JPH01252381A - ロボットの位置補正装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はロボットの位置補正装置に係り、特に距離セン
サを使用したロボットの位置補正装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ロボットに作業を指示するには、ロボットに動
作データを教示する必要があり、通常、教示作業は作業
対９となる基準ワーク（以下、マスターワークという）
に対して行われている。しかし、実際の作業においては
、その都度、ワークを交換してしまうため、ワークの置
かれる位置にバラツキが生じ、マスターワークに教示し
た動作データでは、ロボットを動かしても正確な作業を
行わせることはできないという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） これを解消するため、従来、位置決め装置によりワーク
を固定してしまう方法が採られているが、これではワー
クの形状が変更される毎に、固定冶具を変更しなければ
ならず、また生産ラインに複数のワークが流れるような
場合には、複数の固定治具を生産ラインに設置しなけれ
ばならず、生産ラインの柔軟性が損なわれるなど種々の
問題がある。

一方、視覚装置などを使用してワークのズレ量を測定し
、このズレ量に応じてロボットの位置を補正してやる方
法も採られているが、これでは装置が高価になり過ぎる
だけでなく、照明などの作業環境や、対采ワークの材質
などによってはこの方法を採用できない場合もあり、さ
らに３次元的なワークのズレを対像とした補正には余り
適さないなど、ワークの位置のズレ補正に対して万能な
装置になっていないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
間ｍ点を解ｌｎ　Ｌ、作業対象としてのワークの位置に
バラツキが生じても、教示した通りにロボットが作業を
できるようにした、簡単な構成からなる、安価な、ロボ
ットの位置補正装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、ロボットと、こ
のロボットの手先に装着された距離センサと、予めロボ
ットに教示された複数の４−１定位置において上記距離
センサで測定された距離情報に基づくワークの座標系を
、ロボットの静止座標系の巾で特定する演算部と、基準
ワークを測定し上記演算部で得られた基準ワークの座標
系と実作業ワークを測定し上記演算部で得られた実作業
ワークの座標系とを照合して両者の差分をワークのズレ
補正量としてロボット動作データを補正する補正手段と
、この補正手段により補正されたデータをロボット制御
装置へ伝送する伝送手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 本発明によれば、ワークの置き方により生じるバラツキ
を距離センサにより＃１定し、この測定データからワー
クのズレ量を求め、このズレ量に基づいて、予め教示し
たロボットの動作データを補正し、この補正後のロボッ
ト動作データをロボット制御装置に伝送し、このロボッ
ト制御装置によりロボットに教示した通りの作業を実行
させる。

したがって、ワークの置き方にバラツキがあってもロボ
ットは正確に教示された作業を実行する。

（実施例） 以ド、本発明によるロボットの位置補正装置の実施例を
添附図面を参照して説明する。

第１図はロボットの位置補正装置の構成を示すブロック
図であり、１はロボットを、２はロボット〕の手先に装
着された距離センサを示している。

この距離センサ２にはレーザ方式、光方式、静電誘導ｈ
゛式などのセンサが使用されている。また、ロボット１
にはロボット制御装置３が接続され、距離センサ２には
位置補正装置５が接続され、これら位置補正装置５とロ
ボット制御装置３とはバス接続などの通信インターフェ
イス７で接続されている。さらに、位置補正装置５には
、ここに指示を与える入力装置ｌＯと、ロボット１への
教示データを記憶するメモリ１１と、図形、文字、記号
などを表示する表示装置１２とが接続されている。

次に、この実施例ａの処理手順を第２図を参照して説明
する。

先ず、ロボット１の作業対象となる基準ワークをロボッ
ト１の動作範囲内に設置する。以下、ここに設置された
基中ワークをマスターワークという。

ステップ１；マスターワークに対してロボット１を操作
し、ロボ・ント１の手先に装着された距離センサ２でマ
スターワークの位置を複数点測定し、これを１１−１定
用動作データとして教示する。この実施例ａではｉｌ？
Ｊ定点は９点とする。

ステップ２；マスターワークに対してのロボット１の実
作業（例えば、組立作業、シーリング作業など）を、ロ
ボット１を操作して教示し、これを作業用動作データと
する。

ステップ３；通はインターフェイス７を利用して、ステ
ップｌの測定用動作データと、ステップ２の作業用動作
データとをメモリ１１へ伝送して記憶する。

ステップ４；距離センサ２でΔＩｌｌ定した位置データ
名と、距離センサ２でＪｌ定した順番とを対応させたテ
ーブルを人力装置１０より人力し、メモリ１１へ記憶す
る。これをａｌ１１定位置対応テーブルとする。

ステップ５；ステップ１の４−１定用動作データに基づ
いてロボット１をマスターワークに対して動作し、距離
センサ２で測定した各１１１１Ｉ定位置での７ｉｐ＋定
距離をメモリ１１へ記憶する。これをマスターワーク用
距離Δ）１定データとする。

ステップ６；ステップ２の作業用動作データのロボット
動作位置の巾で、ワークを作業対象としているロボット
位置の位置名テーブルを入力装置１０より入力し、メモ
リ１１へ記憶する。これを作業用位置補正名テーブルと
する。

ステップ７；マスターワークを別のワークに置き換える
。

ステップ８；ステップ１のＷｐＪ定用動用動作データづ
いてロボット１を動作し、距離センサ２で４１１定した
各Ａｌｌ定位置でのｄ＃１定距離をメモリ１１へ記憶す
る。これをワーク用距ｆｌｔＩ　Ａｌｌｌｌ−タとする
。

ステップ９；メモリー１へ５己憶されたマスターワーク
用距＃１測定データ、ワーク用距Ｓ　ａｔ＋定データ、
ハ１定用動作データ、作業用動作データ、Δｐ１定位置
対応テーブル、作業用位置補正名テーブルに基づいて、
ワークのズレ量の補正を演算する。

この実施例ａによれば、補正は下記のように行われる。

ａｌｊ定用動用動作データ置データ、測定位置対応テー
ブル、マスターワーク用距Ｍ　Ａｐｌ定データに基づい
てマスターワーク上のＡ＞＋定位置を演算する。

ロボットの位置データは、ロボット位置座標（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）とロボットの手先の姿勢ベクトルとを持っており、
センサの測定方向はロボットの手先姿勢方向ベクトルと
センサの取付位置とにより求まる。このセンサの測定方
向ベクトルを（ｎ、ｎ、ｎ）とすると、ワーク上の測定
Ｘ　　　　　　ｙ　　　　　Ｚ 位置（ＸＴ、Ｙ、、ＺＴ）は、 Ｘ　　−Ｘ＋Ｑ　　−ｎ、　、ＹＴ−Ｙ＋ｌ　　−ｎ、
、′ｒ Ｚ　Ｔ　−Ｚ　十Ｉ　　”　ｚで求まる。

ｇは距離センサによる４１１１定距離である。

ワーク上のＡｌｌ定位置を第３図のＢ　、〜、Ｂ９とす
ると、 Ｂ、−（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、） ｌ−１，・・・、９ ３点Ｂ＞　、Ｂ２　、Ｂａで構成する平面をＦｌとする
と、 Ｆ　は、ａ　　Ｘ十す、Ｙｆｃｔ　Ｚ十ｄ、−０で表４
〕される。

ａ　　−（Ｙ　　　Ｙ　　）　・（Ｚ２　　Ｚｔ　）１
　　　　３ｌ −（Ｙ−Ｙ）・（Ｚ３−２１）、 ｂ　　−（Ｘ　　−Ｘ　　）・（Ｚ３−Ｚ、）１　　　
　２ｌ −（Ｘ　　−Ｘ　　）−（Ｚ２−２１）、ｃ　　−（Ｙ
２−Ｙ、）’　（Ｘ３−Ｘ、）■ −（Ｘ　　−Ｘ　　）・（Ｙ３−Ｙ、）、ｄ−−ＩＸ　
　・（Ｙ３２２−Ｙ２２３）＋Ｙ　・　（Ｘ２２３−Ｘ
３Ｚ２） ＋２　・（Ｙ２Ｘ３−Ｘ２Ｙ３））、 同様にＢＢＢ　　で構成する平面をＦ２と４’　　　５
’　　　Ｇ すると、 Ｆ　は、ａ　　Ｘ　＋　ｂ　　Ｙ　＋　ｃ　　Ｚ　＋　
ｄ　２−０と表わされる。

また同様に８７．Ｂ８．Ｂ９で構成する平面をＦ３とす
ると、 Ｆ　は、ａ　　Ｘ　＋　ｂ　　Ｙ　＋　ｃ　　Ｚ　＋　
ｄ　ａ　−０と表わされる。

平面Ｆ　とＦ　との交線Ｌ１は、ｔをパラメータとして
、 Ｘ−ｔ　ｓ　Ｙ　鵬ｐ　　ｔ　＋　ｍ　　−Ｚ　ａｌＩ
Ｉ（１２ｔ　十ｍ　２と表わされる。

、Ｑ−−−（ａ＋ｂ　　−９１）、 ｔ ｍ　　　　−−−（ｂ、　　　−ｍ、　　　＋ｄ、　　
）　　、２　　・１ １、、Ｉ）’ｉにＦ２とＦ３との交線Ｌ２は、Ｓをパラ
メータとして、 Ｘ−ｓ、Ｙ−４７ｓ十ｍ３、Ｚす４　ｓ＋Ｉｎ４と表イ
フされる。

交線り、とＦ２との交点 ＰＭｌ″　（ＸＭｌ・　”Ｍｌ・　　ＺＭｌ）　シよ・
Ｘ　　−（ｍ　　−ｍ　　）／（１１１！３）、Ｍｌ　
　　　　　３　　　　１ ｙ、、＝ｐ　、＊ＸＭ＋ｍ１％ ７Ｍ１＝’２　°Ｘ　Ｍｒ　ｍ　２となる・交４１　　
上で、交点ＰＭ１より距Ｍｄ離れた位置をＰＭ□とする
と、 １Ｍ２”″（ＸＭ２・　”１４２・　２Ｍ２）となる・
また、交線Ｌ　上で、交点ＰＭ１より距離ｄＭれた位置
を１Ｍ３とすると、 １Ｍ３”＝　（ＸＭ３’　　７Ｍ３’　　２Ｍ３）とな
る。

３点ＰＭｌ”　Ｍ２”　Ｍ３で構成する甲面であって、
Ｐ　を原点としたとき１Ｍ２を＋Ｘ軸上の点とし、河！ １Ｍ３の位置する方向を＋Ｙ軸の方向とするようなりと
而を求める。

この平面をＦＭｌとすると、 ｎ　　″（Ｘ　Ｍ２　　Ｘ　Ｍｌ）　−ｆ ｎ　　１（Ｙ　Ｍ２　　Ｙ　Ｍｒ　）　Ｓ　　　ｆ ｏ、　−（ＸＭ３−ＸＭ、）　−テ「ｌ　（ＸＭ３−Ｘ
Ｍ、）　　（ＸＭ、、−Ｘ、、）＋（７Ｍ３−ＹＭｌ）
（７Ｍ２−ＹＭｌ）＋　（２Ｍ３−ＺＭρ　（２Ｍ２−
Ｚ、、＞　ｌ　　ＣＸ、２−ＸＭ、）Ｏｙ＝　（７Ｍ３
　ＹＭＩ）−−Ｔｌ　（ＸＭ３　ＸＭＩ）　（ＸＭ２　
ＸＭＩ）＋（７Ｍ３　ＹＭＩ）　（７Ｍ２　ＹＭＩ）＋
　（２Ｍ３−ＺＭ、）　（２Ｍ２−Ｚ、１）　ｌ　（７
Ｍ２−ＹＭｌ）ｏｘ−（２Ｍ３−ＺＭｌ）−てｉ　ｌ（
ＸＭ３−ＸＭ、）　（ＸＭ、、−ＸＭ、）＋　（７Ｍ３
−ＹＭ、）　（７Ｍ２−ＹＭ、）＋（２Ｍ３−ＺＭ、）
　（２Ｍ２−Ｚ、、）　ｌ　（２Ｍ２−ＺＭ、）・ａ　
″０　°ａ／、−Ｏ７″ａｘ・ Ｘ　　　ｙ　　ＺＺ　　　ｙ　　ｙ　　Ｘａｚ′″ｎｘ
”’Ｙ　　”Ｙ″Ｏｘ また、マスターワークとは別のワーク（こ対して距離セ
ンサ２でハ１定したワーク用距ｔｉｌｔ　７Ｉ？＋定デ
ータと、ａｌｌｌｌ動用動作データＡ＞１定用位置文・
１応テーブルとにより求められた位置Ｐ　　’、Ｐ　　
’。

ＭＩ　　　　Ｍ２ Ｐ　′により構成された甲面をＦＭ！’　とする。

作業用動作データと作業用位置補正台テーブルとにより
補正すべき作業用動作データのロボット位置を求め、こ
れとＦＭｌとＦ。１′とを利用して、補正後のロボット
位置を次式のように求め、補正後作業用動作データを作
成する。

補正後位置−Ｆ　′　・Ｆ　　・　（補正すべき位ＭＩ
　　　　Ｍｌ 置） 作業用位置補正台テーブルにないロボット位置はそのま
ま補正後作業用動作データとする。このようにして、ワ
ークがずれたときの位置補正された補正後作業用動作デ
ータを作成する。

ステップ１０；ステップ９で演算された補正後作業用動
作データをロボット制御装置３に伝送する。これにより
ロボット１を動作させると、ロボットｌは教示された通
りの作業を行う。

ステップ１１；ステップ７〜ステツプ１０を繰返して行
うことにより、ワークに対するズレは自動的に補正され
、ロボット１は教示された通りの作業を連続的に行う。

しかして実施例ａによれば、ワークのズレを距離センサ
２でａ＞１定し、このＪ？Ｊ定結果を演算してワークの
ズレ】を求め、ロボット１への教示データを補正し、こ
の補正されたデータに基づいてロボット１を動作させる
ようにしたので、ロボット１に教示した通りの作業を確
実に実行させることができるなどの効果が得られる。

また、実施例すとして、第４図に示されるように、作業
対象となるワークの形状が直方体の場合には、６１ｆ面
に対するＧ３ＮＴＪ、面の傾き関係が明らかであるので
、このときにはワークをＡｐｌ定する位置は７点で良い
。ワークの＋１−１定位置をＣ１、Ｃ２・・・Ｃ７とし
、４−１定位置Ｃ１、Ｃ２、Ｇ３で構成される平面をＧ
　１　、ｉｌ）定位置Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６で構成される平
面を６２とすれば、Ａ１１定位置Ｃ７を通る平面Ｇ３は
、平面Ｇ１を基牟とする平面Ｇ３の傾きから求めること
ができる。これら平面Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３により上述の実
施例ａのように処理すれば、ａ１１定置を７点としても
十分に補正を行うことができ、ロボット１のａ＞＋定時
間を短縮することができ、作業効率を向上させることが
できるなどの効果が得られる。

さらに、実施例Ｃを説明すると、上記ロボット１は、第
５図に示されるように、台板１１に第１軸θ１まわりに
旋回自在に取付けられたベース１２と、このベース１２
に第２軸θ２まわりに旋回自在に取付けられ上腕１３を
前後に揺動させる下腕１４と、ベース１２に第３軸θ３
まわりに旋回自在に取付けられ後腕１５を介して上腕１
３を上下に揺動させるリンク１６と、上腕１３の端部に
第４軸θ４まわりに旋回自在に取付けられた手首１７と
で構成され、かっこの手首１７は第５軸θ５まわりでお
よび第６軸θＧまわりで回動できるよう構成されている
。

このロボット１を使用すれば、作業対象となるワークの
形状が第４図に示されるように直方体であって、しかも
ワークがロボット１の台板１１と・１シ行な面内に設置
されているとき、ワークを一１定するｆｌ？１定点を４
点とすることができる。

第６図はロボット１の台板１１と平行な面にワークを投
影した平面図である。

同図に示されるように、 ワークの４点の測定位置をｄ、、ｄ２．ｄ３゜ｄ　　Ｓ
屏１定位置ｄ１とｄ２との（Ｘ、　Ｙ）座標値を通る直
線をＬｕ１１定位置ｄ３とｄ４との（Ｘ。

■ Ｙ）座標値を通る直線をＬ　　直線Ｌ１とＬ２と２　ゝ の交わる位置をＰｌとする。

また、別のワークを同様に４点Ａ１１定し、１１？１定
位置をｄ　１．　　ｄ２１．ａ　　１．ａ　　／、測定
位置ｄ　′とｄ２′との（Ｘ、　Ｙ）座標値を通る直線
４　′ をＬ　　１測定位置ｄ　′と６４’　との（Ｘ、　Ｙ）
４’　　　−４’ 座標値を通る直線をし　　、−の直線Ｌ１　との４　′ の交わる位置をＰｌ　とする。

４　　４′ ＰｌとＰｌ　との差がワークの平行移動分のズ４　　　
　　　４′ しで、直線Ｌ　と直線Ｌ１　との傾きの差がワーりの回
転移動分のズレである。そして、ワークの１行移動分の
ズレとワークの回転移動分のズレとがワークのズレ量と
なる。

しかして、この実施例Ｃによれば、測定位置を４点とし
ても正確な補正を行うことができ、ロボット１の測定時
間を短縮することができ、作業効率をさらに向上させる
ことができるなどの効果が得られる。

さらにまた、実施例ｄとして、作業対象となるワークの
形状が直方体であって、第６図に示されがｒめ解ってい
るときには、ワークをａｌｌ定する４？１定位置を３点
とすることもできる。この３点を第６図巾でｄ、、ｄ２
．ｄ３とし、／＃１定位置ｄ１とを用いて上述と同様に
処理することによりワークのズレ量を求めることができ
る。これによれば、測定位置を３点としても、ロボット
１によるＭ１定時間を短縮することができ、作業効率を
向上させることができる。

また、実施Ｎｅとして、第３図の測定位置９点（Ｂ、、
・・・、Ｂ９）や第４図の７Ｉｐ１定位置７点（Ｃ、・
・・Ｃ７）などをＡキ１定する距離センサ２を０ボツト
１の手先に取付けるのではなく、ワークのまわりに複数
個固定して取付けても、上述の実施例と同様の処理方法
でワークのズレ量を求めることができ、ロボット１に教
示した通りの作業を実行させることができる。そして、
測定位置を１点づつ測定するのではなく複数個の距離セ
ンサ２で同時に測定するので、ロボット１の測定時間を
短縮することができ、作業効率を向上させることができ
る。

さらに、実施例ｆｈして、ロボットの作業対象となるワ
ークの種類が複数になるときには、複数のワークに対す
るロボット測定用動作データ、Ｊ１１重位置対応テーブ
ル、マスターワーク用距離データ、作業用教示データな
どを位置補正装置５のメモリ１１へ人力しておくことが
できる。このようにすれば、どの種類のワークが作業対
象ワークとなっているのかというワーク種別情報を、位
置補正装置５とロボット１．ｑ御装置３とへ人力するこ
とより、対象ワークに対するａｌ定用動作データでロボ
ット１を動作することができ、ワークに対する距離を一
一１定し、対象ワークのズレ量を演算すれば、灯室ワー
クの教示データを正確に補正することができる。複数ワ
ークに対するデータを持つことにより、位置補正装置５
は複数ワークに対してワークのズレを補正することがで
き、ロボット１での作業対象ワークの種類を増やすこと
ができる。

上述の実施例ｆでは、ロボットの作業対象ワークとして
多面体を考えているが、この実施例ｇによれば、甲面と
なる部分を複数備える３次元の複雑な形状を持つワーク
に対しても、距離センサ２でΔ＃１定する位置を、その
・ド面上にとり、この平面に接するワークの外接多面体
を考えることにより、実施例ｆと同様な処理を行い、ワ
ークのズレ量を求めることができる。このワークのズレ
量により、ロボット１の教示データを補正することによ
りロボット１に教示した通りの作業を実行させることが
できる。

また、上述の実施例では、ロボットの位置補正装置５内
でワークのズレ量を求め、ロボット１の教示データを補
正し、この教示データをロボット制御装置３へ伝送して
いるが、ロボットの位置補正装置５で求めたワークのズ
レ量をロボット制御装置３へ伝送し、ロボット制御装置
３内でワークのズレ量だけ教示データを補正する機能を
もたせることもできる。これによれば、位置補正装置５
とロボット制御装置３との間の伝送による情報量が少な
くなることにより伝送によるＩｌ、Ｎｊ間を短縮でき、
作業効率を向上させることができる。

さらに、実施例りとして、第１図に示されるように、位
置補正装置５とロボット制御装置３とを別々に持つので
はなく、上述の実施例の機能をロボット制御装置３に組
み込むよう構成することも可能である。

これによれば、位置補正装置５とロボット制御装置３と
の２つを操作しなくても良く、操作性を向上させ、デー
タの伝送時間を短くすることができ、作業効率を向上さ
せることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によるロボット
の位置補正装置によれば、距離センサを用いて、ワーク
の置かれ方のバラツキを求め、このバラツキに基づき、
ロボットに対してズレ量を補ＩＦするようにしたので、
バラツキがあってもロボットに対して教示した通りの作
業を実行させることができ、ロボットの作業範囲を拡大
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボットの位置補正装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は同じくフローチャート図
、第３図は多面体を対象ワークとしたときのΔ−１定位
置を示す斜視図、第４図は直方体を対象ワークとしたと
きの測定位置を示す斜視図、第５図はロボットの一実施
例を示す斜視図、第６図は直方体を対象ワークとし、こ
れを゛［面に投影したものに対するΔ−１定位置を示す
平面図である。 １・・・ロボット、２・・・距離センサ、３・・・ロボ
ット制御装置、５・・・位置？Ｉｎ正装置、７・・・通
ｆｄインターフェイス、１１・・・メモリ、Ｂｌ〜Ｂ９
、Ｃ１〜Ｃ７・・・測定点。 出願人代理人　　佐　　藤　　−離 党１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットと、このロボットの手先に装着された距離セン
   サと、予めロボットに教示された複数の測定位置におい
   て上記距離センサで測定された距離情報に基づくワーク
   の座標系を、ロボットの静止座標系の巾で特定する演算
   部と、基準ワークを測定し上記演算部で得られた基準ワ
   ークの座標系と実作業ワークを測定し上記演算部で得ら
   れた実作業ワークの座標系とを照合して両者の差分をワ
   ークのズレ補正量としてロボット動作データを補正する
   補正手段と、この補正手段により補正されたデータをロ
   ボット制御装置へ伝送する伝送手段とを備えたことを特
   徴とするロボットの位置補正装置。