JPH05111886A - ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法 - Google Patents
ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法Info
- Publication number
- JPH05111886A JPH05111886A JP27260891A JP27260891A JPH05111886A JP H05111886 A JPH05111886 A JP H05111886A JP 27260891 A JP27260891 A JP 27260891A JP 27260891 A JP27260891 A JP 27260891A JP H05111886 A JPH05111886 A JP H05111886A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ロボットマニピュレータの手首軸に６軸の力
センサを設け、インピーダンス制御を行うロボットシス
テムを用いてキャリブレーション点教示を行うに際し、
円形状の穴（２ａ）を持つ治具（２）を定点に準備し、
治具（２）の円形状の穴（２ａ）にちょうど挿入できる
棒（３）をツールとしてロボットマニピュレータの手首
軸に装着し、このツールの先端をロボットマニピュレー
タの制御点とし、治具（２）の円形状の穴（２ａ）にロ
ボット（１）のツールである棒（３）を挿入することに
より定点観測をし、ロボットの制御点の位置情報と姿勢
情報をキャリブレーション情報として利用する。 【効果】 位置情報と姿勢情報を１回の棒の挿入作業で
行えるため、キャリブレーション作業を半分にすること
ができ、またインピーダンス制御機構により棒の挿入作
業の無人化、すなわち自動キャリブレーションデータ収
集機能を持たせることができる。
センサを設け、インピーダンス制御を行うロボットシス
テムを用いてキャリブレーション点教示を行うに際し、
円形状の穴（２ａ）を持つ治具（２）を定点に準備し、
治具（２）の円形状の穴（２ａ）にちょうど挿入できる
棒（３）をツールとしてロボットマニピュレータの手首
軸に装着し、このツールの先端をロボットマニピュレー
タの制御点とし、治具（２）の円形状の穴（２ａ）にロ
ボット（１）のツールである棒（３）を挿入することに
より定点観測をし、ロボットの制御点の位置情報と姿勢
情報をキャリブレーション情報として利用する。 【効果】 位置情報と姿勢情報を１回の棒の挿入作業で
行えるため、キャリブレーション作業を半分にすること
ができ、またインピーダンス制御機構により棒の挿入作
業の無人化、すなわち自動キャリブレーションデータ収
集機能を持たせることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットを用いた自動
生産ラインや、ロボットにオフラインティーチングで動
作を要求する必要がある場合の、ロボットマニピュレー
タのキャリブレーション点教示方法およびキャリブレー
ション作業方法に関する。
生産ラインや、ロボットにオフラインティーチングで動
作を要求する必要がある場合の、ロボットマニピュレー
タのキャリブレーション点教示方法およびキャリブレー
ション作業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットマニピュレータのキャリブレー
ション作業、つまりキャリブレーションのために準備さ
れた定点にロボットの制御点を移動し、定点の位置にお
ける理論上のロボットの各軸の角度と、計測された実際
のロボットの各軸の角度との間の変位を調整する作業に
おいて、定点にロボットマニピュレータの制御点を移動
するには、ロボットのティーチング作業による方法が一
般的である（特開昭６２−１５６７０１号公報参照）。
通常この方法によって得られる情報は、位置の情報であ
って、姿勢の情報は使われない。一方、特開昭６３−２
５１８１０号公報には、水平関節ロボットの先端のＺ軸
へ取付けたブロックと、このブロックとは上下方向にの
み自由に支持されたピンと、前記ロボット先端と前記ピ
ンの相対距離を測定する測定手段と、前記ロボット先端
と前記ピンの相対距離に関連して反力を生じる弾性体
と、前記ロボットが取付けられ前記ピンが挿入する穴を
複数開口部の高さを異にするものを含めてあけてある測
定台と、前記ロボットの現在姿勢などの情報を読み込み
且つ前記測定手段の値を読み込み且つ演算処理をする解
析装置とを備えた水平多関節ロボットの較正装置が記載
されている。また、特開平２−１６０４９２号公報に
は、任意の位置に駆動されるアーム部と、このアーム部
の先端に接続され、ワークを把持するためのフィンガ部
と、前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィ
ンガ部に作用する力を検出する力センサと、この力セン
サからの検出出力に基づいて、ワークの組付状態および
組付動作のティーチングポイントのずれ状態を判断する
判断手段とを備えた産業用ロボットが記載されている。
ション作業、つまりキャリブレーションのために準備さ
れた定点にロボットの制御点を移動し、定点の位置にお
ける理論上のロボットの各軸の角度と、計測された実際
のロボットの各軸の角度との間の変位を調整する作業に
おいて、定点にロボットマニピュレータの制御点を移動
するには、ロボットのティーチング作業による方法が一
般的である（特開昭６２−１５６７０１号公報参照）。
通常この方法によって得られる情報は、位置の情報であ
って、姿勢の情報は使われない。一方、特開昭６３−２
５１８１０号公報には、水平関節ロボットの先端のＺ軸
へ取付けたブロックと、このブロックとは上下方向にの
み自由に支持されたピンと、前記ロボット先端と前記ピ
ンの相対距離を測定する測定手段と、前記ロボット先端
と前記ピンの相対距離に関連して反力を生じる弾性体
と、前記ロボットが取付けられ前記ピンが挿入する穴を
複数開口部の高さを異にするものを含めてあけてある測
定台と、前記ロボットの現在姿勢などの情報を読み込み
且つ前記測定手段の値を読み込み且つ演算処理をする解
析装置とを備えた水平多関節ロボットの較正装置が記載
されている。また、特開平２−１６０４９２号公報に
は、任意の位置に駆動されるアーム部と、このアーム部
の先端に接続され、ワークを把持するためのフィンガ部
と、前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィ
ンガ部に作用する力を検出する力センサと、この力セン
サからの検出出力に基づいて、ワークの組付状態および
組付動作のティーチングポイントのずれ状態を判断する
判断手段とを備えた産業用ロボットが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６２−１５
６７０１号公報に記載されたような通常のキャリブレー
ション作業では、姿勢の管理までしないので、位置のテ
ィーチングからは位置の情報しか得られない。１回の作
業で２つのデータが得られるのに１つしか使っていない
のが問題である。また、前記特開昭６３−２５１８１０
号公報に記載された装置では、力センサを持っていない
ので、多関節に展開することができない。前記特開平２
−１６０４９２号公報に記載された産業用ロボットで
は、力センサで組立作業を行うときにティーチングデー
タの微修正を行う方法を示しているが、この力センサは
単にセンサを持ったツールの補助手段として使っている
に過ぎず、ロボットのキャリブレーションを行うこと
や、微修正データを記録し、ロボットの矯正に積極的に
利用しようとするものではない。そこで本発明が解決す
べき課題は、ロボットに１回のティーチングで、位置の
情報と姿勢の情報を取り込み、ロボットのキャリブレー
ションのためのティーチング作業を半減させることにあ
る。
６７０１号公報に記載されたような通常のキャリブレー
ション作業では、姿勢の管理までしないので、位置のテ
ィーチングからは位置の情報しか得られない。１回の作
業で２つのデータが得られるのに１つしか使っていない
のが問題である。また、前記特開昭６３−２５１８１０
号公報に記載された装置では、力センサを持っていない
ので、多関節に展開することができない。前記特開平２
−１６０４９２号公報に記載された産業用ロボットで
は、力センサで組立作業を行うときにティーチングデー
タの微修正を行う方法を示しているが、この力センサは
単にセンサを持ったツールの補助手段として使っている
に過ぎず、ロボットのキャリブレーションを行うこと
や、微修正データを記録し、ロボットの矯正に積極的に
利用しようとするものではない。そこで本発明が解決す
べき課題は、ロボットに１回のティーチングで、位置の
情報と姿勢の情報を取り込み、ロボットのキャリブレー
ションのためのティーチング作業を半減させることにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明に係るキャリブレーション点教示方法は、ロ
ボットマニピュレータの手首軸に６軸の力センサを設
け、ロボットコントローラでロボットマニピュレータの
インピーダンス制御を行うロボットシステムを用いてキ
ャリブレーション点教示を行うに際し、円形状の穴を持
つ治具を定点に準備し、前記治具の円形状の穴にちょう
ど挿入できる棒をツールとしてロボットマニピュレータ
の手首軸に装着し、このツールの先端をロボットマニピ
ュレータの制御点とし、前記治具の円形状の穴に前記ロ
ボットのツールである棒を挿入することにより定点観測
をし、ロボットの制御点の位置情報と姿勢情報をキャリ
ブレーション情報として利用する。また、本発明に係る
キャリブレーション作業方法は、ロボットマニピュレー
タの手首軸に６軸の力センサを設け、ロボットコントロ
ーラでロボットマニピュレータのインピーダンス制御を
行うロボットシステムを用いてキャリブレーション作業
を行うに際し、円形状の穴を持つ治具を定点に準備し、
前記治具の円形状の穴にちょうど挿入できる棒をツール
としてロボットマニピュレータの手首軸に装着し、この
ツールの先端をロボットマニピュレータの制御点とし、
前記治具の円形状の穴に前記ロボットのツールである棒
を挿入することにより定点観測をし、キャリブレーショ
ン作業を行う。
め、本発明に係るキャリブレーション点教示方法は、ロ
ボットマニピュレータの手首軸に６軸の力センサを設
け、ロボットコントローラでロボットマニピュレータの
インピーダンス制御を行うロボットシステムを用いてキ
ャリブレーション点教示を行うに際し、円形状の穴を持
つ治具を定点に準備し、前記治具の円形状の穴にちょう
ど挿入できる棒をツールとしてロボットマニピュレータ
の手首軸に装着し、このツールの先端をロボットマニピ
ュレータの制御点とし、前記治具の円形状の穴に前記ロ
ボットのツールである棒を挿入することにより定点観測
をし、ロボットの制御点の位置情報と姿勢情報をキャリ
ブレーション情報として利用する。また、本発明に係る
キャリブレーション作業方法は、ロボットマニピュレー
タの手首軸に６軸の力センサを設け、ロボットコントロ
ーラでロボットマニピュレータのインピーダンス制御を
行うロボットシステムを用いてキャリブレーション作業
を行うに際し、円形状の穴を持つ治具を定点に準備し、
前記治具の円形状の穴にちょうど挿入できる棒をツール
としてロボットマニピュレータの手首軸に装着し、この
ツールの先端をロボットマニピュレータの制御点とし、
前記治具の円形状の穴に前記ロボットのツールである棒
を挿入することにより定点観測をし、キャリブレーショ
ン作業を行う。
【０００５】
【作用】本発明では、ロボットマニピュレータの手首軸
に６軸の力センサを設け、ロボットのコントローラでロ
ボットマニピュレータのインピーダンス制御を行うロボ
ットシステムを用いて、円形状の穴２ａを持つ治具２
（図３）を定点に準備し、ロボットのツールとしてこの
治具の円形状の穴にちょうど挿入できる棒３（図４）を
準備し、このツール３をロボットマニピュレータの手首
軸に装着し（図１）、このツール３の先端をロボットマ
ニピュレータの制御点とするシステムにおいて、治具２
の円形状の穴２ａにロボットのツールである棒３を挿入
することで（図２）定点観測をし、キャリブレーション
点教示およびキャリブレーション作業を行うものであ
る。この方法により、位置の情報と姿勢の情報を正確に
得ることができる。このキャリブレーション点教示方法
により、位置情報と姿勢情報を１回の棒の挿入作業で行
え、ロボットのキャリブレーションのためのティーチン
グ作業が半分で済む。また、インピーダンス制御機構に
より、棒の挿入作業を無人化でき、自動キャリブレーシ
ョンデータ収集機能を持たせることができる。
に６軸の力センサを設け、ロボットのコントローラでロ
ボットマニピュレータのインピーダンス制御を行うロボ
ットシステムを用いて、円形状の穴２ａを持つ治具２
（図３）を定点に準備し、ロボットのツールとしてこの
治具の円形状の穴にちょうど挿入できる棒３（図４）を
準備し、このツール３をロボットマニピュレータの手首
軸に装着し（図１）、このツール３の先端をロボットマ
ニピュレータの制御点とするシステムにおいて、治具２
の円形状の穴２ａにロボットのツールである棒３を挿入
することで（図２）定点観測をし、キャリブレーション
点教示およびキャリブレーション作業を行うものであ
る。この方法により、位置の情報と姿勢の情報を正確に
得ることができる。このキャリブレーション点教示方法
により、位置情報と姿勢情報を１回の棒の挿入作業で行
え、ロボットのキャリブレーションのためのティーチン
グ作業が半分で済む。また、インピーダンス制御機構に
より、棒の挿入作業を無人化でき、自動キャリブレーシ
ョンデータ収集機能を持たせることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。図１は本発明に係るキャリブレーション作
業を行っている状態を示す説明図であり、１はロボッ
ト、２は治具、３はツールを示している。本発明におい
ては、図３に示すように円形状の穴２ａを加工した治具
２を用意し、また図４に示すように治具２の円形状の穴
２ａにちょうど挿入できる棒３を準備する。次いで、ロ
ボットシステムのインピーダンス制御を用いてロボット
に予め教えられたティーチングデータに基づいて、挿入
作業をさせる。インピーダンス制御により、ロボット１
の位置決め精度が多少狂っていても、挿入作業はスムー
ズに完全に行うことができる。ロボット１は、やはりイ
ンピーダンス制御により、穴２ａの底に当たるまでこの
挿入作業を継続するようにプログラムされており、穴２
ａの底に当たった時に動作をやめる（図２参照）。そし
て、このときの各軸の角度を計測し、位置の情報と姿勢
の情報をもって、ロボットの精度に及ぼすパラメータを
調整する。ロボットのキャリブレーションは複数点教示
し統計的に処理をするので、従来２４ポイント教えなけ
ればできなかったことが本発明では半分の１２ポイント
で済むことになる。具体的には、ティーチングにより、
位置座標としてＰ（ｘ，ｙ，ｚ）、姿勢データとしてθ
（α，β，γ）のデータが得られる。６軸ロボットの場
合、各軸には４つの誤差要因があり、各軸の４つの未知
数を求めることがロボットキャリブレーションである。
６軸×４個で合計２４変数の連立方程式の解を求めるこ
とが必要である。２４変数の解を求めるには、最低２４
個の方程式を立てる必要がある。１つの方程式を立てる
には１つの位置データまたは１つの姿勢データが必要で
ある。本来ならば２４点のティーチングデータを作成し
なければロボットキャリブレーションはできないことに
なるが、本発明では姿勢が穴の挿入作業によって固定さ
れることになるから、１２点のティーチングから同等の
効果を得ることができる。
に説明する。図１は本発明に係るキャリブレーション作
業を行っている状態を示す説明図であり、１はロボッ
ト、２は治具、３はツールを示している。本発明におい
ては、図３に示すように円形状の穴２ａを加工した治具
２を用意し、また図４に示すように治具２の円形状の穴
２ａにちょうど挿入できる棒３を準備する。次いで、ロ
ボットシステムのインピーダンス制御を用いてロボット
に予め教えられたティーチングデータに基づいて、挿入
作業をさせる。インピーダンス制御により、ロボット１
の位置決め精度が多少狂っていても、挿入作業はスムー
ズに完全に行うことができる。ロボット１は、やはりイ
ンピーダンス制御により、穴２ａの底に当たるまでこの
挿入作業を継続するようにプログラムされており、穴２
ａの底に当たった時に動作をやめる（図２参照）。そし
て、このときの各軸の角度を計測し、位置の情報と姿勢
の情報をもって、ロボットの精度に及ぼすパラメータを
調整する。ロボットのキャリブレーションは複数点教示
し統計的に処理をするので、従来２４ポイント教えなけ
ればできなかったことが本発明では半分の１２ポイント
で済むことになる。具体的には、ティーチングにより、
位置座標としてＰ（ｘ，ｙ，ｚ）、姿勢データとしてθ
（α，β，γ）のデータが得られる。６軸ロボットの場
合、各軸には４つの誤差要因があり、各軸の４つの未知
数を求めることがロボットキャリブレーションである。
６軸×４個で合計２４変数の連立方程式の解を求めるこ
とが必要である。２４変数の解を求めるには、最低２４
個の方程式を立てる必要がある。１つの方程式を立てる
には１つの位置データまたは１つの姿勢データが必要で
ある。本来ならば２４点のティーチングデータを作成し
なければロボットキャリブレーションはできないことに
なるが、本発明では姿勢が穴の挿入作業によって固定さ
れることになるから、１２点のティーチングから同等の
効果を得ることができる。
【０００７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のロボット
キャリブレーション点教示方法によれば、位置情報と姿
勢情報を１回の棒の挿入作業で行えるため、キャリブレ
ーション作業を半分にすることができ、またインピーダ
ンス制御機構により棒の挿入作業の無人化、すなわち自
動キャリブレーションデータ収集機能を持たせることが
できる。
キャリブレーション点教示方法によれば、位置情報と姿
勢情報を１回の棒の挿入作業で行えるため、キャリブレ
ーション作業を半分にすることができ、またインピーダ
ンス制御機構により棒の挿入作業の無人化、すなわち自
動キャリブレーションデータ収集機能を持たせることが
できる。
【図１】 本発明に係るキャリブレーション作業を行っ
ている状態を示す説明図である。
ている状態を示す説明図である。
【図２】 治具の穴に棒を挿入した状態を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】 治具の例を示す斜視図である。
【図４】 治具と対になる棒を示す斜視図である。
１ ロボット、２ 治具、２ａ 穴、３ 棒（ツール）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/42 Ｒ 9064−3Ｈ
Claims (2)
- 【請求項１】 ロボットマニピュレータの手首軸に６軸
の力センサを設け、ロボットコントローラでロボットマ
ニピュレータのインピーダンス制御を行うロボットシス
テムを用いてキャリブレーション点教示を行うに際し、
円形状の穴を持つ治具を定点に準備し、前記治具の円形
状の穴にちょうど挿入できる棒をツールとしてロボット
マニピュレータの手首軸に装着し、このツールの先端を
ロボットマニピュレータの制御点とし、前記治具の円形
状の穴に前記ロボットのツールである棒を挿入すること
により定点観測をし、ロボットの制御点の位置情報と姿
勢情報をキャリブレーション情報として利用することを
特徴とするロボットマニピュレータのキャリブレーショ
ン点教示方法。 - 【請求項２】 ロボットマニピュレータの手首軸に６軸
の力センサを設け、ロボットコントローラでロボットマ
ニピュレータのインピーダンス制御を行うロボットシス
テムを用いてキャリブレーション作業を行うに際し、円
形状の穴を持つ治具を定点に準備し、前記治具の円形状
の穴にちょうど挿入できる棒をツールとしてロボットマ
ニピュレータの手首軸に装着し、このツールの先端をロ
ボットマニピュレータの制御点とし、前記治具の円形状
の穴に前記ロボットのツールである棒を挿入することに
より定点観測をし、キャリブレーション作業を行うこと
を特徴とするロボットマニピュレータのキャリブレーシ
ョン作業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27260891A JPH05111886A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27260891A JPH05111886A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05111886A true JPH05111886A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17516303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27260891A Pending JPH05111886A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | ロボツトマニピユレータのキヤリブレーシヨン点教示方法およびキヤリブレーシヨン作業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05111886A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-10-21 JP JP27260891A patent/JPH05111886A/ja active Pending
Cited By (17)
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