JPH0446714B2 - - Google Patents
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- JPH0446714B2 JPH0446714B2 JP60279948A JP27994885A JPH0446714B2 JP H0446714 B2 JPH0446714 B2 JP H0446714B2 JP 60279948 A JP60279948 A JP 60279948A JP 27994885 A JP27994885 A JP 27994885A JP H0446714 B2 JPH0446714 B2 JP H0446714B2
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- Japan
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- axis
- robot
- jig
- plane
- industrial robot
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、産業用ロボツトの機構部を構成する
各操作軸の姿勢角度を現在位置表示に合わせるた
めの調整（キヤリブレーシヨン）を行なう産業用
ロボツトのキヤリブレーシヨン装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is applicable to an industrial robot that performs adjustment (calibration) to match the attitude angle of each operating axis that constitutes the mechanical part of an industrial robot to the current position display. The present invention relates to a calibration device for a robot.
（従来の技術）
作業空間内で産業用ロボツトの絶対位置による
駆動制御を精度良く行なうためには、制御装置で
認識する各操作軸の現在位置と、機構部が構成す
る各操作軸の現在位置とを一致させる必要がある
が、出荷時などに機構部と制御装置とを初めて接
続した場合、あるいは保守時に、各操作軸のモー
タや動力伝達部の部品を交換することにより、両
者の現在位置の対応がずれた場合などには、各軸
を特定の位置において位置調整を行ない、そのと
きの補正量で、全駆動軸について同時にその原点
位置表示の修正をし、かつその補正量を記憶する
ようにしていた。(Prior art) In order to precisely control the drive of an industrial robot using absolute positions in a work space, it is necessary to check the current position of each operating axis recognized by the control device and the current position of each operating axis configured by the mechanism. However, when the mechanism and control device are connected for the first time at the time of shipment, or during maintenance, by replacing the motor and power transmission parts of each operating axis, the current position of both can be confirmed. If the correspondence is out of alignment, adjust the position of each axis at a specific position, correct the origin position display for all drive axes at the same time using the correction amount at that time, and memorize the correction amount. That's what I was doing.
（発明が解決しようとする問題点）
このような従来の調整では、各操作軸毎にカバ
ー等のケーシングを外し、治具を取付けてそのゼ
ロ度位置を調整しており、手動送りで各操作軸を
ゼロ度に合せたうえで操作しなければならず、作
業に手間取るという問題点があつた。そこで、本
願発明者等は特願昭60−116785号（特開昭61−
279478号）の発明において、相互に直行する３平
面を構成する較正治具を、産業用ロボツトの手首
先端部に取付けて、この治具の各平面をロボツト
の固定ベースに設定した基準位置での直行座標と
一致させることで補正量を決定して、基準位置決
め作業を簡単に行なえる基準位置決め装置を出願
している。(Problem to be solved by the invention) In such conventional adjustment, a casing such as a cover is removed for each operating axis, and a jig is attached to adjust the zero degree position. The problem was that the axis had to be adjusted to zero degrees before operation, making the work time-consuming. Therefore, the inventors of the present application have filed Japanese Patent Application No. 60-116785
In the invention of No. 279478), a calibration jig comprising three mutually orthogonal planes is attached to the tip of the wrist of an industrial robot, and each plane of this jig is calibrated at a reference position set on the fixed base of the robot. The application has been filed for a reference positioning device that can easily perform reference positioning work by determining the amount of correction by matching the orthogonal coordinates.
ところが、この場合にあつても、特定のダイア
ルゲージを予め目盛合せをして、ジヨグ送りなど
で残りのダイアルゲージについて操作軸を基準位
置と一致させる操作をしなければならず、基準直
交座標の各座標軸に対する治具の平行度と位置と
を測定するための複数個のダイアルゲージの操作
や、基準位置に一致させるためのジヨグ送りに熟
練を要するという問題点が残つていた。 However, even in this case, it is necessary to adjust the scale of a specific dial gauge in advance, and then use jog feed to align the operating axes of the remaining dial gauges with the reference position. The problem remained that skill was required to operate multiple dial gauges to measure the parallelism and position of the jig with respect to each coordinate axis and to jog the jig to match the reference position.
そこで、本発明は、このような従来技術の持つ
問題点を解消し、容易にキヤリブレーシヨンを行
なえるようにした産業用ロボツトのキヤリブレー
シヨン装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention aims to solve the problems of the prior art and provide a calibration device for an industrial robot that can easily perform calibration.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、産業用ロボツトの各操作軸の操作量
を表示する表示手段と、このロボツトの手首先端
部に取付けられ相互に直行する３平面を構成して
いる治具と、この治具の各平面が前記ロボツトの
固定ベースに設定される直行空間座標系での基準
面とのなす姿勢を検出する検出手段と、この検出
された治具の空間位置を基準位置として前記ロボ
ツトの各操作軸の現在位置を演算する演算手段と
を具備し、前記産業用ロボツトの各操作軸の位置
表示を補正するようにしたことを特徴とする産業
用ロボツトのキヤリブレーシヨン装置を提供でき
る。(Means for Solving the Problems) The present invention comprises a display means for displaying the operation amount of each operation axis of an industrial robot, and three planes attached to the tip of the robot's wrist and extending at right angles to each other. a detection means for detecting the attitude of a jig in which each plane of the jig is formed with a reference plane in an orthogonal spatial coordinate system set on the fixed base of the robot; A caliber brake for an industrial robot, comprising a calculating means for calculating the current position of each operating axis of the robot as a reference position, and correcting the position display of each operating axis of the industrial robot. equipment.
（作用）
本発明装置によれば、ロボツトの手首先端に治
具を取付けて、この治具の姿勢を検出することに
よつて、アームのゼロ度位置における各操作軸の
現在位置が演算されるので、容易にキヤリブレー
シヨンが行なえる。(Operation) According to the device of the present invention, the current position of each operating axis at the zero degree position of the arm is calculated by attaching a jig to the tip of the robot's wrist and detecting the posture of this jig. Therefore, calibration can be easily performed.
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に従つて詳細に
説明する。第２図は、サーボ制御されるロボツト
制御装置の一例を説明するためのブロツク図であ
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram for explaining an example of a servo-controlled robot control device.
このロボツト制御装置は、図示しないプレイバ
ツク式工業用ロボツトの教示、記憶、再生動作を
制御するもので、デイスプレイ装置１００を有し
た教示操作盤１０１により教示モード、リピート
モード等のモードを選択し、制御プログラムを記
憶しているRAM１０２の制御下でハンドを移動
させて教示が行われるとともに、図には示されて
はいないが、サーボモータのシヤフトにはパルス
発生器が取り付けられ、各軸の移動量が処理装置
１０３により演算されて、データメモリ１０６に
記憶されるようになつている。 This robot control device controls the teaching, storing, and reproducing operations of a playback type industrial robot (not shown), and selects modes such as teaching mode, repeat mode, etc. using a teaching operation panel 101 having a display device 100, and controls the robot. Teaching is performed by moving the hand under the control of the RAM 102 that stores programs.Although not shown in the figure, a pulse generator is attached to the shaft of the servo motor to control the amount of movement of each axis. is calculated by the processing device 103 and stored in the data memory 106.
さらに、処理装置１０５はパラメータメモリ、
ロボツト指令データメモリなどを有しており、そ
の他接続される周辺装置、作業装置、センサから
の信号に基づいて所定のパルス分配器１０７にて
各軸のパルス分配演算を行つて、サーボユニツト
を駆動制御するようにしている。 Furthermore, the processing device 105 includes a parameter memory,
It has a robot command data memory, etc., and a predetermined pulse distributor 107 performs pulse distribution calculations for each axis based on signals from other connected peripheral devices, work equipment, and sensors to drive the servo unit. I try to control it.
第３図は、上記ロボツト制御装置によりコント
ロールされる６軸関節型ロボツトの一例で、ロボ
ツトを所定の設置面１０に固定する固定ベース１
１を備えている。この固定ベース１１には、旋回
可能なＷ軸駆動機構を有するボデイー１２が設置
面１０に垂直な軸線θの周りに回転可能に取り付
けられている。１３はＷ軸アームであり、軸線θ
と軸線Ｗとは互いに直交している。このＷ軸アー
ム１３の先端にはＵ軸アーム１４の後端が軸線Ｕ
の周りに回転可能に取り付けられ、Ｕ軸アーム１
４の先端には手首ユニツト１５の基部１６がＵ軸
アーム１４の長手方向の軸線γの周りに回転可能
に取り付けられている。この手首ユニツト１５の
基部１６には、手首中間部１７を介して手首先端
部１８が取り付けられ、それらの軸線γ，β，α
はそれぞれ互いに直交している。 FIG. 3 shows an example of a six-axis articulated robot controlled by the robot control device described above, in which a fixed base 1 fixes the robot to a predetermined installation surface 10.
1. A body 12 having a rotatable W-axis drive mechanism is attached to the fixed base 11 so as to be rotatable around an axis θ perpendicular to the installation surface 10 . 13 is a W-axis arm, and the axis θ
and the axis W are orthogonal to each other. At the tip of this W-axis arm 13, the rear end of the U-axis arm 14 is aligned with the axis U.
is rotatably mounted around the U-axis arm 1
A base 16 of a wrist unit 15 is attached to the tip of the U-axis arm 14 so as to be rotatable around an axis γ in the longitudinal direction of the U-axis arm 14. A wrist tip 18 is attached to the base 16 of this wrist unit 15 via a wrist intermediate portion 17, and the axes γ, β, α
are orthogonal to each other.
第４図は、上記ロボツトのアーム先端を示して
おり、上記手首先端部１８には通常はロボツトハ
ンドなどの工具（ツール）が装着されているが、
ここでは基準位置決めのための所定の治具１９が
取り付けられている。この治具１９は、軸線αに
対し直交する第１平面２０と、第１平面２０に対
し直交する第２平面２１と、第１、第２平面２
０，２１に対して直交する第３平面２２とを有し
ている。 FIG. 4 shows the tip of the arm of the robot, and a tool such as a robot hand is normally attached to the wrist tip 18.
Here, a predetermined jig 19 for standard positioning is attached. This jig 19 has a first plane 20 orthogonal to the axis α, a second plane 21 orthogonal to the first plane 20, and first and second planes 2.
0 and 21.
他方、固定ベース１１の基準面１１ａには、支
持体２３がボルト等により取外し可能に固定さ
れ、前記治具１９が近接することでロボツトの基
準位置を決定できるようになつている。すなわ
ち、この支持体２３は、この固定ベース１１に設
定される直交空間座標系でのXY座標面に平行な
第１フレーム２４、同YZ座標面に平行な第２フ
レーム２５および同XZ座標面に平行な第３フレ
ーム２６とを有している。これら３つのフレーム
２４〜２６には、それぞれダイアルゲージ２７〜
３２が取り付けられ、この支持体２３に接近され
た治具１９の各平面のなす姿勢を検出するための
基準面を構成するようになつている。 On the other hand, a support 23 is removably fixed to the reference surface 11a of the fixed base 11 with bolts or the like, and the reference position of the robot can be determined by bringing the jig 19 close. That is, this support body 23 has a first frame 24 parallel to the XY coordinate plane in the orthogonal spatial coordinate system set on the fixed base 11, a second frame 25 parallel to the YZ coordinate plane, and a second frame 25 parallel to the XZ coordinate plane. It has a parallel third frame 26. These three frames 24 to 26 have dial gauges 27 to 26, respectively.
32 is attached to constitute a reference plane for detecting the attitude formed by each plane of the jig 19 when approached to the support body 23.
次に本発明装置の動作について、第１図を参照
しながら説明する。 Next, the operation of the apparatus of the present invention will be explained with reference to FIG.
一般にロボツトアームの動く３次元空間は、点
ベクトル、平面、座標系を用いて対象物の間の関
係を表現することができる。たとえば、平面は、
〓＝［ａ、ｂ、ｃ、ｄ］ (1)
のような１×４の行列を使つたベクトル方程式で
表現される。なぜならば、ベクトル〓＝［ｘ、ｙ、
ｚ、１］との内積を、
〓・〓＝０ (2)
と定義しておくと、(2)式はax＋by＋cz＋ｄ＝０
を満足する点が構成する平面を示すからである。 Generally, in a three-dimensional space in which a robot arm moves, relationships between objects can be expressed using point vectors, planes, and coordinate systems. For example, a plane is expressed by a vector equation using a 1×4 matrix such as 〓=[a, b, c, d] (1). Because vector 〓 = [x, y,
z, 1] is defined as 〓・〓=0 (2), then equation (2) becomes ax+by+cz+d=0
This is because points that satisfy the following represent a plane.
また、空間の変換は、４×４の行列Ｈで表現で
き、平面〓は平面〓に次のように変換される。 Further, the spatial transformation can be expressed by a 4×4 matrix H, and the plane 〓 is transformed into the plane 〓 as follows.
〓＝〓・〓-1 (3)
従つて、治具１９のゼロ度位置における３平面
〓1、〓2、〓3が、各操作軸の操作により基準位
置における３平面〓1、〓2、〓3に変換されたと
き、ロボツトの移動を表わす空間での変換〓は各
軸線での角度のθ1、W1、U1、α1、β1、γ1の関数
として表現される。 〓＝〓・〓 -1 (3) Therefore, the three planes 〓 1 , 〓 2 , 〓 3 at the zero degree position of the jig 19 can be changed to the three planes 〓 1 , 〓 2 , 〓 2 , at the reference position by operating each operation axis. When transformed into 〓 3 , the transformation 〓 in the space representing the movement of the robot is expressed as a function of angles θ 1 , W 1 , U 1 , α 1 , β 1 , γ 1 on each axis.
つまり変換〓は、α軸での回転を〓〓＝Rot
（ｘ、−α1）、β軸での回転を〓〓＝Rot（ｙ、−β1
）・
Trans（L〓、０、０）、γ軸での回転を〓〓＝Rot
（ｘ、−γ1）、Ｕ軸での回転を〓U＝Rot（ｙ、−
U1）・Trans（LU、０、０）、Ｗ軸での回転を〓W＝
Rot（ｙ、W1）・Trans（０、０、LW）、θ軸での回
転をH〓＝Rot（ｚ、θ1）・Trans（０、０、L〓）とし
たとき、それらがいずれも互いに独立であるた
め、それらの内積で次の様に表現されるからであ
る。 In other words, the transformation 〓 is the rotation on the α axis 〓〓=Rot
(x, −α 1 ), the rotation on the β axis is 〓〓=Rot(y, −β 1
)・
Trans(L〓, 0, 0), rotation on γ axis〓〓=Rot
(x, −γ 1 ), the rotation on the U axis is 〓 U = Rot(y, −
U 1 )・Trans(L U , 0, 0), rotation on W axis 〓 W =
Rot (y, W 1 )・Trans (0, 0, L W ), and when the rotation on the θ axis is H〓=Rot (z, θ 1 )・Trans (0, 0, L〓), they are This is because both are independent of each other, so they can be expressed as their inner product as follows.
〓＝H〓・HW・HU・H〓・H〓・H〓 (4)
ここで、L〓、LU、LWは各操作軸１５，１４，
１３のアーム長、L〓は支持体２３からＷ軸設置位
置までの高さ、Trans（−）は並進変換、Rot
（−）は回転変換をそれぞれ示しており、各操作
軸の操作量は適宜前記処理装置１０５に接続され
たデイスプレイ装置１００により表示される。 〓＝H〓・H W・H U・H〓・H〓・H〓 (4) Here, L〓, L U , L W are each operation axis 15, 14,
13 arm length, L〓 is the height from the support 23 to the W-axis installation position, Trans (-) is translational transformation, Rot
(-) indicates rotational conversion, and the operation amount of each operation axis is appropriately displayed by the display device 100 connected to the processing device 105.
また、ロボツトの手首先端をジヨグ送りなどで
移動させて、治具１９を基準面に近接させ、その
各ダイアルゲージ２７〜３２を調整することで治
具１９の姿勢が検出される。すなわち、ダイアル
ゲージ２７〜３２の値を読んで、その値と、その
位置での最初の平面〓に対応する表示されたデー
タとから平面〓のデータを決定する。 Further, the posture of the jig 19 is detected by moving the tip of the robot's wrist by jogging or the like to bring the jig 19 close to the reference plane, and adjusting each of the dial gauges 27 to 32. That is, the values of the dial gauges 27 to 32 are read, and the data of the plane 〓 is determined from the values and the displayed data corresponding to the first plane 〓 at that position.
こうして基準位置とゼロ度位置での治具１９の
３平面のベクトル方程式を得、それらの間の関係
が前記(3)式から、
〓1・〓＝〓1
〓2・〓＝〓2
〓3・〓＝〓3 (5)
となるから、これらを満足する変換行列Ｈを求め
れば各操作軸の正確な位置を決定でき、これを基
にしてキヤリブレーシヨンを行なえる。ただし、
前記並進変換Trans（ａ、ｂ、ｃ）と、回転変換
Rot（ｘ、θ）、Rot（ｙ、θ）、Rot（ｚ、θ）はそ
れぞれ、
Trans（ａ、ｂ、ｃ）＝１
０
０
００
１
０
００
０
１
０ａ
ｂ
ｃ
１
Rot（ｘ、θ）＝１
０
０
００
cosθ
sinθ
００
−sinθ
cosθ
００
０
０
１
Rot（ｙ、θ）＝cosθ
０
−sinθ
００
１
０
０sinθ
０
cosθ
００
０
０
１
Rot（ｚ、θ）＝cosθ
sinθ
０
０−sinθ
cosθ
０
００
０
１
００
０
０
１
と定義されているから、新たに
〓＝〓1
〓1
〓1
０ ０ ０ １、〓＝〓1
〓1
〓1
０ ０ ０ １
として、(5)式を書直すことで、
〓・〓＝〓 (6)
のように表わすことができる。 In this way, the vector equations of the three planes of the jig 19 at the reference position and zero degree position are obtained, and the relationship between them is obtained from the above equation (3) as follows: 〓 1・〓＝〓 1 〓 2・〓＝〓 2 〓 3・〓=〓 3 (5) Therefore, by finding a transformation matrix H that satisfies these, the accurate position of each operating axis can be determined, and calibration can be performed based on this. however,
The translational transformation Trans(a, b, c) and rotational transformation
Rot(x, θ), Rot(y, θ), Rot(z, θ) are respectively Trans(a, b, c)=1 0 0 00 1 0 00 0 1 0a b c 1 Rot(x, θ )=1 0 0 00 cosθ sinθ 00 −sinθ cosθ 00 0 0 1 Rot(y, θ)=cosθ 0 −sinθ 00 1 0 0sinθ 0 cosθ 00 0 0 1 Rot(z, θ)=cosθ sinθ 0 0−sinθ Since cosθ 0 00 0 1 00 0 0 1 is defined as By rewriting it, it can be expressed as 〓・〓＝〓 (6).
ここで、〓は互いに直交する３平面から構成さ
れているので｜〓｜≠０、従つて(6)式から変換行
列は次の様に求めることができる。 Here, since 〓 is composed of three mutually orthogonal planes, |〓|≠0, so the transformation matrix can be obtained from equation (6) as follows.
〓＝〓-1・〓 (7)
すなわち、平面〓、〓のデータをそれぞれ処理
装置１０５に入力して、前記(4)式と(7)式とから各
操作軸の正しい現在位置を演算することにより位
置表示を補正することができる。 〓=〓 -1・〓 (7) That is, the data of the planes 〓 and 〓 are respectively input to the processing device 105, and the correct current position of each operating axis is calculated from the above equations (4) and (7). This allows the position display to be corrected.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、ロボツ
トの手首先端に治具を取付けて、この治具の姿勢
を検出することによつて、各操作軸の現在位置が
演算されるので、容易にキヤリブレーシヨンを行
なえる。しかも、治具を基準位置に正確に一致さ
せる必要がないので、従来のような位置決めのた
めのロボツト操作に熟練を必要としないなどの利
点を有する。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the current position of each operating axis is calculated by attaching a jig to the tip of the robot's wrist and detecting the posture of this jig. Calibration can be easily performed. Moreover, since it is not necessary to precisely align the jig with the reference position, there is an advantage that no skill is required for operating the robot for positioning as in the prior art.
第１図は、本発明の一実施例の動作説明図、第
２図は、サーボ制御されるロボツト制御部の一例
を示すブロツク図、第３図は、６軸関節型ロボツ
トの一例を示す一部断面側面図、第４図は、同ロ
ボツトのアーム先端を示す斜視図である。
１００……デイスプレイ装置、１０５……処理
装置、１０６……データメモリ、１９……治具、
２３……支持体、２７〜３２……ダイアルゲー
ジ。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the operation of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a servo-controlled robot control section, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a 6-axis articulated robot. A partial cross-sectional side view and FIG. 4 are perspective views showing the tip of the arm of the robot. 100...Display device, 105...Processing device, 106...Data memory, 19...Jig,
23...Support, 27-32...Dial gauge.
Claims (1)
る表示手段と、このロボツトの手首先端部に取付
けられ相互に直行する３平面を構成している治具
と、この治具の各平面が前記ロボツトの固定ベー
スに設定される直行空間座標系での各基準面との
なす姿勢を検出する検出手段と、この検出された
治具の空間位置を基準位置として前記ロボツトの
各操作軸の現在位置を演算する演算手段とを具備
し、前記産業用ロボツトの各操作軸の位置表示を
補正するようにしたことを特徴とする産業用ロボ
ツトのキヤリブレーシヨン装置。 ２ 前記検出手段は、治具の各面の平行度と位置
とを検出するための複数個のダイアルゲージから
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の産業用ロボツトのキヤリブレーシ
ヨン装置。[Scope of Claims] 1. Display means for displaying the amount of operation of each operating axis of an industrial robot, a jig attached to the tip of the robot's wrist and forming three planes that are orthogonal to each other, and detecting means for detecting the posture of each plane of the jig with each reference plane in an orthogonal spatial coordinate system set on the fixed base of the robot; 1. A calibration device for an industrial robot, comprising a calculation means for calculating the current position of each operation axis, and correcting a position display of each operation axis of the industrial robot. 2. The industrial robot according to claim 1, wherein the detection means includes a plurality of dial gauges for detecting the parallelism and position of each surface of the jig. calibration device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27994885A JPS62140783A (en) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | Calibration device for industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27994885A JPS62140783A (en) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | Calibration device for industrial robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140783A JPS62140783A (en) | 1987-06-24 |
| JPH0446714B2 true JPH0446714B2 (en) | 1992-07-30 |
Family
ID=17618150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27994885A Granted JPS62140783A (en) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | Calibration device for industrial robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62140783A (en) |
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| JPS51141165A (en) * | 1975-05-29 | 1976-12-04 | Toshiba Corp | Reference position adjusting system for industrial robot |
| JPS6020878A (en) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | ファナック株式会社 | Reference positioning device for industrial robot |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27994885A patent/JPS62140783A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11358283B2 (en) | 2019-02-08 | 2022-06-14 | Fanuc Corporation | Robot calibration method and robot calibration device |
| US12390932B2 (en) | 2020-01-27 | 2025-08-19 | Fanuc Corporation | Robot calibration device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62140783A (en) | 1987-06-24 |
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