JPH0322105A - 教示データの自動作成方法 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、第ｌの作業対象面に対する作業データを与
えれば、ロボット自身が第２の作業対象面に対する教示
データを作成する教示データの自動作成方法に関する。

「従来の技術」 従来、産業用のロボットに作業手順を教示するには、オ
ペレータは操作ボックスを操作して、ロボットの各関節
を動かし、作業点を定める。，作業点が定まると、オペ
レータは、そのときの上記各関節の位置・姿勢データを
制御装置に記憶させる。

このようにして、１つの作業点が当該ロホットに教示さ
れる。以下、これを繰り近すし、当該作業軌跡上の全て
の作業点を教示する。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記従来のロボットにおいては、第３図、第
４図および第５図に示すように、２つの作業対象面が、
一定の対称関係にある場合でも、オペレータが２つの作
業対象面の各々について教示を行っていた。ここで、対
称関係とは、線対称、而対称に限定するものではなく、
回転操作、平行移動操作、反転操作およびこれらの複合
操作により、２つの形状を重ね合わせることができる関
係を含むものである。

作業対象面の全てに対して教示する上記従来の方法では
、教示工数したがって教示データが多大になるという問
題があった。

また、オペレータが、回転、平行移動、ミラーイメージ
変換を行って教示するとしても、回転中心や回転角、平
行移動量、ミラーの位置などが正確に判らず、変換後の
教示データに大きな誤差が含まれていた。このため、作
業品質が低下するという問題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、教示作業
の簡素化・教示時間の短縮化・教示精度の向上化を達成
し得る教示データの自動作成方法を提供することを目的
としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、この発明は、第ｌの作業対
象面に対する教示データであってロボットの各関節角デ
ータで表示された第１の教示データを、まず、ロボット
座標系において位置姿勢を示す第２の教示データに変換
した後、当該第２の教示データをワーク座標系において
位置姿勢を示す第３の教示データに変換し、次に、当該
第３の教示データを前記第１の作業対象面と幾何学的に
対称む第２の作業対象面に対する教示データである第４
の教示データに変換し、次に、当該第４の教示データを
前記ロボット座標系に逆変換して第５の教示データを求
め、次に、当該第５の教示データを当該ロボットの前記
各関節角データに逆変換して第６の教示データを作成す
ることを特徴としている。

「作用」 上記構成によれば、教示に要する時間・労苦を半減する
ことができる。

一方、これにより、教示のためにラインを停止する時間
を短縮でき、したがって生産性の向上を図ることができ
る。

また、教示データを記憶するためのメモリ容量を非常に
小さくすることができるため、その分、ロボットの作業
パターンを増やすことができる。

さらに、実際に教示したワークの代表点（特徴点）に基
づいて、座標変換マトリックスを求めているので、変換
精度、すなわち教示精度が良いという特徴を有している
。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例である塗装ロボット（以下
、ロボットと略称する）の概略構成を示す斜視図である
。

この図において、符号ｌは機械的作業（塗装）を行うロ
ボット本体、２はロボット本体ｌの動きを制御する制御
装置である。

（１）ロボット本体１の機械的構成 まず、第２図を参照して、ロボット本体ｌの機械的構成
について説明する。

第２図に示すロボット本体ｌにおいて、３は固定ベース
、４は第ｌアーム、５は第２アーム、６は手首部、７は
塗装ガン（作業部）である。上記固定ベース３は床而ま
たは地面に固定されている。

この固定ベース４の上面には、水平旋回軸（以下、第１
関節という）８が設けられており、この第ｌ関節８を介
して、固定ベース４と旋回ベース９とが結合されている
。以下において、第１関節８（したがって旋回ベース９
）が水平に旋回する角度を関節角０，と称する。上記旋
回ベース９には、第ｌアーム駆動用モータ１０、第２ア
ーム駆動用モータ１１がいずれも軸心を水平にして、か
つ、第ｌ関節８の軸心に直角に交差するように取り付け
られている。第１アーム駆動用モータｌＯの回転軸（以
下、第２関節という）１２には、第ｌアーム４の下端部
が取り付けられ、第２関節ｌ２の回動に応じて、第１ア
ーム４が垂直旋回するようになっている。以下において
、第２関節ｌ２（したがって第ｌアーム４）が垂直に旋
回する角度を関節角０，と称する。次に、第１アーム４
の上端部には、上下旋回軸（以下、第３関節という）１
３を介して、第２アーム５の後端部が取り付けられてい
る。上記第３関節ｌ３は、図示せぬリンク機構などを介
して、第２アーム駆動用モータｌ１に連結され、これに
より、第２アーム駆動用モータ１１の回転力が第３関節
ｌ３に伝達するようになっている。こうして、第３関節
ｌ３の回動に応じて、第２アーム５が垂直旋回するよう
になっている。

以下において、第３関節ｌ３（したがって第２のアーム
５）の旋回角を関節角０３と称する。上記第２アーム５
の先端部には手首郎６が取り付けられている。この手首
部６は、互いに回転軸を直交させた３つのモータ、すな
わち、手首を上下させる上下旋回用モータｌ４、手首を
左右に振らせる左右旋回用モータｌ５、手首を回動させ
る回動用モータｌ６からなっている。以下において、上
下旋回用モータｌ４、左右旋回用モータｌ５および回動
用モータｌ６の各回転軸をそれぞれ第４関節１４Ｔ，第
５関節１５Ｔ１第６関節１６Ｔといい、これらの旋回（
回転）角をそれぞれ関節角０４，８５．０６と称する。

さらに、手首部６の第６関節１６Ｔには、作業工具を把
持する把持部ｌ７が取り付けられている。この例では、
把持部ｌ７には、塗装ガン７が把持されている。このよ
うに、上記６個の関節８，１　２，１　３．１　４Ｔ，
１　５Ｔ，１　６Ｔは、互いに独立して旋回・回動する
ため、ロボット本体ｌは６自山度の動作が可能となって
いる。かくして、塗装ガン７を任意の位置・姿勢に動作
さ０゜ることかできる。

（２）制御装置２の電気的構成 制御装置２は、中央処理部、サーボ制御部、記憶部、デ
ータ変換演算部などからなっていろ。中央処理部は装置
各部を制御する。サーボ制御部は、ロボット本体１の各
関節の動き０か第（Ｉ　ａ）式に示す目標値（教示値）
ｅ（ｉ）に一致するように、サーボ制御を行う。

記憶部は、塗装ガン７による作業内容（教示内容）を関
節角０（ｉ）の時系列として記憶する。このように、教
示された関節角０（ｉ）を以下において教示データｅ（
ｉ），ｅ”（ｉ）という。データ変換演算部は、上記記
憶部に記憶されている（一の作業対称面に対する）教示
データ０（ｉ）を読出して、鏡映、回転、並行、反転な
どの対称操作を行うことにより、（他の作業対称面に対
する）教示データ０”（ｉ）に変換処理する。なお、こ
の変換処理により得られた他の教示データ０”（ｉ）も
上記記憶部に書き込まれる。

（３）各種座標系の設定 上記構成のロボットには、作業時の位置・姿勢の検知・
制御に必要な演算を行うために、ロボット座標系Σ８、
ツール座標系Σ７、およびワーク座標系Σ。が設定され
ている。これらの座標系は、座標変換マトリックスを用
いて、相互に変換可能となっている。以下、第２図を参
照して、これらの座標系について説明する。

（３ａ）ロボット座標系Σ８ ？ボット座標系Σ８は、互いに直角の方向を向＜ＸＲ軸
，　Ｙ　Ｒ軸，ＺＲ軸からなる３次元直交座標系である
。この座標系Σ８のＹＲ軸は、第１関節８の回転軸に設
定され、ＺＲ軸は、第２関節ｌ２の回転軸に設定される
。したがって、第１関節８の回転軸と第２関節１２の回
転軸との交点がこの座標系Σ８の原点ＯＲとなっている
。ロボット座標系Σ８におけろ塗装ガン７の先端位置は
、各関節角０〜０６が指定されれば、各部（各関節、塗
装ガン７）間の距離が判っていることから、幾何学的演
算処理により求められる。

（３ｂ）ツール座標系Σア ツール座標系Σアは、塗装ガン７の先端点を原点ＯＴと
して設定されたＸＴＹＴＺＴ直交座標系である。この座
標系Σ■のＸ。軸は、塗肢の吐出方向に一致するように
設定されている。そして、ＸＴ軸に直行する平面上に、
ＹＴ軸およびＺｔ軸がそれぞれ設定されている。このツ
ール座標系Σ■は、ロボット本体ｌの各関節８，１　２
，＋　３，１　４Ｔ，ｌ　５Ｔ，１６Ｔの動き０，〜０
６に伴って動く動座標系である。

（３ｃ）ワーク座標系Σ． ワーク座標系ΣＷは、ワーク１８（第２図）の形状など
を表示するために作業空間に設定されたＸ　ｗＹ　ｗＺ
　ｗ直交座標系である。この座標系Σ１における原点Ｐ
。、ｘｏ袖，Ｙｗ軸，Ｚ．ｄ軸の設定方法については、
次の第（４）項で説明する。

（４）作業対象面の類型（ワークタイプ）次に、この例
に適用されるワークの作業対象面を類別して示す。

（４ａ）ワークタイプＡ ある而（対称面）に関して、２つの作業対象而ａ，ｂが
互いに対象に配置されているもの（第３図）。このタイ
プＡに属する２つの作業対象面ａ．ｂは、一体化されて
１つのワークを形成しているもの（同図（ａ））もあれ
ば、同一形状の２つのワークに別れているものもある（
同図（ｂ））。このワークタイプＡにおいては、ワーク
座標系ΣＷの原点Ｐ。およびＸｗ軸は、対称面内に任意
に設定され、Ｙｗ軸、Ｚｗ軸は、原点Ｐ。を通り、かつ
Ｘ。軸に垂直な面内に設定される。ただし、座標入力を
容易にする観点から、作業対象面ａ（またはｂ）がＸ　
ｗ　Ｙ　ｗ平面（またはＸｗＺｗ平面）に存在するよう
にワーク座標系Σ留を設定するのが好ましい（ワークタ
イブＢ１ワークタイブＣにおいて同じである（第２図参
照））。たとえば、第４図（ａ）に示す形状のワーク１
８の場合には、その回転軸Ｐ。Ｐ１にＸｗ軸を設定する
のが良く、また、第４図（ｂ）に示すように、同一形状
の２つのワークＩ８．１８が、ハンガーの回転軸Ｈの回
りにある場合には、回転軸ＨにＸ。軸を設定するのが好
ましい（第４図（ａ　），（ｂ　）、第５図（ａ　），
（ｂ　）において同じである）。

（４ｂ）ワークタイプＢ 作業対象面Ｓｔ（または９２）を、ある線分を軸として
、所定の角度回転させることにより、他の作業対象面Ｓ
２（またはＳｌ）との傾きをなくした後（第４図（ｃ）
）、平行移動させると（同図（ｄ））、他の作業対象面
Ｓ２（またはＳｔ）に一致するもの（同図）。このタイ
プＢに属する２つの作業対象面Ｓ１，Ｓ２も、ワークタ
イブＡの場合と同様に、一体化されたもの（同図（ａ）
）と、同一形状の２つのワークに別れたもの（同図（ｂ
））とが存在する。

このワークタイプＢにおいては、ワーク座標系Σ８の原
点Ｐ。およびＸｗ軸は、上記軸に設定され、Ｙｗ軸、Ｚ
ｗ軸は、原点Ｐ。を通り、かつＸｗ軸に垂直な商内に設
定される。

（４ｃ）ワークタイブＣ 作業対象面Ｓｌ（またはＳ２）を、ある線分を軸として
、ある角度回転させると、他の作業対象面Ｓ２（または
Ｓｔ）に一致する乙の（第５図）。このタイブＣに属す
る２つの作業対象面９１，Ｓ２も、上記と同様に、一体
化されたもの（同図（ａ））と、同一形状の２つのワー
クに別れたもの（同図（ｂ））とが存在する。このワー
クタイプＣにおいては、ワーク座標系Σ．の原点Ｐ。お
よびＸ１軸は、上記軸に設定され、Ｙｗ軸、Ｚｗ軸は、
原点Ｐ。を通り、かつＸ賀軸に垂直な面内に設定される
。

（６）実施例の動作 次に、この実施例の動作について説明する。

（６ａ）教示データの変換処理 まず、第６図を参照して、作業対象而ａについての教示
データ０（ｉ）を演算処理により作業対称面ｂについて
の教示データ０”（ｉ）に変換する処理手順について概
説する。

まず、オペレータがロボットにワークの形状を教示し（
ステップＳＰＩ）、ロボット座標系Σ８、ツール座標系
Σ７、ワーク座標系Σ８間の座標変換マトリックスを算
出し（ステップＳＰ２）、作業対象面ａに対する教示デ
ータ０（ｉ）を読込んで記憶部に格納した後（ステップ
ＳＰ３）、教示データ０（ｉ）を読出して、データ変換
演算処理を行って、作業対象面ｂに対する教示データ０
”（ｉ）を算出し（ステップＳＰ４）、算出された教示
データ０”（ｉ）を記憶部に格納する（ステップＳＰ５
）。

◇ステップＳＰＩ（ワークの形状教示）次に、第７図を
参照して、上述したステップＳＰＩの動作について詳述
する。

まず、オペレータは、ロボットをワーク教示モードに設
定した後（ステップＳＰＩＩ）、２つの作業対象面ａ，
ｂに対して、共通のワーク座標系Σ８のＸｗ軸および代
表点である原点Ｐ。を設定し、さらに、設定されたＸ１
軸上に他の代表点Ｐ１を選定し（第３図〜第５図参照）
、これらの代表点Ｐ。，Ｐ，をロボットに教示する（ス
テップＳＰ　！　２）これらの代表点Ｐ。．Ｐｒの教示
は、第２図に示した塗装ガン７の先端を代表点Ｐ。．Ｐ
１の位置に実際に接触させて行う。以下において同じで
ある。

次に、２つの作業対象面ａ，ｂのうち、教示に用いる作
業対象面として、たとえばａを選択し、選択された作業
対象面ａ上に３番目の代表点Ｐ，を教示した後（ステッ
プＳＰ　１　３）　、他の作業対象面ｂ上に、作業対象
面ａ上の代表点Ｐ，に対応する代表点Ｐ，を教示する（
ステップＳＰＩ４）。

次に、当該作業対象面ａ，ｂのワークタイプを決定する
（ステップＳＰ１５）。たとえば、第（４）項で説明し
たように、当該作業対象面ａ，ｂが第３図に示す類型に
属するものであれば、ワークタイプは“Ａ”、第４図に
示す類型に属するものであれば、ワークタイプは“Ｂ”
　また第５図に示す類型に属するものであれば、ワーク
タイプは“Ｃ”である。オペレータは、決定したワーク
タイプを制御装置２に入力して、その記憶部に記憶させ
る（ステップＳＰ　１　６）。

◇ステップＳＰ２　（座標変換マトリックスの算出）次
に、第８図を参照して、上述したステップＳＰ２におい
て行われる座標変換マトリックスの算出処理について説
明する。

まず、データ変換演算部は、ステップＳＰ２　１におい
て、記憶部から、ワーク空間の代表点Ｐ。

〜Ｐ，および該当するワークタイプを読出した後、ステ
ップＳＰ２２において、ワーク座標系Σ８およびロボッ
ト座標系Σ８相互間の座標変換マトリックス’Ｔ　Ｒ，
″Ｔ　Ｗを算出する。ここで、’ＴＲは、ロボット座標
系Σ８からワーク座標系Σ、への座標変換マトリックス
を表し、”ＴＶは、ワーク座標系Σ８からロボット座標
系Σ８への座標変換マトリックスを表す。これらの座標
変換マトリックスＩＩＴ　Ｗ，ＴＲは、後述のＲＷ座標
変換マトリックス・サブルーチンに示す手順に従って算
出される。次に、スチップＳＰ２３において、作業対象
而ａ上の位置座標および作業対象面ｂ上の位置座標相互
間の座標変換マトリックスｂＴ　．，’Ｔｂを算出する
。ここで、ｂＴｍは、作業対象面ａ上の位置座標から作
業対象面ｂ上の位置座標への座標変換マトリックスを表
し、ａＴｂは、作業対象面ｂ上の位置座標から作業対象
面ａ上の位置座標への座標変換マトリックスを表す。

これらの座標変換マトリックスｂＴ　ａ，’Ｔ　ｂは、
後述のａｂ座標変換マトリックス・サブルーチンに示す
手順に従って算出される。

☆ＲＷ座標変換マトリックス・サブルーチンステップＳ
Ｐ２２　（座標変換マトリックスＲＴ　Ｗ，’ＴＲの算
出処理）においては、第９図に示すＲＷ座標変換マトリ
ックス・サブルーチンが実行される。データ変換演算部
は、このサブルーチンのステップＳＰ２２１において、
ワーク空間の４つの代表点Ｐ　ｌ（　＋　＝　０〜３）
に塗装ガンの先端が位置した時の各教示データ０（ｉ）
について、角度から位置・姿勢を求める変換演算処理を
実行し、これにより、ロボット座標系Σ８上における塗
装ガン７の先端の位置・姿勢（位置・方向）ＲＴ（ｉ）
（ｉ一〇〜３）が求められる。

ここで、”Ｔ（＋）は、第（Ｉｌａ）式に示すように、
４行４列の座標変換マトリックスで与えられろ。

第（Ｉｌａ）式において、Ｐ（ｉ）はロボット座標系Σ
８から見た塗装ガン７の先端変位を表す変位ベクトルで
、／ｊ’（ｉ）はロボット座標系ΣＲとツール座標系Σ
。内の回転を表す３行３列の回転マトリックスである。

なお、第（Ｈａ）式に示すＲＴ　（ｉ）の各要素は０（
ｉ）の複雑な関数となっている。

そこで、以下において、ＲＴ（ｉ）と教示データ０（ｉ
）との関係を第（Ｉ［ｌａ）式で示すことにする。

ＲＴ　（ｉ）一ｆ　（ｅ　（ｉ））　　　　　　　　　
　　（ＩＩＩ　ａ　）次に、データ変換演算部は、ステ
ップＳＰ２２２に移り、原点をＰ。とじ、ワーク座標系
Σ８のＸ８軸をＰ。Ｐ．（大きさＰ。Ｐ１で、向きがＰ
。−Ｐ，であることを示すベクトル）の方向に設定した
後、第１２図に示すように、作業対象而ａ上の代表点Ｐ
ｔよりＸｗ軸に下した垂線の足Ｐ４を求め（ステップＳ
Ｐ２２３）、ワーク座標系Σ，のＹｗ軸をベクトルＰ．
Ｐ，の方向に定め（ステップＳＰ２２４）、Ｘｗ軸およ
びＹ８軸に垂直な方向にＺｗ軸を定める（ステップＳＰ
２２５）。このようにして、ワーク座標系Σ８が設定さ
れろ。

ワーク座標系Σ８におけるｘ８軸の基底ベクトルは、第
（ＩＶａ）式により表されろ。

ただし、Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ），Ｚ（ｉ）！；！、各ｈＰ
ｓのＸｗ戊分、Ｙｗ成分、Ｚ一成分を表す。以下におい
て同じである。

なお、第（ＩＶａ）式の右辺分母のＬ．は、第（Ｖａ）
式の右辺を意味する。

ｔ．ｘ＝　｛（ｘ（Ｄ−　ｘ（ｏ））″＋（Ｙ（１）　
−　Ｙ（Ｑ））”士．　（Ｚ（１）　−　Ｚ（０））″
）”’　　　　　　　　（Ｖａ）また、ｘｗ軸の基底ベ
クトルは、第（Ｖｉａ）式により表される。

？お、第（Ｖｉａ）式の右辺分母のＬ，は、第（■ａ）
式の右辺を意味する。

Ｌ，＝　｛（Ｘ（２）−　Ｘ（４））”＋　（Ｙ（２）
一Ｙ（４））”＋　（Ｚ（２）−　Ｚ（４））”｝　’
　”　　　　　　　（■ａ）一方、Ｚｗ軸の基底ベクト
ルは、第（■ａ）式により求められる。

ｗ　ｗ””　ｕ　ｗＸ　Ｖ　ｖ　　　　　　　　　　　
　（■ａ）次に、データ変換演算部は、ステップＳＰ２
２６へ進み、第（ｌＸａ）式を演算することにより、ワ
ーク座標系Σ８からロボット座標系Σ■への座標変換マ
トリックス”Ｔｗを算出する。

？に、ステップＳＰ２２７において、ロボット座標系Σ
■からワーク座標系Σ８への座標（逆）変換マトリック
ス’ＴＲを算出する。第（Ｘａ）Ｅに示すように、２つ
の座標変換マトリックスｌＩＴＷおよびｗＴＲは、互い
に逆行列の関係になっている。

’Ｔ　Ｒ一（ＲＴ　ｗ）−’　　　　　　　　　　　　
（Ｘ　ａ　）ステップＳＰ２２７の処理の終了により、
ＲＷ座標変換マトリックス・サブルーチンの全処理が完
了する。

☆ａｂ座標変換マトリックス・サブルーチンステップＳ
Ｐ２３　（座標変換マトリックス１丁．．ａ７，の算出
処理）においては、第１０図に示すａｂ座標変換マトリ
ックス・サブルーチンが実行される。データ変換演算部
は、まず、ステップＳＰ２３１において、ワーク空間の
代表点Ｐ．，ｒ’３（第１２図）を用いて、ベクトルｖ
．＝ｐ．ｐ３を定義する。

このベクトルＶｂのマトリックス表示は、第（１ｂ）式
に示す通りである。

なお、第（Ｉｂ）式の右辺分母のしわは、第（［Ｉｂ）
式の右辺を意味する。

Ｌｂ＝　｛（Ｘ（３）−　Ｘ（４））”＋　（Ｙ（３）
−　Ｙ（４））’＋　（Ｚ（３）−　Ｚ（４））’）”
”　　　　　　　（ＩＩ　ｂ　）次に、ステップＳＰ２
３２において、ベクトルＶ，が作業対象面ｂ上にあり、
またベクトルｖｗｈ’作業対象面ａ上にあることを利用
して、作業対象而ａおよびｂがなす角の大きさＩα６，
１を第（■ｂ）式に示す。

ａ　ａｂ　ｌ　＝ＣＯＳ−’（ｖ　ｗ”Ｖ　ｂ）　　　
　　　　（ＩＩｌ　ｂ　）次に、ステップＳＰ２３３に
おいて、第（ＩＶｂ）式より、作業対象而ａから作業対
象面ｂへの回転方向を求める。

第（ＩＶｂ）式が成立する場合には、ステップＳＰ２３
３ａに進み、α．ｂを正方向に設定し、第（■ｂ）式が
戊立しない場合は、ステップＳＰ２３３ｂに進み、α．
ｂを負方向に設定する。次に、ステップＳＰ２３４へ移
り、ワークタイプ毎に、作業対象面ｂからａへの座標変
換マトリックス’Ｔｂを決定する。

ここで、ワークタイプが“Ａ”のときは、ステップＳＰ
２３４ａにおいて、第（Ｖｂ）式に示す座標変換マトリ
ックスａ７ｂが作成される。

また、ワークタイプが“Ｂ”のときは、ステップＳＰ２
３４ｂにおいて、第（Ｖｌｂ）式に示す座標変換マトリ
ックスａＴｂが作成される。

ここで、β＝　−　（Ｌ，＋ｔ，ｂ）である。

また、ワークタイプが“Ｃ”のときは、ステップＳＰ２
３４Ｃにおいて、第（■ｂ）式に示す座標へマトリック
スａＴｂが作成される。

’Ｔｂ＝Ｒｏｔ（ｘ．αａｂ）　　　　　　　　　（■
ｂ）データ変換演算部は、ステップＳＰ２３４の処理を
完了した後、ステップＳＰ２３５へ進み、作業対象面ａ
からｂへの座標（逆）変換マトリックスｂｌ６を求める
（第（■）式）。

ｂＴ，＝（ａ７ｂ）−’　　　　　　　　　　　　（■
ｂ）ステップＳＰ２３５の処理が終了すると、ａｂ座標
変換マトリックス・サブルーチンの全処理が完了する。

◇ステップＳＰ３　（教示データの読込み）次に、オペ
レータは、作業対象面ａに対する第ｉ番目の作業点をロ
ボットに教示するために、制御装置２に記憶指令を与え
る。制御装置２は、当該作業点の記憶指令を受けると、
当該作業点（教示点）における各関節角ｅ　（ｉ）、す
なわち教示データ０（ｉ）を読込み、制御装置２の記憶
部に順次格納する（第６図、第１１図のステップＳＰ３
）。

◇ステップＳＰ４　（教示データ変換処理）次に、第１
１図を参照して、作業対象面ａに対する第ｉ番目の教示
データ０（ｉ）を作業対象面ｂに対する教示データ０”
（ｉ）に変換する処理手順について詳連する。

データ変換演算部は、ステップＳＰ４　１において、教
示データ０（ｉ）について第（ＩＸｂ）式に示す演算処
理を実行し、ロボット座標系上における塗装ガン７の先
端の位置・姿勢（位置・方向）ＲＴ（ｉ）を算出する。

”Ｔ　（ｉ）＝　ｆ　（ｅ　（ｉ））　　　　　　　　
　　（ＩＸ　ｂ　）次に、ステップＳ　Ｐ　４　２　１
’．：おいて、ロボット座標系Σ３からワーク座標系Σ
Ｗへの座標変換マトリックス’ＴＲに、ロボット座標系
Σ３から見た塗装ガン７の先端位置”Ｔ　（ｉ）をかけ
て、塗装ガン７の先端の位置・姿勢をワーク座標系Σ８
での表示に変換する。このステップＳＰ４　２における
変換式を第（Ｘｂ）式に示す。

’Ｔ　（ｉ）−　’Ｔ　ｎ−”Ｔ　（ｉ）　　　　　　
　　　（Ｘ　ｂ　）ここで、”Ｔ（ｉ）は、作業対象而
ａに対置する塗装ガン７の先端の位置・姿勢をワーク座
標系Σ８て表示したものである。次に、ステップＳＰ４
　３へ進み、作業対象面ａ上の位置座標から作業対象面
ｂ上の位置座標への座標変換マトリックス”Ｔａに、作
業対象面ａに対置する塗装ガン７の先端位置゜Ｔ　（ｉ
）をかけて、作業対象面ａに対置する塗装ガン７の先端
の位置・姿勢を、作業対象而ｂに対置する塗装ガン７の
先端の位置・姿勢ｂＴ　（ｉ）に変換する。この変換式
を第（Ｉｃ）式に示す。

ｂＴ　（ｉ）一”Ｔ　．−’Ｔ　（ｉ）　　　　　　　
　　（　Ｉ　ｃ　）ここで、’Ｔ　（ｉ）およびｂＴ（
ｉ）は、作業対象而ａおよびｂの間で、互いに対応する
（塗装ガン７の先端の）位置・姿勢を表すものである。

次に、ステップＳＰ４４へ進み、第（］Ｃ）式により得
られたｂＴ　（ｉ）を、再び、ロボット座標系Σ８へ変
換する（第（Ｉｌｃ）式）。

ＲＴ　”（ｉ）一ＲＴ　ｗ・”Ｔ　（ｉ）　　　　　　
　　（ＩＩ　ｃ　）ここで、ＲＴ”（ｉ）は、作業対象
面ｂに対置ずる塗装ガン７の先端の位置・姿勢をロボッ
ト座標系Σ８で表示したものである。

データ変換演算部は、ステップＳＰ４　４において、上
述の処理を完了すると、ステップＳＰ４　５へ移り、ロ
ボット座標系Σ８で表示された塗装ガンの先端の位置・
姿勢８■”（ｉ）を教示データ０”（ｉ）に逆変換する
（第（Ｉｌｌｃ）図）。

６　”（ｉ）一ｆ　−’ＣＴ　”（：ｉ））　　　　　
　　　　（ＩＩＩ　ｃ　）ただし、一般に、第（ｎｌｃ
）式に示す逆演算関数は多価関数となり、０“（ｉ）を
一意に決定することができない。そこで、この例では多
数の解の中からロボットの各関節の変化量が最も少ない
ものを解としている。

◇ステップＳＰ５　（ステップＳＰ５）データ変換演算
部は、上記教示データ変換処理（ステップＳＰ４　１〜
ＳＰ４　５）により作業対象而ｂに対する第ｉ番目の教
示データｅ”（ｉ）が算出されると、ステップＳＰ５へ
進み、算出された教示データ０”（ｉ）を記憶部に格納
する。

◇繰り返し処理 データ変換演算部が、ステップＳＰ４，ＳＰ５の実行に
より、作業対象而ｂに対する第ｉ番目の教示データ０”
（ｉ）を算出し、これを記憶部に格納すると、オペレー
タは、ステップＳＰ３に戻り、作業対象而ａに対する第
（ｉ＋１）番目の作業点をロボットに覚え込ませる。ロ
ボットがこれを覚え込むと、データ変換演算部は、上述
のステップＳＰ４，ＳＰ５の処理を繰り返す。このよう
にして、ステップＳＰ３〜ＳＰ５の処理をｎ回繰り返す
ことにより、作業対象面ａおよびｂの各々について、第
０番目から第ｎ番目までの作業点が教示される。

このように、上記構成によれば、所定の対称関係を有す
る２つの作業対象面のうち、１の作業対象面について作
業データを教示すれば、他の作業対象面については、ロ
ボット自身が変換操作により自動習得するので、教示に
要する時間・労苦を半減することができる。一方、これ
により、教示のためにラインを停止する時間を短縮でき
、したがって生産性の向上を図ることができる。

なお、上述の実施例においては、工業用ロボットを塗装
作業に適用した場合について述べたが、これに限るもの
ではなく、もちろん、他の作業、たとえば、熔接作業に
適用しても良いものである。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明は、第１の作業対象面に
対する教示データであってロボットの各関節角データで
表示された第１の教示データを、まず、ロボット座標系
において位置姿勢を示す第２の教示データに変換した後
、当該第２の教示データをワーク座標系において位置姿
勢を示す第３の教示データに変換し、次に、当該第３の
教示データを前記第ｌの作業対象面と幾何学的に対称な
第２の作業対象而に対する教示データである第４の教示
データに変換し、次に、当該第４の教示データを前記ロ
ボット座標系に逆変換して第５の教示データを求め，次
に、当該第５の教示データを当該ロボットの前記各関節
角データに逆変換して第６の教示データを作成するもの
なので、教示に要する時間・労苦を半減することができ
る。

一方、これにより、教示のためにラインを停止する時間
を短縮でき、したがって生産性の向上を図ることができ
る。

また、教示データを記憶するためのメモリ容量を非常に
小さくすることができるため、その分、ロボットの作業
パターンを増やすことができる。

さらに、実際に教示した複数個（４個）の代表点（特徴
点）に基づいて、座標変換マトリックスを求めているの
で、変換精度、すなわち教示精度が良いという特徴を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるロボットの概略構成
を示す斜視図、第２図は同実施例のロボット本体の機械
的構成を示す斜視図、第３図は同実施例に供するワーク
タイプ八に属する形状を例示する図、第４図は同実施例
に供するワークタイブＢに属する形状を例示する図、第
５図は同実施例に供するワークタイブＣに属する形状を
例示する図、第６図は同実施例の作業対象面ａからｂへ
の教示データ変換処理手順を示す概略的フローチャート
、第７図はワークの形状を教示する手順を示すフローチ
ャート、第８図は座標変換マトリックスの算出手順を示
すフローチャート、第９図はロボット座標系およびワー
ク座標系相互間の座標変換マトリックスの算出手順を示
すサブルーチン・フローチャート、第１０図は作業対象
面ａおよびｂ相互間の座標変換マトリックスの算出手順
を示すサブルーチン・フローチャート、第１１図は作業
対象而ａの教示デー々を別の作業対象面ｂの教示データ
に変換する処理手順を示すフローチャート、第１２図は
座標変換マトリックスの作成を説明するための図である
。 ｌ・・・・・・ロボット本体、２・・・・・・制御装１
ｄ、４・・・・・・第１アーム、５・・・・・・第２ア
ーム、６・・・・・・手首部、７・・・・・・塗装ガン
、８・・・・・・第ｌ関節、ｌ２・・・・・・第２関節
、ｌ３・・・・・・第３関節、１４Ｔ・・・・・・第４
関節、１５Ｔ・・・・・・第５関節、＋６Ｔ・・・・・
・第６関節、１８・・・・・・ワーク、ａ，ｂ・・・・
・・作業対象面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の作業対象面に対する教示データであってロボット
   の各関節角データで表示された第１の教示データを、ま
   ず、ロボット座標系において位置姿勢を示す第２の教示
   データに変換した後、当該第２の教示データをワーク座
   標系において位置姿勢を示す第３の教示データに変換し
   、次に、当該第３の教示データを前記第１の作業対象面
   と幾何学的に対称な第２の作業対象面に対する教示デー
   タである第４の教示データに変換し、次に、当該第４の
   教示データを前記ロボット座標系に逆変換して第５の教
   示データを求め、次に、当該第５の教示データを当該ロ
   ボットの前記各関節角データに逆変換して第６の教示デ
   ータを作成することを特徴とする教示データの自動作成
   方法。