JP2002239957A - 多関節ロボットの姿勢決定方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガンユニット５２を備える多関節ロボット５０
の作業姿勢をオフラインティーチングによりティーチン
グする際に、その姿勢を決定する工程を自動化し、熟練
を要せずに短時間でティーチングデータを作成すること
を目的とする。 【解決手段】ワーク８０の溶接点を基準とし、その面に
垂直な溶接基準ベクトルとガンユニット５２の基準ベク
トルが一致するように多関節ロボット５０の姿勢を演算
する。また、溶接基準ベクトルを中心軸としてガンユニ
ット５２を３６０°回転させて、所定角度ごとにガンユ
ニット５２が周辺構造物と干渉しないか調べて、周辺構
造物と干渉する干渉角度領域と、溶接可能角度領域とを
区分けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節ロボットの
姿勢決定方法およびプログラムに関し、特に、ガンユニ
ットを備えた多関節ロボットがワークを溶接する姿勢を
コンピュータを用いて決定する多関節ロボットの姿勢決
定方法およびプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製造ラインに設置された多関節ロ
ボットを直接操作させて作業姿勢のティーチングを行お
うとすると、多関節ロボットの操作を熟知したオペレー
タが製造ラインの現場で作業を行わなければならないた
め、その分、作業が非効率的となってしまう。また、そ
の作業は、製造ラインを停止された状態で行う必要があ
るために当該製造ラインの稼動率も低下してしまう。

【０００３】そこで、近時前記ティーチングの効率化を
図るため、あるいは、前記製造ラインの稼動率を向上さ
せるために、オフラインによるティーチング（オフライ
ンティーチング）が行われている。すなわち、コンピュ
ータ上に多関節ロボット並びに作業対象物であるワーク
および周辺構造物のモデルを構築し、このモデルを用い
てティーチングデータを作成した後、前記ティーチング
データを現場の多関節ロボットに供給するようにすれ
ば、ティーチングデータの作成中に製造ラインを停止さ
せる必要がない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のオフ
ラインティーチングにおいては、主にロボットの姿勢を
モニタ上に映し出して決定することから、ロボットとワ
ークとの干渉（接触等）やロボットとその他の工場の設
備との干渉を調査する際に、人手による作業に頼ってい
るのが現状である。

【０００５】人手作業の場合、ロボットがワークやその
他の設備と干渉しない非干渉領域を抽出するのに時間が
かかり、その判断も個人によって異なり、抽出ポイント
の見落としや抜けがどうしても生じるという問題があ
る。

【０００６】このように、オフラインティーチングにて
ロボットの姿勢を決定する場合も、その作業は、必ずし
も容易ではなく、ティーチングにかかる時間もあまり短
縮されていない。

【０００７】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、多関節ロボットの作業姿勢をオフライン
ティーチングする際に、その姿勢を決定する工程を自動
化し、熟練を要せずに短時間でティーチングデータを作
成することができる多関節ロボットの姿勢決定方法およ
びプログラムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多関節ロボ
ットの姿勢決定方法および本発明に係るプログラムは、
ガンユニットを備えた多関節ロボットの姿勢決定方法お
よびプログラムにおいて、ワークの溶接点を基準とし、
前記ワークの面に垂直な溶接基準ベクトルを設定する第
１のステップと、前記ガンユニットの溶接作業点を基準
とするガンユニット基準ベクトルが、前記溶接基準ベク
トルに一致するように前記ガンユニットの位置を仮定す
る第２のステップと、前記第２のステップにおいて仮定
した前記ガンユニットの位置から、前記多関節ロボット
の姿勢を演算する第３のステップを有することを特徴と
する。ここで、前記多関節ロボット、前記ガンユニッ
ト、ワークおよび周辺構造物はコンピュータによるプロ
グラム処理でモデルとして構成された仮想のものであ
る。

【０００９】これにより、多関節ロボットの作業姿勢を
オフラインティーチングする際に、その姿勢を決定する
工程を自動化し、熟練を要せずに短時間でティーチング
データを作成することができる。

【００１０】そして、前記第３のステップにて行う前記
多関節ロボットの姿勢演算で、前記多関節ロボットの姿
勢成立の可否を判断するようにしてもよい。

【００１１】さらに、前記多関節ロボットの姿勢が成立
しないと判断された場合に、前記溶接基準ベクトルを前
記溶接点を基準としてα°傾斜した向きに変更して、再
度前記第２および第３のステップを実行し、前記多関節
ロボットの姿勢成立の可否を判断するようにすると、多
関節ロボットの適用姿勢の自由度が大きくなり、非干渉
領域の抽出作業時間の短縮化を図ることができる。

【００１２】またさらに、前記多関節ロボットの姿勢が
成立しないと判断された場合に、前記溶接基準ベクトル
を前記溶接点を基準として１８０°反転させた向きに変
更して、再度前記第２および第３のステップを実行し、
前記多関節ロボットの姿勢成立の可否を判断してもよ
い。多関節ロボットの適用姿勢における自由度の拡大に
有利である。

【００１３】そして、多関節ロボットの姿勢が成立する
と判断された場合に、前記溶接基準ベクトルを中心軸と
して前記ガンユニットを所定角度回転させたときのガン
ユニットの位置を仮定する第４のステップと、前記仮定
された位置でガンユニットにガン開閉動作をさせたとき
のガンユニットの動作範囲を仮定する第５のステップ
と、前記仮定された動作範囲が周辺構造物と干渉しない
か調べる第６のステップと、複数の前記所定角度につい
て前記第４〜第６のステップを実行し、少なくとも前記
仮定された動作範囲が周辺構造物と干渉する干渉角度領
域と、該干渉角度領域以外の溶接可能角度領域とを区分
けする第７のステップとを有するようにしてもよい。こ
うするとより好適な多関節ロボットの姿勢を求めること
ができる。

【００１４】また、前記第６のステップで、前記仮定さ
れた位置が前記多関節ロボットの構造上とりえない位置
である位置不能角度領域であるかを調べるようにしても
よい。

【００１５】さらに、前記溶接可能角度領域、前記干渉
角度領域および前記位置不能角度領域を前記所定角度ご
とに記録するようにすると、再計画時等に該記録を利用
することができる。

【００１６】またさらに、前記溶接可能角度領域が複数
存在する場合に、角度が最大である前記溶接可能角度領
域から実際に溶接する前記ガンユニットの角度を選択す
るようにすると、より安全な多関節ロボットの姿勢を求
めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多関節ロボッ
トの姿勢決定方法およびプログラムの実施の形態例を図
１〜図１１Ｂを参照しながら説明する。

【００１８】図１は、本実施の形態において利用するオ
フラインティーチング装置１０と、前記オフラインティ
ーチング装置１０により作成されたティーチングデータ
に基づき作業対象物に対して所望の作業を行うロボット
装置１２とを示す。

【００１９】オフラインティーチング装置１０は、制御
部１４と、モニタ１６と、制御部１４に対して入出力指
示を行うためのキーボード１８およびマウス２０とを備
え、多関節ロボット５０の動作のティーチングを行うも
のである。

【００２０】ロボット装置１２は、多関節ロボット５０
と、前記ティーチングデータに基づいて前記多関節ロボ
ット５０の動作制御を行うロボット制御部２２とを備え
る。

【００２１】図３に示すように、多関節ロボット５０
は、取付台である第１ベース５４と、第２ベース５６
と、第１リンク５８、第２リンク６０および第３リンク
６２と、円筒状のガン着脱部６４等から構成され、この
ガン着脱部６４にはガンユニット５２が接続されてい
る。

【００２２】そして、第１ベース５４と第２ベース５６
は鉛直軸Ｌ０を軸心として回転する軸Ｊ１により接続さ
れている。第２ベース５６と第１リンク５８の基端は鉛
直平面内で回転する軸Ｊ２により接続され、第１リンク
５８の先端と第２リンク６０の基端は鉛直平面内で回転
する軸Ｊ３により接続されて、また、第２リンク６０の
先端と第３リンク６２の基端は鉛直平面内で回転する軸
Ｊ４により接続されている。第３リンク６２の先端はガ
ン着脱部６４と軸Ｊ５により接続されており、この軸Ｊ
５は第３リンク６２の中心軸線Ｌを中心に回転する。

【００２３】また、ガン着脱部６４に接続されたガンユ
ニット５２はいわゆるＣ型溶接ガンであり、前記中心軸
線Ｌ上に沿って開閉する一対の溶接電極７０、７２を有
する。この溶接電極７０、７２は閉状態では前記中心軸
線Ｌ上の溶接作業点（以下、ＴＣＰ（Tool Center Poin
t）という）で接触する。

【００２４】ＴＣＰから本体側の溶接電極７２の軸心に
一致する方向を電極ベクトルＺｒ（ガンユニット基準ベ
クトル）とし、電極ベクトルＺｒに直交しアーム７４と
逆側に向く方向をアームベクトルＸｒとする。また、ア
ームベクトルＸｒ、電極ベクトルＺｒに互いに直交する
方向を横ベクトルＹｒ（図９Ａ参照）とする。

【００２５】軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４およびＪ５の駆
動機構並びに溶接電極７０、７２の開閉機構は、それぞ
れ図示しないアクチュエータにより駆動され、ＴＣＰは
軸Ｊ１の回転角θ１、軸２の回転角θ２、軸３の回転角
θ３、軸４の回転角θ４、軸Ｊ５の回転角θ５および多
関節ロボット５０の各部の寸法により決定される。

【００２６】本実施の形態では多関節ロボット５０は５
軸型として説明したが、６軸以上であっても適用可能で
あることはもちろんであり、またここでいう軸とは回転
動作だけでなく伸縮動作や移動動作を含むものである。

【００２７】また、ガンユニット５２はＣ型溶接ガンに
限らず、例えば図４に示すＸ型溶接ガン（共通の支軸に
軸支された開閉する一対のガンアームを備える溶接ガ
ン）５２ａであってもよい。

【００２８】オフラインティーチング装置１０を構成す
る制御部１４は、図２に示すように、オフラインティー
チング装置１０の全体の制御を行うＣＰＵ２６と、不揮
発性記憶部であるＲＯＭ２８と、揮発性記憶部であるＲ
ＡＭ２９と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３４
と、モニタ１６の画面上における描画制御を行う描画制
御回路３０と、キーボード１８およびマウス２０が接続
されるインタフェース回路３２と、外部記録媒体３６ａ
を制御する記録媒体ドライブ３６と、ティーチングデー
タを作成するデータ作成回路３８と、ティーチングデー
タに基づきモニタ１６の画面上でシミュレーションを行
うシミュレーション回路４０とを有する。このシミュレ
ーション回路４０は、３次元ＣＡＤをベースにしており
前記モデルを作成したり、該モデル相互の干渉（接触
等）を調べたりする機能を持つ。

【００２９】次に、本実施の形態にかかる多関節ロボッ
トの姿勢決定方法について図５〜図１１Ｂを参照しなが
ら詳細に説明する。

【００３０】なお、本実施の形態では多関節ロボット５
０、ワーク８０およびその周辺構造物はオフラインティ
ーチング装置１０において、仮想のモデルとして扱う
が、以下の説明では現実の装置と同じ符号を用いて表記
する。

【００３１】まず、図５のステップＳ１において、複数
の溶接ポイントを指定して溶接姿勢の順序を仮に決定す
る。この手順は図７Ａに示すように、パス表示画面１０
２で予め決まっている複数の溶接ポイントＰ１〜Ｐ４を
モニタ１６の画面上に表示させて、溶接する順番にマウ
ス２０でクリックすることにより決定される。ここで溶
接ポイントＰ１〜Ｐ４はそれぞれ空間上の位置を表す高
さ、幅、奥行き各方向の３つの座標値と、ワーク８０
（図９Ａ参照）の面における奥行き方向ベクトルＸ、幅
方向ベクトルＹ、法線方向ベクトルＺ（溶接基準ベクト
ル）の合計６つの座標値から構成されている。

【００３２】そして、溶接ポイントＰ１〜Ｐ４を全て選
択し終わると、図７Ｂに示すようにモニタ１６の画面上
に多関節ロボット５０の現在位置Ｐ０を始点として、各
溶接ポイントＰ１〜Ｐ４の順序を示す矢印が表示され
る。そして、ＲＡＭ２９には図８Ａに示すように各溶接
ポイントＰ１〜Ｐ４の順序を示す表であるパステーブル
１１０が仮に作成される。このパステーブル１１０は溶
接ポイントＰ１〜Ｐ４の情報である「ガンユニットの向
き」欄１１０ａと「溶接ポイントの位置」欄１１０ｂだ
けが書き込まれた仮の表であり、現在位置Ｐ０以外は、
「多関節ロボット姿勢」欄１１０ｃの回転角θ１〜θ５
が求まっていない。従って溶接ポイントＰｎ（ｎは溶接
の順番を示す。以下同様）に対応する「多関節ロボット
姿勢」欄１１０ｃは空欄になっており、以降の処理にお
いて求める。「溶接ポイントの位置」欄１１０ｂは高さ
（Ｈｎ）、幅（Ｗｎ）、奥行き（Ｄｎ）で表されてい
る。

【００３３】なお、パステーブル１１０は、ＲＡＭ２９
やＨＤＤ３４内に記録されるが、必要に応じてモニタ１
６の画面に表示されまたは印刷され得る。

【００３４】次に、図５のステップＳ２において、溶接
ポイントＰｎの前記法線方向ベクトルＺに対して少なく
とも多関節ロボット５０が前記ＴＣＰの電極ベクトルＺ
ｒを一致させることができるかを調査する。つまり、ワ
ーク８０の当該溶接ポイントＰｎ面上に溶接電極７０、
７２を垂直に設定させることができることの確認を行え
ばよい。

【００３５】一般にこの演算方法は溶接ポイントＰｎが
有する６つの座標値と、多関節ロボット５０の各部寸法
から周知の行列演算手法によって求めることができる。
つまり、前記ＴＣＰを溶接ポイントの位置（Ｈｎ、Ｗ
ｎ、Ｄｎ）に合わせる。さらに奥行き方向ベクトルＸ、
幅方向ベクトルＹ、法線方向ベクトルＺで規定される座
標と、アームベクトルＸｒ、横ベクトルＹｒ、電極ベク
トルＺｒで規定される座標とを一致させた上で行列演算
手法（以下、逆演算という）を適用すればよい。

【００３６】このステップＳ２の場合には、溶接ポイン
トＰｎの面に対して溶接電極７０、７２が垂直になるこ
とを確認すればよいので、少なくとも法線方向ベクトル
Ｚと電極ベクトルＺｒとだけを一致させて逆演算を行
い、多関節ロボット５０の仮の姿勢を求めておけばよ
い。

【００３７】次に、ステップＳ３において、ステップＳ
２の演算における解が正常に求まったかどうか、つまり
前記ＴＣＰが溶接ポイントＰｎに到達可能かを判断す
る。解が求まらなければステップＳ４へ移り、正常に求
まるときはステップＳ１２へ移る。

【００３８】解が正常に求まらなかった場合の処理ステ
ップＳ４〜ステップＳ１１について説明する。

【００３９】まず、ステップＳ４において、電極ベクト
ルＺｒをＴＣＰを基準にして１８０°反転させるフリッ
プ動作を行う。このフリップ動作は図９Ａおよび図９Ｂ
に示すようにガンユニット５２がワーク８０に対して接
近させる方向を反転させることを意味する。そして、こ
の状態においてステップＳ２と同じように再度法線ベク
トルＺと電極ベクトルＺｒを一致させることができるか
調査を行う。

【００４０】そして、ステップＳ５において、ステップ
Ｓ３と同様に解が求まるかどうか調べる。

【００４１】解が求まるのならば、ステップＳ６におい
て、パステーブル１１０の当該溶接ポイントＰｎの値を
書き換えるとともに、図７Ｃのパス表示画面１０２の溶
接ポイントＰ３の例に示すように座標表示を反転させ
る。その後、ステップＳ１２に移る。ステップＳ５にお
いて、解が求まらなければステップＳ７に移る。

【００４２】ステップＳ７においては、まず、ステップ
Ｓ４で行ったガンユニット５２のフリップをもとに戻し
た後、前記電極ベクトルＺｒで規定されるガンユニット
５２の向きをα°傾斜させる傾斜動作を行う。この傾斜
動作は図９Ｃに示すようにガンユニット５２がワーク８
０を把持する角度をα°傾斜させることを意味する。溶
接を行う際に、ワーク８０は溶接電極７０、７２に垂直
に把持されることが望ましいが、多関節ロボット５０の
姿勢が成立しないならば、必ずしもこの条件にとらわれ
る必要はなく、実際の溶接作業に影響のない角度範囲を
考慮してその範囲内で上記角度α°を規定しておく。そ
して、この状態において、再度ステップＳ２と同様に法
線方向ベクトルＺと電極ベクトルＺｒを一致させること
ができるか調査を行う。

【００４３】次に、ステップＳ８において、ステップＳ
３と同様に解が求まるかどうか調べる。

【００４４】解が求まるときは、ステップＳ９におい
て、パステーブル１１０の該当する溶接ポイントＰｎの
値を書き換えるとともに、図７Ｄのパス表示画面１０２
の溶接ポイントＰ４の例に示すように、座標表示をα°
傾斜させる。そして、処理ステップＳ１２に移る。前記
ステップＳ８において、解が求まらなければステップＳ
１０に移る。

【００４５】ステップＳ１０では、当該溶接ポイントＰ
ｎは多関節ロボット５０の稼動範囲外であると判断し
て、パステーブル１１０から削除する。

【００４６】さらに、ステップＳ１１において、図７Ｅ
のパス表示画面１０２の溶接ポイントＰ２の例に示すよ
うに、到着不可能な箇所はバイパスするように矢印によ
る接続を変更する。そして、ステップＳ２に戻り次の溶
接ポイントの処理に移る。削除した溶接ポイントＰｎに
ついては、再計画を行って他のロボットに作業を割り振
るなどの処置をとる。

【００４７】前記ステップＳ３、ステップＳ６またはス
テップＳ９の処理が終了すると、溶接ポイントＰｎにお
ける多関節ロボット５０がとりうる姿勢のうち１つが求
まったことになるが、より好適な姿勢を求めるために以
下の処理（ステップＳ１２〜ステップＳ２３）を引き続
き行う。すなわち、ステップＳ１２〜ステップＳ２３の
処理では電極ベクトルＺｒを中心にしてガンユニット５
２を３６０°回転させて好適な多関節ロボット５０の姿
勢を求める。以下、その処理について説明する。

【００４８】まず図６の、ステップＳ１２において、そ
の時点で想定しているガンユニット５２の向きに対して
多関節ロボット５０の姿勢を前記逆演算の手法により求
める。そして、次のステップＳ１３において、解が求ま
るか、また求まった解である各軸Ｊ１〜Ｊ５の回転角θ
１〜θ５が可動角度範囲内であるかどうか判断する。

【００４９】解が求まり、また各軸Ｊ１〜Ｊ５の回転角
θ１〜θ５が可動角度範囲内であれば次のステップＳ１
４に移り、それ以外であれば、そのガンユニット５２の
向きは位置不能角度範囲としてステップＳ１７へ移る。

【００５０】ステップＳ１４においては、その時点で想
定している多関節ロボット５０が他の構造物と干渉して
いないかをシミュレーション回路４０が有する機能を用
いて調べる。具体的には多関節ロボット５０の周辺に存
在する、例えば工場内の柱などが第１リンク５８、第２
リンク６０等と干渉していないか調べる。干渉がなけれ
ば次のステップＳ１６に移り、干渉があれば、ステップ
Ｓ１５へ移る。

【００５１】ステップＳ１５において、多関節ロボット
５０が、他に取りうる姿勢があるかどうかを前記逆演算
の手法により調査する。そして、取りうる姿勢があるな
らばその姿勢を基準として、再度干渉の有無を調査する
ためにステップＳ１４に戻る。取りうる姿勢がないなら
ばそのガンユニット５２の向きに関しては干渉角度範囲
として処理しステップＳ１７へ移る。

【００５２】干渉がないときは、ステップＳ１６におい
て、その時点で想定しているガンユニット５２が他の構
造物またはワーク８０と干渉していないか、シミュレー
ション回路４０の機能により調べる。このとき、ガンユ
ニット５２の一対の溶接電極７０、７２にガン開閉動作
をさせたときのガンユニット５２の動作範囲を含めて干
渉がないか調べる。干渉がなければそのガンユニット５
２の向きは溶接可能角度範囲とし、干渉があれば干渉角
度範囲とする。ガンユニット５２としてＣ型溶接ガンを
採用する場合は溶接電極７０、７２が開閉することによ
り他の構造物等と干渉するおそれは少ないが、前記Ｘ型
溶接ガン５２ａにおいてはアーム部が比較的大きく開閉
することから開状態の姿勢で干渉がないか調べる。

【００５３】次に、ステップＳ１７において、その時点
で想定しているガンユニット５２の向きは溶接可能角度
範囲、干渉角度範囲または位置不能角度範囲のいずれか
に規定されているので、図１０に示す動作範囲表１０４
の対応する回転角の動作範囲の欄１０４ａに記録する。
この動作範囲表１０４は各溶接ポイントごとに作成する
ものであり、図１０は溶接ポイントＰ１の例である。

【００５４】この動作範囲表１０４は、ＲＡＭ２９やＨ
ＤＤ３４内に記録されるが、必要に応じてモニタ１６の
画面に表示されまたは印刷され得る。

【００５５】次に、ステップＳ１８において、ガンユニ
ット５２に関して３６０°分の処理が終了したか判断す
る。３６０°分の処理が終了していなければ、ステップ
Ｓ１９において、ガンユニット５２を前記電極ベクトル
Ｚｒを中心に所定角度回転させ、そしてステップＳ１２
に戻り処理を続ける。ここでいう所定角度とは１°程度
が適当である。

【００５６】３６０°分の処理が終了しているならば次
のステップＳ２０へ移る。

【００５７】ステップＳ２０において、図１０に示す動
作範囲表１０４の領域の欄１０４ｂを作成する。すなわ
ち連続する同じ種類の角度範囲を１つの領域としてまと
めて番号付けをするとともに、その領域の角度幅を記録
する。図１０では、第１および第２溶接可能角度領域に
おけるそれぞれの角度幅が１６０°および３０°であ
り、第１および第２干渉角度領域におけるそれぞれの角
度幅が３０°および１０°であり、姿勢不能角度領域が
１つあってその角度範囲が１２０°である例を示す。な
お、第１溶接可能角度領域のように、ある領域が角度０
°（３６０°）を挟んで存在しているときは１つの領域
として扱う。

【００５８】さらに、図１１Ａに示すように、モニタ１
６の画面上においても、ガンユニット５２およびワーク
８０が表示され、相対的な位置関係と各領域が色分けさ
れて表示されるのでオペレータが目視で直感的に各領域
の配置を確認することができる。図１１Ａで白抜き扇形
部９０は溶接可能角度領域であり、粗のハッチング部９
２は干渉角度領域であり、密のハッチング部９４は位置
不能角度領域を表す。

【００５９】次に、ステップＳ２１において、溶接可能
角度領域のうち角度幅が最大のものを選択する。図１０
に示す例では、第１溶接可能角度領域の角度幅が１６０
°で第２溶接可能角度領域の角度幅３０°より大きいの
で、これを選択する。溶接可能角度領域が１つである場
合はその領域が選択される。同じ角度範囲の溶接可能角
度領域のものが複数あるときはパステーブル１１０で隣
接する溶接ポイントＰ（ｎ＋１）との位置関係などを考
慮して判断する。

【００６０】次に、Ｓ２２において、選択された溶接可
能角度領域の中央値を選択する。図１０に示す例では、
角度が３４０°の欄が相当するのでこれを選択し、溶接
姿勢として決定する。このとき、図１１Ｂに示すよう
に、モニタ１６の画面上においても、選択された溶接可
能角度領域が扇形部９０ａとして表示され、さらにその
中央値がベクトルＡとして表示される。

【００６１】次に、ステップＳ２３において、ステップ
Ｓ２２で選択した角度に相当する前記各方向ベクトル
Ｘ、Ｙ、Ｚと、回転角θ１〜θ５とを前記パステーブル
１１０の当該溶接ポイントＰｎの欄に書き込む。さら
に、溶接ポイントＰｎにおける多関節ロボット５０の姿
勢をモニタ１６の画面上に表示させて、オペレータが目
視にて確認できるようにする。

【００６２】次に、ステップＳ２４において、全ての溶
接ポイントについて処理が終了したかどうかを判断す
る。処理が終了していなければ次の溶接ポイントを指定
（ステップＳ２５）した後ステップＳ２へ戻り処理を続
ける。

【００６３】全ての溶接ポイントに関して処理が終了し
たならば、オフラインティーチングが終了したことにな
り、図８Ｂに示すパステーブル１２０が作成される。

【００６４】この図８Ｂは、溶接ポイントＰ２を削除、
溶接ポイントＰ３をフリップし、そして溶接ポイントＰ
４をα°傾斜させ、さらに動作範囲表１０４の最大角度
幅の溶接可能角度領域からその中央値を選択したもので
ある。「ガンユニットの向き」欄１２０ａの中、「−」
は極性が反転したことを表す添え字であり、「α」はガ
ンユニット５２の向きをα°傾斜した角度を表す添え字
である。「ｃ」は最大角度幅の溶接可能角度領域からそ
の中央値を選択したことにより変換されたことを表す添
え字であり、この変換により電極ベクトルＺｒには影響
がないため該添え字はない。また、「溶接ポイントの位
置」欄１２０ｂはパステーブル１１０と変わらない。

【００６５】「多関節ロボット姿勢」欄１２０ｃは、
「ガンユニットの向き」欄１２０ａと「溶接ポイントの
位置」欄１２０ｂとから求めた値であるθｎ１〜θｎ５
が記録されている。

【００６６】そして、オフラインティーチング装置１０
は、作成されたパステーブル１２０およびその他の必要
なデータをＨＤＤ３４等へ記録保存するとともに、ロボ
ット制御部２２に供給する。

【００６７】なお、上述の実施の形態においては、図５
および図６においてステップＳ２〜ステップＳ２３まで
の処理を１つのループ内で一括処理しているが、当初の
溶接基準ベクトルにより多関節ロボット５０の姿勢を求
める処理であるステップＳ２〜ステップＳ１１と、溶接
ポイントＰｎまわりにガンユニット５２を３６０°回転
させて調査をする処理であるステップＳ１２〜ステップ
Ｓ１９と、各領域ごとに整理してより好適な姿勢を求め
る処理であるステップＳ２０〜ステップＳ２３とをそれ
ぞれ個別にバッチ処理するようにしてもよい。

【００６８】このように、本実施の形態においては、多
関節ロボット５０のオフラインティーチングで溶接ポイ
ントＰｎとその溶接の順序を指定するだけで好適な姿勢
を自動的に求めるとともにパステーブル１２０を作成す
ることができるので、オフラインティーチングの操作が
容易になり、またティーチング時間も短縮される。

【００６９】また、多関節ロボット５０の姿勢が成立不
可能であれば、ガンユニット５２の向きを反転させたり
当接する傾斜を変更する処理を自動で行い、さらに姿勢
が成立不可能であるならば当該溶接ポイントをパステー
ブル１２０から自動的に削除するので、オペレータの処
理や判断の負担が軽減し、ティーチング操作がより容易
になる。

【００７０】さらに、電極ベクトルＺｒを中心にしてガ
ンユニット５２を３６０°仮想的に回転させて姿勢の成
立性を判断するので、ガンユニット５２および多関節ロ
ボット５０の好適な姿勢を求めることができる。特に、
溶接可能角度領域を求めておきその最大の角度幅のもの
を選択し、さらにその中央値である角度を選択している
ので周辺構造物等に対して接触するなどのおそれがな
い。

【００７１】またさらに、各溶接ポイントについて溶接
角度領域、干渉角度領域および位置不能角度領域に分け
て調査結果を記録しているので再計画時などに利用でき
る。具体的には、前後の溶接ポイントとの位置関係等か
ら前記中央値である角度以外の箇所を選択したいときな
どに有効である。

【００７２】なお、この発明に係る多関節ロボットの姿
勢決定方法およびプログラムは、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成
を採り得ることはもちろんである。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多関
節ロボットの姿勢決定方法およびプログラムによれば、
多関節ロボットの作業姿勢をティーチングする際に、そ
の姿勢を決定する工程を自動化し、短時間で、かつ容易
に多関節ロボットの好適な姿勢を有するティーチングデ
ータを作成できるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るオフラインティーチング装
置およびロボット装置を示す構成図である。

【図２】オフラインティーチング装置における制御部の
回路構成を示すブロック図である。

【図３】多関節ロボットの構成を示す説明図である。

【図４】Ｘ型溶接ガンを示す説明図である。

【図５】本実施の形態に係る多関節ロボットの姿勢決定
方法を示す工程ブロック図（その１）である。

【図６】本実施の形態に係る多関節ロボットの姿勢決定
方法を示す工程ブロック図（その２）である。

【図７】図７Ａはパス表示画面で溶接ポイントを選択す
る手順を説明する図であり、図７Ｂは溶接ポイントが順
に接続された状態を示す図であり、図７Ｃは溶接ポイン
トの１つがフリップした状態を示す図であり、図７Ｄは
溶接ポイントの１つが傾斜した状態を示す図であり、図
７Ｅは溶接ポイントの１つが削除された状態を示す図で
ある。

【図８】図８Ａは仮のパステーブルを示す図、図８Ｂは
最終的なパステーブルを示す図である。

【図９】図９Ａは溶接基準ベクトルに合わせてガンユニ
ットがワークを把持している状態を示す図であり、図９
Ｂはガンユニットをフリップさせてワークを把持してい
る状態を示す図であり、図９Ｃは溶接基準ベクトルより
α°傾斜させてワークを把持している状態を示す図であ
る。

【図１０】動作範囲表を表す図である。

【図１１】図１１Ａはガンユニットおよびワークの相対
的な位置関係を各領域が色分けされて表示されているモ
ニタ画面を表す図であり、図１１Ｂは最大の溶接可能角
度領域の中央値がベクトルで表示されている状態を表す
図である。

【符号の説明】 １０…オフラインティーチング装置 １２…ロボット装
置 １６…モニタ ５０…多関節ロボ
ット ５２…ガンユニット ８０…ワーク １１０、１２０…パステーブル １０４…動作範囲
表 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐｎ…溶接ポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 薫 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 AS11 BS11 BT05 CT05 CV08 CW08 LS10 LS11 LV05 5H269 AB12 AB33 BB09 CC09 DD06 NN16 SA08 SA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガンユニットを備えた多関節ロボットの姿
   勢決定方法において、 ワークの溶接点を基準とし、前記ワークの面に垂直な溶
   接基準ベクトルを設定する第１のステップと、 前記ガンユニットの溶接作業点を基準とするガンユニッ
   ト基準ベクトルが、前記溶接基準ベクトルに一致するよ
   うに前記ガンユニットの位置を仮定する第２のステップ
   と、 前記第２のステップにおいて仮定した前記ガンユニット
   の位置から、前記多関節ロボットの姿勢を演算する第３
   のステップを有することを特徴とする多関節ロボットの
   姿勢決定方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の多関節ロボットの姿勢決定
   方法において、 前記第３のステップにて行う前記多関節ロボットの姿勢
   演算で、前記多関節ロボットの姿勢成立の可否を判断す
   ることを特徴とする多関節ロボットの姿勢決定方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の多関節ロボットの姿勢決定
   方法において、 前記多関節ロボットの姿勢が成立しないと判断された場
   合に、前記溶接基準ベクトルを前記溶接点を基準として
   α°傾斜した向きに変更して、再度前記第２および第３
   のステップを実行し、前記多関節ロボットの姿勢成立の
   可否を判断することを特徴とする多関節ロボットの姿勢
   決定方法。
4. 【請求項４】請求項２記載の多関節ロボットの姿勢決定
   方法において、 前記多関節ロボットの姿勢が成立しないと判断された場
   合に、前記溶接基準ベクトルを前記溶接点を基準として
   １８０°反転させた向きに変更して、再度前記第２およ
   び第３のステップを実行し、前記多関節ロボットの姿勢
   成立の可否を判断することを特徴とする多関節ロボット
   の姿勢決定方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の多関
   節ロボットの姿勢決定方法において、 多関節ロボットの姿勢が成立すると判断された場合に、
   前記溶接基準ベクトルを中心軸として前記ガンユニット
   を所定角度回転させたときのガンユニットの位置を仮定
   する第４のステップと、 前記仮定された位置でガンユニットにガン開閉動作をさ
   せたときのガンユニットの動作範囲を仮定する第５のス
   テップと、 前記仮定された動作範囲が周辺構造物と干渉しないか調
   べる第６のステップと、 複数の前記所定角度について前記第４〜第６のステップ
   を実行し、少なくとも前記仮定された動作範囲が周辺構
   造物と干渉する干渉角度領域と、該干渉角度領域以外の
   溶接可能角度領域とを区分けする第７のステップとを有
   することを特徴とする多関節ロボットの姿勢決定方法。
6. 【請求項６】請求項５記載の多関節ロボットの姿勢決定
   方法において、 前記第６のステップで、前記仮定された位置が前記多関
   節ロボットの構造上とりえない位置である位置不能角度
   領域であるか調べることを特徴とする多関節ロボットの
   姿勢決定方法。
7. 【請求項７】請求項６記載の多関節ロボットの姿勢決定
   方法において、 前記溶接可能角度領域、前記干渉角度領域および前記位
   置不能角度領域を前記所定角度ごとに記録することを特
   徴とする多関節ロボットの姿勢決定方法。
8. 【請求項８】請求項６または７記載の多関節ロボットの
   姿勢決定方法において、 前記溶接可能角度領域が複数存在する場合に、角度が最
   大である前記溶接可能角度領域から実際に溶接する前記
   ガンユニットの角度を選択することを特徴とする多関節
   ロボットの姿勢決定方法。
9. 【請求項９】ガンユニットを備えた多関節ロボットの姿
   勢決定に使用されるものであって、コンピュータにて読
   み取り実行可能なプログラムにおいて、 ワークの溶接点を基準とし、前記ワークの面に垂直な溶
   接基準ベクトルを設定する第１のステップと、 前記ガンユニットの溶接作業点を基準とするガンユニッ
   ト基準ベクトルが、前記溶接基準ベクトルに一致するよ
   うに前記ガンユニットの位置を仮定する第２のステップ
   と、 前記第２のステップにおいて仮定した前記ガンユニット
   の位置から、前記多関節ロボットの姿勢を演算する第３
   のステップを有することを特徴とするプログラム。