JPS62108314A - ロボツトのオフラインプログラミング装置 - 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】 〔産業上の利用分ワ！ｔ〕 本発明はそれぞれ多種の製品を製造する複数のロボット
に対して、これらのロボットを使用せずに作成されたこ
れらのロボットの動作を指示する作業プログラムの位置
情報を個々のロボットに適合させるロボットのオフライ
ンプログラミング装置に関する。

〔従来の技術〕

製造ラインに設置した複数のロボットにそれぞれ所定の
作業を行わせるために、従来は作業工程の教示を行って
いた。作業工程の教示は製造ラインを停止しておき、作
業者がロボットを実際に動かして作業の順序及び作業の
内容等を作業プログラムとして作成するものである。近
年、教示作業の軽減及び製造ラインの停止時間の短縮を
図るために、作業工程の教示に代わりオフラインプログ
ラミングが導入されるようになってきた。このオフライ
ンプログラミングとは、実際にロボッｉ・を動かさずに
ロボットに実行させる作業プログラムを作成するもので
ある。

第７図は係るオフラインプログラミングによる作業プロ
グラムの作成方法を説明する説明図である。第７図にお
いて、（１）はロボッｌ−、＋２）はロボッ１−　（１
１の作業対象物、（３）はオフラインプログラミング装
置である。

作業プログラムはプログラミング装置（３）が入力され
たロボット（１１及び作業対象物（２）の３次元形状に
ついての情報に基づいて作成するようになっている。乙
の場合、オフラインで作成した作業プログラムには、所
定の記述座標系に基づいて定めたロボッｌ−（１１の作
業点の位置が記載されているので、この作業点の位置を
ロボッｌ−（１１を基準とする座標系に対応する作業点
の位置に変換する必要がある。

作業点の位置を変換するための座標変換行列は、実測し
た作業セル内でのロボッＩ−（１）と作業対象物（２）
との相対的な位置関係又は図面等に記載されている作業
セル内のロボッＩ−ｆｉｌと作業対象物（２）との相対
的な位置関係に基づいて数値入力することによって行う
。

しかし、ロボッｌ−（１１及び作業対象物（２）の設置
誤差を考慮すると、ロボッＩ−（１）の手先を作業対象
物（２）上の代表的な作業点に位置決めし、その作業点
の位置をロボッｌ−＋１１の位置検出センサ（図示せず
）によって計測する、いわゆる「教示」により求める方
が現実的である。

第８図は係る教示によって所定の記述座標系に基づいて
定めたロボッＩ−（１１の作業点の位置をロボッｌ＝　
（１１を基準とする座標系に対応する作業点の位置に変
換する座標変換行列の算出方法を説明する図である。ま
ず、作業プログラムに記載された作業対象物（２）を基
準とする座標系Ｗ（以下、基準座標系Ｗという）に基づ
いて定めた作業対象物（２）上にある教示用の作業点の
位置ＴＩ、　Ｔ２．　Ｔ３により座標系Ｆを構成する。

次いで、座標系Ｆから基準座標系Ｗへの座標変換行列（
ＷＦ）を演算により算出する。一方、ロボッＩ−（１１
に作業点Ｔ１〜Ｔ３を教示することにより、これらの作
業点の位置Ｔ１〜Ｔ３をロボν１・（１）を基準とする
座標系Ｒに対応する作業点の位置に変換し、座標系Ｆか
ら座標系Ｒへの座標変換行列［ＲＦ］を算出する。さら
に、作業対象物（２）を基準とする基準座標系Ｗからロ
ボッ）・（１）を基準とする座標系Ｒへの座標変換行列
（ＲＷ）を、 （ＲＷ）＝　（ＲＦ）（ＷＦ）−１ により算出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、′６を数のロボットにより構成され、多種の製
品の製造を受は持つ作業セルにおいては、新たな作業対
象物（図示せず）が発生した場合、新たな作業対象物を
基準とする座標系に基づいて定めた作業点の位置をロボ
ッｌ−（１）を基準とする座標系に対応する作業点の位
置に変換する座標変換行列を算出する必要があり、作業
を開始するまでに多くの時間を要するという問題があっ
た。

又、これとは反対に新たな、ロボット（図示せず）を導
入したり、ロボットの配置を変更しｔこ場合にも、作業
対象物（２）を基準とする座標系に基づいて定めた作業
点の位置を新たに導入したロボット又は配置を変更した
ロボット＋１１を基準とする座標系に対応する作業点の
位置に変換する座標変換行列を算出しなければならない
という問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
最小の手続で各ロボットと各作業対象物との間の座標変
換行列を算出できるロボットのオフラインプログラミン
グ装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、作業対象物に対してそれぞれ所定の
作業を行なう複数のロボットを動かさずに、複数のロボ
ットにそれぞれ実行させる作業プログラムを作成するロ
ボットのオフラインプログラミング装置に、複数のロボ
ッ１ｚが据え付けられている作業セルを基準とする基準
座標系を設定し、基準座標系に基づいて、作業セルにお
ける複数のロボットの配置をそれぞれ記載する座標変換
行列及び作業セルに送り込まれる作業対象物の位置を記
載する座標変換行列を算出し、複数のロボットの配置を
それぞれ記載する座標変換行列及び作業対象物の停止位
置を記載する座標変換行列に従って、作業対象物を基準
とする座標系に基づいて作業プログラムに記載されてい
る複数のロボツ）・のそれぞれの作業点の位置を、複数
のロボットのそれぞれを基準とする座標系に対応する作
業点の位置にそれぞれ変換する座標変換行列を算出する
機能を備えて、ロボットのオフラインプログラミング装
置を構成する。

〔作　用〕

上述したロボットのオフラインプログラミング装置は、
作業対象物に対してそれぞれ所定の作業を行う複数のロ
ボットが据え付けられている作業セルを基準とする基準
座標系を設定し、この基準座標系に基づいて、作業セル
における複数のロボットの配置をそれぞれ記載する座標
変換行列及び作業セルに送り込まれろ作業対象物の位置
を記載する座標変換行列を算出し、次いでＩＩ数のロボ
ットの配置をそれぞれ記載する座標変換行列及び作業対
象物の停止位置を記載する座標変換行列に従って、作業
対象物を基準とする座標系に基づいて作業プログラムに
記載されている複数のロボットのそれぞれの作業点の位
置を、複数のロボットのそれぞれを基準とする座標系に
対応する作業点の位置にそれぞれ変換する座標変換行列
を算出する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明に係るロボットのオフライノブログラミ
ング装置の概略図である。第１図において、（３）はオ
フラインプログラミング装置、（４Ｌｔ５１及び（６）
はロボット、（８）は作業対象物、ａＯ）はロボノ１−
　（４１、（５１及び（６）が設置された作業セルであ
る。

第２図は本発明に係るオフラインプログラミング装置の
機能を説明する説明図である。このオフラインプログラ
ミング装置は、要素作業プログラムを作成する機能、作
成した要素作業プログラムをリンクして各ロボットに割
り当てる機能、ロボッｌ−（４１〜（６）及び作業対象
物（２）の配置位置を管理する機能及び作業対象物（２
）を基準とする座標系に基づいて記載されている作業点
の位置を各ロボット（４）〜（６）を基準とする座標系
に対応する作業点の位置に座標変換する座標変換行列を
算出し、この座標変換行列に基づいて座標変換する機能
を備えている。

要素作業プログラムの作成とは、作業対象物（２）に対
するロボットの一連の要素作業、例えば連続的に行う数
点のスポット溶接又はネジの締め付は作業等の作業の最
小単位についてロボットの動作手順プログラムを作成す
る機能である。なお、作業プログラムには作業点の位置
が作業対象物（２）を基準とする基準座標系で記載され
ている。又、要素作業プログラムのリンク及びリンクし
た要素作業プログラムの各ロボットへの割り当てとは、
複数個の要素作業のプログラムをリンクし、リンクした
要素作業プログラムを各ロボットに割り付けろ機能であ
る。又、座標変換行列を算出し及び座標変換とは、リン
クした要素作業プログラムに記載されている作業点の位
置を座標変換行列により各ロボッｌ−ｆ４１〜（６）を
基準とする座標系に対応する作業点の位置に座標変換し
、ロボッｌ−ｆ４１〜（６）に出力する機能である。な
お、座標変換行列はロボッ１−　（４１〜（６）の配置
及び作業対象物（２）の停止位置の情報として、上述し
た教示により得られる。

次に、本発明に係るオフラインプログラミング装置の全
体の動作について第３図のフローチャー１・を参照して
説明する。

（１１ステツプ３０ 作業セル叫の現場において、作業対象物（２）を基準と
する座標系ＷＩに基づいて記載された作業点の位置を、
それぞれロボッＩ−（４１、（５）及び（６）を基準と
する座標系Ｒ８、Ｒ２及びＲ３に対応する作業点の位置
に変換するための座標変換行列［Ｒ＋ｗｔ）、［Ｒ２Ｗ
ｌ）及び［ＲｓＷ＋］を算出する。これは、各ロボッ＋
−（４１、（５）及び（６）を作業セルＱＯＩに据え付
けた直後に、作業セル００）を基準とする基準座標系Ｋ
を決定し、各ロボッＩ−ｆ４１〜（６）の配置をオフラ
インプログラミング装置に入力するためである。

（２）ステップ３１ 座標変換行列［Ｒｔｗ＋］　、［ｒｔ２Ｗ１）及び［ｒ
ｔｓｗｔ）をオフラインプログラミング装置に入力する
。

（３）ステップ３２及び３３ 作業セルαωを基準とする基準座標系Ｋが決められてい
るか否かを判断する（ステップ３２）。作業セル０〔を
基準とする基準座標系Ｋが決められていないときは、座
標変換行列（ＫｆｉＷｌ）　　（ｎは１〜３）を単位行
列とする（ステップ３３）。なお、基準座標系には任意
の位置に設定することができるので、本実施例では初め
て入力された作業対象物（８）の停止位置を基準座標系
にとする。

（４）ステップ３４ 座標変換行列（Ｒ，Ｋ）及び座標変換行列［ＫＷ□〕が
未定であるか否かを判断する。

（５）ステップ３５ 座標変換行列［Ｒ，Ｋ］が未定であるとき、即ちロボッ
Ｉ−＋４１〜（６）を作業セル（ｌＯ）に据え付けた直
後は、座標変換行列［Ｋ　Ｗ　１）を用いて、［ＲＩＫ
］　＝　［Ｒｔｗｔ）（ＫＷＩ）−’によりロボット（
４）の配置を算出する。続いて、座標変換行列［Ｒｚ”
＃＋］及び（Ｒ３Ｗりに対しても同様の演算を施して、 ［Ｒ２Ｋ］　＝　（Ｒ２Ｗ１）［ＫＷｌ）−’（Ｒ３Ｋ
）＝　（ｒｔｓｗｔ）（ＫＷＩ）伺によりロボッＩ−＋
５１及び（６）の配置を算出する。

第４図はこれらの座標変換行列の相互関係を説明する図
である。第４図に示すように、作業セル（１０）に据え
付けられたロボッｌ−（４１、（５）及び（６）の配置
ＭＲＩＫ）、（Ｒ２に：ｌ及び［Ｒ３Ｋ）＞は、座標変
換行列（ＲＩＷ＋）、［Ｒ２Ｗ＋３及び［ＲｓＷｌ）並
びに作業対象物（８）の座標変換行列（ＫＷＩ）により
算出できる。

（６）ステップ３６ 基準座標系Ｗ２を有する新たな作業対象物（９）が発生
したときは、作業対象物（９）に対するの作業プログラ
ムの座標変換に必要な座標変換行列〔Ｒ菫Ｗ、）、（ｔ
’ｔｉｗ＊）及び（Ｒｉｗｉｌをそれぞれ （Ｒｔｗｔ）＝　　（ＲＩＫ）　　［ｗｉ：］（Ｒ，Ｗ
２］　　＝　　（Ｒ，Ｋ）　　（ＫＷ、）（Ｒ３Ｗ２）
＝　　（Ｒ３Ｋ）　　［Ｋｗ＊）により算出する。次い
で、座標変換行列［Ｋ　ｗｔ〕が未定であるので、３台
のロボッｌ−＋４１〜（６）のうち１台だけ、例えば、
ロボッｌ−１４１において座標変換行列〔尺ｒ　Ｗ　ｌ
］を算出して、この座標変換行列（ＲＩＷＩＩをオフラ
インプログラミング装置に入力し座標変換行列 ［ＫＷ２］＝　［ＲＩＫ）−’　［ＲＩＷ２１を算出す
る。。なお、他の２台のロボッｌ−（５１〜（６）につ
いては座標変換を求める作業は不要である。

第５図はこれらの座標変換行列の相互関係を説明する図
である。第５図に示すように、作業セル（１０）に据え
付けられたロボッＩ−（４１、（５）及び（６）の配置
は（〔ＲＩＫ）、〔Ｒ＋＋Ｋ）及び［ｒｔ、Ｋ］）、座
標変換行列［ＲＩＷ２）、〔ｒｔ　、Ｗ　１）及び（Ｒ
３ＷＺ）と作業対象物（９）の座標変換行列［ＫＷ２］
により算出できる。

（７）ステップ３７ 第６図に示すように作業セルＱＯＩに新しいロボット（
７）が導入されて、従来３台のロボッＩ−＋４１〜（６
）で行っていた作業を一部分担するときには、従来この
作業セル叫で受は持っていた作業対象物（８）〜（９）
のうちの１つ、例えば作業対象物（８）について教示を
行い、座標変換行列（Ｒ４Ｗ□〕を算出し、これをオフ
ラインプログラミング装置に入力して、座標変換行列 ［Ｒ４Ｋ］＝　［ｒｔ４ｗ□］［ＫＷＩ）−”を算出す
る。なお、他の作業対象物に対する座標変換行列を算出
する作業は不要である。

（８）ステップ３８〜４０ ロボットの配置変更又は作業対象物の停止位置変更があ
ったとき（ステップ３８）は変更したロボットと従来の
作業対、象物又は変更した作業対象物と従来のロボット
による一組の教示により座標変換行列 ［：ＫＷ〕＝　（ｆｔＫ）−１（ＲＷ）又は （ＲＫ）＝　（ＲＷ）（ＫＷ）−１ を算出（ステップ３９又は４０）ｌ、、、これをオフラ
インプログラミング装置に入力して、配置データを変更
する。

（９）ステップ４１ 座標変換行列（Ｒ，Ｋ）及び座標変換行列［ＫＷＩ）が
未定であるときは、エラーとする。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、複数のロボットが
据え付けられている作業セルを基準として設定した基準
座標系に基づいて、作業セルにおける複数のロボットの
配置をそれぞれ記載する座標変換行列及び作業セルに送
り込まれる作業対象物の位置を記載する座標変換行列を
算出し、複数のロボットの配置をそれぞれ記載する座標
変換行列及び作業対象物の停止位置を記載する座標変換
行列に従って、作業対象物を基準とする座標系に基づい
て作業プログラムに記載されている複数のロボットのそ
れぞれの作業点の位置を、複数のロボットのそれぞれを
基準とする座標系に対応する作業点の位置にそれぞれ変
換する座標変換行列を算出するようにしたので、僅かな
作業で作業現場の変化に対して即応し碍るロボットのオ
フラインプログラミング装置を得る乙とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボットのオフラインプログラミ
ング装置の概略図、第２図は第１図に示したオフライン
プログラミング装置の機能を説明する説明図、第３図は
第１図に示したオフラインプログラミング装置の動作を
説明するフローチャー１・、第４図、第５図及び第６図
は各座標変換行列の相互関係を示す説明図、第７図は係
るオフラインプログラミングによる作業プログラムの作
成方法を説明する説明図、第８図は従来の座標変換行列
の算出方法を説明する説明図である。 各図中、３はオフラインプログラミング装置、５．６．
７はロボット、８ば作業対象物である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業対象物に対してそれぞれ所定の作業を行なう複数の
   ロボットを動かさずに、該複数のロボットにそれぞれ実
   行させる作業プログラムを作成するロボットのオフライ
   ンプログラミング装置において、前記複数のロボットが
   据え付けられている作業セルを基準とする基準座標系を
   設定し、該基準座標系に基づいて、該作業セルにおける
   前記複数のロボットの配置をそれぞれ記載する座標変換
   行列及び該作業セルに送り込まれる作業対象物の位置を
   記載する座標変換行列を算出し、該複数のロボットの配
   置をそれぞれ記載する座標変換行列及び該作業対象物の
   停止位置を記載する座標変換行列に従って、該作業対象
   物を基準とする座標系に基づいて前記作業プログラムに
   記載されている該複数のロボットのそれぞれの作業点の
   位置を、該複数のロボットのそれぞれを基準とする座標
   系に対応する作業点の位置にそれぞれ変換する座標変換
   行列を算出することを特徴とするロボットのオフライン
   プログラミング装置。