JPH05301182A - Direct teaching device of robot - Google Patents

Direct teaching device of robot

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JPH05301182A
JPH05301182A JP10789992A JP10789992A JPH05301182A JP H05301182 A JPH05301182 A JP H05301182A JP 10789992 A JP10789992 A JP 10789992A JP 10789992 A JP10789992 A JP 10789992A JP H05301182 A JPH05301182 A JP H05301182A
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JP
Japan
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data
teaching
robot
point
interest
Prior art date
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Pending
Application number
JP10789992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sakai
高志 酒井
Yuichi Takahashi
友一 高橋
Shinichi Meguro
真一 目黒
Shuichi Ohara
秀一 大原
Yoshimasa Yanagihara
義正 柳原
Tadashi Mori
忠 毛利
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP10789992A priority Critical patent/JPH05301182A/en
Publication of JPH05301182A publication Critical patent/JPH05301182A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a direct teaching device which can obtain a teaching data from the general position by non-contact and simple operation, can reduce the time necessary for the teaching work, and can improve the efficiency of the teaching work, of a robot. CONSTITUTION:A range sensor 5 which can obtain the data as to the distance to a work 6 and the form of the work 6 in a non-contact way is provided to the wrist 3 of a manipulator 1. In a teaching data operation member 9, the absolute coordinates of the observation point on the work 6 is found depending on the data of the position and the posture of the wrist 3, and the data obtained by the range sensor 5, and it is made into teaching data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの直接教示装
置に関し、特に、対象物に対して非接触で教示データを
獲得できる直接教示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct teaching device for a robot, and more particularly to a direct teaching device capable of acquiring teaching data without contact with an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットへの教示方法としては、ティー
チングペンダントによる方法や直接教示法などがある。
ティーチングペンダントによる方法では、ロボットにテ
ィーチングペンダントを取り付け、さらにロボットのマ
ニピュレータ部分のリスト部(手首部)に効果器を取り
付けておく。教示作業者は、ティーチングペンダントを
操作し、効果器をワーク(作業対象物)の所望の教示ポ
イントに位置付け、その教示ポイントでのマニピュレー
タの位置や姿勢をマニピュレータの制御装置などに記憶
させる。このような位置付けと記憶の操作を必要な教示
ポイントの全てに対して行なうことにより、教示が終了
する。
2. Description of the Related Art Teaching methods for a robot include a teaching pendant method and a direct teaching method.
In the method using the teaching pendant, the teaching pendant is attached to the robot, and the effector is attached to the wrist portion (wrist portion) of the manipulator portion of the robot. The teaching operator operates the teaching pendant to position the effector at a desired teaching point on the work (work target), and stores the position and orientation of the manipulator at the teaching point in the manipulator control device or the like. The teaching is completed by performing such positioning and storage operations for all required teaching points.

【0003】一方、直接教示法は、力制御を用いる方法
である。この方法では、マニピュレータのリスト部に効
果器のほかに力センサを取り付けておき、力制御の制御
手段が、力センサの出力に応じて、力の加えられた方向
にマニピュレータを移動させるようになっている。教示
作業者は、効果器に力を加えることによってマニピュレ
ータの効果器を所望の教示ポイントに位置付けさせ、そ
の位置や姿勢を制御手段などに記憶させてることにより
教示を行なう。
On the other hand, the direct teaching method is a method using force control. In this method, a force sensor is attached to the wrist section of the manipulator in addition to the effector, and the force control control means moves the manipulator in the direction in which the force is applied according to the output of the force sensor. ing. The teaching operator positions the effector of the manipulator at a desired teaching point by applying force to the effector, and stores the position and orientation in the control means or the like to perform the teaching.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述のティーチングペ
ンダントによる教示法では、教示ポイントを1点1点読
み込んで記憶するため、複雑な形状をしたワークに対し
ては教示ポイントの数が膨大となり、それぞれの教示ポ
イントで位置と姿勢の教示を行なわなければならないの
で、多大な時間と労力を必要となるという欠点がある。
また、この教示法では、ティーチングペンダントを使用
してマニピュレータを動作するため、所望の教示ポイン
トに効果器を移動させ、精度よく所望の位置や姿勢での
位置付けを行なうためにはかなりの熟練度が必要とな
る。
In the teaching method using the teaching pendant described above, each teaching point is read and stored, so that the number of teaching points becomes enormous with respect to a work having a complicated shape. Since it is necessary to teach the position and orientation at the teaching point of No. 3, there is a disadvantage that a great deal of time and labor is required.
Further, in this teaching method, since the manipulator is operated by using the teaching pendant, a considerable degree of skill is required to move the effector to a desired teaching point and accurately perform positioning at a desired position or posture. Will be needed.

【0005】直接教示法は、効果器の先端を教示作業者
が実際に持って所望の教示ポイントへ位置付ける方法で
あるが、効果器の先端を高精度に位置付けながら全教示
ポイントを獲得するには、ティーチングペンダントによ
る方法と同様に、熟練度が要求されるという問題点があ
る。
The direct teaching method is a method in which the teaching operator actually holds the tip of the effector and positions it at a desired teaching point, but in order to obtain all the teaching points while positioning the tip of the effector with high accuracy. As with the method using the teaching pendant, there is a problem that skill is required.

【0006】本発明の目的は、大まかな位置から非接触
かつ簡便な操作により教示データを取得でき、かつ、教
示作業に要する時間を短縮でき、教示作業の効率を向上
させることのできる、ロボットの直接教示装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a robot capable of acquiring teaching data from a rough position by a non-contact and simple operation, shortening the time required for teaching work, and improving the efficiency of teaching work. It is to provide a direct teaching device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明のロボットの
直接教示装置は、ロボットのマニピュレータのリスト部
に取り付けられ対象物上の注目点までの距離を非接触で
計測する測距手段と、前記リスト部の位置に関するデー
タと前記測距手段で計測される距離データとから前記注
目点の絶対位置を算出し、前記絶対位置をもって前記注
目点に対する教示データとするデータ演算手段とを有す
る。
A robot direct teaching apparatus according to a first aspect of the present invention comprises a distance measuring means which is attached to a wrist portion of a manipulator of the robot and measures a distance to a target point on an object without contact. Data processing means for calculating the absolute position of the point of interest from the data relating to the position of the wrist portion and the distance data measured by the distance measuring means, and using the absolute position as teaching data for the point of interest.

【0008】第2の発明のロボットの直接教示装置は、
ロボットのマニピュレータのリスト部に取り付けられ、
対象物の形状に関するデータと前記対象物までの距離に
関するデータを取得する視覚センサと、前記リスト部の
位置および姿勢に関するデータと、前記視覚センサで得
られた形状および距離に関するデータとから前記対象物
上の注目点の絶対位置を算出し、前記絶対位置をもって
前記注目点に対する教示データとするデータ演算手段と
を有する。
A direct teaching device for a robot according to the second invention is
Attached to the wrist section of the robot manipulator,
The object from a visual sensor that acquires data on the shape of the object and data on the distance to the object, data on the position and orientation of the wrist portion, and data on the shape and distance obtained by the visual sensor. There is provided a data calculation means for calculating the absolute position of the upper point of interest and using the absolute position as teaching data for the point of interest.

【0009】[0009]

【作用】対象物までの距離を非接触で計測する測距手段
と、マニピュレータの位置と測距手段で計測される距離
データとから注目点の絶対位置を算出して教示データと
するデータ演算手段とを有しているので、マニピュレー
タの手先を正確に位置付けなくても教示を行なうことが
可能となり、教示作業の効率が向上する。この場合、測
距手段として視覚センサを用い、視覚センサで観測され
た形状データから注目すべき特徴的な形状を抽出して注
目点として判別するセンサデータ判別手段を設け、セン
サデータ判別手段で抽出され判別された注目点を追跡し
ながら注目点の絶対位置を逐次算出するようにすること
により、マニピュレータを目標経路に沿って移動させる
だけで、経路教示データを容易に獲得できるようにな
る。
Function: Distance measuring means for measuring the distance to the object in a non-contact manner, and data calculation means for calculating the absolute position of the point of interest from the position of the manipulator and the distance data measured by the distance measuring means to obtain teaching data. Since it has, the teaching can be performed without accurately positioning the hand of the manipulator, and the efficiency of the teaching work is improved. In this case, a visual sensor is used as the distance measuring means, and a sensor data discriminating means for discriminating a characteristic shape to be noticed from the shape data observed by the visual sensor and discriminating it as a point of interest is provided and extracted by the sensor data discriminating means. By sequentially calculating the absolute position of the point of interest while tracking the determined point of interest, the route teaching data can be easily obtained only by moving the manipulator along the target route.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例のロボットの直接教示装
置を含むロボットシステムの構成を説明する図、図2は
コントローラの具体的構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a robot system including a robot direct teaching device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a controller.

【0011】マニピュレータ1は、複数のアーム2から
構成されている多関節タイプのものであり、アーム2間
の関節部を動かすことにより、マニピュレータ1の手先
部を所望の位置に移動することできるようになってい
る。このロボットの教示対象は、ワーク6である。一連
のアーム2の最先端に位置するリスト(手首)部3に
は、6軸の力覚センサ4とレンジセンサ5とが取り付け
られている。力覚センサ4は、リスト部3に加わる力お
よびモーメントを各方向の成分ごとに分解して検出する
ものである。レンジセンサ5は、ワーク6などの対象物
の形状を非接触で測定できるものであり、この場合、レ
ンジセンサ5からワーク6までの距離も求めることがで
きるようになっている。したがって、レンジセンサ5に
おける座標系を基準としてワーク6を構成する各点の座
標を記述できることになる。レンジセンサ5としては、
例えばレンジファインダを用いたものなどが使用でき
る。
The manipulator 1 is of a multi-joint type composed of a plurality of arms 2. By moving the joint between the arms 2, the manipulator 1 can be moved to a desired position. It has become. The object to be taught by this robot is the work 6. A 6-axis force sensor 4 and a range sensor 5 are attached to a wrist (wrist) portion 3 located at the extreme end of the series of arms 2. The force sensor 4 detects the force and the moment applied to the wrist unit 3 for each component in each direction. The range sensor 5 can measure the shape of an object such as the work 6 without contact, and in this case, the distance from the range sensor 5 to the work 6 can also be obtained. Therefore, the coordinates of each point forming the work 6 can be described with reference to the coordinate system of the range sensor 5. As the range sensor 5,
For example, one using a range finder can be used.

【0012】また、マニピュレータ1を制御するための
コントローラ7が設けられている。このコントローラ7
は、大きく分けて、マニピュレータ1を自由に操作する
ための制御部8と、リスト部3(すなわちマニピュレー
タ1の手先)の位置・姿勢とレンジセンサ5から得られ
るデータとから所望の教示点を演算する教示データ演算
部9との、2つの部分からなっている。ここでこのコン
トローラ7についてさらに詳しく説明する。
A controller 7 for controlling the manipulator 1 is also provided. This controller 7
Is roughly divided into a control unit 8 for freely operating the manipulator 1, a position / orientation of the wrist unit 3 (that is, the hand of the manipulator 1), and a desired teaching point calculated from data obtained from the range sensor 5. The teaching data calculation unit 9 and the teaching data calculation unit 9 are provided. Here, the controller 7 will be described in more detail.

【0013】リスト部3に力覚センサ4が設けられてい
るので、マニピュレータ1に対し力制御を行なうことが
可能である。制御部8は、マニピュレータ1を自由に操
作するための力制御を行なうとともに、リスト部3の位
置と姿勢を検出する。各アーム2の長さは一般に固定さ
れており、また各関節の回転角は制御部8にとっては既
知であるから、制御部8はリスト部3の位置と姿勢を容
易に知ることができる。制御部8は、力覚センサ4から
の信号を受ける力検出部10と、検出した力の大きさや
方向に基づき力の加えられた方向にリスト部3を滑らか
に移動させるための座標変換部11と、リスト部3の位
置と姿勢を検出する位置検出部12とからなっている。
座標変換部11では、予め設定された演算式に基づき、
力制御のために必要なパラメータが算出される。
Since the force sensor 4 is provided in the wrist portion 3, the manipulator 1 can be subjected to force control. The control unit 8 performs force control for freely operating the manipulator 1, and detects the position and orientation of the wrist unit 3. Since the length of each arm 2 is generally fixed and the rotation angle of each joint is known to the control unit 8, the control unit 8 can easily know the position and posture of the wrist unit 3. The control unit 8 includes a force detection unit 10 that receives a signal from the force sensor 4, and a coordinate conversion unit 11 that smoothly moves the wrist unit 3 in the direction in which the force is applied based on the magnitude and direction of the detected force. And a position detection unit 12 that detects the position and orientation of the wrist unit 3.
In the coordinate conversion unit 11, based on a preset arithmetic expression,
The parameters required for force control are calculated.

【0014】一方、教示データ演算部9は、制御部8と
教示データ演算部9との同期を確立するための同期信号
発生部13、レンジセンサ5からの生データに雑音除去
などの前処理を実施するセンサデータ処理部14、セン
サデータ処理部14からのデータを処理して注目すべき
特徴的な形状などを抽出し判別するセンサデータ判別部
16、センサデータ判別部16での処理結果を表わす画
像を表示するためのモニタであるセンサデータ表示部1
5、制御部8の位置検出部12で検出された位置と姿勢
を一時的に記憶する位置記憶部18、センサデータ判別
部16の処理結果と位置記憶部18の記憶内容とに基づ
き注目点の絶対位置を求め教示データとする絶対位置演
算部17、絶対位置演算部17で算出された教示データ
を記憶する教示データ記憶部19とによって構成されて
いる。
On the other hand, the teaching data calculation unit 9 performs preprocessing such as noise removal on the raw data from the synchronization signal generation unit 13 and the range sensor 5 for establishing the synchronization between the control unit 8 and the teaching data calculation unit 9. The sensor data processing unit 14 to be executed, the sensor data determination unit 16 for processing the data from the sensor data processing unit 14 to extract and determine a characteristic shape to be noticed, and the processing result in the sensor data determination unit 16. Sensor data display unit 1 which is a monitor for displaying an image
5, the position storage unit 18 that temporarily stores the position and orientation detected by the position detection unit 12 of the control unit 8, the processing result of the sensor data determination unit 16 and the stored contents of the position storage unit 18 An absolute position calculation unit 17 that obtains absolute position and uses it as teaching data, and a teaching data storage unit 19 that stores the teaching data calculated by the absolute position calculation unit 17.

【0015】次に、本実施例の動作を図3を用いて説明
する。マニピュレータ1の手先には、教示把手20が取
り付けられているものとする。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The teaching handle 20 is attached to the hand of the manipulator 1.

【0016】教示作業者は、ワーク6を対象として教示
を行なうために、教示把手20を操作して、教示しよう
とする位置付近にマニピュレータ1の手先を近付けよう
とする。リスト部3には力覚センサ4が取り付けられて
いるので、教示作業者が教示把手20に加える力に応じ
て制御部8によりマニピュレータ1が駆動され、教示し
ようとする位置付近にリスト部3が近付くことになる。
In order to teach the work 6 as a target, the teaching operator operates the teaching handle 20 so as to bring the hand of the manipulator 1 close to the position to be taught. Since the force sensor 4 is attached to the wrist unit 3, the control unit 8 drives the manipulator 1 in accordance with the force applied to the teaching grip 20 by the teaching operator, and the wrist unit 3 is located near the position where the teaching is to be performed. You will get closer.

【0017】同期信号発生部23からの同期信号に基づ
いて、リスト部3の位置と姿勢は、位置検出部12によ
って検出される。この場合、レンジセンサ5の中心点P
の位置と姿勢が、リスト部3の位置と姿勢として獲得さ
れ、位置記憶部18に記憶される。一方、レンジセンサ
5では、ワーク6の形状データが獲得される。この形状
データには、レンジセンサ5の中心点Pからワーク6ま
での距離に関する情報も含まれている。レンジセンサ5
からの信号は、前記の同期信号に基づいてセンサデータ
処理部14に取り込まれ、雑音除去などの前処理が行な
われ、センサデータ判別部16に転送される。センサデ
ータ判別部16では、転送されたデータの中から、ワー
ク6の注目すべき特徴的な形状が抽出され、注目点とし
て判別される。この判別結果には、抽出された注目点に
ついての、レンジセンサ5の中心点Pを原点とする座標
系における座標情報が含まれている。センサデータ判別
部16での処理結果は、教示作業の補助とするためにセ
ンサデータ表示部15に送られて表示されるとともに、
絶対位置演算部17に送られる。
The position and orientation of the wrist section 3 are detected by the position detection section 12 based on the synchronization signal from the synchronization signal generation section 23. In this case, the center point P of the range sensor 5
The position and the posture of are acquired as the position and the posture of the list unit 3, and are stored in the position storage unit 18. On the other hand, the range sensor 5 acquires the shape data of the work 6. This shape data also includes information on the distance from the center point P of the range sensor 5 to the work 6. Range sensor 5
The signal from is taken into the sensor data processing unit 14 on the basis of the synchronization signal, subjected to preprocessing such as noise removal, and transferred to the sensor data determination unit 16. The sensor data discriminating unit 16 extracts a notable characteristic shape of the work 6 from the transferred data and discriminates it as a point of interest. The determination result includes coordinate information about the extracted target point in the coordinate system having the center point P of the range sensor 5 as the origin. The processing result of the sensor data discriminating unit 16 is sent to the sensor data display unit 15 to be displayed to assist the teaching work, and at the same time,
It is sent to the absolute position calculation unit 17.

【0018】絶対位置演算部17では、位置記憶部18
に記憶されているリスト部3の位置・姿勢データとセン
サデータ判別部16からの判別結果とから、教示データ
すなわち注目点の絶対位置が得られる。位置記憶部18
に記憶されている位置・姿勢データは、レンジセンサ5
の中心点Pの位置や姿勢を絶対座標系で表わしたもので
あり、センサデータ判別部16からのデータはレンジセ
ンサ5の中心点Pにおける座標系で記述されたものであ
る。したがって、リスト部3の位置・姿勢データをR
(XR,YR,ZR,α,β,γ)とし、センサデータ判別部1
6からのデータ列(複数の注目点についてのデータを並
べたもの)をS(xi,yi,zi)(ただし、1≦i≦
n)とすると、教示ポイントデータ列(Xti,Yti,
ti)は、以下の式のように簡単に求められる。絶対位
置演算部17は、この式に基づいて教示ポイントデータ
列を算出する。ここで、nはセンサデータの個数、すな
わち、センサデータ判別部16で抽出された注目点の数
である。
In the absolute position calculation unit 17, the position storage unit 18
The teaching data, that is, the absolute position of the point of interest, can be obtained from the position / orientation data of the list unit 3 and the determination result from the sensor data determination unit 16 stored in the. Position storage unit 18
The position / orientation data stored in the
The position and orientation of the center point P of the range sensor 5 are expressed in the absolute coordinate system, and the data from the sensor data discriminating unit 16 is described in the coordinate system at the center point P of the range sensor 5. Therefore, the position / orientation data of the wrist unit 3 is R
(X R , Y R , Z R , α, β, γ)
The data string from 6 (the data of a plurality of points of interest arranged) is S (x i , y i , z i ) (where 1 ≦ i ≦
n), the teaching point data string (X ti , Y ti ,
Z ti ) can be easily obtained by the following equation. The absolute position calculation unit 17 calculates the teaching point data string based on this formula. Here, n is the number of sensor data, that is, the number of attention points extracted by the sensor data discriminating unit 16.

【0019】[0019]

【数1】 ただし、[Equation 1] However,

【0020】[0020]

【数2】 である。[Equation 2] Is.

【0021】この式から明らかなように、教示ポイント
データ列の各要素は、それぞれ、抽出された注目点の絶
対座標系における座標値である。この教示ポイントデー
タ列の中から所望の注目点を選択し、経路教示データと
して教示データ記憶部19に記憶させる。教示姿勢とし
ては、リスト部3の姿勢データ(α,β,γ)をそのまま
使用する。このようにして、教示データが教示データ記
憶部19に記憶され、ロボットへの教示が行なわれたこ
とになる。
As is clear from this equation, each element of the teaching point data string is the coordinate value of the extracted point of interest in the absolute coordinate system. A desired point of interest is selected from this teaching point data string and stored in the teaching data storage unit 19 as route teaching data. As the teaching posture, the posture data (α, β, γ) of the list unit 3 is used as it is. In this way, the teaching data is stored in the teaching data storage unit 19 and the robot is taught.

【0022】以上、本実施例の直接教示装置を用いた教
示作業の基本的動作について説明した。この直接教示装
置には、教示作業のモードとして、連続教示モード、
ポイント教示モード、とそれぞれ名付けられた2通り
のモードがある。図4(a),(b)はそれぞれ、連続教示モ
ード、ポイント教示モードを説明する図である。
The basic operation of the teaching work using the direct teaching device of this embodiment has been described above. In this direct teaching device, the continuous teaching mode,
There are two modes, named point teaching mode, respectively. 4A and 4B are diagrams for explaining the continuous teaching mode and the point teaching mode, respectively.

【0023】連続教示モードは、図4(a)に示されるよ
うに、ワーク6に対して任意の周期で連続的に教示デー
タを獲得するモードである。このモードでは、教示作業
者は、まず、教示を開始したい位置付近にマニピュレー
タ1の手先を位置付ける。そして、目標経路に粗って適
当な速度でマニピュレータ1の手先を教示終了位置まで
移動させる。このとき、レンジセンサ5の動作範囲から
逸脱しないようにする。その結果、予め設定したサンプ
リング周期で同期信号発生部13から同期信号が発生す
るごとに、上記の動作によって教示データが連続的に取
得される。ワーク6の種類や形状によっては、教示開始
位置と教示終了位置を複数設定し、その区間ごとに同期
信号発生のサンプリング周期を変化させることも可能で
ある。
In the continuous teaching mode, as shown in FIG. 4A, the teaching data is continuously acquired for the work 6 at an arbitrary cycle. In this mode, the teaching operator first positions the hand of the manipulator 1 near the position where the teaching is desired to start. Then, the hand of the manipulator 1 is moved to the teaching end position at an appropriate speed roughly on the target route. At this time, the operating range of the range sensor 5 is not deviated. As a result, the teaching data is continuously acquired by the above-described operation every time the sync signal is generated from the sync signal generator 13 at the preset sampling cycle. Depending on the type and shape of the work 6, it is possible to set a plurality of teaching start positions and teaching end positions and change the sampling cycle for generating the synchronization signal for each section.

【0024】ポイント教示モードは、図4(b)に示され
るように、任意の位置にマニピュレータ1の手先を移動
させ、1ポイントごとの教示データを取得しようとする
ものである。このモードは、連続教示モードでの教示ポ
イントの取得で取り残したデータを取得したり、部分的
に詳細な教示データを得たい場合に有効なモードであ
る。
In the point teaching mode, as shown in FIG. 4B, the hand of the manipulator 1 is moved to an arbitrary position to obtain teaching data for each point. This mode is effective when it is desired to acquire the data left over from the acquisition of the teaching points in the continuous teaching mode or to obtain partially detailed teaching data.

【0025】次に、本発明のロボットの直接教示装置の
別の実施例について、図5および図6を用いて説明す
る。ここで説明する実施例は、いずれも実際の教示作業
により適するように、上述の実施例の直接教示装置を改
良したものである。
Next, another embodiment of the robot direct teaching apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. Each of the embodiments described here is an improvement of the direct teaching device of the above-described embodiment so that it is more suitable for the actual teaching work.

【0026】図5に示したものは、レンジセンサ5によ
って獲得される1次元点列データを可視化することによ
り、教示作業を容易にするものである。この実施例で
は、図1に示した直接教示装置のコントローラ7に、設
置台21の上に載置された小型のディスプレイ22が接
続されている。ディスプレイ22には、レンジセンサ5
によって獲得されるセンサデータ列が表示されるように
なっている。上述の連続教示モードの場合であれば、時
々刻々とセンサデータが獲得されるから、そのセンサデ
ータをグラフ化して表示する。このようにセンサデータ
が表示されるので、教示作業中にこのデータを観測する
ことにより、作業効率の向上を図ることができる。
The one shown in FIG. 5 facilitates the teaching work by visualizing the one-dimensional point sequence data acquired by the range sensor 5. In this embodiment, a small display 22 mounted on an installation table 21 is connected to the controller 7 of the direct teaching device shown in FIG. The display 22 has a range sensor 5
The sensor data string acquired by is displayed. In the case of the continuous teaching mode described above, sensor data is acquired every moment, so the sensor data is displayed in a graph. Since the sensor data is displayed in this manner, it is possible to improve work efficiency by observing this data during teaching work.

【0027】図6に示したものは、教示作業中に、教示
データポイント列を実時間で観測できるようにしたもの
である。この実施例では、図1に示した直接教示装置
に、さらにテレビカメラ23、計算機24、ディスプレ
イ25が付加されている。テレビカメラ23は、少なく
ともレンジセンサ5がデータを取得する範囲について画
像を獲得できるように、マニピュレータ1のリスト部3
に取り付けられている。テレビカメラ23からのワーク
6の実画像のデータは計算機24に送られる。コントロ
ーラ7からは、リスト部3の位置・姿勢データと教示ポ
イントデータ列が計算機24に送られる。計算機24で
は、位置・姿勢データをもとに教示ポイントデータ列の
座標変換計算を行ない、さらにテレビカメラ23のキャ
リブレーション処理を行なう。以下の式は、座標変換の
演算を示すものであり、記号などは上述の式の場合と同
様である。
The one shown in FIG. 6 is one in which the teaching data point sequence can be observed in real time during the teaching work. In this embodiment, a television camera 23, a calculator 24, and a display 25 are further added to the direct teaching device shown in FIG. The television camera 23 uses the wrist unit 3 of the manipulator 1 so that at least the range sensor 5 can acquire an image in a range in which data is acquired.
Is attached to. The actual image data of the work 6 from the television camera 23 is sent to the computer 24. From the controller 7, the position / orientation data of the list unit 3 and the teaching point data string are sent to the computer 24. The computer 24 performs coordinate conversion calculation of the teaching point data sequence based on the position / orientation data, and further performs calibration processing of the television camera 23. The following formulas show the calculation of coordinate conversion, and the symbols and the like are the same as in the above formulas.

【0028】[0028]

【数3】 そして、ディスプレイ25上に、テレビカメラ23から
のワーク6の実画像を表示しながら、座標変換とキャリ
ブレーションを行なったのちの教示ポイントデータ列を
スーパーインポーズによってその実画面上に表示する。
すなわち、図6に示すように、テレビ画像26に、教示
ポイントデータ列が、軌跡27として表示する。このよ
うに構成することにより、教示作業中に、実時間で取得
教示ポイントデータ列を観測できるようになるととも
に、このデータをフィードバックすることにより教示作
業の修正を容易に実行することが可能となる。
[Equation 3] Then, while displaying the actual image of the work 6 from the television camera 23 on the display 25, the teaching point data string after coordinate conversion and calibration is displayed on the actual screen by superimposing.
That is, as shown in FIG. 6, the teaching point data string is displayed as a locus 27 on the television image 26. With this configuration, the acquired teaching point data string can be observed in real time during the teaching work, and the teaching work can be easily corrected by feeding back this data. ..

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、注目点ま
での距離を非接触で計測する測距手段と、マニピュレー
タの位置と測距手段で計測される距離データとからちゅ
もくてんの絶対位置を算出して教示データとするデータ
演算手段とを設けることにより、マニピュレータの手先
を正確に位置付けなくても教示を行なうことが可能とな
り、楽な操作が可能となって教示作業の効率が向上する
という効果がある。また、測距手段として視覚センサを
用い、注目すべき特徴的な形状を抽出して注目点として
判別するセンサデータ判別手段を設け、センサデータ判
別手段で抽出され判別された注目点を追跡しながら注目
点の絶対位置を逐次算出するようにすることにより、マ
ニピュレータを目標経路に沿って移動させるだけで経路
教示データを容易に獲得できるようになるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention, the distance measuring means for contactlessly measuring the distance to the point of interest, the position of the manipulator, and the distance data measured by the distance measuring means are used. By providing the data calculation means for calculating the absolute position and using it as the teaching data, it is possible to perform the teaching without accurately positioning the hand of the manipulator, which enables easy operation and improves the efficiency of the teaching work. It has the effect of improving. Further, a visual sensor is used as the distance measuring means, and a sensor data discriminating means for extracting a characteristic shape to be noticed and discriminating it as a noticed point is provided, while tracking the noticed point extracted and discriminated by the sensor data discriminating means. By successively calculating the absolute position of the point of interest, there is an effect that the route teaching data can be easily acquired only by moving the manipulator along the target route.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のロボットの直接教示装置を
含むロボットシステムの構成を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a robot system including a direct teaching device for a robot according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】コントローラの具体的構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of a controller.

【図3】図1のロボットの直接教示装置の動作を説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the direct teaching device of the robot of FIG.

【図4】(a),(b)は、それぞれ、連続教示モードとポイ
ント教示モードを説明する図である。を
4A and 4B are diagrams illustrating a continuous teaching mode and a point teaching mode, respectively. To

【図5】本発明の別の実施例のロボットの直接教示装置
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a direct teaching device for a robot according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のさらに別の実施例のロボットの直接教
示装置を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a robot direct teaching device according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マニピュレータ 2 アーム 3 リスト部 4 力覚センサ 5 レンジセンサ 6 ワーク 7 コントローラ 8 制御部 9 教示データ演算部 10 力検出部 11 座標変換部 12 位置検出部 13 同期信号発生部 14 センサデータ処理部 15 センサデータ表示部 16 センサデータ判別部 17 絶対位置演算部 18 位置記憶部 19 教示データ記憶部 20 教示把手 21 設置台 22,25 ディスプレイ 23 テレビカメラ 24 計算機 26 テレビ画像 27 軌跡 1 Manipulator 2 Arm 3 Wrist Section 4 Force Sensor 5 Range Sensor 6 Work 7 Controller 8 Control Section 9 Teaching Data Calculation Section 10 Force Detection Section 11 Coordinate Conversion Section 12 Position Detection Section 13 Sync Signal Generation Section 14 Sensor Data Processing Section 15 Sensor Data display unit 16 Sensor data determination unit 17 Absolute position calculation unit 18 Position storage unit 19 Teaching data storage unit 20 Teaching handle 21 Installation table 22,25 Display 23 Television camera 24 Computer 26 Television image 27 Locus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 秀一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 柳原 義正 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 毛利 忠 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shuichi Ohara 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Yoshimasa Yanagihara 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corp. (72) Inventor Tadashi Mouri 1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corp.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットの直接教示装置において、 ロボットのマニピュレータのリスト部に取り付けられ対
象物上の注目点までの距離を非接触で計測する測距手段
と、 前記リスト部の位置に関するデータと前記測距手段で計
測される距離データとから前記注目点の絶対位置を算出
し、前記絶対位置をもって前記注目点に対する教示デー
タとするデータ演算手段とを有することを特徴とするロ
ボットの直接教示装置。
1. A direct teaching device for a robot, comprising: a distance measuring unit attached to a wrist unit of a manipulator of the robot to measure a distance to a point of interest on an object in a non-contact manner; A direct teaching device for a robot, comprising: data calculating means for calculating an absolute position of the point of interest from distance data measured by the distance measuring means, and using the absolute position as teaching data for the point of interest.
【請求項2】 ロボットの直接教示装置において、 ロボットのマニピュレータのリスト部に取り付けられ、
対象物の形状に関するデータと前記対象物までの距離に
関するデータを取得する視覚センサと、 前記リスト部の位置および姿勢に関するデータと、前記
視覚センサで得られた形状および距離に関するデータと
から前記対象物上の注目点の絶対位置を算出し、前記絶
対位置をもって前記注目点に対する教示データとするデ
ータ演算手段とを有することを特徴とするロボットの直
接教示装置。
2. A direct teaching device for a robot, which is attached to a wrist portion of a manipulator of the robot,
A visual sensor that obtains data relating to the shape of the object and data relating to the distance to the object, data relating to the position and orientation of the wrist section, and data relating to the shape and distance obtained by the visual sensor A direct teaching device for a robot, comprising: a data calculation unit that calculates an absolute position of the target point and uses the absolute position as teaching data for the target point.
【請求項3】 視覚センサからの画像信号を表示するモ
ニタが設けられている請求項2に記載のロボットの教示
装置。
3. The robot teaching apparatus according to claim 2, further comprising a monitor for displaying an image signal from the visual sensor.
【請求項4】 視覚センサで観測された形状データから
注目すべき特徴的な形状を抽出して注目点として判別す
るセンサデータ判別手段を有し、データ演算手段が前記
センサデータ判別手段で抽出され判別された注目点を追
跡しながら前記注目点の絶対位置を逐次算出することに
より、マニピュレータの移動に伴って経路教示データを
獲得できるようにした、請求項2に記載のロボットの直
接教示装置。
4. A sensor data discriminating means for extracting a characteristic shape to be noticed from the shape data observed by the visual sensor and discriminating it as a point of interest, and a data calculating means is extracted by the sensor data discriminating means. The direct teaching device for a robot according to claim 2, wherein the route teaching data can be acquired in accordance with the movement of the manipulator by sequentially calculating the absolute position of the point of interest while tracking the determined point of interest.
【請求項5】 対象物を観測するテレビカメラと、ディ
スプレイと、前記テレビカメラで観測された実画面を前
記ディスプレイに表示しつつ経路教示データを実時間で
前記実画面にスーパーインポーズする計算機とをさらに
備えた請求項4に記載のロボットの直接教示装置。
5. A television camera for observing an object, a display, and a computer for superimposing route teaching data on the real screen in real time while displaying the real screen observed by the TV camera on the display. The direct teaching device for a robot according to claim 4, further comprising:
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