JP2603940B2 - 水平多関節ロボツトの較正装置 - Google Patents
水平多関節ロボツトの較正装置Info
- Publication number
- JP2603940B2 JP2603940B2 JP8480187A JP8480187A JP2603940B2 JP 2603940 B2 JP2603940 B2 JP 2603940B2 JP 8480187 A JP8480187 A JP 8480187A JP 8480187 A JP8480187 A JP 8480187A JP 2603940 B2 JP2603940 B2 JP 2603940B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- tip
- error
- pin
- coordinate value
- 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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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボットに係り、特に水平多関節ロボ
ットの較正装置に関する。
ットの較正装置に関する。
作業計画を上位のコンピュータでやり、その動作デー
タをロボットコントローラに送る最近のシステムは、コ
ンピュータの機能が高まるにつれ実用性も高くなってい
る。しかし、このコンピュータのデータだけでは、ロボ
ットは目標の座標値とずれる。ロボットの座標系を作業
環境の座標系に合わせれば補償できるが、完全ではな
い。それは実際のロボットの形がロボットコントローラ
内の計算上の理想形でなく、歪んでいるからである。た
とえばロボットの組立て時に治具等を使って機械的に初
期の形状を整えても、アームのたわみもある。そこで、
各部誤差を較正用データとしてもち、ロボット先端での
座標値誤差（以下、先端誤差）をその較正用データから
出し、その分だけ補正するなど、ソフトウェアで形状の
誤差を補正する方法が提唱されている。
タをロボットコントローラに送る最近のシステムは、コ
ンピュータの機能が高まるにつれ実用性も高くなってい
る。しかし、このコンピュータのデータだけでは、ロボ
ットは目標の座標値とずれる。ロボットの座標系を作業
環境の座標系に合わせれば補償できるが、完全ではな
い。それは実際のロボットの形がロボットコントローラ
内の計算上の理想形でなく、歪んでいるからである。た
とえばロボットの組立て時に治具等を使って機械的に初
期の形状を整えても、アームのたわみもある。そこで、
各部誤差を較正用データとしてもち、ロボット先端での
座標値誤差（以下、先端誤差）をその較正用データから
出し、その分だけ補正するなど、ソフトウェアで形状の
誤差を補正する方法が提唱されている。
第４図のロボットの場合を以下に示す。
Ｐ＋ΔＰ＝Rot１＋Δ１［Rot２＋Δ２｛Rot
３＋Δ３（Ｚ ＋ΔＺ）＋L2＋ΔL2｝＋L1＋ΔL1］＋ΔＢ＋Δ（）
（１） ここで、P:目標座標値 ΔP:先端誤差 Rotｉ：回転変換（ｉ軸） Δi:旋回回転軸原点誤差および関節軸の傾き（ｉ軸） Z:ロボットＺ軸 ΔZ:ツール取付誤差 Li:アーム長（第ｉアーム） ΔLi:アーム長誤差（第ｉアーム） ΔB:据付誤差 Δ（）：ある姿勢における先端におけるたわみ 式（１）は、ある目標値Ｐに動くときの先端誤差ΔＰ
を計算する式で、先端誤差分だけ目標値をずらして仮の
目標値Ｐ′とする方法である。即ち、 Ｐ′＝Ｐ−ΔＰ （２） この方法は各部誤差ΔＥ（Δi,ΔZ,ΔLi,ΔB,Δ
（）など）が微小であれば、精度良く較正できる。
３＋Δ３（Ｚ ＋ΔＺ）＋L2＋ΔL2｝＋L1＋ΔL1］＋ΔＢ＋Δ（）
（１） ここで、P:目標座標値 ΔP:先端誤差 Rotｉ：回転変換（ｉ軸） Δi:旋回回転軸原点誤差および関節軸の傾き（ｉ軸） Z:ロボットＺ軸 ΔZ:ツール取付誤差 Li:アーム長（第ｉアーム） ΔLi:アーム長誤差（第ｉアーム） ΔB:据付誤差 Δ（）：ある姿勢における先端におけるたわみ 式（１）は、ある目標値Ｐに動くときの先端誤差ΔＰ
を計算する式で、先端誤差分だけ目標値をずらして仮の
目標値Ｐ′とする方法である。即ち、 Ｐ′＝Ｐ−ΔＰ （２） この方法は各部誤差ΔＥ（Δi,ΔZ,ΔLi,ΔB,Δ
（）など）が微小であれば、精度良く較正できる。
そこで、それぞれ１台１台のロボットに対して各部誤
差の較正用データを測ればよい。各部誤差それぞれを直
接測るのは手間がかかるので、式（１）を利用して先端
座標Ｐ＋ΔＰを測ることで、右辺に含まれる未知数（各
部誤差）を解くと便利である。右辺に含まれる未知数
（各部誤差）が微少であれば、一次近似展開できるの
で、単なる連立一次方程式になる。ただし、未知数に対
して式の数が少ないので、先端座標Ｐ＋ΔＰは複数点測
る必要がある。式（３）は式（１）を一次近似展開した
ものである。
差の較正用データを測ればよい。各部誤差それぞれを直
接測るのは手間がかかるので、式（１）を利用して先端
座標Ｐ＋ΔＰを測ることで、右辺に含まれる未知数（各
部誤差）を解くと便利である。右辺に含まれる未知数
（各部誤差）が微少であれば、一次近似展開できるの
で、単なる連立一次方程式になる。ただし、未知数に対
して式の数が少ないので、先端座標Ｐ＋ΔＰは複数点測
る必要がある。式（３）は式（１）を一次近似展開した
ものである。
ΔＰ−Δ（）＝［Ａ（）］ΔＥ （３） ここで、［Ａ（）］：姿勢に関する誤差影響マトリ
クス 先端座標の測定は、アームのたわみや軸の傾きを含め
て式（３）から各部誤差ΔＥを解析する場合、Ｚ軸方向
の測定も重要であった。
クス 先端座標の測定は、アームのたわみや軸の傾きを含め
て式（３）から各部誤差ΔＥを解析する場合、Ｚ軸方向
の測定も重要であった。
Ｚ軸方向を含めた先端座標を測るとき、簡易的にＺ方
向に関しては単に微小誤差ΔＰだけを測る方法がある。
これは比較的簡単な装置で手速くやれるが、傾きは解析
できない。
向に関しては単に微小誤差ΔＰだけを測る方法がある。
これは比較的簡単な装置で手速くやれるが、傾きは解析
できない。
Ｚ軸の傾きの誤差も無視できない場合、ロボット先端
を上下させてかつXY平面内での座標値を測る必要があ
る。これは三次元測定となるが、非接触の三次元測定は
精度が悪いので接触式が要り、操作もめんどうである。
を上下させてかつXY平面内での座標値を測る必要があ
る。これは三次元測定となるが、非接触の三次元測定は
精度が悪いので接触式が要り、操作もめんどうである。
本発明の目的はロボット先端座標の測定を簡素化でき
る水平多関節ロボットの較正装置を得ることである。
る水平多関節ロボットの較正装置を得ることである。
〔問題点を解決するための手段〕 三次元的に穴位置が明確になっている複数のボスがあ
る測定台15を用い、ロボット先端の挿入ピンユニット２
をそこに差し込むことで、穴の位置データをロボット先
端座標の測定に代用する。
る測定台15を用い、ロボット先端の挿入ピンユニット２
をそこに差し込むことで、穴の位置データをロボット先
端座標の測定に代用する。
ロボットの先端を測ると作業が、先端のピンユニット
を穴に挿入することでロボット自身でできることにな
る。
を穴に挿入することでロボット自身でできることにな
る。
（実施例の構成） 以下、本発明の一実施例を図面で説明する。
第１図において、ロボット先端のＺ軸に較正時に取付
ける挿入ピンユニット２と、較正対象のロボット10と、
そのロボットコントローラ11と、挿入完了時に挿入ピン
ユニット２からケーブル経由で情報を取り込むＺ方向微
少誤差測定器本体12と、そのケーブル吊り下げ用支柱13
と、ロボットコントローラ11とＺ方向微少誤差測定器本
体12からケーブル経由で情報をやりとりする解析装置14
と、対象ロボット10を較正時に固定し挿入ピンユニット
２が位置決めされる複数の穴が予め三次元測定が行なわ
れていてかつ開口面の高さが異なるボスのある測定台15
とからなる。挿入ピンユニット２の詳細構成を示す第２
図において、ロボット先端10aに取付けられたＡブロッ
ク16と、Ａブロック16に取付けられたストッパ付のリニ
ヤガイド17と、Ａブロック16とはリニヤガイド17で支持
されているＢブロック18と、Ａブロック16とＢブロック
18の間のばね19と、Ｂブロック18に取付けた先がテーパ
状の挿入ピン20と、Ｂブロック18に取付けられＡブロッ
ク16とのリニヤガイド17方向の相対距離を測定するため
のＺ方向微少誤差測定器21（例えば、ダイヤルゲージ）
とからなる。
ける挿入ピンユニット２と、較正対象のロボット10と、
そのロボットコントローラ11と、挿入完了時に挿入ピン
ユニット２からケーブル経由で情報を取り込むＺ方向微
少誤差測定器本体12と、そのケーブル吊り下げ用支柱13
と、ロボットコントローラ11とＺ方向微少誤差測定器本
体12からケーブル経由で情報をやりとりする解析装置14
と、対象ロボット10を較正時に固定し挿入ピンユニット
２が位置決めされる複数の穴が予め三次元測定が行なわ
れていてかつ開口面の高さが異なるボスのある測定台15
とからなる。挿入ピンユニット２の詳細構成を示す第２
図において、ロボット先端10aに取付けられたＡブロッ
ク16と、Ａブロック16に取付けられたストッパ付のリニ
ヤガイド17と、Ａブロック16とはリニヤガイド17で支持
されているＢブロック18と、Ａブロック16とＢブロック
18の間のばね19と、Ｂブロック18に取付けた先がテーパ
状の挿入ピン20と、Ｂブロック18に取付けられＡブロッ
ク16とのリニヤガイド17方向の相対距離を測定するため
のＺ方向微少誤差測定器21（例えば、ダイヤルゲージ）
とからなる。
（実施例の作用） 以下、ロボット先端10aに取付けた挿入ピンユニット
２を測定台15の穴に挿入する作業の流れを第３図で説明
する。
２を測定台15の穴に挿入する作業の流れを第３図で説明
する。
まず、測定台15の穴の位置データで穴の上方にロボッ
ト先端10aを移動する。もし移動位置が実際の穴位置と
ずれていても、ロボットの１軸と２軸のモータトルクが
かからない状態（サーボフリー）にして、ロボット先端
10aを下げてテーパ付きの挿入ピン20を穴に倣って挿入
する。ロボット先端10aは、ピンの基準面20aが穴の開口
面に当ってもさらに下げ、Ｚ方向微少誤差測定器21がＡ
ブロック16とＢブロック18との相対距離からロボット先
端10aと穴の開口面の高さの相対距離の縮まり長さを測
定できるように、予めＺ方向の移動目標値を下方に設定
しておく。ロボット先端が位置決めされた後に、ロボッ
トコントローラ11からロボットの１軸と２軸とＺ軸（回
転、上下）の現在値を解析装置14に読み込む。Ｚ軸の上
下方向の値は、Ｚ方向微少誤差測定器21の読みの縮まり
分だけ修正した値を現在値とする。この挿入作業を複数
の穴で繰り返して、式（３）の式の数を未知数（各部誤
差ΔＥ）より増やす。式（３）の式は一つの穴の測定で
X,Y,Zの三つである。
ト先端10aを移動する。もし移動位置が実際の穴位置と
ずれていても、ロボットの１軸と２軸のモータトルクが
かからない状態（サーボフリー）にして、ロボット先端
10aを下げてテーパ付きの挿入ピン20を穴に倣って挿入
する。ロボット先端10aは、ピンの基準面20aが穴の開口
面に当ってもさらに下げ、Ｚ方向微少誤差測定器21がＡ
ブロック16とＢブロック18との相対距離からロボット先
端10aと穴の開口面の高さの相対距離の縮まり長さを測
定できるように、予めＺ方向の移動目標値を下方に設定
しておく。ロボット先端が位置決めされた後に、ロボッ
トコントローラ11からロボットの１軸と２軸とＺ軸（回
転、上下）の現在値を解析装置14に読み込む。Ｚ軸の上
下方向の値は、Ｚ方向微少誤差測定器21の読みの縮まり
分だけ修正した値を現在値とする。この挿入作業を複数
の穴で繰り返して、式（３）の式の数を未知数（各部誤
差ΔＥ）より増やす。式（３）の式は一つの穴の測定で
X,Y,Zの三つである。
式（３）に代入する値は、位置が明らかな穴へピンを
入れるだけで穴の三次元座標値がロボットの先端座標Ｐ
＋ΔＰとなり、また、ロボットコントローラ11内の挿入
時の姿勢値＋から目標座標値Ｐ（実際には、そこを目標
としたわけでなく穴で矯正されてずれているのだから計
算上現在座標値）が計算できるので、ΔＰはその差であ
る。式（３）を解いて各部誤差ΔＥを計算し、この値は
ここで測定したロボット固有の較正用データとして、測
定時の環境条件（温度等）などと共に保存しておく。
入れるだけで穴の三次元座標値がロボットの先端座標Ｐ
＋ΔＰとなり、また、ロボットコントローラ11内の挿入
時の姿勢値＋から目標座標値Ｐ（実際には、そこを目標
としたわけでなく穴で矯正されてずれているのだから計
算上現在座標値）が計算できるので、ΔＰはその差であ
る。式（３）を解いて各部誤差ΔＥを計算し、この値は
ここで測定したロボット固有の較正用データとして、測
定時の環境条件（温度等）などと共に保存しておく。
（実施例の効果） 挿入ピン20をロボット先端10aに固定せず、リニヤガ
イド17で支持して、ばね19を介したことで、挿入完了位
置でモータのトルクがそれ自身の反力とけんかしないの
で、Ｚ軸上下の位置決めサーボを入れた状態でも挿入で
きる。この結果ロボットを測定台15にのせれば、完全に
自動運転で較正用データを取り込める。また、挿入ピン
20は着脱可能で、摩擦の少ないテフロン材などですきま
の少ないものを使えば、ロボット先端座標のガタによる
影響を除け、かつ測定台15が摩耗せず耐用年数も長くな
る。
イド17で支持して、ばね19を介したことで、挿入完了位
置でモータのトルクがそれ自身の反力とけんかしないの
で、Ｚ軸上下の位置決めサーボを入れた状態でも挿入で
きる。この結果ロボットを測定台15にのせれば、完全に
自動運転で較正用データを取り込める。また、挿入ピン
20は着脱可能で、摩擦の少ないテフロン材などですきま
の少ないものを使えば、ロボット先端座標のガタによる
影響を除け、かつ測定台15が摩耗せず耐用年数も長くな
る。
ロボットが先端のピンを穴に入れ作業で各部誤差の解
析に移れるデータが揃うので、自動的に較正試験を行な
える。
析に移れるデータが揃うので、自動的に較正試験を行な
える。
第１図は本発明の水平多関節ロボットの較正装置の一実
施例を示す斜視図、第２図は第１図の要部詳細図、第３
図は第１図の装置で測定する際の流れ図、第４図は本発
明に関連するロボットの構成を表わす斜視図である。 10……水平多関節ロボット 11……ロボットコントローラ 14……解析装置 12……Ｚ方向微少誤差測定器本体 15……測定台 16……Ａブロック 18……Ｂブロック 19……ばね 17……リニヤガイド 21……Ｚ方向微少誤差測定器 20……挿入ピン 10a……ロボット先端
施例を示す斜視図、第２図は第１図の要部詳細図、第３
図は第１図の装置で測定する際の流れ図、第４図は本発
明に関連するロボットの構成を表わす斜視図である。 10……水平多関節ロボット 11……ロボットコントローラ 14……解析装置 12……Ｚ方向微少誤差測定器本体 15……測定台 16……Ａブロック 18……Ｂブロック 19……ばね 17……リニヤガイド 21……Ｚ方向微少誤差測定器 20……挿入ピン 10a……ロボット先端
Claims (1)
- 【請求項１】水平多関節ロボットの先端のＺ軸へ取付け
たブロックと、前記ブロックとは上下方向にのみ自由に
支持されたピンと、前記ロボット先端と前記ピンの相対
距離を測定する測定手段と、前記ロボット先端と上記ピ
ンの相対距離に関連して反力を生じる弾性体と、前記ロ
ボットが据付けられ前記ピンが挿入される穴を複数開口
面の高さを異にするものを含めて有する測定台と、前記
ロボットの現在姿勢などの情報及び前記測定手段の値を
読み込み、目標座標値と現在座標値とを求め、求めた目
標座標値と現在座標値との偏差を算出し、その偏差を前
記ロボット固有の較正データとして測定時の環境条件と
共に記憶する解析装置とを具備したことを特徴とする水
平多関節ロボットの較正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8480187A JP2603940B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 水平多関節ロボツトの較正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8480187A JP2603940B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 水平多関節ロボツトの較正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63251810A JPS63251810A (ja) | 1988-10-19 |
| JP2603940B2 true JP2603940B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=13840812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8480187A Expired - Lifetime JP2603940B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 水平多関節ロボツトの較正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603940B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6512456B2 (ja) | 2016-12-27 | 2019-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | 水平多関節型ロボット用の校正治具および校正方法 |
| CN112665476B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-11-01 | 东风模具冲压技术有限公司 | 焊接机器人抓手精度检测装置 |
-
1987
- 1987-04-08 JP JP8480187A patent/JP2603940B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63251810A (ja) | 1988-10-19 |
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