JPH07314367A - 多関節ロボットの精度補正方法 - Google Patents
多関節ロボットの精度補正方法Info
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- JPH07314367A JPH07314367A JP6136578A JP13657894A JPH07314367A JP H07314367 A JPH07314367 A JP H07314367A JP 6136578 A JP6136578 A JP 6136578A JP 13657894 A JP13657894 A JP 13657894A JP H07314367 A JPH07314367 A JP H07314367A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 温度上昇によって変位する各構成要素の制御
点の位置を補正する多関節ロボットの精度補正方法にお
いて、ロボット１の動作前後に、それぞれ各構成要素
（旋回台１２、第１アーム１３、第２アーム１４）の長
さ方向を垂直または水平に位置決めした状態で、各構成
要素の長さの変位と温度上昇値を求め、前記各構成要素
の長さの変位と温度上昇値との相関関係を求め、各構成
要素の温度上昇値から求められる各構成要素の長さの補
正値によって各構成要素の制御点の位置を補正するもの
である。 【効果】 制御点の補正演算が極めて簡単になり、アー
ムの精度補正時間を低減することができる。
点の位置を補正する多関節ロボットの精度補正方法にお
いて、ロボット１の動作前後に、それぞれ各構成要素
（旋回台１２、第１アーム１３、第２アーム１４）の長
さ方向を垂直または水平に位置決めした状態で、各構成
要素の長さの変位と温度上昇値を求め、前記各構成要素
の長さの変位と温度上昇値との相関関係を求め、各構成
要素の温度上昇値から求められる各構成要素の長さの補
正値によって各構成要素の制御点の位置を補正するもの
である。 【効果】 制御点の補正演算が極めて簡単になり、アー
ムの精度補正時間を低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多関節ロボットの精度
補正方法に関し、とくに温度変化によるアーム等の熱膨
張に対する補正方法に関する。
補正方法に関し、とくに温度変化によるアーム等の熱膨
張に対する補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数のアームを関節によって結合
した多関節ロボットを動作させる場合、アームの姿勢が
変化した時にアームの重量や温度変化等によってアーム
が変位し、制御すべきアームの位置である制御点の座標
と実際の作業点の座標の間にずれが生じるため、制御点
の座標を補正して精度を維持する必要があった。その補
正方法として、変位した状態のアームの各関節の位置デ
ータとして各アームの傾斜角や長さを測定してロボット
座標から直交座標に座標変換を行い、制御点との３次元
のずれを測定して、そのずれの３次元データにより、ロ
ボットの直交座標上の制御点を補正し、次の目標点を計
算するようにしたものが開示されている（例えば、特開
昭６１−２３５９０９号）。
した多関節ロボットを動作させる場合、アームの姿勢が
変化した時にアームの重量や温度変化等によってアーム
が変位し、制御すべきアームの位置である制御点の座標
と実際の作業点の座標の間にずれが生じるため、制御点
の座標を補正して精度を維持する必要があった。その補
正方法として、変位した状態のアームの各関節の位置デ
ータとして各アームの傾斜角や長さを測定してロボット
座標から直交座標に座標変換を行い、制御点との３次元
のずれを測定して、そのずれの３次元データにより、ロ
ボットの直交座標上の制御点を補正し、次の目標点を計
算するようにしたものが開示されている（例えば、特開
昭６１−２３５９０９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、各アームの傾斜角度を測定して、座標変換の演算を
する必要があるが、傾斜角度を正確に測定するための計
測器や座標変換のための演算装置が必要であるととも
に、測定や演算のために多くの時間がかかっていた。と
くに、複数のアームを駆動する駆動モータを、アームを
支えるベース上に取り付けたり、アームの中に内蔵する
多関節ロボットでは、駆動モータの熱が各アームに伝達
され、温度上昇によりアームの長さが変化し、アームの
作業点で数ｍｍの誤差が生じることがあるが、作業点と
制御点との３次元のずれを測定して制御点を補正する方
法では、演算時間が多くかかり、作業効率が低下すると
いう問題があった。本発明は、アームの傾斜角の測定を
なくし、制御点の補正演算を簡単にして、アームの精度
補正時間を低減することができる多関節ロボットの精度
補正方法を提供することを目的とするものである。
は、各アームの傾斜角度を測定して、座標変換の演算を
する必要があるが、傾斜角度を正確に測定するための計
測器や座標変換のための演算装置が必要であるととも
に、測定や演算のために多くの時間がかかっていた。と
くに、複数のアームを駆動する駆動モータを、アームを
支えるベース上に取り付けたり、アームの中に内蔵する
多関節ロボットでは、駆動モータの熱が各アームに伝達
され、温度上昇によりアームの長さが変化し、アームの
作業点で数ｍｍの誤差が生じることがあるが、作業点と
制御点との３次元のずれを測定して制御点を補正する方
法では、演算時間が多くかかり、作業効率が低下すると
いう問題があった。本発明は、アームの傾斜角の測定を
なくし、制御点の補正演算を簡単にして、アームの精度
補正時間を低減することができる多関節ロボットの精度
補正方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、関節によって結合された複数の構成要素
を備え、温度上昇によって変位する各構成要素の制御点
の位置を補正する多関節ロボットの精度補正方法におい
て、前記多関節ロボットの動作前後に、それぞれ各構成
要素の長さ方向を垂直または水平に位置決めした状態
で、前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値を求め、
前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値との相関関係
を求め、前記各構成要素の温度上昇値から求められる前
記各構成要素の長さの補正値によって前記各構成要素の
制御点の位置を補正するものである。
め、本発明は、関節によって結合された複数の構成要素
を備え、温度上昇によって変位する各構成要素の制御点
の位置を補正する多関節ロボットの精度補正方法におい
て、前記多関節ロボットの動作前後に、それぞれ各構成
要素の長さ方向を垂直または水平に位置決めした状態
で、前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値を求め、
前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値との相関関係
を求め、前記各構成要素の温度上昇値から求められる前
記各構成要素の長さの補正値によって前記各構成要素の
制御点の位置を補正するものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、多関節ロボットの各構成要素
の長さ方向を水平または垂直に位置決めした状態で、動
作前後の各構成要素の長さを測定して、動作前後の温度
上昇などの環境の変化によって変化する各構成要素の長
さの変位を求めるので、各構成要素の傾斜角を測定する
必要がなく、制御点の補正が簡単になる。また、各構成
要素の長さの変位を求める時、同時に各構成要素の温度
上昇値を測定しておくので、ロボットの動作を止めるこ
となく、各構成要素の温度上昇値によってその長さを補
正してロボットの姿勢制御を行うことができる。
の長さ方向を水平または垂直に位置決めした状態で、動
作前後の各構成要素の長さを測定して、動作前後の温度
上昇などの環境の変化によって変化する各構成要素の長
さの変位を求めるので、各構成要素の傾斜角を測定する
必要がなく、制御点の補正が簡単になる。また、各構成
要素の長さの変位を求める時、同時に各構成要素の温度
上昇値を測定しておくので、ロボットの動作を止めるこ
となく、各構成要素の温度上昇値によってその長さを補
正してロボットの姿勢制御を行うことができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例を示す側面図である。図に
おいて、ロボット１のベース１１の上には、地面に対し
て垂直な旋回軸Ｓ1 の回りに旋回し得る旋回台１２を設
けてあり、旋回台１２の上部には水平方向に伸びる旋回
軸Ｓ2 の回りに旋回し得る第１アーム１３を設けてあ
る。第１アーム１３の先端には旋回軸Ｓ2 に平行な旋回
軸Ｓ3 の回りに旋回し得る第２アーム１４を設けてあ
り、第２アーム１４の先端には旋回軸Ｓ3 に平行な旋回
軸Ｓ4 の回りに旋回し得る手首部１５を設けてある。旋
回台１２には、要部を拡大した図２（ａ）に示すよう
に、旋回軸Ｓ2 を含み、地面に垂直な測定面２１と地面
に平行な測定面２２とを備えたブロック２を取り付けて
ある。第１アーム１３には、図２（ｂ）に示すように、
第１アーム１３が水平の位置にある時に、旋回軸Ｓ3 を
含み、地面に垂直な測定面３１を備えたブロック３を取
り付けてある。第２アーム１４には、図２（ｃ）に示す
ように、第２アーム１４が地面に対して垂直な位置にあ
る時、旋回軸Ｓ4 を含み、水平な測定面４１を備えたブ
ロック４を取りつけてある。また、旋回台１２、第１ア
ーム１３、第２アーム１４などの各構成要素には、それ
ぞれの温度を測定するための熱電対などの温度測定器５
（５１、５２、５３）を取りつけてある。
する。図１は本発明の実施例を示す側面図である。図に
おいて、ロボット１のベース１１の上には、地面に対し
て垂直な旋回軸Ｓ1 の回りに旋回し得る旋回台１２を設
けてあり、旋回台１２の上部には水平方向に伸びる旋回
軸Ｓ2 の回りに旋回し得る第１アーム１３を設けてあ
る。第１アーム１３の先端には旋回軸Ｓ2 に平行な旋回
軸Ｓ3 の回りに旋回し得る第２アーム１４を設けてあ
り、第２アーム１４の先端には旋回軸Ｓ3 に平行な旋回
軸Ｓ4 の回りに旋回し得る手首部１５を設けてある。旋
回台１２には、要部を拡大した図２（ａ）に示すよう
に、旋回軸Ｓ2 を含み、地面に垂直な測定面２１と地面
に平行な測定面２２とを備えたブロック２を取り付けて
ある。第１アーム１３には、図２（ｂ）に示すように、
第１アーム１３が水平の位置にある時に、旋回軸Ｓ3 を
含み、地面に垂直な測定面３１を備えたブロック３を取
り付けてある。第２アーム１４には、図２（ｃ）に示す
ように、第２アーム１４が地面に対して垂直な位置にあ
る時、旋回軸Ｓ4 を含み、水平な測定面４１を備えたブ
ロック４を取りつけてある。また、旋回台１２、第１ア
ーム１３、第２アーム１４などの各構成要素には、それ
ぞれの温度を測定するための熱電対などの温度測定器５
（５１、５２、５３）を取りつけてある。
【０００７】ロボット１の温度上昇による精度補正をす
る場合、まず、動作前の旋回台１２の旋回軸Ｓ2 までの
高さＨ、旋回軸Ｓ1 から旋回軸Ｓ2 までの水平方向の長
さＬ0 、第１アーム１３の長さＬ1 、第２アーム１４の
長さＬ2 および各構成要素の温度を温度測定器５により
測定しておく。ロボット１の姿勢は、第１アーム１３お
よび第２アーム１４の作業範囲から外れた範囲に旋回台
１２を旋回して測定位置におき、第１アーム１３を水平
に位置決めし、第２アーム１４を垂直に位置決めする。
この状態で定位置に固定されたダイヤルゲージなどの長
さ測定器Ａによりブロック２の測定面２１の水平方向位
置（旋回軸Ｓ2 の水平方向位置）を測定、長さ測定器Ｂ
によりブロック２の測定面２２の垂直方向位置（旋回軸
Ｓ2 の高さ）を測定、長さ測定器Ｃによりブロック３の
測定面３１の水平方向位置（旋回軸Ｓ3 の水平方向位
置）を測定、長さ測定器Ｄによりブロック４の測定面４
１の垂直方向位置（旋回軸Ｓ4 の高さ）を測定し、各測
定値を０に合わせる。次に、ロボット１を作業範囲に入
れて動作を開始し、各構成要素の温度が上昇した時に、
再度、ロボット１を作業範囲から測定位置に旋回し、第
１アーム１３を水平に位置決めし、第２アーム１４を垂
直に位置決めする。この状態で温度測定器５により各構
成要素の温度を測定すると共に、動作前と同様に、長さ
測定器Ａによりブロック２の測定面２１の変位δA を測
定、長さ測定器Ｂによりブロック２の測定面２２の変位
δB を測定、長さ測定器Ｃによりブロック３の測定面３
１の変位δC を測定、長さ測定器Ｄによりブロック４の
測定面４１の変位δD を測定する。ここで、温度上昇に
よる各構成要素の長さを補正する。すなわち、補正後の
旋回台１２の高さをＨ’、旋回台１２の水平方向長さを
Ｌ0 ’、第１アーム１３の長さをＬ1 ’，第２アーム１
４の長さをＬ2 ’とすると、 Ｈ’＝Ｈ＋δB Ｌ0 ’＝Ｌ0 ＋δA Ｌ1 ’＝Ｌ1 −δA ＋δC Ｌ2 ’＝Ｌ2 −δB ＋δD となる。このようにして、温度上昇の値を数点採り、各
温度上昇値における各構成要素の長さの補正値を決め
て、温度上昇値と各構成要素の長さの相関関係を求めて
おくと、ロボットの動作中に各構成要素の長さを測定す
ることなく、各構成要素の温度上昇を測定するだけで、
間接的に各構成要素の温度上昇による各構成要素の長さ
の補正値を求めることができる。この各構成要素の長さ
の補正値を、ロボットの制御装置に入力して制御するこ
とにより、ロボットの制御点の温度上昇による誤差をな
くすることができる。
る場合、まず、動作前の旋回台１２の旋回軸Ｓ2 までの
高さＨ、旋回軸Ｓ1 から旋回軸Ｓ2 までの水平方向の長
さＬ0 、第１アーム１３の長さＬ1 、第２アーム１４の
長さＬ2 および各構成要素の温度を温度測定器５により
測定しておく。ロボット１の姿勢は、第１アーム１３お
よび第２アーム１４の作業範囲から外れた範囲に旋回台
１２を旋回して測定位置におき、第１アーム１３を水平
に位置決めし、第２アーム１４を垂直に位置決めする。
この状態で定位置に固定されたダイヤルゲージなどの長
さ測定器Ａによりブロック２の測定面２１の水平方向位
置（旋回軸Ｓ2 の水平方向位置）を測定、長さ測定器Ｂ
によりブロック２の測定面２２の垂直方向位置（旋回軸
Ｓ2 の高さ）を測定、長さ測定器Ｃによりブロック３の
測定面３１の水平方向位置（旋回軸Ｓ3 の水平方向位
置）を測定、長さ測定器Ｄによりブロック４の測定面４
１の垂直方向位置（旋回軸Ｓ4 の高さ）を測定し、各測
定値を０に合わせる。次に、ロボット１を作業範囲に入
れて動作を開始し、各構成要素の温度が上昇した時に、
再度、ロボット１を作業範囲から測定位置に旋回し、第
１アーム１３を水平に位置決めし、第２アーム１４を垂
直に位置決めする。この状態で温度測定器５により各構
成要素の温度を測定すると共に、動作前と同様に、長さ
測定器Ａによりブロック２の測定面２１の変位δA を測
定、長さ測定器Ｂによりブロック２の測定面２２の変位
δB を測定、長さ測定器Ｃによりブロック３の測定面３
１の変位δC を測定、長さ測定器Ｄによりブロック４の
測定面４１の変位δD を測定する。ここで、温度上昇に
よる各構成要素の長さを補正する。すなわち、補正後の
旋回台１２の高さをＨ’、旋回台１２の水平方向長さを
Ｌ0 ’、第１アーム１３の長さをＬ1 ’，第２アーム１
４の長さをＬ2 ’とすると、 Ｈ’＝Ｈ＋δB Ｌ0 ’＝Ｌ0 ＋δA Ｌ1 ’＝Ｌ1 −δA ＋δC Ｌ2 ’＝Ｌ2 −δB ＋δD となる。このようにして、温度上昇の値を数点採り、各
温度上昇値における各構成要素の長さの補正値を決め
て、温度上昇値と各構成要素の長さの相関関係を求めて
おくと、ロボットの動作中に各構成要素の長さを測定す
ることなく、各構成要素の温度上昇を測定するだけで、
間接的に各構成要素の温度上昇による各構成要素の長さ
の補正値を求めることができる。この各構成要素の長さ
の補正値を、ロボットの制御装置に入力して制御するこ
とにより、ロボットの制御点の温度上昇による誤差をな
くすることができる。
【０００８】図３は、他の実施例を示す側面図で、第２
アーム１４の旋回軸Ｓ3 と手首部１５の旋回軸Ｓ4 にブ
ロック６および７を設け、長さ測定器を一方側に集めて
各構成要素の長さを求める方法を示すものである。すな
わち、最初、第１アーム１３を水平に、第２アームを垂
直に位置決めする。この状態で、長さ測定器Ａによって
旋回軸Ｓ3 の水平方向変位δA を測定、長さ測定器Ｂに
よって旋回軸Ｓ2 の高さの変位δB を測定、長さ測定器
Ｄによって旋回軸Ｓ4 の高さの変位δD を測定する。次
に、点線で示すように、第１アーム１３を垂直に位置決
めし、第２アーム１４を水平に位置決めして、長さ測定
器Ｃによって旋回軸Ｓ4 の水平方向変位δCを測定す
る。補正後の各構成要素の長さは、 Ｈ’＝Ｈ＋δB Ｌ0 ’＝Ｌ0 ＋δD −δB −δC Ｌ1 ’＝Ｌ1 ＋δA ＋δC ＋δB −δD Ｌ2 ’＝Ｌ2 −δB ＋δD となる。なお、上記は旋回軸が４軸の場合について説明
したが、旋回する部材を水平方向または垂直方向に位置
決めして、各構成要素材の長さの変位と各構成要素材の
温度上昇値とを求めることにより、１軸以上のロボット
の各構成要素材の長さの補正値を求めることができる。
また、長さ測定器は接触式のダイヤルゲージに限るもの
ではなく、非接触式の光学式長さ測定器によって測定し
てもよい。
アーム１４の旋回軸Ｓ3 と手首部１５の旋回軸Ｓ4 にブ
ロック６および７を設け、長さ測定器を一方側に集めて
各構成要素の長さを求める方法を示すものである。すな
わち、最初、第１アーム１３を水平に、第２アームを垂
直に位置決めする。この状態で、長さ測定器Ａによって
旋回軸Ｓ3 の水平方向変位δA を測定、長さ測定器Ｂに
よって旋回軸Ｓ2 の高さの変位δB を測定、長さ測定器
Ｄによって旋回軸Ｓ4 の高さの変位δD を測定する。次
に、点線で示すように、第１アーム１３を垂直に位置決
めし、第２アーム１４を水平に位置決めして、長さ測定
器Ｃによって旋回軸Ｓ4 の水平方向変位δCを測定す
る。補正後の各構成要素の長さは、 Ｈ’＝Ｈ＋δB Ｌ0 ’＝Ｌ0 ＋δD −δB −δC Ｌ1 ’＝Ｌ1 ＋δA ＋δC ＋δB −δD Ｌ2 ’＝Ｌ2 −δB ＋δD となる。なお、上記は旋回軸が４軸の場合について説明
したが、旋回する部材を水平方向または垂直方向に位置
決めして、各構成要素材の長さの変位と各構成要素材の
温度上昇値とを求めることにより、１軸以上のロボット
の各構成要素材の長さの補正値を求めることができる。
また、長さ測定器は接触式のダイヤルゲージに限るもの
ではなく、非接触式の光学式長さ測定器によって測定し
てもよい。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度上昇時にける産業用ロボットの各構成要素の長さを直
接または間接に求めて、その値を温度上昇時の補正値と
して姿勢制御に利用するので、動作中のアームの傾斜角
などを測定する必要がなくなり、制御点の補正演算が極
めて簡単になり、アームの精度補正時間を低減すること
ができる効果がある。
度上昇時にける産業用ロボットの各構成要素の長さを直
接または間接に求めて、その値を温度上昇時の補正値と
して姿勢制御に利用するので、動作中のアームの傾斜角
などを測定する必要がなくなり、制御点の補正演算が極
めて簡単になり、アームの精度補正時間を低減すること
ができる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す側面図である。
【図２】 本発明の実施例を示す（ａ）旋回台上部の要
部拡大図、（ｂ）第１アーム先端部の要部拡大図、およ
び（ｃ）第２アーム先端部の要部拡大図である。
部拡大図、（ｂ）第１アーム先端部の要部拡大図、およ
び（ｃ）第２アーム先端部の要部拡大図である。
【図３】 本発明の他の実施例を示す側面図である。
１ ロボット、１１ ベース、１２ 旋回台、１３ 第
１アーム、１４ 第２アーム、１５ 手首部、２、３、
４、６、７ ブロック、２１、２２、３１、４１ 測定
面、５（５１、５２、５３） 温度測定器
１アーム、１４ 第２アーム、１５ 手首部、２、３、
４、６、７ ブロック、２１、２２、３１、４１ 測定
面、５（５１、５２、５３） 温度測定器
Claims (1)
- 【請求項１】 関節によって結合された複数の構成要素
を備え、温度上昇によって変位する前記各構成要素の制
御点の位置を補正する多関節ロボットの精度補正方法に
おいて、前記多関節ロボットの動作前後に、それぞれ各
構成要素の長さ方向を垂直または水平に位置決めした状
態で、前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値を求
め、前記各構成要素の長さの変位と温度上昇値との相関
関係を求め、前記各構成要素の温度上昇値から求められ
る前記各構成要素の長さの補正値によって前記各構成要
素の制御点の位置を補正することを特徴とする多関節ロ
ボットの精度補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13657894A JP3278019B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 多関節ロボットの精度補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13657894A JP3278019B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 多関節ロボットの精度補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314367A true JPH07314367A (ja) | 1995-12-05 |
| JP3278019B2 JP3278019B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=15178558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13657894A Expired - Fee Related JP3278019B2 (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 多関節ロボットの精度補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278019B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015141583A (ja) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボット装置の位置決め精度補正方法 |
| JP2021019071A (ja) * | 2019-07-19 | 2021-02-15 | 日本電産サンキョー株式会社 | 産業用ロボットおよび産業用ロボットの制御方法 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62124889A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-06 | 豊田工機株式会社 | ア−ム長補正機能を有したロボツト |
| JPS62166980A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-23 | オムロン株式会社 | 産業用ロボツトにおけるバツクラツシユ量測定方法 |
| JPS6329804A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 工業用ロボツトのア−ム長自動較正装置 |
| JPH01264786A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-23 | Toshiba Corp | 産業用ロボット |
| JPH0241879A (ja) * | 1988-08-01 | 1990-02-13 | Fanuc Ltd | 産業用ロボットの位置補正方式 |
-
1994
- 1994-05-25 JP JP13657894A patent/JP3278019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3278019B2 (ja) | 2002-04-30 |
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