JPH0947989A - Robot work teaching device - Google Patents

Robot work teaching device

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JPH0947989A
JPH0947989A JP22261995A JP22261995A JPH0947989A JP H0947989 A JPH0947989 A JP H0947989A JP 22261995 A JP22261995 A JP 22261995A JP 22261995 A JP22261995 A JP 22261995A JP H0947989 A JPH0947989 A JP H0947989A
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teaching
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仁志 蓮沼
Toshiyuki Idoko
利之 井床
Kiyoshi Ioi
清 五百井
Takashi Katsuragawa
敬史 桂川
Jun Fujimori
潤 藤森
Kenichi Murai
謙一 村井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To purely indicate a force exerted on a work surface without moving the arm of a robot for teaching purpose by providing a switch part to indicate a point of time when measurement signals from a force sensor and a tertiary sensor are outputted. SOLUTION: When a teaching device is moved to a next position and pressed against a surface to be machined in such a state to take a proper attitude and a second button 42 is pressed, the teaching device measures a position, an attitude, and a press again through the aid of a force sensor 21 and a tertiary sensor 31 and outputted. Until following a necessary route is completed, the position, the attitude, and a press of working tool are measured and outputted as the teaching device is moved one by one along the surface to be machined of a work. When a third button 43 is pressed in the last position of a route to be taught, a work teaching process is completed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、力作業ロボットに
動作経路と接圧を教示する作業教示装置に関し、特にロ
ボットの腕と共に動かすことなくワークの被加工面で直
接的に作業の教示をすることができる教示装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work teaching apparatus for teaching a working path and contact pressure to a power working robot, and in particular, teaches work directly on a work surface of a work without moving the robot together with the arm of the robot. The teaching device relates to a teaching device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロボットにその動作を教示するた
めに用いられる方法には、作業者がティーチングボック
スを用いてロボットを作業に必要な位置と姿勢に動かし
て各関節の目標データを記憶させるようにするか、CA
D等を利用してシミュレーションにより動作プログラム
を作成する間接的な教示方法があった。このような間接
法では、操作ボタンの操作ミスやモデルの誤差等により
ロボット自体やロボットに取り付けられるエンドエフェ
クタ等を周囲の物体に衝突させ破損させることが多く危
険である。モデルの誤差を補償するために実環境でのキ
ャリブレーションを必要としたり、教示にはロボット操
作の知識と技能が必要とされ、特に曲面のなぞりなどは
困難で、作業者の熟練が要求され作業者が限定されると
いう欠点があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method used to teach the operation of a robot includes a method in which an operator moves a robot to a position and a posture necessary for work by using a teaching box and stores target data of each joint. Or do CA
There has been an indirect teaching method of creating an operation program by simulation using D or the like. In such an indirect method, there is a danger that the robot itself or an end effector attached to the robot may collide with surrounding objects and be damaged due to an operation error of an operation button, an error of a model, or the like. Calibration in the real environment is required to compensate for model errors, and knowledge and skills of robot operation are required for teaching.Especially difficult to trace a curved surface, etc. The disadvantage is that the number of persons is limited.

【0003】このような欠点を克服して誰が教示しても
他の物体との衝突を避けることができるような方法とし
て、直接的に教示する方法が提案されている。直接法の
一例として、作業者がロボット先端のエンドエフェクタ
を持って動かす方向に力を加えると、エンドエフェクタ
の根元側に設けた力覚センサがその力の方向を検知して
その方向にロボットを移動し、その軌跡を記憶すること
により経路を教示する方法がある。このような目的に用
いる力覚センサは、エンドエフェクタや把持対象物の荷
重に耐えしかも作業者の加える力を検出する感度を有す
る必要がある。特開平4−372384号公報はエンド
エフェクタやワークの荷重を受けずに作業者の加える力
のみを検出する能力を持つ力覚センサを利用したロボッ
トの経路教示装置を開示している。しかし、この方法に
おいても作業者がロボットの腕を直接動かして教示する
ため、ロボット制御の異常により暴走して思わぬ事故に
なる可能性が絶無ではなかった。
[0003] As a method of overcoming such disadvantages and avoiding collision with other objects no matter who teaches, a method of direct teaching has been proposed. As an example of the direct method, when a worker applies a force in the direction of moving by holding the end effector at the tip of the robot, a force sensor provided at the base side of the end effector detects the direction of the force and moves the robot in that direction. There is a method of teaching a route by moving and storing the trajectory. A force sensor used for such a purpose needs to withstand the load of the end effector and the object to be grasped and to have a sensitivity for detecting a force applied by an operator. Japanese Patent Laying-Open No. 4-372384 discloses a robot path teaching device using a force sensor having an ability to detect only a force applied by an operator without receiving a load of an end effector or a work. However, even in this method, the operator directly teaches by moving the arm of the robot, so that there is no limit to the possibility of a runaway due to abnormal robot control and an unexpected accident.

【0004】また、ロボットに研削や研磨、バリ取りな
ど作業工具を用いたワークの加工や組立てなどの力作業
を行わせる場合に、上記の経路教示方法では、ロボット
のエンドエフェクタの移動経路を教示することはできて
も、ワークの被加工面に力作業を施す力制御ロボットに
対して所望の力がワークに作用するように教示すること
はできない。このような力制御ロボットに対する教示装
置について、特開平7−60606号公報が、ロボット
機構部の手首部に力センサを介して作業工具を取り付け
力制御に基づき該作業工具で力作業を行う力制御ロボッ
トにおいて、作業工具に対して一定の位置関係に固定さ
れたローラ付きプローブを備えたものを開示している。
該発明によれば、ワークの各教示点においてグラインダ
など作業工具が所定の姿勢を取る必要があるときにも、
このプローブで被加工面を倣わせて工具の姿勢を設定す
ることができるため、容易に経路を直接教示できるとさ
れている。しかし、この方法においても、ロボットに教
示するのはロボットに取り付けた作業工具の経路、すな
わち位置と姿勢であって、ワークの被加工面に対する接
圧あるいは荷重については予めプログラムされた値と力
センサの出力を比較することで別途に制御するものであ
る。
[0004] In the case where the robot performs a force work such as machining or assembling a work using a work tool such as grinding, polishing, and deburring, the above-described path teaching method teaches the movement path of the end effector of the robot. However, it is not possible to teach a force control robot that performs a force work on a work surface of a work so that a desired force acts on the work. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-60606 discloses a teaching device for such a force control robot, in which a work tool is attached to a wrist of a robot mechanism via a force sensor and force work is performed by the work tool based on force control. A robot having a probe with rollers fixed in a fixed positional relationship to a work tool is disclosed.
According to the invention, even when a work tool such as a grinder needs to take a predetermined posture at each teaching point of the work,
It is said that the path of the tool can be easily and directly taught because the posture of the tool can be set by imitating the surface to be processed by the probe. However, even in this method, what is taught to the robot is the path of the work tool attached to the robot, that is, the position and posture, and the contact pressure or load on the work surface of the work is programmed with a pre-programmed value and a force sensor. Are separately controlled by comparing the outputs of.

【0005】作業工具の作用力を教示するためには、ロ
ボットの手先に力覚センサを設けておき、作業者がその
手先を手にとって被加工面を倣いつつその局面局面で必
要とされる力を加えて見せて、これを力覚センサで検出
して記憶させる方法が考えられる。しかし、この方法も
大型ロボットや大きい負荷を扱うロボットでは人が工具
の作用力として印加しようとした力だけを精度よく抽出
して検出することは困難である。例えば表面研磨をする
場合のように、ロボットの手先が単に決められた経路を
辿ればよいのではなく、対象物の位置に対応した適切な
力を必要とするような場合には、正確にその力を教示す
ることは極めて困難であった。すなわち、ロボットの手
を取ってワークの表面を倣うようにしたときに同時に表
面を擦る力を教えようとしても、ロボットの腕を引きず
り回すのに必要な力がそれに重畳するため、真に表面処
理のために必要となる力を分離して教示することになら
ないからである。したがって、実際には作業者が直接手
先を操作できる大きさのロボットの手先を単純な平面に
一定の力で押し付ける場合に限られていた。
In order to teach the working force of the power tool, a force sensor is provided at the hand of the robot, and the operator takes the hand as a hand and imitates the force required in that phase while following the surface to be machined. Is shown, and this is detected by a force sensor and stored. However, in this method, it is also difficult for a large robot or a robot handling a large load to accurately extract and detect only the force that a person tries to apply as a tool acting force. For example, when the hand of the robot does not simply follow a predetermined path, such as when polishing the surface, but needs an appropriate force corresponding to the position of the object, the robot can be accurately controlled. Teaching force was extremely difficult. In other words, even if you try to teach the force of rubbing the surface when you take the hand of the robot and imitate the surface of the workpiece at the same time, the force required to drag the arm of the robot is superimposed on it, so it is truly a surface treatment. This is because it is not necessary to separately teach the force required for the operation. Therefore, in practice, the method has been limited to the case where the hand of a robot having a size that allows the operator to directly operate the hand is pressed against a simple plane with a constant force.

【0006】また、実際のロボットの腕を持って教える
方法でなく、経路・軌道を空間座標として与えたプログ
ラムに基づいて腕・手先を動かすように構成される間接
的なロボット作業教示装置の場合においても、作業工具
の作用力についてはその姿勢毎の力の按配が作業者の経
験に左右される場合も多く定量的に数値として指示する
ことが困難であった。結局、適切な作用力をロボットに
教えるためには、人間がロボットから分離した作業工具
を手に持って実際のワークの表面を押しつけながらロボ
ットにそれを再現させるようにすることが最も単純でか
つ妥当であることは明らかである。しかしこのためには
ロボットの手先と教示装置の対応関係が確立されている
必要があり、先に説明したとおり実際にそのような教示
方法はなかった。
[0006] Also, in the case of an indirect robot work teaching device which is configured to move an arm and a hand based on a program in which a path and a trajectory are given as spatial coordinates, instead of a method of teaching with an actual robot arm. In this case, too, it is difficult to quantitatively indicate numerical values of the working force of the power tool in many cases, depending on the experience of the operator in apportioning the force for each posture. After all, the simplest way to teach the robot the proper working force is for the human to hold the work tool separated from the robot in his hand and force the robot to reproduce it while pressing the surface of the actual work and Clearly, it is reasonable. However, for this purpose, the correspondence between the hand of the robot and the teaching device must be established, and there is no such teaching method as described above.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ロ
ボットの手先の経路を教示すると共に、教示のためにロ
ボットの腕を動かさず、ワーク表面にかける力を純粋に
指示するロボット作業教示装置を提供することを目的と
する。また、本発明は、ロボットの腕と物理的に分離し
てワークのモデルあるいは実物の表面を倣い、かつその
間に表面に押しつける押圧を検知して教示装置の経路と
姿勢およびその位置における押しつけ力をロボットに再
現させることを特徴とするロボット作業教示装置を提供
することを目的とする。さらに、ロボットを実環境下で
直接操作することなく、ロボットが力制御のために有す
る力覚センサを利用せずに、別体の教示装置をワークに
押し付けてロボットに作業教示をすることにより、どの
ようなサイズのロボットに対しても使用できるロボット
作業教示装置を提供することを目的とする。また、ロボ
ット自体の操作を必要としないことにより、ロボット操
作の技能を要求しない教示装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a robot work teaching apparatus which teaches the path of the robot's hand and purely indicates the force applied to the work surface without moving the arm of the robot for teaching. The purpose is to provide. In addition, the present invention physically separates from the arm of the robot, imitates the surface of a model or a real object of a work, detects a pressing force applied to the surface during the movement, and detects a pressing force in the path and posture of the teaching device and its position. An object of the present invention is to provide a robot work teaching device characterized by being reproduced by a robot. Furthermore, without directly operating the robot in the real environment, without using the force sensor that the robot has for force control, by pressing a separate teaching device against the work and teaching the work to the robot, It is an object of the present invention to provide a robot work teaching device that can be used for any size robot. Another object of the present invention is to provide a teaching device that does not require the operation of the robot itself and does not require the skill of operating the robot.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のロボットの作業教示装置は、力覚センサ部
と姿勢センサ部とスイッチ部とを備え、力覚センサ部が
作業教示装置を対象物に押し付ける力を測定して出力す
る力センサを有し、姿勢センサ部が位置と姿勢を測定し
て出力する3次元センサを備え、スイッチ部が力センサ
と3次元センサからの測定信号を出力する時点を指示す
ることを特徴とする。また、力覚センサ部はさらに先端
に回転自在のボールを有する力伝達棒を備えてもよい。
さらに、3次元センサが直交するように配置された3個
の検出コイルからなり、作業教示装置の外部に備える複
数の励磁コイルにより個々の検出コイルに誘導される電
流から位置と姿勢を算出するものであるとよい。また、
作業教示装置の外形が手で握ることができるように形成
されていることが好ましい。3次元センサが位置測定器
とジャイロを含み、位置測定器により作業教示装置の位
置を測定しジャイロによりその姿勢を測定するものであ
ってよい。
In order to solve the above-mentioned problems, a work teaching device for a robot according to the present invention includes a force sensor, a posture sensor, and a switch. It has a force sensor that measures and outputs the force pressed against the object, the posture sensor unit has a three-dimensional sensor that measures and outputs the position and posture, and the switch unit receives the measurement signals from the force sensor and the three-dimensional sensor. It is characterized by indicating a point of time to output. In addition, the force sensor may further include a force transmission rod having a rotatable ball at the tip.
Further, the three-dimensional sensor is composed of three detection coils arranged orthogonally, and calculates a position and a posture from a current induced in each detection coil by a plurality of excitation coils provided outside the work teaching device. It is good. Also,
It is preferable that the outer shape of the work teaching device is formed so that it can be grasped by hand. The three-dimensional sensor may include a position measuring device and a gyro, the position measuring device may measure the position of the work teaching device, and the gyro may measure its posture.

【0009】上記課題を解決するため、本発明のロボッ
トの作業教示方法は、力覚センサ部と姿勢センサ部とス
イッチ部とを備え、力覚センサ部が作業教示装置を対象
物に押し付ける力を測定して出力する力センサを有し、
姿勢センサ部が位置と姿勢を測定して出力する3次元セ
ンサを備え、スイッチ部が力センサと3次元センサから
の測定信号を出力する時点を指示することを特徴とする
ロボット作業教示装置を、ロボットに取り付ける作業工
具が対象物の被加工面における経路をたどりながら、そ
の位置における前記作業工具の姿勢と前記作業工具の押
し付け力を有するように押し付けつつ教示することを特
徴とする。また、さらに、作業教示装置をロボット手先
の作業工具位置に当ててその位置における位置・姿勢を
測定することにより、作業教示装置の出力と作業工具位
置との対応関係を校正することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a work teaching method for a robot according to the present invention includes a force sensor, a posture sensor, and a switch, and the force sensor senses a force pressing the work teaching device against an object. Has a force sensor that measures and outputs
A robot work teaching device, characterized in that the posture sensor unit includes a three-dimensional sensor that measures and outputs a position and a posture, and the switch unit indicates a time point at which a measurement signal from the force sensor and the three-dimensional sensor is output. The work tool attached to the robot follows the path of the target object on the surface to be processed, and teaches while pressing the work tool so as to have a posture and a pressing force of the work tool at that position. Further, the correspondence between the output of the work teaching device and the position of the work tool is calibrated by applying the work teaching device to the position of the work tool at the hand of the robot and measuring the position and orientation at that position. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明のロボットの作業教示装置
は、作業教示装置を対象物に押し付ける力を測定して出
力する力センサを有する力覚センサ部と、位置と姿勢を
測定して出力する3次元センサを備える姿勢センサ部
と、力センサと3次元センサからの測定信号を出力する
時点を指示するスイッチ部とを備えるもので、ロボット
の手先に拘束されていない。ロボットの作業教示を行う
ときには、ロボットが作業しようとするワークからロボ
ットの手をどけてワークの表面上にアクセスしないよう
にした上で、作業者が作業教示装置を握ってワークの被
加工面上に当て、ロボットが辿るべき経路に沿って作業
教示装置を動かしながら、要所要所で作業工具が取るべ
き姿勢と工具がワーク表面を押し付ける力を発生させ
る。すると、3次元センサがその作業教示装置の位置と
姿勢を検出し、力センサが押し付け力を検出して、それ
ら情報を制御装置に伝達する。この情報取得点は作業者
がスイッチ部を操作することで指示することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A robot operation teaching device according to the present invention has a force sensor unit having a force sensor for measuring and outputting a force pressing the operation teaching device against an object, and measuring and outputting a position and a posture. And a switch for instructing a time point at which a measurement signal is output from the force sensor and the three-dimensional sensor, and is not restrained by the robot's hand. When teaching the work of the robot, make sure that the robot does not access the surface of the work by removing the hand of the robot from the work to be worked, and then the worker holds the work teaching device and While moving the work teaching device along the path to be followed by the robot, a posture to be taken by the work tool at a necessary place and a force for the tool to press the work surface are generated. Then, the three-dimensional sensor detects the position and orientation of the work teaching device, the force sensor detects the pressing force, and transmits the information to the control device. This information acquisition point can be designated by the operator operating the switch unit.

【0011】ロボットの制御装置は、ロボットの手先と
は独立した位置等の情報として取得する作業教示装置の
移動経路に沿った位置・姿勢・力の情報を手先に付ける
作業工具の位置・姿勢・力に対応する経時的情報に変成
して、これに従ってプレーバックする。作業教示装置か
ら取得される位置・姿勢・力の情報は、ロボットの手先
に付けられる作業工具の位置・姿勢・力と正しく対応が
取れなければ、作業教示装置で教えた作業をロボットが
期待した通り繰り返すことができない。このため、作業
教示装置の位置測定基準点とロボット手先の位置制御基
準点を正確に対応させる必要がある。これらの対応関係
をより精度よく把握するためには、作業教示装置をロボ
ットの作業工具取り付け位置に置いてキャリブレーショ
ンを行うことが好ましい。
The control device of the robot is provided with information on the position, posture, and force along the movement path of the work teaching device, which is obtained as information such as the position independent of the hand of the robot. The information is transformed into temporal information corresponding to the force and played back in accordance with the information. If the position / posture / force information obtained from the work teaching device does not correspond correctly to the position / posture / force of the work tool attached to the robot hand, the robot expected the work taught by the work teaching device. I can't repeat it. For this reason, it is necessary to accurately correspond the position measurement reference point of the work teaching device with the position control reference point of the robot hand. In order to grasp these correspondences more accurately, it is preferable to perform calibration by placing the work teaching device at the work tool mounting position of the robot.

【0012】作業教示装置を用いて実作業空間内で作業
者が作業を再現してロボットに位置・姿勢・加える力を
教示する方法として、上記のように手元スイッチの操作
によりその時点における作業教示装置の位置・姿勢・加
えている力を測定し入力して作業目標点・印加力とする
以外に、作業者が作業教示装置を移動させて操作するの
に従って、連続的にその位置・姿勢・力を測定して、こ
れらデータを逐次、時系列的に取り込んで記憶する方法
もある。この場合には、教示作業中を表すスイッチを押
圧している間、データの連続取り込み保存をするように
する。また、ロボット手先に装着した工具を連続的に動
作させるのではなく、状況に応じて休止したり動作させ
たりする必要がある場合には、その位置やタイミングを
指示するための手元スイッチを装備するようにする。な
お、ロボットの手先にロボットハンドを装備する場合に
は、手元スイッチを操作することにより、ロボットハン
ドを開閉するタイミングや位置を教示するようにするこ
とができる。上記スイッチ類の操作を音声で指示するよ
うにすることも可能であって、この場合は別に音声認識
機能を起動するための手元スイッチを備えるようにす
る。また作業内容を工程に沿って逐次音声で指示して作
業工程を定めたプログラムとすることも可能である。な
お、音声による指示を可能とするためには、音声認識機
能には入力音声とロボット機能を予め対応付けておく必
要がある。
As a method for a worker to reproduce a work in an actual work space by using a work teaching device and to teach a position, a posture, and a force to be applied to a robot, the work teaching at that time is performed by operating a hand switch as described above. In addition to measuring and inputting the position / posture / applied force of the device and setting it as the work target point / applied force, as the worker moves and operates the work teaching device, its position / posture / There is also a method in which force is measured, and these data are sequentially and chronologically acquired and stored. In this case, data is continuously captured and stored while the switch indicating that the teaching operation is being performed is pressed. In addition, if it is necessary to stop or operate the tool attached to the robot hand instead of continuously operating it according to the situation, a hand switch for indicating the position and timing is provided. To do. When a robot hand is provided at the tip of the robot, the timing and position of opening and closing the robot hand can be taught by operating the hand switch. The operation of the switches may be instructed by voice. In this case, a hand switch for activating a voice recognition function is provided separately. It is also possible to provide a program in which the contents of work are sequentially instructed by voice along with the process and the work process is determined. In order to enable the instruction by voice, it is necessary to associate the input voice with the robot function in advance for the voice recognition function.

【0013】なお、上記のようにして取り込まれる位置
・姿勢・力のデータは数値入力装置を介してより正確な
値に修正することができる。また、値が正しくない場合
には、その部分について作業教示装置を操作してデータ
を再入力することにより訂正する機能を付与することも
できる。さらに、例えばX軸に沿ったデータを取得する
場合に不要となるY軸成分など、入力したデータの成分
のうち不合理な部分があるときにそれを削除したり、影
響を軽減するために圧縮したりする機能を付属させるこ
とができる。また、ある動作を教示するときに教示作業
に必要な時間とロボットの作業実行時間は同じでないこ
とは勿論、単なる比例関係にあるわけでもない。例え
ば、作業工具の姿勢変化がある部分では位置・姿勢を慎
重に確定する必要があり作業教示に時間がかかるが、平
坦部を等速で同じ力で研磨する場合などは作業教示は実
作業時間と同じ時間かける必要はない。このような場合
に、ロボット手先の位置・姿勢毎に適応する実作業時間
を指示するため、教示内容を編集することができる。
The position, posture, and force data taken in as described above can be corrected to more accurate values via the numerical value input device. If the value is incorrect, a function of correcting the part by operating the operation teaching device and re-inputting the data can be provided. Furthermore, when there is an irrational part in the input data components, such as the Y-axis component which is unnecessary when acquiring data along the X-axis, the data is deleted or compressed to reduce the influence. Function can be attached. In addition, when teaching a certain operation, the time required for the teaching operation is not the same as the operation execution time of the robot, and is not necessarily in a proportional relationship. For example, it is necessary to carefully determine the position and posture in a part where the posture of the power tool changes, and it takes time to teach the work.However, when polishing a flat part at the same speed and with the same force, the work teaching is the actual work time. You don't have to spend the same amount of time. In such a case, the teaching content can be edited in order to instruct the actual working time adapted for each position / posture of the robot hand.

【0014】時系列的に連続したデータを記憶する場合
には、取得したデータから作業プログラムに必要な目標
位置および目標とする力のデータを抽出し、これらを用
いてプログラムを作製するように構成することができ
る。また、入力データが不必要な動揺を示す場合や、ロ
ボットハンドが動作する軌道上の作業目標点として入力
されている点同士を連結するために、データ変化を滑ら
かに加工して追従性を高める機能を備えることができ
る。さらに、作業の必要に応じて力制御方式と位置制御
方式を切り替える場合には、作業教示装置のスイッチを
介してその時期を指定することができる。このように、
本発明の作業教示装置によれば、ロボットの手先の位置
検出機構や力検出機構を用いないで別の装置を用いるた
め、ロボットの操作をする必要がない。したがって、ロ
ボット操縦に馴れていない者でも何の困難もなく経路を
教示することができ、またロボットの大きさに関係な
く、工具自体に必要とされる力そのものを教示すること
ができる。
In the case of storing chronologically continuous data, data of a target position and a target force required for a work program are extracted from the obtained data, and a program is created using the data. can do. In addition, when input data indicates unnecessary shaking, or in order to connect points input as work target points on the trajectory on which the robot hand operates, data changes are smoothly processed to improve followability. Functions can be provided. Further, when switching between the force control method and the position control method as necessary for the work, the timing can be designated via a switch of the work teaching device. in this way,
According to the work teaching device of the present invention, since another device is used without using the position detecting mechanism and the force detecting mechanism of the hand of the robot, there is no need to operate the robot. Therefore, even a person who is not accustomed to robot operation can teach the route without any difficulty, and can teach the force itself required for the tool itself regardless of the size of the robot.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明のロボット作業教示装置を実施
例に基づいて図面を用いて説明する。図1は、本発明の
ロボットの作業教示装置の一実施例を示す略図である。
図1において、本発明実施例の作業教示装置1は力覚セ
ンサ部2と姿勢センサ部3とスイッチ部4とからなる。
力覚センサ部2は、抵抗線歪みゲージ、圧電素子、磁歪
素子等を利用して力を測定する力センサ21と、このセ
ンサと結合し先端にボール22を有する力伝達棒23を
備え、ワーク5の被加工面へ教示装置1を押し付ける力
を測定して力測定信号を出力する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a robot operation teaching device according to the present invention. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a robot operation teaching device according to the present invention.
In FIG. 1, a work teaching device 1 according to the embodiment of the present invention includes a force sensor 2, a posture sensor 3, and a switch 4.
The force sensor unit 2 includes a force sensor 21 for measuring a force using a resistance wire strain gauge, a piezoelectric element, a magnetostrictive element, and the like, and a force transmission rod 23 coupled to the sensor and having a ball 22 at a tip. 5 to measure the force pressing the teaching device 1 against the surface to be processed and output a force measurement signal.

【0016】姿勢センサ部3は、作業者が手で握りやす
い太さを有し表面には滑り止めの凹凸が付いていて、内
部に作業教示装置1の位置と姿勢を検出する3次元セン
サ31を備えている。本実施例では3次元センサ31と
して、マクダネル・ダグラス社の3SPACEディジタ
イザー(商品名)を用いた。この3次元センサ31は互
いに直交する方向に巻いた3個の検出コイルからなり、
外の一定位置に据えられる磁場発生装置6から発生する
磁場の変化に応じてそれぞれの検出コイルに誘導される
電流を独立に検出できるようになっている。磁場発生装
置6はやはり互いに直交する方向に巻いた3個の励磁コ
イル61を備え、各コイルに時分割的に所定の電流を流
すことにより3個の励磁コイル61が順次励起されると
きにそれぞれ異なる磁場を3次元センサ31の位置に発
生するため、3次元センサ31の各検出コイルにはその
変化に応じて異なる誘導電流が生じる。その誘導電流は
磁場発生装置6の励磁コイル61と姿勢センサ部3の検
出コイル31の相対的位置関係により決まり、逆に各検
出コイル31の誘導電流の値から両者間の距離とコイル
面の間の角度が求められる。すなわち、磁場発生装置6
に対するセンサコイル31の相対的位置、ひいては作業
教示装置1の位置と姿勢が求められることになる。
The posture sensor unit 3 has a thickness that is easy for an operator to grasp with his / her hand, has a non-slip surface on its surface, and has a three-dimensional sensor 31 for detecting the position and posture of the work teaching device 1 inside. It has. In this embodiment, as the three-dimensional sensor 31, a 3D SPACE digitizer (trade name) manufactured by McDonnell Douglas KK is used. The three-dimensional sensor 31 includes three detection coils wound in directions orthogonal to each other.
The currents induced in the respective detection coils can be independently detected in accordance with a change in the magnetic field generated from the magnetic field generator 6 installed at a fixed outside position. The magnetic field generator 6 also includes three excitation coils 61 wound in directions orthogonal to each other. When a predetermined current is passed through each coil in a time-division manner, the three excitation coils 61 are sequentially excited. Since different magnetic fields are generated at the position of the three-dimensional sensor 31, different induced currents are generated in the respective detection coils of the three-dimensional sensor 31 according to the change. The induced current is determined by the relative positional relationship between the excitation coil 61 of the magnetic field generator 6 and the detection coil 31 of the attitude sensor unit 3. On the contrary, the distance between the detection coil 31 and the distance between the coils is determined based on the value of the induction current of each detection coil 31. Is required. That is, the magnetic field generator 6
, The position and orientation of the work teaching device 1 are determined.

【0017】スイッチ部4は、押しボタンスイッチがい
くつか設けられている。第1のボタン41は、作業者が
教示を開始するときに押すと教示の開始を報知するため
のボタンである。第2のボタン42は、作業者がワーク
5の被加工面を倣いながら適当な位置で押すと、その位
置における教示装置1の姿勢と被加工面に対する押圧を
入力してこれらデータを出力するためのボタンである。
第3のスイッチ43は、教示工程を終了することを報知
するためのボタンである。
The switch section 4 is provided with several push button switches. The first button 41 is a button for notifying the start of teaching when the operator presses the button when starting teaching. When the operator presses the second button 42 at an appropriate position while following the work surface of the work 5, the posture of the teaching device 1 at that position and the press on the work surface are input to output these data. Button.
The third switch 43 is a button for notifying the end of the teaching process.

【0018】次に、上に説明した本発明の実施例におけ
るロボットの作業教示装置の使用方法を図2と図3を用
いて説明する。図2は、例えば研磨作業をするロボット
に作業を教示するときの状態を示す図面である。ロボッ
ト7は、制御装置71と多関節腕72、及び腕の先端に
設けた手先73を備え、手先73に作業工具74をセッ
トしてワーク5に対する作業を施すものである。手先7
3には作業工具74がワーク5に作用する力を検出する
ための力覚センサ75が設置されている。
Next, a method of using the operation teaching device for a robot in the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view showing a state when teaching a work to, for example, a robot performing a polishing work. The robot 7 includes a control device 71, an articulated arm 72, and a hand 73 provided at the tip of the arm. The robot 7 sets a work tool 74 on the hand 73 and performs work on the workpiece 5. Minions 7
3 is provided with a force sensor 75 for detecting the force of the work tool 74 acting on the work 5.

【0019】ロボット7に研磨作業をさせる場合は、研
磨材を固着した研磨工具74をロボットの手先73にセ
ットし、定盤上に固定したワーク5の加工面を予め決め
られた経路に従って研磨する。研磨作業において、ワー
ク5の被加工面から研磨工具74に加わる反力は力覚セ
ンサ75で検出してフィードバックし、工具の押し付け
力の制御に利用される。ワーク5の被加工面が平坦で工
具の押し付け力を変化させる必要がない場合にはロボッ
トの手先73の動きや工具74の押し付け力の制御はさ
ほど困難はない。しかし、ワーク5の形状が複雑である
ときは、研磨工具74の位置ばかりでなく姿勢も被加工
面に適合して絶えず変化させる必要があり、また押し付
け力も位置姿勢に対応して適切な値が変化する。こうし
た値をロボットの制御装置71に教示するには、ワーク
5の被加工面を実際になぞりながら各位置における工具
の姿勢と適合する力を教えるのが最も適している。しか
し、ロボットの手先73を作業者が手で導いて教示する
のでは、ロボット手先を移動させるための負荷が加わ
り、研磨工具74が被加工面に及ぼすべき力を純粋に抽
出して指示することが困難である。
When the robot 7 is to perform a polishing operation, a polishing tool 74 to which an abrasive is fixed is set on the hand 73 of the robot, and the processing surface of the work 5 fixed on the surface plate is polished according to a predetermined path. . In the polishing operation, the reaction force applied to the polishing tool 74 from the surface to be processed of the work 5 is detected by the force sensor 75 and fed back to be used for controlling the pressing force of the tool. When the work surface of the work 5 is flat and it is not necessary to change the pressing force of the tool, the movement of the hand 73 of the robot and the control of the pressing force of the tool 74 are not so difficult. However, when the shape of the workpiece 5 is complicated, not only the position but also the posture of the polishing tool 74 needs to be constantly changed in conformity with the work surface, and the pressing force has an appropriate value corresponding to the position and posture. Change. In order to teach such values to the robot controller 71, it is most appropriate to teach a force matching the posture of the tool at each position while actually tracing the work surface of the work 5. However, if the operator guides the hand 73 of the robot by hand, a load for moving the hand of the robot is added, and the force to be exerted on the surface to be processed by the polishing tool 74 is purely extracted and instructed. Is difficult.

【0020】本発明の作業教示装置1は、ロボットの腕
72をワーク5の部分から逸らして空いた被加工面上を
経路に従ってなぞりながら、適当な位置毎に作業工具7
4のあるべき姿勢と押し付け力を指示するものである。
これらの指示データはCADデータベース化した後に、
あるいは直接に、ロボットの制御装置71に送られて、
ロボット7のプレイバック制御に用いられる。
The work teaching device 1 of the present invention moves the robot arm 72 away from the work 5 and traces the work tool 7 at appropriate positions while tracing the free work surface along the path.
4 indicates the desired posture and pressing force.
After converting these instruction data into a CAD database,
Or directly, sent to the robot controller 71,
Used for playback control of the robot 7.

【0021】図3は、教示手順の例を示すブロック図で
ある。実際に取りうる手順の1例を説明すると、まず、
作業者が作業教示をする前にロボット7を操作してワー
ク位置から腕をどかしロボットを待機状態に待避させ
て、ロボット7の制御装置71に制御動作を停止させる
(S1)。教示装置1を握って第1ボタン41を押し教
示作業の開始を告知すると、ロボット7の制御装置71
は教示データを取り込む体制を作る(S2)。作業者が
教示装置1をワーク5の被加工面上で作業工具74が初
めにとるべき位置に当てて第2ボタン42を押すと、教
示装置1はその位置における作業工具74のあるべき位
置、姿勢、押圧を測定して出力する。これらデータはC
AD用コンピュータあるいは制御装置71に供給され
る。続いて教示装置を次の位置に動かし、適当な姿勢を
取らせて被加工面に押し付け第2ボタン42を押すと、
教示装置1は再び位置、姿勢、押圧を測定して出力す
る。こうして必要な経路を辿り終わるまで、次々と教示
装置1をワーク5の被加工面に沿って移動しながら作業
工具74のあるべき位置、姿勢、押圧を測定して出力す
る(S3)。ロボット7はこれらの位置における姿勢と
押圧を入力して、ロボットの手先72がその姿勢と押圧
をもってその位置を通過するようにするプレーバックプ
ログラムを制御装置71内に構築して記憶する。教示す
べき経路の最後の位置で第3ボタン43を押すと作業教
示工程は終了する(S4)。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the teaching procedure. To explain one example of a procedure that can be actually taken, first,
Before the worker teaches the work, the robot 7 operates the robot 7 to move the arm away from the work position to evacuate the robot to a standby state, and the control device 71 of the robot 7 stops the control operation (S1). When grasping the teaching device 1 and pressing the first button 41 to notify the start of the teaching operation, the control device 71 of the robot 7
Makes a system for taking in teaching data (S2). When the operator touches the teaching device 1 on the work surface of the workpiece 5 at the position where the work tool 74 should initially take and presses the second button 42, the teaching device 1 sets the position where the work tool 74 should be at that position, Measure and output attitude and pressure. These data are
It is supplied to the AD computer or the controller 71. Subsequently, when the teaching device is moved to the next position, the appropriate posture is taken, and the teaching device is pressed against the work surface and the second button 42 is pressed,
The teaching device 1 measures and outputs the position, posture, and pressure again. Until the necessary path is completed, the teaching device 1 measures and outputs the desired position, posture, and pressure of the work tool 74 while sequentially moving the teaching device 1 along the work surface of the work 5 (S3). The robot 7 inputs postures and presses at these positions, and builds and stores in the control device 71 a playback program that causes the hand 72 of the robot to pass through the positions with the postures and presses. When the third button 43 is pressed at the last position of the route to be taught, the work teaching process ends (S4).

【0022】次に、第4ボタン44を押して位置校正工
程の開始を告知し、作業教示装置1をロボット手先73
の作業工具74の位置に置いて第2ボタン42を押す。
すると、その時の作業教示装置1の位置情報信号が、ロ
ボットの制御装置71からの制御信号に基づいて実際に
その位置・姿勢を取っている作業工具74の位置・姿勢
に対応することになるから、ふたつの情報信号間の校正
が行われる(S5)。こうして、ロボット作業教示工程
が終了する。本発明の作業教示装置1でロボット7の作
業手順を決めるとそのデータはロボットが実施できるよ
うな命令語群としてロボットに指示する機構が、ロボッ
トの制御装置71あるいは別のCAD装置(図示しな
い)に備えられている。ここで、作業教示時のワーク5
に関する基準点とワーク5をロボット7にセットしたと
きの基準位置と対応させて作業を繰り返させるプログラ
ムが作成される。あとは、ロボット制御装置71が、こ
のキャリブレーション情報に基づき、ロボットの手先7
3が新たに教示された通りの経路をたどり、手先に付け
た作業工具74がそれぞれの位置において決められた姿
勢を取って指示された通りの押し付け力を発生するよう
にプレーバックすることができる。
Next, the start of the position calibration process is announced by pressing the fourth button 44, and the work teaching device 1 is moved to the robot hand 73.
And presses the second button 42.
Then, the position information signal of the work teaching device 1 at that time corresponds to the position / posture of the work tool 74 that is actually taking the position / posture based on the control signal from the robot controller 71. The calibration between the two information signals is performed (S5). Thus, the robot operation teaching step ends. When the operation procedure of the robot 7 is determined by the operation teaching device 1 of the present invention, a mechanism for instructing the robot as a command word group that can be executed by the robot is provided by a mechanism for controlling the robot 71 or another CAD device (not shown). It is provided in. Here, the work 5 at the time of work teaching
A program is created that repeats the work in association with the reference point for the object and the reference position when the work 5 is set on the robot 7. After that, the robot controller 71 uses the calibration information to
3 can follow the path as newly taught, and play back so that the work tool 74 attached to the hand takes a determined posture at each position and generates the specified pressing force. .

【0023】作業工具74の位置と姿勢は、一定位置に
据えられた磁場発生装置6と姿勢センサ部3のセンサコ
イル31の働きにより測定される。磁場発生装置6では
直交する3個のコイル61のそれぞれに順次一定の交流
電流を印加する。第1のコイルに電流が流れるときに発
生する電磁場により直交する3個のセンサコイル31に
誘導される電流はセンサコイルの面を交差する磁束に比
例するから、発生する電磁場の分布と、磁場発生装置6
と姿勢センサ部3の距離と、センサコイル31の向きの
関数になる。これを磁場発生装置6の直交する3個のコ
イル61について繰り返すことにより、センサコイル3
1の位置・姿勢が有する6自由度を確定することができ
る。このように、姿勢センサ部3のセンサコイル31と
磁場発生装置6のコイル61は作業教示装置1の3次元
位置測定装置を構成している。上記では発生電磁場は同
じ場所から時間的に向きを変えて発生させるものである
が、2個以上の発生装置を異なる場所に設置してそれぞ
れの場所から発生するのでもよい。ただしこの場合も励
磁コイルを同時に励起しないようにする必要がある。検
出コイルが複合された磁場の効果を測定することになる
からである。なお、磁場発生装置6の位置は作業教示装
置1の位置を定めるための基準点となるので、磁場発生
装置6は例えばロボットの制御装置内に配置することが
好ましい。しかし、姿勢センサ部3と磁場発生装置6の
間に磁束分布に影響を与えるような物体が介在すると発
生する電磁界が乱れて正確な測定ができなくなるため、
鉄板で保護された筐体の中に磁場発生装置6を収納する
ことはできない。このような場合は、磁場発生装置6の
位置を基準とした位置・姿勢のデータをロボット7の中
に設けた基準位置に座標変換して使用する。
The position and posture of the work tool 74 are measured by the action of the magnetic field generator 6 and the sensor coil 31 of the posture sensor unit 3 which are set at fixed positions. In the magnetic field generator 6, a constant alternating current is sequentially applied to each of the three orthogonal coils 61. The current induced in the three orthogonal sensor coils 31 by the electromagnetic field generated when the current flows through the first coil is proportional to the magnetic flux crossing the sensor coil plane, so that the distribution of the generated electromagnetic field and the magnetic field generation Device 6
It is a function of the distance between the sensor coil 31 and the orientation of the sensor coil 31. By repeating this for three orthogonal coils 61 of the magnetic field generator 6, the sensor coil 3
Six degrees of freedom of one position / posture can be determined. Thus, the sensor coil 31 of the attitude sensor unit 3 and the coil 61 of the magnetic field generator 6 constitute a three-dimensional position measuring device of the work teaching device 1. In the above description, the generated electromagnetic field is generated from the same place while changing its direction in time. However, two or more generators may be installed in different places and generated from each place. However, also in this case, it is necessary not to excite the exciting coil at the same time. This is because the detection coil measures the effect of the combined magnetic field. Since the position of the magnetic field generator 6 serves as a reference point for determining the position of the work teaching device 1, it is preferable that the magnetic field generator 6 be arranged in, for example, a control device of a robot. However, if an object that affects the magnetic flux distribution is interposed between the attitude sensor unit 3 and the magnetic field generator 6, the generated electromagnetic field is disturbed and accurate measurement cannot be performed.
The magnetic field generator 6 cannot be housed in a housing protected by an iron plate. In such a case, the data of the position / posture based on the position of the magnetic field generator 6 is converted into a reference position provided in the robot 7 and used.

【0024】また、作業者が作業教示装置1をワーク5
の被加工面に押し付けることにより指示する作業工具の
押し付け力は、力検出棒23を介して力覚センサ部2の
力センサ21により測定される。力検出棒23の先端に
はボール22が回転可能に埋め込まれているため、力セ
ンサ21は表面摩擦により生ずるずれ方向のモーメント
を受けず被加工面への垂直方向の力を直接に測定するこ
とができる。このため、作業教示装置1をワーク5の被
加工面に押し付けて移動しながら、連続的に押し付け力
の指示をすることも可能となる。作業教示装置の移動方
向を決めておけば、ボール22の代わりに移動方向に回
転する車輪を用いてもよい。
Further, the worker operates the work teaching device 1 with the work 5.
The pressing force of the power tool indicated by pressing against the surface to be processed is measured by the force sensor 21 of the force sensor unit 2 via the force detection rod 23. Since the ball 22 is rotatably embedded at the tip of the force detection rod 23, the force sensor 21 directly measures the vertical force on the work surface without receiving the moment in the displacement direction caused by surface friction. Can be. Therefore, it is possible to continuously instruct the pressing force while moving the work teaching device 1 against the surface to be processed of the work 5. If the moving direction of the work teaching device is determined, wheels that rotate in the moving direction may be used instead of the balls 22.

【0025】なお、作業者が手押しで作業教示装置1を
移動するため、意図する軌道を正確に辿ることができな
いおそれがあるが、作業教示装置1からの位置・姿勢デ
ータを制御装置側で加工することにより、必要な軌道上
のデータに変換することもできる。例えば、X軸に沿っ
た位置データを求める場合に、手動操作した結果実際に
測定される左右に動揺した位置データからY軸成分を除
去してX軸方向のみのデータにすることは演算機能を備
えた制御装置等にとって何の困難もない簡単な作業であ
る。また、作業者が作業教示装置1を被加工面に押し付
ける力を一定の倍率で増減して、実際のロボットの作業
に使用することは、力センサや力変換器の感度を調整し
たり、制御装置71などで測定値に所定の倍率を掛ける
ことにより容易に実施することができる。
Since the worker moves the work teaching device 1 by hand, there is a possibility that the intended trajectory cannot be accurately traced. However, the position / posture data from the work teaching device 1 is processed on the control device side. By doing so, the data can be converted into necessary orbital data. For example, when obtaining position data along the X axis, removing the Y axis component from left and right swaying position data actually measured as a result of a manual operation to obtain data only in the X axis direction requires an arithmetic function. It is a simple operation without any difficulty for the equipped control device and the like. In addition, increasing or decreasing the force by which the worker presses the work teaching device 1 against the surface to be processed at a constant magnification and using the force for actual robot work requires adjusting the sensitivity of a force sensor or a force transducer or controlling the force. This can be easily performed by multiplying the measured value by a predetermined magnification using the device 71 or the like.

【0026】上記実施例では作業教示の後でキャリブレ
ーションを行うものとしたが、作業教示前にあるいは随
時に、作業教示装置1をロボット手先73の作業工具7
4の位置に置いてキャリブレーションを行って、ロボッ
トの手先73と作業教示装置2との対応関係を確定する
ものであってもよいことはいうまでもない。さらに、作
業教示装置1が設置されたロボット手先73を適当に動
かして作業教示装置1の出力を検査し、作業工具74の
位置・姿勢・押し付け力と、作業教示装置1の位置・姿
勢・押し付け力との対応関係を確定することができるよ
うに構成すれば、プレーバックの精度を向上させるため
に大きな効果がある。
In the above embodiment, the calibration is performed after the work teaching. However, before or as needed, the work teaching device 1 is connected to the work tool 7 of the robot hand 73.
It goes without saying that the calibration may be performed at the position 4 to determine the correspondence between the hand 73 of the robot and the work teaching device 2. Further, the output of the work teaching device 1 is inspected by appropriately moving the robot hand 73 on which the work teaching device 1 is installed, and the position, posture, and pressing force of the work tool 74 and the position, posture, and pressing force of the work teaching device 1 are checked. If the configuration is such that the correspondence with the force can be determined, there is a great effect to improve the accuracy of the playback.

【0027】作業教示装置1の位置及び姿勢を測定する
方法には、上記実施例の磁気センサを用いるほかにも、
作業教示装置に定めた2カ所の特定部分の3次元位置を
光学的な視覚センサにより測定する方法や超音波による
位置センサを利用する方法、あるいは作業教示装置内の
1カ所について3次元位置を測定するものとジャイロを
内蔵して作業教示装置の姿勢を検出するものと併用して
測定する方法などがある。
In the method for measuring the position and orientation of the work teaching device 1, in addition to using the magnetic sensor of the above embodiment,
A method of measuring the three-dimensional position of two specific portions defined in the work teaching device by an optical visual sensor, a method of using a position sensor by ultrasonic waves, or measuring the three-dimensional position of one place in the work teaching device There is a method in which measurement is performed in combination with a method for detecting the attitude of the work teaching device by incorporating a gyro and a gyro.

【0028】なお、上記実施例では、筒状をした作業教
示装置1の姿勢センサ部3を作業者が片手で握って縦方
向に押し付けながら作業教示をする構成になっている
が、塗り鏝のように横から握って横方向に押し付けるよ
うになっていてもよい。また、図4および図5に示した
ように、ループ状に形成した把持部8を設け、把持部8
を握った手の手のひらで作業教示装置1を矢指する方向
に強く押し付けて力覚センサ部2に備える力覚センサに
より押し付け力を測定するようにしてもよい。この場
合、スイッチ類45は握った手で操作できるように配置
することも可能である。磁気センサは作業教示装置1の
位置・姿勢をより正しく反映するため把持部8内に装着
することが好ましい。なお、大型で力を要する作業工具
を対象とする場合には、図6のように本体の両脇に握り
部分8を取り付け、これを両手で握って体重をかけなが
ら矢指方向に押しつけるようにすることができる構造で
ある方が好ましい。この場合、磁気センサは本体部に装
備し、力覚センサは本体から突起した力覚センサ部2に
装備される。さらに、ワークの狭い凹み部分を加工する
工具を用いた作業を行うロボットに対しては握り棒の先
端に小さいセンサ部を設けてセンサ部を狭所に差し込ん
で使用するような作業教示装置が必要となる。このよう
に作業教示装置の形状は実際に使用される作業工具に対
応して種々の形態をとりうるが、その機能と作用には変
わりがない。
In the above embodiment, the work teaching is performed while the operator holds the posture sensor 3 of the cylindrical work teaching device 1 with one hand and presses it in the vertical direction. It may be designed to be grasped from the side and pressed in the lateral direction. Also, as shown in FIGS. 4 and 5, a grip portion 8 formed in a loop shape is provided.
The work teaching device 1 may be pressed strongly in the direction of the arrow with the palm of the hand holding the hand, and the pressing force provided by the force sensor unit 2 may be used to measure the pressing force. In this case, the switches 45 can be arranged so that they can be operated with a grasped hand. It is preferable that the magnetic sensor be mounted in the holding unit 8 in order to more accurately reflect the position / posture of the work teaching device 1. In the case of a large power tool requiring power, grip portions 8 are attached to both sides of the main body as shown in FIG. It is preferable that the structure be capable of performing the above-described operations. In this case, the magnetic sensor is provided in the main body, and the force sensor is provided in the force sensor 2 projecting from the main body. In addition, for robots that work with tools that process narrow dents in the work, a work teaching device that provides a small sensor at the tip of the grip bar and inserts the sensor into a narrow space is required. Becomes As described above, the shape of the work teaching device can take various forms corresponding to the work tool actually used, but its function and operation are not changed.

【0029】また、ロボットの手先が通過する経路を指
示するために、要所要所の通過点のデータで指示する方
法と連続的な経路として教示する方法があるが、これら
をスイッチ部4に設けたボタンで選択できるようにして
もよい。なお、スイッチ部4は教示装置1と一体に構成
して片方の手だけでも操作できるようになっているが、
スイッチ部4を教示装置1と別体とすることにより、教
示装置1を握る手と反対の手で教示位置を指示するよう
にすることも可能である。また、上記実施例ではボタン
型のスイッチを利用しているが、設計上の工夫により引
き金型のスイッチなど種々の形式のスイッチが利用でき
る。スイッチ部4のボタン類は機能を複合することによ
り省略することができる。たとえば、作業教示の開始と
終了は作業教示していない時に押せば開始を意味し、教
示中に押せば終了を意味するものとすれば独立させる必
要はなく1個のスイッチで機能を達成する。また、スイ
ッチを押すことで音声認識装置を稼働させて言葉により
指示するようにすることも、さらには物理的なスイッチ
の代わりに音声認識装置をもってスイッチに代えること
も可能である。本実施例では、本発明の作業教示装置を
多関節型ロボットに用いた場合について図示し説明して
いるが、その他の任意の形式のロボットに適用できるこ
とはいうまでもない。
In order to indicate the route through which the hand of the robot passes, there are a method of instructing with a data of a passing point at a required point and a method of teaching as a continuous route. Alternatively, the user may be able to select with a button. The switch unit 4 is configured integrally with the teaching device 1 so that it can be operated with only one hand.
By making the switch unit 4 separate from the teaching device 1, it is possible to indicate the teaching position with the hand opposite to the hand holding the teaching device 1. In the above embodiment, a button-type switch is used. However, various types of switches such as a trigger-type switch can be used depending on the design. The buttons of the switch unit 4 can be omitted by combining functions. For example, if the start and end of the work teaching are pressed when the work is not taught, it means start, and if pressed during the teaching, it means the end. Therefore, it is not necessary to be independent, and the function is achieved by one switch. It is also possible to activate the voice recognition device by pressing a switch and to give instructions by words, or to use a voice recognition device instead of a physical switch to replace the switch. In the present embodiment, the case where the work teaching device of the present invention is used for an articulated robot is shown and described, but it goes without saying that the operation teaching device can be applied to any other type of robot.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明のロボット作業教示装置は、ロボ
ットの腕と物理的に分離しておりロボットの腕と共に動
かすことなく、ワークのモデルあるいは実物の被加工面
を倣いつつ、直接的にロボットの手先の経路と姿勢を教
示すると共に、作業工具がワーク表面にかける力自体を
純粋に指示することができる。さらに、ロボットを実環
境下で直接操作することなく、ロボットの力覚センサを
利用せずに教示装置をワークに押し付けてロボットに作
業教示をすることができるから、どのようなサイズのロ
ボットに対しても使用でき、かつ、ロボットの異常作動
による事故のおそれがない。また、ロボットの操作を必
要としないから、教示を行う作業者にロボット操作の技
能を要求しない。
The robot operation teaching device of the present invention is physically separated from the robot arm, and does not move with the robot arm, but directly follows the workpiece model or the real machined surface while following the workpiece surface. In addition to teaching the path and posture of the user's hand, the force itself applied by the power tool to the work surface can be purely indicated. Furthermore, without directly operating the robot in a real environment, and without using the force sensor of the robot, the teaching device can be pressed against the work to teach work to the robot. It can be used even if there is no danger of an accident due to abnormal operation of the robot. Further, since no operation of the robot is required, the operator who teaches does not require the skill of operating the robot.

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

【図1】本発明のロボットの作業教示装置の一実施例を
示す略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a robot operation teaching device according to the present invention.

【図2】本発明の作業教示装置により、ロボットに作業
を教示するときの状態を示す図面である。
FIG. 2 is a drawing showing a state when a work is taught to a robot by the work teaching device of the present invention.

【図3】図3は、教示手順の例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a teaching procedure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 作業教示装置 2 力覚センサ部 3 姿勢センサ部 4 スイッチ部 5 ワーク 6 磁場発生装置 7 ロボット 21 力センサ 22 ボール 23 力伝達棒 31 3次元センサ 41、42、43、44 押しボタンスイッチ 61 励磁コイル 71 制御装置 72 多関節腕 73 手先 74 作業工具 75 力覚センサ 1 Work Teaching Device 2 Force Sensor Unit 3 Posture Sensor Unit 4 Switch Unit 5 Work 6 Magnetic Field Generator 7 Robot 21 Force Sensor 22 Ball 23 Force Transmission Rod 31 3D Sensor 41, 42, 43, 44 Push Button Switch 61 Excitation Coil 71 Control Device 72 Articulated Arm 73 Hands 74 Work Tool 75 Force Sensor

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年12月14日[Submission date] December 14, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】本発明のロボットの作業教示装置の一実施例を
示す略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a robot operation teaching device according to the present invention.

【図2】本発明の作業教示装置により、ロボットに作業
を教示するときの状態を示す図面である。
FIG. 2 is a drawing showing a state when a work is taught to a robot by the work teaching device of the present invention.

【図3】本発明の教示手順の例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a teaching procedure of the present invention.

【図4】本発明のロボットの作業教示装置の第2の実施
例を示す略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a second embodiment of the robot operation teaching device according to the present invention.

【図5】本発明のロボットの作業教示装置の第3の実施
例を示す略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a third embodiment of the robot operation teaching device according to the present invention.

【図6】本発明のロボットの作業教示装置の第4の実施
例を示す略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a fourth embodiment of the robot operation teaching device according to the present invention.

【符号の説明】 1 作業教示装置 2 力覚センサ部 3 姿勢センサ部 4 スイッチ部 5 ワーク 6 磁場発生装置 7 ロボット 8 握り部分 21 力センサ 22 ボール 23 力伝達棒 31 3次元センサ 41、42、43、44 押しボタンスイッチ 45 スイッチ 61 励磁コイル 71 制御装置 72 多関節腕 73 手先 74 作業工具 75 力覚センサ[Explanation of Codes] 1 work teaching device 2 force sensor unit 3 posture sensor unit 4 switch unit 5 work 6 magnetic field generator 7 robot 8 gripping part 21 force sensor 22 ball 23 force transmission rod 31 three-dimensional sensor 41, 42, 43 , 44 Push button switch 45 Switch 61 Excitation coil 71 Control device 72 Articulated arm 73 Hands 74 Work tool 75 Force sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五百井 清 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 桂川 敬史 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 藤森 潤 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 村井 謙一 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kiyoshi Imai, 118 Futatsuka, Noda City, Chiba Prefecture, Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Noda Plant (72) Inventor, Takashi Katsura 118, Futatsuka, Noda City, Chiba, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. 72) Inventor Jun Fujimori 118 Futtsuka, Noda City, Chiba Prefecture Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Noda Plant (72) Inventor Kenichi Murai 118 Futtsuka, Noda City, Chiba Prefecture Kawasaki Heavy Industries Ltd. Noda Plant

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 力覚センサ部と姿勢センサ部とスイッチ
部とを備えロボットの手先から分離して使用する作業教
示装置であって、前記力覚センサ部が該作業教示装置を
対象物に押し付ける力を測定して出力する力センサを有
し、前記姿勢センサ部が位置と姿勢を測定して出力する
3次元センサを備え、前記スイッチ部が前記力センサと
前記3次元センサからの測定信号を出力する時点を指示
することを特徴とするロボット作業教示装置。
1. A work teaching device comprising a force sensor unit, a posture sensor unit, and a switch unit, which is used separately from a hand of a robot, wherein the force sensor unit presses the work teaching device against an object. A force sensor that measures and outputs a force, the posture sensor unit includes a three-dimensional sensor that measures and outputs a position and a posture, and the switch unit transmits measurement signals from the force sensor and the three-dimensional sensor. A robot work teaching device for indicating a point of time to output.
【請求項2】 請求項1記載のロボット作業教示装置で
あって、前記力覚センサ部はさらに先端に回転自在のボ
ールを有する力伝達棒を備えることを特徴とするロボッ
ト作業教示装置。
2. The robot work teaching device according to claim 1, wherein the force sensor further includes a force transmission rod having a rotatable ball at a tip thereof.
【請求項3】 請求項1または2に記載のロボット作業
教示装置であって、前記3次元センサが直交するように
配置された3個の検出コイルからなり、作業教示装置の
外部に備える複数の励磁コイルにより個々の検出コイル
に誘導される電流から位置と姿勢を算出するものである
ことを特徴とするロボット作業教示装置。
3. The robot operation teaching device according to claim 1, wherein the three-dimensional sensor includes three detection coils arranged orthogonal to each other and provided outside the operation teaching device. A robot work teaching device for calculating a position and a posture from a current induced in each detection coil by an excitation coil.
【請求項4】 請求項1または2に記載のロボット作業
教示装置であって、前記3次元センサが位置測定器とジ
ャイロを有し、前記位置測定器により該作業教示装置の
位置を測定し前記ジャイロによりその姿勢を測定するも
のであることを特徴とするロボット作業教示装置。
4. The robot work teaching device according to claim 1, wherein the three-dimensional sensor has a position measuring device and a gyro, and the position measuring device measures a position of the work teaching device. A robot work teaching device characterized in that the posture is measured by a gyro.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載のロ
ボット作業教示装置であって、該作業教示装置の外形が
手で握ることができるように形成されていることを特徴
とするロボット作業教示装置。
5. The robot work teaching device according to claim 1, wherein an outer shape of the work teaching device is formed so that it can be grasped by a hand. Teaching device.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載のロ
ボット作業教示装置を前記ロボットに取り付ける作業工
具が前記対象物の被加工面における経路をたどりなが
ら、その位置における前記作業工具の姿勢と前記作業工
具の押し付け力を有するように押し付けつつ教示するこ
とを特徴とするロボット作業教示方法。
6. The posture of the work tool at that position while the work tool for attaching the robot work teaching device according to any one of claims 1 to 5 to the robot follows the path of the object on the work surface. A robot work teaching method, wherein the teaching is performed while pressing the work tool so as to have a pressing force.
【請求項7】 請求項6記載のロボット作業教示方法で
あって、さらに、該作業教示装置を該ロボット手先の作
業工具位置に当ててその位置における位置・姿勢を測定
することにより、該作業教示装置の出力と該作業工具位
置との対応関係を校正することを特徴とするロボット作
業教示方法。
7. The robot work teaching method according to claim 6, further comprising: applying the work teaching device to a position of a work tool at the tip of the robot to measure a position and orientation at the position. A robot work teaching method, comprising: calibrating the correspondence between the output of the device and the position of the work tool.
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