ロボットまたは類似物のトレーニング方法及びこの方法を実施するための装置

专利摘要:
本発明は、ロボット（１１）のトレーニング装置（１０）であって、このロボットは、自動化されたタスクを実行して、特定のツール（１３）を使用してパーツ（１４）に特に加工、組立て、包装、保守などの様々な機能を果たすように構成されている装置に関する。本発明の装置（１０）は、３Ｄのバーチャルモデルの形態で上記パーツ（１４）を表示する手段及び上記の特定のツール（１３）の移動を実行する制御手段（１５）を備える。少なくとも１つのバーチャルガイド（１７）は、上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域での上記の特定のツール（１３）の移動軌道を画成するために配置された空間を決定する上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルに組み合わされており、所定の作用領域はバーチャルガイド（１７）と関連している。最終的に、このツール（１３）が所定の作用領域に有効に配置されているとき、該パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルが配置されている所定の座標（Ｒ１）に対する上記特定のツール（１３）の空間座標を記録するコンピュータ（１６）を備える。
公开号:JP2011509835A
申请号:JP2010541861
申请日:2009-01-15
公开日:2011-03-31
发明作者:ベンチクフ，ラレドジュ
申请人:ビーエルエム エスエー；
IPC主号:B25J9-22

专利说明:

[0001] 本発明は、ロボットまたは類似物のトレーニング方法であって、このロボットは、自動化されたタスクを実行し、特定のツールを使用してパーツに特に加工、組立て、包装、保守などの様々な機能を果たすように構成されており、上記トレーニングは該パーツに実行すべきタスクの遂行の一環として必要な上記ロボットの特定のツールの移動を正確に測定し、該ロボットの特定のツールの移動のパラメータを記録するために実施される方法に関するものである。]
[0002] 本発明は、また、上記の方法を実施するためのロボットまたは類似物のトレーニング装置であって、このロボットは、自動化されたタスクを実行し、特定のツールを使用してパーツに特に加工、組立て、包装、保守などの様々な機能を果たすように構成されており、上記トレーニングは該パーツに実行すべきタスクの遂行の一環として必要な上記ロボットの特定のツールの移動を正確に測定し、該ロボットの特定のツールの移動のパラメータを記録するために実施される装置に関するものである。]
背景技術

[0003] 産業分野で一般的に「ＣＡＯロボット」とよばれるもの、すなわち、ロボットのコンピュータによって補助される概念において、これらのロボットのプログラミングは従来からもっぱら仮想環境において実行されており、これによって、現実に対して大きな隔たりを生むことになる。実際、所定のライブラリと呼ばれるレジスタから生まれたバーチャルロボットは、常に、構造または機能の公差を全く考慮しない「完全な」ロボットである。そのため、バーチャルロボットがそのプログラミングに応じて実行する完全な軌道と欠陥を備えるリアルロボットが実行する現実の軌道との間には大きなずれがあることが現実に確かめられる。この事実の確認によって、ユーザはリアルロボットでのプログラムの実行のとき軌道の多数の点でバッチを行う必要がある。これらの隔たりは、機械的な遊び、製造公差、機械的な損耗など仮想世界には存在しないものによって、バーチャルロボットはリアルロボットの忠実な画像ではないことを原因とする。]
[0004] この方法のもう１つの欠点は、ケーブル、パイプ、カバーなどのようにロボットに搭載される、しばしば「上部構造」という表現で示される付属的な構成要素が必然的に固定されているので、ＣＡＯでシミュレーションすることができないことから生じている。これは、バッチが補正として実行されたとしても、リアルロボットへプログラムの実行のときロボットが作業する現実のパーツとの干渉及び衝突の原因となる恐れがある。]
[0005] また、ＣＡＯによって計算されるロボットのサイクル期間は、コンピュータの時間のサンプリング及び計算頻度に関係し、この期間はロボットによって測定されるものと同一ではないので、近似値である。言い換えれば、コンピュータの時間の基礎は、ロボットとは異なっている。]
[0006] 別のトレーニング方法がしばしば実施される。それは、いわゆる手動トレーニングである。手動トレーニングはオペレータの目によって実施され、ロボットが作業するパーツの寿命の間ずっと最適な機能に到達するために連続的なバッチを必要とするので、おおよそのプログラミングであることが大きな欠点である。また、この技術では、トレーニングを実行することを可能にするために現実のパーツの存在を必要とし、これは多数の問題を生じさせることがある。１つには、例えば、自動車産業などのある部門では、１つ、さらに複数の一連のプロトタイプの製造は、コストが極めて高く、極めて長い製造期間を伴う。さらに、この分野でのプロトタイプの製造は、秘密保持に関して極めて複雑な問題を提示する。結局、リアルパーツでのトレーニングは、ロボットの側で必ず実行されるべきであり、遠隔操作では、ロボットとオペレータとの間で衝突の危険性があるので、遠隔操作は行うことができない。]
[0007] 上記に述べたこれらの問題点は全て、高いコストを生み、長い製造期間の原因となり、技術的に満足できる解決に達することができない重大な欠点を示している。プログラミングの問題点すなわちロボットのトレーニングは、ロボットが作業するとされている物体の形状が複雑であるほど複雑になる。ところが、理論的にはロボットが有利であるのは、まさしく複雑な形状の場合である。現在のプログラミング方法は、コストに関して、及び、期間に関して、ロボットの使用の抑制となっている。さらに、プログラミング作業は、その分野で豊富な経験を積んだ、極めて高いレベルの専門家の助けを必要とする。]
[0008] 産業用ロボットの軌道のトレーニングのサポート方法は、特に、増大したリアリティ技術という間接的手段によって実現されるバーチャルガイドを使用する方法を記載した特許文献１によって、複数の方法が公知である。これらのバーチャルガイドは、実際のパーツ、例えば、ロボット化されたラインに配置された自動車の車体の現実のプロトタイプに使用されることがある。この技術は、オペレータがロボットの軌道をより速く学習することができるようにオペレータをサポートすることを目的とするが、オペレータの物理的な事故の危険性を完全に排除して、プロトタイプを製造する必要を無くして、加工すべきパーツのモデルを使用することなく、遠隔操作でロボットのトレーニングを実行することはできない。]
[0009] 特許文献２は、特殊な機械または産業用ロボットに組み合わされた円錐形バーチャルガイドを使用する方法に関するものであり、これらのガイドは、オペレータの安全上の問題からロボットの移動範囲を縮小し、ロボットのツールとこのツールが作用しなければならないパーツとの間の衝突を回避することを目的とする。それは、現実のパーツ、例えば、車両のプロトタイプの場合に関係し、従って、上記に述べた問題点を示す。]
[0010] また、特許文献３には、全く単純に、光学センサを使用して、ロボットまたは類似物の位置決定をおこない、その移動の軌道を測定する視覚による三次元リローカライゼーション方法が記載されている。]
先行技術

[0011] アメリカ合衆国特許公開第２００４／０１８９６３１号Ａ １
アメリカ合衆国特許公開第６２０４６２０号Ｂ１
アメリカ合衆国特許第６１６７６０７号Ｂ１]
発明が解決しようとする課題

[0012] 本発明は、特に、複雑なパーツに複雑なタスクを実行するためのロボットのトレーニングすなわちプログラミングを容易にして、トレーニング時間を短縮し、作成されたサンプルの機密性を保持し、遠隔操作で作業できる方法及びこの方法の実行装置を考案して、これらの問題全てを解決することを提案するものである。]
[0013] この目的は、冒頭に記載したような方法であって、３Ｄで上記パーツのバーチャルモデルについてロボットまたは類似物のトレーニングを実行し、３Ｄのパーツの該バーチャルモデルに３Ｄの該パーツのバーチャルモデルの所定の作用領域で該ロボットの特定のツールの移動軌道を画成するように配置された空間を決定する少なくとも１つのバーチャルガイドを組み合わせ、この所定の作用領域は該バーチャルガイドに組み合わされており、該バーチャルガイドを使用して、上記ロボットの特定のツールをこのガイドに組み合わされた所定の作用領域に移動させ、このツールが所定の該作用領域に有効に位置するとき該パーツの３Ｄバーチャルモデルが配置された一定の座標に関する該ロボットの特殊なツールの空間座標を記録することを特徴とする方法によって達成することができる。]
[0014] トレーニング後使用されるリアルロボットの正確な画像であるバーチャルロボットで、上記の移動を実行することができる。]
[0015] 好ましい方法では、一定の空間を画成する幾何学的形状を備えるバーチャルガイドを使用して、第一段階で上記の特定のツールを一定の空間に運び、第二段階中に該特定のツールをバーチャルガイドの特性点に移動させて、該ロボットのトレーニングを実行し、この特性点は上記パーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する。]
[0016] バーチャルガイドは、円錐の形状であることがあり、上記のパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、円錐の頂点である。]
[0017] 上記のバーチャルガイドは、球の形状であることがあり、上記のパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、球の中心である。]
[0018] 本発明の方法の使用を改良するために、少なくとも１つの照準をパーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に組み合わせ、少なくとも１つのカメラを使用して、該作業空間の画像を作成し、それによって、作業空間内でのロボットの土台の移動を測定することができる。]
[0019] 補足的な改良は、少なくとも１つの第一の照準をパーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に、第二の照準をロボットの特定のツールに組み合わせ、少なくとも１つのカメラを使用して、該作業空間の画像を作成し、それによって、作業空間内でのロボットの土台の移動及び特定のツールの移動を測定することからなる。]
[0020] もう１つの補足的な改良は、少なくとも１つの第一の照準をパーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に、第二の照準をロボットの特定のツールに、及び、少なくとも１つの第三の照準を少なくとも１つのロボットの可動構成要素に組み合わせ、少なくとも１つのカメラを使用して、該作業空間の画像を作成し、それによって、作業空間内でのロボットの土台、少なくとも１つのその可動構成要素の移動及び特定のツールの移動を測定することからなる。]
[0021] 好ましくは、ロボットの制御装置に結合されたインターフェースを介した通信によって該トレーニング作業を遠隔操作で実行することができる。]
[0022] この目的は、また、冒頭に定義したような装置であって、３Ｄバーチャルモデルの形態で上記パーツを表示する手段、上記の特定のツールの移動を実行する制御手段、及び上記のパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域での上記ロボットの特定のツールの移動軌道を画成するために配置された空間を決定する少なくとも１つのバーチャルガイドをパーツの３Ｄバーチャルモデルに組み合わせるための手段を備え、この所定の作用領域は該バーチャルガイドに組み合わされており、さらに、このバーチャルガイドを使用して該ガイドに組み合わされた所定の上記作用領域に上記ロボットの特定のツールを運ぶ手段及びこのツールが所定の該作用領域に有効に配置されているとき、該パーツの３Ｄバーチャルモデルが配置されている所定の座標に対して上記ロボットの特定のツールの空間座標を記録する手段を備えることを特徴とする装置によって達成される。]
[0023] 好ましくは、上記バーチャルガイドは、一定の空間を画成する幾何学的形状、第一の段階で、該一定の空間に上記の特定のツールを運ぶ手段、及び、第二段階中に該特定のツールをバーチャルガイドの特性点の方へ移動させる手段を備えており、この特性点はパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する。]
[0024] 上記バーチャルガイドは、円錐の形状であることがあり、上記のパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、円錐の頂点であることがある。]
[0025] 上記のバーチャルガイドは、球の形状であることがあり、上記のパーツの３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、球の中心であることがある。]
[0026] 好ましくは、本発明の装置は、パーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に組み合わせる少なくとも１つの照準、及び、該作業空間の画像を作成するための少なくとも１つのカメラを備え、それによって、作業空間内でのロボットの土台の移動を測定する。]
[0027] 第一の改良によると、本発明の装置は、パーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に組み合わされた少なくとも１つの第一の照準、ロボットの特定のツールに組み合わされた少なくとも１つの第二の照準、また、該作業空間の画像を作成するための少なくとも１つのカメラを備えることができ、それによって、作業空間内でのロボットの土台の移動及び特定のツールの移動を測定することができる。]
[0028] 第二の改良によると、本発明の装置は、パーツの３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間に組み合わされた少なくとも１つの第一の照準、ロボットの特定のツールに組み合わされた少なくとも１つの第二の照準及びロボットの少なくとも１つの可動構成要素に組み合わされた少なくとも１つの第三の照準、また、該作業空間の画像を作成するための少なくとも１つのカメラを備えることができ、それによって、作業空間内でのロボットの土台、その可動構成要素の少なくとも１つの移動及び特定のツールの移動を測定することができる。]
[0029] 本発明及びその利点は、下記の添付図面を参照して行う、本発明の方法を実施するための装置の複数の実施態様の詳細な説明から明らかになるであろう。但し、これらの実施励は、本発明を限定するものではなく、例示するにすぎない。]
図面の簡単な説明

[0030] 図１は、本発明による装置の第一の実施態様を示した概略図である。
図２は、本発明による装置の第二の実施態様を示した概略図である。
図３は、本発明による装置の第三の実施態様を示した概略図である。
図４は、本発明による装置の第四の実施態様を示した概略図である。
図５は、本発明の方法を図示した機能図である。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５
実施例

[0031] 図１を参照すると、本発明による装置１０は、主に、台座１２上に取り付けられ、１つまたは複数の自動化されたタスク及び、特に、加工、組立て、包装、保守の様々な機能を遂行するための少なくとも１つの特定のツール１３を備えるロボット１１または類似物を備える。ロボット１１のその基本特性は、その可動軸の数であるが、ロボットが遂行すべき機能に応じて設計されており、例えば、いくつかの数の関節式接続された、機械化された要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備える。装置１０は、さらに、該特定のツール１３によって加工されるためのパーツ１４を有する。自動車の輪郭で図示されたこのパーツ１４は、好ましくは、バーチャル画像、すなわち、パーツの３Ｄバーチャルモデルであり、ロボット１１の特定のツール１３によって実施されるべきタスクは、このバーチャル画像に対応するリアルパーツについての未来の介入を見越して、このパーツの３Ｄバーチャルモデルによってトレーニングされる。以下の説明では、３Ｄパーツのバーチャル画像またはバーチャルモデルをより単純に「バーチャルパーツ１４」と呼ぶ。] 図１
[0032] 装置１０は、さらに、ロボット１１の制御ケース１５を備えており、そのケースは一方がロボット１１に、もう一方が従来のコンピュータ１６に接続されている。これらの要素全体は、普遍座標と呼ばれる直交する三軸線ＸＹＺを備える、空間座標Ｒ１によって識別される作業空間Ｐ内に配置されている。バーチャルパーツ１４は、また、三つの軸線ＸＹＺを備える直交座標Ｒ２によって目印が付けられており、それによって作業空間Ｐ内にその位置を決定することができる。ロボット１１は、その台座１２上に取り付けられており、三つの軸線ＸＹＺを備える直交座標Ｒ３によって目印が付けられており、それによって作業空間Ｐ内にその位置を決定することができる。さらに、特定のツール１３は、三つの軸線ＸＹＺを備える直交座標Ｒ４によって目印が付けられており、それによって作業空間Ｐ内にその位置を決定することができる。]
[0033] バーチャルパーツ１４は、少なくとも１つのバーチャルガイド１７、好ましくは複数のバーチャルガイドを備える。そのバーチャルガイドは、好ましくは円錐形（図示したように）または球形（図示せず）を示すが、それに限定されるものではなく、その機能については後に詳細に記載する。図示した実施例では、単一のバーチャルガイド１７は、バーチャルパーツ１４が示す車両の車輪の通過位置に配置されている。円錐は、所定の作用領域、場合によっては、バーチャルパーツ１４の車輪の正確な通過点に向かってロボット１１の特定のツール１３を運ぶ軌道を画成するように構成された空間を決定する。各バーチャルガイド１７は、バーチャルパーツ１４の輪郭の所定の点Ｐｉ用のロボットトレーニングを確実にするためのものである。複数のバーチャルガイド１７が存在するとき、それらは随意に作動し、停止する。それらの作動方法は、特定のツール１３が、この特定のツール１３がタスクを実行するためのバーチャルパーツ１４の作用領域の近傍に移動されるとき、特定のツール１３を「捕捉」することからなる。この特定のツール１３が円錐形によって画成された空間内に侵入するとき、それは「捕捉」されており、それらの移動は、作用領域、すなわち、その移動軌道とバーチャルパーツ１４を示す仮想線の交点に直接到達するようにこの空間内に厳密に限定されている。円錐の先端は、特定のツール１３の最終位置に正確に対応する。円錐の存在によって、ツールの時ならぬ移動を全て回避し、従って、リアルなパーツ及び／またはユーザとの衝突を防ぐことができる。それによって、ツールの作用領域に対応する交点の最終的なアクセスを保証することができる。この軌道は安全化されているので、危険を伴わずに接近速度を増大させることができる。バーチャルガイド１７が球のとき、バーチャルパーツ上の作用領域に対応する特定のツール１３の最終位置は球の中心であることがある。]
[0034] 図１では、バーチャルガイド１７は円錐で図示されている。このバーチャルガイド１７は、球、または、方程式によって幾何学的形状を定義できるものなら他の適切な形状であることもある。特定のツール１３は、このトレーニング段階中に手動で移動され、バーチャルガイド１７との交点に運ばれ、それによって、自動的にまたは手動で、円錐の先端、または、バーチャルガイド１７が球形のときは球の中心の方へ導かれる。これらの操作は、バーチャルパーツ１４の所定の各介入点または各区域で再現することができる。] 図１
[0035] ロボット１１が所定の作用領域に特定のツール１３を運んだとき、このツールの空間座標は、その直交座標Ｒ４によって識別され、コンピュータ１６に記録される。同様に、ロボット１１の空間座標をその直交座標Ｒ３を使用して同時に記録し、バーチャルパーツ１４または関係する作用領域の空間座標をその直交座標Ｒ２を使用して同時に記録する。これらの様々な標定は、直交座標Ｒ１によって決定される同一作業空間Ｐ内で実行され、従って、ロボット１１の全ての移動パラメータを現実の位置に基づいて計算することができる。この処理方法によって、バーチャルパーツ１４について作業するだけで、ロボット１１の欠点を全て削除して、実際の移動パラメータを記憶することができる。]
[0036] 「トレーニング」はバーチャルパーツ１４について実施されるので、様々な命令を有するオンライントレーニングの形態で遠隔で実行することができる。ロボット１１の制御ケース１５は、キーボードによって、また、電話、リモコン、「ジョイスティック」と呼ばれる型の操作レバーなどによってオペレータが転送することができる命令を解釈するように働くインターフェースである。移動は、少なくとも１つのカメラによって撮影されていれば、スクリーンで遠隔追跡することができる。]
[0037] 図２に図示した実施態様では、図１の構成に関するいくつかの改良点を取り入れたが、ロボットのトレーニングに関して同一の要求に応える第一の応用例を示している。この実施例の、図１の実施例と同様な構成要素には、同一の参照番号を付し、さらに詳細に説明することはない。図示した装置１０は、図１の実施態様に関して、補足で、座標Ｒ１によって識別される作業空間Ｐ内を移動中ずっとロボット１１を表示するように配置された少なくとも１つのカメラ２０及び、例えば、測定基準として働くように正確に決定され、規則的に配置された正方形の配列２２を備える照準２１を備える。照準２１は、ロボット１１が展開し、ロボット化セルと呼ばれる作業空間Ｐのサイズを提供する。カメラ２０によってロボット１１の移動を全て追跡することができ、カメラ２０と照準２１の組み合わせによって移動を測定することができる。サイズデータは、コンピュータ１６に記録され、ロボット１１、及び、特にツール１３の移動パラメータの計算を実行することができる。] 図１ 図２
[0038] 図３は、上記の応用例より発展した第二の応用例を示したものであり、特定のツール１３に組み合わされた第二の照準３０をさらに備えている。この実施例によると、照準３０は、ツール１３の移動パラメータを極めて正確に識別するためにロボット１１のヘッドに直接接続されているので、搭載されているとされる。この方法によって、ユーザはロボット１１の台座１２の正確に数字化された追跡と、また同様に、特定のツール１３の正確に数字化された追跡を同時に自由に使用することができる。極めて正確に空間座標が捕捉され、リアルロボットについて位置が測定されているので、操作エラーを全て排除して、移動パラメータが極めて正確に測定される。] 図３
[0039] 図４の応用例では、補足的な改良が行われ、さらにロボット１１の可動要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各々に組み合わされた一連の補足の照準４０、５０（またはそれ以上）を備える。この実施例によると、照準３０、４０、５０は、作業中、これらの全ての要素の移動パラメータを極めて正確に識別するためにロボット１１の可動要素に直接接続されているので、搭載されているとされる。この実施態様では、ロボット１１の運動をそのツール１３及びその上部構造と共に測定することができる。] 図４
[0040] 作業空間Ｐのシーンの転送は、もちろん、モノまたはステレオ型のカメラ装置２０によって実行することができる。これらのカメラ２０は、従来の調節手段全て、光の量用の焦点調節、鮮明さのための絞りの調節、倍率のためレンズの調節などを備えることができる。これらの調節は、手動でも自動でも可能である。測定プロシージャでは、装置１０の座標Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を全て結合させて、それらを例えば作業空間Ｐの座標Ｒ１である唯一の座標内に表示することが求められる。]
[0041] 上記のような遠隔操作、遠隔プログラミングまたは遠隔トレーニングのタスクは、リアルロボット及び３Ｄのリアルパーツのバーチャルブレッドボードを含んで、バーチャルシーンについて実行される。実際には、このトレーニングのとき、コンピュータのグラフィックインターフェースは、同一スクリーン上にバーチャル及び／またはリアルパーツに指示軌道を重ねて表示する役割を果たす。]
[0042] 例えば、六つの軸、すなわち、直線移動の直交軸であるＸ、Ｙ、Ｚ及び回転軸であるＷ、Ｐ、Ｒを有するロボットであるロボット１１に搭載されるツール１３の衝突点を決定する座標は、より一般的に、衝突座標と呼ぶ。バーチャルパーツ１４の所望の衝突を決定する点は、衝突点Ｐｉと呼ぶ。座標が（ｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｐ、ｒ）である衝突点は、座標Ｒ１いわゆる普遍として表現される。]
[0043] 自動制御装置付の関節式接続構造、すなわち、ロボット１１の遠隔操作、遠隔プログラミングまたは遠隔トレーニングを容易にするために、軌道の各点は、必要な場合には、オペレータの選択に応じて、球、円錐または他の型の日常使用されている形態のバーチャルガイド１７を備える。バーチャルガイド１７は、座標へのトレーニングがロボット１１に搭載されたツール１３の衝突点を所望の衝突点Ｐｉに向かってシミュレーションするように働く。この過程は、下記の三つの方法で実行される。]
[0044] ロボット１１によって測定された、その衝突点の座標を使用して、カメラ２０及び各々下記の数式の球または円錐のバーチャルガイド１７を備える装置１０内にその座標を組み込む。
ａ）下記数式１の球]
[0045] （数１）
（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２＝Ｒ２
（上記式において、
Ｒは球の半径であり、
ｘ０、ｙ０及びｚ０は、普遍座標Ｒ１に表現される軌道の点に対応する球の中心の座標であり、
ｘ、ｙ及びｚは、普遍座標Ｒ１に表現される球に属するあらゆる点の座標である。）
ｂ）下記数式２の円錐]
[0046] （数２）
（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２＝（ｒ／ｈ）２（ｚ−ｚ０）２
（上記式において、
Ｒは円錐の底の半径であり、ｈはその高さであり、
ｘ０、ｙ０及びｚ０は、普遍座標Ｒ１で表現される軌道の点に対応する円錐の頂点の座標であり、
ｘ、ｙ及びｚは、普遍座標Ｒ１で表現される円錐に属するあらゆる点の座標である。）]
[0047] あるいは、下記数式３と書くことができる幾何学的形状ならいずれでもよい。]
[0048] （数３）
ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）＝０
（上記式において、ｘ、ｙ及びｚは、普遍座標Ｒ１に表現されるこの形状に属するあらゆる点の座標である。）]
[0049] ツール１３に搭載された照準３０を使用し、ロボット１１の測定と同様に捕捉されるその瞬間的な位置のカメラ２０による測定が可能である。]
[0050] カメラの測定によって、上記に記載の原理に応じて再構成されたロボットのバーチャルモデルを利用する。]
[0051] 従って、ロボット１１の軌道のトレーニングの補助または遠隔トレーニングの補助アルゴリズムは、バーチャルガイド１７に対するロボットの衝突座標の位置をリアルタイムに識別することからなる。衝突座標及びバーチャルガイド１７が交差しているとき、バーチャルガイドは衝突座標がガイドから出ることを妨げ、衝突座標が例えば球の中心または円錐の頂点である衝突点の方にしか移動しないようにする。オペレータは、バーチャルガイド１７によって決定される空間内でのサポートまたは自動案内を作動するかしないかを決定することができる。]
[0052] 自動案内の作動のとき、装置１０は、座標ｘ、ｙ及びｚがバーチャル座標の形状に応じて球の中心の座標または円錐の頂点の座標である点に関してロボット１１のトレーニングを有効化するように構成されている。各々、ローリング、ピッチング及びヨーイングと呼ばれる向きｗ、ｐ及びｒは、オペレータによって達成された最終の点の向きである。]
[0053] 装置１０は、準備された形態に応じて、バーチャルパーツ及び／またはリアルパーツ間、または、二つのバーチャルパーツ間、または、二つのリアルパーツ間での位置測定の比較計算を実行するように構成されている。この計算は、所定の介入のため、ロボットの軌道に直接割り当てられる。この計算は、要望に応えて一回か、製造中のパーツを各サイクルで再調整するために連続して実行される。]
[0054] 上記の操作方法を、本発明の方法に対応する機能のフローチャートである図５に示した。この操作方法は、下記の段階を備える。
Ａ−Ａ欄によって示される初期段階は、軌道の生成を表す。
Ｂ−Ｂ欄によって示される段階は、トレーニングまたは遠隔トレーニングモードのロボット１１をバーチャルパーツ１４の衝突点Ｐｉへ移動させることからなる。
Ｃ−Ｃ欄によって示される段階は、ロボット１１の位置を識別することからなる。
Ｄ−Ｄ欄によって示される段階は、衝突点Ｐｉがバーチャルパーツ１４に属するかどうかのＹＥＳまたはＮＯを確認することからなる。答えがＮＯのときは、トレーニングは中止される。答えがＹＥＳのときは、プロセスが続行される。
Ｅ−Ｅ欄によって示される段階は、バーチャルガイド１７による自動トレーニングが始動しているかどうかのＹＥＳまたはＮＯを決定することからなる。答えがＮＯのときは、トレーニングは中止される。答えがＹＥＳのときは、プロセスが続行される。
Ｆ−Ｆ欄によって示される段階は、対応するバーチャルガイド１７の球の中心または円錐の頂点の座標を記録することからなる。
Ｇ−Ｇ欄によって示される段階は、衝突点の座標を記録することからなる。] 図５
[0055] 要するに、本発明の方法の利点は、主に下記に示すとおりである。
‐実際のプロトタイプを使用せずに、開発中のバーチャルパーツ１４について直接軌道を生成することができる。
‐いずれの型の通信網を介しても、遠隔操作で軌道を生成することができる。
‐このロボットの上部構造のサイズ及び運動などの、ロボット１１の環境の制約を直接考慮することができる。
‐バーチャルガイド１７のおかげで、点の肉眼による大雑把なトレーニングをすることを防ぐことができ、その結果、加工されるパーツの品質が向上する。
‐作業はリアルロボットまたはリアルロボットに正確に対応するそのバーチャル画像について実施されるので、ロボット１１のサイクル時間を正確に計算することができる。
‐バーチャルパーツ１４とリアルパーツの位置測定を比較して、ロボット１１の軌道の三次元での再調整を実行することができる。
‐オペレータは１つまたは複数のカメラ２０のビデオリターンに基づくので、ロボット１１とリアルパーツ及び／またはオペレータとの間の衝突の危険性を全て回避することができる。
‐ロボット１１のバーチャルモデルを考慮して、製造条件の制約がなく、軌道の最初の草案を実現することができる。]
[0056] 本発明は、例として記載した上記の実施態様に限定されるものではなく、当業者の獲得した知識の範囲内にとどまる限りあらゆる展開をすることができる。]
[0057] １０ 装置
１１ロボット
１３ ツール
１４パーツ
１５ 制御手段
１６コンピュータ
１７ バーチャルガイド]

权利要求:

請求項1
ロボット（１１）または類似物のトレーニング方法であって、このロボットは、自動化されたタスクを実行して、特定のツール（１３）を使用してパーツ（１４）に特に加工、組立て、包装、保守などの様々な機能を果たすように構成されており、上記トレーニングは該パーツに実行すべきタスクの遂行の一環として必要な、上記ロボット（１１）の特定のツール（１３）の移動を正確に測定し、該ロボット（１１）の特定のツール（１３）の移動のパラメータを記録するために実施される方法において、上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルについてロボットまたは類似物のトレーニングを実行し、上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルに該パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域で該ロボット（１１）の特定のツール（１３）の移動軌道を画成するように配置された空間を決定する少なくとも１つのバーチャルガイド（１７）を組み合わせ、この所定の作用領域は該バーチャルガイド（１７）に組み合わされており、該バーチャルガイド（１７）を使用して、上記ロボット（１１）の特定のツール（１３）をこのガイドに組み合わされた所定の作用領域に移動させ、この特定のツール（１３）が所定の該作用領域に有効に位置するとき該パーツ（１３）が配置された一定の座標（Ｒ１）に関する該ロボット（１１）の特定のツール（１３）の空間座標を記録することを特徴とする方法。
請求項2
上記ロボット（１１）は、トレーニング後に使用されるためのリアルロボットの３Ｄの正確なバーチャル画像であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
上記の一定の空間を画成する幾何学的形状を備えるバーチャルガイド（１７）を使用して、第一段階で上記の特定のツール（１３）を上記の一定の空間に運び、第二段階中に該特定のツール（１３）をバーチャルガイド（１７）の特性点に移動させて、該ロボット（１１）のトレーニングを実行し、この特性点は上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項4
上記バーチャルガイド（１７）は、円錐の形状であり、上記のパーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、円錐の頂点であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
請求項5
上記のバーチャルガイド（１７）は、球の形状であり、上記のパーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、球の中心であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
請求項6
少なくとも１つの照準（２１）を上記３Ｄのパーツ（１４）のバーチャルモデル及びロボット（１１）が配置された作業空間（Ｐ）に組み合わせ、少なくとも１つのカメラ（２０）を使用して、該作業空間（Ｐ）の画像を作成し、それによって、作業空間（Ｐ）内でのロボット（１１）の土台（１２）の移動を測定することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項7
第一の照準（２１）を上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデル及びロボット（１１）が配置された作業空間（Ｐ）に、第二の照準（３０）をロボット（１１）の特定のツール（１３）に組み合わせ、少なくとも１つのカメラ（２０）を使用して、該作業空間（Ｐ）の画像を作成し、それによって、作業空間（Ｐ）内でのロボット（１１）の土台（１２）の移動及び特定のツール（１３）の移動を測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項8
少なくとも１つの第一の照準（２１）を上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデル及びロボット（１１）が配置された作業空間（Ｐ）に、第二の照準（３０）をロボットの特定のツール（１３）に、及び、少なくとも１つの第三の照準（４０、５０）を少なくとも１つのロボット（１１）の可動構成要素（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に組み合わせ、少なくとも１つのカメラ（２０）を使用して、該作業空間（Ｐ）の画像を作成し、それによって、作業空間内（Ｐ）でのロボット（１１）の土台（１２）、少なくとも１つのその可動要素の移動及び特定のツール（１３）の移動を測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項9
上記ロボット（１１）の制御装置（１５）に結合されたインターフェースを介した通信によって該トレーニング作業を遠隔操作で実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項10
ロボット（１１）または類似物のトレーニング（１０）方法であって、このロボットは、自動化されたタスクを実行して、特定のツール（１３）を使用してパーツ（１４）に特に加工、組立て、包装、保守などの様々な機能を果たすように構成されており、上記トレーニングはそのタスクの遂行の一環として必要な、このロボット（１１）の特定のツール（１３）の移動を正確に測定するために実施され、該ロボット（１１）の特定のツール（１３）の移動のパラメータを測定し、記録することからなる上記請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法を実施する装置において、３Ｄのバーチャルモデルによって決定される完全にバーチャルな形態で上記パーツ（１４）を表示する手段、上記の特定のツール（１３）の移動を実行する手段、及び上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域での上記ロボット（１１）の特定のツールの移動軌道を画成するために配置された空間を決定する少なくとも１つのバーチャルガイド（１７）を該パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルに組み合わせるための手段を備え、この所定の作用領域は該バーチャルガイド（１７）に組み合わされており、さらに、このバーチャルガイド（１７）を使用して該ガイド（１７）に組み合わされた所定の上記作用領域に上記ロボットの特定のツール（１３）をはこぶ手段及びこのツール（１３）が所定の該作用領域に有効に配置されているとき、該パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルが配置されている所定の座標（Ｒ１）に対して上記ロボットの特定のツール（１３）の空間座標を記録する手段（１６）を備えることを特徴とする装置。
請求項11
上記バーチャルガイド（１７）は、一定の空間を画成する幾何学的形状、第一の段階で、該一定の空間に上記の特定のツール（１３）を運ぶ手段、及び、第二段階中に該特定のツール（１３）をバーチャルガイド（１７）の特性点の方へ移動させる手段を備えており、この特性点は上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
請求項12
上記バーチャルガイド（１７）は、円錐の形状であり、上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、円錐の頂点であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
請求項13
上記のバーチャルガイド（１７）は、球の形状であり、上記のパーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデルの所定の作用領域に対応する特性点は、球の中心であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
請求項14
上記のパーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデル及びロボットが配置された作業空間（Ｐ）に組み合わせる少なくとも１つの照準（２１）、及び、該作業空間（Ｐ）の画像を作成するための少なくとも１つのカメラ（２０）を備え、それによって、作業空間（Ｐ）内でのロボット（１１）の土台（１２）の移動を測定することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
請求項15
上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデル及びロボット（１１）が配置された作業空間（Ｐ）に組み合わされた少なくとも１つの第一の照準（２１）、ロボットの特定のツール（１３）に組み合わされた少なくとも１つの第二の照準（３０）、同様に、該作業空間の画像を作成するための少なくとも１つのカメラ（２０）を備え、それによって、作業空間内でのロボットの土台（１２）の移動及び特定のツール（１３）の移動を測定することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
請求項16
上記パーツ（１４）の３Ｄバーチャルモデル及びロボット（１１）が配置された作業空間（Ｐ）に組み合わされた少なくとも１つの第一の照準（２１）、ロボットの特定のツール（１３）に組み合わされた少なくとも１つの第二の照準（３０）及びロボットの少なくとも１つの可動構成要素（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に組み合わされた少なくとも１つの第三の照準（４０、５０）、また、該作業空間（Ｐ）の画像を作成するための少なくとも１つのカメラ（２０）を備え、それによって、作業空間（Ｐ）内でのロボットの土台（１２）、その可動構成要素（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）の少なくとも１つの移動及び特定のツール（１３）の移動を測定することを特徴とする請求項１０に記載の装置。