JP6630042B2 - 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法 - Google Patents

双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6630042B2
JP6630042B2 JP2014266509A JP2014266509A JP6630042B2 JP 6630042 B2 JP6630042 B2 JP 6630042B2 JP 2014266509 A JP2014266509 A JP 2014266509A JP 2014266509 A JP2014266509 A JP 2014266509A JP 6630042 B2 JP6630042 B2 JP 6630042B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
robot
teaching
dual
arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014266509A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016124065A (ja
Inventor
裕規 高山
裕規 高山
掃部 雅幸
雅幸 掃部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2014266509A priority Critical patent/JP6630042B2/ja
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to US15/539,713 priority patent/US10078327B2/en
Priority to CN201580071080.2A priority patent/CN107107342B/zh
Priority to EP15872300.7A priority patent/EP3238888B1/en
Priority to PCT/JP2015/006475 priority patent/WO2016103729A1/ja
Priority to KR1020177020086A priority patent/KR20170097728A/ko
Priority to TW104144017A priority patent/TWI623399B/zh
Priority to KR1020197019646A priority patent/KR20190085160A/ko
Publication of JP2016124065A publication Critical patent/JP2016124065A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6630042B2 publication Critical patent/JP6630042B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/163Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/06Control stands, e.g. consoles, switchboards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • B25J9/0087Dual arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126Rotary actuators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39553Dual gripper, two heads to pick up different objects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

本発明は、双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法に関する。
一般的にロボットの教示はティーチペンダントを使って行われる。より直感的にロボットに教示する方法としては、ロボットに触って動作を教示するダイレクトティーチングがある(例えば特許文献1〜特許文献3を参照)。
特開2013−059852号公報 特開2013−043250号公報 特開2012−157946号公報
しかし、従来のロボットのダイレクトティーチングでは、ジョイスティックや力センサなど教示のための専用センサを使用する必要があった。このため、教示の最中にロボット動作に遅れが発生し、違和感を覚える。更には急速動作を入力するとロボットが突変動作して危険が伴うなどの問題があった。
ところで、近年、流れ作業ライン等では、人間に近い大きさの双腕ロボットに作業者の代わりに作業をさせる傾向がある。一般に、双腕ロボットの教示は、2本のアームの干渉を回避する軌道を見出さなければならない等、教示作業が煩雑であるという問題がある。
そこで、本発明では、双腕ロボットの教示作業を直感的且つ容易に行うことを目的とする。
本発明の一態様に係る、双腕ロボットの教示システムは、ロボット本体、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる2本のアーム、及び、前記2本のアームのそれぞれの先端に設けられ、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成された2つの指示部を備えた双腕ロボットと、教示者が両手で直接且つ同時に前記2つの指示部を移動させることにより指示された座標点を教示点として取得し、取得した教示点に対応する動作を前記双腕ロボットに教示する制御装置と、を備え、ロボット本体は、先端が所定の間隔を空けて左右に分岐した分岐部を有する
上記構成によれば、教示者が自らの両手で両方のアーム先端(指示部)を握り、両方のアームを直接且つ同時に移動させることにより教示することができる。これにより、双腕ロボットにアーム同士が干渉しない軌道を直感的に教示できる。更に、従来のダイレクト教示に必要な専用センサ等を必要とせず、システムを安価に構成できる。
前記各アームは、前記関節軸の各々を駆動するサーボモータを備え、前記制御装置は、前記サーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除した状態で前記教示点を取得してもよい。
上記構成によれば、アームのバックドライブを利用することにより、教示者は両方のアームを移動させ易くなるので、教示作業が容易になる。また、サーボモータをオフし、ブレーキを解除するので、ロボットが暴走する可能性を完全に排除でき、安全性が確保できる。例えば、サーボモータはダイレクトドライブモータでもよいし、DCモータ及び低減速比の伝達機構を備えてもよい。これにより、アームのバックドライブが好適に作用する。
前記制御装置は、前記各アームの前記サーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除するための第1の操作キーと、前記各アームの前記指示部により指示された座標点を教示点として登録するための第2の操作キーとを更に備えてもよい。
上記構成によれば、教示者は第1の操作キーによりアームの教示動作を開始し、任意の点で第2の操作キーにより教示点を登録することができる。これにより、教示動作が容易になる。
前記第1の操作キー及び第2の操作キーは前記各アームに設けられてもよい。上記構成によれば、教示者が両手でキー操作をし易いので教示動作が容易になる。前記第1の操作キー及び第2の操作キーは各前記指示部または当該指示部の近傍に設けられてもよい。
上記構成によれば、キーを操作し易いので、教示点を好適に教示できる。
前記各アームは、支点となる第1関節軸の鉛直な回転軸線を中心に前記ロボット本体に対して回動自在に支持された第1リンクと、支点となる第2関節軸の水平な回転軸線を中心に前記第1リンクに対して回動自在に支持された第2リンクと、重力と反対方向の力を前記第2リンクに作用させることによって前記第1リンクに対して前記第2リンクを静止させる自重補償機構と、を更に備えてもよい。
上記構成によれば、教示中に教示者に作用するアームの自重負荷が軽減されるので、教示が容易になる。例えば自重補償機構は、引張りバネ、カウンターウェイト、補助リンクでもよい。
前記ロボット本体は、先端が所定の間隔を空けて左右に分岐した分岐部を有する支柱を含み、前記2つのアームのそれぞれの基端を含む第1リンクが、支点となる第1関節軸の第1回転軸線を中心に前記支柱の分岐部に対して回動自在に支持されてもよい。
上記構成によれば、ロボット本体の支柱先端が分岐されているので、2つのアームの第1関節軸の間に空間が生じ、教示者の視線を遮るものを無くすことができる。これにより教示者の視野が広がり教示動作が容易になる。
前記第1関節軸の第1回転軸線は、前記支柱の中心軸と平行であり、第2リンクと自重補償機構とを更に備え、前記第1リンクは、前記第1関節軸の第1回転軸線を中心に前記支柱の分岐部に対して水平方向に回動自在に天吊り状態で支持され、前記第2リンクは、前記支柱の中心軸に垂直な回転軸線を有する第2関節軸を中心に前記第1リンクに対して垂直方向に回動自在に支持され、前記自重補償機構は、重力と反対方向の力を前記第2リンクに作用させることによって、前記第1リンクに対して前記第2リンクを前記第1リンクの回転軸に対して略90度の角度で静止させてもよい。
上記構成によれば、自重補償機構により各アームの第1リンクに対して略水平方向の角度に維持された第2リンクが、第1リンクとともに水平方向に回動するので、第1リンク及び第2リンクの下方に空間が生じ、教示者はこの空間に両肩を挿入することで、ロボットのアームと教示者の肩の軸関節位置を概ね一致させることができる。これにより、教示動作が容易になる。
本発明のその他の態様に係る、双腕ロボットの教示方法は、ロボット本体、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる2本のアーム、及び、前記2本アームのそれぞれの先端に設けられ、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成された2つの指示部を備え、前記ロボット本体は、先端が所定の間隔を空けて左右に分岐した分岐部を有する、双腕ロボットの教示方法であって、教示者が両手で直接且つ同時に前記2つの指示部を移動させることにより指示された座標点を教示点として取得し、取得した教示点に対応する動作を前記双腕ロボットに教示する。
本発明によれば、双腕ロボットの教示作業を直感的且つ容易に行うことができる。
本実施形態に係る双腕ロボットの教示システムの概略的な構成を示す正面図である。 図1の双腕ロボットの右アームの関節構造を模式的に示す図である。 図1の制御装置の構成を示すブロック図である。 図1の双腕ロボットの教示方法の手順の一例を示すフローチャートである。 図1の双腕ロボットに教示者が教示する様子を斜め前方から見た斜視図である。 図1の双腕ロボットに教示者が教示する様子を斜め後方から見た斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
図1は、一実施形態に係る双腕ロボットの教示システムの概略的な構成を示す正面図である。図1に示すように、ロボット教示システム1は、双腕ロボット2と、制御線3aを介して双腕ロボット2に接続された制御装置3を備える。同図では、双腕ロボット2の前方向を紙面上方向に一致するとして説明する。
[双腕ロボット]
双腕ロボット2は、ロボット本体10と、ロボット本体10の右側に設けられた右アーム4Rと、ロボット本体10の左側に設けられた左アーム4Lとを備える。
ロボット本体10は、支柱10Aと、床面に設置され、支柱10Aを支える架台10Bを備える。支柱10Aは、先端が所定の間隔を空けて左右に分岐した分岐部10R及び10Lを有する。ロボット本体10の後側には教示者用のイス11が配置される。教示者はイス11に着座して双腕ロボット2の教示作業を行う。
右アーム4Rは、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる。右アーム4Rの先端には指示部5Rが設けられる。指示部5Rは、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成される。
左アーム4Lは、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる。左アーム4Lの先端には指示部5Lが設けられる。指示部5Lは、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成される。本実施形態では、左右のアーム4L,4Rはロボット本体10の支柱10Aの中心軸10aに対して左右対称に構成される。
以下では、右アーム4Rの具体的構成について説明する。図2は、右アーム4Rの関節構造を模式的に示す図である。図2に示すように、右アーム4Rは、4種類のリンク(15〜18)が7つの関節軸(21〜27)によって連結されてなり、その先端には指示部5Rが設けられる。
第1関節軸21、第2関節軸22、第4関節軸24、第5関節軸25、第6関節軸26、第7関節軸27のそれぞれに対応づけられるように、駆動用のサーボモータ、サーボモータの回転を制動するブレーキ、及びサーボモータの回転角度位置を検出する位置センサがそれぞれ設けられる(いずれも図示せず)。同図では、複数の関節軸のうち駆動軸を斜線で示している。。本実施形態では、サーボモータはダイレクトドライブモータでもよいし、DCモータ及び低減速比の伝達機構を備えてもよい。位置センサは例えばエンコーダである。ブレーキは例えば給電により励磁されるとブレーキが解除され、逆に励磁されないとブレーキが効く励磁作動電磁ブレーキである。
第1リンク15は、長手方向の一端が第1関節軸21を介して支柱10A(図1)の分岐部10Rに連結され、長手方向の他端が一対の第2関節軸22を介して第2リンク16に連結される。第1リンク15は、第1関節軸21の第1回転軸線21aを中心に支柱の分岐部10Rに対して水平方向に回動自在に天吊り状態で支持される。ここで第1関節軸21の第1回転軸線21aは、支柱10Aの中心軸10a(図1)と平行である。
第2リンク16は、一対の互いに平行な第2リンク部材16a,16bで構成され、この一対の第2リンク部材16a,16bの長手方向の一端がそれぞれ一対の第2関節軸22を介して第1リンク15に連結され、一対の第2リンク部材16a,16bの長手方向の他端がそれぞれ一対の第3関節軸23を介してそれぞれ第3リンク17に連結される。第2リンク16は、支柱10Aの中心軸10a(図1)に垂直な回転軸線を有する第2関節軸22を中心に第1リンク15に対して垂直方向に回動自在に支持される。また、第3リンク17は、長手方向の一端が一対の第3関節軸23,23を介して第2リンク16に連結される。
従って、第2リンク16を構成する一対の互いに平行な第2リンク部材16a,16bと、一対の第2関節軸22,22と、一対の第3関節軸23,23とは、平行リンク機構を構成する。一対の第2関節軸22,22のうちの一方の関節軸のみが駆動軸であり、一対の第2関節軸22,22のうちの他方の関節軸と一対の第3関節軸23とは従動軸である。
従って、第3リンク17は第1リンク15及び第2リンク16の姿勢が決まると一意に定まる。ここでは、一対の第2関節軸22,22及び一対の第3関節軸2323がそれぞれ鉛直方向に配置されているので、第リンク17はこの一意に定まる姿勢を維持しながら、上記平行リンクで規定される鉛直面内を移動する。また、右アーム4Rは、重力と反対方向の力を第2リンク16に作用させることによって第1リンク15に対して第2リンク16を静止させる自重補償機構28を備える。自重補償機構28は、本実施形態では引張りバネにより構成されるが、カウンターウェイト、又は補助リンクにより構成されてもよい。自重補償機構28の一端は第1リンク15に接続され、他端は第3関節軸に接続される。これにより、第1リンク15に対して第2リンク16を第1関節第1回転軸線21aに対して略90度の角度で静止させることができる。
第3リンク17の長手方向の他端が第4関節軸24を介して第4リンク18に連結される。
第4リンク18は、長手方向の一端が第4関節軸24を介して第3リンク17に連結される。第4リンク18は、第4関節軸24の第4回転軸線24aを中心に第3リンク17に対して水平方向に回動自在に支持される。ここで第4関節軸24の第4回転軸線24aは、第1関節軸21の第1回転軸線21aと平行である。
第4リンク18の長手方向の他端が第5関節軸25、第6関節軸26及び第7関節軸27を介して指示部5Rに連結される。
第6関節軸26は、第5関節軸25の第5回転軸線25aを中心に第4リンク18に対して回動自在に支持される。ここで第5関節軸25の第5回転軸線25aは、第1回転軸線21a及び第4回転軸線24aと垂直である。すなわち、ここでは、第5回転軸線25aは水平な回転軸線である。
指示部5Rは、長手方向の一端が第7関節軸に連結される。指示部5Rは、第7関節軸27の第7回転軸線27aを中心に第6関節軸26に対して回動自在に支持される。ここで、第6関節軸の回転軸線26aは、第5回転軸線25aに垂直であり、第7関節軸27の回転軸線27aは第6回転軸線26aに垂直である。
従って、指示部5Rは、第4リンク18に対して、任意の方向に回動自在であり、任意の姿勢を取ることができる。
指示部5Rは、棒状の把持部50と、空間における座標点を指示する先端部51から構成される。把持部50には操作許可ボタン52a、52bと位置登録ボタン53が設けられている。これらはボタンに限られずその他の操作キーでもよい。
操作許可ボタン52a,52bは教示操作を開始するための操作キーである。操作許可ボタン52aは第1関節軸21〜第6関節軸26の全てのサーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除するためのボタンである。操作許可ボタン52bは本体10側の第1関節軸21〜第3関節軸23の3軸のサーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除するためのボタンである。操作許可ボタン52bを用いることにより、アームの手先(指示部5R,5L)の姿勢を固定したままアーム位置を調整することができる。また、操作許可ボタン52aと52bを両方押すことにより、アームの先端側の第4関節軸24〜第6関節軸26の3軸のサーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除するように構成される。これにより、アーム位置を固定したまま手先(指示部5R,5L)の姿勢を調整することができる。また、操作許可ボタン52bは第4リンク18又は第5リンク19に設けられてもよい。
位置登録ボタン53は指示部5Rにより指示された座標点を教示点として登録するための操作キーである。これらのボタンは指示部5R近傍に設けられてもよい。これにより、教示者が両手でボタン操作をし易いので教示動作が容易になる。
ここで空間における座標点は次のようにして算出される。例えば双腕ロボット2の右アーム4Rについての基準座標系(以下、ベース座標系という)は、図2に示すように、支柱の分岐部10Rの底面と第1関節軸21の第1回転軸線21aとの交点が原点であり、第1関節軸21の第1回転軸線21aがZ軸であり、Z軸に直交する任意の軸がX軸であり、Z軸及びX軸に直交する軸がY軸である。このベース座標系を基準として、第1関節軸21〜第6関節軸26の角度位置と右アーム4Rを構成するリンク15〜18及び指示部5Rの寸法等を予め記憶しておくことにより、指示部5Rの先端部51により指示された3次元空間上の座標点P1(x、y、z)を算出することができる。
[制御装置]
図3は、制御装置3の構成を示すブロック図である。図3に示すように、制御装置3は、演算部31と、記憶部32と、サーボ制御部35と、を備える。制御装置3は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。本実施形態では、ロボットコントローラが、双腕ロボット2の教示機能を備えている。制御装置3は、単一の装置とは限らず、ロボットコントローラを含む複数の装置で構成されてもよい。制御装置3は通信インターフェース(図示せず)を介して操作許可ボタン52a、52b及び位置登録ボタン53に接続され、各操作キーからの指令信号を受信する。
記憶部32は、ロボットコントローラとしての基本プログラム、ロボットの教示プログラム、リンクの寸法、教示点、教示動作等の情報を記憶する。
演算部31は、ロボット制御のための演算処理を行う。演算部31は、制御指令生成部40と、教示点取得部41と、動作生成部42を含む各機能ブロックを実現する(各機能ブロックとして動作する)ように構成されている。制御指令生成部40は、ロボット2の制御指令を生成し、これをサーボ制御部35に出力する。教示点取得部41は、空間における右アーム4R及び左アーム4Lの2つの指示部5R及び5Lにより指示された2つの座標点を算出し、それぞれの教示点として取得する。動作生成部42は、教示点取得部41により取得された教示点に対応する2つのアームの動作(以下、単に動作という)を生成する。
サーボ制御部35は、演算部31により生成された制御指令に基づいて、ロボット2の関節軸21〜26の各軸の動作を制御するように構成されている。
以上のような構成により、制御装置3は操作許可ボタン52a及び52bの少なくとも一方から操作許可信号を受信すると、制御指令生成部40は、操作許可信号に基づいて、制御指令を生成し、サーボ制御部35に出力する。サーボ制御部35は、制御指令に基づいて関節軸のサーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除した状態に制御する。更に制御装置3は位置登録ボタン53から位置登録信号を受信すると、教示点取得部41は、指示部5R,5Lにより指示された座標点を算出し、それぞれの教示点として登録する。そして、動作生成部42は、教示点取得部41により取得された教示点に対応する動作を生成する。つまり、ロボット動作のシーケンスプログラムが生成される。
次に、双腕ロボット2の教示方法について図4〜図6を用いて説明する。図4は、双腕ロボット2の教示方法の手順の一例を示すフローチャートである。図5及び図6は、双腕ロボット2に教示者が教示する様子を斜め前方及び後方から見た斜視図である。
教示者は、図5及び図6に示すように、左右両手で各アームの指示部5L,5Rの把持部50を把持し、イス11に着座して双腕ロボット2の教示作業を行う。ここでは省スペース化のため、イス11の下に制御装置3が収容されている。また、図5に示すように、ロボット本体10の支柱10Aの先端が分岐部10L,10Rにより分岐されているので、アーム4Rの第1関節軸21とアーム4Lの第1関節軸21との間に空間が生じ、教示者の視線を遮るものが無い。これにより教示者の視野が広がり教示作業が容易になる。
そして、教示者は、操作許可ボタン52a、52bのいずれかを押すことにより教示作業を開始することができる。制御装置3は、各アームの該当する軸のサーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除する(ステップS1)。これにより、教示者は各アームのバックドライブを利用して、両方のアームを移動させ易くなる。また、サーボモータをオフし、ブレーキを解除するので、ロボットが暴走する可能性を完全に排除でき、安全性が確保できる。また、自重補償機構28(図2参照)により教示者に作用するアームの自重負荷が軽減されるので、教示が容易になる。
次に、教示者は、アームのバックドライブを利用して、両手で直接且つ同時に2つの指示部5R,5Lを移動させる(ステップS2)。図5及び図6に示すように、自重補償機構28(図2参照)によりアーム4R,4Lの第1リンク15に対して略水平方向の角度に維持された第2リンク16が、第1リンク15とともに水平方向に回動するので、第1リンク15及び第2リンク16の下方に空間が生じ、教示者はこの空間に両肩を挿入することができる。これにより、双腕ロボット2のアーム4R,4Lと教示者の肩の軸関節位置を概ね一致させることができ、教示動作が容易になる。
次に、制御装置3は、アームのバックドライブ動作に基づいて指示部5R,5Lの空間における位置を算出する。
次に、教示者は、任意の点で指示部5R,5Lの位置登録ボタン53を押すことにより、制御装置3は、指示部5R,5Lにより指示された座標点を教示点として登録する(ステップS4)。ここでは、指示部5R,5Lのどちらか一方の位置登録ボタン53を押すと、2つのアーム4R,4Lの教示点が同時に登録される。これにより、2つのアー4R,4L教示点を同期して登録することができる。
教示者は、教示動作に必要な教示点が登録されるまで、上記ステップS2〜S4を繰り返す(ステップS5)。制御装置3は、教示点の登録が完了した場合は、それらの教示点に対応する動作(ロボット動作のシーケンスプログラム)を生成し(ステップS6)、教示動作(動作軌跡)を保存して終了する(ステップS7)。このように教示作業がアーム側の操作だけで完結するので、教示者は作業中に別のユーザインターフェース(ロボットコントローラ、PC等)を操作する必要がない。
従って、本実施形態によれば、教示者が両手で直接且つ同時に2つの指示部5R,5Lを移動させることにより指示された座標点を教示点として取得し、取得した教示点に対応する動作を双腕ロボット2に教示することができる。これにより、双腕ロボット2に2本のアーム同士が干渉しない軌道を直感的に教示できる。更に、従来のダイレクト教示に必要な専用センサ等を必要とせず、システムを安価に構成できる。
また、教示されるロボットアーム動作は人間の腕の動作と概ね一致する。その結果、生産現場の管理者はロボットが何の作業をしているのか、作業の進捗はどの程度かを一目で理解できるようになる。
尚、本実施形態では、操作許可ボタン52と位置登録ボタン53は、各アームの指示部5R,5Lの把持部50又は指示部5R,5L近傍に設けられたが、ロボット以外の床に配置されてもよい。両手でアームを動かしつつ、足でキー操作を実行してもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び機能の一方又は双方の詳細を実質的に変更できる。
本発明は、双腕ロボットの動作教示に有用である。
1 ロボット教示システム
2 双腕ロボット
3 制御装置
4R,4L 右アーム,左アーム
5R,5L 指示部(右),指示部(左)
10 ロボット本体
10A 支柱
10B 架台
10R,10L 分岐部(右),分岐部(左)
11 イス
15〜18 第1リンク〜第4リンク
21〜27 第1関節軸〜第7関節軸
28 自重補償機
1 演算部
32 記憶部
35 サーボ制御部
40 制御指令生成部
41 教示点取得部
42 動作生成部
50 把持部
51 先端部
52a,52b 操作許可ボタン(第1操作キー)
53 位置登録ボタン(第2操作キー)

Claims (9)

  1. ロボット本体、前記ロボット本体に取り付けられ、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる2本のアーム、及び、前記2本のアームのそれぞれの先端に設けられ、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成された2つの指示部を備えた双腕ロボットと、
    教示者が両手で直接且つ同時に前記2つの指示部を移動させることにより指示された座標点を教示点として取得し、取得した教示点に対応する動作を前記双腕ロボットに教示する制御装置と、
    を備え、
    前記ロボット本体先端が所定の間隔を空けて左右に分岐することによって構成された右側分岐部と左側分岐部とを有し、前記右側分岐部と前記左側分岐部との間に空間が生じ、
    前記2本のアームが、前記ロボット本体の右側分岐部の先端と前記左側分岐部の先端に取り付けられている、双腕ロボットの教示システム。
  2. 前記各アームは、前記関節軸の各々を駆動するサーボモータ及び前記サーボモータの回転を制動するブレーキを備え、
    前記制御装置は、前記サーボモータをサーボオフし、且つ、前記ブレーキを解除した状態で前記教示点を取得する、請求項1に記載の双腕ロボットの教示システム。
  3. 前記制御装置は、前記各アームの前記サーボモータをサーボオフし、且つ、ブレーキを解除するための第1の操作キーと、前記各アームの前記指示部により指示された座標点を教示点として登録するための第2の操作キーと
    を更に備える、請求項2に記載の双腕ロボットの教示システム。
  4. 前記第1の操作キー及び第2の操作キーは前記各アームに設けられる、請求項3に記載の双腕ロボットの教示システム。
  5. 前記第1の操作キー及び第2の操作キーは各前記指示部または当該指示部の近傍に設けられる、請求項4に記載の双腕ロボットの教示システム。
  6. 前記各アームは、支点となる第1関節軸の鉛直な回転軸線を中心に前記ロボット本体に対して回動自在に支持された第1リンクと、
    支点となる第2関節軸の水平な回転軸線を中心に前記第1リンクに対して回動自在に支持された第2リンクと、
    重力と反対方向の力を前記第2リンクに作用させることによって前記第1リンクに対して前記第2リンクを静止させる自重補償機構と、
    を更に備える、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の双腕ロボットの教示システム。
  7. 前記ロボット本体は、先端が所定の間隔を空けて左右に分岐した分岐部を有する支柱を含み、
    前記2つのアームのそれぞれの基端を含む第1リンクが、支点となる第1関節軸の第1回転軸線を中心に前記支柱の分岐部に対して回動自在に支持される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の双腕ロボットの教示システム。
  8. 前記第1関節軸の第1回転軸線は、前記支柱の中心軸と平行であり、
    第2リンクと自重補償機構とを更に備え、
    前記第1リンクは、前記第1関節軸の第1回転軸線を中心に前記支柱の分岐部に対して水平方向に回動自在に天吊り状態で支持され、
    前記第2リンクは、前記支柱の中心軸に垂直な回転軸線を有する第2関節軸を中心に前記第1リンクに対して垂直方向に回動自在に支持され、
    前記自重補償機構は、重力と反対方向の力を前記第2リンクに作用させることによって、前記第1リンクに対して前記第2リンクを前記第1関節軸の第1回転軸線に対して略90度の角度で静止させる、請求項7に記載の双腕ロボットの教示システム。
  9. ロボット本体、前記ロボット本体に取り付けられ、複数のリンクが関節軸によって連結されてなる2本のアーム、及び、前記2本のアームのそれぞれの先端に設けられ、空間における座標点を指示し、且つ、教示者が把持可能に構成された2つの指示部を備え、前記ロボット本体先端が所定の間隔を空けて左右に分岐することによって構成された右側分岐部と左側分岐部とを有し、前記右側分岐部と前記左側分岐部との間に空間が生じ、前記2本のアームが前記ロボット本体の右側分岐部の先端と前記左側分岐部の先端に取り付けられている、双腕ロボットの教示方法であって、
    教示者が両手で直接且つ同時に前記2つの指示部を移動させることにより指示された座標点を教示点として取得し、取得した教示点に対応する動作を前記双腕ロボットに教示する、双腕ロボットの教示方法。
JP2014266509A 2014-12-26 2014-12-26 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法 Active JP6630042B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014266509A JP6630042B2 (ja) 2014-12-26 2014-12-26 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法
CN201580071080.2A CN107107342B (zh) 2014-12-26 2015-12-25 双臂机械手的示教系统及双臂机械手的示教方法
EP15872300.7A EP3238888B1 (en) 2014-12-26 2015-12-25 Dual arm robot teaching system and dual arm robot teaching method
PCT/JP2015/006475 WO2016103729A1 (ja) 2014-12-26 2015-12-25 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法
US15/539,713 US10078327B2 (en) 2014-12-26 2015-12-25 Teaching system of dual-arm robot and method of teaching dual-arm robot
KR1020177020086A KR20170097728A (ko) 2014-12-26 2015-12-25 양팔 로봇의 교시 시스템 및 양팔 로봇의 교시 방법
TW104144017A TWI623399B (zh) 2014-12-26 2015-12-25 Teaching system of dual-arm robot and teaching method of dual-arm robot
KR1020197019646A KR20190085160A (ko) 2014-12-26 2015-12-25 양팔 로봇의 교시 시스템 및 양팔 로봇의 교시 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014266509A JP6630042B2 (ja) 2014-12-26 2014-12-26 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016124065A JP2016124065A (ja) 2016-07-11
JP6630042B2 true JP6630042B2 (ja) 2020-01-15

Family

ID=56149786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014266509A Active JP6630042B2 (ja) 2014-12-26 2014-12-26 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10078327B2 (ja)
EP (1) EP3238888B1 (ja)
JP (1) JP6630042B2 (ja)
KR (2) KR20170097728A (ja)
CN (1) CN107107342B (ja)
TW (1) TWI623399B (ja)
WO (1) WO2016103729A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6489991B2 (ja) * 2015-10-02 2019-03-27 ファナック株式会社 ロボットを操作するハンドルを備えたロボット用操作装置
JP2018167334A (ja) 2017-03-29 2018-11-01 セイコーエプソン株式会社 教示装置および教示方法
CN109202859A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种机器人示教器
CN109129432A (zh) * 2017-10-27 2019-01-04 王晶红 一种双臂协作机器人
CN108393894A (zh) * 2018-05-14 2018-08-14 安徽理工大学 双臂铸件取样检测机器人
JP7302182B2 (ja) * 2019-01-29 2023-07-04 セイコーエプソン株式会社 水平多関節ロボット
DE102019102427B4 (de) * 2019-01-31 2022-02-10 Franka Emika Gmbh Koordination von Bahnen zweier Robotermanipulatoren
CN110181490B (zh) * 2019-06-28 2023-03-14 长沙开山斧智能科技有限公司 多轴同步操作器及其控制系统
JP2021154439A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 セイコーエプソン株式会社 教示方法
JP6944008B1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-06 川田テクノロジーズ株式会社 作業ロボット
KR102330992B1 (ko) * 2020-09-25 2021-11-24 한국로봇융합연구원 양팔 로봇 조작을 위한 교시장치 및 제어방법
CN112549017A (zh) * 2020-10-27 2021-03-26 南京凌华微电子科技有限公司 避免关节极限的双臂机器人协作空间求解方法
KR20220137213A (ko) * 2021-04-01 2022-10-12 주식회사 제우스 델타 로봇 및 그의 제어 장치와 방법
CN115338855A (zh) * 2021-05-14 2022-11-15 台达电子工业股份有限公司 双臂机器人组装系统
CN114332985B (zh) * 2021-12-06 2024-06-18 上海大学 一种基于双机械臂协同的肖像轮廓智能绘制方法
CN114536351B (zh) * 2022-04-27 2022-07-15 季华实验室 冗余双臂机器人示教方法、装置、电子设备及系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6080575A (ja) * 1983-10-07 1985-05-08 松下電器産業株式会社 工業用ロボツト
JPH0236085A (ja) * 1988-07-25 1990-02-06 Fujitsu Ltd ロボットのダイレクトティーチング装置
JPH08216074A (ja) * 1995-02-17 1996-08-27 Yaskawa Electric Corp ロボットの直接教示装置
JPH0962334A (ja) * 1995-08-25 1997-03-07 Fanuc Ltd リードスルーティーチを安全に遂行するためのロボット制御装置
JPH0985671A (ja) * 1995-09-22 1997-03-31 Daihen Corp 小形の多関節形ロボット装置
US8364314B2 (en) * 2009-04-30 2013-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for automatic control of a humanoid robot
JP5637883B2 (ja) 2011-02-01 2014-12-10 ファナック株式会社 力センサの出力に基づいてロボットのダイレクトティーチをおこなうロボット教示装置
JP5479541B2 (ja) 2011-08-23 2014-04-23 パナソニック株式会社 パラレルリンクロボットおよびその動作教示方法
CN102950596B (zh) * 2011-08-23 2015-11-11 松下电器产业株式会社 并联连杆机器人及其动作示教方法
JP2013043250A (ja) 2011-08-24 2013-03-04 Panasonic Corp ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、制御プログラム、並びに、集積電子回路
WO2013035244A1 (ja) * 2011-09-06 2013-03-14 パナソニック株式会社 ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、制御プログラム、並びに、集積電子回路
US8996167B2 (en) * 2012-06-21 2015-03-31 Rethink Robotics, Inc. User interfaces for robot training
JP6110612B2 (ja) * 2012-07-19 2017-04-05 川崎重工業株式会社 基板搬送装置
JP2014217913A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 パナソニック株式会社 パラレルリンクロボットの動作教示方法およびパラレルリンクロボット
JP6440385B2 (ja) * 2014-06-10 2018-12-19 キヤノン株式会社 ロボットアーム、表示装置およびロボットシステム

Also Published As

Publication number Publication date
TW201634199A (zh) 2016-10-01
US10078327B2 (en) 2018-09-18
JP2016124065A (ja) 2016-07-11
TWI623399B (zh) 2018-05-11
EP3238888A1 (en) 2017-11-01
EP3238888A4 (en) 2018-10-10
EP3238888B1 (en) 2023-03-08
CN107107342A (zh) 2017-08-29
KR20170097728A (ko) 2017-08-28
US20170343998A1 (en) 2017-11-30
CN107107342B (zh) 2020-06-05
KR20190085160A (ko) 2019-07-17
WO2016103729A1 (ja) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6630042B2 (ja) 双腕ロボットの教示システム及び双腕ロボットの教示方法
EP3481599B1 (en) Parallel link device, industrial robot, and haptic presentation device
JP5725603B2 (ja) 側面設置型力覚提示インターフェイス
WO2017033381A1 (ja) ロボットシステム
JP5921228B2 (ja) 起立動作支援ロボット
JP2009271746A (ja) 情報入出力装置及び情報入出力方法、並びにコンピュータ・プログラム
JPWO2014156250A1 (ja) マスタスレーブシステム
KR101312371B1 (ko) 7 자유도 움직임을 갖는 마스터 암
US11589935B2 (en) Operation device for surgical manipulator and robotically-assisted surgical system
JP2017074669A (ja) マニピュレータの制御装置、マニピュレータ駆動装置、及びロボットシステム
JP2018192596A (ja) 遠隔操作ロボットシステム
Luo et al. Team Northeastern's approach to ANA XPRIZE Avatar final testing: A holistic approach to telepresence and lessons learned
JP6271835B2 (ja) ロボットのハンドガイドシステム
JP2017177283A (ja) ロボット制御装置、ロボットおよびシミュレーション装置
CN111356560B (zh) 操作装置
JP2685602B2 (ja) マスタースレーブマニピュレータシステム
Hasunuma et al. Development of teleoperation master system with a kinesthetic sensation of presence
JP5380192B2 (ja) 汎用ロボット移動教示装置
JP2552977B2 (ja) 力フィードバック型多軸操作装置
JP2007331089A (ja) ロボットの操縦システム
JP2009289179A (ja) 力触覚提示装置
JP2000246680A (ja) 3次元入力用マニピュレータ
JP2002264045A (ja) 力フィードバック型操縦装置
JP2018190254A (ja) 遠隔操作用入力システム及び手首動作検出装置
JP2020151827A (ja) 駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181126

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190822

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6630042

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250