JPH07266272A - マニピュレータ用追従方法及び装置 - Google Patents
マニピュレータ用追従方法及び装置Info
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- JPH07266272A JPH07266272A JP6059122A JP5912294A JPH07266272A JP H07266272 A JPH07266272 A JP H07266272A JP 6059122 A JP6059122 A JP 6059122A JP 5912294 A JP5912294 A JP 5912294A JP H07266272 A JPH07266272 A JP H07266272A
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】高信頼性をもって加工手段を加工経路に高精度
に追従させることが可能なマニピュレータ用追従方法及
び装置を提供する。 【構成】時系列的に得られる複数の検出情報２を用いて
その確からしさを表す検出信頼度を算出し、次いで、複
数の検出情報に対応する検出信頼度により重み付けて修
正情報６を算出し、引続き、修正情報６を用いて教示デ
ータ４から生成される教示情報を修正１５することによ
り、マニピュレータの動作指令を逐次修正７してなるマ
ニピュレータ用追従方法。
に追従させることが可能なマニピュレータ用追従方法及
び装置を提供する。 【構成】時系列的に得られる複数の検出情報２を用いて
その確からしさを表す検出信頼度を算出し、次いで、複
数の検出情報に対応する検出信頼度により重み付けて修
正情報６を算出し、引続き、修正情報６を用いて教示デ
ータ４から生成される教示情報を修正１５することによ
り、マニピュレータの動作指令を逐次修正７してなるマ
ニピュレータ用追従方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械加工対象であるワ
ーク上の加工経路を視覚センサ等の検出手段によって検
出し、その情報に基づいて予め与えられた教示データを
修正することにより、マニピュレータに搭載された加工
器等の加工手段を高精度に追従させるためのマニピュレ
ータ用追従方法およびその実施に直接使用する追従装置
に関するものである。。
ーク上の加工経路を視覚センサ等の検出手段によって検
出し、その情報に基づいて予め与えられた教示データを
修正することにより、マニピュレータに搭載された加工
器等の加工手段を高精度に追従させるためのマニピュレ
ータ用追従方法およびその実施に直接使用する追従装置
に関するものである。。
【０００２】
【従来の技術】視覚センサを用いてマニピュレータを加
工経路に追従させる技術は不確定性のある環境下での作
業遂行のために最も重要な技術とされ多くの研究が重ね
られてきた。例えば、工業用ロボットの空間曲線倣い制
御（浅田，花房，計測自動制御学会文集，第16巻，第 5
号，pp126-132,1980）では、センサによるフィードバッ
ク制御を補助する目的でオフライン経路情報を用い、加
工経路を事前情報として制御系の補償器を設計してセン
サフィードバック制御の効果を検討している。
工経路に追従させる技術は不確定性のある環境下での作
業遂行のために最も重要な技術とされ多くの研究が重ね
られてきた。例えば、工業用ロボットの空間曲線倣い制
御（浅田，花房，計測自動制御学会文集，第16巻，第 5
号，pp126-132,1980）では、センサによるフィードバッ
ク制御を補助する目的でオフライン経路情報を用い、加
工経路を事前情報として制御系の補償器を設計してセン
サフィードバック制御の効果を検討している。
【０００３】近年は、この中でも実績のある教示再生方
式の利点を生かした形で、予め教示されたデータに基づ
く動作指令を視覚センサデータによって修正するという
技術が導入されつつある。この種のあるいはそれに準ず
る装置に関する代表的な従来技術としては例えば以下の
ものがある。即ち溶接ロボット用レーザ視覚センサ（平
井，柴田（（株）日立製作所），アーク溶接における検
出と制御，溶接学会編，1990）では、視覚センサによっ
て検出される溶接線位置を用いて、予め教示された経路
を修正する方法が示されている。
式の利点を生かした形で、予め教示されたデータに基づ
く動作指令を視覚センサデータによって修正するという
技術が導入されつつある。この種のあるいはそれに準ず
る装置に関する代表的な従来技術としては例えば以下の
ものがある。即ち溶接ロボット用レーザ視覚センサ（平
井，柴田（（株）日立製作所），アーク溶接における検
出と制御，溶接学会編，1990）では、視覚センサによっ
て検出される溶接線位置を用いて、予め教示された経路
を修正する方法が示されている。
【０００４】図５（ａ）は該従来技術の構成を示す図で
あって、同図（ｂ）は該従来技術の経路修正過程を示す
図である。図中、αは従来のマニピュレータ用追従装
置、１はマニピュレータ、２はマニピュレータ１先端に
装着された視覚センサ、３は溶接トーチ、４は教示デー
タ入力部、５は検出手段コントローラであるセンサコン
トローラ、６は修正量生成部、７は修正部、８はサーボ
部、９はアンプ、１０は溶接線である。
あって、同図（ｂ）は該従来技術の経路修正過程を示す
図である。図中、αは従来のマニピュレータ用追従装
置、１はマニピュレータ、２はマニピュレータ１先端に
装着された視覚センサ、３は溶接トーチ、４は教示デー
タ入力部、５は検出手段コントローラであるセンサコン
トローラ、６は修正量生成部、７は修正部、８はサーボ
部、９はアンプ、１０は溶接線である。
【０００５】同図（ａ）において、視覚センサ２が溶接
トーチ３に対して先行するように、教示データ信号Ｓａ
を教示データ入力部４より入力し、該教示データの信号
Ｓａに基づいて教示経路Ｐａを予め設定する。マニピュ
レータ１が該教示経路Ｐａに従って動作を開始すると、
視覚センサ２は溶接線１０上の点を検出して検出信号Ｓ
ｂをセンサコントローラ５へ送る。修正量生成部６では
センサコントローラ５からの検出情報の信号Ｓｃと溶接
トーチ３の位置情報の信号Ｓｄとから修正量を算出す
る。修正部７では該修正量の信号Ｓｅと該教示データの
信号Ｓａとから修正経路Ｐｂを生成し、該修正経路の信
号Ｓｆに基づきサーボ部８において求めた運動指令値信
号Ｓｇをアンプ９を介して送信した駆動指令信号Ｓｈに
従ってマニピュレータ１を制御する。
トーチ３に対して先行するように、教示データ信号Ｓａ
を教示データ入力部４より入力し、該教示データの信号
Ｓａに基づいて教示経路Ｐａを予め設定する。マニピュ
レータ１が該教示経路Ｐａに従って動作を開始すると、
視覚センサ２は溶接線１０上の点を検出して検出信号Ｓ
ｂをセンサコントローラ５へ送る。修正量生成部６では
センサコントローラ５からの検出情報の信号Ｓｃと溶接
トーチ３の位置情報の信号Ｓｄとから修正量を算出す
る。修正部７では該修正量の信号Ｓｅと該教示データの
信号Ｓａとから修正経路Ｐｂを生成し、該修正経路の信
号Ｓｆに基づきサーボ部８において求めた運動指令値信
号Ｓｇをアンプ９を介して送信した駆動指令信号Ｓｈに
従ってマニピュレータ１を制御する。
【０００６】該修正経路Ｐｂの生成過程を同図（ｂ）を
用いて説明する。該検出情報の信号Ｓｃが示す溶接線１
０上の溶接特徴点Ｍi (i＝1,2,3 ，…，n)の位置と該教
示経路Ｐａに基づく溶接トーチ３の位置とから該溶接特
徴点Ｍi との距離を算出し、該距離が極小となる点を溶
接トーチ３が通過した時点で教示経路Ｐａを平行移動
し、該修正経路Ｐｂを生成する。
用いて説明する。該検出情報の信号Ｓｃが示す溶接線１
０上の溶接特徴点Ｍi (i＝1,2,3 ，…，n)の位置と該教
示経路Ｐａに基づく溶接トーチ３の位置とから該溶接特
徴点Ｍi との距離を算出し、該距離が極小となる点を溶
接トーチ３が通過した時点で教示経路Ｐａを平行移動
し、該修正経路Ｐｂを生成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】該従来技術には次のよ
うな問題点がある。すなわち、該従来技術では視覚セン
サ２からレーザが発光する毎に得られる距離情報を経路
修正値算出データとして直接用いている。しかし、溶接
のような劣悪な環境下では、視覚センサ２はしばしば誤
ったデータを導出する。
うな問題点がある。すなわち、該従来技術では視覚セン
サ２からレーザが発光する毎に得られる距離情報を経路
修正値算出データとして直接用いている。しかし、溶接
のような劣悪な環境下では、視覚センサ２はしばしば誤
ったデータを導出する。
【０００８】したがって、毎回得られる視覚センサ２か
らの検出情報の信号Ｓｃを確定情報として用いることは
信頼性の上から大きな問題がある。例えば、センサ検出
誤差によって溶接トーチ３と溶接線１０との距離に誤差
が生じた場合、教示経路Ｐａが誤って修正されることと
なる。その結果、溶接線１０と修正経路Ｐｂがずれると
いう致命的な欠陥が生じる。
らの検出情報の信号Ｓｃを確定情報として用いることは
信頼性の上から大きな問題がある。例えば、センサ検出
誤差によって溶接トーチ３と溶接線１０との距離に誤差
が生じた場合、教示経路Ｐａが誤って修正されることと
なる。その結果、溶接線１０と修正経路Ｐｂがずれると
いう致命的な欠陥が生じる。
【０００９】ここにおいて、本発明の主要な技術的開発
課題は次に列挙する如くである。本発明の第１の課題
は、従来の技術では検出の信頼性低下やセンサ誤動作が
あった場合には、予め与えられた教示データに基づいて
決定されるマニピュレータの動作指令を、視覚センサに
よって検出した信号を基に算出した検出情報に基づいて
修正しようとしても、十分な信頼性を持って修正するこ
とが困難であったことから、その結果としてマニピュレ
ータを経路に高精度に追従させることが困難であったと
いう点を解決し、加工手段を加工経路に高精度に追従さ
せることが可能なマニピュレータ用追従方法および装置
を提供せんとするものである。
課題は次に列挙する如くである。本発明の第１の課題
は、従来の技術では検出の信頼性低下やセンサ誤動作が
あった場合には、予め与えられた教示データに基づいて
決定されるマニピュレータの動作指令を、視覚センサに
よって検出した信号を基に算出した検出情報に基づいて
修正しようとしても、十分な信頼性を持って修正するこ
とが困難であったことから、その結果としてマニピュレ
ータを経路に高精度に追従させることが困難であったと
いう点を解決し、加工手段を加工経路に高精度に追従さ
せることが可能なマニピュレータ用追従方法および装置
を提供せんとするものである。
【００１０】本発明の第２の課題は、複数の検出情報に
基づいて算出される修正情報を用いて、教示データから
生成される教示情報を修正することにより、マニピュレ
ータの動作指令を逐次修正するマニピュレータ用追従方
法および装置を提供せんとするものである。
基づいて算出される修正情報を用いて、教示データから
生成される教示情報を修正することにより、マニピュレ
ータの動作指令を逐次修正するマニピュレータ用追従方
法および装置を提供せんとするものである。
【００１１】本発明の第３の課題は、検出情報の確から
しさを表す検出信頼度を算出し、複数の該検出情報以上
の該検出情報を用いるマニピュレータ用追従方法および
装置を提供せんとするものである。
しさを表す検出信頼度を算出し、複数の該検出情報以上
の該検出情報を用いるマニピュレータ用追従方法および
装置を提供せんとするものである。
【００１２】本発明の第４の課題は、１つの修正情報を
算出するために必要十分な検出情報以上の該検出情報を
用いることで最適な修正情報を算出するマニピュレータ
用追従方法および装置を提供せんとするものである。
算出するために必要十分な検出情報以上の該検出情報を
用いることで最適な修正情報を算出するマニピュレータ
用追従方法および装置を提供せんとするものである。
【００１３】本発明の第５の課題は、複数の修正情報を
用いることで最適な修正情報を算出し、該最適な修正情
報を用いて教示情報を修正することにより、マニピュレ
ータの動作指令を逐次修正するマニピュレータ用追従方
法および装置を提供せんとするものである。
用いることで最適な修正情報を算出し、該最適な修正情
報を用いて教示情報を修正することにより、マニピュレ
ータの動作指令を逐次修正するマニピュレータ用追従方
法および装置を提供せんとするものである。
【００１４】本発明の第６の課題は、検出手段と加工手
段とを保持するマニピュレータにおいて、検出手段コン
トローラと教示データ入力部と座標変換・メモリ部と修
正量生成部と修正部とサーボ部とアンプを具備したマニ
ピュレータ用追従装置を提供せんとするものである。
段とを保持するマニピュレータにおいて、検出手段コン
トローラと教示データ入力部と座標変換・メモリ部と修
正量生成部と修正部とサーボ部とアンプを具備したマニ
ピュレータ用追従装置を提供せんとするものである。
【００１５】本発明の第７の課題は、修正部が経路・速
度関数生成部と経路修正部と軌道生成部とで構成したマ
ニピュレータ用追従装置を提供せんとするものである。
度関数生成部と経路修正部と軌道生成部とで構成したマ
ニピュレータ用追従装置を提供せんとするものである。
【００１６】本発明の第８の課題は、修正部が教示位置
・姿勢修正部と修正経路・速度関数生成部と修正軌道生
成部とで構成したマニピュレータ用追従装置を提供せん
とするものである。
・姿勢修正部と修正経路・速度関数生成部と修正軌道生
成部とで構成したマニピュレータ用追従装置を提供せん
とするものである。
【００１７】本発明の第９の課題は、修正部が経路・速
度関数生成部と軌道生成部と教示軌道修正部とで構成し
たマニピュレータ用追従装置を提供せんとするものであ
る。
度関数生成部と軌道生成部と教示軌道修正部とで構成し
たマニピュレータ用追従装置を提供せんとするものであ
る。
【００１８】本発明のその他の課題は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自づと明らかであろう。
特に特許請求の範囲の記載から自づと明らかであろう。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び構成手段を
採用することにより達成される。即ち、本発明方法の第
１の特徴は、対象を加工するための加工手段と該加工手
段近傍に設置され該対象上の加工経路を検出する検出手
段とを保持するマニピュレータにおいて、予め与えられ
た教示データに基づいて決定される該マニピュレータの
動作指令を、該検出手段によって検出した信号から算出
した検出情報に基づいて修正しつつ、実時間で前記加工
経路に前記加工手段を追従させるようにマニピュレータ
を駆動させるに当り、まず、時系列的に得られる複数の
前記検出情報を用いてその確からしさを表す検出信頼度
を算出し、次いで、複数の該検出情報に対応する該検出
信頼度により重み付けて修正情報を算出し、引続き、該
修正情報を用いて前記教示データから生成される教示情
報を修正することにより、前記マニピュレータの動作指
令を逐次修正してなるマニピュレータ用追従方法であ
る。
明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び構成手段を
採用することにより達成される。即ち、本発明方法の第
１の特徴は、対象を加工するための加工手段と該加工手
段近傍に設置され該対象上の加工経路を検出する検出手
段とを保持するマニピュレータにおいて、予め与えられ
た教示データに基づいて決定される該マニピュレータの
動作指令を、該検出手段によって検出した信号から算出
した検出情報に基づいて修正しつつ、実時間で前記加工
経路に前記加工手段を追従させるようにマニピュレータ
を駆動させるに当り、まず、時系列的に得られる複数の
前記検出情報を用いてその確からしさを表す検出信頼度
を算出し、次いで、複数の該検出情報に対応する該検出
信頼度により重み付けて修正情報を算出し、引続き、該
修正情報を用いて前記教示データから生成される教示情
報を修正することにより、前記マニピュレータの動作指
令を逐次修正してなるマニピュレータ用追従方法であ
る。
【００２０】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における検出信頼度の算出が、まず検出
手段による各点の反射光に依存する信頼度を算出しする
ため該反射光の受信レベルと反射スリットの幅を入力し
加工経路までの距離の計測誤差の分散の推定値を算出
し、次いで、当該各点の信頼度を用いて重み付け平均し
一連の加工経路断面データを得、引続き、当該加工経路
断面上の各点を特徴点の検出信頼度として算出してなる
マニピュレータ用追従方法である。
法の第１の特徴における検出信頼度の算出が、まず検出
手段による各点の反射光に依存する信頼度を算出しする
ため該反射光の受信レベルと反射スリットの幅を入力し
加工経路までの距離の計測誤差の分散の推定値を算出
し、次いで、当該各点の信頼度を用いて重み付け平均し
一連の加工経路断面データを得、引続き、当該加工経路
断面上の各点を特徴点の検出信頼度として算出してなる
マニピュレータ用追従方法である。
【００２１】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における修正情報の算出が、１
つの該修正情報を算出するために必要十分な数以上の該
検出情報を用いることで最適な習性情報を算出してなる
マニピュレータ用追従方法である。
法の第１又は第２の特徴における修正情報の算出が、１
つの該修正情報を算出するために必要十分な数以上の該
検出情報を用いることで最適な習性情報を算出してなる
マニピュレータ用追従方法である。
【００２２】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１，第２又は第３の特徴における修正情報の算出
が、複数の当該修正情報から最適な修正情報を算出して
なるマニピュレータ用追従方法である。
法の第１，第２又は第３の特徴における修正情報の算出
が、複数の当該修正情報から最適な修正情報を算出して
なるマニピュレータ用追従方法である。
【００２３】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示位置および教示姿勢を逐次変更してなる
マニピュレータ用追従方法である。
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示位置および教示姿勢を逐次変更してなる
マニピュレータ用追従方法である。
【００２４】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示経路関数を逐次変更してなるマニピュレ
ータ用追従方法である。
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示経路関数を逐次変更してなるマニピュレ
ータ用追従方法である。
【００２５】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示軌道を逐次変更してなるマニピュレータ
用追従方法である。
法の第４の特徴における最適な修正情報が、教示情報の
要素である教示軌道を逐次変更してなるマニピュレータ
用追従方法である。
【００２６】本発明装置の第１の特徴は、対象を加工す
るための加工手段と該加工手段近傍に設置され該対象上
の加工経路情報を検出する検出手段とを保持し駆動手段
により駆動するマニピュレータにおいて、入力した前記
加工手段の位置と姿勢に関する教示データにより教示経
路を予め設定して置く教示データ入力部と、時系列的に
得られる前記検出手段からの前記対象上特徴点の位置と
姿勢の検出データを受けて前記加工経路の位置およびそ
れに付随する信頼度の両検出情報を逐次算出出力する検
出手段コントローラと、該検出手段コントローラからの
前記加工経路上の前記特徴点の位置検出情報と、前記検
出手段検出時における前記マニピュレータの各関節位置
情報から得られる前記加工手段の位置、姿勢情報とを用
いて前記加工経路上の前記特徴点を基準座標系へと変換
記憶する座標変換・メモリ部と、該座標変換・メモリ部
からの該加工経路上の該各特徴点位置に係わる変換座標
系データと前記マニピュレータからの前記各関節位置情
報と前記教示データ入力部からの前記教示データとを入
力し、修正量を算出する修正量生成部と、該修正量生成
部からの該修正量と前記教示データ入力部からの前記教
示データとを入力し、該教示データから修正経路を生成
する修正部と、該修正部からの該修正経路データを入力
して前記加工手段を操作するマニピュレータに対する運
動指令値信号を算出出力するサーボ部と、該サーボ部か
らの該運動指令値信号を増幅し前記マニピュレータの前
記駆動手段に駆動指令信号を送るアンプと、を備えてな
るマニピュレータ用追従装置である。
るための加工手段と該加工手段近傍に設置され該対象上
の加工経路情報を検出する検出手段とを保持し駆動手段
により駆動するマニピュレータにおいて、入力した前記
加工手段の位置と姿勢に関する教示データにより教示経
路を予め設定して置く教示データ入力部と、時系列的に
得られる前記検出手段からの前記対象上特徴点の位置と
姿勢の検出データを受けて前記加工経路の位置およびそ
れに付随する信頼度の両検出情報を逐次算出出力する検
出手段コントローラと、該検出手段コントローラからの
前記加工経路上の前記特徴点の位置検出情報と、前記検
出手段検出時における前記マニピュレータの各関節位置
情報から得られる前記加工手段の位置、姿勢情報とを用
いて前記加工経路上の前記特徴点を基準座標系へと変換
記憶する座標変換・メモリ部と、該座標変換・メモリ部
からの該加工経路上の該各特徴点位置に係わる変換座標
系データと前記マニピュレータからの前記各関節位置情
報と前記教示データ入力部からの前記教示データとを入
力し、修正量を算出する修正量生成部と、該修正量生成
部からの該修正量と前記教示データ入力部からの前記教
示データとを入力し、該教示データから修正経路を生成
する修正部と、該修正部からの該修正経路データを入力
して前記加工手段を操作するマニピュレータに対する運
動指令値信号を算出出力するサーボ部と、該サーボ部か
らの該運動指令値信号を増幅し前記マニピュレータの前
記駆動手段に駆動指令信号を送るアンプと、を備えてな
るマニピュレータ用追従装置である。
【００２７】本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装
置の第１の特徴における加工手段と検出手段が、それぞ
れ加工処理を行う加工器と位置と角度を検出可能なセン
サーであるマニピュレータ用追従装置である。
置の第１の特徴における加工手段と検出手段が、それぞ
れ加工処理を行う加工器と位置と角度を検出可能なセン
サーであるマニピュレータ用追従装置である。
【００２８】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第２の特徴における加工器とセンサーが、溶接トー
チと視覚センサーであるマニピュレータ用追従装置であ
る。
置の第２の特徴における加工器とセンサーが、溶接トー
チと視覚センサーであるマニピュレータ用追従装置であ
る。
【００２９】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データに基づき、加工開始点か
らの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢に関
する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関数情
報と前記教示データと係数行列の形で記憶する教示・速
度関数生成部と、該教示速度関数生成部空の最適な該変
換行列に基づき修正量生成部からの修正量を用いて教示
経路関数の修正作業を実行し検出手段の検出周期毎に修
正経路を逐次算出せしめ、前記教示速度関数とともに出
力する経路修正部と、該経路修正部からの該修正経路と
該教示速度関数とを用い前記加工手段が追従すべき目標
軌道を生成する軌道生成部と、で構成されてなるマニピ
ュレータ１追従装置である。
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データに基づき、加工開始点か
らの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢に関
する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関数情
報と前記教示データと係数行列の形で記憶する教示・速
度関数生成部と、該教示速度関数生成部空の最適な該変
換行列に基づき修正量生成部からの修正量を用いて教示
経路関数の修正作業を実行し検出手段の検出周期毎に修
正経路を逐次算出せしめ、前記教示速度関数とともに出
力する経路修正部と、該経路修正部からの該修正経路と
該教示速度関数とを用い前記加工手段が追従すべき目標
軌道を生成する軌道生成部と、で構成されてなるマニピ
ュレータ１追従装置である。
【００３０】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データの教示位置・姿勢情報に
修正量生成部からの修正量に係わる最適な修正関数を作
用させ修正教示データの位置・姿勢情報を算出出力する
教示位置・姿勢修正部と、該教示位置・姿勢修正部から
の該修正位置・姿勢情報に基づき、加工開始点からの経
路長をパラメータとして表現した修正位置・姿勢情報に
関する修正教示経路関数と修正教示速度関数を生成した
修正教示関数情報と前記修正教示データとを係数行列の
形で記憶する修正教示・速度関数生成部と、該修正教示
・速度関数生成部からの前記修正教示速度関数と最適な
修正変換行列とを用いて前記加工手段が追従すべき目標
軌道を生成する軌道生成部とで構成されてなるマニピュ
レータ用追従装置である。
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データの教示位置・姿勢情報に
修正量生成部からの修正量に係わる最適な修正関数を作
用させ修正教示データの位置・姿勢情報を算出出力する
教示位置・姿勢修正部と、該教示位置・姿勢修正部から
の該修正位置・姿勢情報に基づき、加工開始点からの経
路長をパラメータとして表現した修正位置・姿勢情報に
関する修正教示経路関数と修正教示速度関数を生成した
修正教示関数情報と前記修正教示データとを係数行列の
形で記憶する修正教示・速度関数生成部と、該修正教示
・速度関数生成部からの前記修正教示速度関数と最適な
修正変換行列とを用いて前記加工手段が追従すべき目標
軌道を生成する軌道生成部とで構成されてなるマニピュ
レータ用追従装置である。
【００３１】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データに基づき、加工開始点か
らの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢に関
する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関数情
報と前記教示データとを係数行列の形で記憶する教示・
速度関数生成部と、該教示・速度関数生成部からの該教
示速度関数と最適な該変換行列に基づき教示軌道を算出
生成する軌道生成部と、当該軌道生成部からの教示軌道
データに修正長生成部からの修正量の修正関数を作用さ
せ前記加工手段が追従すべき目標軌道たる修正軌道を算
出出力する教示軌道修正部と、で構成されてなるマニピ
ュレータ用追従装置である。
置の第１，第２又は第３の特徴における修正部が、教示
データ入力部からの教示データに基づき、加工開始点か
らの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢に関
する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関数情
報と前記教示データとを係数行列の形で記憶する教示・
速度関数生成部と、該教示・速度関数生成部からの該教
示速度関数と最適な該変換行列に基づき教示軌道を算出
生成する軌道生成部と、当該軌道生成部からの教示軌道
データに修正長生成部からの修正量の修正関数を作用さ
せ前記加工手段が追従すべき目標軌道たる修正軌道を算
出出力する教示軌道修正部と、で構成されてなるマニピ
ュレータ用追従装置である。
【００３２】
【作用】本発明は、前記のような新規な手法及び手段を
講じるので、対象を加工するための加工手段と、該加工
手段近傍に設置された加工経路を検出する検出手段と、
該加工手段及び該検出手段を保持するマニピュレータを
具備し、予め教示データ入力部で与えられた教示データ
に基づいて決定される該マニピュレータの動作指令を修
正するに当り、前記検出手段によって時系列的に検出し
た信号を用いて検出手段コントローラで算出した検出情
報を座標変換・メモリ部で一旦基準座標系データに変換
し、前記教示データと前記マニピュレータの各関節位置
情報とともに割出した最適修正量により教示経路を修正
して形成した目標軌道に前記加工手段を追従させるよう
にマニピュレータを移動させる。
講じるので、対象を加工するための加工手段と、該加工
手段近傍に設置された加工経路を検出する検出手段と、
該加工手段及び該検出手段を保持するマニピュレータを
具備し、予め教示データ入力部で与えられた教示データ
に基づいて決定される該マニピュレータの動作指令を修
正するに当り、前記検出手段によって時系列的に検出し
た信号を用いて検出手段コントローラで算出した検出情
報を座標変換・メモリ部で一旦基準座標系データに変換
し、前記教示データと前記マニピュレータの各関節位置
情報とともに割出した最適修正量により教示経路を修正
して形成した目標軌道に前記加工手段を追従させるよう
にマニピュレータを移動させる。
【００３３】たとえ、視覚センサが間隔的に誤ったデー
タを検出した場合でも、複数の検出情報と検出信頼度及
びそれらから構成される１つ以上の修正量によりマニュ
プレータの動作指令が高い信頼性で逐次修正される。
タを検出した場合でも、複数の検出情報と検出信頼度及
びそれらから構成される１つ以上の修正量によりマニュ
プレータの動作指令が高い信頼性で逐次修正される。
【００３４】要するに、本発明は、複数の検出情報から
修正情報を算出する点と、検出手段の検出データ情報に
基づいて検出の信頼度を算出して活用する点と、さらに
複数の修正情報から最適な修正情報を算出して活用する
点が従来例と異なる。
修正情報を算出する点と、検出手段の検出データ情報に
基づいて検出の信頼度を算出して活用する点と、さらに
複数の修正情報から最適な修正情報を算出して活用する
点が従来例と異なる。
【００３５】
（装置例１）本発明の第１装置例を図面につき説明す
る。図１は本装置例のシステム構成図である。
る。図１は本装置例のシステム構成図である。
【００３６】図中、βはフィードバック制御回路を構成
する本装置例のマニピュレータ用追従装置、１１は溶接
トーチ３等を含む加工手段の好適例たる加工器、１２は
座標変換・メモリ部、１３は加工ワーク、１４は経路・
速度関数生成部、１５は経路修正部、１６は軌道生成部
である。なお、図４に示す従来例のマニピュレータ用追
従装置αと同一回路部は同一符号を付した。
する本装置例のマニピュレータ用追従装置、１１は溶接
トーチ３等を含む加工手段の好適例たる加工器、１２は
座標変換・メモリ部、１３は加工ワーク、１４は経路・
速度関数生成部、１５は経路修正部、１６は軌道生成部
である。なお、図４に示す従来例のマニピュレータ用追
従装置αと同一回路部は同一符号を付した。
【００３７】本装置例は、従来例のマニピュレータ用追
従装置αにおいてセンサコントローラ５と修正量生成部
６間に座標変換・メモリー部１２を介挿し、加工器１１
の位置情報の信号Ｓ４を分岐入力するとともに、修正部
７を経路・速度関数生成部１４と経路修正部１５と軌道
生成部１６とで構成し、教示データの信号Ｓ１を経路・
速度関数生成部１４にかつ検出情報の信号Ｓ６を経路修
正部１５にそれぞれ入力する以外は従来例のマニピュレ
ータ用追従装置αとは同一構成である。
従装置αにおいてセンサコントローラ５と修正量生成部
６間に座標変換・メモリー部１２を介挿し、加工器１１
の位置情報の信号Ｓ４を分岐入力するとともに、修正部
７を経路・速度関数生成部１４と経路修正部１５と軌道
生成部１６とで構成し、教示データの信号Ｓ１を経路・
速度関数生成部１４にかつ検出情報の信号Ｓ６を経路修
正部１５にそれぞれ入力する以外は従来例のマニピュレ
ータ用追従装置αとは同一構成である。
【００３８】（方法例１）本装置例に適用する本発明の
第１の方法例の実行手順につき説明する。まずはじめ
に、教示データを作成する。ここではＣＡＤデータとし
て加工ワーク１３モデル上に離散的に配置した加工経路
上の教示点における位置姿勢および目標速度に関する
第１の方法例の実行手順につき説明する。まずはじめ
に、教示データを作成する。ここではＣＡＤデータとし
て加工ワーク１３モデル上に離散的に配置した加工経路
上の教示点における位置姿勢および目標速度に関する
【外１】 教示データ入力部４から入力する。その際、教示データ
は視覚センサ２が加工器１１に対して常に先行するよう
に与える。ただし、左肩添字w は基準座標系表示である
ことを意味する。
は視覚センサ２が加工器１１に対して常に先行するよう
に与える。ただし、左肩添字w は基準座標系表示である
ことを意味する。
【００３９】次に教示・速度関数生成部１４では、教示
データ入力部４から送られてきた
データ入力部４から送られてきた
【外２】
【外３】
【外４】 教示速度関数Ｖ (s)の信号Ｓ７を生成し、これらの教示
データw ＴT,j, vT,j信号Ｓ７を係数行列の形で経路・
速度関数生成部１４内に記憶する。
データw ＴT,j, vT,j信号Ｓ７を係数行列の形で経路・
速度関数生成部１４内に記憶する。
【００４０】
【外５】 表現する。これにより、教示経路関数と教示速度関数信
号Ｓ７とから生成される
号Ｓ７とから生成される
【外６】 連続性が保証される。この結果マニピュレータ１は、s
＝s j-1 からs ＝sjまで
＝s j-1 からs ＝sjまで
【外７】 相対位置姿勢で加工器１１を位置づけるように制御され
る。以上の処理をオフラインで行った後、マニピュレー
タ１を作動させてオンライン作業を実行する。
る。以上の処理をオフラインで行った後、マニピュレー
タ１を作動させてオンライン作業を実行する。
【００４１】オンライン作業において、マニピュレータ
１に保持される視覚センサ２は加工器１１に先立って移
動し、センサコントローラ５からの一定周期の命令によ
り検出動作を実行し加工経路を逐次観測する。視覚セン
サ２は三角測量を用いて加工ワーク１３にレーザスリッ
ト光を照射して２次元受光素子によりスリットの位置を
計測し、この点の連続を加工経路断面データとして検出
することにより、加工経路までの距離を算出する。
１に保持される視覚センサ２は加工器１１に先立って移
動し、センサコントローラ５からの一定周期の命令によ
り検出動作を実行し加工経路を逐次観測する。視覚セン
サ２は三角測量を用いて加工ワーク１３にレーザスリッ
ト光を照射して２次元受光素子によりスリットの位置を
計測し、この点の連続を加工経路断面データとして検出
することにより、加工経路までの距離を算出する。
【００４２】このとき同時に各スリット光の受信レベ
ル、反射スリット光の幅も出力する。視覚センサ２から
の各点の受信レベル、反射スリット光の幅は、計測対象
の表面状態によって変動するため一般に計測誤差を誘発
する。これらの検出データの信号Ｓ２をセンサコントロ
ーラ５へ送出する。センサコントローラ５では、時系列
的に得られる視覚センサ２からの検出データ信号Ｓ２を
受けて、加工経路の位置およびそれに付随する信頼度の
両検出情報を逐次算出する。
ル、反射スリット光の幅も出力する。視覚センサ２から
の各点の受信レベル、反射スリット光の幅は、計測対象
の表面状態によって変動するため一般に計測誤差を誘発
する。これらの検出データの信号Ｓ２をセンサコントロ
ーラ５へ送出する。センサコントローラ５では、時系列
的に得られる視覚センサ２からの検出データ信号Ｓ２を
受けて、加工経路の位置およびそれに付随する信頼度の
両検出情報を逐次算出する。
【００４３】具体的な手順を図４のフローチャートを参
照して段階的に説明する。まず反射光に依存する信頼度
を算出する［ステップIII ］に当り、その前段階とし
て、反射光の受信レベル、反射スリット光の幅を入力し
［ステップI ］、経路までの距離に計測誤差の分散の推
定値を算出する［ステップIII ］。一般に反射レベルが
小さいほど計測された距離データの信頼度は低く、また
反射されたスリットの幅が広いほど信頼性が低い。
照して段階的に説明する。まず反射光に依存する信頼度
を算出する［ステップIII ］に当り、その前段階とし
て、反射光の受信レベル、反射スリット光の幅を入力し
［ステップI ］、経路までの距離に計測誤差の分散の推
定値を算出する［ステップIII ］。一般に反射レベルが
小さいほど計測された距離データの信頼度は低く、また
反射されたスリットの幅が広いほど信頼性が低い。
【００４４】ついで、この信頼度を用いて、各点のそれ
ぞれを近傍数個のデータで重み付け平均する［ステップ
IV］ことにより、結果としてノイズの除去された一連の
加工系路断面データを得る［ステップＶ］。このとき処
理後のデータと平均値との分散の大小をノイズに依存す
る信頼度として算出する［ステップVI］。
ぞれを近傍数個のデータで重み付け平均する［ステップ
IV］ことにより、結果としてノイズの除去された一連の
加工系路断面データを得る［ステップＶ］。このとき処
理後のデータと平均値との分散の大小をノイズに依存す
る信頼度として算出する［ステップVI］。
【００４５】さらに、加工経路断面がＶ字形の場合に
は、断面データはほぼＶ字形に近い点列として与えられ
る。そこで経路断面を２つの直線の交差で近似し、交差
する角の位置を加工器１１の狙う特徴点として決定する
［ステップIIX ］。このために、前段階で前記処理での
断面データに前記分散による信頼度を重み付けた最小自
乗法を適用し、Ｖ字形を構成する２つの確からしい直線
を決定する［ステップVII ］。
は、断面データはほぼＶ字形に近い点列として与えられ
る。そこで経路断面を２つの直線の交差で近似し、交差
する角の位置を加工器１１の狙う特徴点として決定する
［ステップIIX ］。このために、前段階で前記処理での
断面データに前記分散による信頼度を重み付けた最小自
乗法を適用し、Ｖ字形を構成する２つの確からしい直線
を決定する［ステップVII ］。
【００４６】このときのそれぞれの直線の自乗誤差の平
均をとってこれを交点である特徴点の検出信頼度とする
［ステップIX］。これが本方法例では最終的な検出情報
の確からしさを表す信頼度となる。信頼度γ表現として
は高低に応じて１≧ｒ≧０のように正規化した形で用い
る［ステップＸ］のが便利である。そしてこれを特徴点
の検出信頼度として算出し特徴点の位置情報とともに信
号Ｓ３として座標変換・メモリ部１２へ送出する。
均をとってこれを交点である特徴点の検出信頼度とする
［ステップIX］。これが本方法例では最終的な検出情報
の確からしさを表す信頼度となる。信頼度γ表現として
は高低に応じて１≧ｒ≧０のように正規化した形で用い
る［ステップＸ］のが便利である。そしてこれを特徴点
の検出信頼度として算出し特徴点の位置情報とともに信
号Ｓ３として座標変換・メモリ部１２へ送出する。
【００４７】座標変換・メモリ部１２では、センサコン
トローラ５で算出された特徴点の位置情報の信号Ｓ３
と、センサ検出時におけるマニピュレータ１の関節位置
情報θm,( ｍ＝１，２，…６) の信号Ｓ４から得られる
加工器１１の位置情報とを用いて、加工経路上の特徴点
を基準座標系へと変換し記憶する。つまり特徴点の
トローラ５で算出された特徴点の位置情報の信号Ｓ３
と、センサ検出時におけるマニピュレータ１の関節位置
情報θm,( ｍ＝１，２，…６) の信号Ｓ４から得られる
加工器１１の位置情報とを用いて、加工経路上の特徴点
を基準座標系へと変換し記憶する。つまり特徴点の
【外８】
【００４８】これらの視覚センサ２の検出周期毎に得ら
れる特徴点ベクトル群
れる特徴点ベクトル群
【外９】 修正量生成部６では修正量を実時間で算出する。具体的
には位置の並進成分
には位置の並進成分
【外１０】
【外１１】
【００４９】修正量の算出アルゴリズムは以下のとおり
である。 （ｉ）教示経路と実経路との対応づけ 教示経路と実経路の対応する任意の点s= si における位
置を、それぞれ
である。 （ｉ）教示経路と実経路との対応づけ 教示経路と実経路の対応する任意の点s= si における位
置を、それぞれ
【外１２】
【数１】
【００５０】
【外１３】
【外１４】 いま、s= si での教示位置情報を、
【数２】 と表す。
【００５１】修正情報を、
【数３】 と表す。
【００５２】さらに、ここで経路パラメータs は加工経
路の経路長であるから、経路開始点s ＝０から第i 番目
の検出で検出された実経路上の点までの道のりs ＝ si
は、視覚センサ２の検出周期が十分短いため各検出点ご
との直線近似でき、
路の経路長であるから、経路開始点s ＝０から第i 番目
の検出で検出された実経路上の点までの道のりs ＝ si
は、視覚センサ２の検出周期が十分短いため各検出点ご
との直線近似でき、
【数４】 ことができる。
【００５３】
【外１５】 まず、前項（ｉ）の手法を用いて教示経路と実経路上の
２組の点の対応付けにより並進成分 px ,py ,pz を算出
する。視覚センサ２からの検出情報から実経路上の２点
s＝ si-1 , s ＝ si が観測されると、式（１）により
２組の点の対応付けにより並進成分 px ,py ,pz を算出
する。視覚センサ２からの検出情報から実経路上の２点
s＝ si-1 , s ＝ si が観測されると、式（１）により
【数５】 が得られる。
【００５４】式（６），（７）より
【数６】 ただし、 pz は検出誤差を考慮して算出している。
【００５５】次に、回転成分Ｒ11, Ｒ12を求める。式
（７），（８），（９）から以下の回転要素を得る。
（７），（８），（９）から以下の回転要素を得る。
【外１６】
【数７】
【外１７】
【外１８】
【数８】
【００５６】
【外１９】
【外２０】 算出できないが実作業ではこのような特殊な経路が長区
間に亙って存在することは稀であり、教示経路に従って
マニピュレータを運動させることで十分な精度を確保で
きる。
間に亙って存在することは稀であり、教示経路に従って
マニピュレータを運動させることで十分な精度を確保で
きる。
【００５７】
【外２１】
【外２２】 は異なる値となる。したがって、修正行列の信頼性を向
上させるためには、複数の修正情報を用いて最適な修正
情報を算出する。そこで s＝ si までに得られた
上させるためには、複数の修正情報を用いて最適な修正
情報を算出する。そこで s＝ si までに得られた
【外２３】 Ｎ個の変換行列をＴAT,k,(K= i−( Ｎ−1),i−( Ｎ−1)
＋1,…,i) とおき、さらに、各検出情報の検出信頼度 r
k を考慮した重み付け最小自乗法により
＋1,…,i) とおき、さらに、各検出情報の検出信頼度 r
k を考慮した重み付け最小自乗法により
【外２４】
【００５８】
【外２５】
【数９】 とおく。
【００５９】
【外２６】
【数１０】 となる。
【００６０】
【外２７】
【数１１】
【００６１】
【外２８】 経路修正部１５で教示経路関数の修正作業を実行する。
既述のとおり、教示経路
既述のとおり、教示経路
【外２９】
【外３０】
【外３１】
【外３２】
【００６２】
【外３３】
【外３４】
【外３５】
【外３６】 マニピュレータ１の関節位置情報θm,( ｍ＝1,2,…、6)
とから、マニピュレータ１の運動指令値信号Ｓ１０をア
ンプ９へ送出する。以上の手順により、アンプ９では運
動指令値信号Ｓ１０に基づき駆動力の駆動指令信号Ｓ１
１をマニピュレータ１へ与え作業を遂行する。
とから、マニピュレータ１の運動指令値信号Ｓ１０をア
ンプ９へ送出する。以上の手順により、アンプ９では運
動指令値信号Ｓ１０に基づき駆動力の駆動指令信号Ｓ１
１をマニピュレータ１へ与え作業を遂行する。
【００６３】（装置例２）本発明の装置例を図面につき
説明する。図２は本装置例のシステム構成図を示す。図
中、γはフィードバック制御回路を構成する本装置例の
マニピュレータ用追従装置、１４′は修正経路・速度関
数生成部、１７は教示位置・姿勢修正部である。
説明する。図２は本装置例のシステム構成図を示す。図
中、γはフィードバック制御回路を構成する本装置例の
マニピュレータ用追従装置、１４′は修正経路・速度関
数生成部、１７は教示位置・姿勢修正部である。
【００６４】本装置例は、修正部７を、教示データ入力
部４からの教示データの信号Ｓ１と修正量生成部６から
の変換行列の信号Ｓ６を並行入力する教示位置・姿勢修
正部１７と修正経路・速度関数生成部１４′と軌道生成
部１６とで構成し、図１に示す前記第１装置例βと同一
部は同一符号を付し説明の重複を避けた。
部４からの教示データの信号Ｓ１と修正量生成部６から
の変換行列の信号Ｓ６を並行入力する教示位置・姿勢修
正部１７と修正経路・速度関数生成部１４′と軌道生成
部１６とで構成し、図１に示す前記第１装置例βと同一
部は同一符号を付し説明の重複を避けた。
【００６５】（方法例２）本装置例に適用した本発明の
第２方法例につき説明する。まず、教示位置・姿勢修正
部１７では、最適な修正関数を
第２方法例につき説明する。まず、教示位置・姿勢修正
部１７では、最適な修正関数を
【外３７】
【外３８】 して修正経路・速度関数生成部１４′へ送出する。
【００６６】次に、教示位置・姿勢修正部１７からの修
正教示情報Ｓ７′に基づき、加工開始点からの経路長ｓ
をパラメータとして表現した位置・姿勢に関する
正教示情報Ｓ７′に基づき、加工開始点からの経路長ｓ
をパラメータとして表現した位置・姿勢に関する
【外３９】 これらの修正教示データ及び情報を係数行列の形で一旦
記憶し、信号Ｓ８′として軌道生成部１６に送出する。
以降の実行手順は前記第１方法例と同様に進行する。
記憶し、信号Ｓ８′として軌道生成部１６に送出する。
以降の実行手順は前記第１方法例と同様に進行する。
【００６７】（装置例３）本発明の第３装置例を図面に
つき説明する。図３は本装置例のシステム構成図であ
る。図中、δはフィードバック制御回路を構成する本装
置例の追従装置、１６′は教示軌道生成部、１８は教示
軌道修正部である。
つき説明する。図３は本装置例のシステム構成図であ
る。図中、δはフィードバック制御回路を構成する本装
置例の追従装置、１６′は教示軌道生成部、１８は教示
軌道修正部である。
【００６８】本装置例は、修正部７を、教示データ入力
部４からの教示データの信号Ｓ１を入力する経路・速度
関数生成部１４と教示軌道生成部１６′と教示軌道修正
部１８とで構成し、図１に示す前記第１装置例βと同一
回路は同一符号を付し説明の重複を避けた。
部４からの教示データの信号Ｓ１を入力する経路・速度
関数生成部１４と教示軌道生成部１６′と教示軌道修正
部１８とで構成し、図１に示す前記第１装置例βと同一
回路は同一符号を付し説明の重複を避けた。
【００６９】（方法例３）本装置例に適用した本発明の
第３方法例につき説明する。まず、教示・速度関数生成
部１４では教示データの信号Ｓ１に基づき、
第３方法例につき説明する。まず、教示・速度関数生成
部１４では教示データの信号Ｓ１に基づき、
【外４０】 教示データの信号Ｓ１と教示情報の信号Ｓ７を係数行列
の形で記憶する。
の形で記憶する。
【００７０】次いで、教示軌道生成部１６′では、教示
・速度関数生成部１４からの
・速度関数生成部１４からの
【外４１】 教示軌道修正部１８へ送出する。
【００７１】引続き、教示軌道修正部１８では、修正量
生成部６からの修正量の最適な変換
生成部６からの修正量の最適な変換
【外４２】
【外４３】 以降の手順は前記第１方法例と同様に進行する。
【００７２】いずれの場合にも、教示経路情報に対して
修正関数を作用させた場合と同様の効果を得ることがで
きる。なお、本実施例では検出手段としてレーザ照射型
の視覚センサを用いたが、距離が計測できその検出信頼
度算出に必要な信号が検出可能なセンサであれば実施例
で用いたセンサ以外でも同様の効果を得られ、また経路
の修正自由度は本装置例に限定されるものではない。
修正関数を作用させた場合と同様の効果を得ることがで
きる。なお、本実施例では検出手段としてレーザ照射型
の視覚センサを用いたが、距離が計測できその検出信頼
度算出に必要な信号が検出可能なセンサであれば実施例
で用いたセンサ以外でも同様の効果を得られ、また経路
の修正自由度は本装置例に限定されるものではない。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえ視覚センサが間欠的に誤ったデータを検出した場
合でも、複数の該検出情報と該検出信頼度およびそれら
から構成される１つ以上の修正量を用いて推定した最適
な修正量によりマニピュレータの動作指令が高い信頼性
で逐次修正されるという効果が生じる。
たとえ視覚センサが間欠的に誤ったデータを検出した場
合でも、複数の該検出情報と該検出信頼度およびそれら
から構成される１つ以上の修正量を用いて推定した最適
な修正量によりマニピュレータの動作指令が高い信頼性
で逐次修正されるという効果が生じる。
【００７４】従って、従来のように信頼性の高い動作指
令修正手段を何ら提供していないために加工器の高精度
な経路追従が阻害されるということがなく、高信頼かつ
高精度な追従装置が実現される等優れた効果を奏する。
令修正手段を何ら提供していないために加工器の高精度
な経路追従が阻害されるということがなく、高信頼かつ
高精度な追従装置が実現される等優れた効果を奏する。
【図１】本発明の第１の装置例を示すシステム構成図で
ある。
ある。
【図２】同上、第２の装置例を示すシステム構成図であ
る。
る。
【図３】同上、第３の装置例を示すシステム構成図であ
る。
る。
【図４】同上、センサコントローラにおける加工経路の
位置検出に付随する信頼度の算出手順のフローチャート
である。
位置検出に付随する信頼度の算出手順のフローチャート
である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、従来例を示すシステム構成図
とそれを用いた経路修正過程を示す図である。
とそれを用いた経路修正過程を示す図である。
α，β，γ，δ…マニピュレータ用追従装置 １…マニピュレータ ２…視覚センサ ３…溶接トーチ ４…教示データ入力部 ５…センサコントローラ ６…修正量生成部 ７…修正部 ８…サーボ部 ９…アンプ １０…溶接線 １１…加工器 １２…座標変換・メモリ部 １３…加工ワーク １４…経路・速度関数生成部 １４′…修正経路・速度関数生成部 １５…経路修正部 １６…軌道生成部 １６′…教示軌道生成部 １７…教示位置・姿勢修正部 １８…教示軌道修正部
Claims (13)
- 【請求項１】対象を加工するための加工手段と該加工手
段近傍に設置され該対象上の加工経路を検出する検出手
段とを保持するマニピュレータにおいて、予め与えられ
た教示データに基づいて決定される該マニピュレータの
動作指令を、該検出手段によって検出した信号から算出
した検出情報に基づいて修正しつつ、実時間で前記加工
経路に前記加工手段を追従させるようにマニピュレータ
を駆動させるに当り、 まず、時系列的に得られる複数の前記検出情報を用いて
その確からしさを表す検出信頼度を算出し、 次いで、複数の該検出情報に対応する検出信頼度により
重み付けて修正情報を算出し、 続いて、該修正情報を用いて前記教示データから生成さ
れる教示情報を修正することにより、 前記マニピュレータの動作指令を逐次修正することを特
徴とするマニピュレータ用追従方法。 - 【請求項２】検出信頼度の算出は、 まず、検出手段による各点の反射光に依存する信頼度を
算出するため該反射光の受信レベルと反射スリットの幅
を入力し加工経路までの距離の計測誤差の分散の推定値
を算出し、 次いで、該各点の信頼度を用いて重み付け平均し一連の
加工経路断面データを得、 引続き、当該加工経路断面上の各点を特徴点の検出信頼
度として算出することを特徴とする請求項１記載のマニ
ピュレータ用追従方法。 - 【請求項３】修正情報の算出は、１つの該修正情報を算
出するために必要十分な数以上の検出情報を用いて算出
することを特徴とする請求項１又は２記載のマニピュレ
ータ用追従方法。 - 【請求項４】修正情報の算出は、複数の当該修正情報か
ら最適な修正情報を算することを特徴とする請求項１，
２又は３記載のマニピュレータ用追従方法。 - 【請求項５】最適な修正情報は、教示情報の要素である
教示位置および教示姿勢を逐次変更することを特徴とす
る請求項４記載のマニピュレータ用追従方法。 - 【請求項６】最適な修正情報は、教示情報の要素である
教示経路関数を逐次変更することを特徴とする請求項４
記載のマニピュレータ用追従方法。 - 【請求項７】最適な修正情報は、教示情報の要素である
教示軌道を逐次変更することを特徴とする請求項４記載
のマニピュレータ用追従方法。 - 【請求項８】対象を加工するための加工手段と該加工手
段近傍に設置され該対象上の加工経路情報を検出する検
出手段とを保持し駆動手段により駆動するマニピュレー
タにおいて、 入力した前記加工手段の位置と姿勢に関する教示データ
により教示経路を予め設定しておく教示データ入力部
と、 時系列的に得られる前記検出手段からの前記対象上特徴
点の位置と姿勢の検出データを受けて前記加工経路の位
置およびそれに付随する信頼度の両検出情報を逐次算出
出力する検出手段コントローラと、 該検出手段コントローラからの前記加工経路上の前記特
徴点の位置検出情報と、前記検出手段の検出時における
前記マニピュレータの各関節位置情報から得られる前記
加工手段の位置、姿勢情報とを用いて前記加工経路上の
前記特徴点を基準座標系へと変換記憶する座標変換・メ
モリ部と、 該座標変換・メモリ部からの該加工経路上の該各特徴点
位置に係わる変換座標系データと前記マニピュレータか
らの前記各関節位置情報と前記教示データ入力部からの
前記教示データとを入力し、修正量を算出する修正量生
成部と、 該修正量生成部からの該修正量と前記教示データ入力部
からの前記教示データとを入力し、該教示データから修
正経路を生成する修正部と、 該修正部からの該修正経路データを入力して前記加工手
段を操作するマニピュレータに対する運動指令値信号を
算出出力するサーボ部と、 該サーボ部からの該運動指令値信号を増幅し前記マニピ
ュレータの前記駆動手段に駆動指令信号を送るアンプ
と、を備えるマニピュレータ用追従装置。 - 【請求項９】加工手段と検出手段は、それぞれ加工処理
を行う加工器と位置と角度を検出可能なセンサーである
ことを特徴とする請求項８記載のマニピュレータ用追従
装置。 - 【請求項１０】加工器とセンサーは、溶接トーチと視覚
センサーであることを特徴とする請求項９記載のマニピ
ュレータ用追従装置。 - 【請求項１１】修正部は、 教示データ入力部からの教示データに基づき、加工開始
点からの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢
に関する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関
数情報と前記教示データとを係数行列の形で記憶する教
示・速度関数生成部と、 該教示・速度関数生成部からの最適な該変換行列に基づ
き修正量生成部からの修正量を用いて教示経路関数の修
正作業を実行し、検出手段の検出周期毎に修正経路を逐
次算出せしめ、前記教示速度関数とともに出力する経路
修正部と、 該経路修正部からの該修正経路と該教示速度関数とを用
い前記加工手段が追従すべき目標軌道を生成する軌道生
成部と、 で構成されることを特徴とする請求項８，９又は１０記
載のマニピュレータ用追従装置。 - 【請求項１２】修正部は、 教示データ入力部からの教示データの教示位置・姿勢情
報に修正量生成部からの修正量に係わる最適な修正関数
を作用させ、修正教示データの位置・姿勢情報を算出出
力する教示位置・姿勢修正部と、 該教示位置・姿勢修正部からの該修正位置・姿勢情報に
基づき、加工開始点からの経路長をパラメータとして表
現した修正位置・姿勢情報に関する修正教示経路関数と
修正教示速度関数を生成した修正教示関数情報と前記修
正教示データとを係数行列の形で記憶する修正教示・速
度関数生成部と、 該修正教示・速度関数生成部からの前記修正教示速度関
数と最適な修正変換行列とを用いて前記加工手段が追従
すべき目標軌道を生成する軌道生成部と、 で構成されることを特徴とする請求項８，９又は１０記
載のマニピュレータ用追従装置。 - 【請求項１３】修正部は、 教示データ入力部からの教示データに基づき、加工開始
点からの経路長をパラメータとして表現した位置・姿勢
に関する教示経路関数と教示速度関数を生成した教示関
数情報と前記教示データとを係数行列の形で記憶する教
示・速度関数生成部と、 該教示・速度関数生成部からの該教示速度関数と最適な
該変換行列に基づき教示軌道を算出生成する軌道生成部
と、 当該軌道生成部からの教示軌道データに修正量生成部か
らの修正量の修正関数を作用させ、前記加工手段が追従
すべき目標軌道たる修正軌道を算出出力する教示軌道修
正部と、 で構成されることを特徴とする請求項８，９又は１０記
載のマニピュレータ用追従装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059122A JPH07266272A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | マニピュレータ用追従方法及び装置 |
| US08/411,996 US5570458A (en) | 1994-03-29 | 1995-03-28 | Manipulator tracking apparatus and method for accurately tracking a path for sensors in low reliability conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059122A JPH07266272A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | マニピュレータ用追従方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07266272A true JPH07266272A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13104197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6059122A Pending JPH07266272A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | マニピュレータ用追従方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5570458A (ja) |
| JP (1) | JPH07266272A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290025A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Daihen Corp | ロボットの制御装置 |
| JPWO2022054292A1 (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-17 | ||
| CN115135461A (zh) * | 2019-10-29 | 2022-09-30 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于机器人校准和调谐的系统和方法 |
| JP7738799B1 (ja) * | 2024-08-05 | 2025-09-12 | 三菱電機株式会社 | 制御装置、制御システム、およびプログラム |
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- 1994-03-29 JP JP6059122A patent/JPH07266272A/ja active Pending
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1995
- 1995-03-28 US US08/411,996 patent/US5570458A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5570458A (en) | 1996-10-29 |
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