JPS6239190A - ロボツトテイ−チング装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明はロボットティーチングＨｔｆｆｉに関する。

［従来技術の説明コ 従来より、ロボットのティーチング作業は、溶接用ガン
や各種グリッパ等いわゆる手先効果器を取付けたロボッ
トの手先を作業対象物位置に誘導することで行われてい
る。そして、ロボット手先が所定位置に誘導されたこと
を確認して後、記憶ボタンを押すことで当該位置をプレ
イバック用の動作点として記憶装置に記憶させるように
している。

しかしながら、このような従来よりのロボットのティー
チング作業においては、インチング動作を用いロボット
手先を作業対象物位置まで注意深く誘導しなければなら
なかったため、誘導作業に多くの手間と時間を要すると
共に危険も伴い、又、操作を誤った場合には器物に損傷
を与える恐れもあった。

これらの小情から、ロボットの手先に機械式の距離計を
取り付け、手先を作業対象物の近くまで誘導し、その後
この距離計のプローブを対象物に接触させる事でロボッ
トの手先と対象物との間の距離を測定し、その距離から
対象物の座標を求める方式も提案されている。しかし、
この方式ではロボットの手先そのものを対象物に接触さ
せる必要はないものの、ロボット手先から長いプローブ
を突き出させているので、このプローブが環境と干渉し
やすく、取扱い不便であると共に危険性があるという問
題点があった。

［発明の目的］ この発明は上記問題点を改善し、ロボット手先を対象物
に接触させることなく、対象物位置を正確、安全、迅速
に教示することができるロボットティーチング装置を提
供することを目的とする。

［発明の概要］ Ｆ記目的を達成するためにこの発明では、第１図にその
概要を示したように、ロボットティーチング駅冒１を、
操作手段２で操作されるロボットの手先３に取付けられ
光ビームを作業対象物４に照ｑ４することで作業対象物
４までの距離を測定する光学式距離計５と、該距離計５
の位置及び姿勢４Ｑびに測定距離から作業対象物の座標
を求める演Ｃ７装置６と、求められた作業対象物４の座
標を順次記憶しておく記憶装置７と、を備えて構成し、
光ビームを作業対象物に照射させ、該ビームにより生ず
る光スポットを教示１べき点に一致させるだけで教示点
の座標を記憶装置に記憶できるようにした。

［発明の実施例］ 以下、この発明を溶接ロボットのティーヂング作業に適
用した例を挙げ、この発明の詳細な説明する。

第２図はロボットティチーング作業の説明図、第３図は
制御装置のブロック図、第４図は制御装置の行う座標演
算の処理フローチャート、第５図、第６図はティーチン
グ作業終了後の溶接作業の説明図である。

第２図に示したように、ロボット８には制御ボックス９
が接続され、該ボックス９にはティーヂングペンダント
２ａが接続されている。

ロボット８はアーム１０．ハンド１１等を有している。

ハンド１１の先端（手先）は３次元空間中を自在に移動
可能であると共にその姿勢（方向）を自在とすることが
可能である。

そして、前記手先には、前記光学式距離計５が着脱自在
の態様で取付けられている。光学式距離計５の取付位置
の現在座標はＰであるとする。

光学式距離計５は対象物４の教示Ｐ′に光ビームを照射
して該対象物４からの反射光により光学式距離計５と対
象物４との間の距離Ｚｄを測定するものである。この光
学式距離計としては、反射光を光スポットとして肉眼で
直接確認できる形の、例えば可視光レーザを使用したも
のが適当である。

ただし、照射ビームのスポットを適宜の装＠（例えば赤
外線メガネ、カメラ）を用いて確認することができるよ
うにするならば可視光以外の光を使用するものであって
良い。なお、ビームの照***度は、ロボットの動作精度
（例えば、５０μｍ）を考慮して、これより余り大きく
ならないようにする。

前記ティーチングペンダント２ａはロボット８のティー
チング作業時に利用されるものであり、テンキー、ロボ
ット動作軸の操作キー、記憶指令ギー等を有しており、
遠隔操作でロボット８に所定の動作を行わせることが可
能である。

第３図に示したように、制御１１装置１２はプレイバッ
ク式産業用ロボットに用いられているＮＣ装置をほとん
どそのまま利用して構成されている。

即ち、制御装置１２は前記光学式距離計５からの測定信
号りを取り込めるようにした点と、取り込んだ信号りを
用いて所定の演算処理を行う機能を有している点が、通
常のＮＣ装置と異なるものである。

制御装置１２はＣＰＵ１３と、制御プログラムメモリ１
４と、動作点格納メモリ１５と、距離計用インタフェー
ス１６と、ティーチングペンダント用インタフェース１
７と、サーボドライバ１８と、をシステムバスＢＵＳで
相互に接続して構成されている。

制御プログラムメモリ１４は通常の数値制御処理を行う
ためのプログラムを格納している他、後述する距離デー
タＤの処理用のプログラムを有している。

動作点メモリ１５はいわゆるＲＡＭ内に設けられ、教示
点の座標を動作点として格納しているが、この動作点は
プレイバック作業に使用されることになる。

距離計用インタフェース１６は前記光学式距離計５に電
源供給すると共に光学式５からの測定データＤを読み込
む処理を為す。電源供給は図示しないＩ１０装置を介し
て別途行って良いことは勿論である。

ティーチングペンダント用インタフェース１７は前記テ
ィーチングペンダント２ａと接続され、各種キースイッ
チからの信号を前記ＣＰＵに伝達する役目を為す。図示
のスイッチＳＷは記憶指令キースイッチを示すものとす
る。

サーボドライバ１８はロボット８の動作軸Ｒ主軸、旋回
軸、回転軸、伸縮軸を動作させるサーボモータＭと接続
され、ＮＣデータに基いて、又は、前記ティーチングペ
ンダント２ａからの指令信号等に基いてサーボモータＭ
に所定の駆動信号を出力する。

以上の構成のロボットティーヂング装置のティーチング
作業の手順は次の通りである。

■　まず、第２図に示したティーチングペンダント２ａ
を操作して、ロボット８の手先を、図示したように作業
対象物４（被溶接板材）の近くまで移動させる。

■　次に、ティーチングペンダント２ａを操作して、ロ
ボット８の手先を回転、揺動させ、光学式距離計５から
発射されたビームを対象物４上の教示すべき点Ｐ’　　
（Ｐｘ’　、Ｐｙ’　、Ｐｚ’　）に一致させる。

■　その上で、ティーチングペンダント２ａ上の記憶指
令キーＳＷを押圧する。

以上により１つの教示点についてのティーチング作業は
終了するが、その後、制ｍ＋￥装置１２の演算装置ｆ（
ＣＰＵ１３）は第４図に示したように所定手順で所定の
演算処理を行うこととなる。

ステップ４０１で記憶指令キーＳＷがオンされたか否か
を判断し、オンされたならステップ４０２へ移行し、こ
こで、光学式距離計５からの測定データＤを読み込み、
以下の演算処理を行う。

今、ロボット８の手首の姿勢がＮｘ、Ｎｙ、Ｎｚ　、　
Ｏｘ　、　Ｏｙ　、０２．ΔＸ　、Ａｌ／　、ＡＺで示
されるとすると、光学式距離計５の取付点Ｐの取付位置
及び姿勢は（１〉式に示す様な４×４の行列で示される
。しコロナ社発行のロボットマニピュレータ（アール、
ビー、ポール著、古川恒夫訳）］ここで、光光学式距離
計の取付点Ｐから教示点Ｐ′までの距離を第２図に示ず
ようにＺ　ｄとすると、教示点Ｐ′の座標は次式のよう
に光学式距離計の取ｆｑ点Ｐの行列と距離７ｄを表わす
行列の第４列目で表わされることになる。

、　　（２ン ここで、光学式距離計５の光軸をロボット手首の中心軸
と一致させておけば、教示点Ｐ′の座標Ｐｘ’　、Ｐｙ
’　、Ｐｚ’　は次式で簡単に表わすことができる。

よって、ステップ４０３で上記（３）式を用いて教示点
Ｐ′の座標を求め、ステップ４０４で教示点Ｐ′の座標
を動作点メモリ１５（第３図参照）に格納する。

そして、ステップ４Ｃｉ５で全てのティーチング作業を
終了したことを確認して全ティーチング作業を終了する
。

この様にして求められ、動作点メモリ１５に蓄えられた
座標はロボットの作業プログラムにおいて使用される。

実際にロボット手先に手先効果器をつけた時には、手先
効果器の作業点（スポット溶接用のガンでいえば電極の
中点）は手首の基準点に対してオフセットを持つが、こ
れはく２）式と同様の式により簡単に補正可能である。

又、ティーチング時と動作時には手首の姿勢がわずかに
異なる事もある得るが、これは多くの場合問題にならな
い。

第５図に示したように、プレイバック作業はロボット１
８の手先に手先効果器（溶接用ガン）１９を前記光学式
距離計５と交換して行われる。第６図に詳細に示される
ように、ガン１９の作業点は教示点Ｐ′と一致さけて行
われることになる。

以上述べた様にこの実施例に係るロボットティーチング
装置によれば、動作点の座標の算出は、教示点に光学式
距離計からの光スポットを当てるだけで非接触かつ自動
的に行われるので、手先を作業対象物にぶっつけること
がないように、かつ、接触するぎりぎり位置まで移動さ
せる態様で教示点まで正確に移動させるような必要がな
くなり、容易かつ安全にティーチング作業を行う事かで
きるようになる。又、橢械式プローブによるティーチン
グと異なり、プローブが対象物やロボット自身に衝突す
る心配もない。

又、この実施例を実現するために必要なハードウェアは
、通常のロボット及びＮＣＢ置の他には、光学式距離計
とシステムバスに光学式距離計用インタフェースを付加
したのみで事足りるので、従来のロボット装置に少ない
改造で接続が可能である。

なお、光学式距離計５は、ロボットの作業中における障
害物や作業対象物の有無の検出に利用することが可能で
ある。つまり、作業を開始する直前に対象物までの距離
を測定し、規定の位置に対象物が存在するかどうかの確
認に使用したり、又、ティーチングプレイバック式のロ
ボット以外の自走式ロボットにも使用して、レーダの様
な使用法をとる事により、ロボットの環境のマツプを作
成する事に使用したりすることも可能であり、又、これ
らの使用方式をフル活動してロボット知能化に助力する
ことも可能である。

又なお、上記実施例では光学式距離計５をロボット８の
手先に１１１１２可能の例で示したが、光学式距離計５
はロボットの各種作業に邪魔にならない手先位置に固定
的に取付けるようにすることも可能である。

［発明の効果］ 以上の通りこの発明に係るロボットティーチング装置で
は、ロボット手先を対象物に接触させることなく、対象
物位置を正確、安全、迅速に教示することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るロボットティーチング装置の概
要を示すブロック図、第２図以下は実施例に係り、第２
図はロボットのティーチング作業の説明図、第３図は制
御装置のブロック図、第４図は制御装置の座標演算の処
理フローチャート、第５図、第６図はティーチング作業
終了後の溶接作業の説明図である。 １・・・ロボットティーチング装置 ２・・・操作手段 ３・・・ロボット手先 ４・・・作業対象物 ５・・・光学式距離計 ６・・・演算装置 ７・・・記憶装置 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操作手段で操作されるロボットの手先に取付けられ光ビ
   ームを作業対象物に照射することで作業対象物までの距
   離を測定する光学式距離計と、該距離計の位置及び姿勢
   並びに測定距離から作業対象物の座標を求める演算装置
   と、求められた作業対象物の座標を順次記憶しておく記
   憶装置と、を有して構成されるロボットティーチング装
   置。