JPS61133409A - ロボツト定数の自動補正方式 - 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） 本発明は、コンピューター（ＣＰＵ）と所定のプログラ
ムを記憶したメモリを有する制御装置かを備え、かつｎ
（正の整数９個の自由度を有する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定数の設定誤差およ
びツールオフセットの設定誤差の自動補正方式に関する
。

（従来の技術） 従来ロボットの制御方法としてｐ’ｒｐ制御方式がとら
ｎており、教示点から教示点への軌跡の制御には、補間
機能が用いらｎている。しかしながら、定数やツールオ
フセットの設定が正確でないと、補間動作は十分な機能
を果たさなくなる。従来、定数の設定およびツールオフ
セットの計測は、計器を用いて行わｎていたが、正確に
設定することは困難であった。その原因は、主に、微少
角度の６１１１定が、目測であるために困難であること
、そして、ノール先端の位置を手首まけ中心からの距離
として計測することが困難であることに起因していた。

そこで簡便に、定数およびツールオフセットの誤差を補
正する方法が必要である。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、特別な計測器等を必要とせず、簡単で
かつ、自動的に、定数およびツールオフセットの誤差を
正確に補正することのできる方式を提供することである
。さらに、オフラインティーチングによって教示された
プログラムを、正確に再生するために必要な精度を確保
することも目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、コンピューターと所望のプログラム
全記憶したメモリを有する制御装置を備え、かつｎ（正
の整数９個の自由度を有する多関節ロボットの手首にツ
ールを取り付けてなるロボット定数の設定誤差およびツ
ールオフセットの設定誤差の自動補正方式であって、前
記ロボットによ！１１３次元空間の任意の１点を複数の
姿勢で教示したとき各軸の角度を検出するｎ個の位置検
出器と、前記メモリに内蔵された前記複数の姿勢で教示
さｔ′したクールの先端の座標値を一致させるに必要な
各軸の定数の設定誤差およびツールオフセットの設定誤
差を算出する計算プログラムと、前記コンピューターに
内蔵され前記位置検出器の出力を受けて前記計算プログ
ラムを使用して前記各葡およびツールオフセットのそｎ
ぞｎの設定誤差を算出する演算装置と、各前記設定誤差
を出力１〜で前記定数およびツールオフセット補正を行
う補正出力回踏と、を含むロボット定数の自動補正方式
としたものである。

（作　用〕 本発明によると、前記ロボットにより３次元空間の任意
の１点を複数の姿勢で教示することによって得らｎるツ
ール先端座標をもとに、前記ロボットが補間動作を行う
ために必要な各軸の定数の設定誤差およびツールオフセ
ントの設定誤差を前記プログラムにより計算して自動的
に補正されることかできる。

（実　施　例） 本方式の実施例を第１図から第４図によＶテちまず、定
数およびツールオフセントについて、第２図により説明
する。ロボット（１）の各軸の位置データは、エンコー
ダ等の位置検出器（２）の出力のため、この値が、度ま
たは、ラジアン値でわかる必要がある。定数とは第２図
に示すようにロボット（１）の位置検出器（２）の値か
ら角度を計算するのに必要な基準位置を示すものである
。一方、ツール第２ユ ５）である。

さて、ロボット（１）の手首に取り付けたツール（３）
先端（４）座標は、前記定数およびツールオフセットお
よびロボットの姿勢をパラメータとして算出することが
できる。多関節ロボットでは、第３図に示すように、空
間の１点を複数の姿勢で教示することが可能である。今
、定数およびノールオフセントが正確に設定されていｎ
ば、空間の１点を複数の姿勢で教示しても得らｎるソー
ル先端の（ｘｌ。

ｙｉ、ｚり座標値は、姿勢によらず同一の値が得らｎる
はずである。しかしながら、もし、設定した定数および
ツールオフセットに誤差が含ま几でいるならば、同一点
を教示したにもかかわらず、算出されるツール先端の（
ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）座標値は、ロボットの姿勢によって
異なった値となってしまう。本方式は、教示した点の真
の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、種々の姿勢で算出される座標
（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）との誤差ｐＸ　ｉ、ｒ’、　　　
　　　　　ｒ ＝　Ｘ−Ｘｌ　４ｙｌ＝Ｙ−ｙｉ、　ｐ　ＺＬ：Ｚ−ｚ
ｉ　を打ち消スヨうに、ツール先端を求める算出式のパ
ラメータである定数およびツールオフセットの誤差を推
定し、正確な値に修正することを特徴とするものである
。

以下、この方式の概略を述べる。

ロボットの手首に取り付けたソール先端座標（ｘ＋ｙ、
ｚ）は σｎ）でθ１軸からθ１軸の各、■を表わしており、Ｃ
Ｉ＋’に＋・ＣＩＮはθ、・・ｄｎ軸の零点を表わす定
数およびツールオフセｙ　トｍ　”　ｎ　＋　３である
。また、ｆｘ　、、ｆｙ　。

ｆ’ｚは、ノールノ先端座表（ｘｌ　ｙ　ｒ　ｚ）がθ
とＣＩ　＋　０２　”’＋Ｃｍ　　の関数であることを
表わしている。

ロボットの動作エリア内の任意の１点を予め定めておき
、この点にロボットのツール先端が一致するように複数
の姿勢で教示することにより、そｎぞ几の姿勢θ１に対
応して（１）式よりツールの先端座標を得ることができ
る。同一点を教示したのであるから、（１）式より求ま
る（　ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ　）座標値は同一のはずである
が、初期設定した定数およびツールオフセットＣＩ。＋
Ｃ２゜、−・・、ＣＳ　　ＶＣ誤差があると、同一値を
得ることができない。今１、教示した点の真の座標値が
（ｘ、ｙ、ｚ　）　　であるとするならば、真＋７）Ｉ
ｉ標（ｘ、Ｙ、ｚ）　　と（１）式より求まる座標（ｘ
ｉ、ｙｉ。

ｚｉ）　、Ｊ：ノ１ｄｘｉ、ｒｙｉＬｉ、　ｕ次ノヨウ
ＩＩＣナル。

以下、この誤差を打ち消す方法について述べる。

まず、（１）式をティラー展開し、１次の項までとる。

２次以降の項は、微少であるので無視できる。

ただし１．ｌ；　ｘｌ　”’　＋　Ｊ””Ｊ’＋　７＋
　”’ｆｍ７Ｊ’、　ｘ、　＋＋、、Ｆｍｘは偏微分係
数Ｃ：、Ｃ：、：・・、ＣＳは定数の初期設定値および
ツールオフセントの初期設定値、ΔＣ，、ｒｌｃｔ　＋
・・・Ｊａｍ　ｆｄ、ＣＩ＋０２＋・・・、ａｍの誤差
である。（２）式は次のように表わすことができる。

にするような７ｆａｋ２−ｃ％　から推定する。

ｌｌ　　　Ｙ２　　　　ｒ２　　　ｉｚＲ：□五□　（
へ１＋　デ九十　−２１）ただし、Ｎは、教示した姿勢
の数である。Ｒが最小値をとる条件は θＲ □　　　二　〇 ＝Ｏ，・・・、θ（２０ｍ） が同時に成り立つときである。すなわち、（θＬ、Ｃ，
、Ｃ２，・−、Ｃｍ） が得らｎる、こｆ′Ｌを整理すると と行列を用いて表わすことができる。ただし、（Ｍａｌ
は（４）式を整理して得らｎる行列である。（５）式は
、（ｍ＋３）次元連立−次方程式であり、こｎを解くと
初期設定定数とツールオフセントの設定誤差ΔＣ，”２
　＋・・・ΔＣｍｆ得る。したがって、初期設定定数は Ｃｘ＝Ｃｋ＋ΔＣｋ と補正される。

（本発明の作用効果） 前記方式に基づいた実施例により本発明の作用効果を説
明すると、第１図に示すように、５軸間節形のロボット
（１）に、使用目的に応じたツール（３）を取り付ける
。次に第３図に示すように予め定めた１点にツール（３
）先端（４）が一致するように、ロボット（１）を教示
装置（７）を介して教示する。この時の各軸の姿勢は、
制御装置（５）内の記憶装置（６）内に記憶される。、
複数回異なる姿勢で、同一点を教示する操作を繰り返す
。次に、定数とツールオフセットを補正するプログラム
を実行すると、各軸の姿勢、初期設定定数およびノール
オフセットから、自動的に定数とツールオフセットは、
正確な値に補正さ几る。なお、この操作は、１度行えば
ツールを交換しないかぎり再度行う必要は無い。

このように、本方式を５軸ロボットに適用したところこ
′ｎ１で困難であった定数およびツールオフセントの設
定作業は、簡単にかつ高精度に行うことが可能となった
。またソール先端の座標が高精度で得らｎるため、ＣＡ
Ｄ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｒｌ）
によるオフラインティーチングへの適用も高精度に行え
るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のハードウェアを示す概略図、
第２図は第１図のロボット定数とツールオフセントの説
明図、第３図は第２図に示すロボットが１点の姿勢で教
示した状態を示す説明図、第４図は本発明の装置の作動
を示すブロック図である。 １・・・ロボット　　　２・・位置検出器３・・・ソー
ル　　　　４・・先　端 ５・・・制御装置　　　６・・・メモリ７・・・教示装
置 代理人　弁理士　　河　内　潤　二 重１１２１ 躬４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンピューターと所望のプログラムを記憶したメモリを
   有する制御装置を備え、かつｎ（正の整数）個の自由度
   を有する多関節ロボットの手首にツールを取り付けてな
   るロボットの定数の設定誤差およびツールオフセットの
   設定誤差の自動補正方式であって、前記ロボットにより
   ３次元空間の任意の１点を複数の姿勢で教示装置を介し
   教示したとき各軸の角度を検出するｎ個の位置検出器と
   、前記メモリに内蔵された前記複数の姿勢で教示された
   ツールの先端の座標値を一致させるに必要な各軸の定数
   の設定誤差およびツールオフセットの設定誤差を算出す
   る計算プログラムと、前記コンピューターに内蔵され前
   記位置検出器の出力を受けて前記計算プログラムを使用
   して前記各軸およびシールオフセットのそれぞれの設定
   誤差を算出する演算装置と、各前記設定誤差を出力して
   前記定数およびツールオフセット補正を行う補正出力回
   路と、を含むロボット定数の自動補正方式。