JPH10133859A

JPH10133859A - ロボット教示方法及び装置

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Publication number: JPH10133859A
Application number: JP8285615A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Nakamura; 幸博中村; Makoto Mizukawa; 真水川; Kazunori Kanayama; 和則金山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】センサの計測データに重ねて図形データを入力
表示して処理プログラムの選定とそのパラメータの設定
を可能とすることで、処理プログラミング過程を短縮す
ることができるロボット教示方法及び装置を提供。【解決手段】ロボットコントローラ６によって動作が制
御されるロボット３と、ロボット３に搭載された外界状
態を計測するセンサ４と、センサ４によって計測された
計測データを２次元図形で表示するディスプレイ１ａ
と、ディスプレイ１ａに表示された計測データに教示及
び操作情報を図形データとして重ねて入力する手段９
と、図形データと計測データとから所望する処理結果に
合致した結果を算出する処理プログラムの選定と該処理
プログラムのパラメータを設定する手段１０、１２とを
有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業製品の製造に
供され、視覚センサ等のセンサを搭載した産業用ロボッ
トにおけるセンサ計測データを処理する処理プログラム
のパラメータを簡易迅速に設定することができるロボッ
ト教示方法及びその実施に直接使用する装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットには、製造物の品質向上
やロボット教示の簡略化のために、外界状態を計測する
センサを実装したものがある。この種の産業用ロボット
ではセンサで計測したデータから適切な結果を算出させ
るため、計測データに適したセンサ処理プログラムとそ
の処理プログラムの閾値等のパラメータを使用環境に応
じて適切に定める必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、閾値等
の設定には、それがプログラム内でどのような処理に関
係しているかを理解する必要があるため、これを理解し
たプログラマのみしか行うことができなかった。

【０００４】そのため、センサ搭載のロボットが多様な
作業に対応できるようにするためのパラメータの設定は
素人では容易に行うことができず、その都度それに精通
したプログラマが必要であり、人件費などのコストがか
かっている。

【０００５】また、プログラマは予め処理プログラムを
作成し、実際の計測データを参照しながら適切なパラメ
ータを設定しなければならず、処理プログラムのプログ
ラミングが２度手間となっていた。さらに、プログラマ
は閾値等のパラメータの変更による処理結果が適切にな
るように繰り返し処理結果を参照しながら閾値を変更し
て最適な値を導出する必要があり、時間や手間がかかっ
ていた。

【０００６】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。本発明の第１の目的は、セン
サ処理プログラムのパラメータ設定を、センサの計測結
果に図形を重ねて描画することで行うことができ、プロ
グラムに精通していなくても容易に適切なパラメータを
自動設定することができるロボット教示方法及び装置を
提供せんとするものである。

【０００７】本発明の第２の目的は、センサの計測デー
タに重ねて図形データを入力して処理プログラムの選定
とそのパラメータの設定を可能とすることで、処理プロ
グラミング過程を短縮することができるロボット教示方
法及び装置を提供せんとするものである。

【０００８】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各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、当該課題の解
決に当り、センサによる計測データをディスプレイに表
示し、計測データに重ねて図形データを入力データによ
って入力し、計測データと図形データから計測データに
適した処理プログラムとそのパラメータを算出し、算出
されたパラメータによる処理プログラムの結果をディス
プレイに表示することで処理プログラミング過程を短縮
することができる。

【００１０】さらに具体的詳細に述べると、当該課題の
解決では、本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法
及び手段を採用することにより、前記目的を達成するよ
うになされる。

【００１１】即ち、本発明方法の第１の特徴は、センサ
を搭載し、処理プログラムに従って伝送路を介しロボッ
トコントローラにより動作が制御されるロボットの教示
に当り、所望処理結果を前記センサの計測データに重ね
て描画表示することにより該計測データに適した前記処
理プログラムを選定するとともに該処理プログラムのパ
ラメータを算出してなるロボット教示方法の構成採用に
ある。

【００１２】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における前記描画表示が、ディスプレイ
表示であるロボット教示方法の構成採用にある。

【００１３】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記所望処理結果が、
２次元図形の適宜入力手段による指定結果であるロボッ
ト教示方法の構成採用にある。

【００１４】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第３の特徴における前記適宜入力手段が、電磁誘導
方式のペン、マウス、指先等のディスプレイ上の座標値
を指定する入力デバイスであるロボット教示方法の構成
採用にある。

【００１５】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記セン
サが、レーザファインダ、ＣＣＤカメラ、力センサ等の
視覚センサであるロボット教示方法の構成採用にある。

【００１６】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記伝送路が、イーサネット、シリアルインターフェー
ス、無線のいずれか又は組合せであるロボット教示方法
の構成採用にある。

【００１７】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第３、第４、第５又は第６の特徴における前記２次
元図形が、指定可能に予め多数用意されてなるロボット
教示方法の構成採用にある。

【００１８】本発明方法の第８の特徴は、前記本発明方
法の第７の特徴における前記処理プログラムが、指定さ
れた２次元図形に対応し予め選定されてなるロボット教
示方法の構成採用にある。

【００１９】本発明方法の第９の特徴は、前記本発明方
法の第８の特徴における前記処理プログラムが、パラメ
ータを含む１つの評価関数を予め各対応用意して置くロ
ボット教示方法の構成採用にある。

【００２０】本発明方法の第１０の特徴は、前記本発明
方法の第９の特徴における前記処理プログラムのパラメ
ータが、評価関数が最小となる閾値を算出して求めてな
るロボット教示方法の構成採用にある。

【００２１】本発明方法の第１１の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴における前記処理プログラム
の選定と前記パラメータの算出が、コンピュータ処理に
よってなるロボット教示方法の構成採用にある。

【００２２】本発明装置の第１の特徴は、ロボットコン
トローラによって動作が制御されるロボットと、該ロボ
ットに搭載された外界状態を計測するセンサと、該セン
サによって計測された計測データを２次元図形で表示す
るディスプレイと、該ディスプレイに表示された前記計
測データに教示及び操作情報を図形データとして重ねて
入力する手段と、前記図形データと計測データとから所
望する処理結果に合致した結果を算出する処理プログラ
ムの選定と該処理プログラムのパラメータを設定する手
段とを有してなるロボット教示装置の構成採用にある。

【００２３】本発明装置の第２の特徴は、ロボットコン
トローラによって動作が制御されるロボットと、該ロボ
ットに搭載された外界状態を計測するセンサと、該セン
サによって計測された計測データを２次元図形で表示す
るディスプレイと、該ディスプレイに表示された前記計
測データに合致する教示及び操作情報を図形データとし
て該計測データに重ねて入力する入力デバイスと、前記
図形データと計測データとから所望する処理結果に合致
した結果を算出する処理プログラムを選定する手段と、
該処理プログラムのパラメータを求める評価関数を選定
する手段と、該評価関数を用いてパラメータを算出する
手段と、前記処理プログラムによって、前記評価関数に
よって算出されたパラメータと前記計測データとから所
望する処理結果に合致した結果を算出する手段とを有す
るコンピュータとからなるロボット教示装置の構成採用
にある。

【００２４】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第２の特徴における前記コンピュータが、所望する
処理結果に合致した前記算出結果を前記計測データが表
示されたディスプレイに表示する手段を有してなるロボ
ット教示装置の採用構成にある。

【００２５】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、又は第３の特徴における前記入力デバ
イスによる図形入力が、図形上の少なくとも１点を前記
計測データに重ねて入力することによって行ってなるロ
ボット教示装置の採用構成にある。

【００２６】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記図形
データの図形が、円弧、直線、曲線又はこれらの組合わ
せから選択されてなるロボット教示装置の採用構成にあ
る。

【００２７】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記処理プログラムが、前記図形データによって複数の表
現形式が異なる処理プログラムのうちから自動的に選択
されてなるロボット教示装置の採用構成にある。

【００２８】本発明装置の第７の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
ける前記処理プログラムのパラメータを算出する評価関
数が、前記図形データ又は計測データによって複数の表
現形式が異なる評価関数のうちから自動的に選択されて
なるロボット教示装置の採用構成にある。

【００２９】本発明装置の第８の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴における前記処理プログラムのパラメータが、該パラ
メータ、前記図形データ又は前記計測データを用いた評
価関数が最小又は最大となることを満たすパラメータで
あるロボット教示装置の採用構成にある。

【００３０】本発明装置の第９の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴における前記ロボットに搭載したセンサが、視
覚センサであるロボット教示装置の採用構成にある。

【００３１】以上の本発明方法及び装置の特徴によれ
ば、人間が所望している処理結果をセンサの計測データ
に重ねて描画し、それに適したパラメータをコンピュー
タが算出する手法及び手段を提供することで解決され
る。そこで、本発明においては、センサによる計測デー
タをディスプレイに表示し、計測データに重ねて２次元
図形を入力デバイスによって指定可能な機能を有し、そ
の指定結果をディスプレイに表示し、センサによる計測
データとディスプレイに指定した２次元図形データか
ら、計測データに適した処理プログラムと処理プログラ
ムのパラメータを算出し、算出されたパラメータによる
処理プログラムの結果をディスプレイに表示するロボッ
ト教示方法及び装置の構成とすることで達成している。

【００３２】その結果、従来のようにセンサ処理プログ
ラムのパラメータを、センサの計測結果に図形を重ねて
描画することで行うことができ、プログラムに精通して
いない人でも容易に適切なパラメータを設定できるとこ
ろにある。しかも、実際の計測データに直接２次元図形
を入力して処理プログラムの選定とそのパラメータの設
定が可能とする構成をとることで、従来予め処理プログ
ラムを作成し、実際の計測データを参照しながら適切な
パラメータを設定するという。２度手間であった処理プ
ログラムのプログラミング過程が短縮されることが期待
できるところにある。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示すそれぞ
れの本装置例及び本装置例を図面につき説明する。（装置例）図１は本装置例構成を示す模式図である。

【００３４】図１において、１はコンピュータで、電磁
誘導方式のペンから構成される入力デバイス２によって
ディスプレイ上のカーソルを操作可能なディスプレイ１
ａを有する。３はレーザレンジファインダからなるセン
サ４を搭載した産業用ロボット、５は計測対象物で、ロ
ボット３の動作はロボットコントローラ６によって制御
される。

【００３５】７は実時間でロボットコントローラ６とコ
ンピュータ１との間で情報を伝送するイーサネットであ
る。センサ４は計測対象物５上の複数の点の距離を一度
に計測可能なレーザレンジファインダである。本実施形
態ではセンサ４としてレーザレンジファインダを使用す
るが、これに限定されることなく、例えば、ＣＣＤカメ
ラ、力センサ等を用いてもよい。

【００３６】また、伝送路にイーサネット７を用いた
が、これに限定されず例えば、シリアルインターフェー
スや無線等を用いてもよい。さらに、入力デバイス２に
電磁誘導方式のペンを使用したが、これに限定されるこ
となくディスプレイ上の座標値を指定するものであれば
よく、例えばマウスや人の指でもよい。

【００３７】（方法例）当該本装置例に適用する本実施
形態の方法例の実行手順を図面につき説明する。図２は
本方法例における処理結果を算出する過程手段を示すフ
ロー図、図３乃至図５はディスプレイにおける計測デー
タと図形データの表示を示す各段階の説明図である。な
お、センサ４の計測データに基づく処理プログラムの選
択、処理プログラムの評価関数の選択及びパラメータの
算出手順について順次説明する。

【００３８】まず、センサデータの表示について説明す
る。

【外１】

【００３９】

【外２】

【００４０】次に図形データの入力について説明する。
図３に示すように、ディスプレイ１ａに表示した図形選
択ウインドウａから、操作者が入力デバイス２で計測デ
ータに合致すると判断した図形を選択し、その図形上の
点を計測データに重ねる操作を行う。この操作は図２の
図形情報入力手段９にて行う。

【００４１】本方法例では、図形選択ウインドウａにお
いて、２つの線分からなるＶ字形状ｂを選択し、図４に
示すように、Ｖ字形状の点を始終点ｃと角ｄの３点に定
めた場合を示している。

【外３】

【００４２】次に処理プログラムの選択について説明す
る。図２に示すように、処理プログラム選択手段１０で
処理プログラムを自動的に選択する。本方法例では予め
複数の図形に対して処理プログラムの角算出式を対応付
ておき、選択された図形の種類によって自動的に処理プ
ログラムを選択する。

【００４３】次に評価関数の選択について説明する。図
２に示すように、評価関数選択手段１１で１つ又は複数
の評価関数から適切な評価関数を選択された図形の形
状、点の位置及び計測データに基づいて自動的に選択す
る。本方法例では、予め処理プログラムに対応した１つ
の評価関数を用意しておき、選択した処理プログラムに
よって自動的に処理プログラムのパラメータを含む評価
関数を選択する。この場合、人間が評価関数を指定する
ことも可能である。

【００４４】次にパラメータの算出について説明する。
図２に示すように、パラメータ算出手段１２で選択され
た評価関数を用いてパラメータを算出する。本方法例で
は、選択された評価関数Ｄｉｆに計測データと処理プロ
グラムのパラメータである閾値ｔ及びディスプレイ１ａ
に入力した角ｄの位置ベクトルＰを代入し、閾値ｔを初
期値ｔ_ｓｔからｔ_ｅｎｄまで刻み幅δで変化させ、評価
関数が最小となる閾値ｔ＝ｔ_ｒｅｆを算出する。

【００４５】

【外４】

【００４６】次に、算出したパラメータを用いた処理プ
ログラムによる角ｄの位置の算出について説明する。

【外５】

【００４７】なお、上記では、計測データの形状を角形
状（Ｖ字状）として、処理プログラムとパラメータの最
適化を図ったが、計測データの形状としては、円弧、直
線、曲線又はこれらの組合わせでもよい。また、本発明
は一般にいわれる特徴処理アルゴリズムのパラメータの
最適化にも適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、処理プ
ログラムのパラメータを、センサの計測結果に図形を重
ねて描画することで行うことができ、プログラムに精通
していなくても容易に適切なパラメータを設定すること
ができる。また、センサの計測データに重ねて図形デー
タを入力してし処理プログラムの選定とそのパラメータ
の設定を可能とすることで、処理プログラミング過程を
短縮することができる。

【００４９】換言すれば、レーザレンジファインダ等の
外界センサに対する処理プログラムの指定とそのパラメ
ータを指定するときに、実際のセンサの計測結果に対し
てセンサ処理プログラム、及び、処理プログラムの閾値
等のパラメータをディスプレイへの描画によって適切に
定めることができる。

【００５０】特に、センサ処理プログラムに精通してい
ない人の場合でも、点例で表現されている計測データ列
の形状は容易に理解できると考えられ、ディスプレイに
描画することは雑作もなく行い得ると期待される。その
結果、従来のように、閾値等のパラメータを意識して定
めることなく、プログラマでなくても単に描画すること
で最適なパラメータを設定することが可能となる。ま
た、実際の計測データに描画して処理プログラムとパラ
メータを設定するため、目視によって処理プログラムの
プログラミング過程が短縮されることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す装置例の模式図であ
る。

【図２】同上、方法例における処理結果を算出する過程
手段を示すフロー図である。

【図３】同上、ディスプレイにおける計測データを表示
する説明図である。

【図４】同上、ディスプレイにおける図形データの入力
を示す説明図である。

【図５】同上、ディスプレイにおける処理結果を表示す
る説明図である。

【符号の説明】

１…コンピュータ１ａ…ディスプレイ２…入力デバイス３…ロボット４…センサ６…ロボットコントローラ７…イーサネット８…計測データ受信・変換手段９…図形情報入力手段１０…処理プログラム選択手段１１…評価関数選択手段１２…パラメータ算出手段１３…処理結果算出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサを搭載し、処理プログラムに従って
伝送路を介しロボットコントローラにより動作が制御さ
れるロボットの教示に当り、所望処理結果を前記センサの計測データに重ねて描画表
示することにより該計測データに適した前記処理プログ
ラムを選定するとともに該処理プログラムのパラメータ
を算出する、ことを特徴とするロボット教示方法。
【請求項２】前記描画表示は、ディスプレイ表示である、ことを特徴とする請求項１に記載のロボット教示方法。
【請求項３】前記所望処理結果は、２次元図形の適宜入力手段による指定結果である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット教示
方法。
【請求項４】前記適宜入力手段は、電磁誘導方式のペン、マウス、指先等のディスプレイ上
の座標値を指定する入力デバイスである、ことを特徴とする請求項３に記載のロボット教示方法。
【請求項５】前記センサは、レーザファインダ、ＣＣＤカメラ、力センサ等の視覚セ
ンサである、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のロボ
ット教示方法。
【請求項６】前記伝送路は、イーサネット、シリアルインターフェース、無線のいず
れか又は組合せである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
ロボット教示方法。
【請求項７】前記２次元図形は、指定可能に予め多数用意されてなる、ことを特徴とする請求項３、４、５又は６に記載のロボ
ット教示方法。
【請求項８】前記処理プログラムは、指定された２次元図形に対応し予め選定されてなる、ことを特徴とする請求項７に記載のロボット教示方法。
【請求項９】前記処理プログラムは、パラメータを含む１つの評価関数を予め各対応用意して
置く、ことを特徴とする請求項８に記載のロボット教示方法。
【請求項１０】前記処理プログラムのパラメータは、評価関数が最小となる閾値を算出して求める、ことを特徴とする請求項９に記載のロボット教示方法。
【請求項１１】前記処理プログラムの選定と前記パラメ
ータの算出は、コンピュータ処理による、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０に記載のロボット教示方法。
【請求項１２】ロボットコントローラによって動作が制
御されるロボットと、該ロボットに搭載された外界状態を計測するセンサと、該センサによって計測された計測データを２次元図形で
表示するディスプレイと、該ディスプレイに表示された前記計測データに教示及び
操作情報を図形データとして重ねて入力する手段と、前記図形データと計測データとから所望する処理結果に
合致した結果を算出する処理プログラムの選定と該処理
プログラムのパラメータを設定する手段とを有する、ことを特徴とするロボット教示装置。
【請求項１３】ロボットコントローラによって動作が制
御されるロボットと、該ロボットに搭載された外界状態を計測するセンサと、該センサによって計測された計測データを２次元図形で
表示するディスプレイと、該ディスプレイに表示された前記計測データに合致する
教示及び操作情報を図形データとして該計測データに重
ねて入力する入力デバイスと、前記図形データと計測データとから所望する処理結果に
合致した結果を算出する処理プログラムを選定する手段
と、該処理プログラムのパラメータを求める評価関数を
選定する手段と、該評価関数を用いてパラメータを算出
する手段と、前記処理プログラムによって、前記評価関
数によって算出されたパラメータと前記計測データとか
ら所望する処理結果に合致した結果を算出する手段とを
有するコンピュータとからなる、ことを特徴とするロボット教示装置。
【請求項１４】前記コンピュータは、所望する処理結果に合致した前記算出結果を前記計測デ
ータが表示されたディスプレイに表示する手段を有す
る、ことを特徴とする請求項１３に記載のロボット教示装
置。
【請求項１５】前記入力デバイスによる図形入力は、図形上の少なくとも１点を前記計測データに重ねて入力
することによって行う、ことを特徴とする請求項１２、１３又は１４に記載のロ
ボット教示装置。
【請求項１６】前記図形データの図形は、円弧、直線、曲線又はこれらの組合わせから選択され
る、ことを特徴とする請求項１２、１３、１４又は１５に記
載のロボット教示装置。
【請求項１７】前記処理プログラムは、前記図形データによって複数の表現形式が異なる処理プ
ログラムのうちから自動的に選択される、ことを特徴とする請求項１２、１３、１４、１５又は１
６に記載のロボット教示装置。
【請求項１８】前記処理プログラムのパラメータを算出
する評価関数は、前記図形データ又は計測データによって複数の表現形式
が異なる評価関数のうちから自動的に選択される、ことを特徴とする請求項１２、１３、１４、１５、１６
又は１７に記載のロボット教示装置。
【請求項１９】前記処理プログラムのパラメータは、該パラメータ、前記図形データ又は前記計測データを用
いた評価関数が最小又は最大となることを満たすパラメ
ータである、ことを特徴とする請求項１２、１３、１４、１５、１
６、１７又は１８に記載のロボット教示装置。
【請求項２０】前記ロボットに搭載したセンサは、視覚センサである、ことを特徴とする請求項１２、１３、１４、１５、１
６、１７、１８又は１９に記載のロボット教示装置。