[go: up one dir, main page]

JP3326175B2 - 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置 - Google Patents

産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置

Info

Publication number
JP3326175B2
JP3326175B2 JP51082793A JP51082793A JP3326175B2 JP 3326175 B2 JP3326175 B2 JP 3326175B2 JP 51082793 A JP51082793 A JP 51082793A JP 51082793 A JP51082793 A JP 51082793A JP 3326175 B2 JP3326175 B2 JP 3326175B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
calibration
axis
position transducer
tool
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP51082793A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07501755A (ja
Inventor
スネル，ジョン−エリック
Original Assignee
アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ
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 アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ filed Critical アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ
Publication of JPH07501755A publication Critical patent/JPH07501755A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3326175B2 publication Critical patent/JP3326175B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50026—Go to reference plane, cube

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は産業用乃至工業用ロボットの幾つかの運動軸
の較正方法に関するものであり、前記ロボットは複数個
の運動軸を備え、その各々には位置トランスデューサが
設けられている。前記トランスデューサは前記軸の現在
の位置を画成する出力信号を供給するようにされてい
る。ロボットは更に工具を支持するためのロボット腕を
有している。
本発明はまた工業用ロボットを備えた工業用ロボット
システムであって、複数個の運動軸の各々に同軸の現在
の位置を画成する出力信号を供給するようにされた位置
トランスデューサを設けた運動軸と、工具を支持するた
めのロボットハンドと、該ロボットハンドの位置および
姿勢をプログラムに従って制御するための制御システム
にして、前記位置トランスデューサの出力信号を受取る
ようにされた制御システムとを有する工業用ロボットシ
ステムにも関している。
背景となる技術 従来の典型的工業用ロボットはUS−Ａ−３ 909 600
号およびUS−Ａ−３ 920 972号によって知られてい
る。そのようなロボットは１つのスタンドを備えてお
り、該スタンドは脚上に回転可能に配設されるととも
に、該スタンドに関して回転可能な第１のロボットアー
ムを支持している。このアームの外側端部において第２
のロボットアームが同端部に対して回転可能に配設され
ている。その外側端部において、この第２のアームは１
つのハンドを支持しているが、該ハンドには工具アタッ
チメントが設けられており、他方のアームに対して２な
いし３自由度を以って回転可能とされている。前記ロボ
ットにはロボットハンドの位置および姿勢を制御するた
めの制御機器が設けられている。前述の回転軸の各各に
対しては、駆動モータおよび位置トランスデューサを有
するサーボ機器が設けられており、前記位置トランスデ
ューサは基準位置に対する現在の軸の回転角度測定値で
ある信号を発信する。各軸のサーボシステムには軸の回
転角度に対する所望の値が供給され、軸の駆動モータは
ロボットをして軸の位置トランスデューサによって示さ
れる角度位置がサーボシステムに供給される所望の値に
対応する迄移動せしめる。
ロボットハンドの位置および姿勢が所望の位置および
姿勢に対応出来るようにするためには、ロボットの機械
的構造並びにそれを記述するデータが高精度で知られて
いなければならない。このことは公称のロボットモデル
を知るだけでは不十分であり、この公称モデルからの個
々の偏差をも知っていなければならないことを意味して
いる。これらの偏差は例えば次のものである。アーム長
さの変動、関節の回転軸の姿勢のばらつきおよび軸の横
方向変位（オフセット量）である。これらの偏差は異な
る機械的部品の製造ならびにこれら部品の組立てにおい
て生ずるものである。更に１つの軸の位置トランスデュ
ーサによって示される角度が問題としている軸の助けに
よって制御されるロボットの機械的部分の実際の回転角
度と極めて良い精度で符合しなければならないという条
件もこれに加えなければならない。
経済的で生産に適合する態様で較正を実施するのは困
難である故、現行の通常の較正方法はロボットの幾何学
を記述するのにロボットの公称構造のみを考慮してい
る。
ロボット軸の位置トランスデューサ信号とロボットの
アームの実際の回転角度間の関係を決定するために種々
の異なる形態の較正方法が用いられている。
１つのそのような較正方法においては、ロボットは異
なる軸内における実際の回転角度がわかるような位置を
占めるように動かされ、その際位置トランスデューサに
よって示される回転角度が実際の角度と比較される。位
置トランスデューサはその後指示される角度が実際の角
度と対応するように調節される。別法として、指示角度
と実際の角度間の偏倚量を貯蔵して次にこれらを位置ト
ランスデューサからの出力信号の修正のための作業中に
使用することが出来る。
従前の較正方法によると、ロボットの異なる部品はア
ルコール水準器の助けにより所定の初期位置へとセット
される。該水準器はこの目的のためロボットの異なる部
品上に設けられた正確に仕上げた突起部上に装着されて
いる。例えば初期位置においては、前述の第１のアーム
は垂直とし、第２のアームおよびハンドは水平位置等と
することが出来る。このいわゆる同期位置においては、
ロボットの異なる軸内の実際の角度がわかり、位置トラ
ンスデューサによって示される角度を読み取ることが出
来る。かつまた各軸に対しては既知の実際の角度と位置
トランスデューサから受信した角度との間の差異を構成
するいわゆるオフセット値を決定することも出来る。し
かしながら、この方法は特別の付加的機器（水準器）の
装着を要する。更には、ロボットの異なる部品は水準器
の正確な装着を可能とするように設計しなければなら
ず、このことはロボットの機械部品のコストを増大させ
る。またこの較正方法は手動的に（マニュアル式に）行
なわれなければならず、比較的長時間を要する。更には
この方法は精度をああまり良くすることが出来ない。
スウェーデン国特許出願第9000273−４号は平行四辺
形較正ボディを用いる較正方法を開示しているが、同ボ
ディのロボット基礎座標系における位置を知る必要があ
る。ロボットハンド上に装着された較正工具は幾つかの
異なるロボット姿勢において較正ボディと接触させられ
る。その後ロボットの位置トランスデューサのオフセッ
ト値がロボットの運動方程式、軸位置と位置トランスデ
ューサ信号間の関係モデル、較正位置において既知の基
礎システム内座標および読み出し、貯蔵位置トランスデ
ューサ信号をもとにして計算される。この方法の不利な
点は較正ボディの位置を正確に知らなければならないと
いうことである。実際のロボット設備においては通常較
正ボディの側表面に外部の測定機器を用いることなく既
知の座標を具備させるよう同ボディを仕組むことは通常
困難である。更には、この方法によれば、位置トランス
デューサのオフセット値のみが得られる。前記方法はロ
ボットの公称の運動学モデルに基づいており、個々のロ
ボットにおける製造誤差を考慮に入れていない。
かくして最終的にはロボットの実際の位置が所望の位
置に対応しないという結果になる。偏倚量は数ミリメー
トルにもなる可能性がある。このことは生産ラインに配
置されたロボットを、例えば故障した時に、ロボットプ
ログラムを調節すること無しで取換えることが出来ない
ということを意味している。このことは生産ラインにと
っては高価なダウンタイムを要求することになる。
各ロボットユニットを個別に較正して、ロボット内の
製造誤差を補償し、以って位置決め精度を増大させると
いう可能性については多くの科学者が指摘してきたとこ
ろである。しかしながら、それらの方法は現場では受入
れられなかった。現場で有用なるためには、前記方法が
過度な設備を必要とすることなく工場床上において用い
ることが可能でなければならない。また必要とされる機
器類は容易に移動可能でなければならない。
発明の概要 本発明は較正方法であって、較正のために大規模な付
加的機器を必要とせず、較正において高い精度を提供
し、自動的に実施することが可能であり、かくてロボッ
トの構造如何によらず迅速かつ安価に行い得るととも
に、ロボットの機械部品の寸法誤差を補償する可能性を
提供する較正方法を提供することを目的としている。本
発明はまた前述の方法を実施するための手段装置を備え
た工業用ロボットシステムを提供することを目的として
いる。
本発明に係る方法および工業用ロボットシステムの特
徴とする所は付記の請求の範囲から明らかになるであろ
う。
図面の簡単な説明 以下において本発明は付図の第１図乃至第８図を参照
してより詳細に説明されるであろう。第１図は本発明に
係る較正ボディおよび較正ツールを備えた工業用ロボッ
トを図式的に示している。第２図は本発明に係る方法を
実施するための較正ツールをより詳細に示している。第
３図はロボットの基礎座標系内における較正ボディを示
している。第4a図から第4d図は前記較正方法を実施する
時に較正ツールによって占められる異なった位置の例を
示している。第５図は本発明に係る方法を実施するため
の手段装置を備えた産業用ロボットシステムの形状を示
している。第６図は較正方法を自動的に実施するための
プログラムの一例をフロー線図の形態で示している。第
７図は種々の計算を実施するための原理をフロー線図の
形態で示しており、同計算の助けにより、較正方法の結
果として各種較正パラメータが得られている。第８図は
ロボット軸のための較正パラメータを例示している。
好ましい実施例の説明 第１図は周知の産業用ロボットの一例を示している
が、このようなロボットに対して本発明に係る方法を好
適に適用してやることが出来る。ベース１上にロボット
の足２が固定されている。ロボットはスタンド３を備え
ており、該スタンドは足２に対して垂直軸線A1のまわり
を回転可能である。スタンドの上側端部において第１の
ロボットアーム４は軸承支されており、スタンドに対し
て第２の軸線A2のまわりを回転可能である。前記アーム
の外側端部において第２のアーム５が軸承支されてお
り、第１のアームに対して軸線A3のまわりを回転可能で
ある。ロボットアーム５は２つの部品5aおよび5bを有し
ており、それらの内外側部品5bは内側部品5aに対してア
ームの長手方向軸線に符合する回転軸線A4のまわりを回
転可能である。外側端部においてアーム５はいわゆるロ
ボットハンド６を支持しており、該ハンドはアームの長
手方向軸線と垂直をなす回転軸線A5のまわりを回転可能
である。前記ロボットハンドはツールアタッチメント6a
を有している。前記ロボットハンドの外側部ならびにツ
ールアタッチメント6aはロボットハンドの内側部分に対
して回転軸線A6のまわりを回転可能である。図中前記６
つの回転軸線A1…A6における回転角はΘ１…Θ６と表示
されている。ロボットの作動範囲において、較正ボディ
乃至較正体が配されている。このボディは平面側表面を
備えた平行六面体の形状をなしており、そのエッジはロ
ボットのいわゆる基礎座標系内における軸と平行をなし
ている。
第２図はロボットハンド６、ツールアタッチメントお
よび該ツールアタッチメント上に装着された較正ツール
８をより詳細に示している。前記ツールはアタッチメン
トの回転軸線A6に対してツールアタッチメント上で偏心
状に装着されている。外側端部においてツールは球状接
触ボディ8aを支持している。接触ボディの半径ｒおよび
ツールアタッチメントからの距離ａおよび接触ボディの
中心にあるアタッチメント回転軸線からの距離ｂは既知
であると仮定する。
第３図はロボットのいわゆる基礎座標系を示してお
り、該座標系は１つの直交座標系であり、ｚ軸は第１図
における回転軸線A1と符合しており、ｘ軸およびｙ軸は
ロボット足２に対して所定の方向を向いている。前述し
た較正ボディ７はそのエッジが基礎座標系における軸線
と平行をなしている。較正ボディの側表面は次の関係式
で記述される。
ｘ＝x1 ｘ＝x4 ｙ＝y2 ｙ＝y5 ｚ＝z3 ｚ＝z6 座標x1…z6はわかっていなくても良い。他方、差異x1
−x4、y2−y5、z3−z6は高精度で知られており、測定ボ
ディのエッジ長さLx、Ly、Lzに等しい。これらの長さは
例えばLx＝Ly＝Lz＝10cmである。
本発明に係る較正方法においては、幾つかの測定作業
が実施される。測定回数は少なくとも較正すべきパラメ
ータの数だけとされる。測定回数は、しかしながら、好
適には前記より多く、好ましくはずっと多くして較正の
精度を上げるのが良い。少なくとも幾つかの相対する側
表面、可能ならば全ての３対のそのような面に対して複
数対の測定作業が相互に異なるロボットの形状に対して
実施される。本発明に係る較正方法は用いられた形状間
における差異が大きい程より高い精度を与える傾向があ
る。
各測定作業中において、ロボットはまず手動的又は自
動的どちらでも良いが、接触ボディ8aが較正ボディの表
面の１つからある距離をなした１点にある形状（姿勢）
となるよう作動される。ロボットは次に接触ボディが前
述の較正ボディ表面に接触する迄該表面に向う方向に移
動する。この運動は探索法によって周知の如く実施可能
であり、該方法においては前記運動は接触により阻止さ
れるか、またはいわゆるソフトサーボの助けによって阻
止することも出来る。該サーボ（機構）は周知のように
接触後においても運動を続けようとするが、較正ツール
には限定された力のみが作用する。接触が達成された時
には、較正ツールは第4a図の左方に示される位置を占
め、ロボットの位置トランスデューサからの出力信号は
読込みされ、貯蔵される。測定は次に反対側側表面位置
（第4a図の右方に示される位置）に向けて繰返される。
問題としている座標の差異は測定ボディのエッジ長さを
介して知ることが出来る。
好適には測定作業は較正ボディの側表面の出来るだけ
多くの対上に対して行なわれる。至便には、異なるロボ
ットの形状を以って複数個の測定作業が各側表面対に対
して行なわれる。ロボットの形状はその軸角度によって
規定されるものであり、少なくとも軸角度の幾つかが変
化した時にはある形状が別の形状と異なっていると認識
される。第4c図および第4d図に示したように、接触ボデ
ィによる２対の測定を較正ボディに対して実質的に同一
位置で行なうことが出来るが、この場合ロボットの形状
がそれぞれ異なっている。
産業用ロボットの位置トランスデューサとしてはレゾ
ルバが通常用いられるので、本発明に係る較正方法は以
下においてこのタイプの位置トランスデューサを備えた
産業用ロボットに適用するものとして説明される。しか
しながら、本発明はまた他のタイプの位置トランスデュ
ーサを備えたロボットにも適用可能である。識別乃至同
定する必要のある較正パラメータはロボットの各自由度
に対するものである（第８図参照）。すなわち、 アームリンクに対するオフセット座標（OX、OY、OZ） アームリンクの回転軸の傾斜度（Ｙ、Ｐ） 回転軸線の位置トランスデューサのオフセット値（K
2）である。
６軸ロボットの場合は同定すべきパラメータは合計36
パラメータとなる。かくして測定ボディの側表面に対し
ては全部で36対の位置座標値が必要とされる。各位置に
対してロボットの位置トランスデューサが読取られる
が、この場合この位置決めが測定ボディのどの表面に対
して行なわれるかも識別される。
較正ツールの位置座標とロボットのアーム角度の間の
関係式は次のように表わされる。
fx（Θ）＝ｘ fy（Θ）＝ｙ fz（Θ）＝ｚ アーム角度（Θ）は位置トランスデューサの偏角φを
使って次のように表わすことが出来る。
Θ＝K1・φ＋K2 ここに K1＝アーム角度と測定するトランスデューサ間の伝達
変化（K1は既知）、K2＝未知のオフセット値である。
２つの座標間の差の対を形成し、これを測定ボディの
エッジ長さに関連付けることにより次の式を設定出来
る。
fx（Θ１）−fx（Θ２）＝測定ボディのエッジ長さLx 角度Θに対する等式ならびに現行の測定トランスデュ
ーサの読み出し値を現行の測定対に対して挿入すると、
前記等式は次の形であらわされる。
ｇ（K21,K22,K23,K24,K25,K26,OX1,OX2,OX3,OX4,OX5,OX6, OY1,OY2,OY3,OY4,OY5,OY6,OZ1,OZ2,OZ3,OZ4,OZ5,OZ6,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6, P1,P2,P3,P4,P5,P6）＝Lx あるいは次のようによりコンパクトに表わすことも出来
る。
gx（K2,OX,OY,OZ,Y,P）＝Lx かくして少なくとも36個の等式が生成される。
未知の較正パラメータを非線形等式より計算すること
は次のように遂行すれば良い。
まず第一に、較正パラメータの予備値を仮定する。オ
フセット値K2はロボットを初期位置にもたらし、その後
各軸上の副尺値を読み取ると、読み取り値とリゾルバ角
度間の差異が形成される。この位置において、リゾルバ
の初期速度も決定される（速度はゼロに設定される）。
残りの較正パラメータがゼロに設定される（公称ロボッ
ト）。各測定対／形状ｊに対して、較正ツールの現行の
座標の差異が読み取りリゾルバ値ならびにロボットの運
動学的モデルより計算される。かくして計算された値と
既知のエッジ長さの間の差異εｊが形成される。これら
の差が全ての測定対に対して形成されると、 次に量εが所定の許容値と比較される。もしもεがこ
の値よりも大きかった場合には、設定値が余剰決定され
る非線形等式系を解くためのニュートン−ガウスアルゴ
リズムに従って調節され、εが許容交差値よりも低くな
る迄前述の手続きが繰返される。最後に、このように決
定された較正パラメータが作業中のロボットの位置を修
正するのに用いるべく貯蔵される。
未知のパラメータを決定することを可能ならしめるた
めに、測定対の数は少なくとも較正されようとしている
パラメータの数と同じでなければならない。前述のケー
スにおいては、ロボットの６個の軸全てを較正すると仮
定しており、従って測定対の最小可能数は６×６＝36で
あると仮定している。しかしながら、異なる形状を以っ
てはるかに多数回の測定を実施することは、これ迄精度
を向上することが判明しているので、好適であるかも知
れない。
第５図は前述の較正方法を自動的に実施するための制
御装置を備えた産業用ロボットシステムの配列を示す原
理図である。ロボット２〜６は前述したように較正ボデ
ィ７と較正ツール８を備えている。ロボットの制御機器
10は、周知の態様に従って、プログラムおよび他のデー
タのための必要なメモリを備えたコンピュータ機器と、
異なるロボット軸の駆動モータのための駆動部材のみな
らず必要な供給機器を有している。制御機器10はロボッ
トのプログラミング作業や他の作業のためのプログラミ
ングユニット11に接続されている。前記制御機器の内、
第５図はプログラム実行器101を示しているが、該実行
器は既知のやり方によりロボットが貯蔵されているプロ
グラムを実施せしめる。メモリ107においてはロボット
の運動学的モデルが貯蔵されている。メモリ102におい
ては較正手順のための運動プログラムが貯蔵されてい
る。メモリ103内には、自動較正手順乃至過程に先立っ
て、予備的較正パラメータの値が貯蔵される。
メモリ領域104は較正方法を実施する時に各測定中読
み出されるリゾルバの値を貯蔵するためのものである。
別のメモリ領域105においては自動較正過程に先立っ
て、測定ボディ７の寸法とか較正ツールの長さおよび先
端半径のような必要な基礎データが貯蔵される。更に
は、前記制御機器は較正装置106を有しており、該装置1
06は全ての測定が実行された時に、読み出しリゾルバ
値、運動学的モデルおよびメモリ105からの基礎データ
に基づいて、較正パラメータを前述の態様で計算する。
前記制御機器は必要な制御信号CSをロボットに送達し、
ロボットからリゾルバ値TSを受取る。
較正に先立って、較正プログラムが例えば一度限りに
おいてメモリ領域102内へと貯蔵される。前記プログラ
ムは較正過程中においてロボットの運動および他の機能
を制御するようにされている。更には、メモリ領域103
内には較正パラメータのための予備値が貯蔵されてお
り、メモリ領域105内には較正ボディの寸法のみならず
較正ツールの長さおよび先端半径が貯蔵される。較正プ
ログラムの形状は第６図に示されている。量ｊは現在の
測定対を示しており、測定はＭ個の異なる測定対を以っ
て実施するものと仮定する。プログラムが起動された後
ST−ｊが１に等しくセットされる。その後機器の作動メ
モリ内には現在の側表面および現在のエッジ長さ（STO
Lj）のみならず初期ポイントの座標（ブロックSTO P
j 1）が貯蔵される。この情報は該当している測定対にと
って較正ボディの現在の側表面並びに初期ポイントから
較正ツールをどの方向に移動させて側表面との接触を行
なうべきかの情報を示している。この後においてロボッ
トは側表面に向けての方向に移動される（ブロックGT
S）。ブロックCO?においては側表面との接触が得られた
かが検知される。もしも答えがノーであれば運動は続行
され、もしも答えがイエスであればレゾルバ値φijはメ
モリ領域104内に貯蔵される（ブロックSTO φij 1）。
その後同一の手順が反応側側表面について実施される。
次にブロックｊ＝M?においては全ての所望の測定が実施
されたかが調査される。もしそうでなければ、ｊ＝ｊ＋
１が設定され、次の測定対が実施される。全ての測定が
実施された時には、すなわちｊ＝Ｍとなった時にはプロ
グラムは較正方法DET parへと進行し、較正パラメータ
が決定される。かくして決定されたパラメータは次にブ
ロックSTO parにおいて、ロボットの以後の作動におい
て使用するべく貯蔵される。この後において、プログラ
ムはブロックSPにおいて中断される。
第７図は機能ブロックDET parの輪郭をより詳細に示
している。計算は較正パラメータの現行値を読み取るこ
とから始まる（ブロックRE par）。最初にこれらの値
はメモリ領域103から得られ、該領域において予備的計
算パラメータが得られる。次にｊはｊ＝１にセットされ
る、すなわち最初の測定対が選択される。この測定対に
あてはまるエッジ長さおよび側表面ならびにこの測定対
のために読み出され、貯蔵されるリゾルバの値φij 1お
よびφij 2が読み出される。この過程はブロックRE
Lj、RE φij 1、RE φij 2内において行なわれる。その
後問題となっている測定対の側方表面に相当する、座標
系における較正ツールの２つの位置間における差異C
jが、ロボットの運動学モデルから初めて現行測定対の
ために計算される（ブロックCM Cj）。次に差εｊ＝Cj
−Ljが形成される。ただしLjは既知のエッジ長さであ
る。次にｊ＝M?において全ての現行測定対が完了したか
どうかが検出される。もしも全てが完了していないなら
ば、ｊはｊ＝ｊ＋１に設定され、対応する計算が次の測
定対に対して実施される。全ての測定対が完了した時に
はｊ＝Ｍとなり、 が形成される。もしもこの量が所定の許容値Ｔに等しい
かこれを上廻っている場合には、それは較正パラメータ
のために使用された値が不正確であることを意味してい
る。その場合にはこれらの値はブロックADJ parにおい
て、例えば前述のニュートン−ガウスアルゴリズムに従
って調節され、計算が繰返される。この方法は較正パラ
メータを順次調節し、その後誤差εを決定し、これが所
定の許容レベルよりも低くなる迄繰返し実行される。誤
差が許容レベルよりも低くなった場合にはプログラムは
第６図の次のブロックへと進み、そこで較正パラメータ
の最後に用いられた値が貯蔵される。
第８図はロボット軸のための較正パラメータを示して
いる。同図はロボットの公称座標系すなわちXnom、
Ynom、Znomのみならず実際の座標系Xact、Yact、Zactを
示している。後者の座標系は前者からオフセット誤差分
ならびに姿勢誤差分だけ偏倚している。
第8a図に示すように、実際の座標系における座標原点
の位置はベクトルOEで示されている。このベクトルは３
つの成分を有しており、公称座標系において表記され
る。
第8b図に示すように、実際の座標系は公称座標系に対
して姿勢誤差を有している。実際座標系を公称座標系と
符合させるべく回転させるのには３つの角度が必要とさ
れるが、これらの３つの角度は姿勢誤差を示している。
オフセットベクトルOEの前記３つの成分および３つの
姿勢誤差角度は該当するロボット軸の６個の較正パラメ
ータを構成している。
本発明は回転軸（複数）を有する産業用ロボットと関
連してこれ迄説明してきたが、本発明は同様の利点を以
って線形軸のみを有するロボットまたは線形と回転両軸
を組合せて有するロボットにも応用可能である。また、
本発明に係る方法は前述とは異なる幾つかの軸を備える
ロボットにも適用可能である。更には、ロボットの全て
の軸を較正するのに本方法がどのように用いられている
かが前述されている。場合によっては１つまたはそれ以
上のロボット軸を較正しないことが適当であるかも知れ
ない。用いるロボットの姿勢間に出来るだけ大きな差異
を与えてやるために、ロボットにはロボットの作動範囲
内の異なる位置に幾つかの較正ボディを配設してやるこ
とが可能である。これらの位置は異なる測定におけるロ
ボット形状間において可能なる最大差異が得られるよう
に選択される。前述した本発明の好ましい実施例におい
ては、較正ツールは較正の際較正ボディと機械的接触を
行なうようにされている。
前述した本発明の好ましい実施例においては、較正ボ
ディはそのエッジが基礎座標系の軸と平行をなして配設
されている。ボディのこの配向は簡単にすることが可能
であり、もしも各測定ボディにおける２回の測定が較正
ボディ上の相対する地点において実施されるならば、ボ
ディの配向の微少な偏倚は較正パラメータの決定におい
ては無視し得る誤差をもたらすだけである。
本発明の代替的実施例によると、前記較正ボディはロ
ボットの作動範囲内において完全に任意に配設すること
が出来る。すなわち、任意の位置および任意の姿勢にボ
ディを配列可能である。かくして較正方法はボディをし
て基礎座標系と平行に整合せしめる必要がなくなるとい
う点で簡単化される。この実施例においては前述の等式
システムは較正ボディの配向を考慮に入れた等式を付加
しなければならない。このことは基礎座標系に関して３
つの回転角度の助けにより記述することが出来る。これ
らの３つの角度はかくして３つの別の未知のパラメータ
を構成し、決定すべきパラメータの数、従って測定対の
最小数は較正パラメータの数＋３に等しくなる。すなわ
ち前述の例において測定対の最小数は36＋３＝39とな
る。
これ迄に各ロボット軸に対して６個の較正パラメータ
をいかに決定するかを記述してきた。前記数は、例えば
もしも較正の際軸の位置トランスデューサの非線形性を
考慮に入れることも望まれるとするならば、もっと大き
なものにすることもできる。前記数は、例えば経験的に
１つまたはそれ以上の較正パラメータは無視出来るもの
またはそうであると知られているとするならば、もっと
小さなものにすることも出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 9/22 B25J 9/10 G05B 19/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】産業用ロボットの較正方法であって、該ロ
    ボットは複数個の運動軸を有しており、該軸の各々には
    位置トランスデューサが備えられており、該トランスデ
    ューサは前記軸の現在の位置を規定する出力信号（φ）
    を供給するようにされており、前記ロボットは更にツー
    ルを支持するためのロボットハンドを有している較正方
    法において、 前記ロボットのための幾つかの較正パラメータは、 ａ）ロボットにそのロボットハンドで支持される較正ツ
    ールを設ける段階、 ｂ）前記ロボットをして１つの較正ボディの少なくとも
    １つの平面対およびこれと対になった平行なる側表面の
    ２つの側表面と接触せしめる段階、ただし前記表面間の
    距離は正確に知られているものとし、 ｃ）前記ロボットが前記側表面の１つと接触している
    時、ロボットの位置トランスデューサからの出力信号を
    読み出しおよび貯蔵するとともに、較正ボディのどの側
    表面が用いられたかを指示する情報を貯蔵する段階、 ｄ）段階ｂ）およびｃ）を少なくとも較正パラメータの
    数に等しい回数だけ、ならびにロボットの異なる姿勢に
    ついて繰返す段階、及び ｅ）１）ロボットの運動学的等式、２）軸位置と位置ト
    ランスデューサ信号間の関係モデル、３）測定に用いた
    各側表面対の２つの側表面間の既知の距離、４）前記読
    み出し、貯蔵された位置トランスデューサ信号 を用いてロボットに関連した較正ボディの位置と無関係
    に計算される段階によって決定されることを特徴とする
    較正方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の較正方法において、複数
    個の較正パラメータが前記軸の少なくとも１つの軸に対
    して計算されることを特徴とする較正方法。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、接触位置
    は平行六面体較正ボディにして、ロボットの基礎座標系
    である固定された直交座標系における軸（x,y,z）とほ
    ぼ垂直をなす平面表面を有するボディによって規定され
    ていることを特徴とする較正方法。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のロボットの較正方法であ
    って、ロボットハンドが互いに対して移動可能な複数個
    のロボット部品によって支持されており、ロボットハン
    ドの配向はロボットアームの姿勢とは独立に変更可能な
    較正方法において、較正ボディの側表面の少なくとも幾
    つかの対に対して複数回の測定が相互い異なる姿勢のロ
    ボット手首を以って実施されることを特徴とする較正方
    法。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の較正方法において、前記
    較正ボディは任意の配向を以って配置されることを特徴
    とする較正方法。
JP51082793A 1991-12-10 1992-11-24 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置 Expired - Fee Related JP3326175B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9103642-6 1991-12-10
SE9103642A SE501263C2 (sv) 1991-12-10 1991-12-10 Förfarande för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot
PCT/SE1992/000804 WO1993011915A1 (en) 1991-12-10 1992-11-24 Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07501755A JPH07501755A (ja) 1995-02-23
JP3326175B2 true JP3326175B2 (ja) 2002-09-17

Family

ID=20384558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51082793A Expired - Fee Related JP3326175B2 (ja) 1991-12-10 1992-11-24 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5528116A (ja)
EP (1) EP0616566B1 (ja)
JP (1) JP3326175B2 (ja)
AU (1) AU3099492A (ja)
DE (1) DE69220504T2 (ja)
ES (1) ES2104957T3 (ja)
SE (1) SE501263C2 (ja)
WO (1) WO1993011915A1 (ja)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE501867C2 (sv) * 1993-11-15 1995-06-12 Asea Brown Boveri Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp
DE19507227C1 (de) * 1995-03-02 1996-07-04 Qiagen Gmbh Verfahren zum Kalibrieren des Arbeitspunktes eines automatisch in einem kartesischen Koordinatensystem bewegbaren Werkzeuges
AU7722596A (en) * 1995-11-14 1997-06-05 Kam C. Lau On-machine ballbar system and method for using the same
SE505981C2 (sv) * 1996-02-14 1997-10-27 Asea Brown Boveri Förfarande för styrning av en industrirobot med hänsyn till moment och belastning
US6445964B1 (en) 1997-08-04 2002-09-03 Harris Corporation Virtual reality simulation-based training of telekinegenesis system for training sequential kinematic behavior of automated kinematic machine
US6052611A (en) * 1997-11-28 2000-04-18 Picker International, Inc. Frameless stereotactic tomographic scanner for image guided interventional procedures
US6070109A (en) * 1998-03-10 2000-05-30 Fanuc Robotics North America, Inc. Robot calibration system
US6202031B1 (en) * 1998-04-08 2001-03-13 Mcms, Inc. Method of calibrating an automated placement machine
US6356807B1 (en) 1999-08-13 2002-03-12 Fanuc Robotics North America, Inc. Method of determining contact positions, calibration parameters, and reference frames for robot assemblies
US6812665B2 (en) 2002-04-19 2004-11-02 Abb Ab In-process relative robot workcell calibration
KR100485348B1 (ko) * 2002-07-09 2005-04-27 삼성전자주식회사 로봇의 캘리브레이션 방법
JP2005157784A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Tokyo Denki Univ 小型アーティファクトを用いた運動機構の校正方法
DE102004028568B4 (de) * 2004-06-15 2011-06-16 Gerhard Klaiber Manipulierwerkzeug
EP1809446B1 (en) * 2004-10-25 2008-07-16 The University of Dayton Method and system to provide imporved accuracies in multi-jointed robots through kinematic robot model parameters determination
JP5153228B2 (ja) * 2007-06-28 2013-02-27 株式会社小坂研究所 多関節型座標測定装置のパラメータ校正方法
JP5235376B2 (ja) * 2007-10-05 2013-07-10 川崎重工業株式会社 ロボットのターゲット位置検出装置
WO2009132703A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Abb Technology Ab A method and a system for determining the relation between a robot coordinate system and a local coordinate system located in the working range of the robot
WO2011113490A1 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Abb Research Ltd. Calibration of a base coordinate system for an industrial robot
CN103987486B (zh) * 2011-12-09 2017-03-29 戴姆勒股份公司 用于运行生产设备的方法
DE102017103938A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung zum Messen der Rauheit einer Werkstückoberfläche
CN107718050B (zh) * 2017-11-14 2020-07-17 深圳众为兴技术股份有限公司 Scara机器人臂长与零点标定方法、装置、介质及计算机设备
CN109032072B (zh) * 2018-07-30 2021-04-27 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种双并联杆钻铆设备的法矢调姿及其偏移补偿方法
CA3116037A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 Truebird, Inc. Increasing throughput of food and beverage preparation robots with concurrent transport of workpieces along multiple axes
WO2020160776A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 Abb Schweiz Ag Method of calibrating a tool of an industrial robot, control system and industrial robot
US20250196357A1 (en) * 2023-12-14 2025-06-19 Industrial Technology Research Institute Parameter calibration method, parameter calibration system and non-transitory computer readable medium

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362977A (en) * 1980-06-30 1982-12-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for calibrating a robot to compensate for inaccuracy of the robot
US4670849A (en) * 1983-03-31 1987-06-02 Hitachi, Ltd. Position error correcting method and apparatus for industrial robot
SE8304100L (sv) * 1983-07-22 1985-01-23 Ibm Svenska Ab System for automatisk kalibrering av rymdkoordinaterna hos en robotgripper i sex frihetsgrader
US4639878A (en) * 1985-06-04 1987-01-27 Gmf Robotics Corporation Method and system for automatically determining the position and attitude of an object
US4763276A (en) * 1986-03-21 1988-08-09 Actel Partnership Methods for refining original robot command signals
SE464855B (sv) * 1986-09-29 1991-06-24 Asea Ab Foerfarande vid en industrirobot foer kalibrering av en sensor
US4965499A (en) * 1987-12-31 1990-10-23 Westinghouse Electric Corp Parametric path modeling for an optical automatic seam tracker and real time robotic control system

Also Published As

Publication number Publication date
ES2104957T3 (es) 1997-10-16
SE501263C2 (sv) 1994-12-19
AU3099492A (en) 1993-07-19
JPH07501755A (ja) 1995-02-23
SE9103642D0 (sv) 1991-12-10
EP0616566B1 (en) 1997-06-18
DE69220504D1 (de) 1997-07-24
WO1993011915A1 (en) 1993-06-24
EP0616566A1 (en) 1994-09-28
SE9103642L (sv) 1993-06-11
DE69220504T2 (de) 1998-02-05
US5528116A (en) 1996-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3326175B2 (ja) 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置
US5687293A (en) Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot
EP0824393B1 (en) Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot
EP2547490B1 (en) Calibration of a base coordinate system for an industrial robot
CN101842189B (zh) 误差映象的生成方法及装置,以及具有误差映象生成功能的数值控制机床
CN101866163B (zh) 数值控制机床及数值控制装置
US20080319557A1 (en) Program-Controlled Process
CN113365785B (zh) 校准工业机器人的工具的方法、控制系统和工业机器人
US4642781A (en) System for automatically calibrating a robot
JPH0429516B2 (ja)
JP7035727B2 (ja) キャリブレーション精度の評価方法及び評価装置
KR20200073987A (ko) 캘리브레이션 장치 및 캘리브레이션 방법
EP0149682A1 (en) Method of determining reference position of industrial robot
JP2025509473A (ja) 多関節ロボットアームの較正のためのシステムおよび方法
JP2019123073A (ja) ロボットシステム、ロボットアームの制御方法、プログラム、記録媒体、及び物品の製造方法
CN113799115B (zh) 机器手臂的坐标校正方法
US11745349B2 (en) Origin calibration method of manipulator
JP2000055664A (ja) 姿勢を計測する機能を持つ多関節型ロボット・システム、ターン・テーブルを校正基準に用いてジャイロの計測精度を検証する方法及びシステム、及び、ｎ軸で構成されるターン・テーブルのキャリブレーションを行う装置及び方法
JPH06143171A (ja) ロボット
JP7172248B2 (ja) 力制御ロボット及びツール座標系の校正方法
JPH0446714B2 (ja)
TWI710441B (zh) 機器手臂的座標校正方法
JPH01121904A (ja) 位置決めデータの補正方法
JP2024027266A (ja) 制御方法およびロボットシステム
JP2025037315A (ja) 基板搬送用ロボット

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees