(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータの表示装置に、
ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、
走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、
第１の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、
前記ロボットを前記ワーク上に設定された移動目標点の方向へ前記走行軌道上を所定距離ずつ繰り返し移動して前記移動目標点が前記ロボットの動作範囲内に初めて入った時の前記走行軌道上の第１の移動位置を求め、
前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる第２の移動位置を求め、
前記ロボットを前記第１の移動位置と前記第２の移動位置の中間点に走行させることを特徴とするオフラインティーチング方法。
【請求項２】
第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、
当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、
前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させることを特徴とする請求項１記載のオフラインティーチング方法。
【請求項３】
第３の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、
前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる位置まで走行させることを特徴とする請求項２記載のオフラインティーチング方法。
【請求項４】
コンピュータの表示装置に、
ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、
走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、
第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、
当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、
前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させることを特徴とするオフラインティーチング方法。
【請求項５】
コンピュータの表示装置に、
ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、
走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、
第１の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、
前記ロボットを前記ワーク上に設定された移動目標点の方向へ前記走行軌道上を所定距離ずつ繰り返し移動して前記移動目標点が前記ロボットの動作範囲内に初めて入った時の前記走行軌道上の第１の移動位置を求め、前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる第２の移動位置を求め、前記ロボットを前記第１の移動位置と前記第２の移動位置の中間点に走行させる手段を備えたことを特徴とするオフラインティーチング装置。
【請求項６】
第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、
当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させる手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のオフラインティーチング装置。
【請求項７】
第３の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、
前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる位置まで走行させる手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のオフラインティーチング装置。
【請求項８】
コンピュータの表示装置に、
ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、
走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、
第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、
当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させる手段を備えたことを特徴とするオフラインティーチング装置。
【請求項９】
請求項１乃至４いずれかに記載のオフラインティーチング方法を、
コンピュータに実行させるためのプログラムとして記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行軸を有するロボットのオフラインティーチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットやその周辺装置の寸法および形状等を表現した数値モデルをコンピュータの内部に構築し、前記ロボットおよび前記周辺装置の前記数値モデルに基づく画像を前記コンピュータのディスプレイ装置に表示させて、前記コンピュータ上で前記ロボットの動作プログラムを作成する、いわゆるオフラインティーチングの方法が知られている。
今日のロボットの多くは、６個の自由度（３移動、３回転）を持ち、その先端の取り付けたエンドエフェクタ等を任意の位置で任意の姿勢を取らせることができる。このようなロボットの動作範囲を広げるために、直線状の走行軌道上を走行し任意の位置で停止できる走行台にロボットを搭載させることがある。走行台をロボットの他の軸と一緒にロボットの制御装置で制御するので、このようなロボットを一般に走行軸付ロボットと呼ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の走行軸付ロボットは、本来の３個の移動自由度に加えて走行軸の自由度を有し、合計４個の移動自由度を有するので、自由度が冗長であるという問題がある。つまり、走行軸付ロボットの先端を所望の位置に位置決めする時、前記の４自由度の移動量の組み合わせは無限に存在するので、前記の４自由度の移動量を一意に決定できないのである。
従来、オフラインティーチングで走行軸付ロボットの動作プログラムを作成する際は、作業者が走行軸の移動量を入力してロボットを移動させ、移動した位置でロボットが所望の位置で所望の姿勢を取れるかをコンピュータ上のシミュレーションで確認することを繰り返して、試行錯誤的に走行軸の移動量を確認していた。そのため、ティーチングに大変、時間がかかるという問題があった。またティーチングに要する時間が作業者の経験や技能の優劣によってばらつくという問題があった。
そこで、本発明は走行軸付ロボットの走行軸の移動量を一意的に決定できる走行軸付ロボットのオフラインティーチング方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ンピュータの表示装置に、ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、第１の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、前記ロボットを前記ワーク上に設定された移動目標点の方向へ前記走行軌道上を所定距離ずつ繰り返し移動して前記移動目標点が前記ロボットの動作範囲内に初めて入った時の前記走行軌道上の第１の移動位置を求め、前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる第２の移動位置を求め、前記ロボットを前記第１の移動位置と前記第２の移動位置の中間点に走行させることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、第３の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる位置まで走行させることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、コンピュータの表示装置に、ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合は、当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、コンピュータの表示装置に、ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、第１の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、前記ロボットを前記ワーク上に設定された移動目標点の方向へ前記走行軌道上を所定距離ずつ繰り返し移動して前記移動目標点が前記ロボットの動作範囲内に初めて入った時の前記走行軌道上の第１の移動位置を求め、前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる第２の移動位置を求め、前記ロボットを前記第１の移動位置と前記第２の移動位置の中間点に走行させる手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させる手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、第３の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、前記ロボットの座標原点と前記移動目標点との距離が最小となる位置まで走行させる手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、コンピュータの表示装置に、ロボットの画像と、前記ロボットの走行軌道の画像と、前記ロボットの作業対象となるワークの画像と、前記ロボットの複数の移動方法をそれぞれ選択するための複数の移動方法選択手段の画像と、前記ロボットの移動指令手段の画像と、を表示して、走行軌道上を走行する実ロボットをオフラインでティーチングするためのオフラインティーチング装置において、第２の前記移動方法選択手段を選択した状態で前記移動指令手段が操作された場合に、当初の前記ロボットの先端を位置決めする時の基準点となる制御点から前記移動目標点に向かうベクトルの前記走行軌道に平行な成分を求めた後、前記ロボットを前記求めた成分だけ走行させる手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のオフラインティーチング方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示装置の画像である。前記オフラインティーチイング装置は中央演算装置と記憶装置と表示装置とキーボード、マウス等の入力装置を備えた公知のパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能を備えたソフトウェアを搭載したものである。
図において１は走行軌道であり、２はロボットであり、３はロボット２の座標原点であり、ロボット２に固定されている。ロボット２は走行軌道１上を走行ストローク４の範囲内で自由に走行移動できる。また、ロボット２は３移動３回転の６自由度（前記走行移動を含めると合計７自由度）を持つ。５はロボット２の制御点であり、ロボット２の先端を位置決めするときの基準である。６はロボット２による作業の対象のワークであり、７はワーク６上の移動目標点である。
８はオフラインティーチングの各種機能を選択する機能選択ボタンであり、８ａは「位置重視」、８ｂは「位置・姿勢重視」、８ｃは「走行軸優先移動」、８ｄは「最小距離へ移動」、８ｅは「差分による移動」、また８ｆは「中間点へ移動」をそれぞれ選択するボタンである。９は移動・教示ボタンであり、９ａは「移動」、９ｂは「教示」をそれぞれ選択するボタンである。
作業者は、以上説明した画像を見ながら、機能選択ボタン８、移動・教示ボタン９および図示しないキーボード、マウス等を操作してロボット２の動作を入力する。入力した結果は、動画あるいは静止画として画像に表示されるので、作業者は入力の結果を画像で確認できる。
【０００６】
以下、このオフラインティーチング装置を用いて、ロボット２の制御点５を移動目標点７に位置決めする動作を教示する方法を説明する。
まず、ボタン８ａ、ボタン８ｂのいずれかを選択する。ボタン８ａを選択すれば、制御点５の位置を移動目標点７に一致させることだけを考慮し、ロボット２の姿勢については考慮しない「位置重視」のモードになる。ボタン８ｂを選択すれば、制御点５の位置を移動目標点７に一致させることに加えて、制御点５の位置を移動目標点７に一致させた時のロボット２の姿勢についても考慮する「位置・姿勢重視」のモードになる。いずれのモードを選ぶかは、ロボット２に行わせる作業の種類によって決定する。制御点５の位置だけを問題にするのであれば「位置重視」のモードを選べば簡便であり、ティーチング作業がスピーディに行える。ロボット２の先端に取り付けた図示しないエンドエフェクタのワーク６に対する姿勢が問題になる作業、例えば溶接、研磨などの作業を教示する場合は、「位置・姿勢重視」のモードを選ぶ。
ボタン８ｃを選択すると、「走行軸優先移動」のモードになり、これはまず、ロボット２の走行軸の移動量、つまり走行軌道１におけるロボット２の移動先を最初に決定し、次にロボット２の他の軸の移動量を決定するモードである。このモードを選ばない場合、ロボット２は走行軌道１上を走行しない。ここでは、ボタン８ｃを押して、「走行軸優先移動」のモードを選択する。
次に、ボタン８ｄ、８ｅ、８ｆのいずれかを選択し、最後にボタン１２ａを押す。
【０００７】
（１）ボタン８ｄ「最小距離へ移動」を選んだ場合
ボタン８ｄを選択して、ボタン９ａを押すと、ロボット５は走行軌道１上を座標原点３と移動目標点７との距離が最小になる点まで移動する。つまり、図２に示すようにロボット２が移動目標点７に正対する位置まで移動する。
走行軌道１の走行範囲の制限により、図２に示すような位置を取りえない場合は、図３に示すように、ロボット２は走行ストローク４の終端まで移動する。
ロボット２を移動目標点７に正対する位置まで移動させると、移動目標点７が制御点５の動作範囲１０から外れる場合がある。例えば図４に示すように、ロボット２を位置Ａから位置Ｂに移動させて、座標原点３と移動目標点７の距離を最小にすると、移動目標点７は制御点５の動作範囲１０の外に出てしまう場合である。このような場合は、ロボット２を位置Ｂから位置Ａに向けて、移動目標点７が動作範囲１０の内部に入るまで戻す。この時、コンピュータの内部では、位置Ｂから位置Ａに一定長さづつ戻す試行を繰り返し、その都度、移動目標点７が動作範囲１０の内部に入るか否かを確認し、動作範囲１０の内部に入った位置Ｂ’をロボット２の走行軌道１上の移動先として決定するのである。
このように、ロボット２の走行軌道１上での移動先、すなわち最終位置が決定され、画面上に表示されると、作業者はその位置で不都合がないかを判断する。不都合がなければ、ボタン９ｂを押して、前記移動先を教示点として決定する。さらに、作業者はボタン１２ａを押して、制御点５を移動目標点７に向けて移動させる、この時、走行軸の移動量は決定されているから、残りの３自由度について移動量を決定すればよいから、一意に決定できる。
【０００８】
（２）ボタン８ｅ「差分による移動」を選んだ場合
ボタン８ｅを選択して、ボタン９ａを押すと、図５に示すように、コンピュータの内部では、制御点５と移動目標点７の走行軌道１に沿った長さＤ、言い換えれば、制御点５から移動目標点７に向かうベクトルの走行軌道１に平行な成分を求める。次にロボット５を移動目標点７に向けて長さＤだけ移動させる。
走行軌道１の動作範囲の制限で前述の位置に移動できないない場合は、「最小距離へ移動」の場合と同様、走行ストローク４の終端に移動する。
また前述の位置では移動目標点７が制御点５の動作範囲１０から外れる場合は、「最小距離へ移動」の場合と同様、ロボット５を位置Ｂから位置Ａに向けて、移動目標点７が動作範囲１０の範囲に入るまでロボット５を戻す。
以後の処理は「最小距離へ移動」の場合と同様である。
【０００９】
（３）ボタン８ｆ「中間点へ移動」を選んだ場合
ボタン８ｆを選択して、ボタン９ａを押すと、図６に示すように、コンピュータの内部では、ロボット５を走行軸１上で初期位置から移動目標点７に向けて微小距離ずつ移動させる試行を繰り返し、移動目標点７が動作範囲１０の外側の境界を越えて、動作範囲１０の内側に入る最初の位置Ｂ１を求め、次に「最小距離へ移動」の場合の移動先Ｂ２を求め、移動先Ｂ１と位置Ｂ２の中間点Ｂ３までロボット５を移動する。
以後の処理は「最小距離へ移動」の場合と同様である。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、走行軸付きロボットのオフラインティーチングにおいて、３通りの条件を選択して、選択した条件にしたがって走行軸の移動先を決定するので、走行軸付きロボットの自由度が冗長であっても、走行軸の移動先を一意に決定できると言う効果がある。
また、移動先をコンピュータによって一意に決定できるので、作業者の技能の差によるティーチングの品質のバラツキがないと言う効果がある。
さらに、作業者の技能によるティーチング作業時間のバラツキが少なく、経験の乏しい作業者であっても熟練者と同様の短時間でティーチング作業を行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面である。
【図２】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面であり、「最小距離へ移動」を説明する図である。
【図３】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面であり、「最小距離へ移動」を説明する図である。
【図４】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面であり、「最小距離へ移動」を説明する図である。
【図５】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面であり、「差分による移動」を説明する図である。
【図６】本発明の実施例を示すオフラインティーチング装置の表示画面であり、「中間点へ移動」を説明する図である。
【符号の説明】
１：走行軌道                ２：ロボット
３：座標原点                ４：走行ストローク
５：制御点                  ６：ワーク
７：移動目標点              ８：機能選択ボタン
９：移動・教示ボタン      １０：制御点の動作範囲
【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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