JPH06236205A - ロボットのマスタリング時における重力補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスタリング時にツールを脱着することなく
自動的に重力補正された位置較正値が得られるマスタリ
ング時の重力補正方法の提供。 【構成】 マスタリング実行時と同一の姿勢をロボット
に取らせ、種々の負荷重量を与えた条件下で、各軸にも
たらされる変位量δi と該負荷重量下におけるトルク指
令値Ｔciを実測し、両者の関係δi ＝ｆi （Ｔci）を求
めてロボットコントローラに記憶させる。そして、マス
タリング実行時には、該マスタリング実行時の負荷重量
に対応して生成されるトルク指令値Ｔ'ciからδ'i＝ｆ
（Ｔ'ci）をロボットコントローラの計算させ、各軸モ
ータの較正位置をδ'iだけシフトして重力による原点位
置のずれを補償する。変位量δi 、δ'iは、各軸位置θ
1 、θ2 、θ3 ・・・θn のシフト量、あるいはモータ
位置に対応した位置指令パルス値Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ・・
・Ｎn の増減シフト量で記述することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用に利用される各
種ロボットのマスタリングにおける重力の影響を補償す
る方法に関し、特に、多関節型のロボットにおいて、マ
スタリング実行者がロボットに支持されたツールを脱着
する作業や重力補正の為の特段の操作を要することな
く、重力補正された位置較正値を得ることが可能なロボ
ットのマスタリング時における重力補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業用ロボットにおいては、
（ａ）製造工程の最終段階乃至ユーザへの出荷の為の調
整作業時、（ｂ）完成後の使用時にロボットの旋回胴、
アーム、手首等の駆動源であるサーボモータの交換時、
あるいは（ｃ）運転中の干渉事故によるロボット構成部
品交換時等には、ロボット本体の所定の原点姿勢とプロ
グラムにおける原点位置とを一致させる為のマスタリン
グ、即ち、位置較正処理が行なわれている。

【０００３】このような位置較正処理を実行するには、
ロボット本体の基部等に形成された基準面に固定側較正
治具を取り付ける一方、ロボット手首先端に可動側較正
用治具を装着し、ロボットを操作して可動側治具に形成
された較正面が固定側治具のゲージ面に当接する姿勢
（マスタリング姿勢乃至位置較正姿勢）をとらせ、両者
が所定の位置関係で当接した状態が実現した時点でロボ
ットコントローラに原点位置設定入力を与えることによ
って、プログラム側の原点位置との一致を取ることが行
なわれている。

【０００４】その場合、ツール脱着作業による作業効率
の低下を回避する為に、ツールを装着したまま、可動側
治具を取り付けてマスタリングを実行する位置較正装置
が提案されている。

【０００５】その１例を図１〜図３を参照して説明す
る。図１は、可動側、固定側に各々較正用治具を装着し
た状態でマスタリングを遂行中のロボットを正面から見
た図、図２は、ロボット手首部のツール装着部及び可動
側較正治具装着部を示した部分斜視図、図３は、ロボッ
ト本体のベースに設けられた基準面に装着される固定側
較正治具を示した斜視図である。

【０００６】図１において、ロボット本体１０は、ロボ
ット据え付け場所への固定部材となるベース１２を備
え、このベース１２上に旋回胴１４が旋回自在に搭載さ
れている。旋回胴１４の上部には、ロボット上腕１６が
水平軸心回りで旋回可能に装着されており、このロボッ
ト上腕１６の先端部分にはロボット前腕１８が、同じく
水平軸心回りに旋回可能に装着されている。ロボット上
腕１６とロボット前腕１８との間には、流体シリンダ２
０、リンク２２を含むバランス機構が設けられている。

【０００７】ロボット前腕１８の後端部には、複数の運
動自由度を有するロボット手首２４の駆動源となる複数
のモータＭが搭載されており、ロボット手首の先端部に
はツール２６と可動側較正治具４０が装着されている。
そして、ロボット本体のベース１２の複数の側面領域に
は、基準面１２ａ、１２ｂ（基準面１２ａとは反対側の
面にも基準面が設けられている。）が形成されており、
作業環境（ロボット据え付け場所周辺のスペース状況
等）に即して選択された１つの基準面（ここでは、１２
ｂとする。）には、固定側治具３０が装着固定されてい
る。

【０００８】ロボット手首２４付近の様子を詳しく示し
た図２を参照すると、ロボット手首２４の最先端部にツ
ール装着部２５が設けられており、このツール装着部２
５には、ツール２６の装着面２７と可動側治具装着面２
９が同心円環状に形成されている。各装着面には複数の
ネジ孔が穿たれている。一方、ツール２６の基部と可動
側較正治具４０のフランジ４２には、該ネジ孔に対応し
た複数の透孔が設けられており、ボルトネジ２３、４３
及び位置決めピン４３を用いてツール２６、可動側較正
治具４０が装着固定される。

【０００９】可動側較正治具４０の全体形状は、装着面
２９に装着した状態で、使用が想定される各種のツール
と干渉を起こさないように設計されている。図示した例
では、フランジ４２側から先端部に向かってゆるやかに
湾曲が解消された形状となっている。そして、先端部に
は互いに直交した３方向に向けて較正面４５、４６、４
７が形成されている。

【００１０】次に、選択された基準面１２ｂに装着固定
される固定側較正治具３０を拡大して示した図３を参照
すると、複数の板状部材３６からなる枠体構造が示され
ており、これら板状部材の所定の複数箇所にダイヤルゲ
ージ（本例においては計６個）が設けられている。ロボ
ット本体の各可動要素が各々所定の原点姿勢をとった
時、上述した可動側較正治具４０の各較正面４５、４
６、４７がこれらのダイヤルゲージ３２に当接して所定
の目盛りを指した状態となるように各部分の形状・寸法
及び配置関係が定められている。

【００１１】固定側較正治具３０を基準面１２ｂに装着
固定するには、背板を構成する板状部材３６の背面３４
を基準面１２ｂに当接・密着させながら、透孔３８を通
して位置決めピン３７ａ及びボルトネジ３７ｂを基準面
１２ｂの所定の複数位置に設けられた図示しない孔（ボ
ルトネジ３７ｂに対してはネジ孔。）に差し込み、螺止
固定する。本例の較正装置においては、基準面１２ｂに
固定側較正治具３０を装着することがロボット据え付け
環境（スペース等）の制約により困難な場合には、他の
基準面１２ａ等が選択され、該選択された基準面に固定
側較正治具３０が装着出来るようになっている。

【００１２】以上説明した位置較正装置を使用し、ロボ
ット手首２４にツール２６を装着したまま位置較正処理
を実行するには、ロボット本体１０の選択された基準面
１２ｂあるいは１２ａ、１２ｂに固定側較正治具３０を
取り付ける一方、ツール装着部２５の治具装着面２９に
可動側較正用治具４０を装着し、ロボットを操作して可
動側治具４０の各較正面４５、４６、４７が固定側較正
治具３０の各ダイヤルゲージ３２に当接する姿勢（マス
タリング姿勢）をとらせ、両者が所定の位置関係で当接
した状態が実現したことをダイヤルゲージの目盛りを読
むことによって確認した時点で、ロボットコントローラ
に原点位置設定入力を与えてプログラム側の原点位置と
の一致を取ることになる。

【００１３】このような動作は、ここに示した構造を有
する較正装置におけるマスタリングに限られるものでは
なく、類似した較正装置を利用した原点位置較正を行な
うケース一般について基本的に共通したものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記例示説明したよう
な従来方式のマスタリング動作においては、ツールを装
着したまま原点位置較正を行なうという技術課題は一応
解決されているが、マスタリング時に装着されるツール
の重量あるいは質量分布が異なると、それに応じて位置
較正値がシフトしてしまうという問題があった。即ち、
ツール装着部に装着されたツールの負荷荷重に起因した
ロボットアームのたわみ分を補正（重力補正）した位置
較正を行なうという技術課題は未解決のままであった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、マスタリング
実行時と同一の静止姿勢をロボットに取らせた状態にお
いて、負荷重量により各軸（軸番号；1,2...n ）にもた
らされる変位量δi （i=1,2...n ）と該負荷重量下にお
けるトルク指令値Ｔciとの関係を予め求めておき、マス
タリング実行時には、該マスタリング実行時の負荷重量
に対応して生成されるトルク指令値Ｔ'ci を前記関係に
基づき変位量δ'iに換算し、この変位量δ'iを補償する
形で各軸位置θi と各軸モータ位置パルス計数値Ｎi と
の対応関係を修正することによって、上記課題を解決し
たものである。

【００１６】

【作用】図４及び図５を参照図に加え、ツール装着部に
装着されたツールの負荷荷重に起因したロボットアーム
のたわみ分を補正（重力補正）した位置較正を行なう原
理を説明する形で、本発明の作用を明かにする。

【００１７】ロボットの可動要素の駆動源にはサーボモ
ータが使用されており、従って、ロボットの位置・姿勢
を制御するには、ロボットの運動自由度に対応した各軸
を駆動する各サーボモータを制御しなければならない。

【００１８】このようなサーボモータの為の制御方式の
基本形は、サーボモータに取り付けられた速度検出器か
らの速度信号をフィードバックさせて速度制御を行なう
と共に、該速度信号を積分して得られる位置フィードバ
ック信号に基づいて位置制御を行なうもので、クローズ
ド・ループ方式と呼ばれている。

【００１９】図４は、このクローズドループ方式により
サーボモータの制御を行なう場合のブロック線図の概略
を例示したものである。図中、符号１、２は、各々位置
ループ及び速度ループの伝達関数で、Ｋp 、Ｋv は位置
ループゲイン及び速度ループゲインである。符号３はサ
ーボアンプとサーボモータを含む系の伝達関数を表わ
し、Ｋt モータのトルク定数、Ｊはモータ軸にかかるエ
ナーシャを表わしている。また、４、５はモータの軸制
御器の中で行なわれる積分処理を表わしている。

【００２０】ロボットコントローラの軸制御器は、ＣＰ
Ｕからの位置指令Ｐc と現在速度値Ｖを積分（ブロック
５）して得られる現在位置Ｐf との位置偏差εp に応じ
てゲインＫp の位置制御処理を行ない、速度指令Ｖc を
得る。更に、速度指令Ｖc と現在速度Ｖとの速度偏差ε
v を計算し、この速度偏差εv に応じてゲインＫv の速
度制御処理を行なってトルク指令Ｔc を生成し、サーボ
アンプへ入力する。そして、このトルク指令（電流指
令）Ｔc を受けたサーボアンプがモータにトルク指令Ｔ
c に応じた駆動電流を流すことによってモータが速度Ｖ
で回転する。

【００２１】ここで、ロボットが従来技術の説明の中で
述べたマスタリング姿勢（図１〜図３参照）をとって静
止した状態を考えると、ツール装着部に装着支持された
ツール及び治具を含む負荷荷重に対抗して各軸のモータ
が静止姿勢を維持する為に必要十分な電流値に相当する
トルク指令Ｔci（i=1,2...n ）が、各軸のモータについ
て生成され、これら各トルク指令Ｔciは、各軸にかかっ
ている負荷トルクと平衡関係を保っている筈である。一
方、この負荷トルクは負荷荷重によるたわみ変形量に対
応しており、このたわみ量は各モータの原点位置θi0
（位置パルスで表現すればＮi0）のシフトδi として把
握される。

【００２２】従って、マスタリング実行時と同一の静止
姿勢をロボットに取らせた上で、ツール装着部に対して
種々の重量あるいは質量分布を有する物体を保持させた
場合に、各軸（軸番号；1,2...n ）にもたらされる変位
量δi （i=1,2...n ）とトルク指令値Ｔciとの間に一定
の関係が生じているものと考えられる。

【００２３】δi ＝０を与える基準状態としては、ツー
ル装着部にツールを装着しない状態を選ぶことが出来
る。そして、この状態を基準にして、ツール装着部に種
々の荷重量（ｗ0 、ｗ1 、・・・ｗq ；但し、ｗ0 ＝
０、q は負荷重量種類数）を与えた状態で位置較正姿勢
（各ダイヤルゲージ３２の目盛りが所定位置に来る姿
勢。）をとらせ、前記基準状態からみた各軸変位量δis
（位置変化量Δθisまたは位置パルス計数増減値ΔＮis
［s=0,1...q ］）を、同状態におけるトルク指令値Ｔci
q に対してプロットして、図５（ａ）、（ｂ）に示した
ようなグラフを各軸（i=1,2...n ）について作成する
（以下、これを「重力補正用キャリブレーション」と呼
ぶことにする。）。δi とＴciの関係を表わすグラフの
形には幾つかのパターンが考えられるが、典型的には図
５（ａ）に例示したようにＴci軸上正の側から、第４象
限に延びる形と、図５（ｂ）のようにＴci軸上負の側か
ら、第２象限に延びる形が想定される。

【００２４】各トルク指令値Ｔciq は、図４中符号６で
示したように、制御系中（サーボアンプ入力部）から取
り出し、電流指令値に対応した電圧値として読み取るこ
とが出来る。

【００２５】マスタリング姿勢をとった状態でツール装
着部への荷重を増加させた時、ロボットの各部分のたわ
みによる各モータ位置θi （またはＮi ）の変位方向は
正負いずれの場合も有り得るから、一般には、Ｔci、δ
i いずれも正負の値を取り得ることになる。Ｔci−δi
の関係、δi ＝ｆi （Ｔci）をプロットする範囲は、ツ
ール装着部に治具のみを装着した状態（δi0＝０）か
ら、装着されることが想定される最大荷重に相当するツ
ールを装着した状態までを覆う範囲とするのが合理的で
ある。

【００２６】このような重力補正用キャリブレーション
を実行して求められたＴci−δi の関係を何等か手段で
保存しておき、例えば、ロボットの据え付け現場で行な
われる実際のマスタリング時に該関係を利用して、各軸
のたわみ分を補償した位置較正を実現する。即ち、マス
タリング時におけるトルク指令値Ｔ'ci に対してδ'i＝
ｆi （Ｔ'ci ）を計算し、マスタリング時の各軸位置
θ'i と位置パルスＮ'iの対応関係を、表１あるいは表
２に示したように修正する。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】 即ち、マスタリング時の各軸位置がθi であり、位置パ
ルス数で記述したモータ位置がＮi であるとした時、こ
れをそのまま原点位置データとして定義するのではな
く、［１］変位δi を各軸位置θi で記述して、位置パ
ルスＮi に対してθi ＋δ'i を定義（表１）するか、
あるいは、［２］変位δi を位置パルスＮiで記述し
て、位置パルスＮi −δ'iに対してθi を定義（表２）
するかの、いずれかの方式（両者に実質的な差異はな
い。）により、負荷重量によるたわみ分を補償した位置
較正を実現する。

【００２９】ツール無装着時にマスタリングを実行した
場合には、トルク指令値が当然δi＝０に対応した値Ｔc
i0 となっている筈であるから、上記方式［１］または
［２］に従った位置較正を行なえば、各軸位置θi に対
して位置パルス数Ｎi がそのまま原点位置データとして
定義されることになる。つまり、本発明では、ツール無
装着状態を基準状態として、任意の未知負荷荷重のツー
ルを装着した状態でマスタリングを実行した場合に、負
荷重量に如何に関わらず基準状態と等価な位置較正デー
タを得ることが可能である。

【００３０】

【実施例】図６は、本発明を実施する為に使用し得るロ
ボットコントローラの要部ブロック図である。図中、ロ
ボットコントローラ５０は、中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）５１を有し、該ＣＰＵ５１には、ＲＯＭからなるメ
モリ５２、ＲＡＭからなるメモリ５３、ＣＭＯＳ等から
なる不揮発性メモリ５４、ＬＣＤ（液晶表示装置）５５
が付設された教示操作盤５６、ロボットの各軸を制御す
るロボット軸制御部５７がバス５９を介して接続されて
いる。ロボット軸制御部５７は更にサーボ回路５８を経
由してロボット本体１０に接続されている。

【００３１】ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５１がロボット１
０及びロボットコントローラ５０自身の制御の為に実行
する各種のプログラムが格納されている。ＲＡＭ５３は
データの一時記憶や演算の為に利用されるメモリであ
る。不揮発性メモリ５４には、教示操作盤５６、あるい
は図示しない外部装置から入力される教示位置データを
含むプログラムや各種設定値が格納される。

【００３２】上述の構成及び機能は、従来のロボットコ
ントローラと基本的には変わるところはないが、マスタ
リング時に重力補正された位置較正を実現する為に、次
に挙げるような従来技術に見られない特徴を有してい
る。

【００３３】（１）作用の説明の欄で述べた重力補正用
キャリブレーション実行時に、教示操作盤６から読み取
り・記憶指令を送ることによって、マスタリング姿勢と
同一の姿勢をとった状態下における各トルク指令値Ｔc
i、各軸位置θi 、位置パルス計数値Ｎi をモータ制御
系から読み取り、基準状態データ（Ｔci0 、θi0、位置
パルス計数値Ｎi0）あるいは基準状態からみた各軸変位
量δis（位置変化量Δθisまたは位置パルス計数量ΔＮ
is［i=1,2...n ; s=1,2...q ］）とトルク指令値Ｔcis
との対応データとして不揮発性メモリ５４に格納する為
のプログラムがＲＯＭ５２に格納されていること。

【００３４】（２）また、上記キャリブレーションの内
容を確認することが出来るように、教示操作盤５６から
の表示指令によって、図５に示したグラフ形、または数
値一覧表等の形式で表示する為のプログラムがＲＯＭ５
２に格納されていること。

【００３５】（３）マスタリング姿勢をとった状態で、
教示操作盤５６から位置較正実行の指令を与えることに
よって、各軸の位置θi 、パルス計数値Ｎi 及びトルク
指令値Ｔ'ci を系から読み取り、入力済みの重力補正用
キャリブレーションデータに基づいて、δ'i＝Δθ'i＝
ｆ（Ｔ'ci ）またはδ'i＝ΔＮ'i＝ｆ（Ｔ'ci ）を計算
し、位置較正値（各軸原点データ）として［θi ＋Δ
θ'i；Ｎi ］または［θi ；Ｎ−ΔＮ'i］を不揮発性メ
モリ５４内に格納・設定する為のプログラムがＲＯＭ５
２に格納されていること。

【００３６】以上の構成と機能を有するロボットコント
ローラ５０を使用し、本発明に従ってマスタリング時の
重力補正方法を実行する手順の一例の概略を図７（重力
補正用キャリブレーション）及び図８（マスタリング）
のフローチャートを参照して説明する。説明の便宜上、
ロボット本体の形態及びマスタリング時の姿勢の取り方
等については、従来技術の説明の欄において図１〜図３
を参照して述べたものを想定する。

【００３７】先ず、作用の説明の欄で述べた重力補正用
キャリブレーションを実行する。この重力補正用キャリ
ブレーションは、例えば、ロボット製造工場で完成した
ロボットを出荷する直前に行なうことが出来る。重力補
正用キャリブレーションの為に必要な治具、ツール、ダ
ミーツール等を準備した上で、図７のフローチャートに
従った作業を開始する（重力補正用キャリブレーション
開始）。ロボットを起動させる前に、図１〜図３に示し
たように、固定側及び可動側の治具を所定位置に装着固
定する（ステップＣＬ１）。

【００３８】次に、ロボットを起動させ、手動ジョグ送
りによって可動側治具４０を固定側治具３０に近づけて
各ダイヤルゲージ３２の所定位置に可動側治具４０の各
較正面４５、４６、４７を当接させ、各ダイヤルゲージ
３２の目盛りが所定値を指すマスタリング（位置較正）
姿勢をロボットにとらせる（ステップＣＬ２）。教示操
作盤５６から、読み取り・記憶指令を送り、各トルク指
令値Ｔci0 、各軸位置θi0、位置パルス計数値Ｎi0を読
み取り、基準状態データとして、不揮発性メモリ５４に
格納する（ステップＣＬ３）。

【００３９】基準状態の設定が終了したら、ロボットロ
ボット本体１０のツール装着部２５に荷重ｗs （第１回
目は、s=1 ）をかける（ステップＣＬ４）。荷重をかけ
る方法は任意であるが、ここでは第１回目の荷重ｗ1 と
して、使用が想定される最軽量のツール（またはダミー
ツール）をツール装着部に装着することにする。

【００４０】荷重ｗ1 をかけた状態で、再び各ダイヤル
ゲージの目盛りが所定値を指すマスタリング姿勢をロボ
ットにとらせる（ステップＣＬ５）。この状態で、教示
操作盤５６から読み取り・記憶指令を送り、各軸トルク
指令値Ｔci1 、各軸位置θi1、位置パルス計数値Ｎi1を
モータ制御系から読み取り、基準状態（δ＝０）からみ
た変位量δi1（位置変化量Δθi1＝θi1−θi0または位
置パルス計数量ΔＮi1＝Ｎi1−Ｎi0）を計算し トルク
指令値Ｔci1 との対応データとして不揮発性メモリ５４
に格納する（ステップＣＬ６）。

【００４１】以後、荷重ｗs を段階的に増加させながら
（ｗ1＜ｗ2＜・・・＜ｗq ）、ステップＣＬ４〜ステッ
プＣＬ７（荷重種類数q の確認）を繰り返すことによっ
て、ｑ種類の荷重ｗ1 、ｗ2 ・・・ｗq の下における各
軸δi −Ｔci対応データが記憶・設定されることにな
る。荷重を増加させるには、ツールに重量物を支持させ
たり、ツール自身をより重いものに交換するかすれば良
いが、適当な引っ張り装置によってツールあるいはツー
ル装着部に段階的に増大する荷重を課す方法も考えられ
る。最大荷重ｗq は、使用が想定される最大重量ツール
の荷重をやや上回る程度とすることが好ましい。また、
荷重の種類数ｑは、δi −Ｔciのプロッティングによ
り、滑らかなキャリブレーション曲線（図５参照）が描
ける程度の大きさに選べば良いことは言うまでもない。

【００４２】最後にステップＣＬ８で、教示操作盤５６
表示指令を送り、図５に示したグラフ形、または数値一
覧表等の形で重力補正用キャリブレーションの内容を確
認して、作業を終了する（重力補正用キャリブレーショ
ン終了）。

【００４３】次に、上記の手順で重力補正用キャリブレ
ーションが終了済みのロボットのマスタリングを実行す
る処理について説明する。このマスタリングは、前述し
たように、ロボットの出荷前の調整の一環として行なわ
れる場合もあり、また、ユーザによりロボット据え付け
現場において実行される場合もある。

【００４４】先ず、必要に応じてロボットの電源を切
り、固定側、可動側の治具３０、４０を用意してマスタ
リング作業を開始する（マスタリング開始）。重力補正
用キャリブレーションの場合と同様に、固定側及び可動
側の治具３０、４０を所定位置に装着固定する（ステッ
プＭＴ１）。ツール２６は装着したままで良い。但し、
無装着であっても構わない。

【００４５】ロボットを起動させて、手動ジョグ送りに
よって可動側治具４０を固定側治具４０に近づけて各ダ
イヤルゲージ３２の所定位置に可動側治具４０の較正面
４５、４６、４７を当接させ、各ダイヤルゲージ３２の
目盛りが所定値を指すマスタリング（位置較正）姿勢を
ロボットにとらせる（ステップＭＴ２）。

【００４６】この状態で、教示操作盤５６から位置較正
実行の指令を与えることによって、各軸の位置θ'i、パ
ルス計数値Ｎ'i及びトルク指令値Ｔ'ci を系から読み取
り（ステップＭＴ３）、入力済みの重力補正用キャリブ
レーションデータに基づいて、δ'i＝Δθ'i＝ｆ（Ｔ'c
i ）またはδ'i＝ΔＮ'i＝ｆ（Ｔ'ci ）を計算し（ステ
ップＭＴ４）、位置較正値（各軸原点データ）として
［θ'i ＋Δθ'i；Ｎ'i］または［θ'i；Ｎ'i−ΔＮ'
i］を不揮発性メモリ５４内に格納・設定する（ステッ
プＭＴ５）。即ち、ｉ番目の軸に関し、軸変数値θ'i＋
Δθ'iに対してモータ位置パルスＮ'iを定義するか、あ
るいは、軸変数値θ'i に対してＮ'i−ΔＮ'i を定義す
るかいずれかの方式により、原点データを重力補正す
る。

【００４７】設定内容を教示操作盤５６からの表示指令
でＬＣＤ５５に呼び出し、表１あるい表２のような態様
で表示させ、マスタリング実行者がこれを確認して（ス
テップＭＴ６）、重力補正された位置較正データを得る
マスタリング処理を終了する（マスタリング終了）。

【００４８】各軸の位置θ'i、パルス計数値Ｎ'i及びト
ルク指令値Ｔ'ci と、入力済みの重力補正用キャリブレ
ーションデータから、δ'i＝Δθ'i＝ｆi （Ｔ'ci ）ま
たはδ'i＝ΔＮ'i＝ｆi （Ｔ'ci ）を求める為のアルゴ
リズムとしては、重力補正用キャリブレーションで入力
されるδis−Ｔcis 対応データ（i=1,2...n ；s=0,1,
2...q ；δi0＝０）に基づいて、図５に示したような折
れ線関数ｆi （Ｔci）を定義し、この関数にマスタリン
グ時の各軸トルク指令値Ｔ'ci を代入することによっ
て、補正値δ'i＝ｆi （Ｔ'ci ）を計算するものを用意
すれば良い。

【００４９】また、重力補正用キャリブレーション及び
マスタリング時の各軸変位量δi として、Δθi をとる
かΔＮi をとるかは任意であり、いずれを選択するかに
対応して、表１あるいは表２に示された形態の一方で位
置較正データが設定されることになる。

【００５０】なお、マスタリング時にツールが装着され
ていない場合でも図８に示したフローチャートに従っ
て、そのままマスタリングが実行されることは容易に判
ることである。即ち、ツールが装着されていないという
ことは、重力補正キャリブレーションの説明で述べた基
準状態と等価な状態が再現されているということに他な
らないから、ステップＭＴ３で読み取られるトルク指令
値Ｔ'ci は、各々δi ＝０に対応したＴci0 （図５の各
グラフ参照）に等しくなっている。これに応じて、ステ
ップＭＴ４で計算される変位量δ'iは０となり、ステッ
プＭＴ５では、ステップＭＴ３で読み取られたθ'iと
Ｎ'iがそのまま原点データとして設定されることにな
る。つまり、基準状態が再現されていることに対応し
て、各軸の重力補正量δi ＝０という当然の結果が実現
されるということである。

【００５１】このように、本発明のマスタリング時にお
ける重力補正方法に従えば、ツールの装着の有無に関わ
らず、また、装着されたツールの負荷重量の大小に関わ
らず同じ基準状態（ツール装着なし）に換算された位置
較正データが得られることになる。

【００５２】

【発明の効果】本願発明によれば、どのような負荷重量
のツールが装着された状態でも、ツールの脱着を要する
ことなく、負荷荷重の影響を補償した位置較正データを
得るマスタリングを実行することが出来る。また、ツー
ル非装着時も含めて、ツールの軽重に関係なく共通した
手順で、負荷重量の大小に対応して変動するロボット各
部分の変形を補償したマスタリングが実行出来るという
利点がある。

【００５３】そして、このマスタリング時の重力補正動
作は、ロボットコントローラの通常の機能を利用するこ
とによって、その主要部分を簡単なソフトウエアで処理
することが可能なので、マスタリング実行者は、補正動
作を直接意識する必要が無く、従来のマスタリング時と
大差のない作業を実行するのみで、重力補正された原点
位置をロボットに設定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】可動側、固定側に各々較正用治具を装着した状
態でマスタリングを遂行中のロボットを正面から見た図
である。

【図２】図２は、ロボット手首部のツール装着部及び可
動側較正治具装着部を示した部分斜視図である。

【図３】図３は、ロボット本体の基部に設けられた基準
面に装着される固定側較正治具を示した斜視図である。

【図４】このクローズドループ方式によりサーボモータ
の制御を行なう場合のブロック線図の概略を示した図で
ある。

【図５】ロボットに種々の荷重量（ｗ0 、ｗ1 、・・・
ｗq ）を与えた状態下で、各軸変位量δisをトルク指令
値Ｔcis に対してプロットした場合に得られるグラフの
例を模式的に示した図である。

【図６】本発明を実施する為に使用し得るロボットコン
トローラの要部ブロック図である。

【図７】本発明の方法を実施する際に行なわれる重力補
正重力補正用キャリブレーションの作業手順の一例の概
略を示したフローチャートである。

【図８】本発明に従って、マスタリング時に重力補正さ
れた位置較正を実現する為の処理手順の一例の概略を示
したフローチャートである。

【符号の説明】

１ 位置ループの伝達関数 ２ 速度ループの伝達関数 ３ サーボアンプとサーボモータを含む系の伝達関数 ４、５ モータの軸制御器の中で行なわれる積分処理 ６ トルク指令値に基づく位置補正値算出 １０ ロボット本体 １２ ベース １２ａ、１２ｂ 基準面 １４ 旋回胴 １６ ロボット上腕 １８ ロボット前腕 ２０ 流体シリンダ ２２ リンク ２４ ロボット手首 ２５ ツール装着部 ２６ ツール ２７ ツール装着面 ２９ 可動側治具装着面 ３０ 固定側較正治具 ３２ ダイヤルゲージ ３６ 板状部材 ３７ａ 位置決めピン ３７ｂ ボルトねじ ３８ 透孔 ４０ 可動側較正治具 ４５、４６、４７ 較正面 ５０ ロボットコントローラ ５１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） ５２ ＲＯＭ ５３ ＲＡＭ ５４ 不揮発性メモリ ５５ 液晶表示装置（ＬＣＤ） ５６ 教示操作盤 ５７ ロボット軸制御器 ５８ サーボ回路 ５９ バス Ｍ モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスタリング実行時と同一の静止姿勢を
   ロボットに取らせた状態において、負荷重量により各軸
   （軸番号；1,2...n ）にもたらされる変位量δi （i=1,
   2...n ）と該負荷重量下におけるトルク指令値Ｔciとの
   関係を予め求めておき、マスタリング実行時には、該マ
   スタリング実行時の負荷重量に対応して生成されるトル
   ク指令値Ｔ'ci を前記関係に基づき変位量δ'iに換算
   し、この変位量δ'iを補償する形で各軸位置θi と各軸
   モータ位置パルス計数値Ｎi との対応関係を修正するこ
   とを特徴とするロボットのマスタリング時における重力
   補正方法。