JPS6280707A - ロボツトのテイ−チデ−タ補正方法 - 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〕 この発明は、ロボットのハンド変更に伴なうティーチデ
ータ補正方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、各種の産業用ロボットが開発されて実用化されて
いるが、ロボットに一定の作業を行なわ仕るためには、
一般に、その作業に必要なハンドを取付けて、その作業
端の移動軌跡（パターン）をティーチングにより予め記
憶させておく必要がある。

しかし、同じ作業軌跡で異なるハンドを用いて作業を行
なわせたい場合もある。

そのため、ロボットのハンドを変更した場合。

従来は全てのパターンをティーチングボックスを用いて
マニュアルで教示し直していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のティーチデータの補正
方法にあっては、全パターンをマニュアルにより教示し
直す方法であったため、短い時間でティーチングの変更
ができず、また変更後のパターンが以前のものと変わっ
てしまうという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点を解決することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明によるロボットのテイーチデータ補
正方法は、各軸毎に軸位置検出器を備えた多軸ロボット
において、ロボツ１−の作業端をその動作領域において
予め定めた基準点に位置決めしたときに得られる各軸の
動作量に基づいて、ロボットのハンド変更時の新旧ハン
ドの差異を求め、この差異に基づいて、旧ハンド装着時
にそのロボットに教示されて記憶しているティーチデー
タを補正するようにしたものである。

〔実　施　例〕

以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す多軸ロボットの外
観図であり、第２図はそのスケルトン図である。

第２図に示す作業空間Ｏのなかに定義された座標系Ｚの
原点に設置されたロボット１は、基台２とこの基台に対
して０！の方向に回転する第１回転軸３と、この第１回
転軸３に対してθ２の方向に旋回する第１旋回軸４と、
この第１旋回軸４に対してθ３の方向に旋回する第２旋
回軸５と、この第２旋回軸５に対してθ４の方向に回転
する第２回転軸６と、この第２回転軸６に対してθ５の
方向に旋回する第３旋回軸７と、この第３旋回軸７に対
してθ６の方向に回転する第３回転軸８とからなり、第
３回転軸８の先端にロボットの手先効果器であるハンド
日を取り付けている。

そして、このロボット１における各軸３〜８は。

各々油圧アクチュエータ又は電動モータ等からなる駆動
装置１６Ａ〜１６Ｆ（第３図）によって駆動され、その
各軸の動作量は、各軸毎に設けたエンコーダ等の位置検
出器１９Ａ〜１９Ｆ（第３図）によって検出される。

なお、第１図において１０はロボットの制御装置、１１
はティーチングボックスである。

その制御装置１０は、第３図に示すように、ロボット制
御用マイクロコンピュータ（以後「制御用マイコンＪと
いう）１２と、補正用マイクロコンピュータ（以後「補
正用マイコン」という）１３と、モード選択スイッチ１
４．インタフェース回路Ｉｓ、２０．２４．ティーチデ
ータメモリ２１゜サンプリング・スイッチ２２．補正ス
イッチ２３゜補正モード切換スイッチ２５と、各軸駆動
用の信号を各駆動装置１６Ａ〜１６Ｆへ出力するための
Ｄ／Ａ変換器１７Ａ〜１７Ｆ及び駆動回路１８Ａ〜１８
Ｆによって構成されている。

補正用マイコン１３は、第１．第２図のロボット１のハ
ンド（例えば、溶接ロボットの場合は溶接ガン等）変更
時に、そのハンドの大きさや姿勢に差異が生じたときに
動作させるものであり、サンプリング′スイッチ２２は
、基準点ＰにハンドＳの作業端を位置決めした時に得ら
れる各軸の動作Ｍをサンプリングする際にオンにするス
イッチで。

補正スイッチ２３は５サンプリング終了後にティーチデ
ータの補正演算を開始させるスイッチであり、両スイッ
チの状態はインタフェース回路２４を介して補正用マイ
コン１６によってチェックされる。

次に、この実施例の作用を説明する。

制御用マイコン１２は、第１図のロボット制御ｍ１Ｏａ
に設けられたティーチモードとプレイバックモードのい
ずれかを選択するモード選択スイッチ１４及び補正モー
ド切替スイッチ２５によって選択されるモードに応じて
１次のように機能する。

（イ）モード選択スイッチ１４によってティーチモード
が選択されていて、補正モード切替スイッチ２５がオフ
の場合。

ティーチングボックス１１からロボット１の各軸毎の駆
動指令がインタフェース回路１５を介して入力されると
、制御用マイコン１２はそれ等の駆動指令に応じて、各
軸３〜８用の駆動装置１６八〜１６Ｆを５インタフ工−
ス回路１ｓ、Ｄ／Ａ変換器１７Ａ〜１７Ｆ及び駆動回路
７８Ａ〜１８Ｆを介して各々独立に制御する。

したがって、教示者がティーチングボックス１１を適宜
操作することによって、ハンド９を所定の姿勢で位置決
めすることができ、その位置決め時にティーチングボッ
クス１１の記憶スイッチをオンすると、制御用マイコン
１２は軸位置検出器１９　Ａ〜１９Ｆによって検出され
る各軸の動作量θ１〜θＧをインタフェース回路１５を
介して取り込んだ後、ティーチデータメモリ２１に記憶
する。

（ロ）モード選択スイッチ１４によってプレイバックモ
ードが選択されているとき。

制御用マイコン１２は、ティーチデータメモリ２１に記
憶されているティーチデータを参照しながら、インタフ
ェース回路１ｓ、Ｄ／Ａ変換器１７Ａ〜１７Ｆ及び駆動
回路１８Ａ〜１８Ｆを介して駆動装置１６Ａ〜ＩＥｉＦ
を制御し、それによってロボット１に取り付けたハンド
９をティーチデータどおりに動かす。

なお、各軸位置検出器１９Ａ〜１９Ｆからの各軸毎の動
作量θ１〜θ６は各軸駆動中の位置決め制御に利用され
る。

（ハ）モード選択スイッチ１４によってティーチモード
が選択されていて、補正モード切換スイッチ２５がオン
のとき。

ティーチングボックス１１からの各軸毎の駆動指令によ
りロボット１の各軸を駆動制御する点は。

（イ）の補正モード切換スイッチ２５がオフのときと同
様であるが、軸位置検出器１９Ａ〜１９　Ｆから取り込
んだ各相の動作量θ、〜θ６を、ティーチデータメモリ
に記憶せずにインタエース回路２０を介して補正用マイ
コン１３に転送する。

以下、ロボット１のハンｔ−７ｓが変更された場合の補
正動作について、第４図及び第５図も参照して説明する
。

先ず、ロボット制御盤１０ａのモード選択スイッチ１４
を操作してティーチモードにすると共に。

補正モード切換スイッチ２５をオンにする。

このようにすると、制御用マイコン１２は、第４図に示
す処理プログラムのフロー図のステップ１．２から３に
進んでティーチングボックス１１からの駆動指令を待つ
。

次に、教示者がティーチングボックス１１を操作して、
第１．第２図に示したロボット１における各軸３〜８を
駆動するための駆動指令を制御装置１０に入力すると、
制御用マイコン１２はステップ４に進んでその駆動指令
に基づき駆動装置１６Ａ〜１６Ｆの駆動制御を行なう。

このステップ４での駆動制御がなされると、ロボット１
が動いてその先端に取り付けたハンド９が所要の方向に
移動又は姿勢を変える。

そして、ティーチングボックス１１における記憶スイッ
チをオンしないと、ステップ３，４，５゜７．３のルー
プが形成されるため、教示者はティーチングボックス１
１を繰り返して操作することによって、ハンドＳの作業
端をその動作領域において予め定めた基準点Ｐに位置決
めすることができ、その位置決め後記憶スイッチをオン
にすると。

制御用マイコン１２はステップ６で、その位置決め時に
軸位置検出器１９Ａ〜１９Ｆが夫々検出しているロボッ
ト１の各軸３〜８の動作Ｊｔ　ＯＩ〜θ６を、インタフ
ェース回路１５を介して取込んで、インタフェース回路
２０を介して補正用マイコン１３に転送する。

そして、基準点Ｐに関する動作量の取込みが終了した時
点で終了スイッチをオンにすれば、制御用マイコン１２
は全ての処理を終了する。

なお、ハンド変換前に、基準点Ｐに関するロボットの各
軸の動作量を、ティーチングによってティーチデータメ
モリ２１に格納しておく。

一方、ハンド変更後ティーチデータの補正を行なう際に
は、上述のようにティーチモードを選択し、補正モード
切換スイッチ２５をオンにしておくと、補正用マイコン
１３は第５図に示す処理プログラムを実行する。

そして、このフロー図のステップ８，９と進んで、第３
図のサンプリングスイッチ２２がオンになっていれば、
ステップ１０で制御用マイコン１２から基準点Ｐに関す
る動作量データの転送が完了しているか否かをチェック
し、完了していなければステップ１１でそのデータの受
信を待つ。

そこで、上述のようにティーチングボックスの操作によ
りロボットハンドの作業端を基準点Ｉ〕に位置決めして
、記憶スイッチをオンにすると、補正用マイコン１３は
、制御用マイコン１２から転送されてきた基準点Ｐに関
するロボットの各４ｉ１１１　ｆｉｊの動作量θ□′〜
０６′　（ハンド変更後の動作量を変更前の動作量０１
〜０６に対して０１′〜０６′で表わす）を受信し、そ
れ等の受信データをステップ１２で一旦補正用マイコン
１３のＲＡＭ部へ格納した後、ステップ１３に進んで２
次のようなマトリクス処理を行なう。

すなわち、ロボット設定位置をｌとし。

Ｚから見たロボットの先端（第３回転軸８の先端）の位
置姿勢をＴ′とすると、Ｔ′は Ｔ’＝八（θＩ’）Ａ２（０２′）Ａ３ＣＲ３’）Ａ斗
（０４’）Ａｓ（θｓ’）Ａｂ（θ　＋）　、、、、、
、■で与えられる。

ここで、Ａ、〜Ａ６は軸構成により決定できる座標変換
マトリクスの関数（テンソル）である。

そこで、ステップ１３ではステップ１２でＲＡＭに格納
した基準点Ｐに関する動作ｆｋＢ１　’〜θ６′を読み
出して、■式によるマトリクス処理を行なって、Ｚから
見たロボットの先端の位置姿勢を求める。

次に、ステップ１４でステップ１３で求めたＴ′を内部
ＲＡＭに格納した後、ステップ１５に進む。

ステップＩ５では、第３図の補正スイッチ２３がオンか
否かをチェックし、オンでなければステップ９に戻り、
オンになっていればステップ１６に進む。

すなわち、補正スイッチ２３をオンにすると補正用マイ
コン１３はステップ１６に進んで、ティーチデータメモ
リ２１からハンド変更前に教示されて記憶している基準
点Ｐに関するロボットの各軸の動作ｊｌｆｔ　ＯＩ〜θ
６を読み出した後、ステップ１７でこれ等の０１〜θ６
を用いてステップ１３と同様な７１〜リクス演算処理を
行なって、ロボット座標系から見たロボットの作業端の
位置姿勢マトリクス丁を求める。

そして、その求めたマＩ−リクスをステップ】８で内部
ＲＡＭに一旦格納してステップＩ９へ進む。

ステップ１９では、新ハンドのハンドラ１−リクス（Ｔ
から見たハンド先端の位置姿勢を表わすマトリクス）を
求めるために次のような演算を行なう。

すなわち、ステップ１４．１８で内部ＲＡ　Ｍに格納し
た座標変換７１−リクス丁、Ｔ′を読み出し。

比 また制御用マイコン１２に７憶されている旧ハンドのハ
フ１ヘマ１−リクスをインタフェース回路２０を介して
読み出し、 なるベクトル方程式を立てて、この方程式を解くことに
よって新ハンドのハントマトリクスを求める。　（Ｅ′
＝丁”ＴＥ　　・・・（■　）ここで、 そして、この新ハンドのハンドマトリクスをステップ２
０で内部ＲＡＭに格納する。このとき。

新ハンドのハンドマトリクスはインタフェース回路２０
を介して制御用マイコンにも転送され、旧マトリクスが
書きかえられる。

次に、ステップ２１ではティーチデータメモリ２１に記
憶されているハンド変更前に使用していたティーチデー
タ〔ロボットの各軸の動作量θｌｌ＋　０２１＋　０３
１＋　　θ４１．θ５１．θ６］（ｉ＝１〜ｎｕｎはテ
ィーチポイント数）〕をｉ＝１から読み出して次のよう
なアナリシス処理を行なう。

すなわち、 Ｐｉ＝ＡＩ（θ１ｉ）Ａ２（θｚｉ）Ａ３（θ３ｉ）Ａ
４（θ４ｉ）Ａｓ（θ５ｉ）Ａｓ（θｓ　ｉ）・・・伯
なるマトリクス演算により、ロボツ１〜座標から見たハ
ンド先端の位Ｉｉ！姿勢を計算する。

次に、ステップ２３では、新ハンドにおいて２Ｐｉの位
置・姿勢を実現するために、ロボットの軸の先端をどの
ような位置・姿勢にすればよいかを次の処理により求め
る。

すなわち、■式により求めた新ハンドのハンドマトリク
スの逆マトリクスＥ”を用いることにより１次式のよう
にロボット軸先端の位置・姿勢を計算する。

Ｔｉ　’　＝　Ｐｉ　Ｅ’＝　　　　　　・・・■そし
て、その求めたτｊ′をステップ２４で次のヨウナシン
セシス処理を施すことによって、新ハンドにおける新た
なティーチデータ 〔θ１１ｐ　　０２１＋　θ３１＋　　０４１＋　　Ｏ
５ｌ＋　　θ６ｊ（ｉ＝１〜ｎ））を求める。

すなわち、 Ｔｉ′＝ＡＩ（鵡ｉ）Ａ　２　（ｅ’ｚ　ｉ）Ａ　３　
（θ’３ｉ）Ａ４（θ’４ｉ）Ａｓ（θ’５ｉ）Ａｓ（
θ′６１）・・・■なるベクトル方程式を解いて、０１
１〜θ６１を求める。

次にステップ２５にて、ステップ２４で求めた新たなテ
ィーチデータをティーチデータメモリ２１に格納した後
、ステップ２６でｉ＝ｎで処理終了したか否かをチェッ
クし、終了していなければステップ２１に戻ってステッ
プ２５までの各処理を繰り返し、終了していれば補正処
理を終了する。

補正処理終了後、モード選択スイッチ１４によってプレ
イバックモードを選択してロボット１を起動すれば、新
たなハンドを装着したロボットによって、ハンド変更前
と同様な作業を行なうことができる。

第６図には、この発明の他の実施例を示す。

この実施例は、第３図における補正用マイクロコンピュ
ータ１３．サンプリングスイッチ２２゜補正スイッチ２
３及びインタフェース回路２４からなる補正用マイコン
システムを、制御装置１０とは別体の補正用ボックス３
０に設けたものである。

このようにすることによって、各ロボット毎に補正用マ
イコンシステムを備える必要がなくなり。

必要に応じて補正用ボックス３０をロボットの制御装置
１０に接続して、補正用マイコンシステムを第３図のイ
ンタフェース回路２０を介して制御用マイコン１２と接
続すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、ロボット
の作業端を予め定めた基準点に位置決めした時に得られ
るロボットの各軸の動作量から。

ロボットのハンド変更時の新旧ハンドの差異を求め、そ
の差異に基づいて、旧ハンド装着時に該ロボットに教示
されて記憶しているティーチデータを補正するようにし
たため、短時間にティーチデータの補正ができ、しかも
補正後のパターンが以前のものと全く同じになるという
効果が得られる。

なお、この発明は、ロボットを設定位置とは別の場所で
別のハンドを持ったロボットでティーチングしたり、近
年開発の盛んなＣＡＤシステムを利用したデータ上の自
動ティーチングを行なったりした場合のティーチデータ
の補正にも同様に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す多軸ロボットの外観
図、 第２図は第１図を図記号で表わした運動機能説明用のス
ケルトン図、 第３図は第１図及び第２図に示したロボット１の制御系
のブロック図、 第４図は第３図のロボット制御用マイクロコンピュータ
の処理プログラムの一部を示すフロー図。 第５図は第３図の補正用マイクロコンピュータの処理プ
ログラムの概要を示すフロー図。 第６図この発明の他の実施例を示す図である。 １・・・ロボット　　　３〜８・・・ロボットの各軸９
・・・ハンド　　　　１０・・・制御装置１１・・・テ
ィーチングボックス １２・・・ロボット制御用マイクロコンピュータ１３・
・・補正用マイクロコンピュータ１４・・・モード選択
スイッチ １５．２０．２４・・・インタフェース回路１９Ａ〜１
９Ｆ・・・軸位置検出器 ２１・・・ティーチデータメモリ ２２・・・サンプリングスイッチ ２３・・・補正スイッチ ２５・・・補正モード切換スイッチ ３０・・・補正用ボックス 第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　各軸毎に軸位置検出器を備えた多軸ロボットにおい
   て、ロボットの作業端をその動作領域において予め定め
   た基準点に位置決めしたときに得られる各軸の動作量に
   基づき、ロボットのハンド変更時の新旧ハンドの差異を
   求め、この差異に基づいて、旧ハンド装着時に該ロボッ
   トに教示されて記憶しているテイーチデータを補正する
   ことを特徴とするロボットのハンド変更に伴なうテイー
   チデータ補正方法。