(57)【要約】【課題】１台の撮像装置を複数のロボットの間で使いまわす場合の作業者の負担を軽減させる。【解決手段】ロボット制御装置１４は、固定的に設置され且つロボットアーム１２に接続された制御装置本体２０と、制御装置本体２０に接続された持ち運び可能な教示操作盤２２とを備え、教示操作盤２２によってロボットアーム１２を操作できるようになっている。教示操作盤２２には、撮像装置としてＣＣＤカメラ１８を接続するためのカメラ接続用端子３０が設けられており、ＣＣＤカメラ１８によって撮像された画像がカメラ接続用端子３０を通して教示操作盤２２に直接入力できるようになっている。【選択図】図１
2008003713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定的に設置され且つロボットに接続された制御装置本体と、該制御装置本体に接続された持ち運び可能な教示操作盤とを備え、前記教示操作盤によってロボットを操作できるようになっているロボット制御装置において、
前記教示操作盤に撮像装置を接続するための撮像装置接続部を前記教示操作盤に設け、前記撮像装置によって撮像された画像を撮像装置接続部を通して前記教示操作盤に直接入力できるようにしたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記撮像装置接続部が前記撮像装置から延びるケーブルを接続するための撮像装置接続用端子であり、前記撮像装置によって撮像された画像が前記ケーブルを通して有線伝送され、前記教示操作盤に入力される、請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記撮像装置接続部が前記撮像装置から発信された無線信号を受信するための無線受信器であり、前記撮像装置によって撮像された画像が無線伝送され、前記教示操作盤に入力される、請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記教示操作盤は、前記教示操作盤に入力された画像を処理するための画像処理手段を備えている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記制御装置本体が画像処理手段を備え、前記教示操作盤に入力された画像が前記制御装置本体の画像処理手段に伝送されて画像処理される、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置を使用するロボットを制御するロボット制御装置に関し、さらに詳細には、ロボットと作業対象物の相対位置を求め、その相対位置に合わせてロボットの動作プログラムの教示点位置を修正するために、撮像装置を使用するロボットを制御するロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの分野では、カメラ等の撮像装置をロボットの目として利用することが従来から広く行われている。このように産業用ロボットで撮像装置を用いる場合、ロボット制御装置と一体的に又は独立して設けられた画像処理装置に撮像装置を接続し、画像処理装置や画像を表示するための画像表示装置をロボット制御装置と一体的に又はその近傍に設置することが一般的である。また、工場では、作業者の安全確保のために、ロボットの動作範囲を安全柵等で取り囲み、ロボット制御装置や画像処理装置をロボットから十分に離れた安全柵の外に設置することが一般的である。
【０００３】
このように、画像処理装置や画像表示装置の設置場所はロボットから離れていることが多く、ロボットの教示作業中や画像処理装置又は撮像装置の調整作業中に、撮像装置によって撮像された画像を確認することが困難であるという問題がある。このような問題を解決するために、例えば特許文献１から特許文献３は、画像表示部を備え且つロボット又は画像処理装置の操作に用いられる持ち運び可能な教示操作盤を提案している。このような教示操作盤を使用すれば、作業者の手元にある教示操作盤上に撮像装置によって撮像された画像を表示することができるので、ロボットの手動操作を行う作業者が、ロボットの教示作業中や撮像装置又は画像処理装置の調整作業中に、教示操作盤上で画像を確認することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３５６８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１２８５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２１４５８号公報
【特許文献４】特開２００５−１４９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような産業用ロボットの撮像装置及び画像処理装置（以下、まとめて視覚センサと記載する）は、ロボットが作業を行うときの目として機能するものであり、ロボットを使用する際に継続的に使用される。したがって、一度設置されると、このような視覚センサをロボット制御装置から取り外すことは原則的にない。
【０００６】
ところが、近年、ロボットシステムの設置時にのみ、一時的に視覚センサを使用する事例も出現してきている。例えば、特許文献４は、ロボットシステムの移設時に行うロボット動作プログラム中の教示点の修正作業を省力化するために、ロボットシステムの移設の前後で生じ得るロボットの設置位置と作業対象物の設置位置との相対的な位置関係のズレをロボットに一時的に取り付けたカメラで計測し、ロボット動作プログラムの教示点位置を補正するようにした教示位置修正装置を開示している。特許文献４に記載の教示位置修正装置１００は、図５に示されているように、ロボット制御装置１０２に接続された画像処理装置１０４と、カメラ接続ケーブル１１０によって画像処理装置１０４に接続されたＣＣＤカメラ１１２とからなり、ロボット制御装置１０２に接続された教示操作盤１０８を操作しつつロボット１０６の作業ツール１１４に取り付けたＣＣＤカメラ１１２によって撮像を行い、撮像された画像を画像処理装置１０４で画像処理することによって、作業対象物１１６を保持する保持装置１１８上に設けられた３箇所の基準マーク１２０の三次元位置を計測し、移設前後で計測した基準マーク１２０の位置からロボット１０６に対する保持装置１１８の相対位置の変化量を算出し、その変化分だけロボット動作プログラム中に定められている教示点位置を補正する。
【０００７】
特許文献４に記載されている教示位置修正装置１００で使用されている画像処理装置１０４は、特許文献１から特許文献３に記載されている画像処理装置と同様のものであり、ロボット制御装置１０２の近傍に設置される。そして、この画像処理装置１０４にＣＣＤカメラ１１２が接続されている。
【０００８】
一方で、特許文献４に記載されているＣＣＤカメラ１１２と画像処理装置１０４とからなる視覚センサは、従来の産業ロボット用視覚センサと異なり、固定的にロボット１０６に取り付けられるものではなく、移設時に基準マーク１２０の位置を計測するためだけに一時的に使用されるものであり、１台のＣＤＤカメラ１１２を複数のロボット１０６の間で使い回すのが一般的である。このため、ロボット１０６及びそのロボット制御装置１０２に対するＣＣＤカメラ１１２の取り付け、取り外し作業が頻繁に行われる。
【０００９】
ところが、一つのロボット１０６での作業が終わって別のロボット１０６での作業を開始するときには、ＣＣＤカメラ１１２と画像処理装置１０４又はロボット制御装置１０２との間の接続変更のために、作業者はロボット１０６とそこから離れた場所に設置されているロボット制御装置１０２との間を往復する必要があった。特に、実際の生産ラインでは、作業者の安全のためにロボット１０６は安全柵によって周囲を取り囲まれ、ロボット制御装置１０２や画像処理装置１０４は安全柵の外に設置されるので、ロボット１０６とロボット制御装置１０２とは離れていることが一般的である。また、工場のレイアウトによっては、ロボット制御装置１０２がロボット１０６と異なる階に設置されることも少なくない。このため、ロボット１０６とロボット制御装置１０２との間を往復することは作業者にとって大きな負担となっていた。
【００１０】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、１台の撮像装置を複数のロボットの間で使いまわす場合の作業者の負担を軽減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的に鑑み、本発明は、固定的に設置され且つロボットに接続された制御装置本体と、該制御装置本体に接続された持ち運び可能な教示操作盤とを備え、前記教示操作盤によってロボットを操作できるようになっているロボット制御装置において、前記教示操作盤に撮像装置を接続するための撮像装置接続部を前記教示操作盤に設け、前記撮像装置によって撮像された画像を撮像装置接続部を通して前記教示操作盤に直接入力できるようにしたロボット制御装置を提供する。
【００１２】
前記撮像装置接続部が前記撮像装置から延びるケーブルを接続するための撮像装置接続用端子であり、前記撮像装置によって撮像された画像が前記ケーブルを介して有線伝送され、前記教示操作盤に入力されるようになっていてもよい。
また、前記撮像装置接続部が前記撮像装置から発信された無線信号を受信するための無線受信器であり、前記撮像装置によって撮像された画像が無線伝送され、前記教示操作盤に入力されるようになっていてもよい。
【００１３】
前記教示操作盤が前記教示操作盤に入力された画像を処理するための画像処理手段を備えていてもよく、前記制御装置本体が画像処理手段を備え、前記教示操作盤に入力された画像が前記制御装置本体の画像処理手段に伝送されて画像処理されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のロボット制御装置の教示操作盤には、カメラなどの撮像装置を接続するための撮像装置接続部が設けられているので、撮像装置を教示操作盤に接続するだけで、教示操作盤を介して制御装置本体に撮像装置を接続し、撮像装置を使用することができるようになる。したがって、ロボットシステムの移設時に一時的に撮像装置を使用し、使用した撮像装置を一つのロボットシステムから次のロボットシステムに付け替えて使用するときに、制御装置本体に対する撮像装置の接続、取り外しのために、ロボットとそこから離れた場所に設置された制御装置本体との間を往復する必要がなくなり、作業者の負担を軽減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明のロボット制御装置の幾つかの実施形態について説明する。
最初に、図１及び図２を参照して、本発明のロボット制御装置の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるロボット制御装置１４を備えたロボットシステム１０の全体構成図である。ロボットシステム１０は、ロボットアーム１２と、ロボットアーム１２の動作を制御するロボット制御装置１４とからなる。ロボットアーム１２の先端には作業ツール１６が取り付けられている。本実施形態では、作業ツール１６はスポット溶接用の溶接ガンであり、ロボットアーム１２は保持装置（図示せず）などに固定された板金パネルのような作業対象物（図示せず）に対して溶接作業を行う（図５を参照）。また、ロボットアーム１２に取り付けられた作業ツール１６には、撮像装置として、ＣＣＤカメラ１８が取り付けられており、ロボットシステム１０の移設時に生じたロボットアーム１２と作業対象物との相対位置のズレに従ってロボット動作プログラム中の教示点位置を補正するために使用される。
【００１６】
このＣＣＤカメラ１８は、一つのロボットシステムのロボット動作プログラム中の教示点位置の補正のための作業が完了すると、他のロボットシステムでも使用される。このため、ＣＣＤカメラ１８は、磁石による吸着、クランプなど容易な着脱を可能とさせる適宜の取付手段によって、作業ツール１６に取り付けられている。なお、ここでは、撮像装置として、ＣＣＤカメラ１８を用いているが、他の種類のカメラなどを使用してもよいことはもちろんである。
【００１７】
ロボット制御装置１４は、ロボットアーム１２から離れた位置に固定的に設置される制御装置本体２０と、教示操作盤接続ケーブル２４によって制御装置本体２０と接続されている持ち運び可能な教示操作盤２２とを備える。制御装置本体２０は、ロボットアーム１２及び作業ツール１６に対する動作指令を作成する制御処理部２６と、ＣＣＤカメラ１８などの撮像装置によって撮像された画像を処理するための画像処理部２８とを含む。制御処理部２６と画像処理部２８とは、一体となっていてもよく、互いに独立したユニットとなっていてもよい。作業者は、教示操作盤２２を持ち運ぶことによって、ロボットアーム１２の近傍から教示操作盤２２を通してロボットアーム１２及び画像処理の操作をすることができる。
【００１８】
この教示操作盤２２は、さらに、ＣＣＤカメラ１８などの撮像装置を接続するための撮像装置接続部として、カメラ接続用端子３０を備えており、ＣＣＤカメラ１８から延びるカメラ接続ケーブル３２を教示操作盤２２に直接的に接続できるようになっている。ＣＣＤカメラ１８によって撮像された画像は、カメラ接続ケーブル３２を通して教示操作盤２２に送られた後、教示操作盤２２から教示操作盤接続ケーブル２４を通して制御装置本体２０の画像処理部２８に伝送され、予め定められた形の抽出やその位置の算出など所定の処理が行われる。また、教示操作盤２２は、画像処理部２８のモニタとしても機能するように、表示装置として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）６０を備えており、ＣＣＤカメラ１８から入力された画像や画像処理部２８による処理結果などを表示することができるようになっている。
【００１９】
ロボットシステム１０を移設した後には、ロボットアーム１２とその作業対象物を保持する保持装置（図５を参照）との相対位置関係が変化してしまうことがあるため、作業ツール１６にＣＣＤカメラ１８を取り付け、ＣＣＤカメラ１８を用いて基準マークの位置を検出し、検出された基準マークの位置に基づいてロボット動作プログラム中の教示点位置を補正する必要がある。ところが、従来のロボット制御装置を用いている場合には、ＣＣＤカメラ１８はカメラ接続ケーブル３２を通して制御装置本体２０の画像処理部２８に接続されていた。このため、一つのＣＣＤカメラ１８を複数のロボットシステム１０のロボット動作プログラム中の教示点位置の補正作業に使用する場合、ロボットアーム１２及びそのロボット制御装置１４に対するＣＣＤカメラ１８の付け替えのために、ロボットアーム１２と制御装置本体２０との間を往復しなければならず、作業者の大きな負担になっていた。
【００２０】
これに対し、本実施形態のロボット制御装置１４の教示操作盤２２はカメラ接続用端子３０を備えており、ロボットアーム１２から離れた位置に設置された制御装置本体２０の画像処理部２８ではなく、ロボットアーム１２の近傍に位置する教示操作盤２２に、ＣＣＤカメラ１８を接続できるようになっている。したがって、一つのロボットアーム１２から他のロボットアーム１２にＣＣＤカメラ１８を付け替えるときに、作業者がＣＣＤカメラ１８を他のロボットアーム１２に取り付けると共に、当該他のロボットアーム１２の近傍に位置する当該他のロボットアーム１２用の教示操作盤２２にＣＣＤカメラ１８のカメラ接続ケーブル３２を接続するだけで、ＣＣＤカメラ１８が教示操作盤２２及び教示操作盤接続ケーブル２４を通してロボット制御装置１４に接続され、当該他のロボットアーム１２用のロボット制御装置１４によってＣＣＤカメラ１８を利用できるようになる。これにより、ロボット制御装置１４とカメラ接続ケーブル３２とを接続するために、ロボットアーム１２とロボットアーム１２から離れた場所に設置された制御装置本体２０との間を往復する必要がなくなり、作業者の負担が軽減される。
【００２１】
次に、図２を参照して、本発明のロボット制御装置１４について更に詳しく説明する。図２は、図１に示されているロボット制御装置１４の制御装置本体２０及び教示操作盤２２の機能ブロック図である。ロボット制御装置１４は、マイクロプロセッサからなるメインＣＰＵ３６と、ＲＯＭ３８やＲＡＭ４０のようなメモリと、サーボ制御回路４２と、教示操作盤２２と通信するための通信インターフェイス４４と、ＣＣＤカメラ１８の画像信号を受信するためのカメラインターフェイス４６と、画像処理部２８と、サーボアンプ４８とを備えており、このうち、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ４０、サーボ制御回路４２、通信インターフェイス４４、カメラインターフェイス４６及び画像処理部２８は、互いに並列に、メインＣＰＵ３６に接続されたバス５０に接続されている。サーボ制御回路４２は、メインＣＰＵ３６からの指令に従ってロボットアーム１２に対する動作指令信号を作成し、これをサーボアンプ４８によって増幅した後にロボットアーム１２に伝送し、ロボットアーム１２を動作指令信号に基づいて動作させる。
【００２２】
教示操作盤２２は、マイクロプロセッサからなるＣＰＵ５２と、ＲＯＭ５４やＲＡＭ５６のようなメモリと、グラフィックコントローラ５８と、該グラフィックコントローラ５８に接続されており画像情報を表示する液晶ディスプレイ６０と、キー制御回路６２と、制御装置本体２０の通信インターフェイス４４と接続し信号通信を行うための通信インターフェイス６４と、教示操作盤２２に撮像装置としてＣＣＤカメラ１８を接続するためのカメラ接続用端子３０とを備えている。これらのうち、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６、グラフィックコントローラ５８、キー制御回路６２、通信インターフェイス６４は、互いに並列に、ＣＰＵ５２に接続されたバス６８に接続されている一方、カメラ接続用端子３０は、ＣＰＵ５２に接続されたバス６８を経ることなく、教示操作盤接続ケーブル２４を通して制御装置本体２０のカメラインターフェイス４６に接続されており、ＣＣＤカメラ１８からの画像信号をカメラインターフェイス４６にそのまま中継できるようになっている。ＣＣＤカメラ１８から出力される画像信号は、ＮＴＳＣ方式に代表されるアナログ画像信号でもよく、デジタル信号でもよい。また、ＣＣＤカメラ１８とカメラ接続用端子３０との間の通信のためのカメラ接続ケーブル３２として、ＵＳＢ２ケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、イーサネット（登録商標）ケーブルなど適宜のケーブルを使用することができる。
【００２３】
図２に示されている実施形態では、ＣＣＤカメラ１８からの画像信号がカメラ接続用端子３０を介してカメラインターフェイス４６にそのまま中継されるようになっている。しかしながら、教示操作盤接続ケーブル２４による伝送距離が長い場合や高品質の画像信号伝送が必要な場合には、例えばアナログＮＴＳＣ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路を教示操作盤２２内に設け、デジタル化した画像信号を教示操作盤接続ケーブルを介して制御装置本体２０へ伝送してもよい。また、教示操作盤２２内に信号増幅回路を設け、教示操作盤２２でＣＣＤカメラ１８からの信号を増幅してから制御装置本体２０に伝送してもよい。
【００２４】
次に、図３を参照して、本発明のロボット制御装置の第２の実施形態を説明する。図３は、本発明の第２の実施形態によるロボット制御装置１４´を備えたロボットシステム１０´の全体構成図である。図３において、図１に示されているロボットシステム１０と同じ部分は同じ参照符号によって示されている。
【００２５】
本実施形態のロボットシステム１０´は、ＣＣＤカメラ７０と教示操作盤２２´との間で画像信号が無線伝送されている点において、図１に示されているロボットシステム１０と異なっている。ロボットアーム１２の作業ツール１６には、無線式ＣＣＤカメラ７０が上述したような容易な着脱を可能にさせる適宜の取付手段によって取り付けられており、無線式ＣＣＤカメラ７０は、カメラ接続ケーブル３２を通してではなく、無線方式によって画像信号を外部に伝送する。これに対応して、ロボット制御装置１４´の教示操作盤２２´には、撮像装置接続部として無線受信器７２が設けられている。その他の部分は図１に示されているロボットシステム１０と同様であり、ここでは詳しく説明しない。
【００２６】
このように、本実施形態のロボットシステム１０´では、作業ツール１６に取り付けられたＣＣＤカメラ７０からの画像信号が、無線方式で教示操作盤２２´の無線受信器７２へ伝送され、教示操作盤２２´から制御装置本体２０までは教示操作盤接続ケーブル２４を通して有線方式で伝送される。したがって、ＣＣＤカメラ７０と教示操作盤２２´との間のカメラ接続ケーブル３２は不要になるので、ロボットアーム１２が動くときにカメラ接続ケーブル３２に接触する危険性がなくなり、作業が容易になるという利点を有する。なお、無線方式は、一般に、長距離の信号伝送に不向きであり、ＣＣＤカメラ７０と制御装置本体２０との間の信号伝送に使用するのは困難である。しかしながら、教示点位置の補正作業の際には、作業者が教示操作盤２２´を持ってロボットアーム１２の近傍でロボットアーム１２を操作することが一般的であり、ＣＣＤカメラ７０と教示操作盤２２´との距離が短くなるので、ＣＣＤカメラ７０と教示操作盤２２´との間の信号伝送であれば無線方式を採用することが可能となる。
【００２７】
次に、図４を参照して、本発明のロボット制御装置の第３の実施形態を説明する。図４は、本発明の第３の実施形態によるロボット制御装置１４″の機能ブロック図である。図４において、図２に示されているロボット制御装置１４と同じ部分は同じ参照符号によって示されている。
【００２８】
本実施形態のロボット制御装置１４″は、画像処理部７４及びカメラインターフェイス７６が制御装置本体２０″ではなく、教示操作盤２２″に設けられている点において、図２に示されているロボット制御装置１４と異なっている。教示操作盤２２″は、図２に示されているロボット制御装置１４と同様の、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４やＲＡＭ５６のようなメモリ、グラフィックコントローラ５８、液晶ディスプレイ６０、キー制御回路６２、通信インターフェイス６４、カメラ接続用端子３０に加えて、ＣＣＤカメラ１８の画像信号を取り込むためのカメラインターフェイス７６と、画像処理部７４とをさらに備えている。また、これらのうち、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６、グラフィックコントローラ５８、キー制御回路６２、通信インターフェイス６４、画像処理部７４、カメラインターフェイス７６は、互いに並列に、ＣＰＵ５２に接続されたバス６８に接続されている一方、カメラ接続用端子３０は、ＣＰＵ５２に接続されたバス６８にではなく、カメラインターフェイス７６に接続されている。したがって、制御装置本体２０″を経ることなく、ＣＣＤカメラ１８の映像をそのまま液晶ディスプレイ６０に表示することができる。その他の構成は、図２に示されているロボット制御装置１４と同様であり、ここでは詳しく説明しない。
【００２９】
本実施形態のロボット制御装置１４″では、カメラ接続用端子３０に入力された画像信号は教示操作盤２２″内でカメラインターフェイス７６及びバス６８を介して画像処理部７４に伝送され、画像処理を施される。したがって、教示操作盤２２″から制御装置本体２０″へは、画像処理によって検出した対象物の位置の情報（例えば、カメラ画像上での基準マークの位置）が送られる。ＣＣＤカメラ１８によって撮像された画像を液晶ディスプレイ６０に表示できることはもちろんである。
【００３０】
以上、図示された実施形態に基づいて、本発明のロボット制御装置を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示されているロボット制御装置１４″において、無線式ＣＣＤカメラを用いると共に、カメラ接続用端子に代えて無線受信器を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるロボット制御装置を備えたロボットシステムの全体構成図である。
【図２】図１のロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるロボット制御装置を備えたロボットシステムの全体構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態によるロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図５】従来技術のロボットシステムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    ロボットシステム
１２    ロボットアーム
１４、１４´、１４″    ロボット制御装置
１８    ＣＣＤカメラ
２０、２２″    制御装置本体
２２、２２´、２２″    教示操作盤
２６    制御処理部
２８    画像処理部
３０    カメラ接続用端子
７０    ＣＣＤカメラ
７２    無線受信器
７４    画像処理部
【図１】
2008003713.tif 000003
【図２】
2008003713.tif 000004
【図３】
2008003713.tif 000005
【図４】
2008003713.tif 000006
【図５】
2008003713.tif 000007