JPH0411339B2 - - Google Patents
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- JPH0411339B2 JPH0411339B2 JP4377882A JP4377882A JPH0411339B2 JP H0411339 B2 JPH0411339 B2 JP H0411339B2 JP 4377882 A JP4377882 A JP 4377882A JP 4377882 A JP4377882 A JP 4377882A JP H0411339 B2 JPH0411339 B2 JP H0411339B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の技術分野
本発明のロボツトアームの内部座標系を決定す
る際に必要な関節角度の原点を決定するロボツト
アーム座標決定法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Technical Field of the Invention The present invention relates to a robot arm coordinate determination method for determining the origin of joint angles necessary for determining the internal coordinate system of a robot arm.
(B) 技術の背景
近年，ロボツトはその制御機能である情報処理
機器の急速な高速，高演算能力化をにより、その
応用範囲が大幅に広がり、各種分野に用いられる
ようになつている。(B) Background of the technology In recent years, the range of applications for robots has expanded significantly due to the rapid increase in speed and computing power of the information processing equipment that controls robots, and they are being used in a variety of fields.
！！特に、精密部品の組立に頻繁に用いられる
ようになつてきており、その位置精度は極めて正
確なものが要求されている。 ! ! In particular, they are increasingly being used for assembling precision parts, and extremely accurate positioning accuracy is required.
(C) 従来技術と問題点
現在の産業用ロボツトにあつては、その動作指
定は、人間がロボツトを操縦するいわゆる教示デ
ータで行なわれ、その教示モードに基づいて動作
しており、絶対座標系での正確な移動機能（絶対
精度）は求められていない。(C) Prior art and problems In the case of current industrial robots, their movements are specified using so-called teaching data that is used by humans to operate the robot. Accurate movement function (absolute accuracy) is not required.
けれども、次世代のロボツトの動作指定は、ロ
ボツト言語、あるいは、CAD（Conputer Aided
Design）出力に対応して、行なおうとしている。 However, the operation specifications for next-generation robots will be determined using robot languages or CAD (Computer Aided
Design) I am trying to do it in response to the output.
しかしながら、現在の産業用ロボツトは、組
立，加工に伴う関節原点及びアーム長に偏差を有
している。 However, current industrial robots have deviations in joint origins and arm lengths due to assembly and processing.
つまり、多関節ロボツトを制御する場合、各関
節におけるアームの取付け誤差により、各関節の
動作精度が高くても、実際のハンドの位置、姿勢
と各関節のエンコーダの出力から計算される位
置、姿勢との間には、かなりの偏差がある。 In other words, when controlling a multi-jointed robot, due to arm installation errors at each joint, even if the movement accuracy of each joint is high, the position and orientation calculated from the actual hand position and orientation and the output of the encoder of each joint. There is a considerable deviation between them.
特に関節原点は１〔゜〕の取付け誤差であつて
も、30〔cm〕の作業距離で約５〔mm〕と非常に大き
い絶対誤差として表われる。 In particular, even if the joint origin has an installation error of 1 [°], it appears as a very large absolute error of about 5 [mm] at a working distance of 30 [cm].
この欠点を除去する方法として各関節部の取付
け誤差を取付け時に調整することも考えられる
が、コストの面から考えると不利である。 As a way to eliminate this drawback, it may be possible to adjust the installation error of each joint at the time of installation, but this is disadvantageous from a cost standpoint.
また、別の方法として、ロボツトアームの組立
完了時に偏差を逆算し、補正を行なつている。 Another method is to back-calculate the deviation and correct it when the robot arm is assembled.
この補正を行なう方法として、２関節のロボツ
トアームについては、昭和56年度精機学会秋期大
会講演論文集61頁にて有効な手法が報告されてい
るが、３関節以上への拡張性に問題点があり、多
関節のロボツトアームについては、有効な手法が
なかつた。 As a method for performing this correction, an effective method for a two-joint robot arm was reported in the Proceedings of the 1981 Japan Society of Precision Machinery Autumn Conference, p. However, there was no effective method for multi-jointed robot arms.
(D) 発明の目的
本発明の目的は、前述の欠点に鑑みなされたも
のであつて、多関節のロボツトアームの場合であ
つても、安価で簡単な装置により各関節における
アームの取付け誤差による偏差を除去し、各関節
部の関節原点を容易に知ることができるロボツト
アーム座標決定法を提供しようというものであ
る。(D) Purpose of the Invention The purpose of the present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks. Even in the case of a multi-joint robot arm, it is an inexpensive and simple device to solve the problems caused by arm installation errors at each joint. The purpose of this invention is to provide a method for determining robot arm coordinates that can eliminate deviations and easily determine the joint origin of each joint.
(E) 発明の構成
ロボツトアームを指令値に基づいて正確に動作
させるためのロボツト座標決定法であつて、
予め、複数個の関節部を有するロボツトアーム
の先端を一点に位置付けした状態で該ロボツトア
ームを複数個の姿勢を成すように位置付けし、各
姿勢形成時の該ロボツトアームの各関節部の回転
角度を該各関節部に設けた回角度検出手段により
検出し、検出された各関節毎の複数の検出角から
初期の各回転角度検出手段の計測原点との原点誤
差を求め、各原点誤差に基いて該ロボツトアーム
の各関節の前記計測原点を決定することを特徴と
するロボツトアーム座標決定を提供することによ
り達成される。(E) Structure of the Invention A robot coordinate determination method for accurately operating a robot arm based on command values, in which the tip of a robot arm having a plurality of joints is positioned at one point in advance, and the robot is The arm is positioned to form a plurality of postures, and the rotation angle of each joint of the robot arm when forming each posture is detected by rotation angle detection means provided at each joint. A robot arm coordinate system characterized in that an origin error with respect to a measurement origin of each initial rotation angle detection means is determined from a plurality of detected angles, and the measurement origin of each joint of the robot arm is determined based on each origin error. This is accomplished by providing a decision.
(F) 発明の実施例
以下本発明にかかるロボツトアーム座標決定法
の実施例を図面を用いて詳細に説明する。(F) Embodiments of the Invention Hereinafter, embodiments of the robot arm coordinate determining method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図は、本実施例にかかるロボツトアーム座標決
定法を説明するための概略図である。 The figure is a schematic diagram for explaining the robot arm coordinate determination method according to the present embodiment.
図において、１は複数個の関節を有するロボツ
トアーム、２−１はステツプ１の先端位置のＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出するための変位計，２
−２は変位を検出するための変位検出棒、３は変
位計２−１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位量を検出可
能な変位位量検出部、４はロボツトアーム１を駆
動制御するための指示値を出力するロボツトアー
ム制御部、５はロボツトアーム１の各関節部に設
けられた図示しないロータリエンコーダからの検
出値により回転角を検出する回転角検出部、６は
回転角検出部５が検出したロボツトアーム１の各
関節部の回転角度を記憶する記憶部、７はロボツ
トアーム１の各関節部の回転角度を基に、各関節
部の関節原点を決定するロボツト座標決定部であ
る。 In the figure, 1 is a robot arm having multiple joints, 2-1 is an X at the tip of step 1,
Displacement meter for detecting displacement in Y and Z axis directions, 2
-2 is a displacement detection rod for detecting displacement; 3 is a displacement detection unit capable of detecting the amount of displacement in the X, Y, and Z axis directions of the displacement meter 2-1; and 4 is a drive control for the robot arm 1. 5 is a rotation angle detection unit that detects a rotation angle based on a detected value from a rotary encoder (not shown) provided at each joint of the robot arm 1; 6 is a rotation angle detection unit 5 is a storage unit that stores the detected rotation angle of each joint of the robot arm 1, and 7 is a robot coordinate determination unit that determines the joint origin of each joint based on the rotation angle of each joint of the robot arm 1. be.
ここで、本実施例にかかるロボツトアーム１の
座標決定法について説明する。 Here, a method for determining the coordinates of the robot arm 1 according to this embodiment will be explained.
各関節部の偏差の決定法を以下に述べる。 The method for determining the deviation of each joint will be described below.
まず、組立完了後のロボツトアーム１の真の関
節角のベクトル表示を(2)式の関数とすると、任意
の関節数、構成に対して、ロボツトアーム１の先
端位置は座標変換行列を用いて容易に(1)式の関数
で表わすことができる。 First, if the vector expression of the true joint angle of the robot arm 1 after assembly is completed is a function of equation (2), then for any number of joints and configuration, the tip position of the robot arm 1 can be determined using a coordinate transformation matrix. It can be easily expressed by the function of equation (1).
〓＝〓（〓p） (1)
〓p＝（θpl……θpo） (2)
しかしながら、ロボツトアーム１の各関節部の
関節角〓pには偏差が含まれている。 〓=〓(〓 p ) (1) 〓 p = (θ pl ... θ po ) (2) However, the joint angle 〓 p of each joint of the robot arm 1 includes a deviation.
未知である偏差量Δ〓と関節部に設けられる図
示しないロータリエンコーダで測定される関節角
との間には、次の関係がある。 The following relationship exists between the unknown deviation amount Δ〓 and the joint angle measured by a rotary encoder (not shown) provided at the joint.
〓p＝〓＋Δ〓 (3)
(3)式を(1)式に代入して、１次のテーラー展開で
近似すると、
〓＝〓（〓）＋〔J〓（〓）〕Δ〓 (4)
〔J〓（〓）〕＝〓〓（〓）／〓〓 (5)
となる。〔J〓〕は(5)式で決定されるJacobian行列
であり、関数形は既知である。 〓 p = 〓 + Δ〓 (3) Substituting equation (3) into equation (1) and approximating it by first-order Taylor expansion, we get 〓=〓(〓)+[J〓(〓)]Δ〓 (4 ) [J〓(〓)〕＝〓〓(〓)／〓〓 (5). [J〓] is a Jacobian matrix determined by equation (5), and its functional form is known.
以上の準備より、(4)式の右辺の第１項及び
Jacobian行列は既知であるため、未知の偏差の
数に見合う複数の〓点、及びそれに対応して測定
される〓より、連立１次方程式を解いて、Δ〓を
決定できる。 From the above preparation, the first term on the right side of equation (4) and
Since the Jacobian matrix is known, Δ〓 can be determined by solving simultaneous linear equations using multiple 〓 points corresponding to the number of unknown deviations and the corresponding 〓 measured.
１次のテーラー展開近似とした誤差は数値計算
上で補正して精度を向上し、吸収できる。 Errors caused by the first-order Taylor expansion approximation can be corrected in numerical calculations to improve accuracy and be absorbed.
ここで、ロボツトアーム１の先端位置〓はロボ
ツト座標での正確な測定は、実際には極めて困難
である。 Here, it is actually extremely difficult to accurately measure the tip position of the robot arm 1 in robot coordinates.
つまり、第１図に示すように一定点〓に位置決
めしながら、ロボツトアーム１の姿勢を変化させ
て測定される〓のみを用いて、Δ〓を決定でき
る。 That is, as shown in FIG. 1, it is possible to determine Δ〓 using only 〓, which is measured by changing the posture of the robot arm 1 while positioning it at a fixed point 〓.
各姿勢に対する関係(4)式り、(6)式と表わされ
る。 The relationships for each posture are expressed as equations (4) and (6).
次に〓が等しいことを利用して、偶、奇式の差
をとると、(7)式のように整理される。 Next, by taking advantage of the fact that 〓 is equal and taking the difference between even and odd equations, we can rearrange them as shown in equation (7).
〓＝〓（〓2j-1）＋〔J〓（〓2j-1）〕Δ〓
〓＝〓（θ2j）＋〔J〓（〓2j）〕Δ〓 (6)
Δ〓j＝−〔ΔJ〓j〕Δ〓 (7)
Δ〓j＝〓（〓2j-1）−〓（〓2j）
〔ΔJ〓j〕＝〔J〓（〓2j-1）〕−（J〓（〓2i〕 (8)
(7)式において、Δ〓j，〔ΔJ〓j〕は既知であり、
連立１次方程式より〓の値を用いずにΔ〓を決定
できる。〓=〓(〓 2j-1 ) + [J〓(〓 2j-1 )]Δ〓 〓=〓(θ 2j )＋[J〓(〓 2j )〕Δ〓 (6) Δ〓 j = − [ΔJ 〓 j 〓 Δ〓 (7) Δ〓 j =〓(〓 2j-1 )−〓(〓 2j )〔ΔJ〓 j 〕＝〔J〓(〓 2j-1 )〕−(J〓(〓 2i 〓 8) In equation (7), Δ〓 j , [ΔJ〓 j ] are known,
From the simultaneous linear equations, Δ〓 can be determined without using the value of 〓.
前述したような構成において、その動作につい
て説明する。 The operation of the configuration as described above will be explained.
まず、ロボツトアーム１は変位計２−１の変位
検出棒２−２をつかむ。 First, the robot arm 1 grasps the displacement detection rod 2-2 of the displacement meter 2-1.
このときの各関節部の回転角度が各関節部に設
けられる図示しないロータリエンコーダ及び回転
角検出部５により検出され、記憶部６に記憶させ
る。次にロボツトアーム１が変位計２−１の変位
検出棒２−２をつかんだ点を固定点として、ロボ
ツトアーム１に別姿勢となるうにロボツトアーム
制御部４により図示しない各関節部の駆動手段を
駆動する。 The rotation angle of each joint at this time is detected by a not-illustrated rotary encoder and rotation angle detection unit 5 provided in each joint, and is stored in the storage unit 6. Next, with the point where the robot arm 1 grips the displacement detection rod 2-2 of the displacement meter 2-1 as a fixed point, the robot arm controller 4 controls the driving means (not shown) of each joint part so that the robot arm 1 assumes a different posture. to drive.
このとき、前の姿勢における各関節部の回転角
度の原点が誤差Δ〓を含まない場合は変位検出棒
２−２をつかんだ点は位置ずれを生じず、変位量
検出部３は変位量を検出しない。 At this time, if the origin of the rotation angle of each joint in the previous posture does not include the error Δ〓, the point where the displacement detection rod 2-2 is gripped will not be displaced, and the displacement amount detection unit 3 will detect the amount of displacement. Not detected.
しかしながら、実際には、前の姿勢でのロボツ
トアーム１の各関節部の回転角は、関節原点を示
していない。 However, in reality, the rotation angle of each joint of the robot arm 1 in the previous posture does not indicate the joint origin.
このため、変位量検出部３は変位検出棒２−２
の変位を検出する。 Therefore, the displacement detection section 3 is connected to the displacement detection rod 2-2.
Detect the displacement of
ここで、ロボツトアーム制御部４は変位検出棒
２−２の変位が零となるようにロボツトアーム１
の各関節部の図示しい駆動手段を駆動する。 Here, the robot arm control section 4 controls the robot arm 1 so that the displacement of the displacement detection rod 2-2 becomes zero.
Drive means (not shown) of each joint.
そして、この変位が零となつたときの各関節部
の回転角をロータリエンコーダ及び回転角検出部
５により検出し、記憶部６に記憶させる。 Then, the rotation angle of each joint when this displacement becomes zero is detected by the rotary encoder and the rotation angle detection section 5, and is stored in the storage section 6.
これを複数回繰り返し、複数回の姿勢に対応す
るロボツトアーム１の各関節部の回転角を記憶部
６に記憶させる。 This is repeated a plurality of times, and the rotation angle of each joint of the robot arm 1 corresponding to the plurality of postures is stored in the storage section 6.
この記憶部６に記憶させた複数回の姿勢におけ
る各関節部の回転角に基づいてロボツト座標決定
部７により、各関節部の関節原点からの偏差Δ〓
を計算し、この偏差Δ〓をロボツトアーム制御部
４に入力する。 Based on the rotation angle of each joint in a plurality of postures stored in the storage unit 6, the robot coordinate determination unit 7 determines the deviation Δ of each joint from the joint origin.
is calculated, and this deviation Δ〓 is input to the robot arm control section 4.
偏差Δ〓の入力されたロボツトアーム制御部４
は偏差Δ〓を基にロボツトアームの絶対精度の較
正を行なう。 Robot arm control unit 4 to which deviation Δ〓 has been input
calibrates the absolute accuracy of the robot arm based on the deviation Δ〓.
以上説明したように本発明によれば、複数の姿
勢におけるロボツトアーム１の各関節部の回転角
度を検出し、前述の方法で計算制御することによ
り、偏差を知ることができるので、ロボツトアー
ム１の関節原点を容易に知ることができ、またロ
ボツトアーム１の絶対精度の較正を極めて簡単に
行なうことができる。 As explained above, according to the present invention, the deviation can be known by detecting the rotation angle of each joint of the robot arm 1 in a plurality of postures and performing calculation control using the method described above. The joint origin of the robot arm 1 can be easily known, and the absolute accuracy of the robot arm 1 can be calibrated extremely easily.
尚、本実施例は関節部の角度の偏差についての
み説明したが本発明はこれに限定されるものでな
く、例えば、アームの腕の長さの誤差についても
同様に知ることができ、ロボツトアーム１の絶対
精度の較正を極めて正確に行なうことができる。 Although this embodiment has explained only the deviation of the angle of the joint part, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to similarly know the error of the arm length of the arm, and the robot arm Calibration to an absolute accuracy of 1 can be performed very accurately.
(G) 発明の効果
以上説明したように本発明によれば、ロボツト
アームの各関節部の関節原点を容易に知ることが
でき、ロボツトアームの絶対精度の較正を極めて
容易に行なうことができる。(G) Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, the joint origin of each joint of the robot arm can be easily known, and the absolute accuracy of the robot arm can be calibrated extremely easily.
図は本発明にかかるロボツトアーム座標決定法
を説明するための図である。
図において、１はロボツトアーム、２−１は変
位計、２−２は変位検出棒、３は変位量検出部、
４はロボツトアーム制御部、５は回転角検出部、
６は記憶部、７はロボツト座標決定部である。
The figure is a diagram for explaining the robot arm coordinate determination method according to the present invention. In the figure, 1 is a robot arm, 2-1 is a displacement meter, 2-2 is a displacement detection rod, 3 is a displacement detection unit,
4 is a robot arm control section, 5 is a rotation angle detection section,
6 is a storage section, and 7 is a robot coordinate determining section.
Claims (1)
作させるためのロボツト座標決定法であつて、 予め、複数個の関節部を有するロボツトアーム
の先端を一点に位置付けした状態で該ロボツトア
ームを複数個の姿勢を成すように位置付けし、各
姿勢形成時の該ロボツトアームの各関節部の回転
角度を該各関節部に設けた回転角度検出手段によ
り検出し、検出された各関節毎の複数の検出角か
ら初期の各回転角度検出手段の計測原点との原点
誤差を求め、各原点誤差に基いて該ロボツトアー
ムの各関節の前記計測原点を決定することを特徴
とするロボツトアーム座標決定法。 ２ 前記ロボツトアームの先端を位置付けする１
点にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位を検出可能な変位計
を設け、該変位計が検出するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の
変位が常に零となるよう複数個の姿勢を決定する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロ
ボツトアームの座標決定法。[Scope of Claims] 1. A robot coordinate determination method for accurately operating a robot arm based on command values, which method involves positioning the tip of a robot arm having a plurality of joints at one point in advance. The robot arm is positioned so as to form a plurality of postures, and the rotation angle of each joint of the robot arm when forming each posture is detected by a rotation angle detection means provided in each joint. The robot arm is characterized in that the origin error with respect to the measurement origin of each initial rotation angle detection means is determined from a plurality of detected angles at each rotation angle, and the measurement origin of each joint of the robot arm is determined based on each origin error. Coordinate determination method. 2 Positioning the tip of the robot arm 1
A displacement meter capable of detecting displacement in the X, Y, and Z axis directions is installed at a point, and multiple postures are determined so that the displacement in the X, Y, and Z axis directions detected by the displacement meter is always zero. A method for determining coordinates of a robot arm according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377882A JPS58160086A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Robot arm coordinate determination method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377882A JPS58160086A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Robot arm coordinate determination method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160086A JPS58160086A (en) | 1983-09-22 |
| JPH0411339B2 true JPH0411339B2 (en) | 1992-02-28 |
Family
ID=12673208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4377882A Granted JPS58160086A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Robot arm coordinate determination method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160086A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2640339B2 (en) * | 1984-12-03 | 1997-08-13 | 株式会社不二越 | Automatic correction method for robot constants |
| JPS6234790A (en) * | 1985-08-05 | 1987-02-14 | 本田技研工業株式会社 | Method of indexing origin of robot teaching device |
| JPH02198783A (en) * | 1989-01-23 | 1990-08-07 | Fanuc Ltd | Correction method for positioning industrial robot |
| JP4718915B2 (en) * | 2005-06-29 | 2011-07-06 | 株式会社内藤商会 | Linear fixtures and ball game machines |
| WO2013161242A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | パナソニック株式会社 | Method for correcting mechanism error of articulated robot |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP4377882A patent/JPS58160086A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58160086A (en) | 1983-09-22 |
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