JP2012196736A - ティーチング装置およびティーチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺機器との干渉を抑えるために記録される位置データの容量を抑えつつ、作業者に位置データの記録操作を意識させずにティーチングを行うことができるティーチング装置を得ること。
【解決手段】ティーチング装置５０は、ロボットに対して動作経路のティーチングを行うティーチング装置であって、ロボットを移動させる際に操作される入力部に対する操作内容を受信する受信部と、ロボットの位置を検出する位置検出部と、入力部に対する操作内容が切替えられたときのロボットの位置データを位置検出部に送信させる制御部と、位置検出部から送信された位置データを記録する記憶部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを自動運転させるためにロボットの動作経路をティーチングするティーチング装置およびティーチング方法に関する。

ロボットに自動運転を行わせるために、ロボットに動作経路のティーチングを行う場合がある。従来の動作経路のティーチング方式においては、ロボットの位置データを連続的に記録するために、一定時間ごとのサンプリングや、ロボットの移動や動作角度の変化に伴って一定以上の座標変化があるごとのサンプリングが行われる（例えば、特許文献１参照）。

溶接、シーリング、塗装作業など、ロボットで行わせるための動作軌跡が重要となる作業で上述したようなティーチングを行う場合には、ロボットのアームを直接作業者が動かして、その時のロボットの動作軌跡を記録するために、一定時間ごとや、一定以上の座標変化によって、ロボットの位置データのサンプリングを行っていた。

特許第２５１１０７２号公報

従来の方式においては、ロボットの軌跡追従動作を精度良く再現させるために、位置データを数ｍｍｓｅｃ単位の時間ごとや数μｍｍ単位の座標変化ごとにサンプリングする必要がある。このため、大容量の位置データを記録しておく必要があり、さらにリアルタイムに位置データを記録していく必要がある。そのため、この方式においては高度な制御系を要する。

一方、ロボットを使用する用途として、コンパクトなセルシステム内でロボットを動かそうとするときには、ロボットと周辺機器が密接な位置に設置される場合があり、特にロボットのアームやハンドが周辺機器と干渉しやすくなる。そこで、ロボットのアームやハンドと周辺機器との干渉を回避させるような用途で動作経路を記録させたい場合、干渉を回避できる位置ごとでデータを記録する程度のデータ量で十分である。例えば、周辺機器のコーナー部分などの数ポイント程度で位置データを記録すればよい。しかしながら、上述したように、数ｍｍｓｅｃ単位の時間ごとや数μｍｍ単位の座標変化ごとにサンプリングする場合には、干渉の回避のために必要なデータ以外のデータ量が膨大となり、プログラムや制御等が複雑となる欠点があった。

一方、サンプリングする位置データを減らすために、サンプリング時間や座標変化量を大きく設定すると、干渉を回避したい位置でデータが記録されない可能性が高くなる。したがって、単純にサンプリング時間や座標変化量を大きくしてデータ量を減らした場合には、ロボットと周辺機器との干渉が生じやすくなる。

また、コンパクトなセルシステム内においては、システム内に作業者の手が入るスペースが無く、作業者がアームを直接動作させてティーチングすることが困難な場合もある。作業者がアームを直接動作させることが困難である場合には、ティーチングペンダントなどの外部操作によってティーチングを行う場合がある。

ティーチングペンダントを用いたティーチング作業では、外部操作によってロボットを操作しつつ、適当な位置でロボットの位置データを記録する操作を作業者が行う必要がある。しかしながら、周辺機器との干渉を回避するようにロボットを操作することに作業者が集中することで、ロボットの位置データを記録する操作を作業者が忘れてしまう場合がある。

ロボットの位置データを記録するためには、例えば、記録させる位置変数を作成または選択して、記録スイッチを押すなどの操作、すなわちロボットを移動させるための操作とは別途の操作が必要となる。ロボットと周辺機器とが干渉しないように操作することも熟練を要する作業であるため、それとは別途に行わなければならない位置データを記録するための操作は忘れられがちになるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周辺機器との干渉を抑えるために記録される位置データの容量を抑えつつ、作業者に位置データの記録操作を意識させずにティーチングを行うことができるティーチング装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロボットに対して動作経路のティーチングを行うティーチング装置であって、ロボットを移動させる際に操作される入力部に対する操作内容を受信する受信部と、ロボットの位置を検出する位置検出部と、入力部に対する操作内容が切替えられたときのロボットの位置データを位置検出部に送信させる制御部と、位置検出部から送信された位置データを記録する記憶部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、周辺機器との干渉を抑えるために記録される位置データの容量を抑えつつ、作業者に位置データの記録操作を意識させずにティーチングを行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるティーチング装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示すティーチング装置が適用されたロボットにおけるティーチングを説明するための図である。 図３は、ティーチングペンの詳細な構成を示す図である。 図４は、ティーチングによって記憶部に記録された位置データの例を示す図である。 図５は、ティーチングモードにおいてロボットに動作経路をティーチングする際の手順を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態にかかるティーチング装置およびティーチング方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるティーチング装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すティーチング装置が適用されたロボットにおけるティーチングを説明するための図である。

ロボット１は、アーム１ａやハンド２を作業エリア内で移動させることで、所望の作業を行う。本実施の形態では、ロボット１として６軸ロボットを例示している。ロボット１の作業エリア内には、図２に示すように、ロボット１以外の周辺機器５が配置されている場合がある。そのため、所望の作業を行う際に、アーム１ａやハンド２を周辺機器５に干渉しないように移動させる必要がある。

ティーチング装置５０は、ロボット１に所望の作業を行わせつつ、干渉を避けた動作経路をティーチングするための装置である。ティーチング装置５０は、図１に示すように、ティーチングペンダント（入力部）３、受信部５１、制御部５２、駆動部５３、姿勢検出部（位置検出部）５４、記憶部５５を備えて構成される。

図３は、ティーチングペンダント３の詳細な構成を示す図である。ティーチングペンダント３は、ロボット１をジョグ操作するためのものである。ティーチングペンダント３には、ロボット１の動作方向ごとに制御できるように複数の操作スイッチ１６が設けられている。例えば、ロボット１のハンド２をＸ方向に移動させる操作スイッチ１６やＹ方向に移動させる操作スイッチ１６が設けられている。また、操作スイッチ１６には、ロボット１の操作モードをティーチングモードに切替えるモード切替スイッチも含まれる。ティーチングモードは、ロボット１に動作経路をティーチングする際に利用するモードである。

ティーチングペンダント３は、作業者４によって操作スイッチ１６が操作されると、操作内容を示す情報を受信部５１に送信する。ティーチングペンダント３は、操作内容を示す情報をワイヤレスで受信部５１に送信する。なお、ティーチングペンダント３と受信部５１を配線で接続して、有線で情報を送信するように構成してもよい。

図１に戻って、受信部５１は、ティーチングペンダント３から送信された情報を受信して制御部５２に転送する。制御部５２は、作業者４による操作スイッチ１６の操作に内容に応じて駆動部５３を制御する。

制御部５２は、ティーチングモードにおいて、作業者４によるティーチングペンダント３に対する操作が切り替わったとき、すなわちロボット１を移動させるために新たな操作が操作スイッチ１６に対して行われたときに、姿勢検出部５４に対してロボット１の位置データを送信するように指示する。

例えば、ハンド２をＸ方向へ移動させるように操作スイッチ１６の操作を行っているときに、さらにハンド２をＹ方向へ移動させる操作スイッチ１６の操作を行ったときに、姿勢検出部５４に位置データを送信させる。このような操作を行った場合には、Ｘ方向に移動させる操作に加えて、新たにＹ方向に移動させるための操作が操作スイッチに行われており、この新たな操作に基づいて姿勢検出部５４への指示がなされる。

なお、Ｘ方向への移動が指示されている間、ハンド２は直進動作を行い、Ｙ方向への移動指示が加えられることで、ハンド２は斜め移動動作を行う。また、ハンド２の移動を停止させる場合にも、操作スイッチ１６への操作がなくなるので、新たな操作が操作スイッチ１６に対して行われたとして、制御部５２から姿勢検出部５４に対して位置データを送信するように指示がなされる。

図２では、ティーチングモードにおいて、ハンド２を位置Ｐ０１から位置Ｐ０６まで、周辺機器５を避けながら移動させる例を示している。この例では、位置Ｐ０１〜Ｐ０６ごとに操作スイッチ１６に対する操作が切り替わり、制御部５２から姿勢検出部５４に対して位置データを送信するように指示がなされる。

制御部５２は、姿勢検出部５４から送信された位置データを記憶部５５に記憶させる。図４は、ティーチングによって記憶部５５に記録された位置データの例を示す図である。図４に示すように、位置Ｐ０１〜Ｐ０６ごとにロボット１の位置を示す位置データが記録される。

制御部５２は、ティーチングモードを抜けてロボット１に通常の作業を行わせる場合には、記憶部５５に記録された位置データを参照して、ハンド２を位置Ｐ０１〜Ｐ０６まで移動させるように駆動部５３を制御する。

駆動部５３は、例えばモータであり、ロボット１のアーム１ａやハンド２を移動させる。駆動部５３は、制御部５２に制御されることで、作業者４による操作スイッチ１６の操作内容に応じた動きをロボット１に行わせる。

姿勢検出部５４は、ロボット１の姿勢を検出する。姿勢検出部５４は、制御部５２からの指示に基づいて、ロボット１の姿勢を示す位置データを制御部５２に送信する。

図５は、ティーチングモードにおいてロボット１に動作経路をティーチングする際の手順を説明するためのフローチャートである。まず、ティーチングペンダント３を操作してティーチングモードにすることで、動作経路のティーチングが開始される。ティーチングモードが開始された時点でのロボット１の現在位置の位置データが記録される（ステップＳ１）。具体的には、制御部５２から姿勢検出部５４に位置データを送信するように指示がなされ、送信された位置データが記憶部５５に記録される。

次に、作業者４によって操作スイッチ１６が操作されることで（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、ジョグ操作が行われる（ステップＳ３）。次に、操作スイッチ１６に対する操作が切り替わると（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、その時点でのロボット１の現在位置の位置データが記録される（ステップＳ５）。操作スイッチ１６に対する操作が切り替わるとは、例えば、作業者４が操作スイッチ１６を押すことを止めた場合や、新たに他の操作スイッチ１６を押した場合である。

そして、ティーチングペンダント３の操作スイッチ１６が作業者４によって操作されてティーチングモードから抜けることで（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、動作経路のティーチングが終了する。

なお、操作スイッチ１６が操作されない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）であっても、ティーチングモードから抜けなければ（ステップＳ６，Ｎｏ）、動作経路のティーチングは継続される。

以上説明したように、ロボット１への動作経路のティーチングにおいて、操作スイッチ１６に対する操作が切り替わるときに自動的にロボット１の位置データが記録するので、作業者４による記録忘れを防ぐことができる。また、位置データの記録が自動的に記録されるので、作業者４はロボット１の操作に集中することができるので、誤操作が起きにくくなる。

また、操作スイッチ１６に対する操作が切り替わる箇所で位置データが記録されるので、記憶部５５に記録される位置データの量を抑えることができる。そのため、ロボット１を制御するために大容量で高度な制御系を用いずに済むため、コストの抑制を図ることができる。

また、操作スイッチ１６に対する操作の切替えは、図２に示すように、ロボット１が周辺機器５に衝突するのを回避するために行われる場合が多い。したがって、操作スイッチ１６に対する操作が切り替わる箇所で位置データを記録することで、位置データの容量を抑えつつ、ロボット１と周辺機器５との衝突の発生を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかるティーチング装置は、産業用ロボットに対する動作経路のティーチングに有用であり、特に、ティーチングペンダントを用いたティーチングに適している。

１ ロボット
１ａ アーム
２ ハンド
３ ティーチングペンダント（入力部）
４ 作業者
５ 周辺機器
１６ 操作スイッチ
５０ ティーチング装置
５１ 受信部
５２ 制御部
５３ 駆動部
５４ 姿勢検出部（位置検出部）
５５ 記憶部

Claims (4)

1. ロボットに対して動作経路のティーチングを行うティーチング装置であって、
   前記ロボットを移動させる際に操作される入力部に対する操作内容を受信する受信部と、
   前記ロボットの位置を検出する位置検出部と、
   前記入力部に対する操作内容が切替えられたときの前記ロボットの位置データを前記位置検出部に送信させる制御部と、
   前記位置検出部から送信された位置データを記録する記憶部と、を備えることを特徴とするティーチング装置。
2. 前記入力部には、前記ロボットを移動させる際に操作される複数の操作スイッチが設けられており、
   前記操作スイッチに新たな操作が行われたとき、または前記操作スイッチに対する操作が解除されたときに、前記入力部に対する操作内容が切替えられたと前記制御部が判断することを特徴とする請求項１に記載のティーチング装置。
3. ロボットに対して動作経路のティーチングを行うティーチング方法であって、
   前記ロボットを移動させる際に操作される入力部に対する操作内容を受信し、
   前記入力部に対する操作内容が切替えられたときの前記ロボットの位置データを検出して送信し、
   送信された前記位置データを記録することを特徴とするティーチング方法。
4. 前記入力部には、前記ロボットを移動させる際に操作される複数の操作スイッチが設けられており、
   前記操作スイッチに新たな操作が行われたとき、または前記操作スイッチに対する操作が解除されたときに、前記入力部に対する操作内容が切替えられたと判断することを特徴とする請求項３に記載のティーチング方法。

Images