JPS638905A - ロボツト校正装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、多関節ロボットの校正に用いて好適なロボッ
ト校正装置に関する。

（背景技術） 第２図は従来の垂直多関節ロボットの構成図で、（Ａ）
は側面図、（Ｂ）は正面図である０図において、１は水
平回転用モータ、２はこの水平回転用モータ１により水
平に旋回する固定プレート、３．４はこの固定プレート
２に固定され、それぞれの回転軸中心が一致するように
配置されたパルスモータ、５はこの一方のパルスモータ
３により駆動されて回動する第１のリンク、６は前記他
方のパルスモータ４により駆動されて回動する上腕部、
７はこの上腕部６の先端にその中間部が係合させられた
前腕部、８はこの前腕部７の一端と前記第１のリンク５
の先端との間を結合する第２のリンクである。ここで、
これら第１．第２のリンク、上腕部および前腕部の一部
は、図に示される如く平行四辺形のリンク機構を構成し
ている。９はハンドである。

また図示した回、転角は、θ、が水子回転用モータｌに
よる腰回転角、θ、がパルスモータ４による肩囲転角、
θ、がパルスモータ３による射口転角、θ４が手首ひね
り角、θ、が手首曲げ角、θ、が手先回転角になってい
る。このように構成された垂直多関節ロボットにおいて
、固定プレート２は水平旋回転用モータ１により水平に
旋回し、この固定プレート２に対して、上腕部６はパル
スモータ４によって任意の角度に回動させられる。前腕
部７は第１のリンク５および第２のリンク８を介して駆
動され、上腕部６との係合点Ａを中心として回動する。

（従来の技術） 第３図は６自由度垂直多関節ロボットの制御の説明図で
ある。図において、Ｌ、〜Ｌ、はリンクで、回転角θ１
〜θ、を生ずる関節の間に設けられている。Ｇはハンド
９の位置姿勢である。尚　ＪＩＳ８＄４３４（Ｈ８４）
に準じた表記によっている。

このような装置において、作業を行うハンド９の位置Ｇ
は各リンクの長さＬ１〜Ｌ、と関節角度θ、〜θ、によ
って定まる。そこで関節角度θ１〜θ、の基準（どこが
零度になっているか）を正確に合せることが必要である
。尚、ロボットアームの基準面は水平旋回モータ１の定
める面によるが、必ずしも水平面と一致していない。

（発明が解決しようとする問題点） このようなロボットにおいては、関節のハウジングに目
盛をつけてこれに合わせる程度の校正を行っていた。従
来のティーチングプレイパックでは絶対精度が問題にな
らないので、Ｏ，１ｍｍ程度の再現性があれば十分であ
ったが絶対精度はＩＱＩ１１以下にすることが困難で最
近の言語プログラミングでは大いに問題になっていた。

また水平多関節形のように自由度の小さく関節角の干渉
のないロボットでは、精密機減４９巻９号１２２３頁（
１ｇ３）に記載されている方法が提案されているが、垂
直多関節ロボットには適用できなかった。

本発明はこのような問題点を解決したもので、関節角の
基準位置を正確に計測して絶対精度を高めたロボット校
正装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このような目的を達成する本発明は、ロボットアームの
基準面及びロボットアームを構成するリンクの傾斜角を
測定する傾斜計と、このリンクを駆動する関節の角度を
、前記基準面の傾斜と一致するようにＭ御する関節！制
御手段とを有し、この関節制御手段が前記リンクの傾斜
角を前記基準面の傾斜と一致させたときの前記関節の角
度を関節角の基準値に対する校正値とすることを特徴と
するものである。

（作用） 本発明において、傾斜計は基準面及びリンクの傾斜角を
測定する。関節制御手段は基準面とリンクの傾斜角を一
致させて、関節角の基準値に対する校正値を求める。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。図において、７１はロボットアーム１０の動作を行う
基準面で、例えば水平回転用モータ１の底面を採用する
ものとし、水平面とは必ずしも一致していない。７２は
ロボットアーム１０を構成する複数のリンクＬ　、　−
Ｌ　、のうちひとつのリンク、７３は基準面７１及びリ
ンク７２の水平面に対する傾きを測定する傾斜計で、リ
ンク７２に設けた設置面に取付ける。７４はリンク７２
を回動自在に接続する関節で、リンクＬ、〜Ｌ、に対応
する回転角θ１〜θ、を生ずる。７５は傾斜計７３の出
力を入力して関節７４を駆動する関節制御手段で、基準
面７１の傾斜角と同一になるように関節７４を介してリ
ンク７２の傾斜角を制御し、このときの関節７４の角度
を出力する。

７６は関節ｌＩｉ制御手段７５の出力した角度を、関節
７４の基準角に対する校正値として記憶する記憶装置で
ある。

このように構成された装置の動作を、各リンクについて
説明する。リンクＬ、は基準面内を回転するので関節角
　θ８について傾斜計の出力が得られず、この発明の手
法によらないで校正する。

リンクＬ、〜Ｌ、については、関節角０３〜θ、の順序
で校正を行う。関節角θ２を制御して、リンクＬ、を略
水平にする。その後基準面とリンクＬ。

の傾斜角を一致させ、このときの関節角を基準角（例え
ば０度）に対する校正値として記憶装置７６に送る０次
に関節角θ、をＩＭ御して、リンクＬ、を基準面の傾斜
角と一致させ校正値を求める。

関節角θ４を制御して、リンクＬ４にあらかじめ固定さ
れた０４回転軸に対する垂線（例えば、関節θ、の回転
軸）とリンクＬ４がなす平面が基準面の傾斜角と一致す
るようにし、校正値を求める。ここで傾斜計７３はリン
クＬ４に固定された平面の傾斜角を測定する。続いて関
節角θ、を制御してリンクＬ、を基準面の傾斜角と一致
させ校正値を求める。最後に関節角θ、を制御して、リ
ンクＬ１にあらかじめ固定された０１回転軸に対する垂
線（例えば、ハンドＧの開閉方向の直線）とリンクＬ、
がなす平面が基準面の傾斜角と一致するようにし、校正
値を求める。

このような測定動作において、単一の傾斜計を用いる場
合にはそれぞれのリンクＬ、〜Ｌ、に乗せかえて行うが
、各リンクにそれぞれ対応した＃１４Ｆ計を固定して行
ってもよい。

また傾斜計の出力が水平面に対しても零とならずオフセ
ットを持ち、当該オフセットが無視できない量であれば
、傾斜計出力から傾斜角の正弦関数に比例した値を得る
ためにオフセット値を除く必要がある。この場合、傾斜
計自身を測定面上で１８０°回転させた時の出力（以下
、元の位置を「正」といい、１８０＠回転させた位置を
「反」という）と加えてオフセットを除くことができる
。

すなわち、水平面からの傾斜角をθ（水平より上向きを
正とする）、オフセットをａ、ｋを比例定数とすると、 〔正のＭ料計出力）＝ｋｓｉａθ＋ａ（１）〔反の傾斜
計出力）＝ｋｓｉｎ（−〇）＋ａ（２）となり、結局傾
斜角θは次式で与えられる。

θ＝　ｇｉｎ−’（（（正の傾斜計出力〕／に−〔反の
傾斜計出力）　／　ｋ　）／　２　）　　　　（３）（
発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、傾斜計を用いてリ
ンクＬ、〜Ｌ、を基準面と同一の傾きとし、関節角の基
準位置を校正値と共に求めているので、傾斜計の持つ精
度に対応する正確さで校正できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は従来の垂直多関節ロボットの構成図、第３図は第２
図の装置の制御状態の説明図である。 ７１・・・基準面、７２・・・リンクＬ３〜Ｌ１．７３
・・・傾斜計、７５・・・関節！制御手段、７６・・・
関節角校正値。 蔦１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットアームの基準面及びロボットアームを構成する
   リンクの傾斜角を測定する傾斜計と、このリンクを駆動
   する関節の角度を、前記基準面の傾斜と一致するように
   制御する関節制御手段とを有し、 この関節制御手段が前記リンクの傾斜角を前記基準面の
   傾斜と一致させたときの前記関節の角度を関節角の基準
   値に対する校正値とすることを特徴とするロボット校正
   装置。