JPH08137528A - ロボットと回転テーブルのキャリブレーション方法 - Google Patents
ロボットと回転テーブルのキャリブレーション方法Info
- Publication number
- JPH08137528A JPH08137528A JP29403894A JP29403894A JPH08137528A JP H08137528 A JPH08137528 A JP H08137528A JP 29403894 A JP29403894 A JP 29403894A JP 29403894 A JP29403894 A JP 29403894A JP H08137528 A JPH08137528 A JP H08137528A
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- JP
- Japan
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- robot
- rotary table
- axis
- vector
- coordinate system
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Abstract
(57)【要約】
【目的】回転テーブルが２軸型の場合に適用できるロボ
ットと回転テーブルのキャリブレーションを行う方法を
提供する。 【構成】ロボットと回転テーブルを任意の位置で教示し
て、その位置データを記憶し、このデータから、ロボッ
ト座標系と２軸を有する回転テーブル座標系との相対的
位置関係を示す変換マトリクスを導き出す。
ットと回転テーブルのキャリブレーションを行う方法を
提供する。 【構成】ロボットと回転テーブルを任意の位置で教示し
て、その位置データを記憶し、このデータから、ロボッ
ト座標系と２軸を有する回転テーブル座標系との相対的
位置関係を示す変換マトリクスを導き出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットと２軸回転テ
ーブルを有するシステムにおいて、精度良く協調動作を
行うために、特に簡単な方法で、ロボットと回転テーブ
ルの相対的位置関係を求めるキャリブレーション方法に
関するものである。
ーブルを有するシステムにおいて、精度良く協調動作を
行うために、特に簡単な方法で、ロボットと回転テーブ
ルの相対的位置関係を求めるキャリブレーション方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロボットの加工時間を短縮するため、ワ
ークを１軸回転テーブルに載置し、ロボット制御装置か
ら、ロボットと１軸回転テーブルを同期して協調制御す
るシステムが知られている（特開平６−２５０７１４号
公報参照）。このようなシステムがうまく動作するため
には、回転テーブル座標系とロボットの座標系は同一の
座標系（ワールド座標系という）でなければならない
が、ロボット座標系＝ワールド座標系とするのが一般的
である。すると、ロボット座標系原点から回転テーブル
座標原点までの位置・姿勢をｆrpとし、回転テーブルの
位置・姿勢をｆP とすると、ワールド座標系原点（＝ロ
ボット座標系原点）からみた回転テーブルの位置・姿勢
ｆwpは、次の１式で表される。 ｆwp＝ｆrp＊ｆP ……（１） このｆwpが求まればロボットと回転テーブルを協調制御
することができる。
ークを１軸回転テーブルに載置し、ロボット制御装置か
ら、ロボットと１軸回転テーブルを同期して協調制御す
るシステムが知られている（特開平６−２５０７１４号
公報参照）。このようなシステムがうまく動作するため
には、回転テーブル座標系とロボットの座標系は同一の
座標系（ワールド座標系という）でなければならない
が、ロボット座標系＝ワールド座標系とするのが一般的
である。すると、ロボット座標系原点から回転テーブル
座標原点までの位置・姿勢をｆrpとし、回転テーブルの
位置・姿勢をｆP とすると、ワールド座標系原点（＝ロ
ボット座標系原点）からみた回転テーブルの位置・姿勢
ｆwpは、次の１式で表される。 ｆwp＝ｆrp＊ｆP ……（１） このｆwpが求まればロボットと回転テーブルを協調制御
することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
は回転テーブルが２軸型の場合には適用できなかった。
そこで本発明は、回転テーブルが２軸型の場合に適用で
きるロボットと回転テーブルのキョリブレーションを行
う方法を提供することを目的とする。
は回転テーブルが２軸型の場合には適用できなかった。
そこで本発明は、回転テーブルが２軸型の場合に適用で
きるロボットと回転テーブルのキョリブレーションを行
う方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、ロボットと２軸を有する回転テーブルを
有するシステムにおける前記ロボットと前記回転テーブ
ルの相対的位置関係を求めるキョリブレーション方法お
いて、前記回転テーブルに教示補助具を取付けて、次の
５つの状態に回転テーブルを手動操作で動かす第１工
程、 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°とした状
態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 その各状態で、ロボットを手動操作で動かして、ロボッ
トが保持するツールの先端を前記教示補助具の先端に接
触させるように位置決めしてその時のロボットの位置を
記憶する第２工程、これらのデータから、次の４項目か
らなる４行４列の変換マトリクスを求める第３工程、 (1) の３点をとおる円の中心座標Ｏ1 (2) 前記円の面に対する垂線ベクトルＡ1 (3) 前記円の中心座標Ｏ1 からに向かうベクトルＢ1 (4) 前記ベクトルＡ1 と前記ベクトルＢ1 の外積ベクト
ルＣ1 次の４項目からなる４行４列の変換マトリクスを求める
第４工程、 (1) の座標 (2) の３点をとおる円の面に対する垂線ベクトル
Ａ2 (3) の３点をとおる円の中心座標Ｏ2 からに向
かうベクトルＢ2 (4) 前記ベクトルＡ2 と前記ベクトルＢ2 の外積ベクト
ルＣ2 前記８項目を基にロボット座標系原点と回転テーブル座
標系原点間の相対的位置・姿勢関係と、前記回転テーブ
ル座標系原点と前記回転テーブル上の所定の点の間の相
対的位置・姿勢関係とを求める第５工程と、からなるこ
とを特徴とするものである。
め、本発明は、ロボットと２軸を有する回転テーブルを
有するシステムにおける前記ロボットと前記回転テーブ
ルの相対的位置関係を求めるキョリブレーション方法お
いて、前記回転テーブルに教示補助具を取付けて、次の
５つの状態に回転テーブルを手動操作で動かす第１工
程、 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°とした状
態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 その各状態で、ロボットを手動操作で動かして、ロボッ
トが保持するツールの先端を前記教示補助具の先端に接
触させるように位置決めしてその時のロボットの位置を
記憶する第２工程、これらのデータから、次の４項目か
らなる４行４列の変換マトリクスを求める第３工程、 (1) の３点をとおる円の中心座標Ｏ1 (2) 前記円の面に対する垂線ベクトルＡ1 (3) 前記円の中心座標Ｏ1 からに向かうベクトルＢ1 (4) 前記ベクトルＡ1 と前記ベクトルＢ1 の外積ベクト
ルＣ1 次の４項目からなる４行４列の変換マトリクスを求める
第４工程、 (1) の座標 (2) の３点をとおる円の面に対する垂線ベクトル
Ａ2 (3) の３点をとおる円の中心座標Ｏ2 からに向
かうベクトルＢ2 (4) 前記ベクトルＡ2 と前記ベクトルＢ2 の外積ベクト
ルＣ2 前記８項目を基にロボット座標系原点と回転テーブル座
標系原点間の相対的位置・姿勢関係と、前記回転テーブ
ル座標系原点と前記回転テーブル上の所定の点の間の相
対的位置・姿勢関係とを求める第５工程と、からなるこ
とを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】ロボットと回転テーブルを任意の位置で教示し
て、その位置データを記憶し、このデータから、ロボッ
ト座標系と２軸を有する回転テーブル座標系との相対的
位置関係を示す変換マトリクスを導き出すのである。
て、その位置データを記憶し、このデータから、ロボッ
ト座標系と２軸を有する回転テーブル座標系との相対的
位置関係を示す変換マトリクスを導き出すのである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。図
１は本発明を実施する装置の例を示すものであり、１０
はロボット、２０は回転テーブル、３０はロボット制御
装置である。ロボット１０はツール１１を保持している
（ツール１１の先端位置を制御点と呼ぶ）。回転テーブ
ル２０は図示するようにＺo 軸（第１軸）とＸo 軸（第
２軸）回りに回転するものであり、教示の際は教示補助
具２１を取りつける。ロボット制御装置３０は教示箱３
１を備えており、この教示箱３１からロボット１０と回
転テーブル２０の動作の教示（手動操作およびプログラ
ミング）が可能である。
１は本発明を実施する装置の例を示すものであり、１０
はロボット、２０は回転テーブル、３０はロボット制御
装置である。ロボット１０はツール１１を保持している
（ツール１１の先端位置を制御点と呼ぶ）。回転テーブ
ル２０は図示するようにＺo 軸（第１軸）とＸo 軸（第
２軸）回りに回転するものであり、教示の際は教示補助
具２１を取りつける。ロボット制御装置３０は教示箱３
１を備えており、この教示箱３１からロボット１０と回
転テーブル２０の動作の教示（手動操作およびプログラ
ミング）が可能である。
【０００７】以下、本発明の実施手順に沿って説明す
る。 （１）教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点と回転テーブルの教示補助具
２１の先端点を接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置（このときの回転テーブ
ルの１軸、２軸の回転角度をそれぞれ０°とする。つま
り０°とは初期角度という意味であって、それ自体は任
意の角度である）をＰ１としてロボット制御装置３０に
記憶する。
る。 （１）教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点と回転テーブルの教示補助具
２１の先端点を接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置（このときの回転テーブ
ルの１軸、２軸の回転角度をそれぞれ０°とする。つま
り０°とは初期角度という意味であって、それ自体は任
意の角度である）をＰ１としてロボット制御装置３０に
記憶する。
【０００８】（２）回転テーブル２０の１軸目（Ｚ
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作で任意の角度回転させ
た後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補助具
２１の先端点に接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置をＰ２としてロボット制
御装置３０に記憶する。
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作で任意の角度回転させ
た後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補助具
２１の先端点に接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置をＰ２としてロボット制
御装置３０に記憶する。
【０００９】（３）回転テーブル２０の１軸目（Ｚ
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作でさらに任意の角度回
転させた後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を
動かし、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補
助具２１の先端点に接触させる。このときのロボット１
０の位置と回転テーブル２０の位置をＰ３としてロボッ
ト制御装置３０に記憶する。
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作でさらに任意の角度回
転させた後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を
動かし、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補
助具２１の先端点に接触させる。このときのロボット１
０の位置と回転テーブル２０の位置をＰ３としてロボッ
ト制御装置３０に記憶する。
【００１０】（４）回転テーブル２０の２軸目（Ｘ
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作で任意の角度回転させ
た後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補助具
２１の先端点に接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置をＰ４としてロボット制
御装置３０に記憶する。
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作で任意の角度回転させ
た後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を動か
し、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補助具
２１の先端点に接触させる。このときのロボット１０の
位置と回転テーブル２０の位置をＰ４としてロボット制
御装置３０に記憶する。
【００１１】（５）回転テーブル２０の２軸目（Ｘ
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作でさらに任意の角度回
転させた後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を
動かし、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補
助具２１の先端点に接触させる。このときのロボット１
０の位置と回転テーブル２０の位置をＰ５としてロボッ
ト制御装置３０に記憶する。
o 軸）のみ教示箱３１の手動操作でさらに任意の角度回
転させた後、教示箱３１の手動操作で、ロボット１０を
動かし、ロボット１０の制御点を回転テーブルの教示補
助具２１の先端点に接触させる。このときのロボット１
０の位置と回転テーブル２０の位置をＰ５としてロボッ
ト制御装置３０に記憶する。
【００１２】以上でオペレータの作業は終わりである。
次にロボット制御装置３０の内部処理を図２に示して説
明する。 （ステップ１）記憶された位置データの読み込む。この
ときの位置データは一般にロボットの動作軸と回転テー
ブルの回転軸に取りつけられた回転検出器からの出力パ
ルス数である。
次にロボット制御装置３０の内部処理を図２に示して説
明する。 （ステップ１）記憶された位置データの読み込む。この
ときの位置データは一般にロボットの動作軸と回転テー
ブルの回転軸に取りつけられた回転検出器からの出力パ
ルス数である。
【００１３】（ステップ２）ロボットについては前記出
力パルス数を公知の座標変換によって、直交座標系に変
換して、ロボットの制御点位置を求める。ここで求まっ
た値をそれぞれ、ＲＰ１〜ＲＰ５する。回転テーブルに
ついては、角度データへの変換を行う。ここで求まった
値をそれぞれ、ＰＰ１〜ＰＰ５とし、ＰＰ１の第１軸の
角度はＰＰ１．ａ１、第２軸の角度はＰＰ１．ａ２とい
うように表すこととする。
力パルス数を公知の座標変換によって、直交座標系に変
換して、ロボットの制御点位置を求める。ここで求まっ
た値をそれぞれ、ＲＰ１〜ＲＰ５する。回転テーブルに
ついては、角度データへの変換を行う。ここで求まった
値をそれぞれ、ＰＰ１〜ＰＰ５とし、ＰＰ１の第１軸の
角度はＰＰ１．ａ１、第２軸の角度はＰＰ１．ａ２とい
うように表すこととする。
【００１４】（ステップ３）次の４項目を求める。 ＲＰ１〜ＲＰ３の３点をとおる円の中心座標ＣＰ１ その円の面に対する垂線ベクトルＣＺ１ ＣＰ１からＲＰ１に向かうベクトルＣＸ１ ＣＸ１とＣＺ１の外積ベクトルＣＹ１ この〜を４行４列の行列化してｆc1とする。
【００１５】（ステップ４）ｆrpは、回転テーブルの第
１軸が０°におけるｆc1であるから、回転テーブルの第
１軸が０°におけるｆc1を求めるために、Ｚ軸回りにＰ
Ｐ１．ａ１分だけマイナス方向に回転させたｆc1を求め
る。この回転させたｆc1が、ロボット原点から回転テー
ブル原点までの位置・姿勢マトリクスｆrpとなる（２式
参照）。 ｆrp＝ｆc1＊Rot(Ｚ，−ＰＰ１．ａ１）…（２）
１軸が０°におけるｆc1であるから、回転テーブルの第
１軸が０°におけるｆc1を求めるために、Ｚ軸回りにＰ
Ｐ１．ａ１分だけマイナス方向に回転させたｆc1を求め
る。この回転させたｆc1が、ロボット原点から回転テー
ブル原点までの位置・姿勢マトリクスｆrpとなる（２式
参照）。 ｆrp＝ｆc1＊Rot(Ｚ，−ＰＰ１．ａ１）…（２）
【００１６】（ステップ５）次の４項目を求める。 ＲＰ１，ＲＰ４，ＲＰ５の３点をとおる円の中心座標
ＣＰ２ その円の面に対する垂線ベクトルＣＺ２ ＣＰ２からＲＰ１に向かうベクトルＣＸ２ ＣＸ２とＣＺ２の外積ベクトルＣＹ２ この〜とＲＰ１の座標を４行４列の行列化してｆc2
とする。
ＣＰ２ その円の面に対する垂線ベクトルＣＺ２ ＣＰ２からＲＰ１に向かうベクトルＣＸ２ ＣＸ２とＣＺ２の外積ベクトルＣＹ２ この〜とＲＰ１の座標を４行４列の行列化してｆc2
とする。
【００１７】（ステップ６）回転テーブルの第１軸と第
２軸が０°におけるｆc2を求めるために、Ｚ軸回りにＰ
Ｐ３．ａ１分だけマイナス方向に回転させ、回転したｆ
c2のＺ軸回りにＰＰ３．ａ２分マイナス方向に回転させ
る。これをｆc2a とする（３式参照）。 ｆc2a ＝Rot(ＣＺ１，−ＰＰ３．ａ１）＊ｆc2＊Rot(Ｚ，−ＰＰ３．ａ２）… （３）
２軸が０°におけるｆc2を求めるために、Ｚ軸回りにＰ
Ｐ３．ａ１分だけマイナス方向に回転させ、回転したｆ
c2のＺ軸回りにＰＰ３．ａ２分マイナス方向に回転させ
る。これをｆc2a とする（３式参照）。 ｆc2a ＝Rot(ＣＺ１，−ＰＰ３．ａ１）＊ｆc2＊Rot(Ｚ，−ＰＰ３．ａ２）… （３）
【００１８】次に次式の計算を行い、ｆq を求める。 ｆq ＝inv(ｆrp) ＊ｆc2a …（４） ここで、inv(ｆrp) は、ｆrpの逆行列を意味する。以
下、ｆq とは、図２に示すＸ，Ｙ，ＺとＴX （＝β），
ＴY ＝（α），ＴZ（＝０）からなる（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ
X ，ＴY ，ＴZ ）である。すなわち、θ1 ＝０°、θ2
＝０°の時の回転テーブル座標原点から、教示補助具の
先端位置までの位置と姿勢の関係を示すベクトルとな
る。このｆq は、２軸だから必要となるものである。そ
して、回転テーブルの制御点の演算は、回転テーブルの
第１軸の角度をθ1、第２軸の角度をθ2 とすると次式
で表される。 ｆp ＝Rot(Ｚ，θ1 ）＊ｆq ＊Rot(Ｚ，θ2 ）…（５）
下、ｆq とは、図２に示すＸ，Ｙ，ＺとＴX （＝β），
ＴY ＝（α），ＴZ（＝０）からなる（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｔ
X ，ＴY ，ＴZ ）である。すなわち、θ1 ＝０°、θ2
＝０°の時の回転テーブル座標原点から、教示補助具の
先端位置までの位置と姿勢の関係を示すベクトルとな
る。このｆq は、２軸だから必要となるものである。そ
して、回転テーブルの制御点の演算は、回転テーブルの
第１軸の角度をθ1、第２軸の角度をθ2 とすると次式
で表される。 ｆp ＝Rot(Ｚ，θ1 ）＊ｆq ＊Rot(Ｚ，θ2 ）…（５）
【００１９】以上のとおり、（２）式によりｆrpが、
（５）式よりｆp が求まるので、これを（１）式に代入
することにより、ワールド座標系原点から見た回転テー
ブルの位置・姿勢ｆwpが求まる。
（５）式よりｆp が求まるので、これを（１）式に代入
することにより、ワールド座標系原点から見た回転テー
ブルの位置・姿勢ｆwpが求まる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、２
軸型の回転テーブルにおいても、簡単な教示作業のみで
ロボットとの相対位置関係が求められ、正確なキャリブ
レーションができる。
軸型の回転テーブルにおいても、簡単な教示作業のみで
ロボットとの相対位置関係が求められ、正確なキャリブ
レーションができる。
【図１】本発明の実施例を示す図
【図２】本発明のデータ処理手順を示すフローチャート
１０…ロボット １１…ツール ２０…回転テーブル ２１…教示補助具 ３０…ロボット制御装置 ３１…教示箱３１
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボットと２軸を有する回転テーブルを
有するシステムにおける前記ロボットと前記回転テーブ
ルの相対的位置関係を求めるキャリブレーション方法お
いて、 前記回転テーブルに教示補助具を取付けて、次の５つの
状態に回転テーブルを手動操作で動かす第１工程、 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°とした状
態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第２軸を０°、第１軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の任
意の角度とした状態 回転テーブルの第１軸を０°、第２軸を０°以外の他
の任意の角度とした状態 その各状態で、ロボットを手動操作で動かして、ロボッ
トが保持するツールの先端を前記教示補助具の先端に接
触させるように位置決めしてその時のロボットの位置を
記憶する第２工程、 これらのデータから、次の４項目を求める第３工程、 (1) の３点をとおる円の中心座標Ｏ1 (2) 前記円の面に対する垂線ベクトルＡ1 (3) 前記円の中心座標Ｏ1 からに向かうベクトルＢ1 (4) 前記ベクトルＡ1 と前記ベクトルＢ1 の外積ベクト
ルＣ1 次の４項目を求める第４工程、 (1) ３点をとおる円の中心座標Ｏ2 (2) 前記円の面に対する垂線ベクトルＡ2 (3) 前記円の中心座標Ｏ2 からに向かうベクトルＢ2 (4) 前記ベクトルＡ2 と前記ベクトルＢ2 の外積ベクト
ルＣ2 前記８項目を基にロボット座標系原点と回転テーブル座
標系原点間の相対的位置・姿勢関係と、前記回転テーブ
ル座標系原点と前記回転テーブル上の所定の点の間の相
対的位置・姿勢関係とを求める第５工程と、からなるロ
ボットと回転テーブルのキャリブレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29403894A JPH08137528A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | ロボットと回転テーブルのキャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29403894A JPH08137528A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | ロボットと回転テーブルのキャリブレーション方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08137528A true JPH08137528A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17802472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29403894A Pending JPH08137528A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | ロボットと回転テーブルのキャリブレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08137528A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-11-02 JP JP29403894A patent/JPH08137528A/ja active Pending
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