JPH01210282A

JPH01210282A - ロボット教示装置

Info

Publication number: JPH01210282A
Application number: JP3281488A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakaguchi; 坂口　裕二; Shinichiro Okuni; 大国　伸一朗
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1989-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、多関節ロボットにその移動位置を教示する
ロボット教示装置に関するものである。

（従来の技術及びその課題）産業用ロボットを所定の目的に従って機能させるために
は、予めその作業を産業用ロボットに教示する必要があ
り、従来から様々な方法が提案されている。

たとえば、作業者が直接にロボットを持って移動させる
ことにより、その作業位置を教示する方法、ティーチン
グ・ペンダントを用いてロボットを手動で操作し作業値
！を教示する方法、更にはロボットの作業点の空間座標
を演算装置にて演算し、その演算結果に基づいて教示用
の駆動手段にてロボットをＸ、ＹそしてＺ軸方向に移動
させて教示する方法、又は、ジョイステイクを用いて同
様にして教示するなどの方法がある。　　　　　　　−
しかしながら、作業者が直接的にロボットを移動させる
方法は、作業者がロボットを支持する必要があるため、
比較的軽量なロボッ１〜にしか適用し得す、またその際
に作業の安全を担保するため、ロボットの駆動装置を非
作動とする必要があり、教示作業を煩わしいものとして
いた。また、駆動装置として電動モーフを用いたものに
あってば、ロボットを人手で動かす事ができるようにす
るには、たとえば、電動クラッチを設けて減速機構と分
離させなければならず、したがって装置全体の寸法及び
価格が増大するという問題があった。

これに対し、教示用駆動手段を用いる装置にあっては、
その教示に際しロボットを各軸方向にそれぞれ移動させ
るが、教示用駆動手段を用いてロボットを所定位置に移
動させるにはかなりの熟練度が必要とされることとなる
。このことはジョイステイクを用いる場合にあっても同
様であり、特に、ロボットが多関節ロボッ１へである場
合に、所謂ＣＰ制御を行うべくジョイステイクを用いて
教示することは困難な場合が多かった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
教示操作が容易であって、安価なロボット教示装置を提
供することをその課題とする。

（課題を達成するための手段）この課題を達成するため本発明ロボット教示装置は、特
に、多関節ロボットに移動位置を教示するロボット教示
装置であって、当該多関節ロボットと同等の自由度を有
すると共に、各自由度に関連した変位量を検知する検知
手段を有する教示用多関節アームと、作業者により教示
用多関節アームに賦与された変位に対し所望の倍率を設
定する倍率設定手段と、倍率設定手段からの信号に基づ
いて教示用多関節アームの空間座標系における変位に対
応して多関節ロボットに賦与ずべき相対変位量を演算し
多関節ロボットに移動命令を与える制御手段と、教示用
多関節アームに賦与された変位を制御手段に取り込むこ
とを指定するスイッチ手段とを具えてなる。

（作　用）作業者が教示用多関節ロボットに運動を与えると、与え
られた変位がスイッチ手段の作動に基づき制御手段に取
り込まれると、制御手段は教示用多関節アームの変位に
対応した空間座標系における座標を、各検知手段からの
検知信号に基づき所定の演算により求める一方、倍率設
定手段からの所望の倍率設定信号を読み込め、多関節ロ
ボットに賦与すべき拡大又は縮小された相対変位量を求
めて多関節ロボットに移動命令を与える。それゆえ、作
業者は、単に教示用多関節アームを移動させればよく、
教示すべき多関節ロボットを直接に動かず必要がなく、
ロボットの教示操作が容易になり、教示操作に対する熟
練度が必要とされない。

しかも、教示用多関節アームは、教示すべき多関節ロボ
ットと同等の自由度を有するものであればよく、従って
様々の多関節ロボットに適用することが出来る。また、
倍率設定手段により、教示用多関節アームに賦与された
変位に対する多関節ロボットの変位量を様々に変更する
ことができる。

（実施例）以下図面を参照して本発明装置について詳述する。

第１図は、本発明に基づくロボット教示装置を模式的に
示す図であり、１は多関節ロボットを、２はその多関節
ロボットと同等の自由度を有する教示用多関節アームを
、そして３は制御手段をそ＝４− れぞれ示しており、制御手段３は教示用多関節アーム２
に賦与された運動に対応して多ｆｄｌ　ｆｆｆｆロボッ
ト１の動きを制御するものである。

たとえば、教示すべき多関節ロボット１としては、第２
図に示すようなロボッＩ・がある。この多関節ロボッ１
〜１は、加圧流体の適用に際して膨径変形し軸線方向に
収縮する、所謂エアーバッグ・タイプの弾性収縮体を少
なくとも二本で一組として４組（ｌａ、　ｌｂ、　ｌｃ
そしてＩｄ）用い、一方の弾性収縮体に加圧流体を適用
し、他方の弾性収縮体から加圧流体を排出することにて
、当該弾性収縮体に関連した部材に所望の回動運動を賦
与することのできる４自由度のロボットであり、具体的
には、弾性収縮体１ａが第１の関節の矢印Ａて示す軸線
回りの回動運動を、弾性収縮体１ｂか第２の関節の矢印
Ｂで示す軸線回りの回動運動を、弾性収縮体１ｃが第３
の関節の矢印Ｃで示す軸線回りの回動運動を、そして弾
性収縮体１ｄが第４の関節の矢印りで示す軸線回りの回
動運動をそれぞれ生起するものである。

＝６− これに対し、教示用多関節アーム２は、第３図に示した
ように、基板４に管状部材５を起立させて設け、その管
状部材にその軸線回りに回動自在に他の管状部材６を共
軸に装着し、図中矢印ａで示す管状部材５に対する管状
部材６の相対回転量を検知することができるよう、第１
の検知手段７、例えばポテンショメータ又はロータリエ
ンコーダを管状部材５の頂部に配設する。そしてこの検
知手段７からの出力信号は、導線を介して制御手段３に
導かれる。なお、本実施例では検知手段７を管状部材５
に設けたが、これに限定されるものではなく、管状部材
６に設けてもよいことは勿論である。

そして、中間部にてほぼ直角に屈曲する管状部材６の端
部に別の管状部材８の一端を回動自在に装着すると共に
、その装着部に第２の検知手段９を装着し、管状部材８
の管状部材６に対する相対的な回転量を検知する構成と
する（矢印す参照）。

一方、管状体８の他端に、その軸線に交差させて更に別
の管状部材１０の一端を回動自在に取りつけると共に、
管状部材８に対する図中矢印Ｃで示す当該管状部材１０
の相対運動量を検知する検知手段１１を取りつける。そ
して、管状部材１０の他端にも、管状部材１２を回動自
在に装着すると共に、第４の検知手段１３を装着し、図
中矢印ｄで示す管状部材１０に対する管状部材１２の相
対運動量を検知する構成とする。

ここで注意することは、この様に構成された教示用の多
関節アーム２は、教示すべき多関節ロボットの有する自
由度と同等の自由度を有するものであればよく、その構
造が多関節ロボットと同様である必要が無いことであり
、このため、教示用多関節アームに対する構造上の制約
が極めて小さく、様々な構造のものが考えられることで
ある。

また、第２、第３そして第４の各検知手段７，９゜ＩＬ
　１３は、第１の検知手段７に関連して説明したと同様
に、ポテンショメータ及びロータリエンコーダを用いる
ことができ、それぞれ関連する導線を介して制御手段３
に接続される。そして制御手段３は、それら検知手段に
より得られた教示用多関節アーム２の変位を所定のサン
プリング時間毎に観察してこれをメモリしておく。

また制御手段３には、第１及び第３図に示したように、
倍率設定手段１４が接続され、教示用多関節アームの変
位と同様にその出力信号はメモリーに保存される。この
倍率設定手段１４は、実際にそれら管状部材に与えられ
た変位を拡大し、又は縮小すべき割合を設定するもので
あり、拡大率又は縮小率を無段階的に、言い換えればア
ナログ的に設定できるものであってもよく、或いは段階
的に、たとえば大／小の二段階的に設定出来るものであ
ってもよい。本実施例では、倍率設定手段１４としてポ
テンショメータを用いた。なお、倍率設定手段としては
必要に応じて、拡大率又は縮小を１とすることもできる
ものであることが好ましい。

さらに制御手段３には、スイッチ手段１５が接続される
。このスイッチ手段１５は、作動状態において制御手段
を作動させ、メモリーに保存された教示用多関節アーム
２の運動に対応する各検知手段７、１０．１２そして１
４からの検知信号、そして倍率設定手段からの倍率設定
信号に基づいて、予め決められた手順にしたがって以下
に説明する所定の演算を行う。

教示用多関節アームが成る初期位置を占めている時に、
作業者がその、アームに運動を与えたとすると、空間座
標系における増分量ΔＸをＡＸ−λＪΔθ ここでＪＸは、空間座標系における変位増分量ベクＩ〜ル λは、設定倍率Ｊは、教示用多関節アームにおけるヤコビ行列 Δθは、教示用多関節アームに設定された座標系における変位地分量ペルトルとすれば、教示すべき多関節ロボットのそれぞれの関節
に賦与すべき変位量は次式で与えられる。

θ−ｆ−’　ＣＸ＋１ＪＸ）ここでＸは、空間座標系における多関節ロボットの初期位置Ｏは、多関節ロボットのそれぞれの関節に与える目標位置ｆは、多関節ロボットに設定した座標系から空間座標に変換する変換行列ｆ−１は、ｆの逆変換行列制御手段は、スイッチ手段が作動状態にある時に、倍率
設定信号を取り込んで上述した手順にしたがって演算を
行い、その演算結果に基づいて多関節ロボットを移動さ
せることとなる。

ここで第１図を参照して本発明装置の作動を簡単に説明
すれば次の様になる。

作業者が教示用多関節アームを動かして各関節に所望の
運動Ｏ１，０□、　０３そして０４を賦与すると、制御
手段３はそれら変位をメモリーに記憶する。また、同様
に倍率設定手段からの倍率設定信号を読み込んでメモリ
ーする。

そしてスイッチ手段１５を作動させると制御手段３はメ
モリーされた各種のデータに基づき予め定められた手順
にしたがって演算を行い、多関節ロボット１に移動命令
（Ｏ，、０２，０３，ｅ４）を与える。

なお、ここで注意することは、教示用多関節ロボットに
設けた検知手段としてポテンショメータを用いた場合、
アナログ−デジタル変換器を用いて当該ポテンショメー
タからの出力信号をデジタル信号に変換することとなる
か、一般にこのような変換器は分解性能が高くなるに伴
って価格も」二昇するが、教示用多関節アームに与えら
れた変位を別途設けた倍率設定手段により自由に変更す
ることができるので、アナログ−デジタル変換器の分解
性能に影響されることがなく、充分に精度よく多関節ロ
ボッ１へを移動させることができ、また、アナログ信号
に重畳したノイズの影響を受けることがないので、分解
性能に優れたアナログ−ディジタル変換器を必要としな
い。ごのことば、検知手段としてエンコーダを用いた場
合にあっても同様である。

（発明の効果）以上詳述したようにこの発明装置によれば、教示用アー
ムに賦与された変位を、所望の倍率に拡大又は縮小して
教示する構成としたので、教示用多関節アームに設けら
れた検知手段の分解性能に直接影響されることなく、多
関節ロボットに対し所望の精度の位置決め操作を行うこ
とができ、しかも、教示用多関節アームは、教示すべき
多関節ロボットと同様の構造を有する必要がなく、単に
それと同等の自由度を有するものであればよく、したが
って安価なロボット教示装置を提供することができる。

加えて、教示操作に際し、作業者は教示用のアームを移
動させればよいので、その操作が極めて容易となるなど
の多くの特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ロボット教示装置を示す路線図、第２図は、教示すべきロボットの一例を示す図、そして
、第３図は、教示用多関節アームを示す図である。１・・・多関節ロボット　　２・・・教示用多関節アー
ム＝１３＝３・・・制御装置　　　　　４・・・基板５、６．８．
１０．１２・・・管状部側７、９．　ＩＬ　１３・・・
検知手段

Claims

【特許請求の範囲】

１、多関節ロボットに移動位置を教示するロボット教示
装置であって、当該多関節ロボットと同等の自由度を有
すると共に、各自由度に関連した変位量を検知する検知
手段を有する教示用多関節アームと、作業者により教示
用多関節アームに賦与された変位に対し所望の倍率を設
定する倍率設定手段と、倍率設定手段からの信号に基づ
いて空間座標系における変位に対応して多関節ロボット
に賦与すべき相対変位量を演算し多関節ロボットに移動
命令を与える制御手段と、教示用多関節アームに賦与さ
れた変位を制御手段に取り込むことを指定するスイッチ
手段とを具えてなることを特徴とするロボット教示装置
。