JPH0926812A - 作業用ロボット装置におけるncデータの作成方法 - Google Patents

作業用ロボット装置におけるncデータの作成方法

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JPH0926812A
JPH0926812A JP7173836A JP17383695A JPH0926812A JP H0926812 A JPH0926812 A JP H0926812A JP 7173836 A JP7173836 A JP 7173836A JP 17383695 A JP17383695 A JP 17383695A JP H0926812 A JPH0926812 A JP H0926812A
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JP
Japan
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data
work
robot
shape
sensing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7173836A
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English (en)
Inventor
Kunio Miyawaki
国男 宮脇
Yasuhiro Teika
康浩 定家
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 NCデータの作成を容易にかつ簡単に行う方
法を提供する。 【解決手段】 作業対象であるワークの外形をセンサに
よりセンシングして、その外形データおよびそのときの
センサのロボット装置の基準点に対する位置データを
得、次にこの得られたワークの外形データにセンサの位
置データを加えて、ロボット装置側の座標に基づく形状
データを生成し、次にこの形状データに、作業属性デー
タを付加して、作業実行用のNCデータを生成する方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの溶接また
はワークの塗装を自動的に行う作業用ロボット装置にお
けるNCデータの作成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の作業用ロボット装置にお
いて、その作業を自動的に行わせるために、NCデータ
方式によるもの、またはティーチングプレイバック方式
によるものがあった。
【0003】前者のものは、ロボット装置の動作経路ま
たは作業指令を、NCデータと呼ばれるプログラムによ
って与えることにより、自動運転を行わせる方法であ
り、また後者のものは、動作の内容を、作業者が実際に
手動操作でロボット装置を動かしながら、逐一、教示さ
せていくものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した前者のロボッ
ト装置によると、人手によりNCデータを作成するのは
難しく、通常は、NCデータを作成するために、CA
D、CAMシステムを必要とし、すなわち非常に大掛か
りなシステムを必要とする問題があった。
【0005】また、後者のロボット装置によると、ロボ
ット装置への教示作業に時間がかかるという問題があ
り、場合によっては、教示作業自体に危険が伴うという
問題もあった。
【0006】そこで、本発明は上記問題を解消し得る作
業用ロボット装置におけるNCデータの作成方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1の手段は、作業対象であるワークの外
形をセンサによりセンシングして、その外形データおよ
びそのときのセンサのロボット装置の基準点に対する位
置データを得、次にこの得られたワークの外形データに
センサの位置データを考慮して、ロボット装置側の座標
に基づく形状データとして生成し、次にこの形状データ
に、作業属性データを付加して、作業実行用のNCデー
タを生成する作業用ロボット装置におけるNCデータの
作成方法である。
【0008】また、上記課題を解決するため、本発明の
第2の手段は、作業対象であるワークの基本形状を表す
基本パラメータをロボット装置の演算処理部に入力する
とともに、この演算処理部にて、作業に必要なワークの
形状を表す形状パラメータおよびワーク座標系からロボ
ット座標系への変換行列を求め、次に演算処理部にて、
ワークの外形を表す外形データを演算するとともに、上
記変換行列に基づき、ワークの各外形データをロボット
座標系上での形状データに変換し、この変換された形状
データに、作業属性データを付加して、作業実行用のN
Cデータを生成する作業用ロボット装置におけるNCデ
ータの作成方法である。
【0009】上記の各構成によると、作業対象のワーク
の形状に応じたセンシング用データまたは基本パラメー
タに基づき、ワークの外形をセンシングさせ、このセン
シングされた外形データをロボット装置に対する座標に
変換させて実行用のNCデータを得るようにしたので、
CAD、CAMシステムおよび手間のかかる教示作業を
必要とせずに、作業を自動的に行わせることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
にかかる作業用ロボット装置における作業データの作成
方法を、図1のフローチャートに基づき説明する。
【0011】本第1の実施の形態においては、例えば箱
型形状のワークの隅部の自動溶接を行う際のNCデータ
の作成方法について説明する。本第1の実施の形態にお
けるロボット装置には、ロボットアームの先端に設けら
れたセンサ(例えば、超音波距離計、レーザ距離計また
はCCDカメラ装置などが使用される)により、作業対
象のワークすなわち箱型形状のワークをセンシングする
際のセンシング用データが予め具備されている。なお、
このセンシング用データは、作業対象であるワークの種
類に応じて、予め、多数、センシングライブラリに用意
されている(ステップ1)。
【0012】このセンシング用データに基づき、ロボッ
ト装置への動作指令が発生され、この動作指令によりロ
ボットアームが駆動されて、センシング動作が実行され
る(ステップ2)。
【0013】このセンシング動作では、センシング用デ
ータに基づき、ロボットアームに取り付けられたセンサ
が、ワークの形状に応じて移動され、そのワークの特徴
ある外形データ、すなわち溶接箇所であるコーナ部の位
置データが検出される。
【0014】そして、このワークの外形のセンシングと
同時に、センサの、ロボット装置での基準点(以下、ロ
ボット座標という)に対する位置データが検出されてお
り、これら両方のデータ、すなわちワークの外形データ
およびセンサの位置データがロボット装置側の記憶装置
に記憶される(ステップ3)。
【0015】次に、上記記憶されたワークの外形データ
に、センサの位置データが加えられて(考慮されて)、
ロボット座標上でのワークの外形データ、すなわちワー
クの3次元の形状データが、ロボット装置側で生成され
る(ステップ4,5)。
【0016】次に、このワークの形状データに、作業属
性ライブラリ(例えば、溶接作業の場合には、溶接属性
ライブラリが使用され、塗装作業の場合には、塗装属性
ライブラリが使用される)から作業属性データ(例え
ば、溶接作業の場合には、溶接速度、ツール姿勢などの
データである)が取り出されて付加され、実行用のNC
データが生成される(ステップ6,7)。
【0017】そして、この実行用のNCデータに基づ
き、ロボット装置で動作指令が発生され(ステップ
8)、所定の作業すなわち箱型形状のコーナ部の溶接作
業が行われる。
【0018】このように、予め、その作業対象のワーク
の形状に応じたセンシング用データに基づきワークの外
形をセンシングさせ、このセンシングにより得られた外
形データをロボット座標に変換させてワークの形状デー
タを得るようにしたので、従来例で説明したように、大
掛かりなCAD、CAMシステムを不要にし得るととも
に、非常に手間のかかる教示作業も不要となり、しかも
自動的にセンシングされるため危険性もなく、したがっ
て作業を効率良くかつ安全に行うことができる。
【0019】次に、本発明の第2の実施の形態にかかる
作業用ロボット装置におけるNCデータの作成方法を、
図2〜図4に基づき説明する。上記第1の実施の形態に
おいては、ロボット装置によるセンシング動作を、セン
シングライブラリに用意されたセンシング用データに基
づき行わせるように説明したが、本第2の実施の形態に
おいては、ワークの基本的な形状を表す基本パラメータ
をコンソールなどの入力手段から入力し、この基本パラ
メータに基づき、ワークの外形をセンシングさせるよう
にしたものである。
【0020】以下、具体的なNCデータの作成方法につ
いて説明する。まず、本第2の実施の形態のNCデータ
の作成方法に使用される溶接用ロボット装置について説
明する。
【0021】図2に示すように、本実施の形態における
溶接用ロボット装置1は、支持フレーム2と、この支持
フレーム2に、旋回台3を介して鉛直軸心周りに旋回自
在に支持された鉛直方向の柱状体4と、この柱状体4に
昇降体5を介して昇降自在に支持された水平アーム体6
と、この水平アーム体6の先端部に取り付けられた6軸
マニピュレータ7と、この6軸マニピュレータ7の先端
に取り付けられた溶接用トーチ8と、図示しないが、N
Cデータを生成するための演算処理装置(演算処理部)
とから構成されている。勿論、各旋回、昇降、水平方向
での移動は、それぞれに設けられた各駆動部により駆動
される。
【0022】次に、この溶接用ロボット装置1の演算処
理装置によりNCデータを作成する方法について説明す
る。まず、溶接対象であるワークWの基本形状を表す基
本パラメータの値を、コンソールから演算処理装置に入
力する。
【0023】例えば、図3に示すように、ワークWがシ
ールド掘進機における胴体の一部[具体的には、円弧形
状のボックス体11で、その内部に所定角度α置きに隔
壁12が配置されて複数個のセル(区画室)13に区画
されたもの]である場合の基本パラメータとしては、ワ
ークWの内側高さ(内寸で、図示せず)(h)、隔壁1
2の厚さ(t)、1ワークWにおけるセル13の個数
(n)、センシングを行うセル13の番号などが選ばれ
る。
【0024】そして、次に上記基本パラメータに基づ
き、ロボット装置1が作動されてワークWのセンシング
が行われ、このセンシングデータに基づき、ワークWの
全体形状を表す形状パラメータが演算により求められ
る。この形状パラメータは、胴部外板の内側寸法(R
o )、内側寸法(Ri )、各セル13の中心角度(α)
などであり、またワーク座標系からロボット座標系への
回転変換行列が含まれる。
【0025】上記各形状パラメータに基づき、演算処理
装置にて、ワークWの外形データ、例えば図4に示すよ
うなワークWの溶接箇所の位置データ(P1 〜P8 )、
すなわち構造データが求められる。
【0026】例えば、第1セル13(C1)の内側の各
コーナ部(P1 〜P4 )の座標を、下記に示す各式より
求める(図4参照)。但し、下記の式中、t′=t/2
とする。
【0027】
【数1】
【0028】 P1 =(t′,Ri ) ・・・・(1) P2 =(t′,Ro ) ・・・・(2) P3 =(Po3x −t′cos α,Po3y +t′sin α) ・・・・(3) P4 =(Po4x −t′cos α,Po4y +t′sin α) ・・・・(4) 但し、上記の式中、t′=t/2であり、 P03=(Ro・sin α,Ro・cos α)であり、 P04=(Ri・sin α,Ri・cos α)である。
【0029】また、P5 〜P8 の座標については、上記
の各(1) 〜(4) 式に、Z座標すなわち高さhが付加され
たものである。そして、第2セル13(C2)以降のコ
ーナ部については、下記の(5) および(6) 式に示すによ
うに、上記の第1セル(C1)の各座標に対して、Z軸
回りに、−αの回転行列を作用させたものである。
【0030】
【数2】 したがって、第n番目のセル13(Cn)の座標につい
ては、上記の回転行列を、n回掛けたものとして表され
る。
【0031】次に、ロボット装置1に、上記演算により
求められた構造データに、座標変換行列B WTを作用させ
て、全ての位置データを、ワーク座標系からロボット座
標系に変換する。
【0032】そして、ロボット座標系に変換された位置
データ(形状データ)に、溶接属性ライブラリから作業
属性データ(例えば、溶接速度、トーチ姿勢などのデー
タ)が取り出されて付加され、実行用のNCデータが生
成される。
【0033】この実行用のNCデータに基づき、ロボッ
ト装置1で動作指令が発生されて、ワークWすなわちボ
ックス体11の溶接作業が行われる。このように、まず
溶接作業対象であるワークの基本パラメータを入力し、
この基本パラメータに基づきワークWをセンシングし、
このセンシングデータに基づきワークWの外形を求める
形状パラメータおよびロボット座標系での位置データに
変換する座標変換行列を求め、次にこの形状パラメータ
からワークWの溶接箇所である外形データを求めた後、
座標変換行列を用いてワークWの外形データをロボット
座標系での形状データに変換するようにしているので、
第1の実施の形態と同様に、大掛かりなCAD、CAM
システムを不要にし得るとともに、非常に手間のかかる
教示作業も不要となり、しかも自動的にセンシングされ
るため危険性もなく、したがって作業を効率良くかつ安
全に行うことができる。
【0034】なお、上記各実施の形態においては、箱型
形状のワークのコーナ部の溶接を行う場合について説明
したが、勿論、他の形状のワークの溶接作業、および他
の作業、例えば塗装作業にも適用し得る。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明のNCデータの作成
方法によると、予め、その作業対象のワークの形状に応
じたセンシング用データまたは基本パラメータに基づ
き、ワークの外形をセンシングさせ、このセンシングさ
れた外形データをロボット装置に対する座標に変換させ
てNCデータを得るようにしたので、大掛かりなCA
D、CAMシステムを不要にし得るとともに、非常に手
間のかかる教示作業も不要となり、しかも自動的にセン
シングされるため危険性もなく、したがって作業を効率
良くかつ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のロボット装置にお
けるNCデータの作成方法の手順を示すフローチャート
図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態におけるロボット装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図3】同第2の実施の形態におけるワークの概略構成
を示す断面図である。
【図4】同第2の実施の形態におけるワークのセルの正
面図である。
【符号の説明】 1 ロボット装置 3 旋回台 4 柱状体 5 昇降体 6 水平アーム体 7 マニピュレータ 11 ボツクス体 12 隔壁 13 セル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作業対象であるワークの外形をセンサによ
    りセンシングして、その外形データおよびそのときのセ
    ンサのロボット装置の基準点に対する位置データを得、
    次にこの得られたワークの外形データにセンサの位置デ
    ータを考慮して、ロボット装置側の座標に基づく形状デ
    ータとして生成し、次にこの形状データに、作業属性デ
    ータを付加して、作業実行用のNCデータを生成するこ
    とを特徴とする作業用ロボット装置におけるNCデータ
    の作成方法。
  2. 【請求項2】作業対象であるワークの基本形状を表す基
    本パラメータをロボット装置の演算処理部に入力すると
    ともに、この演算処理部にて、作業に必要なワークの形
    状を表す形状パラメータおよびワーク座標系からロボッ
    ト座標系への変換行列を求め、次に演算処理部にて、ワ
    ークの外形を表す外形データを演算するとともに、上記
    変換行列に基づき、ワークの各外形データをロボット座
    標系上での形状データに変換し、この変換された形状デ
    ータに、作業属性データを付加して、作業実行用のNC
    データを生成することを特徴とする作業用ロボット装置
    におけるNCデータの作成方法。
JP7173836A 1995-07-11 1995-07-11 作業用ロボット装置におけるncデータの作成方法 Pending JPH0926812A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007319938A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Toyota Motor Corp ロボット装置及び物体の三次元形状の取得方法
WO2022014312A1 (ja) * 2020-07-16 2022-01-20 ソニーグループ株式会社 ロボット制御装置、およびロボット制御方法、並びにプログラム

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