JP2015147259A

JP2015147259A - ロボットの教示装置

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Publication number: JP2015147259A
Application number: JP2014020251A
Authority: JP
Inventors: 博太當眞; Hirota Toma; 貴史桝山; Takafumi Masuyama
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP6379501B2

Abstract

【課題】操作が簡易であり、且つ直感的に動作点を教示することのできるロボットの教示装置を提供する。【解決手段】ロボットの教示装置１０は、画像を表示する表示部５０と、画像の面内の位置である面内位置を指示する操作を受け付ける操作部５０と、表示部５０に表示させるロボットの三次元画像を制御する画像制御部２１と、ロボットの動作点を取得する取得部２１と、を備え、画像制御部２１は、操作部５０により前記操作を受け付けた場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を表示部５０に表示させ、取得部２１は、前記移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び前記移動後の三次元画像において操作部５０に対する操作により指示された面内位置に基づいて、ロボットの動作点を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットの動作点を教示する装置に関する。

従来、ＣＡＤ等を用いたロボットの三次元シミュレーションモデルにおいて、ＸＹ平面に表示を切り替えてＸＹ平面での位置をマウスの操作により決定した後に、ＹＺ平面に表示を切り替えてＹＺ平面での位置をマウスの操作により決定するものがある（特許文献１参照）。

特許第５１２０２９０号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、三次元画像から２つの二次元画像に順次切り替えて位置（動作点）を指示する必要がある。このため、三次元画像から二次元画像へ切り替える操作が必須であり、現在の視点における三次元画像から直感的に動作点を教示することができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、操作が簡易であり、且つ直感的に動作点を教示することのできるロボットの教示装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の手段は、ロボットの教示装置であって、画像を表示する表示部と、前記画像の面内の位置である面内位置を指示する操作を受け付ける操作部と、前記表示部に表示させるロボットの三次元画像を制御する画像制御部と、前記ロボットの動作点を取得する取得部と、を備え、前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を前記表示部に表示させ、前記取得部は、前記移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び前記移動後の三次元画像において前記操作部に対する操作により指示された面内位置に基づいて、前記ロボットの動作点を取得することを特徴とする。

上記構成によれば、表示部により画像が表示され、操作部により画像の面内の位置である面内位置を指示する操作が受け付けられる。表示部に表示させるロボットの三次元画像は、画像制御部により制御される。

ここで、画像制御部は、操作部により上記操作を受け付けた場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を表示部に表示させる。このため、ロボットの三次元画像において面内位置を指示する操作を行うことにより、三次元画像のまま奥行き方向に視点を移動させることができる。そして、取得部により、移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び移動後の三次元画像において操作部に対する操作により指示された面内位置に基づいて、ロボットの動作点が取得される。したがって、三次元画像における面内位置の指示及び奥行方向への視点の移動だけで、動作点を教示することができる。その結果、操作が簡易であり、且つ直感的に動作点を教示することができる。

第２の手段では、前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた状態が継続している時間を、前記三次元画像の奥行き方向に視点を移動させる距離に対応付ける。

上記構成によれば、操作部により操作を受け付けた状態が継続している時間が、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させる距離に対応付けられる。このため、奥行き方向に視点を移動させる距離を操作時間の長さにより指示することができ、視点を移動させる距離を指示するためのアイコン等を省略することができる。すなわち、操作時間を空間距離に置き換えているため、動作点を教示する際に三次元画像のまま、平面方向の位置だけでなく奥行方向の位置も指示することができる。その結果、熟練者だけでなく初心者であっても、容易に直感的に指示することができ、ユーザの熟練度にかかわらず動作点の教示を適切に行うことができる。

第３の手段では、前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた状態が継続している場合に、前記三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる。

上記構成によれば、操作部により操作を受け付けた状態が継続している場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、ユーザは、視点が移動する過程を目視で確認することができ、より直感的に動作点を教示することができる。

第４の手段では、前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲外である場合に、前記奥行位置が動作範囲内である場合よりも前記視点を速く移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる。

上記構成によれば、奥行位置がロボットの動作範囲外である場合に、奥行位置が動作範囲内である場合よりも視点を速く移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、奥行位置がロボットの動作範囲外である場合に、視点を素早く移動させることができ、動作点を教示する効率を向上させることができる。

第５の手段では、前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲から離れるほど、前記視点を速く移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる。

上記構成によれば、奥行位置がロボットの動作範囲から離れるほど、視点を速く移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、視点が移動する過程を目視で確認することを可能としつつ、動作点の教示に重要でない三次元画像が表示される時間を短縮することができる。

第６の手段では、前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲内である場合に、前記視点を一定の速さで移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる。

上記構成によれば、奥行位置がロボットの動作範囲内である場合に、視点を一定の速さで移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、奥行位置がロボットの動作範囲内である場合に、視点を規則的に移動させることができ、動作点を安定して教示することができる。

第７の手段では、前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記三次元画像の上方向に視点を切り替えた切替後の三次元画像を表示させた後に、前記切替後の三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を表示させる。

上記構成によれば、操作部により操作を受け付けた場合に、三次元画像の上方向に視点を切り替えた切替後の三次元画像が表示される。このため、ユーザは、三次元画像の奥行方向の位置を確認し易くなり、切替後の三次元画像に基づいて移動後の三次元画像に対応する奥行位置を正確に指示することができる。

第８の手段では、前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記移動後の三次元画像において前記指示された面内位置の奥行き方向を示す直線を表示させる。

上記構成によれば、操作部により操作を受け付けた場合に、移動後の三次元画像において、指示された面内位置の奥行き方向を示す直線が表示される。このため、ユーザは、移動後の三次元画像において、指示された面内位置の奥行き方向を認識し易くなり、移動後の三次元画像に対応する奥行位置を正確に指示することができる。

第９の手段では、前記画像制御部は、前記ロボットの動作範囲内と動作範囲外とで前記直線の表示態様を異ならせる。

上記構成によれば、ロボットの動作範囲内と動作範囲外とで直線の表示態様が異ならせられるため、ユーザは動作範囲内と動作範囲外とを容易に認識することができる。

ロボットの教示装置を示すブロック図。教示の開始画像を示す図。俯瞰視点に切替後の三次元画像を示す図。奥行方向に視点を移動させる態様を示す図。奥行位置と奥行移動速度との関係を示すグラフ。教示点が指示された状態を示す図。奥行位置と奥行移動速度との関係の変更例を示すグラフ。奥行位置と奥行移動速度との関係の他の変更例を示すグラフ。ロボットの教示装置の変更例を示すブロック図。教示の開始画像の変更例を示す図。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、ＰＣ（Personal Computer）等を用いて実行される三次元シミュレーションモデルにより、ロボットの動作点を教示する教示装置として具体化している。図１に示すように、ロボットの教示装置１０は、ＰＣ２０、ディスプレイ３０、キーボード４０、及びタッチパネル５０を備えている。

ＰＣ２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）２４、入出力インタフェイス（Ｉ／Ｆ）２５等を備えている。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に記憶された各種プログラムを実行し、ＲＡＭ２３はプログラムを実行する際にパラメータの値等を記憶する。ＨＤＤ２４は、動作シミュレーション用のシミュレーションプログラムや、ティーチング用のティーチングプログラム、ロボット設計用の３次元ＣＡＤプログラム等を記憶している。ＣＰＵ２１（画像制御部）は、これらのプログラムを実行することにより、タッチパネル５０の画面に表示させるロボットの三次元画像を制御する。さらに、ＣＰＵ２１（取得部）は、これらのプログラムを実行することにより、ロボットの動作点を取得する。Ｉ／Ｆ２５には、ディスプレイ３０、キーボード４０、及びタッチパネル５０が接続されている。

ディスプレイ３０は、ＣＰＵ２１の処理によりＰＣ２０から出力される画像信号に基づいて、画面に各種の画像を表示する。キーボード４０は、ユーザによるキー操作を入力して、キー操作に対応する信号をＰＣ２０へ出力する。タッチパネル５０（表示部）は、ＣＰＵ２１の処理によりＰＣ２０から出力される画像信号に基づいて、画面に画像を表示する。さらに、タッチパネル５０（操作部）は、ユーザが画面に接触した位置を検出する、すなわち画面に表示された画像の面内の位置である面内位置をユーザが指示する操作を受け付ける。そして、タッチパネル５０は、ユーザが画面に接触した位置に対応する信号をＰＣ２０へ出力する。

次に、ロボットの教示装置１０を用いて、ユーザがロボットの動作点を教示する手順について説明する。

図２は、タッチパネル５０に表示された教示を開始する時の開始画像（三次元画像）を示す図である。この開始画像は、ユーザが任意に設定することができ、予め登録しておくことができる。同図では、略水平方向からロボットＲを見た画像となっている。ユーザは、この画像の面内において教示する動作点（教示点）に対応する位置に指で接触する、すなわち教示点に対応する面内位置を指示する。そして、タッチパネル５０により、接触した位置が検出され、その位置に対応する信号がＰＣ２０のＣＰＵ２１へ出力される。ＣＰＵ２１は、タッチパネル５０により接触した位置が検出された場合（ユーザの操作が受け付けられた場合）に、開始画像の上方向に視点を切り替えた切替後の三次元画像（俯瞰視点による三次元画像）を表示させる。

図３は、俯瞰視点に切替後の三次元画像を示す図である。同図に示すように、ＣＰＵ２１は、俯瞰視点に切り替えた時に、ユーザにより指示された面内位置の奥行方向を示す直線Ｌを表示させる。直線Ｌは、ＸＹ平面に水平（平行）であり、指示された面内位置から三次元画像の奥行方向に延びている。直線Ｌは、ロボットＲの動作範囲内において実線で表示され、動作範囲外において破線で表示されている。すなわち、ロボットＲの動作範囲内と動作範囲外とで直線Ｌの表示態様が異なっている。また、ＣＰＵ２１は、直線Ｌ上において、指示された面内位置から奥行方向へ所定距離の位置に教示点を示す点Ｐを表示させる。ＣＰＵ２１は、ユーザがタッチパネル５０の画面に指を接触させ続けている場合（タッチパネル５０により面内位置の指示を受け付けた状態が継続している場合）に、三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ移動後の三次元画像を表示させる。すなわち、ＣＰＵ２１は、ユーザがタッチパネル５０の画面に指を接触させ続けている時間を、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させる距離に対応付ける。これにより、図４に示すように、ロボットＲを徐々に拡大した三次元画像が、タッチパネル５０の画面に連続的に表示される。

このとき、教示点の奥行位置と視点の奥行方向への移動速度とは、図５のグラフに示す関係を有している。すなわち、ＣＰＵ２１は、教示点の奥行位置（視点を移動後の三次元画像に対応する奥行位置）がロボットＲの動作範囲外である場合に、教示点の奥行位置が動作範囲内である場合よりも視点を速く移動させる。さらに、ＣＰＵ２１は、教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲から離れるほど、視点を速く移動させる。そして、ＣＰＵ２１は、教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲内である場合に、視点を一定の速さで移動させる。

ユーザは、奥行方向に視点を移動させつつ表示される三次元画像を目視で確認しながら、点Ｐが教示する動作点（教示点）の位置に到達した時に、タッチパネル５０の画面から指を離す。これにより、その時の点Ｐの位置が、教示点の位置として指示される。図６は、教示点が指示された状態を示す図である。そして、ＣＰＵ２１は、視点を移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び移動後の三次元画像において指示された教示点の面内位置に基づいて、ロボットＲの動作点を取得する。詳しくは、視点を移動後の三次元画像において、点Ｐの奥行位置及び点Ｐの面内位置に基づき算出される点Ｐの三次元位置を、ロボットＲの動作点として取得する。なお、ユーザは、タッチパネル５０の画面から指を離す前に、画面に指を接触させたまま指の位置を移動させて教示点の面内位置を変更してもよい。

そして、さらに奥側の動作点を続けて教示する場合は、この画像の面内において次に教示する動作点に対応する位置に指で接触して、同様の操作を行う。また、手前側の動作点を続けて教示する場合は、タッチパネル５０の画面に指を接触させて奥行方向へ動作範囲外まで視点を移動させることにより、図２に示す開始画面に表示を切り替える。その後、上述した操作と同様の操作を行う。なお、タッチパネル５０の画面に、視点を移動させる方向を反対（手前側）に切り替えるアイコン等を設けてもよい。そして、タッチパネル５０により面内位置を指示するユーザの操作を受け付けた場合に、手前側に視点を連続的に移動させつつ、移動後の三次元画像を表示させてもよい。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・ＣＰＵ２１は、タッチパネル５０により面内位置を指示するユーザの操作を受け付けた場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像をタッチパネル５０の画面に表示させる。このため、ロボットＲの三次元画像においてユーザが面内位置を指示する操作を行うことにより、三次元画像のまま奥行き方向に視点を移動させることができる。そして、ＣＰＵ２１により、視点を移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び視点を移動後の三次元画像においてタッチパネル５０に対する操作により指示された面内位置に基づいて、ロボットＲの動作点が取得される。したがって、三次元画像における面内位置の指示及び奥行方向への視点の移動だけで、動作点を教示することができる。その結果、操作が簡易であり、且つ直感的に動作点を教示することができる。

・タッチパネル５０により面内位置を指示するユーザの操作を受け付けた状態が継続している時間が、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させる距離に対応付けられる。このため、奥行き方向に視点を移動させる距離を操作時間の長さにより指示することができ、視点を移動させる距離を指示するためのアイコン等を省略することができる。すなわち、操作時間を空間距離に置き換えているため、動作点を教示する際に三次元画像のまま、平面方向の位置だけでなく奥行方向の位置も指示することができる。その結果、熟練者だけでなく初心者であっても、容易に直感的に指示することができ、ユーザの熟練度にかかわらず動作点の教示を適切に行うことができる。

・タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた状態が継続している場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、ユーザは、視点が移動する過程を目視で確認することができ、より直感的に動作点を教示することができる。

・教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲外である場合に、教示点の奥行位置が動作範囲内である場合よりも視点を速く移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲外である場合に、視点を素早く移動させることができ、動作点を教示する効率を向上させることができる。

・教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲から離れるほど、視点を速く移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、視点が移動する過程を目視で確認することを可能としつつ、動作点の教示に重要でない三次元画像が表示される時間を短縮することができる。

・教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲内である場合に、視点を一定の速さで移動させつつ移動後の三次元画像が表示される。このため、教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲内である場合に、視点を規則的に移動させることができ、動作点を安定して教示することができる。

・タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた場合に、三次元画像の上方向に視点を切り替えた切替後の三次元画像（俯瞰視点による三次元画像）が表示される。このため、ユーザは、三次元画像の奥行方向の位置を確認し易くなり、俯瞰視点に切替後の三次元画像に基づいて、視点を移動後の三次元画像に対応する奥行位置を正確に指示することができる。

・タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた場合に、視点を移動後の三次元画像において、指示された面内位置の奥行き方向を示す直線Ｌが表示される。このため、ユーザは、指示された面内位置の奥行き方向を認識し易くなり、視点を移動後の三次元画像に対応する奥行位置を正確に指示することができる。

・ロボットＲの動作範囲内と動作範囲外とで直線Ｌの表示態様が異ならせられるため、ユーザは動作範囲内と動作範囲外とを容易に認識することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。

・図３において、ロボットＲの動作範囲内と動作範囲外とで、直線Ｌの表示態様を同じにすることもできる。

・視点を移動後の三次元画像において、指示された面内位置の奥行方向を示す直線Ｌを省略することもできる。

・教示を開始する時の開始画像が俯瞰視点によるロボットＲの三次元画像（ロボットＲを見下ろす三次元画像）である場合は、タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた時に三次元画像の上方向に視点を切り替える処理を省略することもできる。こうした構成によれば、画像の切替回数を減らすことができる。

・図７に示すように、教示点の奥行位置が動作範囲の中心に近いほど、視点を遅く移動させるようにしてもよい。こうした構成によれば、ロボットＲを動作させる頻度の高い位置において、教示点の奥行方向の位置を正確に指示することができる。

・図８に示すように、教示点の奥行位置が動作範囲外である場合に、視点を一定の速さで移動させることもできる。また、教示点の奥行位置がロボットＲの動作範囲外である場合と、教示点の奥行位置が動作範囲内である場合とで、視点を同じ速さで移動させることもできる。

・上記実施形態では、タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた状態が継続している場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ移動後の三次元画像を表示した。しかしながら、ユーザがタッチパネル５０の画面に一瞬接触する毎に（タッチパネル５０によりユーザの操作を１回受け付ける毎に）、三次元画像の奥行き方向に視点を所定距離移動させて移動後の三次元画像を表示することもできる。この場合には、ユーザがタッチパネル５０の画面に所定時間よりも長く接触した場合に、教示する動作点の位置を確定（取得）すればよい。要するに、タッチパネル５０によりユーザの操作を受け付けた場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を表示させればよい。

・図９に示すように、タッチパネル５０に代えてマウス１５０をＩ／Ｆ２５に接続し、ＣＰＵ２１はディスプレイ３０（表示部）にロボットＲの三次元画像を表示させてもよい。そして、マウス１５０（操作部）により、ロボットＲの三次元画像の面内位置を指示する操作を受け付ける。この場合は、図１０に示すように、ディスプレイ３０に表示させた開始画像（三次元画像）において、マウス１５０の操作により移動するポインタＰｔを表示させる。そして、ＣＰＵ２１は、ユーザによりマウス１５０のボタンがクリックされた場合に、三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像をディスプレイ３０に表示させる。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１０…ロボットの教示装置、２１…ＣＰＵ（画像制御部、取得部）、３０…ディスプレイ（表示部）、５０…タッチパネル（表示部、操作部）、１５０…マウス（操作部）。

Claims

画像を表示する表示部と、
前記画像の面内の位置である面内位置を指示する操作を受け付ける操作部と、
前記表示部に表示させるロボットの三次元画像を制御する画像制御部と、
前記ロボットの動作点を取得する取得部と、
を備え、
前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を前記表示部に表示させ、
前記取得部は、前記移動後の三次元画像に対応する奥行位置、及び前記移動後の三次元画像において前記操作部に対する操作により指示された面内位置に基づいて、前記ロボットの動作点を取得することを特徴とするロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた状態が継続している時間を、前記三次元画像の奥行き方向に視点を移動させる距離に対応付ける請求項１に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた状態が継続している場合に、前記三次元画像の奥行き方向に視点を連続的に移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる請求項１又は２に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲外である場合に、前記奥行位置が動作範囲内である場合よりも前記視点を速く移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる請求項３に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲から離れるほど、前記視点を速く移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる請求項３又は４に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記奥行位置が前記ロボットの動作範囲内である場合に、前記視点を一定の速さで移動させつつ前記移動後の三次元画像を表示させる請求項２〜４のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記三次元画像の上方向に視点を切り替えた切替後の三次元画像を表示させた後に、前記切替後の三次元画像の奥行き方向に視点を移動させた移動後の三次元画像を表示させる請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記操作部により前記操作を受け付けた場合に、前記移動後の三次元画像において前記指示された面内位置の奥行き方向を示す直線を表示させる請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
前記画像制御部は、前記ロボットの動作範囲内と動作範囲外とで前記直線の表示態様を異ならせる請求項８に記載のロボットの教示装置。