JP2007319970A - 産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法及び制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】産業用ロボット1の位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御する方法であって、前記産業用ロボット1に備えられたツール11の並進動作と回転動作とに用いる基準座標系を各動作ごとにそれぞれ個別に設定した後、各基準座標系に基づいて並進動作及び回転動作の手動制御を行うことを解決手段とする。
【選択図】図1
Description
図1に本実施形態で用いる多関節型ロボット装置の制御システムを示す。該制御システムには、多関節型ロボット1、ポジショナ2、前記多関節型ロボット1とポジショナ2とを制御するロボット制御装置3、及び前記多関節型ロボット1とポジショナ2とに駆動電力を供給する溶接電源装置4が設けられている。
MStartPara=XWorld2Base×XBase2End×XEnd2Tool…式(1−1)
2)回転動作のパラメータ変数CoorRot=1(ワールド座標系基準)のとき、
MStartRot=XWorld2Base×XBase2End×XEnd2Tool…式(1−2)
3)並進動作のパラメータ変数CoorPara=2(ベース座標系基準)のとき、
MStartPara=XBase2End×XEnd2Tool…式(1−3)
4)回転動作のパラメータ変数CoorRot=2(ベース座標系基準)のとき、
MStartRot=XBase2End×XEnd2Tool…式(1−4)
5)並進動作のパラメータ変数CoorPara=3(ワーク座標系基準)のとき、
MStartPara=XPo2Work-1×XWorld2Po-1×XWorld2Base×XBase2End×XEnd2Tool…式(1−5)
6)回転動作のパラメータ変数CoorRot=3(ワーク座標系基準)のとき、
MStartRot=XPo2Work-1×XWorld2Po-1×XWorld2Base×XBase2End×XEnd2Tool…式(1−6)
7)並進動作のパラメータ変数CoorPara=4(ツール座標系基準)のとき、
MStartPara =XBase2End×XEnd2Tool…式(1−7)
8)回転動作のパラメータ変数CoorRot=4(ツール座標系基準)のとき、
MStartRot=XBase2End×XEnd2Tool…式(1−8)
SampParaY=(AxesKey_Ypuls―AxesKey_YMinus)×ManuParaVel×Sampling…式(2−2)
SampParaZ=(AxesKey_Zpuls―AxesKey_ZMinus)×ManuParaVel×Sampling…式(2−3)
SampRotA=(AxesKey_Apuls―AxesKey_AMinus)×ManuRotVel×Sampling…式(2−4)
SampRotB=(AxesKey_Bpuls―AxesKey_BMinus)×ManuRotVel×Sampling…式(2−5)
SampRotC=(AxesKey_Cpuls―AxesKey_CMinus)×ManuRotVel×Sampling…式(2−6)
ここで、
SampParaX:一の補間周期の間におけるトーチ11のX軸方向の並進移動量[mm]
SampParaY:一の補間周期の間におけるトーチ11のY軸方向の並進移動量[mm]
SampParaZ:一の補間周期の間におけるトーチ11のZ軸方向の並進移動量[mm]
SampRotA:一の補間周期の間におけるトーチ11のX軸周りの回転移動量[rad]
SampRotB:一の補間周期の間におけるトーチ11のY軸周りの回転移動量[rad]
SampRotC:一の補間周期の間におけるトーチ11のZ軸周りの回転移動量[rad]
TotalParaX=TotalParaX +SampParaX…式(3−1)
TotalParaY=TotalParaY +SampParaY…式(3−2)
TotalParaZ=TotalParaZ +SampParaZ…式(3−3)
TotalRotA=TotalRotA +SampRotA…式(3−4)
TotalRotB=TotalRotB +SampRotB…式(3−5)
TotalRotC=TotalRotC +SampRotC…式(3−6)
ここで、
TotalParaX: 手動制御スタート後の基準座標系のX軸方向の累積並進移動量[mm]
TotalParaY: 手動制御スタート後の基準座標系のY軸方向の累積並進移動量[mm]
TotalParaZ: 手動制御スタート後の基準座標系のZ軸方向の累積並進移動量[mm]
TotalRotA: 手動制御スタート後の基準座標系のX軸周りの累積回転移動量[rad]
TotalRotB: 手動制御スタート後の基準座標系のY軸周りの累積回転移動量[rad]
TotalRotC: 手動制御スタート後の基準座標系のZ軸周りの累積回転移動量[rad]
MTargetPara=MatXYZ×MStartPara…式(4−2)
MTargetPara=MStartPara×MatXYZ…式(4−3)
MTargetRot=MatRPY×MStartRot…式(4−5)
MTargetRot=MStartRot×MatRPY…式(4−6)
TargetParaXBase2End=XWorld2Base-1×MTargetPara×XEnd2Tool-1…式(5−1)
2)回転動作のパラメータ変数CoorRot=1(ワールド座標系基準)のとき、
TargetRotXBase2End=XWorld2Base-1×MTargetRot×XEnd2Tool-1…式(5−2)
3)並進動作のパラメータ変数CoorPar=2(ベース座標系基準)のとき、
TargetParaXBase2End=MTargetPara×XEnd2Tool―1…式(5−3)
4)回転動作のパラメータ変数CoorRot=2(ベース座標系基準)のとき、
TargetRotXBase2End=MTargetRot×XEnd2Tool-1…式(5−4)
5)並進動作のパラメータ変数CoorPar=3(ワーク座標系基準)のとき、
TargetParaXBase2End=XWorld2Base-1×XWorld2Po×XPo2Work×MTargetPara×XEnd2Tool-1・・・式(5−5)
6)回転動作のパラメータ変数CoorRot=3(ワーク座標系基準)のとき、
TargetRotXBase2End=XWorld2Base-1×XWorld2Po×XPo2Work×MTargetRot×XEnd2Tool-1・・・式(5−6)
7)並進動作のパラメータ変数CoorPar=4(ツール座標系基準)のとき、
TargetParaXBase2End=MTargetPara×XEnd2Tool-1…式(5−7)
8)回転動作のパラメータ変数CoorRot=4(ツール座標系基準)のとき、
TargetRotXBase2End=MTargetRot×XEnd2Tool-1…式(5−8)
(1)本実施形態では、多関節型ロボット1の位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御するにあたり、当該多関節型ロボット1に備えられたツールの並進動作と回転動作とに用いる基準座標系を各動作ごとにそれぞれ個別に設定した後、各基準座標系に基づいて並進動作及び回転動作の手動制御を行うようにしている。このため、多関節型ロボット1のトーチ11の位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御する前に、該トーチ11の並進動作及び回転動作の各動作に対してそれぞれ適した基準座標系を設定しておくことができる。これにより、前記手動制御の最中に、多関節型ロボット1のトーチ11の並進動作及び回転動作の各動作にそれぞれ適した基準座標系に切り替えるという煩雑な操作を行う必要がなくなり、作業者が簡易に多関節型ロボット1のトーチ11を手動制御することができるようになる。その結果、多関節型ロボット1へ作業プログラムを教示するために要する教示時間が低減され、多関節型ロボット1の教示作業が簡略化されるようになる。
・上記実施形態では、多関節型ロボット1のトーチ11の並進動作及び回転動作の基準座標系として、それぞれワールド座標系、ベース座標系、ワーク座標系、又はツール座標系のいずれか一の座標系を選択可能なようにしたが、トーチ11の並進動作及び回転動作に対して個別に基準座標系を設定し得るようにする限り、これらの座標系に限るものではなく、多関節型ロボット1で一般に用いられるその他の座標系、例えば、エンドエフェクタ座標系やポジショナ座標系、ショップフロア座標系、又は、その他の任意座標系を選択可能としてもよい。
Claims (6)
- 産業用ロボットの位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御する方法であって、前記産業用ロボットに備えられたツールの並進動作と回転動作とに用いる基準座標系を各動作ごとにそれぞれ個別に設定した後、各基準座標系に基づいて並進動作及び回転動作の手動制御を行うことを特徴とする産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法。
- 請求項1に記載の位置・姿勢制御方法において、
前記並進動作の基準座標系としてワールド座標系、ベース座標系、又はワーク座標系の内のいずれか一の座標系を用いるとともに、前記回転動作の基準座標系としてツール座標系を用いる産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法。 - 請求項2に記載の位置・姿勢制御方法において、
前記産業用ロボットが6軸の多関節型ロボットであって、前記並進動作の基準座標系として、前記ワーク座標系を用いるとともに、該ワーク座標系が、前記ロボットに対してワークの相対位置を変更するポジショナに備えられたワーク載置面を基準とする産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法。 - 多関節を有する産業用ロボットのツールの位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御する方法であって、
(1)ロボット作業命令の教示手段に対して手動制御が実行されたことを検知し、当該検知を契機として前記産業用ロボットへの手動運転命令を生成する手動運転命令生成ステップと、
(2)前記手動運転命令に基づいて、前記ツールの手動制御の開始点座標を計算する開始点座標計算ステップと、
(3)前記手動運転命令及び開始点座標に基づいて、所定の補間周期毎に前記ツールの位置及び姿勢に関するデータを計算するとともに、該位置及び姿勢データを、それぞれ前記開始点座標で表される開始点からツールの目標点に至る全補間周期で累積計算して並進動作及び回転動作の累積移動量を得る累積移動量計算ステップと、
(4)前記累積移動量を、前記産業用ロボットの各関節の関節角度に逆変換することで、前記ツールを前記開始点から目標点に到達させる位置指令を生成するツール位置指令生成ステップと、
(5)前記指令を前記産業用ロボットの各関節を動かすサーボ機構に与えることで当該サーボ機構を制御し、これにより前記ツールを前記開始点から目標点に到達させるようにするサーボ機構制御ステップと、を備え、
前記開始点座標計算ステップ及び累積移動量計算ステップの各ステップにおいて、前記ロボットのツールの並進動作及び回転動作の各動作に対して、それぞれ個別の基準座標系に基づき、前記開始点座標、位置及び姿勢データ、又は各動作の累積移動量を計算するようにしたことを特徴とする産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法。 - 請求項4に記載のツールの位置・姿勢制御方法において、前記ツール位置指令生成ステップには、
(i)前記位置及び姿勢の累積移動量にそれぞれ対応する等価並進行列及び等価回転行列を計算する等価並進・回転行列計算ステップと、
(ii)前記開始点座標と、前記等価並進行列及び等価回転行列とに基づいて、前記ツールを前記開始点から目標点に到達させる目標並進行列及び目標回転行列を計算する目標並進・回転行列計算ステップと、
(iii)前記目標並進行列及び目標回転行列に基づいて前記産業用ロボットの各関節角度を計算するロボット関節角度計算ステップと、
が含まれる産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御方法。 - 産業用ロボットのツールの位置及び姿勢を直交座標系を用いて手動で制御するにあたって使用される制御システムであって、
ロボット作業命令の教示手段に対して手動制御が実行されたことを検知し、当該検知を契機として前記産業用ロボットへの手動運転命令を生成する手動運転命令生成手段と、
前記手動運転命令に基づいて、前記ツールの手動制御の開始点座標を計算する開始点座標計算手段と、
前記手動運転命令及び開始点座標に基づいて、所定の補間周期毎に前記ツールの位置及び姿勢に関するデータを計算するとともに、該位置及び姿勢データを、それぞれ前記開始点座標で表される開始点からツールの目標点に至る全補間周期で累積計算して並進動作及び回転動作の累積移動量を得る累積移動量計算手段と、
前記累積移動量を、前記産業用ロボットの各関節の関節角度に逆変換することで、前記ツールを前記開始点から目標点に到達させる位置指令を生成するツール位置指令生成手段と、
前記位置指令を前記産業用ロボットの各関節を動かすサーボ機構に送信することで当該サーボ機構を制御し、これにより前記ツールを前記開始点から目標点に到達させるようにするサーボ機構制御手段と、を備え、
前記開始点座標計算手段及び累積移動量計算手段の各手段において、前記ロボットのツールの並進動作及び回転動作の各動作に対して、それぞれ個別の基準座標系に基づき、前記開始点座標、位置及び姿勢データ、又は各動作の累積移動量を計算するようにしたことを特徴とする産業用ロボットのツールの位置・姿勢制御システム。
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