JP6761894B2 - 操作画面表示装置 - Google Patents

Description

本明細書は、ロボットを操作するための操作画面を表示する操作画面表示装置について開示する。

従来より、ティーチング作業時に、ロボットの各軸を正方向または負方向に回転あるいは並進させる各軸送りモードが選択されると、ロボット全体像に各軸の位置および運動方向を指示する画像（矢印画像）を重畳表示させる表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この表示装置は、ジョグ送り方向選択キーが押下されて、ジョグ送り方向が指定されると、表示画像中に、ジョグ送り方向の指定内容を表わす強調表示を行なう。

特開平７−２９５６２５号公報

しかしながら、上述した表示装置では、表示されるロボット全体像は側面視で固定されており、ロボットを動かす軸や方向によっては、その軸や方向をオペレータが把握し難く、操作ミスが生じるおそれがあった。

本開示は、オペレータがロボットを操作させる軸や方向を把握し易くし、操作ミスを抑制することができる操作画面表示装置を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示は、ロボットを操作するための操作画面を表示する操作画面表示装置であって、前記操作画面を表示する表示部と、オペレータによる操作を受け付ける入力部と、前記ロボットの絵図と座標軸とが前記操作画面に表示されるよう前記表示部を制御し、前記入力部を介して前記ロボットの操作に係る座標軸が指定されると、該指定された座標軸に応じて前記操作画面に表示される前記ロボットの絵図が変更されるよう前記表示部を制御する表示制御部と、を備えることを要旨とする。

この本開示の操作画面表示装置は、オペレータにより指定された座標軸によってロボットの絵図をオペレータが見やすいように変更することが可能である。これにより、オペレータが、ロボットを操作させる軸や方向を把握し易くすることができ、操作ミスを抑制することができる。

ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。 ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。 ロボット２０とロボット制御装置７０と教示装置８０の電気的な接続関係を示すブロック図である。 ロボット操作時表示制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 操作画面の一例を示す説明図である。 操作画面の一例を示す説明図である。 操作画面の一例を示す説明図である。 操作画面の一例を示す説明図である。 操作画面の一例を示す説明図である。

次に、本開示の発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、ロボットシステム１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、ロボット２０の構成の概略を示す構成図である。図３は、ロボット２０とロボット制御装置７０と教示装置８０の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１中、左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

ロボットシステム１０は、ワークＷに対して所定の作業を行なう作業システムである。なお、所定の作業としては、ワークをピックアップするピックアップ作業や、ワークを所定位置にプレースするプレース作業、ワークを所定位置に組み付ける組み付け作業などを挙げることができる。

ロボットシステム１０は、図１に示すように、作業台１１の略中央に設置されワークＷをＸ軸方向（左右方向）に搬送する搬送装置１２と、搬送装置１２を挟んで互いに向かい合うように複数台ずつ作業台１１上に設置されて搬送装置１２により搬送されたワークＷに対して作業を行なうロボット２０とを備える。

搬送装置１２は、ベルトコンベア装置であり、ベルト上に載置されたワークＷを図１中、左から右（Ｘ軸方向）へと搬送する。

ロボット２０は、いずれも、図２に示すように、５軸の垂直多関節アーム（以下、アームという）２２を備える。各アーム２２は、６つのリンク（第１〜第６リンク３１〜３６）と、各リンクを回転または旋回可能に連結する５つの関節（第１〜第５関節４１〜４５）とを有する。各関節（第１〜第５関節４１〜４５）には、対応する関節を駆動するモータ（サーボモータ）５１〜５５と、対応するモータの回転位置を検出するエンコーダ（ロータリエンコーダ）６１〜６５とが設けられている。

アーム２２の先端リンク（第６リンク３６）には、エンドエフェクタとしての作業ツールが着脱可能となっている。なお、作業ツールとしては、電磁チャックやメカニカルチャック、吸着ノズルなどを挙げることができる。先端リンクに装着するツールは、作業対象のワークＷの形状や素材に合わせて適宜選択される。

また、アーム２２の先端部（第５リンク３５）には、図２に示すように、カメラ２４が取り付けられている。カメラ２４は、搬送装置１２により搬送されるワークＷの位置および姿勢を認識するために当該ワークＷを撮像するためのものである。

ロボット制御装置７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２やＨＤＤ７３、ＲＡＭ７４、図示しない入出力インタフェース、図示しない通信インタフェースなどを備える。なお、ＨＤＤ７３は、ロボットシステム１０全体を管理するためのシステムプログラムや各ロボット２０の動作プログラムなどを記憶している。ロボット制御装置７０には、エンコーダ６１〜６５などからの検知信号が入力される。また、ロボット制御装置７０からは、搬送装置１２やモータ５１〜５５などへの制御信号が出力される。

また、ロボット制御装置７０には、ロボット２０のティーチング作業に用いる教示装置８０が接続されている。教示装置８０は、オペレータによる入力操作が可能な入力部８１と、各種情報を表示可能な表示部８２と、表示部８２の表示制御を行なう表示制御部８３とを備えて構成される。

次に、オペレータがティーチングプレイバック方式によるティーチング作業を行なう際の教示装置８０の動作について説明する。なお、ティーチングプレイバック方式とは、オペレータが作業現場で実際にロボット２０を手動操作で移動させながらその動きを連続的に記録装置に記録させ、記録させた動作を再生（プレイバック）するものである。図４は、教示装置８０の表示制御部８３により実行されるロボット操作時表示制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ロボット２０を手動操作によって徐々に移動させるジョグ送りモードが選択されたときに実行される。

ロボット操作時表示制御ルーチンが実行されると、表示制御部８３は、まず、デフォルト設定でロボット２０の外観を模したロボット絵図と座標軸とを表示部８２の操作画面に表示する（Ｓ１００）。図５は、デフォルト設定で表示される操作画面９０の一例を示す説明図である。

操作画面９０は、図示するように、画像表示領域９１と、設置角度指定領域９２と、座標モード指定領域９３と、速度／ピッチ指定領域９４と、操作軸指定領域９５と、操作方向指定領域９６とを含んで構成される。画像表示領域９１には、ロボット２０の外観を模したロボット絵図と共にロボット２０を操作可能な座標軸（操作軸）が表示される。各指定領域９２〜９６は、オペレータによる入力部８１の入力操作に基づいてその指定値が変更される。

ここで、設置角度指定領域９２は、作業台１１に対するロボット２０の設置角度を指定可能な領域である。本実施形態では、ロボット２０の正面が作業台１１の後方を向く設置角度（図１中、作業台１１の手前側に設置されたロボット２０の設置角度）を０度とし、ロボット２０の正面が作業台１１の前方を向く設置角度（図１中、作業台１１の奥側に設置されたロボット２０の設置角度）を１８０度とした。デフォルト設定の設置角度は、１８０度である。なお、設置角度が１８０度である場合、ロボット絵図は、図５に示すように、向かって右斜め前からロボット２０を見たときの当該ロボット２０の外観を模した右斜視図で表示される。

座標モード指定領域９３は、ワールド座標系とベース座標系とのうちいずれか一つを選択（指定）可能な領域である。本実施形態では、デフォルト設定の座標モードは、ワールド座標系である。ワールド座標系は、作業台１１を基準とした直交座標系である。ワールド座標系では、ワークＷの搬送方向に沿った軸がＸ軸（Ｘｗ）であり、作業台１１の上面に直交する方向に沿った軸がＺ軸（Ｚｗ）であり、Ｘｗ方向およびＺｗ方向に直交する方向に沿った軸がＹ軸（Ｙｗ）である。また、ワールド座標系では、Ｘ軸（Ｘｗ）周りの回転方向に沿った軸がＲＢ軸であり、Ｚ軸（Ｚｗ）周りの回転方向に沿った軸がＲＣ軸（ＲＣｗ）である。なお、本実施形態では、アーム２２は５軸の垂直多関節アームであり、Ｙ軸（Ｙｗ）周りの回転方向に沿った軸は定義されない。一方、ベース座標系は、アーム２２の台座である基端リンク（第１リンク３１）を基準とした直交座標系である。ベース座標系では、ロボット２０を正面から見て前（手前）後（奥）の方向に沿った軸がＸ軸（Ｘｂ）であり、第１関節４１の回転軸の延在方向に沿った軸（ロボット２０の上下方向に沿った軸）がＺ軸（Ｚｂ）であり、Ｘｂ方向およびＺｂ方向に直交する方向に沿った軸がＹ軸（Ｙｂ）である。また、ベース座標系では、Ｙ軸（Ｙｂ）周りの回転方向に沿った軸がＲＢ軸であり、Ｚ軸（Ｚｂ）周りの回転方向に沿った軸がＲＣ軸（ＲＣｂ）である。なお、本実施形態では、Ｘ軸（Ｘｂ）周りの回転方向に沿った軸は定義されない。なお、座標モード（座標系）は、上記ベース座標系およびワールド座標系に限られず、先端リンク（第６リンク３６）を基準とした手首座標系や先端リンク（第６リンク３６）に装着されるツールを基準としたツール座標系、ツールの到達目標位置を基準とした目標座標系などを含むものとしてもよい。

速度／ピッチ指定領域９４は、ロボット２０の移動速度あるいは移動ピッチを指定可能な領域である。デフォルト設定の速度／ピッチ設定は、速度，低速である。

操作軸指定領域９５は、座標モード指定領域９３で指定された座標モードにおける各座標軸のうちロボット２０を操作する操作軸（複数の軸の組を含む）を指定可能な領域である。本実施形態では、ワールド座標系では、座標軸Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ，ＲＢおよびＲＣｗのうち（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ，ＲＣｗ）の組と、（ＲＢ）のいずれかを選択可能である。また、ベース座標系では、座標軸Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ，ＲＢおよびＲＣｂのうち（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ，ＲＣｂ）の組と、（ＲＢ）のいずれかを選択可能である。デフォルト設定の操作軸は、ワールド座標系の（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ，ＲＣｗ）の組である。

操作方向指定領域９６は、操作軸指定領域９５で指定された操作軸における操作方向を指定可能な領域である。操作方向指定領域９６は、本実施形態では、操作可能な操作軸ごとに、＋方向および−方向の方向キーが配置される。

こうして表示部８２に操作画面９０を表示すると、表示制御部８３は、ロボット２０の設置角度の指定が変更されたか否かを判定する（Ｓ１１０）。表示制御部８３は、設定角度の指定が変更されたと判定すると、変更された設定角度の対応する向きのロボット絵図を表示部８１（操作画面９０の画像表示領域９１）に表示して（Ｓ１２０）、Ｓ１３０に進み、設定角度の指定が変更されていないと、そのままＳ１３０に進む。例えば、設置角度が１８０度から０度に変更された場合、ロボット絵図は、図６に示すように、向かって左斜め前からロボット２０を見たときの当該ロボット２０の外観を模した左斜視図に変更される。

次に、表示制御部８３は、座標モードの指定が変更されたか否かを判定する（Ｓ１３０）。表示制御部８３は、座標モードの指定が変更されたと判定すると、変更された座標モードに対応する座標軸の画像を表示部８２（操作画面９０の画像表示領域９１）に表示して（Ｓ１４０）、Ｓ１５０に進み、座標モードの指定が変更されていないと判定すると、そのままＳ１５０に進む。例えば、座標モードがワールド座標系からベース座標系に変更された場合、図７に示すように、操作可能な座標軸の表示が（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ，ＲＣｗ）の組から（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ，ＲＣｂ）の組に変更される。

続いて、表示制御部８３は、操作軸の指定が変更されたか否かを判定する（Ｓ１５０）。表示制御部８３は、操作軸の指定が変更されたと判定すると、変更された操作軸に対応する向きのロボット絵図とその操作軸の絵図とを表示部８２（操作画面９０の画像表示領域９１）に表示して（Ｓ１６０）、Ｓ１７０に進み、操作軸の指定が変更されていないと判定すると、そのままＳ１７０に進む。例えば、操作軸が（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ，ＲＣｗ）の組から（ＲＢ）へ変更された場合、ロボット絵図は、図８に示すように、ロボット２０の左側面を見たときの当該ロボット２０の外観を模した左側面図に変更される（設置角度１８０度時）。なお、この状態から、ロボット２０の設置角度が１８０度から０度に変更されると、ロボット絵図は、図９に示すように、ロボット２０の右側面を見たときの当該ロボット２０の外観を模した右側面図に変更される。

また、表示制御部８３は、操作方向が指定されたか否かを判定し（Ｓ１７０）、操作方向が指定されたときには、指定された操作方向に対応する軸の矢印表示を強調して（Ｓ１８０）、Ｓ１９０に進み、操作方向が指定されていないときには、そのままＳ１９０に進む。

そして、表示制御部８３は、ロボット２０の操作が終了したか否かを判定し（Ｓ１９０）、操作が終了していないと判定すると、Ｓ１１０に戻り、操作が終了したと判定すると、これでロボット操作時表示制御ルーチンを終了する。

ここで、実施形態の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、表示部８２が表示部に相当し、入力部８１が入力部に相当し、表示制御部８３が表示制御部に相当する。

以上説明した操作画面表示装置の表示制御部８３は、ジョグ送りモードが指示されると、ロボット絵図と座標軸とが操作画面９０に表示されるよう表示部８２を制御する。そして、表示制御部８３は、入力部８１を介してロボット２０の操作に係る座標軸（操作軸）が指定されると、指定された座標軸（操作軸）に応じて操作画面９０に表示されるロボット絵図が変更されるよう表示部８２を制御する。即ち、表示制御部８３は、オペレータにより指定された座標軸によってロボット絵図（ロボット２０の向き）を当該オペレータが見やすいように変更することが可能である。これにより、オペレータがロボット２０を操作させる軸や方向を把握し易くすることができ、操作ミスを抑制することができる。

しかも、表示制御部８３は、入力部８１を介してロボット２０の設置方向が指定されると、指定された設置方向に応じた向きでロボット絵図が操作画面９０に表示されるよう表示部８２を制御する。これにより、異なる設置角度の複数台のロボット２０のティーチングを行なう際にも、オペレータが各ロボット２０を操作させる軸や方向を把握し易くすることができ、操作ミスをさらに抑制することができる。

さらに、表示制御部８３は、入力部８１を介して複数の座標モード（座標系）のいずれかが指定されると、指定された座標モードに応じた座標軸の画像が操作画面９０に表示されるよう表示部８２を制御する。これにより、複数の座標モード（座標系）の指定に対応することができ、オペレータの利便性を高めることができる。

本実施形態では、表示制御部８３は、ロボット２０の設置角度の指定が変更されると、変更された設置角度に応じた向きのロボット絵図に変更するものとした。しかし、教示装置８０は、設置角度を指定できないように構成されてもよい。

本実施形態では、表示制御部８３は、座標モード（座標系）の指定が変更されると、変更された座標モードに応じた座標軸の画像に変更するものとした。しかし、教示装置８０は、座標モードを指定できないように構成されてもよい。

本実施形態では、ロボット２０は、５軸の垂直多関節アームを備えるものとした。しかし、多関節アームは、５軸に限られず、例えば、６軸以上有するものとしてもよい。この場合、上記ワールド座標系やベース座標系の座標軸として、Ｙ軸（Ｙｗ）周りの回転方向に沿った軸やＸ軸（Ｘｂ）周りの回転方向に沿った軸をＲＡ軸とすればよい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

本開示は、ロボットの製造産業などに利用可能である。

１０ ロボットシステム、１１ 作業台、２０ ロボット、２２ アーム、２４ カメラ、３１ 第１リンク、３２ 第２リンク、３３ 第３リンク、３４ 第４リンク、３５ 第５リンク、３６ 第６リンク、４１ 第１関節、４２ 第２関節、４３ 第３関節、４４ 第４関節、４５ 第５関節、５１〜５５ モータ、６１〜６５ エンコーダ、７０ ロボット制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＨＤＤ、７４ ＲＡＭ、８０ 教示装置、８１ 入力部、８２ 表示部、８３ 表示制御部、９０ 操作画面、９１ 画像表示領域、９２ 設置角度指定領域、９３ 座標モード指定領域、９４ 速度／ピッチ指定領域、９５ 操作軸指定領域、９６ 操作方向指定領域。

Claims (3)

1. 多関節ロボットを操作するための操作画面を表示する操作画面表示装置であって、
   前記操作画面を表示する表示部と、
   オペレータによる操作を受け付ける入力部と、
   前記多関節ロボットの絵図と座標軸の組とが前記操作画面に表示されるよう前記表示部を制御し、前記入力部を介して前記多関節ロボットの操作に係る座標軸が指定されると、該指定された座標軸に応じて前記操作画面に表示される前記多関節ロボットの絵図が変更されるよう前記表示部を制御し、前記指定された座標軸の操作方向が更に指定されると、前記指定された座標軸における前記指定された操作方向の表示が変更されるよう前記表示部を制御する表示制御部と、
   を備える操作画面表示装置。
2. 請求項１記載の操作画面表示装置であって、
   前記表示制御部は、前記入力部を介して前記多関節ロボットの設置方向が指定されると、該指定された設置方向に応じて前記操作画面に表示される前記多関節ロボットの絵図が変更されるよう前記表示部を制御する、
   操作画面表示装置。
3. 請求項１または２記載の操作画面表示装置であって、
   前記表示制御部は、前記多関節ロボットの絵図と前記座標軸の組と該座標軸の各軸の名称とが前記操作画面に表示されるよう前記表示部を制御し、前記入力部を介して複数種類の座標系のうちの何れかが指定されると、前記操作画面に表示される前記座標軸の組と前記各軸の名称とが前記指定された座標系を表わす組と名称とに変更されるよう前記表示部を制御する、
   操作画面表示装置。

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