JPH01217609A

JPH01217609A - ロボットにおけるティーチングデータの円弧補間方法

Info

Publication number: JPH01217609A
Application number: JP4507088A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Nose; 野瀬　英高; Kazuhiro Kawabata; 川端　和弘; Yoshihiko Suzuki; 快彦鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104698B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はロボットにおけるティーチングデータの円弧補
間方法に関し、−層詳細には、ティーチングポイントの
３点間をワークに対するエンドエフェクタの姿勢を加味
して円弧補間することで高精度な作業を行うことを可能
としたロボットにおけるティーチングデータの円弧補間
方法に関する。

［発明の背景］例えば、産業用ロボットを用いてワークに対し所定の作
業を行う場合、当該ロポ・ントの先端部に取着されたエ
ンドエフェクタを所定の経路に沿って移動させる必要が
ある。この場合、前記経路は一般にティーチングボック
スによって教示される。

ところで、産業用ロボットを所望の軌跡に沿って正確に
動作させるにはティーチングボックスを用いて教示する
ティーチングポイントの数を出来る限り多く設定すれば
よいことは明らがである。この場合、ティーチングポイ
ントの数が増加すればそれだけティーチングに長時間を
要することになる。そのため、例えば、アーク溶接ロボ
ットを用いてワークを曲線状に溶接する場合、曲線部分
に所定間隔でティーチングポイントを設定してそのティ
ーチングを行い、前記ティーチングポイント間のティー
チングデータは円弧補間演算を実行することで自動的に
算出する方法が採用されている。然しなから、従来の円
弧補間方法では作業点の位置を補間して求めているだけ
であり、作業点のワークに対する姿勢までは考慮してい
ないため塗装やシーリング等のように作業に方向性が要
求される場合には高精度な作業が望めなくなる不都合が
指摘されている。

［発明の目的］本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、ティーチングにより教示された３点間をワーク
に対するエンドエフェクタの姿勢を加味し所定分割数で
円弧補間することにより、ワークに対し高精度な作業を
行うことの出来るロボットにおけるティーチングデータ
の円弧補間方法を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］前記の目的を達成するために、本発明は多関節ロボット
において教示されるティーチングポイントの３点間を円
弧補間する際、第１のティーチングポイントから第２の
ティーチングポイントを経由して第３のティーチングポ
イントに至る円弧の中心および長さを求め、次に、前記
円弧の長さに基づき円弧を所定間隔で分割するための補
間数を求めると共に、前記中心から第１ティーチングポ
イントに至るベクトルと当該中心から第３ティーチング
ポイントに至るベクトルとのなす角度を求め、次いで、
前記角度を前記補間数で割ることにより中心から補間点
に至るベクトルの方向変化量を求め、さらに、前記方向
変化量から前記補間点に至るベクトルに対する回転行列
を求め、前記回転行列を第１ティーチングポイントに対
する座標変換行列に順次作用させることで各補間点にお
けるエンドエフェクタの位置および姿勢を求めることを
特徴とする。

［実施態様］次に、本発明に係るロボットにおけるティーチングデー
タの円弧補間方法について好適な実施態様を挙げ、添付
の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は本実施態様に係るロボ
ットにおけるティーチングデータの円弧補間方法が適用
される溶接システムを示し、この溶接システム１０では
シーケンサ１２によるシーケンス制御に基づきアーク溶
接ロボット１４が駆動され、クランプ装置１６によって
治具台１７上に位置決めされたワーク１５に対し所定の
溶接作業が行われる。この場合、アーク溶接ロボット１
４はティーチングボックス１８によりその動作が教示さ
れ、ロボットコントローラ２０を介して油圧ユニット２
２および溶接コントローラ２４によって駆動制御される
。

アーク溶接ロボット１４は基台２６上に設置されており
、移動部２８が油圧モータ３０により前記基台２６に対
して矢印方向に移動すると共に、旋回部３２が油圧モー
タ３４により前記移動部２８に対し矢印方向に旋回可能
に構成される。また、旋回部３２にはアーム部材３６の
一端部が軸着し、このアーム部材３６は前記旋回部３２
に取着された油圧シリンダ３８により矢印方向に昇降可
能に構成される。一方、アーム部材３６の他端部には油
圧モータ４０を有する取付部材４２が取着され、前記取
付部材４２には油圧モータ４４を介してエンドエフェク
タとしての溶接トーチ４６が連結される。この場合、溶
接トーチ４６は油圧モータ４４を中心とし油圧モータ４
０によって矢印方向に旋回すると共に、油圧モータ４４
により矢印方向に回動可能に構成される。なお、前述し
た油圧ユニット２２はアーク溶接ロボット１４を構成す
る油圧モータ３０．３４．４０および４４と油圧シリン
ダ３８を駆動制御する。また、溶接コントローラ２４は
溶接トーチ４６とワーク１５との間の溶接電流制御を達
成する。

ここで、アーク溶接ロボット１４に対して基台２６に固
定したベース座標系０゜と、溶接トーチ４６のワーク１
５に対する作業点ＴＣＰに固定したハンド座標系０．と
を定義すると共に、アーク溶接ロボット１４の各関節に
対して座標系Ｏ８乃至０６を定義する。

ベース座標系０゜はＸｏ　、Ｙｏ　、Ｚｏの直交３軸か
らなり、各軸回りの回動方向を夫々Ａ０、Ｂｅ　、Ｃｏ
とする。ハンド座標系０．はＸ、、Ｙ、、Ｚ、の直交３
軸からなり、各軸回りの回動方向を夫々Ａ、　、Ｂ、　
、Ｃ，とする。座標系０、は油圧モータ３０によりベー
ス座標系Ｏ６に対して変位する座標系であり、座標系０
□は油圧モータ３４により座標系０．に対して回動する
座標系であり、座標系Ｏ１は油圧シリンダ３８により座
標系０□に対して回動する座標系である。

また、座標系０４は座標系０３に対して固定された座標
系であり、アーク溶接ロボット１４を６軸ロボツトとし
て説明するために付加したものである。さらに、座標系
Ｏｓは油圧モータ４０により座標系０４に対して回動す
る座標系であり、座標系０６は油圧モータ４４により座
標系０．に対して回動する座標系である。

一方、ティーチングボックス１８は第２図に示すように
構成される。すなわち、ティーチングボックス１８はア
ーク溶接ロボット１４に対してティーチング等を行う本
体部５２と、当該ティーチングボックス１８の操作方法
等を表示する表示部５４とから基本的に構成される。

本体部５２は接続ケーブル５５を介してロボットコント
ローラ２０に接続されており、その上面部には後述する
ティーチモード、プレイモード等の切り換えを行うモー
ド切換スイッチ５６と、アーク溶接ロボット１４をマニ
ュアルで動作させるジョイスティック５８と、機能選択
、データ入力等を行うテンキー６０と、アーク溶接ロボ
ット１４の動作を非常停止させるための非常停止ボタン
−６２とが設けられる。この場合、ジョイスティック５
８は矢印αおよびβ方向に傾動可能であると共に矢印Ｔ
方向に回動可能に構成されており、その傾動方向あるい
は回動方向とアーク溶接ロボット１４の駆動方向との対
応関係はテンキー６０によって設定される。また、アー
ク溶接ロボット１４の動作速度はジョイスティック５８
の傾斜角度あるいは回動角度によって設定される。なお
、ジョイスティック５８の先端部には動作スイッチ６４
が設けられており、この動作スイッチ６４を押圧するこ
とによってアーク溶接ロボット１４が動作可能となる。

本体部５２は斜め上方向に突出する一対のアーム部材６
６ａ、６６ｂを有しており、これらのアーム部材６６ａ
、６６ｂの先端部間には取付ねじ６８ａ、６８ｂを介し
て表示部５４が矢印θ方向に回動可能に軸着する。この
場合、表示部５４はＬＣＤデイスプレィ７０を有してお
り、このＬＣＤデイスプレィ７０にはモード切換スイッ
チ５６およびテンキー６０によって選択されたティーチ
ングボックス１８の操作方法等が表示される。

本実施態様に係るロボットにおけるティーチングデータ
の円弧補間方法が適用される溶接システムは基本的には
以上のように構成されるものであり、次にこのシステム
を用いたティーチング方法について説明する。

先ず、ティーチングボックス１８の電源を投入する。こ
の場合、ティーチングボックス１８のしＣＤデイスプレ
ィ７０には第３図に示すメインメニュー画面８０が表示
される。このメインメニュー画面８０において、ｒＴＥ
ＡＣＨＪはジョイスティック５８を用いてアーク溶接ロ
ボット１４のティーチングを行うティーチモードであり
、「ＰＬＡＹ、はロボットコントローラ２ｏの図示しな
いキーボード等を用いて所望のティーチングデータを呼
び出しアーク溶接ロボット１４を動作させるプレイモー
ドである。また、ｒＡＵＴＯＪは前記のプレイモードを
シーケンサ１２等の要求に基づいて自動的に実行するオ
ートモードであり、アーク溶接ロボット１４によるワー
ク１５の実際の溶接作業はこのオートモードで行われる
。

ｒＥＤ　ＩＴＪはティーチングボックス１８に格納され
ているティーチングデータを編集（立体シフト、コピー
等）する編集モードであり、［ＰＡＲＡＪはアーク溶接
ロボット１４における溶接トーチ４６の寸法等のパラメ
ータを設定するパラメータ設定モードである。

そこで、先ず、オペレータはモード切換スイッチ５６を
［５１の位置に設定することでパラメータ設定モードを
選択する。そして、ティーチングボックス１８のテンキ
ー６０を用いてエンドエフェクタである溶接トーチ４６
の寸法やアーク溶接ロボット１４を構成する各関節に設
けられたポテンショメータのサーボゲインを設定すると
共に、前記各関節の動作の最大許容速度の設定等を行う
。

次に、オペレータがメインメニュー画面８０からティー
チモードを選択しモード切換スイッチ５６を［１コの位
置に設定すると、ＬＣＤデイスプレィ７０には第４図に
示すティーチモードメニュー画面８２が表示される。

この場合、ｒＪＯＩＮＴ　　１２３Ｊはジョイスティッ
ク５８の矢印α、βおよびγ方向＾、の動作に対してア
ーク溶接ロボット１４を構成する油圧モータ３０．３４
および油圧シリンダ３８が駆動されるモードである。ま
た、ｒＪＯＩＮＴ　　４５６Ｊはジョイスティック５８
の矢印αおよびβ方向への動作に対して油圧モータ４０
および４４が駆動されるモードである。ｒＢＡＳＥ　　
ＸＹＺＪはジョイスティック５８の動作に対して溶接ト
ーチ４６の作業点ＴＣＰが基台２６を基準とするペース
座標系Ｏ０の直交３軸Ｘ０、Ｙｏ、Ｘ０方向に夫々移動
するモードである。さらに、ｒＢＡＳＥ　　ＡＢＣＪは
ジョイスティック５８の動作に対して溶接トーチ４６の
作業点Ｔ　Ｃ，Ｐが前記ペース座標系０゜の直交３軸Ｘ
ｏ　、Ｙｏ　、Ｚｏの回りＡｏ、Ｂｏ、Ｃ０方向に回動
するモードである。一方、ｒＨＡＮＤ　　ＸＹＺ」はジ
ョイスティック５８の動作に対して溶接トーチ４６の作
業点ＴＣＰが当該作業点ＴＣＰを基準とするハンド座標
系Ｏ，の直交３軸ｘ、　、ｙ、　、ｚ、方向に移動する
モードである。同様に、ｒＨＡＮＤ−ＡＢＣＪは溶接ト
ーチ４６の作業点ＴＣＰがハンド座標系０．の直交３軸
ｘ、、ｙ、、ｚ、の回りＡ。、Ｂ、、Ｃ，方向に回動す
るモードである。ｒＢＡｓＥ　　ＭＤＩＪおよびｒＨＡ
ＮＤ−ＭＤＩ、は夫々溶接トーチ４６の作業点ＴＣＰの
位置をベース座標系Ｏ０またはハンド座標系ｏ８を基準
として入力される修正データに基づいて修正するモード
である。そして、ｒＭＥＭＯＲＴ　ＺＥＪはアーク溶接
ロボッ目４の現在の状態をティーチングデータとしてロ
ボットコントローラ２０の図示しない記憶手段に取り込
むためのモードを示す。

そこで、例えば、テンキー６０から「３コを入力すると
ティーチモードよりｒＢＡＳＥ　　ＸＹＺ」のモードが
選択される。次いで、オペレータは動作スイッチ６４を
押圧した状態でジョイスティック５８を矢印α、βおよ
びＴ方向に所定量傾動あるいは回動させる。この場合、
ジョイスティック５８の傾斜方向、回動方向、傾斜角お
よび回動角の各データは接続ケーブル５５を介してロボ
ットコントローラ２０に転送される。ロボットコントロ
ーラ２０は選択されたｒＢＡＳＥ　　ＸＹＺ」のモード
に基づき前記各データからアーク溶接ロボット１４の各
座標系ＯＩ乃至０６の移動量に対応するパルス信号を生
成し油圧ユニット２２に出力する。油圧ユニット２２は
前記パルス信号に基づきアーク溶接ロボット１４におけ
る溶接トーチ４６の作業点ＴＣＰをベース座標系０゜に
従いワーク１５の所望の溶接位置まで移動させる。この
場合、前記作業点ＴＣＰはジョイスティック５８を矢印
α方向に傾動させることでＺ。

方向に移動し、矢印β方向に傾動させることでＸ０方向
に移動し、矢印Ｔ方向に回動させることでＹ０方向に夫
々移動する。

一方、オペレータは溶接トーチ４６の作業点ＴＣＰがワ
ーク１５の所望の溶接位置まで移動し且つ後述する操作
により前記溶接トーチ４６がワーク１５に対して所望の
姿勢となったことを確認すると、ティーチングボックス
１８のテンキー６０を用いてティーチングデータの記憶
指令を入力する。この場合、第４図に示すティーチモー
ドメニュー画面８２に従いテンキー６０の０とＩとを押
圧すると、アーク溶接ロボット１４の現在状態における
各軸のパルスデータが図示しないポテンショメータ等で
読み取られティーチングデータとしてロボットコントロ
ーラ２０に記憶される。

なお、オペレータは前記ティーチングデータの記憶作業
に続けてティーチングポイント間の補間方法、溶接トー
チ４６の作業点ＴＣＰの移動速度等の設定を行う。

ここで、溶接トーチ４６の作業点ＴＣＰをワーク１５に
沿って曲線状に移動させ溶接作業を行う場合には、曲線
部分に沿って所定間隔でティーチングポイントを設定し
、隣接する３つのティーチングポイントの中、中間点お
よび終点のデータに円弧補間を指定するデータを付加す
る。

この結果、作業点ＴＣＰは、後述するように、前記３つ
のティーチングポイント間を円弧に沿って移動し溶接作
業を行う。以上の作業を所望のティーチングポイント毎
に繰り返すことによりアーク溶接ロボット１４のティー
チング作業が完了する。

アーク溶接ロボット１４のティーチング作業が完了する
と、オペレータはティーチングボックス１８のＬＣＤデ
イスプレィ７０の画面を第３図に示すメインメニュー画
面８０に戻す。次に、モード切換スイッチ５６を［２〕
のプレイモードに設定し、アーク溶接ロボット１４に対
しプレイバック動作を行わせティーチングデータの確認
を行う。

次に、ティーチングデータによるアーク溶接ロボット１
４の動作確認が終了すると、オペレータはＬＣＤデイス
プレィ７０の画面を再びメインメニュー画面８０に戻し
た後、テンキー６０の［３］を選択しオートモードとす
る。この場合、アーク溶接ロボット１４はシーケンサ１
２の制御下にロボットコントローラ２０より出力される
ティーチングデータに基づいてワーク１５に対し所望の
溶接作業を遂行する。

そこで、次に、ティーチングポイント間を円弧補間する
ことで新たなティーチングデータを生成しつつアーク溶
接作業を行う場合について第５図のフローチャートおよ
び第６図の説明図に基づいて説明する。

°　先ず、ロボットコントローラ２０は円弧補間の対象
となる３つのティーチングポイントである始点Ａ、中間
点Ｍおよび終点Ｂに対する各関節のパルスＰＡ、、ＰＭ
、およびＰＢ、（ｉ＝１．２、・・・６）とこれらのテ
ィーチングポイント間の移動速度Ｖを読み出す（ＳＴＰ
Ｉ）。次いで、これらのパルスＰＡｉ　、ＰＭ、および
ＰＢ、から隣接する座標系０．乃至０６に対する各関節
の角度ｒａｉ、ｒｍｉおよびｒｂ、を（ｉ＝１．２、・・・６）として求める（ＳｒＦ２）。ここで、ｋｌｉは座標系ｏ
ｆにおけるポテンショメータの分解能および減速比に係
るパラメータである。ｋＺｉは座標系０．における関節
の可動範囲に対して基準中間点を設定した場合、ポテン
ショメータによって得られたパルスＰＡ、、ＰＭ、およ
びＰＢ＋を前記基準中間点に対する増減量として表すた
めのオフセット量である。また、ｋ３ｉ＆よ角度（ｄｅ
ｇ）をラジアンに変換するためのパラメータである。な
お、本実施態様では座標系０４が座標系０３に対して固
定されているためパルスＰＡ、　、ＰＭ、およびＰＢ、
を０に設定しておく。

次に、（１）乃至（３）式に基づいて算出された各関節
の角度ｒ　ａ　ｉ　−、ｒ　ｍｌ　、ｒ　ｂｉから変換
行列Ｔ１、Ｔ１およびＴ、を算出する。この場合、変換
行列Ｔ１、Ｔ１、Ｔ、はベース座標系Ｏ０に対する座標
系Ｏ１の位置および姿勢を設定するものであり、各変換
行列Ｔ１、Ｔｏ、Ｔ、の成分をＬ　＋＋＋ｎ　（ｍ　＝
　１．２．３、ｎ−１，２，３，４）として、・・・（４）・・・（５）のように設定される。従って、作業点ＴＣＰの始点Ａに
おける位置Ａ、中間点Ｍにおける位置Ｍおよび終点Ｂに
おける位置Ｂは変換行列Ｔｌｌ、ＴＩＩおよびＴ、を用
いて、Ａ＝　’Ｔ’　、　　・　ｈ　　　　　　　　　
・・・（７）Ｍ　＝　Ｔ’、　・　ｈ　　　　　　　　
　・・・（８）Ｂ＝７’、　　・　ｈ　　　　　　　　
　・・・（９）として算出される（ＳｒＦ３）。なお、
ｈは座標系ｏ６に対する作業点ＴＣＰのオフセット量を
示すベクトルであり、ベース座標系Ｏ０を基準としたＸ
ｏ　、Ｙｏ、Ｚｏ力方向成分をｈｌ、ｈｚ、ｈ３として
、のように定義される。

次に、始点Ａ、中間点Ｍおよび終点Ｂを通る円弧の中心
Ｃの位置Ｃを求める（ＳｒＦ２）。

中間点Ｍから始点Ａに至るベクトルをＥＭＡ、中間点Ｍ
から終点Ｂに至るベクトルをＥｌ、ＩＲとすると、Ｅ　、Ａ＝　Ａ−Ｍ：　　　　　　　　　　　　　・・
・ＯＤＥ　、ＩＢ＝　Ｂ　−Ｍ　　　　　　　　　　　
　　−（＋２１となる。そこで、これらのベクトルＥＭ
Ａ、Ｅ、４Ｂを用いて扇形ＡＭＢＣの面に垂直なベクト
ル■を求めると、 ■＝　Ｆ、　ＭＡＸ　ＥＭｌ　　　　　　　　　−０３
）となる。次に、０３）式で求めたベクトル■とベース
座標系０゜のＺ０軸に平行なベクトルＺとのなす角φを
求める。さらに、ベクトル■およびＺに垂直なベクトル
Ｗを求めると、ｗ＝　ｙ　Ｘ　Ｚ　　　　　　　　　　
　　・・・０４）となる。そこで、ベクトル■とＺとの
なす角φからベクトルＷの回りの回転行列Ｒφを求める
。次いで、この回転行列Ｒφを用いてベクトルＥ　、Ａ
、Ｅ　、、をベクトルＷの回りに回転して得られるベク
トルＥ１．ｌＡ＊、ＥＭｌ”をＥ　１４ａ”　　＝　Ｒφ　・　ＥＭＡ　　　　　　　
　　・・・面Ｅ　、、”　　＝　Ｒφ　・　ＥＭＩ　　
　　　　　　　・・・０６）として求める。この場合、
扇形ＡＭＢＣは中間点Ｍを中心としてベクトルＷの回り
に角度φだけ回転し、ベース座標系０゜のＸｏ　　Ｙｏ
平面に平行となる。従って、中間点Ｍから回転変換され
た扇形ＡＭＢＣの新しい中心Ｃ１１に至るベクトルＥ、
♂は二次元で容易に算出することが出来る。そこで、中
間点Ｍから中心Ｃに至るベクトルＥＮＣは回転行列Ｒφ
の逆行列とベクトルＥＭｅ”とを用いて、Ｅ、Ｃ＝Ｒφ−１・Ｅ　、ｃ”　　　　　　−（ＪＴ）
として求まる。この結果、中心Ｃの位置ＣはＣ＝Ｍ＋　
Ｅイ。　　　　　　　　　・・・００となる。

次に、始点Ａから中間点Ｍを経由して終点Ｂに至る円弧
の長さｌを求める（ＳｒＦ５）。この場合、円弧の長さ
ｌは／ＡＣＢと扇形Ａ　Ｍ　Ｂ、Ｃの半径とから求める
ことが出来る。

一方、作業点ＴＣＰを始点Ａから終点Ｂまで移動させる
ための各関節の移動量ｄ８を（１）、（３）式を用いてｄ１＝ｒ　ａｉ　−ｒ　ｂｉ　　　　　　　　　・（＋
９）として求める（ＳｒＦ６）。ここで、各関節を前述
したパラメータ設定モードにおいて設定した最大許容速
度ｖ、ｔで移動量ｄ、たけ移動させた場合の所要時間ｔ
ｉを ’　ｒ　＝ｄ　４　／　Ｖ　Ｍ　１　　　　　　　　　
　　・・・Ｑ［Ｄ（ｉ＝１．２、・・・６）として求める（ＳｒＦ２）。そこで、＋２［Ｄ式で求め
た所要時間１．の中、最大の値を１．とし、ロボットコ
ントローラ２０から油圧ユニット２２に対するデータの
払出時間をＴとすると、始点Ａと終点Ｂとの間を最も時
間のかかる関節を最大許容速度ｖ魁で移動させた場合の
補間数Ｎ。

はＮ１−ｔ、４／Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（２１）として求まる（ＳｒＦ８）。また、作業点Ｔ
ＣＰをアーク溶接ロボット１４の可能な最大速度ｖＭＡ
Ｘで始点Ａ、終点８間を移動させた場合の補間数Ｎｔを
円弧の長さ２を用いてＮ　ｚ　＝　ｌ−Ｔ　／　Ｖ　ＷＡＸ　　　　　　　　
　−（２２）として求める（ＳｒＦ９）。そして、これ
らの補間数ＮＩ、ＮｚＯ中、大きい方を補間数Ｎ３とす
る（ＳＴＰＩＯ）。最後に、パラメータ設定モードにお
いて指定された作業点ＴＣＰの移動速度Ｖとステップ１
０で求めた補間数Ｎ３とから実際の動作に対する補間数
Ｎを ■ として求める（ＳＴＰＩＩ）。すなわち、補間数Ｎをこ
のように設定することでロボットコントローラ２０の処
理能力に応じた最大数の補間データを作成することが出
来、以て、高精度な溶接作業が可能となる。

次に、以上のようにして設定された補間数Ｎに基づき作
業点ＴＣＰの始点Ａがら終点Ｂに至る補間点Ｄ　Ｊ（Ｊ
　＝　１．２、・・・Ｎ−１）をを求める。この場合、
ＺＡＣＢ＝θとすると、ｌ　Ｄ　；　ＣＤ　、＋＋（ミ
Δθ）は補間数Ｎを用いて、Δθ＝θ／Ｎ　　　　　　
　　　　　　・・・（２４）どなる。一方、中心Ｃがら
始点Ａに至るベクトルＥ。Ａ、中心Ｃから中間点Ｍに至
るベクトルＥＣ１４および中心Ｃがら終点Ｂに至るベク
トルＥＣ８を求め、これらのベクトルＥｃＡ、ＥＣＭ、
ＥＣＢを用いて、ＥｃＡＸ　Ｅｃ、＝　■ＡＭ　　　　　　　　−（２５
）ＥＣＭ　Ｘ　Ｅｃｍ　＝　ＶＭｌ　　　　　　　　−
（２６）ＥｃＡＸ　ＩＥ　Ｃ！ｌ　＝　ｖＣＡ　　　　
　　　　・”　（２７）となるベクトルｖＡ）！・　■
■・　■ｃ＾を求める。そこで、これらのベクトルｖＡ
イ、ｖＨＢ１■ｃＡの中、最適なものを選択し、これを
■。

とする。なお、ベクトル■。は扇形ＡＭＢＣの面に垂直
なベクトルである。そして、前記ベクトル■。の回りに
（２４）式で求めた角度Δθだけ回転させる回転行列Ｒ
Δθを求める（ＳｒＦ１２）。

次に、前記回転行列ＲΔθを用いて補間点Ｄｊ　（ｊ＝
１．２、・・・Ｎ−１）の位置および姿勢を求める（Ｓ
ｒＦ１３）。この場合、始点Ａに対する変換行列Ｔ、は
（４）式で求められており、この変換行列Ｔ、に回転行
列Ｒａ６を作用させることにより補間点り、に対する変
換行列Ｔｄｊは、Ｔ’、ｊ＝（Ｒ＾θ）ｊ−ｒ、　　　　　・・・（２８
）となる。

次いで、前記変換行列Ｔ’　ｄｊを逆変換すれば、補間
点り、に対する各関節の角度ｒｄｔ（ｉ＝１．２、・・
・６）が求まる（ＳｒＦ１４）。そして、前記角度ｒｄ
１から補間点Ｄ、に対するパルスＰＤｊは、となる（ＳＴＰ１５）。

そこで、ロボットコントローラ２０はステップ１５で求
めたパルスＰＤ、をアーク溶接ロボット１４に対して払
い出すことで作業点ＴＣＰを補間点Ｄ、に移動させる（
ＳＴＰ１６）。同様にして、ステップ１３乃至１６の処
理を補間数Ｎ回だけ繰り返すことにより始点Ａから中間
点Ｍを経由して終点Ｂに至る間の円弧補間動作が遂行さ
れる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、ティーチングにより教
示された隣接する３点間をエンドエフェクタの姿勢を加
味して所定の補間数で分割することにより当該３点間を
円弧補間する補間点を求めている。従って、エンドエフ
ェクタのワークに対する姿勢は前記３点間において滑ら
かに変化するため、補間点におけるエンドエフェクタの
姿勢をワークに対して容易且つ高精度に設定することが
可能となり、以て、正確な作業を行うことが出来る。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボットにおけるティーチングデ
ータの円弧補間方法が適用される溶接システムの概略構
成図、第２図は第１図に示す溶接システムにおけるティーチン
グボックスの構成斜視図、第３図および第４図は第２図に示すティーチングボック
スに表示される各メニュー画面の説明図、第５図は本発明に係るロボットにおけるティーチングデ
ータの円弧補間方法の手順を示すフローチャート、第６図は本発明に係るロボットにおけるティーチングデ
ータの円弧補間方法の手順説明図である。１０・・・溶接システム　　　１２・・・シーケンサ１
４・・・アーク溶接ロボット１８・・・ティーチングボックス２０・・・ロボットコントローラ２２・・・油圧ユニット　　　２４・・・溶接コントロ
ーラ５２・・・本体部　　　　　　５４・・・表示部５
６・・・モード切換スイッチ５８・・・ジョイスティック　６０・・・テンキー６２
・・・非常停止ボタン　　６４・・・動作スイッチ７０
・・・ＬＣＤデイスプレィ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多関節ロボットにおいて教示されるティーチング
ポイントの３点間を円弧補間する際、第１のティーチン
グポイントから第２のティーチングポイントを経由して
第３のティーチングポイントに至る円弧の中心および長
さを求め、次に、前記円弧の長さに基づき円弧を所定間
隔で分割するための補間数を求めると共に、前記中心か
ら第１ティーチングポイントに至るベクトルと当該中心
から第３ティーチングポイントに至るベクトルとのなす
角度を求め、次いで、前記角度を前記補間数で割ること
により中心から補間点に至るベクトルの方向変化量を求
め、さらに、前記方向変化量から前記補間点に至るベク
トルに対する回転行列を求め、前記回転行列を第１ティ
ーチングポイントに対する座標変換行列に順次作用させ
ることで各補間点におけるエンドエフェクタの位置およ
び姿勢を求めることを特徴とするロボットにおけるティ
ーチングデータの円弧補間方法。