CN109834695B

CN109834695B - 进行机器人的示教操作的示教装置以及示教方法

Info

Publication number: CN109834695B
Application number: CN201811383882.9A
Authority: CN
Inventors: 佐藤贵之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: DE102018009023A1; US11173601B2; DE102018009023B4; JP6763846B2; JP2019093491A; CN109834695A; US20190160662A1

Abstract

本发明提供一种进行机器人的示教操作的示教装置以及示教方法。进行机器人的示教操作的示教装置具有：选择部，其在机器人的示教作业中或示教作业后，在机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行；误差计算部，其在通过手控或点动进给使机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差；以及指示部，其在位置误差在预定范围内时指示对示教点进行再示教。

Description

进行机器人的示教操作的示教装置以及示教方法

技术领域

本发明涉及进行机器人的示教操作的示教装置以及示教方法。

背景技术

在对机器人进行示教时，人对安装于机器人的把手、操作杆等或机器人本体施力，使机器人向力的方向移动而使机器人移动至所希望的位置。像这样引导机器人的方式称为手控、直接教学、通读等。

为了检测力的方向，有时在把手上组装力传感器，或在机器人各轴的电动机上组装扭矩传感器。操作员通过这样的手控功能使机器人移动至所希望的位置，针对机器人进行位置的示教。并且，反复进行这样的作业来对机器人的轨迹进行示教。例如参照日本特表2013-545624号公报。

但是，在机器人与工件接触/分离的位置，需要特别准确地设定机器人的位置姿势。并且，在变更工件的固定位置，或工件的形状存在个体差异时，需要再次修正临时设定的那样的示教点。与之相对地，在将机器人在远离工件的位置简单地移动时的通过点示教为示教点时，，变更这样的示教点的必要性降低。

操作员难以区别需要修正的示教点和不需要修正的示教点。因此，操作员针对一个示教点局部地再生程序而使机器人活动，观察是否需要修正，在需要修正时对一个示教点进行修正。由于机器人的程序包含多个示教点，因此需要对所有的示教点反复进行这样的操作，极为繁杂。

发明内容

因此，希望一种示教装置，可以容易地观察是否需要对临时设定的示教点进行修正。

根据本公开的第一方式，提供一种示教装置，进行针对工件进行作业的机器人的示教操作，所述示教装置具有：选择部，其在所述机器人的示教作业中或示教作业后，在所述机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行；误差计算部，其在通过手控或点动进给使所述机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出所述示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差以及所述示教点的所述机器人的工具的姿势与移动后的机器人的所述工具的姿势之间的姿势误差中的至少一方；以及指示部，其在所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方在各自的预定范围内时指示对所述示教点进行再示教。

在第一方式中，在已经示教的示教点与通过手控等而移动到该示教点的机器人的位置之间的位置误差(距离)或姿势误差在预定范围内时，指示进行再示教。在机器人从示教点偏离某种程度时，也就是说在位置误差在预定范围内且比预定范围的最小值大时，催促再示教。因此，操作员可以容易观察是否需要修正临时设定的示教点。位置误差的预定范围的最小值例如是数毫米～10毫米左右。另外，在位置误差比预定范围的最大值大时，可能对与已经示教的示教点无关的场所进行再示教，因此，该情况下不指示进行再示教。

附图说明

通过与附图关联的以下实施方式的说明可以进一步明确本发明的目的、特征和优点。

图1是基于第一实施方式的示教系统的概念图。

图2是表示图1所示的示教系统的动作的流程图。

图3A是机器人的第一局部放大图。

图3B是机器人的第二局部放大图。

图3C是机器人的第三局部放大图。

图4是基于第二实施方式的示教系统的概念图。

图5是画面的放大图。

图6A是表示工具的姿势的第一图。

图6B是表示工具的姿势的第二图。

图7是基于第三实施方式的示教系统的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在附图中向对应的结构要素标注共通的参照符号。

图1是基于第一实施方式的示教系统的概念图。第一实施方式中的示教系统1主要包含：机器人10、控制机器人10的控制装置20、与控制装置20连接的示教操作盘30。在第一实施方式中，控制装置20和示教操作盘30发挥作为示教装置的作用。

机器人10是多关节机器人，具有多个例如六个轴。机器人10也可以是与人员11共享作业空间来进行协作作业的机器人。机器人10在机器人10的前端经由适配器12和工具更换器而包含工具T。工具T也可以直接安装于适配器12。根据工件W的焊接、去毛刺、研磨、组装等，使工具T的种类不同。在适配器12处安装有操作员例如人员11在进行手控操作时把持的把手15。

并且，在把手15处设置有手控(hand guide)开关13。操作员例如人员11在进行手控操作时把持把手15并且按压手控开关13。在按压手控开关13的期间，可以进行手控操作。此外，在没有按压手控开关13时，无法进行手控操作。

示教操作盘30用于机器人10的示教操作等，通过操作员的操作来进行机器人10各轴的点动进给(jog feed)等。示教操作盘30具有进行缓慢进给等操作时所使用的多个按键38和作为显示部的画面39。在画面39上显示多行对机器人10示教的动作程序等。此外，也可以代替示教操作盘30，为了示教作业而使用具有相同功能的平板(未图示)。

但是，在机器人10的适配器12上设置有两个选择按钮17、18。操作员一边参照显示于画面39的机器人10的动作程序，一边在机器人10的示教作业中或示教作业后，按压一方的选择按钮17、18。例如，在按压选择按钮17时动作程序向上方滚动，在按压选择按钮18时，动作程序向下方滚动。若解除选择按钮17、18的按压，则动作程序的滚动结束，在画面39上通过光标等显示当前选择的动作程序的行。或者，也可以通过按压决定按钮19，选择动作程序的所希望的行。选择按钮17、18或选择按钮17、18和决定按钮19双方发挥作为选择部16的作用，所述选择部16在机器人10的动作程序的多行间移动并选择一行。

另外，作为选择部16的选择按钮17、18等不需要设置于适配器12，例如示教操作盘30的预定按键38也可以作为选择按钮17、18等发挥功能。此外，选择部16也可以利用示教操作盘30的画面39或未图示的平板的触摸面板。

控制装置20是包含通过总线等相互连接的CPU、存储器等的数字计算机，具有作为显示部的画面29。画面29可以代替示教操作盘30的画面39而适当使用。

控制装置20包含：误差计算部21，其在通过手控或点动进给而使机器人10移动到在由选择部16选择出的一行中已经进行了示教的示教点之后，计算示教点与移动后的机器人10的位置之间的位置误差L(距离)；和指示部22，其在位置误差L为预定范围内时进行指示而再次对示教点进行示教。并且，控制装置20也可以包含显示位置误差L的误差显示部23。

指示部22和误差显示部23也可以使画面29、39分别显示催促人员11进行再示教的消息和位置误差L。指示部22和误差显示部23也可以将催促人员11进行再示教的声音和表示位置误差L的声音进行输出。

图2是表示图1所示的示教系统的动作的流程图。首先，在步骤S11中，人员11(操作员)通过对机器人10进行手控或点动进给，以预定的方法来对至少一个示教点进行示教。

图3A是机器人的第一局部放大图。在作为一例的图3A中，示出了五个示教点A1～A5。示教点A1是机器人10的动作开始位置，示教点A2是通过位置。并且，示教点A3～A5是箱型的工件W的顶点位置。人员11在对作为动作开始位置的示教点A1进行了示教之后，通过手控等使机器人10的工具T移动而对示教点A2进行示教。然后，使机器人10的工具T以同样的方式移动至工件W的一个顶点而对示教点A3进行示教，接下来，使工具T沿着工件W的棱线移动而对示教点A4、A5进行示教。

在进行示教时，示教操作盘30的画面39显示多行机器人10的动作程序。并且，每当对一个示教点进行示教时，示教位置和示教姿势以数值自动输入到动作程序的对应的行并被存储。另外，为了容易理解，在图3A等中省略了人员11的图示。

然后，在对机器人10的一个示教点或全部示教点进行了示教之后，在步骤S12中，人员11(操作员)使用选择按钮17、18在画面39内使动作程序在所希望的方向滚动。然后，通过解除选择按钮17、18的按压、或按压决定按钮19，选择动作程序的所希望的行。人员11在示教作业中发现存在示教错误时进行该操作是有利的。

接下来，在步骤S13中，人员11通过手控或点动进给等使机器人10移动至选择出的行所记述的、示教完成的示教点或其附近。另外，当在选择出的行中没有记述示教点时，不需要进行步骤S13以后的操作。

有时根据工件的加工作业的种类，在示教作业的途中或示教作业结束之后，将工件W置换成同样的其他工件。例如在与图3A一样的图3B中，示出了与工件W配置于稍微不同的位置的其他工件W’。该情况下，其他工件W’具有相对于工件W的定位误差。因此，沿着示教点A3～A5进行的工件W’的加工作业可能不良。

并且，在工件的加工作业例如是除去形成于工件W的棱线的毛刺的去毛刺作业时，有时在不同的工件W、W’之间工件本身的尺寸发生变化，或形成于工件的毛刺的尺寸不同。结果，产生其他工件W’棱线的位置与工件W的棱线的位置不同这样的情况。在这样的情况下，若在其他工件W’中使用在某个工件W中进行了示教的示教点，则有时无法良好地除去其他工件W’的毛刺。在机器人10进行去毛刺以外的作业时，也产生同样的问题。

但是，人员11只是简单地目视，难以判别工件W与其他工件W’的位置误差或形状误差(工件W本身的尺寸差、毛刺的尺寸差)是否在允许的范围内。因此，在步骤S14中，误差计算部21计算出示教完成的示教点与机器人10的工具T的当前位置之间的位置误差L。在与图3A一样的图3C中，示出了示教线A4与机器人10的当前位置C0之间的位置误差L。另外，机器人10的当前位置C0从位置传感器(未图示)求出，或从机器人10各轴的电动机的旋转角度求出。

并且，在步骤S15中，判定该位置误差L是否在预定范围内。预定范围从实验等求出，包含最小值和最大值。在位置误差L在预定范围内时，可以判断为机器人10的工具T从示教点偏离了最小值以上。最小值例如是数毫米～10毫米左右。该情况下，通过向步骤S16前进，指示部22将催促人员11进行用于计算位置误差L的示教点，该情况下是教点A4的再示教的消息显示于画面39或画面29。或者，指示部22也可以输出催促人员11进行再示教的声音。

由此，人员11可以容易地观察是否需要修正临时设定的示教点。因此，人员11可以对用于计算位置误差L的示教点，该情况下是示教点A4进行再示教。此时，也可以临时消除已经示教了的示教点A4。另外，在位置误差L比预定范围的最大值大时，可能对与已经示教的示教点A4无关的场所进行再示教，因此，指示部22不指示进行再示教。

接下来，在步骤S17中，判定是否需要选择动作程序的其他行。在图3C所示的示例中，在区域B内，包含与工件W的各顶点对应的多个示教点A3～A5。换言之，在步骤S17中，判定是否存在工具T与工件W或工件W’实际接触等的其他示教点。具体来说，此时，在各进行示教的多个示教点的每一处通过工具T进行作业的指示是否记载于动作程序来进行判定。

当存在这样的行或示教点时，返回到步骤S12。然后，选择包含其他示教点，例如示教点A5的动作程序的行，反复进行同样的处理。当不存在这样的行或示教点时，结束处理。

这样，在本公开中，在已经进行了示教的示教点与通过手控等移动到该示教点的机器人的位置之间的距离在预定范围内时，指示进行再示教。因此，操作员可以容易地观察是否需要修正临时设定的示教点。另外，误差显示部23可以将位置误差显示于画面29或画面39。该情况下，操作员可以更容易地观察是否需要修正示教点。

这里，图4是基于第二实施方式的示教系统的概念图。在第二实施方式中，图像拍摄部K例如照相机与控制装置20连接。图像拍摄部K对包含机器人10，特别是工具T和工件W的实际空间的实际图像进行拍摄。由图像拍摄部K拍摄到的包含机器人10和工件W的实际空间的实际图像，显示于作为显示部的画面29或画面39。此外，控制装置20包含：扩展现实图像处理部24，其将表示已经示教的示教点的位置的信息与实际图像重叠地显示于画面29、39。

在第二实施方式中，也进行与参照图2说明的处理同样的处理。在第二实施方式中，在进行示教操作时图像拍摄部K始终拍摄机器人10，特别是工具T和工件W的实际图像。根据人员11的请求，将实际图像显示于画面29或画面39。并且，每当人员11对一个示教点进行示教时，扩展现实图像处理部24将表示进行了示教的示教点的位置的信息与实际图像重叠地显示于画面29或画面39。

图5是画面的放大图。在图5中，将表示已经示教的示教点A2～A5的位置的信息设为黑圈，与机器人10等的实际图像重叠地显示。该情况下，需要进行使用位置姿势测量装置或AR标记，将示教点的位置从机器人的坐标系统变换为照相机的坐标系统的处理。在图5的实际图像中包含其他的工件W’。因此，人员11可以通过画面29、39容易识别其他工件W’的顶点与示教点A3～A5之间的位置误差。因此，可以极为简单地观察是否需要修正临时设定的示教点。

并且，图6A和图6B是表示工具T的姿势的图。图6A所示的工具配置于铅垂方向，在该姿势中工具T可以良好地对工件W进行加工。图6B所示的工具T配置于斜方向，在与铅垂方向之间存在角度ω的误差。在图6B所示的姿势中工具T的前端以外的部分与工件W接触。因此，在图6B所示的姿势中，工具T无法良好地对工件W进行加工。另外，能够良好地对工件W进行加工的工具T的姿势可以是其他姿势。

将通过图2的步骤S11对示教点进行了示教时的工具T的姿势存储于控制装置20的存储部。在未图示的其他实施方式中，在步骤S14中，误差计算部21也可以计算出存储的工具T的姿势与当前机器人的工具T的姿势之间的姿势误差ω。该情况下，在步骤S15中，将计算出的姿势误差ω与姿势误差用的预定范围进行比较。并且，在姿势误差ω在预定范围内时，同样指示进行再示教。也可以对位置误差和姿势误差双方进行计算、比较，该情况下，能够可靠地判断是否需要进行再示教。并且，为了表示姿势误差ω，扩展现实图像处理部24也可以使具有对示教点进行示教时的姿势的工具T的模型与实际图像在画面29或画面39上重叠。

并且，图7是基于第三实施方式的示教系统的概念图。在第三实施方式中，示教操作盘30包含：误差计算部21、指示部22、误差显示部23、扩展现实图像处理部24等。因此，该情况下，示教操作盘30单独发挥作为示教装置的作用。即使是这样的情况，也包含于本发明的范围。另外，控制装置20的CPU和示教操作盘30的CPU发挥作为误差计算部21、指示部22、误差显示部23和扩展现实图像处理部24的作用。

本公开的方式

根据第一方式，提供一种示教装置，其进行针对工件进行作业的机器人的示教操作，该示教装置具有：选择部，其在所述机器人的示教作业中或示教作业后，在所述机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行；误差计算部，其在通过手控或点动进给使所述机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出所述示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差以及所述示教点的所述机器人的工具的姿势与移动后的机器人的所述工具的姿势之间的姿势误差中的至少一方；以及指示部，其在所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方在各自的预定范围内时指示对所述示教点进行再示教。

根据第二方式，在第一方式中，所述示教装置还具有：误差显示部，其将所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方进行显示。

根据第三方式，在第一或第二方式中，所述示教装置还具有：显示部，其将图像拍摄部拍摄到的包含所述机器人和所述工件的实际空间的实际图像进行显示；以及扩展现实图像处理部，其将表示所述示教点的位置的信息与所述实际图像重叠地显示于所述显示部。

根据第四方式，在第一～第三中的任一方式中，在对所述示教点进行再示教时删除所述示教点。

根据第五方式，提供一种示教方法，进行针对工件进行作业的机器人的示教操作，在所述机器人的示教作业中或示教作业后，在所述机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行，在通过手控或点动进给使所述机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出所述示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差以及所述示教点的所述机器人的工具的姿势与移动后的机器人的所述工具的姿势之间的姿势误差中的至少一方，在所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方在各自的预定范围内时对所述示教点进行再示教。

根据第6方式，在第五方式中，还将所述计算出的位置误差和所述姿势误差中的至少一方显示于误差显示部。

根据第七方式，在第五或第六方式中，还将表示所述示教点的位置的信息与图像拍摄部拍摄到的包含所述机器人和所述工件的实际空间的实际图像重叠地显示于显示部。

根据第八方式，在第五～第七中的任一方式中，在对所述示教点进行再示教时删除所述示教点。

方式的效果

在第一和第五方式中，在已经示教的示教点与通过手控等而移动到该示教点的机器人的位置之间的位置误差(距离)或姿势误差在预定范围内时，指示进行再示教。因此，操作员可以容易地观察是否需要修正临时设定的示教点。

在第二和第六方式中，操作员可以更容易地观察是否需要修正示教点。

在第三和第七方式中，操作员可以极为简单地观察是否需要修正临时设定的示教点。

在第四和第八方式中，能够容易地进行再示教作业。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，该领域技术人员应理解为只要不脱离请求专利保护的范围所公开的范围，可以进行各种修正和变更。

Claims

1.一种示教装置，进行针对工件进行作业的机器人的示教操作，其特征在于，该示教装置具有：

选择部，其在所述机器人的示教作业中或示教作业后，在所述机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行；

误差计算部，其在通过手控或点动进给使所述机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出所述示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差以及所述示教点的所述机器人的工具的姿势与移动后的机器人的所述工具的姿势之间的姿势误差中的至少一方；以及

指示部，其在所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方在各自的预定范围内时指示对所述示教点进行再示教。

2.根据权利要求1所述的示教装置，其特征在于，

所述示教装置还具有：误差显示部，其将所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方进行显示。

3.根据权利要求1或2所述的示教装置，其特征在于，

所述示教装置还具有：

显示部，其将图像拍摄部拍摄到的包含所述机器人和所述工件的实际空间的实际图像进行显示；以及

扩展现实图像处理部，其将表示所述示教点的位置的信息与所述实际图像重叠地显示于所述显示部。

4.根据权利要求1或2所述的示教装置，其特征在于，

在对所述示教点进行再示教时删除所述示教点。

5.一种示教方法，进行针对工件进行作业的机器人的示教操作，其特征在于，

在所述机器人的示教作业中或示教作业后，在所述机器人的程序中的多个行之间移动并选择一行，

在通过手控或点动进给使所述机器人移动至所选择的一行中已经示教的示教点之后，计算出所述示教点与移动后的机器人的位置之间的位置误差以及所述示教点的所述机器人的工具的姿势与移动后的机器人的所述工具的姿势之间的姿势误差中的至少一方，

在所述位置误差和所述姿势误差中的至少一方在各自的预定范围内时对所述示教点进行再示教。

6.根据权利要求5所述的示教方法，其特征在于，

还将所述计算出的位置误差和所述姿势误差中的至少一方显示于误差显示部。

7.根据权利要求5或6所述的示教方法，其特征在于，

还将表示所述示教点的位置的信息与图像拍摄部拍摄到的包含所述机器人和所述工件的实际空间的实际图像重叠地显示于显示部。

8.根据权利要求5或6所述的示教方法，其特征在于，

在对所述示教点进行再示教时删除所述示教点。