、 1 460、 1 480、 1 500、 1 52 0、 1 540、 1 560、 1 580、 1 600、 1 620、 1 640、 1 6 60、 1 680、 1 700、 1 720、 1 740、 1 760、 1 780、 1 800、 1 820、 1 840、 1 860、 1 880、 1 900、 1 920、 1 940、 1 960、 1 980、 2000であり、 ここで例示した数値の何 れか 2つの間の範囲内であってもよい。
[0018] 高フレームレートカメラ 2 1 aは対象物〇 B J全体を見渡す位置に固定す ることも可能であるが、 対象物作用部 22と機構的に連動動作させることで 、 常に作業箇所〇 Pを追随して精度高く拡大画像情報を得ることができる。 その際には後述する粗動作管理部 332用に第 2のセンサ部 （不図示） を別 途配置し、 第 2のセンサ部の計測結果に基づいて対象物作用部 22および高 フレームレートカメラ 2 1 a双方を対象物〇 B J近傍まで移動させると良い 。 特に、 高フレームレートカメラ 2 1 aは、 後述のズレ量を 2次元座標情報 として計測し、 後述の補正駆動部 333は、 2次元の補正動作を行なうこと に留意されたい。
[0019] 1. 2 制御装置 3
図 1 に示す通り、 制御装置 3は通信部 3 1 と、 記憶部 32と、 制御部 33 とを有し、 これらの構成要素が制御装置 3の内部において通信バス 30を介 して電気的に接続されている。 以下、 各構成要素についてさらに説明する。
[0020] <通信部 3 1 >
通信部 3 1は、 ロボッ ト 2との間で情報の授受を行なうものである。 US B、 I E E E 1 394、 T h u n d e r b o l t、 有線 L A Nネッ トワーク 通信等といった有線型の通信手段が好ましいものの、 無線 L A Nネッ トワー ク通信、 5 G/L T E/3 G等のモバイル通信、 B l u e t o o t h (登録 商標) 通信等を必要に応じて含めてもよい。 これらは一例であり、 専用の通 信規格を採用してもよい。 すなわち、 これら複数の通信手段の集合として実 施することがより好ましい。
[0021] 図 1 においては、 通信部 3 1からロボツ ト 2内の第 1のセンサ部 2 1およ び本体 20それぞれ別に接続している様子を示しているが、 物理的な接続は まとめて 1つとし、 ロボツ ト 2内で論理的に分配する構成としても良い。
[0022] <記憶部 32>
記憶部 32は、 様々な情報を記憶する揮発性または不揮発性の記憶媒体で ある。 これは、 例えばソリツ ドステートドライブ (S〇 丨 i d S t a t e
D r i v e : S S D) 等のストレージデバイスとして、 あるいは、 プログ ラムの演算に係る一時的に必要な情報 (引数、 配列等) を記憶するランダム アクセスメモリ (R a n d om Ac c e s s Me mo r y : RAM) 等 のメモリとして実施されうる。 また、 これらの組合せであってもよい。
[0023] 特に、 記憶部 32は、 個々の作業種別や作業内容に関する各種パラメータ 、 個々の対象物 OB Jに関して形状や材質に関する情報、 連続作業時におけ る過去の作業位置情報を記憶している。
[0024] また、 記憶部 32は、 制御部 33によって実行される制御装置 3に係る種 々のプログラム等を記憶している。 具体的には例えば、 対象物 OB J毎に定 義される対象物作用部 22の粗動作管理を実施したり、 第 1のセンサ部 2 1 から入力される情報を元に、 対象物 0 B J毎に定義される作業箇所 0 Pと対 象物作用部 22の座標位置ズレを計算したり、 対象物作用部 22を作業箇所 〇 Pに近づけるべく対象物作用部 22に対する補正動作を計算し指示するプ ログラムである。
[0025] <制御部 33 >
制御部 33は、 制御装置 3に関連する全体動作の処理 ·制御を行う。 制御 部 33は、 例えば不図示の中央処理装置 (Ce n t r a l P r o c e s s i n g U n i t : C P U) である。 制御部 33は、 記憶部 32に記憶され 〇 2020/175425 8 卩（：171? 2020 /007310
た所定のプログラムを読み出すことによって、 制御装置 3に係る種々の機能 を実現する。 具体的には、 対象物〇巳」毎に予め与えられた情報、 第 1のセ ンサ部 2 1その他センサからの情報を元に対象物〇巳」に定義される作業箇 所〇？と現時点の対象物作用部 2 2間の座標位置ズレ情報を計算し、 対象物 作用部 2 2および第 1のセンサ部 2 1の粗動作を管理し、 対象物作用部 2 2 の高精度な補正動作を実施する機能が該当する。
[0026] すなわち、 ソフトウェア （記憶部 3 2に記憶されている） による情報処理 がハードウヱア （制御部 3 3） によって具体的に実現されることで、 演算制 御部 3 3 1、 粗動作管理部 3 3 2、 および補正駆動部 3 3 3として実行され うる。 なお、 図 1 においては、 単一の制御部 3 3として表記されているが、 実際はこれに限るものではなく、 機能ごとに複数の制御部 3 3を有するよう に実施してもよい。 またそれらの組合せであってもよい。 以下、 演算制御部 3 3 1、 粗動作管理部 3 3 2、 補正駆動部 3 3 3についてさらに詳述する。
[0027] [演算制御部 3 3 1 ]
演算制御部 3 3 1はソフトウェア （記憶部 3 2に記憶されている） による 情報処理がハードウェア （制御部 3 3） によって具体的に実現されているも のである。 演算制御部 3 3 1は、 通信部 3 1 を介して第 1のセンサ部 2 1か ら得た情報、 および対象物〇巳」毎に予め与えられたパラメータを元に作業 箇所〇 および対象物作用部 2 2の空間座標を特定する演算を行なう。 この とき、 演算を行なう頻度は第 1のセンサ部 2 1の動作周波数である第 1の動 作周波数である。 例えば図 2の構成の場合では、 切削具＜3丁の形状や長さ、 対象物 0巳」の厚さ、 および作業箇所 0 に予め付けられたマークを画像認 識する際の明度閾値などがパラメータとなる。 得られた作業箇所〇 と対象 物作用部 2 2の空間座標間の位置ズレ情報を元に位置を補正する制御信号を 生成する。 その制御信号は後述する補正駆動部 3 3 3単独あるいは粗動作管 理部 3 3 2および補正駆動部 3 3 3双方にて活用される。
[0028] この制御信号を生成する演算頻度を第 3の動作周波数と定義する。 この第
3の動作周波数は第 1の動作周波数と同一であっても何ら問題は無いが必ず 〇 2020/175425 9 卩（：171? 2020 /007310
しも同一である必要は無い。 第 1および第 3の動作周波数が高い周波数であ ることにより、 ロボッ トシステム 1全体として高速な作業を行なうことがで きる。
[0029] また、 第 2のセンサ部が存在する場合には、 演算制御部 3 3 1は、 前記通 信部 3 1 を介して前記第 2のセンサ部から得た情報、 および対象物〇巳」毎 に予め与えられたパラメータを元に作業箇所〇？および前記対象物作用部 2 2の空間座標を特定する演算を行なう。 第 2のセンサ部からの情報を元に演 算した空間座標は前記第 1のセンサ部 2 1から演算した空間座標に比して必 ずしも高精度では無く、 更新頻度 （動作周波数） も前記第 1のセンサ部の動 作周波数である第 1の動作周波数に比して高く無い。 この前記第 2のセンサ 部から演算した空間座標位置情報は粗動作管理部 3 3 2にて活用される。
[0030] [粗動作管理部 3 3 2 ]
粗動作管理部 3 3 2は、 ソフ トウェア （記憶部 3 2に記憶されている） に よる情報処理がハードウェア （制御部 3 3） によって具体的に実現されてい るものである。 粗動作管理部 3 3 2は前記対象物作用部 2 2単独あるいは前 記対象物作用部 2 2と前記第 1のセンサ部 2 1双方の粗動作を管理するもの である。 ここでの粗動作とは、 前記対象物作用部 2 2単独あるいは前記対象 物作用部 2 2と前記第 1のセンサ部 2 1双方を、 対象物〇巳」毎に定義され る作業箇所〇 近傍まで近づけるものである。 この作業場所近傍とは、 記憶 部 3 2に記憶されているソフ トウェア内で定義されている情報を活用する場 合、 前記第 1のセンサ部 2 1からの情報を基に演算制御部 3 3 1で演算した 空間座標位置情報を活用する場合、 前記第 2のセンサ部からの情報を基に演 算制御部 3 3 1で演算した空間座標位置情報を活用する場合がある。 また、 これらの組み合わせも可能である。
[0031 ] 粗動作管理部 3 3 2が対象物作用部 2 2の位置を調整する動作頻度を第 2 の動作周波数と定義する。 本発明では、 この第 2の動作周波数は、 前記第 1 のセンサ部の動作周波数である第 1の動作周波数および後述する演算制御部 3 3 1の動作周波数である第 3の動作周波数に比べて 1 / 2以下の周波数と 〇 2020/175425 10 卩（：171? 2020 /007310
する。 このように粗動作管理部 3 3 2の動作を低周波数とすることで、 本体 2 0が比較的大型で反応が鈍い場合であっても本体 2 0を粗動作に活用する ことができる。 なお、 前記第 1のセンサ部 2 1から演算した第 1の動作周波 数で更新される空間座標位置情報を用いる場合は、 時間軸的に間引くあるい は複数個の情報の平均を取るなどして、 情報の更新頻度を第 2の動作周波数 程度まで低くする点に留意されたい。
[0032] [補正駆動部 3 3 3 ]
補正駆動部 3 3 3はソフトウェア （記憶部 3 2に記憶されている） による 情報処理がハードウェア （制御部 3 3） によって具体的に実現されているも のである。 補正駆動部 3 3 3は演算制御部 3 3 1から提供された位置補正信 号を基に、 前記対象物作用部 2 2に対する位置補正を実施し、 前記対象物作 用部 2 2の作用点を対象物〇巳」毎に定義される作用箇所に整合させる。 こ の場合、 前記第 1のセンサ部 2 1 と前記対象物作用部 2 2が有する空間的な 分解能の範囲内となる高精度な座標位置合わせが可能となる。
[0033] 2 . ロボッ ト 2の制御方法
第 2節では、 個々の対象物〇巳」に対してロボッ トが高精度な作業を行な うための、 ロボッ トシステム 1 におけるロボッ ト 2の制御方法について説明 する。 具体例として、 図 2で例示した構成において対象物〇巳」の一部分を 高フレームレートカメラ 2 1 3で撮影した画像情報を図 3に示す。 また、 単 発作業時の制御フローを図 4に、 連続作業時の制御フローを図 5に示す。 以 下、 図面を参照しながら説明する。
[0034] 2 . 1 単発作業制御フロー
ロボッ トシステム 1が対象物〇巳」に対して単発作業を行なう場合の制御 フローである。 制御フロー図は図 4を参照されたい。
[0035] [単発作業開始]
（ステツプ3 1）
対象物 0巳」をロボッ ト作業可能領域に配置する。 この際の位置精度は後 段の処理にて、 第 1のセンサ部 2 1 （高フレームレートカメラ 2 1 3） の視 〇 2020/175425 1 1 卩（：171? 2020 /007310
野内に、 対象物〇巳」上の作業箇所 0 ? （作業指定点） と、 対象物作用部 2 2の作用点 （切削具 <3丁の先端） 丁 （目標箇所） が存在し、 かつ対象物作 用部 2 2 （高速
Figure imgf000013_0001
の補正動作許容範囲に入って 入れば良い。 位置決めのためだけに高精度に作製された対象物〇巳」を保持 する冶具を用意する必要はない。
[0036] （ステップ 3 2）
粗動作管理部 3 3 2が、 対象物作用部 2 2を対象物 0巳」上にある作業箇 所〇 近傍まで移動させる。 この際、 作業箇所〇 は、 予め記憶部 3 2に記 憶させておいた、 個々の対象物 0巳」ごとについての作業箇所 0 座標位置 情報を粗動作管理部 3 3 2に入力して利用しても良い。 あるいは第 2のセン サ部として、 一般的なカメラから取得した画像情報を演算制御部 3 3 1 に入 力して演算した結果得られた座標情報を粗動作管理部 3 3 2が利用する方法 でも良い。
[0037] （ステップ 3 3）
図 3は上記ステップ 3 2の粗動作管理が終了した時点におけるもので、 図 3左側が対象物〇巳」全体図、 図 3右側が高フレームレートカメラ 2 1 3で 撮影した画像データ 丨 IV!である。 作業箇所〇 と切削具 <3丁の先端位置丁 の間に距離 の位置ズレが発生している。 この高フレームレートカメラ 2 1 3 （第 1のセンサ部 2 1） が捉えた画像情報は通信部 3 1 を介して演算制御 部 3 3 1 に入力され、 演算制御部 3 3 1 にて座標位置ズレ量情報を演算する
[0038] （ステップ 3 4）
上記ステップ 3 3で求めた座標位置ズレ情報を補正駆動部 3 3 3に伝達す る。 補正駆動部 3 3 3は切削具（3丁の先端位置丁 が作業箇所 0 に来るよ うに、 高速 2次元アクチェータ 2 2 3 （対象物作用部 2 2） に対して座標位 置補正移動制御を実施する。 その結果、 作業箇所〇 ?と切削具 <3丁の先端位 置丁 は、 高フレームレートカメラ （第 1のセンサ部 2 1） と高速 2 次元アクチェータ 2 2 3 （対象物作用部 2 2） の分解能の範囲内まで高精度 〇 2020/175425 12 卩（：171? 2020 /007310
に近づけることが出来る。
[0039] （ステップ 3 5）
ロボッ ト 2が対象物 0巳」に対して作業を実施する。
[単発作業終了]
[0040] 2 . 2 連続作業制御フロー
ロボッ トシステム 1が対象物〇巳」に対して連続作業を行なう場合の制御 フローである。 制御フロー図は図 5を参照されたい。
[0041 ] [連続作業開始]
（ステップ3 1）
対象物 0巳」をロボッ ト 2の作業可能領域に配置する。 図 3を用いて説明 する。 図 3左側には連続補足動作時の画像情報例を示す。 図 3左側の点線が ライン状の連続作業指定位置 8丁 1である。 先ず連続作業指定位置 丁 1上 における作業開始の位置を連続作業開始点 3丁とし、 対象物 0巳」を連続作 業開始点 3丁に対するロボッ トの作業可能領域に配置する。 この際の位置精 度は後段の処理にて、 第 1のセンサ部 2 1 （高フレームレートカメラ 2 1 3 ） の視野内に、 対象物〇巳」上の連続作業開始点 3丁と、 対象物作用部 2 2 の作用点 （切削具＜3丁の先端） 丁 （目標箇所） が存在し、 かつ対象物作用 部 2 2 （高速
Figure imgf000014_0001
の補正動作許容範囲に入って入 れば良いのは単発作業と同様である。 位置決めのためだけに高精度に作製さ れた対象物〇巳」を保持する冶具を用意する必要はないのも単発作業と同じ である。
[0042] （ステップ 3 2）
粗動作管理部 3 3 2が、 対象物作用部 2 2を対象物 0巳」上にある連続作 業指定位置 丁 1上の連続作業開始点 3丁から開始して作業毎に連続作業終 了点日 !\1方向に向かう、 作業毎に更新される作業箇所〇？近傍まで移動させ る。 この際、 作業箇所〇 は、 予め記憶部 3 2に記憶させておいた、 個々の 対象物 0巳」毎についての連続作業指定位置 丁 1上にて毎回の作業毎に更 新される作業箇所 0 ?座標位置情報を粗動作管理部 3 3 2に入力して利用し 〇 2020/175425 13 卩（：171? 2020 /007310
ても良い。 あるいは第 2のセンサ部として、 一般的なカメラから取得した画 像情報を演算制御部 3 3 1 に入力して演算した結果得られた座標情報を粗動 作管理部 3 3 2が利用する方法でも良いのは単発動作と同じである。 連続作 業指定位置［¾丁 1は作業者がマークを塗布するなど明示的に示しても良いし 、 対象物〇巳」内に複数の物体が存在する場合などで境界線を連続作業指定 位置［¾丁 1 と定義できる場合はその境界線を画像認識して活用することも可 能である。 図 3左側の制御軌跡 丁 2に粗動作管理部 3 3 2が制御を行った 軌跡を表す。 連続作業指定位置 丁 1 に対する粗動作管理部の制御軌跡 丁 2の距離が、 第 1のセンサ部 2 1 （高フレームレートカメラ 2 1 3） の視野 内、 かつ対象物作用部 2 2での補正動作範囲内であることが重要である。
［0043］ （ステップ 3 3）
連続動作内での各作業回での座標位置ズレ計測と補正作業は単発作業と同 じである。 図 3は各回での上記ステップ 3 2の粗動作管理が終了した時点に おけるもので、 図 3右側が高フレームレートカメラ 2 1 3で撮影した画像デ —夕 丨 IV!である。 作業箇所〇 と切削具＜3丁の先端位置丁 の間に位置ズレ （距離〇1） が発生している。 この高フレームレートカメラ 2 1 3 （第 1のセ ンサ部 2 1） が捉えた画像情報は通信部 3 1 を介して演算制御部 3 3 1 に入 力され、 演算制御部 3 3 1 にて座標位置ズレ量情報を演算する。
［0044］ （ステップ 3 4）
上記ステップ 3 3で求めた座標位置ズレ情報を補正駆動部 3 3 3に伝達す る。 補正駆動部 3 3 3は切削具（3丁の先端位置丁 が作業箇所 0 に来るよ うに、 高速 2次元ァクチェータ 2 2 3 （対象物作用部 2 2） に対して座標位 置補正移動制御を実施する。 その結果、 作業箇所〇 ?と切削具＜3丁の先端位 置丁 は、 高フレームレートカメラ
Figure imgf000015_0001
（第 1のセンサ部 2 1） と高速 2 次元ァクチェータ 2 2 3 （対象物作用部 2 2） の分解能の範囲内まで高精度 に近づけることが出来ることは単発作業と同じである。
［0045］ （ステップ 3 5）
ロボッ ト 2が対象物 0巳」に対して作業を実施するのは単発作業と同じで 〇 2020/175425 14 卩（：171? 2020 /007310
ある。
[0046] （ステップ 3 6）
連続作業が終了したかどうか判断する。 予め記憶部 3 2に記憶させておい た個々の対象物 0巳」毎の連続作業指定位置 丁 1での作業が全て終了した かで判断できる。 あるいは第 2のセンサ部として一般的なカメラを利用する 場合であれば、 例えばマーキングされた作業指示ラインの終点まで到達した ことなどで判断しても良い。 連続作業が終了していなければステップ 3 2に 戻って作業を続ける。
[連続作業終了]
[0047] 2 . 3 効果
上記の様な制御方法を実施することにより、 対象物〇巳」が個々に形状が 異なる場合であっても、 対象物 0巳」を保持する冶具を用意することなく、 高精度にロボッ ト 2を制御することが出来る。 一連の連続作業が終了した時 点でループを抜ける。
[0048] 3 . 変形例
第 3節では、 本実施形態に係る変形例について説明する。 すなわち、 次の ような態様によって、 本実施形態に係るロボッ トシステム 1 をさらに創意エ 夫してもよい。
[0049] [ 3次元座標位置ズレ補正動作]
図 6に 3次元位置ズレ補正動作実施例構成図を示す。 図 6では本体 2 0は 図示していない。 高速 3次元ァクチユエータ 2 2匕は 3次元座標上を父軸ソ 軸 2軸それそれに移動可能な構成となっており、 高速 3次元ァクチユエータ 2 2匕の先端には例として切削具〇丁を配置している。 図 6ではロボッ トシ ステムの作業内容を切削として切削具（3丁を配置しているが、 前記ロボッ ト システム 1の作業内容に応じて塗布具やレーザ射出部などに適宜置き換える ことが可能である。
[0050] 第 1のセンサ部 2 1の例として 2個の高フレームレートカメラ
Figure imgf000016_0001
2
1 匕を配置している。 2個もしくはそれ以上の光学カメラ用いて、 それぞれ 〇 2020/175425 15 卩（：171? 2020 /007310
異なる角度から対象物〇巳」の画像情報を取得すれば、 演算制御部 3 3 1で の演算により対象物 0巳」上の作業箇所 0 の 3次元座標を明らかにするこ とが出来る。 3次元計測であっても個々の高フレームレートカメラ
Figure imgf000017_0001
2 1 匕に対する要求は 1、 2節で述べた 2次元向け高フレームレートカメラ 2 1 3と変わらず、 高速かつ高精度な位置合わせの目的には、 フレームレー 卜 （撮像レート） が 1 0 0干 3以上と高いものが好ましく、 さらに好まし いのは 5 0 0干 3以上である。 具体例は省略する。 高フレームレートカメ ラ 2 1
Figure imgf000017_0002
2 1 匕は対象物〇巳」全体を見渡す位置に固定することも可能で あるが、 対象物作用部 2 2 （目標箇所） と機構的に連動させることで常に作 業箇所〇 ?を追随して精度高く拡大画像情報を得ることができる事は 2次元 補正の場合と同じである。 つまり、 高フレームレートカメラ 2 1 3および 2 1 匕は、 ズレ量を 3次元座標情報として計測し、 補正駆動部 3 3 3は、 3次 元座標の補正動作を行なうことに留意されたい。
［0051］ 図 6に示す如く、 空間的な 3次元座標計測が可能である第 1のセンサ部 2
1、 および 3次元補正移動可能な対象物作用部 2 2を用意すれば、 3次元座 標位置ズレ補正を伴うロボッ トシステム 1が実現できる。 その際、 制御フロ —としては第 2節で説明したものがそのまま流用できる。
［0052］ ［オンライン補正を用いた連続作業］
2 . 2にて説明した、 連続作業制御フローでは、 粗動作管理部 3 3 2が利 用する連続作業指定位置 8丁 1は、 予め記憶部 3 2に記憶されているか、 第 2のセンサ部 （一般的なカメラなど） からの情報を利用する方法を採用して いる。 ここでは第 1のセンサ部 2 1が特定した作業箇所座標位置を基に、 粗 動作管理部 3 3 2が利用する移動情報を更新する実施形態の制御フローを説 明する。 対象物作用部 2 2 （目標箇所） と第 1のセンサ部 2 1の構成図は図
2、 画像情報は図 3、 制御フロー図は図 7を参照されたい。
［連続作業開始］
（ステップ3 1）
対象物 0巳」をロボッ ト 2の作業可能領域に配置する。 2 . 2連続作業と 〇 2020/175425 16 卩（：171? 2020 /007310
同様であり、 説明は省略する。
［0053］ （ステップ 3 2）
粗動作管理部 3 3 2が、 対象物作用部 2 2を対象物 0巳」上にある連続作 業指定位置 丁 1上の連続作業開始点 3丁から開始して作業毎に連続作業終 了点日 !\1方向に向かう、 作業毎に更新される作業箇所〇？近傍まで移動させ る。 この際の移動情報は、 ステップ 3 8にて後述するごとく、 第 1のセンサ 部 2 1が特定した作業箇所〇 情報を用いて更新する場合もある。 連続作業 指定位置［¾丁 1は作業者がマークを塗布するなど明示的に示しても良いし、 対象物 0巳」内に複数の物体が存在する場合などで境界線を連続作業指定位 置［¾丁 1 と定義できる場合はその境界線を画像認識して活用することも可能 であることは 2 . 2と同様である。
［0054］ （ステップ 3 3）
連続動作内での各作業回での座標位置ズレ計測と補正作業は、 2 . 1単発 作業、 2 . 2連続作業と同様であり、 説明は省略する。 なお、 高フレームレ —トカメラ 2 1 3 （第 1のセンサ部 2 1） が特定した作業箇所〇 が図 3に おける画像データ 丨 IV!内の何処に存在するかの情報を、 後述のステップ 3 7 、 ステップ 3 8で利用する。
［0055］ （ステップ 3 4）
上記ステップ 3 3で求めた座標位置ズレ情報を補正駆動部 3 3 3に伝達し 、 対象物作用部 2 2に対して座標位置補正移動制御を実施するのは 2 . 1単 発作業、 2 . 2連続作業と同様であり、 説明は省略する。
［0056］ （ステップ 3 5）
ロボッ ト 2が対象物 0巳」に対して作業を実施するのは 2 . 1単発作業、 2 . 2連続作業と同じである。
［0057］ （ステップ 3 6）
予め記憶部 3 2に記憶させておいた連続作業の全工程が終了したかどうか を判断する。 連続作業が終了していなければステップ 3 7に進み作業を継続 する。 ［0058］ （ステップ S 7）
ステップ S 3にて高フレームレートカメラ 2 1 a （第 1のセンサ部 2 1） が特定した作業箇所〇 Pが、 画像データ 丨 Mの許容範囲内に位置するのかで 、 粗動作管理部 3 3 2で用いる移動情報を更新するかどうかを判断する。 具 体的には、 例えば現在の作業箇所〇 Pが画像データ 丨 Mの中心付近にあり、 次回の作業箇所と切削具 C T （対象物作用部 2 2） の先端位置 T Pの間に距 離 dの位置ズレが小さく補正駆動部 3 3 3が処理できる範囲であると推定で きれば、 許容範囲以下であり現状位置で作業を継続することとしてステップ S 2に戻る。 許容範囲超と判断されたらステップ S 8に進む。 なお、 閾値で ある許容範囲を 0と設定して必ずステップ S 8に進む制御も可能である。
［0059］ （ステップ S 8）
高フレームレートカメラ 2 1 a （第 1のセンサ部 2 1） が特定した作業箇 所〇 P情報を基に粗動作管理部 3 3 2において使用する移動情報を更新する 。 具体的には、 例えば作業箇所〇 Pが画像データ 1 M内で中心から上方向に ずれた場合には、 ロボッ ト 2を上方向に移動させることで作業箇所〇 Pを中 心方向に近づけることが出来る。 この様な演算を演算制御部 3 3 1が行い、 粗動作管理部 3 3 2が使用する移動情報を更新し、 ステップ S 2に戻って連 続作業を続ける。
［0060］ この際、 高速 2次元アクチユエータ 2 2 a （対象物作用部 2 2） 内にエン コーダなど実際の移動距離を計測する手段がある場合には、 対象物作用部 2 2で計測した前記実際の移動距離情報も加味した演算を行う事も可能である
［連続作業終了］
［0061］ ［人工知能を用いた正確かつ効率的な製品加工］
本実施形態に係るロボッ トシステム 1 に人工知能 （A r t i f i c i a l I n t e l I i g e n c e : A I） 分野で盛んに研究されている機械学習 を加えることで、 正確かつ効率的な製品加工が期待されうる。 ところで、 ［ 課題を解決するための手段］ において記載した通り、 ロボッ トシステム 1は 〇 2020/175425 18 卩（：171? 2020 /007310
、 対象物〇巳」がオーダーメイ ドや多品種少量生産である場合に特に適して いる。 才ーダーメイ ドや多品種少量生産品は、 詳細な形状や寸法は当然に多 種多様であっても、 用途、 材質、 形状、 寸法等、 物品の属性という観点では 従来品に共通する部分が多く見られる。 そこで、 ロボッ トシステム 1 によっ て加工する物品の属性を機械学習させて、 加工中または将来の加工をより正 確かつ効率的に行うことができる。
[0062] 例えば、 機械学習の一例として、 ニユーラルネッ トワークを用いたものが 採用されうる。 図 8は、 ニユーラルネッ トワークの概要図である。 各種パラ メータにより規定される入力信号が第 1層 1- 1 に入力される。 ここでの入力 信号は、 これから加工する物品の属性 （例えば、 用途、 材質、 形状、 寸法、 加工の工程等を含む情報） である。 また、 これらの属性が既知である過去の 加エデータを事前の学習データとして蓄積させておく。 特にクラウドサーバ にアップロードして学習データが共有されていることが好ましい。 入力信号 は、
Figure imgf000020_0001
から、 第 2層 !_ 2の計算ノ —ド N 2 1
Figure imgf000020_0002
5にそれぞれ出力される。 このとき、 計算ノード 1\1 1
Figure imgf000020_0003
ら出力された値に対し、 各計算ノード 1\1間に設定された重 み を掛け合わせた値が計算ノード N 2 1 ~ N 2 5に入力される。
[0063] 計算ノード 1\1 2 1 ~ 1\1 2 5は、 計算ノード 1\1 1 1 ~ 1\1 1 3からの 入力値を足し合わせ、 かかる値 （又はこれに所定のバイアス値を加算した値 ） を所定の活性化関数に入力する。 そして、 活性化関数の出力値が次ノード である計算ノード N 3 1 に伝搬される。 このとき、 計算ノード N 2 1〜 N 2 5と計算ノード N 3 1 との間に設定された重み と上記出力値を掛 け合わせた値が計算ノード N 3 1 に入力される。 計算ノード N 3 1は、 入力値を足し合わせ、 合計値を出力信号として出力する。 このとき、 計算ノ —ド N 3 1は、 入力値を足し合わせ、 合計値にバイアス値を加算した値を 活性化関数に入力してその出力値を出力信号として出力してもよい。 これに より、 これから加工を行う対象物〇巳」の加工計画データが最適化されて出 力される。 また、 かかる加工計画データは、 例えば、 粗動作管理部 3 3 2に よる粗動作の決定に使用される。
[0064] 人工知能 (A I ) を活用した高レベル知能化ロボッ トシステムの概念図を 図 9に示す。 図 9下部では低レベルの知能化 (L ow— l e v e l i n t e l l i g e n c e ) であっても、 従来の教示 ·再生手法や既存のモデルべ —スフィードバック制御手法と比較して、 本実施形態の提案手法により、 高 速度 (S P E E D) と高い絶対精度 (ABSOL UT E ACCU RACY ) 及び高い柔軟性 (適応性) (F L EX I B I L I TY) を実現できている
[0065] さらに人工知能 (A I ) を活用することにより、 中レベル知能化 (M i d d i e— l e v e l i n t e l I i g e n c e) や高レベル知能化 ( H i g h— l e v e l i n t e l I i g e n c e) に進化可能で、 インダスト リアル ( I n d u s t r i a I ) 4. 0におけるタスク管理にも対応できる
[0066] [作業位置を事前トレースする制御方法]
第 2節ではロボッ ト 2が対象物作用部 22を有した状態で、 対象物作用部 22の位置を補正しながら定められた作業を行なう場合を説明した。 一方で 対象物作用部 22の重量が大きい場合などでは、 ロボッ トシステム 1の本番 作業前に作業を行なう目標箇所の位置情報を高精度に把握し、 ロボッ トシス テム 1の本番作業をより短時間で実行したい場合もある。
[0067] この様な場合でも、 図 1 におけるロボッ ト 2から対象物作用部 22を一旦 取り外し、 第 1のセンサ部 2 1 を活用して、 目標箇所の高精度位置情報を特 定することが出来る。 本番作業が連続である場合における制御フローを図 1 〇に示す。 対象物作用部 22と第 1のセンサ部 2 1の構成図は図 2、 画像情 報は図 3を参照されたい。
[0068] [作業開始]
[0069] (ステップ S 1 )
対象物作用部 22をロボッ ト 2から取り外した状態で対象物 0 B Jをロボ ッ ト作業可能領域に配置する。 この際、 図 3左側の連続作業指定位置 RT 1 〇 2020/175425 20 卩（：171? 2020 /007310
上における連続作業開始点 3丁が第 1のセンサ部 2 1 （高フレームレートカ メラ 2 1
Figure imgf000022_0001
の視野内に収まる様にする。 このとき、 対象物作用部 2 2は取 り外しており、 対象物作用部 2 2の作用点 （切削具 <3丁の先端） 丁 も存在 しないため留意する必要は無い。
［0070］ （ステップ 3 2）
ここでは図 3中［¾丁 1 を本番作業の目標箇所とする。 粗動作管理部 3 3 2 が、 第 1のセンサ部 2 1 を対象物〇巳」上にある連続作業指定位置［¾丁 1上 の連続作業開始点 3丁近傍から開始して連続作業終了点日 !\1近傍方向に向か う。 ここで連続作業指定位置 丁 1は、 予め記憶部 3 2に記憶させておいた 情報を活用しても良い。 あるいは、 第 2のセンサ部として、 一般的なカメラ から取得した画像情報を演算制御部 3 3 1 に入力して演算した結果得られた 座標情報を粗動作管理部 3 3 2が利用する方法でも良い。 連続作業指定位置 ［¾丁 1は作業者がマークを塗布するなど明示的に示しても良いし、 対象物〇 巳」内に複数の物体が存在する場合などで境界線を連続作業指定位置 丁 1 と定義できる場合はその境界線を画像認識して活用することも可能であるこ とは、 第 2節で記述した連続作業制御フローと同じである。
［0071］ （ステップ 3 3）
高フレームレートカメラ 2 1 3 （第 1のセンサ部 2 1） で撮影した画像デ —夕 I IV!から目標箇所の高精度位置情報を求める。 画像データ 1 IV!は通信部 3 1 を介して演算制御部 3 3 1 に入力され、 演算制御部 3 3 1 にて画像デー 夕中心部からの座標位置ズレ量情報を演算し、 粗動作管理部 3 3 2による移 動量と合わせて目標箇所の高精度位置情報とする。
［0072］ （ステップ 3 4）
ステップ 3 3で演算した高精度位置情報を記憶部 3 2に記憶する。
［0073］ （ステップ 3 5）
連続作業指定位置全体の計測が終了したかどうかを判定する。 終了してい ればステップ3 6に進み、 終了していなければステッづ^ > 2に戻って計測を 続行する。 〇 2020/175425 21 卩（：171? 2020 /007310
[0074] （ステップ 3 6）
切削具 <3丁 （対象物作用部 2 2） をロボッ ト 2に取り付けて作業を実施す る。 この際、 記憶部 3 2に記憶されている高精度位置情報に基づき、 切削具 〇丁の先端位置丁？を移動させながら連続作業を行なう。 予め高精度位置情 報が記憶されているので作業中にフィードバック制御を行なう必要は無い。
[作業終了]
[0075] 4 . 結言
以上の様に、 本実施形態によれば、 ロボッ トシステム 1 において、 対象物 〇巳」が個々に形状が異なる場合であっても、 対象物〇巳」に対応した冶具 を用意すること無しに高精度な作業を実施可能なロボッ トシステム 1 を実施 することが出来る。
[0076] かかるロボッ トシステム 1は、 ロボッ ト 2と、 前記ロボッ ト 2を制御する 制御装置 3とを備え、 前記ロボッ ト 2は、 第 1のセンサ部 2 1 とを備え、 前 記第 1のセンサ部 2 1は、 前記対象物〇巳」毎に定義される作業箇所〇 と 目標箇所とのズレ量である距離 、 または前記ズレ量に起因して変化する物 理量を第 1の動作周波数で計測可能に構成され、 前記制御装置 3は、 粗動作 管理部 3 3 2と、 演算制御部 3 3 1 と、 補正駆動部 3 3 3とを備え、 前記粗 動作管理部 3 3 2は、 第 2の動作周波数で前記対象物作用部 2 2を前記対象 物〇巳」近傍まで移動可能に構成され、 前記演算制御部 3 3 1は、 前記対象 物作用部が前記作業箇所〇？に近づくように前記ズレ量である距離 を補正 する制御信号を第 3の動作周波数で生成可能に構成され、 前記補正駆動部 3 3 3は、 前記制御信号に基づいて、 前記対象物作用部 2 2を前記作業箇所〇 に位置を整合させる補正動作を実施可能に構成され、 ここで、 前記第 2の 動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波数の 1 / 2以下の周波数であ る。
[0077] また、 ロボッ トシステム 1おいて、 対象物〇巳」が個々に形状が異なる場 合であっても、 対象物〇巳」に対応した冶具を用意すること無しに高精度な 作業を実施可能となるロボッ ト 2の制御装置 3を実施することができる。 〇 2020/175425 22 卩（：171? 2020 /007310
[0078] かかるロボッ ト 2の制御装置 3は、 前記ロボッ ト 2とは、 第 1の動作周波 数で動作する第 1のセンサ部 2 1 を有するもので、 前記第 1のセンサ部 2 1 は、 対象物〇巳」毎に定義される作業箇所〇 と目標箇所とのズレ量である 距離 または前記ズレ量に起因して変化する物理量を第 1の動作周波数で 計測可能に構成され、 当該制御装置 3は、 粗動作管理部 3 3 2と、 演算制御 部 3 3 1 と、 補正駆動部 3 3 3とを備え、 前記粗動作管理部 3 3 2は、 第 2 の動作周波数で目標箇所 （前記対象物作用部 2 2） を前記対象物 0 8」近傍 まで移動可能に構成され、 前記演算制御部 3 3 1は、 前記対象物作用部 2 2 が前記作業箇所〇？に近づくように前記ズレ量である距離 を補正する制御 信号を第 3の動作周波数で生成可能に構成され、 前記補正駆動部 3 3 3は、 前記制御信号に基づいて、 目標箇所 （前記対象物作用部 2 2） を前記作業箇 所〇 に位置を整合させる補正動作を実施可能に構成され、 ここで、 前記第 2の動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波数の 1 / 2以下の周波数 である。
[0079] また、 ロボッ トシステムにおいて、 対象物〇巳」が個々に形状が異なる場 合であっても、 対象物〇巳」に対応した冶具を用意すること無しに高精度な 作業を実施可能なロボッ ト 2の制御装置 3またはロボッ トシステム 1 をハー ドウェアとして実施するためのソフトウェアを、 プログラムとして実施する こともできる。 そして、 このようなプログラムを、 コンビュータが読み取り 可能な非一時的な記録媒体として提供してもよいし、 外部のサーバからダウ ンロード可能に提供してもよいし、 外部のコンビュータで当該プログラムを 起動させて、 クライアント端末で各機能を実施可能な、 いわゆるクラウド · コンピューティングを実施してもよい。
[0080] かかるロボッ ト 2の制御プログラムは、 前記ロボッ ト 2とは、 第 1の動作 周波数で動作する第 1のセンサ部 2 1 を有するもので、 前記第 1のセンサ部 2 1は、 対象物〇巳」毎に定義される作業箇所〇 と目標箇所とのズレ量で ある距離 、 または前記ズレ量に起因して変化する物理量を第 1の動作周波 数で計測可能に構成され、 当該制御プログラムは、 コンピュータに、 粗動作 \¥0 2020/175425 23 卩（：17 2020 /007310
管理機能と、 演算制御機能と、 補正駆動機能とを実行させるもので、 前記粗 動作管理機能によれば、 第 2の動作周波数で目標箇所 （前記対象物作用部 2 2） を前記対象物 0巳」近傍まで移動させ、 前記演算制御機能によれば、 目 標箇所 （前記対象物作用部 2 2） が前記作業箇所 0 ?に近づくように前記ズ レ量である距離 を補正する制御信号を第 3の動作周波数で生成させ、 前記 補正駆動機能によれば、 前記制御信号に基づいて、 目標箇所 （前記対象物作 用部 2 2） を前記作業箇所 0 ?に位置を整合させる補正動作を実施させ、 こ こで、 前記第 2の動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波数の 1 / 2 以下の周波数である。
[0081 ] 最後に、 本発明に係る種々の実施形態を説明したが、 これらは、 例として 提示したものであり、 発明の範囲を限定することは意図していない。 当該新 規な実施形態は、 その他の様々な形態で実施されることが可能であり、 発明 の要旨を逸脱しない範囲で、 種々の省略、 置き換え、 変更を行うことができ る。 当該実施形態やその変形は、 発明の範囲や要旨に含まれるとともに、 特 許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 符号の説明
[0082] 1 : ロボツ トシステム
2 : ロボッ ト
3 :制御装置
2 0 :本体
2 1 :第 1のセンサ部
2 1 3 :高フレームレートカメラ
2 1 匕 :高フレームレートカメラ
2 2 :対象物作用部
2 2 3 :高速 2次元アクチユエータ
2 2匕 :高速 3次元アクチユエータ
3 0 :通信バス
3 :通信部 〇 2020/175425 24 卩（：171? 2020 /007310
32 :記憶部
33 :制御部
33 1 :演算制御部
332 :粗動作管理部
333 :補正駆動部
〇丁 :切削具
丨 IV! :画像データ
〇巳」 :対象物
〇 :作業箇所
:連続作業指定位置
:制御軌跡
T 9 :先端位置
:距離

Claims

\¥0 2020/175425 25 卩（：17 2020 /007310 請求の範囲
[請求項 1 ] ロボッ トシステムであって、
ロボッ トと、 前記ロボッ トを制御する制御装置とを備え、 前記ロボッ トは、 第 1のセンサ部を備え、
前記第 1のセンサ部は、 個々の形状が異なる複数種類の対象物毎に 定義される作業箇所と目標箇所との座標位置のズレ量、 または前記ズ レ量に起因して変化する物理量を第 1の動作周波数で計測可能に構成 され、
前記制御装置は、 粗動作管理部と、 演算制御部と、 補正駆動部とを 備え、
前記粗動作管理部は、 第 2の動作周波数で前記目標箇所を前記対 象物近傍まで移動可能に構成され、
前記演算制御部は、 前記目標箇所が前記作業箇所に近づくように 前記ズレ量を補正する制御信号を第 3の動作周波数で生成可能に構成 され、
前記補正駆動部は、 前記制御信号に基づいて、 前記目標箇所を前 記作業箇所に位置を整合させる補正動作を実施可能に構成され、 ここで、 前記第 2の動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波 数の 1 / 2以下の周波数である、
ロボッ トシステム。
[請求項 2] 請求項 1 に記載のロボッ トシステムにおいて、
前記ズレ量に起因して変化する物理量とは、
力又はトルクである、
ロボッ トシステム。
[請求項 3] 請求項 1 または請求項 2に記載のロボッ トシステムにおいて、
前記目標箇所とは、 対象物作用部であり、
前記対象物作用部は、
座標位置を変位可能に構成され、 かつ 〇 2020/175425 26 卩（：171? 2020 /007310
前記対象物に対して、 所定の作業を実施可能に構成される、 ロボッ トシステム。
[請求項 4] 請求項 3に記載のロボッ トシステムにおいて、
前記対象物作用部は、 切削具、 塗布具、 またはレーザ射出部を有す る、
ロボッ トシステム。
[請求項 5] 請求項 3に記載のロボッ トシステムにおいて、
前記第 1のセンサ部とは異なる第 2のセンサ部をさらに備え、 前記第 1のセンサ部は、 前記対象物作用部と連動して動作可能に構 成され、
前記第 2のセンサ部は、 前記作業箇所を計測可能に構成され、 前記粗動作管理部は、 前記第 2のセンサ部の計測結果に基づいて、 前記対象物作用部を前記対象物近傍まで移動させる、 ロボッ トシステム。
[請求項 6] 請求項 1〜請求項 5の何れか 1つに記載のロボッ トシステムにおいて 前記第 1のセンサ部は、 単眼のカメラであって、 前記ズレ量を 2次 元座標情報として計測し、
前記補正駆動部は、 2次元の前記補正動作を行なう、
ロボッ トシステム。
[請求項 7] 請求項 1〜請求項 5の何れか 1つに記載のロボッ トシステムにおいて 前記第 1のセンサ部は、 複数のカメラであって、 前記ズレ量を 3次 元座標情報として計測し、
前記補正駆動部は、 3次元の前記補正動作を行なう、
ロボッ トシステム。
[請求項 8] 請求項 1〜請求項 7の何れか 1つに記載のロボッ トシステムにおいて \¥0 2020/175425 27 卩（：17 2020 /007310
前記第 1および第 3の動作周波数は、 1 0 0 1~1 2以上である、 ロボッ トシステム。
[請求項 9] 請求項 1〜請求項 8の何れか 1つに記載のロボッ トシステムにおいて 前記第 1のセンサ部で特定した前記作業箇所座標位置に基づいて、 前記粗動作管理部が利用する移動情報を更新可能に構成される、 ロボッ トシステム。
[請求項 10] ロボッ トの制御装置であって、
前記ロボッ トとは、 第 1のセンサ部を有するもので、 前記第 1のセ ンサ部は、 個々の形状が異なる複数種類の対象物毎に定義される作業 箇所と目標箇所との座標位置のズレ量、 または前記ズレ量に起因して 変化する物理量を第 1の動作周波数で計測可能に構成され、
当該制御装置は、 粗動作管理部と、 演算制御部と、 補正駆動部とを 備え、
前記粗動作管理部は、 第 2の動作周波数で前記目標箇所を前記対象 物近傍まで移動可能に構成され、
前記演算制御部は、 前記目標箇所が前記作業箇所に近づくように前 記ズレ量を補正する制御信号を第 3の動作周波数で生成可能に構成さ れ、
前記補正駆動部は、 前記制御信号に基づいて、 前記目標箇所を前記 作業箇所に位置を整合させる補正動作を実施可能に構成され、 ここで、 前記第 2の動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波 数の 1 / 2以下の周波数である、
ロボッ トの制御装置。
[請求項 1 1 ] ロボッ トの制御プログラムであって、
前記ロボッ トとは、 第 1のセンサ部を有するもので、 前記第 1の センサ部は、 個々の形状が異なる複数種類の対象物毎に定義される作 業箇所と目標箇所との座標位置のズレ量、 または前記ズレ量に起因し 28 卩（：171? 2020 /007310
て変化する物理量を第 1の動作周波数で計測可能に構成され、 当該制御プログラムは、 コンピュータに、 粗動作管理機能と、 演算 制御機能と、 補正駆動機能とを実行させるもので、
前記粗動作管理機能によれば、 第 2の動作周波数で前記目標箇所を 前記対象物近傍まで移動させ、
前記演算制御機能によれば、 前記目標箇所が前記作業箇所に近づく ように前記ズレ量を補正する制御信号を第 3の動作周波数で生成させ 前記補正駆動機能によれば、 前記制御信号に基づいて、 前記目標箇 所を前記作業箇所に位置を整合させる補正動作を実施させ、
ここで、 前記第 2の動作周波数は、 前記第 1および第 3の動作周波 数の 1 / 2以下の周波数である、
ロボッ トの制御プログラム。
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