JPH0553587B2 - - Google Patents
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- JPH0553587B2 JPH0553587B2 JP60123940A JP12394085A JPH0553587B2 JP H0553587 B2 JPH0553587 B2 JP H0553587B2 JP 60123940 A JP60123940 A JP 60123940A JP 12394085 A JP12394085 A JP 12394085A JP H0553587 B2 JPH0553587 B2 JP H0553587B2
- Authority
- JP
- Japan
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- rotary table
- coordinate
- coordinate system
- articulated robot
- robot
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- Expired - Lifetime
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- 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
- G05B19/4083—Adapting programme, configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
-
- 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
- G05B2219/33—Director till display
- G05B2219/33263—Conversion, transformation of coordinates, cartesian or polar
-
- 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
- G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
- G05B2219/36503—Adapt program to real coordinates, software orientation
-
- 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
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45083—Manipulators, robot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は多関節ロボツトと回転テーブルとを協
調させて仕事を行うシステムにおいて、多関節ロ
ボツトと回転テーブルとの相対的な位置関係を検
出することのできる多関節ロボツト制御装置に関
する。
調させて仕事を行うシステムにおいて、多関節ロ
ボツトと回転テーブルとの相対的な位置関係を検
出することのできる多関節ロボツト制御装置に関
する。
［従来技術］
従来よりロボツトと回転テーブルとを協調させ
て複雑な仕事までも自動化、無人化が図られてい
る。このようなシステムにおいては、ロボツトと
回転テーブルとの相対的な位置関係、すなわち位
置や姿勢等を正確な数値として把握していること
が不可欠である。ロボツトに対して所定の位置関
係に回転テーブルが設置されてこそ両者の協調に
よる仕事がスムーズに実行され、所期の目的が達
成されるからである。
て複雑な仕事までも自動化、無人化が図られてい
る。このようなシステムにおいては、ロボツトと
回転テーブルとの相対的な位置関係、すなわち位
置や姿勢等を正確な数値として把握していること
が不可欠である。ロボツトに対して所定の位置関
係に回転テーブルが設置されてこそ両者の協調に
よる仕事がスムーズに実行され、所期の目的が達
成されるからである。
そこで、従来はロボツトと回転テーブルの両方
を設置した後に、その間の関係を巻尺や傾斜計と
いつた測定用器具を用いて計測したり、あるいは
最初に設定場所を決めておき両者を物理的に位置
決めする治具を製作してその決定された設定場所
に正確に配置する等の方法の採用により対処して
いる。
を設置した後に、その間の関係を巻尺や傾斜計と
いつた測定用器具を用いて計測したり、あるいは
最初に設定場所を決めておき両者を物理的に位置
決めする治具を製作してその決定された設定場所
に正確に配置する等の方法の採用により対処して
いる。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら上記従来の方法によつて多関節ロ
ボツトと回転テーブルとの相対的位置関係を数mm
単位の精度で検出することは不可能であり、多関
節ロボツトの制御において該位置関係のずれを補
正するには多大な時間を要していた。
ボツトと回転テーブルとの相対的位置関係を数mm
単位の精度で検出することは不可能であり、多関
節ロボツトの制御において該位置関係のずれを補
正するには多大な時間を要していた。
すなわち、相対的位置関係が高精度に知られて
いるものであれば多関節ロボツトの作業は全てそ
のロボツトの座標系で記述することが可能となる
のであるが、この関係にずれが生じていれば実際
にロボツトを作動させえ仕事を教示する、いわゆ
るテイチング作業をそのつど実行せねばならず、
作業性の低下ばかりか製品の品質までにも悪影響
を及ぼすのである。
いるものであれば多関節ロボツトの作業は全てそ
のロボツトの座標系で記述することが可能となる
のであるが、この関係にずれが生じていれば実際
にロボツトを作動させえ仕事を教示する、いわゆ
るテイチング作業をそのつど実行せねばならず、
作業性の低下ばかりか製品の品質までにも悪影響
を及ぼすのである。
本発明はこの問題点を解決するためになされた
ものであり、多関節ロボツトと回転テーブルとの
相対的位置完結を高精度にかつ簡単に検出するこ
とができ、一層の生産性及び品質の向上を達成す
ることのできる多関節ロボツト制御装置を提供す
ることを目的としている。
ものであり、多関節ロボツトと回転テーブルとの
相対的位置完結を高精度にかつ簡単に検出するこ
とができ、一層の生産性及び品質の向上を達成す
ることのできる多関節ロボツト制御装置を提供す
ることを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
上記問題点を解決するために本発明の構成した
手段は第１図の基本的構成図に示すごとく、 多関節ロボツトＲと回転テーブルＴとを協調さ
せて所定の仕事を行う多関節ロボツト制御装置
RCにおいて、 前記多関節ロボツトＲのアーム移動位置RAを
該多関節ロボツトＲ特有の座標系（Ｏ−XYZ）
の座標位置として検出する座標位置検出手段Ｃ１
と、 前記回転テーブルＴ上の所定部位TAが回転テ
ーブルＴの回転運動に伴つて回転移動したとき、
該所定部位TAの前記座標系（Ｏ−XYZ）におけ
る少なくとも３点の座標位置を前記座標位置検出
手段Ｃ１を用いて検出する所定部位座標検出手段
Ｃ２と、 該所定部位座標検出手段Ｃ２により検出された
前記少なくとも３点の前記所定部位TAの座標位
置から、前記座標系（Ｏ−XYZ）における回転
テーブルＴの姿勢を算出する回転テーブル姿勢算
出手段Ｃ３と、 を備えることを特徴とする多関節ロボツト制御装
置をその要旨とする。
手段は第１図の基本的構成図に示すごとく、 多関節ロボツトＲと回転テーブルＴとを協調さ
せて所定の仕事を行う多関節ロボツト制御装置
RCにおいて、 前記多関節ロボツトＲのアーム移動位置RAを
該多関節ロボツトＲ特有の座標系（Ｏ−XYZ）
の座標位置として検出する座標位置検出手段Ｃ１
と、 前記回転テーブルＴ上の所定部位TAが回転テ
ーブルＴの回転運動に伴つて回転移動したとき、
該所定部位TAの前記座標系（Ｏ−XYZ）におけ
る少なくとも３点の座標位置を前記座標位置検出
手段Ｃ１を用いて検出する所定部位座標検出手段
Ｃ２と、 該所定部位座標検出手段Ｃ２により検出された
前記少なくとも３点の前記所定部位TAの座標位
置から、前記座標系（Ｏ−XYZ）における回転
テーブルＴの姿勢を算出する回転テーブル姿勢算
出手段Ｃ３と、 を備えることを特徴とする多関節ロボツト制御装
置をその要旨とする。
［作用］
本発明における座標位置検出手段Ｃ１とは、多
関節ロボツトＲの有する座標系（Ｏ−XYZ）上
のどの座標位置にアームRAが位置するかを検出
するものである。これは通常ロボツトに備えられ
る機能であり、それ利用するものでよい。例えば
ロボツトの各軸の回転角度を検出し、その検出値
から座標系（Ｏ−XYZ）に変換算出するもの、
あるいは、ロボツトのサーボ系に出力している駆
動信号から算出するもの等が提供されているがそ
のいずれでもよいのである。
関節ロボツトＲの有する座標系（Ｏ−XYZ）上
のどの座標位置にアームRAが位置するかを検出
するものである。これは通常ロボツトに備えられ
る機能であり、それ利用するものでよい。例えば
ロボツトの各軸の回転角度を検出し、その検出値
から座標系（Ｏ−XYZ）に変換算出するもの、
あるいは、ロボツトのサーボ系に出力している駆
動信号から算出するもの等が提供されているがそ
のいずれでもよいのである。
所定部位座標検出手段Ｃ２とは、回転テーブル
Ｔ上の所定部位TAの座標系（Ｏ−XYZ）におけ
る少なくとも３点の座標位置を検出する。また、
この検出を行うに際して前記座標位置検出手段Ｃ
１を用いることにより、多に特殊な装置を必要と
しないように構成される。所定部位TA上にアー
ムRAを移動すれば、それだけでその座標位置が
検出できるのである。そして、このとき回転テー
ブルＴは回転運動を行い、上記所定部位TAも回
転移動するが、そのつど所定部位TAの座標位置
は本所定部位座標検出手段Ｃ２によつて検出され
る。
Ｔ上の所定部位TAの座標系（Ｏ−XYZ）におけ
る少なくとも３点の座標位置を検出する。また、
この検出を行うに際して前記座標位置検出手段Ｃ
１を用いることにより、多に特殊な装置を必要と
しないように構成される。所定部位TA上にアー
ムRAを移動すれば、それだけでその座標位置が
検出できるのである。そして、このとき回転テー
ブルＴは回転運動を行い、上記所定部位TAも回
転移動するが、そのつど所定部位TAの座標位置
は本所定部位座標検出手段Ｃ２によつて検出され
る。
このようにして得られる所定部位TAに関する
少なくとも３点の座標位置の情報を用いて、回転
テーブル姿勢算出手段Ｃ３は座標系（Ｏ−XYZ）
における回転テーブルＴの姿勢を算出する。ここ
で、回転テーブルＴの姿勢とは多関節ロボツトＲ
に対する回転テーブルＴの相対的位置関係を表わ
す情報であつて、例えば回転テーブルＴの回転中
心が座標系（Ｏ−XYZ）のどの座標位置にある
のか、あるいは回転テーブルＴの回転軸が座標系
（Ｏ−XYZ）に対してどれほど傾斜しているか等
を表すものである。この回転中心及び回転軸の傾
斜は、上記検出された３点以上の座標位置と、全
ての座標位置は回転テーブルの回転面（テーブル
面）上に存在することとから、例えば公知の座標
変換のための変換行列及び平面幾何学の定理を用
いて求められ、回転中心が求まればその回転中心
を原点とする回転テーブル独自の座標系も算出さ
れる。したがつて、回転テーブル独自の座標系に
おける任意の座標位置を、多関節ロボツト特有の
座標系へ変換行列によつて変換される。
少なくとも３点の座標位置の情報を用いて、回転
テーブル姿勢算出手段Ｃ３は座標系（Ｏ−XYZ）
における回転テーブルＴの姿勢を算出する。ここ
で、回転テーブルＴの姿勢とは多関節ロボツトＲ
に対する回転テーブルＴの相対的位置関係を表わ
す情報であつて、例えば回転テーブルＴの回転中
心が座標系（Ｏ−XYZ）のどの座標位置にある
のか、あるいは回転テーブルＴの回転軸が座標系
（Ｏ−XYZ）に対してどれほど傾斜しているか等
を表すものである。この回転中心及び回転軸の傾
斜は、上記検出された３点以上の座標位置と、全
ての座標位置は回転テーブルの回転面（テーブル
面）上に存在することとから、例えば公知の座標
変換のための変換行列及び平面幾何学の定理を用
いて求められ、回転中心が求まればその回転中心
を原点とする回転テーブル独自の座標系も算出さ
れる。したがつて、回転テーブル独自の座標系に
おける任意の座標位置を、多関節ロボツト特有の
座標系へ変換行列によつて変換される。
以下、本発明をより具体的に説明するために実
施例を挙げて詳述する。
施例を挙げて詳述する。
［実施例］
第２図は実施例である多関節ロボツト制御装置
を備えた６軸ロボツト１と回転テーブル３とのシ
ステム概略図である。この６軸ロボツト１と回転
テーブル３とが多関節ロボツト制御装置５からの
指令に基づいて同期しつつ所定の作業を実行する
のである。図のように６軸ロボツト１はａないし
ｆの回転中心軸を有し、そのアームの先端に装着
したマーク検出器７を三次元的に自由に移動可能
である。このマーク検出器７とは、回転テーブル
３のテーブル上に任意の箇所に貼着されたマーク
９を正確に検出するもので、該マーク９に付され
た位置にアームが移動する際に利用される。例え
ばマーク９として単にテーブル上に凹部を形成し
ておき、マーク検出器７として該凹部と整合する
凸部を備えたものを使用するもの、あるいはマー
ク９として反射板を貼着し、マーク検出器７とし
て光電変換器を備えたものを使用する等これらの
態様はいかなるものでもよい。また、回転テーブ
ル３はｇ軸を回転軸としてテーブルを回転駆動さ
れるものである。
を備えた６軸ロボツト１と回転テーブル３とのシ
ステム概略図である。この６軸ロボツト１と回転
テーブル３とが多関節ロボツト制御装置５からの
指令に基づいて同期しつつ所定の作業を実行する
のである。図のように６軸ロボツト１はａないし
ｆの回転中心軸を有し、そのアームの先端に装着
したマーク検出器７を三次元的に自由に移動可能
である。このマーク検出器７とは、回転テーブル
３のテーブル上に任意の箇所に貼着されたマーク
９を正確に検出するもので、該マーク９に付され
た位置にアームが移動する際に利用される。例え
ばマーク９として単にテーブル上に凹部を形成し
ておき、マーク検出器７として該凹部と整合する
凸部を備えたものを使用するもの、あるいはマー
ク９として反射板を貼着し、マーク検出器７とし
て光電変換器を備えたものを使用する等これらの
態様はいかなるものでもよい。また、回転テーブ
ル３はｇ軸を回転軸としてテーブルを回転駆動さ
れるものである。
多関節ロボツト制御装置５は６軸ロボツト１及
び回転テーブル３の各軸ａないしｇ回りの駆動を
全て制御するもので、マーク検出器７を三次元的
に移動するとともに、回転テーブル３のテーブル
を同一平面上で自由に回転する。これらの各軸の
駆動量を教示するための多関節ロボツト制御装置
５の手入手段としてキーボード及びCRTからな
る入力機１１、更にテイチングボツクス１３を備
えている。なお、１５は多関節ロツド制御装置５
からの指令値を伝送するケーブルを示している。
び回転テーブル３の各軸ａないしｇ回りの駆動を
全て制御するもので、マーク検出器７を三次元的
に移動するとともに、回転テーブル３のテーブル
を同一平面上で自由に回転する。これらの各軸の
駆動量を教示するための多関節ロボツト制御装置
５の手入手段としてキーボード及びCRTからな
る入力機１１、更にテイチングボツクス１３を備
えている。なお、１５は多関節ロツド制御装置５
からの指令値を伝送するケーブルを示している。
第３図が多関節ロボツト制御装置５の構成を示
すブロツク図である。図のように多関節ロボツト
制御装置５は通常マイクロコンピユータからなる
もので、後述するプログラムに従つて論理演算を
実行するCPU５Ａ、該プログラムや各種の定数
等を記憶するROM５Ｂ、情報の一時的な記憶を
行うRAM５Ｃ、入力機１１やテイチングボツク
ス１３からの情報入力口となる入力ポート５Ｄ及
び６軸ロボツト１や回転テーブル３と情報の授受
を行うための入出力ポート５Ｅから構成されてい
る。
すブロツク図である。図のように多関節ロボツト
制御装置５は通常マイクロコンピユータからなる
もので、後述するプログラムに従つて論理演算を
実行するCPU５Ａ、該プログラムや各種の定数
等を記憶するROM５Ｂ、情報の一時的な記憶を
行うRAM５Ｃ、入力機１１やテイチングボツク
ス１３からの情報入力口となる入力ポート５Ｄ及
び６軸ロボツト１や回転テーブル３と情報の授受
を行うための入出力ポート５Ｅから構成されてい
る。
以上の構成からなるシステムにおいて、本実施
例の多関節口ロボツト制御装置５は第４図にその
フローチヤートを示すプログラムROM５Ｂに記
憶しており、このプログラムに従つて回転テーブ
ル３の６軸ロボツト１に対する姿勢を算出する。
まず多関節ロボツト制御装置５が起動されると自
動的にCPU５Ａは本プログラムの処理を開始し、
６軸ロボツト１及び回転テーブル３の電源投入や
メモリ領域のクリヤ等の一連の初期処理を実行し
て（ステツプ100）、以下の処理に備える。この初
期処理終了後、回転テーブル３を回転駆動してマ
ーク９が６軸ロボツトに装着したマーク検出器７
の検出範囲内に位置するようにする（ステツプ
110）。第２図に示すごとく、多関節ロボツト制御
装置５は６軸ロボツト１の設定位置を原点(O)とし
た直交座標系（Ｏ−XYZ）を有しており、この
座標系（Ｏ−XYZ）によつて示されるマーク検
出器７の移動範囲内へマーク９が入るように回転
テーブル３を回転駆動するのである。このような
作業が完了すると、次いで６軸ロボツト１へ駆動
信号を出し、マーク検出器７によりマーク９の検
出を行う（ステツプ120）、すなわち、マーク検出
器７を移動させ、マーク９の位置する三次元位置
と一致させるのである。この処理は、例えば回転
テーブル上にマーク検出器７を移動した後にマー
ク９の検出が行われるまで順次該テーブル上を検
索するためにアームをスキヤンしたり、あるいは
作業員のテイチングボツクス１３操作によつて直
接一致させる等種々の方法が用いられる。マーク
検出器７がマーク９を検出すると、その検出出力
はケーブル１５、入出力ポート５Ｅを介して
CPU５Ａに取り込まれる。この検出信号を受け
たときにCPU５Ａは次のステツプ130の処理を実
行し、マーク検出器７の座標位置、すなわちマー
ク９の座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。６軸
ロボツト１の各軸ａないしｆにはその回転角度を
検出するための公知のロータリーエンコーダ等か
らなる回転角センサが備えられており、これら各
回転角センサの出力値に基づいた通常の演算方法
からこの座標位置の算出が行われるのである。
例の多関節口ロボツト制御装置５は第４図にその
フローチヤートを示すプログラムROM５Ｂに記
憶しており、このプログラムに従つて回転テーブ
ル３の６軸ロボツト１に対する姿勢を算出する。
まず多関節ロボツト制御装置５が起動されると自
動的にCPU５Ａは本プログラムの処理を開始し、
６軸ロボツト１及び回転テーブル３の電源投入や
メモリ領域のクリヤ等の一連の初期処理を実行し
て（ステツプ100）、以下の処理に備える。この初
期処理終了後、回転テーブル３を回転駆動してマ
ーク９が６軸ロボツトに装着したマーク検出器７
の検出範囲内に位置するようにする（ステツプ
110）。第２図に示すごとく、多関節ロボツト制御
装置５は６軸ロボツト１の設定位置を原点(O)とし
た直交座標系（Ｏ−XYZ）を有しており、この
座標系（Ｏ−XYZ）によつて示されるマーク検
出器７の移動範囲内へマーク９が入るように回転
テーブル３を回転駆動するのである。このような
作業が完了すると、次いで６軸ロボツト１へ駆動
信号を出し、マーク検出器７によりマーク９の検
出を行う（ステツプ120）、すなわち、マーク検出
器７を移動させ、マーク９の位置する三次元位置
と一致させるのである。この処理は、例えば回転
テーブル上にマーク検出器７を移動した後にマー
ク９の検出が行われるまで順次該テーブル上を検
索するためにアームをスキヤンしたり、あるいは
作業員のテイチングボツクス１３操作によつて直
接一致させる等種々の方法が用いられる。マーク
検出器７がマーク９を検出すると、その検出出力
はケーブル１５、入出力ポート５Ｅを介して
CPU５Ａに取り込まれる。この検出信号を受け
たときにCPU５Ａは次のステツプ130の処理を実
行し、マーク検出器７の座標位置、すなわちマー
ク９の座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。６軸
ロボツト１の各軸ａないしｆにはその回転角度を
検出するための公知のロータリーエンコーダ等か
らなる回転角センサが備えられており、これら各
回転角センサの出力値に基づいた通常の演算方法
からこの座標位置の算出が行われるのである。
このようにしてマーク９の座標系（Ｏ−XYZ）
における座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）の検出が完了す
ると、ステツプ140にて座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）
のデータが３種類得られたか否かを判断し、３種
類のデータが未だ得られていないときには回転テ
ーブル３を任意の角度回転（約数十度）（ステツ
プ150）させた後に再度前述のステツツプ120へ処
理を移す。回転テーブル上のマーク９は回転テー
ブル３の回転動作により座標系（Ｏ−XYZ）の
中を移動可能であるが、その移動に際しては回転
テーブルの同一平面上であるという制約が存在す
る。このような制約下での３つの座標位置を得る
ため上述したステツプ120ないしステツプ150の処
理を繰り返すのである。
における座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）の検出が完了す
ると、ステツプ140にて座標位置（ｘ、ｙ、ｚ）
のデータが３種類得られたか否かを判断し、３種
類のデータが未だ得られていないときには回転テ
ーブル３を任意の角度回転（約数十度）（ステツ
プ150）させた後に再度前述のステツツプ120へ処
理を移す。回転テーブル上のマーク９は回転テー
ブル３の回転動作により座標系（Ｏ−XYZ）の
中を移動可能であるが、その移動に際しては回転
テーブルの同一平面上であるという制約が存在す
る。このような制約下での３つの座標位置を得る
ため上述したステツプ120ないしステツプ150の処
理を繰り返すのである。
第２図中の一点鎖線で示すテーブル及びマーク
検出器が３つの座標位置を得るために回転移動し
たところの想像図であり、また第５図がこのよう
にして検出される３つの座標値T1（x1、y1、z1）、
T2（x2、y2、z2）、T3（x3、y3、z3）を座標系
（Ｏ−XYZ）を中心として表わした図である。な
お、第５図中には第２図で示すような回転テーブ
ル独自の座標系、すなわち回転テーブルの回転軸
がいZ1軸で、回転テーブルの平面及び原点O1が
X1−Y1平面上にある（O1−X1Y1Z1）も同時に
表わしている。従つて、第４図のプログラムによ
つて検出される３つの点T1、T2、T3は当然X1
−Y1平面上に存在することとなる。
検出器が３つの座標位置を得るために回転移動し
たところの想像図であり、また第５図がこのよう
にして検出される３つの座標値T1（x1、y1、z1）、
T2（x2、y2、z2）、T3（x3、y3、z3）を座標系
（Ｏ−XYZ）を中心として表わした図である。な
お、第５図中には第２図で示すような回転テーブ
ル独自の座標系、すなわち回転テーブルの回転軸
がいZ1軸で、回転テーブルの平面及び原点O1が
X1−Y1平面上にある（O1−X1Y1Z1）も同時に
表わしている。従つて、第４図のプログラムによ
つて検出される３つの点T1、T2、T3は当然X1
−Y1平面上に存在することとなる。
このような３点T1、T2、T3が検出されると処
理はステツプ160へと進み、これらのデータに基
づいて６軸ロボツト１の座標系（Ｏ−XYZ）か
ら上述した回転テーブル３の座標系（O1−
X1Y1Z1）への変換行列Ｕが算出される。そし
て、この変換行列ＵをRAM５Ｃに記憶して（ス
テツプ170）本ルーチンの処理を終えて６軸ロボ
ツト１と回転テーブル３との協調した仕事を遂行
するために利用されるのである。
理はステツプ160へと進み、これらのデータに基
づいて６軸ロボツト１の座標系（Ｏ−XYZ）か
ら上述した回転テーブル３の座標系（O1−
X1Y1Z1）への変換行列Ｕが算出される。そし
て、この変換行列ＵをRAM５Ｃに記憶して（ス
テツプ170）本ルーチンの処理を終えて６軸ロボ
ツト１と回転テーブル３との協調した仕事を遂行
するために利用されるのである。
以上が本実施例の６軸ロボツト１に対する回転
テーブル３の姿勢（回転中心及び回転軸の傾き）
検出のための処理であるが、この変換行列Ｕの算
出方法やその物理的意味を前述の第５図に基づき
詳述する。
テーブル３の姿勢（回転中心及び回転軸の傾き）
検出のための処理であるが、この変換行列Ｕの算
出方法やその物理的意味を前述の第５図に基づき
詳述する。
まず、T1〜T3のデータ（x1、y1、z1）〜
（x3、y3、z3）は、６軸ロボツト１の各軸角度か
ら順変換行列を用いて算出されるのであるがここ
でT1〜T3の値は、６軸ロボツト１のマーク検出
器７までのロボツト座標系（Ｏ−XYZ）からの
位置データであり、この算出は各アームの取付位
置が分かつているために各軸間の相対行列を掛け
ることにより求まる。
（x3、y3、z3）は、６軸ロボツト１の各軸角度か
ら順変換行列を用いて算出されるのであるがここ
でT1〜T3の値は、６軸ロボツト１のマーク検出
器７までのロボツト座標系（Ｏ−XYZ）からの
位置データであり、この算出は各アームの取付位
置が分かつているために各軸間の相対行列を掛け
ることにより求まる。
このT1〜T3によりまず算出途中の座標系とし
て（O2−X2、Ｙ、Z2）を算出する。これはT1
を原点とし、x2軸の正方向はT2を通り、そのx2
−y2平面上にT3を含む座標系である。第５図か
ら明らかなように、ベクトルｏ２Ｔ２―――→ｏ２Ｔ３
―――→は
次式で求まる。
て（O2−X2、Ｙ、Z2）を算出する。これはT1
を原点とし、x2軸の正方向はT2を通り、そのx2
−y2平面上にT3を含む座標系である。第５図か
ら明らかなように、ベクトルｏ２Ｔ２―――→ｏ２Ｔ３
―――→は
次式で求まる。
ｏ２Ｔ２―――→＝T2−T1……(1)
ｏ２Ｔ３―――→＝T3−T1……(2)
次にこれらを用いて、座標（Ｏ−XYZ）から
座標系（O2−X2、Y2、Z2）への変換行列Ｃを
求める。
座標系（O2−X2、Y2、Z2）への変換行列Ｃを
求める。
Ｃ＝〓 〓 〓 〓
０ ０ ０ １ ……(3)
ただし、〓、〓、〓は次式より求まる列ベクト
ルである。
ルである。
（ここで＊はベクトルの外積を表わす。）
また、〓は新たな座標系の原点を表わす位置ベ
クトルであり、次式で表わされる。
クトルであり、次式で表わされる。
〓＝（x1、y1、z1） ……(7)
これら(4)〜(7)より変換行列Ｃが求まる。また、
この変換行列Ｃは以後の行列計算の便宜のために
４行目の（0001）が追加された４行、４列に正方
行列にて表現される。
この変換行列Ｃは以後の行列計算の便宜のために
４行目の（0001）が追加された４行、４列に正方
行列にて表現される。
次にT1、T2、T3の各点を上記Ｃで表わされる
座標系o2−x2、y2、z2上の点に変換する。
座標系o2−x2、y2、z2上の点に変換する。
T1′＝C-1×T1＝〓 〓 〓 〓
０ ０ ０ １〓-1
｜
〓×x1
y1
z1
１＝０
０
０
１ ……(8)
(8)式は原点O2なので、当然その交換結果は
（０、０、０）となる。また T2′＝C-1×T2＝a1 b1 c1 １ ……(9) T2′＝C-1×T3＝a2 b2 c2 １ ……(10) となる。
（０、０、０）となる。また T2′＝C-1×T2＝a1 b1 c1 １ ……(9) T2′＝C-1×T3＝a2 b2 c2 １ ……(10) となる。
そこで、次にこれらの変換座標値T1′〜T3′か
ら回転テーブルの中心軸上にあるO1てを求める。
ら回転テーブルの中心軸上にあるO1てを求める。
O1＝x0
y0
０
１ ……(11)
とすると、幾何学的に線分T1T2、T2T3、の垂
直二等分線M1−O1、M2−O1の交点の座標を求
めればよいので、（第５図参照） x0＝b1／２ ……(12) y0＝−a2−a1／b2−b1＊x0＋a2−a1／b2−b1＊a1＋a2
／２ ＋b1＋b2／２＝−a2−a1／b2−b1＊（x0−a1＋a2／
２） ＋b1＋b2／２ ……(13) となり、(12)、(13)式によりx0、y0が求まる。
直二等分線M1−O1、M2−O1の交点の座標を求
めればよいので、（第５図参照） x0＝b1／２ ……(12) y0＝−a2−a1／b2−b1＊x0＋a2−a1／b2−b1＊a1＋a2
／２ ＋b1＋b2／２＝−a2−a1／b2−b1＊（x0−a1＋a2／
２） ＋b1＋b2／２ ……(13) となり、(12)、(13)式によりx0、y0が求まる。
次に、求めた
O1＝x0
y0
０
１
とT2、T3で構成される座標系、すなわち回転テ
ーブル３独自の座標系（O1−X1Y1Z1）（第５図
参照）への変換行列Ｕを求める。これは式(1)〜(7)
を同様に利用し、 Ｕ＝〓′ ０ 〓′ ０ 〓′ ０ 〓′ ０ ……(14) として求まる。
ーブル３独自の座標系（O1−X1Y1Z1）（第５図
参照）への変換行列Ｕを求める。これは式(1)〜(7)
を同様に利用し、 Ｕ＝〓′ ０ 〓′ ０ 〓′ ０ 〓′ ０ ……(14) として求まる。
このＵを指定メモリへセツトし、同期運転等に
演算上でデータの変換を行う時に使用するのであ
る。
演算上でデータの変換を行う時に使用するのであ
る。
すなわち、通常６軸ロボツト１は、自分の座標
系（Ｏ−XYZ）からみたデータで動作する様に
なつており、該座標系（Ｏ−XYZ）を用いて表
現されたデータDTで動作する。しかし回転テー
ブル３との同期運転時には、回転テーブル３の座
標系（O1−X1Y1Z1）に基づいて記述されたテ
イチングデータDRを補間し、その補間点をO1Z1
軸回りに回転させた時の補間点を今回算出した変
換行列Ｕを利用しデータDTに変換して６軸ロボ
ツト１を動作させることが必要となる。多にも同
期させる方法は色々あるが、そのいずれであろう
ともロボツトと回転テーブルとの相対的関係を正
確に把握するために変換行列Ｕを正確に求めるこ
とが必要なことが多い。そして、その相対的関係
である変換行列Ｕを用いて座標系（O1−
X1Y1Z1）上のデータDRは次式によつて座標系
（Ｏ−XYZ）上のデータDTに変換されるのであ
る。
系（Ｏ−XYZ）からみたデータで動作する様に
なつており、該座標系（Ｏ−XYZ）を用いて表
現されたデータDTで動作する。しかし回転テー
ブル３との同期運転時には、回転テーブル３の座
標系（O1−X1Y1Z1）に基づいて記述されたテ
イチングデータDRを補間し、その補間点をO1Z1
軸回りに回転させた時の補間点を今回算出した変
換行列Ｕを利用しデータDTに変換して６軸ロボ
ツト１を動作させることが必要となる。多にも同
期させる方法は色々あるが、そのいずれであろう
ともロボツトと回転テーブルとの相対的関係を正
確に把握するために変換行列Ｕを正確に求めるこ
とが必要なことが多い。そして、その相対的関係
である変換行列Ｕを用いて座標系（O1−
X1Y1Z1）上のデータDRは次式によつて座標系
（Ｏ−XYZ）上のデータDTに変換されるのであ
る。
DT＝Ｕ×DR ……(15)
なお、第４図で示す処理は１つの回転テーブル
と相対的関係のみを検出する場合について記述し
ているが、複数台のテーブルを用いて、各々テー
ブル毎にデータT1〜T3を検出して、変換行列
U1、U2……を求めれば交互に各テーブルと同期
させることも可能となる。
と相対的関係のみを検出する場合について記述し
ているが、複数台のテーブルを用いて、各々テー
ブル毎にデータT1〜T3を検出して、変換行列
U1、U2……を求めれば交互に各テーブルと同期
させることも可能となる。
以上詳述したように、本実施例の多関節ロボツ
ト制御装置は回転テーブル３が６軸ロボツト１に
対していかなる姿勢にあるかを該６軸ロボツト１
の有する機能を巧みに利用して検出している。し
かも、その検出結果は変換行列Ｕの形でメモリに
記憶されるため、回転テーブル３の座標系（O1
−X1Y1Z1）で記述されたデータを簡単かつ正確
に６軸ロボツト１の座標系（Ｏ−XYZ）上のデ
ータに変換することができ、協調した仕事がスム
ーズに遂行可能となる。
ト制御装置は回転テーブル３が６軸ロボツト１に
対していかなる姿勢にあるかを該６軸ロボツト１
の有する機能を巧みに利用して検出している。し
かも、その検出結果は変換行列Ｕの形でメモリに
記憶されるため、回転テーブル３の座標系（O1
−X1Y1Z1）で記述されたデータを簡単かつ正確
に６軸ロボツト１の座標系（Ｏ−XYZ）上のデ
ータに変換することができ、協調した仕事がスム
ーズに遂行可能となる。
なお、本実施例では回転テーブル３の姿勢、す
なわちテーブルの回転中心の位置やその軸の傾き
等を全て検出する場合について説明したが、単に
テーブルの回転中心のみを検出するもの等として
構成してもよい。
なわちテーブルの回転中心の位置やその軸の傾き
等を全て検出する場合について説明したが、単に
テーブルの回転中心のみを検出するもの等として
構成してもよい。
更に、本実施例では一度回転テーブル３上の点
T1を原点とする座標変換を実行し、次に変換行
列Ｕを算出する方法について記述したが、この変
換行列Ｕの算出方法は何ら上記方法に限定される
ものではなく、いかなる計算式を用いてもよい。
例えば、回転テーブル３上の点T1、T2、T3の位
置ベクトルT1、T2、T3を用いて原点の位置ベク
トルＯ→を次式により算出し、 ただし、（ ）tは転置行列 （ａ、ｂ）は内積を表す。
T1を原点とする座標変換を実行し、次に変換行
列Ｕを算出する方法について記述したが、この変
換行列Ｕの算出方法は何ら上記方法に限定される
ものではなく、いかなる計算式を用いてもよい。
例えば、回転テーブル３上の点T1、T2、T3の位
置ベクトルT1、T2、T3を用いて原点の位置ベク
トルＯ→を次式により算出し、 ただし、（ ）tは転置行列 （ａ、ｂ）は内積を表す。
次いで、その計算結果と３つの位置ベクトルＴ→
１、Ｔ→２、Ｔ→３とから次式で変換行列Ｕを算出す
る方法を採用するものであつてもよい。
１、Ｔ→２、Ｔ→３とから次式で変換行列Ｕを算出す
る方法を採用するものであつてもよい。
このように、いかなる計算式によつて変換行列
Ｕを算出しようとも、本実施例と同様の上記作
用・効果を奏することは明らかである。
Ｕを算出しようとも、本実施例と同様の上記作
用・効果を奏することは明らかである。
［発明の効果］
以上実施例をあげて詳述したごとく、本発明に
よれば多関節ロボツト特有の座標系における回転
テーブル上の所定部位に関する座標位置を、少な
くとも３点検出し、これ座標位置から、前記座標
系における回転テーブルの姿勢を算出するので、
どのような姿勢を回転テーブルが採つていても多
関節ロボツトと回転テーブルとの相対位置関係を
正確に検出することができる。
よれば多関節ロボツト特有の座標系における回転
テーブル上の所定部位に関する座標位置を、少な
くとも３点検出し、これ座標位置から、前記座標
系における回転テーブルの姿勢を算出するので、
どのような姿勢を回転テーブルが採つていても多
関節ロボツトと回転テーブルとの相対位置関係を
正確に検出することができる。
このため、多関節ロボツトと回転テーブルとが
協調して遂行する仕事が高精度でスムーズに実行
できるシステムを簡単で安価に構成することがで
きるのである。
協調して遂行する仕事が高精度でスムーズに実行
できるシステムを簡単で安価に構成することがで
きるのである。
第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施
例の概略構成図、第３図はその制御装置のブロツ
ク図、第４図はその制御のフローチヤート、第５
図はその制御における座標系の説明図を示す。 Ｒ……多関節ロボツト、Ｔ……回転テーブル、
RC……多関節ロボツト制御装置、Ｃ１……座標
位置検出手段、Ｃ２…所定部位座標検出手段、Ｃ
３……回転テーブル姿勢算出手段、５Ａ……
CPU、５Ｂ……ROM。
例の概略構成図、第３図はその制御装置のブロツ
ク図、第４図はその制御のフローチヤート、第５
図はその制御における座標系の説明図を示す。 Ｒ……多関節ロボツト、Ｔ……回転テーブル、
RC……多関節ロボツト制御装置、Ｃ１……座標
位置検出手段、Ｃ２…所定部位座標検出手段、Ｃ
３……回転テーブル姿勢算出手段、５Ａ……
CPU、５Ｂ……ROM。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多関節ロボツトと回転テーブルとを協調させ
て所定の仕事を行う多関節ロボツト制御装置にお
いて、 前記多関節ロボツトのアーム移動位置を該多関
節ロボツト特有の座標系の座標位置として検出す
る座標位置検出手段と、 前記回転テーブル上の所定部位が回転テーブル
の回転運動に伴つて回転移動したとき、該所定部
位の前記座標系における少なくとも３点の座標位
置を前記座標位置検出手段を用いて検出する所定
部位座標検出手段と、 該所定部位座標検出手段により検出された前記
少なくとも３点の前記所定部位の座標位置から、
前記座標系における回転テーブルの姿勢を算出す
る回転テーブル姿勢算出手段と、 を備えることを特徴とする多関節ロボツト制御装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123940A JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
| DE8686107718T DE3665277D1 (en) | 1985-06-06 | 1986-06-06 | Multi-joint-robot controller |
| EP86107718A EP0206051B1 (en) | 1985-06-06 | 1986-06-06 | Multi-joint-robot controller |
| US07/188,668 US4831547A (en) | 1985-06-06 | 1988-04-29 | Multi-joint-robot controller for enabling detection of the spatial relationship between a robot and a rotary cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123940A JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281305A JPS61281305A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0553587B2 true JPH0553587B2 (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=14873113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60123940A Granted JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4831547A (ja) |
| EP (1) | EP0206051B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61281305A (ja) |
| DE (1) | DE3665277D1 (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2652880B2 (ja) * | 1988-08-31 | 1997-09-10 | ファナック株式会社 | 垂直多関節形ロボット |
| JPH079606B2 (ja) * | 1988-09-19 | 1995-02-01 | 豊田工機株式会社 | ロボット制御装置 |
| JPH02113305A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-25 | Fanuc Ltd | スプライン補間方法 |
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| JPH03196981A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-28 | Fanuc Ltd | ロボットの付加軸追従制御方式 |
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