JP2975368B2 - ロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置 - Google Patents
ロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置
に係り、特に産業ロボットの手首に装着された取付治具
に対して作業工具を取付けたとき、その作業工具の作業
点の位置と演算装置による制御上の作業点の位置とに生
じる誤差を自動的に補正するようにした方法と、それを
実施するための装置に関する。 〔従来の技術〕 この種の従来技術としては、特開昭62−43711号公報
に示す技術がある。 この従来技術は、ロボット手首に取付けられている作
業工具としての溶接トーチを何等かの理由で交換した場
合、溶接トーチ先端の作業点と制御上の作業点との位置
が変わってしまうことがあり、正確な位置制御を行なう
ことができなくなると云うことから、以下に述べる方法
で位置ずれを解消している。即ち、溶接トーチを交換し
た場合、そのロボットを動作させ、溶接トーチの先端を
任意の定点に位置づけし、かつそのときのロボットの各
駆動部における駆動データを記憶させ、その後、溶接ト
ーチの姿勢を変えてその先端を前記定点に位置づけし、
かつそのときのロボットの各駆動部における駆動データ
を記憶させ、そして記憶した夫々の駆動データから制御
上の作業点と溶接トーチ先端の作業点との間の位置と方
向とを示すように演算することにより、作業工具として
の溶接トーチ先端の作業点の位置を正確に制御できるよ
うにしている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、従来技術では、制御上の作業点の位置と、
ロボット先端に作業工具用の取付治具を実際に装着し、
またそれに溶接トーチを正確に取付けたと想定したとき
のロボット組付上の作業点の位置とが一致していると云
う前提のもとでの内容であるため、下記の点について配
慮されていない。 即ち、実際に制御される点は、演算装置による制御上
の作業点の位置であり、該制御上の作業点の位置とロボ
ット組付上の作業点の位置とは一致することがほとんど
あり得ない。その理由は、演算装置による制御上の作業
点の位置は、ロボットを組付けたときに誤差が全く生じ
ていないと云う前提のもとに求められるからである。 また、ロボット本体の取付治具に作業工具を取り付け
た場合に、該作業工具の作業点の位置とロボット組付上
の作業点の位置とを合わせなくてはならず、そのため、
取付治具の位置を調節しているものの、この調節作業で
は人為的要因が大きく、作業工具の作業点の位置とロボ
ット組付上の作業点の位置の一致精度に誤差が生じる。 従って、作業工具を取り付けた取付治具を調節して
も、作業工具の作業点の位置とロボット組付上の作業点
の位置とをおおよそ合わせているだけであり、結局のと
ころ作業工具の作業点の位置と制御上の作業点の位置と
は正確に一致せず、作業工具を高精度に制御できない問
題が生じる。 本発明の目的は、前記従来技術の問題点に鑑み、作業
工具を交換したとき、作業工具の作業点の位置とロボッ
ト組付上の作業点の位置と制御上の作業点の位置とが一
致しなくとも、作業工具を正確に制御し得るロボットに
おける芯ずれ補正方法及び同装置を提供することにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、ロボット本体に装着された取付治具に作
業工具を取り付け、該作業工具の作業点を演算装置によ
る制御上の作業点に一致すべくなしたロボットにおい
て、予め、ロボット組付上の作業点を、ロボット本体に
取付治具のみを実際に装着し更にこの取付治具に作業工
具を正確に取り付けたと想定したときの作業工具の特定
部の位置とし、作業工具の作業点を、ロボット本体に取
付治具及び作業工具を実際に取り付けたときの作業工具
の特定部の位置とし、さらに制御上の作業点を、取付治
具及び作業工具を正確に取り付けたと想定したときの作
業工具の特定部の位置としておき、ロボット本体に装着
された取付治具の特定部を空間上の任意の定点に複数の
姿勢で位置づけして前記ロボット組付上の作業点の位置
を演算すると共に、 該ロボット組付上の作業点の位置と前記制御上の作業
点の位置の間の誤差を演算してロボット組付上作業点オ
フセット補正量とし、ロボット本体の取付治具に実際に
取り付けられた前記作業工具の特定部を空間上の任意の
定点に複数の姿勢で位置づけして作業工具の作業点の位
置を演算し、 前記制御上の作業点の位置を前記ロボット組付上作業
点オフセット補正量で補正して前記ロボット組付上の作
業点の位置に一致させるようにずらした後、更に作業工
具の作業点の位置へずらして前記制御上の作業点と前記
作業工具の作業点を一致させ、 前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点によ
り前記作業工具を制御するようにしたものである。 また、ロボット本体に装着された取付治具に作業工具
を取り付け、該作業工具の作業点を演算装置による制御
上の作業点に一致すべくなしたロボットにおいて、ロボ
ット本体に取付治具のみを実際に装着して該取付治具の
特定部を空間の同一点に複数の姿勢で位置づけしてロボ
ット組付上の作業点を演算すると共に、取付治具及び作
業工具を正確に取り付けたと想定したときの制御上の作
業点と前記ロボット組付上の作業点の位置の誤差を演算
してロボット組付上作業点オフセット補正量とする第一
手段と、ロボット本体に取付治具及び作業工具を実際に
取り付けて該作業工具の特定部を空間の同一点に複数の
姿勢で位置づけして作業工具の作業点の位置を演算する
第二手段と、前記制御上の作業点の位置を前記ロボット
組付上作業点オフセット補正量で補正して前記ロボット
組付上の作業点の位置に一致させるようにずらした後、
更に作業工具の作業点の位置へずらして前記制御上の作
業点と前記作業工具の作業点を一致させる第三手段と、
前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点により
前記作業工具を制御する第四手段が具備されるようにし
たものである。 〔作用〕 本発明方法では、前述の如く、制御上の作業点の位置
とロボット組付上の作業点の位置との誤差をロボット組
付上作業点オフセット補正量として演算し、該ロボット
組付上作業点オフセット補正量を吸収するよう制御上の
作業点の位置をずらし、更に作業工具の作業点へずらす
ようにしているので、制御上の作業点位置に対して作業
工具の作業点位置がずれていても、また作業工具用の取
付治具を含むロボット組付上の作業点位置がずれていて
も、それに拘わることなく、そのずれ量を吸収する方向
に作業工具がずれ、作業工具の作業点が制御上の作業点
と一致し、文字通りの制御点となる。その結果、作業工
具の制御上の芯ずれを防止し得る効果がある。 また本発明装置では、前述の如き第一手段，第二手
段，第三手段，第四手段を有するので、上記方法を的確
に実施し得る。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。
第１図は本発明方法を実施する為のロボットの一実施例
を示す概略構成図、第２図は制御部の概略機能を示す説
明図、第３図は６つの駆動部を有するロボットの作業点
を求めるための説明図、第４図はオフセットを表わす説
明図、第５図は取付治具及び溶接トーチの夫々を同一点
にして姿勢を変えた場合の説明図、第６図はオフセット
補正量を表わす説明図、第７図は溶接トーチの作業点、
ロボット組付上作業点オフセット補正量及び最終的作業
工具オフセットを表わす説明図、第８図は制御部の制御
動作を示すフローチャートである。 本発明を実施するロボットは、第１図に示すように、
ロボット本体10に取付治具11が装着され、該取付治具11
に作業工具としての溶接トーチ12が取付けられている。
前記ロボット本体10は６つの駆動部（関節部）１〜６を
有し、各駆動部１〜６が矢印の方向に回転するようにし
ている。 そして、ロボット本体10にはこれを制御するための制
御部13が接続され、該制御部13は、前記各駆動部１〜６
の駆動データ（回転角度）θ１〜θ６を記憶する記憶装
置14と、該記憶装置14の駆動データ等から制御上の作業
点PSに対するロボット組付上の作業点PMと作業工具の作
業点PTとのずれを求めるアルゴリズムを有する演算装置
15とをもっている。 作業点Ｐの中で、前記ロボット組付上の作業点PMとは
ロボット本体10に取付治具11のみを実際に装着し、また
それに溶接トーチ12を正確に取付けたと想定された場合
の溶接トーチ12の先端であり、作業工具の作業点PTとは
ロボット本体10の取付治具11に溶接トーチ12を実際に取
付けたときの溶接トーチ12の先端であり、制御上の作業
点PSとは、取付治具11、溶接トーチ12を正確に取付けた
と想定された場合の溶接トーチの先端であり、位置Ｏを
基準位置として予め設定されている。 前記演算装置15の概略機能を述べると、第２図に示す
ように、 （１）ロボット組付上の作業点PMの位置ベクトル と制御上の作業点PSの位置ベクトル として求めロボット組付上作業点オフセット補正量とす
る。 （２）次に、上記ロボット組付上作業点オフセット補正
量 により位置ベクトル を求める。この で表わされる点PS′は、制御上の作業点PSの位置ベクト
ル をロボット組付上作業点オフセット補正量 だけ移動させ、ロボット組付上の作業点PMに制御上の作
業点を一致させたものとなっており、ロボット組付上の
作業点PMと同一点を表わしている。 （３）次に作業工具の作業点PTの位置ベクトル として求め、作業工具作業点オフセット補正量とする。 （４）上記 として求め、最終的な作業工具オフセットとする。この
最終的作業工具オフセット で表わされる点は、制御上の作業点PSを上記ロボット組
付上作業点オフセット補正量 で補正して点PS′とし、更にこの作業点PS′を作業工具
作業点オフセット補正量 で補正して作業工具の作業点PTに移動させたものとなっ
ており、作業工具の作業点PTが制御上の作業点PSと一致
し、文字通りの制御点となっている。ただし、第２図に
おいては演算装置15の概略機能を示すため、一方向のみ
からのオフセットを求めているが、実際にはｘ軸,y軸,z
軸の３方向からオフセットを求めなければならないの
で、x,y,z軸の３方向を考慮した演算装置15におけるオ
フセット（演算Ａ）の求め方を以下に述べる。 まず、オフセットを求めるに際し、第３図に示すよう
に、駆動部３に対してｙ軸方向にずれ4yをもつ作業点
Ｐの位置ベクトル を、手先ベクトル とオフセットベクトル （この は基準位置 からの作業点Ｐのオフセットベクトルを一般的に表わし
たもので、 等を含んでいる）を用いて表現すると、次式（１）にな
る。 ただし、 なお、θ１〜θ６は各駆動部１〜６の駆動データ（回転
角度）を表わし、 はx,y,z軸上の単位方向ベクトルを、 はx,y,z軸まわりの回転方向を夫々を表わし、それ以外
のものについては下記のとおりとなる。 ただし、θｉ（ｉ＝１〜６）,Si,Ciはsin θi,cos θ
ｉであって各駆動部１〜６の駆動データに対応してい
る。 また式（１）の はオフセットベクトルを表わし、 で表現され、第４図に示す。 以上のことから手先ベクトル を関数として表わすと、次の式（３）から求められる。 式（１）と（３）より作業点Ｐの位置ベクトル は となる。ここでθｉ（ｉ＝１〜６）が既知とすると作業
点Ｐの位置ベクトル の関数（オフセットを表わす３つのベクトル）と考える
事ができ、式（４）を次式（５）に示す式で表現でき
る。 ただし ここで、第５図に示すように作業点Ｐの位置ベクトル を空間上の任意の定点に位置づけして、ロボット本体１
が３通りの姿勢θA,θB,θＣをなすようにする。そし
て、第１の姿勢θA,第２の姿勢θB,第３のθＣに伴う各
駆動部１〜６の駆動データをθA(i),θB(i),θC(i)（た
だしｉ＝１〜６）とすると、これを式（６）〜（９）に
代入することにより、KA（ｉ）,LA（ｉ）,MA（ｉ）,NA
（ｉ）,KB（ｉ）,LB（ｉ）,MB（ｉ）,NB（ｉ），および
KC（ｉ）,LC（ｉ）,MC（ｉ）,UC（ｉ）が求められ、そ
れぞれの値を式（５）に代入して表現することにより、
それぞれ３通りの姿勢のティーチポイントが同一定点と
いう条件から、次の式が成り立つ。 式（10），（11）をまとめると、次式が成り立つ。 従って、式（12），（13）よりオフセットベクトル が求められる。 即ち、演算装置６は、第６図に示すように、ロボット
本体１に取付治具のみを装着した場合におけるロボット
組付上の作業点をベクトル で求め、このベクトル と制御上の作業点のベクトルとの誤差に応じた補正量をロボット組付上作業点オフセ
ット補正量 として求め、さらに第７図に示すように、ロボット本体
１の取付治具に取付けられた溶接トーチ12における作業
工具の作業点をベクトル で求め、このベクトル と前記ロボット組付上作業点オフセット補正量 から最終的作業工具オフセットベクトル として求めるようにしている。 次に、実施例のロボットの作用に関連して本発明方法
の一実施例を第８図により説明する。 第８図において、まず、運用フローでは、ロボット本
体の先端にロボット組付上の作業点を求めるため取付治
具のみを取付け（101）、この状態で第５図に示すよう
に取付治具の特定部としての先端Ｐ（この場合、Ｐ＝
PM）を空間上の任意の定点に位置づけしたままで３通り
の姿勢θA,θB,θＣをティーチする（102）。 その際内部フローでは、夫々の姿勢における各駆動部
（１〜６）のデータ（θA1〜θA6,θB1〜θB6,θC1〜θ
C6）を読取って記憶受装置14に記憶する（103）。 そして、前記駆動データの記憶後、演算装置15が演算
Ａの指令を受ける（104）と、該演算装置15はその駆動
データからロボット組付上の作業点をベクトル として求める（105）。 ここで、ロボット組付上の誤差がないとすれば、ベク
トル と制御上の作業点としてのベクトル と等しくなり、下式が成立する。 ところが、ロボット組付上必ず誤差が生じるので、次
式のとおりになる。 式（15）より、ベクトル の差が、ロボット組付上の作業点と制御上の作業点とな
るので、この差を求め（106）、この差に応じた補正量
をロボット組付上作業点オフセット補正量 として記憶装置14に記憶する（107,108）。 次に、ロボット本体１の取付治具に溶接トーチ12を取
付け（109）、前記102,103の処理と同様に、溶接トーチ
の特定部としての先端を定点Ｚに位置づけしたままで３
通りの姿勢θＡ′，θＢ′，θＣ′をティーチし（11
0）、夫々の姿勢における各駆動部のデータ（θＡ′１
〜θＡ′6,θＢ′１〜θＢ′6,θＣ′１〜θＣ′６）を
読取って記憶装置14に記憶する（111）。 そして、該駆動データの記憶後、演算装置15が演算
Ａ′の指令を受ける（112）と、該演算装置15はその駆
動データから作業工具の作業点をベクトル として求める（113）る。 この場合、求められたベクトル は、制御上の作業点の位置とロボット組付上の作業点の
位置とが一致している。即ちベクトル とが等しいと仮定している値であるため、これらベクト
ルの差である作業工具作業オフセット補正量で補正をか
ける必要がある。即ち、作業工具の作業点 とロボット組付上作業点オフセット補正量 を最終的作業工具オフセットとして演算し（114）、そ
の最終的作業工具オフセット値 を記憶装置14に記憶する（115,116）。このようにして
求めたベクトル は、第７図から見てもわかるように、オフセット定義原
点Ｏからのロボット組付上の作業点に対するオフセット
であり、この最終的作業工具オフセット を式（１）の に代入してやれば、作業工具の作業点がそのオフセット
を吸収する方向にずれるので、作業工具の作業点が制御
上の作業点と一致し、文字通りの制御点となる。 〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明方法では、ロボット本体
に取付治具を装着した際にロボット組付上の作業点を求
め、該ロボット組付上の作業点と制御上の作業点との誤
差を補正するロボット組付上作業点オフセット補正量を
求め、また求められた作業工具の作業点と前記ロボット
組付上作業点オフセット補正量から最終的作業工具オフ
セットを演算し、該オフセットに基づいて作業工具の作
業点と制御上の作業点とを一致し得るようにしたので、
作業工具を交換した場合、制御上の作業点に対して作業
工具の作業点がずれていても、また作業工具用の取付治
具を含むロボット組付上の作業点がずれていても、その
ずれ量を吸収する方向にずれ、作業工具の作業点が制御
上の作業点と一致し、文字通りの制御点となる結果、作
業工具の制御上の芯ずれを防止し得る効果がある。
に係り、特に産業ロボットの手首に装着された取付治具
に対して作業工具を取付けたとき、その作業工具の作業
点の位置と演算装置による制御上の作業点の位置とに生
じる誤差を自動的に補正するようにした方法と、それを
実施するための装置に関する。 〔従来の技術〕 この種の従来技術としては、特開昭62−43711号公報
に示す技術がある。 この従来技術は、ロボット手首に取付けられている作
業工具としての溶接トーチを何等かの理由で交換した場
合、溶接トーチ先端の作業点と制御上の作業点との位置
が変わってしまうことがあり、正確な位置制御を行なう
ことができなくなると云うことから、以下に述べる方法
で位置ずれを解消している。即ち、溶接トーチを交換し
た場合、そのロボットを動作させ、溶接トーチの先端を
任意の定点に位置づけし、かつそのときのロボットの各
駆動部における駆動データを記憶させ、その後、溶接ト
ーチの姿勢を変えてその先端を前記定点に位置づけし、
かつそのときのロボットの各駆動部における駆動データ
を記憶させ、そして記憶した夫々の駆動データから制御
上の作業点と溶接トーチ先端の作業点との間の位置と方
向とを示すように演算することにより、作業工具として
の溶接トーチ先端の作業点の位置を正確に制御できるよ
うにしている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、従来技術では、制御上の作業点の位置と、
ロボット先端に作業工具用の取付治具を実際に装着し、
またそれに溶接トーチを正確に取付けたと想定したとき
のロボット組付上の作業点の位置とが一致していると云
う前提のもとでの内容であるため、下記の点について配
慮されていない。 即ち、実際に制御される点は、演算装置による制御上
の作業点の位置であり、該制御上の作業点の位置とロボ
ット組付上の作業点の位置とは一致することがほとんど
あり得ない。その理由は、演算装置による制御上の作業
点の位置は、ロボットを組付けたときに誤差が全く生じ
ていないと云う前提のもとに求められるからである。 また、ロボット本体の取付治具に作業工具を取り付け
た場合に、該作業工具の作業点の位置とロボット組付上
の作業点の位置とを合わせなくてはならず、そのため、
取付治具の位置を調節しているものの、この調節作業で
は人為的要因が大きく、作業工具の作業点の位置とロボ
ット組付上の作業点の位置の一致精度に誤差が生じる。 従って、作業工具を取り付けた取付治具を調節して
も、作業工具の作業点の位置とロボット組付上の作業点
の位置とをおおよそ合わせているだけであり、結局のと
ころ作業工具の作業点の位置と制御上の作業点の位置と
は正確に一致せず、作業工具を高精度に制御できない問
題が生じる。 本発明の目的は、前記従来技術の問題点に鑑み、作業
工具を交換したとき、作業工具の作業点の位置とロボッ
ト組付上の作業点の位置と制御上の作業点の位置とが一
致しなくとも、作業工具を正確に制御し得るロボットに
おける芯ずれ補正方法及び同装置を提供することにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、ロボット本体に装着された取付治具に作
業工具を取り付け、該作業工具の作業点を演算装置によ
る制御上の作業点に一致すべくなしたロボットにおい
て、予め、ロボット組付上の作業点を、ロボット本体に
取付治具のみを実際に装着し更にこの取付治具に作業工
具を正確に取り付けたと想定したときの作業工具の特定
部の位置とし、作業工具の作業点を、ロボット本体に取
付治具及び作業工具を実際に取り付けたときの作業工具
の特定部の位置とし、さらに制御上の作業点を、取付治
具及び作業工具を正確に取り付けたと想定したときの作
業工具の特定部の位置としておき、ロボット本体に装着
された取付治具の特定部を空間上の任意の定点に複数の
姿勢で位置づけして前記ロボット組付上の作業点の位置
を演算すると共に、 該ロボット組付上の作業点の位置と前記制御上の作業
点の位置の間の誤差を演算してロボット組付上作業点オ
フセット補正量とし、ロボット本体の取付治具に実際に
取り付けられた前記作業工具の特定部を空間上の任意の
定点に複数の姿勢で位置づけして作業工具の作業点の位
置を演算し、 前記制御上の作業点の位置を前記ロボット組付上作業
点オフセット補正量で補正して前記ロボット組付上の作
業点の位置に一致させるようにずらした後、更に作業工
具の作業点の位置へずらして前記制御上の作業点と前記
作業工具の作業点を一致させ、 前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点によ
り前記作業工具を制御するようにしたものである。 また、ロボット本体に装着された取付治具に作業工具
を取り付け、該作業工具の作業点を演算装置による制御
上の作業点に一致すべくなしたロボットにおいて、ロボ
ット本体に取付治具のみを実際に装着して該取付治具の
特定部を空間の同一点に複数の姿勢で位置づけしてロボ
ット組付上の作業点を演算すると共に、取付治具及び作
業工具を正確に取り付けたと想定したときの制御上の作
業点と前記ロボット組付上の作業点の位置の誤差を演算
してロボット組付上作業点オフセット補正量とする第一
手段と、ロボット本体に取付治具及び作業工具を実際に
取り付けて該作業工具の特定部を空間の同一点に複数の
姿勢で位置づけして作業工具の作業点の位置を演算する
第二手段と、前記制御上の作業点の位置を前記ロボット
組付上作業点オフセット補正量で補正して前記ロボット
組付上の作業点の位置に一致させるようにずらした後、
更に作業工具の作業点の位置へずらして前記制御上の作
業点と前記作業工具の作業点を一致させる第三手段と、
前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点により
前記作業工具を制御する第四手段が具備されるようにし
たものである。 〔作用〕 本発明方法では、前述の如く、制御上の作業点の位置
とロボット組付上の作業点の位置との誤差をロボット組
付上作業点オフセット補正量として演算し、該ロボット
組付上作業点オフセット補正量を吸収するよう制御上の
作業点の位置をずらし、更に作業工具の作業点へずらす
ようにしているので、制御上の作業点位置に対して作業
工具の作業点位置がずれていても、また作業工具用の取
付治具を含むロボット組付上の作業点位置がずれていて
も、それに拘わることなく、そのずれ量を吸収する方向
に作業工具がずれ、作業工具の作業点が制御上の作業点
と一致し、文字通りの制御点となる。その結果、作業工
具の制御上の芯ずれを防止し得る効果がある。 また本発明装置では、前述の如き第一手段，第二手
段，第三手段，第四手段を有するので、上記方法を的確
に実施し得る。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。
第１図は本発明方法を実施する為のロボットの一実施例
を示す概略構成図、第２図は制御部の概略機能を示す説
明図、第３図は６つの駆動部を有するロボットの作業点
を求めるための説明図、第４図はオフセットを表わす説
明図、第５図は取付治具及び溶接トーチの夫々を同一点
にして姿勢を変えた場合の説明図、第６図はオフセット
補正量を表わす説明図、第７図は溶接トーチの作業点、
ロボット組付上作業点オフセット補正量及び最終的作業
工具オフセットを表わす説明図、第８図は制御部の制御
動作を示すフローチャートである。 本発明を実施するロボットは、第１図に示すように、
ロボット本体10に取付治具11が装着され、該取付治具11
に作業工具としての溶接トーチ12が取付けられている。
前記ロボット本体10は６つの駆動部（関節部）１〜６を
有し、各駆動部１〜６が矢印の方向に回転するようにし
ている。 そして、ロボット本体10にはこれを制御するための制
御部13が接続され、該制御部13は、前記各駆動部１〜６
の駆動データ（回転角度）θ１〜θ６を記憶する記憶装
置14と、該記憶装置14の駆動データ等から制御上の作業
点PSに対するロボット組付上の作業点PMと作業工具の作
業点PTとのずれを求めるアルゴリズムを有する演算装置
15とをもっている。 作業点Ｐの中で、前記ロボット組付上の作業点PMとは
ロボット本体10に取付治具11のみを実際に装着し、また
それに溶接トーチ12を正確に取付けたと想定された場合
の溶接トーチ12の先端であり、作業工具の作業点PTとは
ロボット本体10の取付治具11に溶接トーチ12を実際に取
付けたときの溶接トーチ12の先端であり、制御上の作業
点PSとは、取付治具11、溶接トーチ12を正確に取付けた
と想定された場合の溶接トーチの先端であり、位置Ｏを
基準位置として予め設定されている。 前記演算装置15の概略機能を述べると、第２図に示す
ように、 （１）ロボット組付上の作業点PMの位置ベクトル と制御上の作業点PSの位置ベクトル として求めロボット組付上作業点オフセット補正量とす
る。 （２）次に、上記ロボット組付上作業点オフセット補正
量 により位置ベクトル を求める。この で表わされる点PS′は、制御上の作業点PSの位置ベクト
ル をロボット組付上作業点オフセット補正量 だけ移動させ、ロボット組付上の作業点PMに制御上の作
業点を一致させたものとなっており、ロボット組付上の
作業点PMと同一点を表わしている。 （３）次に作業工具の作業点PTの位置ベクトル として求め、作業工具作業点オフセット補正量とする。 （４）上記 として求め、最終的な作業工具オフセットとする。この
最終的作業工具オフセット で表わされる点は、制御上の作業点PSを上記ロボット組
付上作業点オフセット補正量 で補正して点PS′とし、更にこの作業点PS′を作業工具
作業点オフセット補正量 で補正して作業工具の作業点PTに移動させたものとなっ
ており、作業工具の作業点PTが制御上の作業点PSと一致
し、文字通りの制御点となっている。ただし、第２図に
おいては演算装置15の概略機能を示すため、一方向のみ
からのオフセットを求めているが、実際にはｘ軸,y軸,z
軸の３方向からオフセットを求めなければならないの
で、x,y,z軸の３方向を考慮した演算装置15におけるオ
フセット（演算Ａ）の求め方を以下に述べる。 まず、オフセットを求めるに際し、第３図に示すよう
に、駆動部３に対してｙ軸方向にずれ4yをもつ作業点
Ｐの位置ベクトル を、手先ベクトル とオフセットベクトル （この は基準位置 からの作業点Ｐのオフセットベクトルを一般的に表わし
たもので、 等を含んでいる）を用いて表現すると、次式（１）にな
る。 ただし、 なお、θ１〜θ６は各駆動部１〜６の駆動データ（回転
角度）を表わし、 はx,y,z軸上の単位方向ベクトルを、 はx,y,z軸まわりの回転方向を夫々を表わし、それ以外
のものについては下記のとおりとなる。 ただし、θｉ（ｉ＝１〜６）,Si,Ciはsin θi,cos θ
ｉであって各駆動部１〜６の駆動データに対応してい
る。 また式（１）の はオフセットベクトルを表わし、 で表現され、第４図に示す。 以上のことから手先ベクトル を関数として表わすと、次の式（３）から求められる。 式（１）と（３）より作業点Ｐの位置ベクトル は となる。ここでθｉ（ｉ＝１〜６）が既知とすると作業
点Ｐの位置ベクトル の関数（オフセットを表わす３つのベクトル）と考える
事ができ、式（４）を次式（５）に示す式で表現でき
る。 ただし ここで、第５図に示すように作業点Ｐの位置ベクトル を空間上の任意の定点に位置づけして、ロボット本体１
が３通りの姿勢θA,θB,θＣをなすようにする。そし
て、第１の姿勢θA,第２の姿勢θB,第３のθＣに伴う各
駆動部１〜６の駆動データをθA(i),θB(i),θC(i)（た
だしｉ＝１〜６）とすると、これを式（６）〜（９）に
代入することにより、KA（ｉ）,LA（ｉ）,MA（ｉ）,NA
（ｉ）,KB（ｉ）,LB（ｉ）,MB（ｉ）,NB（ｉ），および
KC（ｉ）,LC（ｉ）,MC（ｉ）,UC（ｉ）が求められ、そ
れぞれの値を式（５）に代入して表現することにより、
それぞれ３通りの姿勢のティーチポイントが同一定点と
いう条件から、次の式が成り立つ。 式（10），（11）をまとめると、次式が成り立つ。 従って、式（12），（13）よりオフセットベクトル が求められる。 即ち、演算装置６は、第６図に示すように、ロボット
本体１に取付治具のみを装着した場合におけるロボット
組付上の作業点をベクトル で求め、このベクトル と制御上の作業点のベクトルとの誤差に応じた補正量をロボット組付上作業点オフセ
ット補正量 として求め、さらに第７図に示すように、ロボット本体
１の取付治具に取付けられた溶接トーチ12における作業
工具の作業点をベクトル で求め、このベクトル と前記ロボット組付上作業点オフセット補正量 から最終的作業工具オフセットベクトル として求めるようにしている。 次に、実施例のロボットの作用に関連して本発明方法
の一実施例を第８図により説明する。 第８図において、まず、運用フローでは、ロボット本
体の先端にロボット組付上の作業点を求めるため取付治
具のみを取付け（101）、この状態で第５図に示すよう
に取付治具の特定部としての先端Ｐ（この場合、Ｐ＝
PM）を空間上の任意の定点に位置づけしたままで３通り
の姿勢θA,θB,θＣをティーチする（102）。 その際内部フローでは、夫々の姿勢における各駆動部
（１〜６）のデータ（θA1〜θA6,θB1〜θB6,θC1〜θ
C6）を読取って記憶受装置14に記憶する（103）。 そして、前記駆動データの記憶後、演算装置15が演算
Ａの指令を受ける（104）と、該演算装置15はその駆動
データからロボット組付上の作業点をベクトル として求める（105）。 ここで、ロボット組付上の誤差がないとすれば、ベク
トル と制御上の作業点としてのベクトル と等しくなり、下式が成立する。 ところが、ロボット組付上必ず誤差が生じるので、次
式のとおりになる。 式（15）より、ベクトル の差が、ロボット組付上の作業点と制御上の作業点とな
るので、この差を求め（106）、この差に応じた補正量
をロボット組付上作業点オフセット補正量 として記憶装置14に記憶する（107,108）。 次に、ロボット本体１の取付治具に溶接トーチ12を取
付け（109）、前記102,103の処理と同様に、溶接トーチ
の特定部としての先端を定点Ｚに位置づけしたままで３
通りの姿勢θＡ′，θＢ′，θＣ′をティーチし（11
0）、夫々の姿勢における各駆動部のデータ（θＡ′１
〜θＡ′6,θＢ′１〜θＢ′6,θＣ′１〜θＣ′６）を
読取って記憶装置14に記憶する（111）。 そして、該駆動データの記憶後、演算装置15が演算
Ａ′の指令を受ける（112）と、該演算装置15はその駆
動データから作業工具の作業点をベクトル として求める（113）る。 この場合、求められたベクトル は、制御上の作業点の位置とロボット組付上の作業点の
位置とが一致している。即ちベクトル とが等しいと仮定している値であるため、これらベクト
ルの差である作業工具作業オフセット補正量で補正をか
ける必要がある。即ち、作業工具の作業点 とロボット組付上作業点オフセット補正量 を最終的作業工具オフセットとして演算し（114）、そ
の最終的作業工具オフセット値 を記憶装置14に記憶する（115,116）。このようにして
求めたベクトル は、第７図から見てもわかるように、オフセット定義原
点Ｏからのロボット組付上の作業点に対するオフセット
であり、この最終的作業工具オフセット を式（１）の に代入してやれば、作業工具の作業点がそのオフセット
を吸収する方向にずれるので、作業工具の作業点が制御
上の作業点と一致し、文字通りの制御点となる。 〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明方法では、ロボット本体
に取付治具を装着した際にロボット組付上の作業点を求
め、該ロボット組付上の作業点と制御上の作業点との誤
差を補正するロボット組付上作業点オフセット補正量を
求め、また求められた作業工具の作業点と前記ロボット
組付上作業点オフセット補正量から最終的作業工具オフ
セットを演算し、該オフセットに基づいて作業工具の作
業点と制御上の作業点とを一致し得るようにしたので、
作業工具を交換した場合、制御上の作業点に対して作業
工具の作業点がずれていても、また作業工具用の取付治
具を含むロボット組付上の作業点がずれていても、その
ずれ量を吸収する方向にずれ、作業工具の作業点が制御
上の作業点と一致し、文字通りの制御点となる結果、作
業工具の制御上の芯ずれを防止し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施する為のロボットの一実施例
を示す概略構成図、第２図は制御部の概略機能を示す説
明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は６つの駆動部を有する
ロボットの作業点を求める説明用の正面図及び平面図、
第４図はオフセットを表わす説明図、第５図は取付治具
及び溶接トーチの夫々を同一点にして姿勢を変えた場合
の説明図、第６図はオフセット補正量を表わす説明図、
第７図は溶接トーチの作業点及びオフセット量を表わす
説明図、第８図は制御部の制御動作を示すフローチャー
トである。 10……ロボット本体、11……取付治具、12……作業工具
（溶接トーチ）、13……制御部、14……記憶装置、15…
…演算装置、PS……制御上の作業点、PM……ロボット組
付上の作業点、PT……作業工具の作業点、
を示す概略構成図、第２図は制御部の概略機能を示す説
明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は６つの駆動部を有する
ロボットの作業点を求める説明用の正面図及び平面図、
第４図はオフセットを表わす説明図、第５図は取付治具
及び溶接トーチの夫々を同一点にして姿勢を変えた場合
の説明図、第６図はオフセット補正量を表わす説明図、
第７図は溶接トーチの作業点及びオフセット量を表わす
説明図、第８図は制御部の制御動作を示すフローチャー
トである。 10……ロボット本体、11……取付治具、12……作業工具
（溶接トーチ）、13……制御部、14……記憶装置、15…
…演算装置、PS……制御上の作業点、PM……ロボット組
付上の作業点、PT……作業工具の作業点、
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西田 梓
千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号
日立京葉エンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 昭61−133409（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−43711（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−168202（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−153207（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−294507（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−140783（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ロボット本体に装着された取付治具に作業工具を取
り付け、該作業工具の作業点を演算装置による制御上の
作業点に一致すべくなしたロボットにおいて、予め、 ロボット組付上の作業点を、ロボット本体に取付治具の
みを実際に装着し更にこの取付治具に作業工具を正確に
取り付けたと想定したときの作業工具の特定部の位置と
し、作業工具の作業点を、ロボット本体に取付治具及び
作業工具を実際に取り付けたときの作業工具の特定部の
位置とし、 さらに制御上の作業点を、取付治具及び作業工具を正確
に取り付けたと想定したときの作業工具の特定部の位置
としておき、 ロボット本体に装着された取付治具の特定部を空間上の
任意の定点に複数の姿勢で位置づけして前記ロボット組
付上の作業点の位置を演算すると共に、 該ロボット組付上の作業点の位置と前記制御上の作業点
の位置の間の誤差を演算してロボット組付上作業点オフ
セット補正量とし、 ロボット本体の取付治具に実際に取り付けられた前記作
業工具の特定部を空間上の任意の定点に複数の姿勢で位
置づけして作業工具の作業点の位置を演算し、 前記制御上の作業点の位置を前記ロボット組付上作業点
オフセット補正量で補正して前記ロボット組付上の作業
点の位置に一致させるようにずらした後、更に作業工具
の作業点の位置へずらして前記制御上の作業点と前記作
業工具の作業点を一致させ、 前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点により
前記作業工具を制御することを特徴とするロボットにお
ける芯ずれ補正方法。 ２．ロボット本体に装着された取付治具に作業工具を取
り付け、該作業工具の作業点を演算装置による制御上の
作業点に一致すべくなしたロボットにおいて、 ロボット本体に取付治具のみを実際に装着して該取付治
具の特定部を空間の同一点に複数の姿勢で位置づけして
ロボット組付上の作業点を演算すると共に、取付治具及
び作業工具を正確に取り付けたと想定したときの制御上
の作業点と前記ロボット組付上の作業点の位置の誤差を
演算してロボット組付上作業点オフセット補正量とする
第一手段と、 ロボット本体に取付治具及び作業工具を実際に取り付け
て該作業工具の特定部を空間の同一点に複数の姿勢で位
置づけして作業工具の作業点の位置を演算する第二手段
と、前記制御上の作業点の位置を前記ロボット組付上作
業点オフセット補正量で補正して前記ロボット組付上の
作業点の位置に一致させるようにずらした後、更に作業
工具の作業点の位置へずらして前記制御上の作業点と前
記作業工具の作業点を一致させる第三手段と、 前記作業工具の作業点と一致した制御上の作業点により
前記作業工具を制御する第四手段を有することを特徴と
するロボットにおける芯ずれ補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277297A JP2975368B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | ロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277297A JP2975368B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | ロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119806A JPH01119806A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2975368B2 true JP2975368B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17581572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277297A Expired - Lifetime JP2975368B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | ロボットにおける芯ずれ補正方法及び同装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975368B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02262982A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-25 | Fanuc Ltd | ツールセンタポイントの設定方法 |
| JPH02303779A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-17 | Tokico Ltd | 工業用ロボットの制御方法 |
| JP4763074B2 (ja) * | 2009-08-03 | 2011-08-31 | ファナック株式会社 | ロボットのツール先端点の位置の計測装置および計測方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2640339B2 (ja) * | 1984-12-03 | 1997-08-13 | 株式会社不二越 | ロボット定数の自動補正方法 |
| JPS6243711A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Hitachi Ltd | ロボツトにおける制御対象点の計測方法 |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP62277297A patent/JP2975368B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119806A (ja) | 1989-05-11 |
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Legal Events
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