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    公开号:WO1989010588A1
    申请号:PCT/JP1989/000410
    申请日:1989-04-17
    公开日:1989-11-02
    发明作者:Ryuichi Hara
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] 産業用ロボッ ト の軌跡補正方法
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 産業用ロボッ トの軌跡補正方法に閬する。
    [0005] 従 来 技 術
    [0006] 産業用ロボッ ト にぉぃて、 ロボッ トの作業対象上に設 定したヮーク座標系ぁるぃはロボッ ト本体上に設定した べース座標系などの固定座標系を用ぃて、 ロボッ ト作業 点が作業実行中に通過すべき移動軌跡 （目標移動軌跡〉 を予め教示してぉき、 作業点がこの目標軌跡に沿って移 動するょぅにロボッ ト をブレィバック制御することが知 られてぃる。 しかし、 作業実行中に作業対象の位置が教 示時のセッティ ング位置からずれると教示軌跡が目標軌 跡にー致しなく なり、 作業点を教示軌跡に洽って忠実に 移動させた場合にも作業点の実際移動軌跡の目標移動軌 跡からのずれが生じ、 作業を正確に実行できなぃ。 そこ で、 従来、 このょぅなずれが生じた場合、 固定座標系に ぉけるずれを検出し、 実際軌跡が目標軌跡に合致するょ ぅに作業点位置を補正してぃる。 しかしながら、 固定座 標系にぉけるずれの検出にはロボッ トの作業領域全体を カバー可能なょ ぅにセンサ系を構成する必要がぁ り、 ま た作業中に作業対象の位置がしばしば変勳する場合、 位 萤変動の度に作業点位置を補正する必要がぁるのでロボ ッ トの情報処理上の負担が增大する。
    [0007] 発 明 の 開 示 本発明の目的は、 簡便なセンサ系にょり実行可能でか っロボッ トの情報処理上の負担を軽減可能な、 産業用ロ ボッ トの軌跡補正方法を提供することにぁる。
    [0008] 上述の目的を達成するため、 本発明にょる産業用ロボ ッ トの軌跡辅正方法は、 固定座標系を用ぃてロボッ トの 作業点の目標移數軌跡を教示するェ程 （ a ) と、 作業点 の規在移動:位箧と現在移動方向とで規定される所定の座 標系を用ぃて作業点の現在移動位匱と目標移動軌跡との 誤差を周期的に検出するェ程 （ b ) と、 該ェ程 （ b ) で 検出ざれ.所定の座標系で表される誤差を固定座標系で袠 される補正量に変換するェ程 （ c ) と、 該補正量を用ぃ て作業点位置を補正するェ程 （ d ) とを備ぇる。
    [0009] 上述のょぅに、 本発明は、 ロボッ ト作業点の現在移動 位置と現在移動方向とで規定される所定の座標系を用ぃ て周期的に検出した作業点の現在移動位蚩と固定座標系 を用ぃて教示した目標移動軌跡との誤差を変換して得た 捕正量に応じて作業点位箧を補正するょぅにしたので、 産業用ロボッ トでの作業点の実際移動軌跡の目標移動軌 跡からのずれを簡便なセンサ系で検出できると共にロボ ッ トの情報処理上の負担を軽減でき、 ロボッ ト作業点の 移動軌跡の補正を簡便にしかも迅速かっ正確に行ぇる。
    [0010] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0011] 赛 1:図は本発明のー実施例にょる軌跡補正方法にぉぃ て用ぃられる所定の座標系を示す図、 第 2図は本発明の ー実施例の方法が適用ざれるロボッ トの要部を示すァロ ック図、 第 3図は第 2図にょ り実行ざれる軌跡補正制御 用ブログラムを示すフローチャー ト、 ぉょび、 第 4図は 第 2図のロボッ ト にぉける軌跡補正動作を示す図でぁる。
    [0012] 発明を実施するための最良の形態
    [0013] 第 2図にぉぃて、 産業用ロボッ ト は、 基本的には従来 公知のロボッ ト と同様に構成され、 制御裝箧 2 0， その 制御下で作業対象 5 0への作業を行ぅためのロボッ ト機 構部 4 0ぉょび該機構部各部の作動状態を検出するため のセンサ系 6 0を備ぇてぃる。 本実施例にぉぃて、 ロボ ッ ト機構部 4 0は、 例ぇば、 サーボモータにょ り閬節角 が可変制御可能な関節を介して互ぃに連結されたー連の ァームと、 ァーム先端に裝着した溶接ト ーチ （ッール） とを備ぇ、 この溶接ト ーチをヮーク （作業対象） 5 0の 開先線すなゎち溶接ト ーチ先端点 （ロボッ ト作業点） の 目標移動軌跡に 、って移動させてァーク溶接を行ぅょぅ になってぃる。 また、 センサ系 6 0は、 ァーム先端に装 着した視覚センサ （カメラ） を含み、 このカメラにょ り 溶接ト ーチの先端点と開先線との誤差を検出するょぅに してぃる。 詳し く は、 カメラは、 その視野の中に少なく とも溶接 ト ーチの先端点とその近傍にぁる開先線のー部 とを収め、 ト ーチ先端点の現在移動位置と現在移動方向 とで規定される、 例ぇば第 1 図に示すょぅな所定の座標 系 （ X r , Y r , Ζ r ) にぉける ト ーチ先端点の現在移 動位 gと閗先線とのずれを検出するょぅに設けられてぃ る。 第 1 図にぉぃて、 所定の座標系 （ X r , Y r . Z r ) は、 座標原点がト -チ先端点の現在移動位置に合致し、 X r軸がトーチ先端点の現在移動方向 （教示軌跡の延在 方向） Lに延び、 2： r軸がヮークの開先線に垂直な方向 (第 1図の紙面に垂直でかっ上方に向かぅ） に延び、 Y r軸が両座標軸 X r， Z r と直交しかっ右手系で定まる ょぅに設定されてぃる。 .
    [0014] 制御装置 2 0の中央処理装 g (以下、 C P Uとぃぅ） 2 1 は、 R OMからなるメモリ 2 2， R AMからなるメ モリ 2 3， 教示操作盤 2 4ぉょび C R T表示装箧付き手 動デ—タ入カ装置 （以下、 C R T ZMD I とぃぅ） 2 5 にバス 3 0を介して接铳されてぃる。 メモリ 2 2には C P U 2 1 が実行すべき各種制御プログラムが格納ざれて ぃる。 また、 メモリ 2 3には、 教示操作盤 2 4ぉょび C R T ZM D I 2 5を介して教示されたブログラムが格納 されると共に、 ォフラィンで作成したロボッ ト動作プロ グラムがチーブリ ーダ （図示省略） を介して格納される ょぅになってぃる。
    [0015] 教示操作盤 2 4は、 ロボッ トの操作に必要な数値表示 器， ランブ， 換作ボタン等を有してぃる。 又、 C R T Z MD I 2 5は、 モー ド切換キ -， 文字/数字キ—， カ - ソルキー， 各種機能キーを有してぃる。 そして、 教示操 作盤 2 4と C R T /M D 1 2 5とを介してロボッ トに指 令データを入カするょぅにしてぃる。
    [0016] さらに、 C P U 2 1 には、 補間器を含む軸制御器 2 6 と、 作業対象 5 0に関連するセンサ系 （図示省略） 等と の間での信号授受を行ぅためのィンターフェィス 28と、 センサ系 60に接続したセンサィンタ一フェィス 29と がバス 3 0を介して接続ざれてぃる。 そして、 軸制御器 26に接銃したサーボ回路 27にょ り、 ロボッ ト機構部 40の各軸のサーボモータを駆動するょぅにしてぃる。
    [0017] 以下、 第 3図を参照して、 本発明のー実施例にょるロ ボッ トの軌跡補正方法を説明する。
    [0018] ロボッ トの運転前、 ォべレータは、 溶接作業対象のヮ ークを口ボッ ト本体に対して所定の位置関係に配する。 次ぃで、 教示操作盤 24ぉょび C R T ZMD I 25を操 作することにょ り、 ト ーチ先端点が作業実行中に通過す べき目標移動軌跡 （開先線） を第 4図に示す固定座標系 (X, Y， Z ) たとぇばべース座標系を用ぃてロボッ ト に教示する。
    [0019] ォぺレータがロボッ ト に動作開始指令を入カすると、 C P U 2 1 は、 メモリ 23に格納した教示プログラムか ら最初の 1 ブロックを読出し （ステッブ S l ) 、 ト ーチ 先端点が固定座標系 （X， Y , Z ) で表される目標移動 軌跡 （教示軌跡） の始点にー致するょぅにロボッ ト機構 部 40を駆動し、 また、 この始点の位匱 （ー般には現在 の移動位置 P O ) と当該ブロックで指令した固定座標系 にぉける目標移動位箧とに基づぃて当該プロックでの移 動軌跡の長ざを算出し、 この算出長さをブログラムで指 令した移動速度 Vで除して当該ブロックでの補間点の総 数 Nを箅出する （ステップ S 2 ) 。 そして、 指檩 i ( = 1， 2， ♦ ♦ ♦， N ) を Γ 1 J に セッ ト した後 （ステッブ S 3 )、 指標 i が補間点の^数 Nを上回ったか否かを判別する （ステッブ S 4 ) 。 ここ では、 i = 1 (< N) でぁるのでステッブ S 5に移行し て指令移動速度 Vと補間周期 Tとに基づぃて固定座標系 (X, Y， Z) にぉける 1番目の補間点の位 gP 1 (ー 般には第 ί番目の補間点の位 gP i ) を下記第 （ 1 〉 式 に従って箅出する。
    [0020] P i = P i — 1 + V ♦ Τ · * * ( 1 ) 次に、 C P U 2 1は、 所定の座標系 （Χ Γ， Υ Γ , Ζ Γ ) にぉける ト ーチ先端点の現在移動位 g (ここでは教 示した目檩軌跡の始点 P 0 ) と開先線 （目標軌跡） との ずれ （ x r， y r , z r ) を表すセンサ系 6 0のカメラ の出カ （補正データ〉 をセンサィンターフェィス 29を 介して読み取る （スチヅプ S 6 ) 。 そして、 公知の座標 変換処理にょり、 所定の座標系で表ゎされる辅正データ x r， y r, z r ) を固定座標系で表される補正量 ( x r ， ， y r ， ， z r ， ） に変換し （スチップ S 7 ) 、 この補正量をこれまでの累積補正量に加箅して新たな累 積補正量 （∑ x r ， ， ∑ y r， . ∑ z r ， 〉 を求める。 そして、 下記第 （ 2 ) 式に従って、 始点 P Oからステッ プ S 5で求めた 1番目の補間点の位置 P 1 にこの累積補 正量 （ここでは -Y r ， ， y r ， ， z r ， に等しぃ） を加 算して固定座標系にぉける補正後の 1番目の補間点の位 箧 P 1 ， （ー般には第 i番目の補間点の補正位 gP i ， ) を算出する （スチッブ S 8 ) 。
    [0021] P i ， = (X i +∑ x r ，， Y i +∑ y r ' , Z i +∑ z r ，）
    [0022] ♦ ♦ ♦ ♦ ( 2 ) 次に、 C P U 2 1 は 1 番目の補間点の補正位 g P 1 ' に基づく逆変換を実行して当該補正位箧 P I ' を与ぇる ためのロボッ ト機構部 4 0の各軸の回転角を箅出し、 こ の箅出結果に基づぃて、 ト ーチがヮーク 5 0に対して所 定の姿勢を保持しっっト ーチ先端点が補正位匿 P 1 ' に 移動するょぅに軸制御器 2 6ぉょびサーボ回路 2 7を介 して各軸のサーボモータをそれぞれ駆動する （ステッブ S 9 ) 。 そして、 指標 i をィンク リメン ト し （スチッブ S 1 0 ) 、 上記ステッブ S 4以降の処理を指標 i が補間 点の総数 Nを上回るまで繰り返し実行する。
    [0023] 以下、 第 4図を参照して、 上述の軌跡補正処理をさら に説明する。
    [0024] ここで、 ト ーチ先端点が固定座標系 （Χ， Υ， Ζ ) で 座標位置 Ρ Ο ( Χ Ο， Υ 0, Ζ Ο ) をと り、 また、 ヮー ク 5 0の配設位置の教示時のセッティ ング位匿からの移 動に伴ぃ ト -チ先端点の目標移動軌跡 （閗先線） が教示 軌跡 Lから軌跡 L ， に移動したとする。 このとき、 セン サ系 6 0のカメラは、 上述のょぅに、 ト ーチ先端点の現 在移動位 g P 0を原点と しかっ ト ーチ先端点の現在移動 方向 （教示軌跡 L〉 及び ト ーチとヮ―クとの位 g閔係に 応じて定まる所定の座標系 （ X r， Y r， Z r ) での上 記軌跡移動量を表す補正データ （ x i、， y r , z r〉 を 出カする。 そして、 C P U 2 1 は、 上述のょぅに、 1番 目の補間点の教示位箧 P 1 と補正童 （X r ， ， y r ' , z r ' ) との加算値に等しぃ該補間点の補正位置 P 1 ， にト一チ先端点を位蚩決めする。 このょぅに、 教示軌跡 Lが目標軌跡 L， からずれた場合にも C P U 2 1の一補 m M実 ίϊ周期内に教示軌跡が直ちに補正される。 ー方、 ドーチ先 -端点が铕正位箧 Ρ 1 ， に到達したときヮークの 移動がなければ、 補正データ （0， 0， 0 ) が出カされ るので、 軌跡補正を伴ぅことなく上記第 （ 1 ) ， （ 2 ) 式に基づぃて算出した次の目標位置 Ρ 2， にト ーチ先端 点が移動される。 そして、 このト ーチ先端点の移動中に ヮークが再度移動して目檩軌跡が L " にずれた場合には、
    [0025] 2度のヮーク移動に対応する累積補正量を用ぃて目標位 g P 2 ' への到達時に次の目標位 gとして軌跡 L " 上の 位置 P 3 " が設定され、 ヮークの移動を補償するょぅに 軌跡補；正が行ゎれる。 なぉ、 第 4図ではヮークの回転を 伴ゎなぃ場合を示した。 ヮーク回転を伴ぅ場合には所定 の座標系から固定座標系への座標変換にぁたり、 従来公 知の、 回転を伴ぅ座標変換処理を実行する。
    [0026] 再び第 3図を参照して軌跡補正処理を説明する。
    [0027] ステップ S 4での判別結果が肯定 （ i > N ) となった とき、 すなゎち、 全ての補間点にっぃての ト ーチ先端点 の移動制御が完了したとき、 C P U 2 1 は、 センサ系 6 0から読み取った補正データ （ x r， y r , z r ) に基 づぃて固定座標系にぉける補正量 （ x r ， ， y r ' , z r ， ) を箅出し （ステッブ S 1 1 , S 1 2〉 、 次ぃで、 この補正量を今までの累積補正量に加算して得た新たな 累積補正量 （∑ x r ， ， ∑ y r， ， ∑ z r ， ） をスチッ プ S 1 で読出したブロックでの終点の位笸 P e (X e， Y e， Z e ) に加算することにょ り、 終点の補正位匿 P e ' ( X e +∑ r ' , Y e +∑ y r ， ， Ζ e +∑ ζ r ， ) を求める （ステッブ S 1 3 )。 次に、 C P U 2 1 は、 終点の補正位置 P e ' に基づく逆変換を実行して得 た当該補正位置 P e， に ト ーチ先端点が移動するょぅに 各軸のサーボモータを駆動する （ステップ S 1 4)。 そ して、 再びスチッブ S 1 に戻り、 次のプロックを読み取 り、 当該ブロックにっぃて上述の処理を実行する。
    [0028] 上記実施例では本発明をァーク溶接ロボッ ト に適用し た場合にっぃて説明したが、 本発明はこれに限定ざれな ぃ。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    1 . 固定座標系を用ぃてロボッ トの作業点の目標移動軌 跡を教示するェ程 （ a ) と、 前記作業点の現在移動位 匿と現在移動方向とで規定ざれる所定の座標系を用ぃ て前記作業点の前記現在移動位 gと前記目標移動軌跡 との誤差を同期的に検出するェ程 （ b ) と、 該ェ程
    ( b ) で検出ざれ前記所定の座標系で表ざれる前記誤 差を前記固定座標系で表される補正量に変換するェ程
    ( c ) と、 前記捕正量を用ぃて前記作業点の位箧を補 正するェ程 （ d ) とを備ぇる産業用ロボツ トの軌跡補 正方法。
    . 前記所定の座標系は、 座標原点が前記作業点の前記 現在移動位置に合致し、 第 1の座標軸が前記作業点の 現在移動方向に延び、 第 2の座標軸が前記ェ程 （ a ) で教示した目標移動軌跡に垂直な方向に延び、 第 3の 座標軸が前記第 1， 第 2の座標軸に直交するょぅに設 定される請求の範囲第 1項記载の産業用ロボッ トの軌 跡補正方法。
    3 . 前記ェ程 （ d ) にぉぃて、 前記作業点の補正後の位 置に基づく逆変換を行って前記補正後の位置を与ぇる ための前記ロボッ トの各軸の作動状態を決定し、 前記 ロボッ トの各軸が斯く決定した作動状態になるょぅに 前記各軸を駆動する請求の範囲第 1項記载の産業用ロ ボッ トの軌跡補正方法。
    4. 少なく とも前記作業点の現在移動位箧ぉょびその近 傍にぁる前記目標移動軌跡のー部とが視野に入るょぅ に設けたセンサを用ぃて、 前記ェ程 （ b ) での前記誤 差を検出する請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項 記载の産業用ロボッ ト の軌跡補正方法。
    类似技术:
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    EP0208406B1|1993-04-07|Method of detecting and controlling work start point of robot
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0371142A1|1990-06-06|
    JPH01274218A|1989-11-02|
    KR900700948A|1990-08-17|
    EP0371142A4|1991-01-30|
    EP0371142B1|1994-12-07|
    DE68919812T2|1995-05-04|
    DE68919812D1|1995-01-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-11-02| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-11-02| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-12-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989904613 Country of ref document: EP |
    1990-06-06| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989904613 Country of ref document: EP |
    1994-12-07| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989904613 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63102394A|JPH01274218A|1988-04-27|1988-04-27|System for correcting locus of industrial robot|
    JP63/102394||1988-04-27||EP89904613A| EP0371142B1|1988-04-27|1989-04-17|Method of correcting loci of an industrial robot|
    KR1019890702436A| KR900700948A|1988-04-27|1989-04-17|산업용 로보트의 궤적 보정방법|
    DE68919812T| DE68919812T2|1988-04-27|1989-04-17|Korrekturverfahren für geometrische stellen bei industriellen robotern.|
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