JPH079606B2 - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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- JPH079606B2 JPH079606B2 JP63235738A JP23573888A JPH079606B2 JP H079606 B2 JPH079606 B2 JP H079606B2 JP 63235738 A JP63235738 A JP 63235738A JP 23573888 A JP23573888 A JP 23573888A JP H079606 B2 JPH079606 B2 JP H079606B2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
- G05B19/4086—Coordinate conversions; Other special calculations
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the program is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
- G05B2219/36446—Keep tool stationary, move workpiece
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
- G05B2219/36458—Teach only some points, for playback interpolation between points
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50353—Tool, probe inclination, orientation to surface, posture, attitude
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Robotics (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
【産業上の利用分野】 本発明は、工具を工具台に固定し、ロボットに工作物を
挾持させ、ロボットの位置及び姿勢を制御して工作物の
加工を行うロボット制御装置に関する。
挾持させ、ロボットの位置及び姿勢を制御して工作物の
加工を行うロボット制御装置に関する。
従来、第９図に示すように、工作物Ｗを工作台32に固定
して工具Ｔを多関節６軸ロボット（以下「ロボット」と
いう）30に取り付け、教示された作業位置で作業姿勢を
取った後、加工を行うロボットの制御装置がある。この
制御装置においては、ロボット30に工具Ｔが固定されて
いるので、ロボットのハンドの基準点であるフランジ中
心位置と工具Ｔの先端位置との関係が常に一定となる。
従って、工具Ｔの工作物Ｗに対する移動速度を一定とす
るには、ロボットのハンドのフランジ中心から加工点で
ある工具Ｔの先端までの方向と距離を固定として、その
工具Ｔの先端速度を一定に保持するような補間制御を行
えば良い。 このロボット30における動作経路の補間制御としては、
通常、回転主軸法が採用されている。この回転主軸法
は、次に述べるような方法である。 先ず、工具先端の動作経路上における教示点の位置デー
タとして、工具先端の位置ベクトルと工具の姿勢を表し
た姿勢行列とで構成される４行４列の位置行列（以下、
位置及び姿勢とを表す行列を「位置行列」という）が与
えられる。次に、工具先端が教示点間を移動する時に、
空間の動作経路上の位置の補間と、工具の姿勢変化によ
る姿勢の補間が行われる。この時、工具先端での工具姿
勢の変化は、ある回転主軸を中心とする回転運動として
表されることが知られている。従って、教示点間を移動
する間の工具姿勢の変化を示す回転主軸の周りの回転角
を分割し、その分割された各角度だけ教示点での工具姿
勢を回転させることにより、順次、補間姿勢を得ること
が出来る。結局、位置の補間のための工具先端に固定さ
れた座標系で表された位置の変移列ベクトルと、姿勢の
回転を行うための３行３列の回転行列とを併せて、位置
と姿勢の補間を行う演算子である４行４列の姿勢変換行
列が存在する。従って、教示点の位置行列に、この姿勢
変換行列を掛けて補間点での工具先端の位置行列を求め
ることが出来る。そして、この補間点での位置行列から
ロボットの各駆動軸の回転角を逆変換して求め、求めら
れた回転角になる様に各駆動軸が回転され、動作経路上
の補間点に、位置及び姿勢が決定される。 回転主軸法は、以上ように、姿勢の補間を回転主軸の周
りの回転運動で行うものであり、したがって、補間姿勢
は、１変数の回転主軸の周りの回転角だけで決定される
と言う特徴がある。このため、最小動作の滑らかな姿勢
の変化が実現出来る。
して工具Ｔを多関節６軸ロボット（以下「ロボット」と
いう）30に取り付け、教示された作業位置で作業姿勢を
取った後、加工を行うロボットの制御装置がある。この
制御装置においては、ロボット30に工具Ｔが固定されて
いるので、ロボットのハンドの基準点であるフランジ中
心位置と工具Ｔの先端位置との関係が常に一定となる。
従って、工具Ｔの工作物Ｗに対する移動速度を一定とす
るには、ロボットのハンドのフランジ中心から加工点で
ある工具Ｔの先端までの方向と距離を固定として、その
工具Ｔの先端速度を一定に保持するような補間制御を行
えば良い。 このロボット30における動作経路の補間制御としては、
通常、回転主軸法が採用されている。この回転主軸法
は、次に述べるような方法である。 先ず、工具先端の動作経路上における教示点の位置デー
タとして、工具先端の位置ベクトルと工具の姿勢を表し
た姿勢行列とで構成される４行４列の位置行列（以下、
位置及び姿勢とを表す行列を「位置行列」という）が与
えられる。次に、工具先端が教示点間を移動する時に、
空間の動作経路上の位置の補間と、工具の姿勢変化によ
る姿勢の補間が行われる。この時、工具先端での工具姿
勢の変化は、ある回転主軸を中心とする回転運動として
表されることが知られている。従って、教示点間を移動
する間の工具姿勢の変化を示す回転主軸の周りの回転角
を分割し、その分割された各角度だけ教示点での工具姿
勢を回転させることにより、順次、補間姿勢を得ること
が出来る。結局、位置の補間のための工具先端に固定さ
れた座標系で表された位置の変移列ベクトルと、姿勢の
回転を行うための３行３列の回転行列とを併せて、位置
と姿勢の補間を行う演算子である４行４列の姿勢変換行
列が存在する。従って、教示点の位置行列に、この姿勢
変換行列を掛けて補間点での工具先端の位置行列を求め
ることが出来る。そして、この補間点での位置行列から
ロボットの各駆動軸の回転角を逆変換して求め、求めら
れた回転角になる様に各駆動軸が回転され、動作経路上
の補間点に、位置及び姿勢が決定される。 回転主軸法は、以上ように、姿勢の補間を回転主軸の周
りの回転運動で行うものであり、したがって、補間姿勢
は、１変数の回転主軸の周りの回転角だけで決定される
と言う特徴がある。このため、最小動作の滑らかな姿勢
の変化が実現出来る。
ここで、工具と工作物の相対速度を指定された一定速度
に保持して加工をする必要がある作業、例えばアーク溶
接作業、バリ取り作業等がある。 これらの作業において、搬入装置等により位置決めされ
た工作物をロボットに挾持させ、その挾持状態を保持し
て工具台に固定された工具にて加工した後に、そまま搬
出装置等に載置するような一連のロボットによる動作を
行うことは、マテリアル・ハンドリングにおけるロスタ
イムを少なくし、加工おける流れ作業をより促進させる
ことが期待できる。 しかし、このようなロボットの制御においては、第10図
に示すように、ロボット40に挾持された工作物Ｗの加工
される位置L1,L2によってロボットのハンドのフランジ
中心から加工点である工具の先端までの距離l1,l2が変
化し、位置L1の加工速度ｖに対して位置L2における加工
速度はｖ′と変化してしまうため、上述のような補間制
御による加工作業ができなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、そ目的とするところは、工具と工作物の相対速度
を指定された一定速度に保持して加工をする必要がある
作業において、工具を工具台に固定し、工作物をロボッ
トに挾持させ、工作物を移動させて加工が可能となるロ
ボット制御装置を提供することである。
に保持して加工をする必要がある作業、例えばアーク溶
接作業、バリ取り作業等がある。 これらの作業において、搬入装置等により位置決めされ
た工作物をロボットに挾持させ、その挾持状態を保持し
て工具台に固定された工具にて加工した後に、そまま搬
出装置等に載置するような一連のロボットによる動作を
行うことは、マテリアル・ハンドリングにおけるロスタ
イムを少なくし、加工おける流れ作業をより促進させる
ことが期待できる。 しかし、このようなロボットの制御においては、第10図
に示すように、ロボット40に挾持された工作物Ｗの加工
される位置L1,L2によってロボットのハンドのフランジ
中心から加工点である工具の先端までの距離l1,l2が変
化し、位置L1の加工速度ｖに対して位置L2における加工
速度はｖ′と変化してしまうため、上述のような補間制
御による加工作業ができなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、そ目的とするところは、工具と工作物の相対速度
を指定された一定速度に保持して加工をする必要がある
作業において、工具を工具台に固定し、工作物をロボッ
トに挾持させ、工作物を移動させて加工が可能となるロ
ボット制御装置を提供することである。
上記課題を解決するための発明の構成は、第１図にその
概念を示すように、工具を工具台に固定し、ロボットに
工作物を挾持させ、前記ロボットの位置及び姿勢を制御
して工作物の加工を行うロボット制御装置において、前
記工具の先端の位置及び姿勢に関連する工具データを記
憶する第１記憶手段１と、前記工作物の各教示点に対す
る前記ロボットのハンドの基準点の位置及び姿勢を各教
示データとして記憶する第２記憶手段２と、前記工作物
の隣接する教示点の内、一方の教示点を始点とし、前記
ロボットのハンドの基準点に固定された座標系における
前記始点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段１に記憶さ
れた工具データから算出する第１記憶手段３と、前記工
作物の隣接する教示点の内、他方の教示点を終点とし、
前記ロボットのハンドの基準点に固定された座標系にお
ける前記終点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段１に記
憶された工具データ及び前記第２記憶手段２に記憶され
た各教示データから算出する第２記憶手段４と、前記第
１記憶手段３にて算出された前記始点の位置及び姿勢と
前記第２記憶手段４にて算出された前記終点の位置及び
姿勢との間を所定の補間周期にて前記ロボットのハンド
の基準点に固定された座標系における補間点毎の位置及
び姿勢を算出する第１補間手段５と、前記第１補間手段
５にて算出された補間点毎の位置及び姿勢と前記第１記
憶手段１に記憶された前記工具の先端の位置及び姿勢と
から前記補間点毎の前記ロボットのハンドの基準点の位
置及び姿勢を算出する第２補間手段６とを有することを
特徴とする。
概念を示すように、工具を工具台に固定し、ロボットに
工作物を挾持させ、前記ロボットの位置及び姿勢を制御
して工作物の加工を行うロボット制御装置において、前
記工具の先端の位置及び姿勢に関連する工具データを記
憶する第１記憶手段１と、前記工作物の各教示点に対す
る前記ロボットのハンドの基準点の位置及び姿勢を各教
示データとして記憶する第２記憶手段２と、前記工作物
の隣接する教示点の内、一方の教示点を始点とし、前記
ロボットのハンドの基準点に固定された座標系における
前記始点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段１に記憶さ
れた工具データから算出する第１記憶手段３と、前記工
作物の隣接する教示点の内、他方の教示点を終点とし、
前記ロボットのハンドの基準点に固定された座標系にお
ける前記終点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段１に記
憶された工具データ及び前記第２記憶手段２に記憶され
た各教示データから算出する第２記憶手段４と、前記第
１記憶手段３にて算出された前記始点の位置及び姿勢と
前記第２記憶手段４にて算出された前記終点の位置及び
姿勢との間を所定の補間周期にて前記ロボットのハンド
の基準点に固定された座標系における補間点毎の位置及
び姿勢を算出する第１補間手段５と、前記第１補間手段
５にて算出された補間点毎の位置及び姿勢と前記第１記
憶手段１に記憶された前記工具の先端の位置及び姿勢と
から前記補間点毎の前記ロボットのハンドの基準点の位
置及び姿勢を算出する第２補間手段６とを有することを
特徴とする。
本発明の作用を理解し易くするため、先ず、第２図を参
照して説明する。 O-XYZ座標系は、空間に固定された直交座標系である。
Ｐ点は工具台に固定された工具の先端を表し、Ｑ点は工
作物を挾持するロボットのハンドの基準点であるフラン
ジ中心（以下、単に「フランジ中心」ともいう）を表
す。工具の先端Ｐには、工具の先端の工具姿勢を表すた
めに単位ベクトル が工具に固定されて図示するように採られている。又、
フランジ中心Ｑにおける姿勢を表すためにフランジ中心
に固定された単位ベクトル が図示するように採られている。これらの単位ベクトル
の成分を次式で定義する。 又、Ｐ点及びＱ点の位置ベクトル（成分は直交座標を意
味する）を次式で定義する。 したがって、工具の先端の 及びフランジ中心の は、次式で定義される。 ここで、左上の３行３列の行列が姿勢行列と言われるも
のである。又、 が次式で定義される。 この は、フランジ中心の と工具の先端の とを関連づけるものである。工具の先端の位置及び姿勢
を、フランジ中心に固定した座標系Q-a1a2a3で表現した
行列と言える。即ち、 に対する方向余弦が（M11,M12,M13）であり、 のそれらが、（M21,M22,M23）であり、 のそれらが、（M31,M32,M33）である。又、 の座標系Q-a1a2a3での座標成分が、（Rx,Ry,Rz）であ
る。従って、 の間には次式の関係がある。 又、ロボットの各駆動軸の回転角（６軸の場合）を、 （θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ６） ……（13） とすると、回転角（13）と、フランジ中心の との間には、ロボット固有の一定の関係が存在し、相互
に変換することが出来る。又、工具の先端の とフランジ中心の とは、（12）式の関係があるから、結局、駆動軸の回転
角（13）と、 とは、相互に関連し、相互に変換することが出来る。 係る配置構成において、工具の先端の工具データは として、第１記憶手段１に記憶されている。 工作物の各教示点に対するロボットのハンドのフランジ
中心の各教示データはロボットの各駆動軸の回転角（1
3）を変換して として、第２記憶手段２に記憶されている。 先ず、第１演算手段３は、工作物の隣接する教示点の
内、一方の教示点を始点とし、ロボットのハンドのフラ
ンジ中心に固定された座標系における始点の位置及び姿
勢を第１記憶手段１の工具データと第２記憶手段２の教
示データとから算出する。 次に、第２演算手段４は、工作物の隣接する教示点の
内、他方の教示点を終点とし、ロボットのハンドのフラ
ンジ中心に固定された座標系における終点の位置及び姿
勢を第１記憶手段１の工具データと第２記憶手段２の教
示データとから算出する。 次に、第１補間手段５は、始点と終点との間を定速度加
工となる所定の補間周期でロボットのハンドのフランジ
中心に固定された座標系における補間点毎の位置及び姿
勢を算出する。 そして、第２補間手段６は、補間点毎の位置及び姿勢と
工具の先端の位置及び姿勢とから補間点毎のロボットの
ハンドのフランジ中心の位置及び姿勢を算出する。 上記したように、本発明では、従来はロボットのハンド
のフランジ中心に固定である工具が工具台に固定されて
いる。従って、工作物を指定された一定速度に保持して
加工するには、工作物の各教示点において、工具の位置
行列とロボットのハンドのフランジ中心の位置行列とか
らロボットのハンドのフランジ中心に固定された座標系
における教示点毎の変換行列を算出する。隣接した教示
点における変換行列を指定された一定の補間周期にて補
間して補間点毎の姿勢変換行列を算出する。この姿勢変
換行列と教示点における変換行列とから補間点毎の変換
行列を算出する。この補間点毎の変換行列と固定されて
いて一定である工具の位置行列とから補間点毎のロボッ
トのハンドのフランジ中心の位置行列を算出する。算出
された補間点毎の位置行列をロボットの各駆動軸の回転
角に変換し、制御することにより工具台に固定された工
具に対してロボットが工作物を挾持したまま指定された
一定速度に保持して加工できる。
照して説明する。 O-XYZ座標系は、空間に固定された直交座標系である。
Ｐ点は工具台に固定された工具の先端を表し、Ｑ点は工
作物を挾持するロボットのハンドの基準点であるフラン
ジ中心（以下、単に「フランジ中心」ともいう）を表
す。工具の先端Ｐには、工具の先端の工具姿勢を表すた
めに単位ベクトル が工具に固定されて図示するように採られている。又、
フランジ中心Ｑにおける姿勢を表すためにフランジ中心
に固定された単位ベクトル が図示するように採られている。これらの単位ベクトル
の成分を次式で定義する。 又、Ｐ点及びＱ点の位置ベクトル（成分は直交座標を意
味する）を次式で定義する。 したがって、工具の先端の 及びフランジ中心の は、次式で定義される。 ここで、左上の３行３列の行列が姿勢行列と言われるも
のである。又、 が次式で定義される。 この は、フランジ中心の と工具の先端の とを関連づけるものである。工具の先端の位置及び姿勢
を、フランジ中心に固定した座標系Q-a1a2a3で表現した
行列と言える。即ち、 に対する方向余弦が（M11,M12,M13）であり、 のそれらが、（M21,M22,M23）であり、 のそれらが、（M31,M32,M33）である。又、 の座標系Q-a1a2a3での座標成分が、（Rx,Ry,Rz）であ
る。従って、 の間には次式の関係がある。 又、ロボットの各駆動軸の回転角（６軸の場合）を、 （θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ６） ……（13） とすると、回転角（13）と、フランジ中心の との間には、ロボット固有の一定の関係が存在し、相互
に変換することが出来る。又、工具の先端の とフランジ中心の とは、（12）式の関係があるから、結局、駆動軸の回転
角（13）と、 とは、相互に関連し、相互に変換することが出来る。 係る配置構成において、工具の先端の工具データは として、第１記憶手段１に記憶されている。 工作物の各教示点に対するロボットのハンドのフランジ
中心の各教示データはロボットの各駆動軸の回転角（1
3）を変換して として、第２記憶手段２に記憶されている。 先ず、第１演算手段３は、工作物の隣接する教示点の
内、一方の教示点を始点とし、ロボットのハンドのフラ
ンジ中心に固定された座標系における始点の位置及び姿
勢を第１記憶手段１の工具データと第２記憶手段２の教
示データとから算出する。 次に、第２演算手段４は、工作物の隣接する教示点の
内、他方の教示点を終点とし、ロボットのハンドのフラ
ンジ中心に固定された座標系における終点の位置及び姿
勢を第１記憶手段１の工具データと第２記憶手段２の教
示データとから算出する。 次に、第１補間手段５は、始点と終点との間を定速度加
工となる所定の補間周期でロボットのハンドのフランジ
中心に固定された座標系における補間点毎の位置及び姿
勢を算出する。 そして、第２補間手段６は、補間点毎の位置及び姿勢と
工具の先端の位置及び姿勢とから補間点毎のロボットの
ハンドのフランジ中心の位置及び姿勢を算出する。 上記したように、本発明では、従来はロボットのハンド
のフランジ中心に固定である工具が工具台に固定されて
いる。従って、工作物を指定された一定速度に保持して
加工するには、工作物の各教示点において、工具の位置
行列とロボットのハンドのフランジ中心の位置行列とか
らロボットのハンドのフランジ中心に固定された座標系
における教示点毎の変換行列を算出する。隣接した教示
点における変換行列を指定された一定の補間周期にて補
間して補間点毎の姿勢変換行列を算出する。この姿勢変
換行列と教示点における変換行列とから補間点毎の変換
行列を算出する。この補間点毎の変換行列と固定されて
いて一定である工具の位置行列とから補間点毎のロボッ
トのハンドのフランジ中心の位置行列を算出する。算出
された補間点毎の位置行列をロボットの各駆動軸の回転
角に変換し、制御することにより工具台に固定された工
具に対してロボットが工作物を挾持したまま指定された
一定速度に保持して加工できる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第３図は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図であ
る。10がロボット本体であり、フロアに本体10を固定す
るベース12が配設され、ベース12上にはコラム13が固設
されており、コラム13はボディ14を回転自在に配設して
いる。ボディ14はアッパーアーム15を回動自在に軸支
し、アッパーアーム15は、フォアアーム16を回動自在に
軸支している。ボディ14、アッパーアーム15、フォアア
ーム16は、それぞれ、サーボモータM1,M2,M3（第２図参
照）によって、軸a,b,cの回りに回転駆動される。この
回転角はエンコーダE1,E2,E3によって検出される。フォ
アアーム16の先端部にはリスト17がｄ軸の周りに回転可
能に軸支され、リスト17にはハンド18がｅ軸の周りに回
動自在に軸支されており、さらにハンド18はｆ軸の周り
に回転可能に軸支されている。そして、このハンド18に
工作物Ｗが挾持される。尚、ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸はサーボ
モータM4、M5、M6によって駆動される。そして、工具台
19には工作物を加工するための工具Ｔが固定されてい
る。 第４図はロボットの姿勢制御装置の電気的構成を示した
ブロックダイヤグラムである。 20はマイクロコンピュータ等から成る中央処理装置であ
る。こ中央処理装置20には、メモリ25、サーボモータを
駆動するためのサーボCPU22a〜22f、ジョグ運転の指
令、教示点の指示等を行う操作盤26、更に、例えばレー
ザ発振器23が接続されている。そして、そのレーザ発振
器23には工具Ｔが接続されている。ロボットに取付けら
れた各軸ａ〜ｆ駆動用のサーボモータM1〜M6は、それぞ
れサーボCPU22a〜22fによって駆動される。 前記サーボCPU22a〜22fのそれぞれは、中央処理装置20
から出力される出力角度データθ１〜θ６と、サーボモ
ータM1〜M6に連結されたエンコーダE1〜E6の出力α１〜
α６との間の偏差を演算し、この演算された偏差の大き
さに応じた速度で各サーボモータM1〜M6を回転させるよ
うに作動する。 前記メモリ25にはロボットを教示点データに従って動作
させるためのプログラムが記憶されたPA領域とロボット
の位置及び姿勢を表す教示点データを記憶するPDA領域
が設けられており、教示モードにおいて、複数の教示点
における位置データと姿勢データが記憶される。 次に、その作用について説明する。 第５図は同実施例装置において使用されているCPU20の
教示に関する処理手順を示したフローチャートである。 先ず、第１記憶手段を達成するステップ100で工具台に
固定された工具の先端の位置及び姿勢をロボットのハン
ドの基準点であるフランジ中心に教示用アタッチメント
（図示略）を取り付け、操作盤26におけるマニュアル操
作により前述のロボットの各駆動軸の回転角（13）を変
換した として教示させる。 次に、第２記憶手段を達成するステップ102に移行し
て、工作物の加工軌跡上の教示点毎にロボットのハンド
のフランジ中心の位置及び姿勢を前述のロボットの各駆
動軸の回転角（13）を変換した として教示させて、本プログラムを終了する。 そして、次に、指定された補間周期で教示点間を補間す
るためにCPU20は第６図の補間に関する処理手順を示し
たフローチャートを実行する。 ステップ200で第５図のステップ102にて教示された隣接
した教示点の をプログラムが更新される毎に読み込む。 次、第１演算手段及び第２演算手段を達成するステップ
202に移行して、第５図のステップ100にて教示された とステップ200で読み込んだ教示点における とから前述の（12）式より、その教示点における を算出する。 今、例えば、隣接した２つの教示点をA,Bとして、教示
点Ａについて第７図を、教示点Ｂ点について第８図をそ
れぞれ参照して説明する。 工具の先端の位置行列Ｔは、前述の（９）式で表され、
教示点Ａにおけるフランジ中心の は、前述の（10）式より、 となり、教示点Ａにおける は、前述の（11）式より、 となる。 ここで、前述の（12）式より、 となる。従って、教示点Ａにおける は、 にて算出される。 同様にして、教示点Ｂにおける は、 にて算出され、隣接した２つの教示点A,Bにおける とが求まる。 尚、この との間は前述の回転主軸法により回転主軸の方位及び位
置と回転角ｇが求まり、それらの間の は、 として求まる。 したがって、隣接した２つの教示点A,B間の距離Ｄ
ABは、 となる。 次に、第１補間手段を達成するステップ204に移行し
て、工作物Ｗの指定された加工速度をｖとすると、距離
ＤABを加工するための所要時間ｔは、 ｔ＝ＤAB/v である。そして、指定された補間周期で隣接した教示点
A,B間が補間される。ここで指定された補間周期を△ｔ
とすると、 t/△ｔ＝ｎ となり、補間点毎の回転角ｈは、 ｈ＝g/n となる。従って、補間点C1における は前述の（19）式より、 となるので、補間点C1における４行４列の が、 として算出される。 次に、第２補間手段を達成するステップ206に移行し
て、前述の（12）式より、次式 が導き出され、補間点C1における４行４列のフランジ中
心の が算出される。 したがって、指定された補間周期のフランジ中心の位置
及び姿勢がその からロボットの各駆動軸の回転角として、前述の回転角
（13）に示されるように変換され、 から変換された各駆動軸の回転角としてロボットののハ
ンドのフランジ中心の位置及び姿勢が算出される。 次にステップ208に移行して、教示点A,B間の補間が完了
したか否かが判定される。補間が完了していない場合に
は、ステップ204に移行して、同様に補間点C2,C3…につ
いてロボットの回転主軸の補間点毎の回転角が求めら
れ、次々とロボットのハンドのフランジ中心の位置及び
姿勢が算出される。 そして、ステップ208で補間が完了と判定されると本プ
ログラムは終了する。 この様にして、工具を工具台に固定し、ロボットに工作
物を挾持させたまま工作物の隣接した教示点間を指定さ
れた一定速度で加工する場合の補間点におけるロボット
のハンドのフランジ中心の位置及び姿勢が次々と算出さ
れる。
る。10がロボット本体であり、フロアに本体10を固定す
るベース12が配設され、ベース12上にはコラム13が固設
されており、コラム13はボディ14を回転自在に配設して
いる。ボディ14はアッパーアーム15を回動自在に軸支
し、アッパーアーム15は、フォアアーム16を回動自在に
軸支している。ボディ14、アッパーアーム15、フォアア
ーム16は、それぞれ、サーボモータM1,M2,M3（第２図参
照）によって、軸a,b,cの回りに回転駆動される。この
回転角はエンコーダE1,E2,E3によって検出される。フォ
アアーム16の先端部にはリスト17がｄ軸の周りに回転可
能に軸支され、リスト17にはハンド18がｅ軸の周りに回
動自在に軸支されており、さらにハンド18はｆ軸の周り
に回転可能に軸支されている。そして、このハンド18に
工作物Ｗが挾持される。尚、ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸はサーボ
モータM4、M5、M6によって駆動される。そして、工具台
19には工作物を加工するための工具Ｔが固定されてい
る。 第４図はロボットの姿勢制御装置の電気的構成を示した
ブロックダイヤグラムである。 20はマイクロコンピュータ等から成る中央処理装置であ
る。こ中央処理装置20には、メモリ25、サーボモータを
駆動するためのサーボCPU22a〜22f、ジョグ運転の指
令、教示点の指示等を行う操作盤26、更に、例えばレー
ザ発振器23が接続されている。そして、そのレーザ発振
器23には工具Ｔが接続されている。ロボットに取付けら
れた各軸ａ〜ｆ駆動用のサーボモータM1〜M6は、それぞ
れサーボCPU22a〜22fによって駆動される。 前記サーボCPU22a〜22fのそれぞれは、中央処理装置20
から出力される出力角度データθ１〜θ６と、サーボモ
ータM1〜M6に連結されたエンコーダE1〜E6の出力α１〜
α６との間の偏差を演算し、この演算された偏差の大き
さに応じた速度で各サーボモータM1〜M6を回転させるよ
うに作動する。 前記メモリ25にはロボットを教示点データに従って動作
させるためのプログラムが記憶されたPA領域とロボット
の位置及び姿勢を表す教示点データを記憶するPDA領域
が設けられており、教示モードにおいて、複数の教示点
における位置データと姿勢データが記憶される。 次に、その作用について説明する。 第５図は同実施例装置において使用されているCPU20の
教示に関する処理手順を示したフローチャートである。 先ず、第１記憶手段を達成するステップ100で工具台に
固定された工具の先端の位置及び姿勢をロボットのハン
ドの基準点であるフランジ中心に教示用アタッチメント
（図示略）を取り付け、操作盤26におけるマニュアル操
作により前述のロボットの各駆動軸の回転角（13）を変
換した として教示させる。 次に、第２記憶手段を達成するステップ102に移行し
て、工作物の加工軌跡上の教示点毎にロボットのハンド
のフランジ中心の位置及び姿勢を前述のロボットの各駆
動軸の回転角（13）を変換した として教示させて、本プログラムを終了する。 そして、次に、指定された補間周期で教示点間を補間す
るためにCPU20は第６図の補間に関する処理手順を示し
たフローチャートを実行する。 ステップ200で第５図のステップ102にて教示された隣接
した教示点の をプログラムが更新される毎に読み込む。 次、第１演算手段及び第２演算手段を達成するステップ
202に移行して、第５図のステップ100にて教示された とステップ200で読み込んだ教示点における とから前述の（12）式より、その教示点における を算出する。 今、例えば、隣接した２つの教示点をA,Bとして、教示
点Ａについて第７図を、教示点Ｂ点について第８図をそ
れぞれ参照して説明する。 工具の先端の位置行列Ｔは、前述の（９）式で表され、
教示点Ａにおけるフランジ中心の は、前述の（10）式より、 となり、教示点Ａにおける は、前述の（11）式より、 となる。 ここで、前述の（12）式より、 となる。従って、教示点Ａにおける は、 にて算出される。 同様にして、教示点Ｂにおける は、 にて算出され、隣接した２つの教示点A,Bにおける とが求まる。 尚、この との間は前述の回転主軸法により回転主軸の方位及び位
置と回転角ｇが求まり、それらの間の は、 として求まる。 したがって、隣接した２つの教示点A,B間の距離Ｄ
ABは、 となる。 次に、第１補間手段を達成するステップ204に移行し
て、工作物Ｗの指定された加工速度をｖとすると、距離
ＤABを加工するための所要時間ｔは、 ｔ＝ＤAB/v である。そして、指定された補間周期で隣接した教示点
A,B間が補間される。ここで指定された補間周期を△ｔ
とすると、 t/△ｔ＝ｎ となり、補間点毎の回転角ｈは、 ｈ＝g/n となる。従って、補間点C1における は前述の（19）式より、 となるので、補間点C1における４行４列の が、 として算出される。 次に、第２補間手段を達成するステップ206に移行し
て、前述の（12）式より、次式 が導き出され、補間点C1における４行４列のフランジ中
心の が算出される。 したがって、指定された補間周期のフランジ中心の位置
及び姿勢がその からロボットの各駆動軸の回転角として、前述の回転角
（13）に示されるように変換され、 から変換された各駆動軸の回転角としてロボットののハ
ンドのフランジ中心の位置及び姿勢が算出される。 次にステップ208に移行して、教示点A,B間の補間が完了
したか否かが判定される。補間が完了していない場合に
は、ステップ204に移行して、同様に補間点C2,C3…につ
いてロボットの回転主軸の補間点毎の回転角が求めら
れ、次々とロボットのハンドのフランジ中心の位置及び
姿勢が算出される。 そして、ステップ208で補間が完了と判定されると本プ
ログラムは終了する。 この様にして、工具を工具台に固定し、ロボットに工作
物を挾持させたまま工作物の隣接した教示点間を指定さ
れた一定速度で加工する場合の補間点におけるロボット
のハンドのフランジ中心の位置及び姿勢が次々と算出さ
れる。
本発明は、工作物の隣接する教示点の内、一方の教示点
を始点とし、他方の教示点を終点とし、ロボットのハン
ドの基準点に固定された座標系における始点及び終点の
位置及び姿勢を第１記憶手段に記憶された工具データ及
び第２記憶手段に記憶された各教示データから各々算出
する第１演算手段及び第２演算手段と、それらにて算出
された始点及び終点の位置及び姿勢との間を所定の補間
周期にてロボットのハンドの基準点に固定された座標系
における補間点毎の位置及び姿勢を算出する第１補間手
段と、その算出された補間点毎の位置及び姿勢と第１記
憶手段に記憶された工具の先端の位置及び姿勢とから補
間点毎のロボットのハンドの基準点の位置及び姿勢を算
出する第２補間手段とを有しているので、工具を工具台
に固定し、ロボットに工作物を挾持させたままロボット
の位置及び姿勢を制御し、指定された一定速度による加
工が可能となる。 したがって、加工における流れ作業が、より促進され
る。
を始点とし、他方の教示点を終点とし、ロボットのハン
ドの基準点に固定された座標系における始点及び終点の
位置及び姿勢を第１記憶手段に記憶された工具データ及
び第２記憶手段に記憶された各教示データから各々算出
する第１演算手段及び第２演算手段と、それらにて算出
された始点及び終点の位置及び姿勢との間を所定の補間
周期にてロボットのハンドの基準点に固定された座標系
における補間点毎の位置及び姿勢を算出する第１補間手
段と、その算出された補間点毎の位置及び姿勢と第１記
憶手段に記憶された工具の先端の位置及び姿勢とから補
間点毎のロボットのハンドの基準点の位置及び姿勢を算
出する第２補間手段とを有しているので、工具を工具台
に固定し、ロボットに工作物を挾持させたままロボット
の位置及び姿勢を制御し、指定された一定速度による加
工が可能となる。 したがって、加工における流れ作業が、より促進され
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の構成を概念的に示したブロックダイヤ
グラム。第２図は工具の先端及びロボットのハンドのフ
ランジ中心の位置関係等を示した説明図。第３図は実施
例装置で駆動されるロボットの構成及び工具との位置関
係を示した説明図。第４図は実施例装置の電気的構成を
示したブロックダイヤグラム。第５図、第６図は同実施
例装置で使用されたCPUの処理手順を示したフローチャ
ート。第７図は教示点Ａにおける工具の先端とロボット
のハンドのフランジ中心と挾持された工作物との関係を
示した説明図。第８図は教示点Ｂにおける工具の先端と
ロボットのハンドのフランジ中心と挾持された工作物と
の関係を示した説明図。第９図は従来のロボットに工具
をを取り付けて工作物を加工する場合の説明図。第10図
は従来のロボット制御においてロボットのハンドのフラ
ンジ中心に工作物を挾持させた場合の距離による速度変
化を示した説明図である。 10……ロボット本体、18……ハンド 20……中央処理装置、25……メモリ Ｔ……工具、Ｗ……工作物
グラム。第２図は工具の先端及びロボットのハンドのフ
ランジ中心の位置関係等を示した説明図。第３図は実施
例装置で駆動されるロボットの構成及び工具との位置関
係を示した説明図。第４図は実施例装置の電気的構成を
示したブロックダイヤグラム。第５図、第６図は同実施
例装置で使用されたCPUの処理手順を示したフローチャ
ート。第７図は教示点Ａにおける工具の先端とロボット
のハンドのフランジ中心と挾持された工作物との関係を
示した説明図。第８図は教示点Ｂにおける工具の先端と
ロボットのハンドのフランジ中心と挾持された工作物と
の関係を示した説明図。第９図は従来のロボットに工具
をを取り付けて工作物を加工する場合の説明図。第10図
は従来のロボット制御においてロボットのハンドのフラ
ンジ中心に工作物を挾持させた場合の距離による速度変
化を示した説明図である。 10……ロボット本体、18……ハンド 20……中央処理装置、25……メモリ Ｔ……工具、Ｗ……工作物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 敏郎 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−154006（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】工具を工具台に固定し、ロボットに工作物
を挟持させ、前記ロボットの位置及び姿勢を制御して工
作物の加工を行うロボット制御装置において、 前記工具の先端の位置及び姿勢に関連する工具データを
記憶する第１記憶手段と、 前記工作物の各教示点に対する前記ロボットのハンドの
基準点の位置及び姿勢を各教示データとして記憶する第
２記憶手段と、 前記工作物の隣接する教示点の内、一方の教示点を始点
とし、前記ロボットのハンドの基準点に固定された座標
系における前記始点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段
に記憶された工具データから算出する第１演算手段と、 前記工作物の隣接する教示点の内、他方の教示点を終点
とし、前記ロボットのハンドの基準点に固定された座標
系における前記終点の位置及び姿勢を前記第１記憶手段
に記憶された工具データ及び前記第２記憶手段に記憶さ
れた各教示データから算出する第２演算手段と、 前記第１演算手段にて算出された前記始点の位置及び姿
勢と前記第２演算手段にて算出された前記終点の位置及
び姿勢との間を所定の補間周期にて前記ロボットのハン
ドの基準点に固定された座標系における補間点毎の位置
及び姿勢を算出する第１補間手段と、 前記第１補間手段にて算出された補間点毎の位置及び姿
勢と前記第１記憶手段に記憶された前記工具の先端の位
置及び姿勢とから前記補間点毎の前記ロボットのハンド
の基準点の位置及び姿勢を算出する第２補間手段と、 を有することを特徴とするロボット制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235738A JPH079606B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | ロボット制御装置 |
| US07/407,585 US5020001A (en) | 1988-09-19 | 1989-09-15 | Robot controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235738A JPH079606B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282302A JPH0282302A (ja) | 1990-03-22 |
| JPH079606B2 true JPH079606B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=16990489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235738A Expired - Fee Related JPH079606B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | ロボット制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5020001A (ja) |
| JP (1) | JPH079606B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2717018B2 (ja) | 1990-05-08 | 1998-02-18 | キヤノン株式会社 | ロボットのハンド機構の選定方法 |
| JP2710856B2 (ja) | 1990-05-08 | 1998-02-10 | キヤノン株式会社 | ロボットのハンド機構の選定方法 |
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