JP3991077B2 - ロボット教示方法およびロボット教示装置 - Google Patents
ロボット教示方法およびロボット教示装置 Download PDFInfo
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット教示方法およびロボット教示装置に関する。さらに詳しくは、ティーチペンダントを用いてオフラインにより教示がなし得るロボット教示方法およびロボット教示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、産業用ロボットの教示方法として、（１）作業者がロボットのアームやハンドを手で動かして教示するダイレクトティーチング、（２）ティーチペンダントによりロボットを操作して教示するティーチングプレイバック、（３）実際のロボットは使用せず、コンピュータを利用したシミュレーションにより教示するオフラインティーチングが行われている。
【０００３】
これら各教示方法の中でダイレクトティーチングは精度的・効率的に限界があるため、現在、主流はティーチングプレイバックおよびオフラインティーチングに移行しているものといえる。
【０００４】
そして、ティーチングプレイバックは、実際のワークとロボットを使って教示する方法であるため、各ロボット個体間の機械的なばらつき、周囲温度変動に伴う伸縮、ワーク重量によるたわみやツールの取り付け誤差、ロボットと対象ワークとの位置ずれなどの影響を排除して、精度良く教示できるという利点がある。その反面、以下にあげるような難点がある。
【０００５】
（１）ティーチング作業を実施している間、工場ラインの停止が必要となる場合がある。
【０００６】
（２）ティーチング作業に習熟を要し、未熟練の作業者の場合にティーチング作業が長時間化する。
【０００７】
（３）誤操作等によって、教示中にロボットやツール、あるいはワーク等を破損するおそれがある。
【０００８】
（４）工場ラインの立ち上げ時には、ロボットを配置した後にティーチング作業を実施する必要があり、工程の長期化を招来する。
【０００９】
一方、オフラインティーチングは、例えば３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータによる設計支援システム）で作成されるロボットやワーク、および設置スペースなどのモデルを仮想空間上に配置し、ロボット操作のシミュレーションを実施するようにして教示データ（作業プログラム、動作プログラム）を作成するものとされる。このため、前掲（１）〜（４）の難点をある程度克服することが可能となる（また、オフラインティーチング・システムによりロボット動作をモニタするモニタ装置として、特開平７−６４６１８号参照）。
【００１０】
そして、従来、オフラインティーチングを実施するために利用されるシミュレーション・ソフトウエア（ロボット・シミュレータ）は汎用コンピュータ、特に近年の低価格化・高性能化が著しいノートパソコンなどのパーソナルコンピュータ上で動作するものがほとんどとなってきている。このため、仮想空間におけるロボット操作は実際のティーチペンダントを用いてではなく、例えばマウスによりディスプレイ装置に表示される操作用画面（実際のティーチペンダントを模擬したもの等）をクリックするなどして行うものとされる。
【００１１】
ところが、このような操作方法は、工場の現場で実際にティーチング作業に従事し、専用の操作器具であるティーチペンダントを用いた操作に習熟している作業者にとっては、取り扱いが不便・煩雑であるため作業効率の低下を招くといった問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、実際の教示に近い操作方法や操作感覚でオフラインティーチングがなし得るロボット教示方法およびロボット教示装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボット教示方法は、ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有する汎用コンピュータと、ティーチペンダントと、前記汎用コンピュータと前記ティーチペンダントとを接続するティーチペンダント接続装置とを用いたロボット教示方法であって、
（１）ロボット・シミュレータにモデルデータを読み込む手順と、
（２）前記モデルデータに基づいて、ロボットをロボット・シミュレータ上に配置する手順と、
（３）ロボット・シミュレータ上に配置されたロボットを選択する手順と、
（４）前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす手順と、
（５）選択されたロボットと対応する模擬ロボット制御部を、前記ティーチペンダント接続装置を介して前記ティーチペンダントと接続する手順と、
（６）前記選択されたロボットを、前記ティーチペンダントにより前記模擬ロボット制御部を介して操作して教示する手順と、
（７）前記（３）ないし（６）の手順を繰り返して全てのロボットを教示する手順
とを含んでいることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のロボット教示方法においては、教示終了後に各ロボットをロボット・シミュレータ上で同時にリピート動作させてもよい。
【００１８】
一方、本発明の教示装置は、装置本体と、ティーチペンダントと装置本体とを接続するティーチペンダント接続装置とを備えてなる教示装置であって、
前記装置本体が、ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、前記ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有し、
前記中継処理部が模擬ロボット制御部間調整手段を有し、該模擬ロボット制御部間調整手段が、各模擬ロボット制御部が保持するロボット位置情報および信号情報を取得する機能、教示シミュレーションにおいて各模擬ロボット制御部の動作の開始および停止を指示する指令値を生成する機能、各模擬ロボット制御部にティーチペンダントの切断指示および再接続する指示を送信する機能を有し、
前記ティーチペンダント接続インターフェース部が、前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす
ことを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明は、前記の如く構成されているので、オフラインティーチングを実際の教示に近い状態でなすことができる。つまり、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれた現場作業員によりオフラインティーチングをなし得、現場作業員によるオフラインティーチングが効率的になし得る。
【００２２】
また、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれない作業員に対するティーチペンダントよる教示作業の訓練を、実際のロボットを用いることなくなすことができる。そのため、教示作業の訓練において、ロボット等を損傷させるおそれはない。
【００２３】
さらに、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に係るロボット教示方法が適用されるロボット教示装置の概略構成を示し、このロボット教示装置Ｋは、ノートパソコンなどのパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータからなる装置本体１と、教示対象となる各ロボットのティーチペンダントＴＰと装置本体１との接続を媒介するティーチペンダント接続装置２とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２６】
ロボット教示装置Ｋは、具体的には、装置本体１に組み込まれるソフトウエアとして、教示データ（動作プログラム、作業プログラム）を作成するための各種シミュレーションを実施するロボット・シミュレータ１０と、教示対象となる各ロボットの制御プログラム（基本プログラム、ロボットＯＳ（オペレーティング・システム））に対応した処理を行う模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…と、ロボット・シミュレータ１０および模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…間で送受されるデータの中継処理や模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…間の調整を行う中継処理部３０と、装置本体１とティーチペンダント接続装置２との接続に関する各種処理を行うティーチペンダント接続インタフェース部４０とを備えるものとされる。
【００２７】
ロボット・シミュレータ１０は、例えば３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータによる設計支援システム）で作成されたロボットやワーク、および設置スペース（以下、これらを含めてロボット等という）のモデルを表すデータ（形状・寸法、色、ロボット関節位置等の情報を含む、以下、モデルデータという）を読み込むモデルデータ読込機能と、読み込まれたモデルデータを用いて仮想空間上の設置スペースにロボット（複数台の場合を含む）およびワークを配置するシミュレーション（以下、配置シミュレーションという）の実施を支援するための配置シミュレーション支援機能と、配置された各ロボットをティーチペンダントＴＰにより操作して教示データを作成するシミュレーション（以下、教示シミュレーションという）の実施を支援するための教示シミュレーション支援機能と、各シミュレーションの過程をディスプレイ装置に表示させるように画像データを生成する画像生成機能とを有するものとされる。なお、これら各機能を実現させるプログラムは、公知の各種プログラムとすることができる。
【００２８】
模擬ロボット制御部２０は、ロボットコントローラに通常組み込まれる制御プログラムからサーボボード通信機能（ロボットコントローラとロボット・マニピュレータとが通信するための機能）を取り除き、これを装置本体１上で動作するように改変したもので、少なくとも、ロボット言語（高級言語）により表されたプログラムを逐次中間言語に翻訳し実行するインタプリタ処理機能と、教示位置・教示軌跡に対応して所定時間毎に各軸指令値を算出する各軸指令値算出機能とを備える。この模擬ロボット制御部２０は、各種のロボットコントローラを用いて構成することができ、例えば異なるメーカのロボットコントローラを用いて構成することもできる。
【００２９】
次に、図２を参照して中継処理部３０を説明する。
【００３０】
中継処理部３０は、内部通信手段３１、模擬ロボット制御部間調整手段３２および中継処理手段３３から構成される。
【００３１】
内部通信手段３１は、ロボット・シミュレータ１０および各模擬ロボット制御部２０における処理を実行するための両者間の通信を、ソケット（ＩＰアドレスとポート番号とを組み合わせたネットワーク・アドレス）によりなすものであって、ロボット番号情報、すなわちティーチングの対象となる各ロボットに付された番号を示す情報、ロボット位置情報、すなわち配置シミュレーションによる各ロボットの配置位置に関する情報、各模擬ロボット制御部２０の各軸指令値算出機能により算出されたロボット各部の位置を示す情報、および信号情報（送信された信号がどの模擬ロボット制御部２０からのものであるかを示す情報）をロボット・シミュレータ１０と定周期で通信するとともに（以下、これら各情報を定周期データと称する）、各種メッセージ、例えばロボットが障害物と接触したというメッセージ、接触した位置データを含むメッセージ、ロボットの機種や状態を含むメッセージなどをロボット・シミュレータ１０と必要に応じて非定周期で通信する（以下、これら各種メッセージを非定周期データと称する）。
【００３２】
このように、内部通信手段３１においては、ロボット・シミュレータ１０と各模擬ロボット制御部２０との間の通信がソケットによりなされるので、同一のパーソナルコンピュータ（装置本体１）内でロボットシミュレータ１０および各模擬ロボット制御部２０を動作させることが可能となる。
【００３３】
模擬ロボット制御部間調整手段３２は、各模擬ロボット制御部２０が保持するロボット位置情報および信号情報を取得する機能、教示シミュレーションにおいて各模擬ロボット制御部２０の動作の開始および停止を指示する指令値を生成する機能、各模擬ロボット制御部２０にティーチペンダントＴＰの切断指示や再接続指示を送信する機能を有する。かかる機能は、例えば各模擬ロボット制御部２０と模擬ロボット制御部間調整手段３２が共有メモリ方式によるプロセス間通信を行うことにより実現される。また、各模擬ロボット制御部２０は異なるメーカーのロボットコントローラを用いて構成されている場合もあるので、模擬ロボット制御部間調整手段３２は、異なる種類の模擬ロボット制御部２０との信号の授受が可能な機能も備えている。かかる機能は、例えばメーカーごとに用意された模擬ロボット制御部２０と通信するためのプロセス間通信用インターフェース（ライブラリなど）を利用することにより実現される。
【００３４】
中継処理手段３３は、模擬ロボット制御部間調整手段３２によって取得されるロボット位置情報および信号情報を内部通信手段３１に提供する機能、内部通信手段３１によって取得される各ロボットの停止指示や動作指示を模擬ロボット制御部間調整手段３２に提供する機能を有する。
【００３５】
ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、例えばシリアル・インタフェース（例；ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４の各規格によるインターフェース）として構成され、ティーチペンダント接続装置２を装置本体１に接続するための機能を有するものとされる。また、ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、上位のプロトコル（セッション層等）に改変を加えることなく、デバイス・ドライバの変更によって通信プロトコルの物理層における相違を吸収することができる構成される。
【００３６】
したがって、ティーチペンダント接続装置２の通信方式に応じてティーチペンダント接続インターフェース部４０においてデバイス・ドライバを変更するだけで、例えばイーサネット（Ethernet）（登録商標）を介してティーチペンダント接続装置２と接続するよう構成することも可能であるし、ＰＣＩバス（Peripheral Component Interconnect Bus；周辺装置接続用バス）を介して接続するよう構成することも可能である。
【００３７】
また、ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、中継処理部３０からのティーチペンダントＴＰの切断指示や再接続指示およびリセット指示を実行するための指令値を生成する機能を有する。かかる機能は、例えば、ティーチペンダント接続時に必要なティーチペンダント接続装置２のリセット処理は、中継処理部３０から、模擬ロボット制御部２０へプロセス間通信によりリセット指示が出され、模擬ロボット制御部２０はティーチペンダント接続インターフェース部４０に対してティーチペンダント接続装置２の内部メモリにリセット要求コマンドを書き込み、それによりティーチペンダント接続装置２におけるリセット処理が開始される。
【００３８】
次に、ティーチペンダント接続装置２を説明する。
【００３９】
ティーチペンダント接続装置２は前記処理が可能なように、ロボットコントローラに通常設けられティーチペンダントＴＰをロボット制御部本体に接続するティーチペンダント制御部と同機能を有するもので、ティーチングの対象となる各ロボットのティーチペンダントＴＰが物理的に接続可能なインタフェース２ａと、ティーチペンダント接続インターフェース部４０との間で通信するためのインタフェース（シリアル・インタフェース、イーサネット、バス結合）２ｂを有する。この場合、このティーチペンダント接続装置２は、各種ロボットに対応させたものとすることができる。
【００４０】
また、ティーチペンダント接続装置２は、模擬ロボット制御部２０との間で軸キー情報等のティーチペンダントＴＰにおける操作信号を通信する機能を有するものとされる。なお、ティーチペンダント接続装置２は、装置本体１と別個の筐体を有する独立した装置として構成することも可能であるし、あるいはパーソナルコンピュータの機能拡張用スロット（不図示である）に装着されるいわゆるＰＣカードや拡張カードとして構成することも可能である。
【００４１】
次に、ロボット教示装置Ｋの動作を操作手順に従って説明する。
【００４２】
（１）３次元ＣＡＤで作成されたロボット等のモデルデータをロボット・シミュレータ１０に読み込む。
【００４３】
（２）ティーチングの対象となる各ロボットの制御プログラムに前掲の改変を施して読み込んで各模擬ロボット制御部２０を構築する。
【００４４】
（３）ロボット・シミュレータ１０の配置シミュレーション機能を利用して、各ロボットを設置スペースに配置する。
【００４５】
（４）設置スペースに配置された各ロボットの中からティーチングの対象とするロボットを選択し、そのロボットに対応するティーチペンダントＴＰをティーチペンダント接続装置２に接続する。
【００４６】
（５）ロボット・シミュレータ１０の教示シミュレーション機能を利用して、選択されたロボットをティーチペンダントＴＰにより操作し、ティーチングを実施する。
【００４７】
（６）配置された全てのロボットについて、前掲の各手順（４）、（５）を実施する。
【００４８】
（７）ロボット・シミュレータ１０によって全てのロボットを同時にリピート動作させる。このとき、各ロボットに対応する模擬ロボット制御部２０が並列的に実行されるように模擬ロボット制御部間調整手段３２が調整することによって、各ロボットが仮想空間内で同時に動作する。
【００４９】
このように、ロボット教示装置Ｋにおいては、装置本体１がティーチペンダント接続装置２を介してティーチペンダントＴＰに接続され、また装置本体１の中継処理部３０における模擬ロボット制御部間調整手段３２が、ロボット・シミュレータ１０から各模擬ロボット制御部２０に当該ロボットの起動指令や停止指令を伝達するための指令値を生成する機能、および各模擬ロボット制御部２０からロボット・シミュレータ１０に当該ロボットの位置情報および信号情報を伝達する機能を有し、内部通信手段３１が、ロボット・シミュレータ１０と各模擬ロボット制御部２０との間で定周期データおよび非定周期データを通信する機能を有し、中継処理手段３３が、内部通信手段３１と模擬ロボット制御部間調整手段３２との間のデータ授受を中継する機能を有するものとされるので、ロボット・シミュレータ１０によって仮想空間内に配置されるロボットを実際のティーチペンダントＴＰで操作し、ロボットを教示することが可能となる。
【００５０】
これによって、熟練作業者においては、実際のティーチングプレイバックにおけると同様の操作方法・操作感覚でオフラインティーチングを実施することが可能となり、教示作業の作業効率が向上する。
【００５１】
また、未熟練の作業者においては、実際のティーチペンダントを用いてロボットのティーチングのシミュレーションを実施することが可能となり、教示作業に習熟することが可能となる。
【００５２】
さらに、実ロボットを動作させることがないので、誤操作により教示作業中にロボット、ツール、ワーク等を破損するといった事故の発生を回避することも可能となる。
【００５３】
その上、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、オフライン・ティーチングを実際の教示に近い状態でなすことができるという優れた効果が得られる。つまり、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれた作業員によりオフライン・ティーチングをなし得えるとともに、ティーチペンダントの操作になれない作業員に対するティーチペンダントよる教示作業の訓練を、実際のロボットを用いることなくなすことができ、そのため教示作業の訓練において、ロボット等を損傷させるおそれはないという優れた効果が得られる。
【００５５】
また、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボット教示方法が適用されるロボット教示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同ロボット教示装置の中継処理部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｋ ロボット教示装置
ＴＰ ティーチペンダント
１ 装置本体（汎用コンピュータ）
２ ティーチペンダント接続装置
１０ ロボット・シミュレータ
２０ 模擬ロボット制御部
３０ 中継処理部
３１ 内部通信手段
３２ 模擬ロボット制御部間調整手段
３３ 中継処理手段
４０ ティーチペンダント接続用インタフェース部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット教示方法およびロボット教示装置に関する。さらに詳しくは、ティーチペンダントを用いてオフラインにより教示がなし得るロボット教示方法およびロボット教示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、産業用ロボットの教示方法として、（１）作業者がロボットのアームやハンドを手で動かして教示するダイレクトティーチング、（２）ティーチペンダントによりロボットを操作して教示するティーチングプレイバック、（３）実際のロボットは使用せず、コンピュータを利用したシミュレーションにより教示するオフラインティーチングが行われている。
【０００３】
これら各教示方法の中でダイレクトティーチングは精度的・効率的に限界があるため、現在、主流はティーチングプレイバックおよびオフラインティーチングに移行しているものといえる。
【０００４】
そして、ティーチングプレイバックは、実際のワークとロボットを使って教示する方法であるため、各ロボット個体間の機械的なばらつき、周囲温度変動に伴う伸縮、ワーク重量によるたわみやツールの取り付け誤差、ロボットと対象ワークとの位置ずれなどの影響を排除して、精度良く教示できるという利点がある。その反面、以下にあげるような難点がある。
【０００５】
（１）ティーチング作業を実施している間、工場ラインの停止が必要となる場合がある。
【０００６】
（２）ティーチング作業に習熟を要し、未熟練の作業者の場合にティーチング作業が長時間化する。
【０００７】
（３）誤操作等によって、教示中にロボットやツール、あるいはワーク等を破損するおそれがある。
【０００８】
（４）工場ラインの立ち上げ時には、ロボットを配置した後にティーチング作業を実施する必要があり、工程の長期化を招来する。
【０００９】
一方、オフラインティーチングは、例えば３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータによる設計支援システム）で作成されるロボットやワーク、および設置スペースなどのモデルを仮想空間上に配置し、ロボット操作のシミュレーションを実施するようにして教示データ（作業プログラム、動作プログラム）を作成するものとされる。このため、前掲（１）〜（４）の難点をある程度克服することが可能となる（また、オフラインティーチング・システムによりロボット動作をモニタするモニタ装置として、特開平７−６４６１８号参照）。
【００１０】
そして、従来、オフラインティーチングを実施するために利用されるシミュレーション・ソフトウエア（ロボット・シミュレータ）は汎用コンピュータ、特に近年の低価格化・高性能化が著しいノートパソコンなどのパーソナルコンピュータ上で動作するものがほとんどとなってきている。このため、仮想空間におけるロボット操作は実際のティーチペンダントを用いてではなく、例えばマウスによりディスプレイ装置に表示される操作用画面（実際のティーチペンダントを模擬したもの等）をクリックするなどして行うものとされる。
【００１１】
ところが、このような操作方法は、工場の現場で実際にティーチング作業に従事し、専用の操作器具であるティーチペンダントを用いた操作に習熟している作業者にとっては、取り扱いが不便・煩雑であるため作業効率の低下を招くといった問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、実際の教示に近い操作方法や操作感覚でオフラインティーチングがなし得るロボット教示方法およびロボット教示装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のロボット教示方法は、ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有する汎用コンピュータと、ティーチペンダントと、前記汎用コンピュータと前記ティーチペンダントとを接続するティーチペンダント接続装置とを用いたロボット教示方法であって、
（１）ロボット・シミュレータにモデルデータを読み込む手順と、
（２）前記モデルデータに基づいて、ロボットをロボット・シミュレータ上に配置する手順と、
（３）ロボット・シミュレータ上に配置されたロボットを選択する手順と、
（４）前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす手順と、
（５）選択されたロボットと対応する模擬ロボット制御部を、前記ティーチペンダント接続装置を介して前記ティーチペンダントと接続する手順と、
（６）前記選択されたロボットを、前記ティーチペンダントにより前記模擬ロボット制御部を介して操作して教示する手順と、
（７）前記（３）ないし（６）の手順を繰り返して全てのロボットを教示する手順
とを含んでいることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のロボット教示方法においては、教示終了後に各ロボットをロボット・シミュレータ上で同時にリピート動作させてもよい。
【００１８】
一方、本発明の教示装置は、装置本体と、ティーチペンダントと装置本体とを接続するティーチペンダント接続装置とを備えてなる教示装置であって、
前記装置本体が、ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、前記ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有し、
前記中継処理部が模擬ロボット制御部間調整手段を有し、該模擬ロボット制御部間調整手段が、各模擬ロボット制御部が保持するロボット位置情報および信号情報を取得する機能、教示シミュレーションにおいて各模擬ロボット制御部の動作の開始および停止を指示する指令値を生成する機能、各模擬ロボット制御部にティーチペンダントの切断指示および再接続する指示を送信する機能を有し、
前記ティーチペンダント接続インターフェース部が、前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす
ことを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明は、前記の如く構成されているので、オフラインティーチングを実際の教示に近い状態でなすことができる。つまり、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれた現場作業員によりオフラインティーチングをなし得、現場作業員によるオフラインティーチングが効率的になし得る。
【００２２】
また、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれない作業員に対するティーチペンダントよる教示作業の訓練を、実際のロボットを用いることなくなすことができる。そのため、教示作業の訓練において、ロボット等を損傷させるおそれはない。
【００２３】
さらに、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に係るロボット教示方法が適用されるロボット教示装置の概略構成を示し、このロボット教示装置Ｋは、ノートパソコンなどのパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータからなる装置本体１と、教示対象となる各ロボットのティーチペンダントＴＰと装置本体１との接続を媒介するティーチペンダント接続装置２とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２６】
ロボット教示装置Ｋは、具体的には、装置本体１に組み込まれるソフトウエアとして、教示データ（動作プログラム、作業プログラム）を作成するための各種シミュレーションを実施するロボット・シミュレータ１０と、教示対象となる各ロボットの制御プログラム（基本プログラム、ロボットＯＳ（オペレーティング・システム））に対応した処理を行う模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…と、ロボット・シミュレータ１０および模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…間で送受されるデータの中継処理や模擬ロボット制御部２０，２０，２０，…間の調整を行う中継処理部３０と、装置本体１とティーチペンダント接続装置２との接続に関する各種処理を行うティーチペンダント接続インタフェース部４０とを備えるものとされる。
【００２７】
ロボット・シミュレータ１０は、例えば３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design；コンピュータによる設計支援システム）で作成されたロボットやワーク、および設置スペース（以下、これらを含めてロボット等という）のモデルを表すデータ（形状・寸法、色、ロボット関節位置等の情報を含む、以下、モデルデータという）を読み込むモデルデータ読込機能と、読み込まれたモデルデータを用いて仮想空間上の設置スペースにロボット（複数台の場合を含む）およびワークを配置するシミュレーション（以下、配置シミュレーションという）の実施を支援するための配置シミュレーション支援機能と、配置された各ロボットをティーチペンダントＴＰにより操作して教示データを作成するシミュレーション（以下、教示シミュレーションという）の実施を支援するための教示シミュレーション支援機能と、各シミュレーションの過程をディスプレイ装置に表示させるように画像データを生成する画像生成機能とを有するものとされる。なお、これら各機能を実現させるプログラムは、公知の各種プログラムとすることができる。
【００２８】
模擬ロボット制御部２０は、ロボットコントローラに通常組み込まれる制御プログラムからサーボボード通信機能（ロボットコントローラとロボット・マニピュレータとが通信するための機能）を取り除き、これを装置本体１上で動作するように改変したもので、少なくとも、ロボット言語（高級言語）により表されたプログラムを逐次中間言語に翻訳し実行するインタプリタ処理機能と、教示位置・教示軌跡に対応して所定時間毎に各軸指令値を算出する各軸指令値算出機能とを備える。この模擬ロボット制御部２０は、各種のロボットコントローラを用いて構成することができ、例えば異なるメーカのロボットコントローラを用いて構成することもできる。
【００２９】
次に、図２を参照して中継処理部３０を説明する。
【００３０】
中継処理部３０は、内部通信手段３１、模擬ロボット制御部間調整手段３２および中継処理手段３３から構成される。
【００３１】
内部通信手段３１は、ロボット・シミュレータ１０および各模擬ロボット制御部２０における処理を実行するための両者間の通信を、ソケット（ＩＰアドレスとポート番号とを組み合わせたネットワーク・アドレス）によりなすものであって、ロボット番号情報、すなわちティーチングの対象となる各ロボットに付された番号を示す情報、ロボット位置情報、すなわち配置シミュレーションによる各ロボットの配置位置に関する情報、各模擬ロボット制御部２０の各軸指令値算出機能により算出されたロボット各部の位置を示す情報、および信号情報（送信された信号がどの模擬ロボット制御部２０からのものであるかを示す情報）をロボット・シミュレータ１０と定周期で通信するとともに（以下、これら各情報を定周期データと称する）、各種メッセージ、例えばロボットが障害物と接触したというメッセージ、接触した位置データを含むメッセージ、ロボットの機種や状態を含むメッセージなどをロボット・シミュレータ１０と必要に応じて非定周期で通信する（以下、これら各種メッセージを非定周期データと称する）。
【００３２】
このように、内部通信手段３１においては、ロボット・シミュレータ１０と各模擬ロボット制御部２０との間の通信がソケットによりなされるので、同一のパーソナルコンピュータ（装置本体１）内でロボットシミュレータ１０および各模擬ロボット制御部２０を動作させることが可能となる。
【００３３】
模擬ロボット制御部間調整手段３２は、各模擬ロボット制御部２０が保持するロボット位置情報および信号情報を取得する機能、教示シミュレーションにおいて各模擬ロボット制御部２０の動作の開始および停止を指示する指令値を生成する機能、各模擬ロボット制御部２０にティーチペンダントＴＰの切断指示や再接続指示を送信する機能を有する。かかる機能は、例えば各模擬ロボット制御部２０と模擬ロボット制御部間調整手段３２が共有メモリ方式によるプロセス間通信を行うことにより実現される。また、各模擬ロボット制御部２０は異なるメーカーのロボットコントローラを用いて構成されている場合もあるので、模擬ロボット制御部間調整手段３２は、異なる種類の模擬ロボット制御部２０との信号の授受が可能な機能も備えている。かかる機能は、例えばメーカーごとに用意された模擬ロボット制御部２０と通信するためのプロセス間通信用インターフェース（ライブラリなど）を利用することにより実現される。
【００３４】
中継処理手段３３は、模擬ロボット制御部間調整手段３２によって取得されるロボット位置情報および信号情報を内部通信手段３１に提供する機能、内部通信手段３１によって取得される各ロボットの停止指示や動作指示を模擬ロボット制御部間調整手段３２に提供する機能を有する。
【００３５】
ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、例えばシリアル・インタフェース（例；ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４の各規格によるインターフェース）として構成され、ティーチペンダント接続装置２を装置本体１に接続するための機能を有するものとされる。また、ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、上位のプロトコル（セッション層等）に改変を加えることなく、デバイス・ドライバの変更によって通信プロトコルの物理層における相違を吸収することができる構成される。
【００３６】
したがって、ティーチペンダント接続装置２の通信方式に応じてティーチペンダント接続インターフェース部４０においてデバイス・ドライバを変更するだけで、例えばイーサネット（Ethernet）（登録商標）を介してティーチペンダント接続装置２と接続するよう構成することも可能であるし、ＰＣＩバス（Peripheral Component Interconnect Bus；周辺装置接続用バス）を介して接続するよう構成することも可能である。
【００３７】
また、ティーチペンダント接続インターフェース部４０は、中継処理部３０からのティーチペンダントＴＰの切断指示や再接続指示およびリセット指示を実行するための指令値を生成する機能を有する。かかる機能は、例えば、ティーチペンダント接続時に必要なティーチペンダント接続装置２のリセット処理は、中継処理部３０から、模擬ロボット制御部２０へプロセス間通信によりリセット指示が出され、模擬ロボット制御部２０はティーチペンダント接続インターフェース部４０に対してティーチペンダント接続装置２の内部メモリにリセット要求コマンドを書き込み、それによりティーチペンダント接続装置２におけるリセット処理が開始される。
【００３８】
次に、ティーチペンダント接続装置２を説明する。
【００３９】
ティーチペンダント接続装置２は前記処理が可能なように、ロボットコントローラに通常設けられティーチペンダントＴＰをロボット制御部本体に接続するティーチペンダント制御部と同機能を有するもので、ティーチングの対象となる各ロボットのティーチペンダントＴＰが物理的に接続可能なインタフェース２ａと、ティーチペンダント接続インターフェース部４０との間で通信するためのインタフェース（シリアル・インタフェース、イーサネット、バス結合）２ｂを有する。この場合、このティーチペンダント接続装置２は、各種ロボットに対応させたものとすることができる。
【００４０】
また、ティーチペンダント接続装置２は、模擬ロボット制御部２０との間で軸キー情報等のティーチペンダントＴＰにおける操作信号を通信する機能を有するものとされる。なお、ティーチペンダント接続装置２は、装置本体１と別個の筐体を有する独立した装置として構成することも可能であるし、あるいはパーソナルコンピュータの機能拡張用スロット（不図示である）に装着されるいわゆるＰＣカードや拡張カードとして構成することも可能である。
【００４１】
次に、ロボット教示装置Ｋの動作を操作手順に従って説明する。
【００４２】
（１）３次元ＣＡＤで作成されたロボット等のモデルデータをロボット・シミュレータ１０に読み込む。
【００４３】
（２）ティーチングの対象となる各ロボットの制御プログラムに前掲の改変を施して読み込んで各模擬ロボット制御部２０を構築する。
【００４４】
（３）ロボット・シミュレータ１０の配置シミュレーション機能を利用して、各ロボットを設置スペースに配置する。
【００４５】
（４）設置スペースに配置された各ロボットの中からティーチングの対象とするロボットを選択し、そのロボットに対応するティーチペンダントＴＰをティーチペンダント接続装置２に接続する。
【００４６】
（５）ロボット・シミュレータ１０の教示シミュレーション機能を利用して、選択されたロボットをティーチペンダントＴＰにより操作し、ティーチングを実施する。
【００４７】
（６）配置された全てのロボットについて、前掲の各手順（４）、（５）を実施する。
【００４８】
（７）ロボット・シミュレータ１０によって全てのロボットを同時にリピート動作させる。このとき、各ロボットに対応する模擬ロボット制御部２０が並列的に実行されるように模擬ロボット制御部間調整手段３２が調整することによって、各ロボットが仮想空間内で同時に動作する。
【００４９】
このように、ロボット教示装置Ｋにおいては、装置本体１がティーチペンダント接続装置２を介してティーチペンダントＴＰに接続され、また装置本体１の中継処理部３０における模擬ロボット制御部間調整手段３２が、ロボット・シミュレータ１０から各模擬ロボット制御部２０に当該ロボットの起動指令や停止指令を伝達するための指令値を生成する機能、および各模擬ロボット制御部２０からロボット・シミュレータ１０に当該ロボットの位置情報および信号情報を伝達する機能を有し、内部通信手段３１が、ロボット・シミュレータ１０と各模擬ロボット制御部２０との間で定周期データおよび非定周期データを通信する機能を有し、中継処理手段３３が、内部通信手段３１と模擬ロボット制御部間調整手段３２との間のデータ授受を中継する機能を有するものとされるので、ロボット・シミュレータ１０によって仮想空間内に配置されるロボットを実際のティーチペンダントＴＰで操作し、ロボットを教示することが可能となる。
【００５０】
これによって、熟練作業者においては、実際のティーチングプレイバックにおけると同様の操作方法・操作感覚でオフラインティーチングを実施することが可能となり、教示作業の作業効率が向上する。
【００５１】
また、未熟練の作業者においては、実際のティーチペンダントを用いてロボットのティーチングのシミュレーションを実施することが可能となり、教示作業に習熟することが可能となる。
【００５２】
さらに、実ロボットを動作させることがないので、誤操作により教示作業中にロボット、ツール、ワーク等を破損するといった事故の発生を回避することも可能となる。
【００５３】
その上、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、オフライン・ティーチングを実際の教示に近い状態でなすことができるという優れた効果が得られる。つまり、ティーチペンダントを用いて教示をなすようにしているので、ティーチペンダントの操作になれた作業員によりオフライン・ティーチングをなし得えるとともに、ティーチペンダントの操作になれない作業員に対するティーチペンダントよる教示作業の訓練を、実際のロボットを用いることなくなすことができ、そのため教示作業の訓練において、ロボット等を損傷させるおそれはないという優れた効果が得られる。
【００５５】
また、教示作業をロボットの据付けと並行させてなし得るので、ロボットの据付けに要する工期を短縮できて据付けコストの低減が図られるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボット教示方法が適用されるロボット教示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同ロボット教示装置の中継処理部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｋ ロボット教示装置
ＴＰ ティーチペンダント
１ 装置本体（汎用コンピュータ）
２ ティーチペンダント接続装置
１０ ロボット・シミュレータ
２０ 模擬ロボット制御部
３０ 中継処理部
３１ 内部通信手段
３２ 模擬ロボット制御部間調整手段
３３ 中継処理手段
４０ ティーチペンダント接続用インタフェース部
Claims (3)
- ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有する汎用コンピュータと、ティーチペンダントと、前記汎用コンピュータと前記ティーチペンダントとを接続するティーチペンダント接続装置とを用いたロボット教示方法であって、
（１）ロボット・シミュレータにモデルデータを読み込む手順と、
（２）前記モデルデータに基づいて、ロボットをロボット・シミュレータ上に配置する手順と、
（３）ロボット・シミュレータ上に配置されたロボットを選択する手順と、
（４）前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす手順と、
（５）選択されたロボットと対応する模擬ロボット制御部を、前記ティーチペンダント接続装置を介して前記ティーチペンダントと接続する手順と、
（６）前記選択されたロボットを、前記ティーチペンダントにより前記模擬ロボット制御部を介して操作して教示する手順と、
（７）前記（３）ないし（６）の手順を繰り返して全てのロボットを教示する手順
とを含んでいることを特徴とするロボット教示方法。 - 教示終了後に各ロボットをロボット・シミュレータ上で同時にリピート動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット教示方法。
- 装置本体と、ティーチペンダントと装置本体とを接続するティーチペンダント接続装置とを備えてなる教示装置であって、
前記装置本体が、ロボット・シミュレータと、教示対象ロボットのそれぞれに対応して設けられ各ロボットの制御をなす模擬ロボット制御部と、前記ロボット・シミュレータと前記模擬ロボット制御部との中継処理および各模擬ロボット制御部間の調整をなす中継処理部と、前記ティーチペンダント接続装置と選択されたロボットに対応する模擬ロボット制御部とを接続するティーチペンダント接続インターフェース部とを有し、
前記中継処理部が模擬ロボット制御部間調整手段を有し、該模擬ロボット制御部間調整手段が、各模擬ロボット制御部が保持するロボット位置情報および信号情報を取得する機能、教示シミュレーションにおいて各模擬ロボット制御部の動作の開始および停止を指示する指令値を生成する機能、各模擬ロボット制御部にティーチペンダントの切断指示および再接続する指示を送信する機能を有し、
前記ティーチペンダント接続インターフェース部が、前記ティーチペンダント接続装置のリセット処理をなす
ことを特徴とする教示装置。
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