(57)【要約】【課題】水平多関節型ロボットを効率良く校正すること【解決手段】  校正領域４０ａは、矩形領域５０と、外周領域５１とを有する。矩形領域５０は、中心部に設けられたセンター領域５０ｅと、４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとを有している。センター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心ｃ０を通る直交する２軸に対してそれぞれ線対称な形状に設定されている。各領域の高さは、それぞれ異なる。【選択図】図４
2018103329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた位置に少なくとも一つの校正領域を有し、
前記校正領域は、
予め定められた位置に中心を有する矩形領域と、
前記矩形領域の周りの予め定められた領域に設定された外周領域と
を有し、
前記矩形領域は、
第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域と、センター領域と
を有し、
前記第１角領域と、前記第２角領域と、前記第３角領域と、前記第４角領域とは、前記矩形領域の４つ角部に周方向において順に設定されており、
前記センター領域は、
前記第１角領域と、前記第２角領域と、前記第３角領域と、前記第４角領域とそれぞれ境界線で区切られて前記矩形領域の中心部に設けられ、かつ、
前記矩形領域の前記中心を通る２軸であって、前記矩形領域の境界の辺に平行な直交する２軸に対してそれぞれ線対称な形状であり、
前記第１角領域と、前記第２角領域と、前記第３角領域と、前記第４角領域と、前記センター領域と、前記外周領域とは、それぞれ異なる予め定められた高さに設定された、
水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項２】
前記矩形領域は、正方形である、請求項１に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項３】
前記センター領域は、前記中心を通り、かつ、直交する水平な２軸に沿って対角線が設定されたひし形である、請求項１または２に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項４】
前記センター領域は円である、請求項２に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項５】
前記第１角領域と、前記第２角領域と、前記第３角領域と、前記第４角領域とは、それぞれ扇形である、請求項２に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項６】
前記矩形領域が長方形であり、かつ、
前記センター領域は直交する水平な２軸に沿って長軸と短軸が設定されただ円である、請求項１に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項７】
前記校正領域では、前記外周領域の高さが一番高く、前記センター領域の高さが一番低い、請求項１から６までの何れか一項に記載された水平多関節型ロボット用の校正治具。
【請求項８】
ハンドを取り付ける取付部を有する多関節機構と、
前記多関節機構の動きを制御する制御装置と
を備えた水平多関節型ロボットの校正方法であって、
請求項１から７までの何れか一項に記載された校正治具を用意する工程と、
前記水平多関節型ロボットに対して予め定められた位置に前記校正治具を配置する工程と、
測距センサを備えたハンドを用意する工程と、
前記水平多関節型ロボットの前記取付部に前記ハンドを取り付ける工程と、
前記制御装置によって前記取付部を制御し、前記測距センサによって前記校正領域の表面の高さを測定する工程と、
測定された前記校正領域の表面の高さに基づいて、前記制御装置の制御を校正する工程と
を含む、
校正方法。
【請求項９】
前記校正領域の表面の高さを測定する工程では、
前記測距センサによって、前記校正領域のうち少なくとも前記センター領域と前記外周領域とを横切るように前記校正領域の表面の高さを測定し、
前記制御装置の制御を校正する工程では、
前記校正領域の測定値のうち前記センター領域または前記外周領域を特定し、特定された前記センター領域または前記外周領域の高さに基づいて基準高さを校正する、
請求項８に記載された校正方法。
【請求項１０】
前記基準高さを校正した後において、
予め定められた角度で前記校正領域を横切る直線に沿って前記校正領域の表面の高さが測定されるように、前記測距センサを制御する工程と、
当該測距センサを制御する工程において前記測距センサによって測定された測定値に基づいて、前記角度の制御を校正する工程と
を含む、
請求項９に記載された校正方法。
【請求項１１】
前記角度の制御を校正する工程後において、
前記矩形領域の境界の辺のうち一方の辺に平行で、かつ、前記矩形領域を横切る直線に沿って前記校正領域の表面の高さが測定されるように、前記測距センサを制御する工程と、
当該測距センサを制御する工程において前記測距センサによって測定された測定値に基づいて、前記一方の辺に沿った方向の基準位置を校正する工程と
を含む、
請求項１０に記載された校正方法。
【請求項１２】
前記一方の辺に沿った方向の基準位置を校正する工程後において、
前記一方の辺に直交する方向に位置をずらしつつ、当該一方の辺に沿って前記矩形領域を横切って前記校正領域の表面の高さを測定し、前記校正領域の表面の高さに基づいて前記矩形領域のうち前記センター領域の両側の前記角領域を横切る距離がそれぞれ０になる位置を探索する工程と、
前記角領域を横切る距離がそれぞれ０になる位置に基づいて、前記一方の辺に直交する方向の基準位置を校正する、
請求項１１に記載された校正方法。
【請求項１３】
前記ハンドを用意する工程において、用意される前記ハンドの前記測距センサが、１直線に沿って測定対象の形状を検知する非接触２次元センサである、請求項８から１２に記載された校正方法。
【請求項１４】
前記基準高さを校正した後、かつ、前記角度の制御を校正する前において、
前記矩形領域のうち、少なくとも対角に配置された角領域を横切る直線に沿って、前記校正領域の表面の高さが測定されるように、前記非接触２次元センサを制御する工程と、
前記測距センサを制御する工程において前記非接触２次元センサによって測定された測定値に基づいて、前記非接触２次元センサの向きを検知する、
請求項１３に記載された校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平多関節型ロボット用の校正治具および校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平多関節型ロボットの校正方法として、特開平７−２９０３８７号公報には、直角に配置した間隔が既知である３点を、手先の姿勢を固定して教示し、その内の１点を手先の姿勢を変化させて教示することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９０３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水平多関節型ロボットの校正については、複数の位置を教示することによって行うと、教示する位置が増えれば増えるだけ精度が向上するが、その分、校正に時間が掛かる。水平多関節型ロボットを効率良く校正する手法は確立されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで提案される校正治具は、予め定められた位置に少なくとも一つの校正領域を有している。校正領域は、予め定められた位置に中心を有する矩形領域と、矩形領域の周りの予め定められた領域に設定された外周領域とを有している。矩形領域は、第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域と、センター領域を有している。第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域とは、矩形領域の４つ角部に周方向において順に設定されている。センター領域は、第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域とそれぞれ境界線で区切られて矩形領域の中心部に設けられている。センター領域は、さらに、矩形領域の中心を通る２軸であって、矩形領域の境界の辺に平行な直交する２軸に対してそれぞれ線対称な形状である。第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域と、センター領域と、外周領域とは、それぞれ異なる予め定められた高さに設定されている。
【０００６】
矩形領域は、正方形であってもよい。センター領域は、中心を通り、かつ、直交する水平な２軸に沿って対角線が設定されたひし形であってもよい。また、センター領域は円であってもよい。第１角領域と、第２角領域と、第３角領域と、第４角領域とは、それぞれ扇形であってもよい。矩形領域が長方形であり、センター領域は直交する水平な２軸に沿って長軸と短軸が設定されただ円であってもよい。校正領域では、外周領域の高さが一番高く、センター領域の高さが一番低くてもよい。
【０００７】
また、ここで提案される水平多関節型ロボットの校正方法は、ハンドを取り付ける取付部を有する多関節機構と、多関節機構の動きを制御する制御装置とを備えた水平多関節型ロボットの校正方法である。
校正方法は、
上述のうち何れかの校正治具を用意する工程と、
水平多関節型ロボットに対して予め定められた位置に校正治具を配置する工程と、
測距センサを備えたハンドを用意する工程と、
水平多関節型ロボットの取付部にハンドを取り付ける工程と、
制御装置によって取付部を制御し、測距センサによって校正領域の表面の高さを測定する工程と、
測定された校正領域の表面の高さに基づいて、制御装置の制御を校正する工程と
が含まれる。
【０００８】
例えば、校正領域の表面の高さを測定する工程では、測距センサによって、校正領域のうち少なくともセンター領域と外周領域とを横切るように校正領域の表面の高さが測定される。そして、制御装置の制御を校正する工程では、校正領域の測定値のうちセンター領域または外周領域を特定し、特定されたセンター領域または外周領域の高さに基づいて基準高さが校正される。これにより、高さの制御が校正されうる。
【０００９】
また、例えば、基準高さを校正した後において、予め定められた角度で前記校正領域を横切る直線に沿って校正領域の表面の高さが測定されるように、測距センサを制御する工程が含まれていてもよい。この場合、当該測距センサを制御する工程において測距センサによって測定された測定値に基づいて、角度の制御を校正する工程が含まれているとよい。これにより、角度の制御が校正されうる。
【００１０】
また、角度の制御を校正する工程後において、矩形領域の境界の辺のうち一方の辺に平行で、かつ、矩形領域を横切る直線に沿って校正領域の表面の高さが測定されるように、測距センサを制御する工程が含まれていてもよい。この場合、当該測距センサを制御する工程において測距センサによって測定された測定値に基づいて、一方の辺に沿った方向の基準位置が校正されうる。
【００１１】
また、一方の辺に沿った方向の基準位置を校正する工程後において、一方の辺に直交する方向に位置をずらしつつ、当該一方の辺に沿って矩形領域を横切って校正領域の表面の高さを測定し、校正領域の表面の高さに基づいて矩形領域のうちセンター領域の両側の角領域を横切る距離がそれぞれ０になる位置を探索する工程が含まれていてもよい。この場合、角領域を横切る距離がそれぞれ０になる位置に基づいて、一方の辺に直交する方向の基準位置が校正されうる。
【００１２】
また、ハンドを用意する工程において、用意されるハンドの測距センサが、１直線に沿って測定対象の形状を検知する非接触２次元センサであってもよい。この場合、１直線に沿って測定対象の形状を検知する非接触２次元センサが利用されるので、直線に沿った校正領域の表面の高さが、短時間で精度良く測定されうる。
【００１３】
また、この場合、基準高さを校正した後、かつ、角度の制御を校正する前において、矩形領域のうち、少なくとも対角に配置された角領域を横切る直線に沿って、校正領域の表面の高さが測定されるように、非接触２次元センサを制御する工程と、当該測距センサを制御する工程において非接触２次元センサによって測定された測定値に基づいて、非接触２次元センサの向きを検知してもよい。これによって、非接触２次元センサの向きが適切かを確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、水平多関節型ロボットの模式図である。
【図２】図２は、校正治具４０の平面図である。
【図３】図３は、校正治具４０の側面図である。
【図４】図４は、校正領域４０ａを拡大した平面図である。
【図５】図５は、校正領域４０ａのＶ−Ｖ断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、校正方法のフローチャートの一部である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、校正方法のフローチャートの一部である。
【図７】図７は、校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程における測定位置の一例を示す平面図である。
【図８】図８は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【図９】図９は、非接触２次元センサの向きを確認する工程おける測定位置の一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【図１１】図１１は、角度の制御を校正する工程おける測定位置の一例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【図１３】図１３は、Ｘ軸に沿った基準位置を校正する工程における測定位置を示す平面図である。
【図１４】図１４は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【図１５】図１５は、かかる校正の一例として、Ｙ軸に沿った基準位置を校正する工程における測定位置を示す平面図である。
【図１６】図１６は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【図１７】図１７は、校正治具４０の校正領域４０ａの変形例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、校正治具４０の校正領域４０ａの変形例を示す平面図である。
【図１９】図１９は、校正治具４０の校正領域４０ａの変形例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、校正治具４０の校正領域４０ａの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、ここで提案される水平多関節型ロボット用の校正治具および校正方法の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材または部位には同じ符号が適宜に付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、水平多関節型ロボット（スカラロボットとも称される）の模式図である。図１では、天井１から吊り下げられる吊り下げ型の水平多関節型ロボットが図示されている。水平多関節型ロボットには、据え置き型もあり、ここで提案される校正治具および校正方法が適用される水平多関節型ロボットは、かかる吊り下げ型に限定されない。
【００１７】
図１に示す水平多関節型ロボット１０は、ベース１１と、第１アーム１２と、第２アーム１３と、可動軸１４と、ハンド１５と、制御装置１６とを備えている。
【００１８】
ベース１１は、天井に固定的に取り付けられている。ベース１１には、垂直な方向に沿って延びる第１アーム１２の回転軸１２ａが回転可能に支持されている。
第１アーム１２は、ベース１１の下方に配置されており、回転軸１２ａ周りに水平に回転可能に取り付けられている。第１アーム１２には、第１アーム１２の回転を操作するための駆動機構とアクチュエータ１２ｂが設けられている。
第１アーム１２の先端には、垂直な方向に沿って延びる第２アーム１３の回転軸１３ａが回転可能に支持されている。第２アーム１３は、第１アーム１２の下方に配置されており、第１アーム１２の先端に支持された回転軸１３ａ周りに水平に回転可能に取り付けられている。第２アーム１３には、第２アーム１３の回転を操作するための駆動機構とアクチュエータ１３ｂが設けられている。
【００１９】
ここで、第１アーム１２の駆動機構とアクチュエータ１２ｂ、および、第２アーム１３の駆動機構とアクチュエータ１３ｂは、例えば、それぞれ回転軸１２ａ、１３ａに取り付けられる。図１では、特に模式的に描かれているが、第１アーム１２の駆動機構とアクチュエータ１２ｂ、および、第２アーム１３の駆動機構とアクチュエータ１３ｂには、例えば、ギヤ、ピニオン、サーボモータなどの組み合わせが用いられうる。
【００２０】
第２アーム１３の先端部には、可動軸１４が取り付けられている。可動軸１４は、垂直な方向に沿って延びており、第２アーム１３の先端部に対し、垂直な方向に沿って移動可能に取り付けられている。可動軸１４の先端には、センサやハンド１５を取り付けるための取付部１４ａが設けられている。第２アーム１３の先端部には、可動軸１４の移動を操作するための駆動機構とアクチュエータ１４ｂが設けられている。図１では、特に模式的に描かれているが、可動軸１４の駆動機構とアクチュエータ１４ｂには、例えば、ボールねじ機構とサーボモータなどを組み合わた機構が用いられうる。
【００２１】
可動軸１４の先端に設けられたハンド１５には、種々の産業用のロボットハンドなどが取り付けられうる。水平多関節型ロボット１０は、例えば、精密な部品の組付けなどにも用いられうる。この場合、ハンド１５が精度良く操作されることが望ましい。図１に示す例では、ハンド１５は、校正用のハンドとして、測距センサを備えた測定器１５ａを備えている。この実施形態では、測距センサには、レーザを用いるレーザ測定器（具体的には、非接触２次元センサ）が採用されている。ここで採用されている非接触２次元センサは、レーザのように非接触で検査できる方式が採用され、１直線に沿ってレーザを当て、測定対象となるワークの形状を当該直線に沿って測定するセンサである。かかる非接触２次元センサには、例えば、株式会社キーエンス製のＬＪ−Ｖ７０００シリーズ（例えば、ＬＪ−Ｖ７０６０）が採用されうる。
【００２２】
図１に示す例では、ハンド１５に取り付けられた測定器１５ａに三角測距方式が採用されている。測定器１５ａは、レーザの発信部１５ａ１と、受信部１５ａ２を備えている。発信部１５ａ１から発信されたレーザは、校正治具４０の表面で反射して受信部１５ａ２で捉えられる。そして、測定器１５ａで測定された測定データは制御装置１６に送られる。なお、測距センサの測距方式は三角測距方式に限定されない。また、ここでは、水平多関節型ロボット１０の校正用に非接触２次元センサを備えた測定器１５ａが用いられているが、測定器１５ａはこれに限定されない。測定器１５ａには、例えば、検査位置が単純な一点である測距センサが用いられていてもよい。この場合、直線に沿って検査位置を移動させることによって、当該直線に沿って測定対象となるワークの形状を測定できる。
【００２３】
制御装置１６は、第１アーム１２のアクチュエータ１２ｂ、第２アーム１３のアクチュエータ１３ｂ、可動軸１４のアクチュエータ１４ｂおよびハンド１５を制御する装置である。制御装置１６は、予め定められたプログラムに沿って水平多関節型ロボット１０の動作を制御する。
【００２４】
水平多関節型ロボット１０では、順運動学に基づいて第１アーム１２と第２アーム１３の角度が制御されることによって、ハンド１５が取り付けられる可動軸１４の水平座標位置が求められる。さらに第２アーム１３に対する可動軸１４の垂直方向の位置で制御されることによって、ハンド１５の高さが制御される。反対に、ハンド１５を移動させる３次元位置が定まると、逆運動学に基づいて第１アーム１２の角度、第２アーム１３の角度が求められる。このため、制御装置１６は、ハンド１５を移動させる位置に対して求められた角度に応じて第１アーム１２と第２アーム１３とを操作することによって、ハンド１５を所望の位置に操作することもできる。これによって、水平多関節型ロボット１０のハンド１５は、ベース１１に設けられた第１アーム１２の回転軸１２ａを中心とする予め定められた動作範囲において適当な位置に制御される。
【００２５】
ところで、かかる水平多関節型ロボット１０は、駆動機構におけるバックラッシュや、第１アーム１２および第２アーム１３の撓みなどで、ハンド１５の位置が微妙にずれる。現場での作業では、小さい部品を摘まんだり、精度良く組付けたりすることがあり、作業精度が求められる場合がある。このため、現場において、ハンド１５が精度良く操作されるように、制御装置１６による制御を校正する作業が必要になる。
【００２６】
ここで提案される水平多関節型ロボット１０の校正方法では、図１に示すように、校正治具４０が用いられる。校正治具４０は、ハンド１５の動作範囲において、ハンド１５に対向するように作業台２の上に配置される。
【００２７】
この校正治具４０は、予め定められた位置に少なくとも一つの校正領域を有している。図２は、校正治具４０の平面図である。図３は、校正治具４０の側面図である。この実施形態では、図２に示すように、校正治具４０は、略矩形のプレート状の部材である。ここで、校正治具４０は、水平多関節型ロボット１０のハンド１５の動作範囲においてハンド１５と対向しうるように所要の大きさを有している。校正治具４０は、図１に示すように、水平多関節型ロボット１０のハンド１５の動作範囲に設置された作業台２に、ハンド１５に対向するように予め定められた位置に置かれる。
【００２８】
校正治具４０の一方の面（ハンド１５に対向する面）には、図２に示すように、４つの隅部にそれぞれ校正領域４０ａ〜４０ｄが設けられている。図４は、校正領域４０ａを拡大した平面図である。図５は、校正領域４０ａのＶ−Ｖ断面図である。以下、校正領域４０ａを説明する。なお、図示は省略するが、校正領域４０ａ〜４０ｄは、それぞれ同様の形状を有している。
【００２９】
校正領域４０ａは、矩形領域５０と、外周領域５１をそれぞれ有している。
矩形領域５０の中心ｃ０は、校正領域４０ａ〜４０ｄの予め定められた位置に設定されている。
外周領域５１は、矩形領域５０の周りの予め定められた領域に設定されている。
【００３０】
矩形領域５０は、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅとを備えている。
第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定されている。
センター領域５０ｅは、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、それぞれ境界線５０ａ１〜５０ｄ１で区切られている。センター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心部に設けられている。センター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心ｃ０を通り、かつ、矩形領域５０の境界をなす辺に平行な直交する２軸Ｌｘ、Ｌｙに対してそれぞれ線対称な形状である。
【００３１】
この実施形態では、矩形領域５０は、矩形領域５０の中心ｃ０を通る直交した２軸Ｌｘ、Ｌｙに対して平行な辺６１〜６４を有する正方形の領域である。センター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心を通る直交した２軸Ｌｘ、Ｌｙに対角線が設定され、かつ、矩形領域５０の境界の辺６１〜６４の中点６１ａ〜６４ａに角が設けられた正方形の領域である。つまり、センター領域５０ｅは、矩形領域５０に対して４５度傾いた対角線を有し、かつ、矩形領域５０に内接する正方形である。
【００３２】
第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定されている。この実施形態では、センター領域５０ｅの右上に第１角領域５０ａが、同右下に第２角領域５０ｂが、同左下に第３角領域５０ｃが、同左上に第４角領域５０ｄが設定されている。外周領域５１は、かかる矩形領域５０の周りに設定されている。
【００３３】
このように、この実施形態では、正方形の矩形領域５０には、中心ｃ０が同じで対角線が４５度傾いて矩形領域５０に内接する正方形のセンター領域５０ｅが設定されている。第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、センター領域５０ｅを境界として矩形領域５０の４つの角部に順に設けられている。さらに、外周領域５１が矩形領域５０の周りに設定されている。
【００３４】
このように校正治具４０の１つの校正領域４０ａは、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅと、外周領域５１とを備えている。第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅと、外周領域５１とは、図５に示すように、それぞれ異なる予め定められた高さに設定されている。この実施形態では、矩形領域５０が全体として外周領域５１から窪んでいる。また、センター領域５０ｅが一番深い。次に、第１角領域５０ａが深く、次に、第３角領域５０ｃが深く、次に第２角領域５０ｂが深く、次に第４角領域５０ｄが深くなっている。つまり、校正領域４０ａは、外周領域５１を基準高さとして、第４角領域５０ｄ、第２角領域５０ｂ、第３角領域５０ｃ、第１角領域５０ａ、センター領域５０ｅと順に深くなっている。図５において、第２角領域５０ｂと第３角領域５０ｃの高さは、それぞれ破線で示されている。なお、校正領域４０ａの深さ（高さ）は、この順に限定されない。ただし、校正領域４０ａの各領域の高さは、予め定められた高さに設定されており、既知の高さであるとよい。
【００３５】
ここで、校正領域４０ａの矩形領域５０は、例えば、一辺が０．５ｃｍ以上２ｃｍ以下であるとよい。センター領域５０ｅの一辺は、０．３ｃｍ以上１．５ｃｍ以下であるとよい。このような校正領域４０ａは、例えば、マシニングセンターなどによる機械加工によって加工可能である。この場合、校正領域４０ａ、外周領域５１および矩形領域５０の各領域５０ａ〜５０ｅの高さの精度は、±２０μｍ以下であるとよい。
【００３６】
次に、かかる校正治具４０を用いた校正方法を説明する。ここで提案される校正方法は、上述のようにハンド１５を取り付ける取付部１４ａを有する多関節機構と、多関節機構の動きを制御する制御装置１６とを備えた水平多関節型ロボットに適用される。ここで説明される校正方法は、例えば、制御装置１６において予め定められたプログラムに基づいて実行される処理として具現化されうる。
【００３７】
ここで提案される校正方法には、
校正治具４０を用意する工程と、
校正治具４０を配置する工程と、
校正用のハンド１５を用意する工程と、
校正用のハンド１５を取り付ける工程と、
校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程と、
制御装置１６の制御を校正する工程と
が含まれている。
【００３８】
校正治具４０については、既に述べているので、用意される校正治具４０についての説明を省略する。校正治具４０を配置する工程では、校正治具４０は、水平多関節型ロボット１０に対して予め定められた位置に配置される。例えば、水平多関節型ロボット１０のハンド１５の動作範囲において、上述の校正領域４０ａがハンド１５と対向するように配置されるとよい。
【００３９】
校正用のハンド１５を用意する工程では、上述のように測定器１５ａを備えたハンド１５が用意される。ここで用意されるハンド１５は、校正用の専用品である必要はない。図１に示す例では、測定器１５ａの測距センサには、非接触２次元センサが採用されている。
【００４０】
ハンド１５を取り付ける工程では、水平多関節型ロボット１０の取付部１４ａにハンド１５が取り付けられる。校正用のハンド１５は、図１に示すように、校正領域４０ａにおいて校正治具４０と対向しうるように、測定器１５ａ（測距センサ）を校正治具４０に向けて取り付けられる。
【００４１】
校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程では、制御装置１６によって取付部１４ａを制御し、測定器１５ａの測距センサによって、校正領域４０ａの表面の高さを測定する。ここでは、上述のように校正領域４０ａは、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅと、外周領域５１とを有している。第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅとは、それぞれ異なる予め定められた高さ（既知の高さ）に設定されている。校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程では、かかる校正領域４０ａを横切る直線に沿って、測定器１５ａの測距センサによって、校正領域４０ａの表面の高さが測定される。
【００４２】
制御装置１６の制御を校正する工程では、測定された校正領域４０ａの表面の高さに基づいて、制御装置１６の制御が校正される。つまり、この実施形態では、校正治具４０の校正領域４０ａに、それぞれ異なる予め定められた高さ（既知の高さ）に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅとが設けられている。このため、校正領域４０ａの表面の高さを測定することによって、例えば、制御装置１６における高さ方向の制御を適切に校正することができる。
【００４３】
さらに、この実施形態では、センター領域５０ｅは、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとそれぞれ境界線５０ａ１，５０ｂ１，５０ｃ１，５０ｄ１で区切られて矩形領域５０の中心部に設けられている。さらにセンター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心ｃ０を通る２軸であって、矩形領域５０の境界の辺６１〜６４に平行な直交する２軸に対してそれぞれ線対称な形状に設定されている。このため、校正領域４０ａの表面の高さを測定することによって、例えば、制御装置１６における動作範囲の平面的な座標軸や座標に対する制御を適切に校正することができる。
【００４４】
図６Ａおよび図６Ｂは、ここで例示される校正方法のフローチャートである。図６Ａおよび図６Ｂは、結合子Ａ，Ｂで結合される。図７は、校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程における測定位置の一例を示す平面図である。図８は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。以下、適宜に図６Ａおよび図６Ｂに示すフローチャートを参照しつつ、ここで例示される校正方法を説明する。
【００４５】
この校正方法では、まず高さ方向の制御が校正される。この場合、例えば、校正領域４０ａの表面の高さを測定する工程として、図７に示すように、測距センサによって、校正領域４０ａのうち少なくともセンター領域５０ｅと外周領域５１とを横切るように校正領域４０ａの表面の高さを測定するとよい。図７に示す例では、非接触２次元センサによって、１直線に沿って測定対象である校正治具４０の形状が検知される。
【００４６】
この場合、例えば、図７および図８に示すように、センター領域５０ｅと外周領域５１とを横切る直線ａ１に沿って、校正領域４０ａの表面の高さが測定される。この場合、校正領域４０ａの形状から、直線ａ１に沿って外周領域５１、第１角領域５０ａ、センター領域５０ｅ、第３角領域５０ｃ、外周領域５１に沿って高さが検知される。ここで、図８の横軸は、直線ａ１に沿った位置であり、縦軸は高さである。この際、実際には、制御装置１６が校正される前であると、制御装置１６の制御において、校正領域４０ａをどのように横切る直線ａ１に沿って高さが検知されたかが不明である。換言すると、測定器１５ａの検知ラインが、校正領域４０ａをどのように横切っているかが不明である。
【００４７】
しかしながら、矩形領域５０の中心ｃ０を通る直交した２軸Ｌｘ、Ｌｙ（図４参照）に対して、測定器１５ａの検知ラインがずれていることがほとんどである。矩形領域５０の中心ｃ０を通る直交した２軸Ｌｘ、Ｌｙに対して、測定器１５ａの検知ラインがずれている場合、測定器１５ａの検知ラインは、外周領域５１とセンター領域５０ｅと２つの角領域を通る。そして、測定器１５ａの検知ラインに沿って４つの高さが検知される。このように、２軸Ｌｘ、Ｌｙに対して測定器１５ａの検知ラインがずれている、ほとんどの場合では、センター領域５０ｅと外周領域５１の高さは必ず検知できる。例えば、外周領域５１、角領域、センター領域５０ｅ、角領域、外周領域５１の順番で高さが検知される。この順番から、センター領域５０ｅと外周領域５１との高さは必ず特定できる。また、２軸Ｌｘ、Ｌｙに対して測定器１５ａの検知ラインが一致している場合でも、センター領域５０ｅと外周領域５１の高さは必ず検知できる。校正領域４０ａにおいてセンター領域５０ｅと外周領域５１との高さは、それぞれ既知である。このため、測定値のうちセンター領域５０ｅまたは外周領域５１の高さに基づいて、高さ方向の制御における基準高さを校正することができる。
【００４８】
例えば、図８では、実線ｖ１が実際に検出された高さの測定値である。破線ｖ２は、それぞれ既知の校正領域４０ａのセンター領域５０ｅと外周領域５１の高さである。この実施形態では、校正領域４０ａにおいて、センター領域５０ｅが一番低く、外周領域５１が一番高い。このため、校正前の実線が実際に検出された高さの測定値を基に、一番低い位置をセンター領域５０ｅ、一番高い位置を外周領域５１として推定できる。さらに、一番低い測定値と一番高い測定値との差分ｈ１を求める。この差分ｈ１が、既知の外周領域５１とセンター領域５０ｅの高さの差分ｈ０と同じか否かを判定する。差分ｈ１が、既知の差分ｈ０と同じであれば、測定値の差分ｈ１は、センター領域５０ｅと外周領域５１との差分と特定することができる。そして、このようにして特定されたセンター領域５０ｅまたは外周領域５１の高さに基づいて基準高さを校正することができる。例えば、外周領域５１の高さの測定値Ｚｆが、既知の外周領域５１の高さ（基準高さＺｆ０）となるように、制御装置１６の高さ方向の制御を校正するとよい。
【００４９】
この校正では、例えば、図６Ａに示すように、予め定められた直線ａ１に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定する（Ｓ１）。この際、制御装置１６において外周領域５１を特定するとともに、外周領域５１の高さの測定値Ｚｆを取得する（Ｓ２）。そして、外周領域５１の高さの測定値Ｚｆが基準高さＺｆ０か否かを判定する（Ｓ３）。外周領域５１の高さＺｆが基準高さＺｆ０と判定された場合（Ｚｆ＝Ｚｆ０：Ｙｅｓ）には、高さの制御が適切として次工程に進める。外周領域５１の高さＺｆが基準高さＺｆ０でない場合（Ｚｆ≠Ｚｆ０：Ｎｏ）には、高さの制御を校正する（Ｓ４）。つまり、高さの校正（Ｓ４）では、外周領域５１の高さの測定値Ｚｆが、既知の基準値Ｚｆ０になるように制御装置１６の高さ方向の制御を校正する処理が実行される。これによって、制御装置１６の高さ方向の制御において、外周領域５１の高さが基準高さＺ１ａに調整される。
【００５０】
図６Ａおよび図６Ｂに示されたフローチャートでは、かかる校正（Ｓ４）後に、再度、直線ａ１に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定する（Ｓ１）。そして、外周領域５１の高さの測定値Ｚｆを取得する（Ｓ２）。そして、測定値Ｚｆが基準高さＺｆ０か否かを判定する（Ｓ３）。Ｚｆ＝Ｚｆ０である場合には、高さの制御が適切に校正されたものとして、次工程に進める。Ｚｆ＝Ｚｆ０でない場合（Ｚｆ≠Ｚｆ０）には、高さの制御の校正に不備があるとして、校正作業をやり直す。あるいは、図示は省略するが、校正処理を停止してもよい。例えば、Ｚｆ≠Ｚｆ０と判定された回数をカウントして、所定回数（例えば、２回）、Ｚｆ≠Ｚｆ０と判定された場合には、校正処理を停止し、オペレータへの通報する処理を実行してもよい。
【００５１】
この実施形態では、ハンド１５を用意する工程において、用意されるハンド１５の測距センサが、１直線に沿って測定対象の形状を検知する非接触２次元センサである。この場合、ハンド１５（測定器１５ａ）の移動がなくまたは短い移動にて、矩形領域５０を横切る直線に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定することができる。校正領域４０ａの表面の高さを測定する際に、測定に要する時間を短縮できる。
【００５２】
なお、水平多関節型ロボット１０にハンド１５を取り付ける構造によっては、非接触２次元センサの向きが周方向にずれる場合がある。例えば、非接触２次元センサの向きは、取付部１４ａの構造によって、例えば、周方向に９０度あるいは１８０度といった所定の角度でずれるような場合がある。ここで、非接触２次元センサが測定対象の形状を検知する直線は、適宜に、非接触２次元センサの「検査ライン」と称する。非接触２次元センサの向きは、検査ラインの向き（方向）である。この実施形態では、高さの制御が校正された後の次工程として、非接触２次元センサの向きのずれ、つまり、検査ラインの向き（方向）のずれが検知される。
【００５３】
この実施形態では、校正領域４０ａにおいて矩形領域５０の４隅に異なる高さの角領域が設けられている。このような場合には、基準高さを校正した後において、非接触２次元センサの向きが適切かを確認する処理を付加してもよい。この場合、例えば、矩形領域５０のうち、少なくとも対角に配置された角領域を横切る直線に沿って、校正領域４０ａの表面の高さが測定されるように、非接触２次元センサ（測定器１５ａ）を制御する。そして、この工程において非接触２次元センサによって測定された測定値に基づいて、非接触２次元センサの向きを検知するとよい。
【００５４】
図９は、非接触２次元センサの向きを確認する工程おける測定位置の一例を示す平面図である。図１０は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【００５５】
例えば、図９および図１０に示すように、センター領域５０ｅと外周領域５１とを横切る直線ａ２に沿って校正領域４０ａの表面の高さが測定される（Ｓ５）。ここでは、既に高さ方向の制御が校正されている。このため、基準高さ（この実施形態では、外周領域５１の高さ）を基準として、校正領域４０ａの各領域の高さが検知できる。この実施形態では、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑを取得する（Ｓ６）。そして、取得された角領域の高さＺｑに基づいて、当該角領域が何れの角領域の高さかを特定し、非接触２次元センサの向きのずれの有無を判定する（Ｓ７）。
【００５６】
例えば、非接触２次元センサの検査ラインが直線ａ２に沿った所定の向きに設定されている場合、図１０に示すように、直線ａ２に沿って、外周領域５１、第１角領域５０ａ、センター領域５０ｅ、第３角領域５０ｃ、外周領域５１の順にそれぞれ既知の高さに応じた高さが検知される。このとき、各領域の高さは既知である。このため、正しく直線ａ２と同じ向きで非接触２次元センサが矩形領域５０を横切った場合には、直線ａ２に沿って、外周領域５１、第１角領域５０ａ、センター領域５０ｅ、第３角領域５０ｃ、外周領域５１の順に高さが検知される。ここで、図１０の横軸は、直線ａ２に沿った位置であり、縦軸は高さである。
【００５７】
しかしながら、検査ラインが周方向にずれていると、高さがこのような順で検知されない。例えば、図９の直線ａ２１のように、検査ラインが、直線ａ２に対して左側に９０度ずれていると、図１０において、外周領域５１、第４角領域５０ｄ、センター領域５０ｅ、第２角領域５０ｂ、外周領域５１の順に高さが検知される。このため、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑに基づいて、非接触２次元センサの検査ラインの向きを特定することができる。
【００５８】
例えば、非接触２次元センサの検査ラインが直線ａ２に沿った所定の向きに設定されている場合、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑが、第１角領域５０ａの規定の高さＺａか否かを判定するとよい。Ｚｑ＝Ｚａであれば、非接触２次元センサの検査ラインが所定の向きに設定されており、センサがずれていないと判定される。この場合は、次工程に進めるとよい。
【００５９】
これに対して、Ｚｑ≠Ｚａであれば、センサがずれていると判定される。この場合は、非接触２次元センサの検査ラインのずれを適切に校正するとよい（Ｓ８）。かかるずれの校正は、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑに基づいて、非接触２次元センサの検査ラインのずれを特定し、これに基づいて、検査ラインのずれを校正するとよい。
【００６０】
例えば、図９に示すように、検査ラインが、直線ａ２１で示されているように、直線ａ２に対して左回りに９０度ずれていると、外周領域５１、第４角領域５０ｄ、センター領域５０ｅ、第２角領域５０ｂ、外周領域５１の順に高さが検知される。また、検査ラインが、直線ａ２に対して１８０度ずれていると、外周領域５１、第３角領域５０ｃ、センター領域５０ｅ、第１角領域５０ａ、外周領域５１の順に高さが検知される。検査ラインが、直線ａ２に対して右回りに９０度（左回りに２７０度）ずれていると、外周領域５１、第２角領域５０ｂ、センター領域５０ｅ、第４角領域５０ｄ、外周領域５１の順に高さが検知される。このため、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑが、第４角領域５０ｄの高さＺｄ（Ｚｑ＝Ｚｄ）であれば、検査ラインが、直線ａ２に対して左回りに９０度ずれていると特定できる。また、１つ目の角領域の高さＺｑが、第３角領域５０ｃの高さＺｃ（Ｚｑ＝Ｚｃ）であれば、検査ラインが、直線ａ２に対して１８０度ずれていると特定できる。また、１つ目の角領域の高さＺｑが、第２角領域５０ｂの高さＺｂ（Ｚｑ＝Ｚｂ）であれば、検査ラインが、直線ａ２に対して右回りに９０度ずれていると特定できる。ずれの校正（Ｓ８）では、このように特定された検査ラインのずれを基に、非接触２次元センサの検査ラインを適切に校正するとよい。
【００６１】
ずれの校正（Ｓ８）では、例えば、ハンド１５を取付部１４ａに付け直さずに、予め定められたプログラムによって、制御上の認識としてのハンド１５の向きを、非接触２次元センサの検査ラインのずれに応じて修正するとよい。つまり、非接触２次元センサの検査ラインがずれている場合には、ずれた検査ラインが正しく認識されるように、非接触２次元センサの検査ラインの向きを校正するとよい。
【００６２】
この実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、非接触２次元センサの検査ラインのずれを校正した後で、再び、直線ａ２に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定している（Ｓ５）。次に、外周領域５１とセンター領域５０ｅの間で検知される１つ目の角領域の高さＺｑを取得する（Ｓ６）。そして、Ｚｑ＝Ｚａであるか否かを判定する（Ｓ７）。Ｚｑ＝Ｚａであれば、センサがずれていない（Ｙｅｓ）として、次工程に進めるとよい。
【００６３】
次に、次工程として、この実施形態では、角度の制御が校正される。図１１は、角度の制御を校正する工程おける測定位置の一例を示す平面図である。図１２は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。
【００６４】
角度の制御の校正では、例えば、予め定められた角度θで校正領域４０ａを横切る直線ａ３に沿って校正領域４０ａの表面の高さが測定されるように、測定器１５ａ（図１参照）を制御する。次に、測定器１５ａを制御する工程において測定器１５ａによって測定された測定値に基づいて角度の制御を校正する。この実施形態では、図１１に示すように、Ｘ軸に対する角度によって角度θが規定されている。なお、角度の制御が校正される前では、直線ａ３はＸ軸に対して正確に角度θ傾いているか否かは不明である。直線ａ３の角度θが正確でない場合には、角度の制御の校正が必要になる。ここでは、制御された角度が適切か否かが判定され、適切でない場合に角度の制御が校正される。
【００６５】
角度の制御を校正する工程では、例えば、図１１に示すように、予め定められた角度θで校正領域４０ａを横切る直線ａ３に沿って、校正領域４０ａの表面の高さが測定される（Ｓ９：図６Ａ参照）。ここでは、既に高さ方向の制御が校正されている。この工程では、既知の外周領域５１の高さｚ１を基準に、直線ａ３が矩形領域５０を横切った長さＬｆを取得する（Ｓ１０）。つまり、図１２に示すように、測定された校正領域４０ａの表面の高さに基づいて、外周領域５１の高さｚ１が変化する位置ｃ１から、次に外周領域５１の高さｚ１を示す位置ｃ２までの距離が、直線ａ３が矩形領域５０を横切った長さＬｆとして求められる。ここで、図１２の横軸は、直線ａ３に沿った位置であり、縦軸は校正領域４０ａの表面の高さである。次に、角度の校正の要否が判定する（Ｓ１１）。ここで、矩形領域５０の一辺の長さＬｈは、既知の長さである。非接触２次元センサの検査ラインが適切な角度θに制御されていれば、Ｌｈ＝Ｌｆ×ｃｏｓθとの式が成り立つ。このため、Ｌｈ＝Ｌｆ×ｃｏｓθとの式が成り立つか否かを判定する（Ｓ１１）。この判定によって、角度の制御の校正が必要か否かを判定することができる。この判定（Ｓ１１）において、Ｌｈ＝Ｌｆ×ｃｏｓθ（Ｙｅｓ）であれば、角度の制御の校正は不要であり、次工程に進められる。この判定（Ｓ１１）において、Ｌｈ＝Ｌｆ×ｃｏｓθでない場合（Ｎｏ）には、角度の制御を校正する処理（Ｓ１２）が実行される。
【００６６】
角度の制御を校正する処理では、例えば、前回の測定で得られるＬｆが、Ｌｈ／ｃｏｓθとなるように、非接触２次元センサの検査ライン（つまり、直線ａ３）の角度が調整される。そして、当該調整された角度をθとして記憶するティーチング処理が実行される。そして、判定処理（Ｓ１１）でＬｈ＝Ｌｆ×ｃｏｓθ（Ｙｅｓ）と判定されるまで、予め定められた角度θで校正領域４０ａを横切る直線ａ３に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定する処理（Ｓ９）から角度の校正処理（Ｓ１２）までの処理が繰り返される。
【００６７】
次に、この実施形態では、次工程として、矩形領域５０の境界の辺６１〜６４のうち一つの辺に沿ったＸ軸方向の基準位置が校正される。図１３は、かかる校正の一例として、Ｘ軸に沿った基準位置を校正する工程における測定位置を示す平面図である。図１４は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。ここでは、Ｘ軸方向の基準位置が適切か否かが判定され、適切でない場合にＸ軸方向の基準位置が校正される。
【００６８】
かかる校正は、角度が校正された後で行われる。まず、矩形領域５０の境界の辺のうち一方の辺６２に平行（換言すると、Ｘ軸に平行）で、かつ、矩形領域５０を横切る直線ａ４に沿って校正領域４０ａの表面の高さが測定されるように測定器１５ａが制御される。つまり、図１３に示すように、非接触２次元センサの検査ラインがＸ軸に平行とされる。この制御は、角度が校正された後で行われるので、直線ａ４は、正確にＸ軸に平行となっている。
【００６９】
次に、図１３に示すように、Ｘ軸に平行な直線ａ４に沿って校正領域４０ａの表面の高さが測定される（Ｓ１３：図６Ａおよび図６Ｂ参照）。図１４の横軸は直線ａ４に沿った位置であり、縦軸は高さである。図１４において、実線ｍ１は、実際に測定された測定値に沿った線である。図１３に示す例では、直線ａ４は、第４角領域５０ｄと、第３角領域５０ｃを通っている。この場合、外周領域５１、第４角領域５０ｄ、センター領域５０ｅ、第３角領域５０ｃ、外周領域５１の順に各領域の高さが測定される。図１４では、Ｘ軸方向の基準位置がずれている場合が示されている。Ｘ軸方向の基準位置がずれていない場合、図１４の点線ｍ２で示される位置に測定値に沿った線が表れる。つまり、実際に測定された測定値に沿った線ｍ１が点線ｍ２にずれている場合には、Ｘ軸方向の基準位置がずれていることになる。
【００７０】
ここでは、例えば、直線ａ４に沿って、外周領域５１と第４角領域５０ｄとの境界ｄ１と、外周領域５１と第３角領域５０ｃとの境界ｄ２が求められる。そして、境界ｄ１と境界ｄ２の中点として中点ｄｃが求められる（Ｓ１４）。なお、中点ｄｃは、直線ａ４に沿って、第４角領域５０ｄとセンター領域５０ｅとの境界ｄ３と、第３角領域５０ｃとセンター領域５０ｅとの境界ｄ４とを求め、境界ｄ３と境界ｄ４の中点として求めてもよい。次に、直線ａ４に沿った中点ｄｃの位置が、Ｘ軸方向の基準位置がずれていない場合に得られる中点ｄｃ０の位置と一致するか否かが判定される。換言すれば、ｄｃ＝ｄｃ０か否かが判定される（Ｓ１５）。ここで、ｄｃ＝ｄｃ０（Ｙｅｓ）と判定されれば、Ｘ軸方向の基準位置が適切である。この場合は、次工程に進めるとよい。
【００７１】
これに対して、ｄｃ≠ｄｃ０（Ｎｏ）と判定されれば、Ｘ軸方向の基準位置が適切でない。この場合、Ｘ軸方向の基準位置が校正される。Ｘ軸方向の基準位置を校正する処理（Ｓ１６）では、例えば、ｄｃ−ｄｃ０により、中点ｄｃの位置がどの程度ずれているかが求められる。そして、ｄｃ−ｄｃ０＝０となるように、Ｘ軸方向の基準位置が校正される。この処理（つまり、Ｓ１３からＳ１６までの処理）は、判定処理（Ｓ１５）でｄｃ＝ｄｃ０（Ｙｅｓ）と判定されるまで繰り返される。
【００７２】
次に、次工程として、上記の一方の辺に直交する方向の基準位置が校正される。この実施形態では、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の基準位置が校正される。図１５は、かかる校正の一例として、Ｙ軸に沿った基準位置を校正する工程における測定位置を示す平面図である。図１６は、当該測定における校正領域４０ａの表面の高さを示すグラフである。Ｙ軸に沿った基準位置を校正する処理は、Ｘ軸に沿った校正後に行われる。図１６の横軸は直線ａ５に沿った位置であり、縦軸は高さである。
【００７３】
Ｙ軸に沿った基準位置を校正する処理は、図１５に示すように、一方の辺６２に直交する方向（つまり、Ｙ軸）に位置をずらしつつ、当該一方の辺６２に沿って矩形領域５０を横切って校正治具４０の表面の高さを測定する（Ｓ１７：図６Ｂ参照）。図１５に示す例では、非接触２次元センサの検査ラインは、Ｘ軸に平行に設定されている。そして、矩形領域５０の内、Ｘ軸方向に沿って、第４角領域５０ｄとセンター領域５０ｅと第３角領域５０ｃを横切る位置からＸ軸に直交するＹ軸方向に沿って矩形領域５０の中心ｃ０に向けて位置をずらしつつ、Ｘ軸方向に沿って校正領域４０ａの表面の高さを測定する。
【００７４】
そして、校正領域４０ａの表面の高さに基づいて、矩形領域５０のうちセンター領域５０ｅの両側の角領域５０ｄ，５０ｃを横切る距離ｅ１、ｅ２をそれぞれ求める（Ｓ１８）。角領域５０ｄを横切る距離ｅ１は、例えば、外周領域５１と第４角領域５０ｄとの境界ｄ１と、第４角領域５０ｄとセンター領域５０ｅとの境界ｄ３とから求められる。第３角領域５０ｃを横切る距離ｅ２は、例えば、外周領域５１と第３角領域５０ｃとの境界ｄ２と、第３角領域５０ｃとセンター領域５０ｅとの境界ｄ４とから求められる。
【００７５】
距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０になる位置を探索する。そして、角領域５０ｄ，５０ｃを横切る距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０になる位置に基づいて、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の基準位置を校正する。具体的には、距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０か否かを判定する（Ｓ１９）。そして、距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０（ｅ１＝ｅ２＝０）である（Ｙｅｓ）と判定された場合には、当該位置を、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の基準位置として記憶するとよい。距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０（ｅ１＝ｅ２＝０）でない（Ｎｏ）と判定された場合には、Ｙ軸方向に位置をずらし、距離ｅ１、ｅ２をそれぞれ求め（Ｓ１８）、距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０になる位置を探索する（Ｓ１９）。距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０（ｅ１＝ｅ２＝０）である（Ｙｅｓ）と判定されるまで、これらの処理を繰り返すとよい。距離ｅ１、ｅ２がそれぞれ０（ｅ１＝ｅ２＝０）である（Ｙｅｓ）と判定されると、この実施形態での一連の制御の校正処理が終了する。
【００７６】
なお、この実施形態では、校正治具４０には、ハンド１５に対向する面において、４つの隅部にそれぞれ校正領域４０ａ〜４０ｄが設けられている。そして、各校正領域４０ａ〜４０ｄにおいて、それぞれ高さの制御、水平な面での角度の制御、Ｘ軸方向の基準位置、Ｙ軸方向の基準位置についての校正などが行える。各校正領域４０ａ〜４０ｄにおいてそれぞれ校正を行うことによって、水平多関節型ロボット１０のハンド１５の制御の精度を向上させることができる。また、校正治具４０の少なくとも一つの校正領域４０ａの表面の高さを測定することによって、水平多関節型ロボット１０の校正が行える。水平多関節型ロボット１０の校正処理は、制御装置に予め定められたプログラムに沿って順次実行できる。このため、水平多関節型ロボット１０の校正が、効率よく行える。
【００７７】
上述した校正治具４０では、矩形領域５０は正方形であり、センター領域５０ｅも正方形であるが、かかる形態に限定されない。図１７〜図２０は、それぞれ校正治具４０の校正領域４０ａの変形例を示す平面図である。
【００７８】
校正領域４０ａは、図４に示すように、矩形領域５０と、外周領域５１とを有する。矩形領域５０は予め定められた位置に中心ｃ０を有している。
外周領域５１は、矩形領域５０の周りの予め定められた領域に設定されている。
矩形領域５０は、中心部に設けられたセンター領域５０ｅと、４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとを有している。
【００７９】
センター領域５０ｅは、第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとそれぞれ境界線５０ａ１，５０ｂ１，５０ｃ１，５０ｄ１で区切られて矩形領域５０の中心部に設けられている。さらにセンター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心ｃ０を通る２軸であって、矩形領域５０の境界の辺に平行な直交する２軸に対してそれぞれ線対称な形状に設定されている。
第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄと、センター領域５０ｅと、外周領域５１とは、それぞれ異なる予め定められた高さ（既知の高さ）に設定されている。
【００８０】
図１７に示された形態では、矩形領域５０が正方形であり、センター領域５０ｅは、矩形領域５０に内接する円形である。矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、それぞれ矩形領域５０がセンター領域５０ｅによって切り取られた残りの部分に形成されている。
【００８１】
図１８に示された形態では、矩形領域５０が正方形であり、センター領域５０ｅは、矩形領域５０に内接する円形である。矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、それぞれ矩形領域５０がセンター領域５０ｅによって切り取られた残りの扇形の部分に形成されている。
【００８２】
図１９に示された形態では、矩形領域５０が長方形であり、センター領域５０ｅは、矩形領域５０の中心ｃ０を通り、かつ、直交する水平な２軸に沿って対角線が設定されたひし形である。矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、それぞれ矩形領域５０がセンター領域５０ｅによって切り取られた残りの三角形の部分に形成されている。また、図２０に示すように、矩形領域５０が長方形であり、かつ、センター領域５０ｅは直交する水平な２軸に沿って長軸と短軸が設定されただ円であるであってもよい。この場合、矩形領域５０の４つ角部に周方向において順に設定された第１角領域５０ａと、第２角領域５０ｂと、第３角領域５０ｃと、第４角領域５０ｄとは、それぞれ矩形領域５０がセンター領域５０ｅによって切り取られた残りの部分に形成されている。
【００８３】
このように、校正治具４０の矩形領域５０は、種々の形状が採用されうる。
【００８４】
以上、ここで提案される水平多関節型ロボット用の校正治具および校正方法を、種々説明したが、特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態および実施例は、本発明を限定しない。
【符号の説明】
【００８５】
１  天井
２  作業台
１０  水平多関節型ロボット
１１  ベース
１２  第１アーム
１２ａ  回転軸
１２ｂ  アクチュエータ
１３  第２アーム
１３ａ  回転軸
１３ｂ  アクチュエータ
１４  可動軸
１４ａ  取付部
１４ｂ  アクチュエータ
１５  ハンド
１５ａ  測定器
１５ａ１  発信部
１５ａ２  受信部
１６  制御装置
４０  校正治具
４０ａ〜４０ｄ  校正領域
５０  矩形領域
５０ａ  第１角領域
５０ａ１，５０ｂ１，５０ｃ１，５０ｄ１  センター領域５０ｅの境界線
５０ｂ  第２角領域
５０ｃ  第３角領域
５０ｄ  第４角領域
５０ｅ  センター領域
５１  外周領域
６１〜６４  矩形領域５０の境界の辺
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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