JPH06134684A - ロボット軌道を教示するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ロボット軌道に関わる情報
を入力・編集する時の利用者の負担をできるだけ軽減
し、誤差の少ない軌道情報を効率的に生成するロボット
軌道を教示する方法を提供することである。 【構成】 本発明は、コンピュータ・システムの表示装
置内に工具の把持点と作用点の３次元位置関係の視覚的
イメージを表示し、表示装置の画面上で指定された３次
元位置関係に対する任意の変更操作に基づいて３次元位
置関係を変更して視覚的イメージを表示し、３次元位置
関係に基づいて接触点軌跡からロボット軌道を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット軌道を教示す
るための方法及びシステムに係り、特に、ロボット教示
技術分野、ロボット・マニピュレータの制御技術分野、
及び人間と機械の対話に関するヒューマンインタフェー
ス技術分野に属するもので、具体的にはロボット使用者
がロボットに実行して貰いたい作業をロボットに効率的
に伝えるロボット作業教示装置（情報入力インタフェー
ス装置）を用いたロボット軌道を教示するための方法に
関する。

【０００２】さらに詳しくは、対象とするワークの形状
にならった軌道をもつ加工作業一般の軌道情報をコンピ
ュータの表示に基づいて効率的に生成するために改良さ
れた方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、ロボットの軌道教示には位置・姿
勢情報を教示するダイレクトティーチ法、リモートティ
ーチ法、間接ティーチ法及びオフラインティーチ法があ
る（引用文献：「ロボット工学ハンドブック」、日本ロ
ボット学会編、１９９０年コロナ社発行pp519-529 ）。

【０００４】上記従来の第１の方法であるダイレクトテ
ィーチ法は、ロボットのアーム部を直接動かす方法であ
る。上記従来の第２の方法であるリモートティーチ法
は、ロボット本体から離れた場所において、ティーチン
グペンダントと呼ばれる教示装置でロボットアームに直
接触れることなく、教示を行う方法である。上記従来の
第３の方法である間接ティーチ法は、教示専用のマニピ
ュレーションアームを用意し、このアームの手先部が所
要の経路に沿って動作するように操作し、この時のアー
ム位置・姿勢を記憶させることにより教示を行う方法で
ある。上記従来の第４の方法であるオフラインティーチ
法は実際に作業を行うロボットを用いることなく、実作
業環境から離れて教示する方法である。この方法では、
すでに形状設計されたワークの幾何形状情報を利用して
ロボットの軌道を生成することができるため、作業者の
負担を大きく軽減できるという長所をもっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第１〜第３の方法はいずれも入力された軌道情報を
先ず表示し、変更作業を行うためには、数値で表現され
た軌道情報を文字表示装置に表示し、利用者はその表示
された行を指定してその数値を変更する必要がある。利
用者はそのために数値で表現された教示点の情報により
所望の位置の教示点を発見しなければならず、使用者に
熟練を強いるという欠点がある。また、教示点を所望の
位置・姿勢に修正するには、直接その数値を変更する
か、または、上記の教示方法を用いて再度その点の新し
いデータを取り込む必要があり、操作の繁雑さを招き、
教示作業の効率を低下させることがある。

【０００６】また、上記従来の第４の方法であるオフラ
インティーチ法は、軌道教示にはＣＡＤ等によりすでに
生成されたワークの幾何形状情報を前提としているた
め、ＣＡＤによるワークの形状情報を利用しづらい加工
作業には適用が困難である。

【０００７】オフラインティーチ法で生成された軌道を
実作業環境で動作させようとすると、マニピュレータ、
治具、ワーク等の実環境での誤差要因により誤差が生じ
ることが多い。誤差を減少させるためにマニピュレータ
のキャリブレーションを綿密に行う等の対処が行われる
が、マニピュレータの繰り返し精度に比べ、キャリブレ
ーションで追い込んだ絶対精度は一般に大きく、現物合
わせが必要である。現物合わせによる軌道の修正は、上
記のダイレクトティーチ法と同様に繁雑な操作が必要と
なる。

【０００８】さらに、新しい製品に対応するために製造
ラインの更新サイクルが短くなるほど、ロボットの軌道
教示の駆動コストの示す割合が大きくなり、軌道教示の
効率が問題となる。また、上記の実環境の誤差の問題で
最初に入力された軌道を最終的な軌道に編集する編集・
調整作業が軌道教示全体に占める割合が大きく、この部
分でのヒューマンインタフェースの改善の及ぼす影響は
大きい。

【０００９】また、上記の従来の方法は、いづれもマニ
ピュレータの位置・姿勢情報を教示するものであり、ロ
ボットの作業の位置・姿勢以外に力の目標及びマニピュ
レータとワークのあいだの相対的な柔らかさに関する設
定のためのコンプライアンス・マトリックス等の運動に
付随した情報を直接与えることができない。

【００１０】また、いずれの方法でも教示点の位置・姿
勢を与えるコマンドの前後でパラメータ設定のコマンド
を挿入したり、あるいは、教示点を与えるコマンドの引
き数として与えるしかない。このような運動に付随した
情報を編集するには一般にテキスト編集エディタを用い
て、そのコマンド行を選択し、その行を書き換えること
によって行うため、コマンド行のサーチ・選択に労力が
かかる。さらに、同様なコマンドが多箇所に出現するた
め、本当に修正すべきコマンドの発見に手間取る、ある
いは、誤りが多い等の問題点がある。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
上記問題点を解決し、ロボット軌道に関わる情報を入力
・編集する時の利用者の負担をできるだけ軽減し、誤差
の少ない軌道情報を効率的に生成するロボット軌道を教
示する方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の第１の原
理説明図を示す。

【００１３】本発明は、表示装置を有するコンピュータ
・システムを利用してロボット軌道を作成する方法であ
って、コンピュータ・システムの表示装置内に工具の把
持点と作用点の３次元位置関係の視覚的イメージを表示
し（ステップ１０１）、表示装置の画面上で利用者によ
り指定された３次元位置関係に対する任意の変更操作に
基づいて３次元位置関係を変更して（ステップ１０２）
視覚的イメージを表示し（ステップ１０３）、３次元位
置関係に基づいて接触点軌跡からロボット軌道を生成す
る（ステップ１０４）。

【００１４】また、本発明は、ロボット軌道上で工具情
報を含むロボット軌道情報中のロボットが把持する工具
を交換する位置を検出し、検出した工具名の変化位置に
工具交換機の位置までの軌道、及び工具交換機が工具を
交換して戻る位置までの軌道を付加し、付加された軌道
の視覚的イメージを表示する。

【００１５】図２は本発明の第２の原理説明図を示す。

【００１６】本発明は、ワークの形状を入力する形状入
力装置と表示装置を有するコンピュータ・システムを利
用してロボットの軌道を作成する方法であって、ロボッ
ト軌道の順にワーク上のロボットの工具との接触点の軌
跡を含む局部形状情報を入力し（ステップ２００）、入
力された局部形状情報に基づいて工具がワークに接触す
べき接触点の正確な位置を接触点位置情報として認識し
（ステップ２０１）、接触点位置情報とロボット軌道の
進行方向とワークの局部形状情報に基づいてワーク上の
工具との接触点位置における局部座標系を生成し（ステ
ップ２０２）、コンピュータ・システムの表示装置内に
入力されたワークの局部形状情報と工具の接触点軌跡情
報と接触点位置における局部座標を同時に視覚的イメー
ジに変換して（ステップ２０３）表示し（ステップ２０
４）、表示画面上で指定されたロボット軌道情報に対す
る変更操作に基づいて編集し（ステップ２０５）し、ロ
ボット軌道情報の視覚的イメージを表示装置上に表示す
る（ステップ２０６）。

【００１７】

【作用】本発明は、ロボットの工具の形状定義のための
パラメータ（工具上の接触点と把持点の空間位置関係）
を利用者から取り込み、取り込んだパラメータをグラフ
ィカル・ユーザインタフェースにより３次元情報を視覚
的に表示・修正し、その空間位置関係と接触点軌跡を演
算し、自動的にロボットの軌道を生成することにより、
工具上の接触点と把持点の空間位置関係の理解が容易に
なる。

【００１８】また、本発明は、軌道情報に工具種別の情
報を含み工具を交換する位置に工具交換器により工具を
交換して戻ってくるまでの軌道を自動的に付加すること
により、利用者はワークを加工するための軌道の認識に
集中できる。

【００１９】また、本発明は、ワークの形状情報に基づ
いて接触点軌跡を認識し、接触点とそのまわりの形状及
び接触点軌跡の進行方向に基づいて接触点に局部座標系
を一意に定める局部座標系を生成することにより、ロボ
ットの工具とワークとの接触点と把持点の空間的な位置
関係が与えられれば、ロボットの手首軌道を生成するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の軌道教示の方法について図面
と共に説明する。

【００２１】図３は本発明の一実施例のコンピュータ・
システムとロボットシステムの構成を示す。同図におい
て、ロボットシステムはロボットマニピュレータ１、セ
ンサー固定治具２、レーザーレンジスキャナ３、照射レ
ーザ光４により構成され、コンピュータ・システム５
は、表示装置６、キーボード７、キーボード接続ケーブ
ル８、マウス９、マウス接続ケーブル１０、処理装置１
１、マニピュレータ・コントローラ１２、コンピュータ
接続ケーブル１３により構成される。

【００２２】コンピュータ・システム５の処理装置１１
は、グラフィックプロセッサ、記憶装置、中央演算処理
装置（図示せず）を含むことが望ましく、本実施例では
ワークステーションを利用する。処理装置１１には、表
示装置６、キーボード７及びグラフィック・ポインティ
ング装置であるマウス９が接続されている。表示装置６
はカラーモニタまたは、白黒モニタを利用してもよい。
キーボード７は標準のコンピュータキーボードとするこ
とが望ましく、キーボード接続ケーブル８により処理装
置１１に結合される。

【００２３】なお、本実施例ではグラフィック・ポイン
ティング装置としてマウス９を用いるが、この例に限定
されることなく、ライトペンやタッチ画面、トラックボ
ール、ダイアルボタン等、どのようなグラフィックポイ
ンティング装置を用いてもよい。

【００２４】ロボット・マニピュレータ１の先端にはレ
ーザ・レンジスキャナ３が結合されている。ロボット・
マニピュレータ１は各関節軸にエンコーダ（図示せず）
を含むことが望ましい。エンコーダにより、ロボット・
マニピュレータ１の位置・姿勢をキネマティック演算に
より求めることができる。ロボット・マニピュレータ１
はダンパーモードで制御されることによって、作業者
は、レーザレンジスキャナ３を把持して、ロボット・マ
ニピュレータ１の可操作域内の自由な位置・姿勢にレー
ザレンジスキャナ３を移動することができる。レーザレ
ンジスキャナ３を加工作業の軌道に沿って移動させ、移
動中にレーザ光を照射することによって、加工ワーク台
１５上のワーク１４の形状を計測する。

【００２５】一回のレーザ光照射によって得られる加工
ワーク１４の形状を表す情報をフレーム情報という。レ
ーザ光を照射したときのレーザレンジスキャナ３の位置
・姿勢はその時のロボット・マニピュレータ１に含まれ
るエンコーダの値によって求められる。測定されたセン
サ情報とレーザ・レンジスキャナ３の位置・姿勢情報は
コンピュータ・システム５に転送される。

【００２６】コンピュータ・システム５は、レーザ光照
射によって測定されたフレーム情報とレーザレンジスキ
ャナ３の位置・姿勢情報とを演算することにより、世界
座標系におけるワークの形状の表面の位置情報を算出す
る。このワーク１４の表面の位置情報はサーフェスモデ
ルと呼ばれる。

【００２７】本発明では、ワーク形状のサーフェスモデ
ルを得るために、ロボット・マニピュレータ１とレーザ
レンジスキャナ３を使用するが、本発明を実現するため
には、ＣＡＤ（Computer Aided Design)システムや、３
次元レーザデジタイジングシステム等のどのようなサー
フェスモデル生成装置を利用して本発明の方法を実施し
てもよい。

【００２８】ロボット・マニピュレータ１はマニピュレ
ータ・コントローラ１２に接続されており、マニピュレ
ータ・コントローラ１２は、コンピュータ・システム５
から転送されたロボットの位置・姿勢目標値に基づいて
目標位置姿勢となるようロボット・マニピュレータ１を
制御する。

【００２９】また、本実施例では、ロボット・マニピュ
レータ１は、６自由度垂直多関節型ロボットが使用され
ているが、目標位置・姿勢に手首を制御できるどのよう
なロボット・マニピュレータを用いてもよい。

【００３０】図４は、本発明の一実施例の動作を説明す
るための図を示す。同図にはコンピュータ表示画面１６
が表示されている。このコンピュータ表示画面１６に
は、主表示ウィンドウ１７、メニューバー１８、プルダ
ウンメニュー１９、マウス・カーソル２０、座標アイコ
ン２１、工具編集サブウィンンドウ２３、フレーム編集
サブウィンドウ２４、形状編集サブウィンドウ２５、選
択ボタン２６、選択ボタン群２７、フレーム情報２８、
接触点軌跡２９、ロボット軌道３０が示される。

【００３１】表示画面１６の主表示ウィンドウ１７には
対象とするワーク１４から得られた多数のフレーム情報
と、それぞれのフレーム情報のなかで定められた接触点
を結んだ接触点軌跡２９及びロボット軌道３０が表示さ
れている。フレーム情報はサーフェスモデルに含まれる
観測点群により構成され、このフレーム情報に含まれる
観測点群は順に接続されている。この実施例ではフレー
ム情報のなかでワーク１４のエッジを構成する点が接触
点であり、接触点軌跡２９は、接触点が順次接続されて
表示されたものである。

【００３２】なお、ワーク１４のサーフェスモデルの表
示は、本実施例のような複数のフレーム情報による表示
の他に三角パッチ等の平面パッチ法のようなどのような
表示法を利用して実施してもよい。

【００３３】次に、メニューバー１８をマウスカーソル
２０でクリックすることによりプルダウンメニュー１９
が表示される。利用者は、プルダウンメニュー１９に含
まれるコマンドをマウスカーソル２０で選択することに
より、コマンドを指定する。

【００３４】なお、コマンドの選択法は、本実施例のよ
うなプルダウンメニュー１９の他のグラフィカルユーザ
インタフェースに基づく指定法を利用して本発明を実施
してもよい。

【００３５】なお、上記のことから、コマンド選択法は
いわゆるグラフィカルインターフェース標準、例えば、
アップル社の提唱するツールボックス或いは、オープン
ソフトウェア社の提唱するＯＳＦ／Motif などを利用し
て本発明を実施してもよい。

【００３６】選択ボタン群２７は、複数の選択ボタン２
６によって構成される。選択ボタン２６は例えばフレー
ム情報を表示するかしないかのオン・オフを指定するた
めに用いられる。表示のオン・オフの指定には選択ボタ
ンのほかにもメニューダイアログボックス等どのような
ユーザインタフェースを用いてもよい。

【００３７】次に動作について説明する。

【００３８】利用者は、ダンパー制御されたロボット・
マニピュレータの選択部を持ち、レーザレンジスキャナ
３をワーク１４上での接触点軌跡となるべき軌跡をレー
ザレンジスキャナ３のスキャン領域の中に常に含むよう
にしてロボット・マニピュレータ１を移動させる。な
お、ロボット・マニピュレータ１の移動については、利
用者が設定した概略軌道上をロボット・マニピュレータ
１を移行させるようにしてもよい。

【００３９】レーザレンジスキャナ３は移動中、一定間
隔あるいは、利用者の指定したタイミングでワーク１４
の形状を計測する。レーザレンジスキャナ３が１回に計
測する情報をフレーム情報（図示せず）と呼ぶ。フレー
ム情報を計測した時点のレーザレンジスキャナ３の世界
座標系における位置・姿勢情報はロボット・マニピュレ
ータ１の各関節に設置されたエンコーダ（図示せず）に
基づいて生成される。この位置・姿勢情報をロボット位
置・姿勢情報と呼ぶ。計測したフレーム情報とロボット
位置・姿勢情報は逐次コンピュータ・システム５に転送
されるか、あるいは、移動中の情報を蓄えておいて、運
動終了後にコンピュータ・システム５に一括転送され
る。

【００４０】コンピュータ・システム５は転送されたフ
レーム情報とロボット位置・姿勢情報をもとにフレーム
情報を世界座標系に変換し、主表示ウィンドウ１７にフ
レーム情報２８として表示する。主表示ウィンドウ１７
に表示されたフレーム群はワーク１４の形状を表す形状
情報として利用者が利用することができる。フレーム情
報２８には接触点が含まれている。ユーザインタフェー
スを通じて利用者がそれぞれのフレーム情報に対し１点
の接触点を定め、さらに、接触点情報の連鎖を接触点軌
跡として、主表示ウィンドウ１７に表示する。この接触
点軌跡に対し、利用者はその接触点軌跡をもとに軌道の
軌跡をユーザインタフェースを用いて入力する。

【００４１】形状点軌跡及び軌道はそれぞれ形状点及び
教示点で構成されている。表示画面１６中ではフレーム
情報２８、形状点、形状軌跡２９、教示点、軌道３０等
が選択対象となる。この場合の選択はマウス９の操作に
よって、画面中を移動するマウス・カーソルを上記の選
択対象上に持ってきた後、マウス９のボタンをクリック
することにより行う。選択された対象の位置・姿勢はマ
ウスを操作することにより行う。位置・姿勢の操作は、
マウス以外の多次元データの入力装置を用いて行っても
よい。

【００４２】図５は本発明の一実施例のツール定義ウィ
ンドウの側を示す。同図において、コンピュータ表示画
面１６内のダイアログウィンドウ枠３８内に、属性指定
・表示枠３１、アップダウンボタン３２、加速側アップ
ダウンボタン３３、コントロールバー３４、スライダ３
５があり、ツール定義ウィンドウ５３には、工具把持座
標５１、工具作業座標５２が表示される。

【００４３】同図において、利用者が軌道編集システム
を用いてツール定義を行う場合にはツール定義ウィンド
ウ５３をクリックしてツール定義ウィンドウ５３を主表
示ウィンドウ１７にスワップさせることにより、ツール
定義ウィンドウ５３を表示する。但し、ツール定義がす
でに行われている場合にはメニュー（選択ボタン群２
７）よりツール表示を選択し、「ツールライブラリ」コ
マンドを起動させ、ツールライブラリから目的とする工
具を選択してツール定義ウィンドウ５３に表示する。

【００４４】利用者が工具を新たに定義する場合には、
メニューから「新ツール定義」コマンドを起動させる
と、システムは工具把持座標５１を画面に表示すると同
時に、工具の接触点位置・姿勢を入力するためのダイア
ログウィンドウ枠３８を画面に表示させる。利用者は、
工具把持座標に対する接触点位置をダイアログウィンド
ウ枠３８のＸ，Ｙ，Ｚの入力ボックスを用いて指定を行
う。これによって画面には接触点位置が表示され、接触
点と把持点とは直線で結ばれて表示される。

【００４５】工具の加工対象であるワーク１４にも接触
点が存在するため、そのワーク１４の接触点の周りに接
触点座標が規定されている。ワーク１４の接触点座標は
後述する形状からの認識によって与えられる。また、認
識をせずに利用者が軌道教示システムを利用して形状情
報として、接触点座標を与えることも可能である。

【００４６】ツール定義の利用者は、ワーク１４に対す
るロボットの工具の接触姿勢を定義するために接触点で
の工具の接触点座標の姿勢をダイアログウィンドウ枠３
８のＯ，Ａ，Ｔを用いて指定する。Ｏ，Ａ，Ｔはオイラ
ー角を表している。利用者の接触姿勢定義により工具作
業座標５２が表示される。利用者が接触姿勢を変更する
都度、表示された工具作業座標５２の表示も変化する。

【００４７】形状点軌跡上の接触点は、その属性とし
て、接触点座標を持つ。この接触点座標を与えるために
本実施例ではフレーム情報をもとにした接触点座標の計
算を行う。

【００４８】図６は本発明の一実施例の接触座標処理の
フローチャートを示す。

【００４９】ステップ１０：利用者はマウス９を用い
て、座標を与える接触点軌跡を選択する。

【００５０】ステップ１１：接触点軌跡を選択した状態
で、例えばマウス９を操作してメニューバー１８の中の
例えば「編集」というメニューをマウスボタンを押下し
て選択し、押下したままメニューの中で例えば「姿勢計
算」というコマンドをクリックすると“左（Ｌ）”、
“右（Ｒ）”、“中央（Ｃ）”の３個のサブメニューが
表示されるので、対象とする作業に従ってそのいずれか
を選択する。

【００５１】このような３個のサブメニューから
“左”、“右”、“中央”のいずれかを選択することを
本実施例ではＬＲＣ選択と呼ぶ。ＬＲＣ選択は接触点上
の座標を決定する３種のルールのいずれかを選択するた
めのものである。３種のルールを以下に説明する。

【００５２】「Ｌルール」：接触点の進行方向をＸ方向
とし、進行方向の左の面に含まれてＸ方向に直角な方向
をＺ方向として座標を決定する。

【００５３】「Ｒルール」：接触点の進行方向をＸ方向
とし、進行方向の右の面に含まれ、Ｘ方向に直角な方向
をＺ方向として座標を決定する。

【００５４】「Ｃルール」：接触点の進行方向をＸ方向
とし、Ｘ方向に垂直な面上で進行方向の左右の面との交
線の中心線でワーク１４の外側に向かう方向をＺ方向と
して座標を決定する。

【００５５】ステップ１２：ワーク１４から得られた接
触点を含むフレーム情報を取り出す。

【００５６】ステップ１３：取り出されたフレーム情報
より接触点を決定する。

【００５７】ステップ１４：コマンド実行により、接触
点軌跡に含まれる全ての接触点について接触点の進行方
向をＸ方向として定める。これにより接触点の進行方向
ベクトルの決定が行われる。

【００５８】ステップ１５：選択されたＬＲＣルールに
従い、接触点が含まれるフレーム情報からフレームの方
向ベクトルを定める。

【００５９】ステップ１６：選択されたルールがＬルー
ルまたはＲルールの場合にはステップ１８に移行する。

【００６０】ステップ１７：選択されたルールがＣルー
ルの場合には、Ｘ方向に垂直な面上で進行方向の左右の
面との交線の中心線でワーク１４の外側に向かう方向を
Ｚ方向と決定する。ステップ１９に移行する。

【００６１】ステップ１８：選択されたルールがＬルー
ルまたはＲルールの場合には、方向とフレーム方向ベク
トルのなす面上でＸ方向に直角なベクトル方向をＺ方向
として決定する。

【００６２】ステップ１９：Ｘ方向とＺ方向が決定され
れば、座標系の姿勢が決定されるのでＹ方向も決まる。
この座標系決定操作を全ての接触点について行うとコマ
ンド実行は終了する。この時、各接触点の姿勢が表示さ
れていれば、表示姿勢は新しいものが表示される。

【００６３】本実施例では、利用者は軌道生成コマンド
を選択することにより、ツール定義により入力したワー
ク１４の接触点座標をワーク１４の接触点における接触
点座標と一致するようにツールの位置・姿勢を求めるこ
とにより、ツールの把持座標が決定され、マニピュレー
タ１の手首軌道を自動的に算出して表示する。

【００６４】本実施例では、利用者が軌道を選択した状
態で、例えば、マウスを操作して、メニューバー１８内
の「編集」というメニューをマウスボタンを押下して選
択し、マウスボタンを押下したままメニューのなかで
「工具交換軌道追加」というコマンドをクリックする
と、予め定められたツールチェンジャのデータ構造をも
とに作成されたツールチェンジャへマニピュレータ１の
手首が移動してツールを交換し、もとの教示点に復帰す
るまでの一連の動作の軌道が姿勢され、もとの軌道に付
加されて表示される。

【００６５】本実施例では各教示点の属性にはその教示
点を通過するときに保持している工具名が与えられてい
る。上記の「工具交換軌道追加」コマンドでは以下の処
理が行われる。

【００６６】図７は本発明の一実施例の工具交換軌道付
加処理を表すフローチャートを示す。

【００６７】ステップ７０：利用者がコンピュータ表示
画面１６より軌道の選択を行う。

【００６８】ステップ７１：コンピュータ表示画面１６
のメニューバー１８より「編集」を選択し、「工具交換
軌道追加」コマンドを選択する。

【００６９】ステップ７２：ここで、追加位置の前の工
具の有無、追加位置の後の工具の有無等工具交換軌道追
加の位置におけるその前後の教示点の工具名属性に従っ
て処理を選択する。追加位置の前に工具がない場合で工
具を新たに付加する場合にはステップ７９に移行し、追
加位置の前に工具があり、この工具を取り外す場合には
ステップ８０に移行する。

【００７０】ステップ７３：工具を交換する場合には最
終教示点から工具取り外し接近点への軌道の生成を行
う。

【００７１】ステップ７４：コンピュータ表示画面１６
より取外し点への軌道を生成する。

【００７２】ステップ７５：取外し離脱点への軌道を生
成する。

【００７３】ステップ７６：撞着接近点への軌道を生成
する。

【００７４】ステップ７７：工具の装着点への軌道を生
成する。

【００７５】ステップ７８：装着離脱点へのロボット軌
道を生成する。ステップ８３に移行する。

【００７６】ステップ７９：工具を装着する場合には、
最終教示点から装着接近点への軌道を生成する。ステッ
プ８３に移行する。 ステップ８０：工具を取り外す場合には、最終教示点か
ら工具取外し接近点への軌道を生成する。

【００７７】ステップ８１：工具取外し点への軌道を生
成する。

【００７８】ステップ８２：取外し離脱点への軌道生成
を行う。

【００７９】ステップ８３：現在の教示点への軌道を生
成する。

【００８０】上記のフローチャートにおいて、工具交換
軌道追加の位置におけるその前後の教示点の工具名属性
に従って、３通りの方法がある。工具を追加する位置の
前に工具が無い場合には、後の教示点で利用する工具を
ツールチェンジャで把持して元の教示点位置に復帰す
る。本実施例ではツールチェンジャは、ツールチェンジ
ャが保有する工具毎に工具の装着点、装着接近点、装着
離脱点、取外し点、取外し接近点、取外し離脱点の位置
及び手首姿勢等のデータが格納されている。軌道編集シ
ステムでは、図７に示したフローチャートに基づいて工
具交換軌道を生成し、ロボット軌道に付加して表示装置
に表示する。

【００８１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、利用者
は、工具定義のためのコマンドを選択し、工具の把持座
標に対する接触点の位置と工具姿勢の両方を同時に表す
接触点座標を工具の形状定義のためのパラメータとして
容易に入力することができ、取り込んだパラメータをグ
ラフィカル・ユーザインターフェースにより３次元情報
を視覚的に表示することのより、工具上の接触点と把持
点の空間位置関係の理解が容易になり、正確な情報入力
までの利用者の手間を大幅に削減できる。

【００８２】また、ワークの形状情報をもとに接触点軌
跡を認識することにより、接触点とそのまわりの形状及
び接触点軌跡の進行方向をもとにその接触点に局部座標
系を一意に定める局部座標系を生成し、ツール定義によ
る工具の接触点と把持点の空間的な位置関係を定義する
ことによりロボットの手首軌道を自動的に生成すること
ができる。

【００８３】また、工具交換のため工具のモデルと工具
交換器のモデルを保有し、それらの情報に基づいて軌道
を生成することにより、軌道情報に工具種別の情報を含
む工具が変化する位置まで工具交換器が移動し、工具を
交換して戻ってくるまでの軌道を自動的に付加すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の原理説明図である。

【図２】本発明の第２の原理説明図である。

【図３】本発明の一実施例のコンピュータ・システムと
ロボットシステムの構成図である。

【図４】本発明の一実施例の動作を説明するための図で
ある。

【図５】本発明の一実施例のツール定義ウィンドウの例
を示す図である。

【図６】本発明の一実施例の接触座標処理のフローチャ
ートである。

【図７】本発明の一実施例の工具交換軌道付加処理のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ ロボット・マニピュレータ ２ センサ固定治具 ３ レーザレンジスキャナ ４ 照射レーザ光 ５ コンピュータ・システム ６ 表示装置 ７ キーボード ８ キーボード接続ケーブル ９ マウス １０ マウス接続ケーブル １１ 処理装置 １２ マニピュレータ・コントローラ １３ コンピュータ接続ケーブル １４ ワーク １５ 加工ワーク台 １６ コンピュータ表示画面 １７ 主表示ウィンドウ １８ メニューバー １９ プルダウンメニュー ２０ マウス・カーソル ２１ 座標アイコン ２３ 工具編集サブウィンドウ ２４ フレーム編集サブウィンドウ ２５ 形状編集サブウィンドウ ２６ 選択ボタン ２７ 選択ボタン群 ２８ フレーム情報 ２９ 接触点軌道 ３０ ロボット軌道 ３１ 属性指定・表示枠 ３２ アップダウンボタン ３３ 加速型アップダウンボタン ３４ コントロールバー ３５ スライダー ３８ ダイアログウィンドウ枠 ５１ 工具把持座標 ５２ 工具作業座標 ５３ ツール定義ウィンドウ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示装置を有するコンピュータ・システ
   ムを利用してロボット軌道を作成する方法であって、 該コンピュータ・システムの表示装置内に工具の把持点
   と作用点の３次元位置関係の視覚的イメージを表示し、 該表示装置の画面上で利用者により指定された３次元位
   置関係に対する任意の変更操作に基づいて３次元位置関
   係を変更して視覚的イメージを表示し、 ３次元位置関係に基づいて接触点軌跡からロボット軌道
   を生成することを特徴とするロボット軌道を教示するた
   めの方法。
2. 【請求項２】 ロボット軌道上で工具情報を含むロボッ
   ト軌道情報中のロボットが把持する工具を交換する位置
   を検出し、 検出した該位置に工具交換機の位置までの軌道、及び該
   工具交換機が該工具を交換して戻る位置までの軌道を付
   加し、 付加された該軌道の視覚的イメージを表示する請求項１
   記載のロボット軌道を教示するための方法。
3. 【請求項３】 ワークの形状を入力する形状入力装置と
   表示装置を有するコンピュータ・システムを利用してロ
   ボットの軌道を作成する方法であって、 ロボット軌道の順に該ワーク上の該ロボットの工具との
   接触点の軌跡を含む局部形状情報を入力し、 該局部形状情報に基づいて該工具が接触すべき接触点の
   正確な位置を接続位置情報として認識し、 該接触点位置情報とロボット軌道の進行方向と該ワーク
   の該局部形状情報に基づいて該ワーク上の該工具との接
   触点位置における局部座標系を生成し、 該コンピュータ・システムの表示装置内に入力された該
   ワークの局部形状情報と該工具の接触点軌跡情報と該接
   触点位置における局部座標を同時に視覚的イメージに変
   換して表示し、 該表示画面上で指定されたロボット軌道情報に対する変
   更操作に基づいて編集し、 ロボット軌道情報の視覚的イメージを表示することを特
   徴とするロボット軌道を教示するための方法。