JPH0283183A - 多関節型ロボットの位置設定方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、多関節型ロボットにおいて、そのアームの基
準位置データの補正などのために当該アームの位置設定
を行う方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、組立作業の自動化を目的として、例えば水平多関
節型ロボットを使用することが多くなってきている。こ
の場合、アームに取付けられたツール例えばハンドを作
業ポイントへ移動させるための位置制御は、アームの旋
回角度を制御することにより行われる。この位置制御を
正確に行うには、アームの旋回角を検出する検出器がア
ームの基準座標に対する旋回角度を正確に検出するよう
にしなければならない。

ところが、現実には組立誤差などの影響で、検出器の検
出角度とロボットの座標に対するアームの実際の旋回角
度との間には若干のずれを生ずることが多い。そこで、
従来より、アームに成る姿勢を取らせたとき（このとき
のアームの位置を基準姿勢位置と称する。）、アームの
旋回角度（既知）と検出器の検出角度とから上記のずれ
を測定し、これに基づいて補正データをロボットの制御
装置に入力し、アームの旋回角度を正確に制御できるよ
うにしている。

しかして、上記のような補正データを得る場合、まずア
ームを基準姿勢位置に設定する必要がある。

このアームの基準姿勢位置への設定は、従来、第６図に
示すような治具１を用い、これにて各アーム２．３を基
準姿勢位置に設定するようにしていた。

即ち、治具１はロボットの基体４に例えばロボットのＹ
座標軸上に正確に位置するように取付けられる。そして
、この治具１には３個の嵌合部１ａ〜１ｃが設けられて
いて、これら各嵌合部１ａ〜ＩＣに夫々第１のアーム２
の旋回軸５、第２のアーム３の旋回軸６、及び第２のア
ーム３に設けられた回転軸７を嵌合させることにより、
各アーム２，３を基準姿勢位置、即ちアーム２，３がＹ
座標軸上に真直ぐ延びる姿勢位置に設定するようにして
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のように治具１を用いて各アーム２
．３を基準姿勢位置に設定するものでは、検査するロボ
ットの一台ごとに、−々治具１をＹ座標軸と正確に一致
するように取付ける必要があるなどの理由で、作業に多
くの手間を要する。

しかも、ロボットの一機種ごとにそれ専用の治具が必要
で、無駄が多い。

その上、一般には回転軸７に取付けられるツール例えば
ハンドが把持するワークの姿勢制御を行うなめに、当該
回転軸７はサーボモータなどにより回転制御されるよう
になっているが、その回転軸７を基準回転姿勢位置に設
定する場合、これを上記の治具１により行うことはでき
ず、別の方法を講する必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、アームを基準姿勢位置などに容易に設定でき、しか
もロボットの機０種ごとに専用の治具を製作する必要が
なく、また回転軸を基準回転姿勢位置に設定することも
同時にできる多関節型ロボットの位置設定方法を提供す
るにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の多関節型ロボッ
トの位置設定方法は、ロボットのアーム及びロボットの
据付面のうちの一方にマーク１、他方にこのマークが付
された部分を撮影するカメラを設け、画像処理装置によ
り前記カメラからの画像信号を処理して前記マークの当
該カメラの視野内の基準位置からのずれ量を演算し、そ
の演算結果に基づき、アームをマークがカメラ視野内の
基準位置に合致するように動作させるようにしたもので
ある。

また、アームにツールを取付けるための回転軸を有した
ロボットにあっては、その回転軸及びロボットの据付面
のうちの一方に方向性を有したマーク、他方にこのマー
クが付された部分を撮影するためのカメラを設け、画像
処理装置により前記カメラからの画像信号を処理して前
記マークの当該カメラの視野内の基準位置及び基準方向
からのずれ量及びずれ角を演算し、その演算結果に法づ
き、前記アームをマークがカメラ視野内の基準位置に合
致するように動作させると共に、前記回転軸をマークの
方向がカメラ視野内の基準方向に合致するように回転さ
せるようにしてもよい。

（作用） 例えばアームを基準姿勢位置に設定する場合を例にして
説明する。今、カメラを据付面に設け、マークをアーム
に設けるものとする。この場合、カメラ−の視野内の基
準位置は、アームを基準姿勢位置に設定したときのマー
クの位置に一致している。

この状態で、アームを旋回させて、マークがカメラの視
野内に位置するようにする。すると、カメラからの画像
信号が画像処理装置により処理されて、カメラの視野内
の基準位置とマークとのずれ量が演算される。この演算
結果に基づきアームの位置修正を行い、マークがカメラ
の視野内の基準位置に一致するようにする。これにより
アームを基準姿勢位置に設定することができる。

また、このときマークが方向性を有していれば、カメラ
の視野内の基準方向とマークとのずれ角も演算され、そ
の演算結果に基づき回転軸の回転角度を修正し、カメラ
の視野内の基準方向にマークの方向に合わせる。これに
より回転軸を基県回転姿勢位置に設定できる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて説
明する。

まず第４図により多関節型ロボットの全体構成を説明す
るに、基体１１は矩形状の台座１２を備えており、この
基体１１の上部に第１のモータ１３によって旋回される
第１のアーム１４が支持されている。更に、この第１の
アーム１４には第２のモータ１５により旋回される第２
のアーム１６が支持されている。そして、第２のアーム
１６の先端部には図示しない第３のモータにより回転さ
れると共に同じく図示しないエアシリンダにより上下動
される回転軸１７が設けられており、この回転軸１７に
はツールとして例えばワークを把持する図示しないハン
ドが取付けられる。

このようなロボットが据付けられる据付面１８には、第
３図に示すように、略り字形の位置決め治具１９が固定
されている。そして、ロボットが、この位置決め治具１
９の直交する二面に台座１２の直交する二側面をあてが
った状態で、据付面１８に固定されている。

さて、ロボットのアーム及び据付面のうちの一方、例え
ばロボットのアーム側には、゛第２図にも示すように、
回転軸１７の下端部に位置して箱形治具２０が取付けら
れている。この箱形治具２０の下面部は透明板で構成さ
れ、その中央部には第１図にも示すように、黒色の円形
のマーク２１が、中心点Ａを回転軸１７の中心に正確に
一致させるように付されている。そして、このマーク２
１を後述するカメラで撮影するに適した光学環境を作る
ために、箱形治具２０内には蛍光灯２２が設けられてい
る。一方、ロボットのアーム及び据付面のうちの他方た
る据付面１８上にはＴＶカメラ２３が固定して設けられ
ている。このカメラ２３の視野を第１図にＢの正方形に
より囲んで示すが、その視野Ｂの中心点Ｃの位置は、第
３図にＸ、　Ｙ座標軸で示すロボットの座標系について
の座標値（ｘ、ｙ）として予め測定されている。

このようなカメラ２３が撮影した画像は画像信号として
画像処理装置２４に入力される。この画、像処理装置２
４はビデオセンサーなどから構成されているもので１、
カメラ２３からの画像信号をデジタル処理し、カメラ２
３の視野Ｂの中心点Ｃとマーク２１の中心点Ａとの間の
ずれ量を、Ｘ座標軸方向及びＸ座標軸方向のずれ長さと
して演算処理するようになっている。そして、その演算
結果はロボットの制御装置２５に人力され、ロボットの
制御装置はその入力に基づいて回転軸１７の中心（マー
ク２１の中心点Ａ）がカメラ２３の視野Ｂの中心点Ｃと
一致するように両アーム１４゜１６を旋回動作させるよ
うに構成されている。

次に上記構成の作用を説明する。

まず、両アーム１４及び１６を旋回させて、箱形治具２
０のマーク２１をカメラ２３の視野Ｂ内に入れるべく、
カメラ２３の視野Ｂの中心点Ｃの座標値ｘ、ｙをロボッ
トの制御装置２５に入力する。これにより、今、第１図
に示すように、第１のアーム１４がＸ軸に対して角度θ
、だけ旋回すると共に、第２のアーム１６が第１のアー
ム１４に対して角度θ２だけ旋回したものとする。

以上により、カメラ２３の視野Ｂ内にマーク２１部分が
入るので、当該カメラ２３はマーク２１部分を撮影する
。カメラ２３の画像信゛号は画像処理装置２４に入力さ
れてデジタル処理され（画像処理）、マーク２１の中心
Ａの位置が演算される。

そして、画像処理装置２４は、視野Ｂの中心点Ｃに対す
るマーク２１の中心点Ａのずれ瓜を、Ｘ座標軸及びＹ座
標軸の各方向に沿ったずれ長さ（ΔＸ、Δｙ）として演
算する。この演算結果は、ロボットの制御装置２５に入
力され、そして当該制御装置は回転軸１７の中心（マー
ク２１の中心点Ａ）をＸ軸方向にΔＸだけ移動させ、Ｙ
軸方向にΔｙだけ移動させるように、第１及び第２の両
のアーム１４及び１６を夫々第１図に角度θ、１及びθ
２２だけ旋回させる。その後、再び画像処理装置２４は
カメラ２３の視野Ｂの中心点Ｃに対するマーク２１の中
心点Ａのずれ量を演算し、その結果をロボットの制御装
置２５に人力して両アーム１４及び１６を更に旋回させ
るという動作を前記ΔＸ及びΔｙが０となるまで実行す
る。このようにして最終的に回転軸１７の中心がカメラ
２３の視野Ｂの中心点Ｃに一致した状態になされ、アー
ム１４．１６が基準姿勢位置に設定される。そして、こ
のときの両アーム１４及び１６の旋回位置を検出する検
出器の検出値と、座標値（ΔＸ、Δｙ）のときに取るべ
き検出値とから補正データを得、制御装置２５に与える
ものである。ちなみに、その後、ロボットの制御装置２
５に（Ｘ、Ｙ）座標値を人力してアーム１４及び１６を
旋回動作させ、そして画像処理装置２４によりマーク２
１の中心点Ａがカメラ２３の視野Ｃの中心点りと一致す
るか否かにより位置再現精度を測定することができる。

尚、マーク２１の形状としては、円形に限らず正方形な
ど、他に種々考えられる。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、前記一実施
例との相違は、マーク２６を円の中央にスリット２６ａ
を設けた形態とし、当該マーク２６に方向性を持たせた
ところにある。このようなマーク２６であれば、マーク
２６の中心点とカメラ２３の視野Ｂの中心点とのずれ量
により、アーム４．１６を基準姿勢位置に設定できる。

そして、その後、マーク２６のスリット２６ａの方向が
カメラ２３の視野Ｂ内の基準方向２例えばＹ座標軸と平
行な線りとのなす角度Δφを演算することにより、回転
軸１７を図示しないモータによりΔφだけスリット２６
ａの方向を基準方向たる線りの方向に一致させ、これに
て回転軸１７を基準回転姿勢位置に設定できる。そして
、このときの回転軸１７の回転位・置を検出する検出器
の実際の検出値と、そのときに取るべき検出値とから補
正データを得、制御装置２５に与えるものである。　尚
、方向性あるマーク２６としては、長方形成いは楕円な
ど他に種々考えられる。

また、上記各実施例では、箱形治具２０を回転軸１７に
設け、カメラ２３を据付面１８に設けたが、逆にカメラ
２３を回転軸１７に設け、箱形治具２０（マーク）を据
付面１８に設けても良い。

更に、上記各実施例では、画像処理装置２４の演算結果
をロボットの制御装置に入力して自動的・にアーム１４
．１６及び回転軸１７が回転されるようにしたが、演算
処理装置２４の演算結果を表示装置に表示させ、その表
示により手動操作にてアーム１４．１６及び回転軸１７
を回転させるようにしても良く、またカメラ−２３の焦
点位置により回転軸１７を基準高さに設定することもで
きる。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
のような効果を奏する。

ロボットのアーム及びロボットの据付面のうちの一方に
マーク、他方にカメラを設け、カメラにより撮影された
マークが当該カメラの視野内の基準位置に合致するよう
にアームを動作させる構成としたことにより、ロボット
の据付面にマーク及びカメラのうちの一方を設けておけ
ば、後はマーク及びカメラのうちの他方をアームに設け
るだけで、いかなる機種のロボットについても、アーム
を、マークがカメラの視野内の基準位置に合致する位置
に動作させることができる。従って、作業が簡単で且つ
高精度に位置決めでき、しかもロボットの一機種ごとに
専用の治具を製作せずとも良く経済的である。

また、マークに方向性をもたせ、マークがカメラの視野
の基準位置に合致させるようにアームを動作させること
に併せて、マークの方向がカメラ視野内の基準方向に合
致するように回転軸を回転させるように構成したことに
より、回転軸の回転位置をも基準の回転位置に合わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図はアームの旋回角度との関係で示すカメラの撮影画
像図、第２図はマーク付き箱形治具の拡大縦断側面図、
第３図はロボットの平面図、第４図はロボットの側面図
であり、第５図は本発明の他の実施例を示すカメラの撮
影画像図である。また、第６図は従来例を示す側面図で
ある。 図中、１１はロボットの基体、１２は台座、１４．１６
は第１．第２のアーム、１７は回転軸、１８は据付面、
２０は箱形治具、２１はマーク、２３はカメラ、２４は
画像処理装置、２６は方向性あるマークである。 出願人　　株式会社　　東　　芝 第 図 と１ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボットのアーム及びロボットの据付面のうちの一
   方にマーク、他方にこのマークが付された部分を撮影す
   るためのカメラを設け、画像処理装置により前記カメラ
   からの画像信号を処理して前記マークの当該カメラの視
   野内の基準位置からのずれ量を演算し、その演算結果に
   基づき、アームをマークがカメラ視野内の基準位置に合
   致するように動作させるようにしてなる多関節型ロボッ
   トの位置設定方法。 ２、アームにツールを取付けるための軸を回転軸とした
   多間接型ロボットにあって、その回転軸及びロボットの
   据付面のうちの一方に方向性を有したマーク、他方にこ
   のマークが付された部分を撮影するためのカメラを設け
   、画像処理装置により前記カメラからの画像信号を処理
   して前記マークの当該カメラの視野内の基準位置及び基
   準方向からのずれ量及びずれ角を演算し、その演算結果
   に基づき、前記アームをマークがカメラ視野内の基準位
   置に合致するように動作させると共に、前記回転軸をマ
   ークの方向がカメラ視野内の基準方向に合致するように
   回転させるようにしてなる多関節型ロボットの位置設定
   方法。