JPH0578841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ロボツトの姿勢を表示部上でオフラインテイー
チングする際に、各部品毎に、他の部品あるいは
ロボツトとの結合関係、及びロボツトの部品との
把持関係をベクトル情報として格納しておき、ロ
ボツトの姿勢を決定する際に、該ベクトル情報が
一致するようなロボツトの姿勢を求めて表示する
ことによりロボツトの姿勢の決定を容易にした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、部品形状情報、ロボツト形状情報を
格納する格納部と、該部品形状、ロボツト形状を
表示する表示部と、該表示部に表示される部品に
対するロボツトの姿勢を指示する指示装置と、該
指示装置からの指示を受け、該格納部内のロボツ
ト形状情報に基づいて当該指示に対応する姿勢の
ロボツト形状を該表示部上に表示せしめる制御部
を備え、該表示部上での部品に対するロボツトの
姿勢を変化させてロボツトの姿勢を決定するロボ
ツトの姿勢決定方法に関するものである。

ロボツトに対する動作教示方法としては、大別
してオンラインテイーチング方式と、オフライン
テイーチング方式がある。前者の場合は熟練した
技術とかなりのテイーチング時間を要するため、
ラインの稼動率が下がるという欠点を有する。こ
のため、ラインの稼動率を下げない後者の方式、
特に３次元デイスプレイ上に現実の形状と同じも
のをソリツドモデルで表示し、あたかもオンライ
ンテイーチングをやつているような感覚でロボツ
トの動作データを作成する方式が効果的である。

このため、３次元デイスプレイ上において、容
易に、且つ厳密にロボツトの姿勢を決定する方法
が必要とされる。

〔従来の技術〕

従来のロボツトの姿勢決定におけるオフライン
テイーチングを行なう構成を第５図に示す。

図において、CPU１は後述する基本表示デー
タフアイル３内のロボツト形状データ、部品形状
データと、メモリ２内に格納されたロボツトと部
品の基本位置情報、基本姿勢ベクトルと、３次元
カーソル６により指定されたロボツトの姿勢変更
指示、位置変更指示とに基づいて表示データを作
成、ロボツトと部品の位置情報、姿勢ベクトルを
変更する等の制御を行なうもの、メモリ２は表示
すべきロボツトの基本位置座標（ワールド座標系
上の任意の点）と基本姿勢ベクトル（ワールド座
標系上のロボツト座標の方向を決定するための情
報）、及び表示すべき部品の基本位置情報と基本
姿勢ベクトルを格納するもの、基本表示データフ
アイル３は表示すべきロボツト、部品の初期状態
における形状データを格納するもの、表示制御部
４はCPU１で作成された表示データに基づいて
３次元グラフイツクデイスプレイ５上にロボツト
や部品形状を表示させるもの、３次元グラフイツ
クデイスプレイ５は表示制御部４から送られる表
示信号に対応したロボツトや部品の形状を３次元
形式で表示するもの、３次元カーソル６は３次元
グラフイツクデイスプレイ５上に表示すべきロボ
ツトや部品の位置や姿勢を指示するもの、情報変
換部２０は３次元カーソル６の指示に基づいてメ
モリ２より読出した基本位置情報、基本姿勢ベク
トルを対応する情報に変換するもの、表示データ
作成部２１はCPU１の制御の元に、情報変換部
２０より与えられる位置、姿勢情報に対応して基
本表示データフアイル３内のロボツト形状データ
や部品形状データに基づき所定の形状の表示デー
タを作成するものである。

以上説明した構成において、３次元グラフイツ
クデイスプレイ５上で、部品に対するロボツトの
姿勢を変化させつつ最適なロボツトの姿勢を求め
る。

この操作は、まず、３次元カーソル６を操作し
て表示された部品に対するロボツトの姿勢情報を
ロボツト先端のハンドを基準として入力する。そ
して、メモリ２内の基本位置座標、基本姿勢ベク
トルを読出し、入力された姿勢情報に基づいてロ
ボツトの位置座標、姿勢ベクトルを変換する。そ
して、この変換情報とロボツト形状データに基づ
いて表示データを作成して３次元グラフイツクデ
イスプレイ５上に対応する姿勢のロボツト形状を
指示された位置に表示する。

次に、作業者は表示されたロボツト形状と部品
形状との関係からロボツトの姿勢が最適か否かを
判断する。

ロボツトの姿勢が不適当であるならば、再度３
次元カーソル６を操作して姿勢情報を入力し、上
述の処理を繰り返す。

一方、ロボツトの姿勢が適当であるならば、そ
の姿勢に対応した各関節（多関節型ロボツトの場
合）毎の関節角度を記憶する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の３次元カーソルによるロボツト
の姿勢決定方法では、姿勢決定の最終確認を、３
次元グラフイツクデイスプレイ５上で目視によつ
て判断していたため、厳密なロボツトの姿勢の決
定ができず、最終的な姿勢決定を行なうまでに時
間が掛かるという問題があつた。

すなわち、例えばロボツトの作業が部品の組合
せである場合、精密な位置決め精度を要求される
にもかかわらず、３次元グラフイツクデイスプレ
イ５上で十分な遠近感を表現することができず、
目視による確認作業では、正確な位置、姿勢を判
断することができない。

また、３次元カーソル６は、ステイツクの傾斜
によつてXY方向の移動を指示し、ステイツクの
回転によつてＺ方向の移動を指示し、６自由度を
有するロボツトの腕の回転角は、他のモードを設
定してステイツクの回転を所望とする腕の回転角
を指示するようにしているので、ロボツトの姿勢
を指示するに際して時間が掛かるという問題があ
つた。

一方、ロボツトの姿勢を指示する方法としてロ
ボツト先端のハンド位置及び姿勢をベクトル情報
として格納し、ロボツト言語（VAL）を用いて
指定する方法もあるが、部品の位置が変化する都
度、ハンド位置及び姿勢をロボツト言語を記述し
て指示する必要があり、きわめて面倒であり、時
間が掛かるという問題があつた。

本発明の目的は、前述した従来の問題に鑑み、
部品に対するロボツトの姿勢の決定を簡単の操作
で且つ短時間で行なうことが可能なロボツトの姿
勢決定方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、この目的は、部品形状情報、ロボツト
形状情報を格納する格納部と、該部品形状、ロボ
ツト形状を表示する表示部と、該表示部に表示さ
れる部品に対するロボツトの姿勢を指示する指示
装置と、該指示装置からの指示を受け、該格納部
内のロボツト形状情報に基いて当該指示に対応す
る姿勢のロボツト形状を該表示部上に表示せしめ
る制御部を備え、該表示部上での部品に対するロ
ボツトの姿勢を変化させてロボツトの姿勢を決定
するロボツトの姿勢決定方法であつて、各部品及
び各ロボツト毎に付与され、個々の形状に対応し
て始点座標及び方向が、各部品及び各ロボツト固
有の座標系であるローカル座標系内で設定された
ベクトル情報を複数格納する格納手段を設け、部
品に対するロボツトの姿勢を決定する際に、該格
納手段に格納された該ベクトル情報を、複数の該
ローカル座標系の基準となる座標系であるワール
ド座標系に変換して得られた複数の始点座標及び
方向同士が予め定めた条件を満たすような対応関
係となるロボツトの姿勢を求め、求めた姿勢のロ
ボツト形状を該表示部上に表示するようにしたこ
とを特徴とするロボツトの姿勢決定方法により達
成される。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかるロボツトの姿勢決定を
行なうシステム構成図である。

図において、第１図と同一部分には同一番号を
付し、その説明を省略する他、メモリ７は第２図
に示されるように組合される部品相互の結合関係
及びロボツトハンドと部品との把持関係を、予め
求めてロボツトのハンド及び各部品毎にベクトル
情報として記憶するもの、コマンド入力装置９は
コマンドを入力するものであり、結合コマンド及
び結合すべき部品と部品あるいは部品とロボツト
ハンドの組合せを入力するもの、コマンド解析部
８はコマンド入力装置９から入力された結合コマ
ンドと組合せ情報に基づいてメモリ７より読出す
べき除法を決定するものである。尚、図示しない
が３次元カーソル６はこのシステム構成にも設け
られており、ロボツトの姿勢等を指示する。

以上説明した構成において、その動作を第３図
に示される２腕協調ロボツトによる組立作業の場
合について説明する。尚、第３図において、１０
は第１のロボツトアーム、１１は第２のロボツト
アーム、１２，１３はそれぞれ部品である。

まず、作業者は、第２図に示されるような部品
情報を作成し、メモリ７に格納する。この部品情
報は結合関係情報と把持関係情報とから成り、そ
れぞれの情報はベクトルにより表現される。結合
関係情報の場合には、各部品に対して結合用のベ
クトルが定義され、部品の結合前として２つのベ
クトルが反対方向を向き、終点が一致するように
２つの部品が配置され、結合後として２つのベク
トルが反対方向を向き、始点が一致するように２
つの部品が配置される。また、把持関係の場合に
は、ロボツトのハンドの方にも部品と同様なベク
トルの定義を行ない、把持前、把持後の部品とロ
ボツトハンドとの配置は結合関係の場合と同様で
ある。

このような部品情報を入力すると共に、作業者
は、各部品１２，１３及びロボツト１０，１１の
形状データ及び基本位置座標、基本姿勢ベクトル
を作成して、形状データは基本表示データフアイ
ル３に格納し、基本位置座標、基本姿勢ベクトル
はメモリ２に格納する。

このようなロボツトや部品に関するデータを作
成した後、ロボツト１１、部品１３、部品１２、
ロボツト１０の順に姿勢を決定してゆく。この姿
勢決定の順序を第４図を参照しつつ説明する。

まず、作業者は、３次元カーソル６を用いてロ
ボツト１１の概略の姿勢を、第４図ａのように決
定する。次に、コマンド入力装置９から部品１３
をロボツト１１に位置決めするコマンドを入力す
る。また、これに付随して結合させる組合せが部
品１３とロボツト１１であることを入力する。

CPU１はコマンド解析部８を介して結合させ
る組合せを判定し、メモリ７から部品１３とロボ
ツト１１のベクトルで記述された把持関係情報を
読出す。

ここで、ロボツト１１がワールド座標系（３次
元グラフイツクデイスプレイ上で任意に定めた座
標系）で位置決めされているので、CPU１はこ
のワールド座標系におけるロボツト１１のハンド
のアプローチベクトル（ハンドの結合方向を示す
ベクトル）とオリエンテーシヨンベクトル（ハン
ドの回転方向の姿勢を示すベクトル）を求める。

そして、以下の条件を満たすように部品１３の
ワールド座標系におけるアプローチベクトル（係
合方向を示すベクトル）とオリエンテーシヨンベ
クトル（回転方向の姿勢を示すベクトル）を求め
る。

条件１：部品１３のアプローチベクトルがロボツ
ト１１のアプローチベクトルと反対の向きであ
ること 条件２：部品１３のアプローチベクトルの始点と
ロボツト１１のアプローチベクトルの始点が一
致すること 条件３：部品１３のオリエンテーシヨンベクトル
とロボツト１１のオリエンテーシヨンベクトル
の方向が一致すると そして、求めたワールド座標系におけるアプロ
ーチベクトルとオリエンテーシヨンベクトルから
メモリ２内に格納しておいた基本位置座標、基本
姿勢ベクトル情報を変換する。

そして、この変換量に基づいて部品１３の表示
データを作成し、３次元グラフイツクデイスプレ
イ５上に表示させる。

これにより、部品１３がロボツト１１のハンド
に第４図ｂに示すように位置決めされた状態で表
示される。

次に、コマンド入力装置９を操作して結合コマ
ンドを入力すると共に、結合の組合せが部品１２
と部品１３であることを示す情報を入力する。

これ以降前述した動作を繰り返して実行するこ
とにより、第４図ｃに示すように部品１２を部品
１３に位置決めした状態が表示され、また同様に
してロボツト１０を部品１２に位置決めした状態
が第４図ｄに示すように表示される。

このようにして、ロボツト１０及び１１を位置
決めした後、表示された姿勢に対応するロボツト
の各関節の角度を求める。

尚、コマンド入力装置９はキーボード装置で構
成してもよく、また、デイスプレイ５上にメニユ
ー形式で結合コマンドを入力し、組合せの情報は
デイスプレイ５上に表示されている部品、ロボツ
トハンド等をライトペンで指示することにより入
力するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、部品
相互及び部品とハンドの結合関係、把持関係をベ
クトル情報で格納し、このベクトル情報が一致す
るように部品の位置、ロボツトの位置を決定する
ようにしているので、組合せ作業等においても正
確なロボツト座標を教示することができ、且つ短
時間で教示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はは本発明にかかるロボツトの姿勢決定
を行なうシステム構成図、第２図は組合される部
品相互の結合関係情報及びロボツトハンドと部品
との把持関係情報を示す図、第３図は２腕協調ロ
ボツトによる組立作業を説明する図、第４図はロ
ボツトの姿勢決定の順序の説明図、第５図は従来
のロボツトの姿勢決定におけるオフラインテイー
チングを行なう構成を示す図である。 図において、１はCPU、２，７はメモリ、３
は基本表示データフアイル、４は表示制御部、５
は３次元グラフイツクデイスプレイ、６は３次元
カーソル、８はコマンド解析部、９はコマンド入
力装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 部品形状情報、ロボツト形状情報を格納する
   格納部と、該部品形状、ロボツト形状を表示する
   表示部と、該表示部に表示される部品に対するロ
   ボツトの姿勢を指示する指示装置と、該指示装置
   からの指示を受け、該格納部内のロボツト形状情
   報に基いて当該指示に対応する姿勢のロボツト形
   状を該表示部上に表示せしめる制御部を備え、該
   表示部上での部品に対するロボツトの姿勢を変化
   させてロボツトの姿勢を決定するロボツトの姿勢
   決定方法であつて、 各部品及び各ロボツト毎に付与され、個々の形
   状に対応して始点座標及び方向が、各部品及び各
   ロボツト固有の座標系であるローカル座標系内で
   設定されたベクトル情報を複数格納する格納手段
   を設け、 部品に対するロボツトの姿勢を決定する際に、
   該格納手段に格納された該ベクトル情報を、複数
   の該ローカル座標系の基準となる座標系であるワ
   ールド座標系に変換して得られた複数の始点座標
   及び方向同士が予め定めた条件を満たすような対
   応関係となるロボツトの姿勢を求め、求めた姿勢
   のロボツト形状を該表示部上に表示するようにし
   たことを特徴とするロボツトの姿勢決定方法。