JPS62103704A - 産業用ロボツト制御装置 - Google Patents

産業用ロボツト制御装置

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JPS62103704A
JPS62103704A JP24446985A JP24446985A JPS62103704A JP S62103704 A JPS62103704 A JP S62103704A JP 24446985 A JP24446985 A JP 24446985A JP 24446985 A JP24446985 A JP 24446985A JP S62103704 A JPS62103704 A JP S62103704A
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JP
Japan
Prior art keywords
output
encoder
industrial robot
rotation
mechanical stopper
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Pending
Application number
JP24446985A
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English (en)
Inventor
Maki Arao
荒尾 真樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPS62103704A publication Critical patent/JPS62103704A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37175Normal encoder, disk for pulses, incremental
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37622Detect collision, blocking, stall by change, lag in position
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39029Verify if calibration position is a correct, by comparing with range in rom

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  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

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】 〈発明の技術分野〉 この発明は、例えばロボット関節部の位置検出用として
インクリメンタル形エンコーダが用いられた産業用ロボ
ットの制御装置に関連し、殊にこの発明は、この種口ボ
ットの関節部における新規なキャリブレーション(原点
位置合わせ)の方式を提案するものである。
〈発明の概要〉 この発明は、エンコーダの出力パルス数を計数してキャ
リブレーションを実行する際、その計数値の許容値を予
め設定しておくことにしたものであり、これにより誤っ
たキャリブレーションが遂行されるのを防止している。
〈発明の背景〉 従来の産業用ロボットにおいて、各関節部でのアームの
動作範囲を規定するのに、回転軸の正負回転方向の各終
端位置に対応してメカストッパーがそれぞれ配設されて
いる。この種構造の産業用ロボットにつき、今般、各関
節部のキャリブレーションを実施するに際して、まずア
ーム(回転軸)を正、負いずれか方向へ回転させて、メ
カストッパーに当接させた後、アームを逆方向へ回転さ
せ、前記エンコーダが最初のZ相出力を出力したとき、
これを基準として原点位置の設定並びに調整を行なう方
法が開発された。ところがこの種方法の場合、もし回転
途中に障害物等が存在して、これにアームが衝突すると
、その障害物がメカストッパーであると誤認して、誤っ
たキャリブレーションが遂行される等のおそれがある。
〈発明の目的〉 この発明は、障害物の存在等に起因する誤ったキャリブ
レーションの遂行を防止し得る新規な産業用ロボット制
御装置を提供することを目的とする。
〈発明の構成および効果〉 上記目的を達成するため、この発明の産業用ロボット制
御装置では、 ロボット関節部の回転軸に連繋配備され回転軸の回転角
度に応じた出力パルスと回転の基準位置とを与える基準
信号とを出力するエンコー、ダと、 前記回転軸の回転角度範囲を規定するためのロボット関
節部に配設されるメカストッパーと、キャリブレーショ
ン時の回転軸の回転動作に対し、前記メカストッパーと
の当接位置と前記エンコーダの基準信号出力位置との間
でエンコーダが出力する出力パルスの数を計数するため
の計測手段と、 前記出力パルスの計数値の許容値を予め設定しておくた
めの記憶手段と、 前記計測手段による出力パルスの計数値と前記記憶手段
に設定されたその許容値とを比較するための比較手段と
、 比較手段による比較結果を報知するための報知手段とを
具備させることにした。
この発明によれば、計測手段による出力パルスの計数値
が所定の許容値から外れたとき、これをもって誤ったキ
ャリブレーションが実行されたものと判断でき、これに
より障害物の存在等に起因する誤ったキャリブレーショ
ンが遂行されるのをかなりの確率で防止できる等、発明
目的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉 第1図は、この発明の実施にかかる産業用ロボットの全
体構成例を示す。図示例の産業用ロボットは、ロボット
本体lと、このロボット本体1の動作を制御するコント
ローラ2と、コントローラ2に対する入出力が行われる
ティーチングボックス3とから構成され、このティーチ
ングボックス3には、ロボット操作者が操作するキー操
作部4の他、入出力にかかる文字等が表示される表示部
5等が設けられている。
この実施例のロボット本体lは、3個の関節部において
θ1〜θ3の回転自由度を有し、第1〜第3の各アーム
6.7.8がそれぞれ回転軸9,10.11を中心に正
逆回動すると共に、第3アーム8はZ方向の1自由度を
有して往復直線動作する。前記回転軸9.10.11は
、駆動機構としてのサーボモータM、−M、(第2図に
示す)によってそれぞれ独立駆動される。
第2図は、上記産業用ロボットの制御装置の概略構成を
示すもので、図中、鎖線部12で示す回路構成は、第1
図のコントローラ2内に組み込んである。
図示例において、CPU13はROM14やRAM15
とともにコンピュータ回路を構成しており、命令解析、
指令値計算1位置制御演算等の各種演算や処理を実行す
る。またROM14は、ロボット制御用のプログロム等
を格納し、さらにRAM15は演算結果その他のデータ
を記憶する。
CPUI 3の出力はサーボアンプA t −A sに
与えられており、これらのサーボアンプA。
〜A3はCPU13からのそれぞれの出力値を増幅して
、前記の各サーボモータM、”−M=へ与えられる。エ
ンコーダE1〜E3は、サーボモータM1〜M3にそれ
ぞれ取り付けられたインクリメンタル形エンコーダであ
って、各モータの回転角度を検出してCPU13へ与え
る。
このインクリメンタル形の各エンコーダE1〜E、は、
A相およびB相出力として回転角度に応じた出力パルス
(例えば1回転につき1000パルス)を出力すると共
に、Z相出力として回転の基準位置を与える基準信号(
例えば1回転につきlパルス)を出力する。
各関節部には、回転軸9,10.11の回転角度範囲を
規定するためのメカストッパー(図示せず)が、回転軸
の正負回転方向の各終端位置に対応して配設されている
第3図は、回転軸9の回転角度範囲α、と、その両端の
メカストッパーの配設位置S、、S2とを図示したもの
であって、図示例の場合、前記回転角度範囲α1の中間
位置に原点P1が設定されている(他の関節部も同様)
。なお図中、21〜Z、は、回転軸90回動時に、エン
コーダE4がZ相出力(基準信号)を出力する角度位置
を示している。
上記原点Pi(ただしi =1.2.3 )の位置合わ
せ(キャリブレーション)は、エンコーダE1〜E3の
A相またはB相出力とZ相出力とを利用して、電源投入
後に実施されるもので、その具体的手順は、第4図に示
すとおりである。
なおこのキャリブレーションにおいては、前記CPU1
3は、各エンコーダE l’= E sの出力パルスの
数を計数する計測手段や、この出力パルスの計数値と後
記する許容値とを比較する比較手段として機能する他、
キャリブレーションに関連する各種演算や処理を実行す
る。またROM14は、キャリブレーションを実行する
ためのプログラムの他、前記許容値を格納するのに用い
られ、またRAM15は、前記出力パルスの計数値等の
各種データを記憶する他、ワークエリアとしての利用に
供される。
第4図のステップ1 (図中、rsTIJで示す)にお
いて、コントローラ2内のCPU13は、まず全てのモ
ータM1〜M、を−斉駆動して回転軸9〜11を正回転
方向(第3図参照)へ回転させる。この動作は、第2図
に示す如く、CPUI 3内に各エンコーダE、〜E3
の出力パルス(人相またはB相出力)を取り込み、CP
U13にて位置制御のサーボ系の演算を実行し、その演
算結果である電流指令値を各サーボアンプA1〜A、に
指令して、各モータM。
〜M3を回転駆動するものである。これにより第1〜第
3の各アーム6〜8(回転軸9〜10)がそれぞれ適当
角度回転し、各関節部のメカストッパーに当接したとき
、アームの回転動作が停止せられる。このメカストッパ
ーへの当接は、エンコーダからの出力パルスが入力され
なくなったことから検出でき、全回転軸9〜10がそれ
ぞれのメカストッパーに当接したことをCPU13が検
出したとき(ステップ2の判定が “YI!S”)、ス
テップ3へ進み、CPUI 3内のカウンタiにrlJ
をセントして、第1番目の関節についてのキャリブレー
ションの開始を指定する。
まずCPU13は、ステップ4で、モータM1を駆動さ
せて、回転軸9を負回転方向(前記と反対方向)へ低速
で回転させる。この回転動作にともなって、CPU13
ヘエンコーダEIより出力パルスが送られて(るが、C
PUI 3はこの出力パルスの数を計数すると共に、エ
ンコーダE、より1回転に1パルスの基準信号(Z相出
力)が送られてくるのを待つ。かくしてエンコーダE、
より基準信号を受は取ると、ステップ5が“YES”と
なり、この時点の出力パルスの計数値を現在位置情報と
してRAM15の所定エリアへ書き込むと共に、モータ
M、の回転を停止させる(ステップ6.7)。この出力
パルスの計数値は、第3図においては、メカストッパー
の位置SIとエンコーダE、が最初に基準信号を出力す
る角度位置Z1との間でエンコーダE+が出力する出力
パルスの数に相当する。
つぎにCPU13は、ステップ8において、前記出力パ
ルスの計数値を、ROM14に予め格納しである許容値
と比較する。この許容値は、障害物の存在等に起因する
誤ったキャリブレーションの遂行を防止するための、適
正な計数値を指定するためのものであり、モータやエン
コーダの組み立て精度にかかるものである。前記メカス
トッパーの位置SIとエンコーダE1の最初の基準信号
出力位置2.との間は、通常、モータの半回転に相当す
る角度に設定するので、例えば1回転につき1000パ
ルスの出力パルスを出力するエンコーダの場合は、前記
許容値は、450〜550パルス程度の範囲に設定する
かくして前記出力パルスの計数値が所定の許容値内の値
をとる場合には、CPUI 3は、正しいキャリブレー
ションが実行されたと判断して、ステップ9を“YES
”と判定し、つぎのステップ10でカウンタiの内容が
「3」に達していないことを確認した上で、ステップ1
1でカウンタiに1加算して、つぎに第2番目の関節に
ついてのキャリブレーションの開始を指定する。
これに対しもし前記の計数値が許容値の範囲外の値をと
るときは、ステップ1での回転時にアームがメカストッ
パー以外の障害物に当たってそれをメカストッパーと誤
認したか、或いはメカストッパー自体が破損しているこ
とになる。
そしてこの場合は、ステップ9の判定は“NO”となっ
て、ステップ12へ進み、CPU13はミティーチング
ボックス3の表示部5に、キャリブレーションが不完全
であった旨の文字を表示させて、ロボット操作者に報知
する。
第2番目および第3番目の関節についても、ステップ4
以下のフローが同様に実行され、ステップ10のri=
3?Jの判定が“YES″になった段階で、キャリブレ
ーションを完了する。
なお第3図に示す実施例の場合、原点P1は回転角度範
囲の中間位置に設定されているから、回転軸9を、エン
コーダEtの最初の基準信号出力位置Z、から原点P1
の位置まで既知の角度だけ回転させることにより、回転
軸9の原点位置決めを行える。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施にかかる産業用ロボット制御装
置の概略構成を示す図、第2図は産業用ロボット制御装
置の回路構成例を示すブロック図、第3図は回転軸の回
転角度範囲の一例を示す図、第4図はキャリブレーショ
ンの制御動作を示すフローチャートである。 ■・・・・ロボット本体  2・・・・コントローラ5
・・・・表示部     9〜11・・・・回転軸13
・・・・CP U      14・・・・ROM15
・・・・RAM M1〜M3・・・・モータ E1〜Eユ・・・・エンコーダ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ロボット関節部の回転軸に連繋配備され回転軸の
    回転角度に応じた出力パルスと回転の基準位置とを与え
    る基準信号とを出力するエンコーダと、 前記回転軸の回転角度範囲を規定するためのロボット関
    節部に配設されるメカストッパーと、キャリブレーショ
    ン時の回転軸の回転動作に対し、前記メカストッパーと
    の当接位置と前記エンコーダの基準信号出力位置との間
    でエンコーダが出力する出力パルスの数を計数するため
    の計測手段と、 前記出力パルスの計数値の許容値を予め設定しておくた
    めの記憶手段と、 前記計測手段による出力パルスの計数値と前記記憶手段
    に設定されたその許容値とを比較するための比較手段と
    、 比較手段による比較結果を報知するための報知手段とを
    具備して成る産業用ロボット制御装置。
  2. (2)前記エンコーダは、A相またはB相出力として前
    記出力パルスを出力し、またZ相出力として前記基準信
    号を出力するインクリメンタル形エンコーダである特許
    請求の範囲第1項記載の産業用ロボット制御装置。
  3. (3)前記メカストッパーは、回転軸の正負回転方向の
    各終端位置に対応して配設されている特許請求の範囲第
    1項記載の産業用ロボット制御装置。
  4. (4)前記計測手段および比較手段は、コンピュータ回
    路のCPUである特許請求の範囲第1項記載の産業用ロ
    ボット制御装置。
  5. (5)前記計測手段は、キャリブレーション時の回転軸
    の回転動作に対し、前記メカストッパーとの当接位置と
    エンコーダの最初の基準信号出力位置との間でエンコー
    ダが出力する出力パルスの数を計数する特許請求の範囲
    第1項記載の産業用ロボット制御装置。
  6. (6)前記報知手段は、ティーチングボックスに設けら
    れた表示部である特許請求の範囲第1項記載の産業用ロ
    ボット制御装置。
JP24446985A 1985-10-30 1985-10-30 産業用ロボツト制御装置 Pending JPS62103704A (ja)

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JPS62103704A true JPS62103704A (ja) 1987-05-14

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