JPH02262982A - ツールセンタポイントの設定方法 - Google Patents

ツールセンタポイントの設定方法

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JPH02262982A
JPH02262982A JP1078393A JP7839389A JPH02262982A JP H02262982 A JPH02262982 A JP H02262982A JP 1078393 A JP1078393 A JP 1078393A JP 7839389 A JP7839389 A JP 7839389A JP H02262982 A JPH02262982 A JP H02262982A
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point
tool
tcp
center
mounting surface
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Ryuichi Hara
龍一 原
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Fanuc Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

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、産業用ロボットにおけるツールセンタポイン
ト（以下、ＴＣＰという）の設定り法に関する。
従来の技術 ＴＣＰを設定する方法としては、従来、次のような方法
が採られていた。
まず、ツールをツール取付面に取（＝Ｊけ、ツール先端
をある基準点に位置づけ、そのときのポジションＰ１と
ツールを取付けないで上記基準点にツール取付面フラン
ジの中心点を位置づけたときのポジションＰ２を教示し
、この２つのポジションＰ１．Ｐ２から次の第（１）式
の演算を行ってＴＣＰを設定している。
ＴＣＰ＝Ｐ１　　・Ｐ２　　　　・・・・・・（１）す
なわら、ＴＣＰが設定されてない状態では、ＴＣＰ　（
ツール取付面の座標系からツール座標系への変換行列）
はツール取イ１面フランジの中心であり、ＴＣＰは単位
行列が設定されている。そして、基準座標系における上
記基準点の座標位置をＰＯとすると、ツールを取付け、
上記基準点にツール先端を位置づけ、そのときの基準座
標系に関してのツール取付面７ランジ中心点の位置・姿
勢を表す行列がＰｌであり、次の関係が成立する。
Ｐｌ・ＴＣＰ＝ＰＯ・・・・・・（２）また、ツールを
取付けないで、ツール取付面７ランジ中心点を上記基準
点に位置づければ、そのときの基準座標系に関してのツ
ール取付面フランジ中心点の位置・姿勢を表す行列がＰ
２であり、次の第（３）式が成立する。
Ｐ２＝ＰＯ・・・・・・（３） 上記第（２）式、第（３）式より、第（１）式が導き出
され、ツール取付面フランジ中心点を原点とするツール
取付面の座標系からツール座標系への変換行列ＴＣＰは
求められ設定されることとなる。
また、ＴＣＰの設定方法として、ツールをツール取付面
に取付け、ロボット姿勢を変えて４回以上ツール先端を
基準点に位置づけ、このとき得られる４つ以上のツール
取付面フランジ中心点より、該４つの中心点を通る球の
中心点の座標位置が求まり、この球の中心点の座標位置
よりＴＣＰの位置を求める方法が本願出願人によって特
願昭６２−２２９８２０号で提案されている。
発明が解決しようとする課題 上述した前者の方法では、ツールをツール取付面から取
外さねばならず、作業現場ではツールを取外すことが不
可能な場合が多く、この方法を採用できない場合が多い
。
また、後者の方法では、ＴＣＰを設定するためにロボッ
トの姿勢を変え、数多くの点を教示しなければ高い精度
が得られず、かつ、ＴＣＰの位置しか求まらず、姿勢は
求まらないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、ツールを取外さなくてもｆｆ
！Ｉ甲にＴＣＰを設定できるＴＣＰの設定方法を提供す
ることにある。
課題を解決するための手段 本発明は、ツール取付面中心から、方向、距離が既知な
点を設定点としてロボットに設け、ＴＣＰをツール取付
面中心に設定してツール先端点を基準点に位置づけて得
られる第１のポジションと、ＴＣＰを上記設定点に設定
して上記設定点を上記基準点に位置づけて得られる第２
のポジションとを教示し、上記第１のポジションの位置
・姿勢を表す行列の逆行列と上記第２のポジションの位
置・姿勢を表す行列との積よりＴＣＰを求め設定する。
または、ＴＣＰをツール取付面中心に設定して、ツール
先端点を基準点に位置づけて得られる第１のポジション
と、ＴＣＰをツール取付面中心に設定して、上記設定点
を上記基準点に位置づけて得られる第２のポジションを
教示し、上記第１のポジションの位置・姿勢を表す行列
の逆行列に上記第２のポジ゛ジョンの位置・姿勢を表す
行列を乗じ、さらにツール取付面座標系における上記設
定点の位置・姿勢を表す行列を乗じてＴＣＰを求め設定
することによって上記課題を解決した。
作　　用 第１図、第２図は、本発明の作用原理を説明する説明図
である。
図中、１０はツールＴを取付けるツール取付面の７ラン
ジであり、該ツール取付面中心にツールＴが取付けられ
ている。また、１２はロボットの手首部、１４はアーム
である。また、１６は上記基準点ＰＯ（基準座標系にお
ける位＠）を示す部材であり、Ｐ　（Ｘ）はツール取付
面中心から方向。
距離が既知な点として設定した設、定点であり、ツ−ル
Ｔを取付けた状態で基準点ＰＯに該設定点Ｐ（ｘ）を位
置づけることができる位置に設けである。
なお、この例では、ツール取付面７ランジ１０に該設定
点Ｐ（×）が設けられている。
まず、ＴＣＰをツール取付面中心に設定しくＴＣＰの設
定が行われてなければ、ＴＣＰはツール取付面中心に設
定されている）、ツールＴの先端点を第１図に示すよう
に基準点ＰＯに位置づけて得られる基準座標系に対する
第１のポジションの位置・姿勢を表す行列をＰｌとする
。次に、ＴＣＰをツール取付面中心に設定したまま、第
２図に示すように、該設定点Ｐ（ｘ）を上記基準点ＰＯ
に位置づけて得られる基準座標系に対する第２のポジシ
ョンの位置・姿勢を表す行列をＰ２とする。
また、ツール取付面座標系における上記設定点Ｐ（Ｘ）
の位置・姿勢を表す行列をＸとすると、次の第（４）式
、第（５）式が成立する。
Ｐｌ・ＴＣＰ＝ＰＯ・・・・・・（４）Ｐ２・ｘ＝ｐｏ
　　　　　　　　　・・・・・・（５）上記第（４）式
、第（５）式よりＴ　ＣＰは次の第（６）式の演算によ
って求められる。
ＴＣＰ＝Ｐ１　　・Ｐ２・Ｘ　　　　・・・・・・（６
）こうして求められたＴＣＰ　（ツール取付面座標系か
らツール座標系への変換行列）を設定すれば、ＴＣＰの
設定は終了する。
また、ＴＣＰを上記設定点Ｐ（ｘ）に設定し、第２図に
示すように、設定点Ｐ　（ｘ）を上記基準点ＰＯに位置
づけて得られる第２のポジションの位置・姿勢を表す行
列をＰ２’　とすれば、すでにＴＣＰは設定点Ｐ（ｘ）
に設定されているから上記第（７）式が成立する。
Ｐ２’　＝Ｐ２−Ｘ＝ＰＯ・・・・−・（７）よって、
第（４）式と第（１）式よりＴＣＰは次の第（８）式の
演算を行うことによって求められる。
ＴＣＰ＝Ｐ１　　・Ｐ２’　　　　　　　・・・・・・
（８）実施例 第３図は、本発明の方法を実施する産業用ロボットのブ
ロック図である。２０はロボットの制御装置、３０はロ
ボットの機構部、４０はロボットが作業する作業対象で
ある。制御装置２０は中央処理装置（以下、ＣＰＵとい
う）２１を有し、該ＣＰＵ２１には、制御プログラムが
格納されたＲＯＭからなるメモリ２２．教示データ等を
記憶するＲＡＭからなるメモリ２３．ロボットに動作を
教示するための教示操作１２４．ＣＲＴ表示装置付の手
動データ入力装置（以下ＣＲＴ／ＭＤＩという）２５．
サーボ回路２７を介してロボット機構部３０の各軸のサ
ーボモータを駆動するための軸制御器２６及び作業対象
４０との信号の送受を行うインターフェイス２８がバス
２９で接続されている。
上述した産業用ロボットの構成は従来のものと同一であ
り、詳細は省略する。
ただ、第１図、第２図に示すように、ツール取付面中心
から方向、距離が既知な点でツールＴを取付けた状態で
も基準点ＰＯに位置づけることができる位置（設定点）
に印または治具が取付けられており、本実施例において
は、ロボットの機構部の手首部分に設定点として印Ｐ（
ｘ）が設けられている。そして、ツール取付面中心を原
点とするツール取付面座標系における印位＠Ｐ（ｘ）の
位置・姿勢を表す行列Ｘが設定されている。
そこで、ツールＴをロボットに取付はオペレータがＴＣ
Ｐの設定を行うため、ＣＲＴ／ＭＤＩ２５を操作してＴ
ＣＰ設定モードにすると、制御装置２０のＣＰＬＪ２１
は第４図にフローチャートで示す処理を開始し、まず、
ＣＲＴ／ＭＤＩ２５のＣＲ７画面に、ＴＣＰを基準点に
位置づけて教示ゼよという旨の設問を表示する（ステッ
プＳ１）。そこで、オペレータは教示操作盤２４を操作
し、ロボットを移動させ、ツールＴの先端を基準位置Ｐ
Ｏに位置づけ教示キーをオンにすれば、ＣＰｔＪ２１は
それを検出しくステップＳ２）、教示されたポジション
（教示点）のロボットの位置・姿ＲＰ１をメモリ２３内
に格納する（ステップＳ３）、次に、すでに設定されて
いる印位置（設定点）Ｐ（ｘ）にＴＣＰを設定し、ＣＲ
７画面に印位置Ｐ（Ｘ）を基準点ＰＯに位置づけ教示す
るよう表示する（ステップ８４．８５）。
そこで、オペレータがロボットを移動させ、中位置Ｐ（
×）を基準点ＰＯに位置づけ教示するとくステップ８６
）、ＣＰＬＩ２１は該ポジション（教示点）のロボット
の位置・姿勢Ｐ２’　をメモリ２３内に格納し、第（８
）式の演算を行って゛「ＣＰの設定を終了する（ステッ
プ８７．８８）。
なお、本実施例では、中位ｆｉｔ　Ｐ　（ｘ）を基準点
ＰＯに位置づけ教示する前にＴＣＰを中位置Ｐ　（ｘ）
に設定したが（ステップ８４）、ＴＣＰをツール取イ１
面中心に設定している状態（ＴＣＰの設定がなければ、
ＴＣＰはツール取付面中心になる）で、即ち、ポジショ
ンＰ１を教示する状態と同じ状態で、中位置Ｐ（ｘ）を
基準点ＰＯに位置づけ教示して、ステップＳ８で第（６
）式の演算を行わせることによってＴＣＰの設定を行っ
ても良い。
発明の効果 本発明においては、ロボットからツールを取外すことな
くロボットに２点を教示するだけで、ツールの姿勢をも
含めたＴＣＰが設定されているので、簡単かつ正確にＴ
ＣＰの設定を行うことができる。その結果、ロボットの
軌跡粘度等の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の作用原理を説明する説明図
である。第３図は本発明を実施する産業用ロボットの一
実施例のブロック図である。第４図は同実施例における
動作フローチャートである。 Ｔ・・・ツール、１０・・・ツール取付面７ランジ、１
２・・・ロボットの手首部、１４・・・アーム、１６・
・・基準点を示す部材、ＰＯ・・・基準点、Ｐ　（ｘ）
・・・設定点（中位置）、２０・・・ロボット制御装置
。 第　４　因

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ツール取付面中心から、方向、距離が既知な点を
    設定点としてロボットに設け、ツールセンタポイントを
    ツール取付面中心に設定してツール先端点を基準点に位
    置づけて得られる第１のポジションと、ツールセンタポ
    イントを上記設定点に設定して上記設定点を上記基準点
    に位置づけて得られる第２のポジションとを教示し、上
    記第１のポジションの位置・姿勢を表す行列の逆行列と
    上記第２のポジションの位置・姿勢を表す行列との積よ
    りツールセンタポイントを求め設定するようにしたこと
    を特徴とするツールセンタポイントの設定方法。
  2. （２）ツール取付面中心から、方向、距離が既知な点を
    設定点としてロボットに設け、ツールセンタポイントを
    ツール取付面中心に設定して、ツール先端点を基準点に
    位置づけて得られる第１のポジションと、ツールセンタ
    ポイントをツール取付面中心に設定して上記設定点を上
    記基準点に位置づけて得られる第２のポジションとを教
    示し、上記第１のポジションの位置・姿勢を表す行列の
    逆行列に上記第２のポジションの位置・姿勢を表す行列
    を乗じ、さらにツール取付面座標系における上記設定点
    の位置・姿勢を表す行列を乗じてツールセンタポイント
    を求め設定するようにしたことを特徴とするツールセン
    タポイントの設定方法。
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