JPH0643918A - Absolute positioning error correcting device - Google Patents

Absolute positioning error correcting device

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JPH0643918A
JPH0643918A JP26278992A JP26278992A JPH0643918A JP H0643918 A JPH0643918 A JP H0643918A JP 26278992 A JP26278992 A JP 26278992A JP 26278992 A JP26278992 A JP 26278992A JP H0643918 A JPH0643918 A JP H0643918A
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JP
Japan
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value
error
joint displacement
correction
error correction
Prior art date
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Pending
Application number
JP26278992A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiseki Maekawa
清石 前川
Tomohiro Miyazaki
友宏 宮崎
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0643918A publication Critical patent/JPH0643918A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an absolute positioning error correcting device capable of highly precise positioning. CONSTITUTION:An error correcting means 2 inputting articulation displacement from an error correcting and reverse converting means 1 which inputs geometric error factors and the target position attitude of an operation coordinate system representing all or some of the geometric error factors as a mathematical expression model and outputs the articulation displacement value (q) of an articulation coordinate system outputs an articulation displacement correction value DELTAq by correcting only error factors which are not modeled with a mathematical expression by the error correcting and reverse converting means 1. Then a target articulation displacement value calculating means 3 adds the articulation displacement value (q) and articulation displacement correction value DELTAq together and outputs a target articulation displacement value qd, so that the absolute positioning error can be corrected with extremely high precision.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば複数のリンク
から構成されるアームにより作業を行う作業用ロボット
の絶対位置決め精度を向上させる絶対位置決め誤差補正
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute positioning error correction device for improving the absolute positioning accuracy of a work robot which works by an arm composed of a plurality of links.

【0002】[0002]

【従来の技術】図16は例えば特開平3−175503
号公報に示された従来の位置決め誤差補正装置の概要を
示すブロック線図であり、図16において、91は作業
座標系におけるロボットの目標位置姿勢値Xd を入力と
し、関節座標系における関節変位値q0 を出力とする座
標系逆変換手段、92は作業座標系における前記目標位
置姿勢値Xd を入力とし、学習によりネットワーク上に
形成された機械誤差の近似関数により関節変位補正値Δ
qを出力する誤差補正手段、93は前記関節変位値q0
と前記関節変位補正値Δqを加算する目標関節変位算出
手段である。
2. Description of the Related Art FIG. 16 shows, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-175503.
FIG. 17 is a block diagram showing an outline of a conventional positioning error correction device disclosed in Japanese Patent Publication No. JP-A-2004-163200, and in FIG. 16, reference numeral 91 is a target position / orientation value X d of the robot in the work coordinate system, and joint displacement in the joint coordinate system is input. The coordinate system inverse transforming means for outputting the value q 0 , 92 receives the target position / orientation value X d in the work coordinate system as an input, and the joint displacement correction value Δ by the approximation function of the mechanical error formed on the network by learning.
Error correction means for outputting q, 93 is the joint displacement value q 0
And target joint displacement calculation means for adding the joint displacement correction value Δq.

【0003】また図17は誤差補正手段92を構成する
ネットワークの学習時のブロック線図であり、図17に
おいて、101は作業座標系における目標位置姿勢値X
d およびコントローラ94の出力である産業用ロボット
の実現作業座標測定値xを入力とし、前記2つの入力の
差に対応する関節変位誤差値εq を誤差補正手段92に
出力する誤差変換手段である。
FIG. 17 is a block diagram during learning of the network which constitutes the error correction means 92. In FIG. 17, 101 is a target position / orientation value X in the work coordinate system.
This is an error conversion means for inputting the actual work coordinate measurement value x of the industrial robot which is the output of d and the controller 94 and outputting the joint displacement error value ε q corresponding to the difference between the two inputs to the error correction means 92. .

【0004】従来の絶対位置決め誤差補正装置は上記の
ように構成されている。まず座標系逆変換手段91は作
業座標系の目標位置姿勢値Xd を入力とし、ロボットの
幾何学的モデルに基づいて座標系逆変換を行い、関節座
標系における関節変位値q0を出力する。この関節変位
値q0 は幾何学的モデルの公称値を用いて算出されてい
るので、絶対位置決め補正を行わない場合の目標関節変
位と同一である。
The conventional absolute positioning error correction device is constructed as described above. First, the coordinate system inverse transformation means 91 receives the target position / orientation value X d of the working coordinate system as input, performs coordinate system inverse transformation based on the geometric model of the robot, and outputs the joint displacement value q 0 in the joint coordinate system. . Since this joint displacement value q 0 is calculated using the nominal value of the geometric model, it is the same as the target joint displacement when absolute positioning correction is not performed.

【0005】一方作業座標系の目標位置姿勢値Xd は、
誤差補正手段92を構成するネットワークにも入力され
る。あらかじめ前記ネットワークは学習が完了してお
り、リンク長さ等の幾何学的誤差要因を含む全ての誤差
要因を補正する関節変位補正値Δqが出力される。実際
にロボットを駆動する際には、目標関節変位算出手段9
3において前記関節変位値q0 と前記関節変位補正値Δ
qが加算され、目標関節変位算出手段93の出力qd
コントローラ94に与えてロボットを駆動する。
On the other hand, the target position / orientation value X d of the working coordinate system is
It is also input to the network that constitutes the error correction means 92. Learning of the network has been completed in advance, and a joint displacement correction value Δq for correcting all error factors including geometrical error factors such as link length is output. When actually driving the robot, the target joint displacement calculation means 9
3, the joint displacement value q 0 and the joint displacement correction value Δ
q is added and the output q d of the target joint displacement calculating means 93 is given to the controller 94 to drive the robot.

【0006】誤差補正手段92を構成するネットワーク
を学習させる際には、ロボットを駆動して実現作業座標
測定値xを測定し、目標位置姿勢値Xd との誤差を誤差
変換手段101で求め、ヤコビ行列Jの逆行列を用いて
作業座標系における位置決め誤差を関節座標系における
関節変位誤差値εq に変換し、この関節変位誤差値εq
を誤差補正手段92に与えて該関節変位誤差値εq が最
小となるように繰り返し学習を行う。
When learning the network which constitutes the error correction means 92, the robot is driven to measure the actual work coordinate measurement value x, and the error with the target position / orientation value X d is obtained by the error conversion means 101. using an inverse matrix of the Jacobian matrix J converts the positioning error in the working coordinate system to the joint displacement error value epsilon q in the joint coordinate system, the joint displacement error value epsilon q
Is given to the error correction means 92, and iterative learning is performed so that the joint displacement error value ε q is minimized.

【0007】したがって、この従来装置では、学習を行
う度に実現作業座標測定値xを測定しなければならな
い。ここでヤコビ行列Jとは、ある関節変位値q0 にお
ける関節変位の微小変位Δqと手先位置の微小変化Δx
を(1)式のように関係付ける行列である。
Therefore, in this conventional apparatus, the actual work coordinate measurement value x must be measured every time learning is performed. Here, the Jacobian matrix J is a small displacement Δq of the joint displacement and a small change Δx of the hand position at a certain joint displacement value q 0 .
Is a matrix that relates to as in equation (1).

【0008】 Δx=J・Δq ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)Δx = J · Δq (1)

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来の絶対位置決め誤
差補正装置は以上のように構成されているので、あまり
高い位置決め精度が期待できないという問題点があっ
た。すなわち、多くの要因が含まれ、これらが複雑に影
響しあっているロボットの機械誤差の補正量を、目標位
置姿勢から計算する関数は極めて複雑な形をしていると
考えられる。そこで、上述したように従来の絶対位置決
め誤差補正装置ではこの複雑な関数をネットワークで学
習し、すべての誤差要因をネットワークで補正しようと
している。しかしながら、実用的な範囲ではネットワー
クで任意の多変位関数を近似できるわけではない。従っ
て、従来装置ではあまり高い位置決め精度は期待できな
い。
Since the conventional absolute positioning error correction device is constructed as described above, there is a problem in that a very high positioning accuracy cannot be expected. That is, it is considered that the function for calculating the correction amount of the mechanical error of the robot, which includes many factors and influences them in a complicated manner, has an extremely complicated shape. Therefore, as described above, in the conventional absolute positioning error correction device, this complicated function is learned by the network, and all error factors are corrected by the network. However, it is not possible to approximate an arbitrary multi-displacement function with a network in a practical range. Therefore, the conventional device cannot be expected to have very high positioning accuracy.

【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、高精度に位置決めを行える
絶対位置決め誤差補正装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an absolute positioning error correction device capable of highly accurate positioning.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る絶対位置決め誤差補正装置は、幾何学的誤差要因およ
び非幾何学的誤差要因のすべてあるいは一部を数式モデ
ルで表現した作業座標系における目標位置姿勢値を入力
として関節座標系の関節変位値を出力とする誤差補正逆
変換手段と、前記関節変位値を入力として関節変位補正
値を出力とする誤差補正手段と、前記関節変位値と前記
関節変位補正値を加算して目標関節変位値を出力とする
目標関節変位算出手段とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an absolute positioning error correcting apparatus which is a working coordinate system in which all or some of geometrical error factors and non-geometrical error factors are represented by a mathematical model. Error correction inverse transformation means for inputting the target position / orientation value in the joint coordinate system as an output, error correction means for outputting the joint displacement correction value as an input, and the joint displacement value And a target joint displacement calculating means for adding the joint displacement correction value and outputting the target joint displacement value.

【0012】請求項2記載の発明に係る絶対位置決め誤
差補正装置は、幾何学的誤差要因および非幾何学的誤差
要因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業
座標系における目標位置姿勢値を入力として関節座標系
の関節変位値を出力とする誤差補正逆変換手段と、前記
関節変位値を入力として関節変位補正値を出力とする誤
差補正手段と、前記関節変位値と前記関節変位補正値を
加算して目標関節変位値を出力とする目標関節変位算出
手段とを備え、前記誤差補正手段は、学習時には、先端
がある位置姿勢にあるときの関節変位を測定した値と、
手先位置姿勢の測定値より前記誤差補正逆変換手段によ
り算出した関節変位との誤差を教師信号として繰り返し
用いて、関節変位補正値を出力する近似関数を得るもの
である。
In the absolute positioning error correction device according to the second aspect of the present invention, the target position / orientation value in the working coordinate system in which all or some of the geometrical error factors and the non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model. Error correction inverse transformation means for outputting the joint displacement value of the joint coordinate system as an input, error correction means for outputting the joint displacement value as an input, and the joint displacement value and the joint displacement correction value And a target joint displacement calculation unit that outputs a target joint displacement value as an output, and the error correction unit, when learning, a value that measures the joint displacement when the tip is in a certain position and orientation,
The approximation function for outputting the joint displacement correction value is obtained by repeatedly using the error with the joint displacement calculated by the error correction inverse conversion means from the measured value of the hand position / orientation as a teacher signal.

【0013】請求項3記載の発明に係る絶対位置決め誤
差補正装置は、幾何学的誤差要因および非幾何学的誤差
要因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業
座標系における手先目標位置姿勢値を入力として関節座
標系の関節変位値を出力とする誤差補正逆変換手段と、
前記関節変位値を入力として作業座標系における手先指
令値を出力とする順変換手段と、前記関節変位を入力と
して手先指令補正値を出力とする誤差補正手段と、前記
手先指令値と前記手先指令補正値を加算して新たな手先
指令値を出力とする手先指令値算出手段と、前記新たな
手先指令値を入力として目標関節変位値を出力とする逆
変換手段とを備えたものである。
In the absolute positioning error correction device according to the third aspect of the present invention, the hand target position / orientation value in the working coordinate system in which all or some of the geometrical error factors and the non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model. Error-correction inverse conversion means that receives as input the joint displacement value of the joint coordinate system,
Forward conversion means for inputting the joint displacement value and outputting a hand end command value in a work coordinate system, error correction means for inputting the joint displacement and outputting a hand end command correction value, and the hand end command value and the hand end command It is provided with a hand end command value calculating means for adding a correction value and outputting a new hand end command value, and an inverse converting means for inputting the new hand end command value and outputting a target joint displacement value.

【0014】請求項4記載の発明に係る絶対位置決め誤
差補正装置は、真の手先目標位置姿勢値を入力として関
節座標系の関節変位値を出力とする逆変換手段と、前記
関節変位値を入力として手先目標補正値を出力とする誤
差補正手段と、作業座標系における手先目標位置姿勢値
を入力とし、関節座標系の関節変位値(目標関節変位)
を出力とする誤差補正逆変換手段と、前記真の手先目標
位置姿勢値と前記手先目標補正値を加算し、得られた手
先目標値を前記誤差補正逆変換手段に供給する手先目標
値算出手段とを備えたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an absolute positioning error correction device, wherein an inverse transformation means for inputting a true hand target position / posture value and outputting a joint displacement value of a joint coordinate system, and the joint displacement value are inputted. As an input, an error correction means for outputting a hand end target correction value and a hand end target position / orientation value in the work coordinate system are input, and a joint displacement value in the joint coordinate system (target joint displacement)
Error correction reverse conversion means for outputting, and the finger end target value calculation means for adding the true hand end target position / orientation value and the hand end target correction value and supplying the obtained hand end target value to the error correction inverse conversion means. It is equipped with and.

【0015】[0015]

【作用】請求項1記載の発明における誤差補正逆変換手
段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセットなど
の幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなどによ
る誤差要因をモデル化した誤差要因を補正し、誤差補正
手段は、誤差補正逆変換手段にてモデル化していない残
りの誤差要因を補正するので、極めて高精度な絶対位置
決め誤差補正が行える。
In the error correction inverse conversion means according to the present invention, geometrical error factors such as the link length and the offset of the joint displacement gauge and error factors due to the deflection of the joint due to gravity are modeled. Since the correction is performed and the error correction means corrects the remaining error factors that are not modeled by the error correction inverse conversion means, extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【0016】請求項2記載の発明における誤差補正手段
は、学習の際に、ある時の関節変位の測定値とその時の
手先位置姿勢の測定値から、誤差補正逆変換手段により
算出された関節変位との誤差を教師信号として繰り返し
用いるため、学習毎に測定する必要はなく、学習前に1
度測定すれば良い。
According to the second aspect of the present invention, the error correction means calculates the joint displacement calculated by the error correction inverse conversion means from the measured value of the joint displacement at a certain time and the measured value of the hand position / posture at that time during learning. Since the error between and is repeatedly used as a teacher signal, it is not necessary to measure every learning.
You only need to measure it.

【0017】請求項3記載の発明における誤差補正逆変
換手段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセット
などの幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなど
による誤差要因をモデル化した誤差要因を補正し、誤差
補正手段は、誤差補正逆変換手段にてモデル化していな
い残りの誤差要因を補正するので、極めて高精度な絶対
位置決め誤差補正が行える。
The error correction inverse conversion means according to the third aspect of the present invention uses geometrical error factors such as the link length and the offset of the joint displacement gauge and the error factors that model the error factors due to the deflection of the joint due to gravity. Since the correction is performed and the error correction means corrects the remaining error factors that are not modeled by the error correction inverse conversion means, extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【0018】請求項4記載の発明における誤差補正逆変
換手段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセット
などの幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなど
による誤差要因をモデル化した誤差要因を補正し、誤差
補正手段は、誤差補正逆変換手段にてモデル化していな
い残りの誤差要因を補正するので、極めて高精度な絶対
位置決め誤差補正が行える。
The error correction inverse conversion means according to the fourth aspect of the present invention uses geometrical error factors such as the link length and the offset of the joint displacement gauge and the error factors modeling the error factors due to the deflection of the joint due to gravity. Since the correction is performed and the error correction means corrects the remaining error factors that are not modeled by the error correction inverse conversion means, extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【0019】[0019]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、1は作業座標系における目標位置
姿勢値xdを入力とし、数式モデルで表現した誤差要因
を補正した関節変位値qを出力とする誤差補正逆変換手
段、2は関節変位値qを入力とし、関節変位補正値Δq
を出力とする誤差補正手段、3は関節変位値q及び関節
変位補正値Δqを加算してコントローラ4に与える目標
関節変位値qdを出力する目標関節変位算出手段であ
る。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an error correction inverse conversion means for inputting a target position / orientation value xd in a work coordinate system and outputting a joint displacement value q corrected for an error factor represented by a mathematical model, and 2 denotes a joint displacement value q. As input, joint displacement correction value Δq
Is a target joint displacement calculating means for adding the joint displacement value q and the joint displacement correction value Δq to output a target joint displacement value qd to be given to the controller 4.

【0020】ここでは、図2に示すように、基台5上に
第1リンク6〜第6リンク11を第1関節〜第6関節で
連結して多関節アームを構成した6軸のロボットを例に
挙げ、説明を簡単にするために全ての関節が回転関節の
場合について説明する。
Here, as shown in FIG. 2, a 6-axis robot having a multi-joint arm is constructed by connecting a first link 6 to a sixth link 11 on a base 5 at first joints to sixth joints. An example will be described in which all joints are rotary joints for the sake of simplicity.

【0021】まず、第1関節は垂直な軸J1のまわりに
回転し、第2関節は水平な軸J2のまわりに回転し、第
3関節は水平な軸J3のまわりに回転し、第4関節は手
先に向っている軸J4のまわりに回転し、このロボット
の手先部には第5関節と第6関節があり、第5関節は軸
J4に直交する軸J5のまわりに回転し、第6関節は軸
J5と直交する軸J6のまわりに回転する。
First, the first joint rotates about a vertical axis J1, the second joint rotates about a horizontal axis J2, the third joint rotates about a horizontal axis J3, and the fourth joint rotates. Rotates about an axis J4 facing the hand, and the robot has a fifth joint and a sixth joint on its hand, and the fifth joint rotates about an axis J5 orthogonal to the axis J4, The joint rotates about an axis J6 which is orthogonal to the axis J5.

【0022】次に上記各リンクに固定した座標系につい
て説明する。まず12は基台5に固定したロボットベー
ス座標系(第0リンク座標系)、13は第1リンク6に
固定した第1リンク座標系、14は第2リンク7に固定
した第2リンク座標系、15は第3リンク8に固定した
第3リンク座標系、16は第4リンク9に固定した第4
リンク座標系、17は第5リンク10に固定した第5リ
ンク座標系、180は第6リンク座標系11に固定した
第6リンク座標系であり、第4リンク座標系16と第5
リンク座標系17は位置が同じで姿勢が相違し、第5リ
ンク座標系17と第6リンク座標系180は位置も姿勢
も同じである。
Next, the coordinate system fixed to each link will be described. First, 12 is a robot base coordinate system fixed to the base 5 (0th link coordinate system), 13 is a first link coordinate system fixed to the first link 6, and 14 is a second link coordinate system fixed to the second link 7. , 15 is the third link coordinate system fixed to the third link 8, and 16 is the fourth link system fixed to the fourth link 9.
A link coordinate system, 17 is a fifth link coordinate system fixed to the fifth link 10, and 180 is a sixth link coordinate system fixed to the sixth link coordinate system 11, and is a fourth link coordinate system 16 and a fifth link coordinate system.
The link coordinate system 17 has the same position but different attitude, and the fifth link coordinate system 17 and the sixth link coordinate system 180 have the same position and attitude.

【0023】ここで、Zi は第iリンク座標系のZ軸
で、例えば、Z3 ならば第3リンク座標系のZ軸であ
る。また、第(i+1)関節の回転軸(すなわちJi+1
軸)をZi 軸としているので、例えば、Z3 ならば第4
関節の回転軸と一致する。Z6 については第7関節がな
いので、どこにとってもよく、図示例はZ5 に一致させ
ている。このような座標系の設定方法はロボットの各リ
ンクに固定した座標系を設定する場合によく用いられ
る。
Here, Z i is the Z-axis of the i-th link coordinate system, and for example, Z 3 is the Z-axis of the third link coordinate system. Also, the rotation axis of the (i + 1) th joint (that is, J i + 1
Axis) is the Z i axis, so if Z 3
Matches the axis of rotation of the joint. Since Z 6 does not have the 7th joint, it can be used anywhere, and the example shown in the figure corresponds to Z 5 . Such a coordinate system setting method is often used to set a fixed coordinate system for each link of the robot.

【0024】次に上記構成の実施例について説明する。
まず、誤差補正逆変換手段1の作用の説明をする。この
誤差補正逆変換手段1では作業座標系18における目標
位置姿勢値xd を入力とし、幾何学的誤差要因を補正し
た関節変位値qを出力とする。そのため、まず、ロボッ
トの幾何学的モデルを数式モデルで表現する。
Next, an embodiment of the above construction will be described.
First, the operation of the error correction inverse conversion means 1 will be described. In this error correction inverse transformation means 1, the target position / orientation value x d in the work coordinate system 18 is input, and the joint displacement value q in which the geometric error factor is corrected is output. Therefore, first, the geometric model of the robot is expressed by a mathematical model.

【0025】今回、幾何学的モデルとしては、修正DH
モデルを使用した。この修正DHモデルについては、例
えば、総合電子出版社発行 「機械系のためのロボティ
クス」などに記述されている。この幾何学的モデルでは
図2のように各リンク6〜11に固定した座標系13〜
17,180を設定する。これらの座標系のうち隣接す
る座標系の関係は図3、図4、図5に示される。
This time, the modified DH is used as the geometric model.
The model was used. This modified DH model is described in, for example, "Robotics for mechanical systems" issued by Sogo Denshi Publishing. In this geometric model, the coordinate system 13-fixed to each link 6-11 as shown in FIG.
Set 17,180. The relationship between adjacent coordinate systems among these coordinate systems is shown in FIGS. 3, 4, and 5.

【0026】ここで、ai は第i関節の関節軸と第i+
1関節が平行のとき両関節の距離になり、第iリンクの
長さに相当する。di は第i関節の関節軸方向のリンク
間距離、θi は第i関節の関節軸回りの回転角、αi
第i関節と第i+1関節の関節軸のなすねじれ角、βi
はαi と垂直な平面内の第i関節に対して第i+1関節
がどれだけねじれているかを示すねじれ角である。この
i ,di ,θi ,αi ,βi の5個のパラメータは修
正DHパラメータと呼ばれている。
Here, a i is the joint axis of the i-th joint and the i + th joint.
When one joint is parallel, it is the distance between both joints and corresponds to the length of the i-th link. d i is the link distance in the joint axis direction of the i-th joint, θ i is the rotation angle of the i-th joint around the joint axis, α i is the twist angle formed by the joint axes of the i-th joint and the (i + 1) th joint, and β i
Is a twist angle indicating how much the (i + 1) th joint is twisted with respect to the i-th joint in the plane perpendicular to α i . The five parameters a i , d i , θ i , α i , and β i are called modified DH parameters.

【0027】19は第i関節、20は第i+1関節、2
1は第i−1リンク座標系、22は第iリンク座標系で
ある。そして、図3では例えば図2におけるリンク6を
リンクi−1、リンク7をリンクi、リンク8をリンク
i+1とする。また、xi-1,yi-1 ,zi-1 はそれぞ
れ第i−1リンク座標系21のx軸、y軸、z軸、x
i ,yi ,Zi はそれぞれ第iリンク座標系22のx
軸、y軸、Z軸である。
Reference numeral 19 is the i-th joint, 20 is the (i + 1) th joint, and 2
Reference numeral 1 is an i-1th link coordinate system, and 22 is an ith link coordinate system. In FIG. 3, for example, the link 6 in FIG. 2 is a link i−1, the link 7 is a link i, and the link 8 is a link i + 1. Further, x i-1 , y i-1 , and z i-1 are the x-axis, y-axis, z-axis, and x-axis of the i-1th link coordinate system 21, respectively.
i , y i , and Z i are x in the i-th link coordinate system 22, respectively.
Axis, y-axis, Z-axis.

【0028】上記のように、図3は修正DHモデルを用
いる場合の座標系の設定方法と隣接する座標系同志の関
係を示し、図2では図3で示した座標系の設定方法を6
軸ロボットに適用すればどうなるかを示している。従っ
て、図3において、どのような座標系を設定するのかを
示し、図2では具体例を示している。
As described above, FIG. 3 shows the relationship between the coordinate system setting method using the modified DH model and the adjacent coordinate system. In FIG. 2, the coordinate system setting method shown in FIG.
It shows what happens when it is applied to an axis robot. Therefore, FIG. 3 shows what kind of coordinate system is set, and FIG. 2 shows a concrete example.

【0029】いま、第i関節の関節変位計のオフセット
をdθi とし、関節変位の測定値をqi とすれば
If the offset of the joint displacement gauge of the i-th joint is dθ i and the measured value of the joint displacement is q i ,

【0030】 θi =qi +dθi ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)[0030] θ i = q i + dθ i ····················· (2)

【0031】が成り立つ。この5個の修正DHパラメー
タを用いれば、第i−1リンク座標系と第iリンク座標
系の間の座標変換行列Ai
Is satisfied. If these five modified DH parameters are used, the coordinate conversion matrix A i between the i−1th link coordinate system and the ith link coordinate system is

【0032】[0032]

【数1】 [Equation 1]

【0033】と表される。ただしSi =sin(θ
i ),Sai=sin(αi ),Sbi=sin(βi ),
i =cos(θi ),Cai=cos(αi ),Cbi
cos(βi )である。
It is expressed as follows. Where S i = sin (θ
i ), S ai = sin (α i ), S bi = sin (β i ),
C i = cos (θ i ), C ai = cos (α i ), C bi =
cos (β i ).

【0034】作業座標系18とロボットベース座標系1
2との間の座標変換行列をB、第6リンク座標系180
とハンド座標系(第6リンクの先端に取り付けるハンド
に固定した座標系)の間の座標変換行列をHとすれば、
作業座標系18とハンド座標系の間の座標変換行列Tは
Working coordinate system 18 and robot base coordinate system 1
The coordinate conversion matrix between 2 and B is B, and the sixth link coordinate system 180
And the coordinate transformation matrix between the hand coordinate system (the coordinate system fixed to the hand attached to the tip of the sixth link) is H,
The coordinate transformation matrix T between the work coordinate system 18 and the hand coordinate system is

【0035】 T=BA123456 H ・・・・・・・・・・・・・(4)T = BA 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 H ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4)

【0036】とかける。このときハンド座標系での手先
位置をrh 、作業座標系18での手先位置をrとする。
Apply. At this time, the hand position in the hand coordinate system is r h , and the hand position in the work coordinate system 18 is r.

【0037】 r=Trh ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)R = Tr h ... (5)

【0038】が成立する。姿勢についても同様の関係式
が成立する。
Is satisfied. The same relational expression holds for the posture.

【0039】したがって、作業座標系18で位置姿勢値
xは、座標変換行列B、Hのパラメータおよびai ,d
i ,dθi ,αi ,βi (i=1,2,…,6)を要素
とする幾何学的パラメータベクトルpと、各関節の関節
変位値qi を要素とする関節変位値qを用いて(6)式
のように表すことができる。
Therefore, in the work coordinate system 18, the position / orientation value x is determined by the parameters of the coordinate conversion matrices B, H and a i , d.
A geometrical parameter vector p having i , dθ i , α i , β i (i = 1, 2, ..., 6) as an element and a joint displacement value q having a joint displacement value q i of each joint as an element It can be expressed by using equation (6).

【0040】 x=f(q,p) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)X = f (q, p) (6)

【0041】通常、幾何学的パラメータの値としては設
計値が用いられるが、実際には加工誤差や組み立て誤差
のため設計値どおりにはなっていない。よって幾何学的
パラメータの設計値を用いて関節変位値を求めると、そ
の関節変位値は求めるべき関節変位値からかなりずれて
いる。
Usually, design values are used as the values of geometrical parameters, but in reality they do not follow the design values due to processing errors and assembly errors. Therefore, when the joint displacement value is calculated using the design value of the geometrical parameter, the joint displacement value deviates considerably from the joint displacement value to be calculated.

【0042】そこで、誤差補正逆変換手段1では設計値
を用いず、較正したパラメータを用いる。較正したパラ
メータを用いているので、幾何学的パラメータの誤差に
起因する誤差は誤差補正逆変換手段1で補正できる。パ
ラメータの較正法は例えば、日本ロボット学会誌 vo
l.5,No.4の「同次変換によるロボット・マニピ
ュレータの誤差解析」に詳しく記述されている。作業座
標系における目標位置姿勢値xd が与えられるとき、較
正したパラメータpを用いて(6)式の逆変換
Therefore, the error correction inverse conversion means 1 does not use the design value but uses the calibrated parameter. Since the calibrated parameters are used, the error due to the error in the geometrical parameter can be corrected by the error correction inverse conversion means 1. The parameter calibration method is, for example, vo of the Robotics Society of Japan, vo
l. 5, No. 4, “Error analysis of robot manipulator by homogeneous transformation” is described in detail. When the target position / orientation value x d in the work coordinate system is given, the inverse transformation of equation (6) is performed using the calibrated parameter p.

【0043】 q=f-1(xd ,p) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)Q = f −1 (x d , p) (7)

【0044】に基づけば幾何学的誤差要因を補正した関
節変位値qが得られる。ここで、qは先ほども述べたよ
うに、各関節の関節変位値qi (i=1,2,…6)を
要素とする6次元ベクトルである。しかし6軸ロボット
の場合、すべての幾何学的パラメータを較正すると、
4、5、6軸が1点で交わらないため、(7)式を解析
的に計算できない。このような場合には、目標位置姿勢
値を繰り返し修正していき、その修正した目標姿勢値x
t を、パラメータの公称値を用いて逆変換することによ
り、関節変位値qを計算する。
Based on the above, the joint displacement value q in which the geometric error factor is corrected can be obtained. Here, as described above, q is a six-dimensional vector having the joint displacement value q i (i = 1, 2, ... 6) of each joint as an element. But for a 6-axis robot, calibrating all geometric parameters
Since the 4, 5, and 6 axes do not intersect at one point, the equation (7) cannot be calculated analytically. In such a case, the target position / orientation value is repeatedly corrected, and the corrected target posture value x
The joint displacement value q is calculated by inversely transforming t using the nominal value of the parameter.

【0045】このアルゴリズムを図6に示す。図6にお
いて、ステップST6−1では目標位置姿勢値xtの初
期値を目標位置姿勢値xdに設定し、ステップST6−
2ではパラメータの公称値p0 を用いて(7)式を計算
して関節変位値qを求め、ステップST6−3ではステ
ップST6−2で求めた関節変位値qより、較正したパ
ラメータpを用いて(6)式を計算することにより位置
姿勢値xを算出する。
This algorithm is shown in FIG. In FIG. 6, in step ST6-1, the initial value of the target position / posture value xt is set to the target position / posture value xd.
In 2, the equation (7) is calculated using the nominal value of the parameter p 0 to obtain the joint displacement value q, and in step ST6-3, the calibrated parameter p is used from the joint displacement value q obtained in step ST6-2. Then, the position and orientation value x is calculated by calculating the equation (6).

【0046】ステップST6−3で求めた位置姿勢値x
が目標位置姿勢値xd と一致していれば、ステップST
6−2で求めた関節変位値qは、較正したパラメータp
を用いた場合の(7)式の解である。よって、ステップ
ST6−4で位置決め誤差Δxを求め、ステップST6
−5で誤差Δxのユークリッドノルム‖Δx‖が微小な
正数εより小さいかどうかを判別する。小さい場合はそ
のときの関節変位値qを目標関節変位値としてステップ
ST6−7で出力し、大きい場合はステップST6−6
でステップST6−2への入力である目標位置姿勢値x
t を修正する。
Position / orientation value x obtained in step ST6-3
Is equal to the target position / orientation value x d , step ST
The joint displacement value q obtained in 6-2 is the calibrated parameter p
It is a solution of Expression (7) when is used. Therefore, the positioning error Δx is obtained in step ST6-4, and step ST6
At -5, it is determined whether the Euclidean norm ‖Δx‖ of the error Δx is smaller than the minute positive number ε. If it is smaller, the joint displacement value q at that time is output as the target joint displacement value in step ST6-7, and if it is larger, step ST6-6.
Then, the target position / orientation value x which is the input to step ST6-2
Correct t .

【0047】なお、大半の産業用ロボットは4、5、6
軸が一点で交わるように設計されているので、全てのパ
ラメータを較正するのではなく、一部のパラメータは較
正せずに公称値を用いて、パラメータ較正後も4、5、
6軸が一点で交わるようにすれば、(7)式を解析的に
計算できる。したがって、例えば、1、2、3軸の幾何
学的パラメータは較正した値を用い、4、5、6軸の幾
何学的パラメータ(a4 ,d4 ,α4 ,β4 ,dθ4
5 ,d5 ,α5 ,β5 ,dθ5 ,a6 ,d6,α6
β6 ,dθ6 )は公称値を用いれば、(7)式を解析的
に計算して、関節変位値qを求めることが出来る。
Most industrial robots have 4, 5, 6
Since the axes are designed to intersect at a single point, instead of calibrating all parameters, some parameters are calibrated and nominal values are used, after parameter calibration 4, 5,
If the six axes intersect at one point, the equation (7) can be analytically calculated. Therefore, for example, the calibrated values are used for the geometrical parameters of the 1, 2, and 3 axes, and the geometrical parameters (a 4 , d 4 , α 4 , β 4 , d θ 4 ,
a 5 , d 5 , α 5 , β 5 , dθ 5 , a 6 , d 6 , α 6 ,
Using the nominal values of β 6 and dθ 6 ), the joint displacement value q can be obtained by analytically calculating the equation (7).

【0048】ここでは幾何学的パラメータを補正する場
合を示したが、重力によるたわみやギヤ伝達誤差等も数
式モデルで表現でき、同様に補正できる。
Although the case where the geometrical parameters are corrected is shown here, the deflection due to gravity, the gear transmission error and the like can be expressed by a mathematical model and can be similarly corrected.

【0049】次に誤差補正手段2の作用を説明する。こ
の誤差補正手段2は誤差補正逆変換手段1では数式モデ
ルで表現していない残りの誤差要因のみを補正すればよ
い。例えば誤差補正逆変換手段1において、幾何学的誤
差要因と重力による関節のたわみを補正した場合なら
ば、残りの誤差要因としては、ギヤ伝達誤差、リンクの
たわみ等が挙げられる。また誤差補正逆変換手段1で、
1、2、3軸の幾何学的誤差要因と重力による関節のた
わみを補正した場合には、残りの誤差要因としては、
4、5、6軸の幾何学的誤差要因、ギヤ伝達誤差、リン
クのたわみ等が挙げられる。
Next, the operation of the error correction means 2 will be described. The error correction means 2 needs to correct only the remaining error factors that are not represented by the mathematical model in the error correction inverse conversion means 1. For example, when the error correction inverse conversion means 1 corrects the geometrical error factor and the flexure of the joint due to gravity, the remaining error factors include a gear transmission error and a flexure of the link. Further, in the error correction inverse conversion means 1,
When the geometrical error factors of the 1, 2 and 3 axes and the flexure of the joint due to gravity are corrected, the remaining error factors are:
Factors such as geometrical error factors of the 4, 5, and 6 axes, gear transmission error, link deflection, and the like are included.

【0050】図7は誤差補正手段2を構成する3層バッ
クプロパゲーション型の神経回路網である。図7におい
て、2aは入力層、2bは中間層、2cは出力層であ
る。一般にこのような神経回路網では、学習により多変
数非線形関数を近似できることが知られている。ここで
は誤差補正逆変換手段1でモデル化していない誤差要因
を補正するような補正関数を学習させるものである。
FIG. 7 shows a three-layer backpropagation type neural network which constitutes the error correction means 2. In FIG. 7, 2a is an input layer, 2b is an intermediate layer, and 2c is an output layer. It is generally known that such a neural network can approximate a multivariable nonlinear function by learning. Here, a correction function for correcting an error factor that is not modeled by the error correction inverse conversion means 1 is learned.

【0051】実施例2.図8は上記誤差補正手段2で使
用する近似関数を学習する場合のブロック線図の一例で
ある。図8において、81は教師信号生成手段、82は
関節変位測定手段、83は教師信号・出力間誤差出力手
段である。ある位置にロボットの手先があるときの手先
位置の測定値xn から誤差補正逆変換手段1より求めた
関節変位値qn を入力とし、その関節変位値qn とその
時の関節変位測定手段82の測定値qt との誤差を教師
信号生成手段81で学習して教師信号Δqを出力する。
そして、この教師信号Δqと誤差補正手段2の出力Δq
との差を誤差信号εとしてこの誤差信号εが最小になる
近似関数を学習する。なお、学習に用いる手先位置の測
定値xn と関節変位値qn は学習に先立って測定してお
く。この学習はこの測定値を繰り返し用いて行う。
Example 2. FIG. 8 is an example of a block diagram when learning the approximation function used in the error correction means 2. In FIG. 8, reference numeral 81 is a teacher signal generating means, 82 is a joint displacement measuring means, and 83 is a teacher signal / output error output means. The joint displacement value q n obtained from the error correction inverse transformation means 1 from the measured value x n of the hand position when the hand of the robot is at a certain position is input, and the joint displacement value q n and the joint displacement measuring means 82 at that time are input. The error between the measured value q t and the measured value q t is learned by the teacher signal generation means 81, and the teacher signal Δq is output.
Then, the teacher signal Δq and the output Δq of the error correction means 2
The difference between and is used as an error signal ε to learn an approximation function that minimizes the error signal ε. The measurement value x n of the hand position used for learning and the joint displacement value q n are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measured value.

【0052】したがって、前記した従来例に示した学習
法のように学習の度に測定を行う必要はない。この例で
は3層BPを用いたが、3層以外のBPでもよく、また
小脳を模した演算装置(CMAC)、一般化円形基底関
数(GRBF)、カウンタプロパゲーション(Counterp
ropagation)等でもよい。
Therefore, it is not necessary to measure every learning as in the learning method shown in the above-mentioned conventional example. Although the three-layer BP is used in this example, a BP other than the three layers may be used, and a computing device (CMAC) imitating the cerebellum, a generalized circular basis function (GRBF), and a counter propagation (Counterp) are used.
ropagation) etc.

【0053】実施例3.図9は上記実施例の変形例1の
絶対位置決め誤差補正装置の概要を示すブロック線図で
ある。図9において、201は作業座標系における目標
位置姿勢値xddを入力とし、数式モデルで表現した誤差
要因を補正した関節変位値qを出力とする誤差補正逆変
換手段、202は誤差補正逆変換手段201より出力さ
れる関節変位値qを入力とし、モデル化していない誤差
要因を補正する手先補正指令値Δxrrを出力する誤差補
正手段、203は関節変位値qを入力とし、パラメータ
の公称値を用いて手先指令値xr を出力する順変換手
段、204は順変換手段203の出力xr と手先指令補
正値Δxrrとの和を改めて手先指令値xs とする手先指
令値算出手段である。205は手先指令値xs を入力と
し、パラメータの公称値を用いて目標関節変位値qs
出力する逆変換手段である。逆変換手段205の出力は
コントローラ206に入力される。
Example 3. FIG. 9 is a block diagram showing an outline of the absolute positioning error correction device of the first modification of the above embodiment. In FIG. 9, reference numeral 201 denotes an error correction inverse conversion unit that inputs a target position / orientation value xdd in the work coordinate system and outputs a joint displacement value q that corrects an error factor represented by a mathematical model, and 202 an error correction inverse conversion unit. Error correction means that inputs the joint displacement value q output from 201 and outputs a hand correction command value Δx rr that corrects an unmodeled error factor, and 203 inputs the joint displacement value q and sets the nominal value of the parameter. Forward conversion means for outputting the hand end command value x r is used, and reference numeral 204 is a hand end command value calculation means for resuming the sum of the output x r of the forward conversion means 203 and the end hand command correction value Δx rr to be the hand end command value x s. . Reference numeral 205 denotes an inverse conversion unit that inputs the hand command value x s and outputs the target joint displacement value q s using the nominal value of the parameter. The output of the inverse conversion means 205 is input to the controller 206.

【0054】上記誤差補正逆変換手段201の作用は、
上記実施例における誤差補正逆変換手段1と同様であ
り、作業座標系18における手先目標位置姿勢値xdd
入力とし、幾何学的誤差要因を補正した関節変位値qを
出力とする。この場合、誤差補正逆変換手段201にお
いても幾何学的パラメータの設計値は用いず、較正した
パラメータを用いている。較正したパラメータを用いる
ことにより、幾何学的パラメータの誤差に起因する誤差
は誤差補正逆変換手段201で補正できることになる。
作業座標系18における手先目標位置姿勢値xddが与え
られるとき、較正したパラメータpを用いて(6)式の
逆変換に基づけば幾何学的誤差要因を補正した関節変位
値qが得られる。
The operation of the error correction inverse conversion means 201 is as follows.
Similar to the error correction inverse transformation means 1 in the above-mentioned embodiment, the hand target position / posture value x dd in the work coordinate system 18 is input, and the joint displacement value q in which the geometric error factor is corrected is output. In this case, the error correction inverse transformation means 201 does not use the design value of the geometrical parameter but uses the calibrated parameter. By using the calibrated parameters, the error due to the error of the geometrical parameter can be corrected by the error correction inverse transformation means 201.
When the hand target position / orientation value x dd in the work coordinate system 18 is given, the joint displacement value q in which the geometric error factor is corrected can be obtained based on the inverse transformation of the equation (6) using the calibrated parameter p.

【0055】なお、(7)式を解析的に計算して関節変
位値qを求めるには、例えば、1、2、3軸の幾何学的
パラメータと、4、5、6軸の関節変位計のオフセット
は較正した値を用い、4、5、6軸の関節変位計のオフ
セット以外の幾何学的パラメータ(a4 ,d4 ,α4
β4 ,a5 ,d5 ,α5 ,β5 ,a6 ,d6 ,α6 ,β
6 )は公称値を用いれば良い。
In order to obtain the joint displacement value q by analytically calculating the equation (7), for example, the geometric parameters of the 1, 2, and 3 axes and the joint displacement meter of the 4, 5, and 6 axes are used. The calibrated values are used for the offsets of the geometrical parameters (a 4 , d 4 , α 4 ,
β 4 , a 5 , d 5 , α 5 , β 5 , a 6 , d 6 , α 6 , β
6 ) may use the nominal value.

【0056】上記誤差補正手段202の作用は、上記実
施例における誤差補正手段2と同様であり、誤差補正逆
変換手段201では数式モデルで表現していない残りの
誤差要因のみを補正する。例えば、誤差補正逆変換手段
201において、幾何学的誤差要因と重力による関節の
たわみを補正した場合ならば、残りの誤差要因として
は、ギヤ伝達誤差、リンクのたわみなどが挙げられる。
The operation of the error correction means 202 is the same as that of the error correction means 2 in the above embodiment, and the error correction inverse conversion means 201 corrects only the remaining error factors which are not expressed by the mathematical model. For example, when the error correction inverse conversion means 201 corrects the geometrical error factor and the flexure of the joint due to gravity, the remaining error factors include the gear transmission error and the flexure of the link.

【0057】図10は誤差補正手段202を構成する3
層バックプロパゲーション型の神経回路網を示す図であ
り、図7に示す誤差補正手段2を構成する3層バックプ
ロパゲーション型の神経回路網と同様の回路網をなして
いる。図10において、202aは入力層、202bは
中間層、202cは出力層である。この回路網では誤差
補正逆変換手段201でモデル化していない誤差要因を
補正するような補正関数を学習させる。
FIG. 10 shows the structure of the error correction means 202.
FIG. 8 is a diagram showing a neural network of a layer back propagation type, which is similar to the neural network of a three layer back propagation type forming the error correction means 2 shown in FIG. 7. In FIG. 10, 202a is an input layer, 202b is an intermediate layer, and 202c is an output layer. In this circuit network, a correction function for correcting an error factor that is not modeled by the error correction inverse conversion means 201 is learned.

【0058】図11は誤差補正手段202で使用する近
似関数を学習する場合のブロック線図の一例である。図
11において、207は教師信号生成手段、208は関
節変位測定手段、209は順変換手段、210は教師信
号・出力間誤差出力手段である。
FIG. 11 is an example of a block diagram for learning the approximate function used by the error correction means 202. In FIG. 11, 207 is a teacher signal generation means, 208 is a joint displacement measurement means, 209 is a forward conversion means, and 210 is a teacher signal / output error output means.

【0059】複数の点にロボットの手先をそれぞれ近付
け、各点におけるロボットの手先位置の測定値(手先位
置姿勢測定値)xn と、関節変位測定手段208の測定
値(関節変位測定値)qn とを測定する。そして、測定
した手先位置姿勢測定値xnを入力したときの誤差補正
逆変換手段201の出力をqとし、さらに、この出力q
を順変換手段203で順変換して得られる出力をxr
する。一方、手先位置姿勢測定値xn のときの関節変位
の測定値qn とし、この測定値qn を順変換手段209
で順変換して得られる出力をx1 とする。
The hand of the robot is brought close to a plurality of points, and the measured value of the robot's hand at each point (measured value of hand position / posture) x n and the measured value of the joint displacement measuring means 208 (measured value of joint displacement) q Measure n and. Then, the output of the error correction inverse conversion means 201 when the measured hand position / orientation measurement value x n is input is set to q, and this output q
The output obtained by the forward conversion by the forward conversion means 203 is x r . On the other hand, the measured values q n of the joint displacement when the hand position and orientation measurements x n, the measured values q n of the forward converter 209
Let x 1 be the output obtained by forward conversion with.

【0060】そして、順変換手段203の出力xr と、
順変換手段209の出力x1 との差(x1 −xr )をΔ
r とし、このΔxr と、誤差補正逆変換手段201の
出力qを入力したときの誤差補正手段202の出力Δx
rrとの差εをとる演算を教師信号・出力間誤差出力手段
210にて行う。そして、この差εが最小になるように
繰り返し学習を行う。なお、学習に用いる手先位置姿勢
測定値xn と、関節変位測定値qn は学習に先立って測
定しておく。この学習はこの測定を繰り返し用いて行
う。また、誤差補正逆変換手段201の数式モデルのパ
ラメータはあらかじめ較正しておく。
Then, the output x r of the forward conversion means 203,
The difference (x 1 −x r ) from the output x 1 of the forward conversion means 209 is Δ.
x r, and this Δx r and the output q of the error correction means 202 when the output q of the error correction inverse conversion means 201 is input.
The calculation of the difference ε from rr is performed by the teacher signal / output error output means 210. Then, iterative learning is performed so that this difference ε is minimized. The hand position / posture measurement value x n and joint displacement measurement value q n used for learning are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measurement. Also, the parameters of the mathematical model of the error correction inverse transformation means 201 are calibrated in advance.

【0061】したがって、この変形例1においても、前
述した従来例に示した学習法のように学習する度に測定
を行う必要はない。また、この変形例1でも3層BPを
用いたが、3層以外のBPでもよく、また、小脳を模し
た演算装置、一般化円形基底関数、カウンタプロパゲー
ション等でもよい。
Therefore, also in this modification 1, it is not necessary to perform measurement every time learning is performed, unlike the learning method shown in the above-mentioned conventional example. Also, in this modification 1, the three-layer BP is used, but a BP other than the three layers may be used, and an arithmetic device imitating a cerebellum, a generalized circular basis function, counter propagation, or the like may be used.

【0062】実施例4.図12は上記実施例の変形例2
の絶対位置決め誤差補正装置の概要を示すブロック線図
である。図12において、220は手先目標値(手先目
標位置姿勢値)xp を入力とし、数式モデルで表現した
誤差要因を補正した関節変位値qs を出力する誤差補正
逆変換手段、221は真の手先目標位置姿勢値xdcを入
力とし、パラメータの公称値を用いて関節変位値q0
算出する逆変換手段、222は前記関節変位値q0 を入
力とし、誤差補正逆変換手段220においてモデル化し
ていない誤差要因を補正する手先目標補正値Δxdcr
出力する誤差補正手段、223は真の手先目標位置姿勢
dcと手先目標補正値Δxdcr の和を改めて手先目標位
置姿勢値xp として出力する手先目標値算出手段であ
る。
Example 4. FIG. 12 shows a modification 2 of the above embodiment.
3 is a block diagram showing an outline of the absolute positioning error correction device of FIG. In FIG. 12, reference numeral 220 denotes an error correction inverse conversion means 221 for inputting a hand end target value (hand end target position / orientation value) x p and outputting a joint displacement value q s in which an error factor expressed by a mathematical model is corrected. Inverse transformation means 222 for inputting the hand target position / orientation value x dc and calculating the joint displacement value q 0 using the nominal value of the parameter, and 222 for inputting the joint displacement value q 0 , and the error correction inverse transformation means 220 for the model The error correction means 223 for outputting the hand target correction value Δx dcr for correcting the error factor which has not been converted into a new hand target position / posture value x p is the sum of the true hand target position / posture x dc and the hand target correction value Δx dcr. It is a hand target value calculation means for outputting.

【0063】上記誤差補正逆変換手段220の作用は、
作業座標系18における手先目標位置姿勢値xp を入力
とし、幾何学的誤差要因を補正した関節変位値qs を出
力とする。この関節変位値qs の算出は上記実施例と同
様である。この場合、誤差補正逆変換手段220では設
計値を用いず、較正したパラメータを用いることも上記
実施例と同様である。較正したパラメータを用いること
で、幾何学的パラメータの誤差に起因する誤差はこの誤
差補正逆変換手段220で補正できる。作業座標系18
における手先目標位置姿勢値xp が与えられるとき、較
正したパラメータpを用いて(6)式の逆変換 qs =f-1(xp ,p) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
The operation of the error correction inverse conversion means 220 is as follows.
The hand target position / posture value x p in the work coordinate system 18 is input, and the joint displacement value q s in which the geometric error factor is corrected is output. The calculation of the joint displacement value q s is the same as in the above-mentioned embodiment. In this case, the error correction inverse conversion means 220 does not use the design value but uses the calibrated parameter as in the above embodiment. By using the calibrated parameters, the error due to the error of the geometrical parameters can be corrected by the error correction inverse conversion means 220. Working coordinate system 18
When the hand target position / orientation value x p at is given, the inverse transformation q s = f −1 (x p , p) of the equation (6) using the calibrated parameter p.・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (8)

【0064】に基づけば幾何学的誤差要因を補正した目
標関節変位値qs が得られる。そして、この関節変位値
s は各関節の関節変位値qi (i=1,2,…6)を
要素とする6次元ベクトルであるが、6軸のロボットの
場合は、すべての幾何学的パラメータを較正すると、
4、5、6軸が一点で交わらないため、(8)式を解析
的に計算できない。そこで、上記実施例と同様に目標位
置姿勢値を繰り返し修正していき、その修正した目標位
置姿勢値xt を、パラメータの公称値を用いて逆変換す
ることにより、関節変位値qs を計算する。
Based on the above, the target joint displacement value q s in which the geometrical error factor is corrected can be obtained. The joint displacement value q s is a 6-dimensional vector having the joint displacement value q i (i = 1, 2, ... 6) of each joint as an element, but in the case of a 6-axis robot, all geometrical values are calculated. Calibrating the dynamic parameters,
Since the 4, 5 and 6 axes do not intersect at one point, the equation (8) cannot be analytically calculated. Therefore, the target position / orientation value is repeatedly corrected in the same manner as in the above-described embodiment, and the corrected target position / orientation value x t is inversely converted using the nominal value of the parameter to calculate the joint displacement value q s . To do.

【0065】このアルゴリズムを図13に示す。図13
において、ステップST7−1では目標位置姿勢値xt
の初期値を手先目標位置姿勢値xp に設定し、ステップ
ST7−2ではパラメータの公称値p0 を用いて(8)
式を計算して関節変位値qを求め、ステップST7−3
ではステップST7−2で求めた関節変位値qより、較
正したパラメータを用いて(6)式を計算することによ
り位置姿勢値xを算出する。
This algorithm is shown in FIG. FIG.
In step ST7-1, the target position / orientation value x t
Is set to the hand target position / orientation value x p , and the nominal value p 0 of the parameter is used in step ST7-2 (8).
The formula is calculated to obtain the joint displacement value q, and step ST7-3
Then, the position and orientation value x is calculated by calculating the equation (6) using the calibrated parameters from the joint displacement value q obtained in step ST7-2.

【0066】ステップST7−3で求めた位置姿勢値x
が手先目標位置姿勢値xp と一致していれば、ステップ
ST7−2で求めた関節変位値qは、較正したパラメー
タpを用いた場合の(8)式の解である。よって、ステ
ップST7−4で位置決め誤差Δxを求め、ステップS
T7−5で誤差Δxのユークリッドノルム‖Δx‖が微
小な正数εより小さいかどうかを判別する。小さい場合
はそのときの関節変位値qを目標関節変位値としてステ
ップST7−7で出力し、大きい場合はステップST7
−6でステップST7−2への入力である目標位置姿勢
値xt を修正する。
Position / orientation value x obtained in step ST7-3
If is coincident with the hand target position / orientation value x p , the joint displacement value q obtained in step ST7-2 is the solution of the equation (8) when the calibrated parameter p is used. Therefore, the positioning error Δx is calculated in step ST7-4, and
At T7-5, it is determined whether or not the Euclidean norm ‖Δx‖ of the error Δx is smaller than the minute positive number ε. If it is smaller, the joint displacement value q at that time is output as the target joint displacement value in step ST7-7, and if it is larger, step ST7.
At -6, the target position / orientation value x t which is the input to step ST7-2 is corrected.

【0067】なお、(8)式を解析的に計算して目標関
節変位値qs を求めるには、例えば、1、2、3軸の幾
何学的パラメータと、4、5、6軸の関節変位計のオフ
セットは較正した値を用い、4、5、6軸の関節変位計
のオフセット以外の幾何学的パラメータ(a4 ,d4
α4 ,β4 ,a5 ,d5 ,α5 ,β5 ,a6 ,d6 ,α
6 ,β6 )は公称値を用いれば良い。
In order to obtain the target joint displacement value q s by analytically calculating the equation (8), for example, geometric parameters of the 1st, 2nd and 3rd axes and joints of the 4th, 5th and 6th axes are used. The offset of the displacement meter uses the calibrated value, and the geometric parameters (a 4 , d 4 ,
α 4 , β 4 , a 5 , d 5 , α 5 , β 5 , a 6 , d 6 , α
Nominal values may be used for 6 , 6 ).

【0068】この実施例4においても幾何学的パラメー
タを補正する場合を示したが、重力によるたわみや、ギ
ヤ伝達誤差等も数式モデルで表現でき、同様に補正でき
る。
In the fourth embodiment, the case of correcting the geometrical parameter has been described, but the deflection due to gravity, the gear transmission error, etc. can be expressed by a mathematical model and can be similarly corrected.

【0069】上記誤差補正手段222の作用は、上記実
施例における誤差補正手段2と同様であり、誤差補正逆
変換手段220では数式モデルで表現していない残りの
誤差要因のみを補正する。例えば、誤差補正逆変換手段
220において、幾何学的誤差要因と重力による関節の
たわみを補正した場合ならば、残りの誤差要因として
は、ギヤ伝達誤差、リンクのたわみなどが挙げられる。
The operation of the error correction means 222 is similar to that of the error correction means 2 in the above embodiment, and the error correction inverse conversion means 220 corrects only the remaining error factors that are not expressed by the mathematical model. For example, when the error correction inverse conversion means 220 corrects the geometrical error factors and the flexure of the joint due to gravity, the remaining error factors include a gear transmission error and a flexure of the link.

【0070】図14は誤差補正手段222を構成する3
層バックプロパゲーション型の神経回路網を示す図であ
り、図7に示す誤差補正手段2を構成する3層バックプ
ロパゲーション型の神経回路網と同様の回路網をなして
いる。図14において、222aは入力層、222bは
中間層、222cは出力層である。この回路網では誤差
補正逆変換手段220でモデル化していない誤差要因を
補正するような補正関数を学習させる。
FIG. 14 is a block diagram of the error compensating means 222.
FIG. 8 is a diagram showing a neural network of a layer back propagation type, which is similar to the neural network of a three layer back propagation type forming the error correction means 2 shown in FIG. 7. In FIG. 14, 222a is an input layer, 222b is an intermediate layer, and 222c is an output layer. In this circuit network, a correction function for correcting an error factor that is not modeled by the error correction inverse conversion means 220 is learned.

【0071】図15は誤差補正手段222で使用する近
似関数を学習する場合のブロック線図の一例である。図
15において、230は教師信号生成手段、231は関
節変位測定手段、232は誤差補正逆変換手段220の
数式モデルのパラメータの較正値を用いて座標系順変換
を行う誤差補正順変換手段、233は教師信号・出力間
誤差出力手段である。
FIG. 15 is an example of a block diagram for learning the approximate function used by the error correction means 222. In FIG. 15, reference numeral 230 is a teacher signal generating means, 231 is a joint displacement measuring means, 232 is an error correction order conversion means for performing coordinate system order conversion using the calibration values of the parameters of the mathematical model of the error correction inverse conversion means 220, 233. Is a teacher signal / output error output means.

【0072】複数の点にロボットの手先をそれぞれ近付
け、各点におけるロボットの手先位置の測定値(手先位
置姿勢測定値)xn と、関節変位測定手段208の測定
値(関節変位測定値)qn とを測定する。そして、手先
がxn にあるときの関節変位測定値qn を誤差補正順変
換232で順変換して得られるx2 と、手先位置姿勢測
定値xn との差をΔxd とし、このΔxd と誤差補正手
段222の出力Δxdとの差εが最小になるように繰り
返し学習を行う。なお、学習に用いる手先位置姿勢測定
値xn と、関節変位測定値qn は学習に先立って測定し
ておく。この学習はこの測定を繰り返し用いて行う。ま
た、誤差補正順変換手段230の数式モデルのパラメー
タはあらかじめ較正しておく。
The hands of the robot are respectively brought close to a plurality of points, and the measured value of the robot's hand at each point (measured value of hand position / posture) x n and the measured value of the joint displacement measuring means 208 (measured value of joint displacement) q Measure n and. Then, the difference between x 2 obtained by forward conversion of the joint displacement measurement value q n when the hand is at x n by the error correction forward conversion 232 and the hand position / posture measurement value x n is Δx d, and this Δx the difference between the output [Delta] x d of d and error correcting unit 222 epsilon performs iterative learning to minimize. The hand position / posture measurement value x n and joint displacement measurement value q n used for learning are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measurement. Further, the parameters of the mathematical model of the error correction order conversion means 230 are calibrated in advance.

【0073】したがって、この実施例4においても、前
述した従来例に示した学習法のように学習する度に測定
を行う必要はない。また、この実施例4でも3層BPを
用いたが、3層以外のBPでもよく、また、小脳を模し
た演算装置、一般化円形基底関数、カウンタプロパゲー
ション等でもよい。
Therefore, also in the fourth embodiment, it is not necessary to perform the measurement every time the learning is performed, unlike the learning method shown in the above-mentioned conventional example. Further, although the three-layer BP is used also in the fourth embodiment, a BP other than the three layers may be used, and a computing device imitating a cerebellum, a generalized circular basis function, counter propagation, etc. may be used.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、数式モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正
手段で補正するように構成したので、極めて高精度に絶
対位置決め誤差補正を行える効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the error factor which can be expressed by the mathematical model is corrected by the error correcting means, the absolute positioning error can be corrected with extremely high accuracy. effective.

【0075】また、請求項2記載の発明によれば、ある
時の関節変位の測定値とその時の手先位置姿勢の測定値
から、誤差補正逆変換手段により算出された関節変位と
の誤差を教師信号として繰り返し用いるため、学習毎に
測定する必要はなく、学習前に1度測定すれば良いとい
う効果がある。
According to the second aspect of the invention, the error between the joint displacement calculated by the error correction inverse transforming means from the measured value of the joint displacement at a certain time and the measured value of the hand position / posture at that time is taught. Since it is repeatedly used as a signal, it is not necessary to measure every learning, and it is sufficient to measure once before learning.

【0076】また、請求項3記載の発明によれば、数式
モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正手段で補
正するように構成したので、請求項1記載の発明の効果
と同様の効果が得られる。
According to the invention described in claim 3, since the error factor which can be expressed by the mathematical model is corrected by the error correction means, the same effect as that of the invention described in claim 1 can be obtained. To be

【0077】また、請求項4記載の発明によれば、数式
モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正手段で補
正するように構成したので、請求項1記載の発明の効果
と同様の効果が得られる。
According to the invention described in claim 4, since the error factor which can be represented by the mathematical model is corrected by the error correction means, the same effect as that of the invention described in claim 1 can be obtained. To be

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

【図1】この発明の一実施例の絶対位置決め誤差補正装
置のブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram of an absolute positioning error correction device according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例における各関節に設定した
座標系の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a coordinate system set for each joint in the embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例における幾何学的モデルの
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a geometric model according to an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例における幾何学的モデルの
正面図である。
FIG. 4 is a front view of a geometric model according to an embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例における幾何学的モデルの
正面図である。
FIG. 5 is a front view of a geometric model according to an embodiment of the present invention.

【図6】この発明の一実施例における関節変位算出のフ
ローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of joint displacement calculation in an embodiment of the present invention.

【図7】この発明の一実施例の誤差補正手段で用いる神
経回路網の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a neural network used in the error correction means according to the embodiment of the present invention.

【図8】この発明の一実施例における誤差補正手段の学
習時のブロック線図である。
FIG. 8 is a block diagram at the time of learning of the error correction means in the embodiment of the present invention.

【図9】この発明の実施例3の絶対位置決め誤差補正装
置のブロック線図である。
FIG. 9 is a block diagram of an absolute positioning error correction device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】この発明の実施例3の誤差補正手段で用いる
神経回路網の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a neural network used in the error correcting means according to the third embodiment of the present invention.

【図11】この発明の実施例3における誤差補正手段の
学習時のブロック線図である。
FIG. 11 is a block diagram at the time of learning of the error correction means according to the third embodiment of the present invention.

【図12】この発明の実施例4の絶対位置決め誤差補正
装置のブロック線図である。
FIG. 12 is a block diagram of an absolute positioning error correction device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】この発明の実施例4の関節変位算出のフロー
チャートである。
FIG. 13 is a flowchart of joint displacement calculation according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】この発明の実施例4の誤差補正手段で用いる
神経回路網の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a neural network used in the error correcting means according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】この発明の実施例4の誤差補正手段の学習時
のブロック線図である。
FIG. 15 is a block diagram at the time of learning of the error correction means according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】従来の絶対位置決め誤差補正装置を示すブロ
ック線図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a conventional absolute positioning error correction device.

【図17】従来の絶対位置決め誤差補正装置における誤
差補正手段の学習時のブロック線図である。
FIG. 17 is a block diagram at the time of learning of error correction means in a conventional absolute positioning error correction device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、201、220 誤差補正逆変換手段 2、202、222 誤差補正手段 3 目標関節変位算出手段 83 教師信号・出力間誤差出力手段 203 順変換手段 204 手先指令値算出手段 205,221 逆変換手段 223 手先目標値算出手段 xd 目標位置姿勢値 xdd 手先目標位置姿勢値 xdc 真の手先目標位置姿勢値 xs 手先指令値 xp 手先目標位置姿勢値 xr 手先指令値 Δxrr 手先指令補正値 Δxdcr 手先目標補正値 q 誤差補正逆変換手段により出力される関節変位値 Δq 誤差補正手段により出力される関節変位補正値 qd 目標関節変位値1, 201, 220 Error correction inverse conversion means 2, 202, 222 Error correction means 3 Target joint displacement calculation means 83 Teacher signal / output error output means 203 Forward conversion means 204 Hand command value calculation means 205, 221 Inverse conversion means 223 Hand target value calculation means x d Target position / posture value x dd Hand target position / posture value x dc True hand target position / posture value x s Hand command value x p Hand target position / posture value x r Hand command value Δx rr Hand command correction value Δx dcr Hand target correction value q Joint displacement value output by error correction inverse conversion means Δq Joint displacement correction value output by error correction means q d Target joint displacement value

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年1月21日[Submission date] January 21, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Name of item to be corrected] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】[0015]

【作用】請求項1記載の発明における誤差補正逆変換手
段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセットなど
の幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなど
デル化した誤差要因を補正し、誤差補正手段は、誤差補
正逆変換手段にてモデル化していない残りの誤差要因を
補正するので、極めて高精度な絶対位置決め誤差補正が
行える。
Error correction reverse conversion means of the invention of the effects] according to claim 1, for example the length of the link and the joints by geometrical error factors and gravity, such as offset of the joint displacement meter deflection such as model <br/> Dell of the error The error correcting means corrects the remaining error factors that are not modeled by the error correction inverse converting means, so that extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】請求項3記載の発明における誤差補正逆変
換手段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセット
などの幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなど
モデル化した誤差要因を補正し、誤差補正手段は、誤
差補正逆変換手段にてモデル化していない残りの誤差要
因を補正するので、極めて高精度な絶対位置決め誤差補
正が行える。
The error correction inverse conversion means in the third aspect of the invention is, for example, a geometrical error factor such as a link length or an offset of the joint displacement meter, or a deflection of the joint due to gravity.
Since the modeled error factors are corrected and the error correction means corrects the remaining error factors which are not modeled by the error correction inverse conversion means, extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0018】請求項4記載の発明における誤差補正逆変
換手段は、例えばリンク長さや関節変位計のオフセット
などの幾何学的誤差要因や重力による関節のたわみなど
モデル化した誤差要因を補正し、誤差補正手段は、誤
差補正逆変換手段にてモデル化していない残りの誤差要
因を補正するので、極めて高精度な絶対位置決め誤差補
正が行える。
The error correction inverse conversion means in the invention of claim 4 is, for example, a geometrical error factor such as a link length or an offset of the joint displacement gauge, or a deflection of the joint due to gravity.
Since the modeled error factors are corrected and the error correction means corrects the remaining error factors which are not modeled by the error correction inverse conversion means, extremely accurate absolute positioning error correction can be performed.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0051[Correction target item name] 0051

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0051】実施例2.図8は上記誤差補正手段2で使
用する近似関数を学習する場合のブロック線図の一例で
ある。図8において、81は教師信号生成手段、82は
関節変位測定手段、83は教師信号・出力間誤差出力手
段である。ある位置にロボットの手先があるときの手先
位置の測定値xn から誤差補正逆変換手段1より求めた
関節変位値qn を入力とし、その関節変位値qn とその
時の関節変位測定手段82の測定値qt との誤差を教師
信号生成手段81で学習して教師信号Δqt を出力す
る。そして、この教師信号Δqt と誤差補正手段2の出
力Δqとの差を誤差信号εとしてこの誤差信号εが最小
になる近似関数を学習する。なお、学習に用いる手先位
置の測定値xn と関節変位値qn は学習に先立って測定
しておく。この学習はこの測定値を繰り返し用いて行
う。
Example 2. FIG. 8 is an example of a block diagram when learning the approximation function used in the error correction means 2. In FIG. 8, reference numeral 81 is a teacher signal generating means, 82 is a joint displacement measuring means, and 83 is a teacher signal / output error output means. The joint displacement value q n obtained from the error correction inverse transformation means 1 from the measured value x n of the hand position when the hand of the robot is at a certain position is input, and the joint displacement value q n and the joint displacement measuring means 82 at that time are input. The error between the measured value q t and the measured value q t is learned by the teacher signal generation unit 81, and the teacher signal Δq t is output. Then, the difference between the teacher signal Δq t and the output Δq of the error correction means 2 is used as an error signal ε to learn an approximate function that minimizes the error signal ε. The measurement value x n of the hand position used for learning and the joint displacement value q n are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measured value.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0060[Correction target item name] 0060

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0060】そして、順変換手段203の出力xr と、
順変換手段209の出力x1 との差(x1 −xr )をΔ
r とし、このΔxr と、誤差補正逆変換手段201の
出力qを入力したときの誤差補正手段202の出力Δx
rrとの差εをとる演算を教師信号・出力間誤差出力手段
210にて行う。そして、この差εが最小になるように
繰り返し学習を行う。なお、学習に用いる手先位置姿勢
測定値xn と、関節変位測定値qn は学習に先立って測
定しておく。この学習はこの測定値を繰り返し用いて行
う。また、誤差補正逆変換手段201の数式モデルのパ
ラメータはあらかじめ較正しておく。
Then, the output x r of the forward conversion means 203,
The difference (x 1 −x r ) from the output x 1 of the forward conversion means 209 is Δ.
x r, and this Δx r and the output q of the error correction means 202 when the output q of the error correction inverse conversion means 201 is input.
The calculation of the difference ε from rr is performed by the teacher signal / output error output means 210. Then, iterative learning is performed so that this difference ε is minimized. The hand position / posture measurement value x n and the joint displacement measurement value q n used for learning are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measured value . Also, the parameters of the mathematical model of the error correction inverse transformation means 201 are calibrated in advance.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0072[Name of item to be corrected] 0072

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0072】複数の点にロボットの手先をそれぞれ近付
け、各点におけるロボットの手先位置の測定値(手先位
置姿勢測定値)xn と、関節変位測定手段231の測定
値(関節変位測定値)qn とを測定する。そして、手先
がxn にあるときの関節変位測定値qn を誤差補正順変
換232で順変換して得られるx2 と、手先位置姿勢測
定値xn との差をΔxd とし、このΔxd と誤差補正手
段222の出力Δxdとの差εが最小になるように繰り
返し学習を行う。なお、学習に用いる手先位置姿勢測定
値xn と、関節変位測定値qn は学習に先立って測定し
ておく。この学習はこの測定値を繰り返し用いて行う。
また、誤差補正順変換手段230の数式モデルのパラメ
ータはあらかじめ較正しておく。
The hands of the robot are respectively brought close to a plurality of points, and the measured values of the robot's hand positions at the respective points (measured values of the hand position / posture) x n and the measured values of the joint displacement measuring means 231 (measured values of the joint displacement) q Measure n and. Then, the difference between x 2 obtained by forward conversion of the joint displacement measurement value q n when the hand is at x n by the error correction forward conversion 232 and the hand position / posture measurement value x n is Δx d, and this Δx the difference between the output [Delta] x d of d and error correcting unit 222 epsilon performs iterative learning to minimize. The hand position / posture measurement value x n and joint displacement measurement value q n used for learning are measured prior to learning. This learning is performed by repeatedly using this measured value .
Further, the parameters of the mathematical model of the error correction order conversion means 230 are calibrated in advance.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0074[Correction target item name] 0074

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、数式モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正
逆変換手段で補正するように構成したので、極めて高精
度に絶対位置決め誤差補正を行える効果がある。
As described above, according to the first aspect of the invention, the error factor that can be expressed by the mathematical model is the error correction.
Since the correction is performed by the inverse conversion means , the absolute positioning error can be corrected with extremely high accuracy.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0076[Correction target item name] 0076

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0076】また、請求項3記載の発明によれば、数式
モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正逆変換手
で補正するように構成したので、請求項1記載の発明
の効果と同様の効果が得られる。
According to the third aspect of the invention, the error factor that can be represented by the mathematical model is the error correction inverse transformation method.
Since the correction is made in stages , the same effect as the effect of the first aspect of the invention can be obtained.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0077[Correction target item name] 0077

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0077】また、請求項4記載の発明によれば、数式
モデルによって表現可能な誤差要因は誤差補正逆変換手
で補正するように構成したので、請求項1記載の発明
の効果と同様の効果が得られる。
Further, according to the invention described in claim 4, the error factor which can be expressed by the mathematical model is the error correction inverse conversion procedure.
Since the correction is made in stages , the same effect as the effect of the first aspect of the invention can be obtained.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】 [Figure 3]

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Figure 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図8】 [Figure 8]

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図13[Name of item to be corrected] Fig. 13

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図13】 [Fig. 13]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 幾何学的誤差要因及び非幾何学的誤差要
因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業座
標系における目標位置姿勢値を入力とし関節座標系の関
節変位値を出力とする誤差補正逆変換手段と、前記関節
変位値を入力とし、前記誤差補正逆変換手段において数
式モデル化していない誤差要因を補正して関節変位補正
値を出力とする誤差補正手段と、前記関節変位値と前記
関節変位補正値を加算して目標関節変位値を出力する目
標関節変位算出手段とを備えたことを特徴とする絶対位
置決め誤差補正装置。
1. A target position / orientation value in a work coordinate system in which all or part of geometrical error factors and non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model is input, and a joint displacement value in a joint coordinate system is output. An error correction inverse conversion means, an error correction means for inputting the joint displacement value and correcting an error factor which is not mathematically modeled in the error correction inverse conversion means and outputting a joint displacement correction value, and the joint displacement value And a target joint displacement calculating means for adding the joint displacement correction value and outputting a target joint displacement value.
【請求項2】 幾何学的誤差要因及び非幾何学的誤差要
因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業座
標系における目標位置姿勢値を入力とし関節座標系の関
節変位値を出力とする誤差補正逆変換手段と、前記関節
変位値を入力とし、前記誤差補正逆変換手段において数
式モデル化していない誤差要因を補正して関節変位補正
値を出力とする誤差補正手段と、前記関節変位値と前記
関節変位補正値を加算して目標関節変位値を出力する目
標関節変位算出手段と、前記誤差補正手段の補正値の学
習時には、ある時の手先位置姿勢の測定値から前記誤差
補正逆変換手段によって算出された関節変位値と、その
時の関節変位測定値との差を教師信号とし、この教師信
号と前記誤差補正手段の出力との差を誤差信号として、
繰り返し学習を行う教師信号・出力間誤差出力手段とを
備えたことを特徴とする絶対位置決め誤差補正装置。
2. A target position / orientation value in a work coordinate system in which all or part of geometrical error factors and non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model, and a joint displacement value in a joint coordinate system is output. An error correction inverse conversion means, an error correction means for inputting the joint displacement value, and correcting an error factor not mathematically modeled in the error correction inverse conversion means and outputting a joint displacement correction value, and the joint displacement value And a target joint displacement calculating means for adding the joint displacement correction value and outputting a target joint displacement value, and a learning value of the correction value of the error correcting means, when learning a correction value of the hand position / posture at a certain time, the error correcting reverse conversion The difference between the joint displacement value calculated by the means and the joint displacement measurement value at that time is used as a teacher signal, and the difference between the teacher signal and the output of the error correction means is used as an error signal,
An absolute positioning error correction device comprising: a teacher signal / output error output means for performing repetitive learning.
【請求項3】 幾何学的誤差要因及び非幾何学的誤差要
因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業座
標系における手先目標位置姿勢値から、関節座標系の関
節変位値を出力する誤差補正逆変換手段と、前記関節変
位値を入力とし、手先指令値を出力する順変換手段と、
前記関節変位値を入力とし、前記誤差補正逆変換手段に
おいて数式モデル化していない誤差要因を補正して手先
指令補正値を出力する誤差補正手段と、前記手先指令値
と前記手先指令補正値を加算して新たな手先指令値を出
力する手先指令値算出手段と、前記手先指令値算出手段
より出力される手先指令値を入力とし、目標関節変位値
を出力する逆変換手段とを備えたことを特徴とする絶対
位置決め誤差補正装置。
3. An error for outputting a joint displacement value of a joint coordinate system from a target hand position / orientation value in a work coordinate system in which all or part of geometrical error factors and non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model. Correction inverse conversion means, forward conversion means for inputting the joint displacement value and outputting a hand end command value,
Error correction means for inputting the joint displacement value and correcting an error factor not mathematically modeled in the error correction inverse conversion means and outputting a hand end command correction value, and the hand end command value and the hand end command correction value are added. Then, a hand end command value calculation means for outputting a new hand end command value, and an inverse conversion means for inputting the hand end command value output from the hand end command value calculation means and outputting a target joint displacement value are provided. Characteristic absolute positioning error correction device.
【請求項4】 幾何学的誤差要因及び非幾何学的誤差要
因のすべてあるいは一部を数式モデルで表現した作業座
標系における手先目標位置姿勢値を入力とし関節座標系
の関節変位値を出力とする誤差補正逆変換手段と、真の
手先目標位置姿勢値を入力して関節変位値を出力する逆
変換手段と、前記逆変換手段から出力される関節変位値
を入力とし、前記誤差補正逆変換手段においてモデル化
していない誤差要因を補正する手先目標補正値を出力す
る誤差補正手段と、真の手先目標位置姿勢値と前記手先
目標補正値を加算して得られる手先目標値を前記誤差補
正逆変換手段に供給する手先目標値算出手段とを備えた
ことを特徴とする絶対位置決め誤差補正装置。
4. A target hand position / orientation value in a work coordinate system in which all or part of geometrical error factors and non-geometrical error factors are expressed by a mathematical model, and a joint displacement value in a joint coordinate system is output. Error correction inverse transformation means, an inverse transformation means for inputting a true hand target position / orientation value and outputting a joint displacement value, and a joint displacement value output from the inverse transformation means for inputting the error correction inverse transformation. Error correction means for outputting a hand target correction value for correcting an error factor not modeled in the means, and a hand target value obtained by adding the true hand target position / orientation value and the hand target correction value to the error correction inverse. An absolute positioning error correction device comprising: a hand target value calculation means for supplying to a conversion means.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826450B2 (en) 2001-04-16 2004-11-30 Fanuc Ltd. Robot controller
JP2005152937A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Sumitomo Metal Ind Ltd Apparatus and method for generating table value for correcting prediction error in numerical formula model
US7751939B2 (en) 2005-01-17 2010-07-06 Samsung Electronics Co. Ltd Method and apparatus to correct static deflection in a handling robot
CN105313119A (en) * 2014-07-15 2016-02-10 大连科德数控有限公司 Mixed control method and system for 5-axis industrial robot and 6-axis industrial robot

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