JP2579605B2

JP2579605B2 - Robot origin alignment method

Info

Publication number: JP2579605B2
Application number: JP60094135A
Authority: JP
Inventors: 哲平山下; 正直村田; 正紀大西; 禮奉鈴木
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPS61251905A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は複数の自由度を有するロボットの１自由度に
関して増分式エンコーダを用いる位置検出器の原点位置
合せ方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of aligning the origin of a position detector using an incremental encoder for one degree of freedom of a robot having a plurality of degrees of freedom.

[Conventional technology]

ロボットの位置検出器はコスト、精度などの点から、
増分式エンコーダとアップダウンカウンタの組合せが多
用されており、増分式エンコーダからのパルス信号をア
ップダウンカウンタで計数して位置情報とするものであ
る。しかし、電源をオフすると前記カウンタの内容は消
失し、電源オン時、カウンタの示す位置情報はロボット
位置とは全く関係のないでたらめな情報となる。そこで
通常、ロボットの各軸をいったん原点位置に戻し、原点
位置からパルスをカウントして絶対位置データを得るよ
うにしている。ロボットは絶対位置データに基づいて制
御されるので、この原点合せは必須である。第４図はロ
ボットの従来の原点合せ方法を示すための動作タイミン
グ図、第５図は第４図の動作をさせるための回路ブロッ
ク図である。第４図中、（イ）はロボットの動作範囲、
リミットスイッチの配置位置等を示すもので図中、LS₁
は原点位置検出用のリミットスイッチ、LS₂は動作軸を
正転したときの動作限界点を検出するための、正転動作
限界検出用リミットスイッチ、LS₃は動作軸を逆転した
ときの動作限界点を検出するための逆転動作限界検出用
リミットスイッチである。すなわち、通常のロボットの
プレイバック動作は動作範囲Ａ〜Ｂ内でソフトウエアで
管理して行われる。動作範囲Ａ〜Ｂ外ではソフトウエア
で管理できない。しかし、手動で軸駆動用電動機を駆動
して動作させ得る。LS₂、LS₃はこのときの限界動作範囲
を規定したもので、このリミットスイッチのいずれかが
オンすれば電動機が、その方向には瞬時にオフし、ロボ
ットの暴走等を有効に防止するように設けられているも
のである。（ロ）は、増分式エンコーダが出力するパル
ス信号を示すもの、（ハ）は同じくエンコーダが１回転
する毎に出力するゼロパルス信号（Ｚ信号）を示すも
の、（ニ）は原点位置検出用リミットスイッチLS₁の出
力信号を示すものである。すなわち、例えば、Ｘ点で停
電又は電源オフによりカウンタのカウント値が消される
と、電動機を手動で逆転し、原点位置リミットスイッチ
LS₁を動作させ、LS₁動作後にエンコーダからゼロパルス
信号が出力されたとき、すなわち、LS₁の信号とゼロパ
ルス信号とのアンド信号でアップダウンカウンタCTをク
リアして、ロボットの原点合せをするものである。第５
図中、PDはパルス分離回路でエンコーダ（図示しない）
のパルス信号を入力し、その入力信号が正転方向の信号
のときはアップダウンカウンタCTのアップ入力端子へ、
逆転方向の信号のときはダウン入力端子へパルス信号を
出力するもの、CTはアップダンウンカウンタ、ANはアン
ド素子で、これらを図のように接続して第４図の動作を
させるようにしたものである。Robot position detectors are cost and precision
A combination of an incremental encoder and an up-down counter is frequently used, and pulse signals from the incremental encoder are counted by an up-down counter to obtain position information. However, when the power is turned off, the contents of the counter are lost, and when the power is turned on, the position information indicated by the counter becomes random information completely unrelated to the robot position. Therefore, usually, each axis of the robot is once returned to the origin position, and pulses are counted from the origin position to obtain absolute position data. Since the robot is controlled based on the absolute position data, this origin adjustment is essential. FIG. 4 is an operation timing chart showing a conventional method of aligning the robot's origin, and FIG. 5 is a circuit block diagram for performing the operation shown in FIG. In FIG. 4, (a) is the operating range of the robot,
In the figure in which illustrates the arrangement position of the limit switch, LS ₁
Is the limit switch for detecting the home position, LS ₂ is the limit switch for detecting the forward rotation operation limit to detect the operation limit point when the operation axis is rotated forward, and LS ₃ is the operation limit when the operation axis is reversed. This is a limit switch for detecting a reverse rotation operation limit for detecting a point. That is, the normal robot playback operation is performed by software within the operation ranges A and B. Outside the operating ranges A and B, it cannot be managed by software. However, the shaft driving motor can be driven and operated manually. LS ₂ and LS ₃ specify the limit operating range at this time.If any one of these limit switches is turned on, the motor will turn off instantly in that direction, effectively preventing runaway of the robot etc. It is provided in. (B) shows a pulse signal output from the incremental encoder, (c) shows a zero pulse signal (Z signal) output each time the encoder makes one revolution, and (d) shows a limit for detecting the origin position. It shows the output signal of the switch LS _1. That is, for example, when the count value of the counter is erased at a point X due to a power failure or power off, the motor is manually reversed and the home position limit switch is turned off.
When LS ₁ is operated and the zero pulse signal is output from the encoder after LS ₁ operation, that is, the up / down counter CT is cleared by the AND signal of the LS ₁ signal and the zero pulse signal, and the robot origin is aligned. It is. Fifth
In the figure, PD is a pulse separation circuit and an encoder (not shown)
When the input signal is a signal in the forward direction, the pulse signal is input to the up input terminal of the up / down counter CT.
In the case of a signal in the reverse direction, a pulse signal is output to the down input terminal, CT is an up-down counter, AN is an AND element, and these are connected as shown in the figure to operate as shown in FIG. Things.

[Problems to be solved by the invention]

以上のような従来の原点合せ方法では、原点位置を決
定する場所がリミットスイッチLS等で固定されるため、
その場所まで動作させて原点合せしなければならない。
したがって、原点合せに時間を要し、又、その原点位置
検出用リミットスイッチの位置までアームを動かせない
狭い地域で作動させている場合は、広い場所までわざわ
ざ移動ロボットを動かし原点合せを行う等のことが必要
で大変に不便であるという欠点がある。本発明は原点位
置合せをどの位置でも行い得るようにして前述の従来の
欠点を解消することを目的とする。In the above-described conventional home position matching method, the place for determining the home position is fixed by the limit switch LS or the like.
It must be moved to that location to set the origin.
Therefore, if it takes time to adjust the origin, and if it is operating in a narrow area where the arm cannot be moved to the position of the limit switch for detecting the origin position, it is necessary to move the mobile robot to a wide area to adjust the origin. And it is very inconvenient. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional disadvantages by allowing the origin to be aligned at any position.

[Means for solving the problem]

第１図は本発明によるロボットの原点合せ方法を示す
ための動作タイミング図、第２図は第１図の動作をさせ
るための回路ブロック図である。FIG. 1 is an operation timing chart for illustrating a method of aligning the origin of a robot according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit block diagram for performing the operation of FIG.

第１図中、（イ）はロボットの限界動作範囲及び限界
リミットスイッチLS₂、LS₃の設置位置を示すもの、
（ロ）は増分式エンコーダ（図示しない）が１回転する
毎に出力するゼロパルス信号（Ｚ信号）の出力タイミン
グを示すもの、（ハ）はプリセットデータをカウンタCT
の入力データ端子にセットした後、実際にそのデータを
カウンタCT内に読込ませてプリセットしてもよいという
ための信号で、操作員が押釦スイッチ等で与えてもよい
し、又はプリセットデータのセットに連動する等の自動
的方法で与えられるプリセット可信号の出力タイミング
を示すもの、（ニ）はカウンタCTにプリセットデータを
入力するためのロード信号の出力タイミングを示すも
の、（ホ）はプリセットデータがカウンタCTの入力デー
タ端子にセットされているタイミングを示すもの、
（ヘ）はロボットの動作軸（減速機出力軸）の回転位置
に対するポテンシオメータVRの出力電圧を示すものであ
る。第２図中、VRはポテンシオメータ、Ｅは直流電源、
ADはポテンシオメータVRのアナログ出力信号を入力し、
デイジタル信号に変換するアナログ・デイジタル変換
器、PDはパルス分離回路で、エンコーダ（図示しない）
のパルス信号を入力し、その入力信号が正転方向の信号
のときはアップダウンカウンタCTのアップ入力端子へ、
逆転方向の信号のときはダウン入力端子へパルス信号を
出力するもの、CTはアップダウンカウンタ、ANはアンド
素子である。すなわち、本発明に於ては、まずロボット
の動作軸の出力側、たとえば減速機の出力軸側にポテン
シオメータVRを取付け、出力軸の変化に連動して、ポテ
ンシオメータの中間端子が動くようにして出力軸の変化
位置と、ポテンシオメータVRの出力電圧とを対応させる
ようにし、そのポテンシオメータVRの出力電圧をアナロ
グ・デイジタル変換器ADでデイジタル変換して、マイク
ロコンピュータに与え、さらにコンピュータのメモリ
（ROM）内に正確に原点合せした場合のエンコーダから
出力されるゼロパルス信号（Ｚ信号）の出力時に於ける
カウンタCTのカウント値と、アナログ・デイジタル変換
器（以後AD変換器と記す）ADの出力値とを、各Ｚ信号毎
にテーブルとして書き込んでおく。そして原点合せの場
合、コンピュータでAD変換器の出力を検出し、テーブル
からそれに基づいて、次のＺ信号に対応したモータ側増
分式エンコーダのカウント値をプリセットデータとして
読出し、かつプリセット可信号をセットし、その後ロボ
ットアームの移動を開始し次のＺ信号で上記プリセット
データをカウンタCTに読込んでプリセットすることによ
り原点合せを完了させる。In Figure 1, (b) is shows the installation position of the extreme operating range of the robot and limit the limit switch LS _2, LS _3,
(B) shows the output timing of the zero pulse signal (Z signal) output each time the incremental encoder (not shown) makes one rotation, and (c) shows the preset data as the counter CT.
After the input data terminal has been set, a signal indicating that the data may be actually read into the counter CT and preset may be given by the operator using a push button switch, or the preset data may be set. (D) shows the output timing of the load signal for inputting the preset data to the counter CT, and (e) shows the preset data. Indicates the timing set at the input data terminal of the counter CT,
(F) shows the output voltage of the potentiometer VR with respect to the rotation position of the operation axis (reducer output shaft) of the robot. In FIG. 2, VR is a potentiometer, E is a DC power supply,
AD inputs the analog output signal of potentiometer VR,
An analog-to-digital converter that converts digital signals, PD is a pulse separation circuit and an encoder (not shown)
When the input signal is a signal in the forward direction, the pulse signal is input to the up input terminal of the up / down counter CT.
In the case of a signal in the reverse direction, a pulse signal is output to the down input terminal, CT is an up / down counter, and AN is an AND element. That is, in the present invention, first, the potentiometer VR is attached to the output side of the operation axis of the robot, for example, the output axis side of the speed reducer, and the intermediate terminal of the potentiometer is moved in conjunction with the change of the output axis. The change position of the output shaft is made to correspond to the output voltage of the potentiometer VR, the output voltage of the potentiometer VR is digitally converted by an analog-to-digital converter AD, and given to a microcomputer. When the zero pulse signal (Z signal) is output from the encoder when the origin is accurately aligned in the (ROM), the count value of the counter CT and the analog-to-digital converter (hereinafter referred to as AD converter) AD The output value is written as a table for each Z signal. In the case of home position alignment, the computer detects the output of the AD converter, reads the count value of the motor-side incremental encoder corresponding to the next Z signal from the table as preset data based on the output, and sets the preset enable signal. Then, the movement of the robot arm is started, and the preset data is read into the counter CT by the next Z signal and preset, thereby completing the origin matching.

[Action]

第３図は本発明によるロボットの原点合せ方法の手順
を示すフローチヤートである。以下、本図にしたがって
説明する。まず電源がオフされ、カウンタCTの内容が消
失したとか、アーム可動範囲が狭く新たに原点合せの必
要が生じた場合、電源投入あるいは一旦電源を切り再投
入する。そうすると、A/D変換切ADの出力がコンピュー
タに再入力され、コンピュータはその値から予じめのテ
ーブルより次のＺ信号に対応する増分式エンコーダカウ
ント値をプリセットデータとして読出す。そしてその読
出したプリセットデータを、カウンタCTの入力データ端
子にセットする。つづいて、プリセット可信号をアンド
素子の一方入力端子に与え、ロボットアームの移動を開
始する。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a method of aligning the origin of a robot according to the present invention. Hereinafter, description will be made with reference to this figure. First, when the power is turned off and the contents of the counter CT are lost or when the movable range of the arm is narrow and it is necessary to newly set the origin, the power is turned on or the power is once turned off and turned on again. Then, the output of the A / D conversion off AD is re-input to the computer, and the computer reads the incremental encoder count value corresponding to the next Z signal from the table as preset data from the value. Then, the read preset data is set to the input data terminal of the counter CT. Subsequently, a preset enable signal is given to one input terminal of the AND element, and the movement of the robot arm is started.

そうすると、次のＺ信号の出力によりリセットされて
いたプリセットデータがカウンタCT内に読込まれ、その
位置に於けるカウント値がカウンタCT内にプリセットさ
れ上記Ｚ信号の固定座標系における位置が明らかとな
る。この結果、ロボットを大きな動作範囲動かすことな
く、原点合せができることとなる。Then, the preset data which has been reset by the output of the next Z signal is read into the counter CT, the count value at that position is preset into the counter CT, and the position of the Z signal in the fixed coordinate system becomes clear. . As a result, the origin can be adjusted without moving the robot in a large operation range.

〔The invention's effect〕

本発明によれば、従来のように原点位置まで動作させ
なくても、ゼロパルス毎に原点合せができるため、原
点合せ動作が小さくなり、したがって、短時間に原点合
せが可能となり、又、狭い場所でアーム動作範囲が限
られている場合であっても、ロボットを広い場所まで移
動させる等のことを行わずとも原点合せを実現できる。According to the present invention, since the origin can be adjusted for each zero pulse without having to be moved to the origin position as in the related art, the origin adjustment operation is reduced, and therefore, the origin can be adjusted in a short time. Thus, even if the arm movement range is limited, the origin can be adjusted without moving the robot to a wide place.

[Brief description of the drawings]

第１図は本発明によるロボットの原点合せ方法を示すた
めの動作タイミング図、第２図は、第１図の動作をさせ
るためのブロック回路図、第３図は、本発明によるロボ
ットの原点合せ方法の手順を示すフローチャート、第４
図はロボットの従来の原点合せ方法を示すための動作タ
イミング図、第５図は第４図の動作をさせるためのブロ
ック回路図である。FIG. 1 is an operation timing chart for showing a method of aligning the origin of a robot according to the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram for performing the operation of FIG. 1, and FIG. Flow chart showing steps of method, fourth
5 is an operation timing chart showing a conventional method of aligning the origin of the robot, and FIG. 5 is a block circuit diagram for performing the operation shown in FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き合議体審判長田村敏朗審判官西川一審判官柳田利夫 (56)参考文献特開昭59−229609（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−186585（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−140402（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−211452（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−82694（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224503（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−43926（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続き Continuing on the front page Referee Toshio Tamura Referee Judge Kazu Nishikawa Referee Toshio Yanagita (56) References JP-A-59-229609 (JP, A) JP-A-58-186585 (JP, A) JP-A-56-140402 (JP, A) JP-A-57-211452 (JP, A) JP-A-58-82694 (JP, A) JP-A-59-224503 (JP, A) JP-B-57-43926 (JP, A) , B2)

Claims

(57) [Claims]

1. An incremental encoder is mounted on a motion axis of a robot, and an output pulse signal of the encoder is counted by a pulse counter (CT) to detect a position of the axis. A potentiometer (V) that generates an output voltage corresponding to the axis change position
R); an analog-to-digital converter (AD) for inputting the output of the potentiometer (VR) and performing analog-to-digital conversion; a zero-pulse signal (Z signal) output each time the encoder makes one rotation; A table in which the corresponding count value of the pulse counter and the corresponding output value of the analog / digital converter are stored in the microcomputer in advance for each zero pulse signal; the zero pulse signal (Z signal) is input to one of its input terminals. ,
An AND element (AN) connected to the other side to input a preset enable signal and input its output to the load input terminal (LOAD) of the pulse counter (CT); At this time, the output of the analog-to-digital converter (AD) is input to the microcomputer, and the microcomputer counts the count value of the pulse counter (CT) corresponding to the next zero pulse signal (Z signal) based on the digital input. The data is read from the table and set as preset data in the data input terminal of the pulse counter (CT), and a preset enable signal is given to the AND element (AN). Then, the movement of the robot arm is started, and the next zero pulse signal is output. Preset the count value of the pulse counter (CT) by (Z signal) Origin combined method of the robot.