JPH1190870A - ロボットの教示用プログラミング装置 - Google Patents

ロボットの教示用プログラミング装置

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JPH1190870A
JPH1190870A JP27216197A JP27216197A JPH1190870A JP H1190870 A JPH1190870 A JP H1190870A JP 27216197 A JP27216197 A JP 27216197A JP 27216197 A JP27216197 A JP 27216197A JP H1190870 A JPH1190870 A JP H1190870A
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JP
Japan
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robot
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data
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JP27216197A
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English (en)
Inventor
Keiichi Takaoka
佳市 高岡
Jun Goto
純 後藤
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプリングしたデータから不必要な工程を
削除し、少ない記憶容量で作業工程を作成し、ロボット
を動作させる教示用プログラミング装置を求む。 【解決手段】 位置データを時系列的にサンプリングす
る位置入力手段・記憶手段14、入力指令手段10、ロボッ
ト動作速度設定手段13、ロボットの教示位置間で最低必
要なロボットの基本補間演算を行う制御周期回数指定手
段13、位置データ群の原点を指定するワーク座標設定手
段13を有し、位置入力手段と記憶手段によってサンプリ
ングされた第1の位置データ群を、ロボット動作速度設
定手段の動作速度で動作させ、制御周期回数指定手段で
制御周期の指定回数毎の動作量を最低限の移動量として
間引きした第2の位置データ群へ変換する手段12と、こ
のデータ群をワーク座標設定手段で設定した座標から見
た第3の位置データ群と位置づける手段12と、そのデー
タ群をロボット座標原点からの位置情報群に変換する手
段12から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの位置教
示において連続的な位置のサンプリングを行う場合の効
果的なロボット動作命令を生成するロボットの教示用プ
ログラミング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ロボットが作業を実現するために
ロボット制御装置によって提供されるロボット言語命令
を組み合わせて記述するアプリケーションプログラムの
作業プログラムは、ロボットの動作と周辺機器の制御を
記述するが、一般にロボットの動作は専用のティーチボ
ックスを使って、ロボットをリモートコントロールし、
ロボットの現在位置を記憶手段を用いて移動命令として
時系列的に記憶する方法である。また一方、ダイレクト
教示方法も採用されて来た。これは塗装等で用いられた
方法であり、ロボットの位置を制御周期毎にサンプリン
グし、その位置を記憶し、記憶した位置をそのまま位置
指令として制御周期毎に再生するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の技術では、ティーチボックスによるリモートコントロ
ールと位置の記憶方法では、3次元形状物の研磨や切
削、あるいはタブレットやペン入力等による手書き動作
を再現するなどは、ロボットをリモートコントロールに
より微小に動作させながら細かいステップ刻みに位置を
記憶させて行く方法になり、膨大な教示時間を要してい
た。
【0004】また、ダイレクト教示方法では、作業速度
を一定に保ったり、指定したロボット姿勢に変更するこ
とは出来なかった。さらにまたこの方法は位置の記憶に
多大なメモリを必要とし、長時間の作業には向かなかっ
たという問題があった。ここにおいて本発明は、連続的
なサンプリングの後に、そのデータを基に不必要なデー
タを削除して、少ない記憶容量で作業工程を作成すると
共に、指定した速度や姿勢で動作させる手段を備えたロ
ボットの教示用プログラミング装置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】上記問題を解決するた
め、請求項1の本発明は、少なくとも3自由度以上を有
する産業用ロボットの教示用プログラム装置において、
位置データを時系列的にサンプリングする位置入力手段
およびそれを記憶する記憶手段と、入力を指令する入力
指令手段と、ロボットの動作する速度を設定するロボッ
ト動作速度設定手段と、ロボットの教示位置間で最低必
要なロボットの基本補間演算を行う周期の回数を指定す
る制御周期回数指定手段と、位置データ群の原点を指定
するワーク座標設定手段とをそれぞれ有し、前記位置入
力手段および前記記憶手段によってサンプリングされた
第1の位置データ群を、前記ロボット動作速度設定手段
により設定された動作速度で動作させる場合に、前記制
御周期回数指定手段で制御周期の指定回数毎の動作量を
最低限の移動量とするように間引きした第2の位置デー
タ群へ変換する手段と、該第2の位置データ群をワーク
座標設定手段により設定された座標から見た第3の位置
データ群と位置づける手段と、前記第3の位置データ群
をロボット座標原点からの位置情報群に変換して、ロボ
ットの動作命令の目標点に関連付けてロボットの動作プ
ログラムを作成する手段とによって構成されたことを特
徴とするロボットの教示用プログラミング装置である。
【0006】請求項2の本発明は、前記第2の位置デー
タ群の点の直線性に関する閾値角度を設定する手段を有
し、前記第2の位置データ群に隣接する位置データ毎の
ベクトルを求め、その隣接するベクトルのなす角度が前
記閾値角度より小さい場合に、その位置を削除する手段
を具備することを特徴とする請求項1記載のロボットの
教示用プログラミング装置である。
【0007】請求項3の本発明は、前記ワーク座標から
見たロボット姿勢を入力する手段を有し、前記第2の位
置データ群が同一平面上のデータの場合に、前記第2の
位置データ群の姿勢データを指定されたロボット姿勢デ
ータに変更し、その結果を前記ロボット座標原点からの
位置情報群に変換する手段を備えたことを特徴とする請
求項1記載のロボットの教示用プログラミング装置であ
る。
【0008】請求項4の本発明は、前記ロボット座標原
点から見たロボット姿勢を入力する手段を有し、前記第
2の位置データ群が同一平面上のデータの場合に、前記
第2の位置データ群を前記ロボット座標原点からの位置
情報群に変換した後に、ロボット姿勢データを指定され
たロボット姿勢データに変更する手段を設けたことを特
徴とする請求項1記載のロボットの教示用プログラミン
グ装置である。
【0009】請求項5の本発明は、非作業の接近点距離
および退避点距離の設定手段を有し、入力指定手段によ
り指定された記憶区間の最初と最後に指定された距離で
作業ツールが離れる方向に、接近点および退避点を自動
的に追加する手段を備えたことを特徴とする請求項1記
載のロボットの教示用プログラミング装置である。
【0010】請求項6の本発明は、前記位置データを時
系列的にサンプリングする位置入力手段およびそれを記
憶する記憶手段は、パーソナル・コンピュータのマウス
やペン入力手段やタブレット等の2次元の入力手段、及
び3次元の位置入力手段、並びにロボット自身によるダ
イレクト教示手段等が使用できることを特徴とする請求
項1または請求項4記載のロボットの教示用プログラミ
ング装置である。
【0011】上記請求項1ないし請求項6手段により、
本発明は時系列的にサンプリングされた位置データを少
ないメモリ容量で記憶することができると共に、指定し
た速度やロボットの姿勢で動作さるプログラミング装置
の提供が可能となるという特段の効果を奏する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態におけ
るロボットの教示用プログラミング装置の斜視図であ
る。図2は、本発明の実施の形態のシステム構成図であ
る。図3は、本発明の実施の形態の処理ブロック図であ
る。図4は、本発明の実施の形態におけるロボットの作
業プログラミング自動作成手段の処理フローである。
【0013】先ず図1に示すように、本装置はペン入力
コンピュータであり、手書きした絵から作業プログラム
を作成することができ、手書きした通りに作業対象にロ
ボットによる絵を描くことができる。この例では第1の
位置データ群が同一平面上にあり、ワーク座標から見た
ロボット姿勢を入力する手段(請求項3の場合)を例と
して挙げている。本装置は図2に図示するように、ロボ
ットコントローラ20とシリアルインターフェース(ケ
ーブル6等を介したシリアル伝送)により接続して使用
する。ロボットコントローラ20からのロボット動作指
令は、ロボット制御線21を経てロボット40に与えら
れ、その作業先端の作業トーチ41を任意の位置及び姿
勢に制御し、送給装置30からワーク(不図示)へ与え
る加工部材(例えば溶剤)が、可撓性の供給チューブ3
1を経由して作業トーチ41より供給される。
【0014】本装置内に組み込まれたロボットの教示方
法の処理ブロックを図3に示す。すなわち、必要なパラ
メータを設定するパラメータ設定部13、位置入力を記
憶する位置入力を記憶部14、作業プログラムを自動的
に作成する作業プログラム自動作成部12、このプログ
ラムペンダント10とロボットコントローラとの情報の
授受を司る通信部11と、それら両者間の情報の伝送路
をつくるシリアル伝送6から構成される。
【0015】そして、パラメータ設定部13には予めロ
ボット教示位置間で最低必要な制御周期回数指定手段
と、位置データ群の原点を指定するワーク座標設定手段
と、直線性に関する閾値角度設定手段と、ワーク座標か
ら見たロボット姿勢を入力する手段により、制御周期回
数がN,ワーク座標がTw ,直線性に関する閾値角度が
α,ロボット姿勢O(Ox,Oy,Oz)が設定されている、
オペレータは画面上の入力エリアに絵を描くが、この時
の軌道は位置入力および記憶手段によりサンプリングさ
れ、時系列的に位置入力データ記憶部に記憶される。
【0016】尚、入力指令手段とは、例えば画面にペン
がタッチしている区間を入力指令区間として指令できる
手段をいう。記憶されたデータ群を第1の位置データ群
とする。次に、オペレータの操作でパラメータ設定部に
あるロボットの動作速度設定手段により、動作速度がV
指定される。これにより最低必要な教示点間距離のL
は、制御周期をdTとした場合 L=V×dT×N …………………………………………(1式) となる。
【0017】例えば、V=30mm/sec ,dT=0.
01sec ,N=5の場合L=30×0.01×5=15
[mm] である。次に、オペレータの操作により、作
業プログラム生成部の作業プログラム生成手段が呼び出
される。ここでは、第1の位置データ群を データ1
[I] 〔I=0〜n−1 (nはサンプリング数)〕
として定義する。データ1[I]は位置データのため
x, y, zの3つの位置要素を持つ[なお、サンプリン
グしたデータではTx,Ty,Tz は0 データとする]。
【0018】作業プログラム生成手段の処理フローを図
4に示し、以下に説明する。 隣接した位置の削除を行う(ステップ402)。先
ず、データ1[I]とデータ1[I+1]の距離がLよ
り短ければ、データ1[I+1]を削除するという処理
を繰り返して、隣接する位置データ群の距離がL以上と
なる第2の位置データ群のデータ2[I’]〔ここに、
I’=0〜n’−1でn’は隣接した位置データを削除
後のデータ総数である〕を作成する(ステップ403〜
411)。
【0019】 直線に近い点の削除を行う(ステップ
412)。データ2[I’]に関して、 ベクトルv1 =データ2[I’+1]‐データ2[I’]………(2式) ベクトルv2 =データ2[I’+2]‐データ2[I’+1]…(3式) を求める2つのベクトルのなす角度が直線性の閾値αよ
り小さい場合、データ2[I’+1]を削除する。これ
を最終点まで繰り返し結果をデータ3[I”]〔ここで
I”=0〜n−1”でn”は直線に並んだ点を削除後の
データ総数である〕とする(ステップ413〜42
1)。これは請求項2の実施の形態である。
【0020】 指定された姿勢に設定する(ステップ
422)。指定されたデータ3の全ての姿勢要素(Tx,
Ty,Tz)をロボット姿勢O(Ox,Oy,Oz)に置き換え
る。これは請求項3の実施の形態である。
【0021】 接近点、待避点の追加を行う(ステッ
プ423)。ワーク座標系またはロボット座標系での相
対位置の設定手段により、予め設定された相対位置ベク
トルをデータ3の最初と最後の点に加え、新たに接近点
をデータ3の最初のデータとして、待避点を最後のデー
タとして追加する。これは請求項5の実施の形態であ
る。
【0022】 ロボット座標系への変換を行う(ステ
ップ424)。次に、データ3[I”]を同次座標T s
[I”]に変換し、以下の(4式)によってロボット原
点からの同次座標のT[I”]に変換する。 T[I”]=T w・T s[I”] ………………………………(4式)
【0023】 直線補間命令の目標値として関連づけ
を行う(ステップ425)。同次座標T[I”]の各々
のデータを時系列的な直線補間命令群の目標値として関
連づける。
【0024】 作業開始命令、少量命令の追加を行う
(ステップ426)。作業区間の最初と最後に、予め定
義された作業開始および作業終了命令を自動追加する。
【0025】以上で、作業プログラムの作成は終了す
る。この後は。コントローラへ作業プログラムを転送
し、実際にロボットに作業を行わせることが出来る。こ
のようにこれらの一連の過程が、図4の本発明を示すフ
ローチャートに表され、ステップ401の開始から、ス
テップ427の作業プログラムの生成終了までが、符号
〜と共にそれぞれ対応して図示している。
【0026】本実施の形態では、ペン入力コンピュータ
により手書きされた通りにロボットが動作するものであ
るが、入力手段としては、3次元的な位置をセンサ[例
えば各軸にエンコーダ(位置検出器)を装備した多関節
リンク3次元位置検出器など]や、ロボット自体のダイ
レクト教示による連続位置サンプリングなどにも応用で
き、複雑な3次元形状の対象物に対する切削や磨き作業
に使用できる。
【0027】
【発明の効果】かくして、これまでの詳細な説明から明
らかなように、本発明により、連続液な作業における軌
道教示に関して時系列的にサンプリングされた軌道デー
タから、サンプリングされた通りの動作を指定速度及び
指定姿勢で作業を行い、作業プログラムを出来るだけ小
さなサイズで短時間に作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のプログラミング装置を示
す斜視図
【図2】本発明の実施の形態のシステム構成図
【図3】本発明の実施の処理ブロック概念図
【図4】本発明の実施の形態の作業プログラム自動生成
手段の処理フロー
【符号の説明】
6 シリアル伝送[ケーブル(情報信号線・電力線を収
納)] 10 プログラムペンダント 11 通信部 12 作業プログラム自動生成部 13 パラメータ設定部 14 位置入力データ記憶部 20 ロボットコントローラ 21 ロボット制御線 30 供給装置 31 供給チューブ 40 ロボット 41 作業トーチ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも3自由度以上を有する産業用
    ロボットの教示用プログラミング装置において、 位置データを時系列的にサンプリングする位置入力手段
    およびそれを記憶する記憶手段と、 入力を指令する入力指令手段と、 ロボットの動作する速度を設定するロボット動作速度設
    定手段と、 ロボットの教示位置間で最低必要なロボットの基本補間
    演算を行う周期の回数を指定する制御周期回数指定手段
    と、 位置データ群の原点を指定するワーク座標設定手段とを
    それぞれ有し、 前記位置入力手段および前記記憶手段によってサンプリ
    ングされた第1の位置データ群を、前記ロボット動作速
    度設定手段により設定された動作速度で動作させる場合
    に、前記制御周期回数指定手段で制御周期の指定回数毎
    の動作量を最低限の移動量とするように間引きした第2
    の位置データ群へ変換する手段と、 該第2の位置データ群をワーク座標設定手段により設定
    された座標から見た第3の位置データ群と位置づける手
    段と、 前記第3の位置データ群をロボット座標原点からの位置
    情報群に変換して、ロボットの動作命令の目標点に関連
    付けてロボットの動作プログラムを作成する手段とによ
    って構成されたことを特徴とするロボットの教示用プロ
    グラミング装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の位置データ群の点の直線性に
    関する閾値角度を設定する手段を有し、前記第2の位置
    データ群に隣接する位置データ毎のベクトルを求め、そ
    の隣接するベクトルのなす角度が前記閾値角度より小さ
    い場合に、その位置を削除する手段を具備することを特
    徴とする請求項1記載のロボットの教示用プログラミン
    グ装置。
  3. 【請求項3】 前記ワーク座標から見たロボット姿勢を
    入力する手段を有し、前記第2の位置データ群が同一平
    面上のデータの場合に、前記第2の位置データ群の姿勢
    データを指定されたロボット姿勢データに変更し、その
    結果を前記ロボット座標原点からの位置情報群に変換す
    る手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のロボッ
    トの教示用プログラミング装置。
  4. 【請求項4】 前記ロボット座標原点から見たロボット
    姿勢を入力する手段を有し、前記第2の位置データ群が
    同一平面上のデータの場合に、前記第2の位置データ群
    を前記ロボット座標原点からの位置情報群に変換した後
    に、ロボット姿勢データを指定されたロボット姿勢デー
    タに変更する手段を設けたことを特徴とする請求項1記
    載のロボットの教示用プログラミング装置。
  5. 【請求項5】 非作業の接近点距離および退避点距離の
    設定手段を有し、入力指定手段により指定された記憶区
    間の最初と最後に指定された距離で作業ツールが離れる
    方向に、接近点および退避点を自動的に追加する手段を
    備えたことを特徴とする請求項1記載のロボットの教示
    用プログラミング装置。
  6. 【請求項6】 前記位置データを時系列的にサンプリン
    グする位置入力手段およびそれを記憶する記憶手段は、
    パーソナル・コンピュータのマウスやペン入力手段やタ
    ブレット等の2次元の入力手段、及び3次元の位置入力
    手段、並びにロボット自身によるダイレクト教示手段等
    が使用できることを特徴とする請求項1または請求項4
    記載のロボットの教示用プログラミング装置。
JP27216197A 1997-09-17 1997-09-17 ロボットの教示用プログラミング装置 Pending JPH1190870A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020062721A (ja) * 2018-10-17 2020-04-23 株式会社安川電機 ロボットシステム及びロボット制御方法
JP2020116509A (ja) * 2019-01-23 2020-08-06 旭サナック株式会社 塗装用プログラム作成装置、塗装用プログラムの作成方法

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