JPH02205488A - 原点サーチ方法 - 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】 〔概　要〕 ロボットの電源投入後に行う関節角度の原点サーチに関
し、 範囲センサの円板の切り欠き部が半円より小さいとき原
点サーチの際に大きな回転動作を行うことのないように
することを目的とし、 回転軸によって回転し切欠き部を有する円板と該切欠き
部の到来を検知する検知部材を備え、前記検知部材の出
力が前記切欠き部を検知していない第二の状態から、前
記切欠き部を検知している第一の状態となるまで前記回
転軸を一方の方向に回転させて原点をサーチする原点サ
ーチ方法であって、前記検知部材の出力が第二の状態に
おいて、前記回転軸を前記一方の方向に所定角度回転さ
せてもその出力が変化しない場合、前記回転軸を前記一
方の方向とは逆の他方の方向に回転させ、その出力が第
一の状態となり、再度第二の状態となった後に、前記第
一の状態となるまで前記回転軸を前記一方の方向に回転
させて原点をサーチするように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はロボット制御に係り、特にロボットの電源投入
後に行う関節角度の原点サーチに関する。

工場において組立、溶接、塗装などに用いられるロボッ
トには、ティーチングプレイバック方式と呼ばれる方式
が多くもちいられている。ティーチングプレイバック方
式は、初めに人がロボットにティーチングペンダントや
ロボットの先端を直接動かすことによってロボットに動
作シーケンスを教示し、その後ロボットが教示されたデ
ータに従って動作シーケンスを繰り返す方法である。

このティーチングプレイバック方式においては、ロボッ
トに教えたデータの再現性を保つため、ロボットの各関
節の原点が変化しないことが必要となる。

〔従来の技術〕

一般に、ロボットの関節角度及び位置は、エンコーダに
より検出する。このエンコーダには、絶対角度を検出す
るアブソリュート型と相対角度を検出するインクリメン
ト型がある。

ロボットの関節は、第４図に示すように、モータにエン
コーダが直結し、モータから減速機を通して出力軸と連
結しているのが一般的である。そのため、出力軸が１回
転するのに対し、モータ軸は数十回転するので、エンコ
ーダはインクリメント型が一般的である。これは、相対
角度を検出するので、モータの回転数が多い場合に適し
ているが、ロボットの電源を落とすと、角度を再現でき
ない欠点がある。

そこで、ロボットに電源投入後に「原点サーチ」を行い
、機械的にロボットを成る位置に位置決めし、そこでエ
ンコーダのカウントを成る値にセットして、データの再
現性を保つことが一般的に行われている。

原点サーチは、通常、第４図に示した機構において、エ
ンコーダ上に、第５図に示すように１回転中に一つパル
スを発生するＺ相を設けると共に、第６図に示すように
、出力軸側に原点付近で符号が反転する範囲センサの装
着が必要である。

この範囲センサは、光センサの光軸を円板が横切るとき
はオフを出力し、光軸をさえぎるものがないときオンと
するようになっている。

第７図は、従来例による原点サーチの手順を示す図であ
る。

第７図（ａ）は処理のフローを示し、同図（ロ）は各状
態における範囲センサの円板と光センサの関係位置を示
す。原点サーチの手順は次のように行われる。

（１）第７図ら）の■に示すように、範囲センサがオン
のときは、軸を右方向に回転し、範囲センサがオフにな
ったら止まる。最初から範囲センサがオフのときはこの
手順は飛ばす。

（２）第７図（ｂ）の■の状態になるので、ここでは軸
を左方向に回転し、範囲センサがオンになったら止まる
。

（３）（１）、　（２）によって第７図（ｂ）の■に示
す状態になるので、今度は軸をゆっ（りと右方向に回転
し、エンコーダの２相を検出したら止まる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような手順で原点サーチが行われるが、スカラタ
イプロボット（肩と腕に相当する水平に回転する２本の
関節が根本にあり、その先に鉛直方向にスライドする軸
があり、その軸の先に回転する軸がありその先端にハン
ドがある形のロボット）の先端の回転軸には、範囲セン
サに用いる円板が第８図（ａ）に示すように非対称な扇
状のものがある。範囲センサは、本来関節の可動範囲を
指示するためのものであり、これを原点サーチ用に利用
するのが一般である。従って、第８図（ａ）に示すよう
な形の可動範囲を持つ軸では、この形の範囲センサが原
点サーチ用に使用されることになる。

第８図（ａ）に示すような形の範囲センサを用いて原点
サーチを行う場合、円板と光センサが同図（ｂ）に示す
ような関係にあるとき、上述の手順をとると、手順（２
）において、図に矢印で示すように大きな動きをとるこ
とになる。

一方、ロボットの先端にはセンサやハンドが装着されて
おり、それらを駆動し信号を伝達するケーブルがロボッ
ト本体からセンサおよびハンドに接続されている。従っ
て、第８図（ロ）に示すような大きな動きを繰り返すと
、第９図に示すように、ロボットの先端にケーブルがか
らみ、ロボットが動作不能となったり、ケーブル断線の
原因となる。

本発明が解決しようとする課題は、このような従来の問
題点を解消した原点サーチ方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示す図である。

図において、（２−１）　、　（２−２）　、　（２−
３）　、　（２−４）　、および（２−５）は各処理ス
テップである。

（２−１）は、検知部材の出力が第二の状態である位置
に回転軸を置く処理である。

（２−２）は、一方の方向に所定角度回転させる処理で
あり、途中で第一の状態になった処理を終わる。

（２−３）は、ステップ（２−２）で所定角度まで回転
させても第二の状態のままである場合に、他方の方向に
検知部材の出力が第一の状態になるまで回転させる処理
である。

（２−４）は、検知部材の出力が再度第二の状態になる
まで他方の方向に回転させる処理である。

（２−５）は、回転方向を変え、検知部材の出力が第一
の状態になるまで一方の方向に回転させて止まる処理で
ある。

〔作　用〕

本発明による処理によれば、検知部材の出力が第二の状
態を初期位置として、ここから軸を一方の方向（例えば
右方向）に所定角度（例えば９０度）回転させ、この間
に検知部材の出力が第一の状態になれば軸を止めて処理
を終わり、所定角度回転しても検知部材の一出力が第一
の状態にならない場合には、初期位置から一方の方向に
所定角度の間には切欠き部がないことを認識して回転方
向を逆にして処理する。

即ち、軸を他方の方向に、検知部材の出力が第一の状態
となるまで回転させ、検知部材の出力が再度第二の状態
になるまで回転させた後、そ一方の方向に検知部材の出
力が第一の状態となるまで回転させるものである。

この後の処理は、従来例における（３）の処理と同じく
、軸をゆっ（り回転してエンコーダのＺ相を検出したら
止まるものである。

以上の処理によれば、大きな回転動作を行うことな（、
最悪の場合でも２７０度を越す回転動作はない。

これによって、ケーブルの巻きつくようなことは避けら
れることになる。

〔実施例〕

以下第２図および第３図に示す実施例によって本発明を
さらに具体的に説明する。

第２図は、本発明の一実施例の要部構成を示す図であり
、第２図（ａ）はハードウェア構成を、同図（ロ）はソ
フトアエア構成を示す。

第２図（ａ）において、ｌは制御用プロセッサであり、
ロボット制御回路２を介してロボットの制御を行う。

３はロボットアームの先端の回転軸を回転させるモータ
軸に設けられたエンコーダであり、４はエンコーダ３の
Ｚ相信号を処理するＺ相信号処理回路である。

５はロボットアームの先端の回転軸に設けられた範囲セ
ンサであり、６は範囲センサ処理回路である。範囲セン
サ５はエンコーダ３の５００回転ついて１回転する。

Ｚ相信号処理回路４および範囲センサ処理回路６から状
態の変化ごとに、制御プロセッサ１に割込みがかかり、
制御プロセッサ１は割込みに応じて状態の読込みを行う
。

制御プロセッサ１は、Ｚ相信号処理回路４および範囲セ
ンサ処理回路６からの状態の読込みと、ロボット制御回
路２からのロボットのその他の状態の読込みによってロ
ボットの状態を認識し、これに応じてロボット動作のた
めの制御値の指示をロボット制御回路２に与える。

第２図（ｂ）は、制御用プロセッサ１内に保持されてい
る制御プログラム中の本発明に関係のあるプログラムを
示している。

原点サーチシーケンスプログラムは、原点サーチシーケ
ンスを制御するプログラムである。

ロボット停止プログラムは、割込みがあったとき起動し
、ロボットを停止するプログラムである。

第３図は、本発明の一実施例による処理を示すフローチ
ャートであり、第２図（ｂ）の原点サーチシーケンスプ
ログラムの処理内容である。

以下第３図のフローチャートの処理ステップに従ってそ
の動作を説明する。

■割込みマスクを解除し、センサからの割込みにより処
理ステップを進めるプログラムが作動可能の状態とする
。

■範囲センサがオンか否かを識別する。オンであればス
テップ■に進みオフであればステップ■へ飛ぶ。

■軸を左方向に回転させる。

■範囲センサがオンからオフに変わるまで監視する。オ
フになればステップ■へ進む。

■軸の回転を止める。

■いまの状態は範囲センサはオフである。軸を右方向に
回転させる。

■範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。

オンになったらステップ■へ進み、オフのままであれば
ステップ■へ進む。

■軸の回転を止め、ステップ［相］へ飛ぶ。

［相］９０度回転してもオフのままでであったから、左
方向に９０度回転し、ステップ■の初期状態に戻る。

■軸をさらに左方向に回転する。

＠範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。

オンになったらステップ■へ進み、オフであれば引き続
き監視を続ける。

■軸の回転を止め、ステップ０へ進む。

■軸をさらに左方向に回転する。

［相］範囲センサがオンからオフに変化するのを監視す
る。オフになったらステップ■へ進み、オンであれば引
き続き監視を続ける。

■軸の回転を止め、ステップ■へ進む。

■軸を右方向に回転させる。

■範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。

オンになったらステップ■負進み、オフであれば引き続
き監視を続ける。

［相］軸の回転を止め、ステップ＠へ進む。

［相］軸をゆっくりと右方向に回転する。

■エンコーダのＺ相信号検出の割込みが上がったかを監
視する。割込みを受ければステップ０へ進む。２相信号
検出割込みを受けるまで続ける。

上記の処理ステップのうち、破線で囲った処理ステップ
■〜［株］は、第１図に示す処理（２−１）〜（２−５
）に相当する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、範囲セ
ンサ円板の切り欠き部が１８０度より小さい場合でも、
大きな回転動作を行うことなく原点サーチができ、ケー
ブルをからむことによるロボットのダウンやケーブルの
断線を避けることができるという著しい工業的効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、 第２図は本発明の−・実施例の要部構成を示す図、第３
図は本発明の一実施例による処理を示すフローチャート
、 第４図はロボットの関節機構を示す図、第５図はＺ相付
きエンコーダを示す図、第６図は範囲センサの構成例を
示す図、第７図は従来例による原点サーチの手順を示す
図、 第８図は非対称な範囲センサ円板を示す図、第９図はロ
ボットアームの先にケーブルがからんだ状態を示す図で
ある。 図において、 １は制御用プロセッサ、２はロボット制御回路、３はエ
ンコーダ、　　　　４はＺ相信号処理回路、５は範囲セ
ンサ、　　　　６は範囲センサ処理回路、（１）、（２
）、（３）、　（２−１）〜（２−５）　、■〜＠は処
理ステップ。 を示す。 ハードウェア構成 （ａ） 第 図 第 図 エンコーダ 伶 図 乙ｉ＠セさエンコータ゛と、づ（１旧 Ｙ　５　記 範囲でンづＤ精べ例名示１０ ′ＩＩ　ｂ　記 フローチャート （ａ） 範囲センサとエンコーダの位置 （ｂ） 従来例による原点サーチの手順を示す図第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転軸によって回転し切欠き部を有する円板と該切欠き
   部の到来を検知する検知部材を備え、前記検知部材の出
   力が前記切欠き部を検知していない第二の状態から、前
   記切欠き部を検知している第一の状態となるまで前記回
   転軸を一方の方向に回転させて原点をサーチする原点サ
   ーチ方法であって、 前記検知部材の出力が第二の状態において、前記回転軸
   を前記一方の方向に所定角度回転させてもその出力が変
   化しない場合、 前記回転軸を前記一方の方向とは逆の他方の方向に回転
   させ、その出力が第一の状態となり、再度第二の状態と
   なった後に、 前記第一の状態となるまで前記回転軸を前記一方の方向
   に回転させて原点をサーチすること、を特徴とする原点
   サーチ方法。