JPH02148307A

JPH02148307A - 工業用ロボットの教示データ作成装置

Info

Publication number: JPH02148307A
Application number: JP30477588A
Authority: JP
Inventors: Takashi Harada; 孝原田; Naoki Yamamoto; 直樹山本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-07

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、工業用ロボットの教示データ作成装置に係り
、更に詳しくは、所定の基準ワークに基づいて作業軌跡
の教示を行うと共に、この基準ワークを所定の軸方向に
一様に伸縮して得た実ワークについての教示データを、
上記基準ワークから得た教示データに基づいて作成する
工業用ロボットの教示データ作成装置に関する。

〔従来技術〕

工業用ロボットの教示データを作成する装置としては、
従来より例えば特開昭６２−２９８８０６号公報や特公
昭６２−３１３６６号公報に記載されたものが知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら上記従来例は、ロボットおよびワークの機
械加工誤差および据え付は誤差を補正する程度のもので
、教示軌跡と再生軌跡が大幅に異なるような場合の教示
データ作成には通用できなかった。

たとえば、特開昭６２−２９８８０６号公報は一方向（
例えばＸ方向）に関する誤差の補償を考慮したものであ
り、教示に用いた基準ワークと同一形状（以下合同）の
実ワークにしか用いることができなかった。

また、特公昭６Ｓ”３１３６６号公報は、３方向（ｘ、
ｙ、ｚ方向）に関する誤差の補償を１次変換式等を用い
て行うものであり、３次元的な大きさをもったワークに
対して、機械加工誤差および据え付は誤差の補正が行え
るが、この場合も、このようにして補正したデータは、
基準ワークと合同の実ワークにしか適用できなかった。

本発明は、教示ワークと実ワークとが合同の場合に限定
されていた従来の教示データ作成装置の限界から抜は出
し、基準ワークの作業軌跡データを用いて、基準ワーク
とは形成の異なる実ワークについての教示データを自動
的に作成する装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、基準ワークの作業
軌跡座標データに基づき該基準ワークを所定の軸方向に
一様に伸縮させた実ワークの教示データを作成する工業
用ロボットの教示データ作成装置において、上記基準ワークの作業軌跡座標データおよびに記両ワー
クの上記伸縮の軸及び該伸縮の割合を指定するための基
準ワークの同一平面上にない少なくとも４個の代表座標
データを記憶するオフライン座標記憶手段と、実ライン
のロボットにより、前記代表座標データにそれぞれ対応
する前記実ワークの対応座標データを記憶する実ライン
座標記憶手段と、前記代表座標データに対し少なくとも
前記伸縮の一次変換演算処理を行って上記教示データに
近似した変換座標データを求めるための少なくとも上記
伸縮のパラメータを含む変換座標式を得る一次変換演算
手段と、上記変換された変換座標式と、前記実ワークの
前記対応座標データとを用いて前記変換座標データが前
記対応座標データに近づくように、前記変換座標式にお
ける少なくとも伸縮の一次変換演算処理のパラメータ値
を求める評価演算手段と、前記基準ワークの作業軌跡座
標データに上記評価演算手段により求めたパラメータ値
を用いて、前記作業軌跡座標データに少なくとも前記伸
縮の一次変換演算処理を行い実ワークの実ラインにおけ
る教示データを作成する変換座標データ演算手段とを有
することを特徴とする工業用ロボットの教示データ作成
装置とじて構成されている。

ここに、実ワークとは、実際にロボットに再生作業をさ
せる時のワークである。

また、基準ワークとは、教示のための基準となるワーク
で、実ワークに対して所定の軸方向に一様に伸縮させた
ワークである。

更にまた、゛代表座標データとは、基準ワークの形状を
特定することのできる座標データである。

〔作用〕

上記のように構成された工業用ロボットの教示データ作
成装置では、基準ワークに対する教示作業により、基準
ワークの作業軌跡座標データおよび基準ワークの同一平
面上にない少なくとも４個の代表座標データが記憶され
る。また実ラインのロボットを作動させて代表座標デー
タにそれぞれ対応する実ワークの対応座標を教示するこ
とにより対応座標データが記憶される。

そして、上記代表座標データに対して、少なくとも伸縮
の一次変換演算処理がなされ、教示データに近似した変
換座標データを求めるための少なくとも伸縮のパラメー
タを含む変換座標式が得られる。

二の変換座標式と、実ワークの前記対応座標デクとを用
いて、変換座標データが、対応座標データに近づくよう
に評価演算処理がなされ、その結果、少なくとも伸縮の
パラメータ値が求められる。

更に、この得られたパラメータ値を用いて、基準ワーク
の作業軌跡座標データに少なくとも伸縮の一次変換演算
処理を行って、実ワークの実ラインにおける教示データ
を作成する。

〔実施例］以下、添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は、本発明を具体化した一例であって
、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

第１図は本発明の一実施例に係る工業用ロボットの教示
データ作成装置の機能ブロフク図、第２図は同教示デー
タ作成装置のデータ処理のフローチャート、第３図（ａ
）５（ト））は同教示データ作成装置に用い得る工業用
ロボットの概略側面図、第４図は同教示データ作成装置
のデータ処理の過程の一例を示す模式図、第５図は実ワ
ークと同教示データ作成装置の演算処理の関係を示す図
、第６図。

第７図は他の一例の実ワークの斜視図である。

第３図（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる工業用ロボ
ットの教示データ作成装置の一部を構成する工業用ロボ
ットで教示作業を行っている状態を示す。ここに２はデ
ータ入出力処理部、３は制御部、４はロボット本体であ
る。また第３図（ａ）において４′は、教示専用のロボ
ット本体である（制御部３等の図は省略されている）。

即ち第３図（ａ）は、基準ワークＷ１を教示専用のロボ
ット本体４′にセントした状態を示し、第３図山）は基
ｒセワークＷ１を所定の軸方向に一様に伸縮させた実ワ
ークＷ２をロボット本体４にセットしたところを示して
いる。

教示専用のロボット本体４′にセントされた基準ワーク
Ｗ１に対し、オフラインティーチング等により代表座標
データおよび基準ワークの作業軌跡座標データを得る。

これらのデータはデータ入出力処理部２にフロッピーデ
ィスク等を介して転送される。

なお、基準ワークＷＩの代表座標データおよび作業軌跡
座標データはＣＡＤ等の数値人力によって与えてもよく
、任意に選べる。

第１．２．４図を用いて、以−Ｆのように構成された工
業用ロボットの教示データ作成装置１の機能につき、第
２図のフローチャートに従って説明する。

第４図において実線の基準ワークＷ１に対して一点鎖線
で示す実ワークＷ２は３次元方向（ｘ。

ｙ、　　ｚ軸方向）に対し、各々任意に縮小されたもの
である。この場合各軸方向の伸縮率はＸ軸方向はｅｘ２
／ｅｘｌ、ｙ軸方向はｌＹｑ／ｌＹ＋。

ｚ軸方向はｌｚ、／ｌｚｌで縮小のため全て１未満であ
る。

さて、ＣＡＤ等の数値入力または教示専用のロボット４
′のティーチングにより、基準ワークＷの形状を特定す
ることのできる４個の角部Ａ、　Ｂ、Ｃ，Ｄの座標、Ａ
（Ｘ＋、Ｙ＋、Ｚ＋）、Ｂ（Ｘ、、、Ｙ２．Ｚり）、Ｃ
（Ｘ３．Ｙ３．　　Ｚ３）Ｄ（Ｘ４．Ｙ、、Ｚ、）で構
成される代表座標データ５を記憶する（３１）。

次に、同様の方法で基準ワークＷｌの作業軌跡座標デー
タ７を記憶する（Ｓ２）。

なお、４８３ワークＷｌの作業軌跡座標データ７および
上記代表座標データ５を記憶する機能を実現する手段が
、オフライン座標記憶手段６である。

実際の再生作業を工業用ロボット４を用いて実ワークＷ
２に対して行う場合には、第４図に一点ｊＮ　線で示す
実ワークＷ２を第３図（ｂ）に示す如く工業用ロポ・ン
ト４に対してセットする（Ｓ３）。

次に７Ｉｌ−準ワークＷ１の代表座標データ５に対応す
る実ワークＷ２の角部の座標Ａ’　（Ｘ’＋　、Ｙ’＋
　＋Ｚ’＋　）、　　Ｂ’（Ｘ’２．　　Ｙ’２．　　
Ｚ’２　）、　　Ｃ’（Ｘ’３．　　Ｙ’３゜Ｚ’ｌ　
）　、　　Ｄ’（Ｘ’４　、　Ｙ’４　、　　Ｚ’＋　
）で示される対応座標データ８をティーチング等により
ロボット４に教示し記憶する。

この対応座標データ８を記憶する機能を実現するのが、
第１図の実ライン座標記憶手段９である。

上記代表座標データ５および対応座標データ８を記憶す
るのは、基準ワークＷＩに対する実ワークＷ２の伸縮の
軸及び伸縮の割合を指定する為であり、代表点の数は、
少なくともこれらを特定できるだけの数あればよい。

上記対応座標データ８が得られると、ステップＳｌで記
憶された基準ワークＷ１の代表座標データ５を用いて、
（１）式に示す所定の一次変換演算処理を行い実ワーク
Ｗ２に対して、実際にティーチング等を行って得る教示
データに対応した変換座標データを求めるための少なく
とも伸縮のパラメータを含む変換座標式（１）を得る（
Ｓ５）。

ただし、Ｔは１次変換弐で、以下（２）〜（６）の式で
定義される並進１回転、伸縮のマトリクスの積であられ
される。

〔並進マトリクス〕

〔回転マトリクス〕〔伸縮マトリクス〕ここで、上記並進１回転、伸縮のマトリクスの積の順番
は任意に選べる。たとえば、以下に示すような１次変換
式（７）とする。

Ｔ−ＥＸＰＮＤ（ａ、ｂ、ｃ）　−Ｔｒａｎｓ（ｘ、ｙ
＋ｚ）　−Ｒｏｔ（ｘ、　ｃｒ）・Ｒｏｔ（ｙ、β）　
　−Ｒｏｔ（ｚ、　ｒ）　　−４７）なお、（＋）式に
示す所定の一次変換演算処理を行って変換座標式（１）
を得る機能を実現する手段が、−次変換演算手段１０で
ある。

次に、ステップＳ４で記憶されている実ワークＷ２の対
応座標データ８と、上記変換座標式（１）とを用いて、
次式に示す評価演算式（８）が最小となるように演算処
理を行ってパラメータａ、ｂ、ｃ。

ｘ、ｙ、ｚ、　　α、β、Ｔの９変数の値を求める（Ｓ
７）。

ただし、　　ＩＩ　１１はノルムｎは代表点の総個数（本実施例では４）なお、上記の様
な演算処理を行う機能を実現するのが評価演算手段１１
である。この（８）式を最小とするような上記パラメー
タの値を求める方法としては、たどえば共役匂配法等の
非線形計画法があるが、その他任意の方法が選べる。

第５図は、（８）式を最小とするときの様子を模式的に
示したものであり、（８）式を最小とする演算処理は、
−点鎖線で示す実ワークＷ２のＡ’　、Ｂ’Ｃ’　、Ｄ
’で示される対応座標データ８と、変換座標式（１）で
得られる破線で示す座標変換された見かけ上の実ワーク
Ｗ３のＡ”　、Ｂ”　、Ｃ”　、Ｄ”で示される変換座
標データの距離を、限りなく近づけて最小とすることと
なる。

次に、以上により求めたパラメータ値と、既に入力され
ている基準ワークＷ１の作業軌跡座標データ７とを用い
て、変換座標式（１）の演算処理を行って、実ラインに
おける実ワークＷ２の作業軌跡教示データ１３を得る（
Ｓ８）。

上記の様に、実ラインの教示データ１３を得る演算処理
を実現するのが、変換座標データ演算手段１２である。

以上の演算処理のうち、並進マトリクスによるデータ処
理は、基準ワークＷ１と、実ワークＷ２の原点の位置ず
れを補正するものであり、回転マトリクスは、両ワーク
の各軸（ｘ、ｙ、ｚ軸）を中心とする回転の位置ずれを
補正するものである。

誤差や据え付は誤差等の補正の効果をもたらす。

但しかかる誤差が無視しうる場合にはこのようなマトリ
クス演算は不要となる。

また、伸縮マトリクスによるデータ処理は、基準ワーク
と相似形または３方向を任意のスケールに伸縮したワー
クにも適応できる効果をもたらす。

以上の説明では、第４図に示す基準ワークＷＩから実ワ
ークＷ２への適用の例を述べたが、基準ワークＷ１から
第６．第７図に示すような実ワークＷ’２．Ｗ−にも、
本発明は当然適用することができる。またこれら伸縮パ
ラメータａ、ｂｃが１未満となる縮小の例のみならず同
伸縮パラメータが１以上となる拡大もできる。

更に、また、３次元的な大きさをもったワークで複雑な
形状のものの場合、代表点をさらに多数設けてもよく、
このとき、特に加工精度が要求される重要な部分がある
ものについては、評価演算式（８）の代表点のそれぞれ
に重みＷ４を持たせて次式に示す重み評価演算式（９）
を用いてもよい。

Ｘ　Ｗ　ｚ　ＩＩ　Ｔ　・（Ｘｉ　＋　Ｙ＋　＋Ｚｉ　
＋　１）　　（Ｘ’ｌ　、Ｙ’！　、ｒ’＋　１）　Ｉ
Ｉ　’　””ｉｓ＋この場合、第１図の破線で示すように重みデータ１４を
あらかじめ記憶しておき、これらのデータを基に評価演
算手段１１を行えばよい、（第２図の３６のステップ）
。

なお、上記重みデータ１４をあらかじめ記憶しておく機
能を実現するのが重みデータ記憶手段１５である。

上記のように行えば更に、重要な部分について特に加工
精度を高めるという効果をもたらす。

（発明の効果〕本発明により、基準ワークの作業軌跡座標データに基づ
き該基準ワークを所定の軸方向に一様に伸縮させた実ワ
ークの教示データを作成する工業用ロボットの教示デー
タ作成装置において、上記基準ワークの作業軌跡座標デ
ータおよび上記両ワークの上記伸縮の軸及び該伸縮の割
合を指定するための基準ワークの同一平面上にない少な
くとも４個の代表座標データを記憶するオフライン座標
記憶手段と、実ラインのロボットにより、前記代表座標
データにそれぞれ対応する前記実ワークの対応座標デー
タを記憶する実ライン座標記憶手段と、前記代表座標デ
ータに対し少なくとも前記伸縮の一次変換演算処理を行
って上記教示データに近僚した変換座標データを求める
ための少なくとも上記伸縮のパラメータを含む変換座標
式を得る一次変換演算手段と、上記変換された変換座標
式と、前記実ワークの前記対応座標データとを用いて前
記変換座標データが前記対応座標データに近づくように
、前記変換座標式における少なくとも伸縮の一次変換演
算手段のバラメーク値を求める評価演算手段と、前記基
準ワークの作業軌跡座標データに上記評価演算手段によ
り求めたパラメータ値を用いて、前記作業軌跡座標デー
タに少なくとも前記伸縮の一次変換演算処理を行い実ワ
ークの実ラインにおける教示データを作成する変換座標
データ演算手段とを有することを特徴とする工業用ロボ
ットの教示データ作成装置が提供される。

したがって、基準ワークに対して相似形や所定の方向（
ｘ、ｙ、ｚの内のＩ又は２以上の方向）を任意のスケー
ルに伸縮した実ワークに対しても対応座標データを検出
するだけで迅速に対応することができるので、多品種生
産における生産性の大幅な向上をもたらすことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る工業用ロボ・ントの教
示データ作成装置の機能プロ・ンク図、第２図は同教示
データ作成装置のデータ処理のフローチャート、第３図
（ａ）、■）は同教示データ作成装置に用い得る工業用
ロボットの概略側面図、第４図は同教示データ作成装置
のデータ処理の過程の−例を示す模式図、第５図は実ワ
ークと同教示データ作成装置の演算処理の関係を示す図
、第６図。第７図は他の一例の実ワークの斜視図である。〔符号の説明〕１・・・工業用ロボットの教示データ作成装置２・・・
データ入出力処理部３・・・制御部４・・・ロボット本体５・・・代表座標データ６・・・オフライン座標記憶手段７・・・作業軌跡座標データ８・・・対応座標データ９・・・実ライン座標記憶手段１０・・・−次変換演算手段。１１・・・評価演算手段１２・・・変換座標データ演算手段１３・・・教示データ。

Claims

【特許請求の範囲】１、基準ワークの作業軌跡座標データに基づき該基準ワ
ークを所定の軸方向に一様に伸縮させた実ワークの教示
データを作成する工業用ロボットの教示データ作成装置
において、上記基準ワークの作業軌跡座標データおよび上記両ワー
クの上記伸縮の軸及び該伸縮の割合を指定するための基
準ワークの同一平面上にない少なくとも４個の代表座標
データを記憶するオフライン座標記憶手段と、実ラインのロボットにより、前記代表座標データにそれ
ぞれ対応する前記実ワークの対応座標データを記憶する
実ライン座標記憶手段と、前記代表座標データに対し少なくとも前記伸縮の一次変
換演算処理を行って上記教示データに近似した変換座標
データを求めるための少なくとも上記伸縮のパラメータ
を含む変換座標式を得る一次変換演算手段と、上記変換された変換座標式と、前記実ワークの前記対応
座標データとを用いて前記変換座標データが前記対応座
標データに近づくように、前記変換、座標式における少
なくとも伸縮の一次変換演算処理のパラメータ値を求め
る評価演算手段と、前記基準ワークの作業軌跡座標デー
タに上記評価演算手段により求めたパラメータ値を用い
て、前記作業軌跡座標データに少なくとも前記伸縮の一
次変換演算処理を行い実ワークの実ラインにおける教示
データを作成する変換座標データ演算手段とを有するこ
とを特徴とする工業用ロボットの教示データ作成装置。