JPH03136780A - スカラ型ロボットの機構誤差補正方法 - Google Patents
スカラ型ロボットの機構誤差補正方法Info
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- JPH03136780A JPH03136780A JP1271873A JP27187389A JPH03136780A JP H03136780 A JPH03136780 A JP H03136780A JP 1271873 A JP1271873 A JP 1271873A JP 27187389 A JP27187389 A JP 27187389A JP H03136780 A JPH03136780 A JP H03136780A
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/16—Program controls
- B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39233—Adaptive switching of multiple models, same model but different initial estimates, different robot model for different areas
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
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〕
本発明はスカラ型ロボットの加工・組立・据付時に発生
する諸機構誤差を求めて補正する方法に係り、特に数値
指令位置へ絶対精度よく位置決めするために好適なスカ
ラ型ロボットの機構誤差補正方法に関する。
する諸機構誤差を求めて補正する方法に係り、特に数値
指令位置へ絶対精度よく位置決めするために好適なスカ
ラ型ロボットの機構誤差補正方法に関する。
従来のスカラ型ロボットの機構誤差補正方法は。
「精密機械」４９巻９号（１９８３年９月）第１２２３
頁から第１２２８頁の古屋信幸ほか１名ｒｓｃＡＲＡロ
ボット諸元のティーチングによる校正」に示されるよう
に、ロボット手先の直線上の３点または４角形を構成す
る４点を測定することによりアーム長と取付け角を求め
て補正する方法が知られている。
頁から第１２２８頁の古屋信幸ほか１名ｒｓｃＡＲＡロ
ボット諸元のティーチングによる校正」に示されるよう
に、ロボット手先の直線上の３点または４角形を構成す
る４点を測定することによりアーム長と取付け角を求め
て補正する方法が知られている。
上記従来技術はロボットの機構誤差を求めるにはロボッ
トを据付けてからある位置を原点とする絶対座標系での
座標値とロボットの据付位置を原点とするロボット座標
系での座標値が必要であるが、しかしこの絶対座標系で
の計測が困難であるという問題があった。
トを据付けてからある位置を原点とする絶対座標系での
座標値とロボットの据付位置を原点とするロボット座標
系での座標値が必要であるが、しかしこの絶対座標系で
の計測が困難であるという問題があった。
本発明の目的はロボットの第１軸のみを動かして円弧を
画いてロボット座標系と絶対座標系の原点を合わせるこ
とにより測定を単純化して幾何学的に絶対位置を求めう
る現場向きの方法であり、またバックラッシュの誤差を
取り除いたり第２軸回転中心位置の求め方も工夫するこ
とにより精度を上げたり上下軸（第３軸）の誤差も求め
うる方法であるスカラ型ロボットの機構誤差補正方法を
提供することにある。
画いてロボット座標系と絶対座標系の原点を合わせるこ
とにより測定を単純化して幾何学的に絶対位置を求めう
る現場向きの方法であり、またバックラッシュの誤差を
取り除いたり第２軸回転中心位置の求め方も工夫するこ
とにより精度を上げたり上下軸（第３軸）の誤差も求め
うる方法であるスカラ型ロボットの機構誤差補正方法を
提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によるスカラ型ロボ
ットの機構誤差補正方法は２座標系の原点を表わすため
にロボット座標系の原点を正確に求め、その点に絶対座
標系（測定機の座標系）の原点を置くという方法をとっ
たものであり、そのロボット座標系の原点は第１軸のみ
動作させて円（円弧）を描き、その円の中心として求め
るようにしたものである。また動力伝達系のバックラッ
シュを取り除くためには、ある位置決め点へ行くのに経
由点を定め、その経由点を通って最終位置決め点に行く
には必らず伝達系が同一方向に回転するようにしたもの
である。
ットの機構誤差補正方法は２座標系の原点を表わすため
にロボット座標系の原点を正確に求め、その点に絶対座
標系（測定機の座標系）の原点を置くという方法をとっ
たものであり、そのロボット座標系の原点は第１軸のみ
動作させて円（円弧）を描き、その円の中心として求め
るようにしたものである。また動力伝達系のバックラッ
シュを取り除くためには、ある位置決め点へ行くのに経
由点を定め、その経由点を通って最終位置決め点に行く
には必らず伝達系が同一方向に回転するようにしたもの
である。
上記スカラ型ロボットの機構誤差補正方法はロボットの
円弧動作をさせることにより、ロボットの回転中心すな
わちロボット座標系の原点が正確に求められるので、絶
対座標系（測定機座標系）の原点はどこにあってもよい
から、ロボット座標系と一致させて表わすことにより、
絶対位置計測が簡便化される。また測定用の点への位置
決めにさいし、その点の指令角から一定値離れた点を経
由点とすることにより、バックラッシュの影響を取り除
いている。
円弧動作をさせることにより、ロボットの回転中心すな
わちロボット座標系の原点が正確に求められるので、絶
対座標系（測定機座標系）の原点はどこにあってもよい
から、ロボット座標系と一致させて表わすことにより、
絶対位置計測が簡便化される。また測定用の点への位置
決めにさいし、その点の指令角から一定値離れた点を経
由点とすることにより、バックラッシュの影響を取り除
いている。
以下に本発明の一実施例を第１図から第１２図により説
明する。
明する。
第１図は本発明によるスカラ型ロボットの機構誤差補正
方法の一実施例を示すロボットシステムの制御ブロック
図である。第１図において、一般的なロボットコントロ
ーラのブロック図を示し、１はティーチングボックス９
への指令（表示データ等）、２はティーチングボックス
からの指令（移動量・方向等）、３．４はティーチング
データ、５はサーボ指令値、６はアクチュエータ１３へ
の指令値、７はアクチュエータ１３のフィードバック値
、８はアクチュエータの現在位置（通常はモータに付け
られたエンコーダからのパルス列）、９はティーチング
ボックス、１０はメモリ（記憶装置）、１１は演算装置
、１２はサーボ系、１３はアクチュエータである。
方法の一実施例を示すロボットシステムの制御ブロック
図である。第１図において、一般的なロボットコントロ
ーラのブロック図を示し、１はティーチングボックス９
への指令（表示データ等）、２はティーチングボックス
からの指令（移動量・方向等）、３．４はティーチング
データ、５はサーボ指令値、６はアクチュエータ１３へ
の指令値、７はアクチュエータ１３のフィードバック値
、８はアクチュエータの現在位置（通常はモータに付け
られたエンコーダからのパルス列）、９はティーチング
ボックス、１０はメモリ（記憶装置）、１１は演算装置
、１２はサーボ系、１３はアクチュエータである。
第２図は第１図のスカラ型ロボットの機構図である。第
２図において、１４はスカラ型ロボット、１４１は第１
軸、１４２は第１アーム、１４３は第２アーム、１４４
は上下軸、１４５は手先軸、１５６は測定紙、１５７は
据付板である。第２図のロボットの機構誤差を測定する
には、まずロボット１４の可動範囲内にロボットの据付
板１４７の据付面と平行に測定紙１４６を置く、このさ
いロボット１４が水平面上に置かれているなら水準器を
用いることにより正確に設置できる。またロボット１４
の上下軸１４４を動かして紙にふれる点での上下軸１４
４の２座標が同じ値になるように紙１４６を調整しても
よい。ついでロボット１４の手先にペンを取り付け、第
１図のティーチングボックス９を用いて上下軸１４４を
下降させることによりペンが紙１４６に触れるまでおろ
す、この操作を打点操作と呼ぶ。
２図において、１４はスカラ型ロボット、１４１は第１
軸、１４２は第１アーム、１４３は第２アーム、１４４
は上下軸、１４５は手先軸、１５６は測定紙、１５７は
据付板である。第２図のロボットの機構誤差を測定する
には、まずロボット１４の可動範囲内にロボットの据付
板１４７の据付面と平行に測定紙１４６を置く、このさ
いロボット１４が水平面上に置かれているなら水準器を
用いることにより正確に設置できる。またロボット１４
の上下軸１４４を動かして紙にふれる点での上下軸１４
４の２座標が同じ値になるように紙１４６を調整しても
よい。ついでロボット１４の手先にペンを取り付け、第
１図のティーチングボックス９を用いて上下軸１４４を
下降させることによりペンが紙１４６に触れるまでおろ
す、この操作を打点操作と呼ぶ。
第３図は第２図のスカラ型ロボット１４のパラメータの
説明図である。ここでは第３図のようにスカラ型ロボッ
ト１４の諸元を定めるものとし、第３図のＯはロボット
座標系の原点、Ｘ＊’／はロボット座標系、Ｑ工は第１
アーム長、１は第２アーム長、θ１は第１角、θ、は第
２角、Ｐ（ｘ、ｙ）は手先位置、γは原点０より手先位
置Ｐ （ｘ ｔ ｙ ）までの距離、αは手先位置Ｐ（
ｘ＊ｙ）のＸ軸となす角である。第３図によればロボッ
ト１４の手先位１ｉ Ｐ （ｘ 。
説明図である。ここでは第３図のようにスカラ型ロボッ
ト１４の諸元を定めるものとし、第３図のＯはロボット
座標系の原点、Ｘ＊’／はロボット座標系、Ｑ工は第１
アーム長、１は第２アーム長、θ１は第１角、θ、は第
２角、Ｐ（ｘ、ｙ）は手先位置、γは原点０より手先位
置Ｐ （ｘ ｔ ｙ ）までの距離、αは手先位置Ｐ（
ｘ＊ｙ）のＸ軸となす角である。第３図によればロボッ
ト１４の手先位１ｉ Ｐ （ｘ 。
ｙ）はθ８．θ、を変えることによって得られ、またロ
ボット１４の機構誤差は、 （１）アーム長誤差：Δε１．Δ６ （２）アーム取付誤差：Δθ１．Δθ。
ボット１４の機構誤差は、 （１）アーム長誤差：Δε１．Δ６ （２）アーム取付誤差：Δθ１．Δθ。
となる０本来は水平面から外れる方向等にも誤差がある
はずであるが、その方向には十分な剛性があって精度よ
く組み立てられると仮定して無視した。
はずであるが、その方向には十分な剛性があって精度よ
く組み立てられると仮定して無視した。
第３図のように定めると手先位置Ｐ （ｘ ｅ ｙ ）
は、と表わされる。したがって異なる２点ｐ ｔ （θ
２、。
は、と表わされる。したがって異なる２点ｐ ｔ （θ
２、。
θ＊１）、ｐ＊（θ１１．θ□）における差ΔｈｅΔｙ
工。
工。
ΔＸｔｔΔｙ、を測定すれば、
と表わされる０機構誤差を考慮すると手先位置Ｐ’（ｘ
ｔｙ’）は、 ｘ ＝（Ｌ、＋６ｍ、）ｃｏｓ（θ１＋Δθ、）”（ｉ
ｔ＋ΔＱｌ）ｃｏｓ（θ、＋Δθ、）ｙ＝（１，＋Δｋ
）ｓｉｎ（θ１＋Δθｘ）”（ａｔ÷ΔＱＪｓｉｎ（θ
、÷Δθ、）となる。両者の差を、 （２） と表わし、差ΔＱ１ｔΔ悲３．Δθ１．Δθ、を微小で
あるとして計算すると、 Ａ ｘ＝ｃｏｓ“ＡＱ、−１，ｓｉｎｏ、ｈＢ、＋ｃｏ
ｓＯ“ＡＮ、−Ｑ“１°′６°′（４）Δｙ＝ｓｉｎθ
、Δ駅鳴ωＳθ、Δθ□＋Ｓ釦θ、Δ之、−悲、ωＳＯ
電θ。
ｔｙ’）は、 ｘ ＝（Ｌ、＋６ｍ、）ｃｏｓ（θ１＋Δθ、）”（ｉ
ｔ＋ΔＱｌ）ｃｏｓ（θ、＋Δθ、）ｙ＝（１，＋Δｋ
）ｓｉｎ（θ１＋Δθｘ）”（ａｔ÷ΔＱＪｓｉｎ（θ
、÷Δθ、）となる。両者の差を、 （２） と表わし、差ΔＱ１ｔΔ悲３．Δθ１．Δθ、を微小で
あるとして計算すると、 Ａ ｘ＝ｃｏｓ“ＡＱ、−１，ｓｉｎｏ、ｈＢ、＋ｃｏ
ｓＯ“ＡＮ、−Ｑ“１°′６°′（４）Δｙ＝ｓｉｎθ
、Δ駅鳴ωＳθ、Δθ□＋Ｓ釦θ、Δ之、−悲、ωＳＯ
電θ。
となる、これを整理すると、
・・・・・・（６）
を解くことにより機構誤差Δ怠１．Δｈ、Δθ□。
Δθ、が求められる。
ここで機構誤差Δ痣□、Δｈ、Δθ８．Δθ、を求める
うえではロボット１４の手先位ＩＰ（ｘ、ｙ）の差ΔＸ
、Δｙの測定法が重要となる。この差ΔＸ。
うえではロボット１４の手先位ＩＰ（ｘ、ｙ）の差ΔＸ
、Δｙの測定法が重要となる。この差ΔＸ。
Δｙの測定ではロボット座標系０−ｘ、ｙでの座標値（
ｘ、ｙ）と絶対座標系（測定座標系）ｏ′ｘ 、 ｙ’
での座標値（Ｘ ｖ ｙ’）が必要となる。
ｘ、ｙ）と絶対座標系（測定座標系）ｏ′ｘ 、 ｙ’
での座標値（Ｘ ｖ ｙ’）が必要となる。
このロボット座標系での座標値（ｘ、ｙ）はロボット１
４の内部指令値であるから、第１図のロボットの制御シ
ステムにおける計算された目標値として知ることができ
る。しかし絶対座標系における座標値（Ｘ ｗ ｙ’）
は必らず測定を必要とする。
４の内部指令値であるから、第１図のロボットの制御シ
ステムにおける計算された目標値として知ることができ
る。しかし絶対座標系における座標値（Ｘ ｗ ｙ’）
は必らず測定を必要とする。
この座標値（ｘｖｙ’）の測定における絶対座標系Ｑ
／ −ｘ、 、 ／はロボット座標系０−ｘ、ｙとの関
係が分っていれば任意の場所におくことができる０本発
明によればその２つの座標系０−ｘ。
／ −ｘ、 、 ／はロボット座標系０−ｘ、ｙとの関
係が分っていれば任意の場所におくことができる０本発
明によればその２つの座標系０−ｘ。
ｙとＯ’−ｘ、ｙ’を一致させることにより、座標値の
差ΔＸ、Δｙの測定と機構誤差Δ見８．Δ６゜Δθ２．
Δθ、の計算を簡便にすることができる。
差ΔＸ、Δｙの測定と機構誤差Δ見８．Δ６゜Δθ２．
Δθ、の計算を簡便にすることができる。
つぎにその位置決め点の測定法と機構誤差の計算法の具
体的な実施例を第４図のフローにより説明する。
体的な実施例を第４図のフローにより説明する。
第４図は第１図のスカラ型ロボット１４の機構誤差を求
める方法のフロー図である。第４図のフローを第５図か
ら第１０図により説明する。まずステップ１５１はティ
ーチングボックス９を用いてロボット１４の第１軸１４
１のみを動かし、円弧を描いて適当な点を最少でも３点
だけ測定紙１４６に打点する。この情報により円弧の中
心としてロボット座標系ｘ、ｙの原点Ｏが求められる。
める方法のフロー図である。第４図のフローを第５図か
ら第１０図により説明する。まずステップ１５１はティ
ーチングボックス９を用いてロボット１４の第１軸１４
１のみを動かし、円弧を描いて適当な点を最少でも３点
だけ測定紙１４６に打点する。この情報により円弧の中
心としてロボット座標系ｘ、ｙの原点Ｏが求められる。
このようなある軸のみを動かす機能は通常のロボットに
は必らず備わっているので、その軸を用いればよい、な
おロボットはどんな位置・姿勢にいてもよく、その状態
で第１軸のみを動かすようにするが、これはロボットの
回転中心Ｏをロボット座標系ＸｅＶの原点Ｏとして求め
ることが目標であり、上記のように第１軸のみを動かす
過程で最少３点を紙１４６に打点すればよい。
は必らず備わっているので、その軸を用いればよい、な
おロボットはどんな位置・姿勢にいてもよく、その状態
で第１軸のみを動かすようにするが、これはロボットの
回転中心Ｏをロボット座標系ＸｅＶの原点Ｏとして求め
ることが目標であり、上記のように第１軸のみを動かす
過程で最少３点を紙１４６に打点すればよい。
つぎのステップ１５２は機構誤差を求めるため異なる２
点Ｐａ（Ｘｚｔ）’ｘ）＊ Ｐｇ（Ｘ＊ｓｙ＊）を定め
て、その内部指令値（θ１□、θ□）、（θ□８．θ□
）を求める。このさい異なる２点は姿勢が大きく異なる
点がよく、上記回転中心Ｏとその２点Ｐｉ。
点Ｐａ（Ｘｚｔ）’ｘ）＊ Ｐｇ（Ｘ＊ｓｙ＊）を定め
て、その内部指令値（θ１□、θ□）、（θ□８．θ□
）を求める。このさい異なる２点は姿勢が大きく異なる
点がよく、上記回転中心Ｏとその２点Ｐｉ。
Ｐ、が直線上にあるとか１回転中心Ｏを中心とする円弧
上にあるといった点をとってはならない。
上にあるといった点をとってはならない。
なお２点ｐ、、ｐ、の与え方は第５図に示すように２つ
の方法がある。第５図は第４図のステップ１５２の機構
誤差の測定点Ｐ、、Ｐ、を求める方法のフロー図である
。第５図において、（１）は（θ工。
の方法がある。第５図は第４図のステップ１５２の機構
誤差の測定点Ｐ、、Ｐ、を求める方法のフロー図である
。第５図において、（１）は（θ工。
θ、）を先に与えて（ステップ１６１）、（ｘｐｙ）を
式（１）により求める方法である（ステップ１６２）。
式（１）により求める方法である（ステップ１６２）。
（２）は（ｘｔ ｙ）を先に与えて（ステップ１６３）
、第３図のα、γを用いて。
、第３図のα、γを用いて。
ｔａｎα＝上（ｘ＝０のとき（Ｅ＝９０’）として、
と座標変換して（θ１．θ、）を求める方法である（ス
テップ１６４） 、また点Ｐ、、Ｐｓは教示した点でも
よく、このときはＰ工、Ｐ、の教示データから（θ１．
θ、）あるいは（ｘｔｙ）を求めることになる。
テップ１６４） 、また点Ｐ、、Ｐｓは教示した点でも
よく、このときはＰ工、Ｐ、の教示データから（θ１．
θ、）あるいは（ｘｔｙ）を求めることになる。
ステップ１５３は点ｐ１．Ｐ、へ移動して各々の点を打
点する。ここでＰ工、Ｐ、へ移行するさいに第６図に示
すような経由点を用いるようにするとよい、第６図は第
４図のステップ１５３の経由点の説明図テある。第６図
において、経由点Ｐ１”ｓＰｌ”を求め、−旦Ｐ□Ｘ、
ｐ、Ｘへ行ってから点ＰＩｙＰ２へ行くようにする。こ
の経由点Ｐ１”、Ｐ−はある角度θ。（３°〜１０’位
）を定め、 とする、゛このようにすると各経由点ＰＬ”ｔＰ−から
最終位置ＰＬ（θ□１．θｔｔ） ｅ Ｐ２（θ、１．
θ！りへは必らず各関節角が同じ方向へ同じ角θ。たけ
動くことになり、動力伝達系のバックラッシュの影響が
取り除ける。また点Ｐ１．Ｐｔが上下軸１４４からオフ
セットを持っている場合も考えられるが、その補正のた
めにはｐｌ、ｐ、へ移動してから、すぐにＰ−＝Ｐ＊を
打点するのではなく１手先軸１４５を回転して、 Ｐ、、、 Ｐｌ、、 Ｐｌ３ Ｐ、、、Ｐ、、、Ｐ、３ を打点し、それらの３点で作られる円弧の中心として点
ｐ、、ｐ、を求めてもよい。
点する。ここでＰ工、Ｐ、へ移行するさいに第６図に示
すような経由点を用いるようにするとよい、第６図は第
４図のステップ１５３の経由点の説明図テある。第６図
において、経由点Ｐ１”ｓＰｌ”を求め、−旦Ｐ□Ｘ、
ｐ、Ｘへ行ってから点ＰＩｙＰ２へ行くようにする。こ
の経由点Ｐ１”、Ｐ−はある角度θ。（３°〜１０’位
）を定め、 とする、゛このようにすると各経由点ＰＬ”ｔＰ−から
最終位置ＰＬ（θ□１．θｔｔ） ｅ Ｐ２（θ、１．
θ！りへは必らず各関節角が同じ方向へ同じ角θ。たけ
動くことになり、動力伝達系のバックラッシュの影響が
取り除ける。また点Ｐ１．Ｐｔが上下軸１４４からオフ
セットを持っている場合も考えられるが、その補正のた
めにはｐｌ、ｐ、へ移動してから、すぐにＰ−＝Ｐ＊を
打点するのではなく１手先軸１４５を回転して、 Ｐ、、、 Ｐｌ、、 Ｐｌ３ Ｐ、、、Ｐ、、、Ｐ、３ を打点し、それらの３点で作られる円弧の中心として点
ｐ、、ｐ、を求めてもよい。
ステップ１５４はロボット座標系ｘ、ｙのｙ軸を求める
ため、ｙ軸に関して線対称にある２点Ｐ、。
ため、ｙ軸に関して線対称にある２点Ｐ、。
Ｐ、を定め、ｙ軸をｐ、、ｐ、により作られる線分の垂
直２等分線あるいは線分の中点と次のステップ１５５で
求めるロボット座標系の原点０とを結ぶ直線として求め
る。このようにｙ軸は軸対称の２点ｐ３．ｐ、を求める
ことにより求めることができるが、これはミラー機能の
あるロボットなら簡便に求められる。ミラー機能のない
ロボットに対しては第７図のようにすればよい、第７図
は第４図のステップ１５４の軸対称点の説明図である。
直２等分線あるいは線分の中点と次のステップ１５５で
求めるロボット座標系の原点０とを結ぶ直線として求め
る。このようにｙ軸は軸対称の２点ｐ３．ｐ、を求める
ことにより求めることができるが、これはミラー機能の
あるロボットなら簡便に求められる。ミラー機能のない
ロボットに対しては第７図のようにすればよい、第７図
は第４図のステップ１５４の軸対称点の説明図である。
第７図において、
なる（θ□、θ、）と（θ□京、θ、宜）を点ｐ、、ｐ
４とすればよい、また右手系と左手系とのどちらかしか
とれないロボットの場合には第８図のようにすればよい
、第８図は第４図のステップ１５４の軸対称点の他の説
明図である。第８図において。
４とすればよい、また右手系と左手系とのどちらかしか
とれないロボットの場合には第８図のようにすればよい
、第８図は第４図のステップ１５４の軸対称点の他の説
明図である。第８図において。
なる２点ｐ、、ｐ、をとればよい、また点ｐ、、ｐ。
に対しても式（８）で示す経由点を用いると精度がよい
。
。
ステップ１５５はステップ１５１で求めた円弧上の点か
ら円弧の中心としてロボット座標系ｘ、ｙの原点０を求
める１円弧上の任意の３点から中心を求める方法を第９
図（ａ）、 （ｂ）により説明する。第９図（ａ）、
（ｂ）は第４図のステップ１５５の円弧の中心を求める
方法のフロー図と説明図である。第９図（ａ） 、 （
ｂ）において、まず仮座標系□Ｉ−ｘ′、ｙ１を定める
（ステップ１７１） 、その仮座標系ｘ’、ｙ’での円
弧上の３点Ｐ工、ｐ、、Ｐ３の座標値を求める（ステッ
プ１７２） 、仮座標系での座標値として円弧（円）の
中心０ （Ｘｏｔ ｙａ）を求めてロボット座標系Ｘｅ
７の原点とする（ステップ１７３） 、 ３点から円の
中心を求める方式は公知なので省略する。
ら円弧の中心としてロボット座標系ｘ、ｙの原点０を求
める１円弧上の任意の３点から中心を求める方法を第９
図（ａ）、 （ｂ）により説明する。第９図（ａ）、
（ｂ）は第４図のステップ１５５の円弧の中心を求める
方法のフロー図と説明図である。第９図（ａ） 、 （
ｂ）において、まず仮座標系□Ｉ−ｘ′、ｙ１を定める
（ステップ１７１） 、その仮座標系ｘ’、ｙ’での円
弧上の３点Ｐ工、ｐ、、Ｐ３の座標値を求める（ステッ
プ１７２） 、仮座標系での座標値として円弧（円）の
中心０ （Ｘｏｔ ｙａ）を求めてロボット座標系Ｘｅ
７の原点とする（ステップ１７３） 、 ３点から円の
中心を求める方式は公知なので省略する。
ステップ１５６はステップ１５４．１５５で求めたロボ
ット座標系ｘ、ｙでステップ１５３で打点した点Ｐ１（
θ、□、θＸり、 Ｐｌ（θ、１．θ８．）の座標値（
Ｘ工。
ット座標系ｘ、ｙでステップ１５３で打点した点Ｐ１（
θ、□、θＸり、 Ｐｌ（θ、１．θ８．）の座標値（
Ｘ工。
）’ｚ’） ｖ （Ｘｓ ｖ ｙ＊’）を求める。こ
れには次の２通りの方法がある。（１）はステップ１５
４．１５５で求めたロボット座標系ｘ、ｙで直接水める
方法である。（２）はステップ１５５で定めた第９図（
ｂ）の仮座標系ｏ′−ｘ′、ｙ′で点Ｐ工ｔｐｔの座標
値を測定し、測定した座標値（ｘ１’、 ｙ１’）から
。
れには次の２通りの方法がある。（１）はステップ１５
４．１５５で求めたロボット座標系ｘ、ｙで直接水める
方法である。（２）はステップ１５５で定めた第９図（
ｂ）の仮座標系ｏ′−ｘ′、ｙ′で点Ｐ工ｔｐｔの座標
値を測定し、測定した座標値（ｘ１’、 ｙ１’）から
。
・・・・・・（１２）
と座標変換して座標値Ｐ□（ｘｌ、ｙ工′）を求める方
法である。ここにθ＊ Ｘｏ＊ ３’ａは第９図（ｂ）
に示すものとする。
法である。ここにθ＊ Ｘｏ＊ ３’ａは第９図（ｂ）
に示すものとする。
ステップ１５７はステップ１５２．１５６を求めた２点
ｐ、、ｐ、の座標値（Ｘ＞ｖ ｙｌ）ｔ （Ｘ＊＊ ｙ
ｔ） ｖ（θ１□、θ、、） 、 （θ１０．θ＊＊）
ｔ （Ｘｔ ｅ ｙｔ’） ｅ（＊＊ｅ３’ｔ’）を
式（６）に代入して機構誤差ΔＱ□。
ｐ、、ｐ、の座標値（Ｘ＞ｖ ｙｌ）ｔ （Ｘ＊＊ ｙ
ｔ） ｖ（θ１□、θ、、） 、 （θ１０．θ＊＊）
ｔ （Ｘｔ ｅ ｙｔ’） ｅ（＊＊ｅ３’ｔ’）を
式（６）に代入して機構誤差ΔＱ□。
ΔＱｌｊΔθ１．Δθ、を計算する。これには式（６）
の係数行列の逆行列を求めることにより容易に求められ
る。逆行列の求め方は公知なので省略する。
の係数行列の逆行列を求めることにより容易に求められ
る。逆行列の求め方は公知なので省略する。
このようにしてロボット座標系ＸｅＶと測定における絶
対座標系Ｘｅ’／′の２つの座標系を一致させることに
より、測定と機構誤差計算が容易に行える０次に機構誤
差を補正して制御する方法を第１０図により説明する。
対座標系Ｘｅ’／′の２つの座標系を一致させることに
より、測定と機構誤差計算が容易に行える０次に機構誤
差を補正して制御する方法を第１０図により説明する。
第１０図は第１図の指令位置と機構誤差補正後の目標位
置との関係の説明図である。第１０図において、第１図
のロボットの制御システムがロボット１４の機構誤差を
補正して制御するには、ロボット座標系ｘ、ｙの数値指
令位置Ｐ（ｘｐｙ）を目標点とすると機構誤差を補正し
ないときの実移動点Ｐ′へ行ってしまうので、指令位置
Ｐに対して機構誤差補正後の目標点Ｐ意を求め、目標点
２本として動作させれば機構誤差のため指令位置Ｐへ移
動すると考えられるから、指令位置Ｐ （ｘ ｙ ｙ
）から目標点２京を求めればよい、目標点Ｐ”（ｘ’、
ｙ”）は次式で求められる。
置との関係の説明図である。第１０図において、第１図
のロボットの制御システムがロボット１４の機構誤差を
補正して制御するには、ロボット座標系ｘ、ｙの数値指
令位置Ｐ（ｘｐｙ）を目標点とすると機構誤差を補正し
ないときの実移動点Ｐ′へ行ってしまうので、指令位置
Ｐに対して機構誤差補正後の目標点Ｐ意を求め、目標点
２本として動作させれば機構誤差のため指令位置Ｐへ移
動すると考えられるから、指令位置Ｐ （ｘ ｙ ｙ
）から目標点２京を求めればよい、目標点Ｐ”（ｘ’、
ｙ”）は次式で求められる。
・・・・・・（１３）
次に機構誤差の具体的な補正方法を第１１図と第１２図
により説明する。
により説明する。
第１１図は第１図の機構誤差補正後の目標位置を求める
方法のフロー図である。この方法は機構誤差を含む式が
（θ１．θ、）に関して容易に解けない場合に用いられ
る方法である。第１１図において、数値指令（ｘ、ｙ）
が与えられ（ステップ１８１）、その（ｘｓｙ）から座
標変換式（７）を用いてその制御角（θ１．θ、）を求
める（ステップ１８２） 、ついで制御角（θ１．θ、
）と機構誤差ΔＱ、１．Δｈ、Δθ１゜Δθ、を考慮し
て式（１３）により目標点（ｘｊｅｙ”）を求める（ス
テップｔａａ）、ついでその（Ｘ”ｐｙ”）から座標変
換式（７）を再度用いて制御角（θ−９θ−）を求める
（ステップ１８４）。
方法のフロー図である。この方法は機構誤差を含む式が
（θ１．θ、）に関して容易に解けない場合に用いられ
る方法である。第１１図において、数値指令（ｘ、ｙ）
が与えられ（ステップ１８１）、その（ｘｓｙ）から座
標変換式（７）を用いてその制御角（θ１．θ、）を求
める（ステップ１８２） 、ついで制御角（θ１．θ、
）と機構誤差ΔＱ、１．Δｈ、Δθ１゜Δθ、を考慮し
て式（１３）により目標点（ｘｊｅｙ”）を求める（ス
テップｔａａ）、ついでその（Ｘ”ｐｙ”）から座標変
換式（７）を再度用いて制御角（θ−９θ−）を求める
（ステップ１８４）。
第１２図は第１図の機構誤差補正後の目標位置を求める
方法の他のフロー図である。この方法は機構誤差を含む
式が（θ１．θ、）に関して容易に解ける場合に用いら
れる方法である。第１２図において、数値指令値（ｘｅ
ｙ−Ｊが与えられ（ステップ１９１）、その（ｘ、ｙ）
から制御角（θ−１θ−）を直接に次のように求める（
ステップ１９２）。
方法の他のフロー図である。この方法は機構誤差を含む
式が（θ１．θ、）に関して容易に解ける場合に用いら
れる方法である。第１２図において、数値指令値（ｘｅ
ｙ−Ｊが与えられ（ステップ１９１）、その（ｘ、ｙ）
から制御角（θ−１θ−）を直接に次のように求める（
ステップ１９２）。
ｔａｎα＝上 （ｘ＝０のときα＝９０°）とし。
として、この式（１４）により（θ−２θｔ”）を求め
る。
る。
また第１１図のステップ１８３の別法として式（１４）
を用いて式（３）のΔＸ、Δｙを求め、そのΔＸ、Δｙ
かとして制御角（ｘ”ｐｙ軍）を求める方法もある。
を用いて式（３）のΔＸ、Δｙを求め、そのΔＸ、Δｙ
かとして制御角（ｘ”ｐｙ軍）を求める方法もある。
つぎに上記の他の実施例を説明する。
第４図の機構誤差を求める方法の他の実施例として、さ
らに精度を上げるため、第４図のフローで一度求めた機
構誤差Δ象□′、Δ１′、Δθ１゜Δθ、′をもとに。
らに精度を上げるため、第４図のフローで一度求めた機
構誤差Δ象□′、Δ１′、Δθ１゜Δθ、′をもとに。
ｉ、＝ｉ、＋ＡＱｔ’ｙ Ｑ＊＝Ｑｔ＋Δ（１，１θ
、＝θ１＋Δθ□ 、θ２；θ、＋Δθ、１として、ス
テップ１５２〜１５７をくり返して第２近似Δε１′、
ΔＬ’ ｔ・Δθ、！、Δθｇ′を求め、さらに。
、＝θ１＋Δθ□ 、θ２；θ、＋Δθ、１として、ス
テップ１５２〜１５７をくり返して第２近似Δε１′、
ΔＬ’ ｔ・Δθ、！、Δθｇ′を求め、さらに。
Ｑ１＝Ｑユ＋ΔＱＩＩＱ！＝Ｉ２１＋ΔＱ１！θ１＝θ
、＋Δθ、′、θ、；θ、＋Δθ−として順次くり返し
、 Δ０□ 、ΔＱ１．Δθ１ 、Δθ− が十分に小さくなるまで行ない１機構誤差として、とす
る方法がある。
、＋Δθ、′、θ、；θ、＋Δθ−として順次くり返し
、 Δ０□ 、ΔＱ１．Δθ１ 、Δθ− が十分に小さくなるまで行ない１機構誤差として、とす
る方法がある。
また第２図の測定紙１４６の他の実施例として。
紙１４６とペンで打点する代りに、ディジタイザとその
スタイラスペンを用いてスタイラスペンで打った位置が
計算機に直接入力できるようにして測定の自動化をする
方法もある。
スタイラスペンを用いてスタイラスペンで打った位置が
計算機に直接入力できるようにして測定の自動化をする
方法もある。
また第４図などの機構誤差を求める方法のさらに他の実
施例として、上記のようにして機構誤差を求める方法を
ロボット１４の可動範囲を小区画に分けた部分に適用し
、その小区画の機構誤差補正にはその小区間で求めた機
構誤差を用いる方法もある。この方法では補正の精度は
さらによくなるが、データ量が多くなる。
施例として、上記のようにして機構誤差を求める方法を
ロボット１４の可動範囲を小区画に分けた部分に適用し
、その小区画の機構誤差補正にはその小区間で求めた機
構誤差を用いる方法もある。この方法では補正の精度は
さらによくなるが、データ量が多くなる。
本発明によれば、ロボット座標系と絶対座標系とを簡単
に一致させることが可能であり、スカラ型ロボットの機
構誤差が簡単に求められるという効果がある。この機構
誤差を補正した目標位置を求めて制御することにより、
絶対精度よく位置決めすることが可能となる効果がある
。
に一致させることが可能であり、スカラ型ロボットの機
構誤差が簡単に求められるという効果がある。この機構
誤差を補正した目標位置を求めて制御することにより、
絶対精度よく位置決めすることが可能となる効果がある
。
第１図は本発明によるスカラ型ロボットの機構誤差補正
方法の一実施例を示すロボットシステムの制御ブロック
図、第２図は第１図のスカラ型ロボットの機構図、第３
＠は第２図のロボットのパラメータの説明図、第４図は
第１図の機構誤差を求める方法のフロー図、第５図は第
４図の機構誤差の測定点を求める方法のフロー図、第６
図は第４図の経由点の説明図、第７図は第４図の軸対称
点の説明図、第８図は第４図の軸対称点の他の説明図、
第９図（ａ）、 （ｂ）は第４図の円弧の中心を求める
方法のフロー図と説明図、第１０図は第１図の指令位置
と補正後の目標位置との関係の説明図、第１１図は第１
図の補正後の目標位置を求める方法のフロー図、第１２
図は第１図の補正後の目標位置を求める方法の他のフロ
ー図である。 １・・・ティーチングボックスへの指令（表示データ等
）、２・・・ティーチングボックスへの指令（移動量・
方向等）、ａ、４・・・ティーチングデータ、５・・・
サーボ指令値、６・・・アクチュエータへの指令値、７
・・・アクチュエータのフィードバック値、８・・・ア
クチュエータの現在位置（エンコーダからのパルス列）
、９・・・ティーチングボックス、１０・・・メモリ（
記憶装置）、１１・・・演算装置、１２・・・サーボ系
。 １３・・・アクチュエータ、１４・・・スカラ型ロボッ
ト。 １４１・・・第１軸、１４２・・・第１アーム、１４３
・・・第２アーム、１４４・・・上下軸、１４５・・・
手先軸、１４６・・・測定紙、１４７・・・据付板、θ
１・・・第１角、０．・・・第２角、０□・・・第１ア
ーム長、Ｑ！・・・第２アーム長−ＸｅＶ・・・ロボッ
ト座標系、（ｘｔ ｙ）・・・手先位置、α・・・手先
位置のＸ軸となす角、０・・・ロボット座標系の原点、
γ・・・手先位置までの距離。
方法の一実施例を示すロボットシステムの制御ブロック
図、第２図は第１図のスカラ型ロボットの機構図、第３
＠は第２図のロボットのパラメータの説明図、第４図は
第１図の機構誤差を求める方法のフロー図、第５図は第
４図の機構誤差の測定点を求める方法のフロー図、第６
図は第４図の経由点の説明図、第７図は第４図の軸対称
点の説明図、第８図は第４図の軸対称点の他の説明図、
第９図（ａ）、 （ｂ）は第４図の円弧の中心を求める
方法のフロー図と説明図、第１０図は第１図の指令位置
と補正後の目標位置との関係の説明図、第１１図は第１
図の補正後の目標位置を求める方法のフロー図、第１２
図は第１図の補正後の目標位置を求める方法の他のフロ
ー図である。 １・・・ティーチングボックスへの指令（表示データ等
）、２・・・ティーチングボックスへの指令（移動量・
方向等）、ａ、４・・・ティーチングデータ、５・・・
サーボ指令値、６・・・アクチュエータへの指令値、７
・・・アクチュエータのフィードバック値、８・・・ア
クチュエータの現在位置（エンコーダからのパルス列）
、９・・・ティーチングボックス、１０・・・メモリ（
記憶装置）、１１・・・演算装置、１２・・・サーボ系
。 １３・・・アクチュエータ、１４・・・スカラ型ロボッ
ト。 １４１・・・第１軸、１４２・・・第１アーム、１４３
・・・第２アーム、１４４・・・上下軸、１４５・・・
手先軸、１４６・・・測定紙、１４７・・・据付板、θ
１・・・第１角、０．・・・第２角、０□・・・第１ア
ーム長、Ｑ！・・・第２アーム長−ＸｅＶ・・・ロボッ
ト座標系、（ｘｔ ｙ）・・・手先位置、α・・・手先
位置のＸ軸となす角、０・・・ロボット座標系の原点、
γ・・・手先位置までの距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、水平面内２自由度を有するスカラ型ロボットの第１
軸のみ動作させて、ロボット座標系の原点を求め、さら
にそのｙ軸と対称な２点からｙ軸を求め、その座標系で
別の２点を測定することにより、ロボットの腕長と腕の
取り付け角誤差を求め、その誤差を補正することにより
、数値指令位置へ正確に位置決めすることを特徴とする
スカラ型ロボットの機構誤差補正方法。 ２、測定点への位置決めのさいに経由点を定め、測定点
へは動力伝達系が同一方向に回転するようにして、バッ
クラッシュの影響を取り除くようにしたことを特徴とす
る請求項１記載のスカラ型ロボットの機構誤差補正方法
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271873A JP2651251B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | スカラ型ロボットの機構誤差補正方法 |
| US07/599,020 US5162713A (en) | 1989-10-20 | 1990-10-17 | Structural error correction method for SCARA robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271873A JP2651251B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | スカラ型ロボットの機構誤差補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03136780A true JPH03136780A (ja) | 1991-06-11 |
| JP2651251B2 JP2651251B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=17506091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271873A Expired - Lifetime JP2651251B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | スカラ型ロボットの機構誤差補正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162713A (ja) |
| JP (1) | JP2651251B2 (ja) |
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| JP2019177451A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日本電産株式会社 | ６軸ロボットの姿勢調整方法 |
| WO2022137917A1 (ja) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 川崎重工業株式会社 | 基板搬送ロボットの制御装置及び関節モータの制御方法 |
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1989
- 1989-10-20 JP JP1271873A patent/JP2651251B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1990
- 1990-10-17 US US07/599,020 patent/US5162713A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5162713A (en) | 1992-11-10 |
| JP2651251B2 (ja) | 1997-09-10 |
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