JPH07501755A - 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置産業上の利用分野 本発明は産業用乃至工業用ロボットの幾つかの運動軸の較正方法に関するもので あり、前記ロボットは複数個の運動軸を備え、その各々には位置トランスデユー サが設けられている。前記トランスデユーサは前記軸の現在の位置を画成する出 力信号を供給するようにされている。ロボットは更に工具を支持するためのロボ ット腕を有している。

本発明はまた工業用ロボットを備えた工業用ロボットシステムであって、複数個 の運動軸の各々に同軸の現在の位置を画成する出力信号を供給するようにされた 位置トランスデユーサを設けた運動軸と、工具を支持するためのロボットハンド と、該ロボットハンドの位置および姿勢をプログラムに従って制御するための制 御システムにして、前記位置トランスデユーサの出力信号を受取るようにされた 制御システムとを有する工業用ロボットシステムにも関している。

背景となる技術 従来の典型的工業用ロボットはＵＳ−Ａ−３９０９６００号およびＵＳ−Ａ−３ ９２０９７２号によって知られている。そのようなロボットは１つのスタンドを 備えており、該スタンドは脚上に回転可能に配設されるとともに、該スタンドに 関して回転可能な第１のロボットアームを支持している。このアームの外側端部 において第２のロボットアームが同端部に対して回転可能に配設されている。そ の外側端部において、この第２のアームは１つのハンドを支持しているが、該ハ ンドには工具アタッチメントが設けられており、他方のアームに対して２ないし ３自由度を以って回転可能とされている。前記ロボットにはロボットハンドの位 置および姿勢を制御するための制御機器が設けられている。前述の回転軸の各各 に対しては、駆動モータおよび位置トランスデユーサを有するサーボ機器が設け られており、前記位置トランスデユーサは基準位置に対する現在の軸の回転角度 測定値である信号を発信する。各軸のサーボシステムには軸の回転角度に対する 所望の値が供給さね、軸の駆動モータはロボットをして軸の位置トランスデユー サによって示される角度位置がサーボシステムに供給される所望の値に対応する 迄移動せしめる。

ロボットハンドの位置および姿勢が所望の位置および姿勢に対応出来るようにす るためには、ロボットの機械的構造並びにそれを記述するデータが高精度で知ら れていなければならない。このことは公称のロボットモデルを知るだけでは不十 分であり、この公称モデルからの個々の偏差をも知っていなければならないこと を意味している。これらの偏差は例えば次のものである。アーム長さの変動、関 節の回転軸の姿勢のばらつきおよび軸の横方向変位（オフセット量）である。

これらの偏差は異なる機械的部品の製造ならびにこれら部品の組立てにおいて生 ずるものである。更に１つの軸の位置トランスデユーサによって示される角度が 問題としている軸の助けによって制御されるロボットの機械的部分の実際の回転 角度と極めて良い精度で符合しなければならないという条件もこれに加えなけれ ばならない。

経済的で生産に適合する態様で較正を実施するのは困難である故、現行の通常の 較正方法はロボットの幾何学を記述するのにロボットの公称構造のみを考慮して いる。

ロボット軸の位置トランスデユーサ信号とロボットのアームの実際の回転角度間 の関係を決定するために種々の異なる形態の較正方法が用いられている。

１つのそのような較正方法においては、ロボットは異なる軸内における実際の回 転角度がわかるような位置を占めるように動かされ、その際位置トランスデユー サによって示される回転角度が実際の角度と比較される。位置トランスデユーサ はその後指示される角度が実際の角度と対応するように調節される。別法として 、指示角度と実際の角度間の偏倚量を貯蔵して次にこれらを位置トランスデユー サからの出力信号の修正のための作業中に使用することが出来る。

従前の較正方法によると、ロボットの異なる部品はアルコール水準器の助けによ り所定の初期位置へとセットされる。該水準器はこの目的のためロボットの異な る部品上に設けられた正確に仕上げた突起部上に装着されている。例えば初期位 置においては、前述の第１のアームは垂直とし、第２のアームおよびハンドは水 平位置等とすることが出来る。このいわゆる同期位置においては、ロボットの異 なる軸内の実際の角度がわかり、位置トランスデユーサによって示される角度を 読み取ることが出来る。かつまた各軸に対しては既知の実際の角度と位置トラン スデユーサから受信した角度との間の差異を構成するいわゆるオフセット値を決 定することも出来る。しかしながら、この方法は特別の付加的機器（水準器）の 装着を要する。更には、ロボットの異なる部品は水準器の正確な装着を可能とす るように設計しなければならず、このことはロボットの機械部品のコストを増大 させる。またこの較正方法は手動的に（マニュアル式に）行なわれなければなら ず、比較的長時間を要する。更にはこの方法は精度をあまり良くすることが出来 ない。

スウェーデン国特許出願第９０００２７３−４号は平行四辺形較正ボディを用い る較正方法を開示しているが、同ボディのロボット基礎座標系における位置を知 る必要がある。ロボットハンド上に装着された較正工具は幾つかの異なるロボッ ト姿勢において較正ボディと接触させられる。その後ロボットの位置トランスデ ユーサのオフセット値がロボットの運動方程式、軸位置と位置トランスデユーサ 信号間の関係モデル、較正位置において既知の基礎システム内座標および読み出 し、貯蔵位置トランスデユーサ信号をもとにして計算される。この方法の不利な 点は較正ボディの位置を正確に知らなければならないということである。実際の ロボット設備においては通常較正ボディの側表面に外部の測定機器を用いること なく既知の座標を具備させるよう同ボディを仕組むことは通常困難である。更に は、この方法によれば、位置トランスデユーサのオフセット値のみが得られる。

前記方法はロボットの公称の運動学モデルに基づいており、個々のロボットにお ける製造誤差を考慮に入れていない。

かくして最終的にはロボットの実際の位置が所望の位置に対応しないという結果 になる。偏倚量は数ミリメートルにもなる可能性がある。このことは生産ライン に配置されたロボットを、例えば故障した時に、ロボットプログラムをｗ１１節 すること無しで取換えることが出来ないということを意味している。このことは 生産ラインにとっては高価なダウンタイムを要求することになる。

各ロボットユニットを個別に較正して、ロボット内の製造誤差を補償し、以って 位置決め精度を増大させるという可能性については多くの科学者が指摘してきた ところである。しかしながら、それらの方法は現場では受入れられなかった。

現場で有用なるためには、前記方法が過度な設備を必要とすることなく工場床上 において用いることが可能でなければならない。また必要とされる機器類は容易 に移動可能でなければならない。

発明の概要 本発明は較正方法であって、較正のために大規模な付加的機器を必要とせず、較 正において高い精度を提供し、自動的に実施することが可能であり、かくてロボ ットの構造如何によらず迅速かつ安価に行い得るとともに、ロボットの機械部品 の寸法誤差を補償する可能性を提供する較正方法を提供することを目的としてい る。本発明はまた前述の方法を実施するための手段装置を備えた工業用ロボット システムを提供することを目的としている。

本発明に係る方法および工業用ロボットシステムの特徴とする所は付記の請求の 範囲から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 以下において本発明は付図の第１図乃至第８図を参照してより詳細に説明される であろう。第１図は本発明に係る較正ボディおよび較正ツールを備えた工業用ロ ボットを図式的に示している。第２図は本発明に係る方法を実施するための較正 ツールをより詳細に示している。第３図はロボットの基礎座標系内における較正 ボディを示している。第４ａ図から第４ｄ図は前記較正方法を実施する時に較正 ツールによって占められる異なった位置の例を示している。第５図は本発明に係 る方法を実施するだめの手段装置を備えた産業用ロボットシステムの形状を示し ている。第６図は較正方法を自動的に実施するためのプログラムの一例をフロー 線図の形態て示している。第７図は種々の計算を実施するための原理をフロー線 図の形態で示しており、同計算の助けにより、較正方法の結果として各種較正パ ラメータが得られている。第８図はロボット軸のための較正パラメータを例示し ている。

好ましい実施例の説明 第１図は周知の産業用ロボットの一例を示しているが、このようなロボットに対 して本発明に係る方法を好適に適用してやることが出来る。ベース１上にロボッ トの足２が固定されている。ロボットはスタンド３を備えており、該スタンドは 足２に対して垂直軸線ＡＩのまわりを回転可能である。スタンドの上側端部にお いて第１のロボットアーム４は軸承支されており、スタンドに対して第２の軸線 Ａ２のまわりを回転可能である。前記アームの外側端部において第２のアーム５ が軸承支されており、第１のアームに対して軸線Ａ３のまわりを回転可能である 。ロボットアーム５は２つの部品５ａおよび５ｂを有しており、それらの内外側 部品５ｂは内側部品５ａに対してアームの長手方向軸線に符合する回転軸線Ａ４ のまわりを回転可能である。外側端部においてアーム５はいわゆるロボットハン ド６を支持しており、該ハンドはアームの長手方向軸線と垂直をなす回転軸線Ａ ５のまわりを回転可能である。前記ロボットハンドはツールアタッチメント６ａ を育している。前記ロボットハンドの外側部ならびにツールアタッチメント６ａ はロボットハンドの内側部分に対して回転軸線Ａ６のまわりを回転可能である。

図中前記６つの回転軸線Ａ１・・・八６における回転角はθ１・・・θ、と表示 されている。ロボットの作動範囲において、較正ボディ乃至較正体が配されてい る。

このボディは平面側表面を備えた平行六面体の形状をなしており、そのエツジは ロボットのいわゆる基礎座標系内における軸と平行をなしている。

第２図はロボットハンド６、ツールアタッチメントおよび該ツールアタッチメン ト上に装着された較正ツール８をより詳細に示している。前記ツールはアタッチ メントの回転軸線Ａ６に対してツールアタッチメント上で偏心状に装着されてい る。外側端部においてツールは球状接触ボディ８ａを支持している。接触ボディ の半径ｒおよびツールアタッチメントからの距離ａおよび接触ボディの中心にあ るアタッチメント回転軸線からの距離すは既知であると仮定する。

第３図はロボットのいわゆる基礎座標系を示しており、該座標系は１つの直交座 標系であり、Ｚ軸は第１図における回転軸線Ａ１と符合しており、ｙ軸およびｙ 軸はロボット足２に対して所定の方向を向いている。前述した較正ボディ７はそ のエツジが基礎座標系における−と平行をなしている。較正ボディの側表面ｘ＝ ｘ　１ 座標ｘｌ・・・Ｚ６はわかっていなくても良い。他方、差異ｘｌ−ｘ４、ｙ２− ｙ５、ｚ３−ｚ６は高精度で知られており、測定ボディのエツジ長さり、、Ｌ、 、Ｌ、に等しい。これらの長さは例えばＬ＊　＝Ｌｔ　＝Ｌｇ　＝＝１０ｃｍで ある。

本発明に係る較正方法においては、幾つかの測定作業が実施される。測定回数は 少なくとも較正すべきパラメータの数だけとされる。測定回数は、しかしながら 、好適には前記より多く、好ましくはずっと多くして較正の精度を上げるのが良 い。少なくとも幾つかの相対する側表面、可能ならば全ての３対のそのような面 に対して複数対の測定作業が相互に異なるロボットの形状に対して実施される。

本発明に係る較正方法は用いられた形状間における差異が大きい程より高い精度 を与える傾向がある。

各測定作業中において、ロボットはまず手動的又は自動的どちらでも良いが、接 触ボディ８ａが較正ボディの表面の１つからある距離をなした１点にある形状（ 姿勢）となるよう作動される。ロボットは次に接触ボディが前述の較正ボディ表 面に接触する迄該表面に向う方向に移動する。この運動は探索法によって周知の 如〈実施可能であり、該方法においては前記運動は接触により阻止されるか、ま たはいわゆるソフトサーボの助けによって阻止することも出来る。該サーボ（機 構）は周知のように接触後においても運動を続けようとするが、較正ツールには 限定された力のみが作用する。接触が達成された時には、較正ツールは第４ａ図 の左方に示される位置を占め、ロボットの位置トランスデユーサからの出力信号 は読込みされ、貯蔵される。測定は次に反対側側表面位置（第４ａ図の右方に示 される位置）に向けて繰返される。問題としている座標の差異は測定ボディのエ ツジ長さを介して知ることが出来る。

好適には測定作業は較正ボディの側表面の出来るだけ多くの対土に対して行なわ れる。至便には、異なるロボットの形状を以って複数個の測定作業が各側表面対 に対して行なわれる。ロボットの形状はその軸角度によって規定されるものであ り、少なくとも軸角度の幾つかが変化した時にはある形状が別の形状と異なって いると認識される。第４Ｃ図および第４ｄ図に示したように、接触ボディによる ２対の測定を較正ボディに対して実質的に同一位置で行なうことが出来るが、こ の場合ロボットの形状がそれぞれ異なっている。

産業用ロボットの位置トランスデユーサとしてはレゾルバが通常用いられるので 、本発明に係る較正方法は以下においてこのタイプの位置トランスデユーサを備 えた産業用ロボットに適用するものとして説明される。しかしながら、本発明は また他のタイプの位置トランスデユーサを備えたロボットにも適用可能である。

識別乃至同定する必要のある較正パラメータはロボットの各自由度に対するもの である（第８図参照）。すなわち、 アームリンクに対するオフセット座標（ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ’）アームリンクの回 転軸の傾斜度（Ｙ、　Ｐ’）回転軸線の位置トランスデユーサのオフセット値（ Ｋ２）である。

６軸ロボツトの場合は同定すべきパラメータは合計３６パラメータとなる。かく して測定ボディの側表面に対しては全部で３６対の位置座標値が必要とされる。

各位置に対してロボットの位置トランスデユーサが読取られるが、この場合この 位置決めが測定ボディのどの表面に対して行なわれるかも識別される。

較正ツールの位置座標とロボットのアーム角度の間の関係式は次のように表わア ーム角度（θ）は位置トランスデユーサの偏角φを使って次のように表わすこと が出来る。

θ＝に１・φ十に２ ここに ＫＩ＝アーム角度と測定するトランスデユーサ間の伝達変化（Ｋｌは既知）、Ｋ ２＝未知のオフセット値である。

２つの座標間の差の対を形成し、これを測定ボディのエツジ長さに関連付けるこ とにより次の式を設定出来る。

ｆ、（θ、）−ｆ、（θ２）＝測定ボディのエツジ長さし。

角度ｅに対する等式ならびに現行の測定トランスデユーサの読み出し値を現行の 測定対に対して挿入すると、前記等式は次の形であられされる。

ｇ　（Ｋ２１．に２２．に２３．に２４．に２５．に２６゜ＯＸｌ、ＯＸ２．Ｏ Ｘ３．ＯＸ４．ＯＸ５．ＯＸ６゜ＯＹＩ、ＯＹ２．ＯＹ３．ＯＹ４．ＯＹ５．Ｏ Ｙ６゜ＯＺｌ、ＯＺ２．ＯＺ３．ＯＺ４．ＯＺ５．ＯＸ６゜Ｙｌ、　Ｙ２．　Ｙ ３．　Ｙ４．　Ｙ５．　Ｙ６゜ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５．Ｐ６）＝Ｌ。

あるいは次のようによりコンパクトに表わすことも出来る。

ｇ、（Ｋ２．ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ、Ｙ、Ｐ）＝Ｌ。

かくして少なくとも３６個の等式が生成される。

未知の較正パラメータを非線形等式より計算することは次のように遂行すれば良 い。

まず第一に、較正パラメータの予備値を仮定する。オフセット値に２はロボット を初期位置にもたらし、その後各軸上の副尺値を読み取ると、読み取り値とレゾ ルバ角度間の差異が形成される。この位置において、レゾルバの初期速度も決定 される（速度はゼロに設定される）。残りの較正パラメータがゼロに設定される （公称ロボット）。各測定対／形状ｊに対して、較正ツールの現行の座標の差異 が読み取りレゾルバ値ならびにロボットの運動学的モデルより計算される。かく して計算された値と既知のエツジ長さの間の差異ε、が形成される。これらの差 が全ての測定対に対して形成されると、次に量εが所定の許容値と比較される。

もしもεがこの値よりも大きかった場合には、設定値が余剰決定される非線形等 式系を解くためのニュートン−ガウスアルゴリズムに従って調節され、εが許容 交差値よりも低くなる迄前述の手続きが繰返される。最後に、このように決定さ れた較正パラメータが作業中のロボットの位置を修正するのに用いるべく貯蔵さ れる。

未知のパラメータを決定することを可能ならしめるために、測定対の数は少なく とも較正されようとしているパラメータの数と同じでなければならない。前述の ケースにおいては、ロボットの６個の軸全てを較正すると仮定しており、従って 測定対の最小可能数は６Ｘ６＝３６であると仮定している。しかしながら、異な る形状を以ってはるかに多数回の測定を実施することは、これ迄精度を向上する ことが判明しているので、好適であるかも知れない。

第５図は前述の較正方法を自動的に実施するための制御装置を備えた産業用ロボ ットシステムの配列を示す原理図である。ロボット２〜６は前述したように較正 ボディ７と較正ツール８を備えている。ロボットの制御機器ｌＯは、周知の態様 に従って、プログラムおよび他のデータのための必要なメモリを備えたコンピュ ータ機器と、異なるロボット軸の駆動モータのための駆動部材のみならず必要な 供給機器を存している。制御機器ｌＯはロボットのプログラミング作業や他の作 業のためのプログラミングユニット１１に接続されている。前記制御機器の内、 第５図はプログラム実行器１０１を示しているが、該実行器は既知のやり方によ りロボットが貯蔵されているプログラムを実施せしめる。メモリ１０７において はロボットの運動学的モデルか貯蔵されている。メモリ１０２においては較正手 順のための運動プログラムが貯蔵されている。メモ１月０３内には、自動較正手 順乃至過程に先立って、予備的較正パラメータの値が貯蔵される。

メモリ領域１０４は較正方法を実施する時に各測定中読み出されるレゾルバの値 を貯蔵するためのものである。別のメモリ領域１０５においては自動較正過程に 先立って、測定ボディ７の寸法とか較正ツールの長さおよび先端半径のような一 必要な基礎データが貯蔵される。更には、前記制御機器は較正装置１０６を有し ており、該装置１０６は全ての測定が実行された時に、読み出しレゾルバ値、運 動学的モデルおよびメモ１月０５からの基礎データに基づいて、較正パラメータ を前述の態様で計算する。前記制御機器は必要な制御信号Ｃ８をロボットに送達 し、ロボットからリゾルバ値ＴＳを受取る。

較正に先立って、較正プログラムが例えば−変成りにおいてメモリ領域１０２内 へと貯蔵される。前記プログラムは較正過程中においてロボットの運動および他 の機能を制御するようにされている。更には、メモリ領域１０３内には較正パラ メータのための予備値が貯蔵されており、メモリ領域１０５内には較正ボディの 寸法のみならず較正ツールの長さおよび先端半径が貯蔵される。較正プログラム の形状は第６図に示されている。量」は現在の測定対を示しており、測定はＭ個 の異なる測定対を以って実施するものと仮定する。プログラムが起動された後５ Ｔ−ｊが１に等しくセットされる。その後機器の作動メモリ内には現在の側表面 および現在のエツジ長さくＳＴＯＬ、）のみならず初期ポイントの座標（ブロッ ク５ＴＯＰ、’）が貯蔵される。この情報は該当している測定対にとって較正ボ ディの現在の側表面並びに初期ポイントから較正ツールをどの方向に移動させて 側表面との接触を行なうべきかの情報を示している。この後においてロボットは 側表面に向けての方向に移動される（ブロックＧＴＳ）。ブロックＣｏ？におい ては側表面との接触か得られたかが検知される。もしも答えがノーであれば運動 は続行され、もしも答えがイエスであればレゾルバ値φ３．はメモリ領域１０４ 内に貯蔵される（ブロックＳＴＯφ、、１）。その後間−の手順が反対側側表面 について実施される。次にブロックｊ＝Ｍ？においては全ての所望の測定が実施 されたかが調査される。もしそうでなければ、ｊ＝ｊ＋１が設定され、次の測定 対が実施される。全ての測定が実施された時には、すなわちｊ＝Ｍとなった時に はプログラムは較正方法ＤＥＴ　ｐａｒへと進行し、較正パラメータが決定され る。かくして決定されたパラメータは次にブロックＳＴＯｐａｒにおいて、ロボ ットの以後の作動において使用するべく貯蔵される。この後において、プログラ ムはブロックＳＰにおいて中断される。

第７図は機能ブロックＤＥＴ　ｐａｒの輪郭をより詳細に示している。計算は較 正パラメータの現行値を読み取ることから始まる（ブロックＲＥ　ｐａｒ）。

最初にこれらの値はメモリ領域１０３から得られ、該領域において予備的計算パ ラメータが得られる。次にｊはｊ＝１にセットされる、すなわち最初の測定対が 選択される。この測定対にあてはまるエツジ長さおよび側表面ならびにこの測定 対のために読み出され、貯蔵されるリゾルバの値φ５．′およびφ１．富が読み 出される。この過程はブロックＲＥ　Ｌ、、ＲＥ　φ、、’　、ＲＥ　φＩＩ” 内において行なわれる。その後問題となっている測定対の側方表面に相当する、 座標系における較正ツールの２つの位置間における差異Ｃ１が、ロボットの運動 学モデルから初めて現行測定対のために計算される（ブロックＣＭＣ，）。次に 差ε１＝Ｃ，−Ｌ、が形成される。ただしり、は既知のエツジ長さである。次に ｊ＝Ｍ？において全ての現行測定対が完了したかどうかが検出される。もしも全 てが完了していないならば、ｊはｊ＝Ｊ＋１に設定され、対応する計算が次の測 定対に対して実施される。全ての測定対が完了した時にはｊ＝Ｍとなり、所定の 許容値Ｔに等しいかこれを上廻っている場合には、それは較正パラメータのため に使用された値が不正確であることを意味している。その場合にはこれらの値は ブロックＡＤＪ　ｐａｒにおいて、例えば前述のニュートン−ガウスアルゴリズ ムに従って調節され、計算が繰返される。この方法は較正パラメータを順次調節 し、その後誤差εを決定し、これが所定の許容レベルよりも低くなる迄繰返し実 行される。誤差が許容レベルよりも低くなった場合にはプログラムは第６図の次 のブロックへと進み、そこで較正パラメータの最後に用いられた値が貯蔵される 。

第８図はロボット軸のだめの較正パラメータを示している。同図はロボットの公 称座標系すなわちＸ、。１、Ｙ、。１、Ｚ、。、のみならず実際の座標系Ｘａｃ ＋１ｙａｅｌ　、Ｚａｅｌを示している。後者の座標系は前者からオフセット誤 差分ならびに姿勢誤差分だけ偏倚している。

第８ａ図に示すように、実際の座標系における座標原点の位置はベクトルＯＥて 示されている。このベクトルは３つの成分を有しており、公称座標系において表 記される。

第８ｂ図に示すように、実際の座標系は公称座標系に対して姿勢誤差を有してい る。実際座標系を公称座標系と符合させるべく回転させるのには３つの角度が必 要とされるか、これらの３つの角度は姿勢誤差を示している。

オフセットベクトルＯＥの前記３つの成分および３つの姿勢誤差角度は該当する ロボット軸の６個の較正パラメータを構成している。

本発明は回転軸（複数）を存する産業用ロボットと関連してこれ迄説明してきた か、本発明は同様の利点を以って線形軸のみを存するロボットまたは線形と回転 両輪を組合せて存するロボットにも応用可能である。また、本発明に係る方法は 前述とは異なる幾つかの軸を備えるロボットにも適用可能である。更には、ロボ ットの全ての軸を較正するのに本方法がどのように用いられているかか前述され ている。場合によっては１つまたはそれ以上のロボット軸を較正しないことが適 当であるかも知れない。用いるロボットの姿勢間に出来るだけ大きな差異を与え てやるために、ロボットにはロボットの作動範囲内の異なる位置に幾つかの較正 ボディを配設してやること力河能である。これらの位置は異なる測定におけるロ ボット形状間において可能なる最大差異が得られるように選択される。前述した 本発明の好ましい実施例においては、較正ツールは較正の際較正ボディと機械的 接触を行なうようにされている。

前述した本発明の好ましい実施例においては、較正ボディはそのエツジが基礎座 標系の軸と平行をなして配設されている。ボディのこの配向は簡単にすることか 可能であり、もしも各測定ボディにおける２回の測定が較正ボディ上の相対する 地点において実施されるならば、ボディの配向の微少な偏倚は較正パラメータの 決定においては無視し得る誤差をもたらすだけである。

本発明の代替的実施例によると、前記較正ボディはロボットの作動範囲内におい て完全に任意に配設することか出来る。すなわち、任意の位置および任意の姿勢 にボディを配列可能である。かくして較正方法はボディをして基礎座標系と平行 に整合せしめる必要かなくなるという点で簡単化される。この実施例においては 前述の等式システムは較正ボディの配向を考慮に入れた等式を付加しなければな らない。このことは基礎座標系に関して３つの回転角度の助けにより記述するこ とか出来る。これらの３つの角度はかくして３つの別の未知のパラメータを構成 し、決定すべきパラメータの数、従って測定対の最小数は較正パラメータの数＋ ３に等しくなる。すなわち前述の例において測定対の最小数は３６＋３＝３９と なる。

これ迄に各ロボット軸に対して６個の較正パラメータをいかに決定するかを記述 してきた。前記数は、例えばもしも較正の際軸の位置トランスデユーサの非線形 性を考慮に入れることも望まれるとするならば、もつと大きなものにすることも できる。前記数は、例えば経験的に１つまたはそれ以上の較正パラメータは無視 出来るものまたはそうであると知られているとするならば、もつと小さなものに することも出来る。

補正書の写しく翻訳文）提出書（曲法組８伯の８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．産業用ロボット（２〜６）の較正方法であって、該ロボットは複数個の運動 軸（Ａｌ〜Ａ６）を有しており、該軸の端々には位置トランスデューサが備えら れており、該トランスデューサは前記軸の現在の位置を規定する出力信号（φ） を供給するようにされており、前記ロボットは更にツールを支持するためのロボ ットハンド（６）を有している較正方法において、前記ロボットのための幾つか の較正パラメータは、ａ）ロボットにそのロボットハンドで支持される較正ツー ル（８）を設ける段階、 ｂ）前記ロボットをして１つの較正ボディ（７）の少なくとも１つの平面対の２ つの側表面およびこれと対になった平行なる側表面と接触せしめる段階、ただし 前記表面間の距離は正確に知られているものとし、ｃ）ロボットの位置トランス デューサからの出力信号を前記接触位置において読み出しおよび貯蔵するととも に、較正ボディのどの側表面が用いられたかを指示する情報を貯蔵する段階、 ｄ）段階ｂ）およびｃ）を少なくとも較正パラメータの数に等しい回数だけ、な らびにロボットの異なる姿勢について繰返す段階、及びｅ）１）ロボットの運動 学的等式、２）軸位置と位置トランスデューサ信号間の関係モデル、３）測定に 用いた各側表面対の２つの側表面間の既知の距離、４）前記読み出し、貯蔵され た位置トランスデューサ信号から始めて前記較正パラメータを計算する段階のａ ）〜ｅ）の段階によって決定されることを特徴とする較正方法。 ２．請求項１に記載の較正方法において、複数個の較正パラメータが前記軸の少 なくとも１つの軸に対して計算されることを特徴とする較正方法。 ３．請求項１または２に記載の方法において、接触位置は平行六面体較正ボディ （７）にして、ロボットの基礎座標系である固定された直交座標系における軸（ ｘ，ｙ，ｚ）とほぼ垂直をなす平面表面を有するボディ（７）によって規定され ていることを特徴とする較正方法。 ４．請求項１から３のいづれか１つの項に記載のロボットの較正方法であって、 ロボットハンド（６）が互いに対して移動可能な複数個のロボット部品（３，４ ，５）によって支持されており、ロボットハンドの配向はロボットアームの姿勢 とは独立に変更可能な較正方法において、較正ボディの側表面の少なくとも幾つ かの対に対して複数回の測定が相互い異なる姿勢のロボット手首を以って実施さ れることを特徴とする較正方法。 ５．請求項１から４のいずれか１つの項に記載の較正方法において、前記較正ボ ディはロボットの作動範囲内の任意の位置に配置されることを特徴とする較正方 法。 ６．請求項１、２、４、５のいづれか１つの項に記載の較正方法において、前記 較正ボディは任意の配向を以って配置されることを特徴とする較正方法。 ７．請求項１に記載の方法を実施するための産業用ロボットシステムであって、 該システムが備える産業用ロボットは複数個の運動軸（Ａ１〜Ａ６）を有し、前 記軸の各々に該軸の現在の位置を規定する出力信号（φ１）を供給するようにさ れており、更にツールを支持するためのロボットハンド（６）と、プログラムに 従って前記ロボットハンドの位置および配向を制御するための制御システム（１ ０）であって、位置トランスデューサの出力信号を受信するようにされている制 御システム（１０）とを有している産業用ロボットシステムにおいて、該システ ムは 前記ロボットハンドによって支持されるようにされた較正ツール（８）と、少な くとも一対の平面および相互に平行な側表面を有し、これらの間の距離が正確に 知られている較正ボディ（７）と、計算装置（１０６）にして、該装置は１）ロ ボットの運動学上の等式から出発して、２）軸位置および位置トランスデューサ 信号間の関係のモデル、３）少なくとも１つの前記対の側表面間の距離、４）読 み出され、貯蔵されたトランスデューサ信号により前記較正パラメータを計算す るようにされた計算装置（１０６）とを有していることを特徴とする産乗用ロボ ットシステム。 ８．請求項７に記載の産業用ロボットシステムにおいて、該システムは前記較正 過程を自動的に実施するための較正プログラムを貯蔵するための貯蔵手段装置（ １０２）を有していることを特徴とする産業用ロボットシステム。 ９．請求項７または８に記載の産業用ロボットにおいて、前記較正ツール（８） は較正ボディ（７）と機械的接触をさせられるようにされている接触ボディ（８ ａ）を有していることを特徴とする産業用ロボットシステム。 １０．請求項９に記載の産業用ロボットシステムにおいて、前記接触ボディ（８ ａ）が球状の形状を有していることを特徴とする産業用ロボットシステん。