JP2001121458A - ロボットコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚装置を組込んだものにあって、ティーチ
ングの作業性の向上を図る。 【解決手段】 ロボット本体１を制御するロボットコン
トローラ２を、コントローラ本体３に、データ転送ケー
ブル３３を介してマニュアル操作等を行なうためのティ
ーチングペンダント４を接続して構成する。ロボット本
体１の手先部に、ワークＷ等を撮影するためのＣＣＤカ
メラ１３を設ける。ティーチングペンダント４に、タッ
チパネル２２を有するディスプレイ２１を設けると共
に、その周囲部に各種のキー２３〜２８を設けてキー操
作部を構成する。コントローラ本体３に、ディスプレイ
２１に表示する表示画像信号を生成する制御回路を設
け、またＣＣＤカメラ１３の入力映像信号を処理する画
像処理部を設ける。制御回路は、画像処理部により処理
されたモニタ映像信号を表示画像信号に合成し、もって
ディスプレイ２１にモニタ映像を表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット本体を動
作制御するコントローラ本体に、携帯可能なティーチン
グペンダントを接続するようにしたロボットコントロー
ラに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば部品の組付け作
業等を行なうロボットにおいては、例えば６軸型アーム
からなるロボット本体の各軸を制御するコントローラ本
体に、ティーチングペンダントを接続して構成されてい
る。前記ティーチングペンダントは、ティーチング用の
画面やロボット本体の動作状態を示す画面などを表示す
るための表示部や、前記ロボット本体をマニュアル操作
により動作させたり各種の教示（入力）操作を行なうた
めのキー操作部を備え、作業者が携帯して操作できる程
度のハンディな装置として構成されている。

【０００３】また、近年、この種のロボットにあって
は、作業の質の向上などを図るために、視覚装置を組込
むことが行なわれている。この視覚装置は、例えば前記
ロボット本体のアームの先端部にＣＣＤカメラを装着す
ると共に、そのＣＣＤカメラからの入力映像信号を処理
する画像処理ボードをコントローラ本体に組込み、前記
ＣＣＤカメラによる撮影画像からワークの位置や姿勢、
種類等を検出するものであった。さらに、このとき、前
記ＣＣＤカメラのモニタ映像を表示するモニタ装置が設
けられる。

【０００４】ところで、上述のような視覚装置を組込ん
だものにあっては、作業者が、ティーチングペンダント
によりロボット本体をマニュアル操作してティーチング
を行なうにあたって、実際のロボット本体を見ると共
に、モニタ装置に表示されるモニタ映像をチェックしな
がら、高精度なマニュアル操作を行なおうとする場合が
ある。

【０００５】しかしながら、従来のものでは、モニタ装
置は固定した位置に設けられるので、モニタ装置の画面
を見るためには作業者が任意の位置に自由に動くことが
できない制限が生じ、ティーチングの作業性に劣るもの
となっていた。この場合、マニュアル操作に適した位置
でティーチングペンダントを操作しようとすれば、モニ
タ装置の画面を見てチェックする作業者と、ティーチン
グペンダントを操作する作業者との２人の作業者が必要
となる場合も生ずる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、視覚装置を組込んだものにあって、テ
ィーチングの作業性の向上を図ることができるロボット
コントローラを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のロボ
ットコントローラは、撮像装置により取込まれたモニタ
映像を、ティーチングペンダントのディスプレイに表示
させることを可能としたところに特徴を有する。これに
よれば、作業者は、ティーチングペンダントのディスプ
レイに表示されたモニタ映像を見ながら、ティーチング
ペンダントを操作してティーチング作業を行なうことが
でき、このとき、ティーチングペンダントは自在に持ち
運びできるので、作業者が作業しやすい任意の位置でモ
ニタ映像を見ながらマニュアル操作を行なうことができ
るようになる。

【０００８】この結果、請求項１の発明によれば、固定
されたモニタ装置の画面を見る場合と比べて、ティーチ
ングの作業性を飛躍的に向上させることができるという
優れた効果を奏する。また、別途のモニタ装置を不要と
することもできるので、安価に済ませることが可能とな
る。さらには、例えばディスプレイに表示されたモニタ
映像上に作業者がポイントを指定して、そのポイントに
基づいてロボット本体を動作させたりロボット本体の姿
勢を制御させたりする等、ティーチングペンダントを用
いて画像処理を利用したティーチング等を行なうことも
可能となる。

【０００９】この場合、コントローラ本体側の画像生成
手段によりティーチングペンダントのディスプレイに通
常時に表示する表示画像信号を生成する構成とすると共
に、コントローラ本体に、撮像装置からの入力映像信号
を処理する画像処理手段と、処理されたモニタ映像信号
を前記表示画像信号に合成する合成手段とを設ける構成
とすることができる（請求項２の発明）。

【００１０】これによれば、ティーチングペンダントの
ディスプレイの表示をコントローラ本体側が制御するの
で、ティーチングペンダント側にて表示画像信号を生成
する場合と異なり、ティーチングペンダント側のＣＰＵ
を高能力とせずとも済むと共に、回路構成も簡単とな
り、ティーチングペンダントの小形化、軽量化を図るこ
とができる。そして、モニタ映像をディスプレイに表示
させる際の、コントローラ本体内でのデータの取扱いや
処理が簡単となると共に、モニタ映像信号を含む表示画
像信号をデータ転送ケーブルにより転送することができ
るので、それらモニタ映像信号と表示画像信号とを別途
にティーチングペンダントに入力する場合と異なり、全
体の構成も簡単に済ませることができる。

【００１１】また、ティーチングペンダントのディスプ
レイのタッチパネル上に、モニタ映像に関する各種の指
示を行なうための操作キーを構成するようにしても良い
（請求項３の発明）。これによれば、モニタ映像の表示
時には、そのモニタ映像に関する操作キーをタッチパネ
ル上に設けることによって、作業者のキー操作が容易と
なって作業性が向上し、また、ティーチングペンダント
におけるメカ的なキー構成も複雑となることはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を組立用の多関節型
ロボットに適用した一実施例について、図面を参照しな
がら説明する。図１は、組立用ロボットのシステムの外
観構成を概略的に示している。このシステムは、ロボッ
ト本体１と、このロボット本体１を制御する本実施例に
係るロボットコントローラ２とを備えて構成され、その
ロボットコントローラ２は、コントローラ本体３にティ
ーチングペンダント４を接続して構成されている。

【００１３】前記ロボット本体１は、この場合組立用の
６軸の小形垂直多関節型ロボットとして構成されてい
る。具体的には、前記ロボット本体１１は、ベース部５
上にショルダー部６を垂直軸を中心に回動（旋回）可能
に備え、そのショルダー部６の左右両端部に、図で上方
に延びる一対の下アーム部７が水平軸を中心に回動可能
に連結されており、この下アーム部７の上端部に両側か
ら挟まれるようにして、中間アーム部８の前端部が水平
軸を中心に回動可能に連結されている。

【００１４】また、前記中間アーム部８の前端部には、
前方に延びる上アーム部９の後端部が同軸回転可能に連
結されており、その上アーム部９の前端側は、左右に二
又をなすように延びており、それらの間に位置してリス
ト部１０が水平軸を中心に回動可能に連結されている。
さらに、前記リスト部１０の前端部には、円形のフラン
ジ部１１が同軸回転可能に連結され、そのフランジ部１
１に、ワークＷを把持するためのハンド１２が取付けら
れている。尚、図示はしないが、このロボット本体１内
には、各軸を駆動するためのサーボモータが組込まれて
いる。また、前記ワークＷは、例えば立方体形状をな
し、パレットＰ内に複数個（１個のみ図示）が収容され
て供給されるようになっている。

【００１５】そして、前記フランジ部１１には、例えば
パレットＰ内のワークＷを撮影するための撮像装置とし
ての例えばＣＣＤカメラ１３が取付けられている。この
ＣＣＤカメラ１３は、リング状の照明装置１４を有して
構成されている。このロボット本体１は、前記コントロ
ーラ本体３とケーブル１５を介して接続され、前記各軸
のサーボモータがこのコントローラ本体３（サーボ制御
部１６）により制御されるようになっていると共に、Ｃ
ＣＤカメラ１３の入力映像信号がコントローラ本体３
（後述する画像処理部）に与えられるようになってい
る。

【００１６】前記コントローラ本体３は、図２に示すよ
うに、制御回路１７及びサーボ制御部１６を備えてい
る。前記制御回路１７は、ＣＰＵ１７ａ，ＲＯＭ１７
ｂ，ＲＡＭ１７ｃを含んだマイコンを主体として構成さ
れ、予め記憶された動作プログラムや、後述するティー
チングペンダント４により設定された教示データ等に従
って、サーボ機構部１６を介して前記ロボット本体１の
各軸を制御し、もって、ロボット本体１によるワークＷ
の組付け作業等を自動で実行させるようになっている。
また、作業者による前記ティーチングペンダント４の操
作に基づいて、ロボット本体１を実際に動作（マニュア
ル操作）させることができるようになっている。

【００１７】さらに、このコントローラ本体３には、後
述するように、画像メモリ１８や画像処理手段たる画像
処理部１９が設けられると共に、前記ティーチングペン
ダント４との間での高速データ転送を行なうためのイン
タフェース２０が設けられている。尚、前記画像処理部
１９は、コントローラ本体３に設けられた拡張スロット
に画像処理ボードを装着することにより設けられるよう
になっている。また、このコントローラ本体３には、パ
ソコンや別途のモニタ装置等の周辺機器を接続すること
も可能とされている。

【００１８】前記ティーチングペンダント４は、図１に
示すように、作業者が携帯して（手で持運んで）操作で
きる程度のコンパクトな大きさの薄形のほぼ矩形箱状に
構成されている。図３にも示すように、このティーチン
グペンダント４の表面部の中央部には、例えば比較的大
形のカラー液晶ディスプレイからなるディスプレイ（表
示部）２１が設けられており、各種の画面が表示される
ようになっている。また、このディスプレイ２１の表面
にはタッチパネル２２が設けられている。周知のよう
に、このタッチパネル２２は、ディスプレイ２１に各種
のキーやアイコンが表示された状態で、作業者によって
タッチ操作されることにより、選択やコマンド入力用の
操作キーとして機能するようになっている。

【００１９】さらに、図１に概略的に示すように、ティ
ーチングペンダント４の表面部には、前記ディスプレイ
２１の周囲部に位置して、電源キー２３、ロボット本体
１の各種の運転を指示するための複数の運転キー２４、
ロボット本体１をマニュアル操作するためのマニュアル
操作キー２５、複数のファンクションキー２６、モード
（自動運転、マニュアル操作、ティーチチェック）の切
替を行なうためモード切替スイッチ２７、回すことによ
りメニュー選択や数値の増減等を行なうためのジョグダ
イヤル２８が設けられている。これにより、前記タッチ
パネル２２と併せて、各種のキー入力を行なうためのキ
ー操作部２９（図２参照）が設けられている。尚、緊急
時にロボット本体１を停止（電源遮断）させるための非
常停止スイッチ３０も設けられている。

【００２０】そして、図２に示すように、ティーチング
ペンダント４の内部には、前記ディスプレイ２１の駆動
制御やキー操作部２９のキー入力の検出を行なうための
マイコンを主体とした制御回路３１が設けられていると
共に、前記コントローラ本体３との間での高速データ転
送を行なうためのインタフェース３２が設けられてい
る。このインタフェース３２と前記インタフェース２０
との間は、データ転送ケーブル３３により接続され、も
ってコントローラ本体３との間のデータの授受が行なわ
れるようになっている。

【００２１】これにて、作業者は、ティーチングペンダ
ント４を用いてロボット本体１に対する各種の指示を行
なうことができると共に、マニュアル操作キー２５を操
作してロボット本体１を実際に動かしたり、キー操作部
２９を操作して各種の数値設定等を行なって教示データ
を入力する教示作業を行なうことができるようになって
いる。このとき、後述するように、前記ディスプレイ２
１には、ティーチングや画像処理に関するメニュー画
面、設定入力画面、状況表示画面等の必要な情報を表示
する各種の画面が表示されるようになっている。

【００２２】さて、前記コントローラ本体３の制御回路
１７は、そのソフトウエア的構成により、前記ティーチ
ングペンダント４における設定モードやキー操作部２９
の操作に応じて、ティーチングペンダント４のディスプ
レイ２１に表示する表示画像信号を生成する画像生成手
段として機能するようになっている。このとき、生成さ
れた表示画像信号は、前記画像メモリ１８に格納され、
前記データ転送ケーブル３３を介してティーチングペン
ダント４に転送される。

【００２３】そして、本実施例では、ティーチングペン
ダント４のディスプレイ２１に、前記ロボット本体１に
取付けられたＣＣＤカメラ１３により取込まれたモニタ
映像を表示させることが可能に構成されている。このと
き、前記コントローラ本体３に設けられた画像処理部１
９には、前記ＣＣＤカメラ１３からの画像信号が入力さ
れ、必要な画像処理が行なわれるようになっている。こ
れと共に、前記制御回路１７は、合成手段として機能
し、画像処理部１９により処理されたモニタ映像信号
を、前記画像メモリ１８上で、前記表示画像信号に合成
するようになっている。これにて、ＣＣＤカメラ１３か
ら取込まれたモニタ映像信号も、前記表示画像信号と同
様に、コントローラ本体３からティーチングペンダント
４に転送され、もってディスプレイ２１にモニタ映像が
表示されるようになっている。

【００２４】図３は、モニタ映像（ワークＷの撮影画
像）が表示されたディスプレイ２１の画面を具体的に例
示している。ここで、詳しく図示はしないが、ディスプ
レイ２１に画像処理に関するメニュー画面が表示された
状態で、作業者がタッチパネル１５上でモニタ映像表示
の指示操作を行なうことにより、モニタ映像画面Ｍが、
オーバーラップ方式のウインドウ画面として表示される
ようになっている。

【００２５】この場合、ディスプレイ２１の最上部に
は、モード表示行が設定され、現在のモード等を示すイ
ラストや、ロボット本体１の機種、座標系設定状況、ロ
ボット本体１の動作速度（最高速度の何％か）が表示さ
れる。また、モニタ映像画面Ｍ内の右側部（タッチパネ
ル２２上）には、２台のカメラ１３（本実施例では１台
のみ使用）のモニタ映像を切替えるためのキーや、０〜
３の４つまでの処理画面を記憶させるためのキーが設定
される。さらに、ディスプレイ２１の最下部（タッチパ
ネル２２上）には、モニタ映像の更新、連続取込み、停
止等を指示するためのキーが設定される。従って、タッ
チパネル２２上に、モニタ映像に関する各種の指示を行
なうための操作キーが構成されるようになっているので
ある。

【００２６】これにて、作業者は、キー操作部２９（タ
ッチパネル２２）の操作により、必要に応じてティーチ
ングペンダント４のディスプレイ２１にモニタ映像画面
Ｍを表示させながら、ロボット本体１のマニュアル操作
（ティーチング作業）を実行することができる。また、
ロボット本体１の自動運転時に、モニタ映像画面Ｍを表
示させておくこともできる。

【００２７】尚、詳しい説明は省略するが、例えばディ
スプレイ２１に表示されたモニタ映像上に作業者がポイ
ントを指定して、そのポイントに基づいてロボット本体
１を動作させたりロボット本体１の姿勢を制御させたり
する等、画像処理を利用したアプリケーションを実行す
ることも可能とされている。また、ロボット本体１の自
動運転時（組立作業時）には、画像処理によってワーク
Ｗの位置や姿勢、種類等の検出が行なわれ、それに基づ
いて位置補正等を行なうことにより、質の高い作業が行
なわれるようになっている。

【００２８】次に、上記構成の作用について述べる。作
業者が、例えばティーチングペンダント４を用いてロボ
ット本体１をマニュアル操作してティーチングを行なう
にあたって、実際のロボット本体１を見ると共に、ＣＣ
Ｄカメラ１２が取込んだモニタ映像をチェックしながら
その操作を行ないたい場合がある。そのような場合に
は、作業者は、ティーチングペンダント４のキー操作
（タッチパネル２２のタッチ操作）により、図３に示す
ように、ディスプレイ２１にモニタ映像画面Ｍを表示さ
せることができる。

【００２９】これにて、作業者は、ティーチングペンダ
ント４のディスプレイ２１に表示されたモニタ映像を見
ながら、ティーチング作業を行なうことができる。この
とき、従来のような固定的に設けられたモニタ装置にモ
ニタ映像を表示させるものと異なり、ティーチングペン
ダント４は作業者が自在に持ち運びできるので、作業し
やすい（ロボット本体１の動きを見やすい）任意の位置
でモニタ映像を見ながらマニュアル操作を行なうことが
できるようになる。また、ディスプレイ２１にモニタ映
像が表示されているときには、そのモニタ映像に関する
操作キーがタッチパネル２２上に設けられるので、作業
者のキー操作が容易となって作業性が向上し、ティーチ
ングペンダント４におけるメカ的なキー構成も複雑とな
ることはない。

【００３０】また、別途のモニタ装置を不要とすること
もできるので、その分、安価に済ませることが可能とな
る。さらには、従来のようなティーチングペンダントと
視覚装置とが夫々独立して設けられるものと異なり、例
えばディスプレイ２１に表示されたモニタ映像上（ワー
クＷの画像上）に作業者がポイントを指定して、そのポ
イントに基づいてロボット本体１を動作させたりロボッ
ト本体１の姿勢を制御させたりする等、ティーチングペ
ンダント４を用いて、画像処理を利用したティーチング
等を行なうことも容易となるものである。

【００３１】そして、本実施例では、ティーチングペン
ダント４のディスプレイ２１の表示をコントローラ本体
３側が制御する構成とされているので、ティーチングペ
ンダント４側にて表示画像信号を生成する場合と異な
り、ティーチングペンダント４側のＣＰＵを高能力とせ
ずとも済むと共に、回路構成も簡単となり、ティーチン
グペンダント４の小形化、軽量化を図ることができる。
しかも、モニタ映像をディスプレイ２１に表示させる際
の、コントローラ本体３内（制御回路１７）でのデータ
の取扱いや処理が簡単となると共に、モニタ映像信号を
含む表示画像信号をデータ転送ケーブル３３により転送
することができるので、それらモニタ映像信号と表示画
像信号とを別途にティーチングペンダント４に入力する
場合と異なり、全体の構成を簡単に済ませることができ
る。

【００３２】このように本実施例によれば、ティーチン
グペンダント４のディスプレイ２１にＣＣＤカメラ１３
により取込まれたモニタ映像を表示することを可能とし
たので、従来のような固定されたモニタ装置にモニタ映
像を表示する場合と比べて、ティーチングの作業性を飛
躍的に向上させることができる等の優れた効果を得るこ
とができるものである。

【００３３】尚、上記実施例では、ＣＣＤカメラ１３を
ロボット本体１の手先部に設けるようにしたが、カメラ
をロボット本体が作業する周辺部に固定的に設けるもの
であっても良い。カメラを複数設けることもできる。ま
た、上記実施例では、ディスプレイ２１にモニタ映像画
面Ｍをオーバーラップさせて表示するように構成した
が、ディスプレイ２１の画面を分割してモニタ映像を表
示したり、画面全体にモニタ映像を表示することも可能
である。

【００３４】その他、ロボット本体１としては組立用の
６軸型ロボットに限らず、各種の作業を行なう様々な種
類のロボットに本発明を適用することができ、また、コ
ントローラ本体３やティーチングペンダント４（キー操
作部２９）のハードウエア、ソフトウエア構成等につい
ても種々の変更が可能であるなど、本発明は要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、ロボットのシ
ステムの外観構成を概略的に示す図

【図２】電気的構成を概略的に示すブロック図

【図３】モニタ映像が表示されたディスプレイの画面の
例を示す図

【符号の説明】

図面中、１はロボット本体、２はロボットコントロー
ラ、３はコントローラ本体、４はティーチングペンダン
ト、１３はＣＣＤカメラ（撮像装置）、１７は制御回路
（画像生成手段，合成手段）、１８は画像メモリ、１９
は画像処理部（画像処理手段）、２０はインタフェー
ス、２１はディスプレイ、２２はタッチパネル、２９は
キー操作部、３２はインタフェース、３３はデータ転送
ケーブル、Ｍはモニタ映像画面を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体を動作制御するコントロー
   ラ本体に、前記ロボット本体のマニュアル操作や教示作
   業等を行なうための携帯可能なティーチングペンダント
   を接続するようにしたものにおいて、 前記ロボット本体あるいはその作業周辺部に設けられる
   撮像装置により取込まれたモニタ映像を、前記ティーチ
   ングペンダントに設けられたディスプレイに表示させる
   ことが可能に構成されていることを特徴とするロボット
   コントローラ。
2. 【請求項２】 前記コントローラ本体は、前記ディスプ
   レイに通常時に表示する表示画像信号を生成する画像生
   成手段を備え、その表示画像信号をデータ転送ケーブル
   を介して前記ティーチングペンダントに転送するように
   構成されていると共に、 前記コントローラ本体は、前記撮像装置からの入力映像
   信号を処理する画像処理手段と、この画像処理手段によ
   り処理されたモニタ映像信号を前記表示画像信号に合成
   する合成手段とを備えることを特徴とする請求項１記載
   のロボットコントローラ。
3. 【請求項３】 前記ティーチングペンダントのディスプ
   レイの表面にはタッチパネルが設けられ、そのタッチパ
   ネル上に、前記モニタ映像に関する各種の指示を行なう
   ための操作キーが構成されることを特徴とする請求項１
   又は２記載のロボットコントローラ。