JP2013039643A - Method of detecting inter-axis offset of six-axis robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに直交する方向の回転軸を有する第1回転関節と第2,3,5回転関節とのオフセットを検出してこれを補正する6軸ロボットの軸間オフセット検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting an offset between axes of a six-axis robot that detects and corrects an offset between a first rotary joint having rotational axes in directions orthogonal to each other and second, third, and fifth rotary joints.
6軸ロボットは、固定された3次元の直交座標で表した位置データが与えられると、この位置データを回転関節の角度データに変換して手先を位置データに示された位置に移動させるように構成されている。この場合、ロボットの構成部品の加工誤差や組み付け誤差により、リンク(アーム)長、回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度(以下、ねじれ角という)、リンクの原点位置とモータの原点位置との関係(以下、モータ原点位置という)などに誤差を生じたり、各回転関節の駆動系に作用する付加トルクによって駆動系に撓み(以下、単に撓みという)を生じたりすると、手先の位置や姿勢にずれを生じ、絶対位置精度が低下する。 When the 6-axis robot is given position data represented by fixed three-dimensional Cartesian coordinates, the 6-axis robot converts the position data into rotational joint angle data and moves the hand to the position indicated by the position data. It is configured. In this case, the link (arm) length, the angle between the rotation joint and the rotation axis of the next rotation joint (hereinafter referred to as the torsion angle), the link origin position and the motor origin due to machining errors or assembly errors of the robot components. If there is an error in the relationship with the position (hereinafter referred to as the motor origin position), or if the drive system bends (hereinafter simply referred to as bend) due to the additional torque acting on the drive system of each rotary joint, the position of the hand And the posture is displaced, and the absolute position accuracy is lowered.
絶対位置精度を向上させるために、上述の誤差や撓みを考慮して回転関節の回転角を補正する手法は現在までに種々考えられている。例えば、非特許文献1は、リンク長とねじれ角についての誤差を検出し、その誤差を補正する方法を開示している。また、特許文献1〜4は、モータ原点位置の誤差検出とその補正方法を開示している。駆動系の撓みについては、各リンクの質量と各リンクの姿勢とから各回転関節のモータに作用する負荷トルクを算出し、更に、この負荷トルクと駆動系のばね定数とから駆動系の捻り変形角度を求めて当該捻じり変形角度から各リンクの撓み角度を求め、そして各リンクの撓み角度を減殺するようなモータ回転角を求めることにより駆動系の撓みを補正する方法が知られている。
In order to improve the absolute position accuracy, various methods for correcting the rotation angle of the rotary joint in consideration of the above-described error and deflection have been considered so far. For example, Non-Patent
本発明者は、6軸ロボットについて、上記方法を用いてリンク長誤差、ねじれ角誤差、モータ原点位置誤差、駆動系の撓みを求め、その結果から各回転関節の回転角を修正した上で、手先が位置データに示された位置に移動するかを求める実験を行った。しかし、この実験の結果は、本発明者が当初予定していた絶対位置精度を満足させるものではなかった。 The inventor obtained the link length error, the torsion angle error, the motor origin position error, the deflection of the drive system using the above method for the 6-axis robot, and after correcting the rotation angle of each rotary joint from the results, An experiment was conducted to determine whether the hand moves to the position indicated in the position data. However, the result of this experiment did not satisfy the absolute position accuracy originally planned by the inventor.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、6軸ロボットにおいて、上記のリンク長誤差、ねじれ角誤差、モータ原点位置誤差、駆動系の撓みを修正してもなお満足できる絶対位置精度を得ることができなかった要因を推定し、推定した要因による誤差量を計測する方法を提供することによってロボットの絶対位置精度の更なる向上を図ろうとすることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is still satisfactory even when the above-described link length error, torsion angle error, motor origin position error, and drive system deflection are corrected in a 6-axis robot. It is an object to further improve the absolute position accuracy of the robot by estimating a factor that could not obtain the absolute position accuracy and providing a method for measuring an error amount due to the estimated factor.
本発明者は、絶対位置精度が不足する理由として、リンク長誤差、ねじれ角誤差、モータ原点位置誤差、駆動系の撓み以外に位置誤差を生じさせる要因が存在し、これが、軸間オフセットにあるものと推測した。 The present inventor has factors that cause position errors other than link length error, torsion angle error, motor origin position error, and drive system deflection as the reason for the lack of absolute position accuracy, and this is the offset between axes. I guessed it.
ここで、組み付け後の第2,第3,第5の各回転関節の位置が正規の位置から回転中心線方向にずれていた場合、このずれを軸間オフセットと言う。
つまり、第2,第3,第5の各回転関節がロボットの構成部品の加工誤差や組み立て誤差などによって正規の位置からずれると、第2,第3,第5の各リンクの座標の設計上の原点位置と、第2,第3,第5の各回転関節の回転軸との関係がずれを生ずることとなり、その結果、ロボットの手先がロボット座標上の位置で指定された目標位置から軸間オフセットだけずれるようになる。
従って、軸間オフセットを計測し、これを補正すれば、絶対位置精度をより高くすることができる。しかしながら、従来、軸間オフセットと絶対位置精度との関係を考察し、軸間オフセットを計測しようとする提案はなされていない。
Here, when the positions of the second, third, and fifth rotary joints after assembly are shifted from the normal positions in the direction of the rotation center line, this shift is referred to as an inter-axis offset.
That is, if the second, third, and fifth rotary joints deviate from their normal positions due to processing errors and assembly errors of the robot component parts, the coordinates of the second, third, and fifth links are designed. And the rotation axis of each of the second, third, and fifth rotary joints will shift, and as a result, the robot hand moves from the target position specified by the position on the robot coordinates. It will shift by the offset.
Therefore, if the offset between axes is measured and corrected, the absolute position accuracy can be further increased. However, conventionally, no proposal has been made to measure the offset between the axes considering the relationship between the offset between the axes and the absolute position accuracy.
本発明による軸間オフセットの方法は以下の通りである。
(請求項1)
請求項1の発明では、まず、第6リンクと一体に動作する測定点を設け、ロボットアームを第1回転関節の回転軸を中心に回転させて、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、この計測結果から測定点の回転中心の位置と、測定点の回転軌跡上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、測定点の回転中心を原点、当該原点を通る前記法線と平行の直線をZ軸、原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、原点を通ってZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定める。
The method of offset between axes according to the present invention is as follows.
(Claim 1)
In the first aspect of the invention, first, a measurement point that operates integrally with the sixth link is provided, and the robot arm is rotated about the rotation axis of the first rotary joint, so that a plurality of three or more on the rotation locus of the measurement point are provided. The position is measured by a three-dimensional measuring means, and the rotation center position of the measurement point and the normal of the plane including a plurality of positions on the rotation locus of the measurement point are obtained from the measurement result, and the rotation center of the measurement point is the origin. , A straight line parallel to the normal passing through the origin is the Z axis, an arbitrary straight line passing through the origin and orthogonal to the Z axis is an X axis, and a straight line passing through the origin and perpendicular to both the Z and X axes is the Y axis. Define the reference coordinates.
次に、第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定めて当該移動目標位置に、第5回転関節の回転軸の回転中心線と第6回転関節の回転軸の回転中心線との直交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各駆動系を介して第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差による位置誤差および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行う。 Next, an arbitrary plurality of positions on an arbitrary plane extending from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint are determined as the movement target position, and the rotation center of the rotation axis of the fifth rotation joint is set to the movement target position. First to fourth rotation axes including the rotation axes of the first to fourth rotation joints, when the tip 2-axis orthogonal point, which is the orthogonal point between the line and the rotation center line of the rotation axis of the sixth rotation joint, is moved. Origin position error of the motor that drives each of the first to fourth links via each of the four drive systems, deflection of each of the first to fourth rotation drive systems, and a length error of each of the first to fourth links Correction processing is performed so that the position error of the tip 2-axis orthogonal point does not occur due to the position error due to the angle and the error in the angle between the rotation joint and the rotation axis of the next rotation joint.
その上で、先端2軸直交点を複数の移動目標位置に移動させ、各移動目標位置において、第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行う。 Then, the tip 2-axis orthogonal point is moved to a plurality of movement target positions, the rotation axis of the sixth rotary joint is rotated at each movement target position, and the measurement point moving on the circular rotation locus by this rotation is measured. Three or more different positions that are different from each other are measured by the three-dimensional measuring means, and from the three or more positions on the rotation locus of the measured measurement point, the center position of the rotation locus of the measurement point and the rotation locus of the measurement point are measured. An operation for obtaining a normal line of a plane including three or more positions and obtaining a first straight line parallel to the normal line through the center of the rotation locus of the measurement point, and rotating a rotation axis of the fifth rotation joint The three or more different positions of the measurement points that move on the circular rotation locus by this rotation are measured by the three-dimensional measuring means, and the measurement points are measured from the three or more positions on the rotation locus of the measured measurement points. The center position of the rotation trajectory and the measurement point Performing the operation for obtaining a second straight line parallel to the normal line through the center of rotation locus of measured points seeking and the normal of the plane including the three or more positions on the rolling path.
そして、第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の位置を基準座標上の位置に座標変換し、先端2軸直交点の基準座標上のXbYb座標値を求め、求めた先端2軸直交点のXbYb座標値を基準座標のXbYb平面上にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求める。このずれ量が第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量となる。
以上のようにして求めた軸間オフセット量により、例えばDHパラメータを補正することにより、絶対位置精度の向上を図ることができる。
Then, the intersection of the first straight line and the second straight line is set as the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point, the position of the tip 2-axis orthogonal point is coordinate-converted to a position on the reference coordinate, and the reference of the tip 2-axis orthogonal point The XbYb coordinate value on the coordinates is obtained, the XbYb coordinate value of the obtained biaxial orthogonal point at the tip is plotted on the XbYb plane of the reference coordinates, and the line segment connecting these plotted points is defined as a measurement dependent line segment. The length of the perpendicular line drawn from the origin of the reference coordinates to the straight line obtained by extending the line segment is obtained as a deviation amount. This deviation amount is the total offset amount between the axes of the second, third, and fifth rotary joints.
The absolute position accuracy can be improved by correcting the DH parameter, for example, based on the offset amount between the axes obtained as described above.
(請求項2)
請求項2の発明は、請求項1とは基準座標の求め方が異なる。つまり、請求項2では、少なくとも第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線を求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とする。
(Claim 2)
The invention of
そして、各角度位置において求めた3以上の複数の先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、原点を通ってZ軸に直交する任意の直線をX軸、原点を通ってZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とする。 Then, from the measurement positions of the three or more tip 2-axis orthogonal points obtained at each angular position, the center position of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip 2-axis orthogonal points, and the plurality of tip 2-axis orthogonal points The plane normal line including the measurement position is obtained, and the center of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip two-axis orthogonal points is the origin, and the plane including the measurement positions of the plurality of tip two-axis orthogonal points through the origin The reference coordinates are defined with the straight line parallel to the normal line of the Z axis, the straight line passing through the origin and perpendicular to the Z axis as the X axis, and the straight line passing through the origin and perpendicular to both the Z and X axes as the Y axis. It is characterized by that.
(請求項3)
請求項3の発明は、請求項1または2における、基準座標を定めた後、軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に先端2軸直交点を移動させることとしたとき、前述の各モータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより先端2軸直交点を複数の各移動目標位置に移動させ、各移動目標位置において前述したと同様にして第1の直線を求める動作と、第2の直線を求める動作とを行い、第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を基準座標上の位置に座標変換して基準座標上のXY座標値を求め、各移動目標位置について、基準座標のXY平面上に移動目標位置のXY座標値と先端2軸直交点の計測位置のXY座標値とをプロットし、基準座標の原点からXY平面上の移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、XY平面上の先端2軸直交点の計測位置から基準座標の原点と移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、各移動目標位置について、目標位置半径とオフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に目標位置半径をとり他方の軸にオフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、求めたずれ量を第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とする。
このようにしても、請求項1と同様の効果を得ることができる。
(Claim 3)
The invention according to
Even if it does in this way, the effect similar to
(請求項4)
請求項4の発明は、請求項1または請求項2と同様にして基準座標を求めた後、手先を任意の基準姿勢にしたときの測定点の位置を3次元測定手段により計測し、且つ、第6回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って法線と平行の第1の直線を求める動作と、第5回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、手先の基準姿勢での測定点の計測位置から第1の直線と第2の直線の交点に至るベクトルを求めて当該ベクトルを先端2軸直交点の検出ベクトルとすると共に、当該検出ベクトルが基準座標のXYZ軸となす角度を求めて当該角度を指向角度とする。
(Claim 4)
In the invention of
そして、第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に第5回転関節の回転軸の回転中心線と第6回転関節の回転軸の回転中心線との直交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、第2,3の回転関節を回転させることにより、複数の移動目標位置のそれぞれに先端2軸直交点を移動させ、各移動目標位置において、手先を基準姿勢に保持した状態で測定点の位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の位置を基準座標上の位置に座標変換し、当該基準座標上の特定点の位置から指向角度となるように検出ベクトルを作成したとき当該検出ベクトルの終点の位置を先端2軸直交点の基準座標上の計測位置と定め、求めた複数の先端2軸直交点の基準座標上の計測位置のXY座標値を基準座標のXY座標面にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求め、求めたずれ量を第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とする。 Then, a plurality of arbitrary positions on an arbitrary plane extending from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint are set as movement target positions, and the rotation center line of the rotation axis of the fifth rotation joint is set at these movement target positions. When the tip 2-axis orthogonal point that is orthogonal to the rotation center line of the rotation axis of the sixth rotation joint is moved, the first to fourth axes including the rotation axes of the first to fourth rotation joints are moved. Origin position error of the motor driving each of the first to fourth links via each rotation drive system, deflection of each of the first to fourth rotation drive systems, length error of each of the first to fourth links, In addition, by performing correction processing so that the position error of the two-axis orthogonal point is not caused by the error in the angle between the rotation axis of the rotation joint and the next rotation joint, the second and third rotation joints are rotated. , Move the tip 2-axis orthogonal point to each of the multiple movement target positions, Then, the position of the measurement point is measured by the three-dimensional measuring means with the hand held in the reference posture, the position of the measured measurement point is converted to the position on the reference coordinate, and the position of the specific point on the reference coordinate When the detection vector is created so as to have a directivity angle from the position, the position of the end point of the detection vector is determined as the measurement position on the reference coordinate of the tip biaxial orthogonal point, and on the reference coordinate of the obtained plural tip biaxial orthogonal points The XY coordinate value of the measurement position is plotted on the XY coordinate plane of the reference coordinate, the line segment connecting these plotted points is taken as the measurement dependent line segment, and the measurement dependent line segment is extended from the origin of the reference coordinate to the straight line. The length of the perpendicular is obtained as a deviation amount, and the obtained deviation amount is set as a total inter-axis offset amount of the second, third, and fifth rotary joints.
(請求項5)
請求項5の発明は、請求項4とは基準座標の求め方が異なる。つまり、請求項5では、請求項2と同様に、第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、第1の直線を求める動作と、第2の直線を求める動作とを行い、求めた第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とする。
(Claim 5)
The invention of
そして、各角度位置において求めた3以上の複数の先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、原点を通ってZ軸に直交する任意の直線をX軸、原点を通ってZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とする。 Then, from the measurement positions of the three or more tip 2-axis orthogonal points obtained at each angular position, the center position of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip 2-axis orthogonal points, and the plurality of tip 2-axis orthogonal points The plane normal line including the measurement position is obtained, and the center of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip two-axis orthogonal points is the origin, and the plane including the measurement positions of the plurality of tip two-axis orthogonal points through the origin The reference coordinates are defined with the straight line parallel to the normal line of the Z axis, the straight line passing through the origin and perpendicular to the Z axis as the X axis, and the straight line passing through the origin and perpendicular to both the Z and X axes as the Y axis. It is characterized by that.
(請求項6)
請求項6の発明は、請求項4または請求項5における、基準座標を定めた後、軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、各移動目標位置に先端2軸直交点を移動させることとしたとき、第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、各移動目標位置において、手先を基準姿勢に保持して測定点の位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の位置を基準座標上の位置に座標変換し、当該測定点の基準座標上の位置から指向角度となるように検出ベクトルを作成したとき当該検出ベクトルの終点の位置を先端2軸直交点の基準座標上の計測位置と定め、当該先端2軸直交点の基準座標上の計測位置のXY座標値を求め、且つ、移動目標位置を基準座標上の位置に座標変換し、各移動目標位置について、基準座標のXY平面上に、先端2軸直交点の基準座標上の計測位置と、移動目標位置の基準座標上の位置とをプロットし、基準座標の原点からXY平面上の移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、XY平面上の先端2軸直交点の計測位置から基準座標の原点と移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、各移動目標位置について、目標位置半径とオフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に目標位置半径をとり他方の軸にオフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とする。
(Claim 6)
The invention according to
(請求項7)
請求項7の発明は、請求項1,2,4,5のいずれかにおいて、第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に先端2軸直交点を移動させる動作は、基準座標のZ軸から互いに反対方向に向けて伸ばした2本の直線について行い、Z軸から一方向に延ばした直線上から反対方向に延ばした直線上への先端2軸直交点の移行は、第1の回転関節の回転軸を固定した状態で第2,3の回転関節の回転関節の回転軸を回転させることによりロボットアームを反転させて行うことを特徴とする。
(Claim 7)
The invention of
一方の一平面上の任意の複数位置に先端2軸直交点を移動させたときの先端2軸直交点の計測位置を結んでできる計測依存線分と、ロボットアームを反転させて他方の平面上の任意の複数位置に先端2軸直交点を移動させたときの先端2軸直交点の計測位置を結んでできる計測依存線分とは一直線上に位置する筈である。一直線上に位置しない場合には、基準座標を設定する手法や、モータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、或いは第1〜第4の各リンクの長さ誤差により手先の位置誤差が生じないようにするための手法などに誤りがあったと考えられる。
このため、請求項7の発明によれば、軸間オフセット量が正しく求められたか否かの確認をすることができる。
A measurement dependency line segment that connects the measurement positions of the tip 2-axis orthogonal point when the tip 2-axis orthogonal point is moved to any position on one plane and the robot arm on the other plane by inverting the robot arm The measurement-dependent line segment formed by connecting the measurement positions of the tip 2-axis orthogonal point when the tip 2-axis orthogonal point is moved to any of a plurality of positions is to be located on a straight line. If it is not positioned on a straight line, it depends on the method of setting the reference coordinates, the origin position error of the motor, the bending of each of the first to fourth rotary drive systems, or the length error of each of the first to fourth links. It is thought that there was an error in the technique for preventing the position error of the hand from occurring.
For this reason, according to the invention of
(請求項8)
請求項8は、請求項3または請求項6において、先端2軸直交点を移動目標位置に移動させる動作は、ロボットアームの前屈姿勢と、この前屈姿勢からロボットアームを反転させた後屈姿勢の双方で行うことを特徴とする。
(Claim 8)
An eighth aspect of the present invention is the robot according to the third or sixth aspect, wherein the movement of moving the tip biaxial orthogonal point to the movement target position includes the forward bending posture of the robot arm and the backward bending of the robot arm reversed from the forward bending posture. It is characterized by performing both of the postures.
このようにすることにより、各移動目標位置について、目標位置半径とオフセット誤差成分との関係を、グラフにプロットしたとき、これらプロッタされた点が前屈姿勢と後屈姿勢とで一直線上に位置するか否かにより、請求項7と同様に軸間オフセットが正しく求められたか否かの確認をすることができる。 By doing so, when plotting the relationship between the target position radius and the offset error component for each moving target position on the graph, the plotted points are positioned in a straight line between the forward bending position and the backward bending position. Whether or not the inter-axis offset is correctly obtained can be confirmed in the same manner as in the seventh aspect.
(第1の実施形態)
以下に本発明の第1の実施形態を図1〜図19に基づいて説明する。図1には、6軸の垂直多回転関節型のロボット装置1が示されている。このロボット装置1は、6軸垂直多関節型ロボット(以下、単にロボットと称する)2と、ロボット2の動作を制御する制御装置(ロボット制御手段)3と、制御装置3に接続されてロボット2を手動操作によって動作させるためのティーチングペンダント(手動操作手段)4とを備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a 6-axis vertical multi-rotation joint
ロボット2は、据え付け面、例えば工場の水平な床面に固定されるベース(ベースリンク)5に対し、ロボットアーム6を構成するショルダ(第1リンク)7、下アーム(第2リンク)8、第1の上アーム(第3リンク)9、第2の上アーム(第4リンク)10と、手首アーム(第5リンク)11、フランジ(第1リンク)12を第1〜第6の各回転関節J1〜J6(図1には図示せず)により順次連結して構成されている。
The
つまり、ショルダ7はベース5上に第1回転関節J1によって第1軸Lc−1を中心に水平方向に旋回可能に連結され、下アーム8はショルダ7の先端部に第2回転関節J2によって第2軸Lc−2を中心に上下(鉛直)方向に旋回可能に支持され、第1の上アーム9は下アーム8の先端部に第3回転関節J3によって第3軸Lc−3を中心に上下方向に旋回可能に支持され、第2の上アーム10は第1の上アーム9の先端部に第4回転関節J4によって第4軸Lc−4を中心に捻り回転可能に支持され、手首アーム11は第2の上アーム10の先端部に第5回転関節J5によって第5軸Lc−5を中心に上下方向に旋回可能に支持され、フランジ12は手首アーム11に第6回転関節J6によって第6軸Lc−6を中心に捻り回転可能に支持されている。
That is, the
前記第1〜第6の各回転関節J1〜J6は、図2にその概略が示されている。図2に示す通り、各リンク7〜12の回転関節J1〜J6は、前段のリンクに軸受13を介して回転可能に支持された回転軸14からなり、この回転軸14に次段のリンクが直接或いは継ぎ手材を介して連結される。回転軸14は、前段のリンクに固定された駆動源としてサーボモータ15に減速装置、例えば歯車減速装置16を介して回転駆動され、この回転軸14の回転によって次段のリンクが旋回動作或いは捻り回転動作を行うようになっている。
The outline of the first to sixth rotary joints J1 to J6 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the rotary joints J <b> 1 to J <b> 6 of each of the
ここで、前記第1軸Lc−1〜第6軸Lc−6は、第1〜第6の各回転関節J1〜J6の回転軸14の回転中心線Lcに相当するものである。これら第1軸Lc−1〜第6軸Lc−6の指向方向は次のとおりである。即ち、ショルダ7の回転中心である第1軸Lc−1は据え付け面と直交し、下アーム8の回転中心である第2軸Lc−2は第1軸Lc−1と直交する方向と平行、つまりベース5が例えば工場の床面に据え付けられているとして、第1軸Lc−1は据え付け床面に対し垂直(鉛直)、第2軸Lc−2は水平に定められている。
Here, the first axis Lc-1 to the sixth axis Lc-6 correspond to the rotation center line Lc of the
第1の上アーム9の回転中心である第3軸Lc−3は第2軸Lc−2と平行つまり水平であり、第2の上アーム10の回転中心である第4軸Lc−4は第3軸Lc−3と直交する方向と平行、手首アーム11の回転中心である第5軸Lc−5は第4軸Lc−4と直交し、フランジ12の回転中心である第6軸Lc−6は第5軸Lc−5と直交する方向に定められている。そして、第4軸Lc−4と第5軸Lc−5は直交し、第5軸Lc−5と第6軸Lc−6も、第4軸Lc−4と第5軸Lc−5の直交点と同一点において直交している。
The third axis Lc-3 that is the rotation center of the first
ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の各回転軸14を駆動するサーボモータ15が原点位置にあるとき、それらショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12は原点位置にある。ここで、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12が全て原点位置にあるとき、ロボットアーム6は、図3に示すような垂直上向きの姿勢になる(下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11が垂直)。そして、各サーボモータ15が原点位置から正(プラス)方向および逆(マイナス)方向に回転することにより、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12も原点位置から正(プラス)方向および逆(マイナス)方向に回転するようになっている。
When the
ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12には、図4に示すように、それぞれ3次元の座標R1〜R6が規定されている。これらの座標R1〜R6の原点O1〜O6は、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転中心線である第1軸Lc−1〜第6軸Lc−6上の所定位置に定められ、各座標R1〜R6のZ軸であるZ1〜Z6軸は第1軸Lc−1〜第6軸Lc−6と一致している。特に、手首アーム11の座標R5の原点O5とフランジ12の座標R6の原点O6のうちいずれか、この実施例では両原点O5およびO6が共に第5軸Lc−5と第6軸Lc−6の直交点に位置するように設定されている。
As shown in FIG. 4, three-dimensional coordinates R1 to R6 are defined for the
また、座標R1〜R6のうち、ショルダ7の座標R1のX軸であるX1軸は水平で、第1軸Lc−1と第2軸Lc−2との共通垂線(図1にh線で示す。)と平行の方向に定められ、Y軸であるY1軸は水平で、Z1軸とY1軸とのベクトルの外積によって求められる方向(Z1軸とY1軸の双方に直交する方向)に定められている。残る座標R2〜R6のX軸であるX2〜X6軸は、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12を原点位置に動作させた状態で座標R1のX1軸と平行の方向に定められ、Y軸であるY2〜Y6軸は、Z2〜Z6軸とY2〜Y6軸とのベクトルの外積によって求められる方向に定められている(図4参照)。なお、X1〜X6軸、Y1〜Y6軸、Z1〜Z6軸のプラス方向は、図4に矢印で示す方向となっている。
In addition, among the coordinates R1 to R6, the X1 axis that is the X axis of the coordinate R1 of the
ベース5およびロボットアーム6の先端であるフランジ12の先端面にも座標R0およびRfが規定されている。上記座標R1〜R6がショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転に伴って位置と向きが変化するのに対して、ベース5の座標R0は不動であり、ロボット座標とされている。このロボット座標R0の原点O0は、ショルダ7の回転中心線である第1軸Lc−1上にあって本実施形態では座標R1の原点O1と一致した位置に定められている。また、Z軸であるZ0軸は第1軸Lc−1に一致し、X軸であるX0軸およびY軸であるY0軸は、ショルダ7が原点位置にあるときの当該ショルダ7の座標R1のX1軸およびY1軸に一致している。
Coordinates R0 and Rf are also defined on the tip surface of the
フランジ12の先端面の座標Rfは手先座標とされ、その原点Ofは、第6軸Lc−6上、本実施形態では第6軸Lc−6とフランジ12の先端面との交点、つまり図8に示すように、フランジ12の円形をなす先端面の中心Pと一致するように定められ、Z軸であるZf軸は第6軸Lc−6に一致し、X軸であるXf軸およびY軸であるYf軸はフランジ12の座標R6のX6軸およびY6軸と平行に定められている。そして、フランジ12の先端面の中心Pがロボットアーム6の先端である手先に定められている。なお、フランジ12には、中心孔12aと、この中心孔12aから隔たった位置に小孔12bが形成されており、中心孔12aの中心がPで、中心孔12aと小孔12bの中心点間を結ぶ直線が手先座標RfのXf軸となるように定められている。
The coordinate Rf of the front end surface of the
以上の座標R0〜R6,Rfの原点O1〜O6,Ofは、本実施形態においては、座標R1のX1軸とZ1軸を含む一つの平面(鉛直のZ1X1平面)を仮定したとき、この一平面上に位置されている。そして、ロボットアーム6の動作時、座標R2〜R6,Rfの原点O2〜O6,Ofは、Z1X1平面上を移動するように設定されている。
In the present embodiment, the origins O1 to O6 and Of of the coordinates R0 to R6 and Rf described above are assumed to be a single plane (vertical Z1X1 plane) including the X1 axis and the Z1 axis of the coordinate R1. Located on the top. When the
上述のように規定された座標R0〜R6,Rfの相互の関係は、周知のDHパラメータによって示される。図5はこのDHパラメータを表にまとめたもので、例えば、J1行については、座標R1を、X1軸方向にa1平行移動させ、Y1軸方向には平行移動させず、Z1軸方向にd1平行移動させてから、X1軸を中心にしてねじれ角−π/2だけ回転させると、座標R2が得られ、また、例えば、J6行については、座標R6を、X6軸方向およびY6軸方向には平行移動させず、Z6軸方向にd6平行移動させると、手先座標Rfが得られるということを示している。なお、ロボット座標R0とショルダ7の座標R1との関係は、ショルダ7が原点位置にあるとき、座標R1はロボット座標R0に一致しているので、図5には示していない。図6にa,b,dの具体的な数値例を示した。
The mutual relationship between the coordinates R0 to R6 and Rf defined as described above is indicated by a well-known DH parameter. FIG. 5 summarizes the DH parameters in a table. For example, for the J1 row, the coordinate R1 is translated a1 in the X1 axis direction, not translated in the Y1 axis direction, and d1 parallel in the Z1 axis direction. After the movement, if the X1 axis is rotated about the twist angle −π / 2, the coordinate R2 is obtained. For example, for the J6 line, the coordinate R6 is set in the X6 axis direction and the Y6 axis direction. It shows that the hand coordinates Rf can be obtained by performing d6 translation in the Z6 axis direction without translation. The relationship between the robot coordinate R0 and the coordinate R1 of the
前記制御装置3は、図7に示すように、CPU(制御手段)17と、駆動回路(駆動手段)18と、位置検出回路(位置検出手段)19とを備えている。CPU17には、ロボット2全体のシステムプログラムや動作プログラムを作成するためのロボット言語やDHパラメータなどの各種データなどを記憶するROM20およびロボット2の動作プログラムを記憶するRAM21が接続されていると共に、ティーチング作業などを行う際に使用する前記ティーチングペンダント4が接続されている。ティーチングペンダント4は、図1に示すように、各種の操作部4aおよび液晶からなる表示器4bを備えている。
As shown in FIG. 7, the
位置検出回路19には、各サーボモータ15の回転軸(図示せず)に連結された回転センサとしてのロータリエンコーダ22が接続されている。位置検出回路19は、各ロータリエンコーダ22の回転角検出情報に基づいてショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角度を検出し、その回転角検出情報をCPU17に与える。
The
ここで、CPU17は、ロボット座標R0上での手先の位置(手先座標Rfの原点Ofの位置)と姿勢(手先座標RfのXf軸、Yf軸、Zf軸の向き)が与えられると、手先がその位置と姿勢をとるようなショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角度を、ヤコビ行列を用いた逆運動学の周知の計算手法によって求める。
Here, the
また、ロボット座標R0上での各座標R1〜R6の位置(原点O1〜O6の位置)と姿勢(各座標R1〜R6のX軸、Y軸、Z軸の向き)が与えられると、各座標R1〜R6がその位置と姿勢をとるようなショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角度を求める。
Also, given the position of each coordinate R1 to R6 on the robot coordinate R0 (the position of the origins O1 to O6) and the posture (directions of the X axis, Y axis, and Z axis of each coordinate R1 to R6), The rotation angles of the
逆に、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角度が与えられると、それら回転角度から座標変換を用いた順運動学の周知の計算手法によってロボット座標R0上での各座標R1〜R6および手先の位置と姿勢を求めることができるように構成されている。これらの逆運動学および順運動学の計算手法による演算には、周知のように各座標R0〜R6,Rfの相互の関係を示す前記DHパラメータが用いられる。
Conversely, given the rotation angles of the
そして、CPU17は、動作プログラムから手先の目標位置を取得すると、その目標位置からショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の目標動作角度を演算し、その目標動作角度に基づいた動作指令を駆動回路18に与える。駆動回路18は与えられた動作指令に基づいて各サーボモータ15を駆動する。このとき、CPU17は、位置検出回路19から与えられるショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角検出情報をフィードバック情報として各サーボモータ15をフィードバック制御する。
When the
ところで、先に述べたように、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の座標R1〜R6、手先座標Rfの原点O1〜O6,Ofは、いずれもショルダ7の座標R1のX1軸とZ1軸を含む鉛直面上に存在している。従って、ロボット2が高精度に組み立てられていれば、手先であるフランジ12の先端面の中心Pは設計上の手先座標Rfの原点Ofに一致し、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12を目標動作角度だけ回転させれば、手先は目標位置に正しく移動する。
By the way, as described above, the
ところが、ロボット2の構成部品の製作誤差や組み立て誤差などにより、下アーム8、第1の上アーム9、手首アーム11の回転関節J2,J3,J5の各回転軸14の位置が第2軸Lc−2、第3軸Lc−3,第5軸Lc−5の方向にずれて正規の位置との間に誤差(軸間オフセット)を生ずると、実際の手先(フランジ12の先端面の中心P)の位置が設計上の手先座標Rfの原点Ofからずれる。
However, the position of each
すると、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12を目標動作角度だけ回転させても、手先の実際の移動位置が、回転関節J2,J3の各回転軸14の軸間オフセットの総和分だけ(第5軸Lc−5が垂直の場合)、或いは回転関節J2,J3,J5の各回転軸14の軸間オフセットの総和分だけ(第5軸Lc−5が水平の場合)目標位置から水平方向にずれるようになる。なお、回転関節J5の回転軸14は短いので、回転関節J5単独の軸間オフセットは小さと考えられ、回転関節J2,J3の各回転軸14の軸間オフセットの総和と回転関節J2,J3,J5の各回転軸14の軸間オフセットの総和とは、ほとんど差がないと考えられる。
Then, even if the
本発明方法は、回転関節J2,J3,J5の各回転軸14の軸間オフセットの総和を推測し、推測した軸間オフセット分だけDHパラメータを修正して手先の実際の移動位置を目標位置にできるだけ近づけようとするものである。
The method of the present invention estimates the sum of the offsets between the
本発明方法は、ティーチングペンダント4を操作して、第5回転関節J5の回転軸14の回転中心線である第5軸Lc−5と第6回転関節J6の回転軸14の回転中心線である第6軸Lc−6との直交点(以下、先端2軸直交点C)を複数の目標位置に移動させたとき、先端2軸直交点Cの実際の移動位置を計算して目標位置とのずれ量を求め、このずれ量から軸間オフセットを推測するものである。
In the method of the present invention, the
この場合、先端2軸直交点Cの移動目標位置と実際の移動位置とのずれは、軸間オフセット以外の要因、即ち各回転関節J1〜J6の回転駆動系の撓み、各サーボモータ15の原点位置誤差、各リンク7〜12の長さ誤差、各回転関節J1〜J6の回転軸14相互間のねじれ角度誤差によっても生ずるので、これらの要因による位置誤差が生じないような補正処理を事前に行う必要がある。
In this case, the deviation between the movement target position of the tip 2-axis orthogonal point C and the actual movement position is caused by factors other than the inter-axis offset, that is, the deflection of the rotary drive system of each rotary joint J1 to J6, the origin of each
先端2軸直交点Cの位置を計算によって求めるために、図8に示すようにフランジ12の任意の位置に支持台23が取り付けられ、この支持台23の先端部に測定点としての発光ダイオード24が設けられている。そして、ロボット2から離れた適宜の位置には、上記発光ダイオード24の位置を計測するために、図7に示す3次元計測器(3次元計測手段)25が固定されている。
In order to obtain the position of the tip biaxial orthogonal point C by calculation, a
上記3次元計測器25は、例えば3台のCCDカメラを備えた3次元計測器(例えば、株式会社東洋テクニカ;ロボットキャリブレーションROCALシステム)からなる。なお、3次元計測器25はレーザトラッカなどであっても良い。
The three-
3次元計測器25による発光ダイオード24の計測位置は、パソコンからなる測定制御装置26によって3次元計測器25に予め設定された3次元座標(以下、カメラ座標という。)Rc上の位置で示される。このカメラ座標Rcの一目盛で表わされる距離は、手先がロボット座標R0の一目盛分の距離だけ移動したときの距離と等しくなるように定められている。従って、ロボット座標R0の一目盛の長さとカメラ座標Rcの一目盛の長さとは同じ距離を表わすこととなる。
The measurement position of the
さて、本発明方法は図9に示す手順により行われる。まず、カメラ座標Rc上におけるロボット座標R0の位置、当該ロボット座標R0のX0軸、Y0軸およびZ0軸の方向は分からない。そこで、本実施形態では、カメラ座標Rc上にロボット座標R0に代わる座標として基準座標Rbを設定する(図9のステップS1)。この基準座標Rbの設定は、ティーチングペンダント4を使用して行う。
Now, the method of the present invention is performed according to the procedure shown in FIG. First, the position of the robot coordinate R0 on the camera coordinate Rc and the directions of the X0 axis, the Y0 axis, and the Z0 axis of the robot coordinate R0 are unknown. Therefore, in this embodiment, the reference coordinate Rb is set on the camera coordinate Rc as a coordinate to replace the robot coordinate R0 (step S1 in FIG. 9). This reference coordinate Rb is set using the
ここで、ティーチングペンダント4の機能について説明すると、当該ティーチングペンダント4は、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12のサーボモータ15を個別に所望の角度だけ回転させて、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12をそれぞれの原点位置から正逆方向に所望の回転角度だけ回転させることができるように構成されている。
Here, the function of the
また、ティーチングペンダント4は、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11、フランジ12および手先の位置と姿勢をロボット座標R0で指定できるようになっており、ティーチングペンダント4によりロボット座標R0上での位置と姿勢が指定されると、ロボット装置1のCPU17がショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角を演算し、その回転角となるように各サーボモータ15を駆動する。これにより、各座標R1〜R6,Rfや手先が指定された位置と姿勢をとるように動作する。
Further, the
更に、現在のショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11、フランジ12および手先の位置と姿勢を知りたい場合、その旨の操作を行うと、CPU17がショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11およびフランジ12の回転角からショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11、フランジ12および手先の位置と姿勢を演算し、ティーチングペンダント4の表示器4aがそのロボット座標R0上の位置と姿勢を表示するようにもなっている。
Furthermore, if you want to know the position and posture of the
ここで、ショルダ7、下アーム8、第1の上アーム9、第2の上アーム10、手首アーム11、フランジ12および手先の位置と姿勢とは、各座標R1〜R6およびRfの位置と姿勢のことと同義である。
カメラ座標Rc上に前記基準座標Rbを設定するには、まず、ティーチングペンダント4の操作部4aを操作し、ロボットアーム6を任意の姿勢にする。このとき、例えば第5軸Lc−5を第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行、つまり水平に保持した状態で、発光ダイオード24が第1軸Lc−1から水平方向に離れた位置にある姿勢、本実施形態では、図13に示すように、図3の垂直上向きの状態から下アーム8、第1の上アーム9が回転してフランジ12を斜め下向きにした姿勢(ロボットアーム6がショルダ7の前側(X0軸のプラス側)に倒れた前屈姿勢に保持する。なお、このときの姿勢は図14に示す後屈姿勢であっても良い。このように発光ダイオード24を第1軸Lc−1から水平方向に離すことにより、第1軸Lc−1を中心にロボットアーム6を回転させたとき、発光ダイオード24が一つの回転軌跡上を移動するようになる。
Here, the position and posture of the
In order to set the reference coordinate Rb on the camera coordinate Rc, first, the
そして、この姿勢のまま、第1軸Lc−1を中心にしてショルダ7を所望角度、好ましくは、プラス90°の位置から0°の位置(原点位置)を経てマイナス90°の位置に至るまでを含んだ合計180°以上回転させる。なお、基準座標Rbの設定時には、必ずしも第5軸Lc−5を第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行にする必要はない。
With this posture, the
すると、基準座標設定用測定点としての発光ダイオード24が図10に示すように、第1軸Lc−1を中心にして円形の回転軌跡Eを辿るので、3次元計測器25によって発光ダイオード24の回転軌跡E上の位置を、互いに異なる3点以上の複数位置d1,d2,…dnにおいて測定する。測定制御装置26は、3次元計測器25によって計測された発光ダイオード24の回転軌跡E上の複数位置d1,d2,…dnから、最小二乗法により発光ダイオード24の回転中心の位置Obを求めると共に、発光ダイオード24の回転軌跡Eを含む一平面の法線Lvを求める。そして、回転中心の位置Obを基準座標Rbの原点、この原点Obを通って法線Lvと平行(同じ向き)な直線を基準座標RbのZb軸(Z軸)と定める。
Then, the
また、原点Obを通ってZb軸に直交する任意の直線、例えば、ショルダ7を原点位置に回転させたときの発光ダイオード24の位置P0と原点Obとを結んだ直線を基準座標RbのXb軸(X軸)に定め、Zb軸とXb軸のベクトルの外積から両軸に直交する直線を求めて当該直線を基準座標RbのYb軸(Y軸)とする。なお、基準座標Rbの一目盛の長さはカメラ座標Rcの一目盛の長さと同じに定められている。
Further, an arbitrary straight line passing through the origin Ob and orthogonal to the Zb axis, for example, a straight line connecting the position P0 of the
以上により、カメラ座標Rc上に基準座標Rbが設定される。このようにして設定した基準座標Rbにおいて、Zb軸は第1軸Lc−1従ってロボット座標R0のZ0軸上にあり、且つ、XbYb平面はX0Y0平面と平行である。なお、基準座標Rbの設定時において、発光ダイオード24の位置がX0Y0平面上にあれば、XbYb平面はX0Y0平面と一致する。
As described above, the reference coordinate Rb is set on the camera coordinate Rc. In the reference coordinate Rb set in this way, the Zb axis is on the first axis Lc-1 and thus on the Z0 axis of the robot coordinate R0, and the XbYb plane is parallel to the X0Y0 plane. When the reference coordinate Rb is set, if the position of the
また、仮に、軸間オフセットがないとすれば、Xb軸、Yb軸はロボット座標R0のX0軸、Y0軸と平行になっている。しかし、軸間オフセットがある場合には、ショルダ7を原点位置に回転させたときの発光ダイオード24の位置P0が軸間オフセット分だけX0Y0方向にずれるので、Xb軸、Yb軸はX0軸、Y0軸とは平行ではなく、図16に示すように軸間オフセットに応じて傾くようになる。
If there is no inter-axis offset, the Xb axis and Yb axis are parallel to the X0 axis and Y0 axis of the robot coordinate R0. However, when there is an offset between the axes, the position P0 of the
基準座標Rbを設定した後、第1軸Lc−1から任意の方向に延ばした当該第1軸Lc−1を含む鉛直の一平面を想定し、この一平面内の複数位置を移動目標位置に定める。本実施形態では、図10、図12に示すように、第1軸Lc−1と同軸のZb軸ひいてはZ0軸から任意の方向に延ばした当該Z0軸を含む任意の平面A1と、Z0軸から平面A1とは反対方向に延ばした平面A2を設定する。この一方の平面A1と、他方の平面A2とは面一の1つの平面Aとなる。本実施形態では、このような平面Aを複数設定するものとし(図10、図12では平面Aを1つのみ図示)、そのうちの一つの平面AはX0軸を含む平面であるものとする。なお、平面Aは、X0軸とのなす角度βで指定するものとする。 After setting the reference coordinate Rb, a vertical plane including the first axis Lc-1 extending in an arbitrary direction from the first axis Lc-1 is assumed, and a plurality of positions in the one plane are set as movement target positions. Determine. In the present embodiment, as shown in FIGS. 10 and 12, the Zb axis coaxial with the first axis Lc-1, and thus the arbitrary plane A1 including the Z0 axis extending in an arbitrary direction from the Z0 axis, and the Z0 axis A plane A2 extending in the direction opposite to the plane A1 is set. The one plane A1 and the other plane A2 are one plane A that is flush with each other. In this embodiment, a plurality of such planes A are set (only one plane A is shown in FIGS. 10 and 12), and one of the planes A is a plane including the X0 axis. The plane A is designated by an angle β formed with the X0 axis.
そして、各平面A1,A2上にそれぞれ任意の複数位置を移動目標位置として選択する。任意に選択した複数の移動目標位置を図12に小さな白抜きの丸印で示した。各平面A1,A2上に任意に選択した複数の移動目標位置には、軸間オフセットを求めるために、後述のように、例えば第5軸Lc−5が第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行の状態で先端2軸直交点Cを移動させるものである。 Then, an arbitrary plurality of positions are selected as the movement target positions on each of the planes A1 and A2. A plurality of arbitrarily selected movement target positions are indicated by small white circles in FIG. As will be described later, for example, the fifth axis Lc-5 is connected to the second axis Lc-2 and the third axis at the plurality of movement target positions arbitrarily selected on the respective planes A1 and A2. The tip biaxial orthogonal point C is moved in a state parallel to Lc-3.
ここで、平面A上に選択された複数位置はロボット座標R0の(X0,Y0,Z0)座標値で指定される。基準座標RbのZb軸はZ0軸に一致し、軸間オフセットなしとしたときのXb軸およびYb軸はそれぞれX0軸およびY0軸と平行であるから、移動目標位置のX0座標値とY0座標値は、基準座標Rb上のXb座標値とYb座標値と同じ値となる。ただ、基準座標Rbの原点Obはロボット座標R0の原点O0から隔たっており、基準座標Rbを求めた時の発光ダイオード24のZ0軸上の位置が基準座標Rbの原点ObのZ0軸上の位置(この位置をZaとする)となるから、移動目標位置の基準座標RbでのZb座標値は(Z0−Za)となる。従って、軸間オフセットがなければ、Xb軸、Yb軸はX0軸、Y0軸と平行となるから、軸間オフセットがないとしたとき、ロボット座標R0を、Z0軸に沿ってZaまで平行移動させると基準座標Rbと一致する関係にある。但し、Zaの値は不明であるが、軸間オフセットがX0軸、Y0軸方向に現れるがZ0軸方向には現れないから、Zaの値が不明であっても、軸間オフセット量を求める際の支障となるものではない。
Here, the plurality of positions selected on the plane A are designated by (X0, Y0, Z0) coordinate values of the robot coordinate R0. Since the Zb axis of the reference coordinate Rb coincides with the Z0 axis and the Xb axis and the Yb axis are parallel to the X0 axis and the Y0 axis when there is no inter-axis offset, respectively, the X0 coordinate value and the Y0 coordinate value of the movement target position Is the same value as the Xb coordinate value and the Yb coordinate value on the reference coordinate Rb. However, the origin Ob of the reference coordinate Rb is separated from the origin O0 of the robot coordinate R0, and the position of the
そして、この軸間オフセットがないとしたときの基準座標Rbとロボット座標R0との関係から、前記各移動目標位置をロボット座標R0での3次元座標値で指定して先端2軸直交点Cを移動させると、先端2軸直交点Cの実際の移動位置は、上述のようにして求めた基準座標Rb上の移動目標位置から軸間オフセットに応じた量だけXbYb方向にずれるので、そのずれ量から軸間オフセットのずれ量を求めることができるものである。 Then, from the relationship between the reference coordinate Rb and the robot coordinate R0 when there is no offset between the axes, each moving target position is designated by a three-dimensional coordinate value at the robot coordinate R0, and the tip 2-axis orthogonal point C is set. When moved, the actual movement position of the tip 2-axis orthogonal point C is shifted in the XbYb direction from the movement target position on the reference coordinate Rb obtained as described above by an amount corresponding to the inter-axis offset. From this, the deviation amount of the offset between axes can be obtained.
ここで、先端2軸直交点Cは、手首アーム11の座標R5およびフランジ12の座標R6の原点O5およびO6と一致しているので、ティーチングペンダント4により、手首アーム11の座標R5またはフランジ12の座標R6、例えば座標R6を移動目標位置に移動させる操作を行うことにより、先端2軸直交点Cを移動目標位置へ移動させることができる。
Here, since the tip 2-axis orthogonal point C coincides with the origins O5 and O6 of the coordinate R5 of the
さて、各平面A1,A2上に選択した任意の複数位置にロボットアーム6の先端2軸直交点Cを移動させるに先立ち、例えば第5軸Lc−5を第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行の状態にし、その上で第2,3の回転関節J2,J3の回転軸14を回転させることにより、前記移動目標位置に、先端2軸直交点Cを移動させるとしたとき、軸間オフセット以外の各誤差(回転駆動系の撓み、サーボモータ15の原点位置誤差、ねじれ角誤差、リンク長誤差)による先端2軸直交点Cの移動位置誤差を排除する処理を行う。
Prior to moving the tip 2-axis orthogonal point C of the
まず、回転駆動系の撓みとは、サーボモータ15の回転軸から歯車減速装置16を経て回転関節J1〜J6の回転軸14に至るまでの伝達トルクによる捻り方向の撓みをいう。回転軸14は軸方向に円弧状に撓みを生じないものとする。回転駆動系の撓みは、回転駆動系に作用するトルクと回転駆動系のばね定数とから求めることができる。そのうち、ばね定数はロボット2において既知であり、その値は制御装置3のROM20に予め記憶されている。回転駆動系に作用するトルクは、第2軸Lc−2、第3軸Lc−3、第5軸Lc−5について考える(第1軸Lc−2、第4軸Lc−3、第6軸Lc−5には、大きなトルクは作用せず、絶対位置誤差を生じさせるような撓みは生じない。)。
First, the bending of the rotational drive system refers to bending in the twisting direction due to the transmission torque from the rotating shaft of the
回転駆動系に作用するトルクは、図11に示すように、回転軸14が支えるリンクLの質量Wと、回転軸14からリンクLの中心までの距離Dとの積で求めることができる。そして、前記平面A上に選択した任意の複数位置にロボットアーム6の先端2軸直交点Cを移動させる場合、第5軸Lc−5を第2,3軸Lc−2,Lc−3と平行に保持し、下アーム8と第1の上アーム9を回転させて任意の複数位置に先端2軸直交点Cを移動させるものとして、各位置へ移動させる場合の第2の上アーム10、下アーム8、第1の上アーム9、手首アーム11、フランジ12の回転角度をティーチングペンダント4から読み取り、それらの回転角度から第2軸Lc−2、第3軸Lc−3、第5軸Lc−5に作用するトルクを計算し、そして、それらの回転駆動系の撓み(角度)αを求める(以上、図9のステップS2)。
As shown in FIG. 11, the torque acting on the rotary drive system can be obtained by the product of the mass W of the link L supported by the
そして、求めた回転駆動系の撓みαだけサーボモータ15の回転角を加減して撓みが生じない場合と同等になるようにする。つまり、図11において、実線で示すリンクの位置が回転駆動系の撓みなしとした場合の移動目標位置で、破線で示す位置が回転駆動系の撓みありの場合の実際の移動位置とすると、サーボモータ15の回転角度を撓みα分だけ少なくする。これにより、回転駆動系が撓みを生じた状態で、リンクが実線の移動目標位置に到達するようになる。
Then, the rotation angle of the
モータ原点位置誤差は、例えば前記特許文献1〜4に開示された方法によって検出する。また、ねじれ角誤差、リンク長誤差は、例えば前記非特許文献1に開示された方向によって検出する。この非特許文献1の方法は、第1軸Lc−1〜第6軸Lc−6の各軸を中心にロボットアーム6を回転させたときの手先の回転軌跡を3次元計測器により計測し、回転中心の位置と、回転軌跡を含む一平面の法線を演算する。回転中心の位置から各リンクの長さが求められ、法線の方向から各軸の方向が求められるので、それらリンクの長さと軸方向とからリンク長誤差とねじれ角誤差を求めることができる、というものである(以上、図9のステップS3)。
そして、求めたモータ原点位置誤差、リンク長誤差およびねじれ角誤差によりDHパラメータを修正し、それらの誤差が絶対位置誤差となって現れないようにしておく(図9のステップS4)。
The motor origin position error is detected by, for example, the methods disclosed in
Then, the DH parameter is corrected based on the obtained motor origin position error, link length error and torsion angle error so that these errors do not appear as absolute position errors (step S4 in FIG. 9).
以上のような処理を行った後、ティーチングペンダント4を操作し、まず、複数の平面A1のうち、所望の1つの平面A1にショルダ7の座標R1のX1軸を合わせる。そのためには、ショルダ7を原点位置から、平面A1のX0軸とのなす角度βだけ回転させる。これにより、第2回転関節J2および第3の回転関節J3の回転軸14を回転させることにより先端2軸直交点Cを平面A1,A2上に並ぶ複数の移動目標位置に移動できるようになる。
After performing the above processing, the
そこで、例えば第5軸Lc−5を第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行の状態に保持し、第2回転関節J2および第3の回転関節J3の回転軸14を回転させることで、第5軸Lc−5を水平のままにして、下アーム8(第2軸Lc−2)と第1の上アーム9(第3軸Lc−3)だけを回転させて平面A1,A2上に任意に選択された複数の移動目標位置に先端2軸直交点Cを移動させる。このとき、先に移動目標位置毎に求めた回転駆動系の撓みに応じてサーボモータ15の回転角度を加減するものである。
Therefore, for example, the fifth axis Lc-5 is held in parallel with the second axis Lc-2 and the third axis Lc-3, and the
平面A1,A2上に任意に選択された複数の移動目標位置に手先を移動させる場合、ロボットアーム6は、図13に示すように、第2,3の両回転関節J2,J3の回転軸14を一方向に回転させることにより、ショルダ7から一方側に倒れて前屈した姿勢(前屈姿勢)で一方の平面A1上の移動目標位置に手先を移動させ、他方の平面A2上の移動目標位置に先端2軸直交点Cを移動させる場合には、ロボットアーム6は、第2,3の両回転関節J2,J3の回転軸14を他方向に回転させることにより、図14に示すように、反転してショルダ7から他方側に倒れて後屈した姿勢(ロボットアーム6がショルダ7の後側に倒れた後屈姿勢)で先端2軸直交点Cを移動させる。
When the hand is moved to a plurality of movement target positions arbitrarily selected on the planes A1 and A2, the
そして、先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させる都度、次のような動作を行って実際の先端2軸直交点Cの位置を推測する。即ち、各移動目標位置において、図15に示すように第6回転関節Lc−6の回転軸14を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する発光ダイオード24の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測器25により計測する。計測した発光ダイオード24の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該発光ダイオード24の回転軌跡の中心位置C6と、発光ダイオード24の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線V6とを求める。そして、発光ダイオード24の回転軌跡の中心を通って法線V6と平行の第1の直線L6を求める(第1の動作)。
Each time the tip 2-axis orthogonal point C is moved to the movement target position, the following operation is performed to estimate the actual position of the tip 2-axis orthogonal point C. That is, at each movement target position, as shown in FIG. 15, the
また、図16に示すように、第5回転関節Lc−5の回転軸14を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する発光ダイオード24の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測器25の回転軌跡の中心位置C5と、発光ダイオード24の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線V5とを求めて発光ダイオード24の回転軌跡の中心を通って法線V5と平行の第2の直線L5を求める(第2の動作)。
Further, as shown in FIG. 16, the
以上の第1の直線L6と第2の直線L5の交点を先端2軸直交点Cの計測位置とする。この先端2軸直交点Cの計測位置(カメラ座標Rc)を求める計算方法を示す。
C6のカメラ座標上の位置を(X6,Y6,Z6)、V6(ベクトル)を(l6,m6,n6)とする。また、C5のカメラ座標上の位置を(X5,Y5,Z5)、V5(ベクトル)を(l5,m5,n5)とする。但し、V6およびV5は単位ベクトルで、l6,m6,n6およびl5,m5,n5はV6およびV5をXc軸、Yc軸、Zc軸の各方向に分解した長さを示す。
The intersection of the first straight line L6 and the second straight line L5 is set as the measurement position of the tip biaxial orthogonal point C. A calculation method for obtaining the measurement position (camera coordinate Rc) of the tip biaxial orthogonal point C will be described.
The position of C6 on the camera coordinates is (X6, Y6, Z6), and V6 (vector) is (l6, m6, n6). The position of C5 on the camera coordinates is (X5, Y5, Z5), and V5 (vector) is (l5, m5, n5). However, V6 and V5 are unit vectors, and l6, m6, n6 and l5, m5, and n5 indicate the lengths of V6 and V5 decomposed in the Xc-axis, Yc-axis, and Zc-axis directions.
C6を通りV6に平行な直線の方程式P1は、
(x,y,z)=(X6,Y6,Z6)+t(l6,m6,n6)
P1=C6+t・V6…(1)
となる。
C5を通りV5に平行な直線の方程式P2は、
(x,y,z)=(X5,Y5,Z5)+s(l5,m5,n5)
P1=C5+s・V5…(2)
となる。
なお、t,sは媒介変数である。
The equation P1 of a straight line passing through C6 and parallel to V6 is
(X, y, z) = (X6, Y6, Z6) + t (l6, m6, n6)
P1 = C6 + t · V6 (1)
It becomes.
The equation P2 of a straight line passing through C5 and parallel to V5 is
(X, y, z) = (X5, Y5, Z5) + s (l5, m5, n5)
P1 = C5 + s · V5 (2)
It becomes.
Note that t and s are parameter variables.
2つの直線P1,P2を最短距離で結ぶ直線はP1,P2と垂直関係にあるので、P1からP2に向かうベクトルをuとすると、u,V6、u,V5の内積Dotは0となるから、
Dot(u,V6)=0
Dot(u,V5)=0
である。
Since the straight line connecting the two straight lines P1 and P2 with the shortest distance is perpendicular to P1 and P2, if the vector from P1 to P2 is u, the inner product Dot of u, V6, u, and V5 is 0.
Dot (u, V6) = 0
Dot (u, V5) = 0
It is.
2つの直線の式を上記内積の式に代入すると、
Dot(u,V6)=Dot(C5−C6+s・V5−t・V6,V6)
=Dot(C5−C6,V6)+s・Dot(V5,V6)−t=0…(3)
Dot(u,V5)=Dot(C5−C6+s・V5−t・V6,V5)
=Dot(C5−C6,V6)+s−t・Dot(V5,V6)=0…(4)
となる。
Substituting the two linear equations into the inner product equation above,
Dot (u, V6) = Dot (C5-C6 + s.V5-t.V6, V6)
= Dot (C5-C6, V6) + s.Dot (V5, V6) -t = 0 (3)
Dot (u, V5) = Dot (C5-C6 + s · V5-t · V6, V5)
= Dot (C5-C6, V6) + st.Dot (V5, V6) = 0 (4)
It becomes.
t,s以外は既知の値であるから、(3)式、(4)式からs,tを算出でき、算出したs,tを(1)式、(2)式に代入すれば、2つの直線の最近点を求めることができる。そして、図17に示すように、求めた2つ直線の最近点N1,N2を平均することで先端2軸直交点Cの位置を求めることができる。なお、2つの直線が1点で交われば、2つの直線の最近点N1,N2は同じ値となる。 Since values other than t and s are known values, s and t can be calculated from equations (3) and (4), and if the calculated s and t are substituted into equations (1) and (2), 2 The closest point of two straight lines can be obtained. And as shown in FIG. 17, the position of the front-end | tip biaxial orthogonal point C can be calculated | required by averaging the nearest point N1, N2 of the calculated | required two straight lines. If two straight lines intersect at one point, the closest points N1 and N2 of the two straight lines have the same value.
このようにして求めた先端2軸直交点Cの位置はカメラ座標Rc上の位置であるから、これを基準座標Rbの位置に変換する。この変換は図18に示す同時変換行列により行う(図9のステップS6)。
その後、各移動目標位置における先端2軸直交点Cの計測位置の基準座標RbでのXb,Yb座標値を取得する。そして、Xb,Yb座標値で示される先端2軸直交点Cの位置を、基準座標RbのXbYb平面上にプロットする。
Since the position of the tip biaxial orthogonal point C obtained in this way is a position on the camera coordinate Rc, it is converted to the position of the reference coordinate Rb. This conversion is performed by the simultaneous conversion matrix shown in FIG. 18 (step S6 in FIG. 9).
Thereafter, the Xb and Yb coordinate values at the reference coordinate Rb of the measurement position of the tip biaxial orthogonal point C at each movement target position are acquired. Then, the position of the tip biaxial orthogonal point C indicated by the Xb and Yb coordinate values is plotted on the XbYb plane of the reference coordinate Rb.
図19は基準座標RbのXbYb平面を示す。ここで、説明の簡単化のために、移動目標位置はX0軸上に存在する複数位置とする。図19において、白抜き丸印がロボット座標R0上での先端2軸直交点Cの移動目標位置、黒丸印が基準座標Rb上での先端2軸直交点Cの移動目標位置(Xb,Yb座標値はX0,Y0座標値と等しい)、×印が先端2軸直交点Cの計測位置を示している。 FIG. 19 shows the XbYb plane of the reference coordinate Rb. Here, for simplification of explanation, it is assumed that the movement target positions are a plurality of positions existing on the X0 axis. In FIG. 19, the white circle is the movement target position of the tip 2-axis orthogonal point C on the robot coordinate R0, and the black circle is the movement target position (Xb, Yb coordinate of the tip 2-axis orthogonal point C on the reference coordinate Rb. The value is equal to the X0 and Y0 coordinate values), and the x mark indicates the measurement position of the tip biaxial orthogonal point C.
移動目標位置に先端2軸直交点Cを移動させる場合、回転駆動系の撓み、モータ原点誤差、リンク長誤差、ねじれ角誤差によっては移動位置に誤差が生じないように前処理したのであるから、移動目標位置と実際の移動位置との間の誤差は、軸間オフセットによって生じたものと考えられる。そして、この軸間オフセットによって生ずる誤差は、移動目標位置が鉛直の一平面上(ここではX0軸上)にあるから、先端2軸直交点Cの計測位置はロボット座標R0上での移動目標位置から軸間オフセットだけずれて一直線上に並ぶ(一直線上に正確に並ばないまでも、一直線に沿って分布する)こととなる。そこで、計測位置を結んだ線分を計測依存線分Bとし、この計測依存線分Bを延長した直線Bbと原点Obとの最短距離(ObからBbに下ろした垂線の長さ)を求めると、この最短距離が軸間オフセット量Fとなる(図9のステップS7)。 When the tip 2-axis orthogonal point C is moved to the movement target position, pre-processing is performed so that no error occurs in the movement position depending on the bending of the rotation drive system, the motor origin error, the link length error, and the torsion angle error. It is considered that the error between the movement target position and the actual movement position is caused by the offset between the axes. The error caused by this inter-axis offset is that the movement target position is on one vertical plane (here, on the X0 axis), so the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point C is the movement target position on the robot coordinate R0. Are aligned on a straight line with an offset between the axes (not distributed accurately on a straight line). Therefore, the line segment connecting the measurement positions is defined as a measurement dependent line segment B, and the shortest distance between the straight line Bb obtained by extending the measurement dependent line segment B and the origin Ob (the length of the perpendicular line extending from Ob to Bb) is obtained. The shortest distance is the inter-axis offset amount F (step S7 in FIG. 9).
この場合、ロボットアーム6を前屈させて平面A1上の移動目標位置に移動させた場合の実際の移動位置を結ぶ計測依存線分Bと、ロボットアーム6を後屈させて平面A2上の移動目標位置に移動させた場合の実際の移動位置を結ぶ計測依存線分Bとが一本の直線にならなかった(一本の直線近辺に並ばなかったことも含む)場合、今までの過程のどこかに不都合があったと考えられるので、この場合には、最初のステップS1からやり直すようにする。このように、2つの平面A1,A2上に移動目標位置を定めることで、実施に際した不具合を検知することができるようになる。
In this case, when the
さて、実際に、X0軸を含む平面A1,A2以外の他の同様の平面に定めた移動目標位置ついても、上記したと同様にして軸間オフセット量Fを求める。この場合も、手先の実際の移動位置は一直線上に並ぶ筈である。
そして、X0軸を含む平面A以外の他の平面A上に定めた移動目標位置についての計測位置を結んでできる計測依存線分Bについても同様にして原点Obとの最短距離を計測する。これら各計測依存線分Bと原点Obとの間の最短距離は、どの計測依存線分Bについても同一となる筈であるが、実際には測定誤差などの原因で必ずしも同一とはならないことが多い。このような場合には、計測依存線分Bと原点Obとの最短距離の平均を求めて軸間オフセットを出す。これにより、軸間オフセットをより正確に求めることができるようになる。
Actually, the inter-axis offset amount F is obtained in the same manner as described above for the movement target positions determined on other similar planes other than the planes A1 and A2 including the X0 axis. Also in this case, the actual movement position of the hand should be aligned in a straight line.
The shortest distance from the origin Ob is similarly measured for the measurement dependence line segment B formed by connecting the measurement positions for the movement target positions determined on the other plane A other than the plane A including the X0 axis. The shortest distance between each measurement-dependent line segment B and the origin Ob should be the same for any measurement-dependent line segment B, but in reality, it may not always be the same due to a measurement error or the like. Many. In such a case, the average of the shortest distance between the measurement dependent line segment B and the origin Ob is obtained to obtain the offset between the axes. As a result, the offset between axes can be obtained more accurately.
以上のようにして求めた軸間オフセットは、第2軸Lc−2、第3軸Lc−3、第5軸Lc−5において生ずる軸間オフセットの合計で、どの軸のオフセットであるかは分析できない。このため、図5に示すHDパラメータのうち、J2,J3のd欄のいずれかに軸間オフセットの値を追加し、または、J2,J3のd欄に分けて追加する。なお、第5軸Lc−5は、第4軸Lc−4の回転によって水平から鉛直までのいずれの角度も取り得るので、軸間オフセットをJ5のd欄に配分すると、かえって絶対位置精度を低下させることになる。このため、軸間オフセットをJ5のd欄には配分しない。 The inter-axis offset obtained as described above is the sum of the inter-axis offsets generated in the second axis Lc-2, the third axis Lc-3, and the fifth axis Lc-5, and it is analyzed which axis is the offset. Can not. For this reason, among the HD parameters shown in FIG. 5, the value of the offset between axes is added to any of the d columns of J2 and J3 or added separately to the d columns of J2 and J3. Since the fifth axis Lc-5 can take any angle from horizontal to vertical by the rotation of the fourth axis Lc-4, if the inter-axis offset is distributed to the column d of J5, the absolute position accuracy is reduced. I will let you. For this reason, the offset between axes is not distributed to the column d of J5.
J2,J3のd欄のいずれか、または、J2,J3のd欄に分けて軸間オフセットの値を追加することによって絶対位置精度が改善されたか否かを確認するために、軸間オフセットを追加したDHパラメータを用いてXb軸上に複数の目標位置を定め、上述したと同様にして手先を目標位置に移動させ、実際の移動位置を測定する実験を行った。
この結果、XbYb平面上での位置誤差が0.67mmから0.17mmに減少した。Zb軸方向の位置誤差も0.9mmから0.06mmに減少した。このことから、XbYbZbの3次元方向について、位置誤差が1.12mmから0.18mmに減少したということができる。
In order to check whether the absolute position accuracy has been improved by adding the value of the offset between axes in either the d column of J2 or J3 or in the d column of J2 or J3, the offset between axes is set. Using the added DH parameter, a plurality of target positions were determined on the Xb axis, and the hand was moved to the target position in the same manner as described above, and an experiment was performed to measure the actual movement position.
As a result, the position error on the XbYb plane decreased from 0.67 mm to 0.17 mm. The position error in the Zb axis direction also decreased from 0.9 mm to 0.06 mm. From this, it can be said that the position error is reduced from 1.12 mm to 0.18 mm in the three-dimensional direction of XbYbZb.
このように本実施形態によれば、軸間オフセットを量的に把握でき、この軸間オフセットによりDHパラメータを修正して軸間オフセットによる誤差がない、或いは誤差ができるだけ生じないようにすることができ、絶対位置精度を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, the offset between the axes can be quantitatively grasped, and the DH parameter is corrected by the offset between the axes so that there is no error due to the offset between the axes, or the error does not occur as much as possible. The absolute position accuracy can be increased.
(第2の実施形態)
図20は本発明の第2の実施形態を示す。この実施形態は、基準座標Rbを第1の実施形態とは異なる方法にて設定したものであるが、その後の軸間オフセット量の求め方は第1の実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 20 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the reference coordinate Rb is set by a method different from that of the first embodiment, but the subsequent method of obtaining the amount of offset between the axes is the same as that of the first embodiment.
この実施形態では、先端2軸直交点Cを使って基準座標Rbを設定する。つまり、第1〜第6の回転関節J1〜J6のうち少なくとも第2〜第4の回転関節J2〜J4の回転軸14を固定したまま、第1回転関節J1の回転軸14によりショルダ7を互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させる。そして、各角度位置において、第1の実施形態にて説明した第1の動作を行って第1の直線L6(フランジ12の回転中心線である第6軸Lc−6)を求めると共に、第2の動作を行って第2の直線L5(手首アーム11の回転中心線である第5軸Lc−5)を求める。その後、これら第1の直線L6と第2の直線L5の交点、即ち先端2軸直交点Cの位置を計算し、当該位置を先端2軸直交点の計測位置とする。
In this embodiment, the reference coordinate Rb is set using the tip biaxial orthogonal point C. That is, among the first to sixth rotary joints J1 to J6, at least the
これらの先端2軸直交点Cの計測位置は、第1軸Lc−1を中心とする一つの円Eの上に存在する。測定制御装置26は、これら先端2軸直交点Cの計測位置を通る円Eの中心位置と、これら先端2軸直交点Cの計測位置を含む平面の法線Lvとを求める。そして、測定制御装置26は、円Eの中心を原点Ob、当該原点Obを通って複数の先端2軸直交点Cの計測位置を含む平面の法線Lvと平行の直線をZb軸、原点Obを通ってZb軸に直交する任意の直線をXb軸、原点Obを通ってZbおよびXbの両軸に直交する直線をY軸bとする基準座標Rbを定める。
The measurement positions of the tip biaxial orthogonal point C exist on one circle E centered on the first axis Lc-1. The
(第3の実施形態)
図21および図22は本発明の第3の実施形態を示す。この実施形態は、基準座標Rbは第1の実施形態または第2の実施形態と同様にして求めるが、軸間オフセット量の求め方を第1の実施形態における方法とは別の方法によって求めるようにしたものである。
(Third embodiment)
21 and 22 show a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the reference coordinate Rb is obtained in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment, but the method for obtaining the offset amount between axes is obtained by a method different from the method in the first embodiment. It is a thing.
本実施形態は、先端2軸直交点Cの移動可能な範囲内における任意の複数位置を、当該先端2軸直交点Cの移動目標位置に設定し、当該複数位置に先端2軸直交点Cを移動させたとき、移動目標位置と先端2軸直交点Cの実際の移動位置との差を基に軸間オフセット量を求めるようにしたものである。
即ち、ロボット座標R0上で任意の複数位置を移動目標位置として選択する。なお、ロボット座標R0上で指定された移動目標位置のX0座標およびY0座標の値は基準座標RbのXb座標およびYb座標でも同じ値を取る(軸間オフセットなしとした場合)。
In the present embodiment, a plurality of arbitrary positions within the movable range of the tip 2-axis orthogonal point C are set as movement target positions of the tip 2-axis orthogonal point C, and the tip 2-axis orthogonal point C is set at the plurality of positions. When moved, the offset amount between the axes is obtained based on the difference between the movement target position and the actual movement position of the tip biaxial orthogonal point C.
That is, arbitrary plural positions on the robot coordinate R0 are selected as the movement target positions. Note that the X0 and Y0 coordinate values of the movement target position designated on the robot coordinate R0 have the same values for the Xb and Yb coordinates of the reference coordinate Rb (when there is no inter-axis offset).
図21に移動目標位置として選択した複数位置を黒丸印で示した。これらのうち、Xb座標値がプラス側(Yb軸の右側)の移動目標位置への手先の移動は、ロボットアーム6の前屈姿勢で行い、マイナス側(Yb軸の左側)の移動目標位置への手先の移動は、ロボットアーム6の後屈姿勢で行うものとする。
そして、第1の実施形態と同様に、選択した複数の移動目標位置に先端2軸直交点Cを移動させるに先立ち、軸間オフセット以外の各誤差(回転駆動系の撓み、サーボモータ15の原点位置誤差、ねじれ角誤差、リンク長誤差)による先端2軸直交点Cの移動位置誤差を排除する処理を行う。
In FIG. 21, a plurality of positions selected as movement target positions are indicated by black circles. Among these, the movement of the hand to the movement target position with the Xb coordinate value on the plus side (right side of the Yb axis) is performed in the forward bending posture of the
Similar to the first embodiment, prior to moving the tip biaxial orthogonal point C to a plurality of selected movement target positions, each error other than the inter-axis offset (deflection of the rotational drive system, the origin of the servo motor 15). Processing for eliminating the movement position error of the tip biaxial orthogonal point C due to position error, torsion angle error, and link length error is performed.
この後、先端2軸直交点Cを選択された複数の移動目標位置に移動させる。このときの移動は、第1回転関節J1の回転軸14と、第2,3,5回転関節J2,J3,J5のうち第2,3回転関節J2,J3の回転軸14とを回転させることによって行う。第5軸Lc−5を水平に保持するために、第4の回転関節J4の回転軸14は回転させない。第5回転関節J5の回転軸14は、先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させるためには関係のない回転軸であるので、あえて回転させる必要はない。
Thereafter, the tip biaxial orthogonal point C is moved to a plurality of selected movement target positions. The movement at this time is to rotate the
そして、各移動目標位置において、第1の実施形態にて説明した先端2軸直交点Cの計測位置を求めるために、第1の動作を行って第1の直線(フランジ12の回転中心線である第6軸Lc−6)を求めると共に、第2の動作を行って第2の直線(手首アーム11の回転中心線である第5軸Lc−5)を求める。その後、これら第1の直線と第2の直線の交点、すなわち先端2軸直交点Cの位置を求め、当該位置を先端2軸直交点の計測位置とする。
この先端2軸直交点Cの計測位置はカメラ座標Rcの位置であるから、これを基準座標Rbの位置に変換する。各移動目標位置での先端2軸直交点Cの計測位置を図21に×印で示した。
And in each movement target position, in order to obtain | require the measurement position of the front-end | tip biaxial orthogonal point C demonstrated in 1st Embodiment, 1st operation | movement is performed and a 1st straight line (in the rotation centerline of the flange 12). A sixth axis Lc-6) is obtained, and a second operation is performed to obtain a second straight line (fifth axis Lc-5, which is the rotation center line of the wrist arm 11). Thereafter, the intersection of the first straight line and the second straight line, that is, the position of the tip 2-axis orthogonal point C is obtained, and this position is set as the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point.
Since the measurement position of the tip biaxial orthogonal point C is the position of the camera coordinate Rc, it is converted into the position of the reference coordinate Rb. The measurement position of the tip biaxial orthogonal point C at each movement target position is indicated by x in FIG.
先端2軸直交点Cの移動目標位置と計測位置とから軸間オフセットを求めるには、基準座標RbのXbYb座標面上に図21に黒丸で示すように移動目標位置のXbYb座標値(X0Y0座標値と同じ)と計測位置をプロットし、原点Obから移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径D0とし、発光ダイオード24の計測位置から原点Obと移動目標位置とを通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分M0とする。そして、図22に示すように、横軸に目標位置半径D0を取り、縦軸にオフセット誤差成分M0を取ったグラフを作成して、このグラフに各移動目標位置について目標位置半径D0とオフセット誤差成分M0との関係をプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線Gとする。この誤差直線Gにグラフの原点から垂線を下ろすと、この垂線の長さが第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量Fとなる。
In order to obtain the offset between axes from the movement target position and the measurement position of the tip biaxial orthogonal point C, the XbYb coordinate value (X0Y0 coordinate) of the movement target position is indicated on the XbYb coordinate plane of the reference coordinate Rb as indicated by a black circle in FIG. (Same as the value) and the measurement position are plotted, the length of the line segment from the origin Ob to the movement target position is set as the target position radius D0, and the line is lowered from the measurement position of the
(第4の実施形態)
図23および図24は本発明の第4の実施形態を示す。この実施形態は、第1の実施形態または第2の実施形態で説明したと同様にして基準座標Rbを設定した後、手先を任意の基準姿勢にしたときの発光ダイオード24の位置と先端2軸直交点Cとの位置関係を求め、その後に先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させたとき、手先を基準姿勢にして発光ダイオード24の位置を計測し、この計測した位置と、先に求めた発光ダイオード24の位置と先端2軸直交点Cとの位置関係とから先端2軸直交点Cの計測位置を求めようとするものである。
(Fourth embodiment)
23 and 24 show a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, after setting the reference coordinate Rb in the same manner as described in the first embodiment or the second embodiment, the position of the
即ち、基準座標Rbの設定後、手先を基準姿勢、例えば、図23に示すように、手先座標RfのZf軸がZ0軸(第1軸Lc−1)と平行でZf軸のプラス側が下向き(Z0軸と反対向き)、Xf軸がX0軸と平行でX0軸とはプラス側の向きが反対、Yf軸がY0軸と平行でプラス側の向きがY0軸のプラス側の向きと同じになる姿勢にする。
この手先の基準姿勢において、発光ダイオード24の位置を3次元計測器25により計測する。また、第1の実施形態にて説明した第1の動作を行って第1の直線(フランジ12の回転中心線である第6軸Lc−6)を求めると共に、第2の動作を行って第2の直線(手首アーム11の回転中心線である第5軸Lc−5)を求める。その後、これら第1の直線と第2の直線の交点、すなわち先端2軸直交点Cの位置を求める。
That is, after setting the reference coordinate Rb, the hand is in the reference posture, for example, as shown in FIG. 23, the Zf axis of the hand coordinate Rf is parallel to the Z0 axis (first axis Lc-1) and the positive side of the Zf axis is downward ( Xf axis is parallel to X0 axis and the positive side is opposite to X0 axis, Yf axis is parallel to Y0 axis, and the positive side is the same as the positive side of Y0 axis. Make a posture.
In the reference posture of the hand, the position of the
手先の基準姿勢における発光ダイオード24の位置と、第1の直線と第2の直線とから求めた先端2軸直交点Cの位置とはカメラ座標Rc上での位置であるから、これら2つの位置を基準座標Rb上の位置に変換する。そして、図24に示すように、基準座標Rb上において、発光ダイオード24の位置を始点とし、先端2軸交差点Cの位置を終点とするベクトルを求め、このベクトルを検出ベクトルVとすると共に、当該検出ベクトルVが基準座標RbのXbYbZbの各軸となす角度γ、δ、εを求めてこれを指向角度とする。
Since the position of the
その後、軸間オフセットを求めるために、第1の実施形態または第2の実施形態と同様に、先端2軸直交点Cの移動目標位置を定める。そして、モータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させる。 Thereafter, in order to obtain the inter-axis offset, the movement target position of the tip biaxial orthogonal point C is determined in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment. Then, the origin position error of the motor, the bending of each of the first to fourth rotation drive systems, the length error of each of the first to fourth links, and the angle between the rotation axis of the rotation joint and the next rotation joint Correction processing is performed so that the position error of the tip 2-axis orthogonal point does not occur due to the above error, and the tip 2-axis orthogonal point C is moved to the movement target position.
先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させる都度、発光ダイオード24の位置を3次元計測器25によって計測する。この3次元計測器25で計測した発光ダイオード24の位置はカメラ座標Rc上の位置であるから、これを基準座標R上の位置に変換する。その後、各移動目標位置について、発光ダイオード24の位置を始点とし、且つ基準座標RbのXbYbZbの各軸とのなす角度が指向角度γ、δ、εとなるように検出ベクトルVを作成して当該検出ベクトルVの終点の位置を先端2軸直交点Cの基準座標Rb上の計測位置とする。
以上のようにして先端2軸直交点Cの基準座標Rb上の計測位置を基に、第1の実施形態または第2の実施形態で求めたと同様にして軸間オフセット量を求める。
Each time the tip biaxial orthogonal point C is moved to the movement target position, the position of the
As described above, based on the measurement position on the reference coordinate Rb of the tip 2-axis orthogonal point C, the inter-axis offset amount is obtained in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment.
(その他の実施形態)
本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような変更或いは拡張が可能である。
先端2軸直交点Cを目標位置に移動させる際、第5回転関節の回転軸の回転中心は第2,3の回転関節の回転軸の回転中心線と必ずしも平行でなくても良い。
基準座標RbのXb軸は必ずしもX0軸と平行(軸間オフセットなしと仮定したとき)の直線に定める必要はない。原点Obを通る任意の直線に定めれば良い。この場合、任意の直線(Xb軸)とX0軸とのなす角度(ショルダ7の原点位置からの回転角度)を基に基準座標Rbとロボット座標R0との関係を求めて座標変換することによって基準座標Rb上の位置とロボット座標R0上の位置とを互いに変換することができるようにすれば良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
When moving the tip 2-axis orthogonal point C to the target position, the rotation center of the rotation shaft of the fifth rotation joint does not necessarily need to be parallel to the rotation center line of the rotation shaft of the second and third rotation joints.
The Xb axis of the reference coordinate Rb is not necessarily determined to be a straight line parallel to the X0 axis (assuming no offset between axes). What is necessary is just to set to the arbitrary straight lines which pass through the origin Ob. In this case, the reference is obtained by obtaining the relationship between the reference coordinate Rb and the robot coordinate R0 based on the angle between the arbitrary straight line (Xb axis) and the X0 axis (rotation angle from the origin position of the shoulder 7) and performing coordinate conversion. The position on the coordinate Rb and the position on the robot coordinate R0 may be converted to each other.
第1の実施形態において、平面A1(Zb軸から一方向に延びる平面)から平面A2(Zb軸から反対方向に延びる平面)の移動目標位置へ手先を移動させる場合、移動目標位置の選択位置によっては、第2,3,5の各回転関節J2、J3,J5のうち1つの回転関節の回転軸14を回転させれば、ロボットアーム6を反転させて手先を移動目標位置に移動させることができる。
In the first embodiment, when moving the hand from the plane A1 (plane extending in one direction from the Zb axis) to the movement target position of the plane A2 (plane extending in the opposite direction from the Zb axis), depending on the selected position of the movement target position If the
回転駆動系の撓みα、モータ原点位置誤差、リンク長誤差およびねじれ角誤差は、第1軸Lc−1〜第4軸Lc−4についてだけ行えば良い(リンク長誤差は第1〜第4のリンク7〜10)。第5軸Lc−5と第6軸Lc−6の誤差は先端2軸直交点Cの位置に影響を与えないからである。但し、回転駆動系の撓みαは、水平方向の軸だけを対象にしているので、実際には、第2,3軸Lc−2,Lc−3について行う。 The deflection α of the rotational drive system, the motor origin position error, the link length error, and the torsion angle error may be performed only for the first axis Lc-1 to the fourth axis Lc-4 (the link length error is the first to fourth axis). Links 7-10). This is because the error between the fifth axis Lc-5 and the sixth axis Lc-6 does not affect the position of the tip 2-axis orthogonal point C. However, since the deflection α of the rotational drive system is only for the horizontal axis, it is actually performed for the second and third axes Lc-2 and Lc-3.
第1の実施形態において、第1の直線L6と第2の直線L5は、どちらを先に求めても良い。
第1および第2の実施形態において、基準座標Rbを求めるためにロボットアーム6を第1軸Lc−1を中心に回転させる際、第5,6の両回転関節J5,J6の回転軸14は固定であっても、回転動作してもどちらでも良い。
In the first embodiment, whichever of the first straight line L6 and the second straight line L5 may be obtained first.
In the first and second embodiments, when the
図面中、3は制御装置、5はベース(ベースリンク)、6はロボットアーム、7はショルダ(第1リンク)、8は下アーム(第2リンク)、9は第1の上アーム(第3リンク)、10は第2の上アーム(第4リンク)、11は手首アーム(第5リンク)、12はフランジ(第6リンク)、24は発光ダイオード(測定点)、25は3次元計測器(3次元計測手段)を示す。 In the drawings, 3 is a control device, 5 is a base (base link), 6 is a robot arm, 7 is a shoulder (first link), 8 is a lower arm (second link), and 9 is a first upper arm (third). Link), 10 is a second upper arm (fourth link), 11 is a wrist arm (fifth link), 12 is a flange (sixth link), 24 is a light emitting diode (measurement point), and 25 is a three-dimensional measuring instrument. (Three-dimensional measuring means) is shown.
Claims (8)
ロボット座標を前記第1回転関節の回転軸の回転中心線上に設定すると共に、前記第1〜第6の各リンクの座標をそれぞれ前記第1〜第6の各回転関節の回転軸の回転中心線上に設定し、且つ、前記第6リンクのうち前記第6回転関節の回転軸の回転中心線上に存する所定位置を手先として同位置に当該手先の座標を設定してなる6軸ロボットにおいて、
前記第6リンクと一体に動作する測定点を設けると共に、前記測定点の3次元位置を測定可能な3次元測定手段を設け、
前記ロボットアームを任意の姿勢に保持したまま、前記ロボットアームを前記第1回転関節の回転軸を中心に回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、
計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、前記測定点の回転軌跡の中心を原点、当該原点を通って前記法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定め、
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記移動目標位置に、前記第5回転関節の回転軸の回転中心線と前記第6回転関節の回転軸の回転中心線との直交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第2,3の回転関節の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記先端2軸直交点を前記移動目標位置に移動させることができる位置に前記第1回転関節の回転軸を回転させた後、当該第1回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置のそれぞれに前記先端2軸直交点を移動させ、
前記各移動目標位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を前記基準座標上の位置に座標変換して前記基準座標上のXY座標値を求め、求めたXY座標値を前記基準座標のXY座標面にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に前記基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 A 6-axis robot in which first to sixth links constituting a robot arm are sequentially connected to a base link fixed to a mounting surface by first to sixth rotary joints, The rotation center line of the rotation axis of the second rotation joint connecting the second link to one link is orthogonal to the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint connecting the first link to the base link. The rotation center line of the rotation axis of the third rotation joint connecting the third link to the second link is parallel to the rotation center line of the rotation axis of the second rotation joint, The rotation center line of the rotation axis of the fourth rotation joint connecting the fourth link to the link is parallel to the direction perpendicular to the rotation center line of the rotation axis of the third rotation joint, and the fourth link The fifth rotary joint connecting the fifth link The rotation center of the rotation shaft of the sixth rotation joint that connects the sixth link to the fifth link so that the rotation center line of the rotation shaft is parallel to the direction orthogonal to the rotation center line of the rotation shaft of the fourth rotation joint. The lines are respectively set to be orthogonal to the rotation center line of the rotation axis of the fifth rotation joint,
The robot coordinates are set on the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint, and the coordinates of the first to sixth links are set on the rotation center lines of the rotation axes of the first to sixth rotation joints, respectively. And a six-axis robot in which the coordinates of the hand are set at the same position with the predetermined position existing on the rotation center line of the rotation axis of the sixth rotation joint of the sixth link as the hand,
A measurement point that operates integrally with the sixth link is provided, and a three-dimensional measurement unit that can measure a three-dimensional position of the measurement point is provided,
While the robot arm is held in an arbitrary posture, the robot arm is rotated around the rotation axis of the first rotary joint, and the three or more different measurement points that move on a circular rotation trajectory due to this rotation are rotated. Measure multiple positions with 3D measuring means,
From the measured three or more positions on the rotation locus of the measurement point, the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the three or more positions on the rotation locus of the measurement point are obtained. The center of the rotation locus of the measurement point is the origin, the straight line passing through the origin and parallel to the normal is the Z axis, the arbitrary straight line passing through the origin and perpendicular to the Z axis is the X axis, and the origin is Through which a reference coordinate having a Y axis as a straight line perpendicular to both the Z and X axes is defined;
A plurality of positions on any one plane including the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint extending from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint are set as movement target positions;
By rotating the rotation shafts of the second and third rotation joints, the rotation center line of the rotation shaft of the fifth rotation joint and the rotation center line of the rotation shaft of the sixth rotation joint are located at the movement target position. When the tip biaxial orthogonal point that is the orthogonal point is moved,
Origin position errors of the motors driving the first to fourth links via the first to fourth rotary drive systems including the rotation axes of the first to fourth rotary joints; The position error of the tip 2-axis orthogonal point due to the deflection of each fourth rotational drive system, the length error of each of the first to fourth links, and the angle error between the rotational joint and the rotational axis of the next rotational joint After performing correction processing to prevent
By rotating the rotary shafts of the rotary joints of the second and third rotary joints, the rotary shaft of the first rotary joint is rotated to a position where the tip 2-axis orthogonal point can be moved to the movement target position. After that, by rotating the rotation shafts of the second and third rotation joints with the rotation shaft of the first rotation joint fixed, the tip 2-axis orthogonal point is moved to each of the plurality of movement target positions. Let
At each of the movement target positions, the rotation axis of the sixth rotary joint is rotated, and three or more different positions of the measurement points that move on the circular rotation locus by this rotation are measured by a three-dimensional measuring means, From the measured three or more positions on the rotation locus of the measurement point, the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the three or more positions on the rotation locus of the measurement point are obtained. Then, an operation for obtaining a first straight line parallel to the normal line through the center of the rotation locus of the measurement point and a rotation axis of the fifth rotary joint are rotated, and this rotation moves on a circular rotation locus. Three or more different positions of the measurement points are measured by a three-dimensional measuring means, and from the three or more positions on the rotation locus of the measured measurement points, the center position of the rotation locus of the measurement point and the measurement 3 or more on the rotation trajectory of the point Through the center of rotation locus of said measurement point seeking and the normal of the plane performs the act of obtaining a second straight line parallel to the normal line comprising a plurality of positions,
The intersection of the first straight line and the second straight line is taken as the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point, and the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point is coordinate-converted to a position on the reference coordinate and the reference coordinate on XY coordinate value is obtained, and the obtained XY coordinate value is plotted on the XY coordinate plane of the reference coordinate, and a line segment connecting these plotted points is defined as a measurement dependent line segment, and the measurement dependent line segment is extended to a straight line. Obtain the length of the perpendicular drawn from the origin of the reference coordinates as a deviation amount,
A method for detecting an inter-axis offset of a robot, wherein the obtained deviation amount is set as a total inter-axis offset amount of the second, third, and fifth rotary joints.
前記第1〜第6の回転関節のうち少なくとも前記第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、前記第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、
前記各角度位置において求めた3以上の複数の前記先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、前記複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って前記複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 In the detection method of the offset between axes of the robot according to claim 1, instead of the operation of determining the reference coordinates,
The first link is rotated to three or more arbitrary angular positions different from each other while fixing the rotation axes of at least the second to fourth rotary joints among the first to sixth rotary joints. The measurement point is measured by measuring three or more different positions of the measurement point that move on a circular rotation locus by the rotation of the rotation axis of the sixth rotary joint, using a three-dimensional measurement unit. Rotation of the measurement point by obtaining the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the plurality of positions on the rotation locus of the measurement point An operation for obtaining a first straight line that is parallel to the normal line through the center of the trajectory, and a rotation axis of the fifth rotary joint is rotated, and the measurement points that move on a circular rotational trajectory by this rotation are different from each other. 3 or more 3 positions A plane including three or more positions on the rotation locus of the measurement point and three or more positions on the rotation locus of the measurement point from three or more positions on the rotation locus of the measurement point. To obtain a second straight line that passes through the center of the rotation locus of the measurement point and is parallel to the normal, and obtains the intersection of the obtained first straight line and the second straight line. The measurement position of the tip 2 axis orthogonal point,
From the measurement positions of the three or more tip 2-axis orthogonal points obtained at the respective angular positions, the center position of an arc passing through the measurement positions of the plurality of tip 2-axis orthogonal points, and the plurality of tip 2-axis orthogonal points And the normal of the plane including the measurement position, the center of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip biaxial orthogonal points as the origin, and the measurement position of the plurality of tip two axis orthogonal points passing through the origin A straight line parallel to the normal of the plane including the Z axis, an arbitrary straight line passing through the origin and orthogonal to the Z axis, an X axis passing through the origin, and a straight line passing through the origin and perpendicular to both the Z and X axes is the Y axis. A method for detecting an offset between axes of a robot, characterized in that reference coordinates are defined.
前記先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより前記先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、
前記各移動目標位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を前記基準座標上の位置に座標変換して前記基準座標上のXY座標値を求め、且つ前記各移動目標位置の前記ロボット座標のXY座標値を前記基準座標上のXY座標値に座標変換して前記基準座標上の移動目標位置とし、
前記各移動目標位置について、前記基準座標のXY平面上に前記移動目標位置のXY座標値と前記先端2軸直交点の計測位置のXY座標値とをプロットし、前記基準座標の原点から前記XY平面上の前記移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、前記XY平面上の前記先端2軸直交点の計測位置から前記基準座標の原点と前記移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、
前記各移動目標位置について、前記目標位置半径と前記オフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に前記目標位置半径をとり他方の軸に前記オフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から前記誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 In the detection method of the inter-axis offset of the robot according to claim 1 or 2, instead of the operation until determining the inter-axis offset amount after determining the reference coordinates,
Arbitrary plural positions within the movable range of the tip 2-axis orthogonal point are determined as the movement target position,
When the tip 2 axis orthogonal point is moved to the plurality of movement target positions by rotating the rotation axes of the first to third rotation joints,
Origin position errors of the motors driving the first to fourth links via the first to fourth rotary drive systems including the rotation axes of the first to fourth rotary joints; The position error of the tip 2-axis orthogonal point due to the deflection of each fourth rotational drive system, the length error of each of the first to fourth links, and the angle error between the rotational joint and the rotational axis of the next rotational joint After performing correction processing to prevent
The tip 2 axis orthogonal point is moved to each of the plurality of movement target positions by rotating the rotation axes of the first to third rotation joints,
At each of the movement target positions, the rotation axis of the sixth rotary joint is rotated, and three or more different positions of the measurement points that move on the circular rotation locus by this rotation are measured by a three-dimensional measuring means, From the measured three or more positions on the rotation locus of the measurement point, the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the three or more positions on the rotation locus of the measurement point are obtained. Then, an operation for obtaining a first straight line parallel to the normal line through the center of the rotation locus of the measurement point and a rotation axis of the fifth rotary joint are rotated, and this rotation moves on a circular rotation locus. Three or more different positions of the measurement points are measured by a three-dimensional measuring means, and from the three or more positions on the rotation locus of the measured measurement points, the center position of the rotation locus of the measurement point and the measurement 3 or more on the rotation trajectory of the point Through the center of rotation locus of said measurement point seeking and the normal of the plane performs the act of obtaining a second straight line parallel to the normal line comprising a plurality of positions,
The intersection of the first straight line and the second straight line is taken as the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point, and the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point is coordinate-converted to a position on the reference coordinate and the reference coordinate on And XY coordinate values of the robot coordinates of the respective movement target positions are converted into XY coordinate values on the reference coordinates to obtain movement target positions on the reference coordinates,
For each movement target position, the XY coordinate value of the movement target position and the XY coordinate value of the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point are plotted on the XY plane of the reference coordinates, and the XY from the origin of the reference coordinates is plotted. The length of the line segment to the movement target position on the plane is set as a target position radius, and a straight line passing through the reference coordinate origin and the movement target position from the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point on the XY plane The length of the perpendicular line down to the offset error component,
For each moving target position, the relationship between the target position radius and the offset error component is plotted in a graph in which the target position radius is taken on one of two orthogonal axes and the offset error component is taken on the other axis. Then, when a straight line passing through these plotted points is taken as an error straight line, the length of the perpendicular drawn from the origin of the graph to the error straight line is obtained as a deviation amount,
A method for detecting an inter-axis offset of a robot, wherein the obtained deviation amount is set as a total inter-axis offset amount of the second, third, and fifth rotary joints.
ロボット座標を前記第1回転関節の回転軸の回転中心線上に設定すると共に、前記第1〜第6の各リンクの座標をそれぞれ前記第1〜第6の各回転関節の回転軸の回転中心線上に設定し、且つ、前記第6リンクのうち前記第6回転関節の回転軸の回転中心線上に存する所定位置を手先として同位置に当該手先の座標を設定してなる6軸ロボットにおいて、
前記第6リンクと一体に動作する測定点を設けると共に、前記測定点の3次元位置を測定可能な3次元測定手段を設け、
前記ロボットアームを任意の姿勢に保持したまま、前記ロボットアームを前記第1回転関節の回転軸を中心に回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、
計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、前記測定点の回転軌跡の中心を原点、当該原点を通って前記法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定め、
その後、適宜の時期に、前記手先を任意の基準姿勢にした状態で、前記測定点の位置を前記3次元測定手段により計測し、且つ、前記第6回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記手先の前記基準姿勢での前記測定点の計測位置から前記第1の直線と前記第2の直線の交点に至るベクトルを求めて当該ベクトルを先端2軸直交点の検出ベクトルとすると共に、当該検出ベクトルが前記基準座標のXYZの3軸とのなす角度を求めて当該角度を指向角度とし、
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に、前記第5回転関節の回転軸の回転中心線と前記第6回転関節の回転軸の回転中心線との交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第2,3の回転関節の回転関節の回転軸の回転により、前記先端2軸直交点を前記移動目標位置に移動させることができる位置に前記第1回転関節の回転軸を回転させた後、当該第1回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の両回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置のそれぞれに前記先端2軸直交点を移動させ、
前記各移動目標位置において、前記手先を前記基準姿勢に保持した状態で前記測定点の位置を前記3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の位置を前記基準座標上の位置に座標変換し、当該基準座標上の前記測定点の位置から前記指向角度となるように前記検出ベクトルを作成したときの当該検出ベクトルの終点の位置を前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置と定め、
求めた複数の移動目標位置についての前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置のXY座標値を前記基準座標のXY座標面にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に前記基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 A 6-axis robot in which first to sixth links constituting a robot arm are sequentially connected to a base link fixed to a mounting surface by first to sixth rotary joints, The rotation center line of the rotation axis of the second rotation joint connecting the second link to one link is orthogonal to the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint connecting the first link to the base link. The rotation center line of the rotation axis of the third rotation joint connecting the third link to the second link is parallel to the rotation center line of the rotation axis of the second rotation joint, The rotation center line of the rotation axis of the fourth rotation joint connecting the fourth link to the link is parallel to the direction perpendicular to the rotation center line of the rotation axis of the third rotation joint, and the fourth link The fifth rotary joint connecting the fifth link The rotation center of the rotation shaft of the sixth rotation joint that connects the sixth link to the fifth link so that the rotation center line of the rotation shaft is parallel to the direction orthogonal to the rotation center line of the rotation shaft of the fourth rotation joint. The lines are respectively set to be orthogonal to the rotation center line of the rotation axis of the fifth rotation joint,
The robot coordinates are set on the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint, and the coordinates of the first to sixth links are set on the rotation center lines of the rotation axes of the first to sixth rotation joints, respectively. And a six-axis robot in which the coordinates of the hand are set at the same position with the predetermined position existing on the rotation center line of the rotation axis of the sixth rotation joint of the sixth link as the hand,
A measurement point that operates integrally with the sixth link is provided, and a three-dimensional measurement unit that can measure a three-dimensional position of the measurement point is provided,
While the robot arm is held in an arbitrary posture, the robot arm is rotated around the rotation axis of the first rotary joint, and the three or more different measurement points that move on a circular rotation trajectory due to this rotation are rotated. Measure multiple positions with 3D measuring means,
From the measured three or more positions on the rotation locus of the measurement point, the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the three or more positions on the rotation locus of the measurement point are obtained. The center of the rotation locus of the measurement point is the origin, the straight line passing through the origin and parallel to the normal is the Z axis, the arbitrary straight line passing through the origin and perpendicular to the Z axis is the X axis, and the origin is Through which a reference coordinate having a Y axis as a straight line perpendicular to both the Z and X axes is defined;
Thereafter, at an appropriate time, in a state where the hand is in an arbitrary reference posture, the position of the measurement point is measured by the three-dimensional measuring means, and the rotation axis of the sixth rotary joint is rotated to perform this rotation. The three or more different positions of the measurement points moving on the circular rotation locus are measured by the three-dimensional measuring means, and the measurement points are measured from the three or more positions on the rotation locus of the measured points. A first position parallel to the normal passing through the center of the rotation trajectory of the measurement point is obtained by obtaining a center position of the rotation trajectory and a plane normal including three or more positions on the rotation trajectory of the measurement point. An operation for obtaining a straight line, and rotating a rotation axis of the fifth rotary joint and measuring three or more different positions of the measurement point moving on a circular rotation locus by this rotation by a three-dimensional measuring means Rotation trajectory of the measured point The center of the rotation locus of the measurement point is obtained by obtaining the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the plurality of positions on the rotation locus of the measurement point. And a second straight line that is parallel to the normal through
A vector from the measurement position of the measurement point at the reference posture of the hand to the intersection of the first straight line and the second straight line is obtained and the vector is used as a detection vector for the tip 2-axis orthogonal point, An angle formed by the detection vector and the three axes XYZ of the reference coordinates is obtained, and the angle is set as a directivity angle.
A plurality of positions on any one plane including the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint extending from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint are set as movement target positions;
By rotating the rotation axes of the second and third rotation joints, the rotation center lines of the rotation axes of the fifth rotation joint and the rotation axis of the sixth rotation joint are moved to the plurality of movement target positions. When moving the tip 2-axis orthogonal point that is the intersection of
Origin position errors of the motors driving the first to fourth links via the first to fourth rotary drive systems including the rotation axes of the first to fourth rotary joints; The position error of the tip 2-axis orthogonal point due to the deflection of each fourth rotational drive system, the length error of each of the first to fourth links, and the angle error between the rotational joint and the rotational axis of the next rotational joint After performing correction processing to prevent
After rotating the rotary shaft of the first rotary joint to a position where the two-axis orthogonal point can be moved to the movement target position by rotation of the rotary shaft of the rotary joint of the second and third rotary joints The tip 2 axis orthogonal point is moved to each of the plurality of movement target positions by rotating the rotation axes of the second and third rotation joints in a state where the rotation axis of the first rotation joint is fixed. ,
At each of the movement target positions, the position of the measurement point is measured by the three-dimensional measuring means while the hand is held in the reference posture, and the measured position of the measurement point is converted into a position on the reference coordinate. Then, the position of the end point of the detection vector when the detection vector is created so as to be the directivity angle from the position of the measurement point on the reference coordinate is the measurement position on the reference coordinate of the tip 2-axis orthogonal point. And
Plot the XY coordinate value of the measurement position on the reference coordinate of the two-axis orthogonal point of the tip for a plurality of obtained movement target positions on the XY coordinate plane of the reference coordinate, and measure the line segment connecting these plotted points As a dependence line segment, the length of the perpendicular line drawn from the origin of the reference coordinates to the straight line obtained by extending this measurement dependence line segment is obtained as a deviation amount,
A method for detecting an inter-axis offset of a robot, wherein the obtained deviation amount is set as a total inter-axis offset amount of the second, third, and fifth rotary joints.
前記第1〜第6の回転関節のうち少なくとも前記第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、前記第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、
前記各角度位置において求めた3以上の複数の前記先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、前記複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って前記複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 In the detection method of the offset between axes of the robot according to claim 4, instead of the operation of determining the reference coordinates,
The first link is rotated to three or more arbitrary angular positions different from each other while fixing the rotation axes of at least the second to fourth rotary joints among the first to sixth rotary joints. The measurement point is measured by measuring three or more different positions of the measurement point that move on a circular rotation locus by the rotation of the rotation axis of the sixth rotary joint, using a three-dimensional measurement unit. Rotation of the measurement point by obtaining the center position of the rotation locus of the measurement point and the normal of the plane including the plurality of positions on the rotation locus of the measurement point An operation for obtaining a first straight line that is parallel to the normal line through the center of the trajectory, and a rotation axis of the fifth rotary joint is rotated, and the measurement points that move on a circular rotational trajectory by this rotation are different from each other. 3 or more 3 positions A plane including three or more positions on the rotation locus of the measurement point and three or more positions on the rotation locus of the measurement point from three or more positions on the rotation locus of the measurement point. To obtain a second straight line that passes through the center of the rotation locus of the measurement point and is parallel to the normal, and obtains the intersection of the obtained first straight line and the second straight line. The measurement position of the tip 2 axis orthogonal point,
From the measurement positions of the three or more tip 2-axis orthogonal points obtained at the respective angular positions, the center position of an arc passing through the measurement positions of the plurality of tip 2-axis orthogonal points, and the plurality of tip 2-axis orthogonal points And the normal of the plane including the measurement position, the center of the arc passing through the measurement positions of the plurality of tip biaxial orthogonal points as the origin, and the measurement position of the plurality of tip two axis orthogonal points passing through the origin A straight line parallel to the normal of the plane including the Z axis, an arbitrary straight line passing through the origin and orthogonal to the Z axis, an X axis passing through the origin, and a straight line passing through the origin and perpendicular to both the Z and X axes is the Y axis. A method for detecting an offset between axes of a robot, characterized in that reference coordinates are defined.
前記先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより前記先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、
前記各移動目標位置において、前記手先を前記基準姿勢に保持して前記測定点の位置を前記3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の位置を前記基準座標上の位置に座標変換し、当該測定点の前記基準座標上の計測位置から前記指向角度となるように前記検出ベクトルを作成して当該検出ベクトルの終点の位置を前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置と定め、
前記移動目標位置の前記ロボット座標上のXY座標値を前記基準座標上のXY座標に座標変換し、前記求めた複数の前記移動目標位置の前記基準座標上のXY座標値と前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置のXY座標値とを、前記基準座標のXY平面にプロットし、前記基準座標の原点から前記XY平面上の前記移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、前記XY平面上の前記先端2軸直交点の計測位置から前記基準座標の原点と前記移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、
前記各移動目標位置について、前記目標位置半径と前記オフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に前記目標位置半径をとり他方の軸に前記オフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から前記誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 In the detection method of the inter-axis offset of the robot according to claim 4 or 5, instead of the operation until obtaining the inter-axis offset amount after obtaining the detection vector and the directivity angle,
Arbitrary plural positions within the movable range of the tip 2-axis orthogonal point are determined as the movement target position,
When the tip 2 axis orthogonal point is moved to the plurality of movement target positions by rotating the rotation axes of the first to third rotation joints,
Origin position errors of the motors driving the first to fourth links via the first to fourth rotary drive systems including the rotation axes of the first to fourth rotary joints; The position error of the tip 2-axis orthogonal point due to the deflection of each fourth rotational drive system, the length error of each of the first to fourth links, and the angle error between the rotational joint and the rotational axis of the next rotational joint After performing correction processing to prevent
The tip 2 axis orthogonal point is moved to each of the plurality of movement target positions by rotating the rotation axes of the first to third rotation joints,
At each of the movement target positions, the hand is held in the reference posture, the position of the measurement point is measured by the three-dimensional measuring means, and the measured position of the measurement point is converted to a position on the reference coordinate. The detection vector is created so as to be the directivity angle from the measurement position on the reference coordinate of the measurement point, and the end point position of the detection vector is defined as the measurement position on the reference coordinate of the tip 2-axis orthogonal point. Set
The XY coordinate value on the robot coordinate of the movement target position is coordinate-converted to the XY coordinate on the reference coordinate, and the XY coordinate value on the reference coordinate of the obtained plurality of movement target positions is orthogonal to the tip 2 axes. The XY coordinate value of the measurement position of the point on the reference coordinate is plotted on the XY plane of the reference coordinate, and the length of the line segment from the origin of the reference coordinate to the movement target position on the XY plane is targeted. The offset radius component is the length of a perpendicular drawn from the measurement position of the tip 2-axis orthogonal point on the XY plane to a straight line passing through the origin of the reference coordinates and the movement target position.
For each moving target position, the relationship between the target position radius and the offset error component is plotted in a graph in which the target position radius is taken on one of two orthogonal axes and the offset error component is taken on the other axis. Then, when a straight line passing through these plotted points is taken as an error straight line, the length of the perpendicular drawn from the origin of the graph to the error straight line is obtained as a deviation amount,
A method for detecting an inter-axis offset of a robot, wherein the obtained deviation amount is set as a total inter-axis offset amount of the second, third, and fifth rotary joints.
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させる動作は、前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から互いに反対方向に向けて伸ばした2つの平面について行い、前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から一方向に延ばした平面上から反対方向に延ばした平面上への前記先端2軸直交点の移行は、前記第1の回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の回転関節の回転関節の回転軸を回転させることにより前記ロボットアームを反転させて行うことを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 In the detection method of the offset between axes of the robot according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
Arbitrary plural positions on an arbitrary plane including the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint extending from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint are determined as movement target positions, and these movement target positions The operation of moving the tip 2-axis orthogonal point is performed on two planes extending in opposite directions from the rotation center line of the rotation axis of the first rotation joint, and the rotation of the rotation axis of the first rotation joint is performed. The transition of the two-axis orthogonal point of the tip from a plane extending in one direction from the center line to a plane extending in the opposite direction is performed in a state where the rotation axis of the first rotary joint is fixed. A method for detecting an offset between axes of a robot, wherein the robot arm is reversed by rotating a rotation axis of a rotation joint of the rotation joint.
前記任意の複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させる動作は、
前記第2,3の回転関節の回転軸を一方向および他方向に回転させることにより、前記ロボットアームが前記第1リンクから一方側に倒れた姿勢となる前屈姿勢と、他方側に倒れた姿勢となる後屈姿勢の両方で行うことを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 The method for detecting an offset between axes of a robot according to claim 3 or 6,
The operation of moving the tip 2-axis orthogonal point to the plurality of arbitrary movement target positions is as follows:
By rotating the rotation shafts of the second and third rotary joints in one direction and the other direction, the robot arm is tilted to the other side and the forward bending posture where the robot arm is tilted to the one side from the first link. A method for detecting an inter-axis offset of a robot, characterized in that it is performed in both a back-bend posture as a posture.
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