JPH1133957A - ロボット動作の制御・教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットシミュレータを利用してロボット本
体を制御したり作業教示する方法において、起動時に予
期しないショックなどのトラブルを起こさず、かつ簡易
であるが確実なカメラ映像による教示方法を提供する。 【解決手段】 ロボット本体が起動される前に、計算上
のロボット現在位置１４をロボット本体の実際の現在位
置１５に修正する手段１７とを具備して成り、さらには
作業対象に対向させたカメラからのカメラ映像を認識情
報を取り入れ、前記カメラに写される作業環境データを
予め準備すると共に、前記カメラ映像と前記作業環境デ
ータを対応させ、前記作業環境上でロボットの動作プロ
グラムを教示するが好ましく、またロボットのモニタの
表示面を任意に操作キーで回動可能にするが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットシミュレ
ータを利用してロボット本体を制御する場合のロボット
動作の制御方法並びにロボットにおける動作プログラム
の教示方法さらにはティーチングプレイバック方式のロ
ボットのモニタ手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明請求項１の発明に対応する従来技
術は、図７に回路構成をブロック図で示すように、動作
シミュレータにて算出された動作命令にてロボットを動
作させる方法［従来例１］をとっていた。図面におい
て、同一符号は同一若しくは相当部材を表す。

【０００３】この従来例１は、１はパソコン本体、２は
図示しないロボット本体を制御するモータ制御器、３は
モニタ、４はキーボード，マウスなどの操作入力装置で
ある。また、パソコン本体１は操作入力装置４よりの操
作入力を解読する操作部１１、ロボットの動作を計算し
てロボットの動作命令を生成する動作シミュレータ部１
２、生成された動作命令をモータ制御器２へ出力する動
作命令部１３、動作シミュレータ部で計算されたロボッ
トの位置情報を制御する計算位置情報制御部１４、モー
タ制御器２より得られるロボットの現在位置を読み取る
現在位置読み取り部１５、モニタ３に必要情報を表示す
る表示部１６より構成される。

【０００４】これの動作をロボットの起動操作に例を取
って説明する。先ず操作入力装置４より起動操作が入力
されると、パソコン本体１の操作部１１にて解読され、
動作シミュレータ部１２に対して計算介しが伝えられ
る。動作シニュレータ部１２は内部に持つ計算上のロボ
ットの現在位置を基に、図示しない指定された動きを実
現するように軌跡の計算を行ってロボットの動作命令を
生成し、動作命令１３及び計算位置制御部１４へ伝え
る。

【０００５】動作命令１３はロボットの動作命令をモー
タ制御器２へ伝え、モータ制御器２は図示しないロボッ
ト本体を動作させ、その現在位置情報を得て、現在位置
読み取り部１５へ伝える。現在位置読み取り部１５はそ
の情報を表示部１６を介してモニタ３に表示する。

【０００６】一方、計算位置制御部１４は生成された動
作命令を基にロボットの動作を模倣し、その動きをモニ
タ３にグラフィック表示する。この場合、現在位置読み
取り部１５を省略し、計算位置制御部１４の計算された
位置情報にて代替しても構わない。

【０００７】また、他の従来技術として、一般にロボッ
トの動作を教示する場合にはプレイバック方式が用いら
れるが、かかる方式ではロボットの先端をワークの作業
点まで移動させる必要があるため、ロボットの操作方法
を十分に修得する必要があり、また操作の手間も多大な
ものがあるため、莫大な教示時間が必要となる。そこ
で、短時間で教示作業を行えるように、オフラインで作
業環境を記述し、ロボットの動作をその環境で、シミュ
レーションする方法が提案されている［従来例２］。

【０００８】さらに、別の従来技術として、ロボット動
作の教示方法に係るロボットシステムの構成［従来例
３］を図８に示す。図８において、６０１はロボット本
体、６０２はロボット制御装置、６２１は操作制御部、
６２２は動作制御部及び駆動電力供給部、６２３は表示
制御部、６２４はロボットの動作プログラムやパラメー
タなどを格納したファイルであり、６０３はロボットの
動作を教示する教示装置、６３１は表示器、６３２はロ
ボットを動かす動作キーや表示器６３１に表示される画
面を切り替える操作キーなどより構成される操作キー
郡、６０４はモニタである。ロボット制御装置６０２
と、ロボット本体６０１、教示装置６０３、モニタ６０
４はそれぞれ図示以外にも、閉回路にて接続されてい
る。

【０００９】その動作の一例を示す。教示装置６０３の
操作キー群６３２においてロボット動作プログラム選択
キーを操作すると、その情報は操作制御部６２１へ伝え
られ、動作制御部６２２はファイル６２４より該当する
ロボット動作プログラムを受け取り動作の準備をし、記
述しない動作開始信号を受けるとロボット本体６０１を
動作させる。表示制御部６２３は同様にファイル６２４
より該当するロボット動作プログラムを受け取り、教示
装置６０３の表示器６３１とモニタ６０４にその内容を
表示する。

【００１０】作業者は教示装置６０３の表示器６３１ま
たはモニタ６０４を見ながらその内容を確認し、ロボッ
ト動作を教示する。ところが、教示装置６０３の表示器
６３１は手で持って作業を行うという制約のために大き
さや重さに限界があり、表示情報が少ない、文字が小さ
いなどの問題があった。このような場合には、教示装置
６０３の表示器６３１と同一内容を、位置を固定したモ
ニタ６０４に大きく表示させる方法をとっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例１で
はロボット本体が何らかの要因で指令した通りに動かな
い場合に、グラフィックの計算で求められたロボット現
在位置とロボット本体の現在位置が異なるために、次の
起動時にその違いを是正する予想しない動きを行ってし
まい、危険であると共に、ロボット本体にもダメージを
与えるという問題があった。そこで、本発明請求項１の
発明は、グラフィックの計算で求められたロボット現在
位置とロボット本体の現在位置を同一にすることで、予
想外の動きをしないロボット動作の制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】また、他の従来例２の方式では、ロボット
が作業する全環境のモデル化が必要であり、それを記述
するには専門の技術と多大な時間が必要とされ、また、
複数個のワークを対象とする場合には、それらの個々の
有無について確認する手段がないという問題があった。
従って本発明請求項３の発明は、このような従来例２の
問題点に鑑みてなされたもので、簡単に操作できるロボ
ット動作教示方式を提供することを目的とする。

【００１３】さらに、別の従来例３の方式では、作業者
の作業はロボットの教示動作に応じていろいろな角度よ
り行うので、作業者が教示位置を変更するとモニタが見
え難くなり、その都度モニタの見やすい位置まで移動し
なければならず、作業効率が著しく低下していた。ここ
に、本発明請求項６の発明は、このような従来の問題点
に鑑みてなされたもので、作業効率を向上することので
きるロボットを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の発明は、パソコン等を用
いたロボットシミュレータを利用してロボット本体を制
御する方法において、ロボット本体が起動される前に、
計算上のロボット現在位置をロボット本体の実際の現在
位置に修正することを特徴とするロボット動作の制御方
法である。

【００１５】かくして、本発明はロボットを起動する前
に、グラフィックの計算で求められたロボット現在位置
を、ロボット本体の現在位置へと修正しようとするもの
であリ、つまり、起動前に計算上のロボット現在位置と
ロボット本体の実際の現在位置の双方を比較し、異なっ
ている場合は計算位置を実際位置に修正するから、ロボ
ットの予測しない動作を防ぐことができ、安全な操作を
得ることができると共に、ロボット本体への過負荷など
も避けられという特段の効果を奏することができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のロボット動作の制御方法において、計算位置制御手段
からの第１入力と、実際の現在位置読み取り手段からの
第２入力を位置比較手段において比較し、両者の値が異
なるときは、前記第１入力を前記第２入力へ修正した後
に、操作入力手段からの操作入力い対して動作シミュレ
ートを行い、モータ制御手段へ動作命令を行うことを特
徴とするロボット動作の制御方法である。このような方
法により、確実かつ容易に起動時の計算誤差に基づくト
ラブルを防止可能という顕著な効果が得られる。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、作業動
作をロボットに教示する方法において、作業対象に対向
させたカメラからのカメラ映像を認識情報として取り入
れ、前記カメラに写される作業環境データを予め準備す
ると共に、前記カメラ映像と前記作業環境データを対応
させ、前記作業環境上でロボットの動作プログラムを教
示するようにしたことを特徴とするロボット動作教示方
法である。このように本発明は、カメラ映像手段を利用
し、現物ワークを写したカメラ映像と前もって準備した
最小限の作業環境データを容易に対応させることで、作
業環境上でロボットの動作プログラムを教示できるよう
になるという優れた効果が認められる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のロボット動作教示方法において、前記作業環境上で作
業対象となったワークを図形化し、作業内容に応じて点
滅をさせたり、移動させたりするようにしたロボット動
作教示方法であり、ワークの選定作業が間違い無く確実
に実施でき、作業効率の向上が図られる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のロボット動作教示方法において、前記作業環境上で図
形化されたワークを、教示された内容に従って連続的に
再現させるようにしたロボット動作教示方法であり、流
れ作業工程におけるシーケンシャルな監視が可能にな
り、異変・事故などにも即応でき、自動制御の連続的監
視に資するところ多大である。

【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜５のいずれかに記載のロボットの動作を制御・教示
ロボットの動作制御・教示方法において、教示操作器具
とロボットの動作プログラムなどを表示するモニタを有
し、前記教示操作器具からの操作に基づいて、前記モニ
タの表示面を回転軸にて支承し、前記回転軸を回動し、
前記モニタの表示面の角度を任意に変更できるようにし
たロボット動作制御・教示方法であり、従って教示装置
よりキー操作でモニタの表示面が簡単に変更・調整を行
えるようにしたので、ロボット教示操作の作業効率が一
段と増進する有益な効果が生じる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下本発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１は本発明に係わるロボット制御の構成を示
すブロック図である。図中パソコン本体１，モータ制御
器２，モニタ３、キーボード・マウスなどの操作入力装
置４，パソコン本体１の操作部１１，動作シミュレータ
部１２，動作命令部１３，計算位置制御部１４，現在位
置読み取り部１５，表示部１６は図３のそれらと同じで
あり、１７は位置比較器である。

【００２２】従来例１の図３と同様に、ロボットの起動
操作を例にとってその動作を説明する。パソコン本体１
の操作部１１にて解読された起動操作は、位置比較器１
７へと伝えられる。図２に、位置比較器１７での処理フ
ローを示す。先ず、計算で求められた現在位置を計算位
置制御部１４より得る。次にロボット本体の現在位置を
現在位置読み取り部１５より得る。そしてそれらを比較
する。

【００２３】一致していれば動作シミュレータ部１２に
対して計算開始を伝える。一致していない場合は、動作
シミュレータ部１２に対して、計算で求められた現在位
置をロボット本体の現在位置に変更するように要求し、
その結果は計算位置制御部１４に反映される。このとき
動作命令部１３へは出力しない。これ以降の動作は図３
と同じである。なお、パソコンの能力に伴いロボット動
作中のグラフィック表示を止める場合もあるが、動作シ
ミュレータ部１２がロボットの動作命令を生成している
範囲において同じことが言える。つまり、ステップ２０
１からスタートして、ステップ２０３において比較判断
が行われ、一致するまで修正がなされ、その後実質的な
計算ステップ２０６が実施されて、終わる（ステップ２
０７）。

【００２４】（実施の形態２）次に、本発明の請求項３
の発明に係る具体的な実施の形態２として、パレット上
のワークを並べ変える作業について説明する。図３は、
本発明の実施の形態２の回路構成を示すブロック図とロ
ボット関連機器を表す斜視図である。図３において、３
０１はロボット本体、３０２はロボット制御装置、３２
２は画像表示制御部、３２３はパレットデータベース、
３２４はプログラム格納部、３２５は動作制御部、３２
５ａは駆動電力供給部、３２６はカメラ映像処理部であ
り、３０３はモニタ、３３１はモニタに表示されたカメ
ラ映像、３３２はパレットデータベス３２３が表示され
た画像、３０４はカメラ、３０５は作業台、３０６は作
業台上のパレット、３６１，３６２はそれぞれパレット
上のワークである。

【００２５】また、ロボット本体装置３０１、モニタ３
０３、カメラ３０４は図示のような手法にてロボット制
御装置３０２と接続されている。カメラ３０４を通して
得られたパレット３０６及びワーク３６１，３６２の映
像は、カメラ映像処理部３２６を介してモニタ３０３の
カメラ映像３３１に表示される。

【００２６】パレットの詳細な平面図を図４に示す。こ
こでは、位置が横・縦に３分割されたパレットを例にと
って説明する。それぞれの位置を横・縦にそれぞれ
（１，１），（１，２），……（３，３）と呼ぶことに
すると、カメラ映像３３１にはワーク３６１がパレット
３０６の（３，１）に、ワーク３６２がパレット３０６
の（２，２）に置かれてあるのが表示される。このとき
カメラ映像３３１は人の目でワークの位置が確認できる
程度に明るければ良く、いわゆる視覚センサーとして利
用するような特別な照明は必要としない。

【００２７】パレットデータベス３２３は各パレットの
位置分割情報を持てば十分で、作業全体を記述するよう
な複雑な環境モデルは必要とされず、操作入力制御部３
２１の指定に従って該当パレットの情報を画像表示制御
部３２２へ受け渡し、画像表示制御部３２２はモニタ３
０３上の画像表示３３２に表示する。

【００２８】ここで、ワーク３６１を移動させる例を示
す。カメラ映像３３１によりワーク３６１がパレット３
０６の（３，１）にあることを確認し、画像表示３３２
の（３，１）に対して、マウスなど記述しない操作手順
にて選択操作を行うと、その情報が操作入力制御部３２
１へ伝えられ、画像表示３３２における（３，１）上に
円形などのワークが図示される。

【００２９】次に掴む動作を選択操作すると、前述の図
示されたワークは点滅して移動準備が完了したことを知
らせる。続いて画像表示３３２の（２，１）を選択操作
し、放す動作選択操作すると、画像表示３３２上の図示
されたワークは（２，１）へ移動し点滅を止める。

【００３０】こうした簡単な操作にて実物を確認しなが
ら、パレット上のワーク３６１を移動させるロボットの
動作を教示することができる。作成された動作プログラ
ムはプログラム格納部３２４に格納され、記述しない手
段により起動操作が操作入力制御部３２１より伝えられ
ると、動作制御部３２５はプログラム格納部３２４より
該当するロボット動作プログラムを取り出し、ロボット
の位置命令に変換して、ロボット３０１を動作させる。

【００３１】この場合、ロボット３０１と作業台３０
５、作業台３０５とパレット３０６の関係は予め計測で
きるので、パレット３０６における各位置、（１，
１），……，（３，３）のロボット位置は容易に計算で
きる。また、教示したロボット動作プログラムをプレイ
バックする場合、ロボット動作とその動作プログラムは
対応しているので、教示時に表現された画像表示３３２
上に図示されたワークも含めて移動、点滅などプレイバ
ックさせることができる。

【００３２】本発明請求項３の処理フローを図５に示
す。ワークは円形表示、選択操作は矢印表示、点滅個所
は発光表示で表す。なお、前述選択手段はマウスに限ら
ず、キーボード、ペン入力などいずれであっても構わな
い。画像表示に図示するワークは実際のものと異なって
も構わないし、円形でなくても良い。

【００３３】（実施の形態３）以下、本発明の請求項６
の発明に関する実施の形態３に係るロボット制御の構成
について、図６に沿って説明する。図６において、ロボ
ット本体６０１、ロボット制御装置６０２、操作制御部
６２１、動作制御部及び駆動電力供給部６２２、表示制
御部６２３、ロボットの動作プログラムやパラメータな
どを格納したファイル６２４、ロボットの動作を教示す
る教示装置６０３、表示器６３１、ロボットを動かす動
作キーや表示器６３１に表示される画面を切り替える操
作キーなどより構成される操作キー郡６３２、モニタ６
０４はそれぞれ図８の従来例３と同じであるである。

【００３４】本発明ではそれらの他に、６２５のモニタ
駆動制御部、６３３のモニタ駆動キー、６０５のモニタ
駆動部を備える。図６において、教示装置６０３のモニ
タ駆動キー６３３を操作すると、ロボット制御装置６０
２の操作制御部６２１に伝えられ、操作制御部６２１は
モニタ駆動装置制御部６２５を介し、モニタ駆動部６０
５を動かす。

【００３５】これにより作業者は、教示装置より、自分
の見える位置にモニタの角度を変更することができる。
なお、モニタの位置は回転傾動などを含め、どの方向に
表示面の角度を変更しても構わない。また、変更量は３
０度、６０度など特定の角度に割り出しても構わない
し、任意の角度に制御する方式をとっても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明請求項１の発明
においては、ロボットが起動される前に、計算上のロボ
ット現在位置が、実際のロボット位置に修正されるた
め、ロボットの予想しない動作を防ぐことができ、安全
な操作を得ることができると共にロボット本体への過負
荷なども避けられるという特段の効果を奏することがで
きる。すなわち、本発明はロボットを起動する前に、グ
ラフィックの計算で求められたロボット現在位置を、ロ
ボット本体の現在位置へと修正するために、起動前に計
算上のロボット現在位置とロボット本体の実際の現在位
置の双方を比較し、異なっている場合は計算位置を実際
位置に修正するから、ロボットは予測どうりの動作が常
に保証され、安全な操作と確実な作業成果をもたらすこ
とができる。

【００３７】また、請求項２の発明は簡単な方法によ
り、確実かつ容易に起動時の計算誤差に基づくトラブル
を防止可能という顕著な効果が得られる。

【００３８】さらに、本発明請求項３の発明において
は、作業者は特別な言語を覚えることなく、カメラ映像
を通して該当するワークを選び作業の指示を与えるだけ
で良く、簡単にロボット動作プログラムを教示でき、作
業者の作業効率を著しく向上させるさせることができ
る。また、カメラのための特別な照明装置や高性能の画
像認識機能も必要としないので、非常に安価なシステム
構成を提供できる。

【００３９】そして、請求項４の発明においては、ワー
クの選定作業が間違い無く確実に実施でき、作業効率の
向上が図られという効果がある。

【００４０】そしてまた、請求項５の発明によれば、流
れ作業工程におけるシーケンシャルな監視が可能にな
り、異変・事故などにも即応でき、自動制御の連続的監
視に資するところ多大である。

【００４１】さらに、本発明請求項６の発明において
は、ロボット制御装置のモニタの表示面の角度を、作業
者の位置に合わせて、手先の教示装置より直接変更がで
きるので、どの位置にあってもモニタが見やすくなり、
作業者の作業効率が著しく向上させることができるとい
う格段の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態１に係わるロボット制御の構
成を示すブロック図

【図２】この実施の形態１における手順を示したフロー
チャート

【図３】本発明の実施の形態２の回路構成を示すブロッ
ク図とロボット関連機器を表す斜視図

【図４】図３のパレットの詳細な平面図を表す説明図

【図５】本発明実施の形態２の処理フローを示す図

【図６】本発明の実施の形態３に係わるロボット制御の
構成を示すブロック図

【図７】従来例１の回路構成を示すブロック図

【図８】従来例３の回路構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ パソコン本体 ２ モータ制御器 ３ モニタ ４ 操作入力装置（キーボード・マウスなど） １１ 操作部 １２ 動作シミュレータ部 １３ 動作命令部 １４ 計算位置制御部 １５ 現在位置読み取り部 １６ 表示部 １７ 位置比較器 ３０１，６０１ ロボット本体 ３０２，６０２ ロボット制御装置 ３０３，６０４ モニタ ３０４ カメラ ３０５ 作業台 ３０６ パレット、 ３２２ 画像表示制御部 ３２３ パレットデータベース ３２４ プログラム格納部 ３２５ 動作制御部 ３２５ａ 駆動電力供給部 ３２６ カメラ映像処理部 ３３１ カメラ映像 ３３２ 画像（パレットデータベス３２３を表示） ３６１，３６２ ワーク ６０３ 教示装置 ６０５ モニタ駆動部 ６２１ 操作制御部 ６２２ 動作制御部及び駆動電力供給部 ６２３ 表示制御部 ６２４ ファイル（ロボットの動作プログラムやパラメ
ータなどを格納） ６２５ モニタ駆動制御部 ６３１ 表示器 ６３２ 操作キー郡（ロボットを動かす動作キーや表示
器６３１に表示される画面を切り替える操作キーなどよ
り構成） ６３３ モニタ駆動キー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パソコン等を用いたロボットシミュレー
   タを利用してロボット本体を制御する方法において、 ロボット本体が起動される前に、計算上のロボット現在
   位置をロボット本体の実際の現在位置に修正することを
   特徴とするロボット動作の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のロボット動作の制御方
   法において、 計算位置制御手段からの第１入力と、実際の現在位置読
   み取り手段からの第２入力を位置比較手段において比較
   し、 両者の値が異なるときは、前記第１入力を前記第２入力
   へ修正した後に、 操作入力手段からの操作入力に対して動作シミュレート
   を行い、モータ制御手段へ動作命令を行うことを特徴と
   するロボット動作の制御方法。
3. 【請求項３】 作業動作をロボットに教示する方法にお
   いて、 作業対象に対向させたカメラからのカメラ映像を認識情
   報として取り入れ、前記カメラに写される作業環境デー
   タを予め準備すると共に、 前記カメラ映像と前記作業環境データを対応させ、 前記作業環境上でロボットの動作プログラムを教示する
   ようにしたことを特徴とするロボット動作教示方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のロボット動作教示方法
   において、前記作業環境上で作業対象となったワークを
   図形化し、作業内容に応じて点滅をさせたり、移動させ
   たりするようにしたロボット動作教示方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のロボット動作教示方法
   において、前記作業環境上で図形化されたワークを、教
   示された内容に従って連続的に再現させるようにしたロ
   ボット動作教示方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のロボッ
   トの動作を制御・教示ロボットの動作制御・教示方法に
   おいて、教示操作器具とロボットの動作プログラムなど
   を表示するモニタを有し、前記教示操作器具からの操作
   に基づいて、前記モニタの表示面を回転軸にて支承し、
   前記回転軸を回動し、前記モニタの表示面の角度を任意
   に変更できるようにしたロボット動作制御・教示方法。