JPH05282029A - ツール座標定義方式 - Google Patents
ツール座標定義方式Info
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- JPH05282029A JPH05282029A JP8091192A JP8091192A JPH05282029A JP H05282029 A JPH05282029 A JP H05282029A JP 8091192 A JP8091192 A JP 8091192A JP 8091192 A JP8091192 A JP 8091192A JP H05282029 A JPH05282029 A JP H05282029A
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- coordinate system
- axis
- tool
- robot
- hand
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
- G05B19/4086—Coordinate conversions; Other special calculations
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39398—Convert hand to tool coordinates, derive transform matrix
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/39403—Method, axial rotation of tool to make tool and base coordinates parallel
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/39417—6-DOF
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Numerical Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロボットのツール座標系を定義するための変
換行列を容易に求めることができるようにする。 【構成】 ロボットの０度位置でのツール座標系１０Ｃ
を各軸回りに回転させて、ツール座標系１０Ｃがベース
座標系１０Ａと並行になるようにし、そのときの各軸回
りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒ及び０度位置でのハンド座標系
の姿勢を表す行列〔ＨＡＮＤ O〕に基づいて、ハンド座
標系１０Ｂとツール座標系１０Ｃの傾きの関係を表す変
換行列Ｘ0 を求める。０度位置でのハンド座標系１０Ａ
の姿勢は、設計値から容易に知ることができる。また、
各軸の回転角度も図面等から容易に知ることができる。
このため、変換行列Ｘ0 は、実際にツール座標系１０Ｃ
とハンド座標系１０Ｂが並行になるような姿勢をロボッ
ト１０にとらせなくとも、簡単に求めることができる。
ツール座標系１０Ｃは、変換行列Ｘ0 を用いて定義され
る。
換行列を容易に求めることができるようにする。 【構成】 ロボットの０度位置でのツール座標系１０Ｃ
を各軸回りに回転させて、ツール座標系１０Ｃがベース
座標系１０Ａと並行になるようにし、そのときの各軸回
りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒ及び０度位置でのハンド座標系
の姿勢を表す行列〔ＨＡＮＤ O〕に基づいて、ハンド座
標系１０Ｂとツール座標系１０Ｃの傾きの関係を表す変
換行列Ｘ0 を求める。０度位置でのハンド座標系１０Ａ
の姿勢は、設計値から容易に知ることができる。また、
各軸の回転角度も図面等から容易に知ることができる。
このため、変換行列Ｘ0 は、実際にツール座標系１０Ｃ
とハンド座標系１０Ｂが並行になるような姿勢をロボッ
ト１０にとらせなくとも、簡単に求めることができる。
ツール座標系１０Ｃは、変換行列Ｘ0 を用いて定義され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボットのツール座標系
を定義するツール座標定義方式に関し、特にツール座標
系の定義データを容易に得ることができるツール座標定
義方式に関する。
を定義するツール座標定義方式に関し、特にツール座標
系の定義データを容易に得ることができるツール座標定
義方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットに取り付けられたツール
の位置及び姿勢を制御するには、ロボットのエンドエフ
ェクタ取り付け面に固定された座標系すなわちハンド座
標系と、ツールに固定された座標系すなわちツール座標
系との関係を定義する必要がある。ここで、ハンド座標
系を定義する行列〔ＨＡＮＤ〕とツール座標系を定義す
る行列〔ＴＯＯＬ〕との関係は、１つのツールに関して
一定である。したがって、次式（１）を満足する変換行
列Ｘ0 が存在する。
の位置及び姿勢を制御するには、ロボットのエンドエフ
ェクタ取り付け面に固定された座標系すなわちハンド座
標系と、ツールに固定された座標系すなわちツール座標
系との関係を定義する必要がある。ここで、ハンド座標
系を定義する行列〔ＨＡＮＤ〕とツール座標系を定義す
る行列〔ＴＯＯＬ〕との関係は、１つのツールに関して
一定である。したがって、次式（１）を満足する変換行
列Ｘ0 が存在する。
【０００３】 〔ＴＯＯＬ〕＝〔ＨＡＮＤ〕Ｘ0 ・・・・（１） 行列〔ＨＡＮＤ〕及び行列〔ＴＯＯＬ〕は、位置成分と
姿勢成分とからそれぞれ構成されるが、位置成分の関係
は一般にハンドつかみ点として別途定義されている。し
たがって、ここでは、姿勢成分についてのみ考えること
とすると、行列〔ＨＡＮＤ〕及び行列〔ＴＯＯＬ〕は、
それぞれの座標系の各軸方向の単位ベクトルをベース座
標で表現したものを組み合わせた３×３の行列となる。
姿勢成分とからそれぞれ構成されるが、位置成分の関係
は一般にハンドつかみ点として別途定義されている。し
たがって、ここでは、姿勢成分についてのみ考えること
とすると、行列〔ＨＡＮＤ〕及び行列〔ＴＯＯＬ〕は、
それぞれの座標系の各軸方向の単位ベクトルをベース座
標で表現したものを組み合わせた３×３の行列となる。
【０００４】上記式（１）の変換行列Ｘ0 が既知となれ
ば、ロボット制御装置は、各軸値からツールの位置及び
姿勢を求めることができ、また、ツールの位置及び姿勢
からこれを実現するための各軸値を求めることができる
ようになる。従来は、この変換行列Ｘ0 を求めるための
定義データとして、ツール座標系がロボットのベース座
標系と並行になった場合の各軸値を使用している。以下
に、この変換行列Ｘ0の求め方を説明する。
ば、ロボット制御装置は、各軸値からツールの位置及び
姿勢を求めることができ、また、ツールの位置及び姿勢
からこれを実現するための各軸値を求めることができる
ようになる。従来は、この変換行列Ｘ0 を求めるための
定義データとして、ツール座標系がロボットのベース座
標系と並行になった場合の各軸値を使用している。以下
に、この変換行列Ｘ0の求め方を説明する。
【０００５】まず、ロボットにツール座標系がベース座
標系と並行になるような姿勢をとらせてそのときの各軸
値を読み取り、その各軸値に基づいてハンド座標系を表
す行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕を求める。その姿勢でのツール
座標系を表す行列〔ＴＯＯＬｂ〕は、このハンド座標系
の行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕を用いて次式（２）で表され
る。
標系と並行になるような姿勢をとらせてそのときの各軸
値を読み取り、その各軸値に基づいてハンド座標系を表
す行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕を求める。その姿勢でのツール
座標系を表す行列〔ＴＯＯＬｂ〕は、このハンド座標系
の行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕を用いて次式（２）で表され
る。
【０００６】 〔ＴＯＯＬ ｂ〕＝〔ＨＡＮＤ ｂ〕Ｘ0 ・・・・（２） 一方、このときのツール座標系はベース座標系と並行に
なっているので、その行列〔ＴＯＯＬ ｂ〕は単位行列
Ｅとなり、次式（３）が成立する。
なっているので、その行列〔ＴＯＯＬ ｂ〕は単位行列
Ｅとなり、次式（３）が成立する。
【０００７】 Ｅ＝〔ＴＯＯＬ ｂ〕 ・・・・・（３） 上記式（２）及び（３）から変換行列Ｘ0 は次式（４）
で表される。 Ｘ0 ＝〔ＨＡＮＤ ｂ〕-1＝ T〔ＨＡＮＤ ｂ〕・・（４） このように、ハンド座標系とツール座標系との間の変換
行列Ｘ0 は、ハンド座標系を表す行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕
から求ることができる。すなわち、ロボットにツール座
標系とベース座標系とが並行になるような姿勢をとらせ
たときの各軸値から定義される。
で表される。 Ｘ0 ＝〔ＨＡＮＤ ｂ〕-1＝ T〔ＨＡＮＤ ｂ〕・・（４） このように、ハンド座標系とツール座標系との間の変換
行列Ｘ0 は、ハンド座標系を表す行列〔ＨＡＮＤ ｂ〕
から求ることができる。すなわち、ロボットにツール座
標系とベース座標系とが並行になるような姿勢をとらせ
たときの各軸値から定義される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロボットにツ
ール座標系とベース座標系とが並行になるような姿勢を
とらせる作業は、通常、目視によって行われる。このた
め、ロボットに正確な並行姿勢をとらせることは困難で
あり、その結果、精度の高い変換行列Ｘを得ることも難
しかった。精度の高い変換行列Ｘ0 を得るために正確な
並行姿勢をとらせようとすると、特殊な治具を準備する
必要があり、確認作業も煩雑であった。また、ロボット
の設置場所によっては、そのような並行姿勢をとらせる
スペースをとれない場合もある。さらに、両座標系間の
傾きの関係は、通常３個のデータで十分表すことができ
るが、従来の方法で変換行列Ｘ0 を求めるには、６自由
度のロボットの場合６個の軸値が必要となる。このた
め、必要以上のデータが要求されている。
ール座標系とベース座標系とが並行になるような姿勢を
とらせる作業は、通常、目視によって行われる。このた
め、ロボットに正確な並行姿勢をとらせることは困難で
あり、その結果、精度の高い変換行列Ｘを得ることも難
しかった。精度の高い変換行列Ｘ0 を得るために正確な
並行姿勢をとらせようとすると、特殊な治具を準備する
必要があり、確認作業も煩雑であった。また、ロボット
の設置場所によっては、そのような並行姿勢をとらせる
スペースをとれない場合もある。さらに、両座標系間の
傾きの関係は、通常３個のデータで十分表すことができ
るが、従来の方法で変換行列Ｘ0 を求めるには、６自由
度のロボットの場合６個の軸値が必要となる。このた
め、必要以上のデータが要求されている。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ツール座標系を定義するための変換行列を容
易に求めることができるツール座標定義方式を提供する
ことを目的とする。
のであり、ツール座標系を定義するための変換行列を容
易に求めることができるツール座標定義方式を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ロボットのツール座標系を定義するツー
ル座標定義方式において、ロボットを０度位置に設定
し、前記０度位置のときの前記ツール座標系のＸ軸、Ｙ
軸及びＺ軸を各軸回りに回転させて前記ツール座標系を
ベース座標系と並行にし、前記Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各
回転角度に基づいて前記ツール座標系を定義することを
特徴とするツール座標定義方式が、提供される。
決するために、ロボットのツール座標系を定義するツー
ル座標定義方式において、ロボットを０度位置に設定
し、前記０度位置のときの前記ツール座標系のＸ軸、Ｙ
軸及びＺ軸を各軸回りに回転させて前記ツール座標系を
ベース座標系と並行にし、前記Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各
回転角度に基づいて前記ツール座標系を定義することを
特徴とするツール座標定義方式が、提供される。
【００１１】
【作用】ロボットを０度位置に設定し、０度位置のとき
のツール座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を各軸回りに回転
させ、ツール座標系がベース座標系と並行になるように
する。そのときのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各回転角度及び
ロボットの０度位置でのハンド座標系の姿勢を表す行列
に基づいて、ハンド座標系とツール座標系の傾きの関係
を表す変換行列を求める。ツール座標系は、その変換行
列を用いて定義される。
のツール座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を各軸回りに回転
させ、ツール座標系がベース座標系と並行になるように
する。そのときのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各回転角度及び
ロボットの０度位置でのハンド座標系の姿勢を表す行列
に基づいて、ハンド座標系とツール座標系の傾きの関係
を表す変換行列を求める。ツール座標系は、その変換行
列を用いて定義される。
【００１２】ベース座標系とツール座標系を並行にする
ためのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの各回転角度は図面等か
ら容易に知ることができる。また、ロボットの０度位置
は、ロボットの各軸が０度にある位置であり、設計上、
ロボットが０度位置にあるときのハンド座標系の姿勢は
容易に知ることができる。このため、ハンド座標系とツ
ール座標系の傾きの関係を定義する変換行列は、実際に
ツール座標系とハンド座標系が並行になるような姿勢を
ロボットにとらせなくとも、簡単に求めることができ
る。
ためのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの各回転角度は図面等か
ら容易に知ることができる。また、ロボットの０度位置
は、ロボットの各軸が０度にある位置であり、設計上、
ロボットが０度位置にあるときのハンド座標系の姿勢は
容易に知ることができる。このため、ハンド座標系とツ
ール座標系の傾きの関係を定義する変換行列は、実際に
ツール座標系とハンド座標系が並行になるような姿勢を
ロボットにとらせなくとも、簡単に求めることができ
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明が適用されるロボットの構成図で
ある。図において、ロボット１０は６自由度多関節ロボ
ットであり、ロボット制御装置３０からの指令信号に応
じて動作する。ロボット１０のアーム１１先端のエンド
エフェクタ取り付け面１２には、ツール１３が取り付け
られている。ロボット１０には、３つの座標系、すなわ
ちベース座標系１０Ａ、ハンド座標系１０Ｂ及びツール
座標系１０Ｃが設定される。
明する。図２は本発明が適用されるロボットの構成図で
ある。図において、ロボット１０は６自由度多関節ロボ
ットであり、ロボット制御装置３０からの指令信号に応
じて動作する。ロボット１０のアーム１１先端のエンド
エフェクタ取り付け面１２には、ツール１３が取り付け
られている。ロボット１０には、３つの座標系、すなわ
ちベース座標系１０Ａ、ハンド座標系１０Ｂ及びツール
座標系１０Ｃが設定される。
【００１４】ベース座標系１０Ａは、ロボット１０に対
応して固定された直交座標系であり、θ軸回転中心とＷ
軸回転中心との交点を原点Ｏ0 とし、θ軸回転面に垂直
な軸をＺ0 軸、θ軸０°位置でのアーム１１の伸びる方
向をＸ0 軸、Ｚ0 −Ｘ0 平面に垂直な軸をＹ0 軸（右手
系）とする。
応して固定された直交座標系であり、θ軸回転中心とＷ
軸回転中心との交点を原点Ｏ0 とし、θ軸回転面に垂直
な軸をＺ0 軸、θ軸０°位置でのアーム１１の伸びる方
向をＸ0 軸、Ｚ0 −Ｘ0 平面に垂直な軸をＹ0 軸（右手
系）とする。
【００１５】ハンド座標系１０Ｂは図３に示すように、
アーム１１先端のエンドエフェクタ取り付け面１２に固
定された直交座標系であり、エンドエフェクタ取り付け
面１２の中心を原点とし、法線方向をＸh 軸とする。こ
のハンド座標系の位置及び姿勢は、ロボット１０の機構
部の設計情報に基づき、ロボット制御装置３０内でロボ
ット１０の各軸位置から計算して求めることができる。
アーム１１先端のエンドエフェクタ取り付け面１２に固
定された直交座標系であり、エンドエフェクタ取り付け
面１２の中心を原点とし、法線方向をＸh 軸とする。こ
のハンド座標系の位置及び姿勢は、ロボット１０の機構
部の設計情報に基づき、ロボット制御装置３０内でロボ
ット１０の各軸位置から計算して求めることができる。
【００１６】ツール座標系１０Ｃは、ツール１３に固定
された直交座標系であり、ツール１３の軸方向をＺt 軸
とし、ツール先端点ＴＣＰを原点とする。ロボット制御
装置３０は、ロボット１０の各軸に対して指令信号を出
力してツール１３の位置及び姿勢の制御を行う。このツ
ール１３の位置及び姿勢制御時には、ツール１３に固定
されたツール座標系１０Ｃとエンドエフェクタ取り付け
面１２に固定されたハンド座標系１０Ｂとの姿勢（傾
き）の関係が必要となる。すなわち、ハンド座標系１０
Ｂをツール座標系１０Ｃに変換する変換行列Ｘ0 が予め
定義されている必要がある。以下に、変換行列Ｘ0 を求
める方法について説明する。
された直交座標系であり、ツール１３の軸方向をＺt 軸
とし、ツール先端点ＴＣＰを原点とする。ロボット制御
装置３０は、ロボット１０の各軸に対して指令信号を出
力してツール１３の位置及び姿勢の制御を行う。このツ
ール１３の位置及び姿勢制御時には、ツール１３に固定
されたツール座標系１０Ｃとエンドエフェクタ取り付け
面１２に固定されたハンド座標系１０Ｂとの姿勢（傾
き）の関係が必要となる。すなわち、ハンド座標系１０
Ｂをツール座標系１０Ｃに変換する変換行列Ｘ0 が予め
定義されている必要がある。以下に、変換行列Ｘ0 を求
める方法について説明する。
【００１７】０度位置でのハンド座標系を表す行列〔Ｈ
ＡＮＤ O〕は、この位置でのツール座標系を表す行列
〔ＴＯＯＬ O〕及び変換行列Ｘ0 を用いて次式（５）で
表される。
ＡＮＤ O〕は、この位置でのツール座標系を表す行列
〔ＴＯＯＬ O〕及び変換行列Ｘ0 を用いて次式（５）で
表される。
【００１８】 〔ＴＯＯＬ O〕＝〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 ・・・・（５） 上記式（５）の行列〔ＨＡＮＤ O〕は、ハンドつかみ点
及びロボット１０の機構部の設計値から、ロボット制御
装置３０内部での演算により求めることができる。一般
には、０度位置でのハンド座標系１０Ｂは、ベース座標
系１０Ａと並行のような簡単な関係にあり、場合によっ
ては、単位ベクトルとなることもあり、次式（６）、
（７）に示すように機種毎に一意に定まる定数である。
及びロボット１０の機構部の設計値から、ロボット制御
装置３０内部での演算により求めることができる。一般
には、０度位置でのハンド座標系１０Ｂは、ベース座標
系１０Ａと並行のような簡単な関係にあり、場合によっ
ては、単位ベクトルとなることもあり、次式（６）、
（７）に示すように機種毎に一意に定まる定数である。
【００１９】例えば、ロボット機種Ｍの場合、
【００２０】
【数１】
【００２１】例えば、ロボット機種Ｎの場合、
【００２２】
【数２】
【００２３】ここで、変換行列Ｘ0 を決定する際の手順
として、ツール座標系１０Ｃを各軸の軸回りに回転させ
てその各軸をベース座標系１０Ａの各軸と並行にする場
合を考える。
として、ツール座標系１０Ｃを各軸の軸回りに回転させ
てその各軸をベース座標系１０Ａの各軸と並行にする場
合を考える。
【００２４】図１はツール座標系を各軸回りに回転させ
てベース座標系と並行にする場合の説明図である。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、ツール座標系１０Ｃをそ
のＸt軸の回りに角度Ｐだけ回転する。次に、図１
（Ｂ）に示すように、その回転により新たにできたＹt1
軸の回りに角度Ｑだけ回転する。さらに、図１（Ｃ）に
示すように、その回転により新たにできたＺt2軸の回り
に角度Ｒだけ回転する。この回転により新たにできた座
標系１０Ｃ3 Ｘt3−Ｙt3−Ｚt3がベース座標系１０Ａに
並行になるように、角度Ｐ、Ｑ、Ｒを定める。すなわ
ち、まず０度位置でのツール座標系１０ＣをそのＸt 軸
回りに角度Ｐ回転させ、次にその回転の結果得られた座
標系１０Ｃ1 をそのＹt1軸回りに角度Ｑ回転させ、さら
に、その回転の結果得られた座標系１０Ｃ2 をそのＺt2
軸回りに角度Ｒ回転させたとき、最終的に得られる座標
系１０Ｃ3 の各軸Ｘt3、Ｙt3、Ｚt3はベース座標系１０
Ａの各軸Ｘ 0 、Ｙ0 、Ｚ0 に並行になる。
てベース座標系と並行にする場合の説明図である。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、ツール座標系１０Ｃをそ
のＸt軸の回りに角度Ｐだけ回転する。次に、図１
（Ｂ）に示すように、その回転により新たにできたＹt1
軸の回りに角度Ｑだけ回転する。さらに、図１（Ｃ）に
示すように、その回転により新たにできたＺt2軸の回り
に角度Ｒだけ回転する。この回転により新たにできた座
標系１０Ｃ3 Ｘt3−Ｙt3−Ｚt3がベース座標系１０Ａに
並行になるように、角度Ｐ、Ｑ、Ｒを定める。すなわ
ち、まず０度位置でのツール座標系１０ＣをそのＸt 軸
回りに角度Ｐ回転させ、次にその回転の結果得られた座
標系１０Ｃ1 をそのＹt1軸回りに角度Ｑ回転させ、さら
に、その回転の結果得られた座標系１０Ｃ2 をそのＺt2
軸回りに角度Ｒ回転させたとき、最終的に得られる座標
系１０Ｃ3 の各軸Ｘt3、Ｙt3、Ｚt3はベース座標系１０
Ａの各軸Ｘ 0 、Ｙ0 、Ｚ0 に並行になる。
【００２５】このツール座標系１０Ｃの回転操作を行う
行列を〔Ｐ Ｑ Ｒ〕とし、上記式（５）の両辺に掛け
ると、次式（８）が得られる。 〔ＴＯＯＬ O〕〔Ｐ Ｑ Ｒ〕＝〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・（８） この左辺の行列は、ベース座標系１０Ａと並行であるか
ら、ベース座標系１０Ａでは単位行列Ｅとなるので、 Ｅ＝〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・・・・・（９） したがって、 〔ＨＡＮＤ O〕-1Ｅ〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝Ｅ・Ｘ0 ・Ｅ ＝Ｘ0 ・・・・・（１０） すなわち、 Ｘ0 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1 T〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・・・・（１１） ここで、
行列を〔Ｐ Ｑ Ｒ〕とし、上記式（５）の両辺に掛け
ると、次式（８）が得られる。 〔ＴＯＯＬ O〕〔Ｐ Ｑ Ｒ〕＝〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・（８） この左辺の行列は、ベース座標系１０Ａと並行であるか
ら、ベース座標系１０Ａでは単位行列Ｅとなるので、 Ｅ＝〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・・・・・（９） したがって、 〔ＨＡＮＤ O〕-1Ｅ〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1〔ＨＡＮＤ O〕Ｘ0 〔Ｐ Ｑ Ｒ〕〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝Ｅ・Ｘ0 ・Ｅ ＝Ｘ0 ・・・・・（１０） すなわち、 Ｘ0 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1〔Ｐ Ｑ Ｒ〕-1 ＝〔ＨＡＮＤ O〕-1 T〔Ｐ Ｑ Ｒ〕・・・・（１１） ここで、
【００２６】
【数３】
【００２７】したがって、
【００２８】
【数４】
【００２９】このように、ロボット１０の０度位置での
ツール座標系１０Ｃを各軸回りに回転させて、新たな座
標系１０Ｃ3 がベース座標系１０Ａと並行になるように
し、そのときの各軸回りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒ及びロボ
ット１０の０度位置でのハンド座標系１０Ｂの姿勢を表
す行列〔ＨＡＮＤ O〕に基づいて、ハンド座標系１０Ｂ
とツール座標系１０Ｃの傾きの関係を表す変換行列Ｘ0
を求める（式（１１））。ツール座標系１０Ｃは、その
変換行列Ｘ0 を用いて定義される（式（１））。
ツール座標系１０Ｃを各軸回りに回転させて、新たな座
標系１０Ｃ3 がベース座標系１０Ａと並行になるように
し、そのときの各軸回りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒ及びロボ
ット１０の０度位置でのハンド座標系１０Ｂの姿勢を表
す行列〔ＨＡＮＤ O〕に基づいて、ハンド座標系１０Ｂ
とツール座標系１０Ｃの傾きの関係を表す変換行列Ｘ0
を求める（式（１１））。ツール座標系１０Ｃは、その
変換行列Ｘ0 を用いて定義される（式（１））。
【００３０】ロボット１０が０度位置にあるときのハン
ド座標系１０Ｂの姿勢（式（１１）の〔ＨＡＮＤ O〕）
は、設計値から容易に知ることができる。また、ベース
座標系１０Ａとツール座標系１０Ｃを並行にするための
各軸回りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒも図面等から容易に知る
ことができる。このため、ハンド座標系１０Ｂとツール
座標系１０Ｃの傾きの関係を定義する変換行列Ｘ0 は、
実際にツール座標系１０Ｃとハンド座標系１０Ｂが並行
になるような姿勢をロボット１０にとらせなくとも、上
記式（１１）から簡単に求めることができる。したがっ
て、両座標系１０Ｂ及び１０Ｃが並行になっていること
を確認するための特殊な治具や方法も必要としない。ま
た、変換行列Ｘ0 を求めるのに、従来６つの各軸値を要
していたのに対し、Ｐ、Ｑ、Ｒの３つの値を使用するだ
けでよい。
ド座標系１０Ｂの姿勢（式（１１）の〔ＨＡＮＤ O〕）
は、設計値から容易に知ることができる。また、ベース
座標系１０Ａとツール座標系１０Ｃを並行にするための
各軸回りの回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒも図面等から容易に知る
ことができる。このため、ハンド座標系１０Ｂとツール
座標系１０Ｃの傾きの関係を定義する変換行列Ｘ0 は、
実際にツール座標系１０Ｃとハンド座標系１０Ｂが並行
になるような姿勢をロボット１０にとらせなくとも、上
記式（１１）から簡単に求めることができる。したがっ
て、両座標系１０Ｂ及び１０Ｃが並行になっていること
を確認するための特殊な治具や方法も必要としない。ま
た、変換行列Ｘ0 を求めるのに、従来６つの各軸値を要
していたのに対し、Ｐ、Ｑ、Ｒの３つの値を使用するだ
けでよい。
【００３１】図４はロボット制御装置の概略のブロック
図である。ロボット制御装置３０にはプロセッサボード
３１があり、プロセッサボード３１にはプロセッサ３１
ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃがある。プロセッサ３
１ａはＲＯＭ３１ｂに格納されたシステムプログラムに
従って、ロボット制御装置３０全体を制御する。ＲＡＭ
３１ｃには上記変換行列Ｘ0 や各種のデータが格納さ
れ、その一部は不揮発性メモリとして構成されている。
プロセッサボード３１はバス３９に結合されている。
図である。ロボット制御装置３０にはプロセッサボード
３１があり、プロセッサボード３１にはプロセッサ３１
ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃがある。プロセッサ３
１ａはＲＯＭ３１ｂに格納されたシステムプログラムに
従って、ロボット制御装置３０全体を制御する。ＲＡＭ
３１ｃには上記変換行列Ｘ0 や各種のデータが格納さ
れ、その一部は不揮発性メモリとして構成されている。
プロセッサボード３１はバス３９に結合されている。
【００３２】ディジタルサーボ制御回路３２はバス３９
に結合され、プロセッサボード３１からの指令によっ
て、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、
５２、５３、５４、５５及び５６を駆動する。これらの
サーボモータ５１等はロボット１０に内蔵され、ロボッ
ト１０の各軸を動作させる。
に結合され、プロセッサボード３１からの指令によっ
て、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、
５２、５３、５４、５５及び５６を駆動する。これらの
サーボモータ５１等はロボット１０に内蔵され、ロボッ
ト１０の各軸を動作させる。
【００３３】シリアルポート３４はバス３９に結合さ
れ、教示操作盤５７、ＲＳ２３２Ｃ機器５８等と接続さ
れている。オペレータはこの教示操作盤５７から、上記
の各軸回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒを入力する。また、シリアル
ポートにはＣＲＴ３６ａが接続されている。
れ、教示操作盤５７、ＲＳ２３２Ｃ機器５８等と接続さ
れている。オペレータはこの教示操作盤５７から、上記
の各軸回転角度Ｐ、Ｑ、Ｒを入力する。また、シリアル
ポートにはＣＲＴ３６ａが接続されている。
【００３４】ディジタルＩ／Ｏ３５には操作パネル３６
ｂが接続されている。また、ディジタルＩ／Ｏ３５及び
アナログＩ／Ｏ３７を経由してロボット１０への位置及
び姿勢の指令信号等が出力される。また、大容量メモリ
３８にはティーチングデータや上記各軸回転角度Ｐ、
Ｑ、Ｒのデータが格納される。
ｂが接続されている。また、ディジタルＩ／Ｏ３５及び
アナログＩ／Ｏ３７を経由してロボット１０への位置及
び姿勢の指令信号等が出力される。また、大容量メモリ
３８にはティーチングデータや上記各軸回転角度Ｐ、
Ｑ、Ｒのデータが格納される。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ロボッ
トの０度位置でのツール座標系を各軸回りに回転させ
て、ツール座標系がベース座標系と並行になるように
し、そのときの各軸回りの回転角度及びロボットの０度
位置でのハンド座標系の姿勢を表す行列に基づいて、ハ
ンド座標系とツール座標系の傾きの関係を表す変換行列
を求めるように構成した。
トの０度位置でのツール座標系を各軸回りに回転させ
て、ツール座標系がベース座標系と並行になるように
し、そのときの各軸回りの回転角度及びロボットの０度
位置でのハンド座標系の姿勢を表す行列に基づいて、ハ
ンド座標系とツール座標系の傾きの関係を表す変換行列
を求めるように構成した。
【００３６】ロボットが０度位置にあるときのハンド座
標系の姿勢は、設計値から容易に知ることができる。ま
た、ベース座標系とツール座標系を並行にするための各
軸回りの回転角度も図面等から容易に知ることができ
る。このため、ハンド座標系とツール座標系の傾きの関
係を定義する変換行列は、実際にツール座標系とハンド
座標系が並行になるような姿勢をロボットにとらせなく
とも、簡単に求めることができる。したがって、両座標
系が並行になっていることを確認するための特殊な治具
や方法も必要としない。また、変換行列を求めるのに、
従来６つの各軸値を要していたのに対し、３つの回転角
度の値を使用するだけでよい。
標系の姿勢は、設計値から容易に知ることができる。ま
た、ベース座標系とツール座標系を並行にするための各
軸回りの回転角度も図面等から容易に知ることができ
る。このため、ハンド座標系とツール座標系の傾きの関
係を定義する変換行列は、実際にツール座標系とハンド
座標系が並行になるような姿勢をロボットにとらせなく
とも、簡単に求めることができる。したがって、両座標
系が並行になっていることを確認するための特殊な治具
や方法も必要としない。また、変換行列を求めるのに、
従来６つの各軸値を要していたのに対し、３つの回転角
度の値を使用するだけでよい。
【図１】本発明のツール座標定義方式の説明図である。
【図２】本発明が適用されるロボットの構成図である。
【図３】ハンド座標系の説明図である。
【図４】ロボット制御装置の概略のブロック図である。
１０ ロボット １０Ａ ベース座標系 １０Ｂ ハンド座標系 １０Ｃ ツール座標系 １３ ツール ３０ ロボット制御装置 ３１ａ プロセッサ（ＣＰＵ） ３１ｂ ＲＯＭ ３１ｃ ＲＡＭ ３８ 大容量メモリ ５８ 教示操作盤
Claims (2)
- 【請求項１】 ロボットのツール座標系を定義するツー
ル座標定義方式において、 ロボットを０度位置に設定し、 前記０度位置のときの前記ツール座標系をＸ軸、Ｙ軸及
びＺ軸の各軸回りに回転させて前記ツール座標系をベー
ス座標系と並行にし、 前記Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各回転角度に基づいて前記ツ
ール座標系を定義することを特徴とするツール座標定義
方式。 - 【請求項２】 前記ツール座標系と前記ベース座標系と
の並行は、前記０度位置のときの前記ツール座標系をＸ
軸回りに回転させ、前記Ｘ軸回り回転後のツール座標系
を前記Ｘ軸回り回転後のツール座標系のＹ軸回りに回転
させ、前記Ｙ軸回り回転後のツール座標系を前記Ｙ軸回
り回転後のツール座標系のＺ軸回りに回転させることに
よって得られることを特徴とする請求項１記載のツール
座標定義方式。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8091192A JPH05282029A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ツール座標定義方式 |
| PCT/JP1993/000340 WO1993020491A1 (en) | 1992-04-02 | 1993-03-23 | Tool coordinates definition system |
| EP93906805A EP0592681A4 (en) | 1992-04-02 | 1993-03-23 | Tool coordinates definition system |
| KR93703685A KR970003879B1 (en) | 1992-04-02 | 1993-12-01 | Tool coordinates definition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8091192A JPH05282029A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ツール座標定義方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05282029A true JPH05282029A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13731576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8091192A Pending JPH05282029A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ツール座標定義方式 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0592681A4 (ja) |
| JP (1) | JPH05282029A (ja) |
| KR (1) | KR970003879B1 (ja) |
| WO (1) | WO1993020491A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108890648A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-11-27 | 苏州天准科技股份有限公司 | 一种多关节串联式机器人运动学模型的建立方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009034477A2 (en) * | 2007-04-16 | 2009-03-19 | The Governors Of The University Of Calgary | Frame mapping and force feedback methods, devices and systems |
| JP4945664B2 (ja) * | 2010-07-28 | 2012-06-06 | ファナック株式会社 | 傾斜面を加工する多軸加工機用数値制御装置 |
| CN105643619B (zh) * | 2014-11-13 | 2017-10-20 | 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司 | 一种采用框架描述的工业机器人工具位姿控制方法 |
| CN114888792B (zh) * | 2022-04-21 | 2023-09-05 | 北京航空航天大学 | 一种基于tcp法的截骨机器人系统中刀具坐标系标定方法 |
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| JPS62154110A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置の制御方式 |
| JPH0218602A (ja) * | 1988-07-07 | 1990-01-22 | Fanuc Ltd | プレイバック方式 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125207A (ja) * | 1984-07-12 | 1986-02-04 | Fanuc Ltd | ツ−ル座標系の設定方式 |
| JPS63296103A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-02 | Yokogawa Electric Corp | ロボット制御装置 |
| JPH02262982A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-25 | Fanuc Ltd | ツールセンタポイントの設定方法 |
| JPH02303779A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-17 | Tokico Ltd | 工業用ロボットの制御方法 |
| JP2753369B2 (ja) * | 1990-03-19 | 1998-05-20 | オ−クマ株式会社 | 数値制御装置 |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP8091192A patent/JPH05282029A/ja active Pending
-
1993
- 1993-03-23 EP EP93906805A patent/EP0592681A4/en not_active Withdrawn
- 1993-03-23 WO PCT/JP1993/000340 patent/WO1993020491A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1993-12-01 KR KR93703685A patent/KR970003879B1/ko active IP Right Grant
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| CN108890648A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-11-27 | 苏州天准科技股份有限公司 | 一种多关节串联式机器人运动学模型的建立方法 |
| CN108890648B (zh) * | 2018-08-08 | 2021-07-02 | 苏州天准科技股份有限公司 | 一种多关节串联式机器人运动学模型的建立方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0592681A4 (en) | 1996-10-16 |
| EP0592681A1 (en) | 1994-04-20 |
| WO1993020491A1 (en) | 1993-10-14 |
| KR970003879B1 (en) | 1997-03-22 |
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