JP2002189509A - ロボットの機差導出方法 - Google Patents
ロボットの機差導出方法Info
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Abstract
点を減らす、もしくは同等の教示点でも補正量の精度が
高くなり、ロボットの作業精度も保証されるような、ロ
ボットの機差導出方法を提供する。 【解決手段】 複数個(n個)の関節軸を有するロボッ
トについて、該ロボット機構を各種パラメータで表すデ
ナビット・ハーテンベルグの記法を用いてモデル化する
際に、前記パラメータを微小回転に関する機差パラメー
タのみとし、次いで、ロボットを実際に動作させ、少な
くともロボットの関節軸の個数(n個)以上設定された
基準点において3次元位置を計測し、最後に、得られた
前記n個の基準点の3次元位置に基づいて3n個の連立
一次方程式を作成し、該連立一次方程式を解くことによ
り機差パラメータを算出するようにした。
Description
し、特に、容易にロボットの機差を推定することが可能
なロボットの機差導出方法に関する。
工作機械における各種パラメータを算出する手段として
は、従来、デナビット・ハーテンベルグの記法(以下
「DH記法」と記す)が用いられている。これは、隣接
する駆動系の座標軸を2つの並進パラメータと2つの回
転パラメータとからなる4つのパラメータで表記するも
のである。
機差が存在し、ロボットを設置して教示する際には、ロ
ボット毎に教示点を修正し、異なった位置を教示する必
要がある。しかし、前述のDH記法におけるパラメータ
の中には、ロボット毎の機差に関するパラメータは含ま
れていない。そこで、DH記法を産業用ロボットに適用
する場合は、機差を推測し、ロボット毎に補正する手段
が必要であった。係る手段は例えば特開平4−2118
06号公報等に開示されており、この公報に開示されて
いる方法では、5つの幾何学的なパラメータである、リ
ンク間距離a、リンク角度θ、オフセットd、ねじれ角
度α、及びY軸回りの回転角度βにそれぞれ機差を持た
せ、その機差を推定していた。
5つの幾何学的なパラメータに機差を含んだパラメータ
は関節軸の数分だけ存在することになるので、例えば6
つの関節軸を有するロボットについて実際にそのパラメ
ータを推測する場合は、5×6で少なくとも30元の連
立方程式が必要となる。このときに設定すべき基準点の
数は、基準点1つにつきx、y、zの3つのデータが存
在することを考慮すると、30÷3で最低でも10点は
必要となる。つまり、基準点を少なくとも10点準備
し、それぞれのロボットについて基準点を教示点として
教示する必要があるので、設定作業が大変煩雑になる。
さらに、推定するパラメータの数が多いほど、推定され
た個々の補正量も精度が低いものとなり、その結果、ロ
ボットとしての作業精度が悪くなる。さらにまた、得ら
れる基準点の位置データは各機差パラメータの複雑な非
線形方程式で与えられるため、この非線形連立方程式の
導出が非常に困難なものとなる。
ためになされたものであり、基準点を作成する数を減ら
す、すなわち教示点を減らす、もしくは同等の教示点で
も補正量の精度が高くなり、ロボットの作業精度も保証
されるような、ロボットの機差導出方法を提供すること
を目的とする。
め、本発明では、複数個(n個)の関節軸を有するロボ
ットについて、該ロボット機構を各種パラメータで表す
デナビット・ハーテンベルグの記法を用いてモデル化す
る際に、前記パラメータを微小回転に関する機差パラメ
ータのみとし、次いで、ロボットを実際に動作させ、少
なくともロボットの関節軸の個数(n個)以上設定され
た基準点において3次元位置を計測し、最後に、得られ
た前記n個の基準点の3次元位置に基づいて3n個の連
立一次方程式を作成し、該連立一次方程式を解くことに
より機差パラメータを算出するようにしたことを特徴と
するロボットの機差導出方法を提供した。
タを算出する際の基準点の設定においては、少なくとも
ロボットの関節軸の個数分あればよいので、従来のもの
に比して設定する基準点の個数を少なくすることができ
る。また、連立一次方程式の作成及びこれを解く処理に
ついてはオフラインで行うことができるので、全体の処
理時間の短縮と処理装置に係る演算負荷を軽減すること
ができる。
て、図面を参照して説明する。図1は、6軸の関節を有
するロボット本体1とそれを制御するロボット制御装置
2を示した模式図である。実際の使用形態としては、ロ
ボット本体1の先端に具備されたエンドエフェクタに、
ハンドや工具などのツールが装備されることになる。図
2は、本発明の実施形態に係るロボットの機差導出方法
に関する概略フローを示したものである。
て、各関節を独立にしたときの機差パラメータのモデル
化による機差導出方法を説明する。なお、図2のフロー
チャートにおいて、「S*」(*は数字)はステップ番
号を示す。
節機構をDH記法でモデル化する(ステップ1)。な
お、このモデル化に際しては上記モデルのパラメータに
微小回転に関するパラメータのみを使用する。次に、実
際にロボットを動作させ、n個の基準点においてロボッ
トの先端の3次元位置を計測する(ステップ2)。ここ
で、nはロボットの関節軸の個数であり、本実施形態で
はnは6である。最後に、基準点1つにつきx、y、z
の3つのデータが存在することに基づき、得られたn個
の基準点の3次元位置から3n個の連立一次方程式をた
て、これを解くことにより、本実施形態では18個(3
×6)の機差パラメータを推定する(ステップ3)。な
お、このステップ3における処理はオフラインで行うこ
とができるので、全体の処理時間の短縮と処理装置に係
る演算負荷の軽減を図ることができる。
同様であるが、本実施形態ではステップ1におけるモデ
ル化の際には上記モデルのパラメータに微小回転に関す
るパラメータのみを使用する点が従来技術とは異なり、
さらに、上記パラメータの数が従来技術のものより少な
いためステップ2における測定回数が少ない点でも従来
技術とは異なる。
における、本発明の基本原理について説明する。図3
は、DH記法における機構定数について示した模式図で
ある。図3において、関節nは関節n+1と接続されて
おり、これらの機構定数はそれぞれ、関節間距離an 、
関節角度θn 、オフセットdn 、ねじれ角度αn を表
し、さらに関節同士が平行な場合はねじれ角βn が存在
する。これらの関節1つに対する機構定数を式で表す
と、式(1)に示すようになる。
微小回転並進行列として追加すると、式(2)のように
表すことができる。
る。また、β、γ、及びδはそれぞれ、各関節軸毎に設
定される基準座標系におけるX軸、Y軸、及びZ軸の機
差における回転角度である。この式(2)においては、
機差における回転角度β、γ、δは微小なため、式
(2′)のように規定することができる。
定している。ここで、式(2)を説明のため簡略化し、
回転部分と並進部分とに分けて表記すると、式(3)に
示すようになる。
n 、Pn はそれぞれ次式である。
に示すようになる。
表す式でありながら、これを式(4)のように表すこと
により、機差行列には微小回転、並進行列成分を含むこ
とがわかる。逆に言うと、機差行列は、微小回転と並進
部分を含んでいながら、式(2)のように回転に関する
3つのパラメータ(β、γ、δ)で表すことができるこ
とになる。したがって、この3つのパラメータ(β、
γ、δ)を求めることにより、1つの関節に対する機差
を含んだ変換が可能となる。また、この並進機差を含ん
だ行列を使用することにより、機差を正確に推定した場
合と同じ効果を得ることができる。なお、一般的にロボ
ット本体の機差は回転部分に依存することが多く、これ
らの3つのパラメータ(β、γ、δ)を利用した機差行
列で十分な推定精度を得ることができる。
数であったが、6軸のロボットの場合は他の5つの関節
の機構定数についても同様に定義し、結局、この6つの
関節をもつロボットであれば18個の機構定数を持つよ
うに定義できることになる。そして、これらの機構定数
から、6軸のロボットの先端部に具備されたエンドエフ
ェクタについて、これに作用するベクトルを式で表す
と、式(5)で表すことができる。
含む行列An (n=0、1、・・・、5)が各関節独立
でモデル化されているため、6個以上の基準点において
ロボットの先端の位置を測定することにより、18個の
パラメータをもった線形の連立一次方程式を求めるだけ
で、容易に機差パラメータを導出することができる。
有するロボットについて、該ロボット機構を各種パラメ
ータで表すデナビット・ハーテンベルグの記法を用いて
モデル化する際に、前記パラメータを微小回転に関する
機差パラメータのみとし、次いで、ロボットを実際に動
作させ、少なくともロボットの関節軸の個数(n個)以
上設定された基準点において3次元位置を計測し、最後
に、得られた前記n個の基準点の3次元位置に基づいて
3n個の連立一次方程式を作成し、該連立一次方程式を
解くことにより機差パラメータを算出するようにしたこ
とを特徴とするロボットの機差導出方法を提供したの
で、機差パラメータを算出する際の基準点の設定におい
ては少なくともロボットの関節軸の個数分あればよいこ
とになり、その結果、従来のものに比して設定する基準
点の個数を少なくすることができるものとなった。ま
た、連立一次方程式の作成及びこれを解く処理について
はオフラインで行うことができるので、全体の処理時間
の短縮と処理装置に係る演算負荷を軽減することができ
るものとなった。
ために作成する基準点すなわち教示点の数を減らすこと
ができるが、このことは言い換えれば、作成する基準点
の数が同一であれば、本発明のものは従来のものに比し
て補正量の精度が高くなるということになるので、この
点でも本発明は従来技術よりも効果がある。また、前述
したように、一般に推定するパラメータの数が多いほど
推定された個々の補正量も精度が低いものとなることか
ら、推定するパラメータの数が従来技術よりも少ない本
発明の方法は、推定された個々の補正量の精度が従来技
術よりも高いということになり、その結果としてロボッ
トの作業精度が高くなるという効果も生ずることにな
る。
御するロボット制御装置2を示した模式図である。
法に関する概略フローを示したフローチャートである。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】複数個(n個)の関節軸を有するロボット
について、該ロボット機構を各種パラメータで表すデナ
ビット・ハーテンベルグの記法を用いてモデル化する際
に、前記パラメータを微小回転に関する機差パラメータ
のみとし、 次いで、ロボットを実際に動作させ、少なくともロボッ
トの関節軸の個数(n個)以上設定された基準点におい
て3次元位置を計測し、 最後に、得られた前記n個の基準点の3次元位置に基づ
いて3n個の連立一次方程式を作成し、該連立一次方程
式を解くことにより機差パラメータを算出するようにし
たことを特徴とするロボットの機差導出方法。
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JP2000388976A JP3507032B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | ロボットの機差導出方法 |
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---|---|---|---|---|
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2000
- 2000-12-21 JP JP2000388976A patent/JP3507032B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN108748259A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-11-06 | 北京华航唯实机器人科技股份有限公司 | 机器人模型生成方法及装置 |
CN108748259B (zh) * | 2018-04-10 | 2020-03-03 | 北京华航唯实机器人科技股份有限公司 | 机器人模型生成方法及装置 |
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