CN1824471A - 机器人轨迹控制方法及装置 - Google Patents

机器人轨迹控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1824471A
CN1824471A CNA2006100549353A CN200610054935A CN1824471A CN 1824471 A CN1824471 A CN 1824471A CN A2006100549353 A CNA2006100549353 A CN A2006100549353A CN 200610054935 A CN200610054935 A CN 200610054935A CN 1824471 A CN1824471 A CN 1824471A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
benchmark
effect device
terminal effect
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006100549353A
Other languages
English (en)
Inventor
五十岚克司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN1824471A publication Critical patent/CN1824471A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical 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
    • G05B19/408—Numerical 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
    • G05B19/4086—Coordinate conversions; Other special calculations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36446—Keep tool stationary, move workpiece
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36458—Teach only some points, for playback interpolation between points
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39401—Machine tool coordinates to manipulator coordinates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

一种轨道控制数据生成机构(1D)具有：以基于机器人(100)外的固定点设定的本地坐标系为基准，计算出机器人(100)所具有的末端工具(101)的位置及姿势的步骤；和基于在机器人(100)上设定的机器人基坐标系和本地坐标系之间的关系，将以本地坐标系为基准的末端工具(101)的位置及姿势变换为以机器人基坐标系为基准的末端工具(101)的位置及姿势的步骤。由此，在通过再示教生成数据的情况下，以实现高效的机器人轨迹控制方法、装置等为目的。

Description

机器人轨迹控制方法及装置
技术领域
本发明涉及用于例如将加工用的工具固定在机器人周边，使机器人(机械手)把持(夹持)加工对象物，控制机器人的位置以及姿势后，使加工对象物移动而进行加工的机器人轨迹控制方法以及装置。
背景技术
以往，采用各种机器人进行物体的加工。关于机器人的加工方法也有很多，提出了例如使安装在机械手前端的末端效果器(end effector)(手端操作装置。以下，称作末端工具(end tool))把持加工对象物(以下称作工件)，对固定在机器人外部的工具(以下称作外部固定工具)，由机器人移动工件进行加工的方法(例如参照专利文献1)。通常，在采用机器人对工件进行加工前，为了控制加工时的机器人(工件)的轨迹，对机器人控制装置示教(teaching)加工作业开始位置、结束位置等，生成坐标数据等而进行作业。
以往，基于示教生成坐标数据等时，作为基准的坐标系，采用例如以设置机器人的基部(台座)上的点为原点，具有XY平面的机器人基坐标系。通过示教得到的数据，由于数据与机器人基坐标系具有紧密的关系，因此被定义为设置在该位置上的上述机器人固有的数据。因此，在因维修而产生偏离，机器人的机体变更等时，需要再次进行示教，再次生成多个数据并进行修改。因此，存在在进行维修等时的修复时花费时间的问题。
专利文献1：特开平2-82302号公报。
发明内容
在此，本发明的目的在于，在再次进行示教作业并生成数据等情况下，实现能够尽可能缩短该时间等、提高作业效率的机器人轨迹控制方法、装置等。
有关本发明的机器人轨迹控制方法，具有下述步骤：以基于使末端效果器把持加工对象物并使之移动的、机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准，计算出末端效果器的位置和基于对加工对象物进行加工的固定工具设定的外部控制点之间的位置关系，并计算出末端效果器的姿势的步骤；和基于在机器人上设定的机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系，将以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势的步骤。
根据本发明，在使末端效果器把持加工对象物移动的机器人外的固定点上设定本地坐标系，按照末端效果器和外部控制点之间的位置关系等、与机器人的动作有关的末端效果器的位置及姿势的数据不直接依赖机器人基坐标系的方式，能够通过运算求得向机器人基坐标系的变换。因此，例如即使在由维修产生机器人的位置偏离时，只对机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系进行修正即可，减小再示教的时间，能够更高效地进行缩短时间等、修复作业。尤其在使机器人的末端效果器把持加工对象物进行移动的情况下，由于示教作业多，在加工时使机器人进行复杂的动作的情况较多，因此能够有效地谋求时间短缩等。
此外，有关本发明的机器人轨迹控制方法，具有下述步骤：将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、机器人的末端效果器上设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向作为以基于机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势，生成示教数据的步骤；基于示教数据，生成动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的机器人外的外部控制点的位置有关的数据的步骤；基于动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置有关的数据，插补并生成从动作开始到动作结束的末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置的数据，以本地坐标系为基准生成各个插补的位置的末端效果器的姿势的数据的步骤；和基于末端效果器的位置及姿势的数据，计算出以本地坐标系为基准的外部控制点的位置，还有根据在机器人上设定的机器人基坐标系和本地坐标系之间的关系，生成以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势的数据的步骤。
根据本发明，将由示教作业得到的动作开始及动作结束的末端工具坐标系的位置以及各轴方向作为以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势，生成示教数据，基于示教数据由末端工具坐标系计算出外部控制点的位置并进行插补时，基于本地坐标系、以及本地坐标系与机器人基坐标系之间的关系运算末端效果器的位置以及姿势，通过由机器人基坐标系表示，能够使末端效果器的位置及姿势的数据不直接依赖于机器人基坐标系。因此，例如即使通过维修产生机器人的位置偏离，只对机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系进行修正即可，能够减小再示教的时间，能够高效进行时间短缩等的修复作业。
此外，有关本发明的机器人轨迹控制装置，具备轨道控制数据生成机构，其以使末端效果器把持加工对象物并使其移动的、基于机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准，计算出末端效果器的位置和基于对加工对象物进行加工的固定工具设定的外部控制点之间的位置关系，并计算出末端效果器的姿势，基于在机器人上设定的机器人基坐标系和本地坐标系之间的关系，将以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势。
根据本发明，在使末端效果器把持加工对象物移动的机器人外的固定点设定本地坐标系，使末端效果器与外部控制点之间的位置关系等、与机器人的动作有关的末端效果器的位置及姿势的数据部依赖于机器人基坐标系，能够根据轨道控制数据生成机构的运算求出向机器人基坐标系的变换。因此，即使例如通过维修产生机器人的位置偏离，只对机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系进行修正即可，减少再示教的时间，能够高效地进行时间短缩等的修复作业。尤其在使机器人的末端效果器把持加工对象物进行移动的情况下，由于示教作业多，在加工时使机器人进行复杂的动作的情况较多，因此能够有效地谋求时间短缩等。
此外，有关本发明的机器人轨迹控制装置，具备下述机构：示教信号处理机构，其将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、机器人的末端效果器上设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向作为以基于机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势，生成示教数据；位置·姿势设定机构，基于示教数据，生成动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的机器人外的外部控制点的位置有关的数据；插补机构，基于动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置有关的数据，插补生成从动作开始到动作结束的末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置的数据，以本地坐标系为基准生成各个插补的位置的末端效果器的姿势的数据；和轨道控制数据生成机构，基于末端效果器的位置及姿势的数据，计算出以本地坐标系为基准的外部控制点的位置，还有根据在机器人上设定的机器人基坐标系和本地坐标系之间的关系，生成以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势的数据。
根据本发明，示教信号处理机构，将由示教作业得到的动作开始及动作结束的末端工具坐标系的位置以及各轴方向作为以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势生成示教数据，位置.姿势设定机构，基于示教数据由末端工具坐标系计算出外部控制点的位置，并由插补机构进行插补时，轨道控制数据生成机构，基于本地坐标系、以及本地坐标系与机器人基坐标系之间的关系由机器人基坐标系表示末端效果器的位置以及姿势，因此能够使末端效果器的位置及姿势的数据不直接依赖于机器人基坐标系。因此，例如即使通过维修产生机器人的位置偏离，只对机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系进行修正即可，能够减小再示教的时间，能够高效进行时间短缩等的修复作业。
此外，有关本发明的机器人轨迹控制方法的程序，使计算机执行下述步骤：以基于使末端效果器把持加工对象物并使之移动的、机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准，计算出末端效果器的位置和基于对加工对象物进行加工的固定工具设定的外部控制点之间的位置关系，并计算出末端效果器的姿势的步骤；和基于在机器人上设定的机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系，将以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势的步骤。
根据本发明，在使末端效果器把持加工对象物移动的机器人外的固定点设定本地坐标系，使末端效果器与外部控制点之间的位置关系等、与机器人的动作有关的末端效果器的位置及姿势的数据部直接依赖于机器人基坐标系，能够根据计算机的运算求出向机器人基坐标系的变换。因此，即使例如通过维修产生机器人的位置偏离，也可减少再示教的时间，能够高效地进行时间短缩等的修复作业。尤其在使机器人的末端效果器把持加工对象物进行移动的情况下，由于示教作业多，在加工时使机器人进行复杂的动作的情况较多，因此能够有效地谋求时间短缩等。
此外，有关本发明的机器人轨迹控制方法的程序，使计算机执行下述步骤：将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、机器人的末端效果器上设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向作为以基于机器人外的固定点设定的本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势，生成示教数据的步骤；基于示教数据，生成动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的机器人外的外部控制点的位置有关的数据的步骤；基于动作开始及动作结束中的、与以末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置有关的数据，插补并生成从动作开始到动作结束的末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置的数据，以本地坐标系为基准生成各个插补的位置的末端效果器的姿势的数据的步骤；和基于末端效果器的位置及姿势的数据，计算出以本地坐标系为基准的外部控制点的位置，还有根据在机器人上设定的机器人基坐标系和本地坐标系之间的关系，生成以机器人基坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势的数据的步骤。
根据本发明，将由示教作业得到的动作开始及动作结束的末端工具坐标系的位置以及各轴方向作为以本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势生成示教数据，基于示教数据由末端工具坐标系计算出外部控制点的位置并进行插补时，基于本地坐标系、以及本地坐标系与机器人基坐标系之间的关系运算末端效果器的位置以及姿势，通过由机器人基坐标系表示，能够使末端效果器的位置及姿势的数据不直接依赖于机器人基坐标系。因此，例如即使通过维修产生机器人的位置偏离，只对机器人基坐标系与本地坐标系之间的关系进行修正即可，能够减小再示教的时间，能够高效进行时间短缩等的修复作业。
附图说明
图1是以实施方式1的机器人轨迹控制装置为中心的构成图。
图2表示机器人100与各个坐标系的关系的图。
图3是概念性地表示本实施方式中所使用的矩阵。
图中：1-轨迹控制机构；1A-示教信号处理部；1B-位置·姿势设定部；1C-位置·姿势插补部；1D-轨道控制数据生成部；1E-关节位置运算部；1F-信号输出处理部；2-数据存储机构；3-输入设定机构；10-机器人轨迹控制装置；100-机器人；101-末端工具；200-外部固定工具；300-工件。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示以有关本发明的实施方式1的机器人轨迹控制装置为中心的***的图。本实施方式的机器人轨迹控制装置10，由轨迹控制机构1、数据存储机构2以及输入设定机构3构成。机器人轨迹控制装置10，输出驱动信号，控制机器人100的各个关节(轴)的位置以及姿势。由此，也控制机器人100的末端工具101所把持的工件300的位置以及姿势。本实施方式，例如是进行对长方体的工件300的一边(线段)加工的作业。因此，按照外部固定工具200的加工点，具有从工件300上的加工作业的动作开始位置到结束位置以直线相对移动的轨迹的方式，进行控制机器人100的位置及姿势的处理。在此，将外部固定工具200的前端部分作为加工点，加工点为在后述的运算中设定的外部控制点。
轨迹控制机构1，还由示教信号处理部1A、位置·姿势设定部1B、位置·姿势插补部1C、轨道控制数据生成部1D、关节位置运算部1E及信号输出处理部1F构成。示教信号处理部1A，通过进行机器人100的示教作业(示教点设定等)，生成基于从输入设定机构3发送的示教信号的数据(以下称作示教数据)。而且，位置·姿势设定部1B，基于示教数据进行涉及末端工具101的位置以及姿势的设定。在本实施方式中，在动作开始及结束，进行涉及以对末端工具101设定的末端工具坐标系为基准的外部控制点的位置的运算，设定开始数据以及结束数据。此外，位置·姿势插补部1C，基于位置·姿势设定部1B的运算所得到的开始数据以及结束数据，进行插补处理，生成表示插补点的末端工具101的位置以及姿势的插补数据。轨道控制数据生成部1D，基于开始数据、结束数据以及插补数据，生成轨道控制数据。还有，关节位置运算部1E，基于所计算出的轨道控制数据，将机器人100所具备的各个关节(轴)的位置(关节角的位置)作为数据(以下称作关节数据)计算出。信号输出处理部1F，向机器人100输出包括关节数据的驱动信号，驱动机器人100。
在此，在本实施方式中，例如通过以CPU为中心的控制处理装置实现轨迹控制机构1，控制处理装置执行各个部所进行的处理。此时，例如将各部进行处理的步骤作为程序存储在数据存储机构2中。
数据存储机构2，存储轨迹控制机构1进行处理所必需的数据。如后文所述，尤其通过位置·姿势设定部1B、位置·姿势插补部1C以及轨道控制数据生成部1D，存储用于基于示教数据生成轨迹控制数据所必需的，关于机器人基坐标系、第1本地坐标系、第2本地坐标系、末端工具坐标系、外部控制点坐标系定义的数据以及关于外部控制点(外部固定工具200)的数据。输入设定机构3，生成机器人100的示教作业(teaching)的示教信号。此外，也可将例如键盘等的数据输入机构用作输入设定机构3，进行数值等的数据输入，生成示教信号。
关于机器人100，具有例如6轴垂直多关节机器人、智能机器人等多个种类，但关于种类并没有特别限定。此外，关于外部固定工具200，也不限定其种类、用途等，例如为焊接用工具等。关于工件300也同样。
图2是表示机器人100与各个坐标系的关系的图。在对本实施方式的轨迹控制机构1的处理进行说明前，对数据存储机构2中所存储的坐标系的定义(设定)进行说明。关于机器人基坐标系，定义为以处于设置机器人100的基部的位置(例如中心点)为基准点(原点)，以例如底座为XY平面。
接下来，对本地坐标系进行定义。在本实施方式中，虽然对末端工具及外部控制点的每一个定义本地坐标系，但也可对统一的本地坐标系进行定义。各个本地坐标系，定义为对机器人基坐标系并进(平行移动)及/或旋转，以机器人外的固定点为原点的任意的坐标系。如果通过在固定点定义本地坐标系，对末端工具与外部控制点的位置关系、末端工具、外部控制点的位置、姿势等、涉及机器人100的动作的坐标等的数据，能够生成以本地坐标系为基准的数据，则也可不依赖于根据机器人100的机种、设置条件等变更的机器人基坐标系，能够确定涉及动作的位置关系。例如，即使在维修后存在机器人100的设置偏离等，也可只修正本地坐标系与机器人基坐标系之间的关系(如后文所述，同次变换矩阵等)，能够缩短时间，高效地进行修复作业。
图3是概念地表示本实施方式中所采用的矩阵的图。第1本地坐标系，为了将基于外部固定工具200设定的外部控制点的位置(作为外部控制点坐标系的原点)以及姿势(与外部控制点坐标系的各轴方向关联)设定为数据而使用(在本实施方式中，由于外部固定工具200被固定，因此外部控制点坐标系的原点、各轴方向被固定)。例如，可以将对位于外部固定工具200的设置位置周边的装置定义的坐标系设为第1本地坐标系。这里，在本实施方式中，如图3(a)所示，用°TL1(4×4矩阵)表示以机器人基坐标系为基准定义第1本地坐标系时的同次变换矩阵。此外，以图3(b)的°RL1(3×3矩阵)表示有关该同次变换矩阵中所包括的旋转的要素的矩阵(在此称作旋转矩阵)。而且，在本实施方式中，用L1PE表示第1本地坐标系中的外部控制点的位置。这里，以L1PE为代表，关于本实施方式中表示位置的矩阵(向量)，在进行与有关旋转的要素的矩阵的运算的情况下，如图3(c)所示，设为3×1矩阵，在进行与同次变换矩阵的运算的情况下，在第4行追加“1”，成为4×1矩阵。在进行同次变换矩阵与旋转矩阵之间的运算的情况下，同样也需要进行调整。
另一方面，第2本地坐标系，为了设定末端工具101的位置以及姿势而使用。例如，能够将堆积工件的托盘定义的坐标系设为第2本地坐标系。与第1本地坐标系同样，在本实施方式中，用°TL2(4×4矩阵)表示以机器人基坐标系为基准定义第2本地坐标系时的同次变换矩阵。此外，以°RL2(3×3矩阵)表示有关该同次变换矩阵中所包括的旋转的要素的矩阵。末端工具坐标系，是以处于机器人100具有的末端工具101上的位置(例如中心位置)为原点定义的坐标系。这里，末端工具坐标系的原点位于末端工具101的位置，各轴方向与末端工具101的姿势相关联。
接下来，对本实施方式的轨迹控制机构1的处理，尤其以位置·姿势设定部1B、位置·姿势插补部1C以及轨道控制数据生成部1D中的处理为中心进行说明。首先，示教信号处理部1A，基于通过对机器人100进行示教而被发送的示教信号，对工件的加工开始以及结束的位置以及姿势进行以第2本地坐标系为基准定义的处理。此时，表示开始位置、姿势的矩阵分别为L2PS、L2RTS，表示结束位置、姿势的矩阵(向量)分别为L2PD、L2RTD。
位置·姿势设定部1B，计算出加工开始时以及结束时的末端工具坐标系的外部控制点的位置。如果设开始时的末端工具坐标系中的外部控制点的位置为T(TS)PE，则T(TS)PE由式(1)及(2)表示。这里，末端工具坐标系的轴方向依赖于加工开始的末端工具101的姿势。此外，°PSE表示从机器人基坐标系中的加工开始位置朝向外部控制点的向量。还有，例如(°RL2)-1表示°RL2的逆矩阵。
°PSE＝°TL1 L1PE-°TL2 L2PS         …(1)
T(TS)PE＝(L2RTS)-1(°RL2)-10PSE    …(2)
同样，如果设加工结束时的末端工具坐标系中的外部控制点的位置为T(TD)PE，则T(TD)PE由下式(3)及(4)表示。在此，末端工具坐标系的轴方向依赖于加工结束时的末端工具101的姿势。此外，°PDE表示从机器人基坐标系中的加工结束位置朝向外部控制点的向量。
°PDE＝°TL1 L1PE-°TL2 L2PD         …(3)
T(TD)PE＝(L2RTD)-1(°RL2)-10PDE    …(4)
而且，位置.姿势插补部1C，基于位置·姿势设定部1B计算出的加工开始时以及结束时的末端工具坐标系中的外部控制点的位置，进行逐次运算，生成插补数据。关于用于生成插补数据的运算方法(算法)没有特别限定。这里，在所计算出的插补数据中，将末端工具坐标系中的外部控制点的位置设为T(TC)PE。而且，关于姿势以第2本地坐标系为基准，用L2RTC表示。此时，如果设以机器人基坐标系为基准的末端工具101的位置(末端工具坐标系的原点)为°PTC，设其姿势(末端工具坐标系的轴方向)为°RTC，则作为轨道控制数据的°PTC、°RTC分别由式(5)及式(6)表示。轨道控制数据生成部1D，基于式(5)及式(6)，生成轨道控制数据。还有，关于位置的求出方法，如果最终其位置(向量)正确，则不限于(5)式。此外，在(5)式中，虽然进行以机器人基坐标系为基准的°PTC的计算，但(5)式，包括将基坐标系从末端工具坐标系变换到本地坐标系的运算，和从本地坐标系变换到机器人坐标系的运算。
°PTC＝°TL1(L1PE-(°RL1)-10RL2 L2RTC T(TC)PE)    …(5)
°RTC＝°RL2 L2RTC                               …(6)
关节位置运算部1E，基于轨道控制数据进行逆运动学计算，将用于使末端工具101(工件300)处于期望的位置以及姿势的机器人100的各个关节(轴)的位置(关节角位置)作为关节数据计算出。由下式(7)表示该计算。逆运动学计算，是用于根据末端工具101的位置及姿势计算出关节变位(旋转、直动)的计算。基于逆运动学计算生成关节数据的方法，由于根据轴数等、计算机100的种类等而公式等不同，因此这里省略详细内容。
θ＝f-1(°PTC，°RTC)               …(7)
信号输出处理部1F，依据关节数据，将用于使机器人100驱动的驱动信号向机器人100输出。机器人100，基于驱动信号，旋转各个关节，进行驱动。
如上所述，根据实施方式1，在机器人100外的固定点设定第1及第2本地坐标系，分别在第1及第2本地坐标系设定把持工件300的末端工具101的位置及姿势、外部控制点(对工件300进行加工的外部固定工具200)的位置，通过基于示教信号，示教信号处理部1A、位置·姿势设定部1B、位置·姿势插补部1C以及轨道控制数据生成部1D进行处理并生成表示以机器人基坐标系为基准的末端工具101的位置、姿势的轨道控制数据，能够使涉及机器人100的动作的、末端工具101的位置及姿势、外部控制点的位置、它们的位置关系不直接依赖于机器人基坐标系。因此，例如即使通过维修产生机器人的位置偏离，涉及机器人100的动作的末端工具101与外部控制点之间的关系不变。从而，在修复作业时等，通过只变更机器人基坐标系与本地坐标系之间的位置关系(同次变换矩阵)，能够导出以机器人基坐标系为基准的末端工具101的位置及姿势。此外，由于涉及动作的位置关系等也能适用于其他的机器人中，因此各个机器人不必进行固定地定义，能够谋求通用化，能够谋求示教作业的效率化。这种方式，在为了进行复杂的动作而进行多次示教，使机器人100移动工件300而对外部固定工具200进行加工的情况下尤其有效。
实施方式2
在上述的实施方式中，设定第1及第2本地坐标系为基坐标系，但本发明并不限定于此，能够设定统一的本地坐标系。此时，在(1)～(4)式中，不用进行以机器人基坐标系为基准的同次变换矩阵等，而能够以本地坐标系为基准计算出T(TS)PE以及T(TD)PE。
还有，在上述实施方式中，虽然分别通过第1、第2本地坐标系表示末端工具101、外部控制点和机器人基坐标系之间的关系，但本发明并不限定于此。也可进行多段本地坐标系的变换来表示以机器人基坐标系为基准的末端工具101、外部控制点的位置、姿势。
实施方式3
在上述的实施方式中，虽然描绘了用于进行直线状加工的轨迹，使机器人100进行驱动，但本发明并不限定与此。例如，通过增加示教点，能够学习圆弧轨道、自由曲线轨道等的轨道，描绘更复杂的轨迹并进行控制。特别是，本发明在示教点越多时，更能够发挥修复作业的时间缩短效果。
此外，在上述的实施方式中，因为外部固定工具200被固定，因此外部控制点进行移动、旋转，但本发明在外部控制点进行移动、旋转的情况下也能适用。

Claims (6)

1、一种机器人轨迹控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
以本地坐标系为基准计算出所述末端效果器的位置和基于对所述加工对象物进行加工的固定工具而设定的外部控制点之间的位置关系，并且计算出所述末端效果器的姿势的步骤，所述本地坐标系基于用末端效果器把持加工对象物并使之移动的机器人外的固定点而设定；和
基于在所述机器人上设定的机器人基坐标系与所述本地坐标系之间的关系，将以所述本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势的步骤。
2、一种机器人轨迹控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、在所述机器人的末端效果器上所设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向，作为基于所述机器人外的固定点而设定的本地坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势，生成示教数据的步骤；
基于所述示教数据，生成所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述机器人外的外部控制点的位置有关的数据的步骤；
基于所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置有关的数据，插补并生成从所述动作开始到所述动作结束的所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置数据，以所述本地坐标系为基准生成各个插补后的位置中的所述末端效果器的姿势数据的步骤；和
基于所述末端效果器的位置及姿势的数据，计算出以所述本地坐标系为基准的所述外部控制点的位置，还有根据在所述机器人上设定的机器人基坐标系和所述本地坐标系之间的关系，生成以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势的数据的步骤。
3、一种机器人轨迹控制装置，其特征在于，
具备轨道控制数据生成机构，其以本地坐标系为基准，计算出所述末端效果器的位置和基于对所述加工对象物进行加工的固定工具而设定的外部控制点之间的位置关系，并计算出所述末端效果器的姿势，基于在所述机器人上设定的机器人基坐标系和所述本地坐标系之间的关系，将以所述本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势，所述本地坐标系基于用末端效果器把持加工对象物并使其移动的机器人外的固定点而设定。
4、一种机器人轨迹控制装置，其特征在于，具备：
示教信号处理机构，其将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、在所述机器人的末端效果器上设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向，作为以基于所述机器人外的固定点而设定的本地坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势，生成示教数据；
位置·姿势设定机构，其基于所述示教数据，生成所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述机器人外的外部控制点的位置有关的数据；
插补机构，其基于所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置有关的数据，插补并生成从所述动作开始到所述动作结束的以所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置数据，以所述本地坐标系为基准，生成各个插补后的位置的所述末端效果器的姿势的数据；和
轨道控制数据生成机构，其基于所述末端效果器的位置及姿势的数据，计算出以所述本地坐标系为基准的所述外部控制点的位置，还有根据在所述机器人上设定的机器人基坐标系和所述本地坐标系之间的关系，生成以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势的数据。
5、一种机器人轨迹控制方法的程序，其特征在于，由计算机执行下述步骤：
以本地坐标系为基准，计算出所述末端效果器的位置和基于对所述加工对象物进行加工的固定工具而设定的外部控制点之间的位置关系，并计算出所述末端效果器的姿势的步骤，所述本地坐标系基于用末端效果器把持加工对象物并使之移动的机器人外的固定点而设定；和
基于在所述机器人上设定的机器人基坐标系与所述本地坐标系之间的关系，将以所述本地坐标系为基准的末端效果器的位置及姿势变换为以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势的步骤。
6、一种机器人轨迹控制方法的程序，其特征在于，
由计算机执行下述步骤：
将通过机器人的示教作业得到的动作开始及动作结束中的、在所述机器人的末端效果器上设定的末端工具坐标系的位置及各轴方向，作为以基于所述机器人外的固定点而设定的本地坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势，生成示教数据的步骤；
基于所述示教数据，生成所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述机器人外的外部控制点的位置有关的数据的步骤；
基于所述动作开始及所述动作结束中的、与以所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置有关的数据，插补并生成从所述动作开始到所述动作结束的以所述末端工具坐标系为基准的所述外部控制点的位置数据，以所述本地坐标系为基准生成各个插补后的位置的所述末端效果器的姿势数据的步骤；和
基于所述末端效果器的位置及姿势数据，计算出以所述本地坐标系为基准的所述外部控制点的位置，还有根据在所述机器人上设定的机器人基坐标系和所述本地坐标系之间的关系，生成以所述机器人基坐标系为基准的所述末端效果器的位置及姿势数据的步骤。
CNA2006100549353A 2005-02-25 2006-02-27 机器人轨迹控制方法及装置 Pending CN1824471A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005050210 2005-02-25
JP2005050210A JP2006236031A (ja) 2005-02-25 2005-02-25 ロボット軌跡制御方法及び装置並びにロボット軌跡制御方法のプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1824471A true CN1824471A (zh) 2006-08-30

Family

ID=36617348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006100549353A Pending CN1824471A (zh) 2005-02-25 2006-02-27 机器人轨迹控制方法及装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20060195228A1 (zh)
EP (1) EP1696294A2 (zh)
JP (1) JP2006236031A (zh)
KR (1) KR100765671B1 (zh)
CN (1) CN1824471A (zh)
TW (1) TWI303359B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100526025C (zh) * 2007-09-29 2009-08-12 上海微电子装备有限公司 一种提高机械手示教效率的方法
CN101282823B (zh) * 2005-10-06 2012-05-09 库卡罗伯特有限公司 确定虚拟工具中心点的方法及用于该方法的装置
CN103080859A (zh) * 2010-08-25 2013-05-01 三菱电机株式会社 轨迹控制装置
CN103115629A (zh) * 2013-01-23 2013-05-22 天津大学 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法
CN104698971A (zh) * 2015-02-10 2015-06-10 杰克缝纫机股份有限公司 一种操作轨迹获取方法及装置
CN104742127A (zh) * 2015-04-08 2015-07-01 深圳市山龙科技有限公司 一种机器人的控制方法及机器人
CN104972465A (zh) * 2014-04-14 2015-10-14 发那科株式会社 根据力而动作的机器人的机器人控制装置及机器人***
CN105500361A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 上海通用汽车有限公司 一种连杆结构机械手的运动控制方法及***
CN105522577A (zh) * 2015-11-29 2016-04-27 上海新时达电气股份有限公司 一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法及其装置
CN105619409A (zh) * 2016-02-24 2016-06-01 佛山市科莱机器人有限公司 手动示教机器人动作优化处理方法
CN105964567A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 北京新长征天高智机科技有限公司 一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制***
CN109116810A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 发那科株式会社 数值控制装置
CN110757447A (zh) * 2018-07-25 2020-02-07 西门子（中国）有限公司 一种机器人示教编程方法、装置、***和计算机可读介质
CN111002315A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 深圳市越疆科技有限公司 一种轨迹规划方法、装置及机器人
CN116852378A (zh) * 2023-08-23 2023-10-10 上海奔曜科技有限公司 机器人的协同控制方法、***、设备及介质

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5343609B2 (ja) * 2009-02-19 2013-11-13 富士電機株式会社 動作軌道生成装置、動作軌道生成方法、ロボット制御装置及びロボット制御方法
US20170028557A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Comprehensive Engineering Solutions, Inc. Robotic navigation system and method
KR101278836B1 (ko) 2011-12-12 2013-07-01 인하대학교 산학협력단 인간형 관절 구성의 ６축 로봇 팔 제어 장치 및 방법
KR101312003B1 (ko) * 2012-06-13 2013-09-26 (주)동부로봇 Ｒ축을 포함한 로봇의 보간 방법
JP6168890B2 (ja) * 2013-04-30 2017-07-26 株式会社ダイヘン ロボット制御装置および多層盛溶接ロボットにおけるオフセット値の教示方法
JP5565503B2 (ja) * 2013-05-16 2014-08-06 富士電機株式会社 動作軌道生成装置、動作軌道生成方法、ロボット制御装置及びロボット制御方法
TWI547355B (zh) 2013-11-11 2016-09-01 財團法人工業技術研究院 人機共生安全監控系統及其方法
WO2016093607A1 (ko) * 2014-12-12 2016-06-16 한국항공우주연구원 이동체 제어 장치, 방법 및 그 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체
KR20160072033A (ko) 2014-12-12 2016-06-22 한국항공우주연구원 이동체 제어 장치, 방법 및 그 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체
JP6352833B2 (ja) * 2015-02-26 2018-07-04 住友重機械工業株式会社 形状計測装置、加工装置及び形状計測方法
JP2016221645A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 セイコーエプソン株式会社 ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム
CN105466320B (zh) * 2015-12-11 2017-11-10 中国计量学院 工业机器人轨迹与位置检测装置
CN107614208B (zh) * 2015-12-31 2020-11-17 深圳配天智能技术研究院有限公司 一种机器人控制方法及控制设备
CN106003024B (zh) * 2016-05-26 2017-11-28 北京新长征天高智机科技有限公司 一种多机械手垃圾分拣控制***
KR20180063515A (ko) * 2016-12-02 2018-06-12 두산로보틱스 주식회사 로봇 교시장치 및 이의 교시방법
TWI734237B (zh) * 2019-10-29 2021-07-21 財團法人金屬工業研究發展中心 自動控制方法以及自動控制裝置
KR102225348B1 (ko) * 2019-10-30 2021-03-09 주식회사 뉴로메카 로봇 자세 정의를 위한 기준점 기반의 좌표계 특정 시스템 및 방법
KR102170592B1 (ko) * 2019-10-30 2020-10-27 주식회사 뉴로메카 로봇 자세 정의를 위한 기준점 기반의 좌표계 특정 시스템 및 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6198407A (ja) * 1984-10-19 1986-05-16 Fanuc Ltd ロボツト制御軸の位置デ−タ生成方法
JPH0820894B2 (ja) * 1987-07-01 1996-03-04 株式会社日立製作所 産業用ロボツトの動作制御方法
US5053976A (en) * 1989-05-22 1991-10-01 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of teaching a robot
JP3230826B2 (ja) * 1991-10-16 2001-11-19 ファナック株式会社 スポット溶接ガンの位置補正方法及びロボット溶接装置
JP2769947B2 (ja) * 1992-05-15 1998-06-25 株式会社椿本チエイン マニピュレータの位置・姿勢制御方法
US5655426A (en) * 1995-03-24 1997-08-12 Cambridge Industries, Inc. Turret end effector for waterjet hole cutting
US7248012B2 (en) * 2003-06-02 2007-07-24 Honda Motor Co., Ltd. Teaching data preparing method for articulated robot

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101282823B (zh) * 2005-10-06 2012-05-09 库卡罗伯特有限公司 确定虚拟工具中心点的方法及用于该方法的装置
CN100526025C (zh) * 2007-09-29 2009-08-12 上海微电子装备有限公司 一种提高机械手示教效率的方法
CN103080859A (zh) * 2010-08-25 2013-05-01 三菱电机株式会社 轨迹控制装置
CN103115629A (zh) * 2013-01-23 2013-05-22 天津大学 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法
CN104972465A (zh) * 2014-04-14 2015-10-14 发那科株式会社 根据力而动作的机器人的机器人控制装置及机器人***
US9662790B2 (en) 2014-04-14 2017-05-30 Fanuc Corporation Robot controller and robot system for moving robot in response to force
CN105500361B (zh) * 2014-09-23 2017-07-11 上海通用汽车有限公司 一种连杆结构机械手的运动控制方法及***
CN105500361A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 上海通用汽车有限公司 一种连杆结构机械手的运动控制方法及***
CN104698971A (zh) * 2015-02-10 2015-06-10 杰克缝纫机股份有限公司 一种操作轨迹获取方法及装置
CN104698971B (zh) * 2015-02-10 2017-05-24 杰克缝纫机股份有限公司 一种操作轨迹获取方法及装置
CN104742127A (zh) * 2015-04-08 2015-07-01 深圳市山龙科技有限公司 一种机器人的控制方法及机器人
CN105522577A (zh) * 2015-11-29 2016-04-27 上海新时达电气股份有限公司 一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法及其装置
CN105619409A (zh) * 2016-02-24 2016-06-01 佛山市科莱机器人有限公司 手动示教机器人动作优化处理方法
CN105964567A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 北京新长征天高智机科技有限公司 一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制***
CN105964567B (zh) * 2016-05-26 2017-11-28 北京新长征天高智机科技有限公司 一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制***
CN109116810A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 发那科株式会社 数值控制装置
US10935953B2 (en) 2017-06-22 2021-03-02 Fanuc Corporation Numerical controller
CN110757447A (zh) * 2018-07-25 2020-02-07 西门子（中国）有限公司 一种机器人示教编程方法、装置、***和计算机可读介质
US11235468B2 (en) 2018-07-25 2022-02-01 Siemens Ltd., China Robot teaching programming method, apparatus and system, and computer-readable medium
CN111002315A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 深圳市越疆科技有限公司 一种轨迹规划方法、装置及机器人
CN111002315B (zh) * 2019-12-27 2022-04-15 深圳市越疆科技有限公司 一种轨迹规划方法、装置及机器人
CN116852378A (zh) * 2023-08-23 2023-10-10 上海奔曜科技有限公司 机器人的协同控制方法、***、设备及介质

Also Published As

Publication number Publication date
TW200643670A (en) 2006-12-16
KR100765671B1 (ko) 2007-10-11
TWI303359B (en) 2008-11-21
KR20060094894A (ko) 2006-08-30
US20060195228A1 (en) 2006-08-31
EP1696294A2 (en) 2006-08-30
JP2006236031A (ja) 2006-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1824471A (zh) 机器人轨迹控制方法及装置
CN113253677B (zh) 一种速度优化和前馈补偿相结合的机器人运动控制方法
CN1833830A (zh) 加减速控制方法及装置及加减速控制方法的程序
CN1947961A (zh) 机器人的离线示教装置
JPH079606B2 (ja) ロボット制御装置
CN105856231B (zh) 一种特定构型六轴工业机器人的运动控制方法
CN106041932B (zh) 一种ur机器人的运动控制方法
CN113127989B (zh) 一种六自由度机械臂逆运动学解析求解控制方法
CN104647379A (zh) 一种驱动器非线性条件下的双臂机器人运动控制方法
CN1739904A (zh) 激光加工装置
CN111890349A (zh) 一种四自由度机械臂运动规划方法
CN111230882A (zh) 一种水果分拣并联机器人夹持机构的自适应变阻抗控制方法
JP2007000954A (ja) ロボット教示装置及び方法
US20200238512A1 (en) Teaching Data Generation System For Vertical Multi-Joint Robot
CN117182434A (zh) 一种点焊精准控制***
JPH0916241A (ja) ロボットの加減速動作の設定方法
Li et al. Stiffness-maximum trajectory planning of a hybrid kinematic-redundant robot machine
CN111405966B (zh) 用于控制机器人组的方法和控制装置
Lämmle et al. Simulation-based learning of the peg-in-hole process using robot-skills
CN114952852A (zh) 机器人nurbs曲线速度规划方法、设备及存储介质
JPH11191005A (ja) ロボット制御装置
JP2003094363A (ja) 多関節ロボットの姿勢決定方法および装置
JP2009148894A (ja) 多関節ロボット
JPS59220806A (ja) 工業用ロボツトの制御方法
JP2002091568A (ja) パラレルリンク機構の制御方法及び制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication