JPH05100724A - ロボツトの位置補正方法 - Google Patents

ロボツトの位置補正方法

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JPH05100724A
JPH05100724A JP29054791A JP29054791A JPH05100724A JP H05100724 A JPH05100724 A JP H05100724A JP 29054791 A JP29054791 A JP 29054791A JP 29054791 A JP29054791 A JP 29054791A JP H05100724 A JPH05100724 A JP H05100724A
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Japan
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Application number
JP29054791A
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English (en)
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Kazuhiko Onoe
一彦 尾上
Nobuaki Nakatsuchi
宜明 中土
Osamu Nakagawa
修 中川
Hirohisa Sakai
浩久 酒井
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク上の4点以上の点の位置座標を利用し
てロボットの位置補正がなしうる制御方法を提供する。 【構成】 本発明のロボットの制御方法は、取付け部を
有するワークW1及び取付けの対象となるワークW2上の
特定の4点以上の位置座標を計測し、得られた計測値か
ら目標位置とのずれを求め、そのずれ合計値が最小とな
る補正移動量を最短左側インバース法により求め、その
補正移動量によりワークW2の位置を補正することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロボットの位置補正方法
に関する。さらに詳しくは、一方のワークの取付け枠に
ロボットのアームに保持されている他方のワークを取付
ける際におけるロボットの位置補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりロボットの位置制御方法とし
て、3点を特定すれば平面が規定されることを利用し
て、モデルワークの多数の点群のうち代表点P1、P2
3のみを設定し、実際の作業に際しては、前記代表点
に対応する実ワークの点P1´、P2´、P3´を教示に
より与える。そして、それ以外の点、例えばP4に関し
ての対応する点P4´を求めるときは、モデルワークの
4点P1、P2、P3、P4とそれらに対応する実ワークの
点P1´、P2´、P3´、P4´では、相対的な位置ずれ
はないことを前提にして、P1´、P2´、P3´を利用
して点P4´の座標を求めている。
【0003】しかし実際には点P1´、P2´、P3´の
教示や測定には誤差が伴うので、それらを使って求めた
点も相対位置にずれが生じて、全体的にゆがめられたも
のなる。このような問題を解決すべく、3次元空間中に
モデルワーク上の基準となる複数個の点の位置座標を予
め有し、これらの相対位置を変えることなく全ての点を
実ワークに対応する場所に移動させる3次元変換におい
て、モデルワーク上の基準となる点群から3個の代表点
1、P2、P3を選び、作業に際して、これらの点に対
応する実ワーク上の3点を教示して得たQ1、Q2、Q3
と、前記3個の代表点P1、P2、P3点に対応する実ワ
ーク上の点として座標変換によって得た位置座標P
1´、P2´、P3´との距離の2乗の和が最小となるよ
うに当該教示点Q1、Q2、Q3の座標値の修正を行って
モデルワーク上の他の点を実ワーク上の対応点に座標シ
フトすることを特徴とする産業用ロボットの3次元シフ
ト制御方法が提案されている(特開平3ー7710
6)。
【0004】しかしながら、この制御方法によっても4
点の位置情報が必要となる場合、3点の座標値から4点
目を算出しているので、この点近傍の誤差が大きくなる
という問題や一点の計測誤差の影響が大きくでることが
あるという問題がある。さらに、教示位置に対してワー
クが回転している場合やワークの形状に誤差がある場合
に、特に4点目が補正されにくいという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、ワーク上の4
点の位置座標を利用してロボットの位置補正がなしうる
制御方法を提供することを目的とする。さらに、本発明
は5点以上の位置座標を利用してロボットの位置補正が
なしうる制御方法をも提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のロボットの位置
補正方法は、一方のワークの取付け枠にロボットのアー
ムに保持されている他方のワークを取付ける際における
ロボットの位置補正方法であって、前記一方のワークの
取付け枠部の目標となる特定の4点または4点を超える
個数の点の位置座標を算出する工程と、前記他方のワー
クの前記特定の4点または4点を超える個数の点に対応
する点の位置座標を算出する工程と、前記各対応する4
点または4点を超える個数の点間の差異を算出する工程
と前記算出された各差異の絶対値の和が最小になる値を
算出する工程と前記算出された値に基づき前記他方のワ
ークの補正移動量を算出する工程と、前記算出された補
正移動量に基づき前記ロボットのアームの変移量を算出
する工程と、前算出されたロボットのアームの変移量に
基づきロボットのアームを移動させ前記他方のワークの
位置を補正する工程とからなることを特徴としている。
【0007】また、本発明のロボットの位置補正方法に
おいては、先の位置補正方法により所望の補正量が得ら
れない場合において前記目標となる特定の4点または4
点を超える個数の点のうち自由度を有するものがあると
きは、該自由度を有する点を、該自由度方向に所定量移
動させた位置を新たな目標となる特定の点として採用す
ることが好ましい。
【0008】
【作用】本発明のロボットの位置補正方法においては、
計測点を4点または4点を超える個数の点とし、その計
測値全てを用いてロボットの位置補正を行っているの
で、計測点を3点としその3点の値を用いて第4点目を
算出する場合に比較して計算量が少なくかつ計測された
4点以上の点を平等に取扱うことができる。また、4点
または4点を超える個数の点の値を計測しているので、
ワークの形状誤差に対しても精度良く位置補正ができ
る。
【0009】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の一実
施例について説明する。
【0010】図1は本発明の位置補正方法の原理を示す
説明図である。図において、W1は一方のワーク、W2
他方のワークを示す。また、X1、X2、X3、X4はワー
クW1上の目標となる4点の位置、Y1、Y2、Y3、Y4
はそれぞれワークW2のX1、X2、X3、X4に対応する
4点の位置を示す。
【0011】図1に示すように、他方のワークW2の4
点の位置Y1、Y2、Y3、Y4は、ワークW1上の目標と
なる4点の位置X1、X2、X3、X4に一致していない。
従って、ワークW2の4点の位置Y1、Y2、Y3、Y4
ワークW1上の目標となる4点の位置X1、X2、X3、X
4に一致するようロボットのアームを移動させる必要が
生ずる。このとき、4点X1、X2、X3、X4により形成
される四角形と4点Y1、Y2、Y3、Y4により形成され
る四角形とが合同であれば、補正移動量は一義的に決定
できるが、種々の影響により合同にはならない。そこ
で、対応4点間の距離の和が最小になる補正移動量を求
め、その値によりロボットのアームを移動させる。この
ようにするのは、結果的に各4点の誤差を最小にするた
めである。この対応4点間の距離の和が最小になる補正
移動量は、最短左側インバース法により容易に求めるこ
とができる。以下、図1に示す例に基づいて説明する。
【0012】いま、既知であるn行m列の行列Hおよび
n次ベクトルzに対して、式: H・u=z を満たす未知のm次ベクトルuは、n>mとすると、未
知数の数mよりも方程式の数nの方が大きいため解を求
めることは不能となる。このとき、数1を最短左側イン
バース行列という。
【0013】
【数1】
【0014】このとき、式: u0=HLM・z で求められるu0は、H・uとzの距離を最小にする。
つまり数2となる。
【0015】
【数2】
【0016】一方、X1、X2、X3、X4、Y1、Y2、Y
3、Y4のxyz座標を X1=(a1,b1,c1) Y1=(d1,e1,f
1) X2=(a2,b2,c2) Y2=(d2,e2,f
2) X3=(a3,b3,c3) Y3=(d3,e3,f
3) X4=(a4,b4,c4) Y4=(d4,e4,f
4) とし、現在の点X1、X2、X3、X4にxyz方向の微小
平行移動dx、dy、dz、xyz軸回りの微小回転移
動rx、ry、rzを行ったときの位置Z1、Z2
3、Z4を Z1=(g1,h1,i1) Z2=(g2,h2,i2) Z3=(g3,h3,i3) Z4=(g4,h4,i4) とおくと、数3のように表せる。
【0017】
【数3】
【0018】ここで、移動後のZ1、Z2、Z3、Z4とY
1、Y2、Y3、Y4の距離の和を最小にするために、H、
u、zをそれぞれ数4、数5、数6のようにおく。
【0019】
【数4】
【0020】
【数5】
【0021】
【数6】
【0022】このとき、数7を最小にする最短インバー
ス解u0は、移動後のZ1、Z2、Z3、Z4とY1、Y2
3、Y4の距離の和を最小にする。
【0023】
【数7】
【0024】したがって、式: u0=HLM・z より、最適なxyz方向の微小平行移動量dx、dy、
dzとxyz軸回りの微小回転移動量rx、ry、rz
を求めることができる。
【0025】4点の場合、n=12としているが、5点
以上の場合、n=15、18・・・とすれば、同様の計
算で求めることができる。
【0026】次に、このようにして得られた補正移動量
に基づいて、従来の方法と同様にロボットのアームを移
動し、ワークW2を補正位置にセットする。
【0027】なお、各点の位置は、ワークW2の把持部
に設けられた4台の3Dレーザセンサにより計測する。
この計測方法は従来ものと同様であるので、その詳細な
説明は省略する。
【0028】ところで、前述の方法により得られた補正
移動量では、所定の取付け誤差内に納まらない場合が生
ずることがある。このような場合における補正方法につ
いて、図2に示す例により説明する。図2は自動車のボ
ディBにトランクカバーCを取付ける場合を模式的に表
したものである。この例の場合、トランクカバーCの上
面C1は、車軸方向に対して自由度を有している。すな
わち、取付け位置が前後方向に多少ずれても問題を生ず
ることはない。これに対して、トランクカバーCの後部
1は、車軸方向に対して自由度を有していない。すな
わち、取付け位置が前後方向に多少ずれても問題を生ず
る。このような場合において、前述の方法により得られ
た補正移動量では、ボディBとトランクカバーCの後部
1との段差が所定範囲に納まらない場合、図3に示す
ようにトランクカバーCの上面C1の目標点X1、X2
新たな目標点X11、X21を選定して、前述の方法により
再度補正移動量を算出する。このような処置をすれば、
ワークW2の点Y1、Y2は新たな補正位置Y11、Y21
移動する。これにより、ボディBとトランクカバーCの
後部C1との段差を所定範囲に納めることができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば計
測点を4点以上とし、しかもその4点以上の点の計測値
全てを用いてロボットのアームの補正移動量を算出して
いるので、3点の計測値を用いて4点目を算出する場合
に比較して、誤差の影響が少ない。また、4点以上の点
を計測して補正移動量を算出しているので、取付けられ
るワークが回転している場合やマスタワークに対して取
付けられるワークが変形している場合でも適正な位置補
正ができる。さらに、補正移動量を最短左側インバース
法により求めているので、最適な位置に取付けることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置補正方法の原理を示す説明図であ
る。
【図2】自動車のボディにトランクカバーを取付ける場
合の模式図である。
【図3】目標位置の移動による補正位置の変化を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 一方のワーク W2 他方のワーク B ボディ C トランクカバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中土 宜明 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 中川 修 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 酒井 浩久 豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式 会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方のワークの取付け枠にロボットのア
    ームに保持されている他方のワークを取付ける際におけ
    るロボットの位置補正方法であって、前記一方のワーク
    の取付け枠部の目標となる特定の4点または4点を超え
    る個数の点の位置座標を算出する工程と、前記他方のワ
    ークの前記特定の4点または4点を超える個数の点に対
    応する点の位置座標を算出する工程と、前記各対応する
    4点または4点を超える個数の点間の差異を算出する工
    程と前記算出された各差異の絶対値の和が最小になる値
    を算出する工程と前記算出された値に基づき前記他方の
    ワークの補正移動量を算出する工程と、前記算出された
    補正移動量に基づき前記ロボットのアームの変移量を算
    出する工程と、前算出されたロボットのアームの変移量
    に基づきロボットのアームを移動させ前記他方のワーク
    の位置を補正する工程とからなることを特徴とするロボ
    ットの位置補正方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の位置補正方法により所望
    の補正量が得られない場合において前記目標となる特定
    の4点または4点を超える個数の点のうち自由度を有す
    るものがあるときは、該自由度を有する点を、該自由度
    方向に所定量移動させた位置を新たな目標となる特定の
    点として採用することを特徴とするロボットの位置補正
    方法。
JP29054791A 1991-10-08 1991-10-08 ロボツトの位置補正方法 Pending JPH05100724A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990413