JPS6364111A - ロボツトの姿勢決定方法 - Google Patents

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】 〔概要」 ロボットの姿勢を表示部上でオフラインティーチングす
る際に、各部品毎に、他の部品あるいはロボットとの結
合関係、及びロボッ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、ロボッ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ットの姿勢を求
めて表示することによりロボッ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、ロボット形状情報を格納する
格納部と、該部品形状、ロボッ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ットの姿勢
を指示する指示装置と、該指示装置からの指示を受け、
該格納部内のロボット形状情報に基づいて当該指示に対
応する姿勢のロボッ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ットの
姿勢を変化させてロボット姿勢を決定するロボットの姿
勢決定方法に関するものである。

ロボットに対する動作教示方法としては、大別してオン
ラインティーチング方式と、オフラインティーチング方
式がある。前者の場合は熟練した技術とかなりのティー
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次元ディスプレイ上に現実の形状と
同じものをソリッドモデルで表示し、あたかもオンライ
ンティーチングをやっているような感覚でロボットの動
作データを作成する方式が効果的である。

このため、３次元ディスプレイ上において、容易に、且
つ厳密にロボットの姿勢を決定する方法が必要とされる
。

〔従来の技術〕 従来のロボットの姿勢決定におけるオフラインティーチ
ングを行なう構成を第５図に示す。

図において、ＣＰＵＩは後述する基本表示データファイ
ル３内のロボット形状データ、部品形状データと、メモ
リ２内に格納されたロボッ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
ロボットの姿勢変更指示２位置変更指示とに基づいて表
示データを作成、ロボッ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
すべきロボットの基本位置座標（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
ッ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、基本表示データファイル３は表示すべきロボット、
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ＣＰＵＩで作成された表示データに基づい
て３次元グラフィックディスプレイ５上にロボットや部
品形状を表示させるもの、３次元グラフインクディスプ
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
ロボットや部品の形状を３次元形式で表示するもの、３
次元カーソル６は３次元グラフインクディスプレイ５上
に表示すべきロボッ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２
１はＣＰＵ　１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ァイ
ル３内のロボッ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次元グラフインクディス
プレイ５上で、部品に対するロボットの姿勢を変化させ
つつ最適なロボットの姿勢を求める。

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ットの姿勢情報をロボット先端の
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ットの位置座標、姿勢ベクトルを
変換する。そして、この変換情報とロボット形状データ
に基づいて表示データを作成して３次元グラフィックデ
ィスプレイ５上に対応する姿勢のロボット形状を指示さ
れた位置に表示する。

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

ロボッ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、ロボッ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（多関節型ロボットの場合）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ットの姿勢決
定方法では、姿勢決定の最終ｌｉｆ認を、３次元グラフ
インクディスプレイ５上で目視によって判断していたた
め、厳密なロボッ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った
。　　　　　　　　１すなわち、例えばロボットの作業
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次元グラフィックディスプレ
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、スティックの傾斜によって
ＸＹ方向の移動を指示し、スティックの回転によってＺ
方向の移動を指示し、６自由度を有するロボットの腕の
回転角は、他のモードを設定してスティックの回転を所
望とする腕の回転角を指示するようにしているので、ロ
ボットの姿勢を指示するに際して時間が掛かるという問
題があった。

一方、ロボットの姿勢を指示する方法としてロボット先
端のハンド位置及び姿勢をベクトル情報として格納し、
ロボット言語（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
ボッ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った。

本発明の目的は、前述した従来の問題に鑑み、部品に対
するロボッ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ッ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、ロボット形状情報
を格納する格納部と、該部品形状、ロボット形状を表示
する表示部と、該表示部に表示される部品に対するロボ
ッ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、該格納部内のロボット形状情報に基づいて当
該指示に対応する姿勢のロボッ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
ロボットの姿勢を変化させてロボット姿勢を決定するロ
ボットの姿勢決定方法であって、各部品毎に付与される
他の部品あるいはロボットとの結合方向を示すベクトル
情報、及びロボットの該部品との結合方向を示すベクト
ル情報を格納する格納手段を設け、部品に対するロボッ
トの姿勢を決定する際に、結合すべき部品相互のベクト
ル情報あるいは結合すべき部品とロボットとに与えられ
たベクトル情報が一致するようなロボットの姿勢を求め
、求めた姿勢のロボッ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ッ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ッ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ットハンドと
部品との把持関係を、予め求めてロボットのハンド及び
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ット
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、ロボットの姿勢等を
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のロボットアー
ム、１１は第２のロボットアーム、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、ロボット
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１把持後の部品とロボッ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及びロボット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ァイル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。

このようなロボットや部品に関するデータを作成した後
、ロボット１１１部品１３２部品１２゜ロボット１０の
順に姿勢を決定してゆ（、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を用いてロボット１
１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をロボッ）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とロボット１１である
ことを入力する。

ＣＰＵ　１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とロボット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、ロボット１１がワールド座標系（３次元グラフ
ィックディ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、ＣＰＵＩはこのワールド座標系にお
けるロボット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）とオリエンテーションベ
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）とオリエンテーションベクトル（回転方向の姿
勢を示すベクトルンを求める。

条件１：部品１３のアプローチベクトルがロボット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ッ
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のオリエンテーションベクトルとロボ
ット１１のオリエンテーショ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ョ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次元グラフィックディスプレイ５上に表示さ
せる。

これにより、部品１３がロボット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ット１０
を部品１２に位置決めした状態が第４図（ｄｌに示すよ
うに表示される。

このようにして、ロボット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ットの各関節の角度
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、ディスプレイ５上にメニュー形式で結合コ
マンドを入力し、組合せの情報はディスプレイ５上に表
示されている部品、ロボッ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９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、
ロボッ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ッ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ットの姿勢決定を行なう
システム構成図、第２回は組合される部品相互の結合関
係情報及びロボッ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図はロボットの姿勢決定の順序の説明図、
第５図は従来のロボットの姿勢決定におけるオフライン
ティ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
示データファイル、４は表示制御部、５は３次元グラフ
ィックディスプレイ、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。 茅２区 糸且工しイ百Ｘ咎　糧臼且１う　ぴぐ 早５Σ ロホ゛ットの者１尋デ犬定め・１１Ｑ序の曳之巳目Ｚ肴
疋呆−システムｙｔ、穴Ｉ 手続補正書く方式） ２発明の名称 ｊ・　１．ｔ′Ｔ）（Ｐ−す　−？ ３　補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　神奈川県用崎市中原区上小ＩＩＩ中１０１５８地
（５２２）名称富士通株式会社 ４、代　　理　　人　　　　　住所　神奈川県用崎市中
原区上小田中＋ＯｔＳ番地＃’ｌ’４ｆ１．＋−ｉ１７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 部品形状情報、ロボット形状情報を格納する格納部と、
   該部品形状、ロボッ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ッ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
   のロボット形状情報に基づいて当該指示に対応する姿勢
   のロボッ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ットの姿勢を変化
   させてロボット姿勢を決定するロボットの姿勢決定方法
   であって、各部品毎に付与される他の部品あるいはロボ
   ットとの結合方向を示すベクトル情報、及びロボットの
   該部品との結合方向を示すベクトル情報を格納する格納
   手段を設け、部品に対するロボットの姿勢を決定する際
   に、結合すべき部品相互のベクトル情報あるいは結合す
   べき部品とロボットとに与えられたベクトル情報が一致
   するようなロボットの姿勢を求め、求めた姿勢のロボッ
   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
   するロボットの姿勢決定方法。