[go: up one dir, main page]

JPS6069706A - How to calibrate the robot coordinate system - Google Patents

How to calibrate the robot coordinate system

Info

Publication number
JPS6069706A
JPS6069706A JP17727383A JP17727383A JPS6069706A JP S6069706 A JPS6069706 A JP S6069706A JP 17727383 A JP17727383 A JP 17727383A JP 17727383 A JP17727383 A JP 17727383A JP S6069706 A JPS6069706 A JP S6069706A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
coordinate system
joint
tip
calibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17727383A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Araki
誠 荒木
Susumu Kawakami
進 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP17727383A priority Critical patent/JPS6069706A/en
Publication of JPS6069706A publication Critical patent/JPS6069706A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692Calibration of manipulator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (5)発明の技術分野 不発EiAは、複数の関節部?有するアーム形のロボッ
トに関し、特に制御時に直交座標系からロボットに固有
の関節座標系への座標変換処理金必要とするロボット・
システムにおいて、動作精度全改良するための四ポット
座標系の較正方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (5) Technical field of the invention Does misfired EiA involve multiple joints? With regard to arm-shaped robots, especially robots that require coordinate conversion processing from a Cartesian coordinate system to a robot-specific joint coordinate system during control.
The present invention relates to a method for calibrating a four-pot coordinate system to improve the overall operating accuracy of the system.

(B) 技術の背景 産業用ロボットは、浴接・塗装・組立作業など広い範囲
に用いられている。最近では、小型電子部品などの鞘密
組立にも使われてきており、その動作には筒い精度が要
求されている。ロボットにめられる精度としては、予め
教えた位置への再現精度と、ロボットに定義された絶対
直交座標系における位置決め精度とが挙けられる。再現
精度は、ロボット全マニュアル・コント四−ルで実際に
動かして、先端の所望の位置および姿勢を教示し、その
状態への位置決め全多数回試行したときの位置および姿
勢のバラツキに関する繰返し精度である。位置決め精度
に、ロボット先端の指令位置および姿勢と実際にロボッ
トが到達した位置および姿勢との差に関する絶対精度で
ある。
(B) Background of the technology Industrial robots are used in a wide range of applications, including bathing, painting, and assembly work. Recently, it has been used for the sheath-tight assembly of small electronic components, and its operation requires precision. Accuracy that can be achieved by a robot includes the accuracy of reproducing a previously taught position and the accuracy of positioning in an absolute orthogonal coordinate system defined for the robot. Reproducibility is the repeatability of the variation in position and orientation when the robot is actually moved under full manual control, the desired position and orientation of the tip is taught, and the positioning to that state is attempted a total number of times. be. Positioning accuracy refers to the absolute accuracy regarding the difference between the commanded position and orientation of the robot tip and the position and orientation actually reached by the robot.

教示・再生型のロボットでは、高い繰返し精度が要求さ
れるが、絶対精度はあlりめられていない。しかし、ロ
ボット言語でプログラミングした作業やロボットシミュ
レータで作成した作業全ロボットに実行させる場合、あ
るいは、TVカメラ等を用いた視覚認識装置にょジ検知
された物体の位置データに基づいてロボットにハンドリ
ングさせる場合などでは、高い繰返し精度と併せて高い
絶対精度が要求される。また、ロボットが高い絶対精度
を有していると、組立作業でロボット周辺に配置する部
品マガジン、各種装置および組立対象物などの位置全ロ
ボット?用いて計測できるようになるため、作業環境全
作る時に、構成安素全正確に配置したり、予めロボット
と構成要素間の位置関係を計測しておくといったわずら
れしい作業音しなくてもよいようになる。
Teach-and-play robots require high repeatability, but absolute accuracy is not a priority. However, when all robots perform tasks programmed in a robot language or created using a robot simulator, or when a robot handles objects based on position data of objects detected by a visual recognition device using a TV camera, etc. For example, high absolute precision is required in addition to high repeatability. In addition, if a robot has high absolute accuracy, the position of parts magazines, various devices, objects to be assembled, etc. placed around the robot during assembly work can be determined by the location of the entire robot. When creating the entire work environment, you can safely place all the components accurately and measure the positional relationship between the robot and the components in advance without making any troublesome work noises. Become good.

ところで、多関節型ロボットは仮数の回転及び屈曲運動
可能な関節ユニット全リンク状に連結した構成音とるが
、このロボット全絶対直交座標系上で制御する場合、先
端の位置・姿勢から所望の関節角度へ変換する演算を行
なう。この変換式には、各アームの長さ及び各関節原点
からの関節の回転角度がバラメータとして含lれている
。ここで、ロボット製作時における構成部品の加工誤差
のために、アームの長さは設計値に対して偏差を持って
いる。また、ロボット組立時に各関節の取付は誤差が生
ずる。そのため、設計時の関節原点、アーム長さ?用い
てロボット全1llIIJ御しても指令値通りの動作が
実現できない。
By the way, an articulated robot has joint units that can rotate and bend the mantissa, all connected in the form of links, but when controlling this robot on an absolute orthogonal coordinate system, the desired joint can be determined from the position and orientation of the tip. Perform calculation to convert to angle. This conversion formula includes the length of each arm and the rotation angle of each joint from the origin of each joint as parameters. Here, the length of the arm has a deviation from the design value due to machining errors in component parts during robot manufacture. Furthermore, when assembling the robot, errors occur in the attachment of each joint. Therefore, what is the joint origin and arm length during design? Even if all the robots are controlled using this command, the operation according to the command value cannot be realized.

上記したロボット言語、シミュレータ、及び視覚認識装
置などは、複雑なロボットの操作を容易にして作業教示
の負担全軽減したり、ロボットに尚い機能?持たせるた
めの有効な手段であるが、これらの機能を十分に生かす
には、ロボットに筒い絶対精度が必要である。絶対精度
全向上させる方法として、加工精度全土げることによっ
て、アーム全正確に製造したり、各関節の取付は時に正
確に調整するといったことも考えられるが、困難かつコ
スト高にならざる全得ない。
The above-mentioned robot languages, simulators, visual recognition devices, etc. make it easier to operate complex robots, reduce the burden of work instruction, and provide robots with additional functions. However, to make full use of these functions, the robot must have absolute precision. As a way to improve the absolute accuracy, it is possible to manufacture the arm completely accurately by increasing the machining accuracy, or to adjust the attachment of each joint accurately, but it is difficult and costly to do so. do not have.

本願発明省等は、特願昭57−43778 「ロボット
アーム座標決定法」において、ロボット先端金ある較正
点に位置付けし、その位置における複数組の姿勢情報か
゛ら関節原点全決定する方法全提某している。この方法
では、上記較正点の位置全測定する必要はない。しかし
、ロボット先端21点の較正点に位置付けするときに、
計測誤差が含葦れると、この未知誤差の影響が、例えば
数十倍に増幅されてし1うおそれがある。この原因とし
て、位置付けされた点の空間上の位置全補正計算で陽に
用いていないために、繰返し計算の途中で数値のつじつ
1全会わせて、真の較正点の位置が少し移動してし貰う
ことが挙けられる。もし、ロボットに定義した絶対直交
座標系の空間上における較正点の位置金、車前に測定し
、その1直全補正計杯で用いることができれば、計測誤
差の影響金少なくすることができる。
In Japanese Patent Application No. 57-43778 entitled "Robot Arm Coordinate Determination Method," the Ministry of the Invention and others proposed a method for positioning the tip of a robot at a certain calibration point and determining all joint origins from multiple sets of posture information at that position. ing. In this method, it is not necessary to measure the entire position of the calibration points. However, when positioning the robot tip at the 21 calibration points,
If a measurement error is included, the influence of this unknown error may be amplified, for example, several tens of times. The reason for this is that, because it is not explicitly used in the calculation of the complete correction of the position of the positioned point in space, the true position of the calibration point may shift slightly during the repeated calculations. One example is receiving something. If the position of the calibration point in the space of the absolute orthogonal coordinate system defined for the robot can be measured in front of the vehicle and used in a single-direction and full-correction gauge, the influence of measurement errors can be reduced.

(q 発明の目的と構成 本発明は上記の点t″解決ることを目的としており、多
関節形ロボットの絶対精度全劣化させているアーム長さ
の偏差と各関節の取付は誤差と?、測定された較正位置
における複数組の姿勢情報に基いて、ロボット組立完了
後にめ、高い絶対精度全得ることができるようにするこ
と全目的としている。そのため、本発明のロボット座標
系の較正方法は、複数個の関節部を有するアーム形ロボ
ットと、該ロボットの先端を直交座標系上で駆動させる
制御手段と、該ロボットの谷間節部に設けられる関節部
の回転角度音検出する回転角度検出手段と、その検出さ
れる回転角変音記憶する記憶手段と、該ロボット先端が
直交座標系上全移動したときにx% )’% z方向の
変位全検出する変位検出手段とをそなえたシステムにお
いて、該ロボット先端全位置付けする少なくとも1つの
較正位置?測定する過程と、上記較正位置に2いて該ロ
ボット先端を被数個の姿勢を成すよう位置付けし、その
各姿勢における各関節部の回転角度全検出し記憶する過
程と、上記記憶された複数組の関節部の回転角度と設計
時のアーム長さとに基き、該ロボットの各関節部の組立
て時の取付は誤差2よび製造時のアーム長さの偏差をめ
る過程と、上記各関節部の取付は誤差から得られる実際
の原点位置2よび上記アーム長さの偏差から得られるア
ームの実寸會該ロボットの上記制御手段に2ける座標変
換処理に反映し較正結果全評価する過程と金有すること
全特徴としている。以下図面全参照しつつ説明する。
(q Purpose and structure of the invention The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned point t. The overall objective is to be able to obtain high absolute accuracy after robot assembly is completed based on multiple sets of posture information at measured calibration positions.Therefore, the robot coordinate system calibration method of the present invention , an arm-shaped robot having a plurality of joints, a control means for driving the tip of the robot on an orthogonal coordinate system, and a rotation angle detection means for detecting rotation angle sounds of the joints provided at the valley joints of the robot. , a storage means for storing the detected rotational angle variation, and a displacement detecting means for detecting the total displacement in the , a step of measuring at least one calibration position in which the entire tip of the robot is positioned; and a step of measuring the entire rotation angle of each joint in each posture by positioning the tip of the robot at the calibration position. Based on the process of detection and storage, the rotation angles of the plurality of joints stored above, and the arm length at the time of design, the installation of each joint of the robot during assembly will be based on the error 2 and the arm length at the time of manufacture. The process of calculating the deviation of the robot and the installation of each joint are the actual origin position obtained from the error and the actual size of the arm obtained from the deviation of the arm length, and the coordinate conversion process performed by the control means of the robot. It is characterized by the process of evaluating all the calibration results and the process of evaluating the calibration results.The following description will be made with reference to all the drawings.

(至)発明の基本的な考え方 本発明の具体的な実施例を説明するに先立って、本発明
の基本的な考え方について述べる。
(To) Basic Idea of the Invention Before describing specific embodiments of the invention, the basic idea of the invention will be described.

任意の関節数、関節の組合せから構成されるロボットに
対して、組立完了後の真の原点位置からの関節部の回転
角度(以下、関節角と称す)とアーム長さのベクトル表
示?第(1)式のように表わす。
For a robot composed of an arbitrary number of joints and combinations of joints, is it possible to display vectors of the rotation angles of the joints (hereinafter referred to as joint angles) from the true origin position after assembly and the arm length? It is expressed as in equation (1).

以下において、()は転置ベクトルを表わす。In the following, () represents a transposed vector.

そして、ロボットベースに定義した直交座標系(以下、
絶対座標系と称す)におけるロボット先端に設けた計測
基準位置ベクトルk l’=(x、y、 z)T。
Then, a Cartesian coordinate system (hereinafter referred to as
A measurement reference position vector k l'=(x, y, z)T provided at the tip of the robot in the absolute coordinate system (referred to as the absolute coordinate system).

各関節部間の座標変換行列i A、 (A、は回転と平
行移wJ?表わす4×4行列)、ロボット先端に定義し
た直交座標系(昼下、便宜上、)1ンド座標系と称す)
における該計測基準位置ベクトル金旧=(Xh。
Coordinate transformation matrix i A between each joint (A is a 4×4 matrix representing rotation and translation wJ?), Cartesian coordinate system defined at the tip of the robot (during the daytime, for convenience, referred to as the 1-nd coordinate system)
The measurement reference position vector in = (Xh.

yh、zh)T とすると、周知のように次の第(2)
式の関係が成立つ。
yh, zh)T, as is well known, the following (2)
The relationship of the formula holds true.

ハンド座標系から絶対座標系までの座標変換行列ムTは
、該関節角ω。と該アーム長さ1LIo全要素として含
むから、第(2)式全第(3)式のように関数表示する
The coordinate transformation matrix T from the hand coordinate system to the absolute coordinate system is the joint angle ω. Since the arm length 1LIo is included as all elements, the entire equation (2) is expressed as a function as shown in equation (3).

IP ” X (6G 、 Lo 、I()・・・・・
・・・・・・:・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(3)ここで、@o、Loil′icは、既知で
ある設計時の関節角01アーム長さ現に対してそれぞれ
、偏差l@。
IP”X (6G, Lo, I()...
・・・・・・:・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(3) Here, @o and Loil'ic are deviations l@ from the known joint angle 01 arm length at the time of design, respectively.

iLが含まれているとする。それを第(4)式のように
表わす。
Suppose that iL is included. This is expressed as equation (4).

第(4)式全第(3)式の右辺に代入して、−次テー2
展開し、これ全左辺と近似すると第(5)式の関係が成
立つ。
Substituting the entire equation (4) into the right-hand side of equation (3), the -th equation 2
When expanded and approximated with the entire left-hand side, the relationship of equation (5) is established.

IF’ −×(e十l@j、 ([、I+l L、 l
H)キX (e、L、H)+iθ・Δ63+1L−i 
I、・・・・・・・・・(5)ここで、〜、ffLはそ
れぞれX(O,IL、 IH)全0及び四に関して偏微
分したヤコビアン行列である。
IF' −×(e ten l@j, ([, I+l L, l
H) Ki X (e, L, H) + iθ・Δ63+1L−i
I, . . . (5) where ~, ffL are Jacobian matrices partially differentiated with respect to all 0 and 4 of X(O, IL, IH), respectively.

ヤコビアン行列は、ロボットの構成に固有の行列であり
、その要素は既知の数式で表わせる。
The Jacobian matrix is a matrix specific to the configuration of the robot, and its elements can be expressed by known mathematical formulas.

いま、絶対座標系上で、既に位置のわかっている点があ
るとする。この位置全較正位置と称す。
Suppose there is a point whose position is already known on the absolute coordinate system. This position is called the total calibration position.

ロボット先端に設けた計測基準点をその較正位置へ移動
させ、その時の関節角全計測する。併せて移動時に制御
パラメータとした各アーム長さとノーンド座橡系におけ
る該計測基準点の位置を第(5)式へ代入すると、未知
偏差Δe、1lL2含む3つの方程式が得られる。未知
偏差の数だけ方程式を得るには、ロボット先端の姿勢全
変化させ、同じ較正位置へ該計測基準点を移動して位置
合せする。この動作を複数回繰返し、その時々の姿勢に
おける0を計測して、第(5)式へ代入する。以上によ
って得られた連立−次方程式を解いてΔ(iJ、*I、
請求める。
The measurement reference point provided at the tip of the robot is moved to its calibration position, and the entire joint angle at that time is measured. In addition, by substituting the length of each arm, which was used as a control parameter during movement, and the position of the measurement reference point in the non-dot seat system into equation (5), three equations including unknown deviations Δe and 11L2 are obtained. To obtain equations for the number of unknown deviations, the posture of the tip of the robot is completely changed, and the measurement reference point is moved to the same calibration position for alignment. This operation is repeated multiple times, and 0 in each posture is measured and substituted into equation (5). Solving the simultaneous-order equations obtained above, Δ(iJ, *I,
I can claim it.

第(5)式の一次テーラ展開近似で生ずる誤差は、1つ
前の過程でめたΔeknΔしkk元のek+ lLkへ
加え、再びj19+c+1r j I[セ1上京めると
いう過程金繰返すことで吸収する。
The error that occurs in the linear Taylor expansion approximation of equation (5) can be absorbed by repeating the process of adding ΔeknΔ obtained in the previous process to the kk original ek+lLk, and then repeating the process of adding j19+c+1r j I[Se1 to Tokyo. do.

Qj+r+−1= ak+jekr lLk+x = 
(Lrk+l [、、=”・−−−−−・・(71また
、この繰返し計算は、ある過程でめたΔOk、Δしkが
予め設定した収束判定条件ケ満足した時に停止し、それ
葦での過程で得られたΔok、ΔlLkの総和上京める
Δe + i [Lとする。
Qj+r+-1=ak+jekr lLk+x=
(Lrk+l [,,=”・−−−−−・・71 Also, this iterative calculation stops when ΔOk and Δshik obtained in a certain process satisfy the preset convergence criteria, and then Let the sum of Δok and ΔlLk obtained in the process be Δe + i [L.

Δ0=ΣΔ−1Δ旧=ΣΔ−2・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(8)(2))発明の実施
例 まず最初に、本発明に係るロボット及び較正システム全
体の概要全説明する。
Δ0=ΣΔ−1Δold=ΣΔ−2・・・・・・・・・・・・
. . . (8) (2)) Embodiments of the Invention First, an overview of the entire robot and calibration system according to the present invention will be fully explained.

第1図は本発明が適用される6自由度全有する多関節形
ロボットの例、第2図は第1図図示ロボットの自由度の
構成説明図を示す。図中、1は基準板、2および3は円
錐孔、4ないし6は回転関節、7fxいし9は屈曲関節
を表わす。
FIG. 1 shows an example of an articulated robot having all six degrees of freedom to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows an explanatory diagram of the configuration of the degrees of freedom of the robot shown in FIG. In the figure, 1 is a reference plate, 2 and 3 are conical holes, 4 to 6 are rotational joints, and 7fx to 9 are flexion joints.

6自由度を有するロボットは、直交座標空間において、
ロボット先端の位置の3自由度と、姿勢(方向)の3自
由度金制仙jできるため、自在な動き全実現できる利点
がある。すなわち、第1図図示のようなロボットは、第
2図図示回転関節4〜6および屈曲1力節7〜9全回転
・屈曲させることにより、ロボット先端の位置?!−固
定した状態で、いろいろな姿勢をとることができる。以
下の説明では、第1図図示のようなロボット=i前提に
説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけで
はなく、直交座標空間で、ロボット先端の位置の3自由
度と姿勢の1自由度以上k fil]御可能な、4自由
度以上?有するロボットであれは、本発明全同様に適用
できる。
A robot with 6 degrees of freedom is in Cartesian coordinate space,
The robot has the advantage of being able to achieve full freedom of movement because it has three degrees of freedom in the position of the tip of the robot and three degrees of freedom in its posture (orientation). That is, the robot as shown in FIG. 1 can change the position of the tip of the robot by fully rotating and bending the rotary joints 4 to 6 and the bending joints 7 to 9 shown in FIG. 2. ! -Able to take various postures in a fixed position. The following explanation will be made on the assumption that the robot = i as shown in Figure 1, but the present invention is not necessarily limited to this. 1 or more degrees of freedom k fil] controllable, 4 or more degrees of freedom? The present invention can be similarly applied to any robot having the following functions.

ロボット先端には、後述する変位検出器と、位置合せ全
容易にする基準板1が取付けられている。
A displacement detector, which will be described later, and a reference plate 1 that facilitates positioning are attached to the tip of the robot.

この基準板1の中心は、第6関節である回転関節6の回
転中心軸上にあり、この位置に円錐孔2が形成される。
The center of this reference plate 1 is on the rotation center axis of the rotational joint 6, which is the sixth joint, and the conical hole 2 is formed at this position.

筐た、この中心から所定の距離りだけ離れた位置には、
円錐孔3が形成される。
At a predetermined distance from the center of the enclosure,
A conical hole 3 is formed.

第3図は変位検出器の例、第4図は第3図図示変位検出
器への歪ゲージの貼付説明図を示す。図中、11は板バ
ネ組体、12は球状接触子であって、位置合せ時に円錐
孔2’E7’(は円錐孔3の面に接着されるもの、13
は十字バネ、14および15は平行板バネ、16は歪ゲ
ージ?表わす。
FIG. 3 shows an example of a displacement detector, and FIG. 4 shows an explanatory diagram of attaching a strain gauge to the displacement detector shown in FIG. 3. In the figure, 11 is a leaf spring assembly, 12 is a spherical contact, and 13 is a conical hole 2'E7' that is glued to the surface of the conical hole 3 during alignment.
is a cross spring, 14 and 15 are parallel leaf springs, and 16 is a strain gauge? represent.

ロボット先端のxXy1z方向の変位全検出可能とする
変位検出器は、例えば第3図図示のような仮バネ組体1
1から構成される。この板バネ組体・11は、平面部2
x方向に垂直に配置しX方向に変位可能な1対の対面す
るX方向変位検出用平行板バネ14と、平面部全X方向
に垂直に配置しX方向に変位可能な1対の対面するX方
向変位検出用平行板バネ15と、平面部?2方向に垂直
に配置し2方向に変位可能な2方向度位検出用十字バネ
13と全そなえている。十字バネ13の中央部には、上
記板バネよりも十分に剛性度の高い支持棒を介して、球
状接触子12が固定される。
A displacement detector capable of detecting the entire displacement of the robot tip in the
Consists of 1. This plate spring assembly 11 has a flat part 2
A pair of facing parallel plate springs 14 for detecting displacement in the X direction arranged perpendicularly to the x direction and displaceable in the The parallel plate spring 15 for detecting displacement in the X direction and the flat part? It is fully equipped with a cross spring 13 for detecting the degree in two directions, which is arranged perpendicularly in two directions and can be displaced in two directions. The spherical contact 12 is fixed to the center of the cross spring 13 via a support rod having a sufficiently higher rigidity than the leaf spring.

各板バネには、例えば第4図のように、歪ゲージ16が
貼付される。歪グー・ジ16によって、各板バネごとに
ブリッジ回路全構成することによジ、球状接触子12の
x、 y、、 z方向変位に対応した出力電圧が得られ
るようになっている。この板)くネ+i[1体11;l
:、XYZメカニカルステージに取付けられ、球状接触
子12がx1y1z方向へ移動できるようにされる。
A strain gauge 16 is attached to each leaf spring, as shown in FIG. 4, for example. By constructing a complete bridge circuit for each leaf spring using the strain gauge 16, an output voltage corresponding to the displacement of the spherical contactor 12 in the x, y, . . . z directions can be obtained. This board) Kune + i [1 body 11; l
: is attached to an XYZ mechanical stage so that the spherical contact 12 can move in the x1y1z direction.

第5図は本発明の実施例に用いられるロボット制御装置
および較正装置のブロック図、第6図はロボット制御プ
ログラムの機能ブロック図、第7図は較正装置制御プロ
グラムの機能ブロック図?示す。第5図中、符号1は第
1図に対応し、11.12は第3図に対応する。20に
ロボット、21は変位検出器、22はXYZメカニカル
ステージを宍わす。
FIG. 5 is a block diagram of the robot control device and calibration device used in the embodiment of the present invention, FIG. 6 is a functional block diagram of the robot control program, and FIG. 7 is a functional block diagram of the calibration device control program. show. In FIG. 5, the reference numeral 1 corresponds to FIG. 1, and 11.12 corresponds to FIG. 3. 20 is a robot, 21 is a displacement detector, and 22 is an XYZ mechanical stage.

主操作盤30は、オペレータがロボット20に動作指令
を与えるための装置であり、キーボードやディスプレイ
から構成される操作パネルが使われる。教示操作ボック
ス38はロボット20全マニユアルコントロールするた
めの装置である。外部記憶装部39は、オペレータが教
示したロボツトの一連の動作データを格納する装置で、
記録媒体として磁気テープ、フロッピィディスク、ノ・
−ドディスク等が一般に使われる。
The main operation panel 30 is a device for an operator to give operation commands to the robot 20, and uses an operation panel consisting of a keyboard and a display. The teaching operation box 38 is a device for manually controlling the entire robot 20. The external storage unit 39 is a device that stores a series of robot operation data taught by the operator.
Magnetic tape, floppy disk, etc. are used as recording media.
− hard disks, etc. are generally used.

中央処理装置31は、インタフェースバス35會介して
ロボット制御プログラム格納装置33内のロボット制御
プログラム全処理する装置で、主操作盤30や教示操作
ボックス38を通じて指示されたオペレータからの命令
全ロボット20に実行させるために、サーボ制御回路3
6へロボット各関節部の目標位置信号や角速度信号、そ
の他所安の信号?送出する。数値演算処理装置32は中
央処理装&31に補助し、浮動小数点数の加減乗除、三
角関数、逆三角関数演算全行なう。サーボ制御回路36
は中央処理装置31の指令を受けて、その通りにロボッ
ト20葡駆−動させる装置で、ロボット20に内蔵され
ているモータを駆動する際に必要な電流・吏゛圧全制御
する関数発生回路やロボット20の動きにつれて生ずる
外乱によるモータの追従遅れ?フィードバック補正する
閉ループ制御回路などから構成される。ロボット20か
所定の位置・姿勢に位置決めされた時、オペレータは主
操作盤30もしくは教示操作ボックス38からこの位置
全記憶′jる命令葡与える。この時、ロボットの関節角
が回転角度検出回路37から読み込まれ、制御演昇に用
いられるデータ形式に変換された後、数示データ記憶装
置34へ記憶される。
The central processing unit 31 is a device that processes all robot control programs in the robot control program storage device 33 via an interface bus 35, and processes commands from an operator through the main operation panel 30 or teaching operation box 38 to all robots 20. In order to execute, the servo control circuit 3
Go to 6. Target position signals, angular velocity signals, and other safety signals for each joint of the robot? Send. The numerical arithmetic processing unit 32 assists the central processing unit &31 and performs all operations such as addition, subtraction, multiplication, and division of floating point numbers, trigonometric functions, and inverse trigonometric function operations. Servo control circuit 36
is a device that receives commands from the central processing unit 31 and drives the robot 20 accordingly, and is a function generating circuit that fully controls the current and pressure necessary to drive the motor built into the robot 20. Or is there a delay in motor tracking due to disturbances that occur as the robot 20 moves? It consists of a closed-loop control circuit that performs feedback correction. When the robot 20 is positioned at a predetermined position and posture, the operator issues a command from the main operation panel 30 or the teaching operation box 38 to memorize the entire position. At this time, the joint angles of the robot are read from the rotation angle detection circuit 37, converted into a data format used for control performance, and then stored in the numerical data storage device 34.

XYZメカニカルステージ22のjWIJ H装置、す
なわち較正装置も、上り己ロボット制御装置と同様な構
成となっている。変位検出器21先端の球状接触子12
の変位は、変位検出回路41により電圧に変換され、笈
位衣示回路40により表示される。サーボ制御回路42
、外部記憶装置44、主操作盤45、中央処理装置46
、数値演算処理装置47、教示データ記憶装置49は、
それぞれ上記ロボット制御装置のものと同様な働き會す
る。
The jWIJH device of the XYZ mechanical stage 22, that is, the calibration device, also has the same configuration as the upstream robot control device. Spherical contact 12 at the tip of displacement detector 21
The displacement is converted into voltage by the displacement detection circuit 41 and displayed by the koji position display circuit 40. Servo control circuit 42
, external storage device 44, main operation panel 45, central processing unit 46
, the numerical arithmetic processing device 47, and the teaching data storage device 49,
Each works similarly to that of the robot controller described above.

位置検出回路43は、XYZメカニカルステージ22に
おける位置を検出するものでおり、較正装置制御プログ
ラム格納装置48は、第7図図示較正装置制御プログラ
ム全記憶する装置である。
The position detection circuit 43 detects the position on the XYZ mechanical stage 22, and the calibration device control program storage device 48 is a device that stores the entire calibration device control program shown in FIG.

ロボット制@jプログラムには、第6図図示の如く、絶
対座標系制御部51と較正データ送受部52とが含まれ
る。絶対座標系制御部51は、回転角度?検出する処理
全行う回転角度検出部53と、関節座標系?絶対座標系
へ変換する変換部54と、ロボット先端の目標位置・姿
勢全計算する目標位置・姿勢計算部55と、サーボ制御
回路36へ目標向夏全送出する目標角度送信部56と、
移動軌跡會葡間する軌跡補間部57と絶対座標系全関節
座標系へ変換する変換部58と、サーボ制御回路36へ
角速度全指示する角速度送信部59とを有している。
The robot system@j program includes an absolute coordinate system control section 51 and a calibration data transmission/reception section 52, as shown in FIG. The absolute coordinate system control unit 51 controls the rotation angle? Rotation angle detection unit 53 that performs all detection processing and joint coordinate system? A conversion unit 54 converts to an absolute coordinate system, a target position/attitude calculation unit 55 that calculates the entire target position and orientation of the robot tip, and a target angle transmission unit 56 that sends the entire target position to the servo control circuit 36.
It has a trajectory interpolation section 57 for interpolating the movement trajectory, a conversion section 58 for converting an absolute coordinate system to an all-joint coordinate system, and an angular velocity transmission section 59 for instructing the servo control circuit 36 to complete the angular velocity.

較正データ送受部52は、較正装置へ教示データ全速る
教示データ送信部60と、較正装置から較正情報である
偏差?受信する偏差受信部61と?有している。
The calibration data transmitting/receiving section 52 connects to a teaching data transmitting section 60 that transmits all teaching data to the calibration device, and a deviation? What is the deviation receiving section 61 that receives? have.

較正装置制御プログラムは、主としてXYZメカニカル
ステージ制御部65と、ロボット座標系較正部66とか
らなる。XYZメカニカルステージ制御部65は、位置
検出回路43による位置検出部67と、目標位置を計算
する目標位置計算部68と、目標位置?サーボ制御回路
42へ送出する目標位置送信部69と、移動軌跡を補間
する軌跡補間部70と、サーボ制御回路42へ速度全指
示する速反送信部71と金有している。
The calibration device control program mainly includes an XYZ mechanical stage control section 65 and a robot coordinate system calibration section 66. The XYZ mechanical stage control unit 65 includes a position detection unit 67 using the position detection circuit 43, a target position calculation unit 68 that calculates the target position, and a target position? It includes a target position transmitter 69 that sends data to the servo control circuit 42, a trajectory interpolator 70 that interpolates the movement trajectory, and a fast reaction transmitter 71 that provides full speed instructions to the servo control circuit 42.

ロボット座標系較正部66に、較正位置を計算する較正
位置計算部72と、ロボット制御装置から教示データ全
受信するロボット教示データ受信部73と、偏差に関す
る連立−次方程式全生成する連立−次方程式生属部74
と、該連立−次方程式の解上京める偏差計算部75と請
求めた偏差全ロボット制御装置へ送る偏差送信部76と
金有している。
The robot coordinate system calibration unit 66 includes a calibration position calculation unit 72 that calculates a calibration position, a robot teaching data receiving unit 73 that receives all teaching data from the robot control device, and a simultaneous-order equation that generates all simultaneous-order equations related to deviation. native part 74
It also has a deviation calculation unit 75 that calculates the solution to the simultaneous equations, and a deviation transmission unit 76 that sends the calculated deviation to the entire robot control device.

例えば上記装置構成において、本発明に係るロボット座
標系の較正が、以下に説明するように行われる。
For example, in the above device configuration, the robot coordinate system according to the present invention is calibrated as described below.

第8図は設計時のロボットの原点状態および組立後の誤
差全説明するための図、第9図計よび第10図は較正位
置の計測奮説明するための図、第11図は基準板の変位
検出についての説明図、第12図は偏差上京める7hめ
の連立−次方程式の説明図、第13図は偏差全求める処
理についての70−チャートを示す。
Figure 8 is a diagram to explain the origin state of the robot at the time of design and all errors after assembly, Figures 9 and 10 are diagrams to explain the measurement of the calibration position, and Figure 11 is a diagram of the reference plate. An explanatory diagram of displacement detection, FIG. 12 is an explanatory diagram of the 7th hour of simultaneous equations for calculating the deviation, and FIG. 13 is a 70-chart of the process for calculating the total deviation.

設計時に設定したロボットの原点状態は、例えは第8図
fa)図示の如くになっている。しかし、アームの加工
誤差や関節の取付は誤差等のために、実際には、第8図
(b) K示すようになってしlう。
The origin state of the robot set at the time of design is as shown in FIG. 8 fa), for example. However, due to errors in the machining of the arm and errors in the attachment of the joints, it actually ends up as shown in FIG. 8(b)K.

ここで、回転関節4.5.6にも、図からは明らかでな
いが、取付は誤差Δθ1.Δθ4.Δθ6がある。一般
うため、ロボット全絶対座標系上で制御する場合、所望
の位置及び姿勢と実際に到達する位置及び姿勢とに違っ
たものになる。ここでは、第8図(b)に示した6つの
関節部の取付は誤差Δ0=(lθI+’θ2゜Δθ9.
Δθ4.Δθ0.Δθ6ン と4つのアーム長さの偏差
、1L=(ΔL1.ΔL、 、 iL、 、ル4)T上
水める。なお、本発明でに、l19又はΔILだけをめ
ることもできるし、必要があれは該計測基準位置の偏差
Δ[=(i xh。
Here, although it is not clear from the figure, the rotational joints 4.5.6 also have an error of Δθ1. Δθ4. There is Δθ6. Generally speaking, when a robot is controlled on a total absolute coordinate system, the desired position and orientation will be different from the actually reached position and orientation. Here, the error Δ0=(lθI+'θ2°Δθ9.
Δθ4. Δθ0. Δθ6 and the deviation of the four arm lengths, 1L = (ΔL1.ΔL, , iL, , Le4)T. In addition, in the present invention, it is also possible to measure only l19 or ΔIL, or if necessary, the deviation Δ[=(i xh) of the measurement reference position.

Δyh、1zh)上京めることも可能でるる。ΔIHを
めるには、第(5)式に×(0,ん、II()′ft1
Hに関して偏微分したヤコビアン行列°JHと、II(
との積の項を加えるようにすればよい。
Δyh, 1zh) It is also possible to move to Tokyo. To calculate ΔIH, use equation (5) × (0, n, II()′ft1
Jacobian matrix °JH partially differentiated with respect to H and II (
All you have to do is add the product term.

最初に、ロボット先端全位置合せするべき較正位置の計
測方法について述べる。1ず、XYzメカニカルステー
ジ22を制御装置により駆動し、変位検出器21上の球
状接触子12全、ロボット先端の基準板1に形成された
円錐孔2及び円錐孔3と位置合ぜが可能でおplかつ、
ロボット先端の姿勢全いろいろと変えることのできる位
置へ位置決めする。第9図に2いて、この位置が点LP
(0)で懺わされている。そして、便宜上、この位ti
絶対座標系のX軸上にある点とする。絶対座標系はロボ
ットベースの設置状態に依存して定義される座標系でお
ジ、作業環境に応じて自由に設定できる。第1O図のよ
うに回転関節4の関節原点O8が、設定したX軸上にな
い場合、図中のオフセット角φ全回転関節40回転角反
検出時に加えることで対処する。次に、先に位置決めし
た球状接触子12の位置へ、ロボット全制御装置により
駆動し、先端の基準板lの円錐孔2内に接触子全挿入さ
せる。
First, a method for measuring the calibration position at which the entire robot tip should be aligned will be described. First, the XYz mechanical stage 22 is driven by the control device, and the entire spherical contact 12 on the displacement detector 21 can be aligned with the conical holes 2 and 3 formed in the reference plate 1 at the tip of the robot. Please pls and
Position the tip of the robot in a position where the posture can be changed in various ways. 2 in Figure 9, this position is point LP
It is indicated by (0). And, for convenience, I
A point on the X-axis of the absolute coordinate system. The absolute coordinate system is a coordinate system defined depending on the installation state of the robot base, and can be freely set according to the work environment. If the joint origin O8 of the rotary joint 4 is not on the set X-axis as shown in FIG. 1O, this can be dealt with by adding an offset angle φ in the figure when detecting the rotation angle of the full rotation joint 40. Next, the robot is driven to the previously positioned position of the spherical contact 12 by the entire robot controller, and the contact is fully inserted into the conical hole 2 of the reference plate l at the tip.

第11図は円錐孔3に球状接触子12が挿入されている
状uf示しているが、円錐孔2の場合も同様で必る。球
状接す子12の位置が円錐孔2内に挿入される11Jと
ずれていると板バネ組体11は歪む。オペレータは、変
位検出回路41の出力全観察しながら、出力が零になる
ように、すなわち、板バネ組体110X、Y、Z各変位
方向の歪ゲージの出力が苓になるようにロボット全駆動
し、零になった状態に位置決めする。球状接触子12の
位置は、XYZメカニカルステージ22の座標1直とし
て、位置検出回′#!r43よpd[測し、記憶してお
く。その値を1r(o)とする。
Although FIG. 11 shows the spherical contact 12 inserted into the conical hole 3, the same applies to the conical hole 2. If the position of the spherical contact member 12 is out of alignment with the position of the spherical contact member 11J inserted into the conical hole 2, the leaf spring assembly 11 will be distorted. While observing all the outputs of the displacement detection circuit 41, the operator drives the robot so that the output becomes zero, that is, the outputs of the strain gauges in each of the displacement directions of the leaf spring assembly 110X, Y, and Z become zero. and position it at zero. The position of the spherical contactor 12 is determined by position detection times '#!' with the coordinates of the XYZ mechanical stage 22 being one axis. r43yo pd [Measure and memorize. Let the value be 1r(o).

その次に、ロボット全#かさないようにして、球状接触
子12全円錐孔2がら抜いた後、第9図に示すように、
角度αだけ回転関節4金回転させる。この位置〃)、第
9図において点ピωで衣ゎされている。この位置へ、X
YZメカニカルステージ22葡駆動駆動ロボット先端の
円錐孔2内に球状接触子12奮挿入させる。オペレータ
は変位検出回路41の出方全観察しながら、出方が零に
なるようにXYZメカニカルステージ22 ’t−駆T
hし、零になった時の座標値七位飯検出卸路43よりR
「測し、記憶する。その値を1r0)とする。同様にし
て、第9図の一点ヘロボッIf位置決めし、球状接触子
12全位置合セ゛して、XYZメカニカルステージ22
の座標1111を得る。その1直會IPとする。
Next, after removing the spherical contact 12 from the entire conical hole 2 while being careful not to disturb the entire robot, as shown in FIG.
Rotate the rotary joint by angle α. This position 〃) is marked by the point ω in Fig. 9. To this position, X
The spherical contact 12 is inserted into the conical hole 2 at the tip of the YZ mechanical stage 22 and the driving robot. While observing the entire direction of the displacement detection circuit 41, the operator adjusts the XYZ mechanical stage 22 't-drive T so that the direction of the displacement becomes zero.
h, and the coordinate value when it becomes zero
Measure and store the value. Set the value as 1r0). In the same way, position the robot at one point in FIG.
Obtain the coordinates 1111 of . This will be the 1st meeting IP.

−はX軸上にあるから 1)=(x(0)、y(o)、2(0))y(0)=0 となり、較正位置II’″2のX成分とX成分の値?求
めることができる。2成分の値z”’r;c、予め球状
接触子12の中心までの高さを計測しておく。本発明で
に、z(0)が未知の場合でも、偏差Δ0.請求めるこ
とができるが、後述する軟正劇昇に必要な関節角データ
?増やす必要がある。
- is on the X axis, so 1) = (x (0), y (o), 2 (0)) y (0) = 0, and the values of the X component and the X component at calibration position II'''2? The two-component value z''r;c and the height to the center of the spherical contact 12 are measured in advance. In the present invention, even when z(0) is unknown, the deviation Δ0. I can request the joint angle data required for the soft stage movement described later. need to be increased.

次に、先にめた較正位@ 1p(11)に2いて、較正
計算に必要な関節角?計測する方法について述べる。戟
止計典にはデータとして、アーム長さシとハンド跪標系
における計測基準位置Biも必要であるが、IIは初期
値として設計値を用い、旧は予め計測しておく。
Next, what is the joint angle required for the calibration calculation at the previously determined calibration position @ 1p (11)? The method of measurement will be described. The arm length C and the measurement reference position Bi in the hand kneeling system are also required as data for the stopping schedule, but II uses the design value as the initial value, and in the old case it was measured in advance.

XYZメカニカルステージ22を制御装置により駆動し
、球状接触子12全先に記憶した1r(O)へ位置決め
する。この位置へロボット全制御装置により駆動し、先
端の基準板lの円錐孔3内に接触子全挿入させる。板バ
ネ組体11が歪んでいろ場合、変位検出回路41の出力
全観察しながら、出力が零になるようにロボット全駆動
し、零になった時のロボットの関節角を回転角度検出回
路37により検出し、教示データ記憶装置3.4へ記憶
する。
The XYZ mechanical stage 22 is driven by the control device, and the entire spherical contact 12 is positioned at the previously stored position 1r(O). The robot is driven to this position by the total control device, and the contact is fully inserted into the conical hole 3 of the reference plate 1 at the tip. If the leaf spring assembly 11 is distorted, while observing all outputs of the displacement detection circuit 41, drive the robot fully so that the output becomes zero, and detect the joint angle of the robot when the output becomes zero by using the rotation angle detection circuit 37. is detected and stored in the teaching data storage device 3.4.

その値上0(1)とする。Its value is set to 0 (1).

次にロボット先端の姿勢だけ変える命令上寿え、ロボッ
ト全駆動させる。関節原点及びアーム長さに実際の値と
偏差があると、姿勢だけ変える命令を与えても円錐孔3
の位置は変位し、板バネ組体11に歪む。そこで、前述
したように各板バネの変位が零になるようにロボットに
駆動し、零になった時のロボットの関節角上沓る。その
値上−とする。このような測定全ロボット先端の姿勢を
変えて、あと2回繰返し、合計4姿勢における関節角?
得る。
Next, the command is given to change only the posture of the tip of the robot, and the entire robot is driven. If there is a deviation from the actual value in the joint origin and arm length, even if a command to change only the posture is given, the conical hole 3
The position of is displaced and the leaf spring assembly 11 is distorted. Therefore, as described above, the robot is driven so that the displacement of each leaf spring becomes zero, and the joint angle of the robot when the displacement becomes zero is calculated. Above that value. Repeat this measurement two more times by changing the posture of the tip of all robots, and measure the joint angles in a total of 4 postures.
obtain.

上記第(5)式かられかるように、較正位置、r(o)
のxp Y r z成分が全て既知の場合、4組の関節
角データで12個の方程式が得られる。未知偏差はΔ0
=(lθ1.)θtr’θ8.ノθ4.Δθ5)pal
L=(ΔL1. 、iL、 。
As can be seen from equation (5) above, the calibration position, r(o)
If all the xp Y r z components of are known, 12 equations can be obtained with four sets of joint angle data. Unknown deviation is Δ0
=(lθ1.)θtr'θ8.ノθ4. Δθ5)pal
L=(ΔL1., iL, .

Δ”s l KL4 )の10個であるから、12個の
方程式から10個全還択して未知偏差をめればよい。
Since there are 10 equations of Δ”s l KL4 ), it is only necessary to calculate the unknown deviation by performing all 10 regressions from the 12 equations.

1lH=(ax、、jy、、)z、)1でめる場合、1
3個の方程式が必要でおるから、5組の関節角データが
必要である。また、2成分が未知の場合、第(5)式の
方程式で2成分の項は使えないので、ie、iIl、請
求める場合は5組、70 * ’ L r ’ [全米
める場合は7組の関節角データが心安である。
1lH=(ax,,jy,,)z,) If it is calculated by 1, then 1
Since three equations are required, five sets of joint angle data are required. Also, if the two components are unknown, the two-component term cannot be used in the equation (5), so ie, iIl, 5 sets if required, 70 * ' L r ' [7 if US The joint angle data of the set is reliable.

以上で計測したV(o) 、 @(”) 、 (jo 
@(S) 、 63°全第(5)式に代入すると以下の
ようになる。
V(o), @(”), (jo
@(S), 63° When substituted into equation (5), it becomes as follows.

ここで、’eid3×6行列、KLは3×4行列である
Here, 'eid is a 3x6 matrix and KL is a 3x4 matrix.

この12個の式から10個を選び1Mx=+nという形
の連立−次方程式全生成する。この連立−次方程式は、
第12図に図示したような形となる。Mは10×10の
正則行列、1は10次元定数ベクトル、Xは10次元解
ベクトルである。
Select 10 equations from these 12 equations and generate all simultaneous -order equations of the form 1Mx=+n. This simultaneous-order equation is
The shape will be as shown in FIG. M is a 10×10 regular matrix, 1 is a 10-dimensional constant vector, and X is a 10-dimensional solution vector.

この連立−次方程式全いわゆるクラウド法や掃出し法な
ど、周知のアルゴリズムによp解く。しかし、第(9)
式に一次テーラ展開で近似した式であり、1回の演算で
は通常望ましい偏差、、r19.j[L上京めることが
できない。そこで、第13図の70−チャートに示す演
算金繰返す。すなわち、第13図に示されるように、連
立−次方程式の繰返し計算は、k時点でめたΔOk、Δ
tLIkのノルムl jOkl+1ΔLk+が、設定し
た微少値εより小さくなった時に停止し、それ1でに得
られた。iek、ΔILkの総和全、求めるΔe、iL
とする。
All of these simultaneous-order equations are solved using well-known algorithms such as the so-called cloud method and sweep method. However, the 9th
This is an equation approximated by a first-order Taylor expansion, and the deviation that is usually desirable in one operation is r19. j [L cannot go to Tokyo. Therefore, the operation amount shown in the 70-chart of FIG. 13 is repeated. In other words, as shown in FIG.
It stopped when the norm l jOkl+1ΔLk+ of tLIk became smaller than the set minimal value ε, and at that point 1 was obtained. iek, total sum of ΔILk, Δe, iL to seek
shall be.

Δθ、、=ΣΔθlj (t=1〜6)j=1 iL、=Σ1LIj(l=1〜4) j=1 求めた関節原点の偏差i6jは、制御プログラム格納装
置に設定し、関節角全検出した時やサーボ制御回路へ目
標とする関節角を送出する時に加減算するようにする。
Δθ,, = ΣΔθlj (t = 1 to 6) j = 1 iL, = Σ1LIj (l = 1 to 4) j = 1 The determined deviation i6j of the joint origin is set in the control program storage device, and all joint angles are detected. Addition and subtraction are performed when the target joint angle is sent to the servo control circuit.

アーム長さの偏差Δシは、設計値IL、に加え、制御プ
ログラム格納装置にアーム長さを再設定する。
In addition to the design value IL, the arm length deviation Δ is reset to the arm length in the control program storage device.

最後に、本発明により較正されたロボットに評価する方
法について述べる。ロボット先端1XYZメカニカルス
テージ22の駆動範囲内で、絶対座標系上の移動を繰返
す。その時々に位置決めされた位置を、すでに述べた方
法で、円錐孔3と球状接触子12との位置合せ全行なう
。指令した口ポット先端の移動距離と、XYZメカニカ
ルステージ22で計測した実際の移動距離と全比較する
ことで、望み得る精度に較正されたか否かがわかる。ま
た、別の方法として、円錐孔3と球状接触子12と金位
置合せしておき、その状態から姿勢だけ変化させる指令
?与える。そして、その時の歪ゲージの出力全観察しな
からXYZメカニカルステージ?駆動し、歪が零になっ
た所で変位(位置ずれ)全計測することによって較正さ
れた精度全評価する。
Finally, a method for evaluating a robot calibrated according to the present invention will be described. The robot tip 1 moves repeatedly on the absolute coordinate system within the drive range of the XYZ mechanical stage 22. The conical hole 3 and the spherical contact 12 are then completely aligned using the method previously described. By completely comparing the commanded moving distance of the mouth pot tip with the actual moving distance measured by the XYZ mechanical stage 22, it can be determined whether or not the calibration has been performed to the desired accuracy. Also, as another method, the conical hole 3 and the spherical contact 12 are aligned, and then a command is issued to change only the posture from that state? give. And then, after observing all the output of the strain gauge at that time, what about the XYZ mechanical stage? The calibrated accuracy is fully evaluated by driving and measuring the displacement (positional deviation) at the point where the strain becomes zero.

本実施例では、ロボット先端の3次元位置計測にあたっ
て、円錐孔を設けた基準板全使用し、XYZメカニカル
ステージに球状接触子?そなえた板バネ組体を取付けた
装置を使用したが、本発明に用いられる装置はこれに限
られるわけではなく、ロボット先端の計測すべき位置を
3次元計測できる装置であれば、どのようなものでもよ
い。
In this example, to measure the three-dimensional position of the robot's tip, a reference plate with a conical hole is used, and a spherical contactor is mounted on an XYZ mechanical stage. Although a device with a flat spring assembly attached thereto was used, the device used in the present invention is not limited to this, and any device can be used as long as it can three-dimensionally measure the position to be measured at the tip of the robot. It can be anything.

な2、ロボットに実作業をさせる場合、通常、組立作采
ではハンド、溶接・塗装作業ではスプレーガンなどが使
用されるが、これらの用途に合った対象物作用体を、ロ
ボット先端に取付ける場合、作用体の制御基準位1jl
t’lkハンド座標系にて計測して2さ、Hとして設足
すればよい。
2. When a robot performs actual work, a hand is usually used for assembly work, and a spray gun is used for welding and painting work, but when an object-affecting body suitable for these purposes is attached to the tip of the robot. , the control reference position of the effector 1jl
It is sufficient to measure it in the t'lk hand coordinate system and set it as 2 and H.

(F)発明の詳細 な説明したように本発明によれは、比軟的簡単な操作で
、ロボット組立完了後に、関節の取付は誤差とアーム長
さの偏差と全求め、ロボット厘標系?較正し、高い絶対
精度?得ることができる。
(F) Detailed Description of the Invention As described above, the present invention allows relatively easy operation, and after robot assembly is completed, joint installation is performed to determine errors and arm length deviations, and the robot's reference system? Calibration and high absolute accuracy? Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明が適用される6自由度金有する多関節形
ロボットの例、第2図は第1図図示ロボットの自由度の
構成説明図、第3図は変位検出器の例、第4図は第3図
図示変位検出器への歪ゲージの貼付説明図、第5図は本
発明の実施例に用いられるロボット制御装置および較正
装置のブロック図、第6図はロボット制御プログラムの
機能ブロック図、第7図は戦正装置制御プログラムの機
能ブロック図、第8図は設計時のロボットの原点状態お
よび組立後の誤差盆胱明するための図、第9図および第
10図は較正位置の計測全説明するための図、第11図
は基準板の変位検出についての説明図、第12図は偏差
?求めるための連立−次方程式の説明図、第13図に偏
差全米める処理についてのフローチャート會示す。 図中、1は基準板、2および3は円錐孔、11は板バネ
組体、12は球状接触子、16は歪ゲージ、20はロボ
ット、21は変位検出器、22はXYZメカニカルステ
ージ全表わす。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 蒜 1) 寛 (外1名) ?C図 才、17m
Fig. 1 is an example of an articulated robot having six degrees of freedom to which the present invention is applied, Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the degrees of freedom of the robot shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an example of a displacement detector. Figure 4 is an explanatory diagram of attaching the strain gauge to the displacement detector shown in Figure 3, Figure 5 is a block diagram of the robot control device and calibration device used in the embodiment of the present invention, and Figure 6 is the function of the robot control program. Block diagram, Figure 7 is a functional block diagram of the combat equipment control program, Figure 8 is a diagram to clarify the origin state of the robot at the time of design and the error basin after assembly, Figures 9 and 10 are calibration diagrams. Figure 11 is an explanatory diagram for detecting the displacement of the reference plate, and Figure 12 is a diagram for explaining the entire measurement of position. FIG. 13 is an explanatory diagram of the simultaneous order equations to be calculated, and a flowchart for the process of calculating the deviation. In the figure, 1 is a reference plate, 2 and 3 are conical holes, 11 is a leaf spring assembly, 12 is a spherical contact, 16 is a strain gauge, 20 is a robot, 21 is a displacement detector, and 22 is an entire XYZ mechanical stage. . Patent Applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Hiru 1) Hiroshi (1 other person)? C illustration, 17m

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数個の関節部全有するアーム形ロボットと、該ロボッ
トの先端を直交座標系上で駆動させる制御手段と、該ロ
ボットの各関節部に設けられる関節部の回転角度を検出
する回転角度検出手段と、その検出される回転角朋?記
憶する記憶手段と、該ロボット先端が直交座標系上全移
動し゛たときにx、 y、 z方向の変位を検出する変
位検出手段とをそなえたシステムにおいて、該ロボット
先端全位置付けする少なくとも1つの較正位置全測定す
る過程と、上記較正位算において該ロボット先端?複数
個の姿勢を成すよう位置付けし、その各姿勢にj=′け
る谷胸節部の回転角度全検出し記憶する過程と、上記記
憶された複数組の関節部の回転角度と設計時のアーム長
さとに基き、該ロボットの谷間節部の組立て時の取付は
誤差および製造時のアーム長さの偏差會求める過程と、
上記各関節部の取付は誤差から得られる実際の原点位置
詮よび上記アーム長さの偏差から得られるアームの実寸
を該ロボットの上記制#手段における座標変換処理に反
映し較正結果全評価する過程と會有すること全特徴とす
るロボット座標系の較正方法。
An arm-shaped robot having all of a plurality of joints, a control means for driving the tip of the robot on an orthogonal coordinate system, and a rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the joint provided at each joint of the robot. , its detected rotation angle? In a system comprising a storage means for storing information, and a displacement detection means for detecting displacement in x, y, and z directions when the robot tip fully moves on a Cartesian coordinate system, at least one The process of measuring all the calibration positions and the tip of the robot in the above calibration position? The process of positioning to form a plurality of postures, detecting and storing all the rotation angles of the valley thoracic segment at j=' in each posture, and the rotation angles of the plurality of joints stored above and the arm at the time of design. Based on the length, the process of determining the error in the installation of the robot's valley joint during assembly and the deviation of the arm length during manufacturing;
The installation of each of the joints is a process in which the actual origin position obtained from the error and the actual size of the arm obtained from the arm length deviation are reflected in the coordinate conversion process in the control means of the robot, and the calibration results are fully evaluated. A method for calibrating a robot coordinate system that has all the characteristics of meeting with the robot.
JP17727383A 1983-09-26 1983-09-26 How to calibrate the robot coordinate system Pending JPS6069706A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17727383A JPS6069706A (en) 1983-09-26 1983-09-26 How to calibrate the robot coordinate system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17727383A JPS6069706A (en) 1983-09-26 1983-09-26 How to calibrate the robot coordinate system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6069706A true JPS6069706A (en) 1985-04-20

Family

ID=16028167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17727383A Pending JPS6069706A (en) 1983-09-26 1983-09-26 How to calibrate the robot coordinate system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6069706A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS642104A (en) * 1987-06-25 1989-01-06 Nkk Corp Method for correcting positioning error of robot
KR100416225B1 (en) * 2001-05-03 2004-01-31 광주과학기술원 A calibration device and the method for precision device
CN104044143A (en) * 2013-03-15 2014-09-17 株式会社安川电机 Robot system, calibration method, and method for producing to-be-processed material
CN109176531A (en) * 2018-10-26 2019-01-11 北京无线电测量研究所 A kind of tandem type robot kinematics calibration method and system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS642104A (en) * 1987-06-25 1989-01-06 Nkk Corp Method for correcting positioning error of robot
KR100416225B1 (en) * 2001-05-03 2004-01-31 광주과학기술원 A calibration device and the method for precision device
CN104044143A (en) * 2013-03-15 2014-09-17 株式会社安川电机 Robot system, calibration method, and method for producing to-be-processed material
CN109176531A (en) * 2018-10-26 2019-01-11 北京无线电测量研究所 A kind of tandem type robot kinematics calibration method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7904202B2 (en) Method and system to provide improved accuracies in multi-jointed robots through kinematic robot model parameters determination
CN108406771B (en) Robot self-calibration method
Lee et al. Industrial robot calibration method using denavit—Hatenberg parameters
CN110948522B (en) Industrial robot space pose measuring mechanism and measuring method based on stay wire rotation sensor
US9731419B2 (en) System and method for programming robots
CN113365785B (en) Method for calibrating tool of industrial robot, control system and industrial robot
JPH0820894B2 (en) Industrial robot operation control method
WO2006089887A2 (en) A system for calibration of an industrial robot and a method thereof
JPH0911167A (en) How to create error map for calibration of robot or multi-axis machining center
KR20140084062A (en) Calibration and programming of robots
JPH0445841B2 (en)
JP2001050741A (en) Robot calibration method and device
JP3349652B2 (en) Offline teaching method
JPH0445842B2 (en)
Lange et al. Learning accurate path control of industrial robots with joint elasticity
CN113878586B (en) Robot kinematics calibration device, method and system
Schroer et al. Modeling closed-loop mechanisms in robots for purposes of calibration
JPS6228808A (en) Calibrating method for robot coordinate system
Mayer et al. Global kinematic calibration of a Stewart platform
JPS6069706A (en) How to calibrate the robot coordinate system
CN113733155A (en) Six-axis industrial robot calibration device and calibration method
Abtahi et al. Calibration of parallel kinematic machine tools using mobility constraint on the tool center point
JP7448706B1 (en) teaching device
JPH06304893A (en) Calibration system for positioning mechanism
CN115648185B (en) High-precision heavy-load redundant six-degree-of-freedom parallel mechanism