JP2012139761A - Measurement method of external axis of robot, creation method of teaching data of robot, and controller of robot - Google Patents

Measurement method of external axis of robot, creation method of teaching data of robot, and controller of robot Download PDF

Info

Publication number
JP2012139761A
JP2012139761A JP2010293319A JP2010293319A JP2012139761A JP 2012139761 A JP2012139761 A JP 2012139761A JP 2010293319 A JP2010293319 A JP 2010293319A JP 2010293319 A JP2010293319 A JP 2010293319A JP 2012139761 A JP2012139761 A JP 2012139761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
posture
measurement
work
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010293319A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5667437B2 (en
Inventor
Hiroyuki Moriishi
寛之 森石
Yoichi Nagao
陽一 長尾
Fumihiro Honda
文博 本多
Wataru Murata
亘 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010293319A priority Critical patent/JP5667437B2/en
Publication of JP2012139761A publication Critical patent/JP2012139761A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5667437B2 publication Critical patent/JP5667437B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly precisely measure a relative positional posture of a positioner rotational axis to a robot.SOLUTION: There is provided a measurement method of an external axis of a robot 10 (a rotational axis or a translatory axis of the positioner) for measuring the relative positional posture of the rotational axis Ar or the translatory axis of a positioner 12 holding a workpiece W worked by the robot 10. The posture of the robot 10 with a reference point Pt of the robot 10 manually positioned to a measuring point Pm defined in a predetermined position with respect to the rotational axis Ar or the translatory axis of the positioner 12, is changed to a measuring posture while keeping a state of the reference point Pt positioned to the measuring point Pm. As the measuring posture, an posture having high similarity with respect to the working posture is determined based on (1) a difference value between a joint value at the working posture time when the robot performs the work on the workpiece W held by the positioner 12 and the joint value at the measuring posture time, in each of joints 10a-10f and (2) a weight value defined in advance for each of the joints 10a-10f.

Description

本発明は、ロボットが作業するワークを把持するポジショナの回転軸または直動軸の該ロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するロボットの外部軸の計測方法、ポジショナと協働するロボットの教示データ作成方法、およびロボットのコントローラに関する。   The present invention relates to a method for measuring an external axis of a robot that measures the relative position and orientation of a rotary axis or a linear axis of a positioner that grips a work on which the robot works, and teaching data generation of a robot that cooperates with the positioner The present invention relates to a method and a controller of a robot.

従来より、ポジショナが把持するワークに対して、多関節型のロボットに溶接や塗装などの作業を実行させることが行われている。ポジショナは、ワークを回転させるまたは平行移動させる装置である。このようなポジショナと協働することにより、ロボットは、様々な方向からワークの様々な部分に対して作業を実行することができる。   Conventionally, an articulated robot is caused to perform operations such as welding and painting on a work gripped by a positioner. The positioner is a device that rotates or translates the workpiece. By cooperating with such a positioner, the robot can perform work on various parts of the workpiece from various directions.

ところで、ポジショナが把持するワークに対してロボットが高精度に作業を実行するためには、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を正確に計測する必要がある。例えば、特許文献１には、ポジショナの回転軸や直動軸についてロボットに対する相対的な位置姿勢を計測する方法が開示されている。なお、ポジショナの回転軸や直動軸は、「ロボットの外部軸」と呼ばれている。   By the way, in order for the robot to perform the work with high accuracy on the workpiece gripped by the positioner, it is necessary to accurately measure the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear movement axis with respect to the robot. For example, Patent Document 1 discloses a method of measuring a relative position and orientation with respect to a robot with respect to a rotation axis and a linear movement axis of a positioner. The rotation axis and linear motion axis of the positioner are called “robot external axes”.

例えば、特許文献１に開示されている回転軸を有するポジショナでは、ポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を求めるために、回転軸に対する所定の位置（回転軸を中心として回転することにより変位するポジショナの部分）に計測点が定義されている。   For example, in a positioner having a rotating shaft disclosed in Patent Document 1, in order to obtain a relative position and orientation of the rotating shaft of the positioner with respect to the robot, a predetermined position (by rotating around the rotating shaft as a center) is obtained. Measurement points are defined in the positioner section).

特許文献１おいて、ポジショナの回転軸の位置姿勢の計測は、回転軸を中心として所定の角度ずつ複数回回転させることによって計測点を複数回変位させ、計測点を所定の角度回転させる度に、ロボットの先端に取り付けられた計測用ツールの先端点（エンドエフェクタ中心点）を計測点に手動で位置合わせする。計測点に位置合わせされた状態の先端点の位置（座標）に基づいて該計測点の位置（座標）を算出する。そして、算出された計測点の複数の位置に基づいて、ポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出する。なお、この方法は、ロボット（ロボットのコントローラ）が、そのときの姿勢（各関節の関節角度）に基づいて、計測用ツールの先端点の位置を算出する機能を備えることが前提である。   In Patent Document 1, the position and orientation of the rotation shaft of the positioner is measured each time a measurement point is displaced a plurality of times by rotating a rotation angle by a predetermined angle around the rotation shaft and the measurement point is rotated by a predetermined angle. The tip point (end effector center point) of the measurement tool attached to the tip of the robot is manually aligned with the measurement point. The position (coordinates) of the measurement point is calculated based on the position (coordinates) of the tip point that is aligned with the measurement point. Then, the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner with respect to the robot is calculated based on the calculated positions of the measurement points. This method is premised on that the robot (robot controller) has a function of calculating the position of the tip point of the measurement tool based on the posture (joint angle of each joint) at that time.

特開平８−１２９４０８号公報JP-A-8-129408

ところが、特許文献１に記載する方法によって算出されたポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢に基づいて、ポジショナが把持するワークに対してロボットが作業を実行すると、高精度に作業できないことがある。その理由は、ロボットの「誤差」を十分に考慮していないからである。   However, based on the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner with respect to the robot calculated by the method described in Patent Document 1, if the robot performs a work on the work gripped by the positioner, the work cannot be performed with high accuracy. There is. This is because the “error” of the robot is not fully considered.

例えば、ある目標点に計測用ツールの先端点を位置決めするために、目標点に計測用ツールの先端点が配置される姿勢を実現する姿勢制御値（各関節の関節角度）をコンピュータなどによって算出し、その算出した姿勢制御値に基づいてロボットの姿勢を制御した場合（いわゆるオフライン教示を実行した場合）、計測用ツールの先端点は、目標点からずれた位置に位置決めされる。すなわち、位置決め誤差である。この位置決め誤差は、関節を駆動するモータの軸のねじれやリンクのたわみ、エンコーダの検出誤差などの、先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮して姿勢制御値を算出していないために生じる。   For example, in order to position the tip of the measurement tool at a certain target point, a posture control value (joint angle of each joint) that realizes the posture in which the tip of the measurement tool is placed at the target point is calculated by a computer or the like When the posture of the robot is controlled based on the calculated posture control value (when so-called off-line teaching is executed), the tip point of the measurement tool is positioned at a position shifted from the target point. That is, a positioning error. This positioning error is because the posture control value is not calculated considering all causes that affect the position of the tip point, such as the twist of the shaft of the motor driving the joint, the deflection of the link, the detection error of the encoder, etc. Arise.

また、例えば、ある目標点の位置（座標値）を計測するために、作業者がティーチングペンダントを操作することによって手動で計測用ツールの先端点を目標点に位置合わせした場合、そのときにロボットが算出するツールの先端点の位置（座標値）は、目標点の実際の位置とずれている。すなわち、位置計測誤差である。この位置計測誤差は、計測用ツールの先端点の位置を算出するときに、関節を駆動するモータの軸のねじれ、リンクのたわみ、エンコーダの検出誤差などの、先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮せず、各関節の関節角度に基づいて算出しているために生じる。   Further, for example, when the operator manually operates the teaching pendant to measure the position (coordinate value) of a certain target point, the tip point of the measuring tool is manually aligned with the target point. The position (coordinate value) of the tip point of the tool calculated by is deviated from the actual position of the target point. That is, a position measurement error. This position measurement error can be used to calculate the position of the tip of the measurement tool, which can affect the position of the tip such as torsion of the shaft of the motor that drives the joint, link deflection, and encoder detection error. This occurs because the calculation is based on the joint angle of each joint without considering the cause.

しかしながら、計測用ツールの先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮することは、実質的に不可能である。   However, it is virtually impossible to consider any cause that affects the position of the tip of the measuring tool.

したがって、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を該ロボットによって計測し、その計測結果に基づいてポジショナが把持するワークに対して高精度に作業をロボットが実行する場合、位置決め誤差と位置計測誤差との両方を十分に考慮する必要がある。   Therefore, when the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot is measured by the robot, and the robot performs the work with high accuracy on the workpiece gripped by the positioner based on the measurement result, It is necessary to fully consider both positioning errors and position measurement errors.

そこで、本発明は、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を該ロボットによって計測し、その計測結果に基づいてポジショナが把持するワークに対してロボットが作業を実行する場合において、ロボットの位置決め誤差と位置計測誤差との両方を十分に考慮することにより、ロボットによるワークに対する高精度な作業を実現することを課題とする。   Therefore, the present invention measures the relative position and orientation of the positioner relative to the rotation axis or linear movement axis of the robot by the robot, and the robot executes the work on the workpiece gripped by the positioner based on the measurement result. Therefore, it is an object of the present invention to realize highly accurate work on a workpiece by a robot by sufficiently considering both a positioning error and a position measurement error of the robot.

上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、
ロボットの外部軸である、ロボットに作業されるワークを把持するポジショナの回転軸または直動軸の該ロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するロボットの外部軸の計測方法であって、
ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義された計測点にロボットの基準点が手動によって位置合わせされた状態の該ロボットの姿勢を、基準点が計測点に位置合わせされた状態を維持しつつ計測姿勢に変更し、
計測姿勢として、
（１）各関節における、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
（２）各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定する、ロボットの外部軸の計測方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention,
A method for measuring an external axis of a robot that measures a relative position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of a positioner that grips a workpiece to be operated by the robot, which is an external axis of the robot,
The posture of the robot when the reference point of the robot is manually aligned with the measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or the linear motion axis of the positioner, and the state where the reference point is aligned with the measurement point. Change to the measurement posture while maintaining,
As a measurement posture,
(1) At each joint, a difference value between a joint value at the work posture when performing a work on a work gripped by the positioner and a joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A method for measuring an external axis of a robot for determining a posture having a high degree of similarity to a working posture is provided.

本発明の第２の態様によれば、
基準点を計測点に位置合わせ可能なロボットの複数とおりの計測姿勢それぞれに対して、
（１）各関節について、作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との差分値として第１の値を算出し、
（２）各関節について、第１の値の二乗値に重み値をかけ算して第２の値を算出し、
（３）各関節の第２の値を合計して第３の値を算出し、
第３の値が最小な計測姿勢を決定する、第１の態様に記載のロボットの外部軸の計測方法が提供される。 According to a second aspect of the invention,
For each of the multiple measurement postures of the robot that can align the reference point with the measurement point,
(1) For each joint, a first value is calculated as a difference value between the joint value at the work posture and the joint value at the measurement posture;
(2) For each joint, calculate the second value by multiplying the square value of the first value by the weight value,
(3) The second value of each joint is summed to calculate the third value,
The measuring method of the external axis of the robot according to the first aspect, wherein the measuring posture having the minimum third value is determined.

本発明の第３の態様によれば、
関節値が変化したときにロボットの基準点を大きく変位させる関節ほど、重み値が、大きい値に設定されている、第１または第２の態様に記載のロボットの外部軸の計測方法が提供される。 According to a third aspect of the invention,
The method for measuring an external axis of a robot according to the first or second aspect is provided in which the weight value is set to a larger value for a joint that greatly displaces the reference point of the robot when the joint value changes. The

本発明の第４の態様によれば、
回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットの教示データを作成するロボットの教示データ作成方法であって、
第１から第３の態様のいずれか一つに記載のロボットの外部軸の計測方法によって算出されたポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を使用し、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するための教示データを作成する、ロボットの教示データ作成方法が提供される。 According to a fourth aspect of the invention,
A robot teaching data creation method for creating teaching data of an articulated robot that performs work on a workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis. ,
The positioner grips the positioner using the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis calculated by the external axis measurement method of the robot according to any one of the first to third aspects. There is provided a robot teaching data creation method for creating teaching data for performing work on a workpiece.

本発明の第５の態様によれば、
回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットのコントローラであって、
ワークに対して作業を実行するときのロボットの作業姿勢に対応する作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得手段と、
作業者の操作により、ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義されている計測点にロボットの基準点を位置合わせするためのロボット操作手段と、
作業姿勢データ取得手段が取得した作業姿勢データに基づいて、基準点が計測点に位置合わせされた状態のロボットの計測姿勢を算出する計測姿勢決定手段と、
計測姿勢決定手段によって算出された計測姿勢の状態で計測点の位置を算出する計測点位置算出手段とを有し、
計測姿勢決定手段が、計測姿勢として、
（１）各関節における、作業姿勢データの関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
（２）各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定する、ロボットのコントローラが提供される。 According to a fifth aspect of the present invention,
A controller for an articulated robot that performs work on the workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear movement axis,
Work posture data acquisition means for acquiring work posture data corresponding to the work posture of the robot when performing work on the workpiece;
Robot operation means for aligning the reference point of the robot with a measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or linear motion axis of the positioner by the operation of the operator;
Measurement posture determination means for calculating the measurement posture of the robot in a state where the reference point is aligned with the measurement point based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition means;
Measuring point position calculating means for calculating the position of the measuring point in the state of the measuring attitude calculated by the measuring attitude determining means,
Measurement posture determination means, as the measurement posture,
(1) For each joint, a difference value between the joint value of the work posture data and the joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A robot controller is provided that determines a posture with a high degree of similarity to the working posture.

本発明によれば、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するときの該ロボットの計測姿勢が、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢と類似する姿勢であるため、ロボットの位置計測誤差と位置決め誤差を十分に相殺することができる。その結果、ロボットは、ポジショナが把持するワークに対して高精度に作業を実行することができる。   According to the present invention, the measurement posture of the robot when measuring the relative position and posture of the positioner relative to the rotation axis or linear movement axis is the work posture when the work is performed on the workpiece held by the positioner. Therefore, the position measurement error and positioning error of the robot can be sufficiently offset. As a result, the robot can execute the work with high accuracy on the work gripped by the positioner.

本発明の実施の形態に係るロボット設備を概略的に示す図The figure which shows schematically the robot equipment which concerns on embodiment of this invention 姿勢と位置計測誤差との関係を説明するための図Diagram for explaining the relationship between posture and position measurement error 位置計測誤差と位置決め誤差との関係を説明するための図Diagram for explaining the relationship between position measurement error and positioning error 本発明の実施の形態に係るロボットのコントローラの構成を示す図The figure which shows the structure of the controller of the robot which concerns on embodiment of this invention. ポジショナの計測点の位置を算出する流れを示す図The figure which shows the flow which calculates the position of the measurement point of the positioner

まず、本発明をよりよく理解するために、本発明に係るポジショナの位置姿勢の計測方法の概念を説明する。   First, in order to better understand the present invention, the concept of the position / orientation measuring method of the positioner according to the present invention will be described.

図１は、本発明の実施の形態に係るロボット設備を概略的に示している。また、図１は、ロボット１０によってポジショナ１２の回転軸（回転中心線）Ａｒの位置姿勢を計測する様子を示している。   FIG. 1 schematically shows a robot facility according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows how the position and orientation of the rotation axis (rotation center line) Ar of the positioner 12 is measured by the robot 10.

図１に示すロボット１０は、関節１０ａ〜１０ｆを有する多関節型のロボットであって、その先端のフランジ１０ｇにスプレーガンや溶接トーチなどの作業用ツールを取り付けることにより、塗装作業や溶接作業などの作業をワークＷに対して実行する。ここでは、計測用ツール１４がフランジ１０ｇに取り付けられている。なお、関節１０ａ、１０ｄ、１０ｆはねじり関節であり、関節１０ｂ、１０ｃ、１０ｅは曲げ関節である。   A robot 10 shown in FIG. 1 is an articulated robot having joints 10a to 10f. By attaching a working tool such as a spray gun or a welding torch to a flange 10g at the tip, a painting work, a welding work, etc. The above operation is performed on the workpiece W. Here, the measurement tool 14 is attached to the flange 10g. The joints 10a, 10d, and 10f are torsional joints, and the joints 10b, 10c, and 10e are bending joints.

ロボット１０はまた、その姿勢をコントローラ１６によって制御される。具体的には、コントローラ１６は、ロボット１０の関節１０ａ〜１０ｆを駆動する（関節角度を調整する）モータ（図示せず）を制御することにより、ロボット１０の姿勢を制御する。   The posture of the robot 10 is also controlled by the controller 16. Specifically, the controller 16 controls the posture of the robot 10 by controlling a motor (not shown) that drives the joints 10a to 10f of the robot 10 (adjusts the joint angle).

コントローラ１６はまた、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置、具体的には、例えばロボット１０のベースＢに予め定義されているベース座標系ΣＢにおける先端点Ｐｔの座標を算出する機能を備えている。なお、本明細書において、「位置」や「姿勢」は、ベース座標系ΣＢにおける位置や姿勢を言う。   The controller 16 also has a function of calculating the position of the tip point Pt of the measuring tool 14, specifically, for example, the coordinates of the tip point Pt in the base coordinate system ΣB defined in advance in the base B of the robot 10, for example. Yes. In this specification, “position” and “posture” refer to the position and posture in the base coordinate system ΣB.

コントローラ１６は、ロボット１０の姿勢に基づいて、すなわち関節１０ａ〜１０ｆそれぞれの関節角度（曲げ角度、ねじり角度）に基づいて、エンドエフェクタ中心点として、計測用ツール１４の先端点（特許請求の範囲の「基準点」に対応）Ｐｔの位置を算出する。そのために、関節１０ａ〜１０ｆそれぞれに関節角度を検出するエンコーダ（図示せず）が設けられている。また、コントローラ１６の記憶装置（図示せず）に、先端点Ｐｔの位置の算出に必要な、リンク１０ｈ〜１０ｍそれぞれのリンク長、計測用ツール１４の先端点Ｐｔからフランジ１０ｇまでの距離などのデータが記憶されている。   Based on the posture of the robot 10, that is, based on the joint angles (bending angle and torsion angle) of each of the joints 10a to 10f, the controller 16 serves as a tip point of the measuring tool 14 as an end effector center point (claims). The position of Pt is calculated. For this purpose, an encoder (not shown) for detecting the joint angle is provided in each of the joints 10a to 10f. Further, in the storage device (not shown) of the controller 16, the link length of each of the links 10h to 10m, the distance from the tip point Pt of the measurement tool 14 to the flange 10g, etc. necessary for calculation of the position of the tip point Pt, etc. Data is stored.

ポジショナ１２は、回転軸Ａｒを中心として回転する作業テーブル１８を有する。作業テーブル１８には、ロボット１０によって作業されるワークＷが治具（図示せず）を介して固定される。ここでは、ポジショナ１２の回転軸Ａｒの位置姿勢（ロボット１０に対する相対的な位置や姿勢）を計測するためのマーカー２０が取り付けられている。マーカー２０の先端の計測点Ｐｍから回転軸Ａｒまでの距離は、既知であり、ロボット１０のコントローラ１６の記憶装置に記憶されている。   The positioner 12 has a work table 18 that rotates about a rotation axis Ar. A work W to be worked by the robot 10 is fixed to the work table 18 via a jig (not shown). Here, a marker 20 for measuring the position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 (relative position and orientation with respect to the robot 10) is attached. The distance from the measurement point Pm at the tip of the marker 20 to the rotation axis Ar is known and stored in the storage device of the controller 16 of the robot 10.

なお、計測点Ｐｍは、マーカー２０を介して回転軸Ａｒに対する所定の位置に定義することに限らない。例えば、回転軸Ａｒを中心として回転する作業テーブル１８に直接定義してもよい。   The measurement point Pm is not limited to being defined at a predetermined position with respect to the rotation axis Ar via the marker 20. For example, it may be defined directly on the work table 18 that rotates about the rotation axis Ar.

ポジショナ１２の回転軸Ａｒの位置姿勢の計測は、作業者がティーチングペンダント（図示せず）を介してロボット１０を手動で操作し、計測用ツール１４の先端点Ｐｔをマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせすることにより行われる。計測点Ｐｍと位置合わせされた状態の先端点Ｐｔの位置を算出することにより、計測点Ｐｍの位置を算出することができる。そして、この算出した計測点Ｐｍの位置に基づいて、回転軸Ａｒの位置姿勢を算出することができる。   The position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 is measured by the operator manually operating the robot 10 via a teaching pendant (not shown), and the tip point Pt of the measurement tool 14 is set to the measurement point Pm of the marker 20. This is done by aligning. By calculating the position of the tip point Pt that is aligned with the measurement point Pm, the position of the measurement point Pm can be calculated. Then, the position and orientation of the rotation axis Ar can be calculated based on the calculated position of the measurement point Pm.

具体的には、回転軸Ａｒを中心として作業テーブル１８を回転させることにより、作業テーブル１８に異なる複数の姿勢をとらせ、作業テーブル１８の異なる姿勢毎に、マーカー２０の計測点Ｐｍに計測用ツール１４の先端点Ｐｔを位置合わせする。そして、作業テーブル１８の異なる姿勢毎に、計測点Ｐｍの位置を算出する。算出された複数の異なる計測点Ｐｍの位置それぞれから回転軸Ａｒまでの距離は同一であることから、幾何学的に回転軸Ａｒの位置姿勢を算出することができる。ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する位置姿勢が算出されることにより、ポジショナ１２によって姿勢が変更されるワークＷに対して、ロボット１０は作業を実行することができる。   Specifically, by rotating the work table 18 around the rotation axis Ar, the work table 18 takes a plurality of different postures, and the measurement points Pm of the marker 20 are measured for each different posture of the work table 18. The tip point Pt of the tool 14 is aligned. Then, the position of the measurement point Pm is calculated for each different posture of the work table 18. Since the distances from the calculated positions of the different measurement points Pm to the rotation axis Ar are the same, the position and orientation of the rotation axis Ar can be calculated geometrically. By calculating the position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10, the robot 10 can perform work on the workpiece W whose posture is changed by the positioner 12.

以上のことを踏まえた上で、ここからは、本発明の特徴について説明する。   Based on the above, the features of the present invention will now be described.

上述したように、ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を計測するためには、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置の算出が必要である。ところが、コントローラ１６が算出する計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置は、先端点Ｐｔの実際の位置と異なる。   As described above, in order to measure the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10, it is necessary to calculate the position of the tip point Pt of the measurement tool 14. However, the position of the tip point Pt of the measurement tool 14 calculated by the controller 16 is different from the actual position of the tip point Pt.

この理由は、例えば、関節を駆動するモータの回転軸のねじれ、リンクのたわみ、周囲の温度、エンコーダの検出誤差などの、先端点Ｐｔの位置に影響を与えるあらゆる原因を完全に考慮して、先端点Ｐｔの位置を算出できないからである。そのため、上述した先端点Ｐｔの位置に基づく方法によって算出された回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢は、実際の位置姿勢と異なる、すなわち位置計測誤差を含んでいる。   This is because, for example, all causes that affect the position of the tip point Pt, such as twisting of the rotating shaft of the motor that drives the joint, deflection of the link, ambient temperature, detection error of the encoder, etc. are fully considered. This is because the position of the tip point Pt cannot be calculated. Therefore, the relative position and orientation of the rotation axis Ar with respect to the robot 10 calculated by the method based on the position of the tip point Pt described above is different from the actual position and orientation, that is, includes a position measurement error.

したがって、ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を該ロボット１０によって計測し、その計測結果に基づいてポジショナ１２が把持するワークＷに対してロボット１０が作業を高精度に実行する場合、ロボット１０の位置計測誤差を十分に考慮する必要がある。   Therefore, the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10 is measured by the robot 10, and the robot 10 performs the work with high accuracy on the workpiece W gripped by the positioner 12 based on the measurement result. In this case, it is necessary to sufficiently consider the position measurement error of the robot 10.

本発明においては、ロボット１０の位置計測誤差を考慮して、ロボット１０の計測時の姿勢（以下、「計測姿勢」と称する。）を明確に規定する。その理由は、ロボット１０を用いてポジションナ１２の回転軸Ａｒの該ロボット１０に対する相対的な位置姿勢を計測する場合、ロボット１０の計測姿勢によって位置計測誤差が異なるからである。   In the present invention, in consideration of the position measurement error of the robot 10, the posture at the time of measurement of the robot 10 (hereinafter referred to as “measurement posture”) is clearly defined. The reason is that, when the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10 is measured using the robot 10, the position measurement error varies depending on the measurement orientation of the robot 10.

例えば、図１のロボット設備を概略的に表現した図２に示すように、計測姿勢が異なると、ロボット１０のコントローラ１６は、異なる位置計測誤差でポジショナ１２の回転軸Ａｒの位置姿勢を算出する。   For example, as shown in FIG. 2 schematically representing the robot equipment of FIG. 1, if the measurement posture is different, the controller 16 of the robot 10 calculates the position and posture of the rotation axis Ar of the positioner 12 with different position measurement errors. .

図２（Ａ）は、計測用ツール１４が鉛直方向（Ｚ軸負方向）に向いた状態（関節１０ｅから先の部分が鉛直方向に延びる状態）でその先端点Ｐｔがマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせされる計測姿勢を示している。一方、図２（Ｂ）は、計測用ツール１４が水平方向（Ｘ軸正方向）に向いた状態（関節１０ｅから先の部分が水平方向に延びる状態）でその先端点Ｐｔが計測点Ｐｍに位置合わせされる計測姿勢を示している。なお、図中において実線は、実際のロボット１０とポジショナ１２とを示している。一方、二点差線は、計算上のロボット１０とポジショナ１２とを示している。   FIG. 2A shows a state where the measurement tool 14 is oriented in the vertical direction (Z-axis negative direction) (a state where the tip portion extends from the joint 10e in the vertical direction) and the tip point Pt is the measurement point Pm of the marker 20. The measurement posture to be aligned is shown. On the other hand, FIG. 2B shows a state in which the tip Pt is the measurement point Pm in a state where the measurement tool 14 is oriented in the horizontal direction (X-axis positive direction) (a state where the portion extending from the joint 10e extends in the horizontal direction). The measurement posture to be aligned is shown. In the drawing, the solid line indicates the actual robot 10 and the positioner 12. On the other hand, the two-point difference line indicates the robot 10 and the positioner 12 in calculation.

図２（Ａ）に示す計測姿勢の場合、コントローラ１６によって算出されるポジショナ１２の回転軸（計算上の回転軸）Ａｒｃ１は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向（Ｘ軸負方向）にずれる。   In the measurement posture shown in FIG. 2A, the rotation axis (calculation rotation axis) Arc1 of the positioner 12 calculated by the controller 16 is a direction (X axis) from the actual rotation axis Ar to the base B side of the robot 10. It shifts in the negative direction.

その理由を説明すると、作業者がティーチングペンダントを介してロボット１０を手動操作することによって計測用ツール１４の先端点Ｐｔをマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせした場合、二点鎖線によって示すように、コントローラ１６が算出する計測点（計算上の計測点）Ｐｍｃ１の位置は、実際の計測点Ｐｍの位置からロボット１０のベースＢ側の方向にずれる傾向がある。その結果、ずれた計測点Ｐｍｃ１の位置に基づいて算出された回転軸Ａｒｃ１は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向にずれる。すなわち、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向の位置計測誤差が発生する。   The reason will be described. When the operator manually operates the robot 10 via the teaching pendant to align the tip point Pt of the measurement tool 14 with the measurement point Pm of the marker 20, as indicated by a two-dot chain line. The position of the measurement point (calculation measurement point) Pmc1 calculated by the controller 16 tends to deviate from the actual measurement point Pm toward the base B side of the robot 10. As a result, the rotation axis Arc1 calculated based on the position of the shifted measurement point Pmc1 shifts from the actual rotation axis Ar in the direction toward the base B of the robot 10. That is, a position measurement error in the direction from the actual rotation axis Ar to the base B side of the robot 10 occurs.

これに対して、図２（Ｂ）に示す計測姿勢の場合、コントローラ１６によって算出されるポジショナ１２の回転軸（計算上の回転軸）Ａｒｃ２は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向（Ｘ軸正方向）にずれる。   In contrast, in the measurement posture shown in FIG. 2B, the rotation axis (calculation rotation axis) Arc2 of the positioner 12 calculated by the controller 16 is the base B side of the robot 10 from the actual rotation axis Ar. The direction is shifted to the opposite direction (X-axis positive direction).

その理由を説明すると、作業者がティーチングペンダントを介してロボット１０を操作することによって計測用ツール１４の先端点Ｐｔをマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせした場合、二点鎖線によって示すように、コントローラ１６が算出する計測点（計算上の計測点）Ｐｍｃ２の位置は、実際の計測点Ｐｍの位置からロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向にずれる傾向がある。その結果、ずれた計測点Ｐｍｃ２の位置に基づいて算出された回転軸Ａｒｃ２は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向にずれる。すなわち、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向の位置計測誤差が発生する。   The reason will be explained. When the operator operates the robot 10 via the teaching pendant to align the tip point Pt of the measurement tool 14 with the measurement point Pm of the marker 20, as indicated by a two-dot chain line, The position of the measurement point (calculation measurement point) Pmc2 calculated by the controller 16 tends to deviate from the actual position of the measurement point Pm in a direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10. As a result, the rotation axis Arc2 calculated based on the position of the shifted measurement point Pmc2 deviates from the actual rotation axis Ar in a direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10. That is, a position measurement error in the direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10 from the actual rotation axis Ar occurs.

このように、計測姿勢が異なると、ロボット１０のコントローラ１６は、異なる位置計測誤差でポジショナ１２の回転軸Ａｒの位置姿勢を算出することになる。   Thus, if the measurement postures are different, the controller 16 of the robot 10 calculates the position and posture of the rotation axis Ar of the positioner 12 with different position measurement errors.

計測姿勢が異なると位置計測誤差も異なることを考慮して、本発明では、計測姿勢を、ワークに対して作業するときの作業姿勢と類似する姿勢に決定する。   In consideration of the fact that the position measurement error is different when the measurement posture is different, in the present invention, the measurement posture is determined to be a posture similar to the work posture when working on the workpiece.

図３（Ａ）は、図２（Ａ）に示す計測姿勢（関節１０ｅから先の部分が鉛直方向に延びる状態）のロボット１０によって計測されたポジショナ１２の回転軸（計算上の回転軸）Ａｒｃ１に基づいて、ワークＷに対して作業を実行するロボット１０の様子を示している。一方、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）に示す計測姿勢（関節１０ｅから先の部分が水平方向に延びる状態）のロボット１０によって計測されたポジショナ１２の回転軸（計算上の回転軸）Ａｒｃ２に基づいて、ワークＷに対して作業を実行するロボット１０の様子を示している。   FIG. 3A shows a rotation axis (calculation rotation axis) Arc1 of the positioner 12 measured by the robot 10 in the measurement posture shown in FIG. 2A (a state in which the portion extending from the joint 10e extends in the vertical direction). The state of the robot 10 that performs work on the workpiece W is shown based on FIG. On the other hand, FIG. 3B shows the rotation axis (calculated rotation axis) of the positioner 12 measured by the robot 10 in the measurement posture shown in FIG. 2B (the portion extending from the joint 10e extends in the horizontal direction). ) The state of the robot 10 that performs work on the workpiece W based on Arc2 is shown.

ワークＷに対して作業を実行するときのロボット１０の作業姿勢は、図２（Ａ）に示す計測姿勢と類似する姿勢、すなわち関節１０ｅから先の部分が鉛直方向に延びる状態の姿勢である。   The work posture of the robot 10 when performing work on the workpiece W is a posture similar to the measurement posture shown in FIG. 2A, that is, a posture in a state in which a portion extending from the joint 10e extends in the vertical direction.

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す作業姿勢はまた、作業用ツールの先端点Ｐｔ’をワークＷの作業開始点Ｐｗに位置合わせする姿勢である。例えば、作業用ツールが溶接トーチである場合、先端点Ｐｔ’は溶接棒の先端であり、作業開始点Ｐｗは溶接開始箇所である。なお、作業開始点Ｐｗの回転軸Ａｒに対する位置は既知であり、コントローラ１６の記憶装置に記憶されている。   The work postures shown in FIGS. 3A and 3B are postures in which the tip point Pt ′ of the work tool is aligned with the work start point Pw of the work W. For example, when the work tool is a welding torch, the tip point Pt 'is the tip of the welding rod, and the work start point Pw is the welding start point. The position of the work start point Pw with respect to the rotation axis Ar is known and stored in the storage device of the controller 16.

図３（Ａ）に示すように、計算上の回転軸Ａｒｃ１に基づいて、コントローラ１６がロボット１０を作業姿勢に制御した場合、作業用ツールの先端点Ｐｔ’は、ワークＷの作業開始点Ｐｗにほぼ位置決めされる。これは、計測姿勢と作業姿勢とが、図２（Ａ）と図３（Ａ）とに示すように、関節１０ｅから先の部分が鉛直方向に延びる状態の姿勢であって類似するからである。   As shown in FIG. 3A, when the controller 16 controls the robot 10 to the working posture based on the calculated rotation axis Arc1, the work tool tip point Pt ′ is the work start point Pw of the work W. Is almost positioned. This is because the measurement posture and the working posture are postures in a state in which a portion extending from the joint 10e extends in the vertical direction as shown in FIGS. 2 (A) and 3 (A). .

具体的に説明すると、図３（Ａ）に示すように、計算上の回転軸Ａｒｃ１は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向（Ｘ軸負方向）にずれている。この計算上の回転軸Ａｒｃ１に基づいてコントローラ１６がロボット１０を制御すると、先端点Ｐｔ’は、計算上の回転軸Ａｒｃ１からロボット１０のベースＢ側方向と反対方向の位置に位置決めされる。これは、コントローラ１６によって姿勢が制御されたロボット１０においてモータの軸のねじれやリンクのたわみなどが生じ、先端点Ｐｔ’がロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向にずれる位置決め誤差が発生したことによる。その結果、誤差の方向が正反対の位置決め誤差と位置計測誤差とがほぼ相殺され、図３（Ａ）に示すように、作業用ツールの先端点Ｐｔ’が、ワークＷの作業開始点Ｐｗにほぼ位置決めされる。   More specifically, as shown in FIG. 3A, the calculated rotation axis Arc1 is deviated from the actual rotation axis Ar in the direction toward the base B of the robot 10 (X-axis negative direction). When the controller 16 controls the robot 10 based on the calculated rotation axis Arc1, the tip point Pt 'is positioned at a position opposite to the base B side direction of the robot 10 from the calculated rotation axis Arc1. This is because, in the robot 10 whose posture is controlled by the controller 16, the motor shaft is twisted or the link is bent, and a positioning error occurs in which the tip point Pt ′ is shifted in the direction opposite to the direction of the base B side of the robot 10. It depends. As a result, the positioning error and the position measurement error with the opposite directions of the errors are almost offset, and the tip point Pt ′ of the work tool is almost at the work start point Pw of the work W as shown in FIG. Positioned.

これに対して、図３（Ｂ）に示すように、計算上の回転軸Ａｒｃ２に基づいて、コントローラ１６がロボット１０を作業姿勢に制御した場合、作業用ツールの先端点Ｐｔ’は、ワークＷの作業開始点Ｐｗから離れた位置に位置決めされる。これは、図２（Ｂ）と図３（Ｂ）とに示すように計測姿勢と作業姿勢とが異なり、類似していないからである。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the controller 16 controls the robot 10 to the working posture based on the calculated rotation axis Arc2, the tip point Pt ′ of the working tool is the workpiece W Is positioned at a position away from the work start point Pw. This is because, as shown in FIG. 2B and FIG. 3B, the measurement posture and the work posture are different and are not similar.

具体的に説明すると、図３（Ｂ）に示すように、計算上の回転軸Ａｒｃ２は、実際の回転軸Ａｒからロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向（Ｘ軸正方向）にずれている。この計算上の回転軸Ａｒｃ２に基づいてコントローラ１６がロボット１０を制御すると、先端点Ｐｔ’は、計算上の回転軸Ａｒｃ２からロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向にずれる。これは、コントローラ１６によって姿勢が制御されたロボット１０においてモータの軸のねじれやリンクのたわみなどが生じ、先端点Ｐｔ’がロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向にずれる位置決め誤差が発生したことによる。その結果、誤差の方向が同一であるために位置決め誤差と位置計測誤差とが相殺されず、図３（Ｂ）に示すように、作業用ツールの先端点Ｐｔ’が、ワークＷの作業開始点Ｐｗから、ロボット１０のベースＢ側の方向と反対方向に大きくずれて位置決めされる。   More specifically, as shown in FIG. 3B, the calculated rotational axis Arc2 is shifted from the actual rotational axis Ar in a direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10 (X-axis positive direction). Yes. When the controller 16 controls the robot 10 based on the calculated rotation axis Arc2, the tip point Pt 'is shifted from the calculated rotation axis Arc2 in a direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10. This is because, in the robot 10 whose posture is controlled by the controller 16, the motor shaft is twisted or the link is bent, and a positioning error occurs in which the tip point Pt ′ is shifted in the direction opposite to the direction of the base B side of the robot 10. It depends. As a result, since the error directions are the same, the positioning error and the position measurement error are not canceled out, and the tip point Pt ′ of the work tool becomes the work start point of the work W as shown in FIG. Positioning is greatly deviated from Pw in the direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10.

作業姿勢に類似する計測姿勢を決定するために、本発明では、複数とおりの計測姿勢それぞれについて、作業姿勢に対する類似の程度（類似度）を算出し、算出した類似度が良好な姿勢を計測姿勢と決定する。なお、「複数とおりの計測姿勢」は、図１を例に挙げて説明すると、計測用ツール１４の先端点Ｐｔがマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせ可能な複数の姿勢、すなわち計測点Ｐｍの位置を計測可能な姿勢をいう。   In order to determine a measurement posture similar to the work posture, in the present invention, a degree of similarity (similarity) with respect to the work posture is calculated for each of a plurality of measurement postures, and a posture with a good calculated similarity is measured. And decide. The “plurality of measurement postures” will be described with reference to FIG. 1 as an example. A plurality of postures where the tip point Pt of the measurement tool 14 can be aligned with the measurement point Pm of the marker 20, that is, the measurement points Pm. An attitude that can measure the position.

数式１は、作業姿勢Ｊｓに対する計測可能姿勢Ｊｉの類似度Ｄ（Ｊｉ，Ｊｓ）（特許請求の範囲の「第３の値」に対応）を算出するための式である。この類似度Ｄ（Ｊｉ，Ｊｓ）の値が小さいほど、計測可能姿勢Ｊｉが、作業姿勢Ｊｓに類似する、すなわち、計測姿勢に適することを意味する。

Figure 2012139761
Formula 1 is an equation for calculating the similarity D (J i , J s ) of the measurable posture J i with respect to the work posture J s (corresponding to “third value” in the claims). A smaller value of the similarity D (J i , J s ) means that the measurable posture J i is similar to the work posture J s , that is, suitable for the measurement posture.
Figure 2012139761

数式１において、パラメータｋは、関節番号を示す。ｋ＝１は関節１０ａに対応し、ｋ＝２は関節１０ｂに、ｋ＝３は関節１０ｃに、ｋ＝４は関節１０ｄに、ｋ＝５は関節１０ｅに、そしてｋ＝６は関節１０ｆに対応する。パラメータｗｋは、関節番号ｋの関節に対する重み値である。パラメータｑｉ，ｋは、計測可能姿勢Ｊｉ時における関節番号ｋの関節の関節角度である。パラメータｑｓ，ｋは、作業姿勢Ｊｓ時における関節番号ｋの関節の関節角度である。 In Equation 1, the parameter k indicates a joint number. k = 1 corresponds to joint 10a, k = 2 to joint 10b, k = 3 to joint 10c, k = 4 to joint 10d, k = 5 to joint 10e, and k = 6 to joint 10f Correspond. The parameter w k is a weight value for the joint with the joint number k. The parameters q i, k are the joint angles of the joint with the joint number k in the measurable posture J i . The parameters q s and k are the joint angles of the joint with the joint number k in the working posture J s .

関節１０ａ〜１０ｆそれぞれに定義される重み値ｗｋは、例えば、ロボット１０の先端に近い関節ほど小さい値に設定されている。具体的に言えば、関節角度が変化したときに計測用ツール１４の先端点Ｐｔを大きく変位させる関節ほど、重み値ｗｋは大きい値に設定されている。 For example, the weight value w k defined for each of the joints 10 a to 10 f is set to a smaller value as the joint is closer to the tip of the robot 10. Specifically, as the joint greatly displace the tip point Pt of the measurement tool 14 when the joint angle is changed, the weighting value w k is set to a large value.

このような重み値ｗｋにより、複数の計測可能姿勢Ｊｉの中において類似度Ｄ（Ｊｉ，Ｊｓ）が最小な計測可能姿勢Ｊｉ（すなわち計測姿勢に決定される計測可能姿勢Ｊｉ）は、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの変位に比較的大きく寄与する関節ではその関節角度が作業姿勢Ｊｓの関節角度とほぼ一致し、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの変位に比較的小さく寄与する関節では関節角度が作業姿勢Ｊｓの関節角度と異なるような姿勢にされる。 With such a weight value w k , the measurable posture J i having the minimum similarity D (J i , J s ) among the plurality of measurable postures J i (that is, the measurable posture J i determined as the measurement posture ). ) is a relatively large contributes joint displacement of the tip point Pt of the measurement tool 14 substantially coincides with the joint angle of the joint angle working posture J s, relatively to the displacement of the tip point Pt of the measurement tool 14 small joint angle in contributing joint is the joint angle different from such orientation of the working posture J s.

この理由を説明すると、位置決め誤差も位置計測誤差も、その誤差の方向や誤差の量はロボット１０の先端の位置に大きく寄与する関節の影響が大きい。そのため、このような関節の関節角度が作業姿勢と計測姿勢との間で大きく異なると、誤差の方向や誤差の量が大きく異なり、位置決め誤差と位置計測誤差とが十分に相殺できなくなる。したがって、作業姿勢Ｊｓ時の位置決め誤差を十分に相殺できる位置計測誤差が生じる計測姿勢が決定されるように、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの変位への寄与が大きい関節ほど、重み値ｗｋは大きい値に設定されている。 The reason for this will be described. Both the positioning error and the position measurement error are greatly influenced by the joint that greatly contributes to the position of the tip of the robot 10 in the direction and amount of error. Therefore, if the joint angles of such joints differ greatly between the work posture and the measurement posture, the error direction and the amount of error differ greatly, and the positioning error and the position measurement error cannot be sufficiently offset. Therefore, the weight value w of the joint having a larger contribution to the displacement of the distal end point Pt of the measurement tool 14 is determined so that the measurement posture in which the position measurement error that can sufficiently offset the positioning error in the working posture J s is determined. k is set to a large value.

重み値ｗｋの具体的な数値として、例えばヤコビ行列の逆行列の固有値を用いることが可能である。数式２は、ヤコビ行列を用いた運動方程式である。

Figure 2012139761
Specific numerical values of the weight values w k, it is possible to use the eigenvalues of the inverse matrix, for example Jacobian matrix. Equation 2 is an equation of motion using a Jacobian matrix.
Figure 2012139761

先端点の速度ベクトルは、ロボットの先端点（例えば、ロボット１０の先端のフランジ１０ｇの中心点）の速度ベクトルである。   The velocity vector of the tip point is a velocity vector of the tip point of the robot (for example, the center point of the flange 10g at the tip of the robot 10).

数式２の両辺にヤコビ行列の逆行列をかけると、数式３が得られる。

Figure 2012139761
When the inverse of the Jacobian matrix is applied to both sides of Equation 2, Equation 3 is obtained.
Figure 2012139761

ヤコビ行列の逆行列の固有値は関節速度ベクトルを決定付ける各関節の配分に相当する。すなわち、大きい固有値に対応する関節は大きく動き、小さい固有値に対応する関節は小さく動く解を得ることができる。大きい固有値に対応する関節は、すなわち大きく動く関節はロボットの先端点の速度ベクトルに対して大きく寄与すると解釈できるため、ヤコビ行列の逆行列の固有値を重み値として使用することができる。   The eigenvalue of the inverse Jacobian matrix corresponds to the distribution of each joint that determines the joint velocity vector. That is, it is possible to obtain a solution in which a joint corresponding to a large eigenvalue moves greatly and a joint corresponding to a small eigenvalue moves small. A joint corresponding to a large eigenvalue, that is, a joint that moves greatly, can be interpreted as making a large contribution to the velocity vector at the tip of the robot, so the eigenvalue of the inverse matrix of the Jacobian matrix can be used as the weight value.

ここまでは、本発明を概念的に説明してきた。以下、本発明に係る実施の形態について説明する。   Up to this point, the present invention has been described conceptually. Embodiments according to the present invention will be described below.

図４は、ロボット１０のコントローラ１６の概略的構成図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the controller 16 of the robot 10.

ロボット１０のコントローラ１６は、ロボット１０の姿勢を制御する姿勢制御部５０と、計測用ツール１４の先端点の位置を算出する先端点位置算出部５２と、ワークＷに対して作業するときのロボット１０の作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得部５４と、マーカー２０の計測点を計測するときの計測姿勢を算出する計測姿勢算出部５６と、ポジショナ１２に対して外部信号（制御信号）を出力する外部信号出力部５８と、ポジショナ１２の回転軸Ａｒ（外部軸）の位置姿勢を算出する外部軸位置姿勢算出部６０と、記憶部６２とを有する。   The controller 16 of the robot 10 includes a posture control unit 50 that controls the posture of the robot 10, a tip point position calculation unit 52 that calculates the tip point position of the measurement tool 14, and a robot when working on the workpiece W. The work posture data acquisition unit 54 that acquires 10 work posture data, the measurement posture calculation unit 56 that calculates the measurement posture when measuring the measurement points of the marker 20, and external signals (control signals) to the positioner 12. An external signal output unit 58 for outputting, an external shaft position / orientation calculating unit 60 for calculating the position / orientation of the rotation axis Ar (external shaft) of the positioner 12, and a storage unit 62 are provided.

コントローラ１６はまた、作業者がロボット１０を手動操作するためのティーチングペンダント６４を有する。   The controller 16 also has a teaching pendant 64 for an operator to manually operate the robot 10.

姿勢制御部５０は、ロボット１０の関節１０ａ〜１０ｆを駆動するモータ７０ａ〜７０ｆを制御することによって関節１０ａ〜１０ｆそれぞれの関節角度を変更し、ロボット１０の姿勢を制御する。   The posture control unit 50 controls the posture of the robot 10 by changing the joint angles of the joints 10 a to 10 f by controlling the motors 70 a to 70 f that drive the joints 10 a to 10 f of the robot 10.

先端点位置算出部５２は、ロボットの関節１０ａ〜１０ｆの関節角度を検出するエンコーダ７２ａ〜７２ｆの検出値に基づいて、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置を算出する。先端点Ｐｔの位置に算出に必要な、リンク１０ｈ〜１０ｍのリンク長や計測用ツール１４の先端点Ｐｔからフランジ１０ｇまでの距離などは記憶部６２に記憶されている。   The tip point position calculation unit 52 calculates the position of the tip point Pt of the measurement tool 14 based on the detection values of the encoders 72a to 72f that detect the joint angles of the robot joints 10a to 10f. The link length of the links 10 h to 10 m, the distance from the tip point Pt of the measurement tool 14 to the flange 10 g, and the like necessary for calculation at the position of the tip point Pt are stored in the storage unit 62.

作業姿勢データ取得部５４は、例えばオフライン教示ツールによって作成された作業姿勢データを取得するように構成されている。オフライン教示ツールは、例えばロボット１０、ポジショナ１２、およびワークＷそれぞれのＣＡＤデータを使用して、コンピュータ上で、ポジショナ１２が把持するワークＷに対して作業を実行するロボット１０の教示データ（動作プログラム）を作成するツールである。コントローラ１６は、オフライン教示ツールによって作成された教示データに基づいてロボット１０を制御できるように構成されている。作業姿勢データ取得部５４は、例えば記憶媒体に対して読み書きできる装置であって、記憶媒体に記憶されている教示データを読み取ることによって作業姿勢データとして教示データを受け取る。   The work posture data acquisition unit 54 is configured to acquire work posture data created by, for example, an offline teaching tool. The off-line teaching tool uses, for example, the CAD data of the robot 10, the positioner 12, and the workpiece W to teach data (operation program) of the robot 10 that performs work on the workpiece W gripped by the positioner 12 on a computer. ) Is a tool to create. The controller 16 is configured to be able to control the robot 10 based on teaching data created by an offline teaching tool. The work posture data acquisition unit 54 is, for example, a device that can read from and write to a storage medium, and receives teaching data as work posture data by reading the teaching data stored in the storage medium.

それに加えてまたはその代わりに、作業姿勢データ取得部５４は、オンライン教示によって作業姿勢データを取得してもよい。作業者がティーチングペンダント６４を介してロボット１０を作業姿勢になるように手動操作し、手動操作によって作業姿勢状態のロボット１０におけるエンコーダ７２ａ〜７２ｆの検出値に基づいて、作業姿勢データを取得する。   In addition or alternatively, the work posture data acquisition unit 54 may acquire the work posture data by online teaching. An operator manually operates the robot 10 to be in a working posture via the teaching pendant 64, and obtains working posture data based on detection values of the encoders 72a to 72f in the robot 10 in the working posture state by manual operation.

なお、ワークＷに対して作業するときのロボット１０の教示データ（動作プログラム）が既に存在する場合、作業姿勢データ取得部５４は、その教示データから作業姿勢データを取得してもよい。   When teaching data (operation program) of the robot 10 when working on the workpiece W already exists, the working posture data acquisition unit 54 may acquire the working posture data from the teaching data.

計測姿勢算出部５６は、作業姿勢データ取得部５４が取得した作業姿勢データに基づいて、ポジショナ１２のマーカー２０の計測点Ｐｍの位置を計測するロボット１０の計測姿勢を算出するように構成されている。上述したように、作業姿勢データに対応する作業姿勢に類似する計測姿勢を算出する。   The measurement posture calculation unit 56 is configured to calculate the measurement posture of the robot 10 that measures the position of the measurement point Pm of the marker 20 of the positioner 12 based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition unit 54. Yes. As described above, a measurement posture similar to the work posture corresponding to the work posture data is calculated.

外部信号出力部５８は、ポジショナ１２に対して外部信号を出力するように構成されている。具体的には、作業テーブル１８を回転軸Ａｒを中心として回転させるための制御信号を出力する。詳細については後述する。   The external signal output unit 58 is configured to output an external signal to the positioner 12. Specifically, a control signal for rotating the work table 18 around the rotation axis Ar is output. Details will be described later.

外部軸位置姿勢算出部６０は、ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を算出するように構成されている。詳細は後述する。   The external shaft position / orientation calculation unit 60 is configured to calculate a relative position / orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10. Details will be described later.

次に、コントローラ１６によってポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を算出する方法の流れについて、図５を参照しながら説明する。   Next, the flow of a method for calculating the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10 by the controller 16 will be described with reference to FIG.

まず、図５に示すように、最初の工程（ステップＳ１）として、ロボット１０の先端のフランジ１０ｇに計測用ツール１４を取り付ける。また、ポジショナ１２の作業テーブル１８にマーカー２０を取り付ける（図１参照）。   First, as shown in FIG. 5, as a first step (step S <b> 1), the measurement tool 14 is attached to the flange 10 g at the tip of the robot 10. Further, a marker 20 is attached to the work table 18 of the positioner 12 (see FIG. 1).

次に、ステップＳ２において、作業者のティーチングペンダント６４を介する手動操作により、ロボット１０のフランジ１０ｇに取り付けられた計測用ツール１４の先端点Ｐｔを、ポジショナ１２の作業テーブル１８に取り付けられたマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせする。なお、このときの位置合わせ状態の姿勢は、後のステップにおいて変更されるので、どのような姿勢であってもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すような、関節１０ｅから先の部分が水平方向に延びる状態の姿勢であってもよい。   Next, in step S2, the tip 20 Pt of the measurement tool 14 attached to the flange 10g of the robot 10 is manually set via the teaching pendant 64 of the operator, and the marker 20 attached to the work table 18 of the positioner 12. Align to the measurement point Pm. Note that the posture in the alignment state at this time is changed in a later step, and may be any posture. For example, as shown in FIG. 2 (B), the posture may be a state in which a portion extending from the joint 10e extends in the horizontal direction.

続くステップＳ３において、作業姿勢データ取得部５４が作業姿勢データを取得する。   In subsequent step S3, the work posture data acquisition unit 54 acquires the work posture data.

ステップＳ４において、計測姿勢算出部５６が、作業姿勢データ取得部５４が取得した作業姿勢データに基づいて、マーカー２０の計測点Ｐｍの位置を算出するときの計測姿勢を算出する。具体的には、まず、上述したように、計測用ツール１４の先端点Ｐｔがマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせされた状態の複数の姿勢（計測可能姿勢Ｊｉ）それぞれについて、作業姿勢データに対応する作業姿勢Ｊｓに対する数式１に示す類似度Ｄ（Ｊｉ，Ｊｓ）を算出する。そして、算出した類似度Ｄ（Ｊｉ，Ｊｓ）の値が最小の計測可能姿勢Ｊｉを計測姿勢として決定する。 In step S <b> 4, the measurement posture calculation unit 56 calculates a measurement posture when calculating the position of the measurement point Pm of the marker 20 based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition unit 54. Specifically, first, as described above, the work posture data for each of a plurality of postures (measurable postures J i ) in a state where the tip point Pt of the measurement tool 14 is aligned with the measurement point Pm of the marker 20. The degree of similarity D (J i , J s ) shown in Formula 1 for the work posture J s corresponding to is calculated. Then, the measurable posture J i having the smallest value of the calculated similarity D (J i , J s ) is determined as the measurement posture.

ステップＳ５において、コントローラ１６は、ステップ４で計測姿勢算出部５６が算出した作業姿勢に、姿勢制御部５０を介して変更する。このとき、計測用ツール１４の先端点Ｐｔがマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせされた状態で、関節１０ａ〜１０ｆの関節角度が変化することにより、ステップ２で位置合わせしたときの姿勢が、計測姿勢に変更される。例えば、図２（Ａ）に示す計測姿勢にされる。   In step S <b> 5, the controller 16 changes the work posture calculated by the measurement posture calculation unit 56 in step 4 via the posture control unit 50. At this time, when the tip point Pt of the measurement tool 14 is aligned with the measurement point Pm of the marker 20, the joint angle of the joints 10a to 10f changes, so that the posture when aligned in step 2 is Changed to measurement posture. For example, the measurement posture shown in FIG.

ステップＳ６において、コントローラ１６は、ステップ５で作業姿勢にされた状態のロボット１０に取り付けられている計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置を、先端点位置算出部５２を介して算出する。   In step S <b> 6, the controller 16 calculates the position of the tip point Pt of the measurement tool 14 attached to the robot 10 in the working posture in step 5 via the tip point position calculation unit 52.

ステップＳ７において、コントロトローラ１６は、ステップ６で算出された計測用ツール１４の先端点Ｐｔの位置に基づいて、マーカー２０の計測点Ｐｍを算出する。   In step S <b> 7, the controller 16 calculates the measurement point Pm of the marker 20 based on the position of the tip point Pt of the measurement tool 14 calculated in step 6.

図５に示すステップＳ２〜Ｓ７を、コントローラ１６は、異なる作業テーブル１８の姿勢毎に実行する。そのために、コントローラ１６は、ステップＳ２〜Ｓ７が終了する度に、外部信号出力部５８を介してポジショナ１２の作業テーブル１８を回転軸Ａｒを中心として所定量回転させる。そして、コントローラ１６は、例えばティーチングペンダント６４を介して、作業者に対して、計測用ツール１４の先端点Ｐｔをマーカー２０の計測点Ｐｍに位置合わせするようにアナウンスする。   The controller 16 executes steps S <b> 2 to S <b> 7 shown in FIG. 5 for each posture of the different work table 18. Therefore, the controller 16 rotates the work table 18 of the positioner 12 by a predetermined amount about the rotation axis Ar via the external signal output unit 58 every time steps S2 to S7 are completed. Then, the controller 16 announces the operator, for example, via the teaching pendant 64 so as to align the tip point Pt of the measurement tool 14 with the measurement point Pm of the marker 20.

異なる作業テーブル１８の姿勢毎にステップＳ２〜Ｓ７が実行されると、異なる複数の計測点Ｐｍの位置が算出される。計測点Ｐｍから回転軸Ａｒまでの距離は一定であって既知である（記憶部６２に記憶されている）ため、コントローラ１６の外部軸位置姿勢算出部６０は、異なる複数の計測点Ｐｍの位置に基づいて、ポジショナ１２の回転軸Ａｒの位置姿勢を算出する。   When steps S2 to S7 are executed for each posture of the different work table 18, the positions of different measurement points Pm are calculated. Since the distance from the measurement point Pm to the rotation axis Ar is constant and known (stored in the storage unit 62), the external axis position / orientation calculation unit 60 of the controller 16 determines the positions of a plurality of different measurement points Pm. Based on the above, the position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 are calculated.

このような流れによって算出されたポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢は、例えば相対位置姿勢データとしてコントローラ１６の外部に出力（提供）される。例えば、オフライン教示ツールに提供される。これにより、オフライン教示ツールは、提供されたポジショナ１２の回転軸Ａｒの相対位置姿勢データに基づいて、ポジショナ１２が把持するワークＷに対してロボット１０に高精度に作業させるための教示データを作成することができる。その結果、オフライン教示ツールから教示データを受け取ったコントローラ１６は、ロボット１０に高精度な作業を実行させることができる。   The relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 calculated by such a flow with respect to the robot 10 is output (provided) to the outside of the controller 16 as, for example, relative position and orientation data. For example, it is provided to an offline teaching tool. Thus, the offline teaching tool creates teaching data for causing the robot 10 to work with high accuracy on the workpiece W gripped by the positioner 12 based on the provided relative position and orientation data of the rotation axis Ar of the positioner 12. can do. As a result, the controller 16 that has received the teaching data from the off-line teaching tool can cause the robot 10 to execute a highly accurate operation.

また、ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を定期的に、例えば、ワークＷに対する作業を開始する前に算出し、その算出結果に基づいて、ワークＷに対する作業をロボット１０に実行させる、コントローラ１６の記憶部６２に記憶されている教示データを更新することも可能である。これにより、コントローラ１６は、記憶部６２に記憶されている教示データに基づいて、ロボット１０に高精度な作業を実行させることができる。   Further, the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10 is calculated periodically, for example, before starting the work on the work W, and the work on the work W is determined based on the calculation result. The teaching data stored in the storage unit 62 of the controller 16 can be updated. Accordingly, the controller 16 can cause the robot 10 to perform a highly accurate operation based on the teaching data stored in the storage unit 62.

本実施の形態によれば、ポジショナ１２の回転軸Ａｒのロボット１０に対する相対的な位置姿勢を計測するときの該ロボット１０の計測姿勢が、ポジショナ１２が把持するワークＷに対して作業を実行するときの作業姿勢と類似する姿勢であるため、ロボット１０の位置計測誤差と位置決め誤差を十分に相殺することができる。その結果、ロボット１０は、ポジショナ１２が把持するワークＷに対して高精度に作業を実行することができる。   According to the present embodiment, when the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the positioner 12 with respect to the robot 10 is measured, the measurement posture of the robot 10 performs work on the workpiece W held by the positioner 12. Therefore, the position measurement error and positioning error of the robot 10 can be sufficiently offset. As a result, the robot 10 can perform the work on the workpiece W gripped by the positioner 12 with high accuracy.

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。   Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

例えば、上述の実施の形態の場合、ポジショナ１２はワークＷを回転軸Ａｒを中心として回転させることによって該ワークＷの姿勢を変更するものであるが、本発明はこれに限らない。   For example, in the case of the above-described embodiment, the positioner 12 changes the posture of the workpiece W by rotating the workpiece W around the rotation axis Ar, but the present invention is not limited to this.

例えば、ポジショナは、直動軸に沿ってワークＷを平行移動させるものであってもよい。この場合、直動軸に対して所定の位置に計測点を定義する。例えば、直動軸に沿って平行移動する作業テーブルにマーカーを取り付けることにより、計測点を定義する。   For example, the positioner may translate the workpiece W along the linear motion axis. In this case, a measurement point is defined at a predetermined position with respect to the linear motion axis. For example, a measurement point is defined by attaching a marker to a work table that translates along a linear motion axis.

直動軸に沿って計測点の位置を複数回移動させ、計測点を移動させる度に該計測点の位置を、上述の実施の形態と同様に算出すれば、直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出することができる。   If the position of the measurement point is moved a plurality of times along the linear motion axis and the position of the measurement point is calculated in the same manner as in the above-described embodiment each time the measurement point is moved, A correct position and orientation can be calculated.

また、上述の実施の形態の場合、作業姿勢に対する計測可能姿勢の類似度は、数式１に示す式によって算出されるが、これに限らない。数式１においては、計測可能姿勢Ｊｉの関節角度ｑｉ，ｋと作業姿勢Ｊｓの関節角度ｑｓ，ｋとの差分（特許請求の範囲に記載の「第１の値」に対応）は、全ての関節（ｋ＝１〜ｎ）において２乗されるが、これに限らない。例えば、計測用ツール１４の先端点Ｐｔの変位に大きく寄与する関節では、計測可能姿勢Ｊｉの関節角度ｑｉ，ｋと作業姿勢Ｊｓの関節角度ｑｓ，ｋとの差分を３乗してもよい。 Further, in the case of the above-described embodiment, the similarity of the measurable posture with respect to the working posture is calculated by the equation shown in Equation 1, but is not limited thereto. In Equation 1, the joint angle q i measurable posture J i, k and working posture J s joint angles q s, the difference between k (corresponding to the "first value" described in claims) is , Squares are applied to all joints (k = 1 to n), but the present invention is not limited to this. For example, in greatly contributes joint displacement of the tip point Pt of the measurement tool 14, measurable posture J i of the joint angle q i, k and working posture J s joint angles q s, the difference between k 3 cube Mr. May be.

さらに、上述の実施の形態の場合、ロボットの計測姿勢やポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢は、コントローラが算出しているが、これに限らない。例えば、コントローラに接続されたコンピュータが、ロボットの計測姿勢やポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出してもよい。   Furthermore, in the case of the above-described embodiment, the controller calculates the measurement posture of the robot and the relative position and posture of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot. However, the present invention is not limited to this. For example, a computer connected to the controller may calculate the measurement posture of the robot and the relative position and posture of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot.

例えば、コンピュータは、ロボットおよびポジショナのＣＡＤデータとロボットの作業姿勢データ（作業姿勢を教示する教示データ）とを取得し、これらのデータを用いて、上述のように、計測姿勢（計測姿勢を教示する教示データ）を算出する。そして、コンピュータは、算出した教示データをコントローラに出力する。   For example, the computer obtains the CAD data of the robot and the positioner and the work posture data (teaching data that teaches the work posture) of the robot, and uses these data to teach the measurement posture (measurement posture) as described above. Teaching data) to be calculated. Then, the computer outputs the calculated teaching data to the controller.

コントローラは、予め作業者の手動操作によって計測用ツールの先端点がマーカーの計測点に位置合わせされている状態のロボットを、コンピュータから受け取った教示データに基づいて作業姿勢に制御する。作業姿勢に制御した後、コントローラは、計測用ツールの先端点の位置を算出し、さらに計測用ツールの先端点の位置に基づいてマーカーの計測点の位置を算出する。そして、算出した計測点の位置データをコンピュータに出力する。そして、コンピュータは、コントローラから受け取った計測点の位置データに基づいて、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出する。   The controller controls the robot in a state in which the tip point of the measurement tool is aligned with the measurement point of the marker in advance by the manual operation of the worker based on the teaching data received from the computer. After controlling to the working posture, the controller calculates the position of the tip point of the measurement tool, and further calculates the position of the marker measurement point based on the position of the tip point of the measurement tool. The calculated measurement point position data is output to a computer. Then, the computer calculates the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot based on the position data of the measurement points received from the controller.

最後に、補足すると、上述の実施の形態の場合、図１に示すように、ロボット１０は、ねじり関節１０ａ、１０ｄ、１０ｆと曲げ関節１０ｂ、１０ｃ、１０ｅとを備えるものであるが、直動関節を備えるロボットであっても本発明は適用可能であるのは明らかである。   Finally, supplementally, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the robot 10 includes torsional joints 10a, 10d, and 10f and bending joints 10b, 10c, and 10e. It is clear that the present invention can be applied even to a robot having a joint.

また、本発明においては、「類似」には「同一」も含まれる。すなわち、計測点Ｐｍの位置を計測するときの計測姿勢が、ワークＷに対する作業姿勢と同一の姿勢であってもよい。上述の実施の形態を例に挙げて説明すると、ポジショナ１２の回転軸Ａｒに対する、マーカー２０の計測点Ｐｍの位置とワークＷの作業開始点Ｐｗとが同一の場合、計測姿勢が作業姿勢と同一の姿勢になる。   In the present invention, “similar” includes “same”. In other words, the measurement posture when measuring the position of the measurement point Pm may be the same posture as the work posture with respect to the workpiece W. The above embodiment will be described as an example. When the position of the measurement point Pm of the marker 20 and the work start point Pw of the workpiece W are the same with respect to the rotation axis Ar of the positioner 12, the measurement posture is the same as the work posture. It becomes the posture of.

本発明は、回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナのロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するものであるが、ワークが位置や姿勢が変更不可能に治具に固定されている場合、ワーク上の任意の点の位置を、ワークに対して作業を実行するロボットによって計測する場合にも適用可能である。   The present invention measures the relative position and orientation of a positioner that rotates or translates a workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis, but the position and orientation of the workpiece cannot be changed. When the position of an arbitrary point on the workpiece is measured by a robot that performs work on the workpiece, the present invention is also applicable.

１０ ロボット
１０ａ〜１０ｆ 関節
１２ ポジショナ
Ａｒ 回転軸
Ｐｔ 基準点（先端点）
Ｐｍ 計測点
Ｗ ワーク 10 Robot 10a to 10f Joint 12 Positioner Ar Rotation axis Pt Reference point (tip point)
Pm Measuring point W Workpiece

Claims (5)

ロボットの外部軸である、ロボットに作業されるワークを把持するポジショナの回転軸または直動軸の該ロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するロボットの外部軸の計測方法であって、
ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義された計測点にロボットの基準点が手動によって位置合わせされた状態の該ロボットの姿勢を、基準点が計測点に位置合わせされた状態を維持しつつ計測姿勢に変更し、
計測姿勢として、
（１）各関節における、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
（２）各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定するロボットの外部軸の計測方法。 A method for measuring an external axis of a robot that measures a relative position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of a positioner that grips a workpiece to be operated by the robot, which is an external axis of the robot,
The posture of the robot when the reference point of the robot is manually aligned with the measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or the linear motion axis of the positioner, and the state where the reference point is aligned with the measurement point. Change to the measurement posture while maintaining,
As a measurement posture,
(1) At each joint, a difference value between a joint value at the work posture when performing a work on a work gripped by the positioner and a joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A method for measuring the external axis of a robot that determines a posture with a high degree of similarity to the working posture. 基準点を計測点に位置合わせ可能なロボットの複数とおりの計測姿勢それぞれに対して、
（１）各関節について、作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との差分値として第１の値を算出し、
（２）各関節について、第１の値の二乗値に重み値をかけ算して第２の値を算出し、
（３）各関節の第２の値を合計して第３の値を算出し、
第３の値が最小な計測姿勢を決定する請求項１に記載のロボットの外部軸の計測方法。 For each of the multiple measurement postures of the robot that can align the reference point with the measurement point,
(1) For each joint, a first value is calculated as a difference value between the joint value at the work posture and the joint value at the measurement posture;
(2) For each joint, calculate the second value by multiplying the square value of the first value by the weight value,
(3) The second value of each joint is summed to calculate the third value,
The method for measuring an external axis of a robot according to claim 1, wherein a measurement posture having a minimum third value is determined. 関節値が変化したときにロボットの基準点を大きく変位させる関節ほど、重み値が、大きい値に設定されている請求項１または２に記載するロボットの外部軸の計測方法。   The method for measuring an external axis of a robot according to claim 1 or 2, wherein the weight value is set to a larger value for a joint that greatly displaces the reference point of the robot when the joint value changes. 回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットの教示データを作成するロボットの教示データ作成方法であって、
請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットの外部軸の計測方法によって算出されたポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を使用し、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するための教示データを作成するロボットの教示データ作成方法。 A robot teaching data creation method for creating teaching data of an articulated robot that performs work on a workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis. ,
A relative position / orientation of the rotation axis or linear motion axis of the positioner calculated by the method for measuring the external axis of the robot according to any one of claims 1 to 3 is used for a workpiece gripped by the positioner. A teaching data creation method for a robot that creates teaching data for performing work on the robot. 回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットのコントローラであって、
ワークに対して作業を実行するときのロボットの作業姿勢に対応する作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得手段と、
作業者の操作により、ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義されている計測点にロボットの基準点を位置合わせするためのロボット操作手段と、
作業姿勢データ取得手段が取得した作業姿勢データに基づいて、基準点が計測点に位置合わせされた状態のロボットの計測姿勢を算出する計測姿勢決定手段と、
計測姿勢決定手段によって算出された計測姿勢の状態で計測点の位置を算出する計測点位置算出手段とを有し、
計測姿勢決定手段が、計測姿勢として、
（１）各関節における、作業姿勢データの関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
（２）各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定するロボットのコントローラ。 A controller for an articulated robot that performs work on the workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear movement axis,
Work posture data acquisition means for acquiring work posture data corresponding to the work posture of the robot when performing work on the workpiece;
Robot operation means for aligning the reference point of the robot with a measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or linear motion axis of the positioner by the operation of the operator;
Measurement posture determination means for calculating the measurement posture of the robot in a state where the reference point is aligned with the measurement point based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition means;
Measuring point position calculating means for calculating the position of the measuring point in the state of the measuring attitude calculated by the measuring attitude determining means,
Measurement posture determination means, as the measurement posture,
(1) For each joint, a difference value between the joint value of the work posture data and the joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A robot controller that determines a posture with a high degree of similarity to the working posture.
JP2010293319A 2010-12-28 2010-12-28 Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller Active JP5667437B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010293319A JP5667437B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010293319A JP5667437B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012139761A true JP2012139761A (en) 2012-07-26
JP5667437B2 JP5667437B2 (en) 2015-02-12

Family

ID=46676580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010293319A Active JP5667437B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5667437B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103659808A (en) * 2012-08-31 2014-03-26 发那科株式会社 Parallel link robot
DE102016013891A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Kuka Roboter Gmbh Measuring a movement axis of a robot

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4541062A (en) * 1983-04-26 1985-09-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of interlockingly controlling a robot and positioner
JPH0285709A (en) * 1988-09-22 1990-03-27 Hitachi Ltd Method and instrument for measuring object using multi-articulated robot
JPH08129408A (en) * 1994-10-31 1996-05-21 Fanuc Ltd Calibration method for positioner
US5596683A (en) * 1992-12-31 1997-01-21 Daihen Corporation Teaching control device for manual operations of two industrial robots
JP2007219989A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for simulating operation of welding torch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4541062A (en) * 1983-04-26 1985-09-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of interlockingly controlling a robot and positioner
JPH0285709A (en) * 1988-09-22 1990-03-27 Hitachi Ltd Method and instrument for measuring object using multi-articulated robot
US5596683A (en) * 1992-12-31 1997-01-21 Daihen Corporation Teaching control device for manual operations of two industrial robots
JPH08129408A (en) * 1994-10-31 1996-05-21 Fanuc Ltd Calibration method for positioner
JP2007219989A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for simulating operation of welding torch

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103659808A (en) * 2012-08-31 2014-03-26 发那科株式会社 Parallel link robot
US9211647B2 (en) 2012-08-31 2015-12-15 Fanuc Corporation Parallel link robot
CN103659808B (en) * 2012-08-31 2016-08-10 发那科株式会社 Parallel link robot
DE102016013891A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-24 Kuka Roboter Gmbh Measuring a movement axis of a robot

Also Published As

Publication number Publication date
JP5667437B2 (en) 2015-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6504864B2 (en) Robot control method, robot apparatus, program, recording medium, and article manufacturing method
CN108748159B (en) Self-calibration method for tool coordinate system of mechanical arm
JP5321532B2 (en) Robot calibration apparatus and calibration method
JP7206037B2 (en) kinematic calibration
US9221176B2 (en) Robot system and method for controlling the same
US20120283874A1 (en) Robotic work object cell calibration system
JP5531996B2 (en) 6-axis robot offset detection method
WO1998032571A1 (en) Device and method for calibrating robot
KR101797122B1 (en) Method for Measurement And Compensation of Error on Portable 3D Coordinate Measurement Machine
JP2013184235A (en) Calibration method and calibration apparatus for robot
US11289303B2 (en) Calibrating method and calibrating system
JP7109161B2 (en) Mechanism Model Parameter Estimation Method for Articulated Robots
KR20080088165A (en) Robot calibration method
US20220105640A1 (en) Method Of Calibrating A Tool Of An Industrial Robot, Control System And Industrial Robot
JP2011224672A (en) Deriving method and calibration method for tool vector of robot
CN111002304B (en) Device for acquiring position and location of end effector of manipulator
JP2013010149A (en) Method of detecting inter-axis offset of six-axis robot
JP5786550B2 (en) 6-axis robot offset detection method
JP5378908B2 (en) Robot accuracy adjustment method and robot
JP5667437B2 (en) Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller
WO2022025060A1 (en) Robot control device
KR101826577B1 (en) The tool calibration method using robot&#39;s wrist axes movements
JP2001105357A (en) Method of calibration for industrial robot, and wire guide device and method of measurement for wire type linear scale
JP2005028529A (en) Device for positioning industrial robot into its original position
RU2762693C1 (en) Method for increasing the accuracy of movements of an industrial robot in the process of incremental shaping

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5667437

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250