JPS6044278A

JPS6044278A - 位置決め方法

Info

Publication number: JPS6044278A
Application number: JP14948483A
Authority: JP
Inventors: 小川　康男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1985-03-09
Also published as: JPH0551437B2

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・、位置決め方法に関するものであり、一層詳
細には、溶接、塗装等を行うロボットのアーム先端部を
正確に位置決めすることが可能な位置決め方法に関する
。

ロボットを構成するアームの位置決めを行う場合、アー
ムの自由度が複数あるロボットを制御するコンピュータ
に所定の制御命令を与える必要がある。従来このような
制御命令を与えるに際しては、先ず、ロボットのアーム
先端部を人手で動かしその動作をアームに配設されたセ
ンサで検出する。そしてその検出信号をコンピュータに
導入してこれをメモリに記憶させておく。従って、ロボ
ットが自ら動作する場合、前記メモリの記憶信号に基づ
いて行っていた。これが、所謂、ティーチングである。

然しなから、このティーチングを行うには、ロボット自
体の実物が存在しなければ不可能であるし、アームが非
常に大きな重量である場合には人手によるティーチング
を行うことは相当な負担となってくる。

さらにまた、ティーチングを行わないでロボットのアー
ムの先端部を位置決めしようとする場合、特に複数の自
由度のあるアームでは自由度相互の関連性で演算処理す
る範囲が厖大なものとなり、時間もかかり過ぎ且つ精度
も悪（なる等の不都合を有していた。

そこで、本発明は、広範囲に普及されているマイクロコ
ンピュータに着目し、複数の自由度を有するロボットの
アームの動き得る範囲を二つの未知数を残して固定した
複数の小領域に分割して夫々の小領域に予め異種の色を
付与しておき、ロボットのアーム先端部の位置決めを行
うに際しては、その色を特定することにより前記先端部
を特定の小領域に導出し、次いで残余の二つの未知数を
ｙ軸およびｙ軸の関数として入力してやれば、マイクロ
コンピュータは、これらを２元連立方程式として演算処
理し、その解に基づく情報でロボットのアーム先端部が
移動して所期の場所に位置決めできることに気伺いてな
されたものである。

従って、本発明は、ロボソ１−のアーム先端部の位置決
めを一層容易にすると共にその位置決め精度も格段に向
上したロボソ１−のアーム等の位置決め方法を提供する
ことを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明では、ロボットを
構成するアーム先端部の位置決めをするに際し、自由度
ｎを有する前記アームの動き得る全領域を自由度（ｎ−
２）を固定することにより動き得る複数個の小領域に分
割し且つ夫々の小領域に色を付与しておき、残余の２つ
の自由度に係る情報を入力することにより前記複数の小
領域のいずれか一つを色をもって選択させ、次いで前記
残余の２つの自由度情報により演算された結果得られた
位置に前記アーム先端部を移動させることを特徴とする
。

次に、本発明に係る位置決め方法について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する
。

第１図において、参照符号１０は、固定台であり、この
固定台１０には第１シリンダ２０および第２シリンダ３
０が配設される。すなわち、第１シリンダ２０は、固定
部２２とこの固定部２２から伸縮動作する可動部２４と
から構成される。前記固定部２２は、固定台１０に揺動
自在に枢支されぞおり、また可動部２４の先端部は、前
記第２シリンダ３０の固定部３２と係合する。固定部３
２の一端部は、前記固定台１０の頂部に揺動自在に枢支
される。

第２シリンダ３０の固定部３２から伸縮する可動部３４
の途上には、第３シリンダ４０の固定部４２が揺動自在
に枢支され、一方、前記可動部３４の先端部には第４シ
リンダ５０の固定部５２が枢支される。

第３シリンダ４０の固定部４２から伸縮する可動部４４
の先端部は、前記第４シリンダ５０の固定部５２と係合
する。前記第４シリンダ５０の固定部５２からはその可
動部５４が伸縮し且つその先端部に図示しないがロボッ
トが通富的に有する塗装ヘッドあるいは溶接ヘッド等が
付設される。すなわち、該る構成からすれば、本発明が
応用されるロボットは、４つのシリンダを含むものであ
って、従って、自由度が４あるものであることが容易に
諒解されよう。なお、この場合、前記第１乃至第４のシ
リンダは、油圧、空圧または他の如何なる流体を利用す
るものであ′ってもよい。

第２図は、前記の第１図に示すロボットの等価図である
。この場合、符号りは、固定台１０の高さを示し、ＬＡ
は、第２シリンダ３０の固定部３２の長さを、またＬＢ
ば、第４シリンダ５０の固定部５２の長さを示す。次に
、ＬＸＩは、第２シリンダ３０の可動部３４の長さを示
し、ＬＸ２は、シリンダ５０の可動部５４の長さを示す
。なお、図中θ１は第１シリンダ２０の上下方向の回転
角であり、θ２は第３シリンダ４０の上下方向の回転角
である。

そこで、以上のように構成されるロボットの先端部、す
なわち、第４シリンダ５０の可動部５４の先端部が動き
得る最大可動範囲は、第３図に示す閉曲面ＡＢＣＤＥＦ
を構成するものとする。

従って、可動部５４の先端部が前記閉曲面ＡＢＣＤＥＦ
内の任意の点Ｐに位置決めされるためには、第２図に示
すＬＸｌ、ＬＸ２、θ１およびθ２の４個のパラメータ
を調整しなければならない。

すなわち、点Ｐを平面的な座標軸で捉えるならば、点Ｐ
の座標（ｘ、ｙ）は、次の２つの式によってめられる。

ｘ　＝　（ＬＡ＋ＬＸ］、）　ｃｏｓ　θ　１　＋　（
ＬＢ＋ＬＸ２）　ｃｏｓ　θ　２・・・　（第１式）％式％・・・　（第２式）前記２つの式において、ＬＡ、ＬＢおよびｈは一定であ
る。従って、前記２つの式から明らかな通り、座標（ｘ
、ｙ）の値を定めてもＬＸＩ　、ＬＸ２、θ１およびθ
２の４（１！Ｉのパラメータをめることはできない。

さて、本発明では、前記シリンダ２０．３０．４０およ
び５０の４つの可動部２４．３４．４４および５４の可
動最小範囲および可動最大範囲から、前記第１式および
第２式の４（Ｉｌのパラメータを自動的にめ、この範囲
内にある座標（ｘ、ｙ）の値を与えてロボットの先端部
を座標（Ｘ、ｙ＞、すなわち、点Ｐに導くものである。

そこで、第１例として、いま最大値３９７ＩＩ１１の可
動範囲を有する第２シリンダ３ｏの可動部３４の長さＬ
ＸＩをＯｌまた、最大値１５０ｕ＋の可動範囲を有する
第４シリンダ５０の可動部５４の長さＬＸ２をその最大
値である１５０龍として固定する。この時、第１シリン
ダ２０の可動部３４の伸縮によって決定される第２シリ
ンダ３ｏの角度θ１の変位範囲は、水平軸に対し＋１５
°乃至＋６４°とし、また、第３シリンダ４ｏの可動部
４４の伸縮によって決定される第４シリンダ５０の角度
θ２の変位範囲は水平軸に対し一５１°乃至＋６゛とす
る。

そこで、いまθ２を一５１°とし、θ１を→−６４゛か
ら一ト１５°に変化させる。次いで、θ１は月５゜のま
まとし、θ２を一５１°がら＋６゛に変化させる。さら
に、θ２を＋６°のままとしθ１を＋１５°から＋６４
°に変化させる。そして最後にθ１を＋６４°のままと
し、θ２を＋６°から一５１°に変化させる。この結果
、ロボットのアーム先端部の描く軌跡は第４図に示す通
り小閉曲面ａ１ｍｂｎｏｃｄｐｋａとなる。すなわち、
この閉曲面内の任意の点Ｑにロボットのアーム先端部を
導＜タメニはＬＸ１＝０、ＬＸ２　＝　１５０ｍと固定
し、θ１、θ２の２個のパラメータを適当に選べば、そ
の先端部を点Ｑに導くことができる。

同様にして、θ２を一５１°としＬＸ２をＯ重重に固定
してＬｘｌ＝Ｏと選択してθ１のみ＋６４°から＋１５
°に変化させる。次ぎに０１を＋１５°とし、ＬＸＩを
０から３９７鶴に変化させる。さらに１、Ｘｌを３９７
鶴のままにしておきθ１を→−１５°から＋６４°に変
化させ、最後にθ１を＋　６４°のままでＬＸＩを３９
７ｍから０に変化させる。この結果、第４図に示す小閉
曲面ｅｋｌｆｍｎｇ。

ｐｈｒｅが得られる。この閉曲面中の任意の点は、θ２
　、ＬＸ２を固定値とし、θ１、Ｌｘｌをパラメータと
して定めることができる。以下同様にしてθ１、Ｌｘｌ
を固定値とし、θ２、Ｌχ２をパラメータとして第４図
の小閉曲面ｅａｋｐｄｉｈＪｅを得る。このようにして
第３図の閉曲面は４個のパラメータのうち、２個を固定
値とし２個をパラメータに選んで得られる小閉曲面群に
よってその全てを覆うことができる。

さて、ここで第３図の閉曲面中の任意の１点Ｐの座標（
ｘ、ｙ）のみを与え、ロボットのアーム先端部を点Ｐに
マイクロコンピュータを用いて導く方法について説明す
る。この方法は次のステップを踏む。

先ず、マイクロコンピュータのカラー・モードのＶＩＤ
［ｉｏ　−ＲＡＭに第４図に示す小閉曲面を順次記憶さ
せ、この小閉曲面群の夫々に固有の色を与える。この際
、重複する小領域すなわち小閉曲面にはその何れか一方
の色を与えればよい。

第４図の場合、必要な小閉曲面の数は１０面であるが、
一般的なマイクロコンピュータでは白色および黒色を除
くと色の数は６色である。従って１０面の小閉曲面は一
部に同じ色を使うことになるが、隣接するものに同じ色
を使用しなければ、点Ｐの座標位置から同色の小閉曲面
を分離識別することは容易にできる。

次に、点Ｐの座標（ｘ、ｙ）に関する数値情報が図示し
ないキーボードにより与えられると、この座標がＶＩＤ
ＥＯ−ＲＡＭ中で何色であるかがめられる。そこで色を
判別することによってその座標がいずれの小閉曲面に属
するかを知ることができる。この結果、４個のパラメー
タのうち、２個は色の特定により、ある固有の値に定め
得るから、（１）、（２）式において座標（ｘ、’ｙ）
を定めれば両式を解くことにより、残りの未知の２つの
パラメータをめることができる。この計算はマイクロコ
ンピュータにより容易に行うことができる。

そこで、マイクロコンピュータで座標（ｘ、ｙ）の属す
る領域の色を指定することは、とりもなおさず４個のパ
ラメータのうち２個を指定することになるので、座標（
ｘ、ｙ）のみを与えることによって４個のパラメータを
定めることができる。従って、この値をロボットに与え
て、ロボットの先端の位置決めを自動的に行うことがで
きる。。

以上のように、本発明によれば、座標（ｘ、ｙ）のみを
与えるだけでロボットの先端の位置決めを自動的に行う
ことができるので位置決めが容易に行え且つ、精度よく
位置決めをすることができる効果を奏する。

以上、本発明について好適な実施例を挙けて説明したが
、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、例
えばパラメータが４個以上の場合においても同様な方法
により点Ｉ）の座標のみを与え、ロボットの位置決めを
行うことができる等、本発明の精神を逸脱しない範囲に
おいて種々の改変が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すロボット’）ＷＡ略
構成図、第２図は、第１図を等測的に示した図、第３図
は、ロボットの先端の可動範囲を示す図であり、第４図
は、ロボットのアームの自由度が２である時のロボット
のアーム先端部が描く軌跡を示す図である。１０・・固定台　２０・・第１シリンダ２２・・固定台
　２４・・可動部３０・・第２シリンダ　３２・・固定部３４・・可動部
　４０・・第３シリンダ４２・・固定部　４４・・可動
部５０・・第４シリンダ　５２・・固定部５４・・可動部特許出願人　小　川　康　男図面の浄店（内容に変更なし）１９３ＤＥ −一＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ヨーミ手続補正書（凪昭和５８年　９月−９日１、事件の表示 ■計０５８年　特許願　第１４９４８４号２、発明の名
称位置決め方法３、？ｉｌｉ正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都国分寺ｄ洒恋ケ窪−丁目１２番２７号氏名
　小、川　康　男４、代理人（１）　図　面

Claims

【特許請求の範囲】（１１ロボットを構成するアーム先端部の位置決めをす
るに際し、自由度ｎを有する前記アームの動き得る全領
域を自由度（ｎ−２）を固定することにより動き得る複
数個の小領域に分割し且つ夫々の小領域に色を付与して
おき、残余の２つの自由度に係る情報を入力することに
より前記複数の小領域のいずれか一つを色をもって選択
させ、次いで前記残余の２つの自由度情報により演算さ
れた結果得られた位置に前記アーム先端部を移動させる
ことを特徴とする位置決め方法。（２、特許請求の範囲第１項記載の位置決め方法におい
て、複数個に区分された小領域に付される色は、隣接す
る小領域と互いに異なる色である位置決め方法。