TW202235232A - 利用教示工具或作業者的手來設定教示點之教示裝置 - Google Patents

Abstract

機器人控制裝置具備拍攝包含特徵部位的教示工具的照相機、及檢測特徵部位的位置的特徵部位檢測部。機器人控制裝置包含移動指令生成部，前述移動指令生成部於作業者移動了教示工具時，以照相機跟隨特徵部位的方式來變更機器人的位置及姿勢。機器人控制裝置包含算出部，前述算出部根據特徵部位的位置，來算出設定於教示工具的輔助座標系統的位置及姿勢。機器人控制裝置包含設定部，前述設定部根據輔助座標系統的位置及姿勢，來設定教示點的位置及機器人在教示點的姿勢。

Description

利用教示工具或作業者的手來設定教示點之教示裝置

發明領域

本發明是關於一種利用教示工具或作業者的手來設定教示點之教示裝置。

發明背景

機器人裝置具備機器人、安裝於機器人的作業工具、及控制機器人的控制裝置。控制裝置根據作業程式來驅動機器人及作業工具。作業者為了決定機器人的位置及姿勢可預先教示教示點。於作業程式中包含教示點的位置及機器人在教示點的姿勢的資訊。

以往的技術是由作業者操作教示操作盤來變更機器人的位置及姿勢，以使作業工具成為期望的位置及姿勢。然後，當機器人的位置及姿勢成為期望的位置及姿勢時，可設定教示點。

又，習知一種利用用以表示作業工具的位置及姿勢的教示用工具，來進行教示作業的方法。此方法是以固定在預定的位置的立體照相機，來拍攝教示用工具。根據以立體照相機拍攝到的圖像來檢測教示用工具的位置及姿勢。然後，根據教示用工具的位置及姿勢來設定機器人的位置及姿勢(例如日本特開2014-136275號公報及日本特開2011-104759號公報)。 先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-136275號公報 專利文獻2：日本特開2011-104759號公報

發明概要 發明欲解決之課題

在由作業者設定教示點的情況下，作業者必須操作教示操作盤來就每個教示點變更機器人的位置及姿勢。因此，會有為了設定教示點而耗費冗長的作業時間的問題。

例如在進行工件搬送的機器人裝置中，設定教示點時必須以手動調整機器人的位置及姿勢。由於必須設定許多教示點，因此有作業時間變長的問題。尤其是在移動工件的路徑包含曲線時，為了沿著期望的路徑來移動工件而必須設定許多教示點。關於進行工件搬送以外的作業的機器人裝置，有時亦為了生成作業程式而設定許多教示點，有作業時間變長的問題。

又，有時作業工具要侵入以殼體等所圍住的空間或狹小區域來進行作業。此種情況下，在設定機器人的教示點時，作業者有時不易看到作業工具。結果，有時難以確認作業工具的位置及姿勢。

例如工具機具備構成用以防止切削液飛濺的加工室的殼體。有時以機器人將工件配置在加工室的內部。對於此類機器人設定教示點時，有作業者難以確認侵入殼體內部之作業工件的位置及姿勢的問題。因此，有設定教示點會耗費冗長的時間的問題。 用以解決課題之手段

本揭示的一態樣是一種教示裝置，其設定包含機器人及作業工具的機器人裝置的教示點。教示裝置具備：三維感測器，其拍攝用以表示教示點的位置及機器人在教示點的姿勢之教示工具或作業者的手；及處理裝置，其處理來自三維感測器的訊號。處理裝置包含特徵部位檢測部，前述特徵部位檢測部根據三維感測器的輸出，來檢測教示工具或作業者的手的特徵部位的位置。處理裝置包含移動指令生成部，前述移動指令生成部於作業者移動了教示工具或手時，生成：以維持三維感測器相對於特徵部位的位置及姿勢的方式來變更機器人的位置及姿勢的指令。處理裝置包含算出部，前述算出部於作業者對應於機器人裝置進行作業時之機器人的位置及姿勢而配置教示工具或手的狀態下，根據由特徵部位檢測部檢測到的特徵部位的位置，來算出預先設定於教示工具或作業者的手的輔助座標系統的位置及姿勢。處理裝置包含設定部，前述設定部根據以算出部算出的輔助座標系統的位置及姿勢，來設定教示點的位置及機器人在教示點的姿勢。 發明效果

若依據本揭示的態樣，可提供一種可短時間地進行教示作業的教示裝置。

用以實施發明之形態

參考圖1至圖14來說明實施形態的教示裝置。於本實施形態，例示一種機器人裝置來說明，前述機器人裝置具備將工件從開始位置搬送到目標位置的機器人。

圖1是本實施形態的第1機器人裝置的立體圖。圖2是本實施形態的機器人裝置的方塊圖。圖1是開始搬送工件81時之立體圖。參考圖1及圖2，機器人裝置8具備作為作業工具的手部2、及移動手部2的機器人1。機器人裝置8具備搬送工件81的輸送機(conveyor)84。第1機器人裝置8將長方體狀的工件81如箭頭91所示地從貨架80搬送到輸送機84。

圖3是本實施形態的第1機器人裝置的其他立體圖。圖3是結束搬送工件81時之立體圖。當機器人1所進行的工件的搬送結束時，輸送機84將工件81如箭頭92所示地移動到預定的位置。

參考圖1至圖3，本實施形態的機器人1是包含複數個關節部的多關節機器人。機器人1包含基座部14、及由基座部14支撐的迴旋基座13。迴旋基座13是相對於基座部14旋轉。機器人1包含上部臂11及下部臂12。下部臂12是透過關節部而由迴旋基座13支撐。上部臂11是透過關節部而由下部臂12支撐。機器人1包含連結於上部臂11的端部的腕15。腕15是透過關節部而由上部臂11支撐。腕15包含形成為可旋轉的凸緣16。

手部2形成為握持工件81。本實施形態的手部2具有往相互對向的方向移動的2個爪部2a。手部2固定於腕15的凸緣16。再者，作業工具不限於手部，可採用與機器人裝置所進行的作業相應的任意的裝置。例如塗布接著劑時，作為作業工具可採用分配器等作業工具。

機器人1包含機器人驅動裝置，其驅動上部臂11等機器人1的構成構件。本實施形態的機器人驅動裝置包含複數個機器人驅動馬達22，前述機器人驅動馬達22用以驅動上部臂11、下部臂12、迴旋基座13及腕15。手部2包含用以驅動手部2的手部驅動裝置。本實施形態的手部驅動裝置包含用以打開或閉合爪部2a的手部驅動馬達24。

機器人裝置8具備控制機器人1及手部2的機器人控制裝置4。機器人控制裝置4包含具有作為處理器的CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))的運算處理裝置(電腦)。運算處理裝置具有透過匯流排而連接於CPU的RAM(Random Access Memory(隨機存取記憶體))及ROM(Read Only Memory(唯讀記憶體))等。

機器人控制裝置4包含作為操作盤的教示操作盤3，前述教示操作盤3讓作業人員以手動操作機器人裝置8。教示操作盤3包含輸入關於機器人1及手部2的資訊的輸入部3a。輸入部3a是由鍵盤及撥號盤等構件所構成。教示操作盤3包含顯示部3b，前述顯示部3b顯示關於機器人裝置8的控制的資訊。顯示部3b是以液晶顯示面板等顯示面板來構成。再者，顯示部3b亦可包含觸控面板方式的顯示面板。此情況下，顯示部3b具有輸入部3a的功能。

機器人控制裝置4按照動作程式40來驅動機器人1及手部2。本實施形態的動作程式40包含作業程式41，前述作業程式41用以實施搬送工件等預先決定的作業。機器人控制裝置4是在以機器人裝置8進行實際的作業時，根據在作業程式41所決定的教示點，來變更機器人1的位置及姿勢。機器人控制裝置4包含記憶部42，前述記憶部42記憶關於機器人裝置8的控制的資訊。記憶部42能以可記憶資訊且非暫時性的記憶媒體來構成。例如記憶部42可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性記憶媒體或光記憶媒體等記憶媒體來構成。動作程式40記憶於記憶部42。於作業程式41，決定有用以驅動機器人1的教示點的位置及機器人1在教示點的姿勢。

機器人控制裝置4包含動作控制部43，前述動作控制部43送出機器人1及手部2的動作指令。動作控制部43相當於按照動作程式40進行驅動的處理器。處理器讀入動作程式40，並實施在動作程式40決定的控制，藉此作為動作控制部43而發揮功能。又，處理器根據來自處理部51的指令來驅動機器人1及手部2，藉此作為動作控制部43而發揮功能。

動作控制部43將用以驅動機器人1的動作指令送出至機器人驅動部45。機器人驅動部45包含驅動機器人驅動馬達22的電路。機器人驅動部45根據動作指令來供電給機器人驅動馬達22。又，動作控制部43根據作業程式41，來將驅動手部2的動作指令送出至手部驅動部44。手部驅動部44根據動作指令來供電給手部驅動馬達24。

機器人1包含用以檢測機器人1的位置及姿勢的狀態檢測器。本實施形態的狀態檢測器包含安裝於機器人驅動馬達22的位置檢測器23。根據複數個位置檢測器23的輸出來檢測機器人1的位置及姿勢。

於本實施形態的機器人裝置8設定有世界座標系統71。於第1機器人裝置8，在機器人1的基座部14配置有世界座標系統71的原點。世界座標系統71亦稱為機器人裝置8的基準座標系統。世界座標系統71是原點的位置固定，且座標軸的方向固定的座標系統。世界座標系統71具有相互呈正交的X軸、Y軸及Z軸來作為座標軸。又，設定W軸作為繞著X軸的座標軸。設定P軸作為繞著Y軸的座標軸。設定R軸作為繞著Z軸的座標軸。

於本實施形態設定有工具座標系統，前述工具座標系統具有設定在作業工具的任意位置的原點。本實施形態的工具座標系統72的原點設定在工具前端點。於本實施形態的工具前端點的設定中，將高度方向的中央點設定在2個爪部2a的前端。然後，將連結2個爪部2a的中央點彼此的直線之中點，設定為工具前端點。工具座標系統72具有相互呈正交的X軸、Y軸及Z軸來作為座標軸。又，工具座標系統72具有繞著X軸的W軸、繞著Y軸的P軸及繞著Z軸的R軸。

當機器人1的位置及姿勢變化時，工具座標系統72的原點的位置及方向會變化。例如機器人1的位置對應於工具前端點的位置(工具座標系統72的原點的位置)。又，機器人1的姿勢對應於工具座標系統72相對於世界座標系統71的方向。

本實施形態的機器人裝置8具備設定機器人裝置8的教示點的教示裝置。於本實施形態，機器人控制裝置4是作為教示裝置而發揮功能。教示裝置具備拍攝教示工具或作業者的手之作為三維感測器的照相機27。本實施形態的照相機27是立體照相機，其可根據以2個二維照相機所拍攝的圖像，來檢測對象物的三維的位置。

算出以其中一個二維照相機所拍攝到的圖像、與另一個二維照相機所拍攝到的圖像中之物體的位置的視差。根據此視差，來算出設定在物體表面的測定點之從立體照相機到物體的距離。進而可根據照相機27的位置及姿勢，來算出測定點的三維位置。

三維感測器不限於立體照相機，可利用能檢測物(教示工具或作業者的手)的特徵部位的任意的感測器，前述物用以指定作業工具的位置及姿勢。例如三維感測器可採用藉由光飛行時間方式來拍攝距離圖像的TOF(Time of Flight(飛行時間))照相機等。

本實施形態的照相機27是由機器人1支撐。照相機27透過支撐構件28而固定於手部2。照相機27的位置及姿勢是與手部2一同變化。照相機27可藉由預先決定的攝像範圍來取得物體表面的測定點的位置資訊。例如照相機27可根據三維的測定點的位置資訊，來拍攝攝像範圍的距離圖像。

本實施形態的教示裝置具備處理來自照相機27的訊號的處理裝置。機器人控制裝置4包含處理照相機27的輸出並設定教示點的處理部51。於本實施形態，機器人控制裝置4的處理部51是作為處理裝置而發揮功能。又，處理部51是對於照相機27送出拍攝的指令。本實施形態的動作程式40包含實施用以設定教示點之控制的設定程式46。處理裝置根據設定程式46進行驅動。設定程式46是預先製作並記憶於記憶部42。

處理部51包含特徵部位檢測部52，，前述特徵部位檢測部52根據照相機27的輸出來檢測教示工具或作業者的手的特徵部位的位置。處理部51包含座標系統設定部53，前述座標系統設定部53於教示工具或作業者的手設定輔助座標系統。處理部51包含移動指令生成部54，前述移動指令生成部54生成：以維持照相機27相對於特徵部位的位置及姿勢的方式來變更機器人1的位置及姿勢的指令。

於教示工具或作業者的手，預先設定有輔助座標系統。處理部51包含算出部55，前述算出部55根據由特徵部位檢測部52檢測到的特徵部位的位置，來算出輔助座標系統的位置及姿勢。處理部51包含作為教示點設定部的設定部56，前述設定部56根據以算出部55算出的輔助座標系統的位置及姿勢，來設定包含教示點的位置及機器人在教示點的姿勢的資訊的教示點。

處理部51、特徵部位檢測部52、座標系統設定部53、移動指令生成部54、算出部55及設定部56之各個單元相當於按照設定程式46進行驅動的處理器。處理器讀入設定程式46，並實施在設定程式46決定的控制，藉此作為各個單元而發揮功能。

圖4是說明本實施形態的機器人的移動路徑的立體圖。機器人1的位置是沿著移動路徑98移動。亦即，機器人1的工具前端點是沿著移動路徑98移動。隨著機器人1的位置移動，機器人1的姿勢亦變化。於本實施形態，機器人1的位置及姿勢是以可藉由手部2握持配置在貨架80的工件81的方式變化。手部2握持工件81。接著，機器人1一面維持手部2的姿勢，一面實施從貨架80拉出工件81的動作。接著，機器人1一面變更手部2的位置及姿勢，一面實施將工件81載置於輸送機84的動作。

移動路徑98是根據複數個教示點來決定。於圖4所示之例，表示了開始搬送工件81的開始教示點TPS及結束搬送工件81的結束教示點TPE。於開始教示點TPS與結束教示點TPE之間，設定有複數個教示點TP。於本實施形態的教示裝置會設定機器人1的此類教示點。

於圖5表示本實施形態的第1教示工具的立體圖。於本實施形態，作業者利用教示工具31來指定手部2的位置及姿勢。手部2的位置及姿勢對應於機器人1的位置及姿勢。於本實施形態，機器人1的位置是工具前端點的位置。亦即，作業者利用教示工具31來指定工具前端點的位置及機器人1的姿勢。

第1教示工具31具有細長地延伸的形狀。教示工具31具有用以讓作業者握住的握持部32、及從握持部32延伸的支撐部33。教示工具31具有指定部34，前述指定部34具有表示手部2的位置及姿勢的形狀。機器人控制裝置4的處理部51根據照相機27的輸出來檢測指定部34的位置及姿勢。然後，處理部51根據指定部34的位置及姿勢，來設定教示點的位置及機器人1在教示點的姿勢。指定部34配置在支撐部33的前端。

指定部34具有可根據照相機27的輸出來檢測指定部34的位置及姿勢的立體形狀。第1教示工具31的指定部34具有往相互垂直的方向延伸的棒狀部34a、34b、34c。於棒狀部34a的前端形成有圓錐狀的特徵部位34d。於棒狀部34b的前端的端面形成有特徵部位34e。於棒狀部34c的前端形成有具有球的形狀的特徵部位34f。如此，於棒狀部34a、34b、34c的前端，形成有形狀互異的特徵部位34d、34e、34f。又，棒狀部34a、34b、34c相互交叉的基準部構成特徵部位34g。

於圖6，表示對於教示工具設定輔助座標系統時之第1教示工具及照相機的立體圖。參考圖2及圖6，本實施形態的處理部51具有特徵部位檢測部52，前述特徵部位檢測部52檢測教示工具31的特徵部位34d～34g的位置。處理部51包含對於教示工具31設定輔助座標系統73的座標系統設定部53。

作業者是以可拍攝教示工具31的指定部34的方式，利用教示操作盤3以手動來變更機器人1的位置及姿勢。作業者是以教示工具31的指定部34會配置在照相機27之攝像範圍27a的內部的方式，來配置教示工具31。作業者是以可拍攝各個特徵部位34d～34g的方式，來變更教示工具31的位置及姿勢。照相機27拍攝指定部34。

接著，特徵部位檢測部52檢測教示工具31的特徵部位34d～34g的位置。於本實施形態，從各種角度及各種距離拍攝了教示工具31的指定部34的距離圖像會預先記憶於記憶部42。此圖像稱為基準圖像。

特徵部位檢測部52從複數個基準圖像中，選定最符合以照相機27所實際拍攝到的圖像的基準圖像。特徵部位檢測部52以型樣匹配(pattern matching)來比較以照相機27所實際拍攝到的圖像與基準圖像，藉此檢測特徵部位34d～34g。接著，特徵部位檢測部52特定出實際所拍攝到的圖像中之特徵部位34d～34g的位置。特徵部位檢測部52取得各個特徵部位34d～34g的三維點的位置資訊。該特徵部位34d～34g的位置可藉由例如以照相機27的預先決定之點作為原點的照相機座標系統來檢測。照相機座標系統是與照相機27一同移動。

照相機27固定於手部2。照相機座標系統相對於工具座標系統72的相對位置及相對姿勢是一定的。可預先測定照相機座標系統相對於工具座標系統72的相對位置及相對姿勢。可根據機器人1的位置及姿勢，將以照相機座標系統表現的位置轉換成以世界座標系統71表現的位置。特徵部位檢測部52可將以照相機座標系統檢測到的特徵部位的位置，轉換成以世界座標系統71表現的特徵部位的位置。

再者，基準圖像亦可由作業者預先利用CAD(Computer Aided Design(電腦輔助設計))資料等來製作。作業者可根據例如三維的設計資料，來生成在各種位置及姿勢的指定部的基準圖像。或，可預先生成二維的基準圖像。然後，特徵部位檢測部52亦可根據以立體照相機所包含的1個照相機所取得的二維圖像，來進行型樣匹配，藉此特定出三維的圖像中之特徵部位的位置。

接著，座標系統設定部53對於教示工具31設定輔助座標系統73。輔助座標系統73的設定方法可預先決定。本實施形態的座標系統設定部53將特徵部位34g設定為輔助座標系統73的原點。又，座標系統設定部53將從輔助座標系統73的原點朝向照相機27的光學中心的軸設定為Z軸。座標系統設定部53將與Z軸呈垂直的軸之中若從照相機27觀看時是延伸於鉛直方向的上側的軸，設定為X軸。進而，座標系統設定部53將與X軸及Z軸呈垂直的方向設定為Y軸。

如此，座標系統設定部53將從在教示工具31決定的輔助座標系統73的原點朝向照相機27的方向，設定為輔助座標系統73的1個座標軸。1個座標軸可為X軸或Y軸。藉由作業者以照相機27拍攝教示工具31的指定部34，機器人控制裝置4可自動設定輔助座標系統73。

輔助座標系統73的設定方法不限於此形態，可採用任意的方法。例如亦可設定重疊於棒狀部34a的Z軸。又，亦可設定重疊於棒狀部34b的X軸，並設定重疊於棒狀部34c的Y軸。或，作業者亦可一面觀看以照相機27拍攝到的圖像，一面以手動設定輔助座標系統。教示操作盤3的顯示部3b可顯示以照相機27拍攝到的距離圖像。作業者可操作輸入部3a，來對於教示工具31設定輔助座標系統73。

於本實施形態，輔助座標系統的原點設定於教示工具，但不限於此形態。輔助座標系統的原點亦可離開教示工具。又，作業者可將機器人1的位置配置於開始教示點TPS的位置，並對應於機器人1在開始教示點TPS的位置及姿勢而配置教示工具31。作業者亦可在這之後設定輔助座標系統。

接著，座標系統設定部53算出輔助座標系統73相對於特徵部位34d～34g的位置的相對位置及相對姿勢。記憶部42記憶輔助座標系統73相對於特徵部位34d～34g的位置的相對位置及相對姿勢。若檢測到特徵部位34d～34g的位置，即可算出輔助座標系統73的位置及姿勢。

於圖7，表示以本實施形態的教示工具設定教示點時之照相機、工件及教示工具的立體圖。本實施形態的機器人控制裝置4形成為可實現如下模式：當作業者移動教示工具31時連續地設定教示點的路徑模式；及作業者停止教示工具31以設定教示點的點模式。首先，說明路徑模式。

參考圖4及圖7，作業者變更機器人1的位置及姿勢，以手部2來握持配置在貨架80的工件81。亦即，在搬送工件81的開始教示點TPS的位置，配置機器人1的位置。作業者對應於機器人1在開始教示點TPS的位置及姿勢而配置教示工具31。作業者將教示工具31配置在可藉由照相機27拍攝指定部34的位置。於此之例，作業者將教示工具31配置在工件81的上表面。又，作業者是以工具座標系統72的Z軸的方向與包含特徵部位34d的棒狀部34a的延伸方向幾乎呈平行的方式進行配置。

處理部51取得以照相機27拍攝到的圖像。特徵部位檢測部52檢測指定部34的特徵部位34d、34e、34f的位置。算出部55根據特徵部位34d、34e、34f的位置，來算出輔助座標系統73的位置及姿勢。接著，處理部51算出工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢。記憶部42記憶此初始的相對位置及相對姿勢。再者，作業者可藉由任意的方法，來設定手部2握持工件81時之工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢。例如作業者亦可藉由操作教示操作盤3的輸入部3a，來輸入相對位置及相對姿勢。

於圖8表示設定1個教示點的控制的流程圖。參考圖2、圖4及圖8，設定教示點時，機器人控制裝置4是根據設定程式46進行驅動。於步驟111，作業者將教示工具31以沿著移動路徑98的路徑移動。於本實施形態，藉由實施後述的跟隨控制，機器人1的位置及姿勢會變化，以使照相機27對應於教示工具31的移動而移動。

於步驟112，照相機27拍攝教示工具31的指定部34。於步驟113，特徵部位檢測部52根據以照相機27拍攝到的圖像，來檢測指定部34的特徵部位34d、34e、34f的位置。

輔助座標系統73相對於特徵部位34d、34e、34f的位置的相對位置及相對姿勢是以座標系統設定部53算出。於步驟114，算出部55根據該相對位置及相對姿勢來算出輔助座標系統73的位置及姿勢。

工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢是預先測定。於步驟115，設定部56根據該相對位置及相對姿勢，來算出工具座標系統72的位置及姿勢(教示點的位置及機器人在教示點的姿勢)。如此，設定部56根據以算出部55檢測到的輔助座標系統73的位置及姿勢，來設定包含教示點的位置及機器人在教示點的姿勢的資訊的教示點。

於步驟116，記憶部42記憶教示點的資訊。如此，藉由以照相機27拍攝作業者所配置的教示工具31，可進行教示點的設定。

另外，本實施形態的機器人裝置8實施跟隨控制，前述跟隨控制是當作業者移動教示工具31時，機器人1的位置及姿勢會變化，以使照相機27可拍攝指定部34。於跟隨控制中，以維持照相機27相對於特徵部位34d、34e、34f的相對位置及相對姿勢的方式，來變更機器人1的位置及姿勢。於本實施形態，由於照相機27固定於手部2，因此會以維持工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢的方式，來變更機器人1的位置及姿勢。

參考圖7，作業者沿著期望的移動路徑，如箭頭93所示地移動教示工具31。於跟隨控制中，照相機27每隔預先決定的微小的時間間隔拍攝圖像。例如亦可於機器人的每個控制週期拍攝圖像。特徵部位檢測部52檢測特徵部位34d、34e、34f的位置。算出部55根據特徵部位34d、34e、34f的位置來檢測輔助座標系統73的位置及姿勢。

移動指令生成部54從記憶部42，取得教示工具31已配置在對應於開始教示點TPS的位置時之工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢。移動指令生成部54根據該相對位置及相對姿勢、及輔助座標系統73的位置及姿勢，來算出機器人1的位置及姿勢。移動指令生成部54將使機器人1成為該機器人1的位置及姿勢的動作指令，送出至動作控制部43。

如此，移動指令生成部54是於作業者移動了教示工具31時，以照相機27的位置及姿勢會對於特徵部位34d、34e、34f進行跟隨的方式，來變更機器人1的位置及姿勢。再者，於跟隨控制中，可實施各種控制。例如能以維持工具座標系統或照相機座標系統相對於特徵部位的相對位置及相對姿勢的方式，來變更機器人的位置及姿勢。於連續地設定教示點的路徑模式中，跟隨控制可於設定教示點的期間中實施。

參考圖4及圖7，進行路徑模式的情況下，作業者操作教示操作盤3的輸入部3a來切換成路徑模式。作業者以手動來設定開始教示點TPS。作業者將教示工具31如箭頭93所示地從對應於開始教示點TPS的位置沿著移動路徑98移動。藉由跟隨控制，機器人1的位置及姿勢會以使照相機27可拍攝到教示工具31的指定部34的方式自動變化。

處理部51是隨著教示工具31的移動而每隔預先決定的間隔設定教示點TP。處理部51是以圖8所示之控制來設定教示點TP。處理部51可每隔預先決定的時間間隔，或每隔教示工具31的預先決定的移動距離來設定教示點。特徵部位檢測部52每隔該間隔檢測特徵部位34d、34e、34f的位置。算出部55根據每隔該間隔所檢測到的特徵部位34d、34e、34f的位置，來算出輔助座標系統73的位置及姿勢。設定部56設定對應該間隔的教示點TP的位置及機器人1在教示點TP的姿勢。

教示工具31移動到對應於結束教示點TPE的位置時，作業者操作教示操作盤3的輸入部3a，藉此使處理部51設定結束教示點TPE，並且結束路徑模式。如此，作業者可於移動教示工具31的期間中，自動設定複數個教示點TP。

於路徑模式，作業者無須每當進行教示點的設定時就要操作教示操作盤，可自動設定複數個教示點。又，能以細小的間隔設定許多教示點。路徑模式適合以像本實施形態的移動路徑一樣之工具前端點呈曲線狀移動的路徑來進行作業的機器人裝置。

接著，就點模式來說明實施教示點的逐一設定的模式。於點模式，作業者每當設定教示點時要操作教示操作盤3。與前述路徑模式同樣，預先取得教示工具31已配置在對應於開始教示點TPS等預先決定的位置時之工具座標系統72相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢。

作業者藉由操作教示操作盤3，來將機器人控制裝置4切換成點模式。接著，實施圖8之步驟111至步驟116的作業來設定教示點。於步驟111，藉由實施跟隨控制，當作業者移動教示工具31時，機器人1的位置及姿勢會以使照相機27可拍攝到指定部34的方式自動變化。作業者操作教示操作盤3，藉此使處理部51實施步驟112至步驟116的控制。藉由重複如此由作業者進行的教示工具31的配置及由機器人控制裝置4進行的教示點設定，來設定複數個教示點。

於圖9，表示設定作為接近點的教示點時之工件、照相機及教示工具的立體圖。機器人裝置8是於開始實際的作業前，將工具前端點配置在開始教示點TPS附近的教示點TPA。於實際的作業中，機器人裝置8實施使手部2從教示點TPA往開始教示點TPS接近的控制。於教示點TPA，手部2是打開的狀態。當機器人1的位置配置在開始教示點TPS時，手部2實施閉合的控制。此類在開始教示點TPS附近的教示點TPA稱為接近點。

教示點TPA的教示能以點模式來實施。又，可實施跟隨控制。在作業者移動了教示工具31時，移動指令生成部54會以使照相機27跟隨教示工具31的移動的方式，來變更機器人1的位置及姿勢。藉由實施跟隨控制，作業者無須每設定1個教示點，就要進行機器人1的位置及姿勢的調整，可容易設定教示點。

作業者在設定了開始教示點TPS之後，將教示工具31如箭頭94所示地移動到離開工件81的位置。藉由跟隨控制，固定有照相機27的手部2會對應於教示工具31的移動而移動。當教示工具31配置在期望的位置時，作業者操作教示操作盤3，藉此可使處理部51設定教示點TPA。

進而，當實際的作業結束時，機器人裝置8將手部2的前端點配置在離開工件81的位置。機器人控制裝置4將機器人1的位置配置在從結束教示點TPE退開後的教示點。之後，機器人控制裝置4為了進行下一動作而變更機器人1的位置及姿勢。此教示點稱為退讓點。作為退讓點的教示點亦可與接近點同樣以點模式來設定。

於點模式，作業者可於設定1個教示點時停止教示工具31。作業者可仔細調整教示工具31的位置及姿勢。因此，於點模式可仔細調整在教示點的機器人的位置及姿勢。又，於機器人的位置呈直線狀移動的情況等，移動路徑簡易。移動路徑簡易時，只要設定較少的教示點即可。此時，作業者藉由以點模式設定教示點，即可在短時間內設定教示點。

於本實施形態的機器人控制裝置4，可切換點模式及路徑模式來進行教示點的設定。進而可於設定教示點時，設定驅動作業工具的條件。例如在以馬達來驅動爪部的手部中，作業者可設定以手部握持工件的施力大小等條件。作業者可於操作教示操作盤3來設定點模式或路徑模式時，輸入驅動作業工具的條件。記憶部42可記憶已設定的教示點的資訊、以及驅動作業工具的條件。機器人控制裝置4可根據教示點的資訊及驅動作業工具的條件來生成作業程式41。

機器人裝置8進行實際的作業時，動作控制部43可藉由各種工具前端點的移動方法，來控制機器人的位置及姿勢。例如動作控制部43可實施第1移動控制，前述第1移動控制會以使工具前端點通過教示點而呈直線狀地移動於教示點彼此間的方式，來控制機器人1的位置及姿勢。又，動作控制部43可實施第2移動控制，前述第2移動控制會以使工具前端點通過教示點而呈曲線狀地移動於教示點彼此間的方式，來控制機器人1的位置及姿勢。又，動作控制部43可實施第3移動控制，前述第3移動控制會以使工具前端點通過教示點或教示點附近而呈曲線狀地移動的方式，來控制機器人的位置及姿勢。於第3移動控制中，工具前端點無須通過教示點，且作業工具會以順暢的移動路徑移動。

作業者可於進行教示點的設定時，指定第1移動控制至第3移動控制中之任一種移動控制。例如作業者可藉由操作教示操作盤3來指定移動控制的種類。記憶部可記憶已設定的教示點的資訊、以及移動控制的種類。機器人控制裝置4可根據教示點的資訊及移動控制的種類來生成作業程式41。

再者，點模式可使用於設定離散的教示點的情況。於點模式，宜生成以第1移動控制來變更機器人的位置及姿勢的作業程式的指令語句。另，路徑模式可使用於機器人的位置及姿勢一面變化，作業工具一面連續地進行作業的情況。於路徑模式，宜生成以第2移動控制或第3移動控制來變更機器人的位置及姿勢的作業程式的指令語句。

於前述實施形態中，作業者藉由操作教示操作盤3的輸入部3a來開閉手部2。或，作業者藉由操作教示操作盤3的輸入部3a，來進行點模式與路徑模式之間的切換。於本實施形態的機器人控制裝置4，可藉由教示工具31的動作來進行此類指令。亦即，取代操作教示操作盤3的輸入部3a，而藉由教示工具31的動作來進行對教示操作盤3a的輸入。

圖10是藉由教示工具31的動作來命令處理部時之教示工具及照相機的立體圖。參考圖2及圖10，處理部51包含動作檢測部57，前述動作檢測部57根據照相機27的輸出來檢測教示工具31的預先決定的指令動作。動作檢測部57相當於按照設定程式46進行驅動的處理器。處理器讀入設定程式46，並實施在設定程式46決定的控制，藉此作為動作檢測部57而發揮功能。

動作檢測部57是每隔預先決定的時間間隔，從特徵部位檢測部52取得至少一個特徵部位34d～34g的位置。動作檢測部57檢測特徵部位34d～34g的移動。動作檢測部57檢測教示工具31的預先決定的動作。於本實施形態，用以命令機器人控制裝置4之教示工具31的動作稱為指令動作。於圖10所示之例中，作業者實施使教示工具31如箭頭95所示地往任意方向小幅地來回移動的指令動作。於此之例中，作業者將教示工具31往配置有特徵部位34f的棒狀部34c延伸的方向移動。

動作檢測部57根據以特徵部位檢測部52檢測到的特徵部位34d的位置，來檢測指令動作。例如動作檢測部57在預先決定的時間內，檢測特徵部位34d往一個方向、及往一個方向之相反側的方向移動。當檢測到此類動作時，動作檢測部57判定為預先決定的指令動作，並實施對應於指令動作的控制。此類對應於指令動作的控制是預先決定。

例如動作檢測部57判定指令動作是閉合手部2的指令。記憶部42記憶現在的教示點的資訊、以及閉合手部2的動作的指令。機器人控制裝置4可生成包含教示點的資訊以及閉合手部2的指令的作業程式41。

或，以點模式實施教示點的設定時，取代由作業者操作教示操作盤，可由動作檢測部57判定為指令動作是記憶教示點的指令。算出部55及設定部56在進行箭頭95所示之來回動作前，取得教示工具31的位置及姿勢。算出部55及設定部56根據該位置及姿勢來設定教示點。

或，於路徑模式，作業者可在對應於開始教示點TPS來配置教示工具31之後實施指令動作。動作檢測部57可判定為是於路徑模式中設定開始教示點TPS的指令。然後，作業者將教示工具31從對應於開始教示點TPS的位置移動到對應於結束教示點TPE的位置。算出部55及設定部56根據教示工具31被配置的位置及姿勢，自動設定複數個教示點。於結束教示點TPE的教示中，是在教示工具31到達結束教示點TPE之後實施指令動作。算出部55及設定部56可根據即將進行指令動作前的教示工具31的位置及姿勢，來設定結束教示點TPE。

於圖11，表示說明教示工具的其他指令動作之教示工具及照相機的立體圖。作為其他動作指令，可使教示工具31的指定部34如箭頭96所示地急遽接近照相機27。例如當特徵部位34d在預先決定的時間內，接近照相機27直至預先決定的距離的範圍內時，動作檢測部57可將之判定為指令動作。或，當特徵部位34d在預先決定的時間內，朝向照相機27移動了大於預先決定的距離判定值的距離時，動作檢測部57將之判定為指令動作。

檢測到圖11所示的指令動作的情況下，動作檢測部57亦可判定為預先決定的控制的指令。例如動作檢測部57可切換點模式及路徑模式。亦即，作業者可藉由進行將指定部34如箭頭96所示地，朝向照相機27急遽接近的操作，來切換路徑模式及點模式。

如此，於本實施形態的機器人控制裝置4，可藉由教示工具的預先決定的指令動作來命令機器人控制裝置4。作業者即使不操作教示操作盤3，仍可命令機器人控制裝置4。因此，可迅速進行教示作業。

指令動作不限於上述形態，可採用任意的動作。例如作為指令動作，作業者可於短暫期間內將指定部配置在照相機的攝像範圍的外側之後，再使其返回攝像範圍的內部。或，作為指令動作，能以使1個特徵部位呈圓形地移動的方式來移動教示工具。

於圖12表示本實施形態的第2教示工具的立體圖。教示工具不限於上述形態，可具有能藉由照相機拍攝到的圖像來檢測教示工具的指定部的位置及姿勢的任意形狀。第2教示工具37具有讓人握住的部分即握持部32、及從握持部32呈棒狀延伸的支撐部33。於支撐部33的端部配置有指定部38。

第2教示工具37的指定部38具有特徵部位38d、38e、38f。特徵部位38d、38e形成為圓環狀。特徵部位38f形成為從側面突出。

於第2教示工具37，亦與第1教示工具31同樣，特徵部位檢測部52根據以照相機27所取得之三維資訊，來檢測特徵部位38d～38f的位置。座標系統設定部53對於教示工具37設定輔助座標系統73。輔助座標系統73的原點可配置在例如特徵部位38f。座標系統設定部53可算出輔助座標系統73相對於特徵部位38d、38e、38f的相對位置及相對資訊。接著，作業者對於作業工具，在期望的位置及姿勢配置教示工具37，並以照相機27拍攝圖像。處理部51根據照相機27的圖像，來算出作業工具相對於輔助座標系統73的相對位置及相對姿勢(工具座標系統72的相對位置及相對姿勢)。關於其他作業，可藉由實施與第1教示工具31同樣的作業來設定教示點。

於圖13表示本實施形態的作業者的手的立體圖。於前述實施形態是藉由利用第1教示工具31或第2教示工具37，來對於工件指定作業工具的位置及姿勢，但不限於此形態。作業者亦可使用手39來指定作業工具的位置及姿勢。

於圖13所示之例中，生成拇指、食指及中指表示幾乎相互垂直的方向之手39的形狀。拇指的前端部設定為特徵部位39d。食指的前端部設定為特徵部位39f。又，中指的前端部設定為特徵部位39e。作業者的手39的形態不限於此，可藉由能檢測特徵部位的任意形狀，來指定作業工具的位置及姿勢。作業者可一面維持手39的形狀，一面指定作業工具的位置及姿勢。

與教示工具31、37同樣，可對於作業者的手39設定輔助座標系統73。例如座標系統設定部53可根據以照相機27拍攝了作業者的手39的距離圖像，自動設定輔助座標系統73。於此之例，輔助座標系統73的原點設定在食指的前端部的特徵部位39f。

其他設定教示點的控制是與利用教示工具設定教示點的控制同樣。於本實施形態的教示裝置，作業者即使利用手來取代教示工具，亦可實施機器人裝置的教示作業。

於圖14表示本實施形態的第2機器人裝置的立體圖。第2機器人裝置9具備機器人5及工具機7。於本實施形態的機器人裝置9，藉由機器人5來交換以工具機7加工的工件82。機器人裝置9具備機器人5及手部6。手部6包含藉由吸附來握持工件82之吸附墊6a。於手部6固定有立體照相機即照相機27。

機器人裝置9具備搬送工件82的輸送機85。輸送機85是如箭頭97所示地搬送複數個工件82。輸送機85將工件82搬送到手部6可握持工件82的位置。

本實施形態的工具機7是數值控制式。工具機7可根據預先製作的加工程式自動加工工件82。工具機7包含配置在框體75的側面的門76。門76會打開或關閉。在以框體75圍住的加工室，配置有已安裝工具的主軸頭、及支撐工件82的工作台77。於工作台77固定有固定構件78，前述固定構件78可被配置工件82。工件82配置在固定構件78的凹部78a。於工件82的加工中，主軸頭及工作台77中之至少一方會移動，工具相對於工件82的相對位置會變化。工件82被加工成期望的形狀。

機器人5將加工前的工件82配置在固定構件78，或將加工後的工件82從固定構件78取出。在交換工件82的期間中，門76是打開的狀態。以輸送機85搬送的工件82是由機器人5如箭頭99所示地配置在加工室內部的固定構件78。此時，機器人5是從開口部將上部臂11及下部臂12***於加工室。進行教示作業時，作業者必須從加工室的外部確認手部6的位置及姿勢。因此，有時不易看到手部6的位置及姿勢。

然而，於本實施形態的教示裝置，由於可利用教示工具或手來設定教示點，因此作業者可容易指定機器人5的位置及姿勢。尤其是藉由利用教示工具，作業者能以站在加工室的外側的狀態來指定機器人的位置及姿勢。因此，可短時間地進行教示作業。

於本實施形態，舉出搬送工件的機器人裝置及加工工件的機器人裝置為例來說明，但不限於此形態。可對進行任意的作業的機器人裝置適用本實施形態的控制。例如可對具備塗布接著劑的作業工具的機器人裝置、或具備進行雷射加工的雷射頭的機器人裝置等，適用本實施形態的控制。

又，於上述實施形態，利用教示工具或作業者的手來指定進行作業的位置。作為指定進行作業的位置的方法，可將記載有文字或記號等之貼紙，作為二維標誌而黏貼於工件。然後，可藉由以照相機檢測二維標誌的位置來設定教示點的位置。機器人以拍攝周圍的方式移動照相機。然後，教示裝置從照相機的圖像中搜尋標誌。搜尋到二維標誌時，可將二維標誌的位置設定為教示點的位置。

上述實施形態可適當地組合。於上述各個圖中，對同一或相等的部分附上同一符號。再者，上述實施形態是例示，並不限定發明。又，於實施形態中包含申請專利範圍所示之實施形態的變更。

1,5:機器人 2,6:手部 2a:爪部 3,3a:教示操作盤 3a:輸入部 3b:顯示部 4:機器人控制裝置 6a:吸附墊 7:工具機 8,9:機器人裝置 8:第1機器人裝置 9:第2機器人裝置 11:上部臂 12:下部臂 13:迴旋基座 14:基座部 15:腕 16:凸緣 22:機器人驅動馬達 23:位置檢測器 24:手部驅動馬達 27:照相機 27a:攝像範圍 28:支撐構件 31,37:教示工具 31:第1教示工具 32:握持部 33:支撐部 34,38:指定部 34a,34b,34c:棒狀部 34d,34e,34f,34g,38d,38e,38f,39d,39e,39f:特徵部位 37:第2教示工具 39:手 40:動作程式 41:作業程式 42:記憶部 43:動作控制部 44:手部驅動部 45:機器人驅動部 46:設定程式 51:處理部 52:特徵部位檢測部 53:座標系統設定部 54:移動指令生成部 55:算出部 56:設定部 57:動作檢測部 71:世界座標系統 72:工具座標系統 73:輔助座標系統 75:框體 76:門 77:工作台 78:固定構件 78a:凹部 80:貨架 81,82:工件 84,85:輸送機 91,92,93,94,95,96,97,98,99:箭頭 98:移動路徑 111~116:步驟 CAD:電腦輔助設計 CPU:中央處理單元 RAM:隨機存取記憶體 ROM:唯讀記憶體 TOF:飛行時間 TP,TPA:教示點 TPE:結束教示點 TPS:開始教示點 X,Y,Z:軸

圖1是實施形態的第1機器人裝置開始搬送工件時之立體圖。 圖2是實施形態的第1機器人裝置的方塊圖。 圖3是第1機器人裝置結束搬送工件時之立體圖。 圖4是說明搬送工件時之機器人的位置的移動路徑的立體圖。 圖5是實施形態的第1教示工具的立體圖。 圖6是設定輔助座標系統時之教示工具及照相機的立體圖。 圖7是實施形態中以路徑模式設定教示點時之教示工具、照相機及工件的立體圖。 圖8是設定1個教示點的作業的流程圖。 圖9是實施形態中以點模式設定教示點時之教示工具、照相機及工件的立體圖。 圖10是說明教示工具的第1指令動作的教示工具及照相機的立體圖。 圖11是說明教示工具的第2指令動作的教示工具及照相機的立體圖。 圖12是實施形態的第2教示工具的立體圖。 圖13是作業者的手的立體圖。 圖14是實施形態的第2機器人裝置的立體圖。

1:機器人

2:手部

3:教示操作盤

3a:輸入部

3b:顯示部

4:機器人控制裝置

8:機器人裝置

22:機器人驅動馬達

23:位置檢測器

24:手部驅動馬達

27:照相機

40:動作程式

41:作業程式

42:記憶部

43:動作控制部

44:手部驅動部

45:機器人驅動部

46:設定程式

51:處理部

52:特徵部位檢測部

53:座標系統設定部

54:移動指令生成部

55:算出部

56:設定部

57:動作檢測部

Claims (5)

1. 一種教示裝置，其設定包含機器人及作業工具的機器人裝置的教示點，前述教示裝置具備： 三維感測器，其拍攝用以表示教示點的位置及機器人在教示點的姿勢之教示工具或作業者的手；及 處理裝置，其處理來自前述三維感測器的訊號； 前述處理裝置包含： 特徵部位檢測部，其根據前述三維感測器的輸出，來檢測教示工具或作業者的手的特徵部位的位置； 移動指令生成部，其於作業者移動了教示工具或手時，生成：以維持前述三維感測器相對於特徵部位的位置及姿勢的方式來變更機器人的位置及姿勢的指令； 算出部，其於作業者對應於機器人裝置進行作業時之機器人的位置及姿勢而配置教示工具或手的狀態下，根據由前述特徵部位檢測部檢測到的特徵部位的位置，來算出預先設定於教示工具或作業者的手的輔助座標系統的位置及姿勢；及 設定部，其根據以前述算出部算出的輔助座標系統的位置及姿勢，來設定教示點的位置及機器人在教示點的姿勢。
2. 如請求項1之教示裝置，其具備教示工具， 教示工具具有用以讓作業者握住的握持部、及具有特徵部位的指定部， 前述指定部具有可根據前述三維感測器的輸出來檢測前述指定部的位置及姿勢的立體形狀。
3. 如請求項1或2之教示裝置，其具備座標系統設定部，前述座標系統設定部根據以前述特徵部位檢測部檢測到的特徵部位的位置，來對於教示工具或作業者的手設定輔助座標系統， 前述座標系統設定部將從決定於教示工具或作業者的手的輔助座標系統的原點朝向三維照相機的方向，設定為輔助座標系統的1個座標軸。
4. 如請求項1至3中任一項之教示裝置，其中前述處理裝置包含動作檢測部，前述動作檢測部根據前述三維感測器的輸出來檢測教示工具的預先決定的指令動作， 前述動作檢測部是於檢測到指令動作時，實施對應於指令動作的控制。
5. 如請求項1至4中任一項之教示裝置，其中前述特徵部位檢測部是隨著作業者所進行的教示工具或手的移動，每隔預先決定的間隔檢測特徵部位的位置， 前述算出部根據每隔前述間隔檢測到的特徵部位的位置，來算出前述輔助座標系統的位置及姿勢， 前述設定部對應於前述間隔來設定教示點的位置及機器人在教示點的姿勢。

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