JP2001038662A - 作業ロボットの校正方法 - Google Patents
作業ロボットの校正方法Info
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- JP2001038662A JP2001038662A JP11221054A JP22105499A JP2001038662A JP 2001038662 A JP2001038662 A JP 2001038662A JP 11221054 A JP11221054 A JP 11221054A JP 22105499 A JP22105499 A JP 22105499A JP 2001038662 A JP2001038662 A JP 2001038662A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】生産設備内に作業ロボットを設置した後、当該
作業ロボットの各軸に設置されたエンコーダのずれ量
（オフセット量）を算出し、自動的にティーチングプロ
グラムを校正する方法を提供する。 【解決手段】測定機２０によりミラー３０ａ〜３０ｃの
位置を測定し、ワークＷに設定したワーク原点座標Ｒｅ
ｆＷを求め、次いで、作業ロボット１４のエンドエフェ
クタ１６を任意の３点に動作させ、測定機２０によりそ
の３点の位置を測定し、ワーク原点座標系ＲｅｆＷを基
準とする位置に変換する。そして、ワーク原点座標系Ｒ
ｅｆＷを基準とする３点の位置に基づいて、前記３点の
位置を作業ロボット原点座標系ＲｅｆＲを基準とする位
置に変換して作業ロボット各軸のオフセット量を算出
し、このオフセット量をオフラインティーチングプログ
ラムに導入して校正する。
作業ロボットの各軸に設置されたエンコーダのずれ量
（オフセット量）を算出し、自動的にティーチングプロ
グラムを校正する方法を提供する。 【解決手段】測定機２０によりミラー３０ａ〜３０ｃの
位置を測定し、ワークＷに設定したワーク原点座標Ｒｅ
ｆＷを求め、次いで、作業ロボット１４のエンドエフェ
クタ１６を任意の３点に動作させ、測定機２０によりそ
の３点の位置を測定し、ワーク原点座標系ＲｅｆＷを基
準とする位置に変換する。そして、ワーク原点座標系Ｒ
ｅｆＷを基準とする３点の位置に基づいて、前記３点の
位置を作業ロボット原点座標系ＲｅｆＲを基準とする位
置に変換して作業ロボット各軸のオフセット量を算出
し、このオフセット量をオフラインティーチングプログ
ラムに導入して校正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに対して所
定の作業を行う作業ロボットの各軸のエンコーダのオフ
セット量を校正する作業ロボットの校正方法に関する。
定の作業を行う作業ロボットの各軸のエンコーダのオフ
セット量を校正する作業ロボットの校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】工場での生産設備において、ワークに対
して加工等の所望の処理を遂行する作業ロボットが多用
されている。この場合、前記作業ロボットに対するティ
ーチングは、通常、ティーチングボックス等を用いて作
業者が作業ロボットを動作させ、その動作を記憶させて
実現する、いわゆる、ティーチングプレイバック方式に
よって行われるのが一般的であった。
して加工等の所望の処理を遂行する作業ロボットが多用
されている。この場合、前記作業ロボットに対するティ
ーチングは、通常、ティーチングボックス等を用いて作
業者が作業ロボットを動作させ、その動作を記憶させて
実現する、いわゆる、ティーチングプレイバック方式に
よって行われるのが一般的であった。
【０００３】しかしながら、このティーチングプレイバ
ック方式では、動作教示中、生産設備を停止させなけれ
ばならず、従って、その分、生産効率が低下する不具合
が指摘されていた。
ック方式では、動作教示中、生産設備を停止させなけれ
ばならず、従って、その分、生産効率が低下する不具合
が指摘されていた。
【０００４】そこで、前記の不具合を回避する方法とし
て、コンピュータ上に作業ロボットを含む生産設備のシ
ミュレーションモデルを構築し、そのモデルを動作させ
ることによりティーチングデータの作成作業を行う、い
わゆる、オフラインティーチング装置が開発されてい
る。このオフラインティーチング装置によって作成され
たティーチングデータは、現場の作業ロボットに供給さ
れて最終的な動作調整が行われる。
て、コンピュータ上に作業ロボットを含む生産設備のシ
ミュレーションモデルを構築し、そのモデルを動作させ
ることによりティーチングデータの作成作業を行う、い
わゆる、オフラインティーチング装置が開発されてい
る。このオフラインティーチング装置によって作成され
たティーチングデータは、現場の作業ロボットに供給さ
れて最終的な動作調整が行われる。
【０００５】この場合、オフラインティーチングを行っ
ている間、生産設備の動作を停止させる必要がないた
め、その分、稼働率が低下する事態を回避することがで
きる。
ている間、生産設備の動作を停止させる必要がないた
め、その分、稼働率が低下する事態を回避することがで
きる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に、オフラインティーチング装置上でティーチングデー
タを高精度に作成したとしても、そのティーチングデー
タを現場の作業ロボットにそのまま使用して所望の加工
を行える訳ではない。
に、オフラインティーチング装置上でティーチングデー
タを高精度に作成したとしても、そのティーチングデー
タを現場の作業ロボットにそのまま使用して所望の加工
を行える訳ではない。
【０００７】すなわち、オフラインティーチング装置に
おけるティーチングプログラムは、作業ロボットが予定
の位置に正しい姿勢で設置されることを前提に作成され
ているため、現場に設置された作業ロボットの位置や姿
勢にずれがある場合には、現場に設置されている作業ロ
ボットとワークとの位置関係が、オフラインティーチン
グ装置上での作業ロボットとワークとの位置関係に正確
に一致しないこととなり、加工位置にずれが生じてしま
う。この場合、現場において、ティーチングデータの修
正作業を行うことになる。
おけるティーチングプログラムは、作業ロボットが予定
の位置に正しい姿勢で設置されることを前提に作成され
ているため、現場に設置された作業ロボットの位置や姿
勢にずれがある場合には、現場に設置されている作業ロ
ボットとワークとの位置関係が、オフラインティーチン
グ装置上での作業ロボットとワークとの位置関係に正確
に一致しないこととなり、加工位置にずれが生じてしま
う。この場合、現場において、ティーチングデータの修
正作業を行うことになる。
【０００８】また、作業ロボットには、その位置、姿勢
を検出するために、各軸にエンコーダが設置されている
が、このエンコーダの設置位置にずれ（オフセット）が
ある場合には、オフラインティーチング装置において作
成したティーチングデータそのものがオフセット量を含
むデータとなり、現場の作業ロボットの位置、姿勢が正
しく設置されていると認識された場合であっても、加工
位置にずれが生じてしまう。
を検出するために、各軸にエンコーダが設置されている
が、このエンコーダの設置位置にずれ（オフセット）が
ある場合には、オフラインティーチング装置において作
成したティーチングデータそのものがオフセット量を含
むデータとなり、現場の作業ロボットの位置、姿勢が正
しく設置されていると認識された場合であっても、加工
位置にずれが生じてしまう。
【０００９】すなわち、オフラインティーチングを行う
場合、作業ロボットを設置する以前に、エンコーダのオ
フセット量を校正するのが基本であるが、モータの交換
等の理由によりエンコーダのオフセットの校正値がずれ
てしまった場合には、作業ロボットを一旦設備から取り
外し、校正環境において校正作業を行うか、あるいは、
設備内で再校正を行う必要が生じる。しかしながら、特
に、前者においては、作業ロボットを一旦取り外した
後、再度、設定する作業を伴うため、工数が増大してし
まうという不具合がある。
場合、作業ロボットを設置する以前に、エンコーダのオ
フセット量を校正するのが基本であるが、モータの交換
等の理由によりエンコーダのオフセットの校正値がずれ
てしまった場合には、作業ロボットを一旦設備から取り
外し、校正環境において校正作業を行うか、あるいは、
設備内で再校正を行う必要が生じる。しかしながら、特
に、前者においては、作業ロボットを一旦取り外した
後、再度、設定する作業を伴うため、工数が増大してし
まうという不具合がある。
【００１０】また、生産設備やワークの形状などの状況
によっては、作業ロボットを生産設備内に設置してから
では、上記の作業による校正が不可能な場合もあり、オ
フラインティーチングを行う際、多大なオーバーヘッド
タイムを要するという不具合を生じていた。
によっては、作業ロボットを生産設備内に設置してから
では、上記の作業による校正が不可能な場合もあり、オ
フラインティーチングを行う際、多大なオーバーヘッド
タイムを要するという不具合を生じていた。
【００１１】本発明は、前記の不具合を解消するために
なされたもので、生産設備内に作業ロボットを設置した
後、当該作業ロボットの各軸に設置されたエンコーダの
ずれ量（オフセット量）を算出することができ、算出し
たオフセット量に基づいて、自動的にティーチングプロ
グラムを校正することのできる作業ロボットの校正方法
を提供することを目的とする。
なされたもので、生産設備内に作業ロボットを設置した
後、当該作業ロボットの各軸に設置されたエンコーダの
ずれ量（オフセット量）を算出することができ、算出し
たオフセット量に基づいて、自動的にティーチングプロ
グラムを校正することのできる作業ロボットの校正方法
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明では、先ず、測定手段によりワークの基準
位置を測定し、測定手段を基準とするワーク原点座標系
の位置および姿勢を求める。次いで、ワークの近傍に設
置された作業ロボットのエンドエフェクタを任意の少な
くとも２点の位置に移動させ、測定手段によりその少な
くとも２点の位置を測定する。この場合、測定された少
なくとも２点の位置は、測定手段を基準とした位置であ
る。そこで、この位置を、既に求められているワーク原
点座標系を基準とする位置に変換する。
めに、本発明では、先ず、測定手段によりワークの基準
位置を測定し、測定手段を基準とするワーク原点座標系
の位置および姿勢を求める。次いで、ワークの近傍に設
置された作業ロボットのエンドエフェクタを任意の少な
くとも２点の位置に移動させ、測定手段によりその少な
くとも２点の位置を測定する。この場合、測定された少
なくとも２点の位置は、測定手段を基準とした位置であ
る。そこで、この位置を、既に求められているワーク原
点座標系を基準とする位置に変換する。
【００１３】次に、ワーク原点座標系を基準とする前記
少なくとも２点の位置を作業ロボット原点座標系を基準
とする位置に変換する。その後、この少なくとも２点の
位置と、エンドエフェクタが前記少なくとも２点の位置
にあるときのエンコーダの出力値とに基づき、前記エン
コーダのオフセット量を算出する。
少なくとも２点の位置を作業ロボット原点座標系を基準
とする位置に変換する。その後、この少なくとも２点の
位置と、エンドエフェクタが前記少なくとも２点の位置
にあるときのエンコーダの出力値とに基づき、前記エン
コーダのオフセット量を算出する。
【００１４】以上のようにして算出した作業ロボットの
各軸のオフセット量をオフラインティーチング装置のテ
ィーチングプログラムに導入することにより、ティーチ
ングプログラムを校正する。
各軸のオフセット量をオフラインティーチング装置のテ
ィーチングプログラムに導入することにより、ティーチ
ングプログラムを校正する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本実施形態の作業ロボッ
トの校正方法が適用される生産設備の構成を示す。
トの校正方法が適用される生産設備の構成を示す。
【００１６】この生産設備の作業台１０には、ワークＷ
を位置決めするための複数の基準ピン１２ａ〜１２ｃが
配設されている。ワークＷは、これらの基準ピン１２ａ
〜１２ｃによって基準位置に配置される。また、作業台
１０の側部には、ワークＷに対して所定の加工作業を行
うための作業ロボット１４が設置される。
を位置決めするための複数の基準ピン１２ａ〜１２ｃが
配設されている。ワークＷは、これらの基準ピン１２ａ
〜１２ｃによって基準位置に配置される。また、作業台
１０の側部には、ワークＷに対して所定の加工作業を行
うための作業ロボット１４が設置される。
【００１７】作業ロボット１４は、ワークＷに対して所
定の加工作業を行うエンドエフェクタ１６を備えた多軸
ロボットにより構成されており、その動作は、ロボット
コントローラ１８に記憶されたティーチングデータに基
づいて制御される。すなわち、作業ロボット１４の各軸
には、エンコーダ１５が取り付けられており、各エンコ
ーダ１５の出力値が前記ティーチングデータに基づく指
令値となるように制御が行われる。なお、このティーチ
ングデータは、図示しないコンピュータ上に設定された
当該生産設備のシミュレーションモデルに従い、オフラ
インティーチングによって作成されたものである。
定の加工作業を行うエンドエフェクタ１６を備えた多軸
ロボットにより構成されており、その動作は、ロボット
コントローラ１８に記憶されたティーチングデータに基
づいて制御される。すなわち、作業ロボット１４の各軸
には、エンコーダ１５が取り付けられており、各エンコ
ーダ１５の出力値が前記ティーチングデータに基づく指
令値となるように制御が行われる。なお、このティーチ
ングデータは、図示しないコンピュータ上に設定された
当該生産設備のシミュレーションモデルに従い、オフラ
インティーチングによって作成されたものである。
【００１８】一方、作業台１０の側部には、作業ロボッ
ト１４の作業台１０に対する設置状態を検出するための
測定機２０（測定手段）が設置される。測定機２０は、
鉛直軸の回りのα方向に旋回する旋回部２２と、旋回部
２２上に設けられ、水平軸の回りのβ方向に旋回するヘ
ッド部２４と、ヘッド部２４に設けられ、距離を測定す
るためのレーザビームＬを受発光するレーザ受発光部２
６とを備える。この測定機２０には、測定対象物の位置
を算出するための位置算出器２８が接続される。また、
作業台１０上の３本の基準ピン１２ａ〜１２ｃと、作業
ロボット１４のエンドエフェクタ１６とには、レーザビ
ームＬを反射するためのミラー３０ａ〜３０ｄが装着さ
れる。
ト１４の作業台１０に対する設置状態を検出するための
測定機２０（測定手段）が設置される。測定機２０は、
鉛直軸の回りのα方向に旋回する旋回部２２と、旋回部
２２上に設けられ、水平軸の回りのβ方向に旋回するヘ
ッド部２４と、ヘッド部２４に設けられ、距離を測定す
るためのレーザビームＬを受発光するレーザ受発光部２
６とを備える。この測定機２０には、測定対象物の位置
を算出するための位置算出器２８が接続される。また、
作業台１０上の３本の基準ピン１２ａ〜１２ｃと、作業
ロボット１４のエンドエフェクタ１６とには、レーザビ
ームＬを反射するためのミラー３０ａ〜３０ｄが装着さ
れる。
【００１９】なお、測定機２０、位置算出器２８および
ミラー３０ａ〜３０ｄは、作業ロボット１４の設置状態
を検出するときにのみ生産設備に装着される。
ミラー３０ａ〜３０ｄは、作業ロボット１４の設置状態
を検出するときにのみ生産設備に装着される。
【００２０】本実施形態の作業ロボットの校正方法が適
用される生産設備は、基本的には以上のように構成され
るものであり、次に、この生産設備における作業ロボッ
ト１４のエンコーダ１５の位置ずれ（オフセット量）を
校正する方法につき、図２に示すフローチャートに従っ
て説明する。
用される生産設備は、基本的には以上のように構成され
るものであり、次に、この生産設備における作業ロボッ
ト１４のエンコーダ１５の位置ずれ（オフセット量）を
校正する方法につき、図２に示すフローチャートに従っ
て説明する。
【００２１】先ず、作業台１０に対して任意の位置に設
置された測定機２０から見たワーク原点座標系ＲｅｆＷ
の位置および姿勢を求める。この場合、ワーク原点座標
系ＲｅｆＷは、作業台１０の基準ピン１２ａ〜１２ｃを
基準として位置決めされるワークＷの原点位置に設定さ
れる直交座標系である。
置された測定機２０から見たワーク原点座標系ＲｅｆＷ
の位置および姿勢を求める。この場合、ワーク原点座標
系ＲｅｆＷは、作業台１０の基準ピン１２ａ〜１２ｃを
基準として位置決めされるワークＷの原点位置に設定さ
れる直交座標系である。
【００２２】そこで、測定機２０を駆動し、基準ピン１
２ａ〜１２ｃに装着されたミラー３０ａ〜３０ｃに対し
てレーザビームＬを照射し、その反射光を受光すること
により、各ミラー３０ａ〜３０ｃの測定機座標系Ｒｅｆ
Ｓを基準とする座標ＳＭａ（ｘｓｍａ，ｙｓｍａ，ｚｓ
ｍａ）〜ＳＭｃ（ｘｓｍｃ，ｙｓｍｃ，ｚｓｍｃ）を測
定する（ステップＳ１）。
２ａ〜１２ｃに装着されたミラー３０ａ〜３０ｃに対し
てレーザビームＬを照射し、その反射光を受光すること
により、各ミラー３０ａ〜３０ｃの測定機座標系Ｒｅｆ
Ｓを基準とする座標ＳＭａ（ｘｓｍａ，ｙｓｍａ，ｚｓ
ｍａ）〜ＳＭｃ（ｘｓｍｃ，ｙｓｍｃ，ｚｓｍｃ）を測
定する（ステップＳ１）。
【００２３】この場合、位置算出器２８は、測定機２０
の旋回部２２を矢印α方向に旋回させるとともにヘッド
部２４を矢印β方向に旋回させ、ミラー３０ａ〜３０ｄ
によるレーザビームＬの反射光を受光したときの各旋回
角および反射光の受光時間から、各ミラー３０ａ〜３０
ｄの座標ＳＭａ〜ＳＭｃを求めることができる。
の旋回部２２を矢印α方向に旋回させるとともにヘッド
部２４を矢印β方向に旋回させ、ミラー３０ａ〜３０ｄ
によるレーザビームＬの反射光を受光したときの各旋回
角および反射光の受光時間から、各ミラー３０ａ〜３０
ｄの座標ＳＭａ〜ＳＭｃを求めることができる。
【００２４】次に、ワーク原点座標系ＲｅｆＷに対して
既知である各ミラー３０ａ〜３０ｄの座標ＷＭａ（ｘｗ
ｍａ，ｙｗｍａ，ｚｗｍａ）〜ＷＭｃ（ｘｗｍｃ，ｙｗ
ｍｃ，ｚｗｍｃ）と、ステップＳ１で求めた測定機座標
系ＲｅｆＳを基準とする座標ＳＭａ〜ＳＭｃとを用い
て、測定機座標系ＲｅｆＳを基準とするワーク原点座標
系ＲｅｆＷの位置および姿勢を求める（ステップＳ
２）。
既知である各ミラー３０ａ〜３０ｄの座標ＷＭａ（ｘｗ
ｍａ，ｙｗｍａ，ｚｗｍａ）〜ＷＭｃ（ｘｗｍｃ，ｙｗ
ｍｃ，ｚｗｍｃ）と、ステップＳ１で求めた測定機座標
系ＲｅｆＳを基準とする座標ＳＭａ〜ＳＭｃとを用い
て、測定機座標系ＲｅｆＳを基準とするワーク原点座標
系ＲｅｆＷの位置および姿勢を求める（ステップＳ
２）。
【００２５】この場合、ワーク原点座標系ＲｅｆＷの位
置および姿勢は、測定機座標系ＲｅｆＳをワーク原点座
標系ＲｅｆＷに変換する変換マトリックス［Ｔ］によっ
て表すことができる。この変換マトリックス［Ｔ］は、
図３に示すように、座標ＳＭａ〜ＳＭｃで構成される三
角形を座標ＷＭａ〜ＷＭｃで構成される三角形に重ねる
ための処理を表し、移動ベクトルＶ（ｘ，ｙ，ｚ）と、
３×３の回転マトリックスＣ（φ，θ，ψ）（φ、θ、
ψは、測定機座標系ＲｅｆＳの各軸回りの回転角度を表
す。）とを用いて、
置および姿勢は、測定機座標系ＲｅｆＳをワーク原点座
標系ＲｅｆＷに変換する変換マトリックス［Ｔ］によっ
て表すことができる。この変換マトリックス［Ｔ］は、
図３に示すように、座標ＳＭａ〜ＳＭｃで構成される三
角形を座標ＷＭａ〜ＷＭｃで構成される三角形に重ねる
ための処理を表し、移動ベクトルＶ（ｘ，ｙ，ｚ）と、
３×３の回転マトリックスＣ（φ，θ，ψ）（φ、θ、
ψは、測定機座標系ＲｅｆＳの各軸回りの回転角度を表
す。）とを用いて、
【００２６】
【数１】
【００２７】と表すことができる。なお、移動ベクトル
Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ワーク原点座標系ＲｅｆＷの位置
を表し、回転マトリックスＣ（φ，θ，ψ）は、ワーク
原点座標系ＲｅｆＷの姿勢を表す。
Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ワーク原点座標系ＲｅｆＷの位置
を表し、回転マトリックスＣ（φ，θ，ψ）は、ワーク
原点座標系ＲｅｆＷの姿勢を表す。
【００２８】座標ＳＭａ〜ＳＭｃおよび座標ＷＭａ〜Ｗ
Ｍｃと、変換マトリックス［Ｔ］との間には、
Ｍｃと、変換マトリックス［Ｔ］との間には、
【００２９】
【数２】
【００３０】
【数３】
【００３１】
【数４】
【００３２】の関係が成り立つため、これらの関係から
変換マトリックス［Ｔ］を構成する移動ベクトルＶ
（ｘ，ｙ，ｚ）および回転マトリックスＣ（φ，θ，
ψ）を求めることができる。
変換マトリックス［Ｔ］を構成する移動ベクトルＶ
（ｘ，ｙ，ｚ）および回転マトリックスＣ（φ，θ，
ψ）を求めることができる。
【００３３】次に、図４に示すように、作業ロボット１
４のエンドエフェクタ１６を任意の３点の位置に移動
し、その３点の座標ＳＭ１（ｘｓｍ１，ｙｓｍ１，ｚｓ
ｍ１）〜ＳＭ３（ｘｓｍ３，ｙｓｍ３，ｚｓｍ３）を測
定機２０により測定する（ステップＳ３）。
４のエンドエフェクタ１６を任意の３点の位置に移動
し、その３点の座標ＳＭ１（ｘｓｍ１，ｙｓｍ１，ｚｓ
ｍ１）〜ＳＭ３（ｘｓｍ３，ｙｓｍ３，ｚｓｍ３）を測
定機２０により測定する（ステップＳ３）。
【００３４】得られた座標ＳＭ１〜ＳＭ３は、測定機座
標系ＲｅｆＳを基準とするものであるから、ステップＳ
２で求めた変換マトリックス［Ｔ］を用いて、ワーク原
点座標系ＲｅｆＷを基準とするミラー３０ｄの３点の座
標ＷＭ１（ｘｗｍ１，ｙｗｍ１，ｚｗｍ１）〜ＷＭ３
（ｘｗｍ３，ｙｗｍ３，ｚｗｍ３）を以下の（５）式〜
（７）式を用いて求める（ステップＳ４）。
標系ＲｅｆＳを基準とするものであるから、ステップＳ
２で求めた変換マトリックス［Ｔ］を用いて、ワーク原
点座標系ＲｅｆＷを基準とするミラー３０ｄの３点の座
標ＷＭ１（ｘｗｍ１，ｙｗｍ１，ｚｗｍ１）〜ＷＭ３
（ｘｗｍ３，ｙｗｍ３，ｚｗｍ３）を以下の（５）式〜
（７）式を用いて求める（ステップＳ４）。
【００３５】
【数５】
【００３６】
【数６】
【００３７】
【数７】
【００３８】一方、ワーク原点座標系ＲｅｆＷを基準と
する作業ロボット１４の作業ロボット原点座標系Ｒｅｆ
Ｒの位置および姿勢を求める（ステップＳ５）。この作
業ロボット原点座標系ＲｅｆＲは、作業台１０に対する
作業ロボット１４の据え付け位置および姿勢として予め
設定されており、（１）式と同様に、ワーク原点座標系
ＲｅｆＷから作業ロボット原点座標系ＲｅｆＲまでの移
動ベクトルと、ワーク原点座標系ＲｅｆＷに対する作業
ロボット原点座標系ＲｅｆＲの回転マトリクスとからな
る変換マトリックス［Ｒｗ］で表すことができる。
する作業ロボット１４の作業ロボット原点座標系Ｒｅｆ
Ｒの位置および姿勢を求める（ステップＳ５）。この作
業ロボット原点座標系ＲｅｆＲは、作業台１０に対する
作業ロボット１４の据え付け位置および姿勢として予め
設定されており、（１）式と同様に、ワーク原点座標系
ＲｅｆＷから作業ロボット原点座標系ＲｅｆＲまでの移
動ベクトルと、ワーク原点座標系ＲｅｆＷに対する作業
ロボット原点座標系ＲｅｆＲの回転マトリクスとからな
る変換マトリックス［Ｒｗ］で表すことができる。
【００３９】次に、ステップＳ４で求めたワーク原点座
標系ＲｅｆＷを基準とするミラー３０ｄの３点の座標Ｗ
Ｍ１（ｘｗｍ１，ｙｗｍ１，ｚｗｍ１）〜ＷＭ３（ｘｗ
ｍ３，ｙｗｍ３，ｚｗｍ３）を作業ロボット原点座標系
ＲｅｆＲを基準とする座標ＲＭ１（ｘｒｍ１，ｙｒｍ
１，ｚｒｍ１）〜ＲＭ３（ｘｒｍ３，ｙｒｍ３，ｚｒｍ
３）に変換する（ステップＳ６）。
標系ＲｅｆＷを基準とするミラー３０ｄの３点の座標Ｗ
Ｍ１（ｘｗｍ１，ｙｗｍ１，ｚｗｍ１）〜ＷＭ３（ｘｗ
ｍ３，ｙｗｍ３，ｚｗｍ３）を作業ロボット原点座標系
ＲｅｆＲを基準とする座標ＲＭ１（ｘｒｍ１，ｙｒｍ
１，ｚｒｍ１）〜ＲＭ３（ｘｒｍ３，ｙｒｍ３，ｚｒｍ
３）に変換する（ステップＳ６）。
【００４０】ワーク原点座標系ＲｅｆＷを基準とするミ
ラー３０ｄの３点の座標ＷＭ１〜ＷＭ３から作業ロボッ
ト原点座標系ＲｅｆＲを基準とした座標ＲＭ１〜ＲＭ３
への変換は、変換マトリックス［Ｒｗ］を用いて、下記
の（８）式〜（１０）式で表される。
ラー３０ｄの３点の座標ＷＭ１〜ＷＭ３から作業ロボッ
ト原点座標系ＲｅｆＲを基準とした座標ＲＭ１〜ＲＭ３
への変換は、変換マトリックス［Ｒｗ］を用いて、下記
の（８）式〜（１０）式で表される。
【００４１】
【数８】
【００４２】
【数９】
【００４３】
【数１０】
【００４４】一方、作業ロボット１４のエンドエフェク
タ１６の位置および姿勢は、各軸のリンク構成と関節角
度で決定され、数学的には（１１）式のマトリックス
［Ｔ６］として表現できる。
タ１６の位置および姿勢は、各軸のリンク構成と関節角
度で決定され、数学的には（１１）式のマトリックス
［Ｔ６］として表現できる。
【００４５】
【数１１】
【００４６】この場合、作業ロボット１４のエンドエフ
ェクタ１６の位置は、Ｐ（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）であり、
６軸ロボットとして各軸の軸角度をΘ１〜Θ６とし、各
軸のエンコーダ１５のオフセット量をε１〜ε６とする
と、 ｐｘ＝ｆｘ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１２） ｐｙ＝ｆｙ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１３） ｐｚ＝ｆｚ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１４） となる。
ェクタ１６の位置は、Ｐ（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）であり、
６軸ロボットとして各軸の軸角度をΘ１〜Θ６とし、各
軸のエンコーダ１５のオフセット量をε１〜ε６とする
と、 ｐｘ＝ｆｘ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１２） ｐｙ＝ｆｙ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１３） ｐｚ＝ｆｚ（Θ１＋ε１，Θ２＋ε２，Θ３＋ε３，Θ４＋ε４，Θ５＋ε ５，Θ６＋ε６） …（１４） となる。
【００４７】上記の（１２）式〜（１４）式を作業ロボ
ット原点座標系ＲｅｆＲに変換したミラー３０ｄの３点
の位置ＲＭ１〜ＲＭ３に適用すると、 ｘｒ１＝ｆｘ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１５） ｙｒ１＝ｆｙ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１６） ｚｒ１＝ｆｚ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１７） ｘｒ２＝ｆｘ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（１８） ｙｒ２＝ｆｙ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（１９） ｚｒ２＝ｆｚ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（２０） ｘｒ３＝ｆｘ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２１） ｙｒ３＝ｆｙ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２２） ｚｒ３＝ｆｚ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２３） と表すことができる。
ット原点座標系ＲｅｆＲに変換したミラー３０ｄの３点
の位置ＲＭ１〜ＲＭ３に適用すると、 ｘｒ１＝ｆｘ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１５） ｙｒ１＝ｆｙ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１６） ｚｒ１＝ｆｚ（Θ１１＋ε１，Θ１２＋ε２，Θ１３＋ε３，Θ１４＋ε４ ，Θ１５＋ε５，Θ１６＋ε６） …（１７） ｘｒ２＝ｆｘ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（１８） ｙｒ２＝ｆｙ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（１９） ｚｒ２＝ｆｚ（Θ２１＋ε１，Θ２２＋ε２，Θ２３＋ε３，Θ２４＋ε４ ，Θ２５＋ε５，Θ２６＋ε６） …（２０） ｘｒ３＝ｆｘ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２１） ｙｒ３＝ｆｙ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２２） ｚｒ３＝ｆｚ（Θ３１＋ε１，Θ３２＋ε２，Θ３３＋ε３，Θ３４＋ε４ ，Θ３５＋ε５，Θ３６＋ε６） …（２３） と表すことができる。
【００４８】上記の（１５）式〜（２３）式におけるΘ
１１〜Θ３６は、ミラー３０ｄの３つの位置における作
業ロボット１４の各軸の角度（例えば、Θ２３はミラー
３０ｄの第２の位置における座標ＲＭ２における第３軸
目の角度を表す。）であり、エンコーダ１５の出力値と
して全て既知である。（１５）式〜（２３）式は非線型
方程式であり一般には解くことはできないが、オフセッ
ト量ε１〜ε６は微小なものであるため、オフセット量
ε１〜ε６の２乗以上の項を無視することにより線型方
程式化し、各軸のオフセット量ε１〜ε６を算出するこ
とができる（ステップＳ７）。
１１〜Θ３６は、ミラー３０ｄの３つの位置における作
業ロボット１４の各軸の角度（例えば、Θ２３はミラー
３０ｄの第２の位置における座標ＲＭ２における第３軸
目の角度を表す。）であり、エンコーダ１５の出力値と
して全て既知である。（１５）式〜（２３）式は非線型
方程式であり一般には解くことはできないが、オフセッ
ト量ε１〜ε６は微小なものであるため、オフセット量
ε１〜ε６の２乗以上の項を無視することにより線型方
程式化し、各軸のオフセット量ε１〜ε６を算出するこ
とができる（ステップＳ７）。
【００４９】このようにして算出した作業ロボット１４
の各軸のオフセット量ε１〜ε６を図示しないオフライ
ンティーチング装置からロボットコントローラ１８、も
しくは、位置算出器２８にダウンロードしたティーチン
グプログラムに導入し（ステップＳ８）、ティーチング
プログラムを校正した後、この校正ティーチングプログ
ラムをオフラインティーチング装置にアップロードし、
オフラインティーチングを行えば、高精度のオフライン
ティーチングデータを得ることができる。
の各軸のオフセット量ε１〜ε６を図示しないオフライ
ンティーチング装置からロボットコントローラ１８、も
しくは、位置算出器２８にダウンロードしたティーチン
グプログラムに導入し（ステップＳ８）、ティーチング
プログラムを校正した後、この校正ティーチングプログ
ラムをオフラインティーチング装置にアップロードし、
オフラインティーチングを行えば、高精度のオフライン
ティーチングデータを得ることができる。
【００５０】以上のようにして、作業ロボット１４の各
軸のオフセット量ε１〜ε６を求めることにより、オフ
ラインティーチング装置のティーチングプログラムを自
動校正することができ、高精度なティーチングデータを
求めることができる。
軸のオフセット量ε１〜ε６を求めることにより、オフ
ラインティーチング装置のティーチングプログラムを自
動校正することができ、高精度なティーチングデータを
求めることができる。
【００５１】なお、上述した実施形態では、エンドエフ
ェクタ１６を任意の３点の位置に移動させることによ
り、（１５）式〜（２３）式を導き、それから各軸のオ
フセット量ε１〜ε６を求めるようにしているが、原理
的には、６つの連立方程式があればよく、従って、エン
ドエフェクタ１６を少なくとも２点の位置に移動させる
ことにより、オフセット量ε１〜ε６を求めることがで
きる。
ェクタ１６を任意の３点の位置に移動させることによ
り、（１５）式〜（２３）式を導き、それから各軸のオ
フセット量ε１〜ε６を求めるようにしているが、原理
的には、６つの連立方程式があればよく、従って、エン
ドエフェクタ１６を少なくとも２点の位置に移動させる
ことにより、オフセット量ε１〜ε６を求めることがで
きる。
【００５２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生産設
備内に作業ロボットを設置した後、任意の位置に設置し
た測定手段により測定したデータに基づき、当該作業ロ
ボットの各軸に設置されたエンコーダのずれ量（オフセ
ット量）を算出することができ、算出したエンコーダの
ずれ量に基づいて、自動的にティーチングプログラムを
校正することができる。この結果、精度の高いティーチ
ングデータの作成が可能となり、作業ロボットの稼働率
の向上に寄与することが可能となる。
備内に作業ロボットを設置した後、任意の位置に設置し
た測定手段により測定したデータに基づき、当該作業ロ
ボットの各軸に設置されたエンコーダのずれ量（オフセ
ット量）を算出することができ、算出したエンコーダの
ずれ量に基づいて、自動的にティーチングプログラムを
校正することができる。この結果、精度の高いティーチ
ングデータの作成が可能となり、作業ロボットの稼働率
の向上に寄与することが可能となる。
【図１】本実施形態の作業ロボットの校正方法が適用さ
れる生産設備の全体構成を示す図である。
れる生産設備の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態の作業ロボットのエンコーダのオフ
セットに基づく自動校正の手順を示すフローチャートで
ある。
セットに基づく自動校正の手順を示すフローチャートで
ある。
【図３】本実施形態の作業ロボットのエンコーダのオフ
セットに基づく自動校正方法において、測定機座標系を
ワーク原点座標系に変換する変換マトリックスの求め方
の説明図である。
セットに基づく自動校正方法において、測定機座標系を
ワーク原点座標系に変換する変換マトリックスの求め方
の説明図である。
【図４】本実施形態の作業ロボットのエンコーダのオフ
セットに基づく自動校正方法において、測定機座標系と
ワーク座標系と作業ロボット原点座標系との関係説明図
である。
セットに基づく自動校正方法において、測定機座標系と
ワーク座標系と作業ロボット原点座標系との関係説明図
である。
１０…作業台 １２ａ〜１２ｃ…基
準ピン １４…作業ロボット １６…エンドエフェ
クタ １８…ロボットコントローラ ２０…測定機（測定
手段） ２２…旋回部 ２４…ヘッド部 ２６…レーザ受発光部 ２８…位置算出器 ３０ａ〜３０ｄ…ミラー Ｗ…ワーク Ｌ…レーザビーム ＲｅｆＳ…測定機座
標系 ＲｅｆＷ…ワーク原点座標系 ＲｅｆＲ…作業ロボ
ット原点座標系
準ピン １４…作業ロボット １６…エンドエフェ
クタ １８…ロボットコントローラ ２０…測定機（測定
手段） ２２…旋回部 ２４…ヘッド部 ２６…レーザ受発光部 ２８…位置算出器 ３０ａ〜３０ｄ…ミラー Ｗ…ワーク Ｌ…レーザビーム ＲｅｆＳ…測定機座
標系 ＲｅｆＷ…ワーク原点座標系 ＲｅｆＲ…作業ロボ
ット原点座標系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 将友 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 BA03 DA08 DC07 DD11 DE06 FA08 FB26 5H269 AB26 AB33 BB03 CC09 FF03 FF06 JJ02 JJ19 NN16 QC10 SA10
Claims (2)
- 【請求項１】ワークに対して所定の作業を行う作業ロボ
ットの各軸のエンコーダのオフセット量を校正する方法
であって、 測定手段により前記ワークの基準位置を測定し、前記測
定手段を基準とするワーク原点座標系を求めるステップ
と、 前記作業ロボットのエンドエフェクタを任意の少なくと
も２点の位置に設定し、前記測定手段により前記少なく
とも２点の位置を測定し、前記ワーク原点座標系を基準
とする前記少なくとも２点の位置を求めるステップと、 前記ワーク原点座標系を基準とする前記少なくとも２点
の位置を前記作業ロボット原点座標系を基準とする位置
に変換するステップと、 前記作業ロボット原点座標系を基準とする前記少なくと
も２点の位置と、前記エンドエフェクタを前記少なくと
も２点の位置に配置したときの前記作業ロボットの前記
エンコーダの出力値とに基づき、前記エンコーダのオフ
セット量を求めるステップと、 を有し、前記オフセット量に基づいて前記作業ロボット
を校正することを特徴とする作業ロボットの校正方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、 前記ワーク原点座標系は、前記ワークに対して設定した
３つの基準位置を前記測定手段により測定することで、
その位置および姿勢を求めることを特徴とする作業ロボ
ットの校正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221054A JP2001038662A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 作業ロボットの校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221054A JP2001038662A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 作業ロボットの校正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001038662A true JP2001038662A (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16760782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11221054A Pending JP2001038662A (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 作業ロボットの校正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001038662A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100885546B1 (ko) | 2007-02-12 | 2009-02-26 | 권오봉 | 로봇 제어를 위한 엔코딩 방법, 엔코딩 시스템 및 이를이용한 로봇 시스템 |
| US7899577B2 (en) | 2006-07-03 | 2011-03-01 | Fanuc Ltd | Measuring system and calibration method |
| JP2011075391A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 可動軸の位置管理装置 |
| CN103322953A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-09-25 | 北京配天大富精密机械有限公司 | 工件坐标系的标定方法、装置及工件加工处理方法、装置 |
| CN107443375A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-08 | 深圳市同川科技有限公司 | 机器人原点标定方法、装置、存储介质和计算机设备 |
| CN108088370A (zh) * | 2018-02-14 | 2018-05-29 | 山东建筑大学 | 一种基于光栅尺及编码器的位置测量系统和测量方法 |
| US10335950B2 (en) | 2016-05-31 | 2019-07-02 | Fanuc Corporation | Robot control apparatus and robot control method |
| WO2020010625A1 (zh) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 机器人运动学模型优化方法、系统和存储装置 |
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| JP2020066083A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 国立大学法人広島大学 | ロボットの運動精度測定方法及び位置補正方法 |
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| WO2024190883A1 (ja) * | 2023-03-15 | 2024-09-19 | 京セラ株式会社 | 処理装置、載置部材及びプログラム |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP11221054A patent/JP2001038662A/ja active Pending
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