TW202233366A - 機器人的設置位置測定装置、設置位置測定方法、機器人控制装置、教示系統以及模擬裝置 - Google Patents

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Abstract

一種機器人的設置位置測定裝置，包括：第一位置情報取得部，在機器人以任意姿勢決定其位置的狀態下，取得第一位置情報，第一位置情報為固定在該機器人前端法蘭的工具前端點的三次元指令位置；第二位置情報取得部，在上述姿勢下使用設置在預設的測定座標系的三次元測定器，取得第二位置情報，第二位置情報為工具前端點的三次元現實位置；以及座標系修正部，為使在機器人以複數的不同姿勢決定其位置的狀態下，分別取得到的該些第一位置情報和該些第二位置情報之間的各個差值縮小，修正作為機器人動作基準的機器人座標系。

Description

機器人的設置位置測定裝置、設置位置測定方法、機器人控制裝置、教示系統以及模擬裝置
本揭露係關於機器人的設置位置測定裝置、設置位置測定方法、機器人控制裝置、教示系統以及模擬裝置。
已知有使用如雷射追蹤儀等三次元測定器，設定機器人座標系的機器人系統(舉例可參考專利文獻1)。這個機器人系統根據機器人所設置在的基準平面上的三個以上的測定點在至少垂直方向上的位置座標之測定結果，以及設於機器人基部的多個基準反射部的位置情報之測定結果，設定設置在基準平面之機器人的座標系。
以這個機器人系統，可以透過測定求得實際被設置的機器人的座標系，例如，可以將在離線模擬中理想化設定的機器人的座標系修正為現實的座標系。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2019-77016號公報
但同時，當生產單元很複雜等場合，由於周遭裝置等障礙，用三維測定器測定設置機器人的基準平面上的測定點以及設於機器人基部的基準反射部的位置情報可能會變得困難。因此，期望即使當難以用三維測定器測定基準平面上的測定點以及設於機器人基部的基準反射部時，也能準確設定機器人的座標系。
本揭露的一實施例為一種機器人的設置位置測定裝置，包括第一位置情報取得部，在機器人以任意姿勢決定其位置的狀態下，取得第一位置情報，第一位置情報為固定在機器人前端之法蘭的工具前端點的三次元指令位置；第二位置情報取得部，在姿勢使用設置在預設的測定座標系的三次元測定器，取得第二位置情報，第二位置情報為工具前端點的三次元現實位置；以及座標系修正部，為使在機器人以複數的不同姿勢決定其位置的狀態下，分別取得到的各第一位置情報和各第二位置情報之間的各個差值縮小，修正作為機器人動作基準的機器人座標系。
關於本揭露一實施例的機器人的設置位置測定裝置1以及設置位置測定方法，下面參照圖式說明。如圖1所示，本實施例的機器人的設置位置測定裝置1是由包括機器人20、控制機器人20的機器人控制裝置30、模擬裝置40、以及位置測定裝置50(三次元測定器)的機器人系統100(教示系統)所包括的裝置之一。
機器人20對未在圖中表示的加工物執行如點焊接等指定的作業，其具有多個驅動軸以及多個驅動各個驅動軸的伺服馬達11。旋轉馬達、直動馬達等各種類型的伺服馬達都可以作為伺服馬達11使用。各個伺服馬達11都內藏有運作位置檢測裝置，如檢測其運作位置的編碼器，運作位置檢測裝置所檢測的數值被傳送到機器人控制裝置30。加工工具22(工具部)被安裝在設置在機器人20前端的法蘭21上。
如圖2所示，機器人控制裝置30包括例如具有CPU(中央處理器，Central Processing Unit)和RAM(隨機儲存記憶體，Random Access Memory)等之機器人控制部31、顯示裝置32以及具有非揮發性記憶體和ROM(唯讀記憶體，Read-Only Memory)等之儲存裝置33。且機器人控制裝置30更包括對應各個伺服馬達11所設置的複數個伺服控制器34以及與機器人控制裝置30相連接的同時可由操作者攜帶的教示操作盤35。另外，教示操作盤也可以與機器人控制裝置30設為不同元件，而與機器人控制裝置30做無線通信。
在儲存裝置33中儲存有系統程式33a，系統程式33a負責機器人控制裝置30的基本機能。且在儲存裝置33中至少還儲存有一個使用模擬裝置40所製作的動作程式33b。具體而言，在模擬裝置40製作機器人20的三維模型以及加工物的模型，製作例如迴避機器人20和加工物的干涉且焊接複數個焊接點的動作程式33b。
機器人控制部31是由系統程式33a所運作，讀取儲存在儲存裝置33的動作程式33b並短期儲存在RAM中。根據讀取出的動作程式33b對伺服控制器34傳送控制信號，控制機器人20的各個伺服馬達11的伺服放大器。機器人控制部31以預設的機器人座標系為基準，為在動作程式33b可達成被要求的法蘭中心或工具前端點的指令位置，而產生指令值。
如圖3所示，位置測定裝置50包括雷射頭51以及頭部驅動部52。雷射頭51朝固定在工具前端點的反射部件射出雷射光，並接受來自反射部件的反射光。反射部件是在測定機器人20的設置位置時固定在工具前端點的球體狀反射物。
頭部驅動部52包括為了改變雷射頭51朝向方向的垂直軸馬達53以及水平軸馬達54。垂直軸馬達53使雷射頭51以及水平軸馬達54繞垂直軸線旋轉。水平軸馬達54使雷射頭51繞水平軸線旋轉。
垂直軸馬達53以及水平軸馬達54與測定控制裝置60連接，並由測定控制裝置60所控制。垂直軸馬達53以及水平軸馬達54內藏有檢測其運作位置的編碼器等運作位置檢測裝置，運作位置檢測裝置的檢測值傳給測定控制裝置60。
在雷射頭51設有雷射光射出部51a，來自雷射振盪器(圖中未顯示)的雷射光從雷射光射出部51a射出。且在雷射頭51的雷射光射出部51a內設有接受由反射部件等反射回來之反射光的受光感測器51b。雷射頭51與測定控制裝置60連接，從雷射頭51的雷射光射出部51a的雷射光射出由測定控制裝置60所控制，受光感測器51b的檢測結果傳給測定控制裝置60。
如圖4所示，測定控制裝置60包括例如具有CPU和RAM等之控制部61、顯示裝置62、具有非揮發性記憶體和ROM等之儲存裝置63以及輸入裝置64。此外，輸入裝置64也可以設為與測定控制裝置60無線通信的構成。在儲存裝置63中儲存有系統程式63a，系統程式63a負責測定控制裝置60的基本機能。並且，測定控制裝置60可以是內藏於位置測定裝置50中，也可以是設在位置測定裝置50外的其他位置。
模擬裝置40由電腦所組成，儲存有一個以上的機器人20、加工工具22、加工物以及周遭裝置的三維模型。模擬裝置40使機器人20以及加工工具22的三維模型相對於加工物的三維模型移動的同時，藉由教示複數教示點的位置以及運作速度等，創建動作程式。另外，模擬裝置40藉由實行創建成的動作程式，可模擬根據動作程式使機器人20以及加工工具22的三維模型運作，確認干涉以及測定生產節拍（Takt time）等。
在模擬裝置40，作為創建動作程式的前提，機器人20設置在預設的設計上之機器人座標系R 0的原點，機器人座標系R 0的X方向與機器人20的正面方向高精度地對齊。且位置測定裝置50也被設定在對應如上述設計上之機器人座標系R 0的原點之預設的設計上之測定座標系L 0的原點。並且安裝在機器人20的法蘭21之加工工具22的大小與形狀基於設計值所設定，設有從法蘭座標系F 0看到的設計上之工具座標系T 0。
本實施例的設置位置測定裝置1是包括CPU和RAM等的裝置，如圖1所示，被機器人控制裝置30、模擬裝置40以及位置測定裝置50所連接。如圖5所示，設置位置測定裝置1包括第一位置情報取得部2、第二位置情報取得部3以及座標系修正部4。
第一位置情報取得部2命令機器人控制裝置30，使機器人20在多個姿勢下運作並決定位置的同時，取得在機器人控制裝置30被命令的各姿勢下工具前端點的指令位置的位置情報(第一位置情報)。在這個時間點，機器人20所運作的機器人座標系(機器人座標系、世界座標系)是在模擬裝置40預設的設計上之座標系，指令位置也是基於設計值所計算出的設計上之位置情報。
第二位置情報取得部3命令測定控制裝置60，使位置測定裝置50運作，測定設置在實際的機器人20的工具前端點之反射部件的三次元位置，再從位置測定裝置50取得測定到的位置情報(第二位置情報)。在這個時間點所取得的位置情報是從設有現實的位置測定裝置50之測定座標系(未知)看向的工具前端點之現實的位置情報。
座標系修正部4基於由第一位置情報取得部2所取得的工具前端點的指令位置的位置情報以及由第二位置情報取得部3所取得的工具前端點的現實位置情報，將機器人座標系以下述的方法修正。也就是說，如圖6所示，如上述一般，從設計上之機器人座標系R 0看向的設計上之測定座標系L 0的位置和姿勢在模擬裝置40已預先設定。其使用齊次變換矩陣A UF表示。
且從設計上之機器人座標系R 0看向的法蘭座標系F 0以及設置在工具前端點的設計上之工具座標系T 0也分別可用齊次變換矩陣A R以及A UT表示。並且，雖然現實之測定座標系L 1的位置和姿勢為未知，設計上之測定座標系L 0和現實之測定座標系L 1之間一般存在有誤差，從設計上之測定座標系L 0看向的現實之測定座標系L 1可以使用齊次變換矩陣A ∆ UF表示。
再來，設計上之工具座標系T 0和現實之工具座標系T 1之間一般也存在有誤差，從設計上之工具座標系T 0看向的現實之工具座標系T 1可以使用齊次變換矩陣A ∆ UT表示。如此，使用這些齊次變換矩陣，成立下列的式(1)。 P=A -1 ∆ UF(A -1 UFA R)A UTA ∆ UT(1) 在此，P是從設計上之測定座標系L 0看向的設計上之工具前端點的指令位置所算出的齊次變換矩陣。A -1 ∆ UF和A -1 UF分別為A ∆ UF和A UF的反矩陣。
並且，從現實之測定座標系L 1看向的工具前端點的現實位置情報已由位置測定裝置50取得。座標系修正部4藉由使機器人20在多個姿勢下運作，分別計算出在各姿勢以式(1)取得的工具前端點的指令位置的位置情報和由位置測定裝置50取得的現實位置情報之間的差，確定差變小(例如差變最小)的齊次變換矩陣A ∆ UF和A ∆ UT。
接著，透過使用由此所得到的齊次變換矩陣A ∆ UF，從現實之機器人座標系看向的現實之測定座標系L 1將可由下列的式(2)所展示的齊次變換矩陣A new_UF求得。 A new_UF=A UFA ∆ UF(2)
藉此，從現實之測定座標系L 1看向的現實之機器人座標系可由計算齊次變換矩陣A new_UF的反矩陣以求得。座標系修正部4將由此得到的修正後機器人座標系傳送至模擬裝置40，以將設定在模擬裝置40的設計上之機器人座標系R 0置換為修正後機器人座標系來進行修正。
接著，可藉由在模擬裝置40使用修正後現實之機器人座標系執行動作程式的離線模擬，修正動作程式使機器人20和加工工具22不會干涉到加工物或周遭裝置。
關於使用由此所構成的本實施例之設置位置測定裝置1的設置位置測定方法，下面進行說明。本實施例的設置位置測定方法如圖7所示，將測定次數k初始化(步驟S1)，機器人控制裝置30基於來自第一位置情報取得部2的命令控制機器人20，在任意姿勢決定其位置(步驟S2)。以此時的工具前端點的指令位置所產生之第一位置情報由機器人控制裝置30傳給第一位置情報取得部2，並被其所儲存(步驟S3)。
接著，在步驟S2已決定位置的姿勢下，測定控制裝置60基於來自第二位置情報取得部3的命令控制位置測定裝置50測定工具前端點的位置(步驟S4)。以測定到的工具前端點的位置情報所產生之第二位置情報被傳給第二位置情報取得部3並被其所儲存(步驟S5)。
接下來，判定測定次數k是否達到指定次數N 0(步驟S6)，尚未達到指定次數N 0的場合，測定次數k加1(步驟S7)，返回到從步驟S2開始的工作。指定次數N 0舉例而言為N 0=3。測定次數k達到指定次數N 0的場合，所有被儲存的第一位置情報以及第二位置情報被送到座標系修正部4，機器人座標系在座標系修正部4被修正(步驟S8)。
由本實施例這樣的設置位置測定裝置1以及設置位置測定方法，機器人20在多個姿勢下決定其位置，可以藉由測定固定在工具前端點的反射部件的位置修正機器人座標系。由此，和原來使用設置機器人20之基準平面上的測定點以及設在機器人20基部之反射部的方法不同，具有即使生產單元很複雜也不會被周遭裝置妨礙，可以輕易地修正機器人座標系的優點。
而在本實施例中的座標系修正部4，雖然第一位置情報以及第二位置情報之間的差變小的齊次變換矩陣A ∆UF和A ∆UT是同時確定的，但亦可只確定其中一邊。例如，在現實的測定座標系L 1和設計上的測定座標系L 0高精度地一致，或是現實的工具座標系T 1和設計上的工具座標系T 0高精度地一致的場合，只需要確定其中一邊就足夠了。
且在本實施例中，作為第一位置情報取得部2從機器人控制裝置30所接收的第一情報，舉工具前端點的指令位置為例。取而代之，第一位置情報取得部2也可以從機器人控制裝置30接收法蘭座標系F 0的原點位置，藉由計算工具前端點的位置取得第一位置情報。
並且在本實施例中，展示了設置位置測定裝置1與機器人控制裝置30設為分別個體的例子，但取而代之，如圖8所示，機器人控制裝置30亦可以包括設置位置測定裝置1。而且在這個場合下，機器人控制裝置30也可以更包括儲存用來由對機器人20的指令值計算出工具前端點正確位置之多個誤差參數的參數儲存部36以及使用參數儲存部36中所儲存的誤差參數以將機械誤差以已知的方法修正的機械誤差修正部37。作為機械誤差的例如為Denavit-Hartenberg參數(D-H參數)或是重力彈簧等。
機器人控制部31使用來自機械誤差修正部37的誤差參數修正機械誤差，並產生使計算出的指令位置為動作程式所要求的指令位置之指令值。藉此，修正機器人座標系時從機器人控制部31取得的指令值的精度提高，可以得到更正確的機器人座標系。機械誤差的修正也可以以事前校正來執行，亦可以和由機器人控制裝置30所備有的機械誤差修正部37做的工具座標系以及機器人座標系的校正同時執行。
且在本實施例中，在座標系修正部4判定誤差參數之間的從屬度，當從屬度判定為高的場合，也可以不執行工具座標系對應的向量的特定。與機器人20的設置位置的測定相關的誤差參數有測定座標系的補正值(x a、y a、z a、w a、p a以及r a)和工具向量的補正值(x b、y b以及z b)的九個。將這些誤差參數作為要素的向量設為q，以及表示工具前端點的三維位置的向量p，可以使用考慮誤差模型的函數f如下表示。 ｐ＝ｆ（ｑ）
表示工具前端點的指令位置的位置情報和測定到的現實位置情報之間偏差量的向量∆p可以近似於各個誤差參數微小變動的線性組合之和。此外，JA為雅可比矩陣(Jacobian matrix)。 Δｐ＝（∂ｐ／∂ｑ）・Δｑ＝ＪＡ・Δｑ
由於雷射追蹤儀是三維的測定，從一個測定姿勢成立三個方程式。這些擴張到多個測定姿勢，得到表示其對應之偏差量的向量∆r以及雅可比矩陣D，可如下表示。 Δｒ＝Ｄ・Δｑ
一般而言令∆r最小化地反覆解答推定問題以確定誤差參數是一般的做法。設方程式的數量為N個，誤差參數的數量為M個，則上述雅可比矩陣可有下列之式：
[數1]
Figure 02_image001
方程式的數量大於未知數的數量的場合，一般的最小平方問題［Ｄ］｛ｐ｝＝｛ｑ｝變換為［Ｄ］ Ｔ［Ｄ］｛ｐ｝＝［Ｄ］ Ｔ｛ｑ｝，並可以得到下列之式以求解。
[數2]
Figure 02_image003
［Ｄ］ Ｔ［Ｄ］為M×M的矩陣。從屬度的判定是計算出此［Ｄ］ Ｔ［Ｄ］的各列向量的單位向量的內積Q，例如0.9＜Q≤1的場合，可判定為從屬度高。
例如，測定座標系和工具座標系的z軸方向的朝向一致，各測定姿勢是只沿工具座標系的z軸旋轉的姿勢的場合，測定座標系和工具座標系的z成分為從屬關係。例如，測定座標系的z成分的補正量為第一誤差參數，工具座標系的z成分的補正量為第二誤差參數的場合，上述［Ｄ］ Ｔ［Ｄ］的第一列向量和第二列單位向量的內積Q將滿足上述條件。在從屬度高的場合，座標系修正部4不執行工具座標系對應向量的確定，也就是說，不計算工具座標系z成分的補正量。
固定在機器人20之法蘭21的加工工具22例如為具有均衡機構的焊接槍的場合，在為加壓方向的工具座標系z軸方向上使工具的姿勢變化，則會有因自身重量改變工具前端點位置的構造。當工具前端點的位置變化將會使誤差變大，計算精確度劣化，因此在執行機器人座標系修正時機器人20的動作為在不因自身重量改變工具前端點位置且能保持焊接槍的多個姿勢下決定位置。
在這樣的場合，可以說工具座標系的z成分和測定座標系的z成分幾乎朝向同一方向，從屬度高。在從屬度高的場合，無法區別應補正工具座標系的z成分還是測定座標系的z成分，因此無法正確確定兩個齊次變換矩陣A ∆ UF和A ∆ UT。由此，在被判定為從屬度高的場合，不計算工具座標系的z軸方向，可使用圖面值或事前測定值以精確地設定機器人座標系。
或是亦可將固有值的較小誤差參數從誤差參數群中排除直到［Ｄ］ Ｔ［Ｄ］的最大固有值和最小固有值的比達到一定值。由此，例如可以檢查出並事先通知各測定姿勢緊密鄰接而無法精確地計算測定座標系的補正量的狀況。
雅可比矩陣D可以在由測定取得位置情報之前計算，藉由使用雅可比矩陣D，在測定開始前事先了解那些誤差參數會被計算。事前得知想要計算的工具座標系成分不被計算或無法精確地計算的狀況，而可以在事前檢討測定的姿勢。
且在本實施例中，如圖9所示，設置位置測定裝置1也可以包括工具座標系輸出部5。工具座標系輸出部5在座標系修正部4修正機器人座標系之後，使機器人20在任意的一姿勢決定其位置，以下述方法計算出工具座標系並輸出之。
也就是說，工具座標系輸出部5接收在座標系修正部4修正過的機器人座標系。接著工具座標系輸出部5基於從機器人控制裝置30取得的法蘭座標系原點的指令位置(第一位置情報)以及從位置測定裝置50取得的工具前端點的實際位置(第二位置情報)計算出工具座標系的位置。
在機器人座標系被修正後，由於機器人座標系以及測定座標系已被精確地修正，機器人座標系看向的測定座標系之齊次變換矩陣A ∆ UF成為已知。而且，機器人座標系看向的法蘭座標系之齊次變換矩陣A ∆ R也可以基於從機器人控制裝置30取得的指令位置精確地求出。
然後，藉由基於從位置測定裝置50取得的測定座標系看向的現實工具前端點之齊次變換矩陣P的得到，可由式(3)求得法蘭座標系原點看向的工具座標系之齊次變換矩陣A UT。 A UT=A -1 RA UFP                   (3)
再來，工具座標系輸出部5只取出齊次變換矩陣A UT的位置成分並輸出。藉此，可以在機器人20於一姿勢下已決定位置的狀態輸出工具座標系。且當因加工工具22的姿勢變化而工具座標系有變動的場合，會有想要依照工具姿勢製作工具座標系的表格之情形。在這種情形下，擁有在各個期望的姿勢下都能夠取得工具座標系的優點。
在由工具座標系輸出部5計算工具座標系的場合，只要機器人控制裝置30有使用誤差參數修正機械誤差，可以求得更正確的指令值以及更正確的工具座標系。
接下來，關於本揭露的一實施例之教示裝置100，下面參照圖式進行說明。本實施例之教示裝置100是由包括上述的機器人20、控制機器人20的機器人控制裝置30、模擬裝置40、位置測定裝置50(三維測定器)以及設置位置測定裝置1的機器人系統所構成。模擬裝置40包括螢幕等顯示裝置41(更新部)以及滑鼠或鍵盤等未圖示的輸入裝置(更新部)。
圖10表示在模擬裝置40之顯示裝置41的顯示畫面的一示例。在圖10的示例中，顯示畫面的左側表示有設定為三維測定器之位置測定裝置50的測定座標系的設定按鈕。操作者可以按下測定座標系設定按鈕並輸入測定座標系的情報。
在圖10所示的顯示畫面中央，顯示有表示對機器人控制裝置30或教示操作盤35操作的按鈕。藉由按下「打開設置位置測定畫面」，機器人控制裝置30的顯示裝置32顯示設置位置測定畫面。藉由按下「座標系等設定」，可以執行工具座標系計算有效無效的切換、機器人座標系計算有效無效的切換以及設計上的機器人座標系和工具座標系的輸入與負荷設定等。
藉由按下「程式選擇」，可以指定在測定設置位置時使機器人20運作的程式。當程式被指定，被指定的程式被轉換為在各個動作項後追加來自三維測定器的測定命令之測定程式。
藉由按下「實行」，機器人控制裝置30根據被設定的測定程式使機器人20運作，由設置位置測定裝置1計算出修正後機器人座標系。
在圖10所示的顯示畫面右側上方，配置有顯示由設置位置測定裝置1修正後的機器人座標系和修正前的機器人座標系之間的誤差情報之「誤差顯示部42」。在誤差顯示部42顯示的誤差情報可以以數值表示，也可以將修正前後的機器人座標系的圖形重疊來表示。
在圖10所示的顯示畫面右側下方，設有顯示從模擬裝置40取得的機器人20等三維模型的模型顯示部43。在這個顯示畫面上，由誤差顯示部42顯示的誤差情報，舉例而言可以用滑鼠拖移而移動到(適用於)模型顯示部43。藉此，在模型顯示部43顯示的設定在修正前機器人座標系的機器人20三維模型的展示可以被更新為設定在修正後機器人座標系的機器人20三維模型的展示。
並且，也可以取代在模型顯示部43顯示的更新，或是在此之上追加，使用誤差情報更新在模擬裝置40離線創建的動作程式。也就是說，模擬裝置40備有接收修正前後的機器人座標系的誤差情報之接受部，在模擬裝置40基於設計上的機器人座標系R 0所創建的動作程式透過適用接收到的誤差情報，更新為基於修正後機器人座標系的動作程式。
具體而言，基於修正前機器人座標系所創建的動作程式的各教示點的位置，將根據機器人座標系的誤差情報被轉移。如此，所更新的動作程式可以在模擬裝置40離線實行，進行干涉檢查等動作確認。
然後，藉由按下在圖10所示的顯示畫面中央下方的「讀取」按鈕，在模擬裝置40更新過的動作程式被機器人控制裝置30所讀取。藉此，可以使用在離線以三維模型確認過動作的動作程式使機器人20運作。
而在這個教示系統100的說明中，圖10的顯示畫面是由設在模擬裝置40的顯示裝置41所顯示，但取而代之，亦可以在附屬於其他電腦的顯示裝置上顯示。此外，雖然示例為設置位置測定裝置1與機器人控制裝置30配置為個別單位的狀況，但設置位置測定裝置1亦可內藏於機器人控制裝置30之中。
1:設置位置測定裝置 2:第一位置情報取得部 3:第二位置情報取得部 4:座標系修正部 5:工具座標系輸出部 10:機器人系統 11:伺服馬達 20:機器人 21:法蘭 22:加工工具 30:機器人控制裝置 31:機器人控制部 32:顯示裝置 33:儲存裝置 33a:系統程式 33b:動作程式 34:伺服控制器 35:教示操作盤 36:參數儲存部 37:機械誤差修正部 40:模擬裝置 41:顯示裝置 42:誤差顯示部 43:模型顯示部 50:位置測定裝置 51:雷射頭 51a:雷射光射出部 51b:受光感測器 52:頭部驅動部 53:垂直軸馬達 54:水平軸馬達 60:測定控制裝置 61:控制部 62:顯示裝置 63:儲存裝置 63a:系統程式 64:輸入裝置 100:機器人系統 Ｆ ０:法蘭座標系 Ｌ ０、Ｌ １:測定座標系 Ｒ ０:機器人座標系 Ｔ ０、Ｔ １:工具座標系 S1~S8:步驟
[圖1] 係表示關於本揭露的一實施例之具有設置位置測定裝置的機器人系統之全體構成圖。 [圖2] 係表示在圖1的機器人系統控制機器人的機器人控制裝置之方塊圖。 [圖3] 係表示圖1的機器人系統中的位置測定裝置之側面圖。 [圖4] 係表示控制圖3的位置測定裝置的測定控制裝置之方塊圖。 [圖5] 係表示圖1的設置位置測定裝置之方塊圖。 [圖6] 係說明關於本揭露的一實施例之設置位置測定方法的座標系以及齊次變換矩陣之說明圖。 [圖7] 係說明圖6的設置位置測定方法之流程圖。 [圖8] 係表示關於本揭露的一實施例之機器人控制裝置之方塊圖。 [圖9] 係表示圖5的設置位置測定裝置的變形例之方塊圖。 [圖10] 係說明關於本揭露的一實施例之教示系統的表示畫面的一例。
1:設置位置測定裝置
2:第一位置情報取得部
3:第二位置情報取得部
4:座標系修正部

Claims (12)

  1. 一種機器人的設置位置測定裝置，包括： 一第一位置情報取得部，在一機器人以任意一姿勢決定其位置的狀態下，取得一第一位置情報，該第一位置情報為固定在該機器人前端之一法蘭的一工具前端點的三次元指令位置； 一第二位置情報取得部，在該姿勢使用設置在預設的一測定座標系的一三次元測定器，取得一第二位置情報，該第二位置情報為該工具前端點的三次元現實位置；以及 一座標系修正部，為使在該機器人以複數的不同姿勢決定其位置的狀態下，分別取得到的該些第一位置情報和該些第二位置情報之間的各個差值縮小，修正作為該機器人動作基準的一機器人座標系。
  2. 如請求項1所述的機器人的設置位置測定裝置，其中，該座標系修正部為使該第一位置情報和該第二位置情報之間的該差值縮小，將設定方向為從由該法蘭所固定的一法蘭座標系的原點至該工具前端點位置的一工具座標系以及由該機器人座標系的原點看向的該測定座標系中至少其一者確定，基於被確定的該工具座標系以及/或是該測定座標系修正該機器人座標系。
  3. 如請求項2所述的機器人的設置位置測定裝置，其中，該座標系修正部為使該第一位置情報和該第二位置情報之間的該差值縮小，同時確定該工具座標系以及該測定座標系兩者。
  4. 如請求項3所述的機器人的設置位置測定裝置，其中，該座標系修正部判定決定該工具座標系以及該測定座標系方向之向量的從屬度，被判定為從屬度高的向量將不做確定。
  5. 如請求項2至4任一項所述的機器人的設置位置測定裝置，更包括一工具座標系輸出部，基於在該機器人以任意該姿勢決定其位置的狀態下，由經該座標系修正部修正過之該機器人座標系看向的該法蘭座標系原點之指令位置，以及由該三次元測定器取得的該工具前端點之實際位置算出該工具座標系並輸出。
  6. 一種機器人控制裝置，包括： 如請求項1至5任一項所述的機器人的設置位置測定裝置； 一參數儲存部，儲存用於從對該機器人的指令值算出該工具前端點之正確位置的複數個誤差參數；以及 一機械誤差修正部，使用儲存於該參數儲存部之該些誤差參數修正該機器人的機械誤差。
  7. 一種機器人的設置位置測定方法，包含： 決定一機器人在兩種以上姿勢下分別的位置； 在各該姿勢下，取得一第一位置情報，該第一位置情報為固定在該機器人前端之一法蘭的一工具前端點的三次元指令位置； 在各該姿勢下，使用設置在預設的一測定座標系的一三次元測定器，取得一第二位置情報，該第二位置情報為該工具前端點的三次元現實位置；以及 為使取得到的該第一位置情報和該第二位置情報之間的一差值縮小，修正作為該機器人動作基準的一機器人座標系。
  8. 如請求項7所述的機器人的設置位置測定方法，其中，該機器人座標系的修正包含：為使該差值縮小，將設定方向為從由該法蘭所固定的一法蘭座標系的原點至該工具前端點位置的一工具座標系以及由該機器人座標系的原點看向的該測定座標系中至少其一者確定，基於被確定的該工具座標系以及/或是該測定座標系修正該機器人座標系。
  9. 如請求項8所述的機器人的設置位置測定方法，其中，該機器人座標系的修正更包含：為使該差值縮小，同時確定該工具座標系以及該測定座標系兩者。
  10. 如請求項9所述的機器人的設置位置測定方法，其中，該機器人座標系的修正更包含：判定決定該工具座標系以及該測定座標系方向之向量的從屬度，被判定為從屬度高的向量將不做確定。
  11. 一種教示系統，包括： 如請求項1至5任一項所述的機器人的設置位置測定裝置； 一模擬裝置，基於該機器人的一三次元模型離線創建一動作程式； 一模型顯示部，顯示該機器人的該三次元模型； 一誤差顯示部，顯示表示由該模擬裝置所設之修正前的機器人座標系和由該設置位置測定裝置修正後的機器人座標系之間誤差的一誤差情報；以及 一更新部，藉由將該誤差顯示部所顯示之該誤差情報適用於該模型顯示部所顯示之該三次元模型，在該模型顯示部對該三次元模型之顯示以及該模擬裝置所記憶之該動作程式其中至少一方基於該誤差情報做更新。
  12. 一種模擬裝置，能基於一機器人的一三次元模型離線創建一動作程式，包括； 一模型顯示部，顯示該機器人的該三次元模型； 一受理部，接收表示機器人座標系誤差的一誤差情報；以及 一更新部，藉由將該誤差情報適用於該模型顯示部所顯示之該三次元模型，在該模型顯示部對該三次元模型之顯示以及該動作程式其中至少一方基於該誤差情報做更新。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112021004072T5 (de) * 2020-07-29 2023-05-25 Fanuc Corporation Robotersystem
WO2024053026A1 (ja) * 2022-09-07 2024-03-14 ファナック株式会社 プラントモデル生成装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0386484A (ja) * 1989-08-25 1991-04-11 Fujitsu Ltd ロボットの遠隔操作装置
JP2006110705A (ja) * 2004-09-15 2006-04-27 Yaskawa Electric Corp ロボットのキャリブレーション方法
WO2009059323A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Rimrock Automation, Inc. Dba Wolf Robotics A method and system for finding a tool center point for a robot using an external camera
JP5366018B2 (ja) * 2010-04-28 2013-12-11 株式会社安川電機 ロボットの教示手順校正装置および方法
JP6429473B2 (ja) * 2014-03-20 2018-11-28 キヤノン株式会社 ロボットシステム、ロボットシステムの校正方法、プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP6603289B2 (ja) 2017-10-27 2019-11-06 ファナック株式会社 ロボット、ロボットシステム、およびロボットの座標系設定方法
CN110640746B (zh) * 2019-11-07 2023-03-24 上海电气集团股份有限公司 机器人的坐标系标定及定位方法、系统、设备、介质

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