[發(fā)明專利]動作教導(dǎo)系統(tǒng)以及動作教導(dǎo)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980108422.8
• 申請日: 2009-02-03
• 公開（公告）號: CN101970184A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齋藤史倫
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: B25J9/22
• 分類號: B25J9/22;G05B19/409;G05B19/42
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 柳春雷;南霆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于對進(jìn)行工件握持的機(jī)器人進(jìn)行動作教導(dǎo)的動作教導(dǎo)系統(tǒng)以及動作教導(dǎo)方法。

背景技術(shù)

研究開發(fā)有以下的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)4)：預(yù)先給機(jī)器人提供工件形狀模型，并使機(jī)器人自主地識別存在于作業(yè)空間中的工件、并使機(jī)器人自動地執(zhí)行工件握持。然而，對于這樣的基于模型的方法，雖然在工件種類有限的作業(yè)空間中可以實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際上難以適用于在例如日常生活環(huán)境這樣的條件復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中。

另一方面，還公知有操作員對機(jī)器人進(jìn)行動作的教導(dǎo)的技術(shù)(例如、參照專利文獻(xiàn)1～3)。專利文獻(xiàn)1～3公開了操作員使用具有圖形顯示功能的動作教導(dǎo)裝置對機(jī)器人進(jìn)行動作教導(dǎo)的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1所公開的發(fā)明是由本發(fā)明的發(fā)明人作出的。該發(fā)明涉及使用具有二維顯示器的動作教導(dǎo)裝置來教導(dǎo)機(jī)器人在三維空間中動作的動作教導(dǎo)裝置。該動作教導(dǎo)裝置可以適用于當(dāng)使機(jī)器人對形狀以及作業(yè)空間中的三維位置未知的工件進(jìn)行握持的情況。使用該動作教導(dǎo)裝置對機(jī)器人的教導(dǎo)如下進(jìn)行。

首先，將拍攝了包含有工件的機(jī)器人的作業(yè)空間的拍攝圖像顯示在二維顯示器上。操作員看著顯示有拍攝圖像的二維顯示器通過鼠標(biāo)或觸摸面板等輸入裝置、利用在CAD(Computer?Aided?Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))中所使用的參數(shù)化建模方法等來在顯示器的表示面上制作幾何要素的圖。具體來說，為了對工件的形狀進(jìn)行建模，操作員在畫面上對模型的位置、姿勢以及形狀的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其與工件的圖像一致，并且以工件的模型的重心位置的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，設(shè)定為了使得容易握持工件而根據(jù)需要進(jìn)行了平移以及旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。通過使這樣設(shè)定的坐標(biāo)系與設(shè)置在機(jī)器臂末端的工件握持用的末端執(zhí)行器的坐標(biāo)系(以下、稱作工具坐標(biāo)系)相匹配，可以使機(jī)器人執(zhí)行工件的握持。通過激光測距儀、立體照相機(jī)等測距裝置來測量由操作員描繪的點(diǎn)或幾何要素的三維位置。

專利文獻(xiàn)2公開了一種動作教導(dǎo)裝置，所述動作教導(dǎo)裝置具有存儲設(shè)置在機(jī)器臂末端的末端執(zhí)行器形狀的形狀模型的存儲裝置、以及顯示末端執(zhí)行器形狀的顯示器。該動作教導(dǎo)裝置進(jìn)行如下操作：(1)在顯示有末端執(zhí)行器形狀的顯示器畫面上接受由操作員對末端執(zhí)行器上的點(diǎn)的指定，(2)計(jì)算被指定的點(diǎn)的三維位置，(3)接受由操作員進(jìn)行的以被指定的點(diǎn)為中心的姿勢變更的輸入，(4)基于被指定的點(diǎn)的三維位置、以及接受的姿勢變更來調(diào)節(jié)末端執(zhí)行器的姿勢。即，專利文獻(xiàn)2的動作教導(dǎo)裝置通過圖形顯示對操作員輸入位置以及形狀已知的末端執(zhí)行器的姿勢變更的操作進(jìn)行輔助。然而，專利文獻(xiàn)2的動作教導(dǎo)裝置并不是用于教導(dǎo)機(jī)器人對形狀以及三維位置未知的工件進(jìn)行操作的裝置。

專利文獻(xiàn)3公開了一種動作教導(dǎo)裝置，其用于使用圖形顯示器來對機(jī)器人教導(dǎo)形狀以及三維位置已知的工件的操作點(diǎn)。例如，在將汽車的車身作為工件的情況下，該動作教導(dǎo)裝置用于教導(dǎo)車身上的焊接操作點(diǎn)。專利文獻(xiàn)3的動作教導(dǎo)裝置除了具有圖形顯示器之外還具有存儲裝置。存儲裝置基于作為機(jī)器人和工件的共同坐標(biāo)系的全局坐標(biāo)系來存儲有近似為多面體的工件的形狀數(shù)據(jù)。該動作教導(dǎo)裝置對存儲裝置進(jìn)行訪問，并使圖形顯示器對工件形狀進(jìn)行二維顯示，在表示畫面上接受關(guān)于工件的操作面以及操作點(diǎn)的操作員的指定。并且，該動作教導(dǎo)裝置在圖形顯示器上重疊顯示機(jī)器人姿勢，并在接受了由操作員進(jìn)行的機(jī)器人姿勢的修正之后，確定機(jī)器人姿勢，并將確定了的姿勢變換成機(jī)器人坐標(biāo)系而對機(jī)器人進(jìn)行教導(dǎo)。

專利文獻(xiàn)1：日文專利文件特開2003-256025號公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：日文專利文件特開2005-111618號公報(bào)；

專利文獻(xiàn)3：日文專利文件特開平1-283603號公報(bào)；

專利文獻(xiàn)4：日文專利文件特開2004-333422號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

如上所述，在用于教導(dǎo)機(jī)器人對形狀以及三維位置未知的工件的操作的專利文獻(xiàn)1所公開的動作教導(dǎo)裝置中，通過操作員看著二維顯示器進(jìn)行使用于CAD的三維制圖操作，可以對機(jī)器人進(jìn)行教導(dǎo)。然而，為了進(jìn)行使用于CAD的三維制圖操作，需要操作員對操作熟練，而對于不具有CAD制圖技術(shù)的一般用戶難以說是容易的。

本發(fā)明是基于上述的見解而進(jìn)行的，并且其目的在于提供一種通過操作員的直觀且簡單的輸入操作就可以對機(jī)器人教導(dǎo)對于形狀以及三維位置未知的工件的握持動作的動作教導(dǎo)系統(tǒng)以及動作教導(dǎo)方法。