JPS60217406A - 溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式 - Google Patents
溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式Info
- Publication number
- JPS60217406A JPS60217406A JP7276584A JP7276584A JPS60217406A JP S60217406 A JPS60217406 A JP S60217406A JP 7276584 A JP7276584 A JP 7276584A JP 7276584 A JP7276584 A JP 7276584A JP S60217406 A JPS60217406 A JP S60217406A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- robot
- torch
- coordinate system
- posture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50353—Tool, probe inclination, orientation to surface, posture, attitude
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ワークのCADデータから溶接ロボットのト
ーチ保持姿勢を゛決定する方式に係り、特に、取り得る
姿勢に□制約のある5自由度の溶接ロボットに好適な、
トーチ保持姿勢決定方式に関する。
ーチ保持姿勢を゛決定する方式に係り、特に、取り得る
姿勢に□制約のある5自由度の溶接ロボットに好適な、
トーチ保持姿勢決定方式に関する。
作業範囲内において、ロボットが任意の位置で任意の姿
勢を取るためには、6自由度必要である。
勢を取るためには、6自由度必要である。
従って、ワークのCADデータから決めたトーチ位置、
姿勢を取る上で、6自由度のロボットであれば、トーチ
保持姿勢決定上で特に問題は生じな()。
姿勢を取る上で、6自由度のロボットであれば、トーチ
保持姿勢決定上で特に問題は生じな()。
しかし、多くの溶接ロボットばは5自由度であり、取り
得るトーチの保持姿勢に制限がある。このため、機構上
の制約を考えて、トーチ保持姿勢を決める方法が必要と
なる。本発明では、走行型ポータプルロボット(日経産
業新聞59年1月12日参照)について説明する。
得るトーチの保持姿勢に制限がある。このため、機構上
の制約を考えて、トーチ保持姿勢を決める方法が必要と
なる。本発明では、走行型ポータプルロボット(日経産
業新聞59年1月12日参照)について説明する。
従来は、オペレータが実際にロボットを試行錯誤的に動
かして、ワークとの相対位置関係を児ながら、トーチ保
持姿勢を決定していた。このため次の欠点があった。
かして、ワークとの相対位置関係を児ながら、トーチ保
持姿勢を決定していた。このため次の欠点があった。
(1)トーチ保持姿勢の教示に時間がかかる。
(2)ワークに対しである角度をなすトーチ保持姿勢を
取らせようとして、うまく教示できなかった場合、教示
がまずかったのか、それとも、もともと無理な要求をし
ていたのか、決定が困難な場合がある。
取らせようとして、うまく教示できなかった場合、教示
がまずかったのか、それとも、もともと無理な要求をし
ていたのか、決定が困難な場合がある。
(3)試行錯誤的な教示方法では、ワークが完成するま
で、トーチ保持姿勢を決定することが難しい。
で、トーチ保持姿勢を決定することが難しい。
本発明の目的は、ロボットの自由度の不足から生じる姿
勢上の制約を考慮して、ワークのCADデータから、ト
ーチ保持姿勢の決定方式を提供することにある。
勢上の制約を考慮して、ワークのCADデータから、ト
ーチ保持姿勢の決定方式を提供することにある。
ロボットのトーチ保持姿勢は、トーチに設定した直交座
標系Tのうちの2軸の単位ベクトルを決定することにあ
る。2軸の単位ベクトルが決まれば、それらの外積によ
り、残りの1軸の単位ベクトルは一意的に決まる。本発
明の基本的考え方は次の通りである。
標系Tのうちの2軸の単位ベクトルを決定することにあ
る。2軸の単位ベクトルが決まれば、それらの外積によ
り、残りの1軸の単位ベクトルは一意的に決まる。本発
明の基本的考え方は次の通りである。
(1)ワークの溶接線の各点におけるトーチ方向からT
FM椋系のうちの1軸の単位ベクトルt、を決定する。
FM椋系のうちの1軸の単位ベクトルt、を決定する。
(2)T座標系のうちの他の軸の単位ベクトル「;゛を
、下記の条件からめる。
、下記の条件からめる。
(a)弓は、酬に垂直な平面内にある。
(b)機構上の制°約からt2の取り得る範囲を請求め
る。
る。
(3)T座標系の残りの軸は次式よりめる。
t 3 =t 東 xt2
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第6図により説明す
る。本実施例は、次の6要素、すなわち、溶接作業にお
けるワークの形状および溶接位置を示すCADデータ格
納装置1と、溶接線の各点においてロボットのトーチ保
持姿勢を該CA D データから決定するトーチ保持姿
勢決定装置2と、該トーチ保持姿勢からロボットの姿勢
(各関節角度)を計算する姿勢計算装置3と、該姿勢デ
ータを時系列的に記憶する記憶装置4と、該データを用
いてロボットの動作を実現するロボット制御装置5と、
5自由度の走行型ポータプルロボット6より成る。
る。本実施例は、次の6要素、すなわち、溶接作業にお
けるワークの形状および溶接位置を示すCADデータ格
納装置1と、溶接線の各点においてロボットのトーチ保
持姿勢を該CA D データから決定するトーチ保持姿
勢決定装置2と、該トーチ保持姿勢からロボットの姿勢
(各関節角度)を計算する姿勢計算装置3と、該姿勢デ
ータを時系列的に記憶する記憶装置4と、該データを用
いてロボットの動作を実現するロボット制御装置5と、
5自由度の走行型ポータプルロボット6より成る。
さて、本発明は走行型ポータプルロボット6に関するト
ーチ保持姿勢決定装置2に関するもので。
ーチ保持姿勢決定装置2に関するもので。
以下にその説明を詳しく行なう。なお、姿勢計算装置3
の方式に関しては文献(例えば、R,P。
の方式に関しては文献(例えば、R,P。
Paul、 ”Robot Manipulater″
MIT Press、 1981)に詳しいので、ここ
では説明を省略する。また、記憶装置4およびロボット
制御装置5は公知の技術なので、同様に説明を省略する
。
MIT Press、 1981)に詳しいので、ここ
では説明を省略する。また、記憶装置4およびロボット
制御装置5は公知の技術なので、同様に説明を省略する
。
第2図には、手首振り212手首曲げ22.前腕回転2
3.上腕回転24.および走行25からなる。
3.上腕回転24.および走行25からなる。
5自由度の走行型ポータプルロボット6の機構を示す。
基準座標系Ro、ロボット各軸の座標系Rf (i=2
〜5)、及びトーチの座標系Tを第3図に示す。同図に
おいて、トーチの先端位置は座標系Tの原点であり、ト
ーチの方向は座標系TのX軸に一致する。また、Z軸は
手首の振り軸に一致する。
〜5)、及びトーチの座標系Tを第3図に示す。同図に
おいて、トーチの先端位置は座標系Tの原点であり、ト
ーチの方向は座標系TのX軸に一致する。また、Z軸は
手首の振り軸に一致する。
トーチの保持姿勢を決定することは、基準座標系Roに
対して、トーチ座標系Tの位置と姿勢を決定することで
ある。トーチ保持姿勢決定法を第4図に従って説明する
。
対して、トーチ座標系Tの位置と姿勢を決定することで
ある。トーチ保持姿勢決定法を第4図に従って説明する
。
(1)トーチの向きからX軸の向き決定走行型ポータプ
ルロボット6では、座標系TのX軸とトーチの向きが一
致するので、トーチの向きを決めれば、X軸は決まる。
ルロボット6では、座標系TのX軸とトーチの向きが一
致するので、トーチの向きを決めれば、X軸は決まる。
トーチの向きは、ワーク形状とワーク座標系Rwにより
容易にまる。例えば、ワークの一例として、第5図に示
す半球を考え、ある経度線上を溶接するものとする。簡
単のために、トーチ向きをワークの法線ペクトプレ51
と反対向きとする。溶接線の各点における法線ベクトル
は、装置1のCADデータからまる。すなわち、ある溶
接点Pにおける法線ベクトルは、半球の中心点Oと溶接
点Pを結ぶベクトルOPとして得られる。OPはワーク
座標系RWに対して記述されるが、これを基準座標系R
0に対するベクトルとして記述するためには、Roから
Rwへの変換行列QをOPに乗じればよい(詳しくは、
前述のPaulの文献を参照願いたい)。
容易にまる。例えば、ワークの一例として、第5図に示
す半球を考え、ある経度線上を溶接するものとする。簡
単のために、トーチ向きをワークの法線ペクトプレ51
と反対向きとする。溶接線の各点における法線ベクトル
は、装置1のCADデータからまる。すなわち、ある溶
接点Pにおける法線ベクトルは、半球の中心点Oと溶接
点Pを結ぶベクトルOPとして得られる。OPはワーク
座標系RWに対して記述されるが、これを基準座標系R
0に対するベクトルとして記述するためには、Roから
Rwへの変換行列QをOPに乗じればよい(詳しくは、
前述のPaulの文献を参照願いたい)。
このようにして、基準座標系R0に対するトーチの向き
が決まり、その結果、座標系TのX軸が決まる。
が決まり、その結果、座標系TのX軸が決まる。
(2)ロボットの機構的制約から2軸方向決定T座標系
における2軸は、次の条件を満たす。
における2軸は、次の条件を満たす。
(1)z軸は、X軸に垂直な平面内にある。
(ii)z軸は、機構的制約から、走行軸に垂直な平面
Q内にある。
Q内にある。
上記(+)(ii)を満たす平面の交線として、2軸の
方向が決まる。二通りの2軸の向きi、貸から、一意的
に2軸の向きを決めるために、次の方法を取る。
方向が決まる。二通りの2軸の向きi、貸から、一意的
に2軸の向きを決めるために、次の方法を取る。
(3)z軸の向きの決定
ロボットの姿勢は連続的にゆっくり変わることを考慮し
、一時刻前の2軸の向きZ t−1を記憶する。Z t
−1と、時刻tにおけるz軸の向きZttlyZtt2
を比較し、変化の少ない方のベクトルを時刻tにおける
z軸の向きとする。
、一時刻前の2軸の向きZ t−1を記憶する。Z t
−1と、時刻tにおけるz軸の向きZttlyZtt2
を比較し、変化の少ない方のベクトルを時刻tにおける
z軸の向きとする。
上述の2軸の向きの決め方の代替案として、z軸の回転
範囲(手首振りの角度制限)を利用することもできる。
範囲(手首振りの角度制限)を利用することもできる。
すなわち、第6図に示すように、z軸は他の関節がどの
ように回転しようとも、走行軸に垂直な平面Q内にある
。
ように回転しようとも、走行軸に垂直な平面Q内にある
。
また、z軸の回転範囲を一90°≦θ≦90゜とすると
、z軸が平面Q内にあれば、どの位置にあろうとも、z
軸の回転範囲内では、y軸はQ平面を境にして片側の空
間内に存在する。換言すれば、T座標系のy軸は、基準
座標系R8における2軸の方向の空間に存在する(T座
標系のy軸の単位ベクトルを、基準座標系R0のx、y
、z成分に分解したとき、X成分は正の値を取ることが
ない)。このことから、賛、倉に対応して作成したパ。
、z軸が平面Q内にあれば、どの位置にあろうとも、z
軸の回転範囲内では、y軸はQ平面を境にして片側の空
間内に存在する。換言すれば、T座標系のy軸は、基準
座標系R8における2軸の方向の空間に存在する(T座
標系のy軸の単位ベクトルを、基準座標系R0のx、y
、z成分に分解したとき、X成分は正の値を取ることが
ない)。このことから、賛、倉に対応して作成したパ。
臀のうち、y軸の取るべき条件を満たすz軸の向きを選
ぶことができる。
ぶことができる。
(4)残りの軸の決定
T座標系におけるX軸と2軸の向きを決定すれば、残り
のy軸の向きを一意的に決めることができる。
のy軸の向きを一意的に決めることができる。
以上のようにして、ロボ゛ットのトーチ保持姿勢すなわ
ち座標系Tを、機構的制約を考慮して、決定することが
できる。
ち座標系Tを、機構的制約を考慮して、決定することが
できる。
本発明によれば、以下に述べる効果がある。
(1)CADデータとのリンクによりロボット保持姿勢
を決定できるので、オペレータによる教示時間を大幅に
削減できる。
を決定できるので、オペレータによる教示時間を大幅に
削減できる。
(2)機構上の制約を考えてロボット保持姿勢を決定し
ているので、本方式で決定した姿勢をロボットが取り得
ない場合には、ロボットの作業範囲外の要求をしている
ことが明らかとなる。
ているので、本方式で決定した姿勢をロボットが取り得
ない場合には、ロボットの作業範囲外の要求をしている
ことが明らかとなる。
従って、試行錯誤的に教示をする場合の問題、すなわち
、教示の方法が悪いのか、もともと無理な要求をしてい
るのか決定困難な問題は生じない。
、教示の方法が悪いのか、もともと無理な要求をしてい
るのか決定困難な問題は生じない。
(3)CADデータとリンクしているので、実際にワー
クが実存していなくても、トーチ保持姿勢を決定するこ
とができる。
クが実存していなくても、トーチ保持姿勢を決定するこ
とができる。
第1図はCADデータを含むロボットシステムの説明図
、第2図は実施例におけるロボット機構の説明図、第3
図はロボットに設定した座標系の説明図、第4図はトー
チ保持姿勢を決定する手順を示す図、第5図はトーチの
向きを決める説明図、第6図は機構的制約から2軸の向
きをきめる説明図である。 1・・・ワーク形状及び溶接位置のCADデータ格納装
置、2・・・ロボットのトーチ保持姿勢決定装置、3・
・・ロボットの姿勢計算装置、4・・・時系列姿勢デー
タの記憶装置、5・・・ロボットの制御装置、6・・・
走行型ポータプルロボット、7・・・ワーク。
、第2図は実施例におけるロボット機構の説明図、第3
図はロボットに設定した座標系の説明図、第4図はトー
チ保持姿勢を決定する手順を示す図、第5図はトーチの
向きを決める説明図、第6図は機構的制約から2軸の向
きをきめる説明図である。 1・・・ワーク形状及び溶接位置のCADデータ格納装
置、2・・・ロボットのトーチ保持姿勢決定装置、3・
・・ロボットの姿勢計算装置、4・・・時系列姿勢デー
タの記憶装置、5・・・ロボットの制御装置、6・・・
走行型ポータプルロボット、7・・・ワーク。
Claims (1)
- 溶接作業におけるワーク形状および溶接位置を示すCA
Dデータ格納手段と、溶接線の各点においてロボットの
トーチ保持姿勢を上記CADデータから決定するトーチ
保持姿勢決定手段と、決定されたトーチ保持姿勢からロ
ボットの姿勢データを計算する姿勢計算手段と、計算さ
れた姿勢データを時系列的に記憶する記憶手段と、刻時
系列的に記憶された姿勢データを用いてロボットの動作
を実現するロボット制御手段と、5自由度の多関節ロボ
ットより成るロボットシステムにおいて、上記格納手段
中のCADデータから決まるトーチの向きと、機構的制
約を考慮した旋回軸の向きとから・ トーチ保持姿勢を
決もする3とを特徴とする溶接ロボットのトーチ保持決
定方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7276584A JPS60217406A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7276584A JPS60217406A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60217406A true JPS60217406A (ja) | 1985-10-31 |
Family
ID=13498790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7276584A Pending JPS60217406A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60217406A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62156703A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Hitachi Zosen Corp | 数値制御溶接ロボツトの数値制御デ−タ作成装置 |
JPS62274311A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Hitachi Ltd | ロボツト用オフラインプログラム教示方式 |
JPH01102604A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Fanuc Ltd | Ncデータ作成方式 |
JP2008161917A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Honda Motor Co Ltd | 溶接ロボットの姿勢決定方法 |
CN109048847A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 杜巧虹 | 一种机械手 |
CN115145316A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-04 | 易麦斯智能科技(无锡)有限公司 | 基于向量与角度确定喷枪姿态方法 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7276584A patent/JPS60217406A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62156703A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Hitachi Zosen Corp | 数値制御溶接ロボツトの数値制御デ−タ作成装置 |
JPS62274311A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Hitachi Ltd | ロボツト用オフラインプログラム教示方式 |
JPH01102604A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Fanuc Ltd | Ncデータ作成方式 |
JP2008161917A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Honda Motor Co Ltd | 溶接ロボットの姿勢決定方法 |
CN109048847A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 杜巧虹 | 一种机械手 |
CN115145316A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-04 | 易麦斯智能科技(无锡)有限公司 | 基于向量与角度确定喷枪姿态方法 |
CN115145316B (zh) * | 2022-07-22 | 2023-09-08 | 易麦斯智能科技(无锡)有限公司 | 基于向量与角度确定喷枪姿态方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11667035B2 (en) | Path-modifying control system managing robot singularities | |
JP5114019B2 (ja) | エフェクタの軌道を制御するための方法 | |
US5590034A (en) | Method for controlling the movement of an industrial robot at and near singularities | |
JP3207728B2 (ja) | 冗長マニピュレータの制御方法 | |
US8560122B2 (en) | Teaching and playback method based on control of redundancy resolution for robot and computer-readable medium controlling the same | |
US20030171847A1 (en) | Method of controlling a robot through a singularity | |
JPH079606B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
JPS59218513A (ja) | 工業用ロボツトの円弧制御法 | |
JPH0310782A (ja) | ロボットの動作制御方法 | |
US7421314B2 (en) | Method and device for controlling robot | |
Sciavicco et al. | Coordinate transformation: A solution algorithm for one class of robots | |
JPS6126106A (ja) | 工具位置補正方式 | |
JPS60217406A (ja) | 溶接ロボツトのト−チ保持姿勢決定方式 | |
CN116330267A (zh) | 一种基于工业机器人腕部奇异点计算的控制方法 | |
JPS62194513A (ja) | ロボツトの円弧補間姿勢制御装置 | |
JPH01267706A (ja) | ロボットの制御方法 | |
JPH0553590B2 (ja) | ||
JPS61240304A (ja) | 産業用ロボツトのエンド・エフエクタ取付け誤差演算装置 | |
JPH02168303A (ja) | ロボットの制御方法 | |
JP4230196B2 (ja) | 位置決め演算方法および位置決め演算装置 | |
JP2019093487A (ja) | ロボットの制御装置及びロボットの逆変換処理方法 | |
WO1991003779A1 (en) | Robot control method | |
JPH0647689A (ja) | 多関節形ロボットの制御方法 | |
JPS61253510A (ja) | ロボツト制御デ−タの確認方法 | |
JPH02212085A (ja) | マニピュレータの姿勢決定方法 |