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    • 专利摘要:

    公开号:WO1991012935A1
    申请号:PCT/JP1991/000147
    申请日:1991-02-06
    公开日:1991-09-05
    发明作者:Hiroshi Sugimura；Yoshihisa Furukawa
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 ロボッ 卜のキヤ リ ブレーショ ン方式 技 術 分 野
    [0002] 本発明はォフライ ンプログラム装置によつて作成したォフ ライ ンプログラ厶を実際の口ボッ トの動作プログラムに変換 するロボッ トのキヤ リブレーショ ン方式に関し、 特に簡単な 方法でロボッ トの幾何パラメ ータ誤差、 ワーク配置誤差を補 正するロボッ 卜のキヤ リブレーショ ン方式に関する。 背 景 技 術
    [0003] 自動車の溶接ライ ン等の大きなライ ンに使用されるロボッ トでは、 ライ ンの立ち上がり時間を短縮するために、 オフラ ィ ンプログラムが不可欠となっている。 一般にオフライ ンプ 口グラム装置によつて作成されたオフライ ンプログラムはそ のままロボッ 卜の動作プログラムと して使用することはでき ない。 ロボッ トの幾何パラメ ータによる誤差、 ヮークの配置 誤差等の種々の誤差があり、 これらの誤差を補正する必要が ある。
    [0004] これらの誤差を個別に補正するには多大なコス トを必要と する。 一方、 様々な原因により発生する誤差はロボッ 卜の作 業座標系の誤差とみることができる。
    [0005] これらの作業座標系の誤差を補正するものとして、 ワーク 上の 3点をタ ツチアツプにより求め、 この点力、ら同次変換マ ト リ ッ ク スで表される座標変換マ ト リ ッ ク スを求め、 この座 標変換マ ト リ ッ タスでオフライ ンプログラム上の点あるいは 姿勢を変換していた。
    [0006] しかし、 3点のタ ツチアツプではタ ツチアツプ誤差が大き く、 座標変換マ ト リ ッ クスには測定誤差が大きく含まれてい た。 また、 座標変換マ ト リ ックス として同次変換マ ト リ ッ ク スを用いていたため、 幾何パラメ ータ誤差等による誤差を補 正できなかつた。 発 明 の 開 示
    [0007] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 精度 よく簡単な方法でタ ツチアップできるロボッ トのキヤ リブレ ーショ ン方式を提供することを目的とする。
    [0008] また、 本発明の他の目的は口ボッ トの幾何パラメ ータを含 めて総合的に誤差補正を行えるロボッ トのキヤ リ ブレーショ ン方式を提供することを目的とする。
    [0009] 本発明では上記課題を解決するために、
    [0010] オフライ ンプログラム装置によって作成したォフライ ンプ 口グラ厶を実際の口ボッ トの動作プログラ厶に変換する口ボ ッ トのキャ リ ブレーシ ョ ン方式において、 少なく ともワーク 上の同一平面上にない 4点を口ボッ トのベース座標系の座標 値としてタ ッチアップにより求める座標読み取り手段と、 前 記ヮーク上の点に対応するォフライ ンプ グラムで設定され たワークの基準座標系の点とから、 前記ヮーク座標系の座標 値と姿勢を、 前記ベース座標系に変換する変換マ ト リ クスを 求める演算手段と、 前記変換マ ト リ タ スによって、 前記オフ ライ ンプログラムを前記動作プログラムに変換するプログラ ム変換手段と、 を有することを特徴とするロボッ トのキヤ リ ブレー シ ョ ン方式が、 提供される。
    [0011] 少なく とも、 ロボッ トのべ一ス座標系で測定したワークの 同一平面上にない 4点と、 これに対応するォフ ラ イ ンプログ ラ ムで設定されたワークの基準座標系の 4点によって、 オフ ライ ンプログラ厶での点及び姿勢を動作プログラ厶上の点及 び姿勢に変換できる。 このための変換マ ト リ ッ ク スを求め、 オフライ ンプログラ厶を動作プログラ厶に変換する。 これに よって、 口ボッ トの幾何パラメ ータ誤差、 ワークの配置誤差 等の誤差は全て補正される。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の口ボッ トのキャ リ ブレー シ ョ ン方式の一 実施例のブ1 π ック図、
    [0012] 第 2図は本発明を実施するための全体の構成図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0013] 第 2図は本発明を実施するための全体の構成図である。 ォ フライ ンプログラム装置 1 0はオフライ ンでロボッ トのオフ ラ イ ンプロ グラ ムを作成する。 オ フ ラ イ ンプロ グラ ム装置 1 0 は一般にワ ーク ステ一シ ョ ン、 ノ、。一ソナルコ ン ピュ ータ等 が使用される。 ロボッ ト制御装置 2 0はマイ クロプロセッサ構成で、 口ボ ッ ト 3 0のサ一ボモータを駆動して、 ロボッ ト 3 0を動作プ ログラムに従つて動作させる。 ロボッ ト 3 0のアーム 3 1 の 先端にはタ ッチアップ用のセンサ 3 2がある。 センサ 3 2 に は近接スィ ツチ、 静電容量スィ ツチ等が使用される。
    [0014] ロボッ ト制御装置 2 0はロボッ ト 3 0を制御してワーク 4 0の作業領域内の同一平面上にない 4点 P 1〜P 4をタ ツチ アップする。 タ ッチアップはセンサ 3 2を 4点 P 1〜 P 4に タ ツチさせて、 その点での口ボッ ト 3 0のベース座標系上の 座標値を読み取る。
    [0015] 次にオフライ ンプログラムを動作プログラ厶に変換する変 換マ ト リ ッ クスを求める手段について述べる。
    [0016] 第 1図は本発明の口ボッ トのキヤ リブレーシ ョ ン方式の一 実施例のブロ ッ ク図である。
    [0017] オフライ ンプログラ厶装置 1 0ではワークの基準座標系を 設定し、 この基準座標系上でタ ッチアップ点 P w， i の座標値 を設定する。 ここで、 添え字の wはワーク座標系を意味し、 ϊ は点の番号であり、 少なく とも同一平面上にない 4点のタ ツチアツプ点が必要である。 また、 必要に応じてタ ツチアツ プ用の治具のデータ等を作成する。 この基準座標系上でオフ ライ ンプログラ厶を作成する。
    [0018] 次にタ ツチアツプ動作を実行する。 タ ツチアップは上記の タ ツチアップ点 P w, ί .に対応した点をタ ツチアツプする。 実 際にタ ツチアップされた点 P r， i はロボッ ト制御装置 2 0の 座標読み取り手段 2 1 によって読み取られる。 すなわち、 セ ンサ 3 2がタ ッチアップした時点でロボッ ト 3 0の口ボッ ト のベース座標系の座標値が読み取られる。
    [0019] このタ ツチアップ点 P r， i の座標値は演算手段 2 2に送ら れ、 変換マ ト リ ッ クス Tを求める。 まず、 オフライ ンプログ ラ厶上のヮ一クの基準座標系上のタ ツチアツプ点 nを、
    [0020] t w， i = 〔 X w， i ， y w5 i 9 2 w , i 5 1〕
    [0021] ( i = 1， 2， n ) ( 1 ) とする。
    [0022] P r, i をタ ッチアップすることで得られるロボッ トベース 座標系での、 点 P w， i に対応する点を、
    [0023] P r, i = C X r, i , y r, i , ζ r, i , 1 〕 丁
    [0024] ( i = 1 , 2 , η ) ( 2 ) とする。
    [0025] このとき点 P w， i を点 P r， i に変換する変換マ ト リ ックス T ( 4 X 4 ) が存在するものとすると、
    [0026] P r, i = T · P w, i ( i = l， 2， n ) ( 3 ) ここで、 変換マ ト リ ッ クス Tを、
    [0027]
    [0028] とする。
    [0029] ( 3 ) 式より Tのパラメ ータに対する 3 η個の方程式が求 まる。 n = 4のときは方程式より Tのパラメ ータが一意的に きまり、 n > 4のときは、 最小自乗法などにより Tのパラメ —タを推定する。
    [0030] これから、 変換マ ト リ ックス Tを有するプログラム変換手 段 2 3 によって、 オフライ ンプログラム 1 1 の座標値及び姿 勢を動作プログラム 2 4に変換することができる。
    [0031] この変換は口ボッ トの幾何パラメ ータによる誤差、 ワーク の位置及び姿勢誤差を含めているので、 個別の誤差を考慮す る必要がなく、 簡単にォフライ ンプログラム 1 1を正確な動 作プログラム 2 4 に変換することができる。
    [0032] 上記の説明では、 変換マ ト リ ックスの演算、 オフライ ンプ 口グラムの動作プログラムへの変換は口ボッ h制御装置内で 行うことで説明したが、 これをハン ドへルドのパーソナルコ ンピュータ等を使用して、 現場で行う こともできる。 これに よって、 ロボッ ト制御装置の負担を軽減することができる。 また、 これらの変換マ ト リ ッ クスの演算、 オフライ ンプログ ラムから動作プログラムへの変換をォフライ ンプログラム装 置で行うように構成することもできる。
    [0033] 上記の点 P w, i 及び P r, i は同一平面上にない 4点で足り るが、 それ以上の場合は、 最小自乗法を用いてパラメ ータ a を求めることもできる。
    [0034] 以上説明したように本発明では、 少なく とも同一平面上に ない 4点のタ ッチアップによって、 変換マ ト リ ックスを求め て、 オフライ ンプログラ厶を動作プログラ厶に変換するよう に構成したので、 オフライ ンプログラムから簡単に動作プロ グラムを得ることができる。 従って、 ティーチングが簡単に なり、 ライ ンの立ち上がり時間の短縮、 ティ ーチング要員の 削減が可能になる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . オフライ ンプログラム装置によって作成したオフライ ンプログラムを実際の口ボッ トの動作プログラムに変換する ロボッ トのキヤ リ ブレーシ ョ ン方式において、
    少なく ともワーク上の同一平面上にない 4点を口ボッ トの ベース座標系の座標値としてタ ッチアップにより求める座標 読み取り手段と、
    前記ヮ一ク上の点に対応するォフライ ンプログラムで設定 されたワークの基準座標系の点とから、 前記ワーク座標系の 座標値と姿勢を、 前記ベース座標系に変換する変換マ ト リ ク スを求める演算手段と、
    前記変換マ ト リ クスによって、 前記ォフライ ンプログラム を前記動作プログラムに変換するプログラム変換手段と、
    を有することを特徵とする口ボッ トのキヤ リブレーショ ン 力式 o
    2 . 前記座標読み取り手段は、 ロボッ トのアームの先端に 設けられたセンサを含むことを特徵とする請求項 1記載の口 ボッ ト のキ ヤ リ ブレーショ ン方式。
    3 . 前記タ ツチアツプ点を 5以上設け、 変換マ ト リ ッ クス の要素を最小自乗法によって求めるように構成したことを特 徴とする請求項 1記載のロボッ トのキヤ リブレーシ ョ ン方式。
    4 . 前記演算手段及び前記プログラム変換手段をロボッ ト 制御装置に設けたことを特徴とする請求項 1記載の口ボッ ト のキ ヤ リ ブレ一シ ョ ン方式。
    5 . 前記演算手段及び前記変換手段をオフライ ンプログラ ム装置に設けたことを特徴とする請求項 1記載のロボッ トの キ ャ リ ブレー シ ョ ン方式。
    6 . 前記演算手段及び前記変換手段をハン ドヘルドのパー ソナルコ ン ピュータに設けたことを特徴とする請求項 1記載 のロ ボッ ト のキ ヤ リ ブレーシ ョ ン方式。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH03251378A|1991-11-08|
    EP0470257A4|1992-06-03|
    EP0470257A1|1992-02-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-09-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1991-09-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1991-10-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991903609 Country of ref document: EP |
    1992-02-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991903609 Country of ref document: EP |
    1993-11-23| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1991903609 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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