JP2538287B2 - Origin adjustment method for horizontal joint robot - Google Patents

Origin adjustment method for horizontal joint robot

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JP2538287B2
JP2538287B2 JP62283155A JP28315587A JP2538287B2 JP 2538287 B2 JP2538287 B2 JP 2538287B2 JP 62283155 A JP62283155 A JP 62283155A JP 28315587 A JP28315587 A JP 28315587A JP 2538287 B2 JP2538287 B2 JP 2538287B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、2つのアームが水平方向に移動する形式の
水平関節型ロボットの原点調整、即ち、キャリブレーシ
ョンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to origin adjustment, that is, calibration, of a horizontal joint type robot in which two arms move horizontally.

従来の技術 水平関節型ロボットにおいて、ロボット機構部の取付
ベース座標系とロボット制御の座標系の原点調整、即
ち、キャリブレーションの一方式として、特開昭62−63
091号公報でキャリブレーションにおける誤差を小さく
する方式が提案されている。
2. Description of the Related Art In horizontal articulated robots, as a method of adjusting the origin of the mounting base coordinate system of the robot mechanism and the coordinate system of the robot control, that is, a method of calibration, Japanese Patent Laid-Open No. 62-63
In 091 publication, a method for reducing the error in calibration is proposed.

この特開昭62−63091号公報に記載されたキャリブレ
ーション方式は、ベース座標上の既知の基準点にアーム
の先端に設けられた手首の基準点を合致させる作業を1
回行うことにより、ベース座標上の基準点に対するアー
ムの回転位置、即ち、水平方向に移動する第1,第2の2
つのアームの回転角を求め、水平方向の原点調整(キャ
リブレーション)を終了していた。そして、このキャリ
ブレーションで得られた各アームの回転角と第1,第2の
アームの長さ(設計値)により、ベース座標系の直交座
標系で与えられたロボットの動作プログラムによる動作
目標位置に対し、逆変換して、各アームの回転角を求め
るようにしている。
The calibration method described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-63091 includes a work of matching a reference point of a wrist provided at the tip of an arm with a known reference point on the base coordinates.
By performing the rotation, the rotation position of the arm with respect to the reference point on the base coordinates, that is, the first and second second moving in the horizontal direction.
The rotation angle of one arm was calculated and the origin adjustment (calibration) in the horizontal direction was completed. Then, based on the rotation angle of each arm and the lengths (design values) of the first and second arms obtained by this calibration, the motion target position by the motion program of the robot given in the orthogonal coordinate system of the base coordinate system. On the other hand, the rotation angle of each arm is obtained by inverse conversion.

発明が解決しようとする問題点 上述したキャリブレーション方式においては、ベース
座標系の基準点と手首の基準点の合致作業を1回行い、
このときのアームの角度を得ることによってキャリブレ
ーションを終了し、ベース座標系の任意の位置(x,y)
に対する制御系座標の位置(アームの回転角)を求める
には、第1,第2の各アームの長さを設計値の値として、
この値と上記キャリブレーションによって得られたアー
ムの角度より計算して求めるようにしている。しかし、
各アームの長さに加工による誤差が生じた場合、キャリ
ブレーションによるアーム角度に誤差が生じ、さらにア
ーム長さとこの角度誤差により手首の動作位置への大き
な誤差が生じるという欠点がある。
Problems to be Solved by the Invention In the above-described calibration method, the reference point of the base coordinate system and the reference point of the wrist are matched once,
Calibration is completed by obtaining the angle of the arm at this time, and the arbitrary position (x, y) in the base coordinate system
To find the position of control system coordinates (rotation angle of arm) with respect to, set the length of each of the first and second arms as the design value,
This value and the angle of the arm obtained by the above calibration are calculated and obtained. But,
When an error occurs in the length of each arm due to machining, there is a drawback that an error occurs in the arm angle due to calibration, and further, a large error occurs in the operation position of the wrist due to the arm length and this angle error.

例えば、直線の始点と終点を教示し、直線の経路制御
を行った場合、各アームの長さ及び角度が計算値と実際
値とで異なることから、始点と終点間が直線であるべき
ものが曲線となったり、また、始点と終点と円弧の通過
点の3点を教示して円弧の経路制御を行う場合において
も、正確な円弧が描けないという現象が生じる。
For example, if the start and end points of a straight line are taught and the path of the straight line is controlled, the length and angle of each arm differ between the calculated value and the actual value, so what should be a straight line between the start point and the end point. Even when a curved line is formed, or when three points of a starting point, an ending point, and a passing point of a circular arc are taught to control the path of the circular arc, a phenomenon that an accurate circular arc cannot be drawn occurs.

また、ロボットの動作プログラムをオフラインでベー
ス直交座標系で作成し、このオフラインプログラムより
逆変換し、各アームの角度を求め、ロボットを作動させ
る場合、アームの長さ及び角度の違いにより動作目標位
置が異なるという現象が生じる。
In addition, when the robot motion program is created offline in the base Cartesian coordinate system, the offline program is inversely transformed to determine the angle of each arm, and when the robot is operated, the motion target position depends on the arm length and angle. The phenomenon that is different occurs.

さらに、ロボットの動作プログラムがベース座標系の
直交座標系で記憶されている場合で、ロボットを交換し
た場合においても、アーム長さ及び角度の違いにより正
確な動作位置を得ることができないという欠点がある。
Further, in the case where the robot operation program is stored in the orthogonal coordinate system of the base coordinate system, even if the robot is replaced, there is a drawback that an accurate operation position cannot be obtained due to a difference in arm length and angle. is there.

そこで、本発明の目的は、水平関節型ロボットにおい
て、直線,円弧等の演算による経路制御及びオフライン
プログラミングの動作位置の精度向上、ロボットを交換
した場合のプログラムの互換性を精度良く行うことがで
きる原点調整(キャリブレーション)方式を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of the path control by the calculation of straight lines, arcs, etc. in the horizontal joint type robot, the accuracy of the operation position of offline programming, and the compatibility of the programs when the robot is replaced with high accuracy. It is to provide an origin adjustment (calibration) method.

問題点を解決するための手段 本発明は、第1のアーム,第2のアームの回転位置を
検出する絶対位置検出器を各々設け、ロボット機構部の
取付ベース座標上の既知のベース基準点にロボットアー
ムの先端の手首部の基準点を合致させる作業を、各アー
ムの姿勢を変えて2回行い、各回の規準点合致位置の各
アームの角度を上記絶対位置検出器より求め、求められ
た各アーム角度とベース規準点位置より各アームの長さ
及びベース基準点に対する第1,第2アームの基準位置の
角度を求めることによって2つのアームが水平に移動す
る水平関節型ロボットの原点調整を行い、上記問題点を
解決した。
Means for Solving Problems According to the present invention, absolute position detectors for detecting the rotational positions of the first arm and the second arm are respectively provided, and the known base reference points on the mounting base coordinates of the robot mechanism unit are provided. The work of matching the reference point of the wrist at the tip of the robot arm was performed twice by changing the posture of each arm, and the angle of each arm at the reference point matching position of each time was obtained from the absolute position detector. The origin of a horizontal joint robot in which two arms move horizontally is obtained by determining the length of each arm and the angle of the reference position of the first and second arms with respect to the base reference point from each arm angle and the base reference point position. The above problems were solved.

作 用 第1図は、本発明の水平関節型ロボットの原点調整方
式の作用原理を説明する説明図で、Aは第1のアーム3,
3′の回転中心点、Bはベース基準点で、ベース座標系
上の既知の位置であり、手首基準点(ロボットによって
動作させる目標点)と合致させる点である。3,3′は回
転中心Aを中心に水平方向に移動する第1のアーム、5,
5′は第1のアーム3,3′の先端で水平方向に移動する第
2のアームで、第2のアーム5の先端に設けられた手首
基準位置をベース基準位置Bに合致させた1回目のとき
の第1,第2のアームの位置を各々3,5と表わし、第2回
目のベース基準位置Bに手首基準位置を合致させたとき
の第1,第2のアーム位置を3′,5′と表わしている。
Operation FIG. 1 is an explanatory view for explaining the working principle of the origin adjustment method of the horizontal joint type robot of the present invention, where A is the first arm 3,
A rotation center point 3 ', B is a base reference point, which is a known position on the base coordinate system, and is a point to be matched with a wrist reference point (a target point operated by the robot). 3, 3'is the first arm that moves horizontally about the center of rotation A,
Reference numeral 5'denotes a second arm that moves in the horizontal direction at the tip of the first arm 3, 3 ', and is the first time when the wrist reference position provided at the tip of the second arm 5 matches the base reference position B. The positions of the first and second arms at this time are represented as 3 and 5, respectively, and the positions of the first and second arms when the wrist reference position is matched with the second base reference position B are 3 ′, It is expressed as 5 '.

また、d1は第1のアームの回転位置を検出する絶対位
置検出器の基準位置を示し、任意の位置でよい。また、
d2は第2のアームの第1のアームに対する位置を検出す
る絶対位置検出器の基準位置を示しており、この位置も
任意の位置でよい。
Further, d1 indicates the reference position of the absolute position detector that detects the rotational position of the first arm, and may be any position. Also,
d2 indicates the reference position of the absolute position detector that detects the position of the second arm with respect to the first arm, and this position may be any position.

さらに、x1は第1アーム3の回転中心Aからベース基
準点Bまでの距離、L1,L2を第1,第2のアームの長さ、
θ5をベース座標X−Yに対するベース基準点Bの角
度、θ6をベース基準点Bに対する第1アーム3の絶対
位置検出器の基準位置d1の角度、θ7を第1アームに対
する第2のアームの絶対位置検出器の基準位置d2の角度
とする。
Further, x1 is the distance from the rotation center A of the first arm 3 to the base reference point B, L1 and L2 are the lengths of the first and second arms,
θ5 is the angle of the base reference point B with respect to the base coordinates XY, θ6 is the angle of the reference position d1 of the absolute position detector of the first arm 3 with respect to the base reference point B, and θ7 is the absolute value of the second arm with respect to the first arm. The angle is the reference position d2 of the position detector.

そこで、まず、第1のアーム,第2のアームを回動さ
せて手首基準点をベース基準点Bに合致させ、第1のア
ーム3,第2のアーム5を第1図中、ベース基準点B左側
に位置させた第1回目の合致作業において、第1のアー
ムの回転位置を検出する絶対位置検出器の値がθ1,第2
のアームの回転位置を検出する絶対位置検出器の値がθ
3であったとする。
Therefore, first, the first arm and the second arm are rotated to match the wrist reference point with the base reference point B, and the first arm 3 and the second arm 5 are moved to the base reference point in FIG. In the first matching work located on the left side of B, the absolute position detector for detecting the rotational position of the first arm has values of θ1,
The value of the absolute position detector that detects the rotational position of the arm is θ
Suppose it was 3.

次に、第1,第2のアームの関節部を第1図中ベース基
準点Bの右側へ移動させ、ベース基準点Bに手首基準点
を合致させたとき(第1,第2のアームが3′,5′として
表わされる位置)、第1のアーム3の回転位置を検出す
る絶対位置検出器の値がθ2,第2のアーム5の回転位置
を検出する絶対位置検出器の値がθ4であったとする
と、こうして第1回目と第2回目のベース基準点と手首
基準点との合致作業により求められた第1,第2アームの
回転角度θ1〜θ4と、既知であるベース基準点Bと回
転中心A間の距離x1、即ち、ベース基準点Bの位置より
第1,第2のアーム3,5の長さL1,L2及びベース基準点Bに
対する第1のアームの絶対位置検出器の基準位置の角度
θ6及び第1のアームに対する第2のアームの絶対位置
検出器の基準位置の角度θ7を求める。
Next, when the joint portions of the first and second arms are moved to the right side of the base reference point B in FIG. 1 and the wrist reference point is matched with the base reference point B (the first and second arms are 3 ', 5'), the value of the absolute position detector for detecting the rotational position of the first arm 3 is θ2, and the value of the absolute position detector for detecting the rotational position of the second arm 5 is θ4. Then, the rotation angles θ1 to θ4 of the first and second arms obtained by the first and second matching operations between the base reference point and the wrist reference point and the known base reference point B From the position of the base reference point B to the length x1, L2 of the first and second arms 3 and 5 and the absolute position detector of the first arm relative to the base reference point B. The angle θ6 of the reference position and the angle θ7 of the reference position of the absolute position detector of the second arm with respect to the first arm are obtained. You.

これは、次のようにして求められる。 This is obtained as follows.

ベース基準点Bと手首基準点を合致させたときの第1,
第2のアーム3,5と回転中心Aとベース基準点Bを結ぶ
線で形成される三角形を考えると、第1回目,第2回目
の両基準点の合致で形成される各々の三角形は3辺が各
々等しい三角形であるから合同であり、回転中心Aとベ
ース基準点Bを結ぶ線A,Bと第2のアーム5,5′となす角
をα、第1のアーム3,3′となる角をβ、第1,第2のア
ーム間の角をγとすると、 β=(θ1−θ2)/2 ……(1) また、 θ7+θ4+γ=180゜ ……(2) −θ3−θ7+γ=180゜ ……(3) なお、θ3は回転方向がθ4と比べ逆であり、第2の
アームの回転位置を検出する絶対位置検出器の出力は負
の値となるため、第(3)式では−θ3としている。
The first when the base reference point B and the wrist reference point are matched
Considering a triangle formed by a line connecting the second arms 3 and 5, the rotation center A, and the base reference point B, each triangle formed by the matching of the first reference point and the second reference point is 3 It is congruent because the sides are the same triangle, and the angle between the lines A and B connecting the center of rotation A and the base reference point B and the second arms 5 and 5'is α, and the first arms 3 and 3 ' Let β be the angle and γ be the angle between the first and second arms, β = (θ1-θ2) / 2 (1) Also, θ7 + θ4 + γ = 180 ° (2) -θ3-θ7 + γ = 180 ° (3) Note that the rotation direction of θ3 is opposite to that of θ4, and the output of the absolute position detector that detects the rotation position of the second arm has a negative value. Then, it is set to −θ3.

上記第(2)式,第(3)式より γ=180゜−(θ4−θ3)/2 ……(4) α=180゜−(γ+β) =(θ2+θ4−θ1−θ3)/2 ……(5) また、三角形の正弦法則より 故に、 θ6=θ2+β =(θ1+θ2)/2 ……(9) θ7=180−θ4−γ =−(θ3+θ4)/2 ……(10) 上記第(7)式〜第(10)式が示すように、ベース基
準点に手首基準点を合致させる作業をアームの変えて2
回行い、各回のこの作業で第1のアームの絶対位置検出
器,第2のアームの絶対位置検出器より得られる第1,第
2のアームの回転角度θ1〜θ4と第1のアームの回転
中心Aよりベース基準点Bまでの距離x1より各アームの
長さL1,L2及びベース基準点Bに対する第1のアームの
絶対位置検出器の基準位置の角度θ6,第1のアームに対
する第2のアームの絶対位置検出器の基準位置の角度θ
7が得られることにより、原点調整(キャリブレーショ
ン)は終了し、この得られた基準位置の角度θ6,θ7,各
アームの長さL1,L2及びベース基準点の位置、即ち、回
転中心Aとベース基準点B間の距離x1,ベース座標X−
Yに対するベース基準点の角度θ5に基いてベース座標
系X−Yで指令されたプログラムの動作目標位置に対
し、逆変換し、各アームの角度を求めて正確にロボット
を動作させることができる。
From the above equations (2) and (3), γ = 180 ° − (θ4−θ3) / 2 (4) α = 180 ° − (γ + β) = (θ2 + θ4−θ1−θ3) / 2 (5) Also, from the triangular sine law Therefore, θ6 = θ2 + β = (θ1 + θ2) / 2 (9) θ7 = 180−θ4-γ = − (θ3 + θ4) / 2 (10) As shown by the above formulas (7) to (10), Changing the arm to match the wrist reference point with the base reference point 2
This operation is performed each time, and the rotation angles θ1 to θ4 of the first and second arms and the rotation of the first arm obtained from the absolute position detector of the first arm and the absolute position detector of the second arm in each operation. From the distance x1 from the center A to the base reference point B, the lengths L1 and L2 of each arm and the reference position angle θ6 of the absolute position detector of the first arm with respect to the base reference point B, the second position with respect to the first arm. Angle θ of the reference position of the absolute position detector of the arm
When 7 is obtained, the origin adjustment (calibration) is completed, and the obtained angles θ6 and θ7 of the reference position, the lengths L1 and L2 of each arm, and the position of the base reference point, that is, the rotation center A and Distance between base reference points B x1, base coordinate X-
Based on the angle θ5 of the base reference point with respect to Y, the operation target position of the program instructed in the base coordinate system XY is inversely converted, and the angle of each arm can be obtained to accurately operate the robot.

実施例 第2図は、本発明の原点調整方式の一実施例を実施す
る水平関節ロボットの一例を示す斜視図である。同図に
おいて、1は基台2に載置され、所定回転範囲内(θ)
で回動可能なポストであり、図には示されてはいない
が、該ポスト1を回動させる回動機構が基台2の内部に
設けられている。
Embodiment FIG. 2 is a perspective view showing an example of a horizontal joint robot for carrying out an embodiment of the origin adjusting method of the present invention. In the figure, 1 is placed on the base 2 and within a predetermined rotation range (θ)
Although not shown in the figure, a rotation mechanism for rotating the post 1 is provided inside the base 2.

3はポスト1に挿通された支軸4にて水平方向に指示
される第1のアームであり、該第1のアーム3の先端に
は水平方向に回動制御される第2のアーム5が設けら
れ、さらに、第2のアーム5の先端には手首51が設けら
れている。図には示されてはいないが、ポスト1の内部
には、支軸4を所定の範囲(Z)内を上下移動して第1
のアーム3の高さを制御する駆動機構が設けられ、支軸
4を上下に駆動して第1のアーム(作動アーム)の高さ
を制御している。また、第2図には、図示していない
が、第1のアーム3の回転位置を検出する絶対位置検出
器及び第2のアーム5の第1のアーム3に対する回転位
置を検出する絶対位置検出器が各々設けられている。
Reference numeral 3 denotes a first arm that is horizontally directed by a support shaft 4 that is inserted into the post 1. A tip end of the first arm 3 has a second arm 5 that is rotationally controlled in the horizontal direction. Further, a wrist 51 is provided at the tip of the second arm 5. Although not shown in the figure, inside the post 1, the support shaft 4 is moved up and down within a predetermined range (Z) to make the first
A drive mechanism for controlling the height of the arm 3 is provided, and the spindle 4 is driven up and down to control the height of the first arm (operating arm). Although not shown in FIG. 2, an absolute position detector for detecting the rotational position of the first arm 3 and an absolute position detection for detecting the rotational position of the second arm 5 with respect to the first arm 3. A vessel is provided for each.

なお、このロボットが床上に設置される際、このロボ
ット機構部の基本座標方向は正確にX,Y,Zの各軸方向に
一致されるものである。
When the robot is installed on the floor, the basic coordinate directions of the robot mechanism unit are exactly aligned with the X, Y, and Z axis directions.

6はロボット機構部の座標系とロボット制御部の座標
系を一致させるゼロ度調整治具である。ゼロ度調整治具
6は、基準座標軸に位置合せされた基台2に設けられた
台座21に下部を固定された支柱61,61を有し、それらの
先端には、断面“L"字型をした基準盤62が固着され、第
3図に明瞭に示すように、その平面部には、X軸に平行
な線上に2個の基準穴63,64があけられている。基準盤6
2の端部には、断面“L"字型をしたダイアルゲージ取付
体65が固着されている。なお、基準盤62の平面部には、
ロボットの高さ方向即ちZ軸方向の基準をダイアルゲー
ジ7が固着され、ダイアルゲージ取付体65には手首51の
基準を出すダイアルゲージ8が固着されている。
Reference numeral 6 is a zero degree adjusting jig for matching the coordinate system of the robot mechanism unit with the coordinate system of the robot control unit. The zero degree adjusting jig 6 has columns 61, 61 whose lower part is fixed to a pedestal 21 provided on the base 2 aligned with the reference coordinate axis, and has a cross section of “L” shape at the tip thereof. The reference plate 62 having the above-mentioned shape is fixed, and as shown clearly in FIG. 3, two reference holes 63 and 64 are formed in the plane portion on a line parallel to the X axis. Standard board 6
A dial gauge mounting body 65 having an "L" -shaped cross section is fixed to the end portion of 2. In addition, in the flat part of the reference board 62,
The dial gauge 7 is fixed to the robot in the height direction, that is, the Z-axis direction, and the dial gauge 8 for fixing the wrist 51 is fixed to the dial gauge mounting body 65.

手首51には、第4図に示されているような手首治具9
が取付けられている。この手首治具9は、手首の下面に
取付けられる平面部91,Y−Z面92,X−Z面93,Y−Z面92
と平行な手首調整片94を有する。なお、平面部91には、
手首51への4つの取付穴95と手首51に設けられた基準穴
に挿通する貫通穴96が設けられている。Y−Z面92に
は、X軸方向の基準を出すダイアルゲージ10が固着さ
れ、X−Z面93にはY方向の基準を出すダイアルゲージ
11が固着されている。なお、第5図は、手首51の下面方
向から見た下面図である。
The wrist 51 has a wrist jig 9 as shown in FIG.
Is installed. The wrist jig 9 includes a flat surface portion 91, a YZ surface 92, an XZ surface 93, and a YZ surface 92 which are attached to the lower surface of the wrist.
It has a wrist adjustment piece 94 parallel to it. In addition, in the flat portion 91,
Four attachment holes 95 for the wrist 51 and a through hole 96 for inserting into a reference hole provided on the wrist 51 are provided. The dial gauge 10 which gives a reference in the X-axis direction is fixed to the YZ surface 92, and the dial gauge 10 which gives a reference in the Y direction is provided in the XZ surface 93.
11 is stuck. Note that FIG. 5 is a bottom view of the wrist 51 as viewed from the bottom surface direction.

このような構成において、本実施例における原点調整
方式を、以下説明する。
With such a configuration, the origin adjustment method in this embodiment will be described below.

まず、第3図に示すように、円形テーブル状をした治
具を用意し、該治具12の下面にあるボス121を基準穴64
に挿入して該治具を基準盤62に固定する。そして、ダイ
アルゲージ7のプローブ7aを治具12の下面に当接し、そ
の時のダイアルゲージ7の目盛を記録しておく。なお、
この治具12の下面位置は、ロボット機構部のZ軸方向の
基準面としてロボットの制御装置に記憶されている。さ
らに、ダイアルゲージ8のプローブ8aを治具12のい側面
に当接し、その時のダイアルゲージ8の目盛を記録して
おく。しかる後、この治具12は基準盤62から離脱してお
く。なお、この治具12の側面位置は、ロボット機構部の
手首の基準面としてロボットの制御装置に記憶されてい
る。
First, as shown in FIG. 3, a jig having a circular table shape is prepared, and the boss 121 on the lower surface of the jig 12 is attached to the reference hole 64.
And the jig is fixed to the reference board 62. Then, the probe 7a of the dial gauge 7 is brought into contact with the lower surface of the jig 12, and the scale of the dial gauge 7 at that time is recorded. In addition,
The lower surface position of the jig 12 is stored in the robot controller as a reference plane in the Z-axis direction of the robot mechanism section. Further, the probe 8a of the dial gauge 8 is brought into contact with the other side surface of the jig 12, and the scale of the dial gauge 8 at that time is recorded. Then, the jig 12 is removed from the reference board 62. The side surface position of the jig 12 is stored in the robot controller as a reference surface of the wrist of the robot mechanism section.

次いで、第4図に示すような、ダイアルゲージ10,11
を取付けた手首治具9を手首51にネジ留めにより固着す
る。このとき、手首治具9に設けた貫通穴96は手首51の
基準穴と貫通一致することになる。
Then, as shown in FIG. 4, dial gauges 10, 11
The wrist jig 9 to which is attached is fixed to the wrist 51 by screwing. At this time, the through hole 96 provided in the wrist jig 9 is aligned with the reference hole of the wrist 51.

第6図に示すような円柱状の治具14を別に用意する。
この円柱状の治具14は、下部に固定用のボス141が設け
られている。そして、このボス141を手首治具9に設け
た貫通穴96挿通して、これを手首治具9に装着する。第
5図において、点線にて示した部分は、円柱状の治具を
示す。しかる後、ダイアルゲージ10のプローブ10aを円
柱状の治具14の側面に当接し、その時のダイアルゲージ
10の目盛を記録しておく。さらに、ダイアルゲージ11の
プローブ11aを円柱状の治具14の側面に当接し、その時
のダイアルゲージ11の目盛を記録しておく。この動作に
より、手首の動作中心が規定される。
A cylindrical jig 14 as shown in FIG. 6 is prepared separately.
This cylindrical jig 14 is provided with a fixing boss 141 at the bottom. Then, the boss 141 is inserted through the through hole 96 provided in the wrist jig 9, and is attached to the wrist jig 9. In FIG. 5, the portion indicated by the dotted line indicates a cylindrical jig. After that, the probe 10a of the dial gauge 10 is brought into contact with the side surface of the cylindrical jig 14, and the dial gauge at that time is contacted.
Record 10 scales. Further, the probe 11a of the dial gauge 11 is brought into contact with the side surface of the cylindrical jig 14, and the scale of the dial gauge 11 at that time is recorded. This movement defines the center of movement of the wrist.

次に、円柱状の治具14を手首治具9より取外し、第7
図に示すように、これのボス141を基準盤62の基準穴63
に挿入し、円柱状の治具14を基準盤62に装着する。な
お、この治具14の側面位置は、ロボット機構部のX軸方
向とY軸方向の基準面としてロボットの制御装置に記憶
されている。
Next, the cylindrical jig 14 is removed from the wrist jig 9,
As shown in the figure, attach the boss 141 to the reference hole 63 of the reference plate 62.
And the cylindrical jig 14 is attached to the reference board 62. The side surface position of the jig 14 is stored in the robot controller as a reference plane in the X-axis direction and the Y-axis direction of the robot mechanism section.

この状態から、水平関節型ロボットの操作盤を用い
て、該ロボットを教示モードにセットし、ジョグ送りボ
タンを用いて手首51を基準盤62方向に移動せしめる。そ
して、手首治具9を、基準盤62に装着されている円柱状
の治具14に接近せしめ、ダイアルゲージ10と11のプロー
ブ10a,11aをそれぞれ円柱状の治具14の側面にタッチせ
しめ、これらダイアルゲージの目盛を読みながら、さら
にジョグ送り動作を繰り返し実行し、これらの値が前述
の如く記録した値にまでする。これで手首の動作中心即
ち基準点がベース基準点に至り、第1回目のX軸方向と
Y軸方向の手首基準点とベース基準点の合致動作が終了
し、このときの第1のアーム3の回転位置を検出する絶
対位置検出器の値θ1及び第1のアーム3に対する第2
のアーム5の回転位置を検出する絶対位置検出器の値θ
3をロボットの制御装置内に記憶させる。
From this state, the robot is set to the teaching mode using the operation panel of the horizontal joint type robot, and the wrist 51 is moved in the direction of the reference panel 62 using the jog feed button. Then, the wrist jig 9 is brought close to the cylindrical jig 14 attached to the reference board 62, and the probes 10a and 11a of the dial gauges 10 and 11 are respectively touched on the side surfaces of the cylindrical jig 14. While reading the scales of these dial gauges, the jog feed operation is further repeated to bring these values to the values recorded as described above. With this, the center of movement of the wrist, that is, the reference point reaches the base reference point, and the first matching operation between the wrist reference point and the base reference point in the X-axis direction and the Y-axis direction ends, and the first arm 3 at this time Value θ1 of the absolute position detector that detects the rotational position of the
Value of the absolute position detector that detects the rotational position of the arm 5
3 is stored in the controller of the robot.

そして、第1のアーム3と第2のアーム5の関節部を
ベース基準点より反対側に移動させ、第1,第2のアーム
3,5の姿勢を変えて、前述と同様な処理を行い、手首基
準点をベース基準点に合致させ、このときの第1のアー
ム3の回転位置を検出する絶対位置検出器の値θ2,第2
のアーム5の第1のアーム3に対する回転位置を検出す
る絶対位置検出器の値θ4をロボットの制御装置に記憶
させる。
Then, the joint portions of the first arm 3 and the second arm 5 are moved to the opposite side from the base reference point, and the first and second arms are moved.
By changing the postures of 3 and 5 and performing the same processing as described above, the wrist reference point is made to coincide with the base reference point, and the absolute position detector value θ2 for detecting the rotational position of the first arm 3 at this time, Second
The value θ4 of the absolute position detector that detects the rotational position of the arm 5 with respect to the first arm 3 is stored in the robot controller.

この後、さらにジョグ送りボタンを用いて手首51を回
転せしめ、第4図に示すように、手首調整片94をダイア
ルゲージ8のプローブ8aと当接させ、さらにダイアルゲ
ージ8の値が前に記録した値に達するまでこの動作を繰
返して手首の制御基準を機構部の基準と合致せしめる。
After that, the wrist 51 is further rotated by using the jog feed button, and the wrist adjustment piece 94 is brought into contact with the probe 8a of the dial gauge 8 as shown in FIG. 4, and the value of the dial gauge 8 is recorded to the front. This operation is repeated until the specified value is reached so that the wrist control reference matches the reference of the mechanical section.

最後にジョグ送りボタンを用いて支軸4を下降させ、
手首調整片94の可変94aをダイアルゲージ7のプローブ7
aと当接させ、さらに、ダイアルゲージ7の値が前に記
録した値に達するまでこの動作を繰り返して、Z軸方向
の制御基準を機構部の基準と合致せしめる。これでZ軸
方向と手首の回転方向のキャリブレーションが終了した
ことになる。ここで、操作盤のキャリブレーションセッ
トボタンを押圧すると、ロボットの制御装置は、上記記
憶した各絶対位置検出器の値θ1〜θ4と、初期設定さ
れているロボットの第1のアーム3の回転中心とベース
基準点間の距離x1より第(7)式〜第(10)式の演算を
行って第1,第2のアーム3,5の長さL1,L2、第1のアーム
3のベース基準点に対する絶対位置検出器の基準位置の
角度θ6、第1のアームに対する第2のアームの絶対位
置検出器の基準位置の角度θ7を求めて記憶し、ロボッ
トのX,Y,Z軸と手首の回転軸のイニシャルデータがロボ
ットの制御装置に記憶され、ロボット機構部の座標系と
ロボット制御部の座標系のキャリブレーションが行われ
る。
Finally, lower the spindle 4 using the jog feed button,
The variable 94a of the wrist adjustment piece 94 is connected to the probe 7 of the dial gauge 7.
This operation is repeated until the value of the dial gauge 7 reaches the value recorded previously, and the control reference in the Z-axis direction matches the reference of the mechanical section. This completes the calibration in the Z-axis direction and the wrist rotation direction. Here, when the calibration set button on the operation panel is pressed, the robot controller causes the stored absolute position detector values θ1 to θ4 and the initially set rotation center of the robot first arm 3 to rotate. Based on the distance x1 between the base point and The angle θ6 of the reference position of the absolute position detector with respect to the point and the angle θ7 of the reference position of the absolute position detector of the second arm with respect to the first arm are obtained and stored, and the X, Y, Z axes of the robot and the wrist The initial data of the rotation axis is stored in the robot controller, and the coordinate system of the robot mechanism unit and the coordinate system of the robot controller are calibrated.

このようなキャリブレーション動作が終了した後は、
ゼロ度調整治具6および手首治具9をそれぞれ基台2と
手首51から取外し、手首に所定の工具を取付けて、通常
のロボット運転を行う。
After completing such calibration operation,
The zero degree adjusting jig 6 and the wrist jig 9 are removed from the base 2 and the wrist 51, respectively, and a predetermined tool is attached to the wrist, and normal robot operation is performed.

発明の効果 以上述べたように、本発明においては、アームの長さ
が正確に求められ、かつ、ロボットのベース座標系に対
する制御座標系の相対位置(θ6,θ7)が求められるの
で、ロボットの動作精度を向上させ、直線の始点と終点
を教示して直線の経路制御を行うとき、また、始点と終
点と円弧の通過点の3点を教示して円弧の経路制御を行
うとき、教示によってロボットの制御部はロボットアー
ムの角度,アーム長,ベース座標に対する相対位置
(角)よりベース直交座標系に各点を変換し、直交座標
系で経路を演算し、逆変換して、各アーム角度に直して
ロボットを動作させる場合、アーム長が正確に検出され
ているから、正確な経路で動作させることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, in the present invention, the length of the arm is accurately obtained, and the relative position (θ6, θ7) of the control coordinate system with respect to the base coordinate system of the robot is obtained. When improving the operation accuracy and teaching the start point and the end point of the straight line to perform the route control of the straight line, and when teaching the three points of the start point, the end point and the passing point of the arc to perform the route control of the arc, The robot controller converts each point from the robot arm angle, arm length, and relative position (angle) to the base coordinate to the base Cartesian coordinate system, calculates the route in the Cartesian coordinate system, and inversely transforms each arm angle. When the robot is moved to the above condition, since the arm length is accurately detected, the robot can be operated along the accurate path.

また、オフラインプログラムでベース直交座標系でロ
ボットの動作目標位置が与えられる場合においても、本
発明のような原点調整(キャリブレーション)を行え
ば、正確な動作が得られる。
Even when the robot operation target position is given in the base orthogonal coordinate system by the off-line program, accurate operation can be obtained by performing the origin adjustment (calibration) as in the present invention.

さらに、ロボットの動作プログラムがベース座標に対
し、直交座標系で記憶されていれば、ロボットを交換し
た場合においても、本発明の原点調整を行えば、プログ
ラムの互換性が保たれる。
Further, if the operation program of the robot is stored in the orthogonal coordinate system with respect to the base coordinates, the compatibility of the programs can be maintained by performing the origin adjustment of the present invention even when the robot is exchanged.

そして、原点調整(キャリブレーション)によってア
ームの長さを求めるから、ロボットアームの長さの公差
を極端に小さくする必要がなく、加工のばらつき,組立
による誤差等を何ら考慮する必要なく、ロボットに正確
な動作を行わせることができる。
Since the length of the arm is obtained by adjusting the origin (calibration), it is not necessary to make the tolerance of the length of the robot arm extremely small, and it is not necessary to consider variations in machining, errors due to assembly, etc. Accurate operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の作用原理を説明する説明図、第2図は
本発明の一実施例を実施する水平関節型ロボットの一例
を示す斜視図、第3図は基準盤の正面図、第4図は手首
治具の斜視図、第5図は手首の下方から見た下面図、第
6図は円柱状の治具の斜視図、第7図は円柱状の治具を
基準盤に装着した状態を示す斜視図である。 1……ポスト、2……基台、3……第1のアーム、4…
…支軸、5……第2のアーム、51……手首、6……ゼロ
度調整治具、62……基準盤、63,64……基準穴、7,8,10,
11……ダイアルゲージ、9……手首治具、12……治具、
14……円柱状の治具。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining the operation principle of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example of a horizontal joint type robot for carrying out an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front view of a reference board, FIG. Fig. 4 is a perspective view of a wrist jig, Fig. 5 is a bottom view of the wrist seen from below the wrist, Fig. 6 is a perspective view of a cylindrical jig, and Fig. 7 is a cylindrical jig mounted on a reference plate. It is a perspective view showing a state. 1 ... Post, 2 ... Base, 3 ... First arm, 4 ...
… Spindle, 5 …… Second arm, 51 …… Wrist, 6 …… Zero adjustment jig, 62 …… Reference board, 63,64 …… Reference hole, 7,8,10,
11 …… Dial gauge, 9 …… Wrist jig, 12 …… Jig,
14 …… Cylindrical jig.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】2つのアームが水平方向に移動する形式の
水平関節型ロボットの原点調整において、第1のアー
ム,第2のアームの回転位置を検出する絶対位置検出器
を各々設け、ロボット機構部の取付ベース座標上の既知
のベース基準点にロボットアームの先端の手首部の基準
点を合致させる作業を、各アームの姿勢を変えて2回行
い、各回の規準点合致位置の各アームの角度を上記絶対
位置検出器より求め、求められた各アーム角度とベース
基準点位置より各アームの長さ及びベース基準点に対す
る第1,第2アームの基準位置の角度を求め、原点調整を
行う水平関節型ロボットの原点調整方式。
1. In the origin adjustment of a horizontal joint robot of a type in which two arms move horizontally, absolute position detectors for detecting rotational positions of a first arm and a second arm are respectively provided, and a robot mechanism is provided. The work of matching the reference point of the wrist part at the tip of the robot arm with the known base reference point on the mounting base coordinates of each part is performed twice by changing the posture of each arm, and each time the reference point of the arm at the reference point matching position is adjusted. The angle is obtained from the absolute position detector, the length of each arm and the angle of the reference position of the first and second arms with respect to the base reference point are obtained from the obtained arm angle and the base reference point position, and the origin is adjusted. Origin adjustment method for horizontal joint robots.
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