JP6194376B2

JP6194376B2 - ロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法

Info

Publication number: JP6194376B2
Application number: JP2016017231A
Authority: JP
Inventors: 翁振民; 劉書宏
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: CN106956258A; US20170252927A1; CN106956258B; US9833906B2; JP2017136649A

Description

本発明は、ロボットアームに関し、詳しくはロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法に関するものである。

ロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う際、累積した誤差が原因でロボットアームの作動範囲が限られる。この問題に関連する先行技術のうち特許文献１は線形スライドおよび相互に平行の四つの連結棒によってＸ−Ｙ平面補正機能を果たし、リードセンサーのフィードバックが進んだ行程の警告信号によってロボットアームに作動を停止させる。
しかしながら、この案において、リードセンサーはロボットアームのＸ−Ｙ方向に移動した距離を把握できない。一方、リードセンサーの発信した警告信号はロボットアームに作動を停止させ、配列へのピックアンドプレース作業を中断させてしまう。

一方、特許文献２はクローの周りのパワーセンサーによって差込孔に吸引されたり排出されたりする気体圧力を検知する。気体圧力の分布状態が均等ではないことが判明した際、クローは往復移動し、できる限り差込孔にピンを合わせる。気体圧力の分布状態が均等になることが判明すると、クローはピンを差込孔に差し込む。
しかしながら、この案は気体圧力が平衡に達するまでに時間が掛かり過ぎ、一セットのクローに四つのパワーセンサーが必要であるため、コストが高すぎるだけでなく、高精度の製品に適用することが難しい。

欧州特許第２１９０６３４号公報米国特許第４７４５６８１号公報

本発明は、フィードバック信号および位置補正によって大量の配列へのピックアンドプレース作業を完成させ、累積した誤差を消去する、ロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法を提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するためのロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法のステップは、下記のとおりである。
ステップａ）はロボットアームを介して原点を校正する。続いてステップｂ）はコントローラを介してピックアンドプレースポイントの位置座標を決める。続いてステップｃ）はピックアンドプレースポイントの位置座標に基づいてコントローラを介してロボットアームによるピックアンドプレース作業を行う。ステップｄ）はピックアンドプレース作業の過程において、Ｘ軸位置センサーおよびＹ軸位置センサーによってロボットアームのＸ軸移動量およびＹ軸移動量を検知し、検知結果をコントローラにフィードバックする。続いて、ステップｅ）はロボットアームのＸ軸移動量およびＹ軸移動量に基づいてコントローラを介してピックアンドプレースポイントの座標誤差を計算する。続いて、ステップｆ）は算出した座標誤差に基づいて位置補正量を計算し、位置補正量を得ると、ステップｂ）に戻る。

コントローラは、一回のピックアンドプレース作業が完了するたびに、最後のピックアンドプレースポイントであるかを判断する。最後のピックアンドプレースポイントであることが判明すると、コントローラはロボットアームの作動を停止する。最後のピックアンドプレースポイントではないことが判明すると、ステップｄ）を継続する。フィードバックおよび補正を繰り返せば、誤差増大を解消し、大量の配列へのピックアンドプレース作業を完成させることができる。

本発明のプロセスを示す模式図である。本発明による補正器を示す斜視図である。本発明による補正器の一部分を示す斜視分解図である。本発明による径路計画を示す模式図である。

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態によるロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法は下記のステップを含む。

ステップａ）Ｓ１は、ロボットアームを介して原点を校正する。

ステップｂ）Ｓ２は、コントローラを介してピックアンドプレースポイントの位置座標を決める。

ステップｃ）Ｓ３は、ピックアンドプレースポイントの位置座標に基づいてコントローラを介してロボットアームによるピックアンドプレース作業を行う。

続いて、図３に示すように、ステップｄ）Ｓ４は、ピックアンドプレース作業の過程において、Ｘ軸位置センサー１２およびＹ軸位置センサー１４を介してロボットアームのＸ軸移動量およびＹ軸移動量を検知し、検知結果をコントローラにフィードバックする。

本実施器形態において、Ｘ軸位置センサー１２およびＹ軸位置センサー１４はロボットアームの補正器１０に内蔵される。
図３に示すように、本発明の一実施形態による補正器１０はＸ軸位置センサー１２、Ｙ軸位置センサー１４、第一ユニット１６、第二ユニット１８、Ｘ軸線形スライド２０、Ｙ軸線形スライド２２、二つの相対するＸ軸弾性復元ユニット２４および二つの相対するＹ軸弾性復元ユニット２６を備える。

第一ユニット１６は頂面がロボットアームに接続される。

第二ユニット１８は頂面が第一ユニット１６の底面に接続され、底面が先端工具（図中未表示）に接続される。

Ｘ軸線形スライド２０は、第二ユニット１８の頂面に配置されるため、第二ユニット１８はＸ軸線形スライド２０によって第一ユニット１６に相対してＸ軸方向に移動できる。

Ｙ軸線形スライド２２は、第二ユニット１８の頂面に配置されるため、第二ユニット１８はＹ軸線形スライド２２によって第一ユニット１６に相対してＹ軸方向に移動できる。

Ｘ軸弾性復元ユニット２４は、第一ユニット１６と第二ユニット１８との間にＸ軸方向に配置され、第二ユニット１８に復元力を提供するため、第二ユニット１８が横向きの外力を受けなければ初期位置に復元できる。

Ｙ軸弾性復元ユニット２６は、第一ユニット１６と第二ユニット１８との間にＹ軸方向に配置され、第二ユニット１８に復元力を提供するため、第二ユニット１８が横向きの外力を受けなければ初期位置に復元できる。

Ｘ軸位置センサー１２は、Ｘ軸線形スライド２０の一端に配置され、Ｘ軸線形スライド２０上の移動距離を検知する。

Ｙ軸位置センサー１４は、Ｙ軸線形スライド２２の一端に配置され、Ｙ軸線形スライド２２上の移動距離を検知する。

続いて、ステップｅ）Ｓ５は、コントローラを介してロボットアームのＸ軸移動量およびＹ軸移動量に基づいてステップｂ）Ｓ２のピックアンドプレースポイントの座標誤差を算出する。

ステップｆ）Ｓ６は、ステップｅ）Ｓ５で算出した座標誤差に基づいてロボットアームの位置補正量を算出し、位置補正量を得るとステップｂ）Ｓ２に戻る。

続いて、六つの配列へのピックアンドプレース作業、図４および表１に基づいて上述したステップを詳細に説明する。

座標がＰ０の原点に対し、コントローラに決められた第一のピックアンドプレースポイントの座標がＰ１に設定される際、Ｐ１上のピックアンドプレース作業が完了すれば、Ｐ１の座標誤差ε_１ｘｙが生じる。
続いて、コントローラによって第二のピックアンドプレースポイントを決める。第二のピックアンドプレースポイントの座標がＰ２に設定される際、Ｐ２上のピックアンドプレース作業が完了すれば、Ｐ２の座標誤差ε_２ｘｙが生じる。
続いて、コントローラによって第三のピックアンドプレースポイントを決める。第三のピックアンドプレースポイントの座標をＰ３に設定し、Ｐ３上のピックアンドプレース作業を行う際、先ほど算出した座標誤差ε_１ｘｙおよび座標誤差ε_２ｘｙに基づいて位置補正量を計算し、算出した位置補正量に基づいてロボットアームのピックアンドプレース位置をＰ３’に修正すると同時に、Ｐ３の座標誤差ε_３ｘｙを求める。
続いて、第四のピックアンドプレースポイントの座標をＰ４に設定し、Ｐ４上のピックアンドプレース作業を行う際、先ほど算出した座標誤差ε_１ｘｙに基づいて位置補正量を計算し、算出した位置補正量に基づいてロボットアームのピックアンドプレース位置をＰ４’に修正すると同時に、Ｐ４の座標誤差ε_４ｘｙを求める。
続いて、第五のピックアンドプレースポイントの座標をＰ５に設定し、Ｐ５上のピックアンドプレース作業を行う際、先ほど算出した座標誤差ε_３ｘｙおよび座標誤差ε_４ｘｙに基づいて位置補正量を計算し、算出した位置補正量に基づいてロボットアームのピックアンドプレース位置をＰ５’に修正すると同時に、Ｐ５の座標誤差ε_５ｘｙを求める。後続作業は上述したステップを繰り返すことによって進む。

コントローラは一回のピックアンドプレース作業が完了するたびに、最後のピックアンドプレースポイントであるか否かを判断する。最後のピックアンドプレースポイントであることが判明すると、コントローラはロボットアームの作動を停止する。最後のピックアンドプレースポイントではないことが判明すると、ステップｄ）Ｓ４を継続する。

上述したとおり、本発明は、ロボットアームのピックアンドプレース作業を行うごとにＸ軸位置センサー１２およびＹ軸位置センサー１４を介してピックアンドプレースポイントの座標誤差を検知し、続いて両者の間の座標誤差に基づいてコントローラを介して位置補正量を計算し、算出した位置補正量に基づいてロボットアームのピックアンドプレース位置を修正する。上述した作業を繰り返すことによって誤差増大を解消し、大量の配列へのピックアンドプレース作業を完成させることができる。

１０補正器
１２Ｘ軸位置センサー
１４Ｙ軸位置センサー
１６第一ユニット
１８第二ユニット
２０Ｘ軸線形スライド
２２Ｙ軸線形スライド
２４Ｘ軸弾性復元ユニット
２６Ｙ軸弾性復元ユニット
Ｓ１〜Ｓ６ステップａ〜ステップｆ

Claims

ロボットアームを介して原点を校正するステップａ）と、
コントローラを介してピックアンドプレースポイントの位置座標を決めるステップｂ）と、
前記ピックアンドプレースポイントの位置座標に基づいて前記コントローラを介して前記ロボットアームによるピックアンドプレース作業を行うステップｃ）と、
Ｘ軸位置センサーおよびＹ軸位置センサーによって先端工具に対する前記ロボットアームのＸ軸移動量およびＹ軸移動量を検知し、検知結果を前記コントローラにフィードバックするステップｄ）と、
前記ロボットアームの前記Ｘ軸移動量および前記Ｙ軸移動量に基づいて前記コントローラを介して前記ステップｂ）の前記ピックアンドプレースポイントの座標誤差を計算するステップｅ）と、
前記ステップｅ）で算出した前記座標誤差に基づいて前記コントローラを介して前記ロボットアームの位置補正量を計算し、前記位置補正量を得ると、前記ステップｂ）に戻るステップｆ）と、を含み、
前記Ｘ軸位置センサーおよび前記Ｙ軸位置センサーは、前記ロボットアームの補正器に内蔵され、
前記補正器は、
第一ユニット、第二ユニット、Ｘ軸線形スライド、Ｙ軸線形スライド、二つの相対するＸ軸弾性復元ユニット、二つの相対するＹ軸弾性復元ユニット、前記Ｘ軸位置センサーおよび前記Ｙ軸位置センサーを備え、
前記第一ユニットは頂面が前記ロボットアームに接続され、
前記第二ユニットは頂面が前記第一ユニットの底面に接続され、底面が先端工具に接続され、
前記Ｘ軸線形スライドは前記第二ユニットに配置されるため、前記第二ユニットは前記Ｘ軸線形スライドによって前記第一ユニットに相対してＸ軸方向に移動でき、
前記Ｙ軸線形スライドは前記第二ユニットに配置されるため、前記第二ユニットは前記Ｙ軸線形スライドによって前記第一ユニットに相対してＹ軸方向に移動でき、
二つの前記Ｘ軸弾性復元ユニットは、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間にＸ軸方向に配置され、前記第二ユニットに復元力を提供し、
二つの前記Ｙ軸弾性復元ユニットは、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間にＹ軸方向に配置され、前記第二ユニットに復元力を提供し、
前記Ｘ軸位置センサーは、前記Ｘ軸線形スライドの一端に配置され、前記Ｘ軸線形スライド上の移動距離を検知し、
前記Ｙ軸位置センサーは、前記Ｙ軸線形スライドの一端に配置され、前記Ｙ軸線形スライド上の移動距離を検知することを特徴とする、
ロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法。
前記ステップｃ）において、前記コントローラが、一回のピックアンドプレース作業が完了するたびに、最後のピックアンドプレースポイントであるか否かを判断し、最後のピックアンドプレースポイントであることが判明すると、前記コントローラは前記ロボットアームの作動を停止し、最後のピックアンドプレースポイントではないことが判明すると、前記ステップｄ）を継続することを特徴とする請求項１に記載のロボットアームによって配列にピックアンドプレース作業を行う径路計画方法。