JPH012104A - Robot positioning error correction method - Google Patents

Robot positioning error correction method

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JPH012104A
JPH012104A JP62-156475A JP15647587A JPH012104A JP H012104 A JPH012104 A JP H012104A JP 15647587 A JP15647587 A JP 15647587A JP H012104 A JPH012104 A JP H012104A
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robot
axis
error
hand
coordinate system
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正邦 猪子
堀田 邦彦
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日本鋼管株式会社
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は例えばCAD/CAMシステムを用いてロボ
ットをオフラインで教示し、ロボットの位置・姿勢制御
を行なわせる方式におけるロボットの位置決め誤差補正
方法、特に絶対位置決め精度の向上に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for correcting positioning errors of a robot in a method in which the robot is taught offline using a CAD/CAM system to control the position and orientation of the robot; In particular, it relates to improving absolute positioning accuracy.

[従来の技術] 産業用ロボットは溶接1組立、塗装作業等に使用されて
いる。このロボットの完全な自動化を図境部材との衝突
防止を図るために、CAD/CAMシステム等を用いて
作業シュミレーションを行ない、実ロボットを教示する
ロボ、ソトオフラインテイーチングが注目されている。
[Prior Art] Industrial robots are used for welding, assembly, painting, etc. In order to fully automate this robot and prevent collisions with design components, robot and software off-line teaching, which simulates work using a CAD/CAM system and teaches an actual robot, is attracting attention.

この場合、ロボットの位置決め精度としては位置繰返し
精度ではなく絶対位置決め精度が要求される。絶対位置
決め精度とはロボットの先端手先の指令位置、姿勢また
は各軸の角度に対して、実ロボットが到達した位置、姿
勢のずれ量を表わす精度である。このロボットの絶対位
置決め精度は保証されておらず、CAD/CAMシステ
ムを用いてオフラインティーチングを行なう場合には、
CAD/CAMシステムではロボットの絶対位置決め誤
差がないものとして位置・姿勢または各軸の角度指令値
を作成するので手先位置、姿勢の誤差が生じる。
In this case, absolute positioning accuracy is required as the positioning accuracy of the robot, not position repeatability. Absolute positioning accuracy is an accuracy that represents the amount of deviation of the position and posture reached by the actual robot with respect to the commanded position, posture, or angle of each axis of the tip end of the robot. The absolute positioning accuracy of this robot is not guaranteed, and when performing offline teaching using a CAD/CAM system,
In a CAD/CAM system, the position/orientation or angle command values for each axis are created assuming that there is no absolute positioning error of the robot, so errors in hand position and orientation occur.

CAD/CAMシステムにおいてロボットの手先位置。Robot hand position in CAD/CAM system.

姿勢に誤差が生じる要因は、CAD/CAM上の教示デ
ータとロボットの実際の動作データ間の幾何学的差異で
ある。すなわち第7図に示すように、CAD/CAMの
クラフィック・デイスプレ上に表示された画面上のロボ
ット71は設計図面に示されたロボット72の設計値通
りθ−0の関節原点、各リンク長L1.L2が高精度に
定義されており、ロボットの動作データも同様CAD/
CAM上に正確な値が生成される。しかし、実ロボット
73の製作に際しては製作誤差か生じ各軸位置検出器の
原点誤差Δθと各リンク長誤差ΔL 、ΔL2が生じ、
また据え付は時にベース誤差Δ百が生じ、これらの誤差
によりCAD/CAM上の図形モデルと実モデル間に幾
何学的差異が生じて、ロボットの手先位置、姿勢に誤差
を生じてしまう。
The cause of the error in posture is the geometric difference between the teaching data on CAD/CAM and the actual motion data of the robot. That is, as shown in FIG. 7, the robot 71 on the screen displayed on the CAD/CAM graphic display has the joint origin of θ-0 and each link length as the design values of the robot 72 shown in the design drawing. L1. L2 is defined with high precision, and the robot's movement data is also CAD/
Accurate values are generated on the CAM. However, when manufacturing the actual robot 73, manufacturing errors occur, resulting in an origin error Δθ of each axis position detector and each link length error ΔL, ΔL2.
In addition, base errors Δ100 sometimes occur during installation, and these errors cause geometric differences between the graphic model on the CAD/CAM and the actual model, resulting in errors in the position and posture of the robot's hands.

この誤差を補正するため、従来いくつかの提案がなされ
ている。例えば日本ロボット学会誌3巻2号(昭和60
年4月発行)の第64頁から第69頁に記載されたrN
AcI(I CATSオフラインティーチングシステム
」あるいは昭和61年7月3日開催の第48回技術情報
処理(T I PS)研究会に発表された論文「スポッ
ト溶接ロボットのオフラインプログラミングシステム」
に開示されているようにロボ・ント手先の位置・姿勢を
測定して手先の位置決め精度を補正する方法(以下、従
来例1という。)。
Several proposals have been made to correct this error. For example, Journal of the Robotics Society of Japan, Volume 3, No. 2 (1986)
rN described on pages 64 to 69 of
AcI (I CATS Offline Teaching System) or the paper presented at the 48th Technical Information Processing (TIPS) Study Group held on July 3, 1986, "Offline Programming System for Spot Welding Robots"
A method for correcting the positioning accuracy of a robot hand by measuring the position and orientation of the robot hand as disclosed in (hereinafter referred to as conventional example 1).

あるいは特開昭82−28808号公報、特開昭62−
28809号公報に記載された「ロボット座標系の較正
方法」に開示されているように複数の較正位置間の距離
と各較正位置における各関節角とを測定して手先の位置
決め精度を補正する方法(以下、従来例2という。)、
又は特開昭59−205282号公報に記載された「多
関節ロボットの原点補正方法」に開示されているように
左右対称なアーム千より同一点に対して2通りの位置決
めを行ない、その位置決めのずれを検出して原点の補正
を行ない精度を向上させる方法(以下、従来例3という
。)が提案されている。
Or JP-A-82-28808, JP-A-62-
A method of correcting the positioning accuracy of a hand by measuring the distance between a plurality of calibration positions and each joint angle at each calibration position, as disclosed in "Robot Coordinate System Calibration Method" described in Publication No. 28809. (hereinafter referred to as conventional example 2),
Alternatively, as disclosed in ``Method for correcting the origin of an articulated robot'' published in Japanese Patent Application Laid-open No. 59-205282, positioning is performed in two ways at the same point using a symmetrical arm, and the positioning is performed in two ways. A method (hereinafter referred to as conventional example 3) has been proposed in which the deviation is detected and the origin is corrected to improve accuracy.

従来例1に開示された方法はCAD/CAM上に生成さ
れた位置・姿勢の教示データを示す行列[WF]に対し
て、実ロボットが実際に動作した位置・姿勢データを示
す行列[RF]を測定し、これら二つのデータを示す行
列[WF] 、[:RF]間の変換行列を位置・姿勢変
換行列[RW]として次式%式% で求め、各教示点ごとのCAD/CAN上の教示データ
ニコの行列[RW]を乗算してロボットの位置決め精度
を補正している。この行列[RW]はロボットの姿勢、
教示点ごとに異なるので、精度向上のために補間を行な
っている。
In the method disclosed in Conventional Example 1, a matrix [RF] indicating position/orientation data actually operated by a real robot is created for a matrix [WF] indicating position/orientation teaching data generated on CAD/CAM. The transformation matrix between the matrices [WF] and [:RF] representing these two data is determined as the position/orientation transformation matrix [RW] using the following formula, and the transformation matrix is calculated on the CAD/CAN for each teaching point. The positioning accuracy of the robot is corrected by multiplying the teaching data Nico's matrix [RW]. This matrix [RW] is the posture of the robot,
Since each teaching point is different, interpolation is performed to improve accuracy.

また、従来例2に開示された方法は測定した較正位置間
の距離、各較正位置の関節角及び設計時のリンク長を用
いて連立−次方程式を作成し、この方程式を解いてリン
ク長の誤差Δ℃及び各関節の取付誤差Δjを求めてロボ
ットの位置決め精度を補正している。
In addition, the method disclosed in Conventional Example 2 creates simultaneous equations using the measured distance between the calibration positions, the joint angle at each calibration position, and the link length at the time of design, and solves this equation to calculate the link length. The positioning accuracy of the robot is corrected by determining the error Δ°C and the installation error Δj of each joint.

[発明が解決しようとする問題点] 上記従来例1の方法においては、リンク長誤差Δπと各
関節取付誤差Δブのロボット手先位置・姿勢に及ぼす影
響がロボットの姿勢ごと、すなわち教示点ごとに異なる
ため、各教示点ごとに位置・姿勢変換行列を求めなけれ
ばロボット手先位置決め誤差の有効な補正ができず、正
確な補正を行なおうとすると、必要データの量が膨大な
ものとなるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the method of Conventional Example 1 above, the influence of the link length error Δπ and each joint attachment error Δb on the robot hand position and posture is determined for each robot posture, that is, for each teaching point. Since the robot hand positioning error is different, it is not possible to effectively correct the robot hand positioning error unless a position/orientation transformation matrix is obtained for each teaching point, and if accurate correction is attempted, the amount of data required becomes enormous. There was a point.

また精度向上のために補間を行なっても近似値しか算出
することができず、正確な補正はできないという問題点
があった。
Further, even if interpolation is performed to improve accuracy, only approximate values can be calculated, and accurate correction cannot be performed.

従来例2においては、ロボットの各較正点における各関
節の角度をロボット本体内部の関節角度検出器で測定し
ているため、ロボットの内部状態が公開されていない一
般の汎用ロボットにおいては各関節角度の測定ができず
、この方法が適用できないという問題点があった。
In Conventional Example 2, the angle of each joint at each calibration point of the robot is measured by a joint angle detector inside the robot body, so in general general purpose robots where the internal state of the robot is not disclosed, each joint angle There was a problem that this method could not be applied because it could not be measured.

また、この従来例2の方法においては、ロボット本体の
ベース上にある座標系、すなわちロボット座標系とロボ
ット手先位置を測定する三次元測定機の座標系、すなわ
ち測定機座標系、及び実際に作業する物体の座標系であ
る作業座標系の三種類の座標系を有し、ロボットの手先
位置の補正は測定機座標系上において行なっている。ロ
ボットの手先位置の補正全Δ丁、Δブは基準座標をどの
ように取るかによってその値が異なるため、測定機座標
系と作業座標系が一致しない場合は毎回補正二を求めな
ければならないという問題点もある。
In addition, in the method of Conventional Example 2, the coordinate system on the base of the robot body, that is, the robot coordinate system, the coordinate system of the coordinate measuring machine that measures the robot hand position, that is, the measuring machine coordinate system, and the actual work The robot has three types of coordinate systems: the work coordinate system, which is the coordinate system of the object to be measured, and the correction of the robot's hand position is performed on the measuring machine coordinate system. Since the values of the corrections for the robot's hand position differ depending on how the reference coordinates are taken, corrections must be calculated every time the measuring machine coordinate system and the work coordinate system do not match. There are also problems.

従来例3の方法においては、位置決めのずれを各関節の
位置データ、すなわちエンコーダ値により検出している
か、産業用ロボットの各関節のエンコーダ値は一般には
公開されておらず、また、ロボットの型式がスカラ型に
限定されているために汎用性のあるロボットには適用で
きないという問題点がある。
In the method of Conventional Example 3, the positioning deviation is detected by the position data of each joint, that is, the encoder value, or the encoder value of each joint of the industrial robot is not disclosed to the public, and the robot model The problem is that it cannot be applied to general-purpose robots because it is limited to SCARA type robots.

さらに、ロボット手先の位置たけでなく、例えば複数台
のカメラを用いたり、ロボット手先に3個の発光ダイオ
ードを持たせて撮影像から手先の傾きを求めて姿勢を測
定する方法もあるが、姿勢測定に複雑なシステムが必要
となり、やはり汎用性に問題がある。
Furthermore, in addition to measuring the position of the robot's hand, there are also methods to measure its posture, such as by using multiple cameras or by equipping the robot's hand with three light emitting diodes and determining the inclination of the hand from the photographed image. A complicated system is required for measurement, and there is still a problem with versatility.

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、ロボット内界センサを用いることなく、例えば
CAD/CAMシステム等からの位置・姿勢または各軸
の角度指令値により動作したロボットの数点の相対位置
情報だけに基いて絶対位置決め誤差を補正することがで
きるロボットの位置決め誤差補正方法を提案することを
目的とするものである。
This invention was made to solve this problem, and it is possible to improve the number of robots that operate based on the position/orientation or angle command values of each axis from a CAD/CAM system, etc., without using a robot internal sensor. The purpose of this invention is to propose a robot positioning error correction method that can correct absolute positioning errors based only on relative position information of points.

[問題点を解決するための手段] この発明に係るロボットの位置決め誤差補正方法は、 (イ)、複数の位置・姿勢または各軸の角度の指令値(
以下、位置・姿勢の指令値という。)をロボット制御装
置に与え、 (ロ)、上記各位置・姿勢の指令値に対応するロボット
のベース座標系におけるロボットの手先の位置を実測し
、 (ハ)、上記各位置・姿勢の指令値と、上記手先位置の
実測値の相対値から微小関係式を用いてロボットの各軸
の原点誤差を求め、 (ニ)0位置・姿勢の指令値を上記各軸の原点誤差で補
正して、ロボットの位置・姿勢制御を行なわせることを
特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The robot positioning error correction method according to the present invention includes: (a) command values for a plurality of positions/postures or angles of each axis (
Hereinafter, these are referred to as position/orientation command values. ) to the robot control device, (b) actually measure the position of the robot's hand in the robot's base coordinate system corresponding to the command values for each of the above positions and orientations, and (c) give the command values for each of the above positions and orientations. Then, calculate the origin error of each axis of the robot using a micro-relationship equation from the relative value of the actual measured value of the hand position, (d) Correct the command value of the 0 position and orientation with the origin error of each axis mentioned above, It is characterized by controlling the position and posture of the robot.

[作用コ この発明においては、複数の位置・姿勢の指令値と、こ
の指令値によりロボットの手先位置が動作した相対位置
のロボット座標系による測定値により誤差に影響の大き
いロボット各軸の原点誤差を決定することにより、ロボ
ットの絶対位置決め精度の向上を図る。
[Operation] In this invention, the origin error of each axis of the robot, which has a large influence on errors, is determined by the command values of multiple positions and orientations, and the measured value in the robot coordinate system of the relative position at which the robot's hand position moves based on the command values. By determining this, we aim to improve the absolute positioning accuracy of the robot.

[実施例] 第1図はこの発明の一実施例に係る装置のブロック図を
示し、1はオフラインティーチングを行なうCAD/C
AMシステム、2はCAD/CAMシステムのグラフィ
ック・デイスプレー、3は本発明の主要部である方法を
実施するポストプロセッサであり、31は記憶手段、3
2は微小関係式算出手段、33は演算手段、4はロボッ
トであり、41はロボットの制御装置、42はロボット
の機械部、5はポストプロセッサにデータを入力するた
めの入力装置であって実測したロボットの手先位置デー
タを入力するのに使用するものである。
[Embodiment] FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a CAD/C that performs offline teaching.
AM system, 2 is a graphic display of the CAD/CAM system, 3 is a post-processor for implementing the method which is the main part of the present invention, 31 is a storage means, 3
2 is a micro-relationship calculation means, 33 is an arithmetic means, 4 is a robot, 41 is a control device of the robot, 42 is a mechanical part of the robot, and 5 is an input device for inputting data to a post processor, which is actually measured. This is used to input the hand position data of the robot.

以下、この実施例の動作を説明する前に三次元測定器を
用いてロボット4の手先位置を測定し、ロボット関節の
回転原点のずれ量、すなわち各軸位置検出器の原点誤差
Δjを算出する原理を第2図に基いて説明する。
Hereinafter, before explaining the operation of this embodiment, the position of the hand of the robot 4 will be measured using a three-dimensional measuring device, and the deviation amount of the rotation origin of the robot joint, that is, the origin error Δj of each axis position detector will be calculated. The principle will be explained based on FIG.

第2図においてTP  (但しn  −1,2,3)は
n CAD/CA)Iシステム1上に指令された手先位置・
姿勢の指令点、I?P  (但しn =1.2.3)は
CAD/CAM I上の各指令点TP  により教示さ
れてロボット4の手先が実際に動作して到達した到達点
を示す。
In Fig. 2, TP (where n -1, 2, 3) is n CAD/CA) the hand position commanded on I system 1;
Posture command point, I? P (where n = 1.2.3) indicates the destination point that the hand of the robot 4 reaches by actually operating after being taught by each command point TP on the CAD/CAM I.

Y   はCAD/CA)Il上の指令点TP  と指
令点n1口+10 TP   間の位置・姿勢ベクトル、π。、n+1はロ
ボn+1 ット4の到達点RP  と到達点RPn+1間の到達位
置・姿勢ベクトルを示す。
Y is the position/orientation vector between the command point TP on the CAD/CA) Il and the command point n1+10 TP, π. , n+1 indicates the reached position/orientation vector between the reached point RP and the reached point RPn+1 of the robot n+1 and the robot 4.

CAD/CAMシステム1上で生成された指令値でロボ
ット4を実際に動作すると原点誤差Δブにより実空間内
ではロボット4の手先は指令点TP  に到達せずに、
第2図に示すように到達位置・姿勢が位置・姿勢誤差d
F  (但しn =1,2.3)だけ各々ずれた到達点
1?P  に到達する。このとき実空間における到達位
置・姿勢ベクトルπ   は次式でn、n+1 表わされる。
When the robot 4 is actually operated using the command values generated on the CAD/CAM system 1, the hand of the robot 4 will not reach the command point TP in real space due to the origin error Δb.
As shown in Figure 2, the reached position/orientation has a position/orientation error d.
Achievement point 1 shifted by F (however, n = 1, 2.3)? Reach P. At this time, the reached position/orientation vector π in real space is expressed by the following equation: n, n+1.

R’    =−d F  +F’    十d F’
n+1n、n+1          n      
n、n+1・・・・・・(2) 但し、   ″ ?4m(rxIrylrZ、rφ、rθ1r4)T・・
・・・・(3) R’−(R、R、R、Rφ、 Ro、 R4)Tx  
    y      Z ・・・ ・・(4) ここで(r工、r、、r)は手先位置を示すベクトル、
(rφ、  θ、r4)は手先の向きを示すベクトルで
あってYはその合成ベクトルを示す。πについても同し
である。
R' = -d F +F' 10d F'
n+1n, n+1n
n, n+1...(2) However, ``?4m(rxIrylrZ, rφ, rθ1r4)T...
...(3) R'-(R, R, R, Rφ, Ro, R4)Tx
y Z ... (4) Here, (r, r,, r) is a vector indicating the hand position,
(rφ, θ, r4) are vectors indicating the direction of the hand, and Y indicates their composite vector. The same applies to π.

したがって π −d F  + F  + d F 2  ・・・
・・・(5)R=  d F  + F2a+dFa 
 ・・・・=(6)位置・姿勢誤差dF’  を原点誤
差Δプによる微小変化と仮定すると、位置・姿勢誤差d
Fnは微小回転によるヤコビ行列 を用いて次式で表わされる。
Therefore, π −d F + F + d F 2 ...
...(5) R= dF + F2a+dFa
...=(6) Assuming that the position/orientation error dF' is a minute change due to the origin error Δp, the position/orientation error d
Fn is expressed by the following equation using a Jacobian matrix based on minute rotation.

dr″  −J  Δブ           ・・・
・・・(7)n       n       n 但し、Δフ=(Δθ 、Δθ ・・・Δθ1)  。
dr″−J Δb...
...(7) n n n However, Δf=(Δθ, Δθ...Δθ1).

n         l       21はロボット
4の自由度である。
n l 21 is the degree of freedom of the robot 4.

ここで、6回転自由度多関節型ロボットを例として(5
)式、(6)式及び(7)式と到達位置・姿勢ベクトル
π   の測定位置情報R,R。
Here, we will take an example of an articulated robot with 6 degrees of freedom (5 degrees of freedom).
), (6), and (7), and the measured position information R, R of the reached position/orientation vector π.

n、n+1                 X  
    YRにより原点誤差dブをΔjと等しいとおい
て原点誤差Δブを求める方法を説明する。
n, n+1
A method of determining the origin error Δb using YR, assuming that the origin error db is equal to Δj, will be explained.

(5) 、  (6) 、  (7)式から上記(8)
式、(9)式を要素で表わすと次式のようになる。
From equations (5), (6), and (7), the above (8)
Expression (9) is expressed as an element as shown in the following expression.

ロボット4の手先位置を三次元測定器で測定する場合は
y軸、y軸、Z軸の位置のみであるから(10)式、 
(11)式の右辺第4行から第6行に示した姿勢値は得
ることができないので、(10)式、  (11)式の
第3行までをとり、次式か得られる。
When measuring the hand position of the robot 4 with a three-dimensional measuring device, only the positions of the y-axis, y-axis, and Z-axis are measured, so equation (10) is used.
Since the attitude values shown in the fourth to sixth rows on the right side of equation (11) cannot be obtained, the following equation can be obtained by taking equations (10) and up to the third row of equation (11).

の第1行から第3行を示す。The first to third lines are shown.

したがって(12)式から(13)式 θ が得られ、ヤコビ行列J を算出することにより原点誤
差Δブを得ることがてきる。
Therefore, the equation (13) θ is obtained from the equation (12), and the origin error Δb can be obtained by calculating the Jacobian matrix J.

ヤコビ行列J0は「ロボットの制御」 (計測自助制御
学会発行)第22頁から第28頁に記載されているよう
に第3図のロボット座標系x、y、zを基準として関節
の単位回転軸ベクトルをF、関節中心からロボット4の
手先への位置ベクトルをプ。
The Jacobian matrix J0 is the unit rotation axis of the joint based on the robot coordinate system x, y, z in Figure 3, as described in "Robot Control" (published by the Japan Society of Instrumentation and Self-Help Control), pages 22 to 28. Set the vector to F and the position vector from the joint center to the hand of robot 4.

手先の微小変化をdF’、関節の微小回転角をΔブとす
ると、剛体の回転運動から次式が得られる。
If the minute change of the hand is dF' and the minute rotation angle of the joint is Δb, then the following equation can be obtained from the rotational motion of the rigid body.

但しくP  Xrf)は外積を示し、dφは回転n 関節の微小変位を示す。この(14)式と(7)式から
ヤコビ行列Jθはロボット4の関節の回転軸べ、クトル
戸と関節中心からロボット4の手先への位置ベクトルグ
とにより算出することができる。  。
However, P Xrf) indicates the cross product, and dφ indicates the minute displacement of the rotation n joint. From these equations (14) and (7), the Jacobian matrix Jθ can be calculated from the rotation axis of the joint of the robot 4, the position vector from the center of the joint to the hand of the robot 4. .

以下、上記動作原理により構成されたこの実施例の動作
を第4図に示したフローチャートに基いて説明する。
The operation of this embodiment constructed according to the above operating principle will be explained below based on the flowchart shown in FIG.

まず原点誤差Δjを求める手順について説明する。原点
誤差Δjの検出スタート信号が入力されると(ステップ
20)、まずCAD/CAMシステム1上に指令された
各指示点TP  に対する関節の回転角の設定値′27
(但し測定点数n−1〜3補正繰り返し回転に−0)を
得る(ステップ21)。この初期時における原点誤差Δ
θ°は零として(ステラ■ ブ23)、関節の回転の初期設定値ブ。をボストプロセ
ッサ3からロボット制御手段41に送りロボット4の手
先をCAD/CAMシステム1上の各指示点TP  に
対応した各到達、aRp  に順次移動させる口n (ステップ29)。このロボット4の手先位置の移動に
したがって、各到達点RP  の位置を三次光測定器で
順次計測して入力装置5からポストプロセッサ3に送る
(ステップ25)。
First, the procedure for determining the origin error Δj will be explained. When the detection start signal for the origin error Δj is input (step 20), the set value '27 of the rotation angle of the joint for each designated point TP commanded on the CAD/CAM system 1 is first set.
(However, -0 for the number of measurement points n-1 to 3 corrected repeated rotations) is obtained (step 21). Origin error Δ at this initial time
Assuming that θ° is zero (Stella ■ 23), the initial setting value for the rotation of the joint. is sent from the boss processor 3 to the robot control means 41 to sequentially move the hand of the robot 4 to each destination aRp corresponding to each instruction point TP on the CAD/CAM system 1 (step 29). As the hand position of the robot 4 moves, the position of each reaching point RP is sequentially measured by the tertiary light measuring device and sent from the input device 5 to the post-processor 3 (step 25).

この三次元測定器でロボット4の手先位置を測定する場
合に、第5図に示すように三次元測定機を設置した定盤
9の座標系すなわち測定器座標系(x、y、z)とロボ
ット台座10に取付けCCC られた実際のロボット4のロボットベース座標系(x、
y  、ZR)が平行でなければならない。
When measuring the hand position of the robot 4 with this coordinate measuring device, as shown in Fig. 5, the coordinate system of the surface plate 9 on which the coordinate measuring device is installed, that is, the measuring device coordinate system (x, y, z) and The robot base coordinate system (x,
y, ZR) must be parallel.

R そこで実際、三次元jPj定器でロボット4の手先位置
を測定する前に三次元測定器の設置誤差の補正を行なう
R Therefore, before actually measuring the hand position of the robot 4 with the three-dimensional jPj measuring device, the installation error of the three-dimensional measuring device is corrected.

この補正は、まず、ロボット4のZR輪軸上第1のリン
ク11だけを回転させて、P   P。
This correction is made by first rotating only the first link 11 on the ZR wheel axle of the robot 4, and making P P.

0゛I P 点の3点の座標値を測定し、P   P。0゛I Measure the coordinate values of three points P.

20′I P 点を通る平面を特定する。次に3点P。。20'I Identify the plane passing through point P. Next, 3 points P. .

PP  点を通る平面と測定器座標系(x  。A plane passing through the PP point and the measuring instrument coordinate system (x).

1’   2                Cyo
、z)の2 軸との交点(0,屹 a)とCC X 軸まわりの回転α及び回転後のy  ToまわりC の回転βを求めて、下記(15)式に示す傾き補正行列
〒を求める。
1' 2 Cyo
, z) with the two axes (0, 屹 a), the rotation α around the CC demand.

〒−Trans(0,O、a)Rot+(x、 α) 
Rot+ (y 、β)・・・・・・(15) この傾き補正行列〒の逆行列〒−1を測定器座標系(x
、、、y、z)で;Ilり定した三次元測定器5CCC の測定値又に乗算してロボットベース座標系(x、y、
z)に基く測定値Xを得ることRI?R ができる。
〒-Trans(0, O, a) Rot+(x, α)
Rot+ (y, β) (15) The inverse matrix 〒-1 of this tilt correction matrix 〒 is expressed in the measuring instrument coordinate system (x
The robot base coordinate system (x, y, z) is multiplied by the measured value of the three-dimensional measuring device
z) to obtain the measured value X based on RI? I can do R.

上記のようにして得たロボット4の手先の各到達点RP
  の位置情報が微小関係式算出手段32に送られると
共に、CAD/CAMシステム1上の各指示点TP  
位置情報が記憶された記憶手段31から各指示点TP 
 の位置情報が微小関係式算出手段32に送ら口 れ、微小関係式算出手段32でこれらの位置情報とヤコ
ビ行列 θ J により(13)式に示す微小関係式を算出し、演算
手段33て微小関係式を解いて原点誤差Δブ1を求める
(ステップ2G)。
Each reaching point RP of the hand of robot 4 obtained as above
The position information of each point TP on the CAD/CAM system 1 is sent to the minute relational expression calculation means 32, and
Each designated point TP is stored in the storage means 31 in which position information is stored.
The positional information of is sent to the infinitesimal relational expression calculation means 32, which calculates the infinitesimal relational expression shown in equation (13) using these positional information and the Jacobian matrix θ J , and the arithmetic means 33 calculates the infinitesimal relational expression. The relational expression is solved to find the origin error Δb1 (step 2G).

原点誤差Δブは微小量と仮定しているために、この原点
誤差Δブを正確に求めるためには上記操作をくり返して
行なえば(ステップ29)良い。す 、なわち、第4図
に示すように算出した原点誤差Δブ1をロボット制御装
置41に送り各々の初期設定へ71 によりロボット42を動作させ(ステップ24)、各到
達点RP  の位置情報を計測して(ステップ25)、
原点誤差Δブ2を求める上記動作を繰返すことにより、
求めた原点誤差Δブ5が収束境界値ε、例えばロボット
4の手先位置決め精度がロボット4の位置再現精度に達
する状態になる値まで達したチップ28)。
Since the origin error Δb is assumed to be a minute amount, the above operation may be repeated (step 29) in order to accurately determine the origin error Δb. In other words, the origin error Δb1 calculated as shown in FIG. (step 25),
By repeating the above operation to obtain the origin error Δb2,
A chip 28) in which the determined origin error Δb 5 has reached a convergence boundary value ε, for example, a value at which the hand positioning accuracy of the robot 4 reaches the position reproducibility accuracy of the robot 4.

次にロボットを実際に動作させる場合には(ステップ2
2)指令値プ、に原点誤差Δプを加えブ。
Next, when actually operating the robot (Step 2)
2) Add the origin error Δp to the command value p.

p とし、この値にもとづいてロボットを動作させる(ステ
ップ30)。
p, and the robot is operated based on this value (step 30).

この実施例を具体的に5自由度多関節型ロボットに適用
して各軸の原点誤差Δブを算出した結果を第1表に示す
。正確な原点誤差Δブを算出するためには理論上第2図
に示すように3点のロボット手先の到達点1?Pnを測
定すれば充分であるが、第1表は測定誤差を考慮して5
点の到達点RPn(n−1〜5)のデータを基にして算
出した場合を示す。
Table 1 shows the results of calculating the origin error Δb of each axis by specifically applying this example to a 5-degree-of-freedom articulated robot. In order to calculate the accurate origin error Δb, theoretically, the three points reached by the robot hand, 1? It is sufficient to measure Pn, but Table 1 shows the
The case where calculation is performed based on the data of the destination points RPn (n-1 to 5) is shown.

第1表 第1表においてi−1〜5は5自由度多関節型ロボット
の各軸を示す。
Table 1 In Table 1, i-1 to i-5 indicate each axis of the 5-degree-of-freedom articulated robot.

次に第1表に示した原点誤差Δθ、により位置決め精度
を補正して、ロボット4の動作範囲内の任意の18点で
絶対位置決め精度を測定した結果を第6図に示す。第6
図は横軸に補正繰返し回数をとり、縦軸に絶対位置決め
精度(m+n)をとって補正繰返し回数による絶対位置
決め精度の変化を示したもので・あり、図に示すように
2回の原点誤差補正で絶対位置決め精度は3.68m+
nか・ら0.51mmに改善された。なお、この測定に
使用したロボットの仕様で保証されている繰返し位置決
めによる位置決め再現精度は±0.5+nmであるから
、2回の補正繰返し回数でロボットの仕様で保証されて
いる位置決め再現精度と同一程度の精度を有する絶対位
置決め精度を得ることができた。
Next, the positioning accuracy was corrected using the origin error Δθ shown in Table 1, and the absolute positioning accuracy was measured at arbitrary 18 points within the operating range of the robot 4. The results are shown in FIG. 6th
The figure shows the change in absolute positioning accuracy depending on the number of correction repetitions, with the horizontal axis representing the number of correction repetitions and the vertical axis representing absolute positioning accuracy (m+n). Absolute positioning accuracy with correction is 3.68m+
It was improved from n to 0.51 mm. The positioning repeatability accuracy guaranteed by the robot specifications used for this measurement is ±0.5+nm, so the positioning repeatability accuracy guaranteed by the robot specifications with two correction repetitions is the same as the positioning repeatability guaranteed by the robot specifications. It was possible to obtain absolute positioning accuracy with a degree of accuracy.

また、この実施例においては、以上説明したようにロボ
ット4の手先の到達点RPnを測定する際に測定器座標
系とロボットベース座標系の幾何学的関係を算出し、ロ
ボットベース座標系におけるロボット4の原点誤差Δブ
を求めているから、1回原点誤差Δjの補正を行なった
後は、ロボット自体の補正は行なう必要がなく、ロボッ
ト据え付は時のベース誤差Δπの補正を行なうだけで、
充分な位置決め精度を得ることができる。
Furthermore, in this embodiment, as explained above, when measuring the reach point RPn of the hand of the robot 4, the geometric relationship between the measuring instrument coordinate system and the robot base coordinate system is calculated, and the robot in the robot base coordinate system is Since we are calculating the origin error Δb of 4, after the origin error Δj has been corrected once, there is no need to compensate the robot itself, and when installing the robot, it is only necessary to correct the base error Δπ. ,
Sufficient positioning accuracy can be obtained.

なお、この実施例においてはCAD/CAMシステムに
よりロボットの各軸指令値が与えられる場合について説
明したが、ロボットの各軸指令値を与えるものが計算機
システム等であっても良い。
In this embodiment, a case has been described in which the command values for each axis of the robot are given by a CAD/CAM system, but the command value for each axis of the robot may be given by a computer system or the like.

[発明の効果] この発明は以上説明したように、複数の位置・姿勢また
は各軸の角度の指令値とこの指令値によりロボット座標
系においてロボットが動作した相対位置の測定値により
ロボット各軸の原点誤差を算出し、この算出値によりロ
ボットの絶対位置決め精度を補正するようにしたから、
ロボット内部の検出器の検出値を用いることなく絶対位
置決め精度の向上を図ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention allows each axis of the robot to be adjusted based on the command values of multiple positions/postures or angles of each axis and the measured values of the relative positions of the robot in the robot coordinate system based on the command values. Since the origin error is calculated and the absolute positioning accuracy of the robot is corrected using this calculated value,
Absolute positioning accuracy can be improved without using detection values from a detector inside the robot.

また、ロボット内部検出器を用いることなく絶対位置決
め誤差を補正することができるから任意の汎用ロボット
の絶対位置決め精度の向上を図ることができる効果を有
する。
Furthermore, since absolute positioning errors can be corrected without using a robot internal detector, it is possible to improve the absolute positioning accuracy of any general-purpose robot.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第2図は
上記実施例の動作原理を示す説明図、第3図は上記実施
例におけるヤコビ行列算出の説明図、第4図は上記実施
例の動作を示すフローチャート、第5図は上記実施例に
おける測定器座標系とロボットベース座標系の誤差補正
の説明図、第6図は上記実施例による絶対位置決め精度
の変化特性図、第7図はロボットの手先位置・姿勢の誤
差分類を示す説明図である。 1・・・CAM/CAMシステム、2・・・グラフィッ
ク・デイスプレ、3・・・ポストプロセッサ、4・・・
ロボット、5・・・入力装置、TPI〜TP3・・・C
AD/CAMシステム上の指示点、RPI〜RP3・・
・ロボット手先の到達点。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operating principle of the above embodiment, FIG. 3 is an explanatory diagram of Jacobian matrix calculation in the above embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the above embodiment. A flowchart showing the operation of the example, FIG. 5 is an explanatory diagram of error correction between the measuring instrument coordinate system and the robot base coordinate system in the above embodiment, FIG. 6 is a change characteristic diagram of absolute positioning accuracy according to the above embodiment, and FIG. 7 FIG. 2 is an explanatory diagram showing error classification of the robot's hand position/posture. 1... CAM/CAM system, 2... Graphic display, 3... Post processor, 4...
Robot, 5... Input device, TPI to TP3...C
Instruction points on the AD/CAM system, RPI to RP3...
・Achievement point of robot minions.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、ロボット制御装置に位置・姿勢または各軸の角
度を指令値として与え、ロボットの位置・姿勢制御を行
なわせる方式におけるロボットの位置決め誤差補正方法
において、 (イ)、複数の位置・姿勢または各軸の角度の指令値を
ロボット制御装置に与え、 (ロ)、上記各位置・姿勢または各軸の角度の指令値に
対応するロボットのベース座標系におけるロボットの手
先位置を実測し、 (ハ)、上記各位置・姿勢または各軸の角度の指令値と
、上記手先位置の実測値の相対値から微小関係式を用い
てロボットの各軸の原点誤差を求め、(ニ)、位置・姿
勢または各軸の角度の指令値を上記各軸の原点誤差で補
正して、ロボットの位置・姿勢制御を行なわせることを
特徴とするロボットの位置決め誤差補正方法。
(1) In a robot positioning error correction method in which the position/orientation or the angle of each axis is given as a command value to the robot control device and the robot's position/orientation is controlled, (a) multiple positions/orientations Or, give the command value of the angle of each axis to the robot control device, and (b) actually measure the position of the robot's hand in the robot's base coordinate system corresponding to the command value of each position/posture or the angle of each axis, and ( c). Calculate the origin error of each axis of the robot from the relative values of the command values for each position/posture or angle of each axis and the actual measured values of the hand position using a micro-relationship equation. (d). A method for correcting positioning errors in a robot, characterized in that the command value of the posture or the angle of each axis is corrected by the origin error of each axis to control the position and posture of the robot.
(2)、指令値で教示した実空間上のロボットの相対位
置測定を、ロボットベース座標系と位置測定器の座標系
とが平行になるように補正して行なう特許請求の範囲第
1項記載のロボットの位置決め誤差補正方法。
(2) The relative position measurement of the robot in real space taught by command values is performed by correcting the robot base coordinate system and the coordinate system of the position measuring device so that they are parallel to each other. robot positioning error correction method.
(3)、微小関係式から算出する各軸の原点誤差による
実空間上の位置決め誤差の補正を繰返し行なう特許請求
の範囲第1項または第2項記載のロボットの位置決め誤
差補正方法。
(3) A robot positioning error correction method according to claim 1 or 2, wherein the positioning error in real space is repeatedly corrected based on the origin error of each axis calculated from the minute relational expression.
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