JP2003103484A - ロボットのインターロック設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のロボットが同時に動作する際に、１台の
ロボットに途中停止または動作速度低下が発生した場合
でも、複数のロボット同士が相互干渉を発生することが
なく、かつ、相互干渉のおそれがないときには他のロボ
ットは動作を続行させる。 【解決手段】第１の多関節ロボット５０ａを制御するロ
ボット動作プログラムＡには、干渉エリア１６６ｂに進
入するより前段階の時刻Ｔ１にインターロック命令を実
行するように設定し、第２の多関節ロボット５０ｂを制
御するロボット動作プログラムＢには、干渉エリア１６
６ａに進入するより前段階の時刻Ｔ２にインターロック
命令を実行するように設定する。それぞれのインターロ
ック命令は、共有メモリ上のインターロックフラグが
「off」であるときにロボットの動作を続行させ、イン
ターロックフラグを「on」に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットのインタ
ーロック設定方法に関し、特に、複数のロボット同士の
干渉に関する検証を容易にするためのロボットのインタ
ーロック設定方法に関する。

【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せ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作業の効率
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、近時、生産
性向上などを目的として、一度の工程において複数の多
関節ロボットを採用し、これらの多関節ロボットを同時
かつ集中的に動作させる作業形態が増えている。特に、
複雑な形状のワークに対して作業を行う場合には、多関
節ロボットを密集して配置させることもある。

【０００５】このような作業形態においては、ワークや
他の障害物との干渉を回避することは当然ながら、多関
節ロボット同士の干渉も回避するように動作プログラム
を設定しなければならない。

【０００６】そのために、例えば、複数台の多関節ロボ
ットをモデル化して表しておき、コンピュータによる仮
想空間上で同タイミングで動作させて干渉し合う箇所を
調査する手法（特開平１０−２６４０５８号公報参照）
がある。この手法では、干渉し合う箇所を回避するステ
ップを設定したり、プログラムにインターロック情報を
付加することにより干渉を回避するようにしている。

【０００７】しかしながら、この技術においては、個々
の多関節ロボットが同時に動作を開始し、規定時間通り
に動作を進行させる事例だけを想定しているので、何ら
かの理由により、一方の多関節ロボットが停止した場合
や動作タイミングが変わった場合には相互干渉が発生す
るおそれがある。また、好適なインターロック設定方法
がないために、たとえ実際には干渉が発生しない場合で
あっても、その判断ができないことから２台の多関節ロ
ボットを緊急停止せざるを得ない。

【０００８】またこのような不具合は、多関節ロボット
に特有の問題ではなく、例えば無人搬送ロボット同士の
搬送路上の移動動作等についても同様の干渉のおそれが
ある。

【０００９】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、複数のロボットが同時に動作する際に、
相互の動作時間のずれを考慮し、１台のロボットに途中
停止または動作速度低下が発生したときでも、複数のロ
ボット同士が相互干渉を発生することがなく、かつ、相
互干渉のおそれがないときには他のロボットは動作を続
行することを可能にするロボットのインターロック設定
方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロボットの
インターロック設定方法は、複数のロボットに作業を行
わせる際の前記ロボット同士の相互干渉を阻止するロボ
ットのインターロック設定方法において、一のロボット
の動作行程または動作時間毎に、他のロボットの複数の
動作行程または動作時間を対応させて相互干渉の有無を
確認する第１のステップと、前記ロボットを制御する動
作プログラムで、相互干渉を発生する動作行程または動
作時間の所定の前段階に、相互干渉を阻止するインター
ロックを設定する第２のステップとを有することを特徴
とする。

【００１１】そして、前記一のロボットを制御する動作
プログラムと前記他のロボットを制御する動作プログラ
ムとが共にアクセスすることが可能な共有メモリを用
い、前記インターロックは、最も早く前記前段階に到達
したロボットの動作プログラムが、前記共有メモリにイ
ンターロックフラグを設定するようにしてもよい。

【００１２】また、前記動作プログラムで、相互干渉を
発生する前記動作行程または前記動作時間の経過後に、
前記インターロックを解除するようにしてもよい。

【００１３】さらに、前記ロボットを制御する動作プロ
グラムで、相互干渉を発生する前記動作行程または前記
動作時間のうち所定の短時間以内に発生するもの同士を
包括して干渉エリアとして処理するようにしてもよい。

【００１４】さらにまた、前記一のロボットの動作行程
または動作時間を示す第１座標軸と、前記第１座標軸に
対して非平行で、前記他のロボットの動作行程または動
作時間を示す第２座標軸とを有するグラフ上に、前記相
互干渉を発生する動作行程または動作時間をマークする
ようにしてもよい。

【００１５】前記インターロックの設定を行う前記動作
プログラムを、前記ロボットを表す仮想空間上のモデル
に対して適用し、シミュレーション動作を行うことによ
って動作の検証を行うようにしてもよい。

【００１６】これにより、複数のロボットの相互動作を
所定の動作行程または動作時間毎の組合せにより干渉の
有無を確認し、干渉が発生する箇所にはインターロック
を設定することができる。従って、複数のロボットが同
時に動作する際に、相互の動作時間のずれを考慮し、１
台のロボットに途中停止または動作速度低下が発生した
ときでも、複数のロボット同士が相互干渉を発生するこ
とがなく、かつ、相互干渉のおそれがないときには他の
ロボットは動作を続行させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るロボットのイ
ンターロック設定方法の実施の形態例を図１〜図１５を
参照しながら説明する。

【００１８】本実施の形態におけるロボットのインター
ロック設定方法は、基本的には、２台の多関節ロボット
の動作を所定間隔でサンプリングし、そのサンプリング
時間の組合せ毎に多関節ロボットの姿勢を求めて干渉の
有無を確認するものである。さらに、その結果に基づい
て、一方の多関節ロボットが途中停止した場合でも、相
互干渉が発生しないようにインターロックを設定する。

【００１９】図１に示すように、本実施の形態において
使用するオフラインティーチング装置１０は、溶接用の
第１の多関節ロボット５０ａ、第２の多関節ロボット５
０ｂおよび第３の多関節ロボット５０ｃの動作のティー
チングを行うものであり、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と連係されている。

【００２０】また、ロボット装置１２は、第１〜第３の
多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、ティーチン
グデータに基づいて前記第１〜第３の多関節ロボット５
０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれの動作制御を行うロボ
ット制御部２２ａ、２２ｂ、２２ｃとを備える。

【００２１】図２に示すように、オフラインティーチン
グ装置１０を構成する制御部１４は、オフラインティー
チング装置１０の全体の制御を行う制御手段としてのＣ
ＰＵ（コンピュータ）２６と、記憶部であるＲＯＭ２８
およびＲＡＭ２９と、ハードディスク３４に対してデー
タのアクセスを行うハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
３９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、入力装置としてのキーボード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（例えば、フレキシブルディス
クやコンパクトディスク等）を制御する記録媒体ドライ
ブ３６とを有する。

【００２２】ハードディスク３４には、第１〜第３の多
関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの動作経路を設定
する機能等をもつ相互干渉検証プログラム３５、および
図示しないＯＳ等が格納されている。

【００２３】図３に示すように、相互干渉検証プログラ
ム３５は、ＲＡＭ２９およびハードディスク３４等から
データを読み込む機能を持つデータ読込み部１００と、
データを書き込む機能を持つデータ書込み部１０２と、
第１〜第３の多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの
姿勢データを３次元ＣＡＤによって定義されているロボ
ットモデルに設定して描画する画像作成部１０６を有す
る。

【００２４】画像作成部１０６は、オペレータが設定す
るロボット姿勢設定コマンドと、描画コマンドとにより
ＡＰＩ（Application Programming Interface）を用い
て多関節ロボットのモデルや、所定のグラフをモニタ１
６の画面に描画する機能を持つ。

【００２５】さらに、相互干渉検証プログラム３５は、
記録した相互干渉結果記録を分析する機能をもつ相互干
渉結果分析部１１４と、相互干渉を回避するためのイン
ターロックをロボット動作プログラムに付加する機能を
もつインターロック設定部１１６を有する。

【００２６】データ読込み部１００によって得られたデ
ータは、ロボット動作プログラム生成部１０８において
自動的にロボット動作プログラムに変換、生成されて相
互干渉確認部１１０に伝えられる。ロボット動作プログ
ラム生成部１０８では、オペレータの操作によって手動
的または半自動的にロボット動作プログラムを生成する
ことも可能である。

【００２７】ロボット動作プログラムは、多関節ロボッ
ト５０ａ、５０ｂ、５０ｃを制御するプログラムであ
り、それぞれの多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ
に対して個別のロボット動作プログラムが適用される。
このロボット動作プログラムは、ロボット制御部２２
ａ、２２ｂ、２２ｃにそれぞれロードされた後に実行さ
れれるが、制御部１４において、シミュレーションに適
用して仮実行することも可能である。

【００２８】相互干渉確認部１１０は、ＲＣＳモジュー
ル等によって動作計画を計算する動作計画計算部１１０
ａと、第１〜第３の多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５
０ｃ同士の相互干渉および他の障害物との干渉の有無を
検証する相互干渉計算部１１０ｂを有する。

【００２９】さらに相互干渉確認部１１０は、ＲＣＳモ
ジュールによる任意時刻における第１〜第３の多関節ロ
ボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの姿勢を計算するロボッ
ト姿勢サンプリング部１１０ｃと、第１〜第３の多関節
ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃのうち２台の多関節ロ
ボットの姿勢組合せの記憶領域を確保する姿勢組合せ部
１１０ｄと、ロボット動作プログラムをコンピュータ内
で実行するロボット動作実行部１１０ｅを有する。

【００３０】相互干渉計算部１１０ｂは、３次元ＣＡＤ
をベースにしており、コンピュータプログラム上の仮想
空間において、第１〜第３の多関節ロボット５０ａ、５
０ｂ、５０ｃをソリッドモデルとして表し、互いのモデ
ル同士が相互干渉を起こすか否かを検証するものであ
り、相互干渉の有無を判断するとともに、モニタ１６の
画面上にその様子を模写的に表示する機能を持つ。

【００３１】なお、ＲＣＳモジュールとは、一般的な多
関節ロボットのモーション設計のためのソフトウェアで
あり、多関節ロボットの各軸の加減速度を決定する機能
等を持ち、ロボット動作データとしてロボット姿勢サン
プリング部１１０ｃに擬似的に与えるものである。

【００３２】相互干渉確認部１１０において検証された
結果は相互干渉検証結果記録部１１２に伝えられ、第１
〜第３の多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの姿勢
と、相互干渉判別結果と組合せの情報をデータ書込み部
１０２を介してハードディスク３４にデータベース３７
等の形式で記録する。

【００３３】相互干渉結果分析部１１４は、相互干渉判
別結果と組合せの情報をデータ書込み部１０２から直接
的に読み込み、またはデータベース３７としてデータ読
込み部１００を介して読み込む。そしてこれらの情報を
分析し、その結果をインターロック設定部１１６に伝え
る。

【００３４】インターロック設定部１１６では、相互干
渉を回避するためのインターロックをロボット動作プロ
グラムに付加し、相互干渉確認部１１０に再度伝える。

【００３５】図４Ａに示すように、ロボット制御部２２
ａ、２２ｂ、２２ｃは共有メモリ１２０を備えている。
この共有メモリ１２０は、各ロボット制御部２２ａ、２
２ｂ、２２ｃで、ロボット制御部のＣＰＵ１２２が共有
メモリ１２０に書込みを行う度に、所定の割り込みプロ
グラムが実行されて、書込みを行った部分あるいは共有
メモリ１２０全体を他の全てのロボット制御部２２ａ、
２２ｂ、２２ｃへ転送する。そして、転送を受けた側で
もデータ受信割り込みプログラムが実行され、受信した
データを自身の共有メモリ１２０に書き込む。

【００３６】また、これ以外にも図４Ｂおよび図４Ｃに
示す形態等が利用可能である。

【００３７】図４Ｂの例では、共有メモリ１２０は、見
かけ上は自身のメモリ（図示せず）を示すように設定さ
れながら、実際にはリンクに接続した外部の記憶装置１
２４に存在し、各ロボット制御部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃがＯＳの機能により共有してアクセスできるようにし
たものである。

【００３８】図４Ｃの例では、共有メモリ１２０を制御
部１４内のＲＡＭ２９に設定し、ロボット制御部２２
ａ、２２ｂ、２２ｃから共通にアクセスできるようにし
たものである。

【００３９】また、これらの他にも所謂ＤＭＡ（ダイレ
クトメモリアクセス）システムなどを採用してもよい。

【００４０】これらの形態においては、共有メモリ１２
０にはＲＡＭ２９などのメモリアドレスと連続した同列
のメモリアドレスが割り当てられており、見かけ上、一
般のメモリと同様に扱うことが可能である。

【００４１】図５に示すように、第１〜第３の多関節ロ
ボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃは全て同構造であり、取
付台である第１ベース５４に対して、先端側に向かって
順に、第２ベース５６、第１リンク５８、第２リンク６
０、第３リンク６２、第４リンク６４およびガン着脱部
６６が接続されている。先端のガン着脱部６６にはガン
ユニット（エンドエフェクタ）６８が接続されている。

【００４２】第２ベース５６は鉛直軸である軸Ｊ１を中
心にして第１ベース５４に対して旋回可能に軸支されて
いる。第１リンク５８の基端部は水平軸である軸Ｊ２に
より第２ベース５６に俯仰可能に軸支されている。ま
た、第２リンク６０の基端部は水平軸である軸Ｊ３によ
り第１リンク５８の先端部に揺動可能に軸支されてい
る。そして、第３リンク６２は第２リンク６０の先端側
に軸Ｊ４を共通の回転中心軸として接続されている。さ
らに、第４リンク６４の基端部は軸Ｊ４に対して直角方
向の軸Ｊ５により第３リンク６２の先端部に揺動可能に
軸支されている。ガン着脱部６６は第４リンク６４の先
端側に軸Ｊ６を共通の回転中心軸として接続されてい
る。

【００４３】ガン着脱部６６に接続されたガンユニット
６８はいわゆるＣ型溶接ガンであり、アーチ状のアーム
７４の両端部には、軸Ｊ６に沿って開閉する一対の電極
７０、７２を有する。この電極７０、７２は閉状態では
軸Ｊ６上の溶接作業点（以下、ＴＣＰ（Tool Center Po
int）という。）で図示しないワークに接触する。

【００４４】ＴＣＰから本体側の電極７２の軸心に一致
する方向をベクトルＺｒとし、ベクトルＺｒに直交しガ
ンユニット６８の外側に向く方向をベクトルＸｒとす
る。また、ベクトルＸｒ、ベクトルＺｒに互いに直交す
る方向をベクトルＹｒとする。

【００４５】軸Ｊ１〜Ｊ６の駆動機構並びに電極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〜Ｊ６のそれぞれの回
転角θ１〜θ６の値および第１〜第３の多関節ロボット
５０ａ、５０ｂ、５０ｃの各部寸法により決定される。

【００４６】また、ガンユニット６８はＣ型溶接ガンに
限らず、例えば図６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）６８ａであってもよい。

【００４７】第１〜第３の多関節ロボット５０ａ、５０
ｂ、５０ｃに関する座標計算および制御上の基準点とし
て、軸Ｊ１と軸Ｊ２とが交差する点を座標原点８０とし
て規定し、この座標原点８０を起点として、鉛直上向き
方向を高さＺ、回転角θ１がθ１＝０であるときの軸Ｊ
２の方向を奥行Ｙ、高さＺと奥行Ｙに垂直な方向を幅Ｘ
として表す。この高さＺ、幅Ｘおよび奥行Ｙにより３次
元直交座標を示すものとする。

【００４８】図７に示すように、モニタ１６の画面上に
表示されるグラフ１５０は、第１および第２の多関節ロ
ボット５０ａ、５０ｂの相互干渉を検証するためのもの
であり、第１の多関節ロボット５０ａの動作時間を示す
第１座標軸１５２と、第１座標軸１５２に原点Ｏで直交
し、第２の多関節ロボット５０ｂの動作時間を示す第２
座標軸１５４とによって構成されている。

【００４９】なお、第１および第２の多関節ロボット５
０ａ、５０ｂの動作時間は原点Ｏからのオフセットとし
て扱うものであるから、以下の説明では動作時間をオフ
セット量として表記する。

【００５０】第１座標軸１５２と第２座標軸１５４とに
よって挟まれた領域である作図領域１５８には、第１お
よび第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの相互のオフ
セット量について相互関係を示す相互動作線１６０が描
画されている。また、第１および第２の多関節ロボット
５０ａ、５０ｂの教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ８（図８参照）を
示す行程線１６２が描画されている。

【００５１】さらに、第１および第２の多関節ロボット
５０ａ、５０ｂが相互干渉を起こす箇所を示すマーク１
６４と、これらのマーク１６４同士を包括して表す干渉
エリア１６６が表示されている。

【００５２】また、画面上の「Ｃｌｅａｒ」と表記され
た擬似ボタン１６８をマウス２０に連動したマウスカー
ソル１７０によって指定（以下、クリックという。）す
ると、マーク１６４および干渉エリア１６６の表示を消
去して初期状態に戻すことができる。

【００５３】「Ｓｔｅｐ」と表記された擬似ボタン１７
２をクリックすると、２台の多関節ロボット５０ａ、５
０ｂの各教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ８における相互干渉の状態
を後述の姿勢記録テーブル２００からデータとして読み
出して表示することができる。

【００５４】さらに「Ｔｉｍｅ」と表記された擬似ボタ
ン１７４をクリックすると、２台の多関節ロボット５０
ａ、５０ｂの所定時間毎における相互干渉の状態を姿勢
記録テーブル２００からデータとして読み出して表示す
ることができる。

【００５５】「Ｉｎｔｅｒｖａｌ １．０」の表示１７
６は、サンプリング間隔が１［ｓｅｃ］であることを表
すものであり、例えばサンプリング間隔が０．１［ｓｅ
ｃ］であるときには「Ｉｎｔｅｒｖａｌ ０．１」と表
示される。

【００５６】図８に示すように、第１の多関節ロボット
５０ａの動作を途中の教示姿勢点Ｐｎ（ｎ＝１、２、３
…）における姿勢を記録するパステーブル１８０は、
「ガンユニットの向き」欄１８０ａ、「ＴＣＰの位置」
欄１８０ｂおよび「各軸角度」欄１８０ｃから構成され
ており、「各軸角度」欄１８０ｃは回転角θ１〜θ６か
ら構成されている。

【００５７】図８の例では、８つの教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ
８によってパステーブル１８０が構成されている例を示
しているが、動作経路が最終的に初期位置である教示姿
勢点Ｐ１に戻るごとき経路であるときには最終の教示姿
勢点Ｐ８をＰ１に置き換えるとよい。

【００５８】なお、第２および第３の多関節ロボット５
０ｂ、５０ｃについても同様のパステーブルが存在す
る。

【００５９】図９に示すように、姿勢記録テーブル２０
０は、第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂ
についてオフセット量に応じた姿勢を記録したテーブル
である。この姿勢記録テーブル２００は、パステーブル
１８０をより詳しく表現したもので、教示姿勢点Ｐｎ相
互間の姿勢についても記録しており、さらに第１および
第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂが相互干渉する姿
勢には干渉を示すチェックが記録されている。例えば、
図９のオフセット量４〜１３において、多関節ロボット
５０ｂについて記録されているチェックは、図７におけ
る干渉エリア１６６のうち干渉エリア１６６ｂの箇所に
おける相互干渉を示している。

【００６０】なお、図９における「Ｐｏｓｅ_ａ_ｎ」お
よび「Ｐｏｓｅ_ｂ_ｎ」（ｎ＝１〜８０）は、第１およ
び第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの姿勢を示すデ
ータを簡略化して表記したものであり、実際にはパステ
ーブル１８０と同様にガンユニットの向き、ＴＣＰの位
置および各軸角度から構成されている。

【００６１】次に、このように構成されるオフラインテ
ィーチング装置１０、および相互干渉検証プログラム３
５を用いて、多関節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃの
相互干渉を検証する方法について図１０〜図１５を参照
しながら説明する。

【００６２】以下の説明では、第１および第２の多関節
ロボット５０ａ、５０ｂについて相互干渉を検証する方
法について説明する。

【００６３】まず、図１０のステップＳ１において、ロ
ボット動作プログラム生成部１０８が、パステーブル１
８０などの必要なデータを読み込み、第１および第２の
多関節ロボット５０ａ、５０ｂについてそれぞれロボッ
ト動作プログラムを生成する。

【００６４】第１の多関節ロボット５０ａを制御するロ
ボット動作プログラムをロボット動作プログラムＡ、第
２の多関節ロボット５０ｂを制御するロボット動作プロ
グラムをロボット動作プログラムＢとする。

【００６５】次に、ステップＳ２において、動作計画計
算部１１０ａがパステーブル１８０とＲＣＳモジュール
に基づいて第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５
０ｂの動作計画を生成する。この動作計画は、パステー
ブル１８０で表されている教示姿勢点Ｐｎ間を動作速度
などの条件によって補間するものである。

【００６６】この動作計画は、第１および第２の多関節
ロボット５０ａ、５０ｂの各８０［ｓｅｃ］間の動作を
表し、それぞれ１［ｓｅｃ］毎にサンプリングした８０
通りの姿勢によって構成されるものとする。

【００６７】次に、ステップＳ３において、ロボット姿
勢サンプリング部１１０ｃが、生成された動作計画か
ら、各サンプリング時刻、すなわち各オフセット量にお
ける第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの
ロボット姿勢データを計算する。つまり、各サンプリン
グ時刻におけるＴＣＰや各回転角θ１〜θ６を計算して
記憶する。

【００６８】次に、ステップＳ４において、姿勢組合せ
生成部１１０ｄが、サンプリングした姿勢での総当たり
組合せを示す組合せデータ２１０（図１１参照）を記録
するための記憶領域をＲＡＭ２９上に確保する。

【００６９】具体的には、第１および第２の多関節ロボ
ット５０ａ、５０ｂについてサンプリングの数、例えば
第１の多関節ロボット５０ａの動作についてのサンプリ
ングの数がａであり、第２の多関節ロボット５０ｂの動
作についてのサンプリングの数がｂであれば、ａ×ｂの
メモリをＲＡＭ２９にその記憶領域２９ａとして確保す
る。

【００７０】図１０に示す例は、組合せデータ２１０を
模式的に示したものであり、第１の多関節ロボット５０
ａのサンプリング数（８０）を横方向にとり、第２の多
関節ロボット５０ｂのサンプリング数（８０）を縦方向
にとることにより平面状に表している。

【００７１】次に、ステップＳ５において、相互干渉計
算部１１０ｂが生成された組合せの全てに対して干渉判
別計算を行う。

【００７２】つまり、前記ステップＳ４で生成した動作
の組合せの全てに対して、前記ステップＳ３で計算した
動作姿勢を適用する。そして各動作の組合せについて、
３次元ＣＡＤの標準的な機能により、第１の多関節ロボ
ット５０ａと第２の多関節ロボット５０ｂとが干渉を発
生しているか否かを確認する。

【００７３】干渉が確認された組合せについては、組合
せデータ２１０上の相当するメモリに干渉を示すフラグ
を記録する。図１１に示す例では、黒丸「●」により該
フラグを表している。

【００７４】また、このフラグに基づいて、姿勢記録テ
ーブル２００のチェック欄にも対応する箇所にチェック
を記録する。

【００７５】次に、ステップＳ６において、相互干渉検
証結果記録部１１２が干渉判別結果として組合せデータ
２１０とロボット姿勢を示す姿勢記録テーブル２００と
をまとめて、データベース３７としてハードディスク３
４に記録する。

【００７６】このようにして、第１および第２の多関節
ロボット５０ａ、５０ｂが動作する際の互いの干渉状況
を検証することができる。

【００７７】次に、記録されたデータベース３７等に基
づいて、相互干渉を検証するグラフを作成および表示
し、さらにロボット動作プログラムＡ、Ｂ中に相互干渉
を阻止するインターロックを設定する手順について図１
２〜図１４を参照しながら説明する。

【００７８】図１２のステップＳ１０１において、オペ
レータが所定の操作をすることにより、ハードディスク
３４に記録したデータベース３７をＲＡＭ２９に再度読
み込む。

【００７９】次に、ステップＳ１０２において、データ
ベース３７の組合せデータ２１０を表示するためのグラ
フ１５０の描画を開始する。

【００８０】まず、第１の多関節ロボット５０ａのオフ
セット量を示す第１座標軸１５２と、第２の多関節ロボ
ット５０ｂのオフセット量を示す第２座標軸１５４を描
画する（図７参照）。

【００８１】第１座標軸１５２および第２座標軸１５４
には、適当な間隔でオフセット量を表す目盛りや時間表
示を付加する。

【００８２】次に、ステップＳ１０３において、組合せ
データ２１０を参照し、干渉する箇所を示すフラグを、
第１座標軸１５２と第２座標軸１５４で挟まれた作図領
域１５８の対応する場所にマーク１６４として表示す
る。つまり、グラフ１５０のうち、図１１に模式的に表
した組合データ２１０とほぼ同形態の基本部分が作図さ
れる。

【００８３】次に、ステップＳ１０４において、第１お
よび第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの相互のオフ
セット量の関係を示す相互動作線１６０を表示する。

【００８４】通常は、第１および第２の多関節ロボット
５０ａ、５０ｂは同時に動作を開始し、しかも途中で動
作を停止することがないので、相互動作線１６０は、図
７に示すように原点Ｏを基準として４５°の傾斜をもつ
直線となる。より具体的には、第１の多関節ロボット５
０ａの任意のサンプリングがｎ番目であるとき、第２の
多関節ロボット５０ｂのサンプリングもｎ番目となるの
で、原点Ｏと点（ｎ、ｎ）を接続すれば相互動作線１６
０が得られる。

【００８５】次に、ステップＳ１０５において、グラフ
１５０上に教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ８を示す行程線１６２を
表示する。グラフ１５０はサンプリング時間つまりオフ
セット量を基準として作成しているので、教示姿勢点Ｐ
１〜Ｐ８の位置との関係を明らかにするために、行程線
１６２により関係を明示する。

【００８６】次に、ステップＳ１０６において、相互干
渉を起こす箇所を示すマーク１６４のうち、互いに近い
距離にあるマーク１６４同士を包括して干渉エリア１６
６として表示する。

【００８７】つまり、行程線１６２によって分割された
区画１６５のうちマーク１６４が存在する区画１６５を
長方形の干渉エリア１６６として設定する。例えば、分
割された区画を第１および第２の多関節ロボット５０ａ
の教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ２の組合せとして表すと、図７に
示すように、区画１６５ａ等が干渉エリア１６６ａとし
て設定される。また、隣り合う区画１６５同士がマーク
１６４を含んでいるときには、その隣り合う区画１６５
同士は一つの干渉エリア１６６として設定する。

【００８８】これ以外にも、マーク１６４のうちグラフ
１５０上の距離が適当な閾値内にあるものを包括して、
円、楕円または長方形などの形状で囲うようにしてもよ
い。

【００８９】このように、干渉エリア１６６を設定する
ことにより、分散しているマークをまとめて扱うことが
でき、しかも干渉エリア１６６は適当な数値（例えば中
心座標と半径）によって表すことができるので、解析を
行うときに処理しやすい。

【００９０】このグラフ１５０はモニタ１６の画面上に
表示されるだけでなく、図示しないプリンタによって印
刷され得ることはもちろんである。

【００９１】次に、ステップＳ１０７において、相互干
渉結果分析部１１４がグラフ１５０上にマーク１６４お
よび干渉エリア１６６が存在するか、または組合せデー
タ２１０に干渉を示すフラグが存在するか否かを確認す
る。

【００９２】ステップＳ１０８において、ステップＳ１
０７の結果により、マーク１６４またはフラグが１つで
も存在するならばステップＳ１０９へ移り、マーク１６
４またはフラグが存在しないときはステップＳ１１１へ
移る。

【００９３】ステップＳ１０９においては、インターロ
ック設定部１１６が、干渉エリア１６６に進入する直前
または所定時間だけ前段階のロボット動作プログラム
Ａ、Ｂに相互干渉を阻止するためのインターロックを設
定する。

【００９４】例えば、図１３に示すパターンのグラフ１
５０に適用する場合には、ロボット動作プログラムＡで
は、干渉エリア１６６ｂに進入するより時間ｔだけ前段
階の時刻Ｔ１において、次に示すインターロック命令を
実行するように設定する。

【００９５】 check(); while(flg[i]==on) wait(); flg[i] = on; このインターロック命令について図１４を参照しながら
説明する。図１４においてステップＳ２０１は「chec
k();」、ステップＳ２０２は「while(flg[i]==on)」、
ステップＳ２０３は「wait();」、ステップＳ２０４は
「flg[i] = on;」に相当する。

【００９６】ステップＳ２０１において、インターロッ
ク設定を行うための前処理を行う。具体的には、インタ
ーロック停止を行うことを前提として、多関節ロボット
の動作速度を減速させるなどの処理を行う。

【００９７】次に、ステップＳ２０２において、インタ
ーロックフラグを示す変数「flg[i]」の状態を調べ、
「flg[i]」が「on」である最中はステップＳ２０３へ移
り、「on」以外、つまり「off」であるときには次の処
理ステップＳ２０４に移る。

【００９８】インターロックフラグを示す変数「flg
[i]」は、「on」または「off」の値だけ受けつける２値
変数であり、前記共有メモリ１２０上に配置されてい
る。

【００９９】また、「flg[i]」は、配列変数であり、
「i」は干渉エリア１６６の番号に対応した整数を示し
ている。例えば、干渉エリア１６６のうち干渉エリア１
６６ｂが「１」と採番されているものとすれば、この干
渉エリア１６６ｂについてインターロック命令を実行す
るときには「ｉ」は「１」に設定しておくものとする。

【０１００】ステップＳ２０３においては、多関節ロボ
ットを一時停止させる処理を行う。

【０１０１】最後に、ステップＳ２０４において、変数
「flg[i]」に「on」を設定する。

【０１０２】このインターロック命令は、ロボット動作
プログラムＢについても、干渉エリア１６６ｂに進入す
るより時間ｔだけ前段階の時刻Ｔ２に設定する。また、
干渉エリア１６６ｂ以外の他の干渉エリア１６６につい
ても同様にしてインターロック命令を設定する。

【０１０３】次に、図１２のステップＳ１１０におい
て、インターロック設定部１１６が、干渉エリア１６６
から脱した直後または所定時間だけ後段階のロボット動
作プログラムＡ、Ｂにインターロックを解除する命令を
設定する。

【０１０４】つまり、ロボット動作プログラムＡでは、
干渉エリア１６６ｂから脱した直後の時刻Ｔ３におい
て、変数「flg[i]」に「off」を設定する命令を付加す
る。

【０１０５】このインターロックの解除命令は、ロボッ
ト動作プログラムＢについても、干渉エリア１６６ｂか
ら脱した直後の時刻Ｔ４に設定する。また、干渉エリア
１６６ｂ以外の他の干渉エリア１６６についても同様に
してインターロックの解除命令を設定する。

【０１０６】インターロックの解除命令を設定した後、
前記ステップＳ２およびステップＳ３と同様に動作計画
およびロボット姿勢データを計算、生成する。

【０１０７】次に、ステップＳ１１１において、生成し
たロボット動作プログラムＡ、Ｂおよび動作計画に基づ
いて、第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂ
のシミュレーション動作を行う。すなわち、ロボット動
作実行部１１０ｅの機能により、第１および第２の多関
節ロボット５０ａ、５０ｂを仮想空間状においてモデル
として表してコンピュータによりシミュレーション動作
を行って、動作の検証を行う。

【０１０８】通常は、図７の例に示すように、第１およ
び第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの動作を示す相
互動作線１６０はマーク１６４および干渉エリア１６６
に接しないように設定されている。従って、正常の動作
をシミュレーションして観察するようにしても、インタ
ーロック命令の適否を判断することができない。このこ
とから、適当な手段により、第１または第２の多関節ロ
ボット５０ａ、５０ｂのいずれか一方を途中停止させる
などして、意図的に干渉エリア１６６に進入させるよう
するものとする。

【０１０９】ここで、上記のとおり設定したインターロ
ック命令が、シミュレーション動作おいて作用する様子
について図１５を参照しながら説明する。

【０１１０】シミュレーション動作における相互動作線
１６０は、モニタ１６の画面上に表示されたグラフ１５
０（図１３参照）において、第１および第２の多関節ロ
ボット５０ａ、５０ｂの相互動作をトレースするように
リアルタイム的に線が延びるように表示されるものとす
る。

【０１１１】まず、図１５のステップＳ３０１におい
て、第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂを
同時に動作を開始させると、図１３に示すように、相互
動作線１６０のうち、開始部分１６０ａに沿って動作す
る。

【０１１２】次に、ステップＳ３０２において、時刻Ｔ
２となり、ロボット動作プログラムＢは、干渉エリア１
６６ｂに対して設定したインターロック命令を実行す
る。

【０１１３】より具体的には、図１４のステップＳ２０
１で一時的に動作速度を減速した後に、ステップＳ２０
２でflg[1]を確認する。flg[1]は初期状態において「of
f」として設定されているのでステップＳ２０３は無視
される。さらに、flg[1]に「on」を設定してシミュレー
ションを続行する。

【０１１４】次に、ステップＳ３０３において、時刻Ｔ
５となり、第２の多関節ロボット５０ｂを意図的に停止
させる。この時刻Ｔ５は、Ｔ５＜Ｔ４の時刻であり、イ
ンターロックの解除命令は実行されていない。これによ
り、相互動作線１６０は折れ曲がり、水平部分１６０ｂ
に沿って、第１の多関節ロボット５０ａのみがシミュレ
ーション動作を続行する。

【０１１５】次に、ステップＳ３０４において、時刻Ｔ
１となり、ロボット動作プログラムＡが、干渉エリア１
６６ｂに対して設定したインターロック命令を実行す
る。

【０１１６】つまり、図１４のステップＳ２０１で動作
速度を減速した後に、変数flg[1]を確認する。変数flg
[1]は、ロボット動作プログラムＢによって「on」とし
て設定されているので、ステップＳ２０３が実行され
る。すなわち、その時点で第１の多関節ロボット５０ａ
は一時停止する。このとき、相互動作線１６０は、干渉
エリア１６０ａに接する点１６０ｃにおいて停止してい
る。

【０１１７】このように、共有メモリ１２０に配置され
た変数flg[1]によって、第１および第２の多関節ロボッ
ト５０ａ、５０ｂは、相互干渉を発生する箇所において
確実にインターロックを実行することができる。また、
ステップＳ２０１により、予め動作速度を低下しておく
ので、スムーズに停止することができるとともに、停止
時の行き過ぎ量が少ない。

【０１１８】次に、ステップＳ３０５において、第１お
よび第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂの双方が停止
してから時間Ｔｘ後に、意図的に停止させていた第２の
多関節ロボット５０ｂの動作を再開する。相互動作線１
６０は垂直方向へ延び、垂直部分１６０ｄに沿って第２
の多関節ロボット５０ｂのみが動作を行う。

【０１１９】次に、ステップＳ３０６において、時刻Ｔ
４＋Ｔｘとなり、ロボット動作プログラムＢは、干渉エ
リア１６６ｂに対して設定したインターロックの解除命
令を実行する。つまり、flg[1]に「off」を設定する。

【０１２０】次に、ステップＳ３０７において、変数fl
g[1]を監視し続けていたロボット動作プログラムＡは、
ステップＳ２０３の実行を終了する。すなわち、第１の
多関節ロボット５０ａの動作を再開する。また、flg[1]
に「on」を設定する。

【０１２１】こうして、干渉エリア１６６ｂを回避した
第１および第２の多関節ロボット５０ａ、５０ｂは、双
方が動作を再開することになり、相互動作線１６０は４
５°の傾斜となって右上がりに延びる。

【０１２２】次に、ステップＳ３０８において、時刻Ｔ
３＋Ｔｘとなり、ロボット動作プログラムＡは、インタ
ーロックの解除命令を実行しflg[1]に「off」を設定す
る。

【０１２３】なお、干渉エリア１６６ｂ以外の干渉エリ
ア１６６についても、インターロック命令およびインタ
ーロック解除命令を同様に実行する。

【０１２４】このインターロックの機能は、シミュレー
ション動作だけでなく実機動作時にも同様に作用するこ
とはもちろんである。

【０１２５】このようにシミュレーションを行った後、
図１２に戻り、ステップＳ１１２において、動作終了ま
での時間が想定したサイクルタイム内であるか否かを確
認する。

【０１２６】サイクルタイム内であれば処理を終了し、
サイクルタイムをオーバしていれば、所定の最適化処理
（ステップＳ１１３）を行うものとする。

【０１２７】このようにして、本実施の形態によれば、
第１の多関節ロボット５０ａのオフセット量毎に、第２
の多関節ロボット５０ｂオフセット量を対応させて、各
オフセット量毎に相互干渉の有無を確認する。その結果
により、ロボット動作プログラムＡ、Ｂで相互干渉を発
生する動作時間の前段階に、相互干渉を阻止するインタ
ーロックを設定することにしたので、第１または第２の
多関節ロボットが不規則な動作あるいは一時停止をした
場合でも相互干渉を起こすおそれがない。

【０１２８】そして、インターロック命令は、ロボット
動作プログラムＡ、Ｂが共通してアクセスすることが可
能な共有メモリ１２０を用いて、この共有メモリ１２０
上のインターロックフラグを設定するので、確実なイン
ターロック動作を実現できる。

【０１２９】また、相互干渉を発生する前記動作時間を
経過後に、インターロック命令を解除するので、干渉エ
リア１６６を回避して動作を再開することができる。

【０１３０】さらに、本実施の形態によれば、相互干渉
を発生する箇所を示すマーク１６４（またはフラグ）所
定の短時間以内に発生するものマーク１６４同士を包括
して干渉エリア１６６として処理するので、設定するイ
ンターロック命令の数が不必要に増大することがなく、
適切な数だけ設定することができる。

【０１３１】インターロック命令では、実際には動作停
止をしないときであっても動作速度を減速することが一
般的である（例えば、前記ステップＳ２０１）が、この
動作速度の減速回数を少なく抑えることができる。

【０１３２】干渉エリア１６６は、教示姿勢点Ｐ１〜Ｐ
８によって区切られた区画１６５を単位としているので
設定が容易である。

【０１３３】また、第１の多関節ロボット５０ａのオフ
セット量を示す第１座標軸１５２と、第２の多関節ロボ
ット５０ｂのオフセット量を示す第２座標軸１５４とか
ら構成されるグラフ１５０に、相互干渉を起こす箇所を
マーク１６４で表すようにしているので、オペレータに
とっても視覚的に理解しやすい。

【０１３４】さらにまた、インターロックの設定をした
ロボット動作プログラムＡ、Ｂを、シミュレーションに
よって動作検証を行うので、ロボット動作プログラム
Ａ、Ｂの信頼性を向上させることができる。

【０１３５】以上の説明においては、グラフ１５０は第
１座標軸１５２および第２座標軸１５４ともオフセット
量を基準として表示する例について説明したが、教示姿
勢点Ｐ１〜Ｐ８を基準にして表示するようにしてもよ
い。

【０１３６】また、グラフ１５０は、第１〜第３の多関
節ロボット５０ａ、５０ｂ、５０ｃのいずれの組合せに
おいて作成することも可能であり、さらに、３台を同時
にシミュレーション動作させるようにしてもよい。

【０１３７】適用するロボットは、多関節ロボットに限
らず、例えばＡＧＶ（Automated Guided Vehicle、無人
搬送ロボット）等に適用して、搬送路上におけるロボッ
ト同士の干渉、衝突の検証に使用し、インターロックを
設定するようにしてもよい。

【０１３８】さらに、この発明に係るロボットのインタ
ーロック設定方法は、上述の実施の形態例に限らず、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。

【０１３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るロボ
ットのインターロック設定方法によれば、複数のロボッ
トが同時に動作する際に、相互の動作時間のずれを考慮
し、１台のロボットに途中停止または動作速度低下が発
生したときでも、複数のロボット同士が相互干渉を発生
することがなく、かつ、相互干渉のおそれがないときに
は他のロボットは動作を続行することができるという効
果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態で使用す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説明図である。

【図２】オフラインティーチング装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】相互干渉検証プログラムの構成を示すブロック
図である。

【図４】図４Ａは、各ロボット制御部に共有メモリを設
けた例を示すブロック図であり、図４Ｂは、外部の記憶
装置に共有メモリを設けた例を示すブロック図であり、
図４Ｃは、制御部に共有メモリを設けた例を示すブロッ
ク図である。

【図５】多関節ロボットの構成を示す説明図である。

【図６】Ｘ型溶接ガンを示す説明図である。

【図７】多関節ロボットの相互干渉を検証するためのグ
ラフをモニタの画面に表示した状態を示す説明図であ
る。

【図８】パステーブルを示す説明図である。

【図９】姿勢記録テーブルを示す説明図である。

【図１０】組合せデータを作成し記録する手順を示した
フローチャートである。

【図１１】姿勢組合せデータを示す説明図である。

【図１２】多関節ロボットの相互干渉を検証し、インタ
ーロック命令を設定する手順を示したフローチャートで
ある。

【図１３】インターロックにより多関節ロボットの相互
干渉を回避する手順をグラフ上で示す説明図である。

【図１４】インターロック命令の手順を示したフローチ
ャートである。

【図１５】インターロックにより多関節ロボットの相互
干渉を回避する手順を示すフローチャートである。

【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 １４…制御部 １６…モニタ ２２ａ〜２２ｃ…ロボット制御部 ２６…ＣＰＵ
（コンピュータ） ２８…ＲＯＭ ２９…ＲＡＭ ３２…インタフェース回路 ３４…ハード
ディスク ３７…データベース ５０ａ〜５０
ｃ…多関節ロボット １００…データ読込み部 １０２…デー
タ書込み部 １０８…ロボット動作プログラム生成部 １１０…相互
干渉確認部 １１０ａ…動作計画計算部 １１０ｂ…相
互干渉計算部 １１０ｃ…ロボット姿勢サンプリング部 １１０ｄ…姿
勢組合せ部 １１４…相互干渉結果分析部 １１６…イン
ターロック設定部部 １２０…共有メモリ １２４…外部
の記憶装置 １５０…グラフ １５２、１５
４…座標軸 １５８…作図領域 １６０…相互
動作線 １６２…行程線 １６４…マー
ク １６６…干渉エリア １８０…パス
テーブル ２００…姿勢記録テーブル ２１０…組合
せデータ

フロントページの続き (72)発明者 中島 陵 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 BS12 BT08 JS02 JS05 LS09 LS19 LS20 LV02 MS09 5H209 AA07 BB08 DD06 EE20 GG04 HH22 JJ01 JJ09 5H269 AB33 BB14 CC09 CC13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のロボットに作業を行わせる際の前記
   ロボット同士の相互干渉を阻止するロボットのインター
   ロック設定方法において、 一のロボットの動作行程または動作時間毎に、他のロボ
   ットの複数の動作行程または動作時間を対応させて相互
   干渉の有無を確認する第１のステップと、 前記ロボットを制御する動作プログラムで、相互干渉を
   発生する動作行程または動作時間の所定の前段階に、相
   互干渉を阻止するインターロックを設定する第２のステ
   ップとを有することを特徴とするロボットのインターロ
   ック設定方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のロボットのインターロック
   設定方法において、 前記一のロボットを制御する動作プログラムと前記他の
   ロボットを制御する動作プログラムとが共にアクセスす
   ることが可能な共有メモリを用い、 前記インターロックは、最も早く前記前段階に到達した
   ロボットの動作プログラムが、前記共有メモリにインタ
   ーロックフラグを設定することを特徴とするロボットの
   インターロック設定方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のロボットのインタ
   ーロック設定方法において、 前記動作プログラムで、相互干渉を発生する前記動作行
   程または前記動作時間の経過後に、前記インターロック
   を解除することを特徴とするロボットのインターロック
   設定方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボ
   ットのインターロック設定方法において、 前記ロボットを制御する動作プログラムで、相互干渉を
   発生する前記動作行程または前記動作時間のうち所定の
   短時間以内に発生するもの同士を包括して干渉エリアと
   して処理することを特徴とするロボットのインターロッ
   ク設定方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボ
   ットのインターロック設定方法において、 前記一のロボットの動作行程または動作時間を示す第１
   座標軸と、前記第１座標軸に対して非平行で、前記他の
   ロボットの動作行程または動作時間を示す第２座標軸と
   を有するグラフ上に、前記相互干渉を発生する動作行程
   または動作時間をマークすることを特徴とするロボット
   の相互干渉検証方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボ
   ットのインターロック設定方法において、 前記インターロックの設定を行う前記動作プログラム
   を、前記ロボットを表す仮想空間上のモデルに対して適
   用し、シミュレーション動作を行うことによって動作の
   検証を行うことを特徴とするロボットのインターロック
   設定方法。