JPS61281305A - 多関節ロボツト制御装置 - Google Patents
多関節ロボツト制御装置Info
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- JPS61281305A JPS61281305A JP60123940A JP12394085A JPS61281305A JP S61281305 A JPS61281305 A JP S61281305A JP 60123940 A JP60123940 A JP 60123940A JP 12394085 A JP12394085 A JP 12394085A JP S61281305 A JPS61281305 A JP S61281305A
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- coordinate system
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/33263—Conversion, transformation of coordinates, cartesian or polar
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- 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】
［産業上の利用分野］
本発明は多関節ロボットと回転テーブルとを協調させて
仕事を行うシステムにおいて、多関節ロボットと回転テ
ーブルとの相対的な位置関係を検出することのできる多
関節ロボット制御装置に関する。
仕事を行うシステムにおいて、多関節ロボットと回転テ
ーブルとの相対的な位置関係を検出することのできる多
関節ロボット制御装置に関する。
［従来技術］
従来よりロボットと回転テーブルとを協調させて複雑な
仕事までも自動化、無人化が図られている。このような
システムにおいては、ロボットと回転テーブルとの相対
的な位置関係、すなわち位置や姿勢等を正確な数値とし
て把握していることが不可欠である。ロボットに対して
所定の位置関係に回転テーブルが設置されてこそ両者の
協調による仕事がスムーズに実行され、所期の目的が達
成されるからである。
仕事までも自動化、無人化が図られている。このような
システムにおいては、ロボットと回転テーブルとの相対
的な位置関係、すなわち位置や姿勢等を正確な数値とし
て把握していることが不可欠である。ロボットに対して
所定の位置関係に回転テーブルが設置されてこそ両者の
協調による仕事がスムーズに実行され、所期の目的が達
成されるからである。
そこで、従来はロボットと回転テーブルの両方を設置し
た後に、その間の関係を巻尺ヤ°傾斜計といつり測畢、
用器具を用いて計測したり、あるいは最初に設定場所を
決めておき両者を物理的に位置決めする治具を製作して
その決定された設定場所に正確に配置する等の方法の採
用により対処している。
た後に、その間の関係を巻尺ヤ°傾斜計といつり測畢、
用器具を用いて計測したり、あるいは最初に設定場所を
決めておき両者を物理的に位置決めする治具を製作して
その決定された設定場所に正確に配置する等の方法の採
用により対処している。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら上記従来の方法によっては多関節ロボット
と回転テーブルとの相対的位置関係を数ｍｍ単位の精度
で検出することは不可能であり、多関節ロボットの制御
において該位置関係のずれを補正するには多大な時間を
要していた。
と回転テーブルとの相対的位置関係を数ｍｍ単位の精度
で検出することは不可能であり、多関節ロボットの制御
において該位置関係のずれを補正するには多大な時間を
要していた。
すなわち、相対的位置関係が高精度に知られているもの
であれば多関節ロボットの作業は全てそのロボットの座
標系で記述することが可能となるのであるが、この関係
にずれが生じていれば実際にロボットを作動させて仕事
を教示する、いわゆるテイチング作業をそのつと実行せ
ねばならず、作業性の低）ばかりか製品の品質までにも
悪影響を及ぼすのである。
であれば多関節ロボットの作業は全てそのロボットの座
標系で記述することが可能となるのであるが、この関係
にずれが生じていれば実際にロボットを作動させて仕事
を教示する、いわゆるテイチング作業をそのつと実行せ
ねばならず、作業性の低）ばかりか製品の品質までにも
悪影響を及ぼすのである。
本発明はこの問題点を解決するためになされたものであ
り、多関節ロボットと回転テーブルとの相対的位置関係
を高精度にかつ簡単に検出することができ、一層の生産
性及び品質の向上を達成することのできる多関節ロボッ
ト制御装置を提供することをその目的としている。
り、多関節ロボットと回転テーブルとの相対的位置関係
を高精度にかつ簡単に検出することができ、一層の生産
性及び品質の向上を達成することのできる多関節ロボッ
ト制御装置を提供することをその目的としている。
［問題点を解決するための手段］
上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は第
１図の基本的構成図に示すごとく、多関節ロボットＲと
回転テーブルＴとを協調させて所定の仕事を行う多関節
ロボット制御装置ＲＣにおいて、 前記多関節ロボットＲのアーム移動位置ＲＡを該多関節
ロボットＲ特有の座標系（Ｒ−ＸＹＺ）の座標位置とし
て検出する座標位置検出手段Ｃ１と、 前記回転テーブルＴ上の所定部位ＴＡが回転テーブル下
の回転運動に伴って回転移動したとき、該所定部位ＴＡ
の前記座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における座標位置を前記座
標位置検出手段Ｃ１を用いて検出する所定部位座標検出
手段Ｃ２と、該所定部位座標検出手段Ｃ２により検出さ
れた複数の前記所定部位ＴＡの座標位置から、前記座標
系（Ｒ−ＸＹＺ）における回転テーブルＴの姿勢を算出
する回転テーブル姿勢算出手段Ｃ３とを備えることを特
徴とする多関節ロボット制御装置をその要旨としている
。
１図の基本的構成図に示すごとく、多関節ロボットＲと
回転テーブルＴとを協調させて所定の仕事を行う多関節
ロボット制御装置ＲＣにおいて、 前記多関節ロボットＲのアーム移動位置ＲＡを該多関節
ロボットＲ特有の座標系（Ｒ−ＸＹＺ）の座標位置とし
て検出する座標位置検出手段Ｃ１と、 前記回転テーブルＴ上の所定部位ＴＡが回転テーブル下
の回転運動に伴って回転移動したとき、該所定部位ＴＡ
の前記座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における座標位置を前記座
標位置検出手段Ｃ１を用いて検出する所定部位座標検出
手段Ｃ２と、該所定部位座標検出手段Ｃ２により検出さ
れた複数の前記所定部位ＴＡの座標位置から、前記座標
系（Ｒ−ＸＹＺ）における回転テーブルＴの姿勢を算出
する回転テーブル姿勢算出手段Ｃ３とを備えることを特
徴とする多関節ロボット制御装置をその要旨としている
。
［作用］
本発明における座標位置検出手段Ｃ１とは、多関節ロボ
ットＲの有する座標系（Ｒ−ＸＹＺ）上のどの座標位置
にアームＲＡが位置するかを検出するものである。これ
は通常ロボットに備えられる機能であり、それを利用す
るものでよい。例えばロボットの各軸の回転角度を検出
し、その検出値から座標系（Ｒ−ＸＹＺ＞に変換算出す
るもの、あるいは、ロボットのサーボ系に出力している
駆動信号から算出するもの等が提供されているがそのい
ずれでもよいのである。
ットＲの有する座標系（Ｒ−ＸＹＺ）上のどの座標位置
にアームＲＡが位置するかを検出するものである。これ
は通常ロボットに備えられる機能であり、それを利用す
るものでよい。例えばロボットの各軸の回転角度を検出
し、その検出値から座標系（Ｒ−ＸＹＺ＞に変換算出す
るもの、あるいは、ロボットのサーボ系に出力している
駆動信号から算出するもの等が提供されているがそのい
ずれでもよいのである。
所定部位座標検出手段Ｃ２とは、回転テーブルＴ上の所
定部位ＴＡの座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における座標位置を
検出する。また、この検出を行うに際して前記座標位置
検出手段Ｃ１を用いることにより、他に特殊な装置を必
要としないように構成される。所定部位ＴＡ上にアーム
ＲＡを移動すれば、それだけでその座標位置が検出でき
るのである。そして、このとき回転テーブルＴは回転運
動を行い、上記所定部位ＴＡも回転移動するが、そのつ
ど所定部位ＴＡの座標位置は本所定部位座標検出手段Ｃ
２によって検出される。
定部位ＴＡの座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における座標位置を
検出する。また、この検出を行うに際して前記座標位置
検出手段Ｃ１を用いることにより、他に特殊な装置を必
要としないように構成される。所定部位ＴＡ上にアーム
ＲＡを移動すれば、それだけでその座標位置が検出でき
るのである。そして、このとき回転テーブルＴは回転運
動を行い、上記所定部位ＴＡも回転移動するが、そのつ
ど所定部位ＴＡの座標位置は本所定部位座標検出手段Ｃ
２によって検出される。
このようにして得られる所定部位ＴＡに関する複数の座
標位置の情報を用いて、回転テーブル姿勢算出手段Ｃ３
は座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における回転テーブルＴの姿勢
を算出する。ここで、回転テーブルＴの姿勢とは多関節
ロボットＲに対する回転テーブルＴの相対的位置関係を
表わす情報であって、例えば回転テーブルＴの回転中心
が座標系（Ｒ−ＸＹＺ）のどの座標位置にあるのか、あ
るいはテーブルが座標系に対してどれほど傾斜している
か等を９表わすものである。
標位置の情報を用いて、回転テーブル姿勢算出手段Ｃ３
は座標系（Ｒ−ＸＹＺ）における回転テーブルＴの姿勢
を算出する。ここで、回転テーブルＴの姿勢とは多関節
ロボットＲに対する回転テーブルＴの相対的位置関係を
表わす情報であって、例えば回転テーブルＴの回転中心
が座標系（Ｒ−ＸＹＺ）のどの座標位置にあるのか、あ
るいはテーブルが座標系に対してどれほど傾斜している
か等を９表わすものである。
以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。
げて詳述する。
［実施例］
第２図は実施例でおる多関節ロボット制御装置を備えた
６軸ロボツト１と回転テーブル３とのシステム概略図で
ある。この６軸ロボツト１と回転テーブル３とが多関節
ロボット制御装置５がらの指令に基づいて同期しつつ所
定の作業を実行するのでおる。図のように６軸ロボツト
１はａないしｆの回転中心軸を有し、そのアームの先端
に装着したマーク検出器７を三次元的に自由に移動可能
である。このマーク検出器７とは、回転テーブル３のテ
ーブル上の任意の箇所に貼着されたマーク９を正確に検
出するもので、該マーク９の付された位置にアームが移
動する際に利用される。例えばマーク９として単にテー
ブル上に凹部を形成しておき、マーク検出器７として該
凹部と整合する凸部を備えたものを使用するもの、ある
いはマーク９として反射板を貼着し、マーク検出器７と
して光電変換器を備えたものを使用する等これらの態様
はいかなるものでもよい。また、回転テーブル３はｑ軸
を回転軸としてテーブルを回転駆動されるものである。
６軸ロボツト１と回転テーブル３とのシステム概略図で
ある。この６軸ロボツト１と回転テーブル３とが多関節
ロボット制御装置５がらの指令に基づいて同期しつつ所
定の作業を実行するのでおる。図のように６軸ロボツト
１はａないしｆの回転中心軸を有し、そのアームの先端
に装着したマーク検出器７を三次元的に自由に移動可能
である。このマーク検出器７とは、回転テーブル３のテ
ーブル上の任意の箇所に貼着されたマーク９を正確に検
出するもので、該マーク９の付された位置にアームが移
動する際に利用される。例えばマーク９として単にテー
ブル上に凹部を形成しておき、マーク検出器７として該
凹部と整合する凸部を備えたものを使用するもの、ある
いはマーク９として反射板を貼着し、マーク検出器７と
して光電変換器を備えたものを使用する等これらの態様
はいかなるものでもよい。また、回転テーブル３はｑ軸
を回転軸としてテーブルを回転駆動されるものである。
多関節ロボット制御装置５は６軸ロボツト１及び回転テ
ーブル３の各軸ａないしｑ回りの駆動を全て制御するも
ので、マーク検出器７を三次元的に移動するとともに、
回転テーブル３のテーブルを同一平面上で自由に回転す
る。これらの各軸の駆動量を教示するための多関節ロボ
ット制御装置５の手入手段としてキーボード及びＣＲＴ
からなる入力＠１１、更にティチングボックス１３を備
えている。なお、１５は多関節ロボット制御装置５から
の指令値を伝送するケーブルを示している。
ーブル３の各軸ａないしｑ回りの駆動を全て制御するも
ので、マーク検出器７を三次元的に移動するとともに、
回転テーブル３のテーブルを同一平面上で自由に回転す
る。これらの各軸の駆動量を教示するための多関節ロボ
ット制御装置５の手入手段としてキーボード及びＣＲＴ
からなる入力＠１１、更にティチングボックス１３を備
えている。なお、１５は多関節ロボット制御装置５から
の指令値を伝送するケーブルを示している。
第３図が多関節ロボット制御装置５の構成を示すブロッ
ク図である。図のように多関節ロボット制御装置５は通
常マイクロコンピュータからなるもので、後述するプロ
グラムに従って論理演算を実行するＣＰＵ５Ａ、該プロ
グラムや各種の定数等を記憶するＲＯＭ５Ｂ、情報の一
時的な記憶を行うＲＡＭ５Ｇ、入力機１１やティチング
ボックス１３からの情報入力口となる入力ポート５Ｄ及
び６軸ロボツト１や回転テーブル３と情報の授受を行う
ための入出力ポート５Ｅから構成されている。
ク図である。図のように多関節ロボット制御装置５は通
常マイクロコンピュータからなるもので、後述するプロ
グラムに従って論理演算を実行するＣＰＵ５Ａ、該プロ
グラムや各種の定数等を記憶するＲＯＭ５Ｂ、情報の一
時的な記憶を行うＲＡＭ５Ｇ、入力機１１やティチング
ボックス１３からの情報入力口となる入力ポート５Ｄ及
び６軸ロボツト１や回転テーブル３と情報の授受を行う
ための入出力ポート５Ｅから構成されている。
以上の構成からなるシステムにおいて、本実施例の多関
節ロボット制御装置５は第４図にそのフローチャートを
示すプログラムＲＯＭ５Ｂに記憶しており、このプログ
ラムに従って回転テーブル３の６軸ロボツト１に対する
姿勢を算出する・まず多関節ロボット制御装置５が起動
されると自動的にＣＰＵ５Ａは本プログラムの処理を開
始し、６軸ロボツト１及び回転テーブル３の電源投入や
メモリ領域のクリヤ等の一連の初期処理を実行して（ス
テップ１００）、以下の処理に備える。この初期処理終
了後、回転テーブル３を回転駆動してマーク９が６軸ロ
ボツ１〜に装着したマーク検出器７の検出範囲内に位置
するようにする（ステップ１１０）。第２図に示すごと
く、多関節ロボット制御装置５は６軸ロボツト１の設定
位置を原点（０）とした直交座標系（０−ＸＹＺ）を有
しており、この座標系（０−ＸＹＺ＞によって示される
マーク検出器７の移動範囲内へマーク９が入るように回
転テーブル３を回転駆動するのである。
節ロボット制御装置５は第４図にそのフローチャートを
示すプログラムＲＯＭ５Ｂに記憶しており、このプログ
ラムに従って回転テーブル３の６軸ロボツト１に対する
姿勢を算出する・まず多関節ロボット制御装置５が起動
されると自動的にＣＰＵ５Ａは本プログラムの処理を開
始し、６軸ロボツト１及び回転テーブル３の電源投入や
メモリ領域のクリヤ等の一連の初期処理を実行して（ス
テップ１００）、以下の処理に備える。この初期処理終
了後、回転テーブル３を回転駆動してマーク９が６軸ロ
ボツ１〜に装着したマーク検出器７の検出範囲内に位置
するようにする（ステップ１１０）。第２図に示すごと
く、多関節ロボット制御装置５は６軸ロボツト１の設定
位置を原点（０）とした直交座標系（０−ＸＹＺ）を有
しており、この座標系（０−ＸＹＺ＞によって示される
マーク検出器７の移動範囲内へマーク９が入るように回
転テーブル３を回転駆動するのである。
このような作業が完了すると、次いで６軸ロボツト１へ
駆動信号を出し、マーク検出器７によりマーク９の検出
を行う（ステップ１２０）。すなわち、マーク検出器７
を移動ざぜ、マーク９の位置する三次元位置と一致させ
るのである。この処理は、例えば回転テーブル上にマー
ク検出器７を移動した後にマーク９の検出が行われるま
で順次該テーブル上を検索するためにアームをスキャン
したり、あるいは作業員のティチングボックス１３操作
によって直接一致させる等種々の方法が用いられる。マ
ーク検出器７がマーク９を検出すると、その検出出力は
ケーブル１５、入出力ポート５Ｅを介してＣＰＵ５Ａに
取り込まれる。この検出信号を受けたときにＣＰＬＩＳ
Ａは次のステップ１３０の処理を実行し、マーク検出器
７の座標位置、すなわちマーク９の座標位置（Ｘ、 ｙ
、Ｚ）を算出する。６軸旧ボツト１の各軸ａないしｆに
はその回転角度を検出するための公知のロータリーエン
コーダ等からなる回転角センサが備えられておリ、これ
ら各回転角センサの出力値に基づいた通常の演算方法か
らこの座標位置の算出が行われるのである。
駆動信号を出し、マーク検出器７によりマーク９の検出
を行う（ステップ１２０）。すなわち、マーク検出器７
を移動ざぜ、マーク９の位置する三次元位置と一致させ
るのである。この処理は、例えば回転テーブル上にマー
ク検出器７を移動した後にマーク９の検出が行われるま
で順次該テーブル上を検索するためにアームをスキャン
したり、あるいは作業員のティチングボックス１３操作
によって直接一致させる等種々の方法が用いられる。マ
ーク検出器７がマーク９を検出すると、その検出出力は
ケーブル１５、入出力ポート５Ｅを介してＣＰＵ５Ａに
取り込まれる。この検出信号を受けたときにＣＰＬＩＳ
Ａは次のステップ１３０の処理を実行し、マーク検出器
７の座標位置、すなわちマーク９の座標位置（Ｘ、 ｙ
、Ｚ）を算出する。６軸旧ボツト１の各軸ａないしｆに
はその回転角度を検出するための公知のロータリーエン
コーダ等からなる回転角センサが備えられておリ、これ
ら各回転角センサの出力値に基づいた通常の演算方法か
らこの座標位置の算出が行われるのである。
このようにしてマーク９の座標系（０−ＸＹＺ＞におけ
る座標位置（Ｘ、Ｖ、Ｚ）の検出が完了すると、ステッ
プ１４０にて座標位置（Ｘ、 ｙ、Ｚ）のデータが３種
類得られたか否かを判断し、３種類のデータが未だ得ら
れていないときには回転テーブル３を任意の角度回転（
約数十度）（ステップ１５０）ざぜた俊に再度前述のス
テップ１２０へ処理を移す。回転テーブル上のマーク９
は回転テーブル３の回転動作により座標系（０−ＸＹＺ
＞の中を移動可能であるが、その移動に際しては回転テ
ーブルの同一平面上であるという制約が存在する。この
ような制約下での３つの座標位置を得るため上述したス
テップ１２０ないしステップ１５０の処理を繰り返すの
である。
る座標位置（Ｘ、Ｖ、Ｚ）の検出が完了すると、ステッ
プ１４０にて座標位置（Ｘ、 ｙ、Ｚ）のデータが３種
類得られたか否かを判断し、３種類のデータが未だ得ら
れていないときには回転テーブル３を任意の角度回転（
約数十度）（ステップ１５０）ざぜた俊に再度前述のス
テップ１２０へ処理を移す。回転テーブル上のマーク９
は回転テーブル３の回転動作により座標系（０−ＸＹＺ
＞の中を移動可能であるが、その移動に際しては回転テ
ーブルの同一平面上であるという制約が存在する。この
ような制約下での３つの座標位置を得るため上述したス
テップ１２０ないしステップ１５０の処理を繰り返すの
である。
第２図中の一点鎖線で示すテーブル及びマーク検出器が
３つの座標位置を得るために回転移動したところの想像
図であり、また第５図がこのようにして検出される３つ
の座標位置１°１（ｘｉ、ｙｌ。
３つの座標位置を得るために回転移動したところの想像
図であり、また第５図がこのようにして検出される３つ
の座標位置１°１（ｘｉ、ｙｌ。
ｚｌ ＞、Ｔ２ （ｘ２ 、Ｖ２ 、ｚ２ ＞、Ｔ３
（ｘ３゜ｙ３．Ｚ３）を座標系（０−ＸＹＺ）を中
心として表わした図である。なお、第５図中には第２図
で示すような回転テーブル独自の座標系、すなわち回転
テーブルの回転軸が７１軸で、回転テーブルの平面及び
原点０１がＸＩ−Ｙｌ平面上にある（０１−ＸＩ ＹＩ
Ｚｌ ）も同時に表わしている。
（ｘ３゜ｙ３．Ｚ３）を座標系（０−ＸＹＺ）を中
心として表わした図である。なお、第５図中には第２図
で示すような回転テーブル独自の座標系、すなわち回転
テーブルの回転軸が７１軸で、回転テーブルの平面及び
原点０１がＸＩ−Ｙｌ平面上にある（０１−ＸＩ ＹＩ
Ｚｌ ）も同時に表わしている。
従って、第４図のプログラムによって検出される３つの
点ＴＩ 、Ｔ２ 、Ｔ３は当然ＸＩ−Ｙｌ平面上に存在
することとなる。
点ＴＩ 、Ｔ２ 、Ｔ３は当然ＸＩ−Ｙｌ平面上に存在
することとなる。
このような３点ＴＩ 、Ｔ２ 、Ｔ３が検出されると処
理はステップ１６０へと進み、これらのデータに基づい
て６軸ロボツト１の座標系（０−ＸＹＺ）から上述した
回転テーブル３の座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）
への変換行列Ｕが算出される。そして、この変換行列Ｌ
Ｊ＠ＲＡＭ５Ｃに記憶して（ステップ１７０）本ルーチ
ンの処理を終えて６軸ロボツト１と回転テーブル３との
協調した仕事を遂行するために利用されるのである。
理はステップ１６０へと進み、これらのデータに基づい
て６軸ロボツト１の座標系（０−ＸＹＺ）から上述した
回転テーブル３の座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）
への変換行列Ｕが算出される。そして、この変換行列Ｌ
Ｊ＠ＲＡＭ５Ｃに記憶して（ステップ１７０）本ルーチ
ンの処理を終えて６軸ロボツト１と回転テーブル３との
協調した仕事を遂行するために利用されるのである。
以上が本実施例の６軸ロボツト１に対する回転テーブル
３の姿勢検出のための処理であるが、この変換行列Ｕの
算出方法やその物理的意味を前述の第５図に基づき詳述
する。
３の姿勢検出のための処理であるが、この変換行列Ｕの
算出方法やその物理的意味を前述の第５図に基づき詳述
する。
まず、Ｔ１〜Ｔ３のデータ（ｘｌ 、 ｙｌ 、 ｚｌ
）〜（ｘ３．ｙ３．ｚ３ ）は、６軸ロボツト１の各
軸角度から順変換行列を用いて算出されるのであるがこ
こでＴ１〜Ｔ３の値は、６軸ロボット１のマーク検出器
７までのロボット座標系（０−ＸＹＺ）からの位置デー
タであり、この算出は各アームの取付位置が分かってい
るために各軸間の相対行列を掛けることにより求まる。
）〜（ｘ３．ｙ３．ｚ３ ）は、６軸ロボツト１の各
軸角度から順変換行列を用いて算出されるのであるがこ
こでＴ１〜Ｔ３の値は、６軸ロボット１のマーク検出器
７までのロボット座標系（０−ＸＹＺ）からの位置デー
タであり、この算出は各アームの取付位置が分かってい
るために各軸間の相対行列を掛けることにより求まる。
このＴ１〜Ｔ３によりまず算出途中の座標系として（０
２−Ｘ２ 、 Ｙ２ 、 Ｚ２ ）を算出する。これは
丁１を原点とし、×２軸の正方向は丁２を通り、そのＸ
２−Ｖ２平面上にＴ３を含む座標系である。第５図から
明らかなように、ベクトルｏ２ ｘ２ 、ｏ２ Ｔ３は
次式で求まる。
２−Ｘ２ 、 Ｙ２ 、 Ｚ２ ）を算出する。これは
丁１を原点とし、×２軸の正方向は丁２を通り、そのＸ
２−Ｖ２平面上にＴ３を含む座標系である。第５図から
明らかなように、ベクトルｏ２ ｘ２ 、ｏ２ Ｔ３は
次式で求まる。
０２１３ ＝ １３−１１ ・ ＜２）次に
これらを用いて、座標系（０−ＸＹＺ）から座標系（０
２−Ｘ２ 、 Ｙ２ 、 Ｚ２ ＞への変換行列Ｃを求
める。
これらを用いて、座標系（０−ＸＹＺ）から座標系（０
２−Ｘ２ 、 Ｙ２ 、 Ｚ２ ＞への変換行列Ｃを求
める。
ただし、Ａ、Ｎ、Ｏは次式より求まる列ベクトルである
。
。
（ここで＊はベクトルの外積を表わす。）また、Ｐは新
たな座標系の原点を表わす位置ベクトルであり、次式で
表わされる。
たな座標系の原点を表わす位置ベクトルであり、次式で
表わされる。
Ｐ＝（ｘｌ、ｙｌ、ｚｌ、） ＝・（７）これら（
４）〜（７）より変換行列Ｃが求まる。
４）〜（７）より変換行列Ｃが求まる。
また、この変換行列Ｃは以後の行列計算の便宜のために
４行目の（０００１）が追加され４行、４列の正方行列
にて表現される。
４行目の（０００１）が追加され４行、４列の正方行列
にて表現される。
次にＴＩ 、 Ｔ２ 、丁３の各点を上記Ｃで表わされ
る座標系０２−Ｘ２ 、Ｖ２ 、Ｚ２上の点に変換する
。
る座標系０２−Ｘ２ 、Ｖ２ 、Ｚ２上の点に変換する
。
・・・（８）
（８）式は原点０２なので、当然その交換結果は（０，
０，Ｏ）となる。また、 となる。
０，Ｏ）となる。また、 となる。
そこで、次にこれらの変換座標値Ｔ１°〜Ｔ３’から回
転テーブルの中心軸上にある０１点を求める。
転テーブルの中心軸上にある０１点を求める。
とすると、幾何学的に線分子Ｉ Ｔ２ 、 Ｔ２ Ｔ３
。
。
の垂直二等分線Ｍｌ −０１、Ｍ２−０１の交点の座標
を求めればよいので、（第５図参照）ｘｏ＝ ｂｌ ２ ・・・（１２）ｙｏ ＝ ａ
２−ａｌ ｘｏ ＋ａ２−ａｌｂ２−ｂｌ
ｂ２−ｂ１ ＋ａ１ ＋ａ２ ｂｌ ＋ｂ２ × ＋ ｂ１＋ｂ２ ２ ・・・（１３） となり、（１２）、（１３）式によすｘｏ 、 ｙ。
を求めればよいので、（第５図参照）ｘｏ＝ ｂｌ ２ ・・・（１２）ｙｏ ＝ ａ
２−ａｌ ｘｏ ＋ａ２−ａｌｂ２−ｂｌ
ｂ２−ｂ１ ＋ａ１ ＋ａ２ ｂｌ ＋ｂ２ × ＋ ｂ１＋ｂ２ ２ ・・・（１３） となり、（１２）、（１３）式によすｘｏ 、 ｙ。
が求まる。
される座標系、すなわち回転テーブル３独自の座標系（
０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ＞ （第５図参照）への変
換行列Ｕを求める。これは式（１）〜（７）を同様に利
用し、 として求まる。
０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ＞ （第５図参照）への変
換行列Ｕを求める。これは式（１）〜（７）を同様に利
用し、 として求まる。
このりを指定メモリヘセットし、同期運転等に演算上で
データの変換を行う時に使用するのである。
データの変換を行う時に使用するのである。
すなわち、通常６軸ロボツト１は、自分の座標系（０−
ＸＹＺ＞からみたデータで動作する様になっており、該
座標系（０−ＸＹＺ）を用いて表環されたデータＤ丁で
動作する。しかし回転テーブル３との同期運転時には、
回転テーブル３の座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）
に基づいて記述されたテイチングデータ［）Ｒを補間し
、その補間点をｏｉ ｚｉ軸回りに回転させた時の補間
点を今回算出した変換行列Ｕを利用しデータＤＴに変換
して６軸ロボツト１を動作させることが必要となる。
ＸＹＺ＞からみたデータで動作する様になっており、該
座標系（０−ＸＹＺ）を用いて表環されたデータＤ丁で
動作する。しかし回転テーブル３との同期運転時には、
回転テーブル３の座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）
に基づいて記述されたテイチングデータ［）Ｒを補間し
、その補間点をｏｉ ｚｉ軸回りに回転させた時の補間
点を今回算出した変換行列Ｕを利用しデータＤＴに変換
して６軸ロボツト１を動作させることが必要となる。
他にも同期させる方法は色々あるが、そのいずれであろ
うともロボットと回転テーブルとの相対的関係を正確に
把握するために変換行列Ｕを正確に求めることが必要な
ことが多い。そして、その相対的関係である変換行列Ｕ
を用いて座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）上のデー
タＤＲは次式によって座標系（０−ＸＹＺ）上のデータ
ＤＴに変換されるのである。
うともロボットと回転テーブルとの相対的関係を正確に
把握するために変換行列Ｕを正確に求めることが必要な
ことが多い。そして、その相対的関係である変換行列Ｕ
を用いて座標系（０１−ＸＩ ＹＩ Ｚｌ ）上のデー
タＤＲは次式によって座標系（０−ＸＹＺ）上のデータ
ＤＴに変換されるのである。
［）Ｔ ＝ｔＪＸ［）Ｒ・・・（１５）なお、第４図で
示す処理は１つの回転テーブルとの相対的関係のみを検
出する場合について記述しているが、複数台のテーブル
を用いて、各々テーブル毎にデータＴ１〜Ｔ３を検出し
て、変換行列Ｕ１ 、Ｕ２−・・を求めれば交互に各テ
ーブルと同期させることも可能となる。
示す処理は１つの回転テーブルとの相対的関係のみを検
出する場合について記述しているが、複数台のテーブル
を用いて、各々テーブル毎にデータＴ１〜Ｔ３を検出し
て、変換行列Ｕ１ 、Ｕ２−・・を求めれば交互に各テ
ーブルと同期させることも可能となる。
以上詳述したように、本実施例の多関゛節ロボット制御
装置は回転テーブル３が６軸ロボツト１に対していかな
る姿勢にあるかを該６軸ロボツト１の有する機能を巧み
に利用して検出している。しかも、その検出結果は変換
行列Ｕの形でメモリに記憶されるため、回転テーブル３
の座標系（０１−Ｘ１ＹＩ Ｚｌ ＞で記述されたデー
タを簡単かつ正確に６軸ロボツト１の座標系（０−ＸＹ
Ｚ）上のデータに変換することができ、協調した仕事が
スムーズに遂行可能となる。
装置は回転テーブル３が６軸ロボツト１に対していかな
る姿勢にあるかを該６軸ロボツト１の有する機能を巧み
に利用して検出している。しかも、その検出結果は変換
行列Ｕの形でメモリに記憶されるため、回転テーブル３
の座標系（０１−Ｘ１ＹＩ Ｚｌ ＞で記述されたデー
タを簡単かつ正確に６軸ロボツト１の座標系（０−ＸＹ
Ｚ）上のデータに変換することができ、協調した仕事が
スムーズに遂行可能となる。
なお、本実施例では回転テーブル３の姿勢、すなわちテ
ーブルの回転中心の位置やその軸の傾き等を全て検出す
る場合について説明したが、単にテーブルの回転中心の
みを検出するもの等として構成してもよい。
ーブルの回転中心の位置やその軸の傾き等を全て検出す
る場合について説明したが、単にテーブルの回転中心の
みを検出するもの等として構成してもよい。
列Ｕを算出する芳法について記述したが、この変換行列
Ｕの算出方法は何ら上記方法に限定されるものではなく
、いかなる計算式を用いてもよい。
Ｕの算出方法は何ら上記方法に限定されるものではなく
、いかなる計算式を用いてもよい。
例えば、回転テーブル３上の点ＴＩ 、 Ｔ２ 、 Ｔ
３の位置ベクトルＴ１．Ｔ２ 、Ｔ３を用いて原点の位
置ベクトルＯを次式より算出し、 ただし （）ｔは転置行列 ・ はクロス乗積 を表わす。
３の位置ベクトルＴ１．Ｔ２ 、Ｔ３を用いて原点の位
置ベクトルＯを次式より算出し、 ただし （）ｔは転置行列 ・ はクロス乗積 を表わす。
次いで、その計算結果と３つの位置ベクトルＴＩ 。
丁２．Ｔ３とから次式で変換行列Ｕを算出する方法を採
用するものであってもよい。
用するものであってもよい。
このように、いかなる計算式によって変換行列Ｕを算出
しようとも、本実施例と同様の上記作用・効果を奏する
ことは明らかである。
しようとも、本実施例と同様の上記作用・効果を奏する
ことは明らかである。
［発明の効果］
以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明の多関節ロ
ボット制御装置は、 多関節ロボットと回転テーブルとを協調させて所定の仕
事を行う多関節ロボット制御装置において、 前記多関節ロボットのアーム移動位置を該多関節ロボッ
ト特有の座標系の座標位置として検出する座標位置検出
手段と、 前記回転テーブル上の所定部位が回転テーブルの回転運
動に伴って回転移動したとき、該所定部位の前記座標系
における座標位置を前記座標位置検出手段を用いて検出
する所定部位座標検出手段と、 該所定部位座標検出手段により検出された複数の前記所
定部位の座標位置から、前記座標系における回転テーブ
ルの姿勢を算出する回転テーブル姿勢算出手段と を備えることを特徴とするものでおる。
ボット制御装置は、 多関節ロボットと回転テーブルとを協調させて所定の仕
事を行う多関節ロボット制御装置において、 前記多関節ロボットのアーム移動位置を該多関節ロボッ
ト特有の座標系の座標位置として検出する座標位置検出
手段と、 前記回転テーブル上の所定部位が回転テーブルの回転運
動に伴って回転移動したとき、該所定部位の前記座標系
における座標位置を前記座標位置検出手段を用いて検出
する所定部位座標検出手段と、 該所定部位座標検出手段により検出された複数の前記所
定部位の座標位置から、前記座標系における回転テーブ
ルの姿勢を算出する回転テーブル姿勢算出手段と を備えることを特徴とするものでおる。
従って、他に何らの装置を必要とぜずに多関節ロボット
における回転テーブルの姿勢を正確に算出することがで
きる。
における回転テーブルの姿勢を正確に算出することがで
きる。
このため、多関節ロボットと回転テーブルとが協調して
遂行する仕事が高精度でスムーズに実行できるシステム
を簡単で安価に構成することができるのである。
遂行する仕事が高精度でスムーズに実行できるシステム
を簡単で安価に構成することができるのである。
第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の概略
構成図、第３図はその制御装置のブロック図、第４図は
その制御のフローチャート、第５図はその制御における
座標系の説明図を示す。 Ｒ・・・多関節ロボット Ｔ・・・回転テーブル ＲＣ・・・多量−節ロボット制御装置麿Ｃ１・・・座標
位置検出手段 Ｃ２・・・所定部位座標検出手段 Ｃ３・・・回転テーブル姿勢算出手段 ５Ａ・・・ＣＰＵ ５Ｂ・・・ＲＯＭ
構成図、第３図はその制御装置のブロック図、第４図は
その制御のフローチャート、第５図はその制御における
座標系の説明図を示す。 Ｒ・・・多関節ロボット Ｔ・・・回転テーブル ＲＣ・・・多量−節ロボット制御装置麿Ｃ１・・・座標
位置検出手段 Ｃ２・・・所定部位座標検出手段 Ｃ３・・・回転テーブル姿勢算出手段 ５Ａ・・・ＣＰＵ ５Ｂ・・・ＲＯＭ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 多関節ロボットと回転テーブルとを協調させて所定の仕
事を行う多関節ロボット制御装置において、 前記多関節ロボットのアーム移動位置を該多関節ロボッ
ト特有の座標系の座標位置として検出する座標位置検出
手段と、 前記回転テーブル上の所定部位が回転テーブルの回転運
動に伴って回転移動したとき、該所定部位の前記座標系
における座標位置を前記座標位置検出手段を用いて検出
する所定部位座標検出手段と、 該所定部位座標検出手段により検出された複数の前記所
定部位の座標位置から、前記座標系における回転テーブ
ルの姿勢を算出する回転テーブル姿勢算出手段と を備えることを特徴とする多関節ロボット制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123940A JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
| DE8686107718T DE3665277D1 (en) | 1985-06-06 | 1986-06-06 | Multi-joint-robot controller |
| EP86107718A EP0206051B1 (en) | 1985-06-06 | 1986-06-06 | Multi-joint-robot controller |
| US07/188,668 US4831547A (en) | 1985-06-06 | 1988-04-29 | Multi-joint-robot controller for enabling detection of the spatial relationship between a robot and a rotary cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123940A JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS61281305A true JPS61281305A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0553587B2 JPH0553587B2 (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=14873113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60123940A Granted JPS61281305A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 多関節ロボツト制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4831547A (ja) |
| EP (1) | EP0206051B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61281305A (ja) |
| DE (1) | DE3665277D1 (ja) |
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