JP2000033586A - Error compensation method of robot and device thereof - Google Patents
Error compensation method of robot and device thereofInfo
- Publication number
- JP2000033586A JP2000033586A JP10201944A JP20194498A JP2000033586A JP 2000033586 A JP2000033586 A JP 2000033586A JP 10201944 A JP10201944 A JP 10201944A JP 20194498 A JP20194498 A JP 20194498A JP 2000033586 A JP2000033586 A JP 2000033586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- articulated robot
- joint angle
- error
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば溶接、塗
装、組み立てなどに用いられる産業用のロボットパラメ
ータ誤差を補正するロボットの誤差補正方法及びその装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for correcting an error of an industrial robot used for welding, painting, assembling, etc., for correcting an error of an industrial robot parameter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】このような多関節型ロボットにおいて、
関節数をｎ、測定点におけるロボットの先端位置をＰ
（以下、Ｐはベクトル表示）、そのときの正確な関節角
度をθ0とすると、両者の関係は順運動学方程式として
座標変換行列ＴR （以下、ＴR はベクトル表示）を用い
て次式にように表される。2. Description of the Related Art In such an articulated robot,
The number of joints is n, and the position of the robot tip at the measurement point is P
(Hereinafter, P is a vector display), when the correct joint angle at that time and theta 0, the relationship between the two coordinate transformation matrix as forward kinematics equation T R (hereinafter, T R is the vector display) using the following equation It is expressed as
【０００３】 Ｐ＝ＴR ( θn ) …(1) 但し、Ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ） θ0 ＝（θ01，θ02，…，θ0n） 実際に測定可能な関節角度は、ロボットのエンコーダ値
から求められる検出値θであり、これと正確な関節角度
θ0 との差Δθが補正対象となる初期角度すなわち誤差
である。P = T R (θ n ) (1) where P = (x, y, z) θ 0 = (θ 01 , θ 02 ,..., Θ 0n ) Is the detected value θ obtained from the encoder value of the robot, and the difference Δθ between the detected value θ and the accurate joint angle θ 0 is the initial angle to be corrected, that is, the error.
【０００４】 θ0 ＝θ＋Δθ …(2) この誤差Δθは、上記式(1) から直接導出することがで
きないため、Ｔaylor展開して近似計算して求める。Θ 0 = θ + Δθ (2) Since this error Δθ cannot be directly derived from the above equation (1), it is obtained by Taylor expansion and approximate calculation.
【０００５】上記式(1) をＴaylor 展開し、微小な２次
項以降を省略すると次式のように表される。 Ｐ＝ＴR ( θ) ＋Ｊ( θ) Δθ …(3) Ｊ( θ) ＝∂ＴR ／∂θ （以下、Ｊ( θ) はベクト
ル表示） これをこのままの形で誤差Δθに関して解くには、測定
点Ｐの位置を計測する必要がある。この測定点Ｐの位置
を得るために、ロボット先端位置を超音波センサによっ
て計測したり、形状が既知である測定治具をロボット先
端に取り付けてこの測定治具をテレビジョンカメラで撮
像して画像上に写像された測定治具の形状からロボット
先端の３次元的位置を計測することで上記式(3) を解
く。When the above equation (1) is Taylor-expanded and minute second and subsequent terms are omitted, the following equation is obtained. P = T R (θ) + J (θ) Δθ ... (3) J (θ) = ∂T R / ∂θ ( hereinafter, J (theta) is the vector representation) in solving for the error [Delta] [theta] this in the form of this state is , The position of the measurement point P needs to be measured. In order to obtain the position of the measurement point P, the position of the robot tip is measured by an ultrasonic sensor, or a measuring jig having a known shape is attached to the robot tip, and the measuring jig is imaged by a television camera. Equation (3) is solved by measuring the three-dimensional position of the robot tip from the shape of the measuring jig mapped above.
【０００６】以上のように３次元的な計測装置によりロ
ボット先端位置を精密に測定し、各関節のエンコーダに
より検出される関節角度に含まれる誤差を求める。とこ
ろで、上記ロボット先端位置Ｐを３次元位置測定するの
は、測定機具の使用及び高度な精度管理が必要なため、
現場で日常的に行うことは困難である。そのため２つの
測定点ｉ，ｊに関して上記式(3) を適用して差を取り整
理すると次式が得られる。As described above, the position of the robot tip is precisely measured by the three-dimensional measuring device, and the error included in the joint angle detected by the encoder of each joint is obtained. By the way, the three-dimensional position measurement of the robot tip position P requires the use of measuring equipment and advanced precision management.
It is difficult to do it on site on a daily basis. Therefore, the following equation is obtained by applying the above equation (3) for the two measurement points i and j and eliminating the difference.
【０００７】 ΔＪΔθ＝ｒ−ΔＴR …(4) ΔＴR ＝ＴR ( θi ) −ＴR ( θj ) ΔＪ＝ΔＪ( θi ) −ΔＪ( θj ) ここで、ｒ（以下、ｒはベクトル表示）はロボット座標
系における２測定点の差Ｐi −Ｐj （ベクトル表示）、
つまり２測定点間の相対位置を表している。[0007] ΔJΔθ = r-ΔT R ... ( 4) ΔT R = T R (θ i) -T R (θ j) ΔJ = ΔJ (θ i) -ΔJ (θ j) where, r (below, r Is a vector display) is the difference Pi-Pj (vector display) between two measurement points in the robot coordinate system,
That is, it indicates the relative position between the two measurement points.
【０００８】そして、上記式(4) から最小二乗法を用い
て誤差Δθを算出する。この式(4)における未知変数Δ
θの要素数ｎに対して同式(4) 右辺は、２つの測定デー
タから計算される３次元座標値（要素数は３）である。Then, the error Δθ is calculated from the above equation (4) using the least squares method. The unknown variable Δ in this equation (4)
The right side of the equation (4) with respect to the number n of elements of θ is a three-dimensional coordinate value (the number of elements is 3) calculated from two measurement data.
【０００９】従って、最小二乗法を適用するためには、
関節角度θの異なる測定点を複数取らなければならず、
例えば６自由度の垂直多関節ロボットでは、最低４点取
る必要がある。現実には測定時の位置決め誤差があるの
で、精度高く推定するにはさらに多くの測定点が必要で
ある。Therefore, in order to apply the least squares method,
It is necessary to take multiple measurement points with different joint angles θ,
For example, a vertical articulated robot having six degrees of freedom needs to score at least four points. Actually, since there is a positioning error at the time of measurement, more measurement points are required for highly accurate estimation.
【００１０】このように算出した誤差Δθは、１次の近
似式の解であるため、関節角度θに誤差Δθを加えて再
計算する。誤差Δθが０に収束したときの関節角度θの
値と計算開始前の関節角度θとの差が推定される誤差で
ある。この誤差Δθをロボットのコントローラに入力す
ることで、関節角度初期値が補正される。Since the error Δθ calculated in this manner is a solution of a first-order approximation equation, the error Δθ is recalculated by adding the error Δθ to the joint angle θ. The difference between the value of the joint angle θ when the error Δθ converges to 0 and the joint angle θ before the calculation is started is the estimated error. By inputting this error Δθ to the controller of the robot, the joint angle initial value is corrected.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】例えばＣＡＤ出力によ
るオフラインプログラミングデータに正確に対応して作
業を行うロボットでは、３次元空間でのロボット先端位
置の絶対精度が要求されるが、現状ではこの精度の確保
が困難な状況である。この主因は、ロボットの組み立て
・加工に伴う関節角原点の取り付け誤差である。例とし
てリンク長が８５０ｍｍで関節角原点の取り付け誤差が
１°であるとき、リンク端では約１５ｍｍと非常に大き
な絶対誤差に増幅される。これを改善するためには、ロ
ボット組み立て完了後に誤差を計算し、ソフトウエア的
に補正しなければならない。For example, in a robot which works accurately in response to off-line programming data by CAD output, absolute accuracy of the robot tip position in a three-dimensional space is required. It is difficult to secure. This is mainly due to the mounting error of the joint angle origin due to the assembly and processing of the robot. For example, when the link length is 850 mm and the attachment error at the joint angle origin is 1 °, the link end is amplified to a very large absolute error of about 15 mm. In order to improve this, the error must be calculated after the completion of robot assembly and corrected by software.
【００１２】又、多関節型ロボットに対してこれらの誤
差は、ロボット基部からロボットを構成するリンク機構
によって非線型に累積し、ロボット先端誤差に非常に複
雑な影響を与える。In addition, for an articulated robot, these errors are accumulated non-linearly by the link mechanism that constitutes the robot from the base of the robot, and have a very complicated effect on the error at the tip of the robot.
【００１３】このような事から上述したように誤差Δθ
を推定して関節角度初期値を補正する方法が取られてお
り、この方法は３次元計測機やカメラ画像を利用し、か
つ計測位置の精度管理の元に行うのが一般的となってい
る。[0013] From such a fact, as described above, the error Δθ
Is used to correct the joint angle initial value, and this method is generally performed using a three-dimensional measuring machine or a camera image and under the control of the accuracy of the measurement position. .
【００１４】しかしながら、この方法は、精度管理や測
定機器の問題から現場で簡便に行うことは困難である。
又、測定治具を利用して絶対位置を相殺する方法では、
高精度の測定を必要としない反面、絶対座標系上での情
報を失っているために一部の関節軸、特にロボット基部
に最も近い軸に関して誤差推定ができないという問題が
ある。However, this method is difficult to perform simply on site due to problems of accuracy control and measuring instruments.
In the method of offsetting the absolute position using a measuring jig,
Although high-precision measurement is not required, there is a problem that an error cannot be estimated for some joint axes, particularly the axis closest to the robot base because information on the absolute coordinate system is lost.
【００１５】そこで本発明は、ロボットの全ての関節軸
に関して短時間で誤差を推定して高精度に補正できるロ
ボットの誤差補正方法及びその装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a robot error correction method and apparatus capable of estimating errors in all joint axes of a robot in a short time and correcting the errors with high accuracy.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、多関
節型ロボットの実際の関節角度とそのロボットに指示し
た関節角度との差を補正するロボットの誤差補正方法に
おいて、多関節型ロボットの動作範囲内の任意の位置に
配置された測定治具に多関節型ロボットの先端を合わせ
て多関節型ロボットの各関節角度を測定する工程と、多
関節型ロボット又は測定治具を移動させる工程と、これ
ら多関節型ロボット又は測定治具の移動後に多関節型ロ
ボットの先端を測定治具に合わせて多関節型ロボットの
各関節角度を測定する工程と、多関節型ロボット又は測
定治具の移動前後にそれぞれ測定された多関節型ロボッ
トの各関節角度に基づいて関節角度誤差を推定する工程
と、を有するロボットの誤差補正方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided an error correction method for a robot for correcting a difference between an actual joint angle of a multi-joint robot and a joint angle instructed to the robot. Measuring the joint angles of the articulated robot by aligning the tip of the articulated robot with a measuring jig arranged at an arbitrary position within the operating range of the robot, and moving the articulated robot or the measuring jig A step of measuring each joint angle of the articulated robot by moving the tip of the articulated robot to the measuring jig after moving the articulated robot or the measuring jig; Estimating a joint angle error based on each joint angle of the articulated robot measured before and after the movement of the robot.
【００１７】請求項２によれば、多関節型ロボットの実
際の関節角度とそのロボットに指示した関節角度との差
を補正するロボットの誤差補正装置において、多関節型
ロボットの動作範囲内の任意の位置に配置された測定治
具と、多関節型ロボット又は測定治具を移動させる移動
機構と、多関節型ロボットの各関節角度を測定する関節
角度測定手段と、移動機構による移動前後での多関節型
ロボットの先端を測定治具に合わせたときに関節角度測
定手段により測定された多関節型ロボットの各関節角度
に基づいて関節角度誤差を推定する関節角度誤差推定手
段と、を備えたロボットの誤差補正装置である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an error correction apparatus for a robot for correcting a difference between an actual joint angle of a multi-joint robot and a joint angle instructed to the robot. Measuring jig arranged at the position, a moving mechanism for moving the articulated robot or the measuring jig, joint angle measuring means for measuring each joint angle of the articulated robot, and before and after movement by the moving mechanism Joint angle error estimating means for estimating a joint angle error based on each joint angle of the articulated robot measured by the joint angle measuring means when the tip of the articulated robot is set to a measuring jig. This is a robot error correction device.
【００１８】請求項３によれば、請求項２記載のロボッ
トの誤差補正装置において、関節角度誤差推定手段は、
少なくとも多関節型ロボットの関節角度に基づいて多関
節型ロボットの先端位置を求める第１の演算手段と、こ
の第１の演算手段により移動機構による移動前後の２測
定位置でそれぞれ求められた多関節型ロボットの先端位
置に基づいて２測定位置における先端位置の相対位置を
求める第２の演算手段と、この第２の演算手段により求
められた２測定位置における先端位置の相対位置に基づ
いて多関節型ロボットの関節角度誤差を推定する第３の
演算手段と、を有する。According to a third aspect of the present invention, in the robot error correcting apparatus according to the second aspect, the joint angle error estimating means includes:
First calculating means for obtaining a tip position of the articulated robot based on at least a joint angle of the articulated robot; and articulated joints obtained by the first calculating means at two measurement positions before and after the movement by the moving mechanism. Calculating means for calculating the relative position of the tip position at the two measurement positions based on the tip position of the mobile robot, and multi-joint based on the relative position of the tip position at the two measurement positions determined by the second calculating means. A third calculating means for estimating a joint angle error of the mobile robot.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１はロボットの誤差補
正装置の構成図である。多関節型ロボット１は、スライ
ダ機構２の駆動によってｘｙ平面上を移動するものとな
っている。又、この多関節型ロボット１は、ロボットコ
ントローラ３から発せられる各関節角度の指令に従って
動作するものとなっている。なお、この多関節型ロボッ
ト１の各関節（関節数ｎ）には、例えばエンコーダ４−
１〜４−ｎが設けられ、各関節角度を測定したエンコー
ダ値を出力するものとなっている。又、スライダ機構２
は、スライダコントローラ５によって多関節型ロボット
１を移動駆動するものとなっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a robot error correction device. The articulated robot 1 moves on the xy plane by driving the slider mechanism 2. The articulated robot 1 operates in accordance with a command for each joint angle issued from the robot controller 3. Each joint (the number of joints n) of the articulated robot 1 has, for example, an encoder 4-
1 to 4-n are provided and output encoder values obtained by measuring the joint angles. Also, slider mechanism 2
Is configured to move and drive the articulated robot 1 by the slider controller 5.
【００２０】一方、関節角度誤差推定装置６は、スライ
ダ機構２による多関節型ロボット１の移動前後での多関
節型ロボット１の先端を測定治具７の同じ場所に合わせ
たときに各エンコーダ４−１〜４−ｎにより測定された
各関節角度に基づいて関節角度誤差Δθを推定する機能
を有している。On the other hand, when the joint angle error estimating device 6 adjusts the tip of the articulated robot 1 before and after the movement of the articulated robot 1 by the slider mechanism 2 to the same position of the measuring jig 7, each encoder 4 It has a function of estimating a joint angle error Δθ based on each joint angle measured by −1 to 4-n.
【００２１】具体的に関節角度誤差推定装置６は、第１
乃至第３の演算手段８〜１０の機能を有している。この
うち第１の演算手段８は、少なくとも多関節型ロボット
１の関節角度θ0 に基づいて多関節型ロボット１の先端
位置を求める機能を有している。More specifically, the joint angle error estimating device 6
To the third arithmetic means 8 to 10. The first computing means 8 has a function of obtaining the position of the tip of the articulated robot 1 based on at least the joint angle θ 0 of the articulated robot 1.
【００２２】第２の演算手段９は、第１の演算手段８に
よりスライダ機構２による移動前後の２測定位置でそれ
ぞれ求められた多関節型ロボット１の先端位置に基づい
て２測定位置ｉ、ｊにおける先端位置の相対位置を求め
る機能を有している。The second computing means 9 is based on the two measurement positions i, j based on the tip position of the articulated robot 1 obtained at the two measurement positions before and after the movement by the slider mechanism 2 by the first computing means 8, respectively. Has the function of determining the relative position of the tip end position in.
【００２３】第３の演算手段１０は、第２の演算手段９
により求められた２測定位置ｉ、ｊにおける先端位置の
相対位置に基づいて多関節型ロボット１の関節角度誤差
Δθを推定する機能を有している。The third arithmetic means 10 is provided with a second arithmetic means 9
Has the function of estimating the joint angle error Δθ of the articulated robot 1 based on the relative positions of the tip positions at the two measurement positions i and j obtained by the above.
【００２４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。関節数ｎの多関節型ロボット１での測定
点におけるロボットの先端位置をＰ、そのときの関節角
度をθ0 、スライダ機構２によるロボット座標の変位を
Ｓ（以下、Ｓはベクトル表示）とすると、これらの関係
は順運動学方程式として多関節型ロボット１の座標変換
行列ＴR とスライダ機構２による座標変換行列ＴS （以
下、ＴS はベクトル表示）を用いて次式にように表され
る。Next, the operation of the above-configured device will be described. Let P be the tip position of the robot at the measurement point of the articulated robot 1 having n joints, θ 0 be the joint angle at that time, and S be the displacement of the robot coordinates by the slider mechanism 2 (hereinafter, S is a vector display). these relationships are coordinate transformation matrix T S (hereinafter, T S is the vector representation) by the coordinate transformation matrix T R and the slider mechanism 2 of the articulated robot 1 as forward kinematics equation is expressed as the following equation using the You.
【００２５】すなわち、第１の演算手段８は、多関節型
ロボット１の関節角度θ0 とスライダ機構２による多関
節型ロボット１の座標の変位とに基づいて多関節型ロボ
ット１の先端位置Ｐを求める。That is, the first calculating means 8 calculates the tip position P of the articulated robot 1 based on the joint angle θ 0 of the articulated robot 1 and the displacement of the coordinates of the articulated robot 1 by the slider mechanism 2. Ask for.
【００２６】 Ｐ＝Ｔ’( Ｓ，θ0 ) …(5) 但し、Ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ） Ｓ＝（ｘs ，ｙs ，ｚs ） θ0 ＝（θ01，θ02，…，θ0n） Ｔ’( Ｓ，θ0 ) ＝ＴS ( Ｓ) ＴR ( θ0 ) 実際に測定可能な関節角度は、多関節型ロボット１の各
エンコーダ４−１〜４−ｎのエンコーダ値から求められ
る検出値θであり、これと正確な関節角度θ0との差Δ
θが補正対象となる初期角度すなわち誤差である。P = T ′ (S, θ 0 ) (5) where P = (x, y, z) S = (x s , y s , z s ) θ 0 = (θ 01 , θ 02 , ..., θ 0n) T '( S, θ 0) = T S (S) T R (θ 0) actually measurable joint angle multilingual articulated robot 1 in each of the encoders 4-1 to 4-n The detected value θ obtained from the encoder value, and the difference Δ between this and the accurate joint angle θ 0
θ is an initial angle to be corrected, that is, an error.
【００２７】 θ0 ＝θ＋Δθ …（６）
この誤差Δθは、上記式（５） から直接導出すること
ができないため、Ｔaylor展開して近似計算して求め
る。Θ 0 = θ + Δθ (6)
Since this error Δθ cannot be directly derived from the above equation (5), it is obtained by Taylor expansion and approximate calculation.
【００２８】上記式(1) をＴaylor 展開し、微小な２次
項以降を省略すると次式のように表される。 Ｐ＝Ｔ’( Ｓ，θ0 ) ＋Ｊ’( θ) Δθ …(7) Ｊ'(θ) ＝∂Ｔ' ／∂θ （以下、Ｊ'(θ) はベクト
ル表示） これをこのままの形で誤差Δθに関して解くには、測定
点Ｐの位置を計測する必要があるが、ロボット座標系で
の３次元位置測定は困難である。測定した２つの測定点
ｉ，ｊに関して上記式(7) を適用して差を取り整理する
と次式が得られる。If the above equation (1) is Taylor-expanded and small second and subsequent terms are omitted, the following equation is obtained. P = T ′ (S, θ 0 ) + J ′ (θ) Δθ (7) J ′ (θ) = ΔT ′ / Δθ (hereinafter, J ′ (θ) is expressed as a vector). To solve for the error Δθ, it is necessary to measure the position of the measurement point P, but it is difficult to measure the three-dimensional position in the robot coordinate system. The following equation is obtained by applying the above equation (7) for the two measured points i and j and eliminating the difference.
【００２９】 ΔＪ’Δθ＝ｒ−ΔＴ’ …(8) ΔＴ’＝Ｔ’( Ｓi ，θi ) −Ｔ’( Ｓi ，θj ) ΔＪ’＝ΔＪ’( θi ) −ΔＪ’( θj ) ここで、ｒはロボット座標系における２測定点の差Ｐi
−Ｐj つまり２測定点間の相対位置を表している。[0029] ΔJ'Δθ = r-ΔT '... ( 8) ΔT' = T '(S i, θ i) -T' (S i, θ j) ΔJ '= ΔJ' (θ i) -ΔJ '( θ j ) where r is the difference Pi between the two measurement points in the robot coordinate system
−Pj, that is, the relative position between two measurement points.
【００３０】具体的に説明すれば、先ず、多関節型ロボ
ット１の動作範囲内の任意の位置に測定治具７を配置
し、この測定治具７に多関節型ロボット１の先端を合わ
せて多関節型ロボット１の各関節に設けられた各エンコ
ーダ４−１〜４−ｎにより各関節角度を測定する。この
ときの測定点をｉとする。More specifically, first, the measuring jig 7 is arranged at an arbitrary position within the operation range of the articulated robot 1, and the tip of the articulated robot 1 is aligned with the measuring jig 7. Each joint angle is measured by each encoder 4-1 to 4-n provided at each joint of the articulated robot 1. The measurement point at this time is defined as i.
【００３１】次に、多関節型ロボット１をスライダ機構
２を動作させて図２に示すように測定点ｊに移動させ
る。この場合、絶対座標系において２つ測定点ｉ，ｊを
同じ位置とし、かつθi ≠θj となるように多関節型ロ
ボット１の姿勢を選ぶ。これにより相対位置ｒはゼロベ
クトルとなる。図２では移動前が姿勢Ａであり、移動後
が姿勢Ｂである。しかし、ロボット座標系においては、
２つ測定点ｉ，ｊはスライダ機構２による多関節型ロボ
ット１の位置Ｓi ，Ｓj に相当する距離だけ離れてい
る。又、これら測定点ｉ，ｊの相対位置関係及び絶対座
標系との関係は、スライダ機構２による座標変換行列Ｔ
s によって得られる既知の関係である。Next, the articulated robot 1 is moved to the measurement point j by operating the slider mechanism 2 as shown in FIG. In this case, the position of the articulated robot 1 is selected so that two measurement points i and j are set to the same position in the absolute coordinate system and θi ≠ θj. Thereby, the relative position r becomes a zero vector. In FIG. 2, the posture A is before the movement, and the posture B is after the movement. However, in the robot coordinate system,
The two measurement points i and j are separated by a distance corresponding to the positions S i and S j of the articulated robot 1 by the slider mechanism 2. The relative positional relationship between the measurement points i and j and the relationship with the absolute coordinate system are determined by the coordinate transformation matrix T
This is a known relation obtained by s .
【００３２】さらに、スライダ機構２で移動された２つ
測定点ｉ，ｊに関して、相対位置ｒは、この移動による
ベクトルでスライダ位置Ｓi ，Ｓj に相当する距離だけ
離れており、スライダ機構２による座標変換行列ＴS に
よって得られる既知の関係である。Further, with respect to the two measurement points i and j moved by the slider mechanism 2, the relative position r is separated by a distance corresponding to the slider positions S i and S j by a vector due to this movement. Is a known relationship obtained by a coordinate transformation matrix T S.
【００３３】次に、多関節型ロボット１の移動後に、多
関節型ロボット１の先前記測定治具７に合わせて多関節
型ロボット１の各関節に設けられた各エンコーダ４−１
〜４−ｎにより各関節角度を測定する。Next, after the articulated robot 1 is moved, each encoder 4-1 provided at each joint of the articulated robot 1 in accordance with the measuring jig 7 of the articulated robot 1 is used.
Each joint angle is measured by .about.4-n.
【００３４】そして、第２の演算手段９は、多関節型ロ
ボット１の先端位置Ｐとスライダ機構２による移動前後
の２測定点ｉ，ｊでそれぞれ測定された多関節型ロボッ
ト１の各関節角度とに基づいて上記式(8) に示すように
２測定点ｉ，ｊ間の相対位置を求める。The second calculating means 9 calculates the joint position of the articulated robot 1 measured at the tip position P of the articulated robot 1 and at two measurement points i and j before and after the movement by the slider mechanism 2, respectively. , The relative position between the two measurement points i and j is obtained as shown in the above equation (8).
【００３５】次に、第３の演算手段１０は、第２の演算
手段９により求められた２測定点ｉ，ｊ間の相対位置に
基づいて多関節型ロボット１の関節角度誤差Δθを推定
する。Next, the third calculating means 10 estimates the joint angle error Δθ of the articulated robot 1 based on the relative position between the two measurement points i and j obtained by the second calculating means 9. .
【００３６】すなわち、上記式(8) から最小二乗法を用
いて誤差Δθを算出する。同式(8)の未知変数Δθの要
素数ｎに対して、上記式(8) 右辺は、２つの測定点ｉ，
ｊのデータから計算される３次元座標値（要素数は３）
である。That is, the error Δθ is calculated from the above equation (8) using the least squares method. With respect to the number of elements n of the unknown variable Δθ in the equation (8), the right side of the above equation (8) shows two measurement points i,
3D coordinate value calculated from the data of j (the number of elements is 3)
It is.
【００３７】従って、最小二乗法を適用するためには、
関節角度θの異なる測定点を複数取らなければならず、
例えば６自由度の多関節型ロボット１では最低４点取る
必要がある。現実には測定時の位置決め誤差があるの
で、精度高く推定するにはさらに多くの測定点が必要で
ある。Therefore, in order to apply the least squares method,
It is necessary to take multiple measurement points with different joint angles θ,
For example, in the articulated robot 1 having six degrees of freedom, it is necessary to score at least four points. Actually, since there is a positioning error at the time of measurement, more measurement points are required for highly accurate estimation.
【００３８】このように算出した誤差Δθは、１次の近
似式の解であるため、関節角度θに誤差Δθを加えて再
計算する。誤差Δθが０に収束したときの関節角度θの
値と計算開始前の関節角度θとの差が推定される誤差で
ある。上記式(7) で使用する２つの測定点ｉ，ｊは、ロ
ボット座標系上では異なる点である。このため誤差推定
に必要な情報を失うことなく保持しており、誤差Δθの
全要素を推定することが可能となる。Since the error Δθ calculated in this manner is a solution of a first-order approximation formula, the error Δθ is recalculated by adding the error Δθ to the joint angle θ. The difference between the value of the joint angle θ when the error Δθ converges to 0 and the joint angle θ before the calculation is started is the estimated error. The two measurement points i and j used in the above equation (7) are different points on the robot coordinate system. For this reason, information necessary for error estimation is retained without loss, and all elements of the error Δθ can be estimated.
【００３９】この誤差Δθをロボットコントローラ３に
入力することで、関節角度初期値が補正される。このよ
うに上記一実施の形態においては、多関節型ロボット１
の動作範囲内の任意の位置に配置された測定治具７に多
関節型ロボット１の先端を合わせて多関節型ロボット１
の各関節角度を測定し、次に多関節型ロボット１を移動
させ、この多関節型ロボット１の移動後に多関節型ロボ
ット１の先端を測定治具７に合わせて多関節型ロボット
１の各関節角度を測定し、次に多関節型ロボット１の移
動前後にそれぞれ測定された多関節型ロボット１の各関
節角度に基づいて関節角度誤差を推定するので、誤差補
正済みのスライダ機構２での移動を利用することで、測
定に高い精度を必要とせず、なおかつ多関節型ロボット
１の全ての関節軸に関して誤差Δθを推定できる。By inputting this error Δθ to the robot controller 3, the joint angle initial value is corrected. Thus, in the above-described embodiment, the articulated robot 1
The tip of the articulated robot 1 is aligned with the measuring jig 7 arranged at an arbitrary position within the operation range of the articulated robot 1.
Are measured, and then the articulated robot 1 is moved. After the articulated robot 1 is moved, the tip of the articulated robot 1 is adjusted to the measuring jig 7 to thereby adjust each of the articulated robots 1. The joint angle is measured, and then the joint angle error is estimated based on each joint angle of the articulated robot 1 measured before and after the movement of the articulated robot 1. By using the movement, high accuracy is not required for the measurement, and the error Δθ can be estimated for all the joint axes of the articulated robot 1.
【００４０】又、本装置を用いれば、簡便な測定治具７
と多関節型ロボット１に付随する各エンコーダ４−１〜
４−ｎのみを用いて、測定治具７に対する手先位置の教
示操作のみで測定を行うなど、高価な３次元測定器具の
維持・運用を含めたコストを不要とし、かつ誤差補正の
所用時間を従来の４分の１乃至５分の１程度に短縮でき
る。Also, if this apparatus is used, a simple measuring jig 7
And encoders 4-1 to 4-1 attached to the articulated robot 1.
The cost including maintenance and operation of an expensive three-dimensional measuring instrument is not required, for example, the measurement is performed only by teaching the hand position to the measuring jig 7 using only 4-n, and the time required for error correction is reduced. It can be reduced to about 1/4 to 1/5 of the conventional one.
【００４１】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、上
記一実施の形態では、多関節型ロボット１をスライダ機
構２で移動させているが、測定治具７を例えばコンベア
機構やスライダ機構で移動させるようにしてもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but may be modified as follows. For example, in the above embodiment, the articulated robot 1 is moved by the slider mechanism 2, but the measuring jig 7 may be moved by, for example, a conveyor mechanism or a slider mechanism.
【００４２】又、ロボットパラメータのうち関節角度θ
を変数として誤差の推定を行っているが、リンク長など
他のロボットパラメータを変数としても、同様の手法で
誤差の推定を行うことができる。The joint angle θ among the robot parameters
Is used as a variable, but the error can be estimated by a similar method even when other robot parameters such as the link length are used as variables.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ロ
ボットの全ての関節軸に関して短時間で誤差を推定して
高精度に補正できるロボットの誤差補正方法及びその装
置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a robot error correction method and apparatus capable of estimating errors in all the joint axes of the robot in a short time and correcting the errors with high accuracy.
【図１】本発明に係わるロボットの誤差補正装置の一実
施の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a robot error correction device according to the present invention.
【図２】誤差を推定するときの多関節型ロボット１の移
動を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the movement of the articulated robot 1 when estimating an error.
１：多関節型ロボット、 ２：スライダ機構、 ３：ロボットコントローラ、 ４−１〜４−ｎ：エンコーダ、 ６：関節角度誤差推定装置、 ７：測定治具、 ８：第１の演算手段、 ９：第２の演算手段、 １０：第３の演算手段。 1: Articulated robot, 2: Slider mechanism, 3: Robot controller, 4-1 to 4-n: Encoder, 6: Joint angle error estimating device, 7: Measurement jig, 8: First calculation means, 9 : Second operation means, 10: third operation means.
Claims (3)
のロボットに指示した関節角度との差を補正するロボッ
トの誤差補正方法において、 前記多関節型ロボットの動作範囲内の任意の位置に配置
された測定治具に前記多関節型ロボットの先端を合わせ
て前記多関節型ロボットの各関節角度を測定する工程
と、 前記多関節型ロボット又は前記測定治具を移動させる工
程と、 これら多関節型ロボット又は測定治具の移動後に前記多
関節型ロボットの先端を前記測定治具に合わせて前記多
関節型ロボットの各関節角度を測定する工程と、 前記多関節型ロボット又は前記測定治具の移動前後にそ
れぞれ測定された前記多関節型ロボットの各関節角度に
基づいて関節角度誤差を推定する工程と、を有すること
を特徴するロボットの誤差補正方法。1. An error correction method for a robot for correcting a difference between an actual joint angle of an articulated robot and a joint angle instructed to the robot, wherein the robot is arranged at an arbitrary position within an operation range of the articulated robot. Measuring the joint angles of the articulated robot by aligning the tip of the articulated robot with the measured measuring jig; and moving the articulated robot or the measuring jig. Measuring the joint angles of the articulated robot by moving the tip of the articulated robot to the measuring jig after the movement of the articulated robot or the measuring jig; Estimating a joint angle error based on each joint angle of the articulated robot measured before and after the movement, respectively.
のロボットに指示した関節角度との差を補正するロボッ
トの誤差補正装置において、 前記多関節型ロボットの動作範囲内の任意の位置に配置
された測定治具と、 前記多関節型ロボット又は前記測定治具を移動させる移
動機構と、 前記多関節型ロボットの各関節角度を測定する関節角度
測定手段と、 前記移動機構による移動前後での前記多関節型ロボット
の先端を前記測定治具に合わせたときに前記関節角度測
定手段により測定された前記多関節型ロボットの各関節
角度に基づいて関節角度誤差を推定する関節角度誤差推
定手段と、を具備したことを特徴とするロボットの誤差
補正装置。2. A robot error correcting device for correcting a difference between an actual joint angle of an articulated robot and a joint angle instructed to the robot, wherein the robot is arranged at an arbitrary position within an operation range of the articulated robot. A measuring jig, a moving mechanism for moving the articulated robot or the measuring jig, a joint angle measuring means for measuring each joint angle of the articulated robot, and before and after movement by the moving mechanism. Joint angle error estimating means for estimating a joint angle error based on each joint angle of the articulated robot measured by the joint angle measuring means when the tip of the articulated robot is aligned with the measuring jig; An error correction device for a robot, comprising:
も前記多関節型ロボットの関節角度に基づいて前記多関
節型ロボットの先端位置を求める第１の演算手段と、 この第１の演算手段により前記移動機構による移動前後
の２測定位置でそれぞれ求められた前記多関節型ロボッ
トの先端位置に基づいて前記２測定位置における先端位
置の相対位置を求める第２の演算手段と、 この第２の演算手段により求められた前記２測定位置に
おける先端位置の相対位置に基づいて前記多関節型ロボ
ットの関節角度誤差を推定する第３の演算手段と、を有
することを特徴とする請求項２記載のロボットの誤差補
正装置。3. The joint angle error estimating means includes: first computing means for obtaining a tip position of the articulated robot based on at least a joint angle of the articulated robot; and A second calculating means for calculating a relative position of the tip position at the two measurement positions based on the tip position of the articulated robot determined at two measurement positions before and after the movement by the moving mechanism; 3. The robot according to claim 2, further comprising: third calculating means for estimating a joint angle error of the articulated robot based on a relative position of the tip position at the two measurement positions obtained by Error correction device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10201944A JP2000033586A (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Error compensation method of robot and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10201944A JP2000033586A (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Error compensation method of robot and device thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000033586A true JP2000033586A (en) | 2000-02-02 |
Family
ID=16449372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10201944A Pending JP2000033586A (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Error compensation method of robot and device thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000033586A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113146630A (en) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 华南理工大学 | Industrial robot milling error compensation method, system, device and medium |
| WO2023214625A1 (en) * | 2022-05-02 | 2023-11-09 | 한국전자기술연구원 | Device and method for calibrating articulated robot by using constraints on end effector |
| KR102671823B1 (en) * | 2022-05-02 | 2024-06-03 | 한국전자기술연구원 | Apparatus and method for calibration of articulated robot using constraint condition of end effector |
-
1998
- 1998-07-16 JP JP10201944A patent/JP2000033586A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113146630A (en) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 华南理工大学 | Industrial robot milling error compensation method, system, device and medium |
| CN113146630B (en) * | 2021-04-19 | 2023-10-20 | 华南理工大学 | Industrial robot milling error compensation method, system, device and medium |
| WO2023214625A1 (en) * | 2022-05-02 | 2023-11-09 | 한국전자기술연구원 | Device and method for calibrating articulated robot by using constraints on end effector |
| KR102671823B1 (en) * | 2022-05-02 | 2024-06-03 | 한국전자기술연구원 | Apparatus and method for calibration of articulated robot using constraint condition of end effector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2651251B2 (en) | Mechanism error correction method for SCARA robot | |
| JP5321532B2 (en) | Robot calibration apparatus and calibration method | |
| JP3733364B2 (en) | Teaching position correction method | |
| JP4302830B2 (en) | Robot calibration method and apparatus | |
| KR20080088165A (en) | Robot calibration method | |
| JPS61109109A (en) | Positioning method for planar multi-joint type robot | |
| EP1886771B1 (en) | Rotation center point calculating method, rotation axis calculating method, program creating method, operation method, and robot apparatus | |
| JPH0885083A (en) | Method for deriving and calibrating tool parameter of robot | |
| TW201313415A (en) | System and method for adjusting mechanical arm | |
| CN114012719A (en) | Zero calibration method and system for six-axis robot | |
| JP2001038662A (en) | Working robot calibrating method | |
| CN112587237A (en) | Method for reducing operation error of orthopedic operation robot | |
| JP2000055664A (en) | Articulated robot system with function of measuring attitude, method and system for certifying measuring precision of gyro by use of turntable for calibration reference, and device and method for calibrating turntable formed of n-axes | |
| JPH09222913A (en) | Teaching position correcting device for robot | |
| JP2000033586A (en) | Error compensation method of robot and device thereof | |
| JPH012104A (en) | Robot positioning error correction method | |
| KR101826577B1 (en) | The tool calibration method using robot's wrist axes movements | |
| JPH0774964B2 (en) | Robot positioning error correction method | |
| JP3562096B2 (en) | Position detection method | |
| JPH04100573A (en) | Correction method of shifting of camera coordinate system | |
| CN116077190B (en) | System for improving accuracy of surgical robot system | |
| JP2001018182A (en) | Robot mechanism calibration arithmetic method and system | |
| JPH0731536B2 (en) | Teaching data correction robot | |
| JPH0561648B2 (en) | ||
| JPH06297362A (en) | Method and device for correcting robot position |