JPS638903A - 多関節ロボツトの関節原点誤差推定方式 - Google Patents
多関節ロボツトの関節原点誤差推定方式Info
- Publication number
- JPS638903A JPS638903A JP15176586A JP15176586A JPS638903A JP S638903 A JPS638903 A JP S638903A JP 15176586 A JP15176586 A JP 15176586A JP 15176586 A JP15176586 A JP 15176586A JP S638903 A JPS638903 A JP S638903A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- error estimation
- model
- articulated robot
- articulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、多関節ロボットの関節原点誤差推定方式に
関する。
関する。
（従来の技術）
多関節ロボットの高精変化のためには、その関節原点誤
差を精度よく推定することが必要である。
差を精度よく推定することが必要である。
しかし、多関節ロボットは、機種によってその関節構成
が異なり、その関節原点誤差がロボットの手先位置にお
よぼす影響が異なる。そのため、従来は、ロボットの機
種ごとに誤差推定プログラムをコーディングして誤差を
推定していた６ところで、この誤差推定プログラムは、
まず。
が異なり、その関節原点誤差がロボットの手先位置にお
よぼす影響が異なる。そのため、従来は、ロボットの機
種ごとに誤差推定プログラムをコーディングして誤差を
推定していた６ところで、この誤差推定プログラムは、
まず。
関節角度から手先位置を求める関数を定義する必要があ
る。この関数は、各関節に座標系を設定し、その隣接座
標系間の回転、並進からなる座標変換の積から導出され
る。しかし、その結果は、プロ述方式が確立されていな
いこともあって、関節数が多い場合、その関数導出作業
は、ぽなはだしく煩雑なものとなっている。
る。この関数は、各関節に座標系を設定し、その隣接座
標系間の回転、並進からなる座標変換の積から導出され
る。しかし、その結果は、プロ述方式が確立されていな
いこともあって、関節数が多い場合、その関数導出作業
は、ぽなはだしく煩雑なものとなっている。
また、ロボットの手先位置および関節角度の測定値より
、求める誤差の数にみあった連立方程式を解いて、ある
いは最小二乗法を用いて、誤差を精度よく推定するには
、上記関数の解析的な偏微方式を得ることが望ましいが
、この偏微分式の導出作業は、上記関数導出作業に比較
してさらに煩雑であるなどの問題点がある。
、求める誤差の数にみあった連立方程式を解いて、ある
いは最小二乗法を用いて、誤差を精度よく推定するには
、上記関数の解析的な偏微方式を得ることが望ましいが
、この偏微分式の導出作業は、上記関数導出作業に比較
してさらに煩雑であるなどの問題点がある。
（発明が解決しようとする問題点）
上記のように、従来の多関節ロボットの関節原点誤差推
定方式は、関数導出作業が煩雑であり、さらにこの関数
の偏微分式の導出作業がいちじるしく煩雑であるという
問題点がある。
定方式は、関数導出作業が煩雑であり、さらにこの関数
の偏微分式の導出作業がいちじるしく煩雑であるという
問題点がある。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、各種多関節ロボットの関節構成を定義するこ
とにより、機種によって異なる関節原点誤差推定プログ
ラムを容易に作成できるようにすることを目的としてい
る。
のであり、各種多関節ロボットの関節構成を定義するこ
とにより、機種によって異なる関節原点誤差推定プログ
ラムを容易に作成できるようにすることを目的としてい
る。
（問題点を解決するための手段）
多関節ロボットの関節原点誤差推定方式において、上記
ロボットの各腕長さを含む関節構成を。
ロボットの各腕長さを含む関節構成を。
直線腕と１回転および曲げの２自由度をもつモデル関節
に置き換えて表現し、このモデル関節の総数、腕長さ、
および回転、曲げ角度の固定または可変を指定すること
により、誤差推定プログラムを作成するようにした。
に置き換えて表現し、このモデル関節の総数、腕長さ、
および回転、曲げ角度の固定または可変を指定すること
により、誤差推定プログラムを作成するようにした。
（作 用）
多関節ロボットの関節構成を、直線腕と回転および曲げ
１自由度をもつモデル関節に置き換えて表現し、このモ
デル関節の総数、腕長さ、および表現することができ、
容易に誤差推定プログラムを自動生成することができる
。
１自由度をもつモデル関節に置き換えて表現し、このモ
デル関節の総数、腕長さ、および表現することができ、
容易に誤差推定プログラムを自動生成することができる
。
（実 施 例）
以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。
する。
第１図にこの発明に係るモデル関節を示す、このモデル
関節は、長さＬの直線形状の腕ωと１回転（回転角φ）
および曲げ（曲げ角度θ）’＆’２自由度をもつ抽象化
された関節であり、腕■の方向をＺ軸、曲げ中心軸■を
Ｙ軸、これら２軸と直交する方向をＸ軸とする座標系で
表現する。
関節は、長さＬの直線形状の腕ωと１回転（回転角φ）
および曲げ（曲げ角度θ）’＆’２自由度をもつ抽象化
された関節であり、腕■の方向をＺ軸、曲げ中心軸■を
Ｙ軸、これら２軸と直交する方向をＸ軸とする座標系で
表現する。
このモデル関節によりロボットの関節構成を記述する場
合、関節自由度がモデル関節の自由度より少いものにつ
いては１回転または曲げのいづれか一方の角度を固定と
し、また、関節自由度がモデル関節の自由度より多い場
合あるいは自由度の構成が異なるものについては、２以
上のモデル関節を長さ、零の腕で連結して表現する。ま
た、直線形状でない腕については、直線形状部分に分割
して、その間を１回転１曲げとも固定したモデル関節で
表現する。したがって、上記モデル関節を用いると、各
種多関節ロボットの関節構成は、上記モデル関節の総数
と、各モデル関数での腕長さＬと、回転および曲げ角度
φ、θの固定または可変の指定により記述することがで
きる。
合、関節自由度がモデル関節の自由度より少いものにつ
いては１回転または曲げのいづれか一方の角度を固定と
し、また、関節自由度がモデル関節の自由度より多い場
合あるいは自由度の構成が異なるものについては、２以
上のモデル関節を長さ、零の腕で連結して表現する。ま
た、直線形状でない腕については、直線形状部分に分割
して、その間を１回転１曲げとも固定したモデル関節で
表現する。したがって、上記モデル関節を用いると、各
種多関節ロボットの関節構成は、上記モデル関節の総数
と、各モデル関数での腕長さＬと、回転および曲げ角度
φ、θの固定または可変の指定により記述することがで
きる。
第２図は、矢印に）〜■で示すように回転または曲げ自
由度をもつ６軸（１１）〜（１６）の多関節ロボットの
一例であり、第３図は、この多関節ロボットをモデル関
節で表現した図である。この例で、φ工、θｉ＝ｏまた
は±π／２で示された関節角度は固定角度、φ０．θｌ
＝ｊ軸で示された関節角度は可変角度を表わしている。
由度をもつ６軸（１１）〜（１６）の多関節ロボットの
一例であり、第３図は、この多関節ロボットをモデル関
節で表現した図である。この例で、φ工、θｉ＝ｏまた
は±π／２で示された関節角度は固定角度、φ０．θｌ
＝ｊ軸で示された関節角度は可変角度を表わしている。
ただし、ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜６である。
上記のようにモデル関節で記述されたロボットの関節構
成は、第４図に示すように、プログラム作成システムの
入力部（１８）に入力され、数式処理プログラム生成部
（１９）に転送される。 （２０）は数式処理システム
により構成された数式処理部で、関節角度から手先位置
への変換関数および誤差推定に用いられる最小二乗法の
求解に必要な上記変換関数の偏微分式を自動導出する。
成は、第４図に示すように、プログラム作成システムの
入力部（１８）に入力され、数式処理プログラム生成部
（１９）に転送される。 （２０）は数式処理システム
により構成された数式処理部で、関節角度から手先位置
への変換関数および誤差推定に用いられる最小二乗法の
求解に必要な上記変換関数の偏微分式を自動導出する。
上記数式処理プログラム生成部（１９）は、この数式処
理に対して、数式を導出するための命令を数式処理プロ
グラム（２１）の形式で生成する。ロボット関節原点誤
差推定プログラム生成部（２２）は、上記数式処理部（
２０）において自動導出された変換関数およびその偏微
分式と、共通ルーチンライブラリ部（２３）に記憶され
た連立方程式解法ルーチンなど、誤差推定プログラムの
作成に対して、ロボット機種に関係なく共通に用いられ
るプログラムとから、目的とするロボット関節原点誤差
推定プログラム（２４）を作成する。
理に対して、数式を導出するための命令を数式処理プロ
グラム（２１）の形式で生成する。ロボット関節原点誤
差推定プログラム生成部（２２）は、上記数式処理部（
２０）において自動導出された変換関数およびその偏微
分式と、共通ルーチンライブラリ部（２３）に記憶され
た連立方程式解法ルーチンなど、誤差推定プログラムの
作成に対して、ロボット機種に関係なく共通に用いられ
るプログラムとから、目的とするロボット関節原点誤差
推定プログラム（２４）を作成する。
この関節誤差推定方式をより詳しく述べると下記のとお
りである。
りである。
今、多関節ロボットの関節角度および腕長さをベクトル
表示で、τ、τとすると、手先位置下は、■式の関数で
表わされる。
表示で、τ、τとすると、手先位置下は、■式の関数で
表わされる。
丁＝丁（τ、Ｔ） ・・・・・・・・・■ただ
しτ＝（ＡＬ−Ａ＊−・・・・・・）Ｔ＝（Ｌユ、Ｌ２
．・・・・・・） しかし、τは誤差をもっているので、その誤差をΔτと
し２、角度測定器による読取り値をτ′とすると、これ
らの間には０式の関係がある。
しτ＝（ＡＬ−Ａ＊−・・・・・・）Ｔ＝（Ｌユ、Ｌ２
．・・・・・・） しかし、τは誤差をもっているので、その誤差をΔτと
し２、角度測定器による読取り値をτ′とすると、これ
らの間には０式の関係がある。
τ＝τ′＋Δτ′ ・・・・・・・・・■その
ため、誤差を考慮せずに計算した手先位置下と、実測さ
れた手先位置”Ｍ−との間で、各ｘ、ｙ。
ため、誤差を考慮せずに計算した手先位置下と、実測さ
れた手先位置”Ｍ−との間で、各ｘ、ｙ。
Ｚ成分について０式に示す残差を生ずる。
ただしπ＝（Ｍ）（、Ｍｙ、 Ｍｚ）
丁＝（Ｐｘｓ ＰＹＩ ＭＺ）
π１：ＭＸ、Ｍｙ、ＭＺ
７１： ＰＸｔ ＰＹ、ｐ。
そこで、この残差および未知数である誤差のベクトル表
示をそれぞれＴ、Ｔとて１行列りをに）式で定義すると
、残差の二乗和ｆ （Ｔ）が最小となる丁において、■
式が成立する。
示をそれぞれＴ、Ｔとて１行列りをに）式で定義すると
、残差の二乗和ｆ （Ｔ）が最小となる丁において、■
式が成立する。
以下余白
上記のように多関節ロボットの関節原点誤差を推定する
と、多関節ロボットの各腕長さを含む関節構成をモデル
関節によって統一的に表現することにより、従来、ロボ
ットごとに人手で関節角度から手先位置への変換関数お
よびその偏微分式を導出し、ついで、それらの数式に基
づいて誤差推定プログラムをコーディングしていた作業
を自動化でき、その作業工数を大幅に削減できる。また
。
と、多関節ロボットの各腕長さを含む関節構成をモデル
関節によって統一的に表現することにより、従来、ロボ
ットごとに人手で関節角度から手先位置への変換関数お
よびその偏微分式を導出し、ついで、それらの数式に基
づいて誤差推定プログラムをコーディングしていた作業
を自動化でき、その作業工数を大幅に削減できる。また
。
従来おこりがちであった作業中の人為的なミスがなくな
るため、作成される誤差推定のプログラムの信頼性が向
上する。さらに、たとえば前記した６軸多関節ロボット
では、プログラム上で８０行におよぶ変換関数および偏
微分式を含む誤差推定プログラムとなるが、これをきわ
めて短時間に得ることができる。
るため、作成される誤差推定のプログラムの信頼性が向
上する。さらに、たとえば前記した６軸多関節ロボット
では、プログラム上で８０行におよぶ変換関数および偏
微分式を含む誤差推定プログラムとなるが、これをきわ
めて短時間に得ることができる。
なお、上記実施例では、数式処理部を利用して、関節角
度から手先位置への変換関数および偏微分式を解析的に
数式として算出したが、数式処理部が利用不可能であれ
ば、変換関数値および偏微分値を数値的に求める方法で
も、関節誤差を推定することができる。
度から手先位置への変換関数および偏微分式を解析的に
数式として算出したが、数式処理部が利用不可能であれ
ば、変換関数値および偏微分値を数値的に求める方法で
も、関節誤差を推定することができる。
また、上記実施例では、推定するロボットの誤差として
、関節原点誤差のみを対象としたが、ロボットの腕長さ
の誤差、腕取付は角度の誤差などの誤差もこの方式によ
って推定することができる。
、関節原点誤差のみを対象としたが、ロボットの腕長さ
の誤差、腕取付は角度の誤差などの誤差もこの方式によ
って推定することができる。
すなわち、ロボット関節原点誤差推定プログラム生成部
において、関節角度から手先位置への変換関数中のパラ
メータのうち、どのパラメータが誤差を含むかの指定を
変更するのみで、推定することができる。
において、関節角度から手先位置への変換関数中のパラ
メータのうち、どのパラメータが誤差を含むかの指定を
変更するのみで、推定することができる。
多関節ロボットの各腕長さを含む関節構成を、直線腕と
１回転および曲げの２自由度をもつモデル関節に置き換
えて表現し、このモデル関節の総数、腕長さ、および回
転、曲げ角度の固定または可変を指定すると、各種多関
節ロボットの関節構成を統一的に表現することができ、
容易にかつ信頼性の高い誤差推定プログラムを作成する
ことができる。
１回転および曲げの２自由度をもつモデル関節に置き換
えて表現し、このモデル関節の総数、腕長さ、および回
転、曲げ角度の固定または可変を指定すると、各種多関
節ロボットの関節構成を統一的に表現することができ、
容易にかつ信頼性の高い誤差推定プログラムを作成する
ことができる。
第１図はこの発明に係るモデル関節を示し、（Ａ）図は
具体的構成図、（Ｂ）図はそれを抽象化して示した図、
第２図は６軸多関節ロボットの構成図、第３図はそれを
モデル関節で表現した図、第４図は関節原点誤差推定プ
ログラムの自動生成方法説明図である。
具体的構成図、（Ｂ）図はそれを抽象化して示した図、
第２図は６軸多関節ロボットの構成図、第３図はそれを
モデル関節で表現した図、第４図は関節原点誤差推定プ
ログラムの自動生成方法説明図である。
Claims (2)
- （１）多関節口ポットに種々の姿勢をとらせ、各姿勢で
の手先位置測定値および各関節角度測定値より関節原点
誤差を推定する多関節ロボットの関節原点誤差推定方式
において、 上記ロボットの各腕長さを含む関節構成を直線腕と回転
および曲げの２自由度をもつモデル関節に置き換えて表
現し、このモデル関節の総数、腕長さ、および回転、曲
げ角度の固定または可変を指定することにより誤差推定
プログラムを自動生成できるようにしたことを特徴とす
る多関節ロボットの関節原点誤差推定方式。 - （２）誤差推定プログラムの自動生成はモデル関節に置
き換えて得られる関節構成に基づいて関節角度から手先
位置への変換関数およびその偏微分式を導出する手段と
、上記変換関数および偏微分式と共通ライブラリ部に記
憶された共通のプログラムとに基づいて誤差推定プログ
ラムを作成する手段とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の多関節ロボットの関節原点誤差推
定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15176586A JPS638903A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 多関節ロボツトの関節原点誤差推定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15176586A JPS638903A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 多関節ロボツトの関節原点誤差推定方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS638903A true JPS638903A (ja) | 1988-01-14 |
Family
ID=15525802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15176586A Pending JPS638903A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 多関節ロボツトの関節原点誤差推定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS638903A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008207304A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法 |
| CN106346480A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-01-25 | 贵州大学 | 一种基于ug和matlab的多自由度注塑机械臂建模方法 |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP15176586A patent/JPS638903A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008207304A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法 |
| CN106346480A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-01-25 | 贵州大学 | 一种基于ug和matlab的多自由度注塑机械臂建模方法 |
| CN106346480B (zh) * | 2016-11-17 | 2018-09-21 | 贵州大学 | 一种基于ug和matlab的多自由度注塑机械臂建模方法 |
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