JPH06297362A - ロボット位置補正方法及び装置 - Google Patents

ロボット位置補正方法及び装置

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JPH06297362A
JPH06297362A JP5112257A JP11225793A JPH06297362A JP H06297362 A JPH06297362 A JP H06297362A JP 5112257 A JP5112257 A JP 5112257A JP 11225793 A JP11225793 A JP 11225793A JP H06297362 A JPH06297362 A JP H06297362A
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JP
Japan
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robot
tip
joint
arm
teaching
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Withdrawn
Application number
JP5112257A
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English (en)
Inventor
Yoshinari Fujita
良成 藤田
Hiroshi Mizuno
弘 水野
Masayoshi Fujita
正良 藤田
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Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット本体の周囲温度の変化、或いは、動
作する事によるモータおよび回転部位の変化した原因、
部位による変化量の違いに関わらず、発生した誤差(変
化量)を補正し、再生時にアーム先端軌跡が教示時と同
様となるように制御するロボット位置補正方法及び装置
を提供。 【構成】 ロボット2の4個の関節軸の長さ補正時に、
第2アーム12及び第1アーム13の2つの異なる基準姿勢
で手首14先端と各較正治具1a、1bの先端部18、19との各
距離を手首先端に取り付けた三次元センサ3で測定し、
ロボット教示前に同様に基準姿勢で測定した基準距離と
今回の各測定距離との変位量X・Y・Z軸成分を入力し
4個の関節軸11、12、13、14 長さの補正量を算出し4個の
補正量を4個の関節軸の長さに加え、補正された4個の
関節軸長さから各教示位置座標に対応する各軸角度を算
出し、各教示位置座標に対応する各軸角度で再生を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲温度の変化,自己
発熱による膨張・収縮によって生じるロボット先端の位
置決め誤差を補正するロボット位置補正方法及び装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般にロボット制御装置はロボットのア
ーム先端が目標とする軌跡を移動するように予め各軸関
節の動作角を時系列的に算出してこの動作角を実現する
ようにサーボ制御している。しかし、ロボット本体は、
周囲温度の変化、或いは、動作する事によってモータお
よび回転部位の発熱により、膨張・収縮を起こす。この
ため、再生時アーム先端部軌跡が教示時に対して誤差を
有するようになる。これを補正する方法として、例えば
特開昭58─137585号公報では、周囲温度の変化を測定し
予め求められた温度係数により変位量を算出し、補正し
ていた。しかしながらロボット本体の温度分布は均一で
はなく温度分布を測定することは困難であった。又例え
ば特開昭62─124889号公報では、ロボット先端に距離セ
ンサを取り付け、距離センサで基準材料とアーム先端の
距離を測定し、この変位量により第1及び第2アームの
補正量(第1アームと第2アームの補正量は同一)を算
出し、補正していた。これには、一般のロボットは各ア
ーム長は異なり各アームによって変化量は異なる。この
ため、特殊ロボットにしか適用できない。また、ロボッ
トは第1アーム、第2アーム、手首及びベースから成り
立っている。このうち手首とベースの補正量が分からな
いという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ロボット本体は、周囲
温度の変化、或いは、動作する事によるモータおよび回
転部位の発熱により、膨張・収縮を起こす。このため、
再生時アーム先端部軌跡が教示時に対して誤差を有する
ようになる。変化の仕方は、ロボットの部位(アーム、
ベース等)によって異なる。周囲温度が変化した場合
は、ロボット全体に変化が生じ、変化量はアーム長に比
例するため、部位によって異なる。また、モータの発熱
による変化は、モータに接している鋳物部分のみが変化
する。本発明の課題は、ロボット本体の周囲温度の変
化、或いは、動作する事によるモータおよび回転部位の
変化した原因、部位による変化量の違いに関わらず、発
生した誤差(変化量)を補正し、再生時にアーム先端軌
跡が教示時と同様となるように制御するロボット位置補
正方法及び装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、特許
請求の範囲記載のロボット位置補正方法及び装置を提す
ることによって上述した従来技術の課題を解決した。
【0005】
【実施例】以下添付した図1乃至図5に基づきこの発明
を詳細に説明する。図1は本発明の一実施例ロボットの
位置補正装置の構成を示すブロック図を示す。ロボット
2は、旋回ベース11、旋回ベース11上端に水平軸の回り
を旋回可能に支持された第2アーム12、第2アーム12上
端に水平軸の回りを旋回可能に支持された第1アーム13
及び第1アーム13先端に支持された手首14といった4個
の関節軸を含む。4個の関節軸は実施例とは異なる動
作、例えば第2アーム12と第1アーム13の間に旋回部が
入れられてもよい。1a、1bは周囲温度の変化に影響を受
けにくい材質でできている2個の較正治具、3は手首14
先端に取り付けた三次元センサで、図示しないワークに
対する教示を行う前に第2アーム12及び第1アーム13
(他の2個の関節軸でもよい)の図2及び図3に示す2
つの異なる基準姿勢で教示された手首14先端と各較正治
具1a、1bの予め定めた位置である先端部18、19 (別の位
置でもよい)との各距離を測定するようロボット先端で
ある手首14先端に取り付けられている。
【0006】9は測定した各距離を基準として記憶する
メモリ手段、6はロボット2の4個の関節軸の長さ補正
時に第2アーム12及び第1アーム13の2つの異なる前記
基準姿勢で手首14先端と各較正治具1a、1bの先端部18、1
9 との各距離を手首先端に取り付けた三次元センサ3で
測定し各基準と今回の各測定距離との変位量X・Y・Z
軸成分を入力し4個の関節軸11、12、13、14 長さの補正量
を算出する演算手段で、4個の補正量を4個の関節軸で
ある旋回ベース11、第2アーム12、第1アーム13及び手
首14の長さに加え補正された4個の関節軸長さから各教
示位置座標に対応する各軸角度を算出する演算手段を含
む。6の制御部には各教示位置座標に対応する各軸角度
で再生を行う制御手段を含む。5は6、9、7のインタ
ーフェースを含むロボット制御装置である。
【0007】次に本発明の一実施例ロボットの位置補正
方法について説明すると、図示しないワークに対する教
示を行う前に、ロボット2の教示を行う。手首14先端と
較正治具A1a、較正治具B1bの先端部18、19 との位置関
係が図2、図3に示すような第2アーム12及び第1アー
ム13(他の2個の関節軸でもよい)の2つの異なる基準
姿勢となるように手首先端に取り付けた三次元センサ3
の基準姿勢をロボット制御装置5の教示装置を使用して
教示する。同時に、三次元センサを教示し、この時点の
手首14先端と較正治具A1a、較正治具B1bの先端部18、1
9 との相対位置を測定しこれを基準としメモリ手段9に
記憶する。
【0008】この後、ワークに対してロボットの教示を
行い教示座標データをメモリ9に記憶させる。ロボット
を再生する前に、較正冶具1a、1bに対する図2、図3に
示すような第2アーム12及び第1アーム13の異なる2つ
の上記基準姿勢をとり、手首14先端と各較正治具1a、1b
の先端部18、19 との各距離を手首先端に取り付けた三次
元センサ3で測定し、各前記基準と今回の各測定距離と
の変位量X・Y・Z軸成分を入力し、4個の各関節軸1
1、12、13、14 長さの補正量を算出する、この時の補正量
を補正データメモリ10に記憶し、この4個の各関節軸1
1、12、13、14 長さの補正量を元に各4個の各関節軸の長
さの変位量を演算する。各軸11、12、13、14 長さの補正量
を補正し、教示された軌跡と同様となるように各軸角度
を演算しロボットを再生する。この後一定時間が経過し
たとき補正データを更新、補正を行う。以上により、教
示時と再生時のロボット先端の位置ずれが解消できる。
【0009】いま、最初にワークに対する教示を行う前
に、較正冶具1a、1bの先端部18、19に対する図2、図3
に示すような第2アーム12及び第1アーム13の異なる2
つの上記基準姿勢を教示する。同時に、三次元センサ3
を教示し、手首先端に取り付けた三次元センサ3で手首
14先端と各較正治具1a、1bの先端部18、19 との各距離を
測定し、この時点の相対位置を基準とする。この時点の
ロボット各軸の長さ(基準長)を L1:旋回ベース L2:第二アーム L3:第一アーム L4:手首 とする。
【0010】この後、対象物に対してロボットの教示を
行う。そして、ロボットを再生させる前に、2つの基準
姿勢をとり、三次元センサでロボット先端と較正治具の
先端部18、19 間距離の基準との変位量を測定する。この
変位量を三次元制御装置からロボット制御装置内インタ
ーフェース経由補正データメモリに送信する。 再生前
の較正治具Aでの変位量(第3(a)図)を △X1、△Y1、△Z1 再生前の較正治具Bでの変位量(第3(b)図)を △X2、△Y2、△Z2 とする。各アームの変位量を △L1:旋回ベース △L2:第二アーム △L3:第一アーム △L4:手首 とする。
【0011】上記変位量とロボット姿勢の関係より、次
式が成り立つ。 △Y1=△L2*COS(θ1)+△L3*COS(θ
2)+△L3*COS(θ2) ……… △Z1=△L1+△L2*SIN(θ1)−△L3*S
IN(θ2)−△L3*SIN(θ2) ……… △Y2=△L2*COS(θ3)+△L3*COS(θ
4)+△L3*COS(θ4) ……… △Z2=△L1+△L2*SIN(θ3)−△L3*S
IN(θ4)−△L3*SIN(θ4) ……… 式の連立方程式により、△L1、△L2、△L
3、△L4を導く。現在のアーム長は、次式で算出す
る。 旋回ベース=L1+△L1 第二アーム=L2+△L2 第一アーム=L3+△L3 手首=L4+△L4
【0012】再生時、補正後の各関節軸長さで各軸角度
を計算することによって、教示された軌跡と同様の軌跡
で再生動作を実行する。ロボット本体の周囲温度の変
化、或いは、動作する事によるモータおよび回転部位の
変化した原因、部位による変化量の違いに関わらず、各
関節軸長さで発生した誤差(変化量)を補正し、再生時
にアーム先端軌跡が教示時と同様となるように制御する
ものとなった。実施例において、θ1、θ2、θ3、θ
4は、式の連立方程式の解が存在する組合せと
する。較正冶具1a、1bとロボット第2アーム12及び第1
アーム13とが同一平面上にないときは、第2アーム12及
び第1アーム13がなす平面上に較正冶具1a、1bの先端部
18、19 間距離の基準との変位量を、その平面に投影する
ことにより、同様に適用できる。
【0013】
【発明の効果】本発明により、周囲温度の変化、或い
は、動作する事によるモータおよび回転部位の発熱によ
り、ロボット本体が膨張・収縮を起こが、このことによ
って発生するアーム先端部軌跡の教示時と再生時の誤差
を、本発明のロボット位置補正方法及び装置を使用する
事によって補正することができる。このため位置決め誤
差を大幅に低減することができる。また、各関節軸長さ
の変位量の違い、温度分布の不均一、温度係数による変
位量の推定等の複雑な問題点を考慮せずに、較正治具と
三次元センサの設置、および、ロボットの4個の関節軸
のうちの2個の関節軸の2つの基本姿勢の教示するだけ
の比較的容易に位置補正を実現できる。また、ロボット
の4個の関節軸の全て関節軸の補正量を検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例ロボットの位置補正装置の構
成を示す概略ブロック図。
【図2】図1のロボット先端の三次元センサが、第1の
較正治具1aに対し第1の基準姿勢となるようにロボット
を教示した状態を示す説明図。
【図3】図1のロボット先端の三次元センサが、第1の
較正治具1aに対し第1の基準姿勢となるようにロボット
を教示した状態を示す説明図。
【図4】ロボットの4個の関節軸の長さ補正時に、図2
の説明図の第1の基準姿勢で三次元センサが検出した第
1の較正治具1aとの距離と、基準距離に対する変位量
と、4個の関節軸の長さ補正量との関係を示す説明図。
【図5】図4と同様な図3の説明図の第2の基準姿勢で
の、三元センサが検出した第2の較正治具1bとの距離
と、基準距離に対する変位量と、4個の関節軸の長さ補
正量との関係を示す説明図。
【符号の説明】
1a、1b..各較正治具 2..ロボット 3..三元センサ 6..演算・制御部(第1及び第2の演算手段、及び再
生を行う制御手段) 9..メモリ 11、12、13、14 ..関節軸 18、19 ..各較正治具め定めた位置である先端部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】上記変位量とロボット姿勢の関係より、次
式が成り立つ。 △Y1=△L2*COS(θ1)+△L3*COS(θ
2)+△L*COS(θ2) ……… △Z1=△L1+△L2*SIN(θ1)−△L3*S
IN(θ2)−△L*SIN(θ2) ……… △Y2=△L2*COS(θ3)+△L3*COS(θ
4)+△L*COS(θ4) ……… △Z2=△L1+△L2*SIN(θ3)−△L3*S
IN(θ4)−△L*SIN(θ4) ……… 式の連立方程式により、△L1、△L2、△L
3、△L4を導く。現在のアーム長は、次式で算出す
る。 旋回ベース=L1+△L1 第二アーム=L2+△L2 第一アーム=L3+△L3 手首=L4+△L4

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 旋回ベース、旋回ベース上端に水平軸の
    回りを旋回可能に支持された第2アーム、第2アーム上
    端に水平軸の回りを旋回可能に支持された第1アーム及
    び第1アーム先端に支持された手首といった4個の関節
    軸を含むロボットと、周囲温度の変化に影響を受けにく
    い材質でできている2個の較正治具と、ロボット先端に
    取り付けた三次元センサと、を使用し、ワークに対する
    教示を行う前に前記ロボットの前記4個の関節軸のうち
    の2個の関節軸の2つの異なる基準姿勢で教示された前
    記ロボット先端と各前記較正治具の予め定めた位置との
    各距離を前記ロボット先端に取り付けた三次元センサで
    測定し、前記測定した各距離を基準距離としてメモリ手
    段に記憶させ、前記ロボットのワークに対する教示を行
    い教示座標データを前記メモリ手段に記憶させ、前記ロ
    ボットの4個の関節軸の長さ補正時に前記ロボットの前
    記2個の関節軸の前記2つの基準姿勢で前記ロボット先
    端と各前記較正治具の前記予め定めた位置との各距離を
    前記ロボット先端に取り付けた前記三次元センサで測定
    し、各前記基準距離と今回の各測定距離との変位量X・
    Y・Z軸成分を演算手段に入力し各前記4個の各関節軸
    長さの補正量を算出し、前記演算手段で、入力した前記
    4個の補正量を前記4個の各関節軸長さに加え補正し、
    前記補正された各関節軸長さから各教示位置座標データ
    に対応する各軸角度を算出し、前記各教示位置座標デー
    タに対応する各軸角度で再生を行うことを特徴とするロ
    ボット位置補正方法。
  2. 【請求項2】 旋回ベース、旋回ベース上端に水平軸の
    回りを旋回可能に支持された第2アーム、第2アーム上
    端に水平軸の回りを旋回可能に支持された第1アーム及
    び第1アーム先端に支持された手首といった4個の関節
    軸を含むロボットと、周囲温度の変化に影響を受けにく
    い材質でできている2個の較正治具と、ワークに対する
    教示を行う前に前記4個の関節軸のうちの2個の関節軸
    の2つの異なる基準姿勢で教示された前記ロボット先端
    と各前記較正治具の予め定めた位置との各距離を測定す
    るように前記ロボット先端に取り付けた三次元センサ
    と、前記測定した各距離を基準距離として記憶するメモ
    リ手段と、前記ロボットのワークに対する教示を行い教
    示座標データを前記メモリ手段に記憶させる教示手段
    と、前記ロボットの4個の関節軸の長さ補正時に前記4
    個の関節軸のうちの2個の関節軸の2つの異なる前記基
    準姿勢で前記手首先端と各前記較正治具の予め定めた位
    置との各距離を前記ロボット先端に取り付けた三次元セ
    ンサで測定し各前記基準距離と今回の各測定距離との変
    位量X・Y・Z軸成分を入力し各前記4個の関節軸長さ
    の補正量を算出する第1演算手段と、前記4個の補正量
    を前記4個の関節軸の各軸長さに加え補正された各軸長
    さから各教示位置座標に対応する各軸角度を算出する第
    2演算手段と、前記各教示位置座標に対応する各軸角度
    で再生を行う制御手段と、を有することを特徴とするロ
    ボット位置補正装置。
JP5112257A 1993-04-15 1993-04-15 ロボット位置補正方法及び装置 Withdrawn JPH06297362A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002516424A (ja) * 1998-05-15 2002-06-04 インスティテュート フュア ベルクツオイグマシーネン ウント ベトリーブスビッセンシャフテン 産業用ロボットの制御方法
JP2016215316A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 キヤノン株式会社 ロボット装置、ロボット制御方法、プログラム、記録媒体及び組立部品の製造方法
CN111819037A (zh) * 2018-02-26 2020-10-23 三菱电机株式会社 校正函数生成装置、机器人控制系统及机器人系统
CN112166011A (zh) * 2018-06-04 2021-01-01 希利股份有限公司 多关节机器人用示教数据创建方法和示教数据校正用坐标系检测器

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