JPH0754445B2 - ロボットの幾何学的誤差の補正方法 - Google Patents
ロボットの幾何学的誤差の補正方法Info
- Publication number
- JPH0754445B2 JPH0754445B2 JP59166598A JP16659884A JPH0754445B2 JP H0754445 B2 JPH0754445 B2 JP H0754445B2 JP 59166598 A JP59166598 A JP 59166598A JP 16659884 A JP16659884 A JP 16659884A JP H0754445 B2 JPH0754445 B2 JP H0754445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- coordinate system
- positioning
- work
- error
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ロボットを位置決め制御する場合における、
ロボットの幾何学的誤差を補正する方法に関するもので
ある。本発明は特に、オフラインで与えられたデータ、
つまりディーチング装置の操作に基づいてプレイバック
して与えられえるデータでなく、予め設定された駆動デ
ータ、即ち、CAD等による設計駆動データによりロボッ
トを駆動する場合に、高精度にロボットを位置決めする
ために好適に利用することができる。
ロボットの幾何学的誤差を補正する方法に関するもので
ある。本発明は特に、オフラインで与えられたデータ、
つまりディーチング装置の操作に基づいてプレイバック
して与えられえるデータでなく、予め設定された駆動デ
ータ、即ち、CAD等による設計駆動データによりロボッ
トを駆動する場合に、高精度にロボットを位置決めする
ために好適に利用することができる。
ロボットは一般に、作業を行う各種の部材、例えばハン
ド（物体を把持するものなど）とかツール（溶接などの
作業を行う工具など）とか称される部材（本明細書にお
いてはこの種のものを総称して手先部材と言う）を備え
ているが、ロボットの機構自体に誤差が含まれることが
ある。例えば、多関節型ロボットで言えば、各関節間の
アームの長さに誤差があったり、アームとアームを結ぶ
垂直軸の長さや、アームと垂直軸の取付け角であるいわ
ゆるねじれ角などに、機構誤差がある場合がある。この
ような機構誤差を有するロボットで作業をするときに
は、この誤差を補正してロボットを駆動しないと、所定
の作業は達成されない。予めある駆動データが与えられ
たとしても、ロボットの機構誤差を考慮して、それを補
正した駆動データにしてロボットを作動させなければ、
正確な作業はなされないのである。
ド（物体を把持するものなど）とかツール（溶接などの
作業を行う工具など）とか称される部材（本明細書にお
いてはこの種のものを総称して手先部材と言う）を備え
ているが、ロボットの機構自体に誤差が含まれることが
ある。例えば、多関節型ロボットで言えば、各関節間の
アームの長さに誤差があったり、アームとアームを結ぶ
垂直軸の長さや、アームと垂直軸の取付け角であるいわ
ゆるねじれ角などに、機構誤差がある場合がある。この
ような機構誤差を有するロボットで作業をするときに
は、この誤差を補正してロボットを駆動しないと、所定
の作業は達成されない。予めある駆動データが与えられ
たとしても、ロボットの機構誤差を考慮して、それを補
正した駆動データにしてロボットを作動させなければ、
正確な作業はなされないのである。
ロボットの機構寸法の内でも、とりわけ、隣接する対偶
（ジョイント）の軸間の角度に誤差があると、手先部材
の位置に基づいてこの手先部材を駆動するアクチュエー
タ（乃至は対偶）の変位を求める座標変換が複雑になっ
てしまう。よってこの誤差を補正するには多くの計算を
要し、煩雑であった。
（ジョイント）の軸間の角度に誤差があると、手先部材
の位置に基づいてこの手先部材を駆動するアクチュエー
タ（乃至は対偶）の変位を求める座標変換が複雑になっ
てしまう。よってこの誤差を補正するには多くの計算を
要し、煩雑であった。
また一般に、機構誤差の測定は、困難な作業であった。
さらに、ロボット自体の機構誤差のみならず、ロボット
を設置したときの設置誤差も補正しなければならないも
のである。作業座標系とロボットの静止座標系を厳密に
一致させることは難しく、また、双方を互いに変換する
ようにパラメータを定めても、結局設置誤差によりパラ
メータが厳密でなくなり、補正を要することになるので
ある。従来は、この場合の補償も複雑な計算等を要する
ものであった。
を設置したときの設置誤差も補正しなければならないも
のである。作業座標系とロボットの静止座標系を厳密に
一致させることは難しく、また、双方を互いに変換する
ようにパラメータを定めても、結局設置誤差によりパラ
メータが厳密でなくなり、補正を要することになるので
ある。従来は、この場合の補償も複雑な計算等を要する
ものであった。
本発明の目的は、ロボットの機構誤差や、ロボットの設
置誤差等（総称して本明細書中では幾何学的誤差と言
う）に起因するロボットの絶対位置精度不足を高精度に
補償し得るロボットの幾何学的誤差の補正方法を供する
にある。
置誤差等（総称して本明細書中では幾何学的誤差と言
う）に起因するロボットの絶対位置精度不足を高精度に
補償し得るロボットの幾何学的誤差の補正方法を供する
にある。
本発明は、基本的に、ロボットの絶対位置誤差を補償す
るため、作業座標系の一定位置に固定された基準点にロ
ボットの手先部材（またはこれと一定の位置関係にある
部分）を位置決めして、このときの該手先部材のロボッ
ト静止座標系での位置をロボットにおける位置検出器に
よって求め、これをもとにロボット静止座標と作業座標
との位置関係を表わす線形補正係数を求め、与えられた
設計駆動データにこの補正係数をかけて補正することに
より、ロボットを位置決めするものである。
るため、作業座標系の一定位置に固定された基準点にロ
ボットの手先部材（またはこれと一定の位置関係にある
部分）を位置決めして、このときの該手先部材のロボッ
ト静止座標系での位置をロボットにおける位置検出器に
よって求め、これをもとにロボット静止座標と作業座標
との位置関係を表わす線形補正係数を求め、与えられた
設計駆動データにこの補正係数をかけて補正することに
より、ロボットを位置決めするものである。
本発明は上記の考え方に立脚してなされたもので、ロボ
ットの静止座標系に作業座標系を設定するとともに、該
作業座標系内の定められた位置に複数個の基準点を持つ
位置決め用治具を正確に位置決め固定した上、ロボット
を位置決めするに際しては、ロボットの手先部材、また
は該手先部材と一定の位置関係にある部分を位置決め部
として用い、該位置決め部を治具の基準点に位置決めし
た状態で該位置決め部のロボット静止座標系における位
置をロボットに付設されている位置検出器より求め、該
位置決め部の位置と基準点の位置との関係からロボット
静止座標系と作業座標系との位置関係を表す行列を求め
た上、与えられた作業座標系での設計駆動データに上記
行列を乗じることで該設計駆動データをロボットの静止
座標系に変換し、静止座標系に変換された設計駆動デー
タにもとづきロボットを駆動することを特徴とする。
ットの静止座標系に作業座標系を設定するとともに、該
作業座標系内の定められた位置に複数個の基準点を持つ
位置決め用治具を正確に位置決め固定した上、ロボット
を位置決めするに際しては、ロボットの手先部材、また
は該手先部材と一定の位置関係にある部分を位置決め部
として用い、該位置決め部を治具の基準点に位置決めし
た状態で該位置決め部のロボット静止座標系における位
置をロボットに付設されている位置検出器より求め、該
位置決め部の位置と基準点の位置との関係からロボット
静止座標系と作業座標系との位置関係を表す行列を求め
た上、与えられた作業座標系での設計駆動データに上記
行列を乗じることで該設計駆動データをロボットの静止
座標系に変換し、静止座標系に変換された設計駆動デー
タにもとづきロボットを駆動することを特徴とする。
このように構成すると、作業座標系で一定の位置を有す
る基準点にロボットの位置決め部を合わせて、そのとき
の位置決め部のロボット座標系における位置決め部の位
置を検出して両座標間の関係を表わす行列を求めるの
で、実際の作業の場での補正が行えることになり、か
つ、位置決め部のロボット座標系における位置はロボッ
トの位置検出器、つまり例えば手先部材の位置を検出す
るためのエンコーダなどで検出するので、この検出に際
してロボットの機構誤差自体が取り込まれた値として検
出が行われ、よってここで機構誤差が補正されるのであ
る。
る基準点にロボットの位置決め部を合わせて、そのとき
の位置決め部のロボット座標系における位置決め部の位
置を検出して両座標間の関係を表わす行列を求めるの
で、実際の作業の場での補正が行えることになり、か
つ、位置決め部のロボット座標系における位置はロボッ
トの位置検出器、つまり例えば手先部材の位置を検出す
るためのエンコーダなどで検出するので、この検出に際
してロボットの機構誤差自体が取り込まれた値として検
出が行われ、よってここで機構誤差が補正されるのであ
る。
この結果、ロボットの駆動データがティ−チング装置に
基づくプレイバックにより個々に与えられるものでな
く、予め設定されらものであっても、上記のようにロボ
ットの機構誤差や設置誤差などの幾何学的誤差が補正さ
れて、正しい位置関係での作業を行うことができる。
基づくプレイバックにより個々に与えられるものでな
く、予め設定されらものであっても、上記のようにロボ
ットの機構誤差や設置誤差などの幾何学的誤差が補正さ
れて、正しい位置関係での作業を行うことができる。
上記の如く、本発明は駆動データを補正する行列を求め
る線形近似の手法を用いて誤差を補償するものであり、
簡便でしかも充分な誤差の補正を達成できるものであ
る。
る線形近似の手法を用いて誤差を補償するものであり、
簡便でしかも充分な誤差の補正を達成できるものであ
る。
本発明の一実施例を第１図に示す。ロボット１の手先き
には、作業を行う手先部材３が取り付けられている。図
中のX,Y,Z座標が、ロボットの静止座標系である。ま
た、図中のxw，yw，zw座標が、作業座標（ワーク座標）
系である。この作業座標系に、位置決め用の治具２が置
かれている。第１図においてはX,Y,Z座標と、xw，yw，z
w座標とは方向がほぼ一致するように図示されている
が、実際には全く厳密に一致させることは困難である。
相互の変換パラメータを厳密にとって、座標変換を行わ
せればよいわけてあるが、その変換パラメータ自体の算
出は一般に複雑であり、かつ、厳密なパラメータが得ら
れたとしても、ロボット１に設置誤差があればやはりこ
れを補正しなければならない。かつ、ロボット１に前述
したような機構誤差があると、これに起因するロボット
の絶対位置誤差は作業時の位置決めにおいて正確に補正
される必要がある。
には、作業を行う手先部材３が取り付けられている。図
中のX,Y,Z座標が、ロボットの静止座標系である。ま
た、図中のxw，yw，zw座標が、作業座標（ワーク座標）
系である。この作業座標系に、位置決め用の治具２が置
かれている。第１図においてはX,Y,Z座標と、xw，yw，z
w座標とは方向がほぼ一致するように図示されている
が、実際には全く厳密に一致させることは困難である。
相互の変換パラメータを厳密にとって、座標変換を行わ
せればよいわけてあるが、その変換パラメータ自体の算
出は一般に複雑であり、かつ、厳密なパラメータが得ら
れたとしても、ロボット１に設置誤差があればやはりこ
れを補正しなければならない。かつ、ロボット１に前述
したような機構誤差があると、これに起因するロボット
の絶対位置誤差は作業時の位置決めにおいて正確に補正
される必要がある。
本発明のロボットの幾何学的誤差の補正技術を第１図を
もとに略述すると次の通りである。
もとに略述すると次の通りである。
位置決め用の治具２には、作業座標系において一定の相
対的位置関係を保つ基準点６が複数設けられてあり、こ
のような治具２が固定して設置されている。一方、ロボ
ットの手先には、この治具により位置決めを行う位置決
め部を設ける。位置決め部は、作業を行う手先部材３と
一定の関係のある部分であれば、いずれも用いることが
できる。最終的に作業を行う手先部材３が位置補正され
ればよいのであるから、この手先部材３と位置関係がは
っきるしているものであれば、どれを採用してもよいか
らである。例えば、手先部材３に特別の位置決め部材を
固定して取り付けてもよいし、手先部材３の根元のアー
ムやそこに取り付けたツールを用いてもよい。本例で
は、手先部材３であるハンドそれ自体をこの位置決め部
として用いた。
対的位置関係を保つ基準点６が複数設けられてあり、こ
のような治具２が固定して設置されている。一方、ロボ
ットの手先には、この治具により位置決めを行う位置決
め部を設ける。位置決め部は、作業を行う手先部材３と
一定の関係のある部分であれば、いずれも用いることが
できる。最終的に作業を行う手先部材３が位置補正され
ればよいのであるから、この手先部材３と位置関係がは
っきるしているものであれば、どれを採用してもよいか
らである。例えば、手先部材３に特別の位置決め部材を
固定して取り付けてもよいし、手先部材３の根元のアー
ムやそこに取り付けたツールを用いてもよい。本例で
は、手先部材３であるハンドそれ自体をこの位置決め部
として用いた。
ロボットの位置決めは、次のように行う。まず位置決め
部（従って本例では手先部材３たるハンド。以下同じ）
を治具２の基準点６に位置決めする。このときの位置決
め部のロボット静止座標系における位置を求める。これ
は、位置決め部を駆動するアクチュエータの操作量や、
あるいは対偶（ジョイント）の変位の検出結果から計算
して得られる。本例では手先部材３がこの位置決め部を
兼用しているのであるから、ハンド位置の座標としてす
ぐ求めることができる。これに基づき、位置決め部の位
置（上記のようにロボット静止座標の位置として知られ
ている）と、基準点６の位置（もともと作業座標系内の
定点として設定してある）との関係から、このように両
者の位置を同一位置に位置決めした場合のデータが得ら
れたのであるから、これによりロボット静止座標と作業
座標との位置関係がわかることになる。この関係を、行
列で求めておく。このように実際の位置決め時における
両座標系の位置関係を示す行列が得られるので、与えら
れた作業座標系における駆動データにこの行列をかけれ
ば、この駆動データを正確にロボット座標系に変換でき
ることになる。よってこの変換した駆動データによりロ
ボットを駆動することで、ロボットの機構誤差や設置誤
差による幾何学的誤差を正確に、しかも簡単な手法で補
正することができるのである。
部（従って本例では手先部材３たるハンド。以下同じ）
を治具２の基準点６に位置決めする。このときの位置決
め部のロボット静止座標系における位置を求める。これ
は、位置決め部を駆動するアクチュエータの操作量や、
あるいは対偶（ジョイント）の変位の検出結果から計算
して得られる。本例では手先部材３がこの位置決め部を
兼用しているのであるから、ハンド位置の座標としてす
ぐ求めることができる。これに基づき、位置決め部の位
置（上記のようにロボット静止座標の位置として知られ
ている）と、基準点６の位置（もともと作業座標系内の
定点として設定してある）との関係から、このように両
者の位置を同一位置に位置決めした場合のデータが得ら
れたのであるから、これによりロボット静止座標と作業
座標との位置関係がわかることになる。この関係を、行
列で求めておく。このように実際の位置決め時における
両座標系の位置関係を示す行列が得られるので、与えら
れた作業座標系における駆動データにこの行列をかけれ
ば、この駆動データを正確にロボット座標系に変換でき
ることになる。よってこの変換した駆動データによりロ
ボットを駆動することで、ロボットの機構誤差や設置誤
差による幾何学的誤差を正確に、しかも簡単な手法で補
正することができるのである。
次に、本実施例の詳細について、具体的に述べるものと
する。
する。
本例のロボット１は制御装置４につながったティーチン
グペンダント５によって操作者の指示通りに駆動される
もので、前述の如く作業用のハンドを手先部材３として
有しており、かつこのハンドが位置決めのための位置決
め部を構成している。治具２にはあらかじめ定められた
位置に複数個の基準点６が設けられ、本例では治具２に
複数の角柱を突設してこの基準点６としている。
グペンダント５によって操作者の指示通りに駆動される
もので、前述の如く作業用のハンドを手先部材３として
有しており、かつこのハンドが位置決めのための位置決
め部を構成している。治具２にはあらかじめ定められた
位置に複数個の基準点６が設けられ、本例では治具２に
複数の角柱を突設してこの基準点６としている。
実際の位置決めに際しては、まず治具２を作業座標系
xw，yw，zwに正確に位置決めする。基準点６を作業座標
上の定点として精密に設定しておかなければならないか
らである。このとき基準点６たる角柱に第２図に示すよ
うな基準座標x,y.zを定めておくと、この基準座標原点
のワーク座標における位置ベクトルと、x,y,z各軸の
方向余弦（単位ベクトル），，は既知である。こ
こで，，，を同次座標で とし、４×４行列Ｔを Ｔ＝（，，，） ………（１） とする。
xw，yw，zwに正確に位置決めする。基準点６を作業座標
上の定点として精密に設定しておかなければならないか
らである。このとき基準点６たる角柱に第２図に示すよ
うな基準座標x,y.zを定めておくと、この基準座標原点
のワーク座標における位置ベクトルと、x,y,z各軸の
方向余弦（単位ベクトル），，は既知である。こ
こで，，，を同次座標で とし、４×４行列Ｔを Ｔ＝（，，，） ………（１） とする。
この角柱を位置決め部を兼ねる手先部材３たるハンドで
正確に把めるように、ティーチングペンダント５を用い
てロボット１を駆動する。このようにしてロボット１が
わの位置決め部であるハンドと位置決め用治具２がわの
基準点６である角柱との相対位置決めを行うと、角柱に
対応したハンドの位置が定まる。この位置はロボットに
定めされた静止座標系X,Y,Zに対するハンド座標系xh，y
h，zhの位置として表わされる。これを前と同様に４×
４行列 Ｈ＝（h，h，h，h） ………（２） とする。Ｈはこのハンドを駆動するロボットのアクチュ
エータの変位と機構定数の関数であり、ハンドと角柱の
相対位置決めを行ったときのアクチュエータに取り付け
られた変位検出器からの信号により計算される。この計
算では機構定数として設計値を用いる。
正確に把めるように、ティーチングペンダント５を用い
てロボット１を駆動する。このようにしてロボット１が
わの位置決め部であるハンドと位置決め用治具２がわの
基準点６である角柱との相対位置決めを行うと、角柱に
対応したハンドの位置が定まる。この位置はロボットに
定めされた静止座標系X,Y,Zに対するハンド座標系xh，y
h，zhの位置として表わされる。これを前と同様に４×
４行列 Ｈ＝（h，h，h，h） ………（２） とする。Ｈはこのハンドを駆動するロボットのアクチュ
エータの変位と機構定数の関数であり、ハンドと角柱の
相対位置決めを行ったときのアクチュエータに取り付け
られた変位検出器からの信号により計算される。この計
算では機構定数として設計値を用いる。
このように、駆動用のアクチュエータに取付けられた変
位検出器により、位置決め部をなすハンドの位置を検出
するのであるから、ロボット自体の位置検出器により得
られたデータを用いることになり、よってここでロボッ
トの機構誤差が取り込まれ、誤差は補償される。
位検出器により、位置決め部をなすハンドの位置を検出
するのであるから、ロボット自体の位置検出器により得
られたデータを用いることになり、よってここでロボッ
トの機構誤差が取り込まれ、誤差は補償される。
一方、作業座標系はロボット静止座標系内に設定してあ
るので、作業座標系は静止座標に対して固定されている
わけであり、よってＴとＨとの間には、 Ｈ＝WT ………（３） の関係が成立する。ここにＷは４×４行列であり静止座
標系における３ワーク座標の位置および方向pw，fw，
gw，hwにより Ｗ＝（w，w，w，w）………（４） と与えられる。
るので、作業座標系は静止座標に対して固定されている
わけであり、よってＴとＨとの間には、 Ｈ＝WT ………（３） の関係が成立する。ここにＷは４×４行列であり静止座
標系における３ワーク座標の位置および方向pw，fw，
gw，hwにより Ｗ＝（w，w，w，w）………（４） と与えられる。
ロボットの機構定数に誤差がなく、また相対位置決め誤
差もないとすると、ＨとＴの値は計算できるから Ｗ＝HT-1 ………（５） で求まる。このようにＷが決定されると、ワーク座標系
で与えられたデータTdにＷをかけ、Tdに対応したハンド
の位置データHdを Hd＝WTd ………（６） で求め、Hdに対応したアクチュエータの変位を計算し、
これをもとにアクチュエータの位置決め制御をすればよ
い。
差もないとすると、ＨとＴの値は計算できるから Ｗ＝HT-1 ………（５） で求まる。このようにＷが決定されると、ワーク座標系
で与えられたデータTdにＷをかけ、Tdに対応したハンド
の位置データHdを Hd＝WTd ………（６） で求め、Hdに対応したアクチュエータの変位を計算し、
これをもとにアクチュエータの位置決め制御をすればよ
い。
しかし機構定数に設計値に対して誤差がある場合、この
誤差とハンドの位置誤差との関係は線形ではないため、
式（５）でＷを求めても、Ｗに大きな誤差が含まれるこ
とになる。しかし限られたエリア内では機構誤差の影響
は線形近似が可能である。そこであらかじめ定められた
エリア内にｎ個の角柱を基準点６として設置する。これ
らの角柱の作業座標における位置・姿勢をT1，T2，…,T
nとする。またこれらの基準点（角柱）６に対してハン
ドの相対位置決めを行ない、このときのハンドの静止座
標における位置をアクチュエータ変位と機構寸法の設計
値を用いて計算した値をH1，H2，…,Hnとする。
誤差とハンドの位置誤差との関係は線形ではないため、
式（５）でＷを求めても、Ｗに大きな誤差が含まれるこ
とになる。しかし限られたエリア内では機構誤差の影響
は線形近似が可能である。そこであらかじめ定められた
エリア内にｎ個の角柱を基準点６として設置する。これ
らの角柱の作業座標における位置・姿勢をT1，T2，…,T
nとする。またこれらの基準点（角柱）６に対してハン
ドの相対位置決めを行ない、このときのハンドの静止座
標における位置をアクチュエータ変位と機構寸法の設計
値を用いて計算した値をH1，H2，…,Hnとする。
ここで Hall＝（H1，H2，…,Hn） ………（７） Tall＝（T1，T2，…,Tn） ………（８） とするとHall,Tallは４×4nの行列である。もちろんHal
lは機構誤差を考慮していないため実際の値とは異なる
が、機構誤差のハンド位置誤差に及ぼす影響が線形近似
できるとすると Hall≒W Tall ………（９） が成立する。そこでHall,Tallの値からＷを最小２乗近
似で求めると とＷが定まる。ここにｔは転置行列であることを示す。
この場合、基準点６をなす角柱の数が多いほど、近似は
正確になる。
lは機構誤差を考慮していないため実際の値とは異なる
が、機構誤差のハンド位置誤差に及ぼす影響が線形近似
できるとすると Hall≒W Tall ………（９） が成立する。そこでHall,Tallの値からＷを最小２乗近
似で求めると とＷが定まる。ここにｔは転置行列であることを示す。
この場合、基準点６をなす角柱の数が多いほど、近似は
正確になる。
このように定められたＷを用いて、ワーク座標系で与え
られたロボットの位置データを静止座標系データに変換
し、機構寸法の設計値を用いて座標変換しアクチュエー
タ変位を求め、これをもとにロボットを制御する。
られたロボットの位置データを静止座標系データに変換
し、機構寸法の設計値を用いて座標変換しアクチュエー
タ変位を求め、これをもとにロボットを制御する。
以上説明した補正の手順をフロー図で示したのが第３図
である。第３図を参照して本実施例に係るロボットの軌
道制御（誤差補正）につき更に説明すると、次の通りで
ある。
である。第３図を参照して本実施例に係るロボットの軌
道制御（誤差補正）につき更に説明すると、次の通りで
ある。
基準点６たる角柱の位置は、前述の通り作業座標系で一
定の位置を占めるようにしてあるので、まずこの基準点
６を目標位置として、作業座標系に対して行列Ｔで与え
る。この行列Ｔは前出の式（１）で表わされたものであ
る。このように位置データＴを与える工程Ｉの次に、こ
の行列Ｔに、推定された行列Ｗをかけ、位置決め部たる
ハンド（本例では作業部材３たるこのハンドが位置決め
部を兼ねる）の位置Ｈを求める（工程II）。このＨも行
列で与えられるもので、行列Ｈは前出の式（１）により
表わされる。
定の位置を占めるようにしてあるので、まずこの基準点
６を目標位置として、作業座標系に対して行列Ｔで与え
る。この行列Ｔは前出の式（１）で表わされたものであ
る。このように位置データＴを与える工程Ｉの次に、こ
の行列Ｔに、推定された行列Ｗをかけ、位置決め部たる
ハンド（本例では作業部材３たるこのハンドが位置決め
部を兼ねる）の位置Ｈを求める（工程II）。このＨも行
列で与えられるもので、行列Ｈは前出の式（１）により
表わされる。
この場合、予め行列Ｗを得ておかなければならないが、
これは誤差を考慮しなければ前出の式（３）〜（６）を
用いて表わされるが、誤差のあるときは前述の通り、線
形近似により補正しておかなければならない。よって、
Ｗを求める工程IIIにおいては基準点６たるｎ個の角柱
にロボットを位置決めし（IIIa）、まず１個目の角柱に
ついて位置決め部たるハンドの静止座標における位置H1
を計算し、これを１〜ｎ個の角柱についてそれぞれ行い
（IIIb）、H1，H2…,Hnを求めて、前記（７）式のHall
を求め、同時に前記（８）のTallを決定するのである
（IIIc）。なお、ｎ個すべてにつき計算が行われたか否
かは、ｉ番目の計算についてｉがｎか否かを判断し（II
Ic）、否であればｉ＋１番目（IIId）を行って、ｎ回計
算するものである。このようにHall,Tallが決まれば、
前出の（９），（10）式の如く、Ｗを最小二乗近似で求
める（IIIf）。
これは誤差を考慮しなければ前出の式（３）〜（６）を
用いて表わされるが、誤差のあるときは前述の通り、線
形近似により補正しておかなければならない。よって、
Ｗを求める工程IIIにおいては基準点６たるｎ個の角柱
にロボットを位置決めし（IIIa）、まず１個目の角柱に
ついて位置決め部たるハンドの静止座標における位置H1
を計算し、これを１〜ｎ個の角柱についてそれぞれ行い
（IIIb）、H1，H2…,Hnを求めて、前記（７）式のHall
を求め、同時に前記（８）のTallを決定するのである
（IIIc）。なお、ｎ個すべてにつき計算が行われたか否
かは、ｉ番目の計算についてｉがｎか否かを判断し（II
Ic）、否であればｉ＋１番目（IIId）を行って、ｎ回計
算するものである。このようにHall,Tallが決まれば、
前出の（９），（10）式の如く、Ｗを最小二乗近似で求
める（IIIf）。
このように補正した行列Ｗを用いることにより、ロボッ
トの精密な制御が達成される。
トの精密な制御が達成される。
さらに、上述した後における、具体的なロボット制御の
手順について、同じく第３図を用いて説明する。
手順について、同じく第３図を用いて説明する。
工程IIでハンドの位置Ｈを求めた後、現在位置Ｈ′から
Ｈまでのサンプリング回数を指定された速度ｖと加減速
時間αとから で計算する（工程IV）。
Ｈまでのサンプリング回数を指定された速度ｖと加減速
時間αとから で計算する（工程IV）。
但し、〔 〕：〔 〕の中の値より大きい最小の整数 T:サンプリング時間 ，′:H,H′で示されるハンドの位置である。
工程（IV）で決定されたｍに従い、加減速を考慮して補
間により１回目のサンプリング時の目標位置Hiを求め
（工程Ｖ）、Hiに対応する対偶変位ｉ（ジョイント
の、動かすべき角度）を計算する（工程VI）。この結果
を各々のアクチュエータの位置サーボ系へ出力する（工
程VII）。この操作をｍ回繰り返せば、ハンドは目標位
置に駆動され、制御は終了する。
間により１回目のサンプリング時の目標位置Hiを求め
（工程Ｖ）、Hiに対応する対偶変位ｉ（ジョイント
の、動かすべき角度）を計算する（工程VI）。この結果
を各々のアクチュエータの位置サーボ系へ出力する（工
程VII）。この操作をｍ回繰り返せば、ハンドは目標位
置に駆動され、制御は終了する。
このようにして、幾何学的誤差が補正されたロボットの
駆動制御がなされるのである。このような一連の演算・
制御は、実際には第２図に示した制御装置４により行わ
せることができる。
駆動制御がなされるのである。このような一連の演算・
制御は、実際には第２図に示した制御装置４により行わ
せることができる。
なお、この実施例では、ロボットの位置決め部として作
業部材３であるハンドを用いたが、その他、例えばセン
サ付きのツールを位置決め部として用い、センサにより
基準点（この例では角柱）との相対位置決めを自動的に
行うことができるようにすることも可能である。また対
象ワークが軸対称の円柱のようなもののときは、治具の
角柱のかわりに円柱を用いることもできるのは勿論であ
る。
業部材３であるハンドを用いたが、その他、例えばセン
サ付きのツールを位置決め部として用い、センサにより
基準点（この例では角柱）との相対位置決めを自動的に
行うことができるようにすることも可能である。また対
象ワークが軸対称の円柱のようなもののときは、治具の
角柱のかわりに円柱を用いることもできるのは勿論であ
る。
当然のことながら、本発明は図示の実施例にのみ限定さ
れるものではない。
れるものではない。
以上述べたように、本発明に従ってロボットを制御する
と、機構誤差の影響が変換用の行列（前記行列Ｗ）の中
に含まれているために、機構誤差を補償した精度のよい
位置決めが可能となる。さらに機構誤差補償が行列演算
だけで可能であり、従来に比べ少ない演算量で誤差補償
したロボット制御を実行できる。さらにこの行列（Ｗ）
には静止座標とワーク座標間の設定誤差も含まれてお
り、これも補償することができるので、すべての幾何学
的誤差を迅速容易に、正確に補償して、精度の高いロボ
ット制御を達成できる。
と、機構誤差の影響が変換用の行列（前記行列Ｗ）の中
に含まれているために、機構誤差を補償した精度のよい
位置決めが可能となる。さらに機構誤差補償が行列演算
だけで可能であり、従来に比べ少ない演算量で誤差補償
したロボット制御を実行できる。さらにこの行列（Ｗ）
には静止座標とワーク座標間の設定誤差も含まれてお
り、これも補償することができるので、すべての幾何学
的誤差を迅速容易に、正確に補償して、精度の高いロボ
ット制御を達成できる。
第１図は本発明の実施の一例を示す全体構成図、第２図
はこの例のワーク座標における角柱の座標系を示す図、
第３図はこの例のロボット制御の手順を示すフロー図で
ある。 １……ロボット、２……治具、３……作業部材（位置決
め部を兼ねるハンド）、４……制御装置、５……ティー
チングペンダント、６……基準点（角柱）。
はこの例のワーク座標における角柱の座標系を示す図、
第３図はこの例のロボット制御の手順を示すフロー図で
ある。 １……ロボット、２……治具、３……作業部材（位置決
め部を兼ねるハンド）、４……制御装置、５……ティー
チングペンダント、６……基準点（角柱）。
Claims (2)
- 【請求項１】作業を行う手先部材を有するロボットを高
精度に位置決めするロボットの幾何学的誤差の補正方法
であって、ロボットの静止座標系に作業座標系を設定す
るとともに、該作業座標系内の定められた位置に複数個
の基準点を持つ位置決め用治具を正確に位置決め固定し
た上、ロボットを位置決めするに際しては、ロボットの
手先部材、または該手先部材と一定の位置関係にある部
分を位置決め部として用い、該位置決め部を治具の基準
点に位置決めした状態で、該位置決め部のロボット静止
座標系における位置をロボットに付設されている位置検
出器より求め、該位置決め部の位置と基準点の位置との
関係からロボット静止座標系と作業座標系との位置関係
を表す行列を求めた上、与えられた作業座標系での設計
駆動データに上記行列を乗じることで該設計駆動データ
をロボットの静止座標系に変換し、静止座標系に変換さ
れた設計駆動データにもとづきロボットを駆動すること
によって、ロボットの幾何学的誤差を補正することを特
徴とするロボットの幾何学的誤差の補正方法。 - 【請求項２】作業を行う手先部材を有するロボットを高
精度に位置決めするロボットの幾何学的誤差の補正装置
であって、ロボットの静止座標系内に定められた作業座
標系の、定められた位置に複数の基準点を持つ位置決め
用治具を固定するとともに、ロボットの手先部材または
該手先部材と一定の位置関係にある部分を位置決め部と
して設定し、さらにロボットの位置決めに際して、位置
決め部を治具の基準点に位置決めしてこのときの位置決
め部のロボット静止座標系における位置をロボットに付
設した位置検出器を用いて求め、これに基づいて位置決
め部の位置と基準点の位置との関係からロボット静止座
標と作業座標との位置関係を表わす行列を求め、与えら
れた作業座標系での駆動データにこの行列をかけて該駆
動データをロボット座標系に変換する補正制御装置を備
えて成ることを特徴とするロボットの幾何学的誤差の補
正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166598A JPH0754445B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | ロボットの幾何学的誤差の補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166598A JPH0754445B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | ロボットの幾何学的誤差の補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6145303A JPS6145303A (ja) | 1986-03-05 |
| JPH0754445B2 true JPH0754445B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=15834255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59166598A Expired - Lifetime JPH0754445B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | ロボットの幾何学的誤差の補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754445B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02262982A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-25 | Fanuc Ltd | ツールセンタポイントの設定方法 |
| FR2683758A1 (fr) * | 1991-11-18 | 1993-05-21 | Peugeot | Procede de calage d'un robot par rapport a une ligne de production et dispositif pour la mise en óoeuvre d'un tel procede. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065486B2 (ja) * | 1981-03-26 | 1994-01-19 | 株式会社安川電機 | ロボットの軌跡制御方法 |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP59166598A patent/JPH0754445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6145303A (ja) | 1986-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3733364B2 (ja) | 教示位置修正方法 | |
| CA1330363C (en) | Robot system | |
| JP3665353B2 (ja) | ロボットの教示位置データの３次元位置補正量取得方法及びロボットシステム | |
| EP2381325B1 (en) | Method for robot offline programming | |
| EP0349291B1 (en) | A robot with controlled tool tracking displacement | |
| CA1275670C (en) | Kinematic parameter identification for robotic manipulators | |
| EP3542969B1 (en) | Working-position correcting method and working robot | |
| US4722063A (en) | Method of calculating actual arm lengths and compensating for angular errors | |
| EP1886771B1 (en) | Rotation center point calculating method, rotation axis calculating method, program creating method, operation method, and robot apparatus | |
| EP1671759B1 (en) | Robot controller and robot control method | |
| Lange et al. | Learning accurate path control of industrial robots with joint elasticity | |
| JP2001038662A (ja) | 作業ロボットの校正方法 | |
| JPH06304893A (ja) | 位置決め機構のキャリブレーション方式 | |
| JPH0754445B2 (ja) | ロボットの幾何学的誤差の補正方法 | |
| JP4170530B2 (ja) | ロボットの作業教示方法及び装置 | |
| JPH0727408B2 (ja) | 固定３次元視覚併用ロボットハンドリング装置 | |
| JPH05329786A (ja) | 産業用ロボット装置 | |
| JP2002215211A (ja) | 数値制御装置 | |
| JPH0732281A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPH07122823B2 (ja) | 手先視覚付きロボット・自動機械の教示および制御方法 | |
| JPH0732282A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JP2604838B2 (ja) | 工業用ロボットの制御方法 | |
| CN114800613A (zh) | 一种工业机器人装配误差在线检测的精度补偿系统及方法 | |
| JPH08257960A (ja) | ロボットのシステム制御方法及び装置 | |
| JPS63296103A (ja) | ロボット制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |