KR102309861B1

KR102309861B1 - 6축 로봇의 자세 조정 방법

Info

Publication number: KR102309861B1
Application number: KR1020190027347A
Authority: KR
Inventors: 타케시 쿠사카; 낫탄 도안
Original assignee: 니혼 덴산 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-10-07
Also published as: US20190299417A1; CN110315531B; JP2019177451A; KR20190114756A; US11420332B2; CN110315531A; JP7087575B2

Abstract

로봇 설치면에 대략 수직인 방향으로 기립하는 6축 로봇의 자세를 조정하는 방법으로서, 상기 6축 로봇 중 상기 대략 수직인 방향에 있어서 상이한 높이에 있는 3축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝과, 상기 3축 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 2축을 회전 중심으로 하여 각각 표현한 2개의 원호를 포함하는 2개의 면을 특정하는 스텝과, 상기 2개의 원호 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 쪽의 원호상의 소정 점의 위치를 특정하는 스텝과, 특정된 상기 3축의 축 중심 위치와, 상기 2개의 면과, 상기 소정 점의 위치에 의거하여 상기 3축의 회전 방향의 각도 조정량과, 상기 2축 사이에 연장되는 축의 회전 방향의 각도 조정량을 결정하는 스텝을 갖는다.

Description

6축 로봇의 자세 조정 방법{METHOD OF ADJUSTING POSTURE OF 6-AXIS ROBOT}

본 발명은 6축 로봇의 자세 조정 방법에 관한 것이다.

다관절 로봇으로서 6축 로봇이 알려져 있다. 6축 로봇의 각 축의 원점 위치의 교정은 6축 로봇이 작업자에 의해 조립된 후에 행해진다. 특허문헌 1에는 6축 로봇의 원점 위치를 교정하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1의 6축 로봇은 로봇 설치면으로부터 순서대로 제 1 축~제 6 축을 갖고, 제 1 축의 회전축이 로봇 설치면과 직교하고, 제 2 축의 회전축이 제 1 축의 회전축과 직교하고, 제 2 축의 회전축과 제 3 축의 회전축과 제 5 축의 회전축이 평행하며, 제 5 축의 회전축이 제 4 축의 회전축 및 제 6 축의 회전축과 동일점에서 직교하고, 제 1 축의 회전축을 포함하여 제 2 축의 회전축에 직교하는 평면상에 측정점이 존재하도록 구성되어 있다. 그리고 특허문헌 1의 교정 방법에서는 제 4 축을 180° 회전시키는 공정과, 제 5 축을 소정 각도의 2배 회전시키는 공정과, 제 5 축을 더 회전시켜서 오차 각도를 도출하는 공정과, 오차 각도에 상기 소정 각도를 가산해서 제 5 축의 원점 위치를 교정하는 공정을 순차적으로 행함으로써 6축 로봇의 제 5 축의 원점 위치를 교정하고 있다.

일본국 공개공보 특허공개 2009-274186호 공보

특허문헌 1의 기술에서는 상기 소정 각도를 얻기 위해서 제 4 축의 회전축과 제 6 축의 회전축이 형성하는 각도를 계측할 필요가 있다. 또한, 상기 오차 각도를 도출하기 위해 우선 측정 자세에서의 측정점의 좌표와, 제 5 축을 소정 각도의 2배 회전시킨 후의 측정점의 좌표를 연결하는 선분을 도출할 필요가 있다. 또한, 도출한 선분의 중심 좌표를 지나고, 또한 상기 선분과 직교하는 직선 상에 측정점의 좌표가 겹치도록 제 5 축을 회전시킬 필요가 있다. 따라서, 제 5 축의 원점 위치의 교정을 위한 작업이 번잡하여 교정을 단시간으로 행하는 것은 어렵다. 또한, 로봇 전체의 자세를 교정하는 것이 되면 더 작업이 번잡하여 교정을 단시간으로 행하는 것은 어렵다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 그 목적은 6축 로봇의 자세를 조정하기 위한 조정량을 간단한 방법으로 결정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 1개의 실시형태에 의한 6축 로봇의 자세 조정 방법은 로봇 설치면에 대략 수직인 방향으로 기립하는 6축 로봇의 자세를 조정하는 방법으로서, 상기 6축 로봇 중 상기 대략 수직인 방향에 있어서 상이한 높이에 있는 3축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝과, 상기 3축 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 2축을 회전 중심으로 하여 각각 표현한 2개의 원호를 포함하는 2개의 면을 특정하는 스텝과, 상기 2개의 원호 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 쪽의 원호상의 소정 점의 위치를 특정하는 스텝과, 특정된 상기 3축의 축 중심 위치와, 상기 2개의 면과, 상기 소정 점의 위치에 의거하여 상기 3축의 회전 방향의 각도 조정량과, 상기 2축 사이에 연장되는 축의 회전 방향의 각도 조정량을 결정하는 스텝을 갖는다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 6축 로봇의 자세를 조정하기 위한 조정량을 간단한 방법으로 결정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 6축 로봇의 사시도이다.
도 2는 실시형태의 6축 로봇의 좌측면도이다.
도 3은 초기 오차가 조정되기 전의 6축 로봇의 정면도이다.
도 4는 초기 오차가 조정된 후의 6축 로봇의 정면도이다.
도 5는 실시형태의 각도 조정 방법을 설명하는 개략 정면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태는 본 발명의 실현 수단으로서의 일례이며, 본 발명이 적용되는 장치나 시스템의 구성이나 각종 조건에 따라 적당히 수정 또는 변경되어야 할 것이며, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

(로봇의 구성)

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 로봇(1)의 사시도이다. 설명의 편의상 도 1의 상방향을 Z 방향이라고 칭하고, 좌측 방향을 Y 방향이라고 칭하고, 전방 방향을 X 방향이라고 칭한다. Z 방향은 로봇(1)의 높이 방향이다. 또한, Z 방향과 반대 방향을 하방이라고 칭하고, Z 방향과 동일한 방향을 상방이라고 칭한다. 도 2는 도 1에 나타내는 로봇(1)의 좌측면도이다.

본 실시형태의 로봇(1)은 소정 제품의 조립이나 제조 등에 사용할 수 있는 6축 로봇이며, 예를 들면 조립 라인이나 제조 라인에 설치되어 사용된다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 로봇(1)은 6개의 회전 관절부(2A~2F)와 2개의 암(3A, 3B)을 구비하고 있다. 이하의 기재에 있어서 6개의 회전 관절부(2A~2F)는 로봇 설치면(4)측으로부터 제 1 회전 관절부(2A), 제 2 회전 관절부(2B), 제 3 회전 관절부(2C), 제 4 회전 관절부(2D), 제 5 회전 관절부(2E), 및 제 6 회전 관절부(2F)라고 칭한다. 또한, 2개의 암(3A, 3B)은 로봇 설치면(4)측으로부터 제 1 암(3A) 및 제 2 암(3B)이라고 칭한다. 도 1은 로봇(1)이 로봇 설치면(4)에 대략 수직인 방향으로 기립하고 있는 상태를 나타내고 있다.

로봇(1)은 로봇(1)의 기단 부분을 구성하는 지지 부재(5)를 구비하고 있다. 지지 부재(5)는 설치면(4)에 고정된다. 제 1 회전 관절부(2A)는 지지 부재(5)에 상대 회동 가능하게 연결되어 있다.

제 1 암(3A) 및 제 2 암(3B)은 가늘고 긴 원통형상으로 형성되어 있다. 제 2 암(3B)의 외경은 제 1 암(3A)의 외경보다 작다. 또한, 제 2 암(3B)의 길이는 제 1 암(3A)의 길이보다 짧다.

제 1 회전 관절부(2A)와 제 2 회전 관절부(2B)는 상대 회동 가능하게 연결되고, 제 2 회전 관절부(2B)와 제 1 암(3A)의 기단(하단)은 고정되어 있다. 제 1 암(3A)의 선단과 제 3 회전 관절부(2C)는 고정되고, 제 3 회전 관절부(2C)와 제 4 회전 관절부(2D)는 상대 회동 가능하게 연결되어 있다. 제 4 회전 관절부(2D)와 제 2 암(3B)의 하단은 상대 회동 가능하게 연결되고, 제 2 암(3B)의 선단과 제 5 회전 관절부(2E)는 고정되어 있다. 제 5 회전 관절부(2E)와 제 6 회전 관절부(2F)는 상대 회동 가능하게 연결되어 있다. 제 6 회전 관절부(2F)에는 엔드이펙터 등(도시하지 않음)이 상대 회동 가능하게 부착 가능한 부착부(7)가 형성되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는 제 1 회전 관절부(2A)와, 제 2 회전 관절부(2B)와, 제 3 회전 관절부(2C)가 거의 동일한 구조를 갖고, 제 4 회전 관절부(2D)와, 제 5 회전 관절부(2E)와, 제 6 회전 관절부(2F)가 거의 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 회전 관절부(2A)와, 제 2 회전 관절부(2B)와, 제 3 회전 관절부(2C)가 거의 동일한 크기로 형성되고, 제 4 회전 관절부(2D)와, 제 5 회전 관절부(2E)와, 제 6 회전 관절부(2F)가 거의 동일한 크기로 형성되어 있다. 또한, 제 4 회전 관절부(2D), 제 5 회전 관절부(2E), 및 제 6 회전 관절부(2F)는 제 1 회전 관절부(2A), 제 2 회전 관절부(2B), 및 제 3 회전 관절부(2C)보다 작다.

단, 제 1 회전 관절부(2A), 제 2 회전 관절부(2B), 및 제 3 회전 관절부(2C)와 제 4 회전 관절부(2D), 제 5 회전 관절부(2E), 및 제 6 회전 관절부(2F)는 크기가 상위하는 점을 제외하면 마찬가지인 구성을 갖고 있다.

(회전 관절부의 구성)

제 1 회전 관절부(2A)~제 6 회전 관절부(2F) 각각은 모터(도시하지 않음)와, 모터에 연결되는 감속기(도시하지 않음)와, 모터의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 검출 기구(도시하지 않음)와, 모터 및 위치 검출 기구가 전기적으로 접속되는 회로 기판(도시하지 않음)과, 모터와 감속기와 위치 검출 기구와 회로 기판이 수용되는 케이스체(6A~6F)를 구비하고 있다. 각 모터는 모터를 제어하는 컨트롤러(도시하지 않음)에 무선 또는 유선으로 접속되어 있다.

(회전 관절부와 암의 연결 구조)

지지 부재(5)와 제 1 회전 관절부(2A)는 제 1 회전 관절부(2A)의 출력측 부재(도시하지 않음)가 지지 부재(5)에 고정됨으로써 연결되어 있다. 제 1 회전 관절부(2A)의 중심축(10A)과 지지 부재(5)의 중심축이 일치하도록 지지 부재(5)와 제 1 회전 관절부(2A)가 연결되어 있다.

제 1 회전 관절부(2A)와 제 2 회전 관절부(2B)는 제 1 회전 관절부(2A)의 중심축(10A)과 제 2 회전 관절부(2B)의 중심축(10B)이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 1 회전 관절부(2A)의 케이스체(6A)와 제 2 회전 관절부(2B)의 플랜지부(11B)가 직접 고정되어 있다.

이와 같이 제 1 회전 관절부(2A)의 중심축(10A)과 제 2 회전 관절부(2B)의 중심축(10B)이 직교하도록 제 1 회전 관절부(2A)와 제 2 회전 관절부(2B)의 플랜지부(11B)가 직접 고정된다. 또한, 지지 부재(5)에 대하여 제 1 회전 관절부(2A)의 중심축(10A)을 회동축으로 하여 제 1 회전 관절부(2A)와 제 2 회전 관절부(2B)가 회동할 수 있다.

제 2 회전 관절부(2B)와 제 1 암(3A)은 제 2 회전 관절부(2B)의 중심축(10B)과 제 1 암(3A)의 길이 방향의 중심축이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 2 회전 관절부(2B)의 케이스체(6B)에 제 1 암(3A)의 하단이 고정되어 있다.

제 1 암(3A)과 제 3 회전 관절부(2C)는 제 1 암(3A)의 길이 방향의 중심축과 제 3 회전 관절부(2C)의 중심축(10C)이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 3 회전 관절부(2C)의 케이스체(6C)에 제 1 암(3A)의 선단이 고정되어 있다. 중심축(10C)은 중심축(10B)에 평행하다.

제 3 회전 관절부(2C)와 제 4 회전 관절부(2D)는 제 3 회전 관절부(2C)의 중심축(10C)과 제 4 회전 관절부(2D)의 중심축(10D)이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 4 회전 관절부(2D)의 케이스체(6D)의 부착면(9D)과 제 3 회전 관절부(2C)의 플랜지부(11C)가 제 3 회전 관절부(2C)의 중심축(10C)에 소정 두께(길이)를 갖는 연결 부재(12)를 통해 고정되어 있다. 중심축(10D)과 중심축(10A)은 동축상에 있다.

제 4 회전 관절부(2D)와 제 2 암(3B)은 제 4 회전 관절부(2D)의 중심축(10D)과 제 2 암(3B)의 길이 방향의 중심축이 일치하도록 연결되어 있다. 또한, 제 4 회전 관절부(2D)의 플랜지부(11D)에 제 2 암(3B)의 하단이 고정되어 있다.

따라서, 제 1 암(3A)에 대하여 제 3 회전 관절부(2C)의 중심축(10C)을 회동축으로 하여 제 2 암(3B)을 회동할 수 있다.

제 2 암(3B)과 제 5 회전 관절부(2E)는 제 2 암(3B)의 길이 방향의 중심축과 제 5 회전 관절부(2E)의 중심축(10E)이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 5 회전 관절부(2E)의 케이스체(6E)에 제 2 암(3B)의 선단이 고정되어 있다. 중심축(10E)은 중심축(10B)과 중심축(10C)에 평행하다.

제 5 회전 관절부(2E)와 제 6 회전 관절부(2F)는 제 5 회전 관절부(2E)의 중심축(10E)과 제 6 회전 관절부(2F)의 중심축(10F)이 직교하도록 연결되어 있다. 또한, 제 6 회전 관절부(2F)의 케이스체(6F)의 부착면(9F)과 제 5 회전 관절부(2E)의 플랜지부(11E)가 직접 고정되어 있다.

따라서, 제 1 암(3A)에 대하여 제 3 회전 관절부(2C)의 중심축(10C)을 회동축으로 하는 상대 회동이 가능하게 되어 있는 제 2 암(3B)은 제 1 회전 관절부(2A)의 중심축(10A)을 포함하는 평면상에서 회동할 수 있다. 또한, 제 2 암(3B)은 중심축(10C)을 중심으로 하여 회동할 때에 제 1 회전 관절부(2A)와 제 5 회전 관절부(2E)가 간섭하지 않도록 제 1 암(3A)보다 짧게 되어 있다.

(초기 오차)

로봇은 작업자에 의해 조립되어 초기 자세(이상적으로는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 직립의 자세)로 된다. 그리고 초기 자세의 상태로부터 소위 캘리브레이션이 행해진다. 본 명세서에서는 초기 자세를 보정(조정)하는 것을 초기 오차의 보정이라고 칭하고, 초기 자세가 확정된 후에 행해지는 보정을 캘리브레이션이라고 칭한다.

일반적으로 로봇 조립 직후의 초기 자세는 어느 정도의 오차(초기 오차)를 포함한다. 특히, 로봇의 회전 관절부는 회전하기 쉬우므로 로봇의 초기 자세에 있어서 회전 관절부의 중심축 둘레의 각도가 설계값과는 달라져 버리는 경우(각도 오차)가 발생한다. 또한, 조립 후에 작업자의 육안이나 지그에 의해 로봇의 초기 자세를 조정하는 경우도 있지만, 로봇의 초기 자세를 조정한 후에 있어서도 로봇의 초기 자세는 오차(초기 오차)를 갖고 있는 경우가 있다.

로봇의 초기 자세가 확정된 후 캘리브레이션을 행한다. 그러나 캘리브레이션은 수속 연산을 이용하므로 초기 오차가 클 경우 연산이 발산해버리는 경우가 있다. 캘리브레이션에서 사용하는 알고리즘에 따라서는 초기 오차에 매우 민감한 경우도 있다. 또한, 초기 오차가 클 경우 캘리브레이션의 연산에 장시간을 요하는 경우도 있다. 도 3은 초기 오차를 포함하는 로봇(1)의 정면도이다.

본 실시형태에서는 초기 오차를 없애거나 또는 작게 하는 방법을 설명한다. 초기 오차를 작게 하면 그 후에 행해지는 캘리브레이션 연산이 스무드하게 진행된다. 즉, 캘리브레이션의 연산 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 초기 오차의 이해를 용이하게 하기 위해 도 3의 초기 오차는 과장되어 표현되어 있다.

(회전 관절부의 위치의 측정·취득)

본 실시형태에서는 로봇의 초기 자세에 있어서 도 3과 같은 초기 오차가 있을 경우에 로봇의 초기 자세를 조정하여 도 4와 같은 초기 자세로 한다. 이하, 로봇의 초기 자세를 조정하는 방법을 도 5를 사용하여 설명한다.

도 5는 조립 직후의 로봇(1)의 개략 정면도이며, 도 5에 있어서 점(P2)은 중심축(10B)의 위치이며, 점(P3)은 중심축(10C)의 위치(축 중심 위치)이며, 점(P5)은 중심축(10E)의 위치이다. 도 5의 좌측 방향이 Y축의 플러스 방향이며, 우측 방향이 Y축의 마이너스 방향이다. 본 실시형태에서는 위치 계측기로서 레이저 트랙커를 사용한다. 레이저 트랙커로부터 발해지는 레이저를 반사하는 미러는 엔드이펙터 부착부(7) 상의 위치(M)에 부착되어 있다고 한다. 위치(M)는 로봇의 정상부의 위치이며, 점(P6)으로도 나타내는 경우도 있다. 또한, 도 5는 로봇(1)의 초기 자세를 조정하는 방법의 원리를 설명하기 위한 도면이며, 초기 오차는 극소로 표현되어 있다.

우선, 조립 직후의 로봇(1)에 있어서 점(P3)과 점(P5)을 고정하고, 점(P2)을 중심으로 하여 제 1 암(3A)을 Y축 방향으로 움직인다. 이때 컨트롤러가 제 2 회전 관절부(2B)의 모터로 회전 지시를 내리고, 그 이외의 회전 관절부(제 1 회전 관절부(2A), 제 3 회전 관절부(2C), 제 4 회전 관절부(2D), 제 5 회전 관절부(2E), 및 제 6 회전 관절부(2F))의 모터로 정지 지시를 내린다. 점(P3)과 점(P5)을 고정한다란 도 5와 같이 로봇(1)을 정면으로부터 보았을 경우에 점(P3)과 점(P5)을 중심으로 한 회동이 일어나지 않도록 하는 것을 의미한다.

컨트롤러로부터의 지시에 의거하여 제 1 암(3A)은, 예를 들면 Y축의 플러스 방향으로 20° 움직이게 되고, 로봇 정상부(도 2의 위치(M) 또는 점(P6))는 점(P21)의 위치에서 정지한다. 점(P3)과 점(P5)이 고정되어 있으므로 제 1 암(3A)과 제 2 암(3B)은 함께 움직인다. 이 상태에서 점(P21)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그 후 컨트롤러로부터의 지시에 의거하여 제 1 암(3A)은 Y축의 마이너스 방향으로 40° 움직이게 되고, 로봇 정상부는 점(P23)에서 정지한다(-20°의 위치). 이 상태에서 점(P23)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그리고 컨트롤러로부터의 지시에 의거하여 제 1 암(3A)은 Y축 방향의 ±0°로 되돌려지고(즉, 점(P22)의 위치로 이동시켜지고), 로봇 정상부는 점(P22)에서 정지한다. 점(P22)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 이와 같이 해서 점(P2)을 중심으로 한 원호(R1)상의 3점(P21, P22, 및 P23)의 위치를 취득한다. 점(P21, P22, 및 P23)의 위치를 취득할 수 있으면 회전 중심인 점(P2)의 위치(좌표값)를 산출할 수 있다. 점(P2)의 위치의 산출은, 예를 들면 레이저 트랙커가 행한다.

점(P2)의 위치를 산출할 때에 점(P3) 및 점(P5)을 고정하고 있으므로 점(P3) 및 점(P5)에 초기 오차가 있어도 위치(M) 또는 점(P6)의 궤도는 항상 원이 된다. 따라서, 점(P2)의 위치(Z축 좌표 위치)의 산출은 점(P3) 및 점(P5)의 초기 오차의 영향을 받지 않고, 점(P2)의 이상적인 위치(설계값)와 비교하는 데에 충분히 정확한 값이 된다.

이어서, 점(P2)과 점(P5)을 고정하고, 점(P3)을 중심으로 해서 제 2 암(3B)을 Y축 방향으로 움직인다. 이때 컨트롤러는 제 3 회전 관절부(2C)의 모터로 회전 지시를 내리고, 그 이외의 회전 관절부의 모터로 정지 지시를 내린다. 컨트롤러로부터의 지시에 의거하여 제 2 암(3B)은 Y축의 플러스 방향으로 움직이게 되고, 로봇 정상부는 점(P31)의 위치에서 정지한다. 이 상태에서 점(P31)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그 후 제 2 암(3B)을 Y축의 마이너스 방향으로 움직이고, 로봇 정상부를 점(P33)에서 정지한다. 이 상태에서 점(P33)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그리고 제 2 암(3B)을 Y축 방향의 ±0°로 되돌리고(즉, 로봇 정상부를 점(P32)의 위치로 이동하고), 점(P32)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 이와 같이 해서 점(P3)을 중심으로 한 원호(R2)상의 3점(P31, P32, 및 P33)의 위치를 취득한다. 점(P31, P32, 및 P33)의 위치를 취득할 수 있으면 회전 중심인 점(P3)의 위치를 산출할 수 있다. 또한, P32의 위치는 P22와 동일하므로 레이저 트랙커에 의한 위치 계측은 생략해도 좋다.

최후에 점(P2)과 점(P3)을 고정하고, 점(P5)을 중심으로 해서 엔드이펙터 부착부(7)를 Y축 방향으로 움직인다. 이때 컨트롤러가 제 5 회전 관절부(2E)의 모터로 회전 지시를 내리고, 그 이외의 회전 관절부의 모터로 정지 지시를 내린다. 컨트롤러로부터의 지시에 의거하여 이펙터 부착부(7)는 Y축의 플러스 방향으로 움직이게 되고, 로봇 정상부는 점(P51)의 위치에서 정지한다. 이 상태에서 점(P51)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그 후 이펙터 부착부(7)를 Y축의 마이너스 방향으로 움직이고, 로봇 정상부를 점(P53)에서 정지시킨다. 이 상태에서 점(P53)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 그리고 이펙터 부착부(7)를 Y축 방향의 ±0°로 되돌리고(즉, 로봇 정상부를 점(P52)의 위치로 이동하고), 점(P52)의 위치를 레이저 트랙커에 의해 계측한다. 이와 같이 해서 점(P5)을 중심으로 한 원호(R3)상의 3점(P51, P52, 및 P53)의 위치를 취득한다. 점(P51, P52, 및 P53)의 위치를 취득할 수 있으면 회전 중심인 점(P5)의 위치를 산출할 수 있다. 또한, P52의 위치는 P22와 동일하므로 레이저 트랙커에 의한 위치 계측은 생략해도 좋다.

제 1 암(3A)의 길이 방향 중심선의 경사각(수직 방향으로부터의 어긋남)과, 제 2 암(3B)의 길이 방향 중심선의 경사각은 무시할 수 있으므로 점(P2), 점(P3), 및 점(P5)은 1개의 평면상에 위치한다. 이 평면은 Z축과 Y축에서 규정되는 면과 평행한 면이다.

(로봇의 초기 자세의 조정)

이어서, 로봇(1)의 초기 자세를 조정하는 방법에 대하여 설명한다. 로봇(1)을 정면으로부터 보았을 경우, 도 3과 같이 초기 오차를 갖는 로봇(1)이 도 4와 같은 자세가 되면, 그 후에 행해지는 캘리브레이션이 단시간으로 가능하다. 따라서, 로봇(1)이 도 3~도 4와 같은 자세가 되는 것을 「로봇의 초기 자세의 조정」이라고 칭한다. 점(P2, P3, 및 P5)의 이상적인 위치(설계 좌표)는 미리 알고 있는 것으로 한다.

로봇(1)의 조립 시에 있어서의 회전 관절부(2B, 2C, 및 2E)의 각도 오차를 각각 dth2, dth3, 및 dth5로 나타내면 회전 관절부(2B, 2C, 및 2E)의 각도 오차는 이하의 (식 1)~(식 5)에 의해 구해진다. 각도 오차(dth2, dth3, 및 dth5)는 로봇(1)을 정면으로부터 보았을 경우의 수직 방향으로부터 각도 어긋남이다.

또한, (식 1)~(식 5)에 있어서, P3z는 점(P3)의 Z축 좌표 위치이며, P2z는 점(P2)의 Z축 좌표 위치이며, P3x는 점(P3)의 X축 좌표 위치이며, P2x는 점(P2)의 X축 좌표 위치이다. P6z는 점(P6)의 Z축 좌표 위치이며, P6x는 점(P6)의 X축 좌표 위치이며, P5z는 점(P5)의 Z축 좌표 위치이며, P5x는 점(P5)의 X축 좌표 위치이다. 또한, dth4는 회전 관절부(2D)의 각도 오차이며, dth4는 점(P51, P52, P53)에서 규정되는 면(원호(R3)를 포함하는 면)과, 점(P31, P32, P33)에서 규정되는 면(원호(R2)를 포함하는 면) 사이의 각도로서 계산할 수 있다. dth4의 값을 취득하기 위해서는 이들 2개의 면의 법선 벡터 간의 각도를 취득하는 것만으로 좋다. dth2~dth5의 계산은, 예를 들면 레이저 트랙커가 행한다. dth2~dth5는 로봇(1)의 초기 오차를 없애기 위한 각도 조정량이다. sgm3은 점(P5)으로부터 점(P3)으로의 방향 벡터의 경사의 각도이며, sgm6은 점(P5)으로부터 점(P6)으로의 방향 벡터의 경사의 각도이다. d5는 제 5 회전 관절부(2E)와 제 6 회전 관절부(2F)를 연결하는 길이의 설계값이다. d5는 도 2에 있어서 중심축(10D)과 중심축(10E)의 교점으로부터 점(P5)까지의 거리이다. 초기 오차를 포함하는 로봇의 d5의 실측값과 설계값은 상이하지만, d5의 실측값과 설계값의 차는 한없이 미소하기 때문에 본 실시형태에서는 설계값을 사용하고 있다. 또한, d5는 초기 오차를 포함하는 실측값을 사용해도 좋다.

또한, 제 1 회전 관절부(2A) 및 제 6 회전 관절부(2F)의 각도 오차는 로봇(1)을 도 4와 같은 자세로 할 때에는 무관계이므로 본 실시형태에서는 고려하지 않는다.

dth2~dth5가 계산된 후, 예를 들면 레이저 트랙커가 각도 오차(dth2~dth5)를 전기 신호(펄스)로 변환하고, 상기 펄스를 컨트롤러에 송신한다. 컨트롤러는 수신한 펄스에 의거하여 회전 관절부(2B~2E)의 모터에 회전 지시를 보낸다. 상기 회전 지시에 의거하여 회전 관절부(2B~2E)의 모터가 회전하면 회전 관절부(2B~2E)의 각도 오차(초기 오차)가 없어진다.

초기 오차가 없어지면 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 암(3A)과 제 2 암(3B)은 설치면으로부터 수직으로 연장되게 되고, 제 1 암(3A)과 제 2 암(3B)의 각도(정면으로부터 볼 때)는 대략 180°가 된다.

(실시형태 1의 효과)

본 실시형태에 의하면 (식 1)~(식 5)에 의거하여 dth2~dth5를 결정할 수 있다. 따라서, 6축 로봇의 초기 자세를 조정하기 위한 각도 조정량을 간단한 방법으로 결정할 수 있다.

(변형예)

상술한 본 실시형태에서는 점(P2, P3, P5)의 위치를 산출할 때에 원호상의 3점(예를 들면, P21, P22, 및 P23)의 위치를 계측·취득했지만, 본 실시형태는 이러한 계측에 한정되지 않는다. 예를 들면, 점(P2)을 중심으로 한 원호상의 5점의 위치를 계측하고, 상기 5점의 위치에 의거하여 점(P2)의 위치를 산출해도 좋다.

또한, 위치 계측기로서 레이저 트랙커를 사용했지만, 그 밖의 위치 계측기를 사용해도 좋다.

상술한 실시형태에서는 로봇이 조립된 직후의 자세(초기 자세)는 도 3(도 4)과 같은 직립 자세인 것으로 했지만, 직립 자세 이외의 자세를 초기 자세로 해도 좋다.

16: 축 로봇 2B: 제 2 회전 관절부
2C: 제 3 회전 관절부 2E: 제 5 회전 관절부
4: 로봇 설치면 10C~10E: 중심축
R2, R3: 원호 dth2~dth5: 각도 오차

Claims

로봇 설치면에 수직인 방향으로 기립하는 6축 로봇의 자세를 조정하는 방법으로서,
상기 6축 로봇 중 상기 수직인 방향에 있어서 상이한 높이에 있는 3축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝과,
상기 3축 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 2축을 회전 중심으로 하여 각각 표현한 2개의 원호를 포함하는 2개의 면을 특정하는 스텝과,
상기 2개의 원호 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 쪽의 원호상의 소정 점의 위치를 특정하는 스텝과,
특정된 상기 3축의 축 중심 위치와, 상기 2개의 면과, 상기 소정 점의 위치에 의거하여 상기 3축의 회전 방향의 각도 조정량과, 상기 2축 사이에 연장되는 축의 회전 방향의 각도 조정량을 결정하는 스텝을 갖는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 각도 조정량을 결정하는 스텝은 상기 6축 로봇의 캘리브레이션을 행하기 전에 행하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 6축 로봇은,
상기 로봇 설치면으로부터 순서대로 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 및 제 6 회전 관절부를 갖고,
상기 3축은,
상기 제 2 회전 관절부의 회전축과,
상기 제 3 회전 관절부의 회전축과,
상기 제 5 회전 관절부의 회전축인 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 각도 조정량은,
상기 수직인 방향과, 상기 제 2 회전 관절부로부터 상기 제 3 회전 관절부로 연장되는 제 1 암의 각도 차를 0으로 하는 양인 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 각도 조정량은,
상기 수직인 방향과, 상기 제 4 회전 관절부로부터 상기 제 5 회전 관절부로 연장되는 제 2 암의 각도 차를 0으로 하는 양인 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝은,
상기 제 3 회전 관절부와 상기 제 5 회전 관절부를 고정한 상태에서 상기 제 2 회전 관절부의 회전축의 현재의 축 중심 위치를 중심으로 하여 상기 6축 로봇의 선단이 표현하는 원호상의 적어도 3점으로부터 상기 제 2 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 산출하는 스텝을 포함하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 3 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝은,
상기 제 2 회전 관절부와 상기 제 5 회전 관절부를 고정한 상태에서 상기 제 3 회전 관절부의 회전축의 현재의 축 중심 위치를 중심으로 하여 상기 6축 로봇의 선단이 표현하는 원호상의 적어도 3점으로부터 상기 제 3 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 산출하는 스텝을 포함하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 5 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 특정하는 스텝은,
상기 제 2 회전 관절부와 상기 제 3 회전 관절부를 고정한 상태에서 상기 제 5 회전 관절부의 회전축의 현재의 축 중심 위치를 중심으로 하여 상기 6축 로봇의 선단이 표현하는 원호상의 적어도 3점으로부터 상기 제 5 회전 관절부의 회전축의 축 중심 위치를 산출하는 스텝을 포함하는 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 원호상의 적어도 3점을 레이저 트랙커를 사용해서 취득하는 스텝을 더 갖는 방법.
로봇 설치면에 수직인 방향으로 기립하는 6축 로봇의 자세를 조정하는 장치로서,
상기 6축 로봇 중 상기 수직인 방향에 있어서 상이한 높이에 있는 3축의 축 중심 위치를 특정하는 제 1 특정부와,
상기 3축 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 2축을 회전 중심으로 하여 각각 표현한 2개의 원호를 포함하는 2개의 면을 특정하는 제 2 특정부와,
상기 2개의 원호 중 상기 로봇 설치면으로부터 먼 쪽의 원호상의 소정 점의 위치를 특정하는 제 3 특정부와,
특정된 상기 3축의 축 중심 위치와, 상기 2개의 면과, 상기 소정 점의 위치에 의거하여 상기 3축의 회전 방향의 각도 조정량과, 상기 2축 사이에 연장되는 축의 회전 방향의 각도 조정량을 결정하는 결정부를 구비하는 장치.