JP2759324B2 - ロボットのミラーイメージ方法 - Google Patents

ロボットのミラーイメージ方法

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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、産業用ロボットのミラーイメージプログラ
ム作成,ミラーイメージ駆動に関するものである。
従来の技術 産業用ロボットのミラーイメージ機能は、面対称な作
業対象物に対し,一方の面に対して教示されたプログラ
ムの各教示点のミラーイメージを求めて他方の面の教示
点としてロボットを駆動して作業を行わせるもので、1
台のロボットで一方の面に対しては教示されたプログラ
ムによって作業し、他方の面に対しては、ミラーイメー
ジで求められた教示点に従って作業したり、又は、第3
図に示すように作業ライン52の両側に対称におかれたロ
ボット50,51が面対称となる作業対称物53に対し、対称
的な動作を行う場合に、一方のロボット50(又は51)
は、該ロボット(又は51)に対して教示されたプログラ
ムで作業を行い、他方のロボット51(又は50)は上記プ
ログラムの各教示点のミラーイメージを各教示点として
駆動し、ロボット50とロボット51を対称的に駆動するも
のである。
従来、このミラーイメージ機能においては、ロボット
のツール先端点(TCP)の位置のミラーイメージ位置と
ツール取付面中心の位置・姿勢のミラーイメージを求め
る方法によって行われていた。
例えば、第4図に示すように、ツール先端点(TCP)
の位置54のミラー56に対するミラーイメージ位置54′及
びツール取付面中心55の位置・姿勢のミラーイメージ5
5′を求めて、元の教示プログラムで教示されるツール
先端点(TCP)54及びツール取付面中心55の位置・姿勢
のミラー56に対し対称なミラーイメージによるプログラ
ムを得るようにしている。
発明が解決しようとする課題 しかし、ツール先端点(TCP)の位置54及びツール取
付面中心55の位置・姿勢のミラーイメージを求めても、
ツールTのミラーイメージ処理後の姿勢は第4図でT′
と示すようになり、元のツールTの姿勢に対し、ミラー
面に対し対称なツール姿勢を得ることができなかった。
そこで、本発明の目的は、ツール姿勢もミラー面に対
し対称な姿勢を得ることができるミラーイメージ方法を
提供することにある。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明は、固定された座
標系に対し、ミラー面を設ける位置に該ミラー面が直交
する2つの座標軸で形成される面となるミラー面を定義
する座標系Mを予めロボットに教示し、ミラーイメージ
の元となる上記固定された座標系におけるプログラムの
ツール姿勢をも含めた4行4列の行列で表される教示点
Pとミラー面を定義する座標系の逆行列より、教示点P
のミラー面を定義する座標系M上の位置、姿勢を表す行
列を求め、該行列のミラー面に直交する軸成分の各ベク
トルの符号を反転して得られた位置、姿勢を表す行列と
ミラー面を定義する座標系Mの行列より上記固定された
座標系上の位置、姿勢を表す行列に変更することによ
り、元のプログラムよりミラーイメージのプログラムを
得るようにした。
作 用 ミラーイメージの元となるプログラムの教示点Pはツ
ール姿勢をも含め、次に示すような4行4列の行列で表
わされる。
また、ミラーイメージの元となるプログラムの座標系
と同一座標系に対して定義するミラー面の座標系Mも同
様に4行4列の行列で表わされる。そこで、ミラー面を
定義する座標系Mの2つの座標軸で形成される面とミラ
ー面が一するように該座標系Mを定義する。例えば、以
下の説明では該座標系MのX−Z平面にミラー面がある
とする。
そして、元のプログラムの教示点Pを読み、該教示点
Pのツール姿勢を含む4行4列の行列とミラー面を定義
する座標系Mの4行4列の行列の逆行列M-1の積(M
-1P)を求めると、これは教示点Pを座標系Mに関して
表わしたものとなる。そして、この積(M1P)で表わさ
れる点の4行4列の行列における姿勢を表わすノーマル
ベクトル,オリエンテーションベクトル,アプロー
チベクトル、及び位置を表わす位置ベクトルのミラ
ー面に垂直な軸成分、即ち、上記例のy軸成分ny,Oy,
ay,lyの符号を反転する。これにより、座標系MのX−
Z平面に関するミラーイメージが得られる。こうして得
られた点を(M-1P)′とし、該点(M-1P)′の4行4列
の行列とミラー面を定義した座標系Mの行列との積M
(M-1P)′を求めれば、得られた点M(M-1P)′は元の
プログラムの座標系に関して表わしていることとなる。
こうして、元のプログラムの教示点Pのミラー面に対す
るミラーイメージ点P′は、 P′=M(M-1P)′ ……(1) として得られ、その結果、ミラー面に垂直な軸(y軸)
に対する各ベクトルの成分ny,Oy,ay,lyの符号が反転さ
れているから、ツール姿勢を表わすベクトル,,
、及び位置を表わすベクトルは元の教示点の各ベク
トルに対してミラー面の中心に対称となり、ツールの姿
勢をも含めたミラーイメージが得られ、元のプログラム
の各教示点に対し、上記処理を順次行えば、元のプログ
ラムのミラーイメージプログラムが得られる。
実施例 第2図は、本発明のミラーイメージ方法を実施する産
業用ロボットの概要ブロック図である。図中、10はロボ
ットの制御する制御装置、30はロボットの機構部、40は
ロボットの作業対象を示している。制御装置10は中央処
理装置(以下、CPUという)11を有し、該CPU11には、RO
Mからなるメモリ12,RAMからなるメモリ13,教示操作盤1
4,CRT表示装置付手動データ入力装置(以下、CRT/MDIと
いう)15,テープリーダ19がバス20で接続されている。
メモリ12にはCPU11が実行すべき各種の制御プログラム
が格納されている。メモリ13には、教示操作盤14,CRT/M
DI15で教示されるプログラム、さらには、テープリーダ
19を介して、すでに作成されたロボットの動作プログラ
ムが格納されるようになっている。
教示操作盤14には、ロボットの操作に必要な数値表示
器,ランプ,操作ボタン等を有し、CRT/MDI15にはCRT表
示装置の外、モード切換キー、文字/数字キー,カーソ
ルキー,各種機能キー等を有している。そして、これら
教示操作盤14,CRT/MDI15を使用してロボットへの指令デ
ータが作成される。
さらに、上記バス20には軸制御器16が接続され、該軸
制御器16にはロボットの各軸を制御する補間器を含んで
いる。そして、軸制御器16にはサーボ回路17が接続さ
れ、該サーボ回路17の出力により、ロボット機構部30の
各軸のサーボモータを駆動しロボットを駆動する。ま
た、バス19には作業対象40とのインターフェースをとる
インターフェース18が接続されている。
上述した産業用ロボットの構成は従来から知られてい
る産業用ロボットの構成と同一であり、これら産業用ロ
ボットにおいて、本発明は、新しいミラーイメージ方法
を提供することにあり、以下、第1図に示す処理フロー
チャートに従って本発明のミラーイメージ方法の一実施
例の動作を説明する。
該ロボットと作業ラインに対し対称に配設されたロボ
ットの作業対象に対する教示プログラムがすでに作成さ
れているものとし、該教示プログラム、即ち、元のプロ
グラムのミラーイメージの動作を該ロボッドが行うもの
として、本実施例では、この元のプログラムよりミラー
イメージのプログラムの作成について述べる。
まず、上記元のプログラムにおいて各教示点Pを教示
するために使用されたワーク座標系等の固定された座標
系において、ミラー面を定義するミラー座標系MをCRT/
MDI15より入力しメモリ13に記憶させる。この場合、2
つのロボットが対称的に動作する対称中心線、即ち、作
業対象物40の対称形状となる対称中心線にミラー面を配
設し、かつ、本実施例は該ミラー面を定義するミラー座
標系MのX−Z平面にミラー面があるようにミラー座標
系Mを定義して入力する。
そして、本ロボットと作業ラインを中心線として対称
に配設されたロボットに対して教示された上記元のプロ
グラムのテープを上記テープリーダ19にセットし、CRT/
MDI15を操作してミラーイメージプログラム作成モード
にして稼働させると、CPU11は元のプログラムより1ブ
ロック読み(ステップS1)、該ブロックの指令が移動指
令であれば(ステップS2)、該指令の教示点Pのミラー
座標系Mにおける点を、ミラー座標系Mの逆行列M-1
教示点Pの行列の積(M-1P)を求めることによって求め
る(ステップS3)。こうして求められた教示点Pのミラ
ー座標系Mにおける点(M-1P)の行列中における姿勢を
表わすノーマルベクトル,オリエンテーションベクト
ル,アプローチベクトル及び位置ベクトルのミラ
ー面に垂直な軸、すなわち、y軸成分ny,Oy,ay,lyの符
号を反転させ、ミラー座標系Mにおけるミラーイメージ
点(M-1P)′を求める(ステップS4)。次に、ミラー座
標系Mとこの点(M-1P)′の積M(M-1P)′より元の座
標系(元のプログラムの座標系と同一の固定された座標
系)における点P′=M(M-1P)′を求めてメモリ13内
に格納する(ステップS5,S6)。そして、ステップS1へ
戻る。
また、ステップS2において読取ったブロックの指令が
移動指令でない場合には、該指令をそのままメモリ13内
に格納し(ステップS7)、該指令がプログラムエンドで
なければ(ステップS8)、ステップS1へ戻る。以下、ス
テップS1〜S8までの処理をプログラムエンドになるまで
実行し、プログラムエンドになれば、メモリ13内には元
のプログラムに対するミラーイメージのプログラムが作
成され記憶されていることとなる。
こうして作成されたミラーイメージのプラグラムによ
ってロボットを駆動すれば、該ロボットは、作業ライン
に対し対称に配設され元のプログラムで駆動するロボッ
トの動作と対称の動作を行うこととなる。
なお、上記実例では、元のプログラムをテープリーダ
を介して入力しながらミラーイメージのプログラムを作
成する例を述べたが、元のプログラムをテープリーダ19
または図示しない通信インターフェース等を介して、直
接メモリ13内に格納し、格納された元のプログラムに対
し、上記第1図で示す処理を行ってミラーイメージのプ
ログラムを作成するようにしてもよい。
また、メモリ13に元のプログラムを格納しておき、ミ
ラーイメージモードにして該ロボットをミラーイメージ
動作をさせるようにしてもよく、この場合には、第1図
の処理において、ステップS6の処理は、ミラーイメージ
の点P′を出力し、軸制御器16,サーボ回路17を介して
ロボット機構部30を作動させることとなり、ステップS6
の処理が異なること、さらにステップS7の処理も指令の
記憶はなく、直接この指令を実行することとなる点が異
なるのみで、他のステップS2〜S5,S8の処理は同一であ
り、第1図の処理と同等な処理を行うこととなる。
発明の効果 本発明のミラーイメージ方法ではツールの姿勢もミラ
ーイメージとして生成することができ、より正確なミラ
ーイメージによる作業を行うことができる。
即ち、作業ラインの両側に対称に配設されたロボット
をツール姿勢をも含めて全く対称に作動させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の処理フローチャート、第2
図は同一実施例を実施する産業用ロボットの要部ブロッ
ク図、第3図はミラーイメージによる作業を実施する例
の説明図、第4図は従来のミラーイメージの説明図であ
る。 10……ロボットの制御装置、50,51……ロボット、52…
…作業ライン、53……作業対象物、54……ツール先端点
(TCP)、54′……ツール先端点のミラーイメージ点、5
5……ツール取付面中心、55′……ツール取付面中心の
ミラーイメージ点、T……ツール、T′……ミラーイメ
ージ処理後のツール。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定された座標系に対し、ミラー面を設け
    る位置に該ミラー面が直交する2つの座標軸で形成され
    る面となるミラー面を定義する座標系Mを予めロボット
    に教示し、ミラーイメージの元となる上記固定された座
    標系におけるプログラムのツール姿勢をも含めた4行4
    列の行列で表される教示点Pとミラー面を定義する座標
    系の逆行列より、教示点Pのミラー面を定義する座標系
    M上の位置、姿勢を表す行列を求め、該行列のミラー面
    に直交する軸成分の各ベクトルの符号を反転して得られ
    た位置、姿勢を表す行列とミラー面を定義する座標系M
    の行列より上記固定された座標系上の位置、姿勢を表す
    行列に変更することにより、元のプログラムよりミラー
    イメージのプログラムを得ることを特徴とするロボット
    のミラーイメージ方法。
JP63099318A 1988-04-23 1988-04-23 ロボットのミラーイメージ方法 Expired - Lifetime JP2759324B2 (ja)

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