JP2002154086A - ロボットの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常停止などの例外処理が行われた場合に、
ロボットのアームなどの運動部分を初期位置に安全に自
動復帰できるか否かを判断してロボットを動作させるこ
とができるロボットの制御方法および制御装置を提供す
る。 【解決手段】 ロボット１のアーム５などの運動部分を
待機点に復帰させる際に、各教示点のうち隣接する２つ
の点に基づいて生成される運動可能領域内にハンド６が
あるか否かを判定し、前記領域内に前記ハンド６が存在
すればロボット１に復帰動作をさせるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの制御方
法および制御装置に関する。さらに詳しくは、例えばロ
ボットが非常停止された場合にロボットのアームなどの
運動部分を自動的に待機点（初期位置）に復帰させるこ
とができるロボットの制御方法および制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業用ロボットのアームなど
の運動部分の過走または誤動作による危険を防止するた
めに、ロボットのアームなどの運動部分が予め設定され
た運動可能領域から逸脱することを防止する安全機構を
設けることが行われている（例えば特開昭６０−１０４
６９５号公報参照）。このような安全機構としては、例
えば前記領域の境界でアームを電気的にインターロック
させる機構、運動部分が前記領域を出たときにモータな
ど駆動アクチュエータの動力供給を遮断してロボットを
停止させる機構、または危険領域内でコントローラの電
源を遮断してロボットシステムを停止させる機構などが
ある。このような安全機構によりロボットが非常停止さ
れた場合には、ステップバック機能により１つ前に教示
した点に運動部分を戻して、再度ティーチングをやりな
おすのが一般的である。

【０００３】一方、ロボットが非常停止された場合であ
っても、運動部分がティーチングされた動作経路内にあ
る場合には、運動部分が障害物と干渉するなどの危険性
が少ないため、運動部分を自動的に待機点（初期位置）
まで移動させる自動復帰処理が行われる場合がある。こ
のような処理として、例えば図４に示すように、各教示
点Ｋ１〜Ｋ９の周囲にそれぞれ長方形形状の領域Ｒ１〜
Ｒ９を設定し、運動部分がこれらの領域内に存在するか
否かを判定することによって、運動部分を待機点まで自
動復帰させ得るか否かを判断するようにしたものがあ
る。

【０００４】ところが、この従来の自動復帰処理では、
教示点は座標を示す数値として入力するものとされてい
るところから、その数値が示す座標が実際にどの位置に
あるかを知ることが困難であるという問題がある。

【０００５】例えば図４に示すように、水平多関節型ロ
ボット（スカラロボット）の各作業対象（以下、ステー
ジという）Ｔ１〜Ｔ３に対応する領域Ｒ１、Ｒ４、Ｒ９
を通常の動作領域として設定する場合にも、設定された
領域Ｒ１、Ｒ４、Ｒ９が実際にステージＴ１〜Ｔ３と対
応しているかどうかを確認することは容易ではない。

【０００６】なお、スカラロボットとは、特にハンドが
一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）にて動作できるようにされ、
また垂直方向（Ｚ軸方向）も例えばボールねじとサーボ
モータとを組み合わせてなる昇降機構にて昇降できるよ
うにされているロボットをいう。これに対して、垂直多
関節型ロボットとは、３次元空間内を任意の経路にて動
作できるように構成されているロボットをいう。

【０００７】また、前記各領域Ｒ１〜Ｒ９は各教示点Ｋ
１〜Ｋ９を含む長方形として設定されるが、この長方形
の各辺はロボットが動作基準とする直交座標系、つまり
ロボット座標系の各軸と平行に設定するようにされてい
る。ところが、このロボット座標系はロボットが設置さ
れるシステムの座標系とは必ずしも一致しないため、例
えばステージＴ１〜Ｔ３に対応させて設定した領域Ｒ
１、Ｒ４、Ｒ９が実際のステージＴ１〜Ｔ３と一致しな
かったり、領域と領域との間に隙間が生じたりするとい
う問題がある。

【０００８】このように、前記従来の方法では、ロボッ
トのハンドなどの運動部分が運動すべき動作領域を過不
足なく含んだ形で領域を設定することが困難であり、し
たがって、例えば非常停止などの例外処理が行われた場
合に、ロボットのハンドなどの運動部分を安全に初期位
置に自動復帰させる得るか否かを適切に判断することが
困難であるという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の課題に鑑みなされたものであって、非常停止など
の例外処理が行われた場合に、ロボットのアームなどの
運動部分を初期位置に安全に自動復帰できるか否かを判
断してロボットを動作させることができるロボットの制
御方法および制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットの制御
方法は、ロボットのアームなどの運動部分を待機点に復
帰させるロボットの制御方法であって、各教示点のうち
隣接する２つの点に基づいて生成される運動可能領域内
にハンドがあるか否かを判定し、前記領域内に前記ハン
ドが存在すればロボットに復帰動作をさせることを特徴
とする。

【００１１】一方、本発明のロボットの制御装置は、ロ
ボットのアームなどの運動部分を待機点に復帰させるロ
ボットの制御装置であって、前記制御装置が、各教示点
のうち隣接する２つの点に基づいて運動可能領域を生成
する運動可能領域生成手段を備え、前記運動可能領域内
にハンドが存在するか否か判定し、前記領域内に前記ハ
ンドが存在すればロボットに復帰動作をさせることを特
徴とする。

【００１２】本発明においては、前記動作可能領域は、
例えば各教示点のうち隣接する２つを極とする楕円また
は楕円体とされる。また、ロボットは、例えば水平多関
節型ロボット、すなわちスカラーロボットとされる。

【００１３】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、非常
停止などの例外処理が行われた場合にも、各教示点に基
づいてロボットのハンドなどの運動部分がロボットが作
業継続可能な領域内に存在するか否かを的確に判断し
て、ロボットのアームなどの運動部分を待機点に復帰さ
せることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００１５】本発明の一実施形態に係るロボットの制御
方法が適用されるロボットを含むシステムを図１に示
し、このシステムＡは、例えば液晶ディスプレイ用のガ
ラスなどのワークＷを熱処理する焼成システムとされて
おり、ロボット１と、ワークＷを焼成するクリーンオー
ブン２と、クリーンオーブン２により焼成されるワーク
Ｗをロボット１により取扱い可能な位置まで搬入するロ
ーダコンベア３と、クリーンオーブン２により焼成され
たワークＷを搬出するアンローダコンベア４とから構成
されている。また、このロボット１は旋回台（明瞭には
図示されていない）に載置されていて旋回中心Ｏを中心
として旋回可能とされている。

【００１６】ロボット１は水平多関節型ロボット（スカ
ラロボット）とされており、例えば５自由度を有するア
ーム５を備えるとともに、このアーム５の先端にワーク
Ｗを把持するための、例えば吸着パッドを有するハンド
６を備えてなるものとされる。そして、ロボット１が旋
回中心Ｏを中心として旋回可能とされていることと相俟
って、ハンド６をワークＷの方に向けることができる。
例えば、ローダコンベア３からワークＷを受け取る際に
は、ハンド６はローダコンベア３に向けられ、クリーン
オーブン２にワークＷを搬入および搬出する際には、ハ
ンド６はクリーンオーブン２に向けられ、アンローダコ
ンベア４にワークＷを受け渡す際には、ハンド６はアン
ローダコンベア４に向けられる。

【００１７】このロボット１を動作させるロボットコン
トローラ１０には、後述する手順にしたがってロボット
１のアーム５が通常動作すべき動作領域を生成する、動
作領域生成手段１１が備えられている。

【００１８】クリーンオーブン２はガラス基板の熱処理
を枚葉式にて連続的に行えるように、縦送り方式の多段
搬送機構を備えた構成とされている。なお、クリーンオ
ーブン２自体は、公知構造のものと同様とされているの
で、その構成の詳細な説明は省略する。

【００１９】次に、このような構成を有するロボット１
を含むシステムＡにおいて、ロボット１が非常停止され
たり、ロボット１にシステム的な不具合が発生して停止
するなどの例外処理が発生した場合に、ロボット１のア
ーム５を待機点（初期位置）に戻すために実行される待
機点自動復帰処理について説明する。なお、この処理
は、ロボット１を再起動する際のメインプログラム始動
時に、ハンド６がクリーンオーブン２内部にあるなど直
接待機点へ移動できない場合にもハンド６を障害物に接
触させることなく待機点まで自動的に戻すために実行さ
れる。

【００２０】図２に待機点自動復帰処理の手順を示し、
この待機点自動復帰処理では、先ずハンド６が現在どの
領域にあるかを判定する領域判定処理Ｓ１が行われ、こ
の判定結果により、ハンド６が存在する領域に応じてハ
ンド６を移動させる方向を決定し、ハンド６を待機点ま
で移動させる自動復帰処理Ｓ２が行われる。

【００２１】以下、図３を参照しながら待機点自動復帰
処理の一例について説明する。

【００２２】（１）メインプログラムが始動されると、
ハンド６の現在位置に関するデータがロボットコントロ
ーラ１０のメモリ（図示省略）から呼び出される。

【００２３】（２）ハンド６の現在位置が待機点Ｂ近傍
の第１の領域Ｃ内であるか否かが判定される。ここで、
第１の領域Ｃは例えば待機点Ｂを中心とする半径１５０
ｍｍの円とされる。これにより、ハンド６を教示点であ
る待機点Ｂに収束動作させる第１の領域Ｃが設定され
る。

【００２４】（３）ハンド６の現在位置が第１の領域Ｃ
内にある場合はロボット座標系による関節補間法にした
がってハンド６は待機点Ｂまで移動される。

【００２５】（４）ハンド６の現在位置が第１の領域Ｃ
内にない場合は、クリーンオーブン２内部からクリーン
オーブン２の前方までハンド６を移動させる際のハンド
引き抜き点Ｄ近傍の第２の領域Ｅ内か、ハンド引き抜き
点Ｄおよび待機点Ｂを参照して設定される第３の領域Ｆ
内にあるか否かが判定される。ここで、第２の領域Ｅは
例えばハンド引き抜き点Ｄを中心とする半径１５０ｍｍ
の円とされる。また、第３の領域Ｆは例えば長軸からの
距離が１５０ｍｍであり、ハンド引き抜き点Ｄおよび待
機点Ｂを焦点とする楕円とされる。これにより、ハンド
６を教示点Ｄに収束動作させる第２の領域Ｅ、およびハ
ンド６を第１の領域Ｃの方向に待避動作させる第３の領
域Ｆが設定される。

【００２６】（５）ハンド６の現在位置が第２の領域Ｅ
または第３の領域Ｆ内にある場合はロボット座標系によ
る直線補間法にしたがってハンド６は待機点Ｂの方向に
移動され、これにより第１の領域Ｃまで到達すると、前
記（３）におけると同様の方法で待機点Ｂまで移動され
る。

【００２７】（６）ハンド６の現在位置が第１、第２お
よび第３の領域Ｃ、Ｅ、Ｆにない場合は、さらにハンド
６の現在位置がクリーンオーブン２内部で前記多段搬送
機構との間でワークＷの受渡しを行う際のワーク引渡し
受取り位置Ｇ近傍の第４の領域Ｈか、ワーク引渡し受取
り位置Ｇおよびハンド引き抜き点Ｄを参照して設定され
る第５の領域Ｉ内にあるか否かが判定される。ここで、
第４の領域Ｈは、例えばワーク引渡し受取り位置Ｇを中
心とする半径１５０ｍｍの円とされる。また、第５の領
域Ｉは、例えば長軸からの距離が１５０ｍｍであり、ハ
ンド引き抜き点Ｄおよびワーク引渡し受取り位置Ｇを焦
点とする楕円とされる。これにより、ハンド６を教示点
Ｇに収束動作させる第４の領域Ｈ、およびハンド６を第
２の領域Ｅの方向に待避動作させる第５の領域Ｉが設定
される。

【００２８】（７）ハンド６の現在位置が第４の領域Ｈ
または第５の領域Ｉ内にある場合は、ロボット座標系に
よる直線補間法にしたがってハンド６はハンド引き抜き
点Ｄの方向に移動され、これにより第２の領域Ｅまで到
達すると前記（５）におけると同様の方法で待機点Ｂま
で移動される。

【００２９】（８）ハンド６の現在位置が第１、第２、
第３、第４および第５の領域Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉにない
場合は、さらにハンド６の現在位置が待機点Ｂを含むロ
ボット近傍の第６の領域Ｊ内にあるか否かが判定され
る。ここで、第６の領域Ｊは、例えばロボット１を中心
とする待機点Ｂを含むドーナッツ状の領域として設定さ
れる。このドーナッツ状の領域部分は、例えば幅２００
ｍｍの円形とされる。これにより、ハンド６がロボット
の旋回可能領域内にあるか否かを判断するための第６の
領域Ｊが設定される。

【００３０】（９）ハンド６の現在位置が第６の領域Ｊ
内にある場合はロボット座標系による関節補間法にした
がってハンド６は待機点Ｂまで移動される。

【００３１】（１０）前記（１）から（９）の手順によ
りハンド６が待機点に復帰した場合には、ハンド６の待
機点への自動復帰が可能か否かを示す待機点復帰不可フ
ラグをオフにする一方、ハンド６の現在位置が第１、第
２、第３、第４、５および第６の領域Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、
Ｉ、Ｊにない場合や、ロボット１の姿勢や周辺機器との
干渉状態が判断できないなどハンド６の現在位置のみに
より自動復帰させることが可能か否かを判断できない場
合は、待機点復帰不可フラグはオンとされる。

【００３２】（１１）待機点復帰不可フラグがオンとさ
れた場合は、ハンド６の待機点への自動復帰は実行され
ず、人的操作により再度ティーチングが実行されるなど
の処置が行われる。

【００３３】このように本実施形態のロボットの制御方
法によれば、動作経路を指定する各教示点のうち隣接す
る２つの教示点を焦点とする楕円からなる領域（動作可
能領域）が生成され、この領域内にロボット１のハンド
６があるか否かによって、ハンド６を待機点（初期位
置）に自動復帰させることが可能であるか否かが判定さ
れるので、ロボット１の通常の動作領域を過不足なく含
んだ形でハンド６を初期位置に自動復帰させるべき領域
を指定することができる。このため、ロボット１が非常
停止されたり、ロボット１にシステム的な不具合が発生
して停止するなどの例外処理が発生した場合にも、ハン
ド６を障害物に干渉させることなく待機点まで安全に自
動復帰させることが可能か否かを的確に判断することが
できる。

【００３４】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明かかる実施形態のみに限定されるもの
ではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態
ではロボットは水平多関節型ロボット（スカラーロボッ
ト）とされているが、垂直多関節型ロボットとされても
よい。ただし、この場合は判定領域は前記楕円に代えて
楕円体とされる。これは、水平多関節型ロボットではア
ームなどの動作を２次元平面内で考えるため平面図形と
しての楕円を動作可能領域として設定するが、楕円体を
動作可能領域として設定することによって、３次元空間
内における動作についても適用可能となるからである。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ロボットを動作させる動作経路を指定する各教示点のう
ち隣接する２つを参照して、ロボットのアームなどの運
動部分が通常の動作経路内にあるか否かを判定すること
によって、メインプログラム起動時にロボットの運動部
分を安全に初期位置に自動復帰可能であるか否かを適切
に判断することができるという優れた効果を奏する。こ
れによって、非常停止などの例外処理が行われた場合に
もロボットの運動部分を安全に初期位置に自動復帰可能
であるか否かを適切に判断することができる。

【００３６】また、前記手法により生成された領域を介
して運動部分を復帰させることにより安全に復帰させる
ことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るロボットの制御方法
が適用される焼成システム示す概略図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るロボットの制御方法
の手順を示す流れ図である。

【図３】本発明のロボットの制御方法の一例を示す説明
図である。

【図４】従来のロボットの制御方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ロボット ２ クリーンオーブン ３ ローダコンベア ４ アンローダコンベア ５ アーム ６ ハンド Ａ システム Ｂ 待避点（初期位置） Ｄ、Ｇ 教示点 Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ 領域

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 淳之 名古屋市東区矢田南５丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 Ｆターム(参考） 3F059 AA01 AA14 AA16 BA04 BB02 BC10 CA06 CA08 FA10 FC08 3F060 AA01 AA07 AA08 EB02 EB12 EC02 EC12 HA35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアームなどの運動部分を待機
   点に復帰させるロボットの制御方法であって、 各教示点のうち隣接する２つの点に基づいて生成される
   運動可能領域内にハンドがあるか否かを判定し、前記領
   域内に前記ハンドが存在すればロボットに復帰動作をさ
   せることを特徴とするロボットの制御方法。
2. 【請求項２】 前記運動可能領域が、各教示点のうち隣
   接する２つを極とする楕円または楕円体であることを特
   徴とする請求項１記載のロボットの制御方法。
3. 【請求項３】 前記ロボットが水平多関節型ロボットで
   あることを特徴とする請求項１記載のロボットの制御方
   法。
4. 【請求項４】 ロボットのアームなどの運動部分を待機
   点に復帰させるロボットの制御装置であって、 前記制御装置が、各教示点のうち隣接する２つの点に基
   づいて運動可能領域を生成する運動可能領域形成手段を
   備え、前記運動可能領域内にハンドが存在するか否か判
   定し、前記領域内に前記ハンドが存在すればロボットに
   復帰動作をさせることを特徴とするロボットの制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記運動可能領域が各教示点のうち隣接
   する２つを極とする楕円または楕円体であることを特徴
   とする請求項４記載のロボットの制御装置。
6. 【請求項６】 前記ロボットが水平多関節型ロボットで
   あることを特徴とする請求項４記載のロボットの制御装
   置。