JPS6359161B2 - - Google Patents
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- JPS6359161B2 JPS6359161B2 JP57170450A JP17045082A JPS6359161B2 JP S6359161 B2 JPS6359161 B2 JP S6359161B2 JP 57170450 A JP57170450 A JP 57170450A JP 17045082 A JP17045082 A JP 17045082A JP S6359161 B2 JPS6359161 B2 JP S6359161B2
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- teaching
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the program is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
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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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- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/50289—Tool offset general
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明はロボツトのツールオフセツト教示方
法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a method for teaching tool offset to a robot.
従来例の構成とその問題点
ロボツトが専用機械と異なるのはその柔軟性に
あり、簡単な操作でロボツトの動作を容易に変更
できることである。よつて多品種を扱うことによ
つて、はじめてロボツトの力を有効に使えるとい
える。Conventional configurations and their problems What distinguishes robots from special-purpose machines is their flexibility, and the robot's operation can be easily changed with simple operations. Therefore, it can be said that the power of robots can only be used effectively by handling a wide variety of products.
この時、一般的には対象とする品物、または加
工等によつて、ロボツトの手首に装着するツール
を交換しなければならない。組立用ロボツトでは
先端のツールはドライバであつたり、つかみ用の
ハンドであつたり、場合によつてはハンダごてで
あつたりすることも考えられるであろう。溶接用
ロボツトにおいても、溶接条件、溶接対象等によ
つてトーチを交換しなければならない。このよう
にロボツトにおいては、手首に装着するツールを
自由に交換できることが必要である。 At this time, it is generally necessary to replace the tool attached to the robot's wrist depending on the target item or processing. In an assembly robot, the tool at the tip may be a screwdriver, a grasping hand, or in some cases a soldering iron. Even in welding robots, the torch must be replaced depending on the welding conditions, the object to be welded, etc. In this way, it is necessary for robots to be able to freely replace the tools worn on their wrists.
交換ツールは形状や寸法が異なるから、取り付
け位置に対するツール先端位置とその方向（ツー
ルオフセツト）も異なつてくる。このため、ツー
ルを取り換えるごとにツール先端位置とその方向
を教示し、補正する必要がある。この方法とし
て、ツールオフセツト変換値を用いる方法が広く
用いられている。すなわち、ツールを取り換えた
際、あらかじめロボツトの手首座標系におけるツ
ール先端位置を示す変換値（規格値あるいは測定
値）を教示装置から与えて記憶しておき、これを
用いてツールオフセツトの補正を行つた先端座標
を求める方法である。しかし、この方法による
と、ユーザに対してツール取り付けの正確性に関
する負担が増し、取り付けミス等から生じる位置
ずれを補正することができない。これを補正する
ためには、実際にツールを取りつけた状態でツー
ルオフセツトを求め、設定しなければならない。
また一般にユーザがツールを交換しない場合も、
ロボツトを製造する側では条件は同じであり、簡
単にツールオフセツトを求める方法が必要であ
る。 Since the replacement tools have different shapes and dimensions, the tool tip position and its direction (tool offset) with respect to the installation position also differ. Therefore, it is necessary to teach and correct the tool tip position and its direction each time the tool is replaced. As this method, a method using a tool offset conversion value is widely used. That is, when the tool is replaced, a conversion value (standard value or measured value) indicating the tool tip position in the robot's wrist coordinate system is given and stored in advance from the teaching device, and this is used to correct the tool offset. This is a method to find the tip coordinates. However, according to this method, the burden on the user regarding the accuracy of tool attachment increases, and positional deviations caused by attachment errors cannot be corrected. In order to correct this, the tool offset must be determined and set with the tool actually attached.
Also, if the user generally does not replace the tool,
On the robot manufacturing side, the conditions are the same, and there is a need for an easy method to find the tool offset.
発明の目的
この発明の目的は、従来におけるツールの位置
ずれを解消するとともに、簡単でかつ自動的にツ
ールオフセツトを教示することのできる教示方法
を提供することである。OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a teaching method that can solve the conventional tool misalignment and easily and automatically teach the tool offset.
発明の構成
この発明は位置検出器を有する移動可能な複数
の軸の組合せからなる腕の先端にツールを取付
け、このツールの寸法を補正しながら動作するロ
ボツトにおいて、前記ツール先端で任意の直線上
のあらかじめ定められた比率で並ぶ３点を教示す
ることで得られる各軸の位置情報と、前記ツール
の基準方向が前記直線と平行になる任意の一点を
教示することで得られる各軸の位置情報とから、
ロボツト手首の基準位置からツール先端までの寸
法およびロボツト手首軸とツール基準軸のなす角
度を計算し記憶することを特徴とするロボツトの
ツールオフセツト教示方法である。Structure of the Invention The present invention provides a robot that operates by attaching a tool to the tip of an arm consisting of a combination of a plurality of movable axes and having a position detector, and correcting the dimensions of the tool. The position information of each axis obtained by teaching three points lined up in a predetermined ratio, and the position of each axis obtained by teaching an arbitrary point where the reference direction of the tool is parallel to the straight line. From information,
This method of teaching a tool offset for a robot is characterized in that the dimension from the reference position of the robot wrist to the tip of the tool and the angle formed between the robot wrist axis and the tool reference axis are calculated and stored.
実施例の説明
この発明の一実施例を第１図ないし第５図に示
す。代表的なロボツトのモデルとして、第１図に
示す６軸関節形ロボツトを考え、その手首のモデ
ルを第２図の構造とする。図中、Ｓは肩関節、Ｅ
はひじ関節、Ｗは手首関節、Ｆはツール先端、
ｘ，ｙ，ｚは腕系座標軸、x〓，y〓，z〓は手首系座標
軸である。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 5. As a typical robot model, consider the six-axis articulated robot shown in FIG. 1, and its wrist model has the structure shown in FIG. 2. In the figure, S is the shoulder joint, E
is the elbow joint, W is the wrist joint, F is the tool tip,
x, y, z are arm system coordinate axes, and x〓, y〓, z〓 are wrist system coordinate axes.
このモデルにおいて、ツールオフセツトを求め
る計算手順を以下に示す。ここでツールオフセツ
トとして必要なパラメータは、lh，lfc，lfsである。 The calculation procedure for determining the tool offset in this model is shown below. The parameters required as tool offsets here are l h , l fc , and l fs .
腕座標系におけるツール先端の位置ベクトルを
Ｆ→、腕先端の位置ベクトルをＷ→、手首座標系にお
けるツール先端の位置ベクトルをＦとすると、
Ｆ→＝Ｗ→＋（Ｆ→−Ｗ→）＝Ｗ→＋Ｆ→
となる。また手首座標系において、Ｆは手首角の
三角関数行列Ｋを用いて、
Ｆ＝Ｋ〔lh′
lfs〕
で与えられる。ただし、lh′＝lh＋lfcである。式
を式に代入すると、
Ｆ→＝Ｗ→＋Ｋ 〔lh′
lfs〕
となる。 If the position vector of the tool tip in the arm coordinate system is F→, the position vector of the arm tip is W→, and the position vector of the tool tip in the wrist coordinate system is F, then F→=W→+(F→−W→)= W→+F→. Furthermore, in the wrist coordinate system, F is given by F= K [l h ′ l fs ] using the trigonometric function matrix K of the wrist angle. However, l h ′=l h +l fc . Substituting the expression into the equation yields F→=W→+ K [l h ′ l fs ].
直線上でその間隔の比率が１：１（すなわち等
間隔）の３点A1，A2，A3を考える。このように
仮定することによつて一般性は失なわれない。こ
れらの３点へツール先端を持つていつた場合の先
端の位置ベクトルをそれぞれＦ→1、Ｆ→2、Ｆ→3とす
ると、
Ｆ→1＋Ｆ→3−２Ｆ→2＝０→（ゼロベクトル）
というベクトル方程式が成り立つ。式を式に
代入して変形すると、
Ｗ→1＋Ｗ→3−２Ｗ→2
＝−〔K1 ＋K3 −２K2 〕 〔lh′
lfs〕
となる。ただし、Wi、Ki （ｉ＝１〜３）はそれ
ぞれ、前記３点を教示した時の腕座標系における
腕先端の位置ベクトル、および手首角の三角関数
行列である。式を解くと、
〔lh′
lfs〕＝−〔K1 ＋K3 −２K2 〕-1
〔W1＋W3−2K2〕
となり、lh′、lfsが求まる。 Consider three points A 1 , A 2 , and A 3 on a straight line with an interval ratio of 1:1 (that is, equally spaced). There is no loss of generality in making this assumption. If the tip position vectors when the tool tip is held at these three points are F→ 1 , F→ 2 , and F→ 3 , then F→ 1 +F→ 3 −2F→ 2 = 0→ (zero vector) The vector equation holds true. When the expression is substituted into the equation and transformed, it becomes W→ 1 +W→ 3 −2W→ 2 =−[ K 1 + K 3 −2 K 2 ] [l h ′ l fs ]. However, W i and K i (i=1 to 3) are the position vector of the arm tip in the arm coordinate system when the three points are taught, and the trigonometric function matrix of the wrist angle, respectively. Solving the equation, [l h ′ l fs ] = − [ K 1 + K 3 −2 K 2 ] -1 [W 1 + W 3 −2K 2 ], and l h ′ and l fs can be found.
つぎにlh′よりlh，lfcを求める。ツール先端を図
式化すると第３図のようになる。腕座標系におけ
るＨ、およびH′の位置ベクトルをそれぞれＨ→、
Ｈ→′とすると、第３図より未定乗数ｋを用いて、
Ｈ→＝Ｗ→＋ｋ（Ｈ→′−Ｗ→）０→＜ｋ＜１
と表わせる。（Ｆ→4−Ｈ→）（Ｆ→1−Ｆ→3）とな
るよ
うな点F4を考えると、
（Ｆ→4−Ｈ→）×（Ｆ→1−Ｆ→3）＝０→
となり、式に式を代入すると、
（Ｆ→4−Ｗ→）×（Ｆ→1−Ｆ→3）−ｋ（Ｈ→′−Ｗ
→）
×（Ｆ→1−Ｆ→3）＝０→
となる。このベクトル方程式を解くことによつて
ｋが定まる。したがつて、
lh＝klh′
lfc＝（１−ｋ）lh′
となり、必要なツールオフセツトパラメータはす
べて求まる。 Next, find l h and l fc from l h ′. The tip of the tool is diagrammed as shown in Figure 3. Let the position vectors of H and H′ in the arm coordinate system be H→,
When H→′, using the undetermined multiplier k from FIG. 3, it can be expressed as H→=W→+k (H→′−W→)0→<k<1. Considering a point F 4 such that (F→ 4 −H→) (F→ 1 −F→ 3 ), (F→ 4 −H→)×(F→ 1 −F→ 3 )=0→ , by substituting the formula into the equation, we get (F→ 4 −W→)×(F→ 1 −F→ 3 )−k(H→′−W
→) × (F→ 1 −F→ 3 )=0→. k is determined by solving this vector equation. Therefore, l h =kl h ' l fc = (1-k) l h ', and all necessary tool offset parameters can be found.
前記の原理に基づいた実施例として、６軸関節
形ロボツトへの適用例を以下に述べる。 As an example based on the above principle, an example of application to a six-axis articulated robot will be described below.
この実施例における６軸関節形ロボツトのシス
テム構成を第４図に示す。システムはロボツト本
体１、制御装置２、教示装置３、および表示装置
４で構成されている。制御装置２内には、CPU
と、前記原理に示したツールオフセツトパラメー
タの算出プログラムとツールオフセツト補正によ
るツール先端位置の軌跡制御プログラムを記憶し
たＲＭと、ツールオフセツトパラメータ等を記
憶するRAMとがある。 FIG. 4 shows the system configuration of the six-axis articulated robot in this embodiment. The system is composed of a robot body 1, a control device 2, a teaching device 3, and a display device 4. Inside the control device 2, there is a CPU
There is also an RM that stores a tool offset parameter calculation program and a tool tip position trajectory control program based on tool offset correction shown in the above principle, and a RAM that stores tool offset parameters and the like.
ツールオフセツトを教示する際、教示装置３か
ら与えられた指示により、前記ＲＭ内のツール
オフセツトパラメータ算出プログラムを用いて、
前記RAM内にツールオフセツトパラメータが記
憶される。運転時には、前記RAM内のツールオ
フセツトパラメータを用いて、前記Ｒ内の軌跡
制御プログラムにより、ツールオフセツト補正を
行つたツール先端位置の軌跡制御を行う。表示装
置４によつて、ロボツトの位置情報やステータス
情報を知ることができる。 When teaching the tool offset, the tool offset parameter calculation program in the RM is used according to instructions given from the teaching device 3.
Tool offset parameters are stored in the RAM. During operation, the trajectory control program in R uses the tool offset parameters in the RAM to control the trajectory of the tool tip position with tool offset correction. The display device 4 allows the robot's position information and status information to be known.
つぎに６軸関節形ロボツトへの適用例における
ロボツトの操作手順を以下に示す（第５図参照）、
(i) 水平面上で適当な直線上に等間隔でA1，A2，
A3の３点を設定する。 Next, the operating procedure of the robot in an example of application to a 6-axis articulated robot is shown below (see Figure 5). (i) A 1 , A 2 ,
Set the three points of A 3 .
(ii) 腕の３軸のみを動かしてA1，A2，A3の３点
へツール先端を持つてゆき、３点の位置を登録
する。この場合、３点における手首の姿勢を変
化させる必要がある。(ii) Move only the three axes of the arm and hold the tip of the tool at three points, A 1 , A 2 , and A 3 , and register the positions of the three points. In this case, it is necessary to change the posture of the wrist at three points.
(iii) ツール先端の方向をA1，A2，A3で定まる直
線と平行にし、任意の点A4を登録する。(iii) Make the direction of the tool tip parallel to the straight line determined by A 1 , A 2 , and A 3 and register an arbitrary point A 4 .
なお、操作手順(ii)において各点での手首の姿勢
を変化させるのは、腕の先端の３点が直線上で等
間隔に乗つてしまうと、式が自明となり値が定
まらないためである。 The reason why the wrist posture at each point is changed in operation procedure (ii) is that if the three points at the tip of the arm are placed on a straight line at equal intervals, the equation becomes obvious and the value cannot be determined. .
この操作手順を行つた場合のロボツト制御装置
の処理の流れを第６図に示す。第６図において、
５では、操作手順(i)、(iii)に示したA1〜A4の位置
を教示する。６では、A1〜A4の位置情報として
各軸の角度算出を行う。７では、６で得られた各
軸角度より、式を用いてlh′，lfsを算出する。
８，９では、６で得られた各軸角度より、式
を用いてlh，lfcを算出する。 FIG. 6 shows the processing flow of the robot control device when this operating procedure is performed. In Figure 6,
In step 5, the positions of A 1 to A 4 shown in operating procedures (i) and (iii) are taught. In step 6, the angle of each axis is calculated as the position information of A1 to A4 . In step 7, l h ′ and l fs are calculated from the axis angles obtained in step 6 using formulas.
In steps 8 and 9, l h and l fc are calculated from the axis angles obtained in step 6 using formulas.
以上の処理によつて得られたツールオフセツト
パラメータは、記憶回路にツール変換値として記
憶される。この変換値を用いて、運転時にはツー
ルオフセツトの補正を行つたツール先端位置の軌
跡制御を行う。 The tool offset parameters obtained through the above processing are stored in the storage circuit as tool conversion values. This converted value is used to control the trajectory of the tool tip position with tool offset correction during operation.
このように、この発明を第４図に示した６軸関
節形ロボツトに適用した結果、従来補正が不可能
であつたツール取り付けミスによる位置ずれの補
正が可能となつた。この補正方法は短時間で、か
つ精度の高いツールオフセツト補正ができ、さら
にロボツト本体の構造とは独立なため、あらゆる
種類のロボツトへの適用が可能となる。したがつ
て、生産性に富む。 As a result of applying the present invention to the six-axis articulated robot shown in FIG. 4, it has become possible to correct positional deviations due to tool installation errors, which were previously impossible to correct. This correction method allows highly accurate tool offset correction in a short time, and is independent of the structure of the robot body, so it can be applied to all types of robots. Therefore, it is highly productive.
なお、この発明は、第１図の例に限らず、ツー
ルを保持する一般的なロボツトの場合にも適用可
能である。ツールオフセツトとは、第２図におけ
る点Ｗに対する点Ｆの相対位置であり、同図にお
けるlh，lfc，lfsが決まれば一意的に決まるもので
ある。第１図等に示したツールの形状は、前記
lh，lfc，lfsに対応するように採用したものである。
いかなるツールの場合でも、ツールの根元に対す
るツール先端の相対位置関係から、第３図に示し
たような仮想的なパラメータを考えることは可能
である。したがつて、この発明は、ツールを保持
する一般的なロボツトの場合にも適用可能であ
る。 Note that the present invention is applicable not only to the example shown in FIG. 1 but also to a general robot that holds a tool. The tool offset is the relative position of point F with respect to point W in FIG. 2, and is uniquely determined once l h , l fc , and l fs in the figure are determined. The shape of the tool shown in FIG.
It was adopted to correspond to l h , l fc , and l fs .
For any tool, it is possible to consider virtual parameters as shown in FIG. 3 from the relative positional relationship of the tip of the tool with respect to the root of the tool. Therefore, the present invention is also applicable to general robots that hold tools.
発明の効果
以上のように、この発明は、ツール位置のずれ
を解消するとともに、簡単でかつ自動的にツール
オフセツトを教示することができるという効果が
ある。Effects of the Invention As described above, the present invention has the advantage of eliminating tool position deviation and being able to easily and automatically teach the tool offset.
第１図はこの発明を適用する６軸関節形ロボツ
トの一例の構成説明図、第２図はそのツールを含
めた手首の構成説明図、第３図は同じくそのツー
ルの構成説明図、第４図は同じくそのロボツト本
体と制御系とを示す説明図、第５図はこの発明の
一実施例の操作手順の説明図、第６図は同じくそ
のツールオフセツトパラメータを算出する際の制
御装置の処理手順説明図である。
１……ロボツト本体、２……制御装置、３……
教示装置、４……表示装置、Ｓ……肩関節、Ｅ…
…ひじ関節、Ｗ……手首関節、Ｆ……ツール先
端、ｘ，ｙ，ｚ……腕系座標軸、x〓，y〓，z〓……手
首系座標軸、A1〜A4……教示点、lh，lfc，lfs……
ツールオフセツトパラメータ。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an example of a six-axis articulated robot to which the present invention is applied, Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the wrist including the tool, Fig. Figure 5 is an explanatory diagram showing the robot body and control system, Figure 5 is an explanatory diagram of the operating procedure of an embodiment of the present invention, and Figure 6 is an illustration of the control device when calculating the tool offset parameter. It is a process procedure explanatory diagram. 1... Robot main body, 2... Control device, 3...
Teaching device, 4... Display device, S... Shoulder joint, E...
...Elbow joint, W...Wrist joint, F...Tool tip, x, y, z...Arm system coordinate axes, x〓, y〓, z〓...Wrist system coordinate axes, A1 to A4 ...Teaching point , l h , l fc , l fs ……
Tool offset parameter.
Claims (1)
の組合せからなる腕の先端にツール取付け、この
ツールの寸法を補正しながら動作するロボツトに
おいて、前記ツール先端で任意の直線上のあらか
じめ定められた比率で並ぶ３点を教示することで
得られる各軸の位置情報と、前記ツールの基準軸
方向が前記直線と平行になる任意の一点を教示す
ることで得られる各軸の位置情報とから、ロボツ
ト手首の基準位置からツール先端までの寸法、お
よびロボツト手首軸とツール基準軸のなす角度を
計算し記憶することを特徴とするロボツトのツー
ルオフセツト教示方法。1. In a robot that is equipped with a tool at the tip of an arm consisting of a combination of movable axes and has a positional relationship detector, and operates while correcting the dimensions of the tool, the tip of the tool can be used to From the position information of each axis obtained by teaching three points arranged in a ratio, and the position information of each axis obtained by teaching an arbitrary point where the reference axis direction of the tool is parallel to the straight line, A method for teaching a tool offset for a robot, characterized by calculating and storing a dimension from a reference position of the robot wrist to the tip of the tool, and an angle formed between the robot wrist axis and the tool reference axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170450A JPS5958503A (en) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Tool offset teaching method for robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170450A JPS5958503A (en) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Tool offset teaching method for robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958503A JPS5958503A (en) | 1984-04-04 |
| JPS6359161B2 true JPS6359161B2 (en) | 1988-11-18 |
Family
ID=15905151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57170450A Granted JPS5958503A (en) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Tool offset teaching method for robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958503A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125207A (en) * | 1984-07-12 | 1986-02-04 | Fanuc Ltd | Setting system of tool coordinate system |
| JPS6125206A (en) * | 1984-07-12 | 1986-02-04 | Fanuc Ltd | Tool position setting system of robot |
| JPS6126106A (en) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Fanuc Ltd | Correcting system of position of tool |
| JPS63101907A (en) * | 1986-10-20 | 1988-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Horizontal articulated robot origin calibration device |
| JPH08382B2 (en) * | 1987-01-20 | 1996-01-10 | 愛三工業株式会社 | How to set the coordinate system of the robot with visual sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5638516A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-13 | Hino Motors Ltd | Cooler of supercharged engine |
| JPS5650215A (en) * | 1979-09-29 | 1981-05-07 | Hino Motors Ltd | Method and apparatus for controlling temperature in cooling device for supercharged engine |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57170450A patent/JPS5958503A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5958503A (en) | 1984-04-04 |
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