JPH0411339B2 - - Google Patents
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- JPH0411339B2 JPH0411339B2 JP4377882A JP4377882A JPH0411339B2 JP H0411339 B2 JPH0411339 B2 JP H0411339B2 JP 4377882 A JP4377882 A JP 4377882A JP 4377882 A JP4377882 A JP 4377882A JP H0411339 B2 JPH0411339 B2 JP H0411339B2
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- JP
- Japan
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- robot arm
- joint
- rotation angle
- displacement
- robot
- Prior art date
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000036544 posture Effects 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の技術分野
本発明のロボツトアームの内部座標系を決定す
る際に必要な関節角度の原点を決定するロボツト
アーム座標決定法に関するものである。
る際に必要な関節角度の原点を決定するロボツト
アーム座標決定法に関するものである。
(B) 技術の背景
近年，ロボツトはその制御機能である情報処理
機器の急速な高速，高演算能力化をにより、その
応用範囲が大幅に広がり、各種分野に用いられる
ようになつている。
機器の急速な高速，高演算能力化をにより、その
応用範囲が大幅に広がり、各種分野に用いられる
ようになつている。
！！特に、精密部品の組立に頻繁に用いられる
ようになつてきており、その位置精度は極めて正
確なものが要求されている。
ようになつてきており、その位置精度は極めて正
確なものが要求されている。
(C) 従来技術と問題点
現在の産業用ロボツトにあつては、その動作指
定は、人間がロボツトを操縦するいわゆる教示デ
ータで行なわれ、その教示モードに基づいて動作
しており、絶対座標系での正確な移動機能（絶対
精度）は求められていない。
定は、人間がロボツトを操縦するいわゆる教示デ
ータで行なわれ、その教示モードに基づいて動作
しており、絶対座標系での正確な移動機能（絶対
精度）は求められていない。
けれども、次世代のロボツトの動作指定は、ロ
ボツト言語、あるいは、CAD（Conputer Aided
Design）出力に対応して、行なおうとしている。
ボツト言語、あるいは、CAD（Conputer Aided
Design）出力に対応して、行なおうとしている。
しかしながら、現在の産業用ロボツトは、組
立，加工に伴う関節原点及びアーム長に偏差を有
している。
立，加工に伴う関節原点及びアーム長に偏差を有
している。
つまり、多関節ロボツトを制御する場合、各関
節におけるアームの取付け誤差により、各関節の
動作精度が高くても、実際のハンドの位置、姿勢
と各関節のエンコーダの出力から計算される位
置、姿勢との間には、かなりの偏差がある。
節におけるアームの取付け誤差により、各関節の
動作精度が高くても、実際のハンドの位置、姿勢
と各関節のエンコーダの出力から計算される位
置、姿勢との間には、かなりの偏差がある。
特に関節原点は１〔゜〕の取付け誤差であつて
も、30〔cm〕の作業距離で約５〔mm〕と非常に大き
い絶対誤差として表われる。
も、30〔cm〕の作業距離で約５〔mm〕と非常に大き
い絶対誤差として表われる。
この欠点を除去する方法として各関節部の取付
け誤差を取付け時に調整することも考えられる
が、コストの面から考えると不利である。
け誤差を取付け時に調整することも考えられる
が、コストの面から考えると不利である。
また、別の方法として、ロボツトアームの組立
完了時に偏差を逆算し、補正を行なつている。
完了時に偏差を逆算し、補正を行なつている。
この補正を行なう方法として、２関節のロボツ
トアームについては、昭和56年度精機学会秋期大
会講演論文集61頁にて有効な手法が報告されてい
るが、３関節以上への拡張性に問題点があり、多
関節のロボツトアームについては、有効な手法が
なかつた。
トアームについては、昭和56年度精機学会秋期大
会講演論文集61頁にて有効な手法が報告されてい
るが、３関節以上への拡張性に問題点があり、多
関節のロボツトアームについては、有効な手法が
なかつた。
(D) 発明の目的
本発明の目的は、前述の欠点に鑑みなされたも
のであつて、多関節のロボツトアームの場合であ
つても、安価で簡単な装置により各関節における
アームの取付け誤差による偏差を除去し、各関節
部の関節原点を容易に知ることができるロボツト
アーム座標決定法を提供しようというものであ
る。
のであつて、多関節のロボツトアームの場合であ
つても、安価で簡単な装置により各関節における
アームの取付け誤差による偏差を除去し、各関節
部の関節原点を容易に知ることができるロボツト
アーム座標決定法を提供しようというものであ
る。
(E) 発明の構成
ロボツトアームを指令値に基づいて正確に動作
させるためのロボツト座標決定法であつて、 予め、複数個の関節部を有するロボツトアーム
の先端を一点に位置付けした状態で該ロボツトア
ームを複数個の姿勢を成すように位置付けし、各
姿勢形成時の該ロボツトアームの各関節部の回転
角度を該各関節部に設けた回角度検出手段により
検出し、検出された各関節毎の複数の検出角から
初期の各回転角度検出手段の計測原点との原点誤
差を求め、各原点誤差に基いて該ロボツトアーム
の各関節の前記計測原点を決定することを特徴と
するロボツトアーム座標決定を提供することによ
り達成される。
させるためのロボツト座標決定法であつて、 予め、複数個の関節部を有するロボツトアーム
の先端を一点に位置付けした状態で該ロボツトア
ームを複数個の姿勢を成すように位置付けし、各
姿勢形成時の該ロボツトアームの各関節部の回転
角度を該各関節部に設けた回角度検出手段により
検出し、検出された各関節毎の複数の検出角から
初期の各回転角度検出手段の計測原点との原点誤
差を求め、各原点誤差に基いて該ロボツトアーム
の各関節の前記計測原点を決定することを特徴と
するロボツトアーム座標決定を提供することによ
り達成される。
(F) 発明の実施例
以下本発明にかかるロボツトアーム座標決定法
の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図は、本実施例にかかるロボツトアーム座標決
定法を説明するための概略図である。
定法を説明するための概略図である。
図において、１は複数個の関節を有するロボツ
トアーム、２−１はステツプ１の先端位置のＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出するための変位計，２
−２は変位を検出するための変位検出棒、３は変
位計２−１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位量を検出可
能な変位位量検出部、４はロボツトアーム１を駆
動制御するための指示値を出力するロボツトアー
ム制御部、５はロボツトアーム１の各関節部に設
けられた図示しないロータリエンコーダからの検
出値により回転角を検出する回転角検出部、６は
回転角検出部５が検出したロボツトアーム１の各
関節部の回転角度を記憶する記憶部、７はロボツ
トアーム１の各関節部の回転角度を基に、各関節
部の関節原点を決定するロボツト座標決定部であ
る。
トアーム、２−１はステツプ１の先端位置のＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出するための変位計，２
−２は変位を検出するための変位検出棒、３は変
位計２−１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位量を検出可
能な変位位量検出部、４はロボツトアーム１を駆
動制御するための指示値を出力するロボツトアー
ム制御部、５はロボツトアーム１の各関節部に設
けられた図示しないロータリエンコーダからの検
出値により回転角を検出する回転角検出部、６は
回転角検出部５が検出したロボツトアーム１の各
関節部の回転角度を記憶する記憶部、７はロボツ
トアーム１の各関節部の回転角度を基に、各関節
部の関節原点を決定するロボツト座標決定部であ
る。
ここで、本実施例にかかるロボツトアーム１の
座標決定法について説明する。
座標決定法について説明する。
各関節部の偏差の決定法を以下に述べる。
まず、組立完了後のロボツトアーム１の真の関
節角のベクトル表示を(2)式の関数とすると、任意
の関節数、構成に対して、ロボツトアーム１の先
端位置は座標変換行列を用いて容易に(1)式の関数
で表わすことができる。
節角のベクトル表示を(2)式の関数とすると、任意
の関節数、構成に対して、ロボツトアーム１の先
端位置は座標変換行列を用いて容易に(1)式の関数
で表わすことができる。
〓＝〓（〓p） (1)
〓p＝（θpl……θpo） (2)
しかしながら、ロボツトアーム１の各関節部の
関節角〓pには偏差が含まれている。
関節角〓pには偏差が含まれている。
未知である偏差量Δ〓と関節部に設けられる図
示しないロータリエンコーダで測定される関節角
との間には、次の関係がある。
示しないロータリエンコーダで測定される関節角
との間には、次の関係がある。
〓p＝〓＋Δ〓 (3)
(3)式を(1)式に代入して、１次のテーラー展開で
近似すると、 〓＝〓（〓）＋〔J〓（〓）〕Δ〓 (4) 〔J〓（〓）〕＝〓〓（〓）／〓〓 (5) となる。〔J〓〕は(5)式で決定されるJacobian行列
であり、関数形は既知である。
近似すると、 〓＝〓（〓）＋〔J〓（〓）〕Δ〓 (4) 〔J〓（〓）〕＝〓〓（〓）／〓〓 (5) となる。〔J〓〕は(5)式で決定されるJacobian行列
であり、関数形は既知である。
以上の準備より、(4)式の右辺の第１項及び
Jacobian行列は既知であるため、未知の偏差の
数に見合う複数の〓点、及びそれに対応して測定
される〓より、連立１次方程式を解いて、Δ〓を
決定できる。
Jacobian行列は既知であるため、未知の偏差の
数に見合う複数の〓点、及びそれに対応して測定
される〓より、連立１次方程式を解いて、Δ〓を
決定できる。
１次のテーラー展開近似とした誤差は数値計算
上で補正して精度を向上し、吸収できる。
上で補正して精度を向上し、吸収できる。
ここで、ロボツトアーム１の先端位置〓はロボ
ツト座標での正確な測定は、実際には極めて困難
である。
ツト座標での正確な測定は、実際には極めて困難
である。
つまり、第１図に示すように一定点〓に位置決
めしながら、ロボツトアーム１の姿勢を変化させ
て測定される〓のみを用いて、Δ〓を決定でき
る。
めしながら、ロボツトアーム１の姿勢を変化させ
て測定される〓のみを用いて、Δ〓を決定でき
る。
各姿勢に対する関係(4)式り、(6)式と表わされ
る。
る。
次に〓が等しいことを利用して、偶、奇式の差
をとると、(7)式のように整理される。
をとると、(7)式のように整理される。
〓＝〓（〓2j-1）＋〔J〓（〓2j-1）〕Δ〓
〓＝〓（θ2j）＋〔J〓（〓2j）〕Δ〓 (6)
Δ〓j＝−〔ΔJ〓j〕Δ〓 (7)
Δ〓j＝〓（〓2j-1）−〓（〓2j）
〔ΔJ〓j〕＝〔J〓（〓2j-1）〕−（J〓（〓2i〕 (8)
(7)式において、Δ〓j，〔ΔJ〓j〕は既知であり、
連立１次方程式より〓の値を用いずにΔ〓を決定
できる。
連立１次方程式より〓の値を用いずにΔ〓を決定
できる。
前述したような構成において、その動作につい
て説明する。
て説明する。
まず、ロボツトアーム１は変位計２−１の変位
検出棒２−２をつかむ。
検出棒２−２をつかむ。
このときの各関節部の回転角度が各関節部に設
けられる図示しないロータリエンコーダ及び回転
角検出部５により検出され、記憶部６に記憶させ
る。次にロボツトアーム１が変位計２−１の変位
検出棒２−２をつかんだ点を固定点として、ロボ
ツトアーム１に別姿勢となるうにロボツトアーム
制御部４により図示しない各関節部の駆動手段を
駆動する。
けられる図示しないロータリエンコーダ及び回転
角検出部５により検出され、記憶部６に記憶させ
る。次にロボツトアーム１が変位計２−１の変位
検出棒２−２をつかんだ点を固定点として、ロボ
ツトアーム１に別姿勢となるうにロボツトアーム
制御部４により図示しない各関節部の駆動手段を
駆動する。
このとき、前の姿勢における各関節部の回転角
度の原点が誤差Δ〓を含まない場合は変位検出棒
２−２をつかんだ点は位置ずれを生じず、変位量
検出部３は変位量を検出しない。
度の原点が誤差Δ〓を含まない場合は変位検出棒
２−２をつかんだ点は位置ずれを生じず、変位量
検出部３は変位量を検出しない。
しかしながら、実際には、前の姿勢でのロボツ
トアーム１の各関節部の回転角は、関節原点を示
していない。
トアーム１の各関節部の回転角は、関節原点を示
していない。
このため、変位量検出部３は変位検出棒２−２
の変位を検出する。
の変位を検出する。
ここで、ロボツトアーム制御部４は変位検出棒
２−２の変位が零となるようにロボツトアーム１
の各関節部の図示しい駆動手段を駆動する。
２−２の変位が零となるようにロボツトアーム１
の各関節部の図示しい駆動手段を駆動する。
そして、この変位が零となつたときの各関節部
の回転角をロータリエンコーダ及び回転角検出部
５により検出し、記憶部６に記憶させる。
の回転角をロータリエンコーダ及び回転角検出部
５により検出し、記憶部６に記憶させる。
これを複数回繰り返し、複数回の姿勢に対応す
るロボツトアーム１の各関節部の回転角を記憶部
６に記憶させる。
るロボツトアーム１の各関節部の回転角を記憶部
６に記憶させる。
この記憶部６に記憶させた複数回の姿勢におけ
る各関節部の回転角に基づいてロボツト座標決定
部７により、各関節部の関節原点からの偏差Δ〓
を計算し、この偏差Δ〓をロボツトアーム制御部
４に入力する。
る各関節部の回転角に基づいてロボツト座標決定
部７により、各関節部の関節原点からの偏差Δ〓
を計算し、この偏差Δ〓をロボツトアーム制御部
４に入力する。
偏差Δ〓の入力されたロボツトアーム制御部４
は偏差Δ〓を基にロボツトアームの絶対精度の較
正を行なう。
は偏差Δ〓を基にロボツトアームの絶対精度の較
正を行なう。
以上説明したように本発明によれば、複数の姿
勢におけるロボツトアーム１の各関節部の回転角
度を検出し、前述の方法で計算制御することによ
り、偏差を知ることができるので、ロボツトアー
ム１の関節原点を容易に知ることができ、またロ
ボツトアーム１の絶対精度の較正を極めて簡単に
行なうことができる。
勢におけるロボツトアーム１の各関節部の回転角
度を検出し、前述の方法で計算制御することによ
り、偏差を知ることができるので、ロボツトアー
ム１の関節原点を容易に知ることができ、またロ
ボツトアーム１の絶対精度の較正を極めて簡単に
行なうことができる。
尚、本実施例は関節部の角度の偏差についての
み説明したが本発明はこれに限定されるものでな
く、例えば、アームの腕の長さの誤差についても
同様に知ることができ、ロボツトアーム１の絶対
精度の較正を極めて正確に行なうことができる。
み説明したが本発明はこれに限定されるものでな
く、例えば、アームの腕の長さの誤差についても
同様に知ることができ、ロボツトアーム１の絶対
精度の較正を極めて正確に行なうことができる。
(G) 発明の効果
以上説明したように本発明によれば、ロボツト
アームの各関節部の関節原点を容易に知ることが
でき、ロボツトアームの絶対精度の較正を極めて
容易に行なうことができる。
アームの各関節部の関節原点を容易に知ることが
でき、ロボツトアームの絶対精度の較正を極めて
容易に行なうことができる。
図は本発明にかかるロボツトアーム座標決定法
を説明するための図である。 図において、１はロボツトアーム、２−１は変
位計、２−２は変位検出棒、３は変位量検出部、
４はロボツトアーム制御部、５は回転角検出部、
６は記憶部、７はロボツト座標決定部である。
を説明するための図である。 図において、１はロボツトアーム、２−１は変
位計、２−２は変位検出棒、３は変位量検出部、
４はロボツトアーム制御部、５は回転角検出部、
６は記憶部、７はロボツト座標決定部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロボツトアームを指令値に基づいて正確に動
作させるためのロボツト座標決定法であつて、 予め、複数個の関節部を有するロボツトアーム
の先端を一点に位置付けした状態で該ロボツトア
ームを複数個の姿勢を成すように位置付けし、各
姿勢形成時の該ロボツトアームの各関節部の回転
角度を該各関節部に設けた回転角度検出手段によ
り検出し、検出された各関節毎の複数の検出角か
ら初期の各回転角度検出手段の計測原点との原点
誤差を求め、各原点誤差に基いて該ロボツトアー
ムの各関節の前記計測原点を決定することを特徴
とするロボツトアーム座標決定法。 ２ 前記ロボツトアームの先端を位置付けする１
点にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出可能な変位計
を設け、該変位計が検出するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の
変位が常に零となるよう複数個の姿勢を決定する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロ
ボツトアームの座標決定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377882A JPS58160086A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | ロボツトア−ム座標決定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377882A JPS58160086A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | ロボツトア−ム座標決定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160086A JPS58160086A (ja) | 1983-09-22 |
| JPH0411339B2 true JPH0411339B2 (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=12673208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4377882A Granted JPS58160086A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | ロボツトア−ム座標決定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160086A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5959394A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | 株式会社日立製作所 | ロボツト機構誤差の推定装置 |
| JP2640339B2 (ja) * | 1984-12-03 | 1997-08-13 | 株式会社不二越 | ロボット定数の自動補正方法 |
| JPS6234790A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-14 | 本田技研工業株式会社 | ロボツト教示装置の原点割出し方法 |
| JPH02198783A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-07 | Fanuc Ltd | 産業用ロボットの位置決め補正方式 |
| JP4718915B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-07-06 | 株式会社内藤商会 | 線状固定具及び弾球遊技機 |
| JP5914831B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2016-05-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 多関節ロボットの機構誤差の補正方法 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP4377882A patent/JPS58160086A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58160086A (ja) | 1983-09-22 |
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