JPS61253509A - Method for producing robot control data - Google Patents

Method for producing robot control data

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JPS61253509A
JPS61253509A JP9465285A JP9465285A JPS61253509A JP S61253509 A JPS61253509 A JP S61253509A JP 9465285 A JP9465285 A JP 9465285A JP 9465285 A JP9465285 A JP 9465285A JP S61253509 A JPS61253509 A JP S61253509A
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robot
tool
control data
axis
around
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隆 伊藤
Yoichi Nagao
陽一 長尾
Katsuhiro Ishimi
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To decrease extremely both the time and labor by producing the control data after controlling the rotational frequency of a tool round the axis of a robot so that each axial value of the robot which sets the position and direction of the tool to an object to be processed within a structural working range. CONSTITUTION:Both the position and direction of a tool are supplied against an object to be processed. Then the rotational frequency of the tool around the axis of the robot is controlled so that each shaft value of the robot which decides said position and direction of the tool is set within a structural working range and that no collision is produced between the robot main body and a peripheral obstacle. Thus the workable control data on the robot is produced. In other words, the initial value of an initial value setting device 3 which sets the initial value in terms of the rotational frequency of the tool is applied to a coordinate converting device 4 together with the position and direction of the tool supplied from an input device 1. The output of the device 4 is given to an angle displacement calculating device 5 which calculates the angle displacement degree of each joint of the robot. The result of calculation of the device 5 is supplied to a checking device 6. The output of the device 6 is given to a deciding device 9 for decision of the working possibility of the robot. If it is decided that the robot can work, thus result is delivered to a robot controller 10.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分舒 木発用は、友とえば切断トーチなどのように、軸まわり
に回転対称な道具を用い、ガス切断のように作業内容が
毎回異なる作業を多関節ロボットを用いて行なう場合な
どに好適vc用いられるロボット制御データを作成する
方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial applications include cutting torches, which use tools that are rotationally symmetrical around an axis, such as cutting torches, and which perform tasks that differ each time, such as gas cutting. The present invention relates to a method for creating robot control data that is preferably used when an articulated robot is used.

背景技術 従来、ロボットを動作させるに必要な位置および姿勢に
関する制御データは、夫際の作業環境の下で操作員が作
業に必要な各点へ教示ボックスを用いて、ロボットのア
ームを直接誘導して教示した。このような制御データに
従ってロボットを動作させようとする場合、ロボットが
周辺の障害物と′#芙したり、動作範囲を越えたりして
、希望した動作を行なうことができない、などという事
$が生じる場合がある。この工うな場合、軸回りに回転
対称な道具を用いる作業においては、操作員が道具を軸
まわりに回転させ友別の姿勢に教示しなおして、再度そ
の動作ヲ九とえば目視などにより確認する、という方法
がとられてい友。
BACKGROUND ART Conventionally, control data regarding the position and posture necessary for operating a robot is obtained by an operator directly guiding the robot's arm to each point necessary for the work using a teaching box in the work environment. taught. When trying to operate a robot according to such control data, there is a risk that the robot may collide with surrounding obstacles or exceed its operating range, making it unable to perform the desired operation. may occur. If this is not the case, when working with a tool that is rotationally symmetrical around the axis, the operator should rotate the tool around the axis, re-teach it to a different posture, and then check its operation again, for example, by visual inspection. , the method is used.

発明が解決しようとする問題点 このような先行技術では、ロボットが周囲の障害物と衝
突することなく、動作可能な制御データとして道具の軸
回りの回転1t−作成するには、多大の時間と労力を要
していた。
Problems to be Solved by the Invention In such prior art, it takes a great deal of time and effort to create the rotation 1t around the axis of a tool as control data that allows the robot to operate without colliding with surrounding obstacles. It required a lot of effort.

したがって本発明の目的は、上述の問題点を解決し、道
具の軸まわりの回転量を操作することによって、ロボッ
トを直@紡作させることなく、格段に低減された時間と
労力で、ロボットが周辺の物体と衝突しないで動作でき
るロボット制御データとして道具の軸回りの回転mを作
成する方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and by manipulating the amount of rotation around the axis of the tool, the robot can spin with significantly reduced time and effort without having the robot spin directly. It is an object of the present invention to provide a method for creating the rotation m around the axis of a tool as control data for a robot that can operate without colliding with surrounding objects.

問題点を解決する之めの手段 本発IJJ4は、道具の軸まわりに回転対称なそのよう
な道具を用いる作業に対する多関節ロボットの制御デー
タ作成方法におい又、 作業対象物体に対する位置(xw、yw、zw)および
方向(αW、βW)を入力し、 この位置(xw、yw、zw)および方向(αw、βW
)f:実現するロボットの各軸値が構造上の動作範囲に
納まるように、道具の軸まわりの回転量γを操作して、
ロボットの動作可能な制御データを作成することを特徴
とするロボット制、#データーの作成方法である。
Means to Solve the Problem The proposed IJJ4 is a method for creating control data for an articulated robot for work using tools that are rotationally symmetric around the axis of the tool. , zw) and direction (αW, βW), and input this position (xw, yw, zw) and direction (αw, βW
) f: Manipulate the amount of rotation γ around the axis of the tool so that each axis value of the robot to be realized falls within the structural operating range,
This is a method for creating #data for a robot system, which is characterized by creating control data that allows the robot to operate.

また本発明は、道具の軸まわりに回転対称なそのような
道具を用いる作業に対する多関節ロボットの制御データ
作成方法において、 作業対象物体に対する道具の位置(xw、 yw、 z
w)および方向(αW、βW)を入力し、 ロボット本体が窒間811/c占める部分と、予め入力
されているロボット周辺の物体が全問的に占める部分と
が干渉しないように、道具の軸まわりの[g1転量γを
操作して、ロボットの動作可能な制御データを作成する
ことを特徴とするロボット制御データの作成方法である
The present invention also provides a method for creating control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetrical about the axis of the tool, including the following steps:
w) and directions (αW, βW), and adjust the tool so that the part occupied by the robot body does not interfere with the part occupied by objects around the robot that have been input in advance. This method of creating robot control data is characterized in that control data that allows the robot to operate is created by manipulating g1 rotation amount γ around an axis.

作用 本発明に従えば、作業対象物体に対する道具の位置およ
び方向を入力する。この位置〉よび方向を実現するロボ
ットの各軸値が構造上の動作範囲に納まり、ま之ロボッ
ト本体が室間的に占める部分と、予め入力されているロ
ボット周辺の物体が室間的に占める部分とが干渉しない
ように、道具の軸1わりの回転itを操作して、ロボッ
トの動作可能な制御データを作成するようにする。し九
がって本発明によるロボット制御データの作成では、道
具の姿勢のうち、軸まわりの回転量を指示する必14 
カなく、ロボットと周辺の障害物との衝突を(ロ)避し
て、動作==r能なように前記回転量を自動的に決定で
きる。し友がって道具の位置および姿勢の教示作業の軽
減を図ることかできる。
Operation According to the present invention, the position and direction of the tool relative to the object to be worked on are input. Each axis value of the robot that realizes this position and direction is within the structural operating range, and the space occupied by the robot body and the objects around the robot that have been entered in advance are Control data that enables the robot to operate is created by manipulating the rotation (IT) of the tool about one axis so as not to interfere with the other parts. Therefore, when creating robot control data according to the present invention, it is necessary to specify the amount of rotation around the axis in the posture of the tool.
The amount of rotation can be automatically determined to avoid collisions between the robot and surrounding obstacles, and to allow the robot to move easily. By doing so, the work of teaching the position and posture of tools can be reduced.

実施例 IP、1図は本発明の一英施例のブロック図である。Example FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

入力装置1によって道具の位置および方向が、データ作
成装置2に入力される。
The position and direction of the tool are input to the data creation device 2 through the input device 1 .

データ作成装置2では、後述される道具の回転量に関し
て、初期値を設定する装置3による初期値が、座標変換
装@4に与えられる。座標変換装置4からの出力は、ロ
ボットの各関節の角質位置を算出する装置5に与えられ
、算出された結果がチェック装置6に入力される。チェ
ック装置16では、動作範囲チェック装置7および干渉
チェック装置8によって、後述されるような制御データ
のチェツ多が行なわれる。
In the data creation device 2, an initial value from a device 3 for setting an initial value is given to a coordinate conversion device @4 regarding the rotation amount of the tool, which will be described later. The output from the coordinate conversion device 4 is given to a device 5 that calculates the corneal position of each joint of the robot, and the calculated results are input to a checking device 6. In the checking device 16, the operating range checking device 7 and the interference checking device 8 perform checking of control data as will be described later.

チェック装置6からの田方は、判定装置9に与えられる
。判定装置!19において後述されるふうなロボットの
動作可能性などに関する判定かなされ、可の判定であれ
ば、入力装置1から入力され友道具の位置および方向お
よび初期値設定装置3によって設定された道具の回転量
が、ロボット制御装置10に出力される。一方、判定装
置9において不可の判定結果が得られると、初期値設定
装置3によって設定された初期(fil修正する回転i
t修正装置11において、初期値の修正が行なわれ、再
び入力装置1から入力され元値とあわせて、座悼変換装
置4に入力される。このようにして、適正な制御テーク
の判定が得られるまで、繰返しチェック動作が行なわれ
る。
The taga from the checking device 6 is given to the determining device 9. Judgment device! In step 19, a determination is made regarding the robot's operability as described later, and if the determination is yes, the position and direction of the companion tool input from the input device 1 and the rotation of the tool set by the initial value setting device 3 are determined. The quantity is output to the robot controller 10. On the other hand, if a negative determination result is obtained in the determination device 9, the initial value set by the initial value setting device 3 (rotation i to be corrected)
In the t correction device 11, the initial value is corrected, and the initial value is input again from the input device 1 and inputted to the condolence conversion device 4 together with the original value. In this way, repeated checking operations are performed until a proper control take determination is obtained.

第2図は作業対象物体12の斜視図であり、第3図は、
ワーク座標系ΣWによる道具13の位置および姿勢の表
現を説明する図である。第2図および第3図を参照して
、作業対象物体12には、相互に直交する3木の座標軸
Xw、Yw、Zwから成るワーク座標系ΣWが投¥され
る。このワーク座標系ΣWによって、道具13の位置お
よび姿勢は、道具先端の位置(X+  Y*  z)と
、オイラー角で表わされる姿勢を表わす数値の組(α、
β。
FIG. 2 is a perspective view of the work object 12, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating expression of the position and orientation of the tool 13 using the workpiece coordinate system ΣW. Referring to FIGS. 2 and 3, a workpiece coordinate system ΣW consisting of three mutually perpendicular coordinate axes Xw, Yw, and Zw is projected onto the workpiece 12. Using this workpiece coordinate system ΣW, the position and orientation of the tool 13 are determined by the position of the tool tip (X+Y*z) and a set of numerical values (α,
β.

T)とによって表現される。T).

一方、本発明において軸まわりに回転対称な道具13を
用いる作業を行なうので、入力装置1(第1図参照)か
ら入力される道具の位置および方向は、道具13の先端
位置(x+y*z)と、道具姿勢の中で軸まわりの回転
量γを除く(α、β)とである。ここで道具13を移動
させるには、まず直前の姿勢から、道具13の物理的な
軸まゎりの回転を生じない姿勢へ移!IJさせるように
する。
On the other hand, in the present invention, since the work is performed using a tool 13 that is rotationally symmetrical around the axis, the position and direction of the tool input from the input device 1 (see FIG. 1) are the tip position of the tool 13 (x+y*z). and (α, β) excluding the rotation amount γ around the axis in the tool posture. To move tool 13 here, first move from the previous posture to a posture that does not cause rotation around the physical axis of tool 13! Let them do IJ.

このとき移動後の姿勢に対応する回転量γの値を、初期
値設定装置3(第1図参照)によって設定するO このようにして第1図の座標変換装置14に入力される
情報である、道JAe13の位置姿勢ベクトルX=(x
、y、z、  α、β、γ)は、下記の位置姿勢行列T
へ変換できる。XからTへの変換およびその逆変換をそ
れぞれf、f’で表現する。
At this time, the value of the rotation amount γ corresponding to the posture after the movement is set by the initial value setting device 3 (see FIG. 1). This is information that is input into the coordinate transformation device 14 of FIG. 1 in this way. , position and orientation vector X of road JAe13 = (x
, y, z, α, β, γ) is the following position/orientation matrix T
It can be converted to . The transformation from X to T and its inverse transformation are expressed by f and f', respectively.

X=(XI  Y+  z、  α、 β、 γ)  
 ・・・11111Tf’ ここでSは、第3図のワーク座標系ΣWから、道具13
に設定された相互に直交する3木の座標軸xt、yt、
ztからなるツール座標系Σtへの3行3列の座標回転
行列であり、その各要素はα、β、Tの関数でそれぞれ
表わされる。
X=(XI Y+ z, α, β, γ)
...11111Tf' Here, S is the tool 13 from the workpiece coordinate system ΣW in FIG.
The coordinate axes of three mutually orthogonal trees set to xt, yt,
It is a coordinate rotation matrix of 3 rows and 3 columns for the tool coordinate system Σt consisting of zt, and each element thereof is represented by a function of α, β, and T, respectively.

ワーク座標系ΣWにおいて表現された道具13の位置姿
勢ベクトルXwは、後述される相互に直交する3木の座
標軸Xr、Yr、Zrで構成されるロボット座標系Σr
における位置姿勢ベクトルXrへ、第3式により変換さ
れる。
The position and orientation vector Xw of the tool 13 expressed in the workpiece coordinate system ΣW is expressed in the robot coordinate system Σr, which is composed of three mutually orthogonal coordinate axes Xr, Yr, and Zr, which will be described later.
The position/orientation vector Xr is converted to the position/orientation vector Xr using the third equation.

Xr = f  (Tr  −Tw−f(Xw))  
  −(31ここで、Tw、Trは、それぞれ後述され
るようなワーク座標系ΣWお工びロボット座標系Σrか
ら絶対座標系Σ0への座標変換行列である。
Xr = f (Tr - Tw - f (Xw))
-(31 Here, Tw and Tr are coordinate transformation matrices from the workpiece coordinate system ΣW and the robot coordinate system Σr to the absolute coordinate system Σ0, respectively, as will be described later.

第4図は絶対座標系Σ01 ロボット座標系Σr。Figure 4 shows absolute coordinate system Σ01 and robot coordinate system Σr.

ワーク座標糸ΣWの関係を示す図である。相互に直交す
る3木の座標軸x、y、zから成る絶対座標系Σ0に関
して、作業対象物体12の位置が設定される。この作業
対象物体12に関して、前述したようなワーク座標系Σ
Wが設定される。また作業対象物体12に作業を行なう
ロボット(図示せず)に関してロボット座標系Σrが設
定される。
It is a figure which shows the relationship of work coordinate thread|yarn ΣW. The position of the work target object 12 is set with respect to an absolute coordinate system Σ0 consisting of three coordinate axes x, y, and z that are orthogonal to each other. Regarding this work target object 12, the work coordinate system Σ
W is set. Further, a robot coordinate system Σr is set for a robot (not shown) that performs work on the work target object 12.

第5図は本発明の一実施例のロボットの機構をモデル化
して示した斜視図である。木実施例においては、それぞ
れA1〜A5の長さを有するリンクL1〜L5が用いら
れる。これらの各リンクL1〜L5の各端部け、それぞ
れ関節であり、各関節において、相互に直交する3木の
座標軸xi。
FIG. 5 is a perspective view showing a modeled mechanism of a robot according to an embodiment of the present invention. In the tree embodiment, links L1-L5 are used, each having a length A1-A5. Each end of each of these links L1 to L5 is a joint, and each joint has three coordinate axes xi that are orthogonal to each other.

Yi、Ziから成る座標系Σ1(i=1〜6)がそれぞ
れ設定される。各座標系Σiに関して、各関節の角変位
量θi (i=1〜6)を要素とする関節角変位ベクト
ルθ=(θ1.θ2.θ3.θ4、θ5.θ6)を求め
ることができる。この関節角変位量θiは、上記ロボッ
トの機構と道具の形状、その取付は方、および道具の位
置姿勢Xrに基づいて定められる値である。し友がって
角変位量θiが各関節の構造上の動作範囲に納まるか否
かをチェックすることにエリ、入力装置1から入力され
た道具の位置姿勢ベクトルXwの実現可能性をチェック
することができる。
A coordinate system Σ1 (i=1 to 6) consisting of Yi and Zi is respectively set. For each coordinate system Σi, a joint angular displacement vector θ=(θ1.θ2.θ3.θ4, θ5.θ6) can be obtained, which has the angular displacement amount θi (i=1 to 6) of each joint as an element. The joint angle displacement amount θi is a value determined based on the mechanism of the robot, the shape of the tool, how it is attached, and the position and orientation Xr of the tool. In addition, it is checked whether the angular displacement θi falls within the structural motion range of each joint, and the feasibility of the tool position/posture vector Xw input from the input device 1 is checked. be able to.

ま九本発明において表現される第2のチェック機能であ
る干渉チェック機能とは、ロボットが前記角変位ベクト
ルθで定められる姿勢をとっているとき、ロボット本体
が窒同町に占める部分を算出し、この窄間部分と、周辺
部分のたとえば障害物などの′!I!間的に占める部分
とが干渉するか否かを検証する機能である。このチェッ
ク機能について以下に説明する。
9. The interference check function, which is the second check function expressed in the present invention, calculates the portion that the robot body occupies in Nitdo-cho when the robot takes the posture determined by the angular displacement vector θ, This narrow space and surrounding areas such as obstacles, etc.'! I! This function verifies whether or not there is interference between the parts that occupy the space. This check function will be explained below.

第6図は多関節ロボット14のロボット本体15と、そ
の周辺の物体の形状を示す図であり、第7図はロボット
と作業対象物体12との干渉チェック方法を説明する几
めの図である。ロボット本体15のハンド部16は、几
とえば゛円柱状である。
FIG. 6 is a diagram showing the shape of the robot body 15 of the articulated robot 14 and objects around it, and FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a method for checking interference between the robot and the work object 12. . The hand portion 16 of the robot body 15 has a cylindrical shape, for example.

したがって第7図に示すように、円柱状のハンド部16
を、その底面17の両局上の複数個(木夫施例において
は8(1!if)の点P1〜P8で近似する。
Therefore, as shown in FIG.
is approximated by a plurality of (8 (1!if) points P1 to P8 in Kio's example) on both sides of the bottom surface 17.

また作業対象物体12は、念とえば角柱状である。し友
がってロボット座標糸ΣrのY軸と、ワーク座標糸ΣW
のX軸とが平行であると想定すると、作業対象物体12
は、第7図に示すように2つの線分18.19で近似で
きる。この2つの線、Q18.19に関して、ハンド部
16と反対側に形成される斜線を付した@vc20が干
渉領域であり、ロボットに対応する点が干渉領域20内
に入らないことを検証する。
Further, the object to be worked on 12 has a prismatic shape, for example. Together, the Y-axis of the robot coordinate thread Σr and the workpiece coordinate thread ΣW
Assuming that the X axis of is parallel to the work target object 12
can be approximated by two line segments 18 and 19 as shown in FIG. Concerning these two lines, Q18.19, it is verified that the diagonally shaded @vc20 formed on the opposite side of the hand section 16 is the interference region, and that the point corresponding to the robot does not fall within the interference region 20.

この検証は、下記のようにして行なわれる。多関節ロボ
ツ)14のハンド部16には、Σ6座標系(第5図参照
〕が設定されており、第7図においてハンド部16とし
て近似した各近似点Pj(x6j、y6j、Z6j)(
j=1〜8)は、このΣ6座標系で定義されるパ1 これらの各近似点P j (x6j、 y6j、 z6
:j )の・ポット座標系Σ・における座標(・・j、
 y′・j。
This verification is performed as follows. A Σ6 coordinate system (see FIG. 5) is set in the hand section 16 of the articulated robot) 14, and each approximate point Pj (x6j, y6j, Z6j) (
j = 1 to 8) are defined in this Σ6 coordinate system. Each of these approximate points P j (x6j, y6j, z6
:j)'s coordinates (...j, in the pot coordinate system Σ)
y′・j.

xrj)は、1式によって求めることができる。xrj) can be determined by Equation 1.

・・・(4) 仁こで行列Ti(i=1〜6)は、Σ(i−1)座標系
からΣi座標系への座標変換行列である。一方、第7図
に示すように、作業対象物体12の境界に対応する線分
18のロボット座標系Σrでの表現が、Z=a−x+b
とすると、1式で示される条件が成立する限り、干渉が
発生しないと判断できる0 a−xrj+b ) zrj (j=1〜8 )  −
t51以上のようにして道具13の位置姿勢ベクトルW
WK対して、それヲ夫現するロボットとその周辺の障害
物との干渉を検証することができた。
(4) The matrix Ti (i=1 to 6) is a coordinate transformation matrix from the Σ(i-1) coordinate system to the Σi coordinate system. On the other hand, as shown in FIG. 7, the expression of the line segment 18 corresponding to the boundary of the work target object 12 in the robot coordinate system Σr is Z=a-x+b
Then, as long as the condition shown in equation 1 is satisfied, it can be determined that no interference will occur.
The position and orientation vector W of the tool 13 is determined as described above at t51.
We were able to verify the interference between the robot that works on WK and obstacles around it.

以上の動作範囲チェックおよび干渉−チェックは、第1
図のチェック装置16において行なわれる。その2種の
チェック結果が、第1図の!l’lJ定装置9に与えら
れ、双方とも可であるとき、そのときの道具の位11姿
勢ベクトルX W=(XWI y嶌z%α嶌β嶌Tw)
をロボット制御データとする。一方、判定装置9におい
て、前記2つのチェック動作の少なくとも一方が不可で
あったとき、初期値設定論@3で設定した道具の軸まわ
りの回転iiTwを修正μTw+△Twを新たな値とし
て座標変換装置4に与え、再度チェックを行なう。ここ
で67wは、友とえば+30’、−30°、+60°、
−60’、+90°、および−90°のように順次変更
して、干渉の各検証動作を判定装置9において、可の判
定がなされるまで繰返して行なう。
The above operating range check and interference check are performed in the first step.
This is done in the checking device 16 shown in the figure. The results of the two types of checks are shown in Figure 1! l'lJ is given to the constant device 9, and when both are possible, the position 11 posture vector of the tool at that time
is the robot control data. On the other hand, in the determination device 9, when at least one of the two check operations is not possible, the rotation around the axis of the tool iiTw set in the initial value setting theory @ 3 is corrected and the coordinates are converted using μTw + △Tw as a new value. and then check again. Here, 67w has friends such as +30', -30°, +60°,
-60', +90[deg.], and -90[deg.] are sequentially changed, and each interference verification operation is repeatedly performed in the determination device 9 until a positive determination is made.

ロボットの成る時点の位置姿勢ベクトルxW1= (x
wl 、 ywl 、 zwl 、αwl、βwl 、
 Twl )から、つぎの位置姿勢ペクト/I/X W
 2 = (xw2 、7w2 。
Position and orientation vector xW1= (x
wl, ywl, zwl, αwl, βwl,
Twl ) to the next position/orientation pect/I/X W
2 = (xw2, 7w2.

zw2.αw2.βw2.Tw2)IC至る途中の位置
姿勢を、補間演算によって求めることができる。この各
補間演算によって、前記ロボットの動作の途中において
、前述した判定装置119/(おけるチェック結果の判
定がすべて可であれば、その設定され友道具の軸まわり
の回転量T w 2 f、制御データとして採用する。
zw2. αw2. βw2. Tw2) The position and orientation on the way to the IC can be determined by interpolation calculation. Through these interpolation calculations, during the robot's motion, if all the check results in the above-mentioned determination device 119/( are OK, the set rotation amount T w 2 f around the axis of the companion tool is controlled. Adopt as data.

一方、ロボットの動作途中において、不可の結果が得ら
れ友とき、回転量Tw2の値を、前述した工うにTw2
+△Tw2と変更し、再度同様な検証−作を行ない、判
定装置9/cよる判定結果が可となるまで繰返し検証を
行なう。
On the other hand, if an unacceptable result is obtained during the operation of the robot, the value of the rotation amount Tw2 is changed to Tw2 as described above.
+ΔTw2 and perform the same verification operation again until the determination result by the determination device 9/c becomes acceptable.

し九がって木実施例によれば、初期値設定装置3におい
て、道具の軸まわりの回転量Twを設定し、この回転量
Two含む入力された制御データベクトルXwに関して
チェック動作を行なう−このチェック操作の判定結果に
対応して、前記1g1転置Twの値を変化して再度チェ
ック動作を行なうようにした。したがってロボットの制
御データを作成、するに当って、実際の作業環境Fでそ
のロポットを英際に動作させることなく、制御データを
作成するようにできた。
Therefore, according to the tree embodiment, in the initial value setting device 3, the amount of rotation Tw around the axis of the tool is set, and a check operation is performed regarding the input control data vector Xw including this amount of rotation Two. The value of the 1g1 transposed Tw is changed in accordance with the determination result of the check operation, and the check operation is performed again. Therefore, when creating the control data for the robot, it is possible to create the control data without actually operating the robot in the actual work environment F.

したがってロボットへの制御データの教示において道具
の軸回りの回転量の教示が不要となり、操作員の労力を
省くことができる。また作業同各が毎回異なる作業を行
なうとき、各作業のたびにロボットが周辺の障害物と衡
突しないことヲ、実際にロボットを動作させて確認する
作業が不要となり、その定めにやはり操作員の労力を省
くことができ、ま几央際に作業を行なっているロボット
を停止させる必要がなくなるので、ロボットを含む生所
ラインの稼1iF1半を向上することができる。
Therefore, in teaching control data to the robot, it is not necessary to teach the rotation amount around the axis of the tool, and the labor of the operator can be saved. In addition, when different tasks are performed each time, it is no longer necessary to actually operate the robot and check that the robot does not collide with surrounding obstacles each time, and the operator is required to make sure that the robot does not collide with surrounding obstacles each time. Since there is no need to stop the robot that is performing the work during the process, the production line including the robot can be improved by 1 iF 1.5.

効果 以上の工うに本発明に従えば、作業対象物体に対する道
具の位置および方向を入力し、この位置および方向を夫
現するロボットの各軸値が、構造上の動作範曲に納まる
ように、道具°の軸まわりの回転量を操作して、ロボッ
トの動作0T能な制御データを作成するようにし友。し
たがって制御データの作&、にあたり、道具の軸回りの
la1転量を教示することなく、作業対象物体などとの
干渉を行なわないロボットの制御データを作成するよう
にできたうしたがって容易な操作によってロボットの制
御データを作成できるとともに、このデータの確認にあ
之ってロボットを直接動作させる必要がなく、ロボット
を含む生産ラインの稼動率を格段に向上することができ
た。
According to the present invention, the position and direction of the tool relative to the object to be worked on are input, and each axis value of the robot that represents this position and direction is set within the structural motion range. By manipulating the amount of rotation around the axis of the tool, you can create control data that allows the robot to operate at zero speed. Therefore, when creating control data, it is possible to create control data for a robot that does not interfere with the object to be worked on, without teaching the amount of la1 rotation around the axis of the tool, and with easy operation. In addition to being able to create control data for the robot, there is no need to directly operate the robot while checking this data, significantly improving the operating rate of the production line that includes the robot.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は作業
対象物体12と、ワーク座標系ΣWとの関係を示す斜視
図、第3図は道具13と各座標糸ΣW、Σtなどとの関
係を示す斜視図、第4図はワーク座標系ΣWとロボット
座標系Σrとの関係を示す斜視図、第5図は多関節ロボ
ットのリンクL1〜L5の構成を模式的に示した斜視図
、第6図は多関節ロボット14と作業対象物体12との
関係を示す図、第7図はハンド都16と、干渉領vc2
0との関係を示す図である。 2・・・データ作成装置、3・・・初期値設定装置、4
・・・座標変換装置、5・・・関節角変位算出装置、6
・・・チェック装置、9・・・判定装置、10・・・ロ
ボット制御装置、11・・・回転量修正装置、12・・
作業対象物体、13・・・道具、14・・・多関節ロボ
ット代理人   弁理士 函数圭一部 第2vA 第3図 λK    7t 第4図□ 第5@ r 第6図 第7図 手続補正書 昭和60年 6月 5日 1、事件の表示 特願昭60−94652 2、発明の名称 ロボット制御データの作成方法 3、補正をする者 事件との関係  出願人 住所 名称 (097)川崎重工業株式会社 代表者 4、代理人 住 所 大阪市西区西本町1丁目13番38号 新興層
ビル国装置EXO525−59851NTAPT  J
国際FAX Gm&GM (06)538−02476
、補正の対象 明細書全文および図面 7、補正の内容 (1)明細書全文を別紙のとおりに訂正する。 (2)図面の第6図を別紙のとおりに訂正する。 以  上 明    細    書 1、発明の名称 ロボット制御データの作成方法 2、特許請求の範囲 (1)道具の軸まわりに回転対□称な、そのような道具
を用いる作業に対する多関節ロボットの制御データ作成
方法において、 作業対象物体に対する道具の位置および方向を入力し、 この位置詔よび方向を実現するロボットの各軸値が構造
上の動作範囲に納まるように、道具の軸まわりの回転量
を操作して、ロボットの動作可能な制御データを作成す
ることを特徴とするロボット制御データの作成方法。 (2)道具の軸まわりに回転対称なそのような道具を用
いる作業に対する多関節ロボットの制御データ作成方法
において、 作業対象物体に対する道具の位置および方向を入力し、 ロボット本体が空間的に占める部分と、予め入力されて
いるロボット周辺の物体が空間的に占める部分とが干渉
しないように、道具の軸まわりの回転量を操作して、ロ
ボットの動作可能な制御データを作成することを特徴と
するロボット制御データの作成方法。 3、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、たとえば切断トーチなどのように、軸まわり
に回転対称な道具を用い、ガス切断のように内容が毎回
異なる作業を多関節ロボットを用いて行なう場合などに
好適に用いられる、ロボット制御データを作成する方法
に関する。 背景技術 従来、ロボットを動作させるに必要な位置および姿勢に
関する制御データは、実際の作業環境の下で操作員が教
示ボックスを用いて、ロボットのアームを作業に必要な
各点へ直接誘導して教示した。このような制御データに
従ってロボットを動作させようとする場合、ロボットが
周辺の障害物と衝突したり、動作範囲を越えたりして、
希望した動作を行なうことができない、などという事態
が生じる場合がある。このような場合、軸回りに回転対
称な道具を用いる作業においては、操作員が道具を軸ま
わりに回転させた別の姿勢に教示しなおして、再度その
動作をたとえば目視などにより確認する、という方法が
とられていた。 発明が解決しようとする問題点 このような先行技術では、ロボットが周囲の障害物と衝
突することなく、動作可能な制御データとして道具の軸
回りの回転量を作成するには、多大の時間と労力を要し
ていた。 したがって本発明の目的は、上述の問題点を解決し、道
具の軸まわりの回転量を操作することによって、ロボッ
トを直接動作させることなく、格段に低減された時間と
労力で、ロボットが周辺の物体と衝突しないで動作でき
るロボット制御データとして道具の軸回りの回転量を作
成する方法を提供することである。 問題点を解決するための手段 本発明は、道具の軸まわりに回転対称なそのような道具
を用いる作業冬こ対する多関節ロボットの制御データ作
成方法において、作業対象物体に対する位置OCW、y
w、zw)および方向(αW、βW)を入力し、この位
置および方向を実現するロボットの各軸値が構造上の動
作範囲に納まるように、道具の軸まわりの回転量rを操
作して、ロボットの動作可能な制御データを作成するこ
とを特徴とするロボット制御データの作成方法である。 また本発明は、道具の軸まわりに回転対称なそのような
道具を用いる作業に対する多関節ロボットの制御データ
作成方法において、作業対象物体に対する道具の位置(
KW、yw、zw)および方向(αW、βW)を入力し
、ロボット本体が空間的に占める部分と、予め入力され
ているロボット周辺の物体が空間的に占める部分とが干
渉しないように、道具の軸まわりの回転量rを操作して
、ロボットの動作可能な制御データを作成することを特
徴とするロボット制御データの作成方法である。 作用 本発明に従えば、作業対象物体に対する道具の位置およ
び方向を入力する。この位置および方向を実現するロボ
ットの各軸値が構造上の動作範囲に納まり、またロボッ
ト本体が空間的に占める部分と、予め入力されているロ
ボット周辺の物体が空間的に占める部分とが干渉しない
ように、道具の軸まわりの回転量を操作して、ロボット
の動作可能な制御データを作成するようにする。したが
って本発明によるロボット制御データの作成では、道具
の姿勢のうち、軸まわりの回転量を指示する必要がなく
、ロボットと周辺の障害物との衝突を回避して、動作可
能なように前記回転量を自動的に決定できる。したがっ
て道具の位置および姿勢の教示作業の軽減を図ることが
できる。 実施例 第1図は本発明の一実施例のブロック図である。 入力装置1によって道具の位置および方向が、データ作
成装置2に入力される。 データ作成装置2では、後述される道具の回転量に関し
て、初期値を設定する装置3による初期値と入力装置l
から入力された道具の位置および方向が、座標変換装置
4に与えられる。座標変換装置4からの出力は、ロボッ
トの各関節の角変位量を算出する装置5に与えられ、算
出された結果がチェック装置6に入力される。チェック
装置6では、動作範囲チェック装置7および干渉チェッ
ク装置8によって、後述されるような制御データのチェ
ックが行なわれる。 チェック装置6からの出力は、判定装置9に与えられる
。判定装置9において後述されるようなロボットの動作
可能性などに関する判定がなされ、可の判定であれば、
入力装置1から入力された道具の位置および方向と初期
値設定装置3によって設定された道具の回転量が、ロボ
ット制御装置10に出力される。一方、判定装置9にお
いて不可の判定結果が得られると、初期値設定装置3に
よって設定された初期値を修正する回転量修正装置11
において、初期値の修正が行なわれ、再び入力装置1か
ら入力された値とあわせて、座標変換装置4に入力され
る。このようにして、適正な制御データの判定が得られ
るまで、繰返しチェック動作が行なわれる。 第2図は作業対象物体12の斜視図であり、第3図は、
ワーク座標系ΣWにおける道具13の位置および姿勢の
表現を説明する図である。第2図および第3図を参照し
て、作業対象物体12には、相互に直交する3本の座標
軸XW、Yw、Zwから成るワーク座標系ΣWが設定さ
れる。このワーク座標系ΣWにおいて、道具13の位置
および姿勢は、道具先端の位置(xtytz)と、オイ
ラ角で表わされる姿勢を表わす数値の組(α、β、γ)
とによって表現される。 一方、本発明において軸まわりに回転対称な道具13を
用いる作業を対象とするので、入力装置1(第1図参照
)から入力される道具の位置および方向は、道具13の
先端位置(X e ’I g z )と、道具姿勢の中
で軸まわりの回転量rを除く(α、β)とである。ここ
で道具13を移動させるには、まず直前の姿勢から、道
具13の物理的な軸まわりの回転を生じない姿勢へ移動
させるようにする。 このとき移動後の姿勢に対応する回転量rの値を、初期
値設定装置3(第1図参照)によって設定する。 このよう番こして第1図の座標変換装置4に入力される
情報である、道具13の位置・姿勢ベクトルX=(XI
y#Zlα、βtr)は、下記の位置・姿勢行列Tへ変
換できる。XからTへの変換およびその逆変換をそれぞ
れf、!  で表現する。 !=(x、y、z、α、βsr)   ・・・(1)f
↓↑f−1 ここでSは、第3図のワーク座標系ΣWから、道具13
に設定された相互に直交する3本の座標軸xt、yt、
ztからなるツール座標系Σtへの3行3列の座標回転
行列であり、その各要素はα。 β、rの関数でそれぞれ表わされる。 ワーク座標系ΣWにおいて表現された道具13の位置・
姿勢ベクトルXwは、後述される相互に直交する3本の
座標軸Xr、Yr、Zrで構成されるロボット座標系Σ
rにおける位置・姿勢ベクトルXrへ、第3式番こより
変換される。 Xr=/  (Tr   Tw−バXw) )    
=131ここで、Tw、Trは、それぞれ後述されるよ
うなワーク座標系ΣWおよびロボット座標系Σrから絶
対座標系Joへの座標変換行列である。 第4図は絶対座標系Σo10ボット座標系Σr、ワーク
座標系ΣWの関係を示す図である。相互に直交する3本
の座標軸x 、 y 、、 zから成る絶対座標系Σ0
に関して、作業対象物体12の位置が設定される。この
作業対象物体12に関して、前述したようなワーク座標
系ΣWが設定される。また作業対象物体12に対して作
業を行なうロボット(図示せず)に関してロボット座標
系Σrが設定される。 第5図は本発明の一実施例のロボットの機構をモデル化
して示した斜視図である。本実施例化おいては、それぞ
れA1〜A5の長さを有するリンクL1〜L5が用いら
れる。これらの各リンクL1〜L5には、相互に直交す
る3本の座標軸Xi、YLZiから成る座標系Σ1(i
=1〜6)がそれぞれ設定される。各リンクの端部はそ
れぞれ関節であり、各関節の回転量がθ1(i=1〜6
)である。上記ロボットの機構と道具の形状、その取付
は方に基づいて、前記位置・姿勢ベクトルXrを実現す
る。 各関節の角変位量θ1(i=1〜6)を要素とする関節
角変位ベクトル滲=(θ1.θ2.θ3.θ4.θ5゜
θ6)を求めることができる。したがって角変位量θi
が各関節の構造上の動作範囲に納まるか否かをチェック
することにより、入力装置1から入力された道具の位置
・姿勢ベクトルrwの実現可能性をチェックすることが
できる。 また本発明において実現される第2のチェック機能であ
る干渉チェック機能とは、ロボットが前記角変位ベクト
ルθで定められる姿勢をとっているとき、ロボット本体
が空間的に占める部分を算出し、この空間部分と、周辺
部分のたとえば障害物などの空間的に占める部分とが干
渉するか否かを検証する機能である。このチェック機能
について以下に説明する。 第6図は多関節ロボット14のロボット本体15と、そ
の周辺の物体の形状を示す図であり、第7図はロボット
と作業対象物体12との干渉チェック方法を説明するた
めの図である。ロボット本体15のハンド部16は、た
とえば円柱状である。 したがって第7図に示すように、円柱状のハンド部16
を、その底面17の円周上の複数個(本実施例において
は8個)の点P1〜P8で近似する。 また作業対象物体12は、たとえば角柱状である。した
がってロボット座標系ΣrのY軸と、ワーク座標系ΣW
のX軸とが平行であると想定すると、作業対象物体12
は、第7図に示すように2つの線分18.19で近似で
きる。この2つの線分18.19に関して、ハンド部1
6と反対側に形成される斜線を付した領域20が干渉領
域であり、ロボットに対応する点が干渉領域20内に入
らないことを検証する。 この検証は、下記のようにして行なわれる。多関節ロボ
ット14のハンド部16には、Σ6座標系(第5図参照
)が設定されており、v47図においてハンド@16と
して近似した各近似点Pj(x6j、y6j、z6j)
(j =1〜8)は、このΣ6座標系で定義される。 これらの各近似点P j (x6j、y6j、z6j)
のロボット座標系Σrにおける座標(Xr J + y
r J sここで行列Ti(i=1〜6)は、Σ1−+
座標系からΣi座標系への座標変換行列である。一方、
tjJ7図に示すように、作業対象物体12の境界に対
応する線分18のロボット座標系Σrでの表現が、z=
a ” x+bとすると、下式で示される条件が成立す
る限り、干渉が発生しないと判断できる。 a−xrj+b)zrj(j=1〜g)      −
(51同様にして、作業対象物体12の境界冬こ対応す
る線分19についても干渉のチェックを行なうことがで
きる。 以上のようにして道具13の位置・姿勢ベクトルXwに
対して、それを実現するロボットとその周辺の障害物と
の干渉を検証することができた。 以上の動作範囲チェックおよび干渉チェックは、第1図
のチェック装置6において行なわれるつその2種のチェ
ック結果が、第1図の判定装置9に与えられ、双方とも
可であるとき、そのときの道具の位置・姿勢ベクトルX
 w = (XW、 yw、 zw、αW。 βw、rw)をロボット制御データとする。一方、判定
装置9において、前記2つのチェック結果の少なくとも
一方が不可であったとき、初期値設定装置3で設定した
道具の軸まわりの回転量rwを修正し、rw+ΔγWを
新たな値として座標変換装置4に与え、再度チェックを
行なう。ここでΔrwは、たとえば+30°、−30°
、+60°、−6♂、+911および一90°のように
順次変更して、判定装置9において可の判定がなされる
まで干渉の各検証を繰返して行なう。 ロボットの成る時点の位置・姿勢ベクトルWw 1= 
(xwl 、 ywl 、 zvl 、αwl、βwl
、rwl)から、つぎの位置・姿勢ベクトルX w 2
 = (XW2 、7w2 、 zw2 。 αw2.βw2 、7w2 )に至る途中の位置・姿勢
を、補間演算によって求めることができる。この補間演
算によって求められる前記ロボットの動作途中のすべて
の位置・姿勢に対し、前述した判定装置9におけるチェ
ック結果の判定が可であれば、その設定された道具の軸
まわりの回転量rw2を、制御データとして採用する。 一方、ロボットの動作途中番こおいて、不可の結果が得
られたとき、回転量rw2の値を、前述したようにrw
2+Δrv2と変更し、再度同様な検証動作を行ない、
判定装置9による判定結果が可となるまで繰返し検証を
行なう。 したがって本実施例によれば、初期値設定装置3におい
て、道具の軸まわりの回転量rWを設定し、この回転量
rwを含む入力された制御データベクトルXwに関して
チェックを行なう。このチェック操作の判定結果に対応
して、前記回転量rwの値を変化して再度チェックを行
なうようにした。 したがってロボットの制御データを作成するに当って、
実際の作業環境下でそのロボットを実際に動作させるこ
となく、制御データを作成するようにできた。 したがってロボットへの制御データの教示において道具
の軸回りの回転量の教示が不要となり、操作員の労力を
省くことができる。また内容が毎回異なる作業を行なう
とき、各作業のたびにロボットが周辺の障害物と衝突し
ないことを、実際にロボットを動作させて確認する作業
が不要となり、そのためにやはり操作員の労力を省くこ
とができ、また実際に作業を行なっているロボットを停
止さセ   せる必要がなくなるので、ロボットを含む
生産ラインの稼動率を向上することができる。 効果 以上のように本発明に従えば、作業対象物体に対する道
具の位置および方向を入力し、この位置および方向を実
現するロボットの各軸値が、構造上の動作範囲に納まり
、ロボット本体が周辺の障害物と衝突しないように、道
具の軸まわりの回転量を操作して、ロボットの動作可能
な制御データを作成するようにした。したがって制御デ
ータの作成にあたり、道具の軸回りの回転量を教示する
ことなく、作業対象物体などとの干渉を生じないロボッ
トの制御データを作成するようにできた。 したがって容易な操作によってロボット0制御データを
作成できるとともに、このデータの確認にあたってロボ
ットを直接動作させる必要がなく、ロボットを含む生産
ラインの稼動率を格段に向上することができた。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は作業
対象物体12と、ワーク座標系ΣWとの関係を示す斜視
図、第3図は道具13と各座標系ΣW、Σtなどとの関
係を示す斜視図、第4図はワーク座標系ΣWとロボット
座標系Σrとの関係を示す斜視図、第5図は多関節ロボ
ットのリンクL1〜L5の構成を模式的に示した斜視図
、第6図は多関節ロボット14と作業対象物体12との
関係を示す図、947図はハンド部16と、干渉領域2
0との関係を示す図である。 2・・・データ作成装置、3・・・初期値設定装置、4
・・・座標変換装置、5・・・関節角変位算出装置、6
・・・チェック装置、9・・・判定装置、10・・・ロ
ボット制御装置、11・・・回転量修正装置、12・・
・作業対象物体、13・・・道具、14・・・多関節ロ
ボット代理人   弁理士 函数圭一部 第6図
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between the work object 12 and the workpiece coordinate system ΣW, and FIG. 3 is a tool 13 and each coordinate thread ΣW, Σt, etc. 4 is a perspective view showing the relationship between the workpiece coordinate system ΣW and the robot coordinate system Σr, and FIG. 5 is a perspective view schematically showing the configuration of links L1 to L5 of the articulated robot. 6 shows the relationship between the articulated robot 14 and the object to be worked on 12, and FIG. 7 shows the hand capital 16 and the interference area vc2.
It is a figure which shows the relationship with 0. 2... Data creation device, 3... Initial value setting device, 4
...Coordinate conversion device, 5...Joint angle displacement calculation device, 6
... Checking device, 9... Judgment device, 10... Robot control device, 11... Rotation amount correction device, 12...
Work object, 13... Tool, 14... Articulated robot agent Patent attorney Function Kei Part 2 vA Figure 3 λK 7t Figure 4 □ Figure 5 @ r Figure 6 Figure 7 Procedure amendment 1986 June 5, 2015 1. Indication of the case Patent application 1986-94652 2. Name of the invention Method for creating robot control data 3. Person making the amendment Relationship to the case Applicant address name (097) Representative of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. 4. Agent address: 1-13-38 Nishihonmachi, Nishi-ku, Osaka, Japan Emerging High-rise Building Country Equipment EXO525-59851NTAPT J
International FAX Gm&GM (06)538-02476
, The entire text of the specification to be amended and Drawing 7, Contents of the amendment (1) The entire text of the specification will be corrected as shown in the attached sheet. (2) Figure 6 of the drawings will be corrected as shown in the attached sheet. Description 1. Name of the invention. Method for creating robot control data. 2. Claims (1) Control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetrical about the axis of the tool. In the creation method, the position and direction of the tool relative to the object to be worked are input, and the amount of rotation around the axis of the tool is manipulated so that the values of each axis of the robot that realizes this position and direction are within the structural movement range. A method for creating robot control data, the method comprising: creating control data that allows the robot to operate. (2) In a method for creating control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetric around the axis of the tool, the position and direction of the tool relative to the object to be worked are input, and the space occupied by the robot body is calculated. The feature is that control data that allows the robot to operate is created by manipulating the amount of rotation around the axis of the tool so that it does not interfere with the space occupied by objects around the robot that have been input in advance. How to create robot control data. 3. Detailed Description of the Invention Industrial Field of Application The present invention uses tools that are rotationally symmetrical around an axis, such as cutting torches, and uses articulated robots to perform tasks that differ each time, such as gas cutting. The present invention relates to a method of creating robot control data, which is suitably used when performing robot control. BACKGROUND ART Conventionally, control data regarding the position and posture necessary for operating a robot is obtained by an operator using a teaching box in an actual work environment to directly guide the robot's arm to each point required for the work. taught. If you try to operate the robot according to such control data, the robot may collide with surrounding obstacles or exceed its operating range.
A situation may arise in which a desired action cannot be performed. In such cases, when working with a tool that is rotationally symmetrical around an axis, the operator should teach the tool to a different posture by rotating it around the axis, and then check the operation again, for example, visually. A method was taken. Problems to be Solved by the Invention In such prior art, it takes a lot of time and effort to create the amount of rotation around the axis of a tool as control data that allows the robot to operate without colliding with surrounding obstacles. It required a lot of effort. Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and by manipulating the rotation amount around the axis of the tool, the robot can move around the surroundings without directly operating the robot and with significantly reduced time and effort. The purpose of the present invention is to provide a method for creating the amount of rotation around the axis of a tool as control data for a robot that can operate without colliding with an object. Means for Solving the Problems The present invention provides a method for creating control data for an articulated robot that uses a tool that is rotationally symmetrical around the axis of the tool.
w, zw) and direction (αW, βW), and manipulate the amount of rotation r around the axis of the tool so that each axis value of the robot that realizes this position and direction falls within the structural operating range. , is a method for creating robot control data, which is characterized by creating control data that allows the robot to operate. The present invention also provides a method for creating control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetrical about the axis of the tool.
KW, yw, zw) and direction (αW, βW), and set the tool so that the space occupied by the robot body does not interfere with the space occupied by objects around the robot that have been input in advance. This method of creating robot control data is characterized by creating control data that allows the robot to operate by manipulating the amount of rotation r around the axis of the robot. Operation According to the present invention, the position and direction of the tool relative to the object to be worked on are input. Each axis value of the robot that realizes this position and direction is within the structural operating range, and the space occupied by the robot body interferes with the space occupied by objects around the robot that have been entered in advance. To avoid this, the amount of rotation of the tool around its axis is manipulated to create control data that allows the robot to operate. Therefore, in creating the robot control data according to the present invention, there is no need to specify the amount of rotation around the axis in the posture of the tool, and the rotation amount can be adjusted so that the robot can operate while avoiding collisions with surrounding obstacles. The amount can be determined automatically. Therefore, the task of teaching the position and posture of the tool can be reduced. Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. The position and direction of the tool are input to the data creation device 2 through the input device 1 . The data creation device 2 inputs an initial value from a device 3 for setting an initial value and an input device l for the rotation amount of the tool, which will be described later.
The position and direction of the tool inputted from are given to the coordinate conversion device 4. The output from the coordinate transformation device 4 is given to a device 5 that calculates the amount of angular displacement of each joint of the robot, and the calculated result is input to a checking device 6. In the checking device 6, the operating range checking device 7 and the interference checking device 8 check the control data as described later. The output from the checking device 6 is given to the determining device 9. The determination device 9 makes a determination regarding the possibility of operation of the robot as will be described later, and if the determination is yes,
The position and direction of the tool input from the input device 1 and the rotation amount of the tool set by the initial value setting device 3 are output to the robot control device 10. On the other hand, if a negative determination result is obtained in the determination device 9, a rotation amount correction device 11 corrects the initial value set by the initial value setting device 3.
At , the initial values are corrected and inputted again to the coordinate transformation device 4 along with the values inputted from the input device 1. In this way, repeated checking operations are performed until a determination of appropriate control data is obtained. FIG. 2 is a perspective view of the work object 12, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating representation of the position and orientation of the tool 13 in the workpiece coordinate system ΣW. Referring to FIGS. 2 and 3, a workpiece coordinate system ΣW consisting of three mutually orthogonal coordinate axes XW, Yw, and Zw is set for the workpiece object 12. In this workpiece coordinate system ΣW, the position and orientation of the tool 13 are determined by the position of the tool tip (xtytz) and a set of numerical values (α, β, γ) representing the orientation expressed by the Euler angle.
It is expressed by. On the other hand, since the present invention targets work using a tool 13 that is rotationally symmetrical around an axis, the position and direction of the tool input from the input device 1 (see FIG. 1) are determined by the tip position of the tool 13 (X e 'I g z ) and excluding the amount of rotation r around the axis in the tool posture (α, β). In order to move the tool 13 here, the tool 13 is first moved from its previous posture to a posture that does not cause rotation around the physical axis of the tool 13. At this time, the value of the rotation amount r corresponding to the posture after movement is set by the initial value setting device 3 (see FIG. 1). The position/orientation vector of the tool 13, which is the information input to the coordinate conversion device 4 in FIG.
y#Zlα, βtr) can be converted into the position/orientation matrix T below. The transformation from X to T and its inverse transformation are respectively f,! Expressed as ! = (x, y, z, α, βsr) ... (1) f
↓↑f-1 Here, S is tool 13 from the workpiece coordinate system ΣW in Figure 3.
Three mutually orthogonal coordinate axes xt, yt,
It is a coordinate rotation matrix of 3 rows and 3 columns to the tool coordinate system Σt consisting of zt, and each element is α. They are each expressed as a function of β and r. The position of the tool 13 expressed in the work coordinate system ΣW
The posture vector Xw is a robot coordinate system Σ composed of three mutually orthogonal coordinate axes Xr, Yr, and Zr, which will be described later.
The position/orientation vector Xr at r is converted from the third equation number. Xr=/ (Tr Tw-BaXw) )
=131 Here, Tw and Tr are coordinate transformation matrices from the workpiece coordinate system ΣW and the robot coordinate system Σr to the absolute coordinate system Jo, respectively, which will be described later. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the absolute coordinate system Σo1, the bot coordinate system Σr, and the workpiece coordinate system ΣW. Absolute coordinate system Σ0 consisting of three mutually orthogonal coordinate axes x, y, z
With respect to this, the position of the work target object 12 is set. Regarding this work target object 12, the work coordinate system ΣW as described above is set. Further, a robot coordinate system Σr is set for a robot (not shown) that performs work on the work target object 12. FIG. 5 is a perspective view showing a modeled mechanism of a robot according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, links L1 to L5 having lengths A1 to A5 are used, respectively. Each of these links L1 to L5 has a coordinate system Σ1(i
=1 to 6) are set respectively. The end of each link is a joint, and the rotation amount of each joint is θ1 (i = 1 to 6
). The position/orientation vector Xr is realized based on the mechanism of the robot, the shape of the tool, and the way in which it is attached. A joint angular displacement vector (θ1.θ2.θ3.θ4.θ5°θ6) having the angular displacement amount θ1 (i=1 to 6) of each joint as an element can be obtained. Therefore, the angular displacement θi
The feasibility of the tool position/orientation vector rw input from the input device 1 can be checked by checking whether or not it falls within the structural motion range of each joint. In addition, the interference check function, which is the second check function realized in the present invention, calculates the space occupied by the robot body when the robot takes the posture determined by the angular displacement vector θ, and calculates the space occupied by the robot body. This function verifies whether or not there is interference between a spatial portion and a spatially occupied portion such as an obstacle in the surrounding area. This check function will be explained below. FIG. 6 is a diagram showing the shape of the robot body 15 of the articulated robot 14 and objects around it, and FIG. 7 is a diagram for explaining a method of checking interference between the robot and the work object 12. The hand portion 16 of the robot body 15 has a cylindrical shape, for example. Therefore, as shown in FIG.
is approximated by a plurality of points (eight in this example) P1 to P8 on the circumference of the bottom surface 17. Further, the object to be worked on 12 has a prismatic shape, for example. Therefore, the Y-axis of the robot coordinate system Σr and the workpiece coordinate system ΣW
Assuming that the X axis of is parallel to the work target object 12
can be approximated by two line segments 18 and 19 as shown in FIG. Regarding these two line segments 18 and 19, hand part 1
The shaded area 20 formed on the opposite side of 6 is the interference area, and it is verified that the point corresponding to the robot does not fall within the interference area 20. This verification is performed as follows. A Σ6 coordinate system (see Figure 5) is set in the hand unit 16 of the articulated robot 14, and each approximate point Pj (x6j, y6j, z6j) approximated as hand @16 in Figure v47.
(j = 1 to 8) is defined in this Σ6 coordinate system. Each of these approximate points P j (x6j, y6j, z6j)
The coordinates (Xr J + y
r J s Here, the matrix Ti (i=1 to 6) is Σ1−+
This is a coordinate transformation matrix from the coordinate system to the Σi coordinate system. on the other hand,
As shown in Figure tjJ7, the expression of the line segment 18 corresponding to the boundary of the work target object 12 in the robot coordinate system Σr is z=
If a ” x+b, it can be determined that no interference will occur as long as the condition shown in the following formula is satisfied.
(Similarly to 51, interference can also be checked for the line segment 19 corresponding to the boundary of the object 12 to be worked on. As described above, this is realized for the position/orientation vector Xw of the tool 13. We were able to verify the interference between the robot and surrounding obstacles.The above-mentioned motion range check and interference check are performed by the checking device 6 in Fig. 1. Given to the determination device 9 in the figure, when both are acceptable, the position/orientation vector of the tool at that time
Let w = (XW, yw, zw, αW. βw, rw) be robot control data. On the other hand, in the determination device 9, when at least one of the above two check results is not acceptable, the rotation amount rw around the axis of the tool set in the initial value setting device 3 is corrected, and the coordinates are converted using rw+ΔγW as a new value. and then check again. Here, Δrw is, for example, +30°, -30°
, +60°, -6♂, +911 and -90°, and each interference verification is repeated until the judgment device 9 makes a positive judgment. Position/attitude vector of the robot at the time of formation Ww 1=
(xwl, ywl, zvl, αwl, βwl
, rwl), the next position/orientation vector X w 2
The position/orientation on the way to = (XW2, 7w2, zw2.αw2.βw2, 7w2) can be determined by interpolation calculation. If the above-described check result in the judgment device 9 is acceptable for all positions and postures of the robot during its operation determined by this interpolation calculation, then the rotation amount rw2 around the axis of the set tool is determined as follows. Adopted as control data. On the other hand, when a negative result is obtained during the operation of the robot, the value of the rotation amount rw2 is changed to rw as described above.
2+Δrv2 and perform the same verification operation again.
Verification is repeated until the determination result by the determination device 9 becomes acceptable. Therefore, according to this embodiment, the initial value setting device 3 sets the rotation amount rW of the tool around the axis, and checks the input control data vector Xw including this rotation amount rw. Corresponding to the determination result of this check operation, the value of the rotation amount rw is changed and the check is performed again. Therefore, when creating control data for the robot,
It was possible to create control data without actually operating the robot in an actual work environment. Therefore, in teaching control data to the robot, it is not necessary to teach the rotation amount around the axis of the tool, and the labor of the operator can be saved. In addition, when performing tasks that differ each time, there is no need to actually operate the robot and check that the robot will not collide with surrounding obstacles each time it performs each task, which also saves the operator's effort. Furthermore, since there is no need to stop the robot that is actually performing the work, the operating rate of the production line including the robot can be improved. Effects As described above, according to the present invention, the position and direction of the tool relative to the object to be worked are input, and the values of each axis of the robot that realizes this position and direction fall within the structural operating range, and the robot body moves around the surroundings. The robot creates control data that allows the robot to operate by manipulating the amount of rotation of the tool around its axis to avoid collisions with obstacles. Therefore, when creating the control data, it is possible to create control data for the robot that does not cause interference with the object to be worked on, without teaching the amount of rotation of the tool around its axis. Therefore, robot 0 control data can be created with easy operation, and there is no need to directly operate the robot to confirm this data, making it possible to significantly improve the operating rate of the production line including the robot. 4. Brief description of the drawings FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between the object 12 to be worked on and the workpiece coordinate system ΣW, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the tool 13 and A perspective view showing the relationship between each coordinate system ΣW, Σt, etc., Figure 4 is a perspective view showing the relationship between the workpiece coordinate system ΣW and the robot coordinate system Σr, and Figure 5 is the configuration of links L1 to L5 of the articulated robot. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the articulated robot 14 and the object to be worked on 12, and FIG.
It is a figure which shows the relationship with 0. 2... Data creation device, 3... Initial value setting device, 4
...Coordinate conversion device, 5...Joint angle displacement calculation device, 6
... Checking device, 9... Judgment device, 10... Robot control device, 11... Rotation amount correction device, 12...
・Object to be worked on, 13... Tool, 14... Articulated robot Representative Patent attorney Kei Fukan Part 6 Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)道具の軸まわりに回転対称な、そのような道具を
用いる作業に対する多関節ロボットの制御データ作成方
法において、 作業対象物体に対する道具の位置および方向を入力し、 この位置および方向を実現するロボットの各軸値が構造
上の動作範囲に納まるように、道具の軸まわりの回転量
を操作して、ロボットの動作可能な制御データを作成す
ることを特徴とするロボット制御データの作成方法。
(1) In a method for creating control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetric around the axis of the tool, the position and direction of the tool relative to the object to be worked are input, and this position and direction are realized. A method for creating robot control data, which comprises creating control data that allows the robot to operate by manipulating the rotation amount around the axis of a tool so that each axis value of the robot falls within a structural operating range.
(2)道具の軸まわりに回転対称なそのような道具を用
いる作業に対する多関節ロボットの制御データ作成方法
において、 作業対象物体に対する道具の位置および方向を入力し、 ロボット本体が空間的に占める部分と、予め入力されて
いるロボット周辺の物体が空間的に占める部分とが干渉
しないように、道具の軸まわりの回転量を操作して、ロ
ボットの動作可能な制御データを作成することを特徴と
するロボット制御データの作成方法。
(2) In a method for creating control data for an articulated robot for work using a tool that is rotationally symmetric around the axis of the tool, the position and direction of the tool relative to the object to be worked are input, and the space occupied by the robot body is calculated. The feature is that control data that allows the robot to operate is created by manipulating the amount of rotation around the axis of the tool so that it does not interfere with the space occupied by objects around the robot that have been input in advance. How to create robot control data.
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