JP2889429B2 - ロボットのオフライン教示方法 - Google Patents

ロボットのオフライン教示方法

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JP2889429B2
JP2889429B2 JP4094644A JP9464492A JP2889429B2 JP 2889429 B2 JP2889429 B2 JP 2889429B2 JP 4094644 A JP4094644 A JP 4094644A JP 9464492 A JP9464492 A JP 9464492A JP 2889429 B2 JP2889429 B2 JP 2889429B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数台のロボットと1
個の作業対象ワークで構成されるワークセルを対象とす
るとロボットのオフライン教示方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ロボットの教示方法としては、実際のロ
ボットを使わずにグラフィックコンピュータ(CAD)
を用いてロボットの動作を作成するオフラインプログラ
ミング方式の有効性が認識されつつある。このオフライ
ンプログラミング方式を用いて複数のロボットに対する
オフライン教示方法としては、特開平2−262986
号が提案されている。
【0003】この特開平2−262986号に記載のロ
ボットのオフライン教示方法では、複数のロボットR1
〜R3とワークWに共通する基準座標系(原点Oに対応
する座標系)を設定しておき、作業ポイントの位置デー
タを上記基準座標系に基づく位置座標P1 〜P3 で記載
し、実行データとして教示する。ここで、各ロボット座
標系からみた作業ポイントの位置は、予め求められてい
る基準座標系と各ロボット座標系(原点OR1〜OR3に対
応する座標系)との座標変換行列[T1 ]〜[T3 ]を
用いて演算して求める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
2−262986号のロボットのオフライン教示方法で
は次のような問題があった。 新たに基準座標系という概念を導入しなければなら
ないと同時に、従来から一般に使用されている3次元の
幾何形状を表現するワーク座標系に基づく作業対象ワー
クの記載データ([PWi](iは作業ポイント番号))
を用いることができない。このため、新たに基準座標系
に基づくデータに書き換えるか、あるいは新たに基準座
標系で作業ポイントの位置を測定しなおす必要があると
いう手間が増える。
【0005】 ワーク座標系に基づく作業対象のデー
タを使って、新たな基準座標系に基づくデータを演算で
求める方法をとった場合に、最終に必要となる各ロボッ
ト座標系での作業ポイントの位置([PRij (jはロ
ボットの番号))は、 [PRij =[Tj ][TOW][PWi] で求められ、これは[ロボット座標系〜基準座標変換行
列]×[基準座標系〜ワーク座標系変換行列]の2段の
測定手段から得られた変換行列を掛け合わせることにな
るので、精度が劣化する。
【0006】 基準座標系をどこにとるべきかは特開
昭2−262986号には明確に示されていないが、設
定する位置によっては最終に必要なる各ロボット座標系
での作業ポイントの位置精度が劣化し、所望の精度が得
られない。 新たに設定する基準座標系の原点を実空間上に示す
ために、機械的な指標治具を設定しなければならない。
【0007】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、正確な作業ポイントの
位置が得られ、教示作業が容易なロボットのオフライン
教示を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、複数台のロボットと1個の作業対象ワ
ークで構成されるワークセルを対象とし、3次元CAD
上に実ワークセルと同様のロボットモデルとワークモデ
ルを構築し、ロボットモデルを画面上で実ロボットと同
様の動作をさせながら教示し、さらに3次元CAD上の
教示プログラムを実ロボットの実行データに変換するロ
ボットのオフライン教示方法において、3次元CADシ
ステム上に複数台のロボットと作業対象ワークをレイア
ウト設計通り配置し、この時のワークモデルを元ワーク
モデルとして、ロボット台数分と同等のワークモデルを
元ワークモデルから複製し、元ワークモデル及び複製さ
れたワークモデルにそれぞれ識別可能な名前を付し、こ
れら複製ワークモデルの形状、作業ポイントのワーク基
準座標系に基づく位置データを元ワークモデルと同じと
し、実ロボットと、実ワークセルを設定した現場で各ロ
ボットのハンド先端を実ワークセル上の数点の座標点に
移動させて、ロボット座標系でのデータを読み取り、該
読み取った各実ロボットのデータを基にして各実ロボッ
トに対応する3次元CAD上の複製ワークモデルを移動
させ、且つ複製ワークモデルの属性データとして、実ロ
ボットに対応するロボットモデル名を登録し、元ワーク
モデルの夫々の作業ポイントに対して作業を施す実ロボ
ットを教示プログラムの形で記述し、実ロボットを動作
させる実行プログラムを生成する際に、作業を施すロボ
ットに対応した複製ワークモデル上の作業ポイントの位
置データを作業を施すロボットに対応した上記教示プロ
グラム内に代入して生成するものである。
【0009】
【0010】
【作用】本発明は、上述のように構成することにより、
一般に3次元CADシステムで用いられているワーク座
標系に基づいて作業対象ワークの記載データをそのまま
使え、新たに基準座標系に基づくデータに書き換えた
り、新たな基準座標系で作業ポイントの位置の測定を行
ったりする必要がない。また、ロボット座標系でのワー
ク位置を実ワークセルで直接に測定するので、各ロボッ
トとワークの相対位置関係は座標変換行列の演算を行う
必要がなく、正確な作業ポイントの位置が得られる。
【0011】
【実施例】図1乃至図3に本発明の一実施例を示す。本
実施例のロボットのオフライン教示方法を図1に従って
ステップ毎に説明する。 (ステップ1) オフライン教示を行うためのCADシ
ステム上に複数台のロボットと作業対象ワークをレアウ
ト設計通りに配置する。この時点で、ワークモデルは実
体通りの1個であり、CADシステム上の名前はW0と
しておく。ここで、ワークモデルの幾何形状はワーク基
準座標で記載されており、さらに作業ポイントも同様に
ワーク基準座標で記載する。一方、ロボットモデルは各
ロボット毎にロボット座標系を持ち、これらの原点OR1
〜OR3は実際のロボットで必要とされる作業ポイントデ
ータの原点と同じである。
【0012】(ステップ2) 上記元ワークモデルW0
をロボット台数分複製し、W1,W2,W3…というよ
うな識別可能な名前を付けておく。これら複製ワークモ
デルの幾何形状、作業ポイントのワーク基準座標系に基
づく位置データは元ワークモデルのものと全く同じであ
る。 (ステップ3) 実際にロボットとワークを設定した現
場で、各ロボットのハンド先端をワーク上の数点に移動
させ、ロボット座標系でのデータを読み取る。
【0013】(ステップ4) 読み取ったデータを基に
CADシステム上のワークモデルを移動させる。このと
き、実ロボット1で読み取ったデータを基にCADシス
テム上の複製ワークモデルW1を移動すると共に、実ロ
ボット2で読み取ったデータを基にCADシステム上の
複製ワークモデルW2を移動し、さらに実ロボット3で
読み取ったデータを基にCADシステム上の複製ワーク
モデルW3を移動する。また、各ワークモデルの属性と
して、測定したロボットのロボットモデル名(R1,R
2,R3)を登録しておく。
【0014】(ステップ5) 元ワークモデルW0の夫
々の作業ポイントに対して、作業を施すべきロボットの
識別可能な名前を含めてプログラムの形(教示プログラ
ム(教示言語あるいは教示データとも称する))で記述
する。例えば、図3に示すように、ロボット1(ロボッ
トモデル名R1)で作業ポイント2に作業を施す場合に
は、move(R1,P2/W)と記載する。この記載
例の/Wは、元ワークモデル上の作業ポイントであるこ
との意味を明示するためにわざわざ記載したものであっ
て、本実施例のように作業対象ワークが1個であり、元
ワークモデルも1個しか存在しない場合には、後のシミ
ュレーションや実データ生成に必要はないので省略して
もよい。
【0015】(ステップ6) CAD画面上でロボット
動作のシミュレーションを行う場合には、ステップ5で
のプログラム記載例から、P2/Wに、作業が施される
べきロボットはR1、即ちロボット1であることを読み
取って、複製ワークモデルW2、即ちP2/W2の位置
にロボットモデルR1のハンド先端が移動するようにす
る。
【0016】(ステップ7) 実ロボットを動作させる
ための実行データ(実行プログラムとも称する)を生成
する場合にもステップ6のシミュレーションと同様に、
元プログラムP2/WをP2/W2に、即ち作業を施す
べきロボットに対応したワークモデル上の作業ポイント
におきかえならがら、ロボットの動作実行データを生成
する。
【0017】このようにすれば、従来は一般に使われる
作業対象ワークの位置を示すための「ワーク座標系」と
ロボットの位置を示す「ロボット座標系」だけを用い
て、複数のロボットを備えたシステムに対して容易で高
精度に教示が行える。この点をさらに詳述すると次のよ
うな特徴がある。 一般に3次元CADシステムで用
いられているワーク座標系に基づいた作業対象ワーク
記載データをそのまま使え、新たに基準座標系に基づく
データに書き換えたり、新たな基準座標系で作業ポイン
トの位置の測定を行ったりする必要がない。上述した式
で示すと、 [PRij =[Tj ][PWi] 、つまりは1段の変換だけで最終に必要となる各ロボッ
ト座標系での作業ポイントの位置([PRij )が求め
られる。
【0018】 ロボット座標系でのワーク位置を実ワ
ークセルで直接に測定するので、各ロボットとワークの
相対位置関係は座標変換行列の演算を行う必要がなく、
正確である。 と同様の理由で、新たに基準座標系の設定や現場
での機械的な基準座標系の原点の指標治具などを設ける
必要がない。
【0019】但し、各ロボットに共通な基準座標の設定
は行わないので、各ロボット間の相対位置関係はレイア
ウト設計時の位置データのままであり、現場での据え付
け誤差は反映されない。しかし、各ロボットが相互作用
を及ぼして作業を行う場合以外は、それほどのロボット
間相対位置精度を必要とせず、あくまで各ロボットが夫
々ワークに作用を施すような場合には問題はない。
【0020】
【発明の効果】本発明は、上述のように、複数台のロボ
ットと1個の作業対象ワークで構成されるワークセルを
対象とし、3次元CAD上に実ワークセルと同様のロボ
ットモデルとワークモデルを構築し、ロボットモデルを
画面上で実ロボットと同様の動作をさせながら教示し、
さらに3次元CAD上の教示プログラムを実ロボットの
実行データに変換するロボットのオフライン教示方法に
おいて、3次元CADシステム上に複数台のロボットと
作業対象ワークをレイアウト設計通り配置し、この時の
ワークモデルを元ワークモデルとして、ロボット台数分
と同等のワークモデルを元ワークモデルから複製し、元
ワークモデル及び複製されたワークモデルにそれぞれ識
別可能な名前を付し、これら複製ワークモデルの形状、
作業ポイントのワーク基準座標系に基づく位置データを
元ワークモデルと同じとし、実ロボットと、実ワークセ
ルを設定した現場で各ロボットのハンド先端を実ワーク
セル上の数点の座標点に移動させて、ロボット座標系で
のデータを読み取り、該読み取った各実ロボットのデー
タを基にして各実ロボットに対応する3次元CAD上の
複製ワークモデルを移動させ、且つ複製ワークモデルの
属性データとして、実ロボットに対応するロボットモデ
ル名を登録し、元ワークモデルの夫々の作業ポイントに
対して作業を施す実ロボットを教示プログラムの形で記
述し、実ロボットを動作させる実行プログラムを生成す
る際に、作業を施すロボットに対応した複製ワークモデ
ル上の作業ポイントの位置データを作業を施すロボット
に対応した上記教示プログラム内に代入して生成するの
で、一般に3次元CADシステムで用いられるワーク座
標系に基づいて作業対象ワークの記載データをそのまま
使え、新たに基準座標系に基づくデータに書き換えた
り、新たな基準座標系でポイントの位置の測定を行った
りする必要がなく、教示作業を容易に行え、またロボッ
ト座標系でのワーク位置を実ワークセルで直接に測定す
るので、各ロボットとワークの相対位置関係は座標変換
行列の演算を行う必要がなく、正確な作業ポイントの位
置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のロボットのオフライン教示
方法を示すフローチャートである。
【図2】同上における座標系の構成方法を示す説明図で
ある。
【図3】同上のプログラム変換例を示す説明図である。
【図4】同上の複製ワークモデルのデータ構成の説明図
である。
【図5】従来例の座標系の構成方法を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
R1〜R3 ロボットモデル W0 元ワークモデル W1〜W3 複製ワークモデル P1 〜P3 作業ポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−108314(JP,A) 特開 昭62−274404(JP,A) 特開 昭62−43706(JP,A) 特開 昭53−72978(JP,A) 特開 平3−266104(JP,A) 実開 平3−121406(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/4068,19/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数台のロボットと1個の作業対象ワーク
    で構成されるワークセルを対象とし、3次元CAD上に
    実ワークセルと同様のロボットモデルとワークモデルを
    構築し、ロボットモデルを画面上で実ロボットと同様の
    動作をさせながら教示し、さらに3次元CAD上の教示
    プログラムを実ロボットの実行データに変換するロボッ
    トのオフライン教示方法において、3次元CADシステ
    ム上に複数台のロボットと作業対象ワークをレイアウト
    設計通り配置し、この時のワークモデルを元ワークモデ
    ルとして、ロボット台数分と同等のワークモデルを元ワ
    ークモデルから複製し、元ワークモデル及び複製された
    ワークモデルにそれぞれ識別可能な名前を付し、これら
    複製ワークモデルの形状、作業ポイントのワーク基準座
    標系に基づく位置データを元ワークモデルと同じとし、
    実ロボットと、実ワークセルを設定した現場で各ロボッ
    トのハンド先端を実ワークセル上の数点の座標点に移動
    させて、ロボット座標系でのデータを読み取り、該読み
    取った各実ロボットのデータを基にして各実ロボットに
    対応する3次元CAD上の複製ワークモデルを移動さ
    せ、且つ複製ワークモデルの属性データとして、実ロボ
    ットに対応するロボットモデル名を登録し、元ワークモ
    デルの夫々の作業ポイントに対して作業を施す実ロボッ
    トを教示プログラムの形で記述し、実ロボットを動作さ
    せる実行プログラムを生成する際に、作業を施すロボッ
    トに対応した複製ワークモデル上の作業ポイントの位置
    データを作業を施すロボットに対応した上記教示プログ
    ラム内に代入して生成して成ることを特徴とするロボッ
    トのオフライン教示方法。
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WO2018180297A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電産株式会社 ロボット教示装置、ロボット教示プログラム、ロボット教示装置の制御方法
WO2018180299A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電産株式会社 ロボット教示装置、ロボット教示装置の制御方法及びロボット教示プログラム

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