WO1992009019A1 - Method for setting coordinate system of robot - Google Patents

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WO1992009019A1
WO1992009019A1 PCT/JP1991/001566 JP9101566W WO9209019A1 WO 1992009019 A1 WO1992009019 A1 WO 1992009019A1 JP 9101566 W JP9101566 W JP 9101566W WO 9209019 A1 WO9209019 A1 WO 9209019A1
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WO
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robot
coordinate system
jig
common
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PCT/JP1991/001566
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English (en)
French (fr)
Inventor
Atsushi Watanabe
Fumikazu Terawaki
Fumikazu Warashina
Original Assignee
Fanuc Ltd
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Publication date
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Priority to US07/910,171 priority patent/US5333242A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692Calibration of manipulator
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
    • G05B19/4086Coordinate conversions; Other special calculations
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39399Convert position of old, teach to new, changed, actual tool by transform matrix

Definitions

  • the present invention relates to a robot coordinate system setting method, and in particular, to setting of a common coordinate system for a plurality of mouth ports constituting a mouth robot system, and to replacing one robot of the robot system.
  • the present invention relates to a robot coordinate system setting method that can easily set a common coordinate system for an installed robot.
  • a robot control program described using a coordinate system common to all robots is generally used. Used. Then, for drive control of each robot, a command represented in the common coordinate system is used by using a coordinate conversion matrix that associates the common coordinate system with a coordinate system unique to each robot. Is converted to a command expressed in each robot coordinate system. For this reason, a coordinate transformation matrix related to each mouth bot is determined in advance. In other words, a common coordinate system is set for each robot.
  • the jig or special jig must be used in the previous It is necessary to set the common coordinate system to the substitute port by setting E to the exact same position as the jig 8 position in the coordinate system setting work. However, it is difficult to place a jig or a special jig at the same position, and the common coordinate system must be set again for all robots. Therefore, it takes time to restore the robot system.
  • the present invention provides (a) disposing a first jig at a first position directly accessible from a first robot, and (b) disposing a second jig to a first robot. Move the robot to the second position that is directly accessible from both the robot and the second robot that cannot directly access the first jig. (C) The first robot is connected to the second jig. The first robot accesses the first jig and converts the provisional coordinate system recognized by the access to the common coordinate system recognized by the first robot.
  • the provisional coordinate system that the second robot accesses and recognizes the second jig is converted into a common coordinate system that the second robot should recognize by the arithmetic means, e) a step of setting a common coordinate system to be recognized by the second robot in the second robot by the setting means.
  • the present invention relates to (f) placing a third robot in place of the second robot, and (g) placing the third jig in the first and third robots.
  • step (c) a second coordinate conversion matrix for converting to the common coordinate system recognized by the first robot is calculated by the calculation means, and (i) the second coordinate conversion matrix is calculated using the second coordinate conversion matrix.
  • the second provisional coordinate system recognized by the third robot by accessing the third robot at the third position is converted into a common coordinate system to be recognized by the third robot by the calculating means,
  • the method further includes the step of setting, in the third robot, a common coordinate system to be recognized by the third robot by the setting means.
  • the first robot recognized by the first robot by accessing the second jig placed at the second position directly accessible from both the first and second robots A coordinate conversion matrix is calculated to convert the coordinate system into the common coordinate system recognized by the first robot by accessing the first jig placed at the first position that is inaccessible by the second robot. Then, using this coordinate transformation matrix, the provisional coordinate system that the second jig has recognized by accessing the second jig is converted into a common coordinate system that should be recognized by the second robot. Set to the robot. Therefore, even when the first and second robots are positioned so that there is no common operating range between them, two jigs can be used instead of the special jigs accessible from the two-way robot.
  • a common coordinate system can be easily set for the first and second mouth bots.
  • the robot ⁇ 2 installation position is not restricted due to the common coordinate system setting, and two or more robots of the robot system can be placed at optimal positions in the robot system configuration, which is preferable.
  • a simple robot system can be configured.
  • the second robot which is one of the robots constituting the robot system, has failed, and the second robot has failed.
  • the third robot when the third robot is provided as a substitute robot in place of the third robot, the third robot is located at the third position accessible from both the first robot and the third robot.
  • a second coordinate conversion matrix for converting the second provisional coordinate system recognized by the first robot by accessing the jig to the common coordinate system recognized by the first robot is calculated. Then, by accessing the third jig, the second provisional coordinate system recognized by the third robot is converted into a common coordinate system to be recognized by the third robot using the second coordinate conversion matrix. , Is set to the third robot.
  • the third jig which is the same as or different from the second jig, is placed in the third position, which is not necessarily the same as the second jig E setting position in the previous common coordinate system setting operation.
  • EA common coordinate system can be set for the substitute robot even when it is placed. For this reason, when a substitute robot is installed in place of any one of the robot systems, it is not necessary to reset the common coordinate system for all the robots. Recovery of equipped factory lines can be done quickly.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a principle of setting a common coordinate system in a robot system for implementing a method of setting a robot coordinate system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the principle of setting a common coordinate system for a substitute mouth robot installed in a robot system.
  • FIG. 1 a robot according to an embodiment of the present invention is shown.
  • a robot system to which the one-coordinate system setting method is applied is, for example, installed on a factory line, and includes a first robot main body 10 and a second robot main body 20.
  • the two-bottom body 10 and 20 are spaced apart from each other.
  • the first robot main body 10 is, for example, an articulated robot, which is mounted on a base fixed to the floor and connected to the base via the first joint.
  • a swivel table 11 and an arm 12 having first and second links are provided.
  • the first link is connected to the swivel base 11 via a second joint
  • the second link is connected to the first link via a third joint.
  • the first robot body 10 is attached to each servomotor for driving the first swivel 11 and the first and second links, respectively, and detects the joint angle by being attached to each servomotor.
  • an axis current value register for inputting the pulse coder output and holding data representing the current joint angle.
  • the second robot body 20 is composed of a similar articulated robot.
  • reference numerals 21 and 22 indicate elements of the second robot main body 20 corresponding to the swivel base 11 and the arm 12 of the first robot main body 10, respectively.
  • the robot system includes first and second robot control devices 30 and 40 for driving and controlling the first and second robot bodies 10 and 20, respectively, and a vision system.
  • a system 50 is provided.
  • the two-sided bot control devices 30 and 40 serve as arithmetic means and setting means for setting a common coordinate system, which will be described in detail later.
  • the first robot controller 30 constitutes a first robot as a reference robot in cooperation with the first port robot body 10, and the second robot controller 40 has a second port.
  • a second robot 5 is configured as a robot for coordinate setting.
  • the vision system 50 of the robot system includes a camera 51 as a visual sensor and a camera 51 as a visual sensor, for example, for recognizing a work object on a factory line.
  • a visual sensor control unit 52 for obtaining image data by performing image processing on these image signals and transmitting the image data to the first and second robot control units 30 and 40. ing.
  • the first robot controller 30 is a first ⁇ -bot body described using a coordinate system X 1 Y 1 Z 1 common to the first and second robot bodies 10 and 20. Internal control program for control
  • first robot coordinate system (not shown) unique to the first robot body 10 and obtained by converting the commands of the first control program using the coordinate conversion matrix described later.
  • the drive of each axis servo motor of the first robot body 10 is controlled in accordance with the command issued.
  • the second robot controller 4
  • Numeral 200 corresponds to a command of the second control program, and drives and controls the second robot main body 20 according to a command represented by a second robot coordinate system (not shown). . Also, both mouths
  • the bot controllers 30 and 40 are provided with operation panels (not shown) for performing a manual robot operation.
  • the procedure for setting the common coordinate system for the second robot will be described.
  • the operator places the first jig 61 as the common coordinate system jig within the operation range of the arm 12 of the first robot main body 10 and the arm 22 of the second robot main body 20. It is located outside the operating range. That is, the first jig 61 is written in a position accessible from only the first robot.
  • the operator moves the second jig 62 as a provisional coordinate system jig from the two-ported bot to the operating range ⁇ of both the two-sided port arms 12 and 22. Place it in an accessible location.
  • the operator manually operates the first robot main body 10 via the operation panel of the first robot controller 30 to move the tip of the first port robot arm 12 into the common coordinate system X 1 Y. 1 While positioning on the first mark provided on the first jig 61 corresponding to the coordinate origin 0 1 of Z 1, operate the first button on the operation panel to Teach the robot the coordinate origin 0 1 to the robot.
  • the first robot controller 30 transmits the axis joint angle data of the first robot main body 10 when the tip of the arm 12 is positioned at the coordinate origin 01 to each axis. Read from current value register and store in memory.
  • the first robot controller 30 uses the joint angle data representing the three points 01, 1 and 81 to determine the first robot set for the first robot. 1 Recognize the relationship between the robot coordinate system and the common coordinate system X1Y1Z1, and calculate a coordinate transformation matrix for coordinate transformation between the first robot coordinate system and the common coordinate system X1Y1Z1. That is, the common coordinate system X 1 Y 1Z 1 is set for the first robot.
  • the operator manually operates the first robot to sequentially position the tips of the first robot arm 12 on the first to third marks of the second jig 62, and perform the first to third operations.
  • the coordinate origin 02 of the provisional coordinate system X2Y2Z2 corresponding to the third mark, the point A2 on the X2 axis, and the point B2 on the Y2 axis are sequentially notified to the first report.
  • the first robot controller 30 stores the joint angle data corresponding to each of the points 02, A2, and B2 in the memory, and then, based on the joint angle data, stores the first robot control data in the first robot controller 30.
  • a transformation matrix for coordinate transformation between the G coordinate system and the provisional coordinate system X2Y2Z2 is calculated and stored in the memory. Further, the mouth bot control device 30 converts the provisional coordinate system X 2Y 2Z 2 into the common coordinate system X 1Y 1Z 1 based on the coordinate transformation matrix thus calculated and the coordinate transformation matrix calculated previously. , A coordinate transformation matrix T 1 is calculated, data representing the coordinate transformation matrix T 1 is stored in memory, and sent to the second robot controller 40. The data is stored in the memory of the second mouth bot controller 40.
  • the operator manually drives the second robot main body 20 to place the tip of the second robot arm 22 on the first to third marks of the second jig 62 in order.
  • the coordinate origins 02 and 2 of the provisional coordinate system X2Y2Z2 corresponding to the first to third marks, respectively.
  • the second robot controller 40 stores the joint angle data corresponding to each of the points 02, A2, and B2 in the memory, and, based on the joint angle data, the second robot coordinate system and the provisional coordinate system X2Y. Calculate a coordinate transformation matrix for coordinate transformation between 2Z 2.
  • the robot control device 40 converts the thus calculated transformation matrix and the coordinate transformation matrix T1 read from the memory for transforming the provisional coordinate system X2Y2Z2 into the common coordinate system X1Y1Z1. Based on this, a coordinate conversion matrix for performing conversion between the second robot coordinate system and the common coordinate system X1Y1Z1 is calculated and stored in the memory.
  • the first jig 61 cannot be accessed without using a special jig that can be accessed from the first and second robots and without changing the S-position of the two-bottom robot.
  • the common coordinate system X1Y1Z1 is set for the second robot.
  • the robot operation is performed following the setting of the common coordinate system for the first and second robots. If the mouth robot is operated for a long period of time, the robot may break down.In this case, a substitute robot is installed and the common coordinates for the substitute mouth port are set. System X 1 Y 1Z 1 is set.
  • the second port body 20 breaks down and the third robot body 70 is in the same or different position as the second robot body E, as shown in Fig. 2.
  • the robot is installed in the third robot, it is necessary to set the common coordinate system X 1 Y 1Z 1 in the third robot.
  • the third robot is composed of the first and second robot bodies 10 and As in the case of 20, a third robot main body 70 composed of an articulated robot and a second robot control device 40 are provided. Reference numerals 71 and 72 indicate the swivel and arm.
  • the operator uses a third jig 63, which is the same as or different from the second jig 62, and sets the first robot body 1 It is located at the third position accessible from both the 0 and the third robot body 70.
  • the third position may be the same as or different from the E position (second position) of the second jig 62 in the previous common coordinate system setting operation.
  • the operator manually operates the first robot main body 10 and sets the leading end of the first robot arm 12 to the second provisional coordinate system which is the same as or different from the provisional coordinate system X2Y2Z2.
  • Positioning was sequentially performed on the ⁇ to 3rd marks provided on the third jig 63 corresponding to the coordinate origin 03 of the system X 3Y 3Z 3, the point A 3 on the X axis and the point B 3 on the Y axis, respectively.
  • the first robot is taught three points 03, A3 and B3 sequentially.
  • the first robot controller 30 detects the joint angle data corresponding to each of the three points 03, A3, and B3, and stores the data in the memory.
  • the first robot controller 30 uses the joint angle data representing the three points 03, A3, and B3 to convert the coordinate between the first robot coordinate system and the second provisional coordinate system X3Y3Z3. Calculate the coordinate transformation matrix for the calculation. Next, the coordinate transformation matrix calculated in this way and the coordinates for coordinate transformation between the first robot coordinate system and the common coordinate system X 1 Y 1 Z 1, which have been calculated in the previous setting of the common coordinate system. Based on the transformation matrix, the first robot controller 30 calculates a coordinate transformation matrix T 2 for transforming the second provisional coordinate system X 3Y 3Z 3 into the common coordinate system X 1Y1Z 1, and Sends data representing the transformation matrix T 2 to the second mouth port control device 40 O
  • the operator places the tip of the third robot arm 72 on the marks of the third jig 63 corresponding to the three points 03, A3, and B3 of the second provisional coordinate system X3Y3Z3, respectively. While positioning, teach 3 points 03, A3 and B3 to the 3rd robot in order.
  • the second robot controller 40 sequentially inputs the joint angle data corresponding to each of the three points 03, A3, and B3, and the third robot unique to the third robot.
  • a coordinate conversion matrix for conversion between the G coordinate system and the second provisional coordinate system X 3Y 3Z 3 is obtained.
  • the third robot coordinate system and the common coordinate system X1Y Calculate the coordinate conversion matrix for conversion between 1Z1 and store it in memory.
  • a common coordinate system X 1 Y 1 Z 1 is set for the third robot.
  • the common coordinate system X for the substitute robot is used. 1Y 1Z 1 can be easily set, so that factory lines can be quickly restored when a substitute port is installed due to a robot failure or the like.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • a robot system including two articulated robots has been described.
  • the present invention can be applied to a robot system including three or more robots of various types.
  • the common coordinate system X1Y1Z1, the provisional coordinate system X2Y2Z2, and the second provisional coordinate system X3Y3Z3 are set on the first to third jigs 61 to 63, respectively.
  • the setting of the coordinate system can be variously modified, and it is sufficient that the coordinate position of the jig in the coordinate system is known or can be measured.

Description

明 細 睿
口ポッ ト座標系設定方法
技 術 分 野
本発明は、 ロボッ ト座標系設定方法に関し、 特に、 口 ボ ッ ト シ ステ ムを構成する複数の口ポッ ト に対する共通 座標系の設定、 及び、 ロボッ ト シス テム の一つのロボッ ト に代えて設置されたロボッ ト に対する共通座標系の設 定を簡便に行える ロボッ ト座標系設定方法に関する。
背 景 技 術
工場ラ イ ン等のロボッ ト シス テ ムを構成する複数の口 ボッ トを統括制御する場合、 一般には、 全ロボッ トに共 通な座標系を用いて記述したロ ボヅ ト制御プロ グラムが 用いられる。 そ して、 各々のロ ボヅ トの駆動制御にあた つては、 共通座標系を各ロボッ ト に固有の座標系に関連 づける座標変換行列を用いて、 共通座標系で表された指 令が各ロボッ ト座標系で表される指令に変換される。 こ のため、 各口 ボッ ト に関連する座標変換行列が予め決定 される。 換言すれば、 各々のロ ボッ ト に対して共通座標 系が設定される。
全てのロボ ッ ト に共通の動作範囲が存するよ う に E置 されたロボッ トの夫々 に対して共通座標系を設定する場 合、 従来は、 共通動作範囲内に治具を配置し、 次いで、 治具の、 共通座標系における既知の位置を、 各々 のロボ ッ 卜 に直接教示し、 これによ り、 共通座標系に対する各 ロボッ ト座標系の位置及び姿勢を各ロボ ッ ト に認識させ て、 全ロボッ トに共通座標系を設定している。 換言すれ ば、 この方法によ り共通座標系を設定するには、 共通動 作範囲が存するようにロボツ ト を E設する必要がある。 斯かる要件はロボッ トの E置に大きな制約を与えるもの で、 適切なロ ボッ ト システムを構成する上で障害となる。
又、 他のロ ボ ッ ト との共通動作範囲を有しないロボッ トを含み、 従って、 全ロボッ ト の共通動作範囲内に治具 を Eするこ とを要件とする上記設定方法を適用できない ロボヅ ト シス テムについては、 従来は、 全てのロ ボッ ト がアク セス可能な特別の治具を用いてロボッ トに共通座 標系を設定している。 しかし、 この設定方法には、 特別 の治具を作成しなければならないと云う不都合がある。
そ して、 上記いずれかの方法で共通座標系を一旦設定 した後にいずれかのロボッ ト に故障が生じて代用ロボッ トを設置した場合には、 治具又は特別の治具を前回の共 通座標系設定作業での治具 8Ξ置位置と全く同一の位置に Eして代用口 ポッ トに共通座標系を設定する必要がある。 しかしながら、 治具又は特別の治具を同一位置に K置す る ことは困難で、 全ロボッ トに共通座標系を再度設定せ ざるを得ない。 このため、 ロボ ッ ト システムの復旧作業 に手間を要する。
発 明 の 開 示
本発明の一つの目的は、 ロボ ッ ト システムを構成する 複数のロボッ ト に対する共通座標系の設定を簡便に行え る ロボッ ト座標系の設定方法を提供する こ とにある。 本発明の別の目的は、 ロボッ ト システムの一つのロボ ッ ト に代えて設置されたロボッ ト に対する共通座標系の 設定を簡便に行える ロボッ ト座標系の設定方法を提供す と しあ る o
上記第 1 の目的を達成するため、 本発明は、 ( a ) 第 1治具を第 1 ロボッ トから直接アク セス可能な第 1位置 に配し、 ( b ) 第 2治具を、 第 1 ロボッ ト及び第 1治具 に直接アク セ ス不能な第 2 ロボ ッ ト の双方から直接ァク セス可能な第 2位置に Sし、 ( c ) 第 1 ロ ボ ッ ト が第 2 治具にアク セ ス して認識した暫定座標系を第 1 ロ ボッ ト が第 1 治具にアクセス して認識した共通座標系に変換す るための座標変換行列を演算手段により算出し、 ( d ) 座標変換行列を用いて演算手段によ り、 第 2 ロボ ッ トが 第 2治具にア ク セス して認識した暫定座標系を第 2 ロボ ッ ト に認識させるべき共通座標系に変換し、 ( e ) 設定 手段によ り、 第 2 ロボッ トに認識させるべき共通座標系 を第 2 ロボッ ト に設定する工程を備える。
上記第 2 の目的を達成するため、 本発明は、 ( f ) 第 2 ロ ボ ッ ト に代わる第 3 ロボッ トを E置し、 ( g ) 第 3 治具を、 第 1 ロボッ ト及び第 3 ロボッ トの双方か ら直接 アク セス可能な第 3位置に配し、 ( h ) 第 1 ロボ ッ トが 第 3位置にある第 3治具にアク セス して認識した第 2暫 定座標系を、 工程 ( c ) において第 1 ロボッ トが認識し た共通座標系に変換するための第 2座標変換行列を演算 手段によ り算出 し、 ( i ) 第 2 座標変換行列を用いて演 算手段によ り、 第 3 ロボッ トが第 3位置にある第 3洽具 にアク セス して認識した第 2暫定座標系を第 3 ロボッ ト に認識させるべき共通座標系に変換し、 ( j ) 設定手段 により第 3 ロ ボッ トに認識させるべき共通座標系を第 3 ロボッ トに設定する工程を更に含む。
上述のよ う に、 本発明によれば、 第 1 , 第 2 ロボッ ト の双方から直接ァクセス可能な第 2位置に £された第 2 治具にァクセ ス して第 1 ロボッ トが認識した暫定座標系 を、 第 2 ロボ ッ ト によるアクセスが不能な第 1 位置に £ された第 1治具にアク セス して第 1 ロボッ トが認識した 共通座標系に変換するための座標変換行列が算出され、 次いで、 この座標変換行列を用いて、 第 2治具にァクセ ス して第 2 口 ボッ トが認識した暫定座標系が第 2 ロボッ トに認識させるべき共通座標系に変換され、 第 2 ロボッ トに設定される。 従って、 第 1, 第 2 ロボッ トが両者に 共通の動作範囲が存しないよう に E置されている場合に も、 両口ボッ トからアク セス可能な特別な治具に代えて 2つの治具を用いるだけで、 第 1 , 第 2 口ボツ ト に共通 座標系を容易に設定できる。 この結果、 共通座標系設定 のためにロボ ッ ト §2設位置が制約されず、 ロボッ ト シス テムの 2以上のロボッ トをロボ ッ ト シス テム構成上最適 な位置に夫々 K置でき、 好適なロボッ ト システムを構成 できる。
又、 ロボッ ト システムを構成する一つのロボッ トとし ての第 2 口ボ ッ トが故障した等の理由で、 第 2 ロ ボッ ト に代わる代用ロボッ ト と して第 3 ロボッ トが配設された 場合、 本発明によれば、 第 1 ロ ボッ ト及び第 3 ロ ボッ ト の双方からア ク セス可能な第 3 位置にある第 3治具にァ ク セス して第 1 ロボッ トが認識した第 2暫定座標系を、 第 1 ロボ ッ ト によ り認識済みの共通座標系に変換するた めの第 2座標変換行列が算出され、 次いで、 第 3 治具に アク セス して第 3 ロボ ッ トが認識した第 2暫定座標系が 第 3 ロボッ ト に認識させるべき共通座標系に第 2座標変 換行列を用いて変換され、 第 3 ロボッ ト に設定される。 従って、 第 2 治具と同一又はこ れと異なる第 3治具を前 回の共通座標系設定作業での第 2治具 E設位置である第 2位置と必ずし も同一でない第 3位置に E置した状態で も、 代用ロボ ッ 卜 に共通座標系を設定できる。 こ のため、 ロボッ ト シス テムのいずれか一つのロボッ ト に代わる代 用ロボッ トを設置したと きに全ロボッ ト に共通座標系を 再設定する必要がな く、 ロボッ ト シス テムひいてはこれ を装備した工場ラ イ ン等の復旧を迅速に行える。
図 面 の 簡 単 な 説 明
第 1 図は、 本発明の一実施例によ る ロ ボッ ト座標系設 定方法を実施するためのロボッ ト システムにおける共通 座標系設定原理を示す概略図、
第 2 図は、 ロボッ ト シス テム に設置した代用口 ボッ ト に対する共通座標系設定原理を示す概略図である。
発明を実施するための最良の形態
第 1 図を参照する と、 本発明の一実施例による ロボッ 一 ,
6 一 ト座標系設定方法が適用される ロボッ ト シス テムは、 例 えば工場ライ ンに設置される もので、 第 1 ロボッ ト本体 1 0 と第 2 ロボッ ト本体 2 0 とを備えている。 両口ボッ ト本体 1 0 , 2 0 は互いに離隔して Εされている。
詳細な図示を省略するが、 第 1 ロボッ ト本体 1 0は、 例え.ば多関節ロボッ トであって、 床に固定した基台に載 置され第 1 関節を介して基台に連結された旋回台 1 1 と、 第 1 , 第 2 リ ン クを有するアー ム 1 2 とを備えている。 第 1 リ ン ク は第 2関節を介して旋回台 1 1 に連結され、 第 2 リ ン ク は第 3関節を介して第 1 リ ン ク に連結されて いる。 又、 第 1 ロボッ ト本体 1 0 は、 第 1旋回台 1 1及 び第 1 , 第 2 リ ンクを夫々駆動するための各軸サーポモ 一夕 と、 夫々のサーボモータに付設され関節角を検出す るための各軸パルスコ ーダと、 夫々のパルスコーダ出力 を入力して現在の関節角を表すデータを保持するための 各軸現在値レ ジス タ とを更に有している。 第 2 ロ ボッ ト 本体 2 0 は同様の多関節ロボッ ドからなる。 第 1 図中、 参照符号 2 1 及び 2 2 は、 第 2 ロボッ ト本体 2 0 の、 第 1 ロボッ ト本体 1 0 の旋回台 1 1及びアー ム 1 2 に夫々 対応する要素を示す。
更に、 ロボ ッ ト シス テムは、 第 1, 第 2 ロボッ ト本体 1 0, 2 0 を駆動制御するための第 1, 第 2 ロボ ッ ト制 御装置 3 0, 4 0 と、 ビ ジ ョ ン シス テム 5 0 とを備えて いる。 両口ボ ッ ト制御装置 3 0, 4 0 は、 後で詳述する 共通座標系設定のための演算手段及び設定手段と しての 機能を有している。 第 1 ロボッ ト制御装置 3 0 は第 1 口 ボッ ト本体 1 0 と協働して参照用ロボッ ト と しての第 1 ロボッ トを構成し、 第 2 ロボッ ト制御装置 4 0 は第 2 口 ボッ ト本体 2 0 と協働して座標設定対象ロボッ ト と して 5 の第 2 ロボッ トを構成している。 ロボッ ト シス テムのビ ジ ョ ン システ ム 5 0 は、 例えば工場ラ ィ ン上の作業対象 物を認識する ための、 視覚センサと してのカ メ ラ 5 1 と、 カ メ ラ 5 1 か らの画像信号を画像処理して画像データを 求め、 第 1, 第 2 ロボ ッ ト制御装置 3 0, 4 0 に画像デ 10 ータを送出するための視覚センサ制御装置 5 2 とを有し ている。
第 1 ロボッ ト制御装置 3 0 は、 第 1 , 第 2 ロボ ッ ト本 体 1 0 , 2 0 に共通の座標系 X 1 Y 1 Z 1 を用いて記述さ れた第 1 πボ ッ ト本体制御用の第 1 制御プロ グラ ムを内
1 5 蔵し、 後述の座標変換行列を用いて第 1 制御プロ グラム の指令を変換 して得た、 第 1 ロ ボッ ト本体 1 0 に固有の 第 1 ロボッ ト座標系 (図示略) で表される指令に従って、 第 1 ロボッ ト本体 1 0 の各軸サーボモータを駆動制御す るよ う になっている。 同様に、 第 2 ロボッ ト制御装置 4
20 0 は、 第 2制御プロ グラ ムの指令に対応し第 2 ロ ボッ ト 座標系 (図示略) で表される指令に従って、 第 2 ロボッ ト本体 2 0 を駆動制御するよ う になっている。 又、 両口
'
ボッ ト制御装置 3 0 , 4 0 には手動ロボ ッ ト運転を行う ための操作盤 (図示略) が設け られている。
25 以下、 上述の構成のロ ボ ッ ト シス テムにおける第 1, 第 2 ロボッ ト に対する共通座標系の設定手順を説明する。 オペレータ は、 共通座標系治具と しての第 1治具 6 1 を、 第 1 ロボ ッ ト本体 1 0 のアーム 1 2 の動作範囲内で かつ第 2 ロボ ッ ト本体 2 0 のアーム 2 2 の動作範囲外に. ある第 1 位置に配置する。 即ち、 第 1治具 6 1 は、 第 1 ロボッ トのみからアク セス可能な位置に記される。 次い で、 オペ レー タ は、 暫定座標系治具と しての第 2治具 6 2 を、 両口ポッ ト アーム 1 2 , 2 2 の双方の動作範囲內 にあり両口ボ ッ トからアク セス可能な位置に配置する。 次に、 オペ レータは第 1 ロボ ッ ト制御装置 3 0 の操作 盤を介して第 1 ロボッ ト本体 1 0 を手動運転し、 第 1 口 ボッ トアーム 1 2 の先端を、 共通座標系 X 1 Y 1 Z 1 の座 標原点 0 1 に対応する、 第 1治具 6 1 に設けた第 1 マ — ク上に位置決めした状態で、 操作盤に設けた所定のボタ ンを操作して、 第 1 ロボッ ト に座標原点 0 1 を教示する。 この教示操作に応じて、 第 1 ロ ボッ ト制御装置 3 0 は、 アーム 1 2 の先端が座標原点 0 1 に位置決めされたとき の第 1 ロボッ ト本体 1 0 の各軸関節角データを各軸現在 値レジス タから読み取り、 メ モ リ に格納する。 次いで、 第 1 治具 6 1 に設けた第 2 , 第 3 マーク に夫々対応する 共通座標系の X 1 軸上の点 A 1 及び Y 1 軸上の点 B 1 が 第 1 ロボッ ト に同様に順次教示され、 点 A 1 , B 1の夫々 に対応する関節角デー タがメ モ リ に格納される。
第 1 ロ ボ ッ ト制御装置 3 0 は、 3点 0 1, 1及び8 1 を表す関節角データから、 第 1 ロボッ ト に設定された第 1 ロボッ ト座標系と共通座標系 X 1Y 1Z 1 との関係を認 識して、 第 1 ロボッ ト座標系と共通座標系 X 1Y 1Z1 間 での座標変換のための座標変換行列を算出する。 即ち、 第 1 ロボッ ト に共通座標系 X 1 Y 1Z 1 が設定される。
次に、 オペ レータは第 1 ロボ ッ トを手動運転して、 第 1 ロボッ ト アー ム 1 2 の先端を第 2治具 6 2 の第 1〜第 3 マーク上に順次位置決めし、 第 1 〜第 3 マーク に夫々 対応する暫定座標系 X 2Y2Z 2 の座標原点 02, X2軸上 の点 A 2 及び Y 2 軸上の点 B 2 を第 1 ロポッ ト に順次教 示する。 この教示操作に応じて、 第 1 ロボッ ト制御装置 3 0 は、 点 02 , A 2 及び B 2 の夫々に対応する関節角 データをメ モ リ に格納し、 次いで、 関節角データから第 1 ロボッ ト座標系と暫定座標系 X 2Y 2Z 2 間での座標変 換のための変換行列を算出してメ モ リ に格納する。 さら に、 口ボッ ト制御装置 3 0 は、 斯く算出した座標変換行 列と先に算出 した座標変換行列とに基づいて、 暫定座標 系 X 2Y 2Z 2を共通座標系 X 1Y 1Z 1に変換するための座 標変換行列 T 1 を算出し、 座標変換行列 T 1 を表すデー タをメ モ リ に格納する と共に第 2 ロボッ ト制御装置 4 0 に送出する。 該データ は、 第 2 口ボッ ト制御装置 4 0の メ モ リ に格納される。
次に、 オペ レー タは、 第 2 ロ ボッ ト本体 2 0 を手動運 転して第 2 ロ ボッ トアー ム 2 2 の先端を第 2治具 6 2の 第 1 〜第 3 マー ク上に順次位置決め し、 第 1 〜第 3 マー ク に夫々対応する暫定座標系 X 2 Y 2Z 2 の座標原点 02, X 2軸上の点 A2 及び Y2 軸上の点 B 2 を第 2 ロボッ トに 順次教示する。 第 2 ロボッ ト制御装置 4 0 は、 点 02 , A 2 及び B 2 の夫々に対応する関節角データをメ モリに 格納し、 関節角データから第 2 ロボッ ト座標系と暫定座 標系 X 2Y 2Z 2 間での座標変換のための座標変換行列を 算出する。 更に、 ロボッ ト制御装置 4 0 は、 斯く 算出し た変換行列と暫定座標系 X 2Y 2Z 2 を共通座標系 X1Y1 Z 1 に変換するための、 メ モ リ から読み出した座標変換 行列 T 1 とに基づいて、 第 2 ロ ボッ ト座標系と共通座標 系 X 1Y 1Z 1 間での変換を行うための座標変換行列を算 出してメモ リ に格納する。 この結果、 第 1 , 第 2 ロボッ トからアクセス可能な特別な治具を用いずに、 又、 両口 ボッ トの S設位置を変更する こ となしに、 第 1治具 6 1 にアクセス不能な第 2 ロボツ ト に共通座標系 X 1Y1Z1 が設定され 。
第 1, 第 2 ロボッ ト に対する共通座標系の設定に続い てロボッ ト運転が行われる。 そ して、 長期間にわたる口 ボッ ト運転が行われる と、 ロボ ッ トに故障等が生じるこ とがあり、 この場合は代用ロボ ッ トが E設され、 代用口 ポッ ト に対して共通座標系 X 1 Y 1Z 1 が設定される。 例 えば第 2 口ポ ッ ト本体 2 0が故障して、 第 2図に示すよ う に、 第 3 ロ ボッ ト本体 7 0が第 2 ロボッ ト本体 E設位 置と同一又はこれと異なる位置に配設された場合には、 第 3 ロボッ ト に共通座標系 X 1 Y 1Z 1 を設定する必要が ある。 第 3 ロ ボッ ト は、 第 1, 第 2 ロボッ ト本体 1 0, 2 0 と同様に多関節ロボッ トからなる第 3 ロボッ ト本体 7 0 と、 第 2 ロボッ ト制御装置 4 0 とからなる。 参照符 号 7 1, 7 2 は旋回台及びアー ムを示す。
第 3 ロボッ ト に対する共通座標系 X 1 Y 1Z 1 の設定に あたり、 オペ レー タは、 第 2治具 6 2 と同一又はこれと 異なる第 3治具 6 3 を、 第 1 ロ ボッ ト本体 1 0及び第 3 ロボッ ト本体 7 0 の双方からア ク セス可能な第 3 位置に 配置する。 第 3位置は、 前回の共通座標系設定作業にお ける第 2治具 6 2 の E置位置 (第 2位置) と同一位置で も異なる位置でも良い。 次に、 オペ レー タ は第 1 ロボッ ト本体 1 0 を手動運転し、 第 1 ロボッ ト アー ム 1 2の先 端を、 暫定座標系 X 2Y 2Z 2 と同一又はこれとは異なる 第 2暫定座標系 X 3Y 3Z 3 の座標原点 03 , X軸上の点 A 3 及び Y軸上の点 B 3 に夫々対応する、 第 3治具 6 3 に設けた第 Γ〜第 3 マーク上に順次位置決めした状態で、 第 1 ロボッ 卜 に 3点 03 , A3 及び B 3 を順次教示する。 この教示操作に応じて、 第 1 ロ ボッ ト制御装置 3 0は、 3点 03 , A 3 及び B 3 に夫々対応する関節角データを 検出してメ モ リ に格納する。
第 1 ロボッ ト制御装置 3 0 は、 3点 03, A 3 及び B 3 を表す関節角データから、 第 1 ロボッ ト座標系と第 2暫 定座標系 X 3 Y 3Z 3 間での座標変換のための座標変換行 列を算出する。 次に、 斯く算出 した座標変換行列と、 前 回の共通座標系設定時に算出済みの、 第 1 ロボッ ト座標 系と共通座標系 X 1 Y 1 Z 1 間での座標変換のための座標 変換行列とに基づいて、 第 1 ロ ボッ ト制御装置 3 0は、 第 2暫定座標系 X 3Y 3Z 3 を共通座標系 X 1Y1Z 1 に変 換するための座標変換行列 T 2 を算出し、 この変換行列 T 2 を表すデータを第 2 口ボヅ ト制御装置 4 0 に送出す O
次に、 オペ レータは、 第 3 ロ ボッ ト アーム 7 2 の先端 を第 2暫定座標系 X 3Y3Z 3 の 3点 03 , A 3 及び B3 に夫々対応する第 3治具 6 3 のマーク上に順次位置決め した状態で、 第 3 ロボッ トに 3 点 03 , A 3 及び B 3 を 順次教示する。 この教示操作に応じて、 第 2 ロボ ッ ト制 御装置 4 0 は、 3点 03 , A 3 及び B 3 に夫々対応する 関節角データ を順次入力し、 第 3 ロボッ トに固有の第 3 ロボッ ト座標系と第 2暫定座標系 X 3Y 3Z 3 間での変換 のための座標変換行列を求める。 更に、 この座標変換行 列と第 2暫定座標系 X 3Y 3Z 3 を共通座標系 X 1Y1Z1 に変換するための座標変換行列 T 2 とに基づいて、 第 3 ロボッ ト座標系と共通座標系 X 1Y 1Z 1 間での変換のた めの座標変換行列を算出して、 メ モ リ に格納する。 これ によ り、 第 3 ロボッ ト に共通座標系 X 1 Y 1 Z 1 が設定さ れる。 即ち、 代甩ロボッ ト設置時に共通座標系治具を用 いて全てのロ ボッ トについての共通座標系設定を再度行 う必要のある従来法とは異なり、 代用ロボッ ト に対して 共通座標系 X 1Y 1Z 1 を容易に設定でき、 従って、 ロボ ッ ト故障等に伴う代用口ポッ ト設置時に工場ラィ ン等を 迅速に復旧できる。 本発明は上記実施例に限定されず、 種々の変形が可能 である。 例えば、 実施例では 2 つの多関節ロボッ トを含 むロボッ ト シ ス テム について説明したが、 本発明は各種 タ イ ブの 3 つ以上のロボッ トを含むロボ ッ ト シス .テムに も適用できる。 又、 実施例では、 共通座標系 X 1 Y1Z1 , 暫定座標系 X 2Y 2Z 2及び第 2暫定座標系 X 3Y 3Z3が第 1 〜第 3治具 6 1〜 6 3上に夫々設定されている場合に ついて説明したが、 座標系の設定は種々 に変形可能であ つて、 座標系における治具の座標位置が既知又は実測可 能であれば足り る。

Claims

請 求 .の 範 囲
. ( a ) 第 1 治具を第 1 ロボ ッ トから直接アク セス可 能な第 1 位置に Eし、
( b ) 第 2治具を、 前記第 1 口ボッ ト及び前記第 1 治具に直接アクセス不能な第 2 ロボッ トの双方から直 接アク セス可能な第 2位置に Eし、
( c ) 前記第 1 ロ ボッ トが前記第 2治具にア クセス して認識した暫定座標系を前記第 1 口ボッ トが前記第 1 治具にア ク セス して認識した共通座標系に変換する ための座標変換行列を演算手段により算出し、
( d ) 前記座標変換行列を用いて前記演算手段によ り、 前記第 2 ロボッ トが前記第 2治具にアクセスして 認識した暫定座標系を前記第 2 ロボッ トに認識させる べき共通座標系に変換し、
( e ) 設定手段により、 前記第 2 ロ ボッ ト に認識さ せるべき共通座標系を前記第 2 ロボッ ト に設定するェ 程を備える ロボッ ト座標系の設定方法。
. ( f ) 前記第 2 ロボッ トに代わる第 3 口ボッ トを E 置し、
( g〉 第 3治具を、 前記第 1 ロボッ ト及び前記第 3 口ポ ッ ト の双方から直接アク セス可能な第 3位置に S し、
( ) 前記第 1 ロ ボッ トが前記第 3位置にある前記 第 3治具にアク セス して認識した第 2暫定座標系を、 前記工程 ( c ) において前記第 1 ロボッ トが認識した 共通座標系に変換するための第 2座標変換行列を前記 演算手段によ り算出し、
( i ) 前記第 2座標変換行列を用いて前記演算手段 によ り、 前記第 3 ロボッ トが前記第 3位置にある前記 第 3治具にアク セス して認識した第 2暫定座標系を前 記第 3 ロボ ッ ト に認識させるべき共通座標系に変換し、
( j ) 前記設定手段によ り前記第 3 口ボッ ト に認識 させるべき共通座標系を前記第 3 ロボッ ト に設定する 工程を更に含む請求の範囲第 1 項記載のロボッ ト座標 系の設定方法。
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