JPH04169909A - ロボットの姿勢修正方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオフラインでのティーチングに使用されるロボ
ットの姿勢修正方式に関し、特にロボットに特異点をと
らせないようにしたロボットの姿勢修正方式に関する。

〔従来の技術〕

近年、ロボットのティーチングにオフラインプログラミ
ング方式が導入されるようになってきた。

このオフラインプログラミング方式において、教示点は
、主に直交座標系で作成され、その直交座標系における
教示点の位置及び姿勢のデータに基づいて、ロボットの
各軸の値が決まり、その各軸の値に応じてロボットの姿
勢も決まる。

ロボットは、その姿勢によっては特異点をとることもあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ロボットは、特異点にあると無駄な動作を行っ
てしまう。

例えば、ロボットのβ軸の０度付近に特異点があり、ロ
ボットがβ軸０度付近の値をとると、Ｔ軸が微小角度回
ればいいところを、３６０度回転してしまう。すなわち
、ロボットの手首がひつくりかえってしまう。

ロボットがこのような動作を、例えばアーク溶接やスポ
ット溶接の作業中に行うと、ケーブルがロボットに巻き
ついたり、作業のサイクルタイムが必要以上に長くなっ
たりする。このため、ロボットの作業効率が著しく低下
してしまう。

従来の教示作業では、このような問題点が生じるた約、
その教示作業の信頼性が低かった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ロ
ボットに特異点での無駄な動作を行わせないようにした
ロボットの姿勢修正方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、オフラインでの
ロボットの姿勢修正方式において、教示点の位置及び姿
勢のデータから前記ロボットの各軸の値を求め、前記各
軸の値に基づいて、前記ロボットが特異点近傍にあるか
否かの特異点判別を行い、前記ロボットが前記特異点近
傍にあるとき、前記教示点を前記教示点のアプローチ方
向回りに所定角回転させ、前記所定角回転させた教示点
の位置及び姿勢のデータから前記ロボットの各軸の値を
再度求約、前記再度求約られた各軸の値に基づいて前記
ロボットの姿勢を修正することを特徴とするロボットの
姿勢修正方式が、提供される。

〔作用〕

ロボットの各軸の値を教示点の位置及び姿勢のデータか
ら求める。その各軸の値に基づいて、ロボットが特異点
近傍にあるか否かを判別する。ロボットが特異点近傍に
あるとき、教示点を教示点のアプローチ方向回りに所定
角回転させる。その所定角回転させた教示点の位置及び
姿勢のデータからロボットの各軸の値を再度末的る。そ
の再度束められた各軸の値に基づいてロボットの姿勢を
修正する。すなわち、教示点の姿勢を変更させて、ロボ
ットが特異点近傍をとらないようにする。このため、ロ
ボットは決して特異点をとらず、特異点での無駄な動作
も行わない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のロボットの姿勢修正方式を説明するた
めの図である。図は、ＣＲＴの一画面を示す。

右側の画面１には入力手順が示される。先ず、カーソル
が画面１の第１行目１０に位置する。このとき、キーボ
ードを用いてロボット名を指定する。これによって、対
象とするロボット及びツールが選択される。

次に、カーソルが第２行目１１に移動する。このとき、
チエインＣの名称をキーボードを用いて指定する。チエ
インＣは、次式（１）のように、作業点（教示点）Ｗｌ
、Ｗ２、Ｗ３のつながりを表す。

チエインＣ＝（Ｗｌ→Ｗ２→Ｗ３）　　　（１）ところ
で、作業点Ｗ（Ｗｌ、Ｗ２、Ｗ３）は、位置及び姿勢の
データから成る。

ここで、作業点Ｗの基準座標に対する各ベクトルを次の
ように定義する。

ノーマルベクトルＮ　　　＝　（ＮｘＳＮｙ、Ｎｚ）オ
リエントベクトルＯ＝（○ｘ、Ｏｙ、Ｏｚ）アプローチ
ベクトルＡ　　＝　（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）ロケーション
ベクトルＬ＝　（Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚ）このとき、作業点
Ｗの位置及び姿勢のデータは次式（２）の行列式Ｗで表
される。

チエインＣ（＝　（Ｗｌ−Ｗ２−Ｗ３））は、この行列
式Ｗで表される各作業点のデータと、各作業点の順序か
ら構成されている。

チエインＣの指定が終了すると、カーソルは第３行目１
２に移動する。このとき、キーボードの実行キーを押す
。

実行キーが押されると、チエインＣの情報に基づいて、
先ず、最初の作業点Ｗ１の位置及び姿勢データを得る。

次に、その位置及び姿勢データから、運動学プログラム
に基づいて、ロボット２の各軸（例えばα、β、Ｔ１θ
、ＷＳＵの６軸）の値を求狛る。

この場合、ロボット２は、作業点Ｗ１の位置において、
作業点Ｗ１のＺ方向（アプローチ方向）がロボット２の
トーチ３のＺ方向になるような姿勢をとる。なお、作業
点Ｗ１のＺ方向はワーク４の面に垂直な方向である。

このようにして、ロボット２の姿勢が決まるが、そのロ
ボット２が特異点近傍にあるか否かの特異点判別を行う
。

ここで、特異点は、例えばβ軸の０度近傍である。この
特異点では、Ｔ軸が微小角度回ればいいところを、３６
０度回転してしまうという問題点がある。

ロボット２が特異点近傍にあるときは、特異点を外すよ
うに、作業点Ｗ１の座標軸をＺ軸回りに所定角α度回転
させる。その所定角α度回転させたときの作業点Ｗ１の
位置及び姿勢のデータが求められる。そのデータから、
ロボット２の各軸の値を再度求める。その各軸の値に基
づいて、ロボット２の姿勢を修正する。

なお、トーチ３は、Ｚ方向（アプローチ方向）は決まっ
ているが、残り一軸の回転は決まっておらず、回転角度
を任意にとることができる。

さらに、姿勢を修正されたロボット２が周辺装置と干渉
するか否かを判別する。干渉しないときは、所定角α度
回転させた作業点を新作業点とし、次の作業点Ｗ２に移
り、同様に特異点判別を行う。

干渉するときは、干渉しなくなるまで作業点の所定角α
度回転によるロボット２の姿勢修正を繰り返し行う。こ
の繰り返しは、作業点が２軸回りに３６０度回転するま
で行われる。３６０度回転しても干渉しない姿勢が見つ
からないときは、エラーとして、次の作業点Ｗ２に移る
。

第２図は本発明を実行するた杓のフローチャートである
。図において、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。

〔Ｓ１〕チエインＣ及びロボット２の名称を指定する。

〔Ｓ２〕チエインＣの情報に基づいて、作業点Ｗｎの位
置及び姿勢データを得る。

〔Ｓ３〕作業点Ｗｎの位置及び姿勢データからロボット
２の各軸の値を求める。

〔Ｓ４〕ロボツト２が特異点近傍にあるか否かを判別す
る。特異点近傍になければＳ５に、あればＳ７に進む。

〔Ｓ５〕作業点Ｗｎを次の作業点Ｗｎ＋１に移す。

〔Ｓ６〕チエインＣの全作業点で特異点判別を実行した
か否かを判別する。実行したならば、そのままプログラ
ムを終了する。そうでなければ、Ｓ２に戻る。

〔Ｓ７〕作業点Ｗｎの座標軸を、Ｚ軸回りに所定角α度
回転させる。

〔Ｓ８〕作業点Ｗｎの座標軸がＺ軸回りに３６０度以上
回転したか否かを判別する。回転したならばＳ５に、回
転していないならばＳ９に進む。

〔Ｓ９〕所定角α度回転させた作業点Ｗｎにおいてロボ
ット２が周辺装置と干渉しているか否かを判別する。干
渉していればＳ７に戻り、干渉していなければＳ５に進
む。

以上述べたように、ロボット２が特異点近傍にあるとき
は、作業点Ｗを２軸（アプローチ方向）回りに回転させ
て作業点Ｗの姿勢を変更させ、それに応じてロボット２
の姿勢も修正するようにした。このため、ロボット２は
決して特異点をとらず、特異点での無駄な動作も行わな
い。したがって、オフラインでの教示作業がより高い信
頼性で行われる。

さらに、姿勢修正後のロボット２が周辺装置と干渉しな
いときの作業点Ｗを新作業点とした。したがって、ロボ
ット２は姿勢を修正しても、周辺装置と干渉せず、この
点でも教示作業の信頼性がより高くなる。

第３図は本発明が適用されるオフラインプログラミング
システムの概略の構成を示す図である。

ロボット制御装置２０はマイクロプロセッサ構成で、ア
ーク溶接ロボット２に内蔵されたサーボモータを駆動し
てロボット２を制御する。

オフラインプログラム装置４０はワークステーションが
使用され、ロボット２の動作プログラムをオフラインで
作成することができる。このために、オフラインプログ
ラム装置４０には、ロボット２の座標系がロボット制御
装置２０からダウンロードされている。さらに、ロボッ
ト２のツール（トーチ）３の先端点の正確な情報が必要
であり、ツール３の先端点の座標もオフラインプログラ
ム装置４０にダウンロードされている。

ワーク４の作業点ＷＬ　Ｗ２、Ｗ３は、チエインＣを構
成している。ロボット２はチエインＣの情報に基づいて
、Ｗｌ−Ｗ２−Ｗ３の順に特異点判別を行う。

第４図は本発明を実行するオフラインプログラミング装
置の概略の構成を示す図である。

プロセッサ５１は、ＲＯＭ５２に格納された本発明のロ
ボットの姿勢修正方式のプログラム等に従って、装置全
体の動作を制御する。ＲＯＭ５２はＥＰＲＯＭまたはＥ
ＥＰＲＯＭで構成される。

ＲＡＭ５３はＤＲＡＭ等で構成され、ワーク４のチエイ
ンＣに関するデータを含む各種データや演算処理のため
のデータを一時的に格納する。

浮動小数点演算用プロセッサ５４は、座標変換等のため
の種々の計算を行う。

グラフィック制御回路５５はディジタル信号を表示用の
信号に変換し、ＣＲＴ５６に与える。

ハードディスク５８は、各種のデータを格納するために
１４０Ｍバイト以上の記憶容量を有し、ハードディスク
コントローラ５７によって制御される。

入出力ボート５９は各種のデータの入出力を行うもので
あり、キーボード６０及びマウス６１が接続されている
。これらの構成要素はバス５０によって互いに結合され
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、ロボットが特異点近傍
にあるときは、作業点をアプローチ方向回りに回転させ
、それに応じてロボットの姿勢も修正するようにした。

このため、ロボットは決して特異点をとらず、特異点で
の無駄な動作も行わない。したがって、オフラインでの
教示作業がより高い信頼性で行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットの姿勢修正方式を説明するた
めの図、 第２図は本発明を実行するためのフローチャート、 第３図は本発明が適用されるオフライングログラミング
システムの概略の構成を示す図、第４図は本発明を実行
するオフラインプログラミング装置の概略の構成を示す
図である。 ２　　・・−−一　ロボット ３　　゛　　　　トーチ ４−−−　　ワーク ２０　　　　　ロボット制御装置 ４０　　゛　　　オフラインプログラム装置Ｗ１、Ｗ２
、Ｗ３ 作業点（教示点） Ｃチエイン 特許出願人　　　ファナック株式会社 代理人　　　　　弁理士　　服部毅巖

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）オフラインでのロボットの姿勢修正方式において
   、 教示点の位置及び姿勢のデータから前記ロボットの各軸
   の値を求め、 前記各軸の値に基づいて、前記ロボットが特異点近傍に
   あるか否かの特異点判別を行い、前記ロボットが前記特
   異点近傍にあるとき、前記教示点を前記教示点のアプロ
   ーチ方向回りに所定角回転させ、 前記所定角回転させた教示点の位置及び姿勢のデータか
   ら前記ロボットの各軸の値を再度求め、前記再度求めら
   れた各軸の値に基づいて前記ロボットの姿勢を修正する
   ことを特徴とするロボットの姿勢修正方式。
2. （２）前記姿勢を修正されたロボットが前記ロボットの
   周辺装置と干渉するか否かを判別し、干渉しないときに
   、前記所定角回転させた教示点を新教示点とすることを
   特徴とする請求項１記載のロボットの姿勢修正方式。
3. （３）前記姿勢を修正されたロボットが前記ロボットの
   周辺装置と干渉するか否かを判別し、干渉するときは、
   干渉しなくなるまで前記教示点の所定角回転による前記
   ロボットの姿勢修正を繰り返し行うことを特徴とする請
   求項１記載のロボットの姿勢修正方式。
4. （４）前記ロボットの姿勢修正は、前記教示点がアプロ
   ーチ方向回りに３６０度回転するまで行われることを特
   徴とする請求項３記載のロボットの姿勢修正方式。
5. （５）前記特異点判別は、前記教示点の集合体である教
   示点群の各教示点に対して、所定順序に従って行われる
   ことを特徴とする請求項１記載のロボットの姿勢修正方
   式。
6. （６）前記特異点は前記ロボットのβ軸の０度近傍であ
   ることを特徴とする請求項１記載のロボットの姿勢修正
   方式。