JPS61182106A - 教示装置 - Google Patents

教示装置

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Publication number
JPS61182106A
JPS61182106A JP2297485A JP2297485A JPS61182106A JP S61182106 A JPS61182106 A JP S61182106A JP 2297485 A JP2297485 A JP 2297485A JP 2297485 A JP2297485 A JP 2297485A JP S61182106 A JPS61182106 A JP S61182106A
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JP
Japan
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teaching
dimensional
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pen
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Pending
Application number
JP2297485A
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English (en)
Inventor
Yoshio Umeda
善雄 梅田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2297485A priority Critical patent/JPS61182106A/ja
Publication of JPS61182106A publication Critical patent/JPS61182106A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/4202Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
    • G05B19/4205Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a drawing is traced or scanned and corresponding data recorded

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

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】 (1)発明の目的 産業上の利用分野 本発明はロボットアームに位置・姿勢の情報を入力する
教示装置に関するものである。
従来の技術 近年、ロボットアームに動作を教示するために、動作の
始点、中間点、終点などにおける手先の位置・姿勢情報
を入力する教示装置が数多く開発・実用化されている。
それらの教示装置は大別して次の三種類に分けることが
できる。第一は、ロボットアームの先端を持って直接ア
ームを動かし、動作点の位置・姿勢情報を教示する方式
で、ダイレクトティーチング方式である。第二はロボッ
トアームの各関節をスイッチにより動かして動作点の位
置・姿勢情報を教示する方式で、ティーチングボックス
による教示方式である。第三はロボットアームの各関節
軸の移動量をデータとして与えるデータ入力方式である
。これらの方式はロボットアームの各関節に組込すれた
回転あるいは直動位置検出器、例えばエンコーダやポテ
ンショメータ等の値を入力することによって口ボットア
ームの手先の位置・姿勢情報を入力するものである。
そしていずれの場合も、動作の始点、中間点。
終点などにおいて、教示信号あるいは教示開始、教示終
了信号を教示者が入力していた(例えば「ロボット応用
のノウハウ」p37〜p43、電気書院列)。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、次に示すような問
題点が生じる。すなわち、ロボットアームにいくつかの
連続した動作を次々に教示するとき、例えば平面上に文
字や図形を描く動作を教示する場合などは、動作点が二
次元平面上にある時のみ位置・姿勢情報を教示すればよ
く、動作が二次元平面から離れている間は、位置・姿勢
情報は特に教示しなくてもよいほうが効率的である。し
かるに、上記のような構成では動作が二次元平面から離
れている時の位置・姿勢情報をも入力しなければ、例え
ば文字・図形などは満足に描けない。従って、二次元平
面上の動作を教示するときも、二次元平面から離れてい
る状態のときも教示しなければならず、連続的に教示し
にくく、あるいは効率が悪い。
本発明は上記欠点に鑑み、二次元平面内で行なわれるロ
ボットアームの作業−動作についての位置・姿勢情報を
入力するためのものであり、二次元平面内の動作の始点
と終点を検出して、信号を付加することによりいくつか
の二次元平面上の動作を連続して次々に効率よく入力で
きる教示装置を提供するものである。
(2)発明の構成 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の教示装置は、二次
元座標検出面と、所定の長さを有する位置・姿勢入力部
材と、この位置φ姿勢入力部材の一端を前記二次元座標
検出面に当接して前記二次元座標検出面上の一点の二次
元位置座標の位置情報を教示する手段と、前記位置・姿
勢入力部材の他端の二次元座標を検出し、これと前記一
点の二次元位置座標と位置・姿勢入力部材の長さとから
位置・姿勢入力部材の姿勢情報を教示する手段とを具備
すると共に、前記位置・姿勢入力部材の一端の前記二次
元座標検出面への当接、離脱を検出する手段と、この当
接、離脱時に、それぞれ発生した教示開始基準信号、教
示終了基準信号を前記位置・姿勢情報の前後に重畳する
基準信号付与手段を備えるようにしたものである。
作  用 本発明は上記構成によって、二次元座標検出面(以後デ
ィジタイザと呼ぶ)に位置・姿勢入力部材(以後ティー
チングペンと呼ぶ)の一端の二次元座標入力部(以後デ
ィジタイザと呼ぶ)を当接する(以後この動作をディジ
タイズすると呼ぶ)ことにより二次元位置座標の位置情
報を教示し、同時にティーチングペンの他端の二次元位
置座標を検出する手段によって得た二次元座標と、ディ
ジタイズした点の二次元位置座標と、予め解っているテ
ィーチングペンの長さとから演算して姿勢情報を教示す
る。そしてディジタイズしたとき、すなわちディジタイ
ズ面にディジタイザが当接したときに教示開始基準信号
を、離脱したときしこ教示終了基準信号を、位置・姿勢
情報の前後に基準信号付与手段によって重畳することに
より、教示者はいくつかの二次元平面上の連続的な動作
を次々に効率よく教示できる。
実施例 以下、本発明の一実施例の教示装置について、図面を参
照しながら説明する。
第1図は本発明の第1の実施例における教示装置の主要
構成部材の概略斜視図を示すものである。この図におい
てはメモリーやホストコンピュータ、あるいはそれらに
データを転送するケーブル類は省略している。第1図に
おいて、1は二次元座標検出面(ディジタイズ面)、2
は位置・姿勢入力部材(ティーチングペン)、3は二次
元座標入力部(ディジタイザ)、4.4′は発光素子、
5はレンズ、6は受光素子(以後PSDと呼ぶ)、7は
受光部、8は走査回路、9はサンプリング制御回路で、
IOは接触回路、11は基準信号発生回路である。
以上のように構成された教示装置について、以下第1図
、第2図、第3図を用いてその動作を説明する。
第1図では、ティーチングペン2によってロボットアー
ムに文字・図面を描く作業の手先の位置−姿勢を教示す
る様子を示している。教示者はティ−チングペン2を持
って、希望の文字・図形を描くようにディジタイザをデ
ィジタイズ面に当接すると、ディジタイズ面上のティー
チングペンの二次元座標(x+  、 y、  )と、
走査回路8により順々に発光した発光素子4.4′の光
をレンズ5を通してPSD6で受光することにより発光
素子ノ二次元座標(Xz  、 Yl  )、(xz’
 、YJ’ )とが得られる。
第2図は発光素子4の二次元座標を検出する原理図を示
したものである0発光素子4から出た光はレンズ5を通
ってPSDS上の光点像のX軸方向のずれをx′、レン
ズの焦点距離をf、発光素子4からレンズ5までの距離
をa、レンズ5からPSD 6までの距離をbとすると
、 x=x’f/(b−f) の関係がある。同様にY軸方向のずれについてもそれぞ
れy、y’とすると。
y=y ’ f/ (b−f) が成り立つ、今、f、bは既知であるのでPSD6で検
出される(x’、y′)から上式によって(x、y)が
算出できる。そこで予めPSD6とレンズ5を通る光軸
とディジタイズ面に固定した座標系との位置関係や、P
SD6のxY軸との方位関係がわかっているので、計算
した(x、y)から座標変換を用いることにより、ディ
ジタイズ面の座標量からみた発光素子4の二次元座標(
Xz、 yt  )が解る0発光素子4′についても全
く同様に(x、’ 、 yよ′)が求まる。
第3図は求めた3つの二次元座標値(x、  、 y。
)、(xz  、  Y、  ”) 、  (xi″、
Yz’ )とティーチングペン2の長さLからティーチ
ングペン2の姿勢を算出する原理図である。ディジタイ
ズ面1に図示するようにXY座櫟系をとり、原点をOと
し、ティーチングペン2の姿勢を(θ、φ、ψ)で表す
ことにすると、まず(θ、φ)は、tanθ= (YL
−Y、 )/(xL−x+ )c o s φ= ((
Xz−x、)”+ (Yz−Y、))/Lの関係が成立
ち、(XI  、 y、  )、(x、  、 Yよ)
、Lが既知なので(θ、φ)が求まる0次にψは、 tanψ= (X、’ −Xz )/(Yz −YJ’
)で求まる。従ってティーチングペン2の位置(X/、
Y、)と姿勢(θ、φ、ψ)が求まり、位置・姿勢情報
を教示することができる。
以上のようにして、ある瞬間のティーチングペン2の位
置・姿勢情報を教示できるが、次にサンプリング制御回
路9を具備することによってティーチングペン2の一端
のディジタイザ3がディジタイズ面1に当接している間
は、ある時間間隔で次々に位置・姿勢情報をサンプリン
グすることによって一連の連続的動作(例えば文字の一
つの線を書く場合)を教示できる。
第4図は本発明の教示装置によって教示するデータ列の
一例を示したものである0図において、12はデータ列
、13は教示開始基準信号、14は教示終了基準信号で
ある0本発明の教示装置によれば、ティーチングペン2
がディジタイズ面1に当接しているかどうかを常に監視
して、連続的動作の始点、すなわちティーチングペン2
が始めてディジタイズ面1に接触したときを示すポイン
ト15の瞬間に教示開始基準信号13を送り、その後デ
ータ列12のサンプリングを開始し、連続的動作の中間
点ではサンプリング制御回路によってデータ列12を次
々にサンプリングし、連続的動作の終点ではティーチン
グペン2がディジタイズ面1から離れたときを示すポイ
ン)1Bの瞬間に教示終了基準信号14を送る0以上で
動作A(ポイント15〜1B)の教示を終る。続いて同
様に動作B(ポイント17〜18)の教示を連続的に行
なう、そして、教示した動作をロボットアームが再生す
るときは。
たとえば教示開始基準信号により所定の二次元平面にま
ずロボットの手先(あるいは手先にもったもの)が接触
し、これに続く位置・姿勢情報群に従って連続的動作(
例えば−木の線を引く)を行ない(動作A)1次の教示
終了基準信号によって手先を二次元平面から離脱すると
いう動作になる。そしてもし次に位置・姿勢情報群(動
作B)があればその開始点まで移動してから二次元平面
にロボットの手先を接触させ、同様の一連の連続的動作
を行なうことができる。
また、これらの教示開始基準信号13、教示終了基準信
号14は、必ずしも手先の当接・離脱動作だけでなく、
教示したデータ列を実行する前後に行なうべき動作の開
始φ終了の基準信号としで用いることができる。
以上のように、ディジタイズ面と、ディジタイザと2つ
の発光素子を有するティーチングペンと、発光素子の二
次元座標を検出するレンズと、PSD、走査回路、サン
プリング回路とを設けて、ティーチングペンがディジタ
イズ面に接触Φ離脱するときに教示開始基準信号、教示
終了基準信号を位置−姿勢情報の前後に重畳することに
よって、例えば文字・図形を描く場合などのいくつかの
連続的な動作を効率よく教示できる。
(3)発明の効果 本発明は、二次元座標検出面と、所定の長さを有する位
置・姿勢入力部材と、この位置・姿勢入力部材の一端を
前記二次元座標検出面に当接することにより、前記二次
元座標検出面上の一点の二次元位置座標の位置情報を教
示する手段と、前記位置・姿勢入力部材の他端の二次元
位置座標と位置・姿勢入力部材の長さとから位置・姿勢
入力部材の姿勢情報を教示する手段と、位置・姿勢入力
部材の一端が前記二次元座標検出面に当接、離脱するの
を検出する手段と、検出した当接、離脱時に、それぞれ
教示開始基準信号、教示終了基準信号を発生し、位置合
姿勢情報の前後に重畳する手段を備えているので、−足
位置φ姿勢入力部材の当接によって自動的に教示開始基
準信号があった後は、次に位置・姿勢入力部材の離脱に
よって自動的に教示終了基準信号があるまでは装置自体
が複数の入力信号を連続した動作としてとらえることが
できる。従って、教示者は連続的な動作、例えば文字φ
図形を描く時、一つの線を描き始めるたび、あるいは描
き終るたびに教示開始、あるいは教示終了信号をおくら
なくてもよくなり、いくつかの連続的な動作を次々に非
常に効率よく教示することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略斜視図、第2図は
座標検出原理図、第3図は姿勢演算原理図、第4図は本
発明の教示装置の入力データの一例を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 二次元座標検出面と、所定の長さを有する位置・姿勢入
    力部材と、この位置・姿勢入力部材の一端を前記二次元
    座標検出面に当接して前記二次元座標検出面上の一点の
    二次元位置座標の位置情報を教示する手段と、前記位置
    ・姿勢入力部材の他端の二次元座標を検出し、これと前
    記一点の二次元位置座標と位置・姿勢入力部材の長さと
    から位置・姿勢入力部材の姿勢情報を教示する手段とを
    具備すると共に、前記位置・姿勢入力部材の一端の前記
    二次元座標検出面への当接、離脱を検出する手段と、こ
    の当接、離脱時に、それぞれ発生した教示開始基準信号
    、教示終了基準信号を前記位置・姿勢情報の前後に重畳
    する基準信号付与手段を備えたことを特徴とする教示装
    置。
JP2297485A 1985-02-07 1985-02-07 教示装置 Pending JPS61182106A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2297485A JPS61182106A (ja) 1985-02-07 1985-02-07 教示装置

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JPS61182106A true JPS61182106A (ja) 1986-08-14

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ID=12097531

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JP (1) JPS61182106A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048812B4 (de) * 2005-10-10 2011-02-10 Universität Stuttgart Steuerung werkstückbearbeitender Maschinen
CN112207857A (zh) * 2019-07-12 2021-01-12 上海智殷自动化科技有限公司 一种基于双目视觉系统的离线示教系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048812B4 (de) * 2005-10-10 2011-02-10 Universität Stuttgart Steuerung werkstückbearbeitender Maschinen
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