JPH09325806A - ロボット教示再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業環境の変更やワークの寸法やデザインの変
更に柔軟に対応して再教示の手間を省くことができるロ
ボットの教示再生装方法及装置を提供する。 【解決手段】軌道教示装置３を用いてロボット１０の教
示時の教示情報を条件式集合列生成装置４にて教示環境
の物体Ａ、Ｂに関連した等式・不等式の集合の列からな
る条件式集合列に変換し、記録装置５に保存して置き、
動作再生装置７によるロボット１０の動作再生時、セン
サ類１にて得られたロボット１０と物体Ａ' 、Ｂ' の位
置姿勢情報を基にして作業環境の物体に関連した条件の
等式や不等式を得、前記条件式集合列を作業環境の物体
Ａ' 、Ｂ' に関連した条件の等式や不等式を満たすよう
に変換して軌道を生成し、ロボットを動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業環境の変更や
ワークの寸法やデザインの変更に柔軟に対応して再教示
の手間を省くことができるロボットの教示再生装方法及
びこれを実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なロボット教示再生方法として
は、ティーチングプレイバック方式がある。かかる方式
では、教示時に、作業員がロボットのアームやハンドを
直接操作して、作業点列や曲線などを指示することによ
り軌道を生成し、作業時に、ロボットが単純に教示され
た軌道をそのまま再生するというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したテ
ィーチングプレイバック方式は、ロボットへ作業を教示
する時の環境（ワークの形状、設置場所、周囲の障害物
及びロボットの型など）とロボットが実際に作業する時
の環境とが同じでなければならず、それらの環境条件が
変われば、再教示しなければならないのが現状である。

【０００４】よって、かかるティーチングプレイバック
方式では、ワークのデザインに僅かな変更がなされて
も、ロボットの動作を決定する他の条件を追加し難く、
デザインに個性のある製品（機能が同じで組み付け動作
が類似するが、寸法と形状が異なるもの）を効率的に大
量生産することができないという問題がある。

【０００５】また、ロボットが同じ動作を繰り返すだけ
なので、ワークがトレイ上の定位置から僅かにずれて供
給されたり、供給タイミングが変動したりすると、生産
ラインが容易にストップして生産性の低下を招くので、
高精度な搬送装置が必要になったり、ワークを定位置に
向きを揃えて配置する手間が必要になるという問題があ
る。

【０００６】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、作業環
境の変更やワークの寸法やデザインの変更に柔軟に対応
して再教示の手間を省くことができ、しかも効率的に大
量生産することができるロボット教示再生方法及びこれ
を実施するための装置を提供せんとするものである。

【０００７】本発明の第２の目的は、ワークの動きをよ
り容易にしかも正確に取得してワークを定位置に供給す
る高精度な搬送装置、及びワークの向きを揃えて配置す
る手間を不要にするロボット教示再生方法及びこれを実
施するための装置を提供せんとするものである。

【０００８】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、ロボットと
物体の位置・姿勢関係を等式または不等式の集合からな
る条件式集合列で表す構成を採用した。その結果、ロボ
ットの動作を決定する他の条件の追加が容易となり、作
業環境の変更、ワークの寸法やデザインの変更があって
も、再教示する必要がない。さらに、具体的詳細に述べ
ると、当該課題の解決は、本発明が次に列挙するそれぞ
れの新規な特徴的構成手法及び手段を採用することによ
り前記目的を達成する。

【００１０】すなわち、本発明方法の第１の特徴は、軌
道教示手段を用いてロボット教示時の教示情報を教示環
境の物体に関連した等式・不等式の集合の列からなる条
件式集合列に変換して保存して置き、動作再生手段によ
るロボット動作の再生時、センサ類にて得られた当該ロ
ボットと物体の位置姿勢情報を基にして作業環境の物体
に関連した条件の等式や不等式を得、前記条件式集合列
を前記作業環境の物体に関連した条件の等式や不等式を
満たすように変換して軌道を生成し、ロボットを動作さ
せてなるロボット教示再生方法の構成採用にある。

【００１１】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における前記ロボット教示時の教示情報
が、前記物体の位置と姿勢において、教示時のセンサ類
による教示前の取得に基づいてなるロボット教示再生方
法の構成採用にある。

【００１２】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記センサ類が、カメ
ラ等視覚手段であるロボット教示再生方法の構成採用に
ある。

【００１３】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴における前記センサ類に
て得られた位置姿勢情報が、前記ロボット再生時前に取
得した前記物体の位置姿勢情報であるロボット教示再生
方法の構成採用にある。

【００１４】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記ロボ
ット動作が、前記センサ類にて検出する単数又は複数個
所に目印シールを貼り付けた物体の組立又は搬送作業で
あるロボット教示再生方法の構成採用にある。

【００１５】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記ロボット動作が、
前記センサ類の聴覚手段としての複数のマイクと三角測
量法を使用して検出するための超音波発信源を目印とし
て設けた物体の組立又は搬送作業であるロボット教示再
生方法の構成採用にある。

【００１６】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
ける前記物体に関連した等式・不等式が、物体の概略形
状の幾何条件であるロボット教示再生方法の構成採用に
ある。

【００１７】本発明方法の第８の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴において、前記動作再生手段が、前記物体の複数の設
置場所を指定されると、当該物体に対してロボット作業
を繰り返してなるロボット教示再生方法の構成採用にあ
る。

【００１８】本発明方法の第９の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴における前記ロボットが、教示時と作業時とで
異なってなるロボット教示再生方法の構成採用にある。

【００１９】本発明装置の第１の特徴は、センサ類と、
当該センサ類からのセンサ情報と物体情報をもとに当該
物体やロボットの位置・姿勢情報を得るセンサ情報処理
装置と、前記ロボットを動作させて作業内容を教示する
軌道教示装置と、ロボット教示時の教示情報を教示環境
の物体に関連した等式・不等式の集合の列からなる条件
式集合列に変換する条件式集合列生成装置と、前記条件
式集合列を保存する記録装置と、ロボット動作の再生時
に前記センサ類にて得られた当該ロボットと物体の位置
姿勢情報を基にして作業環境の物体に関連した条件の等
式や不等式を得、前記条件式集合列を当該作業環境の物
体に関連した条件の等式や不等式を満たすように変換し
て軌道を生成し、ロボットを動作させる動作再生装置と
を備えたロボット教示再生装置の構成採用にある。

【００２０】本発明装置の第２の特徴は、センサ類、当
該センサ類からのセンサ情報と物体情報をもとに当該物
体やロボットの位置・姿勢情報を得るセンサ情報処理装
置、前記ロボットを動作させて作業内容を教示する軌道
教示装置、ロボット教示時の教示情報を教示環境の物体
に関連した等式・不等式の集合の列からなる条件式集合
列に変換する条件式集合列生成装置、及び前記条件式集
合列を保存する記録装置を備えたロボット教示装置と、
センサ類、当該センサ類からのセンサ情報と物体情報を
もとに当該物体やロボットの位置・姿勢情報を得るセン
サ情報処理装置、前記ロボット教示装置にて作成された
条件式集合列を保存する記録装置、及びロボット動作の
再生時に前記センサ類にて得られた当該ロボットと物体
の位置姿勢情報を基にして作業環境の物体に関連した条
件の等式や不等式を得、かつ前記記録装置に保存された
条件式集合列を当該作業環境の物体に関連した条件の等
式や不等式を満たすように変換して軌道を生成し、ロボ
ットを動作させる動作再生装置を備えたロボット動作再
生装置と、の組合せシステムからなるロボット教示再生
装置の構成採用にある。

【００２１】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴における前記センサ類が、カメ
ラ等視覚手段であるロボット教示再生装置の構成採用に
ある。

【００２２】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２又は第３の特徴における前記物体が、前
記センサ類にて検出する単数又は複数個所に目印シール
を貼り付けた組立物と被組立物又はワークを載せて搬送
するトレイからなるロボット教示再生装置の構成採用に
ある。

【００２３】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴における前記物体が、前記セン
サ類の聴覚としての複数のマイクと三角測量法を使用し
て検出するための超音波発信源を目印として設けた組立
物と被組立物又はワークを載せて搬送するトレイからな
るロボット教示再生装置の構成採用にある。

【００２４】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記物体に関連した等式・不等式が、物体の概略形状の幾
何条件であるロボット教示再生装置の構成採用にある。

【００２５】本発明装置の第７の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
ける前記動作再成装置が、前記物体の複数の設置場所を
指定して、ロボット作業の繰り返し命令を指示する入力
装置を設けてなるロボット教示再生装置の構成採用にあ
る。

【００２６】本発明装置の第８の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴における前記ロボットが、教示時と作業時とで異なっ
てなるロボット教示再生装置の構成採用にある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、そ
の装置例、方法例及び応用例に基づいて説明する。 （第１装置例）図１はロボット教示再生装置αの構成を
示し、図２は教示の際に用いる物体Ａと物体Ｂの組み付
け状態を示す。

【００２８】本装置例のロボット教示再生装置αは、セ
ンサ類１、センサ情報処理装置２、軌道教示装置３、条
件式集合列生成装置４、記録装置５、物体データ記録装
置６及び動作再生装置７からなる。センサ類１は、物体
Ａやロボット１０の位置・姿勢を検出する複数の内界及
び外界センサからなる。

【００２９】センサ情報処理装置２は、センサ類１の出
力情報をもとにワークである物体Ａやロボット１０の位
置・姿勢情報を算出する。軌道教示装置３は、コンピュ
ータシステムにて構成され、ロボット１０を実際に動か
して作業内容を教示する。

【００３０】条件式集合列生成装置４は、ロボット教示
時の教示情報を教示環境の物体Ａ、Ｂに関連した等式・
不等式の集合の列からなる条件式集合列に変換する。記
録装置５は、変換作成した条件式集合列を保存する。物
体データ記録装置６は、ワークである物体Ａ、Ｂの形状
情報を保存する。

【００３１】動作再生装置７は、ロボット動作の再生時
にセンサ類１にて得られたロボット１０と物体Ａ' ，
Ｂ' の位置姿勢情報を基にして作業環境の物体Ａ' ，
Ｂ' に関連した条件の等式や不等式を得、記録装置５に
保存された条件式集合列を作業環境の物体Ａ' ，Ｂ' に
関連した条件の等式や不等式を満たすように変換して軌
道を生成し、ロボットを動作させる。

【００３２】本装置例のロボット教示再生装置αでは、
教示時のセンサ類１は物体Ａの教示前の位置と姿勢を取
得することに用い、軌道の教示はロボット１０と軌道教
示装置３を用いて行う。なお、条件式集合列生成装置４
で生成したロボット１０と物体Ａの位置・姿勢関係を等
式または不等式の集合からなる条件式集合列で表すの
で、ロボット１０の動作を決定する他の条件が追加しや
すい。

【００３３】（方法例）次に前記装置例のロボット教示
再生装置αを使用した方法例について説明する。 ＜ロボット作業の教示＞予め物体Ａと物体Ｂ上に目印シ
ールＳを貼り、物体データ記録装置６に物体Ａ及び物体
Ｂにおける目印シールＳの位置を登録して置く。

【００３４】なお、本方法例では、物体Ａ、Ｂの位置と
姿勢のデータを取得するに当たり、センサ類１の視覚手
段としてのカメラを使用し、当該カメラで撮影した目印
シールＳを画像処理にて検出する手法を採用したが、超
音波発信源の目印を聴覚手段としての複数のマイクと三
角測量法を使用して検出する手法を採用しても良い。

【００３５】教示の際は、先ず、センサ類１を用いて物
体Ａと物体Ｂ上に置かれた目印シールＳを検出する。こ
のとき、センサ情報処理装置２は、センサ類１のセンサ
情報、及び物体データ記録装置６に登録された物体Ａ及
び物体Ｂにおける目印シールＳの位置情報を手がかり
に、物体Ａ及び物体Ｂが設置されている位置と姿勢のデ
ータを取得する。

【００３６】次に、教示者は、軌道教示装置３を用いて
ロボット１０を操作し、物体Ａをロボットに把持させ、
物体Ｂに組み付ける動作を教示する。すると、条件式集
合列生成装置４は、物体Ａ、Ｂの位置・姿勢関係を、後
述の手法例（本願発明者らの特許出願、特願平７−１４
７９０４号に開示された手法）にて得、軌道教示装置３
で教示された軌道と物体Ａ及び物体Ｂの位置と姿勢の情
報を用いて、不等式又は等式の集合の列（条件式集合
列）を生成する。この条件式集合列は記録装置５に保存
される。

【００３７】（物体の位置・姿勢関係の不等式表現の手
法例）以下、物体Ａ、Ｂの位置・姿勢関係の不等式表現
の手法例について説明する。 (1) 凸多面体の物体Ａ、Ｂ間の最短距離は互いに向き合
っている要素によって図３に示す頂点Ｖ−頂点Ｖ、辺Ｅ
−頂点Ｖ、面Ｆ−頂点Ｖ、辺Ｅ−頂点Ｖ、辺Ｅ−辺Ｅ、
面Ｆ−頂点Ｖの６タイプに分類される。

【００３８】(2) ここで、最短距離となる要素が同じ頂
点Ｖ、辺Ｅ、面Ｆの組合せになる場合、それらの物体は
同一の姿勢関係にあると定義する。例えば、図４の(a)
、(b)２つのケースでは物体Ａ、Ｂは同一の姿勢関係と
なる。 (3) 物体Ａ、Ｂが同一の姿勢関係をとる条件は不等式で
表現できる。この不等式は最短距離となる要素がどうい
う組合せかによって異なる。

【００３９】

【外１】

【００４０】

【外２】

【００４１】続いて、条件式集合列を生成するアルゴリ
ズムを、具体的なプログラムに基づいて説明する。かか
るプログラムは、複数のbegin とend で囲まれた入れ子
型の演算プログラムとした。本プログラム中for all x
とは、「x の全てに対して」その後のbegin とend 間の
演算処理を行うという意である。

【００４２】（条件式集合列生成プログラム（教示時の
処理））ここで、Ａは組み付ける物体、Ｂは組み付けら
れる物体や障害物の集合、Ｘは物体Ａの代表点、ａはＡ
を構成する凸多面体（Ａは単数または複数の凸多面体か
ら構成される）、ｂはＢを構成する凸多面体、f(X)＝０
はＢを構成する面の式とする（ｘは位置）。

【００４３】begin(1) 入力ＰはＡをＢに組み付けるために教示された軌道であ
り、Ｘのたどる点ｐと、そのときのＡの姿勢ｑの配列で
表される。 （以下、第ｉ成分をｐ[i] 、ｑ[i] などと表記する） for all i begin(2) ・Ｘが点ｐ[i] にあるとき、for all f(x)

【００４４】begin(3) f(p[i]) ＞０である場合はf(p[i]) ＞０を、f(p[i]) ＜
０である場合はf(p[i]) ＜０を、f(p[i]) ＝０である場
合はf(p[i]) ＝０を、R[i]のリストに加える。 end(3) ・Ｘが点ｐ[i] にあり、Ａが姿勢ｑ[i] にあるとき、fo
r all ａ、for all ｂ（全てのａ、全てのｂに対して行
う）

【００４５】begin(4) ａとｂの最短距離を表す線のａ側とｂ側の端がそれぞれ
点V と面W の場合は、V とW が互いに面する条件を、辺
V と辺W の場合は、V とW が互いに面する条件を、面V
と点W の場合は、V とW が互いに面する条件を、R[i]の
リストに加える。 end(4)

【００４６】その他の不等式の条件（例えば、クーロン
摩擦の条件式など）をR[i]のリストに加える。 end(2) 配列R において、R[i]とR[i+1]のリストのメンバーが全
く同じなら、一方を削除する。R を出力する。 end(1)

【００４７】なお、本プログラムと同じように条件式集
合列を生成するプログラムの具体例を図６乃至図９のフ
ローチャートに示す。かかるフローチャートにおいて、
ＰはＡをＢに組み付けるために教示された軌道の上の点
の位置の配列、Ｑは同じ点の姿勢の配列である。

【００４８】＜ロボットによる作業の再生＞次に、ロボ
ット１０による作業の再生について説明する。先ず、ロ
ボット教示再生装置αのセンサ類１を用いて教示時の物
体Ａ及び物体Ｂに対応する物体Ａ' 及び物体Ｂ' 上に置
かれた目印シールＳを検出する。

【００４９】ここで物体Ａ' 及び物体Ｂ' は教示時の物
体Ａ及び物体Ｂとデザインが異なるものとする。なお、
物体Ａ' 等は物体Ａと異なる寸法にしたり、教示時と再
生時のロボット１０を異ならせたりしても、本発明は対
処可能である。

【００５０】続いて、センサ情報処理装置２は、物体デ
ータ記録装置６に登録された物体Ａ' 及び物体Ｂ' にお
ける目印シールＳの位置を手がかりに、物体Ａ' 及び物
体Ｂ' の設置されている位置と姿勢を取得する。動作再
生装置７はこれらの位置姿勢情報をてがかりに、記録装
置５に保存された条件式集合列にその環境で対応する等
式や不等式を計算し、それらを満たす軌道を生成し、ロ
ボット１０を動作させる。

【００５１】したがって、本発明のロボット教示再生方
法によれば、ワークのデザインの変更に柔軟に対応して
教示した軌道を修正することができるので、再教示の手
間を省くことをができる

【００５２】（第１応用例）本応用例では、物体Ａの上
に固定されていない物体Ｃが落ちないように物体Ａを移
動させる作業を想定する。図１０に示すように物体Ａの
上に固定されていない物体Ｃが乗っている場合は、物体
Ｃが落ちないように物体Ａを移動させる必要がある。

【００５３】物体Ｃが物体Ａから落ちない条件は図１１
に示すように物体Ｃの重心を通る重力線Ｗが物体Ａとの
接触面Ｆ' を通ることを表現した不等式で記述される。
そして、物体Ｃが落ちないように物体Ａを移動させるた
めには、前記方法例で述べた物体の位置・姿勢関係の不
等式表現手法を採用して得た等式、不等式で表したもの
に落ちない条件の不等式を加える。

【００５４】例えば、物体Ａの上に固定されていない物
体Ｃが乗っている場合は、物体Ｃの代表点の座標ベクト
ルをベクトルｘ（以下ｘと略しベクトルを現すものとす
る）とし、物体Ａの面の式f1(x) 、f2(x) 、f3(x) を図
１２(a) のように設定すると、物体Ｃの物体Ａに関する
位置関係は、不等式では次のように表される。

【００５５】f1(x) ＞０ …(1) f2(x) ＜０ …(2) f3(x) ＜０ …(3) 物体Ｃの物体Ａに関する姿勢関係は、図１２(b) のよう
に頂点Ｐが辺Ｒに面し、かつ頂点Ｑが辺Ｒに面する状態
で表される。（例えば実際には物体Ｃが物体Ａに接して
いるが、説明のため、図１２(b) ではＣとＡを離して描
いている）これを不等式で記述すると次のようになる。

【００５６】r・p1＞＝０ …(4) r・p2＞＝０ …(5) r・q1＞＝０ …(6) r・q2＞＝０ …(7)

【００５７】ただし、図１２(b) のように、r は辺R の
外向き法線ベクトル、p1、p2は頂点P から隣接する頂点
（Q など）への方向ベクトル、q1、q2は頂点Q から隣接
する頂点（P など）への方向ベクトルである。また、x
・y はベクトルx とベクトルy の内積を表す。

【００５８】図１２(c) は物体Ｃが物体Ａから落ちない
条件を示す。物体Ｃの質量をｍとする。また物体ＣとＡ
の間の静止摩擦係数をμ、辺R の傾きをθとする。ベク
トルL は物体Ｃの重力線の方向である。すると、辺R と
平行なベクトルN 方向の力はmg sinθとなる。一方、辺
R に鉛直なベクトルM 方向の力はmg cosθとなる。これ
らにクーロン摩擦の法則を適用すると、物体Ｃが物体Ａ
から落ちない条件は以下の式で表される。 sin θ＜μcos θ…(8)

【００５９】（第２応用例）本応用例では、物体Ａを、
物体Ｂに添わせながら移動させて物体Ｂに組み付ける作
業を想定する。物体Ａを物体Ｂに組み付けるに当たっ
て、ロボットが物体Ａを把持したときの誤差や物体Ｂを
設置したときの誤差の影響を取り除く必要がある場合に
は、図１３に示すように物体Ａを物体Ｂに添わせながら
移動させることがある。

【００６０】物体Ａの面Ｆが物体Ｂの辺Ｅに接触する条
件は等式で記述される。このような作業の場合は、第１
応用例と同様に位置・姿勢関係を等式、不等式で表した
ものに、物体Ａの辺P が物体Ｂの頂点Q に接触する条件
の等式を加える。 ｆP(q)＝０ …(9) ここでｆP(x)＝０は辺P の式であり、q は頂点Q の位置
ベクトルである。

【００６１】（第２装置例）本装置例では、第１装置例
のロボット教示再生装置αにおける教示システムと動作
再生システムを分離したもので、ロボット教示装置β
と、ロボット動作再生装置γとを組合わせたものであ
る。

【００６２】なお、第１装置例と大きく相違するのは、
ロボット動作再生装置γがロボット動作の実行時に繰り
返し作業を指示する指示機能を搭載した点にある。ここ
で図１４はロボット教示装置βの構成を示し、図１５は
ロボット動作再生装置γの構成を示す。

【００６３】ロボット教示装置βは、図１４に示すよう
にセンサ類１、センサ情報処理装置２、軌道教示装置
３、条件式集合列生成装置４、記録装置５、物体データ
記録装置６からなる。

【００６４】なお、本装置例では、物体データ記録装置
６に登録するデータを物体Ａの概略形状としてた。例え
ば、物体Ａ、Ｂのデータを図１６の(a)(b)の破線で示す
ような、主特徴を残したおおまかな輪郭で登録する。そ
して、第１装置例における目印シールＣの位置情報の代
わりに当該概略形状情報を手がかりにして、物体Ａ及び
物体Ｂが設置されている位置と姿勢のデータを取得する
ようにした。

【００６５】ロボット動作再生装置γは、センサ類１、
センサ情報処理装置２、記録装置５、動作再生装置７、
トレイ・物体データ記録装置１１及び入力装置１２から
なる。トレイ・物体データ記録装置１１には、ロボット
教示装置βの物体データ記録装置６から送信又はコピー
等した物体データの他に、物体Ａ、Ｂを搬送するトレイ
Ｔ1 、Ｔ2 における目印の位置が登録される。

【００６６】本応用例では、先ず、センサ類１を用いて
単数または複数の物体Ａ' の置かれたトレイＴ1 および
単数又は複数の物体Ｂ' の置かれたトレイＴ2 の上に置
かれた目印を検出する。次に、センサ情報処理装置２に
てトレイ・物体データ記録装置に登録されたトレイＴ1
、Ｔ2 における目印の位置を手がかりにして、トレイ
Ｔ1 、Ｔ2 の設置されている位置と姿勢を取得する。

【００６７】さらに、センサ情報処理装置２にて算出し
たトレイＴ1 、Ｔ2 の設置位置と姿勢データとトレイ・
物体データ記録装置１１に登録されたトレイＴ1 、Ｔ2
における物体の配置パターンを手がかかりに物体Ａ' 、
Ｂ' の置かれている位置と姿勢を取得する。

【００６８】動作再生装置７は、入力装置１２を介して
オペレータから作業実行の繰り返し回数の指示を受ける
と、算出された物体Ａ' 、Ｂ' の位置姿勢情報を手がか
りに、記録装置５に保存された等式や不等式にその環境
で対応する等式や不等式を計算し、それらを満たす軌道
を生成し、ロボットを動作させて教示された作業を繰り
返し行う。

【００６９】以上説明したように本発明の前記装置例、
方法例及び応用例によれば、同等の機能を持つが、寸法
やデザインなどの個性が異なる複数の製品、又は形状や
最初に置かれている位置や姿勢の異なる物体を同じ意図
のもとに移動させるたり、組み付けたりする作業を、一
回の教示でロボットにプログラミングすることが可能に
なる。また、これに伴う環境の物体の形状入力作業や、
トレイ搬送による繰り返し作業において物体位置を指示
する作業の労力を軽減することが可能になる。

【００７０】以上本発明の代表的な装置例、方法例及び
応用例について説明したが、本発明は必ずしも当該装置
例の手段及び当該方法例の手法等だけに限定されるもの
ではない。本発明は、その目的を達成し、後述する効果
を有する範囲内において適宜変更して実施することがで
きるものである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロボット
と物体の位置・姿勢関係を等式または不等式の集合から
なる条件式集合列で表すので、作業環境の変更やワーク
の寸法やデザインの変更に柔軟に対応でき、再教示の手
間を省くことができるという効果を奏する。その結果、
機能は同じだが形状に個性のある製品の製造を一度の教
示だけで済ませることができ、効率的に大量生産するこ
とができる。

【００７２】また、ワークの動きをより容易にしかも正
確に取得してワークを定位置に供給する高精度な搬送装
置、及びワークの向きを揃えて配置する手間を不要にす
ることができ、極めて生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１装置例のロボット教示再生装置の
構成を示したブロック図である。

【図２】教示の際に用いる物体Ａと物体Ｂの組み付け状
態を示した正面図である。

【図３】位置・姿勢関係の不等式表現の手法例の説明に
用いるもので、物体間の向き合う要素を分類を示した図
である。

【図４】物体Ａ、Ｂの同一の姿勢関係を示した説明図
で、(a) 、(b) は同一の姿勢関係にあるケースを示す。

【図５】物体Ａ、Ｂが同一の姿勢関係をとる条件の説明
図である。

【図６】条件式集合列生成するプログラム例のフローチ
ャートの一部である。

【図７】同上のプログラム例のフローチャートの一部で
ある。

【図８】同上のプログラム例のフローチャートの一部で
ある。

【図９】同上のプログラム例のフローチャートの一部で
ある。

【図１０】第１応用例にて用いる物体Ａ、Ｃを示した説
明図である。

【図１１】同上において、物体Ｃが物体Ａから落ちない
条件を示す説明図である。

【図１２】同上において、物体Ｃの物体Ａに関する位置
・姿勢関係等を説明する図であり、(a) は物体Ｃの物体
Ａに関する位置関係の不等式を、(b) は物体Ｃの物体Ａ
に関する姿勢関係を、(c) 物体Ｃが物体Ａから落ちない
条件の説明に用いるものである。

【図１３】第２応用例において、物体Ａを、物体Ｂに添
わせながら移動させて物体Ｂに組み付ける作業を説明す
る図である。

【図１４】第２装置例のロボット教示装置βの構成を示
したブロック図である。

【図１５】第２装置例のロボット動作再生装置γの構成
を示したブロック図である。

【図１６】第２装置例の物体の位置と姿勢のデータを取
得するために用いる物体の概略形状情報を説明するため
の図であり、(a) は物体Ａの概略形状を、(b) は物体Ｂ
の概略形状を、それぞれ示している。

【符号の説明】

１…センサ類 ２…センサ情報処理装置 ３…軌道教示装置 ４…条件式集合列生成装置 ５…記録装置 ６…物体データ記録装置 ７…動作再生装置 １０…ロボット １１…トレイ・物体データ記録装置 １２…入力装置 Ａ、Ｂ、Ｃ…物体（教示時に用いるもの） Ａ' 、Ｂ' …物体（作業時に用いるもの） Ｓ…目印シール Ｖ…頂点 Ｅ…辺 Ｆ…面 Ｆ' …接触面 α…ロボット教示再生装置 β…ロボット教示装置 γ…ロボット動作再生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 雅之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 遠藤 公誉 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軌道教示手段を用いてロボット教示時の教
   示情報を教示環境の物体に関連した等式・不等式の集合
   の列からなる条件式集合列に変換して保存して置き、 動作再生手段によるロボット動作の再生時、センサ類に
   て得られた当該ロボットと物体の位置姿勢情報を基にし
   て作業環境の物体に関連した条件の等式や不等式を得、
   前記条件式集合列を当該作業環境の物体に関連した条件
   の等式や不等式を満たすように変換して軌道を生成し、
   ロボットを動作させる、 ことを特徴とするロボット教示再生方法。
2. 【請求項２】前記ロボット教示時の教示情報は、 前記物体の位置と姿勢において、教示時のセンサ類によ
   る教示前の取得に基づいている、 ことを特徴とする請求項１に記載のロボット教示再生方
   法。
3. 【請求項３】前記センサ類は、 カメラ等視覚手段である、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット教示
   再生方法。
4. 【請求項４】前記センサ類にて得られた位置姿勢情報
   は、 前記ロボット再生時前に取得した前記物体の位置姿勢情
   報である、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のロボット
   教示再生方法。
5. 【請求項５】前記ロボット動作は、 前記センサ類にて検出する単数又は複数個所に目印シー
   ルを貼り付けた物体の組立又は搬送作業である、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のロボ
   ット教示再生方法。
6. 【請求項６】前記ロボット動作は、 前記センサ類の聴覚手段としての複数のマイクと三角測
   量法を使用して検出するための超音波発信源を目印とし
   て設けた物体の組立又は搬送作業である、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット教示
   再生方法。
7. 【請求項７】前記物体に関連した等式・不等式は、 物体の概略形状の幾何条件である、 ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記
   載のロボット教示再生方法。
8. 【請求項８】前記動作再生手段は、 前記物体の複数の設置場所を指定されると、当該物体に
   対してロボット作業を繰り返す、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
   に記載のロボット教示再生方法。
9. 【請求項９】前記ロボットは、 教示時と作業時とで異なる、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
   は８に記載のロボット教示再生方法。
10. 【請求項１０】センサ類と、 当該センサ類からのセンサ情報と物体情報をもとに当該
    物体やロボットの位置・姿勢情報を得るセンサ情報処理
    装置と、 前記ロボットを動作させて作業内容を教示する軌道教示
    装置と、 ロボット教示時の教示情報を教示環境の物体に関連した
    等式・不等式の集合の列からなる条件式集合列に変換す
    る条件式集合列生成装置と、 前記条件式集合列を保存する記録装置と、 ロボット動作の再生時に前記センサ類にて得られた当該
    ロボットと物体の位置姿勢情報を基にして作業環境の物
    体に関連した条件の等式や不等式を得、前記条件式集合
    列を当該作業環境の物体に関連した条件の等式や不等式
    を満たすように変換して軌道を生成し、ロボットを動作
    させる動作再生装置と、を備えた、 ことを特徴とするロボット教示再生装置。
11. 【請求項１１】センサ類、当該センサ類からのセンサ情
    報と物体情報をもとに当該物体やロボットの位置・姿勢
    情報を得るセンサ情報処理装置、前記ロボットを動作さ
    せて作業内容を教示する軌道教示装置、ロボット教示時
    の教示情報を教示環境の物体に関連した等式・不等式の
    集合の列からなる条件式集合列に変換する条件式集合列
    生成装置、及び前記条件式集合列を保存する記録装置を
    備えたロボット教示装置と、 センサ類、当該センサ類からのセンサ情報と物体情報を
    もとに当該物体やロボットの位置・姿勢情報を得るセン
    サ情報処理装置、前記ロボット教示装置にて作成された
    条件式集合列を保存する記録装置、及びロボット動作の
    再生時に前記センサ類にて得られた当該ロボットと物体
    の位置姿勢情報を基にして作業環境の物体に関連した条
    件の等式や不等式を得、かつ前記記録装置に保存された
    条件式集合列を当該作業環境の物体に関連した条件の等
    式や不等式を満たすように変換して軌道を生成し、ロボ
    ットを動作させる動作再生装置を備えたロボット動作再
    生装置と、の組合せシステムからなる、 ことを特徴とするロボット教示再生装置。
12. 【請求項１２】前記センサ類は、 カメラ等視覚手段である、 ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のロボット
    教示再生装置。
13. 【請求項１３】前記物体は、 前記センサ類にて検出する単数又は複数個所に目印シー
    ルを貼り付けた組立物と被組立物又はワークを載せて搬
    送するトレイからなる、 ことを特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載のロ
    ボット教示再生装置。
14. 【請求項１４】前記物体は、 前記センサ類の聴覚手段としての複数のマイクと三角測
    量法を使用して検出するための超音波発信源を目印とし
    て設けた組立物と被組立物、又はワークを載せて搬送す
    るトレイからなる、 ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のロボット
    教示再生装置。
15. 【請求項１５】前記物体に関連した等式・不等式は、 物体の概略形状の幾何条件である、 ことを特徴とする１０、１１、１２、１３又は１４に記
    載のロボット教示再生装置。
16. 【請求項１６】前記動作再生装置は、 前記物体の複数の設置場所を指定して、ロボット作業の
    繰り返し命令を指示する入力装置を設けた、 ことを特徴とする１０、１１、１２、１３、１４又は１
    ５に記載のロボット教示再生装置。
17. 【請求項１７】前記ロボットは、 教示時と作業時とで異なる、 ことを特徴とする１０、１１、１２、１３、１４、１５
    又は１６に記載のロボット教示再生装置。