(57)【要約】【課題】モニタ画像を見ながら教示作業を進めることができ、したがって、安全性に優れるとともに少ない手間で迅速に基準位置を教示することができる搬送用ロボットの教示方法を提供する。【解決手段】予めマスタリング工程において基準位置に係るハンド８とカセット２との適正な相対的位置関係を示すモデル画像を撮影しておき、ティーチング工程においては、モデル画像に実空間画像を重畳的にモニタ表示し、両画像が一致したときの搬送用ロボット１の姿勢を基準位置として教示する。この教示方法は、複数箇所の基準位置を簡単確実に、しかも高精度にロボットに教示することが可能であり、ハンド８の姿勢制御に精密性と正確性が要求される、大型のワーク３を搬送対象とする搬送用ロボット１に好適に採用できる。【選択図】図２
2008080466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カセットからワークを搬送するロボットに対して、ワーク搬送動作の基準位置を教示する方法であって、
前記カセットに対するワーク搬送動作をシミュレーションしながら、ロボットに搭載されたカメラにより、前記基準位置におけるロボットのハンドとカセットとの適正な相対位置関係を示すモデル画像を撮影するマスタリング工程と、
前記カセットに対してロボットを操作し、該ロボットに搭載されたカメラで撮影された実空間画像と前記マスタリング工程で撮影されたモデル画像とを重畳的にモニタ表示し、このモニタ表示を参照しながらモデル画像に実空間画像を合わせ込むようにロボットの姿勢を変位させ、両画像が一致するロボットの姿勢位置を基準位置としてロボットに教示するティーチング工程とを含むことを特徴とする搬送用ロボットの教示方法。
【請求項２】
前記マスタリング工程で得られたモデル画像から前記ハンドと前記カセットの画像領域を抽出した上で、これら領域を識別表示させる画像処理工程を含み、
前記ティーチング工程においては、画像処理後のモデル画像上に前記実空間画像を重畳的にモニタ表示させる請求項１記載の搬送用ロボットの教示方法。
【請求項３】
前記カセットは、前面に出入口を有する角箱状の収納室を備えており、該収納室内には、四角板状のワークを載置するための棚が上下多段状に配置されており、
各棚は、収納室の左右の壁面に対向配置されて、前後の水平方向に走る左右一対の棚板で構成されており、
前記ハンドの左右端部に、少なくとも前記棚板とハンドの縁部とを撮影視野とする左右一対のカメラが搭載されており、
前記マスタリング工程においては、両カメラにより、前記棚板に対するハンドの適正な相対位置関係を示すモデル画像を撮影し、
前記ティーチング工程においては、棚板とハンドの実空間画像が、前記モデル画像内の棚板およびハンドに重なるようにロボットの姿勢を変位させ、両画像が重なる姿勢位置を基準位置としてロボットに教示する請求項１又は２記載の搬送用ロボットの教示方法。
【請求項４】
最下段と最上段の二つの棚に対してのみ、前記マスタリング工程から前記ティーチング工程に至る一連の基準位置の教示操作を行い、
これら最下段と最上段の棚に対するティーチング工程で得られた基準位置を高さ方向にシフトすることにより、これら最下段と最上段以外の上下方向の中途部に位置する各棚の基準位置を演算し、これら演算値を各棚の基準位置としてロボットに教示する請求項３記載の搬送用ロボットの教示方法。
【請求項５】
前記モデル画像や前記実空間画像におけるハンドとカセットとの相対位置関係を、画像上のハンドの座標位置やカセットからの距離寸法としてパラメータ化する工程を含み、
ティーチング工程において撮影された実空間画像におけるパラメータ値と、モデル画像のパラメータ値とを比較することにより、前記ハンドとカセットとの適正な相対位置と教示された基準位置とのズレをチェックできるようにする請求項１乃至４のいずれかに記載の搬送用ロボットの教示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送用ロボットの教示方法に関して、とくに教示作業の安全性の向上と、作業効率の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の教示方法の従来技術に、例えば特許文献１がある。この特許文献１の教示方法は、半導体基板であるウエハを搬送対象とするロボットに関するものであり、ワーク（ウエハ）を保持・搬送するロボットのハンドの上面に、十字形の位置決め用のマークを形成し、ワークが収納されるカセット内にカメラを設置している。
【０００３】
十字形のマークは、その一辺がハンドのカセットに対する差込方向となる前後方向に伸び、他辺が前後方向と直交する左右方向に伸びている。カメラは、ウエハと略同様の外形形状を有する教示用プレートの左右方向の中央部に設置されており、カセット内に差し込まれたハンドに対して上方向からマークをとらえる。
【０００４】
特許文献１に記載の教示方法おいては、カメラで撮影されたマークが、ピンぼけすることなく、しかも、モニタ上で垂直および左右の二方向に走るように、つまり、十字の二辺が斜め姿勢とならないように、オペレータはモニタ画像を見ながらロボットの姿勢を変位させる。そして、理想的な十字形がモニタの中央部に表示されるハンドの位置を、ワークを保持する際の基準位置としてロボットに教示する。換言すれば、搬送動作におけるカセット内におけるハンドの進入限界位置を教示する。
【０００５】
この方法によれば、オペレータがカメラにより撮影されたモニタ画像を見ながらロボットの基準位置を教示できるので、オペレータはロボットに近付くことなく、安全に教示作業を進めることができる。ハンドの位置を目視にて確認しながら基準位置を教示する方法に比べて、より少ない手間で迅速に教示作業を行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−３０７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者等は、大型液晶テレビの基板となる板ガラスなどの重量物をワークとする搬送用ロボットの開発にたずさわっており、当該ロボットにおいても、先の特許文献１と同様に、教示作業を安全且つ迅速に行うことを重要な課題の一つとする。しかし、特許文献１に係る教示方法は、半導体ウエハのように、比較的小型・軽量のワークを対象とするロボットに好適なものであって、液晶テレビの基板となる板ガラスのような大型の重量物を対象とするロボットには不適である。
【０００７】
つまり、特許文献１のように、数十センチ半径の半導体ウエハのような小型のワークをカセットから搬送する場合には、カセット内におけるハンドの移動距離は数十センチ程度と短距離であるため、ハンドの前後方向の移動姿勢には厳密な精密性は要求されず、ハンドの進入限界位置のみをロボットに教示しておけば、カセットの出入口にワークが接触するような不具合が生じるおそれは少ない。
【０００８】
これに対して、大型テレビの基板となる数メートル四方の板ガラスを、数メートルの辺長を有する四角箱型のカセットから取り出す場合には、当該カセット内におけるハンドの移動距離も数メートルの長距離となるため、ハンドの前後方向の姿勢制御には高度な精密性が求められ、ハンドの進入限界位置のみならず、多数点で基準位置を教示しておく必要がある。
しかし、特許文献１のように、カセット内に設置された一台のカメラのみで、カセット内に進入したハンドをとらえる従来方法では、進入限界位置以外の基準位置をロボットに教示することを予定しておらず、ハンドの前後方向の移動姿勢を正確に教示することは不可能である。以上のように、大型のワークを対象とする搬送用ロボットにおいては、特許文献１の教示方法をそのまま適用することはできない。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、モニタ画像を見ながら教示作業を進めることができ、したがって、安全性に優れるとともに少ない手間で迅速に基準位置を教示することができる搬送用ロボットの教示方法を提供することを目的とする。そのうえで本発明は、モニタ画像を見ながらカセットに対するハンドの進入限界位置のみならず、複数個の基準位置を簡単確実にしかも高精度に教示することが可能であり、したがって、ハンドの姿勢制御に精密性、正確性が要求される、大型のワークを搬送対象とする搬送用ロボットに採用して好適な教示方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の本発明は、カセットからワークを搬送する搬送用ロボットに対して、ワーク搬送動作の基準位置を教示する方法を対象とする。この教示方法は、前記カセットに対するワーク搬送動作をシミュレーションしながら、ロボットに搭載されたカメラにより、前記基準位置におけるロボットのハンドとカセットとの適正な相対位置関係を示すモデル画像を撮影するマスタリング工程と、前記カセットに対してロボットを操作し、該ロボットに搭載されたカメラで撮影された実空間画像と前記マスタリング工程で撮影されたモデル画像とを重畳的にモニタ表示し、このモニタ表示を参照しながらモデル画像に実空間画像を合わせ込むようにロボットの姿勢を変位させ、両画像が一致するロボットの姿勢位置を基準位置としてロボットに教示するティーチング工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の本発明のように、前記マスタリング工程で得られたモデル画像から前記ハンドと前記カセットの画像領域を抽出した上で、これら領域を識別表示させる画像処理工程を含み、前記ティーチング工程においては、画像処理後のモデル画像上に前記実空間画像を重畳的にモニタ表示させるようにすることができる。このときの画像処理の具体的例としては、例えば、ハンドを示す画像領域の色分け表示や、棚を示す画像領域の外縁の着色表示などを挙げることができる。
【００１２】
具体的には、請求項３記載の本発明のように、前記カセットは、前面に出入口を有する角箱状の収納室を備えており、該収納室内には、四角板状のワークを載置するための棚が上下多段状に配置されており、各棚は、収納室の左右の壁面に対向配置されて、前後の水平方向に走る左右一対の棚板で構成されている。前記ハンドの左右端部に、少なくとも前記棚板とハンドの縁部とを撮影視野とする左右一対のカメラが搭載されている。そして、前記マスタリング工程においては、両カメラにより、前記棚板に対するハンドの適正な相対位置関係を示すモデル画像を撮影し、前記ティーチング工程においては、棚板とハンドの実空間画像が、前記モデル画像内の棚板およびハンドに重なるようにロボットの姿勢を変位させ、両画像が重なる姿勢位置を基準位置としてロボットに教示するようにすることができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明のように、最下段と最上段の二つの棚に対してのみ、前記マスタリング工程から前記ティーチング工程に至る一連の基準位置の教示操作を行い、これら最下段と最上段の棚に対するティーチング工程で得られた基準位置を高さ方向にシフトすることにより、これら最下段と最上段以外の上下方向の中途部に位置する各棚の基準位置を演算し、これら演算値を各棚の基準位置としてロボットに教示することができる。
【００１４】
請求項５記載の本発明のように、前記モデル画像や前記実空間画像におけるハンドとカセットとの相対位置関係を、画像上のハンドの座標位置やカセットからの距離寸法としてパラメータ化する工程を含み、ティーチング工程において撮影された実空間画像におけるパラメータ値と、モデル画像のパラメータ値とを比較することにより、前記ハンドとカセットとの適正な相対位置と教示された基準位置とのズレをチェックできるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の本発明においては、予めマスタリング工程において基準位置に係るハンドとカセットとの適正な相対的位置関係を示すモデル画像を撮影しておき、ティーチング工程においては、モデル画像に実空間画像を重畳的にモニタ表示し、両画像が一致したときのロボットの姿勢を基準位置として教示するようにした。つまり、ティーチング工程において実空間画像がモデル画像に一致したときに、ロボットがマスタリング工程においてモデル画像を撮影したときの姿勢とカセット内で同じ姿勢をとっていると判断して、この姿勢を搬送動作の基準位置として教示するようにした。
したがって、ティーチング工程においては、オペレータはモニタ表示を見ながら遠隔操作で教示作業を進めることが可能であり、ロボットに近付いてその姿勢を確認したり、カセットとの余裕隙間を確認したりする必要がなく、安全に教示作業を行うことができる。また、実質的に実空間画像をモデル画像に合わせ込む操作だけで、教示作業を実施することができるため、従来に比べて、教示作業をより少ない手間で効率良く進めることができる。
【００１６】
加えて、マスタリング工程において撮影されたモニタ画像の枚数分だけ、ティーチング工程において基準位置を教示することが可能であり、教示できる基準位置の箇所・個数に制限が無く、特許文献１のように進入限界位置のみを教示できる従来方法に比べて、多数点の基準位置を教示して、ハンドを精密且つ正確に動かすことができる。したがって、本発明に係る教示方法は、カセット内におけるハンドの移動距離が数メートルと大きく、正確なハンドの制御が必要となる、大型の搬送用ロボットに好適なものとなる。
【００１７】
請求項２記載の本発明のように、画像処理によりハンドやカセットの画像領域を識別表示させたモデル画像を用いてティーチング工程を行うようにしていると、重畳的にモニタ表示された両画像の識別が容易となり、ハンド等の位置を正確にとらえることができる。これにより、合わせ込み作業を迅速に行うことができるので、教示作業を作業効率良く進めることができる。
【００１８】
角箱状の収納室内に配置された上下多段状の棚にワークが載置されており、該収納室内の前面側に形成された出入口から奥深くまでハンドを進入させて、ワークを取り出す形態では、特にハンドの縁部と棚板との左右方向の余裕隙間を厳密に規定して、棚板等に対するハンドの衝突を阻止することが重要となる。
そこで請求項３記載の本発明のように、ハンドの左右端部に少なくとも棚板とハンドの縁部とを撮影視野とする２台のカメラを搭載し、これらカメラでとらえられた左右一対の画像を用いてティーチング工程を行うようにしていると、左右のモデル画像のそれぞれに実空間画像をオーバーレイさせて、ハンドと棚板との間の余裕隙間等を左右の二方向から確認しながら、基準位置をより高精度に教示することができる。これにより、左右の余裕隙間を一定に保ちながら、常にハンドが前後に真っ直ぐに伸びる姿勢形態で基準位置を教示することができるので、棚板等に対するハンドやワークの衝突を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
請求項４記載の本発明のように、最下段と最上段の二つの棚についてのみ、基準位置を教示し、これら最下段或いは最上段の基準位置を高さ方向にシフトすることにより、上下方向の中途部に位置する各棚の基準位置を教示するようにしていると、全ての段についてマスタリング工程とティーチング工程とからなる一連の教示作業を実施する場合に比べて、教示作業を迅速に進めることができ、作業効率の格段の向上に貢献できる。
【００２０】
モデル画像や実空間画像におけるハンドとカセットとの相対位置関係を、画像上のハンドの座標位置やカセットからの距離寸法としてパラメータ化し、ティーチング工程において撮影された実空間画像におけるパラメータ値と、モデル画像のパラメータ値とを比較することにより、ハンドとカセットとの適正な相対位置と教示された基準位置とのズレをチェックできるようにしていると、モニタ表示された画像のみを用いて教示作業を行う場合に比べて、基準位置を高精度に教示することができる。パラメータを見ながら教示作業を進めることができるので、教示作業の簡素化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る教示方法を、大型液晶テレビの基板となる板ガラスを搬送対象とする搬送用ロボットに適用した実施形態について、図面を参照して説明する。図１は搬送用ロボットの稼動状態を示す図、図２は搬送用ロボットの構成を示す図、図３および図４はカメラによる撮影領域を説明するための図、図５は基準位置を説明するための図、図６はハンドに対するカメラの搭載位置を説明するための図、図７は搬送用ロボットの教示方法を説明するためのフローチャートである。
なお、以下においては、図１において矢印Ｙ１・Ｙ２で示すように、カセットに対して搬送用ロボットのハンドが出退移動する方向を前後方向と規定する。また、矢印Ｙ３で示すように、かかる前後方向Ｙ１・Ｙ２と水平方向に直交する方向を左右方向と規定する。
【００２２】
図１に示すように、この搬送用ロボット１（以下、単に「ロボット」と記す）は、フロントエンドなどの高クリーン環境に保たれた作業領域Ｓに設置されるものであり、カセット２内に収納された状態で作業領域Ｓに運ばれてきた四角形状の板ガラスであるワーク３を、カセット２から一枚ずつ取り出し、これを処理装置のワークセット位置４に移送する。
【００２３】
図１および図２に示すように、ロボット１は円筒座標系のロボットであり、直円筒形のベース５と、ベース５の上端に回転駆動および上下駆動可能に装着された第１アーム６と、該第１アーム６の延出端に回転駆動可能に装着された第２アーム７と、第２アーム７の延出端に回転駆動可能に装着されて、ワーク３を保持するハンド８とで構成される。尤も本発明において、ロボット１の昇降機構は、図示例のような円筒座標系の昇降機構に限られない。
ロボット１は、作業空間Ｓの床面に設置されたレール９に沿って、左右方向にスライド移動可能に構成されており、いずれか一つのカセット２の正面位置に移動して、カセット２から一枚のワーク３を取り出し、これをワークセット位置４に載置する。
【００２４】
ハンド８は、ワーク３を下支えする長尺状のフォーク１０と、これらフォーク１０の基端部を支持するホルダ１１とで構成される。ホルダ１１は、四角箱型を呈しており、その一側面から複数本（本実施例では四本）のフォーク１０が片持ち状に張り出し形成されている。
【００２５】
これらアーム６・７およびハンド８を動かすアクチュエータは、モータ等で構成され、それぞれ回動軸部に配置され、該アクチュエータは、モータドライブ１３を介してモーションコントローラ１４から送られてきた駆動信号に基づいて駆動される。モーションコントローラ１４は、不図示の上位コントローラからの制御信号に基づいて、駆動信号を送出する。
【００２６】
図３および図４に示すように、カセット２は、角箱状のケース本体２０を基体とするものであり、その前面にワーク３の出入口２１が設けられ、ケース内部の収納室２２に、ワークを載置するための棚Ｒが上下多段状に配置されている。各棚Ｒは、収納室２２の左右の側壁２３の間に対向配置されて、前後の水平方向に走る左右一対の長尺状の棚板Ｒａ・Ｒｂで構成されており、ワーク３は、これら棚板Ｒａ・Ｒｂの間に掛止された状態、つまり、ワーク３の左右両側下面が棚板Ｒａ・Ｒｂ上に載置された状態で収納室２２内に収められる。本実施形態に係るカセット２では、最下段の第１スロット（Ｒ１）から最上段の第Ｎスロット（ＲＮ）の計ｎ段の棚Ｒが設けられている。
なお、図３および図４において、例えば「ＲａＮ」とは、第Ｎスロット（ＲＮ）を構成する左側の棚板（Ｒａ）を意味する。
【００２７】
図１に示すように、作業領域Ｓ内の所定位置にカセット２が配置され、ロボット１によりワーク３を移載する場合、出入口２１から収納室２２内にフォーク１０を差込み、一枚のワーク３をフォーク１０上に載せてカセット２から取り出し、これを処理装置のワークセット位置４に載置する。
より詳しくは、搬出命令を受けたとき、ロボット１は、所定の待機姿勢から、カセット２の前面でフォーク１０が前後方向に走る水平姿勢となるように姿勢変位する。次に、フォーク１０の水平姿勢を維持したままで、フォーク１０をカセット２内に真っ直ぐに差し込む。フォーク１０がカセット２内の所定位置に至ると、水平姿勢を維持したまま該フォーク１０を所定の高さだけ上方移動させて、フォーク１０上にワーク３を載せる。次に、水平姿勢を維持したまま手前方向にフォーク１０を真っ直ぐに引き出して、ワーク３をカセット２から取り出す。最後にロボット１の全体をベース５まわりに回転させて、処理装置のワークセット位置４にワーク３を載置する。
【００２８】
以上のような一連のカセット２からの搬送動作は、モーションコントローラ１４の記憶装置内に記憶されている基準位置に従って実行される。つまり、ロボット１による作業処理に先立って、作業位置の基準となる基準位置が教示されており、実際の作業処理においては、この基準位置と同位置となるようにアーム６・７やハンド８を姿勢変位させる。
本実施形態では、図５に示すように、カセット２の前面でフォーク１０が水平姿勢となる第１基準位置（例えば（１−１））、フォーク１０の約半分がカセット２内に差し込まれた第２基準位置（１−２）、フォーク１０の略全体がカセット２内に差し込まれた第３基準位置（１−３）、フォーク１０の上面がワーク３の下面に当接する第４基準位置（１−４）、ワーク３を完全に持ち上げた第５基準位置（１−５）、フォーク１０を半分程度引き出した第６基準位置（１−６）、カセット２から完全にフォーク１０が引き出された第７基準位置（１−７）が、第１乃至第Ｎの各スロットに対応して教示されており、これら第１から第７の基準位置に従って、カセット２からの搬送動作が実行される。
【００２９】
これら基準位置の教示においては、「ティーチングプレイバック方式」と称される教示方法を採用する。ここで「ティーチングプレイバック方式」とは、主にモーションコントローラ１４に接続されたティーチングボックス１５（図２参照）を用いて基準位置を教示する方法であり、ティーチングボックス１５のキー操作によりロボット１を実際の作業位置に順次移動させながら、一連の作業に必要な基準位置を教示する方法である。一つの作業動作は、ある基準位置までの移動動作である「ステップ」と呼ばれる単位で構成されており、ステップの追加は現在の基準位置から次の基準位置まで移動することを意味する。すなわち、先のカセット２からのワーク３の搬送動作は、第１基準位置から第７基準位置に至る、６つのステップで構成される。
【００３０】
そのうえで本実施形態に係る教示方法では、ロボット１のハンド８に左右一対のカメラ３０ａ・３０ｂを搭載し、これらカメラ３０ａ・３０ｂによって得られた撮影画像に基づいて、基準位置を教示できるようにしている点が着目される。より詳しくは、図２および図４に示すように、ホルダ１１の左右側面に一つずつ、フォーク１０の伸び方向に指向するような姿勢でカメラ３０ａ・３０ｂを着脱可能に固定する。図６に示すように、ホルダ１１に対するカメラ３０ａ・３０ｂの固定位置と、フォークの厚み方向の中央位置とは同一、つまり、カメラ３０ａ・３０ｂの上下撮像中心とフォークの上下中心が一致するように固定してあり、したがって、図４に示すように、カメラ３０ａ・３０ｂによる撮影画像３１ａ・３１ｂには、常に左右端部に位置するフォーク１０の外縁部が映し出されるようになっている。また、フォーク１０をカセット２内に差し込んだときには、棚板Ｒａ・Ｒｂとフォーク１０の外縁部とが映し出されるように、カメラ３０ａ・３０ｂの撮影視野は設定されている。両カメラ３０ａ・３０ｂによってとらえられた撮影画像は、図３や図４に示すごとくとなり、これら撮影画像３１ａ・３１ｂは、図２に示すようにケーブルを介してロボット１に接続された画像処理装置１６の二台のモニタ１７ａ・１７ｂに表示される。なお、カメラ３０ａ・３０ｂはホルダ１１の両側下面またはフォーク１０の両側（ワークと干渉せず荷重で変形しない位置）に配置することも可能である。
【００３１】
次に、教示方法の具体的手順について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７に示すように、この教示方法は、マスタリング工程（Ｓ１）、画像処理工程（Ｓ２）、ティーチング工程（Ｓ３）、パラメータ処理工程（Ｓ４）および演算工程（Ｓ５）に大別される。
【００３２】
マスタリング工程（Ｓ１）は、ロボット１の市場出荷に先立って、メーカーサイドで行うものであり、基準位置におけるロボット１のハンド８とカセット２との適正な相対位置関係を示すモデル画像を得ることを目的とする。具体的には、まず、ティーチング位置の基準となるカセット２（以下、基準カセットと記す）を用意し、これをロボット１の近傍に設置固定する。多くの場合は、メーカーの研究開発現場において、図１のようなロボット１の作業領域Ｓを仮設し、当該領域Ｓ内におけるロボット１の近傍に基準カセット２をセットする。なお、基準カセット２とは、実際の搬送作業で使用されるカセット２と実質的に何ら変わるところはない。
【００３３】
次に、メーカーサイドのオペレータがティーチングボックス１５を操作することにより、基準カセット２に対して、ワーク搬出動作のシミュレーションを行って、ハンド８を実際の作業位置に順次移動させながらモデル画像を撮影する。この作業においては、カセット２に対するハンド８の適正な相対位置を求めること、換言すれば、基準位置となる適正な作業位置にハンド８およびロボット１を姿勢変位させる。このため、かかる操作に際しては、オペレータはロボット１の近くで目視にてハンド８の位置を確認したり、棚板Ｒとフォーク１０との対向間隔寸法（余裕隙間）をメジャーで測距したり、さらに画像処理装置１６のモニタ１７ａ・１７ｂに表示されるカメラ３０ａ・３０ｂによる撮影画像３１ａ・３１ｂ（実空間画像）を確認して、所定の基準位置に位置するようにハンド８の位置を厳密に調整する。なお、このとき、棚板Ｒａ・Ｒｂの厚み方向の中央部などに、位置決め用のマークを入れておけば、ハンド８の位置決め調整が容易となる。
【００３４】
基準カセット２に対するハンド８の基準位置が決まると、当該位置において左右のカメラ３０ａ・３０ｂでとらえられる実空間画像をモデル画像として撮影し、これらを画像処理装置１６の記憶装置に記憶させる。
以上のようなモデル画像の撮影作業は、図５に示すように、最下段に位置する第１スロット（Ｒ１）の第１基準位置（１−１）〜第７基準位置（１−７）と、最上段に位置する第Ｎスロット（ＲＮ）の第１基準位置（Ｎ−１）〜第７基準位置（Ｎ−７）の計１４箇所において行われ、カメラ３０ａ・３０ｂにより計２８枚のモデル画像が撮影される。
【００３５】
以上のようなマスタリング工程（Ｓ１）が終了すると、画像処理工程（Ｓ２）に移る。この工程では、オペレータは、画像処理装置１６を操作して、各モデル画像に含まれる主要なポイントや領域を抽出した上で、モニタ１７ａ・１７ｂ上でこれらポイント等を目視にて識別し易いように画像処理を施す。具体的には、フォーク１０や棚板Ｒａ・Ｒｂやカセット２内面等の面や輪郭に着色処理を施す。これら画像領域を線画として処理を施してもよい。
このとき、棚板Ｒａ・Ｒｂのコーナー部や交点などの画像上の主要点の座標位置を抽出して、画像処理後のモデル画像とともに、画像処理装置１６の記憶装置に格納しておく。加えて、画像内におけるモデル画像上の棚板Ｒａ・Ｒｂの厚み寸法や、棚板Ｒａ・Ｒｂとフォーク１０との対向間隔寸法などを抽出し、これをパラメータ化してモデル画像とともに記憶装置に格納しておく。
【００３６】
繰り返すが、ロボット１のメーカーサイドは、以上のようなマスタリング工程（Ｓ１）と画像処理工程（Ｓ２）とをロボット１の市場出荷に先立って実施しておく。そして、得られた画像処理後のモデル画像を画像処理装置１６の記憶装置内に格納しておく。尤も、記憶媒体にモデル画像を記憶させて、以後のティーチング工程（Ｓ３）に先立って、記憶媒体から画像処理装置１６にモデル画像を読み込ませてもよい。
【００３７】
次にティーチング工程（Ｓ３）を行う。この工程は、購入されたロボット１が作業領域Ｓ（図１参照）に設置されたのちに行われる。当該工程のオペレータは、メーカーサイド或いはユーザーサイドのいずれであってもよい。この工程においては、まず、ロボット１のホルダ１１にカメラ３０ａ・３０ｂを固定する。カメラ３０ａ・３０ｂの固定場所は、図２に示す位置であり、先のマスタリング工程（Ｓ１）におけるカメラ３０ａ・３０ｂの固定場所と完全に一致している。
【００３８】
次に、オペレータは、ロボット１を操作して基準位置を教示する。具体的には、画像処理装置１６のモニタ１７ａ・１７ｂに、教示すべき基準位置に係るモデル画像（例えば、第１スロットの第１基準位置（１−１：図５参照）のモデル画像）を表示させた上で、当該モデル画像上にカメラ３０ａ・３０ｂでとらえられている実空間画像を重畳的に表示させる（オーバーレイさせる）。そして、モデル画像に実空間画像を合わせ込むように、ティーチングボックス１５を操作してロボット１の姿勢を変位させ、実空間画像がモデル画像に完全に一致する姿勢位置を基準位置としてロボット１に教示する。つまり、当該基準位置の座標に係る位置データをモーションコントローラ１４の記憶装置に記憶させる。このときには、左右のいずれか一方だけでなく、左右両方のカメラ３０ａ・３０ｂでとらえられる実空間画像がモデル画像に一致するように、ロボット１の姿勢を調整する必要がある。
【００３９】
オペレータは、以上のような教示作業を、第１スロットの第１基準位置（１−１）〜第７基準位置（１−７）のそれぞれと、第Ｎスロットの第１基準位置（Ｎ−１）〜第７基準位置（Ｎ−７）のそれぞれについて、計１４箇所で行う。
なお、図１のように、ロボット１が複数個のカセット２（図示例では四個）からのワーク３の搬送動作を担っている場合には、オペレータは、それぞれの位置に存するカセット２に対して、先に述べたような教示作業を繰り返して行う。
【００４０】
このとき、先の画像処理工程（Ｓ２）において得られたパラメータを用いて、ハンド８の位置をチェックしながら教示作業を進めることができる（パラメータ処理工程：Ｓ４）。具体的には、例えば、実空間画像における棚板Ｒａ・Ｒｂとフォーク１０との対向間隔寸法などをパラメータ化し、これを先の画像処理工程（Ｓ２）において得られた対向間隔寸法のパラメータ値と比較することにより、両画像にズレがあるか否か、換言すれば、マスタリング工程（Ｓ１）で規定した基準位置と、現在のハンド８の位置とにズレがあるか否かを確認しながら教示作業を進めることができる。なお、このパラメータ値はモニタ１７ａ・１７ｂまたはティーチングボックス１５に表示させる。
【００４１】
次に、以上のような第１および第Ｎスロットに対する基準位置をもとに、第２〜第Ｎ´（最上段の第Ｎスロットの一つ下段のスロット）のスロットの基準位置を計算によって求める（演算工程：Ｓ５）。つまり、図５に示すように、第１スロットについて教示した第１乃至第７の基準位置（（１−１）〜（１−７））の座標に係る位置データを高さ方向にシフトして、第２〜第Ｎ´のスロットの基準位置の位置データを作成し、これらをロボット１に教示する。尤も、第Ｎスロットについて教示した基準位置（（Ｎ−１）〜（Ｎ−７））の座標に係る位置データを高さ方向にシフトすることにより、第２〜第Ｎ´のスロットの基準位置の位置データを作成してもよい。さらに、第１および第Ｎスロットの基準位置の位置データの平均値を算出し、当該平均値を高さ方向にシフトすることにより、第２乃至第Ｎ´スロットの基準位置の位置データを作成してもよい。
以上で、教示操作が終了する。なおカメラ３０ａ・３０ｂは、ティーチング工程（Ｓ３）の終了後にホルダ１１から取り外す。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る教示方法では、ティーチング工程（Ｓ３）において実空間画像がモデル画像に一致したときに、ロボット１がマスタリング工程（Ｓ１）においてモデル画像を撮影したときの姿勢とカセット２内で同じ姿勢をとっていると判断して、この姿勢を搬送動作の基準位置として教示するようにした。
これによれば、オペレータは、ティーチング工程（Ｓ３）では画像処理装置１６のモニタ１７ａ・１７ｂを見ながら遠隔操作で教示作業を進めることができ、作業領域Ｓ内に設置されたロボット１に近付いてその姿勢を確認したり、ハンド８とカセット２との余裕隙間を確認したりする必要がなく、安全に教示作業を行うことができる。つまりロボット１を作業領域Ｓに設置したのちは、ティーチング工程（Ｓ３）においてロボット１に近付く必要がなく、したがって安全に教示作業を行うことができる。また、実質的に実空間画像をモデル画像に合わせ込む操作だけで、教示作業を実施することができるので、従来に比べて、教示作業をより少ない手間で作業効率良く進めることができる利点もある。
【００４３】
多数個の基準位置を教示しておけば、ハンド８を精密且つ正確に動かすことができるので、この教示方法は、カセット２内におけるハンド８の移動距離が数メートル程度と大きく、正確且つ精密なハンドの制御が必要となる、大型のワーク３を搬送対象とする大型のロボット１に好適である。
【００４４】
コンピュータ内に作成されたバーチャルなカセット及びロボットに基づいて、基準位置を計算する方法では、実際に搬送動作を行ったときに、ワーク３の重みでフォーク１０が予期せずに下方に撓み変形し、その結果、フォーク１０が下段に配置されたワーク３に接触して、これを破損するなどの不具合を招くおそれがある。異なる重量を有するワーク３を取り扱うたびに、フォーク１０の撓み変形量をコンピュータ上で計算しなおす必要もある。何よりも、実際に搬送動作を行うまで、バーチャルに算出された基準位置が正確であるか否かを判定できない。
【００４５】
これに対して、本実施形態のように、実際にカセット２に対してロボット１を動かしながら基準位置を教示する方法では、マスタリング工程（Ｓ１）及びティーチング工程（Ｓ３）においてハンド８上にワーク３を載置した状態で教示作業を行うことにより、ワーク３の重みに起因するフォーク１０の撓み変形を確実に補償することができる。つまり、マスタリング工程（Ｓ１）では、予めハンド８上にワーク３を載置した状態で作業を行うことで、ワーク３の重みで撓み変形した状態で基準位置を決定して、そのモデル画像を得ることができる。また、ティーチング工程（Ｓ３）においては、ハンド８上にワーク３を載置した状態で実空間画像を撮影し、これを先のモデル画像に合わせ込むことにより、マスタリング工程（Ｓ１）において決定された基準位置と同じ姿勢にハンド８を確実に位置させることができる。また、予め重量の異なるワーク３を載置した状態で、数種類のモデル画像を撮影しておけば、ティーチング工程（Ｓ３）を簡便に進めることもでき、ワーク３の変更にも迅速に対応できる。したがって、本実施形態の教示方法によれば、ワーク３の重みに起因するハンド８の撓み変形を簡単確実に補償することができ、したがって、現実のハンド８等の動きに合わせた、高精度な基準位置の教示が可能となる。なお、以上のようなハンド８上にワーク３を載置しながらの教示作業は、図５の例でいうと、第４乃至第７基準位置で行うことで足りる。
【００４６】
以上のようなフォーク１０の撓み変形に対する具体的な対処方法としては、ハンド８を含むロボット１の全体の姿勢位置を高姿勢にシフトする方法が考えられる。第２アーム７に対して、ハンド８が上下方向の傾斜姿勢を取ることができる場合には、フォーク１０の先端部が水平方向から僅かに上向きに指向するように、ハンド８を斜めに傾けてもよく、これによってもフォーク１０の先端部が下段に配置されたワーク３に接触することを確実に防ぐことができる。
【００４７】
画像処理工程（Ｓ２）により、モデル画像のハンド８やカセット２の画像領域を識別表示させるようにしていると、以後のティーチング工程（Ｓ３）において、重畳的にモニタ表示されたモデル画像に対する実空間画像の識別が容易となり、両画像におけるハンド８等の位置を正確にとらえることができる。これにより、画像の合わせ込み作業を迅速に行うことができるので、教示作業を作業効率良く進めることができる。
【００４８】
図２に示すように、ホルダ１１の左右端部に左右一対のカメラ３０ａ・３０ｂを搭載し、これらカメラ３０ａ・３０ｂでとらえられた左右一対の画像を用いてティーチング工程（Ｓ３）を行うようにしていると、左右のモデル画像のそれぞれに実空間画像をオーバーレイさせて、フォーク１０と棚板Ｒａ・Ｒｂとの間の余裕隙間等を左右の二方向から確認しながら、基準位置をより高精度に教示することができる。これにより、左右の余裕隙間を一定に保ちながら、常にフォーク１０が前後に真っ直ぐに伸びる姿勢形態で基準位置を教示することができるので、棚板Ｒａ・Ｒｂ等に対してハンド１０やワーク３が衝突する不具合は生じない。
【００４９】
また、フォーク１０にカメラ３０ａ・３０ｂを着脱自在に設置する形態では、カメラ３０ａ・３０ｂの重みでフォーク１０が撓み変形するおそれがあるため、教示作業時と実際の搬送動作時におけるハンド８の姿勢位置に微差が生じ、フォーク１０の先端がカセット２の内部に接触するなどの動作不良を招くおそれがある。
これに対して、本実施形態のように、フォーク１０を支持するホルダ１１にカメラ３０ａ・３０ｂを設置していると、カメラ３０ａ・３０ｂの重みでフォーク１０が撓み変形するおそれが無く、ロボット１の搬送動作の信頼性向上に貢献できる。
【００５０】
最下段と最上段の二つの棚Ｒについてのみ、基準位置を教示し、これら最下段（第１スロット）或いは最上段（第Ｎスロット）の基準位置を高さ方向にシフトすることにより、上下方向の中途部に位置する各棚（第２〜第Ｎ´スロット）の基準位置を教示するようにしていると、全ての段についてマスタリング工程（Ｓ１）とティーチング工程（Ｓ３）とからなる一連の教示作業を実施する場合に比べて、教示作業を迅速に進めることができ、作業効率の格段の向上を図ることができる。
【００５１】
モデル画像や実空間画像におけるハンド８とカセット２との相対位置関係を、画像上のハンド８の座標位置やカセット２からの距離寸法としてパラメータ化し、ティーチング工程（Ｓ３）において撮影された実空間画像におけるパラメータ値と、モデル画像のパラメータ値とを比較することにより、ハンド８とカセット２との適正な相対位置と教示された基準位置とのズレをチェックできるようにしていると、モニタ表示された画像のみを用いて教示作業を行う場合に比べて、基準位置を高精度に教示することができる。パラメータを見ながら教示作業を進めることができるので、教示作業の簡素化を図ることもできる。
【００５２】
上記実施形態においては、第１〜第７基準位置までの計７箇所の基準位置をロボット１に教示することで、カセット２からの搬送動作を教示していたが、ロボット１に教示される基準位置は、これ以上であってもこれ以下であってもよい。尤も先に述べたように、多くの基準位置を教示することで、より精密なロボット１の制御が可能となる。また、カセット２に設けられる棚Ｒの個数にも制限はない。
【００５３】
上記実施形態においては、パラメータ値をチェックしながらティーチング工程（Ｓ３）を行うことができるようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、当該パラメータ値は、ティーチング工程（Ｓ３）が終了したのちに、基準位置を点検する際に用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る教示方法が適用される搬送用ロボットの稼動状態を示す図である。
【図２】本発明に係る教示方法が適用される搬送用ロボットの構成を示す図である。
【図３】搬送用ロボットに搭載されたカメラによる撮影領域を説明するための図である。
【図４】搬送用ロボットに搭載されたカメラによる撮影領域を説明するための図である。
【図５】基準位置を説明するための図である。
【図６】ハンドに対するカメラの搭載位置を説明するための図である。
【図７】本発明に係る搬送用ロボットの教示方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１  搬送用ロボット
２  カセット
３  ワーク
８  ハンド
１６  画像処理装置
２１  カセットの出入口
２２  カセットの収納室
２３  カセットの側壁
３０ａ・３０ｂ  カメラ
Ｒ  棚
Ｒａ・Ｒｂ  棚板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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