JPH0417351Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、たとえば工作機械へのワークの着
脱、または機械器具等の溶接あるいは組立てライ
ン中に配設され、設定された所定の作業を完全に
自己制御できるロボツト装置の改良に関するもの
である。

一般に、この種ロボツト装置は、要求される多
種多様な動作に対応できるように、自在に動き得
るようにいわゆる「多関節ロボツト」に構成して
いる関係上、必然的に剛性が低いため、作業姿勢
の変化に伴つて撓みが発生し易いばかりでなく、
与えられた座標指令により位置決めをしたとき、
所定の作業を行なうロボツト装置のハンド先端に
おいては位置誤差が生じることが多い。

かかる問題に対処するため、従来は、自動作業
の前に、手動によつて実際の作業位置まで所定の
順序で動かして位置合わせを行ない、その位置情
報を検出してロボツト装置の記憶装置に記憶させ
る「テイーチング作業」が必要であるが、この
「テイーチング作業」は１点１点作業位置へロボ
ツト位置のハンド先端（手先）を位置決めする必
要があるため、特に高精度を必要とする位置合わ
せにおいては、その作業がきわめて面倒で相当の
時間がかかる欠点がある。

この考案はかかる点に着目してなされたもの
で、相異なる数点の作業位置を「テイーチング作
業」により教示するのみで、他の作業位置は座標
値から補正演算によりこれを求めて決定するよう
にしたロボツト装置を提供しようとするものであ
る。

すなわち、第１図および第２図は何れもこの考
案の一実施例を示すもので、第１図はロボツト装
置の構成図、第２図は動作説明図である。

まず、第１図において、１はアーム１Ａの自由
端部にワーク３を着脱自在につかむためのハンド
２を有するロボツト装置で、このロボツト装置１
によつて複数のワーク３を作業対象物４上の所定
位置に配列する場合について説明する。

まず、作業対象物４上のワーク３の配列位置
P₁〜P_oは、ロボツト装置１に固定したＸ，Ｙ，
Ｚ座標系５においてそれぞれα₁，β₁，γ₁〜α_o，
β_o，γ_oとして与えられるものと仮定すると、い
ま、ロボツト１のハンド２を任意のワーク配列位
置Ｐ点６にその座標値α，β，γを用いて位置決
めした場合には、ロボツト装置１のアーム１Ａ
や、ハンド２、および取扱からワーク３にかかる
重力などの影響によつて、ワーク３の位置は、座
標値より少しずれたP′点７、すなわちａ，ｂ，ｃ
に位置決めされるため、ワーク３の位置を正確に
Ｐ点６に位置決めするためには、座標値に補正を
加えた指令値を与える必要がある。

この補正指令値を求める手段としては、ワーク
３をつかんだロボツト装置１のアーム１Ａの先端
を、正確に部品配列位置に手動で位置合わせを行
ない、このときのロボツト装置１のハンド２の位
置を、ロボツト装置１に内蔵した位置検出器８で
読みとり、この位置情報を記憶装置９に記憶させ
るいわゆる「テイーチング作業」と呼ばれる方法
がある。

一般にこの種ロボツト装置においてこれの全可
動領域に対し、上述したようなワーク配列の作業
領域は狭い範囲であり、この作業領域内において
は、座標値と、その点に正確に位置決めするため
の指令値との間の誤差は、ほぼ線形に分布するも
のと見られている。

たとえば、第２図の動作説明図に示すように、
点Pi１０，Pj１１，Pk１２，Pl１３で囲まれた
領域内の位置決め作業を考えると、２点＝Pi１
０，Pk１２の座標値α_i，β_i，γ_i，α_k，β_k，γ_kとし
、
上述した「テイーチング作業」によつて求められ
たそれぞれの点の位置検出値をa_i，b_i，c_i，a_k，
b_k，c_kとすると、この領域内の任意の座標点Ｐ１
４，α，β，γへの位置決め指令値ａ，ｂ，ｃ
は、近似的に次式の補正計算式によつて求めるこ
とができる。

ａ＝a_k−a_i／α_k−α_i・（α−α_i）＋a_i……〔１
〕 ｂ＝b_k−b_i／β_k−β_i・（β−β_i）＋b_i……〔２
〕 ｃ＝c_k−c_i／γ_k−γ_i・（γ−γ_i）＋c_i……〔３
〕 なお、作業領域が小さいときには、上記算式に
よつて求められた値を指令値として用いることに
より、充分な高精度で位置決めが可能である。ま
た、この補正式を用いると、わずかに２点Pi，
Pkの「テイーチング作業」によつて作業領域全
体の補正された位置決め指令値を座標値から求め
ることが可能となり、「テイーチング作業」が大
巾に簡易化されることはいうまでもない。

また、上記補正計算式の精度をあげるときに
は、２点のテイーチング点として、これらを結ぶ
ベクトルのＸ，Ｙ，Ｚ座標系５の各成分がなるべ
く均等でかつ大きくなる２点を選択することが望
ましい。

さらに、上記補正計算式〔１〕〔２〕および
〔３〕は、それぞれ各座標軸毎に分離されている
ため、２点のテイーチング点を、それらを結ぶベ
クトルの対応座標軸写影成分が最大になるよう
に、座標軸毎に選定する手段を用いれば、一層計
算精度が向上するものである。すなわち、上記２
点Pi１０，Pk１２は、これらの点を結ぶベクト
ルのｘ軸成分が最大となるため、ｘ軸のテイーチ
ング点として選択し、また、Pj（α_j，β_j，γ_j）１
１，Pl（α_l，β_l，γ_l）１３は、これらを結ぶベクト
ルのＹ軸成分が最大となるため、Ｙ軸のテイーチ
ング点として選択し、さらに、Ｚ軸に関しても同
様な考え方で、たとえばPm，α_n，β_n，γ_n，Pn，
α_o，β_o，γ_oの２点をテイーチング点として選択
し、合計６点の「テイーチング作業」を行なうこ
とによつて求められた各点の位置検出値を用いて
領域内の任意の点Ｐ（α，β，γ）の位置指令値
ａ，ｂ，ｃを、次式によつて高精度に求めること
ができる。

ａ＝a_k−a_i／α_k−α_i・（α−α_i）＋a_i……〔1′
〕 ｂ＝b_l−b_j／β_l−β_j・（β−β_j）＋b_j……〔2′
〕 ｃ＝c_o−c_n／γ_o−γ_n・（γ−γ_n）＋c_n……〔3′
〕 但し、a_i，b_i，c_i，a_j，b_j，c_j，a_k，b_k，c_k，a_l，
b_l，c_l，a_n，b_n，c_n，a_o，b_o，c_oはそれぞれPi，
Pj，Pk，Pl，Pm，Pn点の「テイーチング作業」
による位置検出値である。

以上述べたように、この発明によれば相異なる
数点の作業位置を「テイーチング作業」により教
示するのみで、他の作業位置は、座標値から補正
演算によりこれを求めて決定するようにしたの
で、特に高精度を必要とする位置合わせにおいて
その作業がきわめて簡素化され、短時間に行なう
ことができる優れた実用的効果を有するものであ
る。

なお、上述した一実施例においては、ロボツト
装置に固定された座標系上での計算処理方式につ
いて説明したが、作業対象物４上に固定された座
標系上で与えられる座標値であつても容易にロボ
ツト座標系へ変換し得られ、同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は何れもこの考案の一実施
例を示すもので、第１図は構成図、第２図は動作
説明図である。 図面中、１はロボツト装置、１Ａはアーム、２
はハンド、３はワーク、４は作業対象物、５は
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系、６は位置決め座標点、７は位
置決め点、８は位置検出器、９は記憶装置、１
０，１１，１２，１３はそれぞれ作業領域を構成
する座標点である。なお、図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ロボツト上または作業領域上に設けられた座標
   系上に少なくとも相異なる２つの座標値により定
   められた作業点を与え、この作業点に一致するテ
   イーチング位置において前記ロボツトを位置合わ
   せし、前記ロボツトに設けられた位置検出手段を
   用いて前記テイーチング位置の座標値をテイーチ
   ング座標値として読みとり記憶するテイーチング
   手段と、 前記作業点の座標値と前記テイーチング座標値
   からの線形補間演算により、上記作業領域上に定
   められた任意の作業点における補正した位置決め
   指令値を求める補正手段を備えたことを特徴とす
   るロボツト装置。