JPH0991017A

JPH0991017A - ロボット動作経路確認装置

Info

Publication number: JPH0991017A
Application number: JP26903795A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Omi; 達也近江
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】グラフィック機能を利用したロボットの動作
経路確認装置。【解決手段】教示操作盤３０に設けられたグラフィッ
ク表示／操作部４０は、ディスプレイ４１と操作ボタン
４２〜４５を備える。操作ボタン４５を押下すると、ベ
ース、アームのグラフィック画像２１，２２、ワーク像
Ｗ等を含む背景画像に重ねて、動作経路を表わす点列Ｐ
1 ，Ｐ2 ・・がグラフィック表示される。例えば、表示
された点列中に突起部の存在を示す画像Ｗ’と干渉する
ような部分（教示点Ｑ20の前後）があれば、教示経路の
誤りとして発見される。教示点Ｑ20の位置データの修正
後に動作経路を再表示させると、経路Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2
・・・Ｐ6 ・・Ｐ11，Ｐ12・・Ｐ15・・Ｐ18・・Ｐ23・
・・Ｐ30が、表示される。点列の表示位置を計算するた
めのデータは、ロボット制御装置内で経路計画の処理を
実行し、補間点を生成しこれを所定の間隔（補間点数、
時間等）でサンプリングすることで用意される。グラフ
ィック表示の表示条件（視線方向、縮尺、視点位置）の
調整は、操作ボタン４２〜４４によって行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット
（以下、単に「ロボット」と言う。）の動作経路を確認
するための装置に関し、更に詳しく言えば、ロボットを
実際に運動させることなくロボットの動作経路を確認出
来るようにしたロボット動作経路確認装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボットの再生運転の開始に
あたっては、ロボットを十分に低い速度（低いオーバラ
イド）で動作させ、動作経路の事前確認が行なわれるの
が通例であった。このような措置が必要とされる理由
は、動作経路の事前確認を行なわずにロボットを始動さ
せると、プログラム指定の誤り、プログラミング内容の
不適切さや誤解、座標系の指定の誤りなどの原因によ
り、意図したものと異なる動作経路が実現され、目的と
する作業が正しく実行出来なかったり、干渉事故を招く
恐れが生じるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロボットの低速運転で
動作経路の事前確認を行なう上記従来の方式は、時間を
要するだけでなく、その間オペレータが注意深く動きを
監視し続けなければ不適当な動作を見過ごす可能性があ
った。このように、従来は、再生運転に先だって動作経
路を簡便に確認する適当な技術がなく、非常に不便であ
った。本発明は、このような不便さを解消することを目
的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットをマ
シンロック状態で動作させた時の動作経路を、ディスプ
レイ上にグラフィック表示する装置を提供することによ
って上記技術課題を解決したものである。本発明の装置
は、ソフトウェア処理能力を有するロボット制御手段
と、ロボット制御部に結合されたグラフィック表示手段
と、ロボット制御手段内でロボットの動作プログラムに
基づいて補間点を表わすデータを生成する手段と、生成
された補間点のデータに基づいて、ロボットの動作経路
をグラフィック表示させる手段を備えている。

【０００５】補間点のデータに基づいてロボットの動作
経路をグラフィック表示させるためには、生成された補
間点のデータを所定のサンプリング間隔でサンプリング
する手段と、サンプリングされた補間点データに対応し
た位置を、グラフィック表示手段のディスプレイ画面上
に表示させる手段が利用される。動作経路の表示は、典
型的には、点列状に表示される。その際、点列状の表示
は時系列的に行なわれることが好ましい。これらグラフ
ィック画像の表示形態の制御には、公知のＣＧ（コンピ
ュータグラフィックス）の技法が利用出来る。

【０００６】

【作用】本発明の動作経路確認装置は、ロボットをマシ
ンロック状態で動作させた時の動作経路をディスプレイ
画面上にグラフィック表示する。本発明の動作経路確認
装置は、通常使用されるロボット制御装置のような、ソ
フトウェア処理能力を有するロボット制御手段を有し、
その内部では、ロボットの動作プログラムに基づいた経
路計画の処理が実行され、補間点を表わすデータが生成
される。生成された補間点のデータは、ロボットの動作
経路をグラフィック表示させる為に利用される。

【０００７】補間点のデータは、動作経路の表示に利用
されるだけであり、各軸の移動指令を作成してサーボ制
御系にわたす処理は実行されない。しかしながら、動作
プログラムデータ、負荷トルク、ロボットの構造データ
等を用いた経路計画は、実際にロボットの再生運転を行
なう場合と同様に実行され、その中で補間点が生成され
る。従って、経路計画通りの加減速を含むロボット位置
の推移が画面上に表示される。

【０００８】表示密度を調整するために、通常、生成さ
れた補間点のデータは所定間隔（時間または補間点数）
でサンプリングされる。サンプリングされた補間点デー
タに対応した位置が、グラフィック表示手段のディスプ
レイ画面上に表示される。典型的な表示形態は、動作経
路を点列状に表示するものである。その際、点列状の表
示は時系列的に行なわれることが好ましい。これらグラ
フィック画像の表示形態の制御には、公知のＣＧ（コン
ピュータグラフィックス）の技法が利用出来る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一つの実施形態
に係るロボット動作経路確認装置のシステム構成の概略
を要部ブロック図で示したものである。同図において符
号１０は、ロボット動作経路確認装置の制御部を兼ねる
ロボット制御装置を表わし、中央演算処理装置（以下、
ＣＰＵという。）１１を有している。ＣＰＵ１１には、
ＲＯＭからなるメモリ１２、ＲＡＭからなるメモリ１
３、不揮発性メモリ１４、外部装置との間のインターフ
ェイス機能を果たす入出力装置１５、教示操作盤３０の
為のインターフェイス１６、並びに、ロボット機構部２
０の各軸の動作をサーボ回路１８を介して制御するロボ
ット軸制御部１７が、各々バス１９を介して接続されて
いる。

【００１０】ＲＯＭ１２にはロボット制御装置１０自身
を含むシステム全体を制御するプログラムが格納され
る。ＲＡＭ１３はＣＰＵ１１が行なう処理のためのデー
タの一時記憶に使用される。不揮発性メモリ１４には、
ロボットの動作プログラムデータやシステム各部の動作
に関連した諸設定値の他に、後述するグラフィック機能
のためのプログラム（ＣＧ用プログラム）並びに関連デ
ータが格納されている。

【００１１】インターフェイス１６に接続される教示操
作盤３０は、従来の諸機能（プログラム教示、データ入
力、ジョグ送り等）のための操作部の他に、グラフィッ
ク機能を援用してロボットの動作経路を表示するための
グラフィック表示／操作部４０を備えている。図２はこ
のグラフィック表示／操作部４０の外観をディスプレイ
に表示されるグラフィック画像とともに例示したもので
ある。グラフィック表示／操作部４０は、ディスプレイ
４１と操作ボタン４２〜４５を備えている。ディスプレ
イ４１は、例えば液晶ディスプレイからなるもので、カ
ラー表示が行えることが好ましい。

【００１２】ディスプレイ４１には、ロボット、ワー
ク、作業室内のレイアウトなどの作業環境が、ロボット
の動作経路を表示するための背景として、グラフィック
表示される。ここでは、背景画像として、ロボット像２
０’とワーク像Ｗがワイヤフレーム描示方式で表示され
ている。ロボット像２０’には、ベース、ロボットアー
ムのグラフィック画像２１，２２及びロボットの基準位
置を代表するツール先端点のグラフィック画像Ｐ0 が含
まれる。基準位置としては、初期位置、ベース座標系原
点位置などが適宜設定される。また、ワーク像Ｗには、
ワークの突起部の存在を表わすグラフィック画像Ｗ’が
含まれている。

【００１３】本実施形態では、ツール先端点のグラフィ
ック画像をロボットの動作経路の表示ツールに用いて、
次のような表示を行なう。

【００１４】１．ツール先端点のグラフィック画像とし
ては、赤色点像、点滅点像、進行方向を表わす小矢印付
の点像など、識別容易なものを用いる。２．ツール先端点の動作経路、移動速度、加減速等がデ
ィスプレイの観察者に実感されるように、ツール先端点
の位置を時系列的に点列表示（Ｐ1 ，Ｐ2 ・・）する。
これら点像Ｐ1 ，Ｐ2 ・・は、一定時間経過毎あるいは
所定数の補間点の作成毎に順次表示される（後述の表示
処理参照）。３．点列の時系列的な表示は、繰り返し行なう。４．教示点の位置は、他の点と識別可能に表示する。図
示した例では、×印で表示されている。５．Ｐ0 はロボットの初期位置（実機の待機位置）を示
すものとして表示する。これにより、図２に示されてい
るように、Ｐ0 は動作経路の始点位置として表示される
ことになる。操作ボタン４２〜４４は、グラフィック表
示の視線方向、縮尺及び視点の位置を調整するボタンで
ある。視線方向と視点の位置は、ボタン４２，４４の押
下部位（４個所）に応じて上下左右方向への調整が可能
となっている。また、縮尺はボタン４３の押下部位（２
個所）に応じて表示倍率を増大あるいは低下する方向へ
の調整が可能となっている。

【００１５】操作ボタン４５は、ロボットの動作経路の
表示の開始／終了のための指令をロボット制御装置１０
へ送るためのボタンである。オペレータは、動作経路の
表示開始を希望する時に操作ボタン４５を押下すると、
点列Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ・・・の繰り返し表示が開始され
る。再度に操作ボタン４５を押下すると、表示は中止さ
れる。

【００１６】以上の事項を前提に、オペレータが行なう
操作とＣＰＵ１１によって実行される処理の概要を図３
に示したフローチャートを参照図に加えて説明する。先
ず、オペレータは、動作経路の確認を希望する動作プロ
グラムと座標系を教示操作盤３０の操作により指定する
とともに、ロボット制御装置１０を動作経路確認モード
にする。これにより、ＣＰＵ１１はグラフィック表示の
プログラムを起動させ、ディスプレイ４１に、背景画像
をグラフィック表示させる。この段階で表示されるロボ
ット位置は基準位置（点像Ｐ0 ）のみである。

【００１７】また、背景表示処理に続いて、図３のフロ
ーチャートに示したような動作経路表示処理が開始され
る。なお、フローチャート中、記号Ｆはロボットの動作
経路の表示中（Ｆ＝１）／非表示中（Ｆ＝１）に対応し
たフラグで、フローチャート中に記したように、操作ボ
タン４５が１回押下される毎に反転する。

【００１８】ロボット制御装置１０が動作経路確認モー
ドとされると、グラフィック表示／操作部４０からの指
令入力を待つ態勢に入る（ステップＳ１）。操作ボタン
４２〜４４のいずれかが押下された場合であれば、ステ
ップＳ２からステップＳ３へ進み、押下された操作ボタ
ンに応じた表示条件調整処理（グラフィック表示の視線
方向、縮尺、視点位置の調整など）を実行する。

【００１９】指定した動作プログラムについて動作経路
の表示を希望する場合には、オペレータは、操作ボタン
４５を押下する。すると、ステップＳ２からステップＳ
４へ進み、Ｆ＝０（動作経路非表示中）を確認した上
で、フラグをＦ＝１に反転させる（ステップＳ５）。そ
して、指定されている動作プログラムの１ブロックを読
み込んで、解釈する（ステップＳ６）。

【００２０】読み込まれたブロックが動作の終了を意味
するものでないことが確認されたならば（ステップＳ
７）、通常のロボット制御時と同様の経路計画の処理に
よって、補間点を生成する（ステップＳ８）。読み込ま
れたブロックで直線動作あるいは円弧動作が指定されて
いれば、直線上あるいは円弧上に並ぶ補間点が所定の処
理周期で計算される。また、読み込まれたブロックで各
軸動作が指定されていれば、各軸空空間上の補間点が所
定の処理周期で計算される。

【００２１】次いで、ステップＳ８で生成された補間点
を設定されたサンプリング間隔（補間点の個数または時
間間隔）でサンプリングし、そのデータを記憶する（ス
テップＳ９）。ステップＳ６〜ステップＳ９は、ステッ
プ６で動作の終了を意味するブロックが読み込まれ、ス
テップＳ７でイエスと判断されるまで繰り返される。

【００２２】ステップＳ７でイエスと判断されたなら
ば、ステップ１０へ進み、サンプリングされた補間点デ
ータに基づいて、全動作経路に沿って点列Ｐ1 ，Ｐ2 ・
・・が表示される（初期位置を表わすＰ0 は表示済
み）。点列Ｐ1 ，Ｐ2 ・・・の表示は、時系列的に行な
われることが好ましい。時系列的な表示を行なうには、
Ｐ1，Ｐ2 ・・・の表示位置を順次計算し、それに応じ
た位置に点像を追加表示する処理を所定周期で繰り返し
実行すれば良い。

【００２３】また、教示点については、補間点とは別の
表示（例えば、表示の色、サイズ、形状を変える。）を
行なうことが好ましい。図２に示した例では、×印で表
示されている。なお、動作形式が各軸の場合は、補間点
の各軸値から空間上の位置が計算され、それに基づいて
点列Ｐ1 ，Ｐ2 ・・の表示点が計算される。

【００２４】１回分の点列の表示を行なう処理が完了し
たらステップ１１へ進み、新たな指令入力の有無をチェ
ックする。操作ボタン４２〜４５のいずれも押下されて
いなければ、指令入力無しと判断され、ステップＳ１０
へ戻り、再度同じ点列表示を行なう処理が実行される。
即ち、オペレータが操作ボタン４２〜４５を新たに押下
しない限り、同じ点列表示が短周期で繰り返される。こ
れによって、オペレータは動作経路の全体の確認を余裕
をもって行なうことが出来る（実機の低速の再生運転に
よる確認との違いの一つ）。

【００２５】操作ボタン４２〜４５のいずれかが押下さ
ると、指令入力有りと判断され、ステップＳ２へ戻り、
表示条件調整指令（操作ボタン４２〜４４の押下）であ
るかを先ず判断する。もし、そうであれば、ステップＳ
３へ進み、グラフィック表示の視線方向、縮尺、視点位
置の調整などを実行した上で、ステップＳ１へ戻る。も
し、オペレータが操作ボタン４２〜４４の押下を繰り返
すと、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ス
テップＳ１のサイクルが繰り返される。なお、この間、
点列Ｐ1 ，Ｐ2 の表示は調整された表示条件の下で維持
されるようにする。動作経路の確認を終え、オペレータ
が操作ボタン４５を押下すると、ステップＳ２でノーが
出力され、フラグＦの値がチェックされる。ここではＦ
＝１であるから、ステップＳ１２へ進み、表示を終了す
る処理（フラグＦの反転を含む。）を行ない、処理を終
了する。

【００２６】ここで、図２を更に参照して、ディスプレ
イの画面４１上で教示の誤りが発見される一つのケース
を示し、併せて教示内容修正後に画面４１上に表示され
る画像について説明しておく。なお、表示される点列に
対するＰi ，Ｑi の表記は一部のみについて行なった。
また、Ｐi ，Ｑi の画面表示は通常は行われない。

【００２７】図２において、Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ・・・・
Ｐ6 ・・・Ｐ11，Ｑ12・・・Ｑ15・・・Ｑ20・・・Ｐ23
・・・Ｐ30は、オペレータがある動作プログラムを指定
し、操作ボタン４５を押下することによって画面４１上
に表示された点列を表わしているものとする。このよう
な点列の表示から、オペレータは次の事を読み取ること
が可能である。

【００２８】１．Ｐ0 〜Ｐ6 ；点列の軌跡の形から、初
期位置Ｐ0 からアプローチ点Ｐ6 まで、各軸動作で移動
することが理解される。また、隣合う点の間隔から、Ｐ
0 スタート後の加速、とＰ6 到着前の減速が読み取れ
る。この区間については、特に問題は無いと判断され
る。

【００２９】２．Ｐ6 〜Ｐ11；点列の軌跡の形から、ア
プローチ点に相当する教示点Ｐ6 から作業開始点に相当
する教示点Ｐ11まで、直線動作で移動することが理解さ
れる。また、隣合う点の間隔が非常に小さいことから、
指令速度が低いことが判る。この区間についても、特に
問題は無いと判断される。

【００３０】３．Ｐ11〜Ｑ20；点列の軌跡の形から、作
業開始点に相当する教示点Ｐ11からコーナ点に相当する
教示点Ｑ20まで、直線動作で移動することが理解され
る。また、隣合う点の間隔から、Ｐ11スタート後の加
速、とＱ20到着前の減速が読み取れる。この区間につい
ては、明らかに問題がある。即ち、教示点Ｑ20は、ワー
クの突起部の存在を表わす画像Ｗ’と干渉する位置にあ
り、この背景画像が正しいとすると教示内容に誤りがあ
ることになる。

【００３１】４．Ｑ20〜Ｐ23；Ｐ11〜Ｑ20と同様に、教
示点Ｑ20がワークの突起部の存在を表わす画像Ｗ’と干
渉する位置にあり、明らかに問題がある。但し、作業終
了点に相当する教示点Ｐ23の位置については、干渉を生
じる位置に無く、作業内容に反しない限り、特に問題は
無いと判断される。

【００３２】５．Ｐ23〜Ｐ30；点列の軌跡の形から、作
業終了点に相当する教示点Ｐ23からエスケープ点に相当
する教示点Ｐ30まで、各軸動作で移動することが理解さ
れる。また、隣合う点の間隔から、Ｐ23スタート後の加
速とＰ30到着前の減速が読み取れる。この区間について
は、特に問題は無いと判断される。

【００３３】このような観察結果から、オペレータは教
示点Ｑ20の位置の誤りについて重点的に再検討すること
になるであろう。そして、オペレータは検討結果に基づ
いて、動作プログラムを修正する。ここでは、教示点Ｑ
20の位置データに誤りがあり、これを修正した動作プロ
グラムを再登録したものとする。

【００３４】ロボット制御装置１０を再度動作経路確認
モードとし、この修正後された動作プログラムを再度指
定し、操作ボタン４５を押下すれば、修正後の動作プロ
グラムに即した動作経路がディスプレイ画面４１上に表
示される。

【００３５】図２において、Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ・・・・
Ｐ6 ・・・Ｐ11，Ｐ12・・・Ｐ15・・・Ｐ18・・Ｐ23・
・・Ｐ30は、このようにして新たに表示された点列の一
例を表わしている。この点列の表示から、オペレータは
次の事を確認出来る。

【００３６】１．Ｐ0 〜Ｐ6 ，Ｐ6 〜Ｐ11及びＰ23〜Ｐ
30については、修正前のプログラムについて表示された
点列と同一であること。２．点Ｑ20に代えて、コーナ点に相当する教示点とし
て、Ｐ18が新たに表示されている。また、修正前に表示
されていた点列Ｐ11〜Ｑ20並びにＱ20〜Ｐ23に代えて、
点列Ｐ11〜Ｐ20並びにＰ20〜Ｐ23が表示されている。こ
れらの動作経路は、ワークの突起部の存在を表わす画像
Ｗ’と干渉しない位置にあること。このような確認を行
なったならば、操作ボタン４５を押下し表示を終了し、
ロボット制御装置１０の動作経路確認モードを解除す
る。そして、確認済みの動作プログラムの再生運転を実
行すれば、点列Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ・・・・Ｐ6 ・・・Ｐ
11，Ｐ12・・・Ｐ15・・・Ｐ23・・・Ｐ30で表わされた
動作経路が実現される。

【００３７】なお、ツール先端点の最新の表示位置の移
動に合わせて、ロボット像２０’を動画形式で表示する
実施形態を採用しても良い。その場合には、通常の経路
計画処理と同様に、３次元空間上の補間点から各軸値が
逆変換によって計算され、それを用いてロボット姿勢が
動画的に表示される。動作形式が各軸動作である場合に
は、各軸空間上の補間点のデータが、ロボット姿勢の表
示に利用される。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ロボットを実際に運転
することなく、簡便且つ迅速に動作経路の事前確認を行
なうことが出来る。また、そのことを通して、ロボット
を用いた作業の効率と安全性を向上させることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施形態に係るロボット動作経
路確認装置のシステム構成の概略を要部ブロック図で示
したものである。

【図２】グラフィック表示／操作部の外観をディスプレ
イに表示されるグラフィック画像とともに例示したもの
である。

【図３】実施形態で実行される処理の概要を記したフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０ロボット制御装置１１中央演算処理装置（ＣＰＵ）１２ＲＯＭ１３ＲＡＭ１４不揮発性メモリ１５外部装置用入出力装置１６教示操作盤用インターフェイス１７ロボット軸制御部１８サーボ回路１９バス２０ロボット機構部２０’ ロボットのグラフィック画像２１ロボットのベースのグラフィック画像２２ロボットアームのグラフィック画像３０教示操作盤４０グラフィック表示／操作部４１ディスプレイ４２〜４５操作ボタンＷワークの画像Ｗ’ ワークの突起部の存在を表わす画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御手段と、該ロボット制御部に結合されたグラフィッ
ク表示手段と、前記ロボット制御手段内でロボットの動作プログラムに
基づいて補間点を表わすデータを生成する手段と、前記生成された補間点のデータに基づいて、ロボットの
動作経路をグラフィック表示させる手段を備えたロボッ
ト動作経路確認装置。
【請求項２】ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御手段と、該ロボット制御部に結合されたグラフィッ
ク表示手段と、前記ロボット制御手段内でロボットの動作プログラムに
基づいて補間点を表わすデータを生成する手段と、前記生成された補間点のデータを所定のサンプリング間
隔でサンプリングする手段と、前記サンプリングされた補間点データに対応した位置
を、前記グラフィック表示手段のディスプレイ画面上に
表示させる手段を備えたロボット動作経路確認装置。
【請求項３】ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御手段と、該ロボット制御部に結合されたグラフィッ
ク表示手段と、前記ロボット制御手段内でロボットの動作プログラムに
基づいて補間点を表わすデータを生成する手段と、前記生成された補間点のデータを所定のサンプリング間
隔でサンプリングする手段と、前記サンプリングされた
補間点データに対応した位置を、前記グラフィック表示
手段のディスプレイ画面上に点列状に表示させる手段を
備えたロボット動作経路確認装置。
【請求項４】ソフトウェア処理能力を有するロボット
制御手段と、該ロボット制御部に結合されたグラフィッ
ク表示手段と、前記ロボット制御手段内でロボットの動作プログラムに
基づいて補間点を表わすデータを生成する手段と、前記生成された補間点のデータを所定のサンプリング間
隔でサンプリングする手段と、前記サンプリングされた
補間点データに対応した位置を、前記グラフィック表示
手段のディスプレイ画面上に点列状に時系列的に表示さ
せる手段を備えたロボット動作経路確認装置。