ロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダント
【課題】作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置や向きの変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、自動的にティーチングを行うことが可能なロボット制御システムの教示方法およびその教示方法によって教示を行うロボット制御システムを提供する。
【解決手段】
教示方法の一実施形態は、トレイ２０のマーカー２３が含まれるように可搬型カメラ８で撮像する第１撮像工程と、その画像からマーカー２３を検出して、トレイ２０毎に予め登録されているデータとの照合などの判断を行う第１画像処理工程と、該当するマーカー２３に応じた初期位置へロボットハンド３１を移動させる初期移動工程と、ロボットハンド３１の小型カメラ３４によってマーカー２３の少なくとも１つが含まれるように撮像する第２撮像工程と、その画像からマーカー２３の位置誤差を検出する第２画像処理工程とを含む。
【解決手段】
教示方法の一実施形態は、トレイ２０のマーカー２３が含まれるように可搬型カメラ８で撮像する第１撮像工程と、その画像からマーカー２３を検出して、トレイ２０毎に予め登録されているデータとの照合などの判断を行う第１画像処理工程と、該当するマーカー２３に応じた初期位置へロボットハンド３１を移動させる初期移動工程と、ロボットハンド３１の小型カメラ３４によってマーカー２３の少なくとも１つが含まれるように撮像する第２撮像工程と、その画像からマーカー２３の位置誤差を検出する第２画像処理工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントに関し、特に、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すようなティーチング作業を行う必要がないロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、一般に、旋回可能かつ上下動可能なロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク（部品）を把持するためのチャック部を有するロボットハンドと、ロボットアームおよびロボットハンドを所定の制御プログラムにしたがって駆動制御する制御部とを備えている。また、自動組立装置は、ワークテーブル面上のそれぞれ所定位置に配置された、多数の部品を収容する複数の部品供給トレイと、部品の組立てを行うための組立用治具とを有している。
【０００３】
自動組立装置の運転時には、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを所定の部品供給トレイの位置まで移動させ、先端のチャック部で部品を把持する。この状態から、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを組立用治具の位置まで移動させ、チャック部に把持されていた部品を組立用治具に組み付ける。以下、同様の動作を繰り返すことにより、所望の機器が自動的に組み立てられることになる。
【０００４】
このような産業用ロボットを含む自動組立装置においては、自動運転を開始する前に、ロボットに対して動作基準座標や動作手順等を教示するティーチングという作業が必要になる。従来のティーチング作業では、パソコン上のコンピュータシミュレーションなどにより、概略の座標位置を求めた後、作業者が、ティーチングペンダントやティーチングボックスを用いて実際にロボットハンドをマニュアル操作することにより、正確な座標位置の設定を行うようにしている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
上述したティーチング作業では、細かな座標位置の設定が非常に煩雑であって所要時間も長くなるという問題点があったため、ティーチング作業の簡略化およびティーチング時間の短縮を可能とする技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
この特許文献３で提案されているロボット制御システムは、ロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク把持用チャック部を有するロボットハンドとを含むロボットと、前記ロボットに対してティーチング入力を行うための操作部と、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、前記操作部にティーチング入力された所定の座標位置を前記カメラ部で撮影された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するように前記ロボットを駆動制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３５４９１９号公報
【特許文献２】特開２００６−０４３８４４号公報
【特許文献３】特開２００９−０００７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来技術においてティーチングペンダントなどによるティーチング作業を行う際、少なくとも初回はロボットハンドの位置を複雑に変更させることを繰り返す必要がある。そのため、ティーチング作業はやはり非常に煩雑であって所要時間も長かった。
【０００９】
最近では、ロボット導入台数の増加および製品の多種多様化に伴い、必要とされるティーチング工数が急増している。一方で、製造現場では慢性的に人員が不足しており、特にティーチング作業の熟練者が極めて不足している。また、製造現場で実際に使用されているロボットにティーチングを行うときには、そのロボットが設置されている製造ラインなどが停止することになるので、その製造ラインの稼働率が低下してしまう。
【００１０】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の第１の目的は、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、自動的にティーチングを行うことが可能なロボット制御方法およびロボット制御プログラムを提供することである。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングペンダントなどに表示される画像上をタッチペンで操作するなどの極めて簡単な操作のみでロボットハンドの移動経路を容易にティーチングできるロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の第１の目的を達成するため、本発明のロボット制御方法は、作業対象物が搭載される領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像データから目印に対応する初期位置を得る第１画像処理工程と、前記撮像工程で撮像された画像データから前記目印の位置を得る第２画像処理工程と、前記初期位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、前記初期位置から前記目印の位置に基づいて前記作業対象物へ前記ロボットハンドを接近させる第２移動工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成のロボット制御システムの教示方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングの負荷が軽減する。
【００１４】
また、本発明のロボット制御方法において、前記撮像工程は、前記第１画像処理工程用の画像データを撮像する第１撮像工程と、前記第２画像処理工程用の画像データを撮像する第２撮像工程と、を含み、前記第２撮像工程は、前記初期位置から前記領域を撮像することが好ましい。
【００１５】
このような構成のロボット制御方法によれば、初期位置から前記領域を撮像するので、ロボットハンドから眺めた目印の正確な位置を把握することができ、また、目印が隠されることがなく、作業対象物へのアクセスの正確性が増す。
【００１６】
また、本発明のロボット制御方法において、前記第２撮像工程における撮像は、前記ロボットハンドに設けられたカメラによって行われることが好ましい。
【００１７】
このような構成のロボット制御方法によれば、ロボットハンドがカメラを初期位置に位置させるので、カメラを作業者が初期位置に予め設置する必要がない。
【００１８】
あるいは、上記の第２の目的を達成するため、本発明のロボット制御方法は、ロボットハンドが動作する領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像上で作業者によって指示された第１の位置を付加する第１画像処理工程と、前記第１画像処理工程の後、前記撮像工程で撮像された前記画像上で前記作業者によって指示された第２の位置を付加する第２画像処理工程と、前記第１の位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記ロボットハンドを移動させる第２移動工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、作業者が画像上に第１の位置及び第２の位置を順に指示する極めて簡単な操作のみでロボットハンドの第１の位置から第２の位置までの移動経路を容易にティーチングすることが可能となり、ティーチングの負荷が軽減する。
【００２０】
また、このようなロボット制御方法をコンピュータに実行させるためのロボット制御プログラムも本発明の範疇である。
【００２１】
また、本発明のロボット制御方法は、前記第１及び第２画像処理工程は前記画像データをティーチングペンダントの表示部に表示する工程と、前記表示部に表示された前記画像上で作業者によって触れられた箇所を前記第１及び第２の位置として指示する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントの表示部の画像上を触れる極めて簡単な操作のみでロボットハンドの第１の位置から第２の位置までの移動経路を容易にティーチングすることが可能となる。
【００２３】
また、本発明のロボット制御方法は、前記第１及び第２画像処理工程は、前記前記表示部上の指示された箇所に所定の表示を行う工程を含む。
【００２４】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がロボットの移動経路を画像上で確認できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングの負荷が軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボット制御システム１の平面概略図である。
【図２】ロボット制御システム１で制御されるロボット３の側面斜視図である。
【図３】ロボット３が有するロボットアーム３０の先端に設けられるロボットハンド３１の拡大斜視図である。
【図４】ロボット制御システム１のティーチングに使用されるティーチングペンダント１０の正面拡大図である。
【図５】ロボット制御システム１の制御部１００のブロック構成図である。
【図６】第１実施形態で使用されるトレイ２０の一例の概略を示す平面図である。
【図７】可搬型カメラ８によって撮像され、トレイ２０のマーカー２３がすべて写っている画像がパソコン１１０の画面に表示された一例を示す図である。
【図８】ロボットハンド３１の小型カメラ３４によって撮像され、トレイ２０のマーカー２３の１つが写っている画像がパソコン１１０の画面に表示された一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態において、可搬型カメラ８によって撮像された画像がティーチングペンダント１０のディスプレイ１１に表示された一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
＜＜＜第１実施形態＞＞＞
＜ロボット制御システム１の構成＞
図１は本発明の第１実施形態に係るロボット制御システム１の平面概略図である。図２はこのロボット制御システム１で制御されるロボット３の側面斜視図である。図３はこのロボット３が有するロボットアーム３０の先端に設けられるロボットハンド３１の拡大斜視図である。図４はロボット制御システム１のティーチングに使用されるティーチングペンダント１０の正面拡大図である。
【００２９】
図１に示すように、ロボット制御システム１は、ワークテーブル２上に離隔配置された２つの組立用ロボット３、４を備えている。ロボット３、４はいずれも多関節ロボットであって、複数のロボットアーム３０、４０をそれぞれ有している。先端側のロボットアーム３０、４０の先端には、ロボットハンド３１、４１がそれぞれ設けられている。
【００３０】
ワークテーブル２上の一側部には、それぞれ多数の部品（ワーク）（図示せず）を収容する複数の部品供給トレイ５、６が整列して配置されている。これらの部品供給トレイ５、６は、図示しない搬入装置によって、ワークテーブル２上に搬入されるようになっている。ワークテーブル２上において、略中央位置には、各ロボット３、４により部品の組立作業が行われる組立用治具７が取り付けられている。ワークテーブル２の下方には、それぞれロボット３、４を駆動制御するためのコントローラＡ、Ｂが設けられている。また、ワークテーブル２の一側方には、ロボットアーム３０、４０の可動範囲全体を撮影するための可搬型カメラ８が配置されている。可搬型カメラ８は、部品供給トレイ５、６周辺や組立用治具７周辺を撮像するためにレンズを振るパン機能及びレンズが向けられた方向を拡大して撮像するためのズーム機能を有するものが好ましい。
【００３１】
ロボット３は、図２に示すように、先端側のロボットアーム３０の先端に着脱自在なロボットハンド３１を有している。ロボットハンド３１には、複数のワーク把持用チャック部３２が設けられている。
【００３２】
チャック部３２は、図３に示すように、支持台３３に支持されている。支持台３３には、チャック部３２を駆動する駆動機構が内蔵されている。ロボットハンド３１は、ベース板３１Ａを有している。図示された４つの支持台３３のうちの一つが、ベース板３１Ａ上において図示矢印方向に移動可能に設けられており、この移動可能な支持台３３の側面には、チャック部３２の先端を撮影するための例えばビジョンカメラまたはＣＣＤ等の小型カメラ３４が取り付けられている。
【００３３】
なお、ロボット４のロボットハンド４１についても同様の構成を有しているため、ここでは、説明を省略する。
【００３４】
また、このロボット制御システム１は、図４に示すようなティーチングペンダント（操作部、可搬型の教示装置）１０を有している。ティーチングペンダント１０は、カメラ８又はロボットハンド３１のカメラ３４で撮影された画像を表示するためのＬＣＤ（液晶）ディスプレイ１１と、操作者が握るための左右のグリップ１２、１３と、非常停止スイッチ１４とを備えている。
【００３５】
ディスプレイ１１は、タッチパネル式のディスプレイである。また、ディスプレイ１１の左右両側には、起動、停止、ティーチングなどのロボット操作用の押しボタンスイッチ１１ａが複数個設けられている。グリップ１２の裏面には、ティーチング時や試運転時などの非定常作業時に操作者が危険を回避するための３ポジション方式のイネーブルスイッチ１５（図５参照）が設けられている。
【００３６】
次に、ロボット制御システム１の制御部について図５を用いて説明する。図５はロボット制御システム１の制御部１００のブロック構成図である。
【００３７】
制御部１００は記憶部とコンピュータを含んでいる。記憶部は以下に説明するロボット制御方法を実行するためのコンピュータプログラムが記憶され、コンピュータは当該プログラムを実行する。 詳細には制御部１００は例えば図５に示すようにロボット３のコントローラＡと、ロボット４のコントローラＢとパソコン１１０を含んで構成されている。コントローラＡ、Ｂは互いに通信可能に構成されている。
【００３８】
コントローラＡの入力側には、ティーチングペンダント１０がワイヤレスで接続されている。ティーチングペンダント１０には、上述したように、タッチパネル式のディスプレイ１１、非常停止スイッチ１４およびイネーブルスイッチ１５が接続されている。また、コントローラＡの入力側には、小型カメラ３４および可搬型カメラ８が接続されている。
【００３９】
コントローラＡの出力側には、ロボットアーム３０およびロボットハンド３１を駆動するためのモータｍａ1〜ｍａnが接続されている。また、コントローラＡの出力側には、自動運転中の「チョコ停」の発生時に仕掛品をワークテーブル２上から撤去するための撤去装置１０５が接続されている。この撤去装置１０５は、ロボットハンド３１に設けられており、好ましくは、ロボットハンド３１におけるいずれかのチャック部３２が撤去装置１０５として機能している。なお、ワークテーブル２上に向けて圧搾空気を噴出させるためのエアーノズルを撤去装置１０５に設けるようにしてもよいし、このエアーノズルをロボットハンド３１に設けるようにしてもよい。
【００４０】
コントローラＡの出力側には、さらにパソコン１１０が接続されている。パソコン１１０は、ティーチング時のシミュレーションを行うだけでなく、可搬型カメラ８で撮影した自動運転中の映像をモニターするのに用いられている。パソコン１１０は、コントローラＡに無線ＬＡＮで接続されている。なお、自動運転中の映像は、ティーチングペンダント１０に表示するようにしてもよい。
【００４１】
一方、コントローラＢの入力側には、同様にロボット４において、ロボットハンド４１のチャック部の支持台に設けられた小型カメラ４４が接続されている。また、コントローラＢの出力側には、ロボットアーム４０およびロボットハンド４１を駆動するためのモータｍｂ1〜ｍｂnと、撤去装置１０５と同様の撤去装置１０６とが接続されている。
【００４２】
＜部品搭載用のトレイ２０およびその種類などを識別するためのマーカー２３＞
図６は第１実施形態で使用される部品供給トレイ５、６であるトレイ２０の一例の概略を示す平面図である。このトレイ２０は、複数の部品を同時に整列配置可能な構造を有しており、その部品搭載面２１の周辺部などにトレイの種類および位置を識別可能にするために複数の目印であるマーカー２３（２３ａ〜２３ｄ）が印されている。これらのマーカー２３は、部品搭載面２１において、部品を搭載しても隠されることがないような位置、例えば、部品搭載面２１の周辺部などに印すことが好ましい。
【００４３】
なお、以下の説明では、マーカー２３ａ〜２３ｄのそれぞれの特定が必要でない場合は、マーカー２３として総称する。また、ロボット３についてのティーチングの例を説明するが、ロボット４でも同様のティーチングが可能である。
【００４４】
これらのマーカー２３はそれぞれ、円形であり、中心角が４５度の白で塗られた扇形２３２及び黒で塗られた扇形２３１に塗り分けられていることが望ましい。このように黒及び白でマーカの模様を構成することで、画像処理によってマーカ２３ａ〜２３ｄの中心の位置を正確かつ容易に検出することができる。
【００４５】
図６に示すように、このトレイ２０は具体的には押しボタンスイッチの自動組立作業などに使用される横長矩形平板状のトレイであって、部品搭載面２１の６行×９列の格子位置に、各押しボタンスイッチＳＷの下側の軸を挿入することによって複数の押しボタンスイッチＳＷを整列配置可能な丸孔２２がそれぞれ設けられている。
【００４６】
これらの丸孔２２のうちで左上の丸孔２２ａのすぐ左側にはマーカー２３ａが、左下の丸孔２２ｂのすぐ左側にはマーカー２３ｂが、右上の丸孔２２ｃのすぐ右側にはマーカー２３ｃが、右下の丸孔２２ｄのすぐ右側にはマーカー２３ｄがそれぞれ印されている。
【００４７】
なお、図６に図示した例では、４箇所のマーカー２３ａ〜２３ｄはいずれも同じ形状のものを使用しているが、そのような使用には限らない。異なる形状、配色、配置やそれらを組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
トレイ２０の種類毎に、搭載可能な部品や数量、およびそれに応じた作業内容などは異なるから、トレイ２０に印すマーカー２３のパターン（例えば、それぞれの形状や配置の組み合わせなど）は、トレイ２０の種類毎に応じてそれぞれ異なるように定めて制御部１００内（例えばパソコン１１０）に事前に登録しておく。また、実際に使用される可能性があるトレイ２０の種類毎のマーカー２３のパターンデータを、制御部１００内（例えばパソコン１１０）に事前に登録しておく。さらに、トレイ２０の種類毎に、マーカー２３が印されている正確な位置やそのトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容なども併せて事前登録しておく。これにより、トレイ２０の部品搭載面２１上に印されているマーカー２３を画像認識によって識別できれば、トレイ２０の種類を判別するとともにその部品搭載面２１に搭載されている部品情報や配置を求めることができ、さらに、そのトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容も判断できる。
【００４９】
＜トレイに印されたマーカーを用いる自動ティーチング（自動運転）＞
トレイ２０に印されたマーカー２３を用いるロボット３などの自動ティーチングは、以下の各ステップによって行う。なお、これらに先立って、上述した可搬型カメラ８を、ロボットハンド３１に対向するほぼ正面からトレイ２０を見下ろすような位置に配置しておく。
【００５０】
（１）可搬型カメラ８による、トレイ２０に印されたマーカー２３を含む撮像
まず、部品搭載用のトレイ２０が、ロボットハンド３１によって作業が行われるべき所定位置（図１の部品供給トレイ５、６が配置されている位置）に置かれた状態で、可搬型カメラ８によって、トレイ２０の部品搭載面２１に印された各マーカー２３のすべてが含まれていて、できるだけ明瞭に写るように撮像を行う。このようにして撮像された画像が、パソコン１１０の画面に表示され、この画像の一例を図７に示す。
【００５１】
（２）撮像された画像からのマーカー２３検出および事前登録データとの照合
可搬型カメラ８によって撮像された画像を、パソコン１１０によって画像処理することによって、トレイ２０の部品搭載面２１に印されている各マーカー２３を検出する。なお、マーカー２３が正しく検出できたかどうかが作業者にも容易に視認できるように、例えば、検出したマーカー２３を画面上で強調表示するようにしてもよい。強調表示は、具体的には、赤色で表示したり、所定のマークを表示したりすることなどが考えられるが、そのような表示態様に限るわけではない。
【００５２】
さらに、検出されたマーカー２３のデータを、事前に登録されているトレイ２０の種類毎のマーカー２３のパターンデータと照合し、いずれのパターンデータに該当するかを判断する。そして、該当すると判断されたパターンデータのマーカー２３が印されているトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容も併せて取得する。
【００５３】
このように、トレイ２０が写った画像からマーカー２３を検出するだけで、ロボット３の作業内容の概略ティーチングを作業者に代わって自動的に行うことができる。
【００５４】
（３）マーカー２３に応じた初期位置へロボットハンド３１を移動
該当すると判断されたパターンデータのマーカー２３に応じたロボット３の作業内容に従って、ロボットハンド３１を初期位置へ移動させる。なお、この初期位置では、ロボットハンド３１の小型カメラ３４が、マーカー２３の少なくとも１つを撮像できるようにしておく。
【００５５】
（４）小型カメラ３４による、トレイ２０に印されたマーカー２３を含む撮像
ロボットハンド３１を初期位置へ移動させた後、ロボットハンド３１の小型カメラ３４によって、トレイ２０の部品搭載面２１に印されたマーカー２３の少なくとも１つが含まれるように撮像を行う。このようにして撮像された画像が、パソコン１１０の画面に表示された一例を図８に示す。
【００５６】
（５）撮像された画像からマーカー２３の位置誤差を算出
小型カメラ３４によって撮像された画像をパソコン１１０によって画像処理することによって、その画像に含まれているマーカー２３およびその詳細な位置を検出する。そして、ロボットハンド３１の初期位置におけるマーカー２３の本来の位置データとの比較によってマーカー２３の位置誤差を算出する。
【００５７】
誤差が生じていればそれを補正して、以降のロボットハンド３１の作業内容の制御データに反映させる。これにより、詳細ティーチングも自動的に行うことができることになる。
【００５８】
その後は、位置誤差が補正された制御データに基づいてロボットハンド３１を制御し、まず、最初の作業対象物をハンドリングできる位置へロボットハンド３１を移動させる。そして、その位置での作業を実行して異常がなければ、登録されているそれ以降の作業内容を順次実行する。
【００５９】
以上で説明した第１実施形態の構成によれば、作業者がティーチングペンダント１０の操作によってロボットハンド３の位置を複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、専ら、使用するトレイ２０の種類毎に適切なマーカー２３を印しておくことで自動的に運転することができ、正確な位置のティーチングを行う負荷が軽減する。これにより、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチング所要時間も大幅に短縮可能となる。
【００６０】
なお、以上の説明では作業対象物が搭載される領域は、マーカー２３が印されたトレイ２０の場合を説明したが、マーカー２３を印した組立用治具７であってもよい。
【００６１】
また、作業対象物によっては少しずれてもハンドリングできる場合や可搬型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出できる場合などは、小型カメラ３４による撮像を省略して、可搬型カメラ８で得られた画像データからマーカー２３の位置を検出してもよい。
【００６２】
また、あるマーカー２３が検出された場合には、小型カメラ３４による撮像を省略して、可搬型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出し、あるマーカーが検出された場合には、小型カメラ３４による撮像も行って、小型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出するようにしてもよい。このように、マーカー２３のより精度の高い詳細な位置を検出する場合にのみ、小型カメラ３４による撮像を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、以上の説明では１回目の撮像は可搬型カメラ８で撮像を行い、２回目の撮像は小型カメラ３４で行ったが、１回目及び２回目とも可搬型カメラ８で行ってもよいし、小型カメラ３４で行ってもよい。
【００６４】
＜＜＜第２実施形態＞＞＞
第２実施形態は、ロボットハンド３１に行わせるべき作業全体あるいはその一部について、移動経路の始点および終点が予め定まっている場合などに、その途中の移動のためのティーチング作業を容易にするためのものである。例えば、始点と終点との間に障害物が存在するときなどに好適である。なお、以下の説明では、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００６５】
この第２実施形態では、可搬型カメラ８は、図１に示されているように配置すればよいが、ズーム機能やパン機能を使用して対象とするロボットハンド３１の動作する領域が専ら撮影できるように変更してもよい。また、この可搬型カメラ８で撮像される画像がティーチングペンダント１０のタッチパネル式のディスプレイ（表示部）１１に表示されるようにしておく。そのようにしたときのディスプレイ１１の表示例を図９に示す。
【００６６】
このとき、ロボットハンド３１は、ディスプレイ１１の左下に表示されている部品供給トレイ５のすぐ上に位置しているが、ここを作業の始点とする。また、ディスプレイ１１の右下に表示されている別の部品供給トレイ５のすぐ上を作業の終点とする。なお、これらの始点および終点のロボット座標系における３次元座標は既知としておく。
【００６７】
ロボットハンド３１が、始点と終点との間をどのような経路で移動すべきかをティーチングするためには、以下の各ステップを実行する。
【００６８】
（１）ティーチングペンダント１０のディスプレイ１１上で中継点を指示
ロボットハンド３１が現在の始点から次にどの位置へ移動すべきか、つまり、移動経路上の中継点をタッチペンでディスプレイ１１上に直接タッチすることによって指示する。ティーチングペンダント１０は、ディスプレイ１１でタッチされた位置の２次元座標を認識することができるので、その２次元座標を記憶しておく。
【００６９】
このような操作を必要回数だけ繰り返すことによって、始点から終点までの間の中継点を順次指示する。中継点の指示が正しく行えたかどうかが容易に視認できるように、例えば、指示された位置にマーク（例えば文字「Ｐ」）を表示したり、始点と中継点との間、中継点間、および中継点と終点との間を線で結ぶなどの表示を行ってもよい。
【００７０】
（２）ディスプレイ１１上の２次元座標をロボット座標系の３次元座標に変換
ディスプレイ１１上の２次元座標だけでは、ロボットハンド３１のロボット座標系の３次元座標を一意に定めることはできない。そこで、ロボット座標系における３次元座標が既知である始点および終点を含む鉛直平面上に各中継点があることにすれば、各中継点のディスプレイ１１上の２次元座標をロボット座標系の３次元座標へ変換できる。
【００７１】
このようにして変換された各中継点のロボット座標系の３次元座標に基づいてロボットハンド３１を制御することにより、ディスプレイ１１上においてタッチペンで指示した通りの経路でロボットハンド３１を移動させることができる。
【００７２】
以上で説明した第２実施形態の構成によれば、作業者がティーチングペンダント１０の操作によってロボットハンド３１の位置を複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、ティーチングペンダント１０のディスプレイ１１に表示された画像上で移動経路を指示するだけで、ロボットハンド３１に所望の動作をさせることができる。これにより、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチング所要時間も大幅に短縮可能となる。
【００７３】
なお、ティーチングペンダント１０の表示部に画像を表示させて作業者が指示する場合を説明したが、ティーチングペンダント１０以外の場所において、表示部に画像を表示させて作業者が指示してもよい。
【００７４】
＜＜＜第３実施形態＞＞＞
第３実施形態では、第１及び第２実施形態を組み合わせる。つまり、第１実施形態で説明したようにトレイ２０及び組立用治具７のいずれについてもマーカーを付して自動ティーチング（自動運転）を行うとともに、トレイ２０と組立用治具７との間にある障害物を避けるティーチングについては、第２実施形態で説明したように作業者が指示することによってティーチングを行う。これにより、大幅にティーチングの負荷を軽減することができる。
【００７５】
本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態や実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００７６】
１ ロボット制御システム
２ ワークテーブル
３ ロボット
５ 部品供給トレイ
６ 部品供給トレイ
７ 組立用治具
３０ ロボットアーム
３１ ロボットハンド
３２ チャック部
３３ 支持台
３４ 小型カメラ
４ ロボット
４０ ロボットアーム
４１ ロボットハンド
４４ 小型カメラ
８ 可搬型カメラ
１０ ティーチングペンダント
１１ タッチパネル式ディスプレイ
１２ グリップ
１３ グリップ
１４ 非常停止ボタン
１５ イネーブルスイッチ
２０ トレイ
２１ 部品搭載面
２２ 丸孔
２３ マーカー（目印）
１００ 制御部
１０５ 撤去装置
１０６ 撤去装置
１１０ パソコン
Ａ、Ｂ コントローラ
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントに関し、特に、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すようなティーチング作業を行う必要がないロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、一般に、旋回可能かつ上下動可能なロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク（部品）を把持するためのチャック部を有するロボットハンドと、ロボットアームおよびロボットハンドを所定の制御プログラムにしたがって駆動制御する制御部とを備えている。また、自動組立装置は、ワークテーブル面上のそれぞれ所定位置に配置された、多数の部品を収容する複数の部品供給トレイと、部品の組立てを行うための組立用治具とを有している。
【０００３】
自動組立装置の運転時には、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを所定の部品供給トレイの位置まで移動させ、先端のチャック部で部品を把持する。この状態から、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを組立用治具の位置まで移動させ、チャック部に把持されていた部品を組立用治具に組み付ける。以下、同様の動作を繰り返すことにより、所望の機器が自動的に組み立てられることになる。
【０００４】
このような産業用ロボットを含む自動組立装置においては、自動運転を開始する前に、ロボットに対して動作基準座標や動作手順等を教示するティーチングという作業が必要になる。従来のティーチング作業では、パソコン上のコンピュータシミュレーションなどにより、概略の座標位置を求めた後、作業者が、ティーチングペンダントやティーチングボックスを用いて実際にロボットハンドをマニュアル操作することにより、正確な座標位置の設定を行うようにしている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
上述したティーチング作業では、細かな座標位置の設定が非常に煩雑であって所要時間も長くなるという問題点があったため、ティーチング作業の簡略化およびティーチング時間の短縮を可能とする技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
この特許文献３で提案されているロボット制御システムは、ロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク把持用チャック部を有するロボットハンドとを含むロボットと、前記ロボットに対してティーチング入力を行うための操作部と、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、前記操作部にティーチング入力された所定の座標位置を前記カメラ部で撮影された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するように前記ロボットを駆動制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３５４９１９号公報
【特許文献２】特開２００６−０４３８４４号公報
【特許文献３】特開２００９−０００７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来技術においてティーチングペンダントなどによるティーチング作業を行う際、少なくとも初回はロボットハンドの位置を複雑に変更させることを繰り返す必要がある。そのため、ティーチング作業はやはり非常に煩雑であって所要時間も長かった。
【０００９】
最近では、ロボット導入台数の増加および製品の多種多様化に伴い、必要とされるティーチング工数が急増している。一方で、製造現場では慢性的に人員が不足しており、特にティーチング作業の熟練者が極めて不足している。また、製造現場で実際に使用されているロボットにティーチングを行うときには、そのロボットが設置されている製造ラインなどが停止することになるので、その製造ラインの稼働率が低下してしまう。
【００１０】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の第１の目的は、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、自動的にティーチングを行うことが可能なロボット制御方法およびロボット制御プログラムを提供することである。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングペンダントなどに表示される画像上をタッチペンで操作するなどの極めて簡単な操作のみでロボットハンドの移動経路を容易にティーチングできるロボット制御方法、ロボット制御プログラムおよびロボット制御方法に用いられるティーチングペンダントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の第１の目的を達成するため、本発明のロボット制御方法は、作業対象物が搭載される領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像データから目印に対応する初期位置を得る第１画像処理工程と、前記撮像工程で撮像された画像データから前記目印の位置を得る第２画像処理工程と、前記初期位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、前記初期位置から前記目印の位置に基づいて前記作業対象物へ前記ロボットハンドを接近させる第２移動工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成のロボット制御システムの教示方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングの負荷が軽減する。
【００１４】
また、本発明のロボット制御方法において、前記撮像工程は、前記第１画像処理工程用の画像データを撮像する第１撮像工程と、前記第２画像処理工程用の画像データを撮像する第２撮像工程と、を含み、前記第２撮像工程は、前記初期位置から前記領域を撮像することが好ましい。
【００１５】
このような構成のロボット制御方法によれば、初期位置から前記領域を撮像するので、ロボットハンドから眺めた目印の正確な位置を把握することができ、また、目印が隠されることがなく、作業対象物へのアクセスの正確性が増す。
【００１６】
また、本発明のロボット制御方法において、前記第２撮像工程における撮像は、前記ロボットハンドに設けられたカメラによって行われることが好ましい。
【００１７】
このような構成のロボット制御方法によれば、ロボットハンドがカメラを初期位置に位置させるので、カメラを作業者が初期位置に予め設置する必要がない。
【００１８】
あるいは、上記の第２の目的を達成するため、本発明のロボット制御方法は、ロボットハンドが動作する領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像上で作業者によって指示された第１の位置を付加する第１画像処理工程と、前記第１画像処理工程の後、前記撮像工程で撮像された前記画像上で前記作業者によって指示された第２の位置を付加する第２画像処理工程と、前記第１の位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記ロボットハンドを移動させる第２移動工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、作業者が画像上に第１の位置及び第２の位置を順に指示する極めて簡単な操作のみでロボットハンドの第１の位置から第２の位置までの移動経路を容易にティーチングすることが可能となり、ティーチングの負荷が軽減する。
【００２０】
また、このようなロボット制御方法をコンピュータに実行させるためのロボット制御プログラムも本発明の範疇である。
【００２１】
また、本発明のロボット制御方法は、前記第１及び第２画像処理工程は前記画像データをティーチングペンダントの表示部に表示する工程と、前記表示部に表示された前記画像上で作業者によって触れられた箇所を前記第１及び第２の位置として指示する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントの表示部の画像上を触れる極めて簡単な操作のみでロボットハンドの第１の位置から第２の位置までの移動経路を容易にティーチングすることが可能となる。
【００２３】
また、本発明のロボット制御方法は、前記第１及び第２画像処理工程は、前記前記表示部上の指示された箇所に所定の表示を行う工程を含む。
【００２４】
このような構成のロボット制御方法によれば、作業者がロボットの移動経路を画像上で確認できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のロボット制御方法によれば、作業者がティーチングペンダントなどを操作して実際のロボットハンドの位置の変更を繰り返すティーチング作業を行うことなく、ティーチングの負荷が軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボット制御システム１の平面概略図である。
【図２】ロボット制御システム１で制御されるロボット３の側面斜視図である。
【図３】ロボット３が有するロボットアーム３０の先端に設けられるロボットハンド３１の拡大斜視図である。
【図４】ロボット制御システム１のティーチングに使用されるティーチングペンダント１０の正面拡大図である。
【図５】ロボット制御システム１の制御部１００のブロック構成図である。
【図６】第１実施形態で使用されるトレイ２０の一例の概略を示す平面図である。
【図７】可搬型カメラ８によって撮像され、トレイ２０のマーカー２３がすべて写っている画像がパソコン１１０の画面に表示された一例を示す図である。
【図８】ロボットハンド３１の小型カメラ３４によって撮像され、トレイ２０のマーカー２３の１つが写っている画像がパソコン１１０の画面に表示された一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態において、可搬型カメラ８によって撮像された画像がティーチングペンダント１０のディスプレイ１１に表示された一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
＜＜＜第１実施形態＞＞＞
＜ロボット制御システム１の構成＞
図１は本発明の第１実施形態に係るロボット制御システム１の平面概略図である。図２はこのロボット制御システム１で制御されるロボット３の側面斜視図である。図３はこのロボット３が有するロボットアーム３０の先端に設けられるロボットハンド３１の拡大斜視図である。図４はロボット制御システム１のティーチングに使用されるティーチングペンダント１０の正面拡大図である。
【００２９】
図１に示すように、ロボット制御システム１は、ワークテーブル２上に離隔配置された２つの組立用ロボット３、４を備えている。ロボット３、４はいずれも多関節ロボットであって、複数のロボットアーム３０、４０をそれぞれ有している。先端側のロボットアーム３０、４０の先端には、ロボットハンド３１、４１がそれぞれ設けられている。
【００３０】
ワークテーブル２上の一側部には、それぞれ多数の部品（ワーク）（図示せず）を収容する複数の部品供給トレイ５、６が整列して配置されている。これらの部品供給トレイ５、６は、図示しない搬入装置によって、ワークテーブル２上に搬入されるようになっている。ワークテーブル２上において、略中央位置には、各ロボット３、４により部品の組立作業が行われる組立用治具７が取り付けられている。ワークテーブル２の下方には、それぞれロボット３、４を駆動制御するためのコントローラＡ、Ｂが設けられている。また、ワークテーブル２の一側方には、ロボットアーム３０、４０の可動範囲全体を撮影するための可搬型カメラ８が配置されている。可搬型カメラ８は、部品供給トレイ５、６周辺や組立用治具７周辺を撮像するためにレンズを振るパン機能及びレンズが向けられた方向を拡大して撮像するためのズーム機能を有するものが好ましい。
【００３１】
ロボット３は、図２に示すように、先端側のロボットアーム３０の先端に着脱自在なロボットハンド３１を有している。ロボットハンド３１には、複数のワーク把持用チャック部３２が設けられている。
【００３２】
チャック部３２は、図３に示すように、支持台３３に支持されている。支持台３３には、チャック部３２を駆動する駆動機構が内蔵されている。ロボットハンド３１は、ベース板３１Ａを有している。図示された４つの支持台３３のうちの一つが、ベース板３１Ａ上において図示矢印方向に移動可能に設けられており、この移動可能な支持台３３の側面には、チャック部３２の先端を撮影するための例えばビジョンカメラまたはＣＣＤ等の小型カメラ３４が取り付けられている。
【００３３】
なお、ロボット４のロボットハンド４１についても同様の構成を有しているため、ここでは、説明を省略する。
【００３４】
また、このロボット制御システム１は、図４に示すようなティーチングペンダント（操作部、可搬型の教示装置）１０を有している。ティーチングペンダント１０は、カメラ８又はロボットハンド３１のカメラ３４で撮影された画像を表示するためのＬＣＤ（液晶）ディスプレイ１１と、操作者が握るための左右のグリップ１２、１３と、非常停止スイッチ１４とを備えている。
【００３５】
ディスプレイ１１は、タッチパネル式のディスプレイである。また、ディスプレイ１１の左右両側には、起動、停止、ティーチングなどのロボット操作用の押しボタンスイッチ１１ａが複数個設けられている。グリップ１２の裏面には、ティーチング時や試運転時などの非定常作業時に操作者が危険を回避するための３ポジション方式のイネーブルスイッチ１５（図５参照）が設けられている。
【００３６】
次に、ロボット制御システム１の制御部について図５を用いて説明する。図５はロボット制御システム１の制御部１００のブロック構成図である。
【００３７】
制御部１００は記憶部とコンピュータを含んでいる。記憶部は以下に説明するロボット制御方法を実行するためのコンピュータプログラムが記憶され、コンピュータは当該プログラムを実行する。 詳細には制御部１００は例えば図５に示すようにロボット３のコントローラＡと、ロボット４のコントローラＢとパソコン１１０を含んで構成されている。コントローラＡ、Ｂは互いに通信可能に構成されている。
【００３８】
コントローラＡの入力側には、ティーチングペンダント１０がワイヤレスで接続されている。ティーチングペンダント１０には、上述したように、タッチパネル式のディスプレイ１１、非常停止スイッチ１４およびイネーブルスイッチ１５が接続されている。また、コントローラＡの入力側には、小型カメラ３４および可搬型カメラ８が接続されている。
【００３９】
コントローラＡの出力側には、ロボットアーム３０およびロボットハンド３１を駆動するためのモータｍａ1〜ｍａnが接続されている。また、コントローラＡの出力側には、自動運転中の「チョコ停」の発生時に仕掛品をワークテーブル２上から撤去するための撤去装置１０５が接続されている。この撤去装置１０５は、ロボットハンド３１に設けられており、好ましくは、ロボットハンド３１におけるいずれかのチャック部３２が撤去装置１０５として機能している。なお、ワークテーブル２上に向けて圧搾空気を噴出させるためのエアーノズルを撤去装置１０５に設けるようにしてもよいし、このエアーノズルをロボットハンド３１に設けるようにしてもよい。
【００４０】
コントローラＡの出力側には、さらにパソコン１１０が接続されている。パソコン１１０は、ティーチング時のシミュレーションを行うだけでなく、可搬型カメラ８で撮影した自動運転中の映像をモニターするのに用いられている。パソコン１１０は、コントローラＡに無線ＬＡＮで接続されている。なお、自動運転中の映像は、ティーチングペンダント１０に表示するようにしてもよい。
【００４１】
一方、コントローラＢの入力側には、同様にロボット４において、ロボットハンド４１のチャック部の支持台に設けられた小型カメラ４４が接続されている。また、コントローラＢの出力側には、ロボットアーム４０およびロボットハンド４１を駆動するためのモータｍｂ1〜ｍｂnと、撤去装置１０５と同様の撤去装置１０６とが接続されている。
【００４２】
＜部品搭載用のトレイ２０およびその種類などを識別するためのマーカー２３＞
図６は第１実施形態で使用される部品供給トレイ５、６であるトレイ２０の一例の概略を示す平面図である。このトレイ２０は、複数の部品を同時に整列配置可能な構造を有しており、その部品搭載面２１の周辺部などにトレイの種類および位置を識別可能にするために複数の目印であるマーカー２３（２３ａ〜２３ｄ）が印されている。これらのマーカー２３は、部品搭載面２１において、部品を搭載しても隠されることがないような位置、例えば、部品搭載面２１の周辺部などに印すことが好ましい。
【００４３】
なお、以下の説明では、マーカー２３ａ〜２３ｄのそれぞれの特定が必要でない場合は、マーカー２３として総称する。また、ロボット３についてのティーチングの例を説明するが、ロボット４でも同様のティーチングが可能である。
【００４４】
これらのマーカー２３はそれぞれ、円形であり、中心角が４５度の白で塗られた扇形２３２及び黒で塗られた扇形２３１に塗り分けられていることが望ましい。このように黒及び白でマーカの模様を構成することで、画像処理によってマーカ２３ａ〜２３ｄの中心の位置を正確かつ容易に検出することができる。
【００４５】
図６に示すように、このトレイ２０は具体的には押しボタンスイッチの自動組立作業などに使用される横長矩形平板状のトレイであって、部品搭載面２１の６行×９列の格子位置に、各押しボタンスイッチＳＷの下側の軸を挿入することによって複数の押しボタンスイッチＳＷを整列配置可能な丸孔２２がそれぞれ設けられている。
【００４６】
これらの丸孔２２のうちで左上の丸孔２２ａのすぐ左側にはマーカー２３ａが、左下の丸孔２２ｂのすぐ左側にはマーカー２３ｂが、右上の丸孔２２ｃのすぐ右側にはマーカー２３ｃが、右下の丸孔２２ｄのすぐ右側にはマーカー２３ｄがそれぞれ印されている。
【００４７】
なお、図６に図示した例では、４箇所のマーカー２３ａ〜２３ｄはいずれも同じ形状のものを使用しているが、そのような使用には限らない。異なる形状、配色、配置やそれらを組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
トレイ２０の種類毎に、搭載可能な部品や数量、およびそれに応じた作業内容などは異なるから、トレイ２０に印すマーカー２３のパターン（例えば、それぞれの形状や配置の組み合わせなど）は、トレイ２０の種類毎に応じてそれぞれ異なるように定めて制御部１００内（例えばパソコン１１０）に事前に登録しておく。また、実際に使用される可能性があるトレイ２０の種類毎のマーカー２３のパターンデータを、制御部１００内（例えばパソコン１１０）に事前に登録しておく。さらに、トレイ２０の種類毎に、マーカー２３が印されている正確な位置やそのトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容なども併せて事前登録しておく。これにより、トレイ２０の部品搭載面２１上に印されているマーカー２３を画像認識によって識別できれば、トレイ２０の種類を判別するとともにその部品搭載面２１に搭載されている部品情報や配置を求めることができ、さらに、そのトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容も判断できる。
【００４９】
＜トレイに印されたマーカーを用いる自動ティーチング（自動運転）＞
トレイ２０に印されたマーカー２３を用いるロボット３などの自動ティーチングは、以下の各ステップによって行う。なお、これらに先立って、上述した可搬型カメラ８を、ロボットハンド３１に対向するほぼ正面からトレイ２０を見下ろすような位置に配置しておく。
【００５０】
（１）可搬型カメラ８による、トレイ２０に印されたマーカー２３を含む撮像
まず、部品搭載用のトレイ２０が、ロボットハンド３１によって作業が行われるべき所定位置（図１の部品供給トレイ５、６が配置されている位置）に置かれた状態で、可搬型カメラ８によって、トレイ２０の部品搭載面２１に印された各マーカー２３のすべてが含まれていて、できるだけ明瞭に写るように撮像を行う。このようにして撮像された画像が、パソコン１１０の画面に表示され、この画像の一例を図７に示す。
【００５１】
（２）撮像された画像からのマーカー２３検出および事前登録データとの照合
可搬型カメラ８によって撮像された画像を、パソコン１１０によって画像処理することによって、トレイ２０の部品搭載面２１に印されている各マーカー２３を検出する。なお、マーカー２３が正しく検出できたかどうかが作業者にも容易に視認できるように、例えば、検出したマーカー２３を画面上で強調表示するようにしてもよい。強調表示は、具体的には、赤色で表示したり、所定のマークを表示したりすることなどが考えられるが、そのような表示態様に限るわけではない。
【００５２】
さらに、検出されたマーカー２３のデータを、事前に登録されているトレイ２０の種類毎のマーカー２３のパターンデータと照合し、いずれのパターンデータに該当するかを判断する。そして、該当すると判断されたパターンデータのマーカー２３が印されているトレイ２０を使用する場合のロボット３の作業内容も併せて取得する。
【００５３】
このように、トレイ２０が写った画像からマーカー２３を検出するだけで、ロボット３の作業内容の概略ティーチングを作業者に代わって自動的に行うことができる。
【００５４】
（３）マーカー２３に応じた初期位置へロボットハンド３１を移動
該当すると判断されたパターンデータのマーカー２３に応じたロボット３の作業内容に従って、ロボットハンド３１を初期位置へ移動させる。なお、この初期位置では、ロボットハンド３１の小型カメラ３４が、マーカー２３の少なくとも１つを撮像できるようにしておく。
【００５５】
（４）小型カメラ３４による、トレイ２０に印されたマーカー２３を含む撮像
ロボットハンド３１を初期位置へ移動させた後、ロボットハンド３１の小型カメラ３４によって、トレイ２０の部品搭載面２１に印されたマーカー２３の少なくとも１つが含まれるように撮像を行う。このようにして撮像された画像が、パソコン１１０の画面に表示された一例を図８に示す。
【００５６】
（５）撮像された画像からマーカー２３の位置誤差を算出
小型カメラ３４によって撮像された画像をパソコン１１０によって画像処理することによって、その画像に含まれているマーカー２３およびその詳細な位置を検出する。そして、ロボットハンド３１の初期位置におけるマーカー２３の本来の位置データとの比較によってマーカー２３の位置誤差を算出する。
【００５７】
誤差が生じていればそれを補正して、以降のロボットハンド３１の作業内容の制御データに反映させる。これにより、詳細ティーチングも自動的に行うことができることになる。
【００５８】
その後は、位置誤差が補正された制御データに基づいてロボットハンド３１を制御し、まず、最初の作業対象物をハンドリングできる位置へロボットハンド３１を移動させる。そして、その位置での作業を実行して異常がなければ、登録されているそれ以降の作業内容を順次実行する。
【００５９】
以上で説明した第１実施形態の構成によれば、作業者がティーチングペンダント１０の操作によってロボットハンド３の位置を複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、専ら、使用するトレイ２０の種類毎に適切なマーカー２３を印しておくことで自動的に運転することができ、正確な位置のティーチングを行う負荷が軽減する。これにより、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチング所要時間も大幅に短縮可能となる。
【００６０】
なお、以上の説明では作業対象物が搭載される領域は、マーカー２３が印されたトレイ２０の場合を説明したが、マーカー２３を印した組立用治具７であってもよい。
【００６１】
また、作業対象物によっては少しずれてもハンドリングできる場合や可搬型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出できる場合などは、小型カメラ３４による撮像を省略して、可搬型カメラ８で得られた画像データからマーカー２３の位置を検出してもよい。
【００６２】
また、あるマーカー２３が検出された場合には、小型カメラ３４による撮像を省略して、可搬型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出し、あるマーカーが検出された場合には、小型カメラ３４による撮像も行って、小型カメラ８の画像データからマーカー２３の詳細な位置を検出するようにしてもよい。このように、マーカー２３のより精度の高い詳細な位置を検出する場合にのみ、小型カメラ３４による撮像を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、以上の説明では１回目の撮像は可搬型カメラ８で撮像を行い、２回目の撮像は小型カメラ３４で行ったが、１回目及び２回目とも可搬型カメラ８で行ってもよいし、小型カメラ３４で行ってもよい。
【００６４】
＜＜＜第２実施形態＞＞＞
第２実施形態は、ロボットハンド３１に行わせるべき作業全体あるいはその一部について、移動経路の始点および終点が予め定まっている場合などに、その途中の移動のためのティーチング作業を容易にするためのものである。例えば、始点と終点との間に障害物が存在するときなどに好適である。なお、以下の説明では、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００６５】
この第２実施形態では、可搬型カメラ８は、図１に示されているように配置すればよいが、ズーム機能やパン機能を使用して対象とするロボットハンド３１の動作する領域が専ら撮影できるように変更してもよい。また、この可搬型カメラ８で撮像される画像がティーチングペンダント１０のタッチパネル式のディスプレイ（表示部）１１に表示されるようにしておく。そのようにしたときのディスプレイ１１の表示例を図９に示す。
【００６６】
このとき、ロボットハンド３１は、ディスプレイ１１の左下に表示されている部品供給トレイ５のすぐ上に位置しているが、ここを作業の始点とする。また、ディスプレイ１１の右下に表示されている別の部品供給トレイ５のすぐ上を作業の終点とする。なお、これらの始点および終点のロボット座標系における３次元座標は既知としておく。
【００６７】
ロボットハンド３１が、始点と終点との間をどのような経路で移動すべきかをティーチングするためには、以下の各ステップを実行する。
【００６８】
（１）ティーチングペンダント１０のディスプレイ１１上で中継点を指示
ロボットハンド３１が現在の始点から次にどの位置へ移動すべきか、つまり、移動経路上の中継点をタッチペンでディスプレイ１１上に直接タッチすることによって指示する。ティーチングペンダント１０は、ディスプレイ１１でタッチされた位置の２次元座標を認識することができるので、その２次元座標を記憶しておく。
【００６９】
このような操作を必要回数だけ繰り返すことによって、始点から終点までの間の中継点を順次指示する。中継点の指示が正しく行えたかどうかが容易に視認できるように、例えば、指示された位置にマーク（例えば文字「Ｐ」）を表示したり、始点と中継点との間、中継点間、および中継点と終点との間を線で結ぶなどの表示を行ってもよい。
【００７０】
（２）ディスプレイ１１上の２次元座標をロボット座標系の３次元座標に変換
ディスプレイ１１上の２次元座標だけでは、ロボットハンド３１のロボット座標系の３次元座標を一意に定めることはできない。そこで、ロボット座標系における３次元座標が既知である始点および終点を含む鉛直平面上に各中継点があることにすれば、各中継点のディスプレイ１１上の２次元座標をロボット座標系の３次元座標へ変換できる。
【００７１】
このようにして変換された各中継点のロボット座標系の３次元座標に基づいてロボットハンド３１を制御することにより、ディスプレイ１１上においてタッチペンで指示した通りの経路でロボットハンド３１を移動させることができる。
【００７２】
以上で説明した第２実施形態の構成によれば、作業者がティーチングペンダント１０の操作によってロボットハンド３１の位置を複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、ティーチングペンダント１０のディスプレイ１１に表示された画像上で移動経路を指示するだけで、ロボットハンド３１に所望の動作をさせることができる。これにより、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチング所要時間も大幅に短縮可能となる。
【００７３】
なお、ティーチングペンダント１０の表示部に画像を表示させて作業者が指示する場合を説明したが、ティーチングペンダント１０以外の場所において、表示部に画像を表示させて作業者が指示してもよい。
【００７４】
＜＜＜第３実施形態＞＞＞
第３実施形態では、第１及び第２実施形態を組み合わせる。つまり、第１実施形態で説明したようにトレイ２０及び組立用治具７のいずれについてもマーカーを付して自動ティーチング（自動運転）を行うとともに、トレイ２０と組立用治具７との間にある障害物を避けるティーチングについては、第２実施形態で説明したように作業者が指示することによってティーチングを行う。これにより、大幅にティーチングの負荷を軽減することができる。
【００７５】
本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態や実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００７６】
１ ロボット制御システム
２ ワークテーブル
３ ロボット
５ 部品供給トレイ
６ 部品供給トレイ
７ 組立用治具
３０ ロボットアーム
３１ ロボットハンド
３２ チャック部
３３ 支持台
３４ 小型カメラ
４ ロボット
４０ ロボットアーム
４１ ロボットハンド
４４ 小型カメラ
８ 可搬型カメラ
１０ ティーチングペンダント
１１ タッチパネル式ディスプレイ
１２ グリップ
１３ グリップ
１４ 非常停止ボタン
１５ イネーブルスイッチ
２０ トレイ
２１ 部品搭載面
２２ 丸孔
２３ マーカー（目印）
１００ 制御部
１０５ 撤去装置
１０６ 撤去装置
１１０ パソコン
Ａ、Ｂ コントローラ
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業対象物が搭載される領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像データから目印に対応する初期位置を得る第１画像処理工程と、
前記撮像工程で撮像された画像データから前記目印の位置を得る第２画像処理工程と、
前記初期位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、
前記初期位置から前記目印の位置に基づいて前記作業対象物へ前記ロボットハンドを接近させる第２移動工程と、
を備えたことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項２】
前記撮像工程は、
前記第１画像処理工程用の画像データを撮像する第１撮像工程と、
前記第２画像処理工程用の画像データを撮像する第２撮像工程と、
を含み、
前記第２撮像工程は、前記初期位置から前記領域を撮像する請求項１に記載のロボット制御方法。
【請求項３】
前記第２撮像工程における撮像は、前記ロボットハンドに設けられたカメラによって行われる請求項２に記載のロボット制御方法。
【請求項４】
ロボットハンドが動作する領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像上で作業者によって指示された第１の位置を付加する第１画像処理工程と、
前記第１画像処理工程の後、前記撮像工程で撮像された前記画像上で前記作業者によって指示された第２の位置を付加する第２画像処理工程と、
前記第１の位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、
前記第１の位置から前記第２の位置へ前記ロボットハンドを移動させる第２移動工程と、
を備えたことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項５】
前記第１及び第２画像処理工程は
前記画像データをティーチングペンダントの表示部に表示する工程と、
前記表示部に表示された画像上で前記作業者によって触れられた箇所を前記第１及び第２の位置として指示する工程と、
を含む請求項４に記載のロボット制御方法。
【請求項６】
前記第１及び第２画像処理工程は、
前記前記表示部上の指示された箇所に所定の表示を行う工程を含む請求項５に記載のロボット制御方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載のロボット制御方法をコンピュータに実行させるためのロボット制御プログラム。
【請求項８】
請求項５に記載のロボット制御方法に用いられるティーチングペンダント。
【請求項１】
作業対象物が搭載される領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像データから目印に対応する初期位置を得る第１画像処理工程と、
前記撮像工程で撮像された画像データから前記目印の位置を得る第２画像処理工程と、
前記初期位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、
前記初期位置から前記目印の位置に基づいて前記作業対象物へ前記ロボットハンドを接近させる第２移動工程と、
を備えたことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項２】
前記撮像工程は、
前記第１画像処理工程用の画像データを撮像する第１撮像工程と、
前記第２画像処理工程用の画像データを撮像する第２撮像工程と、
を含み、
前記第２撮像工程は、前記初期位置から前記領域を撮像する請求項１に記載のロボット制御方法。
【請求項３】
前記第２撮像工程における撮像は、前記ロボットハンドに設けられたカメラによって行われる請求項２に記載のロボット制御方法。
【請求項４】
ロボットハンドが動作する領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像上で作業者によって指示された第１の位置を付加する第１画像処理工程と、
前記第１画像処理工程の後、前記撮像工程で撮像された前記画像上で前記作業者によって指示された第２の位置を付加する第２画像処理工程と、
前記第１の位置へロボットハンドを移動させる第１移動工程と、
前記第１の位置から前記第２の位置へ前記ロボットハンドを移動させる第２移動工程と、
を備えたことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項５】
前記第１及び第２画像処理工程は
前記画像データをティーチングペンダントの表示部に表示する工程と、
前記表示部に表示された画像上で前記作業者によって触れられた箇所を前記第１及び第２の位置として指示する工程と、
を含む請求項４に記載のロボット制御方法。
【請求項６】
前記第１及び第２画像処理工程は、
前記前記表示部上の指示された箇所に所定の表示を行う工程を含む請求項５に記載のロボット制御方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載のロボット制御方法をコンピュータに実行させるためのロボット制御プログラム。
【請求項８】
請求項５に記載のロボット制御方法に用いられるティーチングペンダント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１０６２７（Ｐ２０１１−１１０６２７Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６６８０８（Ｐ２００９−２６６８０８）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト・作業知能（生産分野）の開発・世界標準を目指したロボットセル生産用知能ハンドモジュール群とマニュアル作業激減知能モジュール群の開発と検証」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト・作業知能（生産分野）の開発・世界標準を目指したロボットセル生産用知能ハンドモジュール群とマニュアル作業激減知能モジュール群の開発と検証」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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