JP2559081B2 - ティーチングデータ作成方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットを動作
させるときに必要なティーチングデータを効率的に作成
することのできるティーチングデータ作成方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては溶接等の目的でロボッ
トが多用されているが、このロボットのティーチングデ
ータの作成を実際のロボットによって行うと、ティーチ
ング中にロボットのツールとワーク間、もしくはロボッ
トのツールと各種治具間等の干渉によりロボットのツー
ルおよび各種治具等を破損させる危険性がある。

【０００３】そこで、ロボットのティーチングデータ
を、オフラインティーチング装置によって作成する方法
が用いられている。すなわち、グラフィックディスプレ
イの画面上にロボットおよびワーク等を三次元画像によ
って表示させ、この三次元画像上でツールのシミュレー
ションを行うものである。

【０００４】前記シミュレーションの結果、ツールが作
業位置に到達可能な範囲であれば、このときの作業位置
の座標データとツールの姿勢データとを教示用データと
して記憶していたが、現実には実質上問題がない範囲で
あっても対象となるロボットの作動性能等により、しば
しば、到達不可のシミュレーション結果となる場合があ
った。

【０００５】この場合、オフラインティーチング装置を
操作するオペレータは作業点データおよびツールの姿勢
データを許容される範囲において、単独、もしくは組み
合わせて変更し、シミュレーションを行う作業を繰り返
すことによって、到達可能なティーチングデータを作成
していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のティーチングデータ作成方法では、シミュレーショ
ンの結果、ツールが作業位置に到達不可であった場合、
ティーチングデータを作成するためにオペレータが行う
作業点データおよびツールの姿勢データを許容される範
囲において、単独、もしくは組み合わせて変更する作業
をオペレータの経験に負っているために、最適な教示用
データを得るためにはオペレータが相当な時間と労力を
必要とするという問題がある。

【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、最適なティーチングデータを選択することによ
り、オペレータの負担を軽減し、且つ、迅速に最適なテ
ィーチングデータを得ることができるティーチングデー
タ作成方法および装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、産業用ロボットによる作業位置に関
する作業位置データに所定の許容範囲内の複数の許容作
業位置データを設定する第１のステップと、前記産業用
ロボットを含む周辺装置の形状等の作業環境データと、
前記産業用ロボットに関する作動性能データとに基づ
き、前記作業位置データおよび前記複数の許容作業位置
データに対応した各作業位置に前記産業用ロボットを移
動させるためのシミュレーションを行う第２のステップ
と、前記各シミュレーションの結果から、最適の作業位
置データまたは最適の許容作業位置データを選択する第
３のステップと、を備え、前記第３のステップにより得
られたデータに対するティーチングデータを作成するこ
とを特徴とする。

【０００９】さらに、第２の発明は、産業用ロボットに
よる作業位置に関する作業位置データと、前記産業用ロ
ボットを含む周辺装置の形状等の作業環境データと、前
記産業用ロボットに関する作動性能データとを記憶する
記憶手段と、前記作業位置データに対する許容範囲内に
おける複数の許容作業位置データを設定する設定手段
と、前記作業環境データと、前記作動性能データとに基
づき、前記作業位置データおよび前記複数の許容作業位
置データに対応した各作業位置に前記産業用ロボットを
移動させるためのシミュレーションを行うシミュレーシ
ョン手段と、前記各シミュレーションの結果から、最適
の作業位置データまたは最適の許容作業位置データを選
択する選択手段と、前記選択手段によって選択されたデ
ータに対するティーチングデータを作成するデータ作成
手段と、を備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係るティーチングデータ作成方法およ
び装置は、作業位置データと、作業環境データと、作業
性能データとを記憶手段に記憶し、前記作業位置データ
を含む所定の許容範囲内に複数の許容作業位置データを
設定手段によって設定する。前記複数の許容作業位置デ
ータの夫々に産業用ロボットを移動させるためのシミュ
レーションをシミュレーション手段によって行い、得ら
れた前記複数のシミュレーション結果から最適の許容作
業位置データを選択手段によって選択する。

【００１１】従って、選択された最適の許容作業位置デ
ータからデータ作成手段によって最適なティーチングデ
ータを作成することができる。

【００１２】

【実施例】本発明に係るティーチングデータ作成方法お
よび装置について実施例を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明を実施するオフラインによる
ティーチングデータ作成装置における制御回路の構成を
示すブロック図であり、図２はオフラインによるティー
チングデータ作成装置の全体構成を示すブロック図であ
る。

【００１４】図２において、参照符号１０はオフライン
によるティーチングデータ作成装置を示し、参照符号１
２ａおよび１２ｂはロボット制御装置を示す。ロボット
制御装置１２ａおよび１２ｂは夫々溶接ロボット１４ａ
および１４ｂと接続されて、これを制御する。

【００１５】ティーチングデータ作成装置１０はティー
チングデータ作成装置１０全体の制御を行う制御回路１
６を含み、該制御回路１６はロボットの三次元画像等を
表示する表示手段であるＣＲＴ１８と、各種の命令を与
えるための入力手段であるキーボード２０およびマウス
２２と、記憶手段としてのフロッピーディスク２４、ハ
ードディスク２６および磁気テープリーダ２８と、出力
手段であるプリンタ３０とが夫々接続される。

【００１６】図１において、制御回路１６はＣＰＵ３２
と、前記キーボード２０およびマウス２２とのインタフ
ェース回路であるＩ／Ｆ３６と、溶接ロボット１４ａ、
１４ｂの作業位置データ等を記憶し、且つ制御プログラ
ムを記憶するＲＯＭ３８と、ＣＰＵ３２が前記ＲＯＭ３
８に記憶された制御プログラムを実行中に発生する一時
的な演算結果を記憶するＲＡＭ４０と、作業位置データ
に設けられた許容範囲内に複数の許容作業位置データを
設定する設定回路４２と、前記複数の作業位置データ毎
にシミュレーションを行うシミュレーション回路４４
と、この複数のシミュレーション結果から最適な許容作
業位置データを選択する選択回路４６とを備える。

【００１７】さらに、制御回路１６は前記選択回路４６
が選択した最適な許容作業位置データに対するティーチ
ングデータを作成するデータ作成回路４７と、ＣＲＴ１
８とプリンタ３０とのインタフェース回路であるＩ／Ｆ
４８と、フロッピーディスク２４、ハードディスク２６
および磁気テープリーダ２８とのインタフェース回路で
あるＩ／Ｆ５０とを備える。

【００１８】以上のように構成されるデータ作成装置１
０において、ティーチングデータを作成する作用効果に
ついて、図１乃至図７を参照しながら説明する。

【００１９】オペレータによってキーボード２０および
マウス２２等からデータ読み込み命令が入力されると、
ロボットの形状およびティーチングを行うために必要な
周辺装置の形状を示す作業環境データと、ロボットのア
ームの軸数、アーム軸間の長さおよびアーム軸の加減速
データ等の作動性能データと、ロボットの作業位置座標
データおよびツールの姿勢データからなる作業位置デー
タとをＣＰＵ３２はＩ／Ｆ５０を介してハードディスク
２６から読み出す（ステップＳ１）。

【００２０】次いで、キーボード２０等から入力された
作業位置データの最大許容範囲を示す情報、およびこの
最大許容範囲内における複数の許容点を示す情報はＲＡ
Ｍ４０に記憶される（ステップＳ２）。

【００２１】この場合、図４（ａ）に示すようにＸ軸を
立体角θの範囲で許容する場合を例示して説明すると、
最大許容角度、例えば、３度を設定し、前記最大許容角
度内における許容点情報、例えば、基準の０度を中心に
プラス方向およびマイナス方向に各１度毎を設定した場
合は合計７ステップの設定がなされたことになる（図４
（ｂ）参照）。

【００２２】そして、さらにキーボード２０によって設
定された最適ティーチングデータの選択基準を示す情報
がＲＡＭ４０に記憶される（ステップＳ３）。この選択
基準とは、 選択基準１：ツールが作業位置に到達する。

【００２３】選択基準２：他のロボットおよび治具等と
の干渉が発生しない。

【００２４】選択基準３：基準となる作業位置データに
対して最小変位である。

【００２５】選択基準４：変位方向はプラス側を優先と
する。

【００２６】選択基準５：基準となるツールの姿勢に対
して姿勢変化が最小である。 等である。

【００２７】以上のステップによって全ての設定が終了
し、キーボード２０によってシミュレーション開始モー
ドが選択されると、ＣＰＵ３２はシミュレーション回路
４４を付勢して、例えば、溶接ロボット１４ａのシミュ
レーションを開始する（ステップＳ４）。

【００２８】シミュレーションは前記ステップＳ２で設
定された複数の許容点毎に行われ、該シミュレーション
中に中止命令が入力されるか（ステップＳ５）、もしく
は、設定された７ステップのシミュレーションが全て終
了すると（ステップＳ６）、前記ステップＳ３で設定さ
れた最適ティーチングデータの選択基準に基づいて最適
ティーチングデータの選択が行われる（ステップＳ
７）。

【００２９】この場合、ステップＳ６によって、例え
ば、図５に示すようなティーチングデータが得られたと
き、選択回路４６は到達不可能な許容点情報 No.１、 N
o.３、No.５を削除し（選択基準１）、次いで、干渉が
発生する許容点情報 No.４を削除し（選択基準２）、さ
らに、許容点情報 No.７の変位量が許容点情報 No.２お
よび No.６よりも大であるため許容点情報 No.７を削除
する（選択基準３）。

【００３０】次いで、許容点情報 No.２は変位方向がマ
イナス側であり、許容点情報 No.６は変位方向がプラス
側であるため、許容点情報 No.２を削除し（選択基準
４）、基準となるツールの姿勢、すなわち、Ｚ軸に対し
ての姿勢変化量が No.６＞ No.６であるために、 N
o.６を削除することにより（選択基準５）、最適なテ
ィーチングデータ No.６を得ることができる。

【００３１】このようにして求められた最適のティーチ
ングデータ No.６はＣＲＴ１８に表示されるととも
に、プリンタ３０に出力されてプリントアウトされ（ス
テップＳ８）、且つ、ＲＡＭ４０に記憶されるととも
に、フロッピーディスク２４に記憶される（ステップＳ
９）。

【００３２】以上説明したステップによって、最適のテ
ィーチングデータを得ることができるが、ステップＳ２
によって行われる作業位置データの最大許容範囲を設定
する実施例について図６並びに図７を参照しながら詳細
に説明する。

【００３３】第１の実施例は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の座標
で与えられ、ワークの面上の基準となる作業位置デー
タ、例えば、Ｐ点（図６（ａ）参照）に対してツールが
接し得る最大許容範囲を設定する場合である。このと
き、Ｘ、Ｙ平面を設定し、且つ、直径Ｒを設定すること
により、ワークの面上に円形の閉領域を最大許容範囲と
して設定することができる（図６（ｂ）参照）。

【００３４】第２の実施例は、例えば、Ｚ軸を固定し、
Ｘ、Ｙ平面上にＡ、Ｂ、ＣおよびＤからなる４点の座標
を指定することにより、この４点で囲まれる長方形状の
閉領域を最大許容範囲として設定することができる（図
６（ｃ）参照）。

【００３５】第３の実施例は、基準となる作業位置デー
タＰに対してツールの姿勢の最大許容範囲を設定する場
合である。このとき、基準となる軸、例えば、Ｚ軸と、
立体角θとを設定することにより、ツールの姿勢に立体
角θの倒れの最大許容範囲を設定することができる（図
６（ｄ）参照）。

【００３６】第４の実施例は、図７（ａ）、図７（ｂ）
および図７（ｃ）に示すように、前記第１の実施例乃至
第３の実施例を組み合わせるか、もしくは論理演算等を
用いることによって、ワークＷ上の作業位置データＰに
対して立体的であって、且つ、所望の形状の最大許容範
囲を設定することができる。

【００３７】以上説明したように本実施例によれば、設
定回路４２によって最大許容範囲およびこの最大許容範
囲内における複数の許容点情報が設定され、設定された
夫々の許容点情報毎にシミュレーションが行われ、これ
らの複数のシミュレーション結果から選択回路４６が作
業位置データを選択し、データ作成回路４７がティーチ
ングデータを作成することにより、迅速、且つ最適な総
合的ティーチングデータを得ることができる。

【００３８】さらに、従来はオペレータがＣＲＴを監視
しながらティーチング作業を行っていたために発生する
見落とし等のヒューマンエラーを防止することができ、
ティーチングデータ作成作業全体の確実性を増加させる
ことができ、ティーチングプログラム作成作業の効率化
を図ることが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係るティーチングデータ作成方
法および装置では、予め設定された作業位置データに複
数の許容点情報を設定し、該許容点情報毎に行って得ら
れた複数のシミュレーション結果から、最適の作業位置
データまたは最適の許容作業位置データを選択する。さ
らに選択された最適の作業位置データまたは最適の許容
作業位置データに対するティーチングデータを作成する
ことにより、迅速、且つ確実に最適なティーチングデー
タを得ることができる。

【００４０】従って、従来は最適のティーチングチング
データを得るまでオペレータの経験によって繰り返し行
われていたティーチング作業を削減することができるた
め、このティーチング作業に要した多大な時間および労
力を抑止することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るティーチングデータ作成装置にお
ける制御回路の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るティーチングデータ作成装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】図２に示すティーチングデータ作成装置によっ
てティーチングデータを作成する動作のフローチャート
である。

【図４】図２に示すティーチングデータ作成装置によっ
て最大許容範囲が設定される動作を説明する図である。

【図５】図２に示すティーチングデータ作成装置によっ
て得られたティーチングデータの一実施例を示す図であ
る。

【図６】図２に示すティーチングデータ作成装置によっ
て最大許容範囲を設定する実施例を説明する図である。

【図７】図２に示すティーチングデータ作成装置によっ
て最大許容範囲を設定する他の実施例を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０…ティーチングデータ作成装置 １６…制御回路 １８…ＣＲＴ ２０…キーボード ２４…フロッピーディスク ３０…プリンタ ３２…ＣＰＵ ３８…ＲＯＭ ４０…ＲＡＭ ４２…設定回路 ４４…シミュレーション回路 ４６…選択回路 ４７…データ作成回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】産業用ロボットによる作業位置に関する作
   業位置データに所定の許容範囲内の複数の許容作業位置
   データを設定する第１のステップと、 前記産業用ロボットを含む周辺装置の形状等の作業環境
   データと、前記産業用ロボットに関する作動性能データ
   とに基づき、前記作業位置データおよび前記複数の許容
   作業位置データに対応した各作業位置に前記産業用ロボ
   ットを移動させるためのシミュレーションを行う第２の
   ステップと、 前記各シミュレーションの結果から、最適の作業位置デ
   ータまたは最適の許容作業位置データを選択する第３の
   ステップと、 を備え、前記第３のステップにより得られたデータに対
   するティーチングデータを作成することを特徴とするテ
   ィーチングデータ作成方法。
2. 【請求項２】産業用ロボットによる作業位置に関する作
   業位置データと、前記産業用ロボットを含む周辺装置の
   形状等の作業環境データと、前記産業用ロボットに関す
   る作動性能データとを記憶する記憶手段と、 前記作業位置データに対する許容範囲内における複数の
   許容作業位置データを設定する設定手段と、 前記作業環境データと、前記作動性能データとに基づ
   き、前記作業位置データおよび前記複数の許容作業位置
   データに対応した各作業位置に前記産業用ロボットを移
   動させるためのシミュレーションを行うシミュレーショ
   ン手段と、 前記各シミュレーションの結果から、最適の作業位置デ
   ータまたは最適の許容作業位置データを選択する選択手
   段と、 前記選択手段によって選択されたデータに対するティー
   チングデータを作成するデータ作成手段と、 を備えることを特徴とするティーチングデータ作成装
   置。