JP5667437B2 - Robot external axis measurement method, robot teaching data creation method, and robot controller - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットが作業するワークを把持するポジショナの回転軸または直動軸の該ロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するロボットの外部軸の計測方法、ポジショナと協働するロボットの教示データ作成方法、およびロボットのコントローラに関する。 The present invention relates to a method for measuring an external axis of a robot that measures the relative position and orientation of a rotary axis or a linear axis of a positioner that grips a work on which the robot works, and teaching data generation of a robot that cooperates with the positioner The present invention relates to a method and a controller of a robot.
従来より、ポジショナが把持するワークに対して、多関節型のロボットに溶接や塗装などの作業を実行させることが行われている。ポジショナは、ワークを回転させるまたは平行移動させる装置である。このようなポジショナと協働することにより、ロボットは、様々な方向からワークの様々な部分に対して作業を実行することができる。 Conventionally, an articulated robot is caused to perform operations such as welding and painting on a work gripped by a positioner. The positioner is a device that rotates or translates the workpiece. By cooperating with such a positioner, the robot can perform work on various parts of the workpiece from various directions.
ところで、ポジショナが把持するワークに対してロボットが高精度に作業を実行するためには、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を正確に計測する必要がある。例えば、特許文献1には、ポジショナの回転軸や直動軸についてロボットに対する相対的な位置姿勢を計測する方法が開示されている。なお、ポジショナの回転軸や直動軸は、「ロボットの外部軸」と呼ばれている。
By the way, in order for the robot to perform the work with high accuracy on the workpiece gripped by the positioner, it is necessary to accurately measure the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear movement axis with respect to the robot. For example,
例えば、特許文献1に開示されている回転軸を有するポジショナでは、ポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を求めるために、回転軸に対する所定の位置(回転軸を中心として回転することにより変位するポジショナの部分)に計測点が定義されている。
For example, in a positioner having a rotating shaft disclosed in
特許文献1おいて、ポジショナの回転軸の位置姿勢の計測は、回転軸を中心として所定の角度ずつ複数回回転させることによって計測点を複数回変位させ、計測点を所定の角度回転させる度に、ロボットの先端に取り付けられた計測用ツールの先端点(エンドエフェクタ中心点)を計測点に手動で位置合わせする。計測点に位置合わせされた状態の先端点の位置(座標)に基づいて該計測点の位置(座標)を算出する。そして、算出された計測点の複数の位置に基づいて、ポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出する。なお、この方法は、ロボット(ロボットのコントローラ)が、そのときの姿勢(各関節の関節角度)に基づいて、計測用ツールの先端点の位置を算出する機能を備えることが前提である。
In
ところが、特許文献1に記載する方法によって算出されたポジショナの回転軸のロボットに対する相対的な位置姿勢に基づいて、ポジショナが把持するワークに対してロボットが作業を実行すると、高精度に作業できないことがある。その理由は、ロボットの「誤差」を十分に考慮していないからである。
However, based on the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner with respect to the robot calculated by the method described in
例えば、ある目標点に計測用ツールの先端点を位置決めするために、目標点に計測用ツールの先端点が配置される姿勢を実現する姿勢制御値(各関節の関節角度)をコンピュータなどによって算出し、その算出した姿勢制御値に基づいてロボットの姿勢を制御した場合(いわゆるオフライン教示を実行した場合)、計測用ツールの先端点は、目標点からずれた位置に位置決めされる。すなわち、位置決め誤差である。この位置決め誤差は、関節を駆動するモータの軸のねじれやリンクのたわみ、エンコーダの検出誤差などの、先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮して姿勢制御値を算出していないために生じる。 For example, in order to position the tip of the measurement tool at a certain target point, a posture control value (joint angle of each joint) that realizes the posture in which the tip of the measurement tool is placed at the target point is calculated by a computer or the like When the posture of the robot is controlled based on the calculated posture control value (when so-called off-line teaching is executed), the tip point of the measurement tool is positioned at a position shifted from the target point. That is, a positioning error. This positioning error is because the posture control value is not calculated considering all causes that affect the position of the tip point, such as the twist of the shaft of the motor driving the joint, the deflection of the link, the detection error of the encoder, etc. Arise.
また、例えば、ある目標点の位置(座標値)を計測するために、作業者がティーチングペンダントを操作することによって手動で計測用ツールの先端点を目標点に位置合わせした場合、そのときにロボットが算出するツールの先端点の位置(座標値)は、目標点の実際の位置とずれている。すなわち、位置計測誤差である。この位置計測誤差は、計測用ツールの先端点の位置を算出するときに、関節を駆動するモータの軸のねじれ、リンクのたわみ、エンコーダの検出誤差などの、先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮せず、各関節の関節角度に基づいて算出しているために生じる。 Further, for example, when the operator manually operates the teaching pendant to measure the position (coordinate value) of a certain target point, the tip point of the measuring tool is manually aligned with the target point. The position (coordinate value) of the tip point of the tool calculated by is deviated from the actual position of the target point. That is, a position measurement error. This position measurement error can be used to calculate the position of the tip of the measurement tool, which can affect the position of the tip such as torsion of the shaft of the motor that drives the joint, link deflection, and encoder detection error. This occurs because the calculation is based on the joint angle of each joint without considering the cause.
しかしながら、計測用ツールの先端点の位置に影響を与えるあらゆる原因を考慮することは、実質的に不可能である。 However, it is virtually impossible to consider any cause that affects the position of the tip of the measuring tool.
したがって、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を該ロボットによって計測し、その計測結果に基づいてポジショナが把持するワークに対して高精度に作業をロボットが実行する場合、位置決め誤差と位置計測誤差との両方を十分に考慮する必要がある。 Therefore, when the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot is measured by the robot, and the robot performs the work with high accuracy on the workpiece gripped by the positioner based on the measurement result, It is necessary to fully consider both positioning errors and position measurement errors.
そこで、本発明は、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を該ロボットによって計測し、その計測結果に基づいてポジショナが把持するワークに対してロボットが作業を実行する場合において、ロボットの位置決め誤差と位置計測誤差との両方を十分に考慮することにより、ロボットによるワークに対する高精度な作業を実現することを課題とする。 Therefore, the present invention measures the relative position and orientation of the positioner relative to the rotation axis or linear movement axis of the robot by the robot, and the robot executes the work on the workpiece gripped by the positioner based on the measurement result. Therefore, it is an object of the present invention to realize highly accurate work on a workpiece by a robot by sufficiently considering both a positioning error and a position measurement error of the robot.
上述の課題を解決するために、本発明の第1の態様によれば、
ロボットの外部軸である、ロボットに作業されるワークを把持するポジショナの回転軸または直動軸の該ロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するロボットの外部軸の計測方法であって、
ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義された計測点にロボットの基準点が手動によって位置合わせされた状態の該ロボットの姿勢を、基準点が計測点に位置合わせされた状態を維持しつつ計測姿勢に変更し、
ロボットの計測姿勢として、
(1)各関節における、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
(2)各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定し、
計測姿勢の状態のロボットにおける基準点の位置を算出することによりポジショナの計測点の位置を算出し、
算出したポジショナの計測点の位置に基づいて、ポジショナの回転軸または直動軸の位置姿勢を算出する、ロボットの外部軸の計測方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention,
A method for measuring an external axis of a robot that measures a relative position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of a positioner that grips a workpiece to be operated by the robot, which is an external axis of the robot,
The posture of the robot when the reference point of the robot is manually aligned with the measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or the linear motion axis of the positioner, and the state where the reference point is aligned with the measurement point. Change to the measurement posture while maintaining,
As the measurement posture of the robot ,
(1) At each joint, a difference value between a joint value at the work posture when performing a work on a work gripped by the positioner and a joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
Determine a posture with a high degree of similarity to the working posture ,
Calculate the position of the measurement point of the positioner by calculating the position of the reference point in the robot in the measurement posture state,
A method for measuring an external axis of a robot is provided that calculates the position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of the positioner based on the calculated position of the measurement point of the positioner .
本発明の第2の態様によれば、
基準点を計測点に位置合わせ可能なロボットの複数とおりの計測姿勢それぞれに対して、
(1)各関節について、作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との差分値として第1の値を算出し、
(2)各関節について、第1の値の二乗値に重み値をかけ算して第2の値を算出し、
(3)各関節の第2の値を合計して第3の値を算出し、
第3の値が最小な計測姿勢を決定する、第1の態様に記載のロボットの外部軸の計測方法が提供される。
According to a second aspect of the invention,
For each of the multiple measurement postures of the robot that can align the reference point with the measurement point,
(1) For each joint, a first value is calculated as a difference value between the joint value at the work posture and the joint value at the measurement posture;
(2) For each joint, calculate the second value by multiplying the square value of the first value by the weight value,
(3) The second value of each joint is summed to calculate the third value,
The measuring method of the external axis of the robot according to the first aspect, wherein the measuring posture having the minimum third value is determined.
本発明の第3の態様によれば、
関節値が変化したときにロボットの基準点を大きく変位させる関節ほど、重み値が、大きい値に設定されている、第1または第2の態様に記載のロボットの外部軸の計測方法が提供される。
According to a third aspect of the invention,
The method for measuring an external axis of a robot according to the first or second aspect is provided in which the weight value is set to a larger value for a joint that greatly displaces the reference point of the robot when the joint value changes. The
本発明の第4の態様によれば、
回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットの教示データを作成するロボットの教示データ作成方法であって、
第1から第3の態様のいずれか一つに記載のロボットの外部軸の計測方法によって算出されたポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を使用し、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するための教示データを作成する、ロボットの教示データ作成方法が提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
A robot teaching data creation method for creating teaching data of an articulated robot that performs work on a workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis. ,
The positioner grips the positioner using the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis calculated by the external axis measurement method of the robot according to any one of the first to third aspects. There is provided a robot teaching data creation method for creating teaching data for performing work on a workpiece.
本発明の第5の態様によれば、
回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナが把持する該ワークに対して作業を実行する多関節型のロボットのコントローラであって、
ワークに対して作業を実行するときのロボットの作業姿勢に対応する作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得手段と、
作業者の操作により、ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義されている計測点にロボットの基準点を位置合わせするためのロボット操作手段と、
作業姿勢データ取得手段が取得した作業姿勢データに基づいて、基準点が計測点に位置合わせされた状態のロボットの計測姿勢を算出する計測姿勢決定手段と、
計測姿勢決定手段によって算出された計測姿勢の状態でポジショナの計測点の位置を算出する計測点位置算出手段とを有し、
計測姿勢決定手段が、計測姿勢として、
(1)各関節における、作業姿勢データの関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
(2)各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定する、ロボットのコントローラが提供される。
According to a fifth aspect of the present invention,
A controller for an articulated robot that performs work on the workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear movement axis,
Work posture data acquisition means for acquiring work posture data corresponding to the work posture of the robot when performing work on the workpiece;
Robot operation means for aligning the reference point of the robot with a measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or linear motion axis of the positioner by the operation of the operator;
Measurement posture determination means for calculating the measurement posture of the robot in a state where the reference point is aligned with the measurement point based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition means;
Measuring point position calculating means for calculating the position of the measurement point of the positioner in the state of the measuring attitude calculated by the measuring attitude determining means;
Measurement posture determination means, as the measurement posture,
(1) For each joint, a difference value between the joint value of the work posture data and the joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A robot controller is provided that determines a posture with a high degree of similarity to the working posture.
本発明によれば、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するときの該ロボットの計測姿勢が、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢と類似する姿勢であるため、ロボットの位置計測誤差と位置決め誤差を十分に相殺することができる。その結果、ロボットは、ポジショナが把持するワークに対して高精度に作業を実行することができる。 According to the present invention, the measurement posture of the robot when measuring the relative position and posture of the positioner relative to the rotation axis or linear movement axis is the work posture when the work is performed on the workpiece held by the positioner. Therefore, the position measurement error and positioning error of the robot can be sufficiently offset. As a result, the robot can execute the work with high accuracy on the work gripped by the positioner.
まず、本発明をよりよく理解するために、本発明に係るポジショナの位置姿勢の計測方法の概念を説明する。 First, in order to better understand the present invention, the concept of the position / orientation measuring method of the positioner according to the present invention will be described.
図1は、本発明の実施の形態に係るロボット設備を概略的に示している。また、図1は、ロボット10によってポジショナ12の回転軸(回転中心線)Arの位置姿勢を計測する様子を示している。
FIG. 1 schematically shows a robot facility according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows how the position and orientation of the rotation axis (rotation center line) Ar of the
図1に示すロボット10は、関節10a〜10fを有する多関節型のロボットであって、その先端のフランジ10gにスプレーガンや溶接トーチなどの作業用ツールを取り付けることにより、塗装作業や溶接作業などの作業をワークWに対して実行する。ここでは、計測用ツール14がフランジ10gに取り付けられている。なお、関節10a、10d、10fはねじり関節であり、関節10b、10c、10eは曲げ関節である。
A
ロボット10はまた、その姿勢をコントローラ16によって制御される。具体的には、コントローラ16は、ロボット10の関節10a〜10fを駆動する(関節角度を調整する)モータ(図示せず)を制御することにより、ロボット10の姿勢を制御する。
The posture of the
コントローラ16はまた、計測用ツール14の先端点Ptの位置、具体的には、例えばロボット10のベースBに予め定義されているベース座標系ΣBにおける先端点Ptの座標を算出する機能を備えている。なお、本明細書において、「位置」や「姿勢」は、ベース座標系ΣBにおける位置や姿勢を言う。
The
コントローラ16は、ロボット10の姿勢に基づいて、すなわち関節10a〜10fそれぞれの関節角度(曲げ角度、ねじり角度)に基づいて、エンドエフェクタ中心点として、計測用ツール14の先端点(特許請求の範囲の「基準点」に対応)Ptの位置を算出する。そのために、関節10a〜10fそれぞれに関節角度を検出するエンコーダ(図示せず)が設けられている。また、コントローラ16の記憶装置(図示せず)に、先端点Ptの位置の算出に必要な、リンク10h〜10mそれぞれのリンク長、計測用ツール14の先端点Ptからフランジ10gまでの距離などのデータが記憶されている。
Based on the posture of the
ポジショナ12は、回転軸Arを中心として回転する作業テーブル18を有する。作業テーブル18には、ロボット10によって作業されるワークWが治具(図示せず)を介して固定される。ここでは、ポジショナ12の回転軸Arの位置姿勢(ロボット10に対する相対的な位置や姿勢)を計測するためのマーカー20が取り付けられている。マーカー20の先端の計測点Pmから回転軸Arまでの距離は、既知であり、ロボット10のコントローラ16の記憶装置に記憶されている。
The
なお、計測点Pmは、マーカー20を介して回転軸Arに対する所定の位置に定義することに限らない。例えば、回転軸Arを中心として回転する作業テーブル18に直接定義してもよい。
The measurement point Pm is not limited to being defined at a predetermined position with respect to the rotation axis Ar via the
ポジショナ12の回転軸Arの位置姿勢の計測は、作業者がティーチングペンダント(図示せず)を介してロボット10を手動で操作し、計測用ツール14の先端点Ptをマーカー20の計測点Pmに位置合わせすることにより行われる。計測点Pmと位置合わせされた状態の先端点Ptの位置を算出することにより、計測点Pmの位置を算出することができる。そして、この算出した計測点Pmの位置に基づいて、回転軸Arの位置姿勢を算出することができる。
The position and orientation of the rotation axis Ar of the
具体的には、回転軸Arを中心として作業テーブル18を回転させることにより、作業テーブル18に異なる複数の姿勢をとらせ、作業テーブル18の異なる姿勢毎に、マーカー20の計測点Pmに計測用ツール14の先端点Ptを位置合わせする。そして、作業テーブル18の異なる姿勢毎に、計測点Pmの位置を算出する。算出された複数の異なる計測点Pmの位置それぞれから回転軸Arまでの距離は同一であることから、幾何学的に回転軸Arの位置姿勢を算出することができる。ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する位置姿勢が算出されることにより、ポジショナ12によって姿勢が変更されるワークWに対して、ロボット10は作業を実行することができる。
Specifically, by rotating the work table 18 around the rotation axis Ar, the work table 18 takes a plurality of different postures, and the measurement points Pm of the
以上のことを踏まえた上で、ここからは、本発明の特徴について説明する。 Based on the above, the features of the present invention will now be described.
上述したように、ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を計測するためには、計測用ツール14の先端点Ptの位置の算出が必要である。ところが、コントローラ16が算出する計測用ツール14の先端点Ptの位置は、先端点Ptの実際の位置と異なる。
As described above, in order to measure the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
この理由は、例えば、関節を駆動するモータの回転軸のねじれ、リンクのたわみ、周囲の温度、エンコーダの検出誤差などの、先端点Ptの位置に影響を与えるあらゆる原因を完全に考慮して、先端点Ptの位置を算出できないからである。そのため、上述した先端点Ptの位置に基づく方法によって算出された回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢は、実際の位置姿勢と異なる、すなわち位置計測誤差を含んでいる。
This is because, for example, all causes that affect the position of the tip point Pt, such as twisting of the rotating shaft of the motor that drives the joint, deflection of the link, ambient temperature, detection error of the encoder, etc. are fully considered. This is because the position of the tip point Pt cannot be calculated. Therefore, the relative position and orientation of the rotation axis Ar with respect to the
したがって、ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を該ロボット10によって計測し、その計測結果に基づいてポジショナ12が把持するワークWに対してロボット10が作業を高精度に実行する場合、ロボット10の位置計測誤差を十分に考慮する必要がある。
Therefore, the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
本発明においては、ロボット10の位置計測誤差を考慮して、ロボット10の計測時の姿勢(以下、「計測姿勢」と称する。)を明確に規定する。その理由は、ロボット10を用いてポジショナ12の回転軸Arの該ロボット10に対する相対的な位置姿勢を計測する場合、ロボット10の計測姿勢によって位置計測誤差が異なるからである。
In the present invention, in consideration of the position measurement error of the
例えば、図1のロボット設備を概略的に表現した図2に示すように、計測姿勢が異なると、ロボット10のコントローラ16は、異なる位置計測誤差でポジショナ12の回転軸Arの位置姿勢を算出する。
For example, as shown in FIG. 2 schematically representing the robot equipment of FIG. 1, if the measurement posture is different, the
図2(A)は、計測用ツール14が鉛直方向(Z軸負方向)に向いた状態(関節10eから先の部分が鉛直方向に延びる状態)でその先端点Ptがマーカー20の計測点Pmに位置合わせされる計測姿勢を示している。一方、図2(B)は、計測用ツール14が水平方向(X軸正方向)に向いた状態(関節10eから先の部分が水平方向に延びる状態)でその先端点Ptが計測点Pmに位置合わせされる計測姿勢を示している。なお、図中において実線は、実際のロボット10とポジショナ12とを示している。一方、二点差線は、計算上のロボット10とポジショナ12とを示している。
FIG. 2A shows a state where the
図2(A)に示す計測姿勢の場合、コントローラ16によって算出されるポジショナ12の回転軸(計算上の回転軸)Arc1は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向(X軸負方向)にずれる。
In the measurement posture shown in FIG. 2A, the rotation axis (calculation rotation axis) Arc1 of the
その理由を説明すると、作業者がティーチングペンダントを介してロボット10を手動操作することによって計測用ツール14の先端点Ptをマーカー20の計測点Pmに位置合わせした場合、二点鎖線によって示すように、コントローラ16が算出する計測点(計算上の計測点)Pmc1の位置は、実際の計測点Pmの位置からロボット10のベースB側の方向にずれる傾向がある。その結果、ずれた計測点Pmc1の位置に基づいて算出された回転軸Arc1は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向にずれる。すなわち、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向の位置計測誤差が発生する。
The reason will be described. When the operator manually operates the
これに対して、図2(B)に示す計測姿勢の場合、コントローラ16によって算出されるポジショナ12の回転軸(計算上の回転軸)Arc2は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向と反対方向(X軸正方向)にずれる。
In contrast, in the measurement posture shown in FIG. 2B, the rotation axis (calculation rotation axis) Arc2 of the
その理由を説明すると、作業者がティーチングペンダントを介してロボット10を操作することによって計測用ツール14の先端点Ptをマーカー20の計測点Pmに位置合わせした場合、二点鎖線によって示すように、コントローラ16が算出する計測点(計算上の計測点)Pmc2の位置は、実際の計測点Pmの位置からロボット10のベースB側の方向と反対方向にずれる傾向がある。その結果、ずれた計測点Pmc2の位置に基づいて算出された回転軸Arc2は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向と反対方向にずれる。すなわち、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向と反対方向の位置計測誤差が発生する。
The reason will be explained. When the operator operates the
このように、計測姿勢が異なると、ロボット10のコントローラ16は、異なる位置計測誤差でポジショナ12の回転軸Arの位置姿勢を算出することになる。
Thus, if the measurement postures are different, the
計測姿勢が異なると位置計測誤差も異なることを考慮して、本発明では、計測姿勢を、ワークに対して作業するときの作業姿勢と類似する姿勢に決定する。 In consideration of the fact that the position measurement error is different when the measurement posture is different, in the present invention, the measurement posture is determined to be a posture similar to the work posture when working on the workpiece.
図3(A)は、図2(A)に示す計測姿勢(関節10eから先の部分が鉛直方向に延びる状態)のロボット10によって計測されたポジショナ12の回転軸(計算上の回転軸)Arc1に基づいて、ワークWに対して作業を実行するロボット10の様子を示している。一方、図3(B)は、図2(B)に示す計測姿勢(関節10eから先の部分が水平方向に延びる状態)のロボット10によって計測されたポジショナ12の回転軸(計算上の回転軸)Arc2に基づいて、ワークWに対して作業を実行するロボット10の様子を示している。
FIG. 3A shows a rotation axis (calculation rotation axis) Arc1 of the
ワークWに対して作業を実行するときのロボット10の作業姿勢は、図2(A)に示す計測姿勢と類似する姿勢、すなわち関節10eから先の部分が鉛直方向に延びる状態の姿勢である。
The work posture of the
図3(A)および図3(B)に示す作業姿勢はまた、作業用ツールの先端点Pt’をワークWの作業開始点Pwに位置合わせする姿勢である。例えば、作業用ツールが溶接トーチである場合、先端点Pt’は溶接棒の先端であり、作業開始点Pwは溶接開始箇所である。なお、作業開始点Pwの回転軸Arに対する位置は既知であり、コントローラ16の記憶装置に記憶されている。
The work postures shown in FIGS. 3A and 3B are postures in which the tip point Pt ′ of the work tool is aligned with the work start point Pw of the work W. For example, when the work tool is a welding torch, the tip point Pt 'is the tip of the welding rod, and the work start point Pw is the welding start point. The position of the work start point Pw with respect to the rotation axis Ar is known and stored in the storage device of the
図3(A)に示すように、計算上の回転軸Arc1に基づいて、コントローラ16がロボット10を作業姿勢に制御した場合、作業用ツールの先端点Pt’は、ワークWの作業開始点Pwにほぼ位置決めされる。これは、計測姿勢と作業姿勢とが、図2(A)と図3(A)とに示すように、関節10eから先の部分が鉛直方向に延びる状態の姿勢であって類似するからである。
As shown in FIG. 3A, when the
具体的に説明すると、図3(A)に示すように、計算上の回転軸Arc1は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向(X軸負方向)にずれている。この計算上の回転軸Arc1に基づいてコントローラ16がロボット10を制御すると、先端点Pt’は、計算上の回転軸Arc1からロボット10のベースB側方向と反対方向の位置に位置決めされる。これは、コントローラ16によって姿勢が制御されたロボット10においてモータの軸のねじれやリンクのたわみなどが生じ、先端点Pt’がロボット10のベースB側の方向と反対方向にずれる位置決め誤差が発生したことによる。その結果、誤差の方向が正反対の位置決め誤差と位置計測誤差とがほぼ相殺され、図3(A)に示すように、作業用ツールの先端点Pt’が、ワークWの作業開始点Pwにほぼ位置決めされる。
More specifically, as shown in FIG. 3A, the calculated rotation axis Arc1 is deviated from the actual rotation axis Ar in the direction toward the base B of the robot 10 (X-axis negative direction). When the
これに対して、図3(B)に示すように、計算上の回転軸Arc2に基づいて、コントローラ16がロボット10を作業姿勢に制御した場合、作業用ツールの先端点Pt’は、ワークWの作業開始点Pwから離れた位置に位置決めされる。これは、図2(B)と図3(B)とに示すように計測姿勢と作業姿勢とが異なり、類似していないからである。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the
具体的に説明すると、図3(B)に示すように、計算上の回転軸Arc2は、実際の回転軸Arからロボット10のベースB側の方向と反対方向(X軸正方向)にずれている。この計算上の回転軸Arc2に基づいてコントローラ16がロボット10を制御すると、先端点Pt’は、計算上の回転軸Arc2からロボット10のベースB側の方向と反対方向にずれる。これは、コントローラ16によって姿勢が制御されたロボット10においてモータの軸のねじれやリンクのたわみなどが生じ、先端点Pt’がロボット10のベースB側の方向と反対方向にずれる位置決め誤差が発生したことによる。その結果、誤差の方向が同一であるために位置決め誤差と位置計測誤差とが相殺されず、図3(B)に示すように、作業用ツールの先端点Pt’が、ワークWの作業開始点Pwから、ロボット10のベースB側の方向と反対方向に大きくずれて位置決めされる。
More specifically, as shown in FIG. 3B, the calculated rotational axis Arc2 is shifted from the actual rotational axis Ar in a direction opposite to the direction on the base B side of the robot 10 (X-axis positive direction). Yes. When the
作業姿勢に類似する計測姿勢を決定するために、本発明では、複数とおりの計測姿勢それぞれについて、作業姿勢に対する類似の程度(類似度)を算出し、算出した類似度が良好な姿勢を計測姿勢と決定する。なお、「複数とおりの計測姿勢」は、図1を例に挙げて説明すると、計測用ツール14の先端点Ptがマーカー20の計測点Pmに位置合わせ可能な複数の姿勢、すなわち計測点Pmの位置を計測可能な姿勢をいう。
In order to determine a measurement posture similar to the work posture, in the present invention, a degree of similarity (similarity) with respect to the work posture is calculated for each of a plurality of measurement postures, and a posture with a good calculated similarity is measured. And decide. The “plurality of measurement postures” will be described with reference to FIG. 1 as an example. A plurality of postures where the tip point Pt of the
数式1は、作業姿勢Jsに対する計測可能姿勢Jiの類似度D(Ji,Js)(特許請求の範囲の「第3の値」に対応)を算出するための式である。この類似度D(Ji,Js)の値が小さいほど、計測可能姿勢Jiが、作業姿勢Jsに類似する、すなわち、計測姿勢に適することを意味する。
数式1において、パラメータkは、関節番号を示す。k=1は関節10aに対応し、k=2は関節10bに、k=3は関節10cに、k=4は関節10dに、k=5は関節10eに、そしてk=6は関節10fに対応する。パラメータwkは、関節番号kの関節に対する重み値である。パラメータqi,kは、計測可能姿勢Ji時における関節番号kの関節の関節角度である。パラメータqs,kは、作業姿勢Js時における関節番号kの関節の関節角度である。
In
関節10a〜10fそれぞれに定義される重み値wkは、例えば、ロボット10の先端に近い関節ほど小さい値に設定されている。具体的に言えば、関節角度が変化したときに計測用ツール14の先端点Ptを大きく変位させる関節ほど、重み値wkは大きい値に設定されている。
For example, the weight value w k defined for each of the
このような重み値wkにより、複数の計測可能姿勢Jiの中において類似度D(Ji,Js)が最小な計測可能姿勢Ji(すなわち計測姿勢に決定される計測可能姿勢Ji)は、計測用ツール14の先端点Ptの変位に比較的大きく寄与する関節ではその関節角度が作業姿勢Jsの関節角度とほぼ一致し、計測用ツール14の先端点Ptの変位に比較的小さく寄与する関節では関節角度が作業姿勢Jsの関節角度と異なるような姿勢にされる。
With such a weight value w k , the measurable posture J i having the minimum similarity D (J i , J s ) among the plurality of measurable postures J i (that is, the measurable posture J i determined as the measurement posture ). ) is a relatively large contributes joint displacement of the tip point Pt of the
この理由を説明すると、位置決め誤差も位置計測誤差も、その誤差の方向や誤差の量はロボット10の先端の位置に大きく寄与する関節の影響が大きい。そのため、このような関節の関節角度が作業姿勢と計測姿勢との間で大きく異なると、誤差の方向や誤差の量が大きく異なり、位置決め誤差と位置計測誤差とが十分に相殺できなくなる。したがって、作業姿勢Js時の位置決め誤差を十分に相殺できる位置計測誤差が生じる計測姿勢が決定されるように、計測用ツール14の先端点Ptの変位への寄与が大きい関節ほど、重み値wkは大きい値に設定されている。
The reason for this will be described. Both the positioning error and the position measurement error are greatly influenced by the joint that greatly contributes to the position of the tip of the
重み値wkの具体的な数値として、例えばヤコビ行列の逆行列の固有値を用いることが可能である。数式2は、ヤコビ行列を用いた運動方程式である。
先端点の速度ベクトルは、ロボットの先端点(例えば、ロボット10の先端のフランジ10gの中心点)の速度ベクトルである。
The velocity vector of the tip point is a velocity vector of the tip point of the robot (for example, the center point of the
数式2の両辺にヤコビ行列の逆行列をかけると、数式3が得られる。
ヤコビ行列の逆行列の固有値は関節速度ベクトルを決定付ける各関節の配分に相当する。すなわち、大きい固有値に対応する関節は大きく動き、小さい固有値に対応する関節は小さく動く解を得ることができる。大きい固有値に対応する関節は、すなわち大きく動く関節はロボットの先端点の速度ベクトルに対して大きく寄与すると解釈できるため、ヤコビ行列の逆行列の固有値を重み値として使用することができる。 The eigenvalue of the inverse Jacobian matrix corresponds to the distribution of each joint that determines the joint velocity vector. That is, it is possible to obtain a solution in which a joint corresponding to a large eigenvalue moves greatly and a joint corresponding to a small eigenvalue moves small. A joint corresponding to a large eigenvalue, that is, a joint that moves greatly, can be interpreted as making a large contribution to the velocity vector at the tip of the robot, so the eigenvalue of the inverse matrix of the Jacobian matrix can be used as the weight value.
ここまでは、本発明を概念的に説明してきた。以下、本発明に係る実施の形態について説明する。 Up to this point, the present invention has been described conceptually. Embodiments according to the present invention will be described below.
図4は、ロボット10のコントローラ16の概略的構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
ロボット10のコントローラ16は、ロボット10の姿勢を制御する姿勢制御部50と、計測用ツール14の先端点の位置を算出する先端点位置算出部52と、ワークWに対して作業するときのロボット10の作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得部54と、マーカー20の計測点を計測するときの計測姿勢を算出する計測姿勢算出部56と、ポジショナ12に対して外部信号(制御信号)を出力する外部信号出力部58と、ポジショナ12の回転軸Ar(外部軸)の位置姿勢を算出する外部軸位置姿勢算出部60と、記憶部62とを有する。
The
コントローラ16はまた、作業者がロボット10を手動操作するためのティーチングペンダント64を有する。
The
姿勢制御部50は、ロボット10の関節10a〜10fを駆動するモータ70a〜70fを制御することによって関節10a〜10fそれぞれの関節角度を変更し、ロボット10の姿勢を制御する。
The
先端点位置算出部52は、ロボットの関節10a〜10fの関節角度を検出するエンコーダ72a〜72fの検出値に基づいて、計測用ツール14の先端点Ptの位置を算出する。先端点Ptの位置に算出に必要な、リンク10h〜10mのリンク長や計測用ツール14の先端点Ptからフランジ10gまでの距離などは記憶部62に記憶されている。
The tip point
作業姿勢データ取得部54は、例えばオフライン教示ツールによって作成された作業姿勢データを取得するように構成されている。オフライン教示ツールは、例えばロボット10、ポジショナ12、およびワークWそれぞれのCADデータを使用して、コンピュータ上で、ポジショナ12が把持するワークWに対して作業を実行するロボット10の教示データ(動作プログラム)を作成するツールである。コントローラ16は、オフライン教示ツールによって作成された教示データに基づいてロボット10を制御できるように構成されている。作業姿勢データ取得部54は、例えば記憶媒体に対して読み書きできる装置であって、記憶媒体に記憶されている教示データを読み取ることによって作業姿勢データとして教示データを受け取る。
The work posture
それに加えてまたはその代わりに、作業姿勢データ取得部54は、オンライン教示によって作業姿勢データを取得してもよい。作業者がティーチングペンダント64を介してロボット10を作業姿勢になるように手動操作し、手動操作によって作業姿勢状態のロボット10におけるエンコーダ72a〜72fの検出値に基づいて、作業姿勢データを取得する。
In addition or alternatively, the work posture
なお、ワークWに対して作業するときのロボット10の教示データ(動作プログラム)が既に存在する場合、作業姿勢データ取得部54は、その教示データから作業姿勢データを取得してもよい。
When teaching data (operation program) of the
計測姿勢算出部56は、作業姿勢データ取得部54が取得した作業姿勢データに基づいて、ポジショナ12のマーカー20の計測点Pmの位置を計測するロボット10の計測姿勢を算出するように構成されている。上述したように、作業姿勢データに対応する作業姿勢に類似する計測姿勢を算出する。
The measurement
外部信号出力部58は、ポジショナ12に対して外部信号を出力するように構成されている。具体的には、作業テーブル18を回転軸Arを中心として回転させるための制御信号を出力する。詳細については後述する。
The external
外部軸位置姿勢算出部60は、ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を算出するように構成されている。詳細は後述する。
The external shaft position /
次に、コントローラ16によってポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を算出する方法の流れについて、図5を参照しながら説明する。
Next, the flow of a method for calculating the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
まず、図5に示すように、最初の工程(ステップS1)として、ロボット10の先端のフランジ10gに計測用ツール14を取り付ける。また、ポジショナ12の作業テーブル18にマーカー20を取り付ける(図1参照)。
First, as shown in FIG. 5, as a first step (step S <b> 1), the
次に、ステップS2において、作業者のティーチングペンダント64を介する手動操作により、ロボット10のフランジ10gに取り付けられた計測用ツール14の先端点Ptを、ポジショナ12の作業テーブル18に取り付けられたマーカー20の計測点Pmに位置合わせする。なお、このときの位置合わせ状態の姿勢は、後のステップにおいて変更されるので、どのような姿勢であってもよい。例えば、図2(B)に示すような、関節10eから先の部分が水平方向に延びる状態の姿勢であってもよい。
Next, in step S2, the
続くステップS3において、作業姿勢データ取得部54が作業姿勢データを取得する。
In subsequent step S3, the work posture
ステップS4において、計測姿勢算出部56が、作業姿勢データ取得部54が取得した作業姿勢データに基づいて、マーカー20の計測点Pmの位置を算出するときの計測姿勢を算出する。具体的には、まず、上述したように、計測用ツール14の先端点Ptがマーカー20の計測点Pmに位置合わせされた状態の複数の姿勢(計測可能姿勢Ji)それぞれについて、作業姿勢データに対応する作業姿勢Jsに対する数式1に示す類似度D(Ji,Js)を算出する。そして、算出した類似度D(Ji,Js)の値が最小の計測可能姿勢Jiを計測姿勢として決定する。
In step S <b> 4, the measurement
ステップS5において、コントローラ16は、ステップ4で計測姿勢算出部56が算出した計測姿勢に、姿勢制御部50を介して変更する。このとき、計測用ツール14の先端点Ptがマーカー20の計測点Pmに位置合わせされた状態を維持しつつ、関節10a〜10fの関節角度が調整されることにより、ステップ2で位置合わせしたときの姿勢が、計測姿勢に変更される。例えば、図2(A)に示す計測姿勢にされる。
In step S5, the
ステップS6において、コントローラ16は、ステップ5で計測姿勢にされた状態のロボット10に取り付けられている計測用ツール14の先端点Ptの位置を、先端点位置算出部52を介して算出する。
In step S <b> 6, the
ステップS7において、コントローラ16は、ステップ6で算出された計測用ツール14の先端点Ptの位置に基づいて、マーカー20の計測点Pmを算出する。
In step S7, the
図5に示すステップS2〜S7を、コントローラ16は、異なる作業テーブル18の姿勢毎に実行する。そのために、コントローラ16は、ステップS2〜S7が終了する度に、外部信号出力部58を介してポジショナ12の作業テーブル18を回転軸Arを中心として所定量回転させる。そして、コントローラ16は、例えばティーチングペンダント64を介して、作業者に対して、計測用ツール14の先端点Ptをマーカー20の計測点Pmに位置合わせするようにアナウンスする。
The
異なる作業テーブル18の姿勢毎にステップS2〜S7が実行されると、異なる複数の計測点Pmの位置が算出される。計測点Pmから回転軸Arまでの距離は一定であって既知である(記憶部62に記憶されている)ため、コントローラ16の外部軸位置姿勢算出部60は、異なる複数の計測点Pmの位置に基づいて、ポジショナ12の回転軸Arの位置姿勢を算出する。
When steps S2 to S7 are executed for each posture of the different work table 18, the positions of different measurement points Pm are calculated. Since the distance from the measurement point Pm to the rotation axis Ar is constant and known (stored in the storage unit 62), the external axis position /
このような流れによって算出されたポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢は、例えば相対位置姿勢データとしてコントローラ16の外部に出力(提供)される。例えば、オフライン教示ツールに提供される。これにより、オフライン教示ツールは、提供されたポジショナ12の回転軸Arの相対位置姿勢データに基づいて、ポジショナ12が把持するワークWに対してロボット10に高精度に作業させるための教示データを作成することができる。その結果、オフライン教示ツールから教示データを受け取ったコントローラ16は、ロボット10に高精度な作業を実行させることができる。
The relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
また、ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を定期的に、例えば、ワークWに対する作業を開始する前に算出し、その算出結果に基づいて、ワークWに対する作業をロボット10に実行させる、コントローラ16の記憶部62に記憶されている教示データを更新することも可能である。これにより、コントローラ16は、記憶部62に記憶されている教示データに基づいて、ロボット10に高精度な作業を実行させることができる。
Further, the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
本実施の形態によれば、ポジショナ12の回転軸Arのロボット10に対する相対的な位置姿勢を計測するときの該ロボット10の計測姿勢が、ポジショナ12が把持するワークWに対して作業を実行するときの作業姿勢と類似する姿勢であるため、ロボット10の位置計測誤差と位置決め誤差を十分に相殺することができる。その結果、ロボット10は、ポジショナ12が把持するワークWに対して高精度に作業を実行することができる。
According to the present embodiment, when the relative position and orientation of the rotation axis Ar of the
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、上述の実施の形態の場合、ポジショナ12はワークWを回転軸Arを中心として回転させることによって該ワークWの姿勢を変更するものであるが、本発明はこれに限らない。
For example, in the case of the above-described embodiment, the
例えば、ポジショナは、直動軸に沿ってワークWを平行移動させるものであってもよい。この場合、直動軸に対して所定の位置に計測点を定義する。例えば、直動軸に沿って平行移動する作業テーブルにマーカーを取り付けることにより、計測点を定義する。 For example, the positioner may translate the workpiece W along the linear motion axis. In this case, a measurement point is defined at a predetermined position with respect to the linear motion axis. For example, a measurement point is defined by attaching a marker to a work table that translates along a linear motion axis.
直動軸に沿って計測点の位置を複数回移動させ、計測点を移動させる度に該計測点の位置を、上述の実施の形態と同様に算出すれば、直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出することができる。 If the position of the measurement point is moved a plurality of times along the linear motion axis and the position of the measurement point is calculated in the same manner as in the above-described embodiment each time the measurement point is moved, A correct position and orientation can be calculated.
また、上述の実施の形態の場合、作業姿勢に対する計測可能姿勢の類似度は、数式1に示す式によって算出されるが、これに限らない。数式1においては、計測可能姿勢Jiの関節角度qi,kと作業姿勢Jsの関節角度qs,kとの差分(特許請求の範囲に記載の「第1の値」に対応)は、全ての関節(k=1〜n)において2乗されるが、これに限らない。例えば、計測用ツール14の先端点Ptの変位に大きく寄与する関節では、計測可能姿勢Jiの関節角度qi,kと作業姿勢Jsの関節角度qs,kとの差分を3乗してもよい。
Further, in the case of the above-described embodiment, the similarity of the measurable posture with respect to the working posture is calculated by the equation shown in
さらに、上述の実施の形態の場合、ロボットの計測姿勢やポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢は、コントローラが算出しているが、これに限らない。例えば、コントローラに接続されたコンピュータが、ロボットの計測姿勢やポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出してもよい。 Furthermore, in the case of the above-described embodiment, the controller calculates the measurement posture of the robot and the relative position and posture of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot, but this is not a limitation. For example, a computer connected to the controller may calculate the measurement posture of the robot and the relative position and posture of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot.
例えば、コンピュータは、ロボットおよびポジショナのCADデータとロボットの作業姿勢データ(作業姿勢を教示する教示データ)とを取得し、これらのデータを用いて、上述のように、計測姿勢(計測姿勢を教示する教示データ)を算出する。そして、コンピュータは、算出した教示データをコントローラに出力する。 For example, the computer obtains the CAD data of the robot and the positioner and the work posture data (teaching data that teaches the work posture) of the robot, and uses these data to teach the measurement posture (measurement posture) as described above. Teaching data) to be calculated. Then, the computer outputs the calculated teaching data to the controller.
コントローラは、予め作業者の手動操作によって計測用ツールの先端点がマーカーの計測点に位置合わせされている状態のロボットを、コンピュータから受け取った教示データに基づいて作業姿勢に制御する。作業姿勢に制御した後、コントローラは、計測用ツールの先端点の位置を算出し、さらに計測用ツールの先端点の位置に基づいてマーカーの計測点の位置を算出する。そして、算出した計測点の位置データをコンピュータに出力する。そして、コンピュータは、コントローラから受け取った計測点の位置データに基づいて、ポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を算出する。 The controller controls the robot in a state in which the tip point of the measurement tool is aligned with the measurement point of the marker in advance by the manual operation of the worker based on the teaching data received from the computer. After controlling to the working posture, the controller calculates the position of the tip point of the measurement tool, and further calculates the position of the marker measurement point based on the position of the tip point of the measurement tool. The calculated measurement point position data is output to a computer. Then, the computer calculates the relative position and orientation of the rotation axis of the positioner or the linear motion axis with respect to the robot based on the position data of the measurement points received from the controller.
最後に、補足すると、上述の実施の形態の場合、図1に示すように、ロボット10は、ねじり関節10a、10d、10fと曲げ関節10b、10c、10eとを備えるものであるが、直動関節を備えるロボットであっても本発明は適用可能であるのは明らかである。
Finally, supplementally, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本発明においては、「類似」には「同一」も含まれる。すなわち、計測点Pmの位置を計測するときの計測姿勢が、ワークWに対する作業姿勢と同一の姿勢であってもよい。上述の実施の形態を例に挙げて説明すると、ポジショナ12の回転軸Arに対する、マーカー20の計測点Pmの位置とワークWの作業開始点Pwとが同一の場合、計測姿勢が作業姿勢と同一の姿勢になる。
In the present invention, “similar” includes “same”. In other words, the measurement posture when measuring the position of the measurement point Pm may be the same posture as the work posture with respect to the workpiece W. The above embodiment will be described as an example. When the position of the measurement point Pm of the
本発明は、回転軸または直動軸を基準としてワークを回転させるまたは平行移動させるポジショナのロボットに対する相対的な位置姿勢を計測するものであるが、ワークが位置や姿勢が変更不可能に治具に固定されている場合、ワーク上の任意の点の位置を、ワークに対して作業を実行するロボットによって計測する場合にも適用可能である。 The present invention measures the relative position and orientation of a positioner that rotates or translates a workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis, but the position and orientation of the workpiece cannot be changed. When the position of an arbitrary point on the workpiece is measured by a robot that performs work on the workpiece, the present invention is also applicable.
10 ロボット
10a〜10f 関節
12 ポジショナ
Ar 回転軸
Pt 基準点(先端点)
Pm 計測点
W ワーク
10
Pm Measuring point W Workpiece
Claims (5)
ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義された計測点にロボットの基準点が手動によって位置合わせされた状態の該ロボットの姿勢を、基準点が計測点に位置合わせされた状態を維持しつつ計測姿勢に変更し、
ロボットの計測姿勢として、
(1)各関節における、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するときの作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
(2)各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定し、
計測姿勢の状態のロボットにおける基準点の位置を算出することによりポジショナの計測点の位置を算出し、
算出したポジショナの計測点の位置に基づいて、ポジショナの回転軸または直動軸の位置姿勢を算出するロボットの外部軸の計測方法。 A method for measuring an external axis of a robot that measures a relative position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of a positioner that grips a workpiece to be operated by the robot, which is an external axis of the robot,
The posture of the robot when the reference point of the robot is manually aligned with the measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or the linear motion axis of the positioner, and the state where the reference point is aligned with the measurement point. Change to the measurement posture while maintaining,
As the measurement posture of the robot ,
(1) At each joint, a difference value between a joint value at the work posture when performing a work on a work gripped by the positioner and a joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
Determine a posture with a high degree of similarity to the working posture ,
Calculate the position of the measurement point of the positioner by calculating the position of the reference point in the robot in the measurement posture state,
A method for measuring an external axis of a robot that calculates the position and orientation of a rotation axis or a linear movement axis of a positioner based on the calculated position of a measurement point of the positioner .
(1)各関節について、作業姿勢時の関節値と計測姿勢時の関節値との差分値として第1の値を算出し、
(2)各関節について、第1の値の二乗値に重み値をかけ算して第2の値を算出し、
(3)各関節の第2の値を合計して第3の値を算出し、
第3の値が最小な計測姿勢を決定する請求項1に記載のロボットの外部軸の計測方法。 For each of the multiple measurement postures of the robot that can align the reference point with the measurement point,
(1) For each joint, a first value is calculated as a difference value between the joint value at the work posture and the joint value at the measurement posture;
(2) For each joint, calculate the second value by multiplying the square value of the first value by the weight value,
(3) The second value of each joint is summed to calculate the third value,
The method for measuring an external axis of a robot according to claim 1, wherein a measurement posture having a minimum third value is determined.
請求項1から3のいずれか一項に記載のロボットの外部軸の計測方法によって算出されたポジショナの回転軸または直動軸のロボットに対する相対的な位置姿勢を使用し、ポジショナが把持するワークに対して作業を実行するための教示データを作成するロボットの教示データ作成方法。 A robot teaching data creation method for creating teaching data of an articulated robot that performs work on a workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear motion axis. ,
A relative position / orientation of the rotation axis or linear motion axis of the positioner calculated by the method for measuring the external axis of the robot according to any one of claims 1 to 3 is used for a workpiece gripped by the positioner. A teaching data creation method for a robot that creates teaching data for performing work on the robot.
ワークに対して作業を実行するときのロボットの作業姿勢に対応する作業姿勢データを取得する作業姿勢データ取得手段と、
作業者の操作により、ポジショナの回転軸または直動軸に対する所定の位置に定義されている計測点にロボットの基準点を位置合わせするためのロボット操作手段と、
作業姿勢データ取得手段が取得した作業姿勢データに基づいて、基準点が計測点に位置合わせされた状態のロボットの計測姿勢を算出する計測姿勢決定手段と、
計測姿勢決定手段によって算出された計測姿勢の状態でポジショナの計測点の位置を算出する計測点位置算出手段とを有し、
計測姿勢決定手段が、計測姿勢として、
(1)各関節における、作業姿勢データの関節値と計測姿勢時の関節値との間の差分値と、
(2)各関節に対して予め定義されている重み値とに基づいて、
作業姿勢に対する類似の程度が高い姿勢を決定するロボットのコントローラ。 A controller for an articulated robot that performs work on the workpiece held by a positioner that rotates or translates the workpiece with respect to a rotation axis or a linear movement axis,
Work posture data acquisition means for acquiring work posture data corresponding to the work posture of the robot when performing work on the workpiece;
Robot operation means for aligning the reference point of the robot with a measurement point defined at a predetermined position with respect to the rotation axis or linear motion axis of the positioner by the operation of the operator;
Measurement posture determination means for calculating the measurement posture of the robot in a state where the reference point is aligned with the measurement point based on the work posture data acquired by the work posture data acquisition means;
Measuring point position calculating means for calculating the position of the measurement point of the positioner in the state of the measuring attitude calculated by the measuring attitude determining means;
Measurement posture determination means, as the measurement posture,
(1) For each joint, a difference value between the joint value of the work posture data and the joint value at the measurement posture;
(2) Based on predefined weight values for each joint,
A robot controller that determines a posture with a high degree of similarity to the working posture.
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