JPS5828602B2 - ロボット制御のためのティ−チング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プレイバック方式によるロボット制御のため
のティーチング方法に関するものである。

通常の産業用ロボット等におけるロボット制御の方式の
一つとしてプレイバック方式がある。

この方式は、ロボットに作業を行わせるのに先立ち、作
業手順、作業軌跡等をコアやディスク等の記憶装置に記
憶させておき、作業時にはそれを再生（プレイバック）
して目的を遠戚するものである。

このようなティーチングに際しては、ロボットの近くで
操作者がジョイスティックにより実際にロボットを動か
し、そのロボットの動きを目で確めながらティーチング
を行うのが普通である。

しかし、ロボットが稼動する空間が例えば原子炉内のよ
うに人間にとって有害な雰囲気をもつ場合には、そのロ
ボットの動きを直接目で確めながらティーチング作業を
行うことは非常に困難である。

また、例えば海底で稼動するロボットの場合のように、
ロボットの設置場所が操作者から遠く離れていて、その
設置場所に操作者が近づくことができないときには、何
等かのモ巳夕を介してティーチング作業を行うことが必
要となる。

本発明は、上述したような場合のティーチングに適する
方法を提供しようとするもので、対象物を２個のＩＴＶ
カメラによりそれぞれモニタテレビの画面に写し出し、
その画面上の対象物におけるロボット手先の位置決めを
行いたい位置を、上記２個のモニタテレビの画面上でそ
れぞれライトペンにより指定し、この二つの画面におけ
る指定位置を中心とした空間的な相互相関をとって相互
相関関数の値が最も大きくなる点を対応点とし、二つの
ＩＴＶ画面上における上記対応点の位置またはその位置
とＩＴＶカメラの姿勢から、指定したい手先位置の３次
元座標を算出し、これを繰返すことにより必要なティー
チングを行うことを特徴とするものである。

第１図は、本発明の方法によってティーチングを行うシ
ステムの構成を示すものである。

このシステムにおいては、原子炉内や海底等の人間が近
づくことができない場所にある対象物Ｏを写し出すため
の２個のＩＴＶカメラ、あるいは海中などで通常の光学
系が利用できない場合には水中カメラとか超音波を利用
して画体を得るようなカメラＣ１，Ｃ２が対設される。

これらのＩＴＶカメラＣ１゜Ｃ２は、それぞれ駆動装置
によってその姿勢を任意に変更できるものであり、各駆
動装置は操作者Ｍによる操作盤上での操作によりコンピ
ュータを介して駆動される。

そして、駆動装置の駆動に伴うＩＴＶカメラの姿勢角の
変化は、それらに取付けた位置検出器によって検出され
、姿勢に関する情報として、プリプロセッサを介してコ
ンピュータにフィードバックされる。

なお、対象物の必要部分がＩＴＶカメラの視野内におさ
まる場合には、ＩＴＶカメラにその姿勢を変えるための
駆動装置を必ずしも設ける必要はない。

上記２個のＩＴＶカメラＣ１，Ｃ２からのビデイオ信号
はプリプロセッサを介してコンピュータに入力され、さ
らに操作者Ｍの目前の２個のモニタテレビに入力するこ
とによってその画面に撮伶される。

このようなシステムにおいて、ティーチングは次のよう
な手順によって行われる。

まず、操作者Ｍはモニタテレビを見ながらそれに対象物
Ｏが写し出されるように操作盤を通じて必要な信号を入
力し、ＩＴＶカメラＣ１，Ｃ２の姿勢を調節する。

対象物Ｏが２個のモニタテレビの画面の適当な位置に写
し出されたときには、対象物上におけるロボットの手先
を位置決めしようとする位置をモニタテレビの画面上で
それぞれライトペンＰＩＦ−より指定する。

この場合、一方のモニタテレビの画面上で位置決めしよ
うとする位置をライトペンＰで正しく指定すると共に、
他方のモニタテレビの画面上で対応位置を大略指定し、
この二つの画面における指定位置を中心とした空間的な
相互相関をとって、正規化された相互相関関数の値が最
も大きくなる点を対応点とする。

このようなモニタテレビ画面上の指定を行った後、操作
盤上の記憶ボタンを押すことにより、対象物上における
目標位置の３次元座標をコンピュータの記憶装置に記憶
させる。

目標位置の３次元座標はＩＴＶ画面上のライトペンによ
る指定位置と、相互相関により求められたその対応点及
びＩＴＶカメラＣ１，Ｃ２の姿勢から、簡単に算出する
ことが可能である。

一例として、対応点を求めるための空間的な相関関数の
演算の一例を示すと、それぞれのモニタテレビの画面Ｓ
１．Ｓ２においてライトペンで指示された点の座標をＸ
１ｙ３’ｌ及びＸ２．ｙ２とし、ｘｌ。

ｙ２の近辺にある真の対応点を、Ｘ ２ ｔ Ｙ２を中
心としてＪｘ 、Ｊｙだけずらせながら相互相関関数ｆ
（Ｊｘ、Ｊｙ）が最大となる位置として求める場合、上
記相互相関関数は次式で与えられる。

このような操作が終了すると、操作者は対象物上の第２
の点の座標をコンピュータに記憶させるために、ＩＴＶ
カメラの姿勢を変更する操作を行い、さらに第３、第４
、・・・・・・の点の座標を次々と記憶させるためにＩ
ＴＶカメラの姿勢変更操作を繰り返す。

これらの座標をコンピュータに記憶させるに際し、対象
物上のある位置においてロボットのグリップを動作させ
て対象物を握らせようとする場合などには、その位置の
座標と共に、操作盤を通じて入力したグリップ動作の指
令をも記憶装置に記憶させる。

このような操作により、希望するすべての点について記
憶させることによってティーチングを終了する。

再生モードにおいては、コンピュータから上述した操作
によって記憶された点の座標のシーケンスがインターフ
ェースを介してロボットに出力され、ロボットがその出
力に応じて対象物上の指定された位置へ手先を移動させ
る。

この場合、コンピュータの記憶装置に記憶されているの
は、対象物上におけるロボットの手先が位置決めされる
べき場所の座標値であり、これによりロボットを動作さ
せるためには、その座標値をロボットの関節部分におけ
る回転角等の目標値に変換する必要があるが、このよう
な変換処理についてはすでにいくつかの方法が開発され
ているので、それらの方法を用いればよい。

以上に詳述したシステムにおいて、対象物の必要部分が
２個のＩＴＶカメラで認識しにくい場合には、例えば対
象物の裏側等にもＩＴＶカメラを設置するなど、さらに
多くのＩＴＶカメラを用いて対象物のモニタを行うこと
ができる。

以上に詳述したところから明らかなように、本発明の方
法によれば、比較的簡単なシステムで遠隔操作によりテ
ィーチングを行うことができるため、海底マニピュレー
タ、原子炉内などの有害雰囲気中で作動するマニピュレ
ータ、無人工場で使用されるマニピュレータなどのティ
ーチングに極めて有効であり、また従来のティーチング
作業に比して操作が簡単で作業能率を著しく改善できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によってティーチングを行うシス
テムの構成図である。 Ｃ１，Ｃ２・・・・・・ＩＴＶカメラ、０・・・・・・
対象物、Ｐ・・・・・・ライトペン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対象物に対設した２個のＩＴＶカメラにより対象物
   の必要部分をそれぞれモニタテレビの画面に写し出し、
   対象物上におけるロボット手先の位置決めを行いたい位
   置を、上記２個のモニタテレビの画面上でそれぞれライ
   トペンにより指定し、この二つの画面における指定位置
   を中心とした空間的な相互相関をとって相互相関関数の
   値が最も大きくなる点を対応点とし、二つのＩＴＶ画面
   上における上記対応点の位置またはその位置とＩＴＶカ
   メラの姿勢から指定したい手先位置の３次元座標を算出
   し、その座標をコンピュータの記憶装置に記憶させ、こ
   れを順次位置決めしたい位置について繰返すことにより
   必要なティーチングを行うことを特徴とするロボット制
   御のためのティーチング方法。