JP2001042910A - 作業ロボットのティーチングデータ修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業ロボットの旧ツールを新ツールに変更する
際、旧ツールによる作業点の位置および姿勢を保持し、
旧ツールに対する旧ティーチングデータを新ツールに対
する新ティーチングデータに容易且つ自動的に修正す
る。 【解決手段】旧ツールの形状パラメータおよび旧ティー
チングデータを用いて作業ロボットの作業点の位置・姿
勢データを求め（ステップＳ３）、新ツールを装着した
場合において、前記位置・姿勢データを保存したツール
フレームの新位置・座標データを、新ツールの形状パラ
メータおよび前記位置・姿勢データを用いて求め（ステ
ップＳ４）、前記新位置・姿勢データから新ティーチン
グデータを求める（ステップＳ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業ロボットのツ
ールフレームに装着されている旧ツールを新ツールに変
更する際のティーチングデータの修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場での生産設備において、ワークに対
して加工等の所望の処理を遂行する作業ロボットが多用
されている。この場合、前記作業ロボットに対するティ
ーチングは、通常、ティーチングボックス等を用いて作
業者が作業ロボットを動作させ、その動作を記憶させて
実現する、いわゆる、ティーチングプレイバック方式に
よって行われるのが一般的であった。

【０００３】しかしながら、このティーチングプレイバ
ック方式では、動作教示中、生産設備を停止させなけれ
ばならず、従って、その分、生産効率が低下する不具合
が指摘されていた。

【０００４】そこで、前記の不具合を回避する方法とし
て、コンピュータ上に作業ロボットを含む生産設備のシ
ミュレーションモデルを構築し、そのモデルを動作させ
ることによりティーチングデータの作成作業を行う、い
わゆる、オフラインティーチング装置が開発されてい
る。このオフラインティーチング装置によって作成され
たティーチングデータは、現場の作業ロボットに供給さ
れて最終的な動作調整が行われる。

【０００５】この場合、オフラインティーチングを行っ
ている間、生産設備の動作を停止させる必要がないた
め、その分、稼働率が低下する事態を回避することがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、生産設備に
おいて生産される製品、機種が多品種混在する場合に
は、作業ロボットのツールフレームに装着されるツール
（エンドエフェクタ）を、生産する品種に応じて変更す
る必要がある。すなわち、生産する品種によっては、作
業点や干渉物の変更によりツールを目的とする作業位置
に移動させることができなくなってしまう場合があるか
らである。

【０００７】この場合、当然ながら、それまでの機種の
生産において使用されていたティーチングデータを修正
し、新たなツールに基づいたティーチングデータを作成
する必要がある。

【０００８】従来、このようなツール変更に際しては、
人手によりティーチングデータを修正していたため、修
正作業にかなりの時間を要し、また、その間、現場の生
産設備を一時的に停止させなければならないことから、
この作業を休日中の作業とすることが多く、生産現場に
おける工数増加の不具合が指摘されていた。

【０００９】本発明は、前記の不具合を解消するために
なされたもので、作業ロボットの旧ツールを新ツールに
変更する際、旧ツールによる作業点の位置および姿勢を
保持し、旧ツールに対する旧ティーチングデータを新ツ
ールに対する新ティーチングデータに容易且つ自動的に
修正することのできる作業ロボットのティーチングデー
タ修正方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、作業ロボットのツールフレームに装着
されている旧ツールを新ツールに変更する際のティーチ
ングデータの修正方法において、前記旧ツールが装着さ
れているときの旧ティーチングデータから、前記ツール
フレームの旧位置・姿勢データを求めるステップと、前
記旧位置・姿勢データと前記旧ツールの形状パラメータ
とから、前記作業ロボットによる作業点の位置・姿勢デ
ータを求めるステップと、前記作業点の位置・姿勢デー
タを保存すべく、前記位置・姿勢データと前記新ツール
の形状パラメータとから、前記ツールフレームの新位置
・姿勢データを求めるステップと、前記ツールフレーム
を前記新位置・姿勢データに設定すべく、前記旧ティー
チングデータを修正して新ティーチングデータを求める
ステップと、を有することを特徴とする。

【００１１】この場合、旧ツールの形状パラメータおよ
び新ツールの形状パラメータを用いて、旧ティーチング
データを新ティーチングデータに自動修正することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態の作業ロボッ
トのティーチングデータ修正方法が適用される生産設備
の構成を示す。

【００１３】この生産設備の作業台１０には、作業対象
であるワークＷが位置決め載置される。また、作業台１
０の側部には、ワークＷに対して所定の作業を行うため
の作業ロボット１４が設置される。

【００１４】作業ロボット１４は、ツールフレーム１５
に装着されワークＷに対して所定の作業を行うツール１
６を備えた多軸ロボットにより構成されており、その動
作は、ロボットコントローラ１８に記憶されたティーチ
ングデータに基づいて制御される。なお、このティーチ
ングデータは、コンピュータ上に設定された当該生産設
備のシミュレーションモデルに従って設定されたティー
チングデータにより、オフラインティーチングで作成さ
れたものである。

【００１５】ロボットコントローラ１８には、処理装置
２９が接続される。処理装置２９は、ロボットコントロ
ーラ１８との間でティーチングデータを出し入れ（ダウ
ンロード、アップロード）する機能と、作業ロボット１
４の各軸の位置および姿勢を演算する機能とを有するも
のであり、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等によって
構成される。

【００１６】本実施形態の作業ロボットのティーチング
データ修正方法が適用される生産設備は、基本的には以
上のように構成されている。

【００１７】次に、この生産設備において、生産する製
品、機種が変更となり、それに伴い、作業点の位置およ
び姿勢はそのままとして、作業ロボット１４のツールフ
レーム１５に装着されているツール１６（以下、これを
旧ツールという。）を新ツールに変更する必要が生じた
場合におけるティーチングデータの修正方法につき、図
２のフローチャートに従って説明する。

【００１８】ここで、旧ツールは、図３に示す形状パラ
メータで定義され、新ツールは、図４に示す形状パラメ
ータで定義されるものとする。すなわち、旧ツールは、
図３に示すＸＹＺ直交３軸座標系で表されるツールフレ
ーム１５に対して、オフセット量（Ｔｘ１，Ｔｙ１，Ｔ
ｚ１）からなる形状パラメータで定義され、作業点（Ｔ
ＣＰ）１９での作業方向は、例えば、ツールフレーム１
５のＸＹＺ直交３軸座標系の−Ｙ方向に設定されてい
る。また、新ツールは、図４に示すＸＹＺ直交３軸座標
系で表されるツールフレーム１５に対して、オフセット
量（Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２）からなる形状パラメータ
で定義され、作業点（ＴＣＰ）１９での作業方向は、例
えば、ツールフレーム１５のＸＹＺ直交３軸座標系の＋
Ｘ方向に設定されている。

【００１９】そこで、先ず、ロボットコントローラ１８
から処理装置２９に対し、旧ツールが装着されている場
合の旧ティーチングデータをアップロードする（ステッ
プＳ１）。

【００２０】次いで、処理装置２９に旧ツールの形状パ
ラメータおよび新ツールの形状パラメータを入力する
（ステップＳ２）。この場合、旧ツールおよび新ツール
の形状パラメータが図３および図４で表されるとき、こ
れらのパラメータは、オフセット量（Ｔｘ１，Ｔｙ１，
Ｔｚ１）、（Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２）を用いて、

【００２１】

【数１】

【００２２】

【数２】

【００２３】として表される変換マトリックス［Ｔａ
１］、［Ｔａ２］で定義される。

【００２４】次に、処理装置２９は、旧ツールの形状パ
ラメータを表す変換マトリックス［Ｔａ１］と、旧ツー
ルが装着されている場合のティーチングデータ（以下、
旧ティーチングデータという。）とに基づき、旧ツール
による作業点１９の位置・姿勢データを求める（ステッ
プＳ３）。

【００２５】ツールフレーム１５の位置・姿勢データ
（以下、旧位置・姿勢データという。）は、作業ロボッ
ト１４の各軸の旧ティーチングデータから求めることが
できる。この旧位置・姿勢データを、作業ロボット１４
の原点を基準とする変換マトリックス［Ｔ６］で表し、
旧ツールの変換マトリックス［Ｔａ］の一般式を、

【００２６】

【数３】

【００２７】で表した場合、旧ツールによる作業点１９
の位置・姿勢データは、

【００２８】

【数４】

【００２９】で示される変換マトリックス［Ｓ］として
求められる。なお、この変換マトリックス［Ｓ］におい
て、ｎＳｘ，ｎＳｙ，ｎＳｚ，ｏＳｘ，ｏＳｙ，ｏＳ
ｚ，ＡＳｘ，ＡＳｙ，ＡＳｚの各成分は、作業点１９の
姿勢データであり、ＰＳｘ，ＰＳｙ，ＰＳｚは、作業点
１９の位置データである。

【００３０】例えば、作業ロボット１４のツールフレー
ム１５に対して、図３に示す旧ツールが取り付けられて
いるときの作業点の変換マトリックス［Ｓ］は、

【００３１】

【数５】

【００３２】となる。

【００３３】次に、作業ロボット１４のツールフレーム
１５に新ツールを装着し、処理装置２９により作業点１
９の位置および姿勢を維持した状態におけるツールフレ
ーム１５の新位置・姿勢データを求める（ステップＳ
４）。この新位置・姿勢データを変換マトリックス［Ｔ
６′］で表すと、 ［Ｓ］＝［Ｔａ１］・［Ｔ６］＝［Ｔａ２］・［Ｔ６′］ …（６） の関係が成り立つ。従って、新位置・姿勢データは、 ［Ｔ６′］＝［Ｔａ２］^-1・［Ｓ］ ＝［Ｔａ２］^-1・［Ｔａ１］・［Ｔ６］ …（７） として求められる。

【００３４】最後に、前記のようにして求められた変換
マトリックス［Ｔ６′］から、各軸の新ティーチングデ
ータを求め（ステップＳ５）、この新ティーチングデー
タを処理装置２９からロボットコントローラ１８にダウ
ンロードする（ステップＳ６）。

【００３５】図５は、旧ティーチングデータに基づいて
作業ロボット１４を変位させたときのツールフレーム１
５と、以上のようにして修正された新ティーチングデー
タに基づいて作業ロボット１４を変位させたときのツー
ルフレーム１５との関係を示したものである。この場
合、作業点１９は、旧ツールと新ツールとの間で位置お
よび姿勢（作業方向）が保持された状態となる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ワーク
の形状変更等に伴い作業ロボットの旧ツールを新ツール
に変更する際、旧ツールによる作業点の位置および姿勢
を保持したままで、旧ツールに対する旧ティーチングデ
ータを新ツールに対する新ティーチングデータに容易且
つ自動的に修正することができる。従って、ツールの変
更に際して再度ティーチング作業を行う必要がなく、短
時間で新ティーチングデータが得られるため、例えば、
ツール変更による製造ラインの稼働率の低下を最小限と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の作業ロボットのティーチングデー
タ修正方法が適用される生産設備の全体構成を示す図で
ある。

【図２】本実施形態の作業ロボットのツール変更に伴う
ティーチングデータ修正方法の手順を示すフローチャー
トである。

【図３】本実施形態の作業ロボットのツールフレームに
装着される旧ツールの説明図である。

【図４】本実施形態の作業ロボットのツールフレームに
装着される新ツールの説明図である。

【図５】本実施形態の作業ロボットのティーチングデー
タ修正方法において、作業点の位置および姿勢を一致さ
せた場合のツールフレームの位置関係の説明図である。

【符号の説明】

１０…作業台 １４…作業ロボット １５…ツールフレーム １６…ツール １８…ロボットコントローラ １９…作業点 ２９…処理装置 Ｗ…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 将友 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 AA06 BA02 BA10 FA03 FA08 FB15 5H269 AB33 BB09 CC09 DD05 DD08 EE19 FF07 QB02 QC10 SA10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業ロボットのツールフレームに装着され
   ている旧ツールを新ツールに変更する際のティーチング
   データの修正方法において、 前記旧ツールが装着されているときの旧ティーチングデ
   ータから、前記ツールフレームの旧位置・姿勢データを
   求めるステップと、 前記旧位置・姿勢データと前記旧ツールの形状パラメー
   タとから、前記作業ロボットによる作業点の位置・姿勢
   データを求めるステップと、 前記作業点の位置・姿勢データを保存すべく、前記位置
   ・姿勢データと前記新ツールの形状パラメータとから、
   前記ツールフレームの新位置・姿勢データを求めるステ
   ップと、 前記ツールフレームを前記新位置・姿勢データに設定す
   べく、前記旧ティーチングデータを修正して新ティーチ
   ングデータを求めるステップと、 を有することを特徴とする作業ロボットのティーチング
   データ修正方法。