JPS6346844B2 - - Google Patents
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- JPS6346844B2 JPS6346844B2 JP55155943A JP15594380A JPS6346844B2 JP S6346844 B2 JPS6346844 B2 JP S6346844B2 JP 55155943 A JP55155943 A JP 55155943A JP 15594380 A JP15594380 A JP 15594380A JP S6346844 B2 JPS6346844 B2 JP S6346844B2
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- transformation matrix
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Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Description
本発明は、関節形ロボツトの関接教示装置に関
するものである。 通常プレイバツクロボツトの動作教示におい
て、ロボツトを実際に動かし、位置をロボツトに
記憶させることが必要であるが、従来はロボツト
の動作軸毎にコンソール上に正逆の指示スイツチ
を２個もち、一軸毎に動かして、位置を調節し間
接教示していた。従つて必要となるある点にロボ
ツトを位置決めする場合、全軸のスイツチをバラ
バラに使い、ロボツトを動かす必要があつたた
め、位置調整に熟練と多大な時間を必要とした。
また障害物によつてや、組立時のワークの穴など
の挿入の場合、ロボツト動作軌跡に制限が発生
し、一軸毎のバラバラな動きでは、実際の作業に
近い状態にして教示ができない事項が発生し、教
示作業に不都合があつた。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、プレイバツクロボツトの動作教示時の間接
操作を高機能化、簡易化すると共に、教示操作を
向上させて教示に必要な作業時間の短縮を図るよ
うにした関節ロボツトの間接教示装置を提供する
にある。 即ち本発明は、上記目的を達成するために、各
関節を駆動する駆動手段と、各関節の回転量を検
出する位置検出手段とを備え、少なくとも３自由
度を有する関節形ロボツトにおいて、上記検出手
段から検出される各関節の角度変位量をサンプル
毎に内部基準直交座標系の位置座標に変換する角
度・直交変換マトリツクス手段と、原点変更又は
手先姿勢移動の指示をする原点変更又は手先姿勢
移動指示スイツチと、上記駆動手段を駆動させて
関節を動作させ、任意の教示用直交座標系の基準
位置に位置付けし、上記原点変更又は手先姿勢移
動指示スイツチを操作して上記位置付けられた時
の内部基準直交座標系の基準位置からの変位量
を、上記位置検出手段または上記角度・直交変換
マトリツクス手段から検出してその値を記憶手段
に記憶させて教示用直交座標系を設定する教示用
直交座標系設定手段と、関節形ロボツトを移動さ
せるべく座標の各軸方向を指示する軸方向指示ス
イツチと、該軸方向指示スイツチの操作によりサ
ンプル毎に単位移動量を逐次創成する単位ベクト
ル創成手段と、上記教示用直交座標系設定手段の
記憶手段に記憶された基準位置からの変位量を読
出してこの変位量に基いて第１の変換マトリツク
スを算出し、この算出された第１の変換マトリツ
クスと上記単位ベクトル創成手段によつて逐次創
成された単位移動量とを掛算して内部基準直交座
標系の単位移動量を逐次求める第１の変換マトリ
ツクス手段と、上記角度・直交変換マトリツクス
手段から得られる前の位置の内部基準直交座標系
の位置座標と上記第１の変換マトリツクス手段よ
り求められた内部基準直交座標系の単位移動量と
を加算し、この加算された値に第２の変換マトリ
ツクスを掛算して次の目標位置への各関節の回転
角を逐次演算して求める演算手段とを備え、該演
算手段によつて逐次求められた回転角になるよう
に上記駆動手段を駆動して各関節を動作させて関
節形ロボツトの手先を教示点に位置付け、上記位
置検出手段から得られる各関節の回転角に基いて
各関節の位置データを記憶手段に記憶させること
を特徴とする関節形ロボツトの間接教示装置であ
る。特に、内部基準直交座標系を、鉛直に設けら
れた旋回台の軸をＺ軸、及びこのＺ軸に直交する
ように水平方向に設けられたＸ軸、Ｙ軸で設定
し、教示用座標系をＺ軸に共有させて水平方向に
上記Ｘ軸、及びＹ軸に対して所定の角度θ1〓回転
させて傾斜させてX′軸、Y′軸で設定し、水平方
向においてどちらの向きからでも間接的に直線教
示できるようにしたことを特徴とする。また内部
基準直交座標系を上記と同じように設定し、教示
用座標系を手首の向いている方向にZ′軸を設定
し、そのZ″軸に直交するX″軸、Y″軸を設定し、
水平面上に傾いて置かれた物体に沿つて間接的に
直線教示できるようにしたことを特徴とする。 以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第１図は本発明の関節形ロボツト
の間接教示方法を実施する装置の概略構成を示す
図である。１はプレイバツクロボツトの間接教示
操作に使用するコンソールである。ここでは、工
業用ロボツトは６自由度を有しているものと仮定
する。よつて指示スイツチ２ａ，２ｂ，３ａ，３
ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７
ａ，７ｂはＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γについて正逆
指示するために計12ある。従来は、これらの正逆
の指示スイツチのペアにより対応するロボツトの
動作軸を動かせるだけであつた。本発明では、軸
単位指示スイツチ８を押した状態では、上記の動
作が可能になる様にしている。従来と区別される
点は、原点変更指示スイツチ９と手先姿勢移動指
示スイツチ１０を設けたことにある。 ところで工業用ロボツトの内、多関節形ロボツ
トの一例を第２図に示す。即ち２０は基台、２１
は基台２０に対して鉛直なＺ軸まわりに駆動モー
タ１６ａによりθ1の角度で旋回できるようにした
旋回台、２２はこの旋回台２１に対してＸ軸方向
を向いた軸のまわりに駆動モータ１６ｂによりθ2
の角度で回転するように連結された上腕、２３は
この上腕２２に対してＸ軸方向を向いた軸のまわ
りに駆動モータ１６ｃによりθ3の角度で回転する
ように連結された前腕、２４はこの前腕２３の上
半部に軸心まわりに駆動モータ１６ｄによつてθ4
の角度で旋回するように連結された前腕下半部、
２５はこの前腕下半部２４の先端にＸ軸方向を向
いた軸のまわりに駆動モータ１６ｅによてつθ5の
角度で回転するように連結された手首、２６はこ
の手首２５の先に軸心まわりに駆動モータ１６ｆ
によつてθ5の角度で旋回するように連結された手
先である。手先２６は、組立または加工する部品
をつかむチヤツク、または工具を取付けるチヤツ
クが設けられている。また１１はインターフエー
ス回路、１２はマイクロコンピユータ、１３は入
出力端末である。また１４ａ〜１４ｆはＡ／Ｄ変
換回路、１５ａ〜１５ｆは各駆動モータを駆動す
る駆動回路、１６ａ〜１６ｆは関節形ロボツトの
各自由度を減速機を介して駆動する駆動モータ、
１７ａ〜１７ｆは各駆動モータ１６ａ〜１６ｆに
連続されたロータリエンコーダ（位置検出手段）、
１８ａ〜１８ｆはロータリエンコーダ１７ａ〜１
７ｆの出力パルス列を計数して自由度（各軸）の
角度座標値（θ1〜θ6）を抽出するカウンタ回路で
ある。そこで多軸の関節形ロボツトの手先をある
直線などの気跡を描いて動かす場合、ソフトウエ
ア上でロボツト内部基準直交座標系〔Ｘ、Ｙ、
Ｚ、α、β、γ〕を想定して用いることが通常行
なわれている。その関係を第２図に示す。α、
β、γは手先２６の振り、曲げ、ねじりに相当す
る角度である。即ちαは第２図に示すθ1に対応
し、βは第２図に示すθ2、θ3、θ5が対応し、γは
第２図に示すθ4、θ6が対応する。例えば第２図の
P1からP2点までロボツトの手先２６を動かす場
合、P1の手先の位置を実現する各軸の角度P1〔θ1
〜θ6〕からP2〔θ1〜θ6〕まで各軸を別個に駆動す
ると手先２６はランダムな軌跡を描いて移動す
る。これをロボツト内部基準直交座標系Ｘ、Ｙ、
Ｚを設定し、P1〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕、P2
〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕を用いてサンプル毎
のPQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕を算出して動か
すと、手先２６は例えば直線的に動かすことが可
能となる。PQはロボツトの現在位置を表わす。
この場合直交座標系PQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、
γ〕とPQ〔θ1〜θ6〕は座標変換マトリツクス
〔TXA〕を用いてサンプル毎に次の(1)式の計算を
行なつて各軸を駆動する。 PQ〔θ1〜θ6〕 ＝〔TXA〕PQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕
……(1) 座標変換マトリツクス〔TXA〕は、ロボツト
毎の自由度、腕の長さなどから求められる。この
方式は関節形ロボツトを溶接などに用いる場合、
ポイントツーポイント教示補間コンテイニアーパ
ス駆動方式として広く行なわれている方法であ
る。 この方法を間接教示操作に利用すると、例えば
第１図のコンソール１の指示スイツチ２ａ，２ｂ
〜７ａ，７ｂに対応して単位移動ベクトルＭ〔±
Δx、±Δy、±Δz、±Δα、±Δβ、±Δγ〕を設定
し、
サンプル毎に(2)式の計算を行なつてロボツトを駆
動すると、ロボツトは第２図に示した内部基準直
交座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ上で、例えば直線的に移動さ
せたり、手先２６の位置を保持したまま、手先２
６の姿勢を変ることが可能となる。 PQ（ｔ）〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕 PQ（ｔ）〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕 ＋Ｍ〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δ
β、Δγ〕｝ ……(2) 上記コントロールシステムを一歩進めて原点変
更指示スイツチ９を押すことにより、内部基準直
交座標系を作業者が便利な、第３図に示すような
Ｚ軸を中心にθ1Qだけ回転させた（傾けた）教示
座標系X′、Y′、Z′に変更することが可能な様に
した。これはまともに〔内部基準直交座標系〕＝
〔TM（θ1Q）〕〔教示座標系〕の式を立てて行なつ
ても可能であるが、本発明では次のようにして行
う。まず、各軸スイツチ８を操作させた後各指示
スイツチ２ａ，２ｂ〜７ａ，７ｂを適宜に操作
し、単位ベクトル創成手段４７により単位移動量
〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、Δγ〕をサンプリング
毎逐次創成し、これら単位移動量をゲート回路４
５，４６をONにして演算手段４８に入力し、各
駆動モータ１６ａ〜１６ｆを駆動して第３図に示
すように旋回台２１を回転させ、内部基準直交座
標系Ｘ、Ｙ、Ｚの基準位置（Ｙ軸）から変位量
θ1Q回転させた位置に移動させ、原点変更指示ス
イツチ９を操作することにより、ロータリエンコ
ーダ（位置検出手段）１７ａから検出されたカウ
ンタ回路１８ａに記憶された変位量θ1Qをマイク
ロコンプータ１２のメモリ（記憶手段）４１に記
憶させる。これにより教示用直交座標系X′、Y′、
Z′（但しＺとZ′とは共通）が設定されたことにな
る。その後、教示用直交座標系において、指示ス
イツチ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを操作することに
より、マイクロコンピータ１２の単位ベクトル創
成手段４７により、サンプル信号によるサンプル
毎に単位移動量±Δx′、±Δy′が創成され、ゲート
回路４３を通して変換マトリツクス手段５１に入
力される。変換マトリツクス手段５１は上記メモ
リ（記憶手段）４１に記憶された変位量θ1Qを読
み出して第１の変換マトリツクス
するものである。 通常プレイバツクロボツトの動作教示におい
て、ロボツトを実際に動かし、位置をロボツトに
記憶させることが必要であるが、従来はロボツト
の動作軸毎にコンソール上に正逆の指示スイツチ
を２個もち、一軸毎に動かして、位置を調節し間
接教示していた。従つて必要となるある点にロボ
ツトを位置決めする場合、全軸のスイツチをバラ
バラに使い、ロボツトを動かす必要があつたた
め、位置調整に熟練と多大な時間を必要とした。
また障害物によつてや、組立時のワークの穴など
の挿入の場合、ロボツト動作軌跡に制限が発生
し、一軸毎のバラバラな動きでは、実際の作業に
近い状態にして教示ができない事項が発生し、教
示作業に不都合があつた。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、プレイバツクロボツトの動作教示時の間接
操作を高機能化、簡易化すると共に、教示操作を
向上させて教示に必要な作業時間の短縮を図るよ
うにした関節ロボツトの間接教示装置を提供する
にある。 即ち本発明は、上記目的を達成するために、各
関節を駆動する駆動手段と、各関節の回転量を検
出する位置検出手段とを備え、少なくとも３自由
度を有する関節形ロボツトにおいて、上記検出手
段から検出される各関節の角度変位量をサンプル
毎に内部基準直交座標系の位置座標に変換する角
度・直交変換マトリツクス手段と、原点変更又は
手先姿勢移動の指示をする原点変更又は手先姿勢
移動指示スイツチと、上記駆動手段を駆動させて
関節を動作させ、任意の教示用直交座標系の基準
位置に位置付けし、上記原点変更又は手先姿勢移
動指示スイツチを操作して上記位置付けられた時
の内部基準直交座標系の基準位置からの変位量
を、上記位置検出手段または上記角度・直交変換
マトリツクス手段から検出してその値を記憶手段
に記憶させて教示用直交座標系を設定する教示用
直交座標系設定手段と、関節形ロボツトを移動さ
せるべく座標の各軸方向を指示する軸方向指示ス
イツチと、該軸方向指示スイツチの操作によりサ
ンプル毎に単位移動量を逐次創成する単位ベクト
ル創成手段と、上記教示用直交座標系設定手段の
記憶手段に記憶された基準位置からの変位量を読
出してこの変位量に基いて第１の変換マトリツク
スを算出し、この算出された第１の変換マトリツ
クスと上記単位ベクトル創成手段によつて逐次創
成された単位移動量とを掛算して内部基準直交座
標系の単位移動量を逐次求める第１の変換マトリ
ツクス手段と、上記角度・直交変換マトリツクス
手段から得られる前の位置の内部基準直交座標系
の位置座標と上記第１の変換マトリツクス手段よ
り求められた内部基準直交座標系の単位移動量と
を加算し、この加算された値に第２の変換マトリ
ツクスを掛算して次の目標位置への各関節の回転
角を逐次演算して求める演算手段とを備え、該演
算手段によつて逐次求められた回転角になるよう
に上記駆動手段を駆動して各関節を動作させて関
節形ロボツトの手先を教示点に位置付け、上記位
置検出手段から得られる各関節の回転角に基いて
各関節の位置データを記憶手段に記憶させること
を特徴とする関節形ロボツトの間接教示装置であ
る。特に、内部基準直交座標系を、鉛直に設けら
れた旋回台の軸をＺ軸、及びこのＺ軸に直交する
ように水平方向に設けられたＸ軸、Ｙ軸で設定
し、教示用座標系をＺ軸に共有させて水平方向に
上記Ｘ軸、及びＹ軸に対して所定の角度θ1〓回転
させて傾斜させてX′軸、Y′軸で設定し、水平方
向においてどちらの向きからでも間接的に直線教
示できるようにしたことを特徴とする。また内部
基準直交座標系を上記と同じように設定し、教示
用座標系を手首の向いている方向にZ′軸を設定
し、そのZ″軸に直交するX″軸、Y″軸を設定し、
水平面上に傾いて置かれた物体に沿つて間接的に
直線教示できるようにしたことを特徴とする。 以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。第１図は本発明の関節形ロボツト
の間接教示方法を実施する装置の概略構成を示す
図である。１はプレイバツクロボツトの間接教示
操作に使用するコンソールである。ここでは、工
業用ロボツトは６自由度を有しているものと仮定
する。よつて指示スイツチ２ａ，２ｂ，３ａ，３
ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７
ａ，７ｂはＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γについて正逆
指示するために計12ある。従来は、これらの正逆
の指示スイツチのペアにより対応するロボツトの
動作軸を動かせるだけであつた。本発明では、軸
単位指示スイツチ８を押した状態では、上記の動
作が可能になる様にしている。従来と区別される
点は、原点変更指示スイツチ９と手先姿勢移動指
示スイツチ１０を設けたことにある。 ところで工業用ロボツトの内、多関節形ロボツ
トの一例を第２図に示す。即ち２０は基台、２１
は基台２０に対して鉛直なＺ軸まわりに駆動モー
タ１６ａによりθ1の角度で旋回できるようにした
旋回台、２２はこの旋回台２１に対してＸ軸方向
を向いた軸のまわりに駆動モータ１６ｂによりθ2
の角度で回転するように連結された上腕、２３は
この上腕２２に対してＸ軸方向を向いた軸のまわ
りに駆動モータ１６ｃによりθ3の角度で回転する
ように連結された前腕、２４はこの前腕２３の上
半部に軸心まわりに駆動モータ１６ｄによつてθ4
の角度で旋回するように連結された前腕下半部、
２５はこの前腕下半部２４の先端にＸ軸方向を向
いた軸のまわりに駆動モータ１６ｅによてつθ5の
角度で回転するように連結された手首、２６はこ
の手首２５の先に軸心まわりに駆動モータ１６ｆ
によつてθ5の角度で旋回するように連結された手
先である。手先２６は、組立または加工する部品
をつかむチヤツク、または工具を取付けるチヤツ
クが設けられている。また１１はインターフエー
ス回路、１２はマイクロコンピユータ、１３は入
出力端末である。また１４ａ〜１４ｆはＡ／Ｄ変
換回路、１５ａ〜１５ｆは各駆動モータを駆動す
る駆動回路、１６ａ〜１６ｆは関節形ロボツトの
各自由度を減速機を介して駆動する駆動モータ、
１７ａ〜１７ｆは各駆動モータ１６ａ〜１６ｆに
連続されたロータリエンコーダ（位置検出手段）、
１８ａ〜１８ｆはロータリエンコーダ１７ａ〜１
７ｆの出力パルス列を計数して自由度（各軸）の
角度座標値（θ1〜θ6）を抽出するカウンタ回路で
ある。そこで多軸の関節形ロボツトの手先をある
直線などの気跡を描いて動かす場合、ソフトウエ
ア上でロボツト内部基準直交座標系〔Ｘ、Ｙ、
Ｚ、α、β、γ〕を想定して用いることが通常行
なわれている。その関係を第２図に示す。α、
β、γは手先２６の振り、曲げ、ねじりに相当す
る角度である。即ちαは第２図に示すθ1に対応
し、βは第２図に示すθ2、θ3、θ5が対応し、γは
第２図に示すθ4、θ6が対応する。例えば第２図の
P1からP2点までロボツトの手先２６を動かす場
合、P1の手先の位置を実現する各軸の角度P1〔θ1
〜θ6〕からP2〔θ1〜θ6〕まで各軸を別個に駆動す
ると手先２６はランダムな軌跡を描いて移動す
る。これをロボツト内部基準直交座標系Ｘ、Ｙ、
Ｚを設定し、P1〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕、P2
〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕を用いてサンプル毎
のPQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕を算出して動か
すと、手先２６は例えば直線的に動かすことが可
能となる。PQはロボツトの現在位置を表わす。
この場合直交座標系PQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、
γ〕とPQ〔θ1〜θ6〕は座標変換マトリツクス
〔TXA〕を用いてサンプル毎に次の(1)式の計算を
行なつて各軸を駆動する。 PQ〔θ1〜θ6〕 ＝〔TXA〕PQ〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕
……(1) 座標変換マトリツクス〔TXA〕は、ロボツト
毎の自由度、腕の長さなどから求められる。この
方式は関節形ロボツトを溶接などに用いる場合、
ポイントツーポイント教示補間コンテイニアーパ
ス駆動方式として広く行なわれている方法であ
る。 この方法を間接教示操作に利用すると、例えば
第１図のコンソール１の指示スイツチ２ａ，２ｂ
〜７ａ，７ｂに対応して単位移動ベクトルＭ〔±
Δx、±Δy、±Δz、±Δα、±Δβ、±Δγ〕を設定
し、
サンプル毎に(2)式の計算を行なつてロボツトを駆
動すると、ロボツトは第２図に示した内部基準直
交座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ上で、例えば直線的に移動さ
せたり、手先２６の位置を保持したまま、手先２
６の姿勢を変ることが可能となる。 PQ（ｔ）〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕 PQ（ｔ）〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕 ＋Ｍ〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δ
β、Δγ〕｝ ……(2) 上記コントロールシステムを一歩進めて原点変
更指示スイツチ９を押すことにより、内部基準直
交座標系を作業者が便利な、第３図に示すような
Ｚ軸を中心にθ1Qだけ回転させた（傾けた）教示
座標系X′、Y′、Z′に変更することが可能な様に
した。これはまともに〔内部基準直交座標系〕＝
〔TM（θ1Q）〕〔教示座標系〕の式を立てて行なつ
ても可能であるが、本発明では次のようにして行
う。まず、各軸スイツチ８を操作させた後各指示
スイツチ２ａ，２ｂ〜７ａ，７ｂを適宜に操作
し、単位ベクトル創成手段４７により単位移動量
〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、Δγ〕をサンプリング
毎逐次創成し、これら単位移動量をゲート回路４
５，４６をONにして演算手段４８に入力し、各
駆動モータ１６ａ〜１６ｆを駆動して第３図に示
すように旋回台２１を回転させ、内部基準直交座
標系Ｘ、Ｙ、Ｚの基準位置（Ｙ軸）から変位量
θ1Q回転させた位置に移動させ、原点変更指示ス
イツチ９を操作することにより、ロータリエンコ
ーダ（位置検出手段）１７ａから検出されたカウ
ンタ回路１８ａに記憶された変位量θ1Qをマイク
ロコンプータ１２のメモリ（記憶手段）４１に記
憶させる。これにより教示用直交座標系X′、Y′、
Z′（但しＺとZ′とは共通）が設定されたことにな
る。その後、教示用直交座標系において、指示ス
イツチ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを操作することに
より、マイクロコンピータ１２の単位ベクトル創
成手段４７により、サンプル信号によるサンプル
毎に単位移動量±Δx′、±Δy′が創成され、ゲート
回路４３を通して変換マトリツクス手段５１に入
力される。変換マトリツクス手段５１は上記メモ
リ（記憶手段）４１に記憶された変位量θ1Qを読
み出して第１の変換マトリツクス
【式】を算出し、この算出
された第１の変換マトリツクスと創成された単位
移動量とにより次の(3)式に示す演算処理が施さ
れ、内部基準直交座標系におけるＭ（±Δx、±
Δy）Tなる単位移動量が逐次出力される。 同時にマイクロコンピユータ１２のメモリ４９
に、サンプリング１つ前の点PQ（ｔ−１）の位置
座標PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕が
PQ（ｔ−１）〔θ1〜θ6〕から演算手段４８により
逆変換されてメモリされる。演算手段４８は、更
にメモリ４９から逐次読み出されたサンプル前の
内部基準直交座標系の位置座標PQ（ｔ−１）〔Ｘ、
Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕と変換マトリツクス手段５
１から逐次出力される単位移動量〔Δx、Δy、
Δz、Δα、Δβ、Δγ〕と第２の変換マトリツクス
〔TXA〕とから次の式のように各関節の回転角θ1
〜θ6でもつて表わされる次の目標位置PQt〔θ1〜
θ6〕を逐次演算し、逐次演算された結果にもとづ
いてＤ／Ａ変換回路１４ａ〜１４ｆ、駆動回路１
５ａ〜１５ｆを介し、駆動モータ１６ａ〜１６ｆ
が駆動される。 PQt〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、
Ｚ、α、β、γ〕＋Ｍ〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、
Δγ〕｝ なお５０はカウンタ回路８１ａ〜１８ｆより出
力される〔θ1（ｔ−１）〜θ6（ｔ−１）〕を〔Ｘ（ｔ
−１）、Ｙ（ｔ−１）、Ｚ（ｔ−１）、α（ｔ−１）、
β（ｔ−１）、γ（ｔ−１）〕に変換する変換マトリ
ツクス手段である。 これにより、変換マトリツクス手段５１により
上記(3)式の変換をサンプルｈ毎に行つて、演算手
段４８で演算を行うと、上記(3)式の単位移動ベク
トルＭをあたかも作業者３１がコンソール１の指
示スイツチ２ａ，２ｂ〜７ａ，７ｂを作業者エリ
ア３２の教示座標系X′、Y′、Z′（Ｚ）で考えられ
る移動方向に操作することにより関節形ロボツト
が作業者が頭に描く方向（X′方向、Ｙ方向）に
移動するように変換することができる。このよう
にして移動されてカウンタ回路１８ａ〜１８ｆに
記憶された角度座標値〔θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6
〕
をサンプル毎にメモリに記憶させれば、ロボツト
の運動軌跡を間接教示したことになる。 ところで（Ｙ、Ｙ）軸だけ変換するのは（Ｚ、
α、β、γ）軸は、作業エリアがかわつてもコン
ソールボタンと動く方向は、あまりイメージ的に
変化しないため、変換が不必要なためである。 これによりロボツト内部基準座標系のデータを
修正せず、移動ベクトルＭのみの修正で動かすこ
とができる。従つて第２の変換マトリツクスであ
る座標変換マトリツクス〔TXA〕は変更せず、
固定された条件で使用できるため、プログラムが
単純ですむ利点がある。それは〔TXA〕が膨大
な演算式（プログラム）であるためである。 以上は旋回台２１の軸の変更であるが、他の軸
も同様に行い得る。 次に上述のアルゴリズムを手先２６に応用する
場合について説明する。まず、前記実施例と同様
に関節形ロボツトを移動させ、新たな教示用直交
座標系X″、Y″、Z″の基準位置に位置付ける。そ
して手先姿勢移動指示スイツチ１０を操作するこ
とにより、ロータリエンコーダ（位置検出手段）
１７ｄ〜１７ｆから検出されてカウンタ回路１８
ｄ〜１８ｆに記憶された変位量θ3〜θ6を変換マト
リツクス手段５０により変換された内部基準直交
座標系の基準位置から教示用直交座標系X″、Y″、
Z″の基準位置への現在の変位量〔αθ、βθ、γθ〕
のデータをメモリ（記憶手段）４２に記憶させ、
教示用直交座標系X″、Y″、Z″が設定される。同
時にゲート回路４４がONになり、単位ベクトル
創成手段４７によりサンプル毎創成された単位移
動量Δx″、Δy″、Δz″が入力される。変換マトリ
ツクス手段５２は、次の(4)式に示すように、上記
メモリ（記憶手段）４２に記憶された変位量
〔αθ、βθ、γθ〕を読み出して第１の変換マトリツ
クスを算出すると共に教示用直交座標系において
単位ベクトル創成手段４７によりサンプル毎創成
された単位移動量Δx″、Δy″、Δz″に上記第１の
変換マトリツクスを掛算して移動ベクトル変換を
行い、内部基準直交座標系における単位移動量Ｍ
（Δx、Δy、Δz〕を演算する。 そして演算手段４８はPt〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕
PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕＋Ｍ
〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、Δγ〕｝の演算を施こ
し、この演算結果にもとづいてＤ／Ａ変換回路１
４ａ〜１４ｆ、駆動回路１５ａ〜１５ｆを介し、
駆動モータ１６ａ〜１６ｆが駆動される。なお最
初のＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γはメモリ４９に入力
されているX〓、Y〓、Z〓、α〓、β〓、γ〓を用い、
その
後は演算手段４８によつて演算されたθ1〜θ6を
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γに変換し、その値を用い
る。但し、PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、
γ〕は、一つ前のサンプリング時の内部基準直交
座標系における位置座標を示す。このようにして
関節ロボツトは手先２６の姿勢にイメージされた
（X″、Y″、Z″）軸上を動く。第２図にこの教示
座標系（X″、Y″、Z″）を示す。即ち手先２６の
軸心をZ″軸とし、このZ″軸に直交し、第３図に
示す腕部材の長手に直角な方向をX″軸、これら
Z″軸、X″軸に直交する軸をY″とする。これはワ
ークを穴に挿入する作業の教示の時便利ある。即
ちワークと手先は姿勢の関係が直角平行なのが通
例であり、ワークの姿勢を一定にして、ワークの
軸に従つて（X″、Y″、Z″）（この場合はワーク
の直交座標系）に動かせるわけで、例えばワーク
を傾いた穴に挿入するなどの時、ワークの軸を穴
に軸方向と一致させ、手先姿勢指示スイツチ１０
をおせば、一軸のスイツチ操作でプレイバツク中
と同様に教示時に間接操作によつてもワークを穴
に挿入させることができ、実際のプレイバツクと
教示中のロボツト動作を作業者は同一にして教示
できる。 以上各軸、原点座標系、手先姿勢座標系の三つ
のモードはコンソール１上のランプによつてその
区別を知らせる様になつている。また第４図に示
す５３はコンピユータ１２内に設けられたタイマ
ーウエイトであり、５４はコンソール１上に設け
られた操作ボタンである。 以上説明したように本発明によれば、次のよう
な作用効果を奏する。 (1) 作業者が、作業領域にあわせてロボツトの指
先（手先）を動かせることにより、操作がより
簡便にし、間接教示を容易に行なわせることが
できる。 (2) ロボツトの動作が作業者のいだく動作方向・
座標系と一致するため操作ミスをなくすことが
できる。 (3) ワーク穴への挿入など動作軌跡の制約を受け
る場合でも、実際にロボツトにワークを持たせ
たまま、間接操作により動作させて必要な軌跡
を描かせることができるためより、実際作業の
とおりに教示することができる。 (4) 少ないスイツチ操作で、目標位置までロボツ
トを動かせることができる。 (5) (1)〜(4)によりプレイバツクロボツトの操作が
簡易化され、教示作業時間の短縮が予想され、
ロボツトの稼動時間の効率が向上する効果が得
られる。
移動量とにより次の(3)式に示す演算処理が施さ
れ、内部基準直交座標系におけるＭ（±Δx、±
Δy）Tなる単位移動量が逐次出力される。 同時にマイクロコンピユータ１２のメモリ４９
に、サンプリング１つ前の点PQ（ｔ−１）の位置
座標PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕が
PQ（ｔ−１）〔θ1〜θ6〕から演算手段４８により
逆変換されてメモリされる。演算手段４８は、更
にメモリ４９から逐次読み出されたサンプル前の
内部基準直交座標系の位置座標PQ（ｔ−１）〔Ｘ、
Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕と変換マトリツクス手段５
１から逐次出力される単位移動量〔Δx、Δy、
Δz、Δα、Δβ、Δγ〕と第２の変換マトリツクス
〔TXA〕とから次の式のように各関節の回転角θ1
〜θ6でもつて表わされる次の目標位置PQt〔θ1〜
θ6〕を逐次演算し、逐次演算された結果にもとづ
いてＤ／Ａ変換回路１４ａ〜１４ｆ、駆動回路１
５ａ〜１５ｆを介し、駆動モータ１６ａ〜１６ｆ
が駆動される。 PQt〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕｛PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、
Ｚ、α、β、γ〕＋Ｍ〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、
Δγ〕｝ なお５０はカウンタ回路８１ａ〜１８ｆより出
力される〔θ1（ｔ−１）〜θ6（ｔ−１）〕を〔Ｘ（ｔ
−１）、Ｙ（ｔ−１）、Ｚ（ｔ−１）、α（ｔ−１）、
β（ｔ−１）、γ（ｔ−１）〕に変換する変換マトリ
ツクス手段である。 これにより、変換マトリツクス手段５１により
上記(3)式の変換をサンプルｈ毎に行つて、演算手
段４８で演算を行うと、上記(3)式の単位移動ベク
トルＭをあたかも作業者３１がコンソール１の指
示スイツチ２ａ，２ｂ〜７ａ，７ｂを作業者エリ
ア３２の教示座標系X′、Y′、Z′（Ｚ）で考えられ
る移動方向に操作することにより関節形ロボツト
が作業者が頭に描く方向（X′方向、Ｙ方向）に
移動するように変換することができる。このよう
にして移動されてカウンタ回路１８ａ〜１８ｆに
記憶された角度座標値〔θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6
〕
をサンプル毎にメモリに記憶させれば、ロボツト
の運動軌跡を間接教示したことになる。 ところで（Ｙ、Ｙ）軸だけ変換するのは（Ｚ、
α、β、γ）軸は、作業エリアがかわつてもコン
ソールボタンと動く方向は、あまりイメージ的に
変化しないため、変換が不必要なためである。 これによりロボツト内部基準座標系のデータを
修正せず、移動ベクトルＭのみの修正で動かすこ
とができる。従つて第２の変換マトリツクスであ
る座標変換マトリツクス〔TXA〕は変更せず、
固定された条件で使用できるため、プログラムが
単純ですむ利点がある。それは〔TXA〕が膨大
な演算式（プログラム）であるためである。 以上は旋回台２１の軸の変更であるが、他の軸
も同様に行い得る。 次に上述のアルゴリズムを手先２６に応用する
場合について説明する。まず、前記実施例と同様
に関節形ロボツトを移動させ、新たな教示用直交
座標系X″、Y″、Z″の基準位置に位置付ける。そ
して手先姿勢移動指示スイツチ１０を操作するこ
とにより、ロータリエンコーダ（位置検出手段）
１７ｄ〜１７ｆから検出されてカウンタ回路１８
ｄ〜１８ｆに記憶された変位量θ3〜θ6を変換マト
リツクス手段５０により変換された内部基準直交
座標系の基準位置から教示用直交座標系X″、Y″、
Z″の基準位置への現在の変位量〔αθ、βθ、γθ〕
のデータをメモリ（記憶手段）４２に記憶させ、
教示用直交座標系X″、Y″、Z″が設定される。同
時にゲート回路４４がONになり、単位ベクトル
創成手段４７によりサンプル毎創成された単位移
動量Δx″、Δy″、Δz″が入力される。変換マトリ
ツクス手段５２は、次の(4)式に示すように、上記
メモリ（記憶手段）４２に記憶された変位量
〔αθ、βθ、γθ〕を読み出して第１の変換マトリツ
クスを算出すると共に教示用直交座標系において
単位ベクトル創成手段４７によりサンプル毎創成
された単位移動量Δx″、Δy″、Δz″に上記第１の
変換マトリツクスを掛算して移動ベクトル変換を
行い、内部基準直交座標系における単位移動量Ｍ
（Δx、Δy、Δz〕を演算する。 そして演算手段４８はPt〔θ1〜θ6〕＝〔TXA〕
PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ〕＋Ｍ
〔Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、Δγ〕｝の演算を施こ
し、この演算結果にもとづいてＤ／Ａ変換回路１
４ａ〜１４ｆ、駆動回路１５ａ〜１５ｆを介し、
駆動モータ１６ａ〜１６ｆが駆動される。なお最
初のＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γはメモリ４９に入力
されているX〓、Y〓、Z〓、α〓、β〓、γ〓を用い、
その
後は演算手段４８によつて演算されたθ1〜θ6を
Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、γに変換し、その値を用い
る。但し、PQ（ｔ−１）〔Ｘ、Ｙ、Ｚ、α、β、
γ〕は、一つ前のサンプリング時の内部基準直交
座標系における位置座標を示す。このようにして
関節ロボツトは手先２６の姿勢にイメージされた
（X″、Y″、Z″）軸上を動く。第２図にこの教示
座標系（X″、Y″、Z″）を示す。即ち手先２６の
軸心をZ″軸とし、このZ″軸に直交し、第３図に
示す腕部材の長手に直角な方向をX″軸、これら
Z″軸、X″軸に直交する軸をY″とする。これはワ
ークを穴に挿入する作業の教示の時便利ある。即
ちワークと手先は姿勢の関係が直角平行なのが通
例であり、ワークの姿勢を一定にして、ワークの
軸に従つて（X″、Y″、Z″）（この場合はワーク
の直交座標系）に動かせるわけで、例えばワーク
を傾いた穴に挿入するなどの時、ワークの軸を穴
に軸方向と一致させ、手先姿勢指示スイツチ１０
をおせば、一軸のスイツチ操作でプレイバツク中
と同様に教示時に間接操作によつてもワークを穴
に挿入させることができ、実際のプレイバツクと
教示中のロボツト動作を作業者は同一にして教示
できる。 以上各軸、原点座標系、手先姿勢座標系の三つ
のモードはコンソール１上のランプによつてその
区別を知らせる様になつている。また第４図に示
す５３はコンピユータ１２内に設けられたタイマ
ーウエイトであり、５４はコンソール１上に設け
られた操作ボタンである。 以上説明したように本発明によれば、次のよう
な作用効果を奏する。 (1) 作業者が、作業領域にあわせてロボツトの指
先（手先）を動かせることにより、操作がより
簡便にし、間接教示を容易に行なわせることが
できる。 (2) ロボツトの動作が作業者のいだく動作方向・
座標系と一致するため操作ミスをなくすことが
できる。 (3) ワーク穴への挿入など動作軌跡の制約を受け
る場合でも、実際にロボツトにワークを持たせ
たまま、間接操作により動作させて必要な軌跡
を描かせることができるためより、実際作業の
とおりに教示することができる。 (4) 少ないスイツチ操作で、目標位置までロボツ
トを動かせることができる。 (5) (1)〜(4)によりプレイバツクロボツトの操作が
簡易化され、教示作業時間の短縮が予想され、
ロボツトの稼動時間の効率が向上する効果が得
られる。
第１図は本発明の関節形ロボツトの間接教示方
法を実施する装置の概略構成を示す図、第２図は
関節形ロボツトの構成と、内部基準直交座標系、
及び教示用座標系の一例とを示す図、第３図は教
示用座標系の他の一例を示す図、第４図は第１図
の示装置を更に具体的に示した構成図である。 符号の説明、８……各軸スイツチ、９……原点
変更指示スイツチ、１０……手先姿勢移動指示ス
イツチ、１２……マイクロコンピユータ、４１，
４２，４９……メモリ、４３，４４，４５，４６
……ゲート回路、５１，５２，５６……変換マト
リツクス手段、４７……単位ベクトル創成手段、
４８……演算手段、１５ａ〜１５ｆ……駆動回
路、１６ａ〜１６ｆ……駆動モータ。
法を実施する装置の概略構成を示す図、第２図は
関節形ロボツトの構成と、内部基準直交座標系、
及び教示用座標系の一例とを示す図、第３図は教
示用座標系の他の一例を示す図、第４図は第１図
の示装置を更に具体的に示した構成図である。 符号の説明、８……各軸スイツチ、９……原点
変更指示スイツチ、１０……手先姿勢移動指示ス
イツチ、１２……マイクロコンピユータ、４１，
４２，４９……メモリ、４３，４４，４５，４６
……ゲート回路、５１，５２，５６……変換マト
リツクス手段、４７……単位ベクトル創成手段、
４８……演算手段、１５ａ〜１５ｆ……駆動回
路、１６ａ〜１６ｆ……駆動モータ。
Claims (1)
- １ 各関節を駆動する駆動手段と、各関節の回転
量を検出する位置検出手段とを備え、少なくとも
３自由度を有するテイーチングプレイバツク式関
節形ロボツトにおいて、上記検出手段から検出さ
れる各関節の角度変位量をサンプル毎に内部基準
直交座標系の位置座標に変換する角度・直交変換
マトリツクス手段と、原点変更又は手先姿勢移動
の指示をする原点変更又は手先姿勢移動指示スイ
ツチと、上記駆動手段を駆動させて関節を動作さ
せ、任意の教示用直交座標系の基準位置に位置付
けし、上記原点変更又は手先姿勢移動指示スイツ
チを操作して上記位置付けられた時の内部基準直
交座標系の基準位置からの変位量を、上記位置検
出手段または上記角度・直交変換マトリツクス手
段から検出してその値を記憶手段に記憶させて教
示用直交座標系を設定する教示用直交座標系設定
手段と、関節形ロボツトを座標の各軸方向に移動
させるべく座標の各軸方向を指示する軸方向指示
スイツチと、該軸方向指示スイツチの操作により
サンプル毎に単位移動量を逐次創成する単位ベク
トル創成手段と、上記教示用直交座標系設定手段
の記憶手段に記憶された基準位置からの変位量を
読出してこの変位量に基いて第１の変換マトリツ
クスを算出し、この算出された第１の変換マトリ
ツクスと上記単位ベクトル創成手段によつて逐次
創成された単位移動量とを掛算して内部基準直交
座標系の単位移動量を逐次求める第１の変換マト
リツクス手段と、上記角度・直交変換マトリツク
ス手段から得られる前の位置の内部基準直交座標
系の位置座標と上記第１の変換マトリツクス手段
より求められた内部基準直交座標系の単位移動量
とを加算し、この加算された値に第２の変換マト
リツクスを掛算して次の目標位置への各関節の回
転角を逐次演算して求め、この演算結果にもとづ
いて上記駆動手段を駆動する演算手段とを備えた
ことを特徴とする関節形ロボツトの間接教示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15594380A JPS5783390A (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | Indirect instruction method for articulated type robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15594380A JPS5783390A (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | Indirect instruction method for articulated type robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5783390A JPS5783390A (en) | 1982-05-25 |
| JPS6346844B2 true JPS6346844B2 (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=15616905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15594380A Granted JPS5783390A (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | Indirect instruction method for articulated type robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5783390A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58137589A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-16 | 松下電器産業株式会社 | ロボットの移動方向指示方法 |
| JPS5914482A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-25 | 株式会社日立製作所 | ロボットのティーチング装置 |
| JPS59135508A (ja) * | 1983-01-21 | 1984-08-03 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 産業用ロボツト |
| JPS59182076A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | 株式会社日立製作所 | ロボツト据え付け誤差測定装置 |
| JPS59181122A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-15 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡等における進退誘導装置 |
| JPS60193016A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-01 | Toyota Motor Corp | ロボツト装置 |
| JPS619707A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | 産業機械の制御装置 |
| JPS6154506A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | Fanuc Ltd | ア−ク開始点探索時のツ−ルの探索姿勢制御方式 |
| JPH0726724Y2 (ja) * | 1985-01-11 | 1995-06-14 | 株式会社安川電機 | 産業用ロボツトの教示装置 |
| JPH0762803B2 (ja) * | 1985-11-02 | 1995-07-05 | 日立建機株式会社 | アーム式作業機の駆動制御装置 |
| JPH0762804B2 (ja) * | 1985-11-02 | 1995-07-05 | 日立建機株式会社 | 作業機構の駆動制御装置 |
| JPS62272305A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPS6325704A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Tokico Ltd | 工業用ロボツト |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49134059A (ja) * | 1973-04-27 | 1974-12-24 | ||
| JPS50112969A (ja) * | 1974-02-18 | 1975-09-04 |
-
1980
- 1980-11-07 JP JP15594380A patent/JPS5783390A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49134059A (ja) * | 1973-04-27 | 1974-12-24 | ||
| JPS50112969A (ja) * | 1974-02-18 | 1975-09-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5783390A (en) | 1982-05-25 |
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