JP2706186B2 - 多関節型ロボットのアーム原点の較正方法 - Google Patents
多関節型ロボットのアーム原点の較正方法Info
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- JP2706186B2 JP2706186B2 JP3153008A JP15300891A JP2706186B2 JP 2706186 B2 JP2706186 B2 JP 2706186B2 JP 3153008 A JP3153008 A JP 3153008A JP 15300891 A JP15300891 A JP 15300891A JP 2706186 B2 JP2706186 B2 JP 2706186B2
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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)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多関節型ロボットアー
ムの原点較正方法に関し、特に、原点姿勢におけるアー
ムの角度偏差を較正する方法に関するものである。
ムの原点較正方法に関し、特に、原点姿勢におけるアー
ムの角度偏差を較正する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、絶対精度を必要とする多関節ロボ
ットのアーム原点の較正方法の従来例として、特開昭６
３−１０１９０７，特開平１−１９３１９０，実開平１
−１４３３７７等が知られている。
ットのアーム原点の較正方法の従来例として、特開昭６
３−１０１９０７，特開平１−１９３１９０，実開平１
−１４３３７７等が知られている。
【０００３】特開昭６３−１０１９０７は、既知の３点
に較正対象のアームを位置決めをすることにより得られ
たデータを演算し、この演算からロボットアームの角度
偏差を求めるものである。
に較正対象のアームを位置決めをすることにより得られ
たデータを演算し、この演算からロボットアームの角度
偏差を求めるものである。
【０００４】また、特開平１−１９３１９０では、ある
１点をロボットに右手系，左手系で教示し、その一点に
位置決めさせ、そのときロボット内部のデータを演算し
て、アームの角度偏差を求めるものである。
１点をロボットに右手系，左手系で教示し、その一点に
位置決めさせ、そのときロボット内部のデータを演算し
て、アームの角度偏差を求めるものである。
【０００５】一方、実開平１−１４３３７７はアーム原
点の機械的な較正方法として提案されたものである。即
ち、原点較正用の治具本体、センターシャフト、ゼロマ
スター及び、治具本体の距離検出器をアーム側に取り付
け、センターシャフトの位置にっいて２っの距離検出器
の出力で差の出なくなるように、アーム位置を調整して
行なうというものである。
点の機械的な較正方法として提案されたものである。即
ち、原点較正用の治具本体、センターシャフト、ゼロマ
スター及び、治具本体の距離検出器をアーム側に取り付
け、センターシャフトの位置にっいて２っの距離検出器
の出力で差の出なくなるように、アーム位置を調整して
行なうというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来例、特に、特開昭６３−１０１９０７や特開平１−１
９３１９０のような方法は、それらが、較正用の所定位
置にロボットを位置決めさせるために、アーム先端に取
り付けられた所定形状のピンを所定の嵌合穴に挿入する
という作業を行なっている。そのため、この位置決め作
業にたいへんな手間がかかってしまうという問題点があ
る。さらに、位置決め精度がこの嵌合によって決まる為
に、アームの角度偏差を正確に求めようとすると、この
嵌合代をさらに少なくする必要があり、そのために、更
に位置決め作業が大変になるという問題がある。
来例、特に、特開昭６３−１０１９０７や特開平１−１
９３１９０のような方法は、それらが、較正用の所定位
置にロボットを位置決めさせるために、アーム先端に取
り付けられた所定形状のピンを所定の嵌合穴に挿入する
という作業を行なっている。そのため、この位置決め作
業にたいへんな手間がかかってしまうという問題点があ
る。さらに、位置決め精度がこの嵌合によって決まる為
に、アームの角度偏差を正確に求めようとすると、この
嵌合代をさらに少なくする必要があり、そのために、更
に位置決め作業が大変になるという問題がある。
【０００７】又、較正用治具を用いる実開平１−１４３
３７７等の方法では、高精度な治具，シャフト，ゼロマ
スタ等が必要なうえ、これらをアームに精度よく固定す
るために、精度の良い嵌合穴が複数個必要になり、これ
がロボットのコストアップを招く問題がある。
３７７等の方法では、高精度な治具，シャフト，ゼロマ
スタ等が必要なうえ、これらをアームに精度よく固定す
るために、精度の良い嵌合穴が複数個必要になり、これ
がロボットのコストアップを招く問題がある。
【０００８】そこで、本発明は、高精度な特別の測定装
置を必要としなくとも精度の高い原点較正を実現できる
多関節型ロボットのアーム原点の較正方法を提案するも
のである。
置を必要としなくとも精度の高い原点較正を実現できる
多関節型ロボットのアーム原点の較正方法を提案するも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の構成は、複数のアームを有した多関節型ロボ
ットの前記複数のアームを一直線上に並べるようにする
原点の較正方法において、前記複数のアームのうちの、
互いに回動自在に連結された１組の第１，第２のアーム
であって、ロボット基台の取り付け軸により近い位置で
その一端において軸支された前記第１のアームと、この
第１のアームの他端で回動自在に軸支された前記第２の
アームについて、前記２つのアームの一方に設けられそ
のアームの回動軸方向に内周面が伸びた穴に、他方のア
ームに設けられそのアームの回動軸方向に伸びた細長い
治具を遊合する遊合工程と、前記第１のアームを位置固
定した上で、前記第２のアームを第１の回動方向で回動
して、前記治具を前記穴の内面に当接させた状態で、前
記第２のアームの第１の回転角を検出する第１の検出工
程と、前記第１のアームを位置固定した上で、前記第２
のアームを前記第１の回動方向と逆の第２の回動方向で
回動して、前記治具を前記穴の内面に当接させた状態
で、前記第２のアームの第２の回転角を検出する第２の
検出工程と、検出された第１，第２の回転角に基づい
て、前記第１のアームに対する第２のアームのオフセッ
ト角度を演算する演算工程とを具備することを特徴とす
る。
の本発明の構成は、複数のアームを有した多関節型ロボ
ットの前記複数のアームを一直線上に並べるようにする
原点の較正方法において、前記複数のアームのうちの、
互いに回動自在に連結された１組の第１，第２のアーム
であって、ロボット基台の取り付け軸により近い位置で
その一端において軸支された前記第１のアームと、この
第１のアームの他端で回動自在に軸支された前記第２の
アームについて、前記２つのアームの一方に設けられそ
のアームの回動軸方向に内周面が伸びた穴に、他方のア
ームに設けられそのアームの回動軸方向に伸びた細長い
治具を遊合する遊合工程と、前記第１のアームを位置固
定した上で、前記第２のアームを第１の回動方向で回動
して、前記治具を前記穴の内面に当接させた状態で、前
記第２のアームの第１の回転角を検出する第１の検出工
程と、前記第１のアームを位置固定した上で、前記第２
のアームを前記第１の回動方向と逆の第２の回動方向で
回動して、前記治具を前記穴の内面に当接させた状態
で、前記第２のアームの第２の回転角を検出する第２の
検出工程と、検出された第１，第２の回転角に基づい
て、前記第１のアームに対する第２のアームのオフセッ
ト角度を演算する演算工程とを具備することを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】上記治具及び穴は、遊合することを前提として
いるので、その工作精度は高精度のものを必要としな
い。そして、高精度の治具及び穴を設けなくとも、前記
第１の回転角及び第２の回転角に基づいたオフセット角
の演算が精度の粗さを保証する。
いるので、その工作精度は高精度のものを必要としな
い。そして、高精度の治具及び穴を設けなくとも、前記
第１の回転角及び第２の回転角に基づいたオフセット角
の演算が精度の粗さを保証する。
【００１１】
【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明の好適な
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１２】この実施例の多関節型ロボットは、第ｎ番
目のアームと、その第ｎ番目のアームを固定した状態
で、この第ｎ番目のアームに固定された第ｎ＋１モータ
の回転を受けて、回転面内に回転する第ｎ＋１アームと
を備え、モータの回転はパルスエンコーダにより検出さ
れるように構成されている。この多関節ロボットの第ｎ
＋１アームには、同アームの直線上に位置する所に丸棒
（治具シャフト）が着脱自在に、密接に嵌合出来る穴を
設け、第ｎアームには、同アームの一直線上に位置する
所に治具シャフトと遊嵌出来る穴を設けるよう構成され
ている。
目のアームと、その第ｎ番目のアームを固定した状態
で、この第ｎ番目のアームに固定された第ｎ＋１モータ
の回転を受けて、回転面内に回転する第ｎ＋１アームと
を備え、モータの回転はパルスエンコーダにより検出さ
れるように構成されている。この多関節ロボットの第ｎ
＋１アームには、同アームの直線上に位置する所に丸棒
（治具シャフト）が着脱自在に、密接に嵌合出来る穴を
設け、第ｎアームには、同アームの一直線上に位置する
所に治具シャフトと遊嵌出来る穴を設けるよう構成され
ている。
【００１３】この多関節ロボットは、次の順序で第ｎ＋
１アームの角度偏差を算出し、記憶するように構成され
ている。原点較正信号を受けて、モータ原点出しを行
ない、エンコーダパルスの検出値を零とし、治具シャフ
トが第ｎアームと遊嵌出来る位置へ第ｎ＋１アームを回
動し、治具シャフトを第ｎ＋１アームに挿入する。第
ｎ＋１パルスエンコーダの 検出値が正の値となるよう
第ｎ＋１アームを所定の力で押し、その時の位置検出パ
ルス数を記憶する。第ｎ＋１パルスエンコーダの検出
値が負の値となるように第ｎ＋１アーム所定の力で押
し、その時の位置検出パルス数を記憶する。上記２っ
の位置検出パルス数から、第ｎ＋１アームの延長線と第
ｎ＋１アームのなとす角を算出し、第ｎ＋１アームの角
度偏差として記憶する。
１アームの角度偏差を算出し、記憶するように構成され
ている。原点較正信号を受けて、モータ原点出しを行
ない、エンコーダパルスの検出値を零とし、治具シャフ
トが第ｎアームと遊嵌出来る位置へ第ｎ＋１アームを回
動し、治具シャフトを第ｎ＋１アームに挿入する。第
ｎ＋１パルスエンコーダの 検出値が正の値となるよう
第ｎ＋１アームを所定の力で押し、その時の位置検出パ
ルス数を記憶する。第ｎ＋１パルスエンコーダの検出
値が負の値となるように第ｎ＋１アーム所定の力で押
し、その時の位置検出パルス数を記憶する。上記２っ
の位置検出パルス数から、第ｎ＋１アームの延長線と第
ｎ＋１アームのなとす角を算出し、第ｎ＋１アームの角
度偏差として記憶する。
【００１４】従って、第ｎ＋１アームの角度偏差を求め
る際に、高精度な穴加工を多数する必要もなく、また、
算出そのものも簡単で計算誤差もなく、且つ、角度偏差
を導く位置検出パルス検出する時も嵌合誤差を生ぜず、
正確なアームの角度偏差を求めることが出来るというも
のである。
る際に、高精度な穴加工を多数する必要もなく、また、
算出そのものも簡単で計算誤差もなく、且つ、角度偏差
を導く位置検出パルス検出する時も嵌合誤差を生ぜず、
正確なアームの角度偏差を求めることが出来るというも
のである。
【００１５】図１は、本発明を適用する対象の多関節型
ロボット（３軸）の例である水平多関節型ロボットであ
る。
ロボット（３軸）の例である水平多関節型ロボットであ
る。
【００１６】図１に示すロボットに対して、回転角度を
記憶し、その角度位置に回転するというＰＴＰ（ポイン
トからポイントへの移動）動作しか行わないような場合
には、較正上の問題は起こらない。図１のようなロボッ
トが特に関節系から直交座標への座標変換を行うことを
必要とする場合に、移動位置に“歪み”が発生してしま
う理由を先ず説明する。
記憶し、その角度位置に回転するというＰＴＰ（ポイン
トからポイントへの移動）動作しか行わないような場合
には、較正上の問題は起こらない。図１のようなロボッ
トが特に関節系から直交座標への座標変換を行うことを
必要とする場合に、移動位置に“歪み”が発生してしま
う理由を先ず説明する。
【００１７】直交座標でアームを移動しなければならな
いパレタイズ作業や、視覚からの指示で組立を行なう作
業では、ロボット自体が関節系から直交座標への座標変
換を行う必要がある場合がある。図２は上記歪みが発生
してしまう理由を説明する。図１の水平多関節型ロボッ
トが原点位置にあるとみなされている姿勢において、第
１アーム（２）と第２アーム（３）が一直線上にならず
に角度偏差を持っていると、図２に示すように、直交座
標上で、指令位置１０が１１のようにゆがんでしまい、
大きな位置ずれが発生する。そのため、上述のパレタイ
ズ作業や、視覚からの指示で組立を行なう作業に支障を
きたしてしまう。
いパレタイズ作業や、視覚からの指示で組立を行なう作
業では、ロボット自体が関節系から直交座標への座標変
換を行う必要がある場合がある。図２は上記歪みが発生
してしまう理由を説明する。図１の水平多関節型ロボッ
トが原点位置にあるとみなされている姿勢において、第
１アーム（２）と第２アーム（３）が一直線上にならず
に角度偏差を持っていると、図２に示すように、直交座
標上で、指令位置１０が１１のようにゆがんでしまい、
大きな位置ずれが発生する。そのため、上述のパレタイ
ズ作業や、視覚からの指示で組立を行なう作業に支障を
きたしてしまう。
【００１８】図３は、本発明の１つの実施例を示すもの
で、図１のロボット装置に対して適用したものである。
図３において、１は第２アーム（３）の角度偏差の較正
時のみに使用するための治具シャフトである。第１のア
ームフレーム２は、そのアームセンタ軸上にシャフト１
と遊合する穴を有し、モータにより回転する。第２のア
ームフレーム３は、そのアームセンタ軸上にシャフト１
と密に嵌合する穴を有し、モータにより回動する。ま
た、４はアーム２を駆動するモータであり、６はこのモ
ータ４の位置を検出するパルスエンコーダであり、５は
アーム３を駆動するモータであり、７はモータ５の位置
を検出するパルスエンコーダである。
で、図１のロボット装置に対して適用したものである。
図３において、１は第２アーム（３）の角度偏差の較正
時のみに使用するための治具シャフトである。第１のア
ームフレーム２は、そのアームセンタ軸上にシャフト１
と遊合する穴を有し、モータにより回転する。第２のア
ームフレーム３は、そのアームセンタ軸上にシャフト１
と密に嵌合する穴を有し、モータにより回動する。ま
た、４はアーム２を駆動するモータであり、６はこのモ
ータ４の位置を検出するパルスエンコーダであり、５は
アーム３を駆動するモータであり、７はモータ５の位置
を検出するパルスエンコーダである。
【００１９】図４は図３の断面ＡＡ´を上方から見た断
面図であり、治具シャフト１とアームフレーム２に設け
られたアームセンタ軸上の穴１４との遊合状態を表わし
ている。
面図であり、治具シャフト１とアームフレーム２に設け
られたアームセンタ軸上の穴１４との遊合状態を表わし
ている。
【００２０】シャフト１は、上述したように、主に較正
操作を行なうときに必要となるもののであるから、通
常、ロボットにロボット動作を行なわせるときは不要で
あるので外しておく。即ち、シャフト１は、較正操作を
行なうときにのみアーム３の穴１３に装着される。
操作を行なうときに必要となるもののであるから、通
常、ロボットにロボット動作を行なわせるときは不要で
あるので外しておく。即ち、シャフト１は、較正操作を
行なうときにのみアーム３の穴１３に装着される。
【００２１】図５，図６は、夫々、アーム３及びアーム
２に設けられた治具シャフト１を取り付けるための穴１
３を、また、治具シャフト１と遊合する穴１４を示す図
である。図５で、取り付け穴１３は、アーム３の長手方
向の直線１５上において高精度に設けられ、即ち、取り
付け穴１３の中心は直線１５上に高精度に乗るように、
穴１３が作成加工される。一方、穴１３を回転軸心１７
からどの程度離れて作成するかは低精度でよい。図６に
おいて、遊合穴１４も取り付け穴１３と同様に、アーム
２の直線１４の直線上において高精度に加工作成されて
いるが、アーム３の回転軸心１８からの距離と穴径は低
精度で加工されている。
２に設けられた治具シャフト１を取り付けるための穴１
３を、また、治具シャフト１と遊合する穴１４を示す図
である。図５で、取り付け穴１３は、アーム３の長手方
向の直線１５上において高精度に設けられ、即ち、取り
付け穴１３の中心は直線１５上に高精度に乗るように、
穴１３が作成加工される。一方、穴１３を回転軸心１７
からどの程度離れて作成するかは低精度でよい。図６に
おいて、遊合穴１４も取り付け穴１３と同様に、アーム
２の直線１４の直線上において高精度に加工作成されて
いるが、アーム３の回転軸心１８からの距離と穴径は低
精度で加工されている。
【００２２】以下、この実施例に係る較正方法の概略を
図７乃至図１３を参照しながら説明する。
図７乃至図１３を参照しながら説明する。
【００２３】まず、アーム３の角度偏差を較正するため
の準備作業として、水平多関節型ロボットのモータの原
点出しを行ない、パルスエンコーダ７の検出値を零クリ
アする。この位置が“仮原点”である。図７はこの時の
状態を示す。同図に示すように、２つのアームが仮原点
位置にある場合には、両アームは互いにオフセットして
いる。そして、図７において、アーム３の角度と理論上
の原点姿勢（アーム２とアーム３が直線上にある）との
差が、求めるアーム３の角度偏差θ2OFFSET である。
の準備作業として、水平多関節型ロボットのモータの原
点出しを行ない、パルスエンコーダ７の検出値を零クリ
アする。この位置が“仮原点”である。図７はこの時の
状態を示す。同図に示すように、２つのアームが仮原点
位置にある場合には、両アームは互いにオフセットして
いる。そして、図７において、アーム３の角度と理論上
の原点姿勢（アーム２とアーム３が直線上にある）との
差が、求めるアーム３の角度偏差θ2OFFSET である。
【００２４】この実施例の較正方法の順序を説明する。
【００２５】この較正方法においては、上記オフセット
角度を求めるために操作者がマニュアルでアーム３を移
動する操作を必要とするため、アーム３のサーボを解除
する。そこで、較正の対象であるアーム３の駆動用モー
タ５の動力のみを切断し、パルスエンコーダ７の検出は
続行する。ただし、アーム２のモータ制御は続行（サー
ボロック状態の維持）してアーム２を固定しておく。次
に図３のように、治具シャフト１を、シャフト１が、ア
ーム２とは遊合し、アーム３とは嵌合するように取り付
ける。
角度を求めるために操作者がマニュアルでアーム３を移
動する操作を必要とするため、アーム３のサーボを解除
する。そこで、較正の対象であるアーム３の駆動用モー
タ５の動力のみを切断し、パルスエンコーダ７の検出は
続行する。ただし、アーム２のモータ制御は続行（サー
ボロック状態の維持）してアーム２を固定しておく。次
に図３のように、治具シャフト１を、シャフト１が、ア
ーム２とは遊合し、アーム３とは嵌合するように取り付
ける。
【００２６】較正作業として、図１０に示すように、ア
ーム３の先端をプッシユプル・ゲージ等を用いて、所定
の力（アーム３の回転の摺動抵抗力より大なる力）で同
図のＡ方向から押す。
ーム３の先端をプッシユプル・ゲージ等を用いて、所定
の力（アーム３の回転の摺動抵抗力より大なる力）で同
図のＡ方向から押す。
【００２７】図１２，図１３は図１におけるＢＢ´断面
を示す。図１２は、Ａ方向（図１０）から力をアーム３
に加えたときの、治具シャフト１と較正用穴１４との位
置関係を表している。また、図１０の状態でのアーム３
の姿勢は図８に示した通りである。従って、仮原点から
のアーム３の角度はパルスエンコーダ７の検出値θ2Rと
して測定される。
を示す。図１２は、Ａ方向（図１０）から力をアーム３
に加えたときの、治具シャフト１と較正用穴１４との位
置関係を表している。また、図１０の状態でのアーム３
の姿勢は図８に示した通りである。従って、仮原点から
のアーム３の角度はパルスエンコーダ７の検出値θ2Rと
して測定される。
【００２８】同様にして、図１１に示すように、アーム
３の先端をプッシユプル・ゲージ等で所定の力で先の測
定とは異なる方向Ｂから押す。図１３は、この時の治具
シャフト１とアーム３の較正穴１４との位置関係を表し
ている。この状態でのアーム３の姿勢は図９に示した通
りであり、このときの仮原点からのアーム３の角度はパ
ルスエンコーダの検出値θ2Lとして測定される。
３の先端をプッシユプル・ゲージ等で所定の力で先の測
定とは異なる方向Ｂから押す。図１３は、この時の治具
シャフト１とアーム３の較正穴１４との位置関係を表し
ている。この状態でのアーム３の姿勢は図９に示した通
りであり、このときの仮原点からのアーム３の角度はパ
ルスエンコーダの検出値θ2Lとして測定される。
【００２９】上記測定値θ2R，θ2Lから、アーム３の角
度偏差θ2OFFSET は、 θ2OFFSET ＝（θ2L−θ2R）／２ として求めることができる。
度偏差θ2OFFSET は、 θ2OFFSET ＝（θ2L−θ2R）／２ として求めることができる。
【００３０】図１４は、図１の水平多関節型ロボットの
制御装置のブロック図である。
制御装置のブロック図である。
【００３１】３１，３２は夫々、人が操作するためのデ
ータ入力手段としての、ＣＲＴ及びキーボードである。
この制御装置は、ロボット全体のシーケンス制御部２３
と、関節角から直交座標への変換及び、その逆の座標変
換を行う座標変換部２２を含むロボットの位置制御部２
１と、各アームの速度制御を行なう速度制御部２４等を
含む。位置制御部２１は、全体シーケンス制御部２３か
らのロボット移動指令の値に基き、速度制御部２４に各
軸の速度指令値を指令する。２５，２６，２７は、各軸
のモータの回転駆動させるアンプであり、速度制御部２
４からの指令（トルク）に基き、モータを制御する。２
８，２９，３０は、各軸のパルスエンコーダの値を記憶
する位置カウンタであり、上位制御部２４，２２より参
照される。
ータ入力手段としての、ＣＲＴ及びキーボードである。
この制御装置は、ロボット全体のシーケンス制御部２３
と、関節角から直交座標への変換及び、その逆の座標変
換を行う座標変換部２２を含むロボットの位置制御部２
１と、各アームの速度制御を行なう速度制御部２４等を
含む。位置制御部２１は、全体シーケンス制御部２３か
らのロボット移動指令の値に基き、速度制御部２４に各
軸の速度指令値を指令する。２５，２６，２７は、各軸
のモータの回転駆動させるアンプであり、速度制御部２
４からの指令（トルク）に基き、モータを制御する。２
８，２９，３０は、各軸のパルスエンコーダの値を記憶
する位置カウンタであり、上位制御部２４，２２より参
照される。
【００３２】図１において、アーム２を第１軸、アーム
３を第２軸、ハンドシャフト１１を第３軸と呼ぶと、Ｓ
Ｗ４１は、アーム３（第２軸）のサーボを解除するため
のスイツチである。即ち、このＳＷ４１を開くことによ
り、図１０，図１１のような操作が可能となる。シーケ
ンス制御部２３は、予め、較正用の制御手順を記述した
プログラムを内蔵する。操作者がキーボード３２から、
その較正プログラムを起動する操作を行なうと、制御部
２３は、較正動作モードとなって、スイツチ４１を開
き、ＣＲＴ３１上に、アーム３のサーボが解除された旨
を表示して、操作者に、図１０，図１１の操作を促す。
操作者は、図１２または図１３に示された位置にアーム
３を移動した度に、所定のキー（キーボード３２の）を
押下する。シーケンス制御部２３は、図１２の状態にア
ーム３が置かれた状態で上記キーが押されると、位置制
御部２１がエンコーダ７から読み取った値をθ2Rとし、
図１３の状態にアーム３が置かれた状態でキーが押され
ると、エンコーダ出力をθ2Lとする。そして、較正プロ
グラムは、演算された角度偏差θ2FFSETを、位置制御部
２１内の座標変換部２２に記憶させる。
３を第２軸、ハンドシャフト１１を第３軸と呼ぶと、Ｓ
Ｗ４１は、アーム３（第２軸）のサーボを解除するため
のスイツチである。即ち、このＳＷ４１を開くことによ
り、図１０，図１１のような操作が可能となる。シーケ
ンス制御部２３は、予め、較正用の制御手順を記述した
プログラムを内蔵する。操作者がキーボード３２から、
その較正プログラムを起動する操作を行なうと、制御部
２３は、較正動作モードとなって、スイツチ４１を開
き、ＣＲＴ３１上に、アーム３のサーボが解除された旨
を表示して、操作者に、図１０，図１１の操作を促す。
操作者は、図１２または図１３に示された位置にアーム
３を移動した度に、所定のキー（キーボード３２の）を
押下する。シーケンス制御部２３は、図１２の状態にア
ーム３が置かれた状態で上記キーが押されると、位置制
御部２１がエンコーダ７から読み取った値をθ2Rとし、
図１３の状態にアーム３が置かれた状態でキーが押され
ると、エンコーダ出力をθ2Lとする。そして、較正プロ
グラムは、演算された角度偏差θ2FFSETを、位置制御部
２１内の座標変換部２２に記憶させる。
【００３３】これで、較正動作は終了であり、操作者が
シャフト１を取り除けば、第１図のロボットは、θ2FFS
ETを座標変換時に使用する。これにより、水平多関節型
ロボットを直交座標系で正確に移動位置決めすることを
可能とした。他の実施例 本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能
である。例えば、 （１）前記実施例では、アーム３に治具シャフト、アー
ム２に遊合穴を設けていたが、アーム２に治具シャフ
ト，アーム３に遊合穴を設けても、まったく同じ効果が
得られる。 （２）また、前記実施例においては、図５において、治
具シャフト１の取付穴１３及び図６の遊合穴１４は、直
線上の精度を保証するように、高精度の加工がなされて
いた。しかし、低精度で加工し後に、測定しても同じ効
果が得られる。 （３）前記実施例は、図１の３自由度のロボットに適用
したものであったが、本発明は４自由度以上の水平多関
節型ロボットにも適用可能である。
シャフト１を取り除けば、第１図のロボットは、θ2FFS
ETを座標変換時に使用する。これにより、水平多関節型
ロボットを直交座標系で正確に移動位置決めすることを
可能とした。他の実施例 本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能
である。例えば、 （１）前記実施例では、アーム３に治具シャフト、アー
ム２に遊合穴を設けていたが、アーム２に治具シャフ
ト，アーム３に遊合穴を設けても、まったく同じ効果が
得られる。 （２）また、前記実施例においては、図５において、治
具シャフト１の取付穴１３及び図６の遊合穴１４は、直
線上の精度を保証するように、高精度の加工がなされて
いた。しかし、低精度で加工し後に、測定しても同じ効
果が得られる。 （３）前記実施例は、図１の３自由度のロボットに適用
したものであったが、本発明は４自由度以上の水平多関
節型ロボットにも適用可能である。
【００３４】図１５は、本発明を、４自由度の水平多関
節型ロボットの第２アーム（４３）と、先端シャフト１
１の回転軸ベース１９との間で、適用した例である。図
３の実施例の第１アーム２を図１５のアーム４３に、図
３の第２アーム（３）を図４の先端回転軸ベース１９と
読み換えることにより、この変形例を容易に理解でき
る。 （４）図１６は、水平多関節型ロボットの第１アーム
（５２）の長手方向の所定の直線と、ロボット基台の所
定の直線との角度偏差を検出する例である。同図におい
て、アーム５２には、所定の位置に治具シャフト５３が
取り付けられており、また、基台には、上記シャフト５
３が遊合するための穴５４を設けられた治具５５が設け
られている。 （５）上記実施例では、図１０，図１１に示したよう
に、第２アームの移動を操作者がマニュアルで行なって
いたが、この操作を自動化してもよい。但し、この場合
は、較正対象の第２アームのサーボを維持しておく必要
があり、また、この第２アームを移動して、シャフト１
が遊合穴１４に当接したことを検知するための検知手段
が必要である。かかる検知手段は、サーボモータにかか
る負荷を検知することにより簡単に行なえる。
節型ロボットの第２アーム（４３）と、先端シャフト１
１の回転軸ベース１９との間で、適用した例である。図
３の実施例の第１アーム２を図１５のアーム４３に、図
３の第２アーム（３）を図４の先端回転軸ベース１９と
読み換えることにより、この変形例を容易に理解でき
る。 （４）図１６は、水平多関節型ロボットの第１アーム
（５２）の長手方向の所定の直線と、ロボット基台の所
定の直線との角度偏差を検出する例である。同図におい
て、アーム５２には、所定の位置に治具シャフト５３が
取り付けられており、また、基台には、上記シャフト５
３が遊合するための穴５４を設けられた治具５５が設け
られている。 （５）上記実施例では、図１０，図１１に示したよう
に、第２アームの移動を操作者がマニュアルで行なって
いたが、この操作を自動化してもよい。但し、この場合
は、較正対象の第２アームのサーボを維持しておく必要
があり、また、この第２アームを移動して、シャフト１
が遊合穴１４に当接したことを検知するための検知手段
が必要である。かかる検知手段は、サーボモータにかか
る負荷を検知することにより簡単に行なえる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度な加工（又は、測定）を必要としないで、簡単で
角度偏差の計算誤差の少ない精度の高い原点検出が行な
え、最終的には、精度良く直交座標系で移動位置決め出
来る多関節ロボットを提供できる効果がある。
高精度な加工（又は、測定）を必要としないで、簡単で
角度偏差の計算誤差の少ない精度の高い原点検出が行な
え、最終的には、精度良く直交座標系で移動位置決め出
来る多関節ロボットを提供できる効果がある。
【図１】 本発明の較正方法を適用した多関節型ロボッ
トの斜視図。
トの斜視図。
【図２】 図１のロボットで、原点出しを正確に行なわ
ないと位置決め精度が低下する理由を説明する図。
ないと位置決め精度が低下する理由を説明する図。
【図３】 本発明の較正方法の１実施例に係る較正装置
の部分断面図。
の部分断面図。
【図４】 図３の装置の治具と穴との位置関係を説明す
る図。
る図。
【図５】，
【図６】 上記治具，穴と、第１アーム，第２アームと
の位置関係を説明する図。
の位置関係を説明する図。
【図７】，
【図８】，
【図９】 実施例の原点較正方法の実行過程で、各アー
ムの動きを説明する図。
ムの動きを説明する図。
【図１０】，
【図１１】 実施例の原点較正方法の実行過程で、第２
アームの動きを説明する図。
アームの動きを説明する図。
【図１２】，
【図１３】 実施例の原点較正方法の実行過程で、治具
と穴の位置関係の変化を説明する図。
と穴の位置関係の変化を説明する図。
【図１４】 実施例に係る装置の制御部分の較正を説明
する図。
する図。
【図１５】，
【図１６】 本発明のその他の実施例の構造を説明する
図。
図。
１…治具、２…第１アーム、３…第２アーム、６，７…
エンコーダ、１３…治具取り付け穴、１４…遊合穴。
エンコーダ、１３…治具取り付け穴、１４…遊合穴。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−55179（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−101907（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−143377（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−29286（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】 複数のアームを有した多関節型ロボット
の前記複数のアームを一直線上に並べるようにする原点
の較正方法において、前記複数のアームのうちの、互い
に回動自在に連結された１組の第１，第２のアームであ
って、ロボット基台の取り付け軸により近い位置でその
一端において軸支された前記第１のアームと、この第１
のアームの他端で回動自在に軸支された前記第２のアー
ムについて、第２アームの粗い原点出しを行った後に、
前記２つのアームの一方に設けられそのアームの回動軸
方向に内周面が伸びた穴に、他方のアームに設けられそ
のアームの回動軸方向に伸びた細長い治具を遊合する遊
合工程と、前記第１のアームを位置固定した上で、前記
第２のアームを第１の回動方向で回動して、前記治具を
前記穴の内面に当接させた状態で、前記第２のアームの
第１の回転角を検出する第１の検出工程と、前記第１の
アームを位置固定した上で、前記第２のアームを前記第
１の回動方向と逆の第２の回動方向で回動して、前記治
具を前記穴の内面に当接させた状態で、前記第２のアー
ムの第２の回転角を検出する第２の検出工程と、検出さ
れた第１，第２の回転角に基づいて、前記第１のアーム
に対する第２のアームのオフセット角度を演算する演算
工程とを具備することを特徴とする多関節型ロボットの
アーム原点の較正方法。 - 【請求項２】 請求項１の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記治具は丸棒であって、前記
２つのアームのいずれか一方のアームの２つの回動中心
を結ぶ線上に設けられ、前記穴は丸穴であって、他方の
アームの２つの回動中心を結ぶ線上に設けられている。 - 【請求項３】 請求項１の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記多関節型ロボットは水平多
関節型ロボットである。 - 【請求項４】 請求項１の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記第１，第２の検出工程の各
々は、前記第２のアームのサーボを解除する工程と、そ
の第２のアームをマニュアルで回動する工程とを含む。 - 【請求項５】 請求項２の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記丸棒の取付穴と前記丸穴
は、ロボットアームの製作加工時に、あらかじめ高精度
にアーム内の所定一直線の位置に加工されている。事を
特徴とする請求項第１項に記載の関節型ロボットのアー
ム原点の較正方法。 - 【請求項６】 請求項２の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記丸棒と前記丸穴は、ロボッ
トアーム製作加工後、あらかじめアーム内の一直線上の
位置として測定されている。 - 【請求項７】 請求項２の多関節型ロボットのアーム原
点の較正方法において、前記第１のアームは、前記ロボ
ット基台とこのロボット基台を固定部として回転するア
ーム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153008A JP2706186B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 多関節型ロボットのアーム原点の較正方法 |
| US07/898,549 US5418890A (en) | 1991-06-25 | 1992-06-15 | Arm origin calibrating method for an articulated robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153008A JP2706186B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 多関節型ロボットのアーム原点の較正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054179A JPH054179A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2706186B2 true JP2706186B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=15552942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3153008A Expired - Fee Related JP2706186B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 多関節型ロボットのアーム原点の較正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5418890A (ja) |
| JP (1) | JP2706186B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU8601398A (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-22 | Dynalog, Inc. | Calibration system and displacement measurement device |
| KR100222940B1 (ko) | 1997-08-30 | 1999-10-01 | 윤종용 | 센서를 이용한 캘리브레이션 방법 및 장치 |
| US6202031B1 (en) * | 1998-04-08 | 2001-03-13 | Mcms, Inc. | Method of calibrating an automated placement machine |
| DE102004026814A1 (de) * | 2004-06-02 | 2005-12-29 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Positioniergenauigkeit eines Handhabungsgeräts |
| JP5199815B2 (ja) * | 2008-10-08 | 2013-05-15 | 川崎重工業株式会社 | 原点位置調整機構、及びロボット |
| JP5571902B2 (ja) | 2009-03-17 | 2014-08-13 | 川崎重工業株式会社 | ロボット、及びオートゼロイング方法 |
| CN101986232B (zh) * | 2010-09-16 | 2012-01-11 | 南京中科天文仪器有限公司 | 全圆周运动的限位方法及其设备 |
| US10272571B2 (en) | 2014-11-12 | 2019-04-30 | Abb Schweiz Ag | Determining a calibration position of a robot joint |
| WO2016151360A1 (en) | 2015-03-23 | 2016-09-29 | National Research Council Of Canada | Multi-jointed robot deviation under load determination |
| CN106625687A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-10 | 安徽马钢自动化信息技术有限公司 | 一种关节机器人运动学建模方法 |
| CN106625594A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-10 | 南京熊猫电子股份有限公司 | 一种基于电磁编码器的机器人零位标定方法 |
| CN109927034B (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-02 | 广州市威控机器人有限公司 | 校准装置及校准方法 |
| CN111360833B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-06-11 | 慧灵科技（深圳）有限公司 | 机械臂原点位置校准方法、***、控制终端及机械臂 |
| CN113043329B (zh) * | 2021-03-24 | 2022-08-23 | 清华大学 | 一种测量模组的精度标定试验装置 |
| CN113478487B (zh) * | 2021-07-13 | 2023-12-29 | 苏州市汇邦自动化***有限公司 | 一种机械手自动纠偏方法、装置、***及存储介质 |
| JP2024086352A (ja) | 2022-12-16 | 2024-06-27 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット検査システム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4481592A (en) * | 1982-03-05 | 1984-11-06 | Texas Instruments Incorporated | Calibration system for a programmable manipulator |
| AU3583084A (en) * | 1983-12-10 | 1985-06-13 | Aida Engineering Ltd. | Playback grinding robot |
| JPH0778682B2 (ja) * | 1985-08-07 | 1995-08-23 | 株式会社日立製作所 | ロボツトの制御方式 |
| JPS63101907A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水平多関節ロボットの原点較正装置 |
| JPH01143377A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-05 | Sony Corp | レーザ光源 |
| JPH01193190A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-03 | Nitto Seiko Co Ltd | 多関節型ロボットのアーム偏角校正方法 |
| JP2651251B2 (ja) * | 1989-10-20 | 1997-09-10 | 株式会社日立製作所 | スカラ型ロボットの機構誤差補正方法 |
| US5239855A (en) * | 1991-07-12 | 1993-08-31 | Hewlett-Packard Company | Positional calibration of robotic arm joints relative to the gravity vector |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP3153008A patent/JP2706186B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-15 US US07/898,549 patent/US5418890A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH054179A (ja) | 1993-01-14 |
| US5418890A (en) | 1995-05-23 |
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