JPH01121904A

JPH01121904A - 位置決めデータの補正方法

Info

Publication number: JPH01121904A
Application number: JP27934587A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tsukasaki; 塚崎　仁史; Hiroyuki Kigami; 博之木上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1989-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えばロボット等のような位置決め動作の必
要な装置において、設計上の位置決め位置と実際上の位
置決め位置と間の座標上の誤差を補正するための位置決
めデータの補正方法に関する。

［従来の技術］例えばロボット等のような位置決め動作の必要な装置に
おいては、位置座標を教え込むのに一般にティーチング
が行なわれている。このティーチングには、直接ロボッ
ト等の装置を使って、１つずつティーチングポイントを
教え込む所謂オンラインティーチングと、設計上のデー
タから間接的にティーチングポイントを教え込むオフラ
インティーチングがある。前者のオンラインティーチン
グは、そのティーチング精度が高いという長所はあるも
のの、全ティーチングポイントを教えるのに膨大な時間
がかかり、効率的でない。また、ロボットの動作領域内
にオペレータが入るため安全上の問題がある。そのため
に、最近オフラインティーチングが注目されている。

オフラインティーチングとして、例えば、特開昭第６２
−１０８３１４号、特開昭第６２−１３９００３号等が
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、第１８図に示すように、ロボット等の位置決
め装置等では、設計上は位置決め系の座標軸が例えば直
交三次元座標軸（ｘ、ｙ、ｚ。

θ）に正確に一致しているものとして設計できるが、実
際に製造組立てられた装置の座標系（Ｘ。

ｙ、ｚ、ｅ）との間では誤差がつきものである。

従って、設計上のデータに基づいてティーチングポイン
トをロボット装置にオフラインティーチングした場合は
、いざ、このロボット装置を動作してみても、所期の位
置にフィンガーが移動しないという事態も発生する。

そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために提
案されたものでその目的は、前もって教えられた所定の
位置に被移動部を８勤させるような位置決め装置におい
て、この位置決め装置の設計上の座標系と実際の位置決
め装置の座標との間の関係に基づいて、設計上の座標系
に基づいた任意の位置データを実際上の座標系に基づい
た位置データに補正して変換するような位置決めデータ
の補正方法を提案するところにある。

［問題点を解決するための手段及び作用コ上記課題を達
成するための本発明の１つの構成は、内部に基準座標系
を有し、前記内部基準座標系によって表わされる位置に
まで、被移動部を移動させる位置決め部を有してなる装
置において、基準となる平面を有した基準物について、
前記平面を決定する３点の前記内部基準座標系によって
表わされる位置データを、これらの３点位置に前記被移
動部を移動させることにより、測定する測定工程と、前
記３点位置の外部の相対座標系によって表わされる座標
データと、前記測定により求められた内部基準座標系に
よる前記３点の位置データとに基づいて、前記外部相対
座標系から内部基準座標系への変換マトリクスを求める
演算工程と、前記外部相対座標系による任意の位置デー
タを上記変換マトリクスにより前記内部基準座標系によ
る位置データに変換する変換工程とからなることにより
、外部の相対座標系によって表わされる位置データを上
記内部基準座標系による位置データに補正することを特
徴とする。

同じく同一目的を達成するための本発明に係る他の構成
は、内部に、回転中心の周りの回転角度座標を含む３次
元の内部基準座標系を有し、前記内部基準座標系によっ
て表わされる位置にまで、被移動部を移動させる位置決
め部を有してなる装置において、基準となる平面を有し
た基準物について、前記平面を決定する３点の前記内部
基準座標系によって表わされる位置データを、これらの
３点位置に前記被移動部を一定の回転角度を保持しつつ
移動させることにより、測定する第１の測定工程と、こ
れらの３点位置の少なくとも１点に前記被移動部を前記
一定の回転角度にさらに所定の位相偏差をもたせた回転
角度を保持しつつ移動させることにより、前記３点の少
なくとも１点の前記内部基準座標系によって表わされる
位置データを測定する第２の測定工程と、外部の相対座
標系であって、前記回転中心の周りの回転角度座標を含
む３次元の相対座標系によって表わされる前記３点の座
標データと、前記第１と第２の測定により求められた内
部基準座標系による前記３点の位置データとに基づいて
、前記外部相対座標系から内部基準座標系への変換マト
リクスを求める演算工程と、前記外部相対座標系による
任意の位置データを上記変換マトリクスにより前記内部
基準座標系による位置データに変換する変換工程とから
なることにより、外部の相対座標系によって表わされる
位置データを上記内部基準座標系による位置データに補
正することを特徴とする。

［実施例］以下添付図面を参照して本発明に係る実施例を説明する
。以下に説明する本発明の補正方法を適用した実施例は
、ロボット組立て装置のためのティーチングポイントを
オフラインティーチングするためのシステムである。

〈ロボット組立装置〉先ず、第２図により、このオフラインティーチングシス
テムが適用されるロボットの外観を説明する。同図のロ
ボット組立装置１０００は周知の所謂ＸＹ型のロボット
であり、サーボモータＭ□がアーム５０２をＹ方向に、
ＭＢ２がアーム５０１をＸ軸方向に、ＭＢ２がアーム１
をθ方向（回転）に、ＭＢ４がアーム１をＺ方向に夫々
移動する。アーム１の先端には力覚センサ２とフィンガ
ー３とが、ホールダ４を介して装着されている。フィン
ガー３は、台５００上に置かれたパレット１００内の部
品を１つずつ把持しては、組立第５０４上で１つの製品
に仕上げていく。尚、５０３は、１つの製品を組立てる
のに、複数のフィンガーが必要な場合に、予備のフィン
ガーを掛止しておくためのものである。このロボットの
コントローラは第２図には不図示の位置に格納されてお
り、基本的には周知のものと等価である。

６００は、ロボット１０００にオフラインティーチング
を行なうためのオフラインティーチングコントローラで
あり、実際には所謂パーソナルコンピュータが使用され
る。

第３図はこのロボット１０００に用いられるパレット１
００の外観を示す。このパレット１００は所定の外形寸
法を有し、この中に必要な部品が複数個収納されている
。第４図は部品の収納状態の一例を示す、第４図の例で
は、１つのパレット内の部品の種類は同一であり、従っ
て、フィンガー３が台５００上のパレット１００から部
品を１つずつ順に取り出すときは、パレット内で基盤の
目状に仕切られ番地付けられた部品収納位置をポイント
することができる。即ち、フィンガー３が部品を把持す
るということは、フィンガー３の把持部が各部品の把持
位置に一致する座標（Ｘ。

ｙ、ｚ、ｅ）をロボットコントローラがロボットに与え
ればよいことになる。

尚、第４図の例では、１つのパレット内の全部品は同一
のものであるという前提であったが、このことは本発明
には木質的ではなく、異なる部品がパレット内に収納さ
れていてもよい。要は、パレット内での部品の収納位置
における把持位置がティーチングポイントとしてティー
チングできるということである。このパレット内での部
品把持位置を台５００上に置いた状態での座標値をティ
ーチングポイントとして与えることは、設計図面上では
可能であるとしても、実際のロボット１０００で動作さ
せると、見当外れの方向にフィンガー３が移動するとい
うことは、第１８図に関連して説明したことである。

〈ティーチングポイント補正の原理〉そこで、設計値（理想的な座標系（ｘ、ｙ。

２、θ））に対して、ロボットの実際の座標系（Ｘ、Ｙ
、Ｚ、ｌがどの程度変形しているか知る必要がある。即
ち、（ｘ＋　ｙ、ｚ＊　θ）に基づいたティーチングポ
イントをどのように、どの程度補正すれば、正確なティ
ーチングポイントが得られるかである。本実施例のオフ
ラインティーチングによれば、部品把持位置（Ｑ＋　、
Ｑ！・・・）の設計上のティーチングポイント（ｘ、ｙ
、ｚ。

θ）が、第６図に示すような補正されたティーチングポ
イント（ｘ、ｙ、ｚ、ｅ）として与えられれば、ロボッ
ト装置１０００の各アームは、あたかも、設計上の直交
座標系に従って運動しているかのように、ロボット座標
系に従って運動する。

さらに、本実施例によれば、ティーチングポイントの補
正方法が明らかになった時点で、この補正方法が、高速
かつ効率的なオフラインティーチング手法を与えている
ことも同時に明らかになるであろう。

さて、第５図にこの補正のための基準となる部材２０を
示す。この部材は、第４図のパレットと外形寸法が同一
であるように第５図では示されているが、外形寸法及び
Ｒ１−Ｒ３の３点の寸法が既知のものであれば、特別な
ものでなくとも構わない。この部材２０を以下、ｒ基準
パレットＪと呼ぶことにする。この基準パレット２０は
第２図の台５００上に、一般に使われるパレット１００
と同じように載置される。

もし、ロボット組立装置１０００の内部の座標系（以下
、ｒロボット座標系１と呼ぶ）が、設計上の座標系（以
下、ｒ相対座標系１と呼ぶ）に対して、平行移動、剪断
１回転拡大等のアフィン変換された関係にあるのならば
（このような仮定は、ロボットアームが曲がる等してい
なければ合理的な仮定である）、そして、この変換マト
リクス（以下、このマトリクスを特とする請求めること
が可能ならば、第４図に示した実際の組立に使用される
パレット１００の設計上のティーチングポイント（これ
は、全て前もって正確に知ることができる）に対して、
前記アフィン変換の変換マトリクスをかけることにより
、ロボット座標系に基づいたティーチングポイントが得
られることになる。

アフィン変換が行なわれても、平面は平面のままに保た
れるということを念頭に入れれば、第５図に示した基準
パレット２０の平面上の３点（点Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３
）を、ロボット装置１０００自身のフィンガー３でポイ
ントして、それらの点のロボット座標系に従った位置デ
ータ、（ＸＲ１，ＹＲｌ、　ＺＲＩ）　〜（ＸＲ３１ＹＲｌ、
　ＸＲ３）を得れば、それらの３点の相対座標系に基づ
いた位置データ（ＸＲＩＩ　Ｖ＊ｒｒ　ＺＲＩ）　Ａ−（ＸＲ３１ｙｎ
ｓ＋　　ＸＲ３）は既知であるから、前記アフィン変換
の変換マトリクスを求めることは可能とな、る。

前記３点をフィンガー３が正確にポイントしたかを検知
することが重要になるが、本実施例では力覚センサ２を
用いることにより、それを実現している。

上記議論は、設計上の理想的な座標系（ｘ。

ｙ、ｚ、　θ）に対して、実際の座標系（Ｘ、Ｙ。

ｚ、ｅ）がどの程度変形しているかということを第７図
に示すように座標変換としてとらえた。もし、使ってい
るフィンガーを回転せずθを一定に保って使用するなら
ば、ティーチングポイントを決定するためには回転座標
値ｅは必要ないから、前記３点測定により得たロボット
座標系による位置情報（ＸＲ１，ＹＲｌ、　　　ＺＲＩ）　　〜　（ＸＲ３，
ＹＲｌ、　　　ＸＲ３）は、ロボット座標系によるティ
ーチングポイントを求めるための情報としては十分であ
る。ところが、ロボット組立装置等では、単にｘＹｚ座
標データ以外に、Ｚ軸周りの回転量ｅがティーチングポ
イントとして大切である。一般に、ロボットに装着され
るフィンガーは、Ｚ軸周りの回転中心に対してオフセッ
トしているから、ｅが決定されないことには、フィンガ
ー３をティーチングポイントにポイントすることはでき
ないからである。ところで、フィンガーをアームに取付
けると、ロボットのアーム駆動系の場合と同じように、
設計上のフィンガー取付は角度に対して、実際の取付は
角度に誤差が生じる。従って、この誤差を見つけること
が、オフラインティーチングを行なう上で不可欠になる
。後に詳しく述べるとして、その取付は誤差は、少なく
とも２つ以上のフィンガービン（第１図のＡ、Ｂ）を結
ぶベクトルを、相対座標系とロボット座標系で求め、こ
れら２つのベクトル（後述のＰとＰ′）の内積からベク
トル間の交角を、位置ベクトルから取付は位置を求める
ものである。

以上の議論をまとめると、本実施例のオフティーチング
方法は第８図に示される。第８図は、横方向を時間の流
れに沿ったシーケンスの流れを示し、縦方向はデータの
流れを示す、！０ち、３つの基準点Ｒ１〜Ｒ８のロボッ
ト座標系による座標値を力覚センサにより測定し、これ
らの座標データと相対座標系による上記３点の座標デー
タとに基づいて、相対座標系からロボット座標系への変
換マトリクスＨを求める。

次に、フィンガーの取付は誤差角度αＯを、ロボット座
標系と相対座標系とに基づいたフィンガービンＡ、Ｂの
座標値から得たベクトルの内積から求める。

次に、実際に使われるパレット（例えば、第４図の如き
もの）の各ティーチングポイントの相対座標系によるデ
ータ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）に対して前記アフィン変換マト
リクスＨをかけて、（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｅ’　）−Ｈ（ｘ、
ｙ、ｚ、　θ）・・・・（１）とし、さらに、 θ＝ｅ’　＋α０　　　　　　　　・・・・（２）とし
て、第６図に概念的に説明するような、最終的に（ｘ、
ｙ、ｚ、ｅ）を求めるものである。

以下、更に詳細にオフラインティーチングについて説明
する。

〈オフラインティーチングシステム〉第１図に本実施例に係るオフラインティーチングシステ
ムの構成を示す。アーム１等は第２図に示したものと同
一である。４は力覚センサ２をフィンガー３に固定する
ためのホールダである。フィンガー３には、１組のフィ
ンガーピンＡ、Ｂが装着されている。力覚センサ２は、
例えば歪ゲージを利用した６軸の力覚センサである。

オフラインティーチングコントローラ６００は力覚セン
サ２とロボットコントローラ１０とに接続されている。

即ち、力覚センサ２の歪ゲージからの出力は増幅器７を
経て、Ａ／Ｄ変換器８によりデジタル値に変換されてＲ
ＡＭＩＩに格納され、ＣＰＵ９によりデータ処理される
。ＣＰＵ９は、ＲＯＭ１２等に格納されたオフラインテ
ィーチングプログラムに従って制御される。このプログ
ラムは後述するように、例えばキーボード１３（若しく
は、所謂不図示のティーチングペンダント）からの入力
に従って、ロボット１０００のアーム５０１，５０２．
１等をインチング動作させる。このインチング動作によ
り、フィンガーピンを基準パレット２０の基準穴位置ま
で移動する。

また前記プログラムは、インチング動作に従って変化す
る力覚センサ２の出力を監視し、フィンガービンが基準
穴の中央に着たことを検知する。

〈基準穴中央の検知〉第５図に示した基準点の座標値をロボット座標系に従っ
て正確に測定することは原理的には困難ではない。例え
ば、先の細いプローブ（不図示）をフィンガーの先端に
設け、このプローブを前記基準点に位置したときの力覚
センサ２の出力変化を監視すればよいからである。とこ
ろが、このような特殊なプローブは正確な位置検知はで
きるものの、実際に使用されるフィンガーとは形状が異
なり、そのために、プローブと実際のフィンガーとの形
状の違いを補正しなければ、オフラインティーチングす
ることは不可能であると共に、このような面倒な操作は
非能率的である。そこで、本実施例では、実際の組立に
用いられるフィンガーを基準点位置検出に援用するもの
であり、そのために、第５図の基準点Ｒ，−Ｒ，は、少
なくともフィンガー３のビンＡ、Ｂの先端が中に入れる
ほどの大きさをもつ円柱状の穴としている。尚、第１図
等に示したようなオフセットしているフィンガーピンを
用いることの利点は、フィンガー３がアーム１の回転軸
に対して傾いているときに、その傾きを補償しながら、
基準穴中央の座標値を求めることができることである。

そこで、このようなピンと基準穴とから、いかにして、
基準点（基準穴の中央で、かつ底に位置する点と定義で
きる）をみつけるかを説明する。

インチングにより、基準穴内にフィンガーピンを挿入す
るということは前述した。その上で、第９Ａ図に示すよ
うに、ｅ方向の角度を一定に保ちながら、インチング動
作により、力覚センサ２の出力を監視しながら、フィン
ガーピンＡ　（Ｂ）が穴の壁に接触する位置を確認する
。同じように、Ｙ方向についても、第９Ｂ図のようにフ
ィンガーピンを移動しながら両方の壁に接触するのを検
知する。この検知は、力覚センサの出力が第１０Ａ図〜
第１０Ｂ図のように、壁に接触した時点で大きく変化す
ることから知れる。そこで、穴壁に接触した時点のロボ
ット座標系での２つの座標値の平均値が、穴の中央の基
準点の座標値を与える。

尚、Ｚ方向については、Ｘ方向に移動させて壁に接触し
た時点で、下方にフィンガーピンを下降させる。そして
、底に接触した時点のＺ座標値を集める。Ｙ方向につい
ても同様にし、計４つのＺ座標値の平均値から、基準点
のＺ座標値を求める。

こうして、一定の回転角ｅでもって、基準点Ｒにフィン
ガーピン先端を位置させるときに、Ｚ軸上にある回転中
心（第１図参照）のロボット座標系での座標値が与えら
れる。このような第９図。

第１０図に示した座標値の測定方法は、本実施例のオフ
ラインティーチングに利用されるのみならず、一般に、
測定対象が傾いている場合の座標値を求めるのに好適で
ある。

〈変換マトリクスの決定〉前述したように、平面は３点が決まれば決定されるから
、相対座標系とロボット座標系での３点の位置座標から
、この２つの座標系間の変換マトリクスＨが求められる
。第１１Ａ図、第１１Ｂ図は、相対座標系とロボット座
標系の食い違いを具体的に表わしたものであり、前者は
平行移動の関係を、後者は平行移動に剪断が加わったも
のである。第１１Ａ図のような平行移動に対しては、前
記３点の座標値の差からΔＸ、ΔＹが容易に求めること
ができ、この補正値からオフラインティーチングにより
正しいティーチングポイントを得ることは容易である。

第１１Ｂ図のような場合には、第１９Ａ図に示したよう
な平行移動処理と第１９Ｂ図に示したような剪断処理と
、第１９Ｆ図のようなＺ軸周りの回転処理の組合せであ
るから、これらの図に示したマトリクス要素が分れば、
まず、第ｔｔＣ図に示したように平行移動を行ない、第
１１Ｄ図のように回転処理を行ない、その上で剪断処理
を行なえば、第１１Ｅ図のように両者は重なることにな
る。従って、このような変換マトリクスを求めれば、ロ
ボット座標系によるティーチングポイントは簡単に求ま
ることになる。

第１２Ａ図は、このような変換マトリクスを演算するた
めの制御プログラムのフローチャートである。ステップ
Ｓ２では、アーム１の回転角度ｅを任意のオフセット角
θ０にセットする。ステップＳ４では、フィンガーピン
Ａを１つの基準穴位置までインチングにより移動させ、
ステップＳ６で、前述した第９図等のような手法により
、その基準穴の中心座標を求める。尚、第１３Ａ図及び
第１４Ａ図にフィンガーピンＡが基準穴Ｒ１の中央をポ
イントするときの状態を示す、このときの回転中心のロ
ボット座標系における座標値が、（ＸＲＩＡ　、　ＹＲ
ＩＡ　、　ＺＲＩＡ　、　ｅｏ　）であったとする。

次にステップＳ８で、回転角θを（ｅｏ＋１８０）度に
セットする。即ち、アーム１をｅｏの位置からさらに半
回転させる。次に、ステップＳ１０で、フィンガービン
Ａを基準穴Ｒ，の中心に置いたときの回転中心の座標値
を求める。このときに得た座標値を、（Ｘ’ＲＩＡ、　Ｙ”ＲＩＡＩ　Ｚ’ＲＩＡＩ　ｅｏ”
１８０）とする。この状態を第１３Ｂ図及び第１４Ｂ図
に示す。かくして、フィンガーＡが回転中心に対してオ
フセットしているときでも、ステップＳ１２で回転中心
が基準穴Ｒ１をポイントするときの、ロボット座標系に
よる座標値が、・・・・（３）と得られる。即ち、第１３Ｃ図に対応する第１４Ｃ図か
ら明らかなように、上記座標値をティーチングポイント
として与えると、回転中心が基準穴Ｒ１上に来るように
、ロボットのアームの運動をロボットコントローラ１０
が制御する。ステップＳ２〜ステツプＳ１２の動作は基
準パレット２０の３点（Ｒ１〜Ｒｓ）の全てに対して行
なう。角度ｅ０のときの基準点Ｒ２，Ｒ３をフィンガー
ピンＡで探って得た座標値は夫々、（ＸＲ２Ａ　＊　Ｙ　Ｒ２Ａ　＋　Ｚ　Ｒ２Ａ　＋　ｅ
Ｏ）（ＸＲ３Ａ　＋　ＹＩＩＩＡ　＋　ＺＲ３Ａ　ｒ　
ｅａ　）であり、（Ｘ’１１２Ａ、　Ｙ”Ｒ２Ａ、　Ｚ’１１２Ａ、　ｅ
ａｔ　８０　）（Ｘ’Ｒ３Ａ＋　　Ｙ’Ｒ３Ａ＋　　Ｚ
’Ｒ３Ａ＊　　θｏ＋　１　　ａ　　ｏ　　）る。また
、回転中心が点Ｒ，，Ｒ，上にあるときは、・・・・（４）・・・・（５）のロボット座標値が得られる。尚、Ｒ２，Ｒ３に関して
は、ｅｏの状態で座標値を求め、フィンガピンＡのｅｏ
でのＲ＋の座標値と（３）式との関係から、平行移動に
より求めても同じである。

次にステップＳ１６で、設計上の点Ｒ８〜Ｒ３に回転中
心が位置したときの、相対座標系上での座標値を、外部
からＲＡＭに人力する。このような値は、台５００　（
第２図）に基準パレット２０を置いたときの設計上の座
標値である。台５００の設計上の位置データは既知であ
るからである。

そこで、これら基準点Ｒ１−Ｒ５の相対座標系上の座標
値を、（ＸＲＩＩ　ｙＲｌｌ　　Ｚ＊１＋　ｅｏ　）　・・・
・・・（６）（Ｘ　Ｒ２＋　ｙＲ２，Ｚ　Ｒ２＋　ｅｏ
　）　””　（７）（Ｘ　Ｒ３＋　’／　Ｒ３＋　　Ｚ
　Ｒ３＋　　θ０）・・・・・・（８）と表わすと、こ
れらを座標軸の原点からＲ１〜Ｒ３への各々のベクトル
とすれば、例えば（６）式のベクトルは、（３）式のベ
クトルに第１９図のようなアフィン変換を施したもに他
ならないから、上記変換のマトリクス要素を逆に演算で
きることになる。即ち、ステップＳ１８の変換マトリク
スの要素演算は、（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ）”Ｈ”　（ｘ、ｙ、Ｚ、θ）から方
程式を解いて、マトリクスの係数を求めるのである。

くフィンガー取付は角度の測定〉ロボットのアーム１がその軸まわりに全く回転しないな
らば、上記変換マトリクスを求めることをもって、オフ
ラインティーチングに必要なデータは揃うことになる。

アーム１が回転しない場合は、フィンガーの取付は角度
が問題にならないからである。しかし、実際には、多く
のロボット装置では、アームはθ方向に回転するから、
回転角のティーチングも重要である。

そこで、第１２Ｂ図に従って、この取付は角度演算の制
御プログラムを説明する。まずステップＳ２０で、回転
角ｅをｅｏにセットし、フィンガーピンＢを基準穴Ｒ１
にもっていく。ステップＳ２４では、基準穴の中心にフ
ィンガービンがあるときの回転中心の座標値を求める。

この状態を第１３Ｄ図、第１４Ｄ図に示す。このときの
回転中心の座標を、（ＸＲＩＢ　、　ＹＲＩ！ｌ　、　ＺＲＩＩＳ　、　ｅ
ｏ　）とすると、第１４Ａ図と第１４Ｄ図の状態を重ね
合せて示した第１５図においてベクトルＰ、Ｐ。

（＝Ｐ）と座標軸との交角は、ロボット座標系における
フィンガー３の取付角度を表わす。そして、このベクト
ルＰ、Ｐ、はロボット座標系において、なる値を有する。同じ考えに立って、相対座標系におけ
る、２点（Ｘ　ＲＩＡ　＋　’／　ＲＩＡ　＋　ｚＲＩＡ　＋　
θ０）（Ｘ　ＲＩＢ　＋　’／　ＲＩＢ　＋　Ｚ　Ｒ１
［１ｒ　００）を結ぶベクトルＰ’ＩＰ’２（＝Ｐ’　
）は、で表わされ、このＰ′に前記求めた変換マトリク
スＨをかけたＨＰ’はロボット座標系によるベクトルＰ
に一致する筈であるが、フィンガー３の製造交差、取付
は誤差等により実際には、Ｐ　≠　ＨＰ’ である。ところで、この上記の誤差等はアーム１のＺ軸
周りの誤差としてしか表われない。従って、第１６Ａ図
、第１６Ｂ図に示すようにその誤差角度をα０とすれば
、（Ｐ、ＨＰ’　）＝　　１ＰＩＩＨＰ’１ｃｏｓａ。

である。

ところで、（Ｐ、ＨＰ’　）は前記座標値による内積で
表わされ、演算可能である。また、　ＩＰ＋及びＩＨＰ
′１は既知であるから、上記式より、フィンガー３の取
付は誤差角α。が、として、ステップＳ２６で求められる。

尚、第１２Ｂ図のプログラムはロボット装置１０００に
て実際に使用される全てのフィンガーに対して適用され
る。

〈ティーチングポイントデータ生成〉このデータ作成手順は第１２Ｃ図で示される。

基準パレットと実際に使用されるパレットとの相対的位
置関係は、第１７図のように基準点Ｒと実際の部品把持
位置とのｘ、ｙ、ｚ方向の距離として前もって与えられ
るから、台５００に置いた状態でのこのような位置デー
タを、ステップＳ３０で入力する。ステップ３３２では
、実際のパレット内の部品把持位置の座標値に対し、（
１）式に示したように第１２Ａ図で求めた変換マトリク
スをかける。ステップＳ３４では、第１２Ｂ図のプログ
ラムで求めた当該フィンガーの取付は角度誤差α。によ
り、ｅを（２）式に従って補正する。

ステップ３３６では、こうして補正したティーチングポ
イントの（ｘ、ｙ、ｚ、ｅ）をロボットコントローラ１
０に出力する。

ステップ３３２〜ステツプＳ３８のループで、１つのパ
レットの全てのティーチングポイントを求め補正を施す
。１つのパレットについて終了したら、ステップＳ３０
〜ステツプＳ４０のループで、このロボット装置に使用
される全てのフィンガーについてのティーチングポイン
トを計算し、ロボットコントローラ１０に送る。１つの
基準パレットを元にして得た変換マトリクスを、他のフ
ィンガー、他のパレットに適用できるのも、同じロボッ
ト装置を使用する限り、ロボット座標系と相対座標系と
の間の対応関係は一意的であるからである。

〈実施例の効果〉こうして、ロボットコントローラには、１つの製品を組
立てるのに必要な全ての部品、フィンガーについてのテ
ィーチングポイントが教え込まれたことになる。そして
、そのティーチングポイントも、当該ロボット組立装置
に特有な交差を補正されたものであり、正確である。ま
た、１つの基準パレットの測定から得た変換マトリクス
により、実際に使用するパレットのフィンガー把持位置
のティーチングポイントが全て高速に演算できることに
なる。

［発明の効果］以上説明した如く本発明の位置決めデータの補正方法の
１つの構成によれば、設計上の位置データが実際の位置
決め装置に正確に対応した位置決めデータに補正される
。

他の構成によれば、上記発明の効果に加えて、さらに回
転座標の補正も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をオフラインティーチングシステムに適
用した場合の該システムの構成図、第２図は上記実施例
のオフラインティーチングシステムが利用されるロボッ
ト組立装置の斜視図、第３図は第２図ロボット組立装置に使用される部品収容
パレットの斜視図、第４図はそのパレットの一態様を示す平面図、第５図は
基準パレットの平面図、第６図は設計上のティーチングデータと補正後のそれと
の関係を示す図、第７図はロボット座標系と基準パレットの相対座標系と
の関係を示す図、第８図は実施例のオフラインティーチング方法の概略シ
ーケンスを説明する図、第９Ａ図、第９Ｂ図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図は基準穴
の中央位置の求め方を説明する図、第１１Ａ図〜第１１
Ｅ図は座標系同士を一致させるどきの概念を説明する図
、第１２Ａ図〜第１２Ｃ図はオフラインティーチングの制
御に係るプログラムのフローチャート、第１３Ａ図〜第
１３Ｃ図、第１４Ａ図〜第１４Ｃ図は回転中心の位置座
標を求める手法を説明する図、第１３Ｄ図、第１４Ｄ図、Ｎ１５図、第１６Ａ図、第１
６Ｂ図はフィンガーの取付は角度誤差を求める手法を説
明する図、第１７図は基準パレットと使用されるパレットとの相対
位置関係を説明する図、第１８図は設計上の位置と実際の位置の誤差発生を説明
する図、第１９Ａ図〜第１９Ｇ図は変換マトリクスを説明する図
である。図中、１・・・Ｚ軸アーム、２・・・力覚センサ、３・・・フ
ィンガー、４・・・ホールダ、７・・・増幅器、８・・
・Ａ／Ｄ変換器、９・・・ＣＰＵ、１０・・・ロボット
コントローラ、１１　・　ＲＡＭ、１２・　ＲＯＭ、１
３−・・キーボード、２０・・・基準パレット、１００
・・・使用パレット、５００・・・パレット台、５０１
−・・Ｘ釉アーム、５０２・・・Ｙ軸アーム、５０３・
・・予備フィンガー懸架台、５０４・・・組立台、６０
０・・・オフラインティーチングコントローラ、１００
０・・・ロボット組立装置、Ａ、Ｂ・・・フィンガーピ
ン、ＭＲＩ〜ＭＲ３川サーボモータ、Ｒ１−Ｒ３・・・
基準点（穴）である。第１図第２図第４図第７図第９Ａ図　　　　　　第９８図Ｙ第１０８図第１１Ａ図第１１Ｄ図第１１Ｅ図第５１２Ａ図 θ＝００ぺ１（ＸＲＩＡ、ＹＲＩＡ、ＺＲＩＡ、　ｅｏ　）第１３４
図 θ＝ｅｏ＋１８０’ （ン（ｐ＋ａ、Ｙｉｑ＋ａ、Ｚｉ＋ａ、　θｏ＋ｌ８０
）第１３Ｂ図 θ＝θ。第１３Ｄ図 ×く＋匡？　　　　　−α 第１５図第１７図第１６Ａ図ス第１６８図第１８図平竹杼動第１９Ａ図ぜ　　ん　　断第１９８図拡大、糊小１反転（スケール支換）第１９ｃ図ｘ軸の！ｂりの回転ｙ軸のまわりの回転Ｚ軸の；ありの回転第１９Ｆ図第１９Ｇ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に基準座標系を有し、前記内部基準座標系に
よつて表わされる位置にまで、被移動部を移動させる位
置決め部を有してなる装置において、基準となる平面を有した基準物について、前記平面を決
定する３点の前記内部基準座標系によつて表わされる位
置データを、これらの３点位置に前記被移動部を移動さ
せることにより、測定する測定工程と、前記３点位置の外部の相対座標系によつて表わされる座
標データと、前記測定により求められた内部基準座標系
による前記３点の位置データとに基づいて、前記外部相
対座標系から内部基準座標系への変換マトリクスを求め
る演算工程と、前記外部相対座標系による任意の位置デ
ータを上記変換マトリクスにより前記内部基準座標系に
よる位置データに変換する変換工程とからなることによ
り、外部の相対座標系によつて表わされる位置データを上記
内部基準座標系による位置データに補正することを特徴
とする位置決めデータの補正方法。
（２）前記測定工程は、前記被移動部の先端に設けられ
たプローブであつて、力覚センサに接続されたところの
プローブを用いて位置測定する事を特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の位置決めデータの補正方法。
（３）前記基準物上の３点は、所定の深さ、半径を有す
る円柱状の穴であり、前記測定工程は、前記プローブを上記穴内に移動する工程と、この穴内で
前記プローブを穴の壁面に接触にするように移動しつつ
、前記力覚センサ出力を監視し、この力覚センサの出力
変化位置での前記基準座標系の座標データを複数集める
工程と、これらの複数個の座標データに基づいて前記被移動部の
移動中心の座標データを演算する工程とからなり、この
移動中心の座標データを前記３点の基準座標系による位
置データとする事を特徴とする特許請求の範囲第２項に
記載の位置決めデータの補正方法。
（４）内部に、回転中心の周りの回転角度座標を含む３
次元の内部基準座標系を有し、前記内部基準座標系によ
つて表わされる位置にまで、被移動部を移動させる位置
決め部を有してなる装置において、基準となる平面を有した基準物について、前記平面を決
定する３点の前記内部基準座標系によつて表わされる位
置データを、これらの３点位置に前記被移動部を一定の
回転角度を保持しつつ移動させることにより、測定する
第１の測定工程と、これらの３点位置のうちの少なくと
も１点に前記被移動部を前記一定の回転角度にさらに所
定の位相偏差をもたせた回転角度を保持しつつ移動させ
ることにより、前記３点のうちの少なくとも１点の前記
内部基準座標系によつて表わされる位置データを測定す
る第２の測定工程と、外部の相対座標系であつて、前記回転中心の周りの回転
角度座標を含む３次元の相対座標系によつて表わされる
前記３点の座標データと、前記第１と第２の測定により
求められた内部基準座標系による前記３点の位置データ
とに基づいて、前記外部相対座標系から内部基準座標系
への変換マトリクスを求める演算工程と、前記外部相対座標系による任意の位置データを上記変換
マトリクスにより前記内部基準座標系による位置データ
に変換する変換工程とからなることにより、外部の相対座標系によつて表わされる位置データを上記
内部基準座標系による位置データに補正することを特徴
とする位置決めデータの補正方法。
（５）前記所定の位相偏差は１８０度である事を特徴と
する特許請求の範囲第４項に記載の位置決めデータの補
正方法。
（６）前記被移動部の先端には、回転軸に対してオフセ
ットを設けられたところの第１と第２のプローブが、力
覚センサに接続された状態で設けられており、これらの
プローブは所定の位相角度で互いに前記回転軸周りに対
向しており、前記基準物上の３点は、所定の深さ、半径を有する円柱
状の穴であり、前記第１と第２の測定工程は、前記第１のプローブを上記穴内に移動する工程と、この穴内でこの第１のプローブを穴の壁面に接触にする
ように移動しつつ、前記力覚センサ出力を監視し、この
力覚センサの出力変化位置での前記基準座標系の座標デ
ータを複数集める工程と、これらの複数個の座標データ
に基づいて前記被移動部の移動中心の座標データを演算
する工程とを含み、更に、前記第２のプローブを前記所定の位相角度回転さ
せた状態で、前記３つの穴のいずれか１つの位置データ
を測定する第３の測定工程を含む事を特徴とする特許請
求の範囲第２項に記載の位置決めデータの補正方法。