JP2013184236A - ロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
一対のマニピュレータの先端を連結してその姿勢を変更することにより、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置を提供する。
【解決手段】
一対のマニピュレータ10A,10Bを先端で連結した状態で複数の姿勢を取らせ、各姿勢変更時のマニピュレータ10A,10Bのリンクを駆動する各サーボモータに設けられたロータリエンコーダの検出信号に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイント座標を取得し、マスターロボットの設置点WAを基準としてスレーブロボットの設置点WBの前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得したジョイント座標に基づいて順運動学的に算出する。設置点WBの実測値と算出値の姿勢変更毎の誤差ベクトルを算出し、誤差ベクトルから両マニピュレータのロボット定数を同定する。
【選択図】図4
一対のマニピュレータの先端を連結してその姿勢を変更することにより、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置を提供する。
【解決手段】
一対のマニピュレータ10A,10Bを先端で連結した状態で複数の姿勢を取らせ、各姿勢変更時のマニピュレータ10A,10Bのリンクを駆動する各サーボモータに設けられたロータリエンコーダの検出信号に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイント座標を取得し、マスターロボットの設置点WAを基準としてスレーブロボットの設置点WBの前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得したジョイント座標に基づいて順運動学的に算出する。設置点WBの実測値と算出値の姿勢変更毎の誤差ベクトルを算出し、誤差ベクトルから両マニピュレータのロボット定数を同定する。
【選択図】図4
Description
本発明は、ロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置に関する。
ロボットの機構パラメータ等のロボットのキャリブレーション方法は、特許文献1、特許文献2等の方法が公知である。特許文献1では、ハンドカメラとロボットのキャリブレーションを一括して同時に行う方法により、ロボットのキャリブレーションを行うようにしている。
特許文献2では、ロボットのアームの先端に3次元測定機の先端を結合して、ロボットのアーム先端部の位置・姿勢を計測し、ロボットの位置・姿勢を変えて複数の教示点を計測することにより、ロボットの機構パラメータ(ロボット定数ともいう)を求めてキャリブレーションを行うようにしている。
また、特許文献3には、ロボット先端を変位検出器に係合させた状態で、ロボット先端の姿勢を変えて、各関節の関節角のデータと前記変位検出器のデータに基づいて較正を行う方法が開示されている。
特許文献1乃至特許文献3は、ハンドカメラ、3次元測定機或いは変位検出器が必要となり、コスト高となる問題がある。
本発明の目的は、一対のマニピュレータの先端を連結してその姿勢を変更することにより、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置を提供することにある。
本発明の目的は、一対のマニピュレータの先端を連結してその姿勢を変更することにより、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1の発明は、一対のマニピュレータの先端を相互に連結し、一方のマニピュレータをマスターロボットとし、他方のマニピュレータをスレーブロボットとし、前記マスターロボットのリンクを駆動するアクチュエータに対して制御装置から指令を出力して、前記マスターロボット及びスレーブロボットを連結した状態で複数の姿勢を取らせ、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各アクチュエータに設けられた位置検出器の位置検出信号に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイントの座標を取得し、前記マスターロボットの設置点を基準として、スレーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得した前記ジョイントの座標に基づいて順運動学的に算出し、前記スレーブロボットの設置点の実際の座標と、前記算出したスレーブロボットの設置点の姿勢変更毎の誤差を算出し、
該誤差から、前記一対のマニピュレータのロボット定数を同定することを特徴とするロボットのキャリブレーション方法を要旨としている。
該誤差から、前記一対のマニピュレータのロボット定数を同定することを特徴とするロボットのキャリブレーション方法を要旨としている。
請求項2の発明は、複数のリンクと、前記リンク毎に設けられたアクチュエータと、前記各リンクの関節軸の位置検出を行う位置検出器を備えた一対のマニピュレータと、一方のマニピュレータをマスターロボットとし、他方のマニピュレータをスレーブロボットとして、前記一対のマニピュレータの先端を連結状態で、前記マスターロボットの前記アクチュエータに対して指令を出力して、複数の姿勢を取らせる制御部と、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各アクチュエータに設けられて位置検出信号を出力する位置検出器と、前記マスターロボットの設置点を基準として、スレーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の各リンク間のジョイントの座標を前記位置検出信号に基づいて取得するとともに、レーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の位置姿勢を、前記ジョイントの座標に基づいて順運動学的に算出する演算部と、前記スレーブロボットの設置点の実際の座標と、前記算出したスレーブロボットの設置点の算出値である座標により姿勢変更毎の誤差を算出する誤差演算部と、該誤差から、前記一対のマニピュレータのロボット定数を同定する同定部を備えることを特徴とするロボットのキャリブレーション装置を要旨としている。
請求項1の発明によれば、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション方法を提供できる。
請求項2の発明によれば、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション装置を提供できる。
以下、本発明を具体化した一実施形態のロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置を図1〜図5を参照して説明する。
まず、本実施形態の一対のマニピュレータ10A,10Bについて説明する。両マニピュレータ10A、10Bは、その先端同士が連結可能の範囲に設置されている。本実施形態では、両マニピュレータ10A,10Bは、同一構成であるため、一方のマニピュレータ10Aについて説明し、他方のマニピュレータ10Bの構成については、マニピュレータ10Aの各構成に付した符号を付して、その説明を省略する。
まず、本実施形態の一対のマニピュレータ10A,10Bについて説明する。両マニピュレータ10A、10Bは、その先端同士が連結可能の範囲に設置されている。本実施形態では、両マニピュレータ10A,10Bは、同一構成であるため、一方のマニピュレータ10Aについて説明し、他方のマニピュレータ10Bの構成については、マニピュレータ10Aの各構成に付した符号を付して、その説明を省略する。
図1に示すように、マニピュレータ10Aは、8個のリンク11〜18が7個の関節21〜27により直列に連結されて形成されている。多関節ロボットであるマニピュレータ10Aは、7個の関節21〜27においてリンク12〜18が旋回することのできる7自由度(自由度n=7)を有するロボットである。
第1リンク11は一端が床面FLに固定され、他端が第1関節21の一側に接続されている。第1関節21の他側には、第2リンク12の一端が接続され、第2リンク12の他端には第2関節22の一側が接続されている。以下同様に、第3リンク13、第4リンク14、第5リンク15、第6リンク16、第7リンク17及び第8リンク18が、それぞれ第3関節23、第4関節24、第5関節25、第6関節26及び第7関節27を介して順に連結されている。
図1に示すように第1関節21の他側は一側に対して、矢印31に示すように、図1において上下方向に延びる軸を中心に回転可能とされており、これにより、第2リンク12は隣接する第1リンク11に対して、第1関節21の回転軸(J1軸)を中心に矢印31方向に旋回可能である。
また、第2関節22の他側は一側に対して、矢印32に示すように、図1において紙面に垂直な方向に延びる軸(J2軸)を中心に回転可能とされている。これにより、第3リンク13は隣接する第2リンク12に対して、第2関節22の回転軸を中心に矢印32方向に回転可能である。
以下、第3関節23、第4関節24、第5関節25、第6関節26及び第7関節27についてもそれぞれ、回転可能とされており、第4リンク14、第5リンク15、第6リンク16、第7リンク17及び第8リンク18も、それぞれ関節23〜27の回転軸(J3軸〜J7軸)を中心に、矢印33〜37方向に旋回可能である。尚、本願の全体にわたって、関節21〜27を介して連結されているリンク11〜18同士を、互いに隣接するリンク11〜18という。また、J1軸〜J7軸は、関節軸に相当する。
図2は、図1よりも簡略したスケルトン図で、マニピュレータ10Aが示されている。同図に示すように、第1関節21には第1サーボモータ41が取り付けられており、電力が供給されることにより、第2リンク12を第1リンク11に対して旋回させる。
また、第2関節22には第2サーボモータ42が取り付けられており、電力が供給されることにより、第3リンク13を第2リンク12に対して旋回させる。以下、同様に、第3関節23、第4関節24、第5関節25、第6関節26及び第7関節27にはそれぞれサーボモータ43〜47が取り付けられており、電力が供給されることにより、各々リンク14〜18を旋回させる。
なお、各モータは、各関節内に設けられるが、図2では、説明の便宜上、関節とは分離して図示している。また、本実施形態ではアクチュエータとしてサーボモータであるACモータが使用されているが、限定されるものではない。
第8リンク18の先端には、ツール49が取り付けられている。ツール49は第8リンク18とともに、第7関節27の回転軸(J7軸)を中心に図1に示すように矢印37方向に旋回可能とされている。ツール49は、例えば、ワーク等を把持可能なハンドである。なお、ツール49の種類は、本発明とは関係しないため、限定されるものではない。
上述したようにマニピュレータ10Aは、第1サーボモータ41〜第7サーボモータ47を駆動して第2リンク12〜第8リンク18を旋回させることにより、第2リンク12〜第8リンク18の回転角度が累積して先端部にあるツール49に働くため、ツール49の先端の位置および姿勢を、その作業内容に応じた目標位置および目標姿勢に一致させることが可能である。
次に、図3を参照して、前記マニピュレータ10A,10Bを制御する制御部及び制御装置としてのコントローラーRCを中心とした多関節ロボットの電気的な構成を説明する。
コントローラーRCは、コンピュータ90と、コンピュータ90に電気的に接続されたマニピュレータ10A用のPWMジェネレータ51〜57と、マニピュレータ10A用のPWMジェネレータ51〜57に電気的に接続されたサーボアンプ61〜67を備えるモータ駆動部50Aを有する。また、コントローラーRCは、モータ駆動部50Aと同様にコンピュータ90に電気的に接続されたマニピュレータ10B用の複数のPWMジェネレータ(図示しない)と、前記PWMジェネレータ(図示しない)に電気的に接続されたサーボアンプ(図示しない)を備えるモータ駆動部50Bを有する。
モータ駆動部50Aの各サーボアンプ61〜67はそれぞれマニピュレータ10Aの第1サーボモータ41〜第7サーボモータ47に電気的に接続されている。また、モータ駆動部50Bの各サーボアンプ(図示しない)はそれぞれマニピュレータ10Bの第1サーボモータ41〜第7サーボモータ47に電気的に接続されている。
コンピュータ90は、関節位置指令値を、モータ駆動部50A,50BのPWMジェネレータ51〜57に出力し、PWMジェネレータ51〜57は、当該指令値に基づいてPWM信号をサーボアンプ61〜67に出力する。サーボアンプ61〜67は、その出力に応じてサーボモータ41〜47を作動させることにより、各リンク12〜18を旋回させる。
前記サーボモータ41〜47にはロータリエンコーダ71〜77が内蔵されており、インターフェイス80を介してコンピュータ90と接続されている。ロータリエンコーダ71〜77は、各々のサーボモータ41〜47の回動角度を検出することにより、すなわちリンク12〜18のそれぞれが隣接するリンク11〜17に対する回転角度を検出して、回転角度の検出信号、すなわち位置検出信号をコントローラーRCに送信する。ロータリエンコーダ71〜77は、位置検出器に相当する。なお、位置検出器としては、ロータリエンコーダに限定するものではなく、レゾルバ、或いは、ポテンショメータであってもよい。
なお、第1サーボモータ41〜第7サーボモータ47に対してロータリエンコーダ71〜77を設ける代わりに、リンク12〜18または第1関節21〜第7関節27に、リンク12〜18の回転角度を直接に検出可能なセンサを取り付けてもよい。
前記コンピュータ90は、CPU91、ROM92、RAM93、及びハードディスク等の不揮発性の記憶部94、及びインターフェイス95等を備え、バス96を介して電気的に接続されている。
記憶部94には、各種データ、ロボットに各種作業を行わせるための作業プログラム、キャリブレーションプログラム、各種パラメータ等が記憶されている。ROM92は、システム全体のシステムプログラムが記憶されている。RAM93は、CPU91の作業用のメモリであって、各種演算等が実行されるときに一時的にデータが格納される。CPU91は、演算部、誤差演算部、及び同定部に相当する。
コントローラーRCには入力装置82が前記インターフェイス95を介して接続されている。入力装置82は、図示しないモニター画面及び各種入力キー等を有する操作盤であり、作業者が各種のデータを入力操作可能とされている。入力装置82は、多関節ロボットの電源スイッチが設けられるとともに、コンピュータ90に対して、マニピュレータ10A,10Bの先端部にあるツール49の先端の最終目標位置および最終目標姿勢、ツール49の先端の補間点における位置および姿勢の入力、並びに、マニピュレータ10A,10Bの姿勢変更のためのジョグ操作等による入力が可能となっている。
なお、本実施形態では、前記サーボモータに対するフレーキ作用は、サーボモータに対するサーボ制御によるもの(サーボブレーキ)と、図示しないメカブレーキによって行うものとが可能となっている。サーボモータに対するメカブレーキによるブレーキの作用は、サーボ制御によるブレーキとは、入力装置82の操作により独立してオンオフ制御することが可能になっている。
本実施形態では、第1リンク11〜第8リンク18、第1サーボモータ41〜第7サーボモータ47、ロータリエンコーダ71〜77を備えた一対のマニピュレータ10A,10B、コントローラーRCと、コントローラーRCのCPU91により、キャリブレーション装置が構成されている。
(実施形態の作用)
次に、本実施形態による多関節ロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置の作用について説明する。
次に、本実施形態による多関節ロボットのキャリブレーション方法及びキャリブレーション装置の作用について説明する。
ロボットのキャリブレーション方法の概略説明図であり、図5は、キャリブレーション方法のフローチャートである。なお、マニピュレータ10Aの設置点WA、及びマニピュレータ10Bの設置点WBの座標は、予め作業者が測定治具等によりワールド座標系で測定されていて、入力装置82を介して記憶部94に格納されている。予め作業者が測定治具等によりワールド座標系で測定されたマニピュレータ10Bの設置点WBの座標を以下では、実測値という。なお、ここでワールド座標系は、実空間におけるある場所を原点とした場合の3次元座標系である。本実施形態では、マニピュレータ10Aの第1リンク11と床面FLとの設置点WAを原点とした3次元座標系としている。
(ステップ10)
まず、ステップ10(以下、ステップをSという)マニピュレータ10A,10Bの先端同士を、すなわち、ツール49同士を、ロボットの電源を切った状態で作業者が連結する。ツール49同士の連結方法は、限定するものではないが、例えば、ボルトとナット等のネジ締結により行う。
まず、ステップ10(以下、ステップをSという)マニピュレータ10A,10Bの先端同士を、すなわち、ツール49同士を、ロボットの電源を切った状態で作業者が連結する。ツール49同士の連結方法は、限定するものではないが、例えば、ボルトとナット等のネジ締結により行う。
(S20)
次に、作業者は、ロボットの図示しない電源をオンにし、入力装置82を使用して、スレーブロボットとなるマニピュレータ10Bの図示しないメカブレーキを解除して、マニピュレータ10Aに追従可能な状態にしておく。作業者は、この状態でマニピュレータ10Aを入力装置82のジョグ操作により、マニピュレータ10Aの姿勢をk回変更する。この姿勢変更により、マニピュレータ10Bも姿勢変更する。そして、姿勢をそれぞれ変更する毎に作業者は入力装置82を操作して、姿勢変更時の、各関節の回転角度をCPU91はロータリエンコーダ71〜77から取得し、記憶部94に記憶する。
次に、作業者は、ロボットの図示しない電源をオンにし、入力装置82を使用して、スレーブロボットとなるマニピュレータ10Bの図示しないメカブレーキを解除して、マニピュレータ10Aに追従可能な状態にしておく。作業者は、この状態でマニピュレータ10Aを入力装置82のジョグ操作により、マニピュレータ10Aの姿勢をk回変更する。この姿勢変更により、マニピュレータ10Bも姿勢変更する。そして、姿勢をそれぞれ変更する毎に作業者は入力装置82を操作して、姿勢変更時の、各関節の回転角度をCPU91はロータリエンコーダ71〜77から取得し、記憶部94に記憶する。
ここで、姿勢変更の回数kが、「6k≧両マニピュレータのロボット定数の合計値」となるように、姿勢変更を行う。「6」は、設置点WBの設置点座標X(x,y,z,a,b,c,)の個数である。x,y,zは、ワールド座標系の3次元座標値であり、a,b,cはそれぞれ三次元の各軸まわりの回転角度(ヨー角、ピッチ角、ロール角)を表している。なお、本明細書では設置点座標とは、上記のように3次元座標及び三次元の各軸回りの回転角度を含む趣旨である。
(S30)
S30では、作業者は、入力装置82を入力操作してキャリブレーションプログラムを起動させる。
S30では、作業者は、入力装置82を入力操作してキャリブレーションプログラムを起動させる。
このプログラムが起動されると、CPU91は、S20において姿勢変更毎に取得された各関節の回転角度に基づいて、姿勢変更毎のマニピュレータ10A,マニピュレータ10Bの各関節のジョイント座標θ1〜θm(本実施形態では、m=14)を演算し、それらの算出結果を記憶部94に格納する。
各関節のジョイント座標とは、各リンクが隣接するリンクの関節の座標値であり、例えば、第1リンク11と第2リンク12との間のジョイントである第1関節21のワールド座標系の座標値である。CPU91は、第1関節21を始めとする第2関節22〜第7関節27のそれぞれのワールド座標系のジョイント座標を、両マニピュレータのロータリエンコーダ71〜77から取得した各回転角度に基づいて算出し、その算出結果を記憶部94に格納する。
(S40)
S40では、CPU91は、ロボット定数を算出する。
ロボット定数は、ロボット固有の定数であり、代表的にはリンク長、隣接するリンク間の位置ずれ(オフセット)、ねじれ、或いは関節軸のエンコーダのオフセット値、或いは、各リンクの撓み等を含む。図1には、ロボット定数として、p1〜p4が例示として図示されている。p1は例えば第1リンク11のリンク長であり、p2は第1関節21と第2関節22とのオフセットであり、p3は第2リンク12のリンク長であり、p4は第3リンク13の第2関節22を通過する基準面からの角度である。これらは例示であり、限定されるものではない。キャリブレーション前のロボット定数は、予め記憶部94にデフォルトとして記憶されている。
S40では、CPU91は、ロボット定数を算出する。
ロボット定数は、ロボット固有の定数であり、代表的にはリンク長、隣接するリンク間の位置ずれ(オフセット)、ねじれ、或いは関節軸のエンコーダのオフセット値、或いは、各リンクの撓み等を含む。図1には、ロボット定数として、p1〜p4が例示として図示されている。p1は例えば第1リンク11のリンク長であり、p2は第1関節21と第2関節22とのオフセットであり、p3は第2リンク12のリンク長であり、p4は第3リンク13の第2関節22を通過する基準面からの角度である。これらは例示であり、限定されるものではない。キャリブレーション前のロボット定数は、予め記憶部94にデフォルトとして記憶されている。
ロボット定数で算出する以下の式では、下記のように定義する。
ジョイント座標は、θ(θ1、θ2、……,θm)で表す。ロボット定数は、p(p1,p2,…,pn)で表す、なお、nは、2台のマニピュレータのロボット定数の合計個数を表す。
ジョイント座標は、θ(θ1、θ2、……,θm)で表す。ロボット定数は、p(p1,p2,…,pn)で表す、なお、nは、2台のマニピュレータのロボット定数の合計個数を表す。
マニピュレータ10Bの設置点WBの設置点座標Xは、式(1)のように表すことができる。
具体的には、CPU91は、姿勢変更毎の設置点WBの設置点座標Xを順運動学的に算出し(以下、これらの値を算出値という)、その算出値と、既知であるマニピュレータ10Bの設置点WBの座標(実測値)との差を演算することにより、dx,dy,dz,da,db,dcを求める。
ここで、k個の姿勢変更を行うことにより、これらを測定すれば6k個のデータが得られる。
そして、マニピュレータ10BのdXは、式(3)、式(4)で表すことができる。
そして、マニピュレータ10BのdXは、式(3)、式(4)で表すことができる。
式(3)、式(4)において、Jはヤコビ行列、dpはロボット定数の誤差ベクトルである。
このため、dpは式(5)で表すことができる。
このため、dpは式(5)で表すことができる。
本実施形態では、下記の特徴を有する。
(1) 本実施形態のキャリブレーション方法は、一対のマニピュレータ10A,10Bの先端を相互に連結し、一方のマニピュレータ10Aをマスターロボットとし、他方のマニピュレータ10Bをスレーブロボットとし、マスターロボットのリンクを駆動するサーボモータ41〜47(アクチュエータ)に対してコントローラーRC(制御装置)から指令を出力して、マスターロボット及びスレーブロボットを連結した状態で複数の姿勢を取らせる。そして、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各サーボモータ(アクチュエータ)に設けられたロータリエンコーダ71〜77(位置検出器)の回転角度(位置検出信号)に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイント座標を取得する。そして、マスターロボットの設置点WAを基準として、スレーブロボットの設置点WBの前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得したジョイント座標に基づいて順運動学的に算出する。さらに、スレーブロボットの設置点WBの実際の座標(実測値)と、算出したスレーブロボットの設置点WBの算出値の姿勢変更毎の誤差ベクトルdp(誤差)を算出する。さらに、誤差ベクトルdpから、一対のマニピュレータのロボット定数を同定する。この結果、本実施形態によれば、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができる。さらに、一対のマニピュレータのロボット定数を共に同定することができる。
(1) 本実施形態のキャリブレーション方法は、一対のマニピュレータ10A,10Bの先端を相互に連結し、一方のマニピュレータ10Aをマスターロボットとし、他方のマニピュレータ10Bをスレーブロボットとし、マスターロボットのリンクを駆動するサーボモータ41〜47(アクチュエータ)に対してコントローラーRC(制御装置)から指令を出力して、マスターロボット及びスレーブロボットを連結した状態で複数の姿勢を取らせる。そして、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各サーボモータ(アクチュエータ)に設けられたロータリエンコーダ71〜77(位置検出器)の回転角度(位置検出信号)に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイント座標を取得する。そして、マスターロボットの設置点WAを基準として、スレーブロボットの設置点WBの前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得したジョイント座標に基づいて順運動学的に算出する。さらに、スレーブロボットの設置点WBの実際の座標(実測値)と、算出したスレーブロボットの設置点WBの算出値の姿勢変更毎の誤差ベクトルdp(誤差)を算出する。さらに、誤差ベクトルdpから、一対のマニピュレータのロボット定数を同定する。この結果、本実施形態によれば、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができる。さらに、一対のマニピュレータのロボット定数を共に同定することができる。
(2) 本実施形態のキャリブレーション装置は、複数のリンク11〜18と、各リンク毎に設けられたサーボモータ41〜47(アクチュエータ)と、各リンクのJ1軸〜J7軸(関節軸)の位置検出を行うロータリエンコーダ71〜77(位置検出器)を備えた一対のマニピュレータ10A,10Bを備える。また、キャリブレーション装置は、一方のマニピュレータ10Aをマスターロボットとし、他方のマニピュレータ10Bをスレーブロボットとして、一対のマニピュレータ10A,10Bの先端を連結状態で、マスターロボットのサーボモータ41〜47(アクチュエータ)に対して指令を出力して、複数の姿勢を取らせるコントローラーRC(制御部)を備える。
また、キャリブレーション装置のCPU91は、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各サーボモータ(アクチュエータ)に設けられたロータリエンコーダ71〜77(位置検出器)と、マスターロボットの設置点WAを基準として、スレーブロボットの設置点WBの姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得したジョイントの座標(ジョイント座標)に基づいて順運動学的に算出する演算部と、スレーブロボットの設置点WBの実際の座標(実測値)と、スレーブロボットの設置点の算出値の座標の姿勢変更毎の誤差を算出する誤差演算部として機能する。そして、キャリブレーション装置のCPU91は、該誤差から、一対のマニピュレータ10A,10Bのロボット定数を同定する同定部として機能する。この結果、本実施形態によれば、3次元測定機、変位検出器、ハンドカメラ等の装置を使用することなくキャリブレーションを行うことができるロボットのキャリブレーション装置を提供できるとともに、一対のマニピュレータのロボット定数を共に同定することができるキャリブレーション装置を提供できる。
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
前記実施形態では、アクチュエータをサーボモータとしてのACモータを使用したが、DCモータでもよく、ステッピングモータ等を使用してもよい。
前記実施形態では、アクチュエータをサーボモータとしてのACモータを使用したが、DCモータでもよく、ステッピングモータ等を使用してもよい。
・ 前記各実施形態では各リンクを回転させるようにしたが、隣接するリンクに対して当該リンクを直線移動させる、アクチュエータとしてのシリンダ、ソレノイドを使用してもよい。この場合、位置検出器としては、リンクの直線移動量を検出するリニアポテンショメータ、静電容量型、或いは渦電流型等のギャップセンサ等を使用すればよい。
・ 前記実施形態では、7軸の多関節ロボットに具体化したが、7軸に限定するものではなく、6軸以下のロボット、或いは、8軸以上のマニピュレータを使用してもよく、或いは一対のマニピュレータ同士は、必ずしも、同じ軸を備えるマニピュレータに限定されるものではなく、異なる軸数を備えるマニピュレータを組み合わせても良い。
RC…コントローラー(制御装置、制御部)、
WA…マニピュレータ10Aの設置点、
WB…マニピュレータ10Bの設置点、
10A…一方のマニピュレータ(マスターロボット)、
10B…他方のマニピュレータ(スレーブロボット)、
12〜18…リンク、
41〜47…サーボモータ(アクチュエータ)、
71〜77…ロータリエンコーダ(位置検出器)、
91…CPU(演算部、誤差演算部、同定部)。
WA…マニピュレータ10Aの設置点、
WB…マニピュレータ10Bの設置点、
10A…一方のマニピュレータ(マスターロボット)、
10B…他方のマニピュレータ(スレーブロボット)、
12〜18…リンク、
41〜47…サーボモータ(アクチュエータ)、
71〜77…ロータリエンコーダ(位置検出器)、
91…CPU(演算部、誤差演算部、同定部)。
Claims (2)
- 一対のマニピュレータの先端を相互に連結し、一方のマニピュレータをマスターロボットとし、他方のマニピュレータをスレーブロボットとし、前記マスターロボットのリンクを駆動するアクチュエータに対して制御装置から指令を出力して、前記マスターロボット及びスレーブロボットを連結した状態で複数の姿勢を取らせ、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各アクチュエータに設けられた位置検出器の位置検出信号に基づいて各姿勢変更時の各リンク間のジョイントの座標を取得し、
前記マスターロボットの設置点を基準として、スレーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の位置姿勢を、該姿勢変更時に取得した前記ジョイントの座標に基づいて順運動学的に算出し、
前記スレーブロボットの設置点の実際の座標と、前記算出したスレーブロボットの設置点の姿勢変更毎の誤差を算出し、
該誤差から、前記一対のマニピュレータのロボット定数を同定することを特徴とするロボットのキャリブレーション方法。 - 複数のリンクと、前記リンク毎に設けられたアクチュエータと、前記各リンクの関節軸の位置検出を行う位置検出器を備えた一対のマニピュレータと、一方のマニピュレータをマスターロボットとし、他方のマニピュレータをスレーブロボットとして、前記一対のマニピュレータの先端を連結状態で、前記マスターロボットの前記アクチュエータに対して指令を出力して、複数の姿勢を取らせる制御部と、各姿勢変更時のマスターロボット及びスレーブロボットのリンクを駆動する各アクチュエータに設けられて位置検出信号を出力する位置検出器と、前記マスターロボットの設置点を基準として、スレーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の各リンク間のジョイントの座標を前記位置検出信号に基づいて取得するとともに、スレーブロボットの設置点の前記姿勢変更時の位置姿勢を、前記ジョイントの座標に基づいて順運動学的に算出する演算部と、前記スレーブロボットの設置点の実際の座標と、前記算出したスレーブロボットの設置点の算出値である座標により姿勢変更毎の誤差を算出する誤差演算部と、該誤差から、前記一対のマニピュレータのロボット定数を同定する同定部を備えることを特徴とするロボットのキャリブレーション装置。
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