JPS6031613A - ロボットの間接ティ−チィング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は作業用ロボットの動作軌跡をテイーチイーング
する方法、及びその装置に関する。

従来から、作業用ロボットの動作経路をティーチイング
する方式として次の方式が採用されている。第１の方法
は、所定の動作軌跡に沿った動作を行なうように、命令
コードをマニュアルで又はｉｔ　綽ｍを使用してプログ
ラムし、これに其づいて作業用ロボットを作動させる方
式である。第２の方式は、リモートコントロールのティ
ーチイングボックスを使用し、実際に、試行錯誤的に、
各動作軸を、個々に時系列的に作動さＶ１各動作点の座
標を読取って記憶し、このデータに基づいてロボットを
作動させる方式である。第３の方式は、作業者が作業用
ロボッ′トのアーム部先端を直接所定の動作軌跡に沿っ
て動かしながら、その時の動作軸の座標をロータリエン
コーダ等で読取り、記憶して、プレイバックさせる方式
である。このうち、第１の方式では、所定の軌跡に沿っ
た動作をする様に、命令コードを作成するのが、かなり
複雑であり困難となる。従って、いろいろな動作軌跡を
作成したり変更したりするのに時間を要するという欠点
がある。又、第２の方式では、実際に、ロボットのアー
ムを作動させる方法が、各動作軸をリモートコントロー
ルスイッチによって作動させる方法であるために、アー
ム先端部を、精度良く所定の動作軌跡に沿って動がずこ
とができない。

又、精度良くティーチイングを行なうには、多数回の試
行錯誤による木目細かなティーチイングを必要とし、テ
ィーチイングに、多大の時間を必要とする。それに対し
第３の方式では、作業者が直接アームを動かして、ティ
ーチイングするため、ティーチイングが簡単、かつ速や
かに、精度良く行なわれるという長所がある。しかしな
がら、この第３の方式の様な直接ティーチング方式を採
用できるロボットには、おのずと機構上の制限が存在す
る。即ち、動作軸の駆動力の伝達に、（１）ウオームギ
アを用いているもの、（２）ラックビニΔン機構を用い
ているもの、〈３）減速ギア比が大きく、出力軸からの
逆転トルクが大ぎいギア（幾構を用いているもの、（４
）ボールネジを使用して逆転がで゛きないギヤー機構を
用いているものでは、人間の手で直接アームを持って動
かすことができないため、直接ディーチイングはできな
い。

そこで本発明は、これらの従来の欠点を改良するために
成されたものであり、作業用ロボットと同−又は相似の
動作を行なう連結機構を有し、連結部材の自重によって
は作動しない＋、Ｊれども、外部からの人間の力による
連結部材の作動に伴って容易に動かしＩＨる動作軸を有
し、その動作軸の作動量を検出器によって検出するティ
ーチングロボットを用いて、予め所定の軌跡に沿ってこ
のティーチングロボットを動かし、同軌跡の位置データ
を順次時系列的に作成することによって、精度良く、か
つ短面間でティーチングできる方法及びその装置を提供
することを目的とする。

即ち、本第１発明は、作業用ロボットの各動作軸に対応
した動作軸を有し、外部からそのアーム部先端部を把持
した人の力によって、そのアーム部先端部を任意の動作
経路に沿って作動させ得る機構を有したティーチイング
ロボットを使用し、該ティーチイングロボットのアーム
部先端部を所望の軌跡に沿って動作させ、 前記ティーチイングロボットの有する各動作軸の、前記
アーム部先端部の動作に伴って変化する動作量を、検出
器によって検出し、 該検出器によって検出された各動作軸の動作量を時系列
的に順次記憶し、 該記憶された動作量の情報に基づいて、作業用ロボット
の動作軸の動作を制御し得ることを特徴とするロボット
の間接ティーチング方法から成る。

又、本第２発明は、作業用ロボットの各連結部材と同−
又は相似の動作を行なう連結部材ど、作業用ロボットの
各連結部材を作動さける軸となる各動作軸に対応し、前
記連結部材の移動に伴って作動する動作軸と、 前記各動作軸の動作量を検出するセンサと、から成るテ
ィーディンクロポットに関する。

又、第３発明は、作業用ロボットの各連結部材と同−又
は相似の動作を行なう連結部材と、作業用ロボッｌ−の
各連結部材を作動させる軸となる各動作軸に対応し、前
記連結部材の移動に伴っ−（作動する動作軸と・、 前記各動作軸の動作量を検出するセンサと、から成るテ
ィーディンクロポットと、 前記各センサの出力する信号を入力し、該信号を外部か
ら入力される制御信号に応じで、時系列的に順次記憶す
る制御装置と、 から成るロボットの間接ティーディング装置から成る。

上記ティーディンクロポットは、作業川口ボットの各動
作軸と対応した動作軸を有している。又、アーム、間接
、ボアイ、リスト等のロボットの動作伝達の機構部材で
ある連結部材は、作業用ロボットと同−又は相似に構成
され、各連結部材の作動軌跡は、作業用ロボッ１へのそ
れの作動軌跡と同一または相似形状となる。このティー
ディングロボットは、アーム部先端部等を外部から把持
して、人の力ににって容易に動かすことができる。又、
所定の位置で停止させることも可能である。このティー
ディンクロポットの各動作軸には、その動作軸の移動量
を検出する検出器が段（プられている。

ここで動作軸とは、関節部を駆動するための駆動軸を言
い、動作軸の移動量を制御することによって、アーム、
関節等の移動が行なえるものを言う。

したがって、関節部の回転運動に対しては、その回転中
心となる軸が動作軸である。又、ピストン等でアームを
駆動した場合には、ピストンの直線運動に沿った軸が動
作軸である。又、間接的は上記軸に対し、関連して動作
する軸も動作軸と定義することも可能である。

この様なロボットを用いて予め教示すべき動作軌跡に沿
ってティーチイングアームの先端部をゆっくりと動作さ
せると、このティーディンクロポットの各動作軸は回転
し、又は、直線運動を行なう。これらの各動作軸には、
その軸の回転量、あるいは直線運動量を検出する検出器
が直接、又は間接的に設けられている。この動作軸の動
作量を検出器によって検出する。この検出器は、ポテン
ショメータ、フォトエンコーダ、パルスジェネレータ、
レゾルバ、タコジェネレータ、マグネスクール等を使用
することができる。これらの検出器は、各動作軸原点に
対・する動作位置を常時アナログ又はディジタル信号と
して出力するもの、又は、動作軸の単位移動毎にパルス
を出力し、これをｈｌ数するもの等である。この検出器
の出力信号は、記憶制御信号に基づいて記憶される。

このように本発明のティーチイング方法は、作業用ロボ
ットを使わずに、逆方向に駆動し得るティーディンクロ
ポットを用いて所定の動作軌跡に沿って作動させ、各動
作軸の移動量を検出器によって検出し、そのデータを記
憶するものである。

そして、その記憶されたデータを用いて、所定の処理を
した後、作業用ロボットを作動させる。

第１図は、本第２°発明、又は第３発明の概念を示した
ブロックダイアグラムである。本ティーチイングロボッ
トは、作業用ロボットと動作Ｉａ４１４的に同−又は相
似の形状したアーム等の連結部材（２）を複数布してい
る。それらの連結部材（２）を連結する関節部には、例
えばギア比の小さなギアが組込まれており、連結部材の
自重では回転しないけれども、人間の手の外力によって
は容易に回転し得るように構成されている。その動作軸
４１．４２．４ｎには、各センサ６１．６２．６ｎが設
けられ、各センサは動作軸の回転量、又は直線運動量を
検出する。そして、それらの出力された電気信号は制御
装置８に入ツノする。制御装置８では所定の制御信号を
入力した時にその時のけンサの出力した値を外部記憶装
置１０に記憶する機能を有している。具体的にこの制御
装置はコンピュータで構成できる。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳しく説明す
る。

第２図は本実施例に係るティーディングロボットの構成
を示した斜視図である。第３図は同じくティーディンク
ロポットの内部機構を示した機構図である。ベース２０
の上には、連結部材が設けられている。連結部材は、ベ
ース２０の上に設＋２られたコラム２２と、コラム２２
に対して回動自在に軸支されているボディ２４と、ボデ
ィ２４に苅し回動自在に軸支されたアッパーアーム２６
、アッパーアーム２６に対し回動自在に軸支されている
フォアアーム２８″、フォアアーム２８の先端部にそれ
に対して回転自在に軸支されているリスト３０と、から
成りたっている。又、これらの連結部材の連結部即ちい
わゆる関節部には、動作軸が設けられている。即ち動作
軸は、つＩイスト軸４１、ショルダー軸４２、エルボ軸
／Ｉ３、リストピツチ軸４４、リストロール軸４５から
成る。又、それらの動作軸の回転方向は、図示する様に
それぞれａ　、　ｂ　、ｃ　、　ｄ　、ｅどなる。リス
ト３０には傘歯車７６が設けられ、傘歯車７６はリスト
ロール軸４４方向に、中心軸を有する２つの傘歯車７４
．７５と係合している。傘歯車７４．７５が共に同一方
向に回転１′る時は、リスト３０は、リストピッチ軸４
４に対し、回動する。又、傘歯車７４．７５が互いに反
対方向に回転する場合には、リスト３０は、リストロー
ル軸４５を中心に回転する。傘歯車７４、及び７５の駆
動軸には、それぞれリスト左円タイミングベルト６４０
及びリスト右用タイミングベルト６５０が係合し、それ
らは、リスト外用ロータリーエンコーダ６４及びリスト
有用ロータリエンコーダ６５の中心軸とそれぞれ係合し
ている。ロータリエンコーダ６４は、傘歯車７４の回転
に同期して、その回転速度に対応した周期のパルス信号
を出力し、ロータリエンコーダ６５は、傘歯車７５の回
転速度に対応した周期のパルス信号を出力する。又、エ
ルボには、エルボ’１（ＩＩ　４．３に、ギアが設けら
れ、そのギアにはエルボ用タイミングベルト４３０が係
合し、エルボ用タイミングベルト４３０は、ギアを介し
てＴルボ軸用ロータリエンコーダ６３の回転軸と係合し
ている。従って、エルボ軸４３の回転に相応してロータ
リエンコーダ６３は、パルスを出力する。

又、ショルダ軸４２には、ギアが設けられ、そのギアに
はショルダー用タイミングベルト６２０が係合し、ショ
ルダ用タイミングベルト６２０はショルダ用ロータリエ
ンコーダ６２のギアと係合している。従って、ショルダ
軸４２の回転に相応して、ショルダ用ロータリエンコー
ダ６２は、パルスを出力する。又、ウェスト軸４．１に
はギアが設置づられ、そのギアは図示しないタイミング
ベルトを介１）てつ］−スト軸用０−タリエンコーダ６
１と係合し、ウェスト軸の回転に相応してウェイスト軸
用ロータリエンコーダ６１は、パルスを出力する。又、
上記各軸の機械原点を検出するために、リミットスイッ
チ６４１．６４２．６３１．６２１．６１１が、それぞ
れ設けられている。

第４図は、本実施例装置の電気系統の（ｂ″ｉ成を示し
たブロックグイアゲラムである。本制御装置８は、］コ
ンピュータシステム０を含む。コンピュータシステム８
０は、ＣＰＵ及び記憶装置から成り、それは、外部記憶
装置１０．キャラクタディスプレイ８２、キーボード８
３、プリンタ８４、及びマルチブレクリ８００と接続さ
れている。そのマルチプレクサ８００には、前記ロータ
リエンコーダ６１〜６５の出力パルスを、ぞれぞれカウ
ントするカウンタ８０１〜８０５が、接続されている。

又、カウンタの値は、それぞれ液晶ディスプレイ８１０
に表示することができる。

第５図は、本発明装置のコンビコータの処理を示すフロ
ーチャートである。計算機はステップ１００から動作を
開始し、位置データを記憶するためのデータファイルを
オープンする。次にステップ１０２に移りキーボードか
らの制御情報を読み取る。一方、計算機をスタートさせ
ると同時に作業者はステップ２００で示すようにティー
チイングロボットのティーチイングアームを機械原点へ
セラ１〜する。その機械原点へのセラ１へは各動作軸に
設【プられているリミットスイッチからの信号を検出す
ることによって行うことができる。次に作業者はステッ
プ２０２に示すようにキーボードからティーチイングの
準備ができた旨の制御情報と、教示位置番号Ｎを入力す
る。そして、ステップ１０２で計算機はその情報を読取
り、ステップ１０４で、作動開始を示す制御情報が読取
られた場合には、次のステップ１０６において、前記ロ
ータリエンコーダの各カウンタ８０１〜８０５をリセッ
ト１−る信号を出力覆る。

次に８１瞳機は、ステップ１０８に移り、キーボードか
ら情報を読取る。この間、作業者はティーディングアー
ムを持って、所定のティーディング軌跡に沿って、アー
ム′を手操作にてｖ１作さ「る。

そして、所定の位置に達した時に、その位置ｉ−タを記
憶する旨の制御信号Ｍをキーボードから入力する。ステ
ップ１１０で、その制御信号Ｍが読み取られた場合には
、ステップ１１２に移りＩの値を５にセラ１〜する。即
ち、この■の初期値は、動作軸の数と一致している。次
にステップ１１４に移り、各ロークリエンコーダに、接
続されているカウンタの値を読取る。そしてステップ１
１６でその値を変数Ａ（Ｉ）として記憶する。

次にステップ１１８に移りＩの値を、１つ減粋し、ステ
ップ１２０において、■の値が零か舌かを判定する。宿
の場合には全てのカウンタの値を読取ったことになり、
ステップ１２２において、ポジションデータを作成する
。すなわち、この場合には、ｒＰｓＪ命令コード及び位
置番号Ｎと各カウンタで検出された数値△（１）〜Ａ（
５）から成るパラメータが所定の形式で作成される。次
にステップ１２４で、このインテリジェントコマンドを
キャラクタディスプレイ８２に表示した後、フロッピィ
ディスク１０に出力し記憶する。こうして所定の位置に
おける位置データが作成されたことになる。

次に、テップ１２８において、教示位置番号を−づつ増
加させてステップ１０８に戻る。即ちティーチイングア
ー１１を作動させつつ、キーボードからデータを記憶す
る旨の制御信号が入力された場合には、その位置での前
記の５つのロータリエンコーダによって検出された各動
作軸の座標を記憶し、動作経路に沿って順次、位置デー
タを作成できる。即ちいわゆるＰＴＰ教示が可能となる
。

順次、ステップ１０８〜ステツプ１２８までのルーチン
をくり返して教示データが作成された後、ステップ２０
６で示すように、キーボードからティーディングが終っ
た旨の制御信号Ｅが入力されると、ステップ１１０から
ステップ１３０に分岐し、ステップ１３２に移行してデ
ータファイルをクローズし計算機は停止する。

又、ステップ２０６で、常にデータを記憶する旨の制御
信号をＭを入力しつつティーディングアームを作動させ
た場合′には、位置データが時系列連続的に作成される
。即ち、ＣＰ教示が可能となる。

以上、要するに本発明方法、及びその装置は、人間の手
によって動作可能なアーム部及び連結機構を有したティ
ーディングロボットを使用し、その先端を所定の軌跡に
沿って作動させ、ティーディングロボットの動作軸の移
動量を検出器ｉこよって検出し、この検出された値を所
定の制御信号に基づいて記憶することによって、位ｉ？
／デークを作成し、作業用ｆ］ボットのティーディング
を行なう方法及びその装置である。

従って、本発明方法および装置によれば、ティーディン
グロボットの連結部材は、軽石に作成でき、動作軸には
、ギア比の比較的小ざなものを使用し、その軸にはロー
タリエンコーダのみが接続されている。従って、ティー
チングアームの作動がなめらかに、わずかの力で行える
。又、直接所望の動作軌跡に沿ってアームを作動させれ
ば、自動的に位置データが作成できるので、ティーディ
ング効率が極めて高い。さらに、従来のダイレクトティ
ーディングの用、に、作業用ロボツ１へを直接作動させ
るのではなく、軽量のティーディングロボットを用いて
いるため、動作がなめらかであり、したがってティーデ
ィングの粘度が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概念を示した１０ツクダイアグラ
ムである。第２図は本発明装置の実施例にかかるティー
チイングアーツ１〜の構成を示した斜視図である。第３
図は同実施例装置のティーディングロボットの内部機構
を示す機構図である。 第４図は同実施例装置の電気系統の構成を示したブロッ
ク図である。第５図は同実施例で使用した計算機の処理
を示すフローヂャートである。 ２０・・・ベース　２２・・・コラム ２４・・・ボディ ２６・・・アッパーアーム　２８・・・フォアアーム３
０・・・リスト　４１・・・ウェイスト軸４２・・・シ
ョルタ軸　４３・・・１ルボ軸４４・・・リストピッチ
軸 ４５・・・リストロール軸 ６１．６２．６３．６’１．．６５ ・・・・・・・・・ロータリーＬンコーダ特許出願人　
東海ゴム工業株式会礼 代理人　弁理士　大川　宏 同　弁理士　藤谷　修 同　弁理士　丸山明夫 第２図 第３図 ｉ”−４１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業用ロボットの各動作軸に対応した動作軸を有
   し、外部からそのアーム部先端部を把持した人の力によ
   って、そのアーム部先端部を任意の動作経路に沿って作
   動させ得る機構を有したティーディングロボットを使用
   し、 該ティーディングロボットのアーム部先端部を所望の軌
   跡に沿って動作させ、 前記ティーチイングロボツ１への有する各動作軸の、前
   記アーム部先端部の動作に伴って変化する動作けを、検
   出器によって検出し、 該検出器にＪ：って検出された各動作軸の動作ｊＨを時
   系列的に順次記憶し、 該記憶された動作量の情報に基づいて、作業用ロボット
   の動作軸の動作を制御し得ることを特徴とするロボット
   の間接ティーチイング方法。
2. （２）前記動作軸の動作量は、動作軸の回転角又は、動
   作軸の回転角及び回転速度であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のロボットの間接ティーチイング
   方法。
3. （３）作業用ロボットの各連結部材と同−又は相似の動
   作を行なう連結部材と、 作業用ロボットの各連結部材を作動さける軸どなる各動
   作軸に対応し、前記連結部材の移動に伴って作動する動
   作軸と、 前記各動作軸の動作量を検出するセンサと、から成るテ
   ィーディングロボット・
4. （４）作業用ロボットの各連結部材と同−又は相似の動
   作を行なう連結部材と、 作業用ロボットの各連結部材を作動させる軸となる各動
   作軸に対応し、前記連結部材の移動に伴って作動する動
   作軸と、 前記各動作軸の動作量を検出するセンサど、から成るテ
   ィーディングロボットと、 前記各センサの出力する信号を入力し、該信号を外部か
   ら入力される制御信号に応じて、時系列的に順次記憶す
   る制御装置と、 から成るロボッ１〜の間接ティーチング装置。