JPH01193190A - 多関節型ロボットのアーム偏角校正方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、モータの回転を受けて移動するアームを備え
た多関節型ロボットに関し、特に直交座標上の値として
目標位置を与える際に必要となる第１アームと直交座標
上のＸ軸とのなす第１アーム偏角および第１アームの延
長線と第２アームとのなす第２アーム偏角を算出するア
ーム偏角校正方法に関する。

従来技術および発明が解決しようとする課題従来、マイ
クロコンピュータにより制御されて駆動されるモータの
回転を受けて水平に旋回するアームを備えた多関節型ロ
ボットでは、目標位置が多くなると、そのティーチング
に時間がかかるため、このティーチング作業を省略する
方法として目標位置をキーボードから直交座標上の値と
して記憶する方法が用いられている。この方法により目
標位置を記憶する場合には、第６図に示すように多関節
型ロボット１の各アーム４，６の原点校正を行っても、
各アーム４，６と直交座標上のＸ軸とが一致しないため
、第１アーム４とＸ軸とのなす第１アーム偏角φ１およ
び第１アーム４の延長線と第２アーム６とのなす第２ア
ーム偏角φ２を求めておき、直交座標上の値からこれら
アーム偏角φ１．φ２を考慮してモータの目標回転角を
算出する必要が生じている。ところが、アーム偏角φ１
、φ２を求める場合には、各辺の長さを１　／１００以
下の高精度で製作された矩形板でなる校正治具１９を用
いねばならず、その製作コストが高くつくばかりか、こ
の校正治具１９を希望のＸ軸と平行に配置し、この校正
治具１９の各頂点にロボット先端をティーチングし、そ
の時の第１パルスエンコーダ（図示せず）、第２パルス
エンコーダ（図示せず）の位置検出パルス数から、ロボ
ットの制御装置（図示せず）内で複雑な複素数計算をし
て各アーム偏角φ１．φ２を求めねばならず、その計算
が複素数計算であるため、計算誤差が生じ、この計算誤
差によりティーチング誤差が増幅されてしまう等の欠点
が生じている。また、前記アーム偏角をモータあるいは
パルスエンコーダの交換の度に算出しておかなければな
らず、各ロボットに一個の校正治具が必要となり、ロボ
ットのコストアップを招く等の欠点が生じている。

課題を解決するための手段 本発明は上記欠点の除去を目的とするもので、多関節型
ロボットは第１モータの回転を受けて水平方向に旋回す
る第１アームと第１アームに固定された第２モータの回
転を受けて水平方向に回転する第２アームとを備え、第
１モータ、第２モータの回転はそれぞれ第１パルスエン
コーダ、第２パルスエンコーダにより検出されるように
構成されている。この多関節型ロボットは、次の順序を
第１アーム偏角および第２アーム偏角を算出して記憶す
るように構成されている。

１）偏角校正指令信号を受けて原点校正を行い、各パル
スエンコーダの検出値を零とし、第２パルスエンコーダ
の位置検出パルス数が正の値をとるように所定ポイント
のティーチングを行い、その完了時の第１パルスエンコ
ーダ、第２パルスエンコーダの位置検出パルス数を記憶
する。

２）前記第２パルスエンコーダの位置検出パルス数が負
の値をとるように前記ポイントのティーチングを行い、
その完了時の第１パルスエンコーダ、第２パルスエンコ
ーダの位置検出パルス数を記憶する。

３）第１アームの回転中心と前記ポイントとを結ぶＹ軸
直線に直交する直交座標上のＸ軸直線と第１アームとの
なす角度を前記第１パルスエンコーダの二つの位置検出
パルス数から第１アーム偏角として算出するとともに、
第１アームの延長線と第２アームとのなす角度を前記第
２パルスエンコーダの二つの位置検出パルス数から第２
アーム偏角とし算出して、この第１アーム偏角および第
２アーム偏角を記憶する。

作用 上記多関節型ロボットでは、偏角校正指令信号を受ける
と、原点校正が行われ、第１パルスエンコーダおよび第
２パルスエンコーダの位置検出パルス数が零にセットさ
れる。その後、作業域上の中間のポイントのティーチン
グを第２パルスエンコーダが正の値をとるように行い、
そのティーチング完了時の第１パルスエンコーダおよび
第２パルスエンコーダの位置検出パルス数が記憶される
。

さらに、前記第２パルスエンコーダの位置検出パルス数
が負の値をとるように前記ポイントのティーチングを行
い、そのティーチング完了時の第１パルスエンコーダお
よび第２パルスエンコーダの位置検出パルス数が記憶さ
れる。その後、第１パルスエンコーダの前記二つの位置
検出パルス数が呼出され、これらの和の１／２の値が算
出され、ざらにこの値から第１アーム偏角が呼出されて
記憶される。また、同様に前記第２パルスエンコーダの
前記二つの位置検出パルス数が呼出され、これらの和の
１７２の値が呼出されて、これが第２アーム偏角として
記憶される。従って、各アーム偏角を求める際には、特
別な校正治具を使用Ｕず、二回のティーチング動作のみ
で良く、また計算も簡単で、計算誤差もなく、正確なア
ーム偏角を呼出することができる。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図において
、１は第１モータ２の回転を受けて支柱３のまわりを水
平に旋回する第１アーム４と、この第１アーム４の先端
部に固定された第２モータ５の回転を受けて水平に旋回
する第２アーム６を備えた多関節型ロボットである。前
記第２アーム６の先端には作業ユニット７が取付けられ
ており、第１アーム４および第２アーム６下方の作業域
でティーチングが行えるように構成されている。また、
前記多関節型ロボット１は制御装置８を有しており、こ
の制御装置８は、ＣＰＬＩ　９、ＲＯＭｌ０゜ＲＡＭＩ
Ｉ、Ｉ１０ボート１４ａを介シテ接続すレタキーボード
１２および表示部１３並びにＩ１０ボート１４ｂを介し
て接続された第１モータ制御部１５および第２モータ制
御部１６を備えている。また、前記第１モータ制御部１
５および第２モータ制御部１６はそれぞれ第１モータ２
、第２モータ５を駆動し、ただちにその回転を第１パル
スエンコーダ１７および第２パルスエンコーダ１８によ
り検出してこれをフィードバックするように構成されて
いる。

また、前記ＲＯＭ１０には電源投入と同時に原点校正を
行う原点校正プログラムと作業プログラムとが記憶され
ている。この作業プログラムは、第２図に示すように、 １）ロボット移動指令信号を受けると、各モータ２．５
の目標パルス数としてあらかじめＲＡＭ１１に記憶され
た目標位置を呼出して第１モータ制御部１５および第２
モータ制御部１６を作動して、各モータ２，５を駆動し
、第２アーム６先端の作業ユニット７の位置決めを行う
。

２）作業ユニット７に作業開始指令信号を発信して作業
完了信号を待つ。

３）作業ユニットから作業完了信号を受けると、サイク
ル完了かを判定し、サイクル完了でない時、１）に戻る
。

４）エンドとなる。

よう構成されている。

さらに、前記ＲＯＭｌ０には第１アーム４の回転中心と
前記ポイントとを結ぶＹ軸直線とこれに直交するＸ軸直
線とでなる直交座標上の値として目標位置を与えるとこ
の値から第１モータ２および第２モータ５の目標回転角
を算出するために必要となるＸ軸直線と第１アーム４と
のなす角度すなわち第１アーム偏角φ１をパルス数とし
て、第１アーム４の延長線と第２アーム６とのなす角度
すなわち第２アーム偏角φ２をパルス数として算出して
、これらをＲＡＭＩＩに記憶する偏角校正プログラムが
記憶されている。この偏角校正プログラムは、第３図に
示すように、 １）偏角校正指令信号を受けると、原点校正を行い、第
１パルスエンコーダ１７、第２パルスエンコーダ１８そ
れぞれの位置検出パルス数を零にする。

２）第２パルスエンコーダ１８の位置検出パルス数が正
の値とるように作業域内の所定ポイントのティーチング
を行い、ティーチング完了時にキーボード１２から入力
されるポイント読込み指令信号を待つ。

３）ポイント読込み指令信号により第１パルスエンコー
ダ１７、第２パルスエンコーダ１８の位置検出パルス数
を記憶する。

４）前記第２パルスエンコーダ１８の位置検出パルス数
が負の値をとるように前記ポイントのティーチングを行
い、ティーチング完了時にキーボード１２から入力され
るポイント読込み指令信号を待つ。

５）ポイント読込み指令信号により第１パルスエンコー
ダ１７、第２パルスエンコーダ１８の位置検出パルス数
を記憶する。この時、第１アーム偏角φ１、第２アーム
偏角φ２、第１アーム４の各回転角θ１．θ１°および
第２アーム６の各回転角θ２゜θ２°の関係は、第５図
から明らかなように、また、 ６）第１パルスエンコーダ１７の前記二つの位置検出パ
ルス数の和を求め、その１／２の値と回転角π／２に相
当するパルス数との差を求め、これを第１アーム偏角φ
１として記憶する。

７）第２パルスエンコーダ１８の前記二つの位置検出パ
ルス数の和を求め、その１／２の値を第２アーム偏角φ
２として記憶する。

ように構成されている。

さらに、前記ＲＯＭｌ０は座標変換プログラムを有して
いる。この座標変換プログラムは、第４図に示すように
、 １）キーボード１２から座標変換指令信号とともにロボ
ット移動指令信号の入力を待つ。

２）ＲＡＭＩＩから目標位置として直交座標上の値、第
１アーム長さ、第２アーム６から作業ユニット７までの
長さでなる第２アーム長さ、第１アーム偏角φ１および
第２アーム偏角φ２を呼出す。

３）直交座標上の値を座標変換式に基づいて第１モータ
２および第２モータ５の目標回転角を算出する。

４）前記ＲＡＭＩＩから、第１アーム４の回転角／パル
スおよび第２アーム６の回転角／パルスを呼出し、前記
各モータ２，５の目標回転角を目標パルス数に変換する
。

５）各モータ２，５の目標パルス数に応じて第１モータ
制御部１５、第２モータ制御部１６を駆動し、前記第１
モータ２および第２モータ５をフィードバック制御して
所定回転角回転させ、位置決めを行う。

６）作業ユニット７に作業開始指令信号を発信して作業
完了信号を待つ。

７）作業ユニットから作業完了信号を受けると、サイク
ル完了かを判定し、サイクル完了でない時、１）に戻る
。

８）エンドとなる。

ように構成されている。

前記第１モータ制御部１５および第２モータ制御部１６
は、目標位置までの目標パルス数に応じて、それぞれ各
モータ２，５に回転指令信号を与えてこれを駆動し、た
だちに各モータ２，５の回転を第１パルスエンエンコー
ダ１７および第２パルスエンコーダ１８により検出して
フィードバック制御するように構成されている。

上記多関節型ロボットでは、制御装置８のキーボード１
２から直交座標上の値を入力してこれを目標位置として
作業ユニット７の位置決めを行う場合には、モータある
いはパルスエンコーダの取付け、あるいは交換を行った
時に、アーム偏角校正指令信号をキーボード１２から入
力する。このアーム偏角校正指令信号により、原点校正
が行われ、第１パルスエンコーダ１７および第２パルス
エンコーダ１８の位置検出パルス数が零にセットされる
。

さらに、作業域内のＹ軸上のあるポイントのティーチン
グを第２パルスエンコーダ１８の位置検出パルス数が正
の値をとるように行い、ティーチング完了時にキーボー
ド１２から入力されるポイント読込み指令信号により第
１パルスエンコーダ１７および第２パルスエンコーダ１
８の位置検出パルス数がＲＡＭ１１に記憶される。

さらに、前記Ｙ軸上の同一ポイントのティーチングを前
記第２パルスエンコーダ１８が負の値をとるように行い
、前記同様にそのティーチング完了時にキーボード１２
から入力されるポイント読込み指令信号により、第１パ
ルスエンコーダ１７および第２パルスエンコーダ１８の
位置検出パルス数がＲＡＭ１１に記憶される。前記第１
パルスエンコーダ１７の各位置検出パルス数から、それ
らの和が算出され、その１／２の値と回転角π／２に相
当するパルス数との差が算出されてこれが第１アーム偏
角φ１としてＲＡＭ１１に記憶される。同様に、第２パ
ルスエンコーダ１８の各位置検出パルス数からそれらの
和が算出され、その１／２の値が第２ア−ム偏角φ２と
してＲＡＭＩＩに記憶される。

その後、座標変換指令信＠およびロボット移動指令信号
が入力されると、目標位置として直交座標上の値が呼出
されると同時に、ＲＡＭＩＩから第１アーム長さ、第２
アーム長さ、第１アーム偏角φ１および第２アーム偏角
φ２が呼出される。これらの値と座標変換式とから第１
アーム４の目標回転角および第２アーム６の目標回転角
が算出され、ざらにこれら目標回転角が第１モータ２の
回転角／パルスおよび第２モータ５の回転角／パルスか
らそれぞれ第１モータ２、第２モータ５の目標パルス数
に変換され、これらがぞれぞれ第１モータ制御部１５、
第２モータ制御部１Ｇに供給される。

第１モータ制御部１５および第２モータ制御部１６は前
記目標パルス数に応じて、回転指令信号を各モータ２，
５に送ってこれらを駆動し、ただちにその回転を各パル
スエンコーダ１７．１８で検出し、これをフィードバッ
ク制御して各モータ２，５を所定回転角回転させて停止
させる。これにより、第１アーム４および第２アーム６
が直交座標上の値に対応した目標回転角だけ回転して停
止し、作業ユニット７の目標位置への位置決めが完了す
る。その後、作業ユニット７に作業開始指令信号が発信
されて次の目標位置への移動指令信号を待ち、順次これ
を繰返して１サイクルを完了することができる。

尚、目標位置がティーチング動作により記憶されている
場合には、第２図のフローチャートに従ってロボットを
駆動することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は直交座標上の値をモータの
目標回転角に変換するに際して必要な第１アーム偏角お
よび第２アーム偏角がＹ軸直線上の一点を第２アームの
回転角が正の値をとるようにティーチングして得られる
回転角と第２アームの回転角が負の値をとるようにティ
ーチングにして（ｑられる回転角とから算出されるよう
に構成されているため、これらアーム偏角の算出に際し
て一点のティーチングを二回行うだけで済み、高精度の
加工の必要な校正治具が不要となり、安価となるばかり
か、その計算式も極めて簡単で、計算誤差もなく、正確
なアーム偏角を算出することができる等の利点がある。

また、本発明はモータあるいはパルスエンコーダの交換
があってもその度に現場で校正治具を使うことなくアー
ム偏角を求めることができ、極めて安価でかつ便利なロ
ボットを提供することができる等の利点がある。

尚、実施例では、直交座標上の値を記憶しておき、目標
位置を呼出す際に、モータの目標パルス数に変換してい
るが、直交座標上の値が入力される際に、モータの目標
パルス数に変換し、これを記憶することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる制御装置の全体説明図、第２図
は本発明に係わる作業プログラムのフローチャート、第
３図は本発明の要部を示す偏角校正プログラムのフロー
チャート、第４図は本発明に係わる座標変換プログラム
を示すフローチャート、第５図は本発明に係わるアーム
偏角の説明図、第６図は従来のアーム偏角校正方法の説
明図である。 １　多関節型ロボット、　　　２　第１モータ、３　支
柱、　　　　　　　　　４　第１アーム、５　第２モー
タ、　　　　　　６　第２アーム、７　作業ユニット、
　　　　　８　制御装置、９　　ＣＰＵ、　　　　　　
　　１０　　ＲＯＭ。 １１　　ＲＡＭ、　　　　　　　　１２　　キーボード
、１３−表示部、　　　　　　１４ａ、１４ｂ　Ｉ１０
ボート、１５　　第１モータ制御部、　１６　　第２モ
ータ制御部、１７　　第１パルスエンコーダ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１モータの回転を受けて水平方向に旋回する第１アー
   ムと第１アームに固定された第２モータの回転を受けて
   水平方向に回転する第２アームとを備え、第１モータ、
   第２モータの回転をそれぞれ第１パルスエンコーダ、第
   ２パルスエンコーダにより検出するように構成した多関
   節型ロボットにおいて、 偏角校正指令信号を受けて原点校正を行い、各パルスエ
   ンコーダの位置検出パルス数を零とし、第２パルスエン
   コーダの位置検出パルス数が正の値をとるようにして所
   定ポイントのティーチングを行い、その完了時の第１パ
   ルスエンコーダ、第２パルスエンコーダの位置検出パル
   ス数を記憶し、さらに、前記第２パルスエンコーダの位
   置検出パルス数が負の値をとるようにして前記ポイント
   のティーチングを行い、その完了時の第１パルスエンコ
   ーダ、第２パルスエンコーダの位置検出パルス数を記憶
   し、 第１アームの回転中心と前記ポイントとを結ぶＹ軸直線
   に直交する直交座標上のＸ軸直線と第１アームとのなす
   角度を第１アーム偏角として前記第１パルスエンコーダ
   の前記二つの位置検出パルス数から算出するとともに、
   第１アームの延長線と第２アームとのなす角度を第２ア
   ーム偏角とし前記第２パルスエンコーダの二つの位置検
   出パルス数から算出して、この第１アーム偏角および第
   ２アーム偏角を記憶する ことを特徴とする多関節型ロボットのアーム偏角校正方
   法。