JP2003256025A - Robot motion teaching method and device - Google Patents

Robot motion teaching method and device

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JP2003256025A
JP2003256025A JP2002373803A JP2002373803A JP2003256025A JP 2003256025 A JP2003256025 A JP 2003256025A JP 2002373803 A JP2002373803 A JP 2002373803A JP 2002373803 A JP2002373803 A JP 2002373803A JP 2003256025 A JP2003256025 A JP 2003256025A
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Japan
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geometric
definition
trajectory
geometrical
teaching
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Application number
JP2002373803A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumitomo Saito
史倫 齋藤
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remotely teach complicated motions of a robot by using only a two-dimensional human interface. <P>SOLUTION: By precedently defining geometrical elements such as a trajectory in a format including a spacial constraint between the geometrical elements determined from requirements for objective work by a parametric modeling method and providing a library and menu of them, a variety of constraint conditions can be set in a few steps in an actual teaching phase, a necessity of an operator to constantly consider detailed spatial information such as depth during operation of the robot is eliminated, and fast teaching with little labor is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの動作教
示方法及び装置に係り、特にロボットのツール軌道をカ
メラ画像を通して遠隔から教示する動作教示方法及び装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot motion teaching method and device, and more particularly to a motion teaching method and device for remotely teaching a robot tool trajectory through a camera image.

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の組み立てや加工などを行なうロボ
ットアームに動作軌道を与える方法として、(i) ティー
チングボックスなどを使用してロボットの通過位置を記
録していき、その順にロボットを動作させるダイレクト
教示法と、(ii) 作業空間における位置・姿勢のデータ
を数値や数式で入力してプログラムする方法とがある。
2. Description of the Related Art As a method of giving a motion trajectory to a robot arm for assembling or processing an object, (i) recording a robot's passing position by using a teaching box or the like, and directly moving the robot in that order. There are a teaching method and (ii) a method of inputting and programming position / orientation data in the work space by numerical values or mathematical expressions.

【0003】ダイレクト教示には以下のような問題があ
る。 (1) ティーチングボックスを使って精度の高い位置・姿
勢を教示することは困難である。 (2) 遠隔作業の場合、カメラ画像のみでは奥行き情報が
欠落しているため、ロボットの空間的な位置・姿勢を遠
隔から教示することは困難である。 (3) 記録される個々の位置・姿勢は独立して与えられる
ため、一定の空間的な関係(たとえばツールがいつも傾
いた同一平面上にあるという拘束)を満足させることは
困難である。
The direct teaching has the following problems. (1) It is difficult to teach highly accurate position / orientation using the teaching box. (2) In the case of remote work, it is difficult to remotely teach the robot's spatial position / orientation because depth information is missing only from the camera image. (3) Since each recorded position / orientation is given independently, it is difficult to satisfy a certain spatial relationship (for example, the constraint that the tool is always on the same plane inclined).

【0004】プログラムによる教示には以下のような問
題がある。 (4) 作業空間座標系における対象物や障害物の位置や形
状などがあらかじめ分かっている必要がある。 (5) 数値や数式による教示は作業者が直感的に理解でき
ない。
The teaching by the program has the following problems. (4) The positions and shapes of objects and obstacles in the work space coordinate system must be known in advance. (5) The operator cannot intuitively understand the teaching using numerical values or mathematical expressions.

【0005】本発明者は、上記問題点を解決するため
に、先に出願して(特開2001−60108号公報参
照)、ロボットの教示作業者がカメラによって映されて
いる作業空間の画像情報から、実空間と直接的または間
接的に対応する簡単な三次元幾何要素を作成していくこ
とで、ロボットから離れた場所で安全かつ容易に目的作
業のためのツールの軌道を教示する方法を提案した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor filed an application in advance (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-60108), and image information of a work space in which a robot teaching operator is imaged by a camera. From this, by creating a simple 3D geometric element that directly or indirectly corresponds to the real space, a method for teaching the trajectory of the tool for the target work safely and easily away from the robot Proposed.

【0006】これは、三次元画像計測装置から得られた
カメラ画像が表示される表示装置を見ながら、作業者が
入力装置によって三次元計測情報に基づく簡単な幾何要
素を作成していくことで、作業用ロボットの作業軌道の
定義に必要な座標系を定義し、それらを用いて軌道を決
定することで、ロボットの動作を教示するものである。
また、三次元画像計測装置の位置・姿勢を変化させるロ
ボットアームなどの計測装置駆動装置を併用して、作業
空間の全域に亘り精度の良い教示軌道を与えることがで
きるようになる。
This is because the operator creates a simple geometric element based on the three-dimensional measurement information with the input device while looking at the display device on which the camera image obtained from the three-dimensional image measurement device is displayed. The robot system is taught by defining the coordinate system necessary for defining the work trajectory of the work robot and determining the trajectory using them.
Further, by using a measuring device driving device such as a robot arm for changing the position / orientation of the three-dimensional image measuring device, it becomes possible to give a highly accurate teaching trajectory over the entire working space.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た方法は、軌道やそれを構成する幾何要素は全てオンラ
インで定義していくことを前提としている。幾何要素に
よっては多くの別の幾何要素との複雑な関係から間接的
に定義されるべきものもあるが、そのような定義作業は
個々の作業の教示ごとに行う必要があった。そのため、
同じような作業を教示したい場合でも初めから一つ一つ
幾何要素を作成していく手間があった。また作業軌道が
複雑になるほど、高度な幾何学的知識と目的の作業構造
の深い理解が必要となるため、教示できる作業者が限定
されてしまっていた。
The method previously proposed by the present applicant is based on the premise that the orbits and the geometrical elements forming them are all defined online. Some geometrical elements should be indirectly defined due to their complicated relationship with many other geometrical elements, but such defining work had to be performed for each teaching of each work. for that reason,
Even if you want to teach the same work, you have to create each geometric element from the beginning. In addition, the more complicated the work trajectory, the higher the geometric knowledge and the deeper understanding of the desired work structure, which limits the number of workers who can teach.

【0008】それ故、本発明は、係る問題点を解決し
て、インターフェイス装置としては通常の2次元インタ
ーフェイス機能を有する一般的な装置を利用しながら
も、複雑かつ状況に応じて変化する軌道を高速かつ容易
に教示できる手段を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves such a problem and uses a general device having a normal two-dimensional interface function as an interface device, but it is complicated and changes the trajectory depending on the situation. It is an object of the present invention to provide a means that can be taught quickly and easily.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】作業要件から決まる幾何
要素間の空間的な拘束を含んだ形式であらかじめ軌道を
パラメトリック手法によって定義しておき、実際の教示
段階では軌道メニューからの軌道の選択とその軌道を規
定する最低限必要な情報を教示するだけで軌道が生成で
きるようにし、実行時に作業者が詳細な奥行きを考慮し
なくても操作できるようにして高速かつ疲労の少ない教
示を可能とする。
[Means for solving the problem] A trajectory is defined in advance by a parametric method in a format including spatial constraints between geometric elements determined by work requirements, and at the actual teaching stage, a trajectory is selected from a trajectory menu. A trajectory can be created by simply teaching the minimum necessary information that defines the trajectory, and the operator can operate it without considering the detailed depth at the time of execution, enabling high-speed and less fatigue teaching. To do.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】[動作教示システムについて]ま
ず、本発明の動作教示装置を用いたシステム構成例につ
いて、図1を参照して説明する。動作教示装置は、デー
タ処理部と2Dインターフェイス部とからなり、作業者
の指示によってマニピュレーション機構部の動作を教示
し、作業を実行する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Regarding Motion Teaching System First, a system configuration example using the motion teaching apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The motion teaching device includes a data processing unit and a 2D interface unit, and teaches a motion of the manipulation mechanism unit according to an instruction from a worker to execute the work.

【0011】<マニピュレーション機構部について>マ
ニピュレーション機構部としては、移動機構上に、作業
ツールとして対象物を把持するロボットハンドと、その
ハンドを取り付けたロボットアーム、ステレオカメラな
どの視覚装置とが搭載された構成のものを考える。
<About Manipulation Mechanism Section> As the manipulation mechanism section, a robot hand for holding an object as a work tool, a robot arm to which the hand is attached, and a visual device such as a stereo camera are mounted on a moving mechanism. Consider one with a different configuration.

【0012】<データ処理部について>データ処理部
は、三次元画像計測装置、幾何要素生成装置、幾何要素
データベース、および拘束条件解決装置とからなる。三
次元画像計測装置は、視覚装置から得られる実空間画像
上で作業者が指示する空間位置を計測する。三次元画像
計測装置による計測空間座標系とロボットハンドに設定
するツール座標系との関係は、校正等によって既知であ
るか、あるいはカメラや他のセンサフィードバック情報
により逐次推定することが可能であるとする。また視覚
装置にステレオカメラを利用した三次元画像計測のほ
か、単一のカメラを利用してカメラを移動させて別視点
の画像を得ることで計測したり、距離をフォーカスで測
定したり、レーザ等の光源を利用したレンジファインダ
の原理を利用したりすることで三次元画像計測を行うこ
とも可能である。
<Regarding Data Processing Unit> The data processing unit includes a three-dimensional image measuring device, a geometric element generating device, a geometric element database, and a constraint condition solving device. The three-dimensional image measuring device measures the spatial position designated by the operator on the real space image obtained from the visual device. The relationship between the measurement space coordinate system by the three-dimensional image measuring device and the tool coordinate system set in the robot hand is known by calibration or the like, or can be successively estimated by camera or other sensor feedback information. To do. In addition to three-dimensional image measurement using a stereo camera as a visual device, measurement can be performed by moving the camera using a single camera to obtain an image of another viewpoint, measuring distance with focus, laser It is also possible to perform three-dimensional image measurement by utilizing the principle of a range finder using a light source such as.

【0013】幾何要素生成装置は、2Dインターフェイ
スからのユーザの指示に従って、軌道を含む各種幾何要
素の定義、幾何要素データベース中の定義のインスタン
ス化を行う。拘束条件解決装置は、ユーザが与えた各種
の拘束が満たされるように、幾何要素のパラメータを調
整する。拘束を与える例としては、ツール座標系を、指
定する軌道上に拘束する場合や、線要素や面要素と平行
に移動するように拘束する場合、線要素や点要素の周り
に回転するように拘束する場合等がある。図1ではデー
タ処理部を独立して表現したが、マニピュレーション機
構部の移動機構上に搭載することで、マニピュレーショ
ン機構部と共に移動する構成としても良い。
The geometric element generation device instantiates the definition of various geometric elements including trajectories and the definition in the geometric element database according to a user's instruction from the 2D interface. The constraint condition solving device adjusts the parameters of the geometric element so that various constraints given by the user are satisfied. For example, when constraining the tool coordinate system on a specified trajectory or constraining it to move parallel to a line element or area element, rotate it around a line element or point element. There are cases such as restraint. Although the data processing unit is represented separately in FIG. 1, it may be configured to move together with the manipulation mechanism unit by being mounted on the movement mechanism of the manipulation mechanism unit.

【0014】<2Dインターフェイス部について>2D
インターフェイス部は表示装置と入力装置とからなる対
話型インターフェイスとする。表示装置は通常の2次元
ディスプレイとし、入力装置はマウスやタッチパネル等
の通常の2次元のポインティングデバイスとする。表示
装置ではデータ処理部での処理内容等を表示する。図2
がその表示画面の構成例である。画像提示領域では三次
元画像計測装置の入力ともなっている視覚装置から得ら
れる実空間画像の表示をし、これと重ね合わせながらモ
デル空間における教示軌道などの幾何要素の表示ができ
るものとする。定義ツリー表示領域では後述するように
幾何要素の定義関係をツリー形式で表示し、また選択さ
れた幾何要素についてその詳細を下の詳細表示領域で表
示する。表示装置ではこれらの他、ポインタの表示、軌
道作成メニューなどの各種メニューの表示の他、センサ
情報など作業者の知りたい数値データの表示等を行う。
<About 2D Interface> 2D
The interface unit is an interactive interface including a display device and an input device. The display device is an ordinary two-dimensional display, and the input device is an ordinary two-dimensional pointing device such as a mouse or a touch panel. The display device displays the processing content and the like in the data processing unit. Figure 2
Is a configuration example of the display screen. In the image presentation area, a real space image obtained from a visual device, which also serves as an input to the three-dimensional image measuring device, is displayed, and geometrical elements such as teaching trajectories in the model space can be displayed while superimposing the real space image. In the definition tree display area, the definition relationship of geometric elements is displayed in a tree format as described later, and the details of the selected geometric element are displayed in the detailed display area below. In addition to these, the display device displays a pointer, various menus such as a trajectory creation menu, and numerical data such as sensor information that the operator wants to know.

【0015】入力装置では表示装置に表示されるポイン
タの移動とポインタ位置での選択動作(マウスボタンの
押下、タッチパネルのタッチ動作等)が可能で、これに
より画像上の位置の指定、メニューの選択、ドラッグ&
ドロップ操作、直線、曲線等の描画等を可能とする。本
発明において作業者は2Dインターフェイス部を介して
ロボットの操作を行うことを前提とするため、実際の作
業環境やマニピュレーション機構部を直接目視できる必
要はない。またインターフェイス部として通常の2次元
デバイスが利用可能である。従って、携帯電話やPDA
(携帯情報端末)などの2次元インターフェイスと無線
通信装置とを有する一般的な携帯デバイスを利用するこ
とも可能であり、広く手軽に遠隔からロボットの動作教
示をすることが可能となる。以下、2Dインターフェイ
ス部の動作の詳細について述べる。
The input device enables movement of the pointer displayed on the display device and selection operation at the pointer position (depression of the mouse button, touch operation of the touch panel, etc.), thereby specifying the position on the image and selecting the menu. ,drag&
It is possible to perform drop operations, draw straight lines, curves, etc. In the present invention, since it is premised that the operator operates the robot via the 2D interface unit, it is not necessary to be able to directly see the actual working environment or the manipulation mechanism unit. A normal two-dimensional device can be used as the interface unit. Therefore, mobile phones and PDAs
A general mobile device having a two-dimensional interface such as (a mobile information terminal) and a wireless communication device can also be used, and it is possible to widely and easily teach the operation of the robot remotely. The details of the operation of the 2D interface unit will be described below.

【0016】(作業に応じた軌道のライブラリ化とメニ
ュー化)作業に応じた軌道等の幾何要素をパラメトリッ
クに定義するためには、目的の作業を類型化し、具体的
にどのような拘束条件で記述すべきかを考える必要があ
るため、十分な幾何学的知識を持ち、目的の作業の本質
を理解できる者が行わなくてはならない。しかし、一旦
定義された軌道等の幾何要素をインスタンス化する段階
においては、作業の概要とインスタンス化に必要な条件
等に関する限られた知識があればよく、軌道のパラメト
リックな定義全体を理解する必要は無い。
(Library creation and menu of trajectories according to work) In order to parametrically define geometrical elements such as trajectories according to work, the target work is typified, and concretely what kind of constraint condition is used. Since it is necessary to consider what should be described, it must be done by a person who has sufficient geometric knowledge and can understand the essence of the intended work. However, at the stage of instantiating geometrical elements such as once defined trajectories, it is sufficient to have a limited knowledge about the outline of work and conditions necessary for instantiation, and it is necessary to understand the entire parametric definition of trajectories. There is no.

【0017】従って本発明では、十分な知識を持った者
が作業に応じてパラメトリックに幾何要素を定義し、ラ
イブラリとして保存し、メニュー表示できるようにして
おく準備段階と、メニュー表示されるあらかじめ定義さ
れたパラメトリックな幾何要素のライブラリの中から幾
何要素を選択しながら様々な拘束条件を満たす作業を実
行する実行段階という、2つの段階に教示作業を分ける
ことが可能である。
Therefore, according to the present invention, a person with sufficient knowledge defines geometrical elements parametrically according to the work, saves them as a library, and prepares them so that they can be displayed as a menu. It is possible to divide the teaching work into two stages, that is, an execution stage for executing a work satisfying various constraint conditions while selecting a geometric element from the library of the created parametric geometric elements.

【0018】準備段階でパラメトリックに定義された幾
何要素を実行段階でインスタンス化するためには、環境
や対象物の局所的なモデルを必要なだけ作成し、メニュ
ーから目的の定義を選択して作成した幾何要素を割り当
てる操作をする。このとき環境や対象物全体の詳細なモ
デリングを必要としないため、未知の対象物や環境にお
いてもすばやく容易に教示することが可能である。
In order to instantiate the parametrically defined geometric elements in the preparation stage in the execution stage, create as many local models of the environment and objects as necessary and select the desired definition from the menu. The assigned geometric element is assigned. At this time, since detailed modeling of the environment or the entire object is not required, it is possible to quickly and easily teach an unknown object or environment.

【0019】図3にドロップダウンメニュー表示の構成
例を示す。ファイルメニューから、記憶媒体に保存して
おいた幾何要素等の定義を読み込んだり、定義した幾何
要素を逆に書き出したりする。要素作成メニューから幾
何要素の種類を選択し、更にサブメニューから定義法を
選択することで幾何要素の作成をする。作業選択メニュ
ーから目的の作業を選択し、あらかじめパラメトリック
定義しておいた軌道をインスタンス化する。作業の種類
が増えるとメニュー表示が大きくなるため、幾何要素の
ライブラリを作業のカテゴリや要素の種類毎に分類し
て、階層的なメニュー表示をすると選択が容易となる。
また設定メニューから表示装置でのデータ表示方法の設
定等を行う。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the dropdown menu display. From the file menu, you can read the definition of geometric elements saved in the storage medium or write the defined geometric elements in reverse. Geometric elements are created by selecting the type of geometric element from the element creation menu and then selecting the definition method from the submenu. Select the target work from the work selection menu and instantiate the parametrically defined trajectory. Since the menu display becomes larger as the number of types of work increases, the selection becomes easier by classifying the library of geometric elements by the category of work or the type of element and displaying the menu hierarchically.
The data display method on the display device is set from the setting menu.

【0020】(幾何要素の定義構造の表示)幾何要素の
定義の詳細は図2の定義ツリー表示領域にて図4のよう
に定義構造中の幾何要素間の関係をツリー形式でグラフ
ィカルに表示する。またツリー表示上の幾何要素アイコ
ンをポインタで選択することで、定義構造中の特定の幾
何要素を選択し、選択された幾何要素の詳細データを図
2の各幾何要素定義の詳細表示領域で図5の例のように
表示する。図5の各例において下線部は変更可能なパラ
メータを表しており、作業者が適宜変更することができ
る。
(Display of Definition Structure of Geometric Element) For details of the definition of the geometric element, the relationship between the geometric elements in the definition structure is graphically displayed in a tree format in the definition tree display area of FIG. 2 as shown in FIG. . Also, by selecting the geometric element icon on the tree display with the pointer, a specific geometric element in the definition structure is selected, and detailed data of the selected geometric element is displayed in the detailed display area of each geometric element definition in FIG. Display as in the example of No. 5. In each example of FIG. 5, underlined parts represent parameters that can be changed, and can be changed by an operator as appropriate.

【0021】また幾何要素は、三次元のモデル空間中で
の状態を二次元画面に投影したモデル空間画像として、
カメラからの実画像と対応するように実画像上にオーバ
ーレイ表示する。図6が、カメラ画像と、そのカメラ画
像にモデル空間画像をオーバーレイ表示した画像の例で
ある。このような表示により実空間とモデル空間の関係
を作業者が理解しやすくなる。画像提示領域中でもポイ
ンタによるモデル画像上での選択動作により各幾何要素
を選択することができるようにする。選択された幾何要
素の詳細データは定義ツリー表示の場合と同様に詳細表
示領域で表示し、また変更することができる。
The geometric element is a model space image in which the state in the three-dimensional model space is projected on a two-dimensional screen,
An overlay is displayed on the real image so as to correspond to the real image from the camera. FIG. 6 is an example of a camera image and an image in which a model space image is overlay-displayed on the camera image. Such a display makes it easier for the operator to understand the relationship between the real space and the model space. Even in the image presentation area, each geometric element can be selected by the selection operation on the model image by the pointer. The detailed data of the selected geometric element can be displayed and changed in the detailed display area as in the case of the definition tree display.

【0022】(パラメトリック定義された幾何要素のド
ラッグ&ドロップによるインスタンス化)ある幾何要素
の定義履歴上にある幾何要素を、定義ツリー表示上ある
いはモデル画像表示上でポイントして選択し、既に定義
されている別の幾何要素の近傍上にドラッグしたのち、
ドロップすることでドロップ先の幾何要素を元にした幾
何要素インスタンスの新たな生成あるいは既にあったイ
ンスタンスの更新をすることができる。これにより、メ
ニューからの選択とドラッグ&ドロップという、非常に
単純なポインタ操作のみで、複雑な拘束条件で決まるよ
うな幾何要素を容易に生成可能となる。
(Instancing by Drag and Drop of Parametrically Defined Geometric Element) A geometric element on the definition history of a certain geometric element is selected by pointing on the definition tree display or the model image display to select it. And drag it onto the neighborhood of another geometric element
By dropping, it is possible to newly generate a geometric element instance based on the geometric element of the drop destination or update an already existing instance. This makes it possible to easily generate a geometric element that is determined by a complicated constraint condition only by a very simple pointer operation such as selection from a menu and drag and drop.

【0023】[幾何要素のパラメトリック定義について]
本発明において重要な概念である、幾何要素のパラメト
リックな定義について説明する。CADの分野では、製
品のモデリングを容易化するために、パラメトリックデ
ザインという手法が取り入れられている。JIS B3401-19
93CAD用語において、パラメトリックデザインは「製
品又はその部分について、形状を類型化し、寸法などパ
ラメタで与えることによって、コンピュータ内部のモデ
ルを簡易に生成する設計方法」と定義されている。
[About Parametric Definition of Geometric Elements]
A parametric definition of a geometric element, which is an important concept in the present invention, will be described. In the field of CAD, a method called parametric design is adopted to facilitate the modeling of products. JIS B3401-19
In the 93 CAD terminology, parametric design is defined as "a design method for easily generating an internal model of a computer by classifying a shape of a product or a part thereof and giving it with parameters such as dimensions".

【0024】パラメトリックデザインの手法を利用した
市販の3次元CADの例としては米Parametric Technol
ogy社の「Pro/ENGINEER」がある。このような3次元C
ADでは単に形状を扱おうとするのでなく、拘束条件の
集まりとして形状モデルを定義している。ここで拘束と
は、形状モデルの大きさや位置関係などを規定する条件
であり、大きさや寸法を規定する寸法拘束と、位置関係
を規定する幾何拘束とがある。
An example of a commercially available three-dimensional CAD using a parametric design method is Parametric Technol.
There is "Pro / ENGINEER" from ogy. Such a three-dimensional C
In AD, the shape model is defined as a set of constraint conditions, rather than simply trying to handle the shape. Here, the constraint is a condition that defines the size and positional relationship of the shape model, and includes a dimensional constraint that defines the size and dimensions and a geometric constraint that defines the positional relationship.

【0025】寸法拘束は作業者が指定する寸法値の大き
さに形状を拘束するものである。作業者が寸法値を変え
れば、その指示に従って形状データの大きさが変化す
る。また幾何拘束は、線分同士が互いに平行であると
か、線分と円弧が接している(接線性が満たされてい
る)、端点を共有している(連続性が満たされている)
などの、形状要素間の位置関係を決定する拘束条件であ
る。
The dimensional constraint is to constrain the shape to the size of the dimensional value designated by the operator. If the operator changes the dimension value, the size of the shape data changes according to the instruction. In geometric constraints, line segments are parallel to each other, line segments and arcs are in contact (tangency is satisfied), endpoints are shared (continuity is satisfied).
Is a constraint condition that determines the positional relationship between the shape elements.

【0026】本発明では、このようなCADにおける製
品形状のパラメトリックモデリングと同様な発想から、
「幾何要素の定義を類型化し、位置や距離などをパラメ
ータで与えたり、他の幾何要素との幾何学的な関係によ
り記述することで、コンピュータ内部の幾何モデルを簡
易に生成するためのモデリング手法」を幾何要素のパラ
メトリックモデリング手法と呼ぶことにする。すなわ
ち、製品のモデルを類型化する代わりに、ロボットの動
作軌道や軌道を規定するのに利用される幾何要素などの
定義をパラメトリックに類型化することで、目的のロボ
ット動作を簡易に指令できるようにする。ここで位置や
距離などを数値で規定する拘束を数値拘束、幾何要素間
の関係を規定する拘束を幾何拘束と呼ぶことにする。
In the present invention, from the same idea as the parametric modeling of the product shape in CAD,
"A modeling method to easily generate a geometric model inside a computer by categorizing the definition of geometric elements, giving parameters such as position and distance, and describing the geometric relationships with other geometric elements. Will be called a parametric modeling method for geometric elements. In other words, instead of categorizing the model of the product, parametrically categorizing the definition of the robot motion trajectory and the geometrical elements used to define the trajectory makes it possible to easily command the desired robot motion. To Here, a constraint that defines a position, a distance, and the like with a numerical value is referred to as a numerical constraint, and a constraint that defines a relationship between geometric elements is referred to as a geometric constraint.

【0027】パラメトリックモデリングの特徴は、数値
拘束や幾何拘束の形で定義履歴が保持されている点にあ
る。これに対して通常の幾何モデリングでは座標値など
の数値データのみが各幾何要素に保持されている。例え
ば、点aと点bから線分sを定義し、その後、線分sの
中点として点cを定義したとするとき、通常の幾何モデ
リングで点cは幾何演算の結果として座標値(x,y,
z)の数値データを保持しているだけであり、どのよう
にしてそれが演算されたかは保持されない。したがって
点aや点bのデータと点cとは定義演算後、無関係とな
り、点aや点bが変更されても点cには影響しない。こ
れに対してパラメトリックモデリングでは、幾何要素の
定義履歴をさかのぼって、自動的に、あるいは必要に応
じて、点aや点bの変更を点cに反映することが可能と
なる。またこのデータ構造をそのまま利用して点aや点
bを別の点eや点fに割り当てるだけで、点eと点fの
中点として新しい点gを容易に作成することができる。
The characteristic of parametric modeling is that the definition history is held in the form of numerical constraints or geometric constraints. On the other hand, in normal geometric modeling, only numerical data such as coordinate values are held in each geometric element. For example, suppose that a line segment s is defined from the points a and b, and then a point c is defined as the midpoint of the line segment s. In normal geometric modeling, the point c is the coordinate value (x , Y,
It only holds the numerical data of z), not how it was calculated. Therefore, the data of the points a and b and the points c become irrelevant after the definition calculation, and even if the points a and b are changed, the points c are not affected. On the other hand, in the parametric modeling, it is possible to reflect the definition history of the geometric element and reflect the change of the point a or the point b to the point c automatically or as needed. In addition, a new point g can be easily created as a midpoint between the points e and f by simply assigning the points a and b to different points e and f using this data structure as it is.

【0028】このようにパラメトリックモデリング手法
では定義履歴が保持されるため、複雑な定義過程を経て
作成されるような幾何要素の修正や、同種の幾何要素の
新規作成が非常に容易となる。したがってロボットの目
的の作業に応じて決まる様々な数値拘束や幾何拘束を含
んだ軌道等の幾何要素をあらかじめパラメトリックモデ
リングしておけば、オンラインで複雑な定義を逐一して
いかなくても、最低限必要な幾何要素の作成のみで軌道
の教示が可能となり、軌道の修正も容易となる。
As described above, since the parametric modeling method retains the definition history, it is very easy to correct geometric elements created through a complicated definition process and to create new geometric elements of the same type. Therefore, if you perform parametric modeling in advance of geometrical elements such as trajectories that include various numerical constraints and geometric constraints that are determined according to the intended work of the robot, you can minimize the complicated definitions online. The trajectory can be taught only by creating necessary geometric elements, and the trajectory can be easily corrected.

【0029】[拘束について]ロボットの動作教示は、作
業ツールに設定された座標系(ツール座標系)の位置、
姿勢の変更により行うことができる。座標系は6自由度
あるが、作業に応じた適切な拘束条件を与えることで、
その自由度を減らすことができ、拘束条件解決装置によ
ってそれらの拘束条件を逐次満たすようにしながら座標
系の定義パラメータを更新することで、2次元インター
フェイスだけでもロボットの動作を容易に制御可能とな
る。
[Restriction] The operation teaching of the robot is the position of the coordinate system (tool coordinate system) set in the work tool,
This can be done by changing the posture. The coordinate system has 6 degrees of freedom, but by giving appropriate constraint conditions according to the work,
The degree of freedom can be reduced, and by updating the definition parameters of the coordinate system while the constraint condition solving device sequentially satisfies the constraint conditions, it becomes possible to easily control the motion of the robot using only the two-dimensional interface. .

【0030】拘束条件の例としては、基準となる幾何要
素に対する並進あるいは回転拘束がある。座標系を線要
素や面要素と平行に移動させるような拘束や、点要素や
線要素まわりに回転させるような拘束である。一般にこ
のような拘束下の任意の状態は2自由度の操作入力で指
定することが可能である。
An example of the constraint condition is translational or rotational constraint with respect to a reference geometric element. Constraints that move the coordinate system parallel to line and surface elements, and rotations around point and line elements. Generally, an arbitrary state under such a constraint can be designated by an operation input with two degrees of freedom.

【0031】また他の拘束条件としては、軌道を与え、
その軌道上に座標系を拘束させる方法がある。軌道上の
座標系は後述するような方法でスカラ変数によって表現
することができるため、1自由度の操作入力で軌道上の
任意の状態が指定できる。その他の拘束条件の例とし
て、位置や姿勢のとり得る値やそれらの時間変化量など
に限界値を与える方法がある。これにより位置や姿勢を
ある領域内から外れないようにすることができ、例えば
自由空間をその領域として指定することで、物体との衝
突を自動的に回避しながら、作業者は自由にツール座標
系を操作することができるようになる。あるいはまた時
間変化量に制限値を与えると、突発的な動作を避けなが
ら安全にロボットを操作できるようになる。
As another constraint condition, a trajectory is given,
There is a method of constraining the coordinate system on the orbit. Since the coordinate system on the orbit can be expressed by a scalar variable by a method described later, an arbitrary state on the orbit can be designated by an operation input with one degree of freedom. As another example of the constraint condition, there is a method of giving a limit value to the values that the position and orientation can take and the amount of change over time. This makes it possible to prevent the position and orientation from deviating from within a certain area. For example, by specifying free space as that area, the operator can freely avoid the collision with the object while automatically avoiding collision with the object. You will be able to operate the system. Alternatively, by giving a limit value to the amount of change over time, it becomes possible to safely operate the robot while avoiding sudden movements.

【0032】[軌道について]本発明において軌道とは、
1つの連続的なスカラ変数の値に応じて変化する座標系
の経路を指し、スカラ値が与えられるとそれに対応して
1対1に座標系が決定されるものを言う。具体的な軌道
の表現としては、複数の座標系とその順序を与え、それ
らの位置ベクトルと回転ベクトルを別々に、線形関数あ
るいはスプライン関数等によって連続的に補間すること
で、それらの座標系を滑らかにつないだ連続的な座標系
の経路を求める方法が考えられる。
[Regarding the Orbit] In the present invention, the orbit means
It refers to the path of a coordinate system that changes according to the value of one continuous scalar variable, and when the scalar value is given, the coordinate system is determined in a one-to-one correspondence. As a concrete orbital expression, a plurality of coordinate systems and their order are given, and their position vector and rotation vector are separately interpolated continuously by a linear function or a spline function, etc. A possible method is to find a path in a continuous coordinate system that is smoothly connected.

【0033】このスカラ変数の値を作業者がオンライン
で自由に修正したり、時間によって変化させたり、制御
変数としてフィードバックコントローラで制御したりす
ることで座標系を求め、ロボットのツール座標系の目標
値として制御することが可能である。軌道定義の最も簡
単な例は、始点と終点の2つの座標系が与えられたと
き、それらを線形関数で内分する方法である。具体的に
は、始点座標系と終点座標系を0から1に変化するスカ
ラパラメータuによって内分するとするとき、まずそれ
ぞれの座標系の位置ベクトル及び終点座標系の始点座標
系からの回転ベクトルを求め、それらの位置ベクトルを
uによって内分して得られる位置ベクトル、及び回転ベ
クトルにuの変化率を乗算した回転ベクトル(ここでu
の変化率は(u−“回転の基準座標系でのu値”)/
(“回転後の座標系でのu値”−“回転の基準座標系で
のu値”)で求め、ここでは(u−0)/(1−0)=
uなのでu自体)を計算し、それらの位置ベクトルと回
転ベクトルで決まる座標系を補間座標系とする。この補
間座標系はuの変化に応じて2つの座標系間を連続的に
補間するような軌道を描く。3つ以上の複数の座標系が
与えられた場合も同様にして、各座標系の位置ベクトル
を求め、回転ベクトルは直前の座標系からの回転ベクト
ルとし、上記と同様にして位置ベクトル及び回転ベクト
ルを求め、それらを補間すればより複雑な軌道を構成す
ることができる。ここで位置ベクトルにはスプライン補
間等の曲線補間も適用可能である。
The operator freely modifies the value of this scalar variable online, changes it with time, and controls it with a feedback controller as a control variable to obtain the coordinate system, and the target of the tool coordinate system of the robot. It can be controlled as a value. The simplest example of the trajectory definition is a method of internally dividing two coordinate systems of a start point and an end point with a linear function. Specifically, when the start point coordinate system and the end point coordinate system are internally divided by the scalar parameter u that changes from 0 to 1, first, the position vector of each coordinate system and the rotation vector from the start point coordinate system of the end point coordinate system are calculated. A position vector obtained by internally dividing these position vectors by u and a rotation vector obtained by multiplying the rotation vector by the change rate of u (here, u
Change rate of (u- “u value in the reference frame of rotation”) /
(“U value in coordinate system after rotation” − “u value in reference coordinate system of rotation”), where (u-0) / (1-0) =
Since u is u, u itself is calculated, and the coordinate system determined by these position vector and rotation vector is used as the interpolation coordinate system. This interpolation coordinate system draws a trajectory that continuously interpolates between two coordinate systems according to changes in u. Similarly, when three or more coordinate systems are given, the position vector of each coordinate system is obtained in the same manner, and the rotation vector is the rotation vector from the immediately previous coordinate system. And then interpolate them to form a more complicated trajectory. Here, curve interpolation such as spline interpolation can also be applied to the position vector.

【0034】この定義方法では、与えられた複数の座標
系との関係から軌道が構成されているという点におい
て、既に幾何拘束で軌道を表現していることになり、こ
れだけでも軌道はパラメトリックに定義されているとい
えるが、さらにそれらの座標系を別の幾何要素との関係
からパラメトリックモデリング手法によって定義するこ
とで、目的に応じた様々な拘束を軌道に付加することが
できるようになり、作業者が実際の操作過程で作業上必
要な動作拘束を絶えず意識しながら操作する必要性がな
くなる。
In this definition method, the trajectory is already expressed by the geometric constraint in that the trajectory is constructed from the relations with a plurality of given coordinate systems, and the trajectory is parametrically defined by this alone. However, by defining those coordinate systems by the parametric modeling method from the relationship with other geometric elements, it becomes possible to add various constraints to the trajectory according to the purpose. It eliminates the need for the person to operate while actually being aware of the motion constraint necessary for work in the actual operation process.

【0035】[幾何要素とその定義法について]次に軌道
を含む一般的な幾何要素の具体的な定義方法の例につい
て述べる。幾何要素の種類としては、点、直線、線分、
曲線、曲線区間、平面、平面領域、曲面、曲面領域、直
方体、円柱、ベクトル、座標系、軌道を考える。このう
ち直線、線分、曲線、曲線区間をまとめて線要素、平
面、平面領域、曲面、曲面領域をまとめて面要素、直方
体、円柱をまとめて素形状要素と呼ぶことにする。ただ
し幾何要素はこれに限るわけではなく、目的の作業教示
に都合の良い別な要素を導入しても本発明の本質的内容
は変わらない。幾何要素の作成方法には、直接定義法と
間接定義法および付随定義法とがある。以下にそれぞれ
の定義法について説明する。
[About Geometric Element and Definition Method] Next, an example of a specific method for defining a general geometric element including a trajectory will be described. The types of geometric elements are points, straight lines, line segments,
Consider a curve, curved section, plane, plane area, curved surface, curved surface area, rectangular parallelepiped, cylinder, vector, coordinate system, orbit. Among these, a straight line, a line segment, a curve, and a curved section are collectively referred to as a line element, a plane, a plane region, a curved surface, and a curved surface region are collectively referred to as a surface element, a rectangular parallelepiped, and a cylinder are collectively referred to as a primitive element. However, the geometrical element is not limited to this, and the essence of the present invention does not change even if another element convenient for the intended work teaching is introduced. There are a direct definition method, an indirect definition method, and an associated definition method as a method of creating a geometric element. Each definition method will be described below.

【0036】<直接定義法>各幾何要素の数値拘束パラ
メータを、作業者が直接入力するか(これを一般的直接
定義法と呼ぶ)、以下の例のように三次元画像計測装置
を用いながら対象を直接計測することで与える方法を直
接定義法とする。
<Direct definition method> The operator directly inputs the numerical constraint parameters of each geometric element (this is called a general direct definition method), or while using a three-dimensional image measuring apparatus as in the following example. The method of giving an object by directly measuring it is the direct definition method.

【0037】(a) 点の定義 表示装置に表示された二次元のカメラ画像中で作業者が
指定した点から、その点の位置に対応する作業空間中の
三次元位置を三次元画像計測により求め、それを点要素
として定義する。
(A) From the point designated by the operator in the two-dimensional camera image displayed on the point definition display device, the three-dimensional position in the working space corresponding to the position of that point is measured by three-dimensional image measurement. Find it and define it as a point element.

【0038】(b) 直線の定義 表示装置に表示された二次元のカメラ画像中で作業者が
なぞった直線状画像エッジから、なぞられた画像エッジ
上の複数の点の三次元位置を三次元画像計測によって求
め、それらを最小二乗近似することによって空間中の直
線を求め、直線要素として定義する。
(B) From the linear image edge traced by the operator in the two-dimensional camera image displayed on the straight line definition display device, the three-dimensional positions of a plurality of points on the traced image edge are three-dimensionally determined. Lines in space are obtained by image measurement, and they are approximated by least squares, and defined as line elements.

【0039】(c) 平面の定義 表示装置に表示された二次元のカメラ画像中で作業者が
指定した領域から、その領域に含まれる複数の点の三次
元位置を三次元画像計測によって求め、それらを最小二
乗近似することによって空間中の平面を求め、それを平
面要素として定義する。
(C) From the area specified by the operator in the two-dimensional camera image displayed on the plane definition display device, three-dimensional positions of a plurality of points included in the area are obtained by three-dimensional image measurement, A plane in space is obtained by approximating them by least squares, and defined as a plane element.

【0040】(d) 曲面の定義 平面の定義と同様に作業者が指定した領域中の複数点の
三次元位置を通過する近似曲面を求め、それを曲面要素
として定義する。
(D) Definition of curved surface Similar to the definition of the plane, an approximate curved surface passing through the three-dimensional positions of a plurality of points in the area designated by the operator is obtained and defined as a curved surface element.

【0041】<間接定義法>既に定義された幾何要素を
利用して新たな幾何要素を定義する方法を間接定義法と
する。具体例を以下に示す。ただし下記以外にも様々な
幾何演算による定義法が考えられる。また、幾何要素に
並進や回転、拡大縮小などの変換を施して別の幾何要素
を作成するのも一般的な間接定義法の手法である。
<Indirect Definition Method> A method of defining a new geometric element using a geometric element already defined is called an indirect definition method. A specific example is shown below. However, other than the following, various definition methods using geometric operations are possible. Further, it is also a method of a general indirect definition method that a geometrical element is translated, rotated, scaled or otherwise converted to create another geometrical element.

【0042】(a) 点の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている面要素と線要
素とから、それらの交点として点を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている同一平面上の
2直線から、それらの交点として点を定義する。(2直
線が完全には同一平面上にない場合は、2直線の最短点
を結ぶ線分の中点により交点を近似するものとする。) ウ.作業者が指定した既に定義されている面要素と、同
じく作業者が指定した二次元のカメラ画像上での点の位
置から、その面要素上でかつカメラ画像上ではその点の
位置に対応する空間中の点を定義する。(二次元のカメ
ラ画像上で点を指定することは空間ではその点位置に投
影されうる点の集合、すなわち直線を指定することとな
るため、これは面要素と直線との交点を求める特殊な場
合に相当する。) エ.作業者が、既に定義されている線要素と、その線要
素の二次元表示画像における線上の点とを指定すること
で、その点を投影した実際の線要素上の点を定義する。
(A) Definition of points a. From the already defined surface element and line element specified by the operator, a point is defined as an intersection of them. I. A point is defined as an intersection of two straight lines on the same plane defined by the operator. (If the two straight lines are not completely on the same plane, the intersection point shall be approximated by the midpoint of the line segment connecting the shortest points of the two straight lines.) C. Corresponds to the position of a point on the two-dimensional camera image specified by the operator and the surface element already defined by the operator, and on the surface element and on the camera image. Define a point in space. (Because specifying a point on a two-dimensional camera image specifies a set of points that can be projected at that point in space, that is, a straight line, this is a special case of finding the intersection of a surface element and a straight line. This corresponds to the case.) D. The operator defines a line element that has already been defined and a point on the line in the two-dimensional display image of the line element, thereby defining the point on the actual line element that projected the point.

【0043】(b) 直線の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている2点から、そ
れらを通る直線を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている2平面から、
それらの交線として直線を定義する。 ウ.ステレオカメラ装置を用いる場合、表示装置に示さ
れた異なる2つの二次元カメラ画像上で作業者がそれぞ
れ直線を1つずつ描くことで、それらがそれぞれの画像
上での投影直線となるような空間中の直線を定義する。
(二次元のカメラ画像上で直線を描くことは空間中では
平面の拘束を与えたこととなるので、これは2つの平面
の交線を求める特殊な場合に相当する。)
(B) Definition of straight line a. A straight line passing through the two points defined by the operator is defined. I. From the 2 planes already defined by the operator,
A straight line is defined as their intersection line. C. When a stereo camera device is used, a worker draws one straight line on each of two different two-dimensional camera images shown on the display device so that they are projected straight lines on each image. Define the straight line inside.
(Drawing a straight line on a two-dimensional camera image imposes a constraint on the plane in space, so this corresponds to the special case of finding the line of intersection of two planes.)

【0044】(c) 線分の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている2点から、そ
れらを端点とする線分を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている直線とその直
線の二次元表示画像上での2点を指定することで、その
直線上の区間として線分を定義する。
(C) Definition of line segment a. From the already defined two points designated by the operator, a line segment with those points as endpoints is defined. I. A line segment is defined as a section on the straight line by designating an already defined straight line designated by the operator and two points on the two-dimensional display image of the straight line.

【0045】(d) 曲線の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている複数の点を用
いてスプライン曲線などの曲線補間法を適用して曲線を
定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている平面または平
面領域に対し、作業者が任意に作図した二次元曲線をそ
の面の法線方向から投影することで空間中の曲線を定義
する。 ウ.作業者が指定した既に定義されている曲面または曲
面領域に対し、作業者が任意に作図した二次元曲線を作
業者の指定するベクトル方向から投影することで空間中
の曲線を定義する。
(D) Definition of curve a. The curve is defined by applying a curve interpolation method such as a spline curve using a plurality of already defined points designated by the operator. I. A curve in space is defined by projecting a two-dimensional curve arbitrarily drawn by the worker on a plane or a plane region defined by the worker from the normal line direction of the plane. C. A curve in the space is defined by projecting a two-dimensional curve arbitrarily drawn by the worker from a vector direction specified by the worker, on a curved surface or a curved surface area specified by the worker.

【0046】(e)曲線区間の定義 ア.作業者が既に定義されている曲線とその曲線の二次
元表示画像上での2点を指定することで、その2点に対
応する空間中の点にはさまれたその曲線の区間として曲
線区間を定義する。
(E) Definition of curve section a. The operator specifies a curve that has already been defined and two points on the two-dimensional display image of the curve, and the curve section is a section of the curve sandwiched by points in the space corresponding to the two points. Is defined.

【0047】(f) 平面の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている3点から、そ
れらを含む平面を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている交わる2直線
から、それらを含む平面を定義する。 ウ.作業者が指定した既に定義されている直線と点か
ら、それらを含む平面を定義する。
(F) Definition of plane a. From the already defined three points designated by the operator, a plane including them is defined. I. A plane including them is defined from two intersecting straight lines which are defined by the operator and which are already defined. C. From the already defined lines and points specified by the operator, define the plane containing them.

【0048】(g)平面領域の定義 ア.作業者が既に定義されている平面と、その平面の二
次元表示画像上での閉じた領域を指定することで、その
領域をその平面上に投影した部分として平面領域を定義
する。 イ.作業者が、1点を端点として共有する既に定義され
ている2つの線分を指定することで、その2つの線分を
2辺とする空間中の平行四辺形領域を平面領域として定
義する。
(G) Definition of plane area a. An operator defines a plane which has already been defined and a closed area on the two-dimensional display image of the plane, thereby defining the plane area as a portion where the area is projected onto the plane. I. The operator designates two previously defined line segments that share one point as an end point, thereby defining a parallelogram region in a space having the two line segments as two sides as a plane region.

【0049】(h) 曲面の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている3つ以上の複
数の点から、それらを通る近似曲面を補間法を適用して
定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている2つの曲線か
ら、一方の曲線をもう一方の曲線に沿って平行移動させ
たときの軌跡として曲面を定義する。
(H) Definition of curved surface a. From an already defined plurality of three or more points designated by the operator, an approximate curved surface passing through them is defined by applying an interpolation method. I. A curved surface is defined as a locus when one of the two curves defined by the operator is translated along the other curve.

【0050】(i) 曲面領域の定義 ア.作業者が既に定義されている曲面と、その曲面の二
次元表示画像上での閉じた領域を指定することで、その
領域をその曲面上に投影した部分として曲面領域を定義
する。
(I) Definition of curved surface area a. An operator defines a curved surface area that has already been defined and a closed area on the two-dimensional display image of the curved surface, thereby defining the curved surface area as a portion projected on the curved surface.

【0051】(j) 直方体の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている線分を1つの
辺とし、あらかじめ与えられた3辺比を有する直方体
が、その指定線分周りにあらかじめ与えられた回転角を
なして実画像と重ね合わせて表示される二次元表示画像
を見ながら、作業者があらかじめ与えられた2つの辺の
長さと指定線分周りの回転角を適切に変更することで直
方体を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている平面矩形領域
を1つの面とし、あらかじめ与えられた高さを有する直
方体が実画像と重ね合わせて表示される二次元表示画像
を見ながら、作業者があらかじめ与えられた高さを適切
に変更することで直方体を定義する。 ウ.作業者が指定した既に定義されている座標系の原点
を1つの頂点とし3つの軸方向を直方体の辺の方向とす
るあらかじめ与えられた3辺長を有する直方体が実画像
と重ね合わせて表示される二次元表示画像を見ながら、
作業者があらかじめ与えられた3辺長を適切に変更する
ことで直方体を定義する。
(J) Definition of rectangular parallelepiped a. An already defined line segment designated by the operator is taken as one side, and a rectangular parallelepiped having a given three-sided ratio is superposed on the actual image at a given rotation angle around the designated line segment. The operator defines the rectangular parallelepiped by appropriately changing the lengths of the two sides given in advance and the rotation angle around the designated line segment while looking at the two-dimensional display image displayed as. I. While the operator defines the plane rectangular area defined by the operator as one surface and sees a two-dimensional display image in which a rectangular parallelepiped having a given height is displayed in an overlapping manner with the actual image, A rectangular parallelepiped is defined by changing the given height appropriately. C. A rectangular parallelepiped having three side lengths given in advance with the origin of the previously defined coordinate system specified by the operator as one vertex and three axial directions as the sides of the rectangular parallelepiped is displayed superimposed on the actual image. While watching the two-dimensional display image
The operator defines a rectangular parallelepiped by appropriately changing the three side lengths given in advance.

【0052】(k) 円柱の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている線分を中心軸
とし、その両端点が円柱の端面の中心となるあらかじめ
与えられた直径を有する円柱が実画像と重ね合わせて表
示される二次元表示画像を見ながら、作業者があらかじ
め与えられたその直径を適切に変更することで円柱を定
義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている平面とその平
面上の点とから、その平面を端面としその点をその端面
の中心とするようなあらかじめ与えられた直径と高さと
を有する円筒が実画像と重ね合わせて表示される二次元
表示画像を見ながら、作業者があらかじめ与えられた直
径と高さを適切に変更することで円柱を定義する。 ウ.ステレオカメラ装置を用いる場合、作業者が定義し
たい円柱の両側面のエッジに相当する2本の二次元直線
を2つのカメラ画像上でそれぞれ作図することで、それ
らが側面の投影エッジとなるような幾何学的条件から円
柱面を近似計算により定義し、作業者がその円柱面の中
心軸の二次元表示画像上で円柱の両端面の中心となる2
点の位置を指定することで円柱を定義する。
(K) Definition of a cylinder a. A two-dimensional display image in which a cylinder with a given diameter whose center point is an already defined line segment specified by the operator and whose both end points are the centers of the end faces of the cylinder is displayed superimposed on the actual image. While watching, the operator defines the cylinder by appropriately changing its given diameter. I. From a plane already defined by the operator and a point on the plane, a real image of a cylinder having a given diameter and height such that the plane is the end face and the point is the center of the end face While looking at the two-dimensional display image that is superimposed and displayed, the operator defines the cylinder by appropriately changing the diameter and height given in advance. C. When the stereo camera device is used, two two-dimensional straight lines corresponding to the edges on both sides of the cylinder that the operator wants to define are drawn on the two camera images, respectively, so that they become projected edges on the side surface. The cylindrical surface is defined by an approximate calculation from the geometrical conditions, and the operator sets the center of both end surfaces of the cylinder on the two-dimensional display image of the central axis of the cylindrical surface.
Define a cylinder by specifying the position of the points.

【0053】(l) ベクトルの定義 ア.作業者が指定した既に定義されている2つの点とそ
の順序から、それらを結ぶベクトルを定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている直線または線
分から、その直線または線分に沿い作業者の指定する長
さおよび向きのベクトルを定義する。 ウ.作業者が指定した既に定義されている平面または平
面領域から、その法線方向で作業者の指定する長さおよ
び向きのベクトルを定義する。 エ.作業者が指定した既に定義されている曲面(または
曲面領域、以下同じ)およびその曲面上の点とから、そ
の曲面のその点位置における法線方向で、作業者の指定
する長さおよび向きのベクトルを定義する。 オ.作業者が指定した既に定義されている1つまたは複
数のベクトルから、定数倍、内積、外積などの作業者の
指定する演算によって新たなベクトルを定義する。
(L) Definition of vector a. A vector that connects the two points defined by the operator and their order is defined. I. From a previously defined straight line or line segment specified by the operator, a vector of length and orientation specified by the worker along the straight line or line segment is defined. C. From the already defined plane or plane area designated by the operator, a vector of the length and orientation designated by the operator in the normal direction is defined. D. From the already defined curved surface (or curved surface area, the same applies below) specified by the operator and the point on that curved surface, the length and direction specified by the operator in the normal direction at that point position on that curved surface Define a vector. E. A new vector is defined by an operator-specified operation such as a constant multiple, an inner product, an outer product, or the like, from one or more vectors that have already been specified by the worker.

【0054】(m) 座標系の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている点および互い
に直交する2つのベクトルから、その点を原点としそれ
ら2つのベクトル方向およびそれらの2つのベクトルの
外積で得られるベクトル方向とを主軸方向とする作業者
が指定する向きの座標系を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている点と平面(ま
たは平面領域、以下同じ)およびその平面に含まれる直
線から、その点を原点とし、その直線方向と、その平面
内でその直線に直交する方向と、その平面の法線方向と
を3つの主軸方向とするような、作業者が指定する向き
の座標系を定義する。 ウ.作業者が指定した既に定義されている軌道と0から
1の間の任意のスカラ値とから、そのスカラ値に対応す
る軌道上の座標系を定義する。
(M) Definition of coordinate system a. From a previously defined point specified by the operator and two vectors that are orthogonal to each other, using that point as the origin, these two vector directions, and the vector direction obtained by the cross product of these two vectors as the main axis direction. Defines the coordinate system for the direction specified by the user. I. From an already defined point and plane (or plane area, the same applies below) specified by the operator and a straight line included in that plane, use that point as the origin, and the direction of that straight line is orthogonal to that straight line within that plane. A coordinate system having an orientation designated by the operator is defined such that the direction and the normal direction of the plane are the three principal axis directions. C. An already defined trajectory designated by the operator and an arbitrary scalar value between 0 and 1 define a coordinate system on the trajectory corresponding to the scalar value.

【0055】(n) 軌道の定義 ア.作業者が指定した既に定義されている複数の座標系
と、それぞれの座標系に付随して0から1まで単調増加
するスカラ値から、それらの座標系を線形補間やスプラ
イン補間することで軌道を定義する。 イ.作業者が指定した既に定義されている軌道と座標系
および0から1までの任意のスカラ値とから、その軌道
にその座標系をそのスカラ値において経由するように追
加した軌道を定義する。
(N) Definition of orbit a. The trajectory is calculated by linearly interpolating or spline interpolating these coordinate systems from the multiple coordinate systems already defined by the operator and the scalar value that increases monotonically from 0 to 1 accompanying each coordinate system. Define. I. From the previously defined trajectory designated by the operator and the coordinate system and an arbitrary scalar value from 0 to 1, an trajectory added to the trajectory so as to pass through the coordinate system at the scalar value is defined.

【0056】<付随定義法>上記、直接定義法および間
接定義法によって幾何要素を定義する際に、その幾何要
素と関連の深い幾何要素をあらかじめ定義しておくと後
で都合が良い場合がある。例えば、直線に対してその方
向ベクトルに相当するベクトルなどを付随させ、線分に
その両端点に相当する2つの点要素と方向ベクトルに相
当するベクトルなどを付随させ、平面に法線ベクトルに
相当するベクトルなどを付随させ、直方体に各頂点に相
当する8つの点、各辺に相当する12の線分、各面に相
当する6つの平面領域、重心位置を原点として全ての軸
方向がいずれかの辺と平行になるような座標系などを付
随させ、円柱にその中心軸に相当する線分、上底面に相
当する2つの平面領域、重心位置を原点として中心軸と
平行な軸を持つ座標系などを付随させ、座標系にその原
点に相当する点、それぞれの軸方向に相当するベクトル
などを付随させる、というような場合がある。
<Attached Definition Method> When defining a geometric element by the direct definition method and the indirect definition method, it may be convenient later to define a geometric element that is closely related to the geometric element. . For example, a straight line is associated with a vector corresponding to its direction vector, a line segment is associated with two point elements corresponding to both end points thereof and a vector corresponding to a direction vector, and a plane is equivalent to a normal vector. Vectors etc. are attached, and eight points corresponding to each apex of the rectangular parallelepiped, twelve line segments corresponding to each side, six plane areas corresponding to each surface, and all the axial directions with the center of gravity as the origin. A coordinate system that is parallel to the sides of the cylinder is attached, and the cylinder has a line segment corresponding to its central axis, two plane areas corresponding to the top and bottom surfaces, and coordinates having an axis parallel to the central axis with the center of gravity as the origin. In some cases, a system or the like is attached, and a point corresponding to the origin of the coordinate system or a vector corresponding to each axial direction is attached.

【0057】[0057]

【実施例】次に、具体的な物体操作軌道の教示例につい
て説明する。 <ステップ1:軌道のパラメトリック定義、ライブラリ
への保存、メニュー化>ロボットによる具体的な作業例
として、物体のピック&プレイスを考える。以下、物体
をピックアップしてからプレイスするまでにハンドに設
定したツール座標系が移動すべき軌道(これをピック&
プレイス軌道と呼ぶ)を考える。ピック&プレイスは対
象物を初期座標系で把持してから少し持ち上げ、空中を
移動させてから目標座標系に近づけて、目標座標系で離
すという作業である。
EXAMPLE Next, a specific example of teaching an object operation trajectory will be described. <Step 1: Parametric definition of trajectory, saving in library, menu creation> As a concrete example of work by a robot, consider picking and placing an object. Below is the trajectory that the tool coordinate system set for the hand should move from picking up the object to placing it (pick this
Call the place trajectory). Pick-and-place is a work in which an object is gripped in the initial coordinate system, lifted a little, moved in the air, brought closer to the target coordinate system, and then separated in the target coordinate system.

【0058】このような軌道の構成例として、対象物を
ピックアップする時の座標系(軌道の始点座標系)F1か
ら、少し上に離れた座標系F2を通り、目的の位置の少し
上の座標系F3を経た後、最終的な目標座標系(軌道の終
点座標系)F4に至るような軌道T1を考える。F1とF4は物
体の現在の状態と目標状態とに依存して決定される、作
業者が指定する座標系である。F1とF4とが決まれば上述
のピック&プレイス作業の枠組みから座標系F2およびF3
の典型的な場合およびF1〜F4を通過する軌道は以下のよ
うなパラメトリックモデリングにより自動的に求めるこ
とができる。
As an example of the configuration of such a trajectory, a coordinate system F2 slightly distant from a coordinate system (starting point coordinate system) F1 when picking up an object is passed, and a coordinate slightly above a target position. Consider a trajectory T1 that goes through a system F3 and then reaches a final target coordinate system (orbit end coordinate system) F4. F1 and F4 are coordinate systems specified by the operator, which are determined depending on the current state of the object and the target state. If F1 and F4 are decided, the coordinate systems F2 and F3 are selected from the framework of the pick and place work described above.
The typical case of and the trajectories passing through F1 to F4 can be automatically obtained by the following parametric modeling.

【0059】軌道T1のパラメトリックモデリングの例に
ついて順を追って説明する。 (1)始点座標系をF1とする。(モデル空間中にインスタ
ンス化されている必要はなく、実際にはどのように定義
されても良いが、初期値として例えば、基準座標系(ワ
ールド座標系など)F0中の(100,300,350)の位置を原点
とし、回転のない座標系などとしておく。(一般的直接
定義法の使用。)) (2)同様に終点座標系をF4とする。 (3)基準座標系F0のZ軸方向で適当な長さ(例えば200)
のベクトルをベクトルV12として定義する。(一般的直接
定義法の使用。) (4)(3)と同様にベクトルV43を定義する。 (5)座標系F1をベクトルV12で並進移動させた座標系をF2
とする。(一般的な並進の使用。) (6)座標系F4をベクトルV43で並進移動させた座標系をF3
とする。(一般的な並進の使用。) (7)座標系F1,F2,F3,F4をスカラ値0, 0.2, 0.8, 1に対応
して通過するような軌道をT1として定義する。(間接定
義法(n)アの使用。)
An example of parametric modeling of the trajectory T1 will be described step by step. (1) Let F1 be the starting point coordinate system. (It does not need to be instantiated in the model space, but it may be defined in any way in practice, but as an initial value, for example, the position of (100,300,350) in the reference coordinate system (world coordinate system, etc.) F0 is set. Set the origin as a coordinate system with no rotation, etc. (Use the general direct definition method.) (2) Similarly, set the end coordinate system as F4. (3) Appropriate length in the Z-axis direction of the reference coordinate system F0 (eg 200)
The vector of is defined as the vector V12. (Use of the general direct definition method.) (4) Define the vector V43 as in (3). (5) Convert the coordinate system F1 with the vector V12 to F2.
And (General use of translation.) (6) Coordinate system F4 translated by vector V43
And (General use of translation.) (7) Define the trajectory that passes through the coordinate system F1, F2, F3, F4 corresponding to the scalar value 0, 0.2, 0.8, 1 as T1. (Use of indirect definition method (n).)

【0060】軌道T1の定義ツリーは図4のようになる。
また幾何要素の詳細データは図5のように表示すること
ができる。この表示中、下線付きの部分は変更可能なパ
ラメータである。このように定義しておいた軌道T1を図
3のファイルメニューから定義保存を選択してライブラ
リに保存する。このとき同時にT1が作業選択メニューに
表示されるようにする。メニュー上の表示名などは表示
装置上に表示されるソフトウェアキーボード等から入力
を行う。
The definition tree of the trajectory T1 is as shown in FIG.
Further, the detailed data of the geometric element can be displayed as shown in FIG. In this display, underlined parts are parameters that can be changed. The trajectory T1 thus defined is saved in the library by selecting Save Definition from the file menu of FIG. At the same time, T1 should be displayed in the work selection menu. The display name on the menu is input from a software keyboard or the like displayed on the display device.

【0061】<ステップ2:ピック、プレイス位置の座
標系の作成>物体のピックアップ時の座標系とプレイス
時の座標系は作業実行時に作業者が教示によって与え
る。既にそれらの座標系がモデル化できていれば、前述
したドラッグ&ドロップ操作により簡単に軌道のインス
タンス化ができる。それらの座標系がまだモデル化され
ていない場合にはまずそれらを作成する。なおこの座標
系作成ステップは、ステップ3の始めの部分の、軌道の
仮インスタンス化の後に行っても良い。
<Step 2: Creation of coordinate system for pick and place> The coordinate system at the time of picking up an object and the coordinate system at the time of place are given by the operator when the work is executed. If those coordinate systems have already been modeled, the trajectory can be instantiated easily by the drag and drop operation described above. Create their coordinate systems first if they are not already modeled. Note that this coordinate system creating step may be performed after the temporary instantiation of the trajectory at the beginning of step 3.

【0062】ここでの作業目的は、図6のカメラ画像に
示すような状況において、テーブル上にあるペン立てを
テーブル上にあるファイルケース上へ移動する作業とす
る。図6のカメラ画像のような状況で、ピックアップ座
標系G1とプレイス座標系G4を定義していく方法につい
て、順を追って説明する。 (1)テーブル面の1つの角に相当する点をカメラ画像上
で指定し、点P1を定義する。(直接定義法(a)の使
用。) (2)(1)と同様にして別の2つの角に対応する点要素、P
2,P3を定義する。 (3)点P1,P2,P3を通る平面S1を定義する。(間接定義法
(f)アの使用。) (4) 平面S1を指定し、またカメラ画像上におけるペン立
ての底面の中心位置をポイントすることで、ペン立ての
底面の中心を点P4として定義する。(間接定義法(a)ウ
の使用。) (5)平面S1と点P4を指定して、直径と高さをペン立てに
合うようにした円柱C1を定義する。(間接定義法(k)イ
の使用。) (6)円柱C1に付随して定義される重心位置の座標系に対
して、ペン立てをハンドで把持しやすいように必要に応
じて並進および回転を加えた座標系をG1とする。(付随
定義法と一般的な並進および回転の使用。) (7)ファイルケースの底面の1辺を画面上でなぞって直
線を定義し、その直線上で辺の両端点を指定することで
線分L1を定義する。(直接定義法(b)および間接定義法
(c)イの使用。) (8)線分L1を指定し、ファイルケースの形状と一致する
ように線分周りの回転角と辺の長さとを与えて直方体B1
を定義する。(間接定義法(j)アの使用。) (9)円柱C1の底面と直方体B1の上面とが一致するように
円柱C1を移動した円柱C2を定義する。(一般的な並進お
よび回転の使用。) (10)円柱C2に付随して定義される重心位置の座標系に対
して、(6)と同じ並進および回転を加えた座標系をG4と
する。(付随定義法と一般的な並進および回転の使
用。)
The purpose of the work here is to move the pen stand on the table to the file case on the table in the situation as shown in the camera image of FIG. A method of defining the pickup coordinate system G1 and the place coordinate system G4 in the situation like the camera image of FIG. 6 will be described step by step. (1) A point corresponding to one corner of the table surface is designated on the camera image to define a point P1. (Use the direct definition method (a).) (2) Similar to (1), point elements corresponding to two other corners, P
Define 2, P3. (3) A plane S1 passing through the points P1, P2, P3 is defined. (Indirect definition method
(f) Use of a. (4) By designating the plane S1 and pointing the center position of the bottom surface of the pen stand on the camera image, the center of the bottom surface of the pen stand is defined as the point P4. (Use of the indirect definition method (a) c.) (5) Specify the plane S1 and the point P4 to define the cylinder C1 whose diameter and height are adapted to the pen stand. (Use of the indirect definition method (k) b.) (6) Translate and rotate as necessary to make it easier to grip the pen stand with the hand, with respect to the coordinate system of the center of gravity position defined along with the cylinder C1. The coordinate system to which is added is G1. (Use of the accompanying definition method and general translation and rotation.) (7) Trace one side of the bottom of the file case on the screen to define a straight line, and specify the end points of the side on the straight line to specify the line. Define the minute L1. (Direct definition method (b) and indirect definition method
(c) Use of b. ) (8) Specify the line segment L1 and give the rotation angle around the line segment and the side length so that it matches the shape of the file case
Is defined. (Use of indirect definition method (j) A.) (9) Define a cylinder C2 that is a movement of the cylinder C1 so that the bottom surface of the cylinder C1 and the top surface of the rectangular parallelepiped B1 coincide with each other. (General use of translation and rotation.) (10) G4 is the coordinate system in which the same translation and rotation as in (6) is added to the coordinate system of the position of the center of gravity defined with the cylinder C2. (Use of ancillary definitions and general translation and rotation.)

【0063】<ステップ3:軌道のインスタンスの生成
>図3の作業選択メニューの中からステップ1で作成し
ておいた目的の作業のパラメトリック定義を選択する。
この時点で軌道の仮のインスタンス化がなされ、この軌
道の定義ツリー表示やモデル空間での表示がなされる。
次に、仮のインスタンス化がなされた軌道を目的の作業
軌道に合うように割り当て直す。まず、定義ツリー表示
あるいはモデル空間画像表示中でF1を選択し、ステップ
2で定義したピックアップ座標系G1までドラッグ&ドロ
ップすることでF1を実際のピックアップ座標系に割り当
てる。同様にしてF4をプレイス座標系G4にドラッグ&ド
ロップで割り当てる。軌道を構成しているその他の座標
系F2、F3は他の幾何要素との幾何拘束で記述されている
ので、F1とF4が決定されれば自動的に決まり、軌道T1全
体が目的のピック&プレイス作業に対して正しくインス
タンス化されたことになる。
<Step 3: Generation of Trajectory Instance> From the work selection menu of FIG. 3, the parametric definition of the target work created in step 1 is selected.
At this point, the trajectory is provisionally instantiated, and the trajectory is displayed in the definition tree and the model space.
Then, the provisionally instantiated trajectory is reassigned to match the desired work trajectory. First, F1 is selected in the definition tree display or model space image display, and F1 is assigned to the actual pickup coordinate system by dragging and dropping it to the pickup coordinate system G1 defined in step 2. Similarly, F4 is assigned to the place coordinate system G4 by dragging and dropping. The other coordinate systems F2 and F3 that make up the trajectory are described by the geometric constraints with other geometric elements, so if F1 and F4 are determined, the trajectory T1 is automatically determined and the entire trajectory T1 is selected. It has been instantiated correctly for place work.

【0064】ここで、ドラッグ&ドロップの操作中、ド
ラッグにより割り当て可能な幾何要素の近傍にポインタ
が達したとき、その幾何要素をハイライト表示すること
によってその幾何要素に対してドロップが可能な状態で
あることを作業者に提示すると操作がより行いやすくな
る。以上のようにして、始点と終点の座標系をドラッグ
&ドロップ操作で当てはめるだけで、目的のピック&プ
レイス作業軌道の全体のインスタンス化を簡単に行うこ
とができる。実際に軌道に沿ってツール座標系を移動さ
せることは、例えばスライダをポインタ操作で操作して
スカラ変数の値を変更することにより可能である。
During the drag & drop operation, when the pointer reaches the vicinity of a geometric element that can be assigned by dragging, the geometric element is highlighted so that the geometric element can be dropped. If it is shown to the worker, the operation becomes easier. As described above, it is possible to easily instantiate the entire pick-and-place work trajectory by simply applying the coordinate system of the start point and the end point by the drag and drop operation. It is possible to actually move the tool coordinate system along the trajectory by, for example, operating the slider by a pointer operation to change the value of the scalar variable.

【0065】またここではピック座標系からの動作を考
えたが、このピック&プレイス軌道を実行する前に、ピ
ック座標系まで現在のハンド座標系からハンドをアプロ
ーチする動作軌道が必要になり、またプレイス後にはプ
レイス座標系から別の退避座標系に移動する動作軌道が
必要になるが、これらも上記ピック&プレイス軌道と同
様な手順で生成可能である。
Although the movement from the pick coordinate system is considered here, before the pick and place trajectory is executed, a movement trajectory for approaching the hand from the current hand coordinate system to the pick coordinate system is required. After the place, a motion trajectory to move from the place coordinate system to another retracted coordinate system is required, but these can also be generated by the same procedure as the above pick & place trajectory.

【0066】<ステップ4.軌道の変更>ステップ1、
2、3が基本的な作業の流れであるが、状況によって、
軌道をあらかじめ規定された拘束条件から得られるもの
とは異なるものとしたいことがある。例えば障害物を回
避するためにF2をF1の真上ではなく斜め上方にしたい場
合や距離をもっと遠くに離したい場合、あるいはF2とF3
の間に別の経由座標系を加えたい場合、などである。
<Step 4. Orbit change> Step 1,
A few steps are the basic work flow, but depending on the situation,
Sometimes we want the trajectory to be different from the one obtained from the pre-specified constraints. For example, if you want F2 to be diagonally above rather than just above F1 to avoid obstacles, or if you want to increase the distance further, or F2 and F3
If you want to add another coordinate system between, and so on.

【0067】例えばF2を斜め上方にしたり距離を変えた
りしたい場合、定義ツリー表示からV12を選択し、その
数値拘束パラメータの値を変更したり、別のベクトルに
取り替えたりすることで対応できる。また別の経由座標
系を追加する場合には、障害物を避ける位置に定義した
座標系G5を例えば軌道上で0.5の位置を通るものとして
軌道T1に追加した軌道T2を定義すれば(間接定義法(n)
イを使用)、回避動作を伴うピック&プレイス軌道とな
る。このようにパラメトリック定義をインスタンス化し
た後は、定義に関わる個々の幾何要素のパラメータを変
更したり、あるいは幾何要素自体を別のものに取り替え
たり、インスタンス化された幾何要素を利用して新たな
幾何要素を作成したりすることで、容易に軌道の変更が
可能である。
For example, when it is desired to make F2 obliquely upward or change the distance, it is possible to select V12 from the definition tree display, change the value of the numerical constraint parameter, or replace it with another vector. To add another transit coordinate system, define a coordinate system G5 defined at a position that avoids obstacles, for example, a trajectory T2 that is added to the trajectory T1 as passing through a position of 0.5 on the trajectory (indirect definition). Law (n)
B) is used, and it becomes a pick and place trajectory with avoidance motion. After instantiating the parametric definition in this way, you can change the parameters of each geometric element involved in the definition, replace the geometric element itself with another, or use the instantiated geometric element to create a new one. The trajectory can be easily changed by creating geometric elements.

【0068】<ステップ5.変更した軌道のメニュー化
>しかし、同じ変更が作業の度に必要になるのであれ
ば、新しいパラメトリック定義軌道としてライブラリに
保存し、メニューからそれを選択できるようにしておい
た方が教示の効率が上がる。この操作は、ステップ4で
変更した軌道T2をポインタで選択して、図3のファイル
メニューから定義保存をし、メニュー表示がされるよう
にしておくことで可能である。このようにしてメニュー
化しておけば、同様な状況ではT2を利用することで、T1
のインスタンス化後に変更していた手間が無くなる。
<Step 5. Creating a menu of changed trajectories> However, if the same change is needed each time, it is more efficient to teach it by saving it as a new parametric definition trajectory in the library so that you can select it from the menu. Go up. This operation can be performed by selecting the trajectory T2 changed in step 4 with the pointer, saving the definition from the file menu of FIG. 3, and displaying the menu. If you make a menu like this, by using T2 in the same situation, T1
There is no need to change after instantiating.

【0069】[0069]

【発明の効果】ロボットの位置と姿勢という6次元空間
の動作を、ディスプレイによる表示とポインタによる入
力手段という通常の2次元インターフェイスのみで遠隔
から容易に教示可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION It is possible to easily remotely teach the movement and position of a robot in a six-dimensional space only by a normal two-dimensional interface consisting of a display and a pointer input means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の動作教示装置を用いたシステム構成例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example using a motion teaching apparatus of the present invention.

【図2】ディスプレイ表示の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a display display.

【図3】ドロップダウンメニューの表示例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a display example of a drop-down menu.

【図4】定義構造中の幾何要素間の関係をツリー形式で
グラフィカルに表示する図である。
FIG. 4 is a diagram graphically displaying a relationship between geometric elements in a definition structure in a tree format.

【図5】選択された幾何要素の詳細データの表示例を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a display example of detailed data of a selected geometric element.

【図6】画像提示領域の表示例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a display example of an image presentation area.

フロントページの続き Fターム(参考) 3C007 AS01 JS02 JS07 JU02 JU03 JU12 JU14 KS03 KS04 KS17 KT03 KT05 KT18 LS05 LS10 MT01 5H269 AB33 BB09 EE19 JJ20 KK03 QB02 QC01 QC03 QC10 QD03 QE02 QE07 QE10 QE22 QE26 RB01 RB08 SA08 SA10 SA11Continued front page    F-term (reference) 3C007 AS01 JS02 JS07 JU02 JU03                       JU12 JU14 KS03 KS04 KS17                       KT03 KT05 KT18 LS05 LS10                       MT01                 5H269 AB33 BB09 EE19 JJ20 KK03                       QB02 QC01 QC03 QC10 QD03                       QE02 QE07 QE10 QE22 QE26                       RB01 RB08 SA08 SA10 SA11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カメラ画像上で指定された点に対応する
空間座標を計測可能な3次元計測装置と、カメラで撮影
した実空間画像とこれに対応した幾何モデルを表示する
モデル空間画像とを重ねて表示可能なディスプレイと、
少なくとも2自由度のポインティングデバイスとを用い
て、作業者が実空間画像に対応する簡単な幾何要素をモ
デル空間に作成していくことで作業軌道を定義するロボ
ット動作教示方法において、 パラメトリックモデリング手法によって軌道等の幾何要
素をあらかじめ定義しておくことにより、個々の状況に
適した軌道等の幾何要素を定義に関連する一部の幾何要
素の割り当てやパラメータ変更のみで作成できるように
したロボット動作教示方法。
1. A three-dimensional measuring device capable of measuring spatial coordinates corresponding to a point specified on a camera image, a real space image taken by a camera, and a model space image displaying a geometric model corresponding to the real space image. With a display that can be overlapped,
In a robot motion teaching method for defining a work trajectory by creating a simple geometric element corresponding to an actual space image in a model space by using a pointing device having at least two degrees of freedom, a parametric modeling method is used. By defining geometrical elements such as trajectories in advance, it is possible to create geometrical elements such as trajectories suitable for individual situations by only assigning some geometrical elements related to the definition and changing parameters. Method.
【請求項2】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素を、データベース化し、
メニューから選択できるようにすることで、軌道等の幾
何要素をインスタンス化できるようにした請求項1に記
載のロボット動作教示方法。
2. A database of geometric elements such as trajectories defined by the parametric modeling method,
The robot operation teaching method according to claim 1, wherein a geometric element such as a trajectory can be instantiated by making it selectable from a menu.
【請求項3】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素において、ドラッグ&ド
ロップ操作によってその幾何要素の定義に関連する任意
の幾何要素を別な幾何要素に置換できるようにした、請
求項1又は2に記載のロボット動作教示方法。
3. A geometric element such as a trajectory defined by the parametric modeling method, wherein any geometric element related to the definition of the geometric element can be replaced with another geometric element by a drag-and-drop operation. 3. The robot operation teaching method according to 1 or 2.
【請求項4】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素において、その幾何要素
の定義に関連する幾何要素を、任意の幾何要素を基準と
して並進、回転、あるいは位置合わせをし、パラメトリ
ックモデリング手法で定義した元の幾何要素を定義しな
おすことができるようにした、請求項1〜3のいずれか
に記載のロボット動作教示方法。
4. A parametric modeling of a geometrical element such as a trajectory defined by the parametric modeling method, wherein the geometrical element related to the definition of the geometrical element is translated, rotated, or aligned based on an arbitrary geometrical element. The robot motion teaching method according to claim 1, wherein the original geometric element defined by the method can be redefined.
【請求項5】 教示インターフェイスとして、2次元の
情報が表示可能なディスプレイと2次元の入力が可能な
ポインティングデバイスを有し、無線通信によって他の
装置と情報をやり取りできる携帯情報端末を用いた、請
求項1〜4のいずれかに記載のロボット動作教示方法。
5. A portable information terminal having a display capable of displaying two-dimensional information and a pointing device capable of two-dimensional input as a teaching interface and capable of exchanging information with another device by wireless communication is used. The robot operation teaching method according to claim 1.
【請求項6】 カメラ画像上で指定された点に対応する
空間座標を計測可能な3次元計測装置と、カメラで撮影
した実空間画像とこれに対応した幾何モデルを表示する
モデル空間画像とを重ねて表示可能なディスプレイと、
少なくとも2自由度のポインティングデバイスとからな
り、作業者が実空間画像に対応する簡単な幾何要素をモ
デル空間に作成していくことで作業軌道を定義するロボ
ット動作教示装置において、 パラメトリックモデリング手法によって軌道等の幾何要
素をあらかじめ定義しておくことにより、個々の状況に
適した軌道等の幾何要素を定義に関連する一部の幾何要
素の割り当てやパラメータ変更のみで作成できるように
したロボット動作教示装置。
6. A three-dimensional measuring device capable of measuring spatial coordinates corresponding to a point specified on a camera image, a real space image captured by a camera, and a model space image displaying a geometric model corresponding to the real space image. With a display that can be overlapped,
A robot motion teaching device that consists of a pointing device with at least two degrees of freedom and defines a work trajectory by creating a simple geometric element corresponding to a real space image in a model space. A robot motion teaching device in which geometrical elements such as trajectories suitable for individual situations can be created only by allocating some geometrical elements related to the definition and changing parameters by predefining geometrical elements such as .
【請求項7】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素を、データベース化し、
メニューから選択できるようにすることで、軌道等の幾
何要素をインスタンス化できるようにした請求項6に記
載のロボット動作教示装置。
7. A database of geometric elements such as trajectories defined by the parametric modeling method,
The robot motion teaching apparatus according to claim 6, wherein geometrical elements such as trajectories can be instantiated by making selections from a menu.
【請求項8】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素において、ドラッグ&ド
ロップ操作によってその幾何要素の定義に関連する任意
の幾何要素を別な幾何要素に置換できるようにした、請
求項6又は7に記載のロボット動作教示装置。
8. A geometric element such as a trajectory defined by the parametric modeling method, wherein any geometric element related to the definition of the geometric element can be replaced with another geometric element by a drag-and-drop operation. 6. The robot operation teaching device according to 6 or 7.
【請求項9】 前記パラメトリックモデリング手法によ
って定義した軌道等の幾何要素において、その幾何要素
の定義に関連する幾何要素を、任意の幾何要素を基準と
して並進、回転、あるいは位置合わせをし、パラメトリ
ックモデリング手法で定義した元の幾何要素を定義しな
おすことができるようにした、請求項6〜8のいずれか
に記載のロボット動作教示装置。
9. A parametric modeling of a geometrical element such as a trajectory defined by the parametric modeling method, wherein the geometrical element related to the definition of the geometrical element is translated, rotated, or aligned based on an arbitrary geometrical element. 9. The robot motion teaching apparatus according to claim 6, wherein the original geometric element defined by the method can be redefined.
【請求項10】 教示インターフェイスとして、2次元
の情報が表示可能なディスプレイと2次元の入力が可能
なポインティングデバイスを有し、無線通信によって他
の装置と情報をやり取りできる携帯情報端末を用いた、
請求項6〜9のいずれかに記載のロボット動作教示装
置。
10. A portable information terminal having a display capable of displaying two-dimensional information and a pointing device capable of two-dimensional input as a teaching interface and capable of exchanging information with another device by wireless communication is used.
The robot operation teaching device according to claim 6.
JP2002373803A 2001-12-25 2002-12-25 Robot motion teaching method and device Pending JP2003256025A (en)

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