JP3110073B2 - 計測用治具と計測用治具を用いたロボットアーム長検知方法 - Google Patents
計測用治具と計測用治具を用いたロボットアーム長検知方法Info
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- JP3110073B2 JP3110073B2 JP03133390A JP13339091A JP3110073B2 JP 3110073 B2 JP3110073 B2 JP 3110073B2 JP 03133390 A JP03133390 A JP 03133390A JP 13339091 A JP13339091 A JP 13339091A JP 3110073 B2 JP3110073 B2 JP 3110073B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットを絶対座標系
の位置指令で動作させる場合に必要となるアーム長を検
知するための計測用治具と、その計測用治具を用いるロ
ボットアーム長検知方法に関するものである。
の位置指令で動作させる場合に必要となるアーム長を検
知するための計測用治具と、その計測用治具を用いるロ
ボットアーム長検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の産業用ロボットに対しては、教示
による位置データの入力方式から、オフラインで作成し
た位置データやＣＡＤデータを直接入力して動作させる
方式への要求が高まっている。しかし、一般に産業用ロ
ボットは高い位置決め精度が要求されるのに対し、アー
ム長の製作公差やロボットと外界との相対的な位置決め
を必要精度内におさめることが難しい。また、これらの
アーム長や関節角度の誤差量を、外部的手段によって高
い精度で測定することも困難である。そこで、ロボット
の持つ内部センサやピッチ間距離の正確なスケール等を
用いて、ロボットのアーム長や関節角度誤差を推定し、
ロボットの有する座標系を較正する必要がある。
による位置データの入力方式から、オフラインで作成し
た位置データやＣＡＤデータを直接入力して動作させる
方式への要求が高まっている。しかし、一般に産業用ロ
ボットは高い位置決め精度が要求されるのに対し、アー
ム長の製作公差やロボットと外界との相対的な位置決め
を必要精度内におさめることが難しい。また、これらの
アーム長や関節角度の誤差量を、外部的手段によって高
い精度で測定することも困難である。そこで、ロボット
の持つ内部センサやピッチ間距離の正確なスケール等を
用いて、ロボットのアーム長や関節角度誤差を推定し、
ロボットの有する座標系を較正する必要がある。
【０００３】従来技術として、特開昭６３−１０６８０
４を参考として挙げる。図５、図６、図７、図８はそれ
ぞれ実施例の全体構成、カメラの視野を表示するモニタ
の画面、基準点にマークを合わせた時のロボットの姿
勢、および手順を示したフローチャート図である。図５
に見るごとく、水平多関節型ロボットの工具軸１２先端
にカメラ１３を取付けて、計測用治具１４上の基準点１
５を撮像し、カメラ１３の視野をモニタ１７に表示する
構成となっている。
４を参考として挙げる。図５、図６、図７、図８はそれ
ぞれ実施例の全体構成、カメラの視野を表示するモニタ
の画面、基準点にマークを合わせた時のロボットの姿
勢、および手順を示したフローチャート図である。図５
に見るごとく、水平多関節型ロボットの工具軸１２先端
にカメラ１３を取付けて、計測用治具１４上の基準点１
５を撮像し、カメラ１３の視野をモニタ１７に表示する
構成となっている。
【０００４】以上のように構成された装置によって、図
８のフローチャートに従い、アーム長の検知作業を行な
う。まず、基準点１５が図６の画面１８内の固定点１６
に合うようにアームを移動させ、その時の第１、第２関
節１０、１１の関節角度を読む。この動作を図７のよう
に、各Ａ、Ｂ、Ｃ点について実施する。ここで基準点
Ａ、ＢとＢ、Ｃの２点間距離は、正確に測定されてお
り、Ｌab、Ｌbcとして既知である。
８のフローチャートに従い、アーム長の検知作業を行な
う。まず、基準点１５が図６の画面１８内の固定点１６
に合うようにアームを移動させ、その時の第１、第２関
節１０、１１の関節角度を読む。この動作を図７のよう
に、各Ａ、Ｂ、Ｃ点について実施する。ここで基準点
Ａ、ＢとＢ、Ｃの２点間距離は、正確に測定されてお
り、Ｌab、Ｌbcとして既知である。
【０００５】このようにして求められた各基準点での関
節角度θ1 a 、θ2 a 、θ1 b 、θ2 b 、θ1 c 、θ
2 c 、基準点間距離Ｌab、Ｌbc用いて連立方程式を導く
と、次のようになる。 ｃ1 Ｌ1 2＋ｃ2 Ｌ2 2＋ｃ3 Ｌ1 Ｌ2 ＝Ｌab 2 （１） ｃ4 Ｌ1 2＋ｃ5 Ｌ2 2＋ｃ6 Ｌ1 Ｌ2 ＝Ｌbc 2 （２） 式（１）、（２）の定数は、次のようになる。 ｃ1 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 a −θ1 b ）｝ ｃ2 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 a ＋θ2 a −θ1 b −θ
2 b ）｝ ｃ3 ＝２｛ｃｏｓθ2 a ＋ｃｏｓθ2 b −ｃｏｓ（θ
1 a −θ1 b −θ2 b ）−ｃｏｓ（θ1 b −θ1 a −θ
2 a ）｝ ｃ4 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 c −θ1 b ）｝ ｃ5 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 c ＋θ2 c −θ1 b −θ
2 b ）｝ ｃ6 ＝２｛ｃｏｓθ2 c ＋ｃｏｓθ2 b −ｃｏｓ（θ
1 c −θ1 b −θ2 b ）−ｃｏｓ（θ1 b −θ1 c −θ
2 c ）｝ 以上のようにして、（１）、（２）式のＬ1 、Ｌ2 に関
する連立方程式を導き、Ｌ1 、Ｌ2 を求める。
節角度θ1 a 、θ2 a 、θ1 b 、θ2 b 、θ1 c 、θ
2 c 、基準点間距離Ｌab、Ｌbc用いて連立方程式を導く
と、次のようになる。 ｃ1 Ｌ1 2＋ｃ2 Ｌ2 2＋ｃ3 Ｌ1 Ｌ2 ＝Ｌab 2 （１） ｃ4 Ｌ1 2＋ｃ5 Ｌ2 2＋ｃ6 Ｌ1 Ｌ2 ＝Ｌbc 2 （２） 式（１）、（２）の定数は、次のようになる。 ｃ1 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 a −θ1 b ）｝ ｃ2 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 a ＋θ2 a −θ1 b −θ
2 b ）｝ ｃ3 ＝２｛ｃｏｓθ2 a ＋ｃｏｓθ2 b −ｃｏｓ（θ
1 a −θ1 b −θ2 b ）−ｃｏｓ（θ1 b −θ1 a −θ
2 a ）｝ ｃ4 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 c −θ1 b ）｝ ｃ5 ＝２｛１−ｃｏｓ（θ1 c ＋θ2 c −θ1 b −θ
2 b ）｝ ｃ6 ＝２｛ｃｏｓθ2 c ＋ｃｏｓθ2 b −ｃｏｓ（θ
1 c −θ1 b −θ2 b ）−ｃｏｓ（θ1 b −θ1 c −θ
2 c ）｝ 以上のようにして、（１）、（２）式のＬ1 、Ｌ2 に関
する連立方程式を導き、Ｌ1 、Ｌ2 を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のアーム長検知方
法では、Ｌ1 、Ｌ2 を求める連立方程式を導くために、
少なくとも２組の基準点間距離の計測が必要である。ま
た、Ｌ1 、Ｌ2 を求めるため導かれた方程式の解法は難
解であり、答えを得るまでに時間もかかる。さらに、根
元アームと先端アームを繋ぐ関節の角度データに誤差が
ある場合、Ｌ1、Ｌ2 を正確に算出できない。
法では、Ｌ1 、Ｌ2 を求める連立方程式を導くために、
少なくとも２組の基準点間距離の計測が必要である。ま
た、Ｌ1 、Ｌ2 を求めるため導かれた方程式の解法は難
解であり、答えを得るまでに時間もかかる。さらに、根
元アームと先端アームを繋ぐ関節の角度データに誤差が
ある場合、Ｌ1、Ｌ2 を正確に算出できない。
【０００７】これらの課題を解決するため、本発明の目
的は、Ｌ1 、Ｌ2 を求める便利な方法と、その方法を実
現するための計測用治具を提供することにある。
的は、Ｌ1 、Ｌ2 を求める便利な方法と、その方法を実
現するための計測用治具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の計測用治具は、第１アームと、水平面で旋
回可能に第１アーム（４）を支持する第１関節（３）
と、第２アーム（６）と、第２アームを水平面で旋回可
能に第１アームと連結する第２関節（５）と、第２アー
ム（６）の先端に上下動可能な工具軸（７）と、を備え
たロボットのアーム長を検知するのに用いる計測用治具
であり、同一径の、円形断面の穴の距離が既知である２
個の穴と、前記一方の穴の円形断面の中心を基準点
（ａ）として、他方の穴の円形断面の中心の基準点
（ｂ）を水平旋回運動する構成とを備えている。
に、本発明の計測用治具は、第１アームと、水平面で旋
回可能に第１アーム（４）を支持する第１関節（３）
と、第２アーム（６）と、第２アームを水平面で旋回可
能に第１アームと連結する第２関節（５）と、第２アー
ム（６）の先端に上下動可能な工具軸（７）と、を備え
たロボットのアーム長を検知するのに用いる計測用治具
であり、同一径の、円形断面の穴の距離が既知である２
個の穴と、前記一方の穴の円形断面の中心を基準点
（ａ）として、他方の穴の円形断面の中心の基準点
（ｂ）を水平旋回運動する構成とを備えている。
【０００９】また、本発明の計測方法は、前記計測用治
具（８）を用いるロボットのアーム長検知方法であっ
て、前記ロボットの工具軸先端には、前記２個の同一径
の穴に嵌合する、円形断面の挿入治具（９）が取り付け
てあり、前記計測用治具（９）はロボット動作範囲に水
平に設置されており、ロボットアーム長を検知するとき
には、 工具軸７に取り付けられた挿入治具（９）の
先端が計測用治具の一方の基準点（ａ）の穴に挿入嵌合
可能な位置に位置決めする 第２関節（５）を固定し
第一関節（３）のみを旋回させ、一方、計測治具（８）
の基準点（ｂ）を水平旋回し、挿入治具（９）の先端が
計測用治具（８）の他方の基準点（ｂ）に挿入嵌合可能
な位置に位置決めする 前記一方の基準点（ａ）の穴
に、２本のアームを連結する関節が、基準点と根本の関
節を結ぶ線に関し初めてと反対側にくるようにアームを
回動して、挿入嵌合可能な位置に位置決めする前記３回
の位置決め時の各関節角度から、各アームの長さを算出
する計測用治具を用いるロボットアーム長検知方法であ
る。
具（８）を用いるロボットのアーム長検知方法であっ
て、前記ロボットの工具軸先端には、前記２個の同一径
の穴に嵌合する、円形断面の挿入治具（９）が取り付け
てあり、前記計測用治具（９）はロボット動作範囲に水
平に設置されており、ロボットアーム長を検知するとき
には、 工具軸７に取り付けられた挿入治具（９）の
先端が計測用治具の一方の基準点（ａ）の穴に挿入嵌合
可能な位置に位置決めする 第２関節（５）を固定し
第一関節（３）のみを旋回させ、一方、計測治具（８）
の基準点（ｂ）を水平旋回し、挿入治具（９）の先端が
計測用治具（８）の他方の基準点（ｂ）に挿入嵌合可能
な位置に位置決めする 前記一方の基準点（ａ）の穴
に、２本のアームを連結する関節が、基準点と根本の関
節を結ぶ線に関し初めてと反対側にくるようにアームを
回動して、挿入嵌合可能な位置に位置決めする前記３回
の位置決め時の各関節角度から、各アームの長さを算出
する計測用治具を用いるロボットアーム長検知方法であ
る。
【００１０】
【作用】上記の手順により、二つの基準点間距離を底辺
とし、根元の関節中心から各々の基準点まで距離をそれ
ぞれ斜辺とし、根元の関節が動作した角度を頂角とする
２等辺三角形が形成され、この２等辺三角形の底辺と頂
角が既知であるので、長さの等しい他の２辺、すなわち
根元の関節中心から各々の基準点までの距離は、幾何学
的に簡単に求められる。次に、根元アーム長、先端アー
ム長、根元の関節中心から基準点までの３つの線分で構
成される三角形において、前述の方法で求めた根元の関
節中心から基準点までの距離、根元アームと先端アーム
を繋ぐ関節の角度、同一の基準点についていわゆる左手
系と右手系の姿勢（根元アームと先端アームを人体の左
右の腕の上膊と前膊に擬した表現で、同一基準点につい
て位置合わせすれば、両アームの作る「く」の字形は基
準点と根元アームの関節中心を結ぶ線に関し対称にな
る）で位置決めして求めた根元関節角度より算出した角
度データから、Ｌ1 、Ｌ2 の値を幾何学的に簡単に求め
ることができる。根元アームと先端アームのなす角度の
データに誤差がある場合、この角度誤差を補正して正確
なＬ1 、Ｌ2 の値を算出するができるのであり、角度誤
差は前述した検知作業の中間データとして求めることが
できる。
とし、根元の関節中心から各々の基準点まで距離をそれ
ぞれ斜辺とし、根元の関節が動作した角度を頂角とする
２等辺三角形が形成され、この２等辺三角形の底辺と頂
角が既知であるので、長さの等しい他の２辺、すなわち
根元の関節中心から各々の基準点までの距離は、幾何学
的に簡単に求められる。次に、根元アーム長、先端アー
ム長、根元の関節中心から基準点までの３つの線分で構
成される三角形において、前述の方法で求めた根元の関
節中心から基準点までの距離、根元アームと先端アーム
を繋ぐ関節の角度、同一の基準点についていわゆる左手
系と右手系の姿勢（根元アームと先端アームを人体の左
右の腕の上膊と前膊に擬した表現で、同一基準点につい
て位置合わせすれば、両アームの作る「く」の字形は基
準点と根元アームの関節中心を結ぶ線に関し対称にな
る）で位置決めして求めた根元関節角度より算出した角
度データから、Ｌ1 、Ｌ2 の値を幾何学的に簡単に求め
ることができる。根元アームと先端アームのなす角度の
データに誤差がある場合、この角度誤差を補正して正確
なＬ1 、Ｌ2 の値を算出するができるのであり、角度誤
差は前述した検知作業の中間データとして求めることが
できる。
【００１１】また、本発明の計測用治具は２カ所の基準
点を有しており、一方の基準点を旋回中心として、２つ
の基準点間の距離を一定に保ちながら、他方の基準点を
円弧運動させる構成になっている。一方、根元アームと
先端アームのなす関節角度を固定したまま根元の関節を
回動させると、工具軸中心は根元の関節中心を旋回中心
として、円弧運動を行なうので、前述の計測用治具の基
準点の円弧運動の軌跡と工具軸中心の円弧運動の軌跡の
交点で位置決めすることにより、工具軸中心を所定の基
準点間距離だけ正確に移動させることができる。
点を有しており、一方の基準点を旋回中心として、２つ
の基準点間の距離を一定に保ちながら、他方の基準点を
円弧運動させる構成になっている。一方、根元アームと
先端アームのなす関節角度を固定したまま根元の関節を
回動させると、工具軸中心は根元の関節中心を旋回中心
として、円弧運動を行なうので、前述の計測用治具の基
準点の円弧運動の軌跡と工具軸中心の円弧運動の軌跡の
交点で位置決めすることにより、工具軸中心を所定の基
準点間距離だけ正確に移動させることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明のアーム長検知方法の構
成と計測用治具の外観を示している。ここでは、第１ア
ーム４と第２アーム６が水平面で旋回可能で、第２アー
ム６の先端に上下動と旋回運動の可能な工具軸７を持つ
水平多関節型ロボットを例にとり説明を行なう。このロ
ボットの工具軸７先端には、工具軸７と同心に円形断面
の挿入治具９が取り付けてある。ロボットの動作範囲内
に計測用治具８が設置されており、この計測用治具８に
は先の挿入治具９の先端が入る２個の穴である基準点
ａ、ｂが設けてあり、基準点ａを旋回中心として基準点
ｂが円弧運動可能であるように構成されている。
ながら説明する。図１は本発明のアーム長検知方法の構
成と計測用治具の外観を示している。ここでは、第１ア
ーム４と第２アーム６が水平面で旋回可能で、第２アー
ム６の先端に上下動と旋回運動の可能な工具軸７を持つ
水平多関節型ロボットを例にとり説明を行なう。このロ
ボットの工具軸７先端には、工具軸７と同心に円形断面
の挿入治具９が取り付けてある。ロボットの動作範囲内
に計測用治具８が設置されており、この計測用治具８に
は先の挿入治具９の先端が入る２個の穴である基準点
ａ、ｂが設けてあり、基準点ａを旋回中心として基準点
ｂが円弧運動可能であるように構成されている。
【００１３】図２はアーム長検知作業をモデル化した図
で、アーム４、６と計測用治具８の基準点ａ、ｂが示さ
れている。まず、破線で示すように、第１アーム４と第
２アーム６を図１の教示装置２を使って動作させ、工具
軸７に取り付けられた挿入治具９の先端が計測用治具８
の基準点ａの穴に挿入可能なよう位置決めする。この状
態で関節３、５の関節角度θ1 Ra とθ2 Ra の値を教
示装置２を用いて読み出す。次に第２関節５を固定し第
１関節３のみを旋回させ、一方、計測用治具８の基準点
ｂを基準点ａの回りに旋回させて、挿入治具９の先端が
計測用治具８の基準点ｂの穴に挿入可能なよう位置を合
わせる。すなわちこの位置は、計測用治具８の基準点ｂ
が円弧運動した軌跡と、第２関節５を固定して第１関節
３のみを旋回させたときの挿入治具９先端の円弧運動の
軌跡の交点であって、アーム４、６は図２の実線の状態
となり、この時の第１関節３の角度θ1 Rb を教示装置
２から読み出す。
で、アーム４、６と計測用治具８の基準点ａ、ｂが示さ
れている。まず、破線で示すように、第１アーム４と第
２アーム６を図１の教示装置２を使って動作させ、工具
軸７に取り付けられた挿入治具９の先端が計測用治具８
の基準点ａの穴に挿入可能なよう位置決めする。この状
態で関節３、５の関節角度θ1 Ra とθ2 Ra の値を教
示装置２を用いて読み出す。次に第２関節５を固定し第
１関節３のみを旋回させ、一方、計測用治具８の基準点
ｂを基準点ａの回りに旋回させて、挿入治具９の先端が
計測用治具８の基準点ｂの穴に挿入可能なよう位置を合
わせる。すなわちこの位置は、計測用治具８の基準点ｂ
が円弧運動した軌跡と、第２関節５を固定して第１関節
３のみを旋回させたときの挿入治具９先端の円弧運動の
軌跡の交点であって、アーム４、６は図２の実線の状態
となり、この時の第１関節３の角度θ1 Rb を教示装置
２から読み出す。
【００１４】ここで第１関節３の中心Ｏと、二つの基準
点ａ、ｂを結ぶ三角形は、基準点ａ、ｂ間の距離Ｌabを
底辺とする二等辺三角形となり、その頂角ａＯｂは第１
関節３の角度変化量｜θ1 Rb −θ1 Ra ｜に等しいこ
とが分かる。また、底辺の距離Ｌabは事前に計測されて
いて正確な値が分かっているから、第１関節３中心から
基準点ａ、ｂまでの距離ｓは、次の式で求めることがで
きる。 Ｓ＝（Ｌab／２）×ｃｏｓｅｃ（｜θ1 Rb −θ1 Ra ｜／２）
点ａ、ｂを結ぶ三角形は、基準点ａ、ｂ間の距離Ｌabを
底辺とする二等辺三角形となり、その頂角ａＯｂは第１
関節３の角度変化量｜θ1 Rb −θ1 Ra ｜に等しいこ
とが分かる。また、底辺の距離Ｌabは事前に計測されて
いて正確な値が分かっているから、第１関節３中心から
基準点ａ、ｂまでの距離ｓは、次の式で求めることがで
きる。 Ｓ＝（Ｌab／２）×ｃｏｓｅｃ（｜θ1 Rb −θ1 Ra ｜／２）
【００１５】図３にて破線で示すモデルは、第１アーム
４と第２アーム６が一直線の状態から第２アーム６を反
時計回りに旋回させた右手系の姿勢で、挿入治具９を基
準点ａに合わせた状態のアーム４、６であり、次に両ア
ームが一直線の状態から第２アーム６を時計回りに旋回
させた左手系の姿勢で、挿入治具９を基準点ａに合わせ
た状態のアーム４、６を実線のモデルで表わしている。
４と第２アーム６が一直線の状態から第２アーム６を反
時計回りに旋回させた右手系の姿勢で、挿入治具９を基
準点ａに合わせた状態のアーム４、６であり、次に両ア
ームが一直線の状態から第２アーム６を時計回りに旋回
させた左手系の姿勢で、挿入治具９を基準点ａに合わせ
た状態のアーム４、６を実線のモデルで表わしている。
【００１６】ここで、破線で示した右手系の姿勢のアー
ムに着目すると、第１関節３の中心Ｏ、第２関節５の中
心、基準点ａの３つの点が三角形を構成しており、三角
形の各辺の長さは、第１関節３中心から基準点ａまでの
距離Ｓ、第１アーム長Ｌ1 、第２アーム長Ｌ2 であり、
頂角Ｏ（＝φ1 ）は右手系と左手系でそれぞれ位置決め
した時の第１関節３の角度θ1 Ra 、θ1 La から求め
ることができる。また、辺Ｌ1 、Ｌ2 に挟まれた角度
は、第２関節５の角度θ2Ra から求まる。これらの条
件から正弦定理により、第１アーム長Ｌ1 、第２アーム
長Ｌ2 は次の式で求めることができる。 Ｌ1 ＝Ｓ×ｓｉｎ（θ2 Ra −φ1 ）／ｓｉｎθ2 Ra Ｌ2 ＝Ｓ×ｓｉｎφ1 ／ｓｉｎθ2 Ra ただし、φ1 ＝｜θ1 La −θ1 Ra ｜／２
ムに着目すると、第１関節３の中心Ｏ、第２関節５の中
心、基準点ａの３つの点が三角形を構成しており、三角
形の各辺の長さは、第１関節３中心から基準点ａまでの
距離Ｓ、第１アーム長Ｌ1 、第２アーム長Ｌ2 であり、
頂角Ｏ（＝φ1 ）は右手系と左手系でそれぞれ位置決め
した時の第１関節３の角度θ1 Ra 、θ1 La から求め
ることができる。また、辺Ｌ1 、Ｌ2 に挟まれた角度
は、第２関節５の角度θ2Ra から求まる。これらの条
件から正弦定理により、第１アーム長Ｌ1 、第２アーム
長Ｌ2 は次の式で求めることができる。 Ｌ1 ＝Ｓ×ｓｉｎ（θ2 Ra −φ1 ）／ｓｉｎθ2 Ra Ｌ2 ＝Ｓ×ｓｉｎφ1 ／ｓｉｎθ2 Ra ただし、φ1 ＝｜θ1 La −θ1 Ra ｜／２
【００１７】図４は、図３と同様にまず右手系の姿勢で
基準点ａに位置決めを行い、次に左手系の姿勢で基準点
ａに位置決めを行なった状態を表すが、第１アーム４と
第２アーム６を一直線状にした時、第２関節５の角度が
第２関節の角度検出器（図示しない）の原点と一致せ
ず、角度誤差（以後、原点誤差と呼ぶ）が存在する場合
のモデルである。このケースでは、前述したアーム長の
算定方法ではθ2 Ra の値に誤差を含むことになり、正
確なＬ1 、Ｌ2 の値を求めることができない。そこで、
第２関節５の原点誤差を求めて、補正を含めた計算を行
う必要がある。原点誤差は機械的な治具等を用いて事前
に求めこともできるから、その値を利用してもよいが、
ここではすでに説明した本発明の手順内で第２関節５の
原点誤差δθ2 を求めてＬ1 、Ｌ2 の計算を補正する方
法を説明する。
基準点ａに位置決めを行い、次に左手系の姿勢で基準点
ａに位置決めを行なった状態を表すが、第１アーム４と
第２アーム６を一直線状にした時、第２関節５の角度が
第２関節の角度検出器（図示しない）の原点と一致せ
ず、角度誤差（以後、原点誤差と呼ぶ）が存在する場合
のモデルである。このケースでは、前述したアーム長の
算定方法ではθ2 Ra の値に誤差を含むことになり、正
確なＬ1 、Ｌ2 の値を求めることができない。そこで、
第２関節５の原点誤差を求めて、補正を含めた計算を行
う必要がある。原点誤差は機械的な治具等を用いて事前
に求めこともできるから、その値を利用してもよいが、
ここではすでに説明した本発明の手順内で第２関節５の
原点誤差δθ2 を求めてＬ1 、Ｌ2 の計算を補正する方
法を説明する。
【００１８】図４にて、破線で示すように右手系の姿勢
で基準点ａに位置決めし、教示装置２を用いて第２関節
５の角度θ2 Ra を読み、同様に、実線で示すように左
手系の姿勢で基準点ａに位置決めして、第２関節５の角
度θ2 La を読み出す。第２関節５の原点誤差δθ2 は
次の式により求めることができる。 δθ2 ＝（θ2 Ra ＋θ2 La ）／２ 第２関節５の原点誤差δθがある場合、アーム長Ｌ1 、
Ｌ2 を求める式は次のようになり、これによって原点誤
差を補正した正確な値が得られる。 Ｌ1 ＝Ｓ×ｓｉｎ（φ2 −φ1 ）／ｓｉｎφ2 Ｌ2 ＝Ｓ×ｓｉｎφ1 ／ｓｉｎφ2 ただし、φ1 ＝｜θ1 Ra −θ1 La ｜／２ φ2 ＝｜θ2 Ra −δθ2 ｜
で基準点ａに位置決めし、教示装置２を用いて第２関節
５の角度θ2 Ra を読み、同様に、実線で示すように左
手系の姿勢で基準点ａに位置決めして、第２関節５の角
度θ2 La を読み出す。第２関節５の原点誤差δθ2 は
次の式により求めることができる。 δθ2 ＝（θ2 Ra ＋θ2 La ）／２ 第２関節５の原点誤差δθがある場合、アーム長Ｌ1 、
Ｌ2 を求める式は次のようになり、これによって原点誤
差を補正した正確な値が得られる。 Ｌ1 ＝Ｓ×ｓｉｎ（φ2 −φ1 ）／ｓｉｎφ2 Ｌ2 ＝Ｓ×ｓｉｎφ1 ／ｓｉｎφ2 ただし、φ1 ＝｜θ1 Ra −θ1 La ｜／２ φ2 ＝｜θ2 Ra −δθ2 ｜
【００１９】このように、２点間距離が既知で、一方の
基準点を旋回中心として他方の基準点が円弧運動するこ
とができる計測用治具と、ロボットの現在位置（関節角
度）を読み取ることができる装置を用いて、得られた結
果より幾何学的な計算を行い、実際のアーム長を推定す
ることができる。
基準点を旋回中心として他方の基準点が円弧運動するこ
とができる計測用治具と、ロボットの現在位置（関節角
度）を読み取ることができる装置を用いて、得られた結
果より幾何学的な計算を行い、実際のアーム長を推定す
ることができる。
【００２０】上記の実施例では、計測用治具の基準点に
対するアームの位置決めを、工具軸先端に取り付けた挿
入治具を基準点の穴に挿入し、はめ合わせる方法により
行っている。
対するアームの位置決めを、工具軸先端に取り付けた挿
入治具を基準点の穴に挿入し、はめ合わせる方法により
行っている。
【００２１】
【００２２】本発明で用いる計測用治具は、一方の基準
点を旋回中心として、もう一方の基準点が円弧運動可能
な構造を採っている。このため、２つの基準点に対し
て、第２関節を固定したまま第１関節のみを動作させる
アームの位置決め作業を、容易かつ正確に行うことがで
きる。これにより簡単な手順でロボットのアーム長を推
定することができ、その結果、ロボットが持つ座標系の
歪やズレを補正し、絶対位置決め精度を向上させること
が可能となる。
点を旋回中心として、もう一方の基準点が円弧運動可能
な構造を採っている。このため、２つの基準点に対し
て、第２関節を固定したまま第１関節のみを動作させる
アームの位置決め作業を、容易かつ正確に行うことがで
きる。これにより簡単な手順でロボットのアーム長を推
定することができ、その結果、ロボットが持つ座標系の
歪やズレを補正し、絶対位置決め精度を向上させること
が可能となる。
【図１】本発明のロボットのアーム長検知方法の構成お
よび計測用治具の外観を示す図である。
よび計測用治具の外観を示す図である。
【図２】本発明のロボットのアーム長検知作業の第１段
階をモデル化した図である。
階をモデル化した図である。
【図３】本発明のロボットのアーム長検知作業の第２段
階をモデル化した図である。
階をモデル化した図である。
【図４】第２関節に原点誤差がある場合の本発明のロボ
ットのアーム長検知作業をモデル化した図である。
ットのアーム長検知作業をモデル化した図である。
【図５】従来技術例のロボットのアーム長検知方法の全
体構成を示した図である。
体構成を示した図である。
【図６】従来技術例のカメラの視野を表示するモニタの
画面を表わした図である。
画面を表わした図である。
【図７】従来技術例の基準点にマークを合わせた時のロ
ボットの姿勢をモデル化した図である。
ボットの姿勢をモデル化した図である。
【図８】従来技術例の作業手順を表わしたフローチャー
トである。
トである。
３ 第１関節 ４ 第１アーム ５ 第２関節 ６ 第２アーム ７ 工具軸 ８ 計測用治具 ９ 挿入治具 ａ 基準点 ｂ 基準点
Claims (2)
- 【請求項１】 第１アームと、 水平面で旋回可能に第１アーム（４）を支持する第１関
節（３）と、 第２アーム（６）と、 第２アームを水平面で旋回可能に第１アームと連結する
第２関節（５）と、 第２アーム（６）の先端に上下動可能な工具軸（７）
と、 を備えたロボットのアーム長を検知するのに用いる計測
用治具であり、 同一径の、円形断面の穴の距離が既知である２個の穴
と、前記一方の穴の円形断面の中心を基準点（ａ）とし
て、他方の穴の円形断面の中心の基準点（ｂ）を水平旋
回運動する構成とを備えた計測用治具。 - 【請求項２】 請求項１記載の計測用治具（８）を用い
るロボットのアーム長検知方法であって、 前記ロボットの工具軸先端には、前記２個の同一径の穴
に嵌合する、円形断面の挿入治具（９）が取り付けてあ
り、 前記計測用治具（９）はロボット動作範囲に水平に設置
されており、 ロボットアーム長を検知するときには、 工具軸７に取り付けられた挿入治具（９）の先端が
計測用治具の一方の基準点（ａ）の穴に挿入嵌合可能な
位置に位置決めする 第２関節（５）を固定し第一関
節（３）のみを旋回させ、一方、計測治具（８）の基準
点（ｂ）を水平旋回し、挿入治具（９）の先端が計測用
治具（８）の他方の基準点（ｂ）に挿入嵌合可能な位置
に位置決めする 前記一方の基準点（ａ）の穴に、２
本のアームを連結する関節が、基準点と根本の関節を結
ぶ線に関し初めてと反対側にくるようにアームを回動し
て、挿入嵌合可能な位置に位置決めする前記３回の位置
決め時の各関節角度から、各アームの長さを算出する計
測用治具を用いるロボットアーム長検知方法 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03133390A JP3110073B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 計測用治具と計測用治具を用いたロボットアーム長検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03133390A JP3110073B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 計測用治具と計測用治具を用いたロボットアーム長検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04336988A JPH04336988A (ja) | 1992-11-25 |
| JP3110073B2 true JP3110073B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=15103628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03133390A Expired - Fee Related JP3110073B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 計測用治具と計測用治具を用いたロボットアーム長検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3110073B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103728987B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-05-25 | 中联重科股份有限公司 | 臂架控制方法、臂架控制设备、臂架控制系统及工程机械 |
| JP7064884B2 (ja) * | 2018-01-05 | 2022-05-11 | 株式会社Ｆｄｋエンジニアリング | 部品組付装置の較正方法 |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP03133390A patent/JP3110073B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04336988A (ja) | 1992-11-25 |
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