JPH04259007A - ロボットの機差補正方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ（ＣＰＵ
）と所定のプログラムおよび各種設定データを記憶した
メモリを有する制御装置を備え、かつｎ（正の整数）個
の自由度を有する多関節形ロボットの手首にツールを取
付けたロボットの設定データである定数の設定誤差の補
正方法の改良に関するものであって、ロボットの各関節
（自由度）に存在するコンプライアンスを考慮して、よ
り正確なロボット定数の誤差補正を可能にならしめるロ
ボットの機差補正方法に関するもので、ロボットの機差
を縮小し、オフラインテイーチングしたロボット動作プ
ログラムを実機ロボットで再生したときの位置精度を向
上させたロボットの機差補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの定数とは、各自由度の０（零
）度位置の位置検出器の値を示すものであり、ツール先
端位置の直交座標を求める際に必要なものであって、こ
の値の設定いかんによって直交座標値が大きく変化する
ものである。従来のロボットのロボット定数の誤差補正
方法即ちロボットの機差補正方法としては、例えば特願
平２−２４８６８４号に開示するような任意の１点を較
正位置とし、この較正位置とロボットの先端に取り付け
たツール先端が一致するよう複数のロボット姿勢で教示
することによって得られる、各軸の角度データから組付
完了後のロボットの誤差を求め、自動補正する方法があ
った。

【０００３】別のロボットの機差補正方法としては、例
えば特開昭６２−２８８０９号公報に開示するような、
歪センサーを用いた接触式の方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
これらの上記した２つの方法のうち、前者の同一位置を
複数姿勢で教示し、自動補正する方法では、作業者がロ
ボットの先端に取り付けたツール先端が前記較正位置と
一致するよう複数のロボット姿勢で教示するが、この教
示作業は作業者の技量に依存するため、教示精度、さら
には教示によって得られるデータより算出されるロボッ
ト定数の精度に影響を及ぼす。又ツール先端と、較正位
置を正確に一致させるために、長時間を要するうえに、
ツール先端と較正位置との間には若干の誤差が残った。

【０００５】別のロボットの機差補正方法としての特開
昭６２−２８８０９号公報に開示する歪センサーを用い
た接触式の方法は、ツール先端と目標位置との間の誤差
を小さくするうえでは効果があるが、歪センサーの出力
を０にするよう教示する必要があるため、教示時間の短
縮効果が少ないという課題があった。

【０００６】本発明の課題はかかる作業者の技量に依存
せず、より簡便に短時間に精度よくロボット定数を算出
し、ロボットの機差を縮小するロボットの機差補正方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、特許
請求の範囲記載のロボットの機差補正方法を提供するこ
とにより、上述した従来技術の課題を解決した。

【０００８】

【実施例】本方式の実施例ロボットの機差補正方法を示
す図１から図３により説明するが、まず定数について、
図２により説明する。ロボット５の各軸の位置データは
、エンコーダ等の位置検出器２０，２１の出力のため、
この値が度またはラジアン値でわかる必要がある。 定数とは図２に示すようにロボット５の位置検器２０，
２１の値から角度を計算するのに必要な基準位置を示す
ものである。一方Ｘｉ，Ｙｉ、Ｚｉは、ロボット先端に
取り付けた較正用ツール１に３個取り付けられたセンサ
ー２がロボットの動作範囲内の任意の較正位置４即ち鋼
球１６の中心を測定した値で、この測定値からロボット
先端座標における較正位置４の座標値が算出される。位
置検出器２０、２１は図示しないモータの後側にとりつ
けられているために、位置検出器２０，２１から前述の
定数を使って求めた角度は、コンプライアンスを持つ図
示しない減速機によって連結されるロボッアームの角度
とは一致しない。またロボットアーム自身のコンプライ
アンスによっても一致しない。位置検出機２０から求め
た角度θと、ロボットアームの角度θ′との間には、コ
ンプライアンスをＣとすると、θ′＝θ＋ＣＭＭ；トル
ク なる関係が成り立つ。ただしトルクＭはθあるいはθ′
の関数であり、つまり姿勢によって変化する。

【０００９】図１にシステムの全体構成を示すが、ロボ
ット５を制御する制御装置９と、ロボット５に動作を教
示する教示装置１７と、教示されたデータを保存するメ
モリ６と、補正計算によって得られた結果をオペレータ
に知らせる出力装置８と、上記補正計算をおこなう計算
プログラム７と、ロボット先端に取り付けた較正用ツー
ル１に３個取り付けられた距離センサー２と、ロボット
の動作範囲内の任意の位置に置かれた鋼球１６と、セン
サー２の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置
３と、ロボット定数計算装置１０とから構成される。部
材３、８、１０及び１７は制御装置９に含めることもで
きる。

【００１０】図１のロボット定数計算装置１０に処理手
順を示す。ブロック１１ではオペレータが、ロボット５
の先端に取り付けたセンサー２を、較正位置４付近点で
図２で示すように複数の姿勢で教示装置１７を介して位
置決めし、各軸の角度データを検出しメモリ６に入れる
。ブロック１２ではそれぞれの姿勢におけるツール先端
と、較正位置４即ち鋼球１６の中心と、の距離を前記セ
ンサーで測定しその測定値Ｘｉ，Ｙｉ、Ｚｉを前記メモ
リに入れる。ブロック１３ではメモリ６から設定データ
、前記各軸の角度データ及び前記測定値Ｘｉ，Ｙｉ、Ｚ
ｉを取り出し較正位置４が物理的な同一点であることを
仮定してメモリ６に内蔵された複数の姿勢で入力された
較正位置４を一致させるに必要な各軸の定数の設定誤差
を算出する計算プログラム７を使用して前記各軸定数の
それぞれの設定誤差を算出する。ブロック１４では推定
された設定データの誤差を出力装置８に出力する。ブロ
ック１５では推定された誤差により補正した設定データ
を前記メモリ６に保存する。そしてロボット毎にブロッ
ク１１−１５のプロセスが繰り返し実施され、各々のロ
ボットは、各々のロボット定数を用いて、ロボット先端
位置を制御することによって、ロボットの機差補正を行
うようにされている。

【００１１】次にブロック１３で示す計算プログラム７
の具体的方法は、例えば前記特願平２−２４８６８４号
に開示するようなアルゴリズムを使用して実施できる。 即ち、各姿勢の位置検出器２０，２１のデータより計算
される較正位置４の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（ｉは教
示点番号１〜ｎ）と、真の座標（Ｘ，Ｙ，Ｙ）には数１
に示す関係がある。 ただし、ｊ　　；軸番号 ｍ　　；軸数 εｊ，；ｊ＝１，２，…，ｍは定数の設定誤差Ｃｊ；第
ｊ軸のコンプライアンス Ｍｊｉ：第ｊ軸にかかる、第ｉ教示姿勢でのトルクｆｘ
ｊｉ，ｆｙｊｉ，ｆｚｊｉ，；ｘ，ｙ，ｚ方向の第ｉ教
示点における第ｊ軸角度に対する偏微分係数（Ｘ１、Ｙ
１、Ｚ１）をツールオフセットとする。ツールオフセッ
トとはロボット先端座標における較正用ツール１先端の
座標値である。第ｉ姿勢におけるツールオフセットは、
センサー２測定値ｘｉ，ｙｉ，ｚｉの関数として、 　　　　　　　　Ｘ１ｉ　　＝ｔｘ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１
、Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）　　　　　　　　Ｙ１ｉ　　＝ｔ
ｙ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１、Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）　　　　　
　　　Ｚ１ｉ　　＝ｔｚ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１、Ｘｉ、Ｙ
ｉ、Ｚｉ）と表される。数１は、連立一次方程式系とな
る。また、トルクＭｊｉについても、θｊｉと、アーム
重心位置とツールの重心位置と重量から数学的に求める
ことが可能であり、そしてＣｊ，は、測定により求める
ことが出来る。以上を解いて、 Ｘ，Ｙ，Ｚ，ε１，ε２，…，εｍ　　，を求めること
ができる。εｊは誤差であるので、もともとの値に加算
する。

【００１２】なおロボット定数は、ロボット毎に制御装
置に記憶されており、ロボット毎に固有の値である。必
要に応じて、これらの値は参照でき、誤差の無い設計通
りのロボットと、実際のロボットとの誤差が把握できる
。例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ等を利用したオフラインテイ
ーチングでは、誤差の無い設計通りのロボットに対して
テイーチングを行い、実際のロボットへ動作プログラム
をダウンロード時に、上記により求めたロボット定数を
用いて、誤差の無いロボットとの補正を行う、等に利用
される。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、従来目標位置にツ
ール先端を正確に一致させるよう教示していたため、作
業者の技量に依存し、かつ教示に長時間を要するととも
に、教示誤差がロボットの機差補正に悪い影響を与えて
いたが、本発明によると、較正位置４を決める鋼球１６
近傍に、ラフに、ロボット先端に取り付けたセンサーを
位置決めするだけでよいため、作業者の技量に依存せず
、かつ教示時間及びロボットの機差補正に必要な時間が
従来の１／２以下に短縮できた。又、センサーを使用し
て鋼球の位置を計測しているため、教示誤差がロボット
の機差補正に悪い影響を与えないので、より精度よくロ
ボット定数が求まるので、機差補正の効果が大きくなっ
た。さらに、機差補正の精度が上がったので、ＣＡＤ／
ＣＡＭ等を利用したオフラインテイーチングの位置再現
精度が向上するものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例ロボット定数の自動補正方式の
システムの全体構成を示すブロツク図である。

【図２】図１のロボットの基準座標と、ロボット先端座
標との関係を示す概略説明図である。

【図３】図１に示すロボットが先端が較正位置４付近で
複数の姿勢で位置決めし、較正位置４をロボット先端に
取り付けたセンサーで複数の姿勢についてロボット先端
と較正位置４との距離を測定している状態を示す概略説
明図である。

【符号の説明】

１　　較正用ツール ２　　センサー ３　　Ａ／Ｄ変換装置 ４　　較正位置 ５　　ロボット ６　　メモリ ７　　計算プログラム ８　　出力装置 ９　　制御装置 １０　　ロボット定数計算装置 １６　　鋼球 １７　　教示装置 ２０、２１　　位置検出器

【数１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンピュータと所望のプログラムを記憶し
   たメモリを有する制御装置を備え、かつｎ（正の整数）
   個の自由度を有する多関節ロボットの定数の設定誤差の
   自動補正方法であって、前記ロボットの先端に取り付け
   たセンサーを較正位置付近点で複数の姿勢で教示装置を
   介して位置決めし、各軸の角度データを検出し前記メモ
   リに入れ、それぞれの姿勢における較正用ツール先端と
   較正位置との距離を前記センサーで測定しその測定値を
   前記メモリに入れ、前記メモリから設定データ、前記各
   軸の角度データ及び各前記測定値を取り出し較正位置が
   物理的な同一点であることを仮定して前記メモリに内蔵
   された前記複数の姿勢で入力された較正位置を一致させ
   るに必要な各軸の定数の設定誤差を算出する計算プログ
   ラムを使用して前記各軸定数のそれぞれの設定誤差を算
   出し、推定された設定データの誤差を出力装置に出力し
   、そして推定された誤差により補正した設定データを前
   記メモリに保存することを特徴とするロボットの機差補
   正方法。