JP2012106321A - Method and device for controlling robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、任意の軸方向を定めたユーザ座標系でのジョグ送りを可能としたロボットの制御方法およびロボット制御装置に関する。 The present invention relates to a robot control method and a robot control apparatus that can perform jog feed in a user coordinate system in which an arbitrary axial direction is defined.
アーク溶接、スポット溶接等の加工作業をロボットで実現する場合、ティーチングプレイバックと呼ばれる方式が採用されることが一般的である。ティーチングプレイバック方式とは、予め決められた位置にワークを設置して、マニピュレータとワークとの相対的な位置関係を拘束した状態で、ワークに対するマニピュレータの動作を教示し、この教示データを繰り返し再生動作させることで、同一品種のワークを連続して加工するという方法である。 When processing operations such as arc welding and spot welding are realized by a robot, a method called teaching playback is generally adopted. In the teaching playback method, a work is placed at a predetermined position, the operation of the manipulator with respect to the work is taught in a state where the relative positional relationship between the manipulator and the work is constrained, and this teaching data is reproduced repeatedly. This is a method of continuously processing workpieces of the same type by operating them.
図６は、ティーチングプレイバック方式を採用したロボット制御システム６０の一般的な構成図である。同図において、マニピュレータ６１は、アーム６２の先端にワークＷを加工するための作業ツールＴを備えている。ティーチペンダント６３は、ワークＷに対するマニピュレータ６１の動作を作業者が教示するための装置であり、その盤面上には、作業ツールＴを移動させるための方向指示キー６４が装備されている。方向指示キー６４は、図示しているように座標系の方向（±Ｘ，±Ｙ，±Ｚ）に応じた複数のボタンが装備されているのが一般的である。例えば、手動操作座標系の１つであるベース座標系で作業ツールＴを移動させる場合は、方向指示キー６４のＸ＋を押すと、ベース座標系のＸ＋方向に作業ツールＴの制御点が移動する。このように、作業者は方向指示キー６４を操作することによって作業ツールＴを所望の位置に動かして、加工作業を行わせるための作業経路を教示する。そして、作業経路上の教示点における作業ツールＴの位置姿勢座標値が教示データとしてロボット制御装置６５に記憶される。なお、以下では作業ツールＴを移動させる操作のことを、ジョグ送りと呼ぶことにする。
FIG. 6 is a general configuration diagram of a
図７は、教示時におけるマニピュレータ６１の移動方向と手動操作座標系の関係について説明するための図である。マニピュレータ６１、ワークＷは、図６と同符号を付与した同一のものであるので説明を省略する。作業経路Ｋは、ワークＷを加工するために必要な経路の１つであり、同図の場合は教示点Ａと教示点Ｂとによって形成される。ベース座標系Ｃｂはマニピュレータ６１に原点を有する手動操作座標系であり、軸方向は、例えば図示している方向で固定となる。説明の便宜上、ベース座標系Ｃｂにおける軸方向のＸ＋とＹ＋を矢印で表現しており、その他の軸方向は省略している。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the moving direction of the
作業者は作業ツールＴを所望の位置にジョグ送りし、その位置を教示することになるが、ジョグ送りの際に必要なキー操作は煩雑さを伴うことが多い。例えば、同図において作業経路Ｋを教示するために、現在位置である教示点Ａから目標位置である教示点Ｂに作業ツールＴをジョグ送りする場合を想定する。教示点Ａから教示点Ｂに向かう方向がベース座標系ＣｂのＸ＋方向に一致していれば、作業者は方向指示キー６４のＸ＋を押すだけでよい。しかしながら、ワークＷ上の作業経路Ｋは、ベース座標系Ｃｂの軸方向と一致していない。このような場合、作業者は方向指示キー６４のＸ＋、Ｙ−等を組み合わせて操作する必要がある。ワークＷが大型であったり作業経路Ｋが複雑であったりすると、作業ツールＴのジョグ送り操作は、より一層煩雑になる。
The operator jogs the work tool T to a desired position and teaches the position, but the key operation necessary for jog feeding is often complicated. For example, assume that the work tool T is jog-fed from the teaching point A that is the current position to the teaching point B that is the target position in order to teach the work path K in FIG. If the direction from the teaching point A to the teaching point B coincides with the X + direction of the base coordinate system Cb, the operator only has to press the X + of the
そこで、近年の産業用ロボットでは、手動操作座標系の原点位置および軸方向を任意に定義可能なユーザ座標系を、作業者が事前に設定することによって、ジョグ送り操作の煩雑さを解消する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。図７に示すように、作業経路Ｋの方向が座標系のＸ＋方向に一致するように所望のユーザ座標系Ｃｕを設定すれば、方向指示キー６４のＸ＋のみの操作で教示点Ｂに移動させることができる。すなわち、手動操作座標系の原点位置および軸方向をワークＷの設置位置、形状等に合わせた任意の位置および方向に設定することができるため、ジョグ送り操作の煩雑さを解消することが可能である。
Therefore, in recent industrial robots, a proposal is made to eliminate the complexity of jog feed operation by the operator setting in advance a user coordinate system that can arbitrarily define the origin position and axial direction of the manual operation coordinate system. (For example, refer to Patent Document 1). As shown in FIG. 7, if the desired user coordinate system Cu is set so that the direction of the work path K coincides with the X + direction of the coordinate system, it is moved to the teaching point B only by operating the
なお、特許文献１によれば、ユーザ座標系Ｃｕの設定方法は次の通りである。まず、作業者により、ワークＷの特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３の合計３点が指定される。ロボット制御装置６５は、指定された特徴点の位置座標値をベース座標系Ｃｂでの座標値（以下ではベース座標値という）で記憶し、特徴点のベース座標値からユーザ座標系Ｃｕを定めるための同次変換行列を算出する。以上により、図示しているユーザ座標系Ｃｕを得ることができる。しかしながら、ユーザ座標系Ｃｕが、ポジショナに搭載されたワークＷ、またはマニピュレータ６１とは異なる別のマニピュレータに把持されたワークＷの形状等に応じて設定されている場合は、後述する課題を有している。
According to
図８は、ユーザ座標系がポジショナに設置されたワークに対して設定されている一例を示す図である。同図（ａ）は、ポジショナＰに設置されたワークＷの形状に応じてユーザ座標系Ｃｕが設定されている様子を示している。ユーザ座標系Ｃｕは、上述したように、特徴点Ｅ１〜Ｅ３がベース座標値（ベース座標系Ｃｂでの座標値）で記憶されることにより設定されている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a user coordinate system is set for a workpiece installed on a positioner. FIG. 5A shows a state in which the user coordinate system Cu is set according to the shape of the workpiece W installed on the positioner P. As described above, the user coordinate system Cu is set by storing the feature points E1 to E3 as base coordinate values (coordinate values in the base coordinate system Cb).
同図（ｂ）は、同図（ａ）の状態からポジショナＰが点線矢印Ｄｒの方向へと回転し、ワークＷの角部を例示した位置Ｄが移動した様子を示している。このように、ポジショナＰが回転すると、ワークＷの位置が変更されることになる。なお、図示はしていないが、ワークＷがマニピュレータ６１とは異なる別のマニピュレータに把持されている場合も同じであり、ワークＷを把持したマニピュレータの位置や姿勢が変更になると、ワークＷの位置や姿勢も変更されることになる。
FIG. 7B shows a state in which the positioner P has rotated in the direction of the dotted arrow Dr from the state of FIG. Thus, when the positioner P rotates, the position of the workpiece W is changed. Although not shown, the same applies when the work W is gripped by another manipulator different from the
すでに上述したように、ユーザ座標系Ｃｕを設定するための特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３はベース座標値で記憶されている。このために、ポジショナＰが回転することによってワークＷの位置が同図（ａ）から同図（ｂ）に変更されたときであっても、図示するように特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３の位置（ベース座標値）は変わらない。この結果、特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３に基づいて算出されているユーザ座標系Ｃｕの軸方向も変化しないために、設定済みのユーザ座標系Ｃｕが使えないものになってしまう。 As already described above, the feature points E1, E2, and E3 for setting the user coordinate system Cu are stored as base coordinate values. For this reason, even when the position of the workpiece W is changed from the same figure (a) to the same figure (b) by the rotation of the positioner P, the positions of the feature points E1, E2 and E3 as shown in the figure. (Base coordinate value) does not change. As a result, since the axial direction of the user coordinate system Cu calculated based on the feature points E1, E2 and E3 does not change, the set user coordinate system Cu cannot be used.
ポジショナＰにワークＷを設置して加工作業を行うロボット制御システムにおいて、教示作業を行う上での最良の手段は、加工姿勢を最適に保つためにポジショナＰをジョグ送りで回転させつつ、ワークＷの形状に応じたジョグ送り（ユーザ座標系Ｃｕを使ったジョグ送り）を行うことである。しかしながら、ポジショナＰに設置されたワークＷに合わせてユーザ座標系Ｃｕを設定しても、ポジショナＰを回転させると使えないものになってしまうために、上記のようなロボット制御システムでは、ユーザ座標系そのものが使いづらいという課題を有していた。これは、ワークＷをマニピュレータに把持させて最適姿勢を実現するロボット制御システムでも同様である。 In the robot control system in which the workpiece W is installed on the positioner P to perform the machining operation, the best means for performing the teaching operation is to rotate the positioner P by jog feed in order to keep the machining posture optimal. Jog feed (jog feed using the user coordinate system Cu) according to the shape of the user. However, even if the user coordinate system Cu is set in accordance with the workpiece W installed on the positioner P, the user coordinate system Cu becomes unusable when the positioner P is rotated. The system itself had a problem that it was difficult to use. The same applies to a robot control system that realizes an optimal posture by causing the manipulator to grip the workpiece W.
そこで、本発明は、ポジショナに設置されたワークやマニピュレータに把持されたワークの設置位置や設置姿勢が変化したとしても、設定済みのユーザ座標系をそのまま利用することができるロボットの制御方法およびロボット制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a robot control method and a robot that can use a set user coordinate system as it is even if the installation position and installation posture of a work installed on a positioner or a work gripped by a manipulator change. The object is to provide a control device.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
指定された複数の特徴点に基づいて所定の軸方向を有するユーザ座標系を設定し、ワークに対する教示の際に、操作手段からのジョグ操作信号に基づいてマニピュレータを前記ユーザ座標系に従ってジョグ送りするロボットの制御方法において、
前記複数の特徴点の座標値を、前記ワークの位置姿勢を基準とした座標系であるワーク座標系での座標値で記憶可能としたことを特徴とするロボットの制御方法である。
In order to achieve the above object, the invention of
A user coordinate system having a predetermined axial direction is set based on a plurality of designated feature points, and the manipulator is jog-fed according to the user coordinate system based on a jog operation signal from the operation means when teaching a workpiece. In the robot control method,
The robot control method is characterized in that the coordinate values of the plurality of feature points can be stored as coordinate values in a workpiece coordinate system which is a coordinate system based on the position and orientation of the workpiece.
請求項２の発明は、前記複数の特徴点の座標値は、少なくとも前記ワーク座標系を含む予め定めた複数の座標系の中から選択された、いずれか１つの座標系での座標値で記憶されることを特徴とする請求項１記載のロボットの制御方法である。
According to a second aspect of the present invention, the coordinate values of the plurality of feature points are stored as coordinate values in any one coordinate system selected from a plurality of predetermined coordinate systems including at least the workpiece coordinate system. The robot control method according to
請求項３の発明は、
複数の特徴点を記憶する記憶手段と、前記複数の特徴点に基づいて所定の軸方向を有するユーザ座標系を設定する設定手段と、ワークに対する教示の際に、操作手段からの操作信号に基づいてマニピュレータを前記ユーザ座標系に従ってジョグ送りする制御手段とを備えたロボット制御装置において、
前記記憶手段は、前記複数の特徴点の座標値を、前記ワークの位置姿勢を基準とした座標系であるワーク座標系での座標値で記憶可能であることを特徴とするロボット制御装置である。
The invention of
Based on an operation signal from the operation means when teaching a workpiece, a storage means for storing a plurality of feature points, a setting means for setting a user coordinate system having a predetermined axial direction based on the plurality of feature points, A robot control device comprising a control means for jogging the manipulator according to the user coordinate system,
The storage means can store the coordinate values of the plurality of feature points as coordinate values in a workpiece coordinate system that is a coordinate system based on the position and orientation of the workpiece. .
請求項４の発明は、前記複数の特徴点の座標値は、少なくとも前記ワーク座標系を含む予め定めた複数の座標系の中から選択された、いずれか１つの座標系での座標値で記憶されることを特徴とする請求項３記載のロボット制御装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the coordinate values of the plurality of feature points are stored as coordinate values in any one coordinate system selected from a plurality of predetermined coordinate systems including at least the workpiece coordinate system. The robot control apparatus according to
本発明によれば、ユーザ座標系を、ワーク座標系を基準として記憶可能にしたことによって、ワークの設置位置や設置姿勢が変化したとしても、この変化に応じてユーザ座標系も追従する。すなわち、マニピュレータに把持されたりポジショナに搭載されたりしたワークの設置位置や設置姿勢が変化する場合においても、ユーザ座標系を再設定することなく、そのまま利用することができる。 According to the present invention, since the user coordinate system can be stored on the basis of the workpiece coordinate system, even if the installation position or installation posture of the workpiece changes, the user coordinate system follows the change. That is, even when the installation position or installation posture of the work held by the manipulator or mounted on the positioner changes, it can be used as it is without resetting the user coordinate system.
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
［実施の形態１］
図１は、本発明に係るロボット制御装置を適用したロボットシステム１０のブロック図である。同図は、例としてアーク溶接用途に具体化したものを示しているが、スポット溶接、ハンドリング等のその他の用途においても本発明は適用可能である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram of a
同図において、マニピュレータＭは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、ロボット制御装置ＲＣに接続されている。マニピュレータＭは、複数のアーム部および手首部と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（いずれも図示せず）とによって各々構成されている。また、マニピュレータＭのアームの先端部分には、作業ツールとして溶接トーチＴが取り付けられている。溶接トーチＴは、直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤを、ワークＷ上の教示された溶接箇所に導くためのものである。 In the figure, a manipulator M automatically performs arc welding on a workpiece W and is connected to a robot controller RC. The manipulator M is composed of a plurality of arm portions and a wrist portion, and a plurality of servo motors (none of which are shown) for rotationally driving them. Further, a welding torch T is attached to the tip of the arm of the manipulator M as a work tool. The welding torch T is for guiding a welding wire having a diameter of about 1 mm to a taught welding location on the workpiece W.
ワークＷが設置されているポジショナＰは、マニピュレータＭと同様にロボット制御装置ＲＣに接続されており、サーボモータを内蔵している。本実施形態においては、１個のサーボモータを内蔵し、点線矢印Ｄｒの方向へ回転可能なターンテーブル型のポジショナＰを例示している。ロボット制御装置ＲＣによりポジショナＰが回転制御されることによって、ワークＷは、マニピュレータＭに対して最適な溶接姿勢を取ることが可能となっている。 Like the manipulator M, the positioner P on which the workpiece W is installed is connected to the robot control device RC and incorporates a servo motor. In the present embodiment, a turntable type positioner P that incorporates one servo motor and is rotatable in the direction of a dotted arrow Dr is illustrated. When the positioner P is rotationally controlled by the robot controller RC, the workpiece W can take an optimum welding posture with respect to the manipulator M.
操作手段に相当するティーチペンダントＴＰは、可搬式の教示操作盤であり、ロボット制御装置ＲＣに接続されている。作業者は、このティーチペンダントＴＰを用いて、マニピュレータＭをジョグ送りしながら、ユーザ座標系を定めるための特徴点や、ワークＷを加工するための作業経路を教示する。特徴点は特徴点データＣｄとして、作業経路は、教示データＴｄとしてロボット制御装置ＲＣに記憶される。 The teach pendant TP corresponding to the operation means is a portable teaching operation panel and is connected to the robot controller RC. Using this teach pendant TP, the operator teaches feature points for defining the user coordinate system and a work path for processing the workpiece W while jogging the manipulator M. The feature points are stored as feature point data Cd, and the work path is stored as teaching data Td in the robot controller RC.
ロボット制御装置ＲＣは、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じてマニピュレータＭのジョグ送りを行わせるものである。また、再生運転時は、教示データＴｄに基づいた所定のタイミングで動作制御信号をマニピュレータＭおよびポジショナＰに出力したり、溶接制御信号を溶接電源ＷＰに出力したりすることで、アーク溶接加工を自動で行わせる。 The robot controller RC causes the manipulator M to perform jog feed in response to an input from the teach pendant TP. Further, during the regenerative operation, arc welding processing is performed by outputting an operation control signal to the manipulator M and the positioner P at a predetermined timing based on the teaching data Td, or outputting a welding control signal to the welding power source WP. Let it be done automatically.
図２は、本発明に係るティーチペンダントの外観図である。キーボード４１は、教示操作、各種設定操作等を行うためのものであり、マニピュレータＭをジョグ送りする際の移動方向を定める方向指示キー４１Ａを含んでいる。表示部４３は、後述する特徴点や教示データＴｄの教示内容、ロボットの動作制御に必要な各種パラメータ等を表示するためのものである。 FIG. 2 is an external view of the teach pendant according to the present invention. The keyboard 41 is for performing teaching operation, various setting operations, and the like, and includes a direction instruction key 41A that determines a moving direction when the manipulator M is jog-fed. The display unit 43 is for displaying feature points to be described later, teaching contents of teaching data Td, various parameters necessary for operation control of the robot, and the like.
図３は、本発明に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram of the robot control apparatus according to the present invention.
ロボット制御装置ＲＣは、中央演算処理装置であるＣＰＵ２１、ソフトウェアプログラムや制御パラメータ等が格納されたＲＯＭ２２、一時的な計算領域としてのＲＡＭ２３、各種メモリ等を含むマイクロコンピュータによって構成されている。ＴＰインターフェース１は、ティーチペンダントＴＰを接続するためのものである。なお、ＣＰＵ２１は、設定手段および制御手段に相当する。
The robot controller RC is constituted by a microcomputer including a CPU 21 that is a central processing unit, a ROM 22 that stores software programs and control parameters, a
ＲＯＭ２２には、各種処理を行うためのソフトウェアプログラムが記憶されており、これらを機能的に同図に示すと、キー入力監視部２、教示処理部３、座標系選択処理部７、座標系演算部８、ジョグ動作処理部９、解釈実行部１１、駆動指令部１２および溶接制御部１３の各処理部を備えている。また、ＲＯＭ２２には、ジョグ送り操作時の基準となる手動操作座標系を定義するための制御パラメータも記憶されている。
The ROM 22 stores software programs for performing various processes. When these are functionally shown in the figure, the key
キー入力監視部２は、ティーチペンダントＴＰのキーボード４１の操作がなされたときに入力される操作信号を監視する。教示処理部３は、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じ、教示点の位置姿勢座標値、各種命令等を教示データＴｄとしてハードディスク５に記憶する。また、ユーザ座標系を定めるために教示された特徴点の位置姿勢座標値を、特徴点データＣｄとしてハードディスク５に記憶する。座標系選択処理部７は、ティーチペンダントＴＰによって選択された、ジョグ送り操作の基準となる手動操作座標系をジョグ動作処理部９に通知する。座標系演算部８は、指定された特徴点に基づいて、ユーザ座標系を設定する。ジョグ動作処理部９は、方向指示キー４１Ａおよび選択された手動操作座標系に従って、マニピュレータＭを移動させるための演算を行い、演算結果を駆動指令部１２に出力する。この結果、マニピュレータＭが駆動制御される。
The key
記憶手段としてのハードディスク５は不揮発性メモリであり、特徴点データＣｄおよび教示データＴｄを記憶する。教示データＴｄを再生するための解釈実行部１１は、ハードディスク５に格納されている教示データＴｄを教示ステップごとに読み出してその内容を解析し、駆動指令部１２および溶接制御部１３に各種制御信号を出力する。この結果、マニピュレータＭが駆動制御されると共に、溶接制御信号が溶接電源ＷＰに出力され、所定のタイミングで溶接電力の供給、シールドガスの出力等の処理が行われる。 The hard disk 5 as a storage means is a non-volatile memory, and stores feature point data Cd and teaching data Td. The interpretation execution unit 11 for reproducing the teaching data Td reads the teaching data Td stored in the hard disk 5 for each teaching step, analyzes the contents, and sends various control signals to the drive command unit 12 and the welding control unit 13. Is output. As a result, the manipulator M is driven and controlled, and a welding control signal is output to the welding power source WP, and processing such as supplying welding power and outputting shield gas is performed at a predetermined timing.
次に、上記のように構成されたロボットシステム１０の作用について説明する。以下では、作業者がポジショナＰ上に設置されたワークＷの形状に応じてユーザ座標系Ｃｕを設定し、ポジショナＰが回転してワークＷの位置が変化した状態においてユーザ座標系Ｃｕでジョグ送りするまでを、順を追って説明する。
Next, the operation of the
（１．特徴点の指定）
作業者がワークＷの形状に応じたユーザ座標系を設定する場合は、まず、複数の特徴点を指定する。この作業は、例えば、従来技術の図７ですでに説明したように、特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３を指定する作業である。従来技術と異なる点は、特徴点の位置座標値を、ワーク座標系での座標値（以下、ワーク座標値という）で記憶することが可能な点である。なお、ワーク座標系とは、ワークを搭載するポジショナまたは把持するマニピュレータの所定位置を原点とし、且つ所定の軸方向を有する座標系であり、ベース座標系から相対的な位置に予め定められている。例えば、ターンテーブル型のポジショナであれば、テーブル盤面の中心位置を原点とし、この原点とベース座標系の原点とを結ぶ方向をＸ軸、テーブルの面直方向をＺ軸、Ｘ軸とＺ軸に直交する方向をＹ軸として定義することが多い。
(1. Specification of feature points)
When an operator sets a user coordinate system corresponding to the shape of the workpiece W, first, a plurality of feature points are specified. This operation is, for example, an operation for designating the feature points E1, E2, and E3 as already described with reference to FIG. The difference from the prior art is that the position coordinate value of the feature point can be stored as a coordinate value in the workpiece coordinate system (hereinafter referred to as workpiece coordinate value). The work coordinate system is a coordinate system having a predetermined position of a positioner or a manipulator for gripping a work and having a predetermined axial direction, and is determined in advance relative to the base coordinate system. . For example, in the case of a turntable type positioner, the center position of the table board surface is the origin, the direction connecting this origin and the origin of the base coordinate system is the X axis, the table perpendicular direction is the Z axis, and the X axis and the Z axis In many cases, a direction orthogonal to the Y axis is defined as the Y axis.
図４は、ユーザ座標系の設定メニューの一画面例である。同図（ａ）の領域では、従来技術と同様に、特徴点を３点指定することが可能になっている。位置座標値を直接入力することもできるし、マニピュレータＭをジョグ送りした後の現在位置をエンコーダから取り込んで記録することもできる。そして、同図（ｂ）の領域では、特徴点の位置座標値を、どの手動操作座標系を基準として記憶するかを選択することが可能となっている。「ベース」が選択されると、特徴点の位置座標値をベース座標値で記憶する。また「ワーク」が選択されると、特徴点の位置座標値をワーク座標値で記憶する。以下同様に、溶接トーチＴ等の作業ツールを基準とした座標系であるツール座標系や、ロボットシステム１０全体に共通の座標系であるワールド座標系を基準とした位置座標値でも記憶することができる。ここでは、「ワーク」が選択されたものとする。このメニューで設定された情報（特徴点３点の位置座標値および基準座標系）は、教示処理部３によって、特徴点データＣｄとしてハードディスクに記憶される。
FIG. 4 is an example of a screen for setting the user coordinate system. In the area of FIG. 5A, it is possible to designate three feature points as in the prior art. The position coordinate value can be directly input, or the current position after jogging the manipulator M can be captured from the encoder and recorded. In the area of FIG. 5B, it is possible to select which manual operation coordinate system is used to store the position coordinate value of the feature point. When “base” is selected, the position coordinate value of the feature point is stored as the base coordinate value. When “work” is selected, the position coordinate value of the feature point is stored as the work coordinate value. Similarly, a tool coordinate system that is a coordinate system based on a work tool such as the welding torch T or a position coordinate value that is based on a world coordinate system that is a common coordinate system for the
（２．ユーザ座標系の算出）
特徴点データＣｄが設定されると、座標系演算部８はユーザ座標系を算出する。より具体的には、特許文献１に記載されている手法等により、ワーク座標系から見たユーザ座標系の位置姿勢を表す同次変換行列を算出する。さらには、この同次変換行列を座標変換によってベース座標系から見たユーザ座標系の位置姿勢を表す同次変換行列に変換する。これらの演算は、公知の演算技術により容易に可能であるので、詳細な説明を省略する。
(2. Calculation of user coordinate system)
When the feature point data Cd is set, the coordinate system calculation unit 8 calculates the user coordinate system. More specifically, a homogeneous transformation matrix representing the position and orientation of the user coordinate system as viewed from the work coordinate system is calculated by the method described in
（３．ユーザ座標系の選択）
作業者は設定したユーザ座標系ＣｕでマニピュレータＭをジョグ送りする場合、まず、ジョグ送りの際に基準となる座標系を選択する。座標系選択処理部７は、選択された座標系（ここではユーザ座標系Ｃｕ）をジョグ動作処理部９に通知する。
(3. Selection of user coordinate system)
When the operator jogs the manipulator M with the set user coordinate system Cu, first, the operator selects a reference coordinate system for jog feeding. The coordinate system selection processing unit 7 notifies the jog operation processing unit 9 of the selected coordinate system (here, the user coordinate system Cu).
（４．ユーザ座標系でのジョグ送り）
そして、ティーチペンダントＴＰの方向指示キー４１Ａ等によりジョグ送り操作が行われると、ジョグ動作処理部９は、ユーザ座標系Ｃｕの軸方向に応じて溶接トーチＴの先端を移動させるための演算を行い、演算結果を駆動指令部１２に出力する。この結果、マニピュレータＭが駆動制御されてジョグ送りが行われる。このとき、ワークＷの位置姿勢が、ユーザ座標系Ｃｕを設定したときから変化していたとしても、変化後のワークＷの位置姿勢に応じてユーザ座標系Ｃｕも追従している。したがって、従来技術のように、変化後のワークＷの位置姿勢に応じてユーザ座標系を再設定する必要はない。この様子を図５を用いて説明する。
(4. Jog feed in user coordinate system)
When the jog feed operation is performed by the direction instruction key 41A or the like of the teach pendant TP, the jog operation processing unit 9 performs an operation for moving the tip of the welding torch T according to the axial direction of the user coordinate system Cu. The calculation result is output to the drive command unit 12. As a result, the manipulator M is driven and controlled to perform jog feed. At this time, even if the position and orientation of the workpiece W have changed since the user coordinate system Cu was set, the user coordinate system Cu follows the position and orientation of the workpiece W after the change. Therefore, unlike the prior art, there is no need to reset the user coordinate system according to the position and orientation of the workpiece W after the change. This will be described with reference to FIG.
図５は、ワークの位置姿勢が変化したときにユーザ座標系が追従する様子を説明するための図である。同図（ａ）は、ポジショナＰに搭載されたワークＷの形状に応じてユーザ座標系Ｃｕが設定されている様子を示している。同図（ｂ）は、同図（ａ）の状態からポジショナＰが点線矢印Ｄｒの方向へと回転し、ワークＷの角部を例示した位置Ｄが移動した様子を示している。本実施形態においては、ユーザ座標系Ｃｕを定めるための特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３は、ワーク座標値で記憶されている。したがって、ポジショナＰが回転することによってワークＷの位置が同図（ａ）から同図（ｂ）に変更されたときであっても、図示するように特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３も変更される。これは、ポジショナＰが回転すればワーク座標系も回転し、ワーク座標値で記憶されている特徴点も移動するためである。この結果、特徴点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３に基づいて算出されているユーザ座標系Ｃｕの軸方向も変化することになる。すなわち、ワークＷの形状に応じて設定されたユーザ座標系Ｃｕは、ワークＷの位置が変わったとしても、そのまま使用することができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining how the user coordinate system follows when the position and orientation of the workpiece changes. FIG. 5A shows a state in which the user coordinate system Cu is set according to the shape of the workpiece W mounted on the positioner P. FIG. 7B shows a state in which the positioner P has rotated in the direction of the dotted arrow Dr from the state of FIG. In the present embodiment, the feature points E1, E2, and E3 for defining the user coordinate system Cu are stored as work coordinate values. Therefore, even when the position of the workpiece W is changed from the same figure (a) to the same figure (b) by the rotation of the positioner P, the feature points E1, E2 and E3 are also changed as shown in the figure. . This is because if the positioner P rotates, the workpiece coordinate system also rotates, and the feature points stored as workpiece coordinate values also move. As a result, the axial direction of the user coordinate system Cu calculated based on the feature points E1, E2, and E3 also changes. That is, the user coordinate system Cu set according to the shape of the workpiece W can be used as it is even if the position of the workpiece W changes.
以上説明したように、本発明によれば、ユーザ座標系Ｃｕをワーク座標系を基準として記憶可能にしたことによって、ワークの設置位置や設置姿勢が変化したとしても、この変化に応じてユーザ座標系Ｃｕも追従する。すなわち、マニピュレータに把持されたりポジショナＰに搭載されたりしたワークＷの設置位置や設置姿勢が変化する場合においても、ユーザ座標系Ｃｕを再設定することなく、そのまま利用することができる。 As described above, according to the present invention, the user coordinate system Cu can be stored on the basis of the work coordinate system, so that even if the installation position or installation posture of the work is changed, the user coordinate system is changed according to the change. The system Cu also follows. That is, even when the installation position or installation posture of the workpiece W held by the manipulator or mounted on the positioner P changes, it can be used as it is without resetting the user coordinate system Cu.
１ インターフェース
２ キー入力監視部
３ 教示処理部
５ ハードディスク
７ 座標系選択処理部
８ 座標系演算部
９ ジョグ動作処理部
１０ ロボットシステム
１１ 解釈実行部
１２ 駆動指令部
１３ 溶接制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
４１ キーボード
４１Ａ 方向指示キー
４３ 表示部
６０ ロボット制御システム
６１ マニピュレータ
６２ アーム
６３ ティーチペンダント
６４ 方向指示キー
６５ ロボット制御装置
Ｃｂ ベース座標系
Ｃｄ 特徴点データ
Ｃｕ ユーザ座標系
Ａ 教示点
Ｂ 教示点
Ｄ 位置
Ｄｒ 点線矢印
Ｅ１ 特徴点
Ｅ２ 特徴点
Ｅ３ 特徴点
Ｋ 作業経路
Ｍ マニピュレータ
Ｐ ポジショナ
ＲＣ ロボット制御装置
Ｔ 作業ツール（溶接トーチ）
Ｔｄ 教示データ
ＴＰ ティーチペンダント
Ｗ ワーク
ＷＰ 溶接電源
DESCRIPTION OF
22 ROM
23 RAM
41 Keyboard 41A Direction indication key 43
Td Teaching data TP Teach pendant W Work WP Welding power supply
Claims (4)
前記複数の特徴点の座標値を、前記ワークの位置姿勢を基準とした座標系であるワーク座標系での座標値で記憶可能としたことを特徴とするロボットの制御方法。 A user coordinate system having a predetermined axial direction is set based on a plurality of designated feature points, and the manipulator is jog-fed according to the user coordinate system based on a jog operation signal from the operation means when teaching a workpiece. In the robot control method,
A robot control method characterized in that the coordinate values of the plurality of feature points can be stored as coordinate values in a workpiece coordinate system which is a coordinate system based on the position and orientation of the workpiece.
前記記憶手段は、前記複数の特徴点の座標値を、前記ワークの位置姿勢を基準とした座標系であるワーク座標系での座標値で記憶可能であることを特徴とするロボット制御装置。 Based on an operation signal from the operation means when teaching a workpiece, a storage means for storing a plurality of feature points, a setting means for setting a user coordinate system having a predetermined axial direction based on the plurality of feature points, A robot control device comprising a control means for jogging the manipulator according to the user coordinate system,
The robot control apparatus characterized in that the storage means can store the coordinate values of the plurality of feature points as coordinate values in a workpiece coordinate system which is a coordinate system based on the position and orientation of the workpiece.
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| JP2010258670A JP2012106321A (en) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Method and device for controlling robot |
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| JP2012106321A true JP2012106321A (en) | 2012-06-07 |
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2010
- 2010-11-19 JP JP2010258670A patent/JP2012106321A/en active Pending
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