JP2014172159A

JP2014172159A - ロボットの教示方法および教示装置

Info

Publication number: JP2014172159A
Application number: JP2013049754A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takano; 健高野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】コンベアで移動するワークに対してダイレクト教示をする場合であっても、効率的に教示を行うことを目的とする。
【解決手段】移動中のワークに対するロボットの動作をダイレクト教示するに際し、教示の途中にロボットの動作がワークの移動に追従できるかどうかの目安を表示することにより（ステップ３）、教示中に随時、追従できるように調整しながら教示を行うことができ（ステップ５）、ダイレクト教示であっても効率的に教示を行うことができる。
【選択図】図２

Description

ロボットの動作や姿勢を教示するロボットの教示方法および教示装置に関する。

製品や部品等のワークを処理するロボットの動作方法の一例として、あらかじめ教示された動作を再現することによる方法がある（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

ロボットの教示としては、例えば、ロボットの可動プレートの移動先の各ポイントである座標等のデータを、キーボード等の入力機器を用いて入力することにより行う。
このような教示に基づくロボットの動作可否の判定は、入力された座標等のデータを用いて、ロボットの可動プレートの位置がロボットの可動範囲に収まっているかどうかで行っていた。また、ロボットが動作できないと判定された場合には、任意の時間の座標等のデータについて教示をやり直すことにより、対応していた。

特開昭６１−９０８８９号公報特開平１１−１９８９１号公報

従来の教示方法では、座標等のデータを入力して教示を行うため、全ての動作の教示を行った後に、動作できるかどうかを判定して再教示を行えばよい。しかしながら、例えば、ロボットの動作のダイレクト教示では、全ての動作の教示を行った後に教示を行うと、効率が悪くなることがある。すなわち、ダイレクト教示を行う場合は、マニュアルでの作業であるため、途中のポイントに戻って再教示することが困難であり、最初から教示をやり直す必要がある場合も多く、教示効率を向上させることが困難であった。

本発明は、上記問題点を解決するために、ダイレクト教示をする場合であっても、効率的に教示を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のロボットの教示方法は、コンベアで搬送されるワークに対するロボットの動作をダイレクト教示するロボットの教示方法であって、実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの最大搬送可能速度を算出し、前記最大搬送可能速度を表示部に表示することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明のロボットの教示装置は、コンベアに搬送されるワークに対するロボットの動作をダイレクト教示するロボットの教示装置であって、表示部と、前記表示部およびロボットの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの最大搬送可能速度を算出し、前記最大搬送可能速度を前記表示部に表示することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、ダイレクト教示であっても効率的に教示を行うことができる。

（ａ）本発明の実施の形態１のロボットの教示装置の構成を説明する概略図、（ｂ）本発明の実施の形態１のロボットの教示装置の構成を説明するブロック図本発明の実施の形態１のロボットの教示方法を説明するフロー図（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１のロボットの教示装置における目安の表示例を示す図（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態１のロボットの教示装置における警告の表示例を示す図（ａ）〜（ｈ）教示後に追従できなかったことが判明する場合の工程を例示する図（ａ）〜（ｈ）本発明の実施の形態１のダイレクト教示の工程を例示する図

（実施の形態１）
まず、図１〜図３を用いて、本発明の実施の形態１におけるロボットの教示方法および教示装置について概要を説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１のロボットの教示装置の構成を説明する概略図であり、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１のロボットの教示装置の構成を説明するブロック図であり、図２は本発明の実施の形態１のロボットの教示方法を説明するフロー図であり、図３は本発明の実施の形態１のロボットの教示装置における目安の表示例を示す図である。

本発明の実施の形態１におけるロボット１は、図１（ａ）に示すように、先端に可動プレート４を備えたマニピュレータである。ロボット１は、図１（ｂ）に示すように、制御部６に接続されている。制御部６は、軌跡入力部８、演算部９、記憶部１０、表示制御部１１、コンベア速度入力部７を備える。表示制御部１１は、ディスプレイなどの表示部５に接続され、コンベア速度入力部７は、コンベア２に接続されている。

本実施の形態１は、一定の搬送速度で移動するコンベア２上を搬送されるワーク３に対して、ユーザーが表示部５を見ながら、制御部６による制御により、このロボット１の動作軌跡のダイレクト教示を行うものである。本実施の形態１におけるマニュアルでのダイレクト教示とは、図１（ａ）に示すような可動プレート４を人の手で把持して行う教示と、３次元入力デバイスを用いた教示を含むものである。可動プレート４を人の手で把持して行う教示は、ロボット１の可動プレート４を人の手で把持して移動させることで、可動プレート４の動作軌跡を直接教示する方法である。３次元入力デバイスを用いた教示は、例えば６軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、θｘ軸、θｙ軸、θｚ軸）の動作の入力が可能なスティック状の３次元入力デバイスを用いて、この３次元入力デバイスの動きを制御部６に送信して軌跡を教示する方法である。

そして、本実施の形態１のロボット１は、ダイレクト教示により教示された動作軌跡に基づいて、コンベア２上を搬送されるワーク３に対して可動プレート４を動作させる。具体的には、ロボット１はワーク３に対して追従して可動プレート４を移動させ、可動プレート４を介してワーク３に様々な処理を施すことができる。例えば、ロボット１は、準備されたネジ（図示せず）をワーク３の所定の部位まで運んだり、シール（図示せず）をワークの所定の部分に貼り付けたりする。それ以外に、ロボット１は、部品等の運搬や装着，シール等の貼り付けや薬品等の塗布等の、様々な用途に用いられる。

本実施の形態１では、ダイレクト教示を容易かつ精細に行うために、実動作時のコンベア２の搬送速度よりも、教示時のコンベア２の搬送速度を遅くしている。なお、本実施の形態１では、実動作時とは、教示された動作軌跡に基づいて、量産時などにロボット１が自動で動くときを示す。また、教示時とは、ロボット１の可動プレート４を人の手で動かして、または３次元入力デバイスを用いてダイレクト教示を行うときを示す。

続いて、図２のフロー図を用いて、本実施の形態１のロボットの教示方法を説明する。
ダイレクト教示を行うために、まず、実際の処理速度より遅い一定の速度（低速）でコンベア２の動作を開始する（図２のステップ１）。そして、コンベア２を動作させながら、人の手によるマニュアルで、ロボット１の可動プレート４を、ワーク３の移動に沿ってワーク３への動作内容に基づいて動かし、一連のロボット１の動作の教示を開始する（図２のステップ２）。

本実施の形態１では、教示を行っている最中に、表示部５において、ロボット１がワーク３の移動に追従して動作できるか否かの目安を、リアルタイムで表示する（図２のステップ３）。具体的には、教示を行っている最中に、実動作時の搬送速度でコンベア２を動かした場合にロボット１が可動範囲１４においてワーク３に対して動作可能か否かの目安を、表示部５にリアルタイムで表示する。このような本実施の形態１は、実動作時のコンベア２の搬送速度が速すぎてマニュアルによるダイレクト教示が困難であるため、教示時はコンベア２の搬送速度を遅くする必要がある場合に、特に有効である。本実施の形態１は、最大搬送可能速度をリアルタイムで表示することにより、ロボット１の限界動作速度が、コンベア２の搬送速度の教示時から実動作時への変換に対応しているか否かの目安を、表示することができる。ここで、搬送可能速度とは、予め制御部６に入力されたロボット１に関する各種情報に基づいて、教示されたロボット１の動作軌跡に追従可能なコンベア２の搬送速度である。また、最大搬送可能速度とは、これまでに教示されたロボット１の動作軌跡に追従可能なコンベア２の最大の搬送速度である。

目安としては、例えば、ロボット１の可動範囲１４において、現在までのダイレクト教示での動作軌跡に基づいてワーク３を処理できるコンベア２の最大搬送可能速度（ＭＡＸＳＰＥＥＤ、図３（ａ））等があり、モニター等の表示部５に表示する。また、目安として、最大搬送可能速度に加えて、その時点までの搬送可能速度の平均値（ＡｖｒＳＰＥＥＤ、図３（ｂ））や、所定時間前の最大搬送可能速度（１．０秒前、図３（ｃ））を組み合わせて表示することもできる。また、最大搬送可能速度に加えて、最大搬送可能速度の推移（図３（ｄ））をグラフとして表示しても良い。

次に、予め入力された閾値に基づいて、実動作時のコンベア２の搬送速度にて、ロボット１の動作がワーク３に追従できるか否かを制御部６で判断する（図２のステップ４）。ここで、予め入力された閾値とは、キーボードなどの入力機器を用いて入力された量産時のコンベア２の搬送速度に若干余裕を持たせた値や、コンベア２自体の最大搬送速度、例えば、コンベア２のカタログスペック上の最大搬送速度、に若干余裕を持たせた値である。

そして、追従できないと判断した場合（ステップ４のＮｏ）はステップ５に進む。そして、予め入力された閾値を超えてしまって追従できないと判断したことをユーザーに伝えるために、表示部５などを用いて警告を発する（図２のステップ５）。図４に示すように、警告としては、表示部５として機能するモニター等に、文字や色により警告したり（図４（ａ））、表示部５の一例としてのライト１２を点滅させたり（図４（ｂ））、表示部５の一例としてのスピーカ１３から警報を発したり（図４（ｃ））して警告することができる。また、これらのいずれかを組み合わせて警告することもできる。

また、ステップ５では、警告の代わりに、教示されたロボット１の動作速度や動作軌跡の修正候補を提示しても良い。例えば、教示された動作軌跡の中で、一部分のみの搬送可能速度が閾値を超えてしまった場合は、その一部分のみ動作速度を低下させる修正候補を提示することができる。

そして、以上の動作を、一連のロボット１の動作の教示が全て終了するまで繰り返す（図２のステップ６）ことにより、ロボット１の動作を教示する。なお、ロボット１は、コンベア２の上方の天井やコンベア２の近傍に設置することができ、アームを介して可動プレート４をコンベア２上で動作させる。

図３（ａ）〜（ｄ）に示す目安の表示は、以下のように行う。
まず、教示時のコンベア２の搬送速度を、制御部６のコンベア速度入力部７に入力する。ロボット１に内蔵するモータのエンコーダ（図示せず）などを用いて、教示中のロボット１の動作軌跡を、制御部６の軌跡入力部８に入力する。次に、演算部９は、コンベア２の搬送速度から求められる時間に対するワーク３の位置とロボット１の可動プレート４が移動する軌跡を考慮したロボットの可動範囲１４とから、コンベア２により搬送されるワーク３に教示されるロボット１の動作軌跡が追従できるコンベア２の搬送可能速度を算出する。また、演算部９は、随時、算出した時間に対応する搬送可能速度を記憶部１０に記録し、過去の搬送可能速度を読み出して、最大搬送可能速度や搬送可能速度の平均値、所定時間前の搬送可能速度，搬送可能速度の推移グラフを求める。そして、表示制御部１１にて、これら最大搬送可能速度や搬送可能速度の平均値，所定時間前の搬送可能速度，搬送可能速度の推移グラフの内の１または複数のものの組み合わせを選択し、モニター等の表示部５に表示させる。

このように、本実施の形態１のロボット１は、ダイレクト教示中に、教示された内容に基づいて予想されたコンベア２の最大搬送可能速度がコンベア２の搬送速度の閾値を上回ったときに警告を発することにより、この警告を認識したユーザーがそれ以降のダイレクト教示を調整することを促すことができる。そのため、一連の動作をダイレクト教示し終わった後に再度教示しなおすことなく、教示中にリアルタイムで調整することができるので、ダイレクト教示であっても効率的に教示を行うことができる。

次に、図５，図６を用いて、本発明の実施の形態１のダイレクト教示について、具体例を示して説明する。
図５は、ダイレクト教示後に追従できなかったことが判明する場合の工程を例示する図であり、図６は、本発明の実施の形態１のダイレクト教示の工程を例示する図である。すなわち、図５は、従来例でのダイレクト教示の工程を例示する図であり、図６は、本発明の実施の形態１でのダイレクト教示の工程を例示する図である。

ここで、図５（ａ）〜（ｄ），図６（ａ）〜（ｄ）は低速でコンベア２を動作させながらダイレクト教示を行う工程を例示する図であり、コンベア２の搬送速度は１０ｍｍ／ｓで一定であるとする。また、図５（ｅ）〜（ｈ），図６（ｅ）〜（ｈ）は教示時の動作を、実動作時の搬送速度に対応させた時のロボットの動作軌跡を示す図であり、それぞれ図５（ａ）〜（ｄ），図６（ａ）〜（ｄ）の時間に対応している。また、実動作時のコンベア２の搬送速度は５０ｍｍ／ｓで一定であるとする。実動作時のコンベア２の搬送速度５０ｍｍ／ｓに対して教示時のコンベア２の搬送速度を１０ｍｍ／ｓとしているのは、ワーク３の移動速度が速すぎてマニュアルによるダイレクト教示が困難であるためである。なお、ここで用いるロボット１の可動範囲１４は、半径３００ｍｍとしている。

ワーク３に対する可動プレート４の移動経路のダイレクト教示を開始してから５秒経過すると、ワーク３は５０ｍｍ移動する（図５（ａ），（ｂ），図６（ａ），（ｂ））。この時、前述の搬送速度の関係においては、教示時の可動プレート４の動作の軌跡１５をコンベア２の搬送方向に伸長することにより、実動作時のコンベア２の搬送速度５０ｍｍ／ｓに対応する実動作時の可動プレート４の動作の軌跡１６に変換することができる。この時の可動プレート４の移動経路は軌跡１６となる（図５（ｅ），（ｆ），図６（ｅ），（ｆ））。図６に示す本実施の形態１の場合では、ダイレクト教示の最中に、随時、実動作時の最大搬送可能速度を算出している。

また、本実施の形態１では、ロボット１の動作速度に基づいて動作可能か否かを判別しているが、動作軌跡が可動範囲１４に収まるか否かに基づいても判別することができる。具体的には、可動プレート４の教示時の軌跡１５のデータから各時間における可動プレート４のロボット１に対する位置関係を抽出し、その位置を実動作時の軌跡１６に変換した時に、ロボット１の可動範囲１４に収まるか否かに基づいて、コンベア２の最大搬送速度を算出することもできる。例えば、ダイレクト教示開始から３秒後に可動プレート４をＡ点に移動させたとすると、Ａ点が開始位置から３０ｍｍの位置であるため、可動範囲１４の直径である６００ｍｍと比較して超えないように判別すると、コンベア２の最大搬送速度は２００ｍｍ／ｓと算出される。このような最大搬送可能速度を軌跡１５の各点において随時算出していく。この時の算出点の間隔は任意であり、できるだけ間隔が小さい方が正確な判断ができるため好ましい。

次に、ダイレクト教示を続け、１２秒後にダイレクト教示が終了するとする（図５（ｃ），（ｄ），図６（ｃ），（ｄ））。この時の実動作時のコンベア速度に換算した軌跡１６は図５（ｇ），（ｈ），図６（ｇ），（ｈ）のようになる。図５（ｄ）におけるＢ点は、実動作時のコンベアの搬送速度に換算した結果図５（ｈ）におけるＢ’点となり可動範囲１４を逸脱していることが分かる。最大搬送可能速度を教示中に算出して目安を表示しない場合には、図５（ｈ）のように、ダイレクト教示後、結果的に可動範囲１４を超えてロボットで作業できない場合があることが分かる。これに対して、本実施の形態１のダイレクト教示においては、教示中に警告を表示することで、例えば、図６（ｃ）の段階で、実動作時の搬送速度である５０ｍｍ／ｓに対して２０％のマージンをとって、最大搬送可能速度が４０ｍｍ／ｓを切った表示を確認した時や、警告を受けた時に、追従できなくなる可能性が高いと判断して、警告することができる。その結果、一連の動作において、可動範囲１４に収まるようにダイレクト教示することができる（図６（ｄ），（ｈ））。

本発明は、ダイレクト教示であっても効率的に教示を行うことができ、ロボットの動作や姿勢を教示するロボットの教示方法および教示装置等に有用である。

１ロボット
２コンベア
３ワーク
４可動プレート
５表示部
６制御部
７コンベア速度入力部
８軌跡入力部
９演算部
１０記憶部
１１表示制御部
１２ライト
１３スピーカ
１４可動範囲
１５、１６軌跡

Claims

コンベアで搬送されるワークに対するロボットの動作をダイレクト教示するロボットの教示方法であって、
実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの最大搬送可能速度を算出し、前記最大搬送可能速度を表示部に表示する、
ロボットの教示方法。
前記最大搬送可能速度が閾値を超えた場合に、前記表示部を用いて警告を発する、
請求項１記載のロボットの教示方法。
前記閾値が、前記コンベアの最大搬送速度である、
請求項２に記載のロボットの教示方法。
実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて該軌跡で前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの搬送可能速度を算出し、算出された搬送可能速度で前記コンベアが前記ワークを搬送したと仮定したときに前記ワークが前記ロボットの可動範囲を超えた場合に、前記表示部を用いて警告を発する、
請求項１記載のロボットの教示方法。
前記警告が、ライトの点滅，画面への警告表示および警告音の内の１つまたはそれらの任意の組み合わせである、
請求項２から請求項４いずれか１項記載のロボットの教示方法。
実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて該軌跡で前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの搬送可能速度を算出し、算出された搬送可能速度の平均値，所定の時間前の時点で算出された搬送可能速度，および算出された搬送可能速度の推移を表すグラフの内の１つまたはそれらの任意の組み合わせを、さらに前記表示部に表示する、
請求項１から請求項５のいずれか１項記載のロボットの教示方法。
コンベアに搬送されるワークに対するロボットの動作をダイレクト教示するロボットの教示装置であって、
表示部と、
前記表示部およびロボットの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、実動作時の前記コンベアの搬送速度よりも遅い教示時の搬送速度で前記コンベアを動作させながらダイレクト教示された際に、教示された前記ロボットの軌跡に基づいて前記ロボットが実動作を行った場合の前記コンベアの最大搬送可能速度を算出し、前記最大搬送可能速度を前記表示部に表示する、
ロボットの教示装置。
前記制御部は、前記最大搬送可能速度が閾値を超えた場合に、前記表示部を用いて警告を発する、
請求項７記載のロボットの教示装置。
前記表示部がモニターであり、
前記制御部は、前記最大搬送可能速度、算出された搬送可能速度の平均値、所定の時間前に算出された搬送可能速度、および算出された搬送可能速度の推移を表すグラフの内の１つもしくはそれらの任意の組み合わせを表示する、
請求項７または請求項８記載のロボットの教示装置。
前記表示部が、点滅するライト，警告が表示される画面および警告音を発するスピーカの内の１つまたはそれらの任意の組み合わせである、
請求項７または請求項８記載のロボットの教示装置。