特許ウォッチ

公開番号2025087311
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023201876
出願日2023-11-29
発明の名称ロボットの制御方法及び制御装置
出願人ニデックインスツルメンツ株式会社
代理人個人,個人
主分類B25J 9/06 20060101AFI20250603BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】旋回するスイングアームと、スイングアームに取り付けられた共通アームと、共通アームの両端にそれぞれ先端アームを介してハンドが取り付けられているロボットにおいて、アクセスポイント間でのロボットの移動完了までの時間を短縮する。
【解決手段】ハンド25,26が相互に重なり合って第1の方向を向いている起点アクセスポイントから、ハンド25,ハンド26が相互に重なり合って第2の方向を向いている終点アクセスポイントへと、軸Tの周りでスイングアーム21を回転させてロボットが移動するときに、ハンド26の先端が経路L上にありかつハンド26の向きの変化が指定されている連続経路(CP)動作によってハンド26を移動させる制御を行い、もう1つのハンド25についても先端が経路L上にあるように制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の軸に基端が接続して前記第１の軸の周りで回転可能なスイングアームと、第２の軸を介して前記スイングアームの先端に接続して前記第２の軸の周りで回転可能な共通アームと、基端が第３の軸を介して前記共通アームの一方の先端に接続して前記第３の軸の周りで回転可能な第１先端アームと、基端が第４の軸を介して前記共通アームの他方の先端に接続して前記第４の軸の周りで回転可能な第２先端アームと、基端が第５の軸を介して前記第１先端アームの先端に接続し、前記第３の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第１先端アームの回転に連動して前記第５の軸の周りを回転する第１ハンドと、基端が第６の軸を介して前記第２先端アームの先端に接続し、前記第４の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第２先端アームの回転に連動して前記第６の軸の周りを回転する第２ハンドと、を有し、前記第１乃至第６の軸が相互に平行であるロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、前記第１の軸の周りで前記スイングアームを回転させて前記ロボットが移動させるときに、
前記第１ハンドの制御対象点が所定の経路上にありかつ前記第１ハンドの向きの変化が指定されている連続経路動作によって前記第１ハンドを移動させる制御を行い、同時に前記第２ハンドの制御対象点が前記所定の経路上にあるようにする制御を行う、ロボット制御方法。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
第１の軸に基端が接続して前記第１の軸の周りで回転可能なスイングアームと、第２の軸を介して前記スイングアームの先端に接続して前記第２の軸の周りで回転可能な共通アームと、基端が第３の軸を介して前記共通アームの一方の先端に接続して前記第３の軸の周りで回転可能な第１先端アームと、基端が第４の軸を介して前記共通アームの他方の先端に接続して前記第４の軸の周りで回転可能な第２先端アームと、基端が第５の軸を介して前記第１先端アームの先端に接続し、前記第３の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第１先端アームの回転に連動して前記第５の軸の周りを回転する第１ハンドと、基端が第６の軸を介して前記第２先端アームの先端に接続し、前記第４の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第２先端アームの回転に連動して前記第６の軸の周りを回転する第２ハンドと、を有し、前記第１乃至第６の軸が相互に平行であるロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、前記第１の軸の周りで前記スイングアームを回転させて前記ロボットが移動させるときに、
前記第１ハンドの制御対象点と前記第２ハンドの制御対象点とが所定の経路上に存在するように１以上の経由点を定め、前記１以上の経由点を経由させて前記起点アクセスポイントから前記終点アクセスポイントまでポイント・ツー・ポイント動作で前記ロボットを移動させるロボット制御方法。
【請求項３】
前記起点アクセスポイントと前記終点アクセスポイントとの間での前記共通アームの向きの角度差に応じ、前記第１の軸の周りでの前記スイングアームの回転量に比例して前記第２の軸の周りで前記共通アームが前記スイングアームに対して回転するという第１の拘束条件と、前記第１の軸の周りでの前記スイングアームの回転角の変化と前記第３の軸の周りでの前記第１先端アームの回転角の変化と前記第４の軸の周りでの前記第２先端アームの回転角の変化とが連動するという第２の拘束条件との下で、前記ポイント・ツー・ポイント動作を実行する、請求項２に記載のロボット制御方法。
【請求項４】
前記制御対象点は、前記第１ハンド及び前記第２ハンドの各々ごとに、当該ハンド上または当該ハンドに搭載された物体上の点であって、前記起点アクセスポイントから前記終点アクセスポイントまでの前記ロボットに移動に伴って前記ロボットの周囲の物体と潜在的に衝突する可能性のある点として定められ、
前記所定の経路は、前記制御対象点が前記ロボットの周囲の物体と衝突しない経路として定められる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボット制御方法。
【請求項５】
前記第１の方向と前記第２の方向とが同じ向きであって前記所定の経路は直線である、請求項４に記載のロボット制御方法。
【請求項６】
前記第１の方向に対して前記第２の方向が直交し、前記所定の経路は曲線である、請求項４に記載のロボット制御方法。
【請求項７】
前記ロボットにおいて、前記共通アームは、前記第２の軸を介して前記スイングアームに保持される位置において屈曲したアームであって、前記第２の軸と前記第３の軸の間の距離と、前記第２の軸と前記第５の軸の間の距離とが等しく、前記第２の軸と前記第４の軸の間の距離と、前記第４の軸と前記第６の軸の距離が等しい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボット制御方法。
【請求項８】
第１の軸に基端が接続して前記第１の軸の周りで回転可能なスイングアームと、第２の軸を介して前記スイングアームの先端に接続して前記第２の軸の周りで回転可能な共通アームと、基端が第３の軸を介して前記共通アームの一方の先端に接続して前記第３の軸の周りで回転可能な第１先端アームと、基端が第４の軸を介して前記共通アームの他方の先端に接続して前記第４の軸の周りで回転可能な第２先端アームと、基端が第５の軸を介して前記第１先端アームの先端に接続し、前記第３の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第１先端アームの回転に連動して前記第５の軸の周りを回転する第１ハンドと、基端が第６の軸を介して前記第２先端アームの先端に接続し、前記第４の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第２先端アームの回転に連動して前記第６の軸の周りを回転する第２ハンドと、を有し、前記第１乃至第６の軸が相互に平行であるロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ロボットの制御に必要なパラメータを格納する記憶部と、
前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、前記第１の軸の周りで前記スイングアームを回転させて前記ロボットが移動させるときに、前記記憶部内の前記パラメータを参照して演算を行うことにより、前記第１ハンドの制御対象点が所定の経路上にありかつ前記第１ハンドの向きの変化が指定されている連続経路動作によって前記第１ハンドが移動し、同時に前記第２ハンドの制御対象点が前記所定の経路上にあるように、前記第１乃至第４の軸を制御する演算部と、
を有するロボット制御装置。
【請求項９】
第１の軸に基端が接続して前記第１の軸の周りで回転可能なスイングアームと、第２の軸を介して前記スイングアームの先端に接続して前記第２の軸の周りで回転可能な共通アームと、基端が第３の軸を介して前記共通アームの一方の先端に接続して前記第３の軸の周りで回転可能な第１先端アームと、基端が第４の軸を介して前記共通アームの他方の先端に接続して前記第４の軸の周りで回転可能な第２先端アームと、基端が第５の軸を介して前記第１先端アームの先端に接続し、前記第３の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第１先端アームの回転に連動して前記第５の軸の周りを回転する第１ハンドと、基端が第６の軸を介して前記第２先端アームの先端に接続し、前記第４の軸の周りでの前記共通アームに対する前記第２先端アームの回転に連動して前記第６の軸の周りを回転する第２ハンドと、を有し、前記第１乃至第６の軸が相互に平行であるロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ロボットの制御に必要なパラメータを格納する記憶部と、
前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、前記第１ハンド及び前記第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、前記第１の軸の周りで前記スイングアームを回転させて前記ロボットが移動させるときに、前記記憶部内の前記パラメータを参照して演算を行うことにより、前記第１ハンドの制御対象点と前記第２ハンドの制御対象点とが所定の経路上に存在するように１以上の経由点を定め、前記１以上の経由点を経由させて前記起点アクセスポイントから前記終点アクセスポイントまでポイント・ツー・ポイント動作で前記ロボットが移動するように前記第１乃至第４の軸を制御する演算部と、
を有するロボット制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの搬送に適した産業用ロボット（以下、ロボットと称する）の制御に関し、特に、ロボットの周囲に配置される壁面などの干渉を防ぎつつ高速でロボットを動作させることができる制御方法及び制御装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルや有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネルの製造では、それぞれの処理を実行するプロセスチャンバーの相互間でトランスファーチャンバーを経由して、ワークであるガラス基板を搬送する必要がある。このような目的で使用される搬送用のロボットには、例えば特許文献１に記載されるように、本体部（すなわち基台）に一端が接続されて水平面内を揺動するスイングアームと、スイングアームの他端すなわちスイングアームの先端に取り付けられたアーム群と、各アームの先端に取付られてワークを保持するハンドとを有するものがある。特に特許文献２，３には、Ｌ字形あるいはＶ字形に屈曲した共通アームをその中心部においてスイングアームの先端に取り付け、共通アームの両端にはそれぞれ先端アームを介してハンドが取り付けられているロボットが開示されている。ワークはハンドの上に載置されてプロセスチャンバー間で搬送される。またこれらのロボットは、スイングアームの向きがどのようなものであっても、ハンドの中心とスイングアームの先端とを結ぶ直線上をハンドが動くように構成されている。したがって、アーム群を駆動することによって、スイングアームの先端の位置に関してその位置から遠ざかりあるいはその位置に近づくようにハンドは伸縮する。プロセスチャンバーの搬出入口がトランスファーチャンバー内に開口するようにトランスファーチャンバーに隣接しており、ロボットは、まずプロセスチャンバーの前面の位置であるアクセスポイントにハンドを移動させ、その後、アクセスポイントからプロセスチャンバーの搬出入口にハンドを出し入れすることにより、プロセスチャンバー内にワークを配置したり、プロセスチャンバーからワークを取り出したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０７９３８号公報
特開２０２３－５４３９７号公報
特開２０２３－５４９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１－３に記載された搬送用のロボットを用いてプロセスチャンバー間でワークの搬送を行うときは、起点及び終点となるそれぞれのプロセスチャンバーの位置に応じてロボットのスイングアームも旋回する。その一方で、プロセスチャンバーに対してハンドを出し入れするときの移動距離を小さくするためにもトランスファーチャンバーの大きさは可能な限り小さくされるので、ある姿勢から別の姿勢へとロボットを移動させるときにハンドあるいはハンドに載置されているワークがトランスファーチャンバーの壁面に衝突するおそれが生じる。ロボットの移動中にハンドまたはワークがロボットの周囲の物体、例えば壁面と衝突するすなわち干渉することを防ぐためには、従来、ロボットの移動に際し、まずスイングアームの回転の外側方向にはハンドが大きく飛び出さないように、スイングアームを固定したまま共通アームを回転させてハンドの位置と向きを変える。その後、周囲の空間すなわちトランスファーチャンバーに対するハンドの向きが変わらないようにしたままスイングアームを所望の角度回転させ、スイングアームの回転終了後にハンドの位置と向きとが所望のものとなるようにロボットを制御している。しかしながらこのようにロボットの制御を行うときは、ハンドの向きをトランスファーチャンバーに対して相対的に変える操作とスイングアーム自体を回転させる操作とを別々の期間に行っているので、全体として、移動完了までの時間が長くなる、という課題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、衝突などを防ぎつつ、スイングアーム自体を回転させる操作と周囲の空間に対してハンドの向きを相対的に動かす操作とを同時に実行してアクセスポイント間でのロボットの移動完了までの時間を短縮することができるロボット制御方法及びロボット制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づくロボット制御方法及び制御装置が対象とするロボットは、例えば、第１の軸に基端が接続して第１の軸の周りで回転可能なスイングアームと、第２の軸を介してスイングアームの先端に接続して第２の軸の周りで回転可能な共通アームと、基端が第３の軸を介して共通アームの一方の先端に接続して第３の軸の周りで回転可能な第１先端アームと、基端が第４の軸を介して共通アームの他方の先端に接続して第４の軸の周りで回転可能な第２先端アームと、基端が第５の軸を介して第１先端アームの先端に接続し、第３の軸の周りでの共通アームに対する第１先端アームの回転に連動して第５の軸の周りを回転する第１ハンドと、基端が第６の軸を介して第２先端アームの先端に接続し、第４の軸の周りでの共通アームに対する第２先端アームの回転に連動して第６の軸の周りを回転する第２ハンドと、を有し、第１乃至第６の軸が相互に平行であるロボットである。
【０００７】
第１の態様のロボット制御方法では、第１ハンド及び第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、第１ハンド及び第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、第１の軸の周りでスイングアームを回転させてロボットが移動させるときに、第１ハンドの制御対象点が所定の経路上にありかつ第１ハンドの向きの変化が指定されている連続経路（ＣＰ）動作によって第１ハンドを移動させる制御を行い、同時に第２ハンドの制御対象点が前述の所定の経路上にあるようにする制御を行う。
【０００８】
このような制御を行うことにより、スイングアームの回転中に第１ハンド及び第２ハンドが所定の経路を通って動くので、ハンドやハンド上のワークなどが周囲の壁面などの物体に衝突することを防ぎつつ、起点アクセスポイントからロボットを全体として迅速に終点アクセスポイントまで移動させることができる。第１の方向と第２の方向とが同方向である場合には、ＣＰ動作において第１ハンドの向きを変えないようにすることが好ましい。第１の方向と第２の方向とが異なるときは、ＣＰ動作において第１ハンドの向きを一様な速度で第１の方向から第２の方向に変化させてもよいし、一様な速度でスイングアームを回転させるとして、スイングアームの回転角の変化に応じて第１ハンドの向きも変化させてもよい。
【０００９】
第２の態様のロボット制御方法では、第１ハンド及び第２ハンドが相互に重なり合って第１の方向を向いている起点アクセスポイントから、第１ハンド及び第２ハンドが相互に重なり合って第２の方向を向いている終点アクセスポイントへと、第１軸の周りでスイングアームを回転させてロボットが移動させるときに、第１ハンドの制御対象点と第２ハンドの制御対象点とが所定の経路上に存在するように１以上の経由点を定め、１以上の経由点を経由させて起点アクセスポイントから終点アクセスポイントまでポイント・ツー・ポイント（ＰＴＰ）動作でロボットを移動させる。
【００１０】
このような制御を行ったときは、衝突が起こらないことが分かっている１以上の点を経由点として使用してＰＴＰ動作でロボットを移動させるので、ハンドやワークがロボット周囲の壁面などの衝突することを防ぎつつ、迅速に起点アクセスポイントから終点アクセスポイントまでロボットを移動させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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