JPH0876829A - 連続作業経路のロボットへの教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作業位置および作業条件を教示データとする産
業用ロボットに対し、教示者が意図する連続作業経路を
教示する。 【構成】教示装置の先端に実際の作業用治具を取り付け
し、該治具により実作業を実行し、作業経路データを取
り込み、このデータを滑らかな作業経路となるよう修正
し、ロボットへの教示タイミングおよび教示点を抽出し
て教示することを特徴とする連続作業経路のロボットへ
の教示方法。 【効果】教示者の行った作業動作経路を、短時間でサン
プリングし、教示点数をへらし、かつ、ロボットの先端
を教示者が保持して動かせる機構を持たないロボットに
対してでも十分な再現性をもって教示することが出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ティーチング・プレイ
バック方式の産業用ロボットへの教示方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】作業位置とその位置への移動条件を教示
する産業用ロボットに作業を教示する場合、教示作業者
がティーチングボックスによりロボットの先端に取り付
けた作業冶具を実際の作業対象物に対して動かし、教示
したい連続作業経路に沿ってロボットが持つ作業冶具が
移動するために必要な点を一点づつ確認および修正しな
がら教示を行っていた。

【０００３】連続した作業経路を教示できるロボットと
して、ロボットの先端に取り付けられた作業冶具を教示
者が保持し、動かすことで作業経路を教示できるロボッ
トがある。この種のロボットに対する作業経路の教示方
法については、例えば特開平２−５３５８３号公報に提
案されている。

【０００４】実機ロボットと異なる機構で動作をロボッ
トに教示するオフラインティーチング装置があり、例え
ば特開平４−２７１４０８号公報に提案されている。ま
た最近では、コンピュータグラフィックス等を利用し計
算機上でロボットの作業位置を確認してロボットに教示
を行うオフラインティーチングシステムも開発されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにティーチ
ングボックスにより一点づつ教示していく方法で、連続
した動作経路の教示を行うと、細かいピッチで膨大な点
の教示を行う必要があり、また教示した結果でロボット
を動かした場合に、教示者が想定していた作業経路を通
るようにするためには何回かの修正が必要となり教示に
時間がかかってしまう。またロボットの先端を教示者が
保持し移動させて教示を行う場合、ロボットの機構とし
てロボットの先端を教示者が保持し移動できる機構が必
要となるうえに駆動系を持った実機ロボットを動かすた
め教示者の操作負荷が大きく、思い通りの動作軌跡が教
示できないといった問題がある。

【０００６】特開平２−５３５８３号公報において、前
述の方法で取得したロボットへの教示データの平滑化修
正につき提案されてはいたが、依然として教示者への操
作負荷、および教示者の意図した動作が教示できない等
の問題点が残されていた。

【０００７】特開平４−２７１４０８号公報に提案され
ているような、オフラインティーチングシステムを利用
した場合もティーチングボックスによる教示と同様に細
かいピッチで膨大な点の教示を行う必要があった。また
作業結果により次の作業位置を決定する必要がある作業
の場合、実機システムが無いオフラインティーチングシ
ステムでは確認作業ができないために教示が行えないと
いう問題も発生した。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、教示者の操作負荷が小さく、かつ教示者
の意図する動作をロボットに教示することが出来る連続
作業経路のロボットへの教示方法を得ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、作業位置とそ
の位置への移動条件を教示するティーチングプレイバッ
ク方式のロボットに対する、連続作業経路のロボットへ
の教示方法であって、次の手順で行われる教示方法を要
旨とする。

【００１０】３次元空間上の位置および姿勢を測定で
きる機構を有する３次元測定装置の先端に実際の作業用
冶具を取付ける。

【００１１】前記作業冶具により教示者が教示作業対
象物に対して教示作業を実行する。

【００１２】この時３次元測定装置から一定時間毎に
作業経路データを取り込む。

【００１３】このデータを滑らかな作業経路となるよ
うに修正する。

【００１４】データ取り込み時間毎の作業用冶具の移
動方向または速度の変化量が一定値を越えた点をロボッ
トへの教示タイミングとする。

【００１５】最初に取り込んだ作業経路の同一タイミ
ングの位置をロボットへの教示点として抽出する。

【００１６】この抽出された教示点をロボットでの実
作業対象位置へ座標変換することでロボットへの教示デ
ータを作成する。

【００１７】

【作用】以下、図１に示す本発明方法を適用した一実施
例の装置構成図および図２に示す本発明の処理フローを
基に具体的に説明する。

【００１８】３次空間上の位置および姿勢を測定できる
機構を有する３次元測定装置１０１の先端に実際の作業
用治具を取り付ける。該作業用治具を教示者が操作し、
教示作業対象物に対して教示作業を行う、この時の作業
治具の位置および姿勢を前記３次元測定装置で測定し、
０．０５〜０．１秒間隔で取り込みデータ処理装置１０
２へ記憶する（図２のステップ符号Ｓ２０１）。なお前
記教示作業対象物としては実際の作業対象物中の、教示
作業を行うに必要な部分のみを再現した物体であっても
よい。

【００１９】教示作業終了後、データ記憶装置１０２に
記憶された作業治具の軌跡のうち教示者が意図していな
いと考えられる雑音等の高周波成分を取り除く以下の処
理を行う（ステップーＳ２０２）。

【００２０】取り込んだ作業位置をＰi とし、この作業
位置の手前ｍ個の取り込み作業位置と後方ｎ個の取り込
み作業位置から式（１）により平均値Ｐi'を求めること
で教示者が意図していなかったような高周波成分である
雑音を取り除く。しかしこの処理では位置情報が変化し
てしまい実際に教示者が行った作業経路とは誤差を生じ
ることとなる。そこで、この値からロボットへの教示デ
ータを作成するのではなく、ロボットへの教示タイミン
グを算出するための基準データとして利用する。

【００２１】

【数１】

【００２２】次いで、ロボットへの教示タイミングを求
めるために、ステップーＳ２０２で処理された結果に基
づいて、各作業位置での移動方向θi を式（４）によ
り、移動速度Ｖi を式（３）により求める（ステップー
Ｓ２０３）。

【００２３】

【数２】

【００２４】ステップーＳ２０３で求めたＶi 、θi か
らロボットに教示すべきポイントとして一定値Ｖc 、θ
c より大きなＶi 、θi となるポイントi を決定し、最
初に取り込んだＰi データをロボットへの教示データと
して抜き出す（ステップーＳ２０４）。このようにして
求めたロボットへの教示データをオフラインティーチン
グシステム１０３に取り込み、３次元測定装置から取り
込んだ時の座標系を実際の作業時のロボットと作業対象
物との位置関係に合わせて位置をシフトさせる座標変換
を行うことで実機ロボットシステムへの教示データとす
る。

【００２５】以上のように、教示者の行った作業動作経
路を十分に短い時間でサンプリングし、そのサンプリン
グしたデータを滑らかな経路となるように修正すること
で、教示者が意図していない動作を取り除き、このデー
タより各作業動作経路点での移動方向および移動速度を
求め、一つ前のサンプリング点の移動方向および移動速
度と比較し、変化量が一定値以上の場合のみロボットへ
の教示タイミングとすることで、教示点数を減らし、ロ
ボットの先端を教示者が保持し動かせる機構を持たない
ロボットでも、教示者が行う作業をロボットで十分再現
できる作業経路として教示できる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明方法をアーク溶接作業用のロボ
ットシステムに適用した実施例を説明する。図１に本実
施例に用いた装置の構成を、図２にデータ処理の処理フ
ローを、図３に本実施例の溶接作業対象物を、また図４
に図３の作業対象物に対し、本発明の教示方法を行った
場合のアーク溶接用トーチ先端の作業軌跡データの変遷
を示す。

【００２７】３次元測定装置１０１の測定アームの先端
部分に作業者が操作するアーク溶接用の溶接トーチ１１
０を設置した。この溶接トーチ１１０を教示者が操作
し、図３の教示作業対象物に対してアーク溶接の教示動
作を行った。なお前記教示作業対象物としては、実際の
作業対象物中の教示作業を行う部分のみを再現した模擬
物体も使用可能とした。

【００２８】この時の溶接トーチ１１０の位置および姿
勢を３次元測定装置１０１で測定し、データ処理装置１
０２に０．１秒間隔で取り込み記憶させた（図２のＳ２
０１）。教示作業終了後のデータ処理装置１０２に記憶
された溶接トーチ１１０の軌跡データを図４の符号３０
１に示す。

【００２９】上記の記憶された溶接トーチの軌跡３０１
に対して、前述の式（１）により平均値Ｐi'を求めるこ
とで教示者が意図していなかったような高周波成分であ
る雑音を取り除いた。しかし、この処理では位置情報が
変化してしまうので、この値はロボットへの教示タイミ
ングを算出するための基準データとして利用した。処理
されたＰi'の軌跡を図４に符号３０２で示す。

【００３０】次にロボットへの教示タイミングを求める
ために図２のＳ２０２で処理された結果により、各作業
位置での移動方向θi を前述の式（４）により、移動速
度Ｖを式（３）により求め、ロボットに教示すべきポイ
ントとして一定値Ｖc 、θcより大きなＶi 、θi とな
るポイントi を図２のＳ２０４で決定し、最初に取り込
んだＰi データをロボットへの教示データとして抜き出
した。抜き出された軌跡を図４に符号３０３に示す。

【００３１】このようにして求めたロボットへの教示デ
ータをオフラインティーチング装置１０３に取り込み、
溶接ロボット１００とワークとの位置関係に合わせて位
置をシフトさせることで溶接ロボット１００への教示デ
ータに変換した。

【００３２】その結果、この教示データを基に、殆ど修
正作業もせずに溶接ロボット１００に教示者の意図する
実溶接作業を行わせることが出来た。

【００３３】

【発明の効果】本発明方法によれば、実際のロボットの
先端を教示者が保持し動かせる機構を持たないロボット
に対しても、容易に教示者の作業経路の教示が行える。
駆動系を持たない装置により教示を行うので教示者の操
作負荷が軽減され、正確な作業経路の教示が行える。ま
たオフラインティーチング装置等により、ロボットの作
業位置を作成するため、教示用の装置とロボットシステ
ムの機構がまったく異なる形状でも教示可能となる。さ
らに、教示作業時に必要となるワークは実際のワークの
一部分のみでも良いため、教示作業の為にワーク全体を
用意する必要が無く、事前教示が行い易いなどの大きな
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用した一実施例の装置構成図で
ある。

【図２】本発明方法でのデータ処理の処理フローチャー
トである。

【図３】実施例で用いた溶接作業対象物の斜視図であ
る。

【図４】図３に示す溶接作業対象物に対して、本発明方
法を適用した場合の溶接用トーチ先端の作業軌跡データ
の変遷図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業位置とその位置への移動条件を教示す
   るティーチングプレイバック方式のロボットに対する連
   続作業経路の教示方法であって、３次元空間上の位置お
   よび姿勢を測定できる機構を有する教示装置の先端に実
   際の作業用冶具を取付け、該冶具により教示者が教示作
   業対象物に対して教示作業を実行し、この時教示装置か
   ら一定時間毎に作業経路データを取り込み、このデータ
   を滑らかな作業経路となるように修正し、データ取り込
   み時間毎の作業用冶具の移動方向または速度の変化量が
   一定値を越えた点をロボットへの教示タイミングとし、
   最初に取り込んだ作業経路の同一タイミングの位置をロ
   ボットへの教示点として抽出し、この抽出された教示点
   をロボットの実作業対象位置へと座標変換してロボット
   への教示データを作成することを特徴とする、連続作業
   経路のロボットへの教示方法。