JP2003048181A - 多関節型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 関節の各軸が軸ずれした場合でも、ロボット
の動作を正常に復帰させることができるようにする。 【解決手段】 ロボット衝突後、ロボットコントローラ
は次のことを実行する。まず、基準姿勢状態で各軸Ｊ１
〜Ｊ６の補正用角度データＪｈ（１）〜Ｊｈ（６）を得
（ステップＳ１）、この角度データを不揮発性メモリ６
に記憶させる。次に、軸ずれ値ΔＪ（１）〜ΔＪ（６）
を検出する（ステップＳ２）。そして、衝突前の各作業
ポイントでのティーチングポイントデータＰ１〜Ｐｎを
軸Ｊ１〜Ｊ６の角度データに変換し（ステップＳ３）、
各作業ポイントでのティーチング角度データの各軸角度
データを前記軸ずれ値ΔＪ（１）〜ΔＪ（６）に基づい
て補正する（ステップＳ４）。次に、上記各作業ポイン
トでのティーチング角度データからティーチングポイン
トデータを得る（ステップＳ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は関節の各軸を駆動す
るアクチュエータをティーチングデータに基づいて動作
させるようにした多関節型ロボットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、ロボットは
ティーチングデータに基づいて各関節の軸をアクチュエ
ータにより回転駆動して、ロボットのアーム先端のハン
ドに所定動作を行なうようになっている。上記ティーチ
ングデータには、いわゆるＪ変数と称されるティーチン
グ角度データと、Ｐ変数と称されるティーチングポイン
トデータとがある。ティーチング角度データは、各関節
の軸の回動角度データであり、ロボットの姿勢が直接的
に制御されるものである。ティーチングポイントデータ
はロボットのアームの先端アーム部のＸＹＺ座標と姿勢
（θｘ，θｙ，θｚ）を示すデータである。このティー
チングポイントデータは、オペレータによる実際のティ
ーチングに好適している。ただし、このティーチングポ
イントデータも各関節の各軸のティーチング角度データ
に変換されて使用されるものである。

【０００３】ところで、例えば、何らかの原因でロボッ
トが衝突した場合、ハンドの位置や姿勢が不適正となっ
てしまうことがある。その対策として、ロボット先端
に、形状記憶合金からなる保護体を設ける構成としたも
の（特開平２−２２４９９５号公報）があるが、このも
のは特定の姿勢に対しては有効であるものの他の姿勢全
般に対して有効とはいえないものであった。また、特開
昭０９−０７６１７８号公報に、ハンドの取り付け位置
がずれた場合の復帰を行なうロボット制御装置が開示さ
れている。このものでは、ツールオフセットを更新して
ハンドのずれを修正し、もってロボットの動作を正常に
戻すようにしている。しかし、このものでは、関節の各
軸が軸ずれした場合には良好に復帰できないという問題
点があった。

【０００４】すなわち、この種の多関節型ロボットは図
７に示すように、各軸Ｊ１〜Ｊ６を矢印で示す方向に回
動可能である。そして、先端アーム部５０を回動させる
ための軸Ｊ６は、図８に示すように、モータ５１により
回動されるものであり、その回動角度は、エンコーダ５
２により検出されるようになっている。この各軸の角度
データは予めティーチングされており、そのティーチン
グデータに基づいてロボットが動作されるようになって
いる。

【０００５】しかして、ハンド５３が、図８の矢印で示
すように衝突力を受けると、ねじ孔５４部分等がずれて
しまい、例えば図９の角度βで示すように、軸Ｊ６の実
際の角度がずれる軸ずれが発生する。この場合、エンコ
ーダ５２の検出角度は変らず、そのまま復帰するとロボ
ットが所期の動作をしないことになってしまう。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、関節の各軸が軸ずれした場合でも、
ロボットの動作を正常に復帰させることができるように
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した手段を採用できる。ロボットが何
かの障害物に衝突する等の異常が発生すると、関節の各
軸が軸ずれを起こすことがある。この場合、オペレータ
はロボットを基準姿勢とした状態で関節各軸の角度デー
タをティーチングし、関節各軸のティーチング角度デー
タを補正用角度データとして異常時用記憶手段に記憶さ
せる。そして、誤差検出手段により検出された各関節の
角度データの誤差分に基づいて各作業ポイントのティー
チング角度データを補正するから、ロボットの動作を正
常に復帰させることができる。請求項２の発明によれ
ば、オペレータが各作業ポイントでのティーチングポイ
ントデータのティーチング作業をしなくても済む。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につき図
1ないし図６を参照して説明する。図２には、本実施例
にかかる多関節型ロボットの本体１の外観構造を示して
いる。ここで、ロボット本体１は、ベース２上に多関節
型（例えば６軸）アーム３を備えており、各関節の軸Ｊ
１〜Ｊ６は、図２及び図３に矢印で示す方向に回動する
ようになっている。そして、先端アーム部３ａのフラン
ジ３ｂには、図示しないがハンドが連結されるようにな
っている。上記各軸Ｊ１〜Ｊ６には、各軸の回動角度を
検出する角度センサたるエンコーダＥ１〜Ｅ６（図６参
照、図４には一つのみ図示）が設けられていると共に、
各軸Ｊ１〜Ｊ６を回動させるためのアクチュエータたる
モータＭ１〜Ｍ６（図６参照、図４には一つのみ図示）
が設けられている。

【０００９】このロボットには、図６に示すロボットコ
ントローラ４が設けられている。このロボットコントロ
ーラ４はマイコンを含んで構成されていて、誤差検出手
段及びティーチング角度補正手段並びにティーチングポ
イントデータ取得手段として機能するようになってい
る。このロボットコントローラ４には、前記角度センサ
としてのエンコーダＥ１〜Ｅ６からの信号が与えられる
と共に、テンキーを備えたティーチングペンダント５か
らスイッチ信号が与えられるようになっている。そし
て、このロボットコントローラ４には不揮発性メモリ６
が接続されており、これは、基準データ記憶手段及び異
常時用記憶手段として機能するものである。

【００１０】前記不揮発性メモリ６には、その所定記憶
エリアに予め基準角度データが記憶されている。この基
準角度データはロボットを基準姿勢とした上で各エンコ
ーダＥ１〜Ｅ６からの信号を読み取って基準角度データ
を得ている。

【００１１】すなわち、図２に示すように、まず、基準
姿勢用の治具７ａ、７ｂの一方の治具７ａを先端アーム
部３ａのフランジ３ｂに取り付け、他方の治具７ｂを所
定部位に取り付け、そして、図５に示すように、ロボッ
トを一方の治具７ａが他方の治具７ｂに対して平行に対
向し且つ上方からみて合致する基準姿勢とする。この場
合図示しないがダイヤルゲージなどを用いて基準姿勢に
導くとよい。この状態で、ティーチングポイントデータ
Ｐｋを得ている。ティーチングポイントデータＰｋは不
揮発性メモリ６の所定エリアに記憶させている。

【００１２】このティーチングポイントデータＰｋは
（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ，θｋｘ，θｋｙ，θｋｚ）で示さ
れるものであり、フランジ３ｂのＸＹＺ座標（Ｘｋ，Ｙ
ｋ，Ｚｋ）と姿勢（θｋｘ，θｋｙ，θｋｚ）を示して
いる。

【００１３】そして、この基準姿勢において、各軸Ｊ１
〜Ｊ６ので基準角度データＪｋ（１）〜Ｊｋ（６）も得
ている。この基準角度データを不揮発性メモリ６の所定
エリアに記憶させている。さらに、この不揮発性メモリ
６には、各作業ポイント（１〜ｎ）でのティーチングポ
イントデータＰ１〜Ｐｎが記憶されている。このティー
チングポイントデータＰ１〜Ｐｎは、フランジ３ｂの座
標系データであり、作業ポイント１でのティーチングポ
イントデータＰ１は （Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１ｘ，θ１ｙ，θ１ｚ） 作業ポイント２でのティーチングポイントデータＰ２は （Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２，θ２ｘ，θ２ｙ，θ２ｚ） … … 作業ポイントｎでのティーチングポイントデータＰｎは （Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ，θｎｘ，θｎｙ，θｎｚ） となる。

【００１４】このうち、Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎは座標データ
で、θｎｘ，θｎｙ，θｎｚは姿勢データである。な
お、このティーチングポイントデータＰ１〜Ｐｎは、ロ
ボットの実動作時には、ティーチング角度データに変換
し、このティーチング角度データによりモータＭ１〜Ｍ
６を駆動することになる。

【００１５】さて、上記ロボットコントローラ４の誤差
検出手段及びティーチング角度データ補正手段としての
機能について説明する。この機能は、ロボットコントロ
ーラ４のマイコンのソフトウエアによって構成されてい
る。そして、この機能は、ロボットが衝突後のティーチ
ングペンダント５の入力スイッチの操作によって実行す
ることができる。すなわち、ロボットが衝突すると、オ
ペレーターは、図２及び図５に示したように、フランジ
３ｂに基準姿勢用の治具７ａを取り付け、他方の治具７
ｂを所定部位に取り付け、ロボットを一方の治具７ａが
他方の治具７ｂに対して平行に対向し且つ上からみて合
致する基準姿勢となるようにに導く。

【００１６】そして、ティーチングペンダント５の入力
スイッチの操作する。すると、図１のフローチャートの
ステップＳ１に示すように、ロボットコントローラ４
は、この状態で各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度データをエンコー
ダＥ１〜Ｅ６から得、この角度データを補正用角度デー
タＪｈ（１）〜Ｊｈ（６）として不揮発性メモリ６の所
定エリアに記憶させる。そして、ステップＳ２に移行し
て、衝突前の基準角度データＪｋ（１）〜Ｊｋ（６）に
対する補正用角度データＪｈ（１）〜Ｊｈ（６）の誤差
つまり軸ずれ値ΔＪ（１）〜ΔＪ（６）を検出する。す
なわち、各軸Ｊ１〜Ｊ６の軸ずれ値ΔＪ（１）〜ΔＪ
（６）は ΔＪ（１）＝Ｊｈ（１）−Ｊｋ（１） ΔＪ（２）＝Ｊｈ（２）−Ｊｋ（２） ΔＪ（３）＝Ｊｈ（３）−Ｊｋ（３） ΔＪ（４）＝Ｊｈ（４）−Ｊｋ（４） ΔＪ（５）＝Ｊｈ（５）−Ｊｋ（５） ΔＪ（６）＝Ｊｈ（６）−Ｊｋ（６） となる。

【００１７】次に、ステップＳ３に移行して、衝突前の
各作業ポイントでのティーチングポイントデータＰ１〜
Ｐｎを、夫々軸Ｊ１〜Ｊ６の角度データに変換する。例
えばティーチングポイントデータＰ１の角度データは次
のようになっている。

【００１８】作業ポイント１でのティーチングポイント
データＰ１は Ｐ１＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，θ１ｘ，θ１ｙ，θ１ｚ）
であり、この作業ポイント１でのティーチング角度デー
タは 軸Ｊ１でＪｐ１（１） 軸Ｊ２でＪｐ１（２） 軸Ｊ３でＪｐ１（３） 軸Ｊ４でＪｐ１（４） 軸Ｊ５でＪｐ１（５） 軸Ｊ６でＪｐ１（６） である。

【００１９】また、作業ポイントｎでのティーチングポ
イントデータは Ｐｎ＝（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ，θｎｘ，θｎｙ，θｎｚ）
であり、この作業ポイントｎでのティーチング角度デー
タはＪｐ１ 軸Ｊ１でＪｐｎ（１） 軸Ｊ２でＪｐｎ（２） 軸Ｊ３でＪｐｎ（３） 軸Ｊ４でＪｐｎ（４） 軸Ｊ５でＪｐｎ（５） 軸Ｊ６でＪｐｎ（６） である。

【００２０】そしてステップＳ４にて、各作業ポイント
での各軸のティーチング角度データを前記軸ずれ値ΔＪ
（１）〜ΔＪ（６）に基づいて補正する。

【００２１】すなわち、 ［作業ポイント１での各軸ティーチング角度データ］ Ｊｐ１（１）′＝Ｊｐ１（１）＋ΔＪ（１） …軸Ｊ１ Ｊｐ１（２）′＝Ｊｐ１（２）＋ΔＪ（２） …軸Ｊ２ Ｊｐ１（３）′＝Ｊｐ１（３）＋ΔＪ（３） …軸Ｊ３ Ｊｐ１（４）′＝Ｊｐ１（４）＋ΔＪ（４） …軸Ｊ４ Ｊｐ１（５）′＝Ｊｐ１（５）＋ΔＪ（５） …軸Ｊ５ Ｊｐ１（６）′＝Ｊｐ１（６）＋ΔＪ（６） …軸Ｊ６ ［作業ポイント２での各軸ティーチング角度データ］ Ｊｐ２（１）′＝Ｊｐ２（１）＋ΔＪ（１） …軸Ｊ１ Ｊｐ２（２）′＝Ｊｐ２（２）＋ΔＪ（２） …軸Ｊ２ Ｊｐ２（３）′＝Ｊｐ２（３）＋ΔＪ（３） …軸Ｊ３ Ｊｐ２（４）′＝Ｊｐ２（４）＋ΔＪ（４） …軸Ｊ４ Ｊｐ２（５）′＝Ｊｐ２（５）＋ΔＪ（５） …軸Ｊ５ Ｊｐ２（６）′＝Ｊｐ２（６）＋ΔＪ（６） …軸Ｊ６ … … ［作業ポイントｎでの各軸ティーチング角度データ］ Ｊｐｎ（１）′＝Ｊｐｎ（１）＋ΔＪ（１） …軸Ｊ１ Ｊｐｎ（２）′＝Ｊｐｎ（２）＋ΔＪ（２） …軸Ｊ２ Ｊｐｎ（３）′＝Ｊｐｎ（３）＋ΔＪ（３） …軸Ｊ３ Ｊｐｎ（４）′＝Ｊｐｎ（４）＋ΔＪ（４） …軸Ｊ４ Ｊｐｎ（５）′＝Ｊｐｎ（５）＋ΔＪ（５） …軸Ｊ５ Ｊｐｎ（６）′＝Ｊｐｎ（６）＋ΔＪ（６） …軸Ｊ６

【００２２】次のステップＳ５では、上記各作業ポイン
ト１〜ｎでのティーチング角度データからティーチング
ポイントデータを得る。まず、作業ポイント１では、テ
ィーチング角度データＪｐ１（１）′〜Ｊｐ１（６）′
に基づいてティーチングポイントデータＰ１′を得る。

【００２３】Ｐ１′＝（Ｘ１′，Ｙ１′，Ｚ１′，θ１
ｘ′，θ１ｙ′，θ１ｚ′） 同様にして、作業ポイント２〜ｎのティーチングポイン
トデータＰ２′〜Ｐｎ′を得る。このときティーチング
ポイントデータＰｎ′は、 Ｐｎ′＝（Ｘｎ′，Ｙｎ′，Ｚｎ′，θｎｘ′，θｎ
ｙ′，θｎｚ′） となる。

【００２４】このように本実施例によれば、ロボットが
衝突などして関節に軸ずれが発生しても、その軸ずれに
応じてティーチング角度データを正確に補正できる。従
って、ロボットを正常に復帰させることができる。そし
て本実施例によれば、ステップＳ５にて、ティーチング
角度データから再度ティーチングポイントデータを得る
から、オペレータが各作業ポイントでのティーチングポ
イントデータのティーチング作業をしなくても済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる、ロボットコントロ
ーラの制御内容を示すフローチャート

【図２】ロボット全体の斜視図

【図３】ロボットの関節構造を概略的に示す図

【図４】軸Ｊ５部分の概略側面図

【図５】基準姿勢用治具の斜視図

【図６】電気的構成のブロック図

【図７】従来例を示すロボット全体の斜視図

【図８】軸Ｊ５部分の概略側面図

【図９】軸ずれを説明するための概略側面図

【符号の説明】

１はロボット本体、３はアーム、３ａは先端アーム部、
４はロボットコントローラ（誤差検出手段、ティーチン
グ角度補正手段、ティーチングポイントデータ変換手
段）、７ａ、７ｂは基準姿勢用の治具、Ｊ１〜Ｊ６は
軸、Ｅ１〜Ｅ６はエンコーダ、Ｍ１〜Ｍ６はモータ（ア
クチュエータ）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 史朗 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 野口 直紀 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 大渕 久雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3C007 BS10 JU07 KS05 KS16 KS21 KV01 LS10 LS11 LT12 LV12 MS14 MS23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 関節各軸を回動駆動するアクチュエータ
   をティーチング角度データに基づいて動作させるように
   したものにおいて、 基準姿勢での関節各軸のティーチング角度データを基準
   角度データとして記憶した基準データ記憶手段と、 異常時に基準姿勢での関節各軸のティーチング角度デー
   タを補正用角度データとして記憶する異常時用記憶手段
   と、 基準データ記憶手段に記憶された基準角度データと異常
   時用記憶手段に記憶された補正用角度データの誤差を検
   出する誤差検出手段と、 この誤差検出手段にて検出した誤差に基づいて各作業ポ
   イントのティーチング角度データを補正するティーチン
   グ角度データ補正手段とを備えてなる多関節型ロボッ
   ト。
2. 【請求項２】 ティーチング角度データ補正手段により
   補正したティーチング角度データからティーチングポイ
   ントデータを得るティーチングポイントデータ取得手段
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の多関節型ロボ
   ット。