JP5459486B2 - Robot calibration method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットを用いた自動生産システムにおけるロボットのキャリブレーション方法および装置に関する。 The present invention relates to a robot calibration method and apparatus in an automatic production system using a robot.
図１は、従来の一般的な方法を示す説明図である。この図は、ツール位置をキャリブレーション（較正）する方法を示している。
この図において、１はツール、２はロボット手先フランジ面、３は位置決め治具である。また、点Ｆはロボット手先フランジ面２上の代表点、点Ｐはツールセンターポイント（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ：ＴＣＰ）でありツール座標系の原点である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a conventional general method. This figure shows a method for calibrating the tool position.
In this figure, 1 is a tool, 2 is a robot hand flange surface, and 3 is a positioning jig. Point F is a representative point on the robot hand flange surface 2, and point P is a tool center point (TCP), which is the origin of the tool coordinate system.
ロボット手先フランジ面２を有するロボット（図示せず）を数値制御して、ツール１のＴＣＰ（点Ｐ）を高精度に位置決めするためには、手先フランジ面３上の代表点Ｆに対するＴＣＰ（点Ｐ）の位置と姿勢を表わすデータを与える必要がある。以下このデータを「ツールパラメータ」と呼ぶ。 In order to position the TCP (point P) of the tool 1 with high accuracy by numerically controlling a robot (not shown) having the robot hand flange surface 2, the TCP (point It is necessary to provide data representing the position and orientation of P). Hereinafter, this data is referred to as “tool parameter”.
ツールパラメータは、ロボットの姿勢が変化しても変わらない。そのため、従来の一般的な方法では、図１に示すように、ＴＣＰとして設定を希望するツールの特定点（点Ｐ）を、空間上の同一点に一致するように３以上の姿勢でツール１を位置決めし、これに基づきＴＣＰのツール座標系における相対位置（ツールパラメータ）を求めていた。 The tool parameters do not change even if the robot posture changes. Therefore, in the conventional general method, as shown in FIG. 1, the tool 1 with three or more postures so that the specific point (point P) of the tool desired to be set as TCP matches the same point in space. And the relative position (tool parameter) in the TCP tool coordinate system was obtained based on this.
なお、ロボットのツール位置較正手段に関連して、特許文献１，２が既に開示されている。
特許文献１、２は治具などを用いて較正するものである。またハンドの設計値などをベースに数値入力により設定することも知られている。
Patent documents 1 and 2 have already been disclosed in relation to the tool position calibration means of the robot.
Patent Documents 1 and 2 calibrate using a jig or the like. It is also known to set by numerical input based on the design value of the hand.
上述した従来技術には以下のような問題点があった。
一般的に空間上の同一点への一致を目視で確認するため、本質的に精度は目視に依存する。そのため、ツール上の特定点（ＴＣＰ）の判別が難しいツールの場合には、ツールの３姿勢におけるＴＣＰを空間上の同一点に一致させることが困難になる。
そのため、この方法による位置決め精度は、一般に低い（例えば、±０．５ｍｍ程度）問題点があり、高い精度（例えば、±０．２ｍｍ未満）を必要とするバリ取りロボットのような用途には適用できなかった。
The prior art described above has the following problems.
In general, since the coincidence to the same point in space is visually confirmed, the accuracy essentially depends on the visual observation. Therefore, in the case of a tool in which it is difficult to determine a specific point (TCP) on the tool, it is difficult to match the TCP in the three postures of the tool with the same point in space.
Therefore, the positioning accuracy by this method is generally low (for example, about ± 0.5 mm), and is applicable to applications such as a deburring robot that requires high accuracy (for example, less than ± 0.2 mm). could not.
また、空間上の同一点に合わせる操作は作業者の熟練度によって設定精度に差が出やすく、また目視で合わせるため、ツールに非常に近い場所で作業することになり、作業者がツールに接触する等のおそれが高かった。 In addition, the operation to adjust to the same point in the space is likely to have a difference in setting accuracy depending on the skill level of the operator, and because it is visually adjusted, the operator will work in a place very close to the tool, and the operator will touch the tool There was a high risk of doing so.
さらに、特許文献１、２のように、特別な専用治具を用いて較正する場合も、目視で合わせるため、位置決め精度が低く、かつ作業者がツールに接触する等のおそれが高かった。 Furthermore, as in Patent Documents 1 and 2, when calibration is performed using a special dedicated jig, the positioning accuracy is low and the operator is likely to come into contact with the tool because of the visual alignment.
また、図面情報（設計値）などをベースに数値入力により設定する場合、ツールを構成する部品点数が多い場合には各部品の累積誤差などにより必要とする精度（例えば、±０．２ｍｍ未満）を確保できない。
さらにこの場合に、精度を高めるために、各部品の加工精度を高めるとコスト高になる。また現場合わせなどで製作されたツールでは図面寸法と実態寸法が異なることも多い。
また、ロボットの姿勢誤差がフランジ面において０．１度程度である場合、手先ツールの長さが２００ｍｍであれば、ＴＣＰは０．３ｍｍ程度ずれることになるため、フランジ面以降のツールを高精度にしたとしても、ロボット自身の姿勢誤差によって大きな誤差が生じる可能性がある。
In addition, when setting numerical values based on drawing information (design values), etc., if the number of parts making up the tool is large, the required accuracy (for example, less than ± 0.2 mm) due to the cumulative error of each part Cannot be secured.
Further, in this case, in order to increase the accuracy, the cost increases if the processing accuracy of each component is increased. In addition, the dimensions of the drawings and actual dimensions are often different for tools manufactured on site.
Also, if the robot posture error is about 0.1 degree on the flange surface, if the length of the hand tool is 200 mm, the TCP will be displaced by about 0.3 mm. Even if it is, a large error may occur due to the posture error of the robot itself.
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ツールに接触するおそれがない離れた場所から実施することができ、作業者の熟練度に依存することなく、安価かつ容易に、高い精度で、位置決め用の治具とロボットのＴＣＰの両方をキャリブレーションすることができるロボットのキャリブレーション方法および装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention can be carried out from a remote place where there is no possibility of touching the tool, and it is inexpensive and easily performed with high accuracy and with high accuracy without depending on the skill level of the operator. It is an object of the present invention to provide a robot calibration method and apparatus capable of calibrating both the robot and the TCP of the robot.
本発明によれば、ワークを加工するためのツールと、該ツールとワークとの接触を検出するセンサと、前記ツールとセンサが取付けられたロボット手先フランジ面を有しこれを３次元空間内で６自由度に数値制御可能なロボットと、前記センサ計測値やツール接触時のロボット位置姿勢を記憶しロボットを制御する制御装置と、前記ツールの作動範囲内に固定され互いに直交もしくは既知の角度で交差する３平面を有する治具もしくは作業台もしくはワークと、を備え、前記制御装置により、
前記ロボットを数値制御して、前記３平面にツールを接触させ各接触点の３次元座標を記憶するタッチセンシング工程（Ａ）と、
前記３次元座標から、前記３平面が交差する点を原点とする座標系を補正する座標系設定工程（Ｂ）と、
前記３次元座標から、前記ロボット手先フランジ面に対するツールの基準位置を算出するツールパラメータ設定工程（Ｃ）と、から構成されるシーケンスを実施することを特徴とするロボットのキャリブレーション方法が提供される。
According to the present invention, a tool for processing a workpiece, a sensor for detecting contact between the tool and the workpiece, and a robot hand flange surface to which the tool and the sensor are attached are provided in a three-dimensional space. A robot capable of numerical control in six degrees of freedom; a control device for controlling the robot by memorizing the sensor measurement values and the robot position and orientation at the time of tool contact; A jig or work table or workpiece having three intersecting planes, and by the control device,
Touch sensing step (A) for controlling the robot numerically, contacting a tool on the three planes, and storing the three-dimensional coordinates of each contact point;
A coordinate system setting step (B) for correcting a coordinate system having an origin at a point where the three planes intersect, from the three-dimensional coordinates;
There is provided a robot calibration method characterized by executing a sequence including a tool parameter setting step (C) for calculating a reference position of the tool with respect to the robot hand flange surface from the three-dimensional coordinates. .
本発明の実施形態によれば、前記タッチセンシング工程において、ツールの姿勢を固定し、前記３平面のうち第１平面上の３点と、第２平面上の２点と、第３平面上の１点とにツールを接触させ、
前記座標系設定工程において、前記３点、２点、及び１点の３次元座標から、前記３平面のうち１平面と座標系の２軸を含む平面とが平行で、２平面が交差する１つの稜線と座標系の１軸とが平行な座標系を設定し、
次にツールの姿勢を変えて、第１平面の１点と、第２平面の１点と、第３平面の１点とにツールを接触させ、ツールパラメータの設定値誤差を算出してツールパラメータを補正する。
According to the embodiment of the present invention, in the touch sensing step, the posture of the tool is fixed, and among the three planes, three points on the first plane, two points on the second plane, and on the third plane Touch the tool to one point,
In the coordinate system setting step, from the three-point coordinates of the three points, two points, and one point, one of the three planes is parallel to a plane including two axes of the coordinate system, and the two planes intersect. Set a coordinate system in which one ridge line and one axis of the coordinate system are parallel,
Next, the tool posture is changed, the tool is brought into contact with one point on the first plane, one point on the second plane, and one point on the third plane, and the tool parameter setting value error is calculated to calculate the tool parameter. Correct.
また、本発明によれば、ワークを加工するためのツールと、該ツールとワークとの接触を検出するセンサと、前記ツールとセンサが取付けられたロボット手先フランジ面を有しこれを３次元空間内で６自由度に数値制御可能なロボットと、前記センサ計測値やツール接触時のロボット位置姿勢を記憶しロボットを制御する制御装置と、前記ツールの作動範囲内に固定され互いに直交もしくは既知の角度で交差する３平面を有する治具もしくは作業台もしくはワークと、を備え、前記制御装置により、
前記ロボットを数値制御して、前記３平面にツールを接触させ各接触点の３次元座標を記憶するタッチセンシング工程（Ａ）と、
前記３次元座標から、前記３平面が交差する点を原点とする座標系を補正する座標系設定工程（Ｂ）と、
前記３次元座標から、前記ロボット手先フランジ面に対するツールの基準位置を算出するツールパラメータ設定工程（Ｃ）と、から構成されるシーケンスを実施することを特徴とするロボットのキャリブレーション装置が提供される。
In addition, according to the present invention, a tool for processing a workpiece, a sensor for detecting contact between the tool and the workpiece, and a robot hand flange surface to which the tool and the sensor are attached are provided in a three-dimensional space. A robot capable of numerical control with 6 degrees of freedom, a control device for controlling the robot by storing the sensor measurement values and the robot position and orientation at the time of contact with the tool, and fixed or orthogonal or known to each other within the operating range of the tool A jig or work table or work having three planes intersecting at an angle, and by the control device,
Touch sensing step (A) for controlling the robot numerically, contacting a tool on the three planes, and storing the three-dimensional coordinates of each contact point;
A coordinate system setting step (B) for correcting a coordinate system having an origin at a point where the three planes intersect, from the three-dimensional coordinates;
A robot calibration apparatus is provided, which performs a sequence including a tool parameter setting step (C) for calculating a reference position of the tool with respect to the robot hand flange surface from the three-dimensional coordinates. .
上記本発明の方法及び装置によれば、制御装置により、タッチセンシング工程（Ａ）、座標系設定工程（Ｂ）及びツールパラメータ設定工程（Ｃ）から構成されるシーケンスを実施するので、ツールに接触するおそれがない離れた場所から作業者が位置決め用の治具とロボットのＴＣＰの両方をキャリブレーションすることができる。
また、互いに直交する３平面を有する治具を用い、センサを用いて前記３平面にツールを接触させるので、作業者の熟練度に依存することなく、安価かつ容易に、高い精度で、位置決め用の治具とロボットのＴＣＰの両方をキャリブレーションすることができる。
According to the method and apparatus of the present invention, the control device executes a sequence including the touch sensing step (A), the coordinate system setting step (B), and the tool parameter setting step (C), so that the tool is touched. The operator can calibrate both the positioning jig and the TCP of the robot from a remote place where there is no fear of doing so.
In addition, a jig having three planes orthogonal to each other is used, and the tool is brought into contact with the three planes using a sensor, so that it is inexpensive and easy for positioning with high accuracy without depending on the skill level of the operator. Both the jig and the robot TCP can be calibrated.
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図２は、本発明によるキャリブレーション装置の全体構成図である。
この図に示すように、本発明のキャリブレーション装置１０は、ツール１２、センサ１４、ロボット手先フランジ面１６、ロボット１８、制御装置２０、及び位置決め用の治具２２を備える。
ただし、ワークやワークを保持する作業台等に直交する３平面形状があり、この面をタッチセンシング可能である場合は冶具は不要である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a calibration apparatus according to the present invention.
As shown in this figure, the calibration device 10 of the present invention includes a tool 12, a sensor 14, a robot hand flange surface 16, a robot 18, a control device 20, and a positioning jig 22.
However, there are three planar shapes orthogonal to the workpiece and the work table that holds the workpiece, and when this surface can be touch-sensed, no jig is required.
ツール１２は、ワーク（図示せず）を加工するためのエンドエフェクタである。この例において、ツール１２は円筒形であり、その対称軸上にツールセンターポイントＰ（ＴＣＰ）が設定されている。点Ｐはツール座標系の原点である。
なお、ツール１２の形状は円筒形に限定されず、その寸法が既知であるかぎり、その他の形状（例えば、球形）であってもよい。
また、ツールセンターポイントＰ（ＴＣＰ）は、ツール１２の対称軸上であるのが好ましいが、ワークに対するツールの正確な相対位置が既知であるかぎり、その他の位置であってもよい。
The tool 12 is an end effector for machining a workpiece (not shown). In this example, the tool 12 has a cylindrical shape, and a tool center point P (TCP) is set on the axis of symmetry. Point P is the origin of the tool coordinate system.
The shape of the tool 12 is not limited to a cylindrical shape, and may be other shapes (for example, a spherical shape) as long as the dimensions are known.
The tool center point P (TCP) is preferably on the axis of symmetry of the tool 12, but may be any other position as long as the exact relative position of the tool with respect to the workpiece is known.
センサ１４は、例えば力覚センサ（ロードセル又は歪ゲージ）であり、ツール１２に作用する外力を検出する。検出する外力の方向は、６自由度（直交する３軸方向と、３軸回り）の力であるのが好ましいが、そのうちの一部（例えば３軸方向のみ）であってもよい。
なおセンサ１４は、接触を検出できる限りで、その他のセンサであってもよい。
The sensor 14 is a force sensor (load cell or strain gauge), for example, and detects an external force acting on the tool 12. The direction of the external force to be detected is preferably a force having six degrees of freedom (three orthogonal directions and three axes), but may be a part (for example, only three axial directions).
The sensor 14 may be other sensors as long as contact can be detected.
ロボット手先フランジ面１６は、ロボット１８の手先部（ロボットアーム等の先端）に設けられている。また、点Ｆはロボット手先フランジ面１６上の代表点である。
なお、この例において、ロボット手先フランジ面１６上の代表点Ｆは、ロボットアームとツールの取合面中心であるが、中心以外でもよい。
The robot hand flange surface 16 is provided at the hand part of the robot 18 (the tip of a robot arm or the like). Point F is a representative point on the robot hand flange surface 16.
In this example, the representative point F on the robot hand flange surface 16 is the center of the joint surface between the robot arm and the tool, but may be other than the center.
ツール１２とセンサ１４は、ロボット手先フランジ面１６に取付けられ、ツール１２のＴＣＰ（点Ｐ）が、ロボット手先フランジ面１６上の代表点Ｆに対して一定の位置に位置するようになっている。
この相対位置を表すデータが上述した「ツールパラメータ」であり、ツールパラメータは未知であるが、概略値は設計データ等から既知である。
The tool 12 and the sensor 14 are attached to the robot hand flange surface 16, and the TCP (point P) of the tool 12 is positioned at a fixed position with respect to the representative point F on the robot hand flange surface 16. .
The data representing this relative position is the “tool parameter” described above, and the tool parameter is unknown, but the approximate value is known from the design data or the like.
ロボット１８は、この例では産業用の多関節アームロボットであり、ロボット手先フランジ面１６を３次元空間内で６自由度（直交する３軸方向と、３軸回り）に数値制御できるようになっている。
なおこの図において、点Ｏはロボット座標系の原点である。
The robot 18 is an industrial articulated arm robot in this example, and the robot hand flange surface 16 can be numerically controlled in six dimensions (three orthogonal directions and three axes) in a three-dimensional space. ing.
In this figure, the point O is the origin of the robot coordinate system.
制御装置２０は、例えば記憶装置を備えたコンピュータであり、センサ１４で検出した外力を記憶し、かつロボット１８を制御する。
さらに、制御装置２０は、後述するタッチセンシング工程（Ａ）、座標系設定工程（Ｂ）、ツールパラメータ設定工程（Ｃ）を自動で実施するようになっている。
The control device 20 is, for example, a computer provided with a storage device, stores the external force detected by the sensor 14, and controls the robot 18.
Furthermore, the control device 20 automatically performs a touch sensing step (A), a coordinate system setting step (B), and a tool parameter setting step (C) described later.
位置決め用の治具２２は、ツール１２の作動範囲内に固定され、互いに直交する３平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する。この３平面を、以下、第１平面２２ａ、第２平面２２ｂ、第３平面２２ｃと呼ぶ。
この例において、第１平面２２ａは上面、第２平面２２ｂと第３平面２２ｃは側面であるが、本発明はこれに限定されず、第２平面２２ｂ又は第３平面２２ｃを上面としてもよい。
The positioning jig 22 is fixed within the operating range of the tool 12, and has three planes 22a, 22b, and 22c orthogonal to each other. These three planes are hereinafter referred to as a first plane 22a, a second plane 22b, and a third plane 22c.
In this example, the first plane 22a is an upper surface, and the second plane 22b and the third plane 22c are side surfaces. However, the present invention is not limited to this, and the second plane 22b or the third plane 22c may be the upper surface.
図３は、本発明によるキャリブレーション方法の全体フロー図である。
この図において、本発明のキャリブレーション方法は、タッチセンシング工程（Ａ）、座標系設定工程（Ｂ）、ツールパラメータ設定工程（Ｃ）からなる。
FIG. 3 is an overall flowchart of the calibration method according to the present invention.
In this figure, the calibration method of the present invention comprises a touch sensing step (A), a coordinate system setting step (B), and a tool parameter setting step (C).
ツールパラメータ設定工程（Ｃ０）では、ツールパラメータの初期値を手先工具の設計データ等を元に設定する。 In the tool parameter setting step (C0), the initial value of the tool parameter is set based on the design data of the hand tool.
座標系設定工程（Ｂ０）では、座標系の初期値を設計データや教示による座標設定等で設定する。なお、この工程では、位置決め治具の角を原点とする座標であり、初期値はおおまかである。
ＴＣＰの設定の従来技術同様に、ロボットの教示によって座標系を設定する方法が広く行われている。例えば次のような手順である。
（１）原点となる位置を教示、（２）Ｘ軸の正方向を教示、（３）ＸＹ平面（Ｙ軸正側）を教示。
これにより、作業テーブル座標などが簡単に設定できる。
In the coordinate system setting step (B0), the initial value of the coordinate system is set by design data, coordinate setting by teaching, or the like. In this step, the coordinates are set with the corner of the positioning jig as the origin, and the initial value is roughly.
As in the prior art for setting TCP, a method for setting a coordinate system by teaching a robot is widely used. For example, the procedure is as follows.
(1) Teaching the position to be the origin, (2) Teaching the positive direction of the X axis, (3) Teaching the XY plane (Y axis positive side).
Thereby, the work table coordinates and the like can be easily set.
タッチセンシング工程（Ａ１）では、ロボットを座標系Σ０からの相対量で数値制御して、ツールを位置決め冶具の上面３箇所に接触させ、各接触点の３次元座標（＝座標系Σ０におけるツール座標系の位置・姿勢）を記憶する。このとき、ロボットの姿勢は一定の姿勢に固定しておく。 In the touch sensing step (A1), the robot is numerically controlled with a relative amount from the coordinate system Σ0, the tool is brought into contact with three positions on the upper surface of the positioning jig, and the three-dimensional coordinates of each contact point (= the tool coordinates in the coordinate system Σ0) System position / posture) is stored. At this time, the robot posture is fixed to a fixed posture.
座標系設定工程（Ｂ１）では、記憶した３次元座標から、新たな座標系Σ１を算出する。この座標系Σ１は、座標系Σ０のＸＹを位置決め冶具の上面に一致するように補正した座標系である。
実際はツールパラメータの誤差分だけシフトしているが、ここでは説明を簡略化するために、ツール誤差を０としている。
In the coordinate system setting step (B1), a new coordinate system Σ1 is calculated from the stored three-dimensional coordinates. The coordinate system Σ1 is a coordinate system in which XY of the coordinate system Σ0 is corrected so as to coincide with the upper surface of the positioning jig.
Actually, it is shifted by the error of the tool parameter, but the tool error is set to 0 here for the sake of simplicity.
タッチセンシング工程（Ａ２）では、ロボットを座標系Σ１からの相対量で数値制御して、ツールを位置決め冶具の側面３箇所に接触させ、各接触点の３次元座標を記憶する。このとき、ロボットの姿勢は一定の姿勢に固定しておく。
タッチセンシングする点は、更新した座標系Σ１からの相対量である。
In the touch sensing step (A2), the robot is numerically controlled by a relative amount from the coordinate system Σ1, the tool is brought into contact with three side surfaces of the positioning jig, and the three-dimensional coordinates of each contact point are stored. At this time, the robot posture is fixed to a fixed posture.
The point to be touch-sensed is a relative amount from the updated coordinate system Σ1.
座標系設定工程（Ｂ２）では、記憶した３次元座標から、新たな座標系Σ２を算出する。この座標系Σ２は、座標系Σ１のＸ軸、Ｙ軸が位置決め冶具の稜線に平行になるように補正した座標系である。
実際はツールパラメータの誤差分だけシフトしているが、ここでは説明を簡略化するために、ツール誤差を０としている。
In the coordinate system setting step (B2), a new coordinate system Σ2 is calculated from the stored three-dimensional coordinates. This coordinate system Σ2 is a coordinate system corrected so that the X-axis and Y-axis of the coordinate system Σ1 are parallel to the ridge line of the positioning jig.
Actually, it is shifted by the error of the tool parameter, but the tool error is set to 0 here for the sake of simplicity.
座標系設定工程（Ｂ３）では、ツールの半径の分だけシフトさせ、新たな座標系Σ３を算出する。 In the coordinate system setting step (B3), the tool is shifted by the radius of the tool, and a new coordinate system Σ3 is calculated.
タッチセンシング工程（Ａ３）では、タッチセンシング工程（Ａ１、Ａ２）で固定していたツールの姿勢を、例えばツールのＺ軸回りに９０°回転させた姿勢にした上で、ロボットを座標系Σ３からの相対量で数値制御して、ツールを位置決め冶具の側面２箇所に接触させ、各接触点の３次元座標を記憶する。 In the touch sensing step (A3), the posture of the tool fixed in the touch sensing step (A1, A2) is changed to, for example, 90 ° around the Z axis of the tool, and then the robot is moved from the coordinate system Σ3. The tool is brought into contact with two side surfaces of the positioning jig, and the three-dimensional coordinates of each contact point are stored.
ツールパラメータ設定工程（Ｃ１）では、記憶した３次元座標から、ツールパラメータ誤差を算出し、ツールパラメータを補正する。ここでは、ツールパラメータのＸ軸、Ｙ軸の誤差が補正される。 In the tool parameter setting step (C1), a tool parameter error is calculated from the stored three-dimensional coordinates, and the tool parameter is corrected. Here, the error of the X-axis and Y-axis of the tool parameter is corrected.
タッチセンシング工程（Ａ４）では、ロボットを座標系Σ３からの相対量で数値制御して、例えば円筒形ツールの側面を位置決め冶具の上面１箇所に接触させ、接触点の３次元座標を記憶する。
この工程では、更新したツールパラメータを使用する。
In the touch sensing step (A4), the robot is numerically controlled with a relative amount from the coordinate system Σ3, for example, the side surface of the cylindrical tool is brought into contact with one upper surface of the positioning jig, and the three-dimensional coordinates of the contact point are stored.
In this step, the updated tool parameters are used.
ツールパラメータ設定工程（Ｃ２）では、記憶した３次元座標から、ツールパラメータ誤差を算出し、ツールパラメータを補正する。ここでは、ツールパラメータのＺ軸の誤差が補正される。 In the tool parameter setting step (C2), a tool parameter error is calculated from the stored three-dimensional coordinates, and the tool parameter is corrected. Here, the Z-axis error of the tool parameter is corrected.
座標系設定工程（Ｂ４）では、ツールパラメータ設定工程（Ｃ１、Ｃ２）で算出したツールパラメータの誤差を使用して、新たな座標系Σ４を算出する。ここで初めて位置決め冶具の稜線とＸ軸、Ｙ軸とが一致する。
Σ４はツールパラメータの誤差から算出してもよいが、再度タッチセンシング（Ａ１、Ａ２）で計測してもよい。
座標系Σ４で初めてベース座標系と実際の位置決め治具とが一致する。
In the coordinate system setting step (B4), a new coordinate system Σ4 is calculated using the error of the tool parameter calculated in the tool parameter setting step (C1, C2). Here, for the first time, the ridge line of the positioning jig coincides with the X axis and the Y axis.
Σ4 may be calculated from the error of the tool parameter, but may be measured again by touch sensing (A1, A2).
For the first time in the coordinate system Σ4, the base coordinate system matches the actual positioning jig.
以下、本発明の方法と装置を具体的に説明する。 Hereinafter, the method and apparatus of the present invention will be described in detail.
１． 本発明では、産業用ロボットにおいて、上述したロボット１８、ツール１２、治具２２の相対位置をキャリブレーションする方法と装置について説明する。
この方法では、円筒形状のツール１２を対象とし、ロボット手先フランジ面１６におけるＴＣＰの並進位置と、ロボットベース座標における直方体の治具２２の位置と姿勢とをキャリブレーションする。
1. In the present invention, a method and apparatus for calibrating the relative positions of the robot 18, the tool 12, and the jig 22 described above in an industrial robot will be described.
In this method, the translational position of the TCP on the robot hand flange surface 16 and the position and orientation of the cuboid jig 22 in the robot base coordinates are calibrated for the cylindrical tool 12.
ロボットが、固定されたワークに対して、ツールの目標軌道に沿ってツールを動作させて加工するシステムにおいて、ワークに精度良く加工するためには、ロボット手先フランジ面〜ツールのＴＣＰの相対位置、ツール〜ワークの相対位置、のキャリブレーションが必要である。ただし、ワークの形状に直交する３平面が含まれている場合は、ツール〜ワークの相対位置を本発明によってキャリブレーション可能であるが、そうでない場合は、ツール〜ワークを設置する作業台の相対位置、ツール〜位置決め冶具の相対位置のキャリブレーションによっても、（作業台〜ワーク、位置決め冶具〜ワークの相対位置が既知であれば）十分な精度の加工を得ることができる。以下では、冶具を使用した場合について述べる。 In a system in which a robot moves and processes a tool along a target trajectory of a tool with respect to a fixed workpiece, in order to process the workpiece with high accuracy, the robot's hand flange surface to the relative TCP position of the tool, Calibration from the tool to the relative position of the workpiece is required. However, when three planes orthogonal to the shape of the workpiece are included, the relative position of the tool to the workpiece can be calibrated according to the present invention. Otherwise, the relative position of the tool to the work table on which the workpiece is placed is set. Processing with sufficient accuracy can also be obtained by calibration of the relative position of the position and the tool to the positioning jig (if the relative position of the work table to the workpiece and the positioning jig to the workpiece is known). Below, the case where a jig is used is described.
本発明では、センサ１４と形状が既知の治具２２（直方体）を使用し、ツール１２を所定の反力が得られるまで治具２２に押付け、そのときのツール位置を計測するという手順を繰返してキャリブレーションする。 In the present invention, the sensor 14 and the jig 22 (cuboid) whose shape is known are used, the tool 12 is pressed against the jig 22 until a predetermined reaction force is obtained, and the tool position at that time is repeatedly measured. And calibrate.
また本発明では、ツールの姿勢を固定して、直方体治具２２の上面２２ａの３箇所、側面２２ｂの２箇所、及び側面２２ｃの１箇所を計測する。これにより、治具２２の上面２２ａにＸＹ平面が平行で、Ｘ軸、Ｙ軸が稜線（エッジ）に平行な座標系Σ３が得られる。
このとき、ロボット手先フランジ面１６〜ツール１２のＴＣＰの相対位置が既知であれば、座標系Σ３の原点は治具２２の角と一致する。一方、ロボット手先フランジ面１６〜ツール１２のＴＣＰまでの相対位置のキャリブレーションが未実施で誤差を含んでいる場合は、座標系Σ３は、実際の治具２２からその誤差分だけ平行シフトした位置に算出される。
Moreover, in this invention, the attitude | position of a tool is fixed and three places of the upper surface 22a of the rectangular parallelepiped jig | tool 22, two places of the side surface 22b, and one place of the side surface 22c are measured. As a result, a coordinate system Σ3 in which the XY plane is parallel to the upper surface 22a of the jig 22 and the X axis and the Y axis are parallel to the ridgeline (edge) is obtained.
At this time, if the TCP relative positions of the robot hand flange surface 16 to the tool 12 are known, the origin of the coordinate system Σ3 coincides with the angle of the jig 22. On the other hand, when calibration of the relative position from the robot hand flange surface 16 to the TCP of the tool 12 is not performed and an error is included, the coordinate system Σ3 is a position shifted in parallel from the actual jig 22 by the error. Is calculated.
この誤差分は、ツールの姿勢を変えて再度冶具の側面２箇所、上面１箇所を計測することで算出することができ、算出した誤差分を使って手先フランジ面〜ツールＴＣＰの相対位置をキャリブレーションする。また同時に、座標系Σ３も補正して座標系Σ４を算出する。座標系Σ４の原点は治具２２の角と一致する。 This error can be calculated by changing the posture of the tool and measuring the two side surfaces and one upper surface of the jig again. The calculated error is used to calibrate the relative position of the hand flange surface to the tool TCP. Do. At the same time, the coordinate system Σ3 is corrected to calculate the coordinate system Σ4. The origin of the coordinate system Σ4 coincides with the corner of the jig 22.
２． システム構成
図２において、産業用ロボットアームにセンサ１４を介してスピンドルモータを設置し、コレットチャックでツール１２（例えばカッター）をチャックしている。また、センサ１４の出力をロボットコントローラに接続している。上述の制御装置２０は、ロボットコントローラに相当する。
また、計算の簡略化のため、以下の説明では（１）〜（５）は仮想的にツール１２の寸法を０として計算し、（６）で改めてツール寸法を補正している。
また、ここではロボットの姿勢としてロール・ピッチ・ヨーを使用した場合について述べる。
なお３次元空間における姿勢の表現方法は、例えば、ロール・ピッチ・ヨー、オイラー角等、複数ある。
2. System Configuration In FIG. 2, a spindle motor is installed on an industrial robot arm via a sensor 14, and a tool 12 (for example, a cutter) is chucked by a collet chuck. The output of the sensor 14 is connected to the robot controller. The control device 20 described above corresponds to a robot controller.
In order to simplify the calculation, in the following description, (1) to (5) are calculated assuming that the size of the tool 12 is virtually 0, and the tool size is corrected again in (6).
Here, a case where roll, pitch, and yaw are used as the posture of the robot will be described.
Note that there are a plurality of methods for expressing the posture in the three-dimensional space, such as roll, pitch, yaw, Euler angle, and the like.
（１）治具位置の教示（図４）
初めに治具２２の位置を教示する。図４中、ＰｓｔａｒｔとＰｇｏａｌ，それぞれのアプローチ軌道を教示する。この教示は、上面２２ａからｏｆｆｓｅｔ値だけずらした点で教示する。この教示後、教示したＰｓｔａｒｔと原点とが一致し、Ｐｓｔａｒｔ→Ｐｇｏａｌの方向とＹ軸とが一致する座標系Σ０を設定する。
治具２２の設置位置が変わった場合は、この教示点を修正するだけで、以降のキャリブレーションが可能である。
(1) Teaching jig position (Fig. 4)
First, the position of the jig 22 is taught. In FIG. 4, P start and P goal , each approach trajectory are taught. This teaching is taught at a point shifted from the upper surface 22a by the offset value. After this teaching, a coordinate system Σ0 in which the taught P start coincides with the origin and the direction of P start → P goal coincides with the Y axis is set.
When the installation position of the jig 22 is changed, the subsequent calibration is possible only by correcting the teaching point.
（２）治具上面のタッチセンシング（図５、図６）
治具２２の上面２２ａの３点でタッチセンシングし、上面２２ａの傾きを算出する。タッチセンシングする点は、図５中Ｐｔｒｙ１〜Ｐｔｒｙ３であり、座標系Σ０上のＸＹ座標で位置を設定し、Σ０のＺ軸の負方向に押付けてタッチセンシングする。
このとき、点Ｐｔｒｙ１、点Ｐｔｒｙ２、及び座標系Σ０の原点が一直線上になるようにすることで、治具２２の上面２２ａを含む平面が座標系Σ０のＺ軸と交差する点を、相似計算（（３）にて後述）で算出することが座標系できる。
(2) Touch sensing on top of jig (Figs. 5 and 6)
Touch sensing is performed at three points on the upper surface 22a of the jig 22, and the inclination of the upper surface 22a is calculated. Touch sensing points are Ptry1 to Ptry3 in FIG. 5, the position is set by XY coordinates on the coordinate system Σ0, and touch sensing is performed by pressing in the negative direction of the Z axis of Σ0.
At this time, by making the point P try1 , the point P try2 , and the origin of the coordinate system Σ0 on a straight line, a point where the plane including the upper surface 22a of the jig 22 intersects the Z axis of the coordinate system Σ0, The coordinate system can be calculated by similarity calculation (described later in (3)).
このように３点を選択する以外の方法として、３点が１直線状に並んでいなければ、３点の空間上の点から、その３点を通る平面を計算することは広く行われている。また、３点以上の点から、各点と平面との誤差の自乗和を最小にするような平面を算出することも広く行われている。 As a method other than selecting three points in this way, if the three points are not arranged in a straight line, it is widely performed to calculate a plane passing through the three points from the points on the three points of space. Yes. It is also widely performed to calculate a plane that minimizes the sum of squares of errors between each point and the plane from three or more points.
（３）治具上面の傾きの算出（図７〜図９）
実際に接触した点をＰｔｏｕｃｈｉ＝（ｘｐｔｉ，ｙｐｔｉ，ｚｐｔｉ）Ｔ （ｉ＝１，２，３）とする。治具２２の上面２２ａを含む平面の式を数１の式（１）とする。ただしＺ０はこの平面が座標系Σ０のＺ軸と交差する切片であり、相似より式（２）のように算出される。
また、この平面の法線ベクトルＶ１は式（３）で表される。ここで×は外積である。
平面の式（１）から、式（４）と表される。ここで、｜｜は行列式、ｉ，ｊ，ｋはそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の単位ベクトルである。
この平面のロール角をφ１、ピッチ角をθ１とすると、式（５）、式（６）となる。
これらより、ロール角、ピッチ角は式（７）（８）で算出される。
(3) Calculation of the inclination of the upper surface of the jig (FIGS. 7 to 9)
Let P touch = (x pti , y pti , z pti ) T (i = 1, 2, 3) for the point of actual contact. The formula of the plane including the upper surface 22a of the jig 22 is represented by the formula (1) of Formula 1. However, Z 0 is an intercept at which this plane intersects the Z axis of the coordinate system Σ 0, and is calculated as in equation (2) from the similarity.
Further, the normal vector V1 of this plane is expressed by Expression (3). Here, x is an outer product.
From the plane formula (1), it is expressed as formula (4). Here, || is a determinant, and i, j, and k are unit vectors in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively.
When the roll angle of this plane is φ1 and the pitch angle is θ1, Equations (5) and (6) are obtained.
From these, the roll angle and the pitch angle are calculated by equations (7) and (8).
（４）治具側面のタッチセンシング（図１０、図１１）
治具２２の側面２２ｂ，２２ｃの３点でタッチセンシングし、ＸＹ平面上の治具２２の姿勢を算出する。タッチセンシングする点は、図１０中、Ｐｔｒｙ４〜Ｐｔｒｙ６であり、座標系Σ１上のＸＹ座標で位置を設定し、座標系Σ１のＸ軸の負→正方向、Ｙ軸の負→正方向に押付けてタッチセンシングする。
(4) Touch sensing on the side of the jig (FIGS. 10 and 11)
Touch sensing is performed at three points of the side surfaces 22b and 22c of the jig 22, and the posture of the jig 22 on the XY plane is calculated. The points to be touch-sensed are Ptry4 to Ptry6 in FIG. 10, and the positions are set by XY coordinates on the coordinate system Σ1, and the X axis negative → positive direction and Y axis negative → positive direction of the coordinate system Σ1. Press to touch sensing.
（５）治具２２の座標系Σ１におけるＸＹ平面上での姿勢の算出（図１２、図１３）
実際に接触した点をＰｔｏｕｃｈｉ＝（ｘｐｔｉ，ｙｐｔｉ，ｚｐｔｉ）Ｔ （ｉ＝４，５，６）とする。点Ｐｔｏｕｃｈ４と点Ｐｔｏｕｃｈ５とを通る直線と、点Ｐｔｏｕｃｈ６を通り、前述の直線と直交する直線とは、数２の式（９）〜（１２）で表せる。
これらより、２直線の交点（治具２２の角）は以下のように算出される。
(5) Calculation of the posture of the jig 22 on the XY plane in the coordinate system Σ1 (FIGS. 12 and 13)
Let P touch = (x pti , y pti , z pti ) T (i = 4, 5, 6) as the actual contact point. A straight line passing through the point P touch4 and the point P touch5 and a straight line passing through the point P touch6 and orthogonal to the above-described straight line can be expressed by equations (9) to (12) in Expression 2.
From these, the intersection of two straight lines (the corner of the jig 22) is calculated as follows.
（６）ツール寸法の補正（図１４）
以上の説明では、仮想的にツール寸法を０としていた。ここで、ツール寸法の分だけシフトすることで、治具２２の角と原点とが一致し、治具２２のエッジとＸ軸、Ｙ軸が一致する座標系Σ３が得られる。
(6) Tool dimension correction (Fig. 14)
In the above description, the tool dimension is virtually zero. Here, by shifting by the tool size, a coordinate system Σ3 in which the corner of the jig 22 coincides with the origin and the edge of the jig 22 coincides with the X axis and the Y axis is obtained.
３． ステップ２：ロボット手先フランジ面１６〜ツールの相対位置のキャリブレーション（図１５）
上述した手順によって、ツール〜治具２２間の相対位置のキャリブレーションを実施した。しかし、ロボット手先フランジ面１６〜ツールの相対位置（＝ロボットベース座標〜ツール座標間の相対位置）に誤差があると、算出したΣ３（＝ロボットベース座標における治具２２座標）と実際の治具２２位置との間にずれΔＶＲ＝（ｘＶＲ，ｙＶＲ）Ｔ・・・（１３）が残る。以下ではこのずれをキャリブレーションする。
3. Step 2: Calibration of relative position of robot hand flange surface 16 to tool (FIG. 15)
The relative position between the tool and the jig 22 was calibrated by the procedure described above. However, if there is an error in the relative position of the robot hand flange surface 16 to the tool (= the relative position between the robot base coordinates and the tool coordinates), the calculated Σ3 (= the jig 22 coordinates in the robot base coordinates) and the actual jig Deviation Δ VR = (x VR , y VR ) T (13) remains between the 22 positions. In the following, this deviation is calibrated.
ツールを回転（図１６）
ツールをＴＣＰ回りで回転させる（図では、９０°回転）と、ロボットはＴＣＰ設定位置を中心に手先を回転させるため、実際のツールの位置は誤差を半径として回転する。
Rotate tool (Figure 16)
When the tool is rotated around the TCP (90 ° rotation in the figure), the robot rotates the hand around the TCP setting position, so the actual tool position rotates with the error as the radius.
（２）ＸＹ平面（Σ３座標）上の並進ずれ（図１７、図１８）
ツールを回転させた状態で、治具２２側面をタッチセンシングして、再度Σ３’を算出すると、Σ３とΣ３’との間にはずれΔＯＯ’＝（ｘＯＯ’，ｙＯＯ’）Ｔ・・・（１４）が生じる。
ツールのＴＣＰ設定と実際の工具位置との誤差ΔＶＲは、以下の数３の式（１５）のように算出される。ただし、ΔＶＲは、Σ３座標でのずれであり、ロボットのＴＣＰ設定の補正には、ΔＶＲをロボット手先フランジ座標に座標変換する必要がある。
(2) Translational deviation on the XY plane (Σ3 coordinate) (FIGS. 17 and 18)
When the side of the jig 22 is touch-sensed while the tool is rotated and Σ3 ′ is calculated again, the difference between Σ3 and Σ3 ′ is ΔOO ′ = ( xOO ′ , yOO ′ ) T ·· -(14) occurs.
Error delta VR and the actual tool position and TCP setting tool is calculated by the following equation (3) (15). However, the delta VR, a displacement in the Σ3 coordinates, the correction of the robot TCP setting, it is necessary to coordinate transformation delta VR to the robot hand flange coordinates.
Ｚ方向（Σ３座標）の並進ずれ（図１９、図２０）
（２）において、ロボット手先フランジ座標のＸＹ平面上でのツール位置がキャリブレーションされ、Ｚ軸方向の並進誤差Δｚ＝（０，０，ｄｚ）Ｔ・・・（１６）が残っている。
（１）と同様に、ツールをＸ軸もしくはＹ軸回りに９０°回転させ、Ｚ軸正→負の向きにタッチセンシングすると、ツール寸法が既知であるため、ＸＹ平面が治具２２の上面に一致する座標系Σ３”が得られる。このときのΣ３とΣ３”のずれをΔＯＯ”＝（０，０，ｚＯＯ”）Ｔ・・・（１７）とすると、ツールのＴＣＰ設定と実際のＴＣＰとのずれは、式（１８）のように算出される。
Δｚ＝ΔＯＯ” ・・・（１７）
Translational deviation in the Z direction (Σ3 coordinate) (FIGS. 19 and 20)
In (2), the tool position on the XY plane of the robot hand flange coordinates is calibrated, and the translation error Δz = (0, 0, dz) T (16) in the Z-axis direction remains.
As in (1), when the tool is rotated 90 ° around the X or Y axis and touch sensing is performed in the positive direction from the Z axis to the negative direction, the tool dimensions are known, so the XY plane is placed on the upper surface of the jig 22. Coordinate coordinate system Σ3 ″ is obtained. If the difference between Σ3 and Σ3 ″ at this time is ΔOO ″ = (0, 0, z OO ″ ) T (17), the TCP setting of the tool and the actual Deviation from TCP is calculated as shown in Equation (18).
Δ z = Δ OO "··· ( 17)
なお、計算の単純化のため、以下のようにしてもよい。
（１） 円柱形又は球形のツール１２を用いる。
（２） 直方体の位置決めブロックを治具２２として用いる。
（３） 予めツールの軸線上（例えば、円柱形ならツールの端面中心、球形なら球の中心）にＴＣＰを仮設定して、姿勢を変えずに１回目のタッチセンシング、ツールの軸線を中心に９０°回転させた姿勢で２回目のタッチセンシングを実施してもよい。
For simplification of calculation, the following may be performed.
(1) A cylindrical or spherical tool 12 is used.
(2) A rectangular parallelepiped positioning block is used as the jig 22.
(3) Preliminarily set TCP on the tool axis (for example, the center of the tool's end face if it is a cylinder, or the center of the sphere if it is a sphere), and the first touch sensing without changing the posture, centering on the tool's axis You may implement the 2nd touch sensing in the attitude | position rotated 90 degrees.
また、センサ１４として、接触センサ（接触を感知してＯＮ／ＯＦＦを出力）や、レーザ距離計を使ってもよい。 Further, as the sensor 14, a contact sensor (senses contact and outputs ON / OFF) or a laser distance meter may be used.
上述した本発明の方法及び装置によれば、制御装置２０により、タッチセンシング工程（Ａ）、座標系設定工程（Ｂ）及びツールパラメータ設定工程（Ｃ）から構成されるシーケンスを実施するので、ツール１２に接触するおそれがない離れた場所から作業者が位置決め用の治具とロボットのＴＣＰの両方をキャリブレーションすることができる。
また、互いに直交する３平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する治具２２を用い、センサ１４を用いて前記３平面２２ａ，２２ｂ，２２ｃにツール１２を接触させるので、作業者の熟練度に依存することなく、安価かつ容易に、高い精度で、位置決め用の治具２２とロボット１８のＴＣＰの両方をキャリブレーションすることができる。
According to the method and apparatus of the present invention described above, the control device 20 executes a sequence including the touch sensing step (A), the coordinate system setting step (B), and the tool parameter setting step (C). The operator can calibrate both the positioning jig and the TCP of the robot from a remote place where there is no possibility of contact with the robot 12.
Moreover, since the tool 12 is brought into contact with the three planes 22a, 22b, and 22c using the sensor 14 using the jig 22 having the three planes 22a, 22b, and 22c orthogonal to each other, it depends on the skill level of the operator. It is possible to calibrate both the positioning jig 22 and the TCP of the robot 18 with high accuracy at low cost and easily.
位置決め冶具の代わりに、ワークもしくは作業台の一部を使用した場合でも同様に扱うことが可能である。 Even when a part of a work or a work table is used instead of the positioning jig, it can be handled in the same manner.
また、直交する３平面の変わりに、既知の角度で交差している３平面を使用した場合でも、例えばツールの押付け方向を平面に垂直な方向にすることで同様に扱うことが可能である。 Even when three planes intersecting at a known angle are used instead of the three orthogonal planes, for example, the tool can be handled in the same manner by setting the pressing direction of the tool to a direction perpendicular to the plane.
さらに、本発明は以下の効果を有する。
（１） 従来技術では、ＴＣＰの誤差は手先の設計誤差やロボット手先フランジ面１６の姿勢誤差に依存するが、この本発明によって手先の設計誤差とフランジ面の姿勢誤差に起因するＴＣＰの位置誤差を補償できる。
また、従来技術では、ロボット操作者の技量によって精度がばらつくおそれがあるが、この本発明ではキャリブレーション自体を自動化できるため、再現性が高い。
（２） 本発明は、外部に特殊な計測器や特殊な冶具を必要としない。位置決め冶具は直方体などの単純形状、普通の精度でよい。
（３） ロボット手先のＴＣＰと外部の校正用冶具とが共に正確な位置がわからない状態から、ＴＣＰと冶具との双方をキャリブレーションすることができる。
（４） ＣＰの姿勢誤差がアプリケーションに及ぼす影響が小さい場合には、ＴＣＰの位置誤差のみキャリブレーションすることができる。
Furthermore, the present invention has the following effects.
(1) In the prior art, the TCP error depends on the design error of the hand and the posture error of the robot hand flange surface 16, but according to the present invention, the TCP position error caused by the design error of the hand and the posture error of the flange surface. Can be compensated.
In the prior art, the accuracy may vary depending on the skill of the robot operator. However, in the present invention, the calibration itself can be automated, so the reproducibility is high.
(2) The present invention does not require a special measuring instrument or special jig outside. The positioning jig may be a simple shape such as a rectangular parallelepiped or a normal accuracy.
(3) Both the TCP and the jig can be calibrated from the state in which the exact position of both the TCP at the robot hand and the external calibration jig is unknown.
(4) When the influence of the posture error of the CP on the application is small, only the TCP position error can be calibrated.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
１０ キャリブレーション装置、１２ ツール、
１４ センサ、１６ ロボット手先フランジ面、
１８ ロボット、２０ 制御装置、
２２ 治具、２２ａ 第１平面、
２２ｂ 第２平面、２２ｃ 第３平面
10 calibration equipment, 12 tools,
14 sensor, 16 robot hand flange surface,
18 robots, 20 control devices,
22 jig, 22a first plane,
22b 2nd plane, 22c 3rd plane
Claims (4)
前記ロボットを数値制御して、前記３平面にツールを接触させ各接触点の３次元座標を記憶するタッチセンシング工程（Ａ）と、
前記３次元座標から、前記３平面が交差する点を原点とする座標系を補正する座標系設定工程（Ｂ）と、
前記３次元座標から、前記ロボット手先フランジ面に対するツールの基準位置を算出するツールパラメータ設定工程（Ｃ）と、から構成されるシーケンスを実施し、
前記タッチセンシング工程（Ａ）において、ツールの姿勢を固定し、前記３平面のうち第１平面上の３点と、第２平面上の２点と、第３平面上の１点とにツールを接触させ、
前記座標系設定工程（Ｂ）において、前記３点、２点、及び１点の３次元座標から、前記３平面のうち１平面と座標系の２軸を含む平面とが平行で、２平面が交差する１つの稜線と座標系の１軸とが平行な座標系を設定する、ことを特徴とするロボットのキャリブレーション方法。 A tool for machining a workpiece, a sensor for detecting contact between the tool and the workpiece, and a robot hand flange surface to which the tool and the sensor are attached are numerically controlled with six degrees of freedom in a three-dimensional space. A robot capable of storing the measured values of the sensors and the robot position and orientation at the time of tool contact and controlling the robot, and three planes that are fixed within the operating range of the tool and intersect at right angles or at known angles. Having a jig or workbench or workpiece having, by the control device,
Touch sensing step (A) for controlling the robot numerically, contacting a tool on the three planes, and storing the three-dimensional coordinates of each contact point;
A coordinate system setting step (B) for correcting a coordinate system having an origin at a point where the three planes intersect, from the three-dimensional coordinates;
A tool parameter setting step (C) for calculating a reference position of the tool with respect to the robot hand flange surface from the three-dimensional coordinates, and a sequence comprising :
In the touch sensing step (A), the posture of the tool is fixed, and the tool is placed at three points on the first plane, two points on the second plane, and one point on the third plane among the three planes. Contact,
In the coordinate system setting step (B), from the three-dimensional coordinates of the three points, two points, and one point, one of the three planes and a plane including two axes of the coordinate system are parallel, and two planes A robot calibration method characterized by setting a coordinate system in which one intersecting ridge line and one axis of the coordinate system are parallel .
前記ロボットを数値制御して、前記３平面にツールを接触させ各接触点の３次元座標を記憶するタッチセンシング工程（Ａ）と、
前記３次元座標から、前記３平面が交差する点を原点とする座標系を補正する座標系設定工程（Ｂ）と、
前記３次元座標から、前記ロボット手先フランジ面に対するツールの基準位置を算出するツールパラメータ設定工程（Ｃ）と、から構成されるシーケンスを実施し、
前記制御装置により、
前記タッチセンシング工程（Ａ）において、ツールの姿勢を固定し、前記３平面のうち第１平面上の３点と、第２平面上の２点と、第３平面上の１点とにツールを接触させ、
前記座標系設定工程（Ｂ）において、前記３点、２点、及び１点の３次元座標から、前記３平面のうち１平面と座標系の２軸を含む平面とが平行で、２平面が交差する１つの稜線と座標系の１軸とが平行な座標系を設定する、ことを特徴とするロボットのキャリブレーション装置。 A tool for machining a workpiece, a sensor for detecting contact between the tool and the workpiece, and a robot hand flange surface to which the tool and the sensor are attached are numerically controlled with six degrees of freedom in a three-dimensional space. A robot capable of storing the measured values of the sensors and the robot position and orientation at the time of tool contact and controlling the robot, and three planes that are fixed within the operating range of the tool and intersect at right angles or at known angles. Having a jig or workbench or workpiece having, by the control device,
Touch sensing step (A) for controlling the robot numerically, contacting a tool on the three planes, and storing the three-dimensional coordinates of each contact point;
A coordinate system setting step (B) for correcting a coordinate system having an origin at a point where the three planes intersect, from the three-dimensional coordinates;
A tool parameter setting step (C) for calculating a reference position of the tool with respect to the robot hand flange surface from the three-dimensional coordinates, and a sequence comprising :
By the control device,
In the touch sensing step (A), the posture of the tool is fixed, and the tool is placed at three points on the first plane, two points on the second plane, and one point on the third plane among the three planes. Contact,
In the coordinate system setting step (B), from the three-dimensional coordinates of the three points, two points, and one point, one of the three planes and a plane including two axes of the coordinate system are parallel, and two planes A robot calibration apparatus , wherein a coordinate system in which one intersecting ridge line and one axis of the coordinate system are parallel is set .
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