JPS60205713A - 産業用ロボツトの動作位置決め誤差補正装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 、＋発明は、産業用ロボットのアーム先端の動作位１ｉ
゛、および姿勢位置決め制御装置に係り、特に、ロボッ
ト言語等を用いて、アーム先端の移動距離を数値により
直接指令し、該指令に基づいて移動した場合にアーム先
端の位置と指令位置との間に発生する位置誤差を補正す
る位置決めの誤差補正装置に関す嶌。

〔発明の背景〕

現在、産業用ロボットのアーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢制御方式として、（１）固定シーケンス （２）可変シーケンス （３）テイシングプレイバック （４）　数値制御 が実用化されている。このうち（１１，＋２１の方式は
リミットスイッチおよびドック等の組合せにより、アー
ム先端の動５作位置決めを行うものであり、本発明の対
象とするものではない。ここで、ロボットのアーム先端
の動作位置あるいはロボットの姿勢自差特性について説
明する。操作者のあるいは他の制御装置よりロボットに
入力された動作制御データは、ロボット内の制御装置に
よってロボット各部への指令情報に変換され、ロボット
が動作する。このとさ、ロボットに入力された動作制御
データに含まれるアーム先端の動作位置およびアーム會
含むロボットの姿勢情報は、ロボットが実際に動作する
アーム先端の動作位置およびロボットの姿勢情報との間
にいわゆる“ずれ”が発生する。このずれは、ロボット
ヲ構成している各部分のそれぞれの部品を作る際に行わ
れる機械加工による誤差、あるいし↓ロボットを組立て
る際に生じる組立誤差、あるいはロボットを構成する部
品のねじれ、たわみ等の影神により、ロボットの動作を
制御する制御装置内で仮足しているロボットの棒構状態
が、実際のロボットの機構状態と異なるために生ずるも
のである。このような機械加工誤差、組Ｖ、Ｉ　ｎ呉た
はロボット製作時期の相違あるいは製作個灯の相違等に
よりばらつくものであり、また、ねじれ、たわみは材質
や構造からくるものであり、ロボット毎に多少の相違が
生じるもので、ロボットごとに影響の受け方も異なって
くる。このような産業用ロボットの誤差は、この産業用
ロボットによって作り出される製品の精度あるいは品質
に大きな影響を与える。このようにロボットは、ロボッ
トごとに異なる誤差特性（以下、特性誤差と称する）を
有している。

次にこのロボットの動作上に生じる特性誤差の影響につ
いて、ティーチングプレイバック方式のロボットと、数
値制御方式のロボットのそれぞれについて説明する。

ティーチングプレイバック方式のロボットにおいては、
この特性峡差は、間に’Ｊ１とならない。なぜなら、テ
ィーチングプレイバック方式の場合には、作業手順に従
い、オペレータがその作業の順序、アーム先端゛の動作
位置およびロボットの姿勢情報を実際に産業用ロボット
を動かし、指令値を入力してやるため、ロボットの特性
誤差が吸収されてしまうからである。また、ロボットが
入力制御データによって動作する場合であっても、ロボ
ット各部に取り付けである検出器により、ロボットの目
標とする動作位置および姿勢位置を自ら検出し、この検
出された動作位置および姿勢情報を逆に制御データに変
換して制御データを書き換える。

すなわち、ηＵ梁出用ロボット動作制御として産業用ロ
ボットにティーチされたアーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢情報を表わすベクトルが、 Ｘｌ、Ｘｌ、Ｘ３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・、Ｘアであっても、失陥にロボットの有する誤差性
性分がロボットに設けられてい為検出器によって修正を
受け、アーム先端の動作位置およびロボットの姿勢情報
を表わすベクトルは１ ＸＩ’　＋　Ｘ　２’　＋　Ｘ　３’　＋・・・・・・
・・・・・・・・・、Ｘア′と修正された値で、ロボッ
ト制御データとして記憶芒れる。したがって、最初にロ
ボットがティーチされたアーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢情報とは異なったデータとして記憶されて
いる。

しかし、この修正烙れた制御データによりロボットが制
御されるときは、制御データそのものが誤差特ｆトの影
？１１　ｆ受けている制御データであるため、実際のロ
ボットの動作を制御データとして、取り込まれているア
ーム先端の動作位置およびロボットの姿勢情報を表わす
ベクトル ｘ１ｊ、Ｘ２′、×３′、・・・・・・・・・・・・、
ｘ、′に制御するためティーチするベクトルは、修正さ
れているベクトルをティーチするのではなく、最初にロ
ボットにティーチされたアーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢情報を表わすベクトルＸｌ　＋　Ｘｌ　＋
　ｘ３　＋・・・・・・・・・・・・・・・、Ｘ・をテ
ィーチすることになる。したがって、ティーチングプレ
イバック制御方式の場合には、ロボットの誤差特性によ
る誤差が制輝テータ上吸収嘔れて指令値上に発生せず、
ロボットの誤差特性は操作上問題とならない。

しかし、制御データをティーチに依らずに言語等によシ
、直接数値で指令する数値制御方式においては、次のよ
うな問題を生ずる。

すなわち、制御データに入力されるアーム先端の動作位
置およびロボットの姿勢情報を表わすベクトル ×１１　Ｘｌ　＋　ｘ３　ｔ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　Ｘ　。

で与えても、ロボットの誤差特性のために、実際に動作
したときには、アーム先端の動作位置およびロボットの
姿勢情報を表わすベクトル値がｘｌ“、　Ｘ２’、　Ｘ
３／’、　、・−・−・・・、　Ｘ、”となってしまい
、ロボットは指令入力制御データに従った正確な動作を
することができない。

したがって、産業用ロボットの動作を、数値指令によっ
て行うためには、この特性誤差を何らかの形で補正して
やり、制御データに入力されるアーム先端の動作位置お
よびロボットの姿勢情報と実際にロボットが動作したと
きのアーム先端の動作位置およびロボットの姿勢情報と
が一致するようにしなければならない。

数値データにより、産業用ロボットを直接制御する方法
は、今？２，１．ＣＡＤ／ＣＡＭ化の進展にしたがい、
そのニーズは極めて大きい。

そこで、従来、誤差を補正する方法として、次に示す如
き方式が提案されている。

入力される制御データによって制御されるアーム先端の
動作位［１７およびロボットの姿勢情報を表わすベクト
ルＸＩに対し、ロボットが前記制御データによって動作
した結果のアーム先端の動作位置およびロボットの姿勢
情報を表わすベクトルＸＩ’へ１化させてしまうロボッ
トの誤差特性をＴＩと表わすと、このＴ、は、データＸ
、に作用して、これをデータＸ、／に変化させてしまう
計算アルゴリズム（一般にはマトリックス）であり、こ
れを記号化したものである。そして、Ｔ、−１はＴＩの
逆の作用をする計算アルゴリズムを示したものである。

そこで、まず、 （１）　テスト用の制御データにより、ロボットを制御
し、動作時のロボットのアーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢情報を外部測定器から観測する。

次に、 （２１（１）で得た結果を用いて、ロボットの誤差特性
ＴＩを推定し、ＴＩの逆作用をする＋１＋、−１をめる
。

ついで、 （３）入力制御データによって制御されるアーム先端の
動作位置およびロボットの擬勢１１Ｖ報を表わすベクト
ルｘ、＋　ｘ２１　Ｘ３　＋・・・・・・　Ｘｍに対し
て、誤差逆特性Ｔ＋−’に作用させて、入力制御データ
を修正する。すなわち、アーム先端の動作位置およびロ
ボットの姿勢情報を表わすベクトルを誤差逆特性ｔｙ　
、　−１によって、 ＋１１．−Ｉ　Ｘ、　、　ｌ１１２−Ｉ　Ｘ２．　Ｔ３
−Ｉ　Ｘ３．　、川、、　、　１１１．−１ｘ。

と修正する。

さらに、 ｆｌＩｌ　ｆ：（＋において修正されたｆｔｉ制御デー
タにより、ロホットの動作：１１Ｊ　（ａｌｌをすると
、修止された値として出力される；Ｉ’制御データはロ
ボットの誤差特性の作用を党け−Ｃ央除に動作したロボ
ットのアーム先端のにす作位１１：１およびロボットの
姿勢情報を表わすベクトルは １’　ｌ　（’ｌ’１−ＩＸＩ　）　ｌ　’ｒ２　（’
ｉ’２−１ｘ２）　ｌ　”””Ｉ　ｉ’　ａ　（Ｔ　、
−ｘｘ　、）−）（、、Ｘ２．・・・・・・・・・・・
・、Ｘ。

となり、ロボット自体の誤差特性を補正することができ
る。

しかしながら、この誤差補正方式にあっては、ロボット
の誤差特性の推定が必要であり、これをＴＩなる変換式
としてまとめるに多くのデータを要し、かつ種々のアル
ゴリズムの検討な必要とする。また、この誤差特性ＴＩ
の逆作用を生ずる誤差逆特性’Ｉ’ｔ−１の設定にも、
同様の問題がある。

また、ロボットは、一般に、指令された座標値から、各
作動軸への指令値を算出するためのアルゴリズムを有し
ているが、これが判らないロボット（例えば外部からの
購入品等）については、誤差特性Ｔ１１誤差逆特性ｒ１
′、　−１をめることは、極めて困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、数値制御方式のロボットにより生ずる
誤差を容易に補正することのできるロボットの動作位置
決め誤差補正装置を提供することにある。

〔発明の概賛〕

本発明は、数値制御方式のロボットにおい上止ずる誤差
特性の三次元マツプを作り、この誤差特性を予め外部記
憶装置に直接記憶させておき、口ホットの動作制御をす
る除、その制御目標点における誤差データを移動指令値
に付加するごとにより、容易に誤差補正を行おうという
ものである。

〔発明の実施例〕

以−ト、本発明の実施例について説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、ロボッ）ｌにはロボット制御装置２が接続
されている。−また、このロボット制御装置２には、（
：　［ＬＴ３と、キーホード４が接続されでいる。この
ロボット１と、ロボット制御装置２と、ＣＨＴ　３と、
キーホード４とによってロボットシステム１００が構成
されている。このロボットシステム１００は、一般に市
販されているものである。このロボットシステム１００
の２１ポツト制御装置２には誤差補正装置２００が接続
逼れている。この誤差補正装置２００は、マイクロプロ
セッサ５、モニタボード６、インター７エイスポード７
．１１０ボード８、ｓａテープリーダインターフェイス
ポード９とからなるマイクロコンピュータシステムによ
って構成されている。このマイクロコンピュータシステ
ムによって構成される誤差補正装置２００はモニタ１０
と、キーボード２０と、紙テープリーダ３０と、制御ｆ
ｌｔ４０とが接続されている。

このように構成される誤差制御装置２００によって行わ
れるロボット１の位置決め誤差は、外部測定器５０によ
シ測定され、誤差補正装置２００のマイクロプロセッサ
５に設けられたメモリにマツプ状に記録されている。

いま、ロボット１に対する移動指令データは、紙テープ
リーダ３０もしくは、キーボード２０により、ロボット
言語等を用いて誤差補正装置２００に入力される。

この移動指令データが入力されると、誤差補正装置２０
０においては、入力された移動指令座標を参照し、これ
に対応する座標点における予め測定場れ、誤差補正装置
２００内のメモリに記憶されている誤差データを読み出
す。　゛ 第２図（Ａ）には第１原点と第２原点の関係が、第２図
（Ｂ）には第１原点の補正メツシュが、第２図には第２
原点の補正メツシュがそれぞれ示されている。

このように、入力データは、第２図に示すように、第１
原点からみた第２原点の位置Ｐｔ　（Ｘｔ’。

Ｘ＆’＋Ｘ３’ｓ・・・・・・・・・）と、第２原点か
ら見たロホ７　）　先端ノ位置Ｐ　２　（ｘｌ　”　ｌ
　Ｌ　”　＋　Ｘ　ｓ　”　ｅ・・・・・・・・・）な
どの複数の原点よりなるデータであり、これらの入力デ
ータに対する補正データは、動作範囲をメツシュ状に切
り、各々の点における三次元マツプとして、指令値と実
測値との誤差データが登録されている。

これらを用いて誤差補正装置２００は、入力されたデー
タに基づき、補正データを参照して、誤差を補正した移
動指令Ｐ１′を に’ｔ’　（Ｘｔ　、　Ｘ２　、　Ｘｓ　、　−・”、
　Ｘ−）＝Ｐｓ　（Ｘｌ、　Ｘ２　、　Ｘｌ　、　・・
・・・・Ｘ、）　＋δｔ　（Ｘｔ　、　Ｘｔ、−Ｘ−）
として作成する。

この後、この補正された値をロボット１に出力すること
により、ロボット１は、誤差補正を行った１＋Ｍに基づ
き移動することとなり、目標とする位置に正確に移動し
、数値制御方式によって生ずる誤差を補正することがで
きる。

第３図には、本実施例の動作フロチャートが示されてい
る。図において、フローがスタートすると、まずステッ
プ３００において、移動指令データＰ１　（Ｘｌ、Ｘ２
　、・・・・・・ｘ、）が入力されると、ステップ３０
１において移動指令データＰ１に対応する誤差測定デー
タδ１　（Ｘｔ、Ｘｘ、・・・Ｘ、）を読み出す。この
誤差測定データδ！が読み出されると、ステップ３０２
において、移動指令データの修正を行い、修正値Ｐ１′
を Ｐ１’＝Ｐ＋　（Ｘｔ　、　Ｘｚ、”・Ｘ−＋Ｊ＋　（
Ｘｔ　Ｘ２−Ｘ−）とめる。次に、ステップ３０３にお
いて、修正された移動データを出力する。この出力デー
タによってロボットの動作が制御される。

したがって、本実施例によれば、誤差補正装置２００を
ロボット１と独立して設置することが可能であり、対象
とするロボットに左右されないシステム１計が可能とな
り、ロボットのもつ、座標変換アルゴリズム等、ユーザ
が容易に理解できない分野に対する検討が不要となシ、
広く、数値制御方式のロボットに適用することができる
。

さらに、また、本実施例によれば、数値制御方式のロボ
ットにおいて発生する位置決め誤差を、ロボットの形式
にとられれることなく補正することができるため、極め
て汎用性の高い、数値制御ロボット用誤差補正方法を実
現することができる。

〔発明の効果〕

以−Ｅ説明したように、数値制御方式のロボットにより
生ずる誤ｋｔｕ易に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の処理子１１
ｋｌ會示す図、第３図はデータ型式含水す図である。 １・・・ロボット、２・・・ロボット制Ｂｉｔ装置、’
３　、　１０・・・モニタ、５・・・マイクロプロセッ
サ、６・・・モニタボード、７・・・インターフェイス
ボード、８・・・■１０ボード、９・・・紙テープリー
ダインターフェイスボード、１００・・・ロボットシス
テム、２００・・・誤差補正装置。 茅２　固 （Ａ） （ｅ）） 第３　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロボットの動作指令をするロボット制御盤、該ロボ
   ット制御盤に指令データを送出するマイクロプロセッサ
   とを備え、外部から入力する動作指令データに基づいて
   ロボットの位置を制御するものにおいて、ロボットの三
   次元空間の動作誤差をあらかじめ検出し該検出された誤
   差を記憶しておき、動作指令データの入力があるとこの
   データに対応した三次元誤差データを加えて指令データ
   を補正する位置決め誤差補正手段を設けたことを特徴と
   する産業用ロボットの動作位置決め誤差補正装置。