JPH0695730A - ロボットの姿勢制御方法 - Google Patents

ロボットの姿勢制御方法

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JPH0695730A
JPH0695730A JP24286092A JP24286092A JPH0695730A JP H0695730 A JPH0695730 A JP H0695730A JP 24286092 A JP24286092 A JP 24286092A JP 24286092 A JP24286092 A JP 24286092A JP H0695730 A JPH0695730 A JP H0695730A
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JP
Japan
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posture
attitude
robot
data
teaching
Prior art date
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Pending
Application number
JP24286092A
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English (en)
Inventor
Kenji Yasuda
健至 泰田
Chiaki Kawahara
千秋 河原
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Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ティーチング工数が増加することなく、姿勢
誤差を所望の範囲内に押え、ハンド姿勢を維持したまま
で位置データのみをオフラインで変更することを目的と
する。 【構成】 リアルタイムで姿勢制御することのできない
ロボットコントローラ17におけるオフラインによる補
間ティーチングデータを生成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばプレスブレーキ
のような板材曲げ加工機において、折曲げ加工される板
材を取扱うロボットの姿勢制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、姿勢パラメータを指定すること
によって、オンラインで姿勢制御できるものが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、オンライン
で姿勢制御が行われないロボットコントローラにおい
て、ハンドの位置のみの変更に伴う姿勢変化の補正また
は厳密な姿勢を必要としたときには、多数のティーチン
グ点(教示点)を設けねばならず、ティーチング工数が
増加するという問題があった。また、姿勢チェックを行
った場合に、姿勢誤差を所望の範囲内に押えることがで
きることが要望されていた。
【0004】本発明の目的は、上記問題点を改善するた
めに、ティーチング工数が増加することなく、姿勢誤差
を所望の範囲内に押え、ハンド姿勢を維持したままで位
置データのみをオフラインで変更することができるロボ
ットの姿勢制御方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リアルタイムで姿勢制御が行われないロ
ボットコントローラであって、ティーチングデータの中
間点で姿勢チェックを行い、姿勢誤差の大きい場合には
姿勢回復計算を実行し、前記姿勢回復計算を新たなティ
ーチングデータとして既存のデータ中にオフラインで付
加し得る補間ティーチングデータを生成することを特徴
とするロボットの姿勢制御方法である。
【0006】
【作用】本発明のロボットの姿勢制御方法を採用するこ
とにより、リアルタイムで姿勢制御することのできない
ロボットコントローラにおけるオフラインによる補間テ
ィーチングデータを生成することによって、ティーチン
グ工数が増加することなく、姿勢誤差を所望の範囲内に
押え、ハンド姿勢を維持したままで位置データのみをオ
フラインで変更することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて、詳
細に説明する。
【0008】図4に示すようにベース1上に工業用ロボ
ット3、工作機械5、ワーク供給機7、ワークポジショ
ナ9、ワーク掴み換え装置11、金型支持装置である金
型ラック13および把持部支持装置であるハンドラック
15が装着されている。ベース1外には、ロボット・コ
ントローラであるロボット・コンピュータ17およびワ
ーク載置台19が設けられている。
【0009】工業用ロボット3は、本実施例では6軸垂
直多関節ロボットで、昇降部21、旋回部22、伸縮部
23、頭部回転部25、首振り部27および取付けプレ
ート回転部29とを有する。
【0010】ところで、この工業用ロボット3は、ロボ
ット・コンピュータ17において、リアルタイムで姿勢
制御が行われていない。姿勢制御に関してはイネーブル
姿勢(enable orientation) と回復姿勢(recovery orie
ntation)という操作キーにより、自己教示(self techin
g)時に経路端点のみの姿勢が保証されている。
【0011】また、このときの姿勢パラメータは、一般
的な表現、例えばオイラー角、RPY( ロール・ピッチ・
ヨー) 角等ではロボット・コントローラ17の計算能力
の問題によって使用されず、座標θ4,θ5,θ6 が使用さ
れている。従って、MOVE命令はMOVE(x,y,z, θ
4,θ5,θ6)のように記述される。
【0012】なお、TCP の位置バラメータx,y,z につい
ては指定PATH、例えばリニアー(LINEAR)、サーキュ
ラー(CIRCULAR)等の動作が行われるが、座標θ4,θ5,θ
6 は始点と終点との差についてPTP ( point to point)
動作が行われる。
【0013】次に、ロボット・コントローラ17におけ
る座標変換として順変換(direct transformation)と、
逆変換(inverse transformation)と、自己教示イネーブ
ル姿勢(self-teching ・enable orientation) および自
己教示回復姿勢(self-teching ・recovery orientatio
n) とについて説明する。
【0014】順変換は、順運動学においてロボット座標
θ1,… ,θ6 をアブソリュート座標x,y,z,θ4,θ5,θ6
に順変換することである。また、逆変換は、逆運動学に
おいてアブソリュート座標x,y,z,θ4,θ5,θ6 をロボッ
ト座標θ1,… ,θ6 に変換することである。
【0015】なお、自己教示イネーブル姿勢はロボット
座標θ1,… ,θ6 を、位置パラメータx,y,z の姿勢マト
リックスに順変換しストアするものとする。さらに、自
己教示回復姿勢はロボット座標θ1,… ,θ6 を順変換し
て、アブソリュート座標x,y,z,θ4,θ5,θ6 に変換し、
姿勢マトリックスを導入して逆変換および回復姿勢し
て、θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ6 に変換し、生成されるM
OVE命令(x,y,z, θ4,θ5,θ6)とするものである。
【0016】次に、図3に示すように前記姿勢回復のフ
ローチャートの概要について述べる。位置パラメータで
あるx,y,z と姿勢パラメータであるα,β,γとはロボ
ット・コントローラ17ではイネーブル姿勢でストアさ
れた姿勢マトリックスである。
【0017】この姿勢マトリックス( x,y,z,α ,β ,
γ)newとその時のθ4 old とが与えられると、ステップ
A(SA)では第1逆変換器においてθ4 0ld を既知として
θ1,θ2,θ3 が計算される。
【0018】次に、ステップB(SB)ではこの計算値と
(x,y,z,姿勢マトリックス) を用いて、θ4 new,θ5,θ
6 が第2逆変換器において計算される。
【0019】次に、ステップC(SC)ではθ4 old とθ4
new とが比較されその値が許容誤差範囲ε以下に収束す
るまで、本実施例では4回まで上述の過程が繰り換えさ
れる。例えば4回繰り換えしても収束しないような姿勢
に対しては、ステップD(SD)では|θ4 old −θ4 new
|<25εのときは「WARNIG」>25ε(誤差)
のときは「ERROR」を発生するものである。
【0020】次に、上述の逆変換の解法を三角方程式を
用いて説明する。
【0021】次式(1) が成立する。
【0022】 −Kx sin(t)+Ky cos(t)=d ……(1) 2倍角の公式により第(2) 式、第(3) 式が成立する。
【0023】 sin(t)=2p/(1+p2 ) ……(2) cos(t)=(1−p2 )/(1+p2 ) ……(3) ただし、p=tan(t/2) 第(2),第(3) 式を第(1) 式に代入し、pについて解く。
【0024】 p=tan(t/2)=(Kx ±√Kx 2 +Ky 2 −d2 )/(Ky +d) =(-Kx +i √Kx 2 +Ky 2 −d2 )/ ( Ky +d) ……(4) 第(4) 式を第(2),(3) 式に代入して、次式(5),(6) 式を
得る。
【0025】 sin(t)=(-kx ・d+iKy √Kx 2 +Ky 2 −d2 )/( Kx 2 +Ky 2 ) ……(5) cos(t)=(-ky ・d+iKx √Kx 2 +Ky 2 −d2 )/( Kx 2 +Ky 2 ) ……(6) ここで、Den=Kx 2 +Ky 2 とおく、 Den−d2 >oのとき、2つの解が存在する。
【0026】この解の選択を次のように説明する。
【0027】tφ…現在値 t1,t2 …2つの新しい解とすると、 P1 =cos(t1−t φ) , P2 =cos (t2 −t φ), SQRT=SQRT(Kx 2 +Ky 2 −d2 )とする
と、第(5),第(6) 式はi =1のとき、 C1 =cos(t1) =(C+D×SQRT)/Den S1 =sin(T1) =(A+B×SQRT)/Den i =−1のとき、 C2 =cos(T2) =(C−D×SQRT)/Den S1 =sin(t2) =(A−B×SQRT)/Den 従って、第(7) ,(8) 式が成立する。
【0028】 P1 =cos(t1−t φ) ={(C+D×SQRT)×Cψ +(A+B×SQRT)×Sφ}/Den ……(7) P2 =cos(t2−t φ) ={(C−D×SQRT)×Cψ +(A−B×SQRT)×Sφ}/Den ……(8) 第(7).(8) 式より第(9) 式が成立する。
【0029】 P1 −P2 ={2・SQRT(D×Cφ+B×Sφ)}/Den…(9) ここに、P1,P2 はtφとt1,t2の差の余弦を取って
いるから、tφに近いもの程大きくなる。すなわち、co
s(φ) =1が最大である。
【0030】なお、SQRT>0,2>0,Den>0で
あるから、 SIGN(P1 −P2)=SIGN(D×Cφ+B×Sφ) よって、第(10)式が成立する。
【0031】 i=N(Kx cos(t φ)+Ky sin(t φ) ……(10) となり、第(5),(6) 式のiは第(10)式で決定されるもの
である。
【0032】次に、オフライン教示に用いられる姿勢制
御の処理手順として、 位置パラメータ:P=(x,y,z) 姿勢パラメータ:R=(α.β,γ) 関節パラメータ:Θ=(θ1,〜θ6) とし、特に、第4,5,6関節のパラメータΘ 4〜6 =
(θ4,θ5,θ6)とする。次の命令に関してMOVE(x,
y,z,α ,β ,γ)とし、位置パラメータPおよび姿勢パ
ラメータRは、始点ではパラメータPs ,Rs として、
終点ではパラメータPe,Re として既知である。
【0033】[手順1]始点関節パラメータΘs および
終点パラメータΘe は、次のように計算可能である。姿
勢パラメータR=(α,β,γ)および関節パラメータ
Θ4 〜6 を次式(11)で表わす。
【0034】
【数1】 PATH(Ps ―Pe)の中間点PM における姿勢パラメ
ータRM は次式(12)で表わされる。
【0035】 R=Rs +△R/2 ……(12) 第4,5,6の関節パラメータΘ 4〜 6についてはPTP
補間が実行されるから、このPTP 補間された関節パラメ
ータΘ 4〜 6は中間点 lPM において次式(13)で表わさ
れる。
【0036】 Θ4 〜 6M =Θ4 〜 6S +△Θ 4〜 6/2 ……(13) 中間点PM において関節パラメータΘ 4〜 6M から、も
う1つ別な姿勢パラメータRM が計算できるから、RM
とRM とを比較して次式(14)と合せて検討する。
【0037】 |αM −αM |<ε |βM −βM |<ε |γM −γM |<ε ……(14) ここに、εは姿勢誤差である。
【0038】この時、次のように2つの結果(A),(B) に
分けることができる。
【0039】(A) 第(14)式の条件を満足する場合には、
新たにMOVE命令は付加しない。もし、次のMOVE
命令があれば、Ps,Pe,Rs,Re を次のように置換す
る。
【0040】 Ps(new)←Pe(old) Pe(new)←P( 次のMOVE命令) Rs(new)←Re(old) Re(new)←R( 次のMOVE命令) その後、前記手順1を実行する。
【0041】もし、次のMOVE命令がなければ、この
アルゴリズムは終了するものとする。(B) 第(14)式の条
件を1つでも満足しない場合には、次の手順2を実行す
るものとする。
【0042】[手順2]姿勢回復の計算サイクルが中間
点の位置パラメータPM の値を使用して実行されて、姿
勢パラメータRM を充分満足させる関節パラメータΘ4
〜6Mが計算される。
【0043】かつ、新たなMOVE命令: MOVE( xM, yM,zM,θ4M, θ5M, θ6M) /fly が、工業用ロボット3の命令: MOVE(x,y,z, θ4,θ5,θ6)の前に挿入される。
【0044】次に、新たな終点を中点 lPM の値で置換
して、 Pe(new)←PM(old) Re(new)←RM(old) として、再び前記手順1を実行するものとする。
【0045】図1は本発明のロボットの姿勢制御方法の
一実施例のフローチャートを示す。図においてステップ
1(S1) ではMOVE命令を1個取り込み、ステップ2
(S2)ではフランジサイクルで座標Θを求め、ステップS
3(S3)ではTCP サイクルで座標Θ1 〜3 を求めるものと
する。
【0046】次に、ステップS4(S4)ではMOVE( x,
y,z,α,β,γ,θ1,…,θ6)という形を生成する。ま
た、ステップ5(S5)では初期位置または1つ前のMOV
E命令位置との中間点を求める。ステップ6(S6)では座
標θ4 〜θ6 がPTP 補間された場合の中間点での値を求
め姿勢行列を求める。
【0047】ステップ7(S7)では姿勢がリニア補間され
た場合の中間点における姿勢行列を求める。ステップ8
(S8)では姿勢比較が行われ比較の結果OKであれば、ステ
ップ9(S9)では次のMOVE命令がYES であればステッ
プ1(S1)以下を繰り返し行い、NOであればステップ1
0(S10)でロボットコントローラ用座標形に整えて
終了する。
【0048】もし、ステップ8(S8)の姿勢比較でNGと判
定すればステツプ11(S11) では姿勢補正サイクルを求
め、ステップ12(S12) ではMOVE( x,y,z,α ,β ,
γ ,θ1,… ,θ6)/ fly 生成の解析中のMOVE命令以
前に挿入し、これを解析対象にして、ステップ5(S5)の
以降のステップを繰り変えすものとする。
【0049】図2は図1に示すような手順により姿勢誤
差を所望の範囲に押えた姿勢チェック図を示す。図2に
おいて始点P1 と中間点P2 および終点P3 の3点に基
づいて姿勢チェックするもので、(1) 〜(14)は姿勢チェ
ック順序を示し、×印は姿勢チエック点で、○印は姿勢
回復位置で新MOVE命令点である。なお、mは中間点
算出係数である。
【0050】上述のように、ティーチングデータ(教示
データ)の中間点で姿勢チエックを行い、姿勢誤差εが
大きい場合には、姿勢回復計算を実行し、そのデータを
新たな教示データとして、既存のデータ中に付加(補
間)することによって、姿勢誤差εを所望の誤差範囲内
に押えることが可能となり、これによってロホツト3の
ハンド姿勢を維持したままで、位置データのみをオフラ
インで変更できる等の本発明の目的を達成することが可
能である。
【0051】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、他
の態様においても実施することが可能である。
【0052】
【発明の効果】上述の説明ですでに明らかなように、本
発明のロボットの姿勢制御方法は、リアルタイムで姿勢
制御することのできないロボットコントローラにおける
オフラインによる補間ティーチングデータを生成するこ
とによって、従来技術の問題点が有効に解決され、ティ
ーチング工数が増加することなく、姿勢誤差を所望の範
囲内に押え、ハンド姿勢を維持したままで位置データの
みをオフラインで変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロボットの姿勢制御方法の一実施例の
フローチャートである。
【図2】図1に示す手順により姿勢誤差を所望の範囲に
押えた姿勢チェック図である。
【図3】姿勢回復のフローチャートである。
【図4】本発明のロボットの姿勢制御方法が実施された
工作機械の概略構成図である。
【符号の説明】
3 ロボット 17 ロボットコントローラ 31 第1逆変換器 33 第2逆変換器 lP 位置パラメータ lR 姿勢パラメータ lΘ 関節パラメータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リアルタイムで姿勢制御が行われないロ
    ボットコントローラであって、ティーチングデータの中
    間点で姿勢チェックを行い、姿勢誤差の大きい場合には
    姿勢回復計算を実行し、前記姿勢回復計算を新たなティ
    ーチングデータとして既存のデータ中にオフラインで付
    加し得る補間ティーチングデータを生成することを特徴
    とするロボットの姿勢制御方法。
JP24286092A 1992-09-11 1992-09-11 ロボットの姿勢制御方法 Pending JPH0695730A (ja)

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JP24286092A JPH0695730A (ja) 1992-09-11 1992-09-11 ロボットの姿勢制御方法

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JPH0695730A true JPH0695730A (ja) 1994-04-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10406691B2 (en) 2017-01-17 2019-09-10 Fanuc Corporation Offline programming device and position-parameter correcting method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10406691B2 (en) 2017-01-17 2019-09-10 Fanuc Corporation Offline programming device and position-parameter correcting method

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