特許 7614326 教示工具または作業者の手を用いて教示点を設定する教示装置

(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】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】教示工具または作業者の手を用いて教示点を設定する教示装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20250107BHJP

   G05B 19/42 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

G05B19/42 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023505554

(86)(22)【出願日】2022-03-07

(86)【国際出願番号】 JP2022009812

(87)【国際公開番号】W WO2022191148

(87)【国際公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-10-10

(31)【優先権主張番号】P 2021039318

(32)【優先日】2021-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130133

【弁理士】

【氏名又は名称】曽根 太樹

(72)【発明者】

【氏名】内海 竜之介

(72)【発明者】

【氏名】吉田 茂夫

(72)【発明者】

【氏名】天方 康裕

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１３６２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０４７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１０６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－２３９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１２９２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットおよび作業ツールを含むロボット装置の教示点を設定する教示装置であって、
教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を示すための教示工具または作業者の手を撮像する３次元センサと、
前記３次元センサからの信号を処理する処理装置とを備え、
前記処理装置は、前記３次元センサの出力に基づいて、教示工具または作業者の手における特徴部位の位置を検出する特徴部位検出部と、
作業者が教示工具または手を移動した時に、特徴部位に対する前記３次元センサの位置および姿勢を維持するように、ロボットの位置および姿勢を変更する指令を生成する移動指令生成部と、
ロボット装置が作業を行う時のロボットの位置および姿勢に対応するように作業者が教示工具または手を配置している状態で、前記特徴部位検出部により検出された特徴部位の位置に基づいて、教示工具または作業者の手に予め設定された補助座標系の位置および姿勢を算出する算出部と、
前記算出部にて算出された補助座標系の位置および姿勢に基づいて、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を設定する設定部とを含む、教示装置。

【請求項2】

教示工具を備え、
教示工具は、作業者が持つための把持部と、特徴部位を有する指定部とを有し、
前記指定部は、前記３次元センサの出力に基づいて前記指定部の位置および姿勢を検出できる立体形状を有する、請求項１に記載の教示装置。

【請求項3】

前記特徴部位検出部にて検出された特徴部位の位置に基づいて、教示工具または作業者の手に対して補助座標系を設定する座標系設定部を備え、
前記座標系設定部は、教示工具または作業者の手に定められた補助座標系の原点から３次元カメラに向かう方向を補助座標系の１つの座標軸に設定する、請求項１または２に記載の教示装置。

【請求項4】

前記処理装置は、前記３次元センサの出力に基づいて、教示工具の予め定められた指令動作を検出する動作検出部を含み、
前記動作検出部は、指令動作を検出した時に、指令動作に対応する制御を実施する、請求項１から３のいずれか一項に記載の教示装置。

【請求項5】

前記特徴部位検出部は、作業者による教示工具または手の移動と共に、予め定められた間隔ごとに特徴部位の位置を検出し、
前記算出部は、前記間隔ごとに検出された特徴部位の位置に基づいて、前記補助座標系の位置および姿勢を算出し、
前記設定部は、前記間隔に対応するように、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の教示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、教示工具または作業者の手を用いて教示点を設定する教示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボット装置は、ロボットと、ロボットに取り付けられた作業ツールと、ロボットを制御する制御装置とを備える。制御装置は、作業プログラムに基づいてロボットおよび作業ツールを駆動する。作業者は、ロボットの位置および姿勢を定めるために、予め教示点を教示することができる。作業プログラムには、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢の情報が含まれる。

【0003】

従来の技術において、作業者が教示操作盤を操作して、作業ツールが所望の位置および姿勢になるようにロボットの位置および姿勢を変更する。そして、ロボットの位置および姿勢が所望の位置および姿勢になったときに、教示点を設定することができる。

【0004】

また、作業ツールの位置および姿勢を示すための教示用の工具を用いて、教示作業を行う方法が知られている。この方法では、所定の位置に固定されたステレオカメラにて教示用の工具を撮像する。ステレオカメラにて撮像された画像に基づいて、教示用の工具の位置および姿勢を検出する。そして、教示用の工具の位置および姿勢に基づいて、ロボットの位置および姿勢を設定する（例えば、特開２０１４－１３６２７５号公報および特開２０１１－１０４７５９号公報）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１３６２７５号公報

【文献】特開２０１１－１０４７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

作業者が教示点を設定する場合に、作業者は、教示操作盤を操作して教示点ごとにロボットの位置および姿勢を変更する必要がある。このために、教示点の設定のために長い作業時間がかかるという問題がある。

【0007】

例えば、ワークの搬送を行うロボット装置において、教示点を設定する場合には、ロボットの位置および姿勢を手動にて調整する必要が有る。教示点は多く設定しなければないために作業時間が長くなるという問題がある。特に、ワークを移動する経路が曲線を含む場合には、所望の経路に沿ってワークを移動するために、多くの教示点を設定する必要が有る。ワークの搬送以外の作業を行うロボット装置についても、作業プログラムを生成するために多くの教示点を設定する場合が有り、作業時間が長くなるという問題がある。

【0008】

また、作業ツールが筐体等にて囲まれた空間または狭い領域に侵入して作業を行う場合がある。このような場合に、ロボットの教示点を設定する時に、作業者は作業ツールが見にくくなる場合が有る。この結果、作業ツールの位置および姿勢を確認することが難しい場合が有る。

【0009】

例えば、工作機械は切削液の飛散を防止するための加工室を構成する筐体を備える。加工室の内部にロボットにてワークを配置する場合がある。このようなロボット装置に対して教示点を設定する時に、作業者は筐体の内部に侵入した作業ツールの位置および姿勢を確認することが難しいという問題がある。このために、教示点の設定に長い時間がかかるという問題が有る。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一態様は、ロボットおよび作業ツールを含むロボット装置の教示点を設定する教示装置である。教示装置は、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を示すための教示工具または作業者の手を撮像する３次元センサと、３次元センサからの信号を処理する処理装置とを備える。処理装置は、３次元センサの出力に基づいて、教示工具または作業者の手における特徴部位の位置を検出する特徴部位検出部を含む。処理装置は、作業者が教示工具または手を移動した時に、特徴部位に対する３次元センサの位置および姿勢を維持するように、ロボットの位置および姿勢を変更する指令を生成する移動指令生成部を含む。処理装置は、ロボット装置が作業を行う時のロボットの位置および姿勢に対応するように作業者が教示工具または手を配置している状態で、特徴部位検出部により検出された特徴部位の位置に基づいて、教示工具または作業者の手に予め設定された補助座標系の位置および姿勢を算出する算出部を含む。処理装置は、算出部にて算出された補助座標系の位置および姿勢に基づいて、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を設定する設定部を含む。

【発明の効果】

【0011】

本開示の態様によれば、短時間に教示作業を行うことができる教示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態における第１のロボット装置がワークの搬送を開始する時の斜視図である。

【図2】実施の形態における第１のロボット装置のブロック図である。

【図3】第１のロボット装置がワークの搬送を終了した時の斜視図である。

【図4】ワークを搬送する時のロボットの位置の移動経路を説明する斜視図である。

【図5】実施の形態における第１の教示工具の斜視図である。

【図6】補助座標系を設定するときの教示工具およびカメラの斜視図である。

【図7】実施の形態における経路モードで教示点を設定するときの教示工具、カメラ、およびワークの斜視図である。

【図8】１つの教示点を設定する作業のフローチャートである。

【図9】実施の形態における点モードで教示点を設定するときの教示工具、カメラ、およびワークの斜視図である。

【図10】教示工具の第１の指令動作を説明する教示工具およびカメラの斜視図である。

【図11】教示工具の第２の指令動作を説明する教示工具およびカメラの斜視図である。

【図12】実施の形態における第２の教示工具の斜視図である。

【図13】作業者の手の斜視図である。

【図14】実施の形態における第２のロボット装置の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１から図１４を参照して、実施の形態における教示装置について説明する。本実施の形態においては、ワークを開始位置から目標位置まで搬送するロボットを備えるロボット装置を例示して説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態における第１のロボット装置の斜視図である。図２は、本実施の形態におけるロボット装置のブロック図である。図１は、ワーク８１の搬送を開始する時の斜視図である。図１および図２を参照して、ロボット装置８は、作業ツールとしてのハンド２と、ハンド２を移動するロボット１とを備える。ロボット装置８は、ワーク８１を搬送するコンベヤ８４を備える。第１のロボット装置８は、矢印９１に示すように直方体状のワーク８１を棚８０からコンベヤ８４に搬送する。

【0015】

図３は、本実施の形態における第１のロボット装置の他の斜視図である。図３は、ワーク８１の搬送を終了した時の斜視図である。ロボット１によるワークの搬送が終了すると、コンベヤ８４は、矢印９２に示すようにワーク８１を所定の位置まで移動する。

【0016】

図１から図３を参照して、本実施の形態のロボット１は、複数の関節部を含む多関節ロボットである。ロボット１は、ベース部１４と、ベース部１４に支持された旋回ベース１３とを含む。旋回ベース１３は、ベース部１４に対して回転する。ロボット１は、上部アーム１１および下部アーム１２を含む。下部アーム１２は、関節部を介して旋回ベース１３に支持されている。上部アーム１１は、関節部を介して下部アーム１２に支持されている。ロボット１は、上部アーム１１の端部に連結されているリスト１５を含む。リスト１５は、関節部を介して上部アーム１１に支持されている。リスト１５は、回転するように形成されたフランジ１６を含む。

【0017】

ハンド２は、ワーク８１を把持するように形成されている。本実施の形態のハンド２は、互いに対向する方向に移動する２個の爪部２ａを有する。ハンド２は、リスト１５のフランジ１６に固定されている。なお、作業ツールは、ハンドに限られずに、ロボット装置が行う作業に応じた任意の装置を採用することができる。例えば、接着剤を塗布する場合には、作業ツールとしてディスペンサ等の作業ツールを採用することができる。

【0018】

ロボット１は、上部アーム１１等のロボット１の構成部材を駆動するロボット駆動装置を含む。本実施の形態のロボット駆動装置は、上部アーム１１、下部アーム１２、旋回ベース１３、およびリスト１５を駆動するための複数のロボット駆動モータ２２を含む。ハンド２は、ハンド２を駆動するためのハンド駆動装置を含む。本実施の形態のハンド駆動装置は、爪部２ａを開いたり閉じたりするためのハンド駆動モータ２４を含む。

【0019】

ロボット装置８は、ロボット１およびハンド２を制御するロボット制御装置４を備える。ロボット制御装置４は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算処理装置（コンピュータ）を含む。演算処理装置は、ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。

【0020】

ロボット制御装置４は、作業者がロボット装置８を手動にて操作する操作盤としての教示操作盤３を含む。教示操作盤３は、ロボット１およびハンド２に関する情報を入力する入力部３ａを含む。入力部３ａは、キーボードおよびダイヤルなどの部材により構成されている。教示操作盤３は、ロボット装置８の制御に関する情報を表示する表示部３ｂを含む。表示部３ｂは、液晶表示パネル等の表示パネルにて構成されている。なお、表示部３ｂは、タッチパネル方式の表示パネルを含んでいても構わない。この場合には、表示部３ｂは、入力部３ａの機能を有する。

【0021】

ロボット制御装置４は、動作プログラム４０に従ってロボット１およびハンド２を駆動する。本実施の形態の動作プログラム４０は、ワークの搬送などの予め定められた作業を実施するための作業プログラム４１を含む。ロボット制御装置４は、ロボット装置８にて実際の作業を行う場合に、作業プログラム４１に定められた教示点に基づいてロボット１の位置および姿勢を変更する。ロボット制御装置４は、ロボット装置８の制御に関する情報を記憶する記憶部４２を含む。記憶部４２は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。例えば、記憶部４２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体、または光記憶媒体等の記憶媒体にて構成されることができる。動作プログラム４０は、記憶部４２に記憶される。作業プログラム４１には、ロボット１を駆動するための教示点の位置および教示点におけるロボット１の姿勢が定められている。

【0022】

ロボット制御装置４は、ロボット１およびハンド２の動作指令を送出する動作制御部４３を含む。動作制御部４３は、動作プログラム４０に従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサは、動作プログラム４０を読み込んで、動作プログラム４０に定められた制御を実施することにより、動作制御部４３として機能する。また、プロセッサは、処理部５１からの指令に基づいてロボット１およびハンド２を駆動することにより、動作制御部４３として機能する。

【0023】

動作制御部４３は、ロボット１を駆動するための動作指令をロボット駆動部４５に送出する。ロボット駆動部４５は、ロボット駆動モータ２２を駆動する電気回路を含む。ロボット駆動部４５は、動作指令に基づいてロボット駆動モータ２２に電気を供給する。また、動作制御部４３は、作業プログラム４１に基づいてハンド２を駆動する動作指令をハンド駆動部４４に送出する。ハンド駆動部４４は、動作指令に基づいてハンド駆動モータ２４に電気を供給する。

【0024】

ロボット１は、ロボット１の位置および姿勢を検出するための状態検出器を含む。本実施の形態における状態検出器は、ロボット駆動モータ２２に取り付けられた位置検出器２３を含む。複数の位置検出器２３の出力に基づいて、ロボット１の位置および姿勢が検出される。

【0025】

本実施の形態のロボット装置８には、ワールド座標系７１が設定されている。第１のロボット装置８においては、ロボット１のベース部１４にワールド座標系７１の原点が配置されている。ワールド座標系７１は、ロボット装置８の基準座標系とも称される。ワールド座標系７１は、原点の位置が固定され、更に、座標軸の向きが固定されている座標系である。ワールド座標系７１は、座標軸として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を有する。また、Ｘ軸の周りの座標軸としてＷ軸が設定される。Ｙ軸の周りの座標軸としてＰ軸が設定される。Ｚ軸の周りの座標軸としてＲ軸が設定される。

【0026】

本実施の形態では、作業ツールの任意の位置に設定された原点を有するツール座標系が設定されている。本実施の形態のツール座標系７２の原点は、ツール先端点に設定されている。本実施の形態のツール先端点の設定では、２つの爪部２ａの先端において高さ方向の中央点を設定する。そして、２つの爪部２ａの中央点同士を結んだ直線における中点をツール先端点に設定している。ツール座標系７２は、座標軸として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を有する。また、ツール座標系７２は、Ｘ軸の周りのＷ軸、Ｙ軸の周りのＰ軸、およびＺ軸の周りのＲ軸を有する。

【0027】

ロボット１の位置および姿勢が変化すると、ツール座標系７２の原点の位置および向きが変化する。例えば、ロボット１の位置は、ツール先端点の位置（ツール座標系７２の原点の位置）に対応する。また、ロボット１の姿勢は、ワールド座標系７１に対するツール座標系７２の向きに対応する。

【0028】

本実施の形態のロボット装置８は、ロボット装置８の教示点を設定する教示装置を備える。本実施の形態では、ロボット制御装置４が教示装置として機能する。教示装置は、教示工具または作業者の手を撮像する３次元センサとしてのカメラ２７を備える。本実施の形態のカメラ２７は、２個の２次元カメラにて撮像される画像に基づいて対象物の３次元の位置を検出することができるステレオカメラである。

【0029】

一方の２次元カメラにて撮像された画像と他方の２次元カメラにて撮像された画像とにおける物体の位置の視差を算出する。この視差に基づいて、物体の表面に設定される測定点におけるステレオカメラから物体までの距離が算出される。更に、カメラ２７の位置および姿勢に基づいて測定点の３次元的な位置を算出することができる。

【0030】

３次元センサとしては、ステレオカメラに限られず、作業ツールの位置および姿勢を指定する物（教示工具または作業者の手）の特徴部位を検出可能な任意のセンサを用いることができる。例えば、３次元センサとしては、光飛行時間方式により距離画像を撮像するＴＯＦ（Time of Flight）カメラなどを採用することができる。

【0031】

本実施の形態におけるカメラ２７は、ロボット１に支持されている。カメラ２７は、ハンド２に支持部材２８を介して固定されている。カメラ２７は、ハンド２と共に位置および姿勢が変化する。カメラ２７は、予め定められた撮像範囲にて物体の表面の測定点の位置情報を取得することができる。例えば、カメラ２７は、３次元の測定点の位置情報に基づいて、撮像範囲の距離画像を撮像することができる。

【0032】

本実施の形態の教示装置は、カメラ２７からの信号を処理する処理装置を備える。ロボット制御装置４は、カメラ２７の出力を処理して教示点を設定する処理部５１を含む。本実施の形態では、ロボット制御装置４の処理部５１が処理装置として機能する。また、処理部５１は、カメラ２７に対して撮像する指令を送出する。本実施の形態の動作プログラム４０は、教示点を設定するための制御を実施する設定プログラム４６を含む。処理装置は、設定プログラム４６に基づいて駆動する。設定プログラム４６は、予め作成されて記憶部４２に記憶されている。

【0033】

処理部５１は、カメラ２７の出力に基づいて、教示工具または作業者の手における特徴部位の位置を検出する特徴部位検出部５２を含む。処理部５１は、教示工具または作業者の手に補助座標系を設定する座標系設定部５３を含む。処理部５１は、特徴部位に対するカメラ２７の位置および姿勢を維持するように、ロボット１の位置および姿勢を変更する指令を生成する移動指令生成部５４を含む。

【0034】

教示工具または作業者の手には、補助座標系が予め設定されている。処理部５１は、特徴部位検出部５２により検出された特徴部位の位置に基づいて、補助座標系の位置および姿勢を算出する算出部５５を含む。処理部５１は、算出部５５にて算出された補助座標系の位置および姿勢に基づいて、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢の情報を含むように教示点を設定する教示点設定部としての設定部５６を含む。

【0035】

処理部５１、特徴部位検出部５２、座標系設定部５３、移動指令生成部５４、算出部５５、および設定部５６のそれぞれのユニットは、設定プログラム４６に従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサが設定プログラム４６を読み込んで、設定プログラム４６に定められた制御を実施することにより、それぞれのユニットとして機能する。

【0036】

図４に、本実施の形態におけるロボットの移動経路を説明する斜視図を示す。ロボット１の位置は、移動経路９８に沿って移動する。すなわち、ロボット１のツール先端点は移動経路９８に沿って移動する。ロボット１の位置が移動するとともに、ロボット１の姿勢も変化する。本実施の形態では、棚８０に配置されたワーク８１をハンド２にて把持できるようにロボット１の位置および姿勢が変化する。ハンド２がワーク８１を把持する。次に、ロボット１は、ハンド２の姿勢を維持しながらワーク８１を棚８０から引き出す動作を実施する。次に、ロボット１は、ハンド２の位置および姿勢を変更しながらワーク８１をコンベヤ８４に載置する動作を実施する。

【0037】

移動経路９８は、複数の教示点に基づいて定められる。図４に示す例では、ワーク８１の搬送を開始する開始教示点ＴＰＳおよびワーク８１の搬送を終了する終了教示点ＴＰＥが示されている。開始教示点ＴＰＳと終了教示点ＴＰＥとの間には、複数の教示点ＴＰが設定されている。本実施の形態の教示装置では、このようなロボット１の教示点を設定する。

【0038】

図５に、本実施の形態における第１の教示工具の斜視図を示す。本実施の形態においては、作業者は、教示工具３１を用いてハンド２の位置および姿勢を指定する。ハンド２の位置および姿勢は、ロボット１の位置および姿勢に対応する。本実施の形態では、ロボット１の位置はツール先端点の位置である。すなわち、作業者は、教示工具３１を用いてツール先端点の位置およびロボット１の姿勢を指定する。

【0039】

第１の教示工具３１は、細長く伸びる形状を有する。教示工具３１は、作業者が持つための把持部３２と、把持部３２から延びる支持部３３とを有する。教示工具３１は、ハンド２の位置および姿勢を示す形状を有する指定部３４を有する。ロボット制御装置４の処理部５１は、カメラ２７の出力に基づいて指定部３４の位置および姿勢を検出する。そして、処理部５１は、指定部３４の位置および姿勢に基づいて、教示点の位置および教示点におけるロボット１の姿勢を設定する。指定部３４は、支持部３３の先端に配置されている。

【0040】

指定部３４は、カメラ２７の出力に基づいて、指定部３４の位置および姿勢を検出できる立体形状を有する。第１の教示工具３１の指定部３４は、互いに垂直な方向に延びる棒状部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。棒状部３４ａの先端には、円錐形の特徴部位３４ｄが形成されている。棒状部３４ｂの先端の端面は、特徴部位３４ｅを構成する。棒状部３４ｃの先端には、球の形状を有する特徴部位３４ｆが形成されている。このように、棒状部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの先端には、互いに形状の異なる特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆが形成されている。また、棒状部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが互いに交わる基準部は、特徴部位３４ｇを構成する。

【0041】

図６に、教示工具に対して補助座標系を設定するときの第１の教示工具およびカメラの斜視図を示す。図２および図６を参照して、本実施の形態における処理部５１は、教示工具３１の特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置を検出する特徴部位検出部５２を有する。処理部５１は、教示工具３１に対して補助座標系７３を設定する座標系設定部５３を含む。

【0042】

作業者は、教示工具３１の指定部３４を撮像可能なようにロボット１の位置および姿勢を、教示操作盤３を用いて手動にて変更する。作業者は、カメラ２７の撮像範囲２７ａの内部に、教示工具３１の指定部３４が配置されるように教示工具３１を配置する。作業者は、それぞれの特徴部位３４ｄ～３４ｇが撮像可能なように、教示工具３１の位置および姿勢を変更する。カメラ２７は、指定部３４を撮像する。

【0043】

次に、特徴部位検出部５２は、教示工具３１の特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置を検出する。本実施の形態においては、教示工具３１の指定部３４を、様々な角度および様々な距離から撮像した距離画像が予め記憶部４２に記憶されている。この画像は、基準画像と称される。

【0044】

特徴部位検出部５２は、複数の基準画像からカメラ２７にて実際に撮像した画像に最も適合する基準画像を選定する。特徴部位検出部５２は、カメラ２７にて実際に撮像した画像と、基準画像とをパターンマッチングにて比較することにより、特徴部位３４ｄ～３４ｇを検出する。次に、特徴部位検出部５２は、実際に撮像した画像における特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置を特定する。特徴部位検出部５２は、それぞれの特徴部位３４ｄ～３４ｇの３次元点の位置情報を取得する。この特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置は、例えば、カメラ２７における予め定められた点を原点としたカメラ座標系にて検出することができる。カメラ座標系は、カメラ２７と共に移動する。

【0045】

カメラ２７は、ハンド２に固定されている。ツール座標系７２に対するカメラ座標系の相対位置および相対姿勢は一定である。ツール座標系７２に対するカメラ座標系の相対位置および相対姿勢は、予め測定することができる。ロボット１の位置および姿勢に基づいて、カメラ座標系にて表現した位置をワールド座標系７１にて表現した位置に変換することができる。特徴部位検出部５２は、カメラ座標系にて検出された特徴部位の位置を、ワールド座標系７１にて表現された特徴部位の位置に変換することができる。

【0046】

なお、基準画像は、作業者が予めＣＡＤ（Computer Aided Design）データ等を用いて作成しても構わない。作業者は、例えば、３次元の設計データに基づいて、様々な位置および姿勢における指定部の基準画像を生成することができる。または、２次元の基準画像を予め生成することができる。そして、特徴部位検出部５２は、ステレオカメラに含まれる１個のカメラにて取得された２次元画像に基づいて、パターンマッチングを行うことにより、３次元の画像における特徴部位の位置を特定しても構わない。

【0047】

次に、座標系設定部５３は、教示工具３１に対して補助座標系７３を設定する。補助座標系７３の設定方法は、予め定めておくことができる。本実施の形態における座標系設定部５３は、特徴部位３４ｇを補助座標系７３の原点に設定する。また、座標系設定部５３は、補助座標系７３の原点からカメラ２７の光学中心に向かう軸をＺ軸に設定する。座標系設定部５３は、Ｚ軸に垂直な軸のうちカメラ２７から見たときに、鉛直方向の上側に延びる軸を、Ｘ軸に設定する。さらに、座標系設定部５３は、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な方向をＹ軸に設定する。

【0048】

このように、座標系設定部５３は、教示工具３１に定められた補助座標系７３の原点からカメラ２７に向かう方向を補助座標系の１つの座標軸に設定する。１つの座標軸としては、Ｘ軸またはＹ軸でも構わない。ロボット制御装置４は、作業者がカメラ２７にて教示工具３１の指定部３４を撮像することにより、自動的に補助座標系７３を設定することができる。

【0049】

補助座標系７３の設定方法は、この形態に限られず、任意の方法を採用することができる。例えば、棒状部３４ａに重なるようにＺ軸を設定しても構わない。また、棒状部３４ｂに重なる様にＸ軸を設定し、棒状部３４ｃに重なる様にＹ軸を設定しても構わない。または、作業者は、カメラ２７にて撮像した画像を見ながら手動にて補助座標系を設定しても構わない。教示操作盤３の表示部３ｂは、カメラ２７にて撮像した距離画像を表示することができる。作業者は、入力部３ａを操作して教示工具３１に対して補助座標系７３を設定することができる。

【0050】

本実施の形態においては、補助座標系の原点は、教示工具に設定されているが、この形態に限られない。補助座標系の原点は、教示工具から離れていても構わない。また、作業者は、開始教示点ＴＰＳの位置にロボット１の位置を配置して、開始教示点ＴＰＳにおけるロボット１の位置および姿勢に対応するように教示工具３１を配置することができる。この後に、作業者は、補助座標系を設定しても構わない。

【0051】

次に、座標系設定部５３は、特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置に対する補助座標系７３の相対位置および相対姿勢を算出する。記憶部４２は、特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置に対する補助座標系７３の相対位置および相対姿勢を記憶する。特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置が検出されると、補助座標系７３の位置および姿勢を算出することができる。

【0052】

図７に、本実施の形態の教示工具にて教示点を設定する時のカメラ、ワーク、および教示工具の斜視図を示す。本実施の形態のロボット制御装置４は、作業者が教示工具３１を動かすと連続的に教示点を設定する経路モードと、作業者が教示工具３１を停止して教示点を設定する点モードとを実施できるように形成されている。始めに、経路モードについて説明する。

【0053】

図４および図７を参照して、作業者は、ロボット１の位置および姿勢を変更して、棚８０に配置されているワーク８１をハンド２にて把持する。すなわち、ワーク８１を搬送する開始教示点ＴＰＳの位置にロボット１の位置を配置する。作業者は、開始教示点ＴＰＳにおけるロボット１の位置および姿勢に対応するように教示工具３１を配置する。作業者は、カメラ２７にて指定部３４を撮像できる位置に教示工具３１を配置する。ここでの例では、作業者は、ワーク８１の上面に教示工具３１を配置している。また、作業者は、ツール座標系７２のＺ軸の方向が特徴部位３４ｄを含む棒状部３４ａの延びる方向とほぼ平行なるように配置している。

【0054】

処理部５１は、カメラ２７にて撮像した画像を取得する。特徴部位検出部５２は、指定部３４の特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置を検出する。算出部５５は、特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置に基づいて、補助座標系７３の位置および姿勢を算出する。次に、処理部５１は、補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢を算出する。記憶部４２は、この初期の相対位置および相対姿勢を記憶する。なお、作業者は、任意の方法により、ハンド２がワーク８１を把持した時の補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢を設定することができる。例えば、作業者が教示操作盤３の入力部３ａを操作することにより、相対位置および相対姿勢を入力しても構わない。

【0055】

図８に、１個の教示点を設定する制御のフローチャートを示す。図２、図４、および図８を参照して、教示点を設定するときには、ロボット制御装置４は、設定プログラム４６に基づいて駆動する。ステップ１１１において、作業者は、教示工具３１を移動経路９８に沿う経路にて移動する。本実施の形態では、後述する追従制御を実施することにより、教示工具３１の移動に対応してカメラ２７が移動するように、ロボット１の位置および姿勢が変化する。

【0056】

ステップ１１２において、カメラ２７は、教示工具３１の指定部３４を撮像する。ステップ１１３において、特徴部位検出部５２は、カメラ２７にて撮像した画像に基づいて、指定部３４の特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置を検出する。

【0057】

特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置に対する補助座標系７３の相対位置および相対姿勢は、座標系設定部５３にて算出されている。ステップ１１４において、算出部５５は、この相対位置および相対姿勢に基づいて、補助座標系７３の位置および姿勢を算出する。

【0058】

補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢は、予め測定されている。ステップ１１５において、設定部５６は、この相対位置および相対姿勢に基づいて、ツール座標系７２の位置および姿勢（教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢）を算出する。このように、設定部５６は、算出部５５にて検出された補助座標系７３の位置および姿勢に基づいて、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢の情報を含むように教示点を設定する。

【0059】

ステップ１１６において、記憶部４２は、教示点の情報を記憶する。このように、作業者が配置した教示工具３１をカメラ２７にて撮像することにより、教示点の設定を行うことができる。

【0060】

ところで、本実施の形態のロボット装置８は、作業者が教示工具３１を移動すると、カメラ２７にて指定部３４を撮像可能な様に、ロボット１の位置および姿勢が変化する追従制御を実施する。追従制御では、特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆに対するカメラ２７の相対位置および相対姿勢を維持するように、ロボット１の位置および姿勢を変更する。本実施の形態では、カメラ２７はハンド２に固定されているために、補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢が維持されるようにロボット１の位置および姿勢を変更する。

【0061】

図７を参照して、作業者は、所望の移動経路に沿って、矢印９３に示すように、教示工具３１を移動する。追従制御では、カメラ２７は、予め定められた微小の時間間隔ごとに画像を撮像する。例えば、ロボット１の制御周期ごとに画像を撮像しても構わない。特徴部位検出部５２は、特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置を検出する。算出部５５は、特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置に基づいて、補助座標系７３の位置および姿勢を検出する。

【0062】

移動指令生成部５４は、開始教示点ＴＰＳに対応する位置に教示工具３１を配置したときの補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢を記憶部４２から取得する。移動指令生成部５４は、この相対位置および相対姿勢と、補助座標系７３の位置および姿勢に基づいて、ロボット１の位置および姿勢を算出する。移動指令生成部５４は、このロボット１の位置および姿勢になるように、ロボット１の動作指令を動作制御部４３に送出する。

【0063】

このように、移動指令生成部５４は、作業者が教示工具３１を移動した時に、特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆに対してカメラ２７の位置および姿勢が追従するように、ロボット１の位置および姿勢を変更する。なお、追従制御においては、様々な制御を実施することができる。例えば、特徴部位に対するツール座標系またはカメラ座標系の相対位置および相対姿勢が維持されるように、ロボットの位置および姿勢を変更することができる。連続的に教示点を設定する経路モードでは、追従制御は、教示点を設定している期間中に実施することができる。

【0064】

図４および図７を参照して、経路モードを行う場合に、作業者は、教示操作盤３の入力部３ａを操作して、経路モードに切り替える。作業者は、開始教示点ＴＰＳを手動にて設定する。作業者は、矢印９３に示すように、教示工具３１を開始教示点ＴＰＳに対応する位置から移動経路９８に沿って移動する。追従制御により、カメラ２７にて教示工具３１の指定部３４を撮像できるように、ロボット１の位置および姿勢が自動的に変化する。

【0065】

処理部５１は、教示工具３１の移動と共に、予め定められた間隔ごとに教示点ＴＰを設定する。処理部５１は、図８に示す制御にて教示点ＴＰを設定する。処理部５１は、予め定められた時間間隔または教示工具３１の予め定められた移動距離ごとに教示点を設定することができる。特徴部位検出部５２は、この間隔ごとに特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置を検出する。算出部５５は、この間隔ごとに検出された特徴部位３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの位置に基づいて、補助座標系７３の位置および姿勢を算出する。設定部５６は、この間隔に対応するように、教示点ＴＰの位置および教示点ＴＰにおけるロボット１の姿勢を設定する。

【0066】

教示工具３１が終了教示点ＴＰＥに対応する位置まで移動したときに、作業者が教示操作盤３の入力部３ａを操作することにより、処理部５１は、終了教示点ＴＰＥを設定すると共に経路モードを終了する。このように、作業者が、教示工具３１を移動している期間中に、自動的に複数の教示点ＴＰを設定することができる。

【0067】

経路モードでは、作業者は、教示点の設定を行うごとに教示操作盤を操作する必要はなく、自動的に複数の教示点を設定することができる。また、細かい間隔にて多くの教示点を設定することができる。経路モードでは、本実施の形態の移動経路のように、ツール先端点が曲線状に移動する経路にて作業を行うロボット装置に好適である。

【0068】

次に、１個ずつ教示点の設定を実施するモードを点モードについて説明する。点モードでは、教示点を設定するごとに、作業者が教示操作盤３を操作する。開始教示点ＴＰＳ等の予め定められた位置に対応する位置に教示工具３１を配置したときの補助座標系７３に対するツール座標系７２の相対位置および相対姿勢を予め取得することは、前述の経路モードと同様である。

【0069】

作業者は、教示操作盤３を操作することにより、ロボット制御装置４を点モードに切り替える。次に、図８におけるステップ１１１からステップ１１６の作業を実施して、教示点を設定する。ステップ１１１において、追従制御を実施することにより、作業者が教示工具３１を移動すると、カメラ２７にて指定部３４が撮像可能なようにロボット１の位置および姿勢が自動的に変化する。作業者が教示操作盤３を操作することにより、処理部５１は、ステップ１１２からステップ１１６の制御を実施する。このような作業者による教示工具３１の配置とロボット制御装置４による教示点の設定を繰り返すことにより、複数の教示点を設定する。

【0070】

図９に、接近点である教示点を設定するときのワーク、カメラ、および教示工具の斜視図を示す。ロボット装置８は、実際の作業を開始する前にツール先端点を開始教示点ＴＰＳの近くの教示点ＴＰＡに配置する。実際の作業では、ロボット装置８は、ハンド２を教示点ＴＰＡから開始教示点ＴＰＳに近づける制御を実施する。教示点ＴＰＡでは、ハンド２は開いた状態である。ロボット１の位置が開始教示点ＴＰＳに配置された時にハンド２は閉じる制御を実施する。このような開始教示点ＴＰＳの近くの教示点ＴＰＡは、接近点と称される。

【0071】

教示点ＴＰＡの教示は、点モードで実施することができる。また、追従制御を実施することができる。作業者が教示工具３１を移動したときに、移動指令生成部５４は、カメラ２７が教示工具３１の移動に追従するように、ロボット１の位置および姿勢を変更する。追従制御を実施することにより、作業者は、１個の教示点の設定ごとにロボット１の位置および姿勢の調整を行う必要がなく、容易に教示点を設定することができる。

【0072】

作業者は、開始教示点ＴＰＳを設定した後に、矢印９４に示すように、教示工具３１をワーク８１から離れた位置に移動する。追従制御により、カメラ２７が固定されたハンド２は、教示工具３１の移動に対応して移動する。教示工具３１が所望の位置に配置された時に、作業者が教示操作盤３を操作することにより、処理部５１は、教示点ＴＰＡを設定することができる。

【0073】

更に、実際の作業が終了した場合には、ロボット装置８は、ハンド２の先端点をワーク８１から離れた位置に配置する。ロボット制御装置４は、ロボット１の位置を終了教示点ＴＰＥから退避した教示点に配置する。この後にロボット制御装置４は、次の動作を行うためにロボット１の位置および姿勢を変更する。この教示点は、逃げ点と称される。逃げ点となる教示点についても、接近点と同様に点モードにて設定することができる。

【0074】

点モードでは、作業者は、１個の教示点を設定する時に教示工具３１を停止することができる。作業者は、教示工具３１の位置および姿勢を細かく調整することができる。このために、点モードでは、教示点におけるロボットの位置および姿勢を細かく調整することができる。また、直線状にロボットの位置が移動する場合等では移動経路が簡易になる。移動経路が簡易な場合には、少ない教示点を設定すれば良い。この場合に、作業者は、点モードで教示点を設定することにより、短時間で教示点を設定することができる。

【0075】

本実施の形態におけるロボット制御装置４では、点モードと経路モードとを切替えて、教示点の設定を行うことができる。更に、教示点の設定する時に、作業ツールが駆動する条件を設定することができる。例えば、爪部がモータにて駆動されるハンドでは、作業者は、ハンドにてワークを把持する力の大きさ等の条件を設定することができる。作業者は、教示操作盤３を操作して点モードまたは経路モードを設定する時に、作業ツールを駆動する条件を入力することができる。記憶部４２は、設定された教示点の情報とともに作業ツールを駆動する条件を記憶することができる。ロボット制御装置４は、教示点の情報および作業ツールを駆動する条件に基づいて作業プログラム４１を生成することができる。

【0076】

ロボット装置８が実際の作業を行う場合に、動作制御部４３は、様々なツール先端点の移動方法にてロボットの位置および姿勢を制御することができる。例えば、動作制御部４３は、ツール先端点が教示点を通って教示点同士の間を直線状に移動するようにロボット１の位置および姿勢を制御する第１の移動制御を実施することができる。また、動作制御部４３は、ツール先端点が教示点を通って教示点同士の間を曲線状に移動するようにロボット１の位置および姿勢を制御する第２の移動制御を実施することができる。また、動作制御部４３は、ツール先端点が教示点または教示点の近傍を通って曲線状に移動するようにロボットの位置および姿勢を制御する第３の移動制御を実施することができる。第３の移動制御では、ツール先端点が教示点を通る必要は無く、滑らかな移動経路にて作業ツールが移動する。

【0077】

作業者は、教示点の設定を行う時に、第１の移動制御から第３の移動制御のうちいずれかの移動制御を指定することができる。例えば、作業者は、教示操作盤３の操作にて移動制御の種類を指定することができる。記憶部は、設定された教示点の情報と共に移動制御の種類を記憶することができる。ロボット制御装置４は、教示点の情報および移動制御の種類に基づいて、作業プログラム４１を生成することができる。

【0078】

なお、点モードは、離散的な教示点を設定する場合に使用することができる。点モードでは、第１の移動制御にてロボットの位置および姿勢を変更する作業プログラムの指令文を生成することが好ましい。一方で、経路モードは、ロボットの位置および姿勢が変化しながら作業ツールが連続的に作業を行う場合に使用することができる。経路モードでは、第２の移動制御または第３の移動制御にてロボットの位置および姿勢を変更する作業プログラムの指令文を生成することが好ましい。

【0079】

前述の実施の形態では、作業者が教示操作盤３の入力部３ａを操作することにより、ハンド２を開いたり閉じたりする。または、作業者が教示操作盤３の入力部３ａを操作することにより点モードと経路モードとの間の切り替えを行っている。本実施の形態におけるロボット制御装置４では、このような指令を教示工具３１の動作により行うことができる。すなわち、教示操作盤３の入力部３ａの操作の代わりに、教示工具３１の動作により教示操作盤３ａへの入力を行うことができる。

【0080】

図１０は、教示工具の動作により処理部に指令するときの教示工具およびカメラの斜視図である。図２および図１０を参照して、処理部５１は、カメラ２７の出力に基づいて、教示工具３１の予め定められた指令動作を検出する動作検出部５７を含む。動作検出部５７は、設定プログラム４６に従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサが設定プログラム４６を読み込んで、設定プログラム４６に定められた制御を実施することにより、動作検出部５７として機能する。

【0081】

動作検出部５７は、予め定められた時間間隔ごとに特徴部位検出部５２から少なくとも一つの特徴部位３４ｄ～３４ｇの位置を取得する。動作検出部５７は、特徴部位３４ｄ～３４ｇの移動を検出する。動作検出部５７は、教示工具３１の予め定められた動作を検出する。本実施の形態では、ロボット制御装置４に指令するための教示工具３１の動作を指令動作と称する。図１０に示す例においては、作業者は、矢印９５に示すように、教示工具３１を任意の方向に小さく往復移動させる指令動作を実施する。ここでの例では、作業者は、特徴部位３４ｆが配置されている棒状部３４ｃが延びる方向に教示工具３１を移動する。

【0082】

動作検出部５７は、特徴部位検出部５２にて検出された特徴部位３４ｄの位置に基づいて指令動作を検出する。例えば、動作検出部５７は、予め定められた時間内に特徴部位３４ｄが一つの方向と、一つの方向に反対側の方向に移動することを検出する。このような動作を検出したときに、動作検出部５７は、予め定められた指令動作であると判定し、指令動作に対応する制御を実施する。このような指令動作に対応する制御は、予め定められている。

【0083】

例えば、動作検出部５７は、指令動作がハンド２を閉じる指令であると判定する。記憶部４２は、現在の教示点の情報と共にハンド２を閉じる動作の指令を記憶する。ロボット制御装置４は、教示点の情報と共にハンド２を閉じる指令を含む作業プログラム４１を生成することができる。

【0084】

または、点モードにて教示点の設定を実施する場合に、作業者による教示操作盤の操作の代わりに、動作検出部５７は、指令動作が教示点を記憶する指令であると判定することができる。算出部５５および設定部５６は、矢印９５に示す往復の動作を行う前に、教示工具３１の位置および姿勢を取得する。算出部５５および設定部５６は、この位置および姿勢に基づいて教示点を設定する。

【0085】

または、経路モードにおいて、作業者は、開始教示点ＴＰＳに対応するように教示工具３１を配置した後に指令動作を実施することができる。動作検出部５７は、経路モードにおいて開始教示点ＴＰＳを設定する指令であると判定することができる。そして、作業者は、開始教示点ＴＰＳに対応する位置から終了教示点ＴＰＥに対応する位置まで教示工具３１を移動する。算出部５５および設定部５６は、教示工具３１が配置される位置および姿勢に基づいて自動的に複数の教示点を設定する。終了教示点ＴＰＥの教示においては、教示工具３１が終了教示点ＴＰＥに到達した後に指令動作を実施する。算出部５５および設定部５６は、指令動作を行う直前の教示工具３１の位置および姿勢に基づいて終了教示点ＴＰＥを設定することができる。

【0086】

図１１に、教示工具の他の指令動作を説明する教示工具およびカメラの斜視図を示す。他の指令動作としては、矢印９６に示すように、教示工具３１の指定部３４をカメラ２７に急激に近づけることができる。例えば、動作検出部５７は、予め定められた時間内に予め定められた距離の範囲内まで特徴部位３４ｄがカメラ２７に近づいた時に、指令動作であると判定することができる。または、動作検出部５７は、予め定められた時間内に特徴部位３４ｄがカメラ２７に向かって予め定められた距離判定値よりも大きな距離にて移動した場合に、指令動作であると判定する。

【0087】

図１１に示す指令動作を検出した場合についても、動作検出部５７は、予め定められた制御の指令であると判定することができる。例えば、動作検出部５７は、点モードと経路モードとを切り替えることができる。すなわち、作業者が、矢印９６に示すように、カメラ２７に向けて指定部３４を急激に近づける操作を行うことにより、経路モードと点モードとを切り替えることができる。

【0088】

このように、本実施の形態のロボット制御装置４では、教示工具の予め定められた指令動作により、ロボット制御装置４に指令することができる。作業者は、教示操作盤３を操作しなくてもロボット制御装置４に指令することができる。このために、教示作業を迅速に行うことができる。

【0089】

指令動作としては、上記の形態に限られず、任意の動作を採用することができる。例えば、作業者は、指令動作として、短時間の間に指定部をカメラの撮像範囲の外側に配置した後に撮像範囲の内部に戻すことができる。または、指令動作としては、１つの特徴部位が円状に移動するように、教示工具を移動することができる。

【0090】

図１２に、本実施の形態における第２の教示工具の斜視図を示す。教示工具は、上記の形態に限られず、カメラにて撮像した画像により教示工具の指定部の位置および姿勢を検出できる任意の形状を有することができる。第２の教示工具３７は、人が握る部分である把持部３２と、把持部３２から棒状に延びる支持部３３とを有する。支持部３３の端部には指定部３８が配置されている。

【0091】

第２の教示工具３７の指定部３８は、特徴部位３８ｄ，３８ｅ，３８ｆを有する。特徴部位３８ｄ，３８ｅは、円環状に形成されている。特徴部位３８ｆは、側面から飛び出すように形成されている。

【0092】

第２の教示工具３７においても、第１の教示工具３１と同様に、特徴部位検出部５２は、カメラ２７にて取得した３次元情報に基づいて、特徴部位３８ｄ～３８ｆの位置を検出する。座標系設定部５３は、教示工具３７に対して補助座標系７３を設定する。補助座標系７３の原点は、例えば、特徴部位３８ｆに配置することができる。座標系設定部５３は、特徴部位３８ｄ，３８ｅ，３８ｆに対する補助座標系７３の相対位置および相対姿勢を算出することができる。次に、作業者は、作業ツールに対して所望の位置および姿勢に教示工具３７を配置してカメラ２７にて画像を撮像する。処理部５１は、カメラ２７の画像に基づいて、補助座標系７３に対する作業ツールの相対位置および相対姿勢（ツール座標系７２の相対位置および相対姿勢）を算出する。その他の作業については、第１の教示工具３１と同様の作業を実施することにより、教示点を設定することができる。

【0093】

図１３に、本実施の形態における作業者の手の斜視図を示す。前述の実施の形態においては、第１の教示工具３１または第２の教示工具３７を用いることにより、ワークに対して作業ツールの位置および姿勢を指定しているが、この形態に限られない。作業者は手３９を使って、作業ツールの位置および姿勢を指定しても構わない。

【0094】

図１３に示す例においては、親指、人差し指および中指が、互いにほぼ垂直な方向を示すように手３９の形状を生成している。親指の先端部は、特徴部位３９ｄに設定されている。人差し指の先端部は、特徴部位３９ｆに設定されている。また、中指の先端部は、特徴部位３９ｅに設定されている。作業者の手３９の形状は、この形態に限られず、特徴部位を検出できる任意の形状にて作業ツールの位置および姿勢を指定することができる。作業者は、手３９の形状を維持しながら作業ツールの位置および姿勢を指定することができる。

【0095】

教示工具３１，３７と同様に、作業者の手３９に対して補助座標系７３を設定することができる。例えば、座標系設定部５３は、カメラ２７にて作業者の手３９を撮像した距離画像に基づいて、自動的に補助座標系７３を設定することができる。ここでの例では、補助座標系７３の原点は、人差し指の先端部の特徴部位３９ｆに設定されている。

【0096】

その他の教示点を設定する制御は、教示工具を用いて教示点を設定する制御と同様である。本実施の形態の教示装置では、教示工具の代わりに作業者が手を用いても、ロボット装置の教示作業を実施することができる。

【0097】

図１４に、本実施の形態における第２のロボット装置の斜視図を示す。第２のロボット装置９は、ロボット５と工作機械７とを備える。本実施の形態のロボット装置９では、工作機械７にて加工するワーク８２をロボット５にて交換する。ロボット装置９は、ロボット５およびハンド６を備える。ハンド６は、ワーク８２を吸着にて把持する吸着パッド６ａを含む。ハンド６には、ステレオカメラであるカメラ２７が固定されている。

【0098】

ロボット装置９は、ワーク８２を搬送するコンベヤ８５を備える。コンベヤ８５は、矢印９７に示す様に複数のワーク８２を搬送する。コンベヤ８５は、ハンド６がワーク８２を把持することができる位置までワーク８２を搬送する。

【0099】

本実施の形態の工作機械７は、数値制御式である。工作機械７は、予め作成された加工プログラムに基づいて自動的にワーク８２を加工することができる。工作機械７は、枠体７５の側面に配置された扉７６を含む。扉７６は、開いたり閉じたりする。枠体７５にて囲まれる加工室には、工具が装着される主軸ヘッドおよびワーク８２を支持するテーブル７７が配置されている。テーブル７７には、ワーク８２が配置される固定部材７８が固定されている。ワーク８２は、固定部材７８の凹部７８ａに配置される。ワーク８２の加工中には、主軸ヘッドおよびテーブル７７のうち少なくとも一方が移動して、ワーク８２に対する工具の相対位置が変化する。ワーク８２は、所望の形状に加工される。

【0100】

ロボット５は、加工前のワーク８２を固定部材７８に配置したり、加工後のワーク８２を固定部材７８から取り出したりする。ワーク８２を交換する期間中には、扉７６は開いた状態になる。コンベヤ８５にて搬送されたワーク８２は、矢印９９に示すように、ロボット５により加工室の内部の固定部材７８に配置される。この時に、ロボット５は、開口部から上部アーム１１および下部アーム１２を加工室に挿入する。教示作業を行う場合に、作業者は、ハンド６の位置および姿勢を加工室の外部から確認しなくてはならない。このために、ハンド６の位置および姿勢が見づらい場合が有る。

【0101】

しかしながら、本実施の形態の教示装置では、教示工具または手を用いて教示点を設定することができるために、作業者は、容易にロボット５の位置および姿勢を指定することができる。特に、教示工具を用いることにより、作業者は加工室の外側に立った状態で、ロボットの位置および姿勢を指定することができる。このために、教示作業を短時間に行うことができる。

【0102】

本実施の形態では、ワークを搬送するロボット装置およびワークを加工するロボット装置を例に取り上げて説明しているが、この形態に限られない。任意の作業を行うロボット装置に本実施の形態の制御を適用することができる。例えば、接着剤を塗布する作業ツールを備えるロボット装置、またはレーザ加工を行うレーザヘッドを備えるロボット装置等に、本実施の形態における制御を適用することができる。

【0103】

また、上記の実施の形態では、教示工具または作業者の手を用いて、作業を行う位置を指定している。作業を行う位置を指定する方法としては、文字または記号などが記載されたシールを２次元マーカとしてワークに貼り付けることができる。そして、カメラにて２次元マーカの位置を検出することにより、教示点の位置を設定することができる。ロボットは、周囲を撮像するようにカメラを移動する。そして、教示装置は、カメラの画像からマーカを探索する。２次元マーカが探索された時に２次元マーカの位置を教示点の位置として設定することができる。

【0104】

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

【符号の説明】

【0105】

１，５ ロボット
２，６ ハンド
４ ロボット制御装置
８，９ ロボット装置
２７ カメラ
３１，３７ 教示工具
３２ 把持部
３４，３８ 指定部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 棒状部
３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇ 特徴部位
３８ｄ，３８ｅ，３８ｆ 特徴部位
３９ 手
３９ｄ，３９ｅ，３９ｆ 特徴部位
４２ 記憶部
５１ 処理部
５２ 特徴部位検出部
５３ 座標系設定部
５４ 移動指令生成部
５５ 算出部
５６ 設定部
５７ 動作検出部
７３ 補助座標系
８１，８２ ワーク
９８ 移動経路
ＴＰ，ＴＰＡ 教示点
ＴＰＳ 開始教示点
ＴＰＥ 終了教示点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】