CN102481691A - 机器人系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人系统的控制方法，使用2套工业用机器人，将一方设为主机器人，将另一方设为辅助机器人，将表示焊接条件产生作业中的主机器人与辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息来存储，在进行指教作业时，在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使辅助机器人相对于主机器人的位置而工作或者使主机器人相对于辅助机器人的位置而工作。

Description

机器人系统的控制方法

技术领域

本发明涉及使用2套(2 set)依据被提供的程序进行作业的工业用机器人对1个对象物进行作业时的机器人系统的控制方法。

背景技术

以往，例如在焊接工序这样的生产现场，导入以进行焊接作业的焊接机器人为典型的工业用机器人，推进了自动化，且节省了人力。在此，所谓“工业用机器人”例如指的是相互连接机械手(manipulator)、控制装置、作业用的工具以及其他外部设备等而构成的装置的总称。另外，“焊接机器人”被用作相互连接机械手、控制装置、焊接机、焊炬、焊接电极等设备或者部件以及其他外部设备等而构成的装置的总称。近年来，以焊接作业的进一步高效率化、例如焊接作业所花费的时间的缩短等为目标，具有以下倾向：针对1个作业对象物(与一般的称呼相符，以下称为“工件”)使用多台工业用机器人，利用多台工业用机器人同时且共同进行作业。

该情况下，大多为采用所谓的机器人间的协调控制的例子，即：抓住了工件的搬运机器人以成为可进行适当焊接的接缝姿势的方式首先进行改变工件姿势的动作，与此协调地，焊接机器人传送焊炬来进行焊接。在这种例子中，控制抓住了工件的搬运机器人的作业用工具(例如用于抓住工件的夹紧机构)和焊接机器人的作业用工具(焊炬内的焊接电极的前端)的相对位置及相对姿势的关系(以下称为“相对关系”)是非常重要的。例如，进行以下控制：在手动操作抓住了工件的机器人时，以保持相对关系不变的方式使抓住焊炬的机器人工作。这种控制公知被称为所谓的“联动控制”(例如参照专利文献1)。

或者，公知以下例子：在2套机器人中，使1套机器人具备TIG(Tungsten Inert Gas：钨惰性气体)电极，使另1套机器人具备填充焊线(ferrite wire)，使两者接近，以进行基于协调动作的TIG焊接(例如参照专利文献2)。该情况下，焊接中的TIG电极、填充焊线以及焊接线的相互位置关系是非常重要的。因此，在专利文献2中公开了以下例子：基于来自外部的信号，在保持相对位置不变的状态下移动动作轨迹，进而对相对位置进行微调。这种例子的控制也可以说是“联动控制”的一种。

作为缩短焊接工序的时间等进行高效率化的方法，考虑使用2套焊接机器人针对1个焊接线进行双电极焊接，其中2套焊接机器人分别具有1个电极。

一般，在用于进行焊接的焊接条件中，具有“焊接电流”、“焊接电压”、“焊接速度”、“交叉(weaving)焊接的方法”、“与焊接接缝对应的目标位置”等多个要素。在此，所谓“与焊接接缝对应的目标位置”指的是表示与焊接接缝对应的焊接电极前端的位置以及与焊接接缝对应的焊接电极的角度的表现。

在利用2套焊接机器人进行的焊接中，若2套焊接机器人的相对关系不同，则焊接结果也会不同。另外，2套焊接机器人的相对关系具体是指2套焊接机器人的2个焊接电极前端的相对位置以及2个焊接电极前端的相对姿势的关系。该情况下，除了“与焊接接缝对应的目标位置”以外，“相对关系”也是构成焊接条件的要素之一，为了在不引起2个焊接电极所产生的2个电弧相互干涉的状态下以稳定的电弧进行形成期望的焊珠(bead)的焊接，适当的相对关系是非常必要的。

由上述的多个要素构成的焊接条件大多以各种方式变更各要素的同时，以试误法(try and error)进行数次焊接，以决定适当的组合。另外，以下，将此称为“焊接条件产生作业”。“焊接条件产生作业”并不是在实际的焊接对象工件中进行的，一般准备仅再现了焊接接缝的试件(testpiece)来进行。在利用2套焊接机器人进行的焊接中，“相对关系”也是通过“焊接条件产生作业”来决定的。

对实际的焊接对象工件进行的焊接作业是通过由焊接机器人执行被提供的程序来进行的。焊接机器人进行的焊接作业是多个动作的连续，与其动作相符地，根据需要来控制焊接机等设备，由此推进焊接。因此，在程序中登记有将焊接作业所需的动作一个一个进行表示的指令与数据的列以及控制焊接机等设备所需的指令与参数等。

生成程序的作业是将这些指令、数据以及参数存储到焊接机器人的控制装置的存储器等存储介质中的作业。在将动作一个一个进行表示的指令与数据之中，包含有体现每个动作的坐标与姿势的数据。这些指令、数据等生成程序，以便在实际中对焊接机器人的坐标与姿势进行移动操作，正好使焊接机器人学习作业。将该动作称为“指教”。由此，一般将程序生成作业称为“指教作业”。另外，将在后面叙述焊接机器人的坐标与姿势的含义。

在工件的焊接部位的焊接接缝所对应的指教作业中，必须使通过焊接条件产生作业而得到的焊接条件反映在程序中。在程序中，将焊接条件中的焊接电流或焊接电压等的数值参数设定为与通过焊接条件产生作业而得到的数值相同的值。由此，可以比较容易地再现通过焊接条件产生作业而得到的焊接。与此相对，对于焊接时的“相对关系”而言，必须按照实际焊接时的每一个动作在实际中操作2套焊接机器人，从而再现工件的对象焊接部位处的2套焊接机器人的相对关系。

作为为了指教相对关系而考虑的方法，首先，再现一方的“与焊接接缝对应的目标位置”，接着继续操作另一方，以再现“相对关系”。或者，有以下方法：首先在焊接接缝的附近再现“相对关系”，在此基础之上，在保持相对关系不变的状态下使双方移动(在此使用上述的“联动控制”)，以再现“与焊接接缝对应的目标位置”。其中，作为为了再现相对关系而考虑的方法，具有如下的方法：将在焊接条件产生作业时的各焊接机器人的坐标系中看到的坐标与姿势进行记录，在进行实际的工件的对象焊接部位所对应的指教时，一边看该记录，一边进行再现。当然，此时，在焊接机器人的坐标系中看到的位置与焊接条件产生作业时的位置完全不同，只要焊接线的朝向相同即可。因此，将书写在记录中的坐标与姿势的值换算为当前的坐标与姿势，操作焊接机器人，以再现相对关系。这实际上是非常麻烦的作业。另外，对于在各焊接机器人的坐标系中看到的坐标与姿势而言，因为通常的焊接机器人的控制装置具有显示该控制点的坐标与姿势的功能，所以利用该功能就能知道坐标与姿势。而且，通常控制点设置在焊接电极的前端。

一旦相对关系确立，在保持该相对关系不变的状态下与一方的动作配合而使另一方动作的“联动控制”是非常有用的功能。在焊接部位处的指教中，驱使并进行2套焊接机器人的“联动控制”。但是，在开始该控制的时刻，在如何再现并确立通过焊接条件产生作业而得到的“相对关系”这一方面存在课题。在“联动控制”之前，如何容易地确立相对关系并未限于焊接机器人，对于使用“联动控制”的所有工业用机器人而言可以说是共同的课题。

进而，在作为焊接作业的对象的工件中存在多条焊接线，在需要对多个焊接接缝进行焊接的情况下，按每个焊接接缝进行焊接条件产生作业。结果，得到多个“相对关系”。在指教作业中，需要与每个焊接部位的焊接接缝配合，分开使用这些多个相对关系。在此，必须多次进行上面所述的繁杂作业。一旦确立相对关系，就在保持该相对关系不变的状态下与一方的动作配合而使另一方动作的“联动控制”是非常有用的功能。然而，在开始该控制的时刻，在从通过“焊接条件产生作业”而得到的多个“相对关系”中如何再现并确立1组相对关系这一方面存在课题。这并未限于焊接机器人，可以说是相对于使用“联动控制”的所有工业用机器人的课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平02-271402号公报

专利文献2：日本特开平11-342473号公报

发明内容

本发明的目的在于：提供一种机器人系统的控制方法，在进行“联动控制”之前可以减轻确立“相对关系”的操作所花费的时间精力，或者可以减轻从多个相对关系中选择一个并确立该“相对关系”的操作所花费的时间精力，尤其是一种由焊接机器人构成的机器人系统的控制方法。

为了解决上述的课题，本发明的机器人系统的控制方法使用2套工业用机器人，将一方设为主机器人，将另一方设为辅助机器人，该控制方法包括：

存储步骤，将表示上述主机器人与上述辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息来存储；以及

第一动作步骤或第二动作步骤，在上述第一动作步骤中，在上述主机器人与上述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的上述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使上述辅助机器人相对于上述主机器人的位置而工作；在上述第二动作步骤中，在上述主机器人与上述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现上述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使上述主机器人相对于上述辅助机器人的位置而工作。

根据该方法，在具有2套以焊接机器人为首的工业用机器人的情况下，存储这些相对关系，通过在任意时刻再现该相对关系，从而可以减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。由此，因为通过2个焊接电极来产生2个电弧，且可以在2个电弧互不干涉的规定位置处进行焊接，所以可以使得焊珠形状最佳。结果，可以实施连接强度足够且可靠性高的焊接。

再有，本发明的机器人系统的控制方法使用2套工业用机器人，将一方设为主机器人，将另一方设为辅助机器人，该控制方法包括：

存储步骤，将表示主机器人与辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息而存储多组；以及

第一动作步骤或者第二动作步骤，在第一动作步骤中，在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使辅助机器人相对于主机器人的位置而工作；在第二动作步骤中，在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使主机器人相对于辅助机器人的位置而工作。

根据该方法，在具有2套以焊接机器人为首的工业用机器人的情况下，存储这些多个相对关系，通过从多个相对关系中选择1个，并在任意时刻再现该相对关系，从而可以减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。由此，因为通过2个焊炬来产生2个电弧，可以在2个电弧互不干涉的规定位置处进行焊接，所以可以使得焊珠形状最佳。结果，可以实施连接强度足够且可靠性高的焊接。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的焊接系统的示意结构的图。

图2是表示本发明的实施方式1中的焊接系统的动作的图。

图3是表示进行本发明的实施方式1中的焊接系统的动作的程序的一例的图。

图4是表示本发明的实施方式1中的存储处理的图。

图5是对本发明的实施方式1中的焊接系统的2个单电极焊炬的焊接电极的前端位置的位置关系进行表示的图。

图6是表示本发明的实施方式1中的再现处理的图。

图7是表示本发明的实施方式1中的主基准的再现处理例的图。

图8是表示本发明的实施方式1中的从基准的再现处理例的图。

图9是表示本发明的实施方式2中的存储处理的图。

图10是表示本发明的实施方式2中的再现处理的图。

图11是表示本发明的实施方式3中的多个信息的存储处理的图。

图12是表示本发明的实施方式3中的多个信息的再现处理的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。在以下的附图中，因为对相同的构成要素赋予相同的标记，所以有时省略说明。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1中的焊接系统的示意结构的图，示出了利用2套具备外部设备等的焊接机器人来构成焊接系统的例子。有时因为所构成的设备的规格不同，构成设备之间的连接方法也会有所不同，图1的构成仅仅只是表示一例而已。

另外，实用上的焊接系统大多搭载保持焊炬等工具的机械手，将使机械手的位置移动的换位移动装置、或搭载作为焊接对象的母材并改变其姿势的位置调节器(positioner)、或用于搭载母材的夹具等作为构成要素来构成焊接机器人。然而，因为与本实施方式的内容没有直接关系，所以省略图示及说明。

再有，在图1中，为了方便说明，将2套焊接机器人中的1套焊接机器人称为焊接机器人A，对焊接机器人A的各部的编号及记号赋予下标a。另外，将另一焊接机器人称为焊接机器人B，并对焊接机器人B的各部的编号及记号赋予下标b。由此，区别构成2个焊接机器人的设备或部件来进行图示及说明。

首先，对焊接机器人A的结构进行说明。焊接机器人A具备机械手11a与焊接电源装置12a。在设于焊接电源装置12a中的焊炬端子121a上连接着电缆123a。在设于焊接电源装置12a中的母材端子122a上经由电缆124a而连接着母材W。在机械手11a中安装有焊线进给装置14a。机械手11a的动作是由控制装置10a控制的。如图1所示，在采用触摸传感器单元13a的情况下，电缆123a经由该触摸传感器单元13a而连接到设于焊线进给装置14a中的供电端子141a。在未采用触摸传感器单元13a的情况下，该电缆123a直接连接到供电端子141a。

通过焊炬电缆15a来连接焊线进给装置14a与单电极焊炬16a。作为消耗式的焊接电线的焊接电极18a通过焊炬电缆15a之中。一端与作为焊接对象物的母材W连接的电缆124a的另一端与设于焊接电源装置12a中的母材端子122a连接。

在进行焊接之际，由焊接电源装置12a向焊接电极18a与母材W之间供给电力，使得产生电弧。通过产生电弧，从而构成从焊炬端子121a开始经由焊接电极18a与母材W而和母材端子122a相连的焊接电流的电路。焊接电流流过该焊接电流的电路。

再有，通过由焊接电源装置12a控制焊线进给装置14a，从而向母材W连续地进给焊接电极18a。而且，通过由控制装置10a控制机械手11a的动作，从而焊接电极18a沿着母材W的焊接线移动。由此，可以进行电弧焊接。

控制装置10a例如基于预先存储在图1所示的存储器40a内的动作程序，来控制机械手11a的动作。进而，控制装置10a向焊接电源装置12a提供焊接电流或焊接电压等指令。焊接电源装置12a根据该指令，控制焊接电流或焊接电压。

电弧传感器处理部17a根据控制装置10a的请求，对在焊接电源装置12a的内部或上述焊接电流的电路的任一部位测量到的焊接电流及焊接电压中的至少一个实施规定的处理，变换与焊接线自焊接位置的偏离相当的数据，并发送到控制装置10a。控制装置10a基于接收到与焊接线自焊接位置的偏离相当的数据，控制机械手11a的动作，修正焊接线自焊接位置的偏离。另外，并不是一定要采用电弧传感器处理部17a，但在本实施方式1中采用了电弧传感器处理部17a。

此外，焊接机器人B是对与焊接机器人A通用的母材W进行焊接的装置，具有与焊接机器人A相同的结构。因此，省略构成焊接机器人B的每个设备的说明。

再有，在图1中，通过机器人之间通信电缆X连接控制装置10a与控制装置10b。

在本实施方式中，各焊接机器人A、B保持单电极焊炬16a、16b，如现有技术中的级联电弧焊接那样，按照在焊接线附近在焊接进行方向上互相接近地排列的方式配置2个焊接电极18a、18b。而且，相对于焊接线上的焊接进行方向而言，在一方先行而另一方在后追踪的追踪的状态下，沿着焊接进行方向移动的同时，使2个焊接电极18a、18b产生电弧。即，使利用一方机械手进行的焊接电极的移动追踪利用另一方机械手进行的焊接电极的移动。而且，通过在2个焊接电极18a、18b与母材W之间产生的接近的2个电弧，形成熔池的同时进行焊接。由此，可以进行如现有技术的级联焊接那样的焊接。即，如图1中已经说明的，利用在借助机械手11a移动的焊接电极18a与母材W之间产生的电弧、以及在借助机械手11b移动的焊接电极18b与母材W之间产生的电弧这2个电弧，形成1个熔池的同时进行焊接。其中，也可以不是利用2个电弧来形成1个熔池，而是利用2个电弧来形成2个接近的熔池，并在2个熔池的状态下进行焊接。

还有，在进行上述的焊接之际，本实施方式1中的以下所说明的处理是以一方焊接机器人的控制装置为主体来进行的。将该一方焊接机器人称为主控机器人(以下设为“主装置”)，将另一方焊接机器人称为辅助机器人(以下设为“辅助装置”)。因为利用主装置进行处理，所以程序以及焊接条件等参数被存储在主装置的控制装置的未图示的存储器内。进而，进行处理所需的操作也是通过主装置的控制装置的未图示的操作面板来进行的。

在此，主装置与辅助装置的不同之处在于：主要进行控制；以及依据于此的职责。如果在以下所说明的处理之前决定了2套焊接机器人中哪一方焊接机器人为主装置或者为辅助装置，则任一方焊接机器人都可以是主装置或者辅助装置。而且，在构成2套焊接机器人的设备的规格上，并非一定要存在本质性的差异。进而，在焊接控制方面，无论主装置是先行还是后行，只要确定了主装置，那么是哪种情况都可以。

在以下的说明中，焊接机器人A为主装置，焊接机器人B为辅助装置，且设为主装置先行来进行说明。即，控制装置10a先行且为主装置的控制装置，控制装置10b后行且为辅助装置的控制装置。

接着，利用图2对图1所示的焊接系统的动作进行说明。图2是表示本发明的实施方式1中的焊接系统的动作的图。在图2中示出针对1条焊接线进行的焊接以及该焊接前后的焊接电极18a及焊接电极18b的动作。在此，以虚线围起来的P210、P211、P212、P213表示作为焊接机器人的动作而被程序化的指教点。各指教点由确定设于焊接电极18a与焊接电极18b的前端的2个控制点各自的坐标及其姿势(以下，仅称为“位置”)时所需的数据(以下，仅称为“位置数据”)构成。即，各指教点是2个焊接电极18a、18b的位置的组，由2个焊接电极18a、18b的位置数据来构成。

一般，表示包含焊接机器人在内的工业用机器人的位置的位置数据的表现方法有各种各样的方式。例如有利用构成工业用机器人的各动作轴的位置来表现的方式、或利用根据各轴的关系求出的矩阵来表现的方式等。其中，无论采取哪种方式，都能向其他方式进行转换。经常采用的方式是：利用规定的正交坐标系中的坐标值、例如坐标值A0：(X、Y、Z)来表现焊接电极的前端位置，利用在该焊接电极的正交坐标上定义的欧拉角(Euler′s angle)、例如欧拉角B0：(U、V、W)来表现姿势。然而，如何规定正交坐标系是随着每个工业用机器人而不同的。而且，也能规定多个正交坐标系。只要仅具备1个正交正交坐标系或者即使在存在多个正交坐标系的情况下只要固定为其中的一个，就可以唯一地表现“位置数据”。但是，如果具有多个正交坐标下并使用其中的任意正交坐标系，则也相应地需要用于确定使用哪个正交坐标系的信息。用于确定该正交坐标系的方法也有多种。对于这些事项而言，并不是新追加的内容，且因为在本实施方式1中无论为哪种方式都没有特别的关系，所以省略此处的说明。

另外，以下使用置于机械手的安装部中心的正交坐标系(以下，称为“机器人坐标系”)，利用焊接电极的前端的位置坐标值(X、Y、Z)与焊接电极的姿势的欧拉角(U、V、W)的组合来表现焊接机器人的“位置数据”，以进行说明。

进而，焊接机器人具备换位移动装置或位置调节器，在具有换位轴或位置调节轴的情况下，虽然确定这些部件的位置的信息也包含在“位置数据”中，但该事项在本实施方式1中也不是重要的，所以不会特别提及。

在图2中，例如，向控制装置10a与控制装置10b输入执行开始信号，指定开始执行程序。于是，被控制装置10a控制动作的机械手11a与被控制装置10b控制动作的机械手11b开始动作。而且，焊接电极18a与焊接电极18b马上就到达P210所示的各个位置。该位置是进行焊接之前的时刻的位置，焊接电极18a与焊接电极18b并非一定要接近。机械手11a与机械手11b继续动作，如P211所示，焊接电极18a与焊接电极18b到达焊接线20上而成为接近的状态。而且，双方都开始焊接，产生电弧(P211为焊接起点位置)，在各自指定的焊接条件下进行焊接。焊接电极18a与焊接电极18b以作为焊接条件而被指定的焊接速度沿着焊接线20移动。而且，若焊接电极18a与焊接电极18b到达P212所示的各个位置，则2个焊接机器人都结束焊接(P212为焊接终点位置)。而且，如P213所示，焊接电极18a与焊接电极18b离开焊接线20，解除接近状态，在空中向分别分离的位置移动。

将用于进行这种动作的程序的一例作为PRG2而表示在图3中。图3是表示用于进行本发明的实施方式1中的焊接系统的动作的程序的一例的图。其中，该程序被存储在控制装置10a与控制装置10b的任一个装置中，例如被存储在作为主装置的控制装置10a内的未图示的存储部中。

在图3中，L201的命令是指示焊接电极18a与焊接电极18b向P210所示的各个位置移动的命令。L202的命令是指定在进行焊接之际所使用的焊接条件的命令。L203的命令是指示焊接电极18a与焊接电极18b向P211所示的各个位置移动的命令。L204的命令是指示作为先行电极的焊接电极18a开始焊接的命令。L205的命令是指示作为后行电极的焊接电极18b开始焊接的命令。L206的命令是指示焊接电极18a与焊接电极18b向P212所示的各个位置移动的命令。L207的命令是指示作为先行电极的焊接电极18a结束焊接的命令。L208的命令是指定作为后行电极的焊接电极18b结束焊接的命令。L209的命令是指示焊接电极18a与焊接电极18b这两个电极向P213所示的各个位置移动的命令。

本实施方式1的一个技术性特征要素是进行“存储处理”，该“存储处理”存储两个焊接机器人的“位置数据”，作为表示上述焊接电极18a的前端的控制点与焊接电极18b的前端的控制点的相对关系的信息。利用图4对本实施方式1中的“存储处理”进行说明。图4是表示本发明实施方式1中的存储处理的图。

图4所示的“存储处理”中，在主装置与辅助装置成为通过焊接条件产生作业而得到的相对关系的状态下，进行后述的规定操作α。由此，在主装置的控制装置10a或者辅助装置的控制装置10b的任一个装置中执行的处理即为“存储处理”。虽然可以在任一控制装置10a、10b中执行，但是此处以在主装置的控制装置10a中执行的情况为例进行说明。伴随于此，操作α是设想以下状况来进行说明，即通过与主装置的控制装置10a相连的未图示的操作面板进行操作α。其中，无论使用什么部件如何进行操作，都与本实施方式1没有直接关系。该操作仅仅用于开始“存储处理”，只要能进行存储处理，什么样的操作都可以。

在此，利用图4来表示焊接条件产生作业时的焊接机器人的动作例。通过逐渐调整构成P211及P212的指教点的两个焊接机器人A、B的位置数据，从而在P211到P212的动作过程中确定获得期望的焊接结果所需的“相对关系”，这是焊接条件产生作业的目的之一。而且，若最终获得了适当的焊接，则在P211及P212中构成指教点的两个焊接机器人A、B的位置数据或者P211到P212的动作过程中的两个焊接机器人A、B的位置数据即表示得到期望的焊接结果所需的相对关系。即，开始“存储处理”时的主装置与辅助装置成为通过焊接条件产生作业而得到的相对关系的状态指的是：例如在P211到P212的动作途中停止、即图4所示的实线围起来的状态21。图4示出在该状态下进行操作α开始了“存储处理”时的例子。

如下表示从开始了“存储处理”时的主装置的“机器人坐标系”看到的主装置的位置数据Pa、和从主装置的“机器人坐标系”看到的辅助装置的位置数据Pb。其中，如图4所示，位置数据Pa、Pb(坐标值、欧拉角)表示以小圆圈围起来的焊接电极18a、18b的前端的位置处的、坐标系中的位置数据。

Pa：(Xpa、Ypa、Zpa)；(Upa、Vpa、Wpa)

Pb：(Xpb、Ypb、Zpb)；(Upb、Vpb、Wpb)

图5是对本发明实施方式1中的焊接系统的2个单电极焊炬16a、16b的焊接电极18a、18b的前端位置的位置关系进行表示的图。将图5的左侧图的圆圈围起来的部分放大之后的图即为右侧图。位置数据Pa、Pb在坐标系中的位置表示坐标值(Xpa、Ypa、Zpa)、(Xpb、Ypb、Zpb)，从位置数据Pa、Pb的位置起沿着配置了焊接电极18a、18b的方向的直线与坐标系所形成的角度表示欧拉角(Upa、Vpa、Wpa)、(Upb、Vpb、Wpb)。

再有，如图5所示，根据接缝可以使单电极焊炬16a、16b采取各不相同的姿势，可以提高焊接施工上的便利性。在图5中示出对具有レ形坡口的角焊缝焊接接缝进行焊接的情况。设想在坡口部G1之上需要堆积一定焊脚长的角焊缝焊珠。在图5中，先行的焊接电极18a进行坡口部G1的第一焊接W1，后行的焊接电极18b进行角焊缝部分的第二焊接W2。此时，使后行的焊接电极18b相对于焊接电极18a大幅度倾斜，由此可以获得接近于平坦的焊珠形状。

还有，相对于难以用多个电极进行焊接的狭窄部分等而言，不是利用2台焊接系统，而是可以用1台焊接系统进行焊接，因此不会使作为系统整体的自动化效率降低。

另外，本实施方式1的焊接系统是不使用级联焊接用焊炬或双焊炬焊接用的安装机构这样的特殊设备，以单电极焊炬进行焊接的标准型的焊接系统。由此，因为由标准型的设备构成，所以容易以低价购入更换零件等，可以成为维修性良好的焊接系统。

此外，与使用级联焊接用焊炬或双焊炬焊接用的安装机构这样的特殊设备的情况相比，焊炬外围可以采取紧凑的构成。由此，在使用了级联焊接用焊炬或双焊炬焊接用的安装机构的情况下，因为会与焊接部位的外部部部件等接触，所以也能进行无法焊接的部位的焊接，便利性较高。

将位置数据Pa、Pb在坐标系中的坐标值或欧拉角等信息例如存储在图4的主装置的控制装置10a的存储部、即存储器40a中的处理是本实施方式1中的“存储处理”。其中，存储介质并不一定限于主装置的控制装置10a内的存储器40a，也可以是位于其他部位的存储器。只要能存储信息并可在后述的“再现处理”的过程中使用该信息，即使是存储卡等外部存储器也无所谓，也可以是设于辅助装置的控制装置10b的存储器。

本实施方式1的另一技术性特征要素是：相对于主装置与辅助装置的任一方机器人，使另一机器人动作，从而再现相对关系。利用图6对本实施方式1中的“再现处理”进行说明。图6是表示本发明实施方式1中的再现处理的图。

“再现处理”是在主装置及辅助装置处于任意位置的状态下实施的。例如，在位于需要再现相对关系的场所乃至其附近的状态下，通过进行规定的操作β1或操作β2而开始主控制或辅助控制。另外，以下，设想操作β1或操作β2是通过与主装置的控制装置10a连接的未图示的操作面板来进行的，从而进行说明。而且，作为具有操作面板的设备，例如可以举出用于机器人的指教等的教学附属品(teaching pendant)等。然而，无论使用何种装置如何进行操作，都与本实施方式1没有直接关系。该操作仅仅只是用于开始“再现处理”，只要能进行再现处理，由何种设备采取什么样的操作都无所谓。在此，操作β1与操作β2的不同之处仅在于以哪一个机器人作为基准来再现相对关系。例如，操作β1是以主基准来再现相对关系的操作，操作β2是以从基准来再现相对关系的操作。

在开始“再现处理”的时刻，从主装置的“机器人坐标系”看到的主装置的位置数据Qa、和从主装置的“机器人坐标系”看到的辅助装置的位置数据Qb如下。

Qa：(Xqa、Yqa、Zqa)；(Uqa、Vqa、Wqa)

Qb：(Xqb、Yqb、Zqb)；(Uqa、Vqa、Wqa)

如图6所示，“再现处理”是通过进行操作β1或操作β2而开始的。而且，在步骤S10中，首先从主装置的控制装置10a的存储器40a读出以“存储处理”存储的信息Pa与Pb。

在图6的步骤S20中，计算位置数据Pa与位置数据Pb之差、即相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw。在此，相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw如下。

Δxyz＝(Xpb、Ypb、Zpb)-(Xpa、Ypa、Zpa)

Δuvw＝(Upb、Vpb、Wpb)-(Upa、Vpa、Wpa)

接着，根据以哪个机器人作为基准来再现相对关系，在步骤S30中分支。在以操作β1开始“再现处理”的情况下，在步骤S30中判断为是主基准，向步骤S40分支。在步骤S40中，计算针对主装置的位置而再现了相对关系的辅助装置的位置。即，如下所示那样针对主装置的位置数据Qa计算成为相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的位置数据Qab。

Qab：(Xqa、Yqa、Zqa)+(Xpb、Ypb、Zpb)-(Xpa、Ypa、Zpa)；(Uqa、Vqa、Wqa)+(Upb、Vpb、Wpb)-(Upa、Vpa、Wpa)

在步骤S50中，将在步骤S40中求得的位置数据Qab变换为从辅助装置的“机器人坐标系”看到的辅助的位置数据。此时，虽然进行使用了表示主装置与辅助装置的位置关系的变换矩阵的变换处理，但该变换处理是公知的技术，在此不再特别言明。

在步骤S60中，以在步骤S50中求得的辅助装置的位置数据为目标使辅助装置工作。此时，经由机器人之间通信电缆X，进行从主装置向辅助装置传输位置数据的处理或者从主装置向辅助装置指示动作等的处理。

这样，在主装置与辅助装置各自位于任意位置时，可以使辅助装置在相对于主装置的位置而再现了相对关系的辅助装置的位置处工作。在图7中示出该形态。图7是表示本发明实施方式1中的主基准的再现处理例的图。另外，在图7中，单电极焊炬16a为主装置侧的焊炬，单电极焊炬16b为辅助装置侧的焊炬。

另一方面，在以操作β2开始“再现处理”的情况下，在步骤S30中判断为从基准，向步骤S80分支。在步骤S80中，计算针对辅助装置的位置而再现了相对关系的主装置的位置。即，如下所示地针对从主装置的“机器人坐标系”看到的辅助装置的位置数据Qa来计算成为相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的位置数据Qba。

Qba：(Xqb、Yqb、Zqb)-(Xpb、Ypb、Zpb)+(Xpa、Ypa、Zpa)；(Uqb、Vqb、Wqb)-(Upb、Vpb、Wpb)+(Upa、Vpa、Wpa)

在步骤S80中求得的位置数据Qba是从主装置的“机器人坐标系”看到的位置数据，因此，在步骤S100中，以该位置数据为目标使主装置工作。

这样，在主装置与辅助装置各自位于任意位置时，可以使主装置在相对于辅助装置的位置而再现了相对关系的主装置的位置处工作。在图8中示出该形态。图8是表示本发明实施方式1中的从基准的再现处理例的图。另外，在图8中，单电极焊炬16a为主装置侧的焊炬，单电极焊炬16b为辅助装置侧的焊炬。

在本实施方式1中，若这样通过“焊接条件产生作业”获得了能够进行期望的焊接的相对关系，则存储表示此时的相对关系的信息。而且，在“指教作业”时再现所存储的相对关系。由此，在“指教作业”时可以容易地确立相对位置及相对姿势。

而且，使用2套各自具有1个焊接电极的焊接机器人，如现有技术的级联电弧焊接那样，在焊接线附近将2个焊接电极在焊接进行方向上以互相接近的方式排列后进行焊接的情况下，因为相对位置与相对姿势、即相对关系是非常重要的，所以在进行这种焊接之际，尤其本实施方式1是非常有效的。

也就是说，本发明的机器人系统的控制方法是采用2套工业用机器人，将一方设为主机器人、将另一方设为辅助机器人的机器人系统的控制方法，其中具备存储步骤与第一动作步骤、或者具备存储步骤与第二动作步骤。在此，存储步骤是将表示主机器人与辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息进行存储的步骤。第一动作步骤是在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使辅助机器人相对于主机器人的位置而工作的步骤。第二动作步骤是在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使主机器人相对于辅助机器人的位置而工作的步骤。

根据该方法，在具有2套以焊接机器人为首的工业用机器人的情况下，存储这些机器人的相对关系，通过在任意时刻再现该相对关系，从而可以减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。由此，因为通过2个焊炬来产生2个电弧，可以在2个电弧互不干涉的规定位置处进行焊接，所以可以使得焊珠形状最佳。结果，可以实施连接强度足够且可靠性高的焊接。

再有，主机器人是保持1个焊接电极的焊接机器人，辅助机器人也是保持1个焊接电极的焊接机器人。而且，还可以采取以下方法：所存储的一组信息是表示主机器人所保持的焊接电极与辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。

根据该方法，可以进一步减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。

再有，所存储的一组信息是表示当执行了变更焊接条件的项目的内容的同时进行数次焊接来决定适当的焊接条件的焊接条件产生作业、且决定了适当的焊接条件时的主机器人所保持的焊接电极、与辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。而且，也可以采取以下方法：在进行焊接机器人的指教作业之际，再现表示所存储的一组信息的相对位置及相对姿势的关系。

根据该方法，可以进一步减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。

(实施方式2)

图9是表示本发明实施方式2中的存储处理的图。图10是表示本发明的实施方式2中的再现处理的图。利用图9及图10，对本发明的机器人系统的控制方法具体进行说明。在本实施方式2中，与实施方式1不同的主要之处在于：“存储处理”中存储的信息的形态。

实施方式1所示的“存储处理”中存储的信息是用于在“再现处理”中再现相对关系的信息。只要能够再现相对关系即可，因此如实施方式1所示，可以不是Pa、Pb这样的位置数据，而如图8及下式所示，也可以是相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的计算结果。

Δxyz：(Xpb、Ypb、Zpb)-(Xpa、Ypa、Zpa)

Δuvw：(Upb、Vpb、Wpb)-(Upa、Vpa、Wpa)

在实施方式1中，相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的计算是在“再现处理”中进行的。然而，在本实施方式2中，将在“存储处理”中进行计算并存储。因此，如图10所示，在步骤S25中，“再现处理”的过程是自使用在“存储处理”中存储到存储器内的相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的计算结果起开始的。另外，图10的步骤S30到步骤S100为止的处理和实施方式1的图6的步骤S30到步骤S100为止的处理相同，因此省略详细说明。

在本实施方式2中，若如此通过“焊接条件产生作业”获得了能够进行期望的焊接的相对关系，则存储表示该相对关系的信息。而且，在“指教作业”时再现该信息。由此，在“指教作业”时，可以容易地确立相对位置/相对姿势。由此，因为通过2个焊炬来产生2个电弧，可以在2个电弧互不干涉的规定位置处进行焊接，所以可以使得焊珠形状最佳。结果，可以实施连接强度足够且可靠性高的焊接。

(实施方式3)

图11是表示本发明实施方式3中的多个信息的存储处理的图。图12是表示本发明实施方式3中的多个信息的再现处理的图。利用图11及图12，对本发明的机器人系统的控制方法具体进行说明。在本实施方式3中，与实施方式1或实施方式2不同的主要之处在于：作为“存储处理”而存储多个表示两个机器人的相对关系的信息；作为“再现处理”而从存储的多个信息中选择一个信息并进行再现。

实施方式1或实施方式2中的内容如下：存储一组表示两个机器人的相对关系的信息(位置数据Pa与位置数据Pb的组，或者相对位置差Δxyz与相对姿势差Δuvw的组)，使用该信息进行再现。与此相对，在本实施方式3中，进行多组表示相对关系的信息的存储，并且使用从所存储的多组信息中选择出的1组信息来再现该相对关系。

另外，在以下的说明中，以存储实施方式1中示出的位置数据本身的方式进行说明，但是可以说即使是存储实施方式2中说明过的相对位置差与相对姿势差的方式也是可以的。

在图11中示出本实施方式3中的“存储处理”。与用于识别所存储的信息的识别码n(例如，识别编号)的设定一起进行用于开始“存储处理”的操作α，按照可以由该识别码n确定多个信息的方式在主机器人的控制装置10a的存储器40a之中管理并存储多个信息。识别码n例如是所谓的“编号1、2、…”，与所存储的信息建立对应之后存储到存储器40a内。图11示出该形态，示出存储有识别码n从1到n的n个信息的例子。

进而，在图12所示的“再现处理”中，与用于识别所使用的信息的识别码n的设定一起进行用于开始“再现处理”的操作β1或操作β2。其中，将在后面叙述识别码n。在图12所示的步骤S15中，依据该识别码n，从存储器40a内的多组信息选择并使用1个位置数据的组。另外，图12的步骤S20到步骤S100为止的处理和实施方式1中使用图6说明的步骤S20到步骤S100为止的处理相同，因此省略详细说明。

在本实施方式3中，存储多个表示相对关系的信息，在进行“指教作业”时可以从其中选择1个并进行再现。

例如，在对多个不同的焊接接缝进行焊接条件产生作业，获得了能对每个焊接接缝进行期望的焊接的相对关系的情况下，将这些多个相对关系与各焊接接缝所对应的代码n建立对应后存储到存储器40a内。而且，在对某个焊接接缝进行“指教作业”的情况下，在进行用于开始“再现处理”的操作β1或操作β2之际，通过输入与该焊接接缝建立了对应的识别码n，从而可以再现适于该焊接接缝的相对关系。

即，本发明的机器人系统的控制方法是采用2套工业用机器人，将一方设为主机器人、将另一方设为辅助机器人的机器人系统的控制方法，其中具备存储步骤与第一动作步骤、或者具备存储步骤与第二动作步骤。在此，存储步骤是将表示主机器人与辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息，并存储多组的步骤。第一动作步骤是在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使辅助机器人相对于主机器人的位置而工作的步骤。第二动作步骤是在主机器人与辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使主机器人相对于辅助机器人的位置而工作的步骤。

根据该方法，在具有2套以焊接机器人为首的工业用机器人的情况下，存储这些机器人的多个相对关系，通过从多个相对关系中选择1个，在任意时刻进行再现。由此，可以减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。由此，因为通过2个焊炬来产生2个电弧，可以在2个电弧互不干涉的规定位置处进行焊接，所以可以使得焊珠形状最佳。结果，可以实施连接强度足够且可靠性高的焊接。

再有，主机器人是保持1个焊接电极的焊接机器人，辅助机器人也是保持1个焊接电极的焊接机器人。而且，还可以采取以下方法：所存储的一组信息是表示主机器人所保持的焊接电极与辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。

根据该方法，可以进一步减轻在进行“联动控制”之前用于确立2套工业用机器人的相对关系的操作的工夫及精力。

再有，所存储的一组信息是表示当进行了变更焊接条件的项目的内容的同时进行数次焊接来决定适当的焊接条件的焊接条件产生作业、且决定了适当的焊接条件时的主机器人所保持的焊接电极与辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。而且，在进行焊接机器人的指教作业之际，再现所存储的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系。并且，也可以采取以下方法：按多条焊接线所要求的多个焊接接缝，存储表示相对位置及相对姿势的关系的信息，按多条焊接线所要求的多个焊接接缝来再现表示相对位置及相对姿势的关系的信息。

根据该方法，对于各焊接焊缝而言，能够容易地再现所需的相对位置及相对姿势。

(工业上的可利用性)

本发明的工业用机器人的控制方法，可以减轻在指教针对实际的作为工件的对象焊接部位的程序的作业中，对采用如上述说明的2套焊接机器人进行级联焊接时的通过“焊接条件产生作业”而得到的相对关系进行再现时的作业的时间工夫及精力，进而，例如，在焊接机器人对搬运机器人所抓住的工件进行焊接或者利用2套搬运机器人传送1个工件的情况等下使用2套工业用机器人的作业中，在进行作业的方面，2套工业用机器人的相对关系具有非常重要的用途，可以减轻操作负荷，在工业上是非常有用的。

符号说明

10a、10b  控制装置

11a、11b  机械手

12a、12b  焊接电源装置

13a、13b  触摸传感器单元

14a、14b  焊线进给装置

15a、15b  焊炬电缆

16a、16b  单电极焊炬

17a、17b  电弧传感器处理部

18a、18b  焊接电极

20  焊接线

21  状态

40a  存储器

121a、121b  焊炬端子

122a、122b  母材端子

123a、123b、124a、124b  电缆

141a、141b  供电端子

Claims (8)

1.一种机器人系统的控制方法，其中使用2套工业用机器人，将一方设为主机器人，将另一方设为辅助机器人，该控制方法包括：

存储步骤，将表示所述主机器人与所述辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息来存储；以及

第一动作步骤或第二动作步骤，在所述第一动作步骤中，在所述主机器人与所述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的所述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使所述辅助机器人相对于所述主机器人的位置而工作；在所述第二动作步骤中，在所述主机器人与所述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使所述主机器人相对于所述辅助机器人的位置而工作。

2.根据权利要求1所述的机器人系统的控制方法，其中，

所述主机器人是保持1个焊接电极的焊接机器人，所述辅助机器人也是保持1个焊接电极的焊接机器人，

所存储的所述一组信息是表示所述主机器人所保持的焊接电极与所述辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。

3.根据权利要求2所述的机器人系统的控制方法，其中，

所存储的所述一组信息是表示当进行了变更焊接条件的项目的内容的同时进行数次焊接来决定适当的焊接条件的焊接条件产生作业、且决定了所述适当的焊接条件时的所述主机器人所保持的焊接电极与所述辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息，

在进行所述焊接机器人的指教作业之际，再现所存储的所述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系。

4.一种机器人系统的控制方法，其中使用2套工业用机器人，将一方设为主机器人，将另一方设为辅助机器人，该控制方法包括：

存储步骤，将表示所述主机器人与所述辅助机器人的相对位置及相对姿势的关系的数据作为一组信息来存储，并存储多组；以及

第一动作步骤或者第二动作步骤，在所述第一动作步骤中，在所述主机器人与所述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的所述多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使所述辅助机器人相对于所述主机器人的位置而工作；在所述第二动作步骤中，在所述主机器人与所述辅助机器人位于任意位置的状态下，按照再现所存储的所述多组信息中的一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系的方式，使所述主机器人相对于所述辅助机器人的位置而工作。

5.根据权利要求4所述的机器人系统的控制方法，其中，

所述主机器人是保持1个焊接电极的焊接机器人，所述辅助机器人也是保持1个焊接电极的焊接机器人，

所存储的所述一组信息是表示所述主机器人所保持的焊接电极与所述辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息。

6.根据权利要求5所述的机器人系统的控制方法，其中，

所存储的所述一组信息是表示当进行了变更焊接条件的项目的内容的同时进行数次焊接来决定适当的焊接条件的焊接条件产生作业、且决定了所述适当的焊接条件时的所述主机器人所保持的焊接电极与所述辅助机器人所保持的焊接电极的相对位置及相对姿势的关系的信息，

在进行所述焊接机器人的指教作业之际，再现所存储的所述一组信息所表示的相对位置及相对姿势的关系，按多条焊接线所要求的多个焊接接缝，存储表示所述相对位置及所述相对姿势的关系的信息，按多条焊接线所要求的多个焊接接缝来再现表示所述相对位置及所述相对姿势的关系的信息。

7.根据权利要求2、3、5、6中的任一项所述的机器人系统的控制方法，其中，

使利用一方焊接机器人进行的焊接电极的移动追踪利用另一方焊接机器人进行的焊接电极的移动，以使所述一方焊接机器人的焊接电极与所述另一方焊接机器人的焊接电极相对于同一焊接线在同一方向上同时进行焊接。

8.根据权利要求7所述的机器人系统的控制方法，其中，

利用在所述一方焊接机器人的焊接电极与焊接对象物之间产生的电弧、和在所述另一方焊接机器人的焊接电极与所述焊接对象物之间产生的电弧，在所述焊接对象物上形成1个熔池的同时进行焊接。

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