JP2680210B2 - ロボットの制御方法 - Google Patents
ロボットの制御方法Info
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- JP2680210B2 JP2680210B2 JP3188579A JP18857991A JP2680210B2 JP 2680210 B2 JP2680210 B2 JP 2680210B2 JP 3188579 A JP3188579 A JP 3188579A JP 18857991 A JP18857991 A JP 18857991A JP 2680210 B2 JP2680210 B2 JP 2680210B2
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- final actuator
- coordinate system
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数種のハンド，ツー
ル，検出器等の最終作用器のうち任意の最終作用器が取
付可能であってその最終作用器が所望の軌道を描くよう
にしたロボットの制御方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ロボットはその動作が自由に変化できる
点が１つの存在理由となっている。しかしロボットは、
システム的に固有の動作機能をもっておりそれらの組み
合わせにより全体の動作を変化させているのが一般的で
あった。これでは前記固有な動作機能がロボット使用者
にとって不都合な場合、その固有な動作をなさしめるシ
ステム自体を改変する必要があり、実際には不可能であ
ることが殆んどであった。このことは、ロボットに別の
作業，役割をさせる場合についても同様であり、従来の
ロボットは動作上の応用性，拡張性に極めて劣るもので
あった。 【０００３】また、従来、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴ
ＩＯＮＳ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＡＮ， ＡＮＤ
ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ， ＶＯＬ．ＳＭＣ−１１，Ｎ
ｏ．４，ＡＰＲＩＬ １９８１ （アイイイー トラン
ザクションズ オン システムズ マン アンド サイ
バネチックス ボリュウム エスエムシ−１１ ナンバ
ーヨン エイプリール １９８１）（ｐｐ．２７４〜２
８９）に記載があるように、ロボットの最終作用器取付
け部位の座標系と最終作用器の座標系に分けてティーチ
ングならびに動作のプログラミングをし、ロボットの動
作経路のポイント−ポイントを上記座標系間の変換を用
いてより簡便にティーチングやプログラミングをできる
ようにしたロボットの制御方法である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ロ
ボットのプレーバック時並びにティーチング時にポイン
ト−ポイントの間の経路補間時に最終作用器の座標系と
最終作用器取付け部位の座標系との間の座標変換を行っ
ていないため、経路補間中の軌道が所望の軌道を通ら
ず、障害物に当たるなどの問題が生じる。 【０００５】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、選択された最終作用器の種類，機能およびロ
ボットへの取付部位に応じて適宜最終作用器座標系が選
択され、最終作用器が所望の軌道を描くようにして動作
機能の応用性，拡張性をもたせたロボットの制御方法を
提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、複数種の最終作用器のうち任意の最終作
用器が取付け可能のロボットにおいて、前記最終作用器
が取り付けられるロボットの最終作用器取付部位にロボ
ットの取付部位に対しての位置及び姿勢を含んだ座標系
を定義し、さらに選択された最終作用器の種類、機能に
応じて決定され、前記ロボットの最終作用器取付部位の
座標系と位置及び姿勢を異にする最終作用器座標系を各
々の最終作用器について定義し、その定義された各々の
最終作用器座標系とロボットの最終作用器取付部位の座
標系とを相互に一次的に関係づける位置及び姿勢変換を
有する座標系変換マトリクスを備え、ロボットの最終作
用器取付部位を動作させて選択された一つの最終作用器
座標系の位置及び姿勢を補間する際、ロボットの最終作
用器取付部位を動作させるための位置指令値を、補間動
作の間逐次、前記選択された最終作用器の種類、機能に
応じた変換マトリクスを用いて一次的に関係づける位置
及び姿勢変換を施して、前記選択された最終作用器の位
置指令値として置き換え、逐次置き換えられた位置指令
値に基づいてロボットの最終作用器部位の位置及び姿勢
を表わす変換マトリクスを選択的に変化させるように補
間することにより、選択された最終作用器の種類、機能
及びロボットへの取付部位に応じて補間された座標系が
決定され、最終作用器が所望の軌道を描くようにし、さ
らに前記位置及び姿勢を最終作用器取付部位座標系に変
換し、ロボット動作機能を最終作用器取付部位に戻すこ
とができるようにしたことを特徴とする。 【０００７】 【実施例】以下、前記座標系変換マトリックスについて
説明する。 【０００８】ロボットの基本動作にはロボット各軸のア
クチュエータ単位の移動誤差があるが、ここではその説
明を省略し、高機能ロボットの特徴である手元の直線移
動と姿勢移動動作の補間に関して説明する。すなわち、
高機能ロボットには、これらの位置の移動補間と姿勢の
移動動作の補間が有り、それらの動作機能が基本的に要
求され、従来から何らかの方法でそれを実現している。 【０００９】ここでは図１に示すように６軸の自由度を
有するロボットの旋回軸にＺ軸をとった直交座標系をロ
ボットのシステム上の基本静止座標系１とする。Ｘ
（ｉ）軸、Ｙ（ｊ）軸、Ｚ（ｋ）軸はここでの主方向で
あり、単位ベクトルの成分で表わすと、 Ｘ軸（１φφ） Ｙ軸（φ１φ） Ｚ軸（φφ１） である。ここで、図１に示すようにロボットの手先１０
に同じ様な直交座標系を定義し、これを手先座標系２と
称する。この手先座標系２は前記静止座標系１に∵（ＸRX）2＋（ＸRY）2＋（ＸRZ）2＝１， と成分表示できる。なお、ロボットの姿勢（位置）を角
度で表わすか単位ベクトルの方向余弦を成分としたマト
リックスで表わすかはロボットのシステムにより任意に
決めて差し支えないが、ここでは方向余弦を成分とした
マトリックスで表わす。 【００１０】ここで、位置と方向を合わせて記号化して
マトリックス〔Ｌ〕を と定義すると、ロボットの位置教示はこのマトリックス
〔Ｌ〕を求めることに他ならない。すなわち、ロボット
の動作は、このデータであるマトリックス〔Ｌ〕の成分
を他のマトリックス〔Ｌ〕の成分とで補間し、時間的に
連続に動かして他のマトリックス〔Ｌ〕の位置に移動さ
せることであり、ロボットの動作機能は、究極的に前記
補間とどのマトリックス〔Ｌ〕の成分を選択的に変化さ
せるかで決 についてはデータは変化させず、次式 により他の成分を変化させればよい。 【００１１】 によればよい。これは他の成分の変化であっても同様で
ある。 【００１２】なお、図１において、４〜９はロボットの
関節、θ1〜θ6はそれら関節４〜９の回転方向を示す。 【００１３】次に、図２に基づいて本発明方法の具体例
について説明する。図２はロボットの手先座標系と最終
作用器座標系の関係を示す図で、図中３は最終作用器座
標系、１１はハンド，ツール，検出器等の最終作用器で
ある。その他は図１と同様であるが、手先１０は、ここ
では最終作用器１１の取付部位となっている。この図２
において、最終作用器１１の位置成分マトリックス
〔Ｑ〕を前述マトリックス〔Ｌ〕と同様にして と定義すると、このマトリックス〔Ｑ〕の成分は次式で表わされる。そしてこの(4)式中のλθ1〜λθ3，λ
ａ1〜λａ3，λｂ1〜λｂ3およびλｃ1〜λｃ3の各定数
を適宜定めることにより手先座標系２とは別の所望の最
終作用器座標系３を定義したことになる。また、(4)式
を整理し、逆に〔Ｌ〕 トリックス〔Ｌ〕を求めることもできる。 【００１４】さて、一般に、ロボットの動作機能は手先
座標系２について固有のシステムによって固定化されて
おり、その変更は容易でない。しかし、前記マトリック
ス〔Ｌ〕とマトリックス〔Ｑ〕は同一性質機能をもつも
のであり、ロボットがもっているマトリックス〔Ｌ〕を
操作する動作機能をそのままマトリックス〔Ｑ〕に適用
しても何ら不都合は生じない。すなわち、図３に示すロ
ボットの動作機能を実現するフローチャートにおいて、
ステップ１０３「(4)式の逆行列の実行」を追加するだ
けで任意かつ簡単にロボットの動作機能を最終作用器１
１からその取付部の座標に変更することが可能となる。
(4)式を無効にし、ロボットの動作機能を手先１０側に
戻すには(4)式中の定数を、 λθ1〜λθ3＝φ λａ1〜λｂ2＝λｃ3＝１ λａ2，λａ3＝λｂ1，λｂ3＝λｃ1，λｃ2＝φ と定めればよい。 【００１５】従って、ロボットの制御装置にステップ１
０３を実行するブロックを追加すれば、ロボットの動作
機能を任意に変化させることが可能となり応用性，拡張
性のあるロボットが達成できる。 【００１６】ここで、一応用例として、ロボットの手先
１０を円弧運動させる方法について図２に基づき説明し
ておく。すなわち、ロボットの手先１０を点１２を中心
に円弧を描かせるには単に点１２を前記(4)式中の定数
によってマトリックス〔Ｑ〕 よく、他に特別な計算をすることなく簡単に行なわせる
ことが可能である。 【００１７】なお、図３において１００〜１０４は、各
々図中に記載の動作を実行するステップを指す。 【００１８】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、最終
作用器が取り付けられるロボットの部位に対し、選択さ
れた最終作用器の種類，機能に応じて決定される最終作
用器座標系を定義し、その定義された各最終作用器座標
系とロボットの最終作用器取付部位とを相互に関係づけ
る座標系変換マトリックスを備え、このマトリックスに
基づいてロボットの運動を指示することにより、プレー
バック時および動作教示時にロボットの最終作用器に対
して、適した運動を精度良く、容易に提供できる。
ル，検出器等の最終作用器のうち任意の最終作用器が取
付可能であってその最終作用器が所望の軌道を描くよう
にしたロボットの制御方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ロボットはその動作が自由に変化できる
点が１つの存在理由となっている。しかしロボットは、
システム的に固有の動作機能をもっておりそれらの組み
合わせにより全体の動作を変化させているのが一般的で
あった。これでは前記固有な動作機能がロボット使用者
にとって不都合な場合、その固有な動作をなさしめるシ
ステム自体を改変する必要があり、実際には不可能であ
ることが殆んどであった。このことは、ロボットに別の
作業，役割をさせる場合についても同様であり、従来の
ロボットは動作上の応用性，拡張性に極めて劣るもので
あった。 【０００３】また、従来、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴ
ＩＯＮＳ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＡＮ， ＡＮＤ
ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ， ＶＯＬ．ＳＭＣ−１１，Ｎ
ｏ．４，ＡＰＲＩＬ １９８１ （アイイイー トラン
ザクションズ オン システムズ マン アンド サイ
バネチックス ボリュウム エスエムシ−１１ ナンバ
ーヨン エイプリール １９８１）（ｐｐ．２７４〜２
８９）に記載があるように、ロボットの最終作用器取付
け部位の座標系と最終作用器の座標系に分けてティーチ
ングならびに動作のプログラミングをし、ロボットの動
作経路のポイント−ポイントを上記座標系間の変換を用
いてより簡便にティーチングやプログラミングをできる
ようにしたロボットの制御方法である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ロ
ボットのプレーバック時並びにティーチング時にポイン
ト−ポイントの間の経路補間時に最終作用器の座標系と
最終作用器取付け部位の座標系との間の座標変換を行っ
ていないため、経路補間中の軌道が所望の軌道を通ら
ず、障害物に当たるなどの問題が生じる。 【０００５】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、選択された最終作用器の種類，機能およびロ
ボットへの取付部位に応じて適宜最終作用器座標系が選
択され、最終作用器が所望の軌道を描くようにして動作
機能の応用性，拡張性をもたせたロボットの制御方法を
提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、複数種の最終作用器のうち任意の最終作
用器が取付け可能のロボットにおいて、前記最終作用器
が取り付けられるロボットの最終作用器取付部位にロボ
ットの取付部位に対しての位置及び姿勢を含んだ座標系
を定義し、さらに選択された最終作用器の種類、機能に
応じて決定され、前記ロボットの最終作用器取付部位の
座標系と位置及び姿勢を異にする最終作用器座標系を各
々の最終作用器について定義し、その定義された各々の
最終作用器座標系とロボットの最終作用器取付部位の座
標系とを相互に一次的に関係づける位置及び姿勢変換を
有する座標系変換マトリクスを備え、ロボットの最終作
用器取付部位を動作させて選択された一つの最終作用器
座標系の位置及び姿勢を補間する際、ロボットの最終作
用器取付部位を動作させるための位置指令値を、補間動
作の間逐次、前記選択された最終作用器の種類、機能に
応じた変換マトリクスを用いて一次的に関係づける位置
及び姿勢変換を施して、前記選択された最終作用器の位
置指令値として置き換え、逐次置き換えられた位置指令
値に基づいてロボットの最終作用器部位の位置及び姿勢
を表わす変換マトリクスを選択的に変化させるように補
間することにより、選択された最終作用器の種類、機能
及びロボットへの取付部位に応じて補間された座標系が
決定され、最終作用器が所望の軌道を描くようにし、さ
らに前記位置及び姿勢を最終作用器取付部位座標系に変
換し、ロボット動作機能を最終作用器取付部位に戻すこ
とができるようにしたことを特徴とする。 【０００７】 【実施例】以下、前記座標系変換マトリックスについて
説明する。 【０００８】ロボットの基本動作にはロボット各軸のア
クチュエータ単位の移動誤差があるが、ここではその説
明を省略し、高機能ロボットの特徴である手元の直線移
動と姿勢移動動作の補間に関して説明する。すなわち、
高機能ロボットには、これらの位置の移動補間と姿勢の
移動動作の補間が有り、それらの動作機能が基本的に要
求され、従来から何らかの方法でそれを実現している。 【０００９】ここでは図１に示すように６軸の自由度を
有するロボットの旋回軸にＺ軸をとった直交座標系をロ
ボットのシステム上の基本静止座標系１とする。Ｘ
（ｉ）軸、Ｙ（ｊ）軸、Ｚ（ｋ）軸はここでの主方向で
あり、単位ベクトルの成分で表わすと、 Ｘ軸（１φφ） Ｙ軸（φ１φ） Ｚ軸（φφ１） である。ここで、図１に示すようにロボットの手先１０
に同じ様な直交座標系を定義し、これを手先座標系２と
称する。この手先座標系２は前記静止座標系１に∵（ＸRX）2＋（ＸRY）2＋（ＸRZ）2＝１， と成分表示できる。なお、ロボットの姿勢（位置）を角
度で表わすか単位ベクトルの方向余弦を成分としたマト
リックスで表わすかはロボットのシステムにより任意に
決めて差し支えないが、ここでは方向余弦を成分とした
マトリックスで表わす。 【００１０】ここで、位置と方向を合わせて記号化して
マトリックス〔Ｌ〕を と定義すると、ロボットの位置教示はこのマトリックス
〔Ｌ〕を求めることに他ならない。すなわち、ロボット
の動作は、このデータであるマトリックス〔Ｌ〕の成分
を他のマトリックス〔Ｌ〕の成分とで補間し、時間的に
連続に動かして他のマトリックス〔Ｌ〕の位置に移動さ
せることであり、ロボットの動作機能は、究極的に前記
補間とどのマトリックス〔Ｌ〕の成分を選択的に変化さ
せるかで決 についてはデータは変化させず、次式 により他の成分を変化させればよい。 【００１１】 によればよい。これは他の成分の変化であっても同様で
ある。 【００１２】なお、図１において、４〜９はロボットの
関節、θ1〜θ6はそれら関節４〜９の回転方向を示す。 【００１３】次に、図２に基づいて本発明方法の具体例
について説明する。図２はロボットの手先座標系と最終
作用器座標系の関係を示す図で、図中３は最終作用器座
標系、１１はハンド，ツール，検出器等の最終作用器で
ある。その他は図１と同様であるが、手先１０は、ここ
では最終作用器１１の取付部位となっている。この図２
において、最終作用器１１の位置成分マトリックス
〔Ｑ〕を前述マトリックス〔Ｌ〕と同様にして と定義すると、このマトリックス〔Ｑ〕の成分は次式で表わされる。そしてこの(4)式中のλθ1〜λθ3，λ
ａ1〜λａ3，λｂ1〜λｂ3およびλｃ1〜λｃ3の各定数
を適宜定めることにより手先座標系２とは別の所望の最
終作用器座標系３を定義したことになる。また、(4)式
を整理し、逆に〔Ｌ〕 トリックス〔Ｌ〕を求めることもできる。 【００１４】さて、一般に、ロボットの動作機能は手先
座標系２について固有のシステムによって固定化されて
おり、その変更は容易でない。しかし、前記マトリック
ス〔Ｌ〕とマトリックス〔Ｑ〕は同一性質機能をもつも
のであり、ロボットがもっているマトリックス〔Ｌ〕を
操作する動作機能をそのままマトリックス〔Ｑ〕に適用
しても何ら不都合は生じない。すなわち、図３に示すロ
ボットの動作機能を実現するフローチャートにおいて、
ステップ１０３「(4)式の逆行列の実行」を追加するだ
けで任意かつ簡単にロボットの動作機能を最終作用器１
１からその取付部の座標に変更することが可能となる。
(4)式を無効にし、ロボットの動作機能を手先１０側に
戻すには(4)式中の定数を、 λθ1〜λθ3＝φ λａ1〜λｂ2＝λｃ3＝１ λａ2，λａ3＝λｂ1，λｂ3＝λｃ1，λｃ2＝φ と定めればよい。 【００１５】従って、ロボットの制御装置にステップ１
０３を実行するブロックを追加すれば、ロボットの動作
機能を任意に変化させることが可能となり応用性，拡張
性のあるロボットが達成できる。 【００１６】ここで、一応用例として、ロボットの手先
１０を円弧運動させる方法について図２に基づき説明し
ておく。すなわち、ロボットの手先１０を点１２を中心
に円弧を描かせるには単に点１２を前記(4)式中の定数
によってマトリックス〔Ｑ〕 よく、他に特別な計算をすることなく簡単に行なわせる
ことが可能である。 【００１７】なお、図３において１００〜１０４は、各
々図中に記載の動作を実行するステップを指す。 【００１８】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、最終
作用器が取り付けられるロボットの部位に対し、選択さ
れた最終作用器の種類，機能に応じて決定される最終作
用器座標系を定義し、その定義された各最終作用器座標
系とロボットの最終作用器取付部位とを相互に関係づけ
る座標系変換マトリックスを備え、このマトリックスに
基づいてロボットの運動を指示することにより、プレー
バック時および動作教示時にロボットの最終作用器に対
して、適した運動を精度良く、容易に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボットの基本静止座標系と手先座標系の関係
を示す図、 【図２】本発明に係るロボットの制御方法を説明するた
めの図であり、ロボットの手先座標系と最終作用器座標
系の関係を示す図、 【図３】本発明に係るロボットの制御方法を適用したロ
ボットの動作を示すフローチャートである。 【符号の説明】 １…基本静止座標系、 ２…手先座標系、 ３…最終作用器座標系、 ４、５、６、７、８、９…関節、 １０…手先、 １１…最終作用器。
を示す図、 【図２】本発明に係るロボットの制御方法を説明するた
めの図であり、ロボットの手先座標系と最終作用器座標
系の関係を示す図、 【図３】本発明に係るロボットの制御方法を適用したロ
ボットの動作を示すフローチャートである。 【符号の説明】 １…基本静止座標系、 ２…手先座標系、 ３…最終作用器座標系、 ４、５、６、７、８、９…関節、 １０…手先、 １１…最終作用器。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭51−139544（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−159709（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−73410（ＪＰ，Ａ)
「自動化技術」第11巻第８号、Ｐ134
〜139
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数種の最終作用器のうち任意の最終作用器が取付
け可能のロボットにおいて、 前記最終作用器が取り付けられるロボットの最終作用器
取付部位にロボットの取付部位に対しての位置及び姿勢
を含んだ座標系を定義し、 さらに選択された最終作用器の種類、機能に応じて決定
され、前記ロボットの最終作用器取付部位の座標系と位
置及び姿勢を異にする最終作用器座標系を各々の最終作
用器について定義し、 その定義された各々の最終作用器座標系とロボットの最
終作用器取付部位の座標系とを相互に一次的に関係づけ
る位置及び姿勢変換を有する座標系変換マトリクスを備
え、 ロボットの最終作用器取付部位を動作させて選択された
一つの最終作用器座標系の位置及び姿勢を補間する際、
ロボットの最終作用器取付部位を動作させるための位置
指令置を、補間動作の間逐次、前記選択された最終作用
器の種類、機能に応じた変換マトリクスを用いて一次的
に関係づける位置及び姿勢変換を施して、前記選択され
た最終作用器の位置指令値として置き換え、 逐次置き換えられた位置指令値に基づいてロボットの最
終作用器の位置及び姿勢を表わす変換マトリクスの成分
を選択的に変化させて補間することにより、選択された
最終作用器の種類、機能及びロボットへの取付部位に応
じて補間された座標系が決定され、最終作用器が所望の
軌道を描くようにし、さらに前記位置及び姿勢を最終作
用器取付部位座標系に変換し、ロボット動作機能を最終
作用器取付部位に戻すことができるようにしたことを特
徴とするロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188579A JP2680210B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188579A JP2680210B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | ロボットの制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13722582A Division JPH0239802B2 (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | Robotsutonoseigyohoho |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31507795A Division JP2791302B2 (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | ロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056215A JPH056215A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2680210B2 true JP2680210B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16226150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188579A Expired - Lifetime JP2680210B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680210B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2960074B1 (fr) * | 2010-05-14 | 2012-06-15 | Staubli Sa Ets | Procede de commande d'une cellule de travail automatisee |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5755414A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Attitude control system |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP3188579A patent/JP2680210B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「自動化技術」第１１巻第８号、Ｐ１３４〜１３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH056215A (ja) | 1993-01-14 |
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