(57)【要約】【課題】ロボットにおける教示のしにくい場面での教示作業の簡易化と、教示位置の確認作業の簡易化を実現する。【解決手段】複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、制御装置に接続される教示手段のキー操作によって、現在位置から予め教示された教示位置へロボットを手動動作させる際、前記複数軸のうち予め指定された軸か、教示位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち予め指定された成分を再生するよう構成するとともに、教示作業の際にも、予め指定された軸か、現在位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち、予め指定された成分の登録を許可するように構成した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、
前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットを動作させる際、前記複数軸のうち、予め指定された軸のみが、予め教示された教示位置を再生するよう動作させることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】
複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、
前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットを動作させる際、予め教示された教示位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち、予め指定された成分を再生することを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項３】
前記教示位置における姿勢成分のみを再生するとき、前記現在位置における位置成分と、前記教示位置における姿勢成分とから作成する新たな目標位置を作成し、該目標位置へ前記ロボットを動作させて前記教示位置における姿勢成分を再生することを特徴とする請求項２記載のロボットの制御装置。
【請求項４】
前記教示位置における位置成分のみを再生するとき、前記現在位置における姿勢成分と、前記教示位置における位置成分とから作成する新たな目標位置を作成し、該目標位置へ前記ロボットを動作させて前記教示位置における位置成分を再生することを特徴とする請求項２記載のロボットの制御装置。
【請求項５】
前記教示位置における姿勢成分または位置成分を再生するとき、前記目標位置を、予め登録された前記ロボットの各リンク長から逆変換することによって、前記ロボットが前記目標位置を再生可能であるかを判定することを特徴とする請求項３または４記載のロボットの制御装置。
【請求項６】
前記予め指定された軸のみを、前記教示位置を再生するよう動作させるとき、または、前記予め指定された成分を再生するとき、予め登録された前記複数軸の各軸の動作可能な角度と、前記ロボットの現在位置における現在各軸角度と前記教示位置への動作指令角度の和によって求まる各軸目標角度と、を比較し、前記各軸目標角度が、前記動作可能な角度を超えないか判定することを特徴とする請求項１または２記載のロボットの制御装置。
【請求項７】
前記判定で、前記ロボットが前記目標位置を再生不可能である場合、或いは、前記各軸目標角度が前記動作可能な角度を超えていた場合、通知手段によって前記操作者に動作が不可能であることを通知することを特徴とする請求項５または６記載のロボットの制御装置。
【請求項８】
前記通知手段が、前記教示手段に備えられたことを特徴とする請求項７記載のロボットの制御装置。
【請求項９】
複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、
前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットの現在位置を教示位置として登録する際、前記複数軸のうち、予め指定された軸のみの登録を許可することを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項１０】
複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、
前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットの現在位置を教示位置として登録する際、前記現在位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち、予め指定された成分の登録を許可することを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項１１】
請求項１、２、９及び１０のいずれかに記載のロボットの制御装置を備えたことを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数軸で構成されるロボットの動作を、動作プログラムの教示により制御する制御装置において、教示手段などのキーを押下することにより、予め教示していた教示位置へ動作させたり、現在位置を教示位置にコピーして登録する（所謂ティーチング）時の、ロボットの動作方法及び教示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１のような複数軸で構成されるロボットは、該ロボットを制御する図示しない制御装置とで、ロボットシステムとして設置され、目的のワークを行う。ロボットは、制御装置内の動作プログラムによって、予めユーザが教示した教示位置に制御点（図１におけるフランジ或いはエンドエフェクタという）を移動させながらワークのための再生動作をする。ユーザがロボットに教示したり、或いはユーザが、既に教示している教示位置まで手動でロボットを動作させる際は、主に制御装置に接続される図示しない教示手段を使って行う。教示手段は、所謂ティーチングペンダントや手元操作装置と呼ばれるものである。教示手段は、ティーチングペンダント以外にも、例えばパソコンなどでも代用できる。ロボット据付け時（初期立ち上げ作業）には、ティーチングペンダントの代わりにパソコンなどが用いられることがある。
上記教示手段には通常、複数のキースイッチが備えられており、ユーザがこのキーを押下することで、上記のように、ロボットの現在の制御点の位置と姿勢を教示位置として教示したり、既に登録されている教示位置まで動作させたりすることができる。既に登録されている教示位置まで移動させる動作は、例えば教示位置が正しいのかを確認したり、教示位置を若干修正したい場合などに、よく使われる。
そして、上記の教示作業を行うと、制御装置には教示された位置での、ロボットの各軸の角度（各軸角度）、若しくは基準となる座標系から見たロボットの制御点の座標系をロールピッチヨーで表現したＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚ（位置成分）とＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ（姿勢成分）とで表す位置（直交位置）が保存されて、教示位置へ動作する為の動作指令データを作成する処理（動作指令作成処理）によって、動作指令データが作成され、同じく制御装置内の記憶装置に記憶される。直交位置で教示された場合は、上記動作指令作成処理に先立って、逆運動学によって直交位置から各軸角度へ変換を行う処理（逆変換処理）を行って、各軸角度へ指令ができるような各軸角度データに変換する。
そして、ロボットの自動運転のときは、動作プログラムによって動作指令データが読み込まれて、教示した位置が再生される。
また、ユーザがある教示位置（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）まで制御点を手動動作させるときは、教示手段のキー操作によって、現在位置からその教示位置まで、制御点のＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚ（位置成分）とＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ（姿勢成分）とが実現（再生）するよう動作する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上のように、手動でロボットに教示位置を再現させる際には、従来のように多くの場合、教示手段のキーを押下することによってこれが再現される。この時、例えば図２のようなロボットを、現在位置から教示位置まで動作させるにあたって、現在位置と再現したい教示位置の間に干渉物が存在する場合、従来の手動動作では、教示位置の制御点の位置と姿勢を実現するようにしか動作できないので、不用意に動作させると干渉物に接触する恐れがあり、容易に教示位置へ動作させることはできなかった。
すなわち、教示位置まで手動動作させるにあたって、例えば任意の軸のみを動作させて制御点の教示位置を再生させることができなかった。
【０００４】
また、ロボットに教示位置を登録するとき、従来のように多くの場合、教示手段のキーを押下し、ロボットの現在位置のコピーを教示位置に登録することでこれが行われる。この時、例えば図３のように、干渉物近傍ですでに登録している教示位置を再生させた後、この教示位置から新たな教示位置に修正しようとする時、すでに登録している教示位置が干渉物によって覆われ、外部からその様子が確認しにくいと、容易にしかも正確に教示位置を確認、修正、登録することはできない。
すなわち、教示位置を登録するときは、現在位置のコピーを教示位置に登録するという特性上、従来のような方法では、実際に教示する位置成分と姿勢成分をロボットが必ず実現する必要があり、この為、例えば図４のように干渉物の遠方で姿勢成分を実現して、その姿勢成分だけを教示位置として登録するということはできなかった。
【０００５】
また、例えば図４のように、干渉物の遠方にて、Ｊ１軸だけを動作し易い適当で安全な角度に動作させ、残りの各軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸、Ｊ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸に関しては所望の角度を実現した場合、Ｊ１軸だけを旋回させて干渉物の中の目標位置（本来教示したい位置）に動作させることはできない為、結局、干渉物の中へ動作させて登録しなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、教示のしにくい場面での教示作業の簡易化と、教示位置の確認作業の簡易化を支援するものであり、上記のように、手動で動作させたり、ある教示位置で教示しにくい場合に、安全に且つ容易に動作や教示することができなかったため、これらを解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットを動作させる際、前記複数軸のうち、予め指定された軸のみが、予め教示された教示位置を再生するよう動作させるロボットの制御装置とした。
請求項２に記載の発明は、複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットを動作させる際、予め教示された教示位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち、予め指定された成分を再生するロボットの制御装置とした。
請求項３に記載の発明は、前記教示位置における姿勢成分のみを再生するとき、前記現在位置における位置成分と、前記教示位置における姿勢成分とから作成する新たな目標位置を作成し、該目標位置へ前記ロボットを動作させて前記教示位置における姿勢成分を再生する請求項２記載のロボットの制御装置とした。
請求項４に記載の発明は、前記教示位置における位置成分のみを再生するとき、前記現在位置における姿勢成分と、前記教示位置における位置成分とから作成する新たな目標位置を作成し、該目標位置へ前記ロボットを動作させて前記教示位置における位置成分を再生する請求項２記載のロボットの制御装置とした。
請求項５に記載の発明は、前記教示位置における姿勢成分または位置成分を再生するとき、前記目標位置を、予め登録された前記ロボットの各リンク長から逆変換することによって、前記ロボットが前記目標位置を再生可能であるかを判定する請求項３または４記載のロボットの制御装置とした。
請求項６に記載の発明は、前記予め指定された軸のみを、前記教示位置を再生するよう動作させるとき、または、前記予め指定された成分を再生するとき、予め登録された前記複数軸の各軸の動作可能な角度と、前記ロボットの現在位置における現在各軸角度と前記教示位置への動作指令角度の和によって求まる各軸目標角度と、を比較し、前記各軸目標角度が、前記動作可能な角度を超えないか判定する請求項１または２記載のロボットの制御装置とした。
請求項７に記載の発明は、前記判定で、前記ロボットが前記目標位置を再生不可能である場合、或いは、前記各軸目標角度が前記動作可能な角度を超えていた場合、通知手段によって前記操作者に動作が不可能であることを通知する請求項５または６記載のロボットの制御装置とした。
請求項８に記載の発明は、前記通知手段が、前記教示手段に備えられた請求項７記載のロボットの制御装置とした。
請求項９に記載の発明は、複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットの現在位置を教示位置として登録する際、前記複数軸のうち、予め指定された軸のみの登録を許可するロボットの制御装置とした。
請求項１０に記載の発明は、複数軸で構成されたロボットの動作を制御する制御装置において、前記制御装置に接続される教示手段の操作によって、操作者が前記ロボットの現在位置を教示位置として登録する際、前記現在位置における制御点の位置成分または姿勢成分のうち、予め指定された成分の登録を許可するロボットの制御装置とした。
請求項１１に記載の発明は、請求項１、２、９及び１０のいずれかに記載のロボットの制御装置を備えたロボットシステムとした。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により本発明の制御装置は、予め登録しておいた教示位置まで、ロボットをユーザが教示手段によって手動で動作させて教示位置を再生させるにあたって、ユーザは、動作目標とするその教示位置が直交位置データならば、その教示位置における位置成分または姿勢成分のそれぞれに対してその成分を再生するか否かを予め設定でき、動作目標とするその教示位置が各軸角度データならば、複数の軸のうちそれぞれの軸に対して目標とする教示位置に動作させるか否かを予め設定できる。よって、教示位置を再生させる際、その教示位置の位置成分または姿勢成分のみを再生させることができるし、特定の軸のみ再生させることができる。
更に、予め設定したそれらの条件に従って、動作目標の教示位置を再生することができるか否かを判定し、教示位置への再生動作が不可能であれば、制御装置または教示手段に備えた通知手段によってユーザに通知することができる。
【０００９】
また、以上の構成により本発明の制御装置は、ユーザがロボットに教示するにあたって、ユーザは、教示する位置データが直交位置データならば、その位置成分または姿勢成分のそれぞれに対して現在の成分を教示するか否かを予め設定でき、教示する位置データが各軸角度データならば、複数の軸のうちそれぞれの軸に対して現在の角度を教示するか否かを予め設定できる。よって、教示する際、現在の位置の位置成分または姿勢成分のみを教示することができるし、特定の軸のみ教示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明は、動作プログラムの教示により複数軸で構成されるロボットの動作を制御する制御装置を、以下に説明する図５及び図６のフローチャートの機能を有するように構成する。
【００１２】
まず、本発明を用いたロボット、制御装置、及び制御装置に接続される教示手段によって、ロボットを教示手段で手動動作させることについて、図５のフローチャートに沿って説明をする。
１１教示位置へ動作させる教示手段のキーを押下した場合、１２その教示位置データを目標位置データにコピーして、記憶装置に保存する。記憶装置は、通常制御装置内に設けるが、制御装置に接続された外部機器であってもよい。
１３保存した目標位置データが直交位置（Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚ、（位置成分）とＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ（姿勢成分））のデータであると判定されるのであれば、１４動作制御処理によって、登録された教示位置の姿勢成分を再現するように許可されているか判定を行う。一方、保存した目標位置データが１３で直交位置であると判定されなければ、すなわち目標位置データが各軸角度データであれば、後述する２１に進む。１４で、登録された教示位置の姿勢成分を再現するように許可されていると判定された場合、さらに１５登録された教示位置の位置成分を再現するように許可されているか判定を行い、許可されているのであれば、後述する１９に進む。許可されていないのであれば、１６目標位置データの位置成分を現在位置の位置成分で上書きする。１４の動作制御処理によって、登録された教示位置の姿勢成分を再現するように許可されていない場合、１７動作制御処理によって、登録された教示位置の位置成分を再現するように許可されているか判定を行う。許可されていると判定された場合、１８目標位置データの姿勢成分を現在位置の姿勢成分で上書きする。許可されていない場合、直交位置で与えられた教示位置の位置成分、姿勢成分ともに動作が許可されていない為、目標位置データの変更や動作指令データの各軸への通信をせず２７動作終了するので、ロボットは動作しない。
【００１３】
ここまでの処理で動作すべき目標の直交位置が作成されるが、次に１９で目標の直交位置がロボットが動作実現可能な直交位置であるかを判定する。ロボットの各リンク長から、２０逆変換処理において実現可能な直交位置であるかを判定する。例えば、図１のようなロボットであった場合、Ｊ２軸からＪ３軸間のリンク長と、Ｊ３軸からＪ５軸間のリンク長を用いて幾何学的に与えられた直交位置の位置成分を実現出来ないことが判定できる。この時、例えば５自由度以下のロボットで、例えば５自由度のロボットである場合、与えられた直交位置の姿勢成分を実現出来ないことは言うまでも無く、判定の条件に含まない。実現可能な直交位置であると判定された場合、２０逆変換処理によって目標位置データを直交位置データから各軸角度データに変換する。１９で目標の直交位置が実現可能な直交位置であると判定されなかった場合、２６通知手段によってブザー音、若しくは点灯し、教示者に動作不可能であることを知らせ、ロボットを動作させない。通知手段は、制御装置に備えても教示手段に備えてもよく、上記のように音発生器、若しくは発光器として、教示者に異常を知らせる。
【００１４】
ここまでの処理で目標位置データが各軸角度データで作成され、２１動作指令作成処理によって、目標位置の各軸角度へ動作する為の動作指令データが作成される。次に、２２動作制御処理によって、登録された教示位置の各軸角度データに関して、特定の軸が動作するように条件が指定されているか判定を行う。指定が有る場合、２３許可されている軸以外に対する動作指令データをゼロにし、２４に進む。指定が無い場合、動作指令データに対して何も編集を行わない。
【００１５】
次に、２４動作判定処理によって、予め記憶装置に登録しておいたロボットの各軸の動作可能な角度と、動作前の現在各軸角度と動作指令データの和によって求まる各軸目標角度とを比較し、動作可能な角度を超えないか判定する。動作不可能と判定された場合、２６通知手段によってブザー音、若しくは点灯し、教示者に動作不可能であることを知らせ、ロボットを動作させない。動作可能と判定された場合、２５動作指令データを各軸へ通信することでロボットが動作し、２７動作終了する。
【００１６】
次に、本発明を用いたロボット、制御装置、及び制御装置に接続される教示手段によって、ロボットを教示手段で教示することについて、図６のフローチャートに沿って説明をする。
２８教示位置の登録の為の教示手段のキーを押下した場合、２９登録しようとした位置データが直交位置データであるか、各軸角度データであるかを判定する。登録しようとする位置データが直交位置であるか、各軸角度データであるかの判定は、例えば教示手段のキーが押下される時の選択された画面の状態が直交位置表示であるか各軸角度表示であるかによって判定される。各軸角度データである時、３０動作制御処理によって、角度データを登録することが許可されている軸の現在角度を、教示位置角度に上書きする。一方、登録しようとした位置データが直交位置データである時、３１動作制御処理によって、登録しようとする直交位置データの姿勢成分を登録することが許可されているか判定する。許可されているのであれば、３２動作制御処理によって、登録しようとする直交位置データの位置成分を登録することが許可されているか判定し、ここでも許可されているのであれば３３現在位置を教示位置に上書きする。３２動作制御処理によって、登録しようとする位置データの位置成分を登録することが許可されていない場合、３４現在位置の姿勢成分だけを教示位置に上書きする。３１動作制御処理によって、登録しようとする直交位置データの姿勢成分を登録することが許可されていない場合、３２と同様に３５動作制御処理によって、登録しようとする直交位置データの位置成分を登録することが許可されているか判定する。許可されているのであれば、３６現在位置の位置成分だけを教示位置に上書きする。許可されていない場合、教示位置を修正することなく、３７一連の教示操作は終了する。
【００１７】
以上説明したように、本発明は、例えば図２のようにロボットの制御点の現在位置と教示位置の間に干渉物がある場合でも、わざわざ干渉物をよけて教示位置へ移動させて、その姿勢を確認しなくても、教示手段のキーを押下することによる教示位置への動作をする時、動作制御処理によって教示位置の姿勢成分の再生のみを許可し、位置成分の再生を禁止することで、現在位置の位置成分を維持したまま、教示位置の姿勢成分を再現することが出来るので、教示者（ユーザ）が干渉物を気にすることなく教示位置の姿勢成分を確認することが出来る。
また、図３のように干渉物等の近傍で、外部からの目視による確認がしにくく、教示が困難な位置の教示位置を修正する場合でも、本発明は有効である。今、ロボットが図３のような位置成分と姿勢成分の現在位置にあり、この位置成分を保ったまま図７のような姿勢成分へ教示位置の姿勢成分を修正したい場合、まず、図４のように動作し易い適当で安全な空間位置にロボットを教示手段の手動動作で動作させる。次に、例えばＪ１軸の動作を禁止してから教示位置における制御点を再生させ、制御点を修正した後、動作制御処理によって姿勢成分の登録のみを許可し、教示手段のキーを押下することによって教示位置の登録を行う。このとき、姿勢成分のみ教示位置データへ上書きされるので、教示位置の位置成分は変更されない。結果、実際の教示位置の位置成分を実現せずに、教示位置の姿勢成分を修正することが出来るので、図７のように干渉物内部の教示位置の姿勢成分を容易に修正することが出来る。
さらに、今、ロボットが図８のような位置成分と姿勢成分の現在位置にあり、この姿勢成分を保ったまま図９のような教示位置の位置成分へ移動したい場合、動作制御処理によって位置成分の再生のみを許可し、教示手段のキーを押下することによって図９の教示位置への移動を行えば、姿勢成分を図８の状態で保ったまま、図９の教示位置の位置成分へ移動することが出来る。
その他にも、例えば特定の軸が故障し、動作させることが出来ない場合でも、動作制御処理によって故障した軸だけ動作を許可せずに教示手段のキーを押下することによる教示位置への動作を行えば、故障していない軸だけを用いて教示位置の各軸角度を再現させることが出来る。
以上のことから、本発明によれば、これまで困難とされていた干渉物の近傍の教示や、目視が困難な干渉内部における教示を容易に実現する事が可能な上に、例えば特定の軸が故障し、動作させることが出来ない場合でも、故障していない軸だけを用いて教示作業を続行することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用されるロボットの構成例
【図２】現在位置と教示位置との間に干渉物がある場合の図
【図３】干渉物近傍におけるロボットの様子
【図４】干渉物遠方におけるロボットの様子
【図５】本発明における教示位置への動作フローチャート
【図６】本発明における教示位置の登録フローチャート
【図７】干渉物近傍における異なる姿勢のロボットの様子
【図８】ロボットのある現在位置
【図９】ロボットのある教示位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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