JPH0373285A - ロボットにおける手首軸のキヤリブレーション方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ロボットにおける手首軸の原点位置からの
角度および手首関節の長さを求めるキャリブレーション
方法に関する。

（従来の技＃Ｉ） 従来、例えばテイチングマシン等の直交３軸、回転２軸
を備えたロボットにて、あらかじめ決められた座標値に
沿って移動させるためには、回転２軸の長さ、および原
点角度を正確に知る必要があった。そのため、計測手段
としては、回転２軸の長さはハイドゲージなどで測長し
、原点角度は機械にビンなどを差し込み測定する方法が
行なわれていた。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来の計測方法は、回転２軸の長さ
、原点位置が経時変化などによって異なっていても判断
ができず、また、手首機構の取替えを行なった際は、再
度複雑な操作によるパラメータ修正を行なわなければな
らないという問題があった。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、治具を
使って回転２軸の長さ、原点位置を測定し、その測定情
報より演稗、座標値補正を行なう操作を通常操作（加工
）前に行なうことにより、関節の長さ、原点位置が経時
変化等により狂っても判明でき、誤加工の防止を図った
ロボットにおける手首軸のキャリプレーシコン方法を提
供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、直交３軸、回
転２＠にて構成されたロボットにおいて、治具を使用し
関節の姿勢を特定した４つの座標より手首軸の原点位置
からの角度および手首関節の長さを求め、その情報をも
とに座標位置を補正し〔直交３軸、回転２軸の移動量を
決定するロボットにおける手首軸のキャリプリージョン
方法である。

（作用） この発明のロボットにおける手首軸のキャリブレーショ
ン方法を採用つることにより、治具の垂直面と水平面に
測定点を設け、特定した４つの姿勢で手首軸の先端を測
定点に当接させ、手首軸の原点位置からの角度、手首関
節の長さを求める。

その求めた情報をもとに座標値を補正して直交３輪、回
転２＠の移動量を決定する。

而して、手首軸の原点位置からの角度、手首関節の長さ
を簡単に求めることができ、通常の操作（加工等）前に
必ず行うようにすることができ、関節の長さ、原点位置
が経時変化等により狂っても判明でき、誤加工の防止が
図られる。

（実施例〉 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第５図乃至第７図を参照するに、ティチンダマシン１に
おけるベット３上にはＸ軸方向く第５図において左右方
向〉に移動自在なコラム５が立設され、このコラム５に
はＺ軸方向（第６図において上下方向）へ移動自在なキ
ャリッジ７が設けられている。このキャリッジ７より延
伸しＹＮｈ向（第６図において左右方向）に移動自在な
アーム９が装着されている。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向へ
移動自在となるコラム５．キャリッジ７、アーム９は、
図示を省略したが電動機等の駆動源より伝達機横杆して
位置Ｉ！ｌＩＩ　Ｉｌｌされる。

前記アーム９の端部には、Ａ軸周ヘッド１１がｇ！設さ
れ、図示を省略したが電動Ｒ等によりＡ軸周ヘッド１１
は旋回される。このＡ軸周ヘッド１１の側面にＡ軸に垂
直な軸の回りに揺動自在となるＢ軸を構成するＢ軸周ヘ
ッド１３が設けられている。なお、符号１５はワークを
載置するテーブルである。

−［記構成により、直交３軸すなわちＸ、Ｙ、Ｚ軸方向
にアーム９の先端は位置制御され、そのアーム９の先端
に設けたロボットの手首軸を構成づるＡ軸周ヘッド１１
とＢ軸周ヘッド１３により旋回および揺動運動が行なわ
れ、各種の加工位置に位置付けがなされる。

上述したロボットの手首軸であるＡ軸周ヘッド１１とＢ
軸を構成するＢ軸周ヘッド１３の各姿勢位置を測定する
ためのキャリブレーション治具１７と測定姿勢について
、第３図および第４図を参照しつつ説明する。

キャリブレーション治具１７は、サイコロ形状を為し、
両側面１９Ａ、１９Ｂと上面２１の中央部には、細線で
直交した十文字形の測定点が設けられ、側面１９Ａには
測定点０＋、（１）ｌ面１９Ｂには測定点０２　、上面
２１には測定点０３が設けられている。

上記構成のキャリブレーション治具１７を用いて、手首
軸、すなわち、Ａ軸周ヘッド１１とＢ軸周ヘッド１３の
長さおよび原点位置を較正、確認つる方法を第４図をも
とに説明する。

図示のごとく、４通りの測定姿勢があり、姿勢１は、キ
ャリブレーション治具１７の側面１９Ａの中央部に設け
た測定点０１にＢ軸周ヘッド１３の先端を当接させて測
定する。この際、Ａ軸周ヘッド１１のＡ軸の旋回角度は
０度であるが、Ｂ軸周ヘッド１３のＢ軸の揺動角度は＋
９０度に曲げて測定する。

姿勢２は、主ヤリブレーション治具１７の１１１面１９
Ｂの中央部に設けた０２にＢ軸周ヘッド１３の先端を当
接させて測定する。この際、Ａ軸周ヘッド１１のＡ軸の
旋回角度は０度であるが、Ｂ軸周ヘッド１３のＢ軸の揺
動角度は一９０度に曲げて測定する。

姿勢３と姿勢４は、キャリブレーション治具１７の上面
２１の中央部に設けた０３にＢ軸周ヘッド１３の先端を
当接させて測定する。その際、Ｂ軸周ヘッド１３のＢ軸
の揺動角度は０度であるが、Ａ軸用へラド１１のＡ軸の
旋回角度はそれぞれ０度、１８０度に曲げて測定を行な
い、手首軸の長さ、および原点位置の較正、確認を行な
う。

上述したごとき４つの姿勢にて測定が行なわれるが、そ
のキャリブレーション方法について、第１図および第２
図を参照しつつ説明する。

第２図に示づ機能ブロック図において、Ｘ、Ｙ。

Ｚ軸の座標値２３と、４通りの測定値２５であるＡ軸用
へラド１１の旋回角度、およびＢ軸周ヘッド１３の揺動
角度を測定し、その値を演算処理装置２７１．：入力す
る。この演算処理装置２７にて関節長さ、原点位置を求
め、座標値補正処理装置２９を経てメモリ３１に一時格
納される。このメモリ３１に格納された補正データに基
づき機械加工３３を稼動せしめて加工が施される。

すなわち、そのキャリブレーション方法として、第１図
に示す制御フ１コーチヤードにて説明つる。

まず、指定された関節の姿勢（姿勢１から姿勢４までの
いずれか）でキャリプｍ−ン１ン冶貝１７の測定点（０
＋〜０３のいずれか）に、Ｂ軸周ヘッド１３の先端を当
接させる。（ステップ８１）そして、指定された関節の
姿勢であるか、否かをチエツクする。（ステップ８２） 指定された関節の姿勢であれば座標を自動入力する５　
（ステップ８３） 上記の動作を姿勢１より姿勢４まで、４回くり返す。（
ステップ５４） ４回くり返したら、その値を演算処理装置２７で演の処
理し関節の長さ、原点位置を求める。

（ステップＳ５） そして、関節の情報を元に座標値補正処理装置２９で座
標値を補正す゛る。（ステップ８６）補正終了後、通常
操作く加工動作）に入る。

（ステップＳ７） 上述したごとく、関節の長さ、原点位置を簡単に求める
ことができ、通常操作（加工など）の前に必ず補正を行
なうことにより、経時変化などで関節の長さ、原点位置
が異なっていても事前に判明でき、誤加工を未然に防止
することができる。

また、千４機構を取り替えた際も、パラメータ修正がａ
単に行なうことができる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
しく９るものである。

「発明の効果」 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、例えばサイコロ形状のキャリブレーショ
ン治具を用いＣ，関節の姿勢を特定した４つの座標を自
動入力して、ロボットの手首軸の長さおよび原点位置を
測定補正する。

而して、通常の操作（加工など）前に必ず測定を行なう
ようにでき、経時変化などによって異なった関節の長さ
、原点位置が事前に判明でき、誤加工を防止でき、且つ
、手首機構の取り替えを行なった後のパラメータ修正を
簡単に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部であるキャリブレーション方
法の制御フローチャート、第２図は機能ブロック図、第
３図はキャリブレーション治具の斜視説明図と測定姿勢
説明図、第４図は副定姿勢別の手首軸の角度−覧表図、
第５図乃至第７図この発明を実施する一実施例のテイチ
ングマシンを示し、第５図は正面図、第６図は第５図に
おける側面図、第７図は第６図における平面図である。 １１・・・Δ軸重ヘッド １３・・・Ｂ軸周ヘッド １７・・・キャリプレーン３ン治具 ２３・・・Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標値 ２５・・・測定値　　　　２７・・・演算処理装置２９
・・・座標値補正処理装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直交３軸、回転２軸にて構成されたロボットにおいて、
   治具を使用し関節の姿勢を特定した４つの座標より手首
   軸の原点位置からの角度および手首関節の長さを求め、
   その情報をもとに座標位置を補正して直交３軸、回転２
   軸の移動量を決定することを特徴とするロボットにおけ
   る手首軸のキャリブリーション方法。