JPH08255011A - ロボットの制御方法 - Google Patents

ロボットの制御方法

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JPH08255011A
JPH08255011A JP8471095A JP8471095A JPH08255011A JP H08255011 A JPH08255011 A JP H08255011A JP 8471095 A JP8471095 A JP 8471095A JP 8471095 A JP8471095 A JP 8471095A JP H08255011 A JPH08255011 A JP H08255011A
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JP
Japan
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jig
robot
points
coordinate system
hand
Prior art date
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Pending
Application number
JP8471095A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Gamachi
啓敏 蒲地
Yukihiro Matsunaga
幸博 松永
Hiroyuki Nagatsu
浩之 永津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットの作業点(制御点)が治具の先端部に
ないケースであっても、ロボットの治具が交換や変形等
により変化しても、簡単な作業で元の教示データに加え
るべき修正量を得る方法を提供する。 【構成】ロボット1の手首に取り付けられた治具(ハン
ド)2上の座標系を決定する3点(ORG,XX,XY) を位置が
既知のピン4に位置決めすることにより、その位置・姿
勢データを予め記憶する。治具の変換や衝突等により治
具が変形した場合、ロボットのアーム先端に取り付けら
れた変形後の治具上の3点をピン4に位置決めすること
により、その位置・姿勢データを記憶する。前記各3点
で決まる変形前と変形後の座標系の相対的位置関係から
治具の変形後のロボット動作の修正量を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御方法に
係り、衝突や取り替え等により治具が変形した場合で
も、これまでの教示データをそのまま使用できるように
したロボットの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボットのアーム先端に取り付けられた
治具が変形したり、治具を別の形のものに取り替えたり
した場合に、元の教示データをそのまま使用して再生動
作を行えるように、ロボットの動作を修正することは特
公昭62−55475号公報、及び特公平7−4781
号公報に開示されているように公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれも、治
具が溶接トーチのようにロボットの作業点(制御点とも
いう)Pが治具の先端部(トーチから送出されるワイヤ
の先端)に一致するケース(図8(a)参照)にのみ対
応するものである。したがって、治具がハンド機構の場
合のように、ロボットの作業点Pが治具の先端部にない
ケース(図8(b)参照)は対応できなかった。そこ
で、本発明の目的は、ロボットの作業点が治具の先端部
にないケースであっても、ロボットの治具が交換や変形
等により変化しても、簡単な作業で元の教示データに加
えるべき修正量を得る方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、予め記憶され
たロボットの教示データに基づいてロボットの動作を再
現するロボットの制御方法において、寸法・形状が既知
の治具をロボットの手首に装着し、ロボット近傍に設置
したピンの先端部位置に前記治具を位置決めしてロボッ
ト座標系における前記ピンの先端部位置を教示し、ロボ
ットの手首に取り付けられた前記治具上の座標系を決定
するための前記治具上の3点をそれぞれ前記ピンの先端
部の位置に位置決めすることにより、その3点の位置・
姿勢データを予めロボットの記憶装置に記憶させてお
き、治具の変換や衝突等により治具が変形した場合、変
形後の前記治具上の3点を前記ピンの先端部の位置に位
置決めすることにより、その位置・姿勢データを予めロ
ボットの記憶装置に記憶させ、前記各3点で決まる変形
前と変形後の座標系の相対的位置関係から治具の変形後
のロボット動作の修正量を得ることを特徴とするもので
ある。
【0005】
【作用】本発明では、治具の変換や変形等により治具が
変化した場合でも、前記治具上の3点(治具に平面を定
義するための原点、X軸を定義するための点、およびX
Y平面を定義するための点)間の相対的位置関係は殆ど
変化しないケースが多いことに着目したものであり、こ
れら3点の変形前・変形後の位置関係から座標シフト量
を得るものである。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて、治具
がハンドの例で説明する。図1は本発明を実施する装置
例を示す図である。図において1はロボット、2はハン
ド、3はロボット制御装置、4はロボットの近傍に置か
れたピンである。さて、本発明では、まず、ピン4の先
端位置を求めるために、寸法、形状が既知の治具をロボ
ットに待たせてその先端の作業点Pをピン4の先端に位
置決めする。この時のロボットの各関節角度データか
ら、既知の治具の先端位置(すなわちピン4の先端位
置)は求まる。ここまでは公知である。なお、ピン4の
先端位置を教示するための治具は、座標変換処理の簡略
化のために、後述する変形が生ずるハンドでなく、ロボ
ットの作業点(制御点)Pが治具の先端部に一致する治
具2’が望ましい(図2参照)。
【0007】次に、図3に示すように、変形前のハンド
2上の3点をピン4の先端点に接触させるように手動操
作で位置決めし、それぞれの位置・姿勢データ(その接
触時のロボット1の各関節の回転角データ)を記憶して
おく。ハンド上の3点とは図示するように、例えば、治
具上に平面を定義するための原点(ORG)、X軸を定
義するための点(XX)、およびXY平面を定義するた
めの点(XY)の3点である。この3点によって、治具
上にXY平面の座標系すなわちハンド座標系Hが定義さ
れたことになる。今定義したハンド座標系Hは、従来か
らあるツール座標系Tとは異なる位置関係にあるもので
あり、ツール座標系Tはあくまでも作業点Pにその原点
があるものである。従来のロボット制御装置はこのツー
ル座標系Tとロボット座標系Rを基に制御されるもので
ある。よって、その技術資源を受け継ぐためには、本発
明は、後述するように、今定義したハンド座標系Hとこ
れらの従来からある座標系との関係を求める。
【0008】次に、ハンド2が変形した場合、変形する
前と同様に上記3点を教示する。これにより、ハンド変
形後のハンド座標系H' が定義される。このとき、治具
変形によって、上記3点間の相対的位置関係はあまり変
化しない(十分剛性がある)とする。変形前の3点と、
変形後の3点からハンドのズレ量を演算し、記憶してい
た動作経路をズレ量だけ平行シフトさせて再生する。以
上が本発明の表面上の操作手順である。
【0009】以上の操作手順で、所期の効果を得るた
め、ロボット制御装置内では以下に示す演算処理が行わ
れる。ピン4の先端位置が教示されるまでは公知の技術
で実施できるので、ここでは、ピン4の先端位置が教示
された後の演算処理手順を詳細に説明する。 (1)ハンド上の3点(ORG,XX,XY)教示姿勢
とピン先のロボット座標から、ハンド上の3点のデータ
をツール座標上のデータに変換する。ORG教示時のツ
ール座標を図4(a)、XX教示時のツール座標を図4
(b)、XY教示時のツール座標を図4(c)に示す。
なお、それぞれの教示時における変換マトリクス(ロボ
ット座標系からみたツール座標系を示す行列)をTR1
R2、TR3とする。図5(a)に旧座標系と新座標系を
一般的に示すと、その具体的変換式は次のとおりであ
る。
【0010】
【数1】
【0011】したがって、上記式中のT1 をTR1
R2、TR3とすれば、 PORG-R =TR1ORG-TXX-R =TR2XX-TXY-R =TR3XY-T である。ここで、 PORG-R …ロボット座標からみたORG点 PORG-T …ツール座標からみたORG点 PXX-R …ロボット座標からみたXX点 PXX-T …ツール座標からみたXX点 PXY-R …ロボット座標からみたXY点 PXY-T …ツール座標からみたXY点 TR1…ORG点教示時におけるロボット座標からみたツ
ール座標への変換行列 TR2…XX点教示時におけるロボット座標からみたツー
ル座標への変換行列 TR3…XY点教示時におけるロボット座標からみたツー
ル座標への変換行列
【0012】ツール座標からみると、 PORG-T =TR1 -1ORG-RXX-T =TR2 -1XX-RXY-T =TR3 -1XY-R となる。ここで、TR1 -1、TR2 -1、TR3 -1 はそれぞれ
R1、TR2、TR3の逆行列である。
【0013】(2)ツール座標上に定義されているハン
ド上の3点からツール座標上にハンドの座標系HT を作
成する(図6参照)。 UX =X1 −X0Y =Y1 −Y0Z =Z1 −Z0X =Y2 −X0Y =X2 −Y0Z =Z2 −Z0 ここで、図5(b)に示すように、ベクトルWはベクト
ルUとベクトルRの外積であるから、 WX =UY *RZ −UZ *RYY =UZ *RX −UX *RZZ =UX *RY −UY *RX である。また、ベクトルVはベクトルWとベクトルUの
外積であるから、 VX =WY *UZ −WZ *UYY =WZ *UX −WX *UZZ =WX *UY −WY *UX である。ベクトルU、V、Wの大きさを求める。 |U|=√(UX *UX +UY *UY +UZ *UZ ) |V|=√(VX *VX +VY *VY +VZ *VZ ) |W|=√(WX *WX +WY *WY +WZ *WZ ) 各軸方向の単位ベクトルであるN、O、A(図5(c)
参照)は次のようになる。 N3X=UX /|U| N3Y=UY /|U| N3Z=UZ /|U| O3X=VX /|V| O3Y=VY /|V| O3Z=VZ /|V| A3X=WX /|W| A3Y=WY /|W| A3Z=WZ /|W| 並進分を表すPX 、PY 、PZ は次のようになる。 P3X=X03Y=Y03Z=Z0 以上をマトリクスで表すと次のようになる。
【0014】
【数2】
【0015】以上でハンドの座標系HT が求まった。
【0016】(3)XY教示時のロボット座標からみた
ツール座標(の変換行列)TR3と、ツール座標からみた
ハンド座標(の変換行列)HT から、ロボット座標系か
らみたハンド座標HR を求める。すなわち、HR =TR3
T である。 (4)XY教示時のロボット座標からみたツール座標
(の変換行列)TR3と、ロボット座標からみたハンド座
標(の逆変換行列)HR -1から、ハンド座標系からみた
ツール座標TH を求める。すなわち、TH =HR -1
R3 である。 (5)ハンド変形前のハンド座標系からみたツール座標
系TH を保存する。 (6)ハンド変形が生じた状態で、ハンド上の3点を再
教示する。 PORG-R =TR1’PORG-TXX-R =TR2’PXX-TXY-R =TR3’PXY-T ここで、 TR1' …変形後のORG点教示時におけるロボット座
標からみたツール座標への変換行列 TR2' …変形後のXX点教示時におけるロボット座標
からみたツール座標への変換行列 TR3' …変形後のXY点教示時におけるロボット座標
からみたツール座標への変換行列
【0017】ツール座標からみると、 PORG-T =TR1-1ORG-RXX-T =TR2-1XX-RXY-T =TR3-1XY-R ここで、TR1-1、TR2-1、TR3-1はそれぞれ
R1’、TR2’、TR3’の逆行列である。
【0018】以下、変形前と同様に、ツール座標上に定
義されたハンド上の3点からツール座標上にハンドの座
標系HT ' を求める。
【0019】(7)XY教示時のロボット座標からみた
ツール座標(の変換行列)TR3' と、ツール座標からみ
たハンド座標(の変換行列)HT ' から、ロボット座標
系からみたハンド座標HR ' を求める。すなわち、
R ' =TR3T ' である。
【0020】(8)保存されている基準データ(ハンド
変形前ハンド座標系からみたツール座標TH )と、ハン
ド変形発生後に作成されたロボット座標系からみたハン
ド座標のデータHR ' から、ハンド変形発生後に制御点
のずれるべき架空のロボット座標上の位置(の変換行
列)TR3" が下記のとおり求まる(図7参照)。すなわ
ち、TR3" =HR ' TH である。
【0021】(9)ハンドずれ後の制御点位置(前段で
求めた架空データ)から実際の制御点位置へのツール座
標上のシフト量ΔTを演算する。すなわち、ΔT=
R3" -1R3' である。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ハ
ンド機構のようにロボットの作業点(制御点)が治具の
先端部にないケースであっても、ロボットの治具が交換
や変形等により変化しても、簡単な作業で元の教示デー
タに加えるべき修正量を得ることができる。したがっ
て、治具の変形後にも同一動作を再現できるので、再教
示する必要がなくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する装置例を示す図
【図2】ピンの位置を教示する例を示す図
【図3】ハンド上の3点の教示状態を示す図
【図4】ハンド上の3点を教示したときのツール座標と
ピンとの位置関係を示す図
【図5】座標系の変換を説明する図
【図6】ツール座標上のハンドの座標系を示す図
【図7】ハンドの変形が生じた状態を示す図
【図8】作業点(制御点)と治具の関係を示す図
【符号の説明】
1…ロボット 2…ハンド 3…ロボット制御装置 4…ピン ORG…治具に平面を定義するための原点 XX…治具にX軸を定義するための点 XY…治具にXY平面を定義するための点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め記憶されたロボットの教示データに基
    づいてロボットの動作を再現するロボットの制御方法に
    おいて、 寸法・形状が既知の治具をロボットの手首に装着し、ロ
    ボット近傍に設置したピンの先端部位置に前記治具を位
    置決めしてロボット座標系における前記ピンの先端部位
    置を教示し、 ロボットの手首に取り付けられた治具上の座標系を決定
    するための前記治具上の3点をそれぞれ前記ピンの先端
    部の位置に位置決めすることにより、その3点の位置・
    姿勢データを予めロボットの記憶装置に記憶させてお
    き、 治具の交換や衝突等により治具が変形した場合、変形後
    の前記治具上の3点を前記ピンの先端部の位置に位置決
    めすることにより、その位置・姿勢データを予めロボッ
    トの記憶装置に記憶させ、 前記各3点で決まる変形前の治具の座標系と変形後の治
    具の座標系の相対的位置関係から前記治具の変形後のロ
    ボット動作の修正量を得ることを特徴とするロボットの
    制御方法。
  2. 【請求項2】前記治具上の3点は、治具に平面を定義す
    るための原点、治具のX軸を定義するための点、および
    治具のXY平面を定義するための点の3点であることを
    特徴とする請求項1記載のロボットの制御方法。
JP8471095A 1995-03-15 1995-03-15 ロボットの制御方法 Pending JPH08255011A (ja)

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JPH08255011A true JPH08255011A (ja) 1996-10-01

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JP (1) JPH08255011A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010179328A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Kobe Steel Ltd 位置補正装置、位置補正方法、位置補正プログラム及び位置補正システム
JP2020075325A (ja) * 2018-11-08 2020-05-21 株式会社Ihi ツールセンターポイントの設定方法及び設定装置

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