JPH06226663A - ロボットの位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットの位置決めの確認を常に正確に行う。 【構成】ティーチング時に、ツール先端目標位置に対応
するロボット８の各軸１〜６の目標位置とツール先端目
標位置に一致するようロボット８の各軸１〜６が駆動さ
れた際の各軸１〜６の駆動位置との偏差がティーチング
されたツール先端位置ごとに記憶される。そして、プレ
イバック時に、記憶したツール先端位置に対応するロボ
ット８の各軸１〜６の目標位置と記憶したツール先端位
置に一致するようロボット８の各軸１〜６が駆動された
際の各軸１〜６の駆動位置との偏差が求められ、この求
められた偏差と記憶しておいた偏差との差が各軸１〜６
全てについて所定のしきい値以下になっている場合に当
該ツール先端位置における位置決めが完了したと判定さ
れる。そして、このように判定された場合のみつぎのツ
ール先端位置の位置決めが同様に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボット等各種ロ
ボットの位置決め制御装置に関し、特にロボットの姿勢
や搬送負荷などの影響によって各軸の位置偏差自体が大
きくなったとしても位置決めの確認を正確に行うことが
できる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるティーチング・プレイバック方
式のロボットにおいては、ティーチング時に、ロボット
のツール先端が各目標位置に一致するようロボットの各
軸を順次駆動されツール先端位置が順次ティーチングさ
れるととともに、プレイバック時に、ロボットのツール
先端が前記ティーチングされた各ツール先端位置に一致
するようロボット各軸が順次駆動されてロボットの位置
決めが順次行われる。ここで、プレイバック時にはティ
ーチング結果に応じたプログラムを順次実行することで
ロボットの位置決めが順次行われるが、このプログラム
を実行する際、ロボットがティーチングされた位置に正
確に位置決めされたことを確認してからつぎのティーチ
ング位置に関する移動命令に処理を移行させるようにし
ている。

【０００３】ここに、位置決め完了を確認する一般的な
方法として、ロボット各軸の目標位置と現在位置との位
置偏差が許容範囲内に入ったことをもって位置決め完了
とみなす方法がある。

【０００４】ところが、ティーチング作業時にはこうし
た位置決め確認はなんら行われていない。したがって、
通常よりも大きな重量のワークを把持したり大きなハン
ドが取り付けられたりして標準よりも大きな負荷を有し
ている場合あるいはいわゆる搬送負荷、ロボットの姿勢
の影響によっては、ロボット各軸のうちある所定の軸の
位置偏差は上記許容範囲外となってしまい、そのままの
状態でティーチングが行われてしまうことがある。この
ような状態で上記プログラムの移動命令を実行すると、
上記所定の軸に関しては位置偏差が許容範囲外となって
しまい位置決めが確認できない事態となり、エラーが発
生してプログラム実行不能となる。

【０００５】そこで、このような問題を解決すべく、テ
ィーチング作業を行うべく電源が投入された際にそのと
きのロボット各軸の位置偏差を取り込み、この取り込ん
だ位置偏差とプレイバック時において得られる位置偏差
との差が所定の許容範囲内に入ったことにより位置決め
完了とみなすようにしている。すなわち、位置偏差は各
軸ごとにより異なるという実状を考慮したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような位
置決め確認方式といえども、軽負荷状態で電源を投入し
位置偏差を取り込んでしまうと、プレイバック時に重負
荷状態となっている場合には、上記偏差が上記許容範囲
外となってしまうことがあり位置決め確認ができないと
いうエラーが発生してしまう。また、逆に重負荷状態で
電源を投入し位置偏差を取り込んでしまうと、プレイバ
ック時において軽負荷状態となっている場合の位置決め
確認ができないというエラーも発生することとなる。

【０００７】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、位置偏差がティーチング位置ごとに変動する
ことを考慮して位置決め確認を常に正確になし得る位置
決め制御装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、テ
ィーチング時に、ロボットのツール先端が各目標位置に
一致するようロボットの各軸を順次駆動させツール先端
位置を順次ティーチングするととともに、プレイバック
時に、ロボットのツール先端が前記ティーチングされた
各ツール先端位置に一致するようロボット各軸を順次駆
動させてロボットの位置決めを順次行うロボットの位置
決め制御装置において、ティーチング時に、前記ツール
先端目標位置に対応するロボット各軸の目標位置と前記
ツール先端目標位置に一致するようロボット各軸が駆動
された際の各軸の駆動位置との偏差をティーチングされ
たツール先端位置ごとに記憶しておき、プレイバック時
に、前記記憶したツール先端位置に対応するロボット各
軸の目標位置と前記記憶したツール先端位置に一致する
ようロボット各軸が駆動された際の各軸の駆動位置との
偏差を求め、この求められた偏差と前記記憶しておいた
偏差との差が各軸全てについて所定のしきい値以下にな
っている場合に当該ツール先端位置における位置決めが
完了したと判定し、該判定がなされた場合のみつぎのツ
ール先端位置の位置決めを行うようにしている。

【０００９】

【作用】かかる構成によれば、ティーチング時に、ツー
ル先端目標位置に対応するロボット各軸の目標位置とツ
ール先端目標位置に一致するようロボット各軸が駆動さ
れた際の各軸の駆動位置との偏差がティーチングされた
ツール先端位置ごとに記憶される。そして、プレイバッ
ク時に、記憶したツール先端位置に対応するロボット各
軸の目標位置と記憶したツール先端位置に一致するよう
ロボット各軸が駆動された際の各軸の駆動位置との偏差
が求められ、この求められた偏差と記憶しておいた偏差
との差が各軸全てについて所定のしきい値以下になって
いる場合に当該ツール先端位置における位置決めが完了
したと判定される。そして、このように位置決め完了が
確認されてからつぎのツール先端位置の位置決めが同様
に行われる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明に係るロボットの
位置決め制御装置の実施例について説明する。

【００１１】図１は実施例のコントローラの構成をブロ
ック図にて示したものであり、実施例ではこのコントロ
ーラによって図３に示す６軸のロボット８が制御される
場合を想定している。すなわち、実施例に適用されるロ
ボット８は同３図に示すような回動位置がθ1〜θ6で表
される第１軸１〜第６軸６を有し、かつアーム先端にツ
ールとしてのハンド９が具えられている垂直多関節ロボ
ットを想定している。図１のコントローラ１０はロボッ
ト８の各軸およびこの各軸によって駆動されるアーム等
（たとえば第２軸２であればアーム７（図３参照））を
駆動制御するものであり、ＣＰＵ１１を中心として構成
されている。なお、この図１では説明の便宜のためアー
ム７のみを代表して示してあるが、実際には他のアー
ム、下部旋回体等のロボット８の全ての要素がコントロ
ーラ１０によって駆動制御される。

【００１２】メモリ１２には、後述するティーチング結
果に応じて作成されたプログラムが格納されており、Ｃ
ＰＵ１１は上記プログラムを１ステップずつ呼び出して
命令を解釈し、順次処理を実行していく。

【００１３】すなわち、ロボット８のアーム７の動作を
制御する場合を想定して説明すると、アーム７を回動す
るモータ１６に付設された位置検出器としてのパルスエ
ンコーダ１７から出力されるパルス信号をカウンタ１５
を介してＣＰＵ１１に取り込み、ＣＰＵ１１において制
御量を演算し、これをＤ／Ａコンバータ１３を介して第
２軸２に対応するサーボアンプ１４へ制御量を出力す
る。この結果サーボアンプ１４からモータ１６に対して
駆動信号が加えられ、モータ１６の駆動力によりアーム
７、つまり第２軸２が所定量だけ駆動される。なお、他
の軸である１軸および３〜６軸も同様にして駆動制御さ
れる。

【００１４】図２はコントローラ１０の制御系を示すブ
ロック図であり、同図に示すようにフィードバック制御
系を構成している。

【００１５】同図に示す目標軌道演算部１８では、ティ
ーチング結果に基づいてロボット８のツール先端位置の
目標軌道が演算される。すなわち、ロボット８のティー
チング作業時には、ロボット８のツール先端が予め設定
された各目標位置に一致するようロボット８の各軸をリ
モートコントローラによって順次駆動させていき、ツー
ル先端位置を順次ティーチングしていく作業が行われ
る。この結果、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）
（なお、Ｘ、Ｙ、Ｚは３次元位置、Ａ、Ｂ、Ｃは角度で
ある）を有したツール先端位置が順次メモリ１２に記憶
されることになる（図５参照）。

【００１６】そして、この結果、上記ティーチングさ
れ、メモリ１２に記憶された各ツール先端位置に基づい
てツール先端の目標軌道が目標軌道演算部１８で演算さ
れ、この目標軌道上の逐次の目標位置を各軸１〜６の目
標位置θd（θ1d〜θ6d）に変換する演算が行われ、こ
れがプレイバック時に逐次出力される。

【００１７】一方、エンコーダ１７からは各軸１〜６の
現在の回動位置θ（θ1〜θ6）が逐次出力される。この
結果、上記目標位置θdと現在位置θとの偏差ｅi（ｉ＝
１〜６；ｅ1＝θ1d−θ1、ｅ2＝θ2d−θ2、…）がとら
れ、これがサーボ演算部１９に加えられる。

【００１８】サーボ演算部１９では、加えられた偏差ｅ
が零となるような制御量ｃが演算され、これをサーボア
ンプ１４を介してモータ１６に加える。この結果、モー
タ１６は、ツール先端位置が上記目標軌道上にのるよう
にアーム７を含むロボット８の各要素を駆動させる。

【００１９】このようにして、ロボット各軸１〜６が順
次駆動されロボット８の位置決めが順次行われることに
なるが、この実施例では、プレイバック時にツール先端
位置の位置決めが完了したことを逐次判定し、以後の処
理を進めるようにしている。そこで、上記判定処理につ
いて説明する。

【００２０】ところで、図３に示す垂直多関節構造のロ
ボット８では、いわゆる搬送負荷や姿勢などの影響を受
けることによりティーチング位置ごとに各軸の位置偏差
が異なる値をとることが多い。すなわち、同３図（ａ）
の姿勢を保持しようとする場合には、図４に示すように
各軸１〜６の位置偏差は小さい。なお、同図４に示す数
字は、各軸１〜６の位置偏差をエンコーダ１７から出力
されるパルス数で示したものである。また、図３（ｂ）
の姿勢を保持するためには、第２軸２の位置偏差が姿勢
（ａ）における「４」から「１１」へと大きくなり、さ
らに同図（ｃ）の姿勢ではロボット８がワークＷＫを把
持するため負荷が大きくなり、第２軸２の位置偏差が
「１５」と大きくなるとともに、第３軸３の位置偏差も
「１１」と大きくなる。

【００２１】この例で、前述した従来技術を適用したこ
とを想定する。いま位置偏差の許容値が１０パルスとす
ると、ティーチング作業時には位置決め確認を行ってい
ないので問題なくポイントがティーチングされる。しか
し、プレイバック時にティーチングされたプログラムの
移動命令を実行する際には、ロボット８がティーチング
位置に位置決めしたかどうかを確認する。しかし、図３
（ｂ）、（ｃ）の姿勢の場合には、第２軸２あるいは第
３軸３に関して位置偏差が許容値の１０パルスを越えて
しまうので、位置決め確認ができないというエラーが発
生し、プログラムの実行不能となる。

【００２２】そこで、この実施例ではこうした不都合を
除去すべく、ティーチング時に、上述したようにロボッ
ト８のツールの各先端位置をティーチングし、それらを
メモリ１２に記憶しておくとともに、上述の予め設定さ
れたツール先端の各目標位置に対応するロボット８の各
軸１〜６の目標位置とツール先端目標位置に一致するよ
うロボット８の各軸１〜６が駆動された際の各軸１〜６
の駆動位置との偏差がティーチングされたツール先端位
置ごとに求められ、これらがメモリ１２に記憶されてお
かれる。

【００２３】具体的にいうと、ツール先端位置が異なる
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のような各姿勢ごとに各軸
１〜６の位置偏差が図４に示すような態様で取得され
る。このとき取得された位置偏差をオフセット値ｅioff
set（ｉは各軸１〜６を示す）とする。一方、メモリ１
２内部は図５に示すようなテーブルを持っており、この
テーブルには、ステップごとに命令と命令に関する各種
データが記憶されている。そこで移動命令に関するデー
タに、新たに各軸のオフセット値ｅioffsetを格納する
エリアを設け、ポイント（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）が
教示された時には、このエリアにその時の各軸１〜６の
位置偏差ｅioffsetを記憶する。

【００２４】そして、プレイバック時には、メモリ１２
に記憶しておいたツール先端位置、つまり目標軌道演算
部１８で演算された目標軌道に対応するロボット８の各
軸１〜６の目標位置θdと同目標軌道に一致するようロ
ボット８の各軸１〜６が駆動された際の各軸１〜６の駆
動位置θとの偏差ｅiが求められる。

【００２５】そして、この偏差ｅiと記憶しておいたオ
フセット値ｅi offsetとの差がとられ、これが下記
（１）式のごとく所定の許容値ｅlimit以下であるかが
判定される。

【００２６】｜ｅi−ｅi offset｜≦ｅlimit …（１） ただし、 ｉ：軸数 ｅi：各軸位置偏差 ｅi offset：ステップ毎に記憶された各軸オフセット値 ｅlimit：位置偏差許容値 そして、上記（１）式が各軸１〜６全てについて満足さ
れた場合に、そのときのツール先端位置における位置決
めが完了したと判定する。具体的にいうと、プレイバッ
ク時における各軸位置偏差ｅiは図４に示すごとくなっ
ている。一方、ティーチング時に取得される各軸オフセ
ット値も同図４に示す値にほぼ近い値を示している。こ
れはツール先端位置が同じで同姿勢であれば姿勢が異な
ることによる影響、搬送負荷による影響がなくなり、各
軸の偏差はほぼ同じ値を示すという理由による。たとえ
ば、第２軸２のオフセット値ｅ2offsetが図３（ｃ）の
姿勢で「１２」となり、同じ姿勢における位置偏差ｅ2
の「１５」とほぼ等しくなる。そこで、しきい値として
ｅlimitを「１０」として上記（１）式を適用すれば、
上記（１）式は満足される。他の軸についても同様にし
て（１）式を満足すれば、そのときのツール先端位置の
位置決めは完了したと判定する。そして、完了したこと
が判定されると、プログラム上においてつぎの移動命令
に移行して、以後つぎのツール先端位置の位置決めを同
様にして行うようにする。

【００２７】一方、上記（１）式が各軸１〜６のいずれ
かの軸について満足されない場合には、当該ツール先端
位置における位置決めが完了していない、エラーである
と判断し、異常時における所定の措置をとるようにす
る。

【００２８】このような実施例によれば、ロボット８が
姿勢や搬送負荷の影響を受けて位置偏差それ自体が変動
したとしても、常に正確な位置決め確認を行うことがで
き、作業を正確に行うことができるようになる。しか
も、教示プログラムを記憶するためのメモリに、新たに
各軸のオフセット値を記憶するエリアを各ステップごと
に追加するだけでよく、ハードウエアの改造を要するこ
となく、ソフトウエアのメモリマップを変更するだけで
よく、簡便かつ低コストで具現できるという付随的な効
果も得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ボットが姿勢や搬送負荷の影響を受け位置偏差が変動し
たとしても、常に正確な位置決め確認を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るロボットの位置決め制御装
置の実施例の装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示すコントローラの制御ブロック
図である。

【図３】図３は実施例に適用されるロボットがとり得る
姿勢を例示した図である。

【図４】図４は図３に示す各姿勢ごとの各軸の位置偏差
を示す表である。

【図５】図５は図１に示すメモリに記憶されるテーブル
の内容を例示して示す図である。

【符号の説明】 １〜６ 第１軸〜第６軸 ７ アーム ８ ロボット ９ ハンド １０ コントローラ １１ ＣＰＵ １２ メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティーチング時に、ロボットのツー
   ル先端が各目標位置に一致するようロボットの各軸を順
   次駆動させツール先端位置を順次ティーチングするとと
   ともに、プレイバック時に、ロボットのツール先端が前
   記ティーチングされた各ツール先端位置に一致するよう
   ロボット各軸を順次駆動させてロボットの位置決めを順
   次行うロボットの位置決め制御装置において、 ティーチング時に、前記ツール先端目標位置に対応する
   ロボット各軸の目標位置と前記ツール先端目標位置に一
   致するようロボット各軸が駆動された際の各軸の駆動位
   置との偏差をティーチングされたツール先端位置ごとに
   記憶しておき、 プレイバック時に、前記記憶したツール先端位置に対応
   するロボット各軸の目標位置と前記記憶したツール先端
   位置に一致するようロボット各軸が駆動された際の各軸
   の駆動位置との偏差を求め、この求められた偏差と前記
   記憶しておいた偏差との差が各軸全てについて所定のし
   きい値以下になっている場合に当該ツール先端位置にお
   ける位置決めが完了したと判定し、該判定がなされた場
   合のみつぎのツール先端位置の位置決めを行うようにし
   たロボットの位置決め制御装置。