JPH05143150A - 作業ロボツトのツール先端位置ずれ補正装置 - Google Patents

作業ロボツトのツール先端位置ずれ補正装置

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JPH05143150A
JPH05143150A JP30791691A JP30791691A JPH05143150A JP H05143150 A JPH05143150 A JP H05143150A JP 30791691 A JP30791691 A JP 30791691A JP 30791691 A JP30791691 A JP 30791691A JP H05143150 A JPH05143150 A JP H05143150A
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JP
Japan
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tool tip
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robot
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Application number
JP30791691A
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English (en)
Inventor
Toshiro Maeda
利郎 前田
Takayuki Sato
貴之 佐藤
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】作業ロボットのツール先端位置のずれを高速で
補正することにより作業効率の向上を図る。 【構成】イメージセンサ4の撮像結果からシーケンサ1
2でツール先端2aの目標経路からのずれが目標経路に
対して垂直な1次元的なものとして求められる。そし
て、ツール2を揺動させる揺動量が上記ずれに比例した
量として求められる。しかして、この揺動量に応じてモ
ータ14が駆動され、ツール先端2aが同様に1次元的
に移動して目標経路上に位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作業に用いられるロボ
ットのツールの先端がワーク上の目標経路からずれた場
合にこれを補正する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるティーチング・プレイバック方
式の作業用ロボットでは、ロボットハンドの先端にたと
えばシーリング用のツール(シーリングガン)が取り付
けられ、ロボット各軸をティーチングボックスによりリ
モート操作してツール先端をワーク上のシーリングすべ
き目標経路に沿って移動させるティーチングを行う。
【0003】プレイバック時にはティーチング結果に基
づきロボット各軸を移動させるとともに、ツール先端位
置の目標経路からのずれを所定のセンサで検出する。そ
してこのセンサで検出されたずれ分に応じてツール先端
が目標経路上に位置されるようロボット各軸をさらに駆
動させる。つまり、ツール先端の位置ずれ分をロボット
各軸の駆動量に変換する演算を行うことにより位置ずれ
を補正するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、各軸の駆動量
を求める演算は複雑であり、演算処理に多大な時間を要
する。加えて、各軸が駆動してツール先端が実際に移動
するまで機械系の応答遅れがあり、多大な時間を要す
る。このように従来のものでは位置ずれが検出されてか
ら実際に位置ずれが補正されるまでに多大な時間を要
し、高速で補正することはできなく、補正を精度よく行
うためには作業スピードをある程度抑えざるを得なかっ
た。これはサイクルタイムの低下を意味し作業効率が損
なわれることになる。
【0005】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ツール先端位置の目標経路からの位置ずれを
高速に補正することができ、作業効率を大幅に向上させ
ることができる作業ロボットのツール先端位置ずれ補正
装置を提供することをその目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
ロボット各軸を駆動することによりロボットハンド先端
に取り付けられたツールの先端をワーク上の目標経路に
沿って移動させ、作業を行う作業ロボットにおいて、前
記ツール先端を揺動させるツール揺動手段と、前記ロボ
ットハンドに固設され、前記ツールの揺動方向に沿った
ワーク表面を撮像する撮像手段とを具え、ティーチング
時には、前記ツールの揺動方向が前記ワーク上の目標経
路に対して垂直となり、かつ前記目標経路が前記撮像手
段の撮像視野内の基準位置に位置されるように前記ロボ
ットハンドに対する前記ツールの姿勢を固定した状態で
前記ツール先端を前記目標経路に沿って移動させるとと
もに、プレイバック時には、前記撮像手段で前記目標経
路を撮像し、この撮像視野内の目標経路を示す位置と前
記基準位置との偏差に応じて前記ツール先端を前記目標
経路に位置させるツール揺動量を求め、該揺動量だけ前
記ツール揺動手段を作動させ前記ツール先端を前記目標
経路に位置させるようにしている。
【0007】
【作用】かかる構成によれば、撮像視野内の目標経路を
示す位置と基準位置との偏差は、ツール先端の目標経路
からの位置ずれに対応しているため、偏差に応じてツー
ル先端を目標経路に位置させるツール揺動量が求められ
る。ここで偏差と揺動量は単純な比例関係にあるため揺
動量は複雑な演算処理を行うことなく短時間で求められ
る。また、求めた揺動量だけツール揺動手段が作動して
ツール先端が目標経路に位置される。ここで、ツール揺
動手段は一方向に揺動するだけの単純な機構であるため
機械的な応答遅れが少なく短時間でツール先端が移動す
る。このようにロボット各軸駆動制御系とは独立した、
単純な動きの機構を単純な演算に基づき駆動制御するよ
うにしたのでツール先端位置の目標経路からのずれが高
速で補正される。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る作業ロボ
ットのツール先端位置ずれ補正装置の実施例について説
明する。
【0009】なお、実施例では、シーリング作業を行う
多関節の作業ロボットを想定しており、かかる作業ロボ
ットはいわゆるティーチング・プレイバック方式によっ
て駆動制御されるものとする。なお、多関節ロボットお
よびティーチング・プレイバック方式は公知の技術であ
るのでそれについての詳細な説明は省略する。
【0010】図2は実施例に適用される作業ロボットが
ゴム部材7のシーリング作業を行っている様子を斜視図
にて示したものである。
【0011】同図に示すように作業対象であるワークは
ガラス板8と鉄板9とをゴム部材7を介して接続したも
のであり、ゴム部材7と鉄板9との境界線7aをシーリ
ングすべき目標経路としてシーリングする。すなわち、
作業ロボットのハンド1の先端にはシーリングガン(以
下、ツールという)2の一端が当該ツール2が1次元方
向Aに揺動自在となるよう取り付けられている。かかる
揺動機構は、後述するようステッピングモータ14(図
1)により駆動される。この結果、ツール2の先端2a
はワークの表面上をBに示すように一次元的に揺動す
る。なお、ハンド1はロボットのアーム先端に取り付け
られており、ロボットの各回動軸のうち先端最終軸によ
り駆動される。
【0012】一方、ハンド1にはブラケット3を介して
イメージセンサ(たとえばCCDカメラが使用される)
4が固設されている。このイメージセンサ4には、ツー
ル先端2aが揺動する方向Bと同一方向であるEに沿っ
て撮像素子が配列されており、ワーク表面の同方向に沿
った部分をレンズ5を介して撮像視野10内に取り込み
撮像する。ここで、イメージセンサ4は、ハンド1の長
手方向とツール2の長手方向とが平行となるようなツー
ル姿勢にされた場合には、ツール先端2aの位置がイメ
ージセンサ4の撮像視野10の中心基準位置CとX軸成
分上一致するように調整されている。
【0013】よって、いま、ツール2を上記姿勢状態に
したままでロボット各軸を駆動してツール先端2aを矢
印Dに示すようY軸方向に境界線7aに沿って移動させ
ると、6に示すように境界線7aがシーリングされる。
これとともに、ツール先端2aは境界線7aに対して垂
直な方向Xに揺動可能な状態となる。そして、イメージ
センサ4はツール先端2aの位置を視野内基準位置Cと
して、境界線7aに対して垂直な方向に沿ったワーク表
面を撮像視野10内に取り込み撮像する。
【0014】さて、図1は実施例の制御系をブロック図
にて示したものであり、上記ツール2の揺動機構を駆動
するステッピングモータ14を制御する装置の構成を示
している。
【0015】同図に示すようにイメージセンサ4では、
撮像視野10内の画像を示す画像データがA/D変換さ
れ、所定のしきい値により明・暗の2階調に2値化され
る。そして2値化された画像データはフレームメモリに
入力され、該メモリに上記撮像視野10内の画像を示す
複数の画素が記憶される。イメージセンサ4からはツー
ル先端2aの揺動方向に沿った1列の画素が順次明・暗
の2値化信号Vとして出力される。
【0016】カウンタ11はたとえば8ビットのバイナ
リカウンタであり、上記2値化信号Vの明信号を示すパ
ルスをカウントするものである。ここで図3に示すよう
に鉄板9の部分が‘明’状態、ゴム部材7の部分の
‘暗’状態であるとすると上記明信号のパルス数をカウ
ントすることにより撮像視野10の基準位置Cから境界
線7aまでの距離Δxを計測することができる。カウン
タ11からは基準位置Cから境界線7aまでの距離Δx
を示すカウント値が出力され、シーケンサ12の入力ポ
ートに加えられる。
【0017】一方、ツール2の揺動機構にはツール先端
2aの各位置を検出するリミットスイッチ15が配設さ
れている。すなわち、ツール2は、回動支点Fを回動中
心にして先端2aがプラス・マイナスΔLの範囲で揺動
する。リミットスイッチ15ではツール先端2aが最大
位置ΔLまで振れた状態G1、G2で、最大位置±ΔL
を示す検出信号を出力する。これとともにリミットスイ
ッチ15はツール先端2aの原点位置、つまりツール2
の長手方向がハンド1の長手方向と平行になる状態G3
を検出し、原点位置を示す検出信号を出力する。
【0018】シーケンサ12はいわゆるPLC(プログ
ラマブル・ロジック・コントローラ)であり、上記カウ
ント値およびリミットスイッチ15の各検出信号に基づ
きモータ14を駆動するドライバ13を制御するための
制御信号を作成して、ドライバに出力する。すなわち、
図3においてツール先端2aが基準位置Cを通るY軸上
にあり、カウンタ11のカウント値からX軸方向の距離
Δxがデコードされれば、シーリング作業を精度よく行
うためにはツール先端2aをX軸方向にΔxだけ移動さ
せて境界線7a上の位置Xに位置させる必要がある。
【0019】そこで、シーケンサ12からはツール先端
2aを上記距離Δxだけ揺動させるための制御信号がド
ライバ13に対して出力され、ドライバ13は入力され
た制御信号に基づき距離Δxに応じたパルス数の電流を
モータ14に出力する。
【0020】モータ14は入力されたパルス数だけ回転
位置が変化して、この回転に応じてツール2を揺動さ
せ、先端2aを距離Δxだけ基準位置CからX軸方向に
移動させる。なお、シーケンサ12では、リミットスイ
ッチ15の各検出信号が位置フィードバック量として用
いられツール先端2aの現在のX軸方向位置が求めら
れ、これを基準にして制御信号を作成する。
【0021】・ティーチング時 オペレータは、実際のシーリング作業を行う前に予めツ
ール先端2aが移動すべき軌跡をロボットにティーチン
グする操作を行う。
【0022】すなわち、ツール2を上述した姿勢に固定
した状態でロボット各軸をティーチングボックスにより
リモート操作して、ツール先端2aをワーク上の境界線
7aに沿って矢印Dに示すよう移動させる。ティーチン
グ時においてはワークは正確に据え付けられており、境
界線7aは完全な直線であるものとしている。この結
果、図3に示すようにツール先端2aはY軸に沿って移
動して軌跡16が教示される。
【0023】・プレイバック時 つぎに上記ティーチングされた内容をプレイバックする
操作が行われる。
【0024】すなわち、ティーチング時と同じようにロ
ボット各軸が駆動され、ツール先端2aは矢印D方向に
ワーク上を移動する。
【0025】しかし、ワークの据え付け誤差、ゴム部材
7の形状のばらつき等に起因して実際のワークでは図3
に示すように境界線7aがY軸で示されるティーチング
軌跡16からずれてしまう。
【0026】イメージセンサ4ではツール先端2aが揺
動する方向Xのワーク表面を撮像視野10内に捕捉して
おり、シーケンサ12ではカウンタ11のカウント結果
に基づきX軸上における境界線7aと基準点Cとの偏差
Δxが求められる。ここで、ツール先端2aは基準点C
を通るY軸上に位置しているので、上記偏差Δxに比例
した揺動量を求め、この揺動量だけ揺動機構を駆動する
ための制御信号をドライバ13に出力し、ドライバ1
3、モータ14を介してツール2を上記揺動量だけ揺動
させれば、ツール先端2aはΔxだけ移動して境界線7
a上の位置Xに位置決めされる。このように先端位置ず
れ分Δxが逐次補正されることにより境界線7aに沿っ
たシーリングが正確に行われる。しかも、撮像結果から
1次元の偏差Δxを求め、これに比例したツール揺動量
を演算する処理は単純であり、高速演算が可能である。
しかもツール先端2aが1次元的に揺動する単純な機構
を駆動制御するだけでよいので高速に駆動する。このた
め、位置ずれ補正が高速に行われ、サイクルタイムが短
縮され、作業効率が向上する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば高速
で位置ずれ補正がなされるので、作業ロボットによる作
業効率が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係る作業ロボットのツール先端
位置ずれ補正装置の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図2は実施例の外観を示す斜視図である。
【図3】図3は実施例の演算処理を説明するために用い
た図である。
【符号の説明】
1 ハンド 2 ツール 2a ツール先端 4 イメージセンサ 7a 境界線 11 カウンタ 12 シーケンサ 13 ドライバ 14 ステッピングモータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B25J 13/08 A 9147−3F G05B 19/19 H 9064−3H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット各軸を駆動することにより
    ロボットハンド先端に取り付けられたツールの先端をワ
    ーク上の目標経路に沿って移動させ、作業を行う作業ロ
    ボットにおいて、 前記ツールの先端を揺動させるツール揺動手段と、 前記ロボットハンドに固設され、前記ツールの揺動方向
    に沿ったワーク表面を撮像する撮像手段とを具え、 ティーチング時には、前記ツールの揺動方向が前記ワー
    ク上の目標経路に対して垂直となり、かつ前記目標経路
    が前記撮像手段の撮像視野内の基準位置に位置されるよ
    うに前記ロボットハンドに対する前記ツールの姿勢を固
    定した状態で前記ツール先端を前記目標経路に沿って移
    動させるとともに、 プレイバック時には、前記撮像手段で前記目標経路を撮
    像し、この撮像視野内の目標経路を示す位置と前記基準
    位置との偏差に応じて前記ツール先端を前記目標経路に
    位置させるツール揺動量を求め、該揺動量だけ前記ツー
    ル揺動手段を作動させ前記ツール先端を前記目標経路に
    位置させるようにした作業ロボットのツール先端位置ず
    れ補正装置。
JP30791691A 1991-11-22 1991-11-22 作業ロボツトのツール先端位置ずれ補正装置 Pending JPH05143150A (ja)

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JP30791691A JPH05143150A (ja) 1991-11-22 1991-11-22 作業ロボツトのツール先端位置ずれ補正装置

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JPH05143150A true JPH05143150A (ja) 1993-06-11

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JP30791691A Pending JPH05143150A (ja) 1991-11-22 1991-11-22 作業ロボツトのツール先端位置ずれ補正装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003072315A1 (en) * 2002-02-16 2003-09-04 Korea Institute Of Science And Technology Working robot, actuator and control method thereof
KR100763521B1 (ko) * 2006-10-31 2007-10-04 한국전자통신연구원 이동 로봇의 시선 안정화 장치

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US7236850B2 (en) 2002-02-16 2007-06-26 Korea Institute Of Science And Technology Working robot, actuator and control method thereof
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