JPH04297904A

JPH04297904A - ロボット

Info

Publication number: JPH04297904A
Application number: JP6300391A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kokubo; 小久保　浩; Atsuyuki Ito; 伊藤　淳之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-21

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、教示された位置姿勢
等の教示内容に応じて再生動作が可能なロボットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】操作者が動作指示装置を操作して手動で
ロボットを実際にある位置姿勢に移動させることを、ジ
ョグ操作といい、関節座標系や直交座標系などの任意の
座標系において、操作者がロボットを手動で任意に動か
すときに用いられる。また、ジョグ操作で移動した位置
姿勢を教示データとして記憶しておき、作業時にその教
示データを再生することをティーチングプレイバック方
式といい、広く産業用ロボットの位置姿勢の教示に用い
られている。

【０００３】ロボットアームの手先部分（以後、メカニ
カルインターフェイスとよぶ）に取り付けられたアクチ
ュエータ（ツール）に作用点が設定され、このアクチュ
エータの作用点に対して上記教示が行なわれる。上記ア
クチュエータの作用点に設定された座標系をツール座標
系とよび、また、ツール座標系におけるジョグ操作をツ
ールジョグとよび、主に操作者がアクチュエータの作用
点を作業対象物に接近させ、位置姿勢等を教示させる。

【０００４】図８は従来のロボット制御装置のツールジ
ョグ操作を示すブロック図である。同図において１はロ
ボット制御装置、２はロボット本体、３は操作者がロボ
ットを動作させ、位置姿勢の教示をするための動作教示
装置、４はツール座標系における座標軸の方向を選択す
る方向選択スイッチ、５、６はロボット制御装置１の内
部に備えられており、５はツールジョグにおけるロボッ
トアームの各軸の移動量を演算するツールジョグ移動量
演算部、６はロボツト本体２の関節の直接動作を指令す
る関節駆動部である。

【０００５】次に動作について、図９のフローチャート
にもとずいて説明する。操作者がジョグ操作を行うため
に、操作者が目的とするツール座標の座標軸方向に対応
した動作教示装置３内の方向選択スイッチ４をＯＮする
（Ｓ１０１）。この方向選択スイッチ４のＯＮにより、
そのＯＮされた方向に対応した信号がツールジョグ移動
量演算部５に入力される（Ｓ１０２）。この信号入力に
より、ツールジョグ移動量演算部５ではロボットアーム
の各軸の移動量を演算する（Ｓ１０３）。この演算結果
は教示データとして順次記憶される。同時に、演算され
た移動量は関節駆動部６に出力される（Ｓ１０４）。こ
の関節駆動部６ではロボット本体２のロボットアームの
各軸を移動させるようロボット本体２に指令信号を出力
する（Ｓ１０５）。この指令信号にもとずいてロボット
本体２が動作する（Ｓ１０６）。ロボット本体２が動作
した結果において、目的とする位置姿勢に動作しておれ
ば教示は終了される。目的とする位置姿勢に動作してい
なければ再度、教示をやりなおす（Ｓ１０７）。

【０００６】図１０は従来のロボット制御装置の力・ト
ルクの方向と大きさをロボットに教示する際のツールジ
ョグ操作を示すブロック図である。同図において、１〜
６は図８と同一である。７はロボット本体２に取り付け
られており、ロボットアームに加わる力・トルクの方向
および大きさを検出するセンサとその方向および大きさ
を示す信号を発生する力・トルク検出信号発生部、８は
その力・トルクの信号を力・トルク教示データとして記
憶する力・トルク記憶部である。また、図１１はロボッ
トアームの手先部分を示し、２０はロボットアーム、２
１は力・トルク検出信号発生部の力・トルクセンサ、２
２はアクチュエータであり、座標系（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ
）は力・トルクセンサの取付座標系けであるセンサ座標
系、座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）はアクチュエータ２２で定義
されるツール座標系を示す。

【０００７】次に動作について説明する。図１０におい
て、操作者が動作教示装置３に取り付けられた方向選択
スイツチ４を押すと、その方向に対応した信号がツール
ジョグ移動量演算部５に入力され、ロボットアームの各
軸の移動量を演算する。次ぎに、関節駆動部６において
、その各軸の移動量より、実際にロボットアームの各軸
を動作させるようにロボット本体２に指令する。任意の
ジョグ操作でロボットを移動させ、作業対象物にある力
・トルクを作用させる。この時、ロボットは、対象物に
作用している力・トルクと同じ力・トルクを発生してお
り、力・トルク検出信号発生部７では、３次元の力・ト
ルクの方向と大きさをセンサ座標系での検出値として出
力する。その出力値は一定の座標変換によってツール座
標系での検出値に変換され、アクチュエータ２２の作用
点Ｐに加わる力・トルクの方向と大きさが力・トルク記
憶部８にて力・トルク教示データとして記憶する。以上
により、ある位置姿勢の力・トルクの方向と大きさの教
示を行うことができる。

【０００８】図１２は、従来のロボット制御装置のロボ
ットアームの移動速度の変更が可能なツールジョグ操作
を示すブロック図である。同図において１〜６は、図８
と同一である。９はツールジョグ操作時のロボットアー
ムの移動速度を、操作者が任意に選択するジョグ速度選
択スイッチであり、「速度０」〜「速度３」までの移動
速度を選択できる。１０はジョグ速度選択スイッチ９か
らの信号を受け付け、ジョグ操作によりロボットが実際
に移動する速度を演算するツールジョグ速度演算部であ
る。

【０００９】次に動作について説明する。図１２におい
て、操作者が、動作教示装置３に取り付けられたジョグ
速度選択スイッチ９の任意のジョグ速度を選択すると、
その選択信号に対応してツールジョグ速度演算部１０に
て、ツールジョグの移動速度が設定される。次にジョグ
操作でロボットを移動させるために、操作者は動作教示
装置３の方向選択スイッチ４を押すと、その方向に対応
した信号とツールジョグの移動速度が、ツールジョグ移
動量演算部５に入力され、ロボットアームの各軸の移動
量を演算される。次ぎに、関節駆動部６において、その
各軸の移動量より、実際にロボットアームの各軸を動作
させるようにロボット本体２に指令され、指定されたジ
ョグ速度でロボットが移動する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボットでは以
上のように構成されているので、操作者が作業対象物に
対して教示をする場合、アクチュエータの作用点に設定
されたツール座標系のＸ，Ｙ，Ｚ等の座標軸の方向が視
覚的にわかり難く、その方向を確認するためには一度ロ
ボットを動かしてみなければならない。また、力・トル
クの教示も同様にロボットが作業対象物に対して、どの
方向にどれだけの力が加わっているかを操作者が知るこ
とができず、予期せずに作業対象物を破損させる恐れが
あった。また、操作者がジョグ操作時にロボットアーム
の移動速度の大きさの確認を怠って、同様に作業対象物
を破壊する場合があるという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、方向、その方向に加わる力、又
は移動速度の大きさを教示するツールジョグ操作による
ロボットの教示において、移動方向、力の大きさ又は移
動速度が可視できるロボットを得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るロボッ
トは、ロボット本体の位置姿勢を教示し、この教示され
た位置姿勢の再生動作を行うロボットに際し、上記ロボ
ット本体は、教示によって該ロボット本体が移動する移
動方向を視覚的に表示する表示部を備え、上記表示部は
上記ロボット本体上にて放射状方向に所定の中心角毎に
配設されているものである。

【００１３】第２の発明に係るロボットは、被対象物を
把持可能な把持部を有するロボット本体の位置姿勢およ
び上記把持部に加わる被対象物の重量に対応する把持力
を教示し、この教示された位置姿勢および把持力の再生
動作を行うロボットに際し、上記ロボット本体は、教示
によって該ロボット本体が移動する移動方向、および上
記移動方向ごとの把持力を視覚的に表示する表示部を備
え、上記表示部は上記ロボット本体上にて放射状方向に
所定の中心角毎に配設されているものである。

【００１４】第３の発明に係るロボットは、ロボット本
体の位置姿勢および移動速度を教示し、この教示された
位置姿勢および移動速度の再生動作が可能なロボットに
おいて、上記ロボット本体は、教示によって該ロボット
本体が移動する移動方向、および上記移動方向ごとの移
動速度を視覚的に表示する表示部を備え、上記表示部は
上記ロボット本体上にて放射状方向に所定の中心角毎に
配設されているものである。

【００１５】

【作用】第１の発明における表示部は、ロボット本体が
移動する移動方向を視覚的に表現する。

【００１６】第２の発明における表示部は、ロボット本
体が移動する移動方向、および上記移動方向ごとの把持
力を視覚的に表現する。

【００１７】第３の発明における表示部は、ロボット本
体が移動する方向、および上記移動方向ごとの移動速度
を視覚的に表現する。

【００１８】

【実施例】実施例１．以下、第１の発明の一実施例につ
いて説明する。図１はツールジョグを使用してロボット
の移動を行う際のブロック図である。同図において、１
〜６は従来の制御装置のブロック図である図８と同一で
あるため、説明を省略する。１１はツールジョグのモー
ドとツール座標軸の方向表示のモードとを切り換えるた
めに、動作教示装置３に取り付けたモード切り換えスイ
ッチ、１２は指定されたツール座標軸方向を演算するツ
ール座標軸方向演算部、１３は指定された方向の後述す
る方向表示部における表示灯を点灯させるための方向表
示指令信号発生部で、上記ツールジョグ移動量演算部５
、関節駆動部６、ツール座標軸方向演算部１２、方向表
示指令信号発生部１３にてロボット制御装置１が構成さ
れる。１４はロボット本体２のメカニカルインターフェ
イスに据え付けた複数の方向単位の向きおよび大きさ（
移動距離）を表現することが可能な表示部となる方向表
示部である。

【００１９】図２は方向表示部１４の一例の拡大図であ
り、座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）はツール座標軸であり、メカ
ニカルインターフェイスに取り付けられたアクチュエー
タの作用点Ｐに設定された座標系を表す。１７はロボッ
トアームのメカニカルインターフェイス、１８は複数個
の方向単位で点灯させることのできる表示灯で、ここで
はＬＥＤ１〜ＬＥＤ８までの表示灯を設けたものである
。

【００２０】次に動作について図２のフローチャートに
もとずいて説明する。ツールジョグを使用してロボット
を移動させる場合、まず操作者は最初にツールジョグと
ツール座標方向表示とを切り換えるために動作教示装置
３に取り付けたモード切り換えスイッチ１１をＢ側にＯ
Ｎ（Ｓ１１０）し、ツール座標軸の方向表示モードとす
る。次いで操作者は認識したいツール座標軸の方向に対
応する任意の方向選択スイッチ４をＯＮする（Ｓ１１１
）。すると該方向選択スイッチ４でＯＮされたスイッチ
に対応した信号がツール座標軸方向演算部１２に出力さ
れる（Ｓ１１２）。該ツール座標軸方向演算部１２では
、入力された信号に対応したツール座標軸の方向が求め
られる（Ｓ１１３）。ツール座標軸方向演算部１２にて
求められたツール座標軸の方向に対応した信号が方向表
示指令信号発生部１３に出力される（Ｓ１１４）。該方
向表示指令信号発生部１３でその指定された方向に応じ
た方向表示部１４の表示灯１８を点灯させる信号が発生
し、方向表示部１４の指定された方向の表示灯１８が点
灯する（Ｓ１１５）。操作者は、この方向表示部１４の
表示灯１８の点灯位置を見て、ツール座標軸方向を認識
する。

【００２１】例えば、方向選択スイッチ４の内の＋Ｘス
イッチを押した場合、ツール座標軸方向演算部１２で、
ツール座標軸の＋Ｘ方向が選択され、方向表示指令信号
発生部１３で、方向表示部１４の表示灯１８の内、ツー
ル座標軸の＋Ｘ方向に対応する表示灯１８のＬＥＤ１に
信号を送り、表示灯１８のＬＥＤ１が点灯する。以上の
操作を行い、ツールジョグ操作の前に、操作者はツール
ジョグ操作で移動させるようとするツール座標軸の方向
を確認後、ＯＫであればモード切り換えスイッチ７をＡ
側に入れ、ツールジョグモードにし、ツールジョグ操作
でロボットアームを移動させる。このツールジョグ操作
（Ｓ１１７）〜（Ｓ１２３）は、従来の実施例で説明し
た動作と同一であるので説明を省略する。

【００２２】実施例２．次に、第２の発明の一実施例の
図について説明する。図４は力・トルクの教示を行う際
のブロック図である。同図において、１〜８は従来の制
御装置のブロック図である図１０と同一であるため、説
明を省略する。１４はロボット本体２のメカニカルイン
ターフェイスに据え付けた複数の方向単位の向きを表現
することが可能である表示部としての方向表示部、１３
は指定された方向の方向表示部における表示灯を点灯さ
せるための方向表示指令信号発生部である。また、図５
は方向表示部１４の一例の拡大図であり、座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）はツール座標軸であり、メカニカルインターフ
ェイスに取り付けられたアクチュエータの作用点Ｐに設
定された座標系を表す。１７はロボットアームのメカニ
カルインターフェイス、１８は複数個の方向単位で点灯
させることのできる表示灯で、ここではＬＥＤ１〜ＬＥ
Ｄ８までの表示灯があり、例えば、ツール座標系の＋Ｘ
方向にはＬＥＤ１−１、ＬＥＤ１−２、ＬＥＤ１−３の
様に、Ｘ−Ｙ平面での同方向に表示灯が３つ設けられて
いる。

【００２３】次に、動作について説明する。ロボットア
ームに加わる力・トルク、つまり、作業対象物に加えら
れる力・トルクの教示を行う場合、図４において、操作
者は検出信号発生部７では、３次元の力・トルクの方向
と大きさをセンサ座標系での検出値として出力する。そ
の出力値は一定の座標変換によってツール座標系での検
出値に変換される。ツール座標系での検出値が方向表示
指令信号発生部１３に入力され、その指定された方向と
大きさに応じた方向表示部１４の表示灯１８を点灯させ
る信号が発生される。この信号により、ある同方向の表
示灯１８のいくつかが点灯する。

【００２４】例えば、力・トルク検出信号発生部７で、
力・トルクセンサの取付座標系であるセンサ座標系にお
けるある力が検出され、その検出値を一定の座標変換に
よってツール座標系での検出値、例えば「＋Ｘ軸方向に
大きさ２」と変換し出力する。その検出値は方向表示指
令信号発生部１３に入力され、図５の表示灯１８のうち
ツール座標＋Ｘ軸に対応する方向のＬＥＤ１−１、ＬＥ
Ｄ１−２の同方向の２つを点灯させる信号を発生する。この信号によりＬＥＤ１−１、ＬＥＤ１−２が点灯する
。

【００２５】操作者はこの時、方向表示部１４の表示灯
１８の点灯方向と同方向の点灯個数を見て、ロボットの
アクチュエータの作用点Ｐに加わっている力・トルクの
方向と大きさを認識することができる。操作者は、力・
トルクの方向と大きさの確認しながら教示を行う。この
教示動作は、従来の実施例で説明した動作と同一である
ので説明は省略する。

【００２６】実施例３．次に、第３の発明の一実施例の
図について説明する。図６は、ロボットアームのジョグ
操作を行う際のブロック図である。同図において、１〜
６、９、１０は、従来の制御装置のブロック図である図
１２と同一であるため、説明を省略する。１６は、設定
された移動方向と速度の大きさを視覚的に表現すること
が可能である表示部としての速度表示部、１５はジョグ
操作の設定速度の大きさにより速度表示部１６の表示灯
に点灯させるための速度表示指令信号発生部である。ま
た、図７は速度表示部１６の一例の拡大図であり、１７
はロボットアームのメカニカルインターフェイス、１９
は速度表示灯で３個設けたものである。

【００２７】次に、動作について説明する。操作者が、
ロボットアームの移動速度を選択してツールジョグ操作
する場合、同図について、操作者が、動作教示装置３に
取り付けられたジョグ速度選択スイッチ９の任意のジョ
グ速度、「速度０」〜「速度３」のいずれかを選択する
と、その選択信号に対応してツールジョグ速度演算部１
０にて、ツールジョグの移動速度が設定される。その移
動速度が速度表示指令信号発生部１５に入力され、その
指定された速度の大きさに応じた速度表示部１６の表示
灯１８を点灯させる信号が発生される。この信号は、「
速度０」ではどれも点灯せず、「速度１」では表示灯Ｓ
ＰＤ１が点灯、「速度２」では表示灯ＳＰＤ１、ＳＰＤ
２が点灯、「速度３」では表示灯ＳＰＤ１、ＳＰＤ２、
ＳＰＤ３が点灯するような信号である。その信号により
表示灯１９のいくつかが点灯する。

【００２８】例えば、ジョグ速度選択スイッチ９の「速
度２」が選択されているとき、ツールジョグ速度演算部
１０で、ツールジョグの移動速度が「速度２」と設定さ
れる。ツールジョグの移動速度が速度表示指令信号発生
部１５に入力され、図７の表示灯１９のうちＳＰＤ１、
ＳＰＤ２を点灯させる信号を発生する。この信号により
表示灯１９のうちＳＰＤ１、ＳＰＤ２が点灯する。操作
者は、速度表示部１６の表示灯１９の点灯個数を見て、
ロボットアームの移動速度を認識する。次いで、操作者
は移動速度を調整しツールジョグ操作を行い、ロボット
を移動させ、位置姿勢の教示などを行う。

【００２９】また、上記実施例２において、図２のよう
な方向単位で点灯させることのできる表示灯１８におい
て、同一方向に複数個表示灯を設けてロボットのアクチ
ュエータに加わっている力、トルクの大きさを同一方向
の表示灯の点灯個数で表してもよく、上記実施例と同様
の効果を奏する。

【００３０】さらに、上記図５、図７に示すように、座
標軸、力、トルク、速度などの方向、大きさを表すため
の表示部に同一方向の複数個の表示灯を設けたが、表示
灯の明るさ、色の変化にて視覚的な表現を代用してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この第１の発明によれば
ツール座標系のＸ，Ｙ，Ｚ等の座標軸の方向が表示部に
表示されるので、教示の方向をロボットを動かして確認
する必要がなく、操作者の教示負担が軽減されるものが
得られる効果がある。

【００３２】第２の発明によれば力、トルクの教示も同
様にロボットが作業対象物に対して、どの方向にどれだ
けの力が加わっているか表示部に表示されるので、どの
方向にどれだけの力が加わっているのか操作者が知るこ
とができ、作業対象物の破損をも防止することができる
ものが得られる効果がある。

【００３３】第３の発明によれば、ロボットのジョグ操
作時の移動速度を、表示部に視覚的に表示されるので、
操作者がロボットを実際に移動させる前に移動速度の大
きさを確認することができ、ロボットを動かして確認す
る必要もなく、作業対象物の破損をも防止することがで
きるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この第１の発明の一実施例によるロボットの制
御装置のツールジョグ操作を示すブロック図である。

【図２】図１における方向表示部の一実施例を示す図で
ある。

【図３】この第１の発明のロボットアームのツールジョ
グ操作を示すフローチャートである。

【図４】この第２の発明の一実施例によるロボットの制
御装置の力、トルクの方向と大きさをロボットに教示す
る際のツールジョグ操作を示すブロック図である。

【図５】図４における方向表示部の一実施例を示す図で
ある。

【図６】この第３の発明の一実施例によるロボットの制
御装置の移動速度の方向と速さをロボットに教示する際
のツールジョグ操作を示すブロック図である。

【図７】図６における方向表示部の一実施例を示す図で
ある。

【図８】従来のロボットの制御装置のツールジョグ操作
を示すブロック図である。

【図９】従来のロボットアームのツールジョグ操作を示
すフローチャートである。

【図１０】従来のロボットの制御装置の力、トルクの方
向と大きさをロボットに教示する際のツールジョグ操作
を示すブロック図である。

【図１１】従来のロボットの教示を行なうロボットアー
ムの手先部分を示す図である。

【図１２】従来のロボットの制御装置の移動速度の教示
をする際のツールジョグ操作を示すブロック図である。

【符号の説明】

１　　ロボット制御装置２　　ロボット本体３　　動作教示装置４　　方向選択スイッチ５　　ツールジョグ移動量演算部６　　関節駆動部７　　力・トルク検出信号発生部８　　力・トルク記憶部９　　ジョグ速度選択スイッチ１０　　ツールジョグ速度演算部１１　　モード切り換えスイッチ１２　　ツール座標軸方向演算部１３　　方向表示指令信号発生部１４　　方向表示部１５　　速度表示指令信号発生部１６　　速度表示部１７　　メカニカルインターフェイス１８　　表示灯１９　　速度表示灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ロボット本体の位置姿勢を教示し、こ
の教示された位置姿勢の再生動作を行うロボットにおい
て、上記ロボット本体は、教示によって該ロボット本体
が移動する移動方向を視覚的に表示する表示部を備え、
上記表示部は上記ロボット本体上にて放射状方向に所定
の中心角毎に配設されていることを特徴とするロボット
。
【請求項２】　　被対象物を把持可能な把持部を有する
ロボット本体の位置姿勢および上記把持部に加わる被対
象物の重量に対応する把持力を教示し、この教示された
位置姿勢および把持力の再生動作を行うロボットにおい
て、上記ロボット本体は、教示によって該ロボット本体
が移動する移動方向、および上記移動方向ごとの把持力
を視覚的に表示する表示部を備え、上記表示部は上記ロ
ボット本体上にて放射状方向に所定の中心角毎に配設さ
れていることを特徴とするロボット。
【請求項３】　　ロボット本体の位置姿勢および移動速
度を教示し、この教示された位置姿勢および移動速度の
再生動作が可能なロボットにおいて、上記ロボット本体
は、教示によって該ロボット本体が移動する移動方向、
および上記移動方向ごとの移動速度を視覚的に表示する
表示部を備え、上記表示部は上記ロボット本体上にて放
射状方向に所定の中心角毎に配設されていることを特徴
とするロボット。