JP2022164308A - システム、製造方法、制御方法、プログラム、媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ロボットとワークの相対位置を改善する上で有利な技術を提供する。【解決手段】 ロボット40を撮影して得られた画像31から、ロボット40の位置姿勢を示すロボット情報を取得し、ロボット情報に基づいて、ロボット40の位置姿勢と、ロボット40によって処理されるワーク10の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。【選択図】 図3
Description
本発明は、ロボットシステムに関する。
ロボットとワークの位置関係を適切にすることは、ロボットによるワークの処理の精度を向上する上で有効である。
特許文献1に開示された加工装置は、加工対象ワークの画像認識を行い、位置及び姿勢の補正を行なってロボットに加工対象ワークを供給しロボットがワークを加工する。
特許文献2に開示されたロボットシステムは、ロボットの動作によりワークに対して相対移動させられつつ、ワークを撮影する第1カメラと、第1カメラとワークWとの相対位置関係を表す画像を取得可能な第2カメラと、を備える。第2カメラにより取得された画像に基づいて、第1カメラの画角内にワークが適正に収まる位置において撮影が行われるタイミングに、第1カメラによる撮影が行われる。
特許文献1、2の技術では、ロボットとワークとの位置関係が適切ではない場合がある。そこで本発明は、ロボットとワークの位置関係を改善する上で有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためのシステムは、ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とする。
本発明によれば、ロボットとワークの相対位置を改善する上で有利な技術を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
<第1実施形態>
図1を用いてシステム100の実施形態を説明する。システム100はロボット40と、カメラ30と、コントローラ90と、を備えうる。
図1を用いてシステム100の実施形態を説明する。システム100はロボット40と、カメラ30と、コントローラ90と、を備えうる。
ロボット40は、ベース60と、アーム50と、ハンド20と、を有する。なお、システム100をロボットシステム、ベース60をロボットベース、アーム50をロボットアーム、ハンド20をロボットハンドと称することもできる。アーム50が、ベース60に接続されている。図1の例では、アーム50は、2つのリンクと2つの関節を有している。ロボット40のアーム50はロボット40の関節に設けられたサーボモータで姿勢を変更することができる。ロボット40の関節には、ロボット40の変位量を検出するための光学式あるいは磁気式のエンコーダが設けられうる。また、ロボット40の関節には、ロボット40の変位量を検出するためのトルクセンサが設けられうる。ロボット40は、ロボット40の近傍(例えば、ロボット40の周囲1m以内)で人が作業可能な、協働ロボットであってもよい。
コントローラ90がロボット40とカメラ30に接続されている。コントローラ90は、画像処理部91と、姿勢制御部92とを有する。画像処理部91は、カメラ30で撮像された画像を処理する。姿勢制御部92は、ロボット40の姿勢を制御する。コントローラ90は、画像処理部91での画像処理の結果に基づいて、姿勢制御部92でロボット40の姿勢を制御できるように構成されている。なお、コントローラ90は、1つの筐体内に画像処理部91および姿勢制御部92を格納している必要は無く、画像処理部91と姿勢制御部92とをそれぞれ別々の筐体に格納してもよい。また、画像処理部91をカメラ30の筐体の内部に格納してもよいし、姿勢制御部92をロボット40の筐体(例えばベース60の筐体)の内部に格納してもよい。
ロボット40によって処理されるワーク10が、ステージ70の上に配置されている。ハンド20は、ステージ70の上に配置されたワーク10に対して、保持や加工などの処理を行う。ワーク10の保持には、ハンド20によるワーク10の横からの把持や上からの吸着、下からの持ち上げなどが含まれる。ハンド20がワーク10を保持した状態でアーム50が動く(姿勢を変更する)ことで、ワーク10を移動することができる。ワーク10の加工には、ワーク10の一部を切削などにより除去したり、ワーク10に別の部材を付加したりすることが含まれる。別の部材の付加には、部品のはめ込みや、部品の接着、接着剤や塗料などの液体の塗布などがあげられる。このほか、ロボット40に取り付けられたカメラ30とは別のカメラ(オンハンドカメラ)によって、ワーク10を撮影し、ワーク10の検査を行うような処理を行ってもよい。
カメラ30はロボット40を撮影可能な位置に設けられている。カメラ30が撮影可能なロボット40の部位は、アーム50およびハンド20の少なくとも一方であればよいが、ハンド20を撮影可能であることが好ましい。カメラ30はワーク10を撮影可能な位置に設けられていてもよい。カメラ30はロボット40およびワーク10を一度に(1つの視野内で)撮影可能な位置に設けられていることが好ましい。カメラ30はハンド20およびワーク10を一度に(1つの視野内で)撮影可能な位置に設けられていることがより好ましい。カメラ30はロボット40およびワーク10を一度に(1つの視野内で)撮影可能な位置に設けられていることが好ましい。カメラ30はワーク10およびステージ70を一度に(1つの視野内で)撮影可能な位置に設けられていることがより好ましい。
図2(a)、(b)は、カメラ30で撮影した、ロボット40の画像31、32を示している。この画像31、32には、ロボット40のハンド20と、ワーク10と、ステージ70が写っている。以下、画像31、32に関して、システム100の動作を説明する。
図3は、システム100の動作を説明するフロー図である。
ステップS1の前に設けられうる図示しないステップS0では、ロボット40をカメラ30の視野内に配置する。例えば、ロボット40の位置姿勢を制御して、ロボット40をカメラ30の視野内に移動すればよい。ステップS0の前にはカメラ30の視野内にロボット40は存在しなくてもよい。一方、カメラ30の視野内にロボット40が存在しないときに、カメラ30の視野内にはワーク10やステージ70がすでに存在してもよい。例えば、ステップS0では、カメラ30の視野内にはワーク10やステージ70が存在し、ロボット40が存在しない状態から、ロボット40をカメラ30の視野内に配置させる状態に変更する。カメラ30の視野内にワーク10やステージ70が存在しない場合には、このステップS0で、ワーク10やステージ70をカメラ30の視野内に配置する。なお、カメラ30の視野内に被写体(ロボット30やワーク10)を配置するためには、被写体とカメラ30を相対的に移動させればよくて、被写体を移動させることの他に、被写体を固定してカメラ30を移動することによっても実現できる。カメラ30の移動を、ロボット40とは別のロボットが行ってもよい。また、カメラ30がズーム機能を有するのであれば、撮影倍率(画角)を変更して、被写体がカメラ30の視野内に入るようにしてもよい。その場合は、被写体もカメラ30も移動しない場合もある。
ステップS0では、予め教示されたロボット40の動きを示す教示データをコントローラ90が記憶しており、この教示データに基づいて、コントローラ90がロボット40の位置姿勢を制御(変更)することができる。あるいは、ユーザーがロボット40に触って、ロボット40の位置姿勢を変更してもよい。ステップS1~S6は、実際に製品となるワーク10を処理する際に実行できる。また、ステップS0では、予め教示されたロボット40の動きを示す仮の教示データをコントローラ90が記憶しており、この仮の教示データに基づいて、コントローラ90がロボット40の位置姿勢を制御(変更)することもできる。仮の教示データは、オフライン教示やダイレクト教示によって作成することができる。そして、ステップS1~S6は、仮の教示データを、オンライン教示で補正(変更)する際に実行することもできる。オンライン教示で仮の教示データを補正する場合のワーク10は、教示のために用いるサンプルワークであってもよい。
ステップS1では、カメラ30でロボット40を撮影する。この時、カメラ30の視野内にワーク10やステージ70もあれば、ワーク10やステージ70も撮影される。
ステップS2では、画像処理部91が、ステップS1でロボット40を撮影して得られた画像31を取得する。図2(a)に例示されている画像31は、ステップS1でワーク10を撮影して得られた画像である。従って、ステップS2では、画像処理部91が、ステップS1でワーク10を撮影して得られた画像31を取得する。
ステップS3では、画像処理部91が、画像31から、ロボット40の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。図2(a)には、ロボット40の基準部分(本例ではハンド20の先端)を○で囲んで示している。画像処理部91は、その画像認識機能によって、画像31からハンド20の先端を認識する。ロボット情報は、ロボット40の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ロボット40の基準部分の位置P2を示す情報である。なお、ロボット40に複数の基準部分を設定することで、ロボット情報を、ロボット40の姿勢を示す情報とすることもできる。
ロボット40が回転対称軸および回転軸の少なくとも一方の軸を有している場合、ロボット40の回転対称軸および回転軸の一方の軸を、ロボット40の基準部分(基準軸)として設定することができる。ロボット40の基準軸の位置と角度をロボット40の姿勢を示す情報とすることもできる。
また、ステップS3では、画像処理部91が、画像31から、ワーク10の位置姿勢を示すワーク情報を取得する。図2(a)には、ワーク10の基準部分(本例ではワーク10の角)を○で囲んで示している。画像処理部91は、その画像認識機能によって、画像31からワーク10の角を認識する。ワーク情報は、ワーク10の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ワーク10の基準部分の位置P1を示す情報である。なお、ワーク10に複数の基準部分を設定することで、ワーク情報を、ワーク10の姿勢を示す情報とすることもできる。ワーク10が回転対称軸および回転軸の少なくとも一方の軸を有している場合、ワーク10の回転対称軸および回転軸の一方の軸を、ワーク10の基準部分(基準軸)として設定することができる。ワーク10の基準軸の位置と角度をワーク10の姿勢を示す情報とすることもできる。
ステップS4では、ロボット情報およびワーク情報から、ロボット40の位置P1とワーク10の位置P2との差異D1を示す差異情報を算出する。差異D1は、例えば位置P1と位置P2の距離でありうるが、実際の距離ではなくて、システム座標系における距離であってよい。なお、ワーク10の位置が既定の位置であれば、ワーク情報を用いず、ロボット情報と既定のワーク位置から、差異情報を算出することもできる。また、ロボット40の位置が既定の位置であれば、ロボット情報を用いずに、ワーク情報と既定のロボット位置から、差異情報を算出することもできる。このように、ロボット情報とワーク情報の少なくとも一方から差異情報を算出すればよい。
ステップS5では、差異D1の評価を行う。評価の結果、差異D1が基準を満たしている場合(NG)には、ステップS6に進む。評価の結果、差異D1が基準を満たしている場合(OK)には、ステップS7に進む。ステップS7では、ロボット40はワーク10に対して所定の処理を行う。
例えば、基準を満たすことが、差異D1に対応した差異値が基準値以上であることであれば、差異D1の評価は、差異値と基準値の大小関係を比較すればよい。そして、差異値が基準値以上であれば、ステップS6に進み、差異値が基準値未満であれば、ステップS7に進めばよい。
あるいは、例えば、基準を満たすことが、差異D1に対応した差異値が基準値以下であることであれば、差異D1の評価は、差異値と基準値の大小関係を比較すればよい。そして、差異値が基準値以下であれば、ステップS6に進み、差異値が基準値超であれば、ステップS7に進めばよい。
もちろん、基準値に下限値と上限値を設定して、下限値以上かつ上限値以下であることを、基準を満たすことの条件としてもよい。
なお、基準値と差異値が等しい場合に、基準を満たすと判断する例を示したが、基準値と差異値が等しい場合に、基準を満たさないと判断するように設定することもできる。
ステップS6では、姿勢制御部92が、ロボット40の位置姿勢と、ロボット40によって処理されるワーク10の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。例えば、ワーク10の位置姿勢を変更せずに、ロボット40の位置姿勢を変更する。例えば、ロボット40の位置姿勢を変更せずに、ワーク10の位置姿勢を変更する。あるいは、ロボット40の位置姿勢とワーク10の位置姿勢の両方を変更する。本例では、ステージ70にワーク10の位置姿勢を変更する手段がないため、ワーク10の位置姿勢は変更しないものとする。
ステップS6では、画像処理部91と姿勢制御部92が協働して、ロボット40の位置とワーク10の位置との差異が、ステップS5で差異を評価するための基準を満たす様に行われることが好ましい。例えば、ステップS5で差異が大きいためにNGと評価されてステップS6へ進んだのであれば、ステップS7では、差異が小さくなるように、例えばロボット40の位置姿勢が変更される。例えば、ステップS5で差異が小さいためにNGと評価されてステップS6へ進んだのであれば、ステップS6では、差異が大きくなるように、例えばロボット40の位置姿勢が変更される。
ステップS6での位置姿勢の変更後は、図3で点線で示したようにステップS7へ進むことができる。しかし、ステップS6での位置姿勢の変更後にステップS1に戻ることもできる。ステップS6から戻った際のステップS1~S6を再ステップS1~S6と称する。
再ステップS1では、カメラ30でロボット40を撮影する。この時、カメラ30の視野内にワーク10やステージ70もあれば、ワーク10やステージ70も撮影される。
再ステップS2では、画像処理部91が、再ステップS1でロボット40を撮影して得られた画像32を取得する。図2(b)に例示されている画像32は、再ステップS1でワーク10を撮影して得られた画像である。従って、再ステップS2では、画像処理部91が、ステップS1でワーク10を撮影して得られた画像32を取得する。図2(b)の画像32は図2(a)の画像31に比べてロボット40の位置が変更されていることが理解されよう。なお、図2(b)には、参考のために画像31におけるロボット40の位置姿勢を破線で示している。
再ステップS3では、画像処理部91が、画像32から、ロボット40の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。図2(b)には、ロボット40の基準部分(本例ではハンド20の先端)を○で囲んで示している。画像処理部91は、その画像認識機能によって、画像32からハンド20の先端を認識する。ロボット情報は、ロボット40の基準部分が座標系のどこに存在するか、すなわち、ロボット40の基準部分の位置P4を示す情報である。
また、再ステップS3では、画像処理部91が、画像32から、ワーク10の位置姿勢を示すワーク情報を取得する。図2(b)には、ワーク10の基準部分(本例ではワーク10の角)を○で囲んで示している。画像処理部91は、その画像認識機能によって、画像32からワーク10の角を認識する。ワーク情報は、ワーク10の基準部分がシステム座標系のどこに存在するか、すなわち、ワーク10の基準部分の位置P4を示す情報である。なお、ワーク10に複数の基準部分を設定することで、ワーク情報を、ワーク10の姿勢を示す情報とすることもできる。
再ステップS4では、ロボット情報およびワーク情報から、ロボット40の位置P1とワーク10の位置P2との差異D2を示す差異情報を算出する。差異D2は、例えば位置P3と位置P4の距離でありうる。
ステップS5では、差異D2の評価を行う。評価の結果、差異D2が基準を満たしていない場合(NG)には、再ステップS6に進む。評価の結果、差異D2が基準を満たしている場合(OK)には、ステップS7に進む。ステップS7では、ロボット40はワーク10に対して所定の処理を行う。
このように本実施形態のシステム100は、ロボット40やワーク10の画像から取得したロボット情報やワーク情報に基づいて、ロボット40やワーク10の位置姿勢を変更する。そのため、ロボット40やワーク10の位置姿勢に不測の誤差があっても、ロボット40やワーク10の位置姿勢を補正できる。そのため、ロボット40によって、ワーク10を適切に処理することができる。
本実施形態のシステム100は、コントローラ90によって上述した動作を行うように制御される。従って、システム100の制御方法においては、ロボット40を撮影して得られた画像31から、ロボット40の位置姿勢を示すロボット情報を取得する。さらに、ロボット情報に基づいて、ロボット40の位置姿勢と、ロボット40によって処理されるワーク10の位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する。コントローラ90はメモリとCPUを含むコンピュータとしての物理構造を有しうる。このシステム100の動作は、この制御方法をコンピュータ(コントローラ90)に実行させるためのプログラム(ソフトウェア)を、コンピュータ(コントローラ90)にインストールすることで実現可能である。このプログラムを記録した媒体をユーザーに配布して、このプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることで本実施形態のシステム100のコントローラ90を構築してもよい。勿論、システム100の制御方法を、専用のハードウエア(マイコン)によって実現することも可能である。
ロボット40を用いてワーク10を処理して物品を製造する製造方法において、本実施形態のシステム100を用いると、製造される物品の品質や歩留まり、生産性が向上する。ロボット40を用いて製造される物品は、電子部品、光学部品、成形部品、食品などでありうるが、これらに限らず様々な物品の製造に適用できる。光学部品は例えばレンズやミラーである。レンズは少なくとも表面が凸面であってもよいし、少なくとも表面が凹面であってもよい。ミラーはプリズムであってもよいしポリゴンミラーであってもよい。
<第2実施形態>
第1実施形態を物品の製造に適用した第2実施形態を説明する。本実施形態によるシステム100の動作について図を参照しながら説明する。図1は、ロボットのハンドでワーク10の所定の位置を保持し、ワーク10に加工や検査などの処理を行うシステム100の構成図である。
第1実施形態を物品の製造に適用した第2実施形態を説明する。本実施形態によるシステム100の動作について図を参照しながら説明する。図1は、ロボットのハンドでワーク10の所定の位置を保持し、ワーク10に加工や検査などの処理を行うシステム100の構成図である。
自動化した生産工程においては、ロボット40が自動でワーク10をピックアップし保持した後に、工具の加工位置やセンサの検出点に搬送し、位置決めを行い、加工・検査などを実施する。加工・検査においては、ロボット40のハンド20とワーク10の差異があると加工精度・検査精度が低下してしまう。ロボット40がワーク10のピックアップを行う際にロボット40のハンド20とワーク10の位置の差異を低減するために、カメラ30を用いてワーク10の位置を検出し、ワーク10の位置の補正を行うことができる。例えば、ワーク10の位置を画像認識することにより、ワーク10の現在位置と定められた指定位置に対する差異量を検出して、ワーク10の位置補正を行う。ワーク10の位置補正を行うことで、ロボット40に対して、理想的には常に同じ位置及び姿勢でワーク10をロボット40に供給できるので、理想的にはロボット40が常に同じ位置及び姿勢でワークを把持し加工でき加工精度・検査精度が向上する。しかしながら、現実的には、ロボット40のハンド20の移動誤差によるハンド20とワーク10の位置ずれが生じうる。ロボット40のハンド20の移動誤差が発生した場合、加工精度や検査精度が低下してしまう。本実施形態によれば、ハンド20を有するロボット40でワーク10を処理する際に、ハンド20の移動誤差による処理ミスを抑制することもできる。
ワーク10は、加工や検査などの処理対象物である。ロボット40は、ワーク10を保持するためのハンド20を備え、加工や検査などの処理工程に応じて保持したワーク10の移動や姿勢変更を行う。ハンド20によるワーク10の保持では、ロボット40がハンド20をワーク10の所定位置に移動させた後にハンド20によるワーク10の保持を行う場合や、ワーク10が図示しない移動機構で移動後、ハンド20によるワーク10の保持を行う場合がある。カメラ30は、図示しない画像処理装置により画像認識機能を備えており、撮影したハンド20の画像を処理することで、ハンド20の位置を計測する。カメラ30は、ワーク10にハンド20接触する直前の近接した状態でハンド20を撮影し、ハンド20の位置を計測する。計測したハンド20の位置より、ハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を算出する。この差異は、ハンド20とワーク10との位置ずれと理解できる。
算出した差異情報に応じて、ロボットがハンド20を移動させることで、ハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。あるいは、ハンド20によるワーク10の保持が行われる前にワーク10を算出した差異情報に応じて移動させることでハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。
本実施形態の説明のため、ハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異が発生してしまう要因について述べる。ロボット40は、ハンド20の位置を特定するために各アクチュエータ(例えばサーボモータ)の駆動量を検出し、各アクチュエータの駆動量と各アクチュエータ間の相対的な位置と姿勢によりハンド20の位置を算出している。しかしながら、ハンド20の位置の算出に用いる各アクチュエータ間の位置や姿勢は、誤差を持っているため、特定したハンド20の位置には誤差が含まれてしまう。各アクチュエータ間の位置や姿勢を決めるロボット40のアーム50の加工誤差や組立誤差は、想定している各アクチュエータ間の相対的な位置や姿勢との差異を生んで、ハンド20の位置の算出に誤差を発生させてしまう。また、ロボット40の駆動に伴うロボット40のアーム50の変形も想定している各アクチュエータ間の相対的な位置や姿勢との差異を生んで、ハンド20の位置の算出に誤差を発生させてしまう。アーム50の変形は、ロボット40の温度変化による変形、ロボット40の姿勢の差異によるアーム50のたわみの変化、取り付けたチューブ等の引っ張り変動による変形などが想定される。アーム50の変形は、複数の要因がある上にこれらの要因が複合的に発生するため、アーム50の変形による差異は予測し補正することは難しい。
本実施形態によれば、ロボットの加工誤差や組立誤差やロボットの変形がある状態でのハンドの差異を知ることができ、補正をすることができるので、ハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異をより高精度に抑制することができる。
ワーク10の正確な位置が既知でない場合やワーク10の位置がずれている場合がある。このような場合には、ハンド20の位置の計測に用いるカメラ30でワーク10の位置を計測し、ハンド20がワーク10を保持する際の差異を算出する。カメラ30でハンド20とワーク10の位置を計測する場合には、ハンド20とワーク10を同時に撮影する、ハンド20を撮影する前にワーク10を撮影する、ハンド20を撮影した後にワーク10を撮影する、のいずれでもよい。ハンド20を撮影する前にワーク10を撮影する際には、ハンド20がワーク10に接近する前に静止状態のワーク10を撮影し、ワーク10の撮影の後にハンド20をワーク10に接近させ、ハンド20がワーク10に接近した後にハンド20を撮影する。ハンド20を撮影した後にワーク10を撮影する際には、ワーク10がハンド20に接近する前に静止状態のハンド20を撮影し、ハンド20の撮影の後にワーク10をハンド20に接近させ、ワーク10がハンド20に接近した後にワーク10を撮影する。ハンド20とワーク10の撮影タイミングをずらすことで、例えばハンド20の作る影がワーク10の撮影においてコントラスト不足を引き起こすなどの撮影不良を回避することができる。ただし、ハンド20とワーク10の撮影タイミングが異なる場合には、ハンド20の撮影とワーク10の撮影においてカメラ30の画角の一致させておくことが必要である。カメラ30でハンド20とワーク10の位置計測を行うことで、ワーク10の正確な位置が既知でない場合やワーク10の位置がずれている場合においてもハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を抑制することができる。さらに、同一画角でハンド20とワーク10の撮影を実施することで、ハンド20とワーク10の相対位置計測において計測の基準が一致していないことによる差異の算出誤差を抑制できる。
ハンド20を移動またはワーク10を移動し、差異を補正した後に、カメラ30でハンド20の位置を計測し、ワーク10の位置と比較することで、差異を補正後のハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を確認することができる。ワーク10の正確な位置が既知でない場合やワーク10の位置がずれている場合には、ハンド20を移動またはワーク10を移動した後に、カメラ30でハンド20とワーク10の位置を計測し、差異を確認することができる。差異を補正するために、ハンド20の移動やワーク10の移動した後に、差異を補正した後のハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を確認することでハンドの移動誤差による処理ミスを未然に防止することができる。
ハンド20を移動またはワーク10を移動し、差異を補正した後に、差異を補正後のハンド20がワーク10を保持する際の所定の位置との差異を確認する。確認した差異が所定値より大きい場合に、確認した差異情報に応じてハンド20を移動またはワーク10を移動し、差異を補正することを繰り返すことで、差異を所定値以下に抑制できる。差異を所定値以下に抑制することで、ハンドの移動誤差とワーク10の位置誤差による処理ミスをなくすことができる。
<第3実施形態>
図4にハンド20とワーク10が回転対称な形状を有する場合の実施形態を示す。回転対称なワーク10は、ワーク10の回転対称軸12の周りに回転対称な形状を持ったワーク10である。ワーク10はn回回転対称であり、nは2以上であればよい。回転対称なワーク10は例えばレンズやミラーなどの光学部品である。図5には表面および裏面(ステージ70側)が凸面である両凸レンズを例示しているが、表面が凸面である片凸レンズであってもよいし、表面が凹面であってもよい。吸着式のハンド20は、ハンド20の回転対称軸22周りに回転対称な形状をもった吸着パッド21を有しており、ロボット40によって移動する。吸着パッド21はハンド20のうちの回転対称な形状を有する部分であり、吸着パッド21はm回回転対称であり、mは2以上であればよい。吸着パッド21は、ハンド20の回転軸を中心に回転可能である。カメラ30は、吸着パッド21とワーク10を撮影し、ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれを測定する。
図4にハンド20とワーク10が回転対称な形状を有する場合の実施形態を示す。回転対称なワーク10は、ワーク10の回転対称軸12の周りに回転対称な形状を持ったワーク10である。ワーク10はn回回転対称であり、nは2以上であればよい。回転対称なワーク10は例えばレンズやミラーなどの光学部品である。図5には表面および裏面(ステージ70側)が凸面である両凸レンズを例示しているが、表面が凸面である片凸レンズであってもよいし、表面が凹面であってもよい。吸着式のハンド20は、ハンド20の回転対称軸22周りに回転対称な形状をもった吸着パッド21を有しており、ロボット40によって移動する。吸着パッド21はハンド20のうちの回転対称な形状を有する部分であり、吸着パッド21はm回回転対称であり、mは2以上であればよい。吸着パッド21は、ハンド20の回転軸を中心に回転可能である。カメラ30は、吸着パッド21とワーク10を撮影し、ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれを測定する。
吸着パッド21によるワーク10の吸着保持では、まず、吸着パッド21をワーク10に接近させる。吸着パッド21の移動は、ロボット40のアクチュエータの駆動量より推定されるハンド20の回転対称軸22の位置が、ワーク10の回転対称軸12に一致するように、吸着パッド21がワーク10を吸着する直前まで接近した位置に行われる。吸着パッド21がワーク10に接近した後に、カメラ30でハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれを測定し、吸着パッド21とワーク10の相対位置を補正する。ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれが目標以下になるまで、カメラ30によるハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれ測定と吸着パッド21とワーク10の相対位置の補正を繰り返す。
本実施形態では、ワーク10の吸着対象面において、吸着パッド21が吸着する位置を指定する必要がない。このため、ワーク10の形状に関わらず自動でハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の軸ずれが目標値以下で心出した保持が可能である。
ワーク10を吸着パッド21で吸着保持し、吸着パッド21の回転でワーク10を回転させた際のワーク10の回転振れを抑制する方法について説明する。図4(b)に示す様に、吸着パッド21の回転対称軸22と吸着パッド21の回転軸であるハンド20の回転軸23とは、完全には一致しておらず、軸ずれがある。このため、ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12との軸ずれを無くしても、吸着パッド21で吸着保持したワーク10には回転振れが発生してしまう。
本実施形態では、予めハンド20の回転軸23とハンド20の回転対称軸22の軸ずれの大きさと方向を取得し補正する。これによりワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転軸23とを関連付け、ワーク10の回転振れを抑制する。ハンド20の回転軸23とハンド20の回転対称軸22の相対的な位置は、ハンド20の回転軸23の回転基準方向に対して一定の距離・方向である。そのため、ハンド20の回転軸23の回転角度が分かればハンド20の回転軸23とハンド20の回転対称軸22の相対的な位置関係を知ることができる。
吸着パッド21とワーク10とが接近した後に、カメラ30で吸着パッド21とワーク10の位置を測定することで、ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の相対位置関係を算出する。カメラ30で吸着パッド21を撮影する際に、ハンド20の回転軸23の回転角度を得ておくことで、カメラ30で吸着パッド21を撮影する際のハンド20の回転軸23とハンド20の回転対称軸22の相対位置関係を算出することができる。ハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12の相対位置関係とハンド20の回転軸23とハンド20の回転対称軸22の相対位置関係より、ハンド20の回転軸23とワーク10の回転対称軸12の相対位置関係を算出する。ハンド20の回転軸23とワーク10の回転対称軸12の相対位置関係に基づき、ハンド20の回転軸23とワーク10の回転対称軸12の軸ずれを無くすように吸着パッド21とワーク10の少なくとも一方を移動する。ハンド20の回転軸23の回転角度をカメラ30で吸着パッド21を撮影する際の回転角度として吸着パッド21でワーク10を吸着保持する。
本実施形態の手順によってワーク10を吸着パッド21で吸着保持することで、ハンド20の回転対称軸22とハンド20の回転軸23とに軸ずれがある場合にも、ワーク10の回転振れを抑制することができる。
本実施形態に述べた方法で、ワーク10を吸着パッド21で吸着保持する際には、吸着パッド21の吸着力を発生させた後に、吸着パッド21の吸着面をワーク10の被吸着面に近接させて吸着保持を行う手順を用いる場合がある。このような手順は、ワーク10に吸着パッド21を押し付けることでワーク10に傷がつくことを避ける場合などに用いられる。
ワーク10が重力方向13に対して傾いて設置されている場合について、図5を参照して説明する。
吸着パッド21の吸着力を発生させた状態で、吸着パッド21の吸着面をワーク10の被吸着面に近接させると、ワーク10は、吸着パッド21の吸着力で浮上し、吸着パッド21の方へと移動し、吸着パッド21に付着する。図5(a)には、浮上前のワーク10の位置を点線で示し、浮上後(吸着後)のワーク10の位置を実線で示している。図5(a)に示すように、吸着前のワーク10の回転対称軸12が重力方向13に対して傾いて設置されていると、ワーク10を吸着する際のワーク10の移動経路15は、ハンド20の回転軸23からずれてしまう。ワーク10として示す浮上前のワーク10は、浮上前のワーク10回転対称軸12とハンド20の回転軸23とが一致するような状態となっている。吸着パッド21を吸引状態でハンド20の回転軸23に沿って浮上前のワーク10に接近させると、ワーク10は、ハンド20の回転軸23から重力に対して傾斜している方向にずれて移動し、吸着パッド21に吸着される。ワーク10を吸着パッド21で吸着する際に、ワーク10の移動経路15がハンド20の回転軸23からずれるとワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転軸23のずれが発生し、ワーク10の回転振れを引き起こす。
ワーク10が重力方向13に対して傾いて設置されている場合に、ワーク10の回転振れを抑制する方法について、図5(b)を用いて説明する。
ワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転軸23のずれは、吸着前のワーク10の重力方向13に対する角度と相関関係があり。同じ吸着パッドを同じ吸着力で用いるなどの同一条件で同じワーク10を吸着する場合には、相関関係は維持される。そこで使用予定の吸着パッドを設定予定の吸着力で用い、ワーク10の対称軸の重力方向に対する角度を吸着動作毎に変化させて吸着動作を行う。そして、ワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転軸23のずれと吸着前のワーク10の重力方向13に対する角度との相関関係を得る。例えば、ワーク10の回転対称軸12の重力方向13に対する角度とワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転対称軸22とが一致するような状態でハンド20をワーク10に近接させる。その際の吸着保持後のハンド20の回転対称軸22とワーク10の回転対称軸12のずれの相関関係を予め取得しておく。
吸着パッド21でワーク10を吸着保持する際には、まず、吸着パッド21とワーク10とが接近した後に、先に述べた方法で、吸着パッド21とワーク10との相対位置関係を補正する。次に、吸着パッド21を重力方向13のベクトルのうち、ハンド20の回転対称軸22に垂直な成分の方向14に、あらかじめ得ている相関関係とワーク10の回転対称軸12と重力方向13の角度から得られるずれの大きさの距離を移動する。
例えば、ハンド20の吸着力を発生させた状態でハンド20をワーク10に近接させてワーク10の吸着を行う際には、ハンド20の回転対称軸22をワーク10の回転対称軸と平行にする。そして、ワーク10の重力方向13のベクトルのハンド20の回転対称軸22に垂直な成分の方向14に相関関係から算出されるずれの大きさだけハンド20を移動させる。その後、ハンド20をワーク10に近接させてワーク10の吸着保持を行う。
これによって、吸着パッド21によってワーク10が吸着される際のワーク10の移動と同じだけハンド20の回転軸23を移動させることになり、ワーク10の回転対称軸12とハンド20の回転軸23のずれが抑制される。
本実施形態の手順によってワーク10を吸着パッド21で吸着保持することで、ワーク10が重力方向に対して傾いて設置されている場合にも、ワーク10の回転振れを抑制することができる。
以上、説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。たとえば複数の実施形態を組み合わせることができる。また、少なくとも1つの実施形態の一部の事項の削除あるいは置換を行うことができる。また、少なくとも1つの実施形態に新たな事項の追加を行うことができる。
なお、本明細書の開示内容は、本明細書に明示的に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した個別の概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「AはBよりも大きい」旨の記載があれば、たとえ「AはBよりも大きくない」旨の記載を省略していたとしても、本明細書は「AはBよりも大きくない」旨を開示していると云える。なぜなら、「AはBよりも大きい」旨を記載している場合には、「AはBよりも大きくない」場合を考慮していることが前提だからである。
40 ロボット
31 画像
10 ワーク
100 システム
31 画像
10 ワーク
100 システム
Claims (20)
- ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とするシステム。 - 前記変更では、前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢を変更する、請求項1に記載のシステム。
- 前記変更では、前記ロボット情報に基づいて、前記ワークの位置姿勢を変更する、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記ロボット情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を示す差異情報を算出する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記画像は前記ワークを撮影して得られた画像であり、前記画像から、前記ワークの位置姿勢を示すワーク情報を取得する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ロボット情報および前記ワーク情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を示す差異情報を算出する、請求項5に記載のシステム。
- 前記ロボット情報から、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異に対応した差異値を算出し、前記差異値と基準値の大小関係を比較する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記変更は、前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異が小さくなるように行われる、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ロボットは前記ワークを保持するハンドを含み、前記画像は前記ハンドを撮影して得られた画像である、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記画像を第1画像、前記ロボット情報を第1ロボット情報として、前記変更の後に、
前記ロボットを撮影して得られた第2画像から、前記ロボットの位置姿勢を示す第2ロボット情報を取得し、
前記第2ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシステム。 - ロボットを用いた物品の製造方法であって、
前記ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更し、
前記変更の後に、前記ロボットが前記ワークを処理することを特徴とする製造方法。 - 前記画像は前記ワークを撮影して得られた画像であり、前記画像から、前記ワークの位置姿勢を示すワーク情報を取得し、前記ワーク情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢を変更する、請求項11に記載の製造方法。
- 前記ロボット情報から算出された前記ロボットの位置と前記ワークの位置との差異を評価する、請求項11または12に記載の製造方法。
- 前記ロボットは回転対称軸および回転軸の少なくとも一方である第1軸を有し、前記ワークは回転対称軸および回転軸の少なくとも一方である第2軸を有し、前記差異は、前記第1軸の位置と、前記第2軸の位置との差異である、請求項11乃至13のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記処理は、前記ロボットが前記ワークを保持することを含む、請求項11乃至14のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記処理は、前記ロボットに設けられた吸着パッドの吸着力を発生させた状態で前記吸着パッドを前記ワークに近接させて前記ワークの吸着を行うことを含む、請求項11乃至15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ワークは光学部品である、請求項11乃至16のいずれか1項に記載の製造方法。
- ロボットシステムの制御方法であって、
前記ロボットを撮影して得られた画像から、前記ロボットの位置姿勢を示すロボット情報を取得し、
前記ロボット情報に基づいて、前記ロボットの位置姿勢と、前記ロボットによって処理されるワークの位置姿勢と、の少なくとも一方を変更することを特徴とする制御方法。 - 請求項18に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項19に記載のプログラムを記録した媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021069721A JP2022164308A (ja) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | システム、製造方法、制御方法、プログラム、媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021069721A JP2022164308A (ja) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | システム、製造方法、制御方法、プログラム、媒体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2022164308A true JP2022164308A (ja) | 2022-10-27 |
Family
ID=83743298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021069721A Pending JP2022164308A (ja) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | システム、製造方法、制御方法、プログラム、媒体 |
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Country | Link |
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-
2021
- 2021-04-16 JP JP2021069721A patent/JP2022164308A/ja active Pending
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