JP2684359B2 - ロボットのワーク直交座標系設定装置 - Google Patents
ロボットのワーク直交座標系設定装置Info
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- JP2684359B2 JP2684359B2 JP60034113A JP3411385A JP2684359B2 JP 2684359 B2 JP2684359 B2 JP 2684359B2 JP 60034113 A JP60034113 A JP 60034113A JP 3411385 A JP3411385 A JP 3411385A JP 2684359 B2 JP2684359 B2 JP 2684359B2
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、関節形ロボットの手首に取付けられた作業
部材（ツール）の先端位置（TCP）を設定することが可
能なロボットのワーク直交座標系設定装置に関する。 「従来の技術」 工業用ロボットは、極座標ロボット、関節形ロボット
など、各種の動作形態のものが開発されている。このう
ち、アーク溶接に多く使用されている関節形ロボット
は、リンク機構を腕駆動系の構成とした一般的な５〜６
自由度のロボットが主流を占めており、たとえばその６
自由度のものの構成は、腕の旋回（θ軸）、下腕の前後
傾動（Ｗ軸）、上腕の上下傾動（Ｕ軸）および手首（ハ
ンド）の回転（α軸）、ふり（β軸）、ひねり動作（γ
軸）の各軸からなっている。これら各軸はおのおの独立
に制御され、ハンドに取り付けたツールを指令データに
従って運動させ、ロボットに一連の熔接作業を行なわせ
る。 「発明が解決しようとする問題点」 ところで、ロボット指令データの基本要素であるブロ
ックは、Ｇコード、Ｆコード、位置データ、コードなど
から構成されるが、ツール制御の精度を高くするために
は、とりわけ位置データが正確に入力されることが必要
である。また、指令データの作成を容易にするため、ロ
ボットが複数の作業位置で同一作業を繰り返す時には、
ロボットの基準座標系と一定の関係を有する複数のワー
ク直交座標系を設定できるようにしている。ところが、
各動作軸の関節角度の値をワーク座標系の定義領域に入
力することによって、ロボットの各動作軸がその入力し
た関節角度の位置にある時のTCPを原点とするハンド座
標系（ツールを取り付けるためのフェースプレートに基
づいた座標系）の位置・姿勢が定義しようとするロボッ
トのワーク直交座標系の位置・姿勢と同一であるとして
定義する従来の設定方式では、たとえば５軸構成のロボ
ットのように自由度が６未満のロボットでは、ハンドを
任意の位置・姿勢に移動させることができないため、ロ
ボットの基準座標系との間に一定の距離及び一定の回転
角を持つロボットのワーク直交座標系を定義することが
できなかった。本発明の目的は、簡単な手法でツール位
置の設定を行ない、かつ高精度のロボットコントロール
を可能にするロボットのワーク直交座標系設定装置を提
供するにある。 「問題点を解決するための手段」 本発明によれば、複数動作軸を有する関節形ロボット
を教示し運転ときにロボットのワーク直交座標系を設定
する方式において、前記ロボットのハンドの手首に取付
けられる作業部材と、ハンドを手動送りしかつ位置デー
タを教示する教示操作手段と、教示された工具先端位置
（TCP）の位置データを記憶する記憶手段と、教示され
た原点と所定軸上の任意の１点とこれら２点とともに１
平面をなす第３の点とを記憶する位置データからロボッ
トの基準座標系での各軸方向の単位ベクトルを決定する
演算手段と、この決定されたロボットのワーク直交座標
系の単位ベクトルに基づいて作成されるデータ（単位ベ
クトルそのままでも、オイラー角に変換したデータでも
良い）ロボットのワーク直交座標系を定義領域に設定し
て前記ロボットを駆動する制御手段とを具備することを
特徴とするロボットのワーク直交座標系設定装置が提供
される。 「作用」 本発明では、ハンドに取り付けたツールを動かして、
原点と所定軸上の任意の１点とこれら２点とともに１平
面をなす第３の点とをユーザが教示すると、これら３点
|P1、|P2、|P3の位置データから１つの座標系が特定さ
れることから、その各軸方向の単位ベクトルによって任
意のワーク直交座標系が定義される。従って、本発明に
よれば、予めツール位置の設定を行っておけば、高精度
のロボットコントロールが可能になる。 また、本発明によれば、このような３点教示によりロ
ボットのワーク直交座標系の設定が行なわれ、ハンドの
TCPをロボットのワーク直交座標系の原点にして基本３
軸XYZをハンド座標系の基本３軸で定義する従来の設定
方式と共存する形式を有するので、従来装置に上記実施
例の機能を追加することができる。 「実施例」 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、具体的
に説明する。 第２図は６軸制御の関節形ロボットの斜視図であり、
図において、１は関節形ロボットを支える基台である。
基台１の上部には、各軸を垂直軸（Zo軸）に対して旋回
させるθ軸サーボモータ３が載置されている。θ軸サー
ボモータ３の上には、これによって回転されるθ軸ユニ
ット５が設けられている。このθ軸ユニット５はθ軸サ
ーボモータ３によって回転される。θ軸ユニット５の上
には、Ｗ軸ユニット７が固定的に設けられ、これにＷ軸
腕９が軸承9aによって回転自在に軸承されている。11は
Ｗ軸駆動機構で、Ｗ軸サーボモータ、Ｗ軸ボールねじ、
Ｗ軸ナットよりなる。 Ｗ軸腕９の先端には、Ｕ軸腕12が軸承12aによって、
回転自在に軸承されている。Ｕ軸腕12の後端には、Ｕ軸
中間リンク14の上端が回転自在に軸承されている。Ｗ軸
の軸承9aと同軸に、軸下リンクが回転自在に軸承され、
上記Ｕ軸中間リンク14の下端とＵ軸下リンクの端部は互
いに回転自在に軸承されている。そして、Ｗ軸腕９とＵ
軸中間リンク14とが平行に配置され、Ｕ軸12とＵ軸下リ
ンクとが並行に配置されており、これらは互いにリンク
機構を形成している。18はＵ軸駆動機構で、このＵ軸駆
動機構18は、Ｕ軸サーボモータ18a、Ｕ軸ボールねじ、
Ｕ軸ナットよりなる。Ｕ軸サーボモータ18aはＷ軸ユニ
ット７から伸びる支持部7bに回転自在に軸承されてい
る。 Ｕ軸腕12の先端には、手首機構（ハンド）20が設けら
れている。この手首機構20は、α軸サーボモータ22によ
り回転され、β軸サーボモータ24により上下方向に振ら
れ、γ軸サーボモータ26によりひねられる。これらの詳
細な構造と動作は周知のものであるので、詳しい説明は
省略するが、第１図に示すように、アーク熔接トーチな
どのツール21が取り付けられる。 第３図は、上記関節形ロボットを溶接ロボットに適用
させた実施例を示すブロック図である。第３図におい
て、一点鎖線左側が数値制御装置（以下、NC装置とい
う）であり、そのうち30は、中央処理装置を含む制御部
である。この制御部30には、ROMからなるメモリ31、RAM
からなるメモリ32、教示操作盤33、MDI/CRTパネルを有
する操作盤34、テープリーダ35が付属されている。 メモリ31には、制御部30が実行すべき各種の制御プロ
グラムが格納されている。メモリ32には、教示操作盤3
3、操作盤34、テープリーダ35などから入力された教示
データ、操作盤34から入力した位置データ、制御部30が
行った演算の結果やデータが格納される。教示操作盤33
は関節形ロボットの操作に必要な数値表示器、ランプお
よび操作ボタンを有する。操作盤34はCRTを有する表示
装置の外、テンキーやファンクションキーなど、各種の
キーを有し、外部から各種のデータをNC装置に入力す
る。36は複数軸の軸制御を行う補間器を含む軸制御器、
37は関節形ロボット39の駆動源を制御するサーボ回路、
40は入出力回路で、リレーユニット42を介して溶接機41
との間の信号の入出力動作を行う。43は入出力回路で、
オーバートラベル信号やストロークリミット信号などの
フィードバック信号をNC装置に入力する。47は溶接機41
とのインターフェースを取る溶接機インターフェース、
48はバスラインである。 次に、第４図に示すフローチャートを参照しながら、
ロボットのワーク直交座標系の設定のための演算手順を
説明する。 まず、操作盤34のパワースイッチを投入してロボット
を起動し、つぎに教示操作盤33からの操作を可能な状態
にして、その座標系選択キーによて手動送りのために座
標系を選択すると、直交座標系の設定処理がスタートす
る。ｎ＝０の状態から（ステップS1）、教示点Pnをｎ＝
３まで教示し（ステップS2〜S4）、それぞれハンド座標
系の原点、即ちTCPの位置データをロボットの基準座標
系で見た場合の表現に変換し、メモリ32に記憶させる。
メモリ32に、次式で表現される位置ベクトル の位置データが記憶されると、つぎにそれら位置ベクト
ル が１平面を成しているか否かが判断される（ステップS
5）。 上記位置データから位置ベクトルP1、P2、P3が１平面
を成していないと判断された場合には、教示エラーの処
理がされて、CRT画面によて表示される（ステップS
6）。１平面を成しているときには、次式にもとずきロ
ボットの基準座標系での各軸方向の単位ベクトルが演算
される（ステップS7）。 これら 互いに直交する単位ベクトルで、右手系を成している。 このように決定された単位ベクトルは、上記位置ベク
トル とともにロボットのワーク直交座標系の定義領域である
セッティングデータ領域を含むメモリ32に格納され、ひ
とつのロボットのワーク直交座標系が定義される（ステ
ップS8）。 次に、ロボットのワーク直交座標系を設定するための
操作方法の一例について説明する。第５図には、上述の
ロボットのワーク直交座標系の設定に使用される教示操
作盤の一例を示している。 51は座標系選択ランプ、52はモードキー、53はスイッ
チである。ツールをロボットのハンド取り付け面に固定
して正しいつかみ点（TCP）の位置をセッティングデー
タ番号９及び43〜51に設定し、CRT画面にUSER FRAME
DEFINITIONと表示されたページを指定すると、次に述べ
る操作１〜７を指示する操作画面が表示され、モードキ
ー52によって教示モードを選択する。そのうえで、指定
したいロボットのワーク直交座標系の作業空間を例えば
ユーザ座標系（本実施例におけるロボットのワーク直交
座標系の別名称）の３番に設定する時には、MDIパネル
で『３』、『INPUT』をキー入力する（操作１）。 TCPつまりアーク熔接トーチのワイヤ先端座標をハン
ドアイで設定しているか、あるいは外部固定カメラで設
定（外部固定座標）しているかを入力し（操作２）、手
動送りキー54でTCPを設定しようとするロボットのワー
ク直交座標系の原点となる位置に動かし、ケースシフト
キー55とＰ（位置）教示キー56とで原点位置 を教示する（操作３）。 次に、操作３と同様にして、設定しようとするロボッ
トのワーク直交座標系のＸ軸上の１点 を教示し（操作４）、さらに設定しようとするロボット
座標系のＸ−Ｙ平面上で、Ｙ座標値が正になるような点 を教示する（操作５）。 次に、上記操作２でハンドアイにより入力操作をした
場合に、センサ側でのキャリブレーションを行なうた
め、位置ベクトル を教示したときのハンド20の姿勢を教示する（操作
６）。 TCPを外部固定カメラで設定しているときには、この
操作は不要である。以上の操作でメモリ32に入力されて
いるデータにもとずき、定義しようとするロボットのワ
ーク直交座標系の計算開始の起動操作が、MDIパネルで
『Ｇ』，『０』，『INPUT』とキー入力することにより
行なわれる（操作７）。 これらの操作１〜７で、３点の位置データとそれをも
とにしたロボットのワーク直交座標系とが設定される
と、ロボットのワーク直交座標系の情報は自動的にロボ
ットのワーク直交座標系の定義データであるセッティン
グデータとして記憶されるが、３点が一直線上にあった
り、２点が同一点であると判断された場合などには、CR
T画面上にREFERENCE POINT ERRORと表示がでて、メモ
リ32のセッティングデータは書き替わらない。また、こ
の操作画面を消去したい場合には、『Ｃ』，『Ａ』，
『Ｎ』，『INPUT』とキー入力すればよい。また、入力
した情報を訂正するには、カーソルを訂正すべき操作位
置に当てて再入力することができ、その後に、操作７を
行なうことで座標系は再設定される。 このように３点教示によるロボットのワーク直交座標
系の設定は、ハンドのTCPをロボットのワーク直交座標
系の原点にして基本３軸XYZをハンド座標系の基本３軸
で定義する従来の設定方式と共存する形式を有するの
で、従来装置に上記実施例の機能を追加することができ
る。また、ユーザにとっては、定義しようとするロボッ
トのワーク直交座標系がハンド座標系を無視して設定で
きるから、教示時間を短縮でき、しかも高精度のツール
制御が可能となる。 なお、上記実施例ではアーク熔接トーチのコントロー
ルを行なうロボットについて説明したが、本発明はこの
実施例に限定されるものではなく、ロボットの手首に取
付ける作業部材（ツール）はグリッパなど種々の場合に
対応でき、先端位置（TCP）の教示にあたってロボット
の基準座標系と一定の関係を有する複数のロボットのワ
ーク直交座標系を設定することが可能なロボットのワー
ク直交座標系の設定に広く適用でき、本発明はその主旨
の範囲内において種々の変形が可能であり、これらを本
発明の範囲から排除するものではない。 「発明の効果」 以上のように本発明によるロボットのワーク直交座標
系の設定は、複数動作軸を有する関節形ロボットを教示
し運転するときロボットに、３点教示によるロボットの
ワーク直交座標系の設定ができ、しかも、ハンドのTCP
をロボットのワーク直交座標系の原点にして基本３軸XY
Zをハンド座標系の基本３軸で定義する従来の設定方式
と共存する形式を有するので、簡単な手法で高精度のロ
ボットコントロールを可能にする。
部材（ツール）の先端位置（TCP）を設定することが可
能なロボットのワーク直交座標系設定装置に関する。 「従来の技術」 工業用ロボットは、極座標ロボット、関節形ロボット
など、各種の動作形態のものが開発されている。このう
ち、アーク溶接に多く使用されている関節形ロボット
は、リンク機構を腕駆動系の構成とした一般的な５〜６
自由度のロボットが主流を占めており、たとえばその６
自由度のものの構成は、腕の旋回（θ軸）、下腕の前後
傾動（Ｗ軸）、上腕の上下傾動（Ｕ軸）および手首（ハ
ンド）の回転（α軸）、ふり（β軸）、ひねり動作（γ
軸）の各軸からなっている。これら各軸はおのおの独立
に制御され、ハンドに取り付けたツールを指令データに
従って運動させ、ロボットに一連の熔接作業を行なわせ
る。 「発明が解決しようとする問題点」 ところで、ロボット指令データの基本要素であるブロ
ックは、Ｇコード、Ｆコード、位置データ、コードなど
から構成されるが、ツール制御の精度を高くするために
は、とりわけ位置データが正確に入力されることが必要
である。また、指令データの作成を容易にするため、ロ
ボットが複数の作業位置で同一作業を繰り返す時には、
ロボットの基準座標系と一定の関係を有する複数のワー
ク直交座標系を設定できるようにしている。ところが、
各動作軸の関節角度の値をワーク座標系の定義領域に入
力することによって、ロボットの各動作軸がその入力し
た関節角度の位置にある時のTCPを原点とするハンド座
標系（ツールを取り付けるためのフェースプレートに基
づいた座標系）の位置・姿勢が定義しようとするロボッ
トのワーク直交座標系の位置・姿勢と同一であるとして
定義する従来の設定方式では、たとえば５軸構成のロボ
ットのように自由度が６未満のロボットでは、ハンドを
任意の位置・姿勢に移動させることができないため、ロ
ボットの基準座標系との間に一定の距離及び一定の回転
角を持つロボットのワーク直交座標系を定義することが
できなかった。本発明の目的は、簡単な手法でツール位
置の設定を行ない、かつ高精度のロボットコントロール
を可能にするロボットのワーク直交座標系設定装置を提
供するにある。 「問題点を解決するための手段」 本発明によれば、複数動作軸を有する関節形ロボット
を教示し運転ときにロボットのワーク直交座標系を設定
する方式において、前記ロボットのハンドの手首に取付
けられる作業部材と、ハンドを手動送りしかつ位置デー
タを教示する教示操作手段と、教示された工具先端位置
（TCP）の位置データを記憶する記憶手段と、教示され
た原点と所定軸上の任意の１点とこれら２点とともに１
平面をなす第３の点とを記憶する位置データからロボッ
トの基準座標系での各軸方向の単位ベクトルを決定する
演算手段と、この決定されたロボットのワーク直交座標
系の単位ベクトルに基づいて作成されるデータ（単位ベ
クトルそのままでも、オイラー角に変換したデータでも
良い）ロボットのワーク直交座標系を定義領域に設定し
て前記ロボットを駆動する制御手段とを具備することを
特徴とするロボットのワーク直交座標系設定装置が提供
される。 「作用」 本発明では、ハンドに取り付けたツールを動かして、
原点と所定軸上の任意の１点とこれら２点とともに１平
面をなす第３の点とをユーザが教示すると、これら３点
|P1、|P2、|P3の位置データから１つの座標系が特定さ
れることから、その各軸方向の単位ベクトルによって任
意のワーク直交座標系が定義される。従って、本発明に
よれば、予めツール位置の設定を行っておけば、高精度
のロボットコントロールが可能になる。 また、本発明によれば、このような３点教示によりロ
ボットのワーク直交座標系の設定が行なわれ、ハンドの
TCPをロボットのワーク直交座標系の原点にして基本３
軸XYZをハンド座標系の基本３軸で定義する従来の設定
方式と共存する形式を有するので、従来装置に上記実施
例の機能を追加することができる。 「実施例」 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、具体的
に説明する。 第２図は６軸制御の関節形ロボットの斜視図であり、
図において、１は関節形ロボットを支える基台である。
基台１の上部には、各軸を垂直軸（Zo軸）に対して旋回
させるθ軸サーボモータ３が載置されている。θ軸サー
ボモータ３の上には、これによって回転されるθ軸ユニ
ット５が設けられている。このθ軸ユニット５はθ軸サ
ーボモータ３によって回転される。θ軸ユニット５の上
には、Ｗ軸ユニット７が固定的に設けられ、これにＷ軸
腕９が軸承9aによって回転自在に軸承されている。11は
Ｗ軸駆動機構で、Ｗ軸サーボモータ、Ｗ軸ボールねじ、
Ｗ軸ナットよりなる。 Ｗ軸腕９の先端には、Ｕ軸腕12が軸承12aによって、
回転自在に軸承されている。Ｕ軸腕12の後端には、Ｕ軸
中間リンク14の上端が回転自在に軸承されている。Ｗ軸
の軸承9aと同軸に、軸下リンクが回転自在に軸承され、
上記Ｕ軸中間リンク14の下端とＵ軸下リンクの端部は互
いに回転自在に軸承されている。そして、Ｗ軸腕９とＵ
軸中間リンク14とが平行に配置され、Ｕ軸12とＵ軸下リ
ンクとが並行に配置されており、これらは互いにリンク
機構を形成している。18はＵ軸駆動機構で、このＵ軸駆
動機構18は、Ｕ軸サーボモータ18a、Ｕ軸ボールねじ、
Ｕ軸ナットよりなる。Ｕ軸サーボモータ18aはＷ軸ユニ
ット７から伸びる支持部7bに回転自在に軸承されてい
る。 Ｕ軸腕12の先端には、手首機構（ハンド）20が設けら
れている。この手首機構20は、α軸サーボモータ22によ
り回転され、β軸サーボモータ24により上下方向に振ら
れ、γ軸サーボモータ26によりひねられる。これらの詳
細な構造と動作は周知のものであるので、詳しい説明は
省略するが、第１図に示すように、アーク熔接トーチな
どのツール21が取り付けられる。 第３図は、上記関節形ロボットを溶接ロボットに適用
させた実施例を示すブロック図である。第３図におい
て、一点鎖線左側が数値制御装置（以下、NC装置とい
う）であり、そのうち30は、中央処理装置を含む制御部
である。この制御部30には、ROMからなるメモリ31、RAM
からなるメモリ32、教示操作盤33、MDI/CRTパネルを有
する操作盤34、テープリーダ35が付属されている。 メモリ31には、制御部30が実行すべき各種の制御プロ
グラムが格納されている。メモリ32には、教示操作盤3
3、操作盤34、テープリーダ35などから入力された教示
データ、操作盤34から入力した位置データ、制御部30が
行った演算の結果やデータが格納される。教示操作盤33
は関節形ロボットの操作に必要な数値表示器、ランプお
よび操作ボタンを有する。操作盤34はCRTを有する表示
装置の外、テンキーやファンクションキーなど、各種の
キーを有し、外部から各種のデータをNC装置に入力す
る。36は複数軸の軸制御を行う補間器を含む軸制御器、
37は関節形ロボット39の駆動源を制御するサーボ回路、
40は入出力回路で、リレーユニット42を介して溶接機41
との間の信号の入出力動作を行う。43は入出力回路で、
オーバートラベル信号やストロークリミット信号などの
フィードバック信号をNC装置に入力する。47は溶接機41
とのインターフェースを取る溶接機インターフェース、
48はバスラインである。 次に、第４図に示すフローチャートを参照しながら、
ロボットのワーク直交座標系の設定のための演算手順を
説明する。 まず、操作盤34のパワースイッチを投入してロボット
を起動し、つぎに教示操作盤33からの操作を可能な状態
にして、その座標系選択キーによて手動送りのために座
標系を選択すると、直交座標系の設定処理がスタートす
る。ｎ＝０の状態から（ステップS1）、教示点Pnをｎ＝
３まで教示し（ステップS2〜S4）、それぞれハンド座標
系の原点、即ちTCPの位置データをロボットの基準座標
系で見た場合の表現に変換し、メモリ32に記憶させる。
メモリ32に、次式で表現される位置ベクトル の位置データが記憶されると、つぎにそれら位置ベクト
ル が１平面を成しているか否かが判断される（ステップS
5）。 上記位置データから位置ベクトルP1、P2、P3が１平面
を成していないと判断された場合には、教示エラーの処
理がされて、CRT画面によて表示される（ステップS
6）。１平面を成しているときには、次式にもとずきロ
ボットの基準座標系での各軸方向の単位ベクトルが演算
される（ステップS7）。 これら 互いに直交する単位ベクトルで、右手系を成している。 このように決定された単位ベクトルは、上記位置ベク
トル とともにロボットのワーク直交座標系の定義領域である
セッティングデータ領域を含むメモリ32に格納され、ひ
とつのロボットのワーク直交座標系が定義される（ステ
ップS8）。 次に、ロボットのワーク直交座標系を設定するための
操作方法の一例について説明する。第５図には、上述の
ロボットのワーク直交座標系の設定に使用される教示操
作盤の一例を示している。 51は座標系選択ランプ、52はモードキー、53はスイッ
チである。ツールをロボットのハンド取り付け面に固定
して正しいつかみ点（TCP）の位置をセッティングデー
タ番号９及び43〜51に設定し、CRT画面にUSER FRAME
DEFINITIONと表示されたページを指定すると、次に述べ
る操作１〜７を指示する操作画面が表示され、モードキ
ー52によって教示モードを選択する。そのうえで、指定
したいロボットのワーク直交座標系の作業空間を例えば
ユーザ座標系（本実施例におけるロボットのワーク直交
座標系の別名称）の３番に設定する時には、MDIパネル
で『３』、『INPUT』をキー入力する（操作１）。 TCPつまりアーク熔接トーチのワイヤ先端座標をハン
ドアイで設定しているか、あるいは外部固定カメラで設
定（外部固定座標）しているかを入力し（操作２）、手
動送りキー54でTCPを設定しようとするロボットのワー
ク直交座標系の原点となる位置に動かし、ケースシフト
キー55とＰ（位置）教示キー56とで原点位置 を教示する（操作３）。 次に、操作３と同様にして、設定しようとするロボッ
トのワーク直交座標系のＸ軸上の１点 を教示し（操作４）、さらに設定しようとするロボット
座標系のＸ−Ｙ平面上で、Ｙ座標値が正になるような点 を教示する（操作５）。 次に、上記操作２でハンドアイにより入力操作をした
場合に、センサ側でのキャリブレーションを行なうた
め、位置ベクトル を教示したときのハンド20の姿勢を教示する（操作
６）。 TCPを外部固定カメラで設定しているときには、この
操作は不要である。以上の操作でメモリ32に入力されて
いるデータにもとずき、定義しようとするロボットのワ
ーク直交座標系の計算開始の起動操作が、MDIパネルで
『Ｇ』，『０』，『INPUT』とキー入力することにより
行なわれる（操作７）。 これらの操作１〜７で、３点の位置データとそれをも
とにしたロボットのワーク直交座標系とが設定される
と、ロボットのワーク直交座標系の情報は自動的にロボ
ットのワーク直交座標系の定義データであるセッティン
グデータとして記憶されるが、３点が一直線上にあった
り、２点が同一点であると判断された場合などには、CR
T画面上にREFERENCE POINT ERRORと表示がでて、メモ
リ32のセッティングデータは書き替わらない。また、こ
の操作画面を消去したい場合には、『Ｃ』，『Ａ』，
『Ｎ』，『INPUT』とキー入力すればよい。また、入力
した情報を訂正するには、カーソルを訂正すべき操作位
置に当てて再入力することができ、その後に、操作７を
行なうことで座標系は再設定される。 このように３点教示によるロボットのワーク直交座標
系の設定は、ハンドのTCPをロボットのワーク直交座標
系の原点にして基本３軸XYZをハンド座標系の基本３軸
で定義する従来の設定方式と共存する形式を有するの
で、従来装置に上記実施例の機能を追加することができ
る。また、ユーザにとっては、定義しようとするロボッ
トのワーク直交座標系がハンド座標系を無視して設定で
きるから、教示時間を短縮でき、しかも高精度のツール
制御が可能となる。 なお、上記実施例ではアーク熔接トーチのコントロー
ルを行なうロボットについて説明したが、本発明はこの
実施例に限定されるものではなく、ロボットの手首に取
付ける作業部材（ツール）はグリッパなど種々の場合に
対応でき、先端位置（TCP）の教示にあたってロボット
の基準座標系と一定の関係を有する複数のロボットのワ
ーク直交座標系を設定することが可能なロボットのワー
ク直交座標系の設定に広く適用でき、本発明はその主旨
の範囲内において種々の変形が可能であり、これらを本
発明の範囲から排除するものではない。 「発明の効果」 以上のように本発明によるロボットのワーク直交座標
系の設定は、複数動作軸を有する関節形ロボットを教示
し運転するときロボットに、３点教示によるロボットの
ワーク直交座標系の設定ができ、しかも、ハンドのTCP
をロボットのワーク直交座標系の原点にして基本３軸XY
Zをハンド座標系の基本３軸で定義する従来の設定方式
と共存する形式を有するので、簡単な手法で高精度のロ
ボットコントロールを可能にする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の３点教示の一例を示す説明図、第２
図は、６軸の関節形ロボットを示す構成説明図、第３図
は、本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図、第
４図は、同実施例での座標系の設定処理を示す流れ図、
第５図は、ロボットの教示操作盤を示す平面図である。 20……ハンド 21……トーチ P1、P2、P3……教示点 32……メモリ 33……教示操作盤 39……ロボット 41……溶接機
図は、６軸の関節形ロボットを示す構成説明図、第３図
は、本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図、第
４図は、同実施例での座標系の設定処理を示す流れ図、
第５図は、ロボットの教示操作盤を示す平面図である。 20……ハンド 21……トーチ P1、P2、P3……教示点 32……メモリ 33……教示操作盤 39……ロボット 41……溶接機
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(72)発明者 唐鎌 立男
日野市旭が丘３丁目５番地１ フアナツ
ク株式会社自動化研究所内
(56)参考文献 特開 昭50−112969（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−149577（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−189415（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−189707（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−14205（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数動作軸を有する関節形ロボットを教示し運転す
るときにロボットのワーク直交座標系を設定するロボッ
トのワーク直交座標系設定装置において、 前記ロボットのハンドの手首に取付けられる作業部材； ハンドを手動送りかつ位置データを教示する教示操作手
段； 教示された工具先端位置（TCP）の位置データを記憶す
る記憶手段； 教示された設定しようとするロボットのワーク直交座標
系の原点と所定軸上の任意の１点と、これら２点ととも
に１平面をなす第３の点とを記憶する位置データからロ
ボットの基準座標系での各軸方向の単位ベクトルを決定
する演算手段； 決定されたロボットのワーク直交座標系の単位ベクトル
と教示されたワーク直交座標系の原点の位置ベクトルを
ロボットのワーク直交座標系定義領域に設定して前記ロ
ボットを駆動する制御手段、 とを具備することを特徴とするロボットのワーク直交座
標系設定装置。 ２．前記関節型ロボットは、６軸関節型ロボットである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボット
のワーク直交座標系設定装置。 ３．前記作業部材は、アーク溶接用トーチであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットのワー
ク直交座標系設定装置。 ４．前記教示操作手段は、作業部材の位置検出用のセン
サに連動する教示操作盤と、表示画面とを含み、ユーザ
に教示手段を指示するとともに、教示されたデータを表
示するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のロボットのワーク直交座標系設定装置。 ５．前記演算手段は、教示された３つのTCPの位置デー
タをロボットのベース座標系で表現する位置ベクトル １平面を成しているか否かを判断する機能を有している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボット
のワーク直交座標系設定装置。 ６．前記演算手段における単位ベクトルの決定は、教示
された３つのTCPの位置データをロボットのベース座標
系で表現する位置ベクトル から、 により演算することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロボットのワーク直交座標系設定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034113A JP2684359B2 (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | ロボットのワーク直交座標系設定装置 |
| DE8686901494T DE3686539T2 (de) | 1985-02-22 | 1986-02-19 | System zum feststellen von rechtwinkligen koordinaten eines durch einen roboter bearbeiteten werkstueckes. |
| US06/928,207 US4700118A (en) | 1985-02-22 | 1986-02-19 | System for setting workpiece Cartesian coordinate system of robot |
| EP86901494A EP0216930B1 (en) | 1985-02-22 | 1986-02-19 | System for setting rectangular coordinates of workpiece for robots |
| PCT/JP1986/000075 WO1986005010A1 (en) | 1985-02-22 | 1986-02-19 | System for setting rectangular coordinates of workpiece for robots |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034113A JP2684359B2 (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | ロボットのワーク直交座標系設定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61204705A JPS61204705A (ja) | 1986-09-10 |
| JP2684359B2 true JP2684359B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=12405210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60034113A Expired - Lifetime JP2684359B2 (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | ロボットのワーク直交座標系設定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4700118A (ja) |
| EP (1) | EP0216930B1 (ja) |
| JP (1) | JP2684359B2 (ja) |
| DE (1) | DE3686539T2 (ja) |
| WO (1) | WO1986005010A1 (ja) |
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-
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-
1986
- 1986-02-19 DE DE8686901494T patent/DE3686539T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-19 US US06/928,207 patent/US4700118A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-19 WO PCT/JP1986/000075 patent/WO1986005010A1/ja active IP Right Grant
- 1986-02-19 EP EP86901494A patent/EP0216930B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0216930B1 (en) | 1992-08-26 |
| EP0216930A4 (en) | 1988-12-12 |
| JPS61204705A (ja) | 1986-09-10 |
| EP0216930A1 (en) | 1987-04-08 |
| WO1986005010A1 (en) | 1986-08-28 |
| DE3686539D1 (de) | 1992-10-01 |
| DE3686539T2 (de) | 1993-03-04 |
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