JPH08161025A - 教示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全で効率的な教示作業を可能とする。 【構成】 各移動軸についての基準座標系をそれぞれ定
義可能であると共に、移動対象となる移動軸を指定可能
な教示箱１と、教示箱１により定義された各移動軸につ
いての基準座標系をそれぞれ格納する記憶領域５ａ〜５
ｆを有した手動キー対応基準座標系記憶部５と、教示箱
１により移動軸が指定されたときに、該移動軸に対応す
る手動キー対応基準座標系記憶部５の記憶領域５ａ〜５
ｆから基準座標系を取り出し、該基準座標系に基づいた
目的ポーズを求める目的ポーズ計算部６と、上記目的ポ
ーズとなるように上記移動軸を移動させるマニプレータ
制御部９とを有することによって、ロボットが有する複
数の移動軸を予め定義された所望の基準座標系に基づい
て移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレイバ
ック方式の工業用ロボットの教示に使用される教示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ティーチングプレイバック方式のロボッ
トにおいては、ロボットを実際に稼働させるのに先立っ
て、ロボットの手先を移動させながら所望の位置を記憶
させる教示処理が行われるようになっている。近年にお
いては、上記の教示処理時の作業性を向上させるよう
に、教示処理の方法として種々の提案がなされており、
例えば特開昭５７−８３３９０号公報には、教示箱に任
意に設定した直交座標系における各軸方向に手動キーを
設け、これらの手動キーの操作によりロボットの手先を
所望の位置に移動して位置決めすることにより教示する
方法が提案されている。また、特開平１−２４０２８４
号公報には、教示作業者が任意に設定した三次元直交座
標系を定義し、この座標系における各軸方向を教示箱の
手動キーに割り付け、これらの手動キーの操作によりロ
ボットを所定の位置に移動して位置決めすることにより
教示する方法が提案されている。

【０００３】以上のような方法により教示処理を行う教
示装置は、従来、図９に示すように、動作軸の移動およ
び基準座標系の定義に使用される手動キーを備えた教示
箱５１と、教示箱５１との間でデータを送受信する教示
箱制御部５２と、定義された基準座標系を記憶する手動
基準座標系記憶部５３と、マニプレータ５８の現在位置
を示す現在ポーズ記憶部５６と、基準座標系での移動先
を示す目的ポーズ計算部５４と、目的ポーズ計算部５４
の算出結果に基づいてマニプレータ５８を作動させるマ
ニプレータ制御部５５とを有しており、教示箱５１によ
り基準座標系を定義し、この基準座標系においてマニプ
レータ５８を移動させることにより教示処理するように
なっている。

【０００４】具体的には、基準座標系を定義する場合、
図１０に示すように、基準座標系データ設定処理が実行
されることになり、教示箱５１上の手動基準座標系定義
画面において所望の基準座標系が定義され（Ｓ５１）、
定義の終了後に、基準座標系データが教示箱制御部５２
に転送され（Ｓ５２）、手動基準座標系記憶部５３に格
納されることになる（Ｓ５３）。

【０００５】この後、図１１に示すように、ロボット移
動処理が実行されることになり、教示箱５１の手動キー
が押圧されることによって（Ｓ６１）、動作データが教
示箱制御部５２を介して目的ポーズ計算部５４に転送さ
れることになる（Ｓ６２・Ｓ６３）。そして、目的ポー
ズ計算部５４において、動作データと手動基準座標系記
憶部５３に格納された基準座標系データ等とを基にして
目的ポーズが算出され（Ｓ６４〜Ｓ６６）、この目的ポ
ーズがマニプレータ制御部５５に出力されることによっ
て、マニプレータ５８が移動されることになる（Ｓ６７
・Ｓ６８）。次に、連続して同一の基準座標系でマニプ
レータ５８の他の軸を移動させる場合には、上述のＳ６
１〜Ｓ６８が再実行されることになる（Ｓ６９）。一
方、異なる基準座標系でマニプレータ５８の他の軸を移
動させる場合には、上述の基準座標系データ設定処理が
実行されて新たに基準座標系が設定された後、Ｓ６１〜
Ｓ６８が再実行されることになる（Ｓ７０〜Ｓ７１）。

【０００６】このように、従来の教示装置は、教示作業
者により定義された基準座標系においてマニプレータ５
８を移動させるようになっているため、教示作業者の感
覚とマニプレータ５８の移動方向とを一致させることが
可能になっており、結果として教示処理時の作業性が向
上したものになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の教示装置では、例えば斜め挿入作業の教示のよう
に、教示箱５１のＺ軸の手動キーをツール座標系に対応
させ、教示箱５１のＸ軸およびＹ軸の手動キーをベース
座標系に対応させながら教示しようとすると、Ｚ軸の移
動時とＸ軸およびＹ軸の移動時とでツール座標系とベー
ス座標系とを切り替える操作が必要となり、教示作業を
連続的に実施できないため、教示に多大な時間を要する
ことになるという問題がある。また、座標系の切り替え
を誤ると、マニプレータ５８が教示作業者の予期しない
方向に移動することから、安全性の点においても問題が
ある。

【０００８】従って、本発明は、安全で効率的な教示作
業を行うことができる教示装置を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、ロボットが有する複数の移動軸を予め定義された所
望の基準座標系に基づいて移動させることにより教示す
る教示装置であり、下記の特徴を有している。

【００１０】即ち、教示装置は、上記各移動軸について
の基準座標系をそれぞれ定義可能であると共に、移動対
象となる移動軸を指定可能な教示箱と、上記教示箱によ
り定義された各移動軸についての基準座標系をそれぞれ
格納する記憶領域を有した手動キー対応基準座標系記憶
部と、上記教示箱により移動軸が指定されたときに、該
移動軸に対応する上記手動キー対応基準座標系記憶部の
記憶領域から基準座標系を取り出し、該基準座標系に基
づいた目的ポーズを求める目的ポーズ計算部と、上記目
的ポーズとなるように上記移動軸を移動させる移動制御
部とを有していることを特徴としている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、予め各移動軸についての
基準座標系を手動キー対応基準座標系記憶部にそれぞれ
格納することによって、基準座標系の切り替え操作を行
うことなく各移動軸を所望の基準座標系で移動させるこ
とが可能になる。これにより、各移動軸についての教示
作業を連続的に実施することが可能になり、結果として
教示に要する時間を短縮化させることができると共に、
安全性の低下要因である基準座標系の切り替え間違いを
防止することができることになる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図８を用いて
説明する。本実施例に係る教示装置は、図１に示すよう
に、６自由度を有したロボットのマニプレータ８の移動
や基準座標系の定義を行う教示箱１を有している。教示
箱１には、マニプレータ８の移動方向を指定する複数の
スイッチからなる手動キーが設けられており、手動キー
は、各移動軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、α軸、β軸、γ軸）
の移動方向に対して正方向および逆方向を指定できるよ
うに配置および割り当てられている。具体的には、図２
に示すように、各移動軸の移動方向に対して正方向およ
び逆方向を指定できるように、手動キーデータを構成す
る１ワード中の上位バイトに正（＋）方向のスイッチが
割り当てられ、下位バイトに負（−）方向のスイッチが
割り当てられている。

【００１３】尚、上記のＺ軸は、基準座標系における鉛
直方向に作用する軸であり、Ｘ軸およびＹ軸は、鉛直方
向（Ｚ）に直交する左右方向（Ｘ）および前後方向
（Ｙ）に作用する軸である。また、α軸はＺ軸の回転角
度に作用する軸、β軸はＹ軸の回転角度に作用する軸、
γ軸はＸ軸の回転角度に作用する軸である。

【００１４】また、図１に示すように、教示箱１には、
ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部も設けら
れており、表示部は、図３に示すように、“手動キー対
応基準座標系定義画面”を表示可能になっている。この
定義画面には、“間接座標系”、“ワールド座標系”、
“ベース座標系”、“ツール座標系”および“ユーザ定
義座標系”からなる基準座標系候補と、各基準座標系に
対応させた数値（１，２，３，４，５）と、各移動軸
（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、α軸、β軸、γ軸）と、各移動軸
に定義された基準座標系に対応する数値とを表示する領
域が設けられている。

【００１５】上記の定義画面の移動軸および基準座標系
は、移動軸データおよび基準座標系データからなる定義
データとして教示箱１から教示箱制御部４に出力される
ようになっている。教示箱制御部４は、手動キー対応基
準座標系記憶部５および目的ポーズ計算部６に接続され
ており、手動キー対応基準座標系記憶部５は、各移動軸
に対応する記憶領域５ａ〜５ｆを有している。そして、
教示箱制御部４は、基準座標系データおよび移動軸デー
タからなる定義データが教示箱１から入力されたとき
に、移動軸データに対応する記憶領域５ａ〜５ｆに基準
座標系データをそれぞれ格納させるようになっている。
また、教示箱制御部４には、上述の手動キーデータも教
示箱１から入力されるようになっており、手動キーデー
タは、教示箱制御部４を介して目的ポーズ計算部６に出
力されるようになっている。

【００１６】上記の目的ポーズ計算部６には、教示箱制
御部４の他、上述の手動キー対応基準座標系記憶部５
と、例えば図８（ａ）〜（ｃ）の要素データ（ツール成
分、ベース成分、ユーザ成分）を格納した記憶領域７ａ
〜７ｃを有した座標変換要素データ記憶部７と、例えば
図８（ｄ）のマニプレータ１０の現在ポーズデータを記
憶した現在ポーズ記憶部８とが接続されている。そし
て、目的ポーズ計算部６は、手動キーデータが入力され
たときに、現在ポーズ記憶部８から現在ポーズデータを
取り出すと共に、手動キーデータに対応する記憶領域５
ａ〜５ｆから基準座標系データを取り出し、さらに、必
要に応じて座標変換要素データ記憶部７から要素データ
を取り出し、これらのデータを基にして例えば図８
（ｅ）の目的ポーズデータを算出し、マニプレータ制御
部９に出力するようになっている。そして、マニプレー
タ制御部９は、現在ポーズ記憶部８およびマニプレータ
１０に接続されており、目的ポーズデータを基にしてマ
ニプレータ１０を移動させながら現在ポーズデータを現
在ポーズ記憶部８に格納するようになっている。

【００１７】上記の構成において、教示装置の動作につ
いて説明する。

【００１８】先ず、図４に示すように、基準座標系デー
タ設定処理が実行されることによって、各移動軸につい
ての基準座標系が定義されることになる。即ち、教示箱
１上の手動基準座標系定義画面で手動キーを押圧したと
きのカーソルの移動により基準座標系が定義され、例え
ば図３の“Ｘ軸＝２”、“Ｙ軸＝２”、“Ｚ軸＝２”、
“α軸＝３”、“β軸＝３”、“γ軸＝３”のように、
各移動軸を表示する領域の近傍に基準座標系の種類（ベ
ース座標系、ツール座標系）を示す数値が表示されるこ
とになる（Ｓ１）。

【００１９】全ての移動軸についての定義が終了する
と、例えば図６の“Ｘ＝ＢＡＳＥ”、“Ｙ＝ＢＡＳ
Ｅ”、“Ｚ＝ＴＯＯＬ”、“α＝ＴＯＯＬ”、“β＝Ｔ
ＯＯＬ”、“γ＝ＴＯＯＬ”のように、基準座標系デー
タおよび移動軸データからなる定義データが教示箱制御
部４に出力されることになる（Ｓ２）。そして、これら
の定義データが入力された教示箱制御部４は、移動軸デ
ータに対応する手動キー対応基準座標系記憶部５の記憶
領域５ａ〜５ｆに対して基準座標系データをそれぞれ格
納させることになる。これにより、上記の定義データに
よれば、図７に示すように、Ｘ軸およびＹ軸の記憶領域
５ａ・５ｂには、ベース座標系を示す基準座標系データ
“ＢＡＳＥ”がそれぞれ格納されることになり、Ｚ軸、
α軸、β軸およびγ軸の記憶領域５ｃ〜５ｆには、ツー
ル座標系を示す基準座標系データ“ＴＯＯＬ”がそれぞ
れ格納されることになる。

【００２０】次に、図５に示すように、ロボット移動処
理が実行されることによって、マニプレータ１０が各移
動軸の基準座標系に基づいて動作することになる。即
ち、例えばＸ軸の正方向のように、移動させたい方向を
示す教示箱１の手動キーが押圧されると（Ｓ１１）、図
２の手動キーデータが教示箱制御部４に出力されること
になる（Ｓ１２）。教示箱制御部４は、手動キーデータ
を目的ポーズ計算部６に渡すことになり（Ｓ１３）、目
的ポーズ計算部６は、手動キーデータの移動軸に対応す
る記憶領域５ａ〜５ｆから基準座標系データを取り出し
（Ｓ１４）、現在ポーズ記憶部８から現在ポーズデータ
を取り出した後（Ｓ１５）、必要に応じて座標変換要素
データ記憶部７から要素データを取り出して、手動キー
データに対応する基準座標系上での移動をロボットの基
準座標系上での移動として目的ポーズを計算することに
なる。具体的には、図１のＸ軸の記憶領域５ａから基準
座標系データ“ＢＡＳＥ”を取り出し、現在ポーズ記憶
部８から図８（ｄ）の現在ポーズデータを取り出し、座
標変換要素データ記憶部７から図８（ｂ）のベース成分
データを取り出し、これらのデータを用いて図８（ｅ）
の目的ポーズデータを算出することになる（Ｓ１６）。

【００２１】この後、目的ポーズ計算部６は、計算結果
である目的ポーズデータをマニプレータ制御部９に出力
することになり（Ｓ１７）、マニプレータ制御部９は、
入力された目的ポーズデータのポーズとなるようにマニ
プレータ１０を移動制御しながら、マニプレータ１０の
現在ポーズのデータを現在ポーズ記憶部８に格納するこ
とになる（Ｓ１８）。

【００２２】この後、手動キーデータの教示箱制御部４
への入力の有無が確認されることによって、教示作業者
が移動軸を継続して移動させたいのか否かが判定される
ことになり、手動キーデータが入力されている場合に
は、移動軸を継続して移動させるように、上述のＳ１１
から再実行されることになる。一方、手動キーデータが
入力されていない場合には、移動軸の移動が停止される
ことになる（Ｓ１９）。

【００２３】このように、本実施例の教示装置は、図１
に示すように、各移動軸についての基準座標系をそれぞ
れ定義可能であると共に、移動対象となる移動軸を指定
可能な教示箱１と、教示箱１により定義された各移動軸
についての基準座標系をそれぞれ格納する記憶領域５ａ
〜５ｆを有した手動キー対応基準座標系記憶部５と、教
示箱１により移動軸が指定されたときに、該移動軸に対
応する手動キー対応基準座標系記憶部５の記憶領域５ａ
〜５ｆから基準座標系を取り出し、該基準座標系に基づ
いた目的ポーズを求める目的ポーズ計算部６と、上記目
的ポーズとなるように上記移動軸を移動させる移動制御
部（マニプレータ制御部９）とを有することによって、
ロボットが有する複数の移動軸を予め定義された所望の
基準座標系に基づいて移動させるようになっている。

【００２４】これにより、例えば斜め挿入作業の教示の
ように、教示箱１のＺ軸の手動キーをツール座標系に対
応させ、Ｘ軸およびＹ軸の手動キーをベース座標系に対
応させながら教示しようとした場合、予め上記の移動軸
についての基準座標系を手動キー対応基準座標系記憶部
５にそれぞれ格納しておくことによって、Ｚ軸の移動時
とＸ軸およびＹ軸の移動時とで基準座標系（ツール座標
系、ベース座標系）を切り替える操作を不要にすること
が可能になる。従って、各移動軸についての教示作業を
連続的に実施することが可能になり、結果として教示に
要する時間を短縮化させることが可能になっていると共
に、安全性の低下要因である基準座標系の切り替え間違
いを防止することが可能になっている。

【００２５】尚、本実施例においては、間接座標系”、
“ワールド座標系”、“ベース座標系”、“ツール座標
系”および“ユーザ定義座標系”を基準座標系とした場
合について説明しているが、これに限定されることはな
く、２以上の座標系であれば良い。また、６自由度の移
動軸に限定されることもなく、２以上の自由度の移動軸
であれば良い。さらに、本実施例においては、教示箱１
の手動キーを押圧している期間、所定の移動軸が連続的
に移動するようになっているが、これに限定されること
もなく、手動キーが１回押圧される毎に、所定の移動量
で移動するようになっていても良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上のように、ロボットが有
する複数の移動軸を予め定義された所望の基準座標系に
基づいて移動させることにより教示するものであり、上
記各移動軸についての基準座標系をそれぞれ定義可能で
あると共に、移動対象となる移動軸を指定可能な教示箱
と、上記教示箱により定義された各移動軸についての基
準座標系をそれぞれ格納する記憶領域を有した手動キー
対応基準座標系記憶部と、上記教示箱により移動軸が指
定されたときに、該移動軸に対応する上記手動キー対応
基準座標系記憶部の記憶領域から基準座標系を取り出
し、該基準座標系に基づいた目的ポーズを求める目的ポ
ーズ計算部と、上記目的ポーズとなるように上記移動軸
を移動させる移動制御部とを有している構成である。

【００２７】これにより、予め各移動軸についての基準
座標系を手動キー対応基準座標系記憶部にそれぞれ格納
することによって、基準座標系の切り替え操作を行うこ
となく各移動軸を所望の基準座標系で移動させることが
可能になることから、各移動軸についての教示作業を連
続的に実施することが可能になり、結果として教示に要
する時間を短縮化させることができると共に、安全性の
低下要因である基準座標系の切り替え間違いを防止する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】教示装置のブロック図である。

【図２】手動キーデータの説明図である。

【図３】手動キー対応基準座標系定義画面の説明図であ
る。

【図４】基準座標系データ設定処理のフローチャートで
ある。

【図５】ロボット移動処理のフローチャートである。

【図６】定義データの説明図である。

【図７】手動キー対応基準座標系記憶部の記憶領域に格
納されるデータ内容を示す説明図である。

【図８】教示装置で処理されるデータ内容を示す説明図
であり、（ａ）はツール成分データ、（ｂ）はベース成
分データ、（ｃ）はユーザ成分データ、（ｄ）は現在ポ
ーズデータ、（ｅ）は目的ポーズデータである。

【図９】従来例を示すものであり、教示装置のブロック
図である。

【図１０】従来の基準座標系データ設定処理のフローチ
ャートである。

【図１１】従来のロボット移動処理のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 教示箱 ４ 教示箱制御部 ５ 手動キー対応基準座標系記憶部 ６ 目的ポーズ計算部 ７ 座標変換要素データ記憶部 ８ 現在ポーズ記憶部 ９ マニプレータ制御部 １０ マニプレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットが有する複数の移動軸を予め定
   義された所望の基準座標系に基づいて移動させることに
   より教示する教示装置において、 上記各移動軸についての基準座標系をそれぞれ定義可能
   であると共に、移動対象となる移動軸を指定可能な教示
   箱と、 上記教示箱により定義された各移動軸についての基準座
   標系をそれぞれ格納する記憶領域を有した手動キー対応
   基準座標系記憶部と、 上記教示箱により移動軸が指定されたときに、該移動軸
   に対応する上記手動キー対応基準座標系記憶部の記憶領
   域から基準座標系を取り出し、該基準座標系に基づいた
   目的ポーズを求める目的ポーズ計算部と、 上記目的ポーズとなるように上記移動軸を移動させる移
   動制御部とを有していることを特徴とする教示装置。