JPH04192005A - ロボットの手首姿勢変更装置 - Google Patents
ロボットの手首姿勢変更装置Info
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- JPH04192005A JPH04192005A JP32504190A JP32504190A JPH04192005A JP H04192005 A JPH04192005 A JP H04192005A JP 32504190 A JP32504190 A JP 32504190A JP 32504190 A JP32504190 A JP 32504190A JP H04192005 A JPH04192005 A JP H04192005A
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- 230000036544 posture Effects 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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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。
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〕
この発明は、ロボットの手首部の姿勢をより自由度の高
い姿勢に自動的に変更できるようにしたロボットの手首
姿勢変更装置に関する。
い姿勢に自動的に変更できるようにしたロボットの手首
姿勢変更装置に関する。
ロボットの操作においては、ロボットの各間接部の軸角
度を指定して各軸をそれぞれ別々に動作させる各軸操作
と、第５図に示すようにツール先端の３次元直交座標（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）とツールの姿勢を決めるツールの方向（ａ
、ｂ、ｃ）を指定してロボットを駆動する直交操作と、
の２つの方法が一般的に使われている。
度を指定して各軸をそれぞれ別々に動作させる各軸操作
と、第５図に示すようにツール先端の３次元直交座標（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）とツールの姿勢を決めるツールの方向（ａ
、ｂ、ｃ）を指定してロボットを駆動する直交操作と、
の２つの方法が一般的に使われている。
上記２方法のうちの直交操作においては、ツ−ル先端の
位置及び方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ）が指定される
と、６軸ロボツトの場合、この直交座票（Ｘ、Ｙ、Ｚ、
ａ、ｂ、ｃ）をロボットの各軸角度（θｌ、〜、θ６）
に変換してロボットを駆動するか、上記変換の際、上記
直交座票（Ｘ。
位置及び方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ）が指定される
と、６軸ロボツトの場合、この直交座票（Ｘ、Ｙ、Ｚ、
ａ、ｂ、ｃ）をロボットの各軸角度（θｌ、〜、θ６）
に変換してロボットを駆動するか、上記変換の際、上記
直交座票（Ｘ。
Ｙ 、 Ｚ 、 ａ ＋ ｂ ＋ ｃ ）たけ
ては各軸角度（θ１゜〜、θ６）に複数の解か存在して
しまうので、直交座標以外に手首部の姿勢を決めるパラ
メータを用いて各軸角度（θ１．〜．θ６）を１つに決
定するようにしている。
ては各軸角度（θ１゜〜、θ６）に複数の解か存在して
しまうので、直交座標以外に手首部の姿勢を決めるパラ
メータを用いて各軸角度（θ１．〜．θ６）を１つに決
定するようにしている。
ところか、この種のロボットにはロボットの手首部の各
軸には、通常例えば−１８０°≦θ４≦１８０’ 、−
１６０°≦θ５≦１６０°、−３６０°≦６６≦３６０
６というように、動作可能範囲が設定されており、上記
変換処理で求められた各軸角度が例えば、（θ４．θ５
．θＢ）−（１８０°、 ０’ 、 １８０’ ）や（
θ４．θ５．θＢ）−（０’ 、０°、３６０°）とい
うような自由度（正負の両回転方向に対する回転角度の
余裕度をいう、したかって、上記動作可能範囲の場合は
θ４−０’ 、ｅ５−０″、８Ｇ −０’ が最も自由
度が大きい））の少ないものであった場合、オペレータ
がこの後の操作で所要の位置及び方向を指定してロボッ
トを駆動しようとしても、ロボットか動かなくなってし
まうことかある。この状態で、オペレータが手首部の姿
勢をより自由度の高いものに変更しようとしても前述し
た各軸操作や直交操作では容易に変更できない。
軸には、通常例えば−１８０°≦θ４≦１８０’ 、−
１６０°≦θ５≦１６０°、−３６０°≦６６≦３６０
６というように、動作可能範囲が設定されており、上記
変換処理で求められた各軸角度が例えば、（θ４．θ５
．θＢ）−（１８０°、 ０’ 、 １８０’ ）や（
θ４．θ５．θＢ）−（０’ 、０°、３６０°）とい
うような自由度（正負の両回転方向に対する回転角度の
余裕度をいう、したかって、上記動作可能範囲の場合は
θ４−０’ 、ｅ５−０″、８Ｇ −０’ が最も自由
度が大きい））の少ないものであった場合、オペレータ
がこの後の操作で所要の位置及び方向を指定してロボッ
トを駆動しようとしても、ロボットか動かなくなってし
まうことかある。この状態で、オペレータが手首部の姿
勢をより自由度の高いものに変更しようとしても前述し
た各軸操作や直交操作では容易に変更できない。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ロ
ボットの手首部の姿勢を自由度の高いものに簡単かつ自
動的に変更することかできるロボットの手首姿勢変更装
置を提供することを目的とする。
ボットの手首部の姿勢を自由度の高いものに簡単かつ自
動的に変更することかできるロボットの手首姿勢変更装
置を提供することを目的とする。
この発明では、手首部に３軸を有し、前記手首部の先端
にツールを取り付けたロボットにおいて、ロボットの姿
勢を変更するための操作ボタンと、現在のツールの先端
位置およびその方向を直交座標系で求めるツール先端位
置測定手段と、前記操作ボタンか投入されると、前記ツ
ール先端位置測定手段の出力からこのツール先端位置お
よび方向を取り得るロボットの各軸の角度の組み合わせ
を全て求める第１の演算手段と、この第１の演算手段に
よって求められた複数の各軸の角度の組み合わせのうち
の手首部３軸の角度と予め設定された手首部３軸の動作
可能範囲とに基すき前記動作可能範囲の中央点からのず
れ量を示す指数を前記各組み合わせについてそれぞれ求
め、これらの指数のうちの最小値をとる前記各軸角度の
組み合わせを選択する第２の演算手段と、この第２の演
算手段によって選択された各軸の角度に従ってロボット
の各軸を駆動して手首部の姿勢を変更する駆動手段とを
具えるようにする。
にツールを取り付けたロボットにおいて、ロボットの姿
勢を変更するための操作ボタンと、現在のツールの先端
位置およびその方向を直交座標系で求めるツール先端位
置測定手段と、前記操作ボタンか投入されると、前記ツ
ール先端位置測定手段の出力からこのツール先端位置お
よび方向を取り得るロボットの各軸の角度の組み合わせ
を全て求める第１の演算手段と、この第１の演算手段に
よって求められた複数の各軸の角度の組み合わせのうち
の手首部３軸の角度と予め設定された手首部３軸の動作
可能範囲とに基すき前記動作可能範囲の中央点からのず
れ量を示す指数を前記各組み合わせについてそれぞれ求
め、これらの指数のうちの最小値をとる前記各軸角度の
組み合わせを選択する第２の演算手段と、この第２の演
算手段によって選択された各軸の角度に従ってロボット
の各軸を駆動して手首部の姿勢を変更する駆動手段とを
具えるようにする。
かかる本発明の構成では、所定の操作ボタンが投入され
ると、まず現在のツールの先端位置及び方向を取り得る
全ての各軸角度の組み合わせか算出される。そして、こ
れらの姿勢の中で手首部の各軸の回転角度か各軸の動作
可能角度範囲の中央付近に近いものを選択し、ロボット
の各軸角度を前記選択した回転角度に変更するようロボ
ットを駆動する。
ると、まず現在のツールの先端位置及び方向を取り得る
全ての各軸角度の組み合わせか算出される。そして、こ
れらの姿勢の中で手首部の各軸の回転角度か各軸の動作
可能角度範囲の中央付近に近いものを選択し、ロボット
の各軸角度を前記選択した回転角度に変更するようロボ
ットを駆動する。
以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたかって詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図は、この発明を適用するロボットＲＢを示すもの
であり、このロボットは第１軸１〜第６軸６を有し、第
６軸６に図示しないツールか取り付けられる。この場合
、第４軸４〜第６軸６の部分を手首部と称している。第
１軸〜第６軸の軸角度は０１〜θ６で表わす。
であり、このロボットは第１軸１〜第６軸６を有し、第
６軸６に図示しないツールか取り付けられる。この場合
、第４軸４〜第６軸６の部分を手首部と称している。第
１軸〜第６軸の軸角度は０１〜θ６で表わす。
かかる６軸ロボツトＲＢは、第３図に示すように、ロボ
ットコントローラ１０に接続され、このロボットコント
ローラ１０の制御によって駆動される。また、ロボット
の各軸の角度は図示しないエンコーダなどによって検出
され、これらの検出信号はロボットコントローラ１０に
人力されている。ロボットコントローラ１０にはティー
チングボックス２０か接続され、このティーチングボッ
クス２０からティーチング指令か出力される。このティ
ーチングボックス２０には、ティーチング用の通常の操
作ボタンの他に、姿勢変更用の操作ボタン３０が設けら
れている。この操作ボタン３０を投入することにより、
後述するロボットコントローラ１０の制御によってロボ
ットの姿勢かより自由度の大きい姿勢に変更される。
ットコントローラ１０に接続され、このロボットコント
ローラ１０の制御によって駆動される。また、ロボット
の各軸の角度は図示しないエンコーダなどによって検出
され、これらの検出信号はロボットコントローラ１０に
人力されている。ロボットコントローラ１０にはティー
チングボックス２０か接続され、このティーチングボッ
クス２０からティーチング指令か出力される。このティ
ーチングボックス２０には、ティーチング用の通常の操
作ボタンの他に、姿勢変更用の操作ボタン３０が設けら
れている。この操作ボタン３０を投入することにより、
後述するロボットコントローラ１０の制御によってロボ
ットの姿勢かより自由度の大きい姿勢に変更される。
以下、第１図のフローチャートにしたがって上記姿勢変
更の際の動作を説明する。
更の際の動作を説明する。
ティーチングなどの際、ロボットが動かなくなって、オ
ペレータが手首部の姿勢をより自由度の高いものに変更
しようと判断した場合、上記姿勢変更用の操作ボタンが
投入される。
ペレータが手首部の姿勢をより自由度の高いものに変更
しようと判断した場合、上記姿勢変更用の操作ボタンが
投入される。
■ロボットコントローラ１０は、この操作ボタン３０の
投入を検出すると（ステップ１００）、現在のツールの
位置及びその方向（ｘ、ｙ、ｚ。
投入を検出すると（ステップ１００）、現在のツールの
位置及びその方向（ｘ、ｙ、ｚ。
ａ、ｂ、ｃ）をロボットの各軸に取り付けられたエンコ
ーダの出力などから求める（ステップ１１０）。
ーダの出力などから求める（ステップ１１０）。
■次に、この直交座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ。
Ｃ）をロボットの各軸の角度（θ１．θ２．θ３゜θ４
．θ５．θ６）に変換する（ステ・ツブ１２０）。ただ
し、この変換においては、従来技術で用いていた手首姿
勢を決めるパラメータは用いない。
．θ５．θ６）に変換する（ステ・ツブ１２０）。ただ
し、この変換においては、従来技術で用いていた手首姿
勢を決めるパラメータは用いない。
したがって、この変換においては、直交座標（Ｘ。
Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ）をとり得る解は複数組存在する。
このようにして求まった複数組の解をθｔｌ。
θｔ２． θｔ３． θｔ４． θｔ５． θ
ｔ６（ｔ−１，２，３゜・・・・・・）とする。
ｔ６（ｔ−１，２，３゜・・・・・・）とする。
■ここで、手首部３軸の動作可能範囲の下限をθχ株ｉ
ｎとし、上限をθｘｉａｘとする（ｘ−４，５，６）。
ｎとし、上限をθｘｉａｘとする（ｘ−４，５，６）。
すなわち、
θ４ｓｉｎ≦θ４≦θ４ｍａｘ
θ５優ｉｎ≦θ５≦θ５ｍａｘ
θθｗｉｎ≦０６≦θＢＩｌａＸ
となっているとする。
■次に、前記求めた複数組の解θｔ１．θｔ２． θ
１３、 θｔ４． θｔ５． θ１Ｂ （ｔ−１，２，
３、・・・・・・）のなかで手首部の各軸回転角（θ１
４． θ１５． θｔ８）が各軸の動作可能範囲（
θｘｍｉｎ〜θｘｒＲａｘ、 ｘ−４，５，ｆｌｉ ）
の中央角度（θＸ額ｉｎ＋θｘｍａｘ／２ 、 Ｘ−４
，５，６）に近い解を選択する（ステップ１３０）。
１３、 θｔ４． θｔ５． θ１Ｂ （ｔ−１，２，
３、・・・・・・）のなかで手首部の各軸回転角（θ１
４． θ１５． θｔ８）が各軸の動作可能範囲（
θｘｍｉｎ〜θｘｒＲａｘ、 ｘ−４，５，ｆｌｉ ）
の中央角度（θＸ額ｉｎ＋θｘｍａｘ／２ 、 Ｘ−４
，５，６）に近い解を選択する（ステップ１３０）。
具体的には、前記求めた複数組の解それぞれについて、
手首部の各軸回転角（θｔ４． θｔ５． θｔ６
）と上記動作可能範囲（θ）Ｈｎｉｎ〜θｘＩｌａｘ、
Ｘ−４，５，Ｂ ）とを下式（１）に代入することで
動作可能範囲の中央角度からのずれ量を示す指数ｐｔを
算出する。
手首部の各軸回転角（θｔ４． θｔ５． θｔ６
）と上記動作可能範囲（θ）Ｈｎｉｎ〜θｘＩｌａｘ、
Ｘ−４，５，Ｂ ）とを下式（１）に代入することで
動作可能範囲の中央角度からのずれ量を示す指数ｐｔを
算出する。
ｐｔ −Σ １ θｔｘ −（θＸｌ１ａＸ＋θｘｉ
ｉｎ／２） １／（θＸｍａＸ−θｘａｉｎ） ｔ−１，２，Ｌ・・・・・・ ・・・（１）■上
記（１）式によって求めた複数組の解について各指数Ｐ
Ｌ、Ｐ ２．Ｐ ３．Ｐ ４．・・・のうち値が最小
のものを選択する。このようにして選択された各軸角度
は、ロボットのツール先端の位置及び姿勢を現在の直交
座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ）に位置させることがで
きる各軸角度のうちで最も自由度が大きいものである。
ｉｎ／２） １／（θＸｍａＸ−θｘａｉｎ） ｔ−１，２，Ｌ・・・・・・ ・・・（１）■上
記（１）式によって求めた複数組の解について各指数Ｐ
Ｌ、Ｐ ２．Ｐ ３．Ｐ ４．・・・のうち値が最小
のものを選択する。このようにして選択された各軸角度
は、ロボットのツール先端の位置及び姿勢を現在の直交
座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ）に位置させることがで
きる各軸角度のうちで最も自由度が大きいものである。
ロボットコントローラ１０では、このようにして選択し
た各軸角度を指令値としてロボットＲＢを駆動し、これ
によりロボットの各軸の姿勢をより自由度の高いものに
変更する（ステップ１４０）。
た各軸角度を指令値としてロボットＲＢを駆動し、これ
によりロボットの各軸の姿勢をより自由度の高いものに
変更する（ステップ１４０）。
かかる姿勢変更制御の一例を第４図に示す。この第４図
では、手首部の動作可能範囲を、−１８０″≦θ４≦１
８０６、−１６０°≦θ５≦１６０” 、−３６０°≦
θ６≦３６０６としている。
では、手首部の動作可能範囲を、−１８０″≦θ４≦１
８０６、−１６０°≦θ５≦１６０” 、−３６０°≦
θ６≦３６０６としている。
すなわち、第４図（ａ）に示すように、手首部の各軸角
度か（θ４．θ５．θＢ）’−（１８０°。
度か（θ４．θ５．θＢ）’−（１８０°。
０’、１８０’）となって、第４軸角度θ４と第６軸角
度θ６の自由度が悪くなった場合、姿勢変更用の操作ボ
タン２０を投入するようにすれば、第４図（Ｃ）に示す
ように、手首部の各軸角度が（１９４，θ５．θＢ）−
＝（Ｏｏ、０°、０＠）となって、これら手首部の自由
度を最良に変更することができる。、第４図（ａ）の場
合には第４軸が１８０°から０″へ回転されるが、これ
と共に第６軸も１８０°から０６へ回転されるので、ツ
ール先端の位置及びその方向を変化することなく手首部
の自由度が最良に変更されている。
度θ６の自由度が悪くなった場合、姿勢変更用の操作ボ
タン２０を投入するようにすれば、第４図（Ｃ）に示す
ように、手首部の各軸角度が（１９４，θ５．θＢ）−
＝（Ｏｏ、０°、０＠）となって、これら手首部の自由
度を最良に変更することができる。、第４図（ａ）の場
合には第４軸が１８０°から０″へ回転されるが、これ
と共に第６軸も１８０°から０６へ回転されるので、ツ
ール先端の位置及びその方向を変化することなく手首部
の自由度が最良に変更されている。
第４図（ｂ）は、各軸角度が（θ４．θ５．θＢ）−（
０”、０°、３６０”）となって、第６軸角度θ６の自
由度が悪くなった場合であるが、二の場合も本姿勢変更
制御を実行させることで、第４図（Ｃ）に示すように、
手首部の各軸角度が（θ４．θ５．θＥｉ）−（０’、
０°、０°）となり、これによりツール先端の位置及び
その方向を変化することなく手首部の自由度を最良に変
更させることができる。
０”、０°、３６０”）となって、第６軸角度θ６の自
由度が悪くなった場合であるが、二の場合も本姿勢変更
制御を実行させることで、第４図（Ｃ）に示すように、
手首部の各軸角度が（θ４．θ５．θＥｉ）−（０’、
０°、０°）となり、これによりツール先端の位置及び
その方向を変化することなく手首部の自由度を最良に変
更させることができる。
なお、実施例では６軸ロボツトについて示したが、本発
明は３軸の手首部を持つ他の軸構成を持つロボットに対
しても適用可能である。
明は３軸の手首部を持つ他の軸構成を持つロボットに対
しても適用可能である。
以上説明したようにこの発明によれば、所定の操作ボタ
ンを投入するたけで、ツール先端の位置及び方向を変化
することなくロボットの各軸の自由度を最上なものに変
更できるようになり、これによりティーチングなとの際
のロボット操作を簡単かつ効率よくなし得るようになる
。
ンを投入するたけで、ツール先端の位置及び方向を変化
することなくロボットの各軸の自由度を最上なものに変
更できるようになり、これによりティーチングなとの際
のロボット操作を簡単かつ効率よくなし得るようになる
。
第１図はこの発明の実施例を示すフローチャート、第２
図はこの発明を適用するロボットの一例を示す図、第３
図はロホットの制御系の構成を示す図、第４図は上記実
施例の具体例を示す図、第５図は６軸ロボツトを示す図
である。 １〜６・・・ロボット軸 １ｏ・・・ロボットコントロ
ーラ ２０・・・ティーチングボックス、［−一−−− ■願人代理人 木村高久蓋８．−： ：５≧ゴ、二・− 第１図 第２図 第３図
図はこの発明を適用するロボットの一例を示す図、第３
図はロホットの制御系の構成を示す図、第４図は上記実
施例の具体例を示す図、第５図は６軸ロボツトを示す図
である。 １〜６・・・ロボット軸 １ｏ・・・ロボットコントロ
ーラ ２０・・・ティーチングボックス、［−一−−− ■願人代理人 木村高久蓋８．−： ：５≧ゴ、二・− 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 手首部に３軸を有し、前記手首部の先端にツールを取り
付けたロボットにおいて、 ロボットの姿勢を変更するための操作ボタンと、現在の
ツールの先端位置およびその方向を直交座標系で求める
ツール先端位置測定手段と、前記操作ボタンが投入され
ると、前記ツール先端位置測定手段の出力からこのツー
ル先端位置および方向を取り得るロボットの各軸の角度
の組み合わせを全て求める第１の演算手段と、 この第１の演算手段によって求められた複数の各軸の角
度の組み合わせのうちの手首部３軸の角度と予め設定さ
れた手首部３軸の動作可能範囲とに基ずき前記動作可能
範囲の中央点からのずれ量を示す指数を前記各組み合わ
せについてそれぞれ求め、これらの指数のうちの最小値
をとる前記各軸角度の組み合わせを選択する第２の演算
手段と、この第２の演算手段によって選択された各軸の
角度に従ってロボットの各軸を駆動して手首部の姿勢を
変更する駆動手段と、 を具えるロボットの手首姿勢変更装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32504190A JPH087615B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ロボットの手首姿勢変更装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32504190A JPH087615B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ロボットの手首姿勢変更装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192005A true JPH04192005A (ja) | 1992-07-10 |
| JPH087615B2 JPH087615B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=18172493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32504190A Expired - Lifetime JPH087615B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ロボットの手首姿勢変更装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087615B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013013922A (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ストレッチフォーミング方法およびシステム |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP32504190A patent/JPH087615B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013013922A (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ストレッチフォーミング方法およびシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH087615B2 (ja) | 1996-01-29 |
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