JP6450960B2 - ロボット、ロボットシステム及び教示方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット、ロボットシステム及び教示方法に関する。

特許文献１には、ロボットの制御装置に接続されて教示データを入力するためのティーチングペンダントに、タッチパネル付き表示画面を配置し、そのタッチパネル付き表示画面に、教示対象ロボットのグラフィック画像を表示するとともに、その教示対象ロボットの動作を指示するための複数のタッチキーを表示し、タッチパネル付き表示画面を参照しながらタッチパネル付き表示画面上に表示された複数のタッチキーのうちの少なくとも１つを押圧操作もしくはタッチ操作することにより、ロボットに対する教示操作を行なうロボットの教示操作方法が開示されている。

特開平１０−１４６７８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、教示者がロボットから離れた位置で教示を行うことになり、利便性が低いという問題がある。

そこで、本発明は、ロボットの近くで容易に教示を行うことができるロボット、ロボットシステム及び教示方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第一の態様は、ロボットであって、アームと、前記アームに設けられたタッチパネルモニターと、を備え、前記タッチパネルモニターを用いて前記アームのダイレクトティーチングを行うことを特徴とする。これにより、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

ここで、前記ダイレクトティーチングは、前記アームを直接動作させ、当該動作を前記ロボットに記憶させる処理を含んでもよい。これにより、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

上記課題を解決するための第二の態様は、ロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられたアームと、前記アームに設けられたタッチパネルモニターと、前記アームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、当該変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するダイレクトティーチングを行う制御部と、を備えたことを特徴とする。

第二の態様によれば、アームの手先に加えられた外力に応じてアームの姿勢を変化させ、その後アームに設けられたタッチパネルモニターへの入力を取得すると、変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成する。これにより、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

ここで、前記アームは、前記ロボット本体側から順にＮ個（Ｎは３以上）の関節を有し、前記タッチパネルモニターは、Ｎ−２番目の関節とＮ−１番目の関節との間に設けられてもよい。これにより、教示者が外力を加えるアームの手先に近い位置にタッチパネルモニターを設けることができる。したがって、教示がさらに容易になる。

ここで、前記制御部は、前記アームの姿勢に応じて前記タッチパネルモニターの表示の向きを変更してもよい。これにより、教示者がタッチパネルモニターに表示された画面を確認しやすくなる。

ここで、前記タッチパネルモニターは、前記アームから取り外し可能に設けられてもよい。これにより、アームの姿勢によりアームに設けられたタッチパネルモニターが視認できない場合にも、タッチパネルモニターを使用することができる。

ここで、前記アームに設けられた撮像部を備え、前記制御部は、前記撮像部が撮像した撮像画像を前記タッチパネルモニターに表示させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記撮像部への撮像指示を前記教示情報として生成してもよい。これにより、撮像についての教示を行うことができる。

ここで、明るさの変更可能な照明を備え、前記制御部は、前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記撮像部への撮像指示に前記照明の明るさを含めて前記教示情報を生成してもよい。これにより、撮像された画像に含まれる対象物が認識可能な明るさで画像を撮像することができる。

ここで、力検出器を備え、前記制御部は、前記力検出器での検出結果を前記タッチパネルモニターに表示させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記力検出器での検出結果を前記教示情報として生成してもよい。これにより、力制御についての教示を行うことができる。

ここで、把持部を備え、前記制御部は、前記タッチパネルモニターからの入力に基づいて前記把持部を移動させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記把持部の移動後の姿勢を前記教示情報として生成してもよい。これにより、把持部の動作について教示を行うことができる。

ここで、前記アームを複数備え、前記複数備えられたアームのそれぞれに前記タッチパネルモニターが設けられてもよい。これにより、複数のアームを備えたロボットについて、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

上記課題を解決するための第三の態様は、ロボットと、制御部とを備えたロボットシステムであって、前記ロボットは、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられたアームと、前記アームに設けられたタッチパネルモニターと、を備え、前記制御部は、前記アームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、当該変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するダイレクトティーチングを行うことを特徴とする。これにより、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

上記課題を解決するための第四の態様は、教示方法であって、ロボット本体に設けられたアームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させるステップと、前記アームに設けられたタッチパネルモニターへの入力を取得するステップと、前記変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するステップと、を含むことを特徴とする。これにより、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

本発明の一実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。 ロボット１の背面斜視図である。 アーム１１の詳細を示す図である。 制御部２０の機能ブロックを示す図である。 制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。 ダイレクトティーチング処理の流れを示すフローチャートである。 ダイレクトティーチング処理の流れを示すフローチャートである。 ダイレクトティーチング処理の流れを示すフローチャートである。 ダイレクトティーチング処理の流れを示すフローチャートである。 タッチパネルモニター１７に表示される画面の一例である。 タッチパネルモニター１７に表示される画面の一例である。 タッチパネルモニター１７に表示される画面の一例である。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。図２は、ロボット１の背面斜視図である。

本実施形態におけるロボット１は、主として、ロボット本体１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、バンパー１３と、搬送用ハンドル１４と、電子カメラ１５と、タッチパネルモニター１７と、ハンドアイカメラ１８と、照明１９と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、ロボット１の内部に設けられた制御部２０（図４参照）からの制御信号に従い処理を行う。

なお、以下では、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１の手前側を「正面側」または「正面」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」という。

ロボット本体１０は、主として、肩部１０Ａと、ロボット本体１０Ｂとを備える。肩部１０Ａは、ロボット本体１０Ｂに対して回動自在に設けられる。

肩部１０Ａの両側面の上端近傍には、それぞれアーム１１（いわゆるマニピュレーター）が設けられる。

アーム１１は、複数のアーム部材がジョイント（図示せず）により連結されて構成される。アーム１１については、後に詳述する。

ロボット本体１０Ｂの背面（正面と反対側の面）側には、ロボット１の背面側から視認可能なモニターを有するタッチパネルモニター１２が配置されている。タッチパネルモニター１２は、搬送用ハンドル１４に設けられる。

ロボット本体１０Ｂの正面（ロボット１がアーム１１で作業する際に、ロボットが作業を行う作業台と対向する側の面）には、取付部１０Ｄを介して、作業台との水平方向の距離を一定に保つためのバンパー１３が設けられる。

肩部１０Ａから上に突出する、頭部に当たる部分には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有する電子カメラ１５が設けられる。

図３は、アーム１１の詳細を示す図である。

アーム１１は、ロボット本体１０側から順に、アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター１１ａ（図４参照）が設けられる。

アーム１１は７個の回動軸を有する７軸ロボットである。ロボット本体１０側から順に、１番目の回動軸はＪ１であり、２番目の回動軸はＪ２であり、３番目の回動軸はＪ３であり、４番目の回動軸はＪ４であり、５番目の回動軸はＪ５であり、６番目の回動軸はＪ６であり、７番目の回動軸はＪ７である。回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７は、それぞれ、ジョイントに設けられたアクチュエーター１１ａの回転軸である。アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ及びハンド１１１は、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動可能に設けられる。

アクチュエーター１１ａは、例えば、サーボモーターやエンコーダーなどを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部２０によるロボット１のフィードバック制御に使用される。また、アクチュエーター１１ａには、回転軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。

アーム部材１１Ｅの先端（アーム１１の手首部分に相当）には、図示しない力覚センサー１６（図４参照）が設けられている。力覚センサー１６は、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサー１６として、例えば、並進３軸方向（ｘ、ｙ、ｚ成分）の力成分と、回転３軸（ｕ、ｖ、ｗ成分）回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。力覚センサー１６は、本発明の力検出器に相当する。なお、力覚センサー１６は、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。

本実施の形態では、力覚センサー１６が設けられた位置をアーム１１のエンドポイントの位置とする。なお、力覚センサー１６が設けられる位置はこれに限定されない。

アーム１１の先端には、ワークや道具を把持するハンド１１１（いわゆるエンドエフェクター）が設けられる。ただし、エンドエフェクターはハンド１１１に限られない。

ハンド１１１は、４本のフィンガー１１１Ａを有する。２本のフィンガー１１１Ａは、対向して設けられる。図示しない駆動機構により、対向する２本のフィンガー１１１Ａ同士を互いに接近させることにより、対向する２本のフィンガー１１１Ａで部品等の対象物を挟持する。また、駆動機構によりこの挟持状態からフィンガー１１１Ａ同士を互いに離間させることにより、対象物を解放する。

また、ハンド１１１は、フィンガー１１１Ａの移動方向と直交する方向に移動する当接部１１１Ｂを有する。２組の２本のフィンガー１１１Ａの間で部品等の対象物を挟持し、当接部１１１Ｂを対象物に当接させることで、ハンド１１１により対象物が把持される。

アーム部材１１Ｄには、タッチパネルモニター１７が設けられる。タッチパネルモニター１７は、ダイレクトティーチング（後に詳述）用のティーチングペンダントとして機能する。タッチパネルモニター１７は、主として、画像を表示する表示部と、入力を受け付けるタッチパネルと、を有する。タッチパネルモニター１７には、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式等の様々な方式のタッチパネルを使用することができるが、ワークの衝突等による誤作動を防止するため、静電容量方式のタッチパネルを使用することが望ましい。

タッチパネルモニター１７は、アーム１１内部に設けられたコード（図示せず）により、ロボット１内部に設けられた制御部２０（図４参照）に接続される。また、タッチパネルモニター１７は、アーム部材１１Ｄに対して取り外し可能に設けられる。タッチパネルモニター１７をアーム部材１１Ｄから取り外した場合に対応するため、タッチパネルモニター１７と制御部２０との間には、コードを巻き取り可能なコードリール等が設けられている。なお、タッチパネルモニター１７と制御部２０との間を無線（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ）で接続してもよい。

なお、本実施の形態では、タッチパネルモニター１７は、アーム部材１１Ｄ（回転軸Ｊ５（Ｎ−２軸）と回動軸Ｊ６（Ｎ−１軸）との間、Ｎ＝７）に設けられているが、タッチパネルモニター１７が設けられるのはこの位置に限られない。例えば、アーム部材１１Ｂ（回転軸Ｊ３と回動軸Ｊ４との間）にタッチパネルモニター１７を設けてもよい。つまり、ロボット本体１０にもっとも近い位置（アーム部材１１Ａ）以外の位置（例えば、回転軸Ｊ３〜Ｊ７（Ｎ−４〜Ｎ軸、Ｎ＝７）の間）であれば、アーム１１の任意の位置にタッチパネルモニター１７を設けることができる。しかしながら、タッチパネルモニター１７は、ダイレクトティーチングを容易にするため、できるだけアーム１１の先端に近い位置に設けることが望ましい。特に、ダイレクトティーチングではエンドポイントの位置及び向きを教示者が指示するため、エンドポイントの位置及び向きや、ハンド１１１の回転方向の位置（回転軸Ｊ７の回転角）等を指示するときに最も視認しやすい位置であるアーム部材１１Ｄに、タッチパネルモニター１７を設けることが最も望ましい。また、アーム１１の最も先端に近いアーム部材１１Ｅ（回動軸Ｊ６と回動軸はＪ７との間）にタッチパネルモニター１７を設けることも望ましい。

アーム部材１１Ｅには、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ１８が設けられる。また、ハンドアイカメラ１８に隣接して、ハンドアイカメラ１８の撮像対象を照らす照明１９が設けられる。照明１９は、明るさの変更が可能である。ハンドアイカメラ１８及び照明１９は、一般的であるため説明を省略する。

なお、ロボット１に設けられるのはアーム１１に限られない。例えば、複数のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。

次に、ロボット１の機能構成例について説明する。図４は、制御部２０の機能ブロック図を示している。制御部２０は、主として、ダイレクトティーチング部２００と、駆動制御部２０１と、表示制御部２０２と、全体制御部２０３とを備える。

ダイレクトティーチング部２００は、いわゆるダイレクトティーチングを行う。ロボット１のダイレクトティーチングとは、教示者がロボット１の姿勢を変化させ、それに基づいて教示情報を生成するものである。

具体的には、教示者がアーム部材１１Ｅ等に直接触れてアーム１１に外力を付与すると、ダイレクトティーチング部２００は、この外力に基づいて、駆動制御部２０１を介してアーム１１の姿勢を変える。その後、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介してタッチパネルモニター１７への入力が行われたことを取得すると、その時のアーム１１の姿勢を、ジョイントに設けられたアクチュエーター１１ａから検出する。そして、ダイレクトティーチング部２００は、検出したアーム１１の姿勢と、その検出された姿勢が指定された順序と関連付けられた教示情報を生成する。ダイレクトティーチング部２００が行う処理については、後に詳述する。

駆動制御部２０１は、エンドポイントを目標位置に移動させると、ハンド１１１へ作業を行わせるための信号を出力する。この信号は、アンプ１１１ｂで増幅され、アクチュエーター１１１ａに入力される。これにより、ハンド１１１を用いた作業を行うことができる。

また、駆動制御部２０１は、アクチュエーターのエンコーダー値、力覚センサーのセンサー値等に基づいて、アーム１１を駆動するための信号を出力する。この信号は、アンプ１１ｂで増幅され、アクチュエーター１１ａに入力される。これにより、アーム１１が制御される。駆動制御部２０１が行う処理は一般的であるため、説明を省略する。

表示制御部２０２は、表示部に表示する各種表示画面の表示状態を制御する。また、表示制御部２０２は、表示部に重ねて設けられたタッチパネルへの入力（例えば、押圧）を検出する。そして、表示制御部２０２は、タッチパネル上の押圧された位置と、表示部における表示画面とに基づいて、表示部に表示されたボタンのうちのどのボタンへの入力が行われたかを検出する。表示制御部２０２は、検出結果をダイレクトティーチング部２００に出力する。

また、表示制御部２０２は、ダイレクトティーチング部２００によりダイレクトティーチングが行われているときは、アーム１１の姿勢に応じて、表示部へ表示する画像の向きを変更する。例えば、アーム１１がエンドポイントを下方に向けている場合には、表示制御部２０２は、辺１７Ｘ（図３参照）が上側となるように表示部に画像を表示させる。また、例えば、アーム１１がエンドポイントを前方に向けている場合（図３に示す姿勢）には、表示制御部２０２は、辺１７Ｙ（図３参照）が上側となるように表示部に画像を表示させる。

全体制御部２０３は、制御部２０の全体を制御する処理を行う。

図５は、制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えばコンピューターなどで構成される制御部２０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメモリー２２と、外部記憶装置２３と、ロボット１等の外部の装置と通信を行う通信装置２４と、タッチパネルモニター等の入力装置を接続する入力装置インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２５と、タッチパネルモニター等の出力装置を接続する出力装置Ｉ／Ｆ２６と、制御部２０と他のユニットを接続するＩ／Ｆ２７と、を備える。

上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２１が所定のプログラムをメモリー２２に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプログラムは、例えば、予めメモリー２２にインストールされてもよいし、通信装置２４を介してネットワークからダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。

以上のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。例えば、制御部２０は、ロボット１の外部にあってもよい。また、一般的なロボットシステムが備える構成を排除するものではない。

次に、本実施形態における、上記構成からなるロボット１の特徴的な処理について説明する。図６、７は、ダイレクトティーチング処理の流れを示すフローチャートである。図１０〜１２は、タッチパネルモニター１７に表示される画面の一例である。当該処理は、ロボット本体１０に設けたモード切り替えスイッチ（図示せず）を介して、教示者により、ロボット１が教示モードに設定されることにより行われる。

教示者がタッチパネルモニター１７へ触れると、表示制御部２０２は、タッチパネルモニター１７への入力を検出し、図１０（Ａ）に示すようなメニュー画面１７Ａをタッチパネルモニター１７に表示させる（ステップＳ１００）。本実施の形態では、メニュー画面１７Ａには、新規ボタン１７ａと、編集ボタン１７ｂとが表示されている。

次に、表示制御部２０２は、教示者がタッチパネルモニター１７における新規ボタン１７ａへの入力が行われたか、編集ボタン１７ｂへの入力が行われたかを判断する（ステップＳ１０２）。表示制御部２０２により判断結果がダイレクトティーチング部２００に出力されると、ダイレクトティーチング部２００はこれを取得する。

新規ボタン１７ａへの入力が行われたことが取得された場合（ステップＳ１０２で「新規」）には、ダイレクトティーチング部２００は、ダイレクトティーチングを開始する（ステップＳ１０４）。具体的には、ダイレクトティーチング部２００は、駆動制御部２０１を介して、アーム１１の各関節軸（回動軸Ｊ１〜Ｊ７）の保持用ブレーキを解除する。すると、各関節軸のアクチュエーター１１ａがＯＮになり、アーム１１が現在の姿勢で保持される。それと共に、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、図１０（Ｂ）に示すような作業画面１７Ｂをタッチパネルモニター１７に表示させる。

作業画面１７Ｂには、位置の記憶を指示する位置記憶ボタン１７ｃと、ハンド１１１への教示を入力するハンド教示ボタン１７ｄと、力覚センサーの検出値の表示を指示する力覚表示ボタン１７ｅと、ハンドアイカメラ１８を起動させるＨカメラ（ハンドアイカメラ）起動ボタン１７ｆとが表示される。

次に、ダイレクトティーチング部２００は、教示者によりアーム１１が移動されたか、すなわちアーム１１に外力が加えられたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ダイレクトティーチング部２００は、アーム１１に外力が加えられたか否かを、力覚センサー１６における検出結果や、アクチュエーター１１ａの回転軸の回転の有無等に基づいて判定できる。

外力が加えられていないと判断された（ステップＳ１０６でＮＯ）場合については、後に詳述する。

外力が加えられたと判断された（ステップＳ１０６でＹＥＳ）場合には、ダイレクトティーチング部２００は、駆動制御部２０１を介して、外力に応じてアーム１１の姿勢を変化させる（ステップＳ１０８）。具体的には、ダイレクトティーチング部２００は、駆動制御部２０１を解して、力覚センサーに加えられるＸＹＺ成分の力、ＵＶＷ成分のモーメントを検出し、それを各回動軸Ｊ１〜Ｊ７のエンコーダー情報に変換し、各回動軸Ｊ１〜Ｊ７のアクチュエーター１１ａを動かす。なお、教示モードに設定されている場合は、駆動制御部２０１は、アーム１１を、安全と思われる（例えば、教示者にアームが当たったとしても教示者が怪我しない）最大スピード（最大スピードは、任意に設定可能である）以下の速度で移動させる。これにより、力を受けた方向に向けてアーム１１が移動される。

駆動制御部２０１によりアーム１１が移動されると、表示制御部２０２は、作業画面１７Ｂに表示された位置記憶ボタン１７ｃ（図１０（Ｂ）参照）への入力が行われたか否かを判断し、ダイレクトティーチング部２００は、この結果を取得する（ステップＳ１１０）。

位置記憶ボタン１７ｃへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１１０でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１０８に処理を戻す。

位置記憶ボタン１７ｃへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）には、駆動制御部２０１は、現在のアーム１１の姿勢を検出する（ステップＳ１１２）。

そして、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１１０で検出したアーム１１の姿勢と、順番とを関連付けた教示情報を生成し、これをメモリー２２等に記憶する（ステップＳ１１４）。ここで、順番とは、教示情報に記憶された作業の順番である。例えば、教示情報が生成されていない場合には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１１０で検出されたアーム１１の姿勢を、順番１と関連付けた教示情報を生成する。また、例えば、教示情報に順番２までの情報が記憶されている場合には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１１２で検出されたアーム１１の姿勢を、順番３と関連付けた教示情報を生成し、これを現在の教示情報に追加する。なお、本実施の形態では、最初に教示情報を生成した場合のみでなく、新たに生成した教示情報を現在の教示情報に追加した場合も、教示情報の生成と定義する。

ダイレクトティーチング部２００は、生成した教示情報を、メモリー２２等に記憶させる。

編集ボタン１７ｂへの入力が行われたことが取得された場合（ステップＳ１０２で「編集」）には、ダイレクトティーチング部２００は、生成された教示情報を編集するために、表示制御部２０２を介して教示情報をタッチパネルモニター１７に表示させる（ステップＳ１１６）。教示情報の表示及び編集処理については、図示及び詳細な説明を省略する。

ステップＳ１１４又はステップＳ１１６の処理が終了したら、全体制御部２０３は、タッチパネルモニター１７を介してダイレクトティーチングの終了指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１１８）。

ダイレクトティーチングの終了指示が入力されていない場合（ステップＳ１１８でＮＯ）は、全体制御部２０３は、ステップＳ１０６へ処理を戻す。ダイレクトティーチングの終了指示が入力された場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）は、全体制御部２０３は、処理を終了する。

次に、外力が加えられなかったと判断された場合（ステップＳ１０６でＮＯ）について、まず、図７のフローチャートを用いて説明する。

ダイレクトティーチング部２００は、ハンド１１１の教示を行うか否かを判断する（ステップＳ１２０）。具体的には、表示制御部２０２を介して、図１０（Ｂ）に表示されたハンド教示ボタン１７ｄへの入力が行われたことを取得した場合には、ダイレクトティーチング部２００は、ハンド１１１の教示を行うと判断する。

ハンド１１１の教示を行う場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、図１１（Ａ）に示すハンド教示画面１７Ｄをタッチパネルモニター１７に表示させる（ステップＳ１２２）。本実施の形態では、ハンド１１１は、２組のフィンガー１１１Ａと、当接部１１１Ｂとの３自由度を有する。したがって、ハンド教示画面１７Ｄには、２組のフィンガー１１１Ａに対する指示を入力する「把持１」、「把持２」と、当接部１１１Ｂに対する指示を入力する「掌」の３組のボタン１７ｋが表示される。

例えば、駆動制御部２０１は、「把持１」、「把持２」、「掌」の各ボタン１７ｋが押下されている間、ハンド１１１の押下されたボタンに対応する部位（フィンガー１１１Ａ又は当接部１１１Ｂ）を移動させる（ステップＳ１２４）。なお、駆動制御部２０１は、「把持１」、「把持２」、「掌」の各ボタン１７ｋが一度押下される毎に、ハンド１１１の押下されたボタンに対応する部位（フィンガー１１１Ａ又は当接部１１１Ｂ）を一定量だけ移動させてもよい。

なお、本実施の形態では、ステップＳ１２４において駆動制御部２０１によりハンド１１１を移動させたが、ステップＳ１０８と同様に、フィンガー１１１Ａ間の幅や当接部１１１Ｂの高さ等を、外力に応じて動かすようにしてもよい。

また、本実施の形態では、２組のフィンガー１１１Ａと、当接部１１１Ｂとの３自由度を有するハンド１１１を採用しているが、１自由度（１組のフィンガー１１１Ａ）を有するハンドを採用することができる。図１１（Ｂ）は、１自由度を有するハンドを採用する場合のハンド教示画面１７Ｄ’の一例である。ハンド教示画面１７Ｄ’は、１自由度を有するハンドの場合に対応するため、ハンド教示画面１７Ｄ’においては、ボタン１７ｋ’は「把持」のみである。

駆動制御部２０１によりハンド１１１が移動されると、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、ハンド教示画面１７Ｄにおける記憶ボタン１７ｉへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１２６）。

記憶ボタン１７ｉへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１２６でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、戻るボタン１７ｊへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１２８）。戻るボタン１７ｊへの入力が行われたことが取得された場合（ステップＳ１２８でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１０６（図６参照）に処理を戻す。戻るボタン１７ｊへの入力が行われなかったことが取得された場合（ステップＳ１２８でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１２４に処理を戻す。

記憶ボタン１７ｉへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１２６でＹＥＳ）には、駆動制御部２０１は、現在のハンド１１１の姿勢、すなわちフィンガー１１１Ａ及び当接部１１１Ｂの位置を検出する（ステップＳ１３０）。

そして、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１３０で検出されたハンド１１１の姿勢と、順番とを関連付けた教示情報を生成し、これをメモリー２２等に記憶する（ステップＳ１３２）。これにより、把持部の動作を教示することができる。その後、全体制御部２０３は、ステップＳ１１８へ処理を戻す。

次に、ハンド１１１の教示を行わない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）について、図８を用いて説明する。

ハンド１１１の教示を行わない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、力覚表示画面１７Ｃの表示指示が入力されたかを判断する（ステップＳ１４０）。具体的には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、図１０（Ｂ）に表示された力覚表示ボタン１７ｅへの入力が行われたか否かを判断する。

力覚表示画面１７Ｃの表示指示が入力された場合（ステップＳ１４０でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、図１０（Ｃ）に示す力覚表示画面１７Ｃをタッチパネルモニター１７に表示させる（ステップＳ１４２）。

力覚表示画面１７Ｃでは、力覚センサー１６でのｘ、ｙ、ｚ方向の検出結果１７ｇ及びｕ、ｖ、ｗ方向の検出結果１７ｈがそれぞれ表示される。教示者がハンド１１１等を対象物に押し付けたり、ハンド１１１を回転させたりすると、力覚センサー１６がこれを検出する。ダイレクトティーチング部２００は検出結果を取得し、表示制御部２０２を介して検出結果を力覚表示画面１７Ｃに表示させる。

ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、力覚表示画面１７Ｃにおける記憶ボタン１７ｉへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１４４）。

記憶ボタン１７ｉへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１４４でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、戻るボタン１７ｊへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１４６）。戻るボタン１７ｊへの入力が行われたことが取得された場合（ステップＳ１４６でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１０６（図６参照）に処理を戻す。戻るボタン１７ｊへの入力が行われなかったことが取得された場合（ステップＳ１４６でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１４２に処理を戻す。

記憶ボタン１７ｉへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１４４でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、力覚センサー１６で検出された力覚の値と、順番とを関連付けた教示情報を生成し、これをメモリー２２等に記憶する（ステップＳ１４８）。これにより、力制御についての教示を行うことができる。その後、全体制御部２０３は、ステップＳ１１８へ処理を戻す。

次に、力覚表示画面１７Ｃの表示指示が入力されなかった場合（ステップＳ１４０でＮＯ）について、図９を用いて説明する。

力覚表示画面１７Ｃの表示指示が入力が入力されなかった場合（ステップＳ１４０でＮＯ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ハンドアイカメラ１８の起動指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１５０）。具体的には、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、作業画面１７ＢのＨカメラ起動ボタン１７ｆへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する。

Ｈカメラ起動ボタン１７ｆへの入力が行われなかったことが取得された場合（ステップＳ１５０でＮＯ）場合には、全体制御部２０３は、ステップＳ１０６（図６参照）へ処理を戻す。

Ｈカメラ起動ボタン１７ｆへの入力が行われたことが取得された場合（ステップＳ１５０でＹＥＳ）には、ダイレクトティーチング部２００は、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像を取得し、表示制御部２０２は、この画像をタッチパネルモニター１７に表示させる（ステップＳ１５２）。

図１２（Ａ）は、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像がタッチパネルモニター１７に表示された画像表示画面１７Ｅの一例である。画像表示画面１７Ｅには、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像Ｐが表示される。また、画像表示画面１７Ｅには、画像Ｐに重ねて、照明１９の明るさのオン、オフや明るさの変更を行うための照明調整ボタン群１７ｌと、対象物認識を指示する認識ボタン１７ｍと、処理を戻す戻るボタン１７ｎとが表示される。

ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して、画像表示画面１７Ｅの認識ボタン１７ｍへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１５４）。

認識ボタン１７ｍへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１５４でＮＯ）は、ダイレクトティーチング部２００は、表示制御部２０２を介して戻るボタン１７ｎへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１５５）。戻るボタン１７ｎへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１５５でＹＥＳ）は、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１０６（図６参照）へ処理を戻す。戻るボタン１７ｎへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１５５でＮＯ）は、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１５２へ処理を戻す。

認識ボタン１７ｍへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１５４でＹＥＳ）は、ダイレクトティーチング部２００は、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像から対象物が認識できたか否かを判断する（ステップＳ１５６）。本実施の形態では、ダイレクトティーチング部２００は、予めメモリー２２等に登録してある対象物の３次元データと、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像とを照合することで、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像から対象物を認識する。画像から対象物を認識する技術は一般的であるため、説明を省略する。

ハンドアイカメラ１８で撮像した画像から対象物が認識できた場合（ステップＳ１５６でＹＥＳ）には、表示制御部２０２は、図１２（Ｂ）に示すように、画像表示画面１７Ｅに表示された画像Ｐのうちの、対象物の位置をハイライト表示する（ステップＳ１５８）。図１２（Ｂ）においては、ハイライト表示の部分にハッチングが施されている。

そして、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１５８でハイライト表示した対象物をハンドアイカメラ１８で撮像する指示（この指示には、照明１９の点灯の有無、明るさに関する情報等を含む）と、順番とを関連付けた教示情報を生成し、これをメモリー２２等に記憶する（ステップＳ１６０）。これにより、撮像についての教示を行うことができる。順番については、ステップＳ１１４と同様である。その後、全体制御部２０３は、ステップＳ１１８へ処理を戻す。

ハンドアイカメラ１８で撮像した画像から対象物が認識できなかった場合（ステップＳ１５６でＮＯ）には、表示制御部２０２は、画像表示画面１７Ｅに重ねて、対象物が認識できなかったことを示すエラー表示（図示せず）を表示させる（ステップＳ１６２）。

全体制御部２０３は、表示制御部２０２を介して、照明調整ボタン群１７ｌへの入力が行われたか否かの判断結果を取得する（ステップＳ１６４）。照明調整ボタン群１７ｌへの入力が行われなかったことが検出された場合（ステップＳ１６４でＮＯ）は、全体制御部２０３は、ステップＳ１５２へ処理を戻す。

照明調整ボタン群１７ｌへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１６４でＹＥＳ）には、全体制御部２０３は、照明調整ボタン群１７ｌの押下に応じて照明１９の明るさを変更し（ステップＳ１６６）、ステップＳ１５２へ処理を戻す。

ステップＳ１５０〜Ｓ１６６では、ダイレクトティーチング部２００は、ハンドアイカメラ１８で撮像した画像を画像表示画面１７Ｅに表示させたが、画像表示画面１７Ｅに表示させる画像はこれに限られない。例えば、ダイレクトティーチング部２００は、電子カメラ１５で撮像された画像を画像表示画面１７Ｅに表示させてもよい。この場合には、戻るボタン１７ｎへの入力が行われたことが検出された場合（ステップＳ１５５でＹＥＳ）に、ダイレクトティーチング部２００は、ステップＳ１０６へ処理を戻す代わりに、肩部１０Ａをロボット本体１０Ｂに対して回動させるようにしてもよい。

本実施の形態によれば、ダイレクトティーチング用のティーチングペンダントがアーム１１に設けられているため、ロボットの近くで容易に教示を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、教示者が外力を加えるアーム１１の手先に近い位置にタッチパネルモニター１７を設けるため、教示をさらに容易に行うことができる。また、教示者が外力を加えるアーム１１の手先に近い位置にタッチパネルモニター１７を設けるため、教示者がタッチパネルモニター１７に表示された各種表示画面を確認しやすくなる。

また、本実施の形態によれば、タッチパネルモニター１７がアーム１１から取り外し可能であるため、アームの姿勢によりアームに設けられたタッチパネルモニター１７が視認できない場合にも、タッチパネルモニターを使用することができる。

また、本実施の形態によれば、タッチパネルモニター１７を用いることで撮像についての教示を行うことができる。さらに、照明の明るさ等の変更が可能であるため、撮像された画像に含まれる対象物が認識可能な明るさで画像を撮像することができる。

なお、本実施の形態では、複数のアーム１１を備えたロボット１を例に説明したが、本発明は、アーム１１が１本のロボットにも適用可能であるし、アーム１１が３本のロボットにも適用可能である。ただし、アーム１１の本数によらず、アーム１１にタッチパネルモニター１７が設けられている必要がある。アーム１１にタッチパネルモニター１７が設けられてさえいれば、本発明は適用可能である。

また、本実施の形態では、７軸のアーム１１（Ｎ＝７）を用いたが、アーム１１の軸は３軸（Ｎ＝３）以上であればどのような形態でもよい。そして、タッチパネルモニター１７は、Ｎ−２軸とＮ−１軸との間に設けられることが望ましい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。さらに、本発明の説明において、「・・・近傍」は、完全同一に限定されず、課題、目的を達成可能な形態も含むことを意味する。

１ ：ロボット
１０ ：ロボット本体
１０Ａ ：肩部
１０Ｂ ：胴部
１０Ｄ ：取付部
１１ ：アーム
１１Ａ ：アーム部材
１１Ｂ ：アーム部材
１１Ｃ ：アーム部材
１１Ｄ ：アーム部材
１１Ｅ ：アーム部材
１１ａ ：アクチュエーター
１１ｂ ：アンプ
１２ ：タッチパネルモニター
１３ ：バンパー
１４ ：搬送用ハンドル
１５ ：電子カメラ
１６ ：力覚センサー
１７ ：タッチパネルモニター
１７Ａ ：メニュー画面
１７Ｂ ：作業画面
１７Ｃ ：力覚表示画面
１７Ｄ ：ハンド教示画面
１７Ｅ ：画像表示画面
１７Ｘ ：辺
１７Ｙ ：辺
１７ａ ：新規ボタン
１７ｂ ：編集ボタン
１７ｃ ：位置記憶ボタン
１７ｄ ：ハンド教示ボタン
１７ｅ ：力覚表示ボタン
１７ｆ ：Ｈカメラ起動ボタン
１７ｇ ：検出結果
１７ｈ ：検出結果
１７ｉ ：記憶ボタン
１７ｊ ：ボタン
１７ｋ ：ボタン
１７ｌ ：照明調整ボタン
１７ｍ ：認識ボタン
１７ｎ ：ボタン
１８ ：ハンドアイカメラ
１９ ：照明
２０ ：制御部
２１ ：ＣＰＵ
２２ ：メモリー
２３ ：外部記憶装置
２４ ：通信装置
２５ ：入力装置Ｉ／Ｆ
２６ ：出力装置Ｉ／Ｆ
２７ ：Ｉ／Ｆ
１１１ ：ハンド
１１１Ａ ：フィンガー
１１１Ｂ ：当接部
１１１ａ ：アクチュエーター
１１１ｂ ：アンプ
１２７Ｃ ：力覚表示画面
２００ ：ダイレクトティーチング部
２０１ ：駆動制御部
２０２ ：表示制御部
２０３ ：全体制御部

Claims (9)

1. ロボット本体と、
   前記ロボット本体に設けられたアームと、
   前記アームに設けられたタッチパネルモニターと、
   前記アームに設けられた撮像部と、
   明るさを変更可能な照明と、
   前記アームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、当該変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するダイレクトティーチングを行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記撮像部が撮像した撮像画像を前記タッチパネルモニターに表示させ、前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記撮像部への、前記照明の明るさを含む撮像指示を前記教示情報として生成する、ロボット。
2. 請求項１に記載のロボットにおいて、
   前記アームは、前記ロボット本体側から順にＮ個（Ｎは３以上）の関節を有し、
   前記タッチパネルモニターは、Ｎ−２番目の関節とＮ−１番目の関節との間に設けられる
   ことを特徴とするロボット。
3. 請求項１又は２に記載のロボットにおいて、
   前記制御部は、前記アームの姿勢に応じて前記タッチパネルモニターの表示の向きを変更する
   ことを特徴とするロボット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記タッチパネルモニターは、前記アームから取り外し可能に設けられる
   ことを特徴とするロボット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   力検出器を備え、
   前記制御部は、前記力検出器での検出結果を前記タッチパネルモニターに表示させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記力検出器での検出結果を前記教示情報として生成する
   ことを特徴とするロボット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   把持部を備え、
   前記制御部は、前記タッチパネルモニターからの入力に基づいて前記把持部を移動させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記把持部の移動後の姿勢を前記教示情報として生成する
   ことを特徴とするロボット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記アームを複数備え、
   前記複数備えられたアームのそれぞれに前記タッチパネルモニターが設けられる
   ことを特徴とするロボット。
8. ロボットと、制御部とを備えたロボットシステムであって、
   前記ロボットは、
   ロボット本体と、
   前記ロボット本体に設けられたアームと、
   前記アームに設けられたタッチパネルモニターと、
   前記アームに設けられた撮像部と、
   明るさを変更可能な照明と、を備え、
   前記制御部は、前記アームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させ、その後前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、当該変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するダイレクトティーチングを行い、前記撮像部が撮像した撮像画像を前記タッチパネルモニターに表示させ、前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記撮像部への、前記照明の明るさを含む撮像指示を前記教示情報として生成する、ロボットシステム。
9. ロボット本体に設けられたアームの手先に加えられた外力に応じて前記アームの姿勢を変化させるステップと、
   前記アームに設けられたタッチパネルモニターへの入力を取得するステップと、
   前記アームに設けられた撮像部が撮像した撮像画像を前記タッチパネルモニターに表示させるステップと、
   前記変化させた後の前記アームの姿勢を教示情報として生成するステップと、
   前記タッチパネルモニターへの入力を取得すると、前記撮像部への、ロボットに設けられた明るさを変更可能な照明の明るさを含む撮像指示を前記教示情報として生成するステップと、
   を含むことを特徴とする教示方法。

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