JPH08171410A - Robot mastering method - Google Patents

Robot mastering method

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Publication number
JPH08171410A
JPH08171410A JP33380794A JP33380794A JPH08171410A JP H08171410 A JPH08171410 A JP H08171410A JP 33380794 A JP33380794 A JP 33380794A JP 33380794 A JP33380794 A JP 33380794A JP H08171410 A JPH08171410 A JP H08171410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
mastering
posture
jigs
movement
Prior art date
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Pending
Application number
JP33380794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazukuni Ban
一訓 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH08171410A publication Critical patent/JPH08171410A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To reduce the burden of a mastering job by attaching two mastering jigs forming a pair at the base and finger sides of a robot respectively and having a mastering attitude with a specific position relation secured between both jigs. CONSTITUTION: A hole 112 of a jig 110 provided at the base side is formed at the center part of an outer face and concentrically with the outer edge part of a main body. The hole 112 has an elliptical opening part and also has an elliptical truncated conical hollow part 113. A jig 120 provided at the arm tip side is attached to a flange 121 via an attachment hole 125. The outer circumferential face 124 of a projection 123 of the jig 120 has a size and a shape matching with the part 113 of the hole 112 of the jig 110. Therefore, the face 124 is in a perfect close contact with the part 113 and the projection 123 is set into the hole 112. Under such conditions, the position/attitude relation is uniquely decided between both jigs 110 and 120. Then a robot has a mastering attitude by the shapes and sizes of both jigs 110 and 120.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、種々の用途で使用さ
れる産業ロボット(以下、単に「ロボット」と言う。)
に原点位置を教示するマスタリング処理に適用される方
法に関し、更に詳しく言えば、力覚センサを用いてロボ
ットにマスタリング姿勢を自動的にとらせることが出来
る前記方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an industrial robot used for various purposes (hereinafter, simply referred to as "robot").
The present invention relates to a method applied to a mastering process for teaching the origin position, and more specifically, to a method for allowing a robot to automatically take a mastering posture by using a force sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、多関節からなるロボットを使用
する為には、直動軸または回転軸からなる各関節軸の直
動位置または回転位置について絶対的な値を把握してい
なければならない。例えば、回転関節軸について言え
ば、関節軸を駆動するモータに回転角検出センサが設け
られ、それによって関節軸の相対的な回転移動量が把握
されるが、回転角度の絶対的な位置を知る為には、前記
相対的な移動量に加え、関節軸の回転角度の基準となる
原点位置(または原点角度。以下、直動軸、回転軸のい
ずれに関しても「原点位置」と言う。)が必要となる。
2. Description of the Related Art Generally, in order to use a robot having multiple joints, it is necessary to know an absolute value of a linear movement position or a rotation position of each joint shaft consisting of a linear motion shaft or a rotary shaft. For example, regarding a rotary joint axis, a motor that drives the joint axis is provided with a rotation angle detection sensor, and the relative rotational movement amount of the joint axis is grasped by the sensor, but the absolute position of the rotation angle is known. In order to do so, in addition to the relative movement amount, an origin position (or origin angle, which serves as a reference for the rotation angle of the joint shaft, hereinafter referred to as “origin position” for both the linear motion axis and the rotation axis). Will be needed.

【0003】この原点位置は、必ずしも値「0」を意味
するものではなく、絶対的な値として確定された値であ
れば如何なる値であっても良い。この原点位置を獲得す
る為に、一般にロボットの各関節軸の角度の値が一意的
に決まるようなある決められた基準姿勢をロボットにと
らせ、その状態における各関節軸の値をロボットに教示
することが行なわれており、これをマスタリングと呼ん
でいる。教示された関節軸の値は、以後のロボットの制
御に用いられる。また、原点位置獲得時にロボットにと
らせる姿勢はマスタリング姿勢と呼ばれている。
This origin position does not necessarily mean the value "0", but may be any value as long as it is a value determined as an absolute value. In order to acquire this origin position, generally, the robot takes a certain standard posture such that the value of the angle of each joint axis of the robot is uniquely determined, and the value of each joint axis in that state is taught to the robot. Is done, and this is called mastering. The instructed joint axis value is used for the subsequent control of the robot. Also, the attitude that the robot takes when acquiring the origin position is called the mastering attitude.

【0004】一般に、マスタリングを実施する必要が生
じるのは、(a)ロボットの製造工程の最終段階あるい
はユーザへの出荷の為の調整作業時、(b)ロボット使
用時にロボットの旋回胴、アーム、手首等の駆動源であ
るサーボモータの交換を行なった時、(c)ロボット運
転中の干渉事故修復時などである。
Generally, it is necessary to perform mastering in (a) the final stage of the manufacturing process of the robot or during adjustment work for shipping to the user, (b) when the robot is used, For example, when the servo motor, which is a drive source of the wrist or the like, is replaced, and (c) when an interference accident during the robot operation is repaired.

【0005】さて、上記したようにマスタリングを実施
する為には、先ずロボットにマスタリング姿勢をとらせ
なければならない。従来の手法では、その為に次のよう
な作業が行なわれていた。先ず、ロボットの手先部(最
終関節軸の先端可動側部分のこと。以下、同じ。)とベ
ース(第一関節軸の根元固定側部分のこと。以下、同
じ。)の双方にマスタリング用の治具を装着する。
In order to carry out mastering as described above, the robot must first take a mastering posture. In the conventional method, the following work was performed for that purpose. First of all, a mastering treatment is applied to both the hand of the robot (the movable end of the final joint axis; the same applies below) and the base (the fixed side of the first joint axis applies to the same. The same applies below). Put on the equipment.

【0006】そして、ロボットの手先部に装着された治
具がベースに装着された治具に近付くようにロボットを
マニュアル操作(ジョグ送り)で移動させる。更に、マ
ニュアル操作でロボットの位置を調整し、両治具が予め
定められた位置関係となるような位置をマスタリング姿
勢とする。換言すれば、マスタリング用の両治具は、そ
れらが予め定められた位置関係となるようにロボットを
操作した時に必然的にマスタリング姿勢をとるように設
計されている。
Then, the robot is manually moved (jog feed) so that the jig attached to the hand of the robot approaches the jig attached to the base. Furthermore, the position of the robot is adjusted by manual operation, and a position where both jigs have a predetermined positional relationship is set as a mastering posture. In other words, both jigs for mastering are designed to inevitably assume the mastering posture when the robot is operated so that they have a predetermined positional relationship.

【0007】このような位置関係が実現されたことの確
認は、例えば、複数の可動部材(ダイヤルゲージと呼ば
れる。)を備えた測定器が利用される。即ち、ベース側
の特定の面にダイヤルゲージを当接させ、各ダイヤルゲ
ージの位置を表わす測定器の指示値が所定値に一致した
状態をもって前記位置関係が実現されたことを確認す
る。
To confirm that such a positional relationship has been realized, for example, a measuring instrument equipped with a plurality of movable members (called dial gauges) is used. That is, a dial gauge is brought into contact with a specific surface on the base side, and it is confirmed that the above-mentioned positional relationship is realized in a state where the indicated value of the measuring instrument indicating the position of each dial gauge matches a predetermined value.

【0008】このような確認作業は、ロボットをマニュ
アル操作しながらロボットの極く近い位置で行なわれ、
また、測定器の指示値の読み取り等にも注意を払いなが
ら行なわれることになる。従って、マスタリング姿勢を
とらせる為の作業は、オペレータにとって煩雑であるば
かりでなく非常な危険を伴う作業となっていた。
Such confirmation work is performed at a position very close to the robot while manually operating the robot.
In addition, the reading of the indicated value of the measuring instrument will be performed while paying attention. Therefore, the work for taking the mastering posture is not only complicated for the operator but also extremely dangerous.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
従来手法でマスタリングを実行する場合には、ロボット
にマスタリング姿勢をとらせる際に非常な危険が伴い、
また、最終段階で行なわれるロボットの位置調整もマニ
ュアル操作で行なわなければならず、作業効率が悪かっ
た。
DISCLOSURE OF THE INVENTION As described above,
When performing mastering by the conventional method, there is a great danger in making the robot take the mastering posture,
Also, the position adjustment of the robot, which is performed at the final stage, must be performed manually, resulting in poor work efficiency.

【0010】そこで、本願発明の一つの目的は、マスタ
リング姿勢をとらせる際に必要な作業の一部を自動化す
ることによって、マスタリング姿勢をとらせる際の危険
を回避するとともにマスタリング作業に伴う作業負担を
軽減することにある。
Therefore, one object of the present invention is to avoid a risk of taking a mastering posture by automating a part of the work required to take the mastering posture and to reduce the work load accompanying the mastering work. Is to reduce.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願発明の第1の形態で
は、「一つの組をなすマスタリング用治具をロボットの
ベース側と手先側に各々取り付け、両者に特定の位置関
係をとらせた状態をもってマスタリング姿勢とするロボ
ットのマスタリング方法」によって、上記技術課題が解
決される。また、本願発明の第2の形態では、「弾性体
でロボットのベース側と手先側を弾性的に結合し、前記
弾性体に特定の内部応力状態をとらせた状態をもってマ
スタリング姿勢とするロボットのマスタリング方法」に
よって、上記技術課題が解決される。
According to the first aspect of the present invention, "a pair of mastering jigs are attached to the base side and the hand side of the robot, respectively, and both have a specific positional relationship. The above technical problem is solved by a “mastering method of a robot that takes a mastering posture in a state”. Further, in the second aspect of the present invention, "a robot having a base side and a hand side of the robot elastically coupled by an elastic body and having a specific internal stress state in the elastic body has a mastering posture. The above technical problem is solved by the “mastering method”.

【0012】第1の形態においては、「(a)マニュア
ル操作によって前記ロボットを移動させ、前記両治具に
少なくとも特定の位置関係に近い位置関係を実現させる
段階と、(b)力覚センサを用い、前記両治具のその時
点における位置関係と前記特定の位置関係の間の差異を
反映して前記両治具間に作用している力あるいはモーメ
ントを検出する段階と、(c)前記検出結果と前記マス
タリング姿勢時のヤコビ行列のデータを用いてロボット
の移動量をソフトウェア処理によって定める段階と、
(d)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段
階」が実行される。
In the first embodiment, "(a) a step of moving the robot by a manual operation so that the jigs have at least a positional relationship close to a specific positional relationship, and (b) a force sensor. And (c) detecting the force or moment acting between the jigs by reflecting the difference between the positional relationship between the jigs at that time and the specific positional relationship. A step of determining the movement amount of the robot by software processing using the result and the data of the Jacobian matrix at the time of the mastering posture,
(D) The step of executing the robot movement corresponding to the movement amount determined by the software processing by the automatic operation "is executed.

【0013】これら(b)〜(d)の段階を必要に応じ
て繰り返し、ロボットをマスタリング姿勢に収束させて
原点位置を教示する。
These steps (b) to (d) are repeated as necessary to converge the robot to the mastering posture and teach the origin position.

【0014】また、この力覚センサによる検出とロボッ
ト移動の繰り返しの要否の判断を実行する場合には、
「(a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記両治具に少なくとも特定の位置関係に近い位置
関係を実現させる段階と、(b)力覚センサを用い、前
記両治具のその時点における位置関係と前記特定の位置
関係の間の差異を反映して前記両治具間に作用している
力あるいはモーメントを検出する段階と、(c)前記検
出結果に基づいて前記ロボットの移動の必要の有無をソ
フトウェア処理によって判定する段階と、(d)前記判
定結果が前記ロボットの移動の必要である場合に、前記
力あるいはモーメントの検出結果と前記マスタリング姿
勢時のヤコビ行列のデータを用いてロボットの移動量を
ソフトウェア処理によって定める段階と、(e)前記ソ
フトウェア処理によって定められた移動量に相当するロ
ボット移動を自動運転により実行する段階」とが実行さ
れる。
Further, in the case of executing the detection by the force sensor and the judgment of the necessity of repeating the movement of the robot,
"(A) A step of manually moving the robot to realize a positional relationship close to at least a specific positional relationship between the jigs, and (b) a force sensor is used to detect the positional relationship between the jigs at that time. Detecting the force or moment acting between the jigs by reflecting the difference between the positional relationship and the specific positional relationship; and (c) the movement of the robot based on the detection result. The presence / absence of the robot by software processing, and (d) the robot using the force or moment detection result and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture when the determination result indicates that the robot needs to move. The amount of movement of the robot is determined by software processing, and (e) the robot movement corresponding to the amount of movement determined by the software processing is automatically performed. Stage "and to be executed by the rotation is executed.

【0015】そして、前記(b)〜(e)の段階は、前
記(c)の段階でロボットの移動の必要なしとの判断が
出されるまで繰り返される。これにより、ロボットをマ
スタリング姿勢に収束させて原点位置を教示する。
The steps (b) to (e) are repeated until it is determined in the step (c) that the robot does not need to move. Thereby, the robot is converged to the mastering posture and the origin position is taught.

【0016】第1の形態で使用される「一つの組をなす
マスタリング用治具」は、突起とこれを受け入れる整合
した形状と寸法を有する穴を有しているものととするこ
とが出来る。
The "set of mastering jigs" used in the first embodiment may have a projection and a hole having a matching shape and size for receiving the projection.

【0017】本願発明の第2の形態では、「(a)マニ
ュアル操作によって前記ロボットを移動させ、前記ロボ
ットのベース側に手先側を接近させる段階と、(b)前
記ロボットのベース側と手先側を前記弾性体によって弾
性的に結合する段階と、(c)力覚センサを用いて、前
記弾性体の内部応力状態を反映して生み出されている力
あるいはモーメントを検出する段階と、(d)前記検出
結果と前記マスタリング姿勢時のヤコビ行列のデータを
用いてロボットの移動量をソフトウェア処理によって定
める段階と、(e)前記ソフトウェア処理によって定め
られた移動量に相当するロボット移動を自動運転により
実行する段階」が必要回数実行されて、ロボットをマス
タリング姿勢に収束させる。
According to the second aspect of the present invention, "(a) the step of moving the robot by manual operation to bring the hand side closer to the base side of the robot, and (b) the base side and the hand side of the robot. Elastically coupled by the elastic body, and (c) using a force sensor to detect a force or moment generated reflecting the internal stress state of the elastic body, and (d) A step of determining the movement amount of the robot by software processing using the detection result and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture, and (e) the robot movement corresponding to the movement amount determined by the software processing is automatically performed. The step of “doing” is executed a necessary number of times to converge the robot to the mastering posture.

【0018】また、力覚センサによる検出とロボット移
動の繰り返しの要否の判断を実行する場合には、
「(a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記ロボットのベース側に手先側を接近させる段階
と、(b)前記ロボットのベース側と手先側を前記弾性
体によって弾性的に結合する段階と、(c)力覚センサ
を用いて、前記弾性体の内部応力状態を反映して生み出
されている力あるいはモーメントを検出する段階と、
(d)前記検出結果に基づいて前記ロボットの移動の必
要の有無をソフトウェア処理によって判定する段階と、
(e)前記判定結果が前記ロボットの移動の必要である
場合に、前記力あるいはモーメントの検出結果と前記マ
スタリング姿勢時のヤコビ行列のデータを用いてロボッ
トの移動量をソフトウェア処理によって定める段階と、
(f)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段
階」が実行される。そして、前記(b)〜(f)の段階
を、前記(d)の段階でロボットの移動の必要なしとの
判断が出されるまで繰り返し、ロボットをマスタリング
姿勢に収束させる。
Further, in the case of executing the determination by the force sensor and the necessity of repeating the robot movement,
"(A) a step of manually moving the robot to bring the hand side closer to the base side of the robot, and (b) a step of elastically connecting the base side and the hand side of the robot with the elastic body. , (C) detecting a force or moment generated by reflecting the internal stress state of the elastic body using a force sensor,
(D) determining whether or not the robot needs to move based on the detection result by software processing,
(E) when the determination result indicates that the robot needs to move, the amount of movement of the robot is determined by software processing using the force or moment detection result and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture,
(F) The step of executing the robot movement corresponding to the movement amount determined by the software processing by the automatic operation "is executed. Then, the steps (b) to (f) are repeated until it is determined in the step (d) that the robot does not need to move, and the robot is converged to the mastering posture.

【0019】[0019]

【作用】上記いずれの形態をとった場合にも、ロボット
のマスタリング姿勢をとらせる際に、マスタリング姿勢
が実現するまでマニュアル操作に頼る必要がない。即
ち、マニュアル操作によるロボットの移動は、マスタリ
ング姿勢に近い姿勢(第2の形態では、弾性体による結
合を行なう姿勢に相当)を実現するまで行なえば十分で
ある。
In any of the above modes, when the robot takes the mastering posture, it is not necessary to rely on manual operation until the mastering posture is realized. That is, it is sufficient to move the robot by manual operation until it achieves a posture close to the mastering posture (corresponding to the posture in which the elastic body is coupled in the second embodiment).

【0020】そして、以後は自動運転によりロボットを
マスタリング姿勢に収束させることが出来る。自動運転
は、力覚センサの検出出力とそのロボットのマスタリン
グ姿勢時のヤコビ行列のデータを用いて行なわれる。
After that, the robot can be converged to the mastering posture by automatic operation. The automatic driving is performed using the detection output of the force sensor and the data of the Jacobian matrix when the robot is in the mastering posture.

【0021】第1の形態では治具間に作用し合う力ある
いはモーメントをマスタリング姿勢からのずれを表わす
指標として用いられる。また、第2の形態ではベース側
と手先側を弾性的に結合する弾性体の内部応力状態(変
形状態)によって生み出される力あるいはモーメント
が、マスタリング姿勢からのずれを表わす指標として用
いられる。
In the first embodiment, the force or moment acting between the jigs is used as an index indicating the deviation from the mastering posture. Further, in the second embodiment, the force or moment generated by the internal stress state (deformed state) of the elastic body that elastically connects the base side and the hand side is used as an index indicating the deviation from the mastering posture.

【0022】これら指標とマスタリング姿勢時のヤコビ
行列のデータを用いて、ロボットの移動量を計算し、ロ
ボットをマスタリング姿勢に近づく方向に移動させる。
この検出と移動のサイクルを必要回数実行することで、
逐次近似的にロボットはマスタリング姿勢に近づく。マ
スタリング姿勢からのずれを表わす指標が十分に小さい
か否かをソフトウェア処理で判断すれば、より効率的に
マスタリングを行なうことが出来る。
Using these indexes and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture, the movement amount of the robot is calculated, and the robot is moved in the direction approaching the mastering posture.
By performing this detection and movement cycle as many times as necessary,
The robot approaches the mastering posture in a successive approximation. If the software processing determines whether or not the index indicating the deviation from the mastering posture is sufficiently small, the mastering can be performed more efficiently.

【0023】このように、本願発明の方法では、マスタ
リング姿勢をとらせる為の最終調整段階が自動化される
ので、オペレータの作業負担が軽減されると同時に安全
性が高められる。また、ダイヤルゲージの読み取りやロ
ボット移動方向の決定等に要する負担も解消され、マス
タリング姿勢の実現の確認が客観的に行ない得るので、
マスタリング精度の信頼性が向上する。
As described above, in the method of the present invention, the final adjustment step for taking the mastering posture is automated, so that the work load on the operator is reduced and at the same time, the safety is enhanced. In addition, the burden required for reading the dial gauge and determining the robot movement direction is eliminated, and the realization of the mastering posture can be confirmed objectively.
The reliability of mastering accuracy is improved.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、6軸垂直多関節型ロボットの軸構成
を例示したものである。以下、このロボットを例にと
り、本願発明に従ってマスタリングを実行する方法につ
いて説明する。図1において、θ1 〜θ6 は各関節軸1
〜6の角度を表わしている。マスタリングが行なわれて
いない状態では、角度θ1 〜θ6 の原点位置は適当な位
置に予備的に設定されている。また、ロボットの設置さ
れているxyz直交空間の各座標軸の値を図示されてい
るようにとり、x1 〜x6 とする。このxyz直交空間
の原点位置は適当な位置に固定して設定されているもの
とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 illustrates the axial configuration of a 6-axis vertical articulated robot. The method of performing mastering according to the present invention will be described below by taking this robot as an example. In FIG. 1, θ1 to θ6 are joint axes 1
Represents an angle of ~ 6. In the state where mastering is not performed, the origin positions of the angles θ1 to θ6 are preliminarily set to appropriate positions. Further, the values of the coordinate axes of the xyz orthogonal space in which the robot is installed are taken as shown in the figure and set to x1 to x6. The origin position of the xyz orthogonal space is fixed and set at an appropriate position.

【0025】マスタリングを行なう為には、各関節軸の
角度が一意的に定まるようなマスタリング姿勢を定めな
ければならない。これはロボットの軸構成や関節軸リン
ク長などに応じて決められるものであり、マスタリング
姿勢にどのようなものを採用するかということは本願発
明に直接関係する問題ではないので、ここではマスタリ
ング姿勢の決め方自体に関しては詳しく触れない。
In order to perform mastering, it is necessary to determine a mastering posture such that the angle of each joint axis is uniquely determined. This is determined according to the axis configuration of the robot, the joint axis link length, and the like, and what is adopted as the mastering posture is not a problem directly related to the present invention, so here, the mastering posture is used. I will not go into detail about how to decide.

【0026】但し、このマスタリング姿勢を適当に決め
ることにより下記のヤコビ行列が簡単な形で表わされる
ようになるので、このヤコビ行列の形が簡単になるよう
な姿勢をマスタリング姿勢に採用することが好ましいと
言うことは出来る。このヤコビ行列は、関節軸角度を表
わす変数(θ1 〜θ6 )と空間座標に関する位置あるい
は角度を表わす変数(x1 〜x6 )の変換関係を規定す
るものであり、次のように定義される。
However, since the following Jacobian matrix can be expressed in a simple form by appropriately determining this mastering posture, it is possible to adopt a posture in which the form of this Jacobian matrix is simple as the mastering posture. It can be said that it is preferable. This Jacobian matrix defines the conversion relationship between the variables (θ1 to θ6) representing the joint axis angle and the variables (x1 to x6) representing the position or angle with respect to the spatial coordinates, and is defined as follows.

【0027】即ち、記号<>をベクトルを表わす記号と
して、関節軸ベクトル<θ>及び直交空間ベクトル<x
>を、 <θ>=[θ1 ,θ2 ,θ3 ,θ4 ,θ5 ,θ6 ]T <x>=[x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,x5 ,x6 ]T で定義した時に、両者の間に関数関係、 xi =fi (θ1 ,θ2 ,θ3 ,θ4 ,θ5 ,θ6 )、
(i=1,2,...6) が成立する場合に求められる次の6×6の行列が、本事
例におけるヤコビ行列である。
That is, with the symbol <> as a symbol representing a vector, the joint axis vector <θ> and the orthogonal space vector <x
> Is defined as <θ> = [θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6] T <x> = [x1, x2, x3, x4, x5, x6] T , Xi = fi (θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6),
The following 6 × 6 matrix obtained when (i = 1,2, ... 6) holds is the Jacobian matrix in this example.

【0028】[0028]

【数1】 このヤコビ行列を用いれば、 <Δx>=Jx(θ)・<Δθ> ・・・(1) が成立する。ここで、 <Δθ>=[Δθ1 ,Δθ2 ,Δθ3 ,Δθ4 ,Δθ5
,Δθ6 ]T <Δx>=[Δx1 ,Δx2 ,Δx3 ,Δx4 ,Δx5
,Δx6 ]T である。
[Equation 1] If this Jacobian matrix is used, <Δx> = Jx (θ) · <Δθ> (1) holds. Here, <Δθ> = [Δθ1, Δθ2, Δθ3, Δθ4, Δθ5
, Δθ6] T <Δx> = [Δx1, Δx2, Δx3, Δx4, Δx5
, Δx6] T.

【0029】このヤコビ行列Jx(θ)は各関節軸角度
θ1 〜θ6 の値によって変化する。仮にマスタリング姿
勢を適当に定め、このヤコビ行列が簡単且つ正則になる
ようにすれば、ヤコビ行列Jx(θ)の逆行列が簡単な
計算によって求めることが可能になる。この時の関係、 <Δθ>=Jx(θ)-1・<Δx> ・・・(2) が、後述するように、本願発明におけるマスタリング時
のロボットの位置・姿勢の自動調整にで利用される。例
として、ロボットのマスタリング姿勢として図2に示し
たものを採用すれば、ヤコビ行列Jx(θ)の形は次の
式(3)のように簡単化される。式中、a12,a13・・
・a65は0でない実数を表わしており、その値は各関節
軸のリンク長等によって決まる。
The Jacobian matrix Jx (θ) changes depending on the values of the joint axis angles θ1 to θ6. If the mastering posture is appropriately set and this Jacobian matrix is simple and regular, the inverse matrix of the Jacobian matrix Jx (θ) can be obtained by simple calculation. The relationship at this time, <Δθ> = Jx (θ) −1 · <Δx> (2), is used for automatic adjustment of the position / orientation of the robot during mastering in the present invention, as described later. It As an example, if the robot mastering posture shown in FIG. 2 is adopted, the form of the Jacobian matrix Jx (θ) can be simplified as in the following Expression (3). In the formula, a12, a13 ...
・ A65 represents a real number that is not 0, and its value is determined by the link length of each joint axis.

【0030】[0030]

【数2】 この式(3)の逆行列を求めれば、式(2)の関係から
<Δx>が与えられた時に、それを実現する為の各関節
軸の微小変化量<Δθ>を求めることが出来る。
[Equation 2] By obtaining the inverse matrix of this equation (3), when <Δx> is given from the relationship of the equation (2), it is possible to obtain the minute change amount <Δθ> of each joint axis for realizing it.

【0031】次に、以上のことを前提に、本実施例で利
用されるシステムと治具の例、並びにそれを用いたマス
タリングの手順について説明する。
Next, on the premise of the above, an example of a system and a jig used in this embodiment, and a mastering procedure using the same will be described.

【0032】図3は、本願発明を実施する際に利用可能
なシステム構成を要部ブロック図で例示したものであ
る。同図を参照すると、システム全体は、ロボットコン
トローラ10、該ロボットコントローラ10によって制
御されるロボット本体(機構部)RB、ロボット本体の
アーム先端部に支持される力覚センサ30、該力覚セン
サ30の検出信号を処理する信号処理装置30から構成
される。
FIG. 3 is a block diagram showing an essential part of a system configuration that can be used to carry out the present invention. Referring to FIG. 1, the entire system includes a robot controller 10, a robot main body (mechanical portion) RB controlled by the robot controller 10, a force sensor 30 supported by an arm tip of the robot main body, and the force sensor 30. The signal processing device 30 processes the detection signal of.

【0033】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。)11を有し、該CPU1
1には、ROMからなるメモリ12、RAMからなるメ
モリ13、不揮発性メモリ14、ロボットの教示及び他
のシステム各部の動作についての各種の指令入力あるい
は設定値入力を行なうキーボードを備えた教示操作盤1
5、信号処理装置30との間のインターフェイス機能を
果たす入出力装置16、及びロボット本体1の各軸の動
作をサーボ回路18を介して制御するロボット軸制御部
17が、各々バス19を介して接続されている。
The robot controller 10 has a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 11, and the CPU 1
Reference numeral 1 denotes a teaching operation panel equipped with a memory 12 made up of a ROM, a memory 13 made up of a RAM, a non-volatile memory 14, and a keyboard for inputting various commands or set values for teaching the robot and the operation of other system parts. 1
5, the input / output device 16 that functions as an interface with the signal processing device 30, and the robot axis control unit 17 that controls the operation of each axis of the robot body 1 via the servo circuit 18 respectively via the bus 19. It is connected.

【0034】ロボット本体RBのアーム先端部に搭載さ
れる力覚センサ30には、例えば歪ゲージで構成され発
振器により交流駆動される複数のブリッジ回路を内蔵し
た公知の構造のものが使用出来る。力覚センサ30から
は、6軸力の力及びモーメントの各3成分を表わす各検
出信号が信号処理装置20に出力される。
As the force sensor 30 mounted on the tip of the arm of the robot body RB, a well-known structure having a plurality of bridge circuits which are composed of strain gauges and are AC-driven by an oscillator can be used. From the force sensor 30, each detection signal representing each of the three components of the force and moment of the six-axis force is output to the signal processing device 20.

【0035】信号処理装置20に於ける信号処理の概略
を例記すれば、次のようになる。力覚センサ30から出
力された各検出信号は、差動アンプで増幅後、同期整流
されて直流信号に変換された上でマルチプレクサに入力
される。マルチプレクサは、ロボットコントローラ10
のCPU11から入出力装置16を介して受け取る制御
信号に従って、各センサ検出出力成分の信号を順次サン
プルホールド回路及びA/Dコンバータを介して、入出
力装置16へ送り出す。CPU11は、これを順次不揮
発性メモリ14内の所定領域に格納する。格納された力
覚センサ30の検出データは、後述する態様で自動マス
タリングを行なう為のロボット制御に利用される。
The outline of the signal processing in the signal processing device 20 is as follows. Each detection signal output from the force sensor 30 is amplified by a differential amplifier, synchronously rectified and converted into a DC signal, and then input to a multiplexer. The multiplexer is the robot controller 10
According to a control signal received from the CPU 11 via the input / output device 16, the signals of the sensor detection output components are sequentially sent to the input / output device 16 via the sample hold circuit and the A / D converter. The CPU 11 sequentially stores this in a predetermined area in the nonvolatile memory 14. The stored detection data of the force sensor 30 is used for robot control for performing automatic mastering in a manner described later.

【0036】ROM12,RAM13及び不揮発性メモ
リ14は、上記力覚センサ30の検出データの格納の他
に、ロボットコントローラ10自身の動作を制御するプ
ログラム、後述するマスタリングを実行する為の処理、
信号処理装置20との間の信号授受をコントロールする
プログラム並びに各処理の関連設定データの格納等に用
いられる。
The ROM 12, the RAM 13 and the non-volatile memory 14 store the detection data of the force sensor 30, a program for controlling the operation of the robot controller 10 itself, a process for executing mastering described later,
It is used for storing programs for controlling signal exchange with the signal processing device 20 and related setting data for each process.

【0037】更に、不揮発性メモリ14には、(i)力
覚センサ30に設定されたセンサ座標系とロボットに設
定された直交座標系(x1 〜x6 )との間の変換行列の
データ、(ii)入出力装置16を介して受信した検出
信号を後述する計算手順に従って処理し、その結果に基
づいてロボットに指令すべきロボット位置の変位量を計
算し、軸制御器16に計算結果に対応した指令を与える
一連の処理を実行する力制御プログラム並びに関連設定
データが格納されている。
Further, in the non-volatile memory 14, (i) data of a transformation matrix between the sensor coordinate system set in the force sensor 30 and the orthogonal coordinate system (x1 to x6) set in the robot, ii) The detection signal received via the input / output device 16 is processed according to the calculation procedure described later, the displacement amount of the robot position to be commanded to the robot is calculated based on the result, and the axis controller 16 corresponds to the calculation result A force control program for executing a series of processes for giving the command and related setting data are stored.

【0038】次に図4は、図3に示したシステムを用い
て本願発明に係るマスタリング方法を前記第1の形態で
実施する場合に用いられる配置と両治具の形状を説明す
る模式図である。
Next, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the arrangement and the shapes of both jigs used when the mastering method according to the present invention is carried out in the first embodiment using the system shown in FIG. is there.

【0039】同図において、符号110はロボットのベ
ース100に取り付けられる治具を表わし、符号120
はロボットのアーム先端部AMに取り付けられる治具を
表わしている。ベース側の治具110は穴112を有
し、穴112と固定プレート101の間には、符号30
で示された力覚センサが設置されている。固定プレート
101は取り付け穴103a〜103cに差し込まれる
取り付けネジ102a〜102cによってベース100
に対して固着される。
In the figure, reference numeral 110 indicates a jig attached to the base 100 of the robot, and reference numeral 120.
Represents a jig attached to the arm tip portion AM of the robot. The jig 110 on the base side has a hole 112, and the reference numeral 30 is provided between the hole 112 and the fixing plate 101.
The force sensor indicated by is installed. The fixing plate 101 is mounted on the base 100 by mounting screws 102a to 102c which are inserted into the mounting holes 103a to 103c.
Fixed against.

【0040】ベース側の治具110の穴112は、外面
中央部に本体外縁部と同心状に設けられている。穴11
2は楕円形の開口部を有し、開口部から底部にかけて楕
円錐台状のくり抜き部113を有している。
The hole 112 of the jig 110 on the base side is provided in the center of the outer surface concentrically with the outer edge of the main body. Hole 11
2 has an elliptical opening, and has an elliptical truncated cone-shaped cutout 113 from the opening to the bottom.

【0041】一方、アーム先端部側の治具120は、フ
ランジ121に対して取り付け穴125を介して取り付
けられている(取り付けネジは記載省略)。治具120
は突起123を有し、突起123の外周面124はベー
ス側治具110の穴112内のくり抜き部113と整合
した寸法と形状を有している。従って、突起123の外
周面が抜き部113と完全に密着し、突起部123が穴
112に完全に嵌合させた状態において、治具110,
120の位置・姿勢関係は一意的に決まる。そこで、両
治具110,120の形状と寸法は、この完全嵌合状態
を実現するロボットの姿勢(当然一意的に決まる。)が
マスタリング姿勢となるように設計されている。
On the other hand, the jig 120 on the arm tip side is attached to the flange 121 through the attachment hole 125 (the attaching screw is not shown). Jig 120
Has a projection 123, and the outer peripheral surface 124 of the projection 123 has a size and shape that match with the hollow portion 113 in the hole 112 of the base side jig 110. Therefore, when the outer peripheral surface of the protrusion 123 is completely in close contact with the punched portion 113 and the protrusion 123 is completely fitted in the hole 112, the jig 110,
The position / orientation relationship of 120 is uniquely determined. Therefore, the shapes and dimensions of both jigs 110 and 120 are designed so that the posture of the robot that realizes this completely fitted state (which is naturally determined) is the mastering posture.

【0042】力覚センサ30は、治具120が治具11
0と機械的に接触することにより、治具110に力ある
いはモーメントが作用した時にこれを検出して、ロボッ
トコントローラ10に伝える。図3の関連説明で述べた
ように、センサ座標系と直交座標系(x1 〜x6 )の変
換関係を定めるキャリブレーションが完了しているの
で、力覚センサ30は、治具110に作用する力とモー
メントを、x1 ,x2 ,x3 各方向の力(並進力)とx
1 ,x2 ,x3 各軸周り(x4 ,x5 ,x6 の方向)の
モーメントに分けて計測し、ロボットコントローラ10
に伝えることが出来る。
In the force sensor 30, the jig 120 is the jig 11
By mechanically making contact with 0, when a force or moment acts on the jig 110, this is detected and transmitted to the robot controller 10. As described in the related description of FIG. 3, since the calibration that defines the conversion relationship between the sensor coordinate system and the Cartesian coordinate system (x1 to x6) has been completed, the force sensor 30 detects the force acting on the jig 110. And moment, x1, x2, x3 force in each direction (translational force) and x
The robot controller 10 measures by dividing the moment around each of the axes 1, 2, and x3 (in the directions of x4, x5, and x6).
You can tell

【0043】図3に示したシステム及び図4に示した治
具を用いて、マスタリングを実行する手順と処理につい
て以下に説明する。先ず、図4に示した治具が完全な嵌
合状態に達した時にとるべき、目標値(6軸力)を予め
設定しておく。ここでは、これを次式で表わす。
A procedure and a process for executing mastering using the system shown in FIG. 3 and the jig shown in FIG. 4 will be described below. First, a target value (six-axis force) to be taken when the jig shown in FIG. 4 reaches a completely fitted state is set in advance. Here, this is expressed by the following equation.

【0044】[0044]

【数3】 上記式中、左辺<Fd>は6軸力を表わすベクトルで、
その第1成分のみが0でない値−Fd1 となってい
る。これは、治具120の突起123が穴112に完全
に嵌合された状態では、突起123の外周面124が穴
112のくり抜き部113の内壁面に押し付けられる
が、治具110を横断方向にずらしたり、穴112の奥
行き方向に沿った軸周りでひねったりする力は働かない
ことに対応している。
(Equation 3) In the above equation, the left side <Fd> is a vector representing the 6-axis force,
Only the first component has a non-zero value -Fd1. This is because when the projection 123 of the jig 120 is completely fitted in the hole 112, the outer peripheral surface 124 of the projection 123 is pressed against the inner wall surface of the hollow portion 113 of the hole 112, but the jig 110 is moved in the transverse direction. It corresponds to the fact that the force of shifting or twisting around the axis along the depth direction of the hole 112 does not work.

【0045】従って、第1成分の値−Fd1 は、完全嵌
合時に考えられる適度な押し付け力に相当する大きさに
設定されることが好ましい。また、この−Fd1 値の設
定は、教示操作盤16からのマニュアル入力で設定ある
いは更新し得るようにすることが好ましい。治具11
0,120の取り付け、−Fd1 値あるいは後述するし
き値ε及び定数k、マスタリング状態におけるヤコビ行
列データ(前出の行列要素a12,a13等・・・のデー
タ)の等の入力、設定を含む準備が完了したならば、マ
スタリングを開始する。以下、図5に示したフローチャ
ートを参照して説明する。
Therefore, it is preferable that the value -Fd1 of the first component is set to a magnitude corresponding to an appropriate pressing force considered at the time of complete fitting. Further, it is preferable that the -Fd1 value can be set or updated by manual input from the teaching operation panel 16. Jig 11
Preparation including installation of 0, 120, input of -Fd1 value or threshold value ε and constant k which will be described later, Jacobi matrix data in mastering state (data of matrix elements a12, a13, etc. above). When is completed, start mastering. Hereinafter, description will be made with reference to the flowchart shown in FIG.

【0046】先ず、ロボットをマニュアル操作(ジョグ
送り)によって移動させ、治具120の突起123を治
具110の穴112内に嵌入し、略嵌合状態(不完全な
嵌合状態)とする(ステップS1)。なお、もしもマニ
ュアル操作のみで完全嵌合状態が実現してしまっても差
し支えない。
First, the robot is moved by manual operation (jog feed), and the projection 123 of the jig 120 is fitted into the hole 112 of the jig 110 to be in a substantially fitted state (incomplete fitted state) ( Step S1). It should be noted that there is no problem even if the completely fitted state is realized only by manual operation.

【0047】次いで、教示操作盤15を操作して自動マ
スタリングを行なうモードに切り換える(ステップS
2)。これにより、ステップ3以下の処理を実行するプ
ログラムが起動される。自動マスタリングが開始される
と、ステップS3で力覚センサ30の検出出力が読まれ
る。力覚センサ30の検出出力は6軸力に対応した6成
分F1 〜F6 を持つ下記のベクトル<F>で表わすこと
が出来る。
Then, the teaching operation panel 15 is operated to switch to a mode for automatic mastering (step S).
2). As a result, a program that executes the processing of step 3 and subsequent steps is started. When the automatic mastering is started, the detection output of the force sensor 30 is read in step S3. The detection output of the force sensor 30 can be represented by the following vector <F> having 6 components F1 to F6 corresponding to the 6-axis force.

【0048】[0048]

【数4】 続くステップS4で、ロボットコントローラ10に読み
取られた<F>と設定された<Fd>との差異の程度が
適当な判定式に従って判断される。ここでは、<Fd>
と<F>の差のベクトルのノルム|<Fd>−<F>|
が予め設定されたしきい値ε(小さな正の値)と比較さ
れる(ステップS4)。
[Equation 4] In the following step S4, the degree of difference between <F> read by the robot controller 10 and the set <Fd> is determined according to an appropriate determination formula. Here, <Fd>
Norm of vector of difference between <F> and <F> | <Fd>-<F> |
Is compared with a preset threshold value ε (small positive value) (step S4).

【0049】もしも、ステップS1のマニュアル操作の
みで既に完全嵌合状態が実現していれば、ステップS4
でイエスの判断が出されるが、通常は第1回目のステッ
プS4の判断はノーとなる。従って、ステップS4から
ステップS5へ進むことになる。ステップS5では、次
の式(4)が計算される。 <Δx>=k・(<Fd>−<F>) ・・・(4) ここでkは、両治具の嵌合状態の不完全さに応じてどの
程度の割合でロボット移動を行なわせるかを決定する因
子として予め設定されている定数である。一般にはこの
値が小さい程ロボットの動きは微細となるが、余りにも
小さ過ぎるとマスタリングに時間がかかることになる。
反対に、kの値が大き過ぎるとロボットがマスタリング
姿勢に収束しなくなる恐れがある。従って、このkの値
は、例えば適当な実験あるいは使用経験に照らして適当
な値に設定されることが望ましい。
If the completely fitted state has already been achieved only by the manual operation in step S1, step S4
However, the judgment in step S4 of the first time is normally NO. Therefore, the process proceeds from step S4 to step S5. In step S5, the following equation (4) is calculated. <Δx> = k · (<Fd> − <F>) (4) Here, k is the rate at which the robot moves in accordance with the imperfect fitting state of both jigs. It is a constant set in advance as a factor that determines whether or not. Generally, the smaller this value, the finer the movement of the robot, but if it is too small, mastering will take time.
On the contrary, if the value of k is too large, the robot may not converge to the mastering posture. Therefore, it is desirable that the value of k be set to an appropriate value in view of, for example, an appropriate experiment or experience in use.

【0050】ステップS5で式(4)が計算されたなら
ば、更に前出の式(2)の関係と合わせてロボットの各
関節軸の移動量<Δθ>を算出する(ステップS6)。
ここで、ヤコビ行列Jx(θ)が必要となるが、既にロ
ボットはマスタリング姿勢に近い姿勢をとっているの
で、前出の式(3)の形を持つマスタリング状態のヤコ
ビ行列を近似的に使用することが出来る。
When the equation (4) is calculated in step S5, the movement amount <Δθ> of each joint axis of the robot is calculated in combination with the relation of the above equation (2) (step S6).
Here, the Jacobian matrix Jx (θ) is required, but since the robot has already taken a posture close to the mastering posture, the Jacobian matrix in the mastering state having the form of the above equation (3) is approximately used. You can do it.

【0051】続いて、ステップS6で算出された移動量
<Δθ>に従ってロボットを移動させる(ステップS
7)。このロボット移動は<Fd>−<F>を補償する
方向に行なわれるので、k値の設定が過剰に大きくない
限り、両治具110,120の嵌合状態はより完全なも
のに近づくことになる。この移動は当然自動運転で行な
われるから、オペレータにとって作業負担が軽く危険を
伴うこともない。
Then, the robot is moved according to the movement amount <Δθ> calculated in step S6 (step S6).
7). Since this robot movement is performed in the direction of compensating <Fd>-<F>, the fitting state of both jigs 110 and 120 approaches a more complete one unless the k value is set excessively large. Become. Since this movement is automatically performed, the operator's work load is light and there is no danger.

【0052】以上の処理が完了したら、再度ステップS
3、ステップS4を実行し、嵌合状態の完全度をチェッ
クする。もしも、未だに|<Fd>−<F>|≧εであ
れば、嵌合状態の完全度が不十分と判断し、ステップS
5〜ステップS7を再実行する。ロボットはこの時、前
回よりもマスタリング姿勢に近づいている筈であるか
ら、ステップ5で式(3)のヤコビ行列を使用したこと
による誤差はより小さくなっていると考えられる。
When the above processing is completed, step S
3. Execute step S4 to check the completeness of the fitted state. If | <Fd>-<F> | ≧ ε, it is determined that the completeness of the fitted state is insufficient, and step S
5 to step S7 are re-executed. At this time, the robot should be closer to the mastering posture than at the previous time, so it is considered that the error due to the use of the Jacobian matrix of the equation (3) in Step 5 is smaller.

【0053】以下、ステップS4でイエスの判断が出さ
れるまで上記処理サイクルを繰り返す。ステップS4で
イエスの判断が出されたならば、完全嵌合状態、即ち、
マスタリング姿勢が実現されたものと判断し、その時の
各関節軸値を原点位置としてロボットに教示する(ステ
ップS8)。そして、マスタリングの終了を表わす信号
を出力して、例えば教示操作盤15に表示させ(ステッ
プS9)、全処理を終了する。
Hereinafter, the above-mentioned processing cycle is repeated until a positive determination is made in step S4. If the judgment in step S4 is YES, the state of complete fitting, that is,
It is determined that the mastering posture has been realized, and the joint axis values at that time are taught as origin positions to the robot (step S8). Then, a signal indicating the end of mastering is output and displayed on, for example, the teaching operation panel 15 (step S9), and the entire process is ended.

【0054】なお、本実施例では図2に示したマスタリ
ング姿勢が指定された図1に示した軸構成のロボットに
本願発明を適用したケースを説明したが、本願発明の適
用対象ロボットがこれに限定されるものでないことはこ
れまでの説明から明らかである。力覚センサ30の設置
についても、ベース側ではなく、治具120とアーム先
端部AMの間としても良い。
In this embodiment, the case in which the present invention is applied to the robot having the axis configuration shown in FIG. 1 in which the mastering posture shown in FIG. 2 is designated has been described. It is clear from the above description that it is not limited. The force sensor 30 may be installed between the jig 120 and the arm tip portion AM instead of the base side.

【0055】また、使用する治具についても、図4に示
したものはあくまで例示であり、マスタリング姿勢と特
定の力作用関係の対応が可能な組合せならば、任意の形
状の治具が採用可能である。更に、一方または両方の治
具に弾性を持たせ、マスタリング姿勢への収束をより滑
らかなものとすることも可能である。
As for the jigs to be used, those shown in FIG. 4 are merely examples, and jigs of any shape can be adopted as long as they are combinations that can correspond to the mastering posture and a specific force action relationship. Is. Further, it is possible to make one or both jigs have elasticity to make the convergence to the mastering posture smoother.

【0056】弾性を利用するもう一つの方法は、ベース
に取り付けた治具と手先に取り付けた治具がある程度接
近した時点で、両者を弾性的に結合することである。こ
れにより、マスタリング姿勢へ収束する方向へのロボッ
ト移動が滑らかに行なわれ易くなり、自動運転時に両者
が離隔する方向にロボットが移動することがより確実に
防止される。
Another method of utilizing elasticity is to elastically connect the jig attached to the base and the jig attached to the hand to each other when the jig is approached to some extent. This facilitates smooth movement of the robot in the direction in which the robot converges to the mastering posture, and more reliably prevents the robot from moving in the direction in which the robot and the robot are separated from each other during automatic operation.

【0057】両治具が接近した時点で両者を弾性体で結
合させる方法を採用する場合には、両治具の「特定の位
置関係」、即ち、マスタリング姿勢時の位置関係と、両
治具を結合するように装着された弾性体の特定の変形状
態(例えば、軸方向への一定値の圧力のみが存在し、他
の応力成分は0の状態)とを対応させる設計としても良
い。この方法では、治具は弾性体の取り付け部の役割を
果たせば良いので、ベースの取り付け部自身あるいはロ
ボット手先部自身が「治具」として機能することにな
る。
When the method of joining both jigs with an elastic body when they approach each other is adopted, the "specific positional relationship" between the jigs, that is, the positional relationship in the mastering posture and the jigs May be designed so as to correspond to a specific deformation state of the elastic body mounted so as to couple with each other (for example, there is only a constant pressure in the axial direction and other stress components are 0). In this method, since the jig only needs to play the role of the elastic body mounting portion, the base mounting portion itself or the robot hand portion itself functions as a "jig".

【0058】図6は、この方式を採用した本願発明の前
記第2の形態に相当する変形例を示している。この例で
は、力覚センサ30の固定された弾性体130が、ベー
ス100の固定プレート105に対して、フランジ13
1を介して予め取り付けられている。符号132a,1
32bは取り付けネジである。そして、図6(1)に示
したように、アーム先端部AMがベース100に取り付
けられた弾性体130のフランジ133に接近した時点
で、弾性体130を適当に変形させながらフランジ13
3をアーム先端部AMの装着部(図示せず。)にネジ1
34a,134bを用いて取り付ける。
FIG. 6 shows a modified example corresponding to the second mode of the present invention in which this system is adopted. In this example, the elastic body 130 to which the force sensor 30 is fixed is fixed to the fixing plate 105 of the base 100 by the flange 13.
It is attached in advance through 1. Reference numeral 132a, 1
32b is a mounting screw. Then, as shown in FIG. 6A, when the arm tip portion AM approaches the flange 133 of the elastic body 130 attached to the base 100, the flange 13 is appropriately deformed while deforming the elastic body 130 appropriately.
3 to the mounting portion (not shown) of the arm tip portion AM, and screw 1
Attach using 34a, 134b.

【0059】なお、弾性体130を取り付ける順序を入
れ換えて、アーム先端部AMに弾性体130を取り付け
た状態で、ベース100に接近し、次いで弾性体130
をベース100の固定プレート105に取り付けるよう
にしても良い。その場合、力覚センサ30の設置位置
は、アーム先端部AMと弾性体30の間とすることが好
ましい。
The order in which the elastic body 130 is attached is changed, and the elastic body 130 is attached to the arm tip portion AM, and the elastic body 130 approaches the base 100, and then the elastic body 130.
May be attached to the fixed plate 105 of the base 100. In that case, the installation position of the force sensor 30 is preferably between the arm tip portion AM and the elastic body 30.

【0060】弾性体130にひねりやたわみがなく、円
柱軸方向の適当な値の圧力(前出の−Fd1 に相当)の
みが存在するようなベースの取り付け部(治具110に
相当)とロボット手先の取り付け部(治具120に相
当)の位置関係の実現時をもってマスタリング姿勢とす
る設計を行なっておけば、図6(1)の状態から先に説
明した力覚センサ30を用いた自動運転によって、図6
(2)に示したマスタリング姿勢に到達出来る。
The base 130 (corresponding to the jig 110) and the robot in which the elastic body 130 has no twist or flexure and only a proper pressure (corresponding to -Fd1) in the axial direction of the cylinder exists. If the mastering posture is designed when the positional relationship of the attachment part of the hand (corresponding to the jig 120) is realized, the automatic driving using the force sensor 30 described above from the state of FIG. 6 (1). By FIG.
The mastering posture shown in (2) can be reached.

【0061】即ち、弾性体130の変形状態に応じて生
み出される力とモーメントが力覚センサ30によって感
知されると、弾性体130にひねりやたわみが解消さ
れ、設定された圧力のみが残る方向へ、ロボットが移動
される。必要に応じて、力覚センサ30による検出とロ
ボット移動を所要回数繰り返せば、ロボットはやがて図
6(2)に示したマスタリング姿勢に収束する。この間
の処理は、図5のフローチャートを参照して説明したも
のと同様である。
That is, when the force and the moment generated according to the deformed state of the elastic body 130 are sensed by the force sensor 30, the elastic body 130 is free from twisting and bending, and only the set pressure remains. , The robot is moved. If necessary, the detection by the force sensor 30 and the movement of the robot are repeated a required number of times, and the robot eventually converges to the mastering posture shown in FIG. 6 (2). The processing during this period is similar to that described with reference to the flowchart in FIG.

【0062】[0062]

【発明の効果】本願発明によれば、マスタリング姿勢を
とらせる為の最終調整段階が自動化されるので、オペレ
ータがマニュアル操作から解放され、作業が簡単且つ安
全なものとなる。また、ダイヤルゲージの読み取りやロ
ボット移動方向の決定等に要する負担も解消され、マス
タリング姿勢の実現の確認が客観的に行ない得るので、
マスタリング精度の信頼性が向上する。
According to the present invention, since the final adjusting step for taking the mastering posture is automated, the operator is freed from manual operation, and the work is simple and safe. In addition, the burden required for reading the dial gauge and determining the robot movement direction is eliminated, and the realization of the mastering posture can be confirmed objectively.
The reliability of mastering accuracy is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本願発明の方法の適用対象とされる6軸垂直多
関節型ロボットの軸構成を示したものである。
FIG. 1 shows an axial configuration of a 6-axis vertical articulated robot to which the method of the present invention is applied.

【図2】図1に示した軸構成を有する6軸垂直多関節型
ロボットのマスタリング姿勢を例示したものである。
FIG. 2 illustrates a mastering posture of a 6-axis vertical articulated robot having the axis configuration shown in FIG.

【図3】本願発明を実施する際に利用可能なシステム構
成を要部ブロック図で例示したものである。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an essential part of a system configuration that can be used when implementing the present invention.

【図4】図3に示したシステムを用いて本願発明に係る
マスタリング方法を実施する場合に用いられる配置と両
治具の形状を説明する模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an arrangement and a shape of both jigs used when the mastering method according to the present invention is carried out using the system shown in FIG.

【図5】本実施例におけるマスタリングの手順と処理を
説明するフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a mastering procedure and processing according to the present exemplary embodiment.

【図6】弾性体を利用した本願発明の一つの変形例を説
明する図で、(1)は自動運転開始時の状態を表わし、
(2)はマスタリング姿勢実現時の状態を表わしてい
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating one modified example of the present invention using an elastic body, in which (1) represents a state at the time of starting automatic operation,
(2) represents the state when the mastering posture is realized.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜6 ロボットの関節軸 10 ロボットコントローラ 11 中央演算処理装置(CPU) 12 ROM 13 RAM 14 不揮発性メモリ 15 教示操作盤 16 入出力装置 17 ロボット軸制御部 18 サーボ回路 19 バス 20 信号処理装置 30 力覚センサ 100 ベース 101,105 固定プレート 102a〜102c 取り付けネジ 103a〜103c 取り付穴 110 治具(ベース側) 112 穴 113 くり抜き部 120 治具(アーム先端側) 121 フランジ 123 突起 124 突起の外周面 125 取り付け穴 130 弾性体 131,133 フランジ 132a,132b,134a,134b 取り付けネ
ジ AM ロボットアーム先端部 RB ロボット
1 to 6 robot joint axis 10 robot controller 11 central processing unit (CPU) 12 ROM 13 RAM 14 non-volatile memory 15 teaching operation panel 16 input / output device 17 robot axis control unit 18 servo circuit 19 bus 20 signal processing unit 30 force Sensor 100 base 101, 105 fixing plate 102a to 102c mounting screw 103a to 103c mounting hole 110 jig (base side) 112 hole 113 hollow portion 120 jig (arm tip side) 121 flange 123 protrusion 124 outer peripheral surface 125 of protrusion 125 Mounting hole 130 Elastic body 131, 133 Flange 132a, 132b, 134a, 134b Mounting screw AM Robot arm tip RB robot

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一つの組をなすマスタリング用治具をロ
ボットのベース側と手先側に各々取り付け、両者に特定
の位置関係をとらせた状態をもってマスタリング姿勢と
するロボットのマスタリング方法であって、 (a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記両治具に少なくとも特定の位置関係に近い位置
関係を実現させる段階と、 (b)力覚センサを用い、前記両治具のその時点におけ
る位置関係と前記特定の位置関係の間の差異を反映して
前記両治具間に作用している力あるいはモーメントを検
出する段階と、 (c)前記検出結果と前記マスタリング姿勢時のヤコビ
行列のデータを用いてロボットの移動量をソフトウェア
処理によって定める段階と、 (d)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段階
とを含み、 前記(b)〜(d)の段階を必要回数実行することによ
って前記ロボットをマスタリング姿勢に収束させ、前記
ロボットに原点位置を教示する前記ロボットのマスタリ
ング方法。
1. A mastering method for a robot, wherein a set of mastering jigs are attached to a base side and a hand side of a robot, respectively, and a mastering posture is established in a state where they have a specific positional relationship. (A) a step of manually moving the robot to realize a positional relationship close to at least a specific positional relationship between the jigs, and (b) a position of both jigs at that time using a force sensor. Detecting the force or moment acting between the two jigs by reflecting the difference between the relationship and the specific positional relationship, and (c) the detection result and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture. And a step of determining the amount of movement of the robot by software processing, and (d) a step corresponding to the amount of movement determined by the software processing. And a step of performing a step movement by an automatic operation, the steps (b) to (d) are performed a required number of times to converge the robot to a mastering posture, and teach the origin position to the robot. Mastering method.
【請求項2】 一つの組をなすマスタリング用治具をロ
ボットのベース側と手先側に各々取り付け、両者に特定
の位置関係をとらせた状態をもってマスタリング姿勢と
するロボットのマスタリング方法であって、 (a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記両治具に少なくとも特定の位置関係に近い位置
関係を実現させる段階と、 (b)力覚センサを用い、前記両治具のその時点におけ
る位置関係と前記特定の位置関係の間の差異を反映して
前記両治具間に作用している力あるいはモーメントを検
出する段階と、 (c)前記検出結果に基づいて前記ロボットの移動の必
要の有無をソフトウェア処理によって判定する段階と、 (d)前記判定結果が前記ロボットの移動の必要である
場合に、前記力あるいはモーメントの検出結果と前記マ
スタリング姿勢時のヤコビ行列のデータを用いてロボッ
トの移動量をソフトウェア処理によって定める段階と、 (e)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段階
とを含み、 前記(b)〜(e)の段階を、前記(c)の段階で前記
ロボットの移動の必要なしとの判断が出されるまで繰り
返すことによって前記ロボットをマスタリング姿勢に収
束させ、前記ロボットに原点位置を教示する、前記ロボ
ットのマスタリング方法。
2. A method of mastering a robot, wherein a pair of mastering jigs are attached to a base side and a hand side of a robot, respectively, and a mastering posture is established in a state where they have a specific positional relationship. (A) a step of manually moving the robot to realize a positional relationship close to at least a specific positional relationship between the jigs, and (b) a position of both jigs at that time using a force sensor. Detecting the force or moment acting between the jigs by reflecting the difference between the relationship and the specific positional relationship, and (c) moving the robot based on the detection result. Determining the presence or absence by software processing, and (d) detecting the force or moment when the determination result indicates that the robot needs to move. A step of determining the movement amount of the robot by software processing using the result and the data of the Jacobian matrix in the mastering posture; and (e) a step of automatically performing robot movement corresponding to the movement amount determined by the software processing. And the steps (b) to (e) are repeated until it is determined in the step (c) that the robot does not need to move, thereby causing the robot to converge to the mastering posture. A method of mastering a robot, wherein the origin position is taught to the robot.
【請求項3】 前記一つの組をなすマスタリング用治具
が、突起とこれを受け入れる整合した形状と寸法を有す
る穴を有している請求項1または請求項2に記載された
ロボットのマスタリング方法。
3. The method of mastering a robot according to claim 1, wherein the one set of mastering jigs has a protrusion and a hole having a shape and a size for receiving the protrusion. .
【請求項4】 弾性体でロボットのベース側と手先側を
弾性的に結合し、前記弾性体に特定の内部応力状態をと
らせた状態をもってマスタリング姿勢とするロボットの
マスタリング方法であって、 (a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記ロボットのベース側に手先側を接近させる段階
と、 (b)前記ロボットのベース側と手先側を前記弾性体に
よって弾性的に結合する段階と、 (c)力覚センサを用いて、前記弾性体の内部応力状態
を反映して生み出されている力あるいはモーメントを検
出する段階と、 (d)前記検出結果と前記マスタリング姿勢時のヤコビ
行列のデータを用いてロボットの移動量をソフトウェア
処理によって定める段階と、 (e)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段階
とを含み、 前記(b)〜(e)の段階を必要回数実行することによ
って前記ロボットをマスタリング姿勢に収束させ、前記
ロボットに原点位置を教示する前記ロボットのマスタリ
ング方法。
4. A mastering method for a robot, wherein a base side and a hand side of the robot are elastically coupled with an elastic body, and the elastic body has a specific internal stress state in a mastering posture. a) moving the robot by manual operation to bring the hand side closer to the base side of the robot; (b) elastically coupling the base side and the hand side of the robot with the elastic body; c) detecting a force or moment generated by reflecting the internal stress state of the elastic body using a force sensor, and (d) the detection result and the data of the Jacobian matrix at the mastering posture. And a step of determining the movement amount of the robot by software processing, and (e) a robot corresponding to the movement amount determined by the software processing. Mastering of the robot, in which the robot is converged to a mastering posture by performing the steps (b) to (e) a required number of times and teaching the origin position to the robot. Method.
【請求項5】 弾性体でロボットのベース側と手先側を
弾性的に結合し、前記弾性体に特定の内部応力状態をと
らせた状態をもってマスタリング姿勢とするロボットの
マスタリング方法であって、 (a)マニュアル操作によって前記ロボットを移動さ
せ、前記ロボットのベース側に手先側を接近させる段階
と、 (b)前記ロボットのベース側と手先側を前記弾性体に
よって弾性的に結合する段階と、 (c)力覚センサを用いて、前記弾性体の内部応力状態
を反映して生み出されている力あるいはモーメントを検
出する段階と、 (d)前記検出結果に基づいて前記ロボットの移動の必
要の有無をソフトウェア処理によって判定する段階と、 (e)前記判定結果が前記ロボットの移動の必要である
場合に、前記力あるいはモーメントの検出結果と前記マ
スタリング姿勢時のヤコビ行列のデータを用いてロボッ
トの移動量をソフトウェア処理によって定める段階と、 (f)前記ソフトウェア処理によって定められた移動量
に相当するロボット移動を自動運転により実行する段階
とを含み、 前記(b)〜(f)の段階を、前記(d)の段階で前記
ロボットの移動の必要なしとの判断が出されるまで繰り
返すことによって前記ロボットをマスタリング姿勢に収
束させ、前記ロボットに原点位置を教示する、前記ロボ
ットのマスタリング方法。
5. A mastering method for a robot, wherein a base side and a hand side of the robot are elastically coupled with an elastic body, and the elastic body is brought into a mastering posture with a specific internal stress state. a) moving the robot by manual operation to bring the hand side closer to the base side of the robot; (b) elastically coupling the base side and the hand side of the robot with the elastic body; c) detecting a force or moment generated by reflecting the internal stress state of the elastic body using a force sensor, and (d) whether or not the robot needs to move based on the detection result. And (e) the result of detection of the force or moment when the determination result indicates that the robot needs to move. The step of determining the amount of movement of the robot by software processing using the data of the Jacobian matrix in the mastering posture, and (f) the step of executing robot movement corresponding to the amount of movement determined by the software processing by automatic operation. By including the steps (b) to (f) until it is determined that the robot does not need to move in the step (d), the robot converges to the mastering posture, and A method for mastering the robot, wherein the origin position is taught.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010531238A (en) * 2007-05-16 2010-09-24 エーエスアーベー カッティング システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Apparatus and method for position adjustment of universal bearing device for cutting machine
JP2014133286A (en) * 2013-01-10 2014-07-24 Fujitsu Ltd Component loading apparatus, correction device, correction method, correction program, position-teaching correction method, and position-teaching jig
JP2015100863A (en) * 2013-11-22 2015-06-04 キヤノン株式会社 Teaching method for robot
CN107942932A (en) * 2017-11-23 2018-04-20 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 A kind of quick change probe-type gauge head and measuring method that table is played for lathe

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Effective date: 20031202