JP5113623B2 - 計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットのアーム先端部に装着されロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置に関する。

ロボットの位置教示を行う際には、操作者が手動操作でロボットを所定位置に移動させるジョグ送りが一般的に利用される。ジョグ送りを用いた位置教示では、操作者が教示操作盤のジョグ送りボタンを操作しながらロボットを移動させ、ロボットのアーム先端部に装着されたツールの位置（基準点）と作業対象の位置とが所望される相対位置関係になったときにロボットが所望される教示位置に到達したとして、そのときのロボットの位置をロボットに教示し記憶させる作業が行われる。

このようなジョグ送りによる位置教示では、ロボットの基準点と作業対象とが所望される相対位置関係になったことを操作者が目視によって確認するため、操作者の熟練が必要とされ、また、熟練者でも高精度の教示は困難であった。さらに、作業対象とツールを極近傍まで接近させるのでツールと作業対象との接触事故を起こし易かった。そこで、特許文献１に開示されているように、ロボットのアーム先端部にカメラを装着し、カメラで作業対象物との位置関係を計測しカメラと作業対象物とが予め定められた位置関係になるようにロボットの移動を制御する技術が提案されている。

特許第２９２５０７２号公報

特許文献１に開示されるようなカメラを利用した位置教示では、カメラ座標系とロボット座標系との対応関係を定めるためにカメラのキャリブレーションを必要とし、そのキャリブレーションデータを用いて、カメラと作業対象との相対位置を演算し、ツールと作業対象との位置誤差が所定範囲内になるようにロボットを移動させる。ところが、このカメラのキャリブレーションや、カメラにより取得した画像情報からカメラと作業対象との相対位置を求めるには、複雑な演算又は変換が必要とされるという問題がある。また、正確なキャリブレーションを行うためには、キャリブレーション時のカメラとキャリブレーション用の計測対象との相対位置関係や照明の状態などに配慮する必要があるため、その実施には高度の知識が必要になるという問題もある。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、カメラなどの計測装置の種類によらず計測装置のキャリブレーションの必要なしに、ロボットと作業対象とを所望の相対位置関係に移動して教示位置の修正を自動的に行うことを可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ロボットのアーム先端部に装着され前記ロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置であって、前記ロボットの基準点と基準標的とを予め定められた相対位置関係に配置したときに前記基準標的を計測する前記計測装置から出力された出力情報を記憶する基準標的情報記憶部と、前記ロボットの基準点と前記基準標的とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を予め定められた移動量だけ移動させたときの前記計測装置からの出力情報の変化量を求める出力変化量演算部と、前記移動量と前記出力変化量演算部により求められた出力変化量とを対応させて記憶する出力変化量記憶部と、作業対象物上に設けられた指定標的を計測したときの前記計測装置の出力情報と前記基準標的情報記憶部に記憶された出力情報との誤差を求める誤差検出部と、前記誤差検出部によって求められた誤差が予め定められた許容範囲以内になったか否かを判断する誤差判定部と、前記誤差が前記予め定められた許容範囲以内になるまで、前記出力変化量記憶部に記憶された前記移動量と前記出力変化量との関係に基づいて、前記誤差を小さくするように前記ロボットを移動させるロボット移動指令部と、前記誤差検出部によって求められた誤差が前記予め定められた許容範囲以内になったときに前記ロボットの基準点の位置を教示点として記憶する教示点記憶部とを備えたロボット制御装置が提供される。

上記ロボット制御装置では、前記予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を移動させるとき、互いに直交する３軸方向への前記計測装置の並進移動がそれぞれ行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも三つのパラメータを含むようにすることが好ましい。

一つの実施形態として、前記計測装置が受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、異なる位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含むようにすることができる。

他の実施形態として、前記計測装置が異なる位置に配置された二つの受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記二つの受光デバイスの各々の受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含むようにすることができる。

別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ予め定められた移動量だけ移動させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記第２の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標とを含むようにすることができる。上記実施形態において、前記受光デバイスは、前記ロボットの移動により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられるようにしてもよく、前記受光デバイスに設けられた移動機構により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられるようにしてもよい。

別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスとレーザスポット光投光装置とを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記レーザスポット光投光装置から前記基準標的又は前記指定標的上に投光されたレーザスポット光が前記受光デバイスの受光面に結像した輝点の前記受光面における位置座標とを含むようにすることができる。

さらに別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記基準標的と前記指定標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標及び大きさを含むようにすることができる。

さらに別の実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね垂直で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第３の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね平行で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量と、前記第１の位置から前記第３の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量とを含むようにすることができる。

また、上記ロボット制御装置において、前記予め定められた相対位置関係から前記計測装置を移動させるとき、前記３軸周りの前記計測装置の回転移動がそれぞれさらに行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも六つのパラメータを含むようにすることがさらに好ましい。

一つの実施形態として、前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記指定標的と前記基準標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも六つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を含むようにすることができる。

各実施形態において、前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置であってもよく、前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置に対して所定の位置関係になっていてもよい。

例えば、前記ロボットの作業がスポット溶接であり、前記ロボットの基準点がスポット溶接の打点位置であり、前記基準標的が前記打点位置に定められるようにすることができる。
また、前記ロボットの作業がアーク溶接であり、前記ロボットの基準点が溶接線上の放電位置であり、前記基準標的が前記放電位置に定められるようにしてもよい。

本発明によれば、ロボットの基準点が指定標的の近傍に配置されれば、指定標的を計測したときの計測装置からの出力情報と基準標的情報記憶部に記憶される出力情報との誤差を検出し、出力変化量記憶部に記憶される計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係に基づいて、ロボットを移動させることにより、検出される誤差が予め定められた許容範囲内になるように計測装置を自動的に移動させて、そのときのロボットの基準点の位置を教示点として記憶する。したがって、教示点の位置の修正作業が自動化される。また、指定標的を計測したときの計測装置からの出力情報と基準標的情報記憶部に記憶される出力情報との誤差は、計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係に基づいて解消させるので、計測装置のキャリブレーションも不要になる。さらに、計測装置の移動量と計測装置の出力変化量との関係は、基準標的とロボットの基準点とを予め定められた相対位置関係に配置した状態にした後、その状態から予め定められた移動量だけ計測装置を移動させることにより得ることができるので、計測装置によらず容易に当該関係を求めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
最初に、図１を参照して、本発明によるロボット制御装置の全体構成を説明する。ロボット制御装置１０は、アーム先端部に計測装置１２が取り付けられたロボット１４の動作を制御するものである。ロボット１４は、一般的なロボットであり、例えば複数のアームを関節部によって結合したアーム型ロボットとすることができる。また、計測装置１２はロボット１４に対して自身を移動させるための移動機構１２ａを備えることができる。図１を参照すると、ロボット制御装置１０は、出力取込部１６と、基準標的情報記憶部１８と、微小移動指令部２０と、出力変化量演算部２２と、出力変化量記憶部２４と、誤差検出部２６と、誤差判定部２８と、ロボット移動指令部３０と、教示点記憶部３２と、教示操作盤３３とを含む。

出力取込部１６は、計測装置１２からの出力をロボット制御装置１０内に取り込む。基準標的情報記憶部１８は、任意の位置に設けられた基準標的３４とロボット１４（詳細には、その基準点１４ａ）とが予め定められた相対位置関係に配置されたときに計測装置１２から出力される出力情報を記憶する。ロボット１４の基準点１４ａは、通常、ロボット１４又はロボット１４に装着されたツールＴが作業対象物に作用を及ぼす作用点又は作用点に対して所定の位置関係にある点の位置に定められる。また、基準標的３４は、計測装置１２の移動とその移動による出力情報の変化量との関係を得るためにも用いられる標的であり、任意の場所に設けることができ、作業対象物３６上に設けられる後述する指定標的３８の一つを基準標的３４として用いてもよい。さらに、計測装置１２からの出力情報には、後述するように、標的の位置だけでなく、標的の大きさ、向き、扁平率、及び扁平方向、並びに、スポット光などの位置などの情報を含み得る。

微小移動指令部２０は、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａに動作指令を発して基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から予め定められた軸方向に計測装置１２を微小量だけ移動させる機能を果たす部分である。また、出力変化量演算部２２は、微小移動指令部２０によって作成される動作指令に従って計測装置１２が予め定められた軸方向に移動させられたときの移動前後の計測装置１２からの出力情報の変化量（すなわち、移動前の計測装置１２からの出力情報に対する移動後の計測装置１２からの出力情報の変化量）を求め、求められた出力情報の変化量を計測装置１２の移動量と対応させて出力変化量記憶部２４に記憶させる。

誤差検出部２６は、操作者による操作又はロボット移動指令に従ったロボット１４の移動の後に作業対象物３６上に設けられた指定標的３８を計測したときに計測装置１２から出力される出力情報と基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報との誤差を演算により求める機能を果たす。また、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された誤差が予め設定された許容範囲以内にあるか否かを判定する。詳細には、誤差判定部２８は、誤差が許容範囲以内であるときに、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報と一致した、すなわちロボット１４が指定標的３８に対して予め定められた相対位置関係に配置されたと判定し、誤差が許容範囲外にあるときに、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報と異なる、すなわちロボット１４が指定標的３８に対して予め定められた相対位置関係に配置されていないと判定する。ここで、指定標的３８は、ロボット１４に教示点を教示するために使用される標的であり、通常、ロボット１４が作業対象物３６に対して作業を行うべき場所又は当該場所と所定の位置関係にある場所に設けられる。

ロボット移動指令部３０は、誤差検出部２６によって検出された誤差が許容範囲を越えていると判定されたときに、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量と出力情報の変化量との関係に基づいて、誤差を小さくする方向（すなわち、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報に近づく方向）にロボット１４を移動させるようにロボット移動指令を作成し、ロボット１４に出力する。また、教示点記憶部３２は、誤差検出部２６によって検出された誤差が許容範囲内であると判定されたときに、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として記憶する。

教示操作盤３３は、ケーブルによってロボット制御装置１０に接続されており、操作者が手動でロボットを操作するときに用いられる。教示操作盤３３には、ロボット１４をジョグ送りするためのジョグ送りボタンや、計測装置１２の移動機構１２ａを駆動させるための移動機構操作ボタンなどが具備されている。

次に、図２を参照して、図１に示されているロボット制御装置１０の動作及び位置教示の流れを説明する。図２は、図１に示されているロボット制御装置１０を用いたときの位置教示の流れを示すフローチャートである。
最初に、ロボット１４のアーム先端部に装着されたツールＴに計測装置１２が取り付けられ、教示点の自動修正作業に必要となる基礎的データの収集が行われる。次に、操作者は、教示操作盤３３を用いてロボット１４を操作することにより、任意の場所に設置された基準標的３４の近傍までロボット１４を移動させた後、ジョグ送りでロボット１４を移動させて、任意の場所に設置された基準標的３４に対して予め定められた相対位置関係にロボット１４の基準点を配置させる。後述する第１〜第４の実施形態においてはロボット１４の基準点と基準標的３４の相対位置関係は操作者の目視によって確認されるものとしているが、第５の実施形態においてはこのような目視による手動操作を行わない方法についても言及しているので、そちらも参照されたい。ロボット１４の基準点が基準標的３４に対して予め定められた相対位置関係になるようにロボット１４が配置されたら、ロボット１４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の計測を行い、計測装置１２からの出力情報を基準標的情報記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１００）。基準標的３４の計測は、後述するように様々な手法によって行われ得る。

計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、ロボット制御装置１０の微小移動指令部２０からの動作指令によりロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを動作させて、基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から予め定められた軸方向に計測装置１２を微小量だけ移動させ、出力変化量演算部２２により移動前後の計測装置１２からの出力情報の変化量（以下、出力変化量と記載する。）を求める（ステップＳ１０２）。計測装置１２の移動は、ロボット１４により行われてもよく、計測装置１２に具備された移動機構１２ａにより行われてもよい。但し、移動機構１２ａによって計測装置１２を移動する場合は、ロボット１４に対する移動機構１２ａの移動方向（取り付け方向）を予め求めておき、移動機構１２ａによる計測装置１２の移動をロボット１４でも再現できるようにしておく必要がある。また、上記では微小移動指令部２０からの動作指令により、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを動作させると説明しているが、教示操作盤３３から手動で動作指令を入力してもよい。

次に、出力変化量演算部２２により求められた出力変化量は、計測装置１２の移動方向及び移動量と対応付けて出力変化量記憶部２４に記憶される（ステップＳ１０４）。計測装置１２の移動量は、微小移動指令部２０からの動作指令から求められるものとする。

このようにして基礎的データの収集が終了すると、教示点の自動修正が可能になる。操作者は、教示操作盤３３を用いてロボット１４を操作することにより、作業対象物３６上に設けられた一つ又は複数の指定標的３８のうちの一つの近傍までロボット１４を移動させる。ロボット１４は、ロボット１４のアーム先端部に取り付けられた計測装置１２による指定標的３８の計測が可能になる位置まで移動させられていれば十分であり、ロボット１４のオフラインプログラミング装置等で作成したおおよその動作経路（動作プログラム）を利用することも可能である。

次に、計測装置１２による指定標的３８の計測が行われる（ステップＳ１０６）。指定標的３８の計測は、後述するように様々な手法によって行うことができる。また、計測は、ロボット制御装置１０に記憶されたプログラムにより自動的に開始されてもよく、教示操作盤３３からの計測開始指令の入力によって開始されてもよい。計測装置１２による指定標的３８の計測が行われると、誤差検出部２６が計測装置１２からの出力情報と基準標的情報記憶部２４に記憶される出力情報との誤差を演算により求め、誤差判定部２８が、求められた誤差が予め定められた許容範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。誤差判定部２８は、誤差を絶対値として演算し、誤差が予め定められた許容値以下であるか否かを判定してもよい。

ステップＳ１０８において、誤差が許容範囲外であるときには、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報と一致していない（すなわち、異なっている）と判定される。このとき、ロボット１４は指定標的３８と予め定められた相対位置関係に配置されていないことになる。この場合、ロボット制御装置１０のロボット移動指令部３０は、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量と計測装置１２からの出力情報の変化量との対応関係に基づいて、誤差を小さくする（すなわち、計測装置１２からの出力情報を基準標的情報記憶部１８に記憶される出力情報に近づける）ために必要なロボット１４の移動方向及び移動量を決定し、これを実現するためのロボット移動指令を作成する（ステップＳ１１０）。次に、作成されたロボット移動指令に基づいて、ロボット１４が移動させられ（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０６に戻って、移動後の位置において計測装置１２による指定標的３８の計測が再度行われ、ステップＳ１０８において誤差判定部２８によって誤差が許容範囲内であると判定されるまでステップＳ１０６〜ステップＳ１１２が繰り返される。

一方、ステップＳ１０８において、誤差が許容範囲内であるときには、計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報と一致したと判定される。このとき、ロボット１４は指定標的３８と予め定められた相対位置関係に配置されたことになるので、この時点のロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する（ステップＳ１１４）。指定標的３８が複数ある場合には、上記ステップＳ１０６〜ステップＳ１１４が各指定標的３８について行われる。

このようにして、図１のロボット制御装置１０による教示点の自動修正及び位置教示が行われる。

上述したように、教示点の修正は、出力変化量記憶部２４に記憶された予め定められた軸方向への移動量とその移動による計測装置からの出力情報の変化量との対応関係に基づいて行われるので、計測装置１２のキャリブレーションを予め行う必要はなく、また、教示点の修正が自動的に行われるので操作者に熟練が要求されることもない。

以下に、計測装置１２による基準標的３４及び指定標的３８の計測と、出力変化量演算部２２による演算が、具体的にどのように行われるかについて幾つかの実施形態を例示して説明する。なお、以下の実施形態において、上記説明と対応する部分には同じ参照番号を付している。また、各実施形態においても共通する部分には同じ参照番号を付している。

図３〜図５を参照して、本発明を用いたロボットシステム４０の第１の実施形態を説明する。図３に示されているように、第１の実施形態では、ロボット１４は、多関節型ロボットアームであり、旋回胴４２と、一端が旋回胴４２に旋回可能に接続された上腕部４４と、上腕部４４の他端と関節運動可能に接続された前腕部４６と、前腕部４６の一端に設けられた手首要素４８とを備える。手首要素４８には、実際に作業を行うツールＴとして、スポット溶接装置すなわちスポットガン５０が装着されている。

図３に示されているように、スポット溶接装置５０は、手首要素４８に対して固定的に取り付けられた固定側チップ（固定側電極）５２と、固定側チップ５２に対して移動可能に設けられた可動側チップ５４（可動側電極）とを含み、固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に板金等の作業対象物３６を配置し、可動側チップ５４を固定側チップ５２に向かって移動させて固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に作業対象物３６を挟持した状態で固定側チップ５２と可動側チップ５４との間に電流又は電圧を印加することにより作業対象物３６の溶接を行う。位置教示の際には、ブラケット等の保持部材５６を介して可動側チップ５４に計測装置１２が取り付けられる。計測装置１２は基準標的３４の計測が可能な位置に強固に取り付けられればよく、可動側チップ５４以外の場所に取り付けてもよい。本実施形態では、計測装置１２は、異なる位置に配置される二つの受光デバイス５８と、これら受光デバイス５８とケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とから構成されている。受光デバイス５８としては例えばＣＣＤカメラなどを使用することができる。また、画像処理装置６２は、公知の典型的なものであり、受光デバイス５８により取得された画像に処理を施して様々な情報を取得することができるものであれば特に限定されない。

ロボット１４及び画像処理装置６２には、図１に示されるロボット制御装置１０がケーブル６４、６６を介して接続されている。また、ロボット制御装置１０には、位置教示の際に操作者が使用するための教示操作盤３３が接続されている。本実施形態では、画像処理装置６２が、受光デバイス５８やロボット制御装置１０と別個の装置として設けられているが、受光デバイス５８又はロボット制御装置１０に組み入れられて一体的なユニットとして設けられていてもよい。

次に、上記のような構成のロボットシステム４０における位置教示の手順を説明する。
最初に、位置教示のための準備作業が行われる。以下に、準備作業の詳細を説明する。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、図４に示されているように、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される。次に、その状態で可動側チップ５４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の位置の計測を行う。詳細には、計測装置１２の二つの受光デバイス５８の受光面上に結像した画像をそれぞれ処理して、各受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）をそれぞれ求め、求められた基準標的３４の位置座標を計測装置１２の出力情報Ｓ０_i（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂，Ｓ０₃，Ｓ０₄））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。ここで、Ｓ０_iは、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ１，Ｈｚ１）（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂））と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ２，Ｈｚ２）（＝（Ｓ０₃，Ｓ０₄））とからなる出力情報を表す。

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系（予め定められた座標系がない場合は、ロボット１４のメカニカルインタフェイス座標系を用いればよい）の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺ_iが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸ_i、ＳＹ_i、ＳＺ_iは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標とからなる出力情報（ＳＸ₁，ＳＸ₂，ＳＸ₃，ＳＸ₄）、（ＳＹ₁，ＳＹ₂，ＳＹ₃，ＳＹ₄）、（ＳＺ₁，ＳＺ₂，ＳＺ₃，ＳＺ₄）を表す。なお、計測装置１２は、計測装置１２に設けた移動機構１２ａにより移動させてもよい。

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸ_i（＝（ｄＳＸ₁，ｄＳＸ₂，ｄＳＸ₃，ｄＳＸ₄））、ｄＳＹ_i（＝（ｄＳＹ₁，ｄＳＹ₂，ｄＳＹ₃，ｄＳＹ₄））、ｄＳＺ_i（＝（ｄＳＺ₁，ｄＳＺ₂，ｄＳＺ₃，ｄＳＺ₄））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸ_i，ｄＳＹ_i，ｄＳＺ_iを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸ_i＝ＳＸ_i−Ｓ０_i
ｄＳＹ_i＝ＳＹ_i−Ｓ０_i
ｄＳＺ_i＝ＳＺ_i−Ｓ０_i

一方、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２の一方の受光デバイス５８からの出力情報が（ｄＳ₁，ｄＳ₂）だけ変化し、計測装置１２の他方の受光デバイス５８からの出力情報が（ｄＳ₃，ｄＳ₄）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳ_i（＝（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃，ｄＳ₄））とは以下の関係式（１）を満たす。

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ⁺を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（２）のように表すことができる。

ここで、Ｍ⁺はＭの転置行列Ｍ^Tを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ⁺＝（Ｍ^TＭ）^-1Ｍ^T
なお、（Ｍ^TＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（Ｍ^TＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、図５に示されているように、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。本実施形態では、作業対象物３６上においてスポット溶接を行うべき箇所（以下、打点位置と記載する。）に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。

次に、図５に示されているように、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２を用いて指定標的３８の位置を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１_i（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂，Ｓ１₃，Ｓ１₄））とすると、この状態において、計測装置１２の各受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４の位置に対して誤差ｄＳ１_i（＝Ｓ０_i−Ｓ１_i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１_iは、この位置における、計測装置１２の一方の受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１₁、Ｓ１₂）と他方の受光デバイス５８の受光面に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１₃，Ｓ１₄）とからなる出力情報を表す。

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（３）を用いて、図５に矢印で示されるようにＳ１_iをＳ０_iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

このとき、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２と作業対象物３６との接触を防止するために、可動側チップ５４を所定量だけ持ち上げておくようにすることもできる。

次に、移動後の位置において計測装置１２によって二つの受光デバイス５８の各々の受光面座標系における指定標的３８の位置を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１_iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。

なお、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２と作業対象物３６との接触を防止するためにロボット１４の移動の際に可動側チップ５４を所定量だけ持ち上げた場合には、記憶したロボット１４の基準点の位置を可動側チップ５４の移動方向へ所定量だけシフトさせることにより所望のロボット位置を得ることができる。

図６を参照して、本発明を用いたロボットシステム６８の第２の実施形態を説明する。図６に示されている第２の実施形態は、計測装置１２の受光デバイス５８が一つのみであり、計測装置１２が移動機構１２ａを備えている点において、第１の実施形態と異なっている。他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、ここでは詳しく説明しない。

位置教示の手順も第１の実施形態と同じであるが、計測装置１２の受光デバイス５８が一つのみであることから、計測装置１２からの出力情報が受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）と基準標的３４又は指定標的３８の大きさの三つを含む点において第１の実施形態と異なっている。ここで、基準標的３４又は指定標的３８の大きさとは、基準標的３４又は指定標的３８の代表寸法すなわち基準標的３４又は指定標的３８の予め定められた部分の寸法を意味している。例えば、基準標的３４又は指定標的３８が円形の場合、受光面上では円又は楕円状に結像するので、その直径又は長軸径とすることができる。

したがって、計測装置１２を用いた基準標的３４の計測の際には、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光面上に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標（Ｖｔ，Ｈｚ）とその大きさとを求め、求められた基準標的３４の位置座標及び大きさを計測装置１２からの出力情報Ｓ０_i（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂，Ｓ０₃））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。また、本実施形態においては、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置を一致させた状態からの計測装置１２の受光デバイス５８の移動は、移動機構１２ａを用いて行われるものとする。計測装置１２の受光デバイス５８をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量δＸ、δＹ及びδＺだけそれぞれ並進移動させたときに基準標的３４を計測した計測装置１２から出力される出力情報ＳＸ_i，ＳＹ_i及びＳＺ_iは、それぞれ、（ＳＸ₁，ＳＸ₂，ＳＸ₃）、（ＳＹ₁，ＳＹ₂，ＳＹ₃）、（ＳＺ₁，ＳＺ₂，ＳＺ₃）となり、移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量もｄＳＸ_i（＝（ｄＳＸ₁，ｄＳＸ₂，ｄＳＸ₃））、ｄＳＹ_i（＝（ｄＳＹ₁，ｄＳＹ₂，ｄＳＹ₃））及びｄＳＺ_i（＝（ｄＳＺ₁，ｄＳＺ₂，ｄＳＺ₃））となる。なお、計測装置１２の受光デバイス５８は、第１の実施形態と同様にロボット１４の移動により移動させてもよい。

さらに、本実施形態では、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２からの出力情報が（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃）だけ変化するとしたとき、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）はＭの逆行列Ｍ^-1を用いて以下の式（４）のように表される。

なお、Ｍの行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、Ｍの逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。

よって、指定標的３８の近傍にロボット１４を配置したときに計測装置１２から出力される出力情報をＳ１_i（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂，Ｓ１₃））、基準標的情報記憶部１８に記憶された出力情報Ｓ０_iに対する計測装置１２から出力される出力情報Ｓ１_iの誤差をｄＳ１_i（＝Ｓ０_i−Ｓ１_i）とすると、第２の実施形態による位置教示では、第１の実施形態による位置教示の式（３）に代えて以下の式（５）を用いてロボット１４の移動指令を作成し、作成された移動指令に従ってロボット１４を移動させることになる。

第１の実施形態による位置教示における式（３）に代えて式（５）が用いられる点を除いて、第２の実施形態による位置教示の手順は、第１の実施形態の位置教示の手順と同様であるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。

図７〜図１０を参照して、本発明を用いたロボットシステム７０の第３の実施形態について説明する。図７に示されているように、第３の実施形態でも、ロボット１４として、第１の実施形態と同様の多関節型ロボットアームが用いられているので、ここでは、ロボット１４の構成について説明を省略する。一方、ロボット１４の手首要素４８には、実際に作業を行うツールＴとして、第１の実施形態のスポット溶接装置５０に代えて、アーク溶接装置すなわちトーチ７２が装着されている。

第３の実施形態における位置教示の際には、図７に示されているように、ブラケットなどの保持部材５６を介してアーク溶接装置７２に計測装置１２が取り付けられると共に、アーク溶接装置７２の先端部が取り外され、代わりにレーザスポット光投光装置７４が取り付けられる。計測装置１２は基準標的３４の計測が可能な位置に強固に取り付けられていればよく、アーク溶接装置７２以外の場所に取り付けることも可能である。本実施形態では、計測装置１２は、一つの受光デバイス５８と、受光デバイス５８とケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とから構成されている。受光デバイス５８としては例えばＣＣＤカメラなどを使用することができる。また、画像処理装置６２は、公知の典型的なものであり、受光デバイス５８により取得された画像に処理を施して様々な情報を取得することができるものであれば特に限定されない。

ロボット１４及び画像処理装置６２には、図１に示されるロボット制御装置１０がケーブル６４、６６を介して接続されており、ロボット制御装置１０には、さらに、位置教示の際に操作者が使用するための教示操作盤３３が接続されている。本実施形態では、画像処理装置６２が、受光デバイス５８やロボット制御装置１０と別個の装置として設けられているが、受光デバイス５８又はロボット制御装置１０に組み入れられて一体的なユニットとして設けられてもよい。

次に、上記のような構成のロボットシステム７０における位置教示の手順を説明する。
最初に、教示作業のための準備作業が行われる。以下に、準備作業の詳細を説明する。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、図８に示されているように、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にアーク溶接装置７２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される。次に、図９に示されているように、アーク溶接装置７２の先端部を取り外し、代わりにレーザスポット光投光装置７４を取り付けると共に、基準標的３４が捉えられる位置に計測装置１２の受光デバイス５８を取り付け、その状態で計測装置１２を用いて基準標的３４の計測を行う。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面における位置座標（すなわち、受光面座標系における基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の位置座標）をそれぞれ求め、求められた基準標的３４の位置座標（ＶｔＴ，ＨｚＴ）（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂））とレーザスポット光７６の輝点の位置座標（ＶｔＬ，ＨｚＬ）（＝（Ｓ０₃，Ｓ０₄））を計測装置１２の出力情報Ｓ０ｉ（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂，Ｓ０₃，Ｓ０₄））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。

なお、アーク溶接装置７２の先端にレーザスポット光投光装置７４を取り付けた際に、投光されたレーザスポット光７６の輝点が基準標的３４の所定位置に一致していない場合、レーザスポット光７６の輝点が基準標的３４の所定位置に一致するようにロボット１４を移動させ、そのときのロボット１４の移動量を記憶しておく。

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺ_iが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸ_i、ＳＹ_i、ＳＺ_iは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置座標からなる出力情報（ＳＸ₁，ＳＸ₂，ＳＸ₃，ＳＸ₄）、（ＳＹ₁，ＳＹ₂，ＳＹ₃，ＳＹ₄）、（ＳＺ₁，ＳＺ₂，ＳＺ₃，ＳＺ₄）を表す。図７には記載されていないが、前述の実施形態と同様に、計測装置１２は、計測装置１２に設けた移動機構１２ａにより移動させてもよい。

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸ_i（＝（ｄＳＸ₁，ｄＳＸ₂，ｄＳＸ₃，ｄＳＸ₄））、ｄＳＹ_i（＝（ｄＳＹ₁，ｄＳＹ₂，ｄＳＹ₃，ｄＳＹ₄））、ｄＳＺ_i（＝（ｄＳＺ₁，ｄＳＺ₂，ｄＳＺ₃，ｄＳＺ₄））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸ_i，ｄＳＹ_i，ｄＳＺ_iを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸ_i＝ＳＸ_i−Ｓ０_i
ｄＳＹ_i＝ＳＹ_i−Ｓ０_i
ｄＳＺ_i＝ＳＺ_i−Ｓ０_i

一方、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、計測装置１２の受光デバイス５８からの出力情報がｄＳ_i＝（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃，ｄＳ₄）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳ_iとは以下の関係式（６）を満たす。

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ⁺を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（７）のように表すことができる。

ここで、Ｍ⁺はＭの転置行列Ｍ^Tを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ⁺＝（Ｍ^TＭ）^-1Ｍ^T
なお、（Ｍ^TＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（Ｍ^TＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、図１０に示されているように、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。本実施形態では、アーク溶接を行う経路すなわち溶接線７８に沿った適宜の位置に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。

次に、図１０に示されているように、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２を用いて指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の位置を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１_i（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂，Ｓ１₃，Ｓ１₄））とすると、この状態において、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の位置に対して誤差ｄＳ１_i（＝Ｓ０_i−Ｓ１_i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１_iは、この位置における、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４及びレーザスポット光７６の輝点の受光面座標系における位置座標（Ｓ１₁、Ｓ１₂）及び（Ｓ１₃，Ｓ１₄）からなる出力情報を表す。

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（８）を用いて、図１０に矢印で示されるようにＳ１_iをＳ０_iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

次に、移動後の位置において計測装置１２によって受光デバイス５８の受光面座標系における指定標的３８及びレーザスポット光７６の輝点の位置を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１_iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。

なお、アーク溶接装置７２の先端にレーザスポット光投光装置７４を取り付けたときに、投光されたレーザスポット光７６の輝点を基準標的３４の位置に一致させるためにロボット１４を移動させている場合には、その移動量分だけ記憶したロボット１４の基準点の位置をシフトさせることにより所望のロボット位置を得ることができる。

図１１〜図１３を参照して、本発明を用いたロボットシステムの第４の実施形態を説明する。本実施形態は第２の実施形態において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の並進移動に加えてＡ軸、Ｂ軸及びＣ軸方向の回転も行うようにしたものである。ここで、Ａ軸方向の回転とはＸ軸周りの回転を、Ｂ軸方向の回転とはＹ軸周りの回転を、Ｃ軸方向の回転とはＺ軸周りの回転を意味する。第４の実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態のロボットシステム６８の構成と同様であるので、ここでは、説明を省略する。また、本実施形態は、アーク溶接に適用することもでき、この場合、スポット溶接装置５０に代えてアーク溶接装置７２をロボット１４の手首要素４８に装着すればよいことはいうまでもない。

このように本実施形態では、ロボット１４の移動を指示するためには六つのパラメータを特定しなければならないので、計測装置１２からの出力情報も少なくとも六つのパラメータを含んだものでなければならない。そこで、本実施形態では、スポット溶接装置５０の可動側チップ５４にブラケットなどの保持部材５６を介して取り付けられた一つの受光デバイス５８とこれとケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とによって構成された計測装置１２によって、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８の位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）及び大きさに加えて、受光面上における基準標的３４又は指定標的３８の回転量、扁平率及び扁平方向をさらに計測し、六つのパラメータにより特定される出力情報を計測装置１２から出力するようにしている。また、基準標的３４及び指定標的３８（以下、単に標的とも記載する。）の回転量を検出するために、基準標的３４及び指定標的３８には、例えば直線や十字などの回転指標部を含むものが用いられる。

以下に、図１１〜図１３を参照して、計測装置１２の受光デバイス５８のＡ軸、Ｂ軸及びＣ軸方向の回転と、計測装置１２により計測される標的３４，３８の回転量、扁平率及び扁平方向との関係について説明する。なお、図１１〜図１３では、説明のため、標的３４，３８の位置に原点を持ち受光デバイス５８の光軸が概略Ｚ軸と一致し、紙面左右方向をＹ軸、紙面前後方向をＸ軸とする座標系を用いる。

図１１は、Ｃ軸方向の回転、すなわちＺ軸周りの回転の例、図１２は、Ａ軸方向の回転、すなわちＸ軸周りの回転の例、図１３は、Ｂ軸方向の回転、すなわちＹ軸周りの回転の例を示している。図１１に示されているように、図１１（ａ）に示されている姿勢から図１１（ｂ）に示される姿勢への受光デバイス５８のＺ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、標的３４，３８の回転量の変化として現れる。また、図１２に示されているように、図１２（ａ）に示されている姿勢から図１２（ｂ）に示されている姿勢への受光デバイス５８のＸ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、左右方向（表示装置８２の画面上では左右方向）への標的３４，３８の扁平として現れる。同様に、図１３に示されているように、図１３（ａ）に示されている姿勢から図１３（ｂ）に示されている姿勢への受光デバイス５８のＹ軸周りの回転は、受光デバイス５８の受光面上では、前後方向（表示装置８２の画面上では上下方向）への標的３４，４８の扁平として現れる。そこで、標的３４，３８の中で最も寸法変化率が大きい部分の変化の度合いを扁平率、標的３４，４８の中で最も寸法変化率が大きい方向を扁平方向として求め、計測装置１２から出力している。なお、扁平方向は、−９０°〜＋９０°の範囲を用いて、予め定められた方向（例えば図１１中の左右方向（Ｙ軸方向））に対する角度で表され、扁平率が０°のときには扁平方向は求めない（０°としてもよい）。例えば、標的３４，４８が半径ａの円であり、或る方向の半径がａからｂへ最も大きい比率で変化したとき、扁平率は（ａ−ｂ）／ａで表される。また、例えば図１２では、扁平方向が左右方向であるので０°が扁平方向として出力され、図１３では、扁平方向が前後方向であるので９０°が扁平方向として出力される。

このように第４の実施形態の計測装置１２からの出力情報は、第２の実施形態の計測装置１２からの出力情報とは異なるが、第４の実施形態における位置教示の手順は第２の実施形態における位置教示の手順と基本的に同様である。ただし、計測装置１２からの出力情報の構成が異なるため、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置を一致させたときの計測装置１２からの出力情報Ｓ０_iは、（Ｓ０₁，Ｓ０₂，Ｓ０₃，Ｓ０₄，Ｓ０₅，Ｓ０₆）となる。ここで、（Ｓ０₁，Ｓ０₂）は、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における位置座標（受光面座標系における位置座標）を表し、Ｓ０₃は受光面上に結像した基準標的３４の受光面座標系における大きさを表し、Ｓ０₄は受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転量を表し、Ｓ０₅及びＳ０₆はそれぞれ受光面上に結像した基準標的３４の受光面における扁平率及び扁平方向を表す。扁平率は０〜１の間の数値でもよく、０〜１００％で表されてもよい。また、扁平方向は基準方向に対する角度として−９０°〜＋９０°の範囲で表される。

基準標的３４とロボット１４とが予め定められた相対位置関係に配置されたときの基準標的３４を計測した計測装置１２からの出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより、基準標的情報記憶部１８に記憶したときの状態から、計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけそれぞれ並進移動させると共に、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸の各方向に微小量だけそれぞれ回転移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により得られた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＡ軸方向に微小量δαだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＡ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＢ軸方向に微小量δβだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＢ_i、計測装置１２の受光デバイス５８をＣ軸方向に微小量δγだけ回転移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＣ_iが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸ_i、ＳＹ_i、ＳＺ_i、ＳＡ_i、ＳＢ_i及びＳＣ_iは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸の各軸方向に微小量だけ移動したときの、計測装置１２の受光デバイス５８に結像した基準標的３４の受光面座標系における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向からなる出力情報（ＳＸ₁，ＳＸ₂，ＳＸ₃，ＳＸ₄、ＳＸ₅、ＳＸ₆）、（ＳＹ₁，ＳＹ₂，ＳＹ₃，ＳＹ₄、ＳＹ₅、ＳＹ₆）、（ＳＺ₁，ＳＺ₂，ＳＺ₃，ＳＺ₄、ＳＺ₅、ＳＺ₆）、（ＳＡ₁，ＳＡ₂，ＳＡ₃，ＳＡ₄、ＳＡ₅、ＳＡ₆）、（ＳＢ₁，ＳＢ₂，ＳＢ₃，ＳＢ₄、ＳＢ₅、ＳＢ₆）、（ＳＣ₁，ＳＣ₂，ＳＣ₃，ＳＣ₄、ＳＣ₅、ＳＣ₆）を表す。

出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸ_i（＝（ｄＳＸ₁，ｄＳＸ₂，ｄＳＸ₃，ｄＳＸ₄，ｄＳＸ₅，ｄＳＸ₆））、ｄＳＹ_i（＝（ｄＳＹ₁，ｄＳＹ₂，ｄＳＹ₃，ｄＳＹ₄，ｄＳＹ₅，ｄＳＹ₆））、ｄＳＺ_i（＝（ｄＳＺ₁，ｄＳＺ₂，ｄＳＺ₃，ｄＳＺ₄，ｄＳＺ₅，ｄＳＺ₆））、ｄＳＡ_i（＝（ｄＳＡ₁，ｄＳＡ₂，ｄＳＡ₃，ｄＳＡ₄，ｄＳＡ₅，ｄＳＡ₆））、ｄＳＢ_i（＝（ｄＳＢ₁，ｄＳＢ₂，ｄＳＢ₃，ｄＳＢ₄，ｄＳＢ₅，ｄＳＢ₆））、ｄＳＣ_i（＝（ｄＳＣ₁，ｄＳＣ₂，ｄＳＣ₃，ｄＳＣ₄，ｄＳＣ₅，ｄＳＣ₆））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸ_i、ｄＳＹ_i、ｄＳＺ_i、ｄＳＡ_i、ｄＳＢ_i、ｄＳＣ_iを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸ_i＝ＳＸ_i−Ｓ０_i
ｄＳＹ_i＝ＳＹ_i−Ｓ０_i
ｄＳＺ_i＝ＳＺ_i−Ｓ０_i
ｄＳＡ_i＝ＳＡ_i−Ｓ０_i
ｄＳＢ_i＝ＳＢ_i−Ｓ０_i
ｄＳＣ_i＝ＳＣ_i−Ｓ０_i

一方、ロボット１４がロボットのアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の並進方向及び回転方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）だけ移動したときに、計測装置１２の受光デバイス５８からの出力情報がｄＳ_i＝（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃，ｄＳ₄，ｄＳ₅，ｄＳ₆）だけ変化したとすると、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳ_iとは以下の関係式（９）を満たす。

よって、Ｍの逆行列Ｍ^-1を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ、ｄα、ｄβ、ｄγ）を以下の式（１０）のように表すことができる。

なお、Ｍの行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、Ｍの逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
まず、作業対象物３６上の所望される位置に指定標的３８を設置する。例えば、本実施形態におけるようなスポット溶接では、作業対象物３６上においてスポット溶接を行うべき打点位置に指定標的３８を設置する。指定標的３８の設置は、作業対象物３６に別体の標的部材を貼り付け等によって取り付けることによって行ってもよく、作業対象物３６上にマークを直接書き込むことによって行ってもよい。なお、本実施形態においてアーク溶接を行う場合には、溶接線７８に沿った適宜の位置に指定標的３８を設置すればよいことはいうまでもない。

次に、操作者は、教示操作盤３３を用いて、計測装置１２の受光デバイス５８の視野内に指定標的３８が捉えられる位置までロボット１４をジョグ送りによって移動させ、その位置において、計測装置１２によって、指定標的３８の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を計測する。このときの計測装置１２の出力情報をＳ１_i（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂，Ｓ１₃，Ｓ１₄、Ｓ１₅，Ｓ１₆））とすると、この状態において、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向は、基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的３４の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向に対して誤差ｄＳ１_i（＝Ｓ０_i−Ｓ１_i）だけズレていることになる。ここで、Ｓ１_iは、この位置における、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面座標系における位置座標（Ｓ１₁、Ｓ１₂）、大きさＳ１₃、回転量Ｓ１₄、扁平率Ｓ１₅及び扁平方向Ｓ１₆からなる出力情報を表す。

次に、ロボット移動指令部３０は、以下の式（１１）を用いて、Ｓ１_iをＳ０_iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１，ｄα１，ｄβ１，ｄγ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１，ｄα１，ｄβ１，ｄγ１）だけロボット１４を移動させるように移動指令を作成し、移動指令に従ってロボット１４を移動させる。

次に、移動後の位置において計測装置１２によって受光デバイス５８の受光面座標系における指定標的３８の位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を計測し、誤差判定部２８は、誤差検出部２６によって検出された計測結果Ｓ１_iと基準標的情報記憶部に記憶された基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的２８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、上述したようなロボット１４の移動とその位置における指定標的３８の位置の計測が繰り返される。

このように、本実施形態では、指定標的３８と計測装置１２の受光デバイス５８との相対位置関係だけでなく姿勢に関する情報も計測され、教示点の修正に必要となるロボット１４の並進移動並びに回転移動も行われるので、ロボット１４の位置だけでなく姿勢まで自動的に誘導することができる。

なお、本実施形態では、説明の簡単化のために、標的３４，３８の基本形状が円形であるものとして説明しているが、標的３４，３８の基本形状は円形に限定されるものではない。また、回転指標部３４ａ，３８ａも直線や十字以外のものを用いることができる。

図１４〜図１６を参照して、本発明を用いたロボットシステムの第５の実施形態を説明する。本実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態態と同じ構成を有しているが、本実施形態のロボット１４は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の並進移動に加えてＡ軸（またはＢ軸）及びＣ軸方向の回転も行うようになっている。ここで、Ａ軸方向の回転とはＸ軸周りの回転を、Ｂ軸方向の回転とはＹ軸周りの回転を、Ｃ軸方向の回転とはＺ軸周りの回転を意味する。このように第５の実施形態のロボットシステムの構成は、第２の実施形態のロボットシステム６８の構成と同様であるので、ここでは、説明を省略する。なお、本実施形態は、アーク溶接に適用することもでき、この場合、スポット溶接装置５０に代えてアーク溶接装置７２をロボット１４の手首要素４８に装着すればよいことはいうまでもない。

本実施形態では、ロボット１４の位置教示の際に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置についてロボット１４を誘導する。したがって、ロボット１４の移動を指示するためには、三つのパラメータを特定しなければならないので、計測装置１２からの出力情報も少なくとも三つのパラメータを含んだものでなければならない。しかしながら、本実施形態では、計測装置１２がスポット溶接装置５０の可動側チップ５４にブラケットなどの保持部材５６を介して取り付けられた一つの受光デバイス５８とこれとケーブル６０を介して接続されている画像処理装置６２とによって構成されており、計測装置１２の出力情報は、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４又は指定標的３８（以下、単に標的とも記載する。）の位置座標（すなわち、受光面座標系における位置座標）の二つのパラメータのみとなっている。そこで、第２の実施形態とは異なる計測を行うようにしている。

以下に、図１４〜図１６を参照して、計測装置１２によって行われる計測について説明する。なお、図１１〜図１３では、説明のため、ロボット１４の基準点が原点であり受光デバイス５８の光軸がＺ軸と一致し、図中左右方向をＹ軸、図中前後方向をＸ軸とする座標系を用いる。

ロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置と一致している状態では、図１４に示されているように、図１４（ａ）に示される姿勢から図１４（ｂ）に示される姿勢へＺ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させても、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における位置（受光面座標系における標的３４，３８の位置座標）は変化しない。同様に、ロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置と一致している状態では、Ｘ軸周りやＹ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させても、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における位置（受光面座標系における標的３４，３８の位置座標）は変化しない。

一方、図１５（ａ）に示されているようにロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置に対してＸ軸及びＹ軸の一方又は両方にズレている状態では、図１５（ｂ）に示されるようにＺ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の位置は円弧状に移動する。また、図１６（ａ）に示されているようにロボット１４の基準点の位置が標的３４，３８の位置に対してＺ方向にズレている状態では、図１６（ｂ）に示されるようにＸ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の位置は受光面上においてＹ軸方向に移動し、同様に、Ｙ軸周りに計測装置１２の受光デバイス５８を回転させると、受光面上に結像した標的３４，３８の位置は受光面上においてＸ軸方向に移動する。

このことを利用して、本実施形態では、計測装置１２による計測の際に、各位置においてロボット１４の基準点を中心に計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸周りに微小量だけ回転させたときの計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ₁，Ｓ₂））と、各位置においてロボット１４の基準点を中心に計測装置１２の受光デバイス５８をＺ軸周りに回転させたときの計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した標的３４，３８の受光面上における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ₃，Ｓ₄））とを求め、計測装置１２の出力情報として、移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）と移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）からなる四つのパラメータを有するＳ_i＝（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄）を用いるようにしている。

以下に、本実施形態のロボットシステムにおける位置教示の手順を説明する。
最初に、教示作業のための準備作業が行われる。まず、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、任意の場所に設けられた基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させる。このときの一致は操作者の目視によって確認される（目視による手動操作を行わない方法については後述）。これによりロボット１４の基準点が基準標的３４と一致することになる。次に、基準標的３４が概ね計測装置１２の受光デバイス５８の光軸上に位置するように、ブラケットなどの保持部材５６を用いてスポット溶接装置５０の可動側チップ５４に計測装置１２の受光デバイス５８を取り付ける。これにより受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致するようになる。

次に、この状態で可動側チップ５４に取り付けられた計測装置１２を用いて基準標的３４の位置の計測を行う。詳細には、ロボット１４の基準点と基準標的３４の位置とが一致し且つ計測装置１２の受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致する状態から、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いてＸ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させ、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転前後の移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）を求めると共に、ロボット１４の基準点と基準標的３４の位置とが一致し且つ計測装置１２の受光デバイス５８の光軸がＺ軸と概ね一致する状態から、ロボット１４又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いてＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させ、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面上に結像した画像を処理して、受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における回転前後の移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）を求め、求められた基準標的３４の移動量を計測装置１２の出力情報Ｓ０_i（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂，Ｓ０₃，Ｓ０₄））として基準標的情報記憶部１８に記憶させる。ここで、Ｓ０_iは、計測装置１２の受光デバイス５８の受光面に結像した基準標的３４の受光面座標系における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ０₁，Ｓ０₂））、（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ０₃，Ｓ０₄））とからなる出力情報を表す。

なお、ロボット１４の基準点とスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置とが一致している場合、基準標的３４の位置とスポット溶接装置の固定側チップ５２の先端が一致している状態で、計測装置１２の受光デバイス５８をＸ軸周り及びＺ軸周りに回転させても基準標的３４は移動しないはずであるので、計測装置１２による計測を行わず、Ｓ０_iを（０，０，０，０）として基準標的情報記憶部１８に予め記憶しておいてもよい。これにより、操作者が教示操作盤３３を用いてロボット１４をジョグ送りで移動させ、基準標的３４の位置にスポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端を正確に一致させるという目視による手動操作が不要となる。また、スポット溶接装置５０の固定側チップ５２の先端の位置にロボット１４の基準点を自動で設定する方法の一例としては、特開２００５−３００２３０号公報を参照されたい。

基準標的３４についての計測装置１２の出力情報が基準標的情報記憶部１８に記憶されると、微小移動指令部２０が、ロボット１４を移動させることにより又は計測装置１２の移動機構１２ａを用いることにより、記憶したときの状態から計測装置１２をロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系の直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に微小量だけ並進移動させる。そして、それぞれの移動後の位置で計測装置１２による基準標的３４の計測が行われ、計測により求められた計測装置１２からの出力情報が出力取込部１６を介して出力変化量演算部２２に伝達される。詳細には、計測装置１２をＸ軸方向に微小量δＸだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＸ_i、計測装置１２をＹ軸方向に微小量δＹだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＹ_i、計測装置１２をＺ軸方向に微小量δＺだけ並進移動させたときの計測装置１２の出力情報ＳＺ_iが出力変化量演算部２２に伝達される。ここで、ＳＸ_i、ＳＹ_i、ＳＺ_iは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ計測装置１２を並進移動させた後、並進移動後の状態からｘ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）とＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に微小量だけ計測装置１２を並進移動させた後、並進移動後の状態からＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した基準標的３４の受光面における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）とからなる出力情報（ＳＸ₁，ＳＸ₂，ＳＸ₃，ＳＸ₄）、（ＳＹ₁，ＳＹ₂，ＳＹ₃，ＳＹ₄）、（ＳＺ₁，ＳＺ₂，ＳＺ₃，ＳＺ₄）を表す。

次に、出力変化量演算部２２は、基準標的情報記憶部１８に記憶された移動前の計測装置１２の出力情報と移動後の計測装置１２から出力された出力情報とから移動前に対する移動後の計測装置１２の出力情報の変化量ｄＳＸ_i（＝（ｄＳＸ₁，ｄＳＸ₂，ｄＳＸ₃，ｄＳＸ₄））、ｄＳＹ_i（＝（ｄＳＹ₁，ｄＳＹ₂，ｄＳＹ₃，ｄＳＹ₄））、ｄＳＺ_i（＝（ｄＳＺ₁，ｄＳＺ₂，ｄＳＺ₃，ｄＳＺ₄））を以下の式を用いて演算により求め、求められた変化量ｄＳＸ_i，ｄＳＹ_i，ｄＳＺ_iを出力変化量記憶部２４に記憶させる。
ｄＳＸ_i＝ＳＸ_i−Ｓ０_i
ｄＳＹ_i＝ＳＹ_i−Ｓ０_i
ｄＳＺ_i＝ＳＺ_i−Ｓ０_i

このように計測装置１２を並進移動させた後に、並進移動後の位置からＺ軸周り及びＸ軸周りに微小量の回転を行うことによる受光面座標系における標的３４，３８の移動量を計測装置１２の出力情報とすれば、出力情報に含まれるパラメータの数は第１の実施形態と同じになる。したがって、ロボット１４がロボット１４のアーム先端部に対して予め定められた座標系において任意の方向に微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）だけ移動したときに、Ｚ軸周り及びＸ軸周りに微小量の回転を行うことにより求められる計測装置１２からの出力情報が（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃，ｄＳ₄）だけ変化したとすれば、ロボット１４の微小移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と計測装置１２からの出力情報の変化量ｄＳ_i（＝（ｄＳ₁，ｄＳ₂，ｄＳ₃，ｄＳ₄））とは、以下の関係式（１２）を満たす。

よって、Ｍの擬似逆行列Ｍ⁺を求めることにより、ロボット１４の移動量（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）を以下の式（１３）のように表すことができる。

ここで、Ｍ⁺はＭの転置行列Ｍ^Tを用いて、以下の式により求められる。
Ｍ⁺＝（Ｍ^TＭ）^-1Ｍ^T
なお、（Ｍ^TＭ）の行列式が０、又は極端に小さな値である場合は、（Ｍ^TＭ）の逆行列を求めることができないから、これはその計測装置１２ではロボット１４を正しく誘導できないことを意味する。

次に、準備作業が終了すると、教示点の教示作業が行われる。
教示点の教示作業は、第１の実施形態とほぼ同様に行われる。ただし、計測装置１２による指定標的３８の計測は、計測が所望されているときの位置において、Ｘ軸周りに微小量δαだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的５８の受光面における移動量（ｄＶｔＲｘ，ｄＨｚＲｘ）（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂））とＺ軸周りに微小量δγだけ計測装置１２の受光デバイス５８を回転させた前後での受光デバイス５８の受光面上に結像した指定標的３８の受光面における移動量（ｄＶｔＲｚ，ｄＨｚＲｚ）（＝（Ｓ１₃，Ｓ１₄））とを求め、これを出力情報Ｓ１_i（＝（Ｓ１₁，Ｓ１₂，Ｓ１₃，Ｓ１₄））として出力することにより行われる。それ以外の点は、第１の実施形態とほぼ同様である。

すなわち、計測装置１２による指定標的３８の計測が行われると、誤差判定部２８が、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報記憶部１８に記憶された基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にあると判定されたときにはロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されたと判断し、そのときのロボット１４の基準点の位置を教示点として教示点記憶部３２に記憶する。一方、計測結果Ｓ１_iと基準標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内にないと判定されたときには、ロボット１４と指定標的３８とが予め定められた相対位置関係に配置されておらず、ズレていると判断され、計測結果Ｓ１_iと指定標的情報Ｓ０_iとの差が予め定められた許容範囲内になるまで、ロボット移動指令部３０は、以下の式（１４）を用いて、Ｓ１_iをＳ０_iに近づけるために必要なロボット１４の移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）を求め、求められた移動量（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄＺ１）だけロボット１４を移動させ、移動後の位置において指定標的３８の計測を行うことを繰り返す。

以上、図示される実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は図示される実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態では、計測装置１２がロボット１４によって移動させられているが、計測装置１２に移動機構１２ａを設け、移動機構１２ａにより計測装置１２を移動させてもよい。

本発明によるロボット制御装置の全体構成を示すブロック図である。 図１に示されているロボット制御装置による教示作業の流れを示すフローチャートである。 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第１の実施形態の全体構成図である。 第１の実施形態による教示作業における基準標的の計測の様子を示す拡大図である。 第１の実施形態による教示作業における指定標的の位置への自動修正の様子を示す拡大図である。 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第２の実施形態の全体構成図である。 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第３の実施形態の全体構成図である。 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における基準標的とアーク溶接装置の先端との位置合せの様子を示す拡大図である。 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における基準標的の計測の様子を示す拡大図である。 第３の実施形態のロボットシステムによる教示作業における指定標的の位置への自動修正の様子を示す拡大図である。 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第４の実施形態における計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。 第４の実施形態のロボットシステムにおける計測装置のＸ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。 第４の実施形態のロボットシステムにおける計測装置のＹ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の扁平量及び扁平方向との関係を示す斜視図である。 図１のロボット制御装置を用いたロボットシステムの第５の実施形態において計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点が標的の位置と一致しているときの計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。 第５の実施形態のロボットシステムにおいて計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点のＸ軸又はＹ軸方向の位置が標的の位置と一致していないときの計測装置のＺ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。 第５の実施形態のロボットシステムにおいて計測装置の受光デバイスの光軸上に位置するロボットの基準点のＺ方向の位置が標的の位置と一致していないときの計測装置のＸ軸周りの回転とそれによる計測装置の受光面上での標的の移動との関係を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ロボット制御装置
１２ 計測装置
１２ａ 移動機構
１４ ロボット
１８ 基準標的記憶部
２２ 出力変化量演算部
２４ 出力変化量記憶部
２６ 誤差検出部
２８ 誤差判定部
３０ ロボット移動指令部
３２ 教示点記憶部
３４ 基準標的
３６ 作業対象物
３８ 指定標的
４０ ロボットシステム
５０ スポット溶接装置
５８ 受光デバイス
６２ 画像処理装置
６８ ロボットシステム
７０ ロボットシステム
７２ アーク溶接装置
７４ レーザスポット光投光装置
７６ レーザスポット光
８０ ロボットシステム
８４ ロボットシステム

Claims (16)

1. ロボットのアーム先端部に装着され前記ロボットと連動して移動する計測装置を用いてロボットの位置教示を行うロボット制御装置であって、
   前記ロボットの基準点と基準標的とを予め定められた相対位置関係に配置したときに前記基準標的を計測する前記計測装置から出力された出力情報を記憶する基準標的情報記憶部と、
   前記ロボットの基準点と前記基準標的とが予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を予め定められた移動量だけ移動させたときの前記計測装置からの出力情報の変化量を求める出力変化量演算部と、
   前記移動量と前記出力変化量演算部により求められた出力変化量とを対応させて記憶する出力変化量記憶部と、
   作業対象物上に設けられた指定標的を計測したときの前記計測装置の出力情報と前記基準標的情報記憶部に記憶された出力情報との誤差を求める誤差検出部と、
   前記誤差検出部によって求められた誤差が予め定められた許容範囲以内になったか否かを判断する誤差判定部と、
   前記誤差が前記予め定められた許容範囲以内になるまで、前記出力変化量記憶部に記憶された前記移動量と前記出力変化量との関係に基づいて、前記誤差を小さくするように前記ロボットを移動させるロボット移動指令部と、
   前記誤差検出部によって求められた誤差が前記予め定められた許容範囲以内になったときに前記ロボットの基準点の位置を教示点として記憶する教示点記憶部と、
   を備えたことを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記予め定められた相対位置関係に配置された状態から前記計測装置を移動させるとき、互いに直交する３軸方向への前記計測装置の並進移動がそれぞれ行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも三つのパラメータを含む、請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記計測装置が受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、異なる位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含む、請求項２に記載のロボット制御装置。
4. 前記計測装置が異なる位置に配置された二つの受光デバイスを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記二つの受光デバイスの各々の受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標を含む、請求項３に記載のロボット制御装置。
5. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ予め定められた移動量だけ移動させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記第２の位置に配置された前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標とを含む、請求項３に記載のロボット制御装置。
6. 前記受光デバイスは、前記ロボットの移動により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられる、請求項５に記載のロボット制御装置。
7. 前記受光デバイスは、該受光デバイスに設けられた移動機構により前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させられる、請求項５に記載のロボット制御装置。
8. 前記計測装置が一つの受光デバイスとレーザスポット光投光装置とを備え、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標と、前記レーザスポット光投光装置から前記基準標的又は前記指定標的上に投光されたレーザスポット光が前記受光デバイスの受光面に結像した輝点の前記受光面における位置座標とを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。
9. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記基準標的と前記指定標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも三つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標及び大きさを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。
10. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記計測装置による計測が、前記一つの受光デバイスが前記ロボットに対して予め定められた第１の位置に配置されているときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第２の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね垂直で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときと、前記一つの受光デバイスを前記第１の位置から該第１の位置と異なる第３の位置へ前記受光デバイスの前記受光面に対して概ね平行で前記ロボットの基準点を通る軸線周りに予め定められた角度だけ回転させたときに行われ、前記少なくとも三つのパラメータが、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量と、前記第１の位置から前記第３の位置へ前記受光デバイスを回転させたときの前記受光デバイスの前記受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標の変化量とを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。
11. 前記予め定められた相対位置関係から前記計測装置を移動させるとき、前記３軸周りの前記計測装置の回転移動がそれぞれさらに行われ、前記計測装置からの出力情報が、少なくとも六つのパラメータを含む、請求項２に記載のロボット制御装置。
12. 前記計測装置が一つの受光デバイスを備え、前記指定標的と前記基準標的が同じ形状及び大きさであり、前記少なくとも六つのパラメータが、前記受光デバイスの受光面に結像した前記基準標的又は前記指定標的の前記受光面における位置座標、大きさ、回転量、扁平率及び扁平方向を含む、請求項１１に記載のロボット制御装置。
13. 前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置である、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のロボット制御装置。
14. 前記教示位置が前記作業対象物に対して実際に作業を行う際の前記ロボットの位置に対して所定の位置関係になる、請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のロボット制御装置。
15. 前記ロボットの作業がスポット溶接であり、前記ロボットの基準点がスポット溶接の打点位置であり、前記基準標的が前記打点位置に定められている、請求項１３に記載のロボット制御装置。
16. 前記ロボットの作業がアーク溶接であり、前記ロボットの基準点が溶接線上の放電位置であり、前記基準標的が前記放電位置に定められている、請求項１３に記載のロボット制御装置。

Images