JPS6282406A - 教示デ−タ作成装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は産業用ロボットの教示装置に係り、特にオフラ
インティーチイングシステムにおける教示データ作成装
置Ｉこ関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

産業用ロボット装置の教示システムの一つにオフライン
ロボットティーチングシステムがある。

このオフラインロボットティーチングシステムの一つに
、コンピュータグラフィクスを利用してＣＲＴ端末上に
ロボットおよび作業環境を三次元幾何形状モデルあるい
は、ワイヤフレームで作成表示した後、ＣＲＴ端末上で
ロボットの動作をシュミレーションすることによりロボ
ットの教示デがら同時にロボット周囲の作業環境に注意
を払いつつロボットの姿勢や位置を決めるべくキーボー
ド等よフ直接数値を入力することでＣｆＬｒ−艷でのロ
ボットの動作シュミレーションを実行している。

このように、直接数値を入力することによりロボットの
姿勢や位置を決定するためには数値入力後のロボットの
動作をあら力）しめ予想した上で入力由度の回転軸を常
に操作者自身が把握した上でそれら数値を決定しなくて
はならなかった。このため、システムの操作に高度な熟
練を必要とし、また操作者自身に多大な負担をかけてい
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、操作者にかかる負担を低減させ、容易
（ご教示データを作成できる教示データ作成装置を提供
するこ、！：＃こある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するためになされた本発明は、三次元幾
何形状モデルとして構築される作業環境モデルを生成す
る作業環境モデル作成手段と、前記作業環境モデルを表
示する表示手段と、多自由度の姿勢を有し各前記自由度
毎の変位量を出方する模擬ロボットハンドと、前記作業
環境モデルと共１こ三次元幾何形状モデルで前記表示手
段に表示されかつ前記模擬ロボットハンドより得た各前
記変位量で移動される作業ロボットの三次元幾何形状ロ
ボットモデルを生成するロボットモデル作成手段と、こ
のロボットモデル作成手段から得られる前記ロボットモ
デルの制御データを前記作業ロボットの姿勢データに変
換する姿勢データ作成手段と、前記姿勢データを前記作
業ロボットの間節角度データに変換する間部角度作成手
段と、この間部角度作成手段で得られたデータを基に所
望の教示データを格納する教示データ格納手段とを備え
たことを特徴きする教示データ作成ｉｔである。

［発明の効果〕 本発明によれば模譬ロボット７’−ムよジ出カされる各
変位量で表示手段ｌこ示されたロボットモデルが移動す
るので、操作者は模擬ロボットアームからロボットモデ
ルの姿勢や位置を自在に入力でき、効率的に所望の教示
データを作成できる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例としての教示データ作成装置を図
面を参照しながら詳細に説明する。

第１図に示されるように本実施例の教示データ作成装置
の概要は、キーボード苔しくはタブレット等を操作して
設計図面から得た形状寸法を基にえた計算機と、この計
算機内の情報すなわち前記三次元幾何形状モデルを表示
するＣＲＴｉ末等の表示手段３と、３自由度の姿勢をＭ
し各自由度はそれぞれ互いに直交する軸心を有す３つの
回転軸からなり各前記自由度毎の回転量が検出されてイ
ンターフェースを介して前記計算機に入力される模擬ロ
ボットハンド４と、前記作業環境モデルと共ｌこ三次元
幾何形状モデルで表示手段３に表示され、かつ模擬ロボ
ットハンド４より得た各前記回転量で移動される作業ロ
ボットのロボットモデルを生成するロボットモデルの作
成手段２と、このロボットモデルの制御データとを前記
作業ロボットの姿勢データζこ変換する姿勢データ作成
手段５と、前記姿勢データを作業ロボットの間節角度デ
ータに変換する間部角度作成手段６と、得られた教示デ
ータである前記間節角度データなどを格納する磁気ディ
スク装置等の教示データ格納手段７とから成る。ここで
三次元幾何形状モデルとは、本実施列中ではソリッドモ
デルを用いておフ、これは円柱、直方体、円維、球など
の立体（基本形状要素、ブＩＪ　ミティブと呼ぶ〕を組
み合わせて複雑な立体を計算機で計算して構築する技術
で、計算して得られた結果は表示手段１　ａ　（ＣＲＴ
ｍ末）の画面上ｌこ表示され、実物を見るのと同じイメ
ージで見える形状で表示する。また、模擬ロボットハン
ド４の構造は第２図にその概観が示されるように、基盤
２０Ｉζ支持体２１を介して垂直方向ｌこ軸心を育する
ように一端を回動自在に支持された部材２２は図中矢印
Ｉで示されるような円周方向に回転可能であり、そして
部材２２他端ｌこ上記軸心と直交する軸心を有するよう
に一端を回動自在に枢着された支持棒２３は図中矢印■
で示される円周方向に回転可能である。そして、支持棒
２３他端には部材２２と支持棒２３との接合部分の軸心
と直交する軸心を有するように支持体２４を介して実機
のロボットグリップの形を模造したグリッパ２５が回動
自在ｌこ支持され、このグリッパ２５は図中矢印■で示
されるような円周方向に回転可能である。そしてさらに
、部材２２と支持棒２３とグリッパ２５のそれぞれの回
転量は３つの互いに直交する上記各軸心に同軸上でそれ
ぞれ配置された図示せぬポテンショメータによって計測
され。

その計測値は角度信号としてインターフェース１４内の
マルチプレクサおよびＤ／Ａ変換器を介して計′！１．
機１２に入力される。すなわち第３図に示されるように
模擬ロボットハンドの各関節の構成は模式的に説明する
ならば基盤２０と部材２２との間の関節および支持棒２
３とグリッパ２５との間の関節はそれぞれローテーショ
ンθ８．θ、であり、一点を中心に軸３０が回転するこ
となくすりこぎ状に軸先は回動する。そして部材２２（
！：支持棒２３との間の関節はピボットθ、（回転〕で
あり軸３０の回りに回転する。これらピボットθ、θヨ
およびローテーションθ３の回転量はポテンショメータ
によって計測されて計算機１２に入力されこれら３つの
回転量からオイラー角（α、β、ｒ）が定義され、この
オイラー角（α、β、ｒ）によってロボットモデルの姿
勢が決定される。

次に上述した構成による本実施例の教示データ作成装置
を先端にロボットグリップを有する多関節ロボットの教
示データ作成Ｉこ適用した場合をあげてその作用を合わ
せて説明する。この場合には作業環境内に置かれた物体
をロボットグリップが取り上げるために、複数の関節か
らなるロボットアームが先端のロボットグリップを前記
物体の置かれた地点に移動させて物体をつかむまでの教
示データの作成を想定する。

第４図に示されたフローチャートに従りて第５図に一例
きしてあげた教示データ装置の操作手順を示す。まず計
算機１２内にソリッドモデルとして構築された多関節ロ
ボットモデルおよびその作業環境モデル（前記物体のモ
デルを含む）を鳥敵図、平面図あるいは側面図等で実物
の幾何学的位置関係であるようにＣＲ，Ｔ端末１３に表
示する（ステップ■）。次に操作者は前記物体をロボッ
トグリップでつかむためにロボットグリップの移動地点
のデータをキーボード１０から入力する（ステップ■）
。さらζこ前記物体をロボットグリップでつかむ方向（
オイラー角（α、β、γ）で規定される）を決めるため
ｌこ模擬ロボットｌ）ンド４を所望の姿勢に謂整して角
度信号を計算機１２に入力する（ステップ■）。入力さ
れた角度信号を基に決定された方向から前記物体をつか
むようにＣＲＴ端末１３上でロボットグリップモデルを
移動させるためにロボットアームモデルを動作させ表示
する（ステップ■）。ＣＲＴ端末１３上ｌこ表示された
移動後の多関節ロボットモデルが周囲の作業環境モデル
ｌこ干渉する等の問題点がないかどうか、若しくは希望
した姿勢に多関節ロボットモデルが移動を完了したかど
うかを確認する（ステップ■〕。

多関節ロボットモデルが所望の姿勢でない場合はＮＯの
条件が成立して、ステップは再びステップ■に戻フ、ス
テップ順に■→■→■を繰フ返す。

多関節ロボットモデルが希望した姿勢に移動した場合は
ステップ■でＹＥＳ　の条件が成立する。ステップ■で
ＹＥＳ　　の条件が成立するとただちに多関節ロボット
モデルのシュミレーションデータを用いて、多関節ロボ
ットを構成する各間節角度等が移動前と移動後の間を直
線補間あるいは円弧補間等の手段によって計算され教示
データが作成される（ステップ■）。作成された教示デ
ータを磁気ディスク装置に格納する（ステップ■）。教
示データの作成を終了するか否かの判断をして（ステッ
プ■）、再び別の教示データを作成する場合はＮＯの条
件が成立し、ステップ■に戻り、ステップ順に■→■→
■→■→■→■→■を繰シ返す。

また、ＹＥＳの条件が成立した場合は教示データの作成
は終了する。

−このように本実施例の教示データ作成装置では。

ＣＢ、Ｔ端末１３に表示されるソリッドモデルからなる
多関節ロボットモデルの姿勢は、模擬ロボットハンドか
ら出力される角度信号すなわちオイラ−角（α、β、ｒ
）で規定されるので、操作者ｌこよりで随意にその姿勢
を変えられる模りロボットハンドとＣＲＴ端末１３上に
表示された多関節ロボットモデルの姿勢とはその空間的
位置関係が操作者の直感によって把握されることができ
る。すなわち、操作者はＣＲＴ端末１３＃こ表示される
多関節ロボットモデルの姿勢が希望する姿勢で作業環境
モデル内に位置することを確認するまで模擬ロボットハ
ンドを操作するこ七で、多関節ロボットモデルの姿勢を
規定するパラメータであるオイラー角（α、β、γンを
容易に設定できる。このためＣＲＴ端末１３に表示され
る像の三次元方向若しくは三自由度の回転軸を常に操作
者が熟知していなくとも横壁ロボットハンドの使用によ
って確実にしかも迅速Ｉこ作業環境モデル内における多
関節ロボットモデルの姿勢を決定できるので、より能率
的な教示データの作成ができる。

尚、本発明の実施例は上述した内容に固執することなく
本発明の技術思想の範囲内で種々の変更を加えられるこ
とができる。例えば、上述の実施例において模擬ロボッ
トモデルは３自由度の姿勢を有し各自由度はそれぞれ互
いに直交する３つの回転軸から構成されているが、この
例に限定されることなく、自由度の数や、回転軸の構造
は教示データの作成されるロボット装置等に応じて任意
に決めることができる。

また、模擬ロボットモデルの構成要素にスライド機構を
加えその移動量を検出して計算機へ人力すればより多様
な情報を基に教示データを作成できることは明らかであ
る。さらｌこ本実施例において模擬ロボットハンドの各
自由度毎の回転量を検出するポテンショメータは例えば
ロータリエンコーダ等でもよく、回転量を検出する目的
を達成する手段であれば同様の効果を奏する。

またさらに、計算機内に構築される作業環境やロボット
モデルはソリッドモデルで表現される他−に別の三次元
幾何形状モデル、例えばワイヤーフレームモデル、サー
フエースモデル等を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

（１υ じλ 第１図は本発明による教示データ作成装置一実施例の構
成を明示するための全体構成図、第２図は同実施例で適
用される模擬ロボットハンドの概観を示す斜視図、第３
図は模擬ロボットハンドを構成する各関節の配置を模式
的に示す概念図％第４図は同実施例の教示データ作成の
手順を示すフローチャート、第５図は同実施のハードウ
ェア構成を示すブロック図である。 １・・・作業環境モデル作成手段、２・・・ロボットモ
デル作成手段、３・・・表示手段、４・・・模擬ロボッ
トハンド、５・・・姿勢データ作成手段、６・・・間節
角度作成手段、７・・・教示データ格納手段。 代胛人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 （１つ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三次元幾何形状モデルとして構築される作業環境モデル
   を生成する作業環境モデル作成手段と、前記作業環境モ
   デルを表示する表示手段と、多自由度の姿勢を有し各前
   記自由度毎の変位量を出力する模擬ロボットハンドと、
   前記作業環境モデルと共に三次元幾何形状モデルで前記
   表示手段に表示され、かつ前記模擬ロボットハンドより
   得た各前記変位量で移動される作業ロボットの三次元幾
   何形状のロボットモデルを生成するロボットモデル作成
   手段と、このロボットモデル作成手段から得られる前記
   ロボットモデルの制御データを前記作業ロボットの姿勢
   データに変換する姿勢データ作成手段と前記姿勢データ
   を前記作業ロボットの間節角度データに変換する間節角
   度作成手段と、この間節角度作成手段で得られたデータ
   を基に所望の教示データを格納する教示データ格納手段
   とを備えたことを特徴とする教示データ作成装置。