JPH05111897A - 複数台のロボツトの相対位置関係取得方式 - Google Patents
複数台のロボツトの相対位置関係取得方式Info
- Publication number
- JPH05111897A JPH05111897A JP29950691A JP29950691A JPH05111897A JP H05111897 A JPH05111897 A JP H05111897A JP 29950691 A JP29950691 A JP 29950691A JP 29950691 A JP29950691 A JP 29950691A JP H05111897 A JPH05111897 A JP H05111897A
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- JP
- Japan
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- robot
- tool
- coordinate system
- needle
- positional relationship
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- G05B2219/39051—Calibration cooperating manipulators, closed kinematic chain by alignment
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数台のロボットの相対位置関係を簡単に取
得できるようにする。 【構成】 ロボットＡに力覚センサ３及び形状が既知の
面を有する面状ツール４を取り付ける。ロボットＢに針
状ツール５を取り付ける。針状ツール５を面状ツール４
に所定の力で静的に接触させた状態にする。力覚センサ
で検出される力成分，トルク成分及びロボットＡの姿勢
より力点（接触点）のロボットＡのベース座標系の位置
を求める。また、ロボットＢの該ロボットＢのベース座
標系上の針状ツール先端位置を求める。同一直線上にな
い３点に対して針状ツール５を面状ツール４に同様に接
触させて各々のロボット座標系状の位置を求める。これ
ら３点よりロボットＡのベース座標系で表したロボット
Ｂのベース座標系の同次変換行列の６つのパラメータを
決定し、ロボットＡとロボットＢの位置関係を得る。面
状ツール４の加工精度、針状ツール５を面状ツール４の
取り付け精度がよければ簡単に位置関係を求めることが
できる。
得できるようにする。 【構成】 ロボットＡに力覚センサ３及び形状が既知の
面を有する面状ツール４を取り付ける。ロボットＢに針
状ツール５を取り付ける。針状ツール５を面状ツール４
に所定の力で静的に接触させた状態にする。力覚センサ
で検出される力成分，トルク成分及びロボットＡの姿勢
より力点（接触点）のロボットＡのベース座標系の位置
を求める。また、ロボットＢの該ロボットＢのベース座
標系上の針状ツール先端位置を求める。同一直線上にな
い３点に対して針状ツール５を面状ツール４に同様に接
触させて各々のロボット座標系状の位置を求める。これ
ら３点よりロボットＡのベース座標系で表したロボット
Ｂのベース座標系の同次変換行列の６つのパラメータを
決定し、ロボットＡとロボットＢの位置関係を得る。面
状ツール４の加工精度、針状ツール５を面状ツール４の
取り付け精度がよければ簡単に位置関係を求めることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複数台のロボットが
協調して作業を行うときの、ロボット間の相対位置関係
の取得方式に関する。
協調して作業を行うときの、ロボット間の相対位置関係
の取得方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】１台のロボットで持つことができないよ
うな重量物を、複数のロボットでハンドリングするとき
や、ワイヤ等の柔軟物を複数のロボットでハンドリング
するとき等、１つの作業対象に対して複数台のロボット
が共動で作業する場合がある。このような場合、各ロボ
ットは他のロボットと協調作業を行わねばならないた
め、干渉をさける事や共同作業のために各ロボット間の
位置関係を知る必要がある。そのため、従来は次の方法
によって各ロボットの位置関係を知るようにしている。 （１）各ロボットを決められた位置に正確に位置決めし
配置する。 （２）各ロボットの中間に治具を固定し、該治具上の正
確に位置が分かっている数点を、各ロボットに装着した
ツール上の１点で触れるようにロボットを動かし、その
ときのロボットの位置・姿勢より、治具の座標系を介し
て各ロボットの位置関係を求める。
うな重量物を、複数のロボットでハンドリングするとき
や、ワイヤ等の柔軟物を複数のロボットでハンドリング
するとき等、１つの作業対象に対して複数台のロボット
が共動で作業する場合がある。このような場合、各ロボ
ットは他のロボットと協調作業を行わねばならないた
め、干渉をさける事や共同作業のために各ロボット間の
位置関係を知る必要がある。そのため、従来は次の方法
によって各ロボットの位置関係を知るようにしている。 （１）各ロボットを決められた位置に正確に位置決めし
配置する。 （２）各ロボットの中間に治具を固定し、該治具上の正
確に位置が分かっている数点を、各ロボットに装着した
ツール上の１点で触れるようにロボットを動かし、その
ときのロボットの位置・姿勢より、治具の座標系を介し
て各ロボットの位置関係を求める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（１）の
方法では、各ロボットを決められた位置に正確に位置付
け配置することは非常に困難な作業である。また、上記
（２）の方法では、治具の位置の測定や、治具上の決め
られた位置に、ロボットに装着されたツールを位置決め
することが非常に難しく、煩雑な操作を必要とする。そ
こで本発明の目的は、複数のロボットの相対的位置関係
を簡単に求めることができる相対位置関係取得方式を提
供することにある。
方法では、各ロボットを決められた位置に正確に位置付
け配置することは非常に困難な作業である。また、上記
（２）の方法では、治具の位置の測定や、治具上の決め
られた位置に、ロボットに装着されたツールを位置決め
することが非常に難しく、煩雑な操作を必要とする。そ
こで本発明の目的は、複数のロボットの相対的位置関係
を簡単に求めることができる相対位置関係取得方式を提
供することにある。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明は、一方のロボッ
トアーム先端に力覚センサ及び形状が既知な面を有する
面状ツールを取り付け、他方のロボットアーム先端に針
状ツールを取り付け、同一直線上にない３点以上におい
て、上記針状ツール先端を上記面状ツールの面に所定力
で点接触させ、各接触時に上記力覚センサで検出される
力成分とトルク成分及びその時の一方のロボットの姿勢
より該一方のロボットのベース座標系上における各接触
点の位置を求め、また各接触時の上記他方のロボットの
針状ツール先端点の該ロボットベース座標系上の位置を
求め、対応する上記接触点の位置及び針状ツール先端の
位置よりロボット間の相対位置関係を求める複数台のロ
ボットの相対位置関係取得する。
トアーム先端に力覚センサ及び形状が既知な面を有する
面状ツールを取り付け、他方のロボットアーム先端に針
状ツールを取り付け、同一直線上にない３点以上におい
て、上記針状ツール先端を上記面状ツールの面に所定力
で点接触させ、各接触時に上記力覚センサで検出される
力成分とトルク成分及びその時の一方のロボットの姿勢
より該一方のロボットのベース座標系上における各接触
点の位置を求め、また各接触時の上記他方のロボットの
針状ツール先端点の該ロボットベース座標系上の位置を
求め、対応する上記接触点の位置及び針状ツール先端の
位置よりロボット間の相対位置関係を求める複数台のロ
ボットの相対位置関係取得する。
【０００５】
【作用】面状ツールに針状ツールの先端を所定の力で接
触させたとき、上記力覚センサで検出される力成分とト
ルク成分より面状ツールの表面における接触点の位置が
わかる。そして、一方のロボットのその時の姿勢より、
該ロボットのベース座標系上の接触点の位置が求められ
る。一方、他方のロボットの該ロボットのベース座標系
上の針状ツール先端位置はロボットの姿勢より求めら
れ、面状ツールの接触点の位置と針状ツールの先端位置
は空間上同一位置であるから、針状ツールの先端位置に
他方のロボットのベース座標系を一方のロボットのベー
ス座標系に変換する同次変換行列をかけたものが、上記
一方のロボットのベース座標系上の接触点の位置とな
る。しかし、この同次変換行列は、座標系の回転と原点
平行移動量の６つの未知のパラメータを有している。そ
のため、同一直線上にない３点以上接触させることによ
って、１点につき３つで合計９以上の方程式を得ること
ができ、この内６つを選択して連立方程式を解くことに
よって、若しくは７つ以上の方程式を最小自乗法で解き
上記６つのパラメータは求めることができる。その結
果、上記同次変換行列が求まり、２つのロボットの位置
関係が求まる。このようにして順次複数のロボット間の
位置関係を求める。
触させたとき、上記力覚センサで検出される力成分とト
ルク成分より面状ツールの表面における接触点の位置が
わかる。そして、一方のロボットのその時の姿勢より、
該ロボットのベース座標系上の接触点の位置が求められ
る。一方、他方のロボットの該ロボットのベース座標系
上の針状ツール先端位置はロボットの姿勢より求めら
れ、面状ツールの接触点の位置と針状ツールの先端位置
は空間上同一位置であるから、針状ツールの先端位置に
他方のロボットのベース座標系を一方のロボットのベー
ス座標系に変換する同次変換行列をかけたものが、上記
一方のロボットのベース座標系上の接触点の位置とな
る。しかし、この同次変換行列は、座標系の回転と原点
平行移動量の６つの未知のパラメータを有している。そ
のため、同一直線上にない３点以上接触させることによ
って、１点につき３つで合計９以上の方程式を得ること
ができ、この内６つを選択して連立方程式を解くことに
よって、若しくは７つ以上の方程式を最小自乗法で解き
上記６つのパラメータは求めることができる。その結
果、上記同次変換行列が求まり、２つのロボットの位置
関係が求まる。このようにして順次複数のロボット間の
位置関係を求める。
【０００６】
【実施例】図は本発明の一実施例の概要図で、本実施例
では２台のロボツト（６自由度のロボット）Ａ，Ｂで共
同作業を行うものとして、これら２つのロボットＡ，Ｂ
の相対位置関係取得方式について述べる。まず、一方の
ロボットＡのアーム先端に、直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向
の各力及びこれら各軸回りの力を検出できる力覚センサ
（６軸センサ）３を取り付けると共に、該力覚センサ３
上に形状が既知の面を有するツール（以下面状ツールと
いう）４を取り付ける。この実施例においては、上記面
上ツールの既知の面を平面としている。他方のロボット
Ｂのアーム先端には、上記面状ツール４の平面に点接触
できる針状ツール５を取り付ける。そして、針状ツール
５を面状ツール４に接触させ、接点における力が一定で
静止状態になったときの各ロボット姿勢及び力覚センサ
３で測定される測定値よりロボットＡ，Ｂの位置関係を
求めるものである。なお、図中１ａはロボットＡの制御
装置、１ｂはロボットＢの制御装置、２は各制御装置１
ａ，１ｂが接続されたホストコンピュータである。
では２台のロボツト（６自由度のロボット）Ａ，Ｂで共
同作業を行うものとして、これら２つのロボットＡ，Ｂ
の相対位置関係取得方式について述べる。まず、一方の
ロボットＡのアーム先端に、直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向
の各力及びこれら各軸回りの力を検出できる力覚センサ
（６軸センサ）３を取り付けると共に、該力覚センサ３
上に形状が既知の面を有するツール（以下面状ツールと
いう）４を取り付ける。この実施例においては、上記面
上ツールの既知の面を平面としている。他方のロボット
Ｂのアーム先端には、上記面状ツール４の平面に点接触
できる針状ツール５を取り付ける。そして、針状ツール
５を面状ツール４に接触させ、接点における力が一定で
静止状態になったときの各ロボット姿勢及び力覚センサ
３で測定される測定値よりロボットＡ，Ｂの位置関係を
求めるものである。なお、図中１ａはロボットＡの制御
装置、１ｂはロボットＢの制御装置、２は各制御装置１
ａ，１ｂが接続されたホストコンピュータである。
【０００７】そこで、ロボットＡのベース座標系を
ΣA 、ロボットＢのベース座標系をΣB 、ロボットＡの
ツール取り付け面のフェースプレート座標系をΣFA、ロ
ボットＢのツール取り付け面のフェースプレート座標系
をΣFB、力覚センサ座標系をΣS とするまた、ロボット
Ａの関節変位を表すベクトルをθA 、ロボットＢの関節
変位を表すベクトルをθB とする。本実施例ではロボッ
トを６関節としているので、各ベクトルθA ，θB は各
関節変位θ１〜θ６の６行１列の行列で表される。ま
た、ロボットＡの関節変位がベクトルθAの位置のとき
のロボットＡのフェースプレート座標系ΣFAをロボット
Ａのベース座標系ΣA で表した４行４列の同次変換行列
を AＴFA（θA ）とする。同様に、ロボットＢの関節変
位がベクトルθB の位置のときのロボットＢのフェース
プレート座標系ΣFBをロボットＢのベース座標系ΣB で
表した４行４列の同次変換行列を BＴFB（θB ）とす
る。さらに、力覚センサ座標系ΣS をロボットＡのフェ
ースプレート座標系ΣFAで表した４行４列の同次変換行
列をFAＴS とする。
ΣA 、ロボットＢのベース座標系をΣB 、ロボットＡの
ツール取り付け面のフェースプレート座標系をΣFA、ロ
ボットＢのツール取り付け面のフェースプレート座標系
をΣFB、力覚センサ座標系をΣS とするまた、ロボット
Ａの関節変位を表すベクトルをθA 、ロボットＢの関節
変位を表すベクトルをθB とする。本実施例ではロボッ
トを６関節としているので、各ベクトルθA ，θB は各
関節変位θ１〜θ６の６行１列の行列で表される。ま
た、ロボットＡの関節変位がベクトルθAの位置のとき
のロボットＡのフェースプレート座標系ΣFAをロボット
Ａのベース座標系ΣA で表した４行４列の同次変換行列
を AＴFA（θA ）とする。同様に、ロボットＢの関節変
位がベクトルθB の位置のときのロボットＢのフェース
プレート座標系ΣFBをロボットＢのベース座標系ΣB で
表した４行４列の同次変換行列を BＴFB（θB ）とす
る。さらに、力覚センサ座標系ΣS をロボットＡのフェ
ースプレート座標系ΣFAで表した４行４列の同次変換行
列をFAＴS とする。
【０００８】なお、行列の左上につけた添字はその変数
が表される座標系を意味する。すなわち、例えば上記同
次変換行列FAＴS は力覚センサ座標系ΣS で表された位
置をフェースプレート座標系ΣFAに変換する行列を意味
する。
が表される座標系を意味する。すなわち、例えば上記同
次変換行列FAＴS は力覚センサ座標系ΣS で表された位
置をフェースプレート座標系ΣFAに変換する行列を意味
する。
【０００９】そこで、力覚センサ座標系ΣS で表した面
状ツール４の平面の方程式を次の第１式とする。すなわ
ち、面状ツール４を作成するときに次の第１式が成立す
るように該面状ツール４を作成する。 SｎT （ Sｘ− Sｘ0 ）＝０ …（１） ただし、 Sｎは平面の法線ベクトルで次の第２式で表さ
れる。 Sｎ＝［ｎx ，ｎy ，ｎz ］T …（２） なお、ｎx ，ｎy ，ｎz は、法線ベクトル SｎのＸ，
Ｙ，Ｚ軸成分である。また、 Sｘ0 は平面上の任意の点
で次の第３式で表される。
状ツール４の平面の方程式を次の第１式とする。すなわ
ち、面状ツール４を作成するときに次の第１式が成立す
るように該面状ツール４を作成する。 SｎT （ Sｘ− Sｘ0 ）＝０ …（１） ただし、 Sｎは平面の法線ベクトルで次の第２式で表さ
れる。 Sｎ＝［ｎx ，ｎy ，ｎz ］T …（２） なお、ｎx ，ｎy ，ｎz は、法線ベクトル SｎのＸ，
Ｙ，Ｚ軸成分である。また、 Sｘ0 は平面上の任意の点
で次の第３式で表される。
【００１０】 Sｘ0 ＝［ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ］T …（３） なお、ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 は力覚センサ座標系ΣS におけ
る平面上の点の座標位置である。また、行列またはベク
トルの右上の添字Ｔは転置を表すものである。
る平面上の点の座標位置である。また、行列またはベク
トルの右上の添字Ｔは転置を表すものである。
【００１１】次に、２台のロボットＡ，Ｂにより、面状
ツール４の面に針状ツール５の先端を点接触させ、一定
の力で静的な点接触状態が確立したときの力覚センサ３
で測定された力の成分が Sｆ（この力成分もベクトルで
ある）、トルク成分が Sτ（このトルク成分もベクトル
である）であるとすると、点接触状態では力点にトルク
は発生しないので、トルク成分 Sτは力覚センサ座標系
ΣS で表した力点を SＰ（ベクトル）とすると次の第
４式で表される。
ツール４の面に針状ツール５の先端を点接触させ、一定
の力で静的な点接触状態が確立したときの力覚センサ３
で測定された力の成分が Sｆ（この力成分もベクトルで
ある）、トルク成分が Sτ（このトルク成分もベクトル
である）であるとすると、点接触状態では力点にトルク
は発生しないので、トルク成分 Sτは力覚センサ座標系
ΣS で表した力点を SＰ（ベクトル）とすると次の第
４式で表される。
【００１２】 S τ＝ SＰ× Sｆ …（４） なお、上記第４式の右辺は外積である。
【００１３】ここで上記第４式の SＰを Sｘと置き換え
ると、次の第５式となり、この第５式は力点を通る直線
の方程式を意味する。
ると、次の第５式となり、この第５式は力点を通る直線
の方程式を意味する。
【００１４】 S τ＝ Sｘ× Sｆ …（５） そこで、上記第５式と第１式を連立させて解くと力点 S
Ｐ（力覚センサ座標系ΣS 上の位置）が求まる。その結
果、この力点をロボットＡのベース座標系ΣA で表した
ベクトルを AＰとすると、ベクトル AＰは次の第６式を
演算することによって求まる。
Ｐ（力覚センサ座標系ΣS 上の位置）が求まる。その結
果、この力点をロボットＡのベース座標系ΣA で表した
ベクトルを AＰとすると、ベクトル AＰは次の第６式を
演算することによって求まる。
【００１５】 A Ｐ＝ AＴFA（θA ）FAＴS SＰ …（６） 一方、針状ツール５を持つロボットＢで、ツール先端を
ロボットＢのフェースプレート座標系をΣFBで表した位
置（ベクトル）をFBｒとすると、該位置をロボットＢの
ベース座標系をΣB で表した位置（ベクトル） BＰは次
の第７式によって得られる。なお、４行４列の同時変換
行列と位置ベクトルとの積を求めるときには、位置ベク
トルに「１」を第４の要素として加えて４行１列の列ベ
クトルとする。
ロボットＢのフェースプレート座標系をΣFBで表した位
置（ベクトル）をFBｒとすると、該位置をロボットＢの
ベース座標系をΣB で表した位置（ベクトル） BＰは次
の第７式によって得られる。なお、４行４列の同時変換
行列と位置ベクトルとの積を求めるときには、位置ベク
トルに「１」を第４の要素として加えて４行１列の列ベ
クトルとする。
【００１６】 B Ｐ＝ BＴFB（θB ）FBｒ …（７） ロボットＡで求めた力点位置 AＰと、ロボットＢで求め
た針状ツール先端位置BＰは、空間上の同一位置である
から、ロボットＡのベース座標系ΣA で表したロボット
Ｂのベース座標系ΣB の同次変換行列を AＴB とする
と、次の第８式が成立する。
た針状ツール先端位置BＰは、空間上の同一位置である
から、ロボットＡのベース座標系ΣA で表したロボット
Ｂのベース座標系ΣB の同次変換行列を AＴB とする
と、次の第８式が成立する。
【００１７】 A Ｐ＝ AＴB BＰ …（８） ロボットＡのベース座標系ΣA に対してロボットＢのベ
ース座標系ΣB が、Ｚ軸回りにφ（ロール角）、この回
転した座標系のＹ軸回りにθ（ピッチ角）、さらにφ，
θ回転した座標系のＸ軸回りにψ（ヨー角）だけ回転し
たものであり、原点平行移動量が（ｘo ，ｙo ，ｚo ）
とすると、上記同次変換行列を AＴB は、次の数式１で
表され、位置・姿勢を表す６つのパラメータ（変数）
φ，θ，ψ，ｘo ，ｙo ，ｚo を有する非線形な式であ
る。
ース座標系ΣB が、Ｚ軸回りにφ（ロール角）、この回
転した座標系のＹ軸回りにθ（ピッチ角）、さらにφ，
θ回転した座標系のＸ軸回りにψ（ヨー角）だけ回転し
たものであり、原点平行移動量が（ｘo ，ｙo ，ｚo ）
とすると、上記同次変換行列を AＴB は、次の数式１で
表され、位置・姿勢を表す６つのパラメータ（変数）
φ，θ，ψ，ｘo ，ｙo ，ｚo を有する非線形な式であ
る。
【００１８】
【数１】 なお、上記同次変換行列において、 Ｃr ＝ｃｏｓφ，Ｓr ＝ｓｉｎφ Ｃp ＝ｃｏｓθ，Ｓp ＝ｓｉｎθ Ｃy ＝ｃｏｓψ，Ｓy ＝ｓｉｎψ である。
【００１９】そこで、面状ツール４と針状ツール３の接
触点を移動させて、同一直線上ではないｍ個（ｍ≧３）
の力点 AＰ、及び針状ツール先端点 BＰを各々求める
と、各点ｉ（ｉ＝１，２，…ｍ）において上記第８式よ
り次の第９式が成立し、１つの力点に対して３つの方程
式が求まり、合計３ｍ個の方程式が求まる。
触点を移動させて、同一直線上ではないｍ個（ｍ≧３）
の力点 AＰ、及び針状ツール先端点 BＰを各々求める
と、各点ｉ（ｉ＝１，２，…ｍ）において上記第８式よ
り次の第９式が成立し、１つの力点に対して３つの方程
式が求まり、合計３ｍ個の方程式が求まる。
【００２０】 A Ｐｉ＝ AＴB BＰｉ …（９） よって、３ｍ個の方程式より６つの方程式を適切に選び
連立方程式を解けば、、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー
角ψ、平行移動量の（ｘo ，ｙo ，ｚo ）が求まり上記
同次変換行列 AＴB を求めることができ、ロボットＡと
ロボットＢの相対位置関係が求まる。
連立方程式を解けば、、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー
角ψ、平行移動量の（ｘo ，ｙo ，ｚo ）が求まり上記
同次変換行列 AＴB を求めることができ、ロボットＡと
ロボットＢの相対位置関係が求まる。
【００２１】また、７つ以上の方程式を用いるときに
は、非線形方程式に対する最小自乗法を繰り返し計算す
ることによって最適解を数値的に求める。
は、非線形方程式に対する最小自乗法を繰り返し計算す
ることによって最適解を数値的に求める。
【００２２】図２，図４はロボットＡ，Ｂの相対位置関
係を求めるホストコンピュータの処理のフローチャート
である。図３はロボットＡの制御装置１ａの処理のフロ
ーチャートである。まず、ホストコンピュータ２には、
面状ツール４の平面の第１式で示す方程式、ロボットＡ
のフェースプレート座標系ΣFAをロボットＡの各関節位
置θA の関数としてロボットＡのベース座標系ΣA で表
した同次変換行列 AＴFA（θA ）、ロボットＢのフェー
スプレート座標系ΣFBをロボットＢの各関節位置θB の
関数としてロボットＢのベース座標系ΣB で表した同次
変換行列 BＴFB（θB ）、力覚センサ座標系ΣS をロボ
ットＡのフェースプレート座標系ΣFAで表した同次変換
行列FAＴS 、及び針状ツール５の先端をロボットＢのフ
ェースプレート座標系ΣFBで表した位置（ベクトル）FB
ｒを予め設定しておく。
係を求めるホストコンピュータの処理のフローチャート
である。図３はロボットＡの制御装置１ａの処理のフロ
ーチャートである。まず、ホストコンピュータ２には、
面状ツール４の平面の第１式で示す方程式、ロボットＡ
のフェースプレート座標系ΣFAをロボットＡの各関節位
置θA の関数としてロボットＡのベース座標系ΣA で表
した同次変換行列 AＴFA（θA ）、ロボットＢのフェー
スプレート座標系ΣFBをロボットＢの各関節位置θB の
関数としてロボットＢのベース座標系ΣB で表した同次
変換行列 BＴFB（θB ）、力覚センサ座標系ΣS をロボ
ットＡのフェースプレート座標系ΣFAで表した同次変換
行列FAＴS 、及び針状ツール５の先端をロボットＢのフ
ェースプレート座標系ΣFBで表した位置（ベクトル）FB
ｒを予め設定しておく。
【００２３】そこで、力覚センサ３及び面状ツール４を
装着したロボットＡと針状ツール５を装着したロボット
Ｂを手動で移動させ、面状ツール４の中心位置近傍に針
状ツール５を位置付ける。そして、ホストコンピュータ
２に位置取得指令を入力すると、ホストコンピュータ２
は、まず、図２にフローチャートで示す処理を開始し、
ロボットＡ，Ｂに対して位置取得指令を出力し（ステッ
プ１０１）、ロボットＢの制御装置１ｂから送られてく
るロボットの姿勢θB （各関節位置θ１〜θ６）を読み
取り指標ｉで示されるアドレスｉに記憶する（ステップ
１０２）。なお、指標ｉは電源投入時の初期設定で
「０」に初めは設定されている。そして、ロボットＡの
制御装置１ａから位置取得完了信号と共にロボットＡの
姿勢θA （各関節位置θ１〜θ６）、及び力覚センサ４
で検出した力成分ｆ、トルク成分τが送られてくるのを
待つ（ステップ１０３）。
装着したロボットＡと針状ツール５を装着したロボット
Ｂを手動で移動させ、面状ツール４の中心位置近傍に針
状ツール５を位置付ける。そして、ホストコンピュータ
２に位置取得指令を入力すると、ホストコンピュータ２
は、まず、図２にフローチャートで示す処理を開始し、
ロボットＡ，Ｂに対して位置取得指令を出力し（ステッ
プ１０１）、ロボットＢの制御装置１ｂから送られてく
るロボットの姿勢θB （各関節位置θ１〜θ６）を読み
取り指標ｉで示されるアドレスｉに記憶する（ステップ
１０２）。なお、指標ｉは電源投入時の初期設定で
「０」に初めは設定されている。そして、ロボットＡの
制御装置１ａから位置取得完了信号と共にロボットＡの
姿勢θA （各関節位置θ１〜θ６）、及び力覚センサ４
で検出した力成分ｆ、トルク成分τが送られてくるのを
待つ（ステップ１０３）。
【００２４】一方、ロボットＡの制御装置１ａは、位置
取得指令を受信すると図３にフローチャートで示す処理
を実施し、まず、面状ツール４の法線方向にロボットＡ
を移動させ（ステップ２０１）、力覚センサ３で検出さ
れる力成分ｆが設定値以上になっているか否か判断し、
設定値以上になっていれば、ロボットＡの移動を停止さ
せ、タイマをリセットしてスタートさせる（ステップ２
０２〜２０４）。該タイマーが設定時間を計時すると
（ステップ２０５）、力覚センサ３で検出される力成分
ｆが設定値以上か否か判断しする（ステップ２０６）。
すなわち、ロボットＡ，Ｂが静止した状態で所定の力で
点接触しているか否かステップ２０２〜２０６の処理で
判断する。ステップ２０６で設定値以上の力を検出しな
ければ再びステップ２０１に戻り上記処理を繰り返す。
取得指令を受信すると図３にフローチャートで示す処理
を実施し、まず、面状ツール４の法線方向にロボットＡ
を移動させ（ステップ２０１）、力覚センサ３で検出さ
れる力成分ｆが設定値以上になっているか否か判断し、
設定値以上になっていれば、ロボットＡの移動を停止さ
せ、タイマをリセットしてスタートさせる（ステップ２
０２〜２０４）。該タイマーが設定時間を計時すると
（ステップ２０５）、力覚センサ３で検出される力成分
ｆが設定値以上か否か判断しする（ステップ２０６）。
すなわち、ロボットＡ，Ｂが静止した状態で所定の力で
点接触しているか否かステップ２０２〜２０６の処理で
判断する。ステップ２０６で設定値以上の力を検出しな
ければ再びステップ２０１に戻り上記処理を繰り返す。
【００２５】そして、ステップ２０６で設定値以上の力
で、面状ツール４と針状ツール５が静的に点接触してい
ることが検出されると、位置取得完了信号と共にその時
のロボットＡの姿勢θA （θ１〜θ６）、力覚センサ３
で測定された力成分ｆおよびトルク成分τをホストコン
ピュータ２に送信する（ステップ２０７）。 再び図２
に戻り、ホストコンピュータ２は位置取得完了信号と共
に、ロボットＡの姿勢θA （θ１〜θ６）、力成分ｆお
よびトルク成分τを受信すると（ステップ１０３）、指
標ｉで示されるアドレスｉにこのデータθA ，ｆ，τを
記憶し（ステップ１０４）、指標ｉを「１」インクリメ
ントし（ステップ１０５）、ｉ個の位置取得完了を表示
装置に表示する（ステップ１０６）。
で、面状ツール４と針状ツール５が静的に点接触してい
ることが検出されると、位置取得完了信号と共にその時
のロボットＡの姿勢θA （θ１〜θ６）、力覚センサ３
で測定された力成分ｆおよびトルク成分τをホストコン
ピュータ２に送信する（ステップ２０７）。 再び図２
に戻り、ホストコンピュータ２は位置取得完了信号と共
に、ロボットＡの姿勢θA （θ１〜θ６）、力成分ｆお
よびトルク成分τを受信すると（ステップ１０３）、指
標ｉで示されるアドレスｉにこのデータθA ，ｆ，τを
記憶し（ステップ１０４）、指標ｉを「１」インクリメ
ントし（ステップ１０５）、ｉ個の位置取得完了を表示
装置に表示する（ステップ１０６）。
【００２６】こうして、面上ツール４と針状ツール５の
点接触位置が検出されると、ロボットＡ，Ｂを手動で移
動させ、前述したように、面状ツール４の中心位置近傍
に針状ツール５を位置付ける。そして、再びホストコン
ピュータ２に位置取得指令を入力し、ホストコンピュー
タ２及びロホボットＡの制御装置１ａに図２及び図３の
処理を実行させ、メモリのアドレスｉ（この場合ｉ＝
１）にデータθB ，θA ，ｆ，τを記憶する。こうして
位置取得が終わると、再びロボットＡ，Ｂを手動で移動
させ、前述したように、面状ツール４の中心位置近傍に
針状ツール５を位置付ける。なお、この時、面状ツール
４と針状ツール５の接触点が空間上の同一線上にないよ
うにロボットＡ，Ｂを位置付ける。そして、位置取得指
令を入力し図２，図３の処理を実行させる。
点接触位置が検出されると、ロボットＡ，Ｂを手動で移
動させ、前述したように、面状ツール４の中心位置近傍
に針状ツール５を位置付ける。そして、再びホストコン
ピュータ２に位置取得指令を入力し、ホストコンピュー
タ２及びロホボットＡの制御装置１ａに図２及び図３の
処理を実行させ、メモリのアドレスｉ（この場合ｉ＝
１）にデータθB ，θA ，ｆ，τを記憶する。こうして
位置取得が終わると、再びロボットＡ，Ｂを手動で移動
させ、前述したように、面状ツール４の中心位置近傍に
針状ツール５を位置付ける。なお、この時、面状ツール
４と針状ツール５の接触点が空間上の同一線上にないよ
うにロボットＡ，Ｂを位置付ける。そして、位置取得指
令を入力し図２，図３の処理を実行させる。
【００２７】指標ｉが「３」以上に達し、３点の接触点
が検出されたことが表示されると（なお、本実施例では
３点を求めて相対位置関係を求めるようにしている）、
オペレータはホストコンピュータ２に相対関係位置取得
指令を入力し、図４に示す処理を開始させる。ホストコ
ンピュータ２は、まず、指標ｉを「０」にセットし（ス
テップ３０１）、該指標ｉで示されるアドレスｉに記憶
するロボットＢの姿勢θB ｉより上記第７式の演算を行
って、針状ツール先端の位置 BＰｉを求める（ステップ
３０２）。またアドレスｉに記憶する力成分ｆ及びトル
ク成分τを読み出し、設定されている面状ツールの平面
の方程式、すなわち第１式と第５式との連立方程式を解
きｉ番目の力点位置 SＰｉを求める（ステップ３０
３）。次に、この求められた力点 SＰｉとロボットの姿
勢θA ｉより第６式の演算を行ってロボットＡのベース
座標系状の力点（接触点）の位置 AＰｉを求める（ステ
ップ３０４）。その後、指標ｉを「１」インクリメント
し、が指標ｉが「３」に達するまでステップ３０２〜３
０６の処理を繰り返し、３つの力点（接触点）のロボッ
トＢのベース座標形状における針状ツール先端位置 BＰ
0〜 BＰ2 及びロボットＡのベース座標系上における位
置 AＰ0 〜 AＰ2 を求める。次に、求められた対応する
３つの位置 AＰ0 〜 AＰ2 ， BＰ0 〜 BＰ2 より夫々第
９式の関係式を求め、得られる９つの方程式より６つを
選択して変換行列 AＴB のパラメータφ，θ，ψ，ｘo
，ｙo ，ｚo を求め変換行列 AＴB を求め（ステップ
Ｓ３０７）、この相対位置取得処理を終了する。
が検出されたことが表示されると（なお、本実施例では
３点を求めて相対位置関係を求めるようにしている）、
オペレータはホストコンピュータ２に相対関係位置取得
指令を入力し、図４に示す処理を開始させる。ホストコ
ンピュータ２は、まず、指標ｉを「０」にセットし（ス
テップ３０１）、該指標ｉで示されるアドレスｉに記憶
するロボットＢの姿勢θB ｉより上記第７式の演算を行
って、針状ツール先端の位置 BＰｉを求める（ステップ
３０２）。またアドレスｉに記憶する力成分ｆ及びトル
ク成分τを読み出し、設定されている面状ツールの平面
の方程式、すなわち第１式と第５式との連立方程式を解
きｉ番目の力点位置 SＰｉを求める（ステップ３０
３）。次に、この求められた力点 SＰｉとロボットの姿
勢θA ｉより第６式の演算を行ってロボットＡのベース
座標系状の力点（接触点）の位置 AＰｉを求める（ステ
ップ３０４）。その後、指標ｉを「１」インクリメント
し、が指標ｉが「３」に達するまでステップ３０２〜３
０６の処理を繰り返し、３つの力点（接触点）のロボッ
トＢのベース座標形状における針状ツール先端位置 BＰ
0〜 BＰ2 及びロボットＡのベース座標系上における位
置 AＰ0 〜 AＰ2 を求める。次に、求められた対応する
３つの位置 AＰ0 〜 AＰ2 ， BＰ0 〜 BＰ2 より夫々第
９式の関係式を求め、得られる９つの方程式より６つを
選択して変換行列 AＴB のパラメータφ，θ，ψ，ｘo
，ｙo ，ｚo を求め変換行列 AＴB を求め（ステップ
Ｓ３０７）、この相対位置取得処理を終了する。
【００２８】上記実施例では、ホストコンピュータ２に
よって相対位置関係、すなわち同次変換行列 AＴB を求
めるようにしたが、ロボット制御装置によって求めるよ
うにしてもよい。この場合には、ロボットＡ，Ｂ間を接
続し、ロボットＡに位置取得指令を入力することによっ
て、ロボットＡの制御装置１ａのプロセッサによりステ
ップ１０２，及びステップ２０１〜２０７の処理をし
て、ロボットＢの姿勢θB ，ロボットＡの姿勢θA ，力
成分ｆ，トルク成分τを求め、夫々記憶し、３つの接触
点を求めた後、ステップ３０１〜３０７の処理を実行す
るようにすればよい。
よって相対位置関係、すなわち同次変換行列 AＴB を求
めるようにしたが、ロボット制御装置によって求めるよ
うにしてもよい。この場合には、ロボットＡ，Ｂ間を接
続し、ロボットＡに位置取得指令を入力することによっ
て、ロボットＡの制御装置１ａのプロセッサによりステ
ップ１０２，及びステップ２０１〜２０７の処理をし
て、ロボットＢの姿勢θB ，ロボットＡの姿勢θA ，力
成分ｆ，トルク成分τを求め、夫々記憶し、３つの接触
点を求めた後、ステップ３０１〜３０７の処理を実行す
るようにすればよい。
【００２９】また、３以上のロボットで共同作業を行う
ときも上述した方式で、各ロボット間の相対位置関係を
得るようにする。
ときも上述した方式で、各ロボット間の相対位置関係を
得るようにする。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、面状のツールの加工精度、ツ
ールと力覚センサの取り付け精度さえ良くすれば、比較
的簡単な操作でロボット間の位置関係を取得することが
できる。
ールと力覚センサの取り付け精度さえ良くすれば、比較
的簡単な操作でロボット間の位置関係を取得することが
できる。
【図１】本発明の一実施例の概要図である。
【図２】同実施例におけるホストコンピュータの位置取
得処理のフローチャートである。
得処理のフローチャートである。
【図３】同実施例におけるロボットＡの制御装置が実施
する位置取得処理のフローチャートである。
する位置取得処理のフローチャートである。
【図４】同実施例におけるホストコンピュータの位置関
係取得処理のフローチャートである。
係取得処理のフローチャートである。
Ａ，Ｂ ロボット ２ ホストコンピュータ ３ 力覚センサ ４ 面状ツール ５ 針状ツール １ａ，１ｂ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 一方のロボットアーム先端に力覚センサ
及び形状が既知な面を有する面状ツールを取り付け、他
方のロボットアーム先端に針状ツールを取り付け、同一
直線上にない３点以上において上記針状ツール先端を上
記面状ツールの面に所定力で点接触させ、各接触時に上
記力覚センサで検出される力成分とトルク成分及びその
時の一方のロボットの姿勢より該一方のロボットのベー
ス座標系上における各接触点の位置を求め、また各接触
時の上記他方のロボットの針状ツール先端点の該ロボッ
トベース座標系上の位置を求め、対応する上記接触点の
位置及び針状ツール先端の位置よりロボット間の相対位
置関係を求める複数台のロボットの相対位置関係取得方
式。 - 【請求項２】 上記面上ツールの既知な面は平面である
請求項１記載の複数台のロボットの相対位置関係取得方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29950691A JPH05111897A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 複数台のロボツトの相対位置関係取得方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29950691A JPH05111897A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 複数台のロボツトの相対位置関係取得方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05111897A true JPH05111897A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17873468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29950691A Pending JPH05111897A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 複数台のロボツトの相対位置関係取得方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05111897A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003039817A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Robot collaboration control system |
| CN100415460C (zh) * | 2004-06-02 | 2008-09-03 | 发那科株式会社 | 机械手系统 |
| JP2008254097A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Denso Wave Inc | 複数ロボット間の相対位置計算方法 |
| WO2010091722A1 (en) * | 2009-02-11 | 2010-08-19 | Abb Research Ltd | Dual arm robot |
| CN103302657A (zh) * | 2012-03-06 | 2013-09-18 | 株式会社捷太格特 | 用于机器人的标定方法和标定系统 |
| JP2014012337A (ja) * | 2010-04-15 | 2014-01-23 | Gm Global Technology Operations Inc | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
| JP2016103145A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ファナック株式会社 | 可動部を直接手動で操作可能な数値制御工作機械 |
| CN105729441A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-06 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人系统、控制装置以及控制方法 |
| JP2020006445A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-16 | 株式会社安川電機 | 動作教示装置、ロボットシステム及び動作教示方法 |
| WO2022009765A1 (ja) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置 |
| WO2022071333A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | ファナック株式会社 | ロボットと作業機器との位置関係を取得する装置、制御装置、システム、方法、及びコンピュータプログラム |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP29950691A patent/JPH05111897A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7558646B2 (en) | 2001-11-07 | 2009-07-07 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Cooperative control system of robots |
| WO2003039817A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Robot collaboration control system |
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| US9014853B2 (en) | 2012-03-06 | 2015-04-21 | Jtekt Corporation | Calibration method and calibration system for robot |
| EP2636492A3 (en) * | 2012-03-06 | 2014-04-02 | Jtekt Corporation | Calibration method and calibration system for robot |
| CN103302657A (zh) * | 2012-03-06 | 2013-09-18 | 株式会社捷太格特 | 用于机器人的标定方法和标定系统 |
| JP2016103145A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ファナック株式会社 | 可動部を直接手動で操作可能な数値制御工作機械 |
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| JP2020006445A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-16 | 株式会社安川電機 | 動作教示装置、ロボットシステム及び動作教示方法 |
| US11123864B2 (en) | 2018-07-02 | 2021-09-21 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motion teaching apparatus, robot system, and motion teaching method |
| WO2022009765A1 (ja) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置 |
| JPWO2022009765A1 (ja) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | ||
| WO2022071333A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | ファナック株式会社 | ロボットと作業機器との位置関係を取得する装置、制御装置、システム、方法、及びコンピュータプログラム |
| JPWO2022071333A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | ||
| US12544917B2 (en) | 2020-09-30 | 2026-02-10 | Fanuc Corporation | Device for acquiring positional relationship between robot and working machine, control device, system, method, and computer program |
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