JP2572092B2 - ロボットのティーチング方法 - Google Patents
ロボットのティーチング方法Info
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- JP2572092B2 JP2572092B2 JP62333604A JP33360487A JP2572092B2 JP 2572092 B2 JP2572092 B2 JP 2572092B2 JP 62333604 A JP62333604 A JP 62333604A JP 33360487 A JP33360487 A JP 33360487A JP 2572092 B2 JP2572092 B2 JP 2572092B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coordinate system
- work point
- robot
- end effector
- teaching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はロボットのティーチング方法に関し、一層詳
細には、ロボットのエンドエフェクタにおける作業点の
姿勢をワークに対して固定した状態で位置を変更可能と
したロボットのティーチング方法に関する。
細には、ロボットのエンドエフェクタにおける作業点の
姿勢をワークに対して固定した状態で位置を変更可能と
したロボットのティーチング方法に関する。
［発明の背景］ 例えば、産業用ロボットを用いてワークに対し所定の
作業を行う場合、当該ロボットの先端部に取着されたエ
ンドエフェクタを所定の経路に沿って移動させる必要が
ある。この場合、前記経路は一般にティーチングボック
スによって教示される。ここで、ロボットのティーチン
グを行うティーチングボックスには、ロボットの各関節
を駆動するための指令値やティーチングの基準とする座
標系を選択する入力手段あるいはロボットの動作速度を
設定する設定手段等が備えられており、オペレータはこ
れらの手段を所定の仕様に従って操作することでロボッ
トに対するティーチングを行っている。
作業を行う場合、当該ロボットの先端部に取着されたエ
ンドエフェクタを所定の経路に沿って移動させる必要が
ある。この場合、前記経路は一般にティーチングボック
スによって教示される。ここで、ロボットのティーチン
グを行うティーチングボックスには、ロボットの各関節
を駆動するための指令値やティーチングの基準とする座
標系を選択する入力手段あるいはロボットの動作速度を
設定する設定手段等が備えられており、オペレータはこ
れらの手段を所定の仕様に従って操作することでロボッ
トに対するティーチングを行っている。
ところで、このような産業用ロボットを用いてワーク
に対し塗装、シーリング、アーク溶接等の作業を行う場
合、ワークに対するエンドエフェクタの姿勢が極めて重
要となる。ここで、多関節ロボットのエンドエフェクタ
の位置をティーチングにより設定した場合、前記エンド
エフェクタを所定の位置に移動した際に、各関節が変位
することでエンドエフェクタのワークに対する姿勢が変
化してしまう。そこで、通常、エンドエフェクタの位置
を設定した後、ワークに対するエンドエフェクタの姿勢
を修正する作業が行われる。
に対し塗装、シーリング、アーク溶接等の作業を行う場
合、ワークに対するエンドエフェクタの姿勢が極めて重
要となる。ここで、多関節ロボットのエンドエフェクタ
の位置をティーチングにより設定した場合、前記エンド
エフェクタを所定の位置に移動した際に、各関節が変位
することでエンドエフェクタのワークに対する姿勢が変
化してしまう。そこで、通常、エンドエフェクタの位置
を設定した後、ワークに対するエンドエフェクタの姿勢
を修正する作業が行われる。
この場合、例えば、ロボットのアーム先端部を中心と
して旋回するように構成されたエンドエフェクタを用い
た場合、当該エンドエフェクタを旋回させた時にエンド
エフェクタのワークに対する作業点の位置が変動する不
都合が生じる。従って、エンドエフェクタのワークに対
する姿勢を修正した場合には前記作業点の位置の修正を
も行わなければならず、その作業が極めて面倒となる欠
点が指摘されている。
して旋回するように構成されたエンドエフェクタを用い
た場合、当該エンドエフェクタを旋回させた時にエンド
エフェクタのワークに対する作業点の位置が変動する不
都合が生じる。従って、エンドエフェクタのワークに対
する姿勢を修正した場合には前記作業点の位置の修正を
も行わなければならず、その作業が極めて面倒となる欠
点が指摘されている。
そこで、前述したティーチングの作業性を向上させる
ため、ティーチング時にエンドエフェクタの作業点の位
置およびワークに対する姿勢を記憶しておき、プレイバ
ック時において前記作業点の位置および姿勢データに基
づいてロボットの各関節の位置等を演算してロボットを
動作させる技術的思想が特開昭第59−167713号に開示さ
れている。然しながら、この場合には作業点の姿勢を変
更することで変位した作業点の位置を補正するように各
関節のデータを演算してロボットを動作させているた
め、ロボットの位置決め長時間を要し、プレイバック時
における動作速度が低下してしまう不都合が指摘されて
いる。
ため、ティーチング時にエンドエフェクタの作業点の位
置およびワークに対する姿勢を記憶しておき、プレイバ
ック時において前記作業点の位置および姿勢データに基
づいてロボットの各関節の位置等を演算してロボットを
動作させる技術的思想が特開昭第59−167713号に開示さ
れている。然しながら、この場合には作業点の姿勢を変
更することで変位した作業点の位置を補正するように各
関節のデータを演算してロボットを動作させているた
め、ロボットの位置決め長時間を要し、プレイバック時
における動作速度が低下してしまう不都合が指摘されて
いる。
［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、多関節ロボットを構成する各関節の状態デー
タから設定される座標変換行列と、エンドエフェクタの
作業点の移動ベクトルとを用いて前記エンドエフェクタ
を移動させた場合における各関節の状態データを算出す
ることにより、作業点の姿勢を固定した極めて容易なテ
ィーチングを可能とし、また、プレイバック時における
ロボットの動作速度を向上することの出来るロボットの
ティーチング方法を提供することを目的とする。
であって、多関節ロボットを構成する各関節の状態デー
タから設定される座標変換行列と、エンドエフェクタの
作業点の移動ベクトルとを用いて前記エンドエフェクタ
を移動させた場合における各関節の状態データを算出す
ることにより、作業点の姿勢を固定した極めて容易なテ
ィーチングを可能とし、また、プレイバック時における
ロボットの動作速度を向上することの出来るロボットの
ティーチング方法を提供することを目的とする。
［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は、エンドエフ
ェクタの姿勢を一定に維持した状態で連続的に変位させ
ることにより所定の作業を行う多関節ロボットのティー
チング方法であって、 多関節ロボットを構成する各関節の状態データから、
基準座標系に対する前記各関節間の座標変換行列を求め
る第１ステップと、 前記座標変換行列に基づき、エンドエフェクタによる
現在の作業点の位置を求める第２ステップと、 前記エンドエフェクタに設定された作業点座標系を基
準とし、前記エンドエフェクタを前記現在の作業点の位
置から次の作業点の位置に移動させる第３ステップと、 前記現在の作業点の位置から前記次の作業点の位置に
至る前記作業点座標系での移動ベクトルを求める第４ス
テップと、 前記移動ベクトルを前記基準座標系での移動ベクトル
に変換する第５ステップと、 前記現在の作業点の位置と前記基準座標系での前記移
動ベクトルとに基づき、前記次の作業点の位置を求める
第６ステップと、 前記座標変換行列と前記次の作業点の位置とに基づ
き、前記次の作業点における前記エンドエフェクタの姿
勢が前記現在の作業点における前記エンドエフェクタの
姿勢に一致するよう、前記次の作業点の位置に対する前
記各関節間の新たな座標変換行列を求める第７ステップ
と、 前記新たな座標変換行列から前記各関節の新たな状態
データを求める第８ステップと、 からなることを特徴とする。
ェクタの姿勢を一定に維持した状態で連続的に変位させ
ることにより所定の作業を行う多関節ロボットのティー
チング方法であって、 多関節ロボットを構成する各関節の状態データから、
基準座標系に対する前記各関節間の座標変換行列を求め
る第１ステップと、 前記座標変換行列に基づき、エンドエフェクタによる
現在の作業点の位置を求める第２ステップと、 前記エンドエフェクタに設定された作業点座標系を基
準とし、前記エンドエフェクタを前記現在の作業点の位
置から次の作業点の位置に移動させる第３ステップと、 前記現在の作業点の位置から前記次の作業点の位置に
至る前記作業点座標系での移動ベクトルを求める第４ス
テップと、 前記移動ベクトルを前記基準座標系での移動ベクトル
に変換する第５ステップと、 前記現在の作業点の位置と前記基準座標系での前記移
動ベクトルとに基づき、前記次の作業点の位置を求める
第６ステップと、 前記座標変換行列と前記次の作業点の位置とに基づ
き、前記次の作業点における前記エンドエフェクタの姿
勢が前記現在の作業点における前記エンドエフェクタの
姿勢に一致するよう、前記次の作業点の位置に対する前
記各関節間の新たな座標変換行列を求める第７ステップ
と、 前記新たな座標変換行列から前記各関節の新たな状態
データを求める第８ステップと、 からなることを特徴とする。
［実施態様］ 次に、本発明に係るロボットのティーチング方法につ
いて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
いて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
第１図において、参照符号10は本実施態様に係るロボ
ットのティーチング方法が適用される溶接システムを示
し、この溶接システム10ではシーケンサ12によるシーケ
ンス制御に基づきアーク溶接ロボット14が駆動され、ク
ランプ装置16によって治具台17上に位置決めされたワー
ク15に対し所定の溶接作業が行われる。この場合、アー
ク溶接ロボット14はティチングボックス18によりその動
作が教示され、ロボットコントローラ20を介して油圧ユ
ニット22および溶接コントローラ24によって駆動制御さ
れる。
ットのティーチング方法が適用される溶接システムを示
し、この溶接システム10ではシーケンサ12によるシーケ
ンス制御に基づきアーク溶接ロボット14が駆動され、ク
ランプ装置16によって治具台17上に位置決めされたワー
ク15に対し所定の溶接作業が行われる。この場合、アー
ク溶接ロボット14はティチングボックス18によりその動
作が教示され、ロボットコントローラ20を介して油圧ユ
ニット22および溶接コントローラ24によって駆動制御さ
れる。
アーク溶接ロボット14は基台26上に設置されており、
移動部28が油圧モータ30により前記基台26に対して矢印
方向に移動すると共に、旋回部32が油圧モータ34により
前記移動部28に対し矢印方向に旋回可能に構成される。
また、旋回部32にはアーム部材36の一端部が軸着し、こ
のアーム部材36は前記旋回部32に取着された油圧シリン
ダ38により矢印方向に昇降可能に構成される。一方、ア
ーム部材36の他端部には油圧モータ40を有する取付部材
42が取着され、前記取付部材42には油圧モータ44を介し
てエンドエフェクタとしての溶接トーチ46が連結され
る。この場合、溶接トーチ46は油圧モータ44を中心とし
油圧モータ40によって矢印方向に旋回すると共に、油圧
モータ44により矢印方向に回動可能に構成される。な
お、前述した油圧ユニット22はアーク溶接ロボット14を
構成する油圧モータ30、34、40および44と油圧シリンダ
38を駆動制御する。また、溶接コントローラ24は溶接ト
ーチ46とワーク15との間の溶接電流制御を達成する。
移動部28が油圧モータ30により前記基台26に対して矢印
方向に移動すると共に、旋回部32が油圧モータ34により
前記移動部28に対し矢印方向に旋回可能に構成される。
また、旋回部32にはアーム部材36の一端部が軸着し、こ
のアーム部材36は前記旋回部32に取着された油圧シリン
ダ38により矢印方向に昇降可能に構成される。一方、ア
ーム部材36の他端部には油圧モータ40を有する取付部材
42が取着され、前記取付部材42には油圧モータ44を介し
てエンドエフェクタとしての溶接トーチ46が連結され
る。この場合、溶接トーチ46は油圧モータ44を中心とし
油圧モータ40によって矢印方向に旋回すると共に、油圧
モータ44により矢印方向に回動可能に構成される。な
お、前述した油圧ユニット22はアーク溶接ロボット14を
構成する油圧モータ30、34、40および44と油圧シリンダ
38を駆動制御する。また、溶接コントローラ24は溶接ト
ーチ46とワーク15との間の溶接電流制御を達成する。
ここで、アーム溶接ロボット14に対して基台26に固定
したベース座標系O0と、溶接トーチ46のワーク15に対す
る作業点TCPに固定したハンド座標系Oeとを定義すると
共に、アーク溶接ロボット14の各関節に対して座標系O1
乃至O6を定義する。
したベース座標系O0と、溶接トーチ46のワーク15に対す
る作業点TCPに固定したハンド座標系Oeとを定義すると
共に、アーク溶接ロボット14の各関節に対して座標系O1
乃至O6を定義する。
ベース座標系O0はX0、Y0、Z0の直交３軸からなり、各
軸回りの回動方向を夫々A0、B0、C0とする。ハンドル座
標系OeはXe、Ye、Zeの直交３軸からなり、各軸回りの回
動方法を夫々Ae、Be、Ceとする。座標系O1は油圧モータ
30によりベース座標系O0に対して変位する座標系であ
り、座標系O2は油圧モータ34により座標系O1に対して回
動する座標系であり、座標系O3は油圧シリンダ38により
座標系O2に対して回動する座標系である。また、座標系
O4は座標系O3に対して固定された座標系であり、アーク
溶接ロボット14を６軸ロボットとして説明するために付
加したものである。さらに、座標系O5は油圧モータ40に
より座標系O4に対して回動する座標系であり、座標系O6
は油圧モータ44により座標系O5に対して回動する座標系
である。
軸回りの回動方向を夫々A0、B0、C0とする。ハンドル座
標系OeはXe、Ye、Zeの直交３軸からなり、各軸回りの回
動方法を夫々Ae、Be、Ceとする。座標系O1は油圧モータ
30によりベース座標系O0に対して変位する座標系であ
り、座標系O2は油圧モータ34により座標系O1に対して回
動する座標系であり、座標系O3は油圧シリンダ38により
座標系O2に対して回動する座標系である。また、座標系
O4は座標系O3に対して固定された座標系であり、アーク
溶接ロボット14を６軸ロボットとして説明するために付
加したものである。さらに、座標系O5は油圧モータ40に
より座標系O4に対して回動する座標系であり、座標系O6
は油圧モータ44により座標系O5に対して回動する座標系
である。
一方、ティーチングボックス18は第２図に示すように
構成される。すなわち、ティーチングボックス18はアー
ク溶接ロボット14に対してティーチング等を行う本体部
52と、当該ティーチングボックス18の操作方法等を表示
する表示部54とから基本的に構成される。
構成される。すなわち、ティーチングボックス18はアー
ク溶接ロボット14に対してティーチング等を行う本体部
52と、当該ティーチングボックス18の操作方法等を表示
する表示部54とから基本的に構成される。
本体部52は接続ケーブル55を介してロボットコントロ
ーラ20に接続されており、その上面部には後述するティ
ーチモード、プレイモード等の切り換えを行うモード切
換スイッチ56と、アーム溶接ロボット14をマニュアルで
動作させるジョイスティック58と、機能選択、データ入
力等を行うテンキー60と、アーク溶接ロボット14の動作
を非常停止させるための非常停止ボタン62とが設けられ
る。この場合、ジョイスティック58は矢印αおよびβ方
向に傾動可能であると共に矢印γ方向に回動可能に構成
されており、その傾動方向あるいは回動方向とアーク溶
接ロボット14の駆動方向との対応関係はテンキー60によ
って設定される。また、アーク溶接ロボット14の動作速
度はジョイスティック58の傾斜角度あるいは回動角度に
よって設定される。なお、ジョイスティック58の先端部
には動作スイッチ64が設けられており、この動作スイッ
チ64を押圧することによってアーム溶接ロボット14が動
作可能となる。
ーラ20に接続されており、その上面部には後述するティ
ーチモード、プレイモード等の切り換えを行うモード切
換スイッチ56と、アーム溶接ロボット14をマニュアルで
動作させるジョイスティック58と、機能選択、データ入
力等を行うテンキー60と、アーク溶接ロボット14の動作
を非常停止させるための非常停止ボタン62とが設けられ
る。この場合、ジョイスティック58は矢印αおよびβ方
向に傾動可能であると共に矢印γ方向に回動可能に構成
されており、その傾動方向あるいは回動方向とアーク溶
接ロボット14の駆動方向との対応関係はテンキー60によ
って設定される。また、アーク溶接ロボット14の動作速
度はジョイスティック58の傾斜角度あるいは回動角度に
よって設定される。なお、ジョイスティック58の先端部
には動作スイッチ64が設けられており、この動作スイッ
チ64を押圧することによってアーム溶接ロボット14が動
作可能となる。
本体部52は斜め上方向に突出する一対のアーム部材66
a、66bを有しており、これらのアーム部材66a、66bの先
端部間には取付ねじ68a、68bを介して表示部54が矢印θ
方向に回動可能に軸着する。この場合、表示部54はLCD
ディスプレイ70を有しており、このLCDディスプレイ70
にはモード切換スイッチ56およびテンキー60によって選
択されたティーチングボックス18の操作方法等が表示さ
れる。
a、66bを有しており、これらのアーム部材66a、66bの先
端部間には取付ねじ68a、68bを介して表示部54が矢印θ
方向に回動可能に軸着する。この場合、表示部54はLCD
ディスプレイ70を有しており、このLCDディスプレイ70
にはモード切換スイッチ56およびテンキー60によって選
択されたティーチングボックス18の操作方法等が表示さ
れる。
本実施態様に係るロボットのティーチング方法が適用
される溶接システムは基本的には以上のように構成され
るものであり、次にこのシステムを用いたティーチング
方法について説明する。
される溶接システムは基本的には以上のように構成され
るものであり、次にこのシステムを用いたティーチング
方法について説明する。
先ず、ティーチングボックス18の電源を投入する。こ
の場合、ティーチングボックス18のLCDディスプレイ70
には第３図に示すメインメニュー画面80が表示される。
このメインメニュー画面80において、「TEACH」はジョ
イスティック58を用いてアーク溶接ロボット14のティー
チングを行うティーチモードであり、「PLAY」はロボッ
トコントローラ20の図示しないキーボード等用いて所望
のティーチングデータを呼び出しアーク溶接ロボット14
を動作させるプレイモードである。また、「AUTO」は前
記のプレイモードをシーケンサ12等の要求に基づいて自
動的に実行するオートモードであり、アーク溶接ロボッ
ト14によるワーク15の実際の溶接作業はこのオートモー
ドで行われる。「EDIT」はティーチングボックス18に格
納されているティーチングデータを編集（立体シフト、
コピー等）する編集モードであり、「PARA」はアーク溶
接ロボット14における溶接トーチ46の寸法等のパラメー
タを設定するパラメータ設定モードである。
の場合、ティーチングボックス18のLCDディスプレイ70
には第３図に示すメインメニュー画面80が表示される。
このメインメニュー画面80において、「TEACH」はジョ
イスティック58を用いてアーク溶接ロボット14のティー
チングを行うティーチモードであり、「PLAY」はロボッ
トコントローラ20の図示しないキーボード等用いて所望
のティーチングデータを呼び出しアーク溶接ロボット14
を動作させるプレイモードである。また、「AUTO」は前
記のプレイモードをシーケンサ12等の要求に基づいて自
動的に実行するオートモードであり、アーク溶接ロボッ
ト14によるワーク15の実際の溶接作業はこのオートモー
ドで行われる。「EDIT」はティーチングボックス18に格
納されているティーチングデータを編集（立体シフト、
コピー等）する編集モードであり、「PARA」はアーク溶
接ロボット14における溶接トーチ46の寸法等のパラメー
タを設定するパラメータ設定モードである。
次に、オペレータがメインメニュー画面80からティー
チモードを選択しモード切換スイッチ56を［１］の位置
に設定すると、LTDディスプレイ70には第４図に示すテ
ィーチモードメニュー画面82が表示される。
チモードを選択しモード切換スイッチ56を［１］の位置
に設定すると、LTDディスプレイ70には第４図に示すテ
ィーチモードメニュー画面82が表示される。
この場合「JOINT_123」はジョイスティック58の矢印
α、βおよびγ方向への動作に対してアーク溶接ロボッ
ト14を構成する油圧モータ30、34および油圧シリンダ38
が駆動されるモードである。また、「JOINT_456」はジ
ョイスティック58の矢印αおよびβ方向への動作に対し
て油圧モータ40および44が駆動されるモードである。
「BASE_XYZ」はジョイスティック58の動作に対して溶接
トーチ46の作業点TCPが基台26の基準とするベース座標
系O0のX0、Y0、Z0の方向に夫々移動するモードである。
さらに、「BASE_ABC」はジョイスティック58の動作に対
して溶接トーチ46の作業点TCPが前記ベース座標系O0のX
0、Y0、Z0の回りA0、B0、C0方向に回動するモードであ
る。一方、「HAND_XYZ」はジョイスティック58の動作に
対して溶接トーチ46の作業点TCPが当該作業点TCPを基準
とするハンド座標系OeのXe、Ye、Ze方向に移動するモー
ドである。同様に、「HAND_ABC」は溶接トーチ46の作業
点TCPがハンド座標系OeのXe、Ye、Zeの回りAe、Be、Ce
方向に回動するモードである。「BASE_MDI」および「HA
ND_MDI」は夫々溶接トーチ46の作業点TCPがベース座標
系O0またはハンド座標系Oeを基準として入力されるティ
ーチングデータに基づいて移動するモードである。そし
て、「MEMORIZE」はアーク溶接ロボット14の現在の状態
をティーチングデータとしてロボットコントローラ20の
図示しない記憶手段に取り込むためのモードを示す。
α、βおよびγ方向への動作に対してアーク溶接ロボッ
ト14を構成する油圧モータ30、34および油圧シリンダ38
が駆動されるモードである。また、「JOINT_456」はジ
ョイスティック58の矢印αおよびβ方向への動作に対し
て油圧モータ40および44が駆動されるモードである。
「BASE_XYZ」はジョイスティック58の動作に対して溶接
トーチ46の作業点TCPが基台26の基準とするベース座標
系O0のX0、Y0、Z0の方向に夫々移動するモードである。
さらに、「BASE_ABC」はジョイスティック58の動作に対
して溶接トーチ46の作業点TCPが前記ベース座標系O0のX
0、Y0、Z0の回りA0、B0、C0方向に回動するモードであ
る。一方、「HAND_XYZ」はジョイスティック58の動作に
対して溶接トーチ46の作業点TCPが当該作業点TCPを基準
とするハンド座標系OeのXe、Ye、Ze方向に移動するモー
ドである。同様に、「HAND_ABC」は溶接トーチ46の作業
点TCPがハンド座標系OeのXe、Ye、Zeの回りAe、Be、Ce
方向に回動するモードである。「BASE_MDI」および「HA
ND_MDI」は夫々溶接トーチ46の作業点TCPがベース座標
系O0またはハンド座標系Oeを基準として入力されるティ
ーチングデータに基づいて移動するモードである。そし
て、「MEMORIZE」はアーク溶接ロボット14の現在の状態
をティーチングデータとしてロボットコントローラ20の
図示しない記憶手段に取り込むためのモードを示す。
そこで、例えば、テンキー60から［３］を入力すると
ティーチモードより「BASE_XYZ」のモードが選択され
る。次いで、オペレータは動作スイッチ64を押圧した状
態でジョイスティック58を矢印α、βおよびγ方向に所
定量傾動あるいは回動させる。この場合、ジョイスティ
ック58の傾斜方向、回動方向、傾斜角および回動角の各
データは接続ケーブル55を介してロボットコントローラ
20に転送される。ロボットコントローラ20は選択された
「BASE_XYZ」のモードに基づき前記各データからアーク
溶接ロボット14の各座標系O1乃至O6の移動量に対応する
パルス信号を生成し油圧ユニット22に出力する。油圧ユ
ニット22は前記パルス信号に基づきアーク溶接ロボット
14における溶接トーチ46の作業点TCPをベース座標系O0
に従いワーク15の所望の溶接位置まで移動させる。この
場合、前記作業点TCPはジョイスティック58を矢印α方
向に傾動させることでZ0方向に移動し、矢印β方向に傾
動させることでX0方向に移動し、矢印γ方向に回動させ
ることでY0方向に夫々移動する。
ティーチモードより「BASE_XYZ」のモードが選択され
る。次いで、オペレータは動作スイッチ64を押圧した状
態でジョイスティック58を矢印α、βおよびγ方向に所
定量傾動あるいは回動させる。この場合、ジョイスティ
ック58の傾斜方向、回動方向、傾斜角および回動角の各
データは接続ケーブル55を介してロボットコントローラ
20に転送される。ロボットコントローラ20は選択された
「BASE_XYZ」のモードに基づき前記各データからアーク
溶接ロボット14の各座標系O1乃至O6の移動量に対応する
パルス信号を生成し油圧ユニット22に出力する。油圧ユ
ニット22は前記パルス信号に基づきアーク溶接ロボット
14における溶接トーチ46の作業点TCPをベース座標系O0
に従いワーク15の所望の溶接位置まで移動させる。この
場合、前記作業点TCPはジョイスティック58を矢印α方
向に傾動させることでZ0方向に移動し、矢印β方向に傾
動させることでX0方向に移動し、矢印γ方向に回動させ
ることでY0方向に夫々移動する。
ここで、ワーク15における溶接経路が平面内で所定長
以上続く場合、アーク溶接を正確に遂行するためには溶
接トーチ46の作業点TCPの位置を正確に設定するだけで
なく、ワーク15に対する溶接トーチ46の姿勢を一定とす
る必要がある。この場合、本実施例態様における「BASE
_XYZ」のモードでは溶接トーチ46の作業点TCPがベース
座標系O0を基準として、その姿勢を固定した状態で所望
の位置まで平行移動される。そこで、第５図に示すフロ
ーチャートに基づき溶接トーチ46の移動方法を説明す
る。
以上続く場合、アーク溶接を正確に遂行するためには溶
接トーチ46の作業点TCPの位置を正確に設定するだけで
なく、ワーク15に対する溶接トーチ46の姿勢を一定とす
る必要がある。この場合、本実施例態様における「BASE
_XYZ」のモードでは溶接トーチ46の作業点TCPがベース
座標系O0を基準として、その姿勢を固定した状態で所望
の位置まで平行移動される。そこで、第５図に示すフロ
ーチャートに基づき溶接トーチ46の移動方法を説明す
る。
先ず、ロボットコントローラ20はアーク溶接ロボット
14を構成する各油圧モータ30、34、40、44および油圧シ
リンダ38に装着された図示しないポテンショメータから
現在のパルスPi（ｉ＝１、２、…６）を取り込み、この
パルスPiから隣接する座標系O1乃至O6に対する各関節の
現在の角度riを として求める（STP1）。ここで、k1jは座標系Oiにおけ
るポテンショメータの分解能および減速比に係るパタメ
ータである。k2iは座標系Oiにおける関節の可能範囲に
対して基準中間点を設定した場合、ポテンショメータに
よって得られたパルスPiを前記基準中間点に対する増減
量として表すためのオフセット量である。また、k3iは
角度（deg）をラジアンに変換するためのパラメータで
ある。なお、本実施態様では座標系O4が座標系O3に対し
て固定されているためパルスP4を０に設定しておく。
14を構成する各油圧モータ30、34、40、44および油圧シ
リンダ38に装着された図示しないポテンショメータから
現在のパルスPi（ｉ＝１、２、…６）を取り込み、この
パルスPiから隣接する座標系O1乃至O6に対する各関節の
現在の角度riを として求める（STP1）。ここで、k1jは座標系Oiにおけ
るポテンショメータの分解能および減速比に係るパタメ
ータである。k2iは座標系Oiにおける関節の可能範囲に
対して基準中間点を設定した場合、ポテンショメータに
よって得られたパルスPiを前記基準中間点に対する増減
量として表すためのオフセット量である。また、k3iは
角度（deg）をラジアンに変換するためのパラメータで
ある。なお、本実施態様では座標系O4が座標系O3に対し
て固定されているためパルスP4を０に設定しておく。
次に、（１）式に基づいて算出された現在の角度riか
ら変換行列 を算出する（STP2）。この場合、変換行列 はベース座標系O0に対する座標系Oiの位置および姿勢を
設定するものであり、変換行列 の各成分をtmn（ｍ＝１、２、３、ｎ＝１、２、３、
４）として のように設定される。ここで、変換行列 を と定義した場合、作業点TCPの現在の位置 を用いて、 として算出される（STP3）。なお、 は変換行列 の左側４行３列の成分を示し、 は変換行列 の右側４行１列の成分を示す。また、 は座標系O6に対する作業点TCPのオフセット量を示すベ
クトルであり、ベース座標系O0を基準としたX0、Y0、Z0
方向の成分をh1、h2、h3として、 のように定義される。
ら変換行列 を算出する（STP2）。この場合、変換行列 はベース座標系O0に対する座標系Oiの位置および姿勢を
設定するものであり、変換行列 の各成分をtmn（ｍ＝１、２、３、ｎ＝１、２、３、
４）として のように設定される。ここで、変換行列 を と定義した場合、作業点TCPの現在の位置 を用いて、 として算出される（STP3）。なお、 は変換行列 の左側４行３列の成分を示し、 は変換行列 の右側４行１列の成分を示す。また、 は座標系O6に対する作業点TCPのオフセット量を示すベ
クトルであり、ベース座標系O0を基準としたX0、Y0、Z0
方向の成分をh1、h2、h3として、 のように定義される。
次に、ロボットコントローラ20はティーチングボック
ス18におけるジョイスティック58からの入力の有無を判
別し（STP4）、入力のない場合には現在のパルスPiをそ
のまま保持する（STP5）。
ス18におけるジョイスティック58からの入力の有無を判
別し（STP4）、入力のない場合には現在のパルスPiをそ
のまま保持する（STP5）。
一方、ジョイスティック58が動作スイッチ64を押圧し
た状態で矢印α、βおよびγ方向に所定量傾動あるいは
回動された場合、ロボットコントローラ20はジョイステ
ィック58に連結された図示しない各ポテンショメータか
らの電圧信号ΔVjに基づきベース座標系O0の各軸X0、
Y0、Z0に対する移動量Δcjを算出する。この場合、前記
各ポテンショメータのゲインをgjとすると、移動量Δcj
は、 として求まる（STP6）。なお、ｊ＝１はX0方向、ｊ＝２
はY0方向、ｊ＝３はZ0方向の移動量に夫々対応する。
た状態で矢印α、βおよびγ方向に所定量傾動あるいは
回動された場合、ロボットコントローラ20はジョイステ
ィック58に連結された図示しない各ポテンショメータか
らの電圧信号ΔVjに基づきベース座標系O0の各軸X0、
Y0、Z0に対する移動量Δcjを算出する。この場合、前記
各ポテンショメータのゲインをgjとすると、移動量Δcj
は、 として求まる（STP6）。なお、ｊ＝１はX0方向、ｊ＝２
はY0方向、ｊ＝３はZ0方向の移動量に夫々対応する。
次いで、ステップ６で算出した移動量Δcjを用いて作
業点TCPの新たな位置 を求める（STP7）。すなわち、ジョイスティック58によ
って移動した作業点TCPの新たな位置 の各成分をcj、新たな位置 の各成分をcj′とすると、（６）式を用いて、 cj′＝cj−Δcj/k4 …（７） （ｊ＝１、２、３） として求まる。なお、k4はジョイスティック58の図示し
ないポテンショメータの分解能および減速比に係る係数
である。
業点TCPの新たな位置 を求める（STP7）。すなわち、ジョイスティック58によ
って移動した作業点TCPの新たな位置 の各成分をcj、新たな位置 の各成分をcj′とすると、（６）式を用いて、 cj′＝cj−Δcj/k4 …（７） （ｊ＝１、２、３） として求まる。なお、k4はジョイスティック58の図示し
ないポテンショメータの分解能および減速比に係る係数
である。
ここで、作業点TCPを位置 に移動させた場合の変換行列 を とすると、作業点TCPが位置 に移動する際に、その姿勢が固定されるためには（３）
式の関係から、 であることを要する。従って、作業点TCPの新たな位置 は、 となり、変換行列 が として求まる（STP8）。
式の関係から、 であることを要する。従って、作業点TCPの新たな位置 は、 となり、変換行列 が として求まる（STP8）。
そこで、この変換行列 を逆変換すれば、各座標系O1乃至O6が設定される関節に
おける次の角度ri′（ｉ＝１、２、…６）を求めること
が出来る（STP9）。この結果、前記角度ri′から次のパ
ルスPi′は、 のように求まる（STP10）。
おける次の角度ri′（ｉ＝１、２、…６）を求めること
が出来る（STP9）。この結果、前記角度ri′から次のパ
ルスPi′は、 のように求まる（STP10）。
次いで、ロボットコントローラ20はステップ10で求め
たパルスPi′を油圧ユニット22に出力しアーク溶接ロボ
ット14の移動指示を行う（STP11）。この場合、アーク
溶接ロボット14の溶接トーチ46は作業点TCPの姿勢を固
定した状態でその位置のみがジョイスティック58の傾動
量あるいは回動量に応じて変化する。そこで、ティーチ
ングボックス18のテンキー60より０とＩを同時に入力す
れば、ロボットコントローラ20の図示しない記憶手段に
ステップ10で求められた各関節のパルスPi′がティーチ
ングデータとして格納される（STP12）。
たパルスPi′を油圧ユニット22に出力しアーク溶接ロボ
ット14の移動指示を行う（STP11）。この場合、アーク
溶接ロボット14の溶接トーチ46は作業点TCPの姿勢を固
定した状態でその位置のみがジョイスティック58の傾動
量あるいは回動量に応じて変化する。そこで、ティーチ
ングボックス18のテンキー60より０とＩを同時に入力す
れば、ロボットコントローラ20の図示しない記憶手段に
ステップ10で求められた各関節のパルスPi′がティーチ
ングデータとして格納される（STP12）。
以上の処理を所望の溶接地点毎に繰り返すことによ
り、溶接トーチ46の作業点TCPはワーク15の所定の位置
に平行移動することになる。
り、溶接トーチ46の作業点TCPはワーク15の所定の位置
に平行移動することになる。
なお、上述した実施態様ではベース座標系O0を基準と
して作業点TCPを平行移動させる場合について説明した
が、前記作業点TCPに設定されるハンド座標系Oeを基準
として当該作業点TCPを平行移動させることも可能であ
る。そこで、オペレータはLCDディスプレイ70に表示さ
れたティーチモードメニュー画面82より「HAND_XYZ」の
モードを選択してジョイスティック58を所定方向に傾動
あるいは回動させる。この場合、作業点TCPは当該作業
点TCPに固定したハンド座標系Oeを基準として変更され
るため、オペレータはベース座標系O0を用いた場合より
も一層容易にティーチングを行うことが可能となる。な
お、この場合の処理手順では、第５図に示すステップ６
においてハンド座標系Oeの各軸Xe、Ye、Ze方向の移動量
を設定した後、当該移動量をベース座標系O0からみた移
動量Δcj（（６）式参照）に変換してステップ７以下の
処理を遂行すれば、各関節に対する所望のパルスを得る
ことが出来る。
して作業点TCPを平行移動させる場合について説明した
が、前記作業点TCPに設定されるハンド座標系Oeを基準
として当該作業点TCPを平行移動させることも可能であ
る。そこで、オペレータはLCDディスプレイ70に表示さ
れたティーチモードメニュー画面82より「HAND_XYZ」の
モードを選択してジョイスティック58を所定方向に傾動
あるいは回動させる。この場合、作業点TCPは当該作業
点TCPに固定したハンド座標系Oeを基準として変更され
るため、オペレータはベース座標系O0を用いた場合より
も一層容易にティーチングを行うことが可能となる。な
お、この場合の処理手順では、第５図に示すステップ６
においてハンド座標系Oeの各軸Xe、Ye、Ze方向の移動量
を設定した後、当該移動量をベース座標系O0からみた移
動量Δcj（（６）式参照）に変換してステップ７以下の
処理を遂行すれば、各関節に対する所望のパルスを得る
ことが出来る。
以上のようにしてアーク溶接ロボット14のティーチン
グ作業が完了すると、オペレータはティーチングボック
ス18のLCDディスプレイ70の画面を第３図に示すメイン
メニュー画面80に戻す。次に、モード切換スイッチ56を
［２］のプレイモードに設定し、アーク溶接ロボット14
に対してプレイバック動作を行わせるティーチングデー
タの確認を行う。
グ作業が完了すると、オペレータはティーチングボック
ス18のLCDディスプレイ70の画面を第３図に示すメイン
メニュー画面80に戻す。次に、モード切換スイッチ56を
［２］のプレイモードに設定し、アーク溶接ロボット14
に対してプレイバック動作を行わせるティーチングデー
タの確認を行う。
次に、ティーチングデータによるアーク溶接ロボット
14の動作確認が終了すると、オペレータはLCDディスプ
レイ70の画面を再びメインメニュー画面80に戻した後、
テンキー60の［３］を選択しオートモードとする。この
場合、アーク溶接ロボット14はシーケンサ12の制御下に
ロボットコントローラ20より出力されるティーチングデ
ータに基づいてワーク15に対し所望の溶接作業を遂行す
る。なお、ロボットコントローラ20はティーチング時に
おいて設定された各油圧モータ30、34、40、44および油
圧シリンダ38のティーチングデータを保持しているた
め、アーク溶接ロボット14に対して高速度でデータを出
力することが出来る。従って、当該アーク溶接作業を高
速に遂行することが可能となる。
14の動作確認が終了すると、オペレータはLCDディスプ
レイ70の画面を再びメインメニュー画面80に戻した後、
テンキー60の［３］を選択しオートモードとする。この
場合、アーク溶接ロボット14はシーケンサ12の制御下に
ロボットコントローラ20より出力されるティーチングデ
ータに基づいてワーク15に対し所望の溶接作業を遂行す
る。なお、ロボットコントローラ20はティーチング時に
おいて設定された各油圧モータ30、34、40、44および油
圧シリンダ38のティーチングデータを保持しているた
め、アーク溶接ロボット14に対して高速度でデータを出
力することが出来る。従って、当該アーク溶接作業を高
速に遂行することが可能となる。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、多関節ロボットを構
成する各関節の座標変換行列とエンドエフェクタによる
作業点の移動ベクトルとを用いて前記作業点の姿勢を固
定した状態で当該エンドエフェクタを移動させている。
従って、エンドエフェクタをワークに対して一定の姿勢
で移動させることが出来る。また、各関節の状態データ
は前記座標変換行列と移動ベクトルとで設定される新た
な座標変換行列を用いてティーチング時に容易に算出す
ることが出来る。従って、ティーチング時におけるデー
タ算出時間が短縮されるだけでなく、プレイバック時に
おけるロボットの動作速度も向上する。
成する各関節の座標変換行列とエンドエフェクタによる
作業点の移動ベクトルとを用いて前記作業点の姿勢を固
定した状態で当該エンドエフェクタを移動させている。
従って、エンドエフェクタをワークに対して一定の姿勢
で移動させることが出来る。また、各関節の状態データ
は前記座標変換行列と移動ベクトルとで設定される新た
な座標変換行列を用いてティーチング時に容易に算出す
ることが出来る。従って、ティーチング時におけるデー
タ算出時間が短縮されるだけでなく、プレイバック時に
おけるロボットの動作速度も向上する。
さらに、本発明では、エンドエフェクタの移動に際
し、前記エンドエフェクタに設定された作業点座標系を
基準として前記エンドエフェクタを前記現在の作業点の
位置から次の作業点の位置に移動させ、そのときの移動
ベクトルを基準座標系の移動ベクトルに変換した後、こ
れを用いて新たな座標変換行列を求めている。従って、
作業者は、前記エンドエフェクタに設定された固有の座
標系に基づき、極めて容易に前記エンドエフェクタを所
望の位置に移動させることが出来る。
し、前記エンドエフェクタに設定された作業点座標系を
基準として前記エンドエフェクタを前記現在の作業点の
位置から次の作業点の位置に移動させ、そのときの移動
ベクトルを基準座標系の移動ベクトルに変換した後、こ
れを用いて新たな座標変換行列を求めている。従って、
作業者は、前記エンドエフェクタに設定された固有の座
標系に基づき、極めて容易に前記エンドエフェクタを所
望の位置に移動させることが出来る。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
第１図は本発明に係るロボットのティーチング方法が適
用される溶接システムの概略構成図、 第２図は第１図に示す溶接システムにおけるティーチン
グボックスの構成斜視図、 第３図および第４図は第２図に示すティーチングボック
スに表示される各メニュー画面の説明図、 第５図は本発明に係るロボットのティーチング方法の手
順を示すフローチャートである。 10……溶接システム、12……シーケンサ 14……アーク溶接ロボット 18……ティーチングボックス 20……ロボットコントローラ 22……油圧ユニット、24……溶接コントローラ 52……本体部、54……表示部 56……モード切換スイッチ 58……ジョイスティック、60……テンキー 62……非常停止ボタン、64……動作スイッチ 70……LCDディスプレイ
用される溶接システムの概略構成図、 第２図は第１図に示す溶接システムにおけるティーチン
グボックスの構成斜視図、 第３図および第４図は第２図に示すティーチングボック
スに表示される各メニュー画面の説明図、 第５図は本発明に係るロボットのティーチング方法の手
順を示すフローチャートである。 10……溶接システム、12……シーケンサ 14……アーク溶接ロボット 18……ティーチングボックス 20……ロボットコントローラ 22……油圧ユニット、24……溶接コントローラ 52……本体部、54……表示部 56……モード切換スイッチ 58……ジョイスティック、60……テンキー 62……非常停止ボタン、64……動作スイッチ 70……LCDディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−167713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−148504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−95605（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】エンドエフェクタの姿勢を一定に維持した
状態で連続的に変位させることにより所定の作業を行う
多関節ロボットのティーチング方法であって、 多関節ロボットを構成する各関節の状態データから、基
準座標系に対する前記各関節間の座標変換行列を求める
第１ステップと、 前記座標交換行列に基づき、エンドエフェクタによる現
在の作業点の位置を求める第２ステップと、 前記エンドエフェクタに設定された作業点座標系を基準
とし、前記エンドエフェクタを前記現在の作業点の位置
から次の作業点の位置に移動させる第３ステップと、 前記現在の作業点の位置から前記次の作業点の位置に至
る前記作業点座標系での移動ベクトルを求める第４ステ
ップと、 前記移動ベクトルを前記基準座標系での移動ベクトルに
変換する第５ステップと、 前記現在の作業点の位置と前記基準座標系での前記移動
ベクトルとに基づき、前記次の作業点の位置を求める第
６ステップと、 前記座標変換行列と前記次の作業点の位置とに基づき、
前記次の作業点における前記エンドエフェクタの姿勢が
前記現在の作業点における前記エンドエフェクタの姿勢
に一致するよう、前記次の作業点の位置に対する前記各
関節間の新たな座標変換行列を求める第７ステップと、 前記新たな座標変換行列から前記各関節の新たな状態デ
ータを求める第８ステップと、 からなることを特徴とするロボットのティーチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333604A JP2572092B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | ロボットのティーチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333604A JP2572092B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | ロボットのティーチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01173206A JPH01173206A (ja) | 1989-07-07 |
| JP2572092B2 true JP2572092B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=18267903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62333604A Expired - Lifetime JP2572092B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | ロボットのティーチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572092B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4430270B2 (ja) * | 2001-08-06 | 2010-03-10 | 本田技研工業株式会社 | プラントの制御装置及び内燃機関の空燃比制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6095605A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Nissan Motor Co Ltd | ロボツトのテイ−チデ−タ補正方法 |
| JPS59167713A (ja) * | 1983-12-05 | 1984-09-21 | Hitachi Ltd | ロボツトの手首姿勢テイ−チング方法 |
| JPS61148504A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | ロボツトの制御装置 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62333604A patent/JP2572092B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01173206A (ja) | 1989-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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