JPH0355184A - Industrial robot - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate location at an instruction point by furnishing No.1 calculating part which expresses the position and direction of a tool coordinate system, determined for each provisional instruction data, by a coordinate conversion matrix in the form converted into the position and direction in the robot coordinate system. CONSTITUTION:No.1 calculating part determines the coordinate conversion matrix which prescribes the relation with the tool coordinate system in which the direction of a tool 2 installed at the tip of the movable part of a robot 1 is made one axis, and the position and direction of the tool coordinate system determined for each provisional instruction data are expressed by the coordinate conversion matrix in the form converted into the position and direction in the robot coordinate system. Then the space to be taken at reproducing is entered in the coordinate conversion matrix, and the tool coordinate system after the tool tip has moved is expressed with coordinate matrix by a No.2 calculating part. Thereafter the coordinate conversion matrix is inversively converted, and the position and attitude of the tool coordinate system after motion of the tool tip in the robot coordinate system are determined as normal instruction data by No.3 calculating part.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は産業用ロボットに係り、特に、塗装用ロボット
などのように、ロホットのツール先端とワークとの間の
距離が製品の完或度に重要な影響を及ぼす場合に適用し
て好適な教示データ作成法に関する。Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention relates to industrial robots, and in particular, in robots for painting, etc., the distance between the tip of a rotary tool and a workpiece is determined by the degree of completion of the product. This invention relates to a teaching data creation method suitable for application in cases where it has a significant influence on the data.

「従来の技術」 塗装用ロボットにおいては、ガン先端とワークとの間の
距離を所定の値に保ちながら塗装を行わせることか、良
好な品質の塗装を行う上できわめて重要である。そのた
めに従来は、第ｌ１図に示すように、塗装ガン２の先匍
１１１に教示用治具４を設け、ガン先端とワーク３との
間の距離ｅを一定に保つように教示している。この距離
Ｑは、ロボットに動作プログラムを教示する人間の経験
に基づいて、最適な値となるように調整する。``Prior Art'' In a painting robot, it is extremely important to maintain the distance between the gun tip and the workpiece at a predetermined value in order to perform painting with good quality. To this end, conventionally, as shown in FIG. 11, a teaching jig 4 is provided at the tip end 111 of the coating gun 2, and the teaching jig 4 is taught to keep the distance e between the gun tip and the workpiece 3 constant. . This distance Q is adjusted to an optimal value based on the experience of humans who teach motion programs to robots.

また、ワーク３が平面形状の場合に限っては、ロボット
を中心とする直交座標系（ロボット座標）において、教
示データを平行シフトすることにより、ガン先端とワー
ク３との間の距離を所望の値にすることもで可能である
か、任意形状のワークについて、このような演算を行な
うものは存在しない。In addition, only when the workpiece 3 has a planar shape, the distance between the gun tip and the workpiece 3 can be set to the desired distance by parallelly shifting the teaching data in the orthogonal coordinate system (robot coordinates) centered on the robot. It is possible to convert it into a value, or there is no method that performs such calculations on workpieces of arbitrary shapes.

「発明が解決しようとする課題」 このように、従来技術では、任意曲面のワークに沿って
一定の距離を保ちながらガン先端を移動させることは困
難であった。``Problem to be Solved by the Invention'' As described above, in the conventional technology, it is difficult to move the gun tip while maintaining a constant distance along a workpiece having an arbitrary curved surface.

また、塗装条件の変更により、ガン先距離を変更するよ
うな場合、教示データを一つ一つ修正しなければならな
いといった問題点があった。例え３ ば、ガン先端からワーク３までの距離を４００ｍｍとし
て教示したデータによってロ小ツ１・を再生ずる際に、
塗装確認によって塗装品質が不可であると判断された場
合、ガン先端位置をワークに近づけたり、遠ざけたりす
ることによって解決できる場合がある。このような場合
、従来ては、１ポイントごとに教示データを修正してい
かなくてはならず、修正に多大な工数を要していた。Furthermore, when changing the gun tip distance due to a change in painting conditions, there is a problem in that the teaching data must be corrected one by one. For example, when reproducing a small piece 1 using the data taught assuming that the distance from the gun tip to the workpiece 3 is 400 mm,
If the coating quality is determined to be unacceptable after coating confirmation, the problem may be resolved by moving the gun tip closer to or farther away from the workpiece. In such a case, conventionally, the teaching data had to be corrected point by point, which required a large amount of man-hours.

「課題を解決するための手段」 上記問題点を解決するために、この発明は、ロボット本
体と、該ロボット本体を制御するコントローラとを有す
る産業用ロボットにおいて、ツール先端をワークに密着
させた状態、あるいは一定量離した状態で教示した仮教
示データを記憶する記憶手段と、 ツール先端とワークとがロボット再生時にとるべき間隔
を入力する人力手段と、 ロボット可動部先端に設けられたツールの方向を１つの
軸とするツール座標系とロホ・ノト本体に関するロボッ
ト座標系との関係を規定する座標変４ 換マトリックスを求め、前記各仮教示データごとに定ま
るツール座標系の位置と方向を、ロボノ１・座標系にお
ける位置と方向に変換した形で前記座標変換マＩ−　’
ｌｊックスによって表現する第１演算部と、 前記再生時にとるべき間隔を前記座標変換マトリックス
に入れて、ツール先端移動後のツール座標系を前記座標
マトリックスによって表現する第２演算部と、 該座標変換マトリックスを逆変換してロボッ１・座標系
におけるツール先端移動後のツール座標系の位置と姿勢
とを正規の教示データとして求める第３演算部と を具備することを特徴とする。"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the present invention provides an industrial robot having a robot body and a controller for controlling the robot body, in which a tool tip is brought into close contact with a workpiece. or a storage means for storing provisional teaching data taught in a state where the tool tip and the workpiece are separated by a certain amount, a manual means for inputting the distance that the tip of the tool and the workpiece should take when reproducing the robot, and a direction of the tool provided at the tip of the robot movable part. A coordinate transformation matrix that defines the relationship between the tool coordinate system with Rho-Noto as one axis and the robot coordinate system regarding the Roho Noto body is determined, and the position and direction of the tool coordinate system determined for each provisional teaching data are determined by the robot robot. 1. The coordinate transformation map I-' is converted into the position and direction in the coordinate system.
a first calculation section that expresses the coordinate transformation by the coordinate transformation matrix; The present invention is characterized by comprising a third calculation unit that inversely transforms the matrix and obtains the position and orientation of the tool coordinate system after the tool tip has moved in the robot 1 coordinate system as regular teaching data.

「作用」 上記手段によれば、教示時に、ツール（ガン）先端を任
意曲面に垂直に押しあてて、教示点を教えることによっ
て、任意曲面の形状をとらえ、仮教示データとして記憶
する。ツールの軸は、ツール座標系の一つの軸をなして
いるので、ツールを軸方向（ツール方向）にずらすこと
で、任意曲面に垂直な方向に一定距離シフトすることが
できる。"Operation" According to the above means, at the time of teaching, the tip of the tool (gun) is pressed perpendicularly to the arbitrary curved surface to teach the teaching point, thereby capturing the shape of the arbitrary curved surface and storing it as temporary teaching data. Since the axis of the tool constitutes one axis of the tool coordinate system, by shifting the tool in the axial direction (tool direction), it is possible to shift a certain distance in the direction perpendicular to the arbitrary curved surface.

言い換えれば、ツール座標系を平行移動することによっ
て、ワークとツール先端との距離を一定に保った教示デ
ータが作成される。In other words, by moving the tool coordinate system in parallel, teaching data is created in which the distance between the workpiece and the tool tip is kept constant.

また、ワークとツールとを離した状態で教示したときの
距離を記憶しておけば、個々の教示データについて修正
しなくとも、」二記距離を一括して変更することができ
る。Furthermore, by storing the distance when teaching is performed with the workpiece and tool separated, the distances can be changed all at once without modifying each individual teaching data.

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。"Example" Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施例１ まず、第１図を参照して、ロボットのツール座標系につ
いて説明する。ツール座標系は、ガンなどのツールの軸
を一つの軸とする座標系であり、任意局面に対してツー
ルを垂直に移動させる場合の計算を簡単化するための座
標系である。Embodiment 1 First, the tool coordinate system of the robot will be explained with reference to FIG. The tool coordinate system is a coordinate system in which the axis of a tool such as a gun is one axis, and is a coordinate system for simplifying calculations when moving the tool perpendicularly to an arbitrary situation.

第１図のロボット機構において、アーム先端点をＡ１手
首先端をＢ１ツール（ガン）先端をＴと？る。また、そ
れぞれに直角座標系を設け、これらをΣ４，Σ８，Σ７
とする。ここで、Σ７は、ツール座標系てあり、次のよ
うに定義される。すなわち、ツール（この場合は、塗装
用ガン）２の先端を原点ＯＴとし、ツール２の軸をＸＴ
軸、ツール２の静止位置垂直上方向をＺＴ軸、これらと
直交する方向をＹＴ軸とする。このように定義すること
によって、ツール２の位置・姿勢は、ロボッ１・座標系
Σ■から見たツール座標系Σ７の原点ＯＴの位置、およ
びＸＴ，　ＹＴ＋　　ＺＴ軸方向の単位ヘクトルの方向
で表わされる。つまり、ツール座標系からロホット座標
系への座標変換７１・リックスＲ７１Ｔか分かれば、ツ
ール２の位置姿勢か求まる。ここで、座標変換マトリッ
クスＲＴｏの右下の添字（Ｔ）は変換前の座標系（ツー
ル座標系）を示し、左肩部（Ｒ）は変換後の座標系（ロ
ボット座標系）を示すものとする。この座標変換マトリ
ックスは、４×４のマトリックスである。この種の４×
４の座標変換マトリックスＴは、３Ｘ３の回転マトリノ
クスＲと、位置ベクトルＰとから次のように表わ７ される。In the robot mechanism shown in Figure 1, the tip of the arm is A1, the tip of the wrist is B1, the tip of the tool (gun) is T? Ru. In addition, a rectangular coordinate system is provided for each, and these are Σ4, Σ8, Σ7
shall be. Here, Σ7 is in the tool coordinate system and is defined as follows. In other words, the tip of the tool (in this case, the painting gun) 2 is the origin OT, and the axis of the tool 2 is XT.
The vertically upward direction of the rest position of the tool 2 is the ZT axis, and the direction perpendicular to these is the YT axis. With this definition, the position and orientation of the tool 2 can be expressed by the position of the origin OT of the tool coordinate system Σ7 as seen from the robot 1 and the coordinate system Σ It will be done. In other words, if the coordinate transformation 71/Rix R71T from the tool coordinate system to the Rohot coordinate system is known, the position and orientation of the tool 2 can be determined. Here, the subscript (T) at the bottom right of the coordinate transformation matrix RTo indicates the coordinate system before transformation (tool coordinate system), and the left shoulder (R) indicates the coordinate system after transformation (robot coordinate system). . This coordinate transformation matrix is a 4×4 matrix. This kind of 4×
The coordinate transformation matrix T of 4 is expressed from the 3×3 rotation matrix R and the position vector P as follows.

ロボット座標系から見たＸＴ，　ＹＴ，　　ＺＴ軸方向
の単位ベクトルをｕ，ｏ，　Ｗとすれば、回転マトリッ
クスＲは、Ｒ−Ｃｕ　　ｖ　　ｔｏ）となる。If the unit vectors in the XT, YT, and ZT axis directions as seen from the robot coordinate system are u, o, and W, then the rotation matrix R becomes R-Cu v to).

回転マトリックスＲは、３×３のマトリックスで９項か
らなるが、単位ベク１・ルであるｕ，０，Ｗが直交して
いるという条件から、独立な変数は３つとなる。The rotation matrix R is a 3×3 matrix consisting of nine terms, but there are three independent variables because the unit vectors u, 0, and W are orthogonal.

同様に、各直角座標系Σヶ，Σ８，Σ０からロボット座
標系Σ８への座標変換マトリックスを次のように定義す
る。Similarly, the coordinate transformation matrix from each rectangular coordinate system Σ, Σ8, Σ0 to the robot coordinate system Σ8 is defined as follows.

８ ここで、第ｌ図に示すように、ロボッ１・１の各リンク
の長さをｒ１〜ｒ４、ロボット関節角を０１〜θ８、そ
のベクトル表示をθ一（θ，〜θｅ）Ｔとし、さらに、
単位ベクトルｎの軸回りの回転角度θ。8 Here, as shown in Figure 1, the length of each link of the robots 1 and 1 is r1 to r4, the robot joint angle is 01 to θ8, and the vector representation is θ-(θ, ~θe)T, moreover,
Rotation angle θ around the axis of unit vector n.

の回転をＲｏｔ［：ｎ，　　θ。〕と表現すると、次の
関係式が成立する。The rotation of Rot[:n, θ. ], the following relational expression holds true.

Ｒ　Ａ−Ｒ　ｏ　ｔ　（　Ｚ　＋θ，）　・Ｒｏｔ（Ｙ
，−（θ２−　（３　３））””　ＣｕＡＩＪ　Ａ　ｔ
ｌＪｎ：１ Ｓ．一ｓｉｎθ１ Ｃ．＝ｃｏｓθｌ Ｓｔ−３＝ｓｉｎ（θ，一θ３） Ｃ，．＝ｃｏｓ（θ２−０３） Ｒ　ａ　＝　Ｒ　ｏ　ｔ　（　Ｚ　　θ，）　・Ｒｏｔ
（Ｙ，一〔ｕｎ　（ｊｎ　Ｗｅ） ＰＢ＝　ＰＡ＋　ｒ　３＋　’　ｕａ ｒｆｆｉ２　°　ＩＩ）Ｂ （ｉ−１ （θ， （ ６） θ３＋θ４）） ７？．＝ＲＢ＋ＲＯｔ（Ｚ，　　θｓ）　６　Ｒｏｔ（
Ｘ，　　θ６）＝　（（７．Ｔ　ＵＴ　ＩＩ）Ｊ ＰＴ＝　Ｐ　Ｂ十ｒ　４　’　ｕ　Ｔ このように、ロボット関節角θから座標変換マトリック
スＲＴ１を求める変換ＲＴ７−ｆ（θ）を正変換、その
逆のθ一ｆ−１（ＲＴＴ）を逆変換と呼ぶ。R A−Rot (Z +θ,) ・Rot(Y
,-(θ2- (3 3))”” CuAIJ A t
lJn:1S. - sin θ1 C. =cosθl St-3=sin(θ, -θ3) C,. = cos (θ2-03) Ra = Rot (Z θ,) ・Rot
(Y, one [un (jn We) PB= PA+ r 3+ ' ua rffi2 ° II) B (i-1 (θ, (6) θ3+θ4)) 7? ．． =RB+ROt(Z, θs) 6 Rot(
X, θ6)= ((7.T UT II) J PT= P B0r 4' u T In this way, the transformation RT7-f(θ) for obtaining the coordinate transformation matrix RT1 from the robot joint angle θ is transformed into a positive transformation, The opposite, θ-f-1 (RTT), is called inverse transformation.

一般に、正変換は一意的に求まるが、逆変換は多価関数
となり、多数個の解の中から一つの解を選択する必要が
ある。このために、座標変換マトリックスｌＩＴ７に近
い座標変換マトリックスを与えるロボット関節角が既知
であるとすると、第１図に示すような自由度構成のロボ
ットでは、解析的に逆変換が求まることが知られている
。ここでは式の導出は省略し、 θ＝ｆ引（ＩＩＴ丁） と一般的に表記する。Generally, a forward transformation can be found uniquely, but an inverse transformation is a multivalued function, and it is necessary to select one solution from among many solutions. For this reason, assuming that the robot joint angles that give a coordinate transformation matrix close to the coordinate transformation matrix lIT7 are known, it is known that for a robot with a degree of freedom configuration as shown in Fig. 1, the inverse transformation can be found analytically. ing. Here, the derivation of the formula is omitted, and it is generally written as θ=f(IIT-d).

第２図は、塗装ロボットＩによるワーク（被塗装物）３
への塗装作業をモデル化したものである。Figure 2 shows workpiece (object to be painted) 3 by painting robot I.
This is a model of the painting process.

塗装ロボット１は、第１図のロボット１をモデル？した
もので、アーム中心軸と関節部だけを表わすスケルトン
モデルである。塗装口ポソ１・１の手首先端には塗装ガ
ン２が搭載されている。Is painting robot 1 modeled after robot 1 in Figure 1? This is a skeleton model that only shows the arm's central axis and joints. Painting gun 2 is mounted on the tip of the wrist of painting port Poso 1.1.

この塗装ガン２の狙い方向の延長線」二に、ワーク４上
の狙い点Ｐ１がある。塗装ガン２先６Ｈ７４点と、ワー
ク４上の狙い点Ｐ，との間の距離をＱ１とする。The target point P1 on the workpiece 4 is located on the extension line of the aiming direction of the coating gun 2. Let Q1 be the distance between the point 6H74 at the tip of the painting gun 2 and the target point P on the workpiece 4.

この距離Ｑｌは、塗装条件により決まり、同一の塗装作
業中では、ほぼ一定に保つことが望ましい。This distance Ql is determined by the painting conditions, and is preferably kept approximately constant during the same painting operation.

第３図は、この実施例による教示方法を示すものである
。この教示方法では、狙い点Ｐ．と塗装ガン２の先端間
との距ｌ！ｌｌｃ０．１をＯとし、ガン２の先端をワー
ク３の狙い点Ｐ■に直接接触させ、そのときのガン２の
姿勢を記憶装置に記憶する。このように、本実施例では
、塗装条件によらず、ガン２の先端を常にワーク３の狙
い点Ｐｌに接触させて、塗装プログラムの仮教示点を教
示する。FIG. 3 shows the teaching method according to this embodiment. In this teaching method, the target point P. and the distance l between the tip of paint gun 2! Ilc0.1 is set to O, the tip of the gun 2 is brought into direct contact with the target point P■ of the workpiece 3, and the attitude of the gun 2 at that time is stored in the storage device. In this way, in this embodiment, the tip of the gun 2 is always brought into contact with the target point Pl of the workpiece 3, regardless of the coating conditions, and the temporary teaching point of the coating program is taught.

その後、ガン２の先端とワーク３との間の距離Ｑをロホ
ノ１・コントローラに人力し、記憶されている仮教示点
（ガン２の先端とワーク３との間の距離Ｏの塗装プログ
ラ１，　）を自動変換し、ガン２１１ の先端とワーク３との距離が入力された距離Ｑとなるよ
うにする。After that, the distance Q between the tip of the gun 2 and the workpiece 3 is manually entered into the Rohono 1 controller, and the stored provisional teaching point (painting program 1 of the distance O between the tip of the gun 2 and the workpiece 3, ) is automatically converted so that the distance between the tip of the gun 211 and the workpiece 3 becomes the input distance Q.

言い換えれば、距離ｇ−ｏとして、ロホットの関節角ｅ
（ｉ）一（θ，（ｉ），θ２（＋），・・・，θ。（ｉ
））Ｔを教示し、これを仮教示点θ（ｉ）（ｉ＝ｌ，２
，・・・・Ｉ　ｅｎｄ）として記憶し、次いで、所定の
距離Ｑを入力し、ガン２の先端をワーク３から距離ｅだ
け引き離したときのロボット関節角を正規の教示点とす
る。以下、仮教示点から正規の教示点への変換方法を、
第４図〜第６図に示すフローチャートによって説明する
。In other words, as the distance go, Lohot's joint angle e
(i) one (θ, (i), θ2(+), ..., θ. (i
)) T is taught, and this is set as a temporary teaching point θ(i) (i=l,2
, . . . I end), then input a predetermined distance Q, and set the robot joint angle when the tip of the gun 2 is separated from the workpiece 3 by a distance e as the regular teaching point. Below is the method for converting temporary teaching points to regular teaching points.
This will be explained with reference to flowcharts shown in FIGS. 4 to 6.

第４図は教示時の動作フローである。まず教示点番号ｉ
を１に初期化する（ステソプＳＰＹ）。FIG. 4 is an operational flow during teaching. First, teaching point number i
Initialize to 1 (Stethop SPY).

次いで、ロポソト１のガン２の先端が狙いの位置へ移動
されたならば（ステップＳＰ２，ＳＰ３）、そのときの
ロホット関節角データθ（ｉ）を読込み（ステップＳＰ
４）、仮教示点として記憶装置へ格納する（ステップＳ
Ｐ５）。こうして、一つの仮教示点が教示された。Next, when the tip of the gun 2 of the lohot 1 is moved to the target position (steps SP2, SP3), the lohot joint angle data θ(i) at that time is read (step SP
4), stored in the storage device as a temporary teaching point (step S
P5). In this way, one provisional teaching point was taught.

その後、教示点番号ｊを１だけインクリメントｌ２ ？（ステップＳＰ．８）、教示が終了でなｌナればステ
ップＳＰ２へ戻る。また、教示が終了であれば（ステッ
プＳＰ７）、教示点数をＩ　ｅｎｄとして記憶し、教示
を終了する。After that, increment the teaching point number j by 1 l2? (Step SP.8), if the teaching is completed, return to step SP2. Further, if the teaching is finished (step SP7), the teaching score is stored as I end, and the teaching is ended.

第５図は、上で教示した仮教示点を再生可能な正規の教
示点へ変換するためのフローである。FIG. 5 is a flowchart for converting the temporary teaching points taught above into regular teaching points that can be reproduced.

まず、教示点番号ｉを１に初期化しくステップＳＰ’ｌ
ｌ）、入力手段から入力されたガン先端と塗装面との距
離Ｑを読み込んで設定する（ステソプＳＰ１２）。さら
に、仮教示点データθ（ｉ）を記憶装置から読み出し（
ステップＳＰ１３）、該仮教示点データ（ロボッ１・関
節角データ）θ（ｉ）を正変換して、座標変換マトリク
スＩ？ＴＴを求める（ステップＳＰ１４）。すなわち、 Ｒ７”Ｔ（ｉ　）一ｆ　（ｅ（ｉ　））この座標変換マ
トリックスｌ＋７’Ｔ（＋）は、教示点ｉにおけるガン
２の位置・姿勢を表わすもので、ツール座標系Σ７で表
したガン２の位置・姿勢を、ロボット座標系Σ■て表し
たガン２の位置・姿勢に変換して示すものである。座標
変換マトリックス［ｌ７’Ｔ（ｉ）を詳しく書くと、 前述のように、 となる。ここで、ベクトルｕ（ｉ）は、教示点ｉにおけ
るツール座標系Σ１のＸＴ軸方向を示す基底ベクトルで
あり、ガンの狙い方向を示している。First, the teaching point number i is initialized to 1 in step SP'l.
l) Read and set the distance Q between the tip of the gun and the painted surface input from the input means (STEP SP12). Furthermore, the temporary teaching point data θ(i) is read out from the storage device (
Step SP13), the temporary teaching point data (robot 1/joint angle data) θ(i) is transformed into a coordinate transformation matrix I? TT is determined (step SP14). That is, R7''T(i) - f (e(i)) This coordinate transformation matrix l+7'T(+) represents the position and orientation of the gun 2 at the teaching point i, expressed in the tool coordinate system Σ7. This shows the position and orientation of gun 2 transformed into the position and orientation of gun 2 expressed in the robot coordinate system Σ■.If we write the coordinate transformation matrix [l7'T(i) in detail, as mentioned above, , Here, the vector u(i) is a base vector indicating the XT axis direction of the tool coordinate system Σ1 at the teaching point i, and indicates the aiming direction of the gun.

ガン２の狙い方向と姿勢を変えないで、ガン２を狙い方
向に沿って距離Ｑだけ後退させたときの回転マトリック
スＲｒ（ｉ）とベクトルＰＴ（１）は次のようになる。When the gun 2 is moved back by a distance Q along the aiming direction without changing the aiming direction and posture of the gun 2, the rotation matrix Rr(i) and vector PT(1) are as follows.

ＲＴ’（ｉ　）−７７Ｔ（ｉ　） ＰＴ’（ｉ　）＝ＰＴ（＋　）　　（１−ｕ（＋　）こ
こで、゜（ダッシュ）は後退後の位置姿勢を示す。ステ
ップＳＰ１５において、この′Ｒ　Ｔ″＜＋＞、ＰＴ“
（ｉ）を算出し、後退後の座標変換マトリックス ｌ４ を求める。この座標変換マトリソクスＲＴＴ’（ｉ）は
、カン２の先端とワーク３との間の距離かＱの場合の、
ガン２の先端位置を表す、もので、ツール座標系での表
現をロボット座標系での表現に変換するものである。座
標変換７１・リックス＋１７＋Ｔ”（ｉ）に逆変換演算
０　＝　／　−’（”／’　Ｔ’　）を施すことによっ
て、ロボット関節角θ′（１）か求められる（ステップ
ＳＰ１．６）。これが、ガン２の先端をワーク３から距
離Ｑたけ後退さぜたときの正規の教示点であり、この教
示点θ′（ｌ）を記憶装置へ格納する（ステップＳＰ１
７）。そして、格納後、教示点番号をインクリメントし
（ステップＳＰ８）、最終点でなければステップＳＰｌ
３へ戻り、最終点であれば変換を終了する（ステップＳ
　Ｐ　１　９）。RT'(i)-77T(i) PT'(i)=PT(+) (1-u(+)) Here, ゜ (dash) indicates the position and orientation after retreating.In step SP15, this 'R T″<+>, PT“
(i) is calculated, and the coordinate transformation matrix l4 after retreat is determined. This coordinate transformation matrix RTT'(i) is the distance between the tip of the can 2 and the workpiece 3, or in the case of Q,
It represents the position of the tip of the gun 2 and converts the expression in the tool coordinate system to the expression in the robot coordinate system. The robot joint angle θ'(1) is determined by applying the inverse transformation operation 0=/-'("/'T') to the coordinate transformation 71.Rix+17+T"(i) (step SP1.6). This is the regular teaching point when the tip of the gun 2 is moved back a distance Q from the workpiece 3, and this teaching point θ'(l) is stored in the storage device (step SP1
7). After storing, the teaching point number is incremented (step SP8), and if it is not the final point, step SP1
Return to step 3, and if it is the final point, end the conversion (step S
P19).

こうして、正規の教示点か求められ、これに基づいて再
生動作、つまり塗装か行われる。なお、教示点間の速度
補間法は別に定められているか、ここでは、説明を省略
する。In this way, a regular teaching point is determined, and a reproducing operation, that is, painting, is performed based on this. It should be noted that the speed interpolation method between teaching points is determined separately, and its explanation will be omitted here.

室妻ｌ生Ｚ 第５図に示す動作フローでは、仮教示点を正規の教示点
に変換した後、一旦記憶し、この記憶された教示点にし
たがって再生動作を行うようにした。しかしながら、変
換後の正規の教示点を記憶しないで、ロボットが動作す
る毎にリアルタイムで計算する方法をとってもよい。第
６図は、この場合のフローを示すものである。In the operation flow shown in FIG. 5, the provisional teaching points are converted into regular teaching points, then temporarily stored, and the playback operation is performed in accordance with the stored teaching points. However, a method may be used in which the converted regular teaching points are not stored and are calculated in real time each time the robot moves. FIG. 6 shows the flow in this case.

第６図のフローチャートは、ステップＳＰ１７以外は第
５図と同一である。第５図のフローでは、ステップＳＰ
］７で記憶装置に記憶していたが、第６図のフローでは
、算出されたロボット関節角データ（正規の教示点）θ
”（１）によってロボットを直接動作させる（ステップ
ＳＰ１７ａ）。なお、教示点θ’（ｉ　−　１　）から
Ｏ“（ｉ）までの速度補間については、別途制御されて
いるが、ここでは説明を省略する。この実施例２ては、
ガン２の先端と塗装面との間の距離を毎回読込んでいる
ので、リアルタイムで距離の変更ができる。The flowchart in FIG. 6 is the same as that in FIG. 5 except for step SP17. In the flow of FIG. 5, step SP
] 7, but in the flow of FIG. 6, the calculated robot joint angle data (regular teaching point) θ
The robot is directly operated according to ``(1)'' (step SP17a). Note that the speed interpolation from the teaching point θ'(i − 1) to O''(i) is controlled separately, but will not be explained here. Omitted. In this Example 2,
Since the distance between the tip of gun 2 and the painted surface is read each time, the distance can be changed in real time.

実施例３ 上記実施例では、ガンの先端を塗装面に乗直に当てた状
態で実際に教示し、その点を仮教示点とし、この仮教示
点に所定の演算を施して、最適距離Ｑだけガンをずらし
たときの位置を算出し、これを正規の教示点としている
。これに対して、本実施例では、ガン先端と塗装面とを
適当な距離ｅだけ離して教示し、それを修正して最適距
離にしようとするものである。以下、これにつき説明す
る。Example 3 In the above example, the tip of the gun is actually taught with the tip of the gun directly in contact with the painted surface, that point is used as a temporary teaching point, and a predetermined calculation is performed on this temporary teaching point to determine the optimal distance Q. The position when the gun is shifted by this amount is calculated, and this is used as the official teaching point. In contrast, in this embodiment, the gun tip and the painted surface are taught to be separated by an appropriate distance e, and this is corrected to obtain the optimum distance. This will be explained below.

多関節型で各軸に位置検出器を有するロボットにおいて
、教示のときに、ガン先端点とワークとの距離を入力し
て教示データ上に記憶させる。In a multi-jointed robot having a position detector on each axis, during teaching, the distance between the gun tip and the workpiece is input and stored in the teaching data.

上記データに対し、各軸の位置検出器のデータからロボ
ット座標上でのガン先端点の位置およびガン角度をコン
トローラにより演算する。これらのデータに基づいて、
ガン角度を保ったまま、カンをその軸方向に移動させる
。第７図〜第９図は、？の状態を示すものである。こう
して、通常の塗装作業が実行される。With respect to the above data, the position of the gun tip point on the robot coordinates and the gun angle are calculated by the controller from the data of the position detector of each axis. Based on these data,
Move the can in the direction of its axis while maintaining the gun angle. Figures 7 to 9 are? This indicates the state of In this way, normal painting work is carried out.

ところで、ガン先端と塗装面との距離を少し調整するこ
とによって、塗装品質を向上できることもある。このよ
うな場合のために、ファンクション機能として、」二記
距離を可変できるようにした。By the way, painting quality can sometimes be improved by slightly adjusting the distance between the gun tip and the painting surface. For cases like this, we have added a function that allows you to change the distance.

これが本実施例の要点である。This is the main point of this embodiment.

まず、ガン先端と塗装面との距離を現状に対して士何ｍ
ｍ移動するかということを、コントローラのキー操作に
よって人力する。コントローラは、人力された値によっ
て、各軸位置データを一括変換する。本変換処理の処理
フロー概要を第１０図に示す。First, measure the distance between the tip of the gun and the painted surface in meters relative to the current situation.
The decision whether to move m or not is manually performed by operating the keys on the controller. The controller converts the position data of each axis at once based on the manually inputted values. FIG. 10 shows an overview of the processing flow of this conversion process.

・ステップＳＰ２１：　　各軸位置データｄ，，ｄ，・
・　ｄ．から、各軸間の角度θ１，θ２，・・，θ■を
演算する。・Step SP21: Each axis position data d,,d,・
・d. From this, the angles θ1, θ2, . . . , θ■ between the respective axes are calculated.

・ステップＳＰ２２：　　上記角度θ１，θ２θ■から
、４行×４列の座標変換マトリックスＴを算出する。- Step SP22: A coordinate transformation matrix T of 4 rows x 4 columns is calculated from the angles θ1 and θ2θ■.

１８ ただし ｔ　ｎｌ（ｎ　＝　ｉ〜３〉：ガン方向ベクトルｔｎ２
（ｎ−１〜３）・ガン方向、パターン方向と共に直交す
る方向ベク トノレ ｔ　ｎ３（　ｎ−１〜３）：パターン方向ベクトルｔ　
ｎ．（ｎ　＝　１〜４）：ガン先端点の座標・ステップ
ＳＰ２３：　　ガン先端点を座標変更量分たけシフトす
る。すなわち、上記ｔｎ４（ｎ＝１〜４）をｔｎＡ±Δ
Ｑｒ（ｒ＝ｘ＋　　ｙ＋　　ｚ）とする。18 However, t nl (n = i ~ 3>: Gun direction vector tn2
(n-1 to 3) - Direction vector t perpendicular to the gun direction and pattern direction n3 (n-1 to 3): Pattern direction vector t
n. (n = 1 to 4): Coordinates of gun tip point - Step SP23: Shift the gun tip point by the amount of coordinate change. That is, the above tn4 (n=1 to 4) is tnA±Δ
Let Qr (r=x+y+z).

（以下、 余白） ｌ９ ・ステップＳＰ２４：　　上記マトリックスＴ゛から各
軸間の角度θ１゛，θ２゜，・・・，θ。′を算出する
。(Hereafter, blank space) l9 - Step SP24: From the above matrix T', angles θ1゛, θ2゜, ..., θ between the respective axes. ′ is calculated.

・ステップＳＰ２５　：　　上記角度０１′，θ２，・
・・θ。′から各軸のデジタル値ｄ，’，ｄ，”，・・
・，ｄｎを算出する。これによって、ガン方向ベクトル
を変えない姿勢で、ガン先端点を一定量移動するための
マニピュレー夕に対する指令値を求めることができる。・Step SP25: The above angle 01', θ2,・
...θ. ' to digital value d, ', d,'',...
・, dn is calculated. This makes it possible to obtain a command value for the manipulator to move the gun tip point by a certain amount without changing the gun direction vector.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、ワークの塗装面
に塗装ガンを押しあてた状態で教示できるので、次の効
果が得られる。"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, teaching can be performed while the painting gun is pressed against the painted surface of the workpiece, so the following effects can be obtained.

（１）狙い位置、狙い方向が正確になり塗装品質が向上
する。(1) The aiming position and aiming direction become more accurate and the coating quality improves.

（２）教示点での位置決めが容易になるので、決２０ め時間が短縮できる。(2) Positioning at the teaching point becomes easier, so You can reduce the time required.

（３）教示用治具など余分なものが不要である。(3) Extraneous items such as teaching jigs are unnecessary.

また、ガン先端と塗装面間の距離を教示後任意に設定で
きるので、次の効果が得られる。Furthermore, since the distance between the gun tip and the painted surface can be set arbitrarily after being taught, the following effects can be obtained.

（４）塗装面に対して、平行に移動するロボットの軌道
が容易に得られる。(4) The trajectory of the robot moving parallel to the painted surface can be easily obtained.

（５）塗装条件の変化に応じて、自由にガン先端と塗装
面間の距離を変更することで、均一な塗装作業を行うこ
とが可能となる。(5) By freely changing the distance between the gun tip and the painted surface in response to changes in painting conditions, it becomes possible to perform uniform painting work.

特に、３次元曲面においては効果が大きくなる。The effect is particularly great on three-dimensional curved surfaces.

また、実施例２では、リアルタイムでガン先端と塗装面
間の距離が変更できるので、作業中の塗装条件変化に対
しても塗装品質を均一にできる。Furthermore, in the second embodiment, since the distance between the gun tip and the coating surface can be changed in real time, the coating quality can be made uniform even when coating conditions change during work.

そのほか、次の効果か得られる。In addition, you can obtain the following effects.

（６）ガン先端と塗装而との距離変更をリモー１・操作
によって容易に行えるようになる。(6) The distance between the tip of the gun and the paint can be easily changed by remote control.

（７）ガンの変更、あるいは吐出量の変更なとにともな
ってガン先端と塗装面との距離を変更する場合、一括変
換ができるので、ロボットを動作させて修正するといっ
た作業が不要となる。(7) When changing the distance between the gun tip and the painted surface due to changing the gun or changing the discharge amount, batch conversion can be performed, so there is no need to operate the robot to make corrections.

（８）相似形ワークに対する修正操作が容易となる。(8) Correction operations for similar-shaped workpieces become easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は塗装用ロボットのロボット座標とツール座標を
示す斜視図、第２図は被塗装物（ワーク）に対するロボ
ットの塗装動作のモデル図、第３図は本発明の実施例１
，２による教示方法を説明するための概略図、第４図〜
第６図は実施例１，２の動作を示すフローチャートで、
第４図は実施例１，２の教示動作時、第５図は実施例１
の教示点変換動作時、第６図は実施例２の教示点変換動
作時の各フローチャート、第７図〜第９図は実施例３の
動作を説明するための概略図で、第７図はガン先端と塗
装面との距離を示す平面図、第８図はロボット本体の側
面図、第９図はロボット本体の平面図、第１０図は実施
例３の動作を示すフローチャート、第１１図は塗装用ロ
ボットにおける従来の教示方法を説明するための図であ
る。 １・・・・・・塗装用ロボット、２・・・・・・塗装ガ
ン、３　・・ ・・被塗装物（ワーク） ４ ・・教示用ｔ台具。Figure 1 is a perspective view showing the robot coordinates and tool coordinates of a painting robot, Figure 2 is a model diagram of the robot's painting operation on an object to be painted (workpiece), and Figure 3 is Embodiment 1 of the present invention.
, 2 - Schematic diagram for explaining the teaching method according to 2.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of embodiments 1 and 2.
Figure 4 shows the teaching operation of Examples 1 and 2, and Figure 5 shows Example 1.
FIG. 6 is a flow chart of the teaching point conversion operation of the second embodiment, FIGS. 7 to 9 are schematic diagrams for explaining the operation of the third embodiment, and FIG. FIG. 8 is a side view of the robot main body, FIG. 9 is a plan view of the robot main body, FIG. 10 is a flowchart showing the operation of Example 3, and FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional teaching method for a painting robot. 1...Painting robot, 2...Painting gun, 3...Object to be painted (work) 4...T-tool for teaching.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ロボット本体と、該ロボット本体を制御するコントロー
ラとを有する産業用ロボットにおいて、ツール先端をワ
ークに密着させた状態、あるいは一定量離した状態で教
示した仮教示データを記憶する記憶手段と、 ツール先端とワークとがロボット再生時にとるべき間隔
を入力する入力手段と、 ロボット可動部先端に設けられたツールの方向を１つの
軸とするツール座標系とロボット本体に関するロボット
座標系との関係を規定する座標変換マトリックスを求め
、前記各仮教示データごとに定まるツール座標系の位置
と方向を、ロボット座標系における位置と方向に変換し
た形で前記座標変換マトリックスによって表現する第１
演算部前記再生時にとるべき間隔を前記座標変換マトリ
ックスに入れて、ツール先端移動後のツール座標系を前
記座標マトリックスによって表現する第２演算部と、 該座標変換マトリックスを逆変換してロボット座標系に
おけるツール先端移動後のツール座標系の位置と姿勢と
を正規の教示データとして求める第３演算部と を具備することを特徴とする産業用ロボット。[Claims] In an industrial robot having a robot body and a controller for controlling the robot body, provisional teaching data taught while the tool tip is in close contact with a workpiece or separated by a certain amount is stored. a storage means, an input means for inputting the interval between the tool tip and the workpiece during robot playback, a tool coordinate system having one axis in the direction of the tool provided at the tip of the robot movable part, and a robot coordinate system regarding the robot body. The first step is to obtain a coordinate transformation matrix that defines the relationship between
a second calculation unit that inputs the interval to be taken during the reproduction into the coordinate transformation matrix and expresses the tool coordinate system after the tool tip has been moved by the coordinate matrix; An industrial robot, comprising: a third calculation unit that obtains the position and orientation of the tool coordinate system after the tool tip is moved as regular teaching data.