JPH1185244A - オフラインティーチング方法 - Google Patents
オフラインティーチング方法Info
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- JPH1185244A JPH1185244A JP9243141A JP24314197A JPH1185244A JP H1185244 A JPH1185244 A JP H1185244A JP 9243141 A JP9243141 A JP 9243141A JP 24314197 A JP24314197 A JP 24314197A JP H1185244 A JPH1185244 A JP H1185244A
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Abstract
にダウンロードした際に、位置ずれを小さくすることが
できようにして、現場での修正の作業工数を大幅に削減
させる。 【解決手段】ステップS1において、実物ロボットの形
態を判定する。例えば、ツール先端の形態やロボットの
関節数などが判定される。次に、ステップS2におい
て、オフラインティーチング装置14で多点多姿勢のテ
ィーチングを行う。例えば論理ロボットモデルを任意の
固定点に3姿勢を教示する。次に、ステップS3におい
て、遺伝的アルゴリズムによる補正量の探索処理を行
う。ステップS4において、前記探索された染色体のう
ち、最良の染色体を補正量とする。次に、ステップS5
において、前記補正量をティーチングデータやロボット
コントローラの各種パラメータに反映させる。
Description
チング装置において、設計値に基づいた論理ロボットモ
デルと現場に設置された実物ロボットとの動作上の違い
を補正量として求め、これをティーチングデータ等に反
映させるためのオフラインティーチング方法に関する。
ために、ロボットアームのフェースプレートに種々のツ
ールを取り付けてロボットに作業を行わせることが一般
的となっている。
技術やその教示データに対して種々の補正を行う技術が
多数提案されている。例えば、ロボットに対する教示技
術に関するものとしては、教示のための情報を入力する
際に、使用するロボット作業に必要な情報を使用者の要
求に対してできるだけ正確に、かつ、使用者の負担をで
きるだけ軽減するようにした方法が提案されている(特
開平5−27828号公報参照)。
としては、作業現場から離れた場所でも簡単にプレイバ
ック時と同一の動作条件下で教示点の修正及び教示軌跡
の補正が実行でき、教示の修正作業に対する作業者の負
担を軽減するようにした方法(特開平8−286726
号公報参照)や、全ての打点位置に対して位置ずれを高
精度にかつ自動的に補正できるようにした方法(特開平
7−325611号公報参照)や、ニューラルネットワ
ークを用いてロボットの位置補正を行う方法(特開平6
−114769号公報参照)や、修正した教示データに
動作範囲異常が発生したとき、ロボット動作の変換デー
タを修正する際に、オペレータが感覚的に分かりやすい
修正作業を行うことができるようにした方法(特開平5
−289730号公報参照)や、直交座標上の計測をな
くしてアーム軸回転角のみでアーム型多関節ロボットの
絶対位置精度を確保するために、未知変数配列及び定数
配列の諸元を修正パウエル法の繰り返し論理演算を適用
し、更なる精度の向上と演算速度の上昇を図るようにし
た方法(特開平6−274213号公報参照)や、多関
節形ロボットの手首にツールを取り付けたロボットの設
定データである定数の設定誤差及びツールオフセットの
設定誤差を自動的に補正する方法(特許第252032
4号参照)等が提案されている。
ては、設計データが入手できない場合であっても、簡単
な設定用治具を利用することによって簡単な手順で希望
する姿勢でツール先端点を設定できるようにした方法
(特開平7−191738号公報参照)が提案され、C
ADデータを利用したものとしては、オペレータが初期
設定データ、作業経路データ、作業動作データを逐一入
力することが不要になり、オペレータの入力量を大幅に
減少させるようにした方法(特開平8−286722号
公報参照)が提案され、軌跡表示に関するものとして
は、ワークを作業位置から待避させた場合において、動
作中の実際のツールの位置とワークとの相対的な位置関
係を容易、かつ正確に認識できるようにした方法(特開
平8−174454号公報参照)が提案されている。
た従来例のオフラインティーチングに関する技術におい
ては、実物ロボットの形態毎にずれ量をモデル化(定式
化)し、解析的に求めていた。そのため、1形態に対し
て1つのモデルが必要になり、モデル化の作業が複雑で
手間(工数)がかかるという問題がある。また、実物ロ
ボットの複雑な挙動を十分に反映したモデルを作ること
が困難になることがあり、この場合、良好な推定結果が
得られず、位置ずれを小さくすることができないという
問題がある。
たものであり、ロボットの形態毎に複雑な方程式を立て
なくても補正量を求めることができ、工数の削減化を図
ることができるオフラインティーチング方法を提供する
ことを目的とする。
ィーチングデータを実物ロボットにダウンロードした際
に、位置ずれを小さくすることができ、現場での修正の
作業工数を大幅に削減させることができるオフラインテ
ィーチング方法を提供することにある。
ティーチング方法は、オフラインティーチング装置にお
ける設計値に基づいた論理ロボットモデルと現場に設置
された実物ロボットの動作上の違いを補正量として求め
る補正量推定ステップと、前記補正量推定ステップで求
めた補正量を少なくともティーチングデータに反映させ
る修正ステップとを含み、前記補正量推定ステップは、
前記補正量を遺伝的アルゴリズムを適用した探索によっ
て求めることを特徴とする。
は、染色体の集団を初期化する第1のステップと、集団
の各染色体を評価する第2のステップと、現在の染色体
を交配して新たな染色体を生成する第3のステップと、
新たな染色体の入る場合を空けるために集団の一部を削
除する第4のステップと、新たな染色体を評価し、集団
に挿入する第5のステップと、最新世代の最良染色体の
評価値が所定の条件を満たすか否かを判別し、肯定判別
の場合に前記最良染色体を補正値とし、否定判別の場合
に第3のステップ以降の処理を行わせる第6のステップ
とを含むようにする。
正量推定ステップで得た補正量をティーチングデータ、
ロボットコントローラのパラメータに反映して補正する
ようにする。
程式を立てなくても補正量を求めることができ、補正量
の推定モデル作成過程の工数の削減化を図ることができ
る。また、オフラインティーチングデータを実物ロボッ
トにダウンロードした際に、位置ずれを小さくすること
ができることから、現場での修正の作業工数を大幅に削
減させることができる。
伝的アルゴリズムによる補正量の探索に加えて、他の探
索法や解析法と併用して行うようにしてもよい。
ィーチング方法を例えば溶接ガンのロボットのオフライ
ンティーチングシステムに適用した実施の形態例(以
下、単に実施の形態に係るオフラインティーチングシス
テムと記す)を図1〜図10を参照しながら説明する。
グシステム10は、図1に示すように、キーボード等の
キー入力装置やマウス等のポインティングデバイスなど
が接続され、実物ロボット16に模した論理ロボットモ
デルをモニタ12の画面上に表示させてオフラインのテ
ィーチングを行うオフラインティーチング装置14と、
実物ロボット16を制御するためのロボットコントロー
ラ18とを有して構成されている。
は、フレキシブルディスクドライブ(以下、単にFDD
と記す)20が接続されており、オフラインティーチン
グ装置14にて作成されたティーチングデータがFDD
20を介してフレキシブルディスク22に記録され、又
はフレキシブルディスク22に記録されているティーチ
ングデータ等がFDD20を介してオフラインティーチ
ング装置14に読み込まれるようになっている。
D24が接続されており、該ロボットコントローラ18
にて修正付加されたティーチングデータがFDD24を
介してフレキシブルディスク22に記録され、又はフレ
キシブルディスク22に記録されているティーチングデ
ータ等がFDD24を介してロボットコントローラ18
に読み込まれるようになっている。
は、図2に示すように、キーボード等の入力装置30、
マウスやジョイスティック等の座標入力装置32(ポイ
ンティング・デバイス)、ハードディスクドライブ(H
DD)34及び前記FDD20がそれぞれインターフェ
ース(単にI/Fと記す)回路36、38、40及び4
2を介して接続され、更に、このオフラインティーチン
グ装置14には、他のオフラインティーチング装置にお
けるティーチングデータ等の受渡しに使用されるLAN
がI/F回路44を介して接続され、LANを通じて取
り込まれたティーチングデータや当該オフラインティー
チング装置14にて作成したティーチングデータを表示
するための前記モニタ12とを有する。
各種プログラム(ティーチング処理プログラム等)の動
作用として用いられる動作用RAM46と、外部機器
(LAN、座標入力装置32、HDD34等)からのデ
ータや各種プログラムによってデータ加工されたデータ
等が格納されるデータRAM48と、外部機器に対して
データの入出力を行う入出力ポート50と、これら各種
回路を制御するCPU(制御装置及び論理演算装置)5
2とを有して構成されている。
たデータバス54を介して各回路間のデータの受渡しが
行われ、更にCPU52から導出されたアドレスバスや
制御バス(共に図示せず)を介してそれぞれCPU52
にて制御されるように構成されている。
ィーチングシステム10は、図3に示す手順でロボット
モデルの補正のためのティーチングを行う。
ボット16の形態を判定する。例えば、ツール先端の形
態やロボットの関節数などが判定される。
トに応じた実物ロボット16の多点多姿勢ティーチング
を行い、そのティーチングデータをオフラインティーチ
ング装置14にアップロードする。
ウンロードの場合と同様に、ロボットコントローラ18
に接続されているFDD24を介して前記修正後のティ
ーチングデータをフレキシブルディスク22に記録し、
次に、該フレキシブルディスク22に記録されている前
記修正後のティーチングデータをオフラインティーチン
グ装置14に接続されているFDD20を介して該オフ
ラインティーチング装置14に読み込ませることにより
行われる。
用いた例を示したが、その他、MOやCD−R等の光デ
ィスクをアップロードの媒体として用いることもでき、
また、オフラインティーチング装置14とロボットコン
トローラ18とがLANで接続されているのであれば、
LANを通じてアップロードさせるようにしてもよい。
ドしたティーチングデータで遺伝的アルゴリズムによる
補正量の探索処理を行う。
た補正量の探索処理について図4〜図10を参照しなが
ら説明する。まず、説明を簡単化するために、図4に示
すように、実物のロボット16に対応する論理ロボット
モデルの軸数(関節数)を3軸とした場合であって、ツ
ールオフセットは考慮せず、誤差はセンサのゼロオフセ
ット誤差のみとする。ここで、センサは各軸に取り付け
られたエンコーダである。
(TCP)Pをある任意の固定点P T に合わせると、 P=f(θ1 +ε1 ,θ2 +ε2 ,θ3 +ε3 ) ……(1) が成立する。
目標位置(固定点)、θi は第i関節の角度(検出器に
よる)、εi は第i関節のゼロオフセット誤差、dは位
置ずれ量である。
染色体の集団を初期化する。具体的には、図5に示すよ
うに、実物ロボット16を空間内の任意の固定点PT に
3姿勢を教示する。各姿勢(POS1、POS2及びP
OS3)と第i関節(第i軸)の角度との関係を図7に
示す。
教示することによって、図8に示すように、それぞれ3
つの遺伝子を含む例えば5本の染色体g1〜g5を生成
する。初期の段階では前記5本の染色体g1〜g5がラ
ンダムに生成される。
各染色体g1〜g5を評価する。この評価は、まず、第
i姿勢に第j染色体を適用して得たロボットの先端位置
Pijを求める。例えば、第1姿勢に第1染色体〜第5染
色体を適用して得たロボットの先端位置は、 P11=f(θ11+ε11,θ12+ε12,θ13+ε13) P12=f(θ11+ε21,θ12+ε22,θ13+ε23) P13=f(θ11+ε31,θ12+ε32,θ13+ε33) P14=f(θ11+ε41,θ12+ε42,θ13+ε43) P15=f(θ11+ε51,θ12+ε52,θ13+ε53) となる。
ットの先端位置Pijと目標位置PTとのずれ量を求め
る。評価関数に、各染色体g1〜g5を入力したときの
返り値(評価値)がずれ量になる。このとき、適応度
は、返り値の小さいものほど大きくする。
態では v=α-1=|P−PT |-1 とした。
得た適応度vijは、 vij=func(Pij,PT) =|Pij−PT |-1 となる。
体を適用して得た適応度は、 v11=func(P11,PT)=|P11−PT |-1 v12=func(P12,PT)=|P12−PT |-1 v13=func(P13,PT)=|P13−PT |-1 v14=func(P14,PT)=|P14−PT |-1 v15=func(P15,PT)=|P15−PT |-1 となる。
染色体を適用して得たロボットの先端位置P21〜P25、
第3姿勢に第1染色体〜第5染色体を適用して得たロボ
ットの先端位置P31〜P35、第2姿勢に第1染色体〜第
5染色体を適用して得た適応度v21〜v25、第3姿勢に
第1染色体〜第5染色体を適用して得た適応度v31〜v
35を得る。
1〜g5の適応度がV1 、V2 、V3、V4 及びV5 と
して求まる。この段階で親の染色体集団が生成される。
1 〜V5 に基づいて遺伝的アルゴリズムにおける交配と
突然変異の処理並びに基準値との比較処理が行われる。
いて、図10に示すように、現在の5つの染色体g1〜
g5を適応度の大きい順に並べ替える。そのうちのいく
つかの染色体を交配して新たな染色体(子の染色体)を
生成する。親の染色体を交配させる際に突然変異と再生
を適用する。
染色体の入る場所を空けるために親の染色体集団(単に
集団という。)の一部を削除する。次に、ステップS1
05において、新たな染色体を評価し、集団に挿入す
る。次に、ステップS106において、最新世代の染色
体の評価値が基準値以上であるかどうかを判別する。こ
の判別は、具体的には、以下のような評価方法の1つあ
るいは2つ以上の組み合わせを採用することができる。 (1) 位置ずれの平均値が許容誤差以下にする染色体が見
つかったかどうか。 (2) 各位置ずれのうち、最悪値が規定値以下かどうか。 (3) 所定の回数や時間が経過したかどうか。
なされた場合は、前記ステップS103に戻って該ステ
ップS103以降の処理を行う。即ち、再びステップS
103において、前回とは別の交配が行われて新たな染
色体が生成され、次のステップS104において、その
新たな染色体の入る場所を空けるために集団の一部が削
除され、次のステップS105において、その新たな染
色体が評価されて集団に挿入される。
別がなされるまで、前記一連の処理が繰り返されること
になる。従って、ステップS106において肯定判別が
なされた場合、最新世代の染色体が保持されて、この補
正量の探索処理が終了する。
探索された染色体のうち、最良の染色体を補正量とす
る。
をティーチングデータやロボットコントローラの各種パ
ラメータに反映させる。
ティーチング装置14で作成した実物ロボット16に作
業させるためのティーチングデータを実物ロボット16
のロボットコントローラ18にダウンロードする。この
ダウンロードは、例えば、オフラインティーチング装置
14に接続されているFDD20を介して前記多点多姿
勢のティーチングデータをフレキシブルディスク22に
記録し、次に、該フレキシブルディスク22に記録され
ている前記多点多姿勢のティーチングデータをロボット
コントローラ18に接続されているFDD24を介して
該ロボットコントローラ18に読み込ませることにより
行われる。
を用いた場合を示したが、その他、MOやCD−R等の
光ディスクをダウンロードの媒体として用いることもで
き、また、オフラインティーチング装置14とロボット
コントローラ18とがLANで接続されているのであれ
ば、LANを通じてダウンロードさせるようにしてもよ
い。
ントローラ18による制御によって実物ロボット16を
作動させ、TCPを数点の目標点P1,P2,P3,P
4及びP5に向かって移動させる。ティーチングデータ
から割り出される前記目標点P1,P2,P3,P4及
びP5の位置を作業点として定義した場合、このステッ
プS7では、作業点と実際の目標点P1,P2,P3,
P4及びP5との位置合わせを行う。
された多点多姿勢のティーチングデータは、論理ロボッ
トモデルを用いて実物ロボット16に限りなく近づけた
高精度のティーチングデータであるため、前記ステップ
S7での位置合わせでは、ほとんど姿勢を変えないで行
うことができる。
ティーチング装置14上の論理ロボットモデルに反映さ
れる。
て別の動作(操作)を行わせる必要が生じた場合に、そ
の動作(操作)を行うための教示プログラムを前記論理
ロボットモデルを使って簡単に、かつ高精度に作成する
ことが可能となる。
ンティーチングシステム10においては、補正量の推定
処理(ステップS3)を遺伝的アルゴリズムを用いた探
索にて行うようにしているため、ロボットの形態毎に複
雑な方程式を立てなくても補正量を求めることができ、
補正量の推定モデル作成過程の工数の削減化を図ること
ができる。また、オフラインティーチングデータを実物
ロボットにダウンロードした際に、位置ずれを小さくす
ることができることから、現場での修正の作業工数を大
幅に削減させることができる。
ルゴリズムのみを用いて補正量を探索するようにした
が、その他、前記遺伝的アルゴリズムによる補正量の探
索に加えて、他の探索法や解析法を併用して行うように
してもよい。
トを想定して補正量の推定処理(遺伝的アルゴリズムに
よる補正量の探索)を行うようにしたが、3軸以外のロ
ボットにも簡単に適用させることができる。
ボットのオフラインティーチングシステム10に適用し
た例を示したが、その他、各種生産用ロボットにも適用
させることができる。
ング方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要
旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはも
ちろんである。
ラインティーチング方法によれば、オフラインティーチ
ング装置における設計値に基づいた論理ロボットモデル
と現場に設置された実物ロボットの動作上の違いを補正
量として求める補正量推定ステップと、前記補正量推定
ステップで求めた補正量を少なくともティーチングデー
タに反映させる修正ステップとを含み、前記補正量推定
ステップにおいて、前記補正量を遺伝的アルゴリズムを
適用した探索によって求めるようにしている。
式を立てなくても補正量を求めることができ、補正量の
推定モデル作成過程の工数の削減化を図ることができ
る。また、オフラインティーチングデータを実物ロボッ
トにダウンロードした際に、位置ずれを小さくすること
ができることから、現場での修正の作業工数を大幅に削
減させることができる。
ステムを示す構成図である。
ステムにおけるオフラインティーチング装置の構成を示
すブロック図である。
ステムの動作を示すフローチャートである。
ステムにおいて行われる補正量の探索(遺伝的アルゴリ
ズムによる探索)を説明するための3軸のロボットを示
すモデル図である。
定点に3姿勢を教示する場合の一例を示す説明図であ
る。
ステムにおいて行われる補正量の探索(遺伝的アルゴリ
ズムによる探索)の手順を示すフローチャートである。
OS2及びPOS3)と第i関節(第i軸)の角度との
関係を示す図表である。
とによって初期段階に生成される5本の染色体の構造を
示す表図である。
対応する適応度を示す表図である。
ステップS103〜ステップS106において示される
交配と突然変異の処理並びに基準値との比較処理を示す
概念図である。
ボット 18…ロボットコントローラ 22…フレキ
シブルディスク
Claims (4)
- 【請求項1】オフラインティーチング装置における設計
値に基づいた論理ロボットモデルと現場に設置された実
物ロボットの動作上の違いを補正量として求める補正量
推定ステップと、 前記補正量推定ステップで求めた補正量を少なくともテ
ィーチングデータに反映させる修正ステップとを含み、 前記補正量推定ステップは、前記補正量を遺伝的アルゴ
リズムを適用した探索によって求めることを特徴とする
オフラインティーチング方法。 - 【請求項2】請求項1記載のオフラインティーチング方
法において、 前記補正量推定ステップは、染色体の集団を初期化する
第1のステップと、 集団の各染色体を評価する第2のステップと、 現在の染色体を交配して新たな染色体を生成する第3の
ステップと、 新たな染色体の入る場所を空けるために集団の一部を削
除する第4のステップと、 新たな染色体を評価し、集団に挿入する第5のステップ
と、 最新世代の最良染色体の評価値が所定の条件を満たすか
否かを判別し、肯定判別の場合に前記最良染色体を補正
値とし、否定判別の場合に第3のステップ以降の処理を
行わせる第6のステップとを含むことを特徴とするオフ
ラインティーチング方法。 - 【請求項3】請求項1又は2記載のオフラインティーチ
ング方法において、 前記修正ステップは、前記補正量推定ステップで得た補
正量をティーチングデータ、ロボットコントローラのパ
ラメータに反映して補正することを特徴とするオフライ
ンティーチング方法。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載のオフ
ラインティーチング方法において、 前記補正量推定ステップは、前記遺伝的アルゴリズムに
よる補正量の探索に加えて、他の探索法や解析法と併用
して行われることを特徴とするオフラインティーチング
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24314197A JP3626331B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | オフラインティーチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24314197A JP3626331B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | オフラインティーチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1185244A true JPH1185244A (ja) | 1999-03-30 |
JP3626331B2 JP3626331B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=17099408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24314197A Expired - Fee Related JP3626331B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | オフラインティーチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3626331B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109895103A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-06-18 | 同济大学 | 一种基于ga-pso算法的示教再现轨迹优化方法 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24314197A patent/JP3626331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109895103A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-06-18 | 同济大学 | 一种基于ga-pso算法的示教再现轨迹优化方法 |
CN109895103B (zh) * | 2019-01-21 | 2020-08-18 | 同济大学 | 一种基于ga-pso算法的示教再现轨迹优化方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3626331B2 (ja) | 2005-03-09 |
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