JPS6297012A

JPS6297012A - ロボツト教示装置

Info

Publication number: JPS6297012A
Application number: JP60235201A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Matoba; 的場　秀彰; Shiyunji Mouri; 毛利　峻治; Masaru Ishikawa; 賢石川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-23
Filing date: 1985-10-23
Publication date: 1987-05-06
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: US4831548A; JPH0772844B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、ロボットの教示装置に係シ、特に、ロボット
ハンドを基準とした画面表示を用いることにょプ、ロボ
ットの動作教示の簡易化に好適な装置に関する。

〔発明の背景〕

従来ロボットの教示方法としては、特開昭５９−４１０
１２　　号公報、特開昭５９−ｔｓＯ５０７号公報等が
知られている。また、グラフィック応用ロボット教示シ
ステムにおいては、画面の視点を変更するための方法と
して、視点の方向ベクトルを数値入力して、視点を決定
するという方法がとられている。−例を添付資料に示す
。

このような方法で視点変更を行ないながら、例えばロボ
ットの部品挿入作業を教示しようとすると、（１）　　部品の挿入作業がわが）易い視点方向ベクト
ルの数値情報が常に与えられていなければならなり０（２）　　挿入対象物が見やすいように画面の視点を変
更後、対象物に合わせるようにロボットを移動させて挿
入作業を教示するというように二段階の操作が必要であ
る。

という二点から、使い易込ものではなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、グラフィックを用いたロボット教示方
法において、移動中のロボットのハンドに取り付けた視
点から周辺環境を見た場合の表示を可能とするロボット
教示方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、部品挿入例を示したもので、部品を斜めに挿
入する場合を示しているが、このような場合の教示を行
なうためには、従来方法では以下のような手順が必要で
ある。

ｆｉｌ　　画面の方向が挿入方向に合うように画面全体
を回転させる。（以下０ｆｉｌ　、　ｆｉｌｌのような
手順）（１１挿入面の見える方向まで画面を回転する。

（第８図（ｂｌＯ例）（１１挿入方向が画面の方向に合うように画面を回転す
る。（第８図ｔｅｌの例）（２）　　ロボットの腕を動かして、把持している部品
が、挿入位置／方向に合うようにする。

以上よシ、明らかなように、従来方法では、挿入される
部品側の回転／移動、ロボットハンドの把持している部
品側の回転／−移動という操作が必要である。そこで、
本発明の場合には、上記手順を簡易化するために、ロボ
ットハンドから見た画面表示を考えるようにしたもので
あり、画面上には、ロボットハンドから見た周辺環境を
表示し、ロボットハンド（すなわちロボットの各軸）を
動かす毎に、周辺環境が常にロボットハンドから見たよ
うに変化させてゆくことによ）、上記ｆｉｌ　、　＋２
１の手順を同時に実行できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例に基いて説明する。

第２図は教示システムの構成を示しており、１は図形・
文字・記号等の表示用グラフィックディスプレイ、２は
表示画ｆ上の一点を指示するためのマウス、３は図形情
報の格納用メモリ、４は演算処理装置である。

第１図は表示画面の例であシ、ロボット、部品、各種メ
ニーー等が表示されている。

第３図は第１図に示した（挿入部品）を（挿入される部
品）へ挿入する場合を例にとシ、本発明の方法を用いて
教示する際の画面の変遷を示したものである。（組付は
部分のみを拡大）第４図は構成要素間の情報の流れを表
わしたブロック図であシ、５が演算処理装置、６が指示
装置、７がグラフィックディスプレイ、８がメモリ、９
が図形情報読み出し指令、１０が図形情報、１】が図形
情報、１２が二次元座標データ、１３が表示データを表
わしている。

第５図は図形情報の内容を表わしており、図形データと
ハンド座標系データを含んでいる。

第３図に示した例を用いて、本発明の処理手順を示す。

（第１図〜第５図参照）まず、三次元ワールド座標（グラフィックディスプレイ
の持つ三次元座標）上に定義された図形を、グラフィッ
クディスプレイの二次元スクリーン図形として作シ出す
ための方法について示す。

三次元ワールド座標系で定義された図形から、二次元ス
クリーン図形を作り出すためには、三次元ワールド空間
の適当な位置に投影面を指定し、投影の方向および投影
の種類を定める必要がある。

実施例１では、投影面、投影の方向および投影の種類を
以下のように定める。

・投影面：ハンド座像系のＪｙ平面・投影方向：ハンド座標系のＺ軸方向（視点はハンド座標原点）・投影の種類：平行投影以上の設定のもとに、以下に示す２ステツプの操作によ
シ、三次元ワールド図形から二次元スクリーン図形を作
シ出す。

（１）　　ワールド座標系で記述されているデータをハ
ンド座標系によるデータに変換する。

（この際の変換マトリックスをＴｖとする）＋１１　　
（１１で求めたデータで表わされる図形を、ハンド座標
系のｘｙ平面へ平行投影してその投影図形を２次元スク
リーン図形とする。

（この際の変換マトリックスをＴＰとする）すなわち、
三次元ワールド座標系における任意の点［ｘ、ｙ、、ｚ
、］と、これをノ１ンド座標系のａｙ平面に投影した点
Ｃｘ、　、　３’ａ　、　ｚ、　）の間には、次の関係
が成立する。

（ｓ、、ｙ、、ｚ、　〕１’１）　Ｔｐ　＝　［ｓｒ、
、ｙ、、ｚ、　］＋１１ここで、（ｇ、、ｙ、、ｚ、）
は三次元データに、　゛また、［２，，５，、ｚ、］は
二次元データに対応している。

第３図（α）は、ロボットハンド座標の一２方向から見
た図を示している。以下、Ｃａ）の状態からロボットハ
ンドを回転して（，６１状態（挿入する部品の軸方向が
、挿入方向と合った状態）とし、最後に（−１の状態（
挿入する部品の位置と方向が、挿入位置・方向と合った
場合）とするまでの手順を示す。

（１）　　挿入する部品の方向と挿入方向を合わせるた
めに、ハンドをＸ軸回シに中方向に回転するように指示
する。回転指示には、第１図に示したマ・ニーアル動作
用メニ為＝のＸ＋を示す矢印を指示装置６を用いてビッ
ク（指示装置マーカーを矢印の所へ移動させた後、指示
装置のボタンを押す）する。

（２）　指示装置６より入力した画面上の二次元座標デ
ータ１２が、演算装置５に取り込まれる。

（３）　　演算処理装置５は、メモリ８内の二次元デー
タをサーチし、画面上のどの図形（ｏｒ大文字記号）が
指示されたかを見つける（情報９゜ｌＯ使用）。

この処理は、メモリ８内の二次元データと、指示装置６
よシ入力された二次元座標データ１２との距離を計算す
ることによシ行なう。

結果として、Ｘ＋の矢印が入力されたことが判明する。

（４）　　演算処理装置５は、メそり８よシ、そのセグ
メント株別が周辺環境と部品である三次元データを読み
込む。また、同時にハンド座標系データも読み込む。（
情報９．ｌＯ使用）（５）　ハンド座標系の回転（ハン
ドが回転するから）に従い、演算処理装置５は、（４）
で入力したハンド座標系データ（軸の方向ベクトル）を
更新する。

＋６１　　＋５１で更新されたハンド座標系データに従
い、演算処理装置５は、変換マトリックスＴ、、Ｔ。

を更新する。

（７）　　演算処理装置５は、（４）で入力した三次元
データと（６）で求めた変換マトリックスよシ、式ｉｌ
＋を用いて、二次元データ（画面表示データ）を計算す
る。

（８）　　演算処理装置５は、（５）、（７）で求めら
れたハンド座標系データと二次元データをメモリ８へ格
納する。（情報１］使用）（９）　　演算処理装置５は、（６）で求めた二次元デ
ータを表示データ１３としてグラフィックディスプレイ
７へ送る。（第３図の（ｊ）の状態を表示）α・　挿入
する部品と、挿入穴の中心を合わせるために、ハンドを
平行移動するように指示する。平行移動指示には、第１
図に示したマニュアル動作用メニューを用いる。第１図
のマニュアル動作メニューは、「回」の表示が示すよう
に回転移動用のメニューであるが、以下の操作によシ平
行移動（ハンド座標系の各軸方向）用のメニューとして
利用可能となる。

（１）「回」のメニューをビックする。

（ＩＩ　　演算処理装置５は、（２１、（３１と同様の
手順で１回」のメニューがビックされたことを知る。

［１１１１演算処理装置５は、「回」のメニユーがピ、
りされた場合、移動モードの変化要求であると解釈し、
メモリ内の図形データに登録、されている「並」のメニ
ュー（平行移動を表わす）の二次元データを読み込みグ
ラフィックディスプレイ上の「回」のメニューを消した
後にグラフィックディスプレイ７に出力する。

（情報９　、１０　、１３使用）以下、第１図のマニュアル動作メニューの矢印がピック
された場合、ビックされた矢印方向の平行移動要求であ
ると解釈される。

（ロ）　マニュアル動作メニュー人力後の処理は（４）
〜（９）と同様である。ただし、ステップ（５）におい
ては、平行移動に対応して、ノ・ンド中心座標を更新す
る。

以上の処理平頂を第６図及び第７図のフローチャートに
示す。

なお前記実施例では、投影の種類として平行投影を用い
ているが、透視投影を用いた場合も変換マ）　ＩＪック
スＴｐおよび視点を変更するだけで同様の手順で処理可
能である。

また前記実施例では、指示装置としてマウスを用いるも
のとしたが、これ以外にも、ジョイスティック、タブジ
ット、トラックボール４ｔｃ　。

画面上の任意の一点の座標値を入力できるものであれば
代替可能である。

また前記実施例では、視点をノ・ンド中心に置いたが、
その他に、ロボットの腕の任意の位置／方向や、コンベ
ア上を移動する物体等の上に設定することも可能である
。（ハンド座標系データのみを変更すればよい。）また前記、実施例では、動作教示に用いる場合の例を示
したが、本発明は、ロボットの動作シミュレーシロン時
における、動的な視点からの画面表示にも利用可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ロボットの動作目
標点の教示を、ロボットハンドの回転／平行移動だけで
行なえるようになシ、教示工数の低減がはかれる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る表示画面例を示した図、第２図は
本発明に係る教示システムの構成を示した図、第６図は
本発明に係る部品挿入例を示した図、第４図は本発明の
一実施例を示す処理ブロック図、第５図は図形データと
ハンド座標系データの内容を示した図、第６図及び第７
図は本発明に係る処理のフローチャートを示した図、第
８図は従来技術の問題点を説明するための図である。１．７・・・グラフィックディスプレイ２．６・・・指
示装置（マウス）３．８・・・図形情報格納用メモリ４．５・・・演算処理装置９・・・図形情報読み出し指令１０・・・図形情報１】・・・図形情報１２・・・二次元座標データ１３・・・表示データ

Claims

【特許請求の範囲】

文字・記号・図形を表示できる図形表示装置と、表示画
面上の任意の一点を指示できる指示装置と、文字・記号
・図形情報を保持するためのメモリと、該メモリに記憶
された三次元データとハンド座標系データを取り込み、
ハンド座標系データに変換する変換マトリックスＴ＿υ
とハンド座標系に投影する変換マトリックスＴ＿ｐを算
出し、この算出された変換マトリックスＴ＿υ、Ｔ＿ｐ
により、三次元データを二次元データに変換し、移動中
または停止中のロボットの視点から周辺環境を見た場合
の表示を上記図形表示装置に表示させる演算手段とを具
備したことを特徴とするロボット教示装置。