JPH04306705A - キャリブレーション方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットなどの複
数の位置決め軸によって任意の位置に位置決め可能な装
置のキャリブレーション方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、架台に対してベース部材に取り付
け基準を有する位置決め装置のキャリブレーションは、
架台への取り付けベース部の基準位置に対して一意に座
標値が決められる専用治具１０を使用してキャリブレー
ションを行なっていた。このキャリブレーションによっ
て異なるロボット同士の取り付けの互換性を得ることが
できる。また、多関節ロボットにおいてはロボット同士
の互換性だけでなく、関節座標系と直角座標系の変換の
際に直角座標系に歪が生じないためにも必要である。こ
れらのキャリブレーション方法は種々知られている。

【０００３】一方、これら治具を用いたキャリブレーシ
ョンは給材装置などの周辺装置がない装置単体では有効
であるが、機械装置などに組み込まれた状態でトラブル
が発生した場合には不可能な場合が多く、ロボットをと
りはずしてキャリブレーションをやり直さねばならなか
った。さもなくば位置の再現性がえられず、再度全位置
をテイーチングしなおさねばならなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は位置決め装置
が機械装置に組み込まれた後に何等かの不具合によって
論理的座標系のキャリブレーション・データが失われた
場合でも容易に再キャリブレーションが可能な方法を提
供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】再キャリブレーションは
、従来のキャリブレーション方法によって架台への取り
付けベース部材に対しその基準位置に対して一意的に決
まった座標系を設定する公知の手段、各制御軸ごとにア
ーム間の機械位置関係を一意に決める手段、この機械基
準位置を関節座標系の座標値として記録する手段、再度
キャリブレートを行なう際に各制御軸ごとに再度機械基
準位置に位置決めし、記録しておいた関節座標系の座標
値を設定する手段によって達成される。

【０００６】

【作用】このように、各制御軸ごとの機械基準位置に位
置決めし、この位置を論理座標系の座標値として記憶す
ることによって、動力伝達機構を再構成した場合でも再
度制御軸毎の機械基準位置に位置決めし、記憶した座標
値を再設定することで初期のキャリブレーションされた
状態に戻すことができる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２はインクリメンタル・エンコー
ダ付きのサーボ・モーターを持つ４軸制御の水平多関節
型ロボットの側面図及び平面図である。公知のキャリブ
レーション方法によるキャリブレーションの一例を示し
ている。マニピュレータには架台の取り付けの際、常に
同じ位置に取り付け可能なようにベース部材２０に基準
面２１及び２２が設けられている。一方架台にもマニピ
ュレータの基準面２１及び２２と接する基準面３１及び
３２が設けられ、マニピュレータを交換する際に座標値
の互換性をとる為に用いられる。総てのマニピュレータ
はこの基準面２１及び２２を基準にして相対的に定めら
れた直角座標系の上の位置指令に基づいて位置決めされ
る。キャリブレーション治具１０も基準面１１及び１２
を持ち、マニピュレータのベースに設けられた基準面２
１及び２２に接するように設置される。また基準面１１
及び１２に対し精度良く作成された基準穴１３を持ち、
マニピュレータの基準面２１及び２２に接するように設
置した時、マニピュレータが有する固有の直角座標系上
での座標値が既知となっている。

【０００８】インクリメンタル・エンコーダをもつ水平
関節型ロボットにおける公知のキャリブレーションは例
えば次のように行われる。

【０００９】図３は第一アームの原点復帰時の原点セン
サーとアームの関係及びエンコーダのＺ相との関係を示
す図で、図４は再キャリブレーション時の原点復帰時の
同様の関係を示す図である。

【００１０】まず、原点復帰動作においてアームはセン
サーがオンまたはオフするまでゆっくりと一方向に動作
し、センサー作動位置５０で停止する。次にエンコーダ
が１回転に一度発生するＺ相信号の検出位置５１まで移
動し、この位置を仮原点とする。次にキャリブレーショ
ン治具１０の基準穴１３にハンド１４を勘合可能に位置
決めし、この時の関節座標系のデータと設計上の関節座
標系のデータとの差δ１とδ２を求める。δ１は第一軸
、δ２は第二軸の角度である。次の原点復帰動作ではＺ
相の検出位置５１へ移動後オフセット量δ１またはδ２
だけ移動し、この位置５２を改めて原点とする。この後
、再びキャリブレーション治具１０の基準穴１３の設計
上の座標値へ移動するように制御すればハンド１４を基
準穴１３に挿入することができる。

【００１１】次に各軸ごとにアームとベース部材または
アーム相互の位置を一意に決める基準位置に位置決めし
、その関節座標値を記憶する。図５は第一アームについ
てベース部材に対し相対位置を一意に位置決めする手段
の一例を示している。６０はベース鋳物に設けられた基
準穴で６１は第一アームに設けられた基準穴である。 ２つの穴位置が一致するようにアームを移動し、ピン６
２を穴６０及び６１に同時に挿入して位置決めの確認を
行う。この位置の関節角ＡＪ１を記憶する。同様に第二
軸の基準位置をそれぞれＡＪ２として記憶する。

【００１２】次にメンテナンスのため第一アームのモー
ター交換を行った場合に、再キャリブレーションを行い
、メンテナンス前の位置データをそのまま使うための手
順を示す。まず原点センサーがオンまたはオフする位置
まで位置決めし、エンコーダのＺ相が検出されるまで移
動する。この位置を仮原点とする。次に第一アームの基
準穴６０及び６１を合わせ、ピン６２を挿入して位置決
めを確認し、その位置をＡＪ１’とする。モーターを交
換する前後の基準位置の関節座標値の差はδ’＝ＡＪ１
’ーＡＪ１として求められ、この値を新たなオフセット
値として設定する。再度原点復帰を行うとモーターのＺ
相が検出される位置５２からオフセットδ’だけ移動し
た位置を座標管理上の原点として設定する。これで関節
座標系での指令値がモーター交換前後で同じ位置に制御
され、ひいては直角座標系での指令値がモーター交換前
後で同じ位置に制御され、データの互換性がえられるこ
ととなる。

【００１３】以上の説明においては第一軸についてアー
ムのベースに対する基準位置を決める手段としてベース
及びアームに設けられた基準穴を用いたが、メカニカル
・ストッパーに接触する位置を基準位置とすることもで
きる。メカニカル・ストッパーに接触する位置の再現精
度を十分高く製作すれば特別な機構なしに再キャリブレ
ーションが可能である。また、モーターについてはイン
クリメンタル・エンコーダーをもつモーターについて説
明したが、アブソリュート・エンコーダをもつモーター
についても適用可能であり、有効な再キャリブレーショ
ンの方法となる。この時は原点復帰は行なわれないが、
関節座標原点位置を各軸ごとに仮定し、各軸のアームが
基準位置に位置決めされる時の座標が再キャリブレーシ
ョン前と同じ座標値になるように関節座標原点位置を設
定すればよい。

【００１４】

【発明の効果】以上に方法によれば、モーターや減速機
、原点センサーの交換などのメンテナンスの際に容易に
再キャリブレーションができ、再テイーチングなどの手
間を大幅に省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のキャリブレーション方法を説明する水平
関節型マニピュレータの側面図。

【図２】従来のキャリブレーション方法を説明する水平
関節型マニピュレータの平面図。

【図３】原点復帰動作の原理図。

【図４】本発明に関わる原点復帰動作の原理図。

【図５】第一軸の基準位置確認方法説明図。

【符号の説明】

１０　　キャリブレーション用治具 ２０　　位置決め装置のベース部材 ２１　　ベース部材の架台への取り付け基準面２２　　
ベース部材の架台への取り付け基準面６０　　ベース部
材の基準穴 ６１　　第一アームの基準穴 ６２　　位置決め確認用ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベース部材に対して一意に定めた装置
   固有の座標系を有する位置決め装置のキャリブレーショ
   ン方法であって、前記固有の座標系を取り付けベース部
   材に対してキャリブレーションする手段を有し、キャリ
   ブレーションを行なった後、各軸ごとのアーム間の機械
   的位置関係を一意に位置決めする手段と、キャリブレー
   ションの済んだ座標系における各軸ごとの機械的基準位
   置の座標値を記憶する手段とを有し、キャリブレーショ
   ンの行なわれた状態が失われた場合に、再度各軸ごとの
   機械的基準位置に位置決めし、前期記憶された基準位置
   の座標値との相関値によって固有の座標系を再構築する
   ことを特徴とするキャリブレーション方法。