JPH05143146A - ロボツトの教示装置 - Google Patents

ロボツトの教示装置

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JPH05143146A
JPH05143146A JP25261491A JP25261491A JPH05143146A JP H05143146 A JPH05143146 A JP H05143146A JP 25261491 A JP25261491 A JP 25261491A JP 25261491 A JP25261491 A JP 25261491A JP H05143146 A JPH05143146 A JP H05143146A
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JP
Japan
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robot
teaching point
workpiece
curvature
teaching
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Pending
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JP25261491A
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English (en)
Inventor
Haruki Uehara
春喜 上原
Koki Shimazu
広喜 島津
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの教示装置において、加工経路上の
各教示点におけるロボットと被加工物との間の相対速度
及び加工圧力を自動的に、適切且つ効率良く設定する。 【構成】 設定手段7,8により設定された教示点にお
ける加工経路上の曲率を被加工物の3次元形状情報に基
づいて算出する算出手段7,8と、算出した曲率に応じ
て該教示点でのロボットと被加工物との間の相対速度を
決定する速度決定手段7,8、または、算出した曲率に
応じて該教示点におけるロボットと被加工物との間の加
工圧力を決定する加圧力決定手段7,8とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、教示作業の自動化及び
省力化を図ったロボットの教示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば被加工物の研磨・バリ
取りを行う教示方式のロボットにおいては、その加工経
路上の各教示点に対してロボットと被加工物との間の相
対速度及び加工圧力(押付け圧)の設定を教示者が経験
的に行っている。なお、ロボットと非加工物との間の相
対速度とは、被加工物に対する工具の送り速度、被加工
物と工具の相対的な速度、又は、工具に対する被加工物
の送り速度のことである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術にあっては、各教示点でのロボットと被加工物と
の間の相対速度及び加工圧力を設定するものであるの
で、極めて非能率的な作業を強いるものであった。そし
て、これらの設定は経験に大きく依存するので、汎用性
も乏しいものであった。
【0004】なお、全ての教示点においてロボットと被
加工物との間の相対速度や加工圧力を一定にすれば上記
作業を簡略化できるが、被加工物の曲率の大きな教示点
では、加工量が目標値よりも大きくなって加工精度が低
下してしまうという問題が生ずる。すなわち、曲率の大
きな教示点では、被加工物と工具との接触面積が減少し
て単位面積当りの加工圧力が増加するからである。
【0005】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、各教示点でのロボットと被加工物との間の相対速
度及び加工圧力を適切に且つ効率良く自動設定できるロ
ボットの教示装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物の3
次元形状情報を記憶する記憶手段と、被加工物の加工領
域及びロボットの教示点設定手段に応じ、前記記憶手段
の記憶内容に基づいて教示点を設定する設定手段と、前
記記憶手段の記憶内容に基づいて前記教示点の曲率を算
出する算出手段と、該算出された曲率に応じて前記教示
点における前記ロボットと前記被加工物との相対速度を
決定する速度決定手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】また、本発明は、被加工物の3次元形状を
記憶する記憶手段と、前記被加工物の加工領域及びロボ
ットの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設定手段と、前記記憶手段
の記憶内容に基づいて前記教示点の曲率を算出する算出
手段と、該算出された曲率に応じて前記教示点における
前記ロボットと前記被加工物との間の加工圧力を決定す
る加工圧力決定手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】上記構成によれば、教示点が設定されると、被
加工物の3次元形状情報に基づいてその教示点における
加工経路上の曲率が算出される。そして、算出された曲
率に応じて該教示点でのロボットと被加工物との間の相
対速度が決定される。また、算出された曲率に応じて該
教示点におけるロボットと被加工物との間の加工圧力が
決定される。したがって、各教示点におけるロボットと
被加工物との間の相対速度及び加工圧力が自動的に、適
切且つ効率良く設定される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本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。この場合、コンピュータ1がロボットの教示装置に
相当する。2はコンピュータ1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
の供給は通信回線を介してシリアル転送により行われ
る。ない、各種データの供給はその他ICカード、磁気
ディスク等の記憶媒体を用いて転送することも可能であ
る。
【0010】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・バリ取り用工具
(サンダー、ハブ及びブラシ等、以下工具という)であ
り、ワーク5に対して研磨・バリ取りを行う。この場
合、工具6は固定されている。
【0011】次に、図2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は装置
各部を制御する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CPU7において使用されるR
AM(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・バリ取りす
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。
【0012】このプログラムにより、ロボット3が把持
したワーク5を研磨及びバリ取りするための加工経路及
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、その各教示点においてロボット3の6軸の
位置(姿勢)が決定される。また、加工条件は、ワーク
5の工具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。
【0013】この加工条件は、各教示点(加工点)にお
ける曲率に対応して決定される。ここで、加工条件の決
定方法について説明する。 [テーブルによる方法] 図3は曲率に対する速度ランクを示すテーブルであり、
図4は曲率に対する加工圧力(押付け圧)ランクを示す
テーブルである。これらテーブルを参照して各教示点に
おける速度及び加工圧力を決定していく。なお、このテ
ーブルは自由に設定できることは言うまでもない。
【0014】[関数による方法] 速度及び加工圧力の各々を、曲率を変数とする関数で表
す。すなわち、速度=f1(曲率)、加工圧力=f2(曲
率)とする。この二つの関数により各教示点における速
度と加工圧力を決定していく。ここで、例えば、これら
の関数を1次式及び2次式で表すと次のようになる。 速度=A(曲率)+B、加工圧力=E(曲率)+F 速度=A(曲率)2+B(曲率)+C、加工圧力=E(曲率)2+F(曲
率)+G 係数A,B,C,D,E,F,Gは所望の値に設定する。
【0015】上記各テーブル又は関数が上記ROM8の
所定領域に書込まれている。また、各教示点での曲率は
ワーク5の3次元形状情報に基づいて算出される。
【0016】ここで、テーブルによる方法の一例(速度
のみ)を図5,図6に示す。図6に示す加工経路上の各
教示点での速度を図5のテーブルを参照して決定する。
その結果は図6中に示すようになる。
【0017】なお、この加工条件には、工具6が把持部
4に把持されて回転自在に支持され、ワーク5が固定さ
れている場合、すなわち、工具6が移動する場合にはア
クチュエータの工具6に対する押圧力や、ワーク5の工
具6に対する相対速度も含まれることになる。
【0018】10は入出力インタフェースであり、コン
ピュータ1の本体とロボット用制御装置2との間でデー
タの授受を行う。12はCRT(カソード・レイ・チュ
ーブ)13を制御するCRT制御装置である。14はハ
ードディスク装置、フロッピィディスク装置及びICカ
ード入出力装置等の外部記憶装置であり、各種データを
記憶する。
【0019】このように構成されたロボットシステムに
おいて、加工経路及び加工条件を決定するまでの過程に
ついて図7に示すフローチャートを参照して説明する。
また、この加工経路及び加工条件の決定の説明において
図8及び図9も合せて参照する。
【0020】さて、CPU7にて加工経路及び加工条件
を求めるプログラムが実行されると、まず、オペレータ
に対して、ワーク5の“3次元形状情報”、研磨・バリ
取り工具6の“工具幾何情報”、ロボット3の“ロボッ
ト幾何情報”の入力を促す。更にワーク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”、及び、加工条件を決定する際に使用す
るテーブル又は関数のいずれかを選択するためのデータ
の入力を促す(ステップSP1)。
【0021】なお、“工具幾何情報”には、研磨・バリ
取り工具6のX,Y,Z位置と、摩耗量(外形)が含ま
れている。この場合、同工具6がアクチュエータで支持
されている場合も含まれる。一方、“ロボット幾何情
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。
【0022】オペレータが上記各入力をし終えると、C
PU7はこれらのデータをRAM9の所定領域に書込
む。そして、ステップSP2へ進み、図8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1を生成す
る。この断面1の生成後、ステップSP3へ進み、ワー
ク5の表面と断面1より断面曲線1を生成する。
【0023】次に、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。この教示点1の
生成後、ステップSP5へ進み、図9(イ)に示すよう
に教示点1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、“ロボット幾何情報”に基づいて算出す
る。なお、図9(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。
【0024】そして、教示点1における法線ベクトルと
加工方向ベクトルの算出後、ステップSP6へ進み、こ
れら法線ベクトル及び加工方向ベクトルよりロボット3
の各軸(6軸)の姿勢を算出する。そして、ステップS
P7へ進み、教示点1におけるワーク5の曲率を算出す
る。この場合、算出した曲率を、図5に示したように最
小を“1”、最大を“100”として設定する。
【0025】次いで、ステップSP8へ進み、教示点1
における変換された曲率に対して、速度テーブル又は速
度関数を参照して最適な速度を求める。そして、ステッ
プSP9へ進み、加工圧力テーブル又は加工圧力関数を
参照して最適な加工圧力を求める。
【0026】このようにして教示点1における加工条件
が決定された後、ステップSP10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1の終端に
至るまでステップSP4〜9の処理が行われる。これに
より、断面曲線1における加工経路及び加工条件が得ら
れる。
【0027】断面曲線1における処理が終了した後、ス
テップSP11へ進み、CPU7は最終断面か否かの判
断を行う。この場合は、断面曲線1であるので、ステッ
プSP2へ戻る。そして、最終断面曲線nに至るまでス
テップSP2〜10の処理を行い、全ての断面曲線2,
3,…,nについて加工経路及び加工条件を求める。
【0028】このようにしてワーク5に対する加工経路
及び加工条件が決定される。そして、決定された加工経
路及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。
【0029】なお、加工経路及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。
【0030】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、これを固定した工具6にて加工す
る場合について説明したが、ロボット3が工具6を把持
し、固定したワーク5を加工するようにしても良い。
【0031】また、上記実施例においては、ワーク5を
研磨・バ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。
【0032】また、上記実施例においては、加工経路及
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、加工経路及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が有する操作盤にて行
えば良い。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、設定
した教示点における加工経路上の曲率を被加工物の3次
元形状情報に基づいて算出し、この算出した曲率に応じ
て該教示点でのロボットと被加工物との間の相対速度を
決定し、また、算出した曲率に応じて該教示点における
ロボットと被加工物との間の加工圧力を決定するように
したので、各教示点におけるロボットと被加工物との間
の相対速度及び加工圧力が自動的に、適切且つ効率良く
設定できることから、その設定は従来のような経験を必
要とせず、高い信頼度で加工することができるという効
果が得られる。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本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。
【図2】 同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である。
【図3】 同実施例による加工条件の決定方法を説明す
るための図である。
【図4】 同実施例による加工条件の決定方法を説明す
るための図である。
【図5】 同実施例による加工条件の決定の一例を説明
するための図である。
【図6】 同実施例による加工条件の決定の一例を説明
するための図である。
【図7】 同実施例による加工経路及び加工条件を決定
するアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図8】 同実施例による加工経路を示す斜視図であ
る。
【図9】 同実施例による各教示点での法線ベクトル及
び加工方向ベクトルを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
1 コンピュータ(ロボットの教示装置) 2 ロボット用制御装置 5 ワーク(被加工物) 7 CPU 8 ROM(7,8は設定手段、算出手段、速度決定手
段、加工圧力決定手段) 9 RAM 14 外部記憶装置(9,14は記憶手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/403 B 9064−3H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物の3次元形状情報を記憶する記
    憶手段と、 被加工物の加工領域及びロボットの教示点設定手段に応
    じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて教示点を設定す
    る設定手段と、 前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記教示点の曲率を
    算出する算出手段と、 該算出された曲率に応じて前記教示点における前記ロボ
    ットと前記被加工物との相対速度を決定する速度決定手
    段と、 を備えたことを特徴とするロボットの教示装置。
  2. 【請求項2】 被加工物の3次元形状を記憶する記憶手
    段と、 前記被加工物の加工領域及びロボットの教示点設定条件
    に応じ、前記記憶手段の記憶内容に基づいて教示点を設
    定する設定手段と、 前記記憶手段の記憶内容に基づいて前記教示点の曲率を
    算出する算出手段と、 該算出された曲率に応じて前記教示点における前記ロボ
    ットと前記被加工物との間の加工圧力を決定する加工圧
    力決定手段と、 を備えたことを特徴とするロボットの教示装置。
JP25261491A 1991-09-30 1991-09-30 ロボツトの教示装置 Pending JPH05143146A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0816225A (ja) * 1994-04-27 1996-01-19 Hitachi Ltd ロボット機構制御方法及びその装置
JPH08252785A (ja) * 1995-03-17 1996-10-01 Toshiba Mach Co Ltd 力制御ロボット
EP1930131A2 (en) 2006-12-07 2008-06-11 Fanuc Ltd Robot control apparatus for force control
JP2017084239A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 ファナック株式会社 曲率と曲率変化量による速度制御を行う数値制御装置

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