JP2024098188A - 教示データ蓄積装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一連の教示の完了後に、ロボットに取り付けられた線状体のシミュレーションを行った場合には、教示結果が無駄になる可能性があった。
【解決手段】教示データ蓄積装置３は、実環境と表示装置４の相対的な位置関係を取得する位置関係取得部３３と、仮想ロボットの３次元モデル１０の操作及び教示指示を受け付ける受付部３４と、３次元モデルと相対的な位置関係に基づき、操作された３次元モデル１０を表示する表示画像を生成する画像生成部３５と、表示画像を表示装置４に出力する出力部３６と、教示指示の受付時に教示データを蓄積する蓄積部３７と、仮想ロボットのロボット本体の３次元モデルに取り付けられた線状体のねじれ量を取得するねじれ量取得部３８とを備え、出力部３６は、取得されたねじれ量に関する出力を行う。このようにして、線状体のねじれ量を確認しながら教示を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、教示データを蓄積する教示データ蓄積装置に関する。

従来、ケーブルやホースなどの線状体の姿勢などについてシミュレーションを行うシステムが知られている。また、そのようなシミュレーションが、ロボットに取り付けられた線状体について行われることもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－０８７７５０号公報

しかしながら、ロボットに取り付けられた線状体に関するシミュレーションは、通常、ロボットの動作が決定された後、すなわちティーチングが完了した後に行われる。したがって、そのシミュレーション結果によって、線状体に許容範囲を超えるねじれが発生していることが分かった場合には、再度、新たなティーチングを行う必要があり、以前のティーチングが無駄になる可能性があるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、教示データに応じてロボットが動作した際に、ロボット本体に取り付けられた線状体に許容範囲を超えるねじれが発生しないようにすることができる教示データ蓄積装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様による教示データ蓄積装置は、実ロボットに対応する仮想ロボットの３次元モデルが記憶されるモデル記憶部と、実ロボットの教示データが記憶される教示データ記憶部と、実環境と、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との相対的な位置関係を取得する位置関係取得部と、仮想ロボットの３次元モデルに対する操作及び教示の指示を受け付ける受付部と、仮想ロボットの３次元モデルと相対的な位置関係とに基づいて、操作された仮想ロボットの３次元モデルを実環境の所定の位置に表示するための表示画像を生成する画像生成部と、画像生成部によって生成された表示画像を表示装置に出力する出力部と、受付部によって仮想ロボットの３次元モデルに対する教示の指示が受け付けられた際に、仮想ロボットの３次元モデルに応じて教示データを教示データ記憶部に蓄積する蓄積部と、仮想ロボットのロボット本体の３次元モデルに取り付けられた線状体のねじれ量を取得するねじれ量取得部と、を備え、出力部は、ねじれ量取得部によって取得されたねじれ量に関する出力をも行う、ものである。

本発明の一態様による教示データ蓄積装置によれば、ロボット本体に取り付けられた線状体のねじれ量をティーチングの際に知ることができる。したがって、例えば、線状体のねじれ量が大きい場合には、線状体の取り回しを変更したり、ティーチングを変更したりすることによって、線状体のねじれ量がより小さくなるようにすることができる。その結果、蓄積された教示データに応じてロボットが動作した際に、ロボット本体に取り付けられた線状体に許容範囲を超えるねじれが発生しないようにすることができる。

本発明の実施の形態による教示データ蓄積装置の構成を示すブロック図 同実施の形態による教示データ蓄積装置の動作を示すフローチャート 同実施の形態における仮想ロボットの３次元モデル及びねじれ量の表示の一例を示す図 同実施の形態における取得されたねじれ量の一例を示す図 同実施の形態による教示データ蓄積装置の他の構成の一例を示すブロック図

以下、本発明による教示データ蓄積装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による教示データ蓄積装置は、ティーチングの際に、ロボット本体に取り付けられた線状体のねじれ量を取得し、そのねじれ量に関する出力を行うものである。

図１は、本実施の形態による教示データ蓄積装置３を含む情報処理システム１００の構成を示す模式図である。図１で示されるように、情報処理システム１００は、ロボット１と、ロボット制御装置２と、教示データ蓄積装置３と、表示装置４とを備える。なお、各装置間は、例えば、有線または無線で接続されてもよい。また、本実施の形態では、図１で示されるように実ロボットであるロボット１が実環境に存在する場合について主に説明するが、そうでなくてもよい。例えば、実環境にロボット１が存在していなくてもよい。この場合には、情報処理システム１００は、例えば、ロボット１やロボット制御装置２を備えていなくてもよい。

ロボット１は、通常、産業用ロボットであり、モータにより駆動される関節によって連結された複数のアーム（すなわち、リンク）を有するマニピュレータであってもよい。ロボット１は、例えば、垂直多関節ロボットであってもよく、水平多関節ロボットであってもよい。また、ロボット１は、例えば、搬送ロボットであってもよく、溶接ロボットであってもよく、組立ロボットであってもよく、塗装ロボットであってもよく、または、その他の用途のロボットであってもよい。本実施の形態では、ロボット１が溶接ロボットである場合について主に説明する。また、ロボット１は、ロボット本体と、そのロボット本体に取り付けられた線状体１ａとを含んでいる。なお、ロボット１のうち、線状体１ａ以外の部分がロボット本体であると考えてもよい。線状体１ａは、例えば、電力を供給するための配線ケーブルや、制御信号等を送信するための配線ケーブルであってもよく、溶接ワイヤが内部を通過するコンジットケーブルであってもよく、液体や気体を供給するための配管であってもよく、ロボット本体に取り付けられているその他の線状の構成であってもよい。線状体１ａは、通常、ロボット１の姿勢に応じて形状が変化するもの、すなわち可撓性を有するものであることが好適である。図１では、線状体１ａが、両端部１ｂ，１ｃにおいてそれぞれロボット１の筐体に固定されている場合について示しているが、線状体１ａは、例えば、両端部１ｂ，１ｃ以外においてもロボット１の筐体に固定されていてもよい。線状体１ａがロボット１の筐体に固定されている位置を固定位置と呼ぶこともある。また、図１では、一例として、線状体１ａの一部がロボット１の筐体の内部を通過している場合について示しているが、そうでなくてもよい。線状体１ａは、例えば、その全体が筐体の外部に存在してもよく、その全体が筐体の内部に存在してもよい。なお、ロボット１は、実環境に存在するロボットであるため、仮想環境に存在する３次元モデルの仮想ロボットと区別するために実ロボットと呼ぶこともある。実環境とは、実空間の環境のことである。

ロボット制御装置２は、ティーチングプレイバック方式によってロボット１の動作を制御する。教示データに基づいてロボット１を動作させるロボット制御装置２は、すでに公知であり、その詳細な説明を省略する。なお、情報処理システム１００は、例えば、ロボット１のティーチングを行うためのティーチングペンダントをさらに有していてもよく、また、ロボット１が溶接ロボットである場合には、必要に応じて溶接電源やワイヤ送給装置等をさらに有していてもよい。

教示データ蓄積装置３は、ロボット１に対応する仮想ロボットの３次元モデル１０を用いて、ロボット１の教示データを蓄積するものである。教示データ蓄積装置３の詳細については後述する。

表示装置４は、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。すなわち、教示を行う作業者は、表示装置４によって、実環境と仮想環境の画像との両方を見ることができる。表示装置４は、教示を行う作業者が頭部に装着する装着型の表示装置であってもよく、または、タブレット端末などの可搬型の情報処理端末である表示装置であってもよい。装着型の表示装置は、例えば、ヘッドマウントディスプレイであってもよい。また、表示装置４は、例えば、透過型ディスプレイを有するものであってもよい。この場合には、表示装置４は、画像を実環境そのものに重ねて表示することになる。透過型ディスプレイを有する装着型の表示装置４としては、例えば、ＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）等が知られている。このような透過型ディスプレイを有する表示装置４は、複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）を実現するための表示装置であると考えることもできる。また、表示装置４は、例えば、非透過型ディスプレイを有するものであってもよい。この場合には、表示装置４は、画像を実環境の画像に重ねて表示することになる。したがって、非透過型ディスプレイを有する表示装置４は、実環境を撮影するためのカメラを有しているか、または、実環境を撮影するカメラと接続されていることが好適である。カメラで撮影された実環境の画像は、リアルタイムで非透過型ディスプレイに表示される。非透過型ディスプレイを有する装着型の表示装置４としては、例えば、Ｏｃｕｌｕｓ Ｑｕｅｓｔ等が知られている。このような非透過型ディスプレイを有する表示装置４は、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）を実現するための表示装置であると考えることもできる。タブレット端末などの可搬型の情報処理端末である表示装置４は、例えば、カメラとディスプレイとを有しており、カメラで撮影した実環境の画像をリアルタイムでティスプレイに表示してもよい。本実施の形態では、表示装置４が透過型のディスプレイを有するヘッドマウントディスプレイである場合について主に説明する。

図１で示されるように、教示データ蓄積装置３は、ロボット制御装置２及び表示装置４と接続されており、モデル記憶部３１と、教示データ記憶部３２と、位置関係取得部３３と、受付部３４と、画像生成部３５と、出力部３６と、蓄積部３７と、ねじれ量取得部３８とを備える。

モデル記憶部３１では、実ロボットであるロボット１に対応する仮想ロボットの３次元モデル１０が記憶される。仮想ロボットの３次元モデル１０は、３次元モデルで構成されている以外は、実ロボットであるロボット１と同じサイズ及び構成であるものとする。また、この３次元モデル１０は、ロボット１と同様に、複数のアームの関節の角度などを変更可能になっているものとする。また、仮想ロボットの３次元モデル１０も、ロボット１と同様に、両端部１０ｂ，１０ｃで筐体に固定された線状体１０ａを有している。

モデル記憶部３１に仮想ロボットの３次元モデルの情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して情報がモデル記憶部３１で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された情報がモデル記憶部３１で記憶されるようになってもよい。モデル記憶部３１は、不揮発性の記録媒体によって実現されることが好適であるが、揮発性の記録媒体によって実現されてもよい。記録媒体は、例えば、半導体メモリや磁気ディスクなどであってもよい。また、モデル記憶部３１で記憶されている３次元モデル１０の形状や各関節の角度は、例えば、受け付けられた操作に応じて変更されてもよい。

教示データ記憶部３２では、実ロボットであるロボット１の教示データが記憶される。ロボット１の教示データは、蓄積部３７によって教示データ記憶部３２に蓄積される。なお、教示データ記憶部３２に蓄積された教示データは、実ロボットであるロボット１の制御に用いられる教示データである。そのため、例えば、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データは、ロボット制御装置２に出力されてもよい。この場合には、教示データ蓄積装置３は、例えば、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データをロボット制御装置２や、その他の装置、着脱可能な記録媒体等に出力するための図示しない教示データ出力部を有していてもよい。また、例えば、ロボット制御装置２がロボット１を制御する際に、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データにアクセスしてもよい。教示データは、例えば、教示点ごとにロボット１の位置及び姿勢を示すものであってもよい。ロボット１の位置及び姿勢を示す情報は、例えば、ロボット１の手先の位置及び姿勢を示す情報であってもよく、ロボット１の各軸における角度を示す情報であってもよい。また、教示データには、例えば、直線補間、曲線補間、円弧補間などの教示点間の補間方法を示す情報も含まれていてもよい。また、教示データには、例えば、複数の教示点が補間された教示線が含まれていてもよい。教示データが教示点などの位置の情報を含む場合に、その位置の情報は、例えば、ロボットのローカル座標系における情報であってもよく、または、ワールド座標系における情報であってもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０が実ロボットであるロボット１とは異なる位置に表示される際には前者が好適である。なお、後者の場合には、教示データは、通常、ワールド座標系における所定の位置に配置されたロボット１について用いられる教示データとなる。教示データ記憶部３２は、不揮発性の記録媒体によって実現されることが好適であるが、揮発性の記録媒体によって実現されてもよい。記録媒体は、例えば、半導体メモリや磁気ディスクなどであってもよい。

なお、モデル記憶部３１と、教示データ記憶部３２とは、同一の記録媒体によって実現されてもよく、または、別々の記録媒体によって実現されてもよい。前者の場合には、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０を記憶している領域がモデル記憶部３１となり、教示データを記憶している領域が教示データ記憶部３２となる。

位置関係取得部３３は、実環境と表示装置４との相対的な位置関係を取得する。なお、実環境は、例えば、ロボット１が存在する実環境であってもよい。本実施の形態では、この場合について主に説明する。実環境と表示装置４との相対的な位置関係を取得するとは、例えば、実環境の座標系であるワールド座標系と、表示装置４のローカル座標系である表示座標系との相対的な位置関係を取得することであってもよい。その相対的な位置関係は、例えば、両座標系間の変換を示す同次変換行列によって示されてもよい。なお、実環境と表示装置４との相対的な位置関係は、例えば、実環境に存在するロボット１や他のオブジェクト、または後述する基準マーカと、表示装置４との相対的な位置関係であってもよく、実環境における表示装置４の位置や姿勢を示す情報であってもよい。

位置関係取得部３３が、この相対的な位置関係を取得する方法は問わない。例えば、実環境の環境地図が用意されている場合には、位置関係取得部３３は、実環境の環境地図と、表示装置４によって取得された周囲の物体までの距離や周囲の画像とを用いて、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）や、Ｖｉｓｕａｌ－ＳＬＡＭの手法を用いて、３次元の実環境における表示装置４の位置や姿勢を示す情報である相対的な位置関係を取得してもよい。この場合には、例えば、教示データ蓄積装置３において環境地図が保持されており、位置関係取得部３３は、表示装置４から受け取った周囲の物体までの距離や周囲の画像と、環境地図とを用いて、相対的な位置関係を取得してもよい。また、例えば、ＳＬＡＭやＶｉｓｕａｌ－ＳＬＡＭの手法を用いた相対的な位置関係の取得は表示装置４において行われ、その相対的な位置関係が位置関係取得部３３に渡されてもよい。この場合には、位置関係取得部３３による相対的な位置関係の取得は、相対的な位置関係の受け付けであってもよい。また、この場合には、表示装置４は、周囲の物体までの距離を測定可能な深度センサや、周囲の画像を取得可能なカメラを有していてもよい。また、位置関係取得部３３は、表示装置４のカメラで撮影された画像を受け取り、その画像に含まれるロボット１や他のオブジェクト、または後述する基準マーカの３以上の特徴点を用いて、ワールド座標系と表示座標系との間の変換を示す同次変換行列を取得してもよい。

また、位置関係取得部３３は、上記した以外の方法によって、実環境と表示装置４との相対的な位置関係を取得してもよい。その方法の一例については、例えば、次の文献１～３等を参照されたい。また、後述する表示画像の生成ごとに、位置関係取得部３３によって上記のようにして相対的な位置関係が取得されてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、相対的な位置関係が取得された後の表示装置４の位置や姿勢の変化を用いて、実環境と表示装置４との相対的な位置関係が更新されてもよい。この更新は、例えば、位置関係取得部３３によって行われてもよい。また、この更新が行われる場合には、表示装置４は、例えば、加速度センサや表示装置４の向きを取得するためのセンサ等を備えており、それらのセンサを用いて位置の変化や姿勢の変化が取得されてもよい。なお、それらのセンサによって取得された値は、例えば、位置関係取得部３３などの相対的な位置関係を更新する構成要素に渡されてもよい。表示装置４の向きを取得するためのセンサは、例えば、ジャイロセンサや方位センサ等であってもよい。
文献１：特開２０１７－１００２３４号公報
文献２：特開２０２０－０５５０７５号公報
文献３：特開２０２０－０６９５３８号公報

受付部３４は、仮想ロボットの３次元モデル１０に対する操作を受け付ける。また、受付部３４は、仮想ロボットの３次元モデルに対する教示の指示を受け付ける。例えば、３次元モデル１０に対する操作や教示の指示は、表示装置４の表示画像を見ている作業者から受け付けられてもよい。３次元モデル１０に対する操作は、例えば、３次元モデル１０の少なくとも一部の位置や姿勢を変化させるための操作であってもよい。操作や教示の指示の受け付けは、例えば、実環境に存在するティーチングペンダントなどの入力デバイスを介して行われてもよく、表示装置４のディスプレイに表示された仮想ボタンや仮想ティーチングペンダントなどの仮想入力インターフェースを介して行われてもよい。後者の場合には、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０に対する操作や教示の指示の受け付けは、例えば、表示装置４を介して行われてもよい。仮想入力インターフェースは、例えば、エアタップなどの動作に応じて表示装置４のディスプレイに表示され、作業者の指やポインティングデバイスによってボタン等が選択された場合に、そのボタン等の操作に応じた入力が表示装置４から受付部３４に渡されてもよい。また、作業者の手などのジェスチャによって、仮想ロボットの３次元モデル１０の少なくとも一部（例えば、ツールなどの手先など）の位置や姿勢を変更できてもよい。この場合には、例えば、作業者がディスプレイに表示された３次元モデル１０を手でつまむ動作（ホールド動作）を行うことによって、その手でつまんだ部分が操作の対象として特定され、その手の位置や姿勢を変化させることによって、特定された対象の位置や姿勢を変化させる操作が行われ、そのつまむ動作を終了させることによって、特定された対象への操作が終了されてもよい。この場合には、例えば、操作の対象を示す情報（例えば、３次元モデル１０における位置や部分を示す情報）と、操作の内容を示す情報（例えば、位置の変更や姿勢の変更などを示す情報）とが表示装置４から受付部３４に渡されてもよく、または、表示装置４において取得されたハンドトラッキングの結果が受付部３４に渡され、教示データ蓄積装置３において、操作の対象や操作の内容が特定されてもよい。表示装置４において操作の対象を示す情報と操作の内容を示す情報とが取得される場合には、表示装置４は、教示データ蓄積装置３で保持されている、仮想空間における仮想ロボットの現時点の３次元モデル１０の情報にアクセス可能であってもよい。なお、作業者の手を用いた操作が行われる場合には、表示装置４はカメラを有しており、そのカメラで撮影された作業者の手のハンドトラッキングが行われることによって、作業者の手が、ディスプレイ上のどの位置に存在するのかが特定されてもよい。また、作業者の手などのジェスチャに応じた３次元モデルの表示画像への操作を、３次元仮想空間における３次元モデルの位置や姿勢の変化に変換する方法はすでに公知であり、その詳細な説明を省略する。

また、受付部３４は、仮想ロボットのロボット本体の３次元モデル１０に取り付けられた線状体１０ａの取り回しの変更を受け付けてもよい。受付部３４は、例えば、実環境の入力デバイスや、仮想入力インターフェースを介して入力された線状体１０ａの取り回しの変更を受け付けてもよい。線状体１０ａの取り回しの変更とは、例えば、線状体１０ａの初期ねじれ量の変更、線状体１０ａの長さの変更、線状体１０ａの固定位置の変更の少なくともいずれかであってもよい。線状体１０ａの初期ねじれ量は、線状体１０ａの端部１０ｂ，１０ｃの固定位置の少なくとも一方において、線状体１０ａを初期の角度から回転させた角度であってもよい。線状体１０ａの取り回しの変更が初期ねじれ量の変更である場合に、受付部３４は、変更後の初期ねじれ量を受け付けてもよい。線状体１０ａの長さは、線状体１０ａにおける一方の固定位置である端部１０ｂから、他方の固定位置である端部１０ｃまでの線状体１０ａに沿った長さであってもよい。線状体１０ａの取り回しの変更が長さの変更である場合に、受付部３４は、変更後の長さを受け付けてもよい。線状体１０ａの固定位置は、例えば、線状体１０ａの端部の固定位置であってもよい。その固定位置は、例えば、あらかじめ決められた範囲内において位置を変更できるようになっていてもよい。例えば、線状体１０ａが配線ケーブルである場合に、線状体１０ａの端部に延長アダプタを追加することによって、端部の固定位置を数センチメートル程度、変更できるようになっていてもよい。線状体１０ａの取り回しの変更が固定位置の変更である場合に、受付部３４は、変更後の固定位置を識別する識別子を受け付けてもよい。この場合には、線状体１０ａの固定位置と、その固定位置を識別する識別子との対応関係があらかじめ教示データ蓄積装置３において保持されていることが好適である。また、線状体１０ａの取り回しの変更が、線状体１０ａの長さの変更や固定位置の変更である場合には、その変更の受け付けに応じて仮想ロボットの３次元モデル１０における線状体１０ａの部分が変更されてもよい。この変更は、例えば、画像生成部３５によって行われてもよい。本実施の形態では、線状体１０ａの取り回しの変更が、線状体１０ａの初期ねじれ量の変更である場合について主に説明する。

受付部３４は、上記した以外の情報等を受け付けてもよい。受付部３４は、例えば、教示が終了した旨などを受け付けてもよい。受付部３４は、例えば、入力デバイスや表示装置４から入力された情報を受け付けてもよく、有線または無線の通信回線を介して送信された情報を受信してもよい。なお、受付部３４は、受け付けを行うためのデバイス（例えば、入力デバイスや通信デバイスなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、受付部３４は、ハードウェアによって実現されてもよく、または所定のデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

画像生成部３５は、モデル記憶部３１で記憶されている３次元モデル１０と、位置関係取得部３３によって取得された相対的な位置関係とに基づいて、３次元モデル１０を実環境の所定の位置に表示するための表示画像を生成する。また、仮想ロボットの３次元モデル１０への操作が受け付けられた場合には、画像生成部３５は、操作された３次元モデル１０を表示するための表示画像を生成する。画像生成部３５は、例えば、モデル記憶部３１で記憶されている３次元モデル１０の各関節の角度を、受け付けられた操作に応じて変更してもよい。なお、３次元モデル１０を実環境の所定の位置に表示するとは、例えば、実ロボットであるロボット１と仮想ロボットの３次元モデル１０とが所定の位置関係となるように３次元モデル１０を表示することであってもよく、後述するように、基準マーカと仮想ロボットの３次元モデル１０とが所定の位置関係となるように３次元モデル１０を表示することであってもよい。所定の位置関係は、例えば、あらかじめ決められた位置関係であってもよく、作業者が変更することができる位置関係であってもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０は、例えば、ロボット１または基準マーカの位置に表示されてもよく、ロボット１または基準マーカと異なる位置に表示されてもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０をロボット１の位置に表示するとは、ロボット１と同じ位置に仮想ロボットが配置されるように３次元モデル１０を表示することであり、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０の基端側の端部（例えば、床面などへの取り付け部分）が、ロボット１の基端側の端部に重なるように表示することであってもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０を基準マーカの位置に表示するとは、基準マーカの位置に実ロボットを配置した状況が仮想的に再現されるように仮想ロボットの３次元モデル１０を表示することであってもよく、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０の基端側の端面（例えば、床面などへの取り付け面）が、基準マーカの面と一致するように仮想ロボットの３次元モデル１０を表示することであってもよい。ロボット１や基準マーカと異なる位置に仮想ロボットの３次元モデル１０が表示される場合には、例えば、ロボット１や基準マーカの隣に３次元モデルが表示されてもよい。いずれにしても、仮想ロボットの３次元モデル１０は、実環境における位置が変化しないように表示されることになる。したがって、表示装置４において、作業者が表示装置４の向きを変化させたとしても、実環境における仮想ロボットの３次元モデル１０の表示位置は変化しないことになる。

ワールド座標系におけるロボット１や基準マーカの配置位置は既知である。また、例えば、ロボット１や基準マーカと仮想ロボットの３次元モデル１０との位置関係も決まっている。したがって、これらの情報を用いることによって、画像生成部３５は、ロボット１や基準マーカの配置位置があらかじめ決まっている仮想空間において、そのロボット１の配置位置と所定の位置関係となるように仮想ロボットの３次元モデル１０を配置することができる。なお、仮想ロボットの３次元モデル１０における各関節の角度は、操作が行われていない場合には初期値となり、操作が行われた場合には操作後の値となる。操作後の各関節の角度は、例えば、実ロボットと同様に、操作後の仮想ロボットの３次元モデル１０における手先の位置及び姿勢を用いた逆運動学によって算出されてもよい。また、画像生成部３５は、位置関係取得部３３によって取得された相対的な位置関係によって、ワールド座標系と表示装置４のローカル座標系である表示座標系との関係を知ることができるため、仮想空間における表示装置４の位置及び向きを特定することができる。したがって、画像生成部３５は、仮想空間における仮想ロボットの３次元モデル１０を、表示装置４の位置及び向きを基準としてレンダリングすることによって、３次元モデル１０を表示するための２次元の表示画像を生成することができる。仮想ロボットの３次元モデル１０が操作されると、上記のように、仮想空間における仮想ロボットの３次元モデル１０の形状が、それに応じて変更されることになる。また、表示装置４の位置や向きが実環境において変化した場合には、それに応じて仮想空間上の視点の位置や方向が変更されることになる。そして、その変更後にレンダリングが行われることによって、操作後の３次元モデル１０の表示画像や、表示装置４の位置や向きの変化後の３次元モデル１０の表示画像が生成されることになる。なお、画像生成部３５は、仮想ロボットの３次元モデル１０の表示画像が表示装置４のディスプレイに表示された際に、その表示画像の大きさが実環境と整合するように、表示画像を生成するものとする。すなわち、表示装置４のディスプレイに表示された仮想ロボットの３次元モデル１０と、その３次元モデル１０と同じ相対的な位置関係となるように実環境に配置された実ロボットとが、表示装置４を介して見たときに同じ大きさになるように、表示画像が生成されることになる。

なお、受け付けられた操作に応じて仮想ロボットを操作できないこともあり得る。例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０の手先を、移動可能な範囲を超えて移動させる操作または回転可能な範囲を超えて回転させる操作が受け付けられることもある。このような場合には、画像生成部３５は、その操作に応じた表示画像を生成しなくてもよく、または、可能な範囲内で移動または回転を行った仮想ロボットの３次元モデル１０の表示画像を生成してもよい。

画像生成部３５は、教示データに応じた教示位置をも表示するための表示画像を生成してもよい。すなわち、表示画像に、教示位置も表示されてもよい。教示位置が表示されることによって、作業者は、教示された位置を知ることができるようになる。教示位置を表示するとは、例えば、教示点を表示することであってもよく、複数の教示点の補間結果である教示線を表示することであってもよい。なお、教示データに含まれる位置の情報が、ロボットのローカル座標系の情報であっても、ワールド座標系の情報であっても、教示データによって、仮想ロボットの３次元モデル１０と、教示位置との位置関係を知ることができる。したがって、仮想空間における教示位置が決まることになるため、画像生成部３５は、上記説明と同様にして、仮想ロボットの３次元モデル１０と教示位置とを含む表示画像を生成することができる。

画像生成部３５は、例えば、ねじれ量取得部３８によって取得されたねじれ量をも表示するための表示画像を生成してもよい。ねじれ量は、例えば、数値や文字列によって表示されてもよく、色によって表示されてもよい。前者の場合には、一例として、「ねじれ量：１４度」などの文字列が表示されてもよい。後者の場合には、画像生成部３５は、ねじれ量を色によって表示する表示画像を生成してもよく、一例として、仮想ロボットの３次元モデル１０における線状体１０ａの部分が、ねじれ量に応じた色で表示されてもよく、仮想ロボットの３次元モデル１０の全体が、ねじれ量に応じた色で表示されてもよい。ねじれ量に応じた色は、一例として、ねじれ量の絶対値が０度以上、１０度未満は青色、１０度以上、１５度未満は緑色、１５度以上、２０度未満は黄色、２０度以上は赤色などであってもよい。また、画像生成部３５は、例えば、後述するアラートをも表示するための表示画像を生成してもよい。アラートの表示は、例えば、「警告」などの文字列や図形の表示であってもよく、表示画像の一部または全体の強調表示（例えば、点滅させることや、赤色などの警告を示す色に変更することなど）であってもよい。

出力部３６は、画像生成部３５によって生成された表示画像を表示装置４に出力する。なお、出力部３６は、表示画像のみを出力してもよい。この場合には、表示装置４において、実環境の画像または実環境そのものに表示画像が重ねられて表示されることになる。一方、表示装置４が非透過型ディスプレイを有する場合であって、表示装置４で撮影された実環境の画像が教示データ蓄積装置３で受け付けられている場合には、実環境の画像と表示画像とが合成された結果が、表示装置４に出力されてもよい。この合成は、例えば、教示データ蓄積装置３が有する図示しない合成部によって行われてもよい。

また、出力部３６は、ねじれ量取得部３８によって取得されたねじれ量に関する出力を行ってもよい。この出力は、例えば、ねじれ量そのものの出力であってもよく、ねじれ量の絶対値が閾値を超えたことを示すアラートの出力であってもよい。ねじれ量そのものの出力は、例えば、ねじれ量を表示するための表示画像の出力であってもよく、ねじれ量を音声などによって示す出力であってもよい。アラートの出力は、例えば、アラートを表示するための表示画像の出力であってもよく、アラートを音声や警告灯の点灯などによって示す出力であってもよい。なお、例えば、ねじれ量の絶対値が閾値を超えていない場合には、アラートの出力は行われなくてもよい。出力部３６が出力する表示画像は、例えば、画像生成部３５によって生成されたものであってもよい。

蓄積部３７は、受付部３４によって仮想ロボットの３次元モデル１０に対する教示の指示が受け付けられた際に、仮想ロボットの３次元モデル１０に応じて教示データを教示データ記憶部３２に蓄積する。すなわち、蓄積部３７は、教示の指示が受け付けられた際に表示されている３次元モデル１０の位置及び姿勢を示す情報を教示データとして教示データ記憶部３２に蓄積する。１回の教示の指示の受け付けに応じて蓄積されるのは、通常、１個の教示点に応じた教示データである。この教示データの蓄積が繰り返されることによって、例えば、ロボットの手先の経路に応じた教示データが教示データ記憶部３２で記憶されるようになる。蓄積対象の教示データは、上記したように、例えば、教示点ごとの３次元モデル１０の手先の位置及び姿勢を示す情報であってもよく、教示点ごとの３次元モデル１０の各関節の角度を示す情報であってもよい。なお、教示データには、例えば、教示位置を示す情報が含まれていてもよい。教示位置を表示することができるようにするためである。蓄積部３７は、教示データの蓄積に必要な情報、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０のローカル座標系であるロボット座標系における手先の位置や姿勢、または各関節の角度などの情報を画像生成部３５から取得してもよく、モデル記憶部３１で記憶されている３次元モデル１０から取得してもよく、または、他の構成から取得してもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０のロボット座標系における手先の位置や姿勢は、例えば、仮想空間における手先の位置や姿勢を、仮想空間と仮想ロボットの３次元モデル１０のロボット座標系との間の変換を示す同次変換行列を用いて変換することによって取得することができる。

ねじれ量取得部３８は、仮想ロボットのロボット本体の３次元モデルに取り付けられた線状体１０ａのねじれ量を取得する。この取得対象のねじれ量は、線状体１０ａの全体としてのねじれ量である。ねじれ量は、例えば、線状体１０ａに関するシミュレーションを行うことによって取得されてもよい。このシミュレーションは、例えば、上記特許文献１に記載されているシミュレーションであってもよく、ケーブルやホースなどの線状体に関する市販のシミュレーションツールを用いたシミュレーションであってもよく、その他の物理シミュレーションであってもよい。このシミュレーションは、例えば、線状体１０ａの３次元モデルを用いて行われてもよい。線状体１０ａの３次元モデルは、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０の一部であってもよく、またはそれとは別の３次元モデルであってもよい。なお、線状体１０ａに関するシミュレーションを行うことによってねじれ量が取得される場合には、そのシミュレーションに必要となる線状体１０ａのパラメータ、例えば、長さ、太さ、ヤング率などの弾性特性を示すパラメータなどがあらかじめ設定されており、それらのパラメータを用いてシミュレーションが行われてもよい。ねじれ量取得部３８は、現在の３次元モデル１０によって、その３次元モデル１０における線状体１０ａの両端の固定位置に関する位置及び姿勢を特定することができる。そして、ねじれ量取得部３８は、その特定した位置及び姿勢を用いて線状体１０ａに関するシミュレーションを行うことによって、線状体１０ａのねじれ量を取得してもよい。なお、例えば、図１で示されるように、線状体１０ａが仮想ロボットの３次元モデル１０の筐体の内部を通過しているなどのように、固定位置以外においても線状体１０ａの一部の位置が決まっている場合には、それを拘束条件としてシミュレーションを行ってもよい。ねじれ量取得部３８は、一例として、線状体１０ａの長手方向について、所定の間隔ごとにねじれ量を取得し、その所定の間隔ごとのねじれ量を積算することによって、線状体１０ａの全体のねじれ量を取得してもよい。ねじれ量取得部３８は、例えば、現在の３次元モデル１０の形状に応じたねじれ量が分かるようにするためにリアルタイムでねじれ量を取得してもよく、または、所定の時間間隔ごとに、または所定のイベント（例えば、教示の指示の受け付けなど）の発生ごとにねじれ量を取得してもよい。本実施の形態では、リアルタイムでねじれ量が取得される場合について主に説明する。なお、リアルタイムでねじれ量が取得される場合であっても、３次元モデル１０に対する操作が行われていないときには、ねじれ量は変化しない。したがって、ねじれ量取得部３８は、例えば、３次元モデル１０への操作が受け付けられるごとに、新たなねじれ量を取得してもよい。また、取得されたねじれ量は、例えば、教示データが蓄積される際に、その教示データに対応付けられて教示データ記憶部３２に蓄積されてもよい。なお、教示データに対応付けられて蓄積されるねじれ量は、その教示データに対応する３次元モデル１０の形状に対応するねじれ量である。また、ねじれ量の正負は、例えば、線状体１０ａの長さ方向における、基端側の端部１０ｂからハンド側の端部１０ｃに向かって、時計回りのねじれが正となり、反時計回りのねじれが負となるように定義されてもよく、その逆であってもよい。

また、ねじれ量取得部３８は、受付部３４によって線状体１０ａの取り回しの変更が受け付けられた場合に、その受け付けられた変更後の取り回しに応じた線状体１０ａのねじれ量を取得してもよい。例えば、初期ねじれ量が変更された場合には、ねじれ量取得部３８は、その変更後の初期ねじれ量に応じた線状体１０ａのねじれ量を取得してもよい。より具体的には、初期ねじれ量０度について取得された線状体１０ａのねじれ量が１５度であったとすると、その後、初期ねじれ量が－１０度に変更された場合に、ねじれ量取得部３８は、変更後の初期ねじれ量に応じた線状体１０ａのねじれ量５度（＝１５度－１０度）を取得してもよい。なお、取り回しの変更後のねじれ量は、例えば、取り回しの変更後の線状体１０ａについて、再度のシミュレーションを行うことによって取得されてもよい。取り回しの変更が、例えば、線状体１０ａの長さの変更や、線状体１０ａの固定位置の変更である場合には、再度のシミュレーションを行うことによって、変更後の取り回しに応じたねじれ量が取得されることが好適である。

次に、教示データ蓄積装置３の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）位置関係取得部３３は、実環境と表示装置４との相対的な位置関係を取得する。

（ステップＳ１０２）ねじれ量取得部３８は、この時点の仮想ロボットの３次元モデル１０の形状に応じて、線状体１０ａのねじれ量を取得する。なお、線状体１０ａの取り回しの変更が受け付けられた場合には、その変更後の取り回しに応じた線状体１０ａのねじれ量が取得されるものとする。

（ステップＳ１０３）画像生成部３５は、仮想ロボットの３次元モデル１０と、ステップＳ１０１で取得された相対的な位置関係と、取得されたねじれ量とを用いて、仮想ロボットの３次元モデル１０を表示するための表示画像であって、線状体１０ａのねじれ量に応じた表示を行うための表示画像を生成する。なお、表示対象の３次元モデル１０は、操作が受け付けられる前は初期の形状であり、操作が受け付けられた後は、その操作後の形状になる。

（ステップＳ１０４）出力部３６は、生成された表示画像を表示装置４に出力する。

（ステップＳ１０５）受付部３４は、仮想ロボットの３次元モデル１０への操作を受け付けたかどうか判断する。そして、仮想ロボットの３次元モデル１０への操作を受け付けた場合には、ステップＳ１０６に進み、そうでない場合には、ステップＳ１１０に進む。

（ステップＳ１０６）位置関係取得部３３は、実環境と表示装置４との相対的な位置関係を取得する。

（ステップＳ１０７）ねじれ量取得部３８は、この時点の仮想ロボットの３次元モデル１０の形状に応じて、線状体１０ａのねじれ量を取得する。

（ステップＳ１０８）画像生成部３５は、仮想ロボットの３次元モデル１０と、ステップＳ１０６で取得された相対的な位置関係と、ステップＳ１０７で取得されたねじれ量とを用いて、操作後の仮想ロボットの３次元モデル１０を表示するための表示画像であって、線状体１０ａのねじれ量に応じた表示を行うための表示画像を生成する。

（ステップＳ１０９）出力部３６は、生成された表示画像を表示装置４に出力する。そしてステップＳ１０５に戻る。

（ステップＳ１１０）受付部３４は、教示の指示を受け付けたかどうか判断する。そして、教示の指示を受け付けた場合には、ステップＳ１１１に進み、そうでない場合には、ステップＳ１１２に進む。

（ステップＳ１１１）蓄積部３７は、その時点の仮想ロボットの３次元モデル１０の位置及び姿勢に応じた教示データを教示データ記憶部３２に蓄積する。そして、ステップＳ１０５に戻る。

（ステップＳ１１２）画像生成部３５は、表示画像の生成を行うかどうか判断する。そして、表示画像を生成する場合には、ステップＳ１０１に戻り、そうでない場合には、ステップＳ１１３に進む。なお、画像生成部３５は、例えば、表示画像の生成を行うと定期的に判断してもよい。この判断が行われることによって、例えば、操作が行われていなくても、表示装置４の位置や向きが変更された場合には、その変更後の位置や向きに応じた表示画像が表示装置４で表示されるようになる。

（ステップＳ１１３）受付部３４は、線状体１０ａの取り回しの変更を受け付けたかどうか判断する。そして、取り回しの変更を受け付けた場合には、ステップＳ１０１に戻り、そうでない場合には、ステップＳ１１４に進む。

（ステップＳ１１４）画像生成部３５は、教示データに関する教示が終了したかどうか判断する。そして、教示が終了した場合には、教示データを生成する一連の処理は終了となり、そうでない場合には、ステップＳ１０５に戻る。画像生成部３５は、例えば、教示データの蓄積が終了した旨の情報が受付部３４で受け付けられた際に、教示データに関する教示が終了したと判断してもよい。

なお、図２のフローチャートにおいて、教示が終了したと判断された場合に、教示データが出力されてもよい。また、図２のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。

次に、本実施の形態による教示データ蓄積装置３の動作について、具体例を用いて説明する。本具体例では、頭部装着型の表示装置４を装着している作業者が、溶接線に沿った教示を行う場合について説明する。また、線状体１０ａの初期ねじれ量は、教示作業の開始時点において「０度」に設定されているものとする。

まず、作業者が教示データ蓄積装置３を起動すると、位置関係取得部３３は、表示装置４から受け取った撮影画像を用いて、実環境に配置されたロボット１と表示装置４との相対的な位置関係を取得して画像生成部３５に渡す（ステップＳ１０１）。また、ねじれ量取得部３８は、その時点の仮想ロボットのロボット本体の３次元モデルに取り付けられた線状体１０ａのねじれ量を取得する（ステップＳ１０２）。そして、画像生成部３５は、相対的な位置関係と、モデル記憶部３１で記憶されている３次元モデル１０と、取得されたねじれ量とを用いて、基準マーカ６の位置に仮想ロボットの３次元モデル１０を表示するための表示画像を生成して出力部３６に渡す（ステップＳ１０３）。表示画像を受け取ると、出力部３６は、表示画像を表示装置４に出力する（ステップＳ１０４）。その結果、作業者は、基準マーカ６の位置に表示された３次元モデル１０を見ることができる。なお、表示画像は、定期的に更新されてもよい（ステップＳ１１２、Ｓ１０１～Ｓ１０４）。

ここで、基準マーカ６は、２次元の所定の画像である。基準マーカ６は、例えば、ＡＲマーカであってもよく、ＱＲコード（登録商標）であってもよく、２次元のあらかじめ形状の決まっているその他の画像であってもよい。基準マーカ６のサイズは、例えば、あらかじめ決まっていてもよい。基準マーカ６は、例えば、紙や樹脂製のシートに印刷されていてもよい。仮想ロボットの３次元モデル１０が基準マーカ６の位置に表示される場合には、作業者が所望の位置に基準マーカ６を配置することによって、その基準マーカ６の位置に３次元モデル１０が表示されるようにすることができる。

なお、３次元モデル１０は、基準マーカ６の位置以外に表示されてもよい。この場合でも、３次元モデル１０は、基準マーカ６と所定の位置関係となるように表示されることが好適である。例えば、３次元モデル１０は、基準マーカ６の隣に表示されてもよい。

図３は、仮想ロボットの３次元モデル１０の表示の一例を示す図である。作業者は、図３で示されるように、基準マーカ６の位置に表示された仮想ロボットの３次元モデル１０と、ねじれ量を示す表示５１とを見ることができる。このようにして、作業者は、その時点の３次元モデルの形状に応じたねじれ量を知ることができる。

その後、作業者は、ティーチングペンダントなどの入力デバイスや、ジェスチャなどによって３次元モデル１０を操作して、３次元モデル１０の溶接トーチの先端が溶接線の位置となるようにする。その結果、操作後の３次元モデル１０及びねじれ量を表示するための表示画像が表示装置４に出力され、作業者は、操作後の３次元モデル１０の溶接トーチの位置や姿勢、それに応じた線状体１０ａのねじれ量について確認することができる（ステップＳ１０５～Ｓ１０９）。その後、作業者が、ティーチングペンダントなどの入力デバイスや、ジェスチャなどによって教示の指示を入力すると、その教示の指示に応じて、教示点に応じた教示データが教示データ記憶部３２に蓄積される（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）。なお、教示データの蓄積に対応付けられて、その時点のねじれ量も蓄積されてもよい。その後、溶接線の他の教示点についても、同様にして教示データが蓄積される（ステップＳ１０５～Ｓ１１１）。

なお、作業者は、表示されたねじれ量によって、線状体１０ａがどの程度ねじれているのかについて知ることができる。そのため、例えば、ねじれ量の絶対値が許容範囲を超えている場合に、３次元モデル１０の溶接トーチの姿勢を変更することによって、ねじれ量の絶対値がより小さくなる姿勢での教示を行うこともできる。また、溶接トーチの姿勢の変更だけでは、ねじれ量の絶対値を減少させることができない場合には、作業者は、線状体１０ａの取り回しを変更してもよい。例えば、ねじれ量の絶対値が２０度以下になるようにしたい場合において、新たな教示点に対応する３次元モデル１０の姿勢におけるねじれ量が２１度となったときには、作業者は、初期ねじれ量「－１０度」を、実環境の入力デバイスや、仮想入力インターフェースを介して入力してもよい。その入力された取り回しの変更は受付部３４で受け付けられ、ねじれ量取得部３８に渡される（ステップＳ１１３）。そして、ねじれ量取得部３８がねじれ量を新たに取得する際には、その変更後の取り回しである初期ねじれ量「－１０度」に応じて、ねじれ量「１１度」（＝２１度－１０度）を取得し、そのねじれ量を含む表示画像が表示されてもよい（ステップＳ１０１～Ｓ１０４）。

このようにして、作業者は、教示の途中において、線状体１０ａの取り回しを適宜、変更しながら、教示を行うことができる。したがって、教示を行った後のシミュレーションでねじれ量の絶対値が許容範囲を超えていたことが判明し、すべての教示データが無駄になる事態を回避することができる。また、仮に溶接トーチの姿勢の変更や、線状体１０ａの取り回しの変更によっても、ねじれ量の絶対値を許容範囲内に抑えることができない場合には、例えば、教示の作業を中止し、仮想ロボットの３次元モデル１０と、溶接対象のワークとの位置関係を変更することなどによって、新たな教示を行うようにしてもよい。この場合であっても、例えば、無駄になる教示データを少なくすることができる。なお、教示が完了した後に（ステップＳ１１４）、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データが出力されてもよい。また、教示の途中において線状体１０ａの取り回しが変更されている場合には、その変更後の取り回しを示す情報（例えば、初期ねじれ量など）と一緒に、教示データが出力されてもよい。

なお、ねじれ量取得部３８は、受付部３４によって線状体１０ａの取り回しの変更が受け付けられた場合に、その変更後の取り回しに応じた、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データに対応するねじれ量の代表値をも取得してもよい。すなわち、ねじれ量取得部３８は、線状体１０ａの取り回しが変更された場合に、それまでに蓄積された各教示データに対応する仮想ロボットの３次元モデル１０の位置及び姿勢に応じた線状体１０ａのねじれ量をそれぞれ取得し、その取得した１以上のねじれ量の代表値を取得してもよい。代表値は、例えば、最大値、及び最小値であってもよく、ねじれ量の絶対値の最大値であってもよい。この場合には、出力部３６は、ねじれ量取得部３８によって取得されたねじれ量の代表値に関する出力をも行ってもよい。代表値に関する出力は、例えば、代表値そのものの出力であってもよく、代表値が閾値を超えたことを示すアラートの出力であってもよい。また、代表値を表示するための表示画像や、アラートを表示するための表示画像が出力される場合には、その表示画像は、例えば、画像生成部３５によって生成されてもよい。また、例えば、教示データに対応付けてねじれ量が蓄積されている場合には、変更された線状体１０ａの取り回しに応じて、蓄積されている１以上の教示データごとに新たなねじれ量が取得されたときに、その新たなねじれ量も教示データに対応付けて蓄積されてもよい。この場合には、例えば、ねじれ量は上書きされてもよく、またはそうでなくてもよい。後者の場合でも、最新のねじれ量を区別できるように蓄積されることが好適である。また、新たなねじれ量は、例えば、変更後の取り回しを示す情報に対応付けられて蓄積されてもよい。

例えば、上記具体例において、現在のねじれ量が「２１度」となった時点において、教示データ記憶部３２において、図４で示されるように、教示データとねじれ量とを対応付ける情報が記憶されていたとする。すると、初期ねじれ量「－１０度」が受け付けられた場合に、ねじれ量取得部３８は、図４における教示データと対応付けられている各ねじれ量から１０度をそれぞれ減算して上書きで蓄積し、その減算結果の最大値「９度」及び最小値「－３度」を取得してもよい。そして、その最大値「９度」及び最小値「－３度」も含む表示画像が生成されて出力されてもよい。このようにすることで、作業者は、線状体１０ａの取り回しの変更に応じた現在のねじれ量だけでなく、以前の教示データに応じたねじれ量についても確認することができる。そのため、例えば、線状体１０ａの取り回しの変更によって、現在のねじれ量が許容範囲内になったとしても、以前の教示データに応じたねじれ量が許容範囲内にならない場合には、再度、線状体１０ａの取り回しの変更を行うことによって、現在のねじれ量も、過去のねじれ量もすべて所望の範囲内になるように調整することもできるようになる。なお、例えば、受け付けられた取り回しの変更内容を示す情報も、教示データに対応付けられて教示データ記憶部３２に蓄積されてもよい。

以上のように、本実施の形態による教示データ蓄積装置３によれば、仮想ロボットの３次元モデル１０を用いた教示の際に、線状体１０ａのねじれ量について知ることができる。したがって、ねじれ量の絶対値が大きい場合には、例えば、３次元モデル１０の手先の姿勢を変更することによって、ねじれ量の絶対値がより小さくなるように教示を行うこともできる。また、姿勢の変更のみでは、ねじれ量の絶対値を減少させることができない場合には、線状体１０ａの取り回しを変更することによって、ねじれ量の絶対値を減少させることもできる。その際に、例えば、教示済みの教示点に対応する教示データに応じたねじれ量の代表値も取得されて出力されることによって、教示済みの各教示点についても、ねじれ量が所望の範囲内となるようにすることもできる。また、ねじれ量を色で表示した場合には、作業者は、ねじれ量を示す数値を確認しなくても、直感的にねじれ量について知ることができるようになる。

なお、本実施の形態では、作業者が、試行錯誤しながら線状体１０ａの取り回しを変更する場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。例えば、教示データに対応するねじれ量の代表値がゼロに近づくようにするための線状体１０ａの取り回しの変更が提案され、それに応じて、取り回しの変更が行われてもよい。この場合には、教示データ蓄積装置３は、例えば、図５で示されるように、特定部３９をさらに備えていてもよい。この特定部３９は、教示データ記憶部３２で記憶されている教示データに対応するねじれ量の代表値がゼロに近づくようにするための線状体１０ａの取り回しの変更を特定してもよい。教示データに対応するねじれ量の代表値がゼロに近づくようにするための線状体１０ａの取り回しの変更とは、その変更前の教示データに対応するねじれ量の代表値より、その変更後の教示データに対応するねじれ量の代表値の方がゼロに近くなるような取り回しの変更であってもよい。特定部３９は、例えば、受付部３４によって特定の指示が受け付けられたことに応じて、その特定を行ってもよい。特定部３９による線状体１０ａの取り回しの変更に関する特定が行われる場合には、出力部３６は、特定部３９によって特定された線状体１０ａの取り回しの変更に関する出力をも行ってもよい。この出力は、例えば、特定された取り回しの変更内容を示す情報の出力であってもよい。この出力は、例えば、特定された取り回しの変更内容を示す表示画像の出力であってもよく、特定された取り回しの変更内容を示す音声等の出力であってもよい。その表示画像は、例えば、画像生成部３５によって生成されてもよい。

特定部３９は、一例として、線状体１０ａの取り回しの変更について、教示データごとの変更後のねじれ量の代表値に応じた目的関数を最適化することによって、取り回しの変更を決定してもよい。すなわち、特定部３９は、目的関数を最適化する最適解である取り回しの変更を、教示データに対応するねじれ量の代表値がゼロに近づくようにするための線状体１０ａの取り回しの変更として特定してもよい。目的関数の最適化は、例えば、目的関数の最小化であってもよい。ねじれ量の代表値が、ねじれ量の絶対値の最大値である場合には、目的関数は、例えば、ねじれ量の絶対値の最大値の増加関数であってもよい。例えば、図４で示されるように教示データごとのねじれ量が取得された場合には、特定部３９は、ねじれ量の絶対値の最大値が最小化するように、初期ねじれ量「－１３度」を特定してもよい。その特定結果の出力に応じて、作業者は、変更後の取り回しとして、初期ねじれ量「－１３度」を教示データ蓄積装置３に入力してもよい。このようにすることで、作業者が試行錯誤を行わなくても、線状体１０ａの取り回しに関する適切な変更を行うことができるようになる。

また、本実施の形態において、画像生成部３５は、例えば、仮想ロボットの３次元モデル１０における筐体内部に存在する線状体１０ａも透視して見えるように表示するための表示画像を生成してもよい。このようにすることで、作業者は、筐体内部も含めて線状体１０ａの形状を確認することができるようになり、例えば、線状体１０ａに無理な力が掛からないような教示を行うこともできるようになる。なお、筐体内部に存在する線状体１０ａとは、例えば、筐体の外部からは見えない線状体１０ａのことであってもよい。また、筐体内部に存在する線状体１０ａとは、例えば、線状体１０ａの一部であってもよい。

また、本実施の形態では、ねじれ量取得部３８によって、リアルタイムでねじれ量が取得される場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。例えば、教示データが蓄積されるごとに、ねじれ量が取得されてもよい。この場合には、作業者は、教示指示の入力後に、その教示に応じたねじれ量が許容範囲を超えていると判断したときに、最新の教示をキャンセルして、再度、教示を行ってもよい。

また、本実施の形態では、溶接のための教示が行われる場合について主に説明したが、それ以外の目的で教示が行われてもよいことは言うまでもない。溶接以外の教示が行われる場合には、上記した溶接線は、例えば、作業線や、ロボットの手先の移動経路などであってもよい。

また、本実施の形態では、基準マーカ６が２次元の所定の画像である場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。マーカレスＡＲと同様に、基準マーカとして、実環境に存在する物が用いられてもよい。実環境に存在する物は特に限定されるものではないが、例えば、実ロボットの設置に用いられる土台部分や、ロボットを配置する位置の近傍に存在する治具等であってもよい。また、各面にマーカを貼り付けた立体形状（例えば、直方体形状など）の物体におけるマーカを、基準マーカとしてもよい。また、基準マーカは、例えば、土台や治具などのように、３次元のものであってもよい。

また、本実施の形態では、線状体１０ａの取り回しを変更できる場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。線状体１０ａの取り回しは変更できなくてもよい。この場合であっても、３次元モデル１０の手先の姿勢を適宜変更することなどによって、ねじれ量が少なくなる教示を行うことができる。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。例えば、教示データ蓄積装置３の少なくとも一部の構成は、物理的には、ディスプレイを有する装置などに含まれてもよい。したがって、図１で示される装置の切り分けは、物理的な装置に応じたものではなく、機能に応じた便宜上のものであると考えてもよい。

また、上記実施の形態において、教示データ蓄積装置３に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。

また、以上の実施の形態は、本発明を具体的に実施するための例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲及び均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。

３ 教示データ蓄積装置、３１ モデル記憶部、３２ 教示データ記憶部、３３ 位置関係取得部、３４ 受付部、３５ 画像生成部、３６ 出力部、３７ 蓄積部、３８ ねじれ量取得部、３９ 特定部

Claims (6)

1. 実ロボットに対応する仮想ロボットの３次元モデルが記憶されるモデル記憶部と、
   前記実ロボットの教示データが記憶される教示データ記憶部と、
   実環境と、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、
   前記仮想ロボットの３次元モデルに対する操作及び教示の指示を受け付ける受付部と、
   前記仮想ロボットの３次元モデルと前記相対的な位置関係とに基づいて、操作された仮想ロボットの３次元モデルを実環境の所定の位置に表示するための表示画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部によって生成された表示画像を前記表示装置に出力する出力部と、
   前記受付部によって前記仮想ロボットの３次元モデルに対する教示の指示が受け付けられた際に、当該仮想ロボットの３次元モデルに応じて教示データを前記教示データ記憶部に蓄積する蓄積部と、
   仮想ロボットのロボット本体の３次元モデルに取り付けられた線状体のねじれ量を取得するねじれ量取得部と、を備え、
   前記出力部は、前記ねじれ量取得部によって取得されたねじれ量に関する出力をも行う、教示データ蓄積装置。
2. 前記受付部は、前記線状体の取り回しの変更をも受け付け、
   前記ねじれ量取得部は、前記受付部によって受け付けられた変更後の取り回しに応じた線状体のねじれ量を取得する、請求項１記載の教示データ蓄積装置。
3. 前記ねじれ量取得部は、前記受付部によって前記線状体の取り回しの変更が受け付けられた場合に、当該変更後の取り回しに応じた、前記教示データ記憶部で記憶されている教示データに対応するねじれ量の代表値をも取得し、
   前記出力部は、前記ねじれ量取得部によって取得されたねじれ量の代表値に関する出力をも行う、請求項２記載の教示データ蓄積装置。
4. 前記教示データ記憶部で記憶されている教示データに対応するねじれ量の代表値がゼロに近づくようにするための前記線状体の取り回しの変更を特定する特定部をさらに備え、
   前記出力部は、前記特定部によって特定された前記線状体の取り回しの変更に関する出力をも行う、請求項２記載の教示データ蓄積装置。
5. 前記線状体の取り回しの変更は、前記線状体の初期ねじれ量の変更、前記線状体の長さの変更、前記線状体の固定位置の変更の少なくともいずれかである、請求項２から請求項４のいずれか記載の教示データ蓄積装置。
6. 前記画像生成部は、前記ねじれ量取得部によって取得されたねじれ量を色によって表示する表示画像を生成する、請求項１から請求項４のいずれか記載の教示データ蓄積装置。

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