JPH06149344A - Robot control method - Google Patents

Robot control method

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JPH06149344A
JPH06149344A JP32894892A JP32894892A JPH06149344A JP H06149344 A JPH06149344 A JP H06149344A JP 32894892 A JP32894892 A JP 32894892A JP 32894892 A JP32894892 A JP 32894892A JP H06149344 A JPH06149344 A JP H06149344A
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JP
Japan
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point
robot
points
teaching
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP32894892A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Nihei
亮 二瓶
Takashi Iwasaki
恭士 岩崎
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a robot control method which can handle a robot with a high degree of coincidence with the desired contents by teaching the robot the change-with-time data on the position of a tool tip point against a specific part of the robot that has the fixed relation with a carried subject. CONSTITUTION:A cylindrical work W is fixedly held against an arm which can rotate around an axis passing the final wrist point H. Meanwhile three fixed points T1, T2 and T3 set by the movements of a torch T are fixedly held, and the points set on a welding line I successively arrive at a position close to or coincident with the point T1. Thus the arc welding treatment is carried out. Under such conditions, the points T1-T3 are set as the tool tip points respectively and the calculating method acquired based on these tip points is previously stored in a robot controller. Then the position data on a key point hand coordinate system SIGMAH are taught to a robot together with the change with time. Thus the teaching jobs of the robot are possible when the data coupled directly to the actual images of the job contents are designated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業用等のロボットの
制御方法に関し、更に詳しく言えば、作業空間内の定位
置に固定されたツールに対してワークの位置と姿勢を制
御する型のアプリケーションにロボットを利用する場合
に特に有用な、ロボット制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a robot for industrial use, and more specifically, it is of a type for controlling the position and posture of a work with respect to a tool fixed at a fixed position in a work space. The present invention relates to a robot control method that is particularly useful when using a robot for an application.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えばハンドリング方式のアーク
溶接作業の如く、作業空間内の定位置に固定されたツー
ルに対してワークの位置と姿勢を制御する型のアプリケ
ーションにロボットを利用する場合にも、ロボットハン
ドに把持されたワークの特定の一点をツール先端点とし
て、ロボットへの教示を行っていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a robot is used for an application of a type in which a position and a posture of a work are controlled with respect to a tool fixed at a fixed position in a work space, such as a handling type arc welding work. , The robot is taught by using a specific point of the work held by the robot hand as the tool tip point.

【0003】即ち、固定されたツールの対してとられる
べきワークの位置と姿勢の経時変化を、上記ワーク上の
特定点に関して数点の位置データを教示点データとして
教示し、該教示点間におけるロボットの速度を指定し、
位置と姿勢を補間方式により定めることが通例であっ
た。
That is, with respect to the change with time of the position and posture of a work to be taken with respect to a fixed tool, several position data regarding a specific point on the work are taught as teaching point data, and between the teaching points. Specify the speed of the robot,
It was customary to determine the position and orientation by an interpolation method.

【0004】換言すれば、固定配置されたツールに関連
して定められたベース座標系上の定点のデータをツール
先端点データとしてロボットに教示し、これに基づいて
ロボットハンドに把持されたワークの位置と姿勢の経時
変化を定める形でロボットの運動を制御する方式は採用
されていなかった。
In other words, data of a fixed point on the base coordinate system defined in relation to the fixedly arranged tool is taught to the robot as tool tip point data, and based on this, data of the workpiece gripped by the robot hand is taught. A method of controlling the motion of the robot in a manner that determines the change in position and posture over time has not been adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ハンドリング溶接にロ
ボットを利用した例を概念的に示した図1及び図2を用
いて、従来技術の問題点を説明する。図1中、Rはロボ
ット、Wはロボットハンドに指示された円筒状ワークで
ある。ロボットRは回転対偶1、並進対偶2等を有して
おり、最終手首点を符号Hで示してある。並進対偶2と
最終手首点の間にも適宜数の図示を省略した対偶が存在
し、ロボットR全体として6軸の運動自由度を持ってい
る。
Problems of the prior art will be described with reference to FIGS. 1 and 2 which conceptually show an example of using a robot for handling welding. In FIG. 1, R is a robot and W is a cylindrical workpiece designated by a robot hand. The robot R has a rotation pair 1, a translation pair 2, and the like, and the final wrist point is indicated by the symbol H. Between the translational even number 2 and the final wrist point, an appropriate number of unillustrated pairs are present, and the robot R as a whole has six axes of freedom of movement.

【0006】Jを軸とする円筒状のワークWは、最終手
首点Hを通る軸の周りで回転可能なアームに対して図示
した姿勢で固定的に把持されている。Tは、ワークWの
外周面上の溶接線Iに沿って順次アーク溶接加工を行う
為のトーチで、T1 はトーチ(供給ワイヤ)の先端近傍
の特定位置、T2 はトーチの基部、T3 はトーチの軸か
らはずれた特定位置にあり、トーチの軸周りの回転位置
に対応した定点(代表点)を表している。
A cylindrical work W having J as an axis is fixedly gripped in an illustrated posture with respect to an arm rotatable about an axis passing through a final wrist point H. T is a torch for sequentially performing arc welding along the welding line I on the outer peripheral surface of the work W, T1 is a specific position near the tip of the torch (supply wire), T2 is the base of the torch, and T3 is the torch. A fixed point (representative point) corresponding to the rotational position around the axis of the torch is located at a specific position off the axis of.

【0007】ΣH =H―xyzは、ハンド座標系を表
し、最終手首点Hを原点とする3次元直交座標系であ
る。この座標系は、最終アームGと一体的に動く座標系
で、最終アームGとy軸とは平行であり、また、ワーク
Wの中心軸Jとx軸も平行な関係にある。
ΣH = H-xyz represents a hand coordinate system, which is a three-dimensional orthogonal coordinate system with the final wrist point H as the origin. This coordinate system is a coordinate system that moves integrally with the final arm G. The final arm G and the y-axis are parallel to each other, and the central axis J and the x-axis of the work W are also parallel to each other.

【0008】一方、ΣB =O−XYZは、ロボットRの
設置位置Oを原点としたベース座標系で、作業空間内の
絶対座標系として設定されるものである。この座標系も
3次元直交座標系とする。
On the other hand, ΣB = O-XYZ is a base coordinate system whose origin is the installation position O of the robot R, and is set as an absolute coordinate system in the work space. This coordinate system is also a three-dimensional orthogonal coordinate system.

【0009】ハンドリング方式でアーク溶接を実行する
場合には、トーチに随伴した3つの定点T1 、T2 、T
3 は不動に保たれ、溶接線L上の点が次々とT1 に近接
対面あるいは一致する位置に到来して、アーク溶接加工
が施されることになる。即ち、点T1 、T2 、T3 はベ
ース座標系ΣB 上では不動点となるが、ハンド座標系Σ
H 上では動点となる。
When performing arc welding by the handling method, three fixed points T1, T2, T associated with the torch are used.
3 is kept immobile, and the points on the welding line L successively reach the position close to or facing T1 and arc welding is performed. That is, the points T1, T2 and T3 are fixed points on the base coordinate system ΣB, but the hand coordinate system Σ
It becomes a fixed point on H.

【0010】溶接線Iに沿った溶接加工が進行する過程
において、トーチTのワークWの外周面に対する角度Ψ
(トーチの軸に対するワークのひねり角度も含めて3自
由度ある)、即ち、トーチTに対するワークWの相対姿
勢も同時に制御され、一般には逐次変化させられる。
In the course of the welding process along the welding line I, the angle Ψ of the torch T with respect to the outer peripheral surface of the work W.
(There are three degrees of freedom including the twist angle of the work with respect to the axis of the torch), that is, the relative attitude of the work W with respect to the torch T is also controlled at the same time, and is generally changed sequentially.

【0011】このようなワークWの動きを実現させるべ
くロボットの運動を制御する場合、従来の方法において
は、ワークW上に定点Pを定め、P点をいわゆるツール
先端点(ツールポイント、工具点、つかみ点あるいはハ
ンドリング中心点ともいう。)に設定し、このツール先
端点Pについて適宜個数の教示点データを教示し、該教
示点間で位置及び姿勢の補間を行い、また、その間の位
置及び姿勢の変位速度もP点について指定するやり方が
採用されていた。点Pは、点T1 とは逆に、ハンド座標
系ΣH 上では不動点となり、ベース座標系ΣB 上では動
点となっている。
When controlling the motion of the robot to realize such movement of the work W, in the conventional method, a fixed point P is set on the work W and the point P is a so-called tool tip point (tool point, tool point). , A gripping point or a handling center point), teaches an appropriate number of teaching point data for this tool tip point P, interpolates the position and orientation between the teaching points, and further A method of designating the P point as the displacement speed of the posture has also been adopted. Contrary to the point T1, the point P is a fixed point on the hand coordinate system ΣH and a moving point on the base coordinate system ΣB.

【0012】従って、ロボットへの運動の教示は、P点
とP点を原点とするツール座標系に関するベース座標系
上での位置・姿勢の教示の形で行われていた。
Therefore, the teaching of the motion to the robot is performed in the form of teaching the position / orientation on the base coordinate system with respect to the tool coordinate system having the point P and the point P as the origin.

【0013】ところが、溶接加工の進行に伴い点T1 に
近接した加工点とツール先端点Pとの相対位置が変動す
る為に、所望された適正な溶接過程を実現するようにロ
ボットを制御するのが実際には難しかった。特に、加工
点の移動速度について所望された値を安定的に実現する
ことが容易でない。
However, since the relative position between the working point close to the point T1 and the tool tip point P changes as the welding process progresses, the robot is controlled so as to realize a desired and proper welding process. Was actually difficult. Particularly, it is not easy to stably realize a desired value for the moving speed of the processing point.

【0014】その理由を図2を参照して簡単に説明す
る。図2は、図1におけるワークとトーチの位置・姿勢
関係の変化の様子を軸Jの方向から見た図で、ある時刻
tにWで示されていたワークが、若干の時間経過後の時
刻t’には、溶接加工の進行によってW’で示される状
態に変化するようなロボット制御が要請されるケースが
描かれている。
The reason will be briefly described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a change in the position-posture relationship between the work and the torch in FIG. 1 as seen from the direction of the axis J. The work indicated by W at a certain time t is a time after a lapse of some time. At t ′, a case is shown in which robot control is required so as to change to the state indicated by W ′ as the welding process progresses.

【0015】即ち、時刻tにおいてはワークの○印部分
が位置Qで溶接中であり、この○印部分に近接した位置
Q’にある×印部分は未加工状態にある。この○印部分
ではトーチTは図示したようにワーク表面に対して直角
に近い角度をもつことが要求されているものとする。そ
して、この状態から徐々にトーチTを相対的に寝かせつ
つ加工点を×印部分に向けてワークの周方向に沿って一
定速度vで移動させ、時刻t’において、×印部分の溶
接が、Q点で図示したような状態で実行することが求め
られている場合を想定する。
That is, at the time t, the ◯ mark portion of the work is being welded at the position Q, and the X mark portion at the position Q ′ close to the ◯ mark portion is in an unmachined state. It is assumed that the torch T is required to have an angle close to a right angle with respect to the surface of the work as shown in the figure. Then, from this state, while gradually letting the torch T relatively lie, the machining point is moved toward the x-marked portion at a constant speed v along the circumferential direction of the work, and at time t ′, the welding of the x-marked portion is performed. Assume a case where it is required to execute in the state as shown at the point Q.

【0016】トーチTは(ベース座標系上で)不動であ
るから、このような要求に答える為には、ワークに(ベ
ース座標系上で見て)加工点付近を軸にして回動させな
がら若干の並進運動をこれに重畳させるような動きをさ
せる必要がある。この動きを実現するロボット制御を従
来方法によって達成するには、ツール先端点Pについて
それと整合した動きを実現する為のデータを教示しなけ
ればならない。
Since the torch T is immovable (on the base coordinate system), in order to meet such a request, the workpiece is rotated about the machining point (as viewed on the base coordinate system) while being rotated. It is necessary to make a motion such that a slight translational motion is superimposed on it. In order to achieve the robot control that realizes this movement by the conventional method, it is necessary to teach the data for realizing the movement that matches the tool tip point P.

【0017】ここで、ツール先端点が、時刻t〜t’に
かけて加工部分(○、×部分)に図2上で見て近い位置
に存在すれば、点Pの移動方向と移動速度は比較的似通
ったものとなるが、図示したように遠隔した位置にある
時には、一般に点Pの移動方向(P→P’)と移動速度
(PP’間距離)は、加工点の移動方向(Q’→Q、あ
るいはQ→Q”)及び移動速度v(Q’QまたはQQ”
間距離)とは全く異なったものとなる。
Here, if the tool tip point is present at a position close to the processed portion (o, x portions) in FIG. 2 from time t to t ', the moving direction and moving speed of the point P are relatively large. Although similar, the moving direction of the point P (P → P ′) and the moving speed (distance between PP ′) are generally in the moving direction of the processing point (Q ′ → Q or Q → Q ″) and moving speed v (Q′Q or QQ ″)
(Distance)) is completely different.

【0018】しかも、本例のように周方向に沿って加工
点が移動する場合には、加工点と点Pの位置関係も大き
く変動する。従って、上記方向及び速度の異なり方自体
が全く一定ではない。ワークがトーチの軸の周りで捻ら
れるような動きが加わった場合には、この傾向は更に顕
著となる。
Moreover, when the machining point moves along the circumferential direction as in this example, the positional relationship between the machining point and the point P also largely changes. Therefore, the difference in the direction and speed is not constant at all. This tendency becomes even more pronounced when the work is twisted around the torch axis.

【0019】従って、溶接加工等の最適のシーケンス
(加工点の移動経路と移動速度、トーチのワーク表面に
対する寝かせ角度及びひねり角度の経時変化等)が与え
られたとしても、それに整合したP点乃至P点に関する
位置・姿勢の経時変化内容の教示を行うことは、極めて
難しい。特に、加工点の移動速度vに関しては、これを
一定に保つという最も基本的な制御でさえ、それを精度
良く実現することは困難である。強いて、正確な制御を
実現しようとすると、教示点数も増やさざるを得ず、そ
れに伴って多くの複雑な計算が必要となり、作業効率が
著しく低下する。
Therefore, even if an optimum sequence for welding or the like (movement path and movement speed of the machining point, laying angle of the torch with respect to the work surface, change over time of twist angle, etc.) is given, the P point or the matching P point can be given. It is extremely difficult to teach the contents of changes in the position / orientation with respect to point P over time. In particular, regarding the moving speed v of the processing point, it is difficult to realize it with high accuracy even with the most basic control of keeping this constant. To forcefully realize accurate control, the number of teaching points must be increased, which requires many complicated calculations, resulting in a significant decrease in work efficiency.

【0020】このような問題点は、上記アーク溶接作業
に限らず、作業空間内の特定位置あるいは特定領域に関
連させつつ、ワーク等の対象物をロボットによってハン
ドリングする型の作業を実行する場合に共通して発生す
る性質のものである。
Such a problem is not limited to the above-mentioned arc welding work, but is performed when a work of a type in which a robot or the like handles an object such as a work while being associated with a particular position or a particular region in the work space. It is a property that occurs in common.

【0021】本発明が解決しようとする課題は、作業空
間内の特定位置あるいは特定領域に関連させつつ、ワー
ク等の対象物をロボットによってハンドリングして作業
を実行する場合に共通して発生する上述の問題点を克服
することである。
The problems to be solved by the present invention occur in common when an object such as a work is handled by a robot to perform a work while being associated with a specific position or a specific region in a work space. Is to overcome the problem.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、作業空間内の
特定位置あるいは特定領域に関連させつつ、ロボットに
よって担持された対象物をハンドリングする為にロボッ
トを制御するに際して、前記特定位置あるいは前記特定
領域を代表する1個または複数の特定点をツール先端点
として設定し、前記担持された対象物に対して固定的な
関係にある前記ロボットの特定部分に対する前記ツール
先端点の経時変化データを前記ロボットに教示して、ロ
ボットを制御することによって、上記課題を解決したも
のである。
According to the present invention, when controlling a robot for handling an object carried by a robot in association with a specific position or a specific region in a work space, the specific position or the specific region is controlled. One or a plurality of specific points representing a specific area are set as tool tip points, and time-dependent change data of the tool tip points with respect to a specific portion of the robot having a fixed relationship with the carried object is obtained. The above problem is solved by teaching the robot and controlling the robot.

【0023】また、本発明によれば、作業空間内の上記
特定位置あるいは特定領域が、作業空間内に置された手
段の配置位置あるいは配置領域に対応している場合につ
いて、上記要件を満たした制御を行うロボットの制御方
法が提供される。
Further, according to the present invention, the above requirements are satisfied in the case where the specific position or the specific area in the work space corresponds to the arrangement position or the arrangement area of the means placed in the work space. A control method for a robot that performs control is provided.

【0024】[0024]

【作用】本発明のロボット制御方法の特徴は、図1の例
で言えば、ワーク上の代表点Pをツール先端点として設
定するのでなく、トーチTの代表点T1 〜T3 をツール
先端点に設定してロボットの制御を行うという点にあ
る。そこで、このようなツール先端点設定方式によっ
て、所期のハンドリングが達成される原理について、図
3を参照して説明する。
The feature of the robot control method of the present invention is that, in the example of FIG. 1, the representative points P on the workpiece are not set as the tool tip points, but the representative points T1 to T3 of the torch T are set as the tool tip points. The point is to set and control the robot. Therefore, the principle of achieving desired handling by such a tool tip point setting method will be described with reference to FIG.

【0025】図3は、図1に示された配置における、各
代表点T1 、T2 、T3 、ベース座標系ΣB (原点
O)、ハンド座標系ΣH (原点H)等の相互関係を概念
的に抽出拡大して示したものである。
FIG. 3 conceptually shows the mutual relationships among the representative points T1, T2, T3, the base coordinate system ΣB (origin O), the hand coordinate system ΣH (origin H), etc. in the arrangement shown in FIG. It is shown in an enlarged scale.

【0026】点T1 、T2 、T3 はベース座標系ΣB 上
では不動点であるから、原点Oを起点とした各位置ベク
トル<T1 >B 、<T2 >B 、<T3 >B は定ベクトル
である。そのXYZ各成分を(X1 、Y1 、Z1 )(X
2 、Y2 、Z2 )(X3 、Y3 、Z3 )とする。これら
の値は、作業空間内の特定位置または領域に不動配置さ
れたトーチTを代表する点を、同じ作業空間内で不動な
座標系として設定されたベース座標系上で表現するもの
であるから、ここではすべて定数である。
Since the points T1, T2 and T3 are fixed points on the base coordinate system ΣB, the position vectors <T1> B, <T2> B and <T3> B originating from the origin O are constant vectors. . The XYZ components are (X1, Y1, Z1) (X
2, Y2, Z2) (X3, Y3, Z3). These values represent a point representing the torch T fixedly arranged at a specific position or area in the work space on the base coordinate system set as a fixed coordinate system in the same work space. , Here are all constants.

【0027】一方、最終手首点Hを起点とした各位置ベ
クトル<T1 >H 、<T2 >H 、<T3 >H は溶接加工
過程の進行と共に変化するベクトルである。そのハンド
座標系ΣH 上で表した各成分を(x1 、y1 、z1 )
(x2 、y2 、z2 )(x3 、y3 、z3 )とする。こ
れらの値は、加工位置あるいは加工姿勢(ワークの方
向)の変化に対応して刻々変化する。
On the other hand, the position vectors <T1> H, <T2> H, <T3> H starting from the final wrist point H are vectors that change with the progress of the welding process. Each component represented on the hand coordinate system ΣH is (x1, y1, z1)
(X2, y2, z2) (x3, y3, z3). These values change every moment in response to changes in the processing position or the processing posture (workpiece direction).

【0028】ベース座標系ΣB 上で見たハンド座標系Σ
H の原点の位置は位置ベクトル<OH>=(XH 、YH
、ZH )で表され、ベース座標系ΣB 上で見たハンド
座標系ΣH の姿勢は座標回転を表す3行3列の座標回転
行列[R]BHで表すことが出来る。この関係を使うと、
各代表点Tk [k=1,2,3 ] のΣB 上の座標値(Xk 、
Yk 、Zk )とΣH 上の座標値(xk 、yk 、zk )の
関係は、次式(1)〜(3)で表される。更に、各式の
差をとると、式(4)〜(6)が得られる。
Hand coordinate system Σ seen on the base coordinate system ΣB
The position of the origin of H is the position vector <OH> = (XH, YH
, ZH), and the posture of the hand coordinate system ΣH seen on the base coordinate system ΣB can be represented by a coordinate rotation matrix [R] BH of 3 rows and 3 columns representing coordinate rotation. With this relationship,
The coordinate value (Xk, on ΣB) of each representative point Tk [k = 1,2,3]
The relationship between Yk, Zk) and the coordinate values (xk, yk, zk) on ΣH is expressed by the following equations (1) to (3). Further, by taking the difference between the equations, equations (4) to (6) are obtained.

【0029】[0029]

【数1】 [Equation 1]

【0030】[0030]

【数2】 ここで、上記したように、各定ベクトル<T1 >B 、<
T2 >B 、<T3 >BのXYZ各成分、(X1 、Y1 、
Z1 )、(X2 、Y2 、Z2 )、(X3 、Y3、Z3 )
は定数であり、また、座標回転行列[R]BHの成分の数
は3×3=9である。従って、すべての代表点T1 、T
2 、T3 のハンド座標系ΣH 上における成分データが与
えられれば、式(4)〜(6)を連立させて座標回転行
列[R]BHの9個の成分を未知数とする方程式を解くこ
とが出来る。具体的には、例えば、各座標系における各
成分の差を、Δ(X)ij =Xi ―Xj 、δ(X)ij =xi ―
xj 、・・・・Δ(Z)ij =Zi ―Zj 、δ(Z)ij =zi
―zj 、等として、式(7)、(8)で表される行列
[Δ]B 、[δ]H を定義し、方程式;[Δ]B =
[R]BH・[δ]H ・・・(9)を解き、[R]
BH=[Δ]B ・inv.[δ]H ・・・(10)を計算す
れば、行列[R]BHの9個の成分すべてを決定すること
が出来る。ここで、inv.[A]は行列Aの逆行列を表す
ものとする。
[Equation 2] Here, as described above, each constant vector <T1> B, <
XYZ components of T2> B and <T3> B, (X1, Y1,
Z1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y3, Z3)
Is a constant, and the number of components of the coordinate rotation matrix [R] BH is 3 × 3 = 9. Therefore, all the representative points T1, T
2, given the component data on the hand coordinate system ΣH of T3, the equations (4) to (6) can be combined to solve the equation in which the nine components of the coordinate rotation matrix [R] BH are unknowns. I can. Specifically, for example, the difference of each component in each coordinate system is calculated as follows: Δ (X) ij = Xi-Xj, δ (X) ij = xi-
xj, ... .DELTA. (Z) ij = Zi-Zj, .delta. (Z) ij = zi
-Zj, etc., define the matrices [Δ] B and [δ] H represented by equations (7) and (8), and the equation; [Δ] B =
[R] BH ・ [δ] H ・ ・ ・ Solve (9), then [R]
By calculating BH = [Δ] B · inv. [Δ] H (10), all nine components of the matrix [R] BH can be determined. Here, inv. [A] represents the inverse matrix of the matrix A.

【0031】[0031]

【数3】 行列[R]BHのすべての成分が決まれば、式(1)、
(2)、(3)のいずれか1つに基づいてベクトル<O
H>の各成分、即ち最終手首点Mのベース座標系ΣB 上
の座標値を決めることが出来る。
[Equation 3] If all the elements of the matrix [R] BH are determined, equation (1),
The vector <O based on either one of (2) and (3)
Each component of H>, that is, the coordinate value of the final wrist point M on the base coordinate system ΣB can be determined.

【0032】以上の説明から判るように、トーチTの位
置・姿勢を表すデータとして、ベース座標系、ハンド座
標系双方の値が決まれば、最終手首点Mを原点とするハ
ンド座標系ΣH のベース座標系ΣB 上で見た位置と姿勢
が完全に決まる。
As can be seen from the above description, if the values of both the base coordinate system and the hand coordinate system are determined as the data representing the position / orientation of the torch T, the base of the hand coordinate system ΣH with the final wrist point M as the origin. The position and orientation seen on the coordinate system ΣB are completely determined.

【0033】従って、トーチTの3つの代表点T1 、T
2 、T3 をツール先端点として設定し、上記説明した計
算方法を予めロボットコントローラに記憶させておき、
これら代表点のハンド座標系ΣH 上での位置データ(x
k 、yk 、zk )[k=1,2,3]を、教示すれば、点T1 、
T2 、T3 をツール先端点として設定したロボット制御
を実現することが出来る。
Therefore, the three representative points T1 and T of the torch T are
2, T3 is set as the tool tip point, and the above-described calculation method is stored in the robot controller in advance.
Position data of these representative points on the hand coordinate system ΣH (x
If we teach k, yk, zk) [k = 1,2,3], point T1,
Robot control can be realized with T2 and T3 set as the tool tip points.

【0034】代表点のハンド座標系ΣH 上での位置デー
タ(xk 、yk 、zk )[k=1,2,3]を、経時変化(運動
速度)を含めて教示すること方式は、従来の図1中のP
点の経時変化データを教示するのに比べてはるかに合理
的な方式である。何故ならば、トーチTの存在する位置
乃至領域に関連させたハンドリングを行うという作業の
性質に照らして、代表点(T1 等)を、加工点との関係
が明確な位置に設定することは一般に容易であり、一
方、その加工点(溶接位置)の位置やトーチのワークに
対する相対姿勢あるいはそれらの経時変化(速度)等を
ハンド座標系上で指定乃至把握することは、ワークW自
身がハンド座標系ΣH 上で固定されている故に、作業内
容がはっきりしていれば無理なく行うことが通例である
からである。
The method of teaching the position data (xk, yk, zk) [k = 1,2,3] of the representative point on the hand coordinate system ΣH including the change over time (movement velocity) is the conventional method. P in FIG.
It is a much more rational method than teaching point change data over time. This is because, in view of the nature of the work of handling the position or area where the torch T is present, it is common to set the representative point (T1, etc.) at a position where the relationship with the machining point is clear. On the other hand, it is easy for the work W itself to specify or grasp on the hand coordinate system the position of the processing point (welding position), the relative attitude of the torch with respect to the work, or their temporal changes (speed). Because it is fixed on the system ΣH, it is customary to do it reasonably if the work content is clear.

【0035】上記事例で言えば、アーク溶接を行う以
上、ワークW上に描かれるべき溶接点の軌跡と移動速
度、各溶接点乃至溶接時点に対応したトーチに対する相
対姿勢のデータは、溶接作業の基本的データとして必ず
与えられる筈であり、それをワークWが固定されている
ハンド座標系ΣH 上のデータに換算することも一般に困
難なことではない。また、最初から溶接作業内容を特定
する基本データを代表点T1 〜T3 にに関するハンド座
標系データで指定する方式を採用しておけば、換算作業
を省略出来る。
In the above example, as long as arc welding is performed, the loci and movement speeds of the welding points to be drawn on the work W, and the data of the relative attitude with respect to the torch corresponding to each welding point or the welding time point are used for the welding operation. It should always be given as basic data, and it is generally not difficult to convert it into data on the hand coordinate system ΣH in which the work W is fixed. Further, if the method of designating the basic data specifying the welding work contents from the beginning by the hand coordinate system data regarding the representative points T1 to T3 is adopted, the conversion work can be omitted.

【0036】ハンド座標系ΣH 上のデータの形で、ワー
クW上に描かれるべき溶接点の軌跡と移動速度、各溶接
点乃至溶接時点に対応したトーチTに対する相対姿勢の
情報が与えられれば、加工点QとT1 のギャップεを考
慮した微小量の修正を行うのみで、直ちにT1 、T2 、
T3 のハンド座標系ΣH 上で表されたデータを得ること
が出来る。
If, in the form of data on the hand coordinate system ΣH, information about the locus and movement speed of the welding point to be drawn on the workpiece W, and information on the relative posture with respect to the torch T corresponding to each welding point or welding time point is given, Immediately after making a minute correction in consideration of the gap ε between the processing point Q and T1, T1, T2,
The data represented on the hand coordinate system ΣH of T3 can be obtained.

【0037】ギャップεに経時変化が要求されないケー
スであれば、ε=0、即ちT1 を加工点Qに一致させて
設定することにより、上記修正は不要となる。ギャップ
εに経時変化が要求される場合には、ε=ε(t)とし
て、溶接開始時(t=0)の加工点QをT1 に一致さ
せ、ε(0)=0とするのが合理的である。ギャップε
は、一般にベクトル量として定義される。(作業内容と
代表点データ教示の対応関係のより詳細な具体例につい
ては、実施例の欄で述べる。)ここで、特に重要な事実
は、図1におけるP点をツール先端点として指定する従
来のやり方とは異なり、上記代表点T1 〜T3 をツール
先端点として教示を行う本発明の制御方法によれば、加
工点に近接乃至一致させ得る代表点(T1 )のハンド座
標系ΣH 上で表現された経時変化は、加工点Qのワーク
上での経時変化(移動速度)と実質的に一致するという
ことである。また、姿勢に関する経時変化(姿勢変化の
角速度)についても、残りの代表点(T2 、T3 )のハ
ンド座標系ΣH での姿勢変化と実質的に一致することも
本発明の顕著な特徴の1つである。
In the case where the gap ε is not required to change with time, ε = 0, that is, T1 is set so as to match the machining point Q, so that the above correction becomes unnecessary. When the gap ε needs to change over time, it is reasonable to set ε = ε (t), match the processing point Q at the start of welding (t = 0) with T1, and set ε (0) = 0. Target. Gap ε
Is generally defined as a vector quantity. (A more detailed specific example of the correspondence between the work content and the representative point data teaching will be described in the Example section.) Here, a particularly important fact is that the point P in FIG. 1 is designated as the tool tip point. Unlike the above method, according to the control method of the present invention in which the representative points T1 to T3 are taught as tool tip points, the representative point (T1) which can be brought close to or coincide with the machining point is represented on the hand coordinate system ΣH. This means that the time-dependent change substantially coincides with the time-dependent change (moving speed) on the workpiece at the processing point Q. Further, it is also one of the salient features of the present invention that the temporal change in the posture (angular velocity of the posture change) substantially coincides with the posture change of the remaining representative points (T2, T3) in the hand coordinate system ΣH. Is.

【0038】換言すれば、本発明における制御方法で採
用されるツール先端点の設定方式によって、作業内容
(特に、加工点等の移動速度や姿勢変化角速度)の現実
のイメージに直結したデータを指定する形でロボットの
教示作業を実行出来るので、意図した作業内容に正確に
合致した運動を実現するロボット制御が、煩雑な作業を
伴うことなく可能になる。
In other words, by the tool tip point setting method adopted in the control method of the present invention, data directly connected to the actual image of the work content (in particular, the moving speed of the processing point or the angular velocity of the attitude change) is designated. Since the teaching work of the robot can be performed in the form described above, the robot control that realizes the motion that exactly matches the intended work content can be performed without complicated work.

【0039】[0039]

【実施例】本発明のロボット制御方法が適用される作業
の1つの具体例として、図1に概略を示した配置を抽出
拡大して描いた図4に示されたケースを想定して本発明
の実施例を説明する。先ず、代表点T1 、T2 、T3 を
ツール先端点として設定する場合のデータの与え方につ
いて述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As one specific example of the work to which the robot control method of the present invention is applied, the present invention is assumed by assuming the case shown in FIG. 4 in which the arrangement shown in FIG. 1 is extracted and enlarged. An example will be described. First, how to give data when the representative points T1, T2 and T3 are set as tool tip points will be described.

【0040】図4中、その一部のみを示したワークWは
半径dの円筒形の被溶接対象物としてハンド座標系ΣH
のx軸に平行に支持された状態にある。軸Jは、点J0
(0、Jy 、0)でy軸と交わっている。トーチT自体
の輪郭は図示されていないが、トーチTの存在する領域
を代表する点T1 、T2 、T3 の張る平面上の三角形Г
(T)を斑点模様で表示した。この面Г(T)は、図示
しないベース座標系ΣB 上では不動の三角形であるが、
ハンド座標系ΣH 上では不動ではない。
The work W, of which only a part is shown in FIG. 4, is a hand coordinate system ΣH as a cylindrical object to be welded with a radius d.
It is supported parallel to the x-axis of the. Axis J is point J0
It intersects with the y-axis at (0, Jy, 0). Although the outline of the torch T itself is not shown, a triangle Γ on the plane defined by the points T1, T2, and T3 representing the region where the torch T exists.
(T) is displayed as a spot pattern. This surface Γ (T) is a fixed triangle on the base coordinate system ΣB (not shown),
It is not fixed on the hand coordinate system ΣH.

【0041】図4は、トーチにより、点Q0 から溶接が
開始された状態を表している。この状態から出発して、
順次Q1 、Q2 、Q3 ・・・Qn 、Qn+1 ・・・、を通
り、最後にQ0 に復帰するように溶接線Iが描かれるこ
とにより作業が終了するものとする。溶接開始点Q0
は、軸J上のx座標がα0 の点からz軸に平行な直線を
立てた時のワークW表面との交点に位置するものとす
る。点Q0 の座標値は、(α0 、Jy 、d)となる。以
下、一般に、点Qn の座標を(αn 、βn 、γn )で表
すものとする。この値は、ワークWがハンド座標系ΣH
上では固定されているから、溶接工程が進行しても全く
変化しない。
FIG. 4 shows a state where welding is started from the point Q0 by the torch. Starting from this state,
It is assumed that the work is completed by drawing the welding line I so as to sequentially pass through Q1, Q2, Q3 ... Qn, Qn + 1 ... And finally return to Q0. Welding start point Q0
Is located at the intersection with the surface of the work W when a straight line parallel to the z-axis is established from the point where the x coordinate on the axis J is α0. The coordinate value of the point Q0 is (α0, Jy, d). Hereinafter, generally, the coordinates of the point Qn are represented by (αn, βn, γn). This value indicates that the workpiece W is in the hand coordinate system ΣH.
Since it is fixed above, it does not change at all as the welding process proceeds.

【0042】トーチTの先端近傍の第1のツール先端点
となる代表点をT1 とし、このT1を溶接開始時点の溶
接点Q0 に一致させて設定する。そうすると、当然、T
1 の座標初期値は、T10=(α0 、Jy 、d)となる。
一方、トーチTのワークWに対する姿勢の初期値とし
て、溶接開始時点に実現されるべきトーチ姿勢に対応し
たT2 、T3 の座標初期値T20=(x20、y20、z2
0)、T30(x30,y30,z30)を第2及び第3のツー
ル先端点のデータとして設定する。
A representative point serving as the first tool tip point near the tip of the torch T is set as T1, and this T1 is set so as to coincide with the welding point Q0 at the start of welding. Then, of course, T
The initial coordinate value of 1 is T10 = (α0, Jy, d).
On the other hand, as the initial value of the attitude of the torch T with respect to the work W, the initial coordinate values of T2 and T3 corresponding to the torch attitude to be realized at the start of welding T20 = (x20, y20, z2
0) and T30 (x30, y30, z30) are set as the data of the second and third tool tip points.

【0043】ここで、注意しなければならないことは、
3つのツール先端点T1 〜T3 を完全に独立に指定する
ことは出来ないということである。即ち、3点には斑点
模様で示された1つの定三角形Г(T)を形成するとい
う束縛条件が課せられている。
Here, it should be noted that
This means that the three tool tip points T1 to T3 cannot be designated completely independently. That is, a constraint condition is imposed on the three points to form one constant triangle Γ (T) shown by a speckled pattern.

【0044】従って、ツール先端点T2 、T3 の具体的
データの指定にあたっては、上記条件を遵守しつつT2
、T3 のハンド座標系ΣH 上でのデータを直接教示す
るか、あるいは、T2 、T3 の設定位置と座標データの
指定の仕方を工夫することによって自動的に上記束縛条
件が満たされる形でデータ教示を行うか、いずれかの方
式が採用される。
Therefore, when designating the concrete data of the tool tip points T2 and T3, T2 must be observed while complying with the above conditions.
, T3 are taught directly on the hand coordinate system ΣH, or the data is taught in such a manner that the above-mentioned constraint condition is automatically satisfied by devising the setting position of T2 and T3 and the method of designating the coordinate data. Either method is adopted.

【0045】上記工夫された方式の1つを説明すると、
先ず、ベクトル<T1 T2 >の方向余弦(ex 、ey 、
ez )onΣH を指定し、該ベクトルの長さD(=T1 T
2 間距離)を使って、T2 の値を定める。そして、T3
については、図示したようにT1 を中心とする半径Dの
球Λを考え、T1 を球Λの中心とし、T2 を一方の極と
した時の赤道に相当する円弧上にT3 を設定し、ベクト
ル<T1 T3 >の方向余弦f=(fx 、fy 、fz )の
1成分、例えばx成分(fx )を指定することを介して
T3 の座標値を確定させ、教示を行う。
Explaining one of the devised methods,
First, the direction cosines (ex, ey, and y) of the vector <T1 T2>
ez) on ΣH, and the length D (= T1 T of the vector)
2 distance) is used to determine the value of T2. And T3
For, consider a sphere Λ with a radius D centered at T1 as shown, set T3 on the arc corresponding to the equator when T1 is the center of sphere Λ, and T2 is one pole, and the vector The coordinate value of T3 is fixed by designating one component of the direction cosine f = (fx, fy, fz) of <T1 T3>, for example, the x component (fx), and teaching is performed.

【0046】即ち、ベクトル<T1 T2 >と<T1 T3
>は長さが共にDで互いに直交しており、次式(9)、
(10)で表される2つの独立した条件式(9)及び
(10)を満たしているから、eの3成分が指定済みで
あれば、fの1つの成分を指定するだけで、fの残りの
2成分が無条件に定まってしまう。
That is, the vectors <T1 T2> and <T1 T3
> Have lengths D and are orthogonal to each other.
Since the two independent conditional expressions (9) and (10) represented by (10) are satisfied, if three components of e have already been designated, only one component of f needs to be designated. The remaining two components are unconditionally determined.

【0047】[0047]

【数4】 ここでは上記1成分をy成分fy とし、その初期値がf
y0=0となるように点T3 を球面R上に設定することに
する。結局、T1 〜T3 の初期値は次式(11)〜(1
3)のようになる。fのx、z各成分の具体的な数値
は、eのx,z各成分の数値をに基づいて、方程式(1
4)、(15)を解いて定めれば良い。
[Equation 4] Here, the above-mentioned one component is the y component fy, and its initial value is f
The point T3 is set on the spherical surface R so that y0 = 0. After all, the initial values of T1 to T3 are expressed by the following equations (11) to (1
It becomes like 3). The specific numerical values of the x and z components of f are based on the numerical values of the x and z components of e based on the equation (1
4) and (15) may be solved and set.

【0048】[0048]

【数5】 次に、Q0 =T10以降の溶接線上のn番目の点Qn に対
応したツール先端点データの指定の仕方の一例を説明す
る。溶接工程が進行して、n番目の点Qn が図4のQ0
点に到達した状態を想定すると、もし、点T1 と溶接点
Qn のギャップεが0のままであれば、Qn の座標がそ
のままT1nになる。しかし、一般的にはεは0とは限ら
ないので、Qn の値をεn だけ修正する必要がある。既
述したように、εn はベクトル量である。
[Equation 5] Next, an example of how to specify the tool tip point data corresponding to the nth point Qn on the welding line after Q0 = T10 will be described. As the welding process progresses, the nth point Qn becomes Q0 in FIG.
Assuming that the point has been reached, if the gap ε between the point T1 and the welding point Qn remains 0, the coordinate of Qn becomes T1n. However, since ε is not always 0, it is necessary to correct the value of Qn by εn. As described above, εn is a vector quantity.

【0049】T1nが決められたら、T20、T30の場合と
同様にして、ベクトル<T1nT2n>の方向余弦の3成分
en=(exn、eyn、ezn)とベクトル<T1nT3n>の方
向余弦fのy成分fynを指定することを介して、3つの
ツール先端点T1n、T2n、T3nのデータを決定して教示
すれば良い。T1n、T2n、T3nを定める式は(16)〜
(20)のようになる。
Once T1n is determined, three components of the direction cosine of the vector <T1nT2n> en = (exn, eyn, ezn) and the y component of the direction cosine f of the vector <T1nT3n> are determined in the same manner as in the case of T20 and T30. The data of the three tool tip points T1n, T2n, T3n may be determined and taught through designation of fyn. The equations that define T1n, T2n, and T3n are (16)-
It becomes like (20).

【0050】[0050]

【数6】 ツール先端点T1 〜T3 の位置データの教示手順の概要
は以上の通りであるが、溶接作業を適正に実行するに
は、溶接点のトーチに対する移動速度を所望の値に出来
るだけ近づけて制御することも極めて重要である。本発
明の方法の従えば、溶接点と近接した位置にツール先端
点T1 を設定することが出来るので、ハンド座標系ΣH
上におけるT1 の移動速度が溶接点のワークW上での移
動速度に実質的に等しいと見なすことが出来る。
[Equation 6] The outline of the teaching procedure of the position data of the tool tip points T1 to T3 is as described above, but in order to properly execute the welding work, the movement speed of the welding point with respect to the torch is controlled as close as possible to the desired value. That is also extremely important. According to the method of the present invention, since the tool tip point T1 can be set at a position close to the welding point, the hand coordinate system ΣH
It can be considered that the moving speed of T1 above is substantially equal to the moving speed of the welding point on the work W.

【0051】従って、ツール先端点T1 の速度として、
実現されるべき溶接点の移動速度を教示すれば良いこと
になる。(より厳密な速度制御を行う為に修正を加える
ことが有り得ることは勿論である。)具体的には、上述
の各位置データの教示と併せて各教示点Ti-1 Ti (i
=1,2,..N ) 間の速度vi を、実現されるべき溶接速度
に等しいものとして順次教示すれば良いことになる。そ
の際、例えばT1 に殆ど動き(変化)がなく、トーチT
のワークWに対する相対姿勢を大きく変える区間につい
ては、十分に小さな速度vを教示することにより、ワー
クWの急激な姿勢変更を回避し、ロボット手首に過剰な
負荷がかかることを未然に防ぐなどの措置をとることが
出来る。
Therefore, as the velocity of the tool tip point T1,
It is only necessary to teach the moving speed of the welding point to be realized. (It is needless to say that a correction may be made in order to perform more strict speed control.) Specifically, each teaching point Ti-1 Ti (i
= 1,2, .. N), the speed v i should be taught sequentially as being equal to the welding speed to be realized. At that time, for example, there is almost no movement (change) in T1, and the torch T
For a section in which the relative posture of the workpiece W is significantly changed, a sufficiently small velocity v is taught to avoid a sudden posture change of the workpiece W and prevent excessive load on the robot wrist. You can take action.

【0052】次に、上記説明した方式によって教示を実
行し、それに基づきロボットを制御する際に使用するロ
ボットコントローラについて、その要部をブロック図で
示した図5を参照して説明する。
Next, a robot controller used for executing the teaching according to the above-described method and controlling the robot based on the teaching will be described with reference to FIG. 5, which is a block diagram showing a main part thereof.

【0053】図5中、符号10で表したロボットコント
ローラ10は、中央演算装置11(以下、CPUと言
う。)を有し、該CPU11には、制御プログラムが格
納されたROMからなるメモリ12、各種設定値や教示
データ等を記憶するRAMからなるメモリ13、ロボッ
トに動作を教示する為の教示データ、各種指令や計算プ
ログラム等の入力を行い、また各メモリ12、13の記
憶内容の出力あるいは表示を行う等の入出力・表示機能
を有する教示操作盤14、及びサーボ回路16を介して
ロボット本体Rの各軸を制御するロボット軸制御部15
が各々バス17を経由して接続されている。
In FIG. 5, a robot controller 10 represented by reference numeral 10 has a central processing unit 11 (hereinafter referred to as a CPU), and the CPU 11 has a memory 12 including a ROM in which a control program is stored, A memory 13 including a RAM for storing various set values, teaching data, etc., teaching data for teaching the robot to operate, various commands, calculation programs, etc. are input, and the contents stored in the memories 12, 13 are output or A robot axis control unit 15 for controlling each axis of the robot main body R via a teaching operation panel 14 having an input / output / display function such as displaying, and a servo circuit 16.
Are respectively connected via the bus 17.

【0054】以上の構成は、従来のロボットコントロー
ラと基本的に変わるところはないが、本発明のロボット
制御方法を実施する為にこのロボットコントローラを使
用する場合には、教示操作盤4から入力されるツール先
端点T1 の座標値データ、T2 、T3 に関する方向余弦
データex 、ey 、ez 、fy (又はfx 、fz )及び
T1 T2 間距離Dに基づいて、T2 及びT3 の座標値デ
ータを計算する為の前記式(14)、(15)、(1
9)〜(22)等に相当する計算プログラムや、該計算
結果に基づいて前記式(10)、(1)等に相当する方
程式を解く計算を実行する為の計算プログラムがRAM
13あるいはROM12に予め格納されるという点で従
来とは異なっている。
Although the above-mentioned configuration is basically the same as that of the conventional robot controller, when this robot controller is used to carry out the robot control method of the present invention, it is inputted from the teaching operation panel 4. Calculate the coordinate value data of T2 and T3 based on the coordinate value data of the tool tip point T1 and the direction cosine data ex, ey, ez, fy (or fx, fz) of T2 and T3 and the distance D between T1 and T2. Equations (14), (15), (1
9) to (22) and the like, and a calculation program for executing the calculation for solving the equations corresponding to the formulas (10) and (1) based on the calculation result are RAM.
13 or ROM 12 is different from the conventional one in that it is stored in advance.

【0055】以下、図1乃至図4に示した事例につい
て、このロボットコントローラを使用し、上記説明した
方式に沿ってロボットの教示を行い、該教示されたプロ
グラムに基づいてロボットを制御する手順の一例を、図
6及び図7に示したフローチャートを参照して説明す
る。
1 to 4, the robot controller is used to teach the robot in accordance with the above-described method, and the robot is controlled based on the taught program. An example will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7.

【0056】先ず、教示手順を説明すると、ロボットコ
ントローラ10の電源を投入してプログラム画面を呼び
出して教示操作を開始し(教示開始)、教示点指標jを
j=0にリセットする(ステップS1)。次いで、トー
チTの位置乃至存在領域を代表するベース座標系ΣB 上
における定点データ<T1 >B <T2 >B <T3 >Bを
操作教示盤14から入力してRAM3に格納すると(ス
テップS2)、直ちにCPU1の指令によって、D=T
1 T 2間距離=T1 T3 間距離が計算されて、計算結果
のデータが同じくRAM3に格納される(ステップS
3)。T1 〜T3の設定位置の選び方については既に説
明した通りである(図4参照)。
First, the teaching procedure will be described. The power of the robot controller 10 is turned on, the program screen is called to start the teaching operation (teaching start), and the teaching point index j is reset to j = 0 (step S1). . Next, when fixed point data <T1> B <T2> B <T3> B on the base coordinate system ΣB representing the position or existence area of the torch T is input from the operation teaching board 14 and stored in the RAM 3 (step S2), Immediately according to a command from the CPU 1, D = T
The distance between 1 T 2 = the distance between T 1 and T 3 is calculated, and the data of the calculation result is also stored in the RAM 3 (step S
3). How to select the setting positions of T1 to T3 is as described above (see FIG. 4).

【0057】ツール先端点に関するデータ教示の手始め
として、先ずT1 のハンド座標系ΣH 上における座標値
T10を教示する。T10は、ここでは溶接開始点Qに一致
させて設定されているので、T10=(α0 、Jy 、d)
を教示操作盤14から入力する(ステップS4)。
As a starting point of data teaching regarding the tool tip point, first, the coordinate value T10 on the hand coordinate system ΣH of T1 is taught. Since T10 is set to coincide with the welding start point Q here, T10 = (α0, Jy, d)
Is input from the teaching operation panel 14 (step S4).

【0058】次いで、トーチTの姿勢に対応したツール
先端点データとして、T2 及びT3のデータを教示す
る。ここでは、上述した方向余弦を指定する方式を採用
するので、T2 の方向余弦データ(ex0、ey0、ez0)
を先に入力する(ステップS5)。
Next, data of T2 and T3 are taught as tool tip point data corresponding to the attitude of the torch T. Since the method of designating the direction cosine described above is adopted here, the direction cosine data of T2 (ex0, ey0, ez0)
Is input first (step S5).

【0059】T2 の初期値T20については、前記式(1
4)に相当する計算がCPU11の指令により実行され
て、ハンド座標系ΣH 上の座標値データの形でRAM1
3に格納される(ステップS6)。T2 のデータの入力
が終了したら、T3 のデータとして方向余弦fの1成
分、ここではfy0 の値を指定して入力する。このデー
タはトーチTの捻りに関する姿勢データと考えれば良
い。CPU1は、直ちに式(16)、(17)に指定さ
れたfy の値を代入してfz =fz0を確定させ、それに
基づいて式(15)に相当する計算を実行してT3 のハ
ンド座標系ΣH 上での座標値を確定させ、RAM13に
格納する(ステップS8)。
For the initial value T20 of T2, the above equation (1)
The calculation corresponding to 4) is executed by the instruction of the CPU 11, and the RAM 1 is in the form of coordinate value data on the hand coordinate system ΣH.
3 (step S6). When the input of the data of T2 is completed, one component of the direction cosine f, here the value of fy0 is designated and input as the data of T3. This data may be considered as posture data regarding the twist of the torch T. The CPU 1 immediately substitutes the value of fy designated in the equations (16) and (17) to determine fz = fz0, and based on that, executes the calculation corresponding to the equation (15) to execute the hand coordinate system of T3. The coordinate value on ΣH is confirmed and stored in the RAM 13 (step S8).

【0060】以上で、各ツール先端点T1 、T2 、T3
の溶接開始時の位置データの教示が終了したことになる
ので、ステップS9に進み、教示点間のロボットの移動
速度v=v0 を教示する。第1回目の速度教示は、ワー
クWを担持したロボットの待機位置(ホームポジショ
ン)から、図4に示した溶接開始位置に至る経路(図示
省略)における移動速度として適正な値を指示する形で
入力すれば良い。ロボットの移動速度の教示は、速度速
度の数値(例えば、mm/sec)自体の指定、最大速度に対
する割合(%)の指定あるいは移動所要時間(sec )の
数値の指定等、種々の形態で行い得ることは言うまでも
ない。
The tool tip points T1, T2, T3
Since the teaching of the position data at the start of welding is finished, the process proceeds to step S9, and the moving speed v = v0 of the robot between the teaching points is taught. The first speed teaching is performed by instructing a proper value as the moving speed in the route (not shown) from the standby position (home position) of the robot carrying the work W to the welding start position shown in FIG. Just enter it. The robot's moving speed is taught in various forms, such as specifying the speed value (eg, mm / sec) itself, specifying the ratio (%) to the maximum speed, or specifying the required travel time (sec). Not to mention getting it.

【0061】ステップS10で、溶接開始点に対応した
ツール先端点データ教示内容を教示操作盤14の表示機
能等を利用して確認し、教示点指標jに1を加算して
(ステップS11)、ステップS4に戻り、次の教示点
の位置データT11、T21、T31の教示を開始する。
At step S10, the teaching contents of the tool tip point data corresponding to the welding start point are confirmed by using the display function of the teaching operation panel 14 or the like, and 1 is added to the teaching point index j (step S11). Returning to step S4, teaching of position data T11, T21, T31 of the next teaching point is started.

【0062】先ず、実現されるべきT1 と溶接点Q1 と
のギャップε=ε1 を考慮して、式(18)においてn
=1としたものを入力する(ステップS4)。ここで、
α1、β1 、γ1 のデータ及びギャップε1 のx、y、
z各成分のデータは、溶接作業内容のデータとして与え
られるべきものである。次いで、溶接点Q1 に対応する
T2 のデータとして方向余弦eの3成分が入力され(ス
テップS5)、n=1の条件下で式(19)が計算さ
れ、T21のハンド座標系ΣB 上での値がRAM13に格
納される(ステップS6)。
First, considering the gap ε = ε1 between T1 and the welding point Q1 to be realized, n in the equation (18) is satisfied.
= 1 is input (step S4). here,
The data of α1, β1, γ1 and the x, y of the gap ε1,
The data of each z component should be given as the data of the welding work content. Next, the three components of the direction cosine e are input as the data of T2 corresponding to the welding point Q1 (step S5), the equation (19) is calculated under the condition of n = 1, and T21 on the hand coordinate system ΣB is calculated. The value is stored in the RAM 13 (step S6).

【0063】次いで、j=0の場合と同様に、T3 につ
いて方向余弦のy成分fy1が指定され(ステップS
7)、式(21)、(22)と合わせて連立方程式が解
かれ、T31のハンド座標系上データがRAM13に格納
される(ステップS8)。次のステップS9で指定され
る速度は、ワークWを担持したロボットが実際に動作し
て、溶接点Q1 が図4に示された位置からQ0 で示され
た位置に向かって移動する時に実現されるべき速度v1
を指定すれば良い。この速度は、作業空間上に固定され
たトーチTに対する溶接点の相対速度として把握される
ものと実質的に同一であると見なせるから、教示プログ
ラム再生実行時に、教示時点において実現を企図してい
た溶接速度の値とかけ離れた速度で実際の溶接作業が行
われてしまうという恐れが殆ど無くなる。この特徴は、
他の区間における速度v2 、v3 、・・・vN について
も全く同様に発揮される。
Then, as in the case of j = 0, the y component fy1 of the direction cosine is designated for T3 (step S3).
7), equations (21) and (22) are combined to solve the simultaneous equations, and the data on the hand coordinate system of T31 is stored in the RAM 13 (step S8). The speed specified in the next step S9 is realized when the robot carrying the work W actually moves and the welding point Q1 moves from the position shown in FIG. 4 to the position shown by Q0. Speed v1
Should be specified. Since this speed can be regarded as being substantially the same as that grasped as the relative speed of the welding point with respect to the torch T fixed in the work space, it was intended to be realized at the time of teaching when executing the teaching program. There is almost no fear that the actual welding operation will be performed at a speed far from the welding speed value. This feature is
The same applies to the velocities v2, v3, ... VN in the other sections.

【0064】さて、再びステップS9の教示内容確認、
ステップS10の教示点指標の加算、ステップS12に
おける未設定教示点チェックの段階を経て、ステップS
4に帰って次の溶接点Q2 に対応したT1 、T2 、T3
の教示作業が繰り返される。
Now, again, confirm the teaching contents in step S9,
After the steps of adding the teaching point index in step S10 and checking the unset teaching point in step S12,
Returning to step 4, T1, T2, T3 corresponding to the next welding point Q2
The teaching work of is repeated.

【0065】図4に示した例では、溶接線Iは一周して
Q0 に戻ってQN =Q0 となっているから、ステップS
4からステップS12のサイクルを合計N+1回繰り返
すことにより、ステップS12でYESの判断がなされ
る。最後にプログラム名、プログラムコード番号K等を
登録して(ステップS13)、教示作業を終了する。
In the example shown in FIG. 4, since the welding line I makes one round and returns to Q0 and QN = Q0, step S
By repeating the cycle from 4 to step S12 a total of N + 1 times, a YES determination is made in step S12. Finally, the program name, program code number K, etc. are registered (step S13), and the teaching operation is completed.

【0066】以上の教示プログラムのデータ入力が完了
したロボットについて、該プログラムを再生実行して、
ロボットを制御する際のCPU11の処理の一例を、図
6に示したフローチャートを参照して以下に説明する。
操作開始時点において、ロボットはホームポジションで
待機状態にあるものとする。
With respect to the robot for which the data input of the above teaching program is completed, the program is reproduced and executed,
An example of the process of the CPU 11 when controlling the robot will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
At the time of starting the operation, the robot is in the standby state at the home position.

【0067】オペレータが教示操作盤4を操作し、プロ
グラム再生モードを選択して、ロボット制御動作を開始
する(スタート)。先ず、プログラムコード番号Kが指
定されると、上記教示済みのプログラムが呼び出され
(ステップM1)、教示点指標jがj=0にリセットさ
れる(ステップM2)。
The operator operates the teaching operation panel 4 to select the program reproduction mode to start the robot control operation (start). First, when the program code number K is designated, the taught program is called (step M1), and the teaching point index j is reset to j = 0 (step M2).

【0068】次いで、プログラムの1ブロックが読み込
まれ(ステップM3)、RAM13からT10、T20、T
30の各データが読みだ出されると共に、作用の説明の欄
で述べた計算手順[特に、式(10)参照]に従って、
j=0、即ち溶接開始時点におけるハンド座標系ΣH の
ベース座標系ΣB 上での姿勢を表す行列RBH-jが計算さ
れる(ステップM4)。そして、その結果に基づき[特
に、式(1)参照]、j=0に対応したハンド座標系Σ
H の原点(最終手首点H)のベース座標系ΣB上での座
標値(XH 、YH 、ZH )j=0 が計算される(ステップ
M5)。
Then, one block of the program is read (step M3), and the RAM 13, T10, T20, T is read.
Each data of 30 is read out, and according to the calculation procedure described in the section of the description of the action [in particular, see the formula (10)],
j = 0, that is, a matrix RBH-j representing the posture of the hand coordinate system ΣH on the base coordinate system ΣB at the start of welding is calculated (step M4). Then, based on the result [see especially equation (1)], the hand coordinate system Σ corresponding to j = 0
The coordinate value (XH, YH, ZH) j = 0 of the origin of H (final wrist point H) on the base coordinate system ΣB is calculated (step M5).

【0069】j=0に対応する教示点に移動する為に補
間計算が行われ(ステップM6)、その結果に基づいて
[XH 、YH 、ZH ;RBH]j=0 への移動が実行される
(ステップM7)。第1回目のサイクルにおいては、区
間[j−1、j]はロボットのその時点における位置
(ホームポジション)とj=0に対応した教示点との間
にとるものとする。従って、補間計算に必要なデータは
ロボットの現在位置データからとることが出来る。移動
が単純な直線並進のような補間計算を要しない性質のも
のであれば、補間計算を行わず直接ステップM7に進
み、[T10、T20、T30]への移動を行うことも考えら
れる。
Interpolation calculation is performed to move to the teaching point corresponding to j = 0 (step M6), and based on the result, the movement to [XH, YH, ZH; RBH] j = 0 is executed. (Step M7). In the first cycle, the section [j-1, j] is assumed to be between the robot's current position (home position) and the teaching point corresponding to j = 0. Therefore, the data required for the interpolation calculation can be obtained from the current position data of the robot. If the movement is of a nature that does not require interpolation calculation such as simple straight line translation, it is possible to proceed directly to step M7 without performing interpolation calculation and move to [T10, T20, T30].

【0070】移動が完了したならば、教示点指標に1を
加算して(ステップM8)、最終目標点へ到達したか否
かを判断する(ステップM9)。jがN+1になってい
なければ未到達を意味するから、再びステップM3に戻
ってプログラムの次の1ブロックを読出し、j=1につ
いて、ステップM3〜ステップM9の処理を行う。以
下、同様にj=1、2、3・・・NについてステップM
3〜ステップM9を繰り返し、最終目標点である図4に
示した状態に戻ってプログラム再生実行動作を終了する
(エンド)。
When the movement is completed, 1 is added to the teaching point index (step M8) and it is judged whether or not the final target point is reached (step M9). If j is not N + 1, it means that it has not been reached. Therefore, the process returns to step M3 to read the next one block of the program, and for j = 1, the processes of steps M3 to M9 are performed. Similarly, for j = 1, 2, 3, ...
3 to step M9 are repeated to return to the state shown in FIG. 4, which is the final target point, and the program reproduction execution operation is ended (END).

【0071】以上の実施例は、本発明のロボット制御方
法をハンドリング方式のアーク溶接に適用した例である
が、本発明の適用範囲は本実施例のようなアーク溶接作
業に限られるものでなく、特定位置あるいは特定領域に
関連させて物品をハンドリングする型の作業全般に適用
可能である。例えば、作業空間に固定的に配置された機
械的加工手段、塗装手段、マーキング手段、光照射手段
(その光照射域)、放射線照射手段(その照射域)、加
熱手段、撮影手段(カメラの視野)等にワークの特定部
分をアクセスさせる為のハンドリングなどが考えられ
る。
The above embodiment is an example in which the robot control method of the present invention is applied to handling type arc welding, but the scope of application of the present invention is not limited to the arc welding work as in this embodiment. It can be applied to all types of work for handling an article in association with a specific position or a specific area. For example, mechanical processing means fixedly arranged in the work space, coating means, marking means, light irradiation means (its light irradiation area), radiation irradiation means (its irradiation area), heating means, photographing means (camera field of view). ) Etc. can be considered as handling for accessing a specific part of the work.

【0072】また、作業の性質に対応して要求される運
動の自由度が少なければ、3個のツール先端点を設定す
るのでなく、2個あるいは1個のみのツール先端点を設
定してデータ教示を行うことも有り得る。上記説明した
例で言えば、もしトーチTの捻りに対応する自由度が要
求されていないならば、T3 の設定は本質的には不要と
なる。また、トーチTの姿勢自体が問われない運動であ
れば、T1 のみの設定でロボットの制御が可能である。
但し、そのような場合であってもT1 、T2 、T3 を設
定した上で、データ教示時に方向余弦ex 、ey 、ez
あるいはfy (又はfx 、fz )のデータとして一定の
値を指定するという形で対応することが出来るのは言う
までもない。
If the degree of freedom of movement required in accordance with the nature of the work is small, two or only one tool tip point is set instead of setting three tool tip points. It is possible to teach. In the example described above, if the degree of freedom corresponding to the twist of the torch T is not required, the setting of T3 is essentially unnecessary. In addition, if the posture of the torch T does not matter, the robot can be controlled by setting only T1.
However, even in such a case, after setting T1, T2 and T3, the direction cosines ex, ey and ez at the time of data teaching.
Alternatively, it goes without saying that a fixed value can be designated as the data of fy (or fx, fz).

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、作業空間内の加工手段
あるいは各種処理手段の存在する特定位置あるいは特定
領域に関連させつつ、ロボットによって担持された対象
物をハンドリングする型の作業において、該特定位置あ
るいは前記特定領域を代表する1個または複数の特定点
をツール先端点として設定し、前記担持された対象物に
対して固定的な関係にある前記ロボットの特定部分に対
する前記ツール先端点の位置経時変化データを前記ロボ
ットに教示するようにしたことにより、希望する内容と
の一致度の極めて高いハンドリングが実現される。
According to the present invention, in a work of a type for handling an object carried by a robot in association with a specific position or a specific area where the processing means or various processing means in the work space is present, One or more specific points representing a specific position or the specific area is set as a tool tip point, and the tool tip point of a specific portion of the robot having a fixed relationship with the carried object is set. By teaching position change data over time to the robot, handling with a very high degree of coincidence with desired contents can be realized.

【0074】前記特定位置乃至領域に近接乃至一致させ
得るツール先端点のハンド座標系ΣH 上で表現された経
時変化は、対象物上の加工、処理等の対象点の経時変化
(移動速度)と実質的に一致するから、特に、加工点等
の移動速度や姿勢変化角速度について、現実のイメージ
に直結したデータを指定する形でロボットの教示作業を
実行出来る。従って、プログラムを再生して実際にロボ
ットを動作させた時に、教示時に意図したものと異なっ
た軌道や移動速度が示現されてしまう恐れが極めて少な
い。
The change over time represented on the hand coordinate system ΣH of the tool tip point that can be brought close to or coincide with the specific position or area is the change over time (moving speed) of the target point such as machining or processing on the object. Since they substantially coincide with each other, it is possible to perform the teaching work of the robot by designating the data directly connected to the actual image, particularly regarding the moving speed of the processing point and the angular velocity of the posture change. Therefore, when the program is reproduced and the robot is actually operated, it is extremely unlikely that a trajectory or moving speed different from what was intended at the time of teaching is displayed.

【0075】本発明は、ハンドリング方式で、特定一乃
至領域において機械的加工手段、塗装手段、マーキング
手段、光照射手段、放射線照射手段、加熱手段、撮影手
段(カメラの視野)等による加工(溶接、切削、接着、
穿孔等)あるいは処理(塗装、マーキング、光照射、放
射線照射、撮影等)を行う作業に幅広く適用することが
可能であり、いずれの用途に適用した場合にも上記の顕
著な特徴が確実に発揮されるから、これら作業の精度と
効率を向上させる上で極めて有用である。
The present invention is a handling method, and processing (welding) in a specific one or region by mechanical processing means, coating means, marking means, light irradiation means, radiation irradiation means, heating means, photographing means (field of view of camera), etc. Cutting, gluing,
It can be widely applied to work such as perforation) or treatment (painting, marking, light irradiation, radiation irradiation, imaging, etc.), and the above outstanding features are surely exhibited when applied to any application. Therefore, it is extremely useful in improving the accuracy and efficiency of these operations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のロボット制御方法をハンドリング方式
のアーク溶接作業に適用した場合の配置の概要を示した
図。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an arrangement when a robot control method of the present invention is applied to a handling type arc welding work.

【図2】従来技術の問題点を説明する為の概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the problems of the conventional technology.

【図3】本発明のロボット制御方法で用いられるツール
先端点設定方式に基づいて、所期のハンドリングを実現
する原理を説明する為の概念図。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the principle of realizing desired handling based on the tool tip point setting method used in the robot control method of the present invention.

【図4】本発明のロボット制御方法をハンドリング方式
のアーク溶接作業に適用した実施例を説明する為に、図
1に描かれた配置の一部を抽出拡大して示した図。
FIG. 4 is a diagram showing a part of the arrangement drawn in FIG. 1 in an enlarged manner in order to explain an embodiment in which the robot control method of the present invention is applied to a handling type arc welding work.

【図5】本発明の制御方法を実施する際に使用するロボ
ットコントローラを示す要部ブロック図。
FIG. 5 is a principal block diagram showing a robot controller used when implementing the control method of the present invention.

【図6】図4に示されたハンドリング方式のアーク溶接
作業に本発明を適用した実施例における教示プロセスを
示したフローチャート。
6 is a flowchart showing a teaching process in an embodiment in which the present invention is applied to the handling type arc welding operation shown in FIG.

【図7】図6のフローチャートに従って教示されたプロ
グラムを再生して、図4に示されたハンドリング方式の
アーク溶接作業を実行する際の処理を示したフローチャ
ート。
7 is a flow chart showing a process when the program taught according to the flow chart of FIG. 6 is reproduced to execute the arc welding work of the handling system shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W、W’ ワーク J、J’ ワークW、W’の軸 d ワークWの半径 R ロボット I 溶接線 Q 溶接点 Q0 溶接開始点 T トーチ T1 、T2 、T3 ツール先端点(トーチ存在領域代表
点) Г(T) 定三角形 H 最終手首点(ハンド座標系ΣH 原点) G アーム P、P’ ワークW上の定点 O ベース座標系ΣB の原点 Λ 球面 1、2 対偶 10 ロボットコントローラ 11 中央演算装置(CPU) 12 メモリ(ROM) 13 メモリ(RAM) 14 教示操作盤 15 ロボット軸制御部 16 サーボ回路
W, W'Workpiece J, J'Workpiece W, W'axis d Workpiece W radius R Robot I Welding line Q Welding point Q0 Welding start point T Torch T1, T2, T3 Tool tip point (torch existence area representative point) Γ (T) Constant triangle H Final wrist point (hand coordinate system ΣH origin) G Arm P, P ′ Fixed point on work W O Origin of base coordinate system ΣB Sphere 1, 2 Pair 10 Robot controller 11 Central processing unit (CPU) ) 12 memory (ROM) 13 memory (RAM) 14 teaching operation panel 15 robot axis control unit 16 servo circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作業空間内の特定位置あるいは特定領域
に関連させつつ、ロボットによって担持された対象物を
ハンドリングする為のロボットの制御方法において、前
記特定位置あるいは前記特定領域を代表する1個または
複数の特定点をツール先端点として設定し、前記担持さ
れた対象物に対して固定的な関係にある前記ロボットの
特定部分に対する前記ツール先端点の位置経時変化デー
タを前記ロボットに教示することを特徴とする前記ロボ
ットの制御方法。
1. A robot control method for handling an object carried by a robot in association with a specific position or a specific area in a work space, wherein one or a representative of the specific position or the specific area is provided. A plurality of specific points are set as tool tip points, and position change data over time of the tool tip points with respect to a specific portion of the robot having a fixed relationship with the carried object is taught to the robot. A method for controlling the robot, which is characterized in that
【請求項2】 前記作業空間内の特定位置あるいは特定
領域に、前記ロボットに担持された前記対象物に対する
加工手段が配置されている請求項1に記載のロボットの
制御方法。
2. The robot control method according to claim 1, wherein a processing means for the object carried by the robot is arranged at a specific position or a specific region in the work space.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110666777A (en) * 2019-10-16 2020-01-10 湖南三一快而居住宅工业有限公司 Teaching method and teaching device
WO2022100648A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 苏州艾利特机器人有限公司 Industrial robot system, teaching method and storage medium

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