JP3632278B2

JP3632278B2 - Inter-robot coordinate transformation matrix setting method and correction method

Info

Publication number: JP3632278B2
Application number: JP03884296A
Authority: JP
Inventors: 英俊野吾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09207088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットの座標変換方式にかかわり、複数のロボットが共同して作業を行う時の、ロボット間座標変換行列の設定方式および設定されたロボット間座標変換行列の補正方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多方面においてロボットが活用されているが、ロボット単体の活用の他に、他の動作軸と協調して動作させる活用方法がある。
【０００３】
以下、従来のロボットの協調動作について説明する。従来、ロボットと外部軸とを協調させて動作を行うために、外部軸上にも座標系を設定し、外部軸座標系とロボット座標系との間に変換行列を設定している。この座標変換行列を用いると、外部軸が回転した時にも、外部軸座標系で表した座標系をロボット座標に変換することで、外部軸とロボットとが同じ関係を保ちながら追従することが可能になる。
【０００４】
このような、ロボットと外部軸間との座標変換行列の設定方式については、例えば、特開平６−２５０７１４号公報に開示された手段がある。この手段は、外部軸が所定の軸を中心として回転することを利用し、任意の１点が外部軸の回転につれて移動した位置座標を３カ所についてロボットにより読み取ることで、回転中心を原点とする座標系を設定する手段である。外部軸自身には、予め設定された座標系は存在しないため、ここで設定された座標系をそのまま利用して、協調動作のための座標変換行列を設定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の座標変換行列設定方式において、ロボットと外部軸との協調の考えを発展させると、２台のロボット間で協調動作を行う方式が考えられる。２台のロボット間で協調動作が可能になると、例えば、２台のロボットがその先端位置の相対関係を保ちながら動作することができる。このような、ロボット間の協調動作を実現するためには、一方のロボット座標系で表示された座標値を、他方のロボットでの座標値に変換することが必要となる。すなわち、一方のロボットの座標系における座標値を、別のロボット座標系における座標値に変換するようなロボット間の座標変換行列を設定しなければならない。
【０００６】
しかし、ロボットはそれぞれそのロボット固有の座標系を有している。したがって、上記の外部軸に対する考えと同じように、一方のロボットを外部軸と見なして動作させ、その点の座標を別なロボットで読み取ることで座標系を設定しても、設定した座標系は、外部軸と見なされたロボット固有の座標系に一致しない。そのため、上記点の座標から求めた座標系をロボット間の座標変換行列として設定しても、ロボット間で位置データを変換することはできない。そのため、複数のロボット座標系間の座標変換行列を簡易に設定する方式が望まれていた。また、ロボット間の変換座標系により協調動作を行う場合には、演算時の位置ずれの影響が大きいので、得られた変換行列を補正し、正確な変換を行なうための手段が望まれていた。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するもので、ロボット座標系間の座標変換行列を容易に求めることができ、また変換誤差を補正できるロボット間座標変換行列設定方式および補正方式を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボット間座標変換行列設定方式は、複数のロボットの先端を位置合わせし、空間上の任意の３点についてそれぞれのロボットの座標系で位置を読み取り、前記３点で決めた別の単位座標系、例えば、前記３点を通る円弧の中心を原点として設定した単位座標系をもとに演算することにより、前記単位座標系に対する各座標系からのそれぞれの座標変換行列を求め、そのそれぞれの座標変換行列からロボット間座標変換行列を求め、前記ロボット間座標変換行列を前記ロボットシステムに設定するロボット間座標変換行列設定方式である。
【０００９】
これにより、ロボット間座標変換行列を容易に設定でき、そのロボット間座標変換行列を用いて複数ロボット間の協調動作を容易に実現することができる。
【００１０】
また、本発明のロボット間座標変換行列の補正方式は、上記方法で求めたロボット間座標変換行列について、前記３点以外の任意の２点を追加した５点の位置をそれぞれの座標系により読み取り、前記複数のロボットの内の任意１台の座標系で記述した前記５点の位置座標を、残り他の任意１台のロボットの座標系により記述した位置座標に等しくする前記任意２台のロボット間座標変換行列の補正行列として求めるロボット間座標変換行列の補正方式である。
【００１１】
これにより、座標変換行列を求める時に発生する誤差を容易に補正でき、精度の高い協調動作を実行させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
位置合わせ，位置読み取りは、制御装置により実行される。また、演算処理は前記制御装置におけるマイクロコンピュータのプログラム処理で実行できる。
【００１３】
以下、実施例について説明する。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
以下、請求項１にかかわる本発明のロボット間座標変換行列設定方式の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、請求項１にかかわる本発明のロボット間座標変換行列設定方式を適用するロボットシステムの構成例を示す斜視図である。図において、１と２はそれぞれロボット、３はロボット１の動作を制御する制御装置、４はロボット２の動作を制御する制御装置である。なお、ロボットシステムはこの例に限るものではなく、１台の制御装置により２台のロボットが制御可能な場合、例えば、ロボット２も制御装置３により制御される。ロボットが協調して動作する場合には、例えば、ロボット１の先端５の位置および姿勢を変化させた場合に、ロボット２の先端６がロボット１の先端５との相対位置や相対速度を保ちながら動作する。
【００１６】
図２は、ロボット間座標変換行列設定方式におけるロボット操作の一例を示す模式図である。図において、５はロボット１の先端、６はロボット２の先端、Ｐｉ（ｉ＝１，２，３）は任意の基準位置であり、ロボット１の先端５とロボット２の先端６とを合わせる目標位置である。なお、各基準位置から紙面下方向に描いた線分は、それらの基準位置が空間的な位置であることを示しているに過ぎない。Ｐｃは３点のデータに基づいて座標系を決定する場合の原点であり、例えば、前記Ｐｉの３点で決まる円弧の中心位置である。また、Ｎｃ，Ｔｃ，Ｖｃはそれぞれ前記座標系の直交する３軸を示す方向ベクトルであり、例えば、Ｎｃは前記円弧中心を通り円弧平面に垂直な方向ベクトル、Ｔｃは円弧中心ＰｃとＰｉを結んだ方向ベクトル、ＶｃはＮｃとＴｃとに直交する方向ベクトルである。
【００１７】
図３は、本実施例のロボット間座標変換行列設定方式における演算処理を示すフローチャートである。まず、ステップ１において、ロボット１を制御装置３により駆動させて先端５を任意の基準位置Ｐ１に位置決めし、ステップ２において、ロボット２を制御装置４により駆動させて先端６をロボット１の先端５の位置に誘導し、ステップ３において、基準位置Ｐ１の位置をそれぞれのロボット座標系で読み取り、ロボット１の座標系での位置をＰＡ１（ＸＡ１，ＹＡ１，ＺＡ１）、ロボット２の座標系での位置をＰＢ１（ＸＢ１，ＹＢ１，ＺＢ１）として記憶させる。以下、ロボット１の座標系での座標データに添字Ａを、またロボット２の座標系での座標データには添字Ｂを付与する。以上の処理により、基準位置Ｐ１の位置データの採取を完了する。
【００１８】
つぎに、ステップ１に戻って同様の処理により、ロボット１の先端５とロボット２の先端６とを基準位置Ｐ２に位置決めし、ロボット１の座標系での位置をＰＡ２（ＸＡ２，ＹＡ２，ＺＡ２）、ロボット２の座標系での位置をＰＢ２（ＸＢ２，ＹＢ２，ＺＢ２）として記憶させる。また、ステップ１に戻って同様の処理により、ロボット１の先端５とロボット２の先端６とを基準位置Ｐ３に位置決めし、ロボット１の座標系での位置をＰＡ３（ＸＡ３，ＹＡ３，ＺＡ３）、ロボット２の座標系での位置をＰＢ３（ＸＢ３，ＹＢ３，ＺＢ３）として記憶させる。
【００１９】
つぎに、ステップ４において、上記３回の操作により求められた基準位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のロボット１の座標系での位置データと、ロボット２の座標系での位置データとから、３つの基準位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を円弧上の点と見なした場合の円弧の中心位置をそれぞれの座標系で記述したＰｃＡとＰｃＢ、円弧が与える平面の法線ベクトルＮｃをそれぞれの座標系で記述したＮｃＡとＮｃＢ、円弧中心Ｐｃと基準位置Ｐ１とから生成される方向ベクトルＴｃをそれぞれの座標系で記述したＴｃＡとＴｃＢ、および前記方向ベクトルＴｃにそれぞれ直交する方向ベクトルＶｃをそれぞれの座標系で記述したＶｃＡとＶｃＢとを、公知の幾何学演算により求める。
【００２０】
つぎに、ステップ５において、ＰｃＡおよびＰｃＢを原点とし、この原点で直交するベクトルＮｃＡおよびＮｃＢと、ＴｃＡおよびＴｃＢと、ＶｃＡおよびＶｃＢとから、各ロボット座標系で表現される単位座標系を計算し、ロボット１の座標系で記述した単位座標系行列を^ＡＭ_Ｃ、ロボット２の座標系で記述した単位座標系行列を ^ＢＭ_Ｃとする。ここで、単位座標系行列 ^ＡＭ_Ｃと ^ＢＭ_Ｃは、それぞれ前記単位座標系に対するロボット１の座標系からの変換行列とロボット２の座標系からの変換行列を与え、前記単位座標系からロボット２の座標系への変換行列は（^ＢＭ_Ｃ）^−１になる。したがって、ステップ６において、ロボット１の座標系からロボット２の座標系への変換行列 ^ＡＭ_Ｂが、^ＡＭ_Ｃ・（^ＢＭ_Ｃ）^−１として得られる。以上の操作と演算処理とにより得られた座標変換行列 ^ＡＭ_Ｂを用いて、ロボット１から見た位置座標をロボット２から見た位置座標に変換することができ、ロボット間の協調動作を容易に実現することができる。以上の操作はロボットシステムの設定時に１度実施するだけで足りる。
【００２１】
なお、ロボット２からロボット１への変換行列 ^ＢＭ_Ａは、^ＢＭ_Ｃ・（^ＡＭ_Ｃ）^−１として求められることは言うまでもない。また、本実施例では前記３点を通る円弧の中心を原点とし、円弧平面に対する法線単位ベクトルと基準位置Ｐ１を通る方向ベクトルとを座標軸方向ベクトルとする単位座標系を設定したが、これに限定されるものでなく、前記３点の位置データに基づいて固定設定したものであれば任意でよいことも言うまでもない。
【００２２】
以下、本発明のロボット間座標変換行列補正方式について説明する。上記ロボット間座標変換行列を設定する時、ロボット１の先端５とロボット２の先端６とを同一基準位置に位置決めする時の位置合わせ不良により人為的な誤差が発生する。
【００２３】
図４は本発明のロボット間座標変換行列補正方式により変換行列を補正する場合のロボット操作を示す模式図である。なお、各基準位置から紙面下方向に描いた線分は、それらの基準位置が空間的な位置であることを示しているに過ぎない。図において、Ｐ１，Ｐ２およびＰ３は前記ロボット間座標変換行列設定処理において指定された座標系設定時の任意の基準位置、Ｐ４およびＰ５は座標変換行列を補正するための補正データを取得する目的で指定された任意の基準位置であり、ロボット１の先端５およびロボット２の先端６を合わせる場合の目標である。
【００２４】
図５は、本発明のロボット間座標変換行列補正方式の操作および処理を示すフローチャートである。まず、ステップ１において、ロボット１を制御装置３により駆動させ、その先端５を座標系設定時に設定した基準位置Ｐ１〜Ｐ３以外の任意の基準位置Ｐ４に位置決めする。ステップ２において、ロボット２を、同様に、制御装置４により駆動させ、その先端６をロボット１の先端５の位置に誘導し、ステップ３において、基準位置Ｐ４の位置をそれぞれのロボット座標系で読み取り、ロボット１の座標系での位置をＰＡ４（ＸＡ４，ＹＡ４，ＺＡ４）、ロボット２の座標系での位置をＰＢ４（ＸＢ４，ＹＢ４，ＺＢ４）として記憶させる。つぎに、ステップ１に戻って、ロボット１の先端５を制御装置３により駆動させて位置を変更し、新たにＰ１〜Ｐ４以外の基準位置Ｐ５に位置決めし、ステップ２において、ロボット２を駆動して、その先端６をロボット１の先端５の位置に誘導し、ステップ３で基準位置Ｐ５の位置をそれぞれのロボット座標系で読み取り、ロボット１の座標系での位置をＰＡ５（ＸＡ５，ＹＡ５，ＺＡ５）、ロボット２の座標系での位置をＰＢ５（ＸＢ５，ＹＢ５，ＺＢ５）として記憶させる。
【００２５】
つぎに、ロボット間座標変換行列設定時の基準位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と、今回設定した基準位置Ｐ４，Ｐ５との５点の位置データを用いて以下の演算を行う。まず、ステップ４において、補正対象のロボット間座標変換行列 ^ＡＭ_Ｂを用いて、ロボット２の座標系で表した位置座標ＰＢｉ（ｉ＝１〜５）をロボット１での位置座標に変換し、ＰＢＡｉ（ｉ＝１〜５）とする。つぎに、ステップ５において、位置座標ＰＢＡｉとＰＡｉとを、それぞれ４×１行列として４要素目に１を追加して（Ｘ，Ｙ，Ｚ，１）と表し、ＰＢＡｉ’＝（ＸＢＡｉ，ＹＢＡｉ，ＺＢＡｉ，１）とする。変換行列 ^ＡＭ_Ｂに誤差がなければＰＢＡｉとＰＡｉとは等しいはずである。逆に、誤差がある場合には、ＰＢＡｉとＰＡｉ（ｉ＝１〜５）の値を等しくするような、すなわち、ＰＡｉ’ ＝Ｑ・ＰＢＡｉ’ を満たす４×４行列の補正行列Ｑ
【００２６】
【数１】

【００２７】
を求めればよい。ステップ６において、前記補正行列Ｑにおける補正係数ｑ１１〜ｑ３４を、ｉ＝１〜５の５点のＰＡｉ’とＰＢＡｉの関係から、最小二乗法演算により求める。この処理で得られた補正行列Ｑをロボット間座標変換行列 ^ＡＭ_Ｂに乗算し、Ｑ・^ＡＭ_Ｂとすることで補正した変換誤差のない座標変換行列を求めることができる。
【００２８】
なお、本実施例ではロボットが２台として説明したが、それ以上の複数台であっても適用できることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のロボット間座標変換行列設定方式は、複数のロボットの先端を位置合わせし、空間上の３点についてそれぞれの座標系で位置を読み取る操作のみで変換行列を演算して求め、ロボットに設定するようにしたことにより、容易に変換行列を得ることができ、協調動作を容易に実現することができる。
【００３０】
また、本発明のロボット間座標変換行列の補正方式は、空間上５点の位置についてそれぞれの座標系で位置を読み取り、上記の方法で求めた変換行列を適用して座標変換した位置が互いに等しくなるように補正行列を求めることにより、変換行列を求めた時の誤差を補正でき、精度よく協調動作をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数のロボットを備えたロボットシステムの構成を示す斜視図
【図２】本発明のロボット間座標変換行列設定方式におけるロボット操作の一例を示す模式図
【図３】本実施例のロボット間座標変換行列設定方式における演算処理を示すフローチャート
【図４】本発明のロボット間座標変換補正方式により変換行列を補正する場合のロボット操作を示す模式図
【図５】本発明のロボット間座標変換行列補正方式の補正処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１，２ロボット
３ロボット１の制御装置
４ロボット２の制御装置
５ロボット１の先端
６ロボット２の先端[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate conversion method for an industrial robot, and relates to a method for setting a coordinate conversion matrix between robots and a method for correcting a set coordinate conversion matrix between robots when a plurality of robots work together.
[0002]
[Prior art]
In recent years, robots have been used in various fields. In addition to the use of a single robot, there are methods of using it in cooperation with other motion axes.
[0003]
Hereinafter, the cooperative operation of the conventional robot will be described. Conventionally, in order to perform an operation in cooperation with a robot and an external axis, a coordinate system is set on the external axis, and a transformation matrix is set between the external axis coordinate system and the robot coordinate system. Using this coordinate transformation matrix, even when the external axis rotates, it is possible to follow the external axis and the robot while maintaining the same relationship by converting the coordinate system represented by the external axis coordinate system into robot coordinates. become.
[0004]
As such a method for setting the coordinate transformation matrix between the robot and the external axis, for example, there is means disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-250714. This means uses the fact that the external axis rotates around a predetermined axis, and reads the position coordinates where any one point has moved along with the rotation of the external axis by the robot at three points, so that the rotation center is the origin. A means for setting a coordinate system. Since there is no preset coordinate system on the external axis itself, a coordinate transformation matrix for cooperative operation can be set using the coordinate system set here as it is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional coordinate transformation matrix setting method, when the idea of cooperation between the robot and the external axis is developed, a method of performing a cooperative operation between the two robots can be considered. When a cooperative operation is possible between two robots, for example, the two robots can operate while maintaining the relative positions of their tip positions. Such, in order to realize the cooperative operation between the robot coordinate values displayed in one of the robot coordinate system, it is necessary to convert the coordinate values of the other robot. That is, a coordinate conversion matrix between the robots that converts the coordinate value in the coordinate system of one robot into the coordinate value in another robot coordinate system must be set.
[0006]
However, each robot has its own coordinate system. Therefore, in the same way as the idea for the external axis above, even if one robot is operated as an external axis and the coordinate system is set by reading the coordinates of that point with another robot, the set coordinate system is Does not match the robot's unique coordinate system, which is considered an external axis. Therefore, even if a coordinate system obtained from the coordinates of the points is set as a coordinate conversion matrix between robots, position data cannot be converted between robots. Therefore, a method for easily setting a coordinate transformation matrix between a plurality of robot coordinate systems has been desired. In addition, when performing coordinated operation using a conversion coordinate system between robots, since the influence of positional deviation during calculation is large, a means for correcting the obtained conversion matrix and performing accurate conversion has been desired. .
[0007]
An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an inter-robot coordinate transformation matrix setting method and a correction method capable of easily obtaining a coordinate transformation matrix between robot coordinate systems and correcting a transformation error. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Coordinate transformation matrix setting method between the robot of the present invention is to align the tip of the multiple robots, reads the position in the coordinate system of each of the robot for any three points in space, another decided by the three points units coordinate system, for example, by calculating on the basis of unit coordinate system set the center of the circular arc passing through the three points as the origin, obtains the respective coordinate transformation matrix from the coordinate system with respect to the unit coordinate system, the This is an inter- robot coordinate transformation matrix setting method for obtaining an inter-robot coordinate transformation matrix from each coordinate transformation matrix and setting the inter- robot coordinate transformation matrix in the robot system .
[0009]
Thus, a coordinate transformation matrix between the robot can be easily set, the cooperative operation between multiple robots can be easily realized by using the robot between coordinate transformation matrix.
[0010]
The correction method of the robot between the coordinate transformation matrix of the present invention, a robot between coordinate transformation matrix obtained by the above method, the position of any 5 points added two points other than pre-Symbol 3 points by the respective coordinate systems The two arbitrary robots that read and set the position coordinates of the five points described in the arbitrary coordinate system of the plurality of robots to be equal to the positional coordinates described in the coordinate system of the remaining arbitrary one robot. This is a correction method for an inter-robot coordinate transformation matrix obtained as a correction matrix for the inter-robot coordinate transformation matrix.
[0011]
As a result, it is possible to easily correct an error that occurs when obtaining a coordinate transformation matrix, and to execute a highly accurate cooperative operation.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Positioning and position reading are executed by the control device. The arithmetic processing can be executed by microcomputer program processing in the control device.
[0013]
Examples will be described below.
[0014]
【Example】
(Example 1)
An embodiment of the inter-robot coordinate transformation matrix setting method of the present invention according to claim 1 will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a robot system to which an inter-robot coordinate transformation matrix setting method according to the first aspect of the present invention is applied. In FIG, 1, respectively robot 2, 3 that controls control device the operation of the

robot

1, 4 is that control devices to control the operation of the robot 2. Note that the robot system is not limited to this example, if the single control device two robots controllable, for example, is controlled by the robot 2 also control device 3. When the robot operates cooperatively, for example, when the position and posture of the tip 5 of the robot 1 are changed, the tip 6 of the robot 2 maintains the relative position and relative speed with respect to the tip 5 of the robot 1. Operate.
[0016]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a robot operation in the inter-robot coordinate transformation matrix setting method. In the figure, 5 is the tip of the

robot

1, 6 is the tip of the robot 2, and Pi (i = 1, 2, 3) is an arbitrary reference position, and the target for matching the tip 5 of the robot 1 with the tip 6 of the robot 2. Position. Note that the line segments drawn from the respective reference positions downward in the drawing only indicate that the reference positions are spatial positions. Pc is the origin when the coordinate system is determined based on the data of three points, for example, the center position of the arc determined by the three points of Pi. Nc, Tc, and Vc are direction vectors indicating three orthogonal axes of the coordinate system. For example, Nc is a direction vector that passes through the arc center and is perpendicular to the arc plane, and Tc connects the arc centers Pc and Pi. The direction vector Vc is a direction vector orthogonal to Nc and Tc.
[0017]
FIG. 3 is a flowchart showing the arithmetic processing in the inter-robot coordinate transformation matrix setting method of this embodiment. First, in step 1, the robot 1 is driven by the control device 3 to position the tip 5 at an arbitrary reference position P 1. In step 2, the robot 2 is driven by the control device 4 and the tip 6 is moved to the tip 5 of the robot 1. In step 3, the position of the reference position P1 is read in each robot coordinate system, the position in the coordinate system of the robot 1 is PA1 (XA1, YA1, ZA1), and the position in the coordinate system of the robot 2 Is stored as PB1 (XB1, YB1, ZB1). Hereinafter, the subscript A is given to the coordinate data in the coordinate system of the robot 1, and the subscript B is given to the coordinate data in the coordinate system of the robot 2. With the above processing, the collection of the position data of the reference position P1 is completed.
[0018]
Next, returning to step 1, the tip 5 of the robot 1 and the tip 6 of the robot 2 are positioned at the reference position P2 by the same processing, and the position in the coordinate system of the robot 1 is set to PA2 (XA2, YA2, ZA2). The position of the robot 2 in the coordinate system is stored as PB2 (XB2, YB2, ZB2). Also, returning to step 1, the tip 5 of the robot 1 and the tip 6 of the robot 2 are positioned at the reference position P3 by the same processing, and the position in the coordinate system of the robot 1 is set to PA3 (XA3, YA3, ZA3), The position of the robot 2 in the coordinate system is stored as PB3 (XB3, YB3, ZB3).
[0019]
Next, in step 4, three reference positions P1, P2, and P3 obtained by the above three operations are obtained from the position data in the robot 1 coordinate system and the position data in the robot 2 coordinate system. PcA and PcB describing the center position of the arc when the positions P1, P2, and P3 are regarded as points on the arc in the respective coordinate systems, and the normal vector Nc of the plane given by the arc are described in the respective coordinate systems. NcA and NcB, TcA and TcB describing the direction vector Tc generated from the arc center Pc and the reference position P1 in each coordinate system, and the direction vector Vc orthogonal to the direction vector Tc in each coordinate system The obtained VcA and VcB are obtained by a known geometric operation.
[0020]
Next, in step 5, a unit coordinate system expressed by each robot coordinate system is calculated from vectors NcA and NcB, TcA and TcB, and VcA and VcB orthogonal to each other with PcA and PcB as the origin. ^A unit coordinate system matrix described in the coordinate system of the robot 1 is ^A M _C and a unit coordinate system matrix described in the coordinate system of the robot 2 is ^B M _C. Here, the unit coordinate system matrices ^A M _C and ^B M _C respectively give a transformation matrix from the coordinate system of the robot 1 and a transformation matrix from the coordinate system of the robot 2 with respect to the unit coordinate system, and from the unit coordinate system to the robot The transformation matrix for the coordinate system of 2 is ( ^B M _C ) ⁻¹ . Therefore, in step 6, a transformation matrix ^A M _B from the coordinate system of the robot 1 to the coordinate system of the robot 2 is obtained as ^A M _C · ( ^B M _C ) ⁻¹ . Using the above procedures as the coordinate transformation matrix ^A M _B obtained by the arithmetic processing, the position coordinates, as viewed from the robot 1 can be converted into position coordinates viewed from the robot 2, facilitates the cooperative operation between the robot Can be realized. The above operations need only be performed once when the robot system is set up.
[0021]
Needless to say, the transformation matrix ^B M _A from the robot 2 to the robot 1 is obtained as ^B M _C · ( ^A M _C ) ⁻¹ . In this embodiment, a unit coordinate system is set in which the center of the arc passing through the three points is the origin and the normal unit vector with respect to the arc plane and the direction vector passing through the reference position P1 are the coordinate axis direction vectors. It is not limited, and it goes without saying that it may be arbitrary as long as it is fixedly set based on the position data of the three points.
[0022]
The inter-robot coordinate transformation matrix correction method of the present invention will be described below. When the inter-robot coordinate transformation matrix is set, an artificial error occurs due to misalignment when positioning the tip 5 of the robot 1 and the tip 6 of the robot 2 at the same reference position.
[0023]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the robot operation when the transformation matrix is corrected by the inter-robot coordinate transformation matrix correction method of the present invention. Note that the line segments drawn from the respective reference positions downward in the drawing only indicate that the reference positions are spatial positions. In Figure, P1, P2 and P3 are arbitrary reference position of the coordinate system setting time specified in the coordinate transformation matrix setting processing between the robot, P4 and P5 acquires correction data for correcting a seat Shimegihen換行column It is an arbitrary reference position designated for the purpose, and is a target when the tip 5 of the robot 1 and the tip 6 of the robot 2 are matched.
[0024]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation and processing of the inter-robot coordinate transformation matrix correction method of the present invention. First, in step 1, the robot 1 is driven by the control device 3, and its tip 5 is positioned at an arbitrary reference position P4 other than the reference positions P1 to P3 set when the coordinate system is set. In step 2, the robot 2 is similarly driven by the control device 4, and its tip 6 is guided to the position of the tip 5 of the robot 1, and in step 3, the position of the reference position P4 is read by each robot coordinate system. The position of the robot 1 in the coordinate system is stored as PA4 (XA4, YA4, ZA4), and the position of the robot 2 in the coordinate system is stored as PB4 (XB4, YB4, ZB4). Next, returning to step 1, the tip 5 of the robot 1 is driven by the control device 3 to change the position, and is newly positioned at a reference position P5 other than P1 to P4. In step 2, the robot 2 is driven. Then, the tip 6 is guided to the position of the tip 5 of the robot 1, the position of the reference position P5 is read in each robot coordinate system in step 3, and the position in the coordinate system of the robot 1 is set to PA5 (XA5, YA5, ZA5). ), The position of the robot 2 in the coordinate system is stored as PB5 (XB5, YB5, ZB5).
[0025]
Next, the following calculation is performed using the position data of the five points of the reference positions P1, P2, P3 at the time of setting the coordinate conversion matrix between robots and the reference positions P4, P5 set this time. First, in step 4, using the coordinate transformation matrix between the correction target of the robot ^A M _B, converts the position coordinates PBi expressed in the coordinate system of the robot 2 (i = 1~5) to the position coordinates of the robot 1, Let PBAi (i = 1 to 5). Next, in step 5, the position coordinates PBAi and PAi are each expressed as (X, Y, Z, 1) by adding 1 to the fourth element as a 4 × 1 matrix, and PBAi ′ = (XBAi, YBAi, ZBAi, 1). It should be equal to the otherwise if PBAi and PAi is an error in the transformation matrix ^A M _B. On the other hand, if there is an error, the correction matrix Q is a 4 × 4 matrix that equalizes the values of PBAi and PAi (i = 1 to 5), that is, PAi ′ = Q · PBAi ′.
[0026]
[Expression 1]

[0027]
You can ask for. In step 6, correction coefficients q11 to q34 in the correction matrix Q are obtained by the least square method calculation from the relationship between PAi ′ and PBAi at five points where i = 1 to 5. The correction matrix Q obtained in the process by multiplying the coordinate transformation matrix ^A M _B between the robot, it is possible to obtain the Q · ^A M _B and conversion error corrected by no coordinate transformation matrix.
[0028]
Although the present embodiment has been described with two robots, it goes without saying that the present invention can be applied to a plurality of robots larger than that.
[0029]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the inter-robot coordinate transformation matrix setting method of the present invention is a transformation matrix only by an operation of aligning the tips of a plurality of robots and reading the positions of the three points in space in the respective coordinate systems. Is calculated and set in the robot, so that a conversion matrix can be easily obtained and a cooperative operation can be easily realized.
[0030]
The inter-robot coordinate transformation matrix correction method of the present invention is such that the positions obtained by reading the positions in the respective coordinate systems for the positions of five points in space and applying the transformation matrix obtained by the above method are equal to each other. By obtaining the correction matrix in such a manner, the error when the transformation matrix is obtained can be corrected, and the cooperative operation can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a robot system including a plurality of robots. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a robot operation in an inter-robot coordinate transformation matrix setting method according to the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing a robot operation when correcting a transformation matrix by an inter-robot coordinate transformation correction method according to the present invention. FIG. 5 is an inter-robot coordinate transformation according to the present invention. Flowchart showing correction processing of matrix correction method [Explanation of symbols]
1, 2 Robot 3 Controller 1 of Robot 1 4 Controller 2 of Robot 2 5 Tip of Robot 1 6 Tip of Robot 2

Claims

In a robot system in which a plurality of robots are driven and controlled by respective control units based on their respective coordinate systems, a unit coordinate system based on any three points in space is independent of the coordinate system of each robot. And set the tip of each robot with respect to the three points and read the position with each robot by the respective coordinate system. First, obtain a coordinate transformation matrix from the coordinate system of each robot with respect to the unit coordinate system, and then An inter-robot coordinate transformation matrix setting method for obtaining an inter-robot coordinate transformation matrix between robots based on each coordinate transformation matrix and setting the inter-robot coordinate transformation matrix in the robot system.

In a robot system in which a plurality of robots are driven and controlled by respective control units based on their respective coordinate systems, a unit coordinate system based on any three points in space is independent of the coordinate system of each robot. And set the tip of each robot with respect to the three points and read the position with each robot by the respective coordinate system. First, obtain a coordinate transformation matrix from the coordinate system of each robot with respect to the unit coordinate system, and then An inter-robot coordinate transformation matrix between the robots is obtained based on each coordinate transformation matrix, and the positions of five points including any two points in the space other than the three points are read by respective coordinate systems, A line that makes the position coordinates of the five points described in any one coordinate system of the robots of the robots equal to the position coordinates described in the coordinate system of the other arbitrary one robot Correcting method of the robot between the coordinate transformation matrix to obtain the as a correction matrix between the arbitrary two robots.