[发明专利]机床以及具备机器人的协作系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人相对于机床进行作业的协作系统。

背景技术

在机器人相对于机床进行作业的情况下，除加工对象的处理以外，能够进 行工具的更换、切屑的清扫、机床的内部检查等。此处，若机器人的作业仅是 加工对象的处理，则一般是，利用机器人的工具前端点(ToolCenterPoint)的 位置(坐标值)，取得加工对象的表面上的多个(通常3点或者4点)教学点， 求出从机器人坐标系向加工对象的坐标系(机械坐标系)的坐标变换矩阵。

例如，在日本特开昭59-177607号公报中记载了如下自动编程方法：连接 机床和机器人，使用对机器人设定的坐标系与对机床设定的坐标系之间的变换 式，而根据机床的程序自动地生成机器人程序。

在日本特开平05-212652号公报中记载了一种精密加工机，该精密加工机 具备：第一运算单元，其具备加工区域和测量区域，并且以测定数据为基础计 算坐标变换矩阵；第二运算单元，其使用求出的坐标变换矩阵来进行测定数据 的变换；判定单元，其对计算出的形状数据的形状精度进行判定；修正单元， 其进行NC数据的自动修正；以及加工执行单元，其根据修正后的NC数据再 次进行加工。

在日本特开平05-324034号公报中记载了如下机器人的控制方法：从进行 机床的NC控制的上位计算机向控制机器人的机器人控制器发送动作控制数 据，来进行机床的工件、工具的装卸移动。

在日本特开2008-152733号公报中记载了如下离线编程装置：基于包括对 机床给予的工件加工程序的、特定对象物的位置的指令，来求出处理作业执行 时的机床上的对象物的位置以及姿势，并相对于该对象物的位置以及姿势，在 预先设定的相对位置关系下，求出处理作业执行时的机器人的位置以及姿势， 由此生成作业程序。

在日本特表平11-509928号公报中记载了如下装置以及方法：使用安装于 机器人的手指尖的探测器，取得相对于机器人坐标系的物体的坐标值，来生成 该物体的三维模型。并且在日本特表平11-509928号公报中也记载了如下技术： 在机器人的手指尖安装摄像机，变更摄像机的位置而拍摄物体，并根据由此得 到的多个图像取得物体的坐标值，从而生成该物体的三维模型。

在日本特开2009-279677号公报中记载了如下机器人控制装置：不需要进 行摄像机等测量装置的校准，将机器人和作业对象移动至所希望的相对位置关 系，而实现了自动地进行教学位置的修正。

以往，对于机器人坐标系与机械坐标系之间的坐标变换，主要以加工对象 的处理为目的而被使用。例如，在日本特开昭59-177607号公报中记载了利用 机器人而容易地生成机床的加工对象的处理程序的方法，并且在日本特开平 05-324034号公报中记载了如下方法：通过使用上位计算机，而能够容易地对 机器人进行指示，以便实施机器人所进行的机床的加工对象的处理、工具的装 卸。但是，在日本特开昭59-177607号公报以及日本特开平05-324034号公报 中，均使用坐标变换，但并未提及坐标变换手段的具体的取得方法。

日本特开平05-212652号公报所记载的技术中，使用测量出的加工对象的 表面与理想曲面之间的差、以及从对测量装置设定的坐标系向定义于机床的规 定位置的坐标系进行的坐标变换，来修正机床的加工量。但是，并未说明从与 测量装置对应地设定的坐标系向定义于机床的规定位置的坐标系的坐标变换 手段的具体的取得方法。

在日本特开2008-152733号公报中，为了取得机床和机器人的通用坐标系， 在机器人的手指尖安装位置检测器，在机床的工作台安装检测用的目标物，固 定机器人的手指尖位置，并以三个位置检测目标物。具体而言，第一，决定目 标物的基准位置，并在该位置检测目标物。第二，使工作台沿基准轴方向移动， 并检测目标物。第三，使目标物返回基准位置而使之沿不同的基准轴方向移动， 并检测目标物。基于从像这样得到的三个测量值求出的坐标变换矩阵、和离线 模拟装置中的模拟结果，来进行机器人的校准。但是，在该方法中，需要预先 准备用于在离线模拟装置中使用的高精度的三维CAD模型。并且，存在离线 模拟装置中的计算中包含实际机器人与实际机床的配置误差这一问题。