JPH091482A - ロボット作業教示・動作再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組立物の操作や移動ロボットの走行等の作業に
回転動作が含まれる場合に効率良く教示作業を動作記述
に変換し、変換後の動作記述を作業環境で効率良く再生
動作を算出するロボット作業教示・動作再生装置を提供
する。 【構成】組立物Ｘと被組立物Ｙの対向角部の頂点ａ、
オ、カ、キ、ク、辺ｂ、ｃ、ｄ、ア、イ、ウ、エ、面
ｅ、ｆ、ｇの空間座標情報を検出処理する手段と、組立
物Ｘと被組立物Ｙの位置関係を記述するために被組立物
Ｙの空間座標情報に基づき作業空間を複数領域Ａ、Ｂ、
Ｃに分割する手段と、移動する組立物Ｘの位置を当該分
割された各領域Ａ、Ｂ、Ｃに割り当てる手段と、組立物
Ｘと被組立物Ｙ間の姿勢関係を記述するために組立物Ｘ
と被組立物Ｙ間の空間座標情報に基づき組立物Ｘと被組
立物Ｙの距離を計算し最も距離の小さい頂点ａ、オ、
カ、キ、ク、辺ｂ、ｃ、ｄ、ア、イ、ウ、エ、面ｅ、
ｆ、ｇの組合せを組立物Ｘの角部と被組立物Ｙの角部の
組合せ毎に求め記憶する手段とを有することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる環境での教示動
作の再利用を計るための、ロボット作業の教示と動作再
生に供されるロボット作業教示・動作再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ロボット動作デ−タの生成法にはオンラ
イン教示方式やオフライン教示方式があるが同様の作業
でも部品の寸法やデザインの変更、作業環境の変更、使
用するロボットの変更等があると再教示の必要が生じ、
非効率である。これを解決するには、以前に教示された
類型作業の動作デ−タを再利用する方式を用いることが
考えられる。動作デ−タの再利用を目的にパラメトリッ
ク教示という手法も開発されているものの、相似な環境
で、動作デ−タの相似な作業に限られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】移動ロボットについて
も、走行環境の変化がある場合、そのたびに走行経路の
計画を行うことは非効率である。これも、以前の走行経
路のデ−タを再利用する方式を用いることで解決でき
る。また、組立などの作業を行う場合、人間は製品設計
の段階でどのように組立を行うか考えるが、ロボット動
作デ−タをプログラムを用いて自動的に生成する場合、
人間が設計時に考えたことは考慮されないので、自動生
成の効率性が落ち、場合によっては実用的でなくなる。

【０００４】動作デ−タを教示環境の物体と関連した動
作記述に変換する方式としては、以前、動作する物体を
点と見なせるように状態空間表現した教示環境を、教示
環境に存在する物体の幾何条件を用いて、複数の領域に
分割し、動作デ−タの経由する領域の列で動作を記述す
ることで教示環境の物体と関連付ける方式を発明してい
る（特開平５−３０９５８１号）。これはパラメトリッ
ク教示と異なり環境が相似である必要はない。しかし、
上述の方式は、作業に回転操作が含まれる場合の効率が
よくない。

【０００５】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次の通りである。即ち、本発明の第１の目的は、
組立物の操作や移動ロボットの走行などの作業に回転動
作が含まれる場合に効率良く教示作業を動作記述に変換
する手段を有するロボット作業教示システムからなるロ
ボット作業教示装置を提供せんとするものである。

【０００６】本発明の第２の目的は、前記第１の目的に
おいて教示された動作記述から類似の作業環境で効率良
く再生動作を算出する手段を有するロボット作業動作再
生システムからなるロボット作業動作再生装置を提供せ
んとするものである。

【０００７】本発明の第３の目的は、前記第１の目的に
おけるロボット作業教示システムと前記第２の目的にお
けるロボット作業動作再生システムとを一連組み合わせ
たロボット作業教示・動作再成装置を提供せんとするも
のである。

【０００８】本発明の第４の目的は、教示を行った環境
における組立物の操作や移動ロボットの動作を教示を行
った環境の被組立物や障害物と関連付けた移動方法の記
述および教示を行った環境の被組立物や障害物と関連付
けた回転方法の記述に変換し得るロボット作業教示装置
を提供せんとするものである。

【０００９】本発明の第５の目的は、組立物と被組立
物、移動ロボットと障害物を関連付けて記述された移動
方法と回転方法の記述から作業を行う環境に合った動作
を作成し得るロボット作業動作再生装置を提供せんとす
るものである。

【００１０】本発明の第６の目的は、環境の被組立物又
は障害物と関連付けた移動方法の記述が環境を分割した
領域の列によって行われるロボット作業教示・動作再生
装置を提供せんとするものである。

【００１１】本発明の第７の目的は、環境の被組立物ま
たは障害物と関連付けた回転方法の記述が組立物と被組
立物の角部頂点の位置関係または移動式ロボットと障害
物の角部頂点の位置関係の列によって行なうロボット作
業教示・動作再生装置を提供せんとするものである。

【００１２】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により前記目的を達成する。

【００１４】本発明の第１の特徴は、物の組み立て作業
を行うロボット作業教示システムにおいて、組立物と被
組立物の頂点、辺、面の空間座標情報を検出処理する手
段と、当該組立物と当該被組立物の位置関係を記述する
ために当該被組立物の前記空間座標情報に基づき作業空
間を複数領域に分割する手段と、移動する前記組立物の
位置を当該分割された各領域に割り当てる手段と、当該
組立物と前記被組立物間の姿勢関係を記述するために当
該組立物と被組立物の前記空間座標情報に基づき当該組
立物と当該被組立物の距離を計算し最も距離の小さい頂
点、辺、面の組み合わせを当該組立物の角部と当該被組
立物の角部の組み合わせ毎に求め記憶する手段とを有し
てなるロボット作業教示方法にある。

【００１５】本発明の第２の特徴は、位置関係と姿勢関
係が同一である類似の作業空間で物の組み立て作業を行
うロボット作業動作再生システムにおいて、移動する組
立物の始点座標が与えられた時に、各分割された領域中
に予め教示設定された当該組立物と被組立物間の位置関
係と姿勢関係の関係を満足する点の座標値を探し出す手
段と、当該探し出された点を結んで軌道を算出する手段
と、作業環境に合った動作に変換する手段とを有してな
るロボット作業動作再生装置にある。

【００１６】本発明の第３の特徴は、組立物と被組立物
の頂点、辺、面の空間座標情報を検出処理する手段と、
当該組立物と当該被組立物に位置関係を記述するために
当該被組立物の前記空間座標情報に基づき作業空間を複
数領域に分割する手段と、移動する前記組立物の位置を
当該分割された各領域に割り当てる手段と、当該組立物
と前記被組立物間の姿勢関係を記述するために、当該組
立物と当該被組立物の前記空間座標情報に基づき当該組
立物と当該被組立物の距離を計算し最も距離の小さい頂
点、辺、面の組み合わせを当該組立物の角部と当該被組
立物の角部の組み合わせ毎に求め記憶する手段とを有す
るロボット作業教示システムと、移動する組立物の始点
座標が与えられた時に、各分割された領域中に予め教示
設定された当該組立物と被組立物間の位置関係と姿勢関
係の関係を満足する点の座標値を探し出す手段と、当該
探し出された点を結んで軌道を算出する手段と、作業環
境に合った動作に変換する手段とを有するロボット作業
動作再生システムとを備えてなるロボット作業教示動作
再生装置にある。

【００１７】本発明の第４の特徴は、移動手段を有する
ロボット作業教示システムにおいて、移動ロボット本体
と障害物の頂点、辺、面の空間座標情報を検出処理する
手段と、当該移動ロボット本体と障害物間の位置関係を
記述するために当該障害物の前記空間座標情報に基づき
作業空間を複数領域に分割する手段と、前記移動ロボッ
ト本体と障害物間の姿勢関係を記述するために当該移動
ロボット本体と当該障害物の前記空間座標情報に基づき
当該移動ロボット本体と当該障害物の距離を計算し、最
も距離の小さい頂点、辺、面の組み合わせを当該ロボッ
ト本体の角部と当該障害物の角部の組み合わせ毎に求め
記憶する手段とを有してなるロボット作業教示装置にあ
る。

【００１８】本発明の第５の特徴は、位置関係と姿勢関
係は同一である類似の作業空間で移動手段を有するロボ
ット作業動作再生システムにおいて、移動する移動ロボ
ット本体の始点座標が与えられた時に各分割された領域
中に予め教示設定された当該移動ロボット本体と障害物
の位置関係と姿勢関係の関係を満足する点の座標値を探
し出す手段と、当該探し出された点を結んで走行軌道を
算出する手段と、作業環境に合った動作に変換する手段
とを有してなるロボット作業動作再生装置にある。

【００１９】本発明の第６の特徴は、移動ロボット本体
と障害物の頂点、辺、面の空間座標情報を検出処理する
手段と，当該移動ロボット本体と障害物間の位置関係を
記述するために当該障害物の空間座標情報に基づき作業
空間を複数領域に分割する手段と，前記移動ロボット本
体の位置を当該分割された各領域に割り当てる手段と，
当該移動ロボット本体と障害物間の姿勢関係を記述する
ために当該移動ロボット本体と当該障害物の前記空間座
標情報に基づき当該移動ロボット本体と当該障害物の距
離を計算し、最も小さい頂点、辺、面の組み合わせを当
該ロボット本体の角部と当該障害物の角部の組み合わせ
毎に求め記憶する手段と、を有するロボット作業教示シ
ステムと、移動する移動ロボット本体の始点座標が与え
られた時に各分割された領域中に予め教示された当該移
動ロボット本体と障害物の位置関係と姿勢関係の関係を
満足する点の座標値を探し出す手段と，当該探し出され
た点を結んで走行軌道を算出する手段と，作業環境に合
った動作に変換する手段とを有するロボット作業動作再
生システムと、からなるロボット作業教示・動作再生装
置にある。

【００２０】本発明の第７の特徴は、組立物と被組立物
の頂点、辺、面の空間座標情報を同時又は別々に記述す
るために当該被組立物、当該障害物の空間座標情報に基
づき作業空間を複数領域に分割する手段と，移動する前
記組立物、前記移動ロボット本体の位置を当該分割され
た各領域に同時又は別々に割り当てる手段と，当該組立
物と前記被組立物、当該移動ロボット本体と前記障害物
間の姿勢関係を同時又は別々に記述するために当該組立
物と当該被組立物、当該移動ロボット本体と当該障害物
の距離を同時又は別々に計算し、最も距離の小さい頂
点、辺、面の組み合わせを当該組立物、当該移動ロボッ
ト本体の角部と当該被組立物、当該障害物の角部の組み
合わせ毎に同時又は別々に求め記憶する手段とを有する
ロボット作業教示システムと、移動する組立物、前記移
動ロボット本体の始点座標が与えられた時に、各分割さ
れた領域中に予め教示設定された当該組立物と被組立
物、当該移動ロボット本体と障害物間の位置関係と姿勢
関係の関係を満足する点の座標値を同時又は別々に探し
出す手段と、当該探し出された点を結んで組立作業又は
走行軌道を同時又は別々にを算出する手段と，作業環境
に合った動作に同時又は別々に変換する手段とを有する
ロボット作業動作再生システムと，を備えることを特徴
とするロボット作業教示・動作再生装置にある。

【００２１】本発明の第８の特徴は、前記第１、第２、
第３、第４、第５、第６、又は第７の特徴における空間
座標情報が、二次元又は三次元空間座標情報であるロボ
ット作業教示・動作再生装置にある。

【００２２】本発明の第９の特徴は、前記第１、第２、
第３、第４、第５、第６、第７又は第８の特徴における
作業空間を複数領域に分割する手段が、被組立物又は障
害物の辺の延長線により区分自在に構成してなるロボッ
ト作業教示・動作再生装置にある。

【００２３】本発明の第１０の特徴は、前記第１、第
２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は第９の特
徴におけるロボット作業教示システムが、教示インタ−
フェ−スとロボットシミュレ−タと，位置・姿勢関係へ
の変換装置と，記録装置の系統配列からなるロボット作
業教示・動作再生装置にある。

【００２４】本発明の第１１の特徴は、前記第１、第
２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は第９の特
徴におけるロボット作業教示システムが、仮想現実イン
タ−フェ−スと仮想現実感生成装置と，位置・姿勢関係
への変換装置と，記録装置の系統配列からなるロボット
作業教示・動作再生装置にある。

【００２５】本発明の第１２の特徴は、前記第１、第
３、第４、第６、第７、第８又は第９の特徴におけるロ
ボット作業教示システムが、人手作業を撮像するセンサ
類と，センサ情報処理装置と，位置・姿勢関係への変換
装置と，記録装置の系統配列からなるロボット作業教示
・動作再生装置にある。

【００２６】本発明の第１３の特徴は、前記第２、第
３、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１又
は第１２の特徴におけるロボット作業動作再生システム
が、記録装置と，センサ類と，センサ情報処理装置と，
動作再生装置と，作業ロボットの系統配列からなるロボ
ット作業教示・動作再生装置にある。

【００２７】

【作用】本発明は、前記のような新規な手段を講じたの
でその作用について述べる。本発明のロボット作業教示
装置は、組立物や移動ロボット本体などの物体の状態を
環境に対する位置および姿勢の関係を用いて表現し、環
境に対する位置および姿勢の関係の変化によってその物
体の動きを表現する。

【００２８】環境に対する組立物や移動式ロボットなど
の物体の位置関係は、作業を行なう環境を領域に分割
し、物体の内部に定めた点がどの領域に存在するかによ
って表現する。物体は動きにつれて、内部に定めた点の
存在する領域が変化していくわけであるが、その変化す
る領域の順番を記録していくことによって物体の位置に
関する動きを表現する。

【００２９】環境に対する組立物や移動ロボット本体な
どの物体の姿勢関係は次のように表現する。まず、凸の
頂点とその周囲の辺や面を合わせた部分、すなわち角部
を考える。角部とは、二次元空間座標情報としての平面
図形において、稜角部は三次元空間座標情報としての立
体面図形において、凸の稜点とそれに隣接する稜線と稜
面とを合わせたものを指す。例えば、図６の直方体で
は、稜点ａを中心とした稜角部は、稜点ａ、稜線ｂ、
ｃ、ｄ、稜面ｅ、ｆ、ｇを合わせたものになる。

【００３０】物体の角部と環境の被組立物や障害物の角
部が接近している場合には、物体のその角部に属する頂
点、辺、面のいずれかが、環境の被組立物や障害物のそ
の角部に属する頂点、辺、面のいずれかに最も接近して
いるか特定できる。その角部の中で最も接近している頂
点、辺、面の組合せによって姿勢関係を表現する。物体
は動きにつれて、その組合せは変化していくわけである
が、角部同志が接近しているときに、その変化する組合
せの順番を記録していくことによって物体の姿勢に関す
る動きを表現する。複数の角部同志が接近している場合
には、各角部同志について記録を行なう。

【００３１】本発明のうちのロボット作業動作再生装置
は、ロボット作業教示装置で作成された、物体の環境に
対する位置および姿勢の関係を用いて表現された状態と
同じ条件の状態を順次満足させていく動作を作成するこ
とで、類似の環境でロボットの動作を再生していく。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）本発明の第１実施例のロボット作業教示装
置を図面について説明する。図１は本実施例のロボット
作業教示システムのブロック構成図であって、（ａ）
（ｂ）（ｃ）はそれぞれ構成例１乃至３をそれぞれ示
す。

【００３３】図中１は教示インタフェ−ス、２はロボッ
トシミュレ−タ、３は位置・姿勢関係への変換装置、４
は記録装置、１′は仮想現実感インタフェ−ス、２′は
仮想現実感生成装置、１″はセンサ類、２″はセンサ情
報処理装置、Ｐはオペレ−タである。

【００３４】ロボット作業教示システムα、β、γが、
例えば、組立物Ｘと被組立物Ｙまたは移動ロボット本体
Ｘ′と障害物Ｙ′によりそれぞれ組立て作業又は移動作
業の教示を行なう場合、ある環境に置かれた組立物Ｘと
被組立物Ｙ又は移動ロボットＸ′と障害物Ｙ′相互の二
次元又は三次元空間座標情報を検出処理する手段は、ロ
ボット作業教示システムαでは、教示インタフェ−ス１
とロボットシミュレ−タ２に亙って装備して有機的に機
能し、ロボット作業教示システムβでは、仮想現実感イ
ンタフェ−スＹと仮想現実感生成装置に亙って装備して
有機的に機能し、ロボット作業教示システムγでは、セ
ンサ類１″とセンサ情報処理装置２″に亙って装備して
有機的に機能し、ロボット作業環境に最適なものを選択
可能とする。

【００３５】組立物Ｘと被組立物Ｙまたは移動ロボット
本体Ｘ′と障害物Ｙ′のそれぞれ相互位置関係を記述す
るため環境領域を分割する手段と、移動位置を当該環境
領域に割り当てる手段と、相互姿勢関係を記述するため
の相互距離を計算し相互組合せ角部毎に求め記憶する手
段は、ロボット作業教示システムα、β、γのいずれも
位置・姿勢関係への変換装置３と記録装置４に亙って装
備して有機的に機能する。

【００３６】本実施例の仕様は、このような具体的実施
態様を呈し、その動作手順について以下図面を参照して
説明する。図２は本実施例のロボット作業教示装置の移
動ロボットに対する実施例を説明するために移動ロボッ
ト本体Ｘ′とそれが走行する教示環境を示した図であ
る。Ｙ′は障害物である。Ａ、Ｂ、Ｃは障害物Ｙ′の辺
ｂ、ｄの延長線により環境を分割することで得られた領
域である。

【００３７】図中、ｈは移動ロボット本体Ｘ′のスタ−
ト点である。ｉはゴ−ル点である。ｊは教示によって示
されるか計算機によって設定された移動ロボット本体
Ｘ′の走行経路である。ｋはスタ−ト点ｈにおける移動
ロボット本体Ｘ′の姿勢である。ｌはゴ−ル点ｉにおけ
る移動ロボット本体Ｘ′の姿勢である。ア、イ、ウ、エ
は移動ロボット本体Ｘ′の辺である。オ、カ、キ、クは
移動ロボット本体Ｘ′の隅角部頂点である。

【００３８】図３（ａ）（ｂ）は図２の動作にロボット
作業教示装置を用いて得られた動作の記述の説明図であ
る。同図（ａ）の状態Ｉ、II、III におけるＡ、Ｂ、Ｃ
は図１の領域に対応する。同図（ｂ）の状態Ｉ、II、II
I におけるイ、ウ、エ、カ、キ、は図２の辺や頂点に対
応する。「姿勢関係の記述」における破線は両端の頂点
と辺が対向する角部相互のなかで最も接近した関係にあ
ることを表す。矢印は状態の変化の順番を表す。

【００３９】図１（ａ）に示すロボット作業教示システ
ムαの教示インタフェ−ス１によって模擬設定されたロ
ボットシミュレ−タ２において障害物Ｙ′のような環境
と、移動ロボット本体Ｘ′のスタ−トｈとゴ−ルｉおよ
び移動ロボット本体Ｘ′の走行経路ｊが示された場合、
変換装置３によってロボット作業教示装置はまず存在す
る障害物Ｙ′に基づいて環境を領域に分割する。この例
では環境は障害物Ｙ′の辺ｂ、ｄに沿った直線によって
Ａ、Ｂ、Ｃの３つの領域に分割される。

【００４０】次に、ロボット作業教示装置の記録装置４
は、移動ロボット本体Ｘ′の走行経路ｊ上を通過する順
番に従って領域Ａ、Ｂ、Ｃを記録する。図２に対する記
録例を図３（ａ）に示す。また、ロボット作業教示装置
は、移動ロボット本体Ｘ′の角部アオイ、イカウ、ウキ
エ、エクアが障害物Ｙ′の角部ｂａｄに接近するかどう
かをロボットシミュレ−タ２を通して監視し、変換装置
３で接近した場合は角部同志の中で最も接近している頂
点、辺の組合せを抽出し、記録装置４に記録する。

【００４１】対向する２つの角部が接近しているかどう
かは、例えば角部の頂点同志がある一定の距離以内にな
れば接近というように決めることで変換装置３は判断す
る。また、角部の中でもっとも接近している頂点と辺の
組合せは、２つの角部が接近しているときに、角部のな
かのすべての頂点と辺との間の距離を変換装置３が常時
計算し、その中で最小値をとる角部組合せを探すことで
選択する。

【００４２】図２に対する記録例を図３（ｂ）に示す。
これらの記録は次回に走行を行なうまで保存される。

【００４３】なおロボット作業教示装置のロボット作業
教示システムαを専ら説明したが、図１（ｂ）（ｃ）に
それぞれ示す他のロボット作業教示システムβ、γを任
意に選択可能であり、作業環境に合せ最適なものを選択
すれば良い。

【００４４】その際、ロボット作業教示システムβの場
合は、仮想現実感生成装置２′により予め設定されてあ
る影像等の視覚情報を表示メガネ（１ａ′を通して表示
された環境中での作業を仮想体験し、その時オペレ−タ
Ｐの動きを手等にセットしたセンサ類１ｂ′で検出した
対向する角部相互の空間座標情報を仮想現実感生成装置
２′にフィ−ドバック入力する。

【００４５】また、ロボット作業教示システムγの場合
は、オペレ−タＰ自身が組立物Ｘを被組立物Ｙに手作業
で行なっている組立作業をセンサ類１″で撮影し、組立
物Ｘと被組立物Ｙ相互の対向する角部の空間座標情報を
検出してセンサ情報処理装置２″に入力する。

【００４６】（実施例２）本発明の第２実施例のロボッ
ト作業動作再生装置を図面について説明する。図４は本
実施例のロボット作業動作再生システムのブロック構成
図である。図中４は記録装置、５は動作生成装置、６は
センサ類、７はセンサ情報処理装置、Ｘ′は移動ロボッ
ト本体Ｘａ′は移動手段である。

【００４７】ロボット作業動作再生システムδが、例え
ば、組立物Ｘと被組立物Ｙ又は移動ロボット本体Ｘ′と
障害物Ｙ′によりそれぞれ組み立て作業又は移動作業の
動作再生を行なう場合、移動する組立物Ｘ又は移動ロボ
ット本体Ｘ′の移動又はスタ−ト始点座標が環境内に与
えられたことをセンサ類６での角部撮影情報をセンサ情
報処理装置７に入力して空間座標情報に処理する。

【００４８】当該空間座標情報を、予め記録された記録
装置４から各領域Ａ、Ｂ、Ｃ中の組立物Ｘと被組立物Ｙ
又は移動ロボット本体Ｘ′と障害物Ｙ′相互の位置関係
と姿勢関係に対照照合し満足する点の座標値を探し出す
手段は、動作生成装置５に装備して有機的に機能し、当
該探し出された点を結んで軌道を算出する手段及び作業
を行なう環境に合った動作に変換する手段も動作生成装
置５に兼用装備して有機的に機能する。

【００４９】教示条件の位置関係と姿勢関係が同一であ
る類似の作業空間において、例えば物の組み立て作業又
は移動作業を行なう場合に本実施例は最適である。

【００５０】本実施例の仕様は、このような具体的実施
態様を示し、その動作手順について以下図面を参照して
説明する。図５は本実施例のロボット作業動作再生装置
のロボット作業動作再生システムδを説明するために移
動ロボット本体Ｘ′とそれが走行する作業環境を示した
図である。

【００５１】図中、Ｙ′は障害物である。Ａ、Ｂ、Ｃは
障害物Ｙ′の角部の辺ｂ、ｄの延長線により環境を分割
することで得られた領域である。ａ、ｂ、ｄ、Ａ、Ｂ、
Ｃは図１の障害物Ｙ′や領域に対応する。ｈは移動ロボ
ット本体Ｘ′のスタ−ト点である。ｉは移動ロボット本
体Ｘ′のゴ−ル点である。ｊ、ｍは図３（ａ）（ｂ）に
揚げた動作の記述によって算出される作業環境における
移動ロボット本体Ｘ′の進路要素である。

【００５２】図５の環境は図２と類似した環境であり、
障害物Ｙ′及び領域Ａ、Ｂ、Ｃは２つの図の間で対応し
ている。移動ロボット本体Ｘ′のスタ−ト点ｈとゴ−ル
点ｉが示された場合、本実施例のロボット作業再生装置
のセンサ類６とセンサ情報処理装置７は、まず移動ロボ
ット本体Ｘ′が置かれた状態を観察し、動作再生装置５
にて移動ロボット本体Ｘ′の進路を決定する。図５での
進路の決定は図３（ａ）（ｂ）の記述手順に基づいて行
われる。

【００５３】移動ロボット本体Ｘ′のスタ−ト点がｈに
あるときは、その位置は領域Ａに属するため、図３
（ａ）の記述によって、まず領域Ｂに向かうような進路
要素ｊを算出する。又、移動ロボット本体Ｘ′のスタ−
ト点ｈにあるときの姿勢は図３（ｂ）における状態Ｉに
当るので状態IIの記述になる進路要素ｍも算出する。

【００５４】即ち、進路要素ｍの一生成方法を、図３
（ｂ）の状態Ｉから状態IIに移動する場合を例に説明す
る。まず状態Ｉにおいて頂点カが頂点ａに接近するよう
に、辺ｂへの最短距離を表す点線の先が頂点ａに達した
ら、動作を切替え、頂点ａと辺ウの距離を保つように右
に旋回して方向変換し移動ロボット本体Ｘ′を移動させ
ると状態IIに達する。

【００５５】これによって状態Ｉから状態IIに移動する
場合の進路要素ｍが生成される。ロボット作業動作再生
装置の動作再生装置５は算出された進路要素ｊ、ｍに従
って、ｊ、ｍの進路要素の中間をとる１本を選択するな
どの方法で進路を決定する。

【００５６】本実施例は説明を簡潔にするため、二次元
空間の平面で、しかも障害物Ｙ′の数を１個としたが、
障害物Ｙ′が複数の場合にも、環境が三次元空間の立体
の場合にも同様の方法を適用できる。環境が立体の場合
角部は稜角部となり、辺は稜線となり、面は稜面とな
る。

【００５７】（実施例３）本発明の第３実施例のロボッ
ト作業教示・動作再生装置は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）
に示す前記第１実施例のロボット作業教示装置のロボッ
ト作業教示システムα、β、γと、図２に示す前記第２
実施例のロボット作業動作再生装置のロボット作業動作
再生システムδとの一貫組合せからなり、相互に共通す
る記録装置４を共用して両システムを一連結合したライ
ン構成となる。

【００５８】従って、本実施例の構成と動作手順は図１
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す前記第１実施例および図２に
示す前記第２実施例と同様であり、教示環境における組
立物Ｘと被組立物Ｙ、移動ロボット本体Ｘ′と障害物
Ｙ′のそれぞれの相互位置関係と姿勢関係が同一である
類似の作業空間において組立手段及び又は走行手段を有
する単一の組立及び又は移動ロボットを用いて教示作業
と動作再生作業を一貫して行なう。

【００５９】この他の実施例として、ロボットを用いて
組立を行なう場合に、教示を行なう環境と作業を行なう
環境とで組立物Ｘや被組立物Ｙの形状・位置・姿勢が異
なる例、ロボットを用いて組立を行なう場合に教示を行
なう環境と作業を行なう環境とでロボットの機構が異な
る例、組立を行なう場合に教示を行なう環境ではロボッ
トを用いないが作業を行なう環境ではロボットを用いる
例などがある。いずれも上述の実施例と同じ方法で実現
される。

【００６０】

【発明の効果】かくして、本発明装置を用いると、以前
から存在するロボット動作デ−タを、動作に回転が含ま
れる場合でも、教示環境と類似した作業環境に効率的に
活用することができるので、類似した作業環境での教示
の手間の削減に顕著な効果が得られる。また、設計時に
設計者が作業の方法を指示しておくことで、作業動作計
画の手間の削減に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のロボット作業教示装置を
示すロボット作業教示システムのブロック構成図であっ
て、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれの構成例である。

【図２】同上において、移動ロボット本体とそれが走行
する教示環境を示した説明図である。

【図３】同上における教示手順の記述の説明図であっ
て、（ａ）は位置関係の記述を、（ｂ）は姿勢関係の記
述をそれぞれ示す。

【図４】本発明の第２実施例のロボット作業動作再生装
置を示すロボット作業動作再生システムのブロック構成
図である。

【図５】同上において、移動ロボット本体とそれが走行
する作業環境を示した説明図である。

【図６】被組立物又は障害物の稜角部を形成する各部の
名称を定義付ける立体斜面図である。

【符号の説明】

α、β、γ…ロボット作業教示システム δ…ロボット作業動作再生システム １…教示インタフェ−ス １′…仮想現実感インタフェ−ス １″…センサ類 ２…ロボットシミュレ−タ ２′…仮想現実感生成装置 ２″…センサ情報処理装置 ３…位置・姿勢関係への変換装置 ４…記録装置 ５…動作再生装置 Ａ、Ｂ、Ｃ…領域 Ｘ…組立物 Ｘ′…移動ロボット本体 Ｙ…被組立物 Ｙ′…障害物 ａ、オ、カ、キ、ク…角部又は稜角部頂点 ｂ、ｃ、ｄ、ア、イ、ウ、エ…辺又は稜線 ｅ、ｆ、ｇ…面又は稜面

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物の組み立て作業を行うロボット作業教示
   システムにおいて、 組立物と被組立物の頂点、辺、面の空間座標情報を検出
   処理する手段と、 当該組立物と当該被組立物の位置関係を記述するために
   当該被組立物の前記空間座標情報に基づき作業空間を複
   数領域に分割する手段と、 移動する前記組立物の位置を当該分割された各領域に割
   り当てる手段と、 当該組立物と前記被組立物間の姿勢関係を記述するため
   に当該組立物と当該被組立物の前記空間座標情報に基づ
   き当該組立物と当該被組立物の距離を計算し最も距離の
   小さい頂点、辺、面の組み合わせを当該組立物の角部と
   当該被組立物の角部の組み合わせ毎に求め記憶する手段
   とを有する、 ことを特徴とするロボット作業教示方法。
2. 【請求項２】位置関係と姿勢関係が同一である類似の作
   業空間で物の組み立て作業を行うロボット作業動作再生
   システムにおいて、移動する組立物の始点座標が与えら
   れた時に、各分割された領域中に予め教示設定された当
   該組立物と被組立物間の位置関係と姿勢関係の関係を満
   足する点の座標値を探し出す手段と、 当該探し出された点を結んで軌道を算出する手段と、 作業環境に合った動作に変換する手段とを有する、 ことを特徴とするロボット作業動作再生装置。
3. 【請求項３】組立物と被組立物の頂点、辺、面の空間座
   標情報を検出処理する手段と，当該組立物と当該被組立
   物に位置関係を記述するために当該被組立物の前記空間
   座標情報に基づき作業空間を複数領域に分割する手段
   と，移動する前記組立物の位置を当該分割された各領域
   に割り当てる手段と，当該組立物と前記被組立物間の姿
   勢関係を記述するために、当該組立物と当該被組立物の
   前記空間座標情報に基づき当該組立物と当該被組立物の
   距離を計算し最も距離の小さい頂点、辺、面の組み合わ
   せを当該組立物の角部と当該被組立物の角部の組み合わ
   せ毎に求め記憶する手段とを有するロボット作業教示シ
   ステムと、 移動する前記組立物の始点座標が与えられた時に、各分
   割された領域中に予め教示設定された当該組立物と当該
   被組立物間の位置関係と姿勢関係の関係を満足する点の
   座標値を探し出す手段と，当該探し出された点を結んで
   軌道を算出する手段と，作業環境に合った動作に変換す
   る手段とを有するロボット作業動作再成システムと、を
   備える、 ことを特徴とするロボット作業教示・動作再生装置。
4. 【請求項４】移動手段を有するロボット作業教示システ
   ムにおいて、 移動ロボット本体と障害物の頂点、辺、面の空間座標情
   報を検出処理する手段と、 当該移動ロボット本体と当該障害物間の位置関係を記述
   するために当該障害物の前記空間座標情報に基づき作業
   空間を領域に分割する手段と、 前記移動ロボット本体と障害物間の姿勢関係を記述する
   ために当該移動ロボット本体と当該障害物の前記空間座
   標情報に基づき当該移動ロボット本体と当該障害物の距
   離を計算し、最も距離の小さい頂点、辺、面の組み合わ
   せを当該ロボット本体の角部と当該障害物の角部の組み
   合わせ毎に求め記憶する手段と、を有する、 ことを特徴とするロボット作業教示装置。
5. 【請求項５】位置関係と姿勢関係は同一である類似の作
   業空間で移動手段を有するロボット作業動作再生システ
   ムにおいて、 移動する移動ロボット本体の始点座標が与えられた時に
   各分割された領域中に予め教示設定された当該移動ロボ
   ット本体と障害物の位置関係と姿勢関係の関係を満足す
   る点の座標値を探し出す手段と、 当該探し出された点を結んで走行軌道を算出する手段
   と、 作業環境に合った動作に変換する手段と、を有する、 ことを特徴とするロボット作業動作再生装置。
6. 【請求項６】移動ロボット本体と障害物の頂点、辺、面
   の空間座標情報を検出する手段と，当該移動ロボット本
   体と障害物間の位置関係を記述するために当該障害物の
   前記空間座標情報に基づき作業空間を領域に分割する手
   段と，前記移動ロボット本体の位置を当該分割された各
   領域に割り当てる手段と，当該移動ロボット本体と障害
   物間の姿勢関係を記述するために当該移動ロボット本体
   と当該障害物の前記空間座標情報に基づき当該移動ロボ
   ット本体と当該障害物の距離を計算し、最も小さい頂
   点、辺、面の組み合わせを当該ロボット本体の角部と当
   該障害物の角部の組み合わせ毎に求め記憶する手段とを
   有するロボット作業教示システムと、 移動する移動ロボット本体の始点座標が与えられた時に
   各分割された領域中に予め教示設定された当該移動ロボ
   ット本体と障害物の位置関係と姿勢関係の関係を満足す
   る点の座標値を探し出す手段と，当該探し出された点を
   結んで走行軌道を算出する手段と，作業環境に合った動
   作に変換する手段とを有するロボット作業動作再生シス
   テムと、からなる、 ことを特徴とするロボット作業教示の動作再生装置。
7. 【請求項７】組立物と被組立物、移動ロボット本体と障
   害物の頂点、辺、面の空間座標情報を同時又は別々に記
   述するために当該被組立物、当該障害物の空間座標情報
   に基づき作業空間を複数領域に分割する手段と，移動す
   る前記組立物、前記移動ロボット本体の位置を当該分割
   された各領域に同時又は別々に割り当てる手段と，当該
   組立物と前記被組立物、当該移動ロボット本体と前記障
   害物間の姿勢関係を同時又は別々に記述するために当該
   組立物と当該被組立物、当該移動ロボット本体と当該障
   害物の距離を同時又は別々に計算し、最も距離の小さい
   頂点、辺、面の組み合わせを当該組立物、当該移動ロボ
   ット本体の角部と当該被組立物、当該障害物の角部の組
   み合わせ毎に同時又は別々に求め記憶する手段とを有す
   るロボット作業教示システムと、 移動する組立物、前記移動ロボット本体の始点座標が与
   えられた時に、各分割された領域中に予め教示設定され
   た当該組立物と被組立物、当該移動ロボット本体と障害
   物間の位置関係と姿勢関係の関係を満足する点の座標値
   を同時又は別々に探し出す手段と，当該探し出された点
   を結んで組立作業又は走行軌道を同時又は別々にを算出
   する手段と，作業環境に合った動作に同時又は別々に変
   換する手段とを有するロボット作業動作再生システム
   と、を備える、 ことを特徴とするロボット作業教示・動作再生装置。
8. 【請求項８】空間座標情報は、 二次元又は三次元空間座標情報である請求項１、２、
   ３、４、５、６、又は７記載のロボット作業教示・動作
   再生装置。
9. 【請求項９】作業空間を複数領域に分割する手段は、 被組立物又は障害物の辺の延長線により区分自在に構成
   する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
   ６、７又は８記載のロボット作業教示・動作再生装置。
10. 【請求項１０】ロボット作業教示システムは、 教示インタ−フェ−スと，ロボットシミュレ−タと，位
    置・姿勢関係への変換装置と，記録装置の系統配列から
    なる、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９記載のロボット作業教示・動作再生装置。
11. 【請求項１１】ロボット作業教示システムは、 仮想現実インタ−フェ−スと，仮想現実感生成装置と，
    位置・姿勢関係への変換装置と，記録装置の系統配列か
    らなる、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９記載のロボット作業教示・動作再生装置。
12. 【請求項１２】ロボット作業教示システムは、 人手作業を撮像するセンサ類と，センサ情報処理装置
    と，位置・姿勢関係への変換装置と，記録装置の系統配
    列からなる、 ことを特徴とする請求項１、３、４、６、７、８又は９
    記載のロボット作業教示・動作再生装置。
13. 【請求項１３】ロボット作業動作再生システムは、 記録装置と、センサ類と，センサ情報処理装置と，動作
    再生装置と，作業ロボットの系統配列からなる、 ことを特徴とする請求項２、３、５、６、７、８、９、
    １０、１１又は１２記載のロボット作業教示・動作再生
    装置。