JP2002036155A - ロボットのエンドエフェクタ - Google Patents

ロボットのエンドエフェクタ

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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49305—Store, memory on tool with control and maintenance data

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの先端との座標ずれを容易に設定で
きるようにする。 【解決手段】 エンドエフェクタ１１を構成するデータ
格納部３０にはロボットの先端との座標ずれ量が記憶さ
れている。エンドエフェクタ１１は、ロボットの先端に
装着されたときは、データ格納部３０に記憶されている
座標ずれ量をロボットコントローラに送信する。ロボッ
トコントローラは、受信した座標ずれ量に基づいてロボ
ットの先端の位置及び姿勢を制御することによりエンド
エフェクタ１１の位置及び姿勢を制御する。これによ
り、ロボットによるエンドエフェクタを用いた組立作業
などを確実に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの先端に
装着されるエンドエフェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットの先端アームにはロボットの作
業内容に応じて所定のエンドエフェクタを装着するよう
にしている。ところで、ロボットコントローラによるロ
ボットに対する制御によりエンドエフェクタの位置及び
姿勢を正しく制御するには、ロボットの先端位置に対す
るエンドエフェクタの座標ずれ量をロボットコントロー
ラに予め入力するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
トの先端位置に対するエンドエフェクタの座標ずれ量は
エンドエフェクタの種別毎に異なっているので、エンド
エフェクタの種別を変更する毎に、エンドエフェクタの
座標ずれ量をロボットコントローラに入力する必要があ
り、その作業が極めて面倒である。しかも、斯様な座標
ずれ量は、エンドエフェクタが同一種別であっても異な
ることがあり、結局、エンドエフェクタを交換する毎に
座標ずれ量を入力しているのが実情である。
【０００４】一方、ロボットの命令においてエンドエフ
ェクタに対する命令を実行したときは、ロボットコント
ローラのＩ／Ｏポートから信号を出力することによりエ
ンドエフェクタを動作させるようにしているが、エンド
エフェクタによってはＩ／Ｏポートに対する出力により
動作が異なることがある。このため、エンドエフェクタ
毎にＩ／Ｏポートに対する出力命令を変更する必要があ
り、使い勝手が極めて悪い。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、ロボットの先端との座標ずれを
容易に設定することができ、第２の目的は、命令を共通
化することができるロボットのエンドエフェクタを提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、エンドエフェクタの記憶手段には当該エンドエフェ
クタに関するデータが記憶されており、出力手段は、エ
ンドエフェクタがロボットの先端に装着された状態では
記憶手段に記憶されているデータをロボットコントロー
ラに出力する。これにより、ロボットコントローラは、
エンドエフェクタからのデータに基づいてエンドエフェ
クタに関する各種データを取得してエンドエフェクタを
適切に動作させることができる。
【０００７】請求項２の発明によれば、エンドエフェク
タの記憶手段にはエンドエフェクタの座標とロボットの
先端座標との座標ずれ量が記憶されているので、ロボッ
トコントローラは、エンドエフェクタから取得した座標
ずれ量とロボットの先端座標に基づいてエンドエフェク
タを所望の位置及び姿勢に正しく制御することができ
る。
【０００８】請求項３の発明によれば、エンドエフェク
タがロボットの先端に装着された状態において、エンド
エフェクタの制御手段は、ロボットコントローラからエ
ンドエフェクタに対する動作命令を取得したときは、そ
の動作命令に対応して記憶手段が記憶している動作内容
に基づいてエンドエフェクタの動作を制御する。これに
より、エンドエフェクタに対する動作命令としてエンド
エフェクタの種別にかかわらず共通化することができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図２はロボット装置の斜視図で
ある。この図２において、ロボット装置１は、ロボット
２と、このロボット２を制御するロボットコントローラ
３と、ティーチングペンダント４とから構成されてい
る。このロボット２は、例えば垂直多関節型のロボット
として構成されている。つまり、ロボット２は、ベース
５と、このベース５に水平方向に旋回可能に設けられた
ショルダ部６と、このショルダ部６に垂直方向に旋回可
能に設けられた下アーム７と、この下アーム７に垂直方
向に旋回可能に且つ捻り回転可能に設けられた上アーム
８と、この上アーム８に垂直方向に旋回可能に設けられ
た手首９とを備え、手首９は先端部に捻り回転可能なフ
ランジ１０を備えている。
【００１０】上記フランジ１０はロボット２の先端とさ
れ、当該フランジ１０にワークを把持するエンドエフェ
クタ１１（図４参照）などが取付けられるようになって
いる。
【００１１】ここで、ショルダ部６の水平方向の旋回動
作、下アーム７、上アーム８、手首９の垂直方向の各旋
回動作は、それぞれの関節１２が、駆動源である例えば
直流サーボモータ１３（何れも図３参照）により図示し
ない適宜の伝達機構を介して回転駆動されることにより
行われる。
【００１２】図３はロボットコントローラ３の構成を概
略的に示している。この図３において、ロボットコント
ローラ３は、主制御部１４、動作プログラム記憶部１
５、ティーチングポイント記憶部１６、経路生成部１
７、動作ポイント記憶部１８、ロボット２の関節１２を
駆動するための駆動部１９、位置検出部２０などを備え
ている。主制御部１４は、ロボット２の動作プログラム
が与えられたときは、その動作プログラムを動作プログ
ラム記憶部１５に格納する。
【００１３】位置検出部２０は、各関節１２の現在の回
転角度を検出するためのもので、各関節１２を駆動する
サーボモータ１３に設けられた位置センサとしてのロー
タリエンコーダ２１が接続されている。このロータリエ
ンコーダ２１は、各サーボモータ１３の回転角度に応じ
たパルス信号を出力し、そのパルス信号は位置検出部２
０に与えられる。位置検出部２０は、各ロータリエンコ
ーダ２１からのパルス信号に基づいて各サーボモータ１
３ひいては各関節１２の現在位置を検出し、その位置情
報は、各サーボモータ１３の駆動部１９及び主制御部１
４に与えられるようになっている。
【００１４】各駆動部１９は、主制御部１４から与えら
れる位置指令値と位置検出部２０から与えられる現在位
置とを比較し、その偏差に応じた電流を各サーボモータ
１３に供給してそれらを駆動する。これにより、ロボッ
ト２の先端であるフランジ１０の中心部が動作プログラ
ムにより定められた位置を通過することにより、組立作
業などが行われるものである。
【００１５】ここで、ロボットコントローラ３にはデー
タ通信部２２が設けられており、ロボット２の先端とし
てのフランジ１０にエンドエフェクタ１１が接続された
状態で主制御部１４とエンドエフェクタ１１とがコネク
タにより接続されたり、または磁気或いは光を媒体とし
て接続されるようになっている。
【００１６】図４はエンドエフェクタ１１を概略的に示
している。この図４において、エンドエフェクタ１１
は、データ格納・処理部２３、アクチュエータ部２４及
び把持部２５から構成されており、データ格納・処理部
２３はロボット２の先端のフランジ１０に極めて正確な
位置決め状態で装着可能な形状に形成されている。
【００１７】アクチュエータ部２４は、パイプ２６（図
１参照）を通じて圧縮空気が供給される給入口２７を有
しており、データ格納・処理部２３による制御に応じて
把持部２５が開閉するようになっている。
【００１８】図１はエンドエフェクタ１１の構成を示す
ブロック図である。この図１において、エンドエフェク
タ１１のデータ格納・処理部２３は、データ処理部（制
御手段に相当）２８、データ通信部（出力手段に相当）
２９、データ格納部（記憶手段に相当）３０から構成さ
れており、データ処理部２８は、データ通信部２９を通
じてロボットコントローラ３とデータ通信を行うように
なっている。
【００１９】図５はエンドエフェクタ１１のデータ格納
部３０に格納されているデータを示している。この図５
において、格納データとしては、エンドエフェクタ名
称、エンドエフェクタ先端座標特性値、エンドエフェク
タ物理特性値及びエンドエフェクタ動作手段が記憶され
ている。これらのデータのうち、エンドエフェクタ先端
座標特性値、エンドエフェクタ物理特性値及びエンドエ
フェクタ動作特性値はエンドエフェクタ１１からロボッ
トコントローラ３に与えられるデータである。尚、エン
ドエフェクタ動作特性値は、エンドエフェクタ１１が多
軸の場合にロボットコントローラ３がエンドエフェクタ
１１を適切に稼働するために必要なデータであり、本実
施の形態のエンドエフェクタ１１には設定されていな
い。
【００２０】ここで、エンドエフェクタセンタ座標特性
値としてはエンドエフェクタ１１の座標とロボット２の
先端座標との座標ずれ量（位置ずれ量及び回転ずれ量）
が記憶されている。これらの位置ずれ量及び回転ずれ量
は行列式（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＲＸ，ＲＹ，ＲＺ）で与えられ
ており、ロボット２の先端座標に座標ずれ量を示す行列
式を乗算することによりエンドエフェクタ１１の位置及
び姿勢を求めることができる。また、エンドエフェクタ
物理特性値としてはエンドエフェクタ１１の質量及び最
大外形寸法が記憶されており、ロボットコントローラ３
はこれらのデータに基づいて必要に応じてロボット２を
制御することができる。また、エンドエフェクタ動作特
性値としては稼働軸特性及び最大出力が記憶されてい
る。
【００２１】一方、エンドエフェクタ動作手段は、ロボ
ットコントローラ３から与えられる命令に基づいてエン
ドエフェクタ１１自身が動作するために必要なデータで
あり、内蔵プログラム名称及び内蔵プログラム特性が記
憶されている。
【００２２】次に上記構成の作用について説明する。図
６はエンドエフェクタ１１の位置制御に関するエンドエ
フェクタ１１とロボットコントローラ３との間の通信手
順を示している。この図６において、ロボット３の先端
としてのフランジ１０に所定のエンドエフェクタ１１を
正確に位置合わせした状態で装着する。これにより、ロ
ボットコントローラ３の主制御部１４とエンドエフェク
タ１１のデータ処理部２８とが通信可能な状態となる。
【００２３】エンドエフェクタ１１は、ロボット２に対
する装着を確認したときは（Ｓ１０１）、通信開始処理
を実行してから（Ｓ１０２）、ロボットコントローラ３
にデータ格納部３０に記憶されている所定のデータを送
信する（Ｓ１０３）。これにより、図６に示したエンド
エフェクタ先端座標特性値及びエンドエフェクタ物理特
性値がエンドエフェクタ１１からロボットコントローラ
３に送信される。ロボットコントローラ３においては、
エンドエフェクタ１１からデータを受信したときは（Ｓ
１０４）、当該データを記憶する（Ｓ１０５）。
【００２４】そして、ロボットコントローラ３がエンド
エフェクタ１１に対する命令を実行したときは（Ｓ１０
６）、ロボット２の先端の軌道演算を開始し（Ｓ１０
７）、ロボット２の先端座標（座標の回転も含む）に座
標ずれ情報を乗算することによりエンドエフェクタ１１
の中心座標位置及び座標の傾きを求め（Ｓ１０８）、そ
の座標情報に基づいてサーボモータ１３を駆動すること
によりエンドエフェクタ１１の位置及び姿勢を制御する
（Ｓ１０９）。
【００２５】以上のような動作により、ロボット２の先
端に装着するエンドエフェクタ１１の中心の座標（位置
及び傾き）がロボット２の先端座標からずれているにし
ても、その座標ずれ量を考慮しながらロボット２の先端
を駆動するようにしたので、エンドエフェクタ１１の種
別にかかわらずエンドエフェクタ１１を正しい位置に制
御することができる。
【００２６】一方、図７はエンドエフェクタ１１の動作
に関するロボットコントローラ３とエンドエフェクタ１
１との間の通信手順を示している。この図７において、
ロボットコントローラ３は、エンドエフェクタ１１を駆
動する命令を実行すると（Ｓ２０１）、その命令をエン
ドエフェクタ１１に送信する（Ｓ２０２）。つまり、例
えば、ロボットコントローラ３は、例えば把持部を閉じ
る命令であるＨＡＮＤＣＬＯＳＥを実行すると、その動
作命令をエンドエフェクタ１１にデータ送信する。
【００２７】エンドエフェクタ１１は、ロボットコント
ローラ３からエンドエフェクタ１１に対する命令を受信
したときは（Ｓ２０３）、エンドエフェクタ動作手段と
して記憶している内蔵プログラム特性に基づいて自己の
動作特性を判断し（Ｓ２０４）、把持処理をしてから
（Ｓ２０５）、その把持処理をアクチュエータ部２４に
伝達する（Ｓ２０６）。これにより、アクチュエータ部
２４が駆動して把持部２５が動作する。
【００２８】以上のような動作により、エンドエフェク
タ１１はロボットコントローラ３から与えられた命令を
解析してアクチュエータ部２４を駆動するので、エンド
エフェクタ１１に対する命令として一般的な表現の命令
をエンドエフェクタ１１の種別にかかわらず共通に用い
ることができる。
【００２９】このような実施の形態によれば、エンドエ
フェクタ１１にロボット２の先端座標との座標ずれ量を
記憶しておき、エンドエフェクタ１１がロボット２の先
端に装着された状態で、エンドエフェクタ１１に記憶さ
れている座標ずれ量をロボットコントローラ３に送信す
ることにより、ロボットコントローラ３においてエンド
エフェクタ１１の中心座標を求めるようにしたので、エ
ンドエフェクタ１１を交換した場合であっても、面倒な
作業を伴うことなくロボットコントローラ３はエンドエ
フェクタ１１を正確に制御することができる。
【００３０】また、ロボットコントローラ３がエンドエ
フェクタ１１に対する命令を実行したときは、その命令
をエンドエフェクタ１１に送信し、エンドエフェクタ１
１において命令を解読してアクチュエータ部２４を駆動
するようにしたので、エンドエフェクタ１１を交換した
場合であっても、ロボットコントローラ３においてエン
ドエフェクタ１１に対する命令を変更することなくエン
ドエフェクタ１１を適切に駆動することができる。従っ
て、エンドエフェクタ１１を交換するにしても、ロボッ
トコントローラ３におけるエンドエフェクタ１１に対す
る動作を考慮するする必要がなく、使い勝手を大幅に高
めることができる。
【００３１】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、エンドエフェクタとして多軸のものに適用
したり、把持動作以外のエンドエフェクタに適用するよ
うにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるエンドエフェク
タの構成を示す概略図
【図２】ロボット装置の斜視図
【図３】ロボットコントローラの構成を示すブロック図
【図４】エンドエフェクタの斜視図
【図５】エンドエフェクタの記憶データを示す図
【図６】エンドエフェクタからロボットコントローラへ
の通信動作を示すフローチャート
【図７】ロボットコントローラからエンドエフェクタへ
の通信動作を示すフローチャート
【符号の説明】
２はロボット、３はロボットコントローラ、１１はエン
ドエフェクタ、２８はデータ処理部（制御手段）、２９
はデータ通信部（出力手段）、３０はデータ格納部（記
憶手段）である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロボットの先端に装着されるエンドエフ
    ェクタにおいて、 エンドエフェクタに関する情報を記憶した記憶手段を備
    え、 ロボットの先端に装着された状態で前記記憶手段が記憶
    しているデータをロボットコントローラに出力する出力
    手段とを備えたことを特徴とするロボットのエンドエフ
    ェクタ。
  2. 【請求項２】 前記記憶手段が記憶している情報は、ロ
    ボットの先端座標に対するエンドエフェクタの座標ずれ
    量であることを特徴とする請求項１記載のロボットのエ
    ンドエフェクタ。
  3. 【請求項３】 ロボットの先端に装着されるエンドエフ
    ェクタにおいて、 エンドエフェクタに対する動作命令に対応した動作内容
    を記憶した記憶手段と、 ロボットの先端に装着された状態でロボットコントロー
    ラから取得したエンドエフェクタに対する動作命令に対
    応して前記記憶手段が記憶している動作内容に基づいて
    前記エンドエフェクタの動作を制御する制御手段とを備
    えたことを特徴とするロボットのエンドエフェクタ。
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