JPH04271408A - ロボットのオフライン・ダイレクト・ティーチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのティ
ーチング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業用ロボットのティーチング装
置としては、■　　ティーチングボックスを用いてロボ
ットを目標の位置まで動作させ、その位置及び姿勢を教
示するもの。■　　ロボットの動作端を人手で保持し、
これを動かして実際に作業をする動作を教示するもの。 ■　　再生用ロボットと同形状もしくは相似形で駆動系
をもたない教示専用のマニピュレータを用い、これを人
手で動作させ、その動作軌跡を教示するもの（たとえば
実公昭５８−２１６６３号公報参照）。の３通りが一般
的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記方式には、それぞ
れ次のような問題があった。すなわち、教示したい動作
が滑らかな空間連続曲線で、かつ、手首姿勢も複雑に変
化するものの場合、前記■の方式では、細かいピッチで
１点、１点教示していかなければならず、莫大な教示時
間が必要となるという問題がある。また、■、■の方式
では、駆動系をもったロボットと同形状という制約から
くる操作性の問題のため、思い通りの動作軌跡が得られ
ないという問題がある。

【０００４】一方、特開昭５９−１７３８０５号公報に
は、任意の空間位置に設定した基準点を原点とする座標
系での動作データに基づいて動作するロボットが記載さ
れている。この公報に記載されたものにおいてはマスタ
ーロボットとスレーブロボットは同一形状であり、異な
る機種のロボットに対しては適用できない。

【０００５】さらに、特開昭６３−２５９７０３号公報
には、形状の異なるロボットにも教示データで動作させ
るため、従来使用していた他機種のロボットの教示デー
タを、新たに使用するロボットの教示データに制御装置
内部で変換することが記載されている。

【０００６】ところが、上記いずれの従来技術でも、作
業を行わせるロボットとは異なる機構形状の教示専用機
を用いて教示することができなかった。そこで本発明は
、実際の作業用ロボットの機構形状とは異なった教示装
置で、直接、動作を教示することのできるティーチング
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、任意の空間位
置に設定した基準点を原点とする座標系での動作データ
に基づいて動作するロボットに動作を教示する、ロボッ
トのオフライン・ダイレクト・ティーチング装置におい
て、前記ロボットとは機構形状が異なり、各可動部の変
位を検出する変位検出器を備え、前記可動部の先端部を
教示者が保持して前記ロボットに実際に作業させる動作
を教示するダイレクト・ティーチング機構と、前記各可
動部の変位検出器の出力信号と前記ダイレクト・ティー
チング機構の機械的定数から、前記ダイレクト・ティー
チング機構に対して任意の空間位置に設定した基準点を
原点とする座標系での動作を求めて記憶するデータ処理
手段とからなる。

【０００８】

【作用】本発明の装置は、図１にその基本的構成を示す
ように、教示用のダイレクト・ティーチング機構１と、
その各可動部の変位を検出する変位検出器２と、検出し
た変位情報を記憶および変換するデータ処理手段３とか
らなる。教示用のダイレクト・ティーチング機構１は、
滑らかな空間連続曲線や、複雑な姿勢の変化にも思い通
りの軌跡を得るように人手で容易に動作させることがで
きるものとする。変位検出器２からデータ処理手段３へ
のサンプリングは任意の極小時間で行い、急激な教示動
作の変化にも充分に追従できるものとする。

【０００９】以上の構成のティーチング装置において、
ダイレクト・ティーチング機構１を用いて空間の任意の
１点を基準点として設定し、他の２点（これらの３点は
直線上にないこと）を教示してＸ−Ｙ平面を設定し、Ｘ
−Ｙ平面に垂直なＺ軸を設定することにより、ダイレク
ト・ティーチング機構１における座標系を決定する。次
に、このダイレクト・ティーチング機構１を用いてティ
ーチング作業を行う。データ処理手段３では、変位検出
器２で検出されたダイレクト・ティーチング機構１の変
位データを作業の動作に適するように任意にサンプリン
グし、更に、図示しない任意のロボットでの再生が可能
となるように直交座標系のデータに変換する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照しな
がら具体的に説明する。図２は本発明実施例の構成図で
ある。同図において、教示用マニピュレータ４は操作性
アップのため、バランサ（教示者の労力を低減するため
のバランスウェイト）、平行リンク、手首インライン（
手首がオフセットしていない機構）の機構をとっている
。本マニピュレータ４の各軸には位置（角度）を検出す
るアブソリュートエンコーダ２が取り付けられており、
インターフェース５につながっている。位置データをサ
ンプリングするための開始スイッチとして、フットスイ
ッチが２つ用意されていて、フットスイッチ６はオンし
ている時、常に位置データを取り込む連続サンプリング
用、フットスイッチ７はオン／オフで１つの位置データ
を取り込む１回サンプリング用として用いられる。 なお、操作パネル１１などからサンプリング周期を任意
に設定できるようにしてもよい。これによってサンプリ
ングが開始され、得た位置データは一旦インターフェー
ス５に送られる。インターフェース５はパソコン８から
の命令により位置データを送信する。パソコン８は受信
した位置データを記憶し、そのうち必要な軌跡点（全て
の教示点を含まない場合もある）のみを抽出し、直交デ
ータに変換する。直交データはロボットコントローラ９
に送られ、マニピュレータ機構に応じた変換を行う。こ
れにより、目的とした動作軌跡をロボット１０で得るこ
とが可能となる。

【００１１】本発明について、研磨作業を例として、図
面に基づいて説明する。図３及び図４において、ワーク
（被加工物）２１は、研磨機３８に対する被研磨面を任
意に選べるハンド２３に回転自在に設けられたワーク支
持部２２に支持されている。このワーク支持部２２はリ
ンク２４に組み付けられ、リンク２４の回転軸はほぼ垂
直方向に延びており、水平方向に回転軸を持つリンク２
５と直交連結している。第６軸の位置検出器２６は、ベ
ルト（図示せず）を介して、リンク２４と連絡し、第５
軸の位置検出器２７はリンク２５に直結している。水平
アーム２８は、リンク２５の回転軸と直交する回転軸を
持ち、この回転軸は、リンク２４の回転軸とほぼ交差す
る。第４軸の位置検出器２９は、ベルトを介して、水平
アーム２８の回転軸と連結している。リンク３０は水平
アーム２８の回転軸と直交する回転軸を持ち、水平アー
ム２８を自在に回転させる。水平アーム２８には、リン
ク３０の回転軸まわり、およびリンク２５の回転軸まわ
りの姿勢を保持するための、バランスウエイト３２が装
着されている。リンク２５の回転軸とバランスウエイト
３２の回転軸はベルトを介して連絡している。バランス
ウエイト３２はワークの重さに合わせて選択組み付けし
、回転中心から半径方向に延びたシャフト上をスライド
でき、任意の位置に固定でき、バランスの微調整が可能
である。第３軸の位置検出器３１は、リンク３０の回転
軸とベルトを介して連絡している。水平アーム２８、リ
ンク３０のベース３７の底面からの高さは、作業者のほ
ぼ腰の高さとし、作業性を良くしている。アーム３３は
、水平平行リンク構造を持ち、４ケ所の回転軸のうち１
ケ所に第２軸の位置検出器３４を装着している。

【００１２】アーム３５も水平平行リンク構造を持ち、
４ケ所の回転軸のうち１ケ所に第１軸の位置検出器３６
をベルトを介して連絡している。アーム３３、３５を平
行リンクにすることにより、水平アーム２８が常に研磨
機３８の研磨面とワークの研磨面とのなす角を一定に保
つことができるため、第１軸及び第２軸の検出精度のズ
レの影響が、ワークと研磨面との間の精度に対して生じ
にくく、研磨面を良好に加工できる。１軸から６軸まで
の軸受部はそれぞれ軸受予圧を外から調整できるように
しており、これによって、６つの軸の抵抗を適正化し、
作業者の意図通りに、ティーチングマニピュレータ４を
動かすことができる。以上がティーチングマニピュレー
タ４本体の構成である。

【００１３】図５は、本実施例の制御系のブロックダイ
アグラムである。ティーチングマニピュレータ４の各軸
の位置検出器（アブソリュートエンコーダ）２６、２７
、２９、３１、３４、３６からの信号は、インターフェ
ース５へ取り込まれる。作業ファイル番号、作業の開始
／終了の指令、サンプリング周期などは操作パネル１１
から、インターフェース５を通して入力できる。位置デ
ータのサンプリング開始スイッチとしてフットスイッチ
を２種類採用しており、フットスイッチ６はオンしてい
る時、常に位置データを取り込む連続サンプリング用で
あり、フットスイッチ７はオン立ち上がり時一回のみサ
ンプリングするために用いている。これらの操作パネル
１１とフットスイッチ６、７の採用により、作業者はテ
ィーチング中はその場に居ながら、必要なモード切換が
でき、連続してデータ収集できる。

【００１４】作業に先立ち、図３のワーク支持部２２に
ワーク２１を取付け、空間の任意の１点、好ましくは、
誤差を小さくするために研磨機３８の近傍の１点を基準
点として設定する。次の任意の１点と他の１点（これら
の３点は直線上にない）にワーク２１を動かしてその点
の座標を取り込むとＸ−Ｙ平面が規定され、さらにその
Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸としてＺ軸が定義される。これに
より、基準となる座標系が定義される。次に、ティーチ
ング作業を行う。ティーチング作業においてサンプリン
グされたデータは、一旦インターフェース５を経由して
、変換／記憶装置（パソコン）８へ送られる。パソコン
８で受信されたデータはすべて一度記憶し、そのうち必
要なデータを抽出し、ティーチング作業の前に定義して
いた座標空間上の直交データとして変換する。変換し、
記憶された直交データは、ロボットコントローラ９へ、
伝送又は記憶媒体を通して入力し、ロボット１０側に事
前に定義された座標空間上で再現させることができる。 以上のティーチング手順で、ロボット側で研削作業を実
現できる。

【００１５】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、ダイ
レクト・ティーチング機構が、実際に動作させるロボッ
トと異なる形状でよいので、直交座標変換機能を持つロ
ボットであれば、いかなる大きさ、形状であってもティ
ーチングが可能となり、作業に都合のよいタイプで実現
できる。例えば、実際に動作させるロボットは、一般的
な垂直多関節型の場合も、ダイレクト・ティーチング機
構は水平多関節型で実現できる。

【００１６】また、記憶媒体を用いてロボットに入力デ
ータを記憶させるようにした場合は、１つの記憶媒体で
複数台のロボットをティーチングすることができる。さ
らに、任意の空間位置に設定した基準点を原点とする座
標系での動作データに基づくので、実際の作業を行うロ
ボットの据え付けのズレは関係なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるティーチング装置の構成図である
。

【図２】本発明の実施例の概略図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す平面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す正面図である。

【図５】本発明実施例の制御系のブロックダイアグラム
である。

【符号の説明】

１　　ダイレクト・ティーチング機構 ２　　変位検出器（アブソリュートエンコーダ）３　　
データ処理手段 ４　　ティーチングマニピュレータ ５　　インターフェース ６、７　　フットスイッチ ８　　パソコン ９　　ロボットコントローラ １０　　ロボット １１　　操作パネル ２１　　ワーク ２２　　ワーク支持部 ２３　　ハンド ２４、２５、３０　　リンク ２６　　第６軸の位置検出器 ２７　　第５軸の位置検出器 ２８　　水平アーム ２９　　第４軸の位置検出器 ３１　　第３軸の位置検出器 ３２　　バランスウエイト ３３、３５　　アーム ３４　　第２軸の位置検出器 ３６　　第１軸の位置検出器 ３７　　ベルト ３８　　研磨機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　任意の空間位置に設定した基準点を原
   点とする座標系での動作データに基づいて動作するロボ
   ットに動作を教示する、ロボットのオフライン・ダイレ
   クト・ティーチング装置において、前記ロボットとは機
   構形状が異なり、各可動部の変位を検出する変位検出器
   を備え、前記可動部の先端部を教示者が保持して前記ロ
   ボットに実際に作業させる動作を教示するダイレクト・
   ティーチング機構と、前記各可動部の変位検出器の出力
   信号と前記ダイレクト・ティーチング機構の機械的定数
   から、前記ダイレクト・ティーチング機構に対して任意
   の空間位置に設定した基準点を原点とする座標系での動
   作を求めて記憶するデータ処理手段とからなるロボット
   のオフライン・ダイレクト・ティーチング装置。