特許 7512743 教示方法およびロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】教示方法およびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20240702BHJP

   G05B 19/42 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

G05B19/42 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020129066

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022025892

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】平林 裕人

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０８４６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１７４４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０３２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１３６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２１２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０９９３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２５８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／２２

Ｇ０５Ｂ １９／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームを備えるロボットに対し、教示者による動作指示に基づいて前記ロボッ
トアームを駆動しつつ、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する教示ステップと
、
前記教示ステップで記憶した前記ロボットアームの位置および姿勢の記憶データに基づ
いて、前記ロボットアームの位置および姿勢を表示する表示ステップと、を有し、
前記教示ステップは、
前記教示者から教示指示が入力されたと判断した場合に前記ロボットアームの位置およ
び姿勢を記憶する第１記憶モードを実行することと、
前記教示指示が入力されていないと判断し、前記ロボットアームの制御点の移動速度が
所定速度以下の状態または前記ロボットアームの前記制御点の角速度が所定角速度以下の
状態を、所定時間以上満足した場合に、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する
第２記憶モードを実行することと、を含み、
前記表示ステップは、前記第１記憶モードで記憶した前記ロボットアームの位置および
姿勢と、前記第２記憶モードで記憶した前記ロボットアームの位置および姿勢と、を区別
して表示することを特徴とする教示方法。

【請求項2】

前記教示ステップは、前記ロボットアームの位置および姿勢と、既に記憶されている前
記ロボットアームの位置および姿勢との乖離が、所定値以上になったとき、前記ロボット
アームの位置および姿勢を記憶する第３記憶モードを有する請求項１に記載の教示方法。

【請求項3】

前記教示ステップは、前記ロボットアームに設置されたエンドエフェクターへの動作指
令が入力された場合、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する第４記憶モードを
有する請求項１または２に記載の教示方法。

【請求項4】

前記教示ステップは、前記ロボットアームの作業対象物を撮像する撮像部への動作指令
が実行された場合、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する第５記憶モードを有
する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の教示方法。

【請求項5】

前記教示ステップは、前記ロボットの電源を切る指令が入力された場合、前記ロボット
アームの位置および姿勢を記憶する第６記憶モードを有する請求項１ないし４のいずれか
１項に記載の教示方法。

【請求項6】

ロボットアームと、
教示者による前記ロボットアームに対する教示指示が入力される入力部と、
前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する記憶部と、
前記ロボットアームの作動を制御する制御部と、
前記記憶部が記憶する前記ロボットアームの位置および姿勢の記憶データに基づいて、
前記ロボットアームの位置および姿勢を表示する表示部と、
を備え、
前記制御部は、
前記教示指示が前記入力部に入力されたと判断した場合に前記ロボットアームの位置お
よび姿勢を前記記憶部に記憶する第１記憶モードを実行し、
前記教示指示が入力されていないと判断し、前記ロボットアームの制御点の移動速度が
所定速度以下の状態または前記ロボットアームの前記制御点の角速度が所定角速度以下の
状態を、所定時間以上満足した場合に、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する
第２記憶モードを実行し、
前記表示部は、前記第１記憶モードで記憶した前記ロボットアームの位置および姿勢と
、前記第２記憶モードで記憶した前記ロボットアームの位置および姿勢と、を区別して表
示すること、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、教示方法およびロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ロボットが各種作業を行うのに先立って、ロボットに作業の内容を教示するために用いられる教示装置が知られている。特許文献１に記載されている教示装置では、教示者がロボットアームを動作させたい位置に移動させつつ、教示ボタンを押すことにより、そのときのロボットアームの位置および姿勢を記憶する。この作業を繰り返すことにより、複数の位置において、ロボットアームの位置および姿勢を記憶することができる。そして、記憶した位置および姿勢の情報に基づいてロボットアームを駆動することにより、ロボットが作業を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１４２４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、例えば、教示者が教示ボタンを押し忘れたりした場合、本来教示ボタンを押すべきであったタイミングでのロボットアームの位置および姿勢が記憶されない。この場合、正確な教示を行うことができず、ロボットが正確な作業を行うことができない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。

【0006】

本適用例の教示方法は、ロボットアームを備えるロボットに対し、教示者による動作指示に基づいて前記ロボットアームを駆動しつつ、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する教示ステップを有し、
前記教示ステップは、
前記教示者から教示指示が入力されたときに前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する第１記憶モードと、
前記ロボットアームの制御点の移動速度が所定速度以下の状態または前記ロボットアームの前記制御点の角速度が所定角速度以下の状態を、所定時間以上満足したときに、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する第２記憶モードと、を有することを特徴とする。

【0007】

本適用例のロボットシステムは、ロボットアームと、
教示者による前記ロボットアームに対する教示指示が入力される入力部と、
前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する記憶部と、
前記ロボットアームの作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記教示指示が前記入力部に入力されたときに前記ロボットアームの位置および姿勢を前記記憶部に記憶する第１記憶モードと、
前記ロボットアームの制御点の移動速度が所定速度以下の状態または前記ロボットアームの前記制御点の角速度が所定角速度以下の状態を、所定時間以上満足したときに、前記ロボットアームの位置および姿勢を記憶する第２記憶モードと、を実行することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の教示方法を実行するロボットシステムの第１実施形態の概略構成図である。

【図2】図１に示すロボットシステムのブロック図である。

【図3】図１に示すロボットシステムが実行する教示方法を説明するための概念図である。

【図4】図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。

【図5】図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。

【図6】図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。

【図7】図１に示す教示装置の表示画面を示す図である。

【図8】本発明の教示方法の一例を説明するためのフローチャートである。

【図9】本発明の教示方法を実行するロボットシステムの第２実施形態の表示画面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の教示方法およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0010】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の教示方法を実行するロボットシステムの第１実施形態の概略構成図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示すロボットシステムが実行する教示方法を説明するための概念図である。図４は、図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。図５は、図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。図６は、図１に示すロボットシステムが教示を行っている状態を示す図であって、ロボットアームの各軸に沿って見た図である。図７は、図１に示す教示装置の表示画面を示す図である。図８は、本発明の教示方法の一例を説明するためのフローチャートである。

【0011】

また、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「－（マイナス）」と言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ軸方向」とも言う。

【0012】

また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、－ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
なお、図４～図６では、撮像部９の図示を省略している。

【0013】

図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられるシステムである。ロボットシステム１００は、ロボット２と、ロボット２に対して動作プログラムを教示する教示装置３と、を備える。また、ロボット２と教示装置３とは、有線または無線により通信可能であり、その通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。

【0014】

教示とは、ロボット２に対して動作プログラムを指定することを言い、具体的には、ロボットアーム２０の位置および姿勢等を制御装置８に入力することを言う。この教示には、直接教示と間接教示とがある。

【0015】

直接教示とは、ロボットアーム２０に外力を加えつつロボットアーム２０を所定の位置および姿勢に移動させながら、所望のタイミングで受付部４の教示ボタン４１を操作することにより、ロボットアーム２０の動作を制御装置８または教示装置３に記憶させることを言う。

【0016】

また、間接教示とは、第２実施形態で述べるように、表示部３４の表示画面３４１上で動作プログラムを作成し、作成した動作プログラムを制御装置８または教示装置３に記憶させることを言う。

【0017】

まず、ロボット２について説明する。
ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。図１に示すように、ロボット２は、基台２１と、基台２１に接続されたロボットアーム２０と、オペレーターからの所定の操作を受け付ける受付部４と、力検出部５と、エンドエフェクター７と、これら各部の作動を制御する制御装置８と、を有する。

【0018】

基台２１は、ロボットアーム２０を支持する部分である。基台２１には、後述する制御装置８が内蔵されている。また、基台２１の任意の部分には、ロボット座標系の原点が設定されている。なお、図１に示すｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、ロボット座標系の軸である。

【0019】

ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、を備えている。なお、ロボット２は、図示の構成に限定されず、アームの数は、１つまたは２つであってもよく、４つ以上であってもよい。

【0020】

また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、角速度センサー２９と、を備えている。

【0021】

図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、モーター２５１の駆動力を減速する減速機２５２と、モーター２５１または減速機２５２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２５３と、を有している。

【0022】

駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、モーター２６１の駆動力を減速する減速機２６２と、モーター２６１または減速機２６２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２６３と、を有している。

【0023】

ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、モーター２７１の駆動力を減速する減速機２７２と、モーター２７１または減速機２７２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２７３と、を有している。

【0024】

ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、モーター２８１の駆動力を減速する減速機２８２と、モーター２８１または減速機２８２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８３と、を有している。

【0025】

モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。

【0026】

また、減速機２５２、減速機２６２、減速機２７２および減速機２８２としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３は、例えば、角度センサーとすることができる。

【0027】

駆動ユニット２５、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して制御装置８により制御される。

【0028】

また、角速度センサー２９は、図２に示すように、第２アーム２３に内蔵されている。このため、第２アーム２３の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置８は、ロボット２の制御を行う。

【0029】

基台２１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台２１の上側には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。

【0030】

また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。

【0031】

また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置、支持されている。第３アーム２４は、シャフト２４１を有している。シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、上下方向に移動可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。

【0032】

シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに回転する。また、位置センサー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。

【0033】

また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

【0034】

また、ロボット２では、シャフト２４１の先端を制御点ＴＣＰとし、この制御点ＴＣＰを原点とした先端座標系が設定されている。また、この先端座標系は、前述したロボット座標系とキャリブレーションが済んでおり、先端座標系での位置をロボット座標系に変換することができる。これにより、制御点ＴＣＰの位置を、ロボット座標系で特定することができる。なお、制御点ＴＣＰの位置はこれに限定されず、ロボット座標系を用いて特定される位置であれば、どこに設定されていてもよい。

【0035】

また、シャフト２４１の先端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。

【0036】

なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボット２の構成要素になっていてもよい。

【0037】

図１に示すように、力検出部５は、ロボット２に加わる力、すなわち、ロボットアーム２０および基台２１に加わる力を検出するものである。力検出部５は、本実施形態では、基台２１の下方、すなわち、－ｚ軸側に設けられており、基台２１を下方から支持している。

【0038】

力検出部５は、例えば、水晶等の圧電体で構成され、外力を受けると電荷を出力する複数の素子を有する構成とすることができる。また、制御装置８は、この電荷量に応じて、ロボットアーム２０が受けた外力に変換することができる。また、このような圧電体であると、設置する向きに応じて、外力を受けた際に電荷を発生させることができる向きを調整可能である。

【0039】

また、受付部４は、オペレーターの所定の操作を受け付ける部位である。受付部４は、教示ボタン４１を有している。この教示ボタン４１は、直接教示を行う場合に用いることができる。教示ボタン４１は、メカニカルボタンであってもよく、タッチ式のエレクトリックボタンであってもよい。また、教示ボタン４１の周囲には、機能が異なるボタンが設置されていてもよい。

【0040】

撮像部９は、例えば、複数の画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーで構成された撮像素子と、レンズ等を含む光学系と、を有する構成とすることができる。図２に示すように、撮像部９は、制御装置８と電気的に接続され、その作動が制御される。すなわち、教示装置３を介して撮像指令が入力された場合、その信号が制御装置８に送信され、制御装置８が撮像部９を駆動し、撮像を行う。

【0041】

撮像部９は、撮像素子が受光した光を電気信号に変換し、その電気信号を制御装置８へと出力する。すなわち、撮像部９は、撮像結果を制御装置８へと送信する。なお、撮像結果は、静止画であってもよく、動画であってもよい。

【0042】

なお、撮像部９は、制御装置８を介さず、直接、教示装置３によって制御される構成であってもよい。

【0043】

また、撮像部９は、第２アーム２３の側部に設置され、かつ、下方を向いており、第２アーム２３の下方を撮像する。なお、撮像部９の設置位置、向いている方向は、図示の構成に限定されない。

【0044】

次に、制御装置８について説明する。
図１および図２に示すように、制御装置８は、本実施形態では、基台２１に内蔵されている。また、図２に示すように、制御装置８は、ロボット２の駆動を制御する機能を有し前述したロボット２の各部と電気的に接続されている。制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、記憶部８２と、通信部８３と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。

【0045】

ＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。ＣＰＵ８１で生成された指令信号は、通信部８３を介してロボット２に送信される。これにより、ロボットアーム２０が所定の作業を実行することができる。

【0046】

記憶部８２は、ＣＰＵ８１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部８２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。

【0047】

通信部８３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いてロボット２の各部および教示装置３との間でそれぞれ信号の送受信を行う。

【0048】

次に、教示装置３について説明する。
図２に示すように、教示装置３は、ＣＰＵ３１と、記憶部３２と、通信部３３と、表示部３４と、入力部３５と、を有する。教示装置３としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等が挙げられる。

【0049】

ＣＰＵ３１は、記憶部３２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行してロボットアーム２０の作動を制御する。各種プログラムとしては、例えば、後述する教示プログラム等が挙げられる。この教示プログラムは、教示装置３で生成されたものであってもよく、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の外部記録媒体から記憶されたものであってもよく、ネットワーク等を介して記憶されたものであってもよい。

【0050】

ＣＰＵ３１で生成された信号は、通信部３３を介してロボット２の制御装置８に送信される。これにより、ロボットアーム２０が所定の作業を所定の条件で実行したり、教示を行ったりすることができる。また、ＣＰＵ３１は、図３～図８に示す表示部３４の駆動を制御する。すなわち、ＣＰＵ３１は、表示部３４の作動を制御する表示制御部として機能する。

【0051】

記憶部３２は、ＣＰＵ３１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部３２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。

【0052】

通信部３３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置８との間で信号の送受信を行う。

【0053】

表示部３４は、表示画面３４１を有する各種ディスプレイで構成されている。本実施形態では、一例としてタッチパネル式、すなわち、表示部３４が表示機能と入力操作機能とを備える構成として説明する。オペレーターが表示画面３４１を触る、すなわち、タッチすると、ＣＰＵ３１は、所定の表示に切り替えたりする制御を行う。

【0054】

ただし、このような構成に限定されず、別途、入力操作部を備える構成であってもよい。この場合、入力操作部は、例えば、マウス、キーボード等が挙げられる。また、タッチパネルと、マウス、キーボード等を併用する構成であってもよい。すなわち、以下で述べる入力操作は、表示画面３４１に表示されたカーソルを、マウス、キーボード等を用いて移動、選択する構成であってもよい。

【0055】

入力部３５は、制御装置８および表示部３４が接続される入力端子である。入力部３５には、制御装置８からの各種情報や、表示部３４から入力された各種設定等に関する情報が入力される。教示者が教示ボタン４１を押すと、その情報が制御装置８を介して入力部３５に入力される。すなわち、入力部３５は、教示者によるロボットアーム２０に対する教示指示が入力される部分である。なお、図示の構成に限定されず、教示ボタン４１からの情報が入力部３５に直接入力される構成であってもよい。

【0056】

次に、本発明の教示方法について説明する。なお、以下では、図４に示す位置Ａを作業開始位置とし、図５に示す位置Ｂを作業終了位置とする作業をロボットアーム２０に行わせたい場合について説明する。この場合、図４に示す位置Ａで教示ボタン４１を押し、図５に示す位置Ｂで教示ボタン４１を押すのが正確な教示である。また、以下では、教示者が行う教示は、直接教示として説明する。

【0057】

まず、教示者がロボットアーム２０の一部、例えば、第２アーム２３を把持してロボットアーム２０に力を加え、ロボットアーム２０を移動させる。そして、図４に示す位置Ｐ１に制御点ＴＣＰを位置させると、教示者は、教示ボタン４１を押す。これにより、教示指示が制御装置８および教示装置３に入力され、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢に関する情報、すなわち、制御点ＴＣＰが位置Ｐ１に位置する場合におけるロボットアーム２０の位置および姿勢が記憶部３２に記憶される。

【0058】

本明細書中において、「ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する」とは、制御点ＴＣＰのロボット座標系における３次元座標と、そのときのロボットアーム２０の関節角度を記憶することを言う。ロボットアーム２０の関節角度は、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３の検出値のことである。

【0059】

次に、第２アーム２３を把持してロボットアーム２０に力を加えてロボットアーム２０を移動させ、図５に示す位置Ｐ２まで制御点ＴＣＰを移動させると、ロボットアーム２０に力を加えるのを止めて、教示ボタン４１を押す。これにより、制御点ＴＣＰが位置Ｐ２に位置する場合におけるロボットアーム２０の位置および姿勢が記憶部３２に記憶される。

【0060】

以上のようにして、作業開始位置および作業終了位置を記憶し、作業開始位置から作業終了位置までロボットアーム２０が駆動するよう動作プログラムを作成する。この動作プログラムを実行することにより、ロボットアーム２０は、所望の作業を行うことができる。なお、作業開始位置や、作業終了位置や、その間の地点において、エンドエフェクター７や撮像部９に対する動作指示を入力することもできる。エンドエフェクター７や撮像部９に対する動作指示が入力された場合、その動作指示のプログラムが組み込まれて作成される。

【0061】

ここで、例えば、位置Ａや位置Ｂにて、本来、教示ボタン４１を押さなければならないが、教示者がボタンを押し忘れてしまうことがある。また、教示中に一旦中断して再開するとき、中断した位置が分からなくなってしまうことがある。このような場合、正確な教示を行うことができず、その結果、所望の作業を行うことができなくなってしまう。

【0062】

このような不具合を防止するために、図３に示すように、教示装置３は、第１記憶モードと、第２記憶モードと、第３記憶モードと、第４記憶モードと、第５記憶モードと、第６記憶モードと、を有する。そして、各モードに設定された条件を満足したとき、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶部３２に記憶する。これにより、教示ボタン４１の押し忘れを防止し、正確な教示を行うことができる。

【0063】

第１記憶モードは、教示者から教示指示が入力されたときにロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する通常記憶モードである。すなわち、教示者が教示ボタン４１を押したら、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶部３２に記憶する。これにより、教示者が所望の位置で教示ボタン４１を押したときにロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶することができる。

【0064】

このように、第１記憶モードを実行するトリガーは、教示ボタン４１を押されたという情報である。

【0065】

第２記憶モードは、制御点ＴＣＰの移動速度が所定速度以下の状態、または、制御点ＴＣＰの角速度が所定角速度以下の状態を、所定時間以上満足したときに、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶するモードである。換言すれば、第２記憶モードは、制御点ＴＣＰの移動速度が停止しているまたはロボットアーム２０の姿勢が変化していないと見做すことができる停止条件を満足したときに、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶するモードである。なお、第２記憶モードでは、「制御点ＴＣＰの移動速度が所定速度以下の状態」と、「制御点ＴＣＰの角速度が所定角速度以下の状態」の少なくとも一方について所定時間以上満足していれば、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。

【0066】

制御点ＴＣＰの移動速度は、例えば、各関節の速度から予測したり、撮像部９で制御点ＴＣＰを撮像して推定したりすることにより算出することができる。

【0067】

なお、所定速度とは、例えば、１ｍｍ／ｓ以上２０ｍｍ／ｓ以下程度とすることができる。また、所定時間とは、例えば、１秒以上１０秒以下程度とすることができる。

【0068】

制御点ＴＣＰの移動角速度は、例えば、各関節の速度から予測したり、角速度センサー２９によって検出したりすることにより算出することができる。

【0069】

なお、所定角速度とは、例えば、０．１ｄｅｇ／ｓ以上２ｄｅｇ／ｓ以下程度とすることができる。また、所定時間とは、例えば、１秒以上１０秒以下程度とすることができる。

【0070】

このような第２記憶モードによれば、ロボットアーム２０が停止しているときに自動でロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶することができる。これにより、例えば、教示者が教示を途中で一旦中断した場合、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶することができ、教示を途中から再開することができる。

【0071】

また、ロボットアーム２０が所定時間以上停止している、または、低速で移動しているということは、ロボットアーム２０が作業を行うにあたって重要な位置である可能性があるため、その位置を強制的に記憶することにより、教示者が教示ボタン４１を押し忘れた場合であっても、その位置および姿勢を記憶しておくことができる。よって、教示ボタン４１の押し忘れを防止することができる。

【0072】

第３記憶モードは、ロボットアーム２０の位置および姿勢と、既に記憶されているロボットアーム２０の位置および姿勢との乖離が、所定値以上になったとき、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶するモードである。「ロボットアーム２０の位置および姿勢の乖離が所定値以上になる」とは、ロボット座標系における位置が所定値以上乖離したということである。すなわち、比較的大きくロボットアーム２０が移動して姿勢が変形したということである。

【0073】

この場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶すべきタイミングであることが多い傾向にあるため、第３記憶モードを有することにより、教示ボタン４１の押し忘れを防止することができる。

【0074】

第４記憶モードは、ロボットアーム２０に設置されたエンドエフェクター７への動作指令が入力された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶するモードである。エンドエフェクター７への動作指令とは、エンドエフェクター７を上下させたり、エンドエフェクター７を作動させたりする指令のことである。この動作指令は、例えば、教示装置３を介して教示者が入力し、その信号が制御装置８を介してエンドエフェクター７に入力される。

【0075】

エンドエフェクター７に対して動作指令が入力されたということは、ロボットアーム２０が作業を行うにあたって重要な位置であるため、その位置を強制的に記憶することにより、教示者が教示ボタン４１を押し忘れた場合であっても、その位置および姿勢を記憶しておくことができる。よって、教示ボタン４１の押し忘れを防止することができる。

【0076】

第５記憶モードは、ロボットアーム２０の作業対象物を撮像する撮像部９への動作指令が実行された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶するモードである。撮像部９への動作指令とは、撮像部９が撮像を行わせる指令のことである。この動作指令は、例えば、教示装置３を介して教示者が入力し、その信号が制御装置８を介して撮像部９に入力される。

【0077】

撮像部９に対して動作指令が入力されたということは、ロボットアーム２０が作業を行うにあたって重要な位置であるため、その位置を強制的に記憶することにより、教示者が教示ボタン４１を押し忘れた場合であっても、その位置および姿勢を記憶しておくことができる。よって、教示ボタン４１の押し忘れを防止することができる。

【0078】

第６記憶モードは、ロボット２の電源を切る指令が入力された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。ロボット２の電源を切る指令は、教示者が図示しない電源ボタンを押した際、その情報が例えば教示装置３の入力部３５に入力される。

【0079】

教示の途中で、例えば、図６に示すような位置で電源を切った場合、ロボットアーム２０が初期位置に戻るよう設定されていることがある。この場合、どの位置で教示を再開すべきかわからなくなってしまい、最初からやり直す必要がある。このため、ロボット２の電源を切る指令が入力された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶しておくことにより、作業の再開を正確に行うことができる。

【0080】

このように、ロボットシステム１００では、通常記憶モードである第１記憶モードを実行しつつ、第２記憶モード～第６記憶モードを実行する。これにより、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止して、教示すべきタイミングで教示を行うことができる。よって、正確な教示を行うことができ、ひいては、ロボット２が正確な作業を行うことができる。

【0081】

なお、上記では、第１記憶モード～第６記憶モードを実行する構成について述べたが、本発明ではこれに限定されず、少なくとも第１記憶モードおよび第２記憶モードを実行する構成であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。

【0082】

以上説明したように、ロボットシステム１００は、ロボットアーム２０と、教示者によるロボットアーム２０に対する教示指示が入力される入力部３５と、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する記憶部３２と、ロボットアーム２０の作動を制御する制御部であるＣＰＵ３１と、を備える。また、ＣＰＵ３１は、教示指示が入力部３５に入力されたときにロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶部３２に記憶する第１記憶モードと、ロボットアーム２０の制御点ＴＣＰの移動速度が所定速度以下の状態またはロボットアーム２０の制御点ＴＣＰの角速度が所定角速度以下の状態を、所定時間以上満足したときに、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第２記憶モードと、を実行する。これにより、例えば、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止して、教示すべきタイミングで教示を行うことができる。よって、正確な教示を行うことができ、ひいては、ロボット２が正確な作業を行うことができる。

【0083】

また、ロボットシステム１００では、教示した記憶データ、すなわち、教示したロボットアーム２０の経路を表示部３４に表示することができる。例えば、表示部３４は、図７に示すように、表示部３４に、位置Ｐ１と、位置Ｐ２と、それらの間の位置Ｐ３とを表示する。位置Ｐ１および位置Ｐ２は、丸い印で表示し、位置Ｐ３は、四角い印で表示する。なお、位置Ｐ３は、前述した第２記憶モード～第６記憶モードのいずれかで記憶されたロボットアーム２０の教示情報である。

【0084】

なお、図示の構成では、２次元的に制御点ＴＣＰの位置を表示しているが、本発明ではこれに限定されず、３次元的にロボットアーム２０の位置および姿勢を示す構成であってもよい。

【0085】

また、このような表示ステップは、教示内容の表示指示があった場合に実行する構成であってもよく、教示ステップが完了すると自動で実行される構成であってもよい。なお、表示指示は、例えば、教示装置３から教示者が入力することができる。

【0086】

また、図示のように、印の形状で区別する構成に限定されず、色や大きさ等を異ならせることにより区別する構成であってもよい。

【0087】

このように、第１記憶モードにおける教示情報と、第２記憶モードにおける教示情報と、を区別して表示することにより、教示者は、どの位置で教示ボタンを押し忘れたかや、どの位置で作業を再開すべきかを容易に把握することができる。

【0088】

次に、ＣＰＵ３１が行う制御動作を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下で説明するステップは、ＣＰＵ３１とＣＰＵ８１とが分担して行ってもよい。

【0089】

まず、ステップＳ１０１において、動作指示に基づいて、ロボットアーム２０を駆動して、教示を開始する。本実施形態では、動作指示は、教示者がロボットアーム２０に加える力のことであるが、これに限定されず、教示装置３を介してロボットアーム２０を動作させる操作であってもよい。

【0090】

次に、ステップＳ１０２において、教示指示が入力されたか否かを判断する。本実施形態では、教示ボタン４１が押されたか否かを判断する。ステップＳ１０２において、教示指示が入力されたと判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０２において、教示指示が入力されていないと判断した場合、ステップＳ１０３に移行する。

【0091】

次に、ステップＳ１０３において、制御点ＴＣＰの移動速度または角速度が停止条件を所定時間以上満足しているか否かを判断する。ステップＳ１０３において、停止条件を所定時間以上満足していると判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０３において、制御点ＴＣＰの移動速度が停止条件を満足していないと判断した場合、ステップＳ１０４に移行する。

【0092】

次に、ステップＳ１０４において、現在のロボットアーム２０の位置および姿勢が、前回記憶したロボットアーム２０の位置および姿勢と、所定値以上乖離しているか否かを判断する。ステップＳ１０４において、所定値以上乖離していると判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０４において、現在のロボットアーム２０の位置および姿勢が、前回記憶したロボットアーム２０の位置および姿勢と、所定値以上乖離していないと判断した場合、ステップＳ１０５に移行する。

【0093】

次に、ステップＳ１０５において、エンドエフェクター７への動作指示があったか否かを判断する。エンドエフェクター７への動作指示があったと判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアームの位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０５において、エンドエフェクター７への動作指示がないと判断した場合、ステップＳ１０６に移行する。

【0094】

次に、ステップＳ１０６において、撮像部９への動作指示があったか否かを判断する。撮像部９への動作指示があったと判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０６において、撮像部９への動作指示がないと判断した場合、ステップＳ１０７に移行する。

【0095】

次に、ステップＳ１０７において、電源をＯＦＦにする指示があったか否かを判断する。電源をＯＦＦにする指示があったと判断した場合、ステップＳ１０８に移行し、そのときのロボットアームの位置および姿勢を記憶する。一方、ステップＳ１０７において、電源をＯＦＦにする指示がないと判断した場合、ステップＳ１０９に移行する。

【0096】

次に、ステップＳ１０９において、教示が完了したか否かを判断する。本ステップでは、教示者が教示ボタン４１を押したか否に基づいて判断する。ステップＳ１０９において、教示が完了したと判断した場合、教示プログラムを終了し、ステップＳ１１０に移行する。一方、ステップＳ１０９において、教示が完了していないと判断した場合、ステップＳ１０１に戻り、以降のステップを順次繰り返す。

【0097】

次に、ステップＳ１１０において、表示指示があったか否かを判断する。すなわち、教示装置３の表示部３４において、図示しない表示ボタンが押されたか否かを判断する。ステップＳ１１０において、表示指示があったと判断した場合、ステップＳ１１１において、例えば、図７に示すように、教示結果を表示する。一方、ステップＳ１１０において、表示指示がなかったと判断した場合、全てのプログラムを終了する。

【0098】

このようなステップＳ１０１～ステップＳ１１１において、ステップＳ１０１～ステップＳ１０９までが教示ステップであり、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１が表示ステップである。

【0099】

以上説明したように、本発明の教示方法は、ロボットアーム２０を備えるロボット２に対し、教示者による動作指示に基づいてロボットアーム２０を駆動しつつ、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する教示ステップを有する。また、教示ステップは、教示者から教示指示が入力されたときにロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第１記憶モードと、ロボットアーム２０の制御点ＴＣＰの移動速度が所定速度以下の状態またはロボットアーム２０の制御点ＴＣＰの角速度が所定角速度以下の状態を、所定時間以上満足したときに、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第２記憶モードと、を有する。これにより、例えば、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止して、教示すべきタイミングで教示を行うことができる。よって、正確な教示を行うことができ、ひいては、ロボット２が正確な作業を行うことができる。

【0100】

また、教示ステップは、ロボットアーム２０の位置および姿勢と、既に記憶されているロボットアーム２０の位置および姿勢との乖離が、所定値以上になったとき、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第３記憶モードを有する。これにより、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止することができる。

【0101】

また、教示ステップは、ロボットアーム２０に設置されたエンドエフェクター７への動作指令が入力された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第４記憶モードを有する。これにより、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止することができる。

【0102】

また、教示ステップは、ロボットアーム２０の作業対象物を撮像する撮像部９への動作指令が実行された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第５記憶モードを有する。これにより、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止することができる。

【0103】

また、教示ステップは、ロボット２の電源を切る指令が入力された場合、ロボットアーム２０の位置および姿勢を記憶する第６記憶モードを有する。これにより、教示を再開する際、再開位置を容易に把握することができる。

【0104】

また、本発明の教示方法は、教示ステップで記憶したロボットアーム２０の位置および姿勢の記憶データに基づいて、ロボットアーム２０の位置および姿勢を表示する表示ステップを有する。

【0105】

また、表示ステップでは、第１記憶モードで記憶したロボットアーム２０の位置および姿勢と、第１記憶モード以外の記憶モードで記憶したロボットアーム２０の位置および姿勢と、を区別して表示する。これにより、教示者は、どの位置で教示ボタンを押し忘れたかや、どの位置で教示を再開すべきかを容易に把握することができる。

【0106】

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の教示方法を実行するロボットシステムの第２実施形態の表示画面を示す図である。

【0107】

以下、この図を参照しつつ本発明の教示方法およびロボットシステムの第２実施形態について説明するが、以下では、第１実施形態との相違点を説明する。

【0108】

本実施形態では、間接教示について説明する。図９に示すように本実施形態では、教示装置３の表示部３４の表示画面３４１において教示が行われる。すなわち、表示画面３４１上で、教示コマンドを並べていくことにより、教示が行われる。

【0109】

図示の構成では、「動かす」というコマンド、「動かす」というコマンド、「自動保存」というコマンド、「ビジョン動作」というコマンド、「自動保存」というコマンド、「ハンド動作」というコマンドと、「自動保存」というコマンドとが上側から並んでいる。

【0110】

これらのコマンドは、図示しないコマンド群から教示者によって選択されたものである。「動かす」というコマンドを選択した際、表示画面３４１中の図示しない位置設定部から目的位置を設定することができる。

【0111】

なお、図示の例では、「動かす」というコマンドを２回続けて設定した際、ロボットアーム２０が停止条件を満足したため、自動保存、すなわち、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢の記憶を行っている。

【0112】

そして、その後、「ビジョン動作」のコマンドが選択された、すなわち、撮像部９に対する動作指令が入力されたため、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢の記憶を行っている。

【0113】

そして、その後、「ハンド動作」のコマンドが選択された、すなわち、エンドエフェクター７に対する動作指令が入力されたため、そのときのロボットアーム２０の位置および姿勢の記憶を行っている。

【0114】

このように、間接教示においても、第１記憶モード～第６記憶モードを実行することができる。よって、例えば、教示ボタン４１の押し忘れによる教示ミスを防止して、教示すべきタイミングで教示を行うことができる。その結果、正確な教示を行うことができ、ひいては、ロボット２が正確な作業を行うことができる。

【0115】

以上、本発明の教示方法およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、教示方法およびロボットシステムには、それぞれ他の任意の構成物、工程が付加されていてもよい。また、ロボットは、スカラロボットを用いたが、これに限定されず、垂直多関節ロボットや直交ロボットであってもよい。

【符号の説明】

【0116】

２…ロボット、３…教示装置、４…受付部、５…力検出部、７…エンドエフェクター、８…制御装置、９…撮像部、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２６…駆動ユニット、２７…ｕ駆動ユニット、２８…ｚ駆動ユニット、２９…角速度センサー、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…通信部、３４…表示部、３５…入力部、４１…教示ボタン、８１…ＣＰＵ、８２…記憶部、８３…通信部、１００…ロボットシステム、２２０…筐体、２３０…筐体、２４１…シャフト、２５１…モーター、２５２…減速機、２５３…位置センサー、２６１…モーター、２６２…減速機、２６３…位置センサー、２７１…モーター、２７２…減速機、２７３…位置センサー、２８１…モーター、２８２…減速機、２８３…位置センサー、３４１…表示画面、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、ＴＣＰ…制御点、Ａ…位置、Ｂ…位置、Ｃ…位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】