JPH04137003A

JPH04137003A - ロボットの教示装置

Info

Publication number: JPH04137003A
Application number: JP25931290A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kawase; 川瀬　忍; Shoichi Kaneko; 彰一金子; Seiji Inano; 稲野　清治
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104703B2

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、教示作業の自動化および省力化を図ったロ
ボットの教示装置に関する。

「従来の技術」従来より、ロボットの動作を教示する方法として、特開
平２−１８６０２号公報（任意の加工平面を定義し、プ
レイバックした位置を基本平面の座標系に変換する）に
も開示されているように、実際にロボットを手で操作し
ながら、動作させたい姿勢を１点づつ教示する方法（直
接教示方法）や、特開平２−１４３０１号公報（希望す
る面や稜線を登録する）および特開平２−１５７９０６
号公報（ロボットとワーク干渉時に姿勢設定変更する）
にも開示されているように、コンビコータのデイスプレ
ィ上でロボットのモデルを動かしながら、動作させたい
姿勢を１点づつ教示する方法（間接教示方法）などが知
られている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来技術においては、手動操作また
はキーボード操作により１点づつ姿勢を教示し、さらに
１点毎に最適な加工条件を設定するので、多大な労力を
要するという問題があった。

特に、研磨やパリ取り作業に対しては教示点が数千にも
及ぶ場合があり、その作業量は膨大なものになった。

また、間接教示方法では問題はないが、手動操作による
直接教示方法では教示期間中にロボットを停止させるこ
とになるので、稼動率が低下した。

また、この手動操作による直接教示方法では、誤操作に
よるロボットの周辺の設備等への衝突を起こすこともあ
った。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、教
示における作業の自動化および省力化を図るとともに、
安全性の確保ができるロボットの教示装置を提供するこ
とを目的としている。

「課題を解決するための手段」二の発明のロボットの教示装置は、被加工物の３次元形
状情報および該被加工物を加工する工具の幾何学的情報
および前記被加工物もしくは前記工具の一方を把持部に
より把持するロボットの幾何学的情報の各々を記憶する
記憶手段と、前記被加工物の加工領域および前記ロボッ
トの動作教示点設定条件に応じ、前記記憶手段の記憶内
容に基づいて教示点を設定する教示点設定手段と、前記
教示点設定手段により設定された教示点および前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該教示点における前記ロボッ
トの各軸の姿勢を算出する算出手段と、前記設定された
教示点および前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記教
示点における前記工具による前記被加工物の加工条件を
決定する決定手段とを具備することを特徴とする。

「作用　」上記構成によれば、被加工物の３次元形状情報、被加工
物を加工するための工具に関する幾何学的情報（工具の
Ｘ　、Ｙ　、Ｚ位置、向き、摩擦状態（外形））、ロボ
ットに関する幾何学的情報（把持部のＸ、ＹＺ位置と各
軸回りの回転）を予め記憶しておき、そして、被加工物
の加工領域およびこの領域内の教示点の決定条件を入力
することにより、ロボットの加工経路（各軸の姿勢）お
よび加工条件（加工速度、加工圧力等）が自動的に決定
される。

「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２図はこの発明の一実施例によるロボットの教示装置
を適用したロボットシステムの概略構成を示す斜視図で
ある。この図において、１はコンピュータであり、ロボ
ット３を制御するための各種データを作成する。２はコ
ンピュータｌで作成された各種データに基づいてロボッ
ト３を制御するロボット用制御装置である。この場合、
各種データのロボット用制御装置２への供給はシリアル
転送により行なわれる。ロボット３は腕３ａと手首３ｂ
とから構成されており、これら腕３ａと手首３ｂの各々
は、３自由度の合計６自由度を有している。手首３ｂの
先端部分に取付けられた把持部４には被加工物（以下ワ
ークという）５が把持されている。６は研磨・ハリ取り
用工具（サングーハブ、プラノ等）であり、ワーク５に
対して研磨・パリ取りを行う。

次に第１図は、上記コンピュータ１の概略構成を示すブ
ロック図である。この図において、７はＣＰＵ（中央処
理装置）、８はＣＰＵ７を制御するためのプログラムが
書込まれたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、９はＣＰＵ
７において使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ
）である。ＲＯＭ８に書込まれたプログラムにはワーク
５を研磨・パリ取りするための各種データを作成するた
めのプログラムが含まれている。このプログラムにより
ロボット３のワーク５を研磨・パリ取りする加工経路お
よび加工条件が決定される。この場合、加工経路は教示
軌跡を言い、各教示点においてロボット３の６軸の位置
（姿勢）が決定されている。

また、加工条件は、ワーク５の研磨・パリ取り用工具６
に対する加工速度や同工具６に対する加工圧力などであ
る。なお、加工条件には、研磨・バリ取り用工具６が図
示仕ぬアクチュエータにより回動自在に支持されている
場合、オなわら同工具６か移動する場合は、該アクチュ
エータの同工具６に対する押圧力やワーク５の同工具６
に対する相対速度も含まれる。

ＩＯは入出力インタフェースであり、コンピュータ１の
本体と外部機器との間でデータの授受を行う。１２はＣ
ＲＴ（カーソド・レイ・チューブ）１３を制御するＣＲ
Ｔ制御装置である。１４はノ＼−ドディスク装置等の外
部記憶装置であり、各種データを記憶する。

このように構成されたロボットの教示装置において、加
工経路および加工条件を決定する過程について第３図に
示すフローチャートを参照して説明する。また、この加
工経路および加工経路の決定の説明においては第４図お
よび第５図も合わせて参照する。

さて、ＣＰＵ７にて加工経路および加工条件決定プログ
ラムか実行されると、まず、オペレータによって、ワー
ク５の“３次元形状情報“、研磨・パリ取り工具６の“
工具幾何情報”　ロボット３のロホノト幾何情報゛かそ
れぞれ入力され、ワーク５に対する“加工領域”断面定
義直線”断面間隔“点（ポイント）間隔”が入力される
（ステップ５ＰＩ）。上記“工具幾何情報”には、研磨
・パリ取り工具６のＸ、Ｙ、Ｚ位置と、摩耗量（外部）
が含まれている。なお、この場合、上記工具かアクチュ
エータで支持されている場合も含む。一方、“ロボット
妓何情報”には、把持部４のＸ、Ｙ、Ｚ位置と、向きと
、各軸回りの回転が含まれている。

これら各種データの入力が行なわれると、ＣＰＵ７は各
種データをＲＡＭ９の所定領域に書込む。

そして、この書込が終了した後、ステップＳＰ２へ進み
、第４図に示すように断面間隔に基づいて断面定義直線
上に断面ｌを生成する。この断面１を生成した後、ステ
ップＳＰ３へ進み、ワーク５の表面と断面ｌより断面曲
線ｌを生成する。そして、ステップＳＰ４へ進み、生成
した断面曲線１について教示点１を生成する。教示点ｌ
を生成した後、ステップＳＰ５へ進み、第５図（イ）に
示すように、教示点ｌにおけるワーク５の加工面の法線
ベクトルと加工方向ベクトルを、上記“３次元形状情報
”と、“工具幾何情報”と、“ロホノト幾何情報”に基
づいて算出する。なお、第５図（ロ）は教示点２におけ
る法線ベクトルと加工方向ベクトルを示すものである。

そして、教示点ｌにおける法線ベクトルと加工方向ベク
トルを算出した後、ステップＳＰ６へ進み、これら法線
ベクトル、加工ベクトルからロボット３の各軸（６軸）
の姿勢を算出する。そして、各軸の姿勢を算出した後、
ステップＳＰ７へ進み、教示点１におけるワーク５の曲
率を算出する。そして、ステップＳＰ８へ進み、算出し
たワーク５の曲率より最適加工圧力を算出する。これに
より、断面曲線ｌの教示点ｌにおける加工条件が決定さ
れる。そして、この教示点１におけるロボット５の各軸
の姿勢および加工条件の決定を行なった後、ステップＳ
Ｐ９へ進み、断面曲線１の終端か否かの判断を行う。こ
の場合は、始端であるのでステップＳＰ４へ戻る。以下
同様に断面曲線ｌの終端に至るまでステップＳＰ４〜８
の処理が行なわれる。これにより、断面曲線ｌにおける
加工経路および加工条件が得られろ。

断面曲線１における処理か終了した後、ステップ５ＰＩ
Ｏへ進み、ＣＰＵ７は、最終断面か否かの判断を行なう
。この場合は、断面曲線ｌであるのでステップＳＰ２へ
戻る。そして、最終の断面曲線ｎに至るまでステップＳ
Ｐ２〜９の処理を行ない、全ての断面曲線２．３・−・
・ｎについて加工経路および加工条件を求める。

このようにして、ワーク５に対する加工経路お上び加工
条件が決定される。そして、決定された加工経路および
加工条件の各々のデータがロボット用制御装置２に供給
され、同装置２にてロボット３が制御される。

なお、加工経路および加工条件を決定するアルゴリズム
は上記実施例に限定されるものではなく、さまざまなも
のが考えられる。

また、上記実施例においては、ロボット３がワーク５を
把持し、これを固定もしくはアクチュエータで回動され
る研磨・パリ取り用工具６にて加エする場合について説
明したが、ロボット３が研磨、パリ取り用工具６を把持
し、固定もしくはアクチュエータで回動するワーク５を
加工するようにしても良い。

また、上記実施例においては、ワーク５を研磨・パリ取
りの場合について説明したが、その他の加工や、凹凸や
曲面を有するワークの塗装等に適用できることは明らか
である。

また、上記実施例においては、加工経路および加工条件
の決定をコンピュータ１にて生成し、通信回線を使用し
たロボット用制御装置２に転送するようにしたが、加工
経路および加工条件を決定する機能をロボット用制御装
置２に持たせるようにしても良い。この場合の各種情報
の入力は、同制御装置２が有する操作盤から行えば良い
。

「発明の効果」以上説明したようにこの発明のロボットの教示装置によ
れば、被加工物の３次元形状情報、被加工物を加工する
ための工具に関する幾何学的情報、ロボットに関する幾
何学的情報を予め記憶しておき、そして、被加工物の加
工領域およびこの領域内の教示点の決定条件を入力する
ことにより、ロボットの加工経路および加工条件を自動
的に決定するようにしたので、教示における作業の省力
化を図ることができる。また、直接教示方法と違って間
接教示方法なので、手動による誤操作がないので、ロボ
ットを周辺設備等に衝突させることかない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるロボットの教示装置
の概略構成を示すブロック図、第２図は同実施例を適用
したロボットンステムの外観を示す斜視図、第３図は同
実施例による加工経路と加工条件を決定するアルゴリズ
ムを示すフローチャート、第４図は同実施例による加工
経路を示す斜視図、第５図は各教示点における法線ベク
トルと加工方向ベクトルを説明するための斜視図である
。ｌ　・・・コンピュータ、２・・・ロボット用制御装置、３　　ロボット、把持部
、５・　ワーク（被加工物）、研磨・パリ取り用工具（工具）、ＣＰＵ、８−ＲＯＭ、９・・・・ＲＡＭ。８は教示点設定手段、算出手段、決定手段）、・・・入
出力インタフェース、キーボード、１２・・・・ＣＲＴ制御装置、・・　ＣＲ
Ｔ、１４・・・・・外部記憶装置１４は記憶手段）。

Claims

【特許請求の範囲】被加工物の３次元形状情報および該被加工物を加工する
工具の幾何学的情報および前記被加工物もしくは前記工
具の一方を把持部により把持するロボットの幾何学的情
報の各々を記憶する記憶手段と、前記被加工物の加工領域および前記ロボットの動作教示
点設定条件に応じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて
教示点を設定する教示点設定手段と、前記教示点設定手段により設定された教示点および前記
記憶手段の記憶内容に基づいて該教示点における前記ロ
ボットの各軸の姿勢を算出する算出手段と、前記設定された教示点および前記記憶手段の記憶内容に
基づいて前記教示点における前記工具による前記被加工
物の加工条件を決定する決定手段とを具備することを特
徴とするロボットの教示装置。