JPH07104703B2

JPH07104703B2 - ロボットの教示装置

Info

Publication number: JPH07104703B2
Application number: JP2259312A
Authority: JP
Inventors: 忍川瀬; 彰一金子; 清治稲野
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH04137003A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、教示作業の自動化および省力化を図ったロ
ボットの教示装置に関する。

「従来の技術」従来より、ロボットの動作を教示する方法として、特開
平２−18602号公報（任意の加工平面を定義し、プレイ
バックした位置を基本平面の座標系に変換する）にも開
示されているように、実際にロボットを手で操作しなが
ら、動作させたい姿勢を１点づつ教示する方法（直接教
示方法）や、特開平２−14301号公報（希望する面や稜
線を登録する）および特開平２−157906号公報（ロボッ
トとワーク干渉時に姿勢設定変更する）にも開示されて
いるように、コンピュータのディスプレイ上でロボット
のモデルを動かしながら、動作させたい姿勢を１点づつ
教示する方法（間接教示方法）などが知られている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来技術においては、手動操作また
はキーボード操作により１点づつ姿勢を教示し、さらに
１点毎に最適な加工条件を設定するので、多大な労力を
要するという問題があった。特に、研磨やバリ取り作業
に対しては教示点が数千にも及ぶ場合があり、その作業
量は膨大なものになった。

また、間接教示方法では問題はないが、手動操作による
直接教示方法では教示期間中にロボットを停止させるこ
とになるので、稼動率が低下した。また、この手動操作
による直接教示方法では、誤操作によるロボットの周辺
の設備等への衝突を起こすこともあった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、教
示における作業の自動化および省力化を図るとともに、
安全性の確保ができるロボットの教示装置を提供するこ
とを目的としている。

「課題を解決するための手段」この発明のロボットの教示装置は、被加工物の３次元形
状情報および該被加工物を加工する工具の幾何学的情報
および前記被加工物もしくは前記工具の一方を把持部に
より把持するロボットの幾何学的情報の各々を記憶する
記憶手段と、前記被加工物の加工領域および前記ロボッ
トの動作教示点設定条件に応じ、前記記憶手段の記憶内
容に基づいて教示点を設定する教示点設定手段と、前記
教示点設定手段により設定された教示点および前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該教示点における前記ロボッ
トの各軸の姿勢を算出する算出手段と、前記設定された
教示点および前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記教
示点における前記工具による前記被加工物の加工条件を
決定する決定手段とを具備することを特徴とする。

「作用」上記構成によれば、被加工物の３次元形状情報、被加工
物を加工するための工具に関する幾何学的情報（工具の
X,Y,Z位置、向き、摩擦状態（外形））、ロボットに関
する幾何学的情報（把持部のX,Y,Z位置と各軸回りの回
転）を予め記憶しておき、そして、被加工物の加工領域
およびこの領域内の教示点の決定条件を入力することに
より、ロボットの加工経路（各軸の姿勢）および加工条
件（加工速度、加工圧力等）が自動的に決定される。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第２図はこの発明の一実施例によるロボットの教示装置
を適用したロボットシステムの概略構成を示す斜視図で
ある。この図において、１はコンピュータであり、ロボ
ット３を制御するための各種データを作成する。２はコ
ンピュータ１で作成された各種データに基づいてロボッ
ト３を制御するロボット用制御装置である。この場合、
各種データのロボット用制御装置２への供給はシリアル
転送により行なわれる。ロボット３は腕3aと手首3bとか
ら構成されており、これら腕3aと手首3bの各々は、３自
由度の合計６自由度を有している。手首3bの先端部分に
取付けられた把持部４には被加工物（以下ワークとい
う）５が把持されている。６は研磨・バリ取り用工具
（サンダー、ハブ、ブラシ等）であり、ワーク５に対し
て研磨・バリ取りを行う。

次に第１図は、上記コンピュータ１の概略構成を示すブ
ロック図である。この図において、７はCPU（中央処理
装置）、８はCPU7を制御するためのプログラムが書込ま
れたROM（リードオンメモリ）、９はCPU7において使用
されるRAM（ランダムアクセスメモリ）である。ROM8に
書込まれたプログラムにはワーク５を研磨・バリ取りす
るための各種データを作成するためのプログラムが含ま
れている。このプログラムによりロボット３のワーク５
を研磨・バリ取りする加工経路および加工条件が決定さ
れる。この場合、加工経路は教示軌跡を言い、各教示点
においてロボット３の６軸の位置（姿勢）が決定されて
いる。また、加工条件は、ワーク５の研磨・バリ取り用
工具６に対する加工速度や同工具６に対する加工圧力な
どである。なお、加工条件には、研磨・バリ取り用工具
６が図示せぬアクチュエータにより回動自在に支持され
ている場合、すなわち同工具６が移動する場合は、該ア
クチュエータの同工具６に対する押圧力やワーク５の同
工具６に対する相対速度も含まれる。

10は入手段インタフェースであり、コンピュータ１の本
体と外部機器との間でデータの授受を行う。12はCRT
（カーソド・レイ・チューブ）13を制御するCRT制御装
置である。14はハードディスク装置等の外部記憶装置で
あり、各種データを記憶する。

このように構成されたロボットの教示装置において、加
工経路および加工条件を決定する過程について第３図に
示すフローチャートを参照して説明する。また、この加
工経路および加工経路の決定の説明においては第４図お
よび第５図も合わせて参照する。

さて、CPU7にて加工経路および加工条件決定プログラム
が実行されると、まず、オペレータによって、ワーク５
の“３次元形状情報”、研磨・バリ取り工具６の“工具
幾何情報”、ロボット３の“ロボット幾何情報”がそれ
ぞれ入力され、ワーク５に対する“加工領域”、“断面
定義直線”、“断面間隔”、“点（ポイント）間隔”が
入力される（ステップSP1）。上記“工具幾何情報”に
は、研磨・バリ取り工具６のX,Y,Z位置と、摩耗量（外
形）が含まれている。なお、この場合、上記工具がアク
チュエータで支持されている場合も含む。一方、“ロボ
ット幾何情報”には、把持部４のX,Y,Z位置と、向き
と、各軸回りの回転が含まれている。

これら各種データの入力が行なわれると、CPU7は各種デ
ータをRAM9の所定領域に書込む。そして、この書込が終
了した後、ステップSP2へ進み、第４図に示すように断
面間隔に基づいて断面定義直線上に断面１を生成する。
この断面１を生成した後、ステップSP3へ進み、ワーク
５の表面と断面１より断面曲線１を生成する。そして、
ステップSP4へ進み、生成した断面曲線１について教示
点１を生成する。教示点１を生成した後、ステップSP5
へ進み、第５図（イ）に示すように、教示点１における
ワーク５の加工面の法線ベクトルと加工方向ベクトル
を、上記“３次元形状情報”と、“工具幾何情報”と、
“ロボット幾何情報”に基づいて算出する。なお、第５
図（ロ）は教示点２における法線ベクトルと加工方向ベ
クトルを示すものである。そして、教示点１における法
線ベクトルと加工方向ベクトルを算出した後、ステップ
SP6へ進み、これら法線ベクトル、加工ベクトルからロ
ボット３の各軸（６軸）の姿勢を算出する。そして、各
軸の姿勢を算出した後、ステップSP7へ進み、教示点１
におけるワーク５の曲率を算出する。そして、ステップ
SP8へ進み、算出したワーク５の曲率より最適加工圧力
を算出する。これにより、断面曲線１の教示点１におけ
る加工条件が決定される。そして、この教示点１におけ
るロボット５の各軸の姿勢および加工条件の決定を行な
った後、ステップSP9へ進み、断面曲線１の終端か否か
の判断を行う。この場合は、始端であるのでステップSP
4へ戻る。以下同様に断面曲線１の終端に至るまでステ
ップSP4〜８の処理が行なわれる。これにより、断面曲
線１における加工経路および加工条件が得られる。

断面曲線１における処理が終了した後、ステップSP10へ
進み、CPU7は、最終断面か否かの判断を行なう。この場
合は、断面曲線１であるのでステップSP2へ戻る。そし
て、最終の断面曲線ｎに至るまでステップSP2〜９の処
理を行ない、全ての断面曲線2,3……ｎについて加工経
路および加工条件を求める。

このようにして、ワーク５に対する加工経路および加工
条件が決定される。そして、決定された加工経路および
加工条件の各々のデータがロボット用制御装置２に供給
され、同装置２にてロボット３が制御される。

なお、加工経路および加工条件を決定するアルゴリズム
は上記実施例に限定されるものではなく、さまざまなも
のが考えられる。

また、上記実施例においては、ロボット３がワーク５を
把持し、これを固定もしくはアクチュエータで回動され
る研磨・バリ取り用工具６にて加工する場合について説
明したが、ロボット３が研磨・バリ取り用工具６を把持
し、固定もしくはアクチュエータで回動するワーク５を
加工するようにしても良い。

また、上記実施例においては、ワーク５を研磨・バリ取
りの場合について説明したが、その他の加工や、凹凸や
曲面を有するワークの塗装等に適用できることは明らか
である。

また、上記実施例においては、加工経路および加工条件
の決定をコンピュータ１にて生成し、通信回線を使用し
たロボット用制御装置２に転送するようにしたが、加工
経路および加工条件を決定する機能ロボット用制御装置
２に持たせるようにしても良い。この場合の各種情報の
入力は、同制御装置２が有する操作盤から行えば良い。

「発明の効果」以上説明したようにこの発明のロボットの教示装置によ
れば、被加工物の３次元形状情報、被加工物を加工する
ための工具に関する幾何学的情報、ロボットに関する幾
何学的情報を予め記憶しておき、そして、被加工物の加
工領域およびこの領域内の教示点の決定条件を入力する
ことにより、ロボットの加工経路および加工条件を自動
的に決定するようにしたので、教示における作業の省力
化を図ることができる。また、直接教示方法と違って間
接教示方法なので、手動による誤操作がないので、ロボ
ットを周辺設備等に衝突させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるロボットの教示装置
の概略構成を示すブロック図、第２図は同実施例を適用
したロボットシステムの外観を示す斜視図、第３図は同
実施例による加工経路と加工条件を決定するアルゴリズ
ムを示すフローチャート、第４図は同実施例による加工
経路を示す斜視図、第５図は各教示点における法線ベク
トルと加工方向ベクトルを説明するための斜視図であ
る。１……コンピュータ、２……ロボット用制御装置、３…
…ロボット、４……把持部、５……ワーク（被加工
物）、６……研磨・バリ取り用工具（工具）、７……CP
U、８……ROM、９……RAM、（7,8は教示点設定手段、算
出手段、決定手段）、10……入出力インタフェース、11
……キーボード、12……CRT制御装置、13……CRT、14…
…外部記憶装置（9,14は記憶手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の３次元形状情報および該被加工
物を加工する工具の幾何学的情報および前記被加工物も
しくは前記工具の一方を把持部により把持するロボット
の幾何学的情報の各々を記憶する記憶手段と、前記被加工物の加工領域および前記ロボットの動作教示
点設定条件に応じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて
教示点を設定する教示点設定手段と、前記教示点設定手段により設定された教示点および前記
記憶手段の記憶内容に基づいて該教示点における前記ロ
ボットの各軸の姿勢を算出する算出手段と、前記設定された教示点および前記記憶手段の記憶内容に
基づいて前記教示点における前記工具による前記被加工
物の加工条件を決定する決定手段とを具備することを特
徴とするロボットの教示装置。