JPWO2009025271A1 - Robot control apparatus and control method - Google Patents

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Abstract

作業者がワーク毎に計測動作の位置および姿勢教示をする必要がなく、3次元の位置および姿勢を高精度に取得して、ワークの位置や姿勢のずれを修正する。エンドエフェクタ104に設けられた、直方体形状ワーク105のエッジの実測定位置を取得する位置検出センサ106を備えたロボット101を、下記教示ステップ(1)〜(3)および下記再生ステップ(4)〜(6)で教示再生する。(1)前記エンドエフェクタ104が前記ワーク105を把持する直前の第1の位置および姿勢を大まかに教示する。(2)前記第1の位置および姿勢と前記ワーク105の形状寸法データとに基づいて、前記ワーク105の演算上の位置および姿勢を求める。(3)前記ワーク105の位置および姿勢に基づいて、前記ワーク位置を実測するためのロボットの動作指令を生成する。(4)前記ロボットの動作指令に基づいて動作し、前記ワーク105の実測による位置および姿勢を求める。(5)前記ワーク105の演算上の位置および姿勢と前記実測による位置および姿勢とのずれ量を求める。(6)前記ずれ量に基づいて、前記エンドエフェクタ104の把持位置の位置および姿勢を修正する。The operator does not need to teach the position and posture of the measurement operation for each workpiece, and the three-dimensional position and posture are acquired with high accuracy to correct the deviation of the workpiece position and posture. A robot 101 including a position detection sensor 106 that acquires an actual measurement position of an edge of a rectangular parallelepiped workpiece 105 provided in an end effector 104 is taught in the following teaching steps (1) to (3) and the following reproduction steps (4) to Replay teaching in (6). (1) The first position and posture immediately before the end effector 104 grips the workpiece 105 are roughly taught. (2) Based on the first position and orientation and the shape dimension data of the workpiece 105, the calculated position and orientation of the workpiece 105 are obtained. (3) Based on the position and orientation of the workpiece 105, a robot operation command for actually measuring the workpiece position is generated. (4) The robot operates based on the operation command of the robot, and obtains the position and orientation of the workpiece 105 by actual measurement. (5) A deviation amount between the calculated position and orientation of the workpiece 105 and the actually measured position and orientation is obtained. (6) The position and posture of the grip position of the end effector 104 are corrected based on the deviation amount.

Description

本発明は、部品の組立等に用いられるロボットの技術に関する。   The present invention relates to a technology of a robot used for assembling parts.

車や家電の製造工場で行なわれる部品の組立工程には、ワーク同士の嵌め合い作業が含まれている。このような嵌め合い作業を含む組立工程を、ロボットを用いて自動化する場合には、ロボットに嵌め合い作業を教示する必要がある。この教示には、オンライン教示とオフライン教示とがある。
オンライン教示の方法として、例えば、作業者がロボットを誘導して実際の作業の動作や手順を教示する方法がある。オフライン教示の方法として、予め外部のパソコンなどで作業プログラムを作成して、それをロボットコントローラに転送して再生運転する方法がある。
しかし、オンライン教示では、ワークの位置決め誤差により、実際に教示した位置と再生運転時に作業する位置がずれる可能性がある。オフライン教示では、教示データの原点と実際のロボットの原点がずれている場合があり、教示点位置の補正が難しいという問題があった。
そこで、特許文献1には、オンライン教示で精度良く教示位置を教示する方法が開示されている。特許文献1は、ロボットエンドエフェクタ上にワークの位置検出をする位置検出センサを設け、この位置検出センサが位置検出領域に測定光を照射し、その位置検出領域から帰還する乱反射光や正反射光に基づいてワークの位置情報を取得するものである。
特許文献2および3は、(i)測定用動作ファイルに基づいてロボットを動かして、距離センサにより基準ワークをセンシングして測定距離を記憶した後、(ii)実ワークをセンシングして測定距離を求めて、その測定距離と基準ワークの測定距離との差から作業用動作ファイルを補正するものである。
特許文献4は、(i)ワークに対する距離センサの動きを予めティーチングすることによって基準データを測定し、(ii)この状態で作業手順と動作を教示し、(iii)ワーク交換時には距離測定センサでワークを3方向から測定して、基準データと比較して補正するものである。
特許文献5は、ワーク上の特定の点までの距離を非接触で計測する距離センサをロボットの手首に備える。その距離センサで計測される距離から得られる距離データを、視覚的イメージの指示経路に変換して画面上で表示し、操作員が指示する所望の位置を位置データに変換して指示し、得られた距離データから所望の指示経路を取得するものである。
特許文献6には、距離センサによりワーク全体をセンシングし、オフライン教示プログラムに自動入力し、溶接線サーチジョブ及び溶接ジョブを作成する例がある。
The part assembly process performed at a car or home appliance manufacturing factory includes a work for fitting workpieces. When an assembly process including such a fitting operation is automated using a robot, the fitting operation needs to be taught to the robot. This teaching includes online teaching and offline teaching.
As an online teaching method, for example, there is a method in which an operator guides a robot and teaches an actual operation or procedure. As an off-line teaching method, there is a method in which a work program is created in advance by an external personal computer or the like, and is transferred to a robot controller for reproduction operation.
However, in the on-line teaching, there is a possibility that the position where the teaching is actually performed and the position where the work is performed at the time of the reproduction operation are shifted due to the positioning error of the workpiece. In offline teaching, there is a case where the origin of teaching data and the actual robot origin are misaligned, which makes it difficult to correct the teaching point position.
Therefore, Patent Document 1 discloses a method for teaching a teaching position with high accuracy by online teaching. In Patent Document 1, a position detection sensor for detecting the position of a workpiece is provided on a robot end effector, and the position detection sensor irradiates measurement light to the position detection region, and diffusely reflected light or regular reflected light returned from the position detection region. The position information of the workpiece is acquired based on the above.
In Patent Documents 2 and 3, (i) a robot is moved based on an operation file for measurement, a reference workpiece is sensed by a distance sensor and a measurement distance is stored, and then (ii) an actual workpiece is sensed to determine a measurement distance. The work operation file is corrected from the difference between the measurement distance and the measurement distance of the reference workpiece.
In Patent Document 4, (i) reference data is measured by teaching in advance the movement of the distance sensor relative to the workpiece, (ii) the work procedure and operation are taught in this state, and (iii) the distance measurement sensor is used when the workpiece is replaced. The workpiece is measured from three directions and corrected by comparison with the reference data.
Patent document 5 equips the wrist of a robot with the distance sensor which measures the distance to the specific point on a workpiece | work non-contactingly. The distance data obtained from the distance measured by the distance sensor is converted into a visual image instruction route and displayed on the screen, and the desired position indicated by the operator is converted into position data and indicated. A desired instruction route is acquired from the obtained distance data.
Patent Document 6 discloses an example in which the entire workpiece is sensed by a distance sensor and automatically input to an offline teaching program to create a welding line search job and a welding job.

特開平5−309590号公報(第4頁、図1)JP-A-5-309590 (4th page, FIG. 1) 特開平6−210580号公報(第2頁、図1)JP-A-6-210580 (second page, FIG. 1) 特開平1−252381号公報(第2頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 1-252381 (2nd page, FIG. 1) 特公平6−008730号公報(第2頁、図1)Japanese Patent Publication No. 6-008730 (2nd page, Fig. 1) 特開平6−348330号公報(第3頁、図1)JP-A-6-348330 (page 3, FIG. 1) 特開平9−183087号公報(第4頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 9-183087 (page 4, FIG. 1)

特許文献1および2については、ワークを十字方向又は一方向にのみに走査する方法では、ワークの姿勢ずれを測定不可能である。また、ワーク毎に操作員がワークをどのように走査するかを教示することは面倒で時間がかかる。また、効率的な3次元の位置および姿勢の計測動作自体が明確になっておらず、ワーク毎に作業者の試行錯誤が必要である。
特許文献3および4については、ワーク毎に測定用動作ファイル(ジョブ)を作る必要があり、また、ワークに対する測定方向も3方向から測定する必要があるので、教示に時間がかかり、ロボットの自由度や周辺環境との干渉によってはその測定姿勢を取れない。
特許文献5については、ワーク毎に操作員がワークをどのように走査するかを指示する手間が必要で、ワーク形状認識に膨大な時間もかかる。
特許文献6については、ワーク全体の走査に時間がかかる。予め全体の大きさを入力する必要がある。全体走査と溶接線走査の2回センシングが必要である。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、作業者がワーク毎に毎回、計測動作の位置および姿勢を教示する必要がなく、3次元の位置および姿勢を高精度に取得して、ワークの位置や姿勢のずれを修正することを目的とする。
In Patent Documents 1 and 2, it is impossible to measure the deviation of the posture of the workpiece by the method of scanning the workpiece in the cross direction or only in one direction. Also, it is cumbersome and time consuming to teach the operator how to scan the workpiece for each workpiece. In addition, an efficient three-dimensional position and orientation measurement operation itself is not clear, and an operator needs trial and error for each workpiece.
For Patent Documents 3 and 4, it is necessary to create a measurement operation file (job) for each workpiece, and the measurement direction with respect to the workpiece also needs to be measured from three directions. The measurement posture cannot be taken depending on the degree and interference with the surrounding environment.
With respect to Patent Document 5, it takes time for the operator to instruct how to scan the workpiece for each workpiece, and it takes a lot of time to recognize the workpiece shape.
In Patent Document 6, it takes time to scan the entire workpiece. It is necessary to input the entire size in advance. Two sensing steps are required: full scan and weld line scan.
The present invention has been made in view of such problems, and it is not necessary for the operator to teach the position and orientation of the measurement operation for each workpiece, and the three-dimensional position and orientation are obtained with high accuracy. The purpose is to correct the deviation of the position and posture of the workpiece.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、エンドエフェクタがワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を記憶するメモリと、前記ワークの寸法データを入力するためのワーク寸法入力部と、前記第1の位置および姿勢および前記入力された前記ワークの寸法データに基づいて、エンドエフェクタに設けられた位置検出センサが前記ワークの位置および姿勢を測定するための動作指令を生成する動作パターン生成器と、前記動作パターン生成器が生成した動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記ワークの位置および姿勢を測定し、前記第1の位置および姿勢および前記ワークの形状寸法データに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記実測による位置および姿勢とのずれ量を求め、前記ずれ量に基づいて前記エンドエフェクタの位置および姿勢を修正する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、前記位置検出センサは、1次元の位置検出センサであることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、前記位置検出センサは、2次元の位置検出センサであることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、前記ワーク教示位置を記憶する際には、実際の作業でエンドエフェクタがワークに作用するのと同じ位置および姿勢を1点登録することを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、前記ワーク寸法データは、教示装置から入力されることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、前記ワーク寸法データは、CADデータに基づくデータであることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、前記ワークは、直方体形状であり、前記動作指令は、前記位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の4つの頂点からそれぞれ所定距離離れた長辺上の4つのエッジ上の位置と、前記長方形の2つの短辺のそれぞれ中点となる2つのエッジ上の位置と、を計測するための動作指令であることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、前記ワークは、直方体形状であり、前記動作指令は、前記2次元の位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の短辺方向に移動しながら前記ワークの3次元形状を計測するための動作指令であることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明は、前記ワークは、測定対象面を上面とする円柱形状であり、前記動作指令は、前記上面の円中心から反対方向に等間隔離れた平行な直線と前記上面とが交わる4つのエッジ上の位置をそれぞれ計測するための動作指令であることを特徴とするものである。
請求項10に記載の発明は、前記ワークは、円柱形状であり、
前記動作指令は、前記2次元の位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる上面を一定方向に走査する動作指令であることを特徴とするものである。
請求項11に記載の発明は、前記ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、再度前記動作指令に基づいて前記ロボットを動作させてワークの実測による位置および姿勢を求め、前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記再度の実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直す制御手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項12に記載の発明は、前記ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、前記動作パターン生成器は、動作方向を逆又は直交方向に変更して、前記位置検出センサが前記ワークの実測定位置を検出する動作指令を生成し直し、前記生成し直された動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記ワークの実測による位置および姿勢を求め、前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記再実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直す制御手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項13に記載の発明は、ワークを把持するエンドエフェクタが設けられたロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ワークの位置および姿勢を測定する位置検出センサと、前記エンドエフェクタが前記ワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を記憶するメモリと、前記ワークの寸法データを入力するためのワーク寸法入力部と、前記第1の位置および姿勢と前記入力された前記ワークの寸法データとに基づいて、エンドエフェクタに設けられた位置検出センサが前記ワークの位置を測定するための動作指令を生成する動作パターン生成器と、前記動作パターン生成器が生成した動作パターン基づいて前記ロボットの動作指令を生成する指令生成器と、を備え、前記第1の位置および姿勢および前記ワークの形状寸法データから演算して求められた前記ワークの位置および姿勢と前記位置検出センサによって実際に測定された位置および姿勢とのずれ量を求め、前記ずれ量に基づいて前記エンドエフェクタの位置および姿勢を修正することを特徴とするものである。
請求項14に記載の発明は、前記位置検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられたことを特徴とするものである。
請求項15に記載の発明は、前記位置検出センサは、1次元の位置検出センサであることを特徴とするものである。
請求項16に記載の発明は、前記位置検出センサは、2次元の位置検出センサであることを特徴とするものである。
請求項17に記載の発明は、前記ワークは、直方体形状であり、前記動作指令は、前記位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の4つの頂点からそれぞれ所定距離離れた長辺上の4つのエッジ上の位置と、前記長方形の2つの短辺のそれぞれ中点となる2つのエッジ上の位置と、を計測するための動作指令であることを特徴とするものである。
請求項18に記載の発明は、前記ワークは、測定対象面を上面とする円柱形状であり、
前記動作指令は、前記上面の円中心から反対方向に等間隔離れた平行な直線と前記上面とが交わる4つのエッジ上の位置をそれぞれ計測するための動作指令であることを特徴とするものである。
請求項19に記載の発明は、ワークを把持するためのエンドエフェクタと、前記ワークの位置を検出するための位置センサと、を備えたロボットを、下記ステップで教示および再生することを特徴とするものである。(1)前記エンドエフェクタが前記ワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を大まかに教示する。(2)前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて、前記ワークの演算上の位置および姿勢を求める。(3)前記ワークの位置および姿勢に基づいて、前記ワーク位置を実測するための前記ロボットの動作指令を生成する。(4)前記動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記位置検出センサにより前記ワークの位置を測定する。(5)前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記位置検出センサにより測定された前記ワークの位置および姿勢とのずれ量を求める。(6)前記ずれ量に基づいて、前記エンドエフェクタの把持位置での位置および姿勢を修正する。
請求項20に記載の発明は、前記位置検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a memory for storing a first position and posture immediately before the end effector grips the workpiece, a workpiece dimension input unit for inputting dimension data of the workpiece, and the first effector. An operation pattern generator for generating an operation command for a position detection sensor provided in an end effector to measure the position and orientation of the workpiece based on the position and orientation and the input dimension data of the workpiece; The robot is operated based on an operation command generated by an operation pattern generator, the position and orientation of the workpiece are measured, and the workpiece obtained based on the first position and orientation and shape data of the workpiece A deviation amount between the calculated position and posture and the actually measured position and posture is obtained, and the end error is calculated based on the deviation amount. And control means for correcting the position and orientation of Ekuta, it is characterized in that it comprises a.
The invention according to claim 2 is characterized in that the position detection sensor is a one-dimensional position detection sensor.
The invention according to claim 3 is characterized in that the position detection sensor is a two-dimensional position detection sensor.
The invention described in claim 4 is characterized in that when the workpiece teaching position is stored, one point of the same position and posture as the end effector acting on the workpiece is registered in actual work. .
The invention described in claim 5 is characterized in that the workpiece dimension data is input from a teaching device.
The invention described in claim 6 is characterized in that the workpiece dimension data is data based on CAD data.
According to a seventh aspect of the present invention, the workpiece has a rectangular parallelepiped shape, and the operation command is determined by the long sides of the position detection sensor that are separated by a predetermined distance from four vertices of a rectangle that is a measurement target surface of the workpiece. It is an operation command for measuring the positions on the upper four edges and the positions on the two edges which are the midpoints of the two short sides of the rectangle.
According to an eighth aspect of the present invention, the workpiece has a rectangular parallelepiped shape, and the operation command is received while the two-dimensional position detection sensor moves in a short side direction of a rectangle serving as a measurement target surface of the workpiece. It is an operation command for measuring a three-dimensional shape of a workpiece.
According to a ninth aspect of the present invention, the workpiece has a cylindrical shape having a measurement target surface as an upper surface, and the operation command is generated by a parallel straight line that is equidistant from the circle center of the upper surface in the opposite direction, and the upper surface. Is an operation command for measuring the positions on the four edges where the crossing points.
In the invention according to claim 10, the work is in a cylindrical shape,
The operation command is an operation command in which the two-dimensional position detection sensor scans an upper surface, which is a measurement target surface of the workpiece, in a certain direction.
In the invention described in claim 11, when the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold value, the robot is operated again based on the operation command to obtain the position and posture by actual measurement of the workpiece, Control means for recalculating the amount of deviation between the calculated position and posture of the workpiece obtained based on the first position and posture and the shape data of the workpiece and the position and posture measured again. It is characterized by that.
According to a twelfth aspect of the present invention, when the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold, the motion pattern generator changes the motion direction to a reverse or orthogonal direction, and the position detection sensor Regenerates an operation command for detecting the actual measurement position of the workpiece, operates the robot based on the regenerated operation command, obtains a position and orientation by actual measurement of the workpiece, and determines the first position. And control means for recalculating the amount of deviation between the calculated position and posture of the workpiece obtained based on the posture and the shape dimension data of the workpiece and the position and posture obtained by the re-measurement. Is.
The invention according to claim 13 includes a robot provided with an end effector for gripping a workpiece, and a control device for controlling the robot, wherein the control device detects a position and a posture of the workpiece. A sensor, a memory for storing a first position and orientation immediately before the end effector grips the workpiece, a workpiece dimension input unit for inputting dimension data of the workpiece, and the first position and orientation; An operation pattern generator for generating an operation command for a position detection sensor provided in an end effector to measure the position of the workpiece based on the input dimension data of the workpiece, and the operation pattern generator A command generator for generating a motion command for the robot based on the generated motion pattern, the first position and posture and The amount of deviation between the position and posture of the workpiece calculated from the shape data of the workpiece and the position and posture actually measured by the position detection sensor is obtained, and the end effector of the end effector is obtained based on the amount of deviation. The position and orientation are corrected.
The invention described in claim 14 is characterized in that the position detection sensor is provided in the end effector.
The invention described in claim 15 is characterized in that the position detection sensor is a one-dimensional position detection sensor.
The invention described in claim 16 is characterized in that the position detection sensor is a two-dimensional position detection sensor.
In the invention described in claim 17, the workpiece has a rectangular parallelepiped shape, and the operation command is a long side where the position detection sensor is separated by a predetermined distance from each of four vertices of a rectangle which is a measurement target surface of the workpiece. It is an operation command for measuring the positions on the upper four edges and the positions on the two edges which are the midpoints of the two short sides of the rectangle.
In the invention described in claim 18, the workpiece has a cylindrical shape having a measurement target surface as an upper surface,
The operation command is an operation command for measuring positions on four edges at which a parallel straight line that is equidistantly spaced in the opposite direction from the circle center of the upper surface and the upper surface intersect each other. is there.
The invention described in claim 19 is characterized in that a robot including an end effector for gripping a workpiece and a position sensor for detecting the position of the workpiece is taught and reproduced in the following steps. Is. (1) A first position and posture immediately before the end effector grips the workpiece are roughly taught. (2) The calculation position and orientation of the workpiece are obtained based on the first position and orientation and the shape data of the workpiece. (3) Based on the position and posture of the workpiece, an operation command of the robot for actually measuring the workpiece position is generated. (4) The robot is operated based on the operation command, and the position of the workpiece is measured by the position detection sensor. (5) The amount of deviation between the calculated position and orientation of the workpiece and the position and orientation of the workpiece measured by the position detection sensor is obtained. (6) The position and posture of the end effector at the gripping position are corrected based on the amount of deviation.
The invention according to claim 20 is characterized in that the position detection sensor is provided in the end effector.

請求項1、13、14に記載の発明によれば、作業者はワーク位置を大まかに一度だけ教示すれば、自動的に正確なワーク位置の取得が可能であるという効果がある。
請求項2、15に記載の発明によれば、1次元の距離センサでワークの3次元の位置および姿勢を測定できるため、安価であり、信号処理も簡単という効果がある。
請求項3、16に記載の発明によれば、2次元の距離センサでワークの3次元の位置および姿勢を測定できるため、測定動作の時間が短く、安価であり、信号処理も簡単という効果がある。
請求項4に記載の発明によれば、実作業でエンドエフェクタがワークに作用する位置および姿勢を1点登録するだけで測定動作を生成できるため、例えば、組立作業でワークを把持させないでその把持姿勢の位置を登録するだけで正しい詳細なワーク位置を取得できるようになる。そのため、実際にワークを把持させるなどの面倒な教示作業が不要となるという効果がある。
請求項5に記載の発明によれば、ワーク寸法データはワークの外形寸法を数値入力すれば良いため、誰でも現場で簡単に入力可能であるいう効果がある。
請求項6に記載の発明によれば、ワーク寸法データは、CADデータを使用するため、正確で表面の凹凸も考慮した動作パターンを生成可能であるいう効果がある。
請求項7、17に記載の発明によれば、ワーク形状が直方体である場合の動作パターンは、位置検出センサが、ワークの長辺上の4つのエッジ位置と、短辺上の2つのエッジ位置と、を計測するための動作パターンである。そのため、少ない動作で3次元の位置および姿勢を計測できるという効果がある。
請求項8に記載の発明によれば、ワーク形状が直方体である場合の動作パターンは、2次元の距離センサが、ワークの測定対象面となる長方形の短辺方向に移動しながらワークの3次元形状を計測するための動作パターンである。そのため、1回の計測動作のみで3次元の位置および姿勢を計測できるという効果がある。
請求項9、18に記載の発明によれば、ワーク形状が円柱である時の動作パターンは、ワークに対して1方向から円中心から等間隔離れたワーク断面を2回計測し、計測データからワークの位置ずれ量を算出するため、2回の計測のみという少ない測定回数で3次元位置を計測し、ワーク位置ずれ量を演算可能であるいう効果がある。
請求項10に記載の発明によれば、ワーク形状が円柱である時の動作パターンは、2次元センサでワークに対して1方向からワーク全体を連続して1回計測し、計測データからワークの位置ずれ量を算出するため、1回の計測のみで3次元位置を計測し、ワーク位置ずれ量を演算可能であるいう効果がある。
請求項11に記載の発明によれば、ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、再び、動作指令に基づいてワークの実測による位置および姿勢を求め、第1の位置および姿勢とワークの形状寸法データとに基づいて求められたワークの演算上の位置および姿勢と再実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直すため、計測ミスによる作業失敗を防げるという効果がある。
請求項12に記載の発明によれば、ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、動作パターン生成器で位置検出センサの移動方向を逆方向又は直交方向に変更して、位置検出センサがワークの実測定位置を検出する動作指令を生成し直す。この動作指令に基づいてロボットを動作させ、ワークの位置および姿勢を求め、演算上の位置および姿勢と実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直す。そのため、同方向の計測でミスが多発する場合でも計測ミスによる作業失敗を防げるという効果がある。
請求項19、20に記載の発明によれば、作業者はワーク位置を大まかに教示すれば、自動的に正確なワーク位置の取得が可能となるという効果がある。
According to the invention described in claims 1, 13, and 14, there is an effect that an accurate workpiece position can be automatically acquired if the worker teaches the workpiece position roughly once.
According to the second and fifteenth aspects of the present invention, since the three-dimensional position and posture of the workpiece can be measured with a one-dimensional distance sensor, there is an effect that it is inexpensive and signal processing is simple.
According to the invention described in claims 3 and 16, since the three-dimensional position and orientation of the workpiece can be measured by the two-dimensional distance sensor, the measurement operation time is short, the cost is low, and the signal processing is simple. is there.
According to the fourth aspect of the present invention, since the measurement operation can be generated by registering only one position and posture at which the end effector acts on the work in actual work, for example, gripping the work without gripping the work in assembly work. The correct detailed workpiece position can be acquired simply by registering the position of the posture. Therefore, there is an effect that troublesome teaching work such as actually gripping the workpiece is not required.
According to the fifth aspect of the present invention, the workpiece dimension data has only to be input as a numerical value for the outer dimension of the workpiece.
According to the sixth aspect of the present invention, since CAD data is used as the workpiece dimension data, there is an effect that it is possible to generate an operation pattern that is accurate and takes into account surface irregularities.
According to the invention described in claims 7 and 17, when the workpiece shape is a rectangular parallelepiped, the position detection sensor has four edge positions on the long side of the workpiece and two edge positions on the short side. Is an operation pattern for measuring. Therefore, there is an effect that the three-dimensional position and orientation can be measured with a small number of operations.
According to the invention described in claim 8, when the workpiece shape is a rectangular parallelepiped, the two-dimensional distance sensor moves in the direction of the short side of the rectangle that becomes the measurement target surface of the workpiece, and the three-dimensional shape of the workpiece. It is an operation pattern for measuring a shape. Therefore, there is an effect that a three-dimensional position and posture can be measured with only one measurement operation.
According to the invention described in claims 9 and 18, the operation pattern when the workpiece shape is a cylinder is obtained by measuring twice the workpiece cross section that is equally spaced from the center of the circle from one direction with respect to the workpiece. In order to calculate the amount of positional deviation of the workpiece, there is an effect that the amount of positional deviation of the workpiece can be calculated by measuring the three-dimensional position with a small number of measurements of only two measurements.
According to the tenth aspect of the present invention, the operation pattern when the workpiece shape is a cylinder is measured continuously once from one direction with respect to the workpiece by the two-dimensional sensor, and the workpiece data is measured from the measurement data. Since the positional deviation amount is calculated, there is an effect that the three-dimensional position can be measured by only one measurement and the workpiece positional deviation amount can be calculated.
According to the eleventh aspect of the present invention, when the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold value, the position and orientation of the workpiece are actually obtained again based on the operation command, and the first position and Since the amount of deviation between the calculated position and posture of the workpiece obtained based on the posture and the shape dimension data of the workpiece and the position and posture obtained by re-measurement is obtained again, there is an effect of preventing work failure due to a measurement error.
According to the twelfth aspect of the present invention, when the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold, the movement pattern generator changes the moving direction of the position detection sensor to the reverse direction or the orthogonal direction, The position detection sensor regenerates an operation command for detecting the actual measurement position of the workpiece. Based on this operation command, the robot is operated to obtain the position and orientation of the workpiece, and the deviation amount between the calculated position and orientation and the actually measured position and orientation is obtained again. Therefore, even when mistakes frequently occur in the measurement in the same direction, there is an effect that it is possible to prevent a work failure due to the measurement mistake.
According to the 19th and 20th aspects of the present invention, if the worker roughly teaches the workpiece position, there is an effect that an accurate workpiece position can be automatically obtained.

本発明の第1実施例におけるロボットシステムの構成図The block diagram of the robot system in 1st Example of this invention 本発明の第1実施例における位置教示例の詳細図Detailed view of position teaching example in the first embodiment of the present invention 本発明の第1実施例における測定動作を示す図The figure which shows the measurement operation | movement in 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例における演算過程を示す図The figure which shows the calculation process in 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例における測定動作を示す図The figure which shows the measurement operation | movement in 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例における測定動作を示す図The figure which shows the measurement operation | movement in 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例における測定動作を示す図The figure which shows the measurement operation | movement in 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例における作業フローチャートWork flow chart in the fifth embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

101 ロボット
102 コントローラ
1021 指令生成部
1022 サーボ制御部
1023 メモリ
1024 ワーク寸法入力部
1025 動作パターン生成部
103 教示装置
104 エンドエフェクタ(グリッパ)
105 ワーク
106 位置検出センサ
101 Robot 102 Controller 1021 Command Generation Unit 1022 Servo Control Unit 1023 Memory 1024 Work Dimension Input Unit 1025 Operation Pattern Generation Unit 103 Teaching Device 104 End Effector (Gripper)
105 Work 106 Position detection sensor

以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施例におけるロボットシステムの構成図である。このシステムはロボット101、ロボット101の動作を制御するコントローラ102、教示装置103、ロボットの手先に配置されたエンドエフェクタ104(ここではグリッパとする)、グリッパ104上又はその周辺に配置された位置検出センサ106を備えている。この位置検出センサは、本実施例においては、ワーク105を検出するための2次元レーザ変位センサ等の2次元センサまたはレーザ変位センサ等の1次元センサである。
コントローラ102内には、教示作業時に教示装置103上からの作業者のエンタキーなどの入力により教示データ等を保存するメモリ1023、ワークの寸法データを入力するワーク寸法入力部1024、前記メモリ1023に記憶したワーク教示位置と前記ワーク寸法入力部1024から入力したワーク寸法データから位置検出センサが特定の計測動作ができるようにロボットの動作パターンを生成する動作パターン生成部1025、メモリ1023に記憶された教示データ、または動作パターン生成部1025が生成する動作パターンからロボットの動作指令を生成する指令生成部1021、前記動作指令を元にロボットに搭載したモータを駆動するサーボ制御部1022、が設けられている。ワーク寸法入力部1024は、教示装置103上のディスプレイとキー操作を介してデータが入力される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a robot system according to a first embodiment of the present invention. This system includes a robot 101, a controller 102 that controls the operation of the robot 101, a teaching device 103, an end effector 104 (herein referred to as a gripper) disposed at the hand of the robot, and position detection disposed on or around the gripper 104. A sensor 106 is provided. In this embodiment, the position detection sensor is a two-dimensional sensor such as a two-dimensional laser displacement sensor for detecting the workpiece 105 or a one-dimensional sensor such as a laser displacement sensor.
In the controller 102, a memory 1023 for storing teaching data or the like by inputting an operator's enter key or the like from the teaching device 103 during teaching work, a workpiece dimension input unit 1024 for inputting workpiece dimension data, and storage in the memory 1023. The motion pattern generation unit 1025 generates a robot motion pattern so that the position detection sensor can perform a specific measurement operation from the workpiece teaching position and the workpiece dimension data input from the workpiece dimension input unit 1024, and the teaching stored in the memory 1023 A command generation unit 1021 that generates a robot operation command from data or an operation pattern generated by the operation pattern generation unit 1025, and a servo control unit 1022 that drives a motor mounted on the robot based on the operation command are provided. . Data is input to the workpiece dimension input unit 1024 via a display on the teaching device 103 and key operations.

上記ロボットシステムを用いた組立嵌合作業の教示作業から再生運転までの過程を説明する。図2に示す直方体形状(立方体を含む)のワークを把持する作業を教示する場合を想定する。図2は、ワーク105の上方にグリッパ104が位置している様子を示している。
教示時には把持位置の大まかな位置の教示のみ実行し、再生運転時にワーク毎にスキャン動作を行い、把持位置修正量を求めて把持動作する手順について述べる。
教示作業は、以下の4段階(A〜D)に分けることができる。
The process from the teaching work of the assembly / fitting work using the robot system to the regeneration operation will be described. A case is assumed in which an operation of gripping a rectangular parallelepiped shaped workpiece (including a cube) shown in FIG. 2 is taught. FIG. 2 shows a state where the gripper 104 is positioned above the workpiece 105.
A procedure for performing only the teaching of the rough position of the gripping position at the time of teaching, performing the scanning operation for each workpiece during the reproduction operation, and obtaining the gripping position correction amount will be described.
The teaching work can be divided into the following four stages (A to D).

A.大まかな位置の教示
作業者は、ロボット101を誘導して、実際にグリッパ104でワーク105を把持させる直前の位置および姿勢を大まかに教示することで、コントローラ102内のメモリ1023に教示データが格納される。この教示データにより、ロボット101に対するワーク105の大まかな位置と姿勢を求めることができる。この時、図2に示すように、実際にグリッパの開閉中心位置にワークを位置決めする必要がなく、グリッパの爪の間にワーク105を入れる程度の大まかな教示で良い。したがって、ワーク105とグリッパ104のセンタを一致させて、実際にワークを把持させなくとも良く、作業者の負担を減らすことが可能である。
A. Rough Position Teaching The operator guides the robot 101 and roughly teaches the position and posture immediately before the gripper 104 actually grips the workpiece 105, whereby the teaching data is stored in the memory 1023 in the controller 102. Is done. With this teaching data, the approximate position and posture of the workpiece 105 relative to the robot 101 can be obtained. At this time, as shown in FIG. 2, it is not necessary to actually position the work at the center position of the gripper opening and closing, and a rough teaching to the extent that the work 105 is inserted between the gripper claws may be used. Therefore, it is not necessary to match the center of the workpiece 105 and the gripper 104 so that the workpiece is actually gripped, and the burden on the operator can be reduced.

B.ワーク形状寸法の入力
作業者は、教示装置103上のディスプレイとキー操作を介して、図面や実ワークを測定した結果からワークの形状寸法を入力する。この入力された形状寸法はコントローラ102内のワーク寸法入力部1024内に記憶される。具体的には、グリッパ104にワーク105の中心位置WC(Work Center)を把持させる場合には、直方体の外形寸法とワークの把持高さ位置(ワーク105の下面からのZ軸方向位置)を入力すれば良い。ただし、グリッパ104のグリッパ部分の把持中心位置HC(Hand Center)が、ワーク中心位置WCと一致する場合にはワーク把持高さ位置も入力不要である。一方、グリッパ104にワーク105の中心位置WCを把持させるのではない場合には、そのオフセット量(X軸またはY軸方向のずれ量)を入力する。
B. Input of Work Shape Dimension An operator inputs a work shape dimension from a result of measuring a drawing or an actual work through a display on the teaching device 103 and key operation. The input shape dimension is stored in the workpiece dimension input unit 1024 in the controller 102. Specifically, when the gripper 104 grips the center position WC (Work Center) of the workpiece 105, the external dimensions of the rectangular parallelepiped and the workpiece grip height position (Z-axis direction position from the lower surface of the workpiece 105) are input. Just do it. However, when the gripping center position HC (Hand Center) of the gripper portion of the gripper 104 matches the workpiece center position WC, it is not necessary to input the workpiece gripping height position. On the other hand, when the gripper 104 does not grip the center position WC of the workpiece 105, the offset amount (shift amount in the X-axis or Y-axis direction) is input.

C.コマンド追加
作業者は、作業プログラムで把持位置として登録した動作コマンドの前に、スキャン動作用コマンドを追加する。若しくは、前記動作コマンドにスキャン動作するタグ命令を追加しても良い。
C. Command addition The operator adds a scan operation command before the operation command registered as the gripping position in the work program. Alternatively, a tag command for performing a scanning operation may be added to the operation command.

D.スキャン動作生成
スキャン動作用コマンドが追加されると、動作パターン生成部1025では、メモリ1023に記憶された把持位置の位置および姿勢と、ワーク寸法入力部1024に記憶されたワークの形状寸法から、ロボット101に搭載した位置検出センサ106を移動させるための動作パターンを自動生成する。具体的には、以下の手順で生成する。
D. Generation of scan motion When a command for scan motion is added, the motion pattern generation unit 1025 calculates the robot from the position and orientation of the gripping position stored in the memory 1023 and the shape dimension of the workpiece stored in the workpiece dimension input unit 1024. An operation pattern for moving the position detection sensor 106 mounted on 101 is automatically generated. Specifically, it is generated by the following procedure.

D−1.ロボット座標でのワーク位置および姿勢を演算
グリッパ104の把持位置および把持姿勢はロボットの各軸角度として記憶されているため、把持中心位置HCにおけるグリッパ104がロボット座標系でどの位置および姿勢にあるか求める。これは、順変換等によりロボット座標の値に変換することで求められる。直方体形状のワークの位置および姿勢は、そのワークの頂点8点を使って表現される。したがって、把持中心位置HCにおけるグリッパ104のロボット座標系での位置および姿勢とワーク形状寸法とから、ワーク105の演算上の位置および姿勢は、ロボット座標におけるその頂点8点で表される。
ワーク105の演算上の位置および姿勢は、実際のワークの位置および姿勢からずれている。したがって、このワーク105の演算上の位置および姿勢を表す頂点8点は実際のワーク105の頂点8点のおおよその位置である。
なお、ワーク105の位置および姿勢は、ワーク105の頂点8点以外の方法で表現しても良い。
D-1. Calculate the workpiece position and posture in robot coordinates Since the gripping position and gripping posture of the gripper 104 are stored as the respective axis angles of the robot, the position and posture of the gripper 104 at the gripping center position HC in the robot coordinate system Ask. This is obtained by converting it into a robot coordinate value by forward conversion or the like. The position and posture of a rectangular parallelepiped workpiece are expressed using eight points of the workpiece. Therefore, from the position and posture of the gripper 104 in the robot coordinate system at the grip center position HC and the workpiece shape dimension, the calculation position and posture of the workpiece 105 are represented by eight points in the robot coordinates.
The calculation position and posture of the workpiece 105 are deviated from the actual position and posture of the workpiece. Accordingly, the eight vertices representing the calculation position and posture of the workpiece 105 are approximate positions of the actual eight vertices of the workpiece 105.
Note that the position and orientation of the workpiece 105 may be expressed by a method other than the eight vertices of the workpiece 105.

D−2.長辺上のエッジ位置検出動作の教示(長辺方向のスキャン動作基準点の教示)
図3にワーク105を上面から見た図を示す。XYZ軸は、ワーク座標系を表している。ワーク105の上面は、位置検出センサ106の測定面である。ワーク105の長辺W1とW2を4等分して、両端から1/4の位置をそれぞれ、a、b、c、dとし、ロボット座標の四隅8点の位置から、座標データを求める。これらの位置a〜dからワーク105の位置ズレ許容誤差分ΔYより大きく外側に位置する仮想の点を、a、b、c、d(b、dは不図示)とし、これらの位置a〜dが位置検出センサ106の測定距離内に入るように、高さ調整分ΔZだけ上方に位置する点をa、b、c、dとする。
断面Aに示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、センサ走査方向をY軸方向に、センサ距離測定方向をZ軸方向に取る。次に、短辺方向にスキャン動作する際に、aとc、bとdをそれぞれ測定できるように(aとc等が1走査での測定範囲である点線内部に入るように)、位置検出センサ106のセンサ測定範囲が、aとc、bとd間のそれぞれ適切な位置aとb(bは不図示であるが、断面Bにおける、aに相当する位置である。)になる位置と高さを求める。そして、このaとbの2点をそれぞれスキャン動作の基準となる教示点としてメモリ1023に格納する。
ここでは、長辺W1とW2を4等分してスキャン動作の点a〜dを決めたが、四隅からの距離が位置ズレ許容誤差分ΔXよりも大きければ、任意のスキャン動作の点で良い。位置ズレ許容誤差分ΔXを考慮するのは、X軸方向の位置ズレ量が大き過ぎた場合に、位置検出センサ106でワーク105の短辺の走査ができなくなることを避けるためである。
位置検出センサ106が1次元センサである場合には、短辺方向のスキャン動作は、aとc、bとdを通る直線となるため、位置検出センサ106のセンサ測定開始及び終了位置a〜dを教示点として、メモリ1023に格納する。
D-2. Teaching edge position detection operation on the long side (teaching the scanning operation reference point in the long side direction)
FIG. 3 shows a view of the workpiece 105 as viewed from above. The XYZ axes represent the work coordinate system. The upper surface of the workpiece 105 is a measurement surface of the position detection sensor 106. The long sides W1 and W2 of the workpiece 105 are equally divided into four, and the positions of 1/4 from both ends are set to a, b, c, d, respectively, and coordinate data is obtained from the positions of the four corners of the robot coordinates. A virtual point located outside the position deviation allowable error ΔY of the workpiece 105 from these positions a to d is defined as a 1 , b 1 , c 1 , d 1 (b 1 , d 1 are not shown), Points that are positioned above the height adjustment amount ΔZ so that these positions a 1 to d 1 fall within the measurement distance of the position detection sensor 106 are defined as a 2 , b 2 , c 2 , and d 2 .
As shown in the cross section A, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the sensor scanning direction is taken in the Y-axis direction, and the sensor distance measuring direction is taken in the Z-axis direction. Next, when performing scanning operation in the short side direction, a 1 and c 1 , b 1 and d 1 can be measured (a 1 and c 1 etc. are inside the dotted line that is the measurement range in one scan) And so on, the sensor measurement ranges of the position detection sensor 106 are respectively appropriate positions a 3 and b 3 (b 3 is not shown, but in the cross section B between a 2 and c 2 and b 2 and d 2 , a 3 is a position corresponding to. become) position and determining the height. Then, the two points a 3 and b 3 are stored in the memory 1023 as teaching points serving as a reference for the scanning operation.
Here, the long sides W1 and W2 are equally divided into four to determine the scanning operation points a to d. However, as long as the distance from the four corners is larger than the positional deviation allowable error ΔX, any scanning operation may be performed. . The reason why the positional deviation allowable error ΔX is taken into consideration is to prevent the position detection sensor 106 from scanning the short side of the workpiece 105 when the positional deviation amount in the X-axis direction is too large.
When the position detection sensor 106 is a one-dimensional sensor, the scanning operation in the short side direction is a straight line that passes through a 2 and c 2 , and b 2 and d 2. The positions a 2 to d 2 are stored in the memory 1023 as teaching points.

D−3.短辺上のエッジ位置検出動作の教示(短辺方向のスキャン動作基準点の教示)
ワーク105の短辺D1とD2を2等分した位置をそれぞれ求めてe、fとし、eとfを通る直線を求める。この直線上で、ワーク105の位置ズレ許容誤差分ΔXだけ、外側に位置する仮想の点e、fを設定し、これらの位置e、fが位置検出センサ106の測定距離内に入るように、高さ調整分ΔZだけ上方に位置する点をe、fとする。
断面Cに示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、センサ走査方向をX軸方向に、センサ距離測定方向をZ軸方向に取り、長辺方向のスキャン動作で、eとfを通るように、位置検出センサ106のセンサ測定位置を、eとf間の適切な位置eを求める。そして、このeをスキャン動作の基準となる教示点として、メモリ1023に格納する。
ここでは短辺Dを2等分してスキャン動作の点eとfを決めたが、四隅からの距離が位置ズレ許容誤差分ΔYよりも大きければ、任意のスキャン動作の点で良い。位置ズレ許容誤差分ΔYを考慮するのは、Y軸方向の位置ズレ量が大き過ぎた場合に、位置検出センサ106でワーク105の長辺の走査ができなるからである。
位置検出センサ106が1次元センサである場合には、長辺方向のスキャン動作は、eとfを通る直線となるため、位置検出センサ106のセンサ測定開始及び終了位置eとfを教示点として、メモリ1023に格納する。
以上の手順により、スキャン動作用の教示位置を自動的に生成することができる。
D-3. Teaching edge position detection operation on the short side (teaching the scanning operation reference point in the short side direction)
A position obtained by dividing the short side D1 and D2 of the workpiece 105 into two equal parts is obtained as e and f, respectively, and a straight line passing through e and f is obtained. On this straight line, the virtual points e 1 and f 1 located outside are set by the positional deviation allowable error ΔX of the workpiece 105, and these positions e 1 and f 1 are within the measurement distance of the position detection sensor 106. As shown, e 2 and f 2 are points positioned above the height adjustment amount ΔZ.
As shown in the cross section C, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the sensor scanning direction is taken in the X-axis direction, the sensor distance measuring direction is taken in the Z-axis direction, and e 1 is a scanning operation in the long side direction. And an appropriate position e 3 between e 2 and f 2 is obtained as the sensor measurement position of the position detection sensor 106 so as to pass through f 1 and f 1 . Then, as taught point this e 3 as a reference for scanning operation and stored in the memory 1023.
Here, the short side D is equally divided into two to determine the points e and f of the scanning operation. However, as long as the distance from the four corners is larger than the positional deviation allowable error ΔY, any scanning operation point may be used. The reason why the positional deviation allowable error ΔY is taken into account is that the position detection sensor 106 cannot scan the long side of the workpiece 105 when the positional deviation amount in the Y-axis direction is too large.
When the position detection sensor 106 is a one-dimensional sensor, the scanning operation in the long side direction is a straight line passing through e 2 and f 2 , and therefore the sensor measurement start and end positions e 2 and f 2 of the position detection sensor 106 are detected. Are stored in the memory 1023 as teaching points.
The teaching position for the scanning operation can be automatically generated by the above procedure.

再生運転時の手順は、以下の3段階(E〜G)に分けることができる。   The procedure during the regeneration operation can be divided into the following three stages (E to G).

E.再生運転時のスキャン動作
再生運転時には、上記作業プログラムが実行され、ワーク105をグリッパ104で把持する直前に前記スキャン動作のコマンドが処理されることで、位置検出センサ106でワーク105を3回計測する動作を行う。具体的には、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、位置aとbとeでそれぞれ1回走査を行う。位置検出センサ106が1次元センサである場合には、aからcへ、bからdへ、eからfへ、直線動作で走査することで計測する。
E. Scan operation during regenerative operation During the regenerative operation, the work program is executed, and the scan operation command is processed immediately before gripping the work 105 with the gripper 104, so that the position detection sensor 106 measures the work 105 three times. To perform the operation. Specifically, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, scanning is performed once at each of the positions a 3 , b 3, and e 3 . In the case where the position detection sensor 106 is a one-dimensional sensor, measurement is performed by scanning in a linear motion from a 2 to c 2 , from b 2 to d 2 , and from e 2 to f 2 .

F.修正量演算
位置検出センサ106の3回の計測により、ロボット座標でのワーク105の長辺と短辺の演算上のエッジ位置a〜fに対するエッジ実測定位置a〜fを求める。これらのエッジ演算位置a〜fと実測定位置a〜fの差がワークのずれ量となる。
具体的には、演算位置a〜dと実測定位置a〜dを頂点とする長方形をそれぞれ求め、以下の式(1)〜(3)により、ワーク105の姿勢のずれ量dRx、dRy、dRzを求めることができる。
エッジ演算位置a〜fを用いて求められるロボット座標のx、y、z軸周りのワーク105の傾きをそれぞれdRx1、dRy1、dRz1、同様に実測定位置a〜fを用いて求められる傾きをそれぞれdRx2、dRy2、dRz2とする。図4(a)に示すように、dRx1はY軸対するエッジ演算位置aとcのなす角度から求められる。dRx2はY軸対する実測定位置aとcのなす角度から求められる。このdRx1とdRx2の差が姿勢ずれ量dRxとなる。同じようにして、dRyとdRzもそれぞれ求めることができる。
F. Correction amount calculation By the measurement of the position detection sensor 106 three times, the actual edge measurement positions a m to f m with respect to the edge positions a to f in the calculation of the long side and the short side of the workpiece 105 in the robot coordinates are obtained. The difference between the edge calculation positions a to f and the actual measurement positions a m to f m is the amount of workpiece displacement.
Specifically, obtains a rectangle having vertices operational position a~d and the actual measurement position a m to d m respectively, the following equation (1) to (3), the deviation amount of the posture of the workpiece 105 dRx, dRy , DRz can be obtained.
The inclinations of the workpiece 105 around the x, y, and z axes of the robot coordinates obtained using the edge calculation positions a to f are respectively obtained using dRx1, dRy1, and dRz1, and similarly the actual measurement positions a m to f m. Are dRx2, dRy2, and dRz2, respectively. As shown in FIG. 4A, dRx1 is obtained from the angle formed by the edge calculation positions a and c with respect to the Y axis. dRx2 is determined from the angle of the actual measurement position a m and c m against Y axis. The difference between dRx1 and dRx2 is the posture deviation amount dRx. In the same manner, dRy and dRz can also be obtained.

dRx=dRx1−dRx2=tan−1((az−cz)/(ay−cy))
−tan−1((azm−czm)/(aym−cym)) 式(1)
dRx = dRx1-dRx2 = tan −1 ((az−cz) / (ay−cy))
−tan −1 ((az m −cz m ) / (ay m −cy m )) Formula (1)

dRy=dRy1−dRy2=tan−1((fz−ez)/(fx−ex))
−tan−1((fzm−ezm)/(fxm−exm)) 式(2)
dRy = dRy1-dRy2 = tan −1 ((fz-ez) / (fx-ex))
−tan −1 ((fz m −ez m ) / (fx m −ex m )) Equation (2)

dRz=dRz1−dRz2=tan−1((by−ay)/(bx−ax))
−tan−1((bym−aym)/(bxm−axm)) 式(3)
dRz = dRz1-dRz2 = tan −1 ((by-ay) / (bx-ax))
−tan −1 ((by m −ay m ) / (bx m −ax m )) Equation (3)

ここで、
ax、axm:エッジ位置aのX方向の演算位置、実測定位置
ay、aym:エッジ位置aのY方向の演算位置、実測定位置
az、azm:エッジ位置aのZ方向の演算位置、実測定位置
bx、bxm:エッジ位置bのX方向の演算位置、実測定位置
by、bym:エッジ位置bのY方向の演算位置、実測定位置
cy、cym:エッジ位置cのY方向の演算位置、実測定位置
cz、czm:エッジ位置cのZ方向の演算位置、実測定位置
ex、exm:エッジ位置eのX方向の演算位置、実測定位置
ez、ezm:エッジ位置eのZ方向の演算位置、実測定位置
fx、fxm:エッジ位置fのX方向の演算位置、実測定位置
fz、fzm:エッジ位置fのZ方向の演算位置、実測定位置
here,
ax, ax m : calculation position of edge position a in X direction, actual measurement position ay, ay m : calculation position of edge position a in Y direction, actual measurement position az, az m : calculation position of edge position a in Z direction , the actual measurement position bx, bx m: calculating the position of the X-direction edge position b, the actual measurement position by, by m: Y direction of the operation position of the edge position b, the actual measurement position cy, cy m: edge position c Y Directional calculation position, actual measurement position cz, cz m : Z position calculation position of edge position c, actual measurement position ex, ex m : X position calculation position of edge position e, actual measurement position ez, ez m : edge Calculation position of position e in Z direction, actual measurement positions fx, fx m : calculation position of edge position f in X direction, actual measurement positions fz, fz m : calculation position of edge position f in Z direction, actual measurement position

次に、ワーク105の位置のずれ量dX、dY、dZを求める。先ず、図4(b)に示すように、先に求めた姿勢ずれ量dRx〜dRzを用いて、実測定位置a〜fの値を補正して、エッジ演算位置a〜fと同一姿勢に直した実測定補正位置am1〜fm1を求める。その後、図4(c)に示すように、ロボット座標系の軸毎に点のずれ量を求めて、軸毎に全点数分を平均して、以下の式(4)〜(6)により、各点の位置ずれ量を求めることができる。Next, displacement amounts dX, dY, dZ of the position of the workpiece 105 are obtained. First, as shown in FIG. 4B, the values of the actual measurement positions a m to f m are corrected using the previously obtained posture deviation amounts dRx to dRz, and the same posture as the edge calculation positions a to f. The actual measurement correction positions a m1 to f m1 corrected to are obtained. Thereafter, as shown in FIG. 4 (c), the deviation amount of the points is obtained for each axis of the robot coordinate system, and the total number of points is averaged for each axis, and the following equations (4) to (6) are obtained. The amount of positional deviation at each point can be obtained.

dX=((axm1−ax)+(bxm1−bx)+(cxm1−cx)+(dxm1−dx)
+(exm1−ex)+(fxm1−fx))/6 式(4)
dX = ((ax m 1-ax) + (bx m 1-bx) + (cx m 1-cx) + (dx m 1-dx)
+ (Ex m 1-ex) + (fx m 1-fx)) / 6 Formula (4)

dY=((aym1−ay)+(bym1−by)+(cym1−cy)+(dym1−dy)
+(eym1−ey)+(fym1−fy))/6 式(5)
dY = ((ay m 1-ay) + (by m 1-by) + (cy m 1-cy) + (dy m 1-dy)
+ (Ey m 1-ey) + (fy m 1-fy)) / 6 Formula (5)

dZ=((azm1−az)+(bzm1−bz)+(czm1−cz)+(dzm1−dz)
+(ezm1−ez)+(fzm1−fz))/6 式(6)
dZ = ((az m 1-az) + (bz m 1-bz) + (cz m 1-cz) + (dz m 1-dz)
+ (Ez m 1-ez) + (fz m 1-fz)) / 6 Formula (6)

ここで、
bz:エッジ位置bのZ方向の演算位置
cx:エッジ位置cのX方向の演算位置
ey:エッジ位置eのY方向の演算位置
fy:エッジ位置fのY方向の演算位置
dx、dxm1:エッジ位置dのX方向の演算位置、実測定姿勢補正位置
dy、dym1:エッジ位置dのY方向の演算位置、実測定姿勢補正位置
dz、dzm1:エッジ位置dのZ方向の演算位置、実測定姿勢補正位置
axm1:エッジ位置aのX方向の実測定姿勢補正位置
aym1:エッジ位置aのY方向の実測定姿勢補正位置
azm1:エッジ位置aのZ方向の実測定姿勢補正位置
bxm1:エッジ位置bのX方向の実測定姿勢補正位置
bym1:エッジ位置bのY方向の実測定姿勢補正位置
cym1:エッジ位置cのY方向の実測定姿勢補正位置
czm1:エッジ位置cのZ方向の実測定姿勢補正位置
eym1:エッジ位置eのY方向の実測定姿勢補正位置
ezm1:エッジ位置eのZ方向の実測定姿勢補正位置
fym1:エッジ位置fのY方向の実測定姿勢補正位置
fzm1:エッジ位置fのZ方向の実測定姿勢補正位置
here,
bz: Z position calculation position cx of edge position b: X position calculation position ey of edge position c: Y position calculation position fy of edge position e: Y position calculation position dx, dx m of edge position f 1: Calculation position of edge position d in X direction, actual measurement posture correction position dy, dy m 1: Calculation position of edge position d in Y direction, actual measurement posture correction position dz, dz m 1: Calculation of edge position d in Z direction Position, actual measurement posture correction position ax m 1: Actual measurement posture correction position ay m of edge position a in the X direction Actual measurement posture correction position az m of edge position a in the Y direction 1: Z direction of edge position a in the Z direction Actual measurement posture correction position bx m 1: Actual measurement posture correction position by m in the X direction of the edge position b 1: Actual measurement posture correction position cy m in the Y direction of the edge position b 1: Actual measurement in the Y direction of the edge position c attitude correction position cz m 1: edge position c Direction of the actual measurement posture correction position ey m 1: actual measurement posture correction position in the Y direction edge position e ez m 1: actual measurement posture correction position in the Z direction edge position e fy m 1: edge position f in the Y-direction Actual measurement posture correction position fz m 1: Actual measurement posture correction position in the Z direction of the edge position f

なお、代表点を1点に絞って位置ずれ量を求めて、演算負荷を軽減しても良い。実測定位置a〜fの値を補正してエッジ演算位置a〜fと同一姿勢に直した実測定補正位置am1〜fm1を求めるのではなく、エッジ演算位置a〜fの値を補正して実測定位置a〜fと同一姿勢に直したエッジ演算補正位置を求めても良い。Note that the calculation load may be reduced by reducing the representative point to one point to obtain the positional deviation amount. Rather than obtaining the actual measurement correction positions a m1 to f m1 corrected to the same posture as the edge calculation positions a to f by correcting the values of the actual measurement positions a m to f m, the values of the edge calculation positions a to f are calculated. correcting the edge mended to the actual measurement position a m ~f m the same posture calculating corrected position may be determined.

G.再生運転時の補正動作
前記スキャン動作のコマンド後の把持動作で、上記式(1)〜(6)で求めたワーク105の姿勢のずれ量dRx、dRy、dRzと位置のずれ量dX、dY、dZを用いて、把持位置の位置および姿勢を修正することで、ワーク105をグリッパ104で正確に把持することができる。
G. Correction operation during reproduction operation In the gripping operation after the command of the scanning operation, the posture deviation amounts dRx, dRy, dRz of the workpiece 105 and the positional deviation amounts dX, dY, obtained by the above formulas (1) to (6). The work 105 can be accurately gripped by the gripper 104 by correcting the position and posture of the gripping position using dZ.

本実施例では、ワーク寸法入力部1024からワークの寸法データを入力するために、作業者が手入力していたが、CADデータを利用して詳細なデータを入力しても良い。この場合は、長辺断面を計測する際に、ワーク上の凹凸などを考慮して凹凸を避けた位置をエッジ計測位置に選択することも可能となる。
また、本実施例では、教示時には把持位置の大まかな教示のみ実行し、再生運転時にワーク毎にスキャン動作を行い、把持位置修正量を求めて把持動作を行っていた。この手順は再生運転時もワークの位置決め誤差が大きい場合に適用される。しかし、位置決め誤差が小さい場合には、教示時には大まかに教示して、その直後にスキャン動作の指令を生成し、その場でスキャン動作させて詳細な教示位置を求めて、教示位置の修正量を作業プログラムに反映する。そして再生運転時はスキャン動作をしないという構成でも良い。
In this embodiment, the operator manually inputs the workpiece dimension data from the workpiece dimension input unit 1024. However, detailed data may be input using CAD data. In this case, when measuring the long side cross-section, it is possible to select a position avoiding the unevenness as the edge measurement position in consideration of the unevenness on the workpiece.
Further, in this embodiment, only a rough teaching of the gripping position is executed at the time of teaching, and a scanning operation is performed for each workpiece during the reproduction operation, and the gripping operation is performed by obtaining the gripping position correction amount. This procedure is applied when the workpiece positioning error is large even during the regeneration operation. However, if the positioning error is small, it is taught roughly at the time of teaching, immediately after that, a scan operation command is generated, and the scanning operation is performed on the spot to obtain a detailed teaching position, and the correction amount of the teaching position is calculated. Reflect in work program. A configuration in which the scanning operation is not performed during the regeneration operation may be used.

本実施例によれば、ワーク教示位置を1点記憶して、そのワークの寸法データを入力する。前記ワーク教示位置とワーク寸法データから、グリッパ104に配置された位置検出センサが特定の計測動作ができるようにロボットの動作パターンを生成し、動作パターンによりロボットを動作させる。そのため、位置検出センサでワーク位置を取得してワークの位置および姿勢のずれ量を演算し、補正することができる。そのため、作業者はワーク位置を大まかに教示すれば、自動的に正確なワーク位置の取得や補正動作が可能である。   According to this embodiment, one work teaching position is stored, and dimension data of the work is input. From the workpiece teaching position and workpiece dimension data, an operation pattern of the robot is generated so that the position detection sensor arranged in the gripper 104 can perform a specific measurement operation, and the robot is operated based on the operation pattern. Therefore, the position of the workpiece can be acquired by the position detection sensor, and the amount of deviation between the position and orientation of the workpiece can be calculated and corrected. Therefore, if the worker roughly teaches the workpiece position, it is possible to automatically acquire and correct the workpiece position automatically.

前記実施例1では、1次元又は2次元の位置検出センサを、短辺方向のスキャン動作を2回と長辺方向のスキャン動作を1回の計3回測定動作を行うことで、ワーク105の位置および姿勢のずれ量を求めていた。本実施例では、2次元の位置検出センサを用いて動的に測定することで3次元センサとして使用する場合について述べる。
図5に示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、ワーク105の長辺に対して直角に、位置検出センサ106を移動させて、ワーク全体を連続して計測することによって、ワーク105の3次元形状を求める。これにより、位置および姿勢の修正量を求めることができる。この場合の開始位置と終了位置はe31とe32である。e31とe32は、実施例1で求めたセンサ測定位置eをY軸方向にワーク105の位置ズレ許容誤差分ΔYだけワーク105の外側に配置した点の位置である。この位置e31からe32までを位置検出センサ106で連続して走査して3次元データを取得する。
このワーク105の3次元形状の測定データから、ワーク上面の長辺と短辺の直線を求め、これらの直線の中から、エッジ実測定位置a〜fを求める処理を追加する。エッジ実測定位置a〜fが求められた後は、実施例1と同様の演算を行う。
In the first embodiment, the one-dimensional or two-dimensional position detection sensor performs the measurement operation three times in total, that is, the scan operation in the short side direction twice and the scan operation in the long side direction once. The amount of displacement between position and posture was obtained. In this embodiment, a case where a two-dimensional position detection sensor is used for dynamic measurement using a three-dimensional sensor will be described.
As shown in FIG. 5, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the position detection sensor 106 is moved at a right angle to the long side of the workpiece 105 to continuously measure the entire workpiece. Then, the three-dimensional shape of the workpiece 105 is obtained. Thereby, the correction amount of the position and orientation can be obtained. Start and end positions in this case is e 31 and e 32. e 31 and e 32 are positions of the points where the sensor measurement position e 3 obtained in the first embodiment is arranged outside the workpiece 105 by the amount of allowable deviation ΔY of the workpiece 105 in the Y-axis direction. The position detection sensor 106 continuously scans the positions e 31 to e 32 to acquire three-dimensional data.
From the measurement data of the three-dimensional shape of the workpiece 105, straight lines of the long side and the short side of the workpiece upper surface are obtained, and processing for obtaining the edge actual measurement positions a m to f m is added from these straight lines. After the edge actual measurement positions a m to f m are obtained, the same calculation as in the first embodiment is performed.

本実施例によれば、一方向からの1回の計測により3次元の位置および姿勢を測定可能であるため、測定動作の時間が短くすることができる。
なお、上記実施例において、ワーク105が立方体の場合であっても、長辺と短辺を仮定することによって実施できることは明らかである。
According to the present embodiment, since the three-dimensional position and orientation can be measured by one measurement from one direction, the measurement operation time can be shortened.
In the above embodiment, it is clear that even if the workpiece 105 is a cube, it can be implemented by assuming a long side and a short side.

前記実施例1では、ワーク105が直方体形状(立方体を含む)であった。本実施例では、図6に示すように、ワーク105が円柱形状の場合について述べる。
実施例1に示したように、教示作業の4段階の内、Aの大まかな位置の教示とCのコマンド追加は本実施例でも同じである。Bのワーク形状入力では、円柱の外形寸法(例えば、直径および高さ)を入力する。Dのスキャン動作生成の手順は、実施例1と同じ手順を含んでいる。実施例1と同じ手順は、コントローラ102内の動作パターン生成部1025でメモリ1023に記憶された把持位置の位置および姿勢と、ワーク寸法入力部1024に記憶されたワークの形状寸法から、ロボット101に搭載した位置検出センサ106を移動させるための指令を自動生成する手順である。実施例1と異なる手順ついて以下に述べる。
In the first embodiment, the workpiece 105 has a rectangular parallelepiped shape (including a cube). In this embodiment, as shown in FIG. 6, a case where the workpiece 105 has a cylindrical shape will be described.
As shown in the first embodiment, among the four stages of the teaching work, the teaching of the rough position of A and the addition of the command of C are the same in this embodiment. In the workpiece shape input of B, the external dimensions (for example, diameter and height) of the cylinder are input. The procedure for generating the scanning operation for D includes the same procedure as in the first embodiment. The same procedure as that of the first embodiment is applied to the robot 101 from the position and posture of the gripping position stored in the memory 1023 by the motion pattern generation unit 1025 in the controller 102 and the shape dimension of the workpiece stored in the workpiece dimension input unit 1024. This is a procedure for automatically generating a command for moving the mounted position detection sensor 106. A procedure different from that of the first embodiment will be described below.

D−1.ロボット座標でのワークの位置および姿勢を演算
順変換等の変換をすることにより、把持中心位置HCにおけるグリッパ104がロボット座標系でどの位置および姿勢にあるかを求める。把持中心位置HCにおけるグリッパ104のロボット座標での位置および姿勢とワーク形状寸法とから、ワーク105の演算上の位置および姿勢をロボット座標で表すことができる。ワーク105の演算上の位置および姿勢は、ロボット座標系における2点(ワーク105の上面および下面の円中心)で表される。
ワーク105の演算上の位置および姿勢は、実際のワークの位置および姿勢からずれている。したがって、このワーク105の演算上の位置および姿勢を表す円中心2点は実際のワーク105の円中心2点のおおよその位置である。
なお、ワーク105の位置および姿勢は、ワーク105の円中心2点以外の方法で表現しても良い。
D-1. The position and posture of the workpiece in the robot coordinate system are obtained by converting the position and posture of the workpiece in the robot coordinate system by performing transformation such as calculation order transformation. From the position and orientation of the gripper 104 in the robot coordinates at the grip center position HC and the workpiece shape dimensions, the calculation position and orientation of the workpiece 105 can be expressed in robot coordinates. The calculation position and orientation of the workpiece 105 are represented by two points in the robot coordinate system (circle centers on the upper surface and the lower surface of the workpiece 105).
The calculation position and posture of the workpiece 105 are deviated from the actual position and posture of the workpiece. Therefore, the two circular center points representing the calculation position and posture of the workpiece 105 are the approximate positions of the two circular center points of the actual workpiece 105.
Note that the position and orientation of the workpiece 105 may be expressed by a method other than the two center points of the circle of the workpiece 105.

D−2.円周上のエッジ位置検出動作の教示
図7にワーク105を上面から見た図を示す。XYZ軸は、ワーク座標系を表している。ワーク105の上面は、位置検出センサ106の測定面である。細線の円は、理想位置にある状態である。太線の円は、実際にワークが置かれた位置の状態である。理想位置にある円について、ワーク105の半径を2等分して円中心WCからX軸方向に1/2の位置でY軸に沿った2本の直線を引いて円周と交わる位置をそれぞれ、a、b、c、dとする。円中心WCからX軸に直線を引いて円周と交わる位置をe、fとする。円中心WCからY軸に直線を引いて円周と交わる位置をg、hとする。ただし、円中心WCから反対方向に等間隔離れた異なるワーク断面位置を求めることができれば、1/2の位置に限らず、任意の位置としてもよい。
理想位置を表す円上のa、b、c、d、e、f、g、hに対応する実際にワークが置かれた位置を示す円(太線の円)上の点を、それぞれ、aa、bb、cc、dd、ee、ff、gg、hhとする。
これらの位置a〜dからワーク105の位置ズレ許容誤差分ΔYより大きく外側に位置する仮想の点を、a、b、c、d(b、dは不図示)とする。これらの位置a〜dが位置検出センサ106の測定距離内に入るように、高さ調整分ΔZだけ上方に位置する点をa、b、c、dとする。
断面Aに示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、センサ走査方向をY軸方向に、センサ距離測定方向をZ軸方向に取る。次に、Y軸方向にスキャン動作する際に、aとc、bとdをそれぞれ測定できるように(aとc等が1走査での測定範囲である点線内部に入るように)、位置検出センサ106のセンサ測定範囲が、aとc、bとd間のそれぞれ適切な位置aとb(bは不図示であるが、断面Bにおける、aに相当する位置である。)になる位置と高さを求める。このaとcの2点をそれぞれスキャン動作の基準となる教示点としてメモリ1023に格納する。
ここでは半径を2等分してスキャン動作の点a〜dを決めたが、eやfからの距離が位置ズレ許容誤差分ΔXよりも大きければ、予め設定された固定値に応じて決めても良い。
位置検出センサ106が1次元センサである場合には、スキャン動作は、aとc、bとdを通る直線となるため、位置検出センサ106のセンサ測定開始及び終了位置a〜dを教示点として、メモリ1023に格納する。
以上により、スキャン動作用の教示位置を自動的に生成することができる。
D-2. Teaching of Edge Position Detection Operation on Circumference FIG. 7 shows a view of the workpiece 105 as viewed from above. The XYZ axes represent the work coordinate system. The upper surface of the workpiece 105 is a measurement surface of the position detection sensor 106. The thin line circle is in the ideal position. The bold circle is the position where the workpiece is actually placed. For the circle at the ideal position, divide the radius of the workpiece 105 into two equal parts, draw two straight lines along the Y axis at a position ½ in the X axis direction from the circle center WC, and each position intersects the circumference. , A, b, c, d. Let e and f be positions where a straight line is drawn from the circle center WC to the X axis to intersect the circumference. The positions where a straight line is drawn from the circle center WC to the Y axis and intersect with the circumference are g and h. However, as long as different workpiece cross-sectional positions that are equidistantly spaced in the opposite direction from the circle center WC can be obtained, the position is not limited to a ½ position, and may be an arbitrary position.
A point on a circle (thick circle) corresponding to a, b, c, d, e, f, g, h on the circle representing the ideal position and indicating the position where the workpiece is actually placed is indicated by aa, bb, cc, dd, ee, ff, gg, hh.
A virtual point located outside the position deviation allowable error ΔY of the workpiece 105 from these positions a to d is defined as a 1 , b 1 , c 1 , d 1 (b 1 , d 1 are not shown). . Points that are positioned above the height adjustment amount ΔZ so that these positions a 1 to d 1 fall within the measurement distance of the position detection sensor 106 are defined as a 2 , b 2 , c 2 , and d 2 .
As shown in the cross section A, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the sensor scanning direction is taken in the Y-axis direction, and the sensor distance measuring direction is taken in the Z-axis direction. Next, when performing a scanning operation in the Y-axis direction, a 1 and c 1 , b 1 and d 1 can be measured, respectively (a 1 and c 1, etc. enter the dotted line within the measurement range in one scan. And so on, the sensor measurement ranges of the position detection sensor 106 are respectively appropriate positions a 3 and b 3 (b 3 is not shown, but in the cross section B between a 2 and c 2 and b 2 and d 2 , a 3 is a position corresponding to. become) position and determining the height. The two points a 3 and c 3 are stored in the memory 1023 as teaching points serving as a reference for the scanning operation.
Here, the points a to d of the scanning operation are determined by dividing the radius into two, but if the distance from e or f is larger than the positional deviation allowable error ΔX, it is determined according to a preset fixed value. Also good.
When the position detection sensor 106 is a one-dimensional sensor, the scanning operation is a straight line that passes through a 2 and c 2 , and b 2 and d 2 , and therefore the sensor measurement start and end positions a 2 to a 2 of the position detection sensor 106. the d 2 as teaching points, and stores in the memory 1023.
As described above, the teaching position for the scanning operation can be automatically generated.

再生運転時の手順は、実施例1に示したように、3段階(E〜G)に分けることができる。Gの再生運転時の補正動作は実施例1と同じである。   The procedure during the regeneration operation can be divided into three stages (E to G) as shown in the first embodiment. The correction operation during the regeneration operation of G is the same as that in the first embodiment.

E.再生運転時のスキャン動作
再生運転時には、上記作業プログラムが実行され、ワーク105をグリッパ104で把持する直前に前記スキャン動作のコマンドが処理されることで、位置検出センサ106でワーク105を2回計測する動作を行う。具体的には、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、位置aとbでそれぞれ1回走査を行う。位置検出センサ106が1次元センサである場合には、aからcへ、bからdへ、直線動作で行うことで計測する。
E. Scan operation during regenerative operation During the regenerative operation, the work program is executed, and the scan operation command is processed immediately before gripping the work 105 with the gripper 104, so that the position detection sensor 106 measures the work 105 twice. To perform the operation. Specifically, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, scanning is performed once at each of the positions a 3 and b 3 . When the position detection sensor 106 is a one-dimensional sensor, measurement is performed by performing a linear operation from a 2 to c 2 and from b 2 to d 2 .

F.修正量演算
位置検出センサ106で2回の計測することにより、ロボット座標でのワーク105に関する円周の演算上のエッジ位置a〜dに対するエッジ実測定位置aa〜ddを求める。これらエッジ演算位置a〜dと実測定位置aa〜ddの差がワークのずれ量となる。
具体的な演算方法は、以下の通りである。4点の位置の内、3点を使用し(ここではdを除く)、それらの位置から円中心位置を求める。ここで、これら3点の座標をa(X1、Y1)、 b(X2、Y2)、c(X3、Y3)とする。線分abの中点座標(X4、Y4)を求める。
X4=(X1+X2)÷2 式(7)
Y4=(Y1+Y2)÷2 式(8)
中点座標(X4、Y4)を通って、線分abと直交する線のX軸に対する角度をAとすると
A=tan-1{(Y2−Y1)÷(X2−X1)}+90 式(9)
となる。
同様に、線分bcの中点座標(X5、Y5)を求める。
X5=(X2+X3)÷2 式(10)
Y5=(Y2+Y3)÷2 式(11)
中点座標(X5、Y5)を通って、線分bcと直交する線のX軸に対する角度をBとすると
B=tan-1{(Y3−Y2)÷(X3−X2)}+90 式(12)
となる。
ここで、線分abの中点座標(X4、Y4)を通る角度Aの直線の方程式と、中点座標(X5、Y5)を通る角度Bの直線の方程式をつくり、連立方程式を解くと、円中心座標(XC、YC)を求めることができる。
XC=X4+{(Y5−Y4)−(X5−X4)tanB}
÷(tanA−tanB) 式(13)
YC=Y4+(XC−X4)tanB 式(14)
同様に、実測定位置aa〜ddに関しても円中心座標(XC1、YC1)を求めることで、理想位置の円中心座標(XC、YC)との差分を求めて、位置修正量とする。
F. Correction amount calculation By measuring twice by the position detection sensor 106, the edge actual measurement positions aa to dd with respect to the edge positions a to d in the calculation of the circumference of the workpiece 105 in the robot coordinates are obtained. The difference between the edge calculation positions a to d and the actual measurement positions aa to dd is the amount of workpiece displacement.
A specific calculation method is as follows. Of the four positions, three are used (except for d here), and the circle center position is obtained from these positions. Here, the coordinates of these three points are a (X1, Y1), b (X2, Y2), and c (X3, Y3). The midpoint coordinates (X4, Y4) of the line segment ab are obtained.
X4 = (X1 + X2) / 2 Formula (7)
Y4 = (Y1 + Y2) / 2 formula (8)
A = tan −1 {(Y2−Y1) ÷ (X2−X1)} + 90 Equation (9) where A is an angle with respect to the X axis of a line that passes through the midpoint coordinates (X4, Y4) and is orthogonal to the line segment ab )
It becomes.
Similarly, the midpoint coordinates (X5, Y5) of the line segment bc are obtained.
X5 = (X2 + X3) / 2 Formula (10)
Y5 = (Y2 + Y3) / 2 Formula (11)
B = tan −1 {(Y3−Y2) ÷ (X3−X2)} + 90 Equation (12) where B is an angle with respect to the X axis of a line that passes through the midpoint coordinates (X5, Y5) and is orthogonal to the line segment bc. )
It becomes.
Here, an equation of a straight line with an angle A passing through the midpoint coordinates (X4, Y4) of the line segment ab and an equation of a straight line with an angle B passing through the midpoint coordinates (X5, Y5) are created, and the simultaneous equations are solved. Circle center coordinates (XC, YC) can be obtained.
XC = X4 + {(Y5-Y4)-(X5-X4) tanB}
÷ (tanA-tanB) Equation (13)
YC = Y4 + (XC-X4) tanB Formula (14)
Similarly, by obtaining the circle center coordinates (XC1, YC1) for the actual measurement positions aa to dd, a difference from the circle center coordinates (XC, YC) of the ideal position is obtained and used as a position correction amount.

本実施例によれば、円柱ワークのワーク教示位置を1点記憶して、そのワークの寸法データ(半径や高さ等)を入力する。この前記ワーク教示位置とワーク寸法データから、グリッパ104に配置された位置検出センサが特定の計測動作ができるようにロボットの動作パターンを生成する。この動作パターンによりロボットを動作させることで、位置検出センサでワーク位置を取得してワークの位置および姿勢のずれ量を演算し、補正することができる。したがって、作業者はワーク位置を大まかに教示すれば、自動的に正確なワーク位置の取得や補正動作が可能である。   According to the present embodiment, one point of the workpiece teaching position of the cylindrical workpiece is stored, and the dimension data (radius, height, etc.) of the workpiece is input. From the workpiece teaching position and workpiece dimension data, an operation pattern of the robot is generated so that the position detection sensor arranged in the gripper 104 can perform a specific measurement operation. By operating the robot in accordance with this operation pattern, the position of the workpiece can be acquired by the position detection sensor, and the deviation amount of the position and orientation of the workpiece can be calculated and corrected. Therefore, if the worker roughly teaches the workpiece position, it is possible to automatically acquire and correct the workpiece position automatically.

前記実施例3では、1次元又は2次元の位置検出センサを、円中心から一定距離の位置で2回スキャン動作を行うことで、ワーク105の位置および姿勢のずれ量を求めていた。本実施例では、2次元の位置検出センサを用いて動的に測定することで3次元センサとして使用する場合について述べる。
図7に示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、ワーク105のX軸方向に位置検出センサ106を移動させ、ワーク全体を連続して計測し、ワーク105の3次元形状を求める。これにより、位置および姿勢の修正量を求めることができる。この場合の開始位置と終了位置は、以下のように定義される。実施例3で求めた円周上の点eとfを通る直線上で、ワーク105の位置ズレ許容誤差分ΔXだけ、外側に位置する仮想の点e、fを設定する。これらの位置e、fが位置検出センサ106の測定距離内に入るように、高さ調整分ΔZだけ上方に位置する点をそれぞれ開始位置e、終了位置fとする。
断面Cに示すように、位置検出センサ106が2次元センサである場合は、センサ走査方向をY軸方向に、センサ距離測定方向をZ軸方向に取り、eとfをスキャン動作の基準となる教示点として、メモリ1023に格納する。
再生運転時には、位置eからfまでを位置検出センサ106で連続して走査して3次元データを取得する。
このワーク105の3次元形状の測定データから、ワーク上面の円中心位置求める処理を追加する。円中心は、実施例3と同様の円周上の位置(3点又は4点)を求めてから円中心位置を求める。
In the third embodiment, the displacement amount of the position and orientation of the workpiece 105 is obtained by scanning the one-dimensional or two-dimensional position detection sensor twice at a certain distance from the center of the circle. In this embodiment, a case where a two-dimensional position detection sensor is used for dynamic measurement using a three-dimensional sensor will be described.
As shown in FIG. 7, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the position detection sensor 106 is moved in the X-axis direction of the workpiece 105, the entire workpiece is continuously measured, and the three-dimensional shape of the workpiece 105 is measured. Ask for. Thereby, the correction amount of the position and orientation can be obtained. The start position and end position in this case are defined as follows. On the straight line passing through the points e and f on the circumference obtained in the third embodiment, the virtual points e 1 and f 1 located outside are set by the positional deviation allowable error ΔX of the workpiece 105. The points positioned above the height adjustment amount ΔZ so that these positions e 1 and f 1 fall within the measurement distance of the position detection sensor 106 are defined as a start position e 2 and an end position f 2 , respectively.
As shown in the cross section C, when the position detection sensor 106 is a two-dimensional sensor, the sensor scanning direction is taken in the Y-axis direction, the sensor distance measuring direction is taken in the Z-axis direction, and e 2 and f 2 are used as a reference for scanning operation Is stored in the memory 1023 as a teaching point.
During the reproduction operation, the position detection sensor 106 continuously scans the positions e 2 to f 2 to acquire three-dimensional data.
Processing for obtaining the center position of the circle on the upper surface of the workpiece is added from the measurement data of the three-dimensional shape of the workpiece 105. The circle center is obtained after obtaining a position (3 points or 4 points) on the circumference similar to that in the third embodiment.

本実施例によれば、一方向からの1回の計測により円柱ワークの3次元の位置および姿勢を測定可能であるため、測定動作の時間が短くすることが可能となる。   According to the present embodiment, since the three-dimensional position and posture of the cylindrical workpiece can be measured by one measurement from one direction, it is possible to shorten the time for the measurement operation.

前記実施例3では、理想位置にある円の位置と実際に測定した円の位置を比較して位置ずれ量を求めていた。本実施例では、位置ずれ量に一定以上の誤差がある場合に再度測定することで、検出の失敗等を防ぐ方法について述べる。
図8(a)のフローチャートに従って説明する。ワーク105は直方体とする。
教示作業としては、実施例1と同様の4段階(A〜D)を実施し、再生運転時の作業も実施例1と同様の3段階(E〜G)を実施する。実施例1との違いは、Fの修正量演算を終わった段階で、位置と姿勢のずれ量が予め設定された閾値を超えていた場合に、再度、Eの再生運転時のスキャン動作からやり直すことである。
位置検出センサがレーザセンサの場合には、ワーク105のエッジ部分でレーザの乱反射が大きくなり、ワークのエッジ位置の検出誤差が大きくなる場合がある。しかし、スキャン動作の測定を繰り返すことでエッジ位置を正確に求めることができる。また、複数回のスキャン動作の測定結果を平均して、平均値からエッジ位置を求めることで、安定した測定も可能である。
In the third embodiment, the position deviation amount is obtained by comparing the position of the circle at the ideal position with the position of the actually measured circle. In this embodiment, a method for preventing a detection failure or the like by measuring again when there is an error of a certain amount or more in the positional deviation amount will be described.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. The workpiece 105 is a rectangular parallelepiped.
As the teaching work, the same four stages (A to D) as in the first embodiment are performed, and the three stages (E to G) as in the first embodiment are also performed during the regeneration operation. The difference from the first embodiment is that, when the correction amount calculation of F is finished, if the deviation amount between the position and the posture exceeds a preset threshold value, the scan operation during the regeneration operation of E is started again. That is.
When the position detection sensor is a laser sensor, the irregular reflection of the laser increases at the edge portion of the workpiece 105, and the detection error of the workpiece edge position may increase. However, the edge position can be accurately obtained by repeating the measurement of the scanning operation. Also, stable measurement is possible by averaging the measurement results of a plurality of scan operations and obtaining the edge position from the average value.

本方式によれば、理想位置にある円の位置と実際に測定した円の位置を比較して位置ずれ量を求め、位置ずれ量に一定以上の誤差がある場合に再測定し直すことで、検出の失敗等を防ぐことができる。また、ワーク105のエッジ部分で乱反射するような場合でも複数回の測定データを平均化することで安定したエッジ位置検出が可能となる。   According to this method, the position of the circle at the ideal position and the position of the actually measured circle are compared to determine the amount of misalignment. Detection failure and the like can be prevented. Further, even when irregular reflection occurs at the edge portion of the workpiece 105, it is possible to detect a stable edge position by averaging a plurality of measurement data.

前記実施例5では、理想位置にある円の位置と実際に測定した円の位置を比較して予め決められた一定量以上の誤差がある場合には再計測し直すことで、検出誤差を減少させていた。本実施例では、検出の失敗が多い場合に測定方向を変更することで検出の失敗等を防ぐ場合について述べる。
図8(b)のフローチャートに従って、説明する。実施例5と同様に、ワーク105は直方体である。
実施例5と同様に、教示作業としては4段階(A〜D)、再生運転時の作業も3段階(E〜G)を実施する。実施例5との違いは、Fの修正量演算を終わった段階で、位置と姿勢のずれ量が予め設定された閾値を超えていた場合に、再度、Eの再生運転時のスキャン動作からやり直すが、やり直す回数が所定回数に達した場合に、Dのスキャン動作の生成に戻ることである。
Dのスキャン動作の生成で、例えば実施例1や5では、長辺上のエッジ位置検出動作は、断面Aであればエッジ位置aからcに向かう向きにスキャン動作し、位置ずれ量が一定以上の誤差があり、測定をやり直す回数が所定回数に達した場合にはスキャン動作方向を変更する。具体的には、長辺上のエッジ位置検出動作は、断面Aであればエッジ位置cからaに向かう向きにスキャン動作を行う。また、例えば実施例3では、図7に示すように円柱ワークでY軸方向にスキャン動作し、位置ずれ量が一定以上の誤差があり、測定をやり直す回数が所定回数に達した場合にはスキャン動作方向をX軸方向にして、スキャン動作を行う。
なお、動作方向を変更せずに、ワーク105の長辺W1とW2を4等分せずに、両端から所定距離の位置に変更しても良い。動作方向を変更せずに、ロボットの測定する姿勢を変更する方法でも良い。図3でX軸周りに位置検出センサを回転させて、エッジへのレーザの照射角度を変更して対応しても良い。
In the fifth embodiment, the detection error is reduced by comparing the position of the circle at the ideal position with the position of the actually measured circle and re-measurement if there is an error of a predetermined amount or more. I was letting. In the present embodiment, a case will be described in which detection failure is prevented by changing the measurement direction when there are many detection failures.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. Similar to the fifth embodiment, the workpiece 105 is a rectangular parallelepiped.
As in the fifth embodiment, the teaching work is performed in four stages (A to D), and the work during the regeneration operation is performed in three stages (E to G). The difference from the fifth embodiment is that when the correction amount calculation of F is finished, if the deviation amount between the position and the posture exceeds a preset threshold value, the scan operation during the regeneration operation of E is started again. However, when the number of redoes reaches a predetermined number, the process returns to the generation of the D scan operation.
In the generation of the scanning operation of D, for example, in the first and fifth embodiments, the edge position detection operation on the long side is a scanning operation in the direction from the edge position a to c in the case of the cross section A, and the positional deviation amount is a certain amount or more. If the number of measurement restarts reaches a predetermined number, the scan operation direction is changed. Specifically, the edge position detection operation on the long side is a scan operation in the direction from the edge position c to a for the cross section A. Further, for example, in the third embodiment, as shown in FIG. 7, a scanning operation is performed in a Y-axis direction with a cylindrical workpiece, and there is an error that is greater than a certain amount of misalignment. The scanning operation is performed with the operation direction as the X-axis direction.
In addition, you may change to the position of predetermined distance from both ends, without changing long direction W1 and W2 of the workpiece | work 105 into 4 equal parts, without changing an operation direction. A method of changing the posture measured by the robot without changing the movement direction may be used. In FIG. 3, the position detection sensor may be rotated around the X axis to change the laser irradiation angle to the edge.

本実施例によれば、理想位置にある円の位置と実際に測定した円の位置を比較して位置ずれ量を求め、位置ずれ量に一定以上の誤差がある場合に再測定し、検出の失敗が多い場合に測定方向を変更することで検出の失敗等を防ぐことができる。また、動作方向を変更せずに、ロボットの測定する姿勢を変更することで、エッジへのレーザの照射角度を変更し、検出の失敗等を防ぐこともできる。   According to this embodiment, the position of the circle at the ideal position is compared with the position of the actually measured circle to obtain the amount of misalignment. When there are many failures, changing the measurement direction can prevent detection failure. In addition, by changing the posture measured by the robot without changing the operation direction, it is possible to change the laser irradiation angle to the edge and prevent failure of detection.

本発明は、溶接・塗装・組立等を用途とするロボットの教示再生運転において、
作業者が大まかに教示した位置を位置検出センサとワーク教示位置とワーク寸法データを利用してワークの詳細な3次元の位置および姿勢を取得して補正することが可能となる。
The present invention is a teaching reproduction operation of a robot for use in welding, painting, assembly, etc.
The position roughly taught by the operator can be corrected by acquiring a detailed three-dimensional position and posture of the work by using the position detection sensor, the work teaching position and the work dimension data.

Claims (20)

エンドエフェクタがワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を記憶するメモリと、
前記ワークの寸法データを入力するためのワーク寸法入力部と、
前記第1の位置および姿勢および前記入力された前記ワークの寸法データに基づいて、エンドエフェクタに設けられた位置検出センサが前記ワークの位置および姿勢を測定するための動作指令を生成する動作パターン生成器と、
前記動作パターン生成器が生成した動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記ワークの位置および姿勢を測定し、前記第1の位置および姿勢および前記ワークの形状寸法データに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記実測による位置および姿勢とのずれ量を求め、前記ずれ量に基づいて前記エンドエフェクタの位置および姿勢を修正する制御手段と、を備えたことを特徴とするロボットの制御装置。
A memory for storing a first position and posture immediately before the end effector grips the workpiece;
A workpiece dimension input unit for inputting dimension data of the workpiece;
Based on the first position and orientation and the input dimension data of the workpiece, an operation pattern generation for generating an operation command for a position detection sensor provided in an end effector to measure the position and orientation of the workpiece And
The robot is operated based on the operation command generated by the operation pattern generator, the position and orientation of the workpiece are measured, and the first position and orientation, and the shape dimension data of the workpiece determined. Control means for obtaining a deviation amount between the calculated position and orientation of the workpiece and the actually measured position and orientation, and correcting the position and orientation of the end effector based on the deviation amount. Robot control device.
前記位置検出センサは、1次元の位置検出センサであることを特徴とする請求項1記載のロボットの制御装置。 The robot control apparatus according to claim 1, wherein the position detection sensor is a one-dimensional position detection sensor. 前記位置検出センサは、2次元の位置検出センサであることを特徴とする請求項1記載のロボットの制御装置。 The robot control apparatus according to claim 1, wherein the position detection sensor is a two-dimensional position detection sensor. 前記ワーク教示位置を記憶する際には、実際の作業でエンドエフェクタがワークに作用するのと同じ位置および姿勢を1点登録することを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。 2. The robot control apparatus according to claim 1, wherein when the work teaching position is stored, one point of the same position and posture as the end effector acting on the work is registered in actual work. 前記ワーク寸法データは、教示装置から入力されることを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。 The robot control apparatus according to claim 1, wherein the workpiece dimension data is input from a teaching apparatus. 前記ワーク寸法データは、CADデータに基づくデータであることを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。 The robot control apparatus according to claim 1, wherein the workpiece dimension data is data based on CAD data. 前記ワークは、直方体形状であり、
前記動作指令は、前記位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の4つの頂点からそれぞれ所定距離離れた長辺上の4つのエッジ上の位置と、前記長方形の2つの短辺のそれぞれ中点となる2つのエッジ上の位置と、を計測するための動作指令であることを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。
The workpiece has a rectangular parallelepiped shape,
The operation command is such that the position detection sensor includes a position on four edges on a long side that is a predetermined distance away from each of four vertices of a rectangle that is a measurement target surface of the workpiece, and two short sides of the rectangle. 2. The robot control device according to claim 1, wherein the robot control device is an operation command for measuring a position on two edges, each being a middle point.
前記ワークは、直方体形状であり、
前記動作指令は、前記2次元の位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の短辺方向に移動しながら前記ワークの3次元形状を計測するための動作指令であることを特徴とする請求項3に記載のロボットの制御装置。
The workpiece has a rectangular parallelepiped shape,
The operation command is an operation command for the two-dimensional position detection sensor to measure a three-dimensional shape of the workpiece while moving in a short side direction of a rectangle that is a measurement target surface of the workpiece. The robot control device according to claim 3.
前記ワークは、測定対象面を上面とする円柱形状であり、
前記動作指令は、前記上面の円中心から反対方向に等間隔離れた平行な直線と前記上面とが交わる4つのエッジ上の位置をそれぞれ計測するための動作指令であることを特徴とする請求項3に記載のロボットの制御装置。
The workpiece has a cylindrical shape with a measurement target surface as an upper surface,
The operation command is an operation command for measuring positions on four edges where parallel straight lines that are equidistantly spaced in the opposite direction from the center of the circle of the upper surface and the upper surface intersect each other. 4. The robot control device according to 3.
前記ワークは、円柱形状であり、
前記動作指令は、前記2次元の位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる上面を一定方向に走査する動作指令であることを特徴とする請求項3に記載のロボットの制御装置。
The workpiece has a cylindrical shape,
The robot control apparatus according to claim 3, wherein the operation command is an operation command in which the two-dimensional position detection sensor scans an upper surface that is a measurement target surface of the workpiece in a certain direction.
前記ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、再度前記動作指令に基づいて前記ロボットを動作させてワークの実測による位置および姿勢を求め、前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記再度の実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直す制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。 When the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold, the robot is operated again based on the operation command to obtain a position and orientation by actual measurement of the workpiece, and the first position and orientation 2. A control means for re-determining a deviation amount between the calculated position and orientation of the workpiece obtained based on the workpiece shape dimension data and the position and orientation of the second actual measurement. The robot control device described in 1. 前記ワークの位置ずれ量が予め設定された閾値を超えた場合に、前記動作パターン生成器は、動作方向を逆又は直交方向に変更して、前記位置検出センサが前記ワークの実測定位置を検出する動作指令を生成し直し、前記生成し直された動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記ワークの実測による位置および姿勢を求め、前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて求められた前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記再実測による位置および姿勢とのずれ量を求め直す制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のロボットの制御装置。 When the amount of positional deviation of the workpiece exceeds a preset threshold, the movement pattern generator changes the movement direction to the reverse or orthogonal direction, and the position detection sensor detects the actual measurement position of the workpiece. The operation command to be generated is regenerated, the robot is operated based on the regenerated operation command, the position and posture of the workpiece are measured, the first position and posture, and the shape dimension data of the workpiece 2. The robot control according to claim 1, further comprising a control unit that recalculates a deviation amount between the calculated position and orientation of the workpiece obtained based on the above and the position and orientation obtained by the re-measurement. apparatus. ワークを把持するエンドエフェクタが設けられたロボットと、
前記ロボットを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ワークの位置および姿勢を測定する位置検出センサと、
前記エンドエフェクタが前記ワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を記憶するメモリと、
前記ワークの寸法データを入力するためのワーク寸法入力部と、
前記第1の位置および姿勢と前記入力された前記ワークの寸法データとに基づいて、エンドエフェクタに設けられた位置検出センサが前記ワークの位置を測定するための動作指令を生成する動作パターン生成器と、
前記動作パターン生成器が生成した動作パターン基づいて前記ロボットの動作指令を生成する指令生成器と、を備え、
前記第1の位置および姿勢および前記ワークの形状寸法データから演算して求められた前記ワークの位置および姿勢と前記位置検出センサによって実際に測定された位置および姿勢とのずれ量を求め、前記ずれ量に基づいて前記エンドエフェクタの位置および姿勢を修正することを特徴とするロボットシステム。
A robot provided with an end effector for gripping a workpiece;
A control device for controlling the robot,
The control device includes a position detection sensor that measures the position and posture of the workpiece;
A memory for storing a first position and posture immediately before the end effector grips the workpiece;
A workpiece dimension input unit for inputting dimension data of the workpiece;
An operation pattern generator for generating an operation command for a position detection sensor provided in an end effector to measure the position of the workpiece based on the first position and orientation and the input dimension data of the workpiece. When,
A command generator that generates a motion command for the robot based on the motion pattern generated by the motion pattern generator;
The amount of deviation between the position and posture of the workpiece obtained by calculation from the first position and posture and the shape dimension data of the workpiece and the position and posture actually measured by the position detection sensor is obtained, and the deviation A robot system that corrects a position and a posture of the end effector based on a quantity.
前記位置検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられたことを特徴とする請求項13に記載のロボットシステム。 The robot system according to claim 13, wherein the position detection sensor is provided in the end effector. 前記位置検出センサは、1次元の位置検出センサであることを特徴とする請求項14記載のロボットシステム。 The robot system according to claim 14, wherein the position detection sensor is a one-dimensional position detection sensor. 前記位置検出センサは、2次元の位置検出センサであることを特徴とする請求項14記載のロボットシステム。 The robot system according to claim 14, wherein the position detection sensor is a two-dimensional position detection sensor. 前記ワークは、直方体形状であり、
前記動作指令は、前記位置検出センサが、前記ワークの測定対象面となる長方形の4つの頂点からそれぞれ所定距離離れた長辺上の4つのエッジ上の位置と、前記長方形の2つの短辺のそれぞれ中点となる2つのエッジ上の位置と、を計測するための動作指令であることを特徴とする請求項13に記載のロボットシステム。
The workpiece has a rectangular parallelepiped shape,
The operation command is such that the position detection sensor includes a position on four edges on a long side that is a predetermined distance away from each of four vertices of a rectangle that is a measurement target surface of the workpiece, and two short sides of the rectangle. The robot system according to claim 13, wherein the robot system is an operation command for measuring a position on two edges, each being a middle point.
前記ワークは、測定対象面を上面とする円柱形状であり、
前記動作指令は、前記上面の円中心から反対方向に等間隔離れた平行な直線と前記上面とが交わる4つのエッジ上の位置をそれぞれ計測するための動作指令であることを特徴とする請求項13に記載のロボットシステム。
The workpiece has a cylindrical shape with a measurement target surface as an upper surface,
The operation command is an operation command for measuring positions on four edges where parallel straight lines that are equidistantly spaced in the opposite direction from the center of the circle of the upper surface and the upper surface intersect each other. 14. The robot system according to 13.
ワークを把持するためのエンドエフェクタと、前記ワークの位置を検出するための位置センサと、を備えたロボットを、下記ステップで教示および再生することを特徴とするロボットの制御方法:
(1)前記エンドエフェクタが前記ワークを把持する直前の第1の位置および姿勢を大まかに教示する。
(2)前記第1の位置および姿勢と前記ワークの形状寸法データとに基づいて、前記ワークの演算上の位置および姿勢を求める。
(3)前記ワークの位置および姿勢に基づいて、前記ワーク位置を実測するための前記ロボットの動作指令を生成する。
(4)前記動作指令に基づいて前記ロボットを動作させ、前記位置検出センサにより前記ワークの位置を測定する。
(5)前記ワークの演算上の位置および姿勢と前記位置検出センサにより測定された前記ワークの位置および姿勢とのずれ量を求める。
(6)前記ずれ量に基づいて、前記エンドエフェクタの把持位置での位置および姿勢を修正する。
A robot control method characterized in that a robot including an end effector for gripping a workpiece and a position sensor for detecting the position of the workpiece is taught and reproduced in the following steps:
(1) A first position and posture immediately before the end effector grips the workpiece are roughly taught.
(2) The calculation position and orientation of the workpiece are obtained based on the first position and orientation and the shape data of the workpiece.
(3) Based on the position and posture of the workpiece, an operation command of the robot for actually measuring the workpiece position is generated.
(4) The robot is operated based on the operation command, and the position of the workpiece is measured by the position detection sensor.
(5) The amount of deviation between the calculated position and orientation of the workpiece and the position and orientation of the workpiece measured by the position detection sensor is obtained.
(6) The position and posture of the end effector at the gripping position are corrected based on the amount of deviation.
前記位置検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられたことを特徴とする請求項13に記載のロボットの制御方法。 14. The robot control method according to claim 13, wherein the position detection sensor is provided in the end effector.
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