JPS62277287A - ロボットのオフライン・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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明はオフライン・プログラミングによりロボットの
動作プログラムを作成するロボットのオオフライン・プ
ログラミング装置に関する。

［従来の技術］ 近年、産業構造の変化に伴ない、快適な労＠環境整備の
手段として生産工場には数多くのロボットが導入されて
いる。

第９図はこのような生産工場でのロボットの作業の一例
を示す図である。第９図において、（１）はロボット、
（２）はロボット（１）制御するロボット制御装置、（
３）はロボット動作を教示するティーチング・ボックス
、（４）は作業台、（５）は作業対象となる部品である
。

ロボット（１）に作業させるためには、予めロボットに
行なわせる作業を決定し、動作プログラムを作成しなけ
ればならない。動作プログラムはティーチング、ボック
ス（３）の操作によりロボット（１）を動作させて、動
作位置及び動作シーケンス等を教示して作成する方法と
、ロボット制御装置（２）からロボット言語を入力して
作成する方法とがある。これらの方法により作成された
動作プログラムを実行することにより、ロボット（１）
が決められた動作を行なう。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のロボット作業における動作プログラム
の作成は、ロボット毎に、教示又はロボット言語による
プログラミングをしなければならなかった。教示の場合
、対象となるロボット及び生産ライン全体を長時間停止
しなければならず、時間と手間がかかり、生産効率を低
下させてしまうという問題があった。

又、ロボット言語によるプログラミングの場合、数字的
な知識及び３次元空間を把）屋する能力が必要であり、
誰でも容易に作成できるものではない。

さらに、作業変更に対しては、改めて教示又はプログラ
ミング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、
生産ラインを停止せずに、ロボット言語及び数学的知識
がそれほどなくても、ロボ・ントの動作プログラムを作
成、編集でき、生産工場の状況変化に即座に対応できる
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、作業対象物の形状、作業対象物の
作業点及びロボットの動作経路等を３次元グラフィック
表示する表示手段と、ロボットの動作経路を表わす経路
パラメータを入力する入力手段と、経路パラメータの入
力に基づいて動作経路を変更又は修正して、作業対象物
に対してロボットに所定の作業を実行させる動作プログ
ラムを、対話的に作成する変更・修正手段と、変更又は
修正した動作経路をライブラリとして記憶する記憶手段
とから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〕

上記構成のロボットのオフライン・プログラミング装置
は、表示手段が作業対象物の形状、作業対象物の作業点
及びロボットの動作経路等を３次元グラフィック表示し
、入力手段により経路パラメータを入力すると、変更・
修正手段が入力された経路パラメータに基づいて動作経
路を変更又は修正して、動作プログラムを作成する。さ
らに、記憶手段が変更又は修正した動作経路をライブラ
リとして記憶する。

［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。

篤１図は本発明に係るロボットのオフライン・プログラ
ミング装置の構成図である。第１図において、（６）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、（７）はデータ処理プロセッサ、（８）はライブラ
リ化された動作経路、作成された動作プログラム及び位
置データ等を記す、＠するメモリ、（９）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（６）に
接続されるＥＴＪ気ディスク（１５１びフロッピー・デ
ィスク（１６）等のディスク装置を制御するディスク・
コントローラ、（１０）はキーボード（１７）、磁気テ
ープ装置（１８）及びその他の入出力機器を制御する入
出力コントローラ、（１１）は表示コントローラであり
、データ処理プロセッサ（７）からの各種データを処理
し、表示メモリ（１２）を介してＣＲＴ　（１３）に表
示する。

これらはデータ・バス（１４）によってデータ処理プロ
セッサ（７）に接続されている。なお、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（６）及びそ
の周辺装置は第２図に示すように操作卓上にコンパクト
にまとまっている。

次に、第３図に示すような外形形状（２０）を持った作
業対象物の複数の溶接作業点（２１ａ）、（２１ｂ）　
、　　（２１ｃ）　、（２１ｄｌ　、（２１ｅ）　、（
２１ｆ）及び（２１ｇ）にスポット溶接を行なう動作プ
ログラムのプログラミングについて、第４図に示したフ
ローチャートを参照して説明する。

（１）ステップ４１ データ処理プロセッサ（７）はキーボード（１７）、磁
気テープ装置（１８）及びその他の入出力機器から人出
力コントローラ（ｌＯ）を介して入力される作業対象物
の外形形状（２０）及び溶接作業点（２１ａ）〜（２１
ｇ）の位置データを読み込んで、メモリ（８）に記憶す
る。

（２）ステップ４２ データ処理プロセッサ（７）は位置データの読み込みを
完了すると、読み込んだ位置データに基いて、ＣＲＴ　
（１３）上に作業対象物の外形形状（２ｏ）及び溶接作
業点（２１ａ）〜　（２１ｇ）を３次元グラフィック表
示する。

（３）ステップ４３ データ処理プロセッサ（７）はグラフィック表示された
溶接作業点間の動作経路を作成、編集してロボットの動
作プログラムを作成する。

（４）ステップ４４ データ処理プロセッサ（７）は動作プログラムをロボッ
ト言語によるソース・プログラムに変換し、出力する。

動作プログラムは順次選択される溶接作業点に対し、そ
れぞれに適した動作経路パターンを表現するデータを動
作セグメントとして連結することにより記述される。第
５図は係る動作プログラムのデータ構造を示す図である
。動作゛プログラムは「プログラム・コード」、［第１
作業目標点に対する動作セグメント」、「第２作業目標
点に対する動作セグメント」、・・・、「最終作業目標
点に対する動作セグメント」及び「動作セグメント数」
から構成されるデータ構造になっている。

動作セグメント、即ち動作経路パターンは作業目標点に
至るまでどのように途中経由点を設けるかを決めること
により作成するものであり、第６図にその例を示す。第
６図において、（２δ）は動作経路の始点、（２７）は
作業目標点、（２８）、（２９）は始点（２６）から作
業目標点（２７）に至るまでの途中経由点、（３０）、
（３１）は参照点、（３２）、（３４）は補間比（３３
）、（３５）はシフト量である。

ここで、動作経路パターンの変更とは、第６図（ａ）の
ような動作経路パターンが作成されている場合、これを
第６図（ｂ）又は第６図（Ｃ）のような動作経路パター
ンに置き換えることである。又、動作経路パターンの修
正とは、第６図　（ｂ）又は第６図（ｃ）の補間比（３
２）、（３４）又はシフト量（３３）、（３５）を変更
することである。

第７図は係る動作動作経路パターンのデータ構造を示す
図である。一般的なデータ構造を示す第７図（ａ）にお
いて、（７７）は動作経路の構成を記述する幹であり、
ライブラリへの「登録名称」、「途中経由点の数」及び
各点の位置データを算出するための要素データを指す「
ポインタ」とから構成されている。（７８）、（８１）
、（８２）は幹（７７）の要素データ、（７９）、（８
０）は要素データ（７８）の要素データであり、位置デ
ータを算出するために必要な参照点を示す要素データを
指す「ポインタ」と「パラメータ」とから構成されてい
る。

要素データは２つの位置データに対する演算（例えば２
つの位置データの相対関係、即ち２つの位置データのマ
トリクス積を求める演算、又は２つの位置データ間にあ
る比で補完した点を求める演算等により新たに位置デー
タを求めるもの）と、直接位置データを示すものく始点
、作業目標点又は数値的に新たに決定する位置データ等
）とがある。

位置データはプログラムを記述する基本座標系に対する
第１式に示すような位置を記述する平行８動ベクトルと
、その位置におけるロボットの持つ作業具の姿勢を記述
する回転変換マトリクスからなる４行４列のＭ２Ｍ変換
マトリクスとして表現されている。即ち、位置データは
、 具体的なデータ構造を示した第７図（ｂ）において、（
８３）は「登録名称ＪがｒＶＰＡＴＨＪ　テある幹、（
８４）は２つの位置データの積を表わす「ボインタ」が
ｒ　ＲＥＬＡＪである要素データ、（８５）は補完を表
わす「ポインタ」がｒＩＮＴＥＲＪである要素データ、
（８６）は始点を表わす「ポインタ」がｒＴＥＲＭＣＪ
である要素データ、（８７）は目標点を表わす「ポイン
タ」がｒＴＥＲＭＴ　Ｊである要素データ、（８８）は
数値的に新たに位置データを決める位置データを表わす
「ポインタ」がｒＴＥＲＭＺ　Ｊである要素データであ
る。なお、ｒＴＥＲＭＺ　ＪはＺ軸方向への平行移動成
分を持つ位置を記述するものであり、要素データ（８８
）においては、を示す。

次に、上述したステップ４３の詳細、即ち溶接点間の動
作経路を作成し、ロボットの動作プログラムを完成させ
る手順を第８図のフローチャートを参照して説明する。

（１）ステップ１０１ ＣＲＴ　（１３）は表示画面上に動作経路作成のための
操作メニューとともに対象物の外形形状、その上にある
各スポット溶接作業を行なう溶接点位置及びカーソ、ル
を表示する。

（２）ステップ１０２〜１０４ オペレータがキーボード（１７）のｔ桑イ乍によりカー
ソルを移動させてプログラム作成の対象となる溶接点を
選択して（ステップ１０２　）　、選択した操作メニュ
ーに対応する番号を入力すると（ステップ１０３　）　
、データ処理プロセッサ（７）は入力された番号を判別
しくステップ１０４　）　、ｍｈ作経路の作成・変更（
ステップ１０５〜１０８　）　、既に作成されている動
作経路の修正（ステップ１０９〜１１２　）　、コピー
（ステップ１１３〜１１５）又は終了のいずれかの処理
を実行する。

（３）ステップ１０５〜１０８ データ処ｓ里プロセッサ（７）はライブラリとして登録
されている動作経路のパターン゛の一覧表をＣＲＴ　（
１３）に表示させる（ステップ１０５　）。

オペレータが適当な動作経路パターンを選択し、それに
対応するコードを入力すると（ステップ１０６）、デー
タ処理プロセッサ（７）は入力されたコートを判別しく
ステップ１０７　）　、選択された動作経路パターンの
ライブラリに作業目標データ・ポインタ等所要のデータ
を書き込んで、動作プログラムに新たなセグメントとし
て追加する（ステップ１０８）。なお、入力されたコー
ドに対応する動作経路パターンがないときは、ステップ
１０１に進む。

（４）ステップ１０９〜１１２ 作成されている動作経路の修正はライブラリにより指定
されているパラメータを変更することにより行なわれる
。例えば、前述の第６図（ｂ）に示した動作経路パター
ンの修正は、以下のようにして行なわれる。即ち、始点
（２６）　（要素データ（８１１））と作業目標点（２
７）　Ｃ要素データ（８７））との間に０．５の比で補
間する参照点（３０）　（要素データ（８５））を算出
し、この参照点（３０）とＺ軸方向に１００シフトした
要素データ（８８）から途中経由点（２８）を算出し、
これを要素データ（８８）とし、作業目標点（２７）　
（要素データ（８９））に到達する。このように動作経
路パターンを修正するには、入力すべきパラメータ数を
決定しくステップ１０９　）　、パラメータとしての補
間比（３２）及びシフト量（３３）を入力しくステップ
１１１　）　、設定する（ステップ１１２　）。この例
では、経路パラメータは要素データ（８５）の補間比０
．５　と要素データ（８８）のシフト分１００であり、
ライブラリ上では初期値として与えているが、これらは
動作プログラム作成時に変更することにより任意に経路
パターンを変形することができる。

又、第６図（Ｃ）は始点（２５）から途中経由点（２８
）、（２９）の２点を経由して作業目標点（２７）に至
る動作経路パターンで、補間比（３２）から参照点（３
０）を算出し、参照点（３０）を法線方向にシフト量（
３３）で示される圧部だけシフトした点を途中経由点（
２８）とし、同様に補間比（３４）から参照点（３１）
を算出し、シフト量（３５）で示される距離分法線シフ
トした途中動作経路パターンである。

パラメータの入力が終了すると（ステップ１１０　）、
各動作セグメントの演算要素を実行することにより途中
経由点を算出しくステップ＋１４　）　、　ＣＲＴ　（
１３）が３次元グラフィック表示する（ステップ１１５
）。

上述した機能の他に、新たに動作セグメントを追加する
際、プログラム経路パターンと同一のものを採用するコ
ピー機能（ステップ１１３　）　、動作プログラム中か
らあるセグメントを削除する機能及び動作プログラム中
の任意の位置に新たな動作セグメントを挿入する機能等
を用いることができ、プログラマはこれらのプログラミ
ング操作を３次元グラフィック上で確認しながら対話的
に進めることができる。

なお、本実施例では、スポット溶接作業を例に説明した
が、組み立て作業その他のロボット作業でもよく、本実
施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、表示手段が作業対
象物の形状、作業対象物の作業点及びロボットの動作経
路を３次元グラフィ・ンク表示し、入力手段により経路
パラメータを入力すると、変更・修正手段が入力された
経路パラメータに基づいて動作経路を変更又は修正して
、動作プログラムを作成するようにしたので、ロボット
言語及び数学的な知識をそれほど必要とすることなく、
短時間で効率のよいロボットの動作プログラムが作成で
きるという効果が得られる。

【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
ミング装置の構成図、第２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外観図１、第３図は
作業対象物の外観図、第４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動作を示すフローチ
ャート、第５図は動作プログラムのデータ構造図、第６
図は動作経路パターン図、第７図は動作経路パターンの
データ構造図、第８図は溶接点間の動作経路を作成し、
ロボットの動作プログラムを完成させる手順を示すフロ
ーチャート、第９図は生産工場でのロボットの作業を説
明する説明図である。 各図中、６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、７はデータ処理プロセッサ、８はメモ
リ、９はディスク・コントローラ、工０は人出力コント
ローラ、１１は表示コントローラ、１２は表示メモリ、
１３はＣＲＴ、１４はデータ・バス、１５は５１気デイ
スク、１６はフロッピー・ディスク、１７はキーボード
、１８は６ｎ気テープ装置である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットに作業対象物に対する所定の作業を行な
   わせる動作プログラムを事前に作成し、該動作プログラ
   ムを該ロボットに実行させるオフライン・プログラムを
   実現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、前記作業対象物の形状、該作業対象物の作業点
   及び前記ロボットの動作経路を３次元グラフィック表示
   する表示手段と、前記ロボットの動作経路を表わす経路
   パラメータを入力する入力手段と、前記経路パラメータ
   の入力に基づいて前記動作経路を変更又は修正して、対
   話的に前記動作プログラムを作成する変更・修正手段と
   、前記変更又は修正した動作経路をライブラリとして記
   憶する記憶手段とを備えた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。
2. （２）経路パラメータは、前記ロボットが前記作業点に
   至るまでに通過する経由点である特許請求の範囲第１項
   記載のロボットのオフライン・プログラミング装置。