JPH0326482A - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents
産業用ロボットの制御装置Info
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- JPH0326482A JPH0326482A JP16105089A JP16105089A JPH0326482A JP H0326482 A JPH0326482 A JP H0326482A JP 16105089 A JP16105089 A JP 16105089A JP 16105089 A JP16105089 A JP 16105089A JP H0326482 A JPH0326482 A JP H0326482A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 101100460719 Mus musculus Noto gene Proteins 0.000 description 1
- 101100187345 Xenopus laevis noto gene Proteins 0.000 description 1
- 230000029777 axis specification Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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。
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、産業用ロボソトの制御装置に関し、特にティ
ーチングの容易な制御手段に係る。
ーチングの容易な制御手段に係る。
工具の姿勢制御可能な産業用ロポットは、工具の先端と
被加工物との相対位置を決定するための直交３軸の他、
工具姿勢を決定するために少なくとも回転２軸を具備し
ている。したがって、その運動制御は、それらの各軸に
ついて必要なデータを入力することによって行われる。
被加工物との相対位置を決定するための直交３軸の他、
工具姿勢を決定するために少なくとも回転２軸を具備し
ている。したがって、その運動制御は、それらの各軸に
ついて必要なデータを入力することによって行われる。
そして、その制御装置に対する運動経路の設定は、点座
標をティーチングすることによって行われる。
標をティーチングすることによって行われる。
従来、そのティーチング操作は、斜面上の経路などに対
して工具の姿勢を固定したまま工具の先端を工具の向い
ている方向に移動させるときや、その方向に垂直な面で
移動させるときに、工具を直交３軸の方向それぞれイン
チングキーなどで動かずことによって行われている。こ
の場合、工具の方向やその力向に垂直な面に対し、直交
３軸は、必ずしも平行な状態または垂直な状態となって
いない。このため、工具の方向やその方向に垂直な平面
上での移動経路のティーチング操作は、移動方向を各輔
方向に分解し、同時に２軸以上のデータを入力すること
によって割り出さなければならないため、非常に困難で
あり、また長時間を必要とした。
して工具の姿勢を固定したまま工具の先端を工具の向い
ている方向に移動させるときや、その方向に垂直な面で
移動させるときに、工具を直交３軸の方向それぞれイン
チングキーなどで動かずことによって行われている。こ
の場合、工具の方向やその力向に垂直な面に対し、直交
３軸は、必ずしも平行な状態または垂直な状態となって
いない。このため、工具の方向やその方向に垂直な平面
上での移動経路のティーチング操作は、移動方向を各輔
方向に分解し、同時に２軸以上のデータを入力すること
によって割り出さなければならないため、非常に困難で
あり、また長時間を必要とした。
したがって、本発明の目的は、工具方向やその方向に垂
直な平面上の移動を簡単な入力操作により行えるようＧ
こし、斜面上の教示点のテイーチング操作を簡略化（−
、教示時間の短縮を図ることである。
直な平面上の移動を簡単な入力操作により行えるようＧ
こし、斜面上の教示点のテイーチング操作を簡略化（−
、教示時間の短縮を図ることである。
」二記目的のもとに、本発明は、直交３軸の移動モード
と別に、ティーチングのために工具について専用の工具
座標系を設定し、この工具座標系で工具先端のティーチ
ング操作をテイーチングボソクスにより直接行えるよう
にしている。
と別に、ティーチングのために工具について専用の工具
座標系を設定し、この工具座標系で工具先端のティーチ
ング操作をテイーチングボソクスにより直接行えるよう
にしている。
このため、ティーチングに際し、オ（ヘ）レータは、、
工具の姿勢を固定１，たまま、その工具に固有な工具座
標系にもとづいて、ティーチングボックスのインチーン
グキーにより工具先端を移動できる。この教示に際し、
制御装置は、工具座標系のデークを直交３軸ずなわちワ
ールド座標系に変換し、王只の先端を移動１−、エ具の
先端のワールド座標系での位置データをメモリ内に格納
して行く。
工具の姿勢を固定１，たまま、その工具に固有な工具座
標系にもとづいて、ティーチングボックスのインチーン
グキーにより工具先端を移動できる。この教示に際し、
制御装置は、工具座標系のデークを直交３軸ずなわちワ
ールド座標系に変換し、王只の先端を移動１−、エ具の
先端のワールド座標系での位置データをメモリ内に格納
して行く。
工具座標系とワールド座標系との関係は、以下のように
定められる。
定められる。
工具座標系で各軸の速度指令値（６，ｍ，ｎ）が与えら
れると、工具の移動ベクトルＶは次式で計算され、ワー
ルド座標系での移動に変換される。
れると、工具の移動ベクトルＶは次式で計算され、ワー
ルド座標系での移動に変換される。
（ｅイＬ ｅ，，ｅｚｚ） ：工具座標系基底ベク
トル（ｅ， ｅ， （！，）“：ワーＪレド座標系
基底ベクトル ［ｅ ｍ ｎ） ：工具座標系での各座標
軸の速度指令値 に対する傾斜面に対し工具を垂直な状態に設定すれば、
その傾斜面と平行または乗直な位置関係の工具座標系に
よって直接必要な軸移動ができる。
トル（ｅ， ｅ， （！，）“：ワーＪレド座標系
基底ベクトル ［ｅ ｍ ｎ） ：工具座標系での各座標
軸の速度指令値 に対する傾斜面に対し工具を垂直な状態に設定すれば、
その傾斜面と平行または乗直な位置関係の工具座標系に
よって直接必要な軸移動ができる。
このため、教示過程で、移動方向の分解・合戒や変換操
作が必要とされず、教示のための移動が簡酩化できる。
作が必要とされず、教示のための移動が簡酩化できる。
第１図は、制御対象の産業用ロボ・ノト１を示している
。
。
この産業用ロボットｌは、被加工ＩＦＩ２に対し工具３
の相対位置および運動経路を制御するために、直交３軸
つまりＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置決め機構４およ
び回転２軸としてのα軸およびβ軸の位置決め機構５を
備えている。直交３軸の位置決め機構４は、例えば門形
の直交３軸割り出し機構などによって横戊されている。
の相対位置および運動経路を制御するために、直交３軸
つまりＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の位置決め機構４およ
び回転２軸としてのα軸およびβ軸の位置決め機構５を
備えている。直交３軸の位置決め機構４は、例えば門形
の直交３軸割り出し機構などによって横戊されている。
また、α軸は、Ｚ軸を中心に回転する軸であり、β軸は
、α軸に対して４５度の交角で回転する。そして、工具
３は、β軸の回りに４５度の交角で回転自在に支持され
ていて、その先端の加工点Ｐは、α軸とβ軸との交点に
あるため、α軸やβ軸の回転にかかわらず、ワールド座
標上で移動しない。ここで、被加工物２と工具３の先端
との相対位置は、ワールド座標系すなわちＸ軸、Ｙ軸お
よびＺ軸によって決定され、また工具の姿勢は、α軸お
よびβ軸の角度により決定される。
、α軸に対して４５度の交角で回転する。そして、工具
３は、β軸の回りに４５度の交角で回転自在に支持され
ていて、その先端の加工点Ｐは、α軸とβ軸との交点に
あるため、α軸やβ軸の回転にかかわらず、ワールド座
標上で移動しない。ここで、被加工物２と工具３の先端
との相対位置は、ワールド座標系すなわちＸ軸、Ｙ軸お
よびＺ軸によって決定され、また工具の姿勢は、α軸お
よびβ軸の角度により決定される。
次に、第２図は、産業用ロボットｉの制御装置１０の構
成を示している。
成を示している。
この制′４Ｂ装置１０は、各軸毎に位置制御部１１、ｌ
２、１３、１４、１５を備えている。これらの回転量お
よび回転速度の制御は、運動制御部１６内のＣＰＵ１６
１のプログラムおよびメモリｌ６２の記憶データにもと
づいてデータバスｌ７を介し行われる。また、これらの
運動制御部１６に対するデータ入力は、主制御盤１８に
よりインターフェースｌ９を介し、またはティーチング
ボックス２０によるインターフェース２１を介し設定さ
れる． 第３図は、ティーチングポンクス２０の一例を示す。こ
のティーチングボックス２０は、インチング指定キー２
２、軸指定キー２３、インチングキー２４、トーチ（工
具）モードキー２５、テンキー２６、その他のファンク
ションキーや、表示器２７および各種の表示ランプ２８
を具備している。
２、１３、１４、１５を備えている。これらの回転量お
よび回転速度の制御は、運動制御部１６内のＣＰＵ１６
１のプログラムおよびメモリｌ６２の記憶データにもと
づいてデータバスｌ７を介し行われる。また、これらの
運動制御部１６に対するデータ入力は、主制御盤１８に
よりインターフェースｌ９を介し、またはティーチング
ボックス２０によるインターフェース２１を介し設定さ
れる． 第３図は、ティーチングポンクス２０の一例を示す。こ
のティーチングボックス２０は、インチング指定キー２
２、軸指定キー２３、インチングキー２４、トーチ（工
具）モードキー２５、テンキー２６、その他のファンク
ションキーや、表示器２７および各種の表示ランプ２８
を具備している。
まず、オペレータは主制御盤ｌ８でティーチングモード
を選択し、ティーチングボックス２０のインチング指定
キー２２を操作して、軸移動モードをインチングモード
に設定し、軸指定キー２３を必要な回数だけ押すことに
よって、αβ軸を選択してから、インチングキー２４を
押すことによって、α軸またはβ軸を中心として工具３
を回転させ、被加工物２の例えば斜面のティーチングに
適切な垂直姿勢とする。
を選択し、ティーチングボックス２０のインチング指定
キー２２を操作して、軸移動モードをインチングモード
に設定し、軸指定キー２３を必要な回数だけ押すことに
よって、αβ軸を選択してから、インチングキー２４を
押すことによって、α軸またはβ軸を中心として工具３
を回転させ、被加工物２の例えば斜面のティーチングに
適切な垂直姿勢とする。
次に、オペレータは、トーチモードキー２５を押し、軸
指定モードを工具座標系移動モードとし、インチングキ
ー２４を押すことによって、工具座標系をＸＹＺ軸の方
向に移動させる。
指定モードを工具座標系移動モードとし、インチングキ
ー２４を押すことによって、工具座標系をＸＹＺ軸の方
向に移動させる。
また、この時点で制御装置は、工具座標系とワールド座
標系との関係を現在のα軸β軸の回転角により計算し、
（Ｔ）の値をあらかじめ求めておく． このあと、オペレータが各インチングキ−２４を押すこ
とによって、制御装置は予め工具座標系の軸毎に指定し
てある速度を参照し、選択した軸に対応する工具座標系
の速度指令値（ｌｍｎ）を決定し、（１！ｍｎ）（Ｔ）
の演算を施すことにより、ワ ールド座標系の各軸移動
速度を求め、位置制御部１１、１２、１３、ｌ４、ｌ５
に指令データを送り、工具３を移動させる。なお、工具
座標系のインチングでは、α軸およびβ軸のインチング
は無視される。
標系との関係を現在のα軸β軸の回転角により計算し、
（Ｔ）の値をあらかじめ求めておく． このあと、オペレータが各インチングキ−２４を押すこ
とによって、制御装置は予め工具座標系の軸毎に指定し
てある速度を参照し、選択した軸に対応する工具座標系
の速度指令値（ｌｍｎ）を決定し、（１！ｍｎ）（Ｔ）
の演算を施すことにより、ワ ールド座標系の各軸移動
速度を求め、位置制御部１１、１２、１３、ｌ４、ｌ５
に指令データを送り、工具３を移動させる。なお、工具
座標系のインチングでは、α軸およびβ軸のインチング
は無視される。
〔工具座標系からワールド座標系への変換〕ティーチン
グ操作中に、運動制御部ｌ６は、座標変換して、ワール
ド座標系（ＸＹＺ）の移動指令を作威し、工具先端を移
動後ティーチングボックスの追加、修正キーによりティ
ーチングデータを記憶する． 第４図は座標変換の説明である。
グ操作中に、運動制御部ｌ６は、座標変換して、ワール
ド座標系（ＸＹＺ）の移動指令を作威し、工具先端を移
動後ティーチングボックスの追加、修正キーによりティ
ーチングデータを記憶する． 第４図は座標変換の説明である。
＋１）ＸＹＺ座標系をＺ軸回りにＵ回転し、その座標系
をｘＩｙＩ ｚｌ座標系とする。
をｘＩｙＩ ｚｌ座標系とする。
（２１ Ｘ＋ ３’ｌ ２＋座標系をｙＩ軸回り
に、π／４回転し、その座標系を、Ｘｚ ｙｘ Ｚｚ座
標系とする。この座標系で（０、０、■）がβ軸の方向
ベクトルである。
に、π／４回転し、その座標系を、Ｘｚ ｙｘ Ｚｚ座
標系とする。この座標系で（０、０、■）がβ軸の方向
ベクトルである。
（３） Ｘｔ ＹＺ ２ｇ座標系を２２軸回りにＶ回
転し、その座標系をＸｓ Ｖｘ Ｘｓ座標系とする。
転し、その座標系をＸｓ Ｖｘ Ｘｓ座標系とする。
（４）ｘゴＹｘ ｚｉ座標系をｙ，軸回りにーπ／４回
転し、その座標系をＸ４ ３’４ Ｚ４座標系とする。
転し、その座標系をＸ４ ３’４ Ｚ４座標系とする。
この座標系で（０、０、ｌ）が工具方向ベクトルＮであ
り、この座標系が工具座標である。
り、この座標系が工具座標である。
ここで、Ｕ＝一α、■＝一βである。
よって、これら（１） （２） （３１ （４１より、
回転マトリックスを求めて、ＸＹＺ座標系（ワールド座
標系）とｘ４ｙ４ ｚ４座標系（工具座標系）との関係
を求める。なお、マトリックス中ＣはＣｏｓを、またＳ
はＳｉｎをそれぞれ表す。
回転マトリックスを求めて、ＸＹＺ座標系（ワールド座
標系）とｘ４ｙ４ ｚ４座標系（工具座標系）との関係
を求める。なお、マトリックス中ＣはＣｏｓを、またＳ
はＳｉｎをそれぞれ表す。
Ｚ軸回りの回転マトリックス
ｙ１軸回りの回転マトリックス
Ｚｔ軸回りの回転マトリックス
−１／２Ｓα（１千Ｃβ）−１／反ＣαＣβＣαＣβ−
１ポＳαＳβ −１／２ｓα（１−Ｃβ）＋１／汀ＣαＣβ１／２（１
−Ｃβ）Ｉ よッテ、Ｔ ＝ Ｔ ｙｘ ’ Ｔ−２ ’ Ｔｙ＋
’ Ｔ−とすれば、Ｘ４ｙ４ ２ａの工具座標系とＸ
ＹＺ座標系の関係は、それぞれの座標系の基底ベクトル
を（ｅ８４ｃｙａ＋ ｅ ，＋４）、（ｅＸ＋ ｙ
＋ｅａ）とすれば、ｅ 下記となる。
１ポＳαＳβ −１／２ｓα（１−Ｃβ）＋１／汀ＣαＣβ１／２（１
−Ｃβ）Ｉ よッテ、Ｔ ＝ Ｔ ｙｘ ’ Ｔ−２ ’ Ｔｙ＋
’ Ｔ−とすれば、Ｘ４ｙ４ ２ａの工具座標系とＸ
ＹＺ座標系の関係は、それぞれの座標系の基底ベクトル
を（ｅ８４ｃｙａ＋ ｅ ，＋４）、（ｅＸ＋ ｙ
＋ｅａ）とすれば、ｅ 下記となる。
工具方向ベクトルは、Ｘｓ ｙａ ２４座標系では、、
（０、０、１）より次式が成立する。
（０、０、１）より次式が成立する。
Ｔ ＝ Ｔｙｓ ・Ｔ−ｚ ・ Ｔｙ＋ ＝ Ｔ，ただ
し、Ｔｉｊは式（６）の各要素である。
し、Ｔｉｊは式（６）の各要素である。
工具方向ベクトルは、それをｎｔとすると、次式となる
． また、κ４ｙ，ｚ４座標系で速度指令値（ｆｆｍｎ）が
与えられると、工具３の移動方向ヘクトルは、次式で求
められる。
． また、κ４ｙ，ｚ４座標系で速度指令値（ｆｆｍｎ）が
与えられると、工具３の移動方向ヘクトルは、次式で求
められる。
本発明では、工只座標移動モードにより、直交３軸のワ
ールド座標系とは別に工具の姿勢に固有な工具座標系が
設定され、この工具座標系で工具の移動経路が入力でき
るため、工具の方向やその方向に垂直な面でのデータ入
力がティーチングボノクスのインチングキーなどにより
直接的に行え、複羅な演算や同時入力なども必要とされ
ないため、教示操作が簡単に行え、それに必要な時間も
短縮できる。
ールド座標系とは別に工具の姿勢に固有な工具座標系が
設定され、この工具座標系で工具の移動経路が入力でき
るため、工具の方向やその方向に垂直な面でのデータ入
力がティーチングボノクスのインチングキーなどにより
直接的に行え、複羅な演算や同時入力なども必要とされ
ないため、教示操作が簡単に行え、それに必要な時間も
短縮できる。
第１図は産業用ロボソトのスケルトン斜面図、第２図は
制御装置のブロック線図、第３図はティーチングボック
スの正面図、第４図および第５図は座標変換の説明図で
ある。 １・・産業用ロボソｌ・、２・・被加工物、３・・工具
、４・・直交３軸の位置決め機構、５・・回転２軸の位
置決め機構、１０・・制御装置、ｉｉ、１２、１３、１
４、１５・・位置制御部、１６・・運動制御部、ｌ８・
・主制御盤、２ｏ・・ティーチングボックス。 第 ！ 図 第 ２ 図 第 ３ 図
制御装置のブロック線図、第３図はティーチングボック
スの正面図、第４図および第５図は座標変換の説明図で
ある。 １・・産業用ロボソｌ・、２・・被加工物、３・・工具
、４・・直交３軸の位置決め機構、５・・回転２軸の位
置決め機構、１０・・制御装置、ｉｉ、１２、１３、１
４、１５・・位置制御部、１６・・運動制御部、ｌ８・
・主制御盤、２ｏ・・ティーチングボックス。 第 ！ 図 第 ２ 図 第 ３ 図
Claims (1)
- 工具の先端と被加工物との相対位置を設定する直交３軸
および工具姿勢を決定する少なくとも回転２軸を具備す
る産業用ロボットと、記憶部内に直交３軸上の所定の点
座標および回転２軸の所定の回転角を記憶させこの点座
標および回転角により上記産業用ロボットの運動を制御
する制御装置と、上記制御装置に電気的に接続され離間
した位置で産業用ロボットの各軸のデータを入力可能な
ティーチングボックスと、ティーチングのために各軸毎
の移動モードと別に工具座標系にて工具の移動を行う工
具座標移動モードを設け、工具の姿勢を決定する回転２
軸の角度により工具の姿勢に固有の工具座標系とワール
ド座標系の関係を求める手段と、工具座標系にて移動方
向を指定するインチングキーなどに応じて工具を移動さ
せるために、工具座標系からワールド座標系への変換手
段を設けたことを特徴とする産業用ロボットの制御装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16105089A JP2750739B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 産業用ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16105089A JP2750739B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 産業用ロボットの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0326482A true JPH0326482A (ja) | 1991-02-05 |
| JP2750739B2 JP2750739B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=15727655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16105089A Expired - Fee Related JP2750739B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 産業用ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2750739B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06114767A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 回転外部軸を有する産業用ロボットの教示方法およびそれに用いる教示装置 |
| WO1997006473A1 (fr) * | 1995-08-09 | 1997-02-20 | Fanuc Ltd | Robot fonctionnant par petits deplacements |
| KR19980054432A (ko) * | 1996-12-27 | 1998-09-25 | 이종수 | 월드좌표계에 대한 산업용 로봇좌표계의 정의 장치 및 그 방법 |
| JP2012066322A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Daihen Corp | ロボット制御システム |
| CN116944702A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 南通科美自动化科技有限公司 | 一种原位激光切割机械手、装置及方法 |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16105089A patent/JP2750739B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06114767A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 回転外部軸を有する産業用ロボットの教示方法およびそれに用いる教示装置 |
| WO1997006473A1 (fr) * | 1995-08-09 | 1997-02-20 | Fanuc Ltd | Robot fonctionnant par petits deplacements |
| US5911892A (en) * | 1995-08-09 | 1999-06-15 | Fauc Ltd. | Jog operation method for robot |
| KR19980054432A (ko) * | 1996-12-27 | 1998-09-25 | 이종수 | 월드좌표계에 대한 산업용 로봇좌표계의 정의 장치 및 그 방법 |
| JP2012066322A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Daihen Corp | ロボット制御システム |
| CN116944702A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 南通科美自动化科技有限公司 | 一种原位激光切割机械手、装置及方法 |
| CN116944702B (zh) * | 2023-09-19 | 2024-04-16 | 南通科美自动化科技有限公司 | 一种原位激光切割方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2750739B2 (ja) | 1998-05-13 |
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