JPH0244405A - センサーロボット - Google Patents

センサーロボット

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JPH0244405A
JPH0244405A JP19654188A JP19654188A JPH0244405A JP H0244405 A JPH0244405 A JP H0244405A JP 19654188 A JP19654188 A JP 19654188A JP 19654188 A JP19654188 A JP 19654188A JP H0244405 A JPH0244405 A JP H0244405A
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JP
Japan
Prior art keywords
coordinate system
sensor
work
robot
teaching
Prior art date
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Pending
Application number
JP19654188A
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English (en)
Inventor
Yoshiro Sasano
笹野 良郎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0244405A publication Critical patent/JPH0244405A/ja
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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 本発明はアーク溶接、または樹脂の塗布作業用のセンサ
ーロボットに関する。
従来の技術 アーク溶接とか樹脂の塗布作業と、切削作業が犬きく異
なるのは、前者はワークの形状が与えられているのでそ
れをなぞらねばならないのに対し、後者は機械が形を作
り上げていくところにある。
それ故にアーク溶接とか樹脂の塗布作業とかの分野に対
してはティーチングプレイバック型のロボットが用いら
れる。この種のロボットは手首先端に取り付けられる位
置決め用の治具(稀にアーク溶接用の場合消耗電極で位
置合わせするように位置合わせ治具と作業工具を同一と
することもある)を用いてワーク上の作業点とロボット
を手動作業で合わせ、位置の登録、即ち教示を行なうも
のである。
ワークの形状のばらつきは必ずあるものであるから、教
示された位置を修正しなければならない。
この時も位置の登録の場合と全く同一の手順で行なう。
さてこの位置の修正が大変面倒である。そこでセンサー
で位置の微小な補正は人手を介さずに行なってし1うこ
とが望まれる。センサーによる位置補正の方法には大別
して2通りの方法がある。
1つは作業中にセンサーを働かせて、逐一位置の確認を
行ないながら位置の補正を行なって行く方法である。も
う1つは、溶接とか塗布の作業に先立って、ワーク上の
特定の位置をセンサーで調べて位置のずれを求め、その
値を基に作業点の位置を変更補正するものである。この
方法の場合は作業中にはセンサーは働かせない。アーク
溶接でいえば、前者の代表的なセンサーが例えば特公昭
55−13025号公報で示されているアークセンサー
であり、後者の代表的なセンサーが例えば特公昭56−
6634号公報で示されているワイヤアース法によるタ
ッチセンサーである。本発明は後者の方法に関するもの
である。
発明が解決しようとする課題 ティーチングプレイバック型のロボットにセンサーを使
用するときの問題点は、位置の確認修正を施したい作業
点の位置が、教示されている位置とはセンサーでの補正
量の分だけずれていることである。説明を簡単にするた
めに平行移動の場合について説明する。教示位置またけ
教示位置で求められる補間点位置を(PK)、センサー
で求められて補正される童を(ps)、修正したい量を
(PM )とすれば、自動で運転された位置は(PK+
PS)である。
さて、前述の手順でもって位置の修正を行なえば(PK
+PS+PM )なる位置が記憶される。
この位置を次の作業で運転すればセンサーでもって補正
されて(PK+PS+PM+PS )となり希望する位
置とは異なる。
修正作業で記憶する位置は(PK+PM)でなければな
らない。しかるにこの修正記憶する時の位置は(PK十
PS+PM)であり、(PM)なる量は、位置合わせ用
の治具をワーク上の作業点に手動で合わすことで初めて
判る。従って修正記憶する時は(ps)なる量を除いた
位置でなければならない。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するたり、本発明のセンサーロボットは
、特定位置のデーターから、直交座標系。
即ち座標原点と直交3軸の基準ベクトルを求める座標系
生成手段と、座標系間の位置変換手段、即ち座標系Oの
原点を00.基準ベクトルを[JO。
vo、wo、位置をPO、座標系N(7)原点ヲON。
基ωベクトルをUN、VN、WNとした時PN=ON+
UN〔UO−(PO−00))−44N (:VO−(
PO−00) :]+WN [:WO−(PO−00)
 :]なる計算で座標系Nの位置PNを求める座標系変
換手段と、前記ロボットアームの先端に取り付けられて
、前記作業対象ワークと前記アームの位置関係を調べる
ための専用または工具と兼用またけアーク溶接ロボット
であれば消耗電極の位置合せ用治具を有し、前記作業に
先立つセンシングで求められた前記作業対象ワークの特
定点の位置より前記座標系生成手段で座標系Nを求め、
前記特定点の記憶されている教示位置より前記座標系生
成手段で座標系0を求め、前記作業中の教示位置をpo
とする時、補正計算されて動くべき位置PNを前記座標
系変換手段で求め、前記作業位置を修正する場合は前記
位置合せ用治具にて、前記作業対象ワークの対象位置に
位置された前記ロボットアームの位置をPOとし、前記
2組の座標系を交換して用いられる前記座標系変換手段
で得られる位置をPNとして、記憶されている教示位置
を書き換えることを特徴とするものである。
作用 PSなる量は運転中にロボットが計算して求める量であ
るからロボットの制御装置にとっては既知の量である。
そこで(現在位置−ps)なる計算をしてやれば良い。
現在位置は(PK+PS+PM)であるから、計算の結
果得られる値は(PK+PM)となる。
このように修正後に修正された位置にセンサーで補正を
行なった時、ちょうど望ましい位置となる。
実施例 本発明の実施例について図を参照して説明する。
尚、ティーチングプレイバンクロボットとか、センサー
で位置を求めることは公知の事実であるからここでは特
に説明しない。
第1図を参照して本発明での座標系の変換方法を具体的
に説明する。実施例では、特殊な場合として平行移動を
含む、一般的な回転移動を考える。
ワーク上の特定の3点をa、b、cとする。ますaから
bへ向かうベクトルを求めそれを正規化したものをUO
とする。次に正規ベクトルUOとaからCに向かうベク
トルのベクトル積で求められるベクトルを正規化したも
のを座標系のもう1つの基準ベクトルのWoとする。W
OとUOのベクトル積で得られるベクトルは正規ベクト
ルであり、これを座標系の3つめの基準ベクトルvOと
する。
座標原点00はベクトルaの点とする。これが教示され
た位置で定まる座標系である。これをSOとする。
さてセンサーを用いて、上記の特定の3点を求めた結果
a / 、  b/ 、  c ’が得られたとする。
全く同一の手順を適用してUN、VN、WNが得られる
。座標原点ONはベクトルa′の点である。
これがセンサーでワーク上の特定3点を求めた結果得ら
れる座標系である。これをSNとする。
教示されている点、または教示されている点を基に補間
生成された点をPKとした時、■ PR=ON+UN 
CUO・(PK−00))+VN CvO−(PK−0
0) :)+WN CWO・(PK−00)) で求められる点PRがセンサーのデーターで補正されて
得られる点である。即ち座標系SOから座標系SNへの
変換である。本変換が、溶接、または塗布などの作業中
に行なわれる。
次に第2図を参照して本発明の主要部分である。
位置修正時の記憶されるデーター生成手順について説明
する。1が教示時のワーク位置、2が運転の時のワーク
の位置であって、この2のワークを対象として、教示位
置データーを修正する。正しい教示としてはワークのコ
ーナーを狙わなければならないが、教示位置はPKであ
ったとする。即ち少しはずれた位置を教示したとする。
センサーのデーターを基に補正された量がpsであると
すれば、運転のとき動いて行く位置は(PK+PS )
となる。当然ワーク2のコーナーは狙えていない。
そこで手動動作で位置合わせ用治具を、アーク溶接用ロ
ボットの場合消耗電極の先端を、コーナーに合わせるべ
(PMだけ移動させる。位置は(PK+PS+PM)で
ある。この位置を(PK十PM’  )で修正記憶させ
れば良い。一般的な回転移動を考えているので、PM’
が回転されてPMとなる。
この計算手順は、第1図を用いて説明した座標系SOか
ら座標系SNへの変換の逆を行なえば良い。即ち座標系
SNから座標系SOへの変換である。これを確認する。
修正記憶を行なう時の位置合わせ治具先端の位置は(P
K+PS+PM)である。これをSNからSoへ変換す
るのであるから ■ Oo+TJo (UN・(PK+PS十PM−ON
))+VO(VN−(PK+PS+PM−ON ))+
WO(:WN・(PK+PS+PM−ON ))が求め
る位置である。
■ PK十PS=ON+UN CUO−(PK−00)
)+VN [VO−(PK−00)] 十WN (WO・(PK−00)) であるから ■ iJN・(PK+PS+PM−ON)=UN−ON
+UO−(PK−00) +UN・(PM−ON) ==lJQ・(PK−00)+UN−PMとなる。同様
にして ■ VN−(PK+PS+PM−ON)==VO−(P
K−00)+4N −PM■ WN・(PK+PS+P
M−ON)==、、WO・(PK−00)+WN−PM
である。よって0式は 00+UO〔UO,(PK−00) +UO(UN−PM) +VOCVO−(PK−00) +VO(VN−PM) +wo (wo−(PK−00) +WO(WN−PM) 一=PK+UO(UN−PM 〕 +vO(VH−PM) +WOCWN拳PM) となる。
PM’ =tro (UN −PM )+VO(VN、
PM) +WO(WN・PM) である。このPM’が座標系SOでの、回転を考慮した
座標系SNのPMであり、座標系SO1即ち教示座標系
での修正されるべき量である。平行移動の場合2つの座
標系の間で対応する基準ベクトルは同一であるから PM=PM’ となる。このような場合は座標系を定める正規化された
基準ベクトルは指定する必要はなくロボットに固有のも
ので良い。従ってワーク上の特定の点は1点aを指定す
るのみで良い。
さて修正の時、通常の変換と逆の変換をするということ
では特開昭63−40908号公報があるが、作業中の
教示位置の修正だけではなく、教示位置の(し正のとき
もセンサーで位置を求める方法が示されている。しかし
、従来の技術にて説明したように、位置の修正を行なう
場合は位置合わせ用の治具をワークの作業点に合わせて
確認するのが使いやすく実用的である。従って、本発明
が提供する手順でもって位置の修正記憶が行なえること
が重要である。
加えて、本発明では修正記憶の方法が単に自動運転の時
と全く逆の計算で良く、この処理の為にセンサーで逆の
ずれの量を調べて、逆のずれ量より逆変換手順を出す必
要もなく、同一の変換式に入れるデーターを変えるだけ
で良く簡潔である。
また、通常センサーが算出する位置の量は本来の位置に
対しセンサーと検出するワークに依存したオフセットを
持つものであり、教示位置の修正記憶にもセンサーを用
いるのは、ずれが加算される恐れがあり好ましくない。
本発明では、センサーで位置を求めるのは、位置の補正
作業に先立って求めるのみであり、位置の11正記憶の
ためには求める必要がない。
筐た1本発明で示す方法で位置修正すればセンサー固有
のオフセットも含めてトータルとして修正したい量が処
理されるので一度修正すればセンサーのオフセットの影
響が消せる。
さらにアーク溶接の場合は、ワークのコーナーを厳密に
狙う場合もあれば、コーナーからある1離れた位置を溶
接した方がよい場合があり、この量は溶接結果を見なが
ら決定される。センサーで記憶位置データーを求める場
合は、別手段でもってこのオフセット量を指示しなけれ
ばならず実用上困難である。−古本発明では作業者が、
ロボット手首先端の位置決め用治具、アーク溶接ロボッ
トでは消耗電極でもってワークのコーナーの実際に作業
させたい位置に手動で位置決めして記憶操作をすれば良
く、オフセット入力を意識せず必要な量を入力すれば良
く、極めて使いやすくなっている。
発明の効果 以上のように本発明によればアーク溶接とか樹脂の塗布
作業に先立ってワークの特定箇所をセンサーで調べた結
果得られる位置のずれ量で作業中の位置を補正しながら
動かすセンサーロボットに関し、以下の効果がある。
(1)教示位置の微妙な修正記憶が簡単に行なえる。
(2)  ロボット手首先端の位置決め用治具で合わせ
た位置をそのまま記憶できるので、アーク溶接の場合の
微妙なオフセットも容易に入力できる。
(3)  センサーのいわば癖である固有のオフセット
量が、位置の修正記憶作業で自動的に消されてしまい、
作業者に不要な徨々考慮を要求しなくて良い。
(4)極めて簡単な変換式が要求されるのみであり、し
かも位置の修正記憶のとき用いる式と作業中に位置の補
正に用いる式とは同一であり、手順も簡潔である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により変換される2つの座標系がどのよ
うに決定されるかを示す図、第2図は教示したときのワ
ーク位置と作業中のワーク位置が異なり、しかも作業位
置を若干修正記憶したい場合の例をワーク断面方向から
示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 溶接または塗装の作業の前にセンサーで調べた作業対象
    ワークの特定位置の値と、前記特定位置の教示記憶され
    ている値との組み合せでもって、前記作業中に教示位置
    を補正計算しながら動いて行くセンサーロボットであっ
    て、前記特定位置のデーターから、直交座標系、即ち座
    標原点と直交3軸の基準ベクトルを求める座標系生成手
    段と、座標系間の位置変換手段、即ち座標系Oの原点を
    OO、基準ベクトルをUO、VO、WO、位置をPO、
    座標系Nの原点をON、基準ベクトルをUN、VN、W
    Nとした時 PN=ON+UN〔UO・(PO−OO)〕+VN〔V
    O・(PO−OO)〕 +WN〔WO・(PO−OO)〕 なる計算で座標系Nの位置PNを求める座標系変換手段
    と、前記ロボットアームの先端に取り付けられて、前記
    作業対象ワークと前記アームの位置関係を調べるための
    専用または工具と兼用またはアーク溶接ロボットであれ
    ば消費電極の位置合せ用治具を有し、前記作業に先立つ
    センシングで求められた前記作業対象ワークの特定点の
    位置より前記座標系生成手段で座標系Nを求め、前記特
    定点の記憶されている教示位置より前記座標系生成手段
    で座標系Oを求め、前記作業中の教示位置をPOとする
    時、補正計算されて動くべき位置PNを前記座標系変換
    手段で求め、前記作業位置を修正する場合は前記位置合
    せ用治具にて、前記作業対象ワークの対象位置に位置さ
    れた前記ロボットアームの位置をPOとし、前記2組の
    座標系を交換して用いられる前記座標系変換手段で得ら
    れる位置をPNとして、記憶されている教示位置を書き
    換えることを特徴とするセンサーロボット。
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JP2011104720A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Honda Motor Co Ltd 教示ライン補正装置、教示ライン補正方法、及びそのプログラム
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