KR100754008B1 - 로봇제어장치 및 로봇제어방법 - Google Patents

Abstract

제어부(11)는, 입력부(13)에 의해 입력된 교시데이터가 로봇(20)의 각 구동축의 회전량을 나타낸 각 축치일 때 그 각 축치를 순변환시켜, 직교좌표계에서의 로봇(20)의 암 선단의 위치 및 로봇(20)의 자세를 나타낸 위치자세치인 변환지령치를 구한다. 다음에, 로봇(20)의 고유의 오차를 기초로, 구해진 변환지령치(變換指令値)를 보정한다. 그리고, 보정한 변환지령치를 각 축치로 역변환시키고, 역변환된 각 축치를 로봇(20)의 액츄에이터(21)에 지시한다. 로봇(20)의 고유의 오차는 굴곡, 가공오차 및 조립오차 등을 기초로 기구오차, 설치오차 및 각 축원점오차 등이다. 본 발명에 의하면, 로봇의 각 축치에 의한 교시에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

Description

로봇제어장치 및 로봇제어방법{ROBOT CONTROLLING DEVICE AND ROBOT CONTROLLING METHOD}

도 1은, 발명의 1실시예인 로봇제어장치(10)의 구성을 나타낸 도면,

도 2는, 도 1에 도시된 제어부(11)가 실행하는 순변환 및 역변환을 설명하기 위한 도면,

도 3은, 도 1에 도시된 제어부(11)가 실행하는 위치어긋남의 보정을 설명하기 위한 도면,

도 4는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제1기능블록도,

도 5는, 도 4에 도시된 제1기능블록도의 기능을 실행하는 제어부(11)의 처리의 1예를 나타낸 플로우차트,

도 6은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제2기능블록도,

도 7은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제3기능블록도,

도 8은, 도 6 및 도 7에 도시된 기능블록도에 관련하는 지령지시처리의 1예를 나타낸 플로우차트,

도 9는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제4기능블록도,

도 10은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제5기능블록도,

도 11은, 도 9 및 도 10에 도시된 기능블록도와 관련되는 계측치 출력처리의 1예를 나타낸 플로우차트,

도 12는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)에 오프라인 티치데이터(50)가 입력되었을 때의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 13은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)가 교시점에서 계측된 각 축치를 출력할 때의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 14는, 도 13에 도시된 로봇제어장치(10)가 출력한 각 축치를 지령치로 할 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은, 로봇 암의 위치결정을 제어하는 로봇제어장치에 관한 것이다.

산업용 로봇은, 스폿 용접, 구멍뚫기, 아크 용접, 레이저가공 등 폭넓은 용도에 쓰이는 로봇으로서, 예컨대 6축 다관절형 로봇과 같이 기대(基臺) 및 암(arm)을 포함해서 구성된다. 산업용 로봇(이하, 로봇이라 함)은, 작업을 실행하기 전에 교시점(敎示点) 및 각 교시점에서의 로봇의 암 선단의 위치와 로봇의 자세가 교시(敎示)되게 된다. 교시점은, 암 선단에 부착된 툴(tool)에 의해 작업대상인 워크(work)에 대해 작업을 실행하는 위치이다.

로봇에 대한 교시에는, 예컨대 오프라인(off line)에 의한 교시와 인간에 의 한 직접 교시가 있다. 오프라인에 의한 교시는, 로봇을 제어하는 로봇제어장치와는 별도의 컴퓨터 등에 의해 작성된 교시데이터를 로봇제어장치에 입력하는 것이다. 교시데이터는, 교시점 및 각 교시점에서의 로봇의 암 선단의 위치와 로봇의 자세(이하, 로봇의 위치 및 자세라고도 함)를 교시하기 위한 데이터이다. 인간에 의한 직접교시는, 예컨대 로봇제어장치의 티치펜던트 등의 입력장치를 이용해서 사람이 직접 교시하는 것이다.

로봇의 위치 및 자세는, 직교좌표계에서의 위치 및 자세를 나타낸 위치자세치(位置姿勢値), 또는 로봇 암의 각 구동축의 회전량인 각 축치(軸値)에 의해 나타내어진다. 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치에 의해 나타내어질 때, 로봇제어장치는 교시된 직교좌표계에서의 위치자세치를 각 축치로 역변환시켜 로봇에 지시하게 된다.

로봇에는 굴곡, 가공오차, 조립오차 및 각 축의 좌표계의 원점오차와 같은 오차가 있기 때문에, 로봇이 실제로 위치하는 위치 및 자세는 로봇에 지시된 위치 및 자세와는 다른 위치 및 자세로 된다. 로봇을 목적하는 위치 및 자세로 위치시키도록 하기 위해서는, 오차에 의한 위치어긋남을 고려하고 위치 및 자세, 즉 오차에 의한 위치어긋남을 보정한 위치 및 자세를 로봇에 지시할 필요가 있게 된다.

위치어긋남을 보정하기 위한 첫 번째 종래 기술로는, 로봇에 대한 동작 지령 데이터를 보정해서 위치결정하는 산업용 로봇의 동작 위치결정 오차보정장치가 있다. 이 오차보정장치는, 오프라인에 의한 동작지령데이터, 즉 교시데이터를, 미리 측정해 놓은 3차원 오차데이터를 기초로 보정하는 것이다. 3차원 오차데이터는, 구 체적으로는 3차원의 좌표계의 각 위치에서의 위치편차량을 맵화한 3차원 맵(map)이다(예컨대 일본국 특허공개 소60-205713호 공보 참조).

위치어긋남을 보정하기 위한 두 번째 종래 기술로는, 로봇의 직교좌표계에서의 위치결정 지령을 보정해서 위치결정하는 산업용 로봇의 위치결정 보정방식이 있다. 이 위치결정 보정방식은, 오프라인에 의한 위치결정지령, 즉 교시데이터를 로봇 암의 각 구동축의 회전량으로 변환할 때, 미리 설정하여 기억시켜놓은 로봇 고유의 오차량(誤差量)을 기초로 보정하는 것이다. 로봇 고유의 오차는, 예컨대 좌표계의 위치어긋남 오차 및 암의 길이 오차 등이다(예컨대 일본국 특허공개 평2-198783호 공보).

위치어긋남을 보정하기 위한 세 번째 종래 기술로는, 가공오차 및 조립오차를 기초로 한 기구오차(機構誤差), 설치오차 및 각 축원점오차(軸原點誤差) 등에 의한 위치어긋남을 보정하는 오차보정방식이 있다. 이 오차보정방식은, 핸드(hand)의 위치편차량을 측정하고, 측정된 위치편차량으로부터 선형근사(線形近似)를 수행함으로써 로봇의 오차량을 추정하며, 추정된 오차량을 기초로 핸드의 위치 및 자세를 보정하는 것이다[예컨대, 오카다 타쿠후미 외 1명, 「다관절 로봇 기구오차보정방식」, 일본기계학회 논문집(C편), 일본기계학회, 소60-2, 제51권, 제462 호, p. 324-331 참조].

그러나, 오프라인에 의한 교시는 각 축치에 의해서도 행해질 수가 있다. 앞 에서 설명한 어떠한 종래의 기술도, 위치자세치에 대해 미리 구해 놓은 로봇 고유의 오차를 기초로 이를 보정하도록 하는 것들로서, 각 축치에 대해 보정을 실행하는 것은 아니다.

예컨대 직교좌표계에서의 위치자세치는, 같은 위치자세치에 대해 복수의 각 축치를 취득할 수 있기 때문에, 로봇의 자세가 한가지로 결정되지 않을 수가 있어, 로봇의 자세를 한가지로 지정하기 위해 각 축치에 의한 교시가 실행되게 된다. 그러나, 앞에서 설명한 어떠한 종래의 기술도, 각 축치에 의한 교시에 대해 보정을 실행할 수가 없기 때문에, 높은 정밀도의 위치결정을 실행할 수 없다고 하는 문제가 있다.

그리고, 오프라인에 의한 교시가 위치자세치라 하더라도, 로봇 암의 동작범위의 한계 가까이에서는 오차에 기초한 보정량이 적정치 않을 수가 있고, 또 오프라인에서의 교시데이터를 작성할 때 회피해야 할 케이블 등의 데이터가 누락되어 있기 때문에, 일부의 교시데이터에 대해 인간에 의한 직접 교시에 의해 교시데이터의 수정이 행해지는 경우가 있다.

즉 교시데이터는, 오프라인에서의 교시데이터와, 인간에 의한 직접교시의 교시데이터가 혼재하게 된다. 그러나, 앞에서 설명한 종래의 기술은 보정이 필요한 교시데이터와 보정이 필요하지 않은 교시데이터가 혼재된 교시데이터를 취급할 수가 없기 때문에, 높은 정밀도의 위치결정을 실행할 수가 없다고 하는 문제가 있다.

그리고 또, 로봇은 위치결정장치로서 뿐만 아니라, 3차원 측정기로서도 이용될 수가 있다. 예컨대 워크 등의 작업대상이 로봇의 직교좌표계의 어느 위치에 있 는지를 계측하기 위해, 워크 또는 워크를 고정하는 치구(治具)의 기준으로 되는 위치에 티치펜던트를 사용하는 방법 등으로, 로봇의 암 선단 즉 손끝을 일치시켜 로봇이 계측한 각 축치를 취득하고, 이렇게 취득한 각 축치를 기초로 직교좌표계에서의 위치자세치를 계산함으로써 구해지도록 한다.

그러나, 로봇이 계측한 각 축치는, 그 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 보정된 각 축치이기 때문에, 그 각 축치로부터 계산하여 구해진 위치자세치를 다른 로봇, 예컨대 고장 난 로봇과 교환된 로봇 등에 사용하게 되면, 높은 정밀도의 위치결정을 실행할 수가 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 로봇의 각 축치에 의한 교시에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수 있는 로봇제어장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타낸 각 축치를 입력하는 입력수단과, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치를 직교좌표계에서의 로봇 암의 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환시키는 순변환수단, 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치를 암의 굴곡 등에 기인하는 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정수단, 상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환수단 및, 상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 로봇의 액츄에이터에 대한 지령치로서 출력하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어장치이다.

본 발명에 따르면, 입력수단에 의해 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치가 입력되어, 순변환수단에 의해, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치가 직교좌표계에서의 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환되고, 보정수단에 의해, 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치가 로봇 고유의 오차를 기초로 보정되고, 역변환수단에 의해, 상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치가 각 축치로 역변환되고, 지시수단에 의해, 상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치가 로봇에 지시된다.

이와 같이, 지령치(指令値)로서 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환시킴으로써, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수가 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 입력수단은, 직교좌표계에 있어서 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치도 입력할 수 있고, 상기 보정수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치 및 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치 중 어느 하나를 선택해서 보정하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 직교좌표계에서의 위치자세치도 입력할 수가 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가, 직교좌표계에서의 위치자세치 및 각 축치 중 어떤 것이더라도 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수가 있게 된다.

또 본 발명은, 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치를 취득하는 취득수단과, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환된 위치자세치를 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정하는 역보정수단 및, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 출력하는 출력수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치를 취득해서 위치자세치로 순변환시키고, 순변환된 위치자세치를 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정해서 출력하기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 각 축치라 하더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치를 출력할 수가 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 상기 각 축치로 역변환시키는 제2역변환수단을 더 포함하고, 상기 출력수단은 상기 제2역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 더 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 순변환된 위치자세치를 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정한 후 각 축치로 역변환시켜 출력하기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치라 하더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각(各) 축치를 출력할 수 있게 된다.

또 본 발명은, 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치 및, 직교좌표계에서의 로봇 암의 선단 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치를 입력하는 입력수단과, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치를 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정수단, 상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환수단 및, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치 및 상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치 중의 어느 하나를 선택해서 로봇에 지시하는 지시수단을 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어장치이다.

본 발명에 따르면, 입력수단에 의해, 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치와, 직교좌표계에서의 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타낸 위치자세치가 입력되고, 보정수단에 의해, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치가 로봇 고유의 오차를 기초로 보정되고, 역변환수단에 의해, 상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치가 각 축치로 역변환되고, 지시수단에 의해, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치 및 상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치 중의 어느 하나가 미리 정해진 조건에 따라 선택되어 로봇에 지시되게 된다.

이와 같이, 위치자세치를 보정한 후 역변환시킨 각 축치 및 입력된 각 축치 중의 어느 하나를 로봇에 지시할 수 있기 때문에, 보정이 필요한 위치자세치와 보정이 필요치 않은 각 축치와의 혼재 데이터를 지령치로서 이용할 수 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키는 순변환수단을 더 포함하고, 상기 보정수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치 및 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치 중의 어느 하나를 선택해서 보정하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환할 수 있기 때문에, 각 축치에 대해서도 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있게 된다.

또 본 발명은, 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치를 취득하는 취득수단과, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 출력하는 출력수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 취득수단에 의해 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치가 취득되고, 출력수단에 의해 취득수단에 의해 취득된 각 축치가 출력되기 때문에, 로봇 고유의 오차에 의한 편차량이 보정된 각 축치를 출력할 수 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환시킨 위치자세치를 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정하는 역보정수단을 더 포함하고, 상기 출력수단이 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 더 출력하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 역보정수단에 의해, 취득수단에 의해 취득된 각 축치가 위치자세치로 순변환되고, 순변환된 위치자세치가 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정되고, 출력수단에 의해 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치가 출력되기 때문에, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치를 나타내는 위치자세치, 즉 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치를 출력할 수 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 제2역변환수단을 더 포함하고, 상기 출력수단은, 상기 제2역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 더 출력하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제2역변환수단에 의해 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키고, 출력수단에 의해 제2역변환수단에 의해 역변환된 각 축치가 출력되기 때문에, 인간이 직접 교시한 각 축치를 지령치로 이용하여도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치를 출력할 수가 있게 된다.

또 본 발명은, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 기억하는 기억수단을 더 포함하고, 상기 지시수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치 및 상기 기억수단에 기억된 각 축치 중의 어느 하나를 선택해서 로봇에 지시하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기억수단에 의해 취득수단에 의해 취득한 각 축치가 기억되고, 지시수단에 의해, 입력수단에 의해 입력된 각 축치 또는 기억수단에 기억된 각 축치가 로봇에 지시되기 때문에, 로봇이 계측한 각 축치를 기억시켜, 기억시킨 각 축치를 지령치로 이용할 수가 있다.

또 본 발명은, 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치를 직교좌표계에서의 로봇 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환시키는 순변환공정과, 상기 순변환공정에서 순변환된 위치자세치를 암의 굴곡 등에 기인하는 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정공정, 상기 보정공정에서 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환공정 및, 상기 역변환공정에서 역변환된 각 축치를 로봇의 액츄에이터에 대한 지령치로서 출력하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어방법이다.

본 발명에 따르면, 순변환공정에서, 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치를 직교좌표계에서의 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환시키고, 보정공정에서, 상기 순변환공정에서 순변환된 위치자세치를 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하고, 역변환공정에서, 상기 보정공정에서 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키고, 지시공정에서, 상기 역변환공정에서 역변환된 각 축치를 로봇에 지시한다.

이와 같이, 지령치로서 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환함에 따라, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수가 있다.

본 발명에 의하면, 지령치로서 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환시켜 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수가 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 각 축치이더라도, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치 및 각 축치 중 어느 것이라도 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수가 있기 때문에, 어느 쪽 교시데이터에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 오프라인의 교시데이터가 각 축치이더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 위치자세치는, 이 위치자세치를 보정할 수가 있는 다른 로봇으로의 지령치로서도 이용할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치라 하더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 각 축치를 각 축치를 보정할 수 있는 다른 로봇에 대한 지령치로 하면, 다른 로봇을 정밀도 좋고 또 자세가 한가지로 되게 위치하도록 할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 보정이 필요한 위치자세치와 보정이 필요하지 않은 각 축치가 혼재된 데이터를 지령치로 이용할 수가 있기 때문에, 오프라인의 교시데이 터가 인간에 의한 교시에 의해 수정이 가해지더라도, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수 있게 된다.

또 본 발명에 의하면, 각 축치에 대해서도 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치 및 각 축치 중 어느 것이라도, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 로봇 고유의 오차에 의한 편차량이 보정된 각 축치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 각 축치를 그 로봇으로의 지령치로 이용할 때에는, 지령치를 보정하지 않고 로봇에 지시할 수가 있다. 따라서, 예컨대 사람이 직접 교시한 각 축치가 출력되었을 때, 출력된 각 축치를 보정하지 않고 같은 로봇에 지시하면, 사람이 직접 교시한 교시위치에 확실히 위치할 수 있도록 할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치, 즉 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 위치자세치를 출력할 수가 있기 때문에, 출력된 위치자세치가 다른 로봇에 대한 지령치로도 이용할 수가 있다. 예컨대 사람이 직접 교시한 각 축치를, 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 위치자세치로 변환해서 출력할 수 있기 때문에, 로봇을 이용한 툴(tool)의 캐리브레이션 및 워크 좌표계의 계산을 실시하는 경우에 정밀도가 좋아지고, 특히 로봇을 3차원 측정기로 이용할 때는 정밀도 높게 위치를 측정할 수가 있게 된다.

또 본 발명에 의하면, 사람이 직접 교시한 각 축치이더라도, 로봇 고유의 오 차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 각 축치를 다른 로봇으로의 지령치로 쓰게 되면, 다른 로봇을 정밀도 좋고 또 자세를 한 가지 위치가 되도록 할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 로봇이 계측한 각 축치를 기억해서, 기억한 각 축치를 지령치로서 이용할 수 있기 때문에, 사람이 직접 교시한 교시위치에 확실히 위치하도록 할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면, 지령치로서 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환함으로써, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 각 축치이더라도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

(실시예)

도 1은, 본 발명의 1실시예인 로봇제어장치(10)의 구성을 나타낸 도면으로서, 이 로봇제어장치(10)는 제어부(11)와 기억부(12), 입력부(13) 및 출력부(14)를 포함해서 구성되어 있다.

제어부(11)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit)로 실현되고, 로봇제어장치(10) 전체 및 로봇(20)을 제어하게 된다. 기억부(12)는, 예컨대 반도체 메모리 또는 자기디스크장치 등의 기억장치로 실현되고, 예컨대 제어부(11)에서 실행되는 프로그램 및 교시데이터 등을 기억하게 된다.

입력부(13)는, 예컨대 오프라인에서 작성된 교시데이터 및 사람 손에 의한 교시데이터 등을 입력하는 입력장치이다. 출력장치(14)는, 예컨대 로봇이 실제로 위치하게 되었을 때의 각 축치 등을 액정 디스플레이 등의 액정화면으로 출력하는 출력장치이다. 이들 입력부(13) 및 출력부(14)는, 예컨대 티치펜던트와 같이 일체로 된 것이라도 좋다.

로봇(20)은 예컨대 6축 다관절형 로봇으로서, 기대(20a)와 암(20b), 이 암(20b)을 구동하는 액츄에이터(21) 및 각 암(20b)의 구동축(20d)의 회전량을 계측하는 각도센서(20c)를 포함한 구조로 되어 있다.

제어부(11)는, 입력부(13)에 의해 입력된 교시데이터가 로봇(20)의 암(20b)의 각 구동축(20d)의 회전량을 나타낸 각 축치일 때, 이들 각 축치를 순변환시켜 직교좌표계에서의 로봇(20)의 암 선단의 위치 및 로봇(20)의 자세를 나타내는 위치자세치인 변환지령치를 구하게 된다. 다음, 로봇(20) 고유의 오차를 기초로, 그 오차에 의한 위치어긋남을 없게 하기 위해, 구해진 변환지령치를 보정하게 된다. 이어, 보정한 변환지령치를 다시 각 축치로 역변환시키고, 역변환된 각 축치를 로봇(20)의 액츄에이터(21)에 지시한다. 로봇(20) 고유의 오차는, 예컨대 굴곡, 가공오차 및 조립오차 등에 기초한 기구오차, 설치오차 및 각 축원점오차이다.

변환지령치에 대한 보정은, 예컨대 일본기계학회 논문집(C편) 51권 제462호(소60-2)에 게재된 「다관절 로봇 기구오차보정방식」에 기재되어 있는 오차보정방식을 이용해서 보정함으로써 실현될 수가 있다. 구체적으로는, 로봇(20) 손끝의 위치 및 자세의 편차량을 미리 측정하고, 측정한 편차량으로부터 로봇(20)의 고유의 오차량을 추정하며, 추정된 오차량을 기초로 변환지령치를 보정함으로써 실현되게 된다. 이하, 이 오차보정방식에 의한 보정을, 고정밀도 로봇 모델에 의한 보정이라 한다.

이와 같이 해서, 로봇(20)에의 각 축치에 의한 교시에 대해서도 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 로봇(20)의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수 있게 된다.

제어부(11)는, 입력된 변환지령치를 보정 및 역변환시켜, 액츄에이터(21)에 지시할 수도, 입력된 각 축치를 그대로 액츄에이터(21)에 지시할 수도 있으나, 이들에 대해서는 뒤에 설명한다.

그리고 제어부(11)는, 로봇(20)의 암(20b)의 각 구동축(20d)에 대해, 로봇(20)이 실제의 회전량을 계측한 각 축치를 로봇(20)으로부터 취득하고, 취득한 각 축치를 직교좌표계의 위치자세치로 순변환시킨다. 다음, 순변환된 위치자세치를 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 역보정하고, 역보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키au, 역변환된 각 축치를 출력부(14)로 출력한다. 역보정이란, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 보정되어 있는 위치자세치로부터, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정하는 것을 말한다. 즉, 다른 로봇의 지령치로서 유용(流用)할 수 있는 위치자세치로의 보정으로, 로봇(20)에서는 로봇(20)의 오차에 의한 보정이 필요한 위치자세치로 보정하는 것을 말한다.

제어부(11)는, 다시 역보정된 위치자세치를 출력부(14)로 출력시킬 수도, 로봇(20)으로부터 취득한 각 축치를 그대로 출력부(14)로 출력시킬 수도 있는바, 이들에 대해서는 뒤에 설명한다.

입력수단은, 예컨대 입력부(13)에서 실현되고, 순변환수단(11a), 보정수단(11b), 역변환수단(11c), 지시수단(11d), 역보정수단(11e), 취득수단(11f) 및 제2역변환수단(11g)은, 예컨대 제어부(11)에서 실행되는 프로그램에 의해 실현되며, 출력수단은 예컨대 출력부(14)에서 실현된다.

도 2는, 도 1에 도시된 제어부(11)가 실행하는 순변환 및 역변환을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는, 로봇(20)의 복수의 암(20b) 중 1개의 암(A)을 2차원으로 나타낸 도면이다. 로봇(20)은 복수의 암(20b)을 갖고 있으나, 알기 쉽게 설명하기 위해 1개의 암에 주목해서 설명한다. 암(A)은, 암(A)의 회전축, 즉 직교좌표계 XY의 원점(0)을 중심으로 X축에 대해 각도(θ)의 각 축치(軸値)이다.

암(A)의 길이를 k로 하면, 직교좌표계 XY에서의 암(A)의 선단의 위치(x, y)는, x = kcosθ, y = ksinθ의 관계에 있다. 각 축치(θ)로부터 위치(x, y)를 구하는 것을 순변환(順變換), 위치(x, y)로부터 각 축치(θ)의 값을 구하는 것을 역변환(逆變換)이라 한다.

도 3은, 도 1에 도시된 제어부(11)가 실행하는 위치어긋남의 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 암(A)에 대해, 오프라인에서 작성된 교시데이터가 나타낸 위치가(x, y)이다. 암(A)의 선단이 위치(x, y)에 위치하도록 지시해야 할 위치를, 위치(x1, y1)로 하면, 위치(x, y)와 위치(x1, y1)의 차이가 로봇(20)의 위치편차량(△x, △y)이다.

위치해야할 위치(x, y)에 대해, 위치편차량(△x, △y)을 고려해서 지시해야할 위치(x1, y1)를 구하는 것을 보정(補正)이라 한다. 암(A)이 위치(x, y)에 실제 로 위치해 있을 때, 로봇(20)이 계측한 위치(x1, y1)에 대해 위치편차량(△x, △y)을 고려해서, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남 없는 위치(x, y)를 구하는 것을 역보정(逆補正)이라 한다.

도 4는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제1기능블록도이다. 로봇(20)에 대한 교시데이터로서 각 축치에 의한 지령치인 각 축지령치가 지시되었을 때의 각 기능과의 관련을 나타낸 것이다. 블록 30은, 로봇제어장치(10)에 입력된 각 축지령치를 위치자세치에 의한 지령치인 위치자세 지령치로 순변환시켜, 다음의 블록 31로 출력한다. 블록 30에서는, 로봇(20)을 이상(理想) 로봇으로 가정하여, 즉 로봇(20)은 오차가 없고 보정할 필요도 없다고 가정해서 순변환시킨다.

블록 31은, 블록 30으로부터의 위치자세 지령치를 로봇(20)의 오차를 기초로 보정하되, 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 보정하고, 보정한 위치자세 지령치를 블록 32로 출력한다. 블록 32는, 블록 31로부터의 위치자세 지령치를 이상 로봇을 가정해서 각 축지령치로 역변환시키고, 역변환된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시한다.

블록 30 ~ 32의 기능은, 제어부(11)에서 실현되는 프로그램에 따라 실현된다. 순변환수단(11a)은 예컨대 블록 30이고, 보정수단(11b)은 예컨대 블록 31이며, 역변환수단(11c)은 예컨대 블록 32이다.

도 5는, 도 4에 도시된 제1기능블록도의 기능을 실행하는 제어부(11)의 처리의 1예를 나타낸 플로우차트이다. 입력부(13)로부터 각 축지령치가 입력되었을 때, 단계 S1으로 이행된다. 도 5는, 본 발명의 다른 실시예인 로봇제어방법의 처리를 예컨대 제어부(11)가 실행할 때의 플로우차트이기도 하다.

단계 S1에서는, 입력된 각 축지령치를 직교좌표계의 변환지령치로 순변환시킨다. 단계 S2에서는, 순변환에 의해 구해진 변환지령치를 로봇(20)의 오차를 기초로 보정한다. 단계 S3에서는, 보정된 변환지령치를 각 축지령치로 역변환시킨다. 단계 S4에서는, 역변환에 의해 구해진 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시해서 종료되도록 한다. 변환지령치는, 예컨대 직교좌표계에서의 위치자세 지령치이다.

이와 같이, 입력된 각 축지령치에 대해 위치편차량을 보정할 수가 있기 때문에, 로봇(20) 암의 선단을 정밀도 높게 위치결정할 수가 있다. 즉, 지령치로서 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환함으로써, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 각 축치이더라도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

도 6은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제2기능블록도이다. 이 제2기능블록도는, 도 5에 도시된 블록 30과 블록 31 사이에 스위치(40)를 설치해서, 변환지령치인 예컨대 직교좌표계에서의 위치자세 지령치를 입력할 수 있게 한 것이다. 입력이 각 축지령치일 때는, 스위치(40)는 블록 30으로부터의 출력을 블록 31로 입력하도록 접속된다. 입력이 변환지령치의 때에는, 스위치(40)는 입력된 변환지령치를 블록 31에 입력하도록 접속된다.

도 6에 도시된 스위치(40)는, 입력된 변환지령치를 블록 31에 입력하도록 접속되어 있다. 블록 31은, 입력된 변환지령치를 로봇(20)의 오차를 기초로 보정하고, 보정된 위치자세 지령치를 블록 32로 출력한다. 블록 32는, 블록 31로부터의 보정된 위치자세 지령치를 각 축지령치로 역변환시켜, 역변환된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시한다. 스위치(40)의 절환은 예컨대 입력부(13)로부터의 지시에 의해 이루어진다.

이와 같이, 입력된 교시데이터가 각 축지령치이어도, 변환지령치이어도, 로봇(20)의 오차를 기초로 보정된 각 축지령치가 액츄에이터(21)로 출력되기 때문에, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다. 즉, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치 및 각 축치 중 어느 것이더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 어느 교시데이터에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있게 된다.

도 7은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제3기능블록도이다. 이 제3기능블록도는, 도 4에 도시된 블록 32와 액츄에이터(21)와의 사이에 스위치(41)를 설치해서, 블록 32에서 역변환된 각 축지령치 또는 입력된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시할 수 있도록 한 것이다. 도 7에 도시된 스위치(41)는, 블록 32에서 역변환된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시하도록 접속되어 있다. 스위치(41)의 절환은 예컨대 입력부(13)로부터의 지시에 의해 절환된다.

입력된 각 축지령치를 직접 액츄에이터(21)에 지시하도록, 스위치(41)를 접속하면, 로봇의 오차에 의한 위치어긋남이 고려된 각 축치, 즉 보정할 필요가 없는 각 축치를 직접 액츄에이터(21)에 지시할 수가 있다. 구체적으로는, 입력부(13)인 예컨대 티치펜던트를 사용해서 직접 로봇(20)을 목적하는 위치 및 자세로 이동해서 교시하거나 또는 직접 로봇(20)의 암(20b)을 사람이 손으로 잡고 목적하는 위치 및 자세로 이동해서 교시하여, 교시한 위치 및 자세를 계측한 각 축치를 지령치로 하는 경우 등이 있다.

이와 같이, 보정할 필요가 없는 각 축치를 지령치로 입력할 수 있기 때문에, 로봇의 오차에 의한 위치어긋남이 고려된 각 축치를 지령치로서 이용할 수가 있다. 또, 입력된 각 축지령치를 직접 액츄에이터에 지시하는 경우, 각 구동축의 메카스토퍼 및 소프트리밋이 지시한데로 작용하기 때문에, 각 축의 동작영역의 한계를 확실히 파악하고 싶은 경우에 유효하다.

그리고, 입력된 변환지령치를 보정한 후, 역변환시킨 각 축지령치와 입력된 각 축지령치를 선택해서 액츄에이터(21)에 지시할 수 있기 때문에, 보정이 필요한 변환지령치와 보정이 필요하지 않은 각 축지령치가 혼재된 지령치를 취급할 수가 있게 된다. 보정이 필요하다라는 것은, 예컨대 로봇의 오차에 의해 위치어긋남이 발생하기 때문에, 그 위치어긋남을 보정할 필요가 있기 때문이다.

예컨대, 로봇의 동작범위의 한계에 가까워 오차에 기초한 보정량이 적정하지 않기 때문에, 또는 오프라인에서 교시데이터를 작성할 때 회피해야 할 케이블 등의 데이터가 누락되어 있기 때문에, 일부의 교시데이터에 대해 인간에 의한 직접교시가 행해질 수가 있다. 오프라인에 의한 교시데이터가 인간에 의해 수정되면, 오프라인에 의한 교시데이터와 인간에 의한 직접교시의 교시데이터가 혼재하게 된다.

보정이 필요한 위치자세치와 보정이 필요하지 않은 각 축치가 혼재된 데이터를 지령치로 이용할 수 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 인간에 의한 교시에 의해 수정이 가해지더라도, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다.

도 7에는, 도 6에 도시된 블록 30 및 스위치(40)는 기재되어 있지 않으나, 도 6과 마찬가지로 블록 30과 스위치(40)를 블록 31의 전단(前段)에 설치해서, 입력된 각 축지령치를 블록 30에서 순변환시킨 후, 블록 31에서 보정하도록 하여도 좋다. 보정할 필요가 없는 각 축치와 보정할 필요가 있는 각 축치를 선택해서 입력할 수가 있다.

도 8은, 도 6 및 도 7에 도시된 기능블록도과 관련되는 지령지시처리의 1예를 나타낸 플로우차트이다. 이 지령지시처리는 제어부(11)에 의해 실행된다. 로봇제어장치(10)에 각 축지령치 및 변환지령치 중 어느 하나가 입력되었을 때, 단계 T1으로 이행된다. 단계 T1에서는, 입력된 지령치가 변환지령치인지 아닌지를 판단한다. 입력된 지령치가 변환지령치가 아닐 때에는 단계 T5로 진행하고, 입력된 지령치가 변환지령치 일 때에는 단계 T2로 진행한다.

단계 T2에서는, 입력된 변환지령치 또는 순변환된 변환지령치를 로봇 고유의 오차를 기초로 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 보정하게 된다. 단계 T3에서는, 보정된 변환지령치를 각 축지령치로 역변환시킨다. 단계 T4에서는, 역변환된 각 축지령치 또는 입력된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시하고서 종료하게 된다.

단계 T5에서는, 입력된 지령치가 보정이 필요한 각 축지령치인지 아닌지를 판단한다. 입력된 지령치가 보정이 필요한 각 축지령치일 때는 단계 T6로 진행하고, 입력된 지령치가 보정이 필요한 각 축지령치가 아닐 때에는 단계 T4로 진행한다. 단계 T6에서는, 입력된 각 축지령치를 직교좌표계의 변환지령치로 순변환시켜 단계 T2로 진행한다.

이와 같이, 각 축치에 대해서도 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있기 때문에, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치 및 각 축치 중 어느 것이더라도, 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수가 있다. 즉, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남에 대해, 보정이 필요한 변환지령치 및 보정이 필요한 각 축지령치에 대해 보정을 실행하고, 보정이 필요하지 않은 각 축지령치에 대해서는 보정을 실행하지 않기 때문에, 어느 지령치에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수 있게 된다.

도 9는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제4기능블록도이다. 이 제4기능블록도는, 도 6에 도시된 제2기능블록도에 대해 액츄에이터(21)의 각 축치를 계측하고, 계측한 각 축치를 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 변환치 출력 및 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치 출력을 출력하도록 한 것이다. 액츄에이터(21)는, 암(20b)의 각 구동축에 설치되어 있는 각도센서(20c)에 의해 각 구동축의 축치를 계측한다.

블록 33은, 액츄에이터(21)가 계측한 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환된 위치자세치를 로봇(20)의 오차를 기초로 역보정해서, 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 역보정해서 변환치 출력으로 출력한다.

블록 34는, 블록 33의 출력인 변환치 출력을 각 축치 출력으로 역변환시켜 출력한다. 블록 34에서는, 이상 로봇을 가정해서, 즉 로봇(20)은 오차가 없는 것으로 가정해서, 변환치 출력을 각 축치 출력으로 역변환시킨다. 출력은, 예컨대 입력부(13)로부터의 지시에 의해 어느 하나를 선택해서 출력하여도 좋고, 양쪽 모두를 출력하여도 좋다.

블록 33 및 블록 34의 기능은, 제어부(11)에서 실행되는 프로그램에 의해 실현된다. 역보정수단이 예컨대 블록 33의 기능이고, 제2역변환수단은 예컨대 블록 34의 기능이다.

이와 같이, 출력된 변환치 출력는, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치를 나타내는 출력, 즉 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타내는 출력이기 때문에, 이 변환치 출력은 각 축치의 입력을 보정할 수가 없는 다른 로봇에의 지령치로도 이용될 수 있다. 즉, 오프라인의 교시데이터가 각 축치이더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치를 출력할 수 있기 때문에, 이 출력된 위치자세치가 위치자세치를 보정할 수 있는 다른 로봇에의 지령치로서 이용될 수 있다.

그리고, 입력이 직교좌표계에서의 위치자세치이더라도, 다른 로봇에 지령치로서 이용될 수 있는 각 축치를 출력할 수 있기 때문에, 다른 로봇을 정밀도 좋고 또 자세를 한가지로 위치하도록 할 수 있게 된다. 즉, 오프라인의 교시데이터가 직교좌표계에서의 위치자세치이더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 각 축치를, 각 축치를 보정할 수 있는 다른 로봇에의 지령치로 하면, 다른 로봇을 정밀도 좋고 또 자세를 한결같이 위치하도록 할 수 있게 된다.

도 10은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)의 제5기능블록도이다. 이 제5기능블록도는, 도 7에 도시된 제3기능블록도에 대해 액츄에이터(21)의 각 축치를 계측 해서, 계측한 각 축치를 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 변환치 출력 및 로봇(20)의 오차에 의한 편차량이 보정되어 있는 각 축치 출력을 출력하도록 한 것이다.

로봇제어장치(10)는, 액츄에이터(21)가 계측한 각 축치를, 각 축치 출력으로서 그대로 출력한다. 그리고 블록 33은, 액츄에이터(21)가 계측한 각 축치를 위치자세치로 순변환시켜, 순변환된 위치자세치를 로봇(20)의 오차를 기초로, 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 역보정해서 변환치 출력으로서 출력한다. 출력은, 예컨대 입력부(13)로부터의 지시에 의해, 어느 하나를 선택해서 출력하여도 좋고, 양쪽 모두를 출력하여도 좋다.

이와 같이 로봇 고유의 오차에 의한 편차량이 보정된 각 축치를 출력할 수가 있기 때문에, 출력된 각 축치를 그 로봇에의 지령치로서 이용하면 지령치를 보정하지 않고 지시할 수가 있다. 따라서, 예컨대 사람이 직접 교시한 각 축치가 출력되었을 때, 출력된 각 축치를 보정하지 않고 같은 로봇에 지시하면 사람이 직접 교시한 교시위치로 확실히 위치하도록 할 수가 있다.

그리고, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치, 즉 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 위치자세치를 출력할 수 있기 때문에, 출력된 위치자세치가 다른 로봇에 대한 지령치로서 이용될 수도 있다.

도 10에는, 도 9에 도시된 블록 34는 기재되어 있지 않으나, 도 9와 마찬가지로 블록 34를 블록 33의 후단에 설치해서, 블록 33의 출력인 변환치 출력을 역변 환시켜 각 축치 출력으로서 출력하여도 좋다. 출력은, 예컨대 입력부(13)로부터의 지시에 의해 어느 하나를 선택해서 출력하여도 좋고, 모두를 출력하여도 좋다.

각 축치 출력으로서, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치 출력 및 로봇(20)의 오차에 의한 편차량이 보정된 각 축치 출력을 출력하기 때문에, 다른 로봇에의 각 축지령치 및 로봇(20)에의 각 축지령치로서 이용할 수가 있다.

도 11은, 도 9 및 도 10에 도시된 기능블록도와 관련되는 계측치 출력처리의 1예를 나타낸 플로우차트이다. 이 계측치 출력처리는 제어부(11)에 의해 실행된다. 로봇(20)의 각 구동축의 회전량을 계측해서 출력할 때, 단계 U1으로 이행된다. 단계 Ul에서는, 액츄에이터(21)가 계측한 각 축치를 로봇(20)으로부터 취득한다.

단계 U2에서는, 취득한 각 축치를 역보정할 것인지 아닌지를 판단한다. 역보정할 때는 단계 U3으로 진행하고, 역보정하지 않을 때는 단계 U6으로 진행한다. 단계 U3에서는, 취득한 각 축치를 위치자세치로 순변환시켜, 순변환된 위치자세치를 로봇(20)의 고유의 오차를 기초로 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 역보정하게 된다. 즉, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치를 구하게 된다.

단계 U4에서는, 각 축치로서 출력할지 아닌지를 판단한다. 각 축치로서 출력할 때는 단계 U7로 진행하고, 각 축치로서 출력하지 않을 때는 단계 U5로 진행한다. 단계 U5에서는, 역보정된 위치자세치를 변환치 출력으로서 출력해서 종료하게 된다. 단계 U6에서는, 취득한 각 축치를 각 축치 출력으로서 출력해서 종료하게 된다. 단계 U7에서는, 역보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시킨다. 단계 U8에서는, 역변환된 각 축치를 각 축치 출력으로서 출력해서 종료하게 된다.

이와 같이, 로봇(20)으로부터 취득한 각 축치가 나타내는 위치는, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치에 대해, 로봇(20)의 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 보정된 위치이다. 따라서, 로봇제어장치(10)에 대한 지령치가, 오프라인의 교시데이터이어도, 사람이 직접 지시한 교시데이터이어도, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 보정된 각 축치를 출력할 수 있게 된다.

그리고, 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 보정된 각 축치를, 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 각 축치 또는 위치자세치로 변환시켜 출력할 수가 있게 된다. 이 변환되어 출력된 각 축치 또는 위치자세치는, 다른 로봇인 예컨대 고장이 난 로봇과 교환된 로봇에도 사용할 수가 있다. 특히, 변환되어 출력된 각 축치는, 사람이 직접 교시한 각 축치이더라도, 다른 로봇을 정밀도 좋고 자세가 한결같이 위치하도록 할 수가 있다.

그리고, 예컨대 사람이 직접 교시한 각 축치를, 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 위치자세치 또는 각 축치로 변환시켜 출력할 수 있기 때문에, 로봇을 이용한 툴의 캐리블레이션 및 워크 좌표계의 계산을 실시하는 경우에 정밀도가 좋아지고, 특히 로봇을 3차원 측정기로 이용할 때는 정밀도 높게 위치를 측정할 수가 있게 된다.

구체적으로는, 워크 등의 작업대상이 로봇의 직교좌표계의 어느 위치에 있는가를 계측하기 위해, 워크 또는 워크를 고정하는 치구의 기준이 되는 위치에 티치펜던트를 사용하는 등으로 해서, 로봇의 암 선단, 즉 손끝을 일치시켜 로봇의 자세를 지시하게 된다.

로봇제어장치(10)는, 교시된 암 선단의 위치와 로봇의 자세를 나타낸 로봇의 각 축치를 로봇(20)으로부터 취득한다. 로봇제어장치(10)는, 취득한 각 축치, 즉 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 보정된 각 축치를, 오차가 없는 로봇의 암 선단의 위치와 그 로봇의 자세를 나타낸 각 축치 또는 위치자세치로 변환시켜 출력한다. 따라서, 로봇을 3차원 측정기로 이용했을 때 정밀도 높게 위치를 측정할 수가 있다.

도 12는, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)에 오프라인 티치데이터(50)가 입력되었을 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시된 로봇제어장치(10)는 도 7에 도시된 로봇제어장치(10)에 대해 블록 30과 스위치(40)를 블록 31의 전단에다 설치한 것이다.

오프라인의 교시데이터인 오프라인 티치데이터(50)는, 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 로봇에 교시하기 위한 교시데이터이다. 오프라인 티치데이터(50)는 로봇제어장치(10)와는 별개의 컴퓨터 등에 의해 작성되어 로봇제어장치(10)에 입력된다. 오프라인 티치데이터(50)에는, 로봇(20)의 암(20b)의 각 구동축의 회전량을 나타낸 각 축지령치와 직교좌표계에서의 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타낸 변환지령치가 있다.

변환지령치의 오프라인 티치데이터(50)가 입력되면 스위치(40)는 변환지령치 측과 접속된다. 각 축지령치의 오프라인 티치데이터(50)가 입력되면, 스위치(40)는 블록 30의 출력 측과 접속된다. 오프라인 티치데이터(50)는, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치를 나타낸 지령치로서, 이 지령치가 변환지령치이더라 도, 또는 지령치가 각 축지령치이더라도, 로봇 고유의 오차에 근거하는 보정이 필요한바, 그 보정은 블록 31에서 실행된다.

오프라인 티치데이터(50)가 입력되면, 로봇 고유의 오차에 근거하는 보정이 필요하고, 스위치(41)는 블록 32의 출력 측에 접속된다. 블록 32의 출력은 액츄에이터(21)에 지시된다.

이와 같이, 오프라인 티치데이터(50)가, 각 축지령치이더라도, 변환지령치이더라도, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 수 있어, 로봇(20)의 암 선단을 정밀도 높게 위치결정할 수 있게 된다.

도 13은, 도 1에 도시된 로봇제어장치(10)가 교시점에서 계측된 각 축치를 출력할 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 예컨대 오프라인 데이터(50)를 이용하지 않고 티치펜던트와 같은 입력부(13)를 사용해서, 또는 사람이 직접 로봇의 암을 잡고서 로봇의 암 선단을 목적하는 교시점에 위치시켜, 암 선단의 위치와 로봇의 자세를 교시하는 경우에 적용된다.

스위치(41)는, 입력된 각 축지령치가 직접 액츄에이터(21)에 입력되도록 접속된다. 입력된 각 축지령치는 액츄에이터(21)에 지시된다. 로봇제어장치(10)는, 액츄에이터(21)가 계측한 각 축치를 취득해서 각 축치 출력으로서 출력하게 된다. 출력된 각 축치 출력은 예컨대 기억장치(60)에 기억된다.

도 14는, 도 13에 도시된 로봇제어장치(10)가 출력한 각 축치를 지령치로 할 때의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 로봇제어장치(10)는, 리피트시 즉 실제로 작업을 실행할 때 기억장치(60)에 기억되어 있는 각 축치 출력을 각 축지령치로서 이 용한다. 스위치(41)가 입력된 각 축지령치를 액츄에이터(21)에 지시하도록 접속되어 있기 때문에, 기억장치(60)로부터 독출된 각 축치 출력은, 각 축지령치로서 액츄에이터(21)에 지시된다.

기억장치(60)는, 각 축치 출력을 기억하기 위해 로봇제어장치(10)와는 독립된 기억장치를 이용하였으나, 로봇제어장치(10)의 기억부(12)에 기억시켜 리피트시에 기억부(12)로부터 독출해서 지령치로 하여도 좋다.

이와 같이, 로봇(20)에 직접 교시된 각 축치를 액츄에이터(21)로부터 취득해서 기억시키고, 리피트시에 기억시킨 각 축치를 지령치로 사용하는 것이기 때문에, 교시된 위치에 위치하도록 할 수가 있다. 즉, 로봇이 계측한 각 축치를 기억시켜, 기억시킨 각 축치를 지령치로서 이용할 수 있기 때문에, 인간이 직접 교시한 교시위치에 확실히 위치하도록 할 수 있게 된다.

도 13 및 도 14에 도시된 로봇제어장치(10)에서는, 액츄에이터(21)로부터 취득한 각 축치를 기억장치(60)에 기억시켰으나, 취득한 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환된 위치자세치를 로봇(20)의 오차를 기초로, 예컨대 고정밀도 로봇 모델에 의해 역보정된 변환치 출력을 기억장치(60)에 기억시켜도 좋고, 역보정한 변환치 출력을 역변환시킨 각 축치 출력을 기억시켜도 좋다. 기억장치(60)에 기억된 변환치 출력 및 각 축치 출력은, 각각 스위치(40)에 대한 변환지령치 및 블록 30에 대한 각 축지령치로서 이용된다.

로봇(20) 고유의 오차를 기초로, 예컨대 고정밀도 모델에 의해 역보정된 후, 역변환되어 출력된 각 축치 출력, 즉 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 각 축치를 지령치로서 이용할 때는, 순변환된 후 보정을 하고, 보정된 후 역변환시킨 각 축치를 로봇(20)에 지시하면 좋다.

로봇(20)의 고유의 오차를 기초로, 예컨대 고정밀도 모델에 의해 역보정되어 출력된 변환치 출력, 즉 로봇(20)의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치를 지령치로 이용할 때는, 보정된 후 역변환시킨 각 축치를 로봇(20)에 지시하면 좋다.

앞에서 설명한 실시예에서는, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남을 보정할 때, 직교좌표계에서의 위치 및 자세를 나타낸 위치좌표치의 보정을 고정밀도 로봇 모델를 이용한 오차보정방식으로 보정하였으나, 다른 방식을 이용해서 보정하여도 좋다.

이상, 본 발명을 실시예를 이용해서 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않고, 상기 실시예에 여러 가지로 변경 또는 개량을 가할 수가 있다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음은, 청구의 범위의 기재로부터 명백하다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 로봇의 각 축치에 의한 교시에 대해서도 로봇의 위치결정을 정밀도 높게 제어할 수 있는 로봇제어장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타낸 각 축치를 입력하는 입력수단과,

   상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치를 직교좌표계에서의 로봇 암의 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환시키는 순변환수단,

   상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치를 암의 굴곡 등에 기인하는 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정수단,

   상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환수단 및,

   상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 로봇의 액츄에이터에 대한 지령치로서 출력하는 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력수단은, 직교좌표계에 있어서 로봇의 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치도 입력할 수 있고,

   상기 보정수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치 및 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치 중 어느 하나를 선택해서 보정하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치를 취득하는 취득수단과,

   상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환시킨 위치자세치를, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위치자세치로 보정하는 역보정수단 및,

   상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 출력하는 출력수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 상기 각 축치로 역변환시키는 제2역변환수단을 더 포함하고,

   상기 출력수단은, 상기 제2역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 더 출력하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
5. 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치 및, 직교좌표계에서의 로봇 암의 선단 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치를 입력하는 입력수단과,

   상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치를 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정수단,

   상기 보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환수단 및,

   상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치 및 상기 역변환수단에 의해 역변환된 각 축치 중의 어느 하나를 선택해서 로봇에 지시하는 지시수단을 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키는 순변환수단을 더 포함하고,

   상기 보정수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 위치자세치 및 상기 순변환수단에 의해 순변환된 위치자세치 중의 어느 하나를 선택해서 보정하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 로봇이 계측한 각 구동축의 각 축치를 취득하는 취득수단과,

   상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 출력하는 출력수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 로봇제어장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 위치자세치로 순변환시키고, 순변환된 위치자세치를, 로봇 고유의 오차에 의한 위치어긋남이 없는 위 치자세치로 보정하는 역보정수단을 더 포함하고,

   상기 출력수단은, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 더 출력하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 역보정수단에 의해 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 제2역변환수단을 더 포함하고,

   상기 출력수단은, 상기 제2역변환수단에 의해 역변환된 각 축치를 더 출력하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 취득수단에 의해 취득된 각 축치를 기억하는 기억수단을 더 포함하고,

    상기 지시수단은, 상기 입력수단에 의해 입력된 각 축치 및 상기 기억수단에 기억된 각 축치 중의 어느 하나를 선택해서 로봇에 지시하는 것임을 특징으로 하는 로봇제어장치.
11. 로봇 암의 각 구동축의 회전량을 나타내는 각 축치를 직교좌표계에서의 로봇 암 선단의 위치 및 로봇의 자세를 나타내는 위치자세치로 순변환시키는 순변환공정과,

    상기 순변환공정에서 순변환된 위치자세치를 암의 굴곡 등에 기인하는 로봇 고유의 오차를 기초로 보정하는 보정공정,

    상기 보정공정에서 보정된 위치자세치를 각 축치로 역변환시키는 역변환공정 및,

    상기 역변환공정에서 역변환된 각 축치를 로봇의 액츄에이터에 대한 지령치로서 출력하는 공정을 포함하도록 된 것을 특징으로 하는 로봇제어방법.

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