JPH08174453A - Measuring device of positioning error in robot device and correcting method for positioning error - Google Patents

Measuring device of positioning error in robot device and correcting method for positioning error

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JPH08174453A
JPH08174453A JP32111994A JP32111994A JPH08174453A JP H08174453 A JPH08174453 A JP H08174453A JP 32111994 A JP32111994 A JP 32111994A JP 32111994 A JP32111994 A JP 32111994A JP H08174453 A JPH08174453 A JP H08174453A
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JP
Japan
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robot
positioning error
error
arm
positioning
Prior art date
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Pending
Application number
JP32111994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Nakahara
裕明 中原
Kunio Miyawaki
国男 宮脇
Masashi Shinkawa
正志 新川
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Zosen Corp filed Critical Hitachi Zosen Corp
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Publication of JPH08174453A publication Critical patent/JPH08174453A/en
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Abstract

PURPOSE: To easily find a formula for showing the positioning error, taking in account a link parameter of an arm of a robot device, so as to easily estimate the positioning error by finding respective influence coefficients and respective link parameter errors on the basis of an action command value and the distance measured by a reference body. CONSTITUTION: A coordinate of the action target position of a robot 1 is input into a computer device 19, a positioning coordinate of a X-Y table 13 is calculated, and the calculated coordinate is sent to as a command value to a table controller 14. The X-Y table 13 is moved according to the command value, and a Z-target 17 above the table is moved to the specified position. A measuring body 18 provided on the tip of the arm 3 of the robot 1 is approached to the target 17 according to an NC data 15, the joint angle is calculated by the computer 19, and the influence coefficient wherein respective link parameters affect the positioning error is calculated. After the action of the robot 1 is completed, the positioning error dN is measured by the measuring body 18.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット装置における
位置決め誤差の計測装置および位置決め誤差の補正方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning error measuring device and a positioning error correcting method in a robot device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、出荷前のロボット、または作業現
場で使用されているロボットに対し、そのロボットの位
置決め誤差を補正する場合、実際のロボットを作動させ
て、その時の位置決めのずれ量を、作業者がその経験に
より把握することにより行われていた。すなわち、作業
者の経験に基づき、制御プログラム内部のパラメータを
変更したり、実際の駆動機構に修正を施すことにより、
ロボットの性能の維持、向上が図られていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a positioning error of a robot before shipment or a robot used at a work site is corrected, an actual robot is operated and the deviation amount of positioning at that time is calculated. It was done by the operator's understanding of the experience. That is, based on the experience of the operator, by changing the parameters inside the control program or by modifying the actual drive mechanism,
The performance of the robot was maintained and improved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したような、ロボ
ットの位置決め誤差の補正の仕方によると、ロボットご
とに、作業員が、ロボットの位置決めの誤差を判断する
とともに、この判断に基づき、制御プログラム内部のパ
ラメータを変更したり、ロボットの駆動機構に修正を施
す作業には、多くの経験を有するとともに、その補正作
業に多くの時間を要するという問題があった。
According to the method of correcting the positioning error of the robot as described above, the operator determines the positioning error of the robot for each robot and, based on this determination, the control program. There has been a problem that a lot of experience is required to change the internal parameters and the work of correcting the drive mechanism of the robot, and a lot of time is required for the correction work.

【0004】そこで、本発明は上記問題を解消し得るロ
ボット装置における位置決め誤差の計測装置および位置
決め誤差の補正方法を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a positioning error measuring device and a positioning error correcting method in a robot apparatus which can solve the above problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のロボット装置における位置決め誤差の計測
装置は、複数のリンクからなるアームを有する多関節ロ
ボット装置における位置決め誤差の計測装置であって、
X−Yテーブル上またはロボット装置のアーム先端の一
方に、XYZ方向における基準面を有する基準体を配置
するとともに、他方にこれら各基準面までの距離を測定
する測定体を配置し、ロボット装置に動作指令を出力す
る制御装置と、この制御装置から上記動作指令値および
上記基準体により測定された距離を入力して、ロボット
アーム先端の位置決め誤差が、それぞれ影響係数が剰算
されてなる複数個のリンクパラメータ誤差の総和で表さ
れるようにされた式を用いて、上記各影響係数および各
リンクパラメータ誤差を求める演算処理装置とから構成
したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a positioning error measuring apparatus in a robot apparatus according to the present invention is a positioning error measuring apparatus in an articulated robot apparatus having an arm composed of a plurality of links. ,
A reference body having a reference plane in the XYZ directions is arranged on one of the XY table or the arm tip of the robot apparatus, and a measuring body for measuring the distance to each of these reference planes is arranged on the other side, and the robot apparatus is provided with A control device that outputs a motion command and a plurality of motion error values and the distance measured by the reference body from the control device, and the positioning error of the robot arm tip is calculated by adding the respective influence coefficients. And an arithmetic processing unit that obtains each influence coefficient and each link parameter error by using an expression represented by the sum of the link parameter errors.

【0006】また、本発明のロボット装置における位置
決め誤差の補正方法は、上記の計測装置により求められ
た影響係数および各リンクパラメータ誤差の積和に基づ
き、ロボット装置のアーム先端の位置決め誤差を推定
し、この推定値を無くすような各リンクパラメータ誤差
を求め、この求められた各リンクパラメータ誤差に基づ
き、ロボット装置のアーム動作指令値を補正する方法で
ある。
Further, the method of correcting the positioning error in the robot apparatus of the present invention estimates the positioning error of the arm tip of the robot apparatus based on the sum of products of the influence coefficient and each link parameter error obtained by the above measuring apparatus. In this method, each link parameter error that eliminates the estimated value is obtained, and the arm operation command value of the robot apparatus is corrected based on the obtained link parameter error.

【0007】[0007]

【作用】上記の位置決め誤差の計測装置によると、ロボ
ット装置のアームのリンクパラメータを考慮した位置決
め誤差を表す式を、ロボット装置ごとに容易に求めるこ
とができ、したがってロボット装置のアーム先端の位置
決め誤差を簡単に予測することができる。
According to the above-mentioned positioning error measuring device, an expression representing the positioning error in consideration of the link parameter of the arm of the robot device can be easily obtained for each robot device. Can be easily predicted.

【0008】また、上記の位置決め誤差の補正方法によ
ると、位置決め誤差の計測装置により得られる影響係数
およびリンクパラメータ誤差に基づき、アーム先端の位
置決め誤差を予測し得るため、この予測した位置決め誤
差が無くなるように、アームの動作指令値を補正すれば
よく、非常に、簡単に補正を行うことができる。
Further, according to the above-described method for correcting the positioning error, the positioning error of the arm tip can be predicted based on the influence coefficient and the link parameter error obtained by the measuring device for the positioning error, so that the predicted positioning error disappears. As described above, it is sufficient to correct the operation command value of the arm, and the correction can be performed very easily.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図7に基づ
き説明する。まず、多関節ロボット装置における機構誤
差の計測原理を、図1に示すリンクモデルに基づき説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the principle of measuring the mechanism error in the articulated robot apparatus will be described based on the link model shown in FIG.

【0010】複数のリンク2からなるアーム3を有する
ロボット装置(以下、単にロボットという)1の機構誤
差を同定するに際して、ロボット1のモデル化をする必
要があるが、機構誤差をもっとも良く表現できるものと
して、下記の(1) および(2)式に示されるものがある。
In order to identify a mechanical error of a robot apparatus (hereinafter, simply referred to as a robot) 1 having an arm 3 composed of a plurality of links 2, it is necessary to model the robot 1, but the mechanical error can be best expressed. There are those shown in the following formulas (1) and (2).

【0011】 dN =M1 Δθ+M2 Δb+M3 Δa+M4 Δα+M5 Δβ・・・・(1) δN =M2 Δθ++M3 Δα+M5 Δβ・・・・(2) このモデル化に際して、実際のロボットの機構に対応し
易いように、図1に示すように、5個のリンクパラメー
タ(αi ,βi ,θi ,ai ,bi )を採用している。
D N = M 1 Δθ + M 2 Δb + M 3 Δa + M 4 Δα + M 5 Δβ ... (1) δ N = M 2 Δθ ++ M 3 Δα + M 5 Δβ ... (2) As shown in FIG. 1, five link parameters (α i , β i , θ i , a i , b i ) are adopted so as to easily correspond to the mechanism.

【0012】但し、αi :回転軸の取付け面に対する傾
き βi :回転軸の取付け面に対する傾き θi :回転軸の軸まわりの回転角 ai :軸間距離 bi :回転軸方向の長さ である。
Where α i is the inclination of the rotating shaft with respect to the mounting surface β i is the inclination of the rotating shaft with respect to the mounting surface θ i is the rotation angle of the rotating shaft around the axis a i is the inter-axis distance b i is the length in the rotating shaft direction It is.

【0013】上記(1) および(2) 式にて示すように、ロ
ボット1のアーム3の先端位置座標の誤差は、各リンク
2の持つ誤差の影響の総和となる。上記各式において、
ロボットの関節数をNとした時、Mi は第Nリンク座標
のずれに各リンク2のパラメータ誤差がどれだけ影響を
与えるかを示す3×N行列の係数(以下、影響係数とい
う)となり、これらは、各リンクパラメータと第Nリン
クとの関係によって、一義的に決定される。
As shown in the above equations (1) and (2), the error in the tip position coordinate of the arm 3 of the robot 1 is the sum of the influences of the errors of each link 2. In each of the above formulas,
When the number of joints of the robot is N, M i is a coefficient of a 3 × N matrix (hereinafter, referred to as an influence coefficient) indicating how much the parameter error of each link 2 influences the shift of the Nth link coordinate, These are uniquely determined by the relationship between each link parameter and the Nth link.

【0014】また、Δθ,Δα,Δβ,Δbは、各リン
クパラメータのパラメータ誤差を示し、N×1の行列で
表される。なお、dN は第Nリンク座標の微小並進(d
x ,dy ,dz )、δN は第Nリンク座標の微小回転
(δx ,δy ,δz )を表している。
Further, Δθ, Δα, Δβ, and Δb represent the parameter error of each link parameter and are represented by an N × 1 matrix. In addition, d N is a minute translation (d
x, d y, d z) , δ N represents microspheroidal ([delta] x of the N links coordinate, [delta] y, the [delta] z).

【0015】ここで、影響係数Mi の求め方について説
明する。図1に示すように、第iリンクにおける(i−
1)座標系からi座標系に変換する4×4の変換マトリ
ックスAi について考えると、リンクに存在する5つの
パラメータが、それぞれに微小変化(Δθi ,Δαi
Δβi ,Δai ,Δbi)する時の変換マトリックスの
微小変化dAi は、線形近似により、下記(3) 式のよう
に表される。
Here, a method of obtaining the influence coefficient M i will be described. As shown in FIG. 1, (i-
1) Considering a 4 × 4 transformation matrix A i for transforming from the coordinate system to the i coordinate system, the five parameters existing in the link are slightly changed (Δθ i , Δα i ,
The small change dA i of the conversion matrix when Δβ i , Δa i , Δb i ) is expressed by the following equation (3) by linear approximation.

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】また、i座標系における微小変化は、微小
並進・回転変換行列Δを用いると、下記の(4) 式のよう
に表される。 dAi =AΔi・・・・(4) ここで、Δiは、微小並進ベクトルを*di (dx ,d
y ,dz )(*はその後に続く文字がベクトルであるこ
とを示す、以下同じ)と、微小回転ベクトルを*δi
(δx ,δy ,δz )とすると、下記の(5) 式のように
表される。
Further, the minute change in the i coordinate system is expressed by the following equation (4) using the minute translation / rotation conversion matrix Δ. dA i = A Δi (4) where Δi is a minute translation vector * d i (d x , d
y , d z ) (* indicates that the character following it is a vector, and the same applies hereinafter), and a minute rotation vector as * δ i
Letting (δ x , δ y , δ z ) be expressed as in the following equation (5).

【0018】[0018]

【数2】 [Equation 2]

【0019】ここで、図2に示すような多関節ロボット
の場合、ロボットの基準座標系{0}から、ロボットの
アームの先端座標系{6}の位置姿勢に変換する同次変
換マトリックス(T6 )における微小変化は、ある座標
系{i}のみの微小変化によるものと考えると、dT6
は、下記の(10)式にて表される。
Here, in the case of an articulated robot as shown in FIG. 2, a homogeneous transformation matrix (T) for transforming from the robot reference coordinate system {0} to the position and orientation of the robot arm tip coordinate system {6}. Considering that the minute change in 6 ) is caused by only a certain coordinate system {i}, dT 6
Is expressed by the following equation (10).

【0020】[0020]

【数3】 (Equation 3)

【0021】ここで、*n,*s,*a,*pは、ある
(i−1)リンクの先端の座標から、ロボットの先端座
標への同次変換であり、下記の(15)式により表される。i6 =Aii+1i+2 ・・・A6 ・・・(15) また、 i-16 は、下記の(16)式にて表される。
Here, * n, * s, * a, and * p are homogeneous transformations from the coordinates of the tip of a certain (i-1) link to the coordinates of the tip of the robot, and are given by the following equation (15). Represented by i T 6 = A i A i + 1 A i + 2 ... A 6 (15) Further, i-1 T 6 is expressed by the following equation (16).

【0022】[0022]

【数4】 [Equation 4]

【0023】したがって、ロボットの構成する全座標系
の微小変化による微小並進T6*dと微小回転T6*δの両
ベクトルは、それぞれの座標系の微小変化によって起こ
る微小並進および微小回転ベクトルの総和であるので、
それぞれ下記の(17)および(18)式にて表される。
Therefore, the vectors of the microtranslation T6 * d and the microrotation T6 * δ due to the microchanges of all coordinate systems of the robot are the sum of the microtranslation and microrotation vectors caused by the microchanges of the respective coordinate systems. Because there is
They are expressed by the following equations (17) and (18), respectively.

【0024】[0024]

【数5】 (Equation 5)

【0025】よって、上記の(8),(9) および(17),(18)
式により、Δθ,Δα,Δβ,Δa,Δbの各パラメー
タは、ロボットのアームの関節数分だけ存在し、かつそ
の関節分のそれぞれに対応する機構誤差を、影響係数を
用いて、XYZの方向成分でまとめると、下記の(19)お
よび(20)式のように表される。
Therefore, the above (8), (9) and (17), (18)
According to the equation, each parameter of Δθ, Δα, Δβ, Δa, and Δb exists by the number of joints of the robot arm, and the mechanism error corresponding to each of the joints is calculated in the XYZ direction using the influence coefficient. It is expressed by the following formulas (19) and (20).

【0026】[0026]

【数6】 (Equation 6)

【0027】なお、Mj i=[Mj 1,Mj 2・・・・Mj 6
であるので、6軸ロボットの場合、Mj iは3行6列のマ
トリックスとなり、Δθ,Δα・・・などは、それぞれ
下記のように表される。
Note that M j i = [M j 1 , M j 2 ... M j 6 ]
Therefore, in the case of a 6-axis robot, M j i becomes a matrix of 3 rows and 6 columns, and Δθ, Δα, etc. are represented as follows.

【0028】Δθ=[Δθ1 ,Δθ2 ・・・・Δθ6 ] このように、影響係数およびリンクパラメータ誤差を求
めることができる。したがって、上記(1) および(2) 式
から、ロボット1のアーム2先端の位置決め精度は、各
リンクパラメータ誤差の従属変数となっていることが分
かる。
Δθ = [Δθ 1 , Δθ 2 ... Δθ 6 ] In this way, the influence coefficient and the link parameter error can be obtained. Therefore, it can be seen from the above equations (1) and (2) that the positioning accuracy of the tip of the arm 2 of the robot 1 is a dependent variable of each link parameter error.

【0029】これより、これら未知のリンクパラメータ
の各々を決定することができる独立な点数の位置決め精
度を計測することで、未知のリンクパラメータ誤差を求
めることができる。
From this, the unknown link parameter error can be obtained by measuring the positioning accuracy of independent points that can determine each of these unknown link parameters.

【0030】このように、影響係数およびリンクパラメ
ータ誤差が分かると、アーム3先端の位置決め誤差を知
ることができる。次に、上記の原理を用いて、ロボット
装置における誤差の計測装置を、図3および図4に基づ
き説明する。
Thus, if the influence coefficient and the link parameter error are known, the positioning error of the tip of the arm 3 can be known. Next, using the above principle, an error measuring device in the robot device will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0031】図3はロボット装置における機構誤差を計
測する計測装置の全体構成を示す図、図4は計測装置の
要部構造を示す斜視図である。この計測装置11は、ロ
ボット(供試ロボット)1を一端側に載置する載置台1
2と、この載置台12の他端側に載置されたX−Yテー
ブル13と、このX−Yテーブル13の位置を制御する
テーブルコントローラ14と、上記ロボット1をテスト
用NCデータ15に基づき制御する制御装置16と、図
4に示すように、X−Yテーブル13側に配置されてX
YZ方向の3つの基準面17aを有するターゲット(キ
ュービックともいう)17と、ロボット1のエンドエフ
ェクタとして、このターゲット17の3つの基準面17
aに対応する測定面18aを有するような形状(雌型3
面体)にされるとともに各基準面17aまでの距離をそ
れぞれ測定するセンサ(図示しないが、例えばレーザセ
ンサなどが使用される)が各測定面18aに取り付けら
れた測定体18と、上記各センサからの検出信号および
制御装置16に入力されたテスト用NCデータ15を入
力して、所定の演算、すなわち上記(1) および(2) 式に
基づく演算を行う演算処理装置例えばコンピュータ装置
19とから構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing the overall structure of a measuring device for measuring the mechanical error in the robot device, and FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the main parts of the measuring device. The measuring device 11 includes a mounting table 1 on which a robot (test robot) 1 is mounted on one end side.
2, an XY table 13 mounted on the other end of the mounting table 12, a table controller 14 for controlling the position of the XY table 13, and the robot 1 based on the NC data 15 for testing. As shown in FIG. 4, the control device 16 that controls the X-Y table 13 is disposed on the X-Y table 13 side.
A target (also referred to as a cubic) 17 having three reference planes 17a in the YZ direction and three reference planes 17 of the target 17 as an end effector of the robot 1.
a shape having a measuring surface 18a corresponding to a (female mold 3
A sensor (not shown, for example, a laser sensor or the like is used) for measuring the distance to each reference surface 17a, and the measurement object 18 attached to each measurement surface 18a; Of the detection NC signal and the test NC data 15 input to the control device 16, and performs a predetermined calculation, that is, a calculation based on the above formulas (1) and (2). Has been done.

【0032】次に、上記計測装置を使用して、ロボット
の機構誤差の計測方法について説明する。概略的に説明
すると、X−Yテーブル13により、ターゲット17を
所定の位置に移動せさ、このターゲット17に対応する
位置に、ロボット1側の測定体18を移動させ、そして
この測定体18に取り付けられた6個のセンサにより、
ターゲット17の各基準面17aと測定体18との距離
を測定し、位置決め誤差を求める方法である。
Next, a method of measuring the mechanical error of the robot using the above measuring device will be described. Briefly explaining, the target 17 is moved to a predetermined position by the XY table 13, the measuring body 18 on the side of the robot 1 is moved to a position corresponding to the target 17, and the measuring body 18 is moved. With the 6 sensors attached,
This is a method in which the distance between each reference surface 17a of the target 17 and the measuring body 18 is measured to obtain a positioning error.

【0033】以下、具体的に説明する。まず、コンピュ
ータ装置19に、そのロボット1の動作目標位置の座標
を入力することにより、X−Yテーブル13の位置決め
座標が計算され、この計算された座標がテーブルコント
ローラ14に指令値として送られる。
A detailed description will be given below. First, the positioning coordinates of the XY table 13 are calculated by inputting the coordinates of the operation target position of the robot 1 to the computer device 19, and the calculated coordinates are sent to the table controller 14 as command values.

【0034】この指令値にしたがってX−Yテーブル1
3が移動され、この上に配置されたターゲット17が所
定位置に移動される。次に、ロボット1は、NCデータ
15にしたがって、そのアーム3の先端に取り付けられ
た測定体18をターゲット17にアプローチさせる。こ
れと同時に、コンピュータ19側では、予め決められた
動作に従いロボット1がターゲット17にアプローチし
た時の関節角を計算し、(1) および(2) 式に従って、各
リンクパラメータ誤差が位置決め誤差に及ぼす影響係数
(行列)M1 〜M5 を算出する。
According to this command value, the XY table 1
3 is moved, and the target 17 placed on this is moved to a predetermined position. Next, the robot 1 causes the measuring object 18 attached to the tip of the arm 3 to approach the target 17 according to the NC data 15. At the same time, on the computer 19 side, the joint angle when the robot 1 approaches the target 17 is calculated according to a predetermined motion, and each link parameter error affects the positioning error according to the equations (1) and (2). The influence coefficients (matrix) M 1 to M 5 are calculated.

【0035】そして、ロボット1の動作終了後、測定体
18により、位置決め誤差dN を測定する。測定終了
後、ターゲット17およびロボット1は、所定の位置に
戻される。このような手順を繰り返すことで、各位置で
の位置決め誤差を測定し、その時の測定結果dN 、各々
のリンクパラメータ誤差、および位置決め誤差との相関
を示す影響係数M1 〜M5 をファイルに保存する。
After the operation of the robot 1 is completed, the measuring body 18 measures the positioning error d N. After the measurement is completed, the target 17 and the robot 1 are returned to the predetermined positions. By repeating such a procedure, the positioning error at each position is measured, and the measurement results d N at that time, the respective link parameter errors, and the influence coefficients M 1 to M 5 indicating the correlation with the positioning error are stored in a file. save.

【0036】次に、上記のように求められた、影響係数
1 〜M5 および各リンクパラメータ誤差に基づき、ロ
ボット1のアーム3の位置決め誤差の補正が行われる。
すなわち、図5のブロック図に示すように、ロボット1
のアーム3の関節角が計算され、この関節角並びに影響
係数M1 〜M5 および各リンクパラメータ誤差に基づ
き、アーム3の動作指令であるNCデータによる位置決
め誤差が、(1) および(2) 式から計算により求められ
る。したがって、この求められた位置決め誤差に基づ
き、本来の指令位置となるように修正される。
Next, the positioning error of the arm 3 of the robot 1 is corrected based on the influence coefficients M 1 to M 5 and the link parameter errors calculated as described above.
That is, as shown in the block diagram of FIG.
The joint angle of the arm 3 is calculated, and based on this joint angle, the influence coefficients M 1 to M 5 and each link parameter error, the positioning error due to the NC data which is the operation command of the arm 3 becomes (1) and (2). Calculated from the formula. Therefore, based on the obtained positioning error, the correction is performed so as to obtain the original commanded position.

【0037】そして、この修正された指令値に基づきロ
ボット1のアーム3の関節角が計算され、この関節角が
ロボット1に指令される。このように、簡単に、位置決
め誤差を無くすことができる。
Then, the joint angle of the arm 3 of the robot 1 is calculated based on this corrected command value, and this joint angle is commanded to the robot 1. Thus, the positioning error can be easily eliminated.

【0038】この補正方法によると、パラメータ誤差を
補正量として、間接的に反映させることで、機構誤差に
よる位置決め誤差に対して、複雑な逆変換式を解くこと
なく精度の向上を図ることができる。
According to this correction method, the parameter error is indirectly reflected as the correction amount, so that it is possible to improve the accuracy of the positioning error due to the mechanical error without solving a complicated inverse conversion formula. .

【0039】なお、一般に、ロボットはデカルト座標系
で、ロボットのアーム先端の位置姿勢を指令し、逆変換
式により、ロボット各軸のアクチュエータ座標系に変換
することで、ロボットの各軸の関節角を制御している。
Generally, the robot commands the position and orientation of the robot's arm tip in a Cartesian coordinate system, and converts it into the actuator coordinate system of each axis of the robot by the inverse transformation formula, whereby the joint angle of each axis of the robot is converted. Are in control.

【0040】ところで、通常、関節角θを求める逆変換
式において、図1に示すリンク長さa,bは演算定数と
して扱われる。一方、リンク取付け角α,βは、本来、
式中では三角関数の形で存在しているが、その設計値は
一般に90度または0度であるため、式中では省略され
てしまう。その結果、逆変換式は簡単なものとなり、解
は容易に求めることができる。しかし、機構誤差を考慮
した逆変換式の解を求めようとすると、取付け角α,β
も演算定数として扱わなければならず、このため、逆変
換式は非常に複雑なものとなり、解を容易に求めること
ができないという欠点がある。上記補正方法は、このよ
うな欠点を解消することができる。
By the way, normally, in the inverse conversion equation for obtaining the joint angle θ, the link lengths a and b shown in FIG. 1 are treated as arithmetic constants. On the other hand, the link mounting angles α and β are originally
Although it exists in the form of a trigonometric function in the formula, its design value is generally 90 degrees or 0 degrees, so it is omitted in the formula. As a result, the inverse transformation formula becomes simple and the solution can be easily obtained. However, when trying to find the solution of the inverse transformation equation considering the mechanical error, the mounting angles α, β
Also has to be treated as an arithmetic constant, which makes the inverse transformation equation very complicated and has the drawback that the solution cannot be easily obtained. The above correction method can eliminate such a defect.

【0041】次に、補正の実例について説明する。上記
の計測装置により、実際に、ロボットのアーム先端の位
置決め精度の計測を行った結果を図6に示す。計測点
は、図6に示すように、全36点で、測定体18の姿勢
を一定にして計測した。なお、図6の計測結果は、位置
決め誤差を、ロボット基準座標の方向別に分解して示し
たものである。
Next, an actual example of correction will be described. FIG. 6 shows the result of actually measuring the positioning accuracy of the arm end of the robot by the above measuring device. As shown in FIG. 6, the measurement points were measured at a total of 36 points with the posture of the measuring body 18 kept constant. The measurement result of FIG. 6 shows the positioning error decomposed for each direction of the robot reference coordinates.

【0042】また、この計測においては、可搬重量が3
kg、上腕240mm、下腕250mmの6軸ロボットを使用
した。この計測結果から、このロボットの絶対位置決め
誤差が、4.6〜8.1mmであることが計測された。
In this measurement, the payload is 3
A 6-axis robot with kg, upper arm 240 mm, and lower arm 250 mm was used. From this measurement result, the absolute positioning error of this robot was measured to be 4.6 to 8.1 mm.

【0043】また、[表1]に、図6で示された計測デ
ータより算出されたロボットの各パラメータ誤差の同定
結果を示す。
[Table 1] shows the identification result of each parameter error of the robot calculated from the measurement data shown in FIG.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】そして、上述した補正方法を適用した結果
について説明する。すなわち、[表1]に示す機械誤差
の同定結果から位置決め誤差を計算し、その誤差分を補
正したNCデータをロボットに与えて、実際の位置決め
精度を計測した。図7に、この結果を示す。図7は、図
6におけるZ=−3.0mmの計測点に対し、上述した補
正方法を適用した時の位置決め精度の計測結果を示す。
The result of applying the above-described correction method will be described. That is, the positioning error was calculated from the identification result of the mechanical error shown in [Table 1], and NC data corrected for the error was given to the robot to measure the actual positioning accuracy. This result is shown in FIG. FIG. 7 shows the measurement result of the positioning accuracy when the above-described correction method is applied to the measurement point of Z = −3.0 mm in FIG.

【0046】この結果から、補正指令値を与えた時の位
置決め誤差は、2.1〜4.3mmが計測され、補正前に
比べると、ほぼ50%の精度の向上が確認された。な
お、上記の説明においては、X−Yテーブルを使用し
て、ターゲットの位置決めを行うようにしたが、例えば
このターゲットを、三次元計測機のプローブ部に取り付
けるようにすれば、ロボットにおけるより高度な位置決
め誤差の計測を行うことができる。
From this result, the positioning error when the correction command value was given was measured to be 2.1 to 4.3 mm, and it was confirmed that the accuracy was improved by about 50% as compared with that before the correction. In the above description, the target is positioned by using the XY table. However, if the target is attached to the probe section of the coordinate measuring machine, it is possible to achieve a higher degree of accuracy in the robot. It is possible to measure various positioning errors.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明の位置決め誤差の計
測装置によると、ロボット装置のアームのリンクパラメ
ータを考慮した位置決め誤差を表す式を、ロボット装置
ごとに容易に求めることができ、したがってロボット装
置のアーム先端の位置決め誤差を簡単に予測することが
できる。
As described above, according to the positioning error measuring apparatus of the present invention, the expression representing the positioning error in consideration of the link parameter of the arm of the robot apparatus can be easily obtained for each robot apparatus. The positioning error of the arm end of the device can be easily predicted.

【0048】また、本発明の位置決め誤差の補正方法に
よると、位置決め誤差の計測装置により得られる修正の
ための係数およびリンクパラメータ誤差に基づき、アー
ム先端の位置決め誤差を予測し得るため、この予測した
位置決め誤差が無くなるように、アームの動作指令値を
補正すればよく、したがって位置決め誤差から、アーム
の駆動座標系における補正量に逆変換するような必要が
なく、非常に、簡単に補正を行うことができる。
According to the positioning error correction method of the present invention, the positioning error of the arm tip can be predicted based on the correction coefficient and the link parameter error obtained by the positioning error measuring device. It is only necessary to correct the arm operation command value so as to eliminate the positioning error. Therefore, it is not necessary to convert the positioning error into the correction amount in the arm drive coordinate system, and correction can be performed very easily. You can

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

【図1】本発明の一実施例のロボット装置における位置
決め誤差を求めるための一般的なリンクモデルを示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a general link model for obtaining a positioning error in a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例のロボット装置における位置決め誤差
を求めるための具体的なリンクモデルを示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a specific link model for obtaining a positioning error in the robot apparatus of the same embodiment.

【図3】同実施例のロボット装置における位置決め誤差
の計測装置の概略構成を示す全体図である。
FIG. 3 is an overall view showing a schematic configuration of a positioning error measuring device in the robot apparatus of the embodiment.

【図4】同実施例における計測装置の要部斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view of a main part of the measuring device according to the embodiment.

【図5】同実施例における補正手順を示すブロック図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing a correction procedure in the embodiment.

【図6】同実施例における計測装置により、ロボット装
置の位置決め誤差の計測結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of a positioning error of the robot apparatus by the measuring apparatus according to the embodiment.

【図7】図6の計測結果を補正した場合の結果を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a result when the measurement result of FIG. 6 is corrected.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット装置 2 リンク 3 アーム 11 計測装置 13 X−Yテーブル 15 NCデータ 16 制御装置 17 ターゲット 17a 基準面 18 測定体 19 コンピュータ装置 1 Robot Device 2 Link 3 Arm 11 Measuring Device 13 XY Table 15 NC Data 16 Control Device 17 Target 17a Reference Surface 18 Measuring Object 19 Computer Device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のリンクからなるアームを有する多関
節ロボット装置における位置決め誤差の計測装置であっ
て、X−Yテーブル上またはロボット装置のアーム先端
の一方に、XYZ方向における基準面を有する基準体を
配置するとともに、他方にこれら各基準面までの距離を
測定する測定体を配置し、ロボット装置に動作指令を出
力する制御装置と、この制御装置から上記動作指令値お
よび上記基準体により測定された距離を入力して、ロボ
ットアーム先端の位置決め誤差が、それぞれ影響係数が
剰算されてなる複数個のリンクパラメータ誤差の総和で
表されるようにされた式を用いて、上記各影響係数およ
び各リンクパラメータ誤差を求める演算処理装置とから
構成したことを特徴とするロボット装置における位置決
め誤差の計測装置。
1. A measuring device for a positioning error in an articulated robot apparatus having an arm composed of a plurality of links, wherein a reference having a reference plane in the XYZ directions is provided on an XY table or one of the arm tips of the robot apparatus. A control device that places a body on the other side and a measurement body that measures the distance to each of these reference planes, and outputs an operation command to the robot device, and measures with this operation command value and the reference body from this control device. By inputting the calculated distance, the positioning error of the robot arm tip is expressed by the sum of a plurality of link parameter errors, each of which is calculated by the effect coefficient. And a processing device for calculating an error in each link parameter, and a device for measuring a positioning error in a robot device.
【請求項2】請求項1記載の計測装置により求められた
影響係数および各リンクパラメータ誤差の積和に基づ
き、ロボット装置のアーム先端の位置決め誤差を推定
し、この推定値を無くすような各リンクパラメータ誤差
を求め、この求められた各リンクパラメータ誤差に基づ
き、ロボット装置のアーム動作指令値を補正することを
特徴とするロボット装置における位置決め誤差の補正方
法。
2. A link for estimating the positioning error of the arm tip of the robot device based on the product sum of the influence coefficient and the error of each link parameter obtained by the measuring device according to claim 1, and eliminating each estimated value. A method for correcting a positioning error in a robot apparatus, which comprises obtaining a parameter error and correcting an arm operation command value of the robot apparatus based on each obtained link parameter error.
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