JP2002116817A - タスク割付方法およびこれを適用した制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数タスクからなる作業における各タスクを複数機械
に適切に割付ける。 【解決手段】タスクを機械に割付ける第1段階(S2)と、タスク
の実施順序を設定する第2段階(S3)と、実施手順を定義
した初期タスク手順を作成する第3段階(S4)と、新たなタスク
手順を第1所定数作成する第4段階(S5)と、タスク手順ハ゜ターン
毎に作業時間を評価する第5段階(S6)と、第1所定数のタス
ク手順ハ゜ターンの中から第2所定数を抽出する第6段階(S7)
と、突然変異により新たなタスク手順ハ゜ターンを作成する第7
段階(S9b)と、交叉により新たなタスク手順ハ゜ターンを作成す
る第8段階(S9a)と、第7及び第8段階で作成されたタスク手
順ハ゜ターン毎に作業時間を評価する第9段階(S10)と、作業
時間の評価の結果、所定基準を満足するタスク手順ハ゜ターンを
各機械にタスクを割付け、いずれのタスク手順ハ゜ターンの作業時
間も所定基準を満足しない場合には、第6段階(S7)に戻
る第10段階(S11)とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タスク割付方法お
よびこれを適用した制御装置に係り、更に詳しくは、溶
接、切削、バリ取りなどといった複数のタスクからなる
作業を、複数の機械を用いて実施する場合に、これらタ
スクを各機械に割付けるタスク割付方法およびこれを適
用した制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでは、ＮＣ工作機械や自動溶接装
置等、複数の機械を同時に用いて複数のタスクを行う場
合には、対象となる１つの機械に対して専用の制御装置
が用いられる場合が一般的である。

【０００３】この種の制御装置は、タスクの実行中にお
ける複数の機械の相互干渉を考慮する必要が無い場合が
ほとんどである。また、考慮するとしても、簡単に干渉
回避の方法を発見できる場合がほとんどである。

【０００４】これは、ＮＣ工作機械や自動溶接装置等に
よってなされる作業領域がさほど大きくないために、１
台の機械の動作範囲も限られており、複数の機械による
相互干渉を考慮する必要があまりないからである。

【０００５】また、ＮＣ工作機械や自動溶接装置等の動
作自体が、上下方向及び左右方向といった直線動作や、
単一面内での旋回動作など複雑な動作を伴うものではな
いために、干渉回避方法が比較的簡単に見つけられるか
らである。

【０００６】少し複雑なケースとして、同一箇所に複数
のロボットを高密度で配置するような自動車の組立ライ
ンにおいても、タスク実行中におけるロボット自体の動
作を事前に検討しておくことによって、タスク実行中に
おけるロボット同士の相互干渉が少なくなるような配置
場所を見い出すことが可能である。

【０００７】また、仮にタスク実行中において、ロボッ
ト同士の干渉が生じた場合においても、ロボット相互の
干渉範囲が大きくないことから、ロボット相互の動作
を、事前にシミュレーションすること等によって、干渉
からの回避方法を事前に検討することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制御装置では、以下のような問題がある。

【０００９】すなわち、造船に代表されるような重工業
における溶接工程では、溶接する部品であるワークが多
品種少量であること、溶接対象とする領域が大きいこ
と、溶接形状が複雑であるということに加えて、複数の
溶接ロボットを用いて、ランダムに配置された複数の異
なるワークを同時に溶接しなければならない。

【００１０】よって、１つの溶接ロボットが受け持つタ
スクの動作範囲が大きくなる。また、同一のワークに対
して複数台の溶接ロボットにて協調的に溶接タスクを実
施する必要があるために、ロボット相互の動作範囲が重
なる場合も生じる。更に、近年、動作範囲が実質的に無
制限な、無軌道自律走行型の溶接ロボットへの適用も検
討されている。

【００１１】このため、各溶接ロボットの動作経路が迷
路の如く必然的に複雑化してしまう。その結果、溶接ロ
ボットの相互干渉が生じた場合であっても、予め計画さ
れた作業経路を作業者が見ただけでは、ロボット相互の
干渉を回避する方法を見出すことが困難であるという問
題がある。

【００１２】また、複数あるタスクのうちのどのタスク
を、どの溶接ロボットに担当させるかといったタスクの
適切な割付けについても、予め計画された作業経路から
作業者が見ただけで判断することなど、その作業経路の
複雑さ故にもはや不可能であるという問題がある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その第１の目的は、複数のタスクからなる
作業を複数の機械によって実施する場合に、それぞれの
タスクを何れかの機械に割付けるタスク割付を、遺伝的
アルゴリズムを適用した演算によって求め、もって、タ
スクを各機械に適切に割付けることが可能なタスク割付
方法を提供することにある。

【００１４】また、その第２の目的は、このタスク割付
方法によってなされたタスク割付けに基づいた作業経路
にしたがって、各機械を制御することによって、複数の
機械を効率的に制御して、作業を実施させることが可能
な制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。

【００１６】すなわち、請求項１複数のタスクからなる
作業を、複数の機械によって実施する場合に各タスクを
複数の機械の何れかに割付けるタスク割付方法であっ
て、各タスクを、当該タスクを実施可能な何れかの機械
に割付ける第１のステップと、各機械に割付けられたタ
スクの、各機械における実施順序を定義したタスク実施
順序パターンを設定する第２のステップと、各機械に割
付けられたタスクを実施するのに必要なタスク作業情報
と第２のステップにおいて各機械毎に設定されたタスク
実施順序パターンとに基づいて、タスク手順を定義した
初期タスク手順パターンを少なくとも１パターン作成す
る第３のステップと、第３のステップにおいて作成され
た初期タスク手順パターンのタスク手順の一部を変化さ
せて作成される新たなタスク手順パターンを第１の所定
個数作成する第４のステップと、第４のステップにおい
て作成された第１の所定個数のタスク手順パターン毎
に、このタスク手順パターンにしたがってなされる作業
の作業時間を評価する第５のステップと、第５のステッ
プにおいて評価された第１の所定個数のタスク手順パタ
ーン毎の作業時間に基づいて、この第１の所定個数のタ
スク手順パターンの中から第２の所定個数のタスク手順
パターンを抽出する第６のステップと、第６のステップ
において抽出された第２の所定個数のタスク手順パター
ンのうち、任意の第３の所定個数のタスク手順パターン
について、第１のステップにおいてタスクが割付けられ
た機械から任意数のタスクを選定し、選定されたタスク
を、当該タスクを実施可能な別の機械に割付けることに
よって作成される新たなタスク手順パターンを第４の所
定個数作成する第７のステップと、第６のステップにお
いて抽出された第２の所定個数のタスク手順パターンの
うち、第２の所定個数から第３の所定個数を減じた所定
個数のタスク手順パターンについて、タスク手順の一部
を変化させて作成される新たなタスク手順パターンを第
１の所定個数から第４の所定個数を減じた所定個数作成
する第８のステップと、第７のステップにおいて作成さ
れたタスク手順パターンと第８のステップにおいて作成
されたタスク手順パターンとを合計してなる第１の所定
個数のタスク手順パターン毎に、このタスク手順パター
ンにしたがってなされる作業の作業時間を評価する第９
のステップと、第９のステップにおいて評価された第１
の所定個数のタスク手順パターン毎の作業時間に基づい
て、この第１の所定個数のタスク手順パターンのうち、
少なくとも１つのタスク手順パターンの作業時間が所定
の評価基準を満足する場合には、所定の評価基準を満足
するタスク手順パターンのうち、作業時間が最短となる
タスク手順パターンに基づいて各機械にタスクを割付
け、いずれのタスク手順パターンの作業時間も所定の評
価基準を満足しない場合には、第６のステップに戻る第
１０のステップとからなる。

【００１７】従って、請求項１の発明のタスク割付方法
においては、以上のような手段を講じることにより、作
業に要する作業時間を短くすることができるタスク割付
を行うことが可能となる。

【００１８】請求項２の発明では、請求項１の発明のタ
スク割付方法において、第７のステップにおいて、第１
のステップにおいてタスクが割付けられた機械から任意
数の機械を選定し、選定された機械に割付けられたタス
クから任意数のタスクを選定し、選定されたタスクを、
当該タスクを実施可能な別の機械に割付ける場合には、
選定されたタスクが割付けられている機械のタスク実施
順序パターンから当該タスクを削除する一方、別の機械
のタスク実施順序パターンの任意の実施順序に当該タス
クを割付ける。

【００１９】従って、請求項２の発明のタスク割付方法
においては、以上のような、遺伝的アルゴリズムを適用
した手段を講じることにより、作業に要する作業時間を
短くすることができるタスク割付を行うことが可能とな
る。

【００２０】請求項３の発明では、請求項１の発明のタ
スク割付方法において、第７のステップにおいて、第１
のステップにおいてタスクが割付けられた機械から任意
数の機械を選定し、選定された機械に割付けられた任意
数のタスクを選定し、選定されたタスクを、当該タスク
を実施可能な別の機械に割付ける場合には、選定された
タスクが割付けられている機械のタスク実施順序パター
ンから、別の機械に割付けるタスクを含む範囲を任意に
指定し、指定した範囲に含まれるタスクから別の機械に
よって実施可能なタスクを１つ抽出し、このタスク実施
順序パターンから当該抽出したタスクを削除し、指定し
た範囲に含まれるタスクから、当該別の機械によって実
施可能なタスクを抽出し、このタスク実施順序パターン
から当該抽出したタスクを削除し、抽出した全てのタス
クを当該別の機械のタスク実施順序パターンの任意の実
施順序に割付ける。

【００２１】従って、請求項３の発明のタスク割付方法
においては、以上のような、遺伝的アルゴリズムを適用
した手段を講じることにより、請求項２による方法とは
別の方法によって、作業に要する作業時間を短くするこ
とができるタスク割付を行うことが可能となる。

【００２２】請求項４の発明では、複数のタスクからな
る作業を、複数の機械によって実施する場合に各機械を
制御する制御装置において、請求項１乃至３のうちいず
れか１項の発明のタスク割付方法によってタスクを各機
械のいずれかに割付け、この割付けられたタスクに基づ
いて各機械を制御する。

【００２３】従って、請求項４の発明の制御装置は、請
求項１乃至３のうちいずれか１項の発明のタスク割付方
法によってなされた、作業時間を短くすることができる
タスク割付けに基づいた作業経路に従い各機械を制御す
ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２５】本発明の実施の形態を図１から図９を用い
て説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施の形態に係るタスク
割付方法を適用した制御装置の一例を示すシステム構成
図である。

【００２７】すなわち、本発明の実施の形態に係るタス
ク割付方法を適用した制御装置１は、ＣＡＤ／ＣＡＭシ
ステム２と、タスク情報記憶部４と、初期タスク割付部
６と、タスク順序設定部８と、初期タスク手順パターン
作成部１０と、タスク手順パターン作成部１２と、タス
ク手順パターン抽出部１４と、タスク再割付部１６と、
作業時間評価部１８と、機械制御部２２とを備えてお
り、マルチロボット溶接装置２４を制御する。

【００２８】図２は、造船業において実用化されている
マルチロボット溶接装置の一例を示す斜視図である。

【００２９】マルチロボット溶接装置２４は、各６軸の
多関節型の溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）がそれぞ
れ３軸のスライド機構３１、３２、３３に天吊り姿勢で
配置され、合計９軸の移動機構により、上下（Ｚ軸方
向）、前後（Ｙ軸方向）、左右（Ｘ軸方向）にそれぞれ
移動可能なようにしている。図２に示すマルチロボット
溶接装置２４の例では、このような多関節型の溶接ロボ
ット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）を１０台組合せて構成してい
る。更に、各多関節型の溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１
０）は、その先端に、溶接トーチ３４をそれぞれ備えて
おり、ワークを溶接する。

【００３０】図３および図４は、このようなマルチロボ
ット溶接装置２４が溶接する対象となるワーク４０の一
例を示す平面図であり、ワーク４０は、開口部４１を有
するパネル（母材）４２に対して、複数の取付部材４３
を自動溶接して組立をする場合を想定している。

【００３１】定盤５０は、ワーク４０を配置あるいは固
定するための作業台であり、図３に示す領域境界線５１
は各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）の基本的な動作
領域Ｒ１〜Ｒ１０を区分する分割線である。

【００３２】なお、図２に示すような典型的なマルチロ
ボット溶接装置２４とは異なるタイプのマルチロボット
溶接装置として、図示しないが、無軌道で自律走行が可
能な複数の溶接ロボットによって溶接を行うタイプのも
のもある。この種のマルチロボット溶接装置は、おのお
のの溶接ロボットの作業範囲がある程度限定されている
図２に示すようなマルチロボット溶接装置２４とは異な
り、おのおのの溶接ロボットの動作範囲が限定されてお
らず、実質的に無制限である。

【００３３】すなわち、例えば１０台の溶接ロボットを
備えているこの種のマルチロボット溶接装置を用いて図
４に示すようなワーク４０を対象に溶接を行う場合、こ
れら１０台の溶接ロボットはいずれも、定盤５０上に配
置されたワーク４０に関する全ての溶接線の溶接作業を
行うことができる。

【００３４】したがって、このような自律走行型の複数
の溶接ロボットを備えたマルチロボット溶接装置を用い
てワーク４０の溶接作業を行う場合、どの溶接タスクを
どの溶接ロボットに担当させるかというタスク割付も考
慮した上で、タスクの作業経路（各タスクの開始時間、
タスクの実施順序、タスクの実施方向（例えば、溶接タ
スクの場合は溶接方向）等）を決定する必要がある。

【００３５】１．ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２ ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２は、以下に示すように、複数
の溶接ロボット３０毎に割り当てられた溶接タスクに必
要な情報であるタスク情報を作成し、このタスク情報を
タスク情報記憶部４に出力する。

【００３６】すなわち、溶接ロボット３０による基本的
な溶接作業は、溶接部分への１）アプローチ、２）始端
部センシング、３）終端部センシング、４）始端部分の
始端部溶接、５）中間部分の本溶接、６）終端部分の終
端部溶接、７）溶接部分からのリトラクトからなる基本
動作と、溶接終了後リトラクトしてからのワイヤカッ
ト、ノズルクリーニングなどの８）補助動作、更には、
次の溶接線部分への移動時に行う９）エアカット動作か
らなる。

【００３７】なお、２）、３）の端部センシングの動作
が省略されたり、別途補助動作が溶接前に実施されたり
する場合、あるいは４）、６）の溶接動作が繰り返され
る場合があるものの、基本的には、上記９つに区分され
る。

【００３８】ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２は、これら１）
〜９）に区分された各動作毎に、溶接ロボット３０の姿
勢ならびに溶接トーチ３４の先端位置情報と、溶接動作
に必要な命令シーケンスとを演算する。これらの情報
は、溶接作業（タスク）単位のデータとして処理される
ため、以降、タスク情報と称する。ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テム２は、このように演算したタスク情報をタスク情報
記憶部４に出力する。

【００３９】２．タスク情報記憶部４ タスク情報記憶部４は、上述したようなＣＡＤ／ＣＡＭ
システム２において溶接されたタスク情報を記憶する。

【００４０】３．初期タスク割付部６ 初期タスク割付部６は、タスク情報記憶部４に記憶され
たタスク情報に基づいて、各タスクを、当該タスクを実
施可能な何れかの溶接ロボット３０に割付ける。なお、
最終的なタスク情報の割付は、その作業時間をベースに
してなされた評価結果に基づいてタスク手順パターン作
成部１２またはタスク再割付部１６において最適化され
るものであって、ここで行われる割付けは、あくまでイ
ニシャルゲスとしてものである。

【００４１】図２に示すようなマルチロボット溶接装置
２４の場合、各溶接ロボット３０が作業可能な領域は、
図３に示すように、２次元配置的に決定されるので、こ
の２次元配置情報に基づいて、例えば、特開平９−１６
４４８３号公報に開示されているように、一意になされ
たタスク分割処理を行う。

【００４２】また、自律走行型のマルチロボット溶接装
置の場合、図４に示すように、図３に示されているよう
な各溶接ロボット３０の領域境界線５１は無くなり、全
ての範囲がどの溶接ロボット３０によっても溶接作業が
可能なオーバーラップ領域となる。このような場合、例
えば、乱数によって各タスクを、何れかの溶接ロボット
３０に割付けるようにしても良い。

【００４３】４．タスク順序設定部８ タスク順序設定部８は、初期タスク割付部６によって各
溶接ロボット３０に割付けられたタスクの、おのおのの
溶接ロボット３０における実施順序を定義した実施順序
パターンを設定する。

【００４４】たとえば、１００のタスク（溶接箇所）か
らなる作業を、１０台の溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１
０）によって実施する場合であって、タスク番号１から
タスク番号１００までの各タスクが、図５に示すよう
に、各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１００）に割付けら
れているものとする。

【００４５】タスク順序設定部８は、図６に示すよう
に、各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）によってなさ
れるタスクのタスク番号を並べることによって、実施順
序パターンを定義し、その結果を初期タスク手順パター
ン作成部１０に出力する。

【００４６】なお、最終的なタスク実施順序の設定は、
その作業時間をベースにしてなされた評価結果に基づい
て最適化されるものであって、図６に例として示す実施
順序パターンは、あくまでイニシャルゲスとしてもので
ある。

【００４７】５．初期タスク手順パターン作成部１０ 初期タスク手順パターン作成部１０は、タスク情報記憶
部４に記憶されたタスク情報と、タスク順序設定部８に
おいて定義された実施順序パターンとに基づいて、タス
ク手順を定義した初期タスク手順パターンを少なくとも
１パターン作成し、その結果をタスク手順パターン作成
部１２に出力する。

【００４８】複数の溶接ロボット３０によって並行して
タスクを行う場合、これら各溶接ロボット３０を制御す
るために必要なパラメータは、図６に示すような溶接ロ
ボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）毎のタスク番号、およびそ
の実施順序のみならず、各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ
１０）のタスクを開始するタイミングであるタスク開始
遅れ時間、各タスクの溶接方向をも定義する必要があ
る。複数の溶接ロボット３０によって並行してタスクを
行う場合には、その作業中において、近接する溶接ロボ
ット３０との干渉が発生することがあるので、タスク開
始遅れ時間を設定したり、あるいは溶接方向を逆方向に
したりすることによって干渉を回避するためである。

【００４９】図７は、各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１
０）について、タスク番号の実施順序に加えて、上述し
たようなタスク開始遅れ時間と、溶接方向とを定義した
タスク手順をまとめて表示した一覧図である。

【００５０】なお、最終的なタスク開始遅れ時間と、溶
接方向とは、作業時間をベースにしてなされた評価結果
に基づいて最適化されるものであって、ここで行われる
設定は、あくまでイニシャルゲスとしてものであり、図
７に示す例では、各溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）
のタスク開始遅れ時間は、いずれの溶接ロボット３０
（Ｒ１〜Ｒ１０）についても無い（０秒）ものとし（す
なわち、全ての溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）は一
斉にタスク実行を開始する）、また溶接方向も全て同一
方向としている。図７において、溶接方向とは、定盤５
０の原点Ｈ（図３および図４参照）から離れる方向を
「１」、原点Ｈに近づく方向を「０」としている。

【００５１】初期タスク手順パターンとは、図７に示す
ようなタスク手順を、図８に示すような一列の数値デー
タとしてパターン化したものである。初期タスク手順パ
ターンは、ａ．溶接ロボットの数、ｂ．溶接ロボット毎
のタスク開始遅れ時間、ｃ．溶接ロボット毎の溶接箇所
の実施順序、ｄ．溶接ロボット毎の溶接箇所の溶接方向
の各データから構成している。

【００５２】これによって、溶接ロボット３０の台数、
各溶接ロボット３０のタスク開始タイミング、各溶接ロ
ボット３０のタスクの実施順序、溶接方向を数値的に定
義する。

【００５３】６．タスク手順パターン作成部１２ タスク手順パターン作成部１２は、初期タスク手順パタ
ーン作成部１０によって作成された初期タスク手順パタ
ーンのタスク手順の一部を変化させて作成される新たな
タスク手順パターンを第１の所定個数（ＮＣ_１個：１＜
ＮＣ_１）作成する。また、後述するタスク手順パターン
抽出部１４によって抽出された第２の所定個数（ＮＣ_２
個：ＮＣ_２＜ＮＣ_１）のタスク定順パターンのタスク手
順の一部を変化させて作成される新たなタスク手順パタ
ーンを第３の所定個数（ＮＣ_３個：ＮＣ_２＜ＮＣ_３＜Ｎ
Ｃ_１）作成する。

【００５４】ここでいうタスク手順とは、図８に示すよ
うに、ａ．溶接ロボットの数、ｂ．溶接ロボット毎のタ
スク開始遅れ時間、ｃ．溶接ロボット毎の溶接箇所の実
施順序、ｄ．溶接ロボット毎の溶接箇所の溶接方向の各
データに相当する。

【００５５】タスク手順の一部を変化させる方法として
は、遺伝的アルゴリズムを用いて行う。遺伝的アルゴリ
ズムを適用してタスク手順の一部を変化させる方法につ
いては、特願２０００−８５３８４号公報に開示されて
いる通りであり、例えば、タスク番号の実施順序をラン
ダムに交叉させたり、タスク番号をランダムに選択し、
選択したタスク番号の溶接方向を逆方向にしたりするこ
とにより行う。

【００５６】７．タスク手順パターン抽出部１４ タスク手順パターン抽出部１４は、作業時間評価部１８
によって作業時間が評価された第１の所定個数（ＮＣ_１
個）のタスク手順パターンの中から、第２の所定個数
（ＮＣ_２個：ＮＣ_２＜ＮＣ_１）のタスク手順パターンを
抽出する。

【００５７】これは、作業時間評価部１８によって評価
された第１の所定個数（ＮＣ_１個）のタスク手順パター
ンの作業時間の評価結果を、作業時間の短い順に並べ替
え、その中から、作業時間の短い上位ＮＣ_２個のタスク
手順パターンを抽出する。あるいは、特願２０００−８
５３８４に記載されているように、作業時間の短いタス
ク手順パターンの抽出される確率がより高くなるような
抽出パターンに基づいてＮＣ_２個のタスク手順パターン
を抽出するようにしてもよい。

【００５８】なお、抽出した第２の所定個数（ＮＣ
_２個）のタスク手順パターンの中に、作業時間が、所定
の基準値（作業時間）を満足するものがあった場合に
は、このタスク手順パターンを機械制御部２２に出力す
る。このタスク手順パターンは、その作業時間が十分最
適化されたものと判定され、各溶接ロボット３０が機械
制御部２２によって、このタスク手順パターンにしたが
って制御されるものである。

【００５９】８．タスク再割付部１６ タスク再割付部１６は、遺伝的アルゴリズムにおける突
然変異の手順を適用することによって、タスク手順パタ
ーン抽出部１６によって抽出された第２の所定個数（Ｎ
Ｃ_２個）のタスク手順パターンに基づいて、新たなタス
ク手順パターンを第４の所定個数（ＮＣ_４個：ＮＣ_２＜
ＮＣ_４）作成し、作成したタスク手順パターンを作業時
間評価部１８に出力する。

【００６０】尚、タスク手順パターン抽出部１４によっ
て抽出された第２の所定個数（ＮＣ _２個）のタスク手順
パターンに基づいて、タスク手順パターン作成部１２が
作成する新たなタスク手順パターンの数である第３の所
定個数（ＮＣ_３個）と、タスク再割付部１６が作成する
新たなタスク手順パターンの数である第４の所定個数
（ＮＣ_４個）との和は、第１の所定個数（ＮＣ_１個）に
等しい（ＮＣ_１＝ＮＣ_３＋ＮＣ_４）。

【００６１】この遺伝的アルゴリズムにおける突然変異
を適用した新たなタスク手順パターンの作成は、例え
ば、以下のようにして行う。

【００６２】一例を、図８の初期タスク手順パターンの
「ｃ．溶接ロボット（Ｒ１〜Ｒ１０）毎の溶接箇所の実
施順序」を抽出した図９を用いて説明する。

【００６３】まず、タスク（溶接箇所）が割付けられた
溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）から任意の溶接ロボ
ット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）を選択する。ここでは、図９
（ａ）に示すように、仮に、溶接ロボット３０（Ｒ２）
を選択する。この選択方法は、ランダム選択など、任意
の手法によって行っても良い。また、選択する溶接ロボ
ット３０の数もまた、１つに限らず任意数で良い。

【００６４】次に、選択した溶接ロボット３０（Ｒ２）
のタスク（溶接箇所）から任意数のタスクを選定する。
ここでは、仮に、タスク番号１２およびタスク番号１４
のタスクを選定する。そして、選定されたこれらタスク
（タスク番号１２、タスク番号１４）を、このタスクを
実施可能な別の溶接ロボットに割付ける。

【００６５】これらのタスク（タスク番号１２、タスク
番号１４）は、図３に示すような、溶接ロボット３０
（Ｒ１）と溶接ロボット３０（Ｒ２）との領域境界線５
１の付近のタスクであり、溶接ロボット３０（Ｒ１）と
溶接ロボット３０（Ｒ２）とのオーバーラップ領域５２
にあるために、溶接ロボット３０（Ｒ２）のみならず溶
接ロボット３０（Ｒ１）によっても実施可能なタスクで
あるものとする。このような場合、これらタスク（タス
ク番号１２、タスク番号１４）を、溶接ロボット３０
（Ｒ１）に割付ける。溶接ロボット３０（Ｒ１）のみに
限らず、例えば溶接ロボット３０（Ｒ３）など、その他
の溶接ロボット３０によっても実施可能である場合に
は、実施可能な溶接ロボット３０の中からいずれか１つ
を選択する。この選択の方法は、ランダム選択など、任
意の手法によって行っても良い。

【００６６】そして、選択したタスク（タスク番号１
２、タスク番号１４）を、選択した溶接ロボット３０
（Ｒ１）に割付ける。選択したタスク（タスク番号１
２、タスク番号１４）の溶接ロボット３０（Ｒ１）にお
ける実施順序もまた任意の場所で良く、例えば、ランダ
ム選択などによってその実施順序を決定しても良い。こ
こでは、仮に、タスク番号１２を溶接ロボット３０（Ｒ
１）のタスク番号９とタスク番号１０との間に挿入し、
タスク番号１４をタスク番号５とタスク番号６との間に
挿入するものとする。

【００６７】この結果、新たな「ｃ．溶接ロボット（Ｒ
１〜Ｒ１０）毎の溶接箇所の実施順序」を図９（ｂ）に
示すように、溶接ロボット３０（Ｒ１）のタスクにタス
ク番号１２とタスク番号１４が追加され、溶接ロボット
３０（Ｒ２）のタスクからタスク番号１２とタスク番号
１４とが削除されるようにしている。

【００６８】また、別の一例を、図８の初期タスク手順
パターンの「ｃ．溶接ロボット（Ｒ１〜Ｒ１０）毎の溶
接箇所の実施順序」を抽出した図１０を用いて説明す
る。

【００６９】まず、初期タスク割付部６によってタスク
（溶接箇所）が割付けられた溶接ロボット３０（Ｒ１〜
Ｒ１０）から任意の溶接ロボット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）
を選択する。ここでもまた、仮に、溶接ロボット３０
（Ｒ２）を選択する。そして、図１０（ａ）に示すよう
に、選択した溶接ロボット３０（Ｒ２）のタスク（溶接
箇所）から、タスクの範囲をランダムに指定する
（）。

【００７０】次に、で指定された範囲のうち、他の溶
接ロボット３０によって実施可能なタスクを１つ抽出す
る。ここでは、タスク番号１２が、溶接ロボット３０
（Ｒ１）によっても実施可能でありこれに相当するもの
とする（）。

【００７１】次に、タスク番号１２を実施可能な溶接ロ
ボット３０を認識する。タスク番号１２は、溶接ロボッ
ト３０（Ｒ１）によっても実施可能であるので、溶接ロ
ボット３０（Ｒ１）がこれに相当する。なお、タスク番
号１２を実施可能な溶接ロボット３０が複数存在する場
合には、いずれか１つを選択する。そして、で指定さ
れた範囲に含まれるタスク番号から、この認識された溶
接ロボット３０（Ｒ１）によっても実施可能なタスク番
号を選択する。ここではタスク番号１４がこれに該当す
るものとする。なお、該当するタスク番号が複数ある場
合においては、複数選択する（）。

【００７２】で抽出されたタスク番号１２と、で選
択されたタスク番号１４とを、溶接ロボット３０（Ｒ
２）のタスクから削除し、溶接ロボット３０（Ｒ１）の
タスクとして追加する。溶接ロボット３０（Ｒ１）のタ
スクとして追加する各タスク（タスク番号１２、タスク
番号１４）は１まとまりのタスク群として溶接ロボット
３０（Ｒ１）の任意の実施順序に挿入することが可能で
あり、例えば、ランダム選択などによってこれらタスク
群を挿入する実施順序を決定しても良い。ここでは、仮
に、タスク番号１２とタスク番号１４とからなるタスク
群をタスク番号５とタスク番号６との間に挿入するもの
とする（）。

【００７３】このようにしても、図１０（ｂ）に示すよ
うに、新たな「ｃ．溶接ロボット（Ｒ１〜Ｒ１０）毎の
溶接箇所の実施順序」の溶接ロボット３０（Ｒ１）のタ
スクに新たなタスク（タスク番号１２とタスク番号１
４）が追加され、溶接ロボット３０（Ｒ２）のタスクか
らタスク番号１２とタスク番号１４とが削除されるよう
にしている。

【００７４】９．作業時間評価部１８ 作業時間評価部１８は、タスク手順パターン作成部１２
およびタスク再割付部１６において作成されたタスク手
順パターン毎に、そのタスク手順パターンに基づく動作
シミュレーションを行ってその作業時間を評価する。

【００７５】１０．機械制御部２２ 機械制御部２２は、タスク手順パターン抽出部１４から
出力されたタスク手順パターンに基づいて、図２に示す
ようなマルチロボット溶接装置２４を制御する。

【００７６】次に、以上のように構成した本発明の実施
の形態に係るタスク割付方法を適用した制御装置の動作
について図１１に示すフローチャートを用いて説明す
る。

【００７７】溶接動作の作業経路の最適化を行うため
に、まず、溶接対象となるワーク４０の形状および寸法
の情報、溶接作業情報に基づいて、各溶接動作毎に、溶
接ロボット３０の姿勢ならびに溶接トーチ３４の先端位
置情報と、溶接動作に必要な命令シーケンスとからなる
溶接線情報がＣＡＤ／ＣＡＭシステム２において演算さ
れ、演算結果であるタスク情報がタスク情報記憶部４に
記憶される（Ｓ１）。

【００７８】そして、初期タスク割付部６によって、タ
スク情報記憶部４に記憶されたタスク情報に基づいて、
各タスクが、当該タスクを実施可能な何れかの溶接ロボ
ット３０（Ｒ１〜Ｒ１０）に割付けられる（Ｓ２）。

【００７９】次に、タスク順序設定部８によって、各溶
接ロボット３０に割付けられたタスクの、各溶接ロボッ
ト３０おける実施順序を定義した実施順序パターンが設
定される（Ｓ３）。

【００８０】更に、初期タスク手順パターン作成部１０
によって、タスク情報記憶部４に記憶されたタスク情報
と、タスク順序設定部８において定義された実施順序パ
ターンとに基づいて、タスク手順を定義した初期タスク
手順パターンが少なくとも１パターン作成され、その結
果がタスク手順パターン作成部１２に出力される。これ
によって、溶接ロボット３０の台数、各溶接ロボット３
０のタスク開始タイミング、各溶接ロボット３０のタス
クの実施順序、溶接方向が数値的に定義される（Ｓ
４）。

【００８１】このように定義された初期タスク手順パタ
ーンは、タスク手順パターン作成部１２によって、その
タスク手順の一部が変化されることによって、新たなタ
スク手順パターンが第１の所定個数（ＮＣ_１個）作成さ
れる（Ｓ５）。タスク手順の一部を変化させる方法とし
ては、特願２０００−８５３８４号公報に開示されてい
るように、遺伝的アルゴリズムを適用することによっ
て、実施順序のタスク番号をランダムに交叉させたり、
タスク番号をランダムに選択し、選択したタスク番号の
溶接方向を逆方向にしたりすることにより行われる。

【００８２】このようにしてタスク手順パターン作成部
１２において作成された第１の所定個数（ＮＣ_１個）の
タスク手順パターンは、作業時間評価部１８によって、
そのタスク手順パターン毎に動作シミュレーションが行
われ、作業時間が評価される（Ｓ６）。

【００８３】この第１の所定個数（ＮＣ_１個）のタスク
手順パターン毎の作業時間の評価結果は、タスク手順パ
ターン抽出部１４によって、作業時間の短い順に並べ替
えられ、作業時間の短い上位ＮＣ_２個（第２の所定個
数）（ＮＣ_２＜ＮＣ_１）のタスク手順パターンが抽出さ
れ、淘汰される。あるいは、作業時間の短いタスク手順
パターンの抽出される確率がより高くなるような抽出パ
ターンに基づいてＮＣ_２個のタスク手順パターンを抽出
され、淘汰される（Ｓ７）。

【００８４】このように淘汰された第２の所定個数（Ｎ
Ｃ_２個）のタスク手順パターンに基づいて、交叉あるい
は突然変異によって第１の所定個数（ＮＣ_１個）のタス
ク手順パターンが作成される（Ｓ８）。交叉によって作
成されるタスク手順パターンは、タスク手順パターン作
成部１２によって、そのタスク手順の一部が変更される
ことによって、第３の所定個数（ＮＣ_３個）作成される
（Ｓ９ａ）。タスク手順の一部を変化させる方法として
は、特願２０００−８５３８４号公報に開示されている
ように、遺伝的アルゴリズムを適用することによって、
実施順序のタスク番号をランダムに交叉させたり、タス
ク番号をランダムに選択し、選択したタスク番号の溶接
方向を逆方向にしたりすることにより行われる。

【００８５】一方、突然変異によって作成されるタスク
手順パターンは、第２の所定個数（ＮＣ_２個）のタスク
手順パターンに基づいて、タスク再割付部１８によっ
て、例えば、その一例を図９および図１０に示すよう
に、初期タスク割付部６によってタスクが割付けられた
溶接ロボット３０から、任意数の溶接ロボット３０が選
定され、この選定された溶接ロボット３０に割付られた
タスクから任意数のタスクが選定される。そして、この
選定されたタスクが、当該タスクを実施可能な別の溶接
ロボット３０に割付けられることによって、新たなタス
ク手順パターンが第４の所定個数（ＮＣ_４個）作成され
る（Ｓ９ｂ）。

【００８６】この第３の所定個数（ＮＣ_３個）と第４の
所定個数（ＮＣ_４個）との和は、第１の所定個数に等し
い（ＮＣ_１＝ＮＣ_３＋ＮＣ_４）。

【００８７】このようにしてタスク手順パターン作成部
１２によって作成された第３の所定個数（ＮＣ_３個）の
タスク手順パターン、およびタスク再割付部１８によっ
て作成された第４の所定個数（ＮＣ_４個）のタスク手順
パターンは、それぞれ作業時間評価部１８によって、そ
のタスク手順パターン毎に動作シミュレーションが行わ
れ、作業時間が評価される（Ｓ１０）。

【００８８】そして、これら第１の所定個数（ＮＣ_１＝
ＮＣ_３＋ＮＣ_４）のタスク手順パターンの中に、作業時
間が、所定の基準値（作業時間）を満足するタスク手順
パターンがあった場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）には、タスク
手順パターン抽出部１４によって、最終的なタスク手順
パターンとして抽出され、機械制御部２２に出力され
る。そして、このタスク手順パターンにしたがって、機
械制御部２２によってマルチロボット溶接装置２４が制
御されることによって、各溶接ロボット３０が制御され
る（Ｓ１２）。

【００８９】一方、これら第１の所定個数（ＮＣ_１個）
のタスク手順パターンの中に、作業時間が、所定の基準
値を満足するものが無い場合（Ｓ１１：Ｎｏ）には、ス
テップＳ８に戻る。

【００９０】そして、ステップＳ８からステップＳ１０
までが繰り返し行われることによって、最終的に所定の
基準値（作業時間）を満足するタスク手順パターンが得
られ、ステップＳ１２で説明したように、このタスク手
順パターンがタスク手順パターン抽出部１４から機械制
御部２２に出力される。そして、このタスク手順パター
ンにしたがって、機械制御部２２によってマルチロボッ
ト溶接装置２４が制御されることによって、各溶接ロボ
ット３０が制御される上述したように、本発明の実施の
形態に係るタスク割付方法を適用した制御装置において
は、上記のような作用により、複数のタスクからなる溶
接作業を複数の溶接ロボット３０によって実施する場合
に、どのタスクをどの溶接ロボット３０に割付けるかの
タスク割付を、遺伝的アルゴリズムを適用して求めるこ
とができる。

【００９１】一般に、使用する溶接ロボット３０の数が
多い場合、あるいは、自律走行型の溶接ロボット３０の
ように何れの溶接ロボット３０も全てのタスクを実行で
きるような場合には、最適なタスク手順パターンを演算
によって求めるためには、パラメータが極めて多くな
り、解を得ることが極めて困難であるか、あるいは解を
得るために膨大な計算時間を要することが多い。しかし
ながら、遺伝的アルゴリズムを用いることによって、こ
のような複雑な場合における最適化問題に対しても、比
較的容易に解を得ることが可能となる。

【００９２】更に、このようにして、各溶接ロボット３
０に適切に割付けられたタスク、およびこのタスク割付
けとともに得られたタスク手順パターンにしたがって各
溶接ロボット３０を制御することによって、複数の溶接
ロボット３０を効率的に制御して、溶接作業を実施させ
ることが可能となる。

【００９３】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、次のようにしても同様に実施できるも
のである。

【００９４】すなわち、本発明の実施の形態では、複数
の溶接ロボット３０によって行われるタスクからなる作
業を対象にタスク割付方法を、また、この複数の溶接ロ
ボット３０を制御する制御装置を例にそれぞれ説明した
が、本発明は、溶接作業を対象としたタスク割付方法、
および複数の溶接ロボットを制御する制御装置に、その
用途が限定されるものではない。

【００９５】例えば、一般的な組立作業、例えば材、仮
付け、歪み取り、および一般的な加工作業である切断、
孔明、切削、塗装等、あるいは部材のハンドリング作
業、分解作業等の作業を対象としたタスク割付方法、お
よびこのタスク割付方法によって割付けられたタスクに
基づいてこれらの作業を実施する複数の機械を制御する
制御装置にも幅広く適用することが可能である。

【００９６】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のタスクからなる作業を複数の機械によって実施す
る場合に、それぞれのタスクを何れかの機械に割付ける
タスク割付を、遺伝的アルゴリズムを適用した演算によ
って求め、もって、タスクを各機械に適切に割付けるこ
とが可能なタスク割付方法を提供することができる。

【００９８】また、本発明によれば、このタスク割付方
法によってなされたタスク割付けに基づいた作業経路に
したがって、各機械を制御することによって、複数の機
械を効率的に制御して、作業を実施させることが可能な
制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るタスク割付方法を適
用した制御装置の一例を示すシステム構成図

【図２】造船業において実用化されているマルチロボッ
ト溶接装置の一例を示す斜視図

【図３】マルチロボット溶接装置が溶接する対象となる
ワークの一例を示す平面図

【図４】マルチロボット溶接装置が溶接する対象となる
ワークの一例を示す平面図

【図５】各溶接ロボットと、各溶接ロボットに割付けら
れたタスクのタスク番号との関係を示す図

【図６】各溶接ロボットと、各溶接ロボットに割付けら
れたタスクの実施順序との関係を示す図

【図７】各溶接ロボット、各溶接ロボットの開始遅れ時
間、タスクの実施順序、溶接方向の関係を示す図

【図８】初期タスク手順パターンを定義するデータ列の
一例を示す図

【図９】タスク割付の変更方法を説明するための図

【図１０】タスク割付の変更方法を説明するための図

【図１１】本発明の実施の形態に係るタスク割付方法を
適用した制御装置の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１…制御装置、 ２…ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、 ４…タスク情報記憶部、 ６…初期タスク割付部、 ８…タスク順序設定部、 １０…初期タスク手順パターン作成部、 １２…タスク手順パターン作成部、 １４…タスク手順パターン抽出部、 １６…タスク再割付部、 １８…作業時間評価部、 ２２…機械制御部、 ２４…マルチロボット溶接装置、 ３０…溶接ロボット、 ３１、３２、３３…スライド機構、 ３４…溶接トーチ、 ４０…ワーク、 ４１…開口部、 ４２…パネル、 ４３…取付部材、 ５０…定盤、 ５１…領域境界線、 ５２…オーバーラップ領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA05 BA03 BA10 FA03 FC01 FC14 5B049 BB07 CC21 CC31 EE01 FF00 5H269 AB12 AB19 AB33 CC13 EE11 EE13 QB15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のタスクからなる作業を、複数の機
   械によって実施する場合に前記各タスクを前記複数の機
   械の何れかに割付けるタスク割付方法であって、 前記各タスクを、当該タスクを実施可能な何れかの機械
   に割付ける第１のステップと、 各機械に割付けられたタスクの、各機械における実施順
   序を定義したタスク実施順序パターンを設定する第２の
   ステップと、 前記各機械に割付けられたタスクを実施するのに必要な
   タスク作業情報と前記第２のステップにおいて前記各機
   械毎に設定されたタスク実施順序パターンとに基づい
   て、前記タスク手順を定義した初期タスク手順パターン
   を少なくとも１パターン作成する第３のステップと、 前記第３のステップにおいて作成された初期タスク手順
   パターンのタスク手順の一部を変化させて作成される新
   たなタスク手順パターンを第１の所定個数作成する第４
   のステップと、 前記第４のステップにおいて作成された前記第１の所定
   個数のタスク手順パターン毎に、このタスク手順パター
   ンにしたがってなされる前記作業の作業時間を評価する
   第５のステップと、 前記第５のステップにおいて評価された前記第１の所定
   個数のタスク手順パターン毎の作業時間に基づいて、こ
   の第１の所定個数のタスク手順パターンの中から第２の
   所定個数のタスク手順パターンを抽出する第６のステッ
   プと、 前記第６のステップにおいて抽出された前記第２の所定
   個数のタスク手順パターンのうち、任意の第３の所定個
   数のタスク手順パターンについて、前記第１のステップ
   においてタスクが割付けられた機械から任意数のタスク
   を選定し、前記選定されたタスクを、当該タスクを実施
   可能な別の機械に割付けることによって作成される新た
   なタスク手順パターンを第４の所定個数作成する第７の
   ステップと、 前記第６のステップにおいて抽出された前記第２の所定
   個数のタスク手順パターンのうち、前記第２の所定個数
   から前記第３の所定個数を減じた所定個数のタスク手順
   パターンについて、前記タスク手順の一部を変化させて
   作成される新たなタスク手順パターンを前記第１の所定
   個数から前記第４の所定個数を減じた所定個数作成する
   第８のステップと、 前記第７のステップにおいて作成されたタスク手順パタ
   ーンと前記第８のステップにおいて作成されたタスク手
   順パターンとを合計してなる前記第１の所定個数のタス
   ク手順パターン毎に、このタスク手順パターンにしたが
   ってなされる前記作業の作業時間を評価する第９のステ
   ップと、 前記第９のステップにおいて評価された前記第１の所定
   個数のタスク手順パターン毎の作業時間に基づいて、こ
   の第１の所定個数のタスク手順パターンのうち、少なく
   とも１つのタスク手順パターンの作業時間が所定の評価
   基準を満足する場合には、前記所定の評価基準を満足す
   るタスク手順パターンのうち、作業時間が最短となるタ
   スク手順パターンに基づいて前記各機械にタスクを割付
   け、いずれのタスク手順パターンの作業時間も前記所定
   の評価基準を満足しない場合には、前記第６のステップ
   に戻る第１０のステップとからなることを特徴とするタ
   スク割付方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のタスク割付方法におい
   て、 前記第７のステップにおいて、前記第１のステップにお
   いてタスクが割付けられた機械から任意数の機械を選定
   し、前記選定された機械に割付けられたタスクから任意
   数のタスクを選定し、前記選定されたタスクを、当該タ
   スクを実施可能な別の機械に割付ける場合には、前記選
   定されたタスクが割付けられている機械のタスク実施順
   序パターンから当該タスクを削除する一方、前記別の機
   械のタスク実施順序パターンの任意の実施順序に当該タ
   スクを割付けるようにしたことを特徴とするタスク割付
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のタスク割付方法におい
   て、 前記第７のステップにおいて、前記第１のステップにお
   いてタスクが割付けられた機械から任意数の機械を選定
   し、前記選定された機械に割付けられた任意数のタスク
   を選定し、前記選定されたタスクを、当該タスクを実施
   可能な別の機械に割付ける場合には、前記選定されたタ
   スクが割付けられている機械のタスク実施順序パターン
   から、前記別の機械に割付けるタスクを含む範囲を任意
   に指定し、前記指定した範囲に含まれるタスクから前記
   別の機械によって実施可能なタスクを１つ抽出し、この
   タスク実施順序パターンから当該抽出したタスクを削除
   し、前記指定した範囲に含まれるタスクから、当該別の
   機械によって実施可能なタスクを抽出し、このタスク実
   施順序パターンから当該抽出したタスクを削除し、前記
   抽出した全てのタスクを当該別の機械のタスク実施順序
   パターンの任意の実施順序に割付けるようにしたことを
   特徴とするタスク割付方法。
4. 【請求項４】 複数のタスクからなる作業を、複数の機
   械によって実施する場合に前記各機械を制御する制御装
   置において、 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のタスク割付
   方法によって前記タスクを前記各機械のいずれかに割付
   け、この割付けられたタスクに基づいて前記各機械を制
   御することを特徴とする制御装置。