JPS6227802A

JPS6227802A - 工業用ロボツトのハンド制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JPS6227802A
Application number: JP16822785A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Torii; 信利鳥居; Akira Nihei; 亮二瓶; Hitoshi Mizuno; 均水野
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1985-07-30
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1987-02-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、工業用ロボットの座標変換の基準となる基準
点を工具先端に設定して精度良くハンドを制御するよう
にした工業用ロボットのハンド制御装置及び制御方法に
関する。

（従来の技術）最近、ロボットの普及がめざましく、これが多くの分野
で使用されるようになってきている。このような状況に
あって、ロボットにも高精度のしかも信頼性のある性能
が要求されるようになってきている。

特に、多関節型ロボットにおいては多くの動作軸を有し
ており、ハンドの位置及び姿勢の制御精度レベルの高い
作業を遂行できるので、溶接作業などに多く用いられる
ようになっている。第５図はかかる５軸の産業用ロボッ
トの斜視図である。

図中、　ＢＳは工場の床などに設行される基台であり、
上部にはθ軸を駆動するθ軸駆動機構ｌが設けられてい
る。２はＷ軸駆動機構、３はＷ軸駆動機構２により駆動
されるＷ軸アームである。４はＵ軸アームであり、Ｕ軸
すンク６を介してＵ軸駆動機構５により駆動される。７
はロボットの手首で、その先端にハンド７ａが設けられ
、このハンド７ａには溶接トーチなどのツール（工３Ａ
）８が回前されている。なお、９はα軸駆動機構、１０
はβ軸駆動機構である。これらの手首７、ハンド７ａ及
びツール８の部分は第６図に拡大して示されている。

（発明が解決しようとする問題点）第６図に示されるように、ハンド座標系におけるハンド
姿勢ベクトルを、Ｑ、＋ｍ、ｍ、また。

ツール座標系の基本軸を、ｔＬ　、ｕ、ｖとする。なお
、ｏｈはハンド座標系の原点、ＴＣＰはツールセンター
ポイントを示す、そして、ロボットは自らの基準座標系
とハンド座標系は記憶しているが、ハンド７ａに装着さ
れるツール８の位置設定を行なうことは困難であった。

即ち、ハンド座標系とツール座標系がどのような関係に
あるのかをロボットが把握する上では、みじかい演算サ
イクルで複雑な座標変換演算を行なって各自由度の変位
からハンドの位置を決定しなければならず、ティーチン
グされた教示点からのずれを小さくできないという問題
点があった。特に、ハンド７ａに装着されるツール８に
は多種多様のものがあり、それぞれ設定すべき位置は異
なり、作業指令に基ずいて精度良く移動軌跡や工具姿勢
を制御することは大変困難な作業であった。

本発明は、工具先端を座標変換の基準点としてハンドを
制御することで、精度良く移動軌跡や工具姿勢を制御す
ることができる工業用ロボットのハンド制御装置及び制
御方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、ロボットハンドに取付けられる工具の位置お
よび姿勢を、ロボットの各軸を目標値に一致させながら
制御するようにした工業用ロポッ！・のハンド制御装置
において、前記ロボットハンドの工具取付面の中心点が
ロボット基準座標系の所定点に一致するときにその各軸
変位をベースデータとして記憶する手段と、前記工具の
先端がロボット基準座標に固定された点に対して複数に
軸姿勢を変えて一致させ得るような固定点を設定する手
段と、前記固定点に一致したときの各軸変位を前記ベー
スデータと比較して座標変換の基準点データとして記憶
する手段と、工具位置及び姿勢に関するデータに基ずい
てロボットの各軸目標位置を決定する手段とを具備し、
前記工具による所定の作業指令に従って、工具先端を座
標変換の基準点としてハンドを制御するように構成する
。

（作用）本発明によれば、簡単な手法で、従来、煩雑であったツ
ール座標の設定を容易に、かつ的確に遂行することがで
き、実用上の効果は大である。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る工業用ロボットのハンド制御装置
の構成を説明する説明図である。

図において、ペースデータ記憶部１１は、マイクロブロ
セ、す構成のＣＰＵに接続されるＲＡＭ等のメモリで、
前記ロボットハンド７ａの工具取付面の中心点をロボッ
ト基準座標系（ｘ、ｙ、２）の所定点例えば原点Ｏに一
致させたときにその各軸変位をベースデータとして記憶
する０次に、工具８の先端を、ロボット基準座標に固定
された点例えばＸ軸上の点（Ｘ、、０．Ｏ）に対して、
複数に軸姿勢を変えて一致させ得るような固定点を設定
し、そのデータを記憶部１２に記憶させるとともに、ロ
ボットを教示操作盤上の手動送り釦を操作して手動送り
にて動かして、この固定点と工具８の先端とを一致させ
、その時の各軸変位を記憶部１２において記憶する。

一般に関節形ロボットでは、移動指令に沿って円滑に駆
動させるため自由度を多く持たしているので、同一のハ
ンド位置に対して各軸変位は１通りには決まらず、各軸
の動作制限を考慮しても前述の手動送りの方法は複数存
在する。したがって、軸姿勢を変えて、工具先端を固定
点に対して一致させ、一致したときの各軸変位を前記ベ
ースデータと比較して座標変換のノ、（準焦データとし
て記ｔａ部１３に記憶させることができる。

こうして、工具先端を座標変換の基準点とし、演算部１
４において各軸目標位置を逆変換すれば、誤差の少ない
各軸制御指令を決定することができる。

第２図は、教示時に、ロポントノ！半面に固定される設
定冶具の一例を示している。

この設定冶具１５は、その先端１５ａがロボット、ｊ、
Ｉｉ　′ｓＡ座標系の固定点を設定するもので、ロボッ
トにとっては既知の寸法を有し、ロポッ）　ノ＆準座標
の原点Ｏが設定されている基台の基準面１６に君脱自在
に固定される。従って、この先端１５ａを所定点として
、ここにロボットハンド７ａの工具取付面の中心点を一
致させて、そのときの各軸変位をベースデータとしても
よい。

第３図は本発明に係る関節形ロボット制御方式を実現す
るための回路ブロック図である。

図中、５１は中央処理装置を含む制０１部、この制御部
５１には、ＲＯＭからなるメモリ５２．ＲＡＭからなる
メモリ５３、教示操作ｉ５４．ｃＲＴ表示装置を有する
操作盤５５、テープリーダ５６が付属されている。

メモリ５２には制御部５１が実行すべき各種の制御プロ
グラムが格納されている。メモリ５３には、教示操作ｆ
ｆ１５４、操作盤５５、テープリーグ５６などから人力
された教示データ、操作盤５５から入力したデータ、制
御部５１が行なった演算の結果やデータが格納される。

教示操作盤５４は関節形ロボットの操作に必要な数値表
示器、ランプおよび操作ボタンを有する。操作盤５５は
ＣＲＴを有する表示装置の外、テンキーやファンクショ
ンキーなど、各種のキーを有し、外部から各種のデータ
をＮＣ装置に入力する。６０は複数軸の軸制御を行なう
補間器を含む軸制御器、５９は関節形ロボット５８の駆
動源を制御するサーボ回路、６４は入出力回路で、リレ
ーユニー７ト６３を介して溶接部６１との間の信号の入
出力動作を行なう、５７は入出力回路で、関節形ロボッ
ト５８における各種の掩出信丹をＮＣ彷署に大１１ナス
−６２は溶接部６１とのインターフェースを取る溶接部
インターフェース、６６はバスラインー７’Ｊる。　次
に、本発明のハンド制御方法について、第４図に示され
るフローチャートを参照しながら、順を追って説明する
。

まず、教示操作盤５４からハンドに手動送り指令を与え
、ハンドの工具取付面の中心点を設定冶具１５の先端１
５ａに一致させる。その時の各軸変位データがフィード
バックされ、メモリ５３にベースデータとして記ｔαさ
れる０次に、ハントに所定の工具を装置して、再び手動
送りで工具の先端を設定冶具１５の先端１５ａに一致さ
せる。この時の各軸変位をベースデータと比較し、座標
変換の基準となる基準点データを制御部５１で演算して
、更に軸姿勢を変えて複数回工具先端を固定点に一致さ
せ、その都度基準点データを書換えていく。

こうして基準点データが完成した時点で、設定冶具１５
を除去し、工具の位置、速度、作業指令を教示してハン
ドの制御指令を発生すれば、プレイパンク時の軌跡精度
が向上し、また制御部５１での演算誤差も減少するので
、工具を各種取り替えてハンド制御する場合にも、基準
点データを容易に設定でき、作業指令に従った正確な各
軸制御指令を発生することができる。

なお、本発明を溶接ロボットに適用した実施例により説
明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものでは
なく、たとえば塗装ロボットでもよく、また６軸の産業
用ロボットに適用することもできる。また、設定治具の
構造などは、本発明の主旨に従い種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）本発明によれば、工具先端を座標変換の基準点としてハ
ンドを制御することで、精度良く移動軌跡や工具姿勢を
制御することができる工業用ロボットのハンド制御装置
及び制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る工業用ロボットのハンド制御装置
の構成を説明する説明図、第２図は本発明に係る関節形
ロボットのアームと固定点設定治具との関係を示す側面
図、第３図は本発明に係る関節形ロボット制御方式のブ
ロック図、第４図は本発明方法の一例を示す動作の流れ
図、第５図は５軸の産業用ロポフトの斜視図、第６図は
手首、ハンド及びツールの部分を拡大して示す図である
。７ａ・・・ハンド、８・・く［具、１１・・・ベースデ
ータ記憶部、１２・・・固定点データ記憶部、１３・・
・基準点データ記憶部、１４・・・各軸目標位置決定部
、１５・・・設定治具、５１・・・制御部、５２・・・
メモリ（ＲＯＭ）、５３・・・メモリ（ＲＡＭ）、５４
・・・教示操作盤、５５・・・操作盤、５６・・・テー
プリーグ、５８・・・関節形ロボット、５９・・・サー
ボ回路、６０・・・軸制御器。特許出願人　　ファナック株式会社代　　理　　人　　　弁理士　　辻　　　　　　　　實
第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロボットハンドに取付けられる工具の位置および
姿勢を、ロボットの各軸を目標値に一致させながら制御
するようにした工業用ロボットのハンド制御装置におい
て、前記ロボットハンドの工具取付面の中心点がロボッ
ト基準座標系の所定点に一致するときにその各軸変位を
ベースデータとして記憶する手段と、前記工具の先端が
ロボット基準座標に固定された点に対して複数に軸姿勢
を変えて一致させ得るような固定点を設定する手段と、
前記固定点に一致したときの各軸変位を前記ベースデー
タと比較して座標変換の基準点データとして記憶する手
段と、工具位置及び姿勢に関するデータに基ずいてロボ
ットの各軸目標位置を決定する手段とを具備し、前記工
具による所定の作業指令に従って、工具先端を座標変換
の基準点としてハンドを制御するようにしたことを特徴
とする工業用ロボットのハンド制御装置。
（２）前記固定点を設定する手段は、ロボット基準面に
固定された設定治具の端点であることを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットのハンド
制御装置。
（３）ロボットハンドに取付けられる工具の位置および
姿勢を、ロボットの各軸を目標値に一致させながら制御
するようにした工業用ロボットのハンド制御方法におい
て、前記ロボットハンドの工具取付面の中心点をロボッ
ト基準座標系の固定点に一致させ、そのときの各軸変位
をベースデータとして記憶するステップと、前記工具の
先端をロボット基準座標の固定点に軸姿勢を変えて複数
回一致させるステップと、前記固定点に一致したときの
各軸変位を前記ベースデータと比較して座標変換の基準
点データとして記憶するステップとを具備し、前記基準
点データに基ずき工具位置及び姿勢を制御するようにし
たことを特徴とする工業用ロボットのハンド制御方法。