JP4347313B2 - ロボット教示操作盤 - Google Patents

Description

本発明はロボットの教示あるいは操作を行うロボット教示操作盤に関する。

ロボットの教示操作盤としては、教示用の操作パネル、キャラクタベースの表示装置等が設けられていた。そして、これらの教示操作盤を使用して、ロボットのアームの動きを見ながら教示および操作を行ってきた。

しかし、キャラクタベースの表示装置では、表示できるのは英数、カナ、漢字などの文字でしかないので、空間的な位置関係を表示することができず、操作者が直観的な認識をすることが難しい。本来ならば、ロボットのアームの空間的な位置および動きを表示したいが、これを数値などでしか表現できないため、操作者にとっては操作の難しいロボット教示操作盤であった。

本願発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ロボットの動きなどを表示することができ、ロボット操作を視覚的にとらえることのできるロボット教示操作盤を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、ロボットの教示あるいは操作を行うロボット教示操作盤において、本願請求項１に係る発明は、ロボット制御装置からのロボットプログラムを一時的に格納するデータ格納手段あるいはロボット制御装置内のロボットプログラムを逐一読み込む手段と、ロボット現在位置データ及び前記ロボットプログラムの教示データを基に、ロボット現在位置の表示データ及び教示点の表示データを夫々生成する表示データ生成手段と、前記教示点の表示データ及びロボット現在位置の表示データを同時にグラフィック表示する表示装置と、前記ロボットを手動操作するジョグ操作手段が装備されている操作パネルと、を有し、前記表示データ生成手段は、ジョグ送りモード時で、前記ジョグ操作手段に設けられた動作方向と動作を指令するジョグボタンが押されると、前記ロボットを動作させずに押されたジョグボタンに対応するロボットの動作の向きを表示させる動作表示データを生成し、ロボットプログラムのテストモードで、前記ジョグ操作手段に設けられた前進又は後退キーが押されると、前記ロボットを動作させずに前記ロボットの動作方向を表示させる動作方向データを生成し、前記表示装置に生成された動作表示データを表示することを特徴とするロボット教示操作盤である。

ロボット教示操作盤にグラフィック表示機能を設けて、ロボットの動きや教示点などの表示データを表示するようにしたので、ロボットの動作を視覚的に容易に認識できることができ、容易かつ正確な教示操作が可能になる。
また、これに伴って、ロボットを操作する際の安全性も増す。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の原理を示すブロック図である。
この図において、１はロボット制御装置からのロボットプログラム１ａを一時的に格納することができるデータ格納手段である。なお、このデータ格納手段１は、ロボット制御装置内のロボットプログラムを遠隔にて逐一読み込む手段としてもよい。このデータ格納手段１には、ロボットの形状、周辺機器の形状、ワーク部材の形状などを表す形状データ１ｂをも格納される。２はロボットの教示あるいは操作を行うための操作パネル、３はどの部分に触れたかによって位置情報を入力するためのタッチパネルである。４はデータ格納手段１からのデータおよび操作パネル２およびタッチパネル３からの指示を入力して表示データを生成する表示データ生成手段であり、５は操作パネル２およびタッチパネル３からの指示を入力してロボット制御装置に対する動作指令を生成する動作指令生成手段である。そして、６は表示データをグラフィック表示する表示装置である。

ロボットを動作中または動作させようとするロボットプログラム１ａはデータ格納手段１に格納されており、表示データ生成手段４ではこのロボットプログラム１ａに基づいて、たとえばその教示点や経路を表す表示データを生成し、生成された表示データを表示装置６に出力し、教示点を表示装置６にグラフィック表示させる。データ格納手段１の形状データ１ｂは、教示点とともにたとえばロボットの形状などを表示装置６に同時に表示させるのに使用される。操作パネル２には、非常停止ボタン、ロボットを手動で操作するためのジョグボタンなどの操作スイッチを装備し、これらの操作スイッチの操作は動作指令生成手段５に入力され、動作指令となって、ロボット制御装置に出力されるとともに、表示データ生成手段４に入力されてロボットの動作状態を表す表示データに変換され、表示装置６にて表示される。タッチパネル３は表示装置６の表示画面上に装着され、表示画面に表示されたメニューボタン等を選択したり、表示されている教示点を指示したりするのに使用される。なお、このタッチパネル３は、非常停止ボタン、デッドマンスイッチを除くジョグボタンなどの操作入力手段としても使用することができる。タッチパネル３によって入力された指示はその指示結果の表示のために表示データ生成手段４に、およびロボットを動作させるために動作指令生成手段５に入力される。

図２は本発明によるロボット教示操作盤の使用状態の概略図である。この図において、ロボット教示操作盤１０は、操作パネルに配置された教示操作などを行うのに必要な操作スイッチ３０と、グラフィック表示が可能なグラフィック表示装置４０と、このグラフィック表示装置４０の表示画面上に装着されたタッチパネル４０ａとを有している。ロボット教示操作盤１０は、安全柵８０の外側に設置されたオペレーションボックス５０を介してロボット機構部７０に隣接して設置されたロボット制御装置６０に接続されている。オペレーションボックス５０はロボット制御装置６０の操作部分、たとえば電源スイッチ、非常停止スイッチなどを切り離して安全柵８０の外側で操作できるようにした遠隔操作部分である。操作者は、ロボット教示操作盤１０を携帯し、柵越しにロボット機構部７０のアームの動きを見ながら、タッチパネル４０ａおよび操作スイッチ３０を操作してロボットの教示操作を行ったり、ロボットを手動操作したりすることができる。

図３はロボット教示操作盤の外観の一例を示す図である。ロボット教示操作盤１０はグラフィック表示装置４０を備え、その右側に配置された操作パネルには各種操作スイッチが備えられている。すなわち、非常停止ボタン３１、教示操作盤有効スイッチ３２、ジョグボタン３３、ホールドキー３４、前進・後退キー３５が備えられ、加えて、このロボット教示操作盤１０の背面にデッドマンスイッチが設けられている。非常停止ボタン３１はロボットを非常停止させるもので、教示操作盤有効スイッチ３２はジョグ送り、プログラムの作成、テスト実行を行う際にロボット教示操作盤１０を有効にし、それ以外は安全のために無効にしていくためのものである。ジョグボタン３３はロボットを手動で操作するためのもので、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の送りおよび各軸回りの回転を指示するキーを含んでいる。ホールドキー３４はプログラムの実行を中断してロボットを一時停止するものであり、前進・後退キー３５はプログラムをスタートさせてロボットを起動するものである。

グラフィック表示装置４０には、その表示画面上にタッチパネル４０ａが設けられており、画面上の任意の場所を指先で触れることによりその場所を表す画面上の位置情報がロボット教示操作盤１０に入力されることになる。グラフィック表示装置４０の表示画面において、その右端および下端には幾つかのキーが表示されているが、これらはハードキーではなく、画面上のこれらの位置に常時表示されるメインメニューであり、この内のいずれかを触れることによって、そのメニュー機能が選択される。

図４はロボット教示操作盤の画面表示例を示す図である。この図によれば、ロボット制御装置からバッファリングしたロボットプログラムの３次元データを基に、グラフィック表示装置４０の表示画面に、教示点４１を表示した例を示している。３次元データの表示は、３次元データを２次元平面に指定された視点から投影してできた３次元−２次元変換データを用いて行われる。教示点４１は、ここでは、記号「×」によって示してある。また、これらの教示点４１を通過する経路４２を破線によって表示して、ある視線方向からの立体的表示を可能にしている。また、同時に、ロボットの現在位置を表示させることもでき、ここでは、記号「○」によってロボットの現在のＴＣＰ座標４３を教示点４１とは区別して表示している。このようにして、ロボットプログラムの教示点４１を立体的にグラフィック表示することができ、必要ならロボットの現在位置、すなわち、ロボットの現在のＴＣＰ座標４３を同時に表示させることができる。

図５はロボット教示操作盤の別の画面表示例を示す図である。この図によれば、ロボットプログラムの各教示点４１において、座標軸４４を表示するようにしている。座標軸４４はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３本の線によって表現されており、それぞれの教示点４１におけるロボットのＴＣＰのツール座標系の座標軸４４が表示される。これにより、各教示点４１でのロボットの姿勢を見ることができる。

図６はロボット教示操作盤の別の画面表示例を示す図である。図示の表示例においては、ロボットプログラムの教示点４１とともにロボットのＴＣＰ付近がグラフィック表示されている。この例では、ハンド４５ａと、トーチホルダ４５ｂと、トーチ４５ｃとが表示されており、これにより教示点４１とこの教示点４１におけるトーチ４５ｃの姿勢とを立体的に認識することができるようになる。ロボットの形状以外にも、周辺機器やワーク部材の形状をも表示させてもよい。

また、グラフィック表示装置４０には、ロボットプログラムの教示点４１やロボットの形状に加えて、ＴＣＰのツール座標系の座標軸４４ａやワーク座標系の座標軸４４ｂ、あるいは図示はしないが、たとえばロボットのベースを表示した場合にそのベース付近にワールド座標系の座標軸を同時に表示させることもできる。

さらに、ジョグ送りモードにおいて、ロボットを手動で動かすべくジョグボタンを押したとき、ロボットが実際に動作する前に、押されたジョグボタンに対応するロボットの動作の向きを表す矢印４６を表示させるようにしている。または、ジョグ送り確認モードにおいて、ジョグボタンを押したとき、ロボットが実際に動作する代わりに、押されたジョグボタンに対応するロボットの動作の向きを表す矢印４６を表示させることもできる。これにより、ロボットがどのように動作するかを、実際にロボットが動作する前にグラフィック表示装置４０上で確認することができる。

また、プログラムのテストモードの際においても、ロボットプログラムを再生してみるテスト実行の際に、すなわち、前進または後退キーを押したときに、ロボットが実際に動きだす前に、ロボットがどの方向に動作開始するかを表す矢印を、たとえばジョグ実行時に表示される矢印４６と同じような形状で、表示させる。

図７は表示された教示点の一つを指定するときの状態を示す図、図８は指定された教示点の移動指示を行ったときの状態を示す図である。グラフィック表示装置４０に表示されている教示点のうち、ある一つの教示点４１ａが表示されている部分を指で触れると、タッチパネルがこれを検出してその教示点４１ａが表示されている画面の表示座標から指で指定された教示点４１ａが認識される。すると、「教示点の操作」に関するポップアップメニュー４７が画面上に出現する。ここで、ポップアップメニュー４７の中から、「移動」を指定すると、すなわち、ポップアップメニュー４７の中で「移動」を表示している部分を触れると、ロボットを指定した教示点４１ａまで移動させることができる。たとえば、ロボットの現在のＴＣＰ座標４３ａを表す記号「○」が図示の位置に表示されていたとすると、教示点４１ａを指定し、「移動」の指示を与えると、ロボットが教示点４１ａまで移動されるとともに、画面上に表示されていた「○」も教示点４１ａに向かって移動される。

また、図７に示したように、グラフィック表示装置４０に表示されている教示点のうち、ある一つの教示点４１ａを指で触れることで指定し、タッチパネルに触れた状態で指を矢印４８の方向に移動させると、その移動に追従してその教示点４１ａは指の移動先に移動する。ただし、この教示点の移動操作を行う前に、教示点がどの平面上を移動するのかをあらかじめ指定しておく必要がある。たとえば、視線に対して垂直な平面か、または３点指定などによる平面かを事前に指定する。このように教示点移動用の平面をまず規定した上で、次に、教示点を指定し、さらにその教示点を画面上で移動させると、教示点はこの教示点を含むあらかじめ規定された平面上を移動することになる。さらに、この教示点の移動に対応して、あらかじめ規定した平面内でロボットをその教示点の移動に追従して移動させることができる。

図９は本発明を実施するためのハードウエアの構成の一例を示す図である。図において、ロボット教示操作盤１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２と、メインメモリ（ＲＡＭ）１３と、ハードディスク装置１４と、ＩＣカード１５ａを装着するために設けられたＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Momory Card International Association）規格のＰＣＭＣＩＡソケット１５と、液晶表示装置（ＬＣＤ）インタフェース１６と、タッチパネルインタフェース１７と、オペレーションボックス５０を経由してロボット制御装置６０に接続するためのシリアル入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース１８と、スイッチインタフェース１９とを備え、これらの構成要素はそれぞれバス２０により相互に結合されている。ロボット教示操作盤１０は、さらに、液晶表示装置（ＬＣＤ）インタフェース１６に接続された液晶表示装置（ＬＣＤ）４０と、この液晶表示装置４０の表示面に装着され、タッチパネルインタフェース１７に接続されたタッチパネル４０ａと、スイッチインタフェース１９に接続された操作スイッチ３０とを備えている。

プロセッサ１１はこのロボット教示操作盤１０全体を統括的に制御する。読み取り専用メモリ１２にはロボット教示操作盤１０の立ち上げ時に必要なプログラムなどが格納されている。メインメモリ１３にはロボットの教示操作に必要なプログラムや、画面表示に必要なデータなどが展開される。ハードディスク装置１４は、オペレーティングシステムや、ロボットプログラムの実行を指示したりロボットプログラムを編集したりするアプリケーションプログラムなどを格納している。ＩＣカード１５ａにはたとえばロボットプログラムが格納され、このＩＣカード１５ａをＰＣＭＣＩＡソケット１５に装着することによってロボットプログラムをロボット教示操作盤１０に取り込むことができ、さらにシリアル入出力インタフェース１８を通じてロボット制御装置にロードすることができる。スイッチインタフェース１９に接続されている操作スイッチ３０としては、非常停止ボタン、ロボット教示操作盤を有効にしてジョグ送りなどを可能にする教示操作盤有効スイッチ、ロボットを手動で操作するためのジョグボタン、プログラムの実行を中断してロボットを一時停止するホールドキー、プログラムをスタートさせてロボットを起動する前進・後退キー、およびロボット教示操作盤を有効にしてロボット操作時には押されており解放することでロボットに非常停止を掛けるデッドマンスイッチがある。

本発明の原理を示すブロック図である。 本発明によるロボット教示操作盤の使用状態の概略図である。 ロボット教示操作盤の外観の一例を示す図である。 ロボット教示操作盤の画面表示例を示す図である。 ロボット教示操作盤の別の画面表示例を示す図である。 ロボット教示操作盤の別の画面表示例を示す図である。 表示された教示点の一つを指定するときの状態を示す図である。 指定された教示点の移動指示を行ったときの状態を示す図である。 本発明を実施するためのハードウエアの構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ データ格納手段
２ 操作パネル
３ タッチパネル
４ 表示データ生成手段
５ 動作指令生成手段
６ 表示装置
１０ ロボット教示操作盤
３０ 操作スイッチ
４０ グラフィック表示装置
５０ オペレーションボックス
６０ ロボット制御装置
７０ ロボット機構部

Claims (1)

1. ロボットの教示あるいは操作を行うロボット教示操作盤において、
   ロボット制御装置からのロボットプログラムを一時的に格納するデータ格納手段あるいはロボット制御装置内のロボットプログラムを逐一読み込む手段と、
   ロボット現在位置データ及び前記ロボットプログラムの教示データを基に、ロボット現在位置の表示データ及び教示点の表示データを夫々生成する表示データ生成手段と、
   前記教示点の表示データ及びロボット現在位置の表示データを同時にグラフィック表示する表示装置と、
   前記ロボットを手動操作するジョグ操作手段が装備されている操作パネルと、
   を有し、
   前記表示データ生成手段は、ジョグ送りモード時で、前記ジョグ操作手段に設けられた動作方向と動作を指令するジョグボタンが押されると、前記ロボットを動作させずに押されたジョグボタンに対応するロボットの動作の向きを表示させる動作表示データを生成し、ロボットプログラムのテストモードで、前記ジョグ操作手段に設けられた前進又は後退キーが押されると、前記ロボットを動作させずに前記ロボットの動作方向を表示させる動作方向データを生成し、前記表示装置に生成された動作表示データを表示することを特徴とするロボット教示操作盤。

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