(57)【要約】【課題】ロボットによりワークを目標位置姿勢に移動させる際に、ヒステリシスロス等によって発生する位置姿勢誤差を低減できるロボットシステムを提供する。【解決手段】多関節アーム２０と、多関節アーム２０に支持され、多関節アーム２０の動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークに対して作業可能な作業部２２を有するハンド２１と、少なくとも多関節アーム２０を制御する制御装置３と、を備えたロボットシステム１において、多関節アーム２０の最先端の関節７６と作業部２２との間に配置されると共に、多関節アーム２０に対する作業部２２の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を、制御装置３により調整する作業部調整機構２３を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節アームと、
前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークに対して作業可能な作業部を有するエンドエフェクタと、
少なくとも前記多関節アームを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムにおいて、
前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記作業部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記作業部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を、前記制御装置により調整する作業部調整機構を備える、
ことを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記作業部が第１の位置姿勢から第２の位置姿勢に移動するように、前記多関節アームを動作させることと、
前記多関節アームの動作により生ずる前記作業部の前記第２の位置姿勢に対する誤差を補正するように、前記作業部調整機構を動作させることと、を実行する、
ことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アームを動作させる第１の動作データに基づき、前記多関節アームを所定の基準速度で動作させることと、
前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記作業部調整機構を動作させる第２の動作データに基づき、前記作業部調整機構を動作させることと、を実行する、
ことを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アームが前記基準速度以下の速度で第１の教示を行われることにより、前記第１の動作データを取得し、
前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを前記基準速度で動作させ、
前記作業部が前記第２の位置姿勢に移動するように前記作業部調整機構が第２の教示を行われることにより、前記第２の動作データを取得する、
ことを特徴とする請求項３記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１の教示が行われる際には前記第１の動作データを取得し、前記第２の教示が行われる際には前記第２の動作データを取得する動作データ取得部と、
前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを再生し、前記第２の動作データに基づいて前記作業部調整機構を再生する再生部と、を有し、
教示時には、前記第１の教示が行われ前記動作データ取得部が前記第１の動作データを取得し、前記再生部が前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを前記基準速度で動作させ、前記第２の教示が行われ前記動作データ取得部が前記第２の動作データを取得し、
再生時には、前記再生部が、前記多関節アームを前記第１の動作データに基づき前記基準速度で再生することと、前記作業部調整機構を前記第２の動作データに基づき再生することと、を実行する、
ことを特徴とする請求項４記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第２の教示の前に、前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを前記基準速度で動作させた時、前記作業部を前記第２の位置姿勢に移動させるために必要な自由度数から、前記作業部調整機構の自由度数を減算した自由度数と同数の前記多関節アームの関節が動作されて教示されることにより、前記第１の動作データに対する補正データを取得し、前記補正データにより前記第１の動作データを補正する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の動作データをシミュレーションの演算により取得する、
ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記第１の教示及び前記第２の教示において前記作業部の位置姿勢を計測可能なセンサ手段を備え、
前記制御装置は、前記センサ手段による計測結果に基づき、前記第２の動作データを自動的に取得する、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項９】
多関節アームと、
前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークに対して作業可能な作業部を有するエンドエフェクタと、
前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記作業部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記作業部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整する作業部調整機構と、
前記多関節アーム及び前記作業部調整機構を制御する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法において、
前記制御装置が、前記作業部が第１の位置姿勢から第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アーム及び前記作業部調整機構を再生させる際に、前記多関節アームの動作により生ずる前記作業部の前記第２の位置姿勢に対する誤差を、前記作業部調整機構の動作により補正する作業部調整機構動作工程を備える、
ことを特徴とするロボットシステムの制御方法。
【請求項１０】
前記制御装置が、前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アームを動作させる第１の動作データに基づき、前記多関節アームを所定の基準速度で動作させるアーム動作工程を備え、
前記作業部調整機構動作工程は、前記制御装置が、前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記作業部調整機構を動作させる第２の動作データに基づき、前記作業部調整機構を動作させる、
ことを特徴とする請求項９記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項１１】
前記制御装置が、前記作業部が前記第１の位置姿勢から前記第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アームが前記基準速度以下の速度で第１の教示を行われることにより、前記第１の動作データを取得する第１のデータ取得工程と、
前記制御装置が、前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを前記基準速度で動作させる教示時動作工程と、
前記制御装置が、前記エンドエフェクタが前記第２の位置姿勢に移動するように前記作業部調整機構が第２の教示を行われることにより、前記第２の動作データを取得する第２のデータ取得工程と、を有する、
ことを特徴とする請求項１０記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項１２】
前記制御装置が、前記第２の教示の前に、前記第１の動作データに基づいて前記多関節アームを前記基準速度で動作させた時、前記作業部を前記第２の位置姿勢に移動させるために必要な自由度数から、前記作業部調整機構の自由度数を減算した自由度数と同数の前記多関節アームの関節が動作されて教示されることにより、前記第１の動作データに対する補正データを取得し、前記補正データにより前記第１の動作データを補正する補正工程を有する、
ことを特徴とする請求項１１記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項１３】
前記第１のデータ取得工程は、前記制御装置が前記第１の動作データをシミュレーションの演算により取得する、
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項１４】
前記第１の教示及び前記第２の教示において前記作業部の位置姿勢を計測可能なセンサ手段を備え、
前記第２のデータ取得工程は、前記制御装置が、前記センサ手段による計測結果に基づき、前記動作データを自動的に取得する、
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のロボットシステムの制御方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のロボットシステムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の関節が制御されることにより駆動する多関節アームを利用するロボットシステム及びロボットシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、垂直多関節アーム及びエンドエフェクタ（例えばハンド）等を備えたロボットに所望の動作をさせるために、予めロボットが所望の位置姿勢となる教示点をロボットに記憶させ、その記憶した教示データに従ってロボットを動作させることが行われている。
【０００３】
この種のロボットでは、関節での減速機として主に波動歯車減速機が用いられているが、この波動歯車減速機は撓みや残留応力が発生し易く、内部にねじれが生じ、トルクをゼロに戻してもねじれ角が残留するヒステリシスロスが発生することがある。また、ロボットでは、ヒステリシスロスの他にも、バックラッシュやベルトの伸び等の特性がある。以下、これらヒステリシスロス、バックラッシュ、ベルトの伸び等の特性を総称して、ヒステリシスロス等と呼ぶ。
【０００４】
ヒステリシスロス等により、波動歯車減速機を用いたロボットでは、ロボットに目標となる位置姿勢に移動するよう指令を入力しても、その目標位置姿勢に向かう方向や速度によって、実際に到達する位置姿勢に誤差が生じてしまうことがある。特に、例えば６軸多関節アームを利用したロボットのように多軸のロボットでは、各関節で発生したヒステリシスロス等が累積して、目標位置姿勢に対する実際の位置姿勢の誤差が発生し易い。
【０００５】
そこで、ロボットの動作時の位置姿勢の誤差を軽減するために、目標位置姿勢に向けて互いに反対の２方向からロボットを移動させるロボット制御装置が開発されている（特許文献１参照）。このロボット制御装置（１２）では、取得した正方向データ及び負方向データに基づいてキャリブレーションデータを作成し、得られたキャリブレーションデータを用いてロボット（１１）の動作を補正して、ヒステリシスロス等を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたロボット制御装置（１２）では、教示時におけるロボットの動作の速度及び方向と、実際の動作時におけるロボットの動作の速度及び方向との違いは考慮されていない。
【０００８】
例えば、ティーチングペンダントを利用して教示する際には、操作性の都合上、低速でロボットを動かす必要がある。このため、図９に破線で示すように、ロボットは、教示治具を動作前の位置３００から目標位置３０１に向けて低速で移動させ、目標位置３０１に合わせ込むために、ずれた方向と逆方向に移動させるという作業を繰り返す。そして、ロボットは、教示治具が正確に目標位置３０１に位置した時点でのロボットの教示データを取得し記憶する。
【０００９】
これに対し、実際のワークを移動させる際には、図９に実線で示すように、ロボットは、ワークを動作前の位置３００から目標位置３０１に向けて、教示時の例えば１０倍程度の高速で移動させる。この時、教示と実際の動作との移動速度や方向の違いに起因してロボットのヒステリシスロス等が発生してしまい、ワークは目標位置３０１とは異なった位置３０２に移動して位置誤差３０３を発生してしまうという課題がある。
【００１０】
また、図９に破線で示すように、教示治具を用いた教示では、教示治具が動作前の位置３０１に収束するまでに複数の不規則な方向から接近を図ることになる。このような動作は、特許文献１に記載されたロボット制御装置（１２）のように目標位置に向けて反対の２方向から移動して収束するものではない。このため、複数の不規則な方向から接近するよう教示されるロボットに、特許文献１に記載された技術を適用することは困難であり、適用しても位置誤差３０３を低減できる効果は小さいという課題がある。
【００１１】
本発明は、ロボットによりワークを目標位置姿勢に移動させる際に、ヒステリシスロス等によって発生する位置姿勢誤差を低減できるロボットシステム及びロボットシステムの制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のロボットシステムは、多関節アームと、前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークに対して作業可能な作業部を有するエンドエフェクタと、少なくとも前記多関節アームを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムにおいて、前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記作業部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記作業部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を、前記制御装置により調整する作業部調整機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のロボットシステムの制御方法は、多関節アームと、前記多関節アームに支持され、前記多関節アームの動作により位置及び姿勢が調整されると共に、ワークに対して作業可能な作業部を有するエンドエフェクタと、前記多関節アームの最先端の関節と前記エンドエフェクタの前記作業部との間に配置されると共に、前記多関節アームに対する前記作業部の位置及び姿勢の少なくとも一自由度を調整する作業部調整機構と、前記多関節アーム及び前記作業部調整機構を制御する制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法において、前記制御装置が、前記作業部が第１の位置姿勢から第２の位置姿勢に移動するように前記多関節アーム及び前記作業部調整機構を再生させる際に、前記多関節アームの動作により生ずる前記作業部の前記第２の位置姿勢に対する誤差を、前記作業部調整機構の動作により補正する作業部調整機構動作工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロボットは、多関節アームの最先端の関節とエンドエフェクタの作業部との間に、作業部調整機構を備えている。このため、ロボットによりワークを目標位置姿勢に向けて移動させる際に、多関節アームでのヒステリシスロス等に起因する位置姿勢誤差を作業部調整機構により補正できるので、ワークの位置姿勢誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの教示時及び再生時の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２のデータ取得工程におけるハンドの動きを示す側面図であり、（ａ）は第２のデータ取得工程の開始前、（ｂ）は第２のデータ取得工程の終了後である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るロボットシステムの教示時及び再生時の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るロボットシステムの教示時及び再生時の動作を示すフローチャートである。
【図９】教示時の教示治具の軌跡と、実際の動作時のワークの軌跡とを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２を制御する制御装置３と、を備えている。
【００１８】
ロボット２は、６軸の垂直多関節アーム（以下、アームと呼ぶ）２０と、エンドエフェクタとしてのハンド２１とを有している。本実施形態では、アーム２０として６軸の垂直多関節アームを適用しているが、軸数は用途や目的に応じて適宜変更してもよい。また、本実施形態では、エンドエフェクタとしてハンド２１を適用しているが、これに限られず、例えば、ナット締め具や溶接ガン等の他の用途のものを適用してもよい。
【００１９】
アーム２０は、７つのリンク６１〜６７と、各リンク６１〜６７を揺動又は回動可能に連結する６つの関節７１〜７６とを備えている。各リンク６１〜６７としては、長さが固定されたものを採用している。但し、例えば、直動アクチュエータにより伸縮可能なリンクを採用してもよい。
【００２０】
各関節７１〜７６には、各関節７１〜７６を各々駆動するモータ、あるいは必要に応じて直動アクチュエータが、出力機器２０ｂとして設けられている。各関節７１〜７６には、モータの回転角度を検知するエンコーダと、各モータに供給する電流を検知する電流センサと、各関節７１〜７６のトルクを検知するトルクセンサとが、入力機器２０ａとして設けられている。
【００２１】
ハンド２１は、アーム２０に支持され、アーム２０の動作により位置及び姿勢の少なくとも一自由度が調整されると共に、作業部２２と、作業部調整機構２３とを備えている。作業部２２は、作業部調整機構２３を介して、アーム２０の先端リンク６７に取り付けられ、ワークに対して作業可能になっている。本実施形態では、エンドエフェクタとしてハンド２１が採用されているので、作業部２２は、ワークを把持可能な３本等の複数の指により構成されている。また、ハンド２１には、作業部２２を動作させるためのモータが出力機器２２ｂとして内蔵されると共に、モータの回転角度を検知するエンコーダが入力機器２２ａとして内蔵されている。
【００２２】
図２に示すように、制御装置３は、コンピュータにより構成され、ロボット２を制御するようになっている。制御装置３を構成するコンピュータは、例えばＣＰＵ３０と、各部を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ３１と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３２と、入力インターフェース回路３３と、出力インターフェース回路３４とを備えている。
【００２３】
ＣＰＵ３０は、アーム制御部８０と、作業部制御部８１と、作業部調整機構制御部８２と、動作データ取得部８３と、再生部８４と、を備えている。
【００２４】
アーム制御部８０は、ＲＯＭ３１に記憶されたアーム制御ソフトウェアによりアーム２０への指令値を算出し、アーム２０との間でデータ通信を行うことにより、アーム２０を制御するようになっている。
【００２５】
作業部制御部８１は、アーム２０の位置姿勢に基づき、ＲＯＭ３１に記憶された作業部制御ソフトウェアにより作業部２２への指令値を算出し、作業部２２との間でデータ通信を行うことにより、作業部２２を制御するようになっている。
【００２６】
入力インターフェース回路３３及び出力インターフェース回路３４は、例えばＣＡＮ通信手段やＲＳ−２３２Ｃ通信手段により構成されている。本実施形態では、アーム制御部８０及び作業部制御部８１は、ＣＡＮ通信手段により通信を行うと共に、後述する作業部調整機構制御部８２は、ＲＳ−２３２Ｃ通信手段により通信を行うようになっている。
【００２７】
制御装置３には、ロボット２を教示するためのティーチングペンダント４が接続可能になっている。ティーチングペンダント４が入力インターフェース回路３３及び出力インターフェース回路３４に接続されると共に、操作者がティーチングペンダント４を操作することで、ロボット２が動作されて教示されるようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態に係るロボットシステム１の特徴的な部分について詳細に説明する。
【００２９】
図１に示すように、作業部調整機構２３は、アーム２０の最先端の関節としての第６関節７６と作業部２２との間に配置され、先端リンク６７側に設けられたＸ軸並進機構９０と、Ｙ軸並進機構９１と、作業部２２側に設けられたＺ軸回転機構９２とを備えている。本実施形態では、作業部調整機構２３は、ハンド２１の一部として設けられている。
【００３０】
Ｘ軸並進機構９０及びＹ軸並進機構９１は、アーム２０の先端リンク６７のフランジ面６７ａと平行な面で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に動作する並進移動機構となっている。Ｘ軸並進機構９０及びＹ軸並進機構９１は、精密なガイド及びボールねじを使用し、ボールねじをステッピングモータにより回転させることで駆動する並進２軸の構成とし、２軸の直交度は予め校正しておくようにする。
【００３１】
Ｚ軸回転機構９２は、先端リンク６７のフランジ面６７ａと垂直なＺ軸を中心に回転する回転駆動機構となっている。Ｚ軸回転機構９２としては、精密なウォームギア（減速機）を使用し、ステッピングモータにより回転させることで駆動する回転１軸の構成としている。
【００３２】
Ｚ軸回転機構９２が回転を行った際に、作業部２２の把持するワークの中心位置がＸ軸方向及びＹ軸方向に変動しないように、ワークを把持する作業部２２の回転中心と、Ｚ軸回転機構９２の回転中心とが同心になるように調整しておく。Ｚ軸回転機構９２の回転中心と作業部２２の回転中心とのずれは、許容組付け公差より小さいものとする。但し、このような調整をしなくとも、予め中心同士の位置のずれを同定しておくことで、回転補正に伴うＸ軸方向及びＹ軸方向のずれを考慮して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の補正量を算出するようにしてもよい。
【００３３】
作業部調整機構２３は、アーム２０が目標の教示点に移動した後の微調整を行うものであることから、可動範囲は小さくて足り、例えばアーム２０の０．２〜０．３ｍｍ程度の誤差を１０〜２０μｍ程度の誤差に調整するための可動範囲にすることができる。また、作業部調整機構２３の移動は、アーム２０の移動と並行に行うことも可能なので、速い速度は必要なく、更に耐荷重はハンド２１とワークの重量に対応できるだけでよい。このように、作業部調整機構２３は機能的な制約が少なく、波動歯車減速機は必要ないため、ヒステリシスロス等が小さい機構を採用することができる。そこで、作業部調整機構２３は、アーム２０の各関節７１〜７６よりもヒステリシスロス等が小さい機構とされている。ヒステリシスロス等が小さい機構としては、本実施形態の構成の他に、例えば、ピエゾ素子を用いたものなどがある。
【００３４】
本実施形態においては、作業部調整機構２３は、回転１軸と並進２軸の３軸を有する機構になっている。これにより、例えば、円柱形状の部材を作業部２２に保持して円筒形状の部材に位相を決めて挿入して組み付けたり（図４参照）、あるいは逆に円筒形状の部材を作業部２２に保持して円柱形状の部材に位相を決めて嵌合して組み付けたりする場合に有効である。これらの場合は、作業部２２に保持された部材の中心位置及び位相が正確に教示されるようにする。これにより、保持された部材に若干の傾き誤差や中心軸方向の教示誤差があっても、作業部２２が保持された部材を相手部材に組み付けてから解放した際に、部材の重力によって相手部材に案内されるため、組み付けが正確になされる。従って、このような場合には、中心位置を合わすための並進の２自由度と、位相を合わすための回転の１自由度が必要となり、本実施形態のような３軸の機構が適切となる。
【００３５】
図２に示すように、ＣＰＵ３０の作業部調整機構制御部８２は、アーム２０の位置姿勢に基づき、ＲＯＭ３１に記憶された作業部調整機構制御ソフトウェアにより作業部調整機構２３への指令値を算出するようになっている。そして、作業部調整機構制御部８２は、作業部調整機構２３との間でデータ通信を行うことにより、作業部調整機構２３を制御するようになっている。
【００３６】
ＣＰＵ３０の動作データ取得部８３は、アーム２０及び作業部調整機構２３が教示される際に各動作データを取得して、ＲＡＭ３２に記憶するようになっている。
【００３７】
アーム２０は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が第１の位置姿勢としての前教示点から、第２の位置姿勢としての目標教示点に移動するように、所定の基準速度以下の速度で移動されて、第１の教示として教示される。この時、動作データ取得部８３は、アーム２０のエンコーダ値等を、第１の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。
【００３８】
ここで、作業部２２の目標教示点とは、例えば、作業部２２が保持したワークに組立や加工等の作業を施す点としたり、あるいは他の装置を回避するための通過点等に設定することができる。また、作業部２２の前教示点とは、目標教示点に到達する直前の教示点であり、例えば、他の部品の組立を行うための教示点であったり、組立対象となる部品をピッキングするための教示点であったり、治工具を回避するための教示点であったりする。更に、基準速度とは、ロボットシステム１により部品の組み立てを行う際の通常の再生時の速度としている。
【００３９】
また、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、作業部調整機構２３は、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように移動されて、第２の教示として教示される。この第２の教示では、作業部２２は、作業部調整機構２３によりＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸回転方向の３自由度において移動される。この時、動作データ取得部８３は、作業部調整機構２３のエンコーダ値等を、第２の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。
【００４０】
ＣＰＵ３０の再生部８４は、第１の動作データに基づいてアーム２０を再生し、また第２の動作データに基づいて作業部調整機構２３を再生するようになっている。アーム２０及び作業部調整機構２３の再生は、本実施形態では同時に行われるようになっている。但し、アーム２０及び作業部調整機構２３の再生は、同時であることには限られず、前後して行われてもよい。アーム２０及び作業部調整機構２３の動作により、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するようになっている。
【００４１】
また、再生部８４は、ロボット２の教示時において、アーム２０を前教示点から目標教示点に向けて、第１の動作データに基づき基準速度で再生するようになっている。この再生時には、アーム２０には、第１の教示時との移動速度や方向の違いに起因するヒステリシスロス等が発生し、作業部２２は目標教示点とは異なる位置姿勢に移動される。尚、位置姿勢とは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の値で決定される位置と、Ｘ軸回転方向、Ｙ軸回転方向、Ｚ軸回転方向の値で決定される姿勢との両方を含む意味としている。
【００４２】
上述したように、ＣＰＵ３０は、ロボット２の教示時には、第１の教示が行われ、動作データ取得部８３が第１の動作データを取得し、再生部８４が第１の動作データに基づいてアーム２０を基準速度で動作させる。その後、第２の教示が行われ、動作データ取得部８３が第２の動作データを取得するようになっている。
【００４３】
また、ＣＰＵ３０は、ロボット２の再生時には、再生部８４が、アーム２０を第１の動作データに基づき基準速度で再生すると共に、作業部調整機構２３を第２の動作データに基づき再生するようになっている。
【００４４】
上述したロボットシステム１により教示及び再生を行った際の動作を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４５】
ここでは、ロボット２に教示（ステップＳ１〜Ｓ３）が行われてから、続けて再生（ステップＳ４，Ｓ５）が行われる場合について説明している。しかしながら、教示と再生とは連続して行われる必要はなく、ロボット２に教示を行って動作データを記憶しておけば、続けて再生を行わなくても、一旦作業を中止した後に何度でも再生可能である。また、ここでは、ワークが前教示点から目標教示点に移動するように、ロボット２に教示すると共に再生させるようにしている。
【００４６】
まず、ティーチングペンダント４の操作によるインチング動作により、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように、アーム２０が基準速度以下の速度で移動されて教示される（第１の教示）。動作データ取得部８３は、この第１の教示におけるアーム２０のエンコーダ値等を第１の動作データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ１、第１のデータ取得工程）。尚、インチング動作の開始点を、シミュレーション等により前教示点の近くに予め設定しておいてもよい。
【００４７】
そして、再生部８４は、第１の動作データに基づき、アーム２０を基準速度で再生する（ステップＳ２、教示時動作工程）。ここで、アーム２０には、第１の教示時との移動速度の違いに起因するヒステリシスロス等が発生し、作業部２２は目標教示点とは異なる位置姿勢に移動される。
【００４８】
この再生後の時点では、作業部２２が目標教示点に位置していないので、作業部調整機構２３を動作させることにより、作業部２２の位置姿勢を目標教示点に向けて調整する。このために、ティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が目標教示点に移動するように、作業部調整機構２３が移動されて教示される（第２の教示）。動作データ取得部８３は、この第２の教示における作業部調整機構２３のエンコーダ値等を第２の移動データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ３、第２のデータ取得工程）。
【００４９】
この第２の教示では、例えば、教示治具５を利用して、以下のように作業部調整機構２３の教示を行っている。
【００５０】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、教示治具５として、例えば、筒状部材５０と、固定側円柱状部材５１と、移動側円柱状部材５２とが利用される。筒状部材５０は、Ｄカット面５０ａを有する断面略Ｄ字形状の透孔を備えている。固定側円柱状部材５１は、外周にＤカット面５１ａを備え、筒状部材５０に回転不能で貫通可能な太さに形成されている。移動側円柱状部材５２は、一方の端部において外周にＤカット面５２ａを備え、Ｄカット面５２ａが形成された部位では筒状部材５０に回転不能で挿入可能な太さに形成されている。
【００５１】
固定側円柱状部材５１は、テーブル６の目標位置６ｂに載置される。筒状部材５０は、固定側円柱状部材５１の周囲に昇降可能に設けられている。移動側円柱状部材５２は、Ｄカット面５２ａが形成された端部側を先端側にして、作業部２２に把持されている。
【００５２】
ここでは、作業部２２が移動側円柱状部材５２を把持する際に、移動側円柱状部材５２の回転軸と、Ｚ軸回転機構９２の回転軸とが平行になるように把持させる。ここで要求される平行度は、ワークを位置させる精度から設定される。このように平行に把持させることにより、Ｚ軸回転機構９２が作業部２２を回転させた際に、移動側円柱状部材５２のＸ軸方向及びＹ軸方向への回転、即ちＺ軸に対する傾斜を抑えることができる。尚、作業部２２が実際のワークを把持する際も、移動側円柱状部材５２を把持する場合と同様に、ワークの回転軸と、Ｚ軸回転機構９２の回転軸とが平行になるように把持させるのは勿論である。
【００５３】
また、固定側円柱状部材５１の載置される位置及びその鉛直軸（図中、一点鎖線）での角度（位相）は、作業部２２の目標教示点の位置姿勢により設定される。具体的には、図４（ｂ）に示すように、筒状部材５０が固定側円柱状部材５１の周囲から移動側円柱状部材５２の周囲に移動可能になった時に、移動側円柱状部材５２を把持する作業部２２が目標教示点に位置するように設定する。
【００５４】
即ち、移動側円柱状部材５２を鉛直方向に一致させ、移動側円柱状部材５２の先端面を固定側円柱状部材５１の上面に中心を一致させて突き当てることで、作業部２２のＸ軸方向座標及びＹ軸方向座標が、目標教示点のＸ軸方向座標及びＹ軸方向座標に一致する。更に、移動側円柱状部材５２及び固定側円柱状部材５１の各Ｄカット面５２ａ，５１ａが同一平面上になるように、移動側円柱状部材５２及び固定側円柱状部材５１の位相を一致させことで、作業部２２のＺ軸回転方向座標が目標教示点のＺ軸回転方向座標に一致する。この時、移動側円柱状部材５２を把持する作業部２２が目標教示点に位置するように、作業部２２に対する移動側円柱状部材５２の位相と、固定側円柱状部材５１が固定される位置及び位相とを設定する。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、教示時動作工程では、第１の動作データに基づくアーム２０の再生により、作業部２２が目標教示点を目指して移動しながらも、ヒステリシスロス等によって目標教示点には到達しない。この時、移動側円柱状部材５２は、固定側円柱状部材５１から離隔しており、作業部２２は目標教示点と位置及び姿勢に誤差を生じている。ここで、作業部２２は、Ｚ軸に対する傾斜は抑えられているので、作業部２２の姿勢についてはＺ軸回転方向のみを第２の教示の対象とすればよい。
【００５６】
また、図４（ａ）では移動側円柱状部材５２は、固定側円柱状部材５１からＺ軸方向に大きく離隔しているが、これは説明上のためで、実際には最大で例えば０．５ｍｍ程度の離隔である。このため、Ｚ軸方向の誤差ついては、第２の教示を行わなくても、作業部２２が部品を解放することで重力によりＺ軸方向に落下するので、ワークの組み立てあるいは設置等を行うことができる。従って、第２のデータ取得工程においては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸回転方向の３つの方向について第２の教示を行うものとする。
【００５７】
第２のデータ取得工程において、ティーチングペンダント４の操作により作業部調整機構２３が駆動され、作業部２２が目標教示点に向けて移動される。これにより、図４（ｂ）に示すように、移動側円柱状部材５２の下面と固定側円柱状部材５１の上面とが対向して一致されると共に、位相が一致される。また、ここでは、作業部２２のＺ軸方向については、アーム制御部８０によりアーム２０が作業部２２を鉛直に下方に移動させ、移動側円柱状部材５２の下面を固定側円柱状部材５１の上面に突き当てるようにしている。但し、アーム２０の動作により移動側円柱状部材５２と固定側円柱状部材５１とを突き当てなくても、作業部２２が把持したワークを解放することで重力によりＺ軸方向に落下するので、ワークの組み立てや設置等は可能である。
【００５８】
図４（ｂ）に示すように、移動側円柱状部材５２の下面を固定側円柱状部材５１の上面に中心を一致させて突き当てられ、かつ位相が一致しているので、筒状部材５０が固定側円柱状部材５１の周囲から移動側円柱状部材５２の周囲に移動可能になる。操作者は、筒状部材５０が固定側円柱状部材５１の周囲から移動側円柱状部材５２の周囲に移動可能になったと判断した時に、作業部２２が目標教示点に到達したと判断する。そして、操作者は、ティーチングペンダント４を利用して動作データ取得部８３を作動させ、動作データ取得部８３は、作業部調整機構２３のエンコーダ値を第２の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。また、アーム２０をＺ軸方向に移動した場合は、必要があればアーム２０のエンコーダ値により第１の動作データを補正してもよい。
【００５９】
尚、教示治具５は、第１の教示及び第２の教示で同じ物を使用する。但し、同じ教示治具５を使用することには限られない。例えば、第１の教示で使用する場合は、比較的緩い嵌合公差の教示治具５を使用して教示時間を短縮すると共に、第２の教示で使用する場合は、組立精度を満たす嵌合公差の教示治具５を使用する等、適宜使い分けてもよい。
【００６０】
次に、再生部８４が、アーム２０を第１の動作データに基づき基準速度で再生する（ステップＳ４、アーム動作工程）。また、これと並行して、再生部８４は、作業部調整機構２３を第２の動作データに基づき再生する（ステップＳ５、作業部調整機構動作工程）。
【００６１】
ここでのアーム２０の動作では、ヒステリシスロス等に起因する位置誤差が発生する。これに対し、作業部調整機構２３は、その位置誤差を補正するように動作する。従って、アーム２０でのヒステリシスロス等に起因する位置誤差が、作業部調整機構２３により補正されるので、作業部２２及び保持されたワークが目標教示点に高精度に移動する。
【００６２】
上述したように本実施形態のロボットシステム１によれば、アーム２０に第１の教示を行い、実際の再生時と同じ基準速度で再生させ、その再生後の位置からアーム２０よりヒステリシスロス等の少ない作業部調整機構２３に第２の教示を行っている。そして、再生時には、アーム２０を第１の教示データによって再生すると共に、作業部調整機構２３を第２の教示データによって再生するので、ヒステリシスロス等によって発生する位置誤差を従来よりも低減することができる。これにより、ロボット２によるワークの移動の精度を向上できるので、例えば、ロボット２による部品組立の精度を向上することができる。
【００６３】
また、本実施形態のロボットシステム１によれば、作業部調整機構２３は２軸並進及び１軸回転の３つの自由度を有しているので、例えば、円柱形状の部材と円筒形状の部材とを互いの位相を決めて組み立てる場合に、高精度な組み立てを実現できる。
【００６４】
また、本実施形態のロボットシステム１によれば、作業部調整機構２３がハンド２１の一部に設けられているので、エンドエフェクタの種類に応じて作業部調整機構２３の構成を異ならせて設けたり、作業部調整機構２３が不要であれば設けないようにもできる。例えば、エンドエフェクタがＸ軸方向及びＹ軸方向のみの調整で足りる場合は、作業部調整機構２３はＸ軸並進機構９０及びＹ軸並進機構９１のみを有する構成にすることができる。また、エンドエフェクタが回転方向のみの調整で足りる場合は、作業部調整機構２３はＺ軸回転機構９２のみを有する構成にすることができる。従って、エンドエフェクタの種類に応じて作業部調整機構２３を選択することができ、エンドエフェクタの最適な制御を実現することができる。
【００６５】
上述した本実施形態のロボットシステム１では、実際のワークの移動の例として、位相を決めて円筒を円柱に組み付ける工程を想定したため、作業部調整機構２３は並進２軸，回転１軸の３自由度を有するものとした。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、円筒を円柱に組み付ける工程であっても位相合わせが不要な工程であれば、中心を合わせる２自由度で良いため、作業部調整機構２３は並進２軸のみにすることができる。あるいは、作業部調整機構２３が４自由度以上の自由度を設定可能な機構にしてもよい。このように、作業部調整機構２３に要求される自由度は、実際の作業の工程に応じて適宜変更することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るロボットシステム１０１について説明する。このロボットシステム１０１が扱うワークやロボット１０２への教示方法については、第１実施形態と同様とする。
【００６７】
第２実施形態は、第１実施形態と比較して、ハード構成としてハンド１２１の作業部調整機構１２３がＺ軸回転機構９２を有しない点でのみ構成を異にしている。図５に示すように、作業部調整機構１２３は、Ｘ軸並進機構９０と、Ｙ軸並進機構９１とを備えている。それ以外の構成は、第１実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
第１実施形態と同様に、第２の教示において必要な自由度数は３になる。これに対し、作業部調整機構１２３の自由度は２であるため、３自由度から２自由度を減算した１自由度については、その自由度と同数のアーム２０の第６関節７６を使用して第２の教示を実施する。このため、第６関節７６の減速機の設計や選別においては、ヒステリシスロス等が小さくなるものを選択することが好ましい。
【００６９】
動作データ取得部８３は、第２の教示において第６関節７６及び作業部調整機構１２３が教示される際に、各動作データを取得して適宜処理するようになっている。
【００７０】
第２の教示では、第６関節７６は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、現在の位相から目標教示点の位相まで回転され教示される。この第２の教示では、作業部２２がＺ軸回転方向に回転されて、作業部２２のＺ軸の位相が目標の位相と一致され、目標教示点にＺ軸回転方向で一致する。動作データ取得部８３は、第６関節７６を教示して得られた第６関節７６のエンコーダ値等を補正データとして取得して、この補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する。
【００７１】
また、第２の教示では、作業部調整機構１２３は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように移動されて教示される。この第２の教示では、作業部２２は、作業部調整機構１２３によりＸ軸方向及びＹ軸方向の２自由度において並進移動され、目標教示点にＸ軸方向及びＹ軸方向で一致する。動作データ取得部８３は、作業部調整機構１２３のエンコーダ値等を、第２の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。
【００７２】
上述したロボットシステム１０１により教示及び再生を行った際の動作を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００７３】
ティーチングペンダント４の操作によるインチング動作により、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように、アーム２０が基準速度以下の速度で移動されて教示される。動作データ取得部８３は、この第１の教示におけるアーム２０のエンコーダ値等を第１の動作データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ１１、第１のデータ取得工程）。尚、インチング動作の開始点を、シミュレーション等により前教示点の近くに予め設定しておいてもよい。
【００７４】
そして、再生部８４は、第１の動作データに基づき、アーム２０を基準速度で再生する（ステップＳ１２、教示時動作工程）。ここで、アーム２０には、第１の教示時との移動速度や方向の違いに起因するヒステリシスロス等が発生し、作業部２２は目標教示点とは異なる位置姿勢に移動される。
【００７５】
この時点では、作業部２２が目標教示点に位置していないので、第６関節７６及び作業部調整機構１２３を動作させることにより、作業部２２の位置姿勢を目標教示点に向けて調整する。ここで、作業部調整機構１２３は第６関節７６よりも先端側に設けられているので、第６関節７６による位相の回転補正により、作業部調整機構１２３の軸方向が回転する。このため、作業部調整機構１２３による補正に先立って、第６関節７６による補正を実行する必要がある。
【００７６】
このために、ティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が目標教示点に移動するように、第６関節７６が回転されて教示される。動作データ取得部８３は、この第２の教示における第６関節７６のエンコーダ値等を補正データとして取得する（ステップＳ１３、補正工程）。動作データ取得部８３は、補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ１４、補正工程）。
【００７７】
そして、ティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が目標教示点に移動するように、作業部調整機構１２３がＸ軸方向及びＹ軸方向に並進移動されて教示される。動作データ取得部８３は、この第２の教示における作業部調整機構１２３のエンコーダ値等を第２の動作データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ１５、第２のデータ取得工程）。
【００７８】
また、再生部８４が、アーム２０を第１の動作データに基づき基準速度で再生する（ステップＳ１６、アーム動作工程）。また、これと並行して、再生部８４は、作業部調整機構１２３を第２の動作データに基づき再生する（ステップＳ１７、作業部調整機構動作工程）。これにより、アーム２０でのヒステリシスロス等に起因する位置誤差が、作業部調整機構１２３により補正されるので、作業部２２及び保持されたワークが目標教示点に高精度に移動する。
【００７９】
上述したように本実施形態のロボットシステム１０１によれば、再生時には、アーム２０を第１の教示データによって再生し、作業部調整機構１２３を第２の教示データによって再生するので、ヒステリシスロス等により発生する位置誤差を従来よりも低減できる。これにより、ロボット１０２によるワークの移動の精度を向上できるので、例えば、ロボット１０２による部品組立の精度を向上することができる。
【００８０】
また、本実施形態のロボットシステム１０１によれば、作業部調整機構１２３がＺ軸回転機構を有さないようにしているので、作業部調整機構１２３を軽量化及びコストダウンすることができる。作業部調整機構１２３を軽量化により、ワークの移動での位置姿勢の精度や速度を向上することができる。
【００８１】
また、本実施形態のロボットシステム１０１によれば、第２の教示において、アーム２０の有する複数の関節の中で第６関節７６を用いて教示を行っている。このため、アーム２０の例えば第１関節７１や第２関節７２にように荷重が大きい関節や作業部２２までの距離が長い関節に比べて、ヒステリシスロス等の発生を抑えることができる。従って、ヒステリシスロス等の発生を抑えながら、アーム２０の関節を利用して第２の教示を実施できるので、ワークの移動での位置姿勢の精度を向上することができる。
【００８２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るロボットシステム２０１について説明する。このロボットシステム２０１が扱うワークやロボット２０２への教示方法については、第１実施形態と同様とする。
【００８３】
第３実施形態は、第１実施形態と比較して、ハード構成としてハンド２２１の作業部調整機構２２３がＺ軸回転機構９２を有しないと共に、力覚センサ９３を備えている点でのみ構成を異にしている。図７に示すように、作業部調整機構２２３は、Ｘ軸並進機構９０と、Ｙ軸並進機構９１と、作業部２２への加力を検出する力覚センサ９３とを備えている。それ以外の構成は、第１実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００８４】
本実施形態では、動作データ取得部８３は、実際のワーク移動を模した空間上でロボット２０２によるワークの組み立てが可能となるように、シミュレーションの演算によりアーム２０の教示を行うようになっている。アーム２０が、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように、シミュレーションにより移動されて教示される。動作データ取得部８３は、アーム２０のエンコーダ値等を、第１の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。
【００８５】
再生部８４は、教示時において、第２の教示の前にアーム２０を第１の動作データに基づき基準速度で再生するようになっている。本実施形態では、アーム２０の動作における誤差の要因として、ヒステリシスロス等があることに加え、実機とシミュレーションとの差分もある。これにより、本実施形態のロボット２０２では、第１実施形態及び第２実施形態のように実機を利用して第１の教示を行った場合に比べて、移動後の作業部２２の目標教示点に対する位置姿勢の誤差が大きくなることがある。このため、第２の教示においては、３自由度ではなく、例えば５自由度の教示を行うようにする。
【００８６】
ここで、説明のために、図４に示す固定側円柱状部材５１の上面に座標系を定義する。固定側円柱状部材５１の上面をＸＹ平面とし、上面の中心を原点とする。また、上面に垂直な方向をＺ軸方向とする。この上面に対し、真上から他の部材を組み付ける際には、Ｚ軸方向は力覚センサ９３が接触を検知した時点で組立完了とする。このため、教示すべき方向は、Ｚ軸方向を除いたＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸回転方向、Ｙ軸回転方向、Ｚ軸回転方向の５自由度とする。必要な自由度が５自由度であるのに対し、作業部調整機構２２３は２自由度であるため、その差である３自由度の調整にはアーム２０の関節を利用する。本実施形態では、アーム２０の第４関節７４、第５関節７５、第６関節７６を使用して第２の教示を実施する。このため、第４関節７４、第５関節７５、第６関節７６の減速機の設計や選別においては、ヒステリシスロス等が小さくなるものを選択することが好ましい
【００８７】
動作データ取得部８３は、第２の教示において第４関節７４、第５関節７５、第６関節７６、作業部調整機構２２３が教示される際に、各動作データを取得して適宜処理するようになっている。
【００８８】
第２の教示では、第４関節７４及び第５関節７５は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、現在の位相から目標教示点の位相まで回転され教示される。この第２の教示では、作業部２２がＸ軸回転方向及びＹ軸回転方向に回転されて、作業部２２のＺ軸方向が目標の方向と平行になるようにする。動作データ取得部８３は、第４関節７４及び第５関節７５を教示して得られた第４関節７４及び第５関節７５のエンコーダ値等を補正データとして取得して、この補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する。
【００８９】
また、第２の教示では、第６関節７６は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、現在の位相から目標教示点の位相まで回転され教示される。この第２の教示では、作業部２２がＺ軸回転方向に回転されて、作業部２２のＺ軸の位相が目標の位相と一致され、目標教示点にＺ軸回転方向で一致する。動作データ取得部８３は、第６関節７６を教示して得られた第６関節７６のエンコーダ値等を補正データとして取得して、この補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する。
【００９０】
更に、第２の教示では、作業部調整機構２２３は、操作者によるティーチングペンダント４の操作により、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように移動されて教示される。この第２の教示では、作業部２２は、作業部調整機構２２３によりＸ軸方向及びＹ軸方向の２自由度において並進移動され、目標教示点にＸ軸方向及びＹ軸方向で一致する。動作データ取得部８３は、作業部調整機構２２３のエンコーダ値等を、第２の動作データとして取得してＲＡＭ３２に記憶する。
【００９１】
更に、動作データ取得部８３は、第６関節７６及び作業部調整機構２２３が教示される際に、作業部２２がＸ軸回転方向及びＹ軸回転方向に関して所望の範囲から外れてしまった場合は、第４関節７４及び第５関節７５の教示を再度行うようになっている。
【００９２】
上述したロボットシステム２０１により教示及び再生を行った際の動作を、図８に示すフローチャートに沿って説明する。
【００９３】
動作データ取得部８３によるシミュレーションにより、作業部２２が前教示点から目標教示点に移動するように、アーム２０が移動されて教示される。動作データ取得部８３は、シミュレーションで得られたアーム２０のエンコーダ値等を第１の動作データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ２１、第１のデータ取得工程）。
【００９４】
そして、再生部８４は、第１の動作データに基づき、アーム２０を基準速度で再生する（ステップＳ２２、教示時動作工程）。ここで、アーム２０には、ヒステリシスロス等が発生すると共に、実機とシミュレーションとの差分も加わり、作業部２２は目標教示点とは異なる位置姿勢に移動される。
【００９５】
この時点では、作業部２２が目標教示点に位置していないので、第４関節７４、第５関節７５、第６関節７６、作業部調整機構２２３を動作させることにより、作業部２２の位置姿勢を目標教示点に向けて調整する。このために、ティーチングペンダント４の操作者による操作により、作業部２２が目標教示点に移動するように、第４関節７４及び第５関節７５が回転されて教示される。
【００９６】
これにより、作業部２２が、Ｘ軸回転方向及びＹ軸回転方向に回転されて、作業部２２のＺ軸が目標教示点のＺ軸に平行になる。ここでの教示は、例えば、水準器を用いて固定側円柱状部材５１及び移動側円柱状部材５２を水準に合わせる方法や、角度計を用いて固定側円柱状部材５１及び移動側円柱状部材５２が同じ平面になるように調整する方法等がある。動作データ取得部８３は、この第２の教示における第４関節７４及び第５関節７５のエンコーダ値等を補正データとして取得する（ステップＳ２３、補正工程）。動作データ取得部８３は、補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ２４、補正工程）。
【００９７】
そして、ティーチングペンダント４の操作者による操作により、作業部２２が目標教示点にＺ軸回転方向の位相を一致させるように、第６関節７６が回転されて教示される。動作データ取得部８３は、この第２の教示における第６関節７６のエンコーダ値等を補正データとして取得する（ステップＳ２５、補正工程）。動作データ取得部８３は、補正データにより第１の動作データを補正し、補正後の第１の動作データをＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ２６、補正工程）。
【００９８】
また、ティーチングペンダント４の操作者による操作により、作業部２２が目標教示点に移動するように、作業部調整機構２２３がＸ軸方向及びＹ軸方向に並進移動されて教示される。動作データ取得部８３は、この第２の教示における作業部調整機構２２３のエンコーダ値等を第２の動作データとして取得しＲＡＭ３２に記憶する（ステップＳ２７、第２のデータ取得工程）。なお、この際に、調整したい範囲が作業部調整機構２２３の可動範囲を超過している場合は、第１実施形態や第２実施形態と同様に教示治具などを用いて教示を行い、第１の動作データを更新する必要が生じる。
【００９９】
更に、動作データ取得部８３は、ステップＳ２５〜Ｓ２７において第６関節７６及び作業部調整機構２２３が教示される際に、作業部２２がＸ軸回転方向及びＹ軸回転方向に関して所望の範囲内にあるか判断する（ステップＳ２８）。動作データ取得部８３が、作業部２２がＸ軸回転方向及びＹ軸回転方向に関して所望の範囲内に無いと判断した場合は、第４関節７４及び第５関節７５の教示を再度行う（ステップＳ２３）。
【０１００】
動作データ取得部８３が、作業部２２がＸ軸回転方向及びＹ軸回転方向に関して所望の範囲内にあると判断した場合は、再生部８４が、アーム２０を第１の動作データに基づき基準速度で再生する（ステップＳ２９、アーム動作工程）。また、これと並行して、再生部８４は、作業部調整機構２３を第２の動作データに基づき再生する（ステップＳ３０、作業部調整機構動作工程）。これにより、アーム２０でのヒステリシスロス等やシミュレーションと実機との差分に起因する位置誤差が、作業部調整機構２３により補正されるので、作業部２２及び保持されたワークが目標教示点に高精度に移動する。
【０１０１】
上述したように、本実施形態のロボットシステム２０１によれば、第１の教示の際に実機を用いずにシミュレーションにより行っているので、第１の教示を実機の製作等と並行して実施可能になり、リードタイムを短縮することができる。
【０１０２】
また、作業部調整機構２２３に力覚センサ９３が設けられているので、作業部２２のＺ軸方向については組立時の接触を検知することで作業を完了できる。これにより、作業部２２のＺ軸方向への教示が不要になるので、第２の教示の際の教示作業の煩雑化を抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施形態のロボットシステム２０１によれば、第２の教示においてアーム２０の有する複数の関節の中で第４関節７４、第５関節７５、第６関節７６も用いて教示を行っている。このため、アーム２０の例えば第１関節７１〜第３関節７３にように荷重が大きい関節や作業部２２までの距離が長い関節に比べて、ヒステリシスロス等の発生を抑えることができる。従って、ヒステリシスロス等の発生を抑えながら、アーム２０の関節を利用して第２の教示を実施できるので、ワーク移動の高精度化を図ることができる。
【０１０４】
上述した本実施形態のロボットシステム２０１では、第２の教示において５自由度の教示をする場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、第２の教示においてＺ軸方向も含めた６自由度の教示をするようにしてもよい。この場合、第２の教示において調整できる範囲が広くなるので、例えば、教示時動作工程におけるアーム２０の再生で目標教示点に対して大きなずれが生じた場合でも、アーム２０による位置誤差を第２の教示で調整できるようになる。また、力覚センサ９３が不要になるので、作業部調整機構２２３の小型化を図ることができる。
【０１０５】
上述した第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステム１，１０１，２０１では、作業部調整機構２３，１２３，２２３は、ハンド２１，１２１，２２１の一部に設けられた構成としている。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、作業部調整機構２３，１２３，２２３は、アーム２０の第６関節７６と作業部２２との間で、アーム２０に対して作業部２２の位置姿勢を調整可能なものであればよい。このため、作業部調整機構２３，１２３，２２３としては、例えば、アーム２０及びハンド２１，１２１，２２１の間に介在される独立した別機構としたり、あるいはアーム２０の先端リンク６７の一部に設けられるようにしてもよい。
【０１０６】
作業部調整機構２３，１２３，２２３が、先端リンク６７の一部に設けられている場合は、作業部調整機構２３，１２３，２２３を共用化することでコスト増加を抑えることができると共に、従来からのエンドエフェクタをそのまま利用することができる。
【０１０７】
また、上述した第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステム１，１０１，２０１では、第１の動作工程及び第２の動作工程を並行して行う場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、第１の動作工程を先に行い、その後に第２の動作工程を行うようにしたり、あるいはその逆であったり、更には両工程の一部だけを同時に行うようにしてもよい。
【０１０８】
また、第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステム１，１０１，２０１では、操作者によるティーチングペンダント４の操作及び教示治具５の利用により各教示を行う場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、第１の教示及び前記第２の教示において前記作業部の位置姿勢を計測可能なセンサ手段を備えるようにしてもよい。この場合、第２のデータ取得工程は、動作データ取得部８３が、センサ手段による計測結果に基づき、動作データを自動的に取得するようにする。これにより、操作者の手動操作を行うことなく、第１及び第２の教示を自動的に行うことができる。ここでのセンサ手段としては、例えば、ワークを撮影するカメラと、撮像を画像処理してワークの位置姿勢を検出する検出手段と、を利用することができる。
【０１０９】
また、第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステム１，１０１，２０１では、動作データ取得部８３は教示により動作データを取得する場合について説明した。しかしながら、本発明に係るロボットシステムでは、これに限られず、例えば、既存のデータベースから動作データをダウンロードにより取得したり、あるいは動作データを計算により取得するようにしてもよい。
【０１１０】
尚、以上述べた第１実施形態〜第３実施形態の各処理動作は具体的には制御装置３により実行されるものである。従って上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を制御装置３に供給し、制御装置３のＣＰＵ３０が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるようにしてもよい。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラム自体及びそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
【０１１１】
また、各実施の形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ３１であり、ＲＯＭ３１にプログラムが格納される場合について説明したが、これに限定するものではない。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１…ロボットシステム、２…ロボット、３…制御装置、２０…多関節アーム（アーム）、２１…エンドエフェクタ（ハンド）、２２…作業部、２３…作業部調整機構、７６…最先端の関節（第６関節）、８３…動作データ取得部、８４…再生部、１０１…ロボットシステム、１０２…ロボット、１２１…エンドエフェクタ（ハンド）、１２３…作業部調整機構、２０１…ロボットシステム、２０２…ロボット、２２１…エンドエフェクタ（ハンド）、２２３…作業部調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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