JPH0820241B2 - 絶対位置検出ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ロボットアームの絶対位置の検出可能なロ
ボットに関する。

従来技術 従来、ロボットアームの絶対位置の検出に際しては、
ロボットアーム上に絶対角度センサを設置し、これによ
りラフな位置を絶対値で得て、モータ軸上に設けた高分
解能の角度センサにより細かい分解能を得ることによ
り、コントローラ内でこの２つのセンサの関係から、ア
ームの絶対位置を計算するようにしている。ここで、ア
ーム上に設置する絶対角度センサとモータ軸上に設置す
る高分解能の角度センサとは、その位置関係が一定にな
るように組み立てる必要があった。

また、あらかじめコントローラ内に２つのセンサの位
置関係を記憶させおくこともできるが、ロボットアーム
やコントローラが変更された場合、その度ごとに２つの
センサの位置関係を設定し直さなければならず、ロボッ
トアームやコントローラの互換性が取れないという問題
があった。

発明が解決しようとする課題 このように、高分解能の角度センサとラフな精度の絶
対角度センサとを組み合わせてアームの絶対位置を検出
するロボットでは、あらかじめ２つのセンサの位置関係
を高精度に把握しておかなければならず、絶対位置の検
出動作に先立って初期設定を行うのに困難が伴う。

発明の目的 本発明は、上述した問題点を解消するためになされた
もので、その目的は、２つのセンサの位置関係をあらか
じめ記憶しておき、高精度な取り付けを必要とせず、し
かも、ロボットとコントローラとの互換性を確保するこ
とのできる絶対位置検出ロボットを提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明の絶対位置検出ロボットは、高分解能の角度セ
ンサに低分解能の基準信号を出力する基準信号出力手段
を有し、ロボット本体にこの基準信号の発生位置と絶対
角度センサの絶対角度との関係を記憶する記憶手段を備
えることにより構成される。

絶対位置検出過程では、高分解能の角度センサから出
力される基準信号に応じてあらかじめその基準信号の発
生位置と、絶対角度センサの絶対角度との関係を記述し
たデータチャートをロボット本体に設けた記憶手段から
読み出す。そして、その基準信号に対する絶対角度セン
サの値を読み出し、基準位置と絶対角度センサの絶対角
度との関係をデータのチャートから判断する。

その後、高分解能角度センサを用いて正確なロボット
アームの停止位置の算出動作を行う。

発明の構成 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す絶対値検出ロボッ
ト11の概略構成を示す図である。

ロボットアーム１の位置検出を行うために、このロボ
ットアーム１のアーム回転軸２の一端に絶対角度センサ
３が連結されている。この絶対角度センサ３はロボット
アーム１の回転角度Θをラフな精度で絶対信号Ａとして
出力する。アーム回転軸２の他端には、例えば減速用ギ
ヤ列４を介してアーム駆動用のモータ５が取り付けら
れ、モータ５のモータ軸上には高分解能の角度センサ６
が設置され、モータ軸に連結される。

高分解能の角度センサ６は、インクリメンタルな動作
を行うレゾルバやアブソリュートエンコーダを用いるこ
とができ、インクリメンタルな動作を行う場合には、ラ
フな精度の範囲の微小角度原点復帰を行う疑似的絶対値
検出にも使用できる。

本発明では、この高分解能の角度センサ６として、低
分解能の基準信号出力手段6aを備えたものを使用する。
すなわち高分解能の角度センサ６は、高分解能の相対信
号Ｂの他に、基準信号出力手段6aにより１回転１個の基
準信号Ｃ、もしくは減速しないダイレクトドライブの場
合、１回転に数個の基準信号Ｃを出力する。

さらに、ロボット本体７内には、ROMのような記憶手
段８が備えられており、この記憶手段８内には前述した
基準信号Ｃの発生位置つまり回転角度Θと絶対角度セン
サ３の絶対信号Ａの絶対角度との関係のデータがロボッ
ト毎にあらかじめ測定されて格納されている。

ロボット本体７とこれを制御するコントローラ10と
は、ロボット本体７内に設けられた通信機９を介して接
続されており、記憶手段８に格納されたデータは、通信
機９を介して、コントローラ10に伝送され、コントロー
ラ10内でロボットアーム１の停止位置の検出が行われ
る。

なお絶対角度センサ３と角度センサ６との絶対位置つ
まり対応の角度関係は、ロボットの完成したのちに変化
しない。

発明の作用 次に、動作について説明する。

第２図は、ロボットアーム１の回転角度Θに対する絶
対角度センサ３の絶対信号Ａと高分解能の角度センサ６
の相対信号Ｂおよび基準信号Ｃとの関係を示す図であ
る。

基準信号のＣのそれぞれの基準パルス「１」、
「２」、「３」・・は、絶対感度センサ３の絶対信号Ａ
の「10」、「11」、「12」・・と対応する。これらは、
データチャートとして、「１−10」、「２−11」、「３
−12」、「４−２」、「５−３」、「６−４」のように
対応付け、そのときの実際のロボットアーム１の回転角
度Θとともに、ロボット本体７内に設けられた記憶手段
８に格納しておく。

なお、角度センサ６が出力する基準パルスＣは、アー
ム回転軸２の１回転につき70〜180パルス程度であり、
これはロボットアーム１の角度で２〜５゜に相当する。
また角度センサ６は、インクリメンタルな出力の場合、
１回転で数十万〜数百万パルスの相対信号を発生する。
また絶対角度センサ３は、基準信号Ｃの２〜５倍の角度
データを発生する。

このように基準信号Ｃと絶対信号Ａとの対応関係は、
ロボットアーム１の動作範囲領域であらかじめ実際の回
転角度Θとして測定し、その結果をロボット本体７内に
設けられた記憶手段８にデータチャートとして格納して
おく。

第３図は本発明による絶対値検出ロボット11を用いて
ロボットアーム１の絶対位置の検出動作を行う手順を示
したフローチャートである。このフローチャートは、電
源投入時などロボットアーム１の現在の停止位置がわか
らないときに実行される。このプログラムの実行によっ
て、ロボットアーム１がどこにあるかが速やかに判別で
きるため、その位置の検出後、コントローラ10は、高精
度のプログラム動作に入れることになる。

まず、コントローラ10は、記憶手段８内にあらかじめ
格納されるデータチャートをロボット本体７と通信する
ことにより記憶手段８から受け取る（ステップ301）。
ついでコントローラ10は、ロボットアーム１を動かし、
高分解能の角度センサ６の基準信号Ｃの発生位置で、絶
対角度センサ３の絶対信号Ａからその角度値を読み取る
（ステップ302）。なお、ここで、ロボットアーム１の
動く角度は、基準パルスを１つ出すまでであり、通常２
〜５゜位である。

ついで、コントローラ10は、読み込んだ絶対角度セン
サ３の角度値を用いてステップ302で受け取った基準信
号Ｃ発生位置が、どこであるかをステップ301で受け取
ったデータチャートを参照し、ロボットアーム１の回転
角度Θを判断する（ステップ303）。ついでコントロー
ラ10は、求められた回転角度Θから、ロボットアーム１
の現在位置を確認し、これにもとづいて絶対位置の検出
動作に移行する（ステップ304）。このようにして、電
源投入時など動作開始初期の段階で、ロボットアーム１
の停止位置がわからないときでも、このフローチャート
を実行することによって、動作初期のロボットアーム１
の停止位置が速やかに検出できる。以上のフローチャー
ト実行により、ロボットアーム１の現在の停止位置がわ
かるので、この後の絶対位置の検出動作が容易に行える
ことになる。ロボット本体７の運動中において、絶対位
置の検出動作では、絶対信号Ａからロボットアーム１の
おおよその回転角度が検出され、またこれに高精度の相
対信号Ｂを組み合わせることによって、正確な回転角度
Θが高精度のもとに特定される。なお、相対信号Ｂは、
コントローラ10の内部でカウンタなどによって計数され
る。そして、絶対信号Ｂの計数値は、絶対信号Ａの変換
点を起点として数えられ、絶対信号Ａの切り換わり点の
角度に絶対信号の計数値に対応する角度を加算または減
算される。これによって、回転角度Θは、相対信号Ｂの
パルス分解能のもとに検出される。

他の実施例 なお第１図に示した実施例では、ロボットアーム１の
回転が１方向であったが、本発明は、直交ロボットのよ
うにアームの直交方向の移動をねじ機構で回転により行
われるものについても適用できる。

また、ロボットが多関節であれば、各関節毎に検出動
作が実行かれる。

発明の効果 本発明では、高分解能の角度センサとラフな精度を持
つ絶対角度センサの絶対角度との関係があとで特定で
き、その関係を記憶できるため、組み立て時に高精度な
位置合わせを行わずにセンサの取り付けを行うことがで
きる。

また電源投入時等、ロボットアームの停止位置が解ら
ないときも、従来のように座標原点位置にロボットアー
ムを戻してプログラムを動作させる必要は無く、すぐに
どの位置にいるかを調べ、高精度のプログラム動作に入
ることができる。

このため、ロボットアームの停止位置検出を時間とロ
スを伴わず、効率的に行うことができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る絶対値検出ロボット
の概略構成を示す図、第２図は、ロボットアームの回転
角度とセンサの出力信号との関係を示すタイミングチャ
ート、第３図は第１図に示す装置の動作を説明するため
のフローチャートである。 １……ロボットアーム、２……アーム回転軸、３……絶
対角度センサ、４……ギヤ、５……モータ、６……高精
度な角度センサ、6a……基準信号出力手段、７……ロボ
ット本体、８……記憶手段、10……コントローラ、11…
…絶対値検出ロボット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高分解能の角度センサと絶対角度センサと
   によって、動作中のロボットアームの位置を検出する絶
   対位置検出ロボットにおいて、 前記高分解能の角度センサに設けられた低分解能の基準
   信号を出力する基準信号出力手段と、各基準信号の発生
   位置と絶対角度センサの絶対角度との対応関係を記憶す
   る記憶手段と、ロボット本体を制御するコントローラと
   を備え、 このコントローラが前記ロボットアームを動作させ前記
   高分解能の角度センサの基準信号の発生位置で前記絶対
   角度センサの絶対信号からその角度値を読み取り、さら
   にこの角度値と前記記憶手段に予め用意されたデータを
   基に前記ロボットアームの回転角度を判断することを特
   徴とする絶対位置検出ロボット。