(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢と、を有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する方法であって、
各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるようにマーク手段を設けると共に、前記第１姿勢にある前記ハンド部に前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段を設け、
前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら前記各保管部の位置座標に移動させ、前記位置検出手段により前記マーク手段のマーク座標を検出し、前記マーク座標に基づいて、各保管部の位置決め座標を演算するようにしたストッカ用ロボットの教示方法。
【請求項２】
前記保管部に、各保管部の位置座標を示すＩＤマークが設けられ、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら、前記位置検出手段により前記ＩＤマークを検出し、前記ハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させる請求項１に記載のストッカ用ロボットの教示方法。
【請求項３】
前記各保管部の予め入力された位置座標に基づいて、前記第１姿勢にあるハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させる請求項１に記載のストッカ用ロボットの教示方法。
【請求項４】
保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する装置であって、
各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、
前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ、前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段と、
前記マーク手段のマーク座標と前記位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段とを備えているストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項５】
前記位置検出手段が、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができるステレオカメラである請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項６】
前記位置検出手段が、一台のカメラを使用し、所定距離だけ移動して複数回撮像を行い、それらの画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができる移動カメラである請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項７】
前記位置検出手段が、視野分割光学系と、１台のカメラとで構成されるステレオカメラである請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項８】
前記位置検出手段の近傍に設けられ、その映像信号を無線送信する送信手段と、
前記送信手段からの信号を受信する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段のうちから１つを選択し、選択した受信手段からの映像信号を入力する映像入力手段と、
前記映像入力手段から入力された画像を解析する画像解析手段と、
を備えてなる請求項４乃至７のいずれかに記載のストッカ用ロボットの教示装置。
【請求項９】
保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段によって、前記第１姿勢のハンド部を走行させながら、前記マーク手段を読み取り、このマーク手段のマーク座標と、前記各保管部の位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段を動作させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保管棚に複数備えられた各保管部で、ハンド部を前もって求めた位置決め座標に基づいて移動させることによりワークをハンドリングするストッカ用ロボットの教示方法及び教示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工程において処理されるシリコンウェーハは、カセット単位で搬送された後、ストッカに一時保管されるようになっている。このストッカは、図１８に示すように、カセット７１を収容する保管部７２ａを多数備えた保管棚７２と、カセット７１を保持して移動させるストッカ用ロボット７３とを有しており、ストッカ用ロボット７３により各保管部７２ａに対してカセット７１を搬入および搬出させるようになっている。
【０００３】
ところで、保管棚７２は、ストッカの規模にもよるが、奥行きが１．５〜２．０ｍ、幅が３〜１０ｍ、高さが３ｍ程度の大きさが一般的であり、幾つかに分割して運搬し、現地で組み立てて据え付けるようになっているため、各保管部７２ａを高い寸法精度で設置することが困難なものになっている。従って、保管棚７２の据え付け後に、ストッカ用ロボット７３に対して各保管部７２ａにおけるハンドリング時の位置決め座標を教示させることが必要になっている。
【０００４】
そこで、▲１▼ストッカ用ロボット７３を人手により全ての保管部７２ａに実際に移動させ、カセット７１のハンドリングを作業員が確認することによって、各保管部７２ａの位置決め座標を教示するようになっていたり、▲２▼予め全ての保管部７２ａの座標等を大まかに数値入力し、ストッカ用ロボット７３を実際に移動させ、カセット７１のハンドリングを作業員が確認しながら座標を補正することによって、各保管部７２ａの位置決め座標を教示するようになっていた。
【０００５】
しかしながら、上記の教示方法では、保管部７２ａへの移動後の教示作業（例えばテンキーで位置をメモリに入力する等）が作業員により行われることによって、一つの保管部７２ａの位置決め座標を教示するのに３分〜５分程度の時間を要し、例えば、保管部７２ａの総数が１００であったとすると、位置決め座標の教示作業を完了するまでに３００分〜５００分程度の時間を要することになる。この教示時間は、極めて短い立ち上げ調整が要求される業界において大きな問題であり、さらに、通常、安全を確保するため、２人の作業員が教示作業に就くことから、人件費の高騰を招来することにもなっていた。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、本出願人は、特開平８−７１９７３号公報において、ストッカ用ロボットの自動教示方法を提案した。この方法は、図１７に示すように、ワークとの位置関係が一定となるように各保管部７２ａに設けたマーク手段６５と、マーク手段６５とハンド部６１との位置関係を検出するためにハンド部６１に設けた位置検出手段６３によって、任意の一つの保管部において、ハンド部を位置決め座標に移動させた時のマークに対するハンド部の位置関係を基準位置として予め求めておき、他の各保管部においては、棚の設計データ等に基づく保管部座標にハンド部を移動させたときの、マークに対するハンド部の位置関係を補正位置として検出する。そして、この補正位置が基準位置に一致するようにハンド部を移動させたときのハンド部の座標を各保管部の位置決め座標として教示するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位置検出手段６３にＣＣＤカメラ及び距離センサ６４を使用していたため、マーク手段６５を認識するにはその真上近傍にまでハンド部６１を移動させなくてはならなかったため、また、補正位置が基準位置に一致するようにハンド部を移動させたときの座標を各保管部の位置決め座標とするため、教示時にハンド部が必ず各保管部７２ａ内に移動しなくてはならず、ハンド部の移動が多くなり、作業時間が長くなる。また、保管部にワークが置かれていると、ワークにハンドが接触する可能性がある。したがって、ロボットの軸ずれ等の異常発生後の再教示や、定期点検時の再教示時には予めワークを取り除かないといけない等の問題が出てきた。
【０００８】
また、特開平８−７１９７３号公報における位置検出手段は、ＣＣＤカメラ等の撮像装置と、画像処理装置とで構成され、マークを撮像した映像信号を画像処理装置でデジタル化して画像中のマーク位置を認識する。さらに、画像処理には高速の演算を必要としハンド部に搭載できるほどの装置の小型化が困難であることと、自動教示作業中の状況を作業員がモニタできる必要があることなどから、画像処理装置は撮像装置から離れた場所に設置される。そのため、撮像装置から画像処理装置まで映像信号を伝送する手段が必要となる。ところが、ロボット内に映像信号用ケーブルを通して有線で送るのは困難なため、電波や光など無線による伝送が有効となる。
【０００９】
しかしながら、ストッカ内部は収納の効率を高くするために、空きスペースが小さくなるように設計されており、また、保管棚など金属物が多いために、無線による画像伝送では、送受信機間が遮蔽されたり、多重散乱した電波の干渉などにより受信される映像に乱れが生じることがある。このため、マーク位置の検出精度の悪化や検出不能となる場合もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、自動で各保管部の座標位置が教示でき、教示時に保管部のワークを取り除くことなく教示することができ、かつ、各保管部に設けられたマーク位置を無線であっても検出精度の悪化や検出不能とならないような検出手段を備えたストッカ用ロボットの教示方法、教示装置及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢と、を有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する方法であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるようにマーク手段を設けると共に、前記第１姿勢にある前記ハンド部に前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段を設け、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら前記各保管部の位置座標に移動させ、前記位置検出手段により前記マーク手段のマーク座標を検出し、前記マーク座標に基づいて、各保管部の位置決め座標を演算するようにしたものである。
ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示に要する時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部を実際にワークをハンドリングする位置に移動させる必要がないので、補完部にワークが存在していてもその位置決め座標を教示できる。
【００１２】
また、請求項２に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、請求項１において、前記保管部に、各保管部の位置座標を示すＩＤマークが設けられ、前記第１姿勢にあるハンド部を走行させながら、前記位置検出手段により前記ＩＤマークを検出し、前記ハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させるものである。
予め各保管部の位置座標を入力する必要がなくなる。また、各保管部の位置座標の入力ミス等をなくすことができ、確実に各保管部の位置決め座標を教示できる。
【００１３】
また、請求項３に記載のストッカ用ロボットの教示方法は、請求項１において、前記各保管部の予め入力された位置座標に基づいて、前記第１姿勢にあるハンド部を前記各保管部の位置座標に移動させるものである。
予め入力された各保管部の位置座標と、その位置座標における位置検出手段により検出されるマーク手段の座標との位置関係から、各保管部の位置決め座標を算出して教示することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示する装置であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ、前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段と、前記マーク手段のマーク座標と前記位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段とを備えているものである。
ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部のマーク手段のマーク座標を検出することで、各保管部の位置決め座標を教示することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができるステレオカメラである。
視野の広いステレオカメラを用いるため、ハンド部を第１姿勢の状態のままで、各マーク手段の検出を行うことができる。
【００１６】
また、請求項６に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、一台のカメラを使用し、所定距離だけ移動して複数回撮像を行い、それらの画像の視差からステレオ視の原理に基づいて３次元座標を算出することができる移動カメラである。
一台のカメラで位置検出を行うことができるため、装置の小型化、単純化ができる。
【００１７】
また、請求項７に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４において、前記位置検出手段が、視野分割光学系と、１台のカメラとで構成されるステレオカメラである。
一台のカメラの１回の撮像で視野を分割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単純化ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、処理時間が長くなることがない。
【００１８】
また、請求項８に記載のストッカ用ロボットの教示装置は、請求項４乃至７のいずれかにおいて、前記位置検出手段の近傍に設けられ、その映像信号を無線送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受信する複数の受信手段と、前記複数の受信手段のうちから１つを選択し、選択した受信手段からの映像信号を入力する映像入力手段と、前記映像入力手段から入力された画像を解析する画像解析手段と、を備えてなるものである。
各保管部の位置検出時の画像の乱れを検出することができるようになり、また、良好に受信できる位置にある受信手段を選択して映像入力ができるので、教示作業のやり直しや、確認作業が軽減され、作業効率が上がる。更に、各保管部の教示の位置決め精度が向上する。
【００１９】
また、請求項９に記載の記録媒体は、保管棚に複数設けられた保管部に沿って走行する第１姿勢と、前記各保管部の位置決め座標に向かって移動してワークをハンドリングする第２姿勢とを有するハンド部を備えたストッカ用ロボットに各保管部毎の前記位置決め座標を教示するためのプログラムを記録した記録媒体であって、各保管部に前記位置決め座標との関係が一定となるように設けられたマーク手段と、前記第１姿勢にある前記ハンド部に設けられ前記マーク手段との位置関係を検出できる位置検出手段によって、前記第１姿勢のハンド部を走行させながら、前記マーク手段を読み取り、このマーク手段のマーク座標と、前記各保管部の位置決め座標との位置関係を演算して各保管部の位置決め座標を教示する教示制御手段を動作させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能なものである。
既存のストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め座標の教示が、自動化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る一例を図面を参照しつつ以下に説明する。
【００２１】
（第１の実施形態例）
本実施の形態例に係るストッカ用ロボットの教示方法は、図１に示すように、保管棚２に縦横の行列状に複数備えられた各保管部２ａでハンド部１１を位置決め座標に基づいて移動させることによりワークとなる、例えばカセット３をハンドリングするストッカ用ロボットに対して適用されるものである。
【００２２】
即ち、ストッカ用ロボットは、例えばクリーンルーム内で半導体や液晶表示基板、ディスク等を製造するラインの各工程に設置されたストッカ１に備えられている。ストッカ１は、保管棚２を有しており、保管棚２には、ウエーハを保持するカセット３を収容する保管部２ａ…が多数設けられている。
【００２３】
これら各保管部２ａには位置決め座標を教示するためのマーク手段１５が設けられた載置板１６が設置されている。このマーク手段１５は、載置板１６に設けられたワークを固定する固定部１７との位置関係が一定となるように設けられている。また、このマーク手段１５の近傍には、各保管部２ａの位置座標が記録されたＩＤマーク１８が設けられている。さらに、この保管棚２の前方には、走行レール４が保管棚２に対して平行に敷設されており、走行レール４には、ストッカ用ロボット５が矢符（左右）方向に往復移動可能に設けられている。
【００２４】
上記のストッカ用ロボット５は、走行レール４上を走行する走行部６と、走行部６に縦設されたポスト部７と、ポスト部７に昇降可能に設けられたカセット保持部８とを有している。
【００２５】
カセット保持部８は、図２に示すように、ポスト部７に対して旋回可能な第１アーム部９と、第１アーム部９に対して旋回可能な第２アーム部１０と、第２アーム部１０の先端部に設けられたハンド部１１とを有している。そして、ハンド部１１は、互いに反対方向に移動可能な一対のハンドグリッパ１２・１２を有しており、ハンドグリッパ１２・１２間を開閉させることによりカセット３を保持および開放するようになっている。尚、本明細書においては、図２（ａ）のカセット３をハンドリングするときのハンド部１１の状態を第２姿勢といい、図２（ｂ）の保管棚２に沿って走行する時のハンド部１１の状態を第１姿勢という。
【００２６】
また、第２アーム部１０の先端部には、図３に示すように、位置検出手段となるステレオカメラ３０が設けられている。ステレオカメラ３０は所定の間隔で設置された２台のビデオカメラ３１ａ、３１ｂから構成されている。このビデオカメラ３１ａ、３１ｂは、カセット保持部８が図２（ｂ）に示す第１姿勢にある状態で、マーク手段１５を視野内に収めるような位置・角度で第２アーム部１０の先端部に取付けられている。このステレオカメラ３０は、常時ハンド部１１に取付けられた構造でも、教示作業時のみハンド部１１に取付けて通常運用時には取り外す様な構造でもよい。
【００２７】
このビデオカメラ３１ａ、３１ｂはマーク手段１５の位置検出を行うとともに、その何れか一方で、これらマーク手段１５の近傍に予めマーク手段１５との位置関係が一定となるように設けられたＩＤマーク１８の検出も行うようになっている。なお、このＩＤマーク１８は、図３に示すように数字や文字を記入したラベルであっても、バーコードの様にコード化された記号などでもよい。
【００２８】
ステレオカメラ３０の近傍には、その映像信号を送信する送信手段３２が設けられている。この送信手段３２より、位置検出手段３０からのマーク手段１５の映像及びＩＤマーク１８の映像が送信される。送信された映像のＩＤマーク１８の映像は、図４に示すようにストッカ用ロボット５の外部に設置した受信機３３ａおよび３３ｂで受信して、教示制御手段３４に入力されて、教示制御手段３４に内蔵されている文字読取プログラム（以下、ＯＣＲプログラムという。）で処理され、ＩＤマーク１８の識別が行われる。また、マーク手段１５の映像は、受信機３３ａおよび３３ｂで受信して復調され、教示制御手段３４に入力されて処理される。この教示制御手段３４には、位置検出手段によって検出されたマーク手段１５のマーク座標等から、各保管部２ａの位置決め座標を教示できるプログラムが記録された記録媒体が内蔵されている。また、教示制御手段３４に表示装置３５が接続されており、入力された画像や教示の進行状況が表示される。
【００２９】
教示制御手段３４に送信されたマーク手段１５の映像は、図５の主要部分のブロック図に示すように、受信機３３ａ、３３ｂからの映像信号はマルチプレクサ３６によって、そのどちらか一方が選択されてＡ／Ｄ変換機３７でデジタルデータに変換されメモリ３９に格納された後、ＣＰＵ３８で処理される。
【００３０】
具体的には、ハンド部１１が保管部２ａの所定の位置に移動し、マーク手段１５の画像を撮像できる状態になると、マルチプレクサ３６によって受信機３３ａを選択し、画像データをメモリ３９に格納する。画像データは各画素が階調をもつ濃淡画像データであるので、これを所定の閾値で二値化する。受信機３３ａによる受信状態が良好な場合は、図６（ａ）に示す様な、マーク手段１５の２つの円が黒円となる二値画像が得られ、各黒円の重心位置からマーク座標と傾斜角を認識することができる。一方、受信機３３ａによる受信状態が悪くなると映像信号にノイズが混ざり、例えば図６（ｂ）の様な二値画像になる場合がある。この様な画像の重心位置を計算すると本来のマーク手段１５の円の中心とずれが生じるため、教示には使えない。そのため、二値画像の黒円部の面積、幅Ｗ、高さＨ、あるいは、黒円部内の白穴の数・面積などもあわせて算出し、これらの値があらかじめ設定された範囲から外れている場合は、その画像データを破棄し、マルチプレクサ３６を受信機３３ｂに切り換えて、再度画像入力し同様の処理を行ってマーク手段１５の座標と傾斜角を認識する。なお、本発明のごとく数ｍから１０ｍ程度の距離で映像信号を送受信する場合、ＵＨＦ帯の微弱電波を用いるのが送受信機が小型で、且つ、安価なため好ましい。また、電波の多重散乱による干渉が生じるハンド部１１（送信機３２）の位置には規則性がなく、ハンド部１１、あるいは、受信機３３ａ、３３ｂの位置を少しずらすだけで受信状態は変化する。したがって、受信機３３ａと３３ｂの互いの配値を厳密に設定する必要はなく、１ｍ程度以上離して置けば、両受信機の受信状態が悪くなる可能性は小さく、教示作業に使用するには十分である。もちろん、場合によっては更に確実性を上げるために、３台以上の受信機を設置して、その中から良好なものを選んで処理する様にしてもよい。また、ここでは受信状態の良否の判定を二値画像を用いる例を説明したが、二値化前の濃淡画像を用いて判定しても良い。すなわち、受信状態が良好な場合マーク手段１５の円部の画素の濃度値はほば一様であるが、ノイズが入るとばらつきが大きくなるため、濃度値の標準備差を算出して、所定の値以上の場合に受信不良であると判定することもできる。
【００３１】
なお、本実施形態例では、電波による無線方式を説明したが、赤外線など光による無線方式を用いてもよい。光の場合、干渉による障害はないが、送受信機が互いに見通せる位置にないと受信できる可能性が小さくなる。そのため、受信機３３ａ、３３ｂ等の複数の受信機は、ハンド部１１がどの位置にあっても、少なくとも１つは送信機３２を見通せる位置ににあるように選んで設置すればよい。
【００３２】
本実施形態に係るストッカ用ロボットは以上のように構成されている。次に、その教示方法について図１乃至図４、及び図７を参照しつつ説明する。
【００３３】
先ずハンド部１１を保管棚２のうちで、角部（スタート位置）にある保管部２ａの近辺に移動する。次に、ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチする（図７（２））。もし、ＩＤマーク１８のラベルが見つからなければ、図７（３）から（４）に進み、ビデオカメラ３１ａの視野をずらすようにハンド部１１を移動して再度ビデオカメラ３１ａで保管部２ａを撮影し（図７（１））、その撮像した画像から、ＩＤマーク１８のラベルがあるかどうかをＯＣＲプログラムでサーチする（図７（２））動作を繰り返す。ＩＤマーク１８のラベルが見つかれば、図７（３）から（５）に進み、ＩＤマーク１８のラベルに記載されている位置座標等の情報を読み取り、その情報を教示制御手段３４のメモリに記憶する（図７（５））。次にハンド部１１を、ストッカの各保管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢（図２（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部２ａの各マーク手段１５の位置座標に相応する予め入力していたマーク手段１５の撮影場所である撮像座標に移動させる（図７（６））。そして、マーク手段１５をビデオカメラ３１ａ，３１ｂで撮影し（図７（７））、そのマーク手段１５の画像を、教示制御手段３４で、ステレオ画像処理を行って、マーク手段１５のマーク座標を演算し、先に読み取ったＩＤマーク１８の位置座標におけるマーク座標として記憶する（図７（８））。ここで、ＩＤマーク１８とマーク手段１５の概略位置関係は予め決められている。次に、ハンド部１１を次の保管部２ａに移動させ、前記と同様の処理を行う（図７（９））。これを、保管棚２の終端位置にくるまで繰り返す（図７（１０））。以上のようにして、保管棚２全体を走査して全保管部２ａの位置座標とマーク座標を検出することができる。
【００３４】
以上のようにして、各保管部２ａにマーク手段１５とＩＤマーク１８を設けることで、それぞを検出手段であるビデオカメラ３０で撮影し、その画像を教示制御手段３４で演算処理するだけで、保管棚２の各保管部２ａの位置決め座標を教示することができる。
【００３５】
（第２の実施形態例）
次に、他の実施形態例として、図１０に示すように、載置板１６にＩＤマーク１８を設けない場合について説明する。本実施形態例では、ＩＤマーク１８が設けられていない以外は、前述までの実施形態例と、ハンド部１１を含むストッカ用ロボットの構成は同一であるため、重複する説明は、同一の符号を付して詳細な説明は割愛する。
【００３６】
本実施形態例では、先ず、ストッカの各保管部２ａ毎の設計データ等を基に、第１姿勢（図２（ｂ）の状態）におけるハンド部１１の各保管部２ａの各マーク手段１５の位置座標に相応する撮像座標を入力しておく。ここで、撮像座標とは、ステレオカメラ３０で各保管部２ａのマーク手段１５を撮像する位置座標のことである。ここで、本発明におけるストッカ用ロボットの座標系は、図８に示すように、走行部６の走行方向をＸ、保管棚２の略奥行き方向をＹ、カセット保持部８の昇降方向をＺとするワ一ルド座標系ＸＹＺを設定している。また、ハンド部１１に固定されたハンド座標系ＸH ＹH ＺH を設定し、ワ一ルド座標系におけるハンド座標系の原点座標値、及び、Ｘ軸とＸH 軸のなす角θH によってハンド部１１の位置姿勢を表している。
【００３７】
この撮像座標の入力と前後若しくは並行して、図１に示すように、カセット３が１つ準備され、作業員により任意の一つの保管部２ａ’の載置板１６上に載置される。この後、従来と同様に、図示しないティーチングペンダントが制御装置に接続され、図２（ａ）に示すように、カセット３を正しく握持できる位置の略真上にハンド部１１が位置するように、ティーチングペンダントを操作する。そして、この時のハンド部１１を第２姿勢とする。この位置でのハンド部１１の位置座標を基準教示座標として教示制御手段３４に格納する。
【００３８】
次に、ハンド部１１をこの保管部２ａ’の撮像座標に移動する。すなわち、ハンド部１１を第１姿勢に戻す。そして、ステレオカメラ３０でマーク手段１５を撮影する。ステレオカメラ３０で撮像された映像信号は教示制御手段３４で前述のようにデジタル化して処理される。そして、教示制御手段３４で、図９に示すようなステレオカメラ３０の各画像からマーク手段１５の２つの円を検出し、両画像の視差からステレオ視の原理に基づいて、各円中心のハンド部１１に対する相対的な三次元座標値を算出する。これを元に、ハンド座標系における、円の中点座標値（ＸM ，ＹM ，ＺM ）及び円中心の角度θM を算出する。このようにして、保管部２ａ’のマーク座標（ＸM'，ＹM'，ＺM'，θM'）を計測し、基準マーク座標として教示制御手段３４に格納する。
【００３９】
次に、ハンド部１１を第１姿勢の状態で、あらかじめ設定した順番に従って各保管部２ａの位置座標に相応した撮像座標に移動して各マーク手段１５を撮影し、そのマーク座標（ＸM ，ＹM ，ＺM ，θM ）を計測し、各保管部２ａのマーク座標として教示制御手段３４に格納する。
【００４０】
そして、教示制御手段３４において、各保管部２ａのマーク座標と基準マーク座標との差異、及び、各保管部２ａの撮像座標と保管部２ａ’のマーク手段１５の撮像時の位置座標の差異より補正値を算出し、基準教示座標を補正し、各保管部２ａにおいてカセット３を正しく握持できる位置を算出して教示座標とする。具体的には、保管部２ａ’、及び、教示対象となる保管部２ａの、撮像座標におけるハンド部１１の位置を（Ｘp'，Ｙp'，Ｚp'，θp'＝０）、（Ｘp ，Ｙp ，Ｚp ，θp ＝０）とすると、ワールド座標系における基準マーク座標は（Ｘp'＋ＸM'，Ｙp'＋ＹM'，Ｚp'＋ＺM'，θM'）、保管部２ａのマーク座標は（Ｘp ＋ＸM ，Ｙp ＋ＹM ，Ｚp ＋ＺM ，θM ）となる。基準教示座標でのハンド部１１の位置が（Ｘa'，Ｙa'，Ｚa'，θa'）であったとすると、保管部２ａにおける教示座標（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ，θa ）は、
Ｘa ＝Ｘa'＋（ＸP ＋ＸM ）−（ＸP'＋ＸM'）
Ｙa ＝Ｙa'＋（ＹP ＋ＹM ）−（ＹP'＋ＹM'）
Ｚa ＝Ｚa'＋（ＺP ＋ＺM ）−（ＺP'＋ＺM'）
θa ＝θa'＋θM −θM'
で与えられる。なお、上記では説明を簡単にするために各保管部２ａの各撮像座標での旋回角θp ，θp'を０に設定したが、０以外の場合であっても適当な座標変換を施すことによって演算可能である。
【００４１】
以上のように、本発明ではハンド部１１を各保管部間を移動可能な第１姿勢に保ったままの状態で、各保管部２ａの撮像座標への移動が可能であり、そして撮像・演算処理するだけで各保管部２ａの教示座標が得られるため短時間で教示ができる。また、ハンド部１１を保管部２ａ上に挿入する必要がないため、保管部２ａにカセット３が置かれていても教示が可能である。
【００４２】
なお、以上の実施形態例では、位置検出手段として所定間隔に設置されたステレオカメラ３０を使用した場合について説明してきたが、前述までのステレオカメラ３０に変えて、以下に示すような位置検出手段とすることもできる。
【００４３】
（第３の実施形態例）
例えば、図１１に示すように、マーク手段１５及びＩＤマーク１８を検出する位置検出手段に、前述のステレオカメラ３０に変えて、１台のビデオカメラ３１をハンド部１１に設置する。この１台のビデオカメラ３１によって、マーク手段１５及びＩＤマーク１８のそれぞれを検出する。
【００４４】
その検出方法は、図１２に示すように、先ず、保管部２ａの位置座標を検出する。ＩＤマーク１８が設けられている場合は、このＩＤマーク１８を検出し、そこに記載されている情報から保管部２ａの位置座標を認識する。ＩＤマーク１８が設けられていない場合は、各保管部２ａの位置座標を入力しておく。次に、マーク手段１５のマーク座標の検出は、図１２（ａ）に示すように、ハンド部１１を予め入力しておいたマーク手段１５を撮影できる撮像座標に移動し、その時の画像データａを得る。次に、図１２（ｂ）に示すようにハンド部１１を所定距離ＬB だけ移動して撮像し画像データｂを得る。こうして得られた画像データａ，ｂをそれぞれ教示制御手段３４に送信する。教示制御手段３４で、これら画像データａ，ｂを視差画像として処理して、マーク手段１５の三次元座標を算出する。なお、視差画像を得る際のハンド部１１の移動は、本実施形態例のようにＸ方向（紙面左右方向）に限定されず、視差画像を得ることができるのであれば、Ｙ方向（紙面上下方向）若しくはＺ方向など他の方向に移動してもマーク手段１５のマーク座標を算出することができる。
【００４５】
このように、１台のビデオカメラで、ＩＤマーク１８及びマーク手段１５の検出が行えるため、ハンド部１１を小型化することも可能となる。
【００４６】
（第４の実施形態例）
また、図１３に示すように、位置検出手段として、一台のビデオカメラ３１と視野分割光学系５０から構成されるステレオカメラ３０をハンド部１１に設置して使用することもできる。
【００４７】
視野分割系５０は、図１４に示すように、４枚の鏡５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒから構成されている。これらのうち、鏡５２Ｌと５２Ｒは、約９０°の角度で互いの１辺を接し、その辺がビデオカメラ３１の中心軸ｃ軸上に略一致する様に配置されている。そして、これら鏡５２Ｌと５２Ｒのそれぞれの面に対面するようにその左方には鏡５１Ｌ、右方には５１Ｒが配置されている。鏡５１Ｌ及び５１Ｒは、それぞれマーク手段１５が映るような角度で配置されている。したがって、ビデオカメラ３１の視野の左半分には、ビデオカメラ３１に対して左方向の画像が映り、右半分には右方向の画像が映るようになる。
【００４８】
図１５には、視野分割光学系５０を介してマーク手段１５を撮影した画像を示す。画像の左半分は図４のＬ方向から撮影した画像、右半分はＲ方向から撮影した画像を示すものである。この画像を視差画像として教示制御手段３４に送信して、教示制御手段３４でマーク手段１５のマーク座標を算出できる。このように、一度の撮影で得られる画像で視差画像を得ることができるため、撮像時間等を短縮することができ、教示にかかる時間を短縮することにつながる。
【００４９】
また、このようなビデオカメラ３０と視野分割光学系５０との組み合わせの他の例として、図１６に示すように、２個のマーク手段１５Ａ，１５Ｂそれぞれを検出するように、それぞれに対応したビデオカメラ３０Ａ，３０Ｂをハンド部１１に設置することもできる。このように、各ビデオカメラ３０Ａ，３０Ｂによって、それぞれのマーク手段１５Ａ，１５Ｂを検出することができるため、これらマーク手段１５Ａ，１５Ｂが離れている場合であっても、検出することができる。なお、この場合、視野分割光学系５０Ａ，５０Ｂは、画像を上下に分割するように配置しても、左右方向に分割するように配置しても構わない。また、このように視野分割光学系５０との組み合わせによるステレオカメラでなくても、それぞれのマーク手段１５を別個それぞれのビデオカメラで検出する方式であれば、例えば、第１及び第２の実施形態例のような２台のビデオカメラからなるステレオカメラや、第３の実施形態例のような１台のビデオカメラを移動させることで、視差画像を得ることができるビデオカメラを用いることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されており、請求項１のストッカ用ロボットの教示方法によると、ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示に要する時間を大幅に短縮できる。また、ハンド部を実際にワークをハンドリングする位置に移動させる必要がないので、保管部にワークが存在していてもその位置決め座標を教示できる。このため、保管部内にワークが存在していても、各保管部の位置決め座標を教示することができ、教示時にハンド部とワークが接触することもなくなる。
【００５１】
また、請求項２のストッカ用ロボットの教示方法によると、予め各保管部の位置座標を入力する必要がなくなる。また、各保管部の位置座標の入力ミス等をなくすことができ、確実に各保管部の位置決め座標を教示できるため、教示時間を大幅に短縮することができる。
【００５２】
また、請求項３のストッカ用ロボットの教示方法によると、予め入力された各保管部の位置座標と、その位置座標における位置検出手段により検出されるマーク手段の座標との位置関係から、各保管部の位置決め座標を算出して教示することができる。
【００５３】
また、請求項４のストッカ用ロボットの教示装置によると、ハンド部を各保管部内のワークをハンドリングする位置座標に移動させることなく、第１姿勢のままで各保管部のマーク手段のマーク座標を検出することで、各保管部の位置決め座標を教示することができる。
【００５４】
また、請求項５のストッカ用ロボットの教示装置によると、視野の広いステレオカメラを用いるため、ハンド部を第１姿勢の状態のままで、各マーク手段の検出を行うことができる。このため、各保管部に設置されているマーク手段を検出する時に、保管部内にまで、ハンド部を進める必要がなくなる。
【００５５】
また、請求項６のストッカ用ロボットの教示装置によると、１台のカメラで位置検出を行うことができるため、装置の小型化、単純化ができる。
【００５６】
また、請求項７のストッカ用ロボットの教示装置によると、１台のカメラの１回の撮像で視野を分割した視差画像が得られるので、装置の小型化、単純化ができる。また、スタッカの移動を伴わないので、処理時間が長くなることがない。
【００５７】
また、請求項８のストッカ用ロボットの教示装置によると、各保管部の位置検出時の画像の乱れを検出することができるようになり、また、良好に受信できる位置にある受信手段を選択して映像入力ができるので、教示作業のやり直しや、確認作業が軽減され、作業効率が上がる。更に、各保管部の教示の位置決め精度が向上する。
【００５８】
また、請求項９に記載の記録媒体によると、既存のストッカ用ロボットの、各保管部の位置決め座標の教示が、自動化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すものであり、ストッカ用ロボットに位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。
【図２】（ａ）ハンド部がカセットを握持する状態（第２姿勢）を示す説明図である。
（ｂ）ハンド保持部が保管部間を移動する状態（第１姿勢）を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図４】受信機と教示制御手段との位置関係を示す説明図である。
【図５】教示制御手段のブロック図である。
【図６】ステレオカメラによる画像の二値化画像を示す図である。（ａ）は受信状態が良好、（ｂ）は受信状態が不良の場合を示す図である。
【図７】各保管部の位置決め座標を教示する方法のフローチャートを示す図である。
【図８】ハンド部の座標系の説明図である。
【図９】マーク座標の位置姿勢の説明図である。
【図１０】第２の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１１】第３の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１２】第３の実施形態例に係るマーク手段の検出方法を説明するための図である。
【図１３】第４の実施形態例に係るハンド部、位置検出手段、および載置板の位置関係を説明する斜視図である。
【図１４】第４の実施形態例に係る位置検出手段に用いられる視野分割光学系の構成を示す図である。
【図１５】第４の実施形態例に係る位置検出手段により得られる画像を示す図である。
【図１６】第４の実施形態例の変形例を示す図である。
【図１７】従来のハンド部に設けられた位置検出手段を説明する斜視図である。
【図１８】従来例を示すものであり、ストッカ用ロボットに位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ストッカ
２  保管棚
２ａ  保管部
３  カセット
４  走行レール
５  ストッカ用ロボット
６  走行部
７  ポスト部
８  カセット保持部
９  第１アーム部
１０  第２アーム部
１１  ハンド部
１２  ハンドグリッパ
１５  マーク手段
１６  載置板
１７  固定部
１８  ＩＤマーク
３０  位置検出手段
３１ａ，３１ｂ  ビデオカメラ
３２  送信手段
３３ａ，３３ｂ  受信手段
３４  教示制御手段
３５  表示装置
３６  マルチプレクサ
３７  Ａ／Ｄ変換器
３８  ＣＰＵ
３９  メモリ
４０  表示回路
５０  視野分割光学系
５１Ｌ，５１Ｒ，５２Ｌ，５２Ｒ  鏡
【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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【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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