JPS62105008A - ロボツトの軌跡測定装置 - 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】 〔概要〕 ＸＹＺの三輪に夫々直角に配置された反射鏡をＸＹＺ三
面に夫々備え、ジャイロでＺ軸方向を保持する移動機構
を、自在継手によりロボットの手先に保持させ、ロボッ
トを動作させて移動する該移動機構の移動量を、ＸＹＺ
の三方向からレーザ測長器により測定し、正確に移動の
軌跡を測定する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はロボットの手先の直線移動軌跡を正確に測定す
るロボットの軌跡測定装置に係り、特に小型で持ち運び
が容易であり、且つ経済的な軌跡測定装置に関する。

近年、ＦＡの進展に伴い産業用ロボットの導入が盛んと
なってきた。そして半導体技術とロボット制御技術の発
達により、ロボットの性能は著しく向上している。ロボ
ットの中でも特に多関節形ロボットは、その制御の難し
さが良く知られているが、それでも位置決めの繰り返し
精度等の相対精度はミクロンオーダを達成している。

ところで、ロボットの連続軌跡制御においては、与えら
れた軌跡を正確にたどることが必要である。

正確な軌跡制御がおこなわれているかどうかは、ロボッ
トの運動性能の大きな判定事項であり、これを正確に定
量的に測定することが極めて重要なことである。

従って、小型で持ち運びが容易であり、且つ経済的な測
定装置の出現が望まれている。

〔従来の技術〕

ロボットの手先の直線移動の軌跡を正確に測定するため
、例えば特開昭６０−７３３１３号公報に記載されるよ
うなロボットの軌跡測定装置が提案されている。

この軌跡測定装置はＹ方向の軸にエアーベアリングによ
り取付けられ、Ｙ方向に滑走すると共に、Ｘ方向にも滑
走するＸ方向の軸を設け、このＸ方向の軸に固定的に取
付けられ、Ｘ及びＹ方向に自在に滑走可能で、Ｚ方向の
軸を固定的に取付けた追従機構と、このＺ方向の軸にエ
アーベアリングにより取付けられ、Ｚ方向に自在に滑走
し、ロボットの手先に保持されて、この手先のＺ方向の
移動に追従するスライダとを設け、この追従機構の移動
距離をレーザ測長器により測定し、スライダの移動距離
をマグネセンサにより測定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の軌跡測定装置はエアーベアリングにより滑走する
軸に取付けられた追従機構から、Ｘ及びＹ方向の変位を
測定し、エアーベアリングにより滑走するスライダから
Ｚ方向の変位を測定するため、装置が大型となり、持ち
運びが困難であると共に、高価であるという問題がある
。

本発明はＸＹＺの三方向の面に反射鏡を備え、ジャイロ
により一定方向に固定された追従機構を自在継手により
ロボットの手先に取付け、ＸＹＺ二方向にｆ〆夫々配置
したレーザ測長器により、三方向の変位を測定するもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の一実施例を説明する図である。

第１図（ａ）は一部断面平面図で、第１図（ｂ）は正面
図である。

１は追従機構、２は追従機構１を例えばＺ方向に固定し
て維持するジャイロ、３はＸ方向に直角に設けた反射鏡
、４はＹ方向に直角に設けた反射鏡、５はＺ方向に直角
に設けた反射鏡である。

６は追従機構１を三次元空間に自在に保持することを可
能とする自在継手、７はロボット、８は追従機構１のＸ
方向の移動量を測定するレーザ測長器、９は追従機構１
のＹ方向の移動量を測定するレーザ測長器、１０は追従
機構１のＺ方向の移動量を測定するレーザ測長器である
。

尚２０は操作指示のためのキーボード（ＫＢ）、２１は
キーボード２０からの指示に基づいて、ロボット７の各
関節に内蔵されたモータ（Ｍ）を駆動する制御装置であ
る。

ジャイロ２は追従機構１をＺ方向に固定して、その方向
を維持し、追従機構ｌは自在継手により、ロボット７の
運動に基づく姿勢の変化（ロール、ピッチ、ヨー）の影
響を除き、レーザ測長器８〜１０によりＸＹＺの方向に
対する変位量を測定する構成とする。

〔作用〕

上記構成とすることにより、エアーベアリング等を使用
した軸等を不要とするため、追従機構を小型化すること
が可能であり、且つ経済的な軌跡測定装置を提供出来る
。

〔実施例〕

第１図において、追従機構１はＸ方向に直角に反射鏡３
を、Ｙ方向に直角に反射鏡４を、Ｚ方向に直角に反射鏡
５を夫々備え、この反射鏡３〜５は一辺が変位量の測定
可能範囲をカバーする大きさを持つ正方形の鏡である。

ジャイロ２は追従機構１を例えばＺ方向に固定的に維持
する。従って第１図（ａｌ及び（ｂ）に示す如く、反射
鏡３と４には平行で、反射鏡５には垂直になリ、且つ反
射鏡５の中心に位置するように追従機構１に取付けられ
る。

この追従機構１は自在継手６によりロボット７の手先に
取付けられる。従ってロボット７の運動により発生する
ロール、ピッチ、ヨーの影響は、ジャイロ２の軸方向を
維持する力と、自在継手６の作用により除去され、ＸＹ
Ｚ方向の移動量のみが伝達される。

レーザ測長器８は追従機構１のＸ方向の変位量を反射鏡
３からの反射光により測定し、レーザ測長器９は追従機
構１のＹ方向の変位量を反射鏡４からの反射光により測
定し、レーザ測長器１０は追従機構１のＺ方向の変位量
を反射鏡５からの反射光により測定する。

従ってロボット７の手先をキーボード２０の指示により
、Ｘ方向に直線移動させた時、追従機構１はＸ方向に移
動し、その変位量はレーザ測長器８から得られる。この
時Ｘ方向直線軌道からのずれがあれば、追従機構１がＹ
方向及びＺ方向に移動するため、夫々の変位量はレーザ
測長器９及び１０から得られる。

Ｙ方向、Ｚ方向の移動についても、上記と同様である。

ジャイロは上記の如く追従機構を一定方向に保持し、ロ
ボットの手先の軌跡を正確に測定することが可能となる
が、これを応用すれば、ロボットの姿勢を制御すること
が容易となる。

第２図はロボットの手先の姿勢制御を説明する図である
。

１１はジャイロであり、ロボット７内に内蔵配置される
もの、１２は手先、１３．１４は関節、１５．１６は腕
である。ロボットの手先１２は関節１３及び１４に内蔵
された図示しないモータを制御装置２１からの回転指示
に基づいて、回転駆動することによって、ロボット７を
例えば屈曲動作させることにより移動する。

この関節１３．１４の回転量はモータの回転軸に取付け
られたエンコーダから得られる。そしてエンコーダの出
力に基づいて、所定の軌跡を通過するように制御装置２
１がフィードバック制御する。しかしながら、手先１２
の荷重が変化すると、荷重変化に対するモータ駆動ツノ
の制御、あるいは姿勢変化に対するフィードバンク制御
を行っておらず、オーブンループ制御であるため、腕１
５゜１６のたわみにより、手先１２の姿勢精度が悪化す
る。

ロボットは通常手先の姿勢を計測する手段が無いため、
オープンループ制御である。従って荷重の変化による腕
１５．１６のたわみは検出することが出来ない。

ジャイロ１１はこの姿勢量（ロール、ピッチ、ヨー）を
直接測定し、制御装置２１にフィードバックする。制御
装置２１では、ジャイロ１１の出力に基づいて、ロボッ
ト７の姿勢が手先Ｉ２の荷重に対してどのようになって
いるかを判断し、そして自身が指示している軌跡の位置
とのずれ量を算出し、更にそのずれ屑に基づいて、所定
の軌跡となるよう内蔵モータを駆動制御する。従って前
記たわみを補正することが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明は小型で持ち運びが容易であ
り、且つ経済的なロボットの軌跡測定装置を提供するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する図、第２図はロボ
ットの手先の姿勢制御を説明する図である。 図において、 １は追従機構、　　　２，１１はジャイロ、３．４．５
反射鏡、　　　　６は自在継手、７はロボット、　　　
８，９．１０はレーザ測長器、１２は手先、　　　　　
１３．１４は関節、１５、１６は腕、　　　　　２０は
キーボード、２１は制御装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ＸＹＺ三次元空間におけるロボット（７）の直線移
   動の軌跡の正確さを測定するロボットの軌跡測定装置に
   おいて、 ジャイロ（２）により一定方向を維持し、自在継手（６
   ）によりロボットに保持されてＸＹＺ三方向へ直線変位
   自在な追従機構（１）と、 該追従機構（１）のＸＹＺ三方向への直線変位を測定す
   る非接触型測長器（８）（９）（１０）とを具備して成
   ることを特徴とするロボットの軌跡測定装置。 ２）上記非接触型測長器（８）（９）（１０）はレーザ
   測長器であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のロボットの軌跡測定装置。 ３）上記追従機構（１）はＸＹＺ三面に夫々反射鏡（３
   ）（４）（５）を備えて成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のロボットの軌跡測定装置。