JPS60108908A - Industrial robot device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To instruct operation efficiently by allowing a simple teaching arm to execute prescribed operation, storing tis positional information in a control device and forming an operation program of a robot body. CONSTITUTION:The leading end of the simple teaching arm 20 is formed as a handle 20a and the operator grasps the handle 20a part to execute the required operation. The arm 20 and the robot body 1 are connected to a control device 3. The arm 20 is provided with 6 joints for a waist rotating theta1 axis, shoulder rotating theta2 axis, an elbow rotating theta3 axis, a wrist twisting theta4 axis, a wrist bending theta5 axis, a finger rotating theta6 axis to allow the handle 20a to have an optional posture at an optional point in space. The rotational positions of these joints can be detected by a rotational position detector and the positional coordinates of the leading end of the teaching arm are converted into a robot coordinate system to make the robot execute required operation through a servo driving system.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は産業用ロボット装置に係り特に教示方式を改良
した産業用ロボット装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an industrial robot device, and particularly to an industrial robot device with an improved teaching method.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

第１図は産業用ロボットの構造図を示すものである。同
図（ａ）は水平多関節形ロボットを示し、θ、軸及びθ
２軸の廻りに第１アーム、第２アームが回転できる構造
となっており、これ：二手先の回転θ３軸と上下２軸を
加えて、空間内の任意の位置、姿勢に位置決めすること
ができる。同図（ｂ）は円筒座標形ロボットを示し、腰
の回転θ１軸、腕の上下Ｚ軸、腕の伸縮Ｒ軸、腕のねじ
りθ、軸、手首の曲げθ３軸の合計５自由度の運動部分
を持っている。FIG. 1 shows a structural diagram of an industrial robot. Figure (a) shows a horizontal articulated robot, with θ, axis and θ
The structure allows the first and second arms to rotate around two axes, and by adding the three axes of rotation θ of the two hands and the two vertical axes, it is possible to position the robot at any position or posture in space. can. Figure (b) shows a cylindrical coordinate robot, which has a total of 5 degrees of freedom of movement: the rotation θ1 axis of the waist, the vertical Z axis of the arm, the R axis of arm extension and contraction, the torsion θ axis of the arm, and the θ3 axis of wrist bending. have a part.

又、同図（Ｃ）は直角座標形ロボットを示し、門型のＸ
軸アームの上に、Ｙ軸アームが乗り、これにＺ軸アーム
が取付けられ、２軸アームの先端には曲げθＸ軸とねじ
りθ２軸をもつ手首が取付けられている。同図（ｄ）は
垂直多関節形ロボットで、腰の回転θ１軸、肩の回転θ
２軸、肘の回転θ、軸、手首のねじりθ４軸、手首の曲
げθ、軸、手先の回転θ６軸の６自由度をもち、空間の
任意の点に、任意の″姿勢でワークを移動させることが
できる。In addition, the same figure (C) shows a Cartesian coordinate robot, with a gate-shaped
A Y-axis arm is mounted on the axis arm, a Z-axis arm is attached to this, and a wrist having a bending θX axis and a torsion θ2 axis is attached to the tip of the two-axis arm. Figure (d) is a vertically articulated robot, with the waist rotation θ1 axis and the shoulder rotation θ
It has 6 degrees of freedom: 2 axes, elbow rotation θ, axis, wrist twist θ 4 axes, wrist bend θ, axis, hand rotation θ 6 axes, and moves the workpiece to any point in space in any posture. can be done.

このような産業用ロボットに作業をさせるためには、通
常、事前に作業のプログラムｌを作成し、制御装置を構
成する記憶装置に格納しておかなくてはならない。In order to have such an industrial robot perform work, it is usually necessary to create a work program l in advance and store it in a storage device that constitutes a control device.

そして、この作業を「教示」といい、さらに記憶装置の
プログラム内容に従って産業用ロボットを動作させるこ
とを「再生」という。This work is called "teaching," and the operation of the industrial robot according to the program contents of the storage device is called "playback."

ところで、産業用ロボットに対する教示操作方式は、一
般：二間接教示形と直接教示形（二大別される。第２図
を参照して間接教示形の産業用ロボット装置を説明する
。この本式はロボット本体１を連続的に動作させるので
はなく、ポイント教示装置２を用いて、要所ポイント（
ＰＯ〜Ｐ７）のみへ誘導し、その点の位置情報を制御装
置３内（ニスドアする。さらに、プログラムのシーケン
ス情報はプログラム入力装置４により教示する。再生時
ζ二は教示点間を直線乃至円弧で補間して連続した経路
動作をさせることができる。この方式では教示の際に全
て押ボタン操作により、ロボット本体１）よ動作するた
め教示者の労力は少なくてよＩ／）力；、手首のスナッ
プをきかせたような微妙な動作を教示することは非常ｊ
二難しい。By the way, the teaching operation method for industrial robots is generally divided into two types: two-indirect teaching type and direct teaching type. An indirect teaching type industrial robot device will be explained with reference to Fig. 2. This main type does not operate the robot body 1 continuously, but uses the point teaching device 2 to teach important points (
PO to P7), and the position information of that point is stored in the control device 3 (varnished).Furthermore, the sequence information of the program is taught by the program input device 4. During playback, ζ2 moves between the taught points in a straight line or circular arc It is possible to perform a continuous path movement by interpolating with .With this method, during teaching, all movements are made by push button operation, and the robot body 1) moves, so the effort of the teacher is small. It is very difficult to teach subtle movements such as making a snap.
Two difficult.

第３図は上記産業用ロボットの制御装置のブロック図を
示し、中央演算処理装置１１（二は、記憶装置１２、ポ
イント教示装置１３、プログラム入力装置１４、操作パ
ネル１５、外部記憶装置１６、及びサーボ駆動装置１７
が入出力バスを介して接続されている。FIG. 3 shows a block diagram of the control device of the industrial robot described above. Servo drive device 17
are connected via an input/output bus.

又、このサーボ駆動装置１７とロボット本体１の内部に
組込まれたサーボモータ１８、及び回転センサ１９は、
各々並列に接続されている。Further, this servo drive device 17, a servo motor 18 built into the robot body 1, and a rotation sensor 19 are as follows:
Each is connected in parallel.

次いで、第４図に直接教示形の産業用ロボット装置を示
す。この方式はロボット本体１の手首先端部にハンドル
１ａを付け、この部分を握って人手により所望の動作を
行ないその間の時々刻々の位置情報を制御装置３にスト
アする。再生の際には、その位置情報を直接再生するこ
とにより教示された経路をそのまま再現させることが可
能となる。Next, FIG. 4 shows a direct teaching type industrial robot device. In this system, a handle 1a is attached to the tip of the wrist of the robot body 1, and the user grasps this part to perform a desired operation manually, and the control device 3 stores momentary position information during this time. At the time of reproduction, by directly reproducing the position information, it becomes possible to reproduce the taught route as it is.

この方式は、重いロボット本体１を操作者が直接、人力
により動作なくてはならないので相当な労力を必要とす
る。このため、現在では、塗装用ロボットなどの一部に
のみ使用されているにすぎない。This method requires considerable effort because the operator must manually move the heavy robot body 1 directly. For this reason, it is currently used only in some parts, such as painting robots.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、微妙な動作の
教示作業が容易な産業用ロボット装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an industrial robot device that can easily teach delicate movements.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

かかる目的を達成するため、本発明はロボット本体と、
このロボット本体の動作を教示・再生させる機能を有す
る制御装置を備えて成る産業用−ロボット装置において
、前記ロボット本体の動作教示にあたって、所定の動作
を行い、その位置情報を前記制御装置にストアさせて前
記ロボット本体の動作プログラムを創成させる簡易教示
アームを備えて成ることを特徴とする。In order to achieve such an objective, the present invention includes a robot body,
In this industrial robot device comprising a control device having a function of teaching and reproducing the motion of the robot body, when teaching the motion of the robot body, a predetermined motion is performed and the position information is stored in the control device. The present invention is characterized by comprising a simple teaching arm for creating an operation program for the robot body.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第５図〜第７図を参照して説
明する。第５図において、第４図と同一符号のものは同
一のものを示す。　□ 同図において、新たに設けられた簡易教示アーム２０の
先端はハンドル２０ａとして構成されている。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. In FIG. 5, the same reference numerals as in FIG. 4 indicate the same components. □ In the figure, the tip of the newly provided simple teaching arm 20 is configured as a handle 20a.

操作者は、この部分を握って所望の動作を行なう。The operator grasps this part to perform a desired operation.

ロボット本体１と簡易教示アーム２０は制御装＠３に接
続されている。第６図にこの簡易教示アーム２０の詳細
図を示す。同図において、簡易教示アーム２０は、腰の
回転θ１軸、肩の回転θ、軸、肘の回転θ、軸、手首の
ねじりθ４の軸、手首の曲げθ、軸、手先の回転θ６軸
の６個の関節をもち、教示ノンドル２０ｇを空間の任意
の点で、任意の姿勢をとらせることができる。また、ア
ームに内蔵された回転位置検出器２１〜２６により各関
節の回転位置を検出することができる。この回転位置検
出器としては、例えばロータリエンコーダやボテ／ショ
メータが使用できる。The robot main body 1 and the simple teaching arm 20 are connected to a control device @3. FIG. 6 shows a detailed view of this simple teaching arm 20. In the same figure, the simple teaching arm 20 is configured to rotate the waist around the θ1 axis, the shoulder around the θ axis, the elbow rotate around the θ axis, the wrist twist around the θ4 axis, the wrist bend around the θ axis, and the hand rotate around the θ6 axis. It has six joints, and the teaching nondle 20g can be made to take any posture at any point in space. Moreover, the rotational position of each joint can be detected by the rotational position detectors 21 to 26 built into the arm. As this rotational position detector, for example, a rotary encoder or a position meter can be used.

ここで、教示アーム２０の各関節角を（θＴｔ　ｒθＴ
ｉｔθＴ　ｓ　ｐθＴ４．θ１．θＴ６）とすると教示
ハンド、Ｉ＋／２０ａの先端の座標（ｘＴ、ＹＴ、ｚＴ
）ト姿勢（’Ｔｌβｙ、ｒＴ）ハ、一般に（１）式で表
わされる。Here, each joint angle of the teaching arm 20 is (θTt rθT
itθT s pθT4. θ1. θT6), the coordinates of the tip of the teaching hand, I+/20a (xT, YT, zT
) and posture ('Tlβy, rT) are generally expressed by equation (1).

ｚた、Ｈホラ）　（７）座標系ＣＸＢｔ　ｙＲ，ｚＢ、
　αＢ、β８゜ｒＢ）と簡易教示アームノ座標系（ＸＴ
、　ＹＴ、　ＺＴ、ｚＴ。(7) Coordinate system CXBt yR, zB,
αB, β8°rB) and the simple teaching arm coordinate system (XT
, YT, ZT, zT.

ｒＴ）との座標変換行列（平行移動および回転）を（Ｍ
）とすると、教示アーム加の先端の座標および姿勢は、
ロボットの座標系で（２）式のように表わされる。The coordinate transformation matrix (translation and rotation) with (M
), the coordinates and orientation of the tip of the teaching arm are:
It is expressed as equation (2) in the robot's coordinate system.

サラに、ロボットが作業点（ＸＢ　＊　ＹＢ　ｙ　ｚＲ
ｌα几。The robot tells Sarah that the work point (XB * YB y zR
lα几.

β８．γＲ）をとるための各関節角（θＲ＋＋θＲ２１
０ＲｓｊθＲ，＋０８２．ｚＲ６）は（３）式で表わさ
れる。β8. Each joint angle (θR++θR21
0RsjθR, +082. zR6) is expressed by formula (3).

教示時には、教示アームの動きに従って、各関節軸の回
転位置信号（θＴ１〜θＴ６）が出力され、これが制御
装置に入力され、（１）式により教示アーム先端の位置
（ＸＴ＃ＹＴ、　ＺＴ）　ト姿ｍ　ＣａＴｔβＴｅ　１
Ｔ）　’ｒ：計算する。さらに（２）式により教示アー
ム先端の位置と姿勢をロボット座標系に変換して（ＸＢ
、ＹＢ。During teaching, rotational position signals (θT1 to θT6) of each joint axis are output according to the movement of the teaching arm, which is input to the control device, and the position of the tip of the teaching arm (XT#YT, ZT) is determined by equation (1). Appearance m CaTtβTe 1
T) 'r: Calculate. Furthermore, the position and orientation of the tip of the teaching arm are converted to the robot coordinate system using equation (2) (XB
, Y.B.

ｚＲ２αＲ２βＲ９γＢ）を得て、これから（３）式に
よりロボットの各関節角（０８□〜θ几。）を計算して
、この値を時系列的に制御装置に記憶するのである。zR2αR2βR9γB), each joint angle of the robot (08□~θ几.) is calculated from the equation (3), and these values are stored in the control device in chronological order.

再生時には、制御装置に記憶されているロボットの各関
節角（θ鳥〜θＲ６）を所定のタイミングで次次と取り
出して、この値に基きサーボ駆動装置によりサーボモー
タを制御してロボットに所望の動作をさせることができ
る。During playback, each joint angle (θR6 to θR6) of the robot stored in the control device is retrieved one after another at a predetermined timing, and the servo drive device controls the servo motor based on this value to drive the robot to the desired position. can be made to work.

また、本実施例においては、ロボット本体と簡易教示ア
ームの構成は類似のものとして、説明を行なったが、そ
の必要はなく教示作業の便宜により、適当な構成、寸法
の教示アー・ムな使用することができる。In addition, in this example, the explanation was given assuming that the configurations of the robot body and the simple teaching arm are similar, but this is not necessary and for convenience of teaching work, the teaching arm can be used with an appropriate configuration and dimensions. can do.

第７図は本発明に係る産業用ロボット装置の制御装置の
ブロック構成図を示し、中央演算処理装置１１には、記
憶装置ｉ１２、操作パネル１５、外部記憶装置１６、サ
ーボ駆動装置１７が入出力バスを介して接続されている
。前記サーボ駆動装置１７はロボット本体１の内部に組
込まれているサーボモータ１８に給電し、回転子ンサ１
９からの回転角信号を取り込み、前記サーボモータ１８
をフィードバック゛制御している。さらに、前記簡易教
示アーム２０の内部に組込まれている回転位置検出器２
１〜２６からの信号が入出力バスを介して前記中央演算
処理装置１１に入力されることになる。FIG. 7 shows a block configuration diagram of a control device for an industrial robot device according to the present invention, and the central processing unit 11 has input/output devices such as a storage device i12, an operation panel 15, an external storage device 16, and a servo drive device 17. connected via bus. The servo drive device 17 supplies power to a servo motor 18 built into the robot body 1, and drives the rotor sensor 1.
The rotation angle signal from the servo motor 18 is taken in from the servo motor 18.
is controlled by feedback. Furthermore, a rotational position detector 2 incorporated inside the simple teaching arm 20
Signals from 1 to 26 are input to the central processing unit 11 via the input/output bus.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
実際のロボットを動かすことなく操作者が別の容易に動
かせる簡易教示アームを用いて、人力により所望の動作
を行ない、その間の簡易教示アームの位置情報を制御装
置に取り込んで、この情報をもとに産業用ロボットを動
作させることにより手首のスナップをきかせたような微
妙な動きを容易に教示することができ、又、教示作業に
要する工数を大巾に、（ｋＪ減することが可能な産業用
ロボット装置を提供することができる。As is clear from the above explanation, according to the present invention,
Without moving the actual robot, the operator uses another easy-to-move simple teaching arm to perform the desired movement manually, and the position information of the simple teaching arm during that time is captured in the control device, and based on this information. By operating an industrial robot, it is possible to easily teach delicate movements such as a snap of the wrist. can provide a robot device for

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図（”）　ｒ　（ｂ）　＊　（’）　ｓ　（’）は
各種産業用ロボットの構造図、第２図は間接教示形の産
業用ロボット装置を説明する図、第３図は産業用ロボッ
トの制御装置の構成図、第４図は直接教示形の産業用ロ
ボット装置を説明する図、第５図は本発明の一実施例に
係る産業用ロボット装置を説明する図、第６図は本発明
の一実施例に係る教示アームの構成図、第７図は本発明
の一実施例に係る産業用ロボット装置の制御装置の構成
図である。 １・・・・・ロボット本体 ３・・・・・・制御装置 ２０・・・・・・簡易教示アーム 代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）第１ （α） （Ｃ） （ｂ） 第２図 第３図 ／） 第４図 第５図 第７図Figure 1 ('') r (b) * (') s (') is a structural diagram of various industrial robots, Figure 2 is a diagram explaining an indirect teaching type industrial robot device, and Figure 3 is an industrial robot. A configuration diagram of a robot control device, FIG. 4 is a diagram for explaining a direct teaching type industrial robot device, FIG. 5 is a diagram for explaining an industrial robot device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining a direct teaching type industrial robot device. FIG. 7 is a configuration diagram of a teaching arm according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a configuration diagram of a control device of an industrial robot device according to an embodiment of the present invention. 1. Robot main body 3. ...Control device 20...Simple teaching arm agent Patent attorney Kensuke Chika (and one other person) 1st (α) (C) (b) Fig. 2 Fig. 3/) Fig. 4 Figure 5 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ロボット本体と、このロボット本体の動作を教示・再生
させる機能を有する制御装置を備えて成る産業用ロボッ
ト装置において、前記ロボット本体の動作教示にあたっ
て、所定の動作を行いその位置情報を前記制御装置にス
トアさせて前記ロボット本体の動作プログラムを創成さ
せる簡易教示アームを備えて成る産業用ロボット装置。In an industrial robot device comprising a robot body and a control device having a function of teaching and reproducing the motion of the robot body, the robot body performs a predetermined motion and transmits position information to the control device in order to teach the motion of the robot body. An industrial robot device comprising a simple teaching arm that stores and creates an operation program for the robot body.