JPH04123403U - ロボツト制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット本体を外部軸に沿って移動させると
同時に前記ロボット本体を協調制御するロボット制御装
置において、煩雑な補正演算が不要で正確な作業を行う
ことを目的とする。 【構成】 移動軸の任意の点を原点とする絶対座標系を
静止ロボット座標系として設け、この静止ロボット座標
系とロボット本体上のロボット座標系との間で座標変換
を行わせることにより、補正演算を不要とする。これに
より、ロボット本体の作業範囲を移動軸に沿って拡大す
ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、外部軸を含めた座標変換機能を有するロボット制御装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のロボット制御装置としては、例えば、複数の関節軸を有するロボット本 体を移動軸に吊り下げて移動させた後、このロボット本体により静止したワーク に対して所定の作業を実行させるものが知られている（図１参照）。 このようなロボット制御装置では、ワーク上に任意の直交座標軸であるワーク 座標系を設定し、ロボット本体の手先部の位置姿勢を、ワーク座標系における位 置姿勢として教示している。 そして、再生する場合には、図３に示すように、先ず、ロボット本体上に設定 されたロボット座標系へ、ワーク座標系における教示位置を、座標変換する。 その後、座標変換されたロボット座標系における位置姿勢を、ロボット本体の 各関節軸の関節角に変換して、ロボット本体の各関節軸を制御している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ロボット本体の動作範囲に比較してワークが大きい場合には、ロボット制御装 置により、ロボット本体を移動軸に沿って移動させながら、同時にロボット本体 の多数の関節軸を制御して、ワークに対して作業を行う必要がある。 しかし、ロボット座標系は、ロボット本体の移動に伴い、移動するのに対して 、ワーク座標系は静止したままである。 従って、移動するロボット座標系から見ると、ワークは見掛け上位置がずれて しまうことになる。

【０００４】 このような場合に、ワークに対してロボット本体より正確な作業を実施するた めには、見掛け上のワークの位置ずれを補正等する必要がある。 この為、ロボット動作を記述するプログラムの中で座標の補正計算を教示位置 毎に行う必要があったが、この作業は非常に煩雑であった。 このように、移動軸に沿って移動するロボット座標系は相対座標系である為、 走行軸に沿ってロボット本体を移動させながら、静止したワークに対して作業す る場合には、煩雑な補正演算が必要となる問題点があった。尚、ロボット制御に おいて、走行軸のように、ロボットの関節軸以外の軸を外部軸と呼ぶ。 本考案は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、ロボット本体、外部軸 とを同時に協調制御する場合に、煩雑な補正演算が不要で正確な作業が行えるロ ボット制御装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

斯かる目的を達成する考案の構成はロボット本体を外部軸に沿って移動させる と同時に前記ロボット本体を制御してワークに対し所定の作業を行わせるロボッ ト制御装置において、前記外部軸の任意の位置を原点とする静止ロボット座標系 を絶対座標系として設定し、前記ロボット本体上のワーク座標系の静止ロボット 座標系における移動ベクトルを求め、該移動ベクトルを前記ワークに対する絶対 座標系として設定される静止ワーク座標系における移動ベクトルに座標変換し、 静止ワーク座標系において予め教示された前記ロボット本体の位置姿勢から、静 止ワーク座標系における移動ベクトルを差し引いたものにより前記ロボット本体 を制御することを特徴とする。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。 図１に本考案の一実施例を示す。同図に示すロボット制御装置は、ロボット本 体１を外部軸２に沿って移動させると同時に前記ロボット本体１を制御してワー ク３に対し所定の作業を行わせるものである。ロボット本体１は、多数の関節軸 θ₁ ，θ₂ ，θ₃ ，θ₄ ，θ₅ ，θ₆ を有し、三次元空間内で任意の動作が可能 である。走行軸２は、ロボット本体１を吊り下げて、位置Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，… Ｓ_n の順に移動させるものである。

【０００７】 本実施例のロボット制御装置は、移動軸２を含めた座標変換機能を有しており 、次に示す手順に従って、ロボット本体１及び移動軸２を協調制御する。 先ず、ロボット本体１の移動軸２上の移動前の位置Ｓ₁ を原点として静止ロボ ット座標系を設定する。「静止ロボット座標系」は、移動軸２上の位置Ｓ₁ を原 点とする絶対座標系であり、ロボット本体１が移動しても、移動することはない 。 次に、静止ロボット座標系からのワーク３に対する位置姿勢で静止ワーク座標 系を設定する。「静止ワーク座標系」は、静止ロボット座標系から設定される絶 対座標系であり、ロボット本体１が移動軸２に沿って移動しても、移動すること はない。

【０００８】 一方、ロボット本体１上には、ロボット座標系が設定されている。「ロボット 座標系」は、ロボット本体１上に設定される相対座標系であり、ロボット本体１ の移動に伴い、同様に移動する。従って、移動軸２の移動方向単位ベクトルをＶ とすると、ロボット座標系の移動ベクトルはＶ（Ｓ_n −Ｓ₁ ）と表現される。 ここで、移動ベクトルＶ（Ｓ_n −Ｓ₁ ）は、静止ロボット座標系における原点 Ｓ₁ を始点とするベクトルである。 教示の際には、静止ワーク座標系におけるロボット手先部の位置姿勢Ｐ_n と、 移動軸２上でのワーク座標の移動位置Ｓ_n を対にして、（Ｐ_n ，Ｓ_n ）として教 示する。教示点が複数ある時は、複数の教示点Ｐ₁ ，Ｐ₂ …Ｐ_n について同様に 行う。

【０００９】 再生時には、図２に示すように、先ず、静止ロボット座標系における移動ベク トルＶ（Ｓ_n −Ｓ₁ ）を、静止ワーク座標系での移動ベクトル ^WＶに座標変換す る。 ^WＴ・ ^WＶ＝Ｖ（Ｓ_n −Ｓ₁ ） ^WＶ＝ ^WＴ^-1・Ｖ（Ｓ_n −Ｓ₁ ） 但し、 ^WＴ：静止ワーク座標系から静止ロボット座標系への変換行列 次に、静止ワーク座標系におけるワーク座標の移動位置Ｓ_n から、ロボット手 先部の位置までのベクトル ^WＰ_R を求める。これは、静止ワーク座標系における ロボット手先部の位置姿勢Ｐ_n から、静止ワーク座標系での移動ベクトル ^WＶを 減算することで求められる。 ^WＰ_R ＝Ｐ_n − ^WＶ ^WＰ_R ＝Ｐ_n − ^WＴ^-1・Ｖ（Ｓ_n −Ｓ₁ ）

【００１０】 その後、上記のようにして求めたベクトル ^WＰ_R を、静止ロボット座標系にお ける手先位置 ^SＰ_R へ変換する。 ^SＰ_R ＝ ^WＴ・ ^WＰ_R ^SＰ_R ＝ ^WＴ・｛Ｐ_n − ^WＴ^-1・Ｖ（Ｓ_n −Ｓ₁ ）｝ ＝ ^WＴ・Ｐ_n −Ｖ（Ｓ_n −Ｓ₁ ） このようにして求めたベクトル ^SＰ_R は、静止ロボット座標系において、ロボ ット手先部の位置姿勢を示すものであり、静止ロボット座標系は絶対座標である 空間に固定されているので、ロボット本体１が移動しても、上記ベクトル ^SＰ_R の示す位置と、ワークの目標位置とがずれることはない。 更に、このようにして求めた静止ロボット座標系におけるベクトル ^SＰ_R を、 ロボット座標系の値 ^WＰ_n へ変換し、更に、ロボット座標系の値 ^WＰ_n をロボッ ト本体１の各関節軸の関節角に変換して、これを各関節軸へ目標値として与える 一方、移動軸２には移動位置Ｓ_n を目標値として与える。 これにより、ロボット本体１と移動軸２を協調制御して、ワークに対して正確 な作業を行える。

【００１１】 このように、本実施例では、静止ロボット座標系、静止ワーク座標系を設定して 、それらの間で座標変換するので、移動軸２に沿ってロボット本体１を移動させ て教示した場合にも、静止ワーク座標系における上記ベクトル ^SＰ_R の示す位置 と、ワークの目標位置とがずれることはない。この為、次の効果を奏する。 ワークが大きく、ロボット本体１のみでは、動作範囲が小さい場合に、移動軸 ２を移動させることにより、教示、再生が可能となる。、ワークの位置ずれに対 し、位置ずれ分のワーク座標系を補正すれば、教示位置が再生できるので、ロボ ットの応用範囲が広がる。 また、ロボット動作プログラム内で教示位置の変換を必要とせずに、ワーク位 置ずれ補正ができるので、教示時間が短くなる。

【００１２】

【考案の効果】

以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本考案は、静止ロボット座 標系、静止ワーク座標系を設けて、それらの間で座標変換するようにしたので、 ロボット本体、外部軸とを同時に協調制御する場合に、煩雑な補正演算が不要で 正確な作業が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るロボット制御装置の概
念図である。

【図２】本考案の一実施例によるロボット本体、移動軸
との協調制御を示すフローチャートである。

【図３】従来のロボット制御装置による制御を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ ロボット本体 ２ 移動軸 ３ ワーク θ₁ ，θ₂ ，θ₃ ，θ₄ ，θ₅，θ₆ 関節軸 Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，…Ｓ_n ロボット本体の移動位置 Ｐ₁ ，Ｐ₂ …Ｐ_n 教示点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｑ 9179−3Ｈ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体を外部軸に沿って移動させ
   ると同時に前記ロボット本体を制御してワークに対し所
   定の作業を行わせるロボット制御装置において、前記外
   部軸の任意の位置を原点とする静止ロボット座標系を絶
   対座標系として設定し、前記ロボット本体上のワーク座
   標系の静止ロボット座標系における移動ベクトルを求
   め、該移動ベクトルを前記ワークに対する絶対座標系と
   して設定される静止ワーク座標系における移動ベクトル
   に座標変換し、静止ワーク座標系において予め教示され
   た前記ロボット本体の位置姿勢から、静止ワーク座標系
   における移動ベクトルを差し引いたものにより前記ロボ
   ット本体及び前記外部軸を制御することを特徴とするロ
   ボット制御装置。