(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットを操作するための専門知識を有していなくても作業ノウハウを正確に教示すること。【解決手段】作業者の手に装着されるモーションキャプチャ２と、モーションキャプチャから送信される３次元座標データに基づき産業用ロボット４を制御する制御部３１とを備え、制御部３１は、予め定められたサンプリング間隔でモーションキャプチャの位置をサンプリングし、移動距離算出機能３１ａと、移動速度算出機能３１ｂ、および、産業用ロボットの保持部が、ロボットの動作基点設定機能３１ｃで設定された動作基点から移動速度算出機能３１ｂで算出された移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングする産業用ロボット制御機能３１ｄとを有する。【選択図】図１
2011200997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を保持する保持部がアームの先端に連結された産業用ロボットの当該保持部の移動経路をティーチングするロボットのティーチング装置において、
作業者の手に装着され、当該手による作業動作を作業開始位置から作業終了位置まで経時的に測定してその測定結果である動作情報を３次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、
前記モーションキャプチャから送信される前記３次元座標データに基づき前記産業用ロボットを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
予め定められたサンプリング間隔で前記モーションキャプチャの位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点から前記モーションキャプチャの移動距離を算出する移動距離算出機能と、
前記移動距離算出機能で算出した前記モーションキャプチャの前記移動距離及び前記サンプリング間隔から当該モーションキャプチャの前記隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する移動速度算出機能と、
前記産業用ロボットの前記保持部を、予め定められた待機位置から前記作業者の前記作業開始位置に移動させて当該保持部の動作基点とするロボットの動作基点設定機能と、
前記産業用ロボットの前記保持部が、前記ロボットの動作基点設定機能で設定された前記動作基点から前記移動速度算出機能で算出された前記モーションキャプチャの前記隣接するサンプリング点間の移動速度で、前記サンプリングされた前記すべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングする産業用ロボット制御機能とを有することを特徴とするロボットのティーチング装置。
【請求項２】
前記作業者の前記手に装着され、当該手で前記物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定しその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサを備え、
前記制御部は、
前記移動距離算出機能でサンプリングされた前記すべてのサンプリング点において前記圧力センサで測定された前記圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記物品に圧力を加える物品押圧機能を有することを特徴とする請求項１記載のロボットのティーチング装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記産業用ロボット制御機能によるティーチングに基づき前記産業用ロボットを制御する制御プログラムを作成するプログラム作成機能と、
前記プログラム作成機能で作成された前記制御プログラムをデータ記憶部に記憶させるデータ記憶機能と、
前記データ記憶部に記憶された前記制御プログラムに基づき前記産業用ロボットをティーチングする第２の産業用ロボット制御機能とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロボットのティーチング装置。
【請求項４】
前記モーションキャプチャは、
前記作業者の手指に装着される複数の磁気式位置姿勢センサと、
前記磁気式位置姿勢センサ群で検出された前記作業者の作業動作情報を受信して前記制御部に送信する信号処理部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のロボットのティーチング装置。
【請求項５】
前記圧力センサは、前記作業者の前記手指に複数装着されていることを特徴とする請求項４記載のロボットのティーチング装置。
【請求項６】
作業者の手に装着され、当該手による作業動作を作業開始位置から作業終了位置まで経時的に測定するモーションキャプチャから送信される動作情報である３次元座標データを受信した制御部で、物品を保持する保持部がアームの先端に連結された産業用ロボットの当該保持部の移動経路を、前記３次元座標データに基づきティーチングするロボットのティーチング方法であって、
前記制御部は、
予め定められたサンプリング間隔で前記モーションキャプチャの位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点から前記モーションキャプチャの移動距離を算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出した前記モーションキャプチャの前記移動距離及び前記サンプリング間隔から当該モーションキャプチャの前記隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する第２の算出ステップと、
前記作業用ロボットの前記保持部を、予め定められた待機位置から前記作業者の前記作業開始位置に移動させて当該保持部の動作基点とする設定ステップと、
前記産業用ロボットの前記保持部が、前記設定ステップで設定された前記動作基点から前記第２の算出ステップで算出された前記モーションキャプチャの前記隣接するサンプリング点間の移動速度で、前記サンプリングされた前記すべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングする制御ステップとを有することを特徴とするロボットのティーチング方法。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１の算出ステップでサンプリングされた前記すべてのサンプリング点において、前記作業者の前記手に装着され、当該手で前記物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定する圧力センサで測定された測定結果である圧力検出データの値に応じた圧力値で、前記産業用ロボットの前記保持部で前記物品に圧力を加える物品押圧ステップを有することを特徴とする請求項６記載のロボットのティーチング方法。
【請求項８】
前記制御部は、
前記制御ステップによるティーチングに基づき前記産業用ロボットを制御する制御プログラムを作成するプログラム作成ステップと、
前記プログラム作成ステップで作成された前記制御プログラムをデータ記憶部に記憶するデータ記憶ステップと、
前記データ記憶部に記憶された前記制御プログラムに基づき前記産業用ロボットをティーチングする第２の制御ステップとを有することを特徴とする請求項６又は請求項７記載のロボットのティーチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットをティーチングするためのロボットのティーチング装置及びティーチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットの動きを撮影する撮影装置と、撮影装置で撮影されたロボットの姿勢を表示する表示装置と、操作者により操作されてロボットを動かすと共にその操作情報を表示装置に出力するティーチング制御装置とを備え、表示装置には、ティーチング制御装置からの操作情報に基づきロボットの動きを予測する動作予測部と、動作予測部で予測されたロボットの姿勢の画像を生成する画像生成部と、撮影装置で撮影されたロボットの現在の姿勢と画像生成部による予測姿勢とを重畳する画像合成部と、画像合成部で重畳された画像を表示する表示部とを有するロボットティーチング装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このロボットティーチング装置では、操作者がロボットの現在の姿勢と操作情報によって予測したロボットの姿勢とを重ねて監視しながら操作することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０５５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、背景技術に記載したロボットティーチング装置システムでは、表示装置に表示される画像によってロボットの動きを監視しているので、撮影装置の撮像範囲内でしか作業範囲を確保することができず、また、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現することができなかった。さらに、このロボットティーチング装置システムでは、作業者がロボットを操作するための専門知識を有していなければティーチングすることができなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、ロボットを操作するための専門知識を有していなくてもティーチングすることができ、而も作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウをロボットで正確に再現することができるロボットのティーチング装置及びティーチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成する本発明の第１の態様であるロボットのティーチング装置は、物品を保持する保持部がアームの先端に連結された産業用ロボットの当該保持部の移動経路をティーチングするロボットのティーチング装置において、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を作業開始位置から作業終了位置まで経時的に測定してその測定結果である動作情報を３次元座標データとして送信するモーションキャプチャと、モーションキャプチャから送信される３次元座標データに基づき産業用ロボットを制御する制御部とを備え、制御部は、予め定められたサンプリング間隔でモーションキャプチャの位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点からモーションキャプチャの移動距離を算出する移動距離算出機能と、移動距離算出機能で算出したモーションキャプチャの移動距離及びサンプリング間隔から当該モーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する移動速度算出機能と、産業用ロボットの保持部を、予め定められた待機位置から作業者の作業開始位置に移動させて当該保持部の動作基点とするロボットの動作基点設定機能と、産業用ロボットの保持部が、ロボットの動作基点設定機能で設定された動作基点から移動速度算出機能で算出されたモーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングする産業用ロボット制御機能とを有するものである。
【０００８】
本発明の第２の態様は第１の態様であるロボットのティーチング装置において、作業者の手に装着され、当該手で物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定しその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサを備え、制御部は、移動距離算出機能でサンプリングされたすべてのサンプリング点において圧力センサで測定された圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で物品に圧力を加える物品押圧機能を有するものである。
【０００９】
本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様であるロボットのティーチング装置において、制御部は、産業用ロボット制御機能によるティーチングに基づき産業用ロボットを制御する制御プログラムを作成するプログラム作成機能と、プログラム作成機能で作成された制御プログラムをデータ記憶部に記憶させるデータ記憶機能と、データ記憶部に記憶された制御プログラムに基づき産業用ロボットをティーチングする第２の産業用ロボット制御機能とを有するものである。
【００１０】
本発明の第４の態様は第１の態様乃至第３の態様のうち何れか１つの態様であるロボットのティーチング装置において、モーションキャプチャは、作業者の手指に装着される複数の磁気式位置姿勢センサと、磁気式位置姿勢センサ群で検出された作業者の作業動作情報を受信して制御部に送信する信号処理部とを備えているものである。
【００１１】
本発明の第５の態様は第４の態様であるロボットのティーチング装置において、圧力センサは、作業者の手指に複数装着されているものである。
【００１２】
また、本発明の第６の態様であるロボットのティーチング方法は、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を作業開始位置から作業終了位置まで経時的に測定するモーションキャプチャから送信される動作情報である３次元座標データを受信した制御部で、物品を保持する保持部がアームの先端に連結された産業用ロボットの当該保持部の移動経路を、３次元座標データに基づきティーチングするロボットのティーチング方法であって、制御部は、予め定められたサンプリング間隔でモーションキャプチャの位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点からモーションキャプチャの移動距離を算出する第１の算出ステップと、第１の算出ステップで算出したモーションキャプチャの移動距離及びサンプリング間隔から当該モーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する第２の算出ステップと、作業用ロボットの保持部を、予め定められた待機位置から作業者の作業開始位置に移動させて当該保持部の動作基点とする設定ステップと、産業用ロボットの保持部が、設定ステップで設定された動作基点から第２の算出ステップで算出されたモーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングする制御ステップとを有するものである。
【００１３】
本発明の第７の態様は第６の態様であるロボットのティーチング方法において、制御部は、第１の算出ステップでサンプリングされたすべてのサンプリング点において、作業者の手に装着され、当該手で物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定する圧力センサで測定された測定結果である圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で物品に圧力を加える物品押圧ステップを有するものである。
【００１４】
本発明の第８の態様は第６の態様又は第７の態様であるロボットのティーチング方法において、制御部は、制御ステップによるティーチングに基づき産業用ロボットを制御する制御プログラムを作成するプログラム作成ステップと、プログラム作成ステップで作成された制御プログラムをデータ記憶部に記憶するデータ記憶ステップと、データ記憶部に記憶された制御プログラムに基づき産業用ロボットをティーチングする第２の制御ステップとを有するものである。
【００１５】
このような第１の態様であるロボットのティーチング装置及び第６の態様であるロボットのティーチング方法は、作業者が産業用ロボットの動きを自分の体の一部のように操作するために、モーションキャプチャを手に装着して所定の作業動作を開始すると、モーションキャプチャはその作業者の手による作業動作を経時的に測定し、その測定結果である動作情報を３次元座標データとして制御部に送信する。制御部は、移動距離算出機能で、予め定められたサンプリング間隔でモーションキャプチャの位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点からモーションキャプチャの移動距離を算出する。制御部は、さらに、移動速度算出機能で、移動距離算出機能で算出したモーションキャプチャの移動距離及びサンプリング間隔から、当該モーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する。
【００１６】
制御部は、モーションキャプチャの移動距離及び移動速度をサンプリング間隔毎に算出すると、ロボットの動作基点設定機能で、産業用ロボットの保持部を、予め定められた待機位置から作業者の作業開始位置に移動させて当該保持部の動作基点とする。制御部は、産業用ロボットの保持部が動作基点に移動すると、産業用ロボット制御機能で、産業用ロボットの保持部が、ロボットの動作基点設定機能で設定された動作基点から移動速度算出機能で算出されたモーションキャプチャの隣接するサンプリング点間の移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボットをティーチングすることができる。したがって、産業用ロボットをリアルタイムで、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現した状態でティーチングすることができるようになる。
【００１７】
また、第２の態様であるロボットのティーチング装置及び第７の態様であるロボットのティーチング方法は、圧力センサを手に装着して所定の作業動作を開始すると、圧力センサはその作業者の手で物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定し、その測定結果である圧力検出データを制御部に送信する。制御部は、物品押圧機能で、移動距離算出機能でサンプリングされたすべてのサンプリング点において圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボットの保持部で物品に圧力を加えることができる。したがって、産業用ロボットの保持部で、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現した状態で物品に圧力を加えることができる。
【００１８】
また、第３の態様であるロボットのティーチング装置及び第８の態様であるロボットのティーチング方法は、制御部がプログラム作成機能で、産業用ロボットによるティーチングに基づき産業用ロボットを制御する制御プログラムを作成すると、データ記憶機能がプログラム作成機能で作成された制御プログラムをデータ記憶部に記憶させる。このデータ記憶部に記憶された制御プログラムは、第２の産業用ロボット制御機能により産業用ロボットをティーチングすることができるようになる。したがって、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現したティーチングによってデータ記憶部に記録された作業動作を再生することで、産業用ロボットをティーチングすることができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のロボットのティーチング装置及びティーチング方法によれば、ロボットを操作するための専門知識を有していなくてもティーチングすることができ、而も作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウをロボットで正確に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のロボットのティーチング装置における好ましい実施の形態例を示す図で、（Ａ）はシステム構成のブロック図、（Ｂ）はデータ処理装置の制御部の構成図である。
【図２】図１のモーションキャプチャに使用されるセンサのキャリブレーションの例を示す説明図である。
【図３】モーションキャプチャで検出した位置情報の例を示す説明図である。
【図４】産業用ロボットの全体斜視図である。
【図５】本発明のロボットのティーチング装置による作業軌跡を示す説明図で、（Ａ）は作業者の手による作業軌跡、（Ｂ）はロボットの保持部による作業軌跡である。
【図６】本発明のロボットのティーチング方法における好ましい実施の形態例を示すフローチャート図である。
【図７】本発明のロボットのティーチング装置及びティーチング方法の適用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明によるロボットのティーチング装置及びティーチング方法を実施するための形態例について、図面を参照して説明する。
【００２２】
本発明のロボットのティーチング装置は図４に示すように、物品を保持する保持部４３がアーム４２の先端に連結された産業用ロボット４の当該保持部４３の移動経路をティーチングするものである。この産業用ロボット４は複数のアーム４２がそれぞれ関節部にて連結され先端のアームには保持部４３が回動可能に設けられた多関節型のロボットである。
【００２３】
このロボットのティーチング装置は図１（Ａ）に示すように、作業者の手に装着され、当該手による作業動作を作業開始位置から作業終了位置まで経時的に測定してその測定結果である動作情報を３次元座標データとして送信するモーションキャプチャ２と、モーションキャプチャ２から送信される３次元座標データに基づき産業用ロボット４を制御する制御部３１を有するデータ処理装置３とを備えている。
【００２４】
モーションキャプチャ２は、汎用のものを用いることができ、動体に装着された光学マーカの位置情報により動体の動きを検出する光学式や、動体に装着された磁気センサの動きを検出する磁気式が一般的である。特に、経時的に測定する対象が、部品同士を嵌合させる部品組付作業を行っている作業者の作業動作の場合には、モーションキャプチャ２としては、作業者の手指に装着される位置センサ２１である磁気式３次元位置姿勢センサと、磁気式３次元位置姿勢センサで検出された作業者の作業動作情報を受信してデータ処理装置３に作業動作検出データを送信する信号処理部２２とを備えているものが好適である。このモーションキャプチャの場合、磁気式３次元位置姿勢センサを手指の繊細な動きを検出できるように柔軟性のあるグローブに複数配置することで、作業者の手指の繊細な動きを検出可能になることから、作業者の作業動作を精度よく再現することが可能になるので、作業者の手指による複雑な作業動作に対応可能となる。
【００２５】
このモーションキャプチャ２とデータ処理装置３とは、有線、無線の何れの接続手段でもよく、設置状況に応じて選択する。このような磁気式モーションキャプチャとして、例えば、特開２００７−２３６６０２号公報に開示された磁気式３次元位置姿勢センサを用いた手指用モーションキャプチャ装置が好適である。
【００２６】
この手指用モーションキャプチャ装置は図２、図３に示すように、例えば親指の先端に位置するセンサ２１ａの中心に原点を仮定すると、信号処理部２２の固定基準点から見たセンサ２１ａの位置座標（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角から求められる姿勢を示すオイラー角の情報が得られ、データ処理装置３に記録される。この場合におけるセンサ装着時の位置及び角度のズレのキャリブレーションは、特開２００７−２３６６０２号公報に詳述されているので、説明は省略する。
【００２７】
データ処理装置３はコンピュータが好ましく、内部にＣＰＵ等の演算処理装置やハードディスクドライブ等の記憶装置で構成されている。また、データ処理装置３は、ブラウン管モニタや液晶ディスプレイ等の表示画面を有する表示装置や、キーボード、マウス等の入力デバイス等を備えることで、データの管理、変更等を行うことができる。
【００２８】
このようなデータ処理装置３は図１（Ａ）に示すように、制御部３１と共に、種々のデータを記憶させるためのデータ記憶部３２と、モーションキャプチャ２の位置センサ２１から時系列で受信する３次元座標データをデータ処理装置３用の座標データに変換するデータ形式変換部３３と、モーションキャプチャ２の位置センサ２１から時系列で受信する３次元座標データがデータ形式変換部３３でデータ変換されたデータ処理装置３用の座標データを、産業用ロボットを動作させるためのロボット言語に変換するロボット言語変換部３４とを備えている。
データ形式変換部３３は、モーションキャプチャ２の位置センサ２１から時系列で受信する３次元座標データが、データ処理装置３用の座標データとデータ形式が同一の場合にはデータ処理装置３に備えなくともよい。また、データ記憶部３２は、データを更新自在に記憶できるＲＡＭや固定データを記憶するＲＯＭ等で構成されている。また、ロボット言語変換部３４は、モーションキャプチャ２の位置センサ２１から時系列で受信する３次元座標データに基づき産業用ロボット４の移動経路、姿勢、先端位置等を算出して、当該産業用ロボット４を作業者の作業動作に応じて動作するように、所定のロボット言語の文法に従ったロボット動作用データに変換させることができる。
【００２９】
制御部３１は図１（Ｂ）に示すように、予め定められたサンプリング間隔でモーションキャプチャ２の位置をサンプリングし、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点からモーションキャプチャ２の移動距離を算出する移動距離算出機能３１ａと、移動距離算出機能３１ａで算出したモーションキャプチャ２の移動距離及びサンプリング間隔から当該モーションキャプチャ２の隣接するサンプリング点間の移動速度を算出する移動速度算出機能３１ｂと、産業用ロボット４の保持部４３を、予め定められた待機位置から作業者の作業開始位置に移動させて当該保持部４３の動作基点とするロボットの動作基点設定機能３１ｃと、産業用ロボット４の保持部４３が、ロボットの動作基点設定機能３１ｃで設定された動作基点から移動速度算出機能３１ｂで算出されたモーションキャプチャ２の隣接するサンプリング点間の移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点に沿って移動するように、当該産業用ロボット４をティーチングする産業用ロボット制御機能３１ｄとを有している。
【００３０】
また、ロボットのティーチング装置１は、産業用ロボット４の保持部４３で、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現した状態で物品に圧力を加えるために図１（Ａ）に示すように、作業者の手に装着され、当該手で物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定しその測定結果である圧力検出データを送信する圧力センサ２３を備えていてもよい。この圧力センサ２３は、例えばモーションキャプチャ２のグローブに装着することが好ましく、指先の指腹部に配置することで、指先に加わる圧力を検出することができる。この場合、圧力センサ２３を各指先の指腹部に配置することにより、各指先に加わる圧力を検出することができることから、作業者の作業動作を精度よく再現することが可能になるので、作業者の手指による複雑な作業動作に対応可能となる。この圧力センサ２３は、指先に加わる圧力を、ダイヤフラムを介して感圧素子で計測し、電気信号に変換して出力するもので、半導体ピエゾ抵抗拡散圧力センサや静電容量形圧力センサが知られている。なお、圧力検出データは、データ処理装置３用の座標データとデータ形式が異なる場合には、データ形式変換部３３でデータ処理装置３用の座標データに変換させることになる。
【００３１】
このような圧力センサ２３を備えた場合、図１（Ｂ）に示すように、制御部３１には、移動距離算出機能３１ａでサンプリングされたすべてのサンプリング点において圧力センサ２３で測定された圧力検出データの値に応じた圧力値で、産業用ロボット４の保持部４３で物品に圧力を加える物品押圧機能３１ｅを追加させる。また、圧力センサ２３から時系列で受信する圧力検出データが、データ処理装置３用の座標データとデータ形式が同一の場にはデータ形式変換部３３でデータ変換しなくともよい。
【００３２】
また、ロボットのティーチング装置１は、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現したティーチングによってデータ記憶部３２に記録された作業動作を再生することで、産業用ロボット４をティーチングすることができるようにするために、制御部３１に下記のような制御機能を追加させる。この制御機能は図１（Ｂ）に示すように、産業用ロボット制御機能３１ｄによるティーチングに基づき産業用ロボット４を制御する制御プログラムを作成するプログラム作成機能３１ｆと、プログラム作成機能３１ｆで作成された制御プログラムをデータ記憶部３２に記憶させるデータ記憶機能３１ｇと、データ記憶部３２に記憶された制御プログラムに基づき産業用ロボット４をティーチングする第２の産業用ロボット制御機能３１ｈとである。
【００３３】
上述したロボットのティーチング装置１の各構成部は図１（Ａ）に示すように、それぞれ電気的に接続され、モーションキャプチャ２では位置センサ２１及び圧力センサがそれぞれ信号処理部２２に接続されている。データ処理装置３は制御部３１とデータ記憶部３２が接続され、この制御部３１にはデータ形式変換部３３を介して信号処理部２２が、また、ロボット言語変換部３４を介して産業用ロボット４がそれぞれ接続されている。
【００３４】
このように構成されたロボットのティーチング装置１によるティーチング方法について図１（Ａ）、（Ｂ）の図、図５の説明図及び図６のフローチャート図に基づき説明する。なお、作業者は位置センサ２１及び圧力センサ２３を有するモーションキャプチャ２を利き手である例えば右手に装着しているものとする。また、制御部３はすべての制御機能（移動距離算出機能３１ａ、移動速度算出機能３１ｂ、動作基点設定機能３１ｃ、産業用ロボット制御機能３１ｄ、物品押圧機能３１ｅ、プログラム作成機能３１ｆ、データ記憶機能３１ｇ、第２の産業用ロボット制御機能３１ｈ）を有しているものとする。
【００３５】
作業者が所定の一連の作業動作を開始すると（ステップ１０１）、作業者の手の作業動作をモーションキャプチャ２は位置センサ２１で、作業者の手が移動していく状態を経時的に測定し、その測定結果である３次元座標データを信号処理部２２からデータ処理装置３に送信する。データ処理装置３は３次元座標データを取得すると（ステップ１０２）、データ形式変換部３３でデータ形式がデータ処理装置３用に変換された３次元座標データを制御部３１に送信し、制御部３１は移動動距離算出機能３１ａで、予め定められたサンプリング間隔、例えば図５（Ａ）に示すように、サンプリング点Ｈ-m1、Ｈ-m2、Ｈ-m3、Ｈ-m4、Ｈ-m5でモーションキャプチャ２の位置をサンプリングし（ステップ１０３）、サンプリングされたすべてのサンプリング点に基づき隣接するサンプリング点からモーションキャプチャ２の移動距離を算出する（ステップ１０４）。なお、図５（Ａ）においては制御部３１の移動距離算出機能３１ａが、サンプリング点の座標データを絶対座標形式で算出しているが、これに限らず、サンプリング点の座標データを相対座標形式で算出してもよい。
【００３６】
制御部３１は、ステップ１０４が終了すると、移動速度算出機能３１ｂで、移動距離算出機能３１ａで算出したモーションキャプチャ２の移動距離及びサンプリング間隔から、当該モーションキャプチャ２の隣接するサンプリング点間における移動速度を算出する（ステップ１０５）。
【００３７】
制御部３１は、ステップ１０５が終了すると、圧力センサ２３から圧力検出データを取得できたか否かを判定し、圧力検出データを取得できた場合にはステップ１０７に移行し、圧力検出データを取得できなかった場合にはステップ１０８に移行する（ステップ１０６）。なお、ステップ１０６からステップ１０８に直接移行する場合とは、モーションキャプチャ２に圧力センサ２３を備えていない場合である。
【００３８】
圧力センサ２３は、作業者の手で物品を保持した状態で当該物品に加わる荷重を経時的に測定し、その測定結果である圧力検出データを制御部３１に送信する。制御部３１は、物品押圧機能３１ｅで、移動距離算出機能３１ａでサンプリングされたすべてのサンプリング点において圧力検出データの値に応じた圧力値を検出すると（ステップ１０７）、その各圧力値で産業用ロボット４の保持部４３で物品に圧力を加えることができるようになる。
【００３９】
制御部３１はステップ１０７まで処理すると、予めデータ処理装置３で、産業用ロボット４をリアルタイムでティーチングする設定、データ記憶部３２に記録された制御プログラムによる作業動作を再生することで産業用ロボット４をティーチングする設定の何れが設定されているかを確認し、産業用ロボット４をリアルタイムでティーチングする設定が選択されている場合には、ステップ１１１に移行する（ステップ１０８）。
【００４０】
制御部３１は、ステップ１１１に移行すると図５（Ｂ）に示すように、ロボットの動作基点設定機能３１ｃで、産業用ロボット４の保持部４３を、予め定められた待機位置から作業者の作業開始位置であるサンプリング点４３-m1に移動させて当該保持部４３の動作基点とする。また、制御部３１は図５（Ｂ）に示すように、産業用ロボット４の保持部４３が動作基点４３-m1に移動すると、産業用ロボット制御機能３１ｄで、産業用ロボット４の保持部４３が、ロボットの動作基点設定機能３１ｃで設定された動作基点４３-m1から移動速度算出機能３１ｂで算出されたモーションキャプチャ２の隣接するサンプリング点間の移動速度で、サンプリングされたすべてのサンプリング点４３-m1、４３-m2、４３-m3、４３-m4、４３-m5に沿って移動するように、当該産業用ロボット４をティーチングする（ステップ１１１）。
【００４１】
このようにステップ１１１が行われると、制御部３１による産業用ロボット４のティーチングは終了する（ステップ１１２）。このようなステップ１０１からステップ１１２までを実行することで、産業用ロボット４の保持部４３で、作業者である熟練工の勘や骨による作業ノウハウを正確に再現した状態でティーチングすることができるようになる。
【００４２】
また、制御部３１は、データ処理装置３で、データ記憶部３２に記録された制御プログラムによる作業動作を再生することで産業用ロボット４をティーチングする設定が選択されている場合には、プログラム作成機能３１ｆで、産業用ロボット制御機能３１ｄによるティーチングに基づき産業用ロボット４を制御する制御プログラムを作成する（ステップ１０８）。そして、制御部３１は、プログラム作成機能３１ｆで作成された制御プログラムをデータ記憶部３２に記憶する（ステップ１０９）。
【００４３】
制御部３１は、ステップ１０９まで終了すると、この制御プログラムを実行するか否かを確認して、実行する場合にはステップ１１１に移行し、実行しない場合には産業用ロボット４のティーチングを終了させステップ１１２に移行する。
【００４４】
なお、制御部３１は、プログラム作成機能３１ｆ及びデータ記憶機能３１ｇを有していない場合には、図６に示すフローチャートにおいては、ステップ１０８、ステップ１０９、ステップ１１０は省略され、ステップ１０７の次はステップ１１１となる。
【００４５】
このようなロボットのティーチング装置１によるティーチング方法を、自動車の組立ラインにおけるウィンドガラスを車両の窓開口部に装着する工程に適用させると、例えば図７に示すように、接着剤で車両の窓開口部に接着したウィンドガラスＷＧが全周に亘って均一に圧着するように、ウィンドガラスＷＧの全周を撫でるように押圧させる。この場合、まず、作業者がモーションキャプチャ２を装着した手で、Ｘ1→Ｘ2→Ｘ3→・・・→Ｘnという作業軌跡ＷＴで作業動作を行うと、本発明のロボットのティーチング装置１は産業用ロボット４の保持部４３をＸ1→Ｘ2→Ｘ3→・・・→Ｘnという作業軌跡ＷＴで作業動作を行わせることができるようになる。なお、保持部４３には、ウィンドガラスを押圧するのに好適な不織布が押圧部位に設けられた部材が使用される。
【００４６】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。例えば、産業用ロボット４の保持部４３は、上述の実施例ではウィンドガラスを押圧するのに好適な不織布が押圧部位に設けられた部材であったが、これに限らず、物品を掴むためのロボットハンドや、物品に塗装を施すためのシーラ塗布ガン等でもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１……ロボットのティーチング装置
２……モーションキャプチャ
２１……磁気式３次元位置姿勢センサ
２２……信号処理部
２３……圧力センサ
３１……制御部
３１ａ……移動距離算出機能
３１ｂ……移動速度算出機能
３１ｃ……動作基点設定機能
３１ｄ……産業用ロボット設定機能
３１ｅ……物品押圧機能
３１ｆ……プログラム作成機能
３１ｇ……データ記憶機能
３１ｈ……第２の産業用ロボット制御機能
【図１】
2011200997.tif 000003
【図２】
2011200997.tif 000004
【図３】
2011200997.tif 000005
【図４】
2011200997.tif 000006
【図５】
2011200997.tif 000007
【図６】
2011200997.tif 000008
【図７】
2011200997.tif 000009