JPH01286003A - 力制御ロボット教示方式 - Google Patents

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】 ［概要］ 力制御を用いた直接教示方式をその一部に取入れた力制
御ロボット教示方式に関し、 直接教示方式とオフライン教示方式を組み合わせて操作
性のよいロボット教示方式を提供することを目的とし、 ティーデモ−ドブログラム作成時に、オフライン教示方
式のコマンドの途中に直接教示用のシーケンスをオフラ
イン教示の１つのコマンドとして１込み、ティーチモー
ドプログラムをプレイバック（−ドブログラムとして実
行中に、直接教示コマンドに達したら直接教示コマンド
終了待らにし、直接教示動作を実行し、直接教示動作が
終了したら、該直接教示コマンドをプレイバックコマン
ドに変換してプログラムを実行するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は力制御を用いた直接教示方式をその一部に取入
れた力制御ロボット教示方式に関する。

近年、ロボットの一種にハンドが作業対象物と接触した
時の力の大きざを力センサで検出し、その検出信号に従
ってハンドの速度等を制御して動作を実行するように構
成された力制御ロボットが開発されてきている。この種
の力制御ロボットに作業を行なわせる場合の教示方式に
は、まだ効率のよい方式は確立していないのが実状であ
る。

［従来の技術］ ロボットに動作を行なわせるに際しては、予め動作を教
えておく必要がある。この作業を教示という。教示方式
としては、以下に示すような２つの方式に大別される。

■直接教示方式によるもの（プレイバックロボット） オペレータがロボットを目標位置に実際に動かして、作
業の順序９条件９泣置その他の情報を教示し、その情報
を基にして実作業を行なわせる。

■オフライン教示方式によるもの（数値制御ロボット） ロボットは゛動かさず、順序９条件０佼置その他の情報
を数値或いはロボット８語等により教示し、作業を行わ
せる。

前者の方式は、ロボットの位置、姿勢が負荷等の位置ず
れを含めたものとして教示でき、ロボット動作の検証や
修正が手軽に行える等の利点がある。これに対し、侵者
では環境物体の形状が複雑な場合に微妙な動作シーケン
スを記述することが容易に行え、ＣＡＤ、ＣＡＭシステ
ム、他のロボットとの通信によるデータ授受を行う応用
システムでの活用が可能となる等の利点がある。

［発明が解決しようとする課題１ 前記した直接教示方式の具体的な方法は、従来は位置制
師を萌提とした位置、姿勢データをテイーヂングボック
ス等で単純動作命令を与え、これを記録してお（ことで
行っている。しかしながら、このような方法ではロボッ
トの高機能化、多機能化に伴って操作がＷＩＮで約束事
が多くなり、多くの手間がかかるという問題がある。

そこで、最近、力感覚を備えたロボット（力制御ロボッ
ト）を用いて、オペレータが直接ロボットを手でもって
教示する方式が提案されている。

一方、オフライン教示方式においては、直接教示方式の
機能を備えた制御方式は幾つか提案されているが、力制
御ロボットを用いた直接教示方式の機能を備えたものは
未だ存在していない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって
、オフライン教示方式において、力制御を用いた直接教
示方式の機能を付加して両者の利点を生かした操作性の
よい力制御ロボット教示方式を提供することを目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明方式の原理を示すフローチャートである
。本発明は、ティーチモードプログラム作成時に、オフ
ライン教示方式のコマンドの途中に直接教示用のシーケ
ンスをオフライン教示の１つのコマンドとして自込み（
ステップ（１））、ティーチモードプログラムをプレイ
バンクモードプログラムとして実行中に、直接教示コマ
ンドに達したら直接教示コマンド終了待ちにしくステッ
プの）、 直接教示動作を実行しくステップ（３））、直接教示動
作が終了したら、該直接教示コマンドをプレイバックコ
マンドに変換してプログラムを実行する（ステップ（４
））ようにしたことを特徴としている。

〔作用］ オフライン教示方式で記述されたシーケンスプログラム
の中に直接教示用のシーケンスをオフライン教示の１つ
のコマンドとして書き込む。これにより、オフライン教
示用プログラムとして、直接教示用のシーケンスを意識
することなくディーチングモード（教示モード）プログ
ラムを作成することができる。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

オフライン教示の大行状態から直接教示の状態へ移るに
は、オフライン教示方式で使用しているロボット動作用
のプログラム言語（ロボット言語）のコマンド体系に直
接教示用のコマンドを追加し、直接教示の状態がロボッ
ト言語の１つのコマンドとして実現されるようにする。

つまり、プログラムのオフライン教示で作成したコマン
ドが実行されている間は、ロボットは送られてくるコマ
ンドに従った動作を順次行って行く。ここで、直接教示
用のコマンドがロボット側に送られると、コマンドの送
信は停止され、直接教示の状態の終了待ちになる。

直接教示の状態の終了待ちの際、ロボット側は力制御の
みの状態（位置制御は行わない）となり、ｈを受けた方
向へ動くように制御される。これにより、オペレータは
ロボットを所定の位置、姿勢に設定することができる。

所定の位置、姿勢への設定が終わると、プログラムの終
了待ち状態が解除され、プログラムの次のコマンドが実
行されて、直接教示状態からオフライン教示で与えられ
たコマンドの実行状態に移る。このように、直接教示状
態を１つのコマンドとして扱うことにより、オフライン
教示方式中で、直接教示方式を実現することができる。

第２図は本発明方式を実施するシステム構成図である。

図にＪｊいて、１はティーチモードプログラム、プレイ
バックモードプログラム等が格納されたプログラム格納
部、２は終了待ち解除信号（詳細は後述）を発生するキ
ーボード、３はポストコンビ１−タ、４はロボットコン
ト０−ラ、５は該ロボットコントローラ４により駆動さ
れるロボットである。ホストコンビ１−夕３は、プログ
ラム格納部１．キーボード２及びロボットコントローラ
４と接続され、各種制御を行う。プログラム格納部１と
しては、例えばγイスク装置が用いられる。このように
構成されたシステムを用いて、本発明方式を説明すれば
、以下のとおりである。

先ず、実行したい動作のプログラムを作成してプロゲラ
ｌい格納部１に記録する。この時、直接教示が必要な箇
所には、第３図（ａ）に示すように直接教示用のコマン
ドを書込んでおく。この場合のコマンドのパラメータと
して、プレイバック時のロボットの動く速さ、押し付は
力またはトルク等を併せ持つようにしてもよい。

ティーチモードプログラムに直接教示コマンドが含まれ
ていない場合には、ティーチモードプログラムをそのま
まプレイバックモードプログラムとして実行する。ここ
で、第３図（ａ）に示すように、直接教示コマンドがテ
ィーチモードプログラムに含まれている場合には、先ず
ティーチモードプログラム（教示プログラム）を実行し
てから、（ｂ　）に示すプレイバックモードプログラム
（実際の実行プログラム）に変換し、該プレイバックモ
ードプログラムを実行する。作成したティーチモードプ
ログラムをホストコンピュータ３で走らせると、該ホス
トコンピュータ３はコマンドを解析して必要なパラメー
タをロボットコントローラ４に送り、ロボット５を動作
させる（プレイバックプログラムの実行）。

ここで、プログラム実行中にデイ−デモ−ドブログラム
の直接教示コマンド（以下ティーチコマンドという）に
達すると、ホストコンピュータ３はロボットコントロー
ラ４にティーチ命令を送信し、ティーチコマンド終了待
ち状態になる。この間、ロボットコント０−５４及びロ
ボット５は、ティーチ命令を受けると、カフィードバッ
クのみの状態となる。但し、力の制御はロボットがある
方向への力を感じた時、その受けた力に応じて力を受け
た方向と反対方向へ逃げるように行う。これにより、オ
ペレータは多大な力を必要とせずに、目標位貿、姿勢に
ロボットを設定することができる。

姿勢の設定を終わると、オペレータはホストコンビコー
タ３の終了待ち状態をキーボード２からの入力により解
除する。ホストコンピュータ３は、ロボットコントロー
ラ４に格納されているロボットの位冒、姿勢及び動作状
態をコントローラ４を介して取込む。そして、該ホスト
コンピュータ３はティーチモードプログラムのティーチ
コマンドの位置に、取込んだ位置、姿勢及び動作状態を
パラメータとした実際の動作コマンドに置き換え、第３
図（ｂ）に示すようなプレイバックモードブ０グラムを
作成する。ホストコンピュータ３は、次のコマンドがあ
ればそのコマンドを実行し、直接教示コマンドがあれば
、同様の方法で処理し、ティーチモードプログラムを終
了する。ここで、実際の作業を行う時には、プレイバッ
クモードプログラムを実行させて、動作のプレイバック
を行う。

第４図は本発明方式の動作説明図である。ホストコンビ
１−夕３内で動作コマンド入力部３ａがプログラム格納
部１のディスク、メモリ等のティーチし一ドブログラム
１ａからロボット動作コマンドを入力１′る（ステップ
■）。次に、ロボット動作コマンド解析部３ｂが入力し
た動作コマンドを解析しくステップ（２））、解析した
コマンドが直接教示コマンドであるかどうかチエツクす
る（ステップ■）。直接教示コマンドでない場合には、
ロボット動作コマンド実行部３Ｃが、パラメータ計算、
データ形式の変換又はロボットの動作の終了検出等を行
う（ステップ■）。若し、直接教示コマンドである場合
には、ティーチコマンド実行部３ｄでロボットコントロ
ーラ４へ直接教示指令を送信する（ス・アップ■）。こ
の教示指令は、コントローラへのデータ送信部３ｅを経
てバス（又はＩ１０ボート）６に乗り、ロボットコント
〇−５４に伝えられる。

ロボットコントローラ４は、動作コマンド指令格納部４
ａ、速度・力指令値格納部４ｂ、各パラメータ格納部４
ｃ、ロボット動作状態格納部４ｄ及び制御部４ｅより構
成されており、ティーチコマンド実ｔｊ部３ｄからの直
接教示指令を受けると、オペレータがロボットの７ニユ
ビレ一タ部分を掴んで、目的位ｎにもっていく教示を行
う（ステップ■）。この教示の結果は、コントローラ内
の各データ格納部に格納される。教示動作が終了したら
、オペレータはキーボード２から終了解除信号を入力し
、ティーチコマンド実行部３ｄは直接教示終了信号を検
出する（ステップの）。一方、ロボットコントローラ４
内のデータ格納部から出力されたデータは、バス６を経
由してコントローラからのデータ受信部３ｆに入る。該
データ受信部３ｆからのデータを受けて、ロボット動作
状態を獲得しくステップ■）、プレイバックコマンドを
生成する（ステップ■）。具体的には、ティーチモード
プログラムのティーチコマンド部分をプレイバックコマ
ンド＋獲得した動作状態からなるコマンド文字列に置換
し、プレイバックモードプログラム１ｂが格納されるデ
ィスク等に書き込む。

第５図は、前述したロボットコントローラの具体例を示
すブロック図である。図において、１゜はロボットマニ
ュピレータであり、該マニュピレータの自由度の数だけ
モータ１１．タコメータ１２、エンコーダ１３．パワー
アンプ１４．０／Ａ変換器１５及び補償器１６からなる
速度サーボ系２０が組み込まれている。マニュピレータ
１０の先端には、図示しないハンドが取付けられ、ハン
ドのある一点に作用する力は、マニュピレータ１０とハ
ンドとをつなぐ手首部分に取付けられた力覚センサ１７
により検出される。そして、ハンドで検出した力Ｆｈは
、座標変換器１８によりハンド座標系の表示Ｘｈ、Ｙｈ
、Ｚｈの表示からロボット基準座標系×ｒ、　Ｙｒ、　
ｚｒ上の表示に変換される。

エン」−ダ及びカウンタ１３で検出された各関節角θＳ
は、位置・姿勢演棹部１９でハンドの位置・姿勢座標Ｘ
ｓとしてＨ１粋される。計算された位置・姿勢座標ＸＳ
は目標位置ＸＯとの差分がとられた後、位置υ」胛部２
２に入る。該位置制御部２２は、パラメータ等設定器２
５から位置制御パラメータを受１ノで、前記差分信号に
応じた信号Ｖｐを出力する。一方、座標変換器１８の出
力１”ｓとパラメータ等設定器２５からの力指令Ｆｏど
の差分信号は力制御部２１に入り、該力制御部２１はパ
ラメータ等設定器２５からの力＄す即パラメータに応じ
た４ａ　＠　Ｖ　ｆを出力する。これら信＠Ｖｐ。

■「及び速度指令ｖＯは加算され、その加算結果Ｖｋは
ディジタルフィルタ２４に入る。該ディジタルフィルタ
２４により不要信号が除去された信号は、逆ヤコビ変換
部３０に入って関節速度θに変換される。変換された関
節速度θは、速度サーボ系２０に入力され、該速度サー
ボ系２０から前述した各関節角θＳとして出力される。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明によればオフライ
ン教示方式と、直接教示方式の双方の利点を持つ操作性
のよいロボット教示方式を提供することができる。本発
明によれば、ティーチコマンドから実際の動作コマンド
へ自動的に変換されるため、プログラムの作成、管理の
しやすさ及びロボットの操作性が向上する。また、直接
教示時に力１１ｉ１１　ｔｉｌｌ　［１ポツトを用いて
いるため、オペレータの負担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示すフローチャート、第２図は
本発明方式を実施するシステム構成図、第３図はプログ
ラムの変換を示す図、 第４図は本発明方式の動作説明図、 ｍ５図はロボットコントローラの具体例を示すブロック
図である。 第２図において、 １はプログラム格納部、 ２はキーボード、 ３はホストコンピュータ、 ４はロボットコント０−ラ、 ５は１１ポツトである。 特許出願人　　富　士　通　株　式　会　社代　　理　
　人　　　　　弁理士　　　井　　島　　藤　　冶外１
名 本発明方式のＭ、埋を示すフローチャ 第１図 一ト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ティーチモードプログラム作成時に、オフライン教示方
   式のコマンドの途中に直接教示用のシーケンスをオフラ
   イン教示の１つのコマンドとして書込み（ステップ（１
   ））、 ティーチモードプログラムをプレイバックモードプログ
   ラムとして実行中に、直接教示コマンドに達したら直接
   教示コマンド終了待ちにし（ステップ（２））、 直接教示動作を実行し（ステップ（３））、直接教示動
   作が終了したら、該直接教示コマンドをプレイバックコ
   マンドに変換してプログラムを実行する（ステップ（４
   ））ようにしたことを特徴とする力制御ロボット教示方
   式。