JP5786550B2 - 6軸ロボットの軸間オフセット検出方法 - Google Patents
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つまり、第2,第3,第5の各回転関節がロボットの構成部品の加工誤差や組み立て誤差などによって正規の位置からずれると、第2,第3,第5の各リンクの座標の設計上の原点位置と、第2,第3,第5の各回転関節の回転軸との関係がずれを生ずることとなり、その結果、ロボットの手先がロボット座標上の位置で指定された目標位置から軸間オフセットだけずれるようになる。
従って、軸間オフセットを計測し、これを補正すれば、絶対位置精度をより高くすることができる。しかしながら、従来、軸間オフセットと絶対位置精度との関係を考察し、軸間オフセットを計測しようとする提案はなされていない。
(請求項1)
請求項1の発明では、まず、第6リンクと一体に動作する測定点を設け、ロボットアームを第1回転関節の回転軸を中心に回転させて、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、この計測結果から測定点の回転中心の位置と、測定点の回転軌跡上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、測定点の回転中心を原点、当該原点を通る前記法線と平行の直線をZ軸、原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、原点を通ってZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定める。
以上のようにして求めた軸間オフセット量により、例えばDHパラメータを補正することにより、絶対位置精度の向上を図ることができる。
請求項2の発明は、請求項1とは基準座標の求め方が異なる。つまり、請求項2では、少なくとも第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線を求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とする。
請求項3の発明は、請求項1または2における、基準座標を定めた後、軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に先端2軸直交点を移動させることとしたとき、前述の各モータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより先端2軸直交点を複数の各移動目標位置に移動させ、各移動目標位置において前述したと同様にして第1の直線を求める動作と、第2の直線を求める動作とを行い、第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を基準座標上の位置に座標変換して基準座標上のXY座標値を求め、各移動目標位置について、基準座標のXY平面上に移動目標位置のXY座標値と先端2軸直交点の計測位置のXY座標値とをプロットし、基準座標の原点からXY平面上の移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、XY平面上の先端2軸直交点の計測位置から基準座標の原点と移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、各移動目標位置について、目標位置半径とオフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に目標位置半径をとり他方の軸にオフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、求めたずれ量を第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とする。
このようにしても、請求項1と同様の効果を得ることができる。
請求項4の発明は、請求項1または請求項2と同様にして基準座標を求めた後、手先を任意の基準姿勢にしたときの測定点の位置を3次元測定手段により計測し、且つ、第6回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って法線と平行の第1の直線を求める動作と、第5回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、手先の基準姿勢での測定点の計測位置から第1の直線と第2の直線の交点に至るベクトルを求めて当該ベクトルを先端2軸直交点の検出ベクトルとすると共に、当該検出ベクトルが基準座標のXYZ軸となす角度を求めて当該角度を指向角度とする。
請求項5の発明は、請求項4とは基準座標の求め方が異なる。つまり、請求項5では、請求項2と同様に、第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、第1の直線を求める動作と、第2の直線を求める動作とを行い、求めた第1の直線と第2の直線の交点を先端2軸直交点の計測位置とする。
請求項6の発明は、請求項4または請求項5における、基準座標を定めた後、軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、各移動目標位置に先端2軸直交点を移動させることとしたとき、第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、第1〜第4の各回転駆動系の撓み、第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、各移動目標位置において、手先を基準姿勢に保持して測定点の位置を3次元計測手段により計測し、計測した測定点の位置を基準座標上の位置に座標変換し、当該測定点の基準座標上の位置から指向角度となるように検出ベクトルを作成したとき当該検出ベクトルの終点の位置を先端2軸直交点の基準座標上の計測位置と定め、当該先端2軸直交点の基準座標上の計測位置のXY座標値を求め、且つ、移動目標位置を基準座標上の位置に座標変換し、各移動目標位置について、基準座標のXY平面上に、先端2軸直交点の基準座標上の計測位置と、移動目標位置の基準座標上の位置とをプロットし、基準座標の原点からXY平面上の移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、XY平面上の先端2軸直交点の計測位置から基準座標の原点と移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、各移動目標位置について、目標位置半径とオフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に目標位置半径をとり他方の軸にオフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1,2,4,5のいずれかにおいて、第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に先端2軸直交点を移動させる動作は、基準座標のZ軸から互いに反対方向に向けて伸ばした2本の直線について行い、Z軸から一方向に延ばした直線上から反対方向に延ばした直線上への先端2軸直交点の移行は、第1の回転関節の回転軸を固定した状態で第2,3の回転関節の回転軸を回転させることによりロボットアームを反転させて行うことを特徴とする。
このため、請求項7の発明によれば、軸間オフセット量が正しく求められたか否かの確認をすることができる。
請求項8は、請求項3または請求項6において、先端2軸直交点を移動目標位置に移動させる動作は、ロボットアームの前屈姿勢と、この前屈姿勢からロボットアームを反転させた後屈姿勢の双方で行うことを特徴とする。
以下に本発明の第1の実施形態を図1〜図19に基づいて説明する。図1には、6軸の垂直多回転関節型のロボット装置1が示されている。このロボット装置1は、6軸垂直多関節型ロボット(以下、単にロボットと称する)2と、ロボット2の動作を制御する制御装置(ロボット制御手段)3と、制御装置3に接続されてロボット2を手動操作によって動作させるためのティーチングペンダント(手動操作手段)4とを備えている。
カメラ座標Rc上に前記基準座標Rbを設定するには、まず、ティーチングペンダント4の操作部4aを操作し、ロボットアーム6を任意の姿勢にする。このとき、例えば第5軸Lc−5を第2軸Lc−2および第3軸Lc−3と平行、つまり水平に保持した状態で、発光ダイオード24が第1軸Lc−1から水平方向に離れた位置にある姿勢、本実施形態では、図13に示すように、図3の垂直上向きの状態から下アーム8、第1の上アーム9が回転してフランジ12を斜め下向きにした姿勢(ロボットアーム6がショルダ7の前側(X0軸のプラス側)に倒れた前屈姿勢に保持する。なお、このときの姿勢は図14に示す後屈姿勢であっても良い。このように発光ダイオード24を第1軸Lc−1から水平方向に離すことにより、第1軸Lc−1を中心にロボットアーム6を回転させたとき、発光ダイオード24が一つの回転軌跡上を移動するようになる。
そして、求めたモータ原点位置誤差、リンク長誤差およびねじれ角誤差によりDHパラメータを修正し、それらの誤差が絶対位置誤差となって現れないようにしておく(図9のステップS4)。
C6のカメラ座標上の位置を(X6,Y6,Z6)、V6(ベクトル)を(l6,m6,n6)とする。また、C5のカメラ座標上の位置を(X5,Y5,Z5)、V5(ベクトル)を(l5,m5,n5)とする。但し、V6およびV5は単位ベクトルで、l6,m6,n6およびl5,m5,n5はV6およびV5をXc軸、Yc軸、Zc軸の各方向に分解した長さを示す。
(x,y,z)=(X6,Y6,Z6)+t(l6,m6,n6)
P1=C6+t・V6…(1)
となる。
C5を通りV5に平行な直線の方程式P2は、
(x,y,z)=(X5,Y5,Z5)+s(l5,m5,n5)
P1=C5+s・V5…(2)
となる。
なお、t,sは媒介変数である。
Dot(u,V6)=0
Dot(u,V5)=0
である。
Dot(u,V6)=Dot(C5−C6+s・V5−t・V6,V6)
=Dot(C5−C6,V6)+s・Dot(V5,V6)−t=0…(3)
Dot(u,V5)=Dot(C5−C6+s・V5−t・V6,V5)
=Dot(C5−C6,V6)+s−t・Dot(V5,V6)=0…(4)
となる。
その後、各移動目標位置における先端2軸直交点Cの計測位置の基準座標RbでのXb,Yb座標値を取得する。そして、Xb,Yb座標値で示される先端2軸直交点Cの位置を、基準座標RbのXbYb平面上にプロットする。
そして、X0軸を含む平面A以外の他の平面A上に定めた移動目標位置についての計測位置を結んでできる計測依存線分Bについても同様にして原点Obとの最短距離を計測する。これら各計測依存線分Bと原点Obとの間の最短距離は、どの計測依存線分Bについても同一となる筈であるが、実際には測定誤差などの原因で必ずしも同一とはならないことが多い。このような場合には、計測依存線分Bと原点Obとの最短距離の平均を求めて軸間オフセットを出す。これにより、軸間オフセットをより正確に求めることができるようになる。
この結果、XbYb平面上での位置誤差が0.67mmから0.17mmに減少した。Zb軸方向の位置誤差も0.9mmから0.06mmに減少した。このことから、XbYbZbの3次元方向について、位置誤差が1.12mmから0.18mmに減少したということができる。
図20は本発明の第2の実施形態を示す。この実施形態は、基準座標Rbを第1の実施形態とは異なる方法にて設定したものであるが、その後の軸間オフセット量の求め方は第1の実施形態と同じである。
図21および図22は本発明の第3の実施形態を示す。この実施形態は、基準座標Rbは第1の実施形態または第2の実施形態と同様にして求めるが、軸間オフセット量の求め方を第1の実施形態における方法とは別の方法によって求めるようにしたものである。
即ち、ロボット座標R0上で任意の複数位置を移動目標位置として選択する。なお、ロボット座標R0上で指定された移動目標位置のX0座標およびY0座標の値は基準座標RbのXb座標およびYb座標でも同じ値を取る(軸間オフセットなしとした場合)。
そして、第1の実施形態と同様に、選択した複数の移動目標位置に先端2軸直交点Cを移動させるに先立ち、軸間オフセット以外の各誤差(回転駆動系の撓み、サーボモータ15の原点位置誤差、ねじれ角誤差、リンク長誤差)による先端2軸直交点Cの移動位置誤差を排除する処理を行う。
この先端2軸直交点Cの計測位置はカメラ座標Rcの位置であるから、これを基準座標Rbの位置に変換する。各移動目標位置での先端2軸直交点Cの計測位置を図21に×印で示した。
図23および図24は本発明の第4の実施形態を示す。この実施形態は、第1の実施形態または第2の実施形態で説明したと同様にして基準座標Rbを設定した後、手先を任意の基準姿勢にしたときの発光ダイオード24の位置と先端2軸直交点Cとの位置関係を求め、その後に先端2軸直交点Cを移動目標位置に移動させたとき、手先を基準姿勢にして発光ダイオード24の位置を計測し、この計測した位置と、先に求めた発光ダイオード24の位置と先端2軸直交点Cとの位置関係とから先端2軸直交点Cの計測位置を求めようとするものである。
この手先の基準姿勢において、発光ダイオード24の位置を3次元計測器25により計測する。また、第1の実施形態にて説明した第1の動作を行って第1の直線(フランジ12の回転中心線である第6軸Lc−6)を求めると共に、第2の動作を行って第2の直線(手首アーム11の回転中心線である第5軸Lc−5)を求める。その後、これら第1の直線と第2の直線の交点、すなわち先端2軸直交点Cの位置を求める。
以上のようにして先端2軸直交点Cの基準座標Rb上の計測位置を基に、第1の実施形態または第2の実施形態で求めたと同様にして軸間オフセット量を求める。
本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような変更或いは拡張が可能である。
先端2軸直交点Cを目標位置に移動させる際、第5回転関節の回転軸の回転中心は第2,3の回転関節の回転軸の回転中心線と必ずしも平行でなくても良い。
基準座標RbのXb軸は必ずしもX0軸と平行(軸間オフセットなしと仮定したとき)の直線に定める必要はない。原点Obを通る任意の直線に定めれば良い。この場合、任意の直線(Xb軸)とX0軸とのなす角度(ショルダ7の原点位置からの回転角度)を基に基準座標Rbとロボット座標R0との関係を求めて座標変換することによって基準座標Rb上の位置とロボット座標R0上の位置とを互いに変換することができるようにすれば良い。
第1および第2の実施形態において、基準座標Rbを求めるためにロボットアーム6を第1軸Lc−1を中心に回転させる際、第5,6の両回転関節J5,J6の回転軸14は固定であっても、回転動作してもどちらでも良い。
Claims (8)
- 据え付け面に固定されるベースリンクに対し、ロボットアームを構成する第1〜第6の各リンクを、第1〜第6の各回転関節により順次連結してなる6軸ロボットであって、前記第1リンクに前記第2リンクを連結する前記第2回転関節の回転軸の回転中心線が前記ベースリンクに前記第1リンクを連結する前記第1回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交する方向と平行に、前記第2リンクに前記第3リンクを連結する前記第3回転関節の回転軸の回転中心線が前記第2回転関節の回転軸の回転中心線と平行に、前記第3リンクに前記第4リンクを連結する前記第4回転関節の回転軸の回転中心線が前記第3回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交する方向と平行に、前記第4リンクに前記第5リンクを連結する前記第5回転関節の回転軸の回転中心線が前記第4回転関節の回転軸の回転中心線と直交する方向と平行に、前記第5リンクに前記第6リンクを連結する前記第6回転関節の回転軸の回転中心線が前記第5回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交するように、それぞれ設定されると共に、
ロボット座標を前記第1回転関節の回転軸の回転中心線上に設定すると共に、前記第1〜第6の各リンクの座標をそれぞれ前記第1〜第6の各回転関節の回転軸の回転中心線上に設定し、且つ、前記第6リンクのうち前記第6回転関節の回転軸の回転中心線上に存する所定位置を手先として同位置に当該手先の座標を設定してなる6軸ロボットにおいて、
前記第6リンクと一体に動作する測定点を設けると共に、前記測定点の3次元位置を測定可能な3次元測定手段を設け、
前記ロボットアームを任意の姿勢に保持したまま、前記ロボットアームを前記第1回転関節の回転軸を中心に回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、
計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、前記測定点の回転軌跡の中心を原点、当該原点を通って前記法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定め、
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記移動目標位置に、前記第5回転関節の回転軸の回転中心線と前記第6回転関節の回転軸の回転中心線との直交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記先端2軸直交点を前記移動目標位置に移動させることができる位置に前記第1回転関節の回転軸を回転させた後、当該第1回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置のそれぞれに前記先端2軸直交点を移動させ、
前記各移動目標位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を前記基準座標上の位置に座標変換して前記基準座標上のXY座標値を求め、求めたXY座標値を前記基準座標のXY座標面にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に前記基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 請求項1記載のロボットの軸間オフセットの検出方法における、前記基準座標を定める動作に代えて、
前記第1〜第6の回転関節のうち少なくとも前記第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、前記第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、
前記各角度位置において求めた3以上の複数の前記先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、前記複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って前記複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 請求項1または2記載のロボットの軸間オフセットの検出方法における、前記基準座標を定めた後、前記軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、
前記先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより前記先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、
前記各移動目標位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、当該先端2軸直交点の計測位置を前記基準座標上の位置に座標変換して前記基準座標上のXY座標値を求め、且つ前記各移動目標位置の前記ロボット座標のXY座標値を前記基準座標上のXY座標値に座標変換して前記基準座標上の移動目標位置とし、
前記各移動目標位置について、前記基準座標のXY平面上に前記移動目標位置のXY座標値と前記先端2軸直交点の計測位置のXY座標値とをプロットし、前記基準座標の原点から前記XY平面上の前記移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、前記XY平面上の前記先端2軸直交点の計測位置から前記基準座標の原点と前記移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、
前記各移動目標位置について、前記目標位置半径と前記オフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に前記目標位置半径をとり他方の軸に前記オフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から前記誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 据え付け面に固定されるベースリンクに対し、ロボットアームを構成する第1〜第6の各リンクを、第1〜第6の各回転関節により順次連結してなる6軸ロボットであって、前記第1リンクに前記第2リンクを連結する前記第2回転関節の回転軸の回転中心線が前記ベースリンクに前記第1リンクを連結する前記第1回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交する方向と平行に、前記第2リンクに前記第3リンクを連結する前記第3回転関節の回転軸の回転中心線が前記第2回転関節の回転軸の回転中心線と平行に、前記第3リンクに前記第4リンクを連結する前記第4回転関節の回転軸の回転中心線が前記第3回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交する方向と平行に、前記第4リンクに前記第5リンクを連結する前記第5回転関節の回転軸の回転中心線が前記第4回転関節の回転軸の回転中心線と直交する方向と平行に、前記第5リンクに前記第6リンクを連結する前記第6回転関節の回転軸の回転中心線が前記第5回転関節の回転軸の回転中心線に対して直交するように、それぞれ設定されると共に、
ロボット座標を前記第1回転関節の回転軸の回転中心線上に設定すると共に、前記第1〜第6の各リンクの座標をそれぞれ前記第1〜第6の各回転関節の回転軸の回転中心線上に設定し、且つ、前記第6リンクのうち前記第6回転関節の回転軸の回転中心線上に存する所定位置を手先として同位置に当該手先の座標を設定してなる6軸ロボットにおいて、
前記第6リンクと一体に動作する測定点を設けると共に、前記測定点の3次元位置を測定可能な3次元測定手段を設け、
前記ロボットアームを任意の姿勢に保持したまま、前記ロボットアームを前記第1回転関節の回転軸を中心に回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、
計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて、前記測定点の回転軌跡の中心を原点、当該原点を通って前記法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定め、
その後、適宜の時期に、前記手先を任意の基準姿勢にした状態で、前記測定点の位置を前記3次元測定手段により計測し、且つ、前記第6回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させてこの回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて前記測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、
前記手先の前記基準姿勢での前記測定点の計測位置から前記第1の直線と前記第2の直線の交点に至るベクトルを求めて当該ベクトルを先端2軸直交点の検出ベクトルとすると共に、当該検出ベクトルが前記基準座標のXYZの3軸とのなす角度を求めて当該角度を指向角度とし、
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に、前記第5回転関節の回転軸の回転中心線と前記第6回転関節の回転軸の回転中心線との交点である先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第2,3の回転関節の回転軸の回転により、前記先端2軸直交点を前記移動目標位置に移動させることができる位置に前記第1回転関節の回転軸を回転させた後、当該第1回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の両回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置のそれぞれに前記先端2軸直交点を移動させ、
前記各移動目標位置において、前記手先を前記基準姿勢に保持した状態で前記測定点の位置を前記3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の位置を前記基準座標上の位置に座標変換し、当該基準座標上の前記測定点の位置から前記指向角度となるように前記検出ベクトルを作成したときの当該検出ベクトルの終点の位置を前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置と定め、
求めた複数の移動目標位置についての前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置のXY座標値を前記基準座標のXY座標面にプロットしてこれらプロットした点を結んだ線分を計測依存線分とし、この計測依存線分を延長した直線に前記基準座標の原点から下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 前記請求項4記載のロボットの軸間オフセットの検出方法における、前記基準座標を定める動作に代えて、
前記第1〜第6の回転関節のうち少なくとも前記第2〜第4の回転関節の回転軸を固定したまま、前記第1リンクを互いに異なる3以上の任意の角度位置に回転させ、各角度位置において、前記第6回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第1の直線を求める動作と、前記第5回転関節の回転軸を回転させ、この回転により円形の回転軌跡上を移動する前記測定点の互いに異なる3以上の複数位置を3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置から、当該測定点の回転軌跡の中心位置と、前記測定点の回転軌跡上の3以上の複数位置を含む平面の法線とを求めて測定点の回転軌跡の中心を通って前記法線と平行の第2の直線を求める動作とを行い、求めた前記第1の直線と前記第2の直線の交点を前記先端2軸直交点の計測位置とし、
前記各角度位置において求めた3以上の複数の前記先端2軸直交点の計測位置から、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心位置と、当該複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線とを求めて、前記複数の先端2軸直交点の計測位置を通る円弧の中心を原点、当該原点を通って前記複数の先端2軸直交点の計測位置を含む平面の法線と平行の直線をZ軸、前記原点を通って前記Z軸に直交する任意の直線をX軸、前記原点を通って前記ZおよびXの両軸に直交する直線をY軸とする基準座標を定めることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 請求項4または5記載のロボットの軸間オフセットの検出方法における、前記検出ベクトルと指向角度を求めた後、前記軸間オフセット量を求めるまでの動作に代えて、
前記先端2軸直交点の可動範囲内の任意の複数位置を移動目標位置に定め、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより、前記複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させることとしたとき、
前記第1〜第4の各回転関節の回転軸を含む第1〜第4の各回転駆動系を介して前記第1〜第4の各リンクを駆動するモータの原点位置誤差、前記第1〜第4の各回転駆動系の撓み、前記第1〜第4の各リンクの長さ誤差、および回転関節と次の回転関節の回転軸間の角度の誤差によって前記先端2軸直交点の位置誤差が生じないように補正処理を行った上で、
前記第1〜3の回転関節の回転軸を回転させることにより前記先端2軸直交点を前記複数の各移動目標位置に移動させ、
前記各移動目標位置において、前記手先を前記基準姿勢に保持して前記測定点の位置を前記3次元計測手段により計測し、計測した前記測定点の位置を前記基準座標上の位置に座標変換し、当該測定点の前記基準座標上の計測位置から前記指向角度となるように前記検出ベクトルを作成して当該検出ベクトルの終点の位置を前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置と定め、
前記移動目標位置の前記ロボット座標上のXY座標値を前記基準座標上のXY座標に座標変換し、前記求めた複数の前記移動目標位置の前記基準座標上のXY座標値と前記先端2軸直交点の前記基準座標上の計測位置のXY座標値とを、前記基準座標のXY平面にプロットし、前記基準座標の原点から前記XY平面上の前記移動目標位置までの線分の長さを目標位置半径とすると共に、前記XY平面上の前記先端2軸直交点の計測位置から前記基準座標の原点と前記移動目標位置を通る直線に下ろした垂線の長さをオフセット誤差成分とし、
前記各移動目標位置について、前記目標位置半径と前記オフセット誤差成分との関係を、直交2軸のうち一方の軸に前記目標位置半径をとり他方の軸に前記オフセット誤差成分をとったグラフにプロットしこれらプロットされた点を通る直線を誤差直線としたとき、当該グラフの原点から前記誤差直線に下ろした垂線の長さをずれ量として求め、
前記求めたずれ量を前記第2,3,5の回転関節の合計の軸間オフセット量とすることを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 請求項1,2,4,5のいずれかに記載のロボットの軸間オフセットの検出方法において、
前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から延ばした当該第1回転関節の回転軸の回転中心線を含む任意の一平面上の任意の複数位置を移動目標位置に定め、これら移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させる動作は、前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から互いに反対方向に向けて伸ばした2つの平面について行い、前記第1回転関節の回転軸の回転中心線から一方向に延ばした平面上から反対方向に延ばした平面上への前記先端2軸直交点の移行は、前記第1の回転関節の回転軸を固定した状態で前記第2,3の回転関節の回転軸を回転させることにより前記ロボットアームを反転させて行うことを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。 - 請求項3または6記載のロボットの軸間オフセットの検出方法において、
前記任意の複数の移動目標位置に前記先端2軸直交点を移動させる動作は、
前記第2,3の回転関節の回転軸を一方向および他方向に回転させることにより、前記ロボットアームが前記第1リンクから一方側に倒れた姿勢となる前屈姿勢と、他方側に倒れた姿勢となる後屈姿勢の両方で行うことを特徴とするロボットの軸間オフセットの検出方法。
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