(57)【要約】【課題】複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を安価な装置を用いて精確に較正することが可能な、較正方法を提供する。【解決手段】ロボットアームが備える複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正するための較正方法であって、最も先端側に位置する関節軸がＺ軸周りに回転可能な状態であり、最も先端側に位置する関節軸以外の関節軸がＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態で、Ｙ軸周りの角度をＸ´軸に沿って設置された水準器で計測することにより、水準器の基準状態を決定する第１ステップと、較正対象となる関節軸がＹ軸周りに回転可能な状態であり、較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を未較正の関節軸がＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、較正対象となる関節軸を回転して水準器を前記基準状態とする第２ステップと、を備えることを特徴とする。【選択図】図９
2020082283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームが備える複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正するための較正方法であって、
前記ロボットアームの基端又は前記ロボットアームの基端を取り付けるための基台が載置される載置面に平行なＸ軸と、前記Ｘ軸に直交して前記載置面に平行なＹ軸と、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に直交するＺ軸と、前記ロボットアームの先端を基準とするＸ´軸と、前記Ｘ´軸に直交するＹ´軸と、前記Ｘ´軸及び前記Ｙ´軸に直交するＺ´軸と、が規定されており、
前記複数の関節軸のうち最も先端側に位置する関節軸が前記Ｚ軸周りに回転可能な状態であり、前記最も先端側に位置する関節軸以外の関節軸が前記Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態であり、前記Ｘ´軸が前記Ｘ軸に一致した状態であり、前記Ｙ´軸が前記Ｙ軸に一致した状態であり、且つ、前記Ｚ´軸が前記Ｚ軸に一致した状態で、前記Ｙ軸周りの角度を前記Ｘ´軸に沿って設置された水準器で計測することにより、前記水準器の基準状態を決定する第１ステップと、
前記第１ステップを行ったあとで、前記複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸が前記Ｙ軸周りに回転可能な状態であり、前記較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち前記基準となる回転位置を未較正の関節軸が前記Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、前記較正対象となる関節軸を回転して、前記Ｘ´軸、前記Ｙ´軸、又は前記Ｚ´軸のうち前記Ｘ軸と一致する軸に沿って設置された前記水準器を前記第１ステップで決定した基準状態とすることにより、前記較正対象となる関節軸の基準となる回転位置を較正する第２ステップと、を備えることを特徴とする、較正方法。
【請求項２】
前記水準器は、前記ロボットアームの先端に取り付けられる冶具に対して設置されている、請求項１に記載の較正方法。
【請求項３】
前記冶具は、前記Ｘ´軸と前記Ｙ´軸が直交する平面に延在する第１主面と、前記Ｙ´軸と前記Ｚ´軸が直交する平面に延在する第２主面と、前記Ｚ´軸と前記Ｘ´軸が直交する平面に延在する第３主面と、を有し、
前記第１主面、前記第２主面、及び前記第３主面は、いずれも前記水準器を設置可能な面である、請求項１又は２に記載の較正方法。
【請求項４】
前記水準器はデジタル水準器である、請求項１乃至３のいずれかに記載の較正方法。
【請求項５】
前記ロボットアームは、垂直多関節型ロボットの一部として構成される、請求項１乃至４のいずれかに記載の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームが備える複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正するための較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットアームが備える複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正するための較正方法が知られている。このような較正方法として、例えば、特許文献１の多関節ロボットの位置偏れ修正方法がある。
【０００３】
特許文献１には、ロボットアームの先端に取り付けられるゲージが記載されている。ゲージのプレート上面には、Ａ方向に沿って水準器が載置され、Ａ方向に垂直なＢ方向に沿って水準器が載置される。まず、ゲージの針状突起部の先端を基準点に接触させる。通常は、この状態において、ゲージのプレートが傾斜している。そして、針状突起部の先端が基準点に接触した状態を維持しつつ、上記２つの水準器を用いてプレートを水平にする。さらに、この状態における基準点の位置、及び各駆動モータの回転角度位置を制御回路に記憶させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−３７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の較正方法では、ロボットアームの一つの姿勢に基づき、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正している。したがって、特許文献１では、較正の精度が十分ではなかった。なお、三次元測定機を用いて複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正する方法も知られている。しかし、三次元計測機は高価であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を安価な装置を用いて精確に較正することが可能な、較正方法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】
前記課題を解決するために、本発明に係る較正方法は、ロボットアームが備える複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正するための較正方法であって、前記ロボットアームの基端又は前記ロボットアームの基端を取り付けるための基台が載置される載置面に平行なＸ軸と、前記Ｘ軸に直交して前記載置面に平行なＹ軸と、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に直交するＺ軸と、前記ロボットアームの先端を基準とするＸ´軸と、前記Ｘ´軸に直交するＹ´軸と、前記Ｘ´軸及び前記Ｙ´軸に直交するＺ´軸と、が規定されており、前記複数の関節軸のうち最も先端側に位置する関節軸が前記Ｚ軸周りに回転可能な状態であり、前記最も先端側に位置する関節軸以外の関節軸が前記Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態であり、前記Ｘ´軸が前記Ｘ軸に一致した状態であり、前記Ｙ´軸が前記Ｙ軸に一致した状態であり、且つ、前記Ｚ´軸が前記Ｚ軸に一致した状態で、前記Ｙ軸周りの角度を前記Ｘ´軸に沿って設置された水準器で計測することにより、前記水準器の基準状態を決定する第１ステップと、前記第１ステップを行ったあとで、前記複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸が前記Ｙ軸周りに回転可能な状態であり、前記較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち前記基準となる回転位置を未較正の関節軸が前記Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、前記較正対象となる関節軸を回転して、前記Ｘ´軸、前記Ｙ´軸、又は前記Ｚ´軸のうち前記Ｘ軸と一致する軸に沿って設置された前記水準器を前記第１ステップで決定した基準状態とすることにより、前記較正対象となる関節軸の基準となる回転位置を較正する第２ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、第１ステップにおいてロボットアームの姿勢を工夫することで、ロボットアームの先端を基準とするＸ´軸に沿って設置された水準器の基準状態を精確に決定することができる。また、第２ステップにおいてロボットアームの姿勢をさらに工夫することで、較正対象となる関節軸を回転して、ロボットアームの先端を基準とするＸ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうち載置面に平行なＸ軸と一致する軸に沿って設置された水準器を第１ステップで決定した基準状態とすることにより、較正対象となる関節軸の基準となる回転位置を較正することができる。以上の通りであるため、本発明に係る較正方法は、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を安価な装置を用いて精確に較正することが可能となる。
【０００９】
前記水準器は、前記ロボットアームの先端に取り付けられる冶具に対して設置されていてもよい。
【００１０】
上記構成によれば、第１及び第２ステップにおいて水準器が精確に設置される。
【００１１】
前記冶具は、前記Ｘ´軸と前記Ｙ´軸が直交する平面に延在する第１主面と、前記Ｙ´軸と前記Ｚ´軸が直交する平面に延在する第２主面と、前記Ｚ´軸と前記Ｘ´軸が直交する平面に延在する第３主面と、を有し、前記第１主面、前記第２主面、及び前記第３主面は、いずれも前記水準器を設置可能な面であってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、第１及び第２ステップにおいて水準器がいっそう精確に設置される。
【００１３】
前記水準器はデジタル水準器であってもよい。
【００１４】
上記構成によれば、第１ステップにおいて水準器の基準状態を精確に決定することができる。また、第２ステップにおい水準器を容易に第１ステップで決定した基準状態にすることが可能となる。
【００１５】
例えば、前記ロボットアームは、垂直多関節型ロボットの一部として構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を安価な装置を用いて精確に較正することが可能な較正方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る較正方法によって較正されるロボットの全体較正を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る較正方法の第１ステップを行っている様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第６関節軸を較正している様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第５関節軸を較正している様子を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第４関節軸を較正している様子を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第３関節軸を較正している様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る較正方法によって較正されるロボットの変形例を、図記号を用いて記載した概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係る較正方法で用いる冶具及び水準器の変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る較正方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る較正方法について、添付図面に基づき説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１９】
（ロボット１０）
図１は、本実施形態に係る較正方法によって較正されるロボットの全体較正を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る較正方法によって較正されるロボット１０は、ロボット本体２０と、当該ロボット本体２０を制御するためのロボット制御装置５０と、を備える。
【００２０】
（ロボット本体２０）
ロボット本体２０は、基台２１と、当該基台２１にその基端が連結されるロボットアーム３０と、ロボットアーム３０の先端部に取り付けられる図示しないエンドエフェクタと、ロボット制御装置５０と、を備える。
【００２１】
（ロボットアーム３０）
図１に示すように、ロボットアーム３０は、６つの関節軸ＪＴ１〜ＪＴ６と、これらの関節軸によって順次連結される６つのリンク４０ａ〜４０ｆと、を有する多関節アームである。
【００２２】
第１関節軸ＪＴ１、第１リンク４０ａ、第２関節軸ＪＴ２、第２リンク４０ｂ、第３関節軸ＪＴ３、及び第３リンク４０ｃから成るリンク及び関節軸の連結体によって、第１アーム部３１が構成される。具体的には、第１関節軸ＪＴ１は、基台２１と第１リンク４０ａの基端部とを鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第２関節軸ＪＴ２は、第１リンク４０ａの先端部と第２リンク４０ｂの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第３関節軸ＪＴ３は、第２リンク４０ｂの先端部と第３リンク４０ｃの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。
【００２３】
第４関節軸ＪＴ４、第４リンク４０ｄ、第５関節軸ＪＴ５、第５リンク４０ｅ、第６関節軸ＪＴ６、及び第６リンク４０ｆから成るリンク及び関節軸の連結体によって、第２アーム部３２が構成される。具体的には、第４関節軸ＪＴ４は、第３リンク４０ｃの先端部と第４リンク４０ｄの基端部とを第３リンク４０ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第５関節軸ＪＴ５は、第４リンク４０ｄの先端部と第５リンク４０ｅの基端部とを第４リンク４０ｄの長手方向と直交する方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第６関節軸ＪＴ６は、第５リンク４０ｅの先端部と第６リンク４０ｆの基端部とを捻れ回転可能に連結する。
【００２４】
本実施形態では、基台２１が載置される載置面に平行なＸ軸と、Ｘ軸に直交して載置面に平行なＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸と、が規定されている。また、ロボットアーム３０の先端を基準とするＸ´軸と、Ｘ´軸に直交するＹ´軸と、Ｘ´軸及びＹ´軸に直交するＺ´軸と、がさらに規定されている。
【００２５】
（ロボット制御装置５０）
ロボット制御装置５０ついて、具体的な構成は特に限定されないが、例えば、公知のプロセッサ（ＣＰＵ等）が記憶部（メモリ等）に格納されるプログラムに従って動作することで実現される構成であってもよい。
【００２６】
（較正方法）
以下において、本実施形態に係る較正方法によって、上記ロボットアーム３０が備える複数の関節軸ＪＴ１〜６それぞれの基準となる回転位置を較正する一例を説明する。なお、図９は、本実施形態に係る較正方法のフローチャートである。
【００２７】
（Ｘ´軸に沿って設置されたデジタル水準器７０の基準状態の決定）
図２は、本実施形態に係る較正方法の第１ステップを行っている様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。まず、図２（Ａ）に示すように、第６関節軸ＪＴ６（複数の関節軸のうち最も先端側に位置する関節軸）がＺ軸周りに回転可能な状態であり、第１〜５関節軸ＪＴ１〜５（最も先端側に位置する関節軸以外の関節軸）がＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態であり、Ｘ´軸がＸ軸に一致した状態であり、Ｙ´軸がＹ軸に一致した状態であり、且つ、Ｚ´軸がＺ軸に一致した状態で、Ｙ軸周りの角度をＸ´軸に沿って設置されたデジタル水準器７０（水準器）で計測することにより、デジタル水準器７０の基準状態を決定する（図９において第１ステップＳ１）。
【００２８】
本実施形態に係る第１ステップＳ１では、図２に示すように、第２関節軸ＪＴ２、第３関節軸ＪＴ３、及び第５関節軸ＪＴ５がＸ軸周りに回転可能な状態であり、第４関節軸ＪＴ４及び第６関節軸がＺ軸周りに回転可能な状態で、デジタル水準器７０の基準状態を決定するためにＹ軸周りの角度を当該デジタル水準器７０で計測する。なお、第１関節軸ＪＴ１はＺ軸周りにのみ回転可能であるため、この点でロボットアーム３０の姿勢を考慮する必要はない。第３関節軸ＪＴ３と第４関節軸ＪＴ４とを連結する第３リンク４０ｃ、第４関節軸ＪＴ４と第５関節軸ＪＴ５とを連結する第４リンク４０ｄ、及び、第５関節軸ＪＴ５と第６関節軸ＪＴ６とを連結する第５リンク４０ｅは、それぞれ、下方に向けて（すなわち、第３関節軸ＪＴ３から載置面に向けて）Ｚ軸方向に延びる。
【００２９】
本実施形態に係る第１ステップＳ１では、デジタル水準器７０は、ロボットアーム３０の先端に取り付けられる冶具６０に対して設置される。冶具６０は、厚み方向に見て四角形状の板状に形成された基板６２と、基板６２を厚み方向に見たときの一辺から垂直に立ち上がる第１側板６４と、基板６２を厚み方向に見たときの前記一辺に直交する他の一辺から垂直に立ち上がる第２側板６６と、を有する。第１側板６４及び第２側板６６は、それぞれ、厚み方向に見て四角形状の板状である。
【００３０】
すなわち、冶具６０は、Ｘ´軸とＹ´軸が直交する平面に延在する第１主面と、Ｙ´軸とＺ´軸が直交する平面に延在する第２主面と、Ｚ´軸とＸ´軸が直交する平面に延在する第３主面と、を有する。そして、前記第１主面、前記第２主面、及び前記第３主面は、いずれもデジタル水準器７０を設置可能な面である。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、基板６２の一対の主面のうち、第１側板６４及び第２側板６６とは反対側に存する主面にロボットアーム３０の先端が取り付けられる。なお、冶具６０及びデジタル水準器７０は、それぞれ、ロボットアーム３０の先端に予め取り付けられていてもよいし、ユーザーによって取り付けてもよい。また、冶具６０のみがロボットアーム３０の先端に予め取り付けられ、ユーザーによってデジタル水準器７０が設置されるようにしてもよい。
【００３２】
デジタル水準器７０の基準状態は、複数の関節軸ＪＴ１〜６の全てがＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態で決定される。したがって、デジタル水準器７０の基準状態で当該デジタル水準器７０により計測されるＹ軸周りの角度は、例えば、記憶部に予め記憶されたロボットアーム３０のための動作計画に基づきロボット制御装置５０が出力する複数の関節軸ＪＴ１〜６それぞれのＹ軸周りの回転位置データを較正しなくても、基台２１が載置される載置面のＹ軸周りの角度と同じになる。
【００３３】
（第６関節軸ＪＴ６の較正）
本実施形態では、上記のようにデジタル水準器７０の基準状態を決定したあとで、第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正する。図３は、本実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第６関節軸を較正している様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。
【００３４】
図３に示すように、第６関節軸ＪＴ６（複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸）がＹ軸周りに回転可能な状態であり、第１〜５関節軸ＪＴ１〜５関節軸（較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を未較正の関節軸）がＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、第６関節軸ＪＴ６を回転して、Ｘ軸と一致するＸ´軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうちＸ軸と一致する軸）に沿って設置されたデジタル水準器７０を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正する（図９において第２ステップＳ２）。
【００３５】
ここでは、図３に示すように、第１〜５関節軸ＪＴ１〜５は、それぞれ、第１ステップＳ１でデジタル水準器７０の基準状態を決定したとき（すなわち、図２に示す状態のとき）と同じくＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態であり、これにより、Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態である。なお、ここでは、第１〜５関節軸ＪＴ１〜５は、それぞれ、上記のような状態に予めされていてもよいし、又は、プロセッサによって実行されるとき第１〜５関節軸ＪＴ１〜５の回転位置を変更するプログラムを有するロボット制御装置５０によって、上記のような状態に変更されてもよい。後述する場合（例えば、第２ステップＳ２を行う場合など）も同様である。
【００３６】
ここでは、第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正するために、冶具６０のみがロボットアーム３０の先端に予め取り付けられ、ユーザーによってデジタル水準器７０がＸ軸と一致するＸ´軸に沿って設置される。具体的には、デジタル水準器７０は、図３（Ｂ）に示すように、冶具６０の基板６２、第１側板６４及び第２側板６６で形成される角部からＸ軸と一致するＸ´軸に沿って（すなわち、第１側板６４の主面に沿って）基板６２上に設置される。
【００３７】
（第５関節軸ＪＴ５の較正）
本実施形態では、上記のように第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正したあとで、第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置をさらに較正する。図４は、本実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第５関節軸を較正している様子を示す概略図である。
【００３８】
図４に示すように、第５関節軸ＪＴ５（複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸）がＹ軸周りに回転可能な状態であり、第１〜４関節軸ＪＴ１〜４関節軸（較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を未較正の関節軸）がＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、第５関節軸ＪＴ５を回転して、Ｘ軸と一致するＺ´軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうちＸ軸と一致する軸）に沿って設置されたデジタル水準器７０（ここでは図示せず）を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正する（図９において第２ステップＳ２）。
【００３９】
なお、図４では、第６関節軸ＪＴ６の奥に隠れて、冶具６０及びデジタル水準器７０が視認できない状態である。したがって、これらに向けて延びる引き出し線を破線にして示してある。
【００４０】
ここでは、図４に示すように、第１〜４関節軸ＪＴ１〜４は、それぞれ、第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正したとき（すなわち、図３に示す状態のとき）と同じくＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態であり、これにより、Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態である。
【００４１】
ここでは、第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正するために、上記した第６関節軸ＪＴ６の場合と同様に、冶具６０のみがロボットアーム３０の先端に予め取り付けられる。そして、当該冶具６０に対して、ユーザーによってデジタル水準器７０がＸ軸と一致するＺ´軸に沿って設置される。具体的には、デジタル水準器７０は、冶具６０の基板６２、第１側板６４及び第２側板６６で形成される角部からＸ軸と一致するＺ´軸に沿って（すなわち、第２側板６６の主面に沿って）基板６２上に設置される。
【００４２】
（第４関節軸ＪＴ４の較正）
本実施形態では、上記のように第５関節軸ＪＴ５及び第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正したあとで、第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置をさらに較正する。図５は、本実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第４関節軸を較正している様子を示す概略図である。
【００４３】
図５に示すように、第４関節軸ＪＴ４（複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸）がＹ軸周りに回転可能な状態であり、第１〜３関節軸ＪＴ１〜３関節軸（較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を未較正の関節軸）がＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、第４関節軸ＪＴ４を回転して、Ｘ軸と一致するＸ´軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうちＸ軸と一致する軸）に沿って設置されたデジタル水準器７０を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置を較正する（図９において第２ステップＳ２）。
【００４４】
ここでは、図５に示すように、第１〜３関節軸ＪＴ１〜３は、それぞれ、第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正したとき（すなわち、図４に示す状態のとき）と同じくＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態であり、これにより、Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態である。
【００４５】
ここでは、第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置を較正するために、上記した第５関節軸ＪＴ５及び第６関節軸ＪＴ６の場合と同様に、冶具６０のみがロボットアーム３０の先端に予め取り付けられる。そして、当該冶具６０に対して、ユーザーによってデジタル水準器７０がＸ軸と一致するＸ´軸に沿って設置される。具体的には、デジタル水準器７０は、冶具６０の基板６２、第１側板６４及び第２側板６６で形成される角部からＸ軸と一致するＸ´軸に沿って（すなわち、第１側板６４の主面に沿って）基板６２上に設置される。
【００４６】
（第３関節軸ＪＴ３の較正）
本実施形態では、上記のように第４〜６関節軸ＪＴ４〜６の基準となる回転位置を較正したあとで、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置をさらに較正する。図６は、本実施形態に係る較正方法の第２ステップを行って第３関節軸を較正している様子を示す概略図であり、（Ａ）が図記号を用いて記載した概略図、（Ｂ）が冶具及びデジタル水準器並びにその周辺部分を示す斜視図である。
【００４７】
まず、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正するには、本実施形態に係る較正方法とは異なる方法によって、第１関節軸ＪＴ１及び第２関節軸ＪＴ２の基準となる回転位置を予め較正しておく。したがって、ここでは、較正対象となる第３関節軸ＪＴ３以外の全ての関節軸（すなわち、第１関節軸ＪＴ１、第２関節軸ＪＴ２、及び第４〜６関節軸ＪＴ４〜６）が基準となる回転位置を較正済みの状態で、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正する。
【００４８】
次に、図６に示すように、図２に示す状態から第１関節軸ＪＴ１をＺ軸周りに９０°回転させる。すると、第３関節軸ＪＴ３（複数の関節軸のうち較正対象となる関節軸）がＹ軸周りに回転可能な状態となる。また、図６に示すように、図２に示す状態から第４関節軸ＪＴ４をＺ軸周りに９０°回転させる。そして、図６に示すように、第４〜６関節軸ＪＴ４〜６関節軸（較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を較正済みの回転軸）がＹ軸又はＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、第３関節軸ＪＴ３を回転して、Ｘ軸と一致するＸ´軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうちＸ軸と一致する軸）に沿って設置されたデジタル水準器７０を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正する（図９において第２ステップＳ２）。
【００４９】
ここでは、図６に示すように、第４関節軸ＪＴ４がＺ軸周りに回転可能な状態であり、第５関節軸ＪＴ５がＸ軸周りに回転可能な状態であり、且つ、第６関節軸ＪＴ６がＺ軸周りに回転可能な状態である。これにより、第４〜６関節軸ＪＴ４〜６関節軸は、それぞれ、Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態である。
【００５０】
ここでは、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正するために、上記した第４〜６関節軸ＪＴ４〜６の場合と同様に、冶具６０のみがロボットアーム３０の先端に予め取り付けられる。そして、当該冶具６０に対して、ユーザーによってデジタル水準器７０がＸ軸と一致するＸ´軸に沿って設置される。具体的には、デジタル水準器７０は、冶具６０の基板６２上に設置される。
【００５１】
（第２関節軸ＪＴ２の較正）
第２関節軸ＪＴ２の基準となる回転位置の較正は、本実施形態に係る較正方法とは異なる方法によって第１関節軸ＪＴ１及び第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を予め較正しておくことを除き、上記した第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置の較正と同様の手順で行うことができる。したがって、ここでは同様となる説明を繰り返さない。このように、本実施形態に係る較正方法は、第２関節軸ＪＴ２又は第３関節軸ＪＴ３のうちいずれか一方の基準となる回転位置を較正することが可能である。
【００５２】
（効果）
本実施形態に係る較正方法は、第１ステップＳ１においてロボットアーム３０の姿勢を工夫することで、ロボットアーム３０の先端を基準とするＸ´軸に沿って設置されたデジタル水準器７０（水準器）の基準状態を精確に決定することができる。また、第２ステップＳ２においてロボットアーム３０の姿勢をさらに工夫することで、較正対象となる関節軸を回転して、ロボットアーム３０の先端を基準とする軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸）のうち載置面に平行なＸ軸と一致する軸に沿って設置されたデジタル水準器７０を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、較正対象となる関節軸の基準となる回転位置を較正することができる。以上の通りであるため、本実施形態に係る較正方法は、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を安価な装置（すなわち、冶具６０及びデジタル水準器７０）を用いて精確に較正することが可能となる。
【００５３】
本実施形態では、デジタル水準器７０（水準器）がロボットアーム３０の先端に取り付けられる冶具６０に対して設置されているので、第１、第２ステップＳ１、Ｓ２それぞれにおいてデジタル水準器７０が精確に設置される。また、特に、本実施形態のようにユーザーが冶具６０に対してデジタル水準器７０を設定する場合、当該デジタル水準器７０を容易に設置することが可能となる。
【００５４】
本実施形態では、冶具６０は、Ｘ´軸とＹ´軸が直交する平面に延在する第１主面（すなわち、基板６２の一部）と、Ｙ´軸とＺ´軸が直交する平面に延在する第２主面（すなわち、第１側板６４の一部）と、Ｚ´軸とＸ´軸が直交する平面に延在する第３主面（すなわち、第２側板６６の一部）と、を有し、前記第１主面、前記第２主面、及び前記第３主面は、いずれもデジタル水準器７０を設置可能な面である。したがって、第１、第２ステップＳ１、Ｓ２それぞれにおいてデジタル水準器７０がいっそう精確に設置される。また、特に、本実施形態のようにユーザーが冶具６０に対してデジタル水準器７０（水準器）を設定する場合、当該デジタル水準器７０をいっそう容易に設置することが可能となる。
【００５５】
本実施形態では、水準器がデジタル水準器７０であることで、例えば気泡管水準器及びその他の水準器と比較して、第１ステップＳ１においてデジタル水準器７０の基準状態を精確に決定することができる。また、例えば、デジタル水準器７０の基準状態において当該デジタル水準器７０の計測値をリセットすることで、第２ステップＳ２において各軸の基準となる回転位置の較正を簡単な計算式を用いて容易に行うことが可能となる。さらに、本実施形態では、水準器がデジタル水準器７０であることで、例えば気泡管水準器及びその他の水準器と比較して、第２ステップＳ２においデジタル水準器７０を容易に第１ステップＳ１で決定した基準状態にすることが可能となる。
【００５６】
（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る較正方法によって較正されるロボットの変形例を、図記号を用いて記載した概略図である。なお、本変形例に係る較正方法によって較正されるロボット１０´は、第７関節軸ＪＴ７と、各々が第７関節軸ＪＴ７に連結される第２リンク４０ｂ´、４０ｂ´´と、をさらに有することを除き、上記実施形態に係るロボット１０と同じ構成を有する。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
【００５８】
本変形例に係る較正方法によって較正されるロボットアーム３０は、第１〜６関節軸ＪＴ１〜６に加えて、第７関節軸ＪＴ７をさらに有する。また、ロボットアーム３０は、第２関節軸ＪＴ２と第７関節軸ＪＴ７とを連結する第２リンク４０ｂ´と、第７関節軸ＪＴ７と第３関節軸ＪＴ３とを連結する第２リンク４０ｂ´´と、をさらに有する。そして、第７関節軸ＪＴ７は、第２リンク４０ｂ´の先端部と第２リンク４０ｂ´´の基端部とを第２リンク４０ｂ´（及び第２リンク４０ｂ´´）の長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。
【００５９】
本変形例では、第３関節軸ＪＴ３を較正対象の関節軸とする。そして、例えば、上記実施形態に係る較正方法とは異なる方法によって、第１関節軸ＪＴ１、第２関節軸ＪＴ２、及び第４〜６関節軸ＪＴ４〜６それぞれの基準となる回転位置を予め較正しておく。すなわち、ここでは、較正対象となる第３関節軸ＪＴ３以外では、第７関節軸ＪＴ７のみが基準となる回転位置を未較正の状態であり、他の全ての関節軸（すなわち、第１関節軸ＪＴ１、第２関節軸ＪＴ２、及び第４〜６関節軸ＪＴ４〜６）が基準となる回転位置を較正済みの状態で、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正する。
【００６０】
本変形例では、まず、上記実施形態と同様の方法で、デジタル水準器７０の基準状態を決定する（図９において第１ステップＳ１）。
【００６１】
次に、上記実施形態に係る較正方法で第３関節軸ＪＴ３を較正した場合と同様に、図２に示す状態から第１関節軸ＪＴ１をＺ軸周りに９０°回転させ、且つ、第４関節軸ＪＴ４をＺ軸周りに９０°回転させる。すると、図７に示すように、第３関節軸ＪＴ３がＹ軸周りに回転可能な状態となる。
【００６２】
そして、第４〜６関節軸ＪＴ４〜６関節軸（較正対象となる関節軸以外の関節軸のうち基準となる回転位置を較正済みの回転軸）がＹ軸又はＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で、第３関節軸ＪＴ３を回転して、Ｘ軸と一致するＸ´軸（Ｘ´軸、Ｙ´軸、又はＺ´軸のうちＸ軸と一致する軸）に沿って設置されたデジタル水準器７０を第１ステップＳ１で決定した基準状態とすることにより、第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正する（図９において第２ステップＳ２）。
【００６３】
図７に示すように、上記実施形態に係る較正方法で第３関節軸ＪＴ３を較正した場合と同様に、第４関節軸ＪＴ４がＺ軸周りに回転可能な状態であり、第５関節軸ＪＴ５がＸ軸周りに回転可能な状態であり、且つ、第６関節軸ＪＴ６がＺ軸周りに回転可能な状態である。一方、第７関節軸ＪＴ７は、Ｘ軸とＺ軸が直交する平面を斜め方向（すなわち、Ｘ軸及びＺ軸とは異なる方向）周りに回転可能である。
【００６４】
このように、上記第２ステップＳ２を行うとき、較正対象となる関節軸（ここでは第３関節軸ＪＴ３）以外の関節軸のうち基準となる回転位置を未較正の関節軸（ここでは第７関節軸ＪＴ７）は、Ｘ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態であることに限定されず、Ｙ軸と直交する方向周りに回転可能な状態であればよい。
【００６５】
図８は、上記実施形態に係る較正方法で用いる冶具及び水準器の変形例を示す斜視図である。上記実施形態では、１つのデジタル水準器７０が冶具６０に対して設置され、ロボットアーム３０の姿勢に応じて、前記１つのデジタル水準器７０の冶具６０に対する設置態様がユーザーによって変更される場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、図８に示すように、３つの水準器７０ａ〜７０ｂが冶具６０に対して設置されてもよい。
【００６６】
具体的には、冶具６０の基板６２上のＸ´軸に沿って水準器７０ａが設置され、同基板６２上のＹ´軸に沿って水準器７０ｂが設置され、且つ、第２側板６６上のＺ´軸に沿って水準器７０ｃが設置されてもよい。
【００６７】
そして、例えば、図９の第１ステップＳ１において、Ｙ軸周りの角度をＸ´軸に沿って設置された水準器７０ａで計測することにより当該水準器７０ａの基準状態を決定したあと、第６関節軸ＪＴ６（複数の関節軸のうち最も先端側に位置する関節軸）をＺ軸周りに９０°回転させ、Ｙ軸周りの角度をＸ´軸に沿って設置された水準器７０ｂで計測することにより当該水準器７０ｂの基準状態を決定してもよい。さらに、本実施形態とは異なる方法で水準器７０ｃの基準状態を決定する。
【００６８】
上記のように３つの水準器７０ａ〜７０ｂが冶具６０に対して設置され、当該３つの水準器７０ａ〜７０ｃの基準状態が決定されることで、第２ステップＳ２において、ロボットアーム３０の姿勢に応じてデジタル水準器７０の設置態様をユーザーによって変更する必要がなくなる。したがって、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置をいっそう容易に較正することが可能となる。
【００６９】
上記実施形態では、ロボットアーム３０の姿勢に応じて、デジタル水準器７０の冶具６０に対する設置態様がユーザーによって変更される場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、ロボット制御装置５０が、プロセッサによって実行されるときデジタル水準器７０からの出力に基づき上記第１、第２ステップＳ１、Ｓ２を自動的に行うプログラムを有してもよい。
【００７０】
上記実施形態では、第６関節軸ＪＴ６からロボットアーム３０の基端側に向かう順序で複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を較正する場合について説明したが、これに限定されず、較正を行う順序は任意である。
【００７１】
上記実施形態では、複数の関節軸それぞれの基準となる回転位置を順次較正する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、いずれか一つの関節軸に設けられるモータ等を交換したような場合、当該関節軸についてのみ基準となる回転位置を較正してもよい。
【００７２】
上記実施形態では、第１ステップＳ１においてデジタル水準器７０の基準状態を決定するとき、ロボットアーム３０の姿勢が図２の状態である場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、第６関節軸ＪＴ６がＺ軸周りに回転可能な状態であり、第１〜５関節軸ＪＴ１〜５がＹ軸に直交する軸周り（例えば、Ｘ軸周り又はＺ軸周り）に回転可能な状態であり、Ｘ´軸がＸ軸に一致した状態であり、Ｙ´軸がＹ軸に一致した状態であり、且つ、Ｚ´軸がＺ軸に一致した状態であれば、例えば、第３関節軸ＪＴ３と第４関節軸ＪＴ４とを連結する第３リンク４０ｃ、第４関節軸ＪＴ４と第５関節軸ＪＴ５とを連結する第４リンク４０ｄ、及び、第５関節軸ＪＴ５と第６関節軸ＪＴ６とを連結する第５リンク４０ｅが、それぞれ、上方に向けて（すなわち、第３関節軸ＪＴ３から載置面とは反対側に向けて）Ｚ軸方向に延びるようなロボットアーム３０の姿勢であってもよい。
【００７３】
上記実施形態では、第１ステップＳ１において、デジタル水準器７０の基準状態が、複数の関節軸ＪＴ１〜６の全てがＸ軸周り又はＺ軸周りに回転可能な状態で決定される場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、デジタル水準器７０の基準状態は、複数の関節軸ＪＴ１〜６のうち最も先端側に位置する第６関節軸ＪＴ６がＺ軸周りに回転可能な状態であり、且つ、最も先端側に位置する第６関節軸ＪＴ６以外の関節軸ＪＴ１〜５がＹ軸と直交する方向周りに回転可能な状態で決定されるのであれば、他の状態で決定されてもよい。
【００７４】
なお、第１ステップＳ１においてデジタル水準器７０の基準状態を決定するとき、第３リンク４０ｃがＺ軸方向に延びるのであれば（すなわち、第２関節軸ＪＴ２のＸ軸周りの回転位置と第３関節軸ＪＴ３のＸ軸周りの回転位置との和が０°又は１８０°であれば）、第２関節軸ＪＴ２及び第３関節軸ＪＴ３それぞれのＸ軸周りの回転位置は任意である。
【００７５】
上記実施形態では、第２ステップＳ２において第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正するとき、ロボットアーム３０の姿勢が図３の状態である場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、図３の状態から第５関節軸ＪＴ５をＸ軸周りに１８０°回転させた姿勢であっても、第２ステップＳ２において第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正することが可能である。
【００７６】
なお、第２ステップＳ２において第６関節軸ＪＴ６の基準となる回転位置を較正するとき、第３リンク４０ｃがＺ軸方向に延びるのであれば、第２関節軸ＪＴ２及び第３関節軸ＪＴ３それぞれのＸ軸周りの回転位置は任意である。
【００７７】
上記実施形態では、第２ステップＳ２において第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正するとき、ロボットアーム３０の姿勢が図４の状態である場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、図４の状態から第４関節軸ＪＴ４をＺ軸周りに１８０°回転させた姿勢であっても、第２ステップＳ２において第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正することが可能である。
【００７８】
なお、第２ステップＳ２において第５関節軸ＪＴ５の基準となる回転位置を較正するとき、第３リンク４０ｃがＺ軸方向に延びるのであれば、第２関節軸ＪＴ２及び第３関節軸ＪＴ３それぞれのＸ軸周りの回転位置は任意である。
【００７９】
上記実施形態では、第２ステップＳ２において第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置を較正するとき、ロボットアーム３０の姿勢が図５の状態である場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、図５の状態から第５関節軸ＪＴ５をＸ軸周りに１８０°回転させた姿勢であっても、第２ステップＳ２において第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置を較正することが可能である。
【００８０】
なお、第２ステップＳ２において第４関節軸ＪＴ４の基準となる回転位置を較正するとき、第３リンク４０ｃがＹ軸方向に延びるのであれば、第２関節軸ＪＴ２及び第３関節軸ＪＴ３それぞれのＸ軸周りの回転位置は任意である。
【００８１】
上記実施形態では、第２ステップＳ２において第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正するとき、ロボットアーム３０の姿勢が図６の状態である場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、例えば、図６の状態から第３関節軸ＪＴ３をＸ軸周りに９０°又は１８０°回転させた姿勢であっても、第２ステップＳ２において第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正することが可能である。
【００８２】
なお、第２ステップＳ２において第３関節軸ＪＴ３の基準となる回転位置を較正するとき、第３リンク４０ｃがＹ軸方向又はＺ軸方向に延びるのであれば、第２関節軸ＪＴ２及び第３関節軸ＪＴ３それぞれのＸ軸周りの回転位置は任意である。
【００８３】
上記実施形態では、ロボットアーム３０の基端を取り付けるための基台２１が載置面に載置される場合について説明したが、これに限定されず、ロボットアーム３０の基端が載置面に載置されてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、デジタル水準器７０（水準器）は、ロボットアーム３０の先端に取り付けられる冶具６０に対して設置される場合について説明したが、これに限定されない。例えば、デジタル水準器７０は、ロボットアーム３０に直接的に設置されてもよいし、或いは、冶具６０とは異なる構造の冶具に対して設置されてもよい。
【００８５】
上記実施形態では、水準器がデジタル水準器７０である場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、水準器は、例えば、気泡管水準器及びその他の水準器であってもよい。
【００８６】
上記実施形態では、較正されるロボットアームが６つの関節軸ＪＴ１〜６を有する場合について説明した。しかし、これに限定されず、較正されるロボットアームが２つ以上５つ以下の関節軸を有してもよいし、又は、７つ以上の関節軸を有してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、較正されるロボットアームが垂直多関節型ロボットの一部として構成される場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、較正されるロボットアームが極座標型ロボットの一部として構成されてもよいし、又は、その他のロボットの一部として構成されてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０  ロボット
２０  ロボット本体
２１  基台
３０  ロボットアーム
３１  第１アーム部
３２  第２アーム部
４０  リンク
５０  ロボット制御装置
６０  冶具
７０  デジタル水準器
ＪＴ  関節軸
【図１】
2020082283.tif 000003
【図２】
2020082283.tif 000004
【図３】
2020082283.tif 000005
【図４】
2020082283.tif 000006
【図５】
2020082283.tif 000007
【図６】
2020082283.tif 000008
【図７】
2020082283.tif 000009
【図８】
2020082283.tif 000010
【図９】
2020082283.tif 000011