JPH06149339A

JPH06149339A - 教示装置

Info

Publication number: JPH06149339A
Application number: JP30016892A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yagisawa; 正史八木澤
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】作業者がロボットの各アームの動作可能領域
と現在位置との関係を直観的に把握できる教示装置を提
供する。【構成】ＣＰＵ１１により実現される情報選択手段
は、通信部１４により受信されたメインコントローラか
らの通信情報からロボットの各アームの現在位置情報を
取り出す。演算用メモリ１３は、ロボットの各アームの
動作可能領域情報を保持する。ＣＰＵ１１により実現さ
れる演算手段は、現在位置情報と動作可能領域情報を基
に表示情報を演算する。表示部１７は、ＣＰＵ１１によ
る演算結果に基づき表示画面上に、各アームの動作可能
領域と各アームの現在位置とを、両者の相対位置関係を
保った状態で図形表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットを制御する制
御手段と通信を行いながらロボットの作業位置や作業内
容などを教示する教示装置に関し、特にロボットの各ア
ームの現在位置を図形表示する機能を有する教示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、多品種少量生産における部品の挿
入や組み立てなどの作業に、汎用性に富んだ産業用ロボ
ットを使用することが多い。この産業用ロボットの作業
位置や作業内容は、通信ケーブルを介してメインコント
ローラに接続された教示装置によって教示されることが
多い。

【０００３】この従来の教示装置は、ロボットの各アー
ムの動作可能領域と現在位置との関係を直観的に把握で
きるように図形表示するものは存在せず、ロボットの各
アームの現在位置を座標データとして数値表示するもの
が散見される程度であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ロボットの各アームの
動作可能な領域には限界があり、特にスカラ型などの多
関節ロボットにおいては、ロボットとしては動作可能な
領域であっても、アーム姿勢の取り方が悪いと関節の動
作範囲を越えてしまうことがある。例えばスカラ型の場
合、右旋回姿勢では動作可能であっても、左旋回姿勢で
は動作範囲を越えてしまう位置がある。

【０００５】しかしながら上記従来の教示装置では、作
業者がロボットの各アームの動作可能領域と現在位置と
の関係を直観的に把握できなかったので、動作可能領域
を越えた位置を教示してしまい、オーバーラン状態とな
って電源が切れることがあるという問題があった。この
場合、作業者がアームを持って位置を戻してやる必要が
あるが、大型のロボットでは、この作業は大変な重労働
であり、またアームに手が届かない場合もある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、作業者がロボットの各アームの動作可能領域と
現在位置との関係を直観的に把握できる教示装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ロボ
ットを制御する制御手段と通信を行いながら前記ロボッ
トの作業位置や作業内容などを教示する教示装置であっ
て、前記ロボットの各アームの動作可能な領域と、その
領域内における前記各アームの現在位置とを、図形表示
する表示手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の構成に加え
て、表示手段が、各アームの現在位置を、アームの連結
状態を模してアームを示す線分の接続で表示し、各アー
ムの動作可能領域を、前記アームを示す線分と相対位置
を保った状態で表示することを特徴としている。請求項
３の発明は、請求項１の構成に加えて、表示手段が、ア
ームの動作可能な領域と、そのアームの現在位置とを各
アーム毎に独立した異なった図形で表示することを特徴
としている。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の構成に加えて、図形表示のための演算を行う演算手
段を内蔵したことを特徴としている。請求項５の発明
は、請求項１ないし請求項３の構成に加えて、図形表示
のための演算結果を制御手段から受信する構成としたこ
とを特徴としている。請求項６の発明は、ロボットを制
御する制御手段と通信を行いながら前記ロボットの作業
位置や作業内容などを教示する教示装置であって、制御
手段から得る通信情報からロボットの各アームの現在位
置情報を取り出す情報選択手段と、ロボットの各アーム
の動作可能領域情報を保持する動作領域保持手段と、前
記現在位置情報と動作可能領域情報を基に表示情報を演
算する演算手段と、演算結果に基づき表示画面上に、各
アームの動作可能領域と各アームの現在位置とを、両者
の相対位置関係を保った状態で図形表示する表示手段と
を備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１の発明において、表示手段は、ロボッ
トの各アームの動作可能な領域と、その領域内における
各アームの現在位置とを、図形表示する。請求項２の発
明において、表示手段は、各アームの現在位置を、アー
ムの連結状態を模してアームを示す線分の接続で表示
し、各アームの動作可能領域を、アームを示す線分と相
対位置を保った状態で表示する。

【００１１】請求項３の発明において、表示手段は、ア
ームの動作可能な領域と、そのアームの現在位置とを各
アーム毎に独立した異なった図形で表示する。請求項４
の発明においては、図形表示のための演算を行う演算手
段を内蔵している。請求項５の発明においては、図形表
示のための演算結果を制御手段から受信する。

【００１２】請求項６の発明において、情報選択手段
は、制御手段から得る通信情報からロボットの各アーム
の現在位置情報を取り出す。動作領域保持手段は、ロボ
ットの各アームの動作可能領域情報を保持する。演算手
段は、現在位置情報と動作可能領域情報を基に表示情報
を演算する。表示手段は、演算結果に基づき表示画面上
に、各アームの動作可能領域と各アームの現在位置と
を、両者の相対位置関係を保った状態で図形表示する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。（実施例１）図２は本発明の実施例１における教示装置
を備えたロボットシステムの構成図で、このロボットシ
ステムは、メインコントローラ１と、ロボット２と、入
出力装置３と、教示装置４と、周辺装置５とを備えてお
り、ロボット２はモータ動力線やエンコーダなどの検出
器（図示せず）の信号線などからなる動力信号線６を介
してメインコントローラ１に接続されている。入出力装
置３と教示装置４とは通信回線７ａ，７ｂを介してメイ
ンコントローラ１に接続されており、入出力装置３に
は、電磁弁などの各種駆動機器（図示せず）やワーク位
置決め機構（図示せず）などからなる周辺装置５が接続
されている。メインコントローラ１は、ロボット２を制
御する制御手段を構成している。ロボット２は、複数
（本実施例では２本）のアーム（図示せず）や、それら
のアームを駆動する駆動装置（図示せず）や、各種の検
出器（図示せず）などを備えており、各種の作業を行
う。入出力装置３は、周辺装置５の各種検出器（図示せ
ず）からの検出信号をメインコントローラ１に供給し、
またメインコントローラ１からの制御信号を周辺装置５
の各種駆動機器に供給する。教示装置４は、作業者がロ
ボット２の作業位置や作業内容などを教示するためのも
のである。

【００１４】図１は本発明の実施例１における教示装置
の構成図で、この教示装置４は、ＣＰＵ１１と、プログ
ラムメモリ１２と、演算用メモリ１３と、通信部１４
と、通信コネクタ１５と、操作キー入力部１６と、表示
部１７とを備えている。ＣＰＵ１１は、教示装置４全体
を制御するものであり、メインコントローラ１から得る
通信情報からロボット２の各アームの現在位置情報を取
り出す情報選択手段と、メインコントローラ１からの現
在位置情報と動作可能領域情報とに基づいて表示情報を
演算する演算手段とを実現している。プログラムメモリ
１２は、プログラムを格納している。演算用メモリ１３
は、演算データなどを格納するものであり、ロボット２
の各アームの動作可能領域情報を保持する動作領域保持
手段を実現している。通信部１４は、メインコントロー
ラ１との間で通信を行う。通信コネクタ１５は、通信回
線７ｂと通信部１４とを接続する。操作キー入力部１６
は、作業者によるキー操作に応じた信号をＣＰＵ１１に
供給する。表示部１７は、グラフィック表示可能で、ロ
ボット２の各アームの動作可能な領域と、その領域内に
おける各アームの現在位置とを、図形表示すると共に、
他の各種のデータなどを表示するものであり、ＣＰＵ１
１による演算結果に基づき表示画面上に、各アームの動
作可能領域と各アームの現在位置とを、両者の相対位置
関係を保った状態で図形表示する表示手段を実現してい
る。

【００１５】図３は表示部１７による表示内容の説明図
で、ロボット２のアームが２本の場合を示している。表
示部１７には、６本の線分Ａ〜Ｆと、２本の円弧Ｇ，Ｈ
と、２個の点Ｉ，Ｊとが表示されており、線分Ａ，Ｂと
点Ｉ，Ｊとは太く表示されている。線分Ａはロボット２
の第１のアームを表しており、線分Ｂはロボット２の第
２のアームを表している。線分Ｃ，Ｄは第１のアームの
移動限界を表しており、線分Ｅ，Ｆは第２のアームの移
動限界を表している。円弧Ｇは第１のアームの先端の移
動軌跡を表しており、円弧Ｈは第２のアームの先端の移
動軌跡を表している。点Ｉは第１のアームの回動中心で
ある第１の軸（図示せず）を表しており、点Ｊは第２の
アームの回動中心である第２の軸（図示せず）を表して
いる。すなわち第１のアームは第１の軸を中心として回
動可能で、その移動領域が線分Ｃ，Ｄと円弧Ｇとで囲ま
れた範囲に対応しており、その領域内における第１のア
ームの現在位置が線分Ａに対応している。また第２のア
ームは第１のアームの先端に位置する第２の軸を中心と
して回動可能で、その移動領域が線分Ｅ，Ｆと円弧Ｈと
で囲まれた範囲に対応しており、その領域内における第
２のアームの現在位置が線分Ｂに対応している。

【００１６】次に上記教示装置４の動作について、図４
および図５のフローチャートを参照しながら説明する。
図３のような表示は割り込み処理により行われるもの
で、メインフローは図４のように、先ず通信部１４での
受信割り込み設定を行い（ステップＳ１）、次に教示動
作を行う（ステップＳ２）。割り込みが発生すると、図
５のように、先ずメインコントローラ１からの受信情報
を読み込み（ステップＳ１１）、受信情報が各アームの
現在位置の情報であるか否かを判断する（ステップＳ１
２）。受信情報が現在位置情報であれば、ロボット２の
各関節の角度情報に基づいて、表示情報を演算し、画面
情報を作成する（ステップＳ１３）。この演算について
は後述する。そして各アームの動作可能範囲画面を表示
し（ステップＳ１４）、画面情報に基づいて各アームの
現在位置を表示する（ステップＳ１５）。かくして表示
部１７の表示画面には、例えば図３のような図形が表示
される。なおステップＳ１２において、受信情報が各ア
ームの現在位置の情報でないと判断すれば、受信情報に
基づいて、エラー表示などの他の動作を行う（ステップ
Ｓ１６）。

【００１７】図６は表示画面の座標の説明図で、点ａの
座標を（Ｃ１_x，Ｃ１_y）、点ｂの座標を（Ｃ２_x，Ｃ
２_y）、点ｃの座標を（Ｃ３_x，Ｃ３_y）、点ｄの座標
を（ＣＭ１Ｌ_x，ＣＭ１Ｌ_y）、点ｅの座標を（ＣＭ１
Ｒ_x，ＣＭ１Ｒ_y）、点ｆの座標を（ＣＭ２Ｌ_x，ＣＭ
２Ｌ_y）、点ｇの座標を（ＣＭ２Ｒ_x，ＣＭ２Ｒ_y）と
し、点ａ（Ｃ１_x，Ｃ１_y）を表示中心、Ｌ１を第１の
アームのアーム長×表示倍率、Ｌ２を第２のアームのア
ーム長×表示倍率、θ１_maxを第１のアームの最大回転
角、θ２_maxを第２のアームの最大回転角、θ_OFFを９
０°−（θ１_ma _x／２）とすると、ＣＭ１Ｒ_x，ＣＭ１
Ｒ_y，ＣＭ１Ｌ_x，ＣＭ１Ｌ_yは下記数１のようにな
り、これらは定数である。

【００１８】

【数１】

【００１９】一方、点ｅの位置を基準とした第１のアー
ムの回転角をθ１、点ｇの位置を基準とした第２のアー
ムの回転角をθ２とすると、Ｃ２_x，Ｃ２_y，ＣＭ２Ｒ
_x，ＣＭ２Ｒ_y，ＣＭ２Ｌ_x，ＣＭ２Ｌ_y，Ｃ３_x，Ｃ
３_yは下記数２のようになり、これらは変数であるの
で、メインコントローラ１からのθ１，θ２に関する情
報に基づいてＣＰＵ１１により演算される。

【００２０】

【数２】

【００２１】このように、ロボット２を制御するメイン
コントローラ１と通信を行いながらロボット２の作業位
置や作業内容などを教示する教示装置４であって、ＣＰ
Ｕ１１により実現されて、メインコントローラ１から得
る通信情報からロボット２の各アームの現在位置情報を
取り出す情報選択手段と、ロボット２の各アームの動作
可能領域情報を保持する演算用メモリ１３と、ＣＰＵ１
１により実現されて、現在位置情報と動作可能領域情報
を基に表示情報を演算する演算手段と、演算結果に基づ
き表示画面上に、各アームの動作可能領域と各アームの
現在位置とを、両者の相対位置関係を保った状態で図形
表示する表示部１７とを備えたので、各アームの現在位
置を、アームの連結状態を模してアームを示す線分の接
続で表示し、各アームの動作可能領域を、アームを示す
線分と相対位置を保った状態で表示できることから、作
業者がロボットの各アームの動作可能領域と現在位置と
の関係を直観的に把握できる。したがって、作業者が動
作可能領域を越えた位置を教示してしまい、オーバーラ
ン状態となって電源が切れるというような事態の発生を
良好に防止でき、作業者がアームを持って位置を戻して
やるというような重労働でかつ危険を伴うことがある作
業を行う必要がない。（実施例２）図７のように、ロボット２の複数（本実施
例では６本）のアームの動作可能領域内における現在位
置を、各アーム毎に独立して、棒グラフ状に表示部１７
により表示するように構成してもよい。図７では、各ア
ームの実際の回動可能角度にかかわらず、動作可能領域
の大きさを一律に同じ長さで表し、その動作可能領域内
のアームの現在位置を相対的に表示している。

【００２２】図８はアームの現在位置の表示に関する演
算の説明図で、棒グラフの全長をＢ _l、アームの回動可
能角度をＰ_maxn、アームの現在位置すなわち現在の回動
角度をＰＣ_nとすれば、アームの現在位置を表す棒グラ
フの長さＢ_nは、下記数３で表される。

【００２３】

【数３】

【００２４】このようにすれば、表示のための演算を容
易に行え、特にアームの数が多い場合に演算量を大幅に
削減できる。なお、上記各実施例では表示のための演算
を教示装置４に内蔵したＣＰＵ１１により実行したが、
表示のための演算をメインコントローラ１に行わせ、演
算結果を通信部１４で受信するように構成してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ボットの各アームの動作可能な領域と、その領域内にお
ける各アームの現在位置とを、図形表示する表示手段を
設けたので、作業者がロボットの各アームの動作可能領
域と現在位置との関係を直観的に把握できる。したがっ
て、作業者が動作可能領域を越えた位置を教示してしま
い、オーバーラン状態となって電源が切れるというよう
な事態の発生を良好に防止でき、作業者がアームを持っ
て位置を戻してやるというような重労働でかつ危険を伴
うことがある作業を行う必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における教示装置の構成図で
ある。

【図２】本発明の実施例１における教示装置を備えたロ
ボットシステムの構成図である。

【図３】本発明の実施例１における表示部による表示内
容の説明図である。

【図４】本発明の実施例１における教示装置の動作を説
明するメインフローのフローチャートである。

【図５】本発明の実施例１における教示装置の動作を説
明する割り込み処理のフローチャートである。

【図６】本発明の実施例１における表示画面の座標の説
明図である。

【図７】本発明の実施例２における表示部による表示内
容の説明図である。

【図８】本発明の実施例２におけるアームの現在位置の
表示に関する演算の説明図である。

【符号の説明】

１メインコントローラ２ロボット４教示装置１１ＣＰＵ１３演算用メモリ１７表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットを制御する制御手段と通信を行
いながら前記ロボットの作業位置や作業内容などを教示
する教示装置であって、前記ロボットの各アームの動作
可能な領域と、その領域内における前記各アームの現在
位置とを、図形表示する表示手段を設けたことを特徴と
する教示装置。
【請求項２】表示手段は、各アームの現在位置を、ア
ームの連結状態を模してアームを示す線分の接続で表示
し、各アームの動作可能領域を、前記アームを示す線分
と相対位置を保った状態で表示することを特徴とする請
求項１に記載の教示装置。
【請求項３】表示手段は、アームの動作可能な領域
と、そのアームの現在位置とを各アーム毎に独立した異
なった図形で表示することを特徴とする請求項１に記載
の教示装置。
【請求項４】図形表示のための演算を行う演算手段を
内蔵したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のい
ずれかに記載の教示装置。
【請求項５】図形表示のための演算結果を制御手段か
ら受信する構成としたことを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の教示装置。
【請求項６】ロボットを制御する制御手段と通信を行
いながら前記ロボットの作業位置や作業内容などを教示
する教示装置であって、制御手段から得る通信情報からロボットの各アームの現
在位置情報を取り出す情報選択手段と、ロボットの各アームの動作可能領域情報を保持する動作
領域保持手段と、前記現在位置情報と動作可能領域情報を基に表示情報を
演算する演算手段と、演算結果に基づき表示画面上に、各アームの動作可能領
域と各アームの現在位置とを、両者の相対位置関係を保
った状態で図形表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする教示装置。