JPH10171517A

JPH10171517A - オフラインティーチング方法

Info

Publication number: JPH10171517A
Application number: JP32729996A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Sato; 博正佐藤; Junichi Matsumoto; 淳一松本; Shinsuke Taniguchi; 慎介谷口; Shigeru Kageyama; 茂景山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】２次元表示画面上において、ロボットモデルの
ワークモデルに対するＴＣＰの位置および姿勢を容易に
把握することのできるオフラインティーチング方法を提
供する。【解決手段】オフラインティーチング時において、ディ
スプレイ１６上にロボットモデル３２、そのＴＣＰを含
む位置に設定される測定子モデル３６およびワークモデ
ル３８を表示し、前記測定子モデル３６のワークモデル
３８に対する位置および姿勢からＴＣＰの位置および姿
勢を把握する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに対してア
ームに取り付けたツール先端部を所定距離離間させた状
態で作業を行うロボットのティーチングデータをオフラ
インティーチングシステム上で作成するオフラインティ
ーチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、塗装等の目的でロボ
ットが多用されており、このロボットに与えるティーチ
ングデータを、実際のロボットを用いることなく、仮想
のモデルをコンピュータ上に構築して作成する、いわゆ
る、オフラインティーチングが広範に採用されている。

【０００３】このオフラインティーチングを行うシステ
ムでは、グラフィックディスプレイの画面上にロボット
モデル、ワークモデル等を３次元画像として表示し、こ
の画面上でロボットモデルを動作させることにより、所
望のティーチングデータを作成するようにしている。

【０００４】すなわち、オペレータは、画面上のロボッ
トモデルを動作させることにより、当該ロボットモデル
の作業の目標点（以下、ＴＣＰ（Tool Center Point ）
という）をワークモデルの目標位置に所望の向きで設定
し、その時のロボットモデルの状態に関するデータをテ
ィーチングデータとして記憶させる。この作業を全目標
位置に対して行うことにより、所望のティーチングデー
タが作成される。なお、このようにして作成されたティ
ーチングデータは、実際に作業を行うロボットのコント
ローラにロードされ、現場での動作確認、校正を行った
後、使用に供されることになる。

【０００５】ところで、例えば、塗装に使用されるロボ
ットは、塗料を噴出する塗装ガンを当該ロボットのアー
ム先端部に備えており、前記塗装ガンをワークから所定
距離離間させた状態で塗装作業を行っている。同様に、
レーザ加工を行うロボットにおいても、レーザ加工ツー
ル先端部とワークとの間を所定距離離間させた状態で作
業が行われる。このようなロボットのティーチングをオ
フラインティーチングシステムを用いて行う場合、ワー
クモデルに対するロボットモデルのＴＣＰの位置および
姿勢を正確に把握することが困難であり、適切なティー
チングができない場合がある。

【０００６】そこで、従来、例えば、図６に示すよう
に、ロボットモデル２のＴＣＰの位置にドットや座標系
のフレーム４を表示することにより、ワークモデル６に
対する前記ＴＣＰの位置や姿勢が把握可能となるように
したものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｔ
ＣＰは、点や線として表示されている一方、グラフィッ
クディスプレイの画面はあくまでも２次元表示であるた
め、図６に示すような１つの画面からワークモデルに対
するＴＣＰの位置および姿勢を正確に把握することは困
難である。従って、従来は、前記ＴＣＰの位置および姿
勢を複数の方向から表示し、あるいは、特定部位を拡大
して表示することにより確認し、必要に応じてロボット
モデルの位置等の修正を行うようにしていた。

【０００８】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたもので、２次元表示画面上において、ワークモデ
ルに対するロボットモデルのＴＣＰの位置および姿勢を
容易に把握することのできるオフラインティーチング方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークに対し
てアームに取り付けたツール先端部を所定距離離間させ
た状態で作業を行うロボットのティーチングデータをオ
フラインティーチングシステム上で作成する際、前記オ
フラインティーチングシステム上に構成されるロボット
モデルに対して、前記ロボットモデルによる作業の目標
点（ＴＣＰ）を含み、且つ、前記ロボットモデルの前記
ツール先端部に規定される所定の軸線に沿った所定長の
測定子モデルを設定し、前記オフラインティーチングシ
ステム上に構成されるワークモデルと前記測定子モデル
との位置関係に応じて、前記測定子モデルを陰面消去処
理して表示することを特徴とする。

【００１０】この場合、前記測定子モデルは、ワークモ
デルに対する位置に応じて表示される範囲が調整される
ため、２次元画面上でＴＣＰとワークモデルとの位置関
係を正確に把握することができる。また、前記測定子モ
デルは、アーム先端部の所定の軸線に沿った所定長の長
さを有しているため、それからロボットモデルの姿勢を
把握することもできる。

【００１１】また、前記測定子モデルは、前記ＴＣＰお
よびその近傍を所定長毎に識別表示するため、ワークモ
デルに交差する測定子モデルの色から、前記ワークモデ
ルに対するロボットモデルの距離情報を得ることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態のオフライン
ティーチングシステム１０の概略構成を示す図である。
このオフラインティーチングシステム１０は、現場に配
設される塗装ロボット、被塗装物であるワークとしての
車体、前記車体の搬送や固定等を行う付帯設備等をシミ
ュレーションモデルとして構築し、このシミュレーショ
ンモデルを用いて前記塗装ロボットのティーチングデー
タを作成するものである。

【００１３】前記オフラインティーチングシステム１０
は、シミュレーションの全体的な制御、管理を行う制御
部１２と、インタフェース回路１４を介して接続される
ディスプレイ１６、キーボード１８、マウス２０等の入
出力機器とを有する。また、前記制御部１２には、塗装
ロボットのモデルデータ、ワークを含む設備のモデルデ
ータ、前記塗装ロボットによる作業の目標点であるＴＣ
Ｐを含む仮想的な測定子のモデルデータを記憶するモデ
ルデータ記憶部２２と、前記塗装ロボットのモデルの動
作制御を行うロボット制御モジュール２４と、前記モデ
ルデータ記憶部２２から読み出した各モデルデータを前
記ロボット制御モジュール２４によるロボットモデルの
動作制御を考慮してディスプレイ１６上に表示する描画
モジュール２６と、ディスプレイ１６上に表示された塗
装ロボットのモデルの動作に従って決定された当該ロボ
ットの位置・姿勢データをティーチングデータとして記
憶するティーチングデータ記憶部２８とを備える。な
お、前記描画モジュール２６は、ディスプレイ１６上に
モデルの３次元画像を表示する際、陰となるモデルの面
に係るデータを消去する陰面消去モジュール３０を含ん
でいる。

【００１４】本実施形態のオフラインティーチングシス
テム１０は、概略以上のように構成される。次に、前記
オフラインティーチングシステム１０を用いたティーチ
ング方法について、図２に示すフローチャートに従って
説明する。

【００１５】オペレータは、キーボード１８またはマウ
ス２０を用いて、ティーチングの対象とするワークおよ
びロボットを指定する（ステップＳ１０）。制御部１２
は、インタフェース回路１４を介して供給されたワーク
およびロボットの指定データに基づき、モデルデータ記
憶部２２から所望のワークおよびロボットに係るモデル
データを選択し、描画モジュール２６に転送する（ステ
ップＳ１１）。なお、前記モデルデータには、ワークモ
デルデータおよびロボットモデルデータの他に、ロボッ
トモデルによるワークモデルに対する作業の目標点（Ｔ
ＣＰ）の位置および姿勢を表示するための測定子モデル
データが含まれている。

【００１６】描画モジュール２６では、選択された各モ
デルの初期設定状態のデータを用いて、陰面消去モジュ
ール３０で陰面消去処理を行うことにより、画面に表示
される他のモデルの陰となる形状データの削除処理を行
う（ステップＳ１２）。

【００１７】なお、この陰面消去処理の代表的なものと
して、例えば、Ｚバッファ法およびスキャンライン法が
ある。Ｚバッファ法は、各モデルを構成する曲面を微小
平面に分割し、表示する２次元画面の視点から見た各微
小平面の奥行きデータ（Ｚ値のデータ）を相互に比較
し、前記奥行きデータの大きい形状データを削除するこ
とにより、陰面消去処理を実現するようにしたものであ
る。スキャンライン法は、表示する２次元画面の視点と
当該画面の走査線とで定義される２次元平面（スキャン
ライン平面）に交差する前記微小平面を選択し、この選
択された微小平面と前記２次元平面との干渉セグメント
を単位として、視点から前記微小平面までの奥行きを比
較することにより、陰面消去処理を実現するようにした
ものである。

【００１８】前記のようにして陰面消去処理が行われた
モデルデータは、インタフェース回路１４を介してディ
スプレイ１６に転送され、各モデルとして表示される
（ステップＳ１３）。この場合、前記ディスプレイ１６
には、図３に示すように、ロボットモデル３２と、前記
ロボットモデル３２のツール先端部３４（例えば、塗装
ガン）に設定した座標系Ｃ（３４）と、前記ツール先端
部３４から所定距離にあるＴＣＰに設定した座標系Ｃ
（ＴＣＰ）と、前記ＴＣＰを含み、前記座標系Ｃ（３
４）の１つの軸に沿った所定長の測定子モデル３６と、
ワークモデル３８とが同時に表示される。なお、例え
ば、ロボットモデル３２とワークモデル３８とが重畳す
る部分は、前述した陰面消去処理により視点に対して手
前にあるモデルの形状のみが表示されることになる。

【００１９】ここで、前記測定子モデル３６は、図４、
図５に示すように、ＴＣＰを基準として５つの領域４０
ａ〜４０ｅに分割し、各領域４０ａ〜４０ｅを青、赤、
黄、緑、白のように色分けして表示するようにしてい
る。なお、この測定子モデル３６も同様にして陰面消去
処理が施されて表示される。ここで、前記各領域４０ａ
〜４０ｅは、色分け表示する代わりに、濃淡やハッチン
グの差異等によって識別表示するようにしてもよい。

【００２０】次に、オペレータは、前記のように表示さ
れた各モデルを用いてティーチングを開始する（ステッ
プＳ１４）。すなわち、オペレータは、マウス２０等を
用いて表示された各モデルを操作することにより、ロボ
ットモデル３２をディスプレイ１６上で動作させる。こ
の場合、例えば、図３に示す座標系Ｃ（３４）の位置、
姿勢の変換に連動してＴＣＰに固定した座標系Ｃ（ＴＣ
Ｐ）の位置、姿勢が変換される（ステップＳ１５）。

【００２１】次いで、前記各座標系Ｃ（３４）、座標系
Ｃ（ＴＣＰ）を基準として設定されるロボットモデル３
２および測定子モデル３６がワークモデル３８と重畳す
る部分を前述した陰面消去処理により除去した後（ステ
ップＳ１６）、その形状をディスプレイ１６上に表示す
る（ステップＳ１７）。

【００２２】ここで、図４は、測定子モデル３６のＴＣ
Ｐに連接される領域４０ａの一部がワークモデル３８に
食い込んでいる状態を示している。なお、点線で示した
領域４０ａの一部は、ステップＳ１６での陰面消去処理
によって除去された部分であり、実際には画面上に表示
されない。また、測定子モデル３６の方向は、ロボット
モデル３２におけるツール先端部３４のワークモデル３
８に対する姿勢を表している。また、図５は、測定子モ
デル３６のＴＣＰに連接される領域４０ｂの一部がワー
クモデル３８に食い込んでいる状態を示している。この
場合、ＴＣＰに連接される領域４０ａまたは４０ｂがワ
ークモデル３８と交差しているとき、ロボットモデル３
２がワークモデル３８に対して許容できる適正範囲内の
位置にあるものとすると、図４または図５に示す状態
は、まさにロボットモデル３２が適正範囲内の位置にあ
ることを表している。

【００２３】このように、前記測定子モデル３６のワー
クモデル３８に対する位置関係から、実際には空間中に
あるＴＣＰの位置および姿勢を容易に把握することがで
きるとともに、画面の視点を変えることなく前記ＴＣＰ
がワークモデル３８からどの程度の距離にあるのかを容
易に把握することができる。

【００２４】そこで、オペレータは、ディスプレイ１６
上に表示された測定子モデル３６の位置および姿勢か
ら、ワークモデル３８に対するロボットモデル３２の位
置および姿勢が適正であるか否かを判断し（ステップＳ
１８）、適正であればその時のティーチングデータをテ
ィーチングデータ記憶部２８に記憶させる（ステップＳ
１９）。また、前記測定子モデル３６が所望の位置およ
び姿勢にない場合には、ステップＳ１４からの処理を繰
り返すことにより、ＴＣＰの位置、姿勢の調整作業を行
う。

【００２５】以上の作業を全ティーチングポイントに対
して行うことにより、ティーチングが完了する（ステッ
プＳ２０）。

【００２６】ティーチングが完了すると、オペレータ
は、全ティーチングデータに基づいてロボットモデル３
２を連続的に動作させるシミュレーションを行うことに
より、動作確認を行う（ステップＳ２１）。そして、ロ
ボットモデル３２の動作に問題がない場合には、そのテ
ィーチングデータが最終的に確定したものとして作業を
終了する（ステップＳ２２）。

【００２７】なお、以上のようにして作成されたティー
チングデータは、現場のロボットコントローラに転送さ
れ、さらに現場での動作確認が行われた後、実際の作業
に使用される。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ワークモデ
ルに対するロボットモデルの位置に応じて、表示される
測定子モデルの表示範囲が調整されるため、２次元画面
上でＴＣＰとワークモデルとの位置関係を正確に把握す
ることができる。また、前記測定子モデルは所定長の長
さを有しているため、それからロボットモデルの姿勢を
把握することもできる。従って、ワークとロボットのツ
ール先端部との間を離間させた状態で行うロボットのテ
ィーチング作業を容易且つ高精度に行うことができる。

【００２９】なお、前記測定子モデルは、前記ＴＣＰお
よびその近傍を所定長毎に識別表示するため、ワークモ
デルに交差する測定子モデルの色から、前記ワークモデ
ルに対するロボットモデルの距離情報を極めて容易に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のオフラインティーチングシステム
の概略構成図である。

【図２】本実施形態のオフラインティーチング方法の処
理フローチャートである。

【図３】本実施形態のオフラインティーチングシステム
におけるディスプレイ上に表示されたティーチング画面
の説明図である。

【図４】本実施形態のオフラインティーチング方法にお
ける測定子モデルの説明図である。

【図５】本実施形態のオフラインティーチング方法にお
ける測定子モデルの説明図である。

【図６】従来のオフラインティーチングシステムにおけ
る画面表示の説明図である。

【符号の説明】

１０…オフラインティーチングシステム１６…ディスプレイ２２…モデルデ
ータ記憶部２６…描画モジュール２８…ティーチ
ングデータ記憶部３０…陰面消去モジュール３２…ロボット
モデル３４…ツール先端部３６…測定子モ
デル３８…ワークモデル４０ａ〜４０ｅ
…領域Ｃ（３４）、Ｃ（ＴＣＰ）…座標系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者景山茂埼玉県狭山市新狭山１−10−１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに対してアームに取り付けたツール
先端部を所定距離離間させた状態で作業を行うロボット
のティーチングデータをオフラインティーチングシステ
ム上で作成する際、前記オフラインティーチングシステム上に構成されるロ
ボットモデルに対して、前記ロボットモデルによる作業
の目標点を含み、且つ、前記ロボットモデルの前記ツー
ル先端部に規定される所定の軸線に沿った所定長の測定
子モデルを設定し、前記オフラインティーチングシステ
ム上に構成されるワークモデルと前記測定子モデルとの
位置関係に応じて、前記測定子モデルを陰面消去処理し
て表示することを特徴とするオフラインティーチング方
法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記測定子モデルは、前記作業の目標点およびその近傍
を所定長毎に識別表示することを特徴とするオフライン
ティーチング方法。