JPH11262883A - ロボットのマニュアル操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータによる操作の簡単化を図る。 【解決手段】 ティーチング作業時にロボット本体をマ
ニュアル操作により動作させるための教示ペンダント
に、ドラッグ操作が可能なタッチパネルを設ける。タッ
チパネルのドラッグ操作がなされると（Ｓ１；Ｙ）、ド
ラッグ操作の開始位置及び終了位置が取得され（Ｓ２，
Ｓ３）、それら開始位置、終了位置及び要した時間か
ら、ドラッグ操作の方向、ドラッグ量（移動量）、ドラ
ッグ操作の速度が演算により求められる（Ｓ４）。そし
て、求められたドラッグ操作の方向、ドラッグ量、ドラ
ッグ操作の速度が、ロボット本体（手先）の移動方向、
移動量、移動速度に変換され（Ｓ５）、ロボット本体が
動作される（Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オペレータによる
操作手段のマニュアル操作に基づいて、コントローラを
介してロボット本体を動作させるためのロボットのマニ
ュアル操作装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】産業用ロボット例えば
組立作業等を行うロボットは、多関節型のロボット本
体、このロボット本体を制御するコントローラ、このコ
ントローラに接続された一般に教示ペンダントと称され
るマニュアル操作装置等を備えて構成される。前記教示
ペンダントは、オペレータによる持運び可能に構成さ
れ、主として、前記ロボット本体をマニュアル操作によ
り実際に動作させ、ワークの取得位置や、移動経路、ワ
ークの組付位置等を教示（ティーチング）するために用
いられる。

【０００３】この場合、ロボットは、いわば絶対的なロ
ボット座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚの三次元直交座標系）を有し
ており、教示された位置を、そのロボット座標系に基づ
く位置座標（位置ベクトル）にて記憶するようになって
いる。そして、前記教示ペンダントは、前記ロボット本
体の手先を、左右方向に夫々移動させるための＋Ｘキー
及び−Ｘキー、前後方向に夫々移動させるための＋Ｙキ
ー及び−Ｙキー、上下方向に夫々移動させるための＋Ｚ
キー及び−Ｚキーを備えて構成され、ロボット本体の手
先は、オペレータによるそれら移動方向を指示するキー
の操作に基づき、キー種類に応じた方向に、キーの操作
時間に対応した距離だけ移動されるようになっている。

【０００４】しかしながら、上記のような各方向に対応
した複数個のキーの操作によりロボット本体を動作させ
るものでは、オペレータが操作すべきキーの位置をいち
いち確認しながらキー操作を行わなければならないな
ど、操作が比較的面倒となり、ひいては、ティーチング
作業に時間がかかる欠点があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、オペレータによる操作の簡単化を図
ることができるロボットのマニュアル操作装置を提供す
るにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットのマニ
ュアル操作装置は、押しながらその押し位置を移動させ
るドラッグ操作が可能なタッチパネルから操作手段を構
成すると共に、オペレータにより前記タッチパネルがド
ラッグ操作されることに基づいて、そのドラッグ操作に
応じた方向及び動作量にてロボット本体を動作させる動
作制御手段を設けたところに特徴を有する（請求項１の
発明）。

【０００７】これによれば、タッチパネルがオペレータ
によりドラッグ操作されると、動作制御手段により、ロ
ボット本体はそのドラッグ操作に応じた方向及び動作量
にて動作されるようになる。従って、オペレータは、ロ
ボット本体を動作させたい方向にタッチパネルのドラッ
グ操作を行えば良く、また、ロボット本体を動作させた
い量に応じた長さでドラッグ操作を行えば良い。この結
果、請求項１の発明によれば、従来のような方向キーを
操作する場合と比較して、オペレータによる操作の簡単
化を図ることができるという優れた効果を得ることがで
きる。

【０００８】このとき、ドラッグ操作の速度に対応した
速度でロボット本体を動作させるように前記動作制御手
段を構成することができる（請求項２の発明）。これに
よれば、ロボット本体を例えば大まかに動作させたい場
合には、ドラッグ操作の速度を速くしてロボット本体を
高速で動作させ、ロボット本体を厳密に微小動作させた
いときには、ドラッグ操作の速度をゆっくりとしてロボ
ット本体を低速で動作させる等の使い分けができ、より
使用性が良好となる。

【０００９】さらにこの場合、ドラッグ操作の速度に対
応するロボット本体の動作速度のパターンを複数設け
て、そのうちいずれかのパターンを選択可能に構成して
も良く（請求項３の発明）、これにより、動作速度のパ
ターンを選択することによって、オペレータの感性に合
ったロボット本体の動作を行わせることができるように
なる。

【００１０】また、ドラッグ操作によりロボット本体が
動作する動作平面あるいは動作軸を、自在に設定するこ
とが可能な構成とすることもできる（請求項４の発
明）。これによれば、タッチパネルという平面上でのド
ラッグ操作によって、ロボット本体の各種の動作平面あ
るいは動作軸に関する動作を行わせることができるよう
になり、水平方向と上下方向とを含んだ三次元の動作を
ドラッグ操作により行わせることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。まず、図２に示すよ
うに、本実施例に係るロボットシステムは、ロボット本
体１、そのロボット本体１の各軸モータ等を制御するロ
ボットコントローラ２、このコントローラ２にケーブル
を介して接続されティーチング（教示）作業等を行うた
めの、本実施例に係るマニュアル操作装置たる教示ペン
ダント３などを備えて構成されている。

【００１２】前記ロボット本体１は、この場合、複数の
アーム４を有して構成される多関節型ロボットからな
り、アーム４の先端の手先５には、図示しないハンド等
のツールが取付けられるようになっている。また、前記
ロボットコントローラ２は、マイコンを含んで構成さ
れ、予め記憶された作業プログラム、及び、前記教示ペ
ンダント３を用いたティーチング作業によって教示され
た位置データ（位置座標）に基づいて、前記ロボット本
体１の各軸（モータ等）を制御し、手先５を移動させて
組立作業等の作業を実行させるようになっている。

【００１３】このとき、ロボットは、固有のロボット座
標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸からなる三次元直交座標系）を有し
て構成され、ロボット本体１の手先５は、前記ロボット
コントローラ２により、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸
方向（前後方向）並びにＺ軸方向（上下方向）に自在に
移動されるようになっている。ティーチング作業によっ
て教示された位置データは、そのロボット座標系に基づ
く位置座標（位置ベクトル）にて記憶されるようになっ
ている。

【００１４】さて、前記教示ペンダント３について述べ
る。この教示ペンダント３は、図３にも示すように、オ
ペレータが手で持って操作できる程度のコンパクトな大
きさの、薄形のほぼ矩形箱状に構成されており、その上
面中心部に、図４にも示すような比較的大形の四角形の
タッチパネル６が設けられている。また、前記タッチパ
ネル６の左右両側部分には、非常停止スイッチ７ａを含
む各種のハードスイッチ７が設けられている。

【００１５】前記タッチパネル６は、液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）の表面部に透明電極を縦横に配してなる周知
構成からなり、画面上に、ロボット本体１の手先５の位
置座標などの必要な表示やキー（アイコン）の設定を行
うと共に、画面上のタッチ操作された位置の検出が可能
な構成とされている。後述するように、このタッチパネ
ル６は、オペレータによるドラッグ操作、つまり図３に
示すように画面上を例えば手指Ｆで押圧（タッチ）しな
がらその押圧位置を移動させる操作が可能とされ、操作
手段として機能するようになっている。

【００１６】そして、図示はしないが、教示ペンダント
３の内部には、マイコンを含んで構成される制御回路
や、前記ロボットコントローラ２との間でデータ通信を
行うためのＩ／Ｏ等が配設されている。前記制御回路
は、そのソフトウエア構成により、前記タッチパネル６
の表示を制御すると共に、前記ハードスイッチ７やタッ
チパネル６の操作に基づいて各種の処理を行うように構
成されている。

【００１７】このとき、オペレータは、この教示ペンダ
ント３をマニュアル操作することによりロボット本体１
の手先５を実際に動かして作業位置を教示するティーチ
ング作業を実行することができる。このマニュアル操作
の実行時においては、前記タッチパネル６の大部分がド
ラッグ操作可能な領域として設定されるようになってい
る。

【００１８】そして、後のフローチャート説明でも述べ
るように、そのタッチパネル６のドラッグ領域において
オペレータによりドラッグ操作が行われると、制御回路
は、ドラッグ操作の開始位置と終了位置とから、ドラッ
グ操作の方向とドラッグ量（長さ）とを求め、それに基
づいて、手先５の移動方向及び移動量を算出し、前記ロ
ボットコントローラ２に対して移動指令データを出力し
てロボット本体１を動作させるようになっている。従っ
て、この制御回路が前記ロボットコントローラ２と共に
動作制御手段として機能するようになっている。

【００１９】この場合、本実施例では、ドラッグ量とロ
ボット本体１の動作量（手先５移動量）とを単純な正比
例的な関係とするのではなく、図５に示すようなＳ字曲
線状の対応関係とさせるようになっている。つまり、ド
ラッグ量が小さい部分（領域ａ）では、ロボット本体１
（手先５）の移動量もさほど大きくしないようになって
おり、ドラッグ量が中間の部分（領域ｂ）では、ドラッ
グ量の増大に伴う手先５の移動量の増大の傾きが大きく
なり、ドラッグ量がある程度大きくなると（領域ｃ）、
ドラッグ量が増えてもロボット本体１（手先５）の移動
量をさほど変化させないようになっている。

【００２０】また、本実施例では、上記マニュアル操作
を行うに先だって、タッチパネル６のドラッグ操作によ
りロボット本体１が動作（手先５が移動）する動作平面
あるいは動作軸を、オペレータが自在に設定できるよう
になっている。この設定にあたっては、図４に示すよう
に、図４に示すように、タッチパネル６上に、設定用キ
ー８が設定され、オペレータがその設定用キー８を操作
することにって、動作平面あるいは動作軸が設定され
る。この場合、Ｘ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｘ−Ｚ平面、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、ユーザ定義平面、ユーザ定義軸のい
ずれかに設定されるようになっている。

【００２１】具体例をあげると、例えばそのうちＸ−Ｙ
平面が選択されると、ロボット本体１（手先５）はＸ−
Ｙ平面（水平面）上でのみ移動されるようになり、この
とき、オペレータはタッチパネル６上の横軸及び縦軸
を、夫々Ｘ軸及びＹ軸に見立ててドラッグ操作すれば良
く、例えば横方向にドラッグ操作すると手先５はＸ軸方
向に移動するようになる。また、Ｚ軸が選択されると、
ロボット本体１（手先５）はＺ軸つまり上下方向のみ移
動されるようになり、例えばタッチパネル６上の縦軸方
向にドラッグ操作すれば手先５は上昇あるいは下降する
ようになるのである。尚、このときには、横軸方向のド
ラッグ操作（横軸成分）は無視される。

【００２２】さらに、本実施例では、ドラッグ操作の速
度に対応した速度でロボット本体１（手先５）を動作さ
せる、つまりドラッグ操作の移動速度が速いほどロボッ
ト本体１の手先の移動速度も大きくなるように構成され
ている。このとき、ドラッグ操作の速度に対応するロボ
ット本体１の動作速度のパターン（変換パターン）は、
図６に示すように、この場合５種類が設けられており、
オペレータがそのなかから予め選択できるようになって
いる。

【００２３】即ち、図６（ａ）に示すパターンは、ドラ
ッグ操作の速度と、ロボット本体１（手先５）の移動速
度とが正比例の関係にある標準的なものである。これに
対し、（ｂ）に示すパターンは、ドラッグ操作の速度と
ロボット本体１の移動速度との関係がいわば逆Ｓ字状と
なり、（ｃ）に示すパターンは、ドラッグ操作の速度と
ロボット本体１の移動速度との関係がいわばＳ字状とな
っている。（ｄ）に示すパターンは、ドラッグ操作の速
度とロボット本体１の移動速度との関係が上方に凸とな
る円弧状となり、（ｅ）に示すパターンは、ドラッグ操
作の速度とロボット本体１の移動速度との関係が上方に
凹となる円弧状となっている。

【００２４】次に、上記構成の作用について、図１も参
照しながら説明する。オペレータが、教示ペンダント３
を用いてティーチング作業を行うにあたっては、上述の
ように、予めドラッグ操作によりロボット本体１が動作
する動作平面あるいは動作軸を必要に応じて例えばＸ−
Ｙ平面と設定しておくと共に、ドラッグ操作の速度に対
応するロボット本体１の動作速度のパターンをオペレー
タの感性にあったものに選択（例えば図６（ａ）に示す
標準パターン）しておく。

【００２５】この後、上述のように、オペレータがタッ
チパネル６のドラッグ操作を行うことにより、ロボット
本体１の手先５を所望する位置へ移動させることができ
る。図１のフローチャートは、そのドラッグ操作がなさ
れたときに制御回路が実行する処理手順を概略的に示し
ている。

【００２６】即ち、まず、ドラッグ操作待ちの状態とな
り（ステップＳ１）、その状態からタッチパネル６のド
ラッグ操作があると（ステップＳ１にてＹｅｓ）、タッ
チパネル６上のドラッグ操作の開始位置が取得され（ス
テップＳ２）、引続き、タッチパネル６上のドラッグ操
作の終了位置が取得される（ステップＳ３）。尚、図に
は示していないが、このとき、ドラッグ操作に要した時
間も計測される。次のステップＳ４では、上記ドラッグ
操作の開始位置、終了位置及び要した時間から、ドラッ
グ操作の方向、ドラッグ量（移動量）、ドラッグ操作の
速度が演算により求められる。

【００２７】そして、次のステップＳ５では、上記求め
られたドラッグ操作の方向、ドラッグ量（移動量）、ド
ラッグ操作の速度が、ロボット本体１（手先５）の移動
方向、移動量、移動速度に変換される。この変換にあた
っては、設定された動作平面における移動方向に変換さ
れることは勿論であり、また、移動量については図５に
示した対応関係に従って変換され、さらには、移動速度
については図６に示したパターンに従って変換されるよ
うになっている。そして、次のステップＳ６にて、上記
変換された移動方向、移動量、移動速度にて、ロボット
本体１が動作されて手先５が移動されるのである。

【００２８】上記のようにして、オペレータはタッチパ
ネル６のドラッグ操作により、ロボット本体１の手先５
を所望の位置に移動させ、教示を行うことができる。こ
の場合、通常では、まず、手先５を目的とする位置の近
くまで大まかに移動させ、その後、手先５を目的位置ま
で厳密に移動させることが行われる。

【００２９】このとき、手先５を大まかな位置に移動さ
せる際には、オペレータは、ドラッグ操作の移動量を大
きく且つ素早く行うようにすれば、手先５を短時間で大
きな距離を移動させて大まかな位置に移動させることが
できる。そして、その後の厳密移動の際には、オペレー
タは、ドラッグ操作の移動量を小さく且つゆっくりと行
うようにすれば、手先５がゆっくりと微小量だけ移動す
ることになり、正確な目的位置まで容易に移動させるこ
とができる。

【００３０】このように本実施例によれば、タッチパネ
ル６のドラッグ操作によってロボット本体１を動作させ
る構成としたので、従来のような複数個の方向キーを操
作してロボット本体を動作させるものと比べて、オペレ
ータによる操作の簡単化を図ることができ、ひいてはテ
ィーチング作業に要する時間の短縮化を図ることができ
るものである。また、ロボット本体１（手先５）の大き
な移動及び微小移動を、タッチパネル６の同一画面にお
ける単一操作で行わせることができるといった利点も得
ることができる。

【００３１】そして、本実施例では、ドラッグ操作の速
度に対応してロボット本体１（手先５）の移動速度も変
更する構成としたので、例えば手先５を大きく移動させ
る場合に高速で動作させてその動作を短時間で済ませる
ことができるなど、ロボット本体１の動作速度の使い分
けができ、より使用性が良好となる。このとき、特に本
実施例では、ドラッグ操作の速度に対応するロボット本
体１の動作速度のパターンを、オペレータの感性に合う
ように選択することができるといったメリットも得るこ
とができる。

【００３２】さらに、本実施例では、ドラッグ操作によ
りロボット本体１が動作する動作平面あるいは動作軸
を、自在に設定することが可能な構成としたので、タッ
チパネル６という平面上のドラッグ操作でも、ロボット
本体１（手先５）の水平方向の移動だけでなく上下方向
を含んだ三次元の移動をも可能とすることができるもの
である。

【００３３】尚、上記実施例では、ロボット本体１の動
作平面あるいは動作軸を自在に設定できる構成とした
が、タッチパネル６のドラッグ操作によりロボット本体
１（手先５）を水平方向（Ｘ−Ｙ平面）のみ移動させる
構成として、上下方向（Ｚ軸方向）の移動については別
のキー操作により行うような構成としても良い。また、
ドラッグ量とロボット本体１の動作量との関係や、ドラ
ッグ操作の速度に対応するロボット本体１の動作速度の
パターンについても、上記した実施例に限定されるもの
ではない。

【００３４】その他、ドラッグ操作の速度に関係なくロ
ボット本体１の動作速度を一定（固定のパターン）とし
ても良く、また、ロボット本体１の構成や、タッチパネ
ル６の表示形式等については、様々な変形が可能である
等、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、要
旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ティーチング作業時の処理手順を示すフローチ
ャート

【図２】ロボットの全体のシステム構成を概略的に示す
図

【図３】教示ペンダントの平面図

【図４】タッチパネルの画面の一例を示す図

【図５】ドラッグ量とロボット本体の移動量との関係を
示す図

【図６】ドラッグ操作の速度に対応するロボット本体の
動作速度の５種類のパターンを示す図

【符号の説明】

図面中、１はロボット本体、２はロボットコントロー
ラ、３は教示ペンダント（マニュアル操作装置）、５は
手先、６はタッチパネル（操作手段）を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレータによる操作手段のマニュアル
   操作に基づいて、コントローラを介してロボット本体を
   動作させるためのものであって、 前記操作手段を、押しながらその押し位置を移動させる
   ドラッグ操作が可能なタッチパネルから構成すると共
   に、 オペレータにより前記タッチパネルがドラッグ操作され
   ることに基づいて、そのドラッグ操作に応じた方向及び
   動作量にて前記ロボット本体を動作させる動作制御手段
   を備えることを特徴とするロボットのマニュアル操作装
   置。
2. 【請求項２】 前記動作制御手段は、ドラッグ操作の速
   度に対応した速度でロボット本体を動作させるように構
   成されていることを特徴とする請求項１記載のロボット
   のマニュアル操作装置。
3. 【請求項３】 ドラッグ操作の速度に対応するロボット
   本体の動作速度のパターンが複数設けられており、その
   うちいずれかのパターンが選択可能とされていることを
   特徴とする請求項２記載のロボットのマニュアル操作装
   置。
4. 【請求項４】 ドラッグ操作によりロボット本体が動作
   する動作平面あるいは動作軸を、自在に設定することが
   可能とされていることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載のロボットのマニュアル操作装置。