JP6907853B2 - Robot teaching system - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットを教示する教示システムに関する。 The present invention relates to a teaching system that teaches a robot.
従来、多関節型のロボットを教示する際には、ティーチングペンダント等の教示装置を用いる手法が採用されていた。しかし、教示装置による教示ではロボットに対して直観的に指示を行うことができず、不慣れな作業者が教示を行うと所望の動作を教示するためには非常に時間がかかるという問題があった。そのため、近年では、教示対象のロボットを作業者が直接触って教示するいわゆるダイレクトティーチングと呼ばれる手法が採用されつつある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when teaching an articulated robot, a method using a teaching device such as a teaching pendant has been adopted. However, there is a problem that it is not possible to intuitively give instructions to the robot by the teaching by the teaching device, and it takes a very long time to teach the desired movement when an inexperienced operator teaches. .. Therefore, in recent years, a method called so-called direct teaching in which an operator directly contacts and teaches a robot to be taught is being adopted (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、ダイレクトティーチングの場合には作業者がロボットを直接が触る必要があるものの、高温や多粉塵あるいは高所等、作業し難い場所にロボットが設置されている場合には、教示することが困難になるという問題がある。また、作業し易い場所であっても、対象が例えば大型のロボットである場合には、大きなロボットアームを直接動かす必要があり、作業性が悪いという問題もある。 However, in the case of direct teaching, although it is necessary for the operator to directly touch the robot, it is difficult to teach when the robot is installed in a place where it is difficult to work, such as high temperature, high dust, or high places. There is a problem of becoming. Further, even in a place where work is easy, when the target is, for example, a large robot, it is necessary to directly move the large robot arm, which causes a problem that workability is poor.
さらに、ダイレクトティーチングの場合、高精度の位置決めが困難であるという大きな問題がある。これは、作業者がロボットアームを直接触って教示する場合には、作業者の手の微少な振動等が反映されてしまわないようにある程度の不感帯を設ける必要があり、細かな調整ができないためである。また、ロボットの仕様にもよるものの、例えば数十μmといった精度での位置決めを作業者が手動行うことはそもそも困難である。 Further, in the case of direct teaching, there is a big problem that high-precision positioning is difficult. This is because when the operator teaches by directly touching the robot arm, it is necessary to provide a certain amount of dead zone so that the slight vibration of the operator's hand is not reflected, and fine adjustment is not possible. Is. Further, although it depends on the specifications of the robot, it is difficult for the operator to manually perform positioning with an accuracy of, for example, several tens of μm.
また、ダイレクトティーチングの場合には、作業者がロボットアームを仮に真横方向に動かそうとしても、手がぶれて方向がずれてしまうことが想定され、作業者の意図する方向にロボットアームを移動できないおそれがある。つまり、ダイレクトティーチングの場合には、アームを移動させる際の距離だけでなく、アームを移動させる際の方向においても、高精度な位置決めを行うことが困難になる重大な要因が存在している。また、教示対象となるロボットがダイレクトティーチング機能に対応している必要もある。 Further, in the case of direct teaching, even if the operator tries to move the robot arm in the lateral direction, it is assumed that the hand shakes and the direction shifts, and the robot arm cannot be moved in the direction intended by the operator. There is a risk. That is, in the case of direct teaching, there is an important factor that makes it difficult to perform highly accurate positioning not only in the distance when moving the arm but also in the direction when moving the arm. It is also necessary that the robot to be taught supports the direct teaching function.
そのため、大まかな位置決めは作業者が手動で行うとしても、最終的な高精度の位置決めを行う際には、例えば特許文献1のように微調整用に別途ティーチングペンダント等を用いて行う必要があり、ロボットからティーチングペンダントへの持ち替えや操作の切り替え等が必要になって作業性が低下するという問題がある。 Therefore, even if the operator manually performs the rough positioning, it is necessary to use a separate teaching pendant or the like for fine adjustment as in Patent Document 1, for example, when performing the final high-precision positioning. , There is a problem that workability is lowered because it is necessary to switch from a robot to a teaching pendant or to switch operations.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業者が手動によりロボットを操作して教示する場合であっても高精度で位置決めを行うことができるロボットの教示システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a robot teaching system capable of performing positioning with high accuracy even when an operator manually operates and teaches a robot. To do.
請求項1記載の発明では、教示システムは、教示する対象である対象ロボットと、作業者による手動での操作によって姿勢を変更可能に設けられている操作ロボットと、を備えている。つまり、実際の教示対象である対象ロボットとは別に、作業者が操作可能な操作ロボットを設けている。ここで、作業者による手動での操作によって姿勢を変更可能であるとは、操作ロボットの形状や大きさだけでなく、安全且つ容易に作業者が触れることができる環境に操作ロボットが設置されていることも含んでいる。 In the invention according to claim 1, the teaching system includes a target robot to be taught and an operating robot provided so that the posture can be changed by a manual operation by an operator. That is, an operation robot that can be operated by the operator is provided separately from the target robot that is the actual teaching target. Here, the fact that the posture can be changed by manual operation by the operator means that the operation robot is installed not only in the shape and size of the operation robot but also in an environment where the operator can safely and easily touch it. It also includes being there.
そして、教示システムは、作業者が操作した操作ロボットの姿勢に一致するように対象ロボットの姿勢を制御する直接制御モードと、検出部で検出した操作ロボットの姿勢の変化を、検出した前記操作ロボットの姿勢の変化よりも小さく予め設定されている動作単位に変換して対象ロボットの姿勢を制御する詳細制御モードとを切り替え、操作ロボットに対する作業者の操作に基づいて対象ロボットを教示する処理を実行する。 Then, the teaching system has a direct control mode in which the posture of the target robot is controlled so as to match the posture of the operating robot operated by the operator, and the operating robot that detects a change in the posture of the operating robot detected by the detection unit. Switch to the detailed control mode that controls the posture of the target robot by converting it to a preset motion unit that is smaller than the change in the posture of the robot, and executes the process of teaching the target robot based on the operator's operation on the operating robot. do.
詳細制御モードでは、操作ロボットに対する作業者の操作は予め設定されている動作単位として扱われるため、操作ロボットは、あたかもジョイスティックのように作動し、作業者が手動で操作ロボットを操作する場合であっても、対象ロボットの姿勢を一定の動作単位、より詳細には、検出した操作ロボットの姿勢の変化よりも小さく設定されている動作単位で制御することが可能となる。 In the detailed control mode, the operator's operation on the operating robot is treated as a preset operation unit. Therefore, the operating robot operates like a joystick, and the operator manually operates the operating robot. However, it is possible to control the posture of the target robot in a fixed motion unit, more specifically, in a motion unit set smaller than the detected change in the posture of the operating robot.
そして、動作単位を例えば対象ロボットの最小分解能に対応付けて設定しておけば、操作ロボットから手を離すことなく、対象ロボットの姿勢を最小分解能で制御することができる。したがって、作業者が手動により教示する場合であっても、高精度で位置決めを行うことができる。このとき、アームを移動させる際の距離だけでなく、アームを移動させる際の方向においても、高精度な位置決めを行うことができる。 Then, if the motion unit is set in association with the minimum resolution of the target robot, for example, the posture of the target robot can be controlled with the minimum resolution without taking the hand off from the operating robot. Therefore, even when the operator manually teaches, positioning can be performed with high accuracy. At this time, highly accurate positioning can be performed not only in the distance when moving the arm but also in the direction when moving the arm.
また、対象ロボットとは別に操作ロボットを設けているので、作業者の安全を確保した状態で、また、作業者が作業をし易い環境で教示作業を行うことができる。また、対象ロボットが大型のロボットであっても、操作ロボットを小型のものとすれば、作業性を改善することができる。 Further, since the operation robot is provided separately from the target robot, the teaching work can be performed in a state where the safety of the worker is ensured and in an environment where the worker can easily work. Further, even if the target robot is a large robot, the workability can be improved by making the operation robot small.
また、操作ロボットを操作して教示作業を行うことから、教示作業に不慣れな作業者であっても直感的に操作することができるというダイレクトティーチングのメリットを損なうこともない。したがって、教示作業中の作業者の安全の確保と作業性の向上。 Further, since the teaching work is performed by operating the operation robot, the merit of direct teaching that even an operator who is unfamiliar with the teaching work can operate intuitively is not impaired. Therefore, ensuring the safety of workers during teaching work and improving workability.
請求項2記載の発明では、詳細制御モードが開始された時点における操作ロボットの姿勢を基準姿勢として記憶し、基準姿勢と操作ロボットの現在の姿勢との差分を変化量として検出する。これにより、微調整を開始する時点における操作ロボットの姿勢を基準として方向が規定されるため、作業者は、対象ロボットを所望の方向に容易に制御することができる。
In the invention according to
請求項3記載の発明では、詳細制御モードにおいて、操作ロボットの姿勢と対象ロボットの姿勢とが乖離している場合、動作単位の制御を実行した後に、操作ロボットの姿勢と対象ロボットの姿勢とを一致させる。これにより、操作することによって姿勢が変化した操作ロボットが対象ロボットと同じ姿勢となり、次に操作する際の違和感を抑制することができる。
In the invention according to
請求項4記載の発明では、詳細制御モードにおいて、操作ロボットの姿勢と対象ロボットの姿勢とが乖離している場合、動作単位の制御中に、操作ロボットの姿勢と対象ロボットの姿勢とを一致させる。これにより、作業者が操作することによって姿勢が変化した操作ロボットが、その操作中に対象ロボットの姿勢と一致するように制御されるため、いわゆるクリック感のような操作感を得ることができる。また、微調整をしている最中であるため操作ロボットの姿勢がそれほど大きく変化しないと考えられることから、姿勢を一致させることが作業者に対して大きな違和感を与えることもない。 In the invention according to claim 4, when the posture of the operating robot and the posture of the target robot deviate from each other in the detailed control mode, the posture of the operating robot and the posture of the target robot are matched during the control of the operation unit. .. As a result, the operating robot whose posture is changed by the operation by the operator is controlled so as to match the posture of the target robot during the operation, so that an operation feeling such as a so-called click feeling can be obtained. In addition, since it is considered that the posture of the operating robot does not change so much because the fine adjustment is in progress, matching the postures does not give the operator a great sense of discomfort.
請求項5記載の発明では、作業者が移動方向を入力するための入力部を備え、入力部に入力された移動方向に限定して対象ロボットの姿勢を制御する。これにより、意図しない方向への移動が制限されることから、作業者が感覚で操作ロボットを操作しても、確実に作業者が意図した方向に制御されることから、操作性を大きく向上させることができる。 In the invention according to claim 5, an input unit for an operator to input a movement direction is provided, and the posture of the target robot is controlled only in the movement direction input to the input unit. As a result, movement in an unintended direction is restricted, and even if the operator operates the operation robot with a sense, the operation is surely controlled in the direction intended by the operator, which greatly improves operability. be able to.
以下、実施形態について、図1から図6を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態のロボットの教示システム100は、教示する対象である対象ロボット1、対象ロボット1を制御する主体となる対象側コントローラ9、作業者による手動での操作によって姿勢を変更可能な操作ロボット11、操作ロボット11を制御する主体である操作側コントローラ19を備えている。以下、対象ロボット1を便宜的にスレーブ側とも称し、操作ロボット11を便宜的にマスター側とも称する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, the
対象ロボット1は、実際に稼動する場所に設置されており、いわゆる垂直多関節型ロボットとして周知の構成のものである。具体的には、この対象ロボット1は、ベース2上に、設置面に垂直な回転軸である第1軸(J1)を介してショルダ3が水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ3には、設置面に平行な回転軸である第2軸(J2)を介して上方に延びる下アーム4の下端部が垂直方向に回転可能に連結されている。下アーム4の先端部には、設置面に平行な回転軸である第3軸(J3)を介して第一上アーム5が垂直方向に回転可能に連結されている。
The target robot 1 is installed in a place where it actually operates, and has a well-known configuration as a so-called vertical articulated robot. Specifically, in the target robot 1, the
第一上アーム5の先端部には、第3軸と直交する回転軸である第4軸(J4)を介して第二上アーム6が捻り回転可能に連結されている。第二上アーム6の先端部には、設置面に平行な回転軸である第5軸(J5)を介して手首7が垂直方向に回転可能に連結されている。手首7には、第5軸と直交する回転軸である第6軸(J6)を介してフランジ8が捻り回転可能に連結されている。 A second upper arm 6 is rotatably connected to the tip of the first upper arm 5 via a fourth axis (J4) which is a rotation axis orthogonal to the third axis. A wrist 7 is rotatably connected to the tip of the second upper arm 6 via a fifth axis (J5), which is a rotation axis parallel to the installation surface. A flange 8 is rotatably connected to the wrist 7 via a sixth axis (J6), which is a rotation axis orthogonal to the fifth axis.
対象ロボット1におけるアームの最先端となるフランジ8には、図示は省略するが、ワークを把持したり加工を施したりするハンドあるいはエンドエフェクタと称される治具が取り付けられる。また、対象ロボット1の各間接部には、図示は省略するが、アームを駆動するモータ、モータの駆動力を伝達する減速機等の伝達機構、および、モータの回転角度を検出するエンコーダ等が設けられている。 Although not shown, a jig called a hand or an end effector for gripping or processing the work is attached to the flange 8 which is the most advanced arm of the target robot 1. Further, although not shown, each indirect portion of the target robot 1 includes a motor for driving the arm, a transmission mechanism such as a speed reducer for transmitting the driving force of the motor, an encoder for detecting the rotation angle of the motor, and the like. It is provided.
対象側コントローラ9は、マイクロコンピュータ等で構成された制御部9aを備えており、予め組み込まれているプログラムを制御部9aにて実行することにより、対象ロボット1の動作つまりは対象ロボット1の姿勢を制御する。また、対象側コントローラ9は、詳細は後述するが、本実施形態に関連して、操作側コントローラ19から送信される教示情報に基づいて対象ロボット1の姿勢を制御する。
The
操作ロボット11は、本実施形態では対象ロボット1と同一構成の垂直多関節型ロボットを採用しており、ベース12、ショルダ13、下アーム14、第一上アーム15、第二上アーム16、手首17、フランジ18を備えている。また、操作ロボット11の各間接部には、図示は省略するが、アームを駆動するモータ、モータの駆動力を伝達する減速機等の伝達機構、および、モータの回転角度を検出するエンコーダ等が設けられている。
In the present embodiment, the
この操作ロボット11は、本実施形態では対象ロボット1とは異なる位置に、作業者が直接触れて操作可能に設けられている。ここで、作業者が直接触れて操作可能であるとは、操作ロボット11が作業者による操作が可能な形状や大きさであることに加えて、操作ロボット11に触れる作業者の安全が確保されている状態も含んでいる。
In the present embodiment, the
この場合、操作ロボット11は、例えば、操作ロボット11を操作する作業者が対象ロボット1を視認可能な位置、対象ロボット1が作業者の意図しない姿勢になってもロボットアームが作業者にあたらない距離だけ離れた位置、対象ロボット1との間に防護柵等が存在する位置、あるいは、これらの条件が複数成立する位置に設けることが考えられる。
In this case, in the
操作側コントローラ19は、マイクロコンピュータ等で構成された制御部19a、および、操作ロボット11の姿勢の変化量を検出する検出部19bを備えている。操作側コントローラ19は、予め組み込まれているプログラムを制御部19aにて実行することにより、操作ロボット11の動作つまりは姿勢の変更を制御する。
The operation-
制御部19aは、詳細は後述するが、作業者が変更した操作ロボット11の姿勢に一致するように対象ロボット1の姿勢を制御する直接制御モードと、検出部19bで検出した操作ロボット11の姿勢の変化を予め設定されている動作単位に変換して対象ロボット1の姿勢を制御する詳細制御モードとを切り替え、操作ロボット11に対する作業者の操作に基づいて対象ロボット1を教示する処理を実行する。
Although the details will be described later, the
検出部19bは、モータに設けられているエンコーダの差分から、操作ロボット11の姿勢の変化量を取得する。なお、姿勢の変化量は、手先に位置検出センサを設ける等、他の手法で取得する構成とすることもできる。
The
次に、上記した構成の作用について説明する。
ロボットの教示は、基本的には通過する位置(以下、教示点と称する)を設定することによって行われる。しかし、対象ロボット1のように複数の関節部を備えるロボットの場合、前述したように、不慣れな作業者にとってはティーチングペンダントを用いて教示することが困難になったり、大きなロボットでは作業性が悪くなったりする問題がある。
Next, the operation of the above configuration will be described.
Teaching of a robot is basically performed by setting a passing position (hereinafter referred to as a teaching point). However, in the case of a robot having a plurality of joints such as the target robot 1, as described above, it is difficult for an inexperienced worker to teach using a teaching pendant, and a large robot has poor workability. There is a problem of becoming.
また、ダイレクトティーチングの手法を採用したとしても、前述のように、高精度の位置決めはそもそも困難であるという大きな問題もある。
そこで、教示システム100では、以下のようにして、作業者が手動により教示する場合であってもロボットの動作単位レベルでの位置決めを行うことができるようにしている。
Further, even if the direct teaching method is adopted, as described above, there is a big problem that high-precision positioning is difficult in the first place.
Therefore, in the
まず、教示システム100全体における教示作業の流れについて、図2および図3を参照しながら説明する。なお、図2の処理が開始される時点では、操作ロボット11は動作サイクルの起点となる初期位置の姿勢が既に設定されているものとする。
First, the flow of teaching work in the
対象ロボット1を教示する際、作業者は、教示システム100を直接制御モードに設定する。ここで、直接制御モードに設定する操作、あるいは後述する詳細制御モードに切り替える操作、詳細制御モードから復帰する操作、教示点として設定する操作、移動方向を限定する操作等は、図示は省略するが、操作ロボット11あるいは操作側コントローラ19に設けられているスイッチ等の入力部から入力される。つまり、操作ロボット11や操作側コントローラ19は、入力部として機能する。この場合、操作ロボット11の姿勢の変化そのものを操作入力として扱うこともできる。
When teaching the target robot 1, the operator sets the
この場合、作業者の操作を入力する入力部としては、タッチパネルのように動作機構が無く、操作時に余分な力が発生し難いものを採用することで、操作ロボット11に余分な振動等を与えることなく操作を入力することができる。また、操作ロボット11から指を放す際や入力部を操作する際に意図せずに姿勢が変更されて教示点がずれてしまうことも防止することができる。
In this case, the
これは、操作性を向上させるために最も触れる頻度が多く且つ意図せずロボットアームを揺らしてしまう可能性が高い手先位置付近に入力部を配置する場合に特に有意である。また、操作した感覚を作業者が把握できるようにプッシュボタン等の動作機構を含む入力部を設ける場合には、手先位置に影響を及ぼすことがないように、ベース2等に入力部を設けることができる。
This is particularly significant when the input unit is arranged near the hand position, which is most frequently touched and is likely to unintentionally shake the robot arm in order to improve operability. In addition, when an input unit including an operation mechanism such as a push button is provided so that the operator can grasp the feeling of operation, the input unit should be provided on the
さて、教示システム100では、マスター側となる操作側コントローラ19を直接制御モードに設定した後(S1)、作業者の手によって操作ロボット11を目標姿勢まで移動する(S2)。つまり、操作ロボット11は、作業者が触れることによって、その姿勢が変更されながら目標姿勢まで各ロボットアームが移動する。ここで、目標姿勢とは、フランジ18の中心位置が設定対象の教示点に到達した状態、あるいは、設定対象の教示点の近傍に到達した状態における操作ロボット11の姿勢を意味する。以下、フランジ18の中心位置を便宜的に手先位置とも称する。
In the
このとき、操作側コントローラ19は、作業者の手によって操作ロボット11の姿勢が変更された場合、操作ロボット11の姿勢を特定可能な各モータの回転角度等の情報を教示情報として対象側コントローラ9に適宜送信する。このとき送信される教示情報には、直接制御モードで教示中であることを示す情報も含まれている。
At this time, when the posture of the
一方、スレーブ側となる対象側コントローラ9は、マスター側で教示が開始されると、図3に示すように、マスター側から教示情報を受信したか否かを判定する(S11)。対象側コントローラ9は、教示情報を受信していなければ(S11:NO)、教示が完了したか否かを判定し(S13)、マスター側から完了の指令が通知されていない状態つまりは教示が完了していなければ(S13:NO)、ステップS11に移行して待機する。
On the other hand, when the teaching is started on the master side, the
これに対して、対象側コントローラ9は、マスター側から教示情報を受信した場合には(S11:YES)、教示情報に基づいて対象ロボット1の姿勢を制御する(S12)。このとき、マスター側が直接制御モードで動作している場合には、作業者によって操作ロボット11の姿勢が変更されるごとに教示情報を受信することから、対象側コントローラ9は、操作ロボット11の姿勢の変化に追従するように、対象ロボット1の姿勢を変更することになる。
On the other hand, when the
操作ロボット11を目標姿勢あるいはその近傍まで移動させると、作業者は、現在の操作ロボット11の姿勢で十分であるか、微調整つまりは詳細な位置決めが必要であるかを判断する。そして、作業者は、微調整が必要ないと判断した場合には、現在の操作ロボット11の姿勢を教示点として設定する。以下、現在の操作ロボット11の姿勢を、便宜的に現姿勢と称する。
When the operating
このため、教示システム100は、作業者によって現姿勢を教示点に設定する旨の操作が入力された場合等、図2において微調整が必要ないと判定される場合には(S3:NO)、現姿勢を教示する(S4)。すなわち、操作ロボット11の現姿勢における手先位置が教示点として設定される。このとき、操作側コントローラ19からは、操作ロボット11の現姿勢、および現姿勢を教示点とする旨の情報が教示情報として対象側コントローラ9に送信される。
Therefore, when it is determined in FIG. 2 that fine adjustment is not necessary, such as when an operation to set the current posture as the teaching point is input by the operator, the
このように作業者が手動でロボットを操作して教示点を設定する作業が、ダイレクトティーチングの主な流れとなる。このダイレクトティーチングは、作業者が直接的にロボットの姿勢を調整できることから教示作業を簡略化することができるとともに、例えば障害物を避けるような軌跡を教示する場合等、教示点を大まかに設定できればよい場合に特に有意である。 The work in which the operator manually operates the robot to set the teaching point in this way is the main flow of direct teaching. This direct teaching can simplify the teaching work because the operator can directly adjust the posture of the robot, and if the teaching points can be roughly set, for example, when teaching a trajectory that avoids obstacles. Especially significant in good cases.
その一方で、ダイレクトティーチングは、作業者がロボットアームに触れて移動させることから、高精度な位置決めやロボットの最小分解能レベルでの微調整は困難である。そのため、教示システム100は、図2に示すように、目標位置まで作業者が手動で移動させた後(S2)、作業者によって詳細制御モードへの切り替え操作が入力された場合等、微調整が必要となった場合には(S3:YES)、操作側コントローラ19において詳細制御モードの処理を実行する(S4)。
On the other hand, in direct teaching, since the operator touches and moves the robot arm, it is difficult to perform high-precision positioning and fine adjustment at the minimum resolution level of the robot. Therefore, as shown in FIG. 2, the
詳細制御モードでは、教示システム100は、検出部19bで検出した操作ロボット11の姿勢の変化量を予め設定されている動作単位に変換して、対象ロボット1の姿勢を制御する。つまり、直接制御モードでは操作ロボット11に対する操作を対象ロボット1に対する操作とみなして直接的に対象ロボット1の姿勢を制御していたのに対して、詳細制御モードでは操作ロボット11に対する操作を動作単位に変換して間接的に対象ロボット1の姿勢を制御することになる。より平易に言えば、詳細制御モードは、操作ロボット11をいわばジョイスティックのように扱うことにより、対象ロボット1の姿勢を微小単位で制御可能にするモードである。
In the detailed control mode, the
以下、詳細制御モードにおける処理の流れについて図4から図6を参照しながら説明する。これら図4および図5に示す処理は操作側コントローラ19にて実行されるものであり、このとき対象側コントローラ9は図3に示す処理を実行している。そのため、以下では、操作側コントローラ19を主体として説明する。
Hereinafter, the processing flow in the detailed control mode will be described with reference to FIGS. 4 to 6. The processes shown in FIGS. 4 and 5 are executed by the
操作側コントローラ19は、作業者によって詳細制御モードへの切り替え操作が入力されると、操作ロボット11の現姿勢を基準姿勢として記憶する(S21)。続いて、操作側コントローラ19は、操作ロボット11が作業者によって操作されると、例えば図6に示すように、基準姿勢における手先位置(P0)が移動して現姿勢での手先位置(Pc)となった場合には、基準姿勢における手先位置(P0)と現姿勢での手先位置(Pc)との位置のずれ、つまりは基準姿勢と現姿勢との差分を、姿勢の操作量として記憶する(S22)。
When the operator inputs the operation to switch to the detailed control mode, the
この操作量は、作業者が操作した際の操作ロボット11の姿勢の変化量に相当し、基準姿勢からの手先位置の移動量と移動方向とを示している。そして、操作側コントローラ19は、記憶した操作量を教示情報としてスレーブ側つまりは対象側コントローラ9に送信する(S23)。このとき、教示情報を受信した対象側コントローラ9は、操作量に基づいて対象ロボット1の姿勢を制御する。
This operation amount corresponds to the amount of change in the posture of the
さて、作業者が手動で操作ロボット11の姿勢を変化させる際には、最小分解能レベルで姿勢を変化させることは事実上困難であり、また、手が微妙に揺れたりすることで意図しない姿勢の変化が検出されるおそれがある。
By the way, when the operator manually changes the posture of the operating
そこで、対象側コントローラ9は、受信した操作量に基づいて予め設定されている動作単位で対象ロボット1の姿勢を制御する。対象ロボット1を制御する際の動作単位は、例えば操作ロボット11の操作量が1cmに対して、対象ロボット1が姿勢を制御可能な最小分解能を対応付けることができる。この場合、操作ロボット11の姿勢が1cm変化する毎に、対象ロボット1の姿勢が動作単位分だけ変化することになる。
Therefore, the
これにより、操作ロボット11の姿勢の変化量と対象ロボット1の姿勢の変化量とに敢えて異ならせることにより、操作ロボット11を作業者が操作する場合であっても、操作ロボット11の姿勢の変化を動作単位に変換することにより、対象ロボット1を最小分解能レベルで制御することができる。
As a result, the amount of change in the posture of the operating
この動作単位との対応付けは、例えば操作側コントローラ19から作業者が任意に設定および変更可能に構成されている。そのため、1回の動作単位に対して最小分解能分の整数倍を対応付けることもできるし、教示作業の途中で対応付けを変更することもできる。ただし、安全性の観点から、対応付けを例えば大中小の3段階程度で予め用意しておき、その中から選択させるようにすることもできる。
The association with this operation unit is configured so that the operator can arbitrarily set and change it from, for example, the
また、操作ロボット11の操作量と動作単位は必ずしも正比例の関係とする必要は無く、例えば操作ロボット11の操作量が大きくなるに従って動作単位に対応付ける倍率を大きくすることもできる。これにより、何度も最小分解能レベルでの制御を繰り返すことなく、対象ロボット1の姿勢をある程度大きく制御することができる。この場合、対応付けることができる倍率の上限値を設定することで、安全性も確保できる。
Further, the operation amount of the
続いて、操作側コントローラ19は、入力操作つまりは操作ロボット11に対する操作が完了したか否かを判定する(S24)。この判定は、例えば作業者によるスイッチ等の入力により行うこともできるが、一旦基準姿勢から異なる姿勢に変化した後に再度基準姿勢まで戻った場合、操作ロボット11の姿勢が一定期間変化しない場合、あるいは、急激な姿勢の変化が生じた場合等に操作が完了したと判定する構成とすることができる。
Subsequently, the
操作が完了したと判定すると、操作側コントローラ19は、操作ロボット11と対象ロボット1との姿勢の乖離があるかを判定し(S25)、姿勢の乖離があれば(S25:YES)、操作ロボット11の姿勢をスレーブつまりは対象ロボット1の姿勢に一致させた後(S26)、ステップS21に移行して姿勢の変化の検出を待機する。一方、操作側コントローラ19は、姿勢の乖離がなければ(S25:NO)、そのままステップS21に移行して姿勢の変化の検出を待機する。
When it is determined that the operation is completed, the
このように、1回の操作が完了した時点で操作ロボット11の姿勢を対象ロボット1の姿勢に一致させることにより、姿勢が異なることに起因する違和感を抑制することができる。
In this way, by matching the posture of the operating
さて、操作側コントローラ19は、直接制御モードに復帰する旨の操作が入力されると、図5に示す復帰割り込みを実行し、操作ロボット11と対象ロボット1との姿勢の乖離があれば(S31:YES)、操作ロボット11の姿勢を対象ロボット1の姿勢に一致させた後(S32)、直接制御モードに復帰する。一方、操作側コントローラ19は、姿勢の乖離がなければ(S31:NO)そのまま直接制御モードに復帰して、図2に示すように現姿勢を教示する(S5)。
When the operation to return to the direct control mode is input, the
そして、教示システム100は、全ての教示が完了するまでの間(S6:NO)、直接制御モードや詳細制御モードを実行して教示を繰り返し、全ての教示が完了すると(S6:YES)、処理を終了する。このとき、操作側コントローラ19からは、全ての教示が完了したことを示す情報が対象側コントローラ9に送信され、対象側コントローラ9は、教示が完了したことから(S13:YES)、処理を終了する。
Then, the
このように、教示システム100では、操作ロボット11の姿勢の変化量を対象ロボット1における動作単位に変換することにより、作業者が手動により操作ロボット11を操作しながらも、高精度な位置決めを可能としている。
In this way, in the
以上説明した教示システム100によれば、次のような効果をことができる。
教示システム100は、対象ロボット1と、操作ロボット11と、操作ロボット11の姿勢の変化量を検出する検出部19bと、作業者が操作した操作ロボット11の姿勢に一致するように対象ロボット1の姿勢を制御する直接制御モードと、検出部19bで検出した操作ロボット11の姿勢の変化を予め設定されている動作単位に変換して対象ロボット1の姿勢を制御する詳細制御モードとを切り替え、操作ロボット11に対する作業者の操作に基づいて対象ロボット1を教示する処理を実行する制御部19aと、を備える。
According to the
The
詳細制御モードでは、操作ロボット11に対する作業者の操作は予め設定されている動作単位、より詳細には、操作ロボット11の姿勢の変化量よりも小さく設定されている動作単位として扱われる。つまり、詳細制御モードでは、操作ロボット11は、あたかもジョイスティックのように作動するため、作業者が手動で操作ロボット11を操作する場合であっても、対象ロボット1を一定の動作単位で姿勢を制御することが可能となる。
In the detailed control mode, the operator's operation on the operating
そして、動作単位を例えば最小分解能に対応付けて設定しておけば対象ロボット1の姿勢を最小分解能で制御することができる。したがって、作業者が手動により教示する場合であっても、高精度で位置決めを行うことができる。このとき、アームを移動させる際の距離だけでなく、アームを移動させる際の方向においても、高精度な位置決めを行うことができる。 Then, if the operation unit is set in association with the minimum resolution, for example, the posture of the target robot 1 can be controlled with the minimum resolution. Therefore, even when the operator manually teaches, positioning can be performed with high accuracy. At this time, highly accurate positioning can be performed not only in the distance when moving the arm but also in the direction when moving the arm.
また、対象ロボット1とは別に操作ロボット11を設けているので、作業者の安全を確保した状態で、また、作業者が作業をし易い環境で教示作業を行うことができる。また、対象ロボット1が大型のロボットであっても、操作ロボット11を小型のものとすれば、作業性を改善することができる。すなわち、教示作業中の作業者の安全の確保と作業性の向上とを両立させることができる。
Further, since the
また、教示システム100は、詳細制御モードが開始された時点における操作ロボット11の姿勢を基準姿勢として記憶し、基準姿勢と操作ロボット11の現在の姿勢との差分を変化量として検出する。これにより、微調整を開始する時点における操作ロボット11の姿勢を基準として操作方向が規定されるため、作業者は、対象ロボット1を所望の方向に容易に制御することができる。
Further, the
また、教示システム100は、詳細制御モードにおいて、操作ロボット11の姿勢と対象ロボット1の姿勢とが乖離している場合、操作ロボット11の姿勢と対象ロボット1の姿勢とを一致させる。これにより、操作ロボット11が対象ロボット1と同じ姿勢となり、操作する際の違和感を抑制することができる。
Further, in the detailed control mode, when the posture of the operating
この場合、詳細制御モードにおいて、操作ロボット11の姿勢と対象ロボット1の姿勢とが乖離している場合、動作単位の制御中に、操作ロボット11の姿勢と対象ロボット1の姿勢とを一致させることもできる。これにより、作業者が操作することによって姿勢が変化した操作ロボット11が、その操作中に対象ロボット1の姿勢と一致するように制御されるため、いわゆるクリック感のような操作感を得ることができる。また、微調整をしている最中であるため操作ロボット11の姿勢がそれほど大きく変化しないと考えられることから、姿勢を一致させることが作業者に対して大きな違和感を与えることもない。
In this case, in the detailed control mode, when the posture of the operating
このとき、図4に示す処理において、姿勢を一致させる処理(ステップS25、S26)をステップS22とS23との間に移動させることにより、跳ね返り式のジョイスティックのような操作性を実現することができ、作業者が感覚的に操作しやすくなる。 At this time, in the process shown in FIG. 4, by moving the process of matching the postures (steps S25 and S26) between steps S22 and S23, operability like a rebound type joystick can be realized. , The operator can operate it intuitively.
作業者が移動方向を入力するための入力部を設け、入力部に入力された移動方向に限定して対象ロボット1の姿勢を制御する構成とすることができる。つまり、作業者が許可した方向を対象ロボット1の制御方向に設定する構成とすることができる。これにより、対象ロボット1は、作業者の設定した方向にのみ移動が拘束されることから、意図しない方向への移動が制限され、作業者が感覚で操作ロボット11を操作した場合であっても、対象ロボット1を確実に作業者が意図した方向に制御することができる。
An input unit for the operator to input the movement direction can be provided, and the posture of the target robot 1 can be controlled only in the movement direction input to the input unit. That is, the direction permitted by the operator can be set as the control direction of the target robot 1. As a result, the movement of the target robot 1 is restricted only in the direction set by the operator, so that the movement in the unintended direction is restricted, and even when the operator operates the
したがって、操作性を大きく向上させることができる。この場合、移動方向としては、手先位置つまりはフランジ8の中心を原点とするXYZ平面のいずれかの方向、あるいは、フランジ8の回転方向等を設定することができる。 Therefore, the operability can be greatly improved. In this case, as the moving direction, any direction of the hand position, that is, the XYZ plane having the center of the flange 8 as the origin, or the rotation direction of the flange 8 can be set.
本発明は、各実施形態にて例示したものに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形あるいは拡張することができる。 The present invention is not limited to those exemplified in each embodiment, and can be appropriately modified or extended without departing from the gist thereof.
実施形態では6軸の垂直多関節型ロボットを例示したが、7軸の垂直多関節型ロボットや4軸の水平多関節型ロボットであっても各実施形態で示した構成を適用できるとともに、各実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the embodiment, a 6-axis vertical articulated robot is illustrated, but the configuration shown in each embodiment can be applied to a 7-axis vertical articulated robot or a 4-axis horizontal articulated robot, and each robot can be used. The same effect as that of the embodiment can be obtained.
実施形態では操作量を教示情報として対象側コントローラ9に送信する例を示したが、操作側コントローラ19にて対象ロボット1が到達すべき姿勢を決定し、その姿勢を取ることができる情報を対象側コントローラ9に教示情報として送信する構成とすることもできる。
In the embodiment, an example in which the operation amount is transmitted to the
実施形態では操作ロボット11の操作量を対象ロボット1における動作単位に対応付ける例を示したが、操作の完了をスイッチにより示す構成や、姿勢を一致させる変更して操作ロボット11を上記したように跳ね返り式のジョイスティックのように扱う構成の場合には、現在の姿勢が基準姿勢からずれている時間に応じて動作単位での制御回数を増加させる構成とすることができる。
In the embodiment, an example in which the operation amount of the
これにより、希望の方向に操作ロボット11を操作して姿勢を維持すれば、その時間だけ動作単位での制御が繰り返されることになり、例えば詳細制御モードに切り替えた時点での姿勢と目標姿勢とがずれており、複数回の微調整が必要な場合であっても、操作ロボット11の姿勢を大きく変更することなく対象ロボット1の姿勢を制御することができる。また、操作ロボット11の姿勢を維持し続けることにより制御の回数を増加させることができることから、対象ロボット1を目視しながら微調整が可能となり、操作性を向上させることができる。
As a result, if the
実施形態では操作ロボット11を制御する操作側コントローラ19と、対象ロボット1を制御する対象側コントローラ9とを設ける構成を示したが、1つのコントローラにより操作ロボット11と対象ロボット1とを制御する構成とすることができる。また、操作ロボット11としては、対象ロボット1と同じロボットに限らず、動作単位を変換可能に設計された教示作業専用のロボットを採用することができる。
In the embodiment, the configuration in which the
図面中、1は対象ロボット、9は対象側コントローラ(制御部、検出部、入力部)、9aは制御部、9bは検出部、11は操作ロボット(入力部)、19は操作側コントローラ(制御部、検出部、入力部)、19aは制御部、19bは検出部、100は教示システムを示す。 In the drawing, 1 is the target robot, 9 is the target side controller (control unit, detection unit, input unit), 9a is the control unit, 9b is the detection unit, 11 is the operation robot (input unit), and 19 is the operation side controller (control). Unit, detection unit, input unit), 19a indicates a control unit, 19b indicates a detection unit, and 100 indicates a teaching system.
Claims (5)
作業者による手動での操作によって姿勢を変更可能に設けられている操作ロボットと、
作業者の操作による前記操作ロボットの姿勢の変化量を検出する検出部と、
作業者が操作した前記操作ロボットの姿勢に一致するように前記対象ロボットの姿勢を制御する直接制御モードと、前記検出部で検出した前記操作ロボットの姿勢の変化を、検出した前記操作ロボットの姿勢の変化よりも小さく予め設定されている動作単位に変換して前記対象ロボットの姿勢を制御する詳細制御モードとを切り替え、前記操作ロボットに対する作業者の操作に基づいて前記対象ロボットを教示する処理を実行する制御部と、
を備えることを特徴とするロボットの教示システム。 The target robot to be taught and
An operating robot that can change its posture by manual operation by an operator,
A detection unit that detects the amount of change in the posture of the operating robot due to the operation of the operator,
A direct control mode that controls the posture of the target robot so as to match the posture of the operating robot operated by the operator, and a posture of the operating robot that detects a change in the posture of the operating robot detected by the detection unit. The process of teaching the target robot based on the operator's operation on the operating robot by switching to the detailed control mode for controlling the posture of the target robot by converting it into a preset motion unit smaller than the change of The control unit to execute and
A robot teaching system characterized by being equipped with.
前記制御部は、前記入力部に入力された移動方向に限定して前記対象ロボットの姿勢を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載のロボットの教示システム。 Equipped with an input unit for the operator to input the moving direction
The robot teaching system according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit controls the posture of the target robot only in the movement direction input to the input unit.
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