JP2010240804A

JP2010240804A - ツールセンタポイント調整方法

Info

Publication number: JP2010240804A
Application number: JP2009094738A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ono; 一也小野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】ツールセンタポイントの座標位置の調整を短時間でかつ効率良く行うこと。
【解決手段】各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をツールセンタポイントＶＰを支点にして円運動させつつ、実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、産業用ロボットを制御するロボット制御装置に記憶されたツールセンタポイントの座標位置を実際のツールセンタポイントの座標位置に一致させるように調整するツールセンタポイント調整方法に関する。

ツールセンタポイント調整方法について種々の技術が開発されており、先行技術として特許文献１に示すものがある。そして、先行技術に係るツールセンタポイント調整方法について説明すると、次のようになる。

即ち、産業用ロボットにおけるフランジ面のツール座標系の原点とツールセンタポイントを通る所定の仮想線を第１の回転軸として選定する。そして、第１の回転軸を中心としてツールセンタポイントを回転させ、実際のツールセンタポイントが第１の回転軸を中心として弧を描かなくなるまで、ツールセンタポイントの座標位置を調整する（第１の調整工程）。

第１の調整工程の終了後に、ツールセンタポイントを通りかつツール座標系のＺ軸と第１の回転軸を含む平面に垂直な所定の仮想線を第２の回転軸として選定する。そして、第２の回転軸を中心としてツールセンタポイントを回転させ、実際のツールセンタポイントが第２の回転軸を中心として弧を描かなくなるまで、ツールセンタポイントの座標位置を調整する（第２の調整工程）。

以上により、ツールセンタポイントの座標位置を実際のツールセンタポイントの座標位置に一致させるように調整することができる。

特許第２６５６１８号公報

ところで、前述の先行技術に係るツールセンタポイント調整方法にあっては、各調整工程においてツールセンタポイントの座標位置を調整しており、換言すれば、各調整工程における調整パラメータ（調整要素）は２つであるため、各調整工程の処理が複雑化して、ツールセンタポイントの座標位置の調整に多くの時間を要するという問題がある。

また、各回転軸は条件付けされた所定の仮想軸であるため、各回転軸の選定の自由度が低く、各回転軸を中心としてツールセンタポイントを回転させる際に、産業用ロボットにおけるロボットアームが特異姿勢になって、ツールセンタポイントの座標位置の調整が中断することがあるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のツールセンタポイント調整方法を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、産業用ロボットを制御するロボット制御装置に記憶されたツールセンタポイントの座標位置を実際のツールセンタポイントの座標位置に一致させるように調整するツールセンタポイント調整方法において、前記ツールセンタポイントを通る任意の仮想軸を第１の運動軸として、前記第１の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第１の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第１の調整工程と、前記第１の調整工程の終了後に、前記ツールセンタポイントを通りかつ前記第１の運動軸と異なる任意の仮想軸を第２の運動軸として、前記第２の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第２の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第２の調整工程と、前記第２の調整工程の終了後に、前記ツールセンタポイントを通りかつ前記第１の運動軸と前記第２の運動軸を含む仮想平面に交わる任意の仮想軸を第３の運動軸として、前記第３の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第３の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第３の調整工程と、を備えたことを要旨とする。

なお、座標位置とは、前記産業用ロボットにおけるフランジ面（フランジの面）のツール座標系の原点を基準とした位置のことであって、特定運動とは、円運動、円弧運動、直線運動、円運動以外のループ運動等を含む意である。

本発明の特徴によると、各運動軸（前記第１の運動軸、前記第２の運動軸、及び前記第３の運動軸）の軸方向、換言すれば、異なる３方向における前記ツールセンタポイントの位置と前記実際のツールセンタポイントの位置を同じにすることができ、前記ツールセンタポイントの座標位置を前記実際のツールセンタポイントの座標位置に一致させるように調整することができる。

本発明によれば、各調整工程（前記第１の調整工程、前記第２の調整工程、及び前記第３の調整工程）における調整パラメータ（調整要素）は１つであるため、各調整工程の処理の複雑化を抑えることができる。また、各運動軸は任意の仮想軸であるため、各運動軸の選定の自由度が高くなって、前記産業用ロボットにおけるロボットアームの特異姿勢を容易に回避しつつ、各運動軸を特定運動させることができる。よって、前記ツールセンタポイントの座標位置の調整を短時間でかつ効率良く行うことができる。

第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法における第１調整工程を説明する図である。第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法における第１調整工程を説明する図である。第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法における第２調整工程を説明する図である。第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法における第３調整工程を説明する図である。ツールセンタポイントの座標位置を調整する前におけるツールセンタポイントと実際のツールセンタポイントの位置ずれを示す図である。第１の実施形態に係る産業用ロボットの周辺構成を示す概略的な図である。第２の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法の特有の構成を説明する図である。第２の実施形態に係る産業用ロボットの周辺構成を示す概略的な図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１から図６を参照して説明する。

まず、第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法について説明する前に、第１の実施形態に係る産業用ロボットの構成等について簡単に説明する。

図６に示すように、第１の実施形態に係る産業用ロボット１は、多関節構造のロボットアーム３を備えており、このロボットアーム３の先端側のフランジ５には、ツール７が着脱可能に設けられている。また、産業用ロボット１の近傍には、産業用ロボット１の動作を制御するロボット制御装置９が配設されており、このロボット制御装置９には、オペレータ１１の操作によって産業用ロボット１の動作を教示する操作パネル１３が電気的に接続されている。

続いて、第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法について説明する。

第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法は、ロボット制御装置９に記憶されたツールセンタポイント（ツール７の先端位置）ＶＰ（図５参照）の座標位置を実際のツールセンタポイントＴＰ（図５参照）の座標位置に一致させるように調整する方法であって、第１の調整工程、第２の調整工程、及び第３の調整工程を備えている。そして、各調整工程の具体的な内容は、次のようになる。なお、座標位置とは、産業用ロボット１におけるフランジ面Ｆ（フランジ５の面）のツール座標系の原点を基準とした位置のことである。

(i)第１の調整工程
図１（ａ）に示すように、ツールセンタポイントＶＰを通る任意の仮想軸を第１の運動軸Ｃ１として選定する。そして、図１（ｂ）に示すように、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって第１の運動軸Ｃ１をツールセンタポイントＶＰを支点にして回転運動（特定運動の一例）させつつ、オペレータ１１が実際のツールセンタポイントＴＰの停止を視認できるまで、第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置を調整する。

具体的には、図２（ａ）に示すように、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相と第１の運動軸Ｃ１の先端部分Ｃ１ａの回転運動の位相が同じである（換言すれば、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相とフランジ面Ｆの回転運動の位相が異なる）とオペレータ１１が視認した場合には、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置をオペレータ１１側に調整する。一方、図２（ｂ）に示すように、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相と第１の運動軸Ｃ１の先端部分Ｃ１ａの回転運動の位相が異なる（換言すれば、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相とフランジ面Ｆの回転運動の位相が同じである）とオペレータ１１が視認した場合には、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置をフランジ面Ｆ側に調整する。これにより、第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置と実際のツールセンタポイントＴＰの位置を同じにすることができ、換言すれば、実際のツールセンタポイントＴＰをツールセンタポイントＶＰを通りかつ第１の運動軸Ｃ１に直交する仮想平面ＳＡ上に位置させることができる。なお、第１の運動軸Ｃ１を回転運動させる際に、第１の運動軸Ｃ１は軸心周りに回転させない。

(ii)第２の調整工程
第１の調整工程の終了後に、図３に示すように、ツールセンタポイントＶＰを通りかつ第１の運動軸Ｃ１と異なる任意の仮想軸を第２の運動軸Ｃ２として選定する。そして、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって第２の運動軸Ｃ２をツールセンタポイントＶＰを支点にして回転運動させつつ、オペレータ１１が実際のツールセンタポイントＴＰの停止を視認できるまで、第２の運動軸Ｃ２の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置を調整する。これにより、第２の運動軸Ｃ２の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置と実際のツールセンタポイントＴＰの位置を同じにすることができる。

なお、第２の運動軸Ｃ２の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置の具体的な調整は、前述の第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置の具体的な調整と同様に行う。

(iii)第３の調整工程
第２の調整工程の終了後に、図４に示すように、ツールセンタポイントＶＰを通りかつ第１の運動軸Ｃ１と第２の運動軸Ｃ２を含む仮想平面ＳＢに交わる任意の仮想軸を第３の運動軸Ｃ３として設定する。そして、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって第３の運動軸Ｃ３をツールセンタポイントを支点にして回転運動させつつ、実際のツールセンタポイントＴＰの停止を視認できるまで、第３の運動軸Ｃ３の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置を調整する。これにより、第３の運動軸Ｃ３の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置と実際のツールセンタポイントＴＰの位置を同じにすることができる。

なお、第３の運動軸Ｃ３の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置の具体的な調整は、前述の第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置の具体的な調整と同様に行う。

以上により、各運動軸（第１の運動軸Ｃ１、第２の運動軸Ｃ２、及び第３の運動軸Ｃ３）の軸方向、換言すれば、異なる３方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置と実際のツールセンタポイントＴＰの位置を同じにすることができ、ツールセンタポイントＶＰの座標位置を実際のツールセンタポイントＴＰの座標位置に一致させるように調整することができる。

従って、第１の実施形態によれば、各調整工程（第１の調整工程、第２の調整工程、及び第３の調整工程）における調整パラメータ（調整要素）は１つであるため、各調整工程の処理の複雑化を抑えることができる。また、各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は任意の仮想軸であるため、各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の選定の自由度が高くなって、ロボットアーム３の特異姿勢を容易に回避しつつ、各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を特定運動させることができる。よって、ツールセンタポイントＶＰの座標位置の調整を短時間でかつ効率良く行うことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図７及び図８を参照して説明する。

第２の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法は、第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法と同様に、ロボット制御装置９に記憶されたツールセンタポイントＶＰの座標位置を実際のツールセンタポイントＴＰの座標位置に一致させるように調整する方法であって、第１の調整工程、第２の調整工程、及び第３の調整工程を備えている。そして、第２の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法については、第１の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法と異なる点のみ説明する。

まず、第２の実施形態に係るツールセンタポイント調整方法は、オペレータ１１の操作パネル１３の操作に基づきロボット制御装置９によって各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をツールセンタポイントＶＰを支点にして回転運動させるのではなく、図８に示すように、ロボットアーム３の下方に設置されたＣＣＤカメラ等のカメラ１５を用いて、カメラ１５からの画像信号に基づいてロボット制御装置９によって各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をツールセンタポイントＶＰを支点にして自動的に回転運動させるものである。

また、図７に示すように、各調整工程中において、各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をツールセンタポイントＶＰを支点にして回転運動させる前に、ツールセンタポイントＶＰを各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の回転運動を模擬した模擬運動をさせて、カメラ１５に各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の回転運動の基準位相（基準状態）を視認させるようにしており、実際のツールセンタポイントの停止を視認する主体はカメラ１５である。そして、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相と各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の回転運動の基準位相が同じであるとカメラ１５によって視認された場合には、ロボット制御装置９によって第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置をオペレータ１１側に調整する。一方、実際のツールセンタポイントＴＰの回転運動の位相と各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の回転運動の基準位相が異なるとカメラ１５によって視認された場合には、ロボット制御装置９によって第１の運動軸Ｃ１の軸方向におけるツールセンタポイントＶＰの位置をフランジ面Ｆ側に調整する。

なお、第２の実施形態によれば、第１の実施形態による効果と同様の効果を奏するものである。

本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば各運動軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を特定運動として円運動させる代わりに、別の特定運動として円弧運動、直線運動、円運動以外のループ運動等をさせる等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

Ｃ１第１の運動軸
Ｃ２第２の運動軸
Ｃ３第３の運動軸
Ｆフランジ面
ＳＡ仮想平面面
ＳＢ仮想平面
ＴＰ実際のツールセンタポイント
ＶＰツールセンタポイント
１産業用ロボット
３ロボットアーム
５フランジ
７ツール
９ロボット制御装置
１１オペレータ
１３操作パネル
１５カメラ

Claims

産業用ロボットを制御するロボット制御装置に記憶されたツールセンタポイントの座標位置を実際のツールセンタポイントの座標位置に一致させるように調整するツールセンタポイント調整方法において、
前記ツールセンタポイントを通る任意の仮想軸を第１の運動軸として、前記第１の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第１の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第１の調整工程と、
前記第１の調整工程の終了後に、前記ツールセンタポイントを通りかつ前記第１の運動軸と異なる任意の仮想軸を第２の運動軸として、前記第２の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第２の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第２の調整工程と、
前記第２の調整工程の終了後に、前記ツールセンタポイントを通りかつ前記第１の運動軸と前記第２の運動軸を含む仮想平面に交わる任意の仮想軸を第３の運動軸として、前記第３の運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させつつ、前記実際のツールセンタポイントの停止を視認できるまで、前記第３の運動軸の軸方向における前記ツールセンタポイントの位置を調整する第３の調整工程と、を備えたことを特徴とするツールセンタポイント調整方法。
前記実際のツールセンタポイントの停止を視認する主体がオペレータであることを特徴とする請求項１に記載のツールセンタポイント調整方法。
前記実際のツールセンタポイントの停止を視認する主体がカメラであることを特徴とする請求項１に記載のツールセンタポイント調整方法。
各調整工程中において、各運動軸を前記ツールセンタポイントを支点にして特定運動させる前に、前記ツールセンタポイントを各運動軸の特定運動を模擬した模擬運動をさせて、前記カメラに各運動軸の特定運動の基準位相を視認させることを特徴とする請求項３に記載のツールセンタポイント。