JP2597979B2 - Robot control data interference check method - Google Patents
Robot control data interference check methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば鋼材のガラス切断などのように、
内容が毎回異なる作業を、多関節ロボツトを用いて行う
場合のロボツト制御データの干渉チエツクをする方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to, for example, glass cutting of steel materials.
The present invention relates to a method for performing an interference check of robot control data in a case where work whose contents are different each time is performed using an articulated robot.
背景技術 従来では、ロボツトに対する位置および姿勢に関する
制御データは、操作員が教示ボツクスを用いて、ロボツ
トのアームを作業に必要な各点へ直接誘導して教示して
いる。この教示は、実際の作業環境の下で行われ、教示
されたデータに従つてロボツトを動作させながら、ロボ
ツトがその周囲に存在する物体と干渉しないで動作可能
であることを、目視によつて確認している。2. Description of the Related Art Conventionally, an operator teaches control data relating to a position and a posture with respect to a robot by directly guiding an arm of the robot to each point required for work using a teaching box. This teaching is performed in an actual working environment, and it is visually confirmed that the robot can operate without interfering with objects existing around the robot while operating the robot according to the taught data. I have confirmed.
発明が解決しようとする問題点 上述のような従来の方法においては、前述したように
ロボツトの制御データの正当性を確認するために、実際
の作業環境の下でそのデータに従つてロボツトを動作さ
せている。したがつてロボツトの作業が毎回異なると
き、そのたびに確認のために多大の時間を要している。
また制御データの確認中は、ロボツトを稼動させて実際
の作業を行わせることができないので、このロボツトを
含む生産ラインの稼動率を低下させている。Problems to be Solved by the Invention In the above-described conventional method, as described above, in order to confirm the validity of the robot control data, the robot is operated according to the data in an actual work environment. Let me. Therefore, when the robot operation is different every time, a lot of time is required for confirmation each time.
While the control data is being checked, the robot cannot be operated to perform the actual work, so that the operation rate of the production line including the robot is reduced.
このような問題点を解決するために、たとえば「ロボ
ツトへの動作指令とその実現」(「数理科学」No.249,1
984年3月発行,第17頁〜第24頁)に示されているよう
に、いわゆるオフラインテイーチングの概念が発表され
ているけれども、その技術的な内容が十分に示されてい
るとは認められず、上述の問題を解決することができな
い。In order to solve such a problem, for example, “Operation command to robot and its realization” (“Mathematical Science” No.249, 1
(Published March 984, pp. 17-24), although the concept of so-called offline teaching has been announced, it has been recognized that the technical content is sufficiently demonstrated. Therefore, the above problem cannot be solved.
したがつて本発明は、上述の問題点を解決し、多関節
ロボツトを直接動作させることなく、ロボツト制御デー
タの干渉チエツクをすることができる方法を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method capable of solving the above-mentioned problems and performing an interference check of robot control data without directly operating an articulated robot.
問題点を解決するための手段 本発明は、道具2の軸まわりに回転対称な、そのよう
な道具2を用いて、その教示点間を移動させながら加工
を行う作業に対するロボツト制御データの干渉チエツク
方法において、 ひとつの教示点に対応するワーク座標系Σwにおける
道具の先端位置およびオイラ角で表される姿勢(xw,yw,
zw,αw,βw,γw)を入力する第1ステツプと、 該入力された(xw,yw,xw,αw,βw,γw)で決められ
る道具の位置・姿勢ベクトル を、ロボツト座標系Σrにおける位置・姿勢ベクトル へ変換して6自由度ロボツトの各関節の回転量θi(i
=1〜6)を求める第2ステツプと、 各関節の回転量θiが各関節の構造上の動作範囲に納
まるか否かをチエツクする第3ステツプと、 6自由度ロボツト本体14のハンド部15の外形上の複数
の点P1〜P8を定め、これらの点P1〜P8のロボツト座標系
Σrにおける座標(xrj,yrj,zrj)(ただしj=1〜
8)を求める第4ステツプと、 ロボツト座標系Σrにおける1つの軸Yとワーク座標
系Σwにおける1つの軸Xとが平行であるときにおける
ロボツト座標系Σrにおけるロボツト周辺の物体13が空
間的に占める凸干渉領域19を、境界の複数の線分17,18
で近似し、前期線分17,18のロボツト座標系Σrでの方
程式 z=g(x) (ここで、g(x)はxの関数であつて、しかもyの
値には依存しない関数である) に、ハンド部15の外形上の複数の各点P1〜P8のロボツト
座標系Σrの座標値を前記方程式の左辺と右辺とにそれ
ぞれ代入して、左右両辺の値の大小を比較し、ハンド部
15が前記物体13の前記凸干渉領域19に存在するか否かを
チエツクし、干渉の有無を判定する第5ステツプと、 前記第1〜第5ステツプを道具2の位置・姿勢が定め
られた次の教示点に対して実行する第6ステツプと、 道具2の位置・姿勢が定められた前記2つの教示点間
の途中の位置・姿勢を補間演算によつて求めて、前記第
1〜第5ステツプを実行する第7ステツプとを含むこと
を特徴とするロボツト制御データの干渉チエツク方法で
ある。Means for Solving the Problems The present invention relates to an interference check of robot control data for an operation of performing machining while moving between teaching points using such a tool 2, which is rotationally symmetric about the axis of the tool 2. In the method, the tip position of the tool in the workpiece coordinate system Σw corresponding to one teaching point and the posture (xw, yw,
zw, αw, βw, γw) and a tool position / posture vector determined by the input (xw, yw, xw, αw, βw, γw) Is the position / posture vector in the robot coordinate system Σr And the rotation amount θi (i
= 1 to 6), a third step for checking whether or not the rotation amount θi of each joint falls within the structural operation range of each joint, and a hand unit 15 of the robot body 14 having six degrees of freedom. A plurality of points P1 to P8 on the outer shape of are defined, and coordinates (xrj, yrj, zrj) of these points P1 to P8 in the robot coordinate system Σr (where j = 1 to
8), and the object 13 around the robot in the robot coordinate system Σr is spatially occupied when one axis Y in the robot coordinate system Σr and one axis X in the workpiece coordinate system Σw are parallel. The convex interference region 19 is defined by a plurality of line segments
And the equation z = g (x) in the robot coordinate system Σr of the segments 17 and 18 where g (x) is a function of x and a function independent of the value of y Then, the coordinate values of the robot coordinate system Σr of the plurality of points P1 to P8 on the outer shape of the hand unit 15 are substituted into the left side and the right side of the equation, respectively, and the magnitudes of the left and right sides are compared. Hand part
It is checked whether or not the object 15 exists in the convex interference area 19 of the object 13, and a fifth step for determining the presence or absence of interference, and the positions and postures of the tool 2 are determined by the first to fifth steps. A sixth step to be executed for the next teaching point, and a position and orientation in the middle between the two teaching points in which the position and orientation of the tool 2 are determined are obtained by interpolation calculation, and A robot control data interference checking method, comprising: a seventh step of executing five steps.
作用 本発明に従えば、ひとつの教示点における6自由度ロ
ボツト本体14のハンド部15の外形上の複数の点P1〜P8を
定めて、ロボツト座標系Σrにおける座標を求め、ロボ
ツト座標系Σrにおけるロボツト周辺の物体13が空間的
に占める凸干渉領域19を、境界の複数の線分17,18で近
似して方程式による各表現を求め、このときロボツト座
標系Σrにおける1つの軸Yとワーク座標系Σwにおけ
る1つの軸Xとが平行であつて、これによつて前記物体
13を平面で近似しており、干渉チエツクの演算を容易に
行うことができるようになる。このような方程式による
各表現に、前記各点P1〜P8の座標をそれぞれ代入して左
右両辺の大小を比較する。According to the present invention, a plurality of points P1 to P8 on the outer shape of the hand unit 15 of the six-degree-of-freedom robot body 14 at one teaching point are determined, coordinates in the robot coordinate system Δr are obtained, and coordinates in the robot coordinate system Δr are determined. The convex interference region 19 occupied by the object 13 around the robot is spatially approximated by a plurality of line segments 17 and 18 to obtain each expression by an equation. At this time, one axis Y and the workpiece coordinate in the robot coordinate system Σr are obtained. One axis X in the system Σw is parallel, whereby the object
13 is approximated by a plane, and the calculation of the interference check can be easily performed. The coordinates of each of the points P1 to P8 are substituted into each expression by such an equation, and the magnitudes of the left and right sides are compared.
さらに本発明に従えば、道具2の位置および姿勢が定
められた次の教示点に対して、第1〜第5ステツプを実
行して干渉をチエツクし、さらにその教示点間の途中の
位置および姿勢を補間演算して2点間の動作中における
干渉のチエツクを行う。Further, according to the present invention, the interference is checked by executing the first to fifth steps for the next teaching point in which the position and the posture of the tool 2 are determined, and the position and the halfway between the teaching points are checked. The posture is interpolated to check for interference during operation between two points.
実施例 第1図は、本発明の一実施例の多関節ロボツトの制御
データ確認装置の構成を示すブロツク図である。確認装
置4には、後述されるような道具の位置および姿勢に関
する情報を、後述されるワーク座標系Σwで記述した制
御データ(xw,yw,zw,αw,βw,γw)が入力装置3から
入力される。Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control data confirmation device for an articulated robot according to an embodiment of the present invention. The control device (xw, yw, zw, αw, βw, γw) describing information on the position and orientation of the tool described later in the work coordinate system Σw is transmitted from the input device 3 to the confirmation device 4. Is entered.
座標交換装置5では、ワーク座標系Σwで記述された
制御データを、後述されるロボツト座標系Σrで記述さ
れた制御データ(xr,yr,zr,αr,βr,γr)に変換す
る。座標変換装置5からの出力は、軸値である関節の角
変位量を算出する関節角変位算出装置6に与えられる。
関節角変位算出装置6からの出力は、チエツク装置7に
与えられる。チエツク装置7は、動作範囲チエツク装置
8と、干渉チエツク装置9とを含み、この順序に各チエ
ツク装置8,9によつて、チエツクが行われる。The coordinate exchange device 5 converts the control data described in the work coordinate system Σw into control data (xr, yr, zr, αr, βr, γr) described in the robot coordinate system Σr described later. The output from the coordinate conversion device 5 is provided to a joint angle displacement calculation device 6 that calculates the amount of angular displacement of the joint as an axis value.
The output from the joint angle displacement calculating device 6 is provided to a checking device 7. The checking device 7 includes an operating range checking device 8 and an interference checking device 9, and the checking is performed by the checking devices 8 and 9 in this order.
チエツク装置7の出力が入力される表示装置11は、入
力装置3から入力されたロボツト制御データが適切であ
るか否かの表示を行う。The display device 11 to which the output of the check device 7 is input displays whether or not the robot control data input from the input device 3 is appropriate.
チエツク装置7によつて、入力されたロボツト制御デ
ータが適切であると判定されたとき、入力装置3からの
信号を、ロボツト駆動装置12に入力してロボツトを駆動
する。When it is determined by the check device 7 that the input robot control data is appropriate, a signal from the input device 3 is input to the robot drive device 12 to drive the robot.
第2図は作業対象物体13におけるワーク座標系Σwを
示す斜視図であり、第3図はワーク座標系Σwにおける
道具2の位置および姿勢の表現を説明する図である。第
2図に示すように、作業対象物体13には、相互に直交す
る3本の座標軸Xw,Yw,Zwから成るワーク座標系Σwが設
定される。第3図のように、ワーク座標系Σwにおいて
道具2の位置および姿勢に関するデータが設定される。
すなわち、位置は道具2の先端位置の座標(x,y,z)に
よつて表現され、姿勢はオイラ角(α,β,γ)によつ
て表現される。このとき道具2の位置および姿勢を表す
位置・姿勢ベクトル は、位置を表す3成分ベクトルおよび姿勢を表すオイラ
角の3成分ベクトルから成る6成分ベクトルである。位
置ベクトルは原点移動、オイラ角で表現された姿勢を回
転行列で表現すれば、位置・姿勢ベクトル は下記の4×4位置・姿勢行列Tへ変換することができ
る。ベクトル から行列Tへの変換およびその逆変換をそれぞれf,f-1
で表現する。FIG. 2 is a perspective view showing the work coordinate system Σw in the work target object 13, and FIG. 3 is a diagram for explaining the expression of the position and orientation of the tool 2 in the work coordinate system Σw. As shown in FIG. 2, a work coordinate system Σw including three mutually orthogonal coordinate axes Xw, Yw, Zw is set for the work object 13. As shown in FIG. 3, data on the position and orientation of the tool 2 is set in the workpiece coordinate system Σw.
That is, the position is represented by coordinates (x, y, z) of the tip position of the tool 2, and the posture is represented by Euler angles (α, β, γ). At this time, a position / posture vector representing the position and posture of the tool 2 Is a six-component vector composed of a three-component vector representing a position and a three-component vector of an Eulerian angle representing a posture. If the position vector is the origin movement and the posture expressed by the Euler angle is represented by a rotation matrix, the position / posture vector Can be converted into the following 4 × 4 position / posture matrix T. vector The transformation and inverse transformation to matrix T from each f, f -1
Expressed by
ここでSは、第3図示のワーク座標系Σwから道具2
に設定された相互に直交する3本の座標軸Xt,Yt,Ztで構
成されるツール座標系Σtへの3行3列の座標回転行列
であり、その各要素はα,β,γの関数でそれぞれ表さ
れる。 Here, S is the tool 2 from the workpiece coordinate system Σw shown in FIG.
Is a three-row, three-column coordinate rotation matrix in the tool coordinate system Σt composed of three mutually orthogonal coordinate axes Xt, Yt, Zt set in, and each element is a function of α, β, γ Each is represented.
ワーク座標系Σwにおいて表現された道具2の位置・
姿勢ベクトル 後述される相互に直交する3本の座標軸Xr、Yr、Zrで構
成されるロボツト座標系Σrにおける位置・姿勢ベクト
ル へ第3式により変換される。The position of the tool 2 expressed in the workpiece coordinate system Σw
Posture vector Position / posture vector in a robot coordinate system Σr composed of three mutually orthogonal coordinate axes Xr, Yr, Zr, which will be described later. Is converted by the third equation.
ロボツト座標系Σrでの位置・姿勢ベクトル は絶対座標系では となり、ワーク座標系Σwでの位置・姿勢ベクトル は絶対座標系では となる。これは一致するので、 したがつて、 ここでTw,Trは、それぞれ後述されるようなワーク座標
系Σwおよびロボツト座標系Σrから絶対座標系Σoへ
の座標変換行列である。Position / posture vector in robot coordinate system Σr Is in absolute coordinate system And the position / posture vector in the workpiece coordinate system Σw Is in absolute coordinate system Becomes This matches, so Therefore, Here, Tw and Tr are coordinate transformation matrices from the work coordinate system Σw and the robot coordinate system Σr to the absolute coordinate system Σo, respectively, as described later.
第4図はワーク座標系Σw、ロボツト座標系Σrおよ
び絶対座標系Σoの関係を示す斜視図である。相互に直
交する3本の座標軸X,Y,Zから成る絶対座標系Σoに関
して、作業対象物体13に関するワーク座標系Σwとロボ
ツト座標系Σrとが設定される。FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between the workpiece coordinate system Σw, the robot coordinate system Σr, and the absolute coordinate system Σo. A work coordinate system 座標 w and a robot coordinate system Σr for the work object 13 are set for an absolute coordinate system Σo composed of three mutually orthogonal coordinate axes X, Y, and Z.
第5図は、本発明の一実施例のロボツトの機構をモデ
ル化して示した斜視図である。本実施例においては、複
数のリンクL1〜L5が用いられる。これらの各リンクL1〜
L5には相互に直交する3本の座標軸Xi,Yi,Ziから成る座
標系Σi(i=1〜6)がそれぞれ設定される。各リン
クの端部はそれぞれ関節であり、各関節の回転量がθi
(i=1〜6)である。上記ロボツトの機構と道具の形
状およびその取付け方にもとづいて、前記位置・姿勢ベ
クトル を実現する各関節の角変位量θi(i=1〜6)を要素
とする関節角変位ベクトルΘ=(θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,
θ6)を求めることができる。したがつて、角変位量θ
iが各関節の構造上の動作範囲に納まるか否かをチエツ
クすることにより、入力装置3から入力された道具の位
置・姿勢ベクトル の実現可能性をチエツクすることができ、こうして第1
のチエツク機能が行われる。上述の各関節の構造上の動
作範囲というのは、ロボツト本体の各関節ごとに各軸値
としてとり得る機械的なストロークの範囲を意味し、前
記位置・姿勢ベクトル を実現する各関節の各角変位量θiが、動作範囲ai<θ
i<bi(i=1〜6)を満足するか否かをチエツクす
る。一般的にいえば、ロボツトでは、アーム同士が衝突
しないように構成され、したがつて動作範囲に納まるか
否かをチエツクすることは、アーム同士の衝突等の回避
からくる動作範囲の制限を含むものではない。FIG. 5 is a perspective view showing a model of a robot mechanism according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of links L1 to L5 are used. Each of these links L1 ~
A coordinate system Σi (i = 1 to 6) including three mutually orthogonal coordinate axes Xi, Yi, Zi is set in L5. The end of each link is a joint, and the rotation amount of each joint is θi
(I = 1 to 6). The position / posture vector is determined based on the robot mechanism and the shape of the tool and the mounting method thereof. The joint angular displacement vector θ = (θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, with the angular displacement θi (i = 1 to 6) of each joint as an element
θ6) can be obtained. Therefore, the angular displacement θ
By checking whether or not i falls within the structural operation range of each joint, the position / posture vector of the tool input from the input device 3 is checked. Can be checked for feasibility and thus the first
The check function is performed. The above-mentioned structural operation range of each joint means a range of mechanical stroke that can be taken as each axis value for each joint of the robot body, and the position / posture vector Is satisfied, the angular displacement θi of each joint is within the operating range ai <θ
It is checked whether or not i <bi (i = 1 to 6) is satisfied. Generally speaking, the robot is configured so that the arms do not collide with each other, and thus checking whether or not the arms fall within the motion range includes the limitation of the motion range resulting from the avoidance of the collision between the arms and the like. Not something.
また本発明において実現される第2のチエツク機能で
ある干渉チエツク機能とは、ロボツトが前記角変位ベク
トルΘで定められる姿勢をとつているとき、ロボツト本
体が空間的に占める部分を算出し、この空間的部分と、
周辺のたとえば障害物などの空間的に占める部分とが干
渉するか否かを検証する機能である。この機能について
以下に説明する。The interference check function, which is a second check function implemented in the present invention, is a function that calculates a spatially occupied portion of the robot body when the robot is in a posture determined by the angular displacement vector Θ. Spatial parts,
This is a function for verifying whether or not a peripheral portion such as an obstacle occupies a space. This function will be described below.
第6図は多関節ロボツト1のロボツト本体14とその周
辺の物体の形状を示す図であり、第7図はロボツトと作
業対象物体13との干渉チエツク方法を説明するための図
である。第6図を参照して、ロボツト本体14のハンド部
15は、たとえば円柱状であり、作業対象部分13はたとえ
ば角柱状である。したがつて第7図に示すように、円柱
状のハンド部15は、その底面16の円周上の複数個(本実
施例においては8個)の点P1〜P8で近似する。FIG. 6 is a diagram showing the shape of the robot main body 14 of the articulated robot 1 and the objects around it, and FIG. 7 is a diagram for explaining a method of checking the interference between the robot and the work object 13. Referring to FIG. 6, the hand portion of the robot body 14
15 is, for example, columnar, and the work target portion 13 is, for example, prismatic. Therefore, as shown in FIG. 7, the cylindrical hand portion 15 is approximated by a plurality of (eight in this embodiment) points P1 to P8 on the circumference of the bottom surface 16 thereof.
またロボツト座標系ΣrのY軸と、ワーク座標系Σw
のX軸とが平行であると想定すると、作業対象物体13
は、第7図に示すように2つの線分17,18で近似でき
る。この2つの線分17,18に関して、ハンド部15と反対
側に形成される斜線を付した領域19が凸干渉領域であ
り、ロボツトに対応する点が、干渉領域19内に入らない
ことを検証する。この検証は、下記のようにして行われ
る。Also, the Y axis of the robot coordinate system Σr and the work coordinate system Σw
Is assumed to be parallel to the X axis of
Can be approximated by two line segments 17, 18 as shown in FIG. Regarding the two line segments 17 and 18, it is verified that the hatched area 19 formed on the opposite side to the hand unit 15 is the convex interference area, and that the point corresponding to the robot does not fall within the interference area 19. I do. This verification is performed as follows.
多関節ロボツト1のハンド部15には、Σ6座標系(第
5図参照)が設定されており、第6図においてハンド部
15として近似した各近似点Pj(xj,yj,zj)(j=1〜
8)は、このΣ6座標系で定義される。この近似点Pj
(xj,yj,zj)のロボツト座標系Σrにおける座標(x1j,
y1j,z1j)は、下式によつて求められる。A 部 6 coordinate system (see FIG. 5) is set in the hand unit 15 of the articulated robot 1, and in FIG.
Each approximation point Pj (xj, yj, zj) (j = 1 to
8) is defined in this # 6 coordinate system. This approximate point Pj
(Xj, yj, zj) in the robot coordinate system Σr (x1j,
y1j, z1j) is obtained by the following equation.
ここで行列Ti(i=1〜6)は、Σi座標系からΣ
i-1座標系への座標交換行列であり、ここでΣ0は、ロ
ボツト座標系Σrを意味する。行列Tiは、ベクトル(点
座標)の成分に対する変換行列である。 Here, the matrix Ti (i = 1 to 6) is obtained from {i coordinate system}
This is a coordinate exchange matrix for the i-1 coordinate system, where 意味 0 means the robot coordinate system Σr. The matrix Ti is a transformation matrix for the components of the vector (point coordinates).
一方、第7図に示すように、作業対象物体13の境界に
対応する線分17のロボツト座標系Σrでの表現が、z=
a・x+bであり、yの値に依存しない関数であるとす
ると、下式で示される条件が成立する限り干渉が発生し
ないと判断できる。On the other hand, as shown in FIG. 7, the expression of the line segment 17 corresponding to the boundary of the work target object 13 in the robot coordinate system Σr is z =
Assuming that a is ax + b and does not depend on the value of y, it can be determined that no interference occurs as long as the condition represented by the following equation is satisfied.
a・x1j+b>z1j …(5) 同様に、作業対象物体13の境界に対応する線分18につ
いても干渉のチエツクを行うことができる。a · x1j + b> z1j (5) Similarly, the interference check can be performed on the line segment 18 corresponding to the boundary of the work object 13.
以上のようにして入力された道具2の位置・姿勢ベク
トル に対して、それを実現するロボツトとその周辺の障害物
との干渉を検証することができる。また道具2の位置お
よび姿勢が定められた2つの教示点の途中において、補
間演算によつて、その途中の位置姿勢を求めることによ
つて、2点間の動作中における上述したような確認作業
もまた同様に行うことができる。Position / posture vector of tool 2 input as described above However, interference between a robot that realizes the above and obstacles around the robot can be verified. Further, the position and orientation of the tool 2 are determined in the middle of the two teaching points, and the position and orientation in the middle are obtained by an interpolation calculation, thereby confirming the above-described operation during the operation between the two points. Can be performed similarly.
効果 以上のように本発明によれば、道具2の軸まわりに回
転対称な、そのような道具2を用いる6自由度ロボツト
本体14のハンド部15の各教示点における外形上の複数の
点P1〜P8を定めて、ロボツト座標系Σrにおける座標を
求め、またロボツト周辺の物体13が空間的に占める凸干
渉領域19を、境界の複数の線分17,18で近似して方程式
を作り、この方程式の表現に、前記各点P1〜P8の座標を
代入して左右両辺の大小を比較するようにしたので、干
渉チエツクの演算が容易であり、簡単にしかも厳密に干
渉をチエツクすることができるようになる。Effects As described above, according to the present invention, a plurality of points P1 on the outer shape at each teaching point of the hand unit 15 of the six-degrees-of-freedom robot body 14 using such a tool 2, which is rotationally symmetrical about the axis of the tool 2. ~ P8, determine the coordinates in the robot coordinate system Σr, and approximate the convex interference region 19 occupied by the object 13 around the robot spatially with a plurality of boundary line segments 17,18 to form an equation. Since the coordinates of the points P1 to P8 are substituted into the expression of the equation to compare the magnitudes of the left and right sides, the calculation of the interference check is easy, and the interference can be checked easily and strictly. Become like
特に本発明によれば、ロボツト座標系Σrにおける1
つの軸Yと、ワーク座標系Σwにおける1つの軸Xとが
平行であることによつて、凸干渉領域19を、境界の複数
の平面ではなく、線分17,18で近似することができ、し
たがつて前記方程式による左右両辺の大小の比較演算が
きわめて容易になるという優れた効果が達成される。In particular, according to the present invention, 1 in the robot coordinate system Σr
Since the two axes Y and one axis X in the workpiece coordinate system Σw are parallel, the convex interference area 19 can be approximated not by a plurality of planes of the boundary but by line segments 17 and 18, Accordingly, an excellent effect that the comparison operation of the left and right sides by the above equation is extremely easy is achieved.
さらに本発明によれば、ハンド部15の移動に伴う道具
2の位置・姿勢が定められた各教示点毎に実行して干渉
のチエツクを行い、さらに道具2の位置・姿勢が定めら
れた前記2つの前記各教示点の途中の位置・姿勢を補間
演算によつて求めて、第1〜第5ステツプを実行するよ
うにしたので、道具2の移動に伴う干渉チエツクをさら
に一層確実に行うことができるという優れた効果も、ま
た達成される。Further, according to the present invention, the position and posture of the tool 2 accompanying the movement of the hand unit 15 are executed for each teaching point in which the position and posture of the tool 2 are determined to check for interference, and the position and posture of the tool 2 are further determined. The positions and orientations in the middle of the two teaching points are obtained by interpolation and the first to fifth steps are executed, so that the interference check accompanying the movement of the tool 2 can be performed even more reliably. The excellent effect that can be achieved is also achieved.
第1図は本発明の一実施例の多関節ロボツトの制御デー
タ確認装置4の構成を示すブロツク図、第2図は作業対
象物体13におけるワーク座標系Σwを示す斜視図、第3
図はワーク座標系Σwによる道具2の位置および姿勢の
表現を説明する斜視図、第4図はワーク座標系Σwとロ
ボツト座標系Σrとの関係を示す図、第5図は多関節ロ
ボツト1の軸の構成を模式的に示した図、第6図は多関
節ロボツト1および作業対象物体13の関係を示す図、第
7図はハンド部15と作業対象物体13との干渉チエツク方
法を説明する図である。 1……多関節ロボツト、2……道具、4……確認装置、
5……座標交換装置、6……関節角変位算出装置、7…
…チエツク装置、8……動作範囲チエツク装置、9……
干渉チエツク装置、13……作業対象物体、14……ロボツ
ト本体、15……ハンド部FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an articulated robot control data confirmation device 4 according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a work coordinate system .DELTA.w in a work object 13, and FIG.
FIG. 4 is a perspective view for explaining the representation of the position and orientation of the tool 2 using the workpiece coordinate system 、 w. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the workpiece coordinate system Σw and the robot coordinate system Σr. FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the shaft, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the articulated robot 1 and the work object 13, and FIG. 7 is a diagram for explaining an interference checking method between the hand unit 15 and the work object 13. FIG. 1 ... articulated robot, 2 ... tool, 4 ... confirmation device,
5 ... coordinate exchange device, 6 ... joint angular displacement calculation device, 7 ...
... Check device, 8 ... Operation range check device, 9 ...
Interference check device, 13 ... Work object, 14 ... Robot body, 15 ... Hand unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石見 勝弘 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社明石工場内 (56)参考文献 特開 昭60−16385(JP,A) 特開 昭59−183408(JP,A) 特開 昭59−110581(JP,A) 特開 昭59−73289(JP,A) 特開 昭58−77490(JP,A) 特開 昭59−205284(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiro Iwami 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Inside the Akashi Plant of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-60-16385 (JP, A) JP-A-59- 183408 (JP, A) JP-A-59-110581 (JP, A) JP-A-59-73289 (JP, A) JP-A-58-77490 (JP, A) JP-A-59-205284 (JP, A)
Claims (1)
な道具2を用いて、その教示点間を移動させながら加工
を行う作業に対するロボツト制御データの干渉チエツク
方法において、 ひとつの教示点に対応するワーク座標系Σwにおける道
具の先端位置およびオイラ角で表される姿勢(xw,yw,z
w,αw,βw,γw)を入力する第1ステツプと、 該入力された(xw,yw,xw,αw,βw,γw)で決められる
道具の位置・姿勢ベクトル を、ロボツト座標系Σrにおける位置・姿勢ベクトル へ変換して6自由度ロボツトの各関節の回転量θi(i
=1〜6)を求める第2ステツプと、 各関節の回転量θiが各関節の構造上の動作範囲に納ま
るか否かをチエツクする第3ステツプと、 6自由度ロボツト本体14のハンド部15の外形上の複数の
点P1〜P8を定め、これらの点P1〜P8のロボツト座標系Σ
rにおける座標(xrj,yrj,zrj)(ただしj=1〜8)
を求める第4ステツプと、 ロボツト座標系Σrにおける1つの軸Yとワーク座標系
Σwにおける1つの軸Xとが平行であるときにおけるロ
ボツト座標系Σrにおけるロボツト周辺の物体13が空間
的に占める凸干渉領域19を、境界の複数の線分17,18で
近似し、前記線分17,18のロボツト座標系Σrでの方程
式 z=g(x) (ここで、g(x)はxの関数であつて、しかもyの値
には依存しない関数である) に、ハンド部15の外形上の複数の各点P1〜P8のロボツト
座標系Σrの座標値を前記方程式の左辺と右辺とにそれ
ぞれ代入して、左右両辺の値の大小を比較し、ハンド部
15が前記物体13の前記凸干渉領域19に存在するか否かを
チエツクし、干渉の有無を判定する第5ステツプと、 前記第1〜第5ステツプを道具2の位置・姿勢が定めら
れた次の教示点に対して実行する第6ステツプと、 道具2の位置・姿勢が定められた前記2つの教示点間の
途中の位置・姿勢を補間演算によつて求めて、前記第1
〜第5ステツプを実行する第7ステツプとを含むことを
特徴とするロボツト制御データの干渉チエツク方法。1. A method of checking robot control data for an operation in which machining is performed while moving between teaching points using such a tool 2, which is rotationally symmetrical about the axis of the tool 2, comprising: Of the tool in the workpiece coordinate system 先端 w and the posture (xw, yw, z
w, αw, βw, γw) and a position / posture vector of the tool determined by the input (xw, yw, xw, αw, βw, γw) Is the position / posture vector in the robot coordinate system Σr And the rotation amount θi (i
= 1 to 6), a third step for checking whether or not the rotation amount θi of each joint falls within the structural operation range of each joint, and a hand unit 15 of the robot body 14 having six degrees of freedom. A plurality of points P1 to P8 on the outline of the robot are defined, and the robot coordinate system の of these points P1 to P8
coordinates at r (xrj, yrj, zrj) (j = 1-8)
And a convex interference spatially occupied by the object 13 around the robot in the robot coordinate system Σr when one axis Y in the robot coordinate system Σr and one axis X in the workpiece coordinate system Σw are parallel to each other. The area 19 is approximated by a plurality of line segments 17 and 18 of the boundary, and the equation z = g (x) in the robot coordinate system Σr of the line segments 17 and 18 (where g (x) is a function of x Then, the coordinate value of the robot coordinate system Σr of the plurality of points P1 to P8 on the outer shape of the hand unit 15 is substituted into the left side and the right side of the above equation, respectively. And compare the values on both the left and right sides
It is checked whether or not the object 15 exists in the convex interference area 19 of the object 13 and a fifth step for determining the presence or absence of interference, and the position and posture of the tool 2 are determined in the first to fifth steps. A sixth step to be executed for the next teaching point, and a position and orientation in the middle between the two teaching points in which the position and orientation of the tool 2 are determined are obtained by interpolation, and the first
And a seventh step for executing a fifth step. The method for checking robot control data interference, the method comprising:
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