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公開番号2025164540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068571
出願日2024-04-19
発明の名称ロボット教示システムおよびロボット教示方法
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人
主分類B25J 9/22 20060101AFI20251023BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】教示された教示点の教示姿勢を溶接ロボットにより適した姿勢に修正する。
【解決手段】ロボット教示システムは、ロボットあるいは溶接トーチの少なくとも一部、または教示部材に対応する3次元モデルを記憶し、3次元モデルおよび操作画面データに基づいて、作業者に装着可能に構成され、画像を実環境の画像または実環境そのものに重ねて表示する表示装置に表示画像を出力し、空中での作業者の空中操作、あるいは教示部材を用いた教示部材操作を検出し、ロボットの所定の制約条件に基づいて、所定の制約条件が満たされるロボットの姿勢に対応する姿勢で3次元モデルを表示するための表示画像を生成して出力する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
実環境に存在するロボットあるいは溶接に用いられる溶接トーチの少なくとも一部、または前記ロボットの教示に用いられる教示部材に対応する３次元モデルを記憶するモデル記憶部と、
前記ロボットの教示データを記憶する教示データ記憶部と、
前記教示データの表示に用いられる教示点に対応する教示点データを記憶する教示点記憶部と、
作業者に装着可能に構成され、画像を前記実環境の画像または前記実環境そのものに重ねて表示する表示装置と、
前記実環境、前記教示部材および前記表示装置との相対的な位置関係を取得する位置関係取得部と、
前記相対的な位置関係と前記３次元モデルとに基づいて、前記表示装置に対して所定の位置関係となるように前記３次元モデルを表示するための表示画像を生成する画像生成部と、
前記表示画像を前記表示装置に出力する出力部と、
前記表示装置に表示されている前記３次元モデルに対して前記表示装置から離れた空中で前記作業者が行った操作である空中操作、あるいは前記作業者が前記教示部材を用いて行った教示部材操作を検出する検出部と、を備え、
前記画像生成部は、前記空中操作あるいは前記教示部材操作と、前記ロボットの所定の制約条件とに基づいて、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成して出力する、
ロボット教示システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記所定の制約条件は、前記ロボットが有する複数の軸のそれぞれの動作可能範囲に対する前記ロボットの前記複数の軸のそれぞれの姿勢を正規化した正規化パラメータベクトルに基づいて、実数を返す関数の値が最小となるロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記ロボットが有する前記複数の軸のそれぞれの動作可能範囲に対する前記ロボットの前記複数の軸のそれぞれの姿勢を正規化した複数の正規化パラメータのそれぞれを取得し、前記複数の正規化パラメータの絶対値または二乗した値に重み付け処理を実行して得られる第１の評価値を算出する、
請求項２に記載のロボット教示システム。
【請求項４】
前記所定の制約条件は、前記ロボットの可操作度を評価する評価値が最大となる条件であって、
前記画像生成部は、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項５】
前記所定の制約条件は、複数の前記教示点に基づく前記ロボットの動作区間において、連続する２つの前記教示点を移動する前記ロボットの複数の軸のそれぞれの最大角速度が最小となる条件であって、
前記画像生成部は、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項６】
前記画像生成部は、前記作業者により選択された教示点を基本教示点に設定し、前記基本教示点における姿勢を基本姿勢に設定し、前記基本姿勢を基準とする連続する前記２つの前記教示点において、前記所定の制約条件を満たす前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項５に記載のロボット教示システム。
【請求項７】
前記所定の制約条件は、複数の前記教示点に基づく前記ロボットの動作区間において、連続する２つの教示点を移動する前記ロボットの移動時間が最小となる条件であって、
前記画像生成部は、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項８】
前記所定の制約条件は、複数の前記教示点に基づく前記ロボットの動作区間のうち溶接区間において連続する２つの前記教示点を移動する前記ロボットの複数の軸のそれぞれの最大角速度が最小となり、かつ、非溶接区間において連続する２つの前記教示点を移動する前記ロボットの移動時間が最小となる条件であって、
前記画像生成部は、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項９】
前記所定の制約条件は、同一の溶接区間に含まれる教示点の手首姿勢を前記溶接区間の溶接開始点における教示点の手首姿勢に変更する条件であって、
前記画像生成部は、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成する、
請求項１に記載のロボット教示システム。
【請求項１０】
少なくとも１つのコンピュータが実行するロボット教示方法であって、
実環境に存在するロボットあるいは溶接に用いられる溶接トーチの少なくとも一部、または前記ロボットの教示に用いられる教示部材に対応する３次元モデルと、前記ロボットの教示データと、前記教示データの表示に用いられる教示点に対応する教示点データとを記憶し、
前記実環境と、前記教示部材と、作業者に装着可能に構成され、画像を前記実環境の画像または前記実環境そのものに重ねて表示する表示装置との相対的な位置関係を取得し、
前記相対的な位置関係と前記３次元モデルとに基づいて、前記表示装置に対して所定の位置関係となるように前記３次元モデルを表示するための表示画像を生成し、
前記表示画像を前記表示装置に出力し、
前記表示装置に表示されている前記３次元モデルに対して前記表示装置から離れた空中で前記作業者が行った操作である空中操作、あるいは前記作業者が前記教示部材を用いて行った教示部材操作を検出し、
前記空中操作あるいは前記教示部材操作と、前記ロボットの所定の制約条件とに基づいて、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成して出力する、
ロボット教示方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロボット教示システムおよびロボット教示方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、トーチを備えた溶接ロボットと、溶接ロボット制御プログラム作成装置とを備える溶接システムが開示されている。溶接システムは、ワークに対する溶接の溶接開始点および溶接終了点の位置情報と、溶接開始点と溶接終了点とを結ぶ溶接線上の溶接教示点での、トーチの溶接線に対する姿勢を特定可能な姿勢情報とを取得し、位置情報および姿勢情報に基づいて、溶接開始点から溶接終了点まで溶接を行う溶接ロボット制御プログラムを作成し、溶接ロボット制御プログラムに基づいてワークに対して溶接を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／２５１０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、教示された教示点の教示姿勢を溶接ロボットにより適した姿勢に修正するロボット教示システムおよびロボット教示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、実環境に存在するロボットあるいは溶接に用いられる溶接トーチの少なくとも一部、または前記ロボットの教示に用いられる教示部材に対応する３次元モデルを記憶するモデル記憶部と、前記ロボットの教示データを記憶する教示データ記憶部と、前記教示データの表示に用いられる教示点に対応する教示点データを記憶する教示点記憶部と、作業者に装着可能に構成され、画像を前記実環境の画像または前記実環境そのものに重ねて表示する表示装置と、前記実環境、前記教示部材および前記表示装置との相対的な位置関係を取得する位置関係取得部と、前記相対的な位置関係と前記３次元モデルとに基づいて、前記表示装置に対して所定の位置関係となるように前記３次元モデルを表示するための表示画像を生成する画像生成部と、前記表示画像を前記表示装置に出力する出力部と、前記表示装置に表示されている前記３次元モデルに対して前記表示装置から離れた空中で前記作業者が行った操作である空中操作、あるいは前記作業者が前記教示部材を用いて行った教示部材操作を検出する検出部と、を備え、前記画像生成部は、前記空中操作あるいは前記教示部材操作と、前記ロボットの所定の制約条件とに基づいて、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成して出力する、ロボット教示システムを提供する。
【０００６】
また、本開示は、少なくとも１つのコンピュータが実行するロボット教示方法であって、実環境に存在するロボットあるいは溶接に用いられる溶接トーチの少なくとも一部、または前記ロボットの教示に用いられる教示部材に対応する３次元モデルと、前記ロボットの教示データと、前記教示データの表示に用いられる教示点に対応する教示点データとを記憶し、前記実環境と、前記教示部材と、作業者に装着可能に構成され、画像を前記実環境の画像または前記実環境そのものに重ねて表示する表示装置との相対的な位置関係を取得し、前記相対的な位置関係と前記３次元モデルとに基づいて、前記表示装置に対して所定の位置関係となるように前記３次元モデルを表示するための表示画像を生成し、前記表示画像を前記表示装置に出力し、前記表示装置に表示されている前記３次元モデルに対して前記表示装置から離れた空中で前記作業者が行った操作である空中操作、あるいは前記作業者が前記教示部材を用いて行った教示部材操作を検出し、前記空中操作あるいは前記教示部材操作と、前記ロボットの所定の制約条件とに基づいて、前記所定の制約条件が満たされる前記ロボットの姿勢に対応する姿勢で前記３次元モデルを表示するための前記表示画像を生成して出力する、ロボット教示方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、教示された教示点の教示姿勢を溶接ロボットにより適した姿勢に修正できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態に係る溶接教示システムの一例を示す図
ＭＲデバイスおよび処理装置の内部構成例を示す図
実施の形態におけるＭＲデバイスの動作手順例を示すシーケンス図
ＴＸ軸周りの姿勢修正例を説明する図
実施の形態におけるＭＲデバイスの溶接姿勢の第１の修正手順例を説明するフローチャート
実施の形態におけるＭＲデバイスの溶接姿勢の第２の修正手順例を説明するフローチャート
実施の形態におけるＭＲデバイスの溶接姿勢の第２の修正手順例を説明するフローチャート
修正前の複数の溶接姿勢の一例を説明する図
修正後の複数の溶接姿勢の一例を説明する図
実施の形態におけるＭＲデバイスの溶接姿勢の第３の修正手順例を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示に至る経緯）
近年、特許文献１に記載の溶接システムのように、ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ（ＡＲ）機器を用いて、作業者により教示された教示点の位置と、教示点における教示用ツールの姿勢を読み取って教示する教示方法がある。この教示方法は、ティーチペンダント等の一般的なオフライン教示システムを用いた場合と比較して、作業者が教示点を直接的に教示するため、教示点の教示に要する時間を短縮することができた。しかし、作業者により教示された姿勢は、例えば、高速動作が困難な姿勢、あるいは溶接ワイヤがねじれやすい姿勢である場合があり、溶接を行う溶接ロボットの稼働において適した姿勢でない可能性があった。
【００１０】
そこで、以下の実施の形態では、教示された教示点の教示姿勢を溶接ロボットにより適した姿勢に修正するロボット教示システムおよびロボット教示方法について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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