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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988001764A1
    申请号:PCT/JP1987/000560
    申请日:1987-07-29
    公开日:1988-03-10
    发明作者:Atsushi Watanabe
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] ロ ボ ッ 卜 制御装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明 は、 C A D ノ C' A M を利用 し て ロ ボ ッ 卜 の制御 を行 な う ロ ボ ッ 卜 制御装置 に 関す る 。
    [0005] 背 景 技 術 - 従来、 C A D C A M を利用 し て ロ ボ ッ 卜 の制御 を行 な う ロ ボ ッ 卜 制御装置で は、 ロ ボ ッ 卜 の例 え ば腕等の マ ニ ビ ュ レ ー タ を作業の施 さ れ る べ き 対象物 に 対 し て位置 決め し 、 そ の位置で の マ ニ ピ ュ レ ー タ の動作 に つ い て種 々 の教示 .を行 な っ た後、 対象物 に 対す る 所定の作業 に つ い て の動作指令を 出力す.る よ う に な つ て い る 。 対象物 に 作.'業 を施す に 際 じ、 ロ ボ 、ソ ト' の'位置決め あ る い は対象物 の位置決め は、 C A D / C A M を利用 し た オ フ ラ イ ン ブ ロ グ ラ ミ ン グ シ ス テ ム に よ り 仮想 0¾·に 、 す な わ ち ロ ボ ッ 卜 の腕 に 撓み等が な く 、 ま た対象物 に 位置ず れが な い等 の状態を想定 し て計算 さ れ る 。
    [0006] し か し な が ら 、 こ の よ う な従来の オ フ ラ イ ン プ ロ ダ ラ ミ ン グ シ ス テ ム を 仮想的 な 状態 の 基 で 稼動 し .た 場合 に は、 ロ ボ ッ ト の位置決め は大 ま か な も の と な り 、 例 え ば ロ ボ ツ ト を駆動す る 際 に十分 な精度を 必要 と す る ス ポ ッ ト / ア ー ク 溶接 に は適 し て い な い 。 そ の原因 は、 例 え ば ロ ボ ッ ト の 腕 に エ ン ド ェ フ エ ク タ と し て ス ボ ッ ト ガ ン な ど を取付 け る 場合 に お い て は、 そ の ェ ン ド エ フ エ ク タ の 重量や モ ー メ ン 卜 の作用 に よ り ロ ボ ッ 卜 の腕が撓 む か ら で、 従来の仮想的 なオ フ ラ イ ン プ ロ グ ラ ミ ン グシ ス テ ム で は こ の撓みが何ら考慮されてい な ため、 ロ ボ ッ 卜 の腕 を対象物 に対し て正確に精度良 く 位置決めす る こ と は で き ない。
    [0007] さ ら に、 従来の オ フ ラ イ ン プ ロ グラ ミ ン グ シ ス テ ム で 例え ば搬送ラ イ ン で運ばれ る車両の車体部分のス ボ ッ ト 溶接を行な う 場合に は、 ロ ボ ツ ト の作業対象 と なる車体 の位置が予め定め ら れてい る と 仮想さ れ、 対象物に対す る ロ ボ ッ ト の腕の相対位置を決定し ている が、 実際に は 対象物の位置が搬送ラ イ ン上でずれて供給ざれ る こ と が あ り 、 こ の場合に も ロ ボ ッ ト の腕を対象物の位置ずれ.に 対 レ て正確に精度良く 補正す る こ と がで き ない と い う 問 題があ つ. た。 ' . . .
    [0008] 発 明 の 開 示
    [0009] 本発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く な さ れ た も の で、 ロ ボ ッ ト 自体の位 Sずれお よび対象物の位置ずれを 認識して、 対象物に対す る 口 ボ ト の制御指令を正確に かつ精度良 く 補正す る こ と の可能な ロ ボ ッ ト 制御装置を 提供する こ と を 目 的 と している 。
    [0010] 本凳明 に よ れば、 オ フ ラ イ ン プロ グ ラ ミ ン グ シス テ ム の制御の下で ロ ボ ヅ ト の制御を行な う ロ ボ ッ ト 制御装置 に おいて、 対象物の基準点を認識する画像入力手段 と 、 こ の画像入力手段の画像情報を解析 し て認識された前 E 基準点に基づいて ロ ボ ッ ト と 対象物 と の三次元相対位置 関係を決め る画像処理手段 と 、 こ の画像処理手段で決定 さ れ た相対位置関係 に よ り 仮想的 な プ ロ グ ラ ム位置 に補 正をか け る補正手段 と 、 補正さ れ た位置での ロ ボ ッ ト に 対す る 制御指令を形成す る ロ ボ ッ ト 制御部 と を具備す る こ と を特徴 と す る ロ ボ ッ ト 制御装置が提供で き る 。
    [0011] 従 っ て本発明の ロ ボ ッ 卜 制御装置は、 画像処理手段で 決定さ れた対象物 と ロ ボ ッ ト と の相対位置関係 に よ り 仮 想的な プ ロ グ ラ ム位置に補正をか け、 作業の施さ れ る ベ き 対象物 に対す る ロ ボ ッ ト の制御指令を正確 に かつ精度 良 く 出力 し、 ロ ボ ッ ト に よ る C A D Z C A M を利用 し た 作業を実現す る も の で あ る 。
    [0012] 図面の簡単な説明
    [0013] 第 1 図 は本'発明 の ロ ボ ッ .ト 制御装置の シ ス テ ム 構成 図、 第 2 図は作業の施さ れ る べ き 対象物 と こ の対彖物を 三次元的 に認識す る ロ ボ ッ ト と の位置関係を示す図、 第 3 図は対象物の 1 つの点 に対 し て こ の点を カ メ ラ座標系 に お い て複数の姿勢か ら認識す る様子を示す図、 第 4 図 は ロ ボ ッ ト 制御装置の位置決め処理の流れを示す フ ロ ー チ ャ ー ト で あ る 。
    [0014] 発明を実施す る た めの最良の形態
    [0015] 以下、 図面を用い て本発明の一実施例 に つ い て詳細に 説明す る 。
    [0016] 第 1 図 に おい て、 ロ ボ—ッ ト 术体 1 は合 2 と 、 こ の合 2 に対 し て回転自在に かつ折曲 げ自在に取付け ら れた ァー ム 3 a と 、 こ の ア ー ム 3 a に対 し回転自在に かつ折曲げ 自 在 に 取付け ら れ た ア ー ム 3 b と 、 ア ー ム 3 b の先端部 に回転自在にかつ折曲げ自在に設け ら れ たエ ン ド エ フ ヱ ク タ 4 と か ら構成さ れてい る 。
    [0017] ロ ボ ッ ト 本体 1 の アー ム 3 a ， 3 b お よ びエ ン ド ェ フ ク タ 4 の移動 は ロ ボ ッ ト 制御部 5 に よ っ て制御 ざ れ る 。 ロ ボ ヅ ト 制御部 5 は、 図示 し ないがマ イ ク ロ ブ口 セ ヅ サ を使用 し て C A D / C A M の オ フ ラ イ ン ブ ロ グ ラ ミ ン グシ ス テ ム の制御の下でロ ボ ッ 卜 本体 1 を作動 し、 アー ム 3 a , 3 b の位置決め あ る い ほェ ン ド エ フ エ ク タ 4 の位置決め を行な う よ う に な っ てレヽ る。
    [0018] 末発明の ロ ボ ッ ト 制御装置で ほさ ら に ェ ン ド エ フ エ ク タ 4 の近く に カ メ 6 を設置し、 カ メ ラ 6 を ロ ボ ッ ト に よ っ て作.業.さ れるべ き対象物 8 に向けて対象物 8 の映像 を撮像 し て ·ビ ジ ョ .ン シ ス テ ム 7 に 送.る よ う に な つ て い る 。 ビジ ョ ン シス テム 7 は、 カメ ラ 6 で撮像さ れ た画像 を解析 し て 口 ボ ト 术体 1 の ェン ド エ フ ユ ク タ 4 と 対象 物 8 と の相対的位置関係を認識 し、 位置ずれな どが生 じ てい る場合に は、 認識結果を ロ ボ ッ ト 制御部 5 に送 り 、 ロ ボ ヅ ト 制御部 5 に お け る オ フ ラ イ ン ブ ロ グ ラ ミ ン グ シ ス テム に よ る制御量を補正す る よ う に な っ てい る 。
    [0019] 以上の よ う な構成の ロ ボ ッ ト 制御装置の動作を第 4 図 を用いて説明する。 第 4図は、 ロボ ッ ト 制御部 5 お よび ビ ジ ョ ン シス テム 7 の姐理の流れを示 し た フ ロ ーチ ヤ一 ト であ る 。 .
    [0020] 第 4 図 に おいて、 ま ずステ ッ ブ S T 1 で作業の施さ れ る べ き対象物 8 、 例え ばロ ボ ッ 卜 に よ り ス ポ ッ ト ノアー ク 溶接の施 さ れ る べ き 車体を搬送 ラ イ ン （ 図示せ ず ） 上 で移動 さ せ て ロ ボ ッ ト *体 1 に 対 し て 予め仮想的 に 定め ら れ て い る 所定の位置 に 位置決め す る 。 次い で カ メ ラ 6 で 対象物 8 の 基準 と な る 点 を 認識 す る （ ス テ ツ ブ S T 2 ) 。 対象物を三次元的 に 認識す る に は、 3 つ以上の 点 が必要 と な り 、 第 2 図で ほ例 え ば点 P 1 , P 2 , P 3 が こ れ ら の 点 に 該当 す る 。 さ ら に カ メ ラ 6 と 各点 P I , P 2 , P 3 と の 三次元的 な 位置関係 を 決 め る に は 1 つ の 点、 例 え ば点 P 1 に つ い て こ の点 P 1 を第 3 図 に 示す よ う に 複数の カ メ ラ姿勢 P S 1 , P S 2 か ら 認識 し な け れ ば な ら な い。 従 っ て対象物 8 を三次元的 に E識 し 、 対象 物 8 の各点の位置関係 を決め る に.は.、 カ メ ラ 8 の位置す な わ ち 姿势を少 な く と も 6 回変 え る ：必要が ¾ る 。 ，ま た 力 メ ラ 8 に よ っ て各姿勢で撮像 さ れ た対象物の各点の画像 は ビ ジ ョ ン シ ス テ ム 7 に よ っ て解析 さ れ位置関係 が決定 さ れ る 。 こ の よ う に ス テ ッ プ S T 2 に 続レヽ て ス テ ッ プ S T 3 で は、 ビ ジ ョ ン シ ス テ ム 7 に よ っ て カ メ ラ 6 と 対象 物の各点 p 1 , P 2 , P 3 と の三次元的 な相対位置関係 を決定す る 。 次い で ス テ ッ プ S T 4 で は こ の よ う に 決定 さ れ た位置関係 に 基づい て C A D / C A M に よ り 得 ら れ た仮想的 な プ ロ グ ラ ム 位置を補正す る こ と に よ っ て 、 例 え ば ロ ボ ッ 卜 の腕 に エ ン ド ェ フ エ ク タ と し て の ス ポ ッ ト ガ ン な ど が取付 け ら れ る こ と に よ る ロ ボ 、:/ 卜 の腕の撓み や 、 搬送 ラ イ ン で運ばれ る 対象物の位置ず れ に よ り 生 じ る プ ロ グ ラ ム 位置 か ら の ず れ を 補正 す る 。 こ う し て ス テ ツ ブ S T 5 で ロ ボ ッ 卜 は、 正確な位置決めの下で対象 物に十分な精度で、 例え ばスポ ッ ト Ζアーク 溶接等の作 業を施す こ と が可能と な る 。
    [0021] な お、 ロ ボ ッ ト 制御部 5 と ビジ ョ ン シ ス テム 7 と の関 係は、 例え ばロ ボ ト 制御部 5 の C A D / C A M の オ フ ライ ン プ ロ グ ラ ミ ングシ ス テ ム を実現する プ ロ セ ッ サ を メ イ ン プ ロ セ ッ サ と し、 ビ ジ ョ ン システム 7 に 用い ら れ る プロ セ サを画像処理専用 プロ セ ッ サ と すれば、 こ の 画像処理専甩プ ロ セ ッ サ は メ イ ン プ ロ セ ッ サの コ ブ ロ セ ッ サ と な り メ ィ ン ブロ セ ッ サの制御の下で独自 に画像 処理を実行する こ と がで き る よ う に な っ てい る 。
    [0022] 以上、 本発明の一実施例-を説明 し たが、 本.発明は こ れ に限定さ -れる も の'で な く 、 本発明.の要旨の範囲内で種々一 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本凳明の範囲か ら排除 す る も ので はない。
    [0023] 産業上の利用可能性
    [0024] 本発明の ロ ボ ツ 卜 制御装置は、 作業の施される べ き対 象物に対 し て ロ ボ ツ 卜 を正確に かつ精度良く 位置決め し て、 例え ばス ポ ッ ト Zアーク溶接作業の よ う な十分な精 度を必要と す る作業に 用い る の に適し てい る 。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    ( 1 ) オ フ ラ イ ン プ ロ グ ラ ミ ン グ シ ス テ ム の制御の下 で ロ ボ ツ 卜 の制御を行な う ロ ボ ッ ト 制御装置は、 次を含 む ：
    対象物の基準点を認識す る 画像入力手段 ；
    こ の画像入力手段の画像情報を解析 し て認識さ れ た前 記基準点 に基づい て ロ ボ ッ 卜 と 対象物 と の三次元相対位 置関係を決め る 画像処理手段 ；
    こ の画像処理手段で決定さ れ た相対位置関係 に よ り 仮 想的 な プ ロ グ ラ ム位置 に補正を か け る補正手段 ；
    補正さ れ た位置で の ロ ボ ッ 卜 に対す る 制御指令を形成 す る ロ ボ ッ ト 制御部。 -
    ( 2 ) 前記補正手段 に対 し て ロ ボ ツ 卜 の仮想的 な プ ロ グ ラ ム位置を決定す る C A D / C A M手段を有す る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （ 1 ) 項記載の ロ ボ ッ 卜 制御 装置。
    ( 3 ) 前記画像入力手段 は 、 ロ ボ ッ ト の アー ム に固定 さ れ て い る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （ 1 ) 項記載 の ロ ボ ッ ト 制御装置。
    ( 4 ) 前記画像処理手段は 、 オ フ ラ イ ン ブ ロ グ ラ ミ ン グ シ ス テ ム の制御演算用 の プ ロ セ ッ サ と は別め プ ロ セ ッ サを有す る こ と を特徴 と す る 請求の範匪第 （ 1 ) 項記載 の ロ ボ ッ ト 制御装置
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
    1988-03-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-03-10| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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