JP2012035329A - 6軸ロボットの6軸原点位置較正方法、6軸ロボットの制御装置、7軸ロボットの7軸原点位置較正方法及び7軸ロボットの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】設置面に、上方に位置する測定対象物との距離を測定するレーザー計測器を設置し、6軸の軸心に測定板を取り付ける。そして、6軸ロボットの2軸を1軸の軸心に対して90度回転させ、4軸の軸心が1軸の軸心と平行となるように3軸を前記設置面の方向に回転させ、6軸の軸心が前記設置面と平行となるように5軸を回転させた姿勢を取らせた状態で、測定板の一端側が第1計測点となるように位置させると(S1)、レーザー計測器により第1計測点までの第1距離L1を測定する(S2)。次に1軸を回転させて、測定板の他端側が第2計測点となるように位置させ(S3)、レーザー計測器により第2計測点までの第2距離L2を測定すると(S4)、6軸の誤差角度Δθ6を(1)式で求め(S5)、誤差角度Δθ6を用いて6軸の原点位置を較正する(S6)。
【選択図】図4
Description
Δθ6=arctan{ΔL*cos(θ_def)/M}−θ6
より求める(第5工程)と、誤差角度Δθ6を用いて6軸の原点位置を較正する(第6工程)。尚、第1計測点から第2計測点までの距離Mは、1軸の軸心から第1,第2計測点までの回転半径をR,第3工程における1軸の回転角度をθとすれば、M=R*θより求められる。上記の誤差角度Δθ6を求める式は、簡単にするため測定方向が接地面に立つ法線に対してなす角θ_defがゼロであるとすれば、
tan(θ6+Δθ6)=ΔL/M
の関係があることによる。
Δθ6=arctan(ΔL/M)−θ6
より求め、誤差角度Δθ6を用いて6軸の原点位置を較正する。したがって、請求項1と同様の効果が得られる。
以下、第1実施例について図1ないし図7を参照して説明する。ロボット装置1は、図1に示すように、垂直多関節型ロボット(以下、ロボットと称する)2と、ロボット2の動作を制御する制御装置(位置・姿勢制御手段,原点位置較正手段)3と、制御装置3に接続されているティーチングペンダント4とを備えて構成されている。
(0,π/2,π/2,0,−π/2,θ6)
レーザー計測器20は、座標軸Zb方向の距離を計測するように設置する。そして、上記の姿勢において、測定板19の一端側を計測点(1)として、レーザー計測器20により計測点(1)までの距離L1を計測する(ステップS2;第2工程)。例えば、図5(a)のように上方から見た場合、測定板19の左端側を計測点(1)とする。
Δθ6=arctan(ΔL/M)−θ6 …(1)
尚、距離Mは、1軸の軸心から第1,第2計測点までの回転半径をR,ステップS3における1軸の回転角度をθとすれば、M=R*θより求められる。そして、ずれΔθ6を求めると、そのずれΔθ6により6軸の原点位置を較正する(ステップS6;第6工程)。例えば、図7(a)に示すように6軸の原点が、図7(b)に定義を示す正方向にずれている場合は、求めたずれΔθ6を減算することで較正する。
図8は第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図8は、第1実施例の図7相当図であり、イレギュラーな想定ではあるが、レーザー計測器20の測定軸が設置面の法線に対して傾いた状態となるように設置された場合を示す。この時、傾き角をθ_defとすると、(1)式を(2)式に変更してずれΔθ6を求めれば良い。
Δθ6=arctan{ΔL*cos(θ_def)/M−θ6} …(2)
ここで(2)式の傾き角θ_defを0[rad]とすれば、(1)式に一致する。
以上のように第2実施例によれば、レーザー計測器20の測定軸が設置面の法線に対して傾いた状態となるように設置された場合であっても、第1実施例と同様にずれΔθ6を求めて6軸の原点位置を較正することができる。
図9は第3実施例であり、第1実施例を7軸ロボットに適用した場合を示す。図9(a)は、一般的な7軸ロボットの図3相当図である。このように、7軸ロボットは、6軸ロボットでは2軸,3軸に対応する2軸,4軸の間に、これらの軸心に直交する軸心を有する3軸を備えて構成されている。したがって、6軸ロボットの3軸〜6軸を7軸ロボットの4軸〜7軸に置き換えることで、第1実施例の原点位置較正方法を、7軸ロボットの7軸原点位置較正方法に適用できる。但しこの場合、3軸の原点位置は較正済みであることが前提となる。
第1工程におけるロボットの姿勢は、その他、例えば以下のように設定しても良い。
(θ1,π/2,−π/2,θ4, π/2,θ6)
(θ1,π/2,−π/2,θ4,−π/2,θ6)
尚、θ1,θ4は任意である。また、勿論θ1,θ4,θ6を0[rad]にしても良い。
第3実施例の7軸ロボットについても、第2実施例のように、レーザー計測器20の測定軸が設置面の法線に対して傾いた状態となるように設置された状態で較正を行っても良い。
距離測定手段は、レーザー計測器20に限ることなく、距離を測定する手法は任意である。
上記実施例に示した計算式は、角度が弧度法[rad]で示されることを前提としているが、度数法を用いる場合でも弧度法との整合をとれば同じ結果がもたらされる。したがって、角度を度数法で示した計算式を用いて、同様に6軸又は7軸の原点ずれを求めても良い。
Claims (4)
- 1軸の軸心が6軸ロボットの設置面と直交し、2軸の軸心が1軸の軸心と直交し、2軸の軸心と3軸の軸心と5軸の軸心とが互いに平行で、5軸の軸心が4軸の軸心及び6軸の軸心と同一点で直交するように構成される6軸ロボットの6軸の原点位置を較正する方法であって、
前記設置面に、上方に位置する測定対象物との距離を測定する距離測定手段を設置し、
6軸の軸心に測定板を取り付け、
2軸を1軸の軸心に対してπ/2[rad]回転させ、4軸の軸心が1軸の軸心と平行となるように3軸を前記設置面の方向に回転させ、6軸の軸心が前記設置面と平行となるように5軸を回転させた姿勢を取らせた状態で、前記測定板における6軸の軸心と直交する方向の一端側を前記距離測定手段の測定対象(第1計測点)となるように位置させる第1工程と、
前記距離測定手段により前記第1計測点までの第1距離L1を測定する第2工程と、
1軸を回転させて、前記測定板における前記直交する方向の他端側を前記距離測定手段の測定対象(第2計測点)となるように位置させる第3工程と、
前記距離測定手段により前記第2計測点までの第2距離L2を測定する第4工程と、
前記第1計測点から前記第2計測点までの距離をM,前記第1距離L1と前記第2距離L2との差をΔL,6軸の回転角度をθ6,前記距離計測手段が距離を測定する場合の測定方向が前記接地面に立つ法線に対してなす角をθ_defとすると(角度の単位は[rad]とする)、6軸の誤差角度Δθ6を、以下の式
Δθ6=arctan{ΔL*cos(θ_def)/M}−θ6
より求める第5工程と、
前記誤差角度Δθ6を用いて、6軸の原点位置を較正する第6工程とからなることを特徴とする6軸ロボットの6軸原点位置較正方法。 - 1軸の軸心が6軸ロボットの設置面と直交し、2軸の軸心が1軸の軸心と直交し、2軸の軸心と3軸の軸心と5軸の軸心とが互いに平行で、5軸の軸心が4軸の軸心及び6軸の軸心と同一点で直交するように構成される6軸ロボットの制御装置であって、
2軸を1軸の軸心に対してπ/2[rad]回転させ、4軸の軸心が1軸の軸心と平行となるように3軸を前記設置面の方向に回転させ、6軸の軸心が前記設置面と平行となるように5軸を回転させた計測姿勢を取らせた後、1軸を任意の角度だけ回転させる位置・姿勢制御手段と、
6軸の軸心に取り付けられている測定板について、前記位置・姿勢制御手段が1軸を回転させる前の位置で、前記設置面側に設定される基準位置上に立つ法線方向に位置する前記測定板における6軸の軸心と直交する方向の一端側を第1計測点,前記位置・姿勢制御手段が1軸を回転させた後の位置で前記法線方向に位置する前記測定板における前記直交する方向の他端側を第2計測点として、
前記基準位置から前記第1計測点までの第1距離をL1,前記基準位置から前記第2計測点までの第2距離をL2,前記第1計測点から前記第2計測点までの距離をM,前記第1距離L1と前記第2距離L2との差をΔL,6軸の回転角度をθ6とすると(角度の単位は[rad]とする)、6軸の誤差角度Δθ6を、以下の式
Δθ6=arctan(ΔL/M)−θ6
より求め、前記誤差角度Δθ6を用いて、6軸の原点位置を較正する原点位置較正手段とを備えることを特徴とする6軸ロボットの制御装置。 - 1軸の軸心が6軸ロボットの設置面と直交し、2軸の軸心と1軸の軸心とが直交し、3軸の軸心と2軸の軸心とが直交し、2軸の軸心と4軸の軸心と6軸の軸心とが互いに平行で、6軸の軸心が5軸の軸心及び7軸の軸心と同一点で直交するように構成される7軸ロボットにおける7軸の原点位置を較正する方法であって、
前記設置面に、上方に位置する測定対象物との距離を測定する距離測定手段を設置し、
7軸の軸心に測定板を取り付け、
2軸を1軸の軸心に対してπ/2[rad]回転させ、5軸の軸心が1軸の軸心と平行となるように4軸を前記設置面の方向に回転させ、7軸の軸心が前記設置面と平行となるように6軸を回転させた姿勢を取らせた状態で、前記測定板における7軸の軸心と直交する方向の一端側を前記距離測定手段の測定対象(第1計測点)となるように位置させる第1工程と、
前記距離測定手段により前記第1計測点までの第1距離L1を測定する第2工程と、
1軸を回転させて、前記測定板における前記直交する方向の他端側を前記距離測定手段の測定対象(第2計測点)となるように位置させる第3工程と、
前記距離測定手段により前記第2計測点までの第2距離L2を測定する第4工程と、
前記第1計測点から前記第2計測点までの距離をM,前記第1距離L1と前記第2距離L2との差をΔL,7軸の回転角度をθ7,前記距離計測手段が距離を測定する場合の測定方向が前記接地面に立つ法線に対してなす角をθ_defとすると(角度の単位は[rad]とする)、7軸の誤差角度Δθ7を、以下の式
Δθ7=arctan{ΔL*cos(θ_def)/M}−θ7
より求める第5工程と、
前記誤差角度Δθ7を用いて、7軸の原点位置を構成する第6工程とからなることを特徴とする7軸ロボットの7軸原点位置較正方法。 - 1軸の軸心が6軸ロボットの設置面と直交し、2軸の軸心と1軸の軸心とが直交し、3軸の軸心と2軸の軸心とが直交し、2軸の軸心と4軸の軸心と6軸の軸心とが互いに平行で、6軸の軸心が5軸の軸心及び7軸の軸心と同一点で直交するように構成される7軸ロボットの制御装置であって、
2軸を1軸の軸心に対してπ/2[rad]回転させ、5軸の軸心が1軸の軸心と平行となるように4軸を前記設置面の方向に回転させ、7軸の軸心が前記設置面と平行となるように5軸を回転させた計測姿勢を取らせた後、1軸を任意の角度だけ回転させる位置・姿勢制御手段と、
7軸の軸心に取り付けられている測定板について、前記位置・姿勢制御手段が1軸を回転させる前の位置で、前記設置面側に設定される基準位置上に立つ法線方向に位置する前記測定板における7軸の軸心と直交する方向の一端側を第1計測点,前記位置・姿勢制御手段が1軸を回転させた後の位置で前記法線方向に位置する前記測定板における前記直交する方向の他端側を第2計測点として、
前記基準位置から前記第1計測点までの第1距離をL1,前記基準位置から前記第2計測点までの第2距離をL2,前記第1計測点から前記第2計測点までの距離をM,前記第1距離L1と前記第2距離L2との差をΔL,7軸の回転角度をθ7とすると(角度の単位は[rad]とする)、7軸の誤差角度Δθ7を、以下の式
Δθ7=arctan(ΔL/M)−θ7
より求め、前記誤差角度Δθ7を用いて、7軸の原点位置を較正する原点位置較正手段とを備えることを特徴とする7軸ロボットの制御装置。
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