JP3166981B2 - バリ取り／磨き経路教示データ生成方法およびバリ取り／磨きロボット制御方法、並びにバリ取り／磨きロボットシステム - Google Patents
バリ取り／磨き経路教示データ生成方法およびバリ取り／磨きロボット制御方法、並びにバリ取り／磨きロボットシステムInfo
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- JP3166981B2 JP3166981B2 JP03504592A JP3504592A JP3166981B2 JP 3166981 B2 JP3166981 B2 JP 3166981B2 JP 03504592 A JP03504592 A JP 03504592A JP 3504592 A JP3504592 A JP 3504592A JP 3166981 B2 JP3166981 B2 JP 3166981B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バリ取り／磨き対象と
しての鋳物部品や機械加工部品等の稜線上に存在してい
るバリ取りをロボットによって自動的に除去したり、あ
るいはその稜線をロボットによって自動的に磨く際に、
ロボットの駆動制御に必要とされる点列経路教示データ
を事前に、速やかに生成せしめるためのバリ取り／磨き
経路教示データ生成方法、その点列経路教示データにも
とづきロボットにバリ取り／磨きを行わしめるためのバ
リ取り／磨きロボット制御方法、更にはバリ取り／磨き
ロボットシステムに関するものである。
しての鋳物部品や機械加工部品等の稜線上に存在してい
るバリ取りをロボットによって自動的に除去したり、あ
るいはその稜線をロボットによって自動的に磨く際に、
ロボットの駆動制御に必要とされる点列経路教示データ
を事前に、速やかに生成せしめるためのバリ取り／磨き
経路教示データ生成方法、その点列経路教示データにも
とづきロボットにバリ取り／磨きを行わしめるためのバ
リ取り／磨きロボット制御方法、更にはバリ取り／磨き
ロボットシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ロボットは事前に予め得られて
いる一連の経路教示データにもとづき所望にその動作が
制御されるが、これまでのロボットの経路教示に関して
は、例えば特開平２ー２５７３１０号公報に記載された
ものが知られている。これによる場合、ティーチングボ
ックスをマニュアル操作することによって経路教示デー
タが生成せしめられるものとなっている。あるいは必要
な位置対応にツールに所望な姿勢を執らせるべく、人力
でロボットを手で誘導することによってロボットを誘導
動作せしめるに際して、ロボットにおけるアクチュエー
タ各々からは変位位置データが収集された上、これら変
位位置データより経路教示データが生成せしめられるも
のとなっている。その誘導操作を必要とされる経路全域
に亘って行うことで、所望とする経路教示データが作成
され得るものである。何れかの方法で適当に生成、ある
いは作成された経路教示データにもとづきロボットを駆
動制御すれば、ロボットは所望経路に沿って駆動され得
るものである。
いる一連の経路教示データにもとづき所望にその動作が
制御されるが、これまでのロボットの経路教示に関して
は、例えば特開平２ー２５７３１０号公報に記載された
ものが知られている。これによる場合、ティーチングボ
ックスをマニュアル操作することによって経路教示デー
タが生成せしめられるものとなっている。あるいは必要
な位置対応にツールに所望な姿勢を執らせるべく、人力
でロボットを手で誘導することによってロボットを誘導
動作せしめるに際して、ロボットにおけるアクチュエー
タ各々からは変位位置データが収集された上、これら変
位位置データより経路教示データが生成せしめられるも
のとなっている。その誘導操作を必要とされる経路全域
に亘って行うことで、所望とする経路教示データが作成
され得るものである。何れかの方法で適当に生成、ある
いは作成された経路教示データにもとづきロボットを駆
動制御すれば、ロボットは所望経路に沿って駆動され得
るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の方法によって経路教示データを作成する場合
には、データ作成に多くの時間が要されるばかりか、そ
の間ロボットは何等実作業を行い得ないものとなってい
る。ところで、ロボットが行う最適な作業の１つとし
て、作業対象としての稜線に沿ったバリ取り作業や磨き
作業が考えられるが、これまでにあっては、複雑な形状
の稜線をもった多種類のワークを対象として、柔軟性を
以てバリ取り作業や磨き作業を行わしめることは上記理
由よりして困難であったものである。
報に記載の方法によって経路教示データを作成する場合
には、データ作成に多くの時間が要されるばかりか、そ
の間ロボットは何等実作業を行い得ないものとなってい
る。ところで、ロボットが行う最適な作業の１つとし
て、作業対象としての稜線に沿ったバリ取り作業や磨き
作業が考えられるが、これまでにあっては、複雑な形状
の稜線をもった多種類のワークを対象として、柔軟性を
以てバリ取り作業や磨き作業を行わしめることは上記理
由よりして困難であったものである。
【０００４】本発明の第１の目的は、複雑な形状の稜線
をもった多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバ
リ取り／磨き作業を行う上で必要とされる経路教示デー
タを速やかに、しかも十分な精度を以て容易に事前に生
成し得るバリ取り／磨き経路教示データ生成方法を供す
るにある。本発明の第２の目的は、そのようにして生成
された経路教示データにもとづきロボットに、複雑な形
状の稜線をもった多種類のワークを対象として、柔軟性
を以てバリ取り／磨き作業を行わせしめ得るバリ取り／
磨き作業をバリ取り／磨きロボット制御方法を供するに
ある。本発明の第３の目的は、複雑な形状の稜線をもっ
た多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバリ取り
／磨き作業を行う上で必要とされる経路教示データをワ
ーク設計データより速やかに、しかも十分な精度を以て
容易に生成した上、ロボットにバリ取り／磨き作業を行
わしめ得るを可としたロボットシステムを供するにあ
る。
をもった多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバ
リ取り／磨き作業を行う上で必要とされる経路教示デー
タを速やかに、しかも十分な精度を以て容易に事前に生
成し得るバリ取り／磨き経路教示データ生成方法を供す
るにある。本発明の第２の目的は、そのようにして生成
された経路教示データにもとづきロボットに、複雑な形
状の稜線をもった多種類のワークを対象として、柔軟性
を以てバリ取り／磨き作業を行わせしめ得るバリ取り／
磨き作業をバリ取り／磨きロボット制御方法を供するに
ある。本発明の第３の目的は、複雑な形状の稜線をもっ
た多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバリ取り
／磨き作業を行う上で必要とされる経路教示データをワ
ーク設計データより速やかに、しかも十分な精度を以て
容易に生成した上、ロボットにバリ取り／磨き作業を行
わしめ得るを可としたロボットシステムを供するにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、３次
元空間上で１次微分連続な代数曲線（具体的には、３次
曲線）を以て経路が生成されるべく、基本的には、バリ
取り／磨き対象の設計データにもとづき稜線をセグメン
ト単位に分割した上、セグメント各々では該セグメント
が代数曲線を以て近似されるべく、セグメント間接続点
各々で隣接セグメントと接線方向が一致する代数曲線を
該代数曲線の係数としてセグメント対応に生成する一
方、少なくとも一方の面上にセグメント対応に、かつ該
セグメント近傍に法線を設定した上、該法線方向を面取
り角設定用パラメータとして生成し、対としての該面取
り角設定用パラメータおよび上記代数曲線の係数をセグ
メント対応の経路教示データとして生成することで達成
される。
元空間上で１次微分連続な代数曲線（具体的には、３次
曲線）を以て経路が生成されるべく、基本的には、バリ
取り／磨き対象の設計データにもとづき稜線をセグメン
ト単位に分割した上、セグメント各々では該セグメント
が代数曲線を以て近似されるべく、セグメント間接続点
各々で隣接セグメントと接線方向が一致する代数曲線を
該代数曲線の係数としてセグメント対応に生成する一
方、少なくとも一方の面上にセグメント対応に、かつ該
セグメント近傍に法線を設定した上、該法線方向を面取
り角設定用パラメータとして生成し、対としての該面取
り角設定用パラメータおよび上記代数曲線の係数をセグ
メント対応の経路教示データとして生成することで達成
される。
【０００６】上記第２の目的は、基本的には、ロボット
の駆動制御に先立って、バリ取り／磨き対象の設計デー
タにもとづき稜線をセグメント単位に分割した上、セグ
メント各々では該セグメントが代数曲線を以て近似され
るべく、セグメント間接続点各々で隣接セグメントと接
線方向が一致する代数曲線を該代数曲線の係数としてセ
グメント対応に生成する一方、少なくとも一方の面上に
セグメント対応に、かつ該セグメント近傍に法線を設定
した上、該法線方向を面取り角設定用パラメータとして
生成した後は、対としての該角設定用パラメータおよび
上記代数曲線の係数をセグメント対応の経路教示データ
として、点列経路教示データにもとづきツールの面取り
角を実時間で指定しつつ、ロボットを駆動制御すること
で達成される。
の駆動制御に先立って、バリ取り／磨き対象の設計デー
タにもとづき稜線をセグメント単位に分割した上、セグ
メント各々では該セグメントが代数曲線を以て近似され
るべく、セグメント間接続点各々で隣接セグメントと接
線方向が一致する代数曲線を該代数曲線の係数としてセ
グメント対応に生成する一方、少なくとも一方の面上に
セグメント対応に、かつ該セグメント近傍に法線を設定
した上、該法線方向を面取り角設定用パラメータとして
生成した後は、対としての該角設定用パラメータおよび
上記代数曲線の係数をセグメント対応の経路教示データ
として、点列経路教示データにもとづきツールの面取り
角を実時間で指定しつつ、ロボットを駆動制御すること
で達成される。
【０００７】上記第３の目的は、バリ取り／磨き対象の
設計データがＣＡＤデータとして作成、記憶されるＣＡ
Ｄ装置と、該ＣＡＤ装置からのバリ取り／磨き対象の設
計データにもとづき稜線をセグメント単位に分割した
上、面取り角設定用パラメータおよびセグメント近似用
代数曲線の係数をセグメント対応の経路教示データとし
て生成するＣＡＭ装置と、手先にバリ取り／磨き用ツー
ルおよび押し付け力制御用力センサが具備されてなるロ
ボットと、バリ取り／磨き用ツールがバリ取り／磨き対
象に押し付けられた状態でバリ取り／磨き作業が行われ
るべく、該ロボットを上記ＣＡＭ装置からの経路教示デ
ータおよび上記押し付け力制御用力センサからのセンサ
出力にもとづき駆動制御するロボット駆動制御装置と、
を含むべく構成することで達成される。
設計データがＣＡＤデータとして作成、記憶されるＣＡ
Ｄ装置と、該ＣＡＤ装置からのバリ取り／磨き対象の設
計データにもとづき稜線をセグメント単位に分割した
上、面取り角設定用パラメータおよびセグメント近似用
代数曲線の係数をセグメント対応の経路教示データとし
て生成するＣＡＭ装置と、手先にバリ取り／磨き用ツー
ルおよび押し付け力制御用力センサが具備されてなるロ
ボットと、バリ取り／磨き用ツールがバリ取り／磨き対
象に押し付けられた状態でバリ取り／磨き作業が行われ
るべく、該ロボットを上記ＣＡＭ装置からの経路教示デ
ータおよび上記押し付け力制御用力センサからのセンサ
出力にもとづき駆動制御するロボット駆動制御装置と、
を含むべく構成することで達成される。
【０００８】
【作用】２つの３次元曲面が交差して作られる、３次元
曲線で表される稜線に対しバリ取り／磨きの工具軌跡が
生成されるに際し、その稜線を区間に細分化の上、区間
の繋ぎ目の点における接線が一致するように、区間毎に
３次元曲線の工具軌跡が生成されるようにしたものであ
る。これにより、稜線に対する工具軌跡は、３次元空間
上で１次微分連線状態として得られ、接線連線な滑らか
な軌跡が得られるものである。より具体的には、バリ取
り／磨き対象の設計データにもとづき稜線上に複数の点
を設定することによって、その稜線を複数のセグメント
に分割した上、セグメント各々を代数曲線を以て近似す
るが、その近似に際しては隣接セグメントとの接続点で
接線の方向が等しくなるべく近似されるようにしたもの
である。この結果、セグメント対応に生成された代数曲
線、したがって、その係数を以てロボットに把持されて
いるツールをその稜線に沿って接触状態のまま倣わしめ
ることが可能となるものである。
曲線で表される稜線に対しバリ取り／磨きの工具軌跡が
生成されるに際し、その稜線を区間に細分化の上、区間
の繋ぎ目の点における接線が一致するように、区間毎に
３次元曲線の工具軌跡が生成されるようにしたものであ
る。これにより、稜線に対する工具軌跡は、３次元空間
上で１次微分連線状態として得られ、接線連線な滑らか
な軌跡が得られるものである。より具体的には、バリ取
り／磨き対象の設計データにもとづき稜線上に複数の点
を設定することによって、その稜線を複数のセグメント
に分割した上、セグメント各々を代数曲線を以て近似す
るが、その近似に際しては隣接セグメントとの接続点で
接線の方向が等しくなるべく近似されるようにしたもの
である。この結果、セグメント対応に生成された代数曲
線、したがって、その係数を以てロボットに把持されて
いるツールをその稜線に沿って接触状態のまま倣わしめ
ることが可能となるものである。
【０００９】その際、ツールによってバリ取り／磨きを
状態良好にして行わしめるためには、ツールは稜線に所
望の面取り角を以て接触されるべく、所望の姿勢状態に
おかれる必要があるが、ツールの稜線に対する姿勢状態
はセグメント各々近傍の２つの面の傾き具合から容易に
決定され得るというものである。それら２つの面の傾き
具合は面各々に設定された法線の方向ベクトルから知
れ、これら方向ベクトルと稜線での接線方向からツール
の姿勢データが生成されるが、実用的には何れか一方の
面に設定された法線の方向ベクトルと稜線での接線方向
とを以て、ツールの姿勢データが生成されれば十分なも
のとなっている。稜線に対するツールの姿勢は、ロボッ
ト動作中での実時間で、代数曲線をもとに稜線の接線方
向を求め、この接線回りに指定された面取り角となるべ
く法線ベクトルを接線回りに回転させ、これをツールの
姿勢データとしてロボットを駆動すればよいものであ
る。
状態良好にして行わしめるためには、ツールは稜線に所
望の面取り角を以て接触されるべく、所望の姿勢状態に
おかれる必要があるが、ツールの稜線に対する姿勢状態
はセグメント各々近傍の２つの面の傾き具合から容易に
決定され得るというものである。それら２つの面の傾き
具合は面各々に設定された法線の方向ベクトルから知
れ、これら方向ベクトルと稜線での接線方向からツール
の姿勢データが生成されるが、実用的には何れか一方の
面に設定された法線の方向ベクトルと稜線での接線方向
とを以て、ツールの姿勢データが生成されれば十分なも
のとなっている。稜線に対するツールの姿勢は、ロボッ
ト動作中での実時間で、代数曲線をもとに稜線の接線方
向を求め、この接線回りに指定された面取り角となるべ
く法線ベクトルを接線回りに回転させ、これをツールの
姿勢データとしてロボットを駆動すればよいものであ
る。
【００１０】以上のように、ロボットによるバリ取り／
磨き作業に先立っては、バリ取り／磨き対象についての
設計データよりツールの姿勢データを含む一連の点列経
路教示データが得られるわけある。したがって、この点
列経路教示データにもとづきロボットを駆動制御すれ
ば、ツールは実時間でその姿勢状態が制御されつつ稜線
に沿って接触状態のまま倣い移動することで、状態良好
に稜線に対しバリ取り／磨き作業を行い得るものであ
る。このように、任意曲線の稜線に沿って一定面取り角
でバリ取り／磨きを行うロボットのオフライン教示が実
現されるばかりか、任意曲線としての稜線経路をセグメ
ント毎に代数曲線で表した上、姿勢をロボット動作中に
計算により求めることによって、少ないデータでロボッ
トを教示し得るものである。
磨き作業に先立っては、バリ取り／磨き対象についての
設計データよりツールの姿勢データを含む一連の点列経
路教示データが得られるわけある。したがって、この点
列経路教示データにもとづきロボットを駆動制御すれ
ば、ツールは実時間でその姿勢状態が制御されつつ稜線
に沿って接触状態のまま倣い移動することで、状態良好
に稜線に対しバリ取り／磨き作業を行い得るものであ
る。このように、任意曲線の稜線に沿って一定面取り角
でバリ取り／磨きを行うロボットのオフライン教示が実
現されるばかりか、任意曲線としての稜線経路をセグメ
ント毎に代数曲線で表した上、姿勢をロボット動作中に
計算により求めることによって、少ないデータでロボッ
トを教示し得るものである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明をバリ取り作業に例を採って図
１から図４により説明する。先ず本発明によるバリ取り
ロボットシステムについて図１により説明する。図示の
ように、ＣＡＤステーション１では各種ＣＡＤデータが
作成された上、記憶可とされているが、ＣＡＭステーシ
ョン２ではまた、ＣＡＤステーション１からのＣＡＤデ
ータをバリ取り対象物７についての設計データ（稜線形
状データ、稜線を構成している面情報（平面の場合はそ
の法線方向、曲面の場合にはその形状データ））とし
て、ロボット４に対する経路教示データが生成されるも
のとなっている。その後、生成された経路教示データに
もとづきロボット駆動制御装置３がロボット４を駆動制
御することによって、バリ取り対象物７における稜線上
のバリがバリ取り用ツール５によって除去されているも
のである。その際、ロボット４の手先には力センサ６を
介しバリ取り用ツール５が取り付けされていることか
ら、バリ取り用ツール５は稜線に一定の力を以て押し付
けられた状態で、その稜線上に存在しているバリを状態
良好にして除去し得るものである。
１から図４により説明する。先ず本発明によるバリ取り
ロボットシステムについて図１により説明する。図示の
ように、ＣＡＤステーション１では各種ＣＡＤデータが
作成された上、記憶可とされているが、ＣＡＭステーシ
ョン２ではまた、ＣＡＤステーション１からのＣＡＤデ
ータをバリ取り対象物７についての設計データ（稜線形
状データ、稜線を構成している面情報（平面の場合はそ
の法線方向、曲面の場合にはその形状データ））とし
て、ロボット４に対する経路教示データが生成されるも
のとなっている。その後、生成された経路教示データに
もとづきロボット駆動制御装置３がロボット４を駆動制
御することによって、バリ取り対象物７における稜線上
のバリがバリ取り用ツール５によって除去されているも
のである。その際、ロボット４の手先には力センサ６を
介しバリ取り用ツール５が取り付けされていることか
ら、バリ取り用ツール５は稜線に一定の力を以て押し付
けられた状態で、その稜線上に存在しているバリを状態
良好にして除去し得るものである。
【００１２】より具体的に経路教示データの生成方法に
ついて説明すれば、一般に機械加工された部品のバリ取
り作業部位は２つの面の境界線としての稜線（経路の形
状は任意曲線）とされることから、バリ取り用ツールは
その稜線に沿って、しかもその稜線に押し付けられた状
態で、所定の角度で面取り切削を行わなければならな
い。このため、ロボットへの経路教示データを以下の方
法で生成しようというものである。即ち、バリ取りが行
われる稜線をセグメントに分割した上、面取り角を指定
すべく２つの面のうち、何れか１つの面を選択し、セグ
メント各々に対しその近傍の面上に点を定め、セグメン
ト各々の両端位置とその点とで３角形を定めるようにす
るものである。具体的には、図２に示すように、セグメ
ントＯ1 Ｏ2 ，Ｏ2O3 各々に対しては点Ａ，Ｂが定めら
れていることから、３角形△Ｏ1 ＡＯ2 ，△Ｏ2ＢＯ3が
定められるものである。これら３角形△Ｏ1 ＡＯ2 ，△
Ｏ2 ＢＯ3各々への垂線をセグメント各々近傍での面の
法線と見做した上、セグメント各々に対しセグメント方
向に単位ベクトルｆv （サフィックスv はベクトル表
示、以下、同様）を、面の法線方向に単位ベクトルｈv
を、更にそれら単位ベクトルｆv ，ｈv 各々に直交する
方向に単位ベクトルｇv を定めることで、セグメントＯ
1 Ｏ2 ，Ｏ2 Ｏ3 対応に直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ
1vｈ1v，Ｏ2 ーｆ2vｇ2vｈ2vがそれぞれ定められるもの
となっている。ｆv 方向はｘ軸に、ｇv 方向はｙ軸に、
ｈv 方向はｚ軸に相当しているが、その後、セグメント
各々はその稜線形状が代数曲線を以て近似されるように
なっている。これを直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ1vｈ1vにつ
いて説明すれば、点Ｏ1 ，Ｏ2 での接線の方向をそれぞ
れｔ1v，ｔ2vとして、点Ｏ1 ，Ｏ2 でその接線をもつ代
数曲線を以下のように定めるものとする。
ついて説明すれば、一般に機械加工された部品のバリ取
り作業部位は２つの面の境界線としての稜線（経路の形
状は任意曲線）とされることから、バリ取り用ツールは
その稜線に沿って、しかもその稜線に押し付けられた状
態で、所定の角度で面取り切削を行わなければならな
い。このため、ロボットへの経路教示データを以下の方
法で生成しようというものである。即ち、バリ取りが行
われる稜線をセグメントに分割した上、面取り角を指定
すべく２つの面のうち、何れか１つの面を選択し、セグ
メント各々に対しその近傍の面上に点を定め、セグメン
ト各々の両端位置とその点とで３角形を定めるようにす
るものである。具体的には、図２に示すように、セグメ
ントＯ1 Ｏ2 ，Ｏ2O3 各々に対しては点Ａ，Ｂが定めら
れていることから、３角形△Ｏ1 ＡＯ2 ，△Ｏ2ＢＯ3が
定められるものである。これら３角形△Ｏ1 ＡＯ2 ，△
Ｏ2 ＢＯ3各々への垂線をセグメント各々近傍での面の
法線と見做した上、セグメント各々に対しセグメント方
向に単位ベクトルｆv （サフィックスv はベクトル表
示、以下、同様）を、面の法線方向に単位ベクトルｈv
を、更にそれら単位ベクトルｆv ，ｈv 各々に直交する
方向に単位ベクトルｇv を定めることで、セグメントＯ
1 Ｏ2 ，Ｏ2 Ｏ3 対応に直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ
1vｈ1v，Ｏ2 ーｆ2vｇ2vｈ2vがそれぞれ定められるもの
となっている。ｆv 方向はｘ軸に、ｇv 方向はｙ軸に、
ｈv 方向はｚ軸に相当しているが、その後、セグメント
各々はその稜線形状が代数曲線を以て近似されるように
なっている。これを直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ1vｈ1vにつ
いて説明すれば、点Ｏ1 ，Ｏ2 での接線の方向をそれぞ
れｔ1v，ｔ2vとして、点Ｏ1 ，Ｏ2 でその接線をもつ代
数曲線を以下のように定めるものとする。
【００１３】
【数１】
【００１４】但し、長さの単位はセグメントＯ1 Ｏ2 の
長さとする。この場合、その代数曲線の係数間には以下
の関係が成立する。
長さとする。この場合、その代数曲線の係数間には以下
の関係が成立する。
【００１５】
【数２】
【００１６】他の係数ａz ，ｂz ，ｃz についても同様
である。したがって、それら関係式を解くことによっ
て、代数曲線が一義的に定まるものである。以上の処理
を残りの全てのセグメント各々についても行うことによ
って、その稜線の近似曲線を表す代数方程式がその係数
としてセグメント対応に定められるものである。ところ
で、以上のように、セグメント各々に対し３次曲線が設
定される場合には、それら３次曲線はセグメントの端点
を通るから、この点からして接線の方向が連続とされた
連続経路を与える代数曲線として望ましいものとなって
いる。その際でのロボットへの経路教示データの指定方
法は、例えば点Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 を結ぶ曲線に沿ってバ
リ取りが行われる場合は、経路教示データは図３に示す
データ形式でロボット駆動制御装置３に指定されるもの
となっている。但し、Ｏはセグメントの始点の位置を、
ａy ，ｂy ，ｃy 、ａz ，ｂz ，ｃz は代数曲線の係数
を、ｄx ，ｄy ，ｄz はそのセグメントを構成している
面での法線方向を表すパラメータである。
である。したがって、それら関係式を解くことによっ
て、代数曲線が一義的に定まるものである。以上の処理
を残りの全てのセグメント各々についても行うことによ
って、その稜線の近似曲線を表す代数方程式がその係数
としてセグメント対応に定められるものである。ところ
で、以上のように、セグメント各々に対し３次曲線が設
定される場合には、それら３次曲線はセグメントの端点
を通るから、この点からして接線の方向が連続とされた
連続経路を与える代数曲線として望ましいものとなって
いる。その際でのロボットへの経路教示データの指定方
法は、例えば点Ｏ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 を結ぶ曲線に沿ってバ
リ取りが行われる場合は、経路教示データは図３に示す
データ形式でロボット駆動制御装置３に指定されるもの
となっている。但し、Ｏはセグメントの始点の位置を、
ａy ，ｂy ，ｃy 、ａz ，ｂz ，ｃz は代数曲線の係数
を、ｄx ，ｄy ，ｄz はそのセグメントを構成している
面での法線方向を表すパラメータである。
【００１７】以上のデータ形式で経路教示データがロボ
ット駆動制御装置３に指定された場合、ロボツト駆動制
御装置３では代数曲線に沿ってツールを駆動制御すべく
ロボット４への制御指令値が計算されるものである。即
ち、先ずＣＡＭステーション２で生成されたセグメント
各々には各サンプリング時での目標点を定められるよう
になっている。指定されたツールの速度に応じセグメン
トを補間することによって、目標点が定められているも
のである。このようにして定めた目標点が直交座標系Ｏ
1 ーｆ1vｇ1vｈ1v上にあり、そのときのｘ軸座標値がセ
グメントＯ1 Ｏ2 を単位とした長さでｐf であったとし
て、その目標値に対応する代数曲線上での点の接線の方
向をベクトルｆfvとすれば、これは直交座標系Ｏ1 ーｆ
1vｇ1vｈ1v上で、（１，３ａy1ｐf ＋２ｂy1ｐf ＋
ｃy1，３ａz1ｐf ＋２ｂz1ｐf ＋ｃz1）の方向をもつか
ら、これを単位ベクトルにした上、基準座標値に変換す
ることにより定まる。面取角のための基準方向はｈ1vで
あるが、ｆfvとｈ1vは垂直であるという保証はないか
ら、新たな基準方向として、以下に示すベクトルｈrvが
導入されるものとなっている。
ット駆動制御装置３に指定された場合、ロボツト駆動制
御装置３では代数曲線に沿ってツールを駆動制御すべく
ロボット４への制御指令値が計算されるものである。即
ち、先ずＣＡＭステーション２で生成されたセグメント
各々には各サンプリング時での目標点を定められるよう
になっている。指定されたツールの速度に応じセグメン
トを補間することによって、目標点が定められているも
のである。このようにして定めた目標点が直交座標系Ｏ
1 ーｆ1vｇ1vｈ1v上にあり、そのときのｘ軸座標値がセ
グメントＯ1 Ｏ2 を単位とした長さでｐf であったとし
て、その目標値に対応する代数曲線上での点の接線の方
向をベクトルｆfvとすれば、これは直交座標系Ｏ1 ーｆ
1vｇ1vｈ1v上で、（１，３ａy1ｐf ＋２ｂy1ｐf ＋
ｃy1，３ａz1ｐf ＋２ｂz1ｐf ＋ｃz1）の方向をもつか
ら、これを単位ベクトルにした上、基準座標値に変換す
ることにより定まる。面取角のための基準方向はｈ1vで
あるが、ｆfvとｈ1vは垂直であるという保証はないか
ら、新たな基準方向として、以下に示すベクトルｈrvが
導入されるものとなっている。
【００１８】
【数３】
【００１９】これは、セグメントが十分短い場合には、
ｆ1vとｆfvの差は大きくないことから、ｈ1vに代ってｈ
rvを用いても、さしたる問題は生じないからである。図
４に示すように、バリ取り用ツール５の軸方向は基準方
向ｈrvを予め指定された面取り角に応じてｆfv軸回りに
回転させればよいものである。このようにして、求まっ
たバリ取りツール５の軸方向をｈfvとし、部材方向への
ベクトルｇfv（＝ｈfv×ｆfv）を定め、（ｆfv，ｇfv，
ｈfv）をバリ取りツール５の姿勢目標値とするものであ
る。位置の目標値ｐfvは直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ1vｈ1v
上では（ｐx ，ａy1ｐx ＋ｂy1ｐx ＋ｃy1ｐx ，ａz1ｐ
x ＋ｂz1ｐx ＋ｃz1ｐx ）で与えられるが、バリ取りを
行う場合には、ｆfv方向には所定の速度が指定される一
方、ｇfv方向にはバリ取り用ツール５に作用する力が力
センサ６で検出された上、この検出結果をもとに一定力
の押し付け制御、あるいはコンプライアンス制御が行わ
れるようにすればよいものである。
ｆ1vとｆfvの差は大きくないことから、ｈ1vに代ってｈ
rvを用いても、さしたる問題は生じないからである。図
４に示すように、バリ取り用ツール５の軸方向は基準方
向ｈrvを予め指定された面取り角に応じてｆfv軸回りに
回転させればよいものである。このようにして、求まっ
たバリ取りツール５の軸方向をｈfvとし、部材方向への
ベクトルｇfv（＝ｈfv×ｆfv）を定め、（ｆfv，ｇfv，
ｈfv）をバリ取りツール５の姿勢目標値とするものであ
る。位置の目標値ｐfvは直交座標系Ｏ1 ーｆ1vｇ1vｈ1v
上では（ｐx ，ａy1ｐx ＋ｂy1ｐx ＋ｃy1ｐx ，ａz1ｐ
x ＋ｂz1ｐx ＋ｃz1ｐx ）で与えられるが、バリ取りを
行う場合には、ｆfv方向には所定の速度が指定される一
方、ｇfv方向にはバリ取り用ツール５に作用する力が力
センサ６で検出された上、この検出結果をもとに一定力
の押し付け制御、あるいはコンプライアンス制御が行わ
れるようにすればよいものである。
【００２０】最後に、ロボット駆動制御装置３における
実際の駆動制御時の計算手順を説明すれば、先ず点Ｏ1
から線分Ｏ1 Ｏ2 上に与えられた速度に応じて各サンプ
リング時間毎の目標位置が、指定された速度指令値をも
とに１サンプリング時間後に順次到達すべき点として、
線形補間演算により定められるものとなっている。この
点をＰとすれば、点Ｐに対応する代数曲線上での点の接
線方向は既述の（１，３ａy1ｐf ＋２ｂy1ｐf ＋ｃy1，
３ａz1ｐf ＋２ｂz1ｐf ＋ｃz1）より計算されるが、そ
の後は面取角のための基準方向を示すベクトルｈrvが既
述の式より定められた上、ツール姿勢基準方向のベクト
ルｈrvは接線ベクトルｆfv回りに指定された面取り角だ
け回転されるものとなっている。したがって、ロボット
の駆動制御では、座標ｐv ，（ｆfv，ｇfv，ｈfv）をそ
れぞれバリ取りツール５の位置、姿勢目標デ−タとした
制御が行われるものであり、その際にｇfv方向にはバリ
取りツール５を一定力で押しつけるべく、ｇfv方向への
制御指令値は力センサ６の検出結果をもとに決定される
ものである。このような駆動制御はバリ取り作業に限定
されることなく、稜線に対し磨き作業が行われる際に
も、同様に適用され得るものである。
実際の駆動制御時の計算手順を説明すれば、先ず点Ｏ1
から線分Ｏ1 Ｏ2 上に与えられた速度に応じて各サンプ
リング時間毎の目標位置が、指定された速度指令値をも
とに１サンプリング時間後に順次到達すべき点として、
線形補間演算により定められるものとなっている。この
点をＰとすれば、点Ｐに対応する代数曲線上での点の接
線方向は既述の（１，３ａy1ｐf ＋２ｂy1ｐf ＋ｃy1，
３ａz1ｐf ＋２ｂz1ｐf ＋ｃz1）より計算されるが、そ
の後は面取角のための基準方向を示すベクトルｈrvが既
述の式より定められた上、ツール姿勢基準方向のベクト
ルｈrvは接線ベクトルｆfv回りに指定された面取り角だ
け回転されるものとなっている。したがって、ロボット
の駆動制御では、座標ｐv ，（ｆfv，ｇfv，ｈfv）をそ
れぞれバリ取りツール５の位置、姿勢目標デ−タとした
制御が行われるものであり、その際にｇfv方向にはバリ
取りツール５を一定力で押しつけるべく、ｇfv方向への
制御指令値は力センサ６の検出結果をもとに決定される
ものである。このような駆動制御はバリ取り作業に限定
されることなく、稜線に対し磨き作業が行われる際に
も、同様に適用され得るものである。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，２に
よる場合は、複雑な形状の稜線をもった多種類のワーク
を対象として、柔軟性を以てバリ取り／磨き作業を行う
上で必要とされる経路教示データを速やかに、しかも十
分な精度を以て容易に事前に生成し得、また、請求項
３，４による場合には、そのようにして生成された経路
教示データにもとづきロボットに、複雑な形状の稜線を
もった多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバリ
取り／磨き作業を行わせしめ得、更に請求項５によれ
ば、複雑な形状の稜線をもった多種類のワークを対象と
して、柔軟性を以てバリ取り／磨き作業を行う上で必要
とされる経路教示データをワーク設計データより速やか
に、しかも十分な精度を以て容易に生成した上、ロボッ
トにバリ取り／磨き作業を行わしめ得るものとなってい
る。
よる場合は、複雑な形状の稜線をもった多種類のワーク
を対象として、柔軟性を以てバリ取り／磨き作業を行う
上で必要とされる経路教示データを速やかに、しかも十
分な精度を以て容易に事前に生成し得、また、請求項
３，４による場合には、そのようにして生成された経路
教示データにもとづきロボットに、複雑な形状の稜線を
もった多種類のワークを対象として、柔軟性を以てバリ
取り／磨き作業を行わせしめ得、更に請求項５によれ
ば、複雑な形状の稜線をもった多種類のワークを対象と
して、柔軟性を以てバリ取り／磨き作業を行う上で必要
とされる経路教示データをワーク設計データより速やか
に、しかも十分な精度を以て容易に生成した上、ロボッ
トにバリ取り／磨き作業を行わしめ得るものとなってい
る。
【図１】図１は、本発明によるバリ取りロボットシステ
ムを示す図
ムを示す図
【図２】図２は、本発明に係るセグメントの概念を説明
するための図
するための図
【図３】図３は、ロボット駆動制御装置への経路教示デ
ータのデータ形式を示す図
ータのデータ形式を示す図
【図４】図４は、バリ取り用ツールを面取り角に設定す
る方法を説明するための図
る方法を説明するための図
１…ＣＡＤステーション、２…ＣＡＭステーション、３
…ロボット駆動制御装置、４…ロボット、５…バリ取り
用ツール、６…力センサ、バリ取り対象物
…ロボット駆動制御装置、４…ロボット、５…バリ取り
用ツール、６…力センサ、バリ取り対象物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越柴 絵里 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所 生産技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平４−88405（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−114206（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 B24B 41/00 - 51/00
Claims (5)
- 【請求項１】 バリ取り／磨き対象における２つの面の
境界線としての稜線に沿って、バリ取り／磨き等の作業
をツールを介しロボットに行わしめる際に、３次元空間
上で１次微分連続な代数曲線を以て経路が生成されるべ
く、ロボットの駆動制御に必要とされる点列経路教示デ
ータを事前に生成する方法であって、バリ取り／磨き対
象の設計データにもとづき稜線をセグメント単位に分割
した上、セグメント各々では該セグメントが代数曲線を
以て近似されるべく、セグメント間接続点各々で隣接セ
グメントと接線方向が一致する代数曲線を該代数曲線の
係数としてセグメント対応に生成する一方、少なくとも
一方の面上にセグメント対応に、かつ該セグメント近傍
に法線を設定した上、該法線方向を面取り角設定用パラ
メータとして生成し、対としての該面取り角設定用パラ
メータおよび上記代数曲線の係数をセグメント対応の経
路教示データとして生成するようにしたバリ取り／磨き
経路教示データ生成方法。 - 【請求項２】 バリ取り／磨き対象における２つの面の
境界線としての稜線に沿って、バリ取り／磨き等の作業
をツールを介しロボットに行わしめる際に、３次元空間
上で１次微分連続な３次曲線を以て経路が生成されるべ
く、ロボットの駆動制御に必要とされる点列経路教示デ
ータを事前に生成する方法であって、バリ取り／磨き対
象の設計データにもとづき稜線をセグメント単位に分割
した上、セグメント各々では該セグメントが３次曲線を
以て近似されるべく、セグメント間接続点各々で隣接セ
グメントと接線方向が一致する３次曲線を該３次曲線の
係数としてセグメント対応に生成する一方、少なくとも
一方の面上にセグメント対応に、かつ該セグメント近傍
に法線を設定した上、該法線方向を面取り角設定用パラ
メータとして生成し、対としての該面取り角設定用パラ
メータおよび上記３次曲線の係数をセグメント対応の経
路教示データとして生成するようにしたバリ取り／磨き
経路教示データ生成方法。 - 【請求項３】 バリ取り／磨き対象における２つの面の
境界線としての稜線に沿って、バリ取り／磨き等の作業
をツールおよび押し付け力制御用力センサを介しロボッ
トに行わしめる際に、ロボットの駆動制御に必要とされ
る点列経路教示データを事前に生成した上、該点列経路
教示データにもとづきロボットを駆動制御する方法であ
って、ロボットの駆動制御に先立って、バリ取り／磨き
対象の設計データにもとづき稜線をセグメント単位に分
割した上、セグメント各々では該セグメントが代数曲線
を以て近似されるべく、セグメント間接続点各々で隣接
セグメントと接線方向が一致する代数曲線を該代数曲線
の係数としてセグメント対応に生成する一方、少なくと
も一方の面上にセグメント対応に、かつ該セグメント近
傍に法線を設定した上、該法線方向を面取り角設定用パ
ラメータとして生成した後は、対としての該角設定用パ
ラメータおよび上記代数曲線の係数をセグメント対応の
経路教示データとして、点列経路教示データおよび押し
付け力制御用力センサ出力にもとづきツールの面取り角
を実時間で指定しつつ、ロボットを駆動制御するように
したバリ取り／磨きロボット制御方法。 - 【請求項４】 バリ取り／磨き対象における２つの面の
境界線としての稜線に沿って、バリ取り／磨き等の作業
をツールおよび押し付け力制御用力センサを介しロボッ
トに行わしめる際に、ロボットの駆動制御に必要とされ
る点列経路教示データを事前に生成した上、該点列経路
教示データにもとづきロボットを駆動制御する方法であ
って、ロボットの駆動制御に先立って、バリ取り／磨き
対象の設計データにもとづき稜線をセグメント単位に分
割した上、セグメント各々では該セグメントが３次曲線
を以て近似されるべく、セグメント間接続点各々で隣接
セグメントと接線方向が一致する３次曲線を該３次曲線
の係数としてセグメント対応に生成する一方、少なくと
も一方の面上にセグメント対応に、かつ該セグメント近
傍に法線を設定した上、該法線方向を面取り角設定用パ
ラメータとして生成した後は、対としての該角設定用パ
ラメータおよび上記３次曲線の係数をセグメント対応の
経路教示データとして、点列経路教示データおよび押し
付け力制御用力センサ出力にもとづきツールの面取り角
を実時間で指定しつつ、ロボットを駆動制御するように
したバリ取り／磨きロボット制御方法。 - 【請求項５】 バリ取り／磨き対象の設計データがＣＡ
Ｄデータとして作成、記憶されるＣＡＤ装置と、該ＣＡ
Ｄ装置からのバリ取り／磨き対象の設計データにもとづ
き稜線をセグメント単位に分割した上、面取り角設定用
パラメータおよびセグメント近似用代数曲線の係数をセ
グメント対応の経路教示データとして生成するＣＡＭ装
置と、手先にバリ取り／磨き用ツールおよび押し付け力
制御用力センサが具備されてなるロボットと、バリ取り
／磨き用ツールがバリ取り／磨き対象に押し付けられた
状態でバリ取り／磨き作業が行われるべく、該ロボット
を上記ＣＡＭ装置からの経路教示データおよび上記押し
付け力制御用力センサからのセンサ出力にもとづき駆動
制御するロボット駆動制御装置と、を含むバリ取り／磨
きロボットシステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03504592A JP3166981B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バリ取り／磨き経路教示データ生成方法およびバリ取り／磨きロボット制御方法、並びにバリ取り／磨きロボットシステム |
| US07/987,158 US5761390A (en) | 1991-12-12 | 1992-12-08 | Robot for removing unnecessary portion on workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03504592A JP3166981B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バリ取り／磨き経路教示データ生成方法およびバリ取り／磨きロボット制御方法、並びにバリ取り／磨きロボットシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05233048A JPH05233048A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3166981B2 true JP3166981B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=12431069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03504592A Expired - Fee Related JP3166981B2 (ja) | 1991-12-12 | 1992-02-21 | バリ取り／磨き経路教示データ生成方法およびバリ取り／磨きロボット制御方法、並びにバリ取り／磨きロボットシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166981B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110802615A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-18 | 北京鸿恒基幕墙装饰工程有限公司 | 一种基于大数据的云端自动化去毛刺机器人及其使用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3670700B2 (ja) * | 1994-04-27 | 2005-07-13 | 株式会社日立製作所 | ロボット機構制御方法 |
| JP4347386B2 (ja) | 2008-01-23 | 2009-10-21 | ファナック株式会社 | 加工用ロボットプラグラムの作成装置 |
| JP5896122B2 (ja) * | 2012-01-17 | 2016-03-30 | 株式会社Ihi | 稜線ならい方法および制御装置 |
| JP2019089144A (ja) * | 2017-11-13 | 2019-06-13 | 株式会社Ihi | 倣い加工装置 |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP03504592A patent/JP3166981B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110802615A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-18 | 北京鸿恒基幕墙装饰工程有限公司 | 一种基于大数据的云端自动化去毛刺机器人及其使用方法 |
| CN110802615B (zh) * | 2019-11-19 | 2021-03-12 | 北京鸿恒基幕墙装饰工程有限公司 | 一种基于大数据的云端自动化去毛刺机器人及其使用方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05233048A (ja) | 1993-09-10 |
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