JPH07191738A

JPH07191738A - ロボットのツール先端点設定方法及び設定用治具

Info

Publication number: JPH07191738A
Application number: JP34818493A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Watanabe; 淳渡辺; Takayuki Ito; 孝幸伊藤; Koji Umihori; 弘次海堀; Yukinobu Tsuchida; 行信土田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な手順によるツール先端点の設定方法と
該方法に使用されるツール先端点設定用治具の提供。【構成】ツール先端点設定用治具Ｍは、板状部材１上
に同心円状のパターン２及び直交する２直線３，４が描
かれている。治具Ｍの位置・姿勢が既知の場合には、そ
のデータをロボットに教示する。それが未知の場合に
は、ツール未装着の状態でロボットを操作し、マークＫ
x が治具座標系のＸm 軸を表わす直線３と一致するよう
に、フェイスプレートＦＰを同心円パターン２に重ね合
わせ、円２ｆがフェイスプレートＦＰの外縁とを一致さ
せ、該状態をロボットに教示する。次に、ツールＴＬを
装着し、ツール先端で治具Ｍに触れる。この状態で、治
具座標系は設定されるツール座標系と一致する。フェイ
スプレート座標系からツール座標系を見た行列を［Ｔt
］とすると、［Ｔt ］＝［Ｔf2］^-1・［Ｔm ］の関係
から［Ｔt ］を計算してロボットに教示すれば、ツール
先端点が設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、ツールを付けて使用
するロボットのツール先端点設定方法と該方法を実施す
る際に使用される設定用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットを各種作業に適用するに際して
は、ロボットアームのフェイスプレート（メカニカルイ
ンターフェイス）に種々のツールを取り付けてロボット
に作業を行なわせることが通常である。そして、ロボッ
トに所望の作業を実行させる為には、ロボットに、フェ
イスプレートに対するツールの位置・姿勢を表わすデー
タを与える必要がある。

【０００３】そこで、このツールの位置と姿勢をツール
先端点（ＴＣＰ）で代表させ、このツール先端点を原点
とするツール座標系を定義し、フェイスプレート代表点
（通常は中心点）を原点とするフェイスプレート座標系
から見たツール座標系の位置・姿勢を表わすデータをロ
ボットに与えることが行なわれる。これをツール先端点
の設定と言う。

【０００４】従来より知られているツール先端点設定方
法の１つとして、ツールの設計データに基づいてツール
先端点の位置・姿勢をロボットコントローラに直接入力
するというやり方がある。

【０００５】また、図１に示したように、ロボットのツ
ール先端点ＴＣＰが作業空間上に設定された同一点Ｐ0
を指す（ＴＣＰ位置とＰ0 位置を一致させる。）ような
３つの姿勢ＲＢ１〜ＲＢ３をロボットに教示し、その際
のロボット位置・姿勢のデータからツール先端点のフェ
イスプレートに対する相対位置を求め、更に、ツール座
標系の座標軸の方向を教示によって与えるという方法が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、設計データを
利用する方法は、設計データ自体が入手出来ない場合に
は実行不可能であり、また、入手可能な場合であって
も、実際のツールの製造誤差や取り付け誤差の為に正確
さに欠ける恐れがある。

【０００７】一方、３つの姿勢を教示する方法は、必要
な教示回数が座標軸方向の教示を含めて６回と多いの
で、手順が煩雑となり、設定誤差も発生し易い。

【０００８】本願発明の目的は、これら従来技術の問題
点を克服し、設計データを必要とせず、必要な教示回数
が少なく全体の設定手順が簡単で設定誤差も発生し難い
ツール先端点設定方法を提供すると共に、このツール先
端点設定方法に有効に使用される設定用治具を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本願発明は、先ず、「少な
くとも１つの平坦な外表面領域を有し、該領域内には、
座標系の原点位置及び前記座標系の少なくとも１つの座
標軸の方向を表わす座標系表示パターンが設けられ、作
業空間内の既知の位置に定置されるツール先端点設定用
治具の位置・姿勢データをロボットに既知データ入力に
より教示する段階と；ロボットにツールを取り付けた状
態で該ロボットを移動させ、前記ツールが前記治具の平
坦な外表面領域に表示された座標系表示パターンに対し
て設定を希望するツール座標系の位置・姿勢関係に対応
した位置・姿勢をとる状態とし、該状態を前記ロボット
に教示する段階と；前記各教示内容に基づいて、前記ロ
ボットのフェイスプレートに対するツール先端点の位置
・姿勢を求めてツール先端点を前記ロボットに設定する
段階を含むことを特徴とするロボットのツール先端点設
定方法。」によって、ツール先端点設定用治具の位置・
姿勢が既知の場合に適合した、前記技術課題の解決手段
を提供したものである。

【００１０】また、ツール先端点設定用治具の位置・姿
勢が未知の場合に対しては、「少なくとも１つの平坦な
外表面領域を有し、該領域内には、座標系の原点位置及
び前記座標系の少なくとも１つの座標軸の方向を表わす
座標系表示パターンと、フェイスプレート位置合わせパ
ターンとが設けられており、前記フェイスプレート位置
合わせパターンは、前記平坦な外表面領域にツール先端
点設定対象ロボットのフェイスプレートを当接密着させ
る際に、前記外表面領域に表示された原点位置とフェイ
スプレートに設定された座標系の原点の位置を合致させ
る為の目標指標となるように描かれているツール先端点
設定用治具を作業空間内の未知の位置に定置する段階
と；ロボットにツールを取り付けない状態で該ロボット
を移動させ、前記平坦な外表面領域に前記ツール先端点
設定対象ロボットのフェイスプレートを、前記外表面領
域に表示された原点位置とフェイスプレートに設定され
た座標系の原点の位置を合致させるように当接密着させ
た状態とし、該状態をロボットに教示する段階と；ロボ
ットにツールを取り付けた状態で該ロボットを移動さ
せ、前記ツールが前記治具の平坦な外表面領域に表示さ
れた座標系表示パターンに対して設定を希望するツール
座標系の位置・姿勢関係に対応した位置・姿勢をとる状
態とし、該状態を前記ロボットに教示する段階と；前記
各教示内容に基づいて、前記ロボットのフェイスプレー
トに対するツール先端点の位置・姿勢を求めてツール先
端点を前記ロボットに設定する段階を含むことを特徴と
するロボットのツール先端点設定方法。」によって前記
技術課題を解決したものである。

【００１１】更に、本願発明は、上記いずれの方法にも
使用出来るツール先端点設定用治具として、「少なくと
も１つの平坦な外表面領域を有し、該領域内には、座標
系の原点位置及び前記座標系の少なくとも１つの座標軸
の方向を表わす座標系表示パターンと、フェイスプレー
ト位置合わせパターンとが設けられており、前記フェイ
スプレート位置合わせパターンは、前記平坦な外表面領
域にツール先端点設定対象ロボットのフェイスプレート
を当接密着させる際に、前記外表面領域に表示された原
点位置とフェイスプレートに設定された座標系の原点の
位置を合致させる為の目標指標となるように描かれてい
ることを特徴とするロボットのツール先端点設定用治
具。」を提供したものである。

【００１２】

【作用】本願発明のツール先端点設定方法の原理につい
て説明する。また、その中で本願発明の設定用治具の使
用法について述べる。先ず、図２（ａ）は、本願発明の
ツール先端点設定方法を実施する際に使用される設定用
治具の典型的な１例を示したものであり、図２（ｂ）は
該治具に定義された座標系を併記したものである。両図
に示されているように、治具Ｍは、板状部材１（一般に
は、有平面形状の部材またはアセンブリ）からなり、そ
の平面表面上には同心円状のパターン２及び直交する２
直線３，４が、その交点と同心円パターン２の中心Ｏm
が一致するように描かれている。２直線３，４はその交
点と合わせて座標系表示パターンを形成している。

【００１３】同心円状のパターン２は、フェイスプレー
ト位置合わせパターンとして機能するもので、フェイス
プレートの外縁形状に対応した図柄を有し、想定される
フェイスプレートのサイズ種類に対応した半径を有する
同心円の集合を含んでいることが好ましい。ここでは、
ツールを取り付けるフェイスプレートの外縁が外側から
３番目の円２ｆに対応しているものとする。

【００１４】そして、治具Ｍには点Ｏm を原点とし、一
方の直線３をＸm 軸、他方の直線４をＹm 軸、治具表面
に立てた法線方向をＺm 軸とする治具座標系Σm （Ｏm
−Ｘm Ｙm Ｚm ）が定義されているものとする。

【００１５】一方、図３に示したように、円筒状のロボ
ットアームＲＡの先端部のフェイスプレートＦＰには、
フェイスプレートＦＰの中心Ｏf を原点とし、フェイス
プレートＦＰに立てた法線方向をＺf 軸にとり、アーム
側面先端部に付されたマークＫx の方向をＸf 軸、フェ
イスプレートＦＰ上でＸf 軸と直交する方向をＹf 軸と
するフェイスプレート座標系Σf （Ｏf −Ｘf Ｙf Ｚf
）が定義されているものとする。

【００１６】以下、この設定用治具Ｍを用いてツール先
端点を設定する手順を原理的に説明する。なお、ロボッ
トには、作業空間上で定義された座標系Σw が設定済み
であるものとする。また、［］、＜＞を各々行列、ベク
トルを表わす記号として適宜使用する。

【００１７】（手順１）設定用治具Ｍの置かれた位置・
姿勢が座標系Σw 上で既知の場合；この場合には、設定
用治具Ｍの位置・姿勢を座標系Σw 上で表わす４行４列
行列［Ｔm ］に相当するデータをロボットコントローラ
に数値入力する。（手順１’）設定用治具Ｍの置かれた位置・姿勢が座標
系Σw 上で未知の場合；この場合には、次に説明するプ
ロセスによって、設定用治具Ｍの位置・姿勢を座標系Σ
w 上で表わす４行４列行列［Ｔm ］のデータを求めて、
ロボットに教示する。

【００１８】先ず、図４に示したように、ツールを取り
付けない状態でロボットを操作し、マークＫx が治具座
標系Σm のＸm 軸を表わす直線３と一致するように、フ
ェイスプレートＦＰを設定用治具Ｍに描かれた同心円パ
ターン２に重ね合わせ、円２ｆとフェイスプレートＦＰ
の外縁とを一致させる。この状態では、治具座標系Σm
の原点Ｏm とフェイスプレート座標系Σf の原点Ｏf は
（目視は出来ないが）一致し、Ｘm 軸はＸf 軸と一致し
ている。また、Ｙm 軸とＹf 軸及びＺm 軸とＺf 軸は、
各々互いに向きが１８０°異なる関係で重なり合ってい
る。

【００１９】ここで、座標系Σw 上で治具の位置と姿勢
を表わす行列［Ｔm ］及び上記状態におけるフェイスプ
レートＦＰの位置と姿勢を表わす行列［Ｔf1］を列ベク
トル（ノーマルベクトル、オリエンテーションベクト
ル、アプローチベクトル及び位置ベクトル）を用いて次
式（１），（２）で表せば、下記（３）〜（６）の各式
が成立することになる。

【００２０】

【数１】＜Ｎm ＞＝＜Ｎf1＞・・・（３）＜Ｏm ＞＝−＜Ｏf1＞・・・（４）＜Ａm ＞＝−＜Ａf1＞・・・（５）＜Ｐm ＞＝＜Ｐf1＞・・・（６）ここで、上記（２）〜（６）各式における＜Ｎf1＞，＜
Ｏf1＞，＜Ａf1＞及び＜Ｐf1＞は、上記状態におけるロ
ボットが認識している量であるから、これらの式から、
行列［Ｔm ］が求まることになる。このようにして、手
順１あるいは１’が完了したならば、次の手順２を実行
する。

【００２１】（手順２）図５に示されているように、フ
ェイスプレートＦＰに、ツール先端点設定対象とするツ
ールＴＬを取り付け、ツール先端で治具Ｍに触れる。こ
の場合、設定を希望するツール座標系Σt と治具座標系
Σm が一致するようにツール先端の位置と姿勢を選択す
る。通常は、図５に示したように、ツール先端を原点Ｏ
m に一致させる。一般的に言えば、この手順２で選択す
る状態における治具座標系Σm の位置と姿勢が設定され
るツール座標系Σt を決定する。従って、必ずしも、ツ
ールＴＬの物理的な先端点を治具Ｍに接触させる必要は
無い。但し、設定されるツール先端点をツールＴＬの物
理的な先端点と一致させたい通常の場合には、ツールＴ
Ｌの物理的な先端点を治具Ｍの原点Ｏm に接触させなけ
ればならない。各図はこの通常のケースを想定して描か
れている。

【００２２】さて、座標系Σw 上でこの状態におけるフ
ェイスプレートＦＰの位置と姿勢を表わす行列［Ｔf2］
を［Ｔf1］と同様の形式で表わせば下記（７）式のよう
になる。

【００２３】

【数２】（手順３）図６は、上記手順２で選択した状態における
各座標系間の関係を表わしたものである。上記手順２で
説明したことから、図中における治具座標系Σm は、設
定されるツール座標系Σt と一致している。従って、ツ
ール座標系Σt の各座標軸Ｘt ，Ｙt ，Ｚt は治具座標
系Σm のＸm ，Ｙm ，Ｚm 軸と一致している。そこで、
この状態におけるフェイスプレート座標系Σf から治具
座標系Σm を見た位置・姿勢を表わす行列を［Ｔfm］と
すれば、これはフェイスプレート座標系Σf からツール
座標系Σt を見た行列に他ならない。従って、この［Ｔ
fm］に等しい行列を［Ｔt ］とすると、次式（８）が成
立する。［Ｔt ］＝［Ｔf2］^-1・［Ｔm ］・・・（８）ここで、行列［Ｔm ］のデータは、手順１によって既知
かあるいは、手順１’における（１）〜（６）式の関係
によって求められており、［Ｔf2］のデータは手順２に
おけるロボットの保有データによって既知である。従っ
て、（８）式の計算を実行すれば、フェイスプレートＦ
Ｐに対するツール座標系Σt の位置・姿勢を表わす行列
［Ｔt ］が決定される。これをロボットに教示すれば、
ツール先端点の設定が完了する。行列［Ｔt ］を次式
（９）の表式で表わせば、ツール座標系Σt のＸＹＺＷ
ＰＲ表現は、各行列要素を用いて次のように表わされ
る。

【００２４】

【数３】ｘ＝ｐx ・・・（１０）ｙ＝ｐy ・・・（１１）ｚ＝ｐz ・・・（１２）Ｒ＝atan2 ［ｎy ，ｎx ］・・・（１３）Ｐ
＝atan2 ［−ｎz ，ｎx ・cos （Ｒ）−ｎy ・sin
（Ｒ）］・・・（１４）Ｗ＝atan2 ［ａx ・sin （Ｒ）−ａy ・cos （Ｒ），ｏ
x ・sin （Ｒ）＋ｏy ・cos （Ｒ）］・・・
（１５）但し、atan2 ［α，β］は、cos （Ａ）＝α且つsin
（Ａ）＝βとなる角度Ａを表わすものとする。このよう
に、上記手順１→手順２→手順３または手順１’→手順
２→手順３を順次遂行することによって、ツール先端点
の設定を行なうことが出来る。以上の説明は、設定用治
具Ｍとして図２（ａ）に示したものを使用する前提で行
なったが、上記説明した設定治具Ｍの使用法から判るよ
うに、本願発明の方法に使用出来る設定用治具は図２
（ａ）に示したものに限らない。

【００２５】例えば、想定される円形フェイスプレート
のサイズの上下限に合わせた範囲で同心円を高密度に描
いておけば、任意のサイズの円形フェイスプレートに対
応出来る。また、多角形のフェイスプレートを使用する
ことが有り得る場合には、同心円と併せて、あるは、同
心円に代えて、同心多角形を描いたものを使用すれば良
い。想定するフェイスプレートのサイズが１種類であれ
ば、同心円あるいは多角形でなく、単一の円や多角形パ
ターンを描いただけのものとすることも出来る。

【００２６】更に、特殊なケースとして、図７（ａ）に
示すように、フェイスプレート座標系がフェイスプレー
ト中心以外の点Ｏ’に設定されている場合には、フェイ
スプレートを治具に当接（図８参照）した時に、フェイ
スプレート外縁を治具上に描かれたパターンに対して位
置決めすることによって、その点Ｏ’を治具上に定義さ
れた治具座標系Σm の原点に一致させることが出来るよ
うな特徴パターンが治具Ｍ上に描かれていれば良い。図
７（ｂ）は、その１例を示す。

【００２７】座標軸の方向合わせについても、要は、フ
ェイスプレートを治具に当接した時にフェイスプレート
座標系の１つの座標軸の方向と治具座標系の１つの座標
軸の方向を方向合わせ出来るような特徴が存在していれ
ば良いことは明らかである。例えば、上記手順の説明中
で使用される治具Ｍ（図２，４，５，６）においては、
フェイスプレートＦＰのマークＫx がＸ軸方向を表わし
ているから、Ｙ軸方向を表わす直線４を省略することも
可能である。

【００２８】なお、設定用治具Ｍの位置が既知の場合に
は、治具Ｍの位置・姿勢を知る為にフェイスプレートを
設定用治具に当接密着する操作を要しないから、理論的
に言えば、治具Ｍに描かれるパターンは、フェイスプレ
ートの位置合わせパターン（同心円等）を含んでいる必
要は無い（請求項１参照）。

【００２９】しかし、フェイスプレートの位置合わせパ
ターン（同心円等）を含んだものは、含まないものを当
然兼ねることが出来る。また、図５のツール当接状態で
は治具Ｍ上の原点位置がオペレータから見にくくなる場
合（例えば、ツールが尖頭状のものでない場合）には、
フェイスプレート位置合わせ用のパターンをツールの位
置合わせにも兼用することが出来る。更に、ツールの位
置合わせ専用のパターンを併せて描いた治具を使用する
ことも考えられる。

【００３０】

【実施例】図９は、本願発明に従ってツール先端点の設
定を実行する際に使用されるロボットシステムの概要を
要部ブロック図で表わしたものである。図中、１０はロ
ボットを制御するロボットコントローラ、２０はロボッ
ト本体部、３０はオフラインプログラミング装置を兼ね
たワークステーションを示している。ロボットコントロ
ーラ１０は中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）１
１を有し、該ＣＰＵ１１には、ＲＯＭからなるメモリ１
２，ＲＡＭからなるメモリ１３，不揮発性メモリ１４，
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とキーボード（ＫＢ）を備
えた教示操作盤１５，入出力装置１６及びロボット軸制
御器１７がバス１９を介して接続されている。

【００３１】メモリ１２にはＣＰＵ１１が実行すべき各
種の制御プログラムが格納されている。メモリ１３は、
主としてＣＰＵ１１が行なう各種演算のデータの一時記
憶等に使用される。そして、不揮発性メモリ１４には、
教示操作盤１５から入力された各種プログラム、設定デ
ータ、あるいは入出力装置１６を介してワークステーシ
ョン３０で作成されたオフラインプログラムデータ等が
格納されている。

【００３２】また、軸制御器１６にはサーボ回路１７が
接続され、該サーボ回路１７の出力により、ロボット本
体２０の各軸のサーボモータを駆動しロボットを駆動す
る。

【００３３】以上の構成及び機能は、従来から知られて
いるロボットシステムと基本的に変わるところはない
が、本実施例においては、更に、本願発明に従ったツー
ル先端点の設定を実行する為に、ツール先端点設定の為
の指令やデータの画面入力を行なうに必要な処理（画面
呼出／表示／入力等）を実行するプログラム及び関連設
定値がメモリ１２及び不揮発性メモリ１４に格納されて
いる。

【００３４】以下、このシステムと作用の欄で説明した
設定用治具Ｍを用いて本願発明に従ったツール先端点設
定を行なうシステム操作手順の一例を説明する。なお、
ここでは、設定用治具Ｍ及びフェイスプレートＦＰは図
２〜図６で参照された態様のものを想定し、設定用治具
Ｍの配置（既知または未知の位置）は完了しているもの
とする。

【００３５】ツール先端点の設定操作を開始するにあた
っては、はじめ図１０に示された画面を教示操作盤１５
のＬＣＤ画面上に呼び出し、次の要領で教示操作盤１５
の操作を行なう。なお、図１０の画面における最下行の
［ガメン］〜イチキオクの表示は、欄外に示したキーボ
ードのファンクションキーＦ１〜Ｆ５に対応したもので
ある。

【００３６】（設定用治具Ｍの位置が既知の場合）先
ず、カーソルを図１０の画面の１行目に合わせ、ファン
クションキーＦ４（チョクセツ）を押下し、図１１
（ａ）の画面を呼び出して同図に例示されているよう
に、ＸＹＺＷＰＲ形式で設定用治具の位置・姿勢データ
を入力する。データ入力が終わったら、ファンクション
キーＦ５（オワリ）を押下し、前画面に戻る。画面の表
示内容は、治具位置・姿勢の教示が完了したことに対応
して、「１ジグイチ」の欄が、「ミキョウジ」（図１
０）から「キョウジズミ」に変わっている。図１１
（ｂ）は、この状態を示したものである。

【００３７】（設定治具Ｍの位置が未知の場合）先ず、
カーソルを図１０の画面の１行目に合わせ、ツールを付
けずに、ロボットをジョグ送りで操作し、フェイスプレ
ートＦＰが治具Ｍに密着当接位置合わせされた状態（図
４参照）で停止させ、ファンクションキーＦ５（イチキ
オク）を押下する。ロボットコントローラ１０のＣＰＵ
１１は、ロボットの現在位置・姿勢データに基づいて、
フェイスプレートＦＰの位置・姿勢を表わすデータ（行
列［Ｔf1］に相当するデータ）を不揮発性メモリ１４内
の所定記憶領域に格納する。そして、この位置教示が完
了すると、上記治具位置直接入力時と同様に、１行目の
画面表示が図１１（ｂ）の通り「キョウジズミ」に変わ
る。

【００３８】次に、カーソルを図１１（ｂ）の画面の２
行目に合わせ、ツール先端点の教示を行なう。ロボット
にツールＴＬを付けて、ロボットをジョグ送りで操作
し、設定を希望するツール座標系Σt の姿勢に合致させ
たツール姿勢を選択しながら、ツールＴＬ先端が、治具
Ｍに当接位置合わせされた状態（図５参照）で停止さ
せ、ファンクションキーＦ５（イチキオク）を押下す
る。ロボットコントローラ１０のＣＰＵ１１は、ロボッ
トの現在位置・姿勢データに基づいて、その時点におけ
るフェイスプレートＦＰの位置・姿勢を表わすデータ
（行列［Ｔf2］に相当するデータ）を不揮発性メモリ１
４内の所定記憶領域に格納する。そして、この位置教示
が完了すると、図１２に示した通り、２行目（２ツー
ルセンタンテン）の画面表示が「キョウジズミ」に変わ
る。

【００３９】また、ＣＰＵ１１は教示されたデータに基
づいて、前述（８）式に相当する計算を実行し、その結
果に基づき、前述（１０）式〜（１５）式の関係を使っ
て、ツール先端点のＸＹＺＷＰＲ値を求める。ツール先
端点設定結果は、図１２に例示したように、ＸＹＺＷＰ
Ｒ形式で３行目〜８行目に数値表示される。

【００４０】なお、以上の操作は、ロボットコントロー
ラ１０の教示操作盤１５のキーボードとＬＣＤ画面によ
って実行したが、治具データの教示や各計算の全部ある
いは一部を入出力装置１６を介して接続されたワークス
テーション３０上で実行し、必要に応じてロボットコン
トローラ１０とデータの授受を行なう方式としても良
い。

【００４１】

【発明の効果】本願発明によれば、設計データが入手出
来ない場合でも、簡単な設定用治具を利用することによ
り、簡単な手順で希望する姿勢でツール先端点を設定す
ることが出来る。また、ツールの製造誤差や取り付け誤
差の影響を受けて設定精度が低下する恐れがない。

【００４２】更に、本願発明のツール先端点設定方法
は、従来の３姿勢による教示と座標軸方向の教示を行な
う方法に比べても、教示回数が少ないので、設定作業が
楽に行えるばかりでなく、教示作業毎に誤差が発生して
大きな設定誤差が発生する可能性が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ツール先端点が作業空間上に設定された同一点
を指すような３つのロボット姿勢を教示する方式を説明
する図である。

【図２】（ａ）は、本願発明のツール先端点設定方法を
実施する際に使用される設定用治具の典型的な１例を示
したものであり、（ｂ）は該治具に定義された座標系を
併記したものである。

【図３】円筒状のロボットアームの先端部のフェイスプ
レートに定義されたフェイスプレート座標系について説
明する図である。

【図４】ツールを取り付けない状態でロボットを操作
し、フェイスプレートに付したマークが治具座標系Σm
のＸm 軸方向と一致するように、フェイスプレートを設
定用治具に描かれた同心円パターンに重ね合わせる操作
を説明する図である。

【図５】フェイスプレートに、ツール先端点設定対象と
するツールを取り付け、ツール先端で治具に触れる操作
を説明する図である。

【図６】手順２で選択した状態における各座標系間の関
係を表わした図である。

【図７】（ａ）は、フェイスプレート座標系がフェイス
プレート中心以外の点Ｏ’に設定されているケースにつ
いて説明する図であり、（ｂ）は該ケースにおいて使用
される設定用治具を例示したものである。

【図８】フェイスプレート座標系がフェイスプレート中
心以外の点Ｏ’に設定されているケースにおいてフェイ
スプレートを治具に当接した状態を表わした図である。

【図９】本願発明に従ってツール先端点の設定を実行す
る際に使用されるロボットシステムの概要を要部ブロッ
ク図で表わしたものである。

【図１０】ツール先端点の設定操作の開始時における教
示操作盤付属のＬＣＤ画面を例示したものである。

【図１１】（ａ）は、教示操作盤付属のＬＣＤ画面に表
示される、設定用治具の位置・姿勢データ入力画面を例
示したものである。（ｂ）は、データ入力終了後に表示
される画面を例示したものである。

【図１２】ツール先端点設定結果が表示された画面を例
示したものである。

【符号の説明】

１板状部材２設定用治具上に描かれたパターン２ｆフェイスプレート外縁に対応した円３，４治具に定義された座標系のＸm ，Ｙm 軸方向を
表わす直線１０ロボット制御装置１１中央演算処理装置（ＣＰＵ）１２メモリ（ＲＯＭ）１３メモリ（ＲＡＭ）１４不揮発性メモリ１５教示操作盤１６入出力装置１７軸制御器１８サーボ回路１９バス２０ロボット（本体）３０ワークステーションＦＰフェイスプレートＫx フェイスプレート座標系のＸf 軸方向を表わすマ
ークＭ設定用治具Ｐ0 各ロボット姿勢でツール先端点が指す同一の点ＲＡロボットアームＲＢ１〜ＲＢ３ロボット姿勢

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海堀弘次山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内 (72)発明者土田行信山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの平坦な外表面領域を有
し、該領域内には、座標系の原点位置及び前記座標系の
少なくとも１つの座標軸の方向を表わす座標系表示パタ
ーンが設けられ、作業空間内の既知の位置に定置される
ツール先端点設定用治具の位置・姿勢データをロボット
に既知データ入力により教示する段階と；ロボットにツ
ールを取り付けた状態で該ロボットを移動させ、前記ツ
ールが前記治具の平坦な外表面領域に表示された座標系
表示パターンに対して設定を希望するツール座標系の位
置・姿勢関係に対応した位置・姿勢をとる状態とし、該
状態を前記ロボットに教示する段階と；前記各教示内容
に基づいて、前記ロボットのフェイスプレートに対する
ツール先端点の位置・姿勢を求めてツール先端点を前記
ロボットに設定する段階を含むことを特徴とするロボッ
トのツール先端点設定方法。
【請求項２】少なくとも１つの平坦な外表面領域を有
し、該領域内には、座標系の原点位置及び前記座標系の
少なくとも１つの座標軸の方向を表わす座標系表示パタ
ーンと、フェイスプレート位置合わせパターンとが設け
られており、前記フェイスプレート位置合わせパターン
は、前記平坦な外表面領域にツール先端点設定対象ロボ
ットのフェイスプレートを当接密着させる際に、前記外
表面領域に表示された原点位置とフェイスプレートに設
定された座標系の原点の位置を合致させる為の目標指標
となるように描かれているツール先端点設定用治具を作
業空間内の未知の位置に定置する段階と；ロボットにツ
ールを取り付けない状態で該ロボットを移動させ、前記
平坦な外表面領域に前記ツール先端点設定対象ロボット
のフェイスプレートを、前記外表面領域に表示された原
点位置とフェイスプレートに設定された座標系の原点の
位置を合致させるように当接密着させた状態とし、該状
態をロボットに教示する段階と；ロボットにツールを取
り付けた状態で該ロボットを移動させ、前記ツールが前
記治具の平坦な外表面領域に表示された座標系表示パタ
ーンに対して設定を希望するツール座標系の位置・姿勢
関係に対応した位置・姿勢をとる状態とし、該状態を前
記ロボットに教示する段階と；前記各教示内容に基づい
て、前記ロボットのフェイスプレートに対するツール先
端点の位置・姿勢を求めてツール先端点を前記ロボット
に設定する段階を含むことを特徴とするロボットのツー
ル先端点設定方法。
【請求項３】少なくとも１つの平坦な外表面領域を有
し、該領域内には、座標系の原点位置及び前記座標系の
少なくとも１つの座標軸の方向を表わす座標系表示パタ
ーンと、フェイスプレート位置合わせパターンとが設け
られており、前記フェイスプレート位置合わせパターン
は、前記平坦な外表面領域にツール先端点設定対象ロボ
ットのフェイスプレートを当接密着させる際に、前記外
表面領域に表示された原点位置とフェイスプレートに設
定された座標系の原点の位置を合致させる為の目標指標
となるように描かれていることを特徴とするロボットの
ツール先端点設定用治具。