JP3134653B2 - 中間点教示データ作成方法 - Google Patents
中間点教示データ作成方法Info
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- JP3134653B2 JP3134653B2 JP06042630A JP4263094A JP3134653B2 JP 3134653 B2 JP3134653 B2 JP 3134653B2 JP 06042630 A JP06042630 A JP 06042630A JP 4263094 A JP4263094 A JP 4263094A JP 3134653 B2 JP3134653 B2 JP 3134653B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットのティー
チング技術に関する。
チング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】工業用ロボットで所望の動作を行なわせ
る手法の一つに教示データを用いてティーチングする方
法がよく知られている。この場合始点ＰＳの座標データ
等を含む教示データと、終点ＰＥの座標データ等を含む
教示データを指定する。教示データには、位置のデータ
の他に、姿勢のデータが含まれることもある。工業用ロ
ボットないしそのコントローラには補間計算を行なう装
置が組込まれており、始点ＰＳと終点ＰＥ間の移動軌跡
を補間して算出する。この際直線補間であれば２個の教
示データからその間を直線的に移動する軌跡を算出す
る。各軸補間方式では始点と終点の間にいくつかの教示
データを与え、各点間を滑らかに結ぶ軌跡を算出する。
これは、複数の軸を持つロボットの場合、直線的に移動
するよりも曲線的に動く方が動き易い場合があるからで
ある。このように補間計算では２以上の教示データを利
用する。
る手法の一つに教示データを用いてティーチングする方
法がよく知られている。この場合始点ＰＳの座標データ
等を含む教示データと、終点ＰＥの座標データ等を含む
教示データを指定する。教示データには、位置のデータ
の他に、姿勢のデータが含まれることもある。工業用ロ
ボットないしそのコントローラには補間計算を行なう装
置が組込まれており、始点ＰＳと終点ＰＥ間の移動軌跡
を補間して算出する。この際直線補間であれば２個の教
示データからその間を直線的に移動する軌跡を算出す
る。各軸補間方式では始点と終点の間にいくつかの教示
データを与え、各点間を滑らかに結ぶ軌跡を算出する。
これは、複数の軸を持つロボットの場合、直線的に移動
するよりも曲線的に動く方が動き易い場合があるからで
ある。このように補間計算では２以上の教示データを利
用する。
【０００３】工業用ロボットの場合、例えば図１に示す
ように、点ＰＳで一旦処理を終了し、次に点ＰＥに移動
して新たに作業を再開するといった使い方がされる。こ
の場合に点ＰＳと点ＰＥの教示データが予め指定されて
おり、始点ＰＳと終点ＰＥ間のティーチングが求められ
ることがある。始点ＰＳと終点ＰＥ間に物体が存在しな
けれぱ始点ＰＳと終点ＰＥ間を直線的に動かせばよい。
しかるに、図１に例示するように、干渉物Ｑが存在して
いることがある。この場合、干渉物Ｑと干渉しない移動
軌跡が算出されるように中間点教示データをティーチン
グすることが求められる。
ように、点ＰＳで一旦処理を終了し、次に点ＰＥに移動
して新たに作業を再開するといった使い方がされる。こ
の場合に点ＰＳと点ＰＥの教示データが予め指定されて
おり、始点ＰＳと終点ＰＥ間のティーチングが求められ
ることがある。始点ＰＳと終点ＰＥ間に物体が存在しな
けれぱ始点ＰＳと終点ＰＥ間を直線的に動かせばよい。
しかるに、図１に例示するように、干渉物Ｑが存在して
いることがある。この場合、干渉物Ｑと干渉しない移動
軌跡が算出されるように中間点教示データをティーチン
グすることが求められる。
【０００４】従来始点ＰＳと終点ＰＥ間を干渉物Ｑと干
渉しないで移動する軌跡が補間計算されるようにするた
めに、始点ＰＳと終点ＰＥ間に中間点ＰＭを想定し、そ
の中間点ＰＭの教示データを与える方式が採用されてい
る。この場合中間点ＰＭをどこにとるかはティーチング
オペレータの経験に委ねられており、干渉防止を重視し
て大きく迂回させる教示データが与えられ易い。この結
果ロボットの移動に時間がかかり、サイクルタイムオー
バが起り易い。従来はこのために、中間教示データの修
正を度々行なうことが必要とされている。また設備計画
に際しても、合理的な教示データを与えればサイクルタ
イム内に終了できる作業を、非合理的な教示データを想
定したためにサイクルタイム内に作業完了できないと誤
解し、そのためにロボット台数を不必要に増加させると
いった現象も生じている。
渉しないで移動する軌跡が補間計算されるようにするた
めに、始点ＰＳと終点ＰＥ間に中間点ＰＭを想定し、そ
の中間点ＰＭの教示データを与える方式が採用されてい
る。この場合中間点ＰＭをどこにとるかはティーチング
オペレータの経験に委ねられており、干渉防止を重視し
て大きく迂回させる教示データが与えられ易い。この結
果ロボットの移動に時間がかかり、サイクルタイムオー
バが起り易い。従来はこのために、中間教示データの修
正を度々行なうことが必要とされている。また設備計画
に際しても、合理的な教示データを与えればサイクルタ
イム内に終了できる作業を、非合理的な教示データを想
定したためにサイクルタイム内に作業完了できないと誤
解し、そのためにロボット台数を不必要に増加させると
いった現象も生じている。
【０００５】特に、教示データが位置データのみならず
姿勢データをも含む場合は、中間点ＰＭでいかなる姿勢
をとらせればよいかを決定することは容易でなく、合理
的な教示データを決定することが難しい。すなわち、始
点から中間点を経て終点に至るまでに要する時間は、単
に位置がどこであるかだけでなく、どのような姿勢で移
動するかによっても影響されるからである。また図１の
ような単純なケースならともかく、実際には干渉物の形
状が複雑でしかも何個も存在していることがあり、こう
なってくると中間点ＰＭの位置自体を合理的に決定する
ことが難しくなってくる。
姿勢データをも含む場合は、中間点ＰＭでいかなる姿勢
をとらせればよいかを決定することは容易でなく、合理
的な教示データを決定することが難しい。すなわち、始
点から中間点を経て終点に至るまでに要する時間は、単
に位置がどこであるかだけでなく、どのような姿勢で移
動するかによっても影響されるからである。また図１の
ような単純なケースならともかく、実際には干渉物の形
状が複雑でしかも何個も存在していることがあり、こう
なってくると中間点ＰＭの位置自体を合理的に決定する
ことが難しくなってくる。
【０００６】本発明は、始点ＰＳと終点ＰＥ間を干渉物
Ｑとの干渉を避けつつ最短時間で移動する移動軌跡を与
える合理的な中間点の教示データを決定する方法を提案
するものであり、これによってティーチングのトライア
ンドエラーの繰返し等を不要とするものである。
Ｑとの干渉を避けつつ最短時間で移動する移動軌跡を与
える合理的な中間点の教示データを決定する方法を提案
するものであり、これによってティーチングのトライア
ンドエラーの繰返し等を不要とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために、請求項１の
発明では、２以上の教示データを補間することによって
教示点間の移動軌跡を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡を与える中間点教示データを作成する方法であ
り、始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を指定
する工程と、その特定領域内を所定間隔で分割する複数
の分割点を算出する工程と、算出された分割点が干渉物
内外のいずれにあるかを判定する工程と、前記判定工程
で干渉物外にあるとされた分割点を中間点候補とする工
程と、始点から中間点候補を経て終点に移動する間に干
渉物と干渉するか否かを判定する工程と、前記干渉判定
工程で干渉がないと判定された中間点候補について、始
点から終点に至るまでの移動時間を算出する工程と、前
記移動時間算出工程で算出された時間が最短である中間
点候補を中間点と決定する工程と、決定された中間点に
基づいて、中間点教示データを決定する工程とを実行す
る。
発明では、２以上の教示データを補間することによって
教示点間の移動軌跡を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡を与える中間点教示データを作成する方法であ
り、始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を指定
する工程と、その特定領域内を所定間隔で分割する複数
の分割点を算出する工程と、算出された分割点が干渉物
内外のいずれにあるかを判定する工程と、前記判定工程
で干渉物外にあるとされた分割点を中間点候補とする工
程と、始点から中間点候補を経て終点に移動する間に干
渉物と干渉するか否かを判定する工程と、前記干渉判定
工程で干渉がないと判定された中間点候補について、始
点から終点に至るまでの移動時間を算出する工程と、前
記移動時間算出工程で算出された時間が最短である中間
点候補を中間点と決定する工程と、決定された中間点に
基づいて、中間点教示データを決定する工程とを実行す
る。
【０００８】また請求項２の発明では、教示点の座標デ
ータとアプローチベクトルで１つの教示データが構成さ
れ、２以上の教示データを補間することによって教示点
間の移動軌跡と姿勢を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡と姿勢を与える中間点教示データを作成する方法
であり、始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を
指定する工程と、その特定領域内を所定間隔で分割する
複数の分割点を算出する工程と、算出された分割点が干
渉物内外のいずれにあるかを判定する工程と、前記判定
工程で干渉物外にあるとされた分割点を中間点候補とす
る工程と、その中間点候補におけるアプローチベクトル
候補を算出する工程と、始点でのアプローチベクトルか
ら中間点候補でのアプローチベクトル候補を経て終点で
のアプローチベクトルに姿勢を代えながら始点から中間
点候補を経て終点に移動するときに、干渉物と干渉する
か否かを判定する工程と、前記干渉判定工程で干渉がな
いと判定された中間点候補とアプローチベクトル候補に
ついて始点から終点に至るまでの移動時間を算出する工
程と、前記移動時間算出工程で算出された時間が最短で
ある中間点候補を中間点とし、アプローチベクトル候補
をアプローチベクトルと決定する工程と、決定された中
間点とアプローチベクトルに基づいて中間点教示データ
を決定する工程とを実行する。
ータとアプローチベクトルで１つの教示データが構成さ
れ、２以上の教示データを補間することによって教示点
間の移動軌跡と姿勢を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡と姿勢を与える中間点教示データを作成する方法
であり、始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を
指定する工程と、その特定領域内を所定間隔で分割する
複数の分割点を算出する工程と、算出された分割点が干
渉物内外のいずれにあるかを判定する工程と、前記判定
工程で干渉物外にあるとされた分割点を中間点候補とす
る工程と、その中間点候補におけるアプローチベクトル
候補を算出する工程と、始点でのアプローチベクトルか
ら中間点候補でのアプローチベクトル候補を経て終点で
のアプローチベクトルに姿勢を代えながら始点から中間
点候補を経て終点に移動するときに、干渉物と干渉する
か否かを判定する工程と、前記干渉判定工程で干渉がな
いと判定された中間点候補とアプローチベクトル候補に
ついて始点から終点に至るまでの移動時間を算出する工
程と、前記移動時間算出工程で算出された時間が最短で
ある中間点候補を中間点とし、アプローチベクトル候補
をアプローチベクトルと決定する工程と、決定された中
間点とアプローチベクトルに基づいて中間点教示データ
を決定する工程とを実行する。
【０００９】さらに請求項３の発明では、教示点の座標
データとアプローチベクトルで１つの教示データが構成
され、２以上の教示データを補間することによって教示
点間の移動軌跡と姿勢を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡と姿勢を与える中間点教示データを作成する方法
であり、始点を原点とし終点をｘ軸上に含むｘ−ｙ−ｚ
直交座標系を決定する工程と、始点と終点間にあって干
渉物を含む特定領域を指定する工程と、その特定領域内
を所定間隔で分割する複数の分割点を算出する工程と、
算出された分割点が干渉物内外のいずれにあるかを判定
する工程と、前記判定工程で干渉物外にあるとされた分
割点を順々に変えるとともに、アプローチベクトルを
ｘ，ｙ，ｚの各軸のまわりに回転させながら、 ａ 始点教示データと、分割点とその分割点における回
転されたアプローチベクトルと、終点教示データを補間
して移動軌跡と姿勢を算出し、 ｂ 算出された移動軌跡と姿勢が干渉物と干渉するか否
かを判定し、 ｃ 干渉がないとされた分割点と回転されたアプローチ
ベクトルについて、始点から終点に至るまでの移動時間
を算出して記憶する工程 を繰返す工程と、前記ｃの工程で記憶された移動時間か
ら、最短移動時間に対応する分割点と回転されたアプロ
ーチベクトルを決定する工程と、決定された中間点とア
プローチベクトルに基づいて中間点教示データを決定す
る工程とを実行する。
データとアプローチベクトルで１つの教示データが構成
され、２以上の教示データを補間することによって教示
点間の移動軌跡と姿勢を算出する工業用ロボットのため
に、既知の始点教示データと既知の終点教示データに基
づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避け
ることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動す
る軌跡と姿勢を与える中間点教示データを作成する方法
であり、始点を原点とし終点をｘ軸上に含むｘ−ｙ−ｚ
直交座標系を決定する工程と、始点と終点間にあって干
渉物を含む特定領域を指定する工程と、その特定領域内
を所定間隔で分割する複数の分割点を算出する工程と、
算出された分割点が干渉物内外のいずれにあるかを判定
する工程と、前記判定工程で干渉物外にあるとされた分
割点を順々に変えるとともに、アプローチベクトルを
ｘ，ｙ，ｚの各軸のまわりに回転させながら、 ａ 始点教示データと、分割点とその分割点における回
転されたアプローチベクトルと、終点教示データを補間
して移動軌跡と姿勢を算出し、 ｂ 算出された移動軌跡と姿勢が干渉物と干渉するか否
かを判定し、 ｃ 干渉がないとされた分割点と回転されたアプローチ
ベクトルについて、始点から終点に至るまでの移動時間
を算出して記憶する工程 を繰返す工程と、前記ｃの工程で記憶された移動時間か
ら、最短移動時間に対応する分割点と回転されたアプロ
ーチベクトルを決定する工程と、決定された中間点とア
プローチベクトルに基づいて中間点教示データを決定す
る工程とを実行する。
【００１０】
【作用】第１の方法によると、干渉物の内外に多数の分
割点が想定され、このうち干渉物外にある分割点が抽出
される。そして抽出された分割点の一つ一つについて、
その分割点を中間点としたときの移動軌跡が算出され、
その移動軌跡に基づいて干渉物との干渉の有無が判定さ
れる。ここで干渉を生じない分割点が中間点としてよい
点であり、この中間点としてよい分割点の一つ一つにつ
いて移動時間が算出される。そしてこのようにして算出
される移動時間が最短となる分割点が検索され、これが
中間点として決定される。
割点が想定され、このうち干渉物外にある分割点が抽出
される。そして抽出された分割点の一つ一つについて、
その分割点を中間点としたときの移動軌跡が算出され、
その移動軌跡に基づいて干渉物との干渉の有無が判定さ
れる。ここで干渉を生じない分割点が中間点としてよい
点であり、この中間点としてよい分割点の一つ一つにつ
いて移動時間が算出される。そしてこのようにして算出
される移動時間が最短となる分割点が検索され、これが
中間点として決定される。
【００１１】第２の方法は、教示データが座標データと
姿勢に関するデータを含んでいる場合に適用される。こ
こで姿勢に関するデータは、ハンドの向きを示すアプロ
ーチベクトルで定められる。この場合も干渉物の内外に
多数の分割点が想定され、これから干渉物外にある分割
点が抽出される。そして抽出された分割点（中間点候
補）の一つ一つについて、アプローチベクトルの候補が
算出される。ここでアプローチベクトルの候補は直交座
標系の各軸のまわりに回転させたものであり、ハンドが
取り得る全方向がアプローチベクトルの候補とされる。
そして全てのアプローチベクトルと全ての中間点候補に
ついて、それを中間点教示データとしたときの移動軌跡
と姿勢が算出され、その移動軌跡と姿勢に基づいて干渉
物との干渉の有無が判定される。ここで干渉を生じない
中間点候補とアプローチベクトルが採用してもよいもの
であり、この採用可能な中間点候補とアプローチベクト
ルの一つ一つについて移動時間が算出される。そして算
出された移動時間のなかから最短移動時間となる中間点
候補とアプローチベクトル候補が検索され、これが中間
点とアプローチベクトルとして決定される。
姿勢に関するデータを含んでいる場合に適用される。こ
こで姿勢に関するデータは、ハンドの向きを示すアプロ
ーチベクトルで定められる。この場合も干渉物の内外に
多数の分割点が想定され、これから干渉物外にある分割
点が抽出される。そして抽出された分割点（中間点候
補）の一つ一つについて、アプローチベクトルの候補が
算出される。ここでアプローチベクトルの候補は直交座
標系の各軸のまわりに回転させたものであり、ハンドが
取り得る全方向がアプローチベクトルの候補とされる。
そして全てのアプローチベクトルと全ての中間点候補に
ついて、それを中間点教示データとしたときの移動軌跡
と姿勢が算出され、その移動軌跡と姿勢に基づいて干渉
物との干渉の有無が判定される。ここで干渉を生じない
中間点候補とアプローチベクトルが採用してもよいもの
であり、この採用可能な中間点候補とアプローチベクト
ルの一つ一つについて移動時間が算出される。そして算
出された移動時間のなかから最短移動時間となる中間点
候補とアプローチベクトル候補が検索され、これが中間
点とアプローチベクトルとして決定される。
【００１２】第３の方法では、始点が原点であり、終点
がｘ軸上にあるｘ−ｙ−ｚ直交座標系が採用されること
から、ロボットシュミレータで扱うデータが理解し易い
ものとなり、かつ演算も簡略化される。この場合も干渉
物の周囲に多数の中間点候補とアプローチベクトル候補
が置かれ、その一つ一つについて干渉の有無が判定さ
れ、干渉を生じないもののなかから最短移動時間となる
中間点候補とアプローチベクトルが検索され、これが中
間点とアプローチベクトルとされる。以上の方法で決定
された中間点やアプローチベクトルが教示されると、ロ
ボットは始点から終点まで干渉を避けつつ最短時間で移
動することになる。
がｘ軸上にあるｘ−ｙ−ｚ直交座標系が採用されること
から、ロボットシュミレータで扱うデータが理解し易い
ものとなり、かつ演算も簡略化される。この場合も干渉
物の周囲に多数の中間点候補とアプローチベクトル候補
が置かれ、その一つ一つについて干渉の有無が判定さ
れ、干渉を生じないもののなかから最短移動時間となる
中間点候補とアプローチベクトルが検索され、これが中
間点とアプローチベクトルとされる。以上の方法で決定
された中間点やアプローチベクトルが教示されると、ロ
ボットは始点から終点まで干渉を避けつつ最短時間で移
動することになる。
【００１３】
【実施例】次に本発明を、ハンド先端に溶接トーチを有
する溶接ロボットに適用した実施例について説明する。
またこの実施例は、ロボットシュミレータを用いて教示
データを決定する際に本発明を用いている。図１中、Ｘ
−Ｙ−Ｚ軸はロボットの座標系を示しており、始点ＰＳ
のＸ−Ｙ−Ｚ座標系での位置座標（ＳＸ，ＳＹ，ＳＺ）
及び終点ＰＥの位置座標（ＥＸ，ＥＹ，ＥＺ）は既知で
あり、これらのデータがロボットシュミレータに入力さ
れる（図２のステップＳ１，Ｓ２）。
する溶接ロボットに適用した実施例について説明する。
またこの実施例は、ロボットシュミレータを用いて教示
データを決定する際に本発明を用いている。図１中、Ｘ
−Ｙ−Ｚ軸はロボットの座標系を示しており、始点ＰＳ
のＸ−Ｙ−Ｚ座標系での位置座標（ＳＸ，ＳＹ，ＳＺ）
及び終点ＰＥの位置座標（ＥＸ，ＥＹ，ＥＺ）は既知で
あり、これらのデータがロボットシュミレータに入力さ
れる（図２のステップＳ１，Ｓ２）。
【００１４】次にＸ−Ｙ−Ｚ座標系で、基準面作成用補
助点ＰＯのＸ−Ｙ−Ｚ座標系での位置座標（ＯＸ，Ｏ
Ｙ，ＯＺ）を入力する（ステップＳ３）。補助点ＰＯは
任意の点とすることができるが、干渉物Ｑの位置原点に
定めると、干渉物Ｑの形状データの算出が容易となる。
助点ＰＯのＸ−Ｙ−Ｚ座標系での位置座標（ＯＸ，Ｏ
Ｙ，ＯＺ）を入力する（ステップＳ３）。補助点ＰＯは
任意の点とすることができるが、干渉物Ｑの位置原点に
定めると、干渉物Ｑの形状データの算出が容易となる。
【００１５】次に始点ＰＳを原点とし、軸上に終点ＰＥ
を含む軸をｘ軸として決定する（ステップＳ４）。この
ｘ軸はロボットシュミレータにおけるｘ軸となる。次に
ｘ軸と補助点ＰＯを含む面、換言すると、始点ＰＳと終
点ＰＥと補助点ＰＯを含む平面を基準面とし（ステップ
Ｓ５）、その基準面の原点ＰＳにおける法線ベクトルｎ
１，ｎ２を確定する（ステップＳ６）。始点ＰＳ、終点
ＰＥ、補助点ＰＯ、ｘ軸、法線ベクトルｎ１，ｎ２等は
ロボットシュミレータの表示装置に図１のように図示さ
れる。そしてオペレータが２つの法線ベクトルｎ１，ｎ
２のうちのいずれか一方をｚ軸とする（ステップＳ
８）。ｘ，ｚ軸の確定後、それらに直交する軸がｙ軸と
される（ステップＳ９）。ｙ軸は基準面内にあることに
なり、補助点ＰＯはｘｙ平面内に存在する。
を含む軸をｘ軸として決定する（ステップＳ４）。この
ｘ軸はロボットシュミレータにおけるｘ軸となる。次に
ｘ軸と補助点ＰＯを含む面、換言すると、始点ＰＳと終
点ＰＥと補助点ＰＯを含む平面を基準面とし（ステップ
Ｓ５）、その基準面の原点ＰＳにおける法線ベクトルｎ
１，ｎ２を確定する（ステップＳ６）。始点ＰＳ、終点
ＰＥ、補助点ＰＯ、ｘ軸、法線ベクトルｎ１，ｎ２等は
ロボットシュミレータの表示装置に図１のように図示さ
れる。そしてオペレータが２つの法線ベクトルｎ１，ｎ
２のうちのいずれか一方をｚ軸とする（ステップＳ
８）。ｘ，ｚ軸の確定後、それらに直交する軸がｙ軸と
される（ステップＳ９）。ｙ軸は基準面内にあることに
なり、補助点ＰＯはｘｙ平面内に存在する。
【００１６】次に始点教示データを入力する（ステップ
Ｓ１０）。教示データは教示点のｘ座標、ｙ座標，ｚ座
標とアプローチベクトルのｘ成分、ｙ成分、ｚ成分の計
６個で構成される。アプローチベクトルは、溶接トーチ
の方向を示すものであり、図１ではＰＳＴとして示され
ている。始点ＰＳはｘ−ｙ−ｚ座標系の原点であるた
め、座標は０，０，０となる。またアプローチベクトル
ＰＳＴの各成分はｓｘ，ｓｙ，ｓｚと図示されている。
同様に終点教示データを入力する（ステップＳ１１）。
終点ＰＥはｘ軸上にあるため、ｙ座標とｚ座標はゼロと
なる。そこで（ｘｅ，０，０，ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が入
力される。ここでｘｅは始点ＰＳと終点ＰＥの距離であ
り、ｅｘ，ｅｙ，ｅｚは終点ＰＥにおけるアプローチベ
クトルＰＥＴの各成分である。
Ｓ１０）。教示データは教示点のｘ座標、ｙ座標，ｚ座
標とアプローチベクトルのｘ成分、ｙ成分、ｚ成分の計
６個で構成される。アプローチベクトルは、溶接トーチ
の方向を示すものであり、図１ではＰＳＴとして示され
ている。始点ＰＳはｘ−ｙ−ｚ座標系の原点であるた
め、座標は０，０，０となる。またアプローチベクトル
ＰＳＴの各成分はｓｘ，ｓｙ，ｓｚと図示されている。
同様に終点教示データを入力する（ステップＳ１１）。
終点ＰＥはｘ軸上にあるため、ｙ座標とｚ座標はゼロと
なる。そこで（ｘｅ，０，０，ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）が入
力される。ここでｘｅは始点ＰＳと終点ＰＥの距離であ
り、ｅｘ，ｅｙ，ｅｚは終点ＰＥにおけるアプローチベ
クトルＰＥＴの各成分である。
【００１７】次に、始点ＰＳと終点ＰＥ間にあって、干
渉物Ｑを含む領域Ａを特定領域とする。このために、ｘ
軸方向について０〜ｘｅ、すなわち始点ＰＳと終点ＰＥ
間を指定する。この処理はロボットシュミレータ内で自
動的に実施されるため図２の処理図では表われない。プ
ラスｙ軸方向にはｍ１、マイナスｙ軸方向にｍ２（ステ
ップＳ１３）、プラスｚ方向にはｍ３、マイナスｚ軸方
向にｍ４（ステップＳ１５）を指定する。この際、ｍ１
〜ｍ４は干渉物Ｑを含むように指定される。
渉物Ｑを含む領域Ａを特定領域とする。このために、ｘ
軸方向について０〜ｘｅ、すなわち始点ＰＳと終点ＰＥ
間を指定する。この処理はロボットシュミレータ内で自
動的に実施されるため図２の処理図では表われない。プ
ラスｙ軸方向にはｍ１、マイナスｙ軸方向にｍ２（ステ
ップＳ１３）、プラスｚ方向にはｍ３、マイナスｚ軸方
向にｍ４（ステップＳ１５）を指定する。この際、ｍ１
〜ｍ４は干渉物Ｑを含むように指定される。
【００１８】次にその特定領域Ａ内を所定間隔で分割し
て複数の分割点ＰＭｉ，ｊ，ｋを算出する工程を実行す
る。このために、ｘ方向ピッチ（ｌｘ）、ｙ方向ピッチ
（ｌｙ）、ｚ方向ピッチ（ｌｚ）を入力する（ステップ
Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）。この結果特定領域Ａ中に格
子状に分割点ＰＭｉ，ｊ，ｋが形成される。図１にはそ
の一部が示されている。ここでｉはｘ軸方向の分割点の
順、ｊはｙ軸方向の分割点の順、ｋはｚ軸方向の分割点
の順を示しており、ｉ＝１〜［ｘｅ／ｌｘ］、ｊ＝１〜
［（ｍ１＋ｍ２）／ｌｙ］、ｋ＝１〜［（ｍ３＋ｍ４）
／ｌｚ］となる。ここで［ ］は未満の整数を示して
いる。次にｘ−ｙ−ｚ座標系によって干渉物Ｑの形状デ
ータを入力する（ステップＳ１７）。補助点ＰＯを干渉
物Ｑの基準点にとっておくと、干渉物Ｑの形状データが
容易に入力できる。
て複数の分割点ＰＭｉ，ｊ，ｋを算出する工程を実行す
る。このために、ｘ方向ピッチ（ｌｘ）、ｙ方向ピッチ
（ｌｙ）、ｚ方向ピッチ（ｌｚ）を入力する（ステップ
Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）。この結果特定領域Ａ中に格
子状に分割点ＰＭｉ，ｊ，ｋが形成される。図１にはそ
の一部が示されている。ここでｉはｘ軸方向の分割点の
順、ｊはｙ軸方向の分割点の順、ｋはｚ軸方向の分割点
の順を示しており、ｉ＝１〜［ｘｅ／ｌｘ］、ｊ＝１〜
［（ｍ１＋ｍ２）／ｌｙ］、ｋ＝１〜［（ｍ３＋ｍ４）
／ｌｚ］となる。ここで［ ］は未満の整数を示して
いる。次にｘ−ｙ−ｚ座標系によって干渉物Ｑの形状デ
ータを入力する（ステップＳ１７）。補助点ＰＯを干渉
物Ｑの基準点にとっておくと、干渉物Ｑの形状データが
容易に入力できる。
【００１９】以上の処理の終了後、サーチサブルーチン
Ｓ１８が実行される。サーチサブルーチンの詳細は図３
に示されている。図３中のステップＳ１９はｉ，ｊ，ｋ
（分割点の順序）を１づつずらす処理と、アプローチベ
クトルのｘ軸となす角θｘ，ｙ軸となす角θｙ、及びｚ
軸となす角θｚを−１８０゜〜１８０゜の範囲で１０度
づつずらす処理を実行する。具体的には図４のシフト処
理を手配する。
Ｓ１８が実行される。サーチサブルーチンの詳細は図３
に示されている。図３中のステップＳ１９はｉ，ｊ，ｋ
（分割点の順序）を１づつずらす処理と、アプローチベ
クトルのｘ軸となす角θｘ，ｙ軸となす角θｙ、及びｚ
軸となす角θｚを−１８０゜〜１８０゜の範囲で１０度
づつずらす処理を実行する。具体的には図４のシフト処
理を手配する。
【００２０】ステップＳ２０は、ステップＳ１９で指定
された１つの分割点と１つのアプローチベクトルを中間
点候補とアプローチベクトル候補とし、それに基づいて
中間点教示データを算出する。ステップＳ２１は、中間
点候補（ｘ，ｙ，ｚ）が干渉物Ｑ内に属するか外部に属
するかを判定する工程であり、内部であれば、この点を
中間点とする可能性はないために以後の処理を実行しな
いでステップＳ１９に復帰する。
された１つの分割点と１つのアプローチベクトルを中間
点候補とアプローチベクトル候補とし、それに基づいて
中間点教示データを算出する。ステップＳ２１は、中間
点候補（ｘ，ｙ，ｚ）が干渉物Ｑ内に属するか外部に属
するかを判定する工程であり、内部であれば、この点を
中間点とする可能性はないために以後の処理を実行しな
いでステップＳ１９に復帰する。
【００２１】ステップＳ２１で干渉物の外部にあると判
定されると、始点（０，０，０）でアプローチベクトル
（ｓｘ，ｓｙ，ｓｚ）に向いているトーチを、中間点
（ｘ，ｙ，ｚ）でアプローチベクトル（ｍｘ，ｍｙ，ｍ
ｚ）を向かせ、終点（ｘｅ，０，０）でアプローチベク
トル（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）に向かせる移動軌跡と姿勢を
求め、その軌跡と姿勢変化を実行したときに干渉物Ｑと
干渉するか否かを判定する。このとき、直線補間形式の
ロボットであれば直線補間し、各軸補間方式のロボット
であれば各軸補間する。
定されると、始点（０，０，０）でアプローチベクトル
（ｓｘ，ｓｙ，ｓｚ）に向いているトーチを、中間点
（ｘ，ｙ，ｚ）でアプローチベクトル（ｍｘ，ｍｙ，ｍ
ｚ）を向かせ、終点（ｘｅ，０，０）でアプローチベク
トル（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）に向かせる移動軌跡と姿勢を
求め、その軌跡と姿勢変化を実行したときに干渉物Ｑと
干渉するか否かを判定する。このとき、直線補間形式の
ロボットであれば直線補間し、各軸補間方式のロボット
であれば各軸補間する。
【００２２】ステップＳ２２でＹＥＳなら、中間点とし
て採用できないために以後の処理を実行せず、ステップ
Ｓ１９に復帰する。一方干渉しなければ、中間点として
採用できる可能性があるので、中間点教示データとその
データに従ったときの移動時間を対にして記憶する（ス
テップＳ２３）。以上の処理後ステップＳ２４を経てス
テップＳ１９に復帰する。
て採用できないために以後の処理を実行せず、ステップ
Ｓ１９に復帰する。一方干渉しなければ、中間点として
採用できる可能性があるので、中間点教示データとその
データに従ったときの移動時間を対にして記憶する（ス
テップＳ２３）。以上の処理後ステップＳ２４を経てス
テップＳ１９に復帰する。
【００２３】ステップＳ１９は、図４に示すように、ア
プローチベクトルを１０゜ずつ回転させるとともに、分
割点を順々にシフトしてゆく処理を実行するものであ
り、これによって全ての分割点で全ての姿勢についてス
テップＳ２０以後の処理が実行されるようにしている。
なお図１でＰＭＴｘはアプローチベクトルＰＭＴをｘ軸
回りに回転させる様子を示し、ＰＭＴｙはｙ軸回りに回
転させる様子を示し、ＰＭＴｚはｙ軸回りに回転させる
ことを例示している。
プローチベクトルを１０゜ずつ回転させるとともに、分
割点を順々にシフトしてゆく処理を実行するものであ
り、これによって全ての分割点で全ての姿勢についてス
テップＳ２０以後の処理が実行されるようにしている。
なお図１でＰＭＴｘはアプローチベクトルＰＭＴをｘ軸
回りに回転させる様子を示し、ＰＭＴｙはｙ軸回りに回
転させる様子を示し、ＰＭＴｚはｙ軸回りに回転させる
ことを例示している。
【００２４】全ての分割点での処理が終了すると、ステ
ップＳ２４がＹＥＳとなる。このときには干渉を起すこ
となく始点ＰＳから終点ＰＥに動く軌跡と姿勢を与える
中間点教示データとそのときの移動時間が全部求められ
ている。そしてステップＳ２５は移動時間の短い方から
中間点教示データと移動時間を表示するものであり、こ
れによってオペレータは合理的な中間点教示データを得
ることができる。
ップＳ２４がＹＥＳとなる。このときには干渉を起すこ
となく始点ＰＳから終点ＰＥに動く軌跡と姿勢を与える
中間点教示データとそのときの移動時間が全部求められ
ている。そしてステップＳ２５は移動時間の短い方から
中間点教示データと移動時間を表示するものであり、こ
れによってオペレータは合理的な中間点教示データを得
ることができる。
【００２５】なお以上の処理は、溶接トーチの角度が可
変のロボットについて説明したが、角度が不変のロボッ
トであれば教示データにアプローチベクトルが不要とな
る。この場合、各分割点ごとに干渉の有無等を判定して
ゆけばよく、アプローチベクトルを変えながら可能性を
判定して動く処理が不要となる。なお始点から中間点を
経て終点に至るまでの移動軌跡と姿勢を補間して求める
技術は公知であり、またこのとき干渉物と干渉するか否
かを判定する技術も公知である。
変のロボットについて説明したが、角度が不変のロボッ
トであれば教示データにアプローチベクトルが不要とな
る。この場合、各分割点ごとに干渉の有無等を判定して
ゆけばよく、アプローチベクトルを変えながら可能性を
判定して動く処理が不要となる。なお始点から中間点を
経て終点に至るまでの移動軌跡と姿勢を補間して求める
技術は公知であり、またこのとき干渉物と干渉するか否
かを判定する技術も公知である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によると、干渉物のまわりに中間
点が仮定され、その中間点を用いたときに干渉を起すか
否かが判定され、そして干渉を起さない場合には移動に
要する時間が求められる。この処理が全ての中間点につ
いて実行されるために、最も合理的な中間点が決定され
ることになる。
点が仮定され、その中間点を用いたときに干渉を起すか
否かが判定され、そして干渉を起さない場合には移動に
要する時間が求められる。この処理が全ての中間点につ
いて実行されるために、最も合理的な中間点が決定され
ることになる。
【００２７】また教示データにアプローチベクトルが含
まれる場合には、あり得るアプローチベクトルの全部に
ついて可能性の検討が行なわれ、そして可能なもののな
かから最短移動時間をもたらすアプローチベクトルが抽
出される。この結果、どこをどの姿勢で通せばよいかが
客観的に決定されることになり、ティーチングのトライ
アンドエラーが不要となる。また最短移動時間でロボッ
トが移動するので、ロボット台数の不必要な増加を防止
することができる。
まれる場合には、あり得るアプローチベクトルの全部に
ついて可能性の検討が行なわれ、そして可能なもののな
かから最短移動時間をもたらすアプローチベクトルが抽
出される。この結果、どこをどの姿勢で通せばよいかが
客観的に決定されることになり、ティーチングのトライ
アンドエラーが不要となる。また最短移動時間でロボッ
トが移動するので、ロボット台数の不必要な増加を防止
することができる。
【図１】実施例の全体を説明する図
【図２】実施例の処理手順図
【図３】実施例の処理手順図で、図２の続きを示す図
【図４】サーチのためのシフトの様子を示す図
Ｓ１３，Ｓ１５ 特定領域指定工程 Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６ 分割ピッチ入力工程 Ｓ２１ 干渉物内外判定工程 Ｓ２２ 干渉有無判定工程 Ｓ２５ 最短移動時間サーチ工程
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06
Claims (3)
- 【請求項１】 ２以上の教示データを補間することによ
って教示点間の移動軌跡を算出する工業用ロボットのた
めに、既知の始点教示データと既知の終点教示データに
基づいて、始点と終点間に存在する干渉物との干渉を避
けることが可能でしかも始点と終点間を最短時間で移動
する軌跡を与える中間点教示データを作成する方法であ
り、 始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を指定する
工程と、 その特定領域内を所定間隔で分割する複数の分割点を算
出する工程と、 算出された分割点が干渉物内外のいずれにあるかを判定
する工程と、 前記判定工程で干渉物外にあるとされた分割点を中間点
候補とする工程と、 始点から中間点候補を経て終点に移動する間に干渉物と
干渉するか否かを判定する工程と、 前記干渉判定工程で干渉がないと判定された中間点候補
について、始点から終点に至るまでの移動時間を算出す
る工程と、 前記移動時間算出工程で算出された時間が最短である中
間点候補を中間点と決定する工程と、 決定された中間点に基づいて、中間点教示データを決定
する工程とを有する中間点教示データ作成方法。 - 【請求項２】 教示点の座標データとアプローチベクト
ルで１つの教示データが構成され、２以上の教示データ
を補間することによって教示点間の移動軌跡と姿勢を算
出する工業用ロボットのために、既知の始点教示データ
と既知の終点教示データに基づいて、始点と終点間に存
在する干渉物との干渉を避けることが可能でしかも始点
と終点間を最短時間で移動する軌跡と姿勢を与える中間
点教示データを作成する方法であり、 始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を指定する
工程と、 その特定領域内を所定間隔で分割する複数の分割点を算
出する工程と、 算出された分割点が干渉物内外のいずれにあるかを判定
する工程と、 前記判定工程で干渉物外にあるとされた分割点を中間点
候補とする工程と、 その中間点候補におけるアプローチベクトル候補を算出
する工程と、 始点でのアプローチベクトルから中間点候補でのアプロ
ーチベクトル候補を経て終点でのアプローチベクトルに
姿勢を代えながら、始点から中間点候補を経て終点に移
動するときに、干渉物と干渉するか否かを判定する工程
と、 前記干渉判定工程で干渉がないと判定された中間点候補
とアプローチベクトル候補について、始点から終点に至
るまでの移動時間を算出する工程と、 前記移動時間算出工程で算出された時間が最短である中
間点候補を中間点とし、アプローチベクトル候補をアプ
ローチベクトルと決定する工程と、 決定された中間点とアプローチベクトルに基づいて、中
間点教示データを決定する工程とを有する中間点教示デ
ータ作成方法。 - 【請求項３】 教示点の座標データとアプローチベクト
ルで１つの教示データが構成され、２以上の教示データ
を補間することによって教示点間の移動軌跡と姿勢を算
出する工業用ロボットのために、既知の始点教示データ
と既知の終点教示データに基づいて、始点と終点間に存
在する干渉物との干渉を避けることが可能でしかも始点
と終点間を最短時間で移動する軌跡と姿勢を与える中間
点教示データを作成する方法であり、 始点を原点とし、終点をｘ軸上に含むｘ−ｙ−ｚ直交座
標系を決定する工程と、 始点と終点間にあって干渉物を含む特定領域を指定する
工程と、 その特定領域内を所定間隔で分割する複数の分割点を算
出する工程と、 算出された分割点が干渉物内外のいずれにあるかを判定
する工程と、 前記判定工程で干渉物外にあるとされた分割点を順々に
変えるとともに、アプローチベクトルをｘ，ｙ，ｚの各
軸のまわりに回転させながら、 ａ 始点教示データと、分割点とその分割点における回
転されたアプローチベクトルと、終点教示データを補間
して移動軌跡と姿勢を算出し、 ｂ 算出された移動軌跡と姿勢が干渉物と干渉するか否
かを判定し、 ｃ 干渉がないとされた分割点と回転されたアプローチ
ベクトルについて、始点から終点に至るまでの移動時間
を算出して記憶する工程 を繰返す工程と、 前記ｃの工程で記憶された移動時間から、最短移動時間
に対応する分割点と回転されたアプローチベクトルを決
定する工程と、 決定された中間点とアプローチベクトルに基づいて、中
間点教示データを決定する工程とを有する中間点教示デ
ータ作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06042630A JP3134653B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 中間点教示データ作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06042630A JP3134653B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 中間点教示データ作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253809A JPH07253809A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3134653B2 true JP3134653B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=12641345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06042630A Expired - Fee Related JP3134653B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 中間点教示データ作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134653B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009172721A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | ロボット軌道制御装置及びロボット軌道制御方法 |
| KR200490424Y1 (ko) * | 2018-04-05 | 2019-11-08 | 주식회사 이고진 | 책상 겸용 트램펄린 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8055383B2 (en) | 2005-05-13 | 2011-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Path planning device |
| JP4941068B2 (ja) | 2007-04-16 | 2012-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 経路作成方法及び経路作成装置 |
-
1994
- 1994-03-14 JP JP06042630A patent/JP3134653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009172721A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | ロボット軌道制御装置及びロボット軌道制御方法 |
| KR200490424Y1 (ko) * | 2018-04-05 | 2019-11-08 | 주식회사 이고진 | 책상 겸용 트램펄린 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07253809A (ja) | 1995-10-03 |
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