JPS5958503A - ロボツトのツ−ルオフセツト教示方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明はロボットのツールオフセット教示方法に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 ロボットが専用機械と異なるのはその柔軟性にあり、ｌ
’１７１単な操作でロボットの動作を容易に変更できる
ことである。よって多品種を扱うことによって、はじめ
てロボットの力を有効に使えるといえる。

この時、一般的には対象とする品物、まだは加工等によ
って、ロボットの手首に装着するツールを交換しなけれ
ばならない。組立用ロボットでは先端のツールはドライ
バであったり、つかみ用のハンドであったり、場合によ
ってはノ・ンダごてであったりすることも考えられるで
あろう。溶接用ロボットにおいても、溶接条件、溶接対
象等によってトーチを交換しなければならない。このよ
うにロボットにおいては、手首にＺ　Ｍするツールを自
由に交換できることが必要でちる。

交換ツールは形状や寸法が異なるから、取り付は位置に
対するツール先端位ｔｉｆとその方向（ツールオフセッ
ト）も異なってくる。このため、ツールを取り換えるご
とにツール先端位置とその方向を教示し、補正する必要
がある。この方法として、ツールオフセット変換値を用
いる方法が広く用いられている。すなわち、ツールを取
り換えた際、あらかじめロボットの手首座標系における
ツール先端位置を示す変換値（規格値あるいは測定値）
を教示装置から与えて記憶しておき、これを用いてツー
ルオフセットの補正を行った先端座標を求める方法であ
る。しかし、この方法によると、ユーザに対してツール
取り付けの正確性に関する負担が増し、取ｐ付はミス等
から生じる位置ずれを補正することができない。これを
補正するためには、実際にツールを取りつけた状態でツ
ールオフセットを求め、設定しなければならない。また
一般にユーザがツールを交換しない場合も、ロボットを
製造する側では条件は同じであシ、簡単にツールオフセ
ットを求める方法が必要である。

発明の目的 この発明の目的は、従来におけるツールの位置ずれを解
消するとともに、簡単でかつ自動的にツールオフセット
を教示することのできる教示方法を提供することである
。

発明の構成 この発明は、ＣＰＵと所定プログラムを記憶したメモリ
とを有する制御装置を備え、かつ手首先端にツールを装
着スるロボットのツールオフセット教示方法であって、
任意直線上の予じめ定められた比率で並ぶ３点に、前記
ロボット手首のツール先端を教示し、さらにツールの基
準方向が前記直線と平行になるように任意の位置を教示
することによって得られる前記ロボット各軸の移動杭を
、＋）ｉＪ記プログラムで計算し、自ｌＪ記ツールの先
端位置および方向を求めるロボットのツールオフセット
教示方法である。

実施例の説明 この発明の一実施例を第１図ないし第５図に示す。代表
的なロポ、）のモデルとして、第１図に示す６１１Ｔｉ
ｌｌ関節形ロボットを考え、その手首のモデルを第２図
の構造とする。図中、Ｓは肩関節、Ｅはひじ関節、Ｗは
手首関節、Ｆはツール先端、Ｘ。

ｙ、ｚは腕系座標軸、マ、ｙ、７は手首系座標軸である
。

このモデルにおいて、ツールオフセットを求める計算手
順を以下に示す。ここでツールオフセットとして必要な
パラメータは、ｔｈｏｔｆｃ、ｔ、８である。

腕座標系におけるツール先端の位置ベクトルをｔ、腕先
端の位置ベクトルをＷ２手首座標系におけるツー′ル先
端の位置ベクトルを〒とすると、ｆｆ＝Ｗ＋　（Ｆ′−
ｖ） ＝實＋〒　　　　　　　　　　　　　■どなる。また手
首座標系において、７＆ｉ手首角の三角関数行列Ｋを用
いて、 で与えられる。ただし、１ｈ′＝１．　＋　１ｆｏであ
る。■式を０式に代入すると、 となる。

１百線上でその間隔の比率が１＝１（すなわち等間隔）
の３点Ａｌｅ　Ａ２　＋　Ａ３を考える。このように仮
定することによって一般性は失なわれない。これらの３
点へツール先端を持っていった場合の先端の位置ベクト
ルをそれぞれ’０．’２　ａ　Ｆ３とすると、シ□＋４
−２Ｙ２＝？　（ゼロベクトル）　■というベクトル方
程式が成り立つ。■式を０式に代入して変形すると、 となる。ただし、Ｗｌ、Ｉ（（ｉ＝１〜３）はそれぞれ
、前記３点を教示した時の腕座標系における腕先端の位
置ベクトル、および手首角の三角関数行列である。０式
を解くと、 となり、べ、ｔ、８が求まる。

つぎにべより％、’ｒ。を求める。ツール先端を図式化
すると＠３図のようになる。腕座標系におけるＨｌおよ
びＨ′の位置ベクトルをそれぞれ宜。

Ｍ′とすると、第３図より未定乗数ｋを用いて、有＝Ｗ
＋　ｋ（宥′−′Ｗ）０くｋく１　　　　　■と表わせ
る。（７−π）／（１□−峠）となるような点Ｆ４を考
えると、 （了−力ｘ（７エー７３）−？　　　　　　■となり、
０式にの式を代入すると、 （Ｆ’　−’Ｗ）Ｘ（７□−７３）−ｋ（π′−Ｗ）×
（剪−Ｙ３）＝官　　　　　　　　　■となる。このベ
クトル方程式を解くことによってｋが定まる。したがっ
て、 ｌｈ　”’　”ｈ′　　　　　　　　　　　　　　　［
Ｆ］１ｆｏ＝　（１−ｋ）ｔｈ′Ｉｌｌ とナリ、必要なツールオフセットパラメータハスべて求
まる。

前記の原理に基づいた実施例として、６軸間節形ロボッ
トへの適用例を以下に述べる。

この実施例における６軸間節形ロボット・のシステム構
成を第４図に示す。システムはロボット本体１．制御装
置２．教示装置４３．および表示装置４で構成されてい
る。制御装置２内には、ＣＰＵと、ｎｉＪ　記Ｒ理に示
したツールオフセットパラメータの算出プログラムとツ
ールオフセット補正によるツール先端位置の軌跡制御プ
ログラムを記憶したＲＯＭ　、！：　、ツールオフセッ
トパラメータ’８　ヲＥ　ｔｕ　ｆるＲＡＭとがある。

ツールオフセットを教示する際、教示装置３から与えら
れた指示によシ、前記ＲＯＮ内のツールオフセットパヲ
メータＭ゛出プログラムを用いて、ｒＪｉＪ記ＲＡＭ内
にツールオフセットパラメータが記憶すれる。運転時に
は、前記ＲＡＭ内のノールオフセットパラメータを用い
て、前記飢諭内の軌跡制御グログラムにより、ツールオ
フセット？ｆｌｉ正を行ったツール先端位置の軌跡制御
を行う。表示装置４によって、ロボットの位置情報やス
テータス情報を知ることができる。

つぎに６ＩＩＴｌｌ］関節形ロボットへの適用例におけ
るロボットの操作手順を以下に示す（第５図参照）、（
ｉ）　　水平面上で適当な直線上に等１＃ｉＪ隔でＡ□
、Ａ２゜Ａ３の３点を設定する。

（ｉｉｌ　　腕の３軸のみ全動かしてＡ□、　Ａ２．　
Ａ３の３点へツール先端を持ってゆき、３点の位置を登
録する。この場合、３点における手首の姿勢を変化させ
る必要がある。

（山）ツール先端の方向をＡｌｔ　Ａ２−　Ａ３で定ま
る直線と平行にし、任意の点Ａ４を登録する。

なお、操作手順（ｉｉ）において各点での手首の姿勢を
変化させるのは、腕の先端の３点が直線上で等間隔に乗
ってしまうと、■式が自明となり値が定まらないためで
ある。

この操作手順を行った場合のロボット制御装置の処理の
流れを第６図に示す。第６図において、５では、操作手
順（ｉｌ、（山）に示したＡ工〜Ａ４の位置を教示する
。６では、Ａ工〜Ａ４の位置情報として各’ｆ’ｌｌｌ
の角度算出を行う。７では、６で得られた各軸角度より
、０式を用いてｔＡ、ｔｆＢを算出する。８゜９では、
６で得られた各軸角度よシ、ａＯ，０式を用いて１ｈ、
１．。を算出する。

以上の処理によって得られたツールオフセットパラメー
タは、記憶回路にツール変換値として記憶される。この
変換値を用いて、運転時にはツールオフセットの力１）
正を行ったツール先端位置の軌跡制御を行う。

このように、この発明を第４図に示した６１Ｍ関節形ロ
ボットに適用した結果、従来補正が不可能であったツー
ル取り付はミスによる位置ずれの補正が可能となった。

この補正方法は短時間で、かつ精度の高いツールオフセ
ット補正ができ、さらにロボット本体の構造とは独立な
ため、あらゆる種類のロボットへの適用が可能となる。

したがって、生産性に富む。

発明の効果 以上のように、この発明は、ツール位ｆｆｆｆのずれを
解消するとともに、簡単でかつ自１ｊＩｌ的にツールオ
フセットを教示することができると込う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用する６軸間節形ロボットの一例
の構成説明図、第２図はそのツールを含めた手首の構成
説明図、第３図は同じくそのツールの構成説明図、第４
図は同じくそのロボット本体と制御系とを示す説明図、
第５図はこの発明の一実施例の操作手順の説明図、第６
図は同じくそのツールオフセットパラメータを算出する
際の制１ｉｉ１　＠　置の処理手順説明図である。 １・・・ロボット本体、２・・・制御装置、３・・・教
示装置、４・・・表示装置、Ｓ・・・肩関節、Ｅ・・・
ひじ関節、Ｗ・・・手首関節、Ｆ・・・ツール先端、ｘ
、ｙ、ｚ・・・腕系座標軸、ｘ、ｙ、ｚ・・・手首系座
標軸、Ａ工〜Ａ４・・・１’ｌ　水煮、４　＋　ｔｆｃ
　Ｉ　ｔｒ８・・・ツールオフセットパラメータ 第　１　図 第５図 第３図 第４図 第６図 手続補正書（自発） 昭和５８年７　月２７１：１ 特許庁長官殿 ロボットのツールオフセット教示方法 ３、油圧をする者 事件との関係　　出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　（
５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　１．１．＋
　　　下　　俊　　彦４、代　理　人 る」とあるを「正確性に関する」と訂正する。 正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣＰＵと所定プログラムを記憶したメモリとを有する制
   御装置を備えかつ手首先端にツールを装着するロボット
   のツールオフセット教示方法であって、任意直線上の予
   じめ定められた比率で並ぶ３点に、前記ロボット手首の
   ツール先端を教示し、さらにツールの基準方向が前記直
   線と平行になるように任意の位ｆｉｔを教示することに
   よって得られる前記ロボット各軸の移動量を、前記プロ
   グラムで計算し、前記ツールの先端位置および方向を求
   メルロボットのツールオフセット教示方法。