JPS5927306A - ロボツトの制御方法 - Google Patents

ロボツトの制御方法

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JPS5927306A
JPS5927306A JP13722582A JP13722582A JPS5927306A JP S5927306 A JPS5927306 A JP S5927306A JP 13722582 A JP13722582 A JP 13722582A JP 13722582 A JP13722582 A JP 13722582A JP S5927306 A JPS5927306 A JP S5927306A
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荒井 信一
Koichi Sugimoto
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数種のハンド、ツール、検出器等の最終作用
器のうち任意の最終作用器が取付可能であってその最終
作用器が所望の軌道を描くようにしたロボットの制御方
法に関するものである。
ロボットはその動作が自由に変化できる点が1つの存在
理由となっている。しかしロボットは、システム的に固
有の動作機能をもっておりそれらの組み合わせKより全
体の動作を変化させているのが一般的であった。これで
は前記固有な動作機能がロボット使用者にとって不都合
な場合、その固有な動作をなさしめるシステム自体を改
変する必要があり、実、際には不可能であることが殆ん
どであった。このことは、ロボットに別の作業、役割を
させる場合についても同様であり、従来のロボットは動
作上の応用性拡張性に極めて劣るものであった。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、選
択された最終作用器の種類1機能およびロボットへの取
付部位に応じて適宜最終作周器座標系が選択され、最終
作用器が所望の軌道を描くようにして動作機能の応用性
、拡張性をもたせたロボットの制御方法を提供するとと
を目的と−rろ。
本発明は、従来ロボットにおける制御部位な*、i作用
群取付部位とし、そこに取り付けられた最終作用器の種
類1機能に応じて決定される最終作用益座標系、換言す
れば最終作用器の位置(姿勢)を定義し、その定義され
た各最終作用器の位置とロボットの最終作周器取付部位
とを座標系変換マ) IJワックス相互に一次的に関係
づけ、そのマトリックスに基づいてロボットを動作させ
るようにしたもので、本来ロボットがもっている動作機
能を、ロボット固有の部位ではなくロボットに取り付け
られた最終作用器に応じた座標系に対してもたぜ、これ
によりロボットの動作機能に応用性、拡張性をもたせた
ものである。
以下、前記座標系変換マトリックスについて説明スる。
ロボットの基本動作にはロボッ)各軸のアクチュエーク
単位の移動動作があるが、ここではその説明を省略し、
高機能ロボットの特徴である手先の直線移動と姿勢補間
の動作に関して説明する。すなわち、高機能ロボットに
は前記の動作機能が基本的に要求され、従来から何らか
の方法でそれを実現している。
ここでは第1図に示すようにロボットの旋回軸にZ軸を
とった直交座標系をロボットのシステム上の基本静止座
標系1とする。X(L)軸、YO)軸、Z (/c)軸
はここでの主方向であり、単位ベクトルの成分で表わす
と、 X軸 (1φφ) Y11伯   (φ  1  φ  )Z軸 (φφ1
 ) である。ここで、第1図に示すようにロボットの手先1
0に同じ様な直交座標系な定義し、これを手先座標系2
と称する。この手先座標系2は前記静止座標系1に対し
て距離ベクトルPと主方向に対する方向余弦を成分とす
るマトリックスで表わされ、その手先座標系2のX軸の
主方向の単位ベクトルをX71.Y軸の主方向の単位ベ
クトルなYp、 Z軸の主方向の単位ベクトルをZnと
すると、 /’  = (x、y * ” ) Xs = (XRx  、 X71F  、 XJIZ
 )Ys = ()’JIX  、 Yxy  、 Y
pz )Ztt = (Zsx  、 Zay  、 
ZJIZ  )’、’ (XRX )”+(XRY )
2+ (XJIZ )”=1 。
1Ypl = 1. 1Zpt(= 1XRxl’R=
ZR(外積) と成分表示できる。なお、ロボットの姿勢(位[)を角
度で表わすか単位ベクトルの方向余弦を成分としたマト
リックスで表わすかはロボットのシステムにより任意に
決めて差し支えないが、ここでは方向余弦を成分とした
マトリックスで表わす。
ここで、位置と方向を合わせて記号化してマトリックス
rz、)を CL〕 =   l   P   、   XR、)’
Jl   、   Zp   )と定義すると、ロボッ
トの位置教示はこのマトリックス〔L〕を求めることに
他ならない。すなわち、ロボットの動作は、このデータ
であるマトリックスCL)の成分を他のマトリックス〔
L〕の成分とで補間し、時間的に連続に動かして他のマ
トリックスCL〕の位置に移動させることであり、ロボ
ットの動作機能は、究極的に前記補間とどのマトリック
ス〔L〕の成分を選択的に変化させるかで決定される。
例えば手先座標系2でXs軸回りにロボットの手先をθ
反回転させようとすれば、新しい姿勢をXハ、 Yxn
 、 ZRnとしたときXR= Xxnであり、X軸に
ついてはデータは変化させず、次式 %式%) (11 (2) により他の成分を変化させればよい。
また、危方向KSだけ直進移動させるのは、次式 %式% によればよい。これは他の成分の変化であっても同様で
ある。
なお、第1図において、4〜9はロボットの関節、θ1
〜θ、はそれら関節4〜90回転方向な示す。
次に、第2図に基づいて本発明方法の具体例について説
明する。第2図はロボットの手先座標系と最終作周器座
標系の関係を示す図で、図中6は最終作周器座標系、1
1はハンド、ツール。
検出器等の最終作用器である。その他は第1図と同様で
あるが、手先10は、ここでは最終作用器11の取付部
位となっている。この第2図i/Cおいて、最終作用器
11の位置成分マトリックス〔Q〕を前述マトリックス
〔L〕と同様にしてと定義すると、このマトリックス〔
Q〕の成分は次式 で表わされる。そしてこの(4)式中のλθ1〜λθ、
λa、〜λa1.λb、〜λb、およびλC3〜λC5
の各定数を適宜定めることにより手先座標系2とは別の
所望の最終作周器座標系3を定義したことになる。
ZRlにつし・て解(ことにより、マトリックス〔Q〕
からマトリックスCLEを求めることもできる。
さて、一般に、ロボットの動作機能は手先座標系2につ
いて固有のシステムによって固定化されており、その変
更は容易でない。しかし、前記マトリックスCL)とマ
トリックス〔Q〕は同一性質機能をもつものであり、ロ
ボットがもっているマ) IJワックスL〕を操作する
動作機能をそのままマトリックスCQ”Jに適用しても
何ら不都合は生じない。すなわち、第6図に示すロボッ
トの動作機能を実現するフローチャートにおいて、ステ
ップto3r(41式の実行」を追加するだけで任意か
つ簡単にロボットの動作機能を最終作用器11側に変更
することが可能となる。(41式を無効にし、ロボット
の動作機能を手先1o側に戻すには(4)式中の定数を
、 λ0.+−λθ8:φ λα、=λb、=λC3=1 λa2 +λα、ニλb1.λb、=λ’l+λc2−
φと定めればよい。
従って、ロボットの制御装置にステップ103を実行す
るブロックを追加すれば、ロボットの動作機能を任意に
変化させることが可能となり応用性、拡張性のあるロボ
ットが達成できる。
ここで、一応用例として、ロボットの手先10を円弧運
動させる方法について第2図に基づき説明しておく。す
なわち、ロボットの手先10を点12を中心に円弧を描
かせるには単に点12を前記(4)式中の定数によって
マトリックス[Q]に定義し、ZQ等の軸回りにfil
 、 +21式により660°回転させるようにすれば
よく、他に特別な計算をすることなく簡単に行なわせる
ことが可能である。
なお、第3図において100〜104は、各々図中に記
載の動作を実行するステップを指す。
以上述べたように本発明によれば、最終作用器が取りイ
」けられるロボットの部位に対し、選択された最終作用
器の種類2機能に応じて決定される最終作周器座標系を
定義し、その定義された各最終作周器座標系とロボット
の最終作周器取付部位とを相互に一次的に関係づける座
標系変換マトリックスを備え、このマトリックスに基づ
いてロボットを動作させることにより、選択された最終
作用器の種類2機能およびロボットへの取付部位に応じ
て適宜座標系が選択され、最終作用器が所望の軌道を描
くようにしたので、ロボットの動作機能の応用性、拡張
性を高めることができる。特に1オートマチツクツール
チエンジにおいては、ツールと共に座標系を変換するこ
とKより、そのツールに適した動キヲプレイバック時お
よび動作教示時にロボットに与えることができる。また
、センサーフィードバックについても、センサー信号を
最終作用器の座標系で定義することによってより簡単か
つ効果的に行わせることができる等の効果がある。しか
も、これらの効果は、ロボットの基本システムを変更す
ることな(座標系変換マトリックスの定義を変えるだけ
で簡単に達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はロボットの基本静止座標系と手先座標系の関係
を示す図、第2図は本発明方法を説明するためのロボッ
トの手先座標系と最終作用器座椋系の関係を示す図、第
6図は本発明方法が適用されたロボットの動作を示すフ
ローチャートである。 1 ・・・・・・・・・・基本静止座標系2・・・・・
・・・・・・・手先座標系3・・・・・・・・・・・・
最終作用器座標・系4〜9・・・・・・関節 10・・・・・・・・・手先 11・・・・・・・・・最終作用器 草 1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. a数種の最終作用器のうち任意の最終作用器が取付可能
    のロボットにおいて、・前記最終作用器が取り付けられ
    るロボットの部位に対し、選択された最終作用器の種類
    2機能に応じて決定される最終作用器座標系を定義し、
    その定義された各最終作用器座標系とロボットの最終作
    周器取付部位とを相互に一次的に関係づける座標系変換
    マトリックスを備え、このマトリックスに基づいてロボ
    ットを動作させることにより、選択された最終作用器の
    種類9機能およびロボットへの取付部位に応じて適宜座
    標系が選択され、最終作用器が所望の軌道を描くように
    したことを特徴とするロボットの制御方法。
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