JPH07113852B2 - 自動制御される作業機器の教示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えばロボットの如く自動制御されて作動す
る機械類（以下、自動制御される作業機器という）を教
示する方法に係り、特に、２次元データを与えることに
よって自動的に３次元作動を行わしめ得るように創作し
た教示方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、グラフィックスを用いて自動制御される作業機器
を教示する方法として、米国文献ROBOTICS TODAY Febru
ary 1984 Graphic Simulation foroff-line Robot Prog
rammingなどが公知である。この方法は、ロボットの動
作目標点の情報を入力するのに、グラフィックス上に表
示した図形情報を用いず、全て人間が手で（キーボード
等を用いて）入力していた。

しかし、この様なシステムでは、数多くのロボットの動
作目標点を入力するのに、非常に時間がかかる。また入
力すべき動作目標点情報を別に用意しておいて、それを
見ながら、同時にグラフィックス画面の操作を行わねば
ならず、数値の入力自体や、入力した数値の修正に非常
に手間のかかるものであった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであって、そ
の目的は、画面上に表示された２次元図形（ロボットや
部品等）の一点を指示することにより、当該自動制御さ
れる機器が必要とする３次元データを与えることのでき
る自動制御作業機器の教示方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

先ず、本発明の基本的原理について、ロボットによる作
業の場合を例として略述する。即ち、ロボットや、作業
対象物（部品等）の３次元立体を画面上に表示した場
合、該画面に表示されている図形（文字，記号等を含
む）は２次元のデータである。

従って、ただ単に画面上の一点を指示しただけでは、ロ
ボットや周辺装置を含む３次元空間内の一点の座標値を
得ることはできない。

上記のような平面的な画像によって３次元立体形状を表
示しようとすると、例えば画面を回転させて複数の方向
から見て１点を決定するなどの操作を行わなければなら
ない。

しかし乍ら、２次元の画面上においても、予め登録され
ている図形データの中から、指示された点と同一の（又
はそれに最も近い）点又は指示点を含む（又はそれに最
も近い）線分，平面，曲面などを選定することは可能で
ある。

従って、図形情報メモリとして、現在画面上に表示して
いる点，線分，平面，曲面等の２次元データ（すなわち
２次元座標の座標値）と、それらの点，線分，平面，曲
面等の３次元データ（すなわち３次元座標の座標値）と
の関連データを保持しておけば、画面上の一点（点や線
分上又はその近傍の一点）を指示することにより、指示
された点，線分，平面，曲面，立体図形（立体図形は平
面or曲面の集合として認識）の３次元データを得ること
が可能になる。

また、表示している図形にある種の情報（座標軸，代表
点等）を付加しておき、その付加情報もあわせて表示し
ておくことにすると、さらにその図形の選択が容易とな
る。

上述の原理に基づいて前記の目的を達成するため、本発
明の自動制御される作業機器の教示方法は、 文字，図形，記号を表示し得る図形表示装置と、上記の
図形表示装置の表示画面上の任意の点を指示し得る指示
装置と、キー情報入力装置と、前記の文字，図形，記号
の情報を保持する図形情報メモリと、演算装置とを設け
て、 前記図形表示装置によって表示された複数の図形の中か
ら、前記の指示装置で指示された点に最も近い図形を探
索することにより、 前記の指示装置で指示された２次元座標データを、指示
された点に最も近い図形の３次元座標データに換算する
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例を第１図乃至第６図について説
明する。本実施例は３次元空間内で作業するロボットに
本発明を適用して教示を行い、２次元データを与えて３
次元作動を行わせる例である。

第１図は教示システムの構成を示しており、１は図形表
示用グラフィックディスプレイ,2は表示画面上の一点を
指示するためのマウス（商標名）、３はキーボード,4は
図形情報メモリ、５は演算装置を示している。

第２図は前記のディスプレイ１に表示される画面の１例
であり、ロボットＲと部品Ｐ、及び周辺環境を表してい
る。Ｃはコンベアである。

第３図は表示図面のうち、組付部品の設置部分を拡大し
たものである。

第４図は構成要素間の情報の流れを表したブロック図で
あり、６は演算装置、７は指示装置（マウス）、８はキ
ーボード、９は図形情報メモリ、10は画面上の２次元デ
ータ（２次元座標値）、11はキー入力データ、12は図形
情報読み出し指令,13は図形情報,14は３次元データを示
している。

第５図は図形情報メモリ内の構成図表である。

第３図に示す部品Ａの把持点（部品ＡのＺ軸上の点）の
３次元座標値（ロボット中心を原点とした場合）を、第
１図に示す機器を用いて求める手順を第１図，第４図，
第５図を用いて以下に示す。

図形表示装置１の上に、第３図に示す様に、各部品とそ
の座標軸が表示されているとすると、 ．指示装置２を操作することによって、第３図に示す
様な画面上の指示装置マーカー（×印）を移動させ、把
持点（第３図では、部品ＡのＺ軸上の点）を指示する。

．（第４図参照）演算装置６は指示装置７より画面上
の２次元座標値10を入力する。

．演算装置６は図形情報メモリ９内の２次元データを
サーチし、画面に表示している座標軸のうち、前記の２
次元座標値10に最も近い軸を見つける。（例えば、指示
点から各座標軸に垂線を下し、その垂線の足と指示点の
間の距離が最小である軸を最も近い軸とする。この操作
により、第３図の例では部品ＡのＺ軸が得られる）。

このとき、演算装置６から、図形情報メモリ９に対して
図形情報読み出し指令12が出力され、それに対応して、
図形情報メモリから図形情報13が出力される。

．演算装置６は、図形情報13を用いて、把持点の３次
元座標を例えば、次の様に決定することができる。

Ｘ座標値は原点データ（第５図参照）のＸ座標値と等し
いものとする。

Ｙ座標値は、原点データのＹ座標値と等しいものとす
る。

Ｚ座標値は、２次元データ上での指示マーカーと原点間
の距離を、原点データのＺ座標値に加えたものとする。

以上の結果求められたものが３次元データ14となる。
（第６図に上述の作動のフローチャートを示す） 本実施例においては、上述のようにして、指示された点
（本例においては把持点）に最も近い図形の図形情報13
について、該把持点のX,Y,Z座標値（３次元座標デー
タ）が求められた。

なおここで、マーカーが正確に座標軸上にない場合は、
マーカーから選択された軸に垂線をおろし、その垂線の
足をマーカーの座標とする。

また、マーカーと座標軸との間が一定値以上離れていた
場合は、いかなる軸も指示されなかったものとみなす。

また、上記実施例では、Ｚ軸上の一点が指示された場合
について説明したが、Ｘ軸上の一点，又はＹ軸上の一点
が指示されたときは、前記 乃至 の手順について前例と同様に（座標変換して）適用すれ
ば良い。

上に述べた第１の実施例においては、Ｚ座標値を得るた
めに指示マーカー位置と部品原点間の距離を求めたがこ
のマーカーの指示位置をより正確にするため、座標軸上
に目盛を示して、その目盛を参照しながら、マーカーで
指示することも可能である。

その際、マーカーで指示されたＺ座標値を数値で表示す
ることも可能である。

上述の第１の実施例においてＺ座標値を得るために、Ｚ
座標値のみキーボードetcを用いて数値入力することも
可能である。（この場合でも、X,Y,Z座標値を全て手で
入力するよりは簡便である）。

また、前記第１の実施例においては、指示装置としてマ
ウス（座標名）を用いたが、これ以外にも、ジョイステ
ィック，タブレット，トラックボール等画面上の１点の
座標値を入力できるものであれば代替可能である。

次に、第２の実施例について説明する。前記第１の実施
例では、あらかじめ各部品の座標軸が表示されている場
合の例を示した。

しかしながら、部品が多数ある場合、それらの座標軸を
全て表示していては、表示が煩雑になり、把持点等の指
示がしにくくなる。

実施例２では、この様な点を改良するため、指示した部
品についてのみ座標軸を表示し、その座標軸上の点を指
示することにより実施例１と同様に３次元座標値を得る
方法を示す。

機器構成等は全て前記第１の実施例と同様とする。

今、画面上に第３図の表示例から座標軸を取りさった図
（部品のみ）が表示されているものとする。操作者は以
下の手順で任意の部品に対する座標軸を表示させること
が可能となる。

表示装置２を操作することによって、座標軸表示を
得たい部品の近傍の点を指示する。

演算装置６は、指示装置７より画面上の２次元座標
値10を入力する。

演算装置６は図形情報メモリ９内の２次元データを
サーチし、10に最も近い要素（点、線分等）を得る。

演算装置６は、上記の手順で求めた要素によって
構成される部品の情報（例えば両者の関係を示すポイン
タ若しくは名称）を求め、かつ、その部品の名称に対応
する３次元の原点,X軸、Ｙ軸,Z軸のデータを得る。

演算装置６は、前記の手順で求めた３次元データ
を用いて、図形表示装置（第１図の１）に座標軸を表示
する。以下、第１の実施例におけると同様にして把持点
等の３次元座標値を得ることが可能である。

上記第２の実施例において、数値データの入力にキーボ
ードを用いる以外に、タブレット上のメニューや画面に
表示されたメニューを選択して数値を入力することも可
能である。

〔発明の効果〕

以上の詳述したように、本発明の教示方法によれば、画
面上に表示された２次元図形の１点を指示すると、作業
機器の自動制御に必要な３次元データが自動的に作業機
に与えられるという優れた実用的効果を奏し、ロボット
等の自動制御される作業機の管理労力の低減、ランニン
グコストの節減に貢献するところ多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の教示方法を実施するために構成した教
示システムの１例を示す構成図、第２図は同じく表示画
面の１例、第３図は上記表示画面の拡大図、第４図は上
記の例における処理ブロック図、第５図は同じく図形情
報メモリと１例の構成説明図、第６図は本発明方法の一
実施例におけるフローチャートである。 １……図形表示用グラフィックディスプレイ、２……表
示画面上の１点を示すマウス、３……キーボード、４…
…図形情報メモリ、５……演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文字，図形，記号を表示し得る図形表示装
   置と、上記の図形表示装置の表示画面上の任意の点を指
   示し得る指示装置と、キー情報入力装置と、前記の文
   字，図形，記号の情報を保持する図形情報メモリと、演
   算装置とを設けて、 前記図形表示装置によって表示された複数の図形の中か
   ら、前記の指示装置で指示された点に最も近い図形を探
   索することにより、 前記の指示装置で指示された２次元座標データを、指示
   された点に最も近い図形の３次元座標データに換算する
   ことを特徴とする、自動制御される作業機器の教示方
   法。