CN111791223B

CN111791223B - 校准装置

Info

Publication number: CN111791223B
Application number: CN202010249652.4A
Authority: CN
Inventors: 王悦来; 有田创一; 内藤康广
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2024-09-27
Anticipated expiration: 2040-04-01
Also published as: US20200306976A1; US20230286160A1; JP2020168669A; CN111791223A; DE102020108159A1; JP7048535B2; US11712806B2

Abstract

本发明提供一种校准装置。控制装置包括参数设定部，该参数设定部将第一机构误差参数设定为无效。控制装置包括测定控制部，该测定控制部使用除第一机构误差参数以外的第二机构误差参数，来将机器人驱动至多个位置和姿势，利用三维测定器测定出机器人的实测位置。控制装置包括参数计算部，该参数计算部基于机器人的实测位置和机器人驱动电动机的旋转位置，来计算出第一机构误差参数。控制装置包括修正部，该修正部将由参数设定部设为无效的第一机构误差参数变更为由参数计算部计算出的第一机构误差参数。

Description

校准装置

技术领域

本发明涉及一种对用于控制机器人的机构误差参数进行校准的校准装置。

背景技术

在以往的技术中，已知通过驱动安装了作业工具的机器人，来进行各种各样的作业。机器人基于动作程序来将作业工具移动至规定的位置和姿势。优选的是，机器人的位置及姿势与在动作程序中指定的位置及姿势一致。然而，有时由于制造机器人时的构成部件的制造误差和驱动机器人时的重力的影响等而导致机器人的位置及姿势稍微偏离在动作程序中指定的位置及姿势。

在以往的技术中，已知一种在远离机器人的场所配置用于检测三维位置的检测装置来对机器人的动作进行修正的控制(例如，参照日本特开平11-90868号公报)。检测三维位置的检测装置能够检测出机器人的实际的位置及姿势。机器人的实际的位置及姿势与动作程序中指定的位置及姿势不同。控制装置基于由三维位置检测装置检测出的机器人的位置及姿势和动作程序中指定的机器人的位置及姿势，来计算出校正矩阵。控制装置能够使用该校正矩阵来对机器人的动作进行修正。

作为机器人的实际的位置偏离动作程序中指定的位置的原因，想到多个项目的误差。例如，由于驱动轴彼此之间的臂的长度的误差或者减速机中的齿轮比的误差而导致机器人的实际的位置偏离动作程序中指定的位置。在以往的技术中，已知一种将这种多个项目设定为机构误差参数并且针对各个机构误差参数设定值的方法(例如，参照日本特开2008-12604号公报和日本特开2012-196716号公报)。

发明内容

机器人的控制装置能够基于机构误差参数，来调整用于驱动各个构成部件的驱动电动机的旋转角度。能够通过与机器人对应地准确地设定机构参数，来使机器人的实际的位置及姿势接近由动作程序指定的位置及姿势。

例如，在更换了构成机器人的部件的情况下，需要对机构误差参数进行校准。即，需要重新设定机构误差参数。在以往的技术中，在对机构误差参数进行校准的情况下，进行计算所有的机构误差参数的控制。在计算机构误差参数时，通过在机器人的腕部(wrist)安装摄像机，或者在远离机器人的位置配置三维测定器，来检测机器人的实际的位置。驱动机器人使得变更机器人的位置，来大量地测定出机器人的实际的位置。而且，基于机器人的实际的位置来计算出机构误差参数。

然而，在机器人的控制装置中设定了大量的机构误差参数。因此，为了计算出所有的机构误差参数，需要将机器人驱动至非常多的位置。或者，在对所有的机构误差参数进行校准的情况下，需要在机器人能够进行动作的整个范围驱动机器人。然而，在被设置于工厂等的机器人中，有时机器人能够驱动的范围有限。例如，有时在机器人的周围配置有栅栏或机器人以外的装置，从而机器人能够驱动的范围小。在这种小的范围内，即使驱动机器人来测定机器人的实际的位置，也有时无法计算出准确的机构误差参数。其结果，有时机器人的控制的精度得不到充分改善。

另外，由于在机器人的控制装置中设定大量的机构误差参数，因此需要将机器人驱动至很多位置来测定机器人的实际的位置。因此，在更换了一部分的部件的情况下，也需要较长的作业时间，以对机构误差参数进行校准。其结果，存在以下问题：不能使用机器人装置的时间变长，工厂的生产率变差。

本公开的一个方式是对用于调整基于动作程序对机器人的控制的机构误差参数进行校准的校准装置。校准装置具备参数设定部，该参数设定部将多个机构误差参数中的一部分的第一机构误差参数设定为无效。校准装置具备测定控制部，该测定控制部使用除第一机构误差参数以外的第二机构误差参数，来将机器人驱动至多个位置及姿势，获取利用三维测定器测定出的机器人的实测位置以及与测定出实测位置时的机器人的状态有关的信息。校准装置具备存储部，该存储部存储将由三维测定器测定出的机器人的实测位置同与机器人的状态有关的信息进行组合所得到的信息。校准装置具备参数计算部，该参数计算部基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息，来计算出第一机构误差参数。校准装置具备修正部，该修正部不变更多个机构误差参数中的第二机构误差参数，而将多个机构误差参数中的由参数设定部设为无效的第一机构误差参数变更为由参数计算部计算出的第一机构误差参数。

附图说明

图1是实施方式中的机器人装置的概要图。

图2是机器人装置的框图。

图3是实施方式中的三维测定器的侧面图。

图4是实施方式中的腕部的法兰盘的放大立体图。

图5是机器人装置的控制的流程图。

具体实施方式

参照图1～图5来说明实施方式中的校准装置。本实施方式的校准装置配置在具备机器人的机器人装置中。校准装置对用于调整机器人的控制的机构误差参数进行校准。

图1是本实施方式中的机器人装置的概要图。机器人装置5具备作为作业工具的手部2以及使手部2移动的机器人1。本实施方式的机器人1是包括多个关节部18a、18b、18c的多关节机器人。机器人1包括能够移动的多个构成部件。机器人1的各个构成部件形成为绕驱动轴J1～J6旋转。

机器人1包括固定于设置面79上的基座部14以及被支承于基座部14的旋转基座13。旋转基座13相对于基座部14绕驱动轴J1旋转。机器人1包括上部臂11和下部臂12。下部臂12被支承为相对于旋转基座13绕驱动轴J2旋转。上部臂11被支承为相对于下部臂12绕驱动轴J3旋转。并且，上部臂11绕驱动轴J4旋转。机器人1包括被支承于上部臂11的腕部15。腕部15绕驱动轴J5旋转。另外，腕部15包括绕驱动轴J6旋转的法兰盘16。在法兰盘16上固定有手部2。

本实施方式的机器人是具有6个驱动轴的垂直多关节机器人，但是不限于该方式。能够采用通过任意的机构变更位置及姿势的机器人。另外，本实施方式的作业工具是把持工件的手部，但是不限于该方式。作业者能够选定与机器人装置进行的作业相应的作业工具。例如，能够采用进行焊接的作业工具或涂布粘着剂的作业工具等。

在本实施方式的机器人装置5中设定有基准坐标系71。在图1所示的例子中，在机器人1的基座部14配置基准坐标系71的原点。基准坐标系71也被称为世界坐标系。基准坐标系71是原点的位置固定并且坐标轴的朝向固定的坐标系。即使机器人1的位置及姿势变化，基准坐标系71的位置及朝向也不变化。基准坐标系71具有作为坐标轴的相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。另外，作为绕X轴的坐标轴，设定W轴。作为绕Y轴的坐标轴，设定P轴。作为绕Z轴的坐标轴，设定R轴。

在本实施方式中，设定了具有配置于腕部15的法兰盘16的表面的原点的法兰盘坐标系72。法兰盘坐标系72也被称为机械接口坐标系。法兰盘坐标系72与法兰盘16一起旋转或移动。法兰盘坐标系72的原点被设定在机器人1的驱动轴J6上。法兰盘坐标系72具有作为坐标轴的相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。在图1所示的例子中，法兰盘坐标系72被设定为Z轴的延伸方向与驱动轴J6的延伸方向平行。另外，法兰盘坐标系72具有绕X轴的W轴、绕Y轴的P轴以及绕Z轴的R轴。机器人1的位置与法兰盘坐标系72的原点在基准坐标系71中的位置相对应。另外，机器人1的姿势与法兰盘坐标系72相对于基准坐标系71的朝向相对应。

在图2中示出本实施方式中的机器人装置的框图。参照图1和图2，机器人1包括使机器人1的位置及姿势变化的机器人驱动装置。机器人驱动装置包括用于驱动上部臂11、下部臂12以及腕部15等构成部件的机器人驱动电动机22。在本实施方式中，与各个驱动轴J1～J6相对应地配置了多个机器人驱动电动机22。通过机器人驱动电动机22进行驱动，各个构成部件的朝向发生变化。

手部2具备用于驱动手部2的手部驱动装置。手部驱动装置包括用于驱动手部2的爪部的手部驱动电动机21。通过手部驱动电动机21进行驱动，手部2的爪部打开或闭合。此外，手部也可以形成为通过气压等驱动。

机器人装置5包括对机器人1和手部2进行控制的控制装置4以及用于由作业者操作控制装置4的示教操作盘37。控制装置4包括具有作为处理器的CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)的运算处理装置(计算机)。控制装置4具有经由总线连接于CPU的RAM(Random Access Memory：随机存取储存器)和ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。

示教操作盘37包括用于输入与机器人1及手部2有关的信息的输入部38。输入部38由键盘和号码盘等操作构件构成。作业者能够从输入部38向控制装置4输入动作程序、变量的设定值以及变量的判定值等。示教操作盘37包括用于显示与机器人1及手部2有关的信息的显示部39。显示部39由液晶显示面板等显示器构成。

向控制装置4输入预先制作出的动作程序46，以对机器人1和手部2进行控制。或者，能够通过由作业者操作示教操作盘37以驱动机器人1，来设定机器人1的示教点。控制装置4能够基于示教点来生成用于驱动机器人1及手部2的动作程序46。控制装置4包括存储部42，该存储部42用于存储与针对机器人1及手部2的控制有关的信息。存储部42能够由易失性存储器、非易失性存储器或者硬盘等能够存储信息的存储介质构成。动作程序46被存储在存储部42中。机器人装置5基于动作程序46来自动地进行作业。

控制装置4包括向机器人1及手部2发送动作指令的动作控制部43。动作控制部43基于动作程序46来向机器人驱动部45发送用于驱动机器人1的动作指令。动作控制部43相当于按照动作程序46进行驱动的处理器。处理器读入动作程序46，来实施动作程序46中决定的控制，由此作为动作控制部43发挥功能。

机器人驱动部45包括用于驱动机器人驱动电动机22的电路。机器人驱动部45基于动作指令来对机器人驱动电动机22供电。另外，动作控制部43基于动作程序46来向手部驱动部44发送用于驱动手部2的动作指令。手部驱动部44包括用于驱动手部驱动电动机21的电路。手部驱动部44基于动作指令来对手部驱动电动机21供电。

机器人1包括用于对包括机器人1的位置及姿势在内的机器人1的状态进行检测的状态检测器。本实施方式中的状态检测器包括针对与臂等的驱动轴相对应的机器人驱动电动机22安装的旋转位置检测器19。旋转位置检测器19由对机器人驱动电动机22的旋转角进行检测的编码器等构成。在本实施方式中，基于多个旋转位置检测器19的输出来检测机器人1的位置及姿势。

动作控制部43将机器人1控制成为在动作程序46中指定的机器人的位置及姿势。动作控制部43例如基于逆运动学来控制机器人驱动电动机22的旋转角。在作业工具的顶端，能够以与法兰盘坐标系72相对应的方式设定工具坐标系。法兰盘坐标系72的位置及姿势与工具坐标系的位置及姿势相对应。能够通过控制机器人1使得法兰盘坐标系72为期望的位置及姿势，来将作业工具控制至期望的位置及姿势。

另外，机器人的实际的位置及姿势有时由于机器人的构成部件的制造误差、组装机器人时的组装误差以及重力的影响等而偏离由动作程序46指定的位置及姿势。在本实施方式中，不同于动作程序46地另外设定有用于调整机器人1的控制的多个机构误差参数49。多个机构误差参数49被存储于存储部42。

在机构误差参数49中包括成为在驱动机器人1时产生的位置及姿势的误差的原因的任意的参数。例如，在机构误差参数49中包括各驱动轴彼此之间的连杆的长度的误差、各个驱动轴的位置的误差、在各个驱动轴的减速机中产生的由齿隙引起的齿轮比的误差、以及与由于重力的影响而发生变形的连杆的弹性变形有关的变量等参数。表1中示出了机构误差参数的例子。

表1机构误差参数

符号

参数

J1

J2

J3

J4

J5

J6

P1

DH-θ

○

×

○

P2

DH-D

○

-

○

-

○

P3

DH-A

○

×

○

-

○

-

P4

DH-α

-

×

-

○

P5

第一方向的弹性常数θ

○

×

○

-

○

P6

第二方向的弹性常数α

-

×

○

-

○

P7

第三方向的弹性常数β

○

×

-

○

P8

齿轮比的误差

○

×

○

-

其中，“○”表示在机器人出厂时设定；“-”表示在机器人出厂时未设定；“×”表示为了进行校准而设定为无效。

在本实施方式的机构误差参数中包括用符号P1～P4表示的DH参数。在DH(Denavit-Hartenberg)法中，能够针对各个驱动轴设定坐标系，并基于驱动轴的坐标系彼此间的关系来表现机器人的位置及姿势。DH参数是DH法中的参数，例如包括参数DH-θ、DH-D、DH-A、DH-α。

另外，在本实施方式的机构误差参数中包括通过牛顿欧拉法求出的与绕驱动轴的扭矩有关的弹性常数。这些弹性常数是与相对于扭矩的挠曲量有关的参数，由符号P5～P7表示。在机构误差参数中包括各个驱动轴的第一方向的弹性常数θ、第二方向的弹性常数α以及第三方向的弹性常数β。

另外，有时在针对配置于各个驱动轴的机器人驱动电动机22安装的旋转位置检测器19的输出与实际向臂等传递的旋转角之间产生误差。该角度的误差例如是由于减速机中的齿轮比的误差而产生的。在本实施方式的机构误差参数中包括由符号P8表示的减速机的齿轮比的误差。

作为机构误差参数，不限于这些参数，能够设定用于调整机器人的控制的任意的参数。机构误差参数是根据设置机器人1的场所在将机器人1出厂时设定的。能够针对各个驱动轴J1～J6设定机构误差参数。机构误差参数49的值以文件的形式存储于存储部42。

参照图2，动作控制部43基于逆运动学来计算机器人驱动电动机22的旋转角度，使得机器人1成为在动作程序46中设定的机器人1的位置及姿势。此时，动作控制部43获取存储部42中存储的机构误差参数49。动作控制部43基于各个机构误差参数来对机器人驱动电动机22的动作指令进行修正。通过实施该控制，能够使机器人的位置及姿势接近在动作程序46中指定的位置及姿势。

本实施方式中的校准装置对用于调整机器人1的控制的机构误差参数进行校准。在本实施方式中，控制装置4作为校准装置发挥功能。机器人装置5具备用于准确地测定出机器人1的位置及姿势的三维测定器8。本实施方式的三维测定器8配置于远离机器人1的位置。

在图3中示出本实施方式中的三维测定器的放大图。参照图1～图3，本实施方式中的三维测定器8振荡出激光，并接收由安装在机器人1上的反射器67或反射器68反射回的激光。三维测定器8包括如箭头91所示那样振荡出激光的激光头63。激光头63被支承于支承构件62。激光头63包括振荡出激光的振荡部81。振荡部81由射出激光的构件构成。激光头63具有接收由反射器67或反射器68反射回的激光的受光部82。受光部82由受光元件等接收激光的构件构成。受光部82配置于激光头63的内部。

本实施方式中的三维测定器8包括用于变更激光头63的朝向的旋转装置64。旋转装置64包括用于变更激光头63的朝向的测定器驱动电动机84。针对测定器驱动电动机84安装有编码器等旋转位置检测器85，以对测定器驱动电动机84的旋转角进行检测。旋转装置64如箭头92所示那样使激光头63绕沿着水平方向延伸的旋转轴旋转。另外，旋转装置64如箭头93所示那样使支承构件62绕沿着铅垂方向延伸的旋转轴旋转。旋转装置64被三脚架65支承。像这样，三维测定器8能够通过旋转装置64进行驱动，来向任意的方向振荡激光。

三维测定器8包括运算处理装置，该运算处理装置包括作为处理器的CPU和RAM等。三维测定器8的运算处理装置包括用于计算出反射器67、68的位置的位置计算部83。位置计算部83相当于按照预先设定的程序进行驱动的处理器。处理器读入程序，来实施程序中决定的控制，由此作为位置计算部83发挥功能。

位置计算部83通过振荡出的激光与接收到的激光之间的相位差，来计算出从三维测定器8到反射器67、68的距离。位置计算部83能够基于从三维测定器8到反射器67、68的距离和激光头63的朝向，来计算出反射器67、68的位置。

在本实施方式的三维测定器8设定了测定器坐标系73。测定器坐标系73在控制装置4中被设定为作业者能够在任意的位置设定的用户坐标系。测定器坐标系73的原点能够设定在三维测定器8的内部的任意的位置。例如，测定器坐标系73的原点能够配置在被配置于激光头63的内部的激光源的顶端。

测定器坐标系73具有作为坐标轴的相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。测定器坐标系73的朝向能够设定为任意的朝向。另外，绕各个X轴、Y轴以及Z轴设定作为坐标轴的W轴、P轴以及R轴。在本实施方式中，设定为Z轴与铅垂方向平行。测定器坐标系73是原点的位置固定并且坐标轴的朝向固定的坐标系。即使激光头63的朝向变化，测定器坐标系73的位置及朝向也不变化。

在本实施方式中的更新机构误差参数的第一控制中，预先决定了三维测定器8相对于机器人1的相对位置及姿势。即，预先决定了测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势。在此，说明用于检测测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势的检测方法。

参照图1，在本实施方式的机器人1中配置有用于检测测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势的反射器68。本实施方式的反射器68被固定于基座部14的表面。

反射器68形成为球状。反射器68形成为使激光向与所入射的激光的方向相同的方向反射。即，反射器68以使被反射的激光前进的方向与入射的激光的前进方向相反的方式反射激光。预先决定了反射器68相对于基准坐标系71的相对位置。即，预先决定了反射器68在基准坐标系71中的坐标值。

三维测定器8的旋转装置64调整激光头63的朝向，使得激光在由反射器68反射之后返回到激光头63。作业者能够手动地驱动旋转装置64来调整激光头63的朝向。或者，存在以下情况：三维测定器8具备以使激光的射出方向描绘圆的方式进行扫描的自动探索功能。在该情况下，作业者调整大致的激光头63的朝向，使得从三维测定器8射出的激光朝向反射器68。之后，三维测定器8能够通过自动探索功能来调整激光头63的朝向，使得由反射器68反射的激光返回到激光头63。

旋转装置64能够基于旋转位置检测器85的输出，来检测激光头63在测定器坐标系73中的朝向。位置计算部83通过接收由反射器68反射的光，来计算出从三维测定器8到反射器68的距离。然后，位置计算部83能够基于计算出的距离和激光头63的朝向，来计算出反射器68在测定器坐标系73中的位置。由于预先决定了反射器68在基准坐标系71中的位置，因此位置计算部83能够计算出测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势。像这样，能够预先设定测定器坐标系73的位置及姿势。此外，在本实施方式中，基于来自1个反射器68的反射光来计算出测定器坐标系73的位置及姿势，但是不限于该方式。也可以将多个反射器配置在机器人的基座部等，并基于来自多个反射器的反射光来计算出测定器坐标系的位置及姿势。

图4中示出安装于机器人的顶端的法兰盘的反射器的立体图。图4示出了手部2被卸下的状态。在机器人1的法兰盘16固定有用于测定测定器坐标系73相对于法兰盘坐标系72的相对位置的反射器67。反射器67具有与反射器68同样的结构。反射器67形成为球状。反射器67形成为使激光向入射的方向反射。反射器67经由支承构件66固定于法兰盘16。

在更新机构误差参数的第一控制中，支承构件66形成为使反射器67在法兰盘坐标系72中的位置固定。即，预先决定了反射器67相对于法兰盘坐标系72的原点的位置。

参照图2，控制装置4具有对机构误差参数进行校准的校准部53。校准部53相当于按照动作程序46进行驱动的处理器。处理器读入动作程序46，来实施动作程序46中决定的控制，由此作为校准部53发挥功能。另外，如后述那样，校准部53包括参数设定部54、参数计算部55、修正部56以及测定控制部57。参数设定部54、参数计算部55、修正部56以及测定控制部57各个单元相当于按照动作程序46进行驱动的处理器。通过由处理器实施动作程序46中决定的控制，来作为各个单元发挥功能。

校准部53将多个机构误差参数中的一部分的机构误差参数作为第一机构误差参数并设定为无效。校准部53使用除第一机构误差参数以外的第二机构误差参数来将机器人1驱动至多个位置及姿势。校准部53利用三维测定器8来测定机器人1的实际的位置即实测位置。另外，此时，校准部53获取与包括机器人驱动电动机22的旋转角在内的机器人1的状态有关的信息。

接着，校准部53存储将机器人1的实测位置同与机器人1的状态有关的信息进行组合所得到的信息。校准部53基于多个进行组合所得到的信息，来计算出被设为无效的第一机构误差参数。然后，不变更第二机构误差参数，而将被设为无效的第一机构误差参数变更为所计算出的第一机构误差参数，来制作新的机构误差参数的文件。

图5中示出本实施方式中的校准装置的控制的流程图。本实施方式的校准的控制能够在替换了机器人1的构成部件时实施。例如，校准的控制能够在替换了机器人驱动电动机22、下部臂12或者上部臂11的情况下实施。另外，校准的控制能够在替换了用于使机器人驱动电动机22的旋转速度减速的减速机的情况下实施。或者，能够在其它装置或物体碰撞到上部臂11等构成部件的情况下，实施本实施方式的校准的控制。

参照表1，在本实施方式中，说明替换减速机等与驱动轴J2相关联的构成部件的例子。参照图2和图5，在步骤101中，设定多个机构误差参数中的要被设为无效的第一机构误差参数。校准部53包括参数设定部54，该参数设定部54用于将多个机构误差参数中的一部分的机构误差参数设定为第一机构误差参数，并将第一机构误差参数设定为无效。

使控制的调整无效的第一机构误差参数能够由作业者预先决定。第一机构误差参数能够事先被决定为参照文件并存储到存储部42中。参数设定部54从存储部42获取参照文件，来设定第一机构误差参数。在表1所示的例子中，针对驱动轴J2，将在机器人1出厂时设定的所有的机构误差参数选定为第一机构误差参数。

参数设定部54将除第一机构误差参数以外的机构误差参数设定为第二机构误差参数。在表1所示的例子中，将针对驱动轴J1、J3、J4、J5、J6设定的机构误差参数设定为第二机构误差参数。

参数设定部54不限于该方式，能够通过任意的控制来设定第一机构误差参数。例如，示教操作盘37在显示部39显示机构误差参数的一览。然后，作业者通过操作输入部38来选定被设为无效的第一机构误差参数。参数设定部54能够获取作业者的输入来设定第一机构误差参数。

接着，在步骤102中，参数设定部54将第一机构误差参数设定为无效。另外，参数设定部54将第二机构误差参数设定为有效。

接着，在步骤103中，使用第二机构误差参数来将机器人1驱动至多个位置。校准部53具有使用第二机构误差参数来将机器人1驱动至多个位置及姿势的测定控制部57。测定控制部57将机器人1及三维测定器8的动作指令发送到动作控制部43。用于测定机器人1的实测位置的测定程序48是由作业者预先生成的。测定程序48被存储于存储部42。

测定控制部57基于测定程序48来变更机器人1的位置及姿势。此时，测定控制部57不使用第一机构误差参数而驱动机器人1。测定控制部57在机器人1的各个位置及姿势下利用三维测定器8测定机器人1的实测位置。另外，测定控制部57获取与测定出实测位置时的机器人1的状态有关的信息。在机器人1的状态中包括机器人驱动电动机22的旋转位置。

用于测定机器人1的实测位置的测定点的个数优选在数十个点至数百个点的范围内。用于测定机器人1的实测位置的测定点(机器人1的位置及姿势)能够通过任意的方法决定。例如，能够在机器人1能够动作的范围内以均等地分散的方式设定测定点。或者，能够在由动作程序46设定的路径上设定测定点。即，能够以使机器人1成为通过动作程序46驱动的机器人1的位置及姿势的方式设定测定点。能够通过在由动作程序46设定的路径上设定测定点，来在执行了动作程序46时减少机器人1的位置及姿势的偏离量。

参照图1，机器人1的位置与法兰盘坐标系72的位置(原点的位置)相对应。相对于法兰盘坐标系72的位置而言，反射器67的位置是固定的。三维测定器8通过与测定反射器68的位置的方法相同的方法来测定反射器67的位置。

例如，由于三维测定器8相对于基准坐标系71的位置及姿势是预先决定的，因此测定控制部57基于机器人驱动电动机22的旋转角的信息，来计算出反射器67的大致的位置。测定控制部57计算出反射器67在基准坐标系71中的坐标值。接着，三维测定器8的旋转装置64基于反射器67在基准坐标系71中的坐标值，来调整激光头63的朝向，使得朝向反射器67振荡激光。然后，三维测定器8通过自动探索功能来调整激光头63的朝向，使得接收到由反射器67的表面反射的激光。位置计算部83能够基于从三维测定器8到反射器67的距离和激光头63的朝向，来计算出反射器67在测定器坐标系73中的位置。

测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势是预先决定的。因此，位置计算部83能够基于反射器67在测定器坐标系73中的位置，来计算出反射器67在基准坐标系71中的位置。并且，位置计算部83能够基于反射器67的位置，来计算出法兰盘坐标系72的原点的位置，即，位置计算部83能够计算机器人1的实际测定出的位置即实测位置。此外，在本实施方式中，基于来自1个反射器67的反射光来计算出机器人1的实测位置，但是不限于该方式。也可以将多个反射器配置在法兰盘等，并基于来自多个反射器的反射光来计算出机器人的实测位置。

测定控制部57从三维测定器8获取机器人1的实测位置。存储部42针对1个测定点存储将机器人1的实测位置同与机器人1的状态有关的信息进行组合所得到的信息。测定控制部57针对多个测定点，测定机器人1的实测位置，并将机器人1的实测位置同与机器人1的状态有关的信息组合地存储到存储部42中。

参照图2和图5，接着，在步骤104中，计算出在步骤102中被设为无效的第一机构误差参数。校准部53包括参数计算部55，该参数计算部55基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息来计算出第一机构误差参数。参数计算部55能够基于与很多测定点有关的信息，通过任意的方法来计算出第一机构误差参数。

参照表1，在此处的例子中，计算出与驱动轴J2有关的7个机构误差参数。参数计算部55能够基于各个测定点处的旋转位置检测器19的输出和所有的机构误差参数，来计算出机器人1的位置。在本实施方式中，将这种机器人1的位置称为计算位置。然后，参数计算部55例如能够针对多个测定点，使用最小二乘法来计算出第一机构误差参数，使得计算位置相对于实测位置的误差减小。

接着，在步骤105中，对机构误差参数进行修正。校准部53具有对多个机构误差参数进行修正的修正部56。修正部56不变更第二机构误差参数，而将由参数设定部54设为无效的第一机构误差参数变更为由参数计算部55计算出的第一机构误差参数。参照表1，例如，修正部56将为了进行校准而设定为无效的与驱动轴J2有关的机构误差参数变更为由参数计算部55计算出的机构误差参数。与除驱动轴J2以外的驱动轴J1、J3、J4、J5、J6有关的机构误差参数采用与修正前使用的值相同的值。

像这样，本实施方式的校准装置使一部分的机构误差参数无效来驱动机器人1，基于机器人1的实测位置来计算出被设为无效的机构误差参数，由此对机构误差参数进行校准。本实施方式的校准装置更新多个机构误差参数中的一部的机构误差参数，因此与更新全部的机构误差参数的情况相比，能够减少用于测定实测位置的测定点的数量。例如，在设置于工厂等的机器人装置中，有时由于在机器人装置的周围配置的装置或栅栏而导致机器人的动作范围受到限制。因此，有时测定点的个数被限制。即使在该情况下，本实施方式中的校准装置也能够对机构误差参数进行校准。

或者，在本实施方式的校准装置中，能够减少测定点的数量，因此驱动机器人1利用三维测定器8测定实测位置的时间变短。因此，能够缩短用于对机构误差参数进行校准的作业时间。能够缩短使机器人装置5停止的时间。其结果，能够抑制工厂的生产率变差。

多个机构误差参数中的将控制的调整设为无效的一部分的第一机构误差参数能够通过各种各样的方法来设定。例如，存储部42能够将与要进行校准的理由相对应地设为无效的第一机构误差参数作为参数信息来进行存储。参数信息能够存储在参照文件中。参数设定部54能够将参数信息中决定的机构误差参数设定为第一机构误差参数。例如，能够预先制作出更换了规定的驱动轴的机器人驱动电动机的情况下的参数信息、更换了规定的臂的情况下的参数信息以及规定的构成部件与其它物体发生了碰撞时的参数信息等，并将这些参数信息事先存储在存储部42中。参数设定部54能够基于要进行校准的理由来设定第一机构误差参数。例如，通过由作业者向示教操作盘37输入要进行校准的理由，参数设定部54能够自动地设定第一机构误差参数。

特别是，参数信息能够包括在更换机器人1的构成部件的情况下与机器人1的构成部件的更换相对应地设为无效的第一机构误差参数。而且，参数设定部54获取机器人1的更换后的构成部件的信息。参数设定部54能够基于机器人1的更换后的构成部件来设定第一机构误差参数。根据该结构，通过由作业者输入机器人1的更换后的构成部件的信息，能够自动地选定第一机构误差参数。

在上述的表1的例子中，更换了驱动轴J2处的部件，因此将与驱动轴J2相关联的所有的机构误差参数设为无效。即，参数设定部54针对每个驱动轴设定被设为无效的机构误差参数和被设为有效的机构误差参数，但是不限于该方式。参数设定部54能够将多个机构误差参数中的任意的组合的机构误差参数设为无效。

例如，也可以将与1个驱动轴相关联的机构误差参数中的一部分的机构误差参数设为无效。能够针对与1个驱动轴相对应的机构误差参数预先决定设定为无效的优先顺序。例如，有时由于机器人1的动作范围小而无法使用于测定实测位置的测定点的个数足够多。在该情况下，也可以将优先顺序高的机构误差参数设为无效。例如，参照表1，在更换了驱动轴J2的变速机的情况下，由于驱动轴J2的参数DH-A的优先顺序低，因此也可以将参数DH-A设定为第二机构误差参数。

另外，在表1中，将与1个驱动轴相关联的机构误差参数设为无效，但是不限于该方式。也可以将与多个驱动轴相关联的机构误差参数设为无效。例如，在更换了下部臂12的情况下，能够将与驱动轴J2相关联的机构误差参数以及与驱动轴J3相关联的机构误差参数设定为第一机构误差参数。并且，在表1中，针对每个驱动轴设定了被设为无效的机构误差参数，但是不限于该方式，也可以与驱动轴无关地选定设定为第一机构误差参数的机构误差参数。

另外，也可以是，基于对机构误差参数进行校准所得到的结果，来由作业者使第一机构误差参数增加或减少。例如，参数计算部55能够基于计算出的第一机构误差参数以及与机器人的状态有关的信息来计算出计算位置。参数计算部55能够针对全部的测定点计算出计算位置相对于实测位置的误差。在该误差的平均值大的情况下，作业者也可以使第一机构误差参数的数量减少。

并且，参数设定部54也可以自动地选定第一机构误差参数。例如，能够起初将多个机构误差参数设定为第一机构误差参数。参数计算部55计算出第一机构误差参数。接着，参数设定部54基于机构误差参数的优先顺序，来逐个地删除机构误差参数。参数计算部55计算出第一机构误差参数。能够通过重复该控制，来计算出多个种类的第一机构误差参数。参数计算部55能够针对各个第一机构误差参数，计算出与全部的测定点有关的、计算位置相对于实测位置的误差的平均值。修正部56能够采用计算位置相对于实测位置的误差的平均值最小的第一机构误差参数。像这样，第一机构误差参数能够由作业者手动地选定，或者能够自动地选定。

另外，在为了测定机器人1的实测位置而使用第二机构误差参数来驱动机器人1的情况下，驱动机器人1的驱动轴能够通过任意的方法来选定。例如，在测定程序48中，能够以机器人1在所有的驱动轴上驱动的方式设定测定点。通过采用该结构，能够高精度地对第一机构误差参数进行校准。能够针对机器人1的各种各样的位置及姿势高精度地驱动机器人1。

或者，能够预先决定与各个机构误差参数相关联的机器人1的驱动轴的信息。存储部42能够存储该信息作为驱动轴信息。测定控制部57能够以驱动机器人1的多个驱动轴中的与第一机构误差参数相关联的驱动轴并且使除与第一机构误差参数相关联的驱动轴以外的驱动轴停止的方式，来驱动机器人1。例如，在变更与驱动轴J2相关联的机构误差参数的值的情况下，能够仅驱动驱动轴J2的机器人驱动电动机22来测定实测位置。通过实施该控制，能够减少用于测定实测位置的测定点的数量。其结果，能够缩短校准的作业时间。

接着，说明更新机构误差参数的第二控制。在上述的实施方式中，预先测定出测定器坐标系73相对于基准坐标系71的位置及姿势。即，预先决定了三维测定器8相对于配置有机器人1的位置的相对位置。然而，在本实施方式的校准装置中，测定大量的实测位置。因此，能够将测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势设为变量。例如，能够将测定器坐标系73的位置及姿势用测定器坐标系73在基准坐标系71中的坐标值来表现。能够将这些坐标值设定为变量。

参数计算部55能够在通过最小二乘法计算出第一机构误差参数时，同时计算出测定器坐标系73在基准坐标系71中的坐标值。即，参数计算部55能够基于机器人1的实测位置以及与机器人1的状态有关的信息，来计算出测定器坐标系73相对于基准坐标系71的相对位置及姿势。像这样，参数计算部55能够计算出三维测定器8相对于设置有机器人1的位置的相对位置。通过该控制，即使不预先决定三维测定器8相对于设置有机器人1的位置的相对位置，也能够对机构误差参数进行校准。

接着，说明更新机构误差参数的第三控制。在第三控制中，参数计算部55基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息，来计算出反射器67相对于法兰盘16的位置的相对位置。在第三控制中，通过与第二控制中的计算三维测定器8的位置方法同样的方法，来计算出反射器67相对于法兰盘16的位置的相对位置。例如，法兰盘16的位置相当于法兰盘坐标系72的原点的位置。反射器67的位置能够通过法兰盘坐标系72的坐标值来表现。参数计算部55能够将在法兰盘坐标系72中的坐标值设定为变量。

参数计算部55能够通过最小二乘法来计算出第一机构误差参数，且同时计算出反射器67在法兰盘坐标系72中的坐标值。通过该控制，即使不预先决定反射器67相对于法兰盘16的位置的相对位置，也能够对机构误差参数进行校准。例如，有时不使用反射器67相对于法兰盘16的位置固定的专用治具来安装反射器67。即使不使用专用的冶具安装反射器67，也能够对机构误差参数进行校准。

本实施方式的三维测定器8形成为通过振荡和接收激光，能够测定出反射器67、68的位置，但是不限于该方式。三维测定器能够采用能够准确地测定出机器人的实际的位置及姿势的任意的装置。另外，在本实施方式中，在安装了手部2的状态下利用三维测定器8测定出机器人1的位置，但是不限于该方式。也可以在拆下了手部2的状态下测定机器人1的位置。

本公开的方式的校准装置能够在短时间内对机构误差参数进行校准。

在上述的各个控制中，能够在功能和作用不变的范围内适当地变更步骤的顺序。

上述的实施方式能够适当地进行组合。在上述的各个图中，对相同或相等的部分标注相同的标记。此外，上述的实施方式是例示，并不是要对本发明进行限定。另外，在实施方式中，包括针对权利要求中示出的实施方式的变更。

Claims

1.一种机器人的控制装置，其对用于调整机器人的控制的机构误差参数进行校准，具备：

动作控制部，其基于动作程序控制机器人的动作；

参数设定部，其将多个机构误差参数中的一部分的第一机构误差参数设定为无效；

测定控制部，其使用除第一机构误差参数以外的第二机构误差参数，来将机器人驱动至多个位置和姿势，获取机器人的实测位置以及与测定出实测位置时的机器人的状态有关的信息；

存储部，其存储将机器人的实测位置同与机器人的状态有关的信息进行组合所得到的信息；

参数计算部，其基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息，来计算出第一机构误差参数；以及

修正部，其不变更多个机构误差参数中的第二机构误差参数，而将多个机构误差参数中的由所述参数设定部设为无效的第一机构误差参数变更为由所述参数计算部计算出的第一机构误差参数，

所述动作控制部使用包含第二机构误差参数和由所述修正部变更的第一机构误差参数的多个机构误差参数控制机器人的动作。

2.根据权利要求1所述的机器人的控制装置，其中，

所述存储部将与要进行校准的理由相对应地设为无效的第一机构误差参数作为参数信息来进行存储，

所述参数设定部基于所述参数信息来将一部分的机构误差参数设定为第一机构误差参数，将除第一机构误差参数以外的机构误差参数设定为第二机构误差参数。

3.根据权利要求2所述的机器人的控制装置，其中，

所述参数信息包括在更换机器人的构成部件的情况下与机器人的构成部件的更换相对应地设为无效的第一机构误差参数，

所述参数设定部获取机器人的更换后的构成部件的信息，基于机器人的更换后的构成部件来设定第一机构误差参数。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的机器人的控制装置，其中，

机器人包括多个驱动轴，

所述存储部将与各个机构误差参数相关联的机器人的驱动轴作为驱动轴信息来进行存储，

所述测定控制部以驱动机器人的多个驱动轴中的与第一机构误差参数相关联的驱动轴并且使除与第一机构误差参数相关联的驱动轴以外的驱动轴停止的方式，来驱动机器人。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的机器人的控制装置，其具备三维测定器，所述三维测定器用于测定机器人的实测位置，其中，

所述参数计算部基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息，来计算出三维测定器相对于设置有机器人的位置的相对位置。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的机器人的控制装置，其具备三维测定器，所述三维测定器用于测定机器人的实测位置，其中，

三维测定器包括：振荡部，其振荡出激光；受光部，其接收由固定于机器人的腕部的法兰盘的表面上的反射器反射的激光；以及位置计算部，其基于振荡出的激光和接收到的激光来计算出反射器的位置，

所述参数计算部基于机器人的实测位置以及与机器人的状态有关的信息，来计算出反射器相对于法兰盘的位置的相对位置。