JPH10291178A - 作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より小さな教示コストでより正確な教示デー
タを自動的に生成する作業経路追従式ロボットマニピュ
レータの教示データ修正方法を提供すること。 【解決手段】 予め与えられた教示データに基づいて該
教示に用いた対象に対してプレイバック動作をさせなが
ら検出手段を用いて前記対象上の作業経路の位置・姿勢
を時系列的に検出し、各教示点において作業手段が該検
出された作業経路に対して取るべき相対的位置・姿勢教
示データを必要に応じて加味することにより、予め与え
られた教示データより正確な修正教示データを算出し、
該修正教示データを用いて前記予め与えられた教示デー
タを書き換えることにより前記マニピュレータの教示デ
ータの修正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業経路追従式ロ
ボットマニピュレータの教示データの修正方法に関し、
さらに詳しく言えば、教示データに基づくマニピュレー
タのプレイバック動作における作業手段の追従軌跡を検
出手段を用いて検出し、該検出データを用いて前記教示
データを修正し、その精度を改善する方式の作業経路追
従式ロボットマニピュレータの教示データの修正方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ティーチングプレイバック方
式というロボットマニピュレータの動作に対する教示方
法が知られている。この教示作業は、作業手段が作業経
路の注目点に対して適切な位置・姿勢をとるように、作
業者が目視で観測しながらティーチングボックス等を操
作することによりなされる。この方法により得られた教
示データを動作指令としてマニピュレータを動作させる
ものである。

【０００３】また、従来の技術の他の一例として、教示
データと検出手段より検出されたデータとを相補的に利
用して動作指令を生成する教示方法が知られている。こ
の種の教示方法では、検出手段が作業経路を検出する都
度、予め与えられた教示データから生成される教示経路
補間データと検出手段から得られた作業経路の位置・姿
勢データとを比較することにより、補間経路を作業経路
に写像する修正情報を算出するとともに、教示経路補間
データを最新の修正情報で修正することにより動作指令
を算出してマニピュレータを作業経路に追従させてい
た。

【０００４】教示データと検出データとを相補的に利用
する教示方法が用いられる理由は、検出データが、ある
区間欠落していても、それまでに得られた修正情報と教
示経路補間データとを用いて、検出データの得られない
区間でも追従目標値を生成でき、検出データの欠落に強
い装置が構成できるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記第１の従来技術の
場合、ティーチングボックスの操作性、マニピュレータ
の微小動作における応答性、目視による作業手段の位置
・姿勢の観測精度等は必ずしも十分とは言えないから、
正確な位置決めは困難であり、このような人手により作
成される教示データの精度には自ずと限界がある。

【０００６】したがって、教示データの誤差の分だけ、
作業手段は作業経路に対して適切な位置・姿勢をとるこ
とができなくなり、十分な作業品質を得ることができな
くなる。

【０００７】また、教示の精度はそのまま作業品質に影
響を与えることから、高い作業品質が要求される場合に
は、高精度の教示を行わなければならず、熟練度の高い
操作者であっても教示に相当の時間と労力を必要とす
る。しかも、教示点数は多い場合には２００点程度にも
なることがあり、教示にかかる時間は膨大なものとな
る。

【０００８】また、第２の従来技術の場合、この種の教
示方法を用いることが可能であるための条件として、教
示に用いたモデルワーク上の作業経路と個々の実ワーク
上の作業経路とが、実用上の範囲において、合同変換の
関係で対応づけられなければならない。従来のこの種の
教示方法では、修正の対象となる教示データとして予め
与えられた教示データをそのまま用いていた。もし、そ
の教示データ自体に誤差を含んでいると、その教示デー
タから生成された作業経路の幾何モデルは、モデルワー
ク上の作業経路とは異なつた経路を表現することにな
る。

【０００９】従って、検出手段から与えられる対象ワー
ク上の作業経路に付随する最新の位置・姿勢情報に基づ
いて教示幾何モデルを逐次修正することにより得られた
経路の位置・姿勢と実対象ワーク上の経路の位置・姿勢
とが現時点で一致していたとしても、そこから先の教示
幾何モデルに誤差があれば、検出手段のデータに欠落が
生じて教示データの修正が行えなくなり、それまでに得
られた修正幾何モデルが表すそこから先の作業経路の位
置・姿勢は実際の対象ワーク上の作業経路の位置・姿勢
とは一致しなくなり、追従誤差が発生することになる。

【００１０】このように、何れの従来技術においても、
教示データの正確さが作業品質の良否を左右する重要な
要素となっている。作業品質を確保するために、従来
は、正確な教示データを生成するように努めていた。し
かし、正確な教示は、教示作業者の熟練度を要求すると
共に教示に膨大な時間と労力が必要であるという問題を
もたらした。

【００１１】すなわち、教示を正確に行うということ
は、教示に伴うコストを増大させることを意味する。教
示はワークの品種ごとに必要であるから、特に、多品種
少量生産の場合、教示に要する時間と労力の問題は重要
で、生産ラインヘのロボット導入の障壁の一つとなって
いた。

【００１２】かくして、本発明の解決すべき主要な目的
は、次の通りである。即ち、本発明の第１の目的は、よ
り小さな教示コストでより正確な教示データを自動的に
生成する作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示
データ修正方法を提供することにある。

【００１３】本発明の第２の目的は、予めラフな教示デ
ータを作成用意すればよく、作業が熟練と労力と時間を
要しない作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示
データ作成方法を提供することにある。

【００１４】本発明の第３の目的は、予めラフに与えた
教示データと実際に作業手段が取るべき作業経路上の位
置・姿勢とのズレを該ラフ教示データに基づくプレイバ
ック動作によって逐次検出して行う作業経路追従式ロボ
ットマニピュレータの教示データ修正方法を提供するこ
とにある。

【００１５】本発明の第４の目的は、前記検出したズレ
の値による前記ラフ教示データの書き換え修正を実時間
で行う作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示デ
ータ修正方法を提供することにある。

【００１６】本発明の第５の目的は、修正教示データを
算出するに当たり、ロボットマニピュレータに一体付帯
した検出手段の視野を考慮した作業経路追従式ロボット
マニピュレータの教示データ修正方法を提供することに
ある。

【００１７】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
になろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では初期教示をラフに行うことを許容するこ
とにより教示作業者の熟練度を不要とすると共に、教示
に要する時間と労力を低減させ、その上で、与えられた
ラフな教示データに基づいて、教示に用いた対象に対し
てプレイバック動作をさせながら検出手段を用いて対象
上の作業経路を検出し、その情報から各教示点での作業
経路の位置・姿勢を求め、その位置・姿勢に対する作業
手段が取るべき狙い位置・姿勢の教示データを必要に応
じて加味することにより、予め与えられた教示データよ
り正確な修正教示データを生成し、その修正教示データ
を用いて予め与えられたラフな教示データを書き換える
ことにより、教示データの高精度化を計ろうとするもの
である。

【００１９】そこで、教示にそれ程熟練していない操作
者が、それ程の時間も労力もかけずに作成した教示デー
タを用いてプレイバック動作を行うとすれば、この教示
データには当然ある程度の誤差が含まれていると考えら
れるが、だからと言って、極端に大きな誤差が有るわけ
ではなく、位置誤差で高々±数ｍｍ程度である。その結
果、プレイバック軌跡は、教示に用いた作業経路から若
干ずれたものとなる。

【００２０】このプレイバック中に検出手段を動作させ
て、逐次、作業経路の位置・姿勢を観測する。例えば、
この種の経路追従装置でよく用いられている検出装置で
あるレーザレンジセンサの場合、その視野範囲は、幅、
奥行きとも視野中心の±15ｍｍ程度であるから、このよ
うな誤差を含む教示データによるプレイバック動作でも
その視野から目標作業経路が外れることはほとんどな
い。

【００２１】検出手段の検出精度は、例えば先に述べた
レーザレンジセンサの場合では±0．3ｍｍ程度と未熟練
操作者が作成した教示データの精度より十分高いから、
この動作を行うことにより、与えられた教示データより
も高精度な作業経路情報を獲得することができる。

【００２２】従って、その作業経路情報から各教示点に
おける作業経路の位置・姿勢を推定し、その位置・姿勢
に対する作業手段が取るべき狙い位置・姿勢の教示デー
タを必要に応じて加味することにより高精度な修正教示
データを生成することができる。その高精度な修正教示
データを用いて予め与えられた教示データを書き換えれ
ば、教示データの高精度化が実現できる。その結果、初
期教示はラフに行うことができるので、教示作業者の熟
練度が要求されることなく、教示に要する時間と労力を
大幅に削減することが可能となる。

【００２３】以上のことを、具体的詳細に述べると、本
発明は、この課題の解決のため、以下に上位概念から下
位概念に亙り列挙する、それぞれの新規な特徴的構成手
法を採用することにより、前記目的を達成する。

【００２４】即ち、本発明の第１の特徴は、予めラフに
与えられた教示データに基づいて該教示に用いた対象に
対して、作業手段を付帯したロボットマニピュレータの
プレイバック動作を実行しながら、該作業手段が取る前
記対象上の作業経路の位置・姿勢との現実のズレを逐次
検出し、該検出ズレを該作業経路に必要に応じ加味する
ことにより、間接的に前記教示データを書き換え修正す
ることを特徴とする作業経路追従式ロボットマニピュレ
ータの教示データ修正方法の構成採用にある。

【００２５】本発明の第２の特徴は、前記本発明の第１
の特徴における前記ズレの逐次検出が、前記ロボットマ
ニピュレータに一体付帯した検出手段により行ってなる
作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修
正方法の構成採用にある。

【００２６】本発明の第３の特徴は、前記本発明の第１
又は第２の特徴における前記検出ズレの前記作業経路へ
の加味が、各教示点毎に必要に応じ実行されてなる作業
経路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方
法の構成採用にある。

【００２７】本発明の第４の特徴は、前記本発明の第
１、第２又は第３の特徴における前記教示データの書き
換え修正が実時間処理されてなる作業経路追従式ロボッ
トマニピュレータの教示データ修正方法の構成採用にあ
る。

【００２８】本発明の第５の特徴は、所定の対象物に作
業を施す作業手段と該作業手段近傍に設置され該作業手
段の作業位置におけるもしくはそれより前方における前
記対象物上の作業経路の位置・姿勢を検出する検出手段
とを保持するマニピュレータと、予め与えられた教示デ
ータから決定される動作指令に基づいて該マニピュレー
タを動作させる制御装置若しくは予め与えられた教示デ
ータから決定される動作指令を前記検出手段により検出
した前記作業経路の位置・姿勢情報を用いて修正しつつ
実時間で該作業経路に前記作業手段の位置・姿勢を追従
させるように前記マニピュレータを動作させる制御装置
から構成される作業経路追従式ロボットマニピュレータ
の教示データ修正方法であって、予め与えられた教示デ
ータに基づいて該教示に用いた対象物に対してプレイバ
ック動作をさせながら前記検出手段を用いて該対象物上
の前記作業経路の位置・姿勢を時系列的に検出し、各教
示点において前記作業手段が前記検出された作業経路に
対して取るべき相対的位置・姿勢教示データを必要に応
じて加味することにより前記予め与えられた教示データ
より正確な修正教示データを算出し、該修正教示データ
を用いて前記予め与えられた教示データを書き換えるこ
とにより前記マニピュレータの教示データの修正を行う
作業経路追従式マニピュレータの教示データ修正方法の
構成採用にある。

【００２９】本発明の第６の特徴は、前記本発明の第５
の特徴における前記修正教示データの算出を、プレイバ
ック動作中に前記作業手段が各教示点に到達する度に一
時停止して行ってなる作業経路追従式ロボットマニピュ
レータの教示データ修正方法の構成採用にある。

【００３０】本発明の第７の特徴は、前記本発明の第５
の特徴における前記修正教示データの算出を、プレイバ
ック動作中に前記作用手段が各教示点に到達する度に停
止することなく行ってなる作業経路追従式ロボットマニ
ピュレータの教示データ修正方法の構成採用にある。

【００３１】本発明の第８の特徴は、前記本発明の第５
又は第６の特徴における前記修正教示データの算出が、
プレイバック動作中に前記検出手段が前記教示点に到達
する度に一時停止して複数回検出動作を行い、この検出
動作によって得られた複数個の情報から前記教示点にお
ける作業経路の位置・姿勢を推定し、該作業経路の位置
・姿勢推定値に対して前記作業手段が取るべき相対的位
置・姿勢教示データを必要に応じて加味することにより
行ってなる作業経路追従式ロボットマニピュレータの教
示データ修正方法の構成採用にある。

【００３２】本発明の第９の特徴は、前記本発明の第
５、第６又は第７の特徴における前記修正教示データの
算出が、プレイバック動作中に前記検出手段により検出
した前記教示点近傍の複数点での検出情報から各教示点
における作業経路の位置・姿勢を推定し、該作業経路の
位置・姿勢推定値に対して前記作業手段が取るべき相対
的位置・姿勢教示データを必要に応じて加味することに
より行ってなる作業経路追従式ロボットマニピュレータ
の教示データ修正方法の構成採用にある。

【００３３】本発明の第１０の特徴は、前記本発明の第
９の特徴において、検出データ列の中から教示点ｑ_iに
最も近い位置の検出データｐ_Iを選択し、該データ近傍
の複数個の検出データ列を用いてそれらに対する回帰曲
線を求め、前記教示データｑ_iに最も近い該回帰曲線上
の点の位置・姿勢を前記教示点ｑ_iにおける作業経路の
位置・姿勢推定値とすることによって行ってなる作業経
路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法
の構成採用にある。

【００３４】本発明の第１１の特徴は、前記本発明の第
５、第６又は第７の特徴における前記修正教示データの
算出が、プレイバック動作中に前記検出手段により検出
した作業経路の位置・姿勢データから該作業経路上の各
点における該作業経路の位置・姿勢を表す経路関数を生
成し、該経路関数から各教示点での前記作業経路の位置
・姿勢の推定値を算出し、該作業経路の位置・姿勢推定
値に対して前記作業手段が取るべき相対的位置・姿勢教
示データを必要に応じて加味することにより行ってなる
作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修
正方法の構成採用にある。

【００３５】本発明の第１２の特徴は、前記本発明の第
５、第６、第７、第８、第９、第１０又は第１１の特徴
における前記修正教示データの算出において、各教示点
での作業経路の位置・姿勢推定値に加味する前記作業手
段の取るべき相対的位置・姿勢教示データのうち該作業
手段に対してとるべき前記検出手段の方向を指定する作
業手段軸回りの姿勢教示データ（回転角θ）を、該検出
手段の視野中心と検出される作業経路との位置ズレを０
とするように決定することによって行ってなる作業経路
追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法の
構成採用にある。

【００３６】

【外２】

【００３７】本発明方法の第１４の特徴は、前記本発明
の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、
第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴における前記
検出手段がレーザレンジセンサである作業経路追従式ロ
ボットマニピュレータの教示データ修正方法の構成採用
にある。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法の実施の形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。 （実施形態例１）図１は、本第１の実施の形態例の説明
図である。同図中、１は教示に用いる対象、２は該対象
上の作業経路、ｑ_Sは開始点の教示データ、｛ｑ_i｝(ｉ=
0,1,2,…,N)は作業経路２のラフな教示データ列、ｑ_Eは
終了点の教示データである。

【００３９】３はラフな教示データ列｛ｑ_i｝を補間す
ることにより生成された教示経路、４は対象に所定の作
業を施すための作業手段（図では矢印を以って模式的に
表わしている）、５は作業経路２の位置・姿勢を検出す
る検出手段（同じく矢印を以って模式的に表わしてい
る）、｛ｐ_k｝は検出手段５により検出された作業経路
２の検出データ列、｛Ｑ_i｝（ｉ=0,1,2,…,N）はラフな
教示データ列｛ｑ_i｝に対する修正教示データ列であ
る。

【００４０】ここで、作業手段４と検出手段５とは、剛
体接続されてマニピュレータの手首（図示せず）に装着
されており、検出手段５は作業手段４に先行して作業経
路２の位置・姿勢を検出するように構成されている。作
業手段４は、例えば、アーク溶接機やバリ取り機であ
り、検出手段５は、対象１の位置・姿勢を６自由度の情
報で一括して検出し得るもの、さらには、後述するよう
に、例えばレーザレンジセンサ等で構成される。

【００４１】作業を行う所定位置に所定の姿勢で教示用
の対象１を固定した後、教示を開始する。教示は、作業
経路２の要所々々に教示点を設定し、各教示点ごとに作
業経路２に対して作業手段４が作業に適した位置・姿勢
をとるように、かつ、検出手段５が作業経路２を検出で
きるように位置決めし、その時のロボット関節角等を教
示データとして制御装置の記憶部に記憶することにより
行われる。

【００４２】記憶した教示データ列を｛ｑ_i｝と置く。
また、作業手段４が動作を開始する開始点ｑ_S、動作を
終了する終了点ｑ_Eも教示して記憶する。通常、教示に
はロボット操作に関する熟練度が要求される。特に、教
示点数が多い場合、教示には相当の時間と労力とが必要
となる。ここでは、ロボット操作の初心者にも容易に教
示できる程度に要求される教示の精度を緩める。従っ
て、得られる教示データ列｛ｑ_i｝はラフなものとなる
が、教示にかかる時間と労力は大幅に削減できることと
なる。

【００４３】開始点ｑ_S、終了点ｑ_Eおよび教示データ列
｛ｑ_i｝が定まると、それらを補間して教示経路３を生
成し、該教示経路３に沿ってプレイバック動作を行う。
この補間の方法は当業者において周知であるので、本明
細書ではその説明を割愛する。プレイバック動作中に検
出手段５を動作させて、作業経路２の位置・姿勢を時々
刻々、時系列的に検出する。

【００４４】ここで、得られた検出データ列を｛ｐ_k｝
とする。一般に、初心者による教示では、±数ｍｍ程度
の教示誤差が想定される。例えば、検出手段５としてレ
ーザレンジセンサを用いた場合、その視野（検出範囲）
は幅・奥行きとも±15〜±30ｍｍ程度あるから、初心者
によるラフな教示データ列｛ｑ_i｝に基づくプレイバッ
ク動作であっても、検出手段５は作業経路２を十分に視
野内に捕えることができ、作業経路２の位置・姿勢を的
確に検出することができる。

【００４５】また、通常、検出データ列｛ｐ_k｝の間隔
は教示データ列｛ｑ_i｝の間隔に比べて十分に短い。例
えば、アーク溶接の場合、教示間隔は数ｍｍ以上である
のに対して、検出間隔は１ｍｍ程度である。そこで、検
出データ列｛ｐ_k｝の中からラフ教示データｑ_iに最も近
い検出データｐ_iを選択し、ｐ_iに対して作業手段４が取
るべき相対的位置・姿勢教示データを必要に応じて加味
した値をＱ_iと置き、Ｑ_iをラフ教示データｑ_iの修正教
示データとして制御装置の記憶手段に記憶する。

【００４６】上述のように初心者による教示では±数ｍ
ｍ程度の教示誤差が想定される。これに対しでレーザレ
ンジセンサを用いた場合、検出精度は±0．3ｍｍ〜±
0．5ｍｍ程度であるから、ラフ教示データ列｛ｐ_i｝に
対して修正教示データ列｛Ｑ_i｝の精度は10倍程度改善
されることになる。

【００４７】ところで、検出データ列｛ｐ_k｝には一般
的に検出誤差が含まれる。上述の方法で修正教示データ
Ｑ_iを決定すると、得られた修正教示データ列｛Ｑ_i｝は
そのまま検出誤差を含むことになる。従って、検出誤差
の大きさがその作業にとって無視できない場合、修正教
示データ列｛Ｑ_i｝は満足できないものとなる。しか
し、検出誤差がＮ（０，σ²）の正規分布をとると仮定
できる場合には、何らかの平均化処理により修正教示デ
ータ列｛Ｑ_i｝の精度を上げることができる。

【００４８】（実施形態例２）次に、本第２の実施形態
例である、修正教示データ列｛Ｑ_i｝の精度を上げる方
法について説明する。それは、図１において、プレイバ
ック動作中、検出手段５が各教示点ｑ_iに到達する度に
一時停止させ、同一地点での検出をＭ回行う方法であ
る。

【００４９】得られた位置・姿勢データを｛ｐ_I，_j｝、
(j=1,2,…,M)と置き、その平均値＜ｐ_I＞を教示点ｑ_iに
おける作業経路２の位置・姿勢の推定値とする。＜ｐ_I
＞に対して作業手段４が取るべき相対的位置・姿勢教示
データを必要に応じて加味した値をＱ_iと置き、Ｑ_iをラ
フ教示データｑ_iの修正教示データとして記憶する。検
出誤差がＮ（0，σ²）の正規分布をとると仮定できる場
合には、Ｍの値の増加と共に修正教示データＱ_iの精度
は改善されることが期待できる。

【００５０】（実施形態例３）しかし、プレイバック中
に一時停止し、同一地点で複数回検出動作を行うことが
困難な場合がある。そこで、次に、本第３の実施形態例
である、修正教示データ列｛Ｑ_i｝の精度を上げる他の
例について説明する。

【００５１】図１において、教示経路３に沿ってプレイ
バック動作を行う。プレイバック動作中に検出手段５を
動作させて、作業経路２の位置・姿勢を検出する。検出
データ列を｛ｐ_k｝と置く。ここまでは、前述した実施
形態例と同じである。本実施形態例の特徴は、これら検
出データ列｛ｐ_k｝の中からラフ教示データｑ_iに最も近
い位置の検出データｐ_Iを選択し、その近傍の複数個の
検出データ列｛ｐ_I+l｝（ｌ=0、±1、…、±L）を用い
て、それらに対する回帰曲線Ｐ_Iを求める。

【００５２】

【外３】

【００５３】検出誤差がＮ（0，σ²）の正線分布をとる
と仮定できる場合には、Ｌの値の増加と共に回帰曲線Ｐ
_Iの近似精度が向上し、修正教示データＱ_iの精度は改善
されることが期待できる。ただし、Ｌを大きくし過ぎる
と検出データ列｛ｐ_I+l｝（ｌ＝０，±1、…，±L）部
分の経路形状が複雑になり、逆に回帰曲線Ｐ_Iの近似精
度が低下するおそれがある。

【００５４】（実施形態例４）続いて、本第４の実施形
態例である、修正教示データ列｛Ｑ_i｝の精度を上げる
さらに他の例を説明する。図１において、教示経路に沿
ってプレイバック動作を行う。プレイバック動作中に検
出手段５を動作させて、作業経路２の位置・姿勢を検出
する。検出データ列を｛ｐ_k｝と置く。検出データ列
｛ｐ_k｝に基づいて、作業経路２上の各点における作業
経路２の位置・姿勢を関数表現する。

【００５５】

【外４】

【００５６】

【外５】

【００５７】（実施形態例５）これまでに述べた前記第
１乃至第４実施形態例では、各教示点における作業経路
２の位置・姿勢堆定値に作業手段４の取るべき相対的位
置・姿勢教示データを必要に応じて加味することにより
修正教示データＱ_iを算出した。この場合、作業手段４
の教示姿勢は教示点における作業経路２の姿勢に基づい
て決定される。

【００５８】作業手段４に対する検出手段５の取り付け
方向は、通常、直線経路に作業手段４を位置決めした時
に検出手段５の視野中央に作業経路２を捉えることがで
きるように設定される。すなわち、教示点における作業
経路２の接線方向に検出手段４の視野中央が位置するよ
うに設定される。従って、作業経路２が円弧のような曲
線の場合、このような教示方法では検出手段４は作業経
路２を視野中央に捉えることができなくなる。

【００５９】そこで、次に本第５実施形態例である、検
出手段４の視野を考慮した教示データ修正方法について
説明する。

【外６】

【００６０】

【外７】

【００６１】

【外８】

【００６２】ここで、図２および図３を用いて、検出手
段５としてレーザレンジセンサを用いた場合の、前記回
転角θ_Iの算出方法について説明する。

【外９】

【００６３】

【外１０】

【００６４】

【外１１】

【００６５】

【外１２】

【００６６】これより、回転角θ_Iは次式により得られ
る。

【外１３】

【００６７】前記第２実施形態例で、プレイバック動作
中、検出手段５が各教示点ｑ_iに到達する度にこれを一
時停止させ、同一地点での検出をＭ回行う場合について
述べたが、一連の動作の中で作業手段４を一時停止する
かどうかについては述べなかった。これは主に、修正教
示データを生成するために要する処理時間の問題である
が、必要があれば、作業手段４が各教示点に到達した時
にこれを一時停止して修正教示データを算出する。必要
が無いときは、作業手段を一時停止せずに修正教示デー
タを算出する。

【００６８】なお、検出手段５は、６自由度の位置・姿
勢情報を一括して獲得できるものを利用するのが一般的
であるが、近年、これら検出手段として、レーザレンジ
センサが主流となってきている。レーザレンジセンサ
は、光切断面においてセンサから対象表面までの距離を
計測する検出手段であり、６自由度の位置・姿勢情報を
一括して獲得できるものではない。しかし、レーザレン
ジセンサは、得られた前後の距離データより容易に計測
点における作業経路２の位置・姿勢を算出できる利点が
ある。

【００６９】また、以上の各実施形態例では、検出手段
５は離散的に計測を行うものを利用している。これは、
この用途に用いられる検出手段としては離散的に動作す
るものが一般的であるためだが、本発明方法の実施形態
例で、連続的に動作する検出手段を用いても、容易に実
現することができることはいうまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ラフな教示データに基づいて教示に用いた対象に対して
プレイバック動作をさせながら検出手段を用いて対象上
の作業経路を算出し、その情報から各教示点での作業経
路の位置・姿勢を求め、その位置・姿勢に対する作業手
段が取るべき狙い位置・姿勢の教示データを加味して正
確な教示データを自動生成し、その正確な教示データを
用いて予め与えられた教示データの書き換え修正を行う
ことにより、教示データの高精度化を実現したので、初
期教示をラフに行うことができるようになり、従来方式
が持っていた教示作業者の熟練度も要求されず、教示に
要する時間と労力等のコストを大幅に低減することがで
きる。

【００７１】さらに、実際の作業で、作業対象に対して
追従作業を行う場合、教示データに誤差があっても、検
出手段からのデータが欠落した時その直前までの修正教
示データを用いて引き続き追従制御を行うと追従誤差が
発生するという従来の問題を解決することができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施形態例を示す説明図である。

【図２】検出手段としてレーザレンジセンサを用いた場
合の検出手段の軸中心の回転角θ_Iの算出方法の一例を
示す図である。

【図３】

【外１４】

【符号の説明】

１…教示に用いた対象 ２…作業経路 ３…教示データを補間することによって得られた教示経
路 ４…作業手段 ５…検出手段 ６…検出手段の視野中心 ７…検出手段の光切断面

【外１５】

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予めラフに与えられた教示データに基づい
   て該教示に用いた対象に対して、作業手段を付帯したロ
   ボットマニピュレータのプレイバック動作を実行しなが
   ら、 該作業手段が取る前記対象上の作業経路の位置・姿勢と
   の現実のズレを逐次検出し、 該検出ズレを前記作業経路に必要に応じ加味することに
   より、間接的に前記教示データを書き換え修正する、 ことを特徴とする作業経路追従式ロボットマニピュレー
   タの教示データ修正方法。
2. 【請求項２】前記ズレの逐次検出は、 前記ロボットマニピュレータに一体付帯した検出手段に
   より行われる、 ことを特徴とする請求項１記載の作業経路追従式ロボッ
   トマニピュレータの教示データ修正方法。
3. 【請求項３】前記検出ズレの前記作業経路への加味は、 各教示点毎に必要に応じ実行される、 ことを特徴とする請求項１又は２記載の作業経路追従式
   ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。
4. 【請求項４】前記教示データの書き換え修正は、 実時間処理される、 ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の作業経路追
   従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。
5. 【請求項５】所定の対象物に作業を施す作業手段と該作
   業手段近傍に設置され該作業手段の作業位置における若
   しくはそれより前方における前記対象物上の作業経路の
   位置・姿勢を検出する検出手段とを保持するマニピュレ
   ータと、予め与えられた教示データから決定される動作
   指令に基づいて該マニピュレータを動作させる制御装置
   若しくは予め与えられた教示データから決定される動作
   指令を前記検出手段により検出した前記作業経路の位置
   ・姿勢情報を用いて修正しつつ実時間で該作業経路に前
   記作業手段の位置・姿勢を追従させるように前記マニピ
   ュレータを動作させる制御装置から構成される作業経路
   追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法で
   あって、 予め与えられた教示データに基づいて該教示に用いた対
   象物に対してプレイバック動作をさせながら前記検出手
   段を用いて該対象物上の前記作業経路の位置・姿勢を時
   系列的に検出し、 各教示点において前記作業手段が前記検出された作業経
   路に対して取るべき相対的位置・姿勢教示データを必要
   に応じて加味することにより前記予め与えられた教示デ
   ータより正確な修正教示データを算出し、 該修正教示データを用いて前記予め与えられた教示デー
   タを書き換えることにより前記マニピュレータの教示デ
   ータの修正を行う、 ことを特徴とする経路追従式マニピュレータの教示デー
   タ修正方法。
6. 【請求項６】前記修正教示データの算出は、 プレイバック動作中に前記作業手段が各教示点に到達す
   る度に一時停止して行う、 ことを特徴とする請求項５記載の作業経路追従式ロボッ
   トマニピュレータの教示データ修正方法。
7. 【請求項７】前記修正教示データの算出は、 プレイバック動作中に前記作用手段が各教示点に到達す
   る度に停止することなく行う、 ことを特徴とする請求項５記載の作業経路追従式ロボッ
   トマニピュレータの教示データ修正方法。
8. 【請求項８】前記修正教示データの算出は、 プレイバック動作中に前記検出手段が前記教示点に到達
   する度に一時停止して複数回検出動作を行い、 この検出動作によって得られた複数個の情報から前記教
   示点における作業経路の位置・姿勢を推定し、 該作業経路の位置・姿勢推定値に対して前記作業手段が
   取るべき相対的位置・姿勢教示データを必要に応じて加
   味することにより行う、 ことを特徴とする請求項５又は６記載の作業経路追従式
   ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。
9. 【請求項９】前記修正教示データの算出は、 プレイバック動作中に前記検出手段により検出した前記
   教示点近傍の複数点での検出情報から各教示点における
   作業経路の位置・姿勢を推定し、 該作業経路の位置・姿勢推定値に対して前記作業手段が
   取るべき相対的位置・姿勢教示データを必要に応じて加
   味することにより行う、 ことを特徴とする請求項５、６又は７記載の作業経路追
   従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。
10. 【請求項１０】検出データ列の中から教示点ｑ_iに最も
    近い位置の検出データｐ_Iを選択し、 該データ近傍の複数個の検出データ列を用いてそれらに
    対する回帰曲線を求め、 前記教示データｑ_iに最も近い該回帰曲線上の点の位置
    ・姿勢を前記教示点ｑ_iにおける作業経路の位置・姿勢
    推定値とすることによって行う、 ことを特徴とする請求項９記載の作業経路追従式ロボッ
    トマニピュレータの教示データ修正方法。
11. 【請求項１１】前記修正教示データの算出は、 プレイバック動作中に前記検出手段により検出した作業
    経路の位置・姿勢データから該作業経路上の各点におけ
    る該作業経路の位置・姿勢を表す経路関数を生成し、 該経路関数から各教示点での前記作業経路の位置・姿勢
    の推定値を算出し、 該作業経路の位置・姿勢推定値に対して前記作業手段が
    取るべき相対的位置・姿勢教示データを必要に応じて加
    味することにより行う、 ことを特徴とする請求項５、６又は７記載の作業経路追
    従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。
12. 【請求項１２】前記修正教示データの算出において、 各教示点での作業経路の位置・姿勢推定値に加味する前
    記作業手段の取るべき相対的位置・姿勢教示データのう
    ち該作業手段に対してとるべき前記検出手段の方向を指
    定する作業手段軸回りの姿勢教示データ（回転角θ）
    を、該検出手段の視野中心と検出される作業経路との位
    置ズレを０とするように決定することにより行う、 ことを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０又は
    １１記載の作業経路追従式ロボットマニピュレータの教
    示データ修正方法。
13. 【請求項１３】 【外１】
14. 【請求項１４】前記検出手段は、 レーザレンジセンサである、 ことを特徴とする請求項、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２又は１３記載の作業経路追従
    式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法。