JPH1142580A - ロボット教示方法及びロボット教示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者による座標変換作業を不要にする。 【解決手段】 ソース４は磁界を発生し、センサ５は磁
界を検出する。３次元位置検出装置３は、予め計測され
たロボット１の座標系におけるソース４の座標、センサ
５で検出された磁界に基づいて、ロボット１の座標系に
おける教示装置２の座標（相対位置情報）を求める。ロ
ボットコントローラ６は、相対位置情報に基づいて、指
定された関節若しくはリンクに対する教示装置２の位置
から見た指示をロボット１の座標系における指示情報に
変換する。ロボットコントローラ６は、変換後の指示情
報をロボット１の関節若しくはリンクを制御する制御信
号としてロボット１に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各々が独立に動作
可能な複数個の回転関節又は直動関節が機械的に結合さ
れた多関節マニピュレータを備えたロボットに対し、位
置あるいは軌道を教示するロボット教示方法及びロボッ
ト教示システムに係り、特に教示における作業者の座標
変換作業の簡便化を図ったロボット教示方法及びロボッ
ト教示システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボットに対して位置若しく
は軌道の指示を行う場合、又はロボットを新規導入し位
置若しくは軌道を指定した繰り返し動作の教示を行う場
合に、教示装置を用いる方法が知られている。従来のロ
ボット教示装置では、ロボットの各関節の角度、ロボッ
ト固有の座標系又はロボット先端に取りつけたツールに
固有の座標系に関して移動距離若しくは回転角度の指示
を与え、動作を教示していた。

【０００３】例えば、このようなロボット教示装置の例
として、シーアールエス ロボティクス（CRS ROBOTIC
S）社の教示装置（Serial Teach Pendant）では、各関
節角ごとに角度を操作する方法、ロボットの台座に原点
をおいた直交座標系に基づいた操作方法と円筒座標系に
基づいた操作方法、ツールに原点をおいた直交座標系に
基づいた操作方法が利用できた。また、ロボット教示装
置の他の例として、コンピュータシステムに表示装置と
ポインティング装置を組み合わせ、表示装置の画面上で
ロボット軌道情報を指定する装置が開示されている（特
開平６−９９３７６号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の教
示装置では、作業者が意図する操作をロボットの各関節
の角度やロボット固有の座標系に変換して教示を行う必
要がある。このような変換作業を必要とするため、ロボ
ットを扱う作業者が変換作業に習熟している必要がある
という問題点があった。また、特開平６−９９３７６号
公報に開示された教示装置では、教示装置とロボットの
相対的な位置関係を計測する手段がないため、ロボット
に対して所定の位置にある教示装置でしか教示を行うこ
とができず、教示装置を他の位置に動かすことができな
いという問題点があった。本発明は、上記課題を解決す
るためになされたもので、作業者による座標変換作業が
不要で、かつ教示装置の位置を取得し、その位置に関係
なく教示装置の位置から見たロボットの姿勢に対する指
示で教示が可能になるロボット教示方法及びロボット教
示システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、ロボットから見た作業者が持つ教示装置の
位置を示す相対位置情報を取得し、相対位置情報に基づ
いて、指定されたロボットの関節若しくはリンクに対す
る教示装置の位置から見た指示情報をロボットの座標系
における指示情報に変換し、この変換後の指示情報を位
置あるいは軌道の教示としてロボットに与えるようにし
たものである。このように、ロボットから見た教示装置
の位置を示す相対位置情報を取得することにより、作業
者の指定するロボットの関節若しくはリンクに対する指
示情報をロボットの座標系における指示情報に変換する
ことができ、教示装置の位置から見たときの指示でロボ
ットの教示が可能となる。また、請求項２に記載のよう
に、作業者が持つロボット教示のための教示装置と、ロ
ボットから見た教示装置の位置を示す相対位置情報を取
得する３次元位置検出手段と、相対位置情報に基づい
て、指定されたロボットの関節若しくはリンクに対する
教示装置の位置から見た指示情報をロボットの座標系に
おける指示情報に変換する座標変換手段と、この変換後
の指示情報を位置あるいは軌道の教示としてロボットに
与える制御手段とを備えるものである。このように、ロ
ボットから見た教示装置の位置を示す相対位置情報を３
次元位置検出手段によって取得することにより、作業者
の指定するロボットの関節若しくはリンクに対する指示
情報を座標変換手段によってロボットの座標系における
指示情報に変換することができ、教示装置の位置から見
たときの指示でロボットの教示が可能となる。

【０００６】また、請求項３に記載のように、画像表示
装置及びポインティング装置を有する、作業者が持つロ
ボット教示のための教示装置と、ロボットから見た教示
装置の位置を示す相対位置情報を取得する３次元位置検
出手段と、相対位置情報とロボットの関節角情報に基づ
いて、教示装置の位置から見たときのロボットの姿勢を
表す画像情報を生成して画像表示装置へ出力する画像生
成手段と、画像表示装置に対するポインティング装置か
らの位置入力を画像表示装置に表示された画像中の位置
入力として受け付け、この位置入力をロボットの関節若
しくはリンクを指定する情報又は指定された関節若しく
はリンクに対する指示情報に変換する変換手段と、相対
位置情報に基づいて、指定されたロボットの関節若しく
はリンクに対する教示装置の位置から見た指示情報をロ
ボットの座標系における指示情報に変換する座標変換手
段と、この変換後の指示情報を位置あるいは軌道の教示
としてロボットに与える制御手段とを備えるものであ
る。このように、ロボットから見た教示装置の位置を示
す相対位置情報を３次元位置検出手段によって取得する
ことにより、教示装置の位置から見たときのロボットの
姿勢を表す画像情報を画像生成手段で作成することがで
き、教示装置内の画像表示装置に教示装置の位置から見
たときのロボットの姿勢を表示させることができる。作
業者は、画像表示装置上でポインティング装置を用いて
ロボットの関節若しくはリンクを指定し、ポインティン
グ装置を用いて画像表示装置上でロボットの関節若しく
はリンクに対する指示を入力する。そして、変換手段が
画像表示装置に対するポインティング装置からの位置入
力をロボットの関節若しくはリンクを指定する情報又は
指定された関節若しくはリンクに対する指示情報に変換
することにより、作業者の指定するロボットの関節若し
くはリンクに対する指示情報を座標変換手段によってロ
ボットの座標系における指示情報に変換することがで
き、教示装置の位置から見たときの指示でロボットの教
示が可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】

実施の形態の１．次に、本発明の実施の形態について図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実
施の形態を示すロボット教示システムのブロック図であ
る。このロボット教示システムは、各々が独立に動作可
能な複数個の回転関節又は直動関節が機械的に結合され
た多関節マニピュレータを備えたロボット１、ロボット
１に対して位置あるいは軌道の教示を行うための教示装
置２、ロボット１から見た教示装置２の位置を示す相対
位置情報を取得する３次元位置検出装置３、相対位置情
報取得の際に位置検出のための磁界を発生するソース
４、ソース４からの磁界を検出するセンサ５、相対位置
情報に基づいて、指定されたロボット１の関節若しくは
リンク（腕）に対する教示装置２からの指示情報をロボ
ット１の座標系における指示情報に変換する座標変換手
段、及び変換後の指示情報を位置あるいは軌道の教示と
してロボット１に与える制御手段となるロボットコント
ローラ６、コンピュータ７から構成されている。

【０００８】次に、このようなロボット教示システムの
動作を説明する。まず、３次元位置検出装置３のソース
４をロボット１の作業スペースに固定し、センサ５を教
示装置２に取り付ける。ソース４は磁界を発生してお
り、センサ５はソース４からの磁界を検出する。

【０００９】このとき、ロボット１の座標系（例えば、
ロボット１の台座を原点とする直交座標系）におけるソ
ース４の座標を予め計測しておく。３次元位置検出装置
３は、予め計測されたロボット１の座標系におけるソー
ス４の座標と、センサ５で検出された磁界に基づいて、
ロボット１の座標系におけるセンサ５の座標、すなわち
教示装置２の座標（相対位置情報）を求める。

【００１０】次いで、作業者は、教示装置２のボタン等
を操作して、操作の対象となるロボット１の関節若しく
はリンクを指定する。ロボットコントローラ６は、接続
経路１１を介して教示装置２から入力された情報に基づ
き、作業者が指定したロボット１の関節若しくはリンク
を特定する。

【００１１】続いて、作業者は、教示装置２の位置から
見た関節若しくはリンクの移動方向（上下左右前後）、
回転方向、回転角度、移動距離、速度等を教示装置２の
ボタン等を操作して入力する。これらの作業者の指示
は、指示情報として教示装置２から出力される。教示装
置２からの指示情報を受け取ったロボットコントローラ
６は、接続経路１２を介して３次元位置検出装置３から
入力された相対位置情報に基づき、受信した指示情報を
ロボット１の座標系における指示情報に変換する。この
とき、作業者の指示からロボット１の座標系への変換
は、並進座標変換と回転座標変換によって行われる。

【００１２】そして、ロボットコントローラ６は、変換
後の指示情報をロボット１の関節若しくはリンクを制御
する制御信号としてロボット１に出力する。以上のよう
にして、ロボット１の姿勢を制御することができる。な
お、本実施の形態では、ロボットコントローラ６を座標
変換手段としていたが、これに限るものではなく、教示
装置２あるいはコンピュータ７を座標変換手段としても
よい。

【００１３】教示装置２を座標変換手段とする場合、教
示装置２は、作業者の操作に従ってロボット１の関節若
しくはリンクを特定し、接続経路１３を介して３次元位
置検出装置３から入力された相対位置情報に基づいて、
作業者が入力した移動方向、回転角度、移動距離、速度
等の指示情報をロボット１の座標系における指示情報に
変換する。そして、教示装置２は、関節若しくはリンク
を指定する情報と変換後の指示情報をロボットコントロ
ーラ６へ出力する。これにより、ロボットコントローラ
６は、位置又は軌道を教示する制御信号をロボット１に
出力する。

【００１４】同様に、コンピュータ７を座標変換手段と
する場合、コンピュータ７は、接続経路１４を介して教
示装置２から入力された情報に基づき、作業者が指定し
たロボット１の関節若しくはリンクを特定し、接続経路
１５を介して３次元位置検出装置３から入力された相対
位置情報に基づいて、教示装置２からの移動方向、回転
角度、移動距離、速度等の指示情報をロボット１の座標
系における指示情報に変換する。そして、コンピュータ
７は、関節若しくはリンクを指定する情報と変換後の指
示情報を接続経路１６を介してロボットコントローラ６
へ出力する。これにより、ロボットコントローラ６は、
位置又は軌道を教示する制御信号をロボット１に出力す
る。

【００１５】実施の形態の２．図２は本発明の第２の実
施の形態を示すロボット教示システムのブロック図であ
り、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。教
示装置２ａは、画像表示装置２１とマウス等のポインテ
ィング装置２２を備えている。

【００１６】３次元位置検出装置３は、実施の形態の１
と同様に、予め計測されたロボット１の座標系における
ソース４の座標と、センサ５で検出された磁界に基づい
て、ロボット１の座標系におけるセンサ５の座標、すな
わち教示装置２の座標（相対位置情報）を求める。

【００１７】そして、ロボットコントローラ６ａは、接
続経路１２を介して３次元位置検出装置３から入力され
た相対位置情報と、ロボット１から出力されたロボット
１の各関節の角度を示す関節角情報に基づいて、教示装
置２ａの位置から見たときのロボット１の姿勢を表す画
像データを生成する。この画像データは、相対位置情報
とロボット１の各関節の角度により、ロボット１の像を
疑似的に生成したものである。

【００１８】画像データが接続経路１１を介して教示装
置２ａに与えられることにより、教示装置２ａ内の画像
表示装置２１の画面に教示装置２ａの位置から見たとき
のロボット１の姿勢が表示される。次いで、作業者は、
ポインティング装置２２を操作して、操作の対象となる
ロボット１の関節若しくはリンクを画像表示装置２１に
表示された画像上で指定する。ロボットコントローラ６
は、接続経路１１を介して教示装置２ａから入力された
位置情報に基づき、作業者が指定したロボット１の関節
若しくはリンクを特定する。

【００１９】続いて、作業者は、ポインティング装置２
２を操作して、指定した関節若しくはリンクの移動方向
（上下左右前後）、回転方向、回転角度、移動距離、速
度等を画像表示装置２１に表示された画像上で入力す
る。

【００２０】ポインティング装置２２からの位置情報を
受け取ったロボットコントローラ６ａは、画像表示装置
２１に表示された画像と位置情報の関係により、位置情
報を移動方向、回転角度、移動距離、速度等の指示情報
に変換する。そして、ロボットコントローラ６ａは、３
次元位置検出装置３から入力された相対位置情報に基づ
き、指示情報をロボット１の座標系における指示情報に
変換する。このとき、作業者の指示からロボット１の座
標系への変換は、並進座標変換と回転座標変換によって
行われる。

【００２１】最後に、ロボットコントローラ６ａは、変
換後の指示情報をロボット１の関節若しくはリンクを制
御する制御信号としてロボット１に出力する。以上のよ
うにして、ロボット１の姿勢を制御することができる。
なお、本実施の形態では、ロボットコントローラ６ａを
座標変換手段としていたが、これに限るものではなく、
実施の形態の１と同様に、教示装置２ａあるいはコンピ
ュータ７ａを座標変換手段としてもよい。

【００２２】また、ロボットコントローラ６ａを、教示
装置２ａの位置から見たときのロボット１の姿勢を表す
画像情報を生成する画像生成手段、及びポインティング
装置２２からの位置入力を画像表示装置２１に表示され
た画像中の位置入力として受け付け、この位置入力をロ
ボット１の関節若しくはリンクを指定する情報又は指定
された関節若しくはリンクに対する指示情報に変換する
変換手段としていたが、教示装置２ａあるいはコンピュ
ータ７ａをこれらの手段としてもよい。

【００２３】教示装置２ａあるいはコンピュータ７ａを
画像生成手段とする場合には、ロボット１の関節角情報
をロボットコントローラ６ａから教示装置２ａあるいは
コンピュータ７ａに与え、相対位置情報を３次元位置検
出装置３から教示装置２ａあるいはコンピュータ７ａに
与えればよい。また、以上の実施の形態は、３次元位置
検出装置３の位置検出方法によって限定されないことは
言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、ロボットから見た教示装置の位置を示す相対位置情
報を取得することにより、作業者の指定するロボットの
関節若しくはリンクに対する指示情報をロボットの座標
系における指示情報に変換することができ、教示装置の
位置から見た指示でロボットの教示が可能となる。その
結果、作業者による座標変換作業が不要となるので、作
業効率を向上させることができ、座標変換作業に習熟し
ていない作業者であっても、ロボットの教示が可能とな
る。また、相対位置情報を取得することにより、教示装
置の位置に関係なくロボット教示を行うことができる。

【００２５】また、請求項２に記載のように、教示装
置、３次元位置検出手段、座標変換手段及び制御手段を
設けることにより、教示装置の位置から見た指示でロボ
ットの教示が可能なロボット教示システムを実現するこ
とができる。その結果、作業者による座標変換作業が不
要となるので、作業効率を向上させることができ、座標
変換作業に習熟していない作業者であっても、ロボット
の教示が可能となる。また、相対位置情報を取得するこ
とにより、教示装置の位置に関係なくロボット教示を行
うことができる。

【００２６】また、請求項３に記載のように、教示装
置、３次元位置検出手段、画像生成手段、変換手段、座
標変換手段及び制御手段を設けることにより、画像表示
装置に表示された画像上での指示でロボットの教示が可
能なロボット教示システムを実現することができる。そ
の結果、作業者による座標変換作業が不要となるので、
作業効率を向上させることができ、座標変換作業に習熟
していない作業者であっても、ロボットの教示が可能と
なる。また、相対位置情報を取得することにより、教示
装置の位置に関係なくロボット教示を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すロボット教
示システムのブロック図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態を示すロボット教
示システムのブロック図である。

【符号の説明】

１…ロボット、２、２ａ…教示装置、３…３次元位置検
出装置、４…ソース、５…センサ、６、６ａ…ロボット
コントローラ、７、７ａ…コンピュータ、２１…画像表
示装置、２２…ポインティング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 納谷 太 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々が独立に動作可能な複数個の回転関
   節又は直動関節が機械的に結合された多関節マニピュレ
   ータを備えたロボットに対し、教示装置を用いて位置あ
   るいは軌道を教示するロボット教示方法において、 ロボットから見た作業者が持つ教示装置の位置を示す相
   対位置情報を取得し、 前記相対位置情報に基づいて、指定されたロボットの関
   節若しくはリンクに対する教示装置の位置から見た指示
   情報をロボットの座標系における指示情報に変換し、 この変換後の指示情報を位置あるいは軌道の教示として
   ロボットに与えることを特徴とするロボット教示方法。
2. 【請求項２】 各々が独立に動作可能な複数個の回転関
   節又は直動関節が機械的に結合された多関節マニピュレ
   ータを備えたロボットに対し、位置あるいは軌道を教示
   するロボット教示システムにおいて、 作業者が持つロボット教示のための教示装置と、 ロボットから見た教示装置の位置を示す相対位置情報を
   取得する３次元位置検出手段と、 前記相対位置情報に基づいて、指定されたロボットの関
   節若しくはリンクに対する教示装置の位置から見た指示
   情報をロボットの座標系における指示情報に変換する座
   標変換手段と、 この変換後の指示情報を位置あるいは軌道の教示として
   ロボットに与える制御手段とを備えることを特徴とする
   ロボット教示システム。
3. 【請求項３】 各々が独立に動作可能な複数個の回転関
   節又は直動関節が機械的に結合された多関節マニピュレ
   ータを備えたロボットに対し、位置あるいは軌道を教示
   するロボット教示システムにおいて、 画像表示装置及びポインティング装置を有する、作業者
   が持つロボット教示のための教示装置と、 ロボットから見た教示装置の位置を示す相対位置情報を
   取得する３次元位置検出手段と、 前記相対位置情報とロボットの関節角情報に基づいて、
   教示装置の位置から見たときのロボットの姿勢を表す画
   像情報を生成して画像表示装置へ出力する画像生成手段
   と、 画像表示装置に対するポインティング装置からの位置入
   力を画像表示装置に表示された画像中の位置入力として
   受け付け、この位置入力をロボットの関節若しくはリン
   クを指定する情報又は指定された関節若しくはリンクに
   対する指示情報に変換する変換手段と、 前記相対位置情報に基づいて、指定されたロボットの関
   節若しくはリンクに対する教示装置の位置から見た指示
   情報をロボットの座標系における指示情報に変換する座
   標変換手段と、 この変換後の指示情報を位置あるいは軌道の教示として
   ロボットに与える制御手段とを備えることを特徴とする
   ロボット教示システム。