JPH10202568A - 産業用ロボットおよびその教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 教示・再生型のロボットにおいて、ジョイス
ティックを用いながらダイレクト教示に近い感覚でのリ
モート教示を可能にし、操作上の混乱を招くことなく且
つ操作時間や熟練を要することなく、大重量のアームで
あっても容易に且つ正確に移動できるようにして、教示
時の操作性の向上をはかる。 【解決手段】 作業用手首２３の作業位置を教示する際
に操作され、この作業用手首２３を所定の教示位置へ移
動させるための指示を制御部へ出力して移動機構用駆動
機構３１，３２，３３を作動させる第１ジョイスティッ
ク４１を、アーム２２にそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、教示・再生型のロ
ボットであって例えば溶接ロボット，塗装ロボット等の
産業用ロボット、および、そのロボットに作業動作を教
示するための教示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の産業用ロボットの教示手段として
は、そのロボットの手先を作業者が手動で動作させ各通
過点をティーチングポイントとして記憶させるダイレク
ト教示手段と、リモート操作盤上に設けられたスイッチ
により作業者がロボットを遠隔操作してティーングポイ
ントに移動させそのポイントを記憶させるリモート教示
手段とがよく知られている。

【０００３】ダイレクト教示手段は、教示対象の産業用
ロボットが作業を行なう現場で行なうことが必須である
ほか、高精度の位置決めを行なえないという欠点があ
る。しかし、作業者がロボットの動作を視覚的に捉えつ
つ直接的に教示を行なえるという利点があるので、塗装
ロボット等の、位置決め精度が比較的低くても問題のな
いロボットの教示に際して一般的に用いられている。

【０００４】リモート教示手段は、遠隔操作のため、テ
ィーチングポイントにロボットの手先を移動させるのに
熟練が必要であり、また熟練しても教示時間はダイレク
ト教示手段よりも長くかかる。しかし、高精度の位置決
めを行なうことができるという利点があるので、工作機
械と連動するロボットのように比較的高精度の位置決め
が必要なロボットの教示に際して一般的に用いられてい
る。

【０００５】上述のようなリモート教示の作業をより容
易に行なえるようにすべく、種々の提案がされており、
以下にその幾つかの例を挙げる。特開平２−２７９２８
９号公報に開示されている工業用ロボットは、図６に示
すように、基台１と、この基台１上に旋回可能に設けら
れた旋回台３と、この旋回台３上において基端側を揺動
可能に立設・支持された第１のアーム４と、この第１の
アーム４の先端側において揺動可能に支持された第２ア
ーム５と、この第２のアーム５の先端側に設けられた作
業用手首６と、これらの旋回台３，第１のアーム４，第
２のアーム５および作業用手首６を駆動するためのモー
タ２，７，８，９，１０，１１とをそなえて構成される
とともに、第２アーム５の先端側に図７に示すような操
作スイッチボックス１２を設け、この操作スイッチボッ
クス１２により、制御装置１３を介して各モータ２，
７，８，９，１０，１１を作動させティーチング操作を
行なうことで、作業者がダイレクト教示の感覚でリモー
ト教示を行なえるようにしたものである。

【０００６】特開平３−５５１８３号公報では、可動部
の移動速度を設定する移動速度設定手段をそなえ、この
移動速度設定手段により、リモート教示を行なう際に、
操作盤の位置キーの連続押下時間に基づいて教示の作業
速度を設定変更できるようにした、工業用ロボットが開
示されている。特開平１−１６９５１０号公報で提案さ
れた技術では、ロボットから離れて配置されるティーチ
ングボックスにジョイスティックを設け、そのジョイス
イティックを操作することによりロボットに対するリモ
ート教示を行なっている。つまり、ジョイスティックの
傾斜角および／または回転角に対応する角度信号をポテ
ンシオメータにより発生し、ロボット手首の動作速度を
ジョイスティックの角度に比例するようにして、リモー
ト教示を行なっている。

【０００７】また、特願平２−３３８６３号で提案され
た技術では、ダイレクト教示方式のロボットにおいて、
教示前に各動作アームのサーボモータの電流回路を遮断
し、サーボモータが回されることによる発電作用を回避
して発電トルクをなくし、教示時に動作アームを軽く動
かせるようにしたものである。ただし、各アームの回転
を検出するエンコーダには電流を通して生かしてある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のダイレクト教示手段では、作業者がロボットの
アームを直接手で動かすため、教示したい位置へ容易に
動かすことができる利点があるが、各アームの重量バラ
ンスが取られていても、アームの慣性重量および起動系
の摩擦抵抗のため、手首の位置や姿勢を人手で一定に保
持するのは容易ではない。

【０００９】また、上述した従来のリモート教示手段で
は、モータにより力を発生しているため、重いアームを
操作して手首を所定位置に動かすには有利であるが、手
首に取り付けた工具の姿勢を変える場合、絶対座標系，
ツール座標系といった日常的でない座標上で多数のアー
ムを回動させているため、ロボットを望みの姿勢にする
ために多くの修正工程が必要で、微妙な位置決めを行な
うには、時間と熟練を必要とする。

【００１０】一方、ロボット本体から離れた操作盤（テ
ィーチングボックス）のジョイスイティックを使ってリ
モート教示を行なう場合、ロボットのアームの方向とジ
ョイスイティックの操作の傾斜方向とが一致しないと、
教示操作に際して混乱が生じる可能性がある。さらに、
通常のキーボード（操作スイッチボックス）の押しボタ
ンを操作することによりダイレクト教示の感覚でリモー
ト教示を行なう場合、ロボットの作動速度を変える際に
は別の押しボタンを操作する必要があるため、教示操作
が複雑になり、ロボットのアームが大きく旋回した場合
に発停操作に際して混乱が生じる可能性がある。また、
この場合も、押しボタン操作（キー操作）により姿勢教
示を行なわなければならず、微妙な位置決めを行なうに
は、やはり時間と熟練を必要とする。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ジョイスティックを用いながらダイレクト教
示に近い感覚でのリモート教示を可能にして、操作上の
混乱を招くことなく且つ操作時間や熟練を要することな
く、大重量のアームであっても容易に且つ正確に移動で
きるようにして、教示時の操作性の向上をはかった、産
業用ロボットおよびその教示方法を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の産業用ロボット（請求項１）は、作業用手
首と、この作業用手首を先端側に有し作業用手首を移動
させる移動機構と、作業用手首を駆動する手首用駆動機
構と、移動機構を駆動する移動機構用駆動機構と、予め
教示された作業用手首および移動機構の動作を教示デー
タとして記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前
記教示データに倣って作業用手首および移動機構を動作
させるべく手首用駆動機構および動機構用駆動機構を制
御する制御部とをそなえてなるものにおいて、作業用手
首の作業位置を教示する際に操作され、作業用手首を所
定の教示位置へ移動させるための指示を制御部へ出力し
て移動機構用駆動機構を作動させる第１ジョイスティッ
クを、移動機構を構成するアームにそなえたことを特徴
としている。

【００１３】なお、作業用手首の作業姿勢を教示する際
に操作され、作業用手首を所定の教示姿勢へ移動させる
ための指示を制御部へ出力して手首用駆動機構を作動さ
せる第２ジョイスティックを、作業用手首にそなえても
よい（請求項２）。この場合、第２ジョイスティックに
よる教示操作を実行可能な状態と実行不能な状態とのい
ずれか一方に選択的に切り換える切換手段をそなえても
よい（請求項３）。

【００１４】また、本発明の産業用ロボットの教示方法
（請求項４）は、前述と同様の作業用手首，移動機構，
手首用駆動機構，移動機構用駆動機構，記憶部および制
御部をそなえてなる産業用ロボットに対して、作業用手
首および移動機構の動作を教示するためのものであっ
て、移動機構を構成するアームにそなえられた第１ジョ
イスティックを操作して、この第１ジョイスティックか
ら作業用手首の移動指示を制御部へ出力して移動機構用
駆動機構を作動させ作業用手首を所定の教示位置へ移動
させながら、作業用手首の作業位置を教示し記憶部に記
憶させるとともに、手動により作業用手首を移動させな
がら、作業用手首の作業姿勢を教示し記憶部に記憶させ
ることを特徴としている。

【００１５】さらに、本発明の産業用ロボットの教示方
法（請求項５）は、前述と同様の作業用手首，移動機
構，手首用駆動機構，移動機構用駆動機構，記憶部およ
び制御部をそなえてなる産業用ロボットに対して、作業
用手首および移動機構の動作を教示するためのものであ
って、移動機構を構成するアームにそなえられた第１ジ
ョイスティックを操作して、この第１ジョイスティック
から作業用手首の移動指示を制御部へ出力して移動機構
用駆動機構を作動させ作業用手首を所定の教示位置へ移
動させながら、作業用手首の作業位置を教示し記憶部に
記憶させるとともに、作業用手首にそなえられた第２ジ
ョイスティックを操作して、この第２ジョイスティック
から作業用手首の姿勢指示を制御部へ出力して手首用駆
動機構を作動させ作業用手首を所定の教示姿勢へ移動さ
せながら、作業用手首の作業姿勢を教示し記憶部に記憶
させることを特徴としている。このとき、第２ジョイス
ティックによる教示操作を実行可能な状態と実行不能な
状態とのいずれか一方に選択的に切り換えるようにして
もよい（請求項６）。

【００１６】上述した本発明の産業用ロボット（請求項
１）およびその教示方法（請求項４）では、教示作業時
に、作業者は、アームにそなえた第１ジョイスティック
を操作するだけで作業用手首の位置を容易に移動するこ
とができ、ダイレクト教示に近い感覚でリモート教示を
容易に行なえるようになる。このとき、第１ジョイステ
ィックがロボット本体に付設されており、作業者は、第
１ジョイスティックの操作に伴うロボット本体の動作を
直接的に確認しながら教示作業を行なえるので、ジョイ
スティックをロボット本体から離隔させてそなえた場合
に生じていた操作上の混乱を招くことはない。

【００１７】また、上述した本発明の産業用ロボット
（請求項２）およびその教示方法（請求項５）では、教
示作業時に、作業者は、アームにそなえた第１ジョイス
ティックを操作するだけで作業用手首の位置を容易に移
動することができ、ダイレクト教示に近い感覚でリモー
ト教示を容易に行なえ、さらに、作業用手首にそなえた
第２ジョイスティックを操作するだけで作業用手首の姿
勢を容易に移動することができ、姿勢についてもダイレ
クト教示に近い感覚でリモート教示を容易に行なえるよ
うになる。

【００１８】このときも、第１ジョイスティックおよび
第２ジョイスティックがロボット本体に付設されてお
り、作業者は、第１ジョイスティックおよび第２ジョイ
スティックの操作に伴うロボット本体の動作を直接的に
確認しながら教示作業を行なえるので、ジョイスティッ
クをロボット本体から離隔させてそなえた場合に生じて
いた操作上の混乱を招くことはない。

【００１９】なお、第２ジョイスティックによる教示操
作を実行可能な状態と実行不能な状態とのいずれか一方
に選択的に切り換えることにより、第１ジョイスティッ
クのみを用いた教示手法（第１ジョイスティックの操作
と手動操作とによる教示手法）と、第１ジョイスティッ
クおよび第２ジョイスティックを両方とも用いた教示手
法との切換を行なえ、２種類の教示手法を任意に選択す
ることができる（請求項３，６）。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 図１〜図３は本発明の実施形態にかかる産業用ロボット
を示すもので、図１はその全体構成を示す斜視図、図２
はその第１ジョイスティックの装着状態を示す要部斜視
図、図３はその第２ジョイスティックの装着状態を示す
要部斜視図である。

【００２１】本実施形態（第１および第２実施形態）で
は、図１および図３に示すように、作業用手首２３にハ
ンド２４を有する産業用ロボット（ロボット本体２０）
を対象としている。まず、図１を参照しながらロボット
本体２０の全体構成について説明すると、この図１にお
いて、１８は基台で、この基台１８上に旋回台１９が回
転可能に設けられ、旋回台１９は位置モータ３１によ
り、Ａ軸を中心に水平面内で往復旋回駆動される。

【００２２】２１は第１アーム（下腕）で、この第１ア
ーム２１は、その基端部を旋回台１９と一体のブラケッ
トに対して揺動可能に軸支され、位置モータ３２によ
り、Ｂ軸を中心に鉛直面内で往復揺動駆動される。ま
た、２２は第２アーム（上腕）で、この第２アーム２２
は、その基端部を第１アーム２１の先端部に対して揺動
可能に軸支され、位置モータ３３により、Ｃ軸を中心に
往復揺動駆動される。

【００２３】第２アームの先端部には、ハンド２４を有
する作業用手首２３が設けられており、旋回台１９，第
１アーム２１および第２アーム２２により、作業用手首
２３を所要の位置に移動させる移動機構が構成され、位
置モータ３１〜３３が、旋回台１９，第１アーム２１お
よび第２アーム２２をそれぞれ駆動する移動機構用駆動
機構として機能する。

【００２４】作業用手首２３は、第２アーム２２の先端
部に対して回転可能に軸支され、姿勢モータ３４によ
り、Ｄ軸を中心に往復揺動駆動される。この手首２３の
上下軸方向は、第１アーム２１，第２アーム２２内に設
けられた平行維持機構（図示省略）の作用、または、後
述する制御装置２６が第１アーム２１および第２アーム
２２の角度に基づいて演算を行なった結果に従い、第１
アーム２１および第２アーム２２が揺動駆動されても変
化なく維持されるようになっている。

【００２５】作業用手首２３に設けられたハンド２４
は、図１および図３に示すように、左右一対のフィンガ
２４ａ，２４ａを有している。これらのフィンガ２４
ａ，２４ａは、エア配管３７を通じて送られてきた圧縮
エアにより、それぞれ矢印Ｇ，Ｇ′方向に往復駆動さ
れ、対象ワークを挟む動作を行なうようになっている。
また、このハンド２４（手首２３）は、手首２３に取り
付けられた前述の姿勢モータ３４により、Ｄ軸を中心に
往復揺動駆動され、手首２３に内蔵された姿勢モータ３
５（図３参照）により、Ｅ軸である揺動軸２５（図３参
照）回りに往復揺動駆動される。さらに、ハンド２４
（手首２３）は、姿勢モータ３６（図３参照）により、
Ｆ軸回りに往復回転駆動される。

【００２６】上述した姿勢モータ３４〜３６が、作業用
手首２３（ハンド２４）を駆動する手首用駆動機構とし
て機能し、これらのモータ３４〜３６が作動することに
より手首２３に取り付けられたハンド２４の姿勢が変更
されるようになっている。なお、モータ３１，３２，３
３，３４，３５および３６には、それぞれの出力軸の基
準位置からの回転角度を検出するエンコーダ３１ａ，３
２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａおよび３６ａ（いずれも
図４または図５参照）が取り付けられており、これらの
エンコーダ３１ａ〜３６ａの検出結果に基づいて作業用
手首２３（ハンド２４）の３次元空間内での位置や姿勢
が検出されるようになっている。

【００２７】また、図１において、２６は上述のごとく
構成されたロボット本体２０の動作を後述するごとく制
御する制御装置、２７は作業者（オペレータ）により操
作されロボット本体２０を制御するために必要なデータ
や指示等を制御装置２６に入力するための操作スイッチ
盤である。一方、図１において、４１は第１ジョイスイ
ティックで、この第１ジョイスティック４１は、第２ア
ーム２２の先端側で作業用手首２３（ハンド２４）に近
い位置に設置されている。

【００２８】図２では、図１に示すロボット本体２０の
第２アーム２２に装着された第１ジョイスティック４１
が拡大して示されている。第１ジョイスティック４１
は、図２に示すように、（Ｘ），（Ｙ）方向に押下され
て傾動するスティック管４３と、このスティック管４３
に対して摺動しその軸方向つまり（Ｚ）方向に伸縮動作
する昇降スティック４４とから構成されており、作業用
手首２３（ハンド２４）の作業位置を教示する際に作業
者によって操作され、作業用手首２３（ハンド２４）を
所定の教示位置へ移動させるための指示を後述する制御
装置２６内の制御回路（ＣＰＵ，制御部）４７へ出力し
て、位置モータ３１〜３３を作動させるものである。

【００２９】即ち、作業者が第１ジョイスティック４１
を（Ｘ），（Ｙ），（Ｚ）方向に押圧して操作すること
により、旋回台１９，第１アーム２１および第２アーム
２２が動いて、手首２３（ハンド２４）は、図１の右上
に示したＸＹＺ座標系におけるＸ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，
Ｚ，−Ｚ方向の各方向へ移動することになり、手首２３
（ハンド２４）の位置のリモート教示が行なわれるよう
になっている。

【００３０】このとき、第１ジョイスイティック４１は
第２アーム２２の先端側に設置されているので、ロボッ
ト本体２０のアーム２１および２２が動くことにより、
この第１ジョイスティック４１の取付け姿勢は変化する
ことになるが、その姿勢は、ロボット本体２０の制御位
置により、ロボット本体２０の各軸の角度に基づいて演
算され、第１ジョイスティック４１が動いた方向と取付
け姿勢とに基づいて、実際に第１ジョイスティック４１
を動かした空間の方向を制御回路４７において認識する
ことができる。その方向に応じて制御装置２６の制御回
路４７により、ロボット本体２０の旋回台１９およびア
ーム２１，２２を動かすことで、ダイレクト教示と同様
に、作業者がアーム２１もしくは２２を持って動かす感
覚で教示操作を行なうことができる。

【００３１】また、図１において、４２は第２ジョイス
ティックで、この第２ジョイスティック４２は、本実施
形態では、作業用手首２３（ハンド２４）の要素部品上
に設置されている。図３では、図１に示すロボット本体
２０の手首２３に装着された第２ジョイスティック４２
とその周辺とが拡大して示されている。

【００３２】第２ジョイスティック４２は、作業用手首
２３（ハンド２４）の作業姿勢を教示する際に操作され
るものである。その姿勢の変更は３軸（Ｄ，Ｅ，Ｆ軸）
回りの回転で行なわれるため、本実施形態の第２ジョイ
スティック４２も同方向に回転可能に設置されている。
即ち、第２ジョイスティック４２は、Ｄ，Ｅ，Ｆ軸回り
と同じ方向に回動可能なＴ形スティック４５と、このＴ
形スティック４５に装着され押下操作によりハンド２４
のフィンガ２４ａ，２４ａの開閉指示を行なう押しボタ
ン４６とから構成されており、作業用手首２３（ハンド
２４）を所定の教示姿勢へ移動させるための指示を後述
する制御装置２６内の制御回路（ＣＰＵ，制御部）４７
へ出力して、姿勢モータ３４〜３６や後述する切換弁５
０を作動させるものである。

【００３３】従って、第２ジョイスティック４２のＴ形
スティック４５を（Ｄ）方向に倒すと、ハンド２４はＴ
形スティック４５を倒した方向へＤ軸中心に回転する。
Ｔ形スティック４５を（Ｅ）方向に回転すると、ハンド
２４はその回転方向へＥ軸中心に回転する。Ｔ形スティ
ック４５を（Ｆ）方向に倒すと、ハンド２４はＴ形ステ
ィック４５を倒した方向へＦ軸中心に回転する。押しボ
タン４６を押すと、加圧エアがエア配管３７を通って供
給され、ハンド２４のフィンガ２４ａ，２４ａが、それ
ぞれ図１に示す矢印Ｇ，Ｇ′で示す互いに反対の方向へ
動いて、ワークを挟んだり解放したりする動作を行な
う。

【００３４】ここで、押しボタン４６は、ロック式のも
ので、一旦押下されると、その状態（ＯＮまたはＯＦ
Ｆ）でロックされ、再度押下されると、他の状態（ＯＦ
ＦまたはＯＮ）に切り替わるものである。従って、押し
ボタン４６のＯＮ／ＯＦＦ状態により、ハンド２４のフ
ィンガ２４ａ，２４ａの開閉、即ち、対象ワークの解放
／把持が指示されるようになっている。

【００３５】さて、図４は、本発明の第１実施形態にか
かる産業用ロボットの制御系（教示／再生動作の制御
系）を、ロボット教示時の操作経路およびロボット稼働
時の制御経路とともに示すブロック図である。この図４
には、制御装置２６の構成要素と、教示時およびプレイ
バック（再生）制御時の各モータ３１〜３６や操作スイ
ッチ盤２７との間の信号経路が示されている。

【００３６】図４に示すように、制御装置２６内には、
制御回路４７，第１メモリ４８，第２メモリ４９および
切換弁５０がそなえられている。ここで、制御回路（Ｃ
ＰＵ，制御部）４７は、ロボット本体２０を制御するも
ので、後述するメモリ４８，４９に記憶された教示デー
タに倣って旋回台１９，第１アーム２１，第２アーム２
２および作業用手首２３（ハンド２４）を動作させるべ
く、位置モータ３１〜３３，姿勢モータ３４〜３６およ
び切換弁５０を制御するものである。

【００３７】また、この制御回路４７には、位置モータ
３１〜３３へ動作指示を行なう制御信号を出力する出力
回路４７ａと、姿勢モータ３４〜３６へ動作指示を行な
う制御信号を出力する出力回路４７ｂとが付設されてい
る。ロボット本体２０の再生動作時には、各モータ３１
〜３６のエンコーダ３１ａ〜３６ａによる検出結果が制
御回路４７にフィードバックされるようになっている。

【００３８】第１メモリ４８は、第１ジョイスティック
４１を用いて予めリモート教示された旋回台１９，第１
アーム２１および第２アーム２２の動作（即ち作業用手
首２３の位置）を教示データとして記憶するものであ
る。また、第２メモリ４９は、第２ジョイスティック４
２を用いて予めリモート教示された作業用手首２３（ハ
ンド２４）の動作（即ち作業用手首２３の姿勢およびハ
ンド２４の開閉状態）を教示データとして記憶するもの
である。

【００３９】そして、ロボット本体２０に対する教示作
業時には、教示操作に伴う各モータ３１〜３６の動作状
態がエンコーダ３１ａ〜３６ａにより検出され、その検
出結果が、教示データとして第１メモリ４８もしくは第
２メモリ４９に記憶される。なお、押しボタン４６のＯ
Ｎ／ＯＦＦ情報は、教示データとして第２メモリ４９に
記憶される。

【００４０】さらに、切換弁５０は、エア配管３７への
圧縮エアの供給をＯＮ／ＯＦＦすべくエア配管３７を開
閉するもので、教示作業時には、押しボタン４６のＯＮ
／ＯＦＦ信号に応じて制御回路４７により開閉制御され
る一方、再生動作時には、第２メモリ４９の教示データ
に応じて制御回路４７により開閉制御され、ロボット本
体２０におけるハンド２４を作動させるものである。

【００４１】次に、上述のごとく構成された第１実施形
態の産業用ロボットに対する教示の手順について、図４
を参照しながら説明する。図４に示すように、まず、操
作スイッチ盤２７においてロボット本体２０を起動し、
操作スイッチ盤２７上の教示開始ボタン（図示省略）が
押されると、各要素間の信号が図４の実線で示した経路
を通るように回路が形成される。この状態で、作業者
は、第１ジョイスイティック４１を操作して作業用手首
２３（ハンド２４）を所望の位置までリモート教示す
る。

【００４２】このとき、第１ジョイスティック４１から
の信号は制御回路４７に入力され、この制御回路４７で
は、第１ジョイスティック４１からの信号に基づく演算
が行なわれ、各位置モータ３１，３２，３３の回転数が
決定され出力回路４７ａで増幅されて各位置モータ３
１，３２，３３に制御信号として出力される。前述のよ
うに、位置モータ３１，３２，３３には、それぞれの出
力軸の基準位置からの回転角度を検出するエンコータ３
１ａ，３２ａ，３３ａが設けられているので、第１ジョ
イスティック４１のリモート教示に従い、位置モータ３
１，３２，３３が回転すると、作業用手首２３（ハンド
２４）の位置は、一定時間間隔で各エンコーダ３１ａ，
３２ａ，３３ａの回転角の信号として第１メモリ４８に
送られ、この第１メモリ４８に記憶される。

【００４３】ついで、同様に、作業者が第２ジョイステ
ィック４２を操作して、作業用手首２３（ハンド２４）
の姿勢が所望の姿勢になるようにリモート教示する。こ
の場合も上述と同様、第２ジョイスティック４２からの
信号は制御回路４７に入力され、この制御回路４７で
は、第２ジョイスティック４２からの信号に基づく演算
が行なわれ、各姿勢モータ３１，３２，３３の回転数が
決定され出力回路４７ｂで増幅されて各姿勢モータ３
４，３５，３６に制御信号として出力される。

【００４４】また、姿勢モータ３４，３５，３６には、
それぞれの出力軸の基準位置からの回転角度を検出する
エンコーダ３４ａ，３５ａ，３６ａが設けられており、
第２ジョイスティック４２のリモート教示に従い、姿勢
モータ３４，３５，３６が回転すると、作業用手首２３
（ハンド２４）の姿勢は、一定時間間隔で各エンコータ
３４ａ，３５ａ，３６ａの回転角の信号として第２メモ
リ４９に送られ、この第２メモリ４９に記憶される。

【００４５】このとき、前述した通り、ハンド２４の開
閉状態も、適当なタイミングで、第２ジョイスティック
４２のＴ形スティック４５に取り付けられた押しボタン
４６のＯＮ／ＯＦＦ情報として第２メモリ４９に送ら
れ、この第２メモリ４９に記憶される。第１ジョイステ
ィック４１と第２ジョイスティック４２とは同時あるい
は順次操作されて、ロボット本体２０に対するリモート
教示が行なわれ、ハンド２４が作業するために都合のよ
い位置と姿勢になるように微調整を行なうことも可能で
ある。

【００４６】次に、ロボット本体２０を稼働させ、教示
された操作をリプレイする時の手順（即ちメモリ４８，
４９に記憶された教示データに倣った再生動作を行なう
時の手順）について説明する。操作スイッチ盤２７上の
リプレイのボタン（図示省略）が押下されると、各要素
間の信号は図４の破線で示した経路を通るように回路が
形成される。リプレイを開始する前には、ロボット本体
２０の作業用手首２３（ハンド２４）の位置および姿勢
を、それぞれ基準位置および基準姿勢に戻しておく。

【００４７】作業者が操作スイッチ盤２７においてリプ
レイする作業を選択して作業記号（番号）を制御回路４
７に伝えると、この制御回路４７は、選択された作業に
相当する教示データ（動作メモリ）を第１メモリ４８お
よび第２メモリ４９から読み出し、その教示データ（動
作メモリ）に従って出力回路４７ａおよび４７ｂからモ
ータ３１〜３６へ制御信号を出力し、各モータ３１〜３
６を回転させ、作業用手首２３（ハンド２４）を操作す
る。このとき、各モータ３１〜３６におけるエンコーダ
３１ａ〜３６ａにより検出された回転数は制御回路４７
にフィードバックされ、制御回路４７においてモータ３
１〜３６の回転数がチェックされ適宜修正を行なうべく
フィードバック制御が行なわれる。

【００４８】上述した本発明の第１実施形態としての産
業用ロボットおよびその教示方法によれば、従来、ロホ
ット本体２０の各片持ちアームに対するバランス機構が
そなえてあっても、重量の大きな可搬物の場合、アーム
２１，２２の重量平衡を行なえずアーム２１，２２の慣
性重量や駆動系の摩擦抵抗のため、作業者がロボット本
体２０のアーム２１，２２を直接手で動かすダイレクト
教示は容易でなかったが、第２アーム２２先端の手首２
３の近くに取り付けた第１ジョイスティック４１を操作
して作動力を増幅すれば、容易に手首２３の位置を移動
することができる。

【００４９】第１ジョイスティック４１はロボット本体
２０の第２アーム２２の先端付近に設置されているた
め、ロボット本体２０の第２アーム２２の方向と第１ジ
ョイスティック４１の操作の傾斜方向とが一致するの
で、操作が混乱する心配はない。また、第１ジョイステ
ィック４１の角度とアーム２１，２２の動作速度とを連
動させることができるので、第１ジョイスティック４１
の操作だけで、手首２３の位置，姿勢，動作速度を容易
に教示することが可能である。

【００５０】また、手首２３の姿勢を変化させる場合、
ジョイスティック操作はダイレクト教示に近い感覚で教
示操作が可能になる。手首２３に取り付けたハンドや工
具の姿勢を替える場合もリモート教示であるが、手首２
３上の第２ジョイスティック４２によりハンドや工具の
角度方向と見合った角度方向の操作ができるため、微妙
な位置決めをする場合でも、時間と熟練を必要としな
い。また、ダイレクト教示のための機械的なクラッチ等
を駆動系に入れる必要なく、安価で操作性の良い装置構
成とすることができる。

【００５１】従って、第１ジョイスティック４１および
第２ジョイスティック４２を用いながらダイレクト教示
に近い感覚で作業用手首２３（ハンド２４）の位置およ
び姿勢をリモート教示することができ、操作上の混乱を
招くことなく且つ操作時間や熟練を要することなく、ア
ーム２１，２２が大重量で且つ可搬物やハンド類が重い
場合でも、アーム２１，２２等を容易に且つ正確に移動
でき、教示時の操作性が大幅に向上するのである。

【００５２】（ｂ）第２実施形態の説明 上述した第１実施形態では、２種類のジョイスティック
つまり第１ジョイスティック４１および第２ジョイステ
ィック４２をそなえ、第１ジョイスティック４１により
手首２３の位置教示を行ない、第２ジョイスティック４
２により手首２３の姿勢教示を行なう場合について説明
したが、第２ジョイスティック４２を省略、もしくは、
第２ジョイスティック４２による教示操作を実行可能な
状態（第２ジョイスティック４２による教示回路が生き
てる状態）と実行不能な状態（前記教示回路が休止して
いる状態）とのいずれか一方に選択的に切り換える切換
手段（図示省略）を制御装置２６にそなえて、第１ジョ
イスティック４１のみを用いて教示作業を行なうように
構成してもよい。

【００５３】このような場合を、第２実施形態として、
以下に説明する。図１に示したロボット本体２０におい
て、旋回台１９，第１アーム２１および第２アーム２２
は重量が大きく慣性重量も大きいので、各回転軸を中心
に重量バランスさせてあっても、これらを動かすには大
きい機械的トルクが必要であり、ダイレクト教示は難し
く、モータ駆動によるリモート教示が適している。

【００５４】これに対して、手首２３から先の部分の重
量は軽く、ハンド２４や工具も軽いものを使用している
場合で、さらに、姿勢モータ３４〜３６をダイレクトド
ライブモータのような、出力軸側から回しても機械的な
回転抵抗が少ないものを使用している場合は、手首２３
の姿勢教示に大きいトルクが掛からず、ダイレクト教示
が適している。

【００５５】そこで、本発明の第２実施形態において
は、手首２３の位置の教示は、第１実施形態と全く同
様、ロボット本体２０の第２アーム２２に設置してある
第１ジョイスティック４１の操作によるリモート教示で
行ない、手首２３の姿勢の教示は、作業者が手動により
ダイレクト教示で行なうものとしている。従って、前述
したように、第２実施形態では、図１における第２ジョ
イスティック４２を取り去った状態、もしくは、前記切
換手段により第２ジョイスティック４２による教示回路
を休止させた状態を考えればよい。

【００５６】ただし、第２実施形態において、第２ジョ
イスティック４２を省略した場合であっても第１実施形
態の第２ジョイスティック４２に取り付けられた押しボ
タン４６は手首２３の適当な場所（例えばハンド２４自
体）に設置しておく。また、第２ジョイスティック４２
による教示回路を休止させた状態でも、押しボタン４６
の機能のみ生かした状態にしておく。

【００５７】さて、図５は、本発明の第２実施形態にか
かる産業用ロボットの制御系（教示／再生動作の制御
系）を、ロボット教示時の操作経路およびロボット稼働
時の制御経路とともに示すブロック図であるが、この図
５において第１実施形態における図４に示す制御系と異
なる点は、第２ジョイスティック４２が省略されてお
り、手首２３の姿勢を教示する際には作業者が各姿勢モ
ータ３４〜３６を直接的に回動させて教示するダイレク
ト教示を行なう点である。この点以外は、図４に示す第
１実施形態の制御系と図５に示す第２実施形態の制御径
とは同じであるので、信号回路構成等についての詳細な
説明は省略する。

【００５８】次に、上述のごとく構成された第２実施形
態の産業用ロボットに対する教示の手順について、図５
を参照しながら説明する。図５に示すように、まず、操
作スイッチ盤２７においてロボット本体２０を起動し、
操作スイッチ盤２７上の教示開始ボタン（図示省略）が
押されると、各要素間の信号が図５の実線で示した経路
を通るように回路が形成される。この状態で、作業者
は、第１ジョイスイティック４１を操作して作業用手首
２３（ハンド２４）を所望の位置までリモート教示す
る。そして、第１実施形態と同様、手首２３の位置につ
いてのリモート教示データは、位置モータ３１，３２，
３３に付属している各エンコーダ３１ａ，３２ａ，３３
ａの回転角度の信号として第１メモリ４８に送られ、こ
の第１メモリ４８に記憶される。

【００５９】第２実施形態において手首２３の姿勢教示
を行なう際、作業者は、直接的にロボット本体２０の手
首２３を掴み、手首２３の姿勢が所望の姿勢になるよう
に教示操作を行なう。このような手首２３のダイレクト
教示に従い、姿勢モータ３４，３５，３６が回転する
と、手首２３の姿勢は、一定時間間隔で各エンコーダ３
４ａ，３５ａ，３６ａの回転角度の信号として第２メモ
リ４９に送られ、この第２メモリ４９に記憶される。

【００６０】このとき、第２実施形態でも、第１実施形
態と同様、ハンド２４の開閉状態が、適当なタイミング
で、押しボタン４６のＯＮ／ＯＦＦ情報として第２メモ
リ４９に送られ、ここに記憶される。第１ジョイスティ
ック４１による手首２３の位置のリモート教示と手首２
３のダイレクト教示とは、同時あるいは順次行なわれ、
ハンド２４が作業するために都合のよい位置と姿勢にな
るように微調整も可能である。

【００６１】次に、ロボット本体２０を稼働させ、教示
された操作をリプレイするときの手順（即ちメモリ４
８，４９に記憶された教示データに倣った再生動作を行
なう時の手順）について説明すると、この第２実施形態
においても、第１実施形態と同様、操作スイッチ盤２７
上のリプレイのボタン（図示省略）が押下されると、各
要素間の信号は図５の破線で示した経路を通るように回
路が形成される。リプレイを開始する前には、ロボット
本体２０の作業用手首２３（ハンド２４）の位置および
姿勢を、それぞれ基準位置および基準姿勢に戻してお
く。

【００６２】作業者が操作スイッチ盤２７においてリプ
レイする作業を選択して作業記号（番号）を制御回路４
７に伝えると、この制御回路４７は、選択された作業に
相当する教示データ（動作メモリ）を第１メモリ４８お
よび第２メモリ４９から読み出し、その教示データ（動
作メモリ）に従って出力回路４７ａおよび４７ｂからモ
ータ３１〜３６へ制御信号を出力し、各モータ３１〜３
６を回転させ、作業用手首２３（ハンド２４）を操作す
る。このとき、各モータ３１〜３６におけるエンコーダ
３１ａ〜３６ａにより検出された回転数は制御回路４７
にフィードバックされ、制御回路４７においてモータ３
１〜３６の回転数がチェックされ適宜修正を行なうべく
フィードバック制御が行なわれる。

【００６３】なお、前述した通り、第２実施形態の産業
用ロボットは、第１実施形態の産業用ロボットの全体構
成や制御系の構成と共通部分が多いので、第１実施形態
の産業ロボットをその手首２３に取り付けるハンド２４
や工具の軽重によって、制御回路４７を切り換えて、第
２ジョイスティック４２及びそのリモート教示回路を休
止させ、手首２３の姿勢教示を、第２ジョイスティック
４２によるリモート教示から、ダイレクト教示に替える
ように構成することも可能である。

【００６４】上述した本発明の第２実施形態としての産
業用ロボットおよびその教示方法によれば、第１ジョイ
スティック４１を用いながらダイレクト教示に近い感覚
で作業用手首２３の位置をリモート教示することがで
き、操作上の混乱を招くことなく且つ操作時間や熟練を
要することなく、大重量のアーム２１，２２であっても
容易に且つ正確に移動でき、教示時の操作性が大幅に向
上する。

【００６５】また、特に、可搬物の重量が軽くハンドや
工具も軽量である場合には、作業用手首２３の位置教示
のみを第１ジョイスティック４１によって行ない、作業
用手首２３の姿勢教示を作業者の手動によるダイレクト
教示で行なうことで、作業者は、作業用手首２３の姿勢
を確実に把握しながら教示でき、リモート教示よりも分
かりやすく教示作業性をより向上させることができる。

【００６６】さらに、第１ジョイスティック４１のみを
用いた教示手法と第１ジョイスティック４１および第２
ジョイスティック４１を両方とも用いた教示手法とのい
ずれか一方を任意に選択できるように構成することで、
ロボット本体２０による可搬物やハンド類の重量に応じ
た最適な教示手法を選択でき、教示作業をより効率よく
正確に行なえる利点もある。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の産業用ロ
ボットおよびその教示方法によれば、以下のような効果
ないし利点が得られる。 （１）第１ジョイスティックを用いながらダイレクト教
示に近い感覚で作業用手首の位置をリモート教示するこ
とができ、操作上の混乱を招くことなく且つ操作時間や
熟練を要することなく、大重量のアームであっても容易
に且つ正確に移動でき、教示時の操作性が大幅に向上す
る（請求項１，４）。

【００６８】（２）可搬物の重量が軽くハンドや工具も
軽量である場合には、作業用手首の位置教示を第１ジョ
イスティックによって行ない、作業用手首の姿勢教示を
手動によるダイレクト教示で行なうことで、作業者は、
作業用手首の姿勢を確実に把握しながら教示でき、リモ
ート教示よりも分かりやすく教示作業性をより向上させ
ることができる（請求項４）。

【００６９】（３）第１ジョイスティックおよび第２ジ
ョイスティックを用いながらダイレクト教示に近い感覚
で作業用手首の位置および姿勢をリモート教示すること
ができ、操作上の混乱を招くことなく且つ操作時間や熟
練を要することなく、アームが大重量で且つ可搬物やハ
ンド類が重い場合でも、アーム等を容易に且つ正確に移
動でき、教示時の操作性が大幅に向上する（請求項２，
５）。

【００７０】（４）第１ジョイスティックのみを用いた
教示手法と第１ジョイスティックおよび第２ジョイステ
ィックを両方とも用いた教示手法とのいずれか一方を任
意に選択できるので、ロボットによる可搬物やハンド類
の重量に応じた最適な教示手法を選択することにより、
教示作業を効率よく正確に行なうことができる（請求項
３，６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる産業用ロボットの全
体構成を示す斜視図である。

【図２】本実施形態の産業用ロボットにおける第１ジョ
イスティックの装着状態を示す要部斜視図である

【図３】本実施形態の産業用ロボットにおける第２ジョ
イスティックの装着状態を示す要部斜視図である。

【図４】本発明の第１実施形態にかかる産業用ロボット
の制御系（教示／再生動作の制御系）を示すブロック図
である。

【図５】本発明の第２実施形態にかかる産業用ロボット
の制御系（教示／再生動作の制御系）を示すブロック図
である。

【図６】従来の工業用ロボットの全体構成を示す斜視図
である。

【図７】図６における操作スイッチボックスを拡大して
示す正面図である。

【符号の説明】

１９ 旋回台（移動機構） ２０ ロボット本体 ２１ 第１アーム（移動機構） ２２ 第２アーム（移動機構） ２３ 作業用手首 ２４ ハンド ３１，３２，３３ 位置モータ（移動機構用駆動機構） ３４，３５，３６ 姿勢モータ（手首用駆動機構） ４１ 第１ジョイスティック ４２ 第２ジョイスティック ４７ 制御回路（ＣＰＵ，制御部） ４８ 第１メモリ（記憶部） ４９ 第２メモリ（記憶部）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業用手首と、該作業用手首を先端側に
   有し該作業用手首を移動させる移動機構と、該作業用手
   首を駆動する手首用駆動機構と、該移動機構を駆動する
   移動機構用駆動機構と、予め教示された該作業用手首お
   よび該移動機構の動作を教示データとして記憶する記憶
   部と、該記憶部に記憶された前記教示データに倣って該
   作業用手首および該移動機構を動作させるべく該手首用
   駆動機構および該移動機構用駆動機構を制御する制御部
   とをそなえてなる産業用ロボットにおいて、 該作業用手首の作業位置を教示する際に操作され、該作
   業用手首を所定の教示位置へ移動させるための指示を該
   制御部へ出力して該移動機構用駆動機構を作動させる第
   １ジョイスティックが、該移動機構を構成するアームに
   そなえられていることを特徴とする、産業用ロボット。
2. 【請求項２】 該作業用手首の作業姿勢を教示する際に
   操作され、該作業用手首を所定の教示姿勢へ移動させる
   ための指示を該制御部へ出力して該手首用駆動機構を作
   動させる第２ジョイスティックが、該作業用手首にそな
   えられていることを特徴とする、請求項１記載の産業用
   ロボット。
3. 【請求項３】 該第２ジョイスティックによる教示操作
   を実行可能な状態と実行不能な状態とのいずれか一方に
   選択的に切り換える切換手段がそなえられていることを
   特徴とする、請求項２記載の産業用ロボット。
4. 【請求項４】 作業用手首と、該作業用手首を先端側に
   有し該作業用手首を移動させる移動機構と、該作業用手
   首を駆動する手首用駆動機構と、該移動機構を駆動する
   移動機構用駆動機構と、予め教示された該作業用手首お
   よび該移動機構の動作を教示データとして記憶する記憶
   部と、該記憶部に記憶された前記教示データに倣って該
   作業用手首および該移動機構を動作させるべく該手首用
   駆動機構および該移動機構用駆動機構を制御する制御部
   とをそなえてなる産業用ロボットに対して、該作業用手
   首および該移動機構の動作を教示する、産業用ロボット
   の教示方法であって、 該移動機構を構成するアームにそなえられた第１ジョイ
   スティックを操作して、該第１ジョイスティックから該
   作業用手首の移動指示を該制御部へ出力して該移動機構
   用駆動機構を作動させ該作業用手首を所定の教示位置へ
   移動させながら、該作業用手首の作業位置を教示し該記
   憶部に記憶させるとともに、 手動により該作業用手首を移動させながら、該作業用手
   首の作業姿勢を教示し該記憶部に記憶させることを特徴
   とする、産業用ロボットの教示方法。
5. 【請求項５】 作業用手首と、該作業用手首を先端側に
   有し該作業用手首を移動させる移動機構と、該作業用手
   首を駆動する手首用駆動機構と、該移動機構を駆動する
   移動機構用駆動機構と、予め教示された該作業用手首お
   よび該移動機構の動作を教示データとして記憶する記憶
   部と、該記憶部に記憶された前記教示データに倣って該
   作業用手首および該移動機構を動作させるべく該手首用
   駆動機構および該移動機構用駆動機構を制御する制御部
   とをそなえてなる産業用ロボットに対して、該作業用手
   首および該移動機構の動作を教示する、産業用ロボット
   の教示方法であって、 該移動機構を構成するアームにそなえられた第１ジョイ
   スティックを操作して、該第１ジョイスティックから該
   作業用手首の移動指示を該制御部へ出力して該移動機構
   用駆動機構を作動させ該作業用手首を所定の教示位置へ
   移動させながら、該作業用手首の作業位置を教示し該記
   憶部に記憶させるとともに、 該作業用手首にそなえられた第２ジョイスティックを操
   作して、該第２ジョイスティックから該作業用手首の姿
   勢指示を該制御部へ出力して該手首用駆動機構を作動さ
   せ該作業用手首を所定の教示姿勢へ移動させながら、該
   作業用手首の作業姿勢を教示し該記憶部に記憶させるこ
   とを特徴とする、産業用ロボットの教示方法。
6. 【請求項６】 該第２ジョイスティックによる教示操作
   を実行可能な状態と実行不能な状態とのいずれか一方に
   選択的に切り換えることを特徴とする、請求項５記載の
   産業用ロボットの教示方法。