JP5108032B2 - 多関節構造体教示装置 - Google Patents
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Description
このとき、先端関節の三次元の位置の変化量は、センサにより計測されるすべての関節の各々の傾斜角度と回転角度の合算によりたちどころに演算処理され、算出された三次元位置姿勢情報は出力部からロボットの制御部に伝送される。伝送された情報に基づき、ロボットの制御部よりエンドエフェクタの移動指示がなされ、エンドエフェクタは多関節構造体の先端関節にほぼリアルタイムに追随する。操作者はかかるエンドエフェクタの動作を観察し、必要な方向等の修正を加えつつさらに先端関節を移動させる。
このような作業を繰り返すことにより先端関節の移動によって、ロボットのエンドエフェクタを正確な到達すべき地点に導くことができる。
先端関節の移動の動きをロボットのエンドエフェクタがトレースし、その指示により開閉、把持、解放等の動作を行えるからである。なお、アタッチメントの形状はロボットのエンドエフェクタと同一形状とすることによって、三次元位置姿勢情報をより正確に教示できるが、それに限定されるものではない。エンドエフェクタに開閉、把持、解放等の追随動作を指示しうるものであれば、類似形状又はかなり異なった形状のものも含まれる。
多関節構造体の先端関節の教示開始前の三次元位置を固定された基準原点に対応させておくことにより、教示によって移動中のエンドエフェクタの固定基準原点に対する三次元位置姿勢が、移動中の多関節構造体の先端関節の教示開始前の三次元位置姿勢に対する三次元位置姿勢と常に一致する絶対位置バージョンの教示となるからである。また、かかる態様の場合、多関節構造体全体の形状とロボットアームの形状が類似し直感的教示がしやすいといった利点もある。特に、基準原点をロボットアームの台座等基部に設定し、かつ、多関節構造体の先端関節の教示開始前の三次元位置を後端関節近傍位置とする場合は、多関節構造体とロボットアームの移動中の形状が極めて類似するので、直観的な教示が容易である。なお、基準原点とは、ロボットのエンドエフェクタの基準となる初期位置をいう。
多関節構造体の先端関節の教示開始前の三次元位置は、変更された基準原点に対応付けられるからである。このため、教示によって移動中のエンドエフェクタの変更された基準原点に対する三次元位置姿勢が、移動中の多関節構造体の先端関節の教示開始前の三次元位置姿勢に対する三次元位置姿勢と一致するといった相対位置バージョンの教示ができるのである。かかる態様の場合、エンドエフェクタの位置を任意の位置に置いて、そこから教示開始可能なので開始前の位置合わせが簡単であるといった利点もある。
かかる態様により、変動タイプと固定タイプを教示段階で適宜切替えて使い分けることが可能となる。
かかる態様により、多関節構造体先端部の移動に基づく出力によりロボットエンドエフェクタを到達地点付近に移動させた後、別系統の入力手段による付加情報を出力させることにより、ロボットエンドエフェクタは、より微細な移動を行って正確な目標地点に到達することができる。
ロボットの設置方法は、床面据え置きタイプ、壁面取り付けタイプ、天井垂下タイプと様々であり、そのタイプにより作動前のアームの折れ方が異なり、エンドエフェクタの向きも様々である。そのために、多関節構造体教示装置の出力部からの情報によって、ロボット制御部がエンドエフェクタを移動させるとき、エンドエフェクタの向きと移動先の方向が正反対の場合等にはエンドエフェクタは円滑に移動を開始できない。
このような場合には、本態様により、操作者が目視により移動方向の補正情報を付加情報として与えることによってエンドエフェクタを円滑に移動させることができるのである。
かかる態様により、算出された三次元相対的位置姿勢情報を修正して、到達すべきエンドエフェクタの三次元相対的位置を接近させ又は遠ざけることができる。
かかる態様によれば、多関節構造体の移動による基本教示に対し、座標値を増減した付加情報を順次加えた修正位置情報を対象物が変わる都度出力することにより、対象物を隣り合った異なる位置へ次々と移動させることができる。なお、付加情報としてはX軸・Y軸・Z軸上の位置や傾斜角の変更及びこれらの組合せの変更が可能である。
先に三次元相対的位置姿勢情報を逐次変更する方法を述べたが、本発明では最初に両端の位置姿勢情報を与え、それらの情報から中間のスペースを配置すべき対象物の数で除した1対象物当たりのスペースを割り出し、その割り出した座標上の数値を対象物が変わるたびに累積付加して対象物を配置していくものである。これは、四角形の領域で実行可能である。
また、操作者がエンドエフェクタの到達地点に対応する地点を正確に把握している場合等においては、逐次追随させる必要はない。このような場合には、一定時間ごと又は目標地点付近での情報のみ出力させても良い。反対に情報を遅らせて出力してエンドフェクタの動作を緩慢にすることも可能である。
複数回の教示のうちの最短時間の教示を選択したり、教示した情報に別途進入禁止領域をマッピングした情報を付加して安全作業情報を作成したり、複数の教示内容を組合せて1の教示情報を作成することができるからである。
可動部に変化量検出センサを有する関節を含む関節群とセンサ信号を処理する処理部と処理されたデータを伝送する通信部とにより構成される多関節構造体と、
伝送されたデータを演算編集する演算編集部と、
付加指示情報を入力する入力部と、
演算編集部により演算された位置姿勢情報を出力する出力部とを備え、
該多関節構造体を構成する1又は複数の関節の移動に伴う隣接する各関節間の角度又は軸回転の変化量を計測し、かつ該角度又は軸回転の変化量を合算することにより、前記多関節構造体の1又は複数の関節の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を算出し、該算出された位置姿勢情報又は該算出された位置姿勢情報に付加指示情報を加えて処理作成された修正位置姿勢情報の出力を通じて、前記ロボットの1又は複数の部分の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を教示して追随移動させ、
前記教示装置を、人間に装着し、前記多関節構造体の関節を人間の一方又は双方の腕のすべての関節部分にのみ密着固定し、かつ、前記入力部を一方の手近傍に配置することが好ましい。
また、人間のリーチを超える多関節構造体の移動も、マウスをいったんもとの位置に戻して再度移動させることにより可能となる。デジタイザモードとマウスモードを組合せ、原点復帰や移動距離を拡張したいときはマウスモードにし、正確な教示をしたいときはデジタイザモードにする等、教示段階によって切替えて使用することにより使い勝手の良さと正確な教示を両立させることが可能である。
例えば、ロボット制御部では指示されたロボットのエンドエフェクタの三次元位置姿勢情報を実現するために、逆キネマティクスにより関節角度を決定する等の処理を行い、エンドエフェクタを移動・変形させる。エンドエフェクタについては、次に図3を参照して説明する。
次に、再び微調整切替えボタンを押して微調整を行う。操作は上記と同様である。そして、シャンプー容器18を放して梱包容器26に収める。ここでメモリ5を押す。その後、教示を続行する場合はロボットアーム16を移動元の位置に追随移動させ、いったん原点復帰する場合には原点付近まで追随移動させる。一連の教示が完了したら操作テーブル2の編集表示で教示完了及び保存処理を行う。その後、保存された教示内容を実行し、ロボットアーム16を自動で移動等させてその動作を確認する。動作の不具合等があれば修正する。
準備段階では、図7とほぼ同様であるが、ここでは図7と相違して変動モードを選択する。次に教示に入る。操作部でロボットアーム16を原点に移動させる。多関節構造体3の電子グローブ21内のボタンを押し続けている時のみロボットに対して教示情報が出力される。固定モードの場合と異なり、多関節構造体3操作者の腕の位置とロボットの位置には相関がない。
多関節構造体3を操作して移動元のベルトコンベア19の位置までロボットアーム16移動させてメモリ1を押す。微調整に切換え、操作はハンドグローブ内ボタンで行う。シャンプーを把持したらメモリ2を押す。多関節構造体3を操作して移動先の梱包箱26まで移動させてメモリ3を押す。微調整に切換えハンド部で操作する。シャンプー容器18を離して梱包に収めてメモリ4を押す。その後は図7の例と同様である。
2 操作テーブル
3 多関節構造体
4 アタッチメント
5 タッチパネル
6 操作キー
7 移動方向切り替えレバー
8 非常停止ボタン
9 先端関節
10 ジョイスティック
11 可動部
12 折り曲げ関節
13 軸回転関節
14 ポテンショメータ
15 CPU
16 ロボットアーム
17 エンドエフェクタ
18 対象物
19 ベルトコンベア
20 グリップセンサタイプアタッチメント
21 電子グローブタイプアタッチメント
22 一升瓶
23 スペース
24 最初のシャンプー容器
25 最後のシャンプー容器
26 梱包箱
27 塗装ガンタイプアタッチメント
28 塗装ガン
29 人体装着型多関節構造体教示装置
30 ポータブル制御部
31 ポータブル入力部
32 演算編集用CPU
33 出力部
33a 出力用モジュール
33b 無線出力用コネクタ
33c 有線出力用コネクタ
Claims (3)
- ロボットのエンドエフェクタの三次元位置姿勢を教示する教示装置であって、
可動部に変化量検出センサを有する関節を含む関節群とセンサ信号を処理する処理部と処理されたデータを伝送する通信部とにより構成され、いずれも1自由度の折り曲げ関節と軸回転関節がバランス良く配置され、多関節構造体全体では任意の三次元位置へと進むことができる多関節構造体と、
伝送されたデータを演算編集する演算編集部と、
付加指示情報を入力する入力部と、
演算編集部により演算された位置姿勢情報を出力する出力部とを備え、
該多関節構造体の1又は複数の先端関節の移動に伴う隣接する各関節間の角度又は軸回転の変化量を計測し、かつ該1又は複数の先端関節における移動に伴うすべての関節間の角度又は軸回転の変化量を合算又は先端関節ごとに合算することにより、多関節構造体の1又は複数の先端関節の移動前の三次元の相対的位置姿勢に対する移動後の三次元の相対的位置姿勢を算出し、算出された位置姿勢情報又は該算出された位置姿勢情報に付加指示情報を加えて処理作成された修正位置姿勢情報を出力することにより、ロボットに基準原点に対するエンドエフェクタの三次元相対的位置姿勢を教示して追随移動させ、
前記多関節構造体先端部についての長方形の領域の斜向する隅部における2の三次元相対的位置姿勢情報の差分を任意の数で均等割り付けした各々の三次元相対的位置姿勢情報を算出する手段を有し、該斜向する隅部に存する最初の対象物と最後の対象物の各々の三次元相対的位置姿勢情報と該対象物間の対象物の数を教示することにより、ロボットのエンドエフェクタの全対象物に対する移動又は動作を逐次連続して実行させることを特徴とする多関節構造体教示装置。 - ロボットを構成する1又は複数の部分に対して移動先の三次元位置姿勢を教示する教示装置であって、
可動部に変化量検出センサを有する関節を含む関節群とセンサ信号を処理する処理部と処理されたデータを伝送する通信部とにより構成され、いずれも1自由度の折り曲げ関節と軸回転関節がバランス良く配置され、多関節構造体全体では任意の三次元位置へと進むことができる多関節構造体と、
伝送されたデータを演算編集する演算編集部と、
付加指示情報を入力する入力部と、
演算編集部により演算された位置姿勢情報を出力する出力部とを備え、
該多関節構造体を構成する1又は複数の関節の移動に伴う隣接する各関節間の角度又は軸回転の変化量を計測し、かつ該角度又は軸回転の変化量を合算することにより、前記多関節構造体の1又は複数の関節の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を算出し、該算出された位置姿勢情報又は該算出された位置姿勢情報に付加指示情報を加えて処理作成された修正位置姿勢情報の出力を通じて、前記ロボットの1又は複数の部分の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を教示して追随移動させ、
前記教示装置を、人間に装着し、前記多関節構造体の関節を人間の一方又は双方の腕のすべての関節部分にのみ密着固定し、かつ、前記入力部を一方の手近傍に配置したことを特徴とする多関節構造体教示装置。 - ロボットを構成する1又は複数の部分に対して移動先の三次元位置姿勢を教示する教示装置であって、
可動部に変化量検出センサを有する関節を含む関節群とセンサ信号を処理する処理部と処理されたデータを伝送する通信部とにより構成され、いずれも1自由度の折り曲げ関節と軸回転関節がバランス良く配置され、多関節構造体全体では任意の三次元位置へと進むことができる多関節構造体と、
伝送されたデータを演算編集する演算編集部と、
付加指示情報を入力する入力部と、
演算編集部により演算された位置姿勢情報を出力する出力部と、
ロボットの認識するワーク又は周辺情報を検出する検出部とを備え、
該検出されたワーク又は周辺情報に基づいた前記多関節構造体を構成する1又は複数の関節の移動に伴う隣接する各関節間の角度又は軸回転の変化量を計測し、かつ該角度又は軸回転の変化量を合算することにより、前記多関節構造体の1又は複数の関節の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を算出し、該算出された位置姿勢情報又は該算出された位置姿勢情報に付加指示情報を加えて処理作成された修正位置姿勢情報の出力を通じて、前記ロボットの1又は複数の部分の移動前の三次元位置姿勢に対する移動後の三次元位置姿勢を教示して追随移動させ、
前記教示装置を、人間に装着し、前記多関節構造体の関節を人間の一方又は双方の腕のすべての関節部分にのみ密着固定し、かつ、前記入力部を一方の手近傍に配置したことを特徴とする多関節構造体教示装置。
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