JP2003127077A - 作業ロボットのロボットプログラム修正装置。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットプログラムの実行中、オペレータが時
間的に拘束されることにないようにして、ロボットプロ
グラムの修正に要する労力を軽減し人的コストを低減さ
せ作業効率を向上させることができるようにするととも
に、ロボットプログラムの修正を漏れなく行えるように
する。 【解決手段】ロボットプログラムの実行中に、作業ロボ
ット１が外部の装置（ワーク１０、スライダ４、ポジシ
ョナ９）に干渉した時点で、そのときに実行されている
ロボットプログラムの実行位置が記録される。そして、
その記録内容に基づいて、ロボットプログラムが修正さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接ロボット等の作
業ロボットのロボットプログラムを修正する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接等を行う溶接ロボットは、最
適溶接位置を確保するポジショナやスライダ（走行台
車）や治具と組み合わせてワークを溶接する作業を行
う。なお、これらポジショナ、スライダ、治具などを、
以下ロボットの「周辺装置」という。またワークと周辺
装置を合わせてロボットの「外部の装置」という。

【０００３】溶接ロボットでは、ロボット各軸が駆動制
御されることにより、溶接トーチの先端が溶接線に沿っ
て移動され、溶接作業が行われる。ここで溶接作業を行
わせるためには、ロボットの作業内容を教示して、ロボ
ットの制御プログラムとしてのロボットプログラムを作
成する必要がある。

【０００４】ロボットに作業内容を教示する方法には、
作業者がロボットを手動動作させることにより所望の位
置、姿勢角度を教示するティーチングプレイバック方式
と、ロボットのコントローラとは独立したコンピュータ
上にロボットやワークのモデルを構築し、そのモデルを
使用してロボットの位置、姿勢角度を教示するオフライ
ンティーチング方式とがある。

【０００５】ティーチングプレイバック方式によるとき
は、生産設備や治具、対象ワークが現実に揃っている必
要があり、ティーチング作業をしているときは設備等を
占有する。

【０００６】そこで溶接分野でのティーチングは、外部
から数値データやプログラム形式で情報を入力すること
により生産ラインから離れてティーチングできるオフラ
インティーチング方式が主流となっている。

【０００７】従来のオフラインティーチングを図７を参
照して説明する。たとえば溶接対象のワークは図４に示
すようなワーク１０であるとする。

【０００８】図７に示すように３次元ＣＡＤ用端末１１
で、３次元ＣＡＤ（コンピュータ・エイデッド・デザイ
ン）のソフトウエアによって、ロボットの３次元モデ
ル、溶接対象のワーク１０、周辺装置の３次元モデルが
作成される。なお３次元ＣＡＤ用端末１１の代わりに２
次元ＣＡＤ用端末１１′を使用してもよい。

【０００９】つぎに３次元ＣＡＤ用端末１１から、ロボ
ットの３次元モデルのデータおよびワーク１０、周辺装
置の３次元モデルのデータがオフラインティーチング用
端末６に取り込まれる。オフラインティーチング用端末
６では、ワーク１０の座標位置のデータから溶接線のデ
ータが作成され、ロボットのツール先端が移動すべき移
動経路Ｌ上の各移動点（図４参照）がロボット座標系上
で定義される。

【００１０】すなわち溶接ロボットがたとえば６軸
（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）のロボットであれば、ツー
ル先端の位置および姿勢角度のデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、
Ａ、Ｂ、Ｃ）が各移動点毎に教示されることになる。ま
たポジショナあるいはスライダの各軸のデータ（Ｒ、
Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｊ、Ｋ、Ｌ）についても各移動点
毎に教示される。

【００１１】このようにして図３に示すようにワーク１
０に対応したロボットプログラムが作成される。オフラ
インティーチング用端末６では以上のようにしてロボッ
トプログラムとしてのジョブデータが作成される。

【００１２】作成されたジョブデータは、プログラム作
成用端末１２に送られる。プログラム作成用端末１２で
はテキスト/バイナリ変換などの処理がなされジョブデ
ータがフロッピディスクに書き込まれる。

【００１３】このフロッピディスクがロボット１のコン
トローラ（ロボット制御装置）に読み出し可能に装着さ
れ、これによりロボット１が駆動される。なお教示され
た移動点と実際の移動点との誤差は、実際にロボット１
を動かして現場で修正される。なおオフラインティーチ
ングで対処できないコマンドは現場で教示される。

【００１４】上述したようにオフラインティーチング用
端末６には、ロボット１の３次元モデルのデータおよび
ワーク１０、周辺装置の３次元モデルのデータが取り込
まれることから、オフラインティーチング用端末６でロ
ボットプログラムを実行させれば、画面上でロボットの
作業をシミュレーションすることができる。

【００１５】そこで、従来より、現場で教示された教示
データに基づきロボットプログラムを作成し、これを上
述したオフラインティーチング用端末６と同機能のシミ
ュレーション用端末に取り込み、このシミュレーション
用端末でロボットプログラムを実行させ、画面上でロボ
ット１の作業をシミュレーションするという試みがなさ
れている。このシミュレーションの目的は、ロボット１
が実際に作業を行った場合の作業時間を知ることと、ロ
ボット１と外部装置（ワーク１０、周辺装置）とが干渉
しないか否かを確認するためである。

【００１６】シミュレーション用端末でロボットプログ
ラム実行中に、画面上で干渉が発生すると、画面上に
「干渉発生」を示す表示がなされる。たとえば干渉箇所
が周囲と異なる色で表示される。オペレータは、画面上
で「干渉発生」を確認すると、該当するロボットプログ
ラムのプログラム文を、干渉が発生しないように修正す
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に画面上の「干渉発生」の表示を根拠に、ロボットプロ
グラムを修正することにすると、オペレータとしてはロ
ボットプログラム実行中、常時、画面を監視する必要が
ある。このためロボットプログラムが実行されている間
中オペレータは時間的に拘束されることになり、オペレ
ータに多大な負担がかかる。これによりロボットプログ
ラムの修正作業の人的コストが上昇し作業効率が損なわ
れる。また常時監視する必要があることから、怠惰やミ
スなどによって干渉を見逃すと、ロボットプログラムの
修正に漏れが生じることがある。

【００１８】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ロボットプログラムの実行中にオペレータが
時間的に拘束されることにないようにして、ロボットプ
ログラムの修正に要する労力を軽減し人的コストを低減
させ作業効率を向上させることができるようにするとと
もに、ロボットプログラムの修正を漏れなく行えるよう
にすることを、第１の解決課題とするものである。

【００１９】また、シミュレーション用端末では、画面
上でロボット１を擬似的に動作させワーク１０、周辺装
置と干渉した場合に、「干渉発生」という表示がなされ
る。しかし画面上でのロボット１の擬似的な動作と、実
際のロボット１の動作との間には、誤差がある。すなわ
ち画面上で干渉が発生したとしても、実際には干渉しな
いことがあり得る。逆に画面上で干渉が発生しなくて
も、実際には干渉することがあり得る。

【００２０】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、実際のロボット１で起こり得る干渉を想定し
て、ロボットプログラムの修正を行えるようにすること
を、第２の解決課題とするものである。

【００２１】また、シミュレーション用端末の画面上で
は、ロボット１のいずれか一箇所でもワーク１０、周辺
装置に干渉すると、「干渉発生」を示す表示がなされ
る。

【００２２】しかしロボット１のトーチは、ワーク１
０、周辺装置に接触する直前まで近づけることができ
る。一方で、ロボット１のトーチ以外の部分は、ワーク
１０、周辺装置に接触する直前まで近づけてしまうと、
実際のロボット１では接触してしまうことがある。

【００２３】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ロボット１の各部分ごとに「干渉発生」の基
準を異ならせるようにして、ロボット１の部分ごとに異
なる基準でロボットプログラムの修正をなし得るように
することを、第３の解決課題とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段および効果】第１発明は、
作業ロボットのプログラム修正装置において、ロボット
プログラムを予め作成し、この作成されたロボットプロ
グラムにしたがって作業ロボットを画面上で擬似的に動
作させ、画面上で作業ロボットが外部の装置に干渉した
場合に、前記ロボットプログラムを修正するように際し
て、前記ロボットプログラムの実行中に、前記作業ロボ
ットが外部の装置に干渉した時点で、そのときに実行さ
れているロボットプログラムの実行位置を記録し、前記
記録内容に基づいて、ロボットプログラムを修正するこ
とを特徴とする。

【００２５】第１発明によれば、図３に示すロボットプ
ログラムの実行中に、図２に示す作業ロボット１が外部
の装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライダ
４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのときに実行
されているロボットプログラムの実行位置（たとえば図
３の「ステップ０００４」）が記録される。そして、そ
の記録内容に基づいて、ロボットプログラムが修正され
る。

【００２６】本発明によれば、ロボットプログラムの実
行中に自動的に干渉のチェックが行われそれらの記録す
るようにしたので、オペレータとしてはロボットプログ
ラム実行中に記録されたデータに基づいてロボットプロ
グラムを修正することができる。このためロボットプロ
グラムの修正に要する労力が軽減され人的コストが低減
し作業効率が向上する。またロボットプログラム実行
中、常時画面を監視する必要がなくなり、自動的に記録
されたデータに基づいて、ロボットプログラムを修正す
ることができるので、ロボットプログラムの修正を漏れ
なく行うことができるようになる。

【００２７】第２発明は、作業ロボットのプログラム修
正装置において、ロボットプログラムを予め作成し、こ
の作成されたロボットプログラムにしたがって作業ロボ
ットを画面上で擬似的に動作させ、画面上で作業ロボッ
トが外部の装置に干渉した場合に、前記ロボットプログ
ラムを修正するように際して、前記ロボットプログラム
の実行中に、前記作業ロボットが外部の装置に干渉する
毎に、その時点で実行されているロボットプログラムの
実行位置を逐次記録し、前記ロボットプログラムの実行
終了後に、前記記録内容に基づいて、ロボットプログラ
ムを修正することを特徴とする。

【００２８】第２発明によれば、図３に示すロボットプ
ログラムの実行中に、図２に示す作業ロボット１が外部
の装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライダ
４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのときに実行
されているロボットプログラムの実行位置（たとえば図
３の「ステップ０００４」）が記録される。そして、ロ
ボットプログラム実行終了後に、ロボットプログラム実
行中の全記録内容に基づいて、ロボットプログラムが修
正される。本発明によれば、ロボットプログラムの実行
終了に至るまで自動的に干渉のチェックが行われそれら
の記録するようにしたので、オペレータとしてはロボッ
トプログラム終了後に、記録されたデータに基づいてロ
ボットプログラムをまとめて修正することができる。こ
のためロボットプログラム実行中、オペレータが時間的
に拘束されることがなくなりロボットプログラムの修正
に要する労力が軽減され人的コストが低減し作業効率が
向上する。またロボットプログラム実行中、常時画面を
監視する必要がなくなり、自動的に記録されたデータに
基づいて、ロボットプログラムを修正することができる
ので、ロボットプログラムの修正を漏れなく行うことが
できるようになる。

【００２９】第３発明は、作業ロボットのプログラム修
正装置において、ロボットプログラムを予め作成し、こ
の作成されたロボットプログラムにしたがって作業ロボ
ットを画面上で擬似的に動作させ、画面上で作業ロボッ
トが外部の装置に干渉した場合に、前記ロボットプログ
ラムを修正するように際して、前記作業ロボットまたは
前記外部装置の実際の境界線の外側に所定距離離間させ
て、擬似的な境界線を設定して、前記ロボットプログラ
ムの実行中に、実際の境界線または擬似的な境界線が干
渉した点で、実行されているロボットプログラムの実行
位置を記録し、前記記録内容に基づいて、ロボットプロ
グラムを修正することを特徴とする。

【００３０】第３発明によれば、図２に示すように、作
業ロボット１の実際の境界線２０の外側に所定距離離間
させて、擬似的な境界線２１、２１′が設定される。ま
た外部装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライ
ダ４、ポジショナ９）に同様な擬似的な境界線を設定し
てもよい。そして図３に示すロボットプログラムの実行
中に、図２に示す作業ロボット１の実際の境界線２０が
外部の装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライ
ダ４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのときに実
行されているロボットプログラムの実行位置（たとえば
図３の「ステップ０００４」）を、「干渉あり」と記録
する。また図３に示すロボットプログラムの実行中に、
図２に示す作業ロボット１の擬似的な境界線２１、２
１′が外部の装置（図４に示すワーク１０、図１に示す
スライダ４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのと
きに実行されているロボットプログラムの実行位置（た
とえば図３の「ステップ０００６」）を、「接近した」
と記録する。そして、その記録内容に基づいて、ロボッ
トプログラムが修正される。

【００３１】本発明によれば、ロボット１の実際の境界
線２１の外側に疑似境界線２１、２１′を設定して、ロ
ボット１が「干渉」する場合だけではなくワーク１０等
に「接近」している場合も記録をとり、その記録したデ
ータに基づきロボットプログラムを修正可能としてい
る。これにより実際のロボット１で起こり得る干渉を図
１に示す画面７ａ上で再現でき、必要に応じてロボット
プログラムを修正することが可能となる。

【００３２】第４発明は、作業ロボットのプログラム修
正装置において、ロボットプログラムを予め作成し、こ
の作成されたロボットプログラムにしたがって作業ロボ
ットを画面上で擬似的に動作させ、画面上で作業ロボッ
トが外部の装置に干渉した場合に、前記ロボットプログ
ラムを修正するように際して、前記作業ロボットまたは
前記外部装置の実際の境界線の外側に所定距離離間させ
て、擬似的な境界線を設定して、前記ロボットプログラ
ムの実行中に、実際の境界線または擬似的な境界線が干
渉する毎に、その時点で実行されているロボットプログ
ラムの実行位置を逐次記録し、前記ロボットプログラム
の実行終了後に、前記記録内容に基づいて、ロボットプ
ログラムを修正することを特徴とする。

【００３３】第４発明によれば、図２に示すように、作
業ロボット１の実際の境界線２０の外側に所定距離離間
させて、擬似的な境界線２１、２１′が設定される。ま
た外部装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライ
ダ４、ポジショナ９）に同様な擬似的な境界線を設定し
てもよい。そして図３に示すロボットプログラムの実行
中に、図２に示す作業ロボット１の実際の境界線２０が
外部の装置（図４に示すワーク１０、図１に示すスライ
ダ４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのときに実
行されているロボットプログラムの実行位置（たとえば
図３の「ステップ０００４」）を、「干渉あり」と記録
する。また図３に示すロボットプログラムの実行中に、
図２に示す作業ロボット１の擬似的な境界線２１、２
１′が外部の装置（図４に示すワーク１０、図１に示す
スライダ４、ポジショナ９）に干渉した時点で、そのと
きに実行されているロボットプログラムの実行位置（た
とえば図３の「ステップ０００６」）を、「接近した」
と記録する。そしてプログラム実行終了後に、ロボット
プログラム実行中に記録された内容に基づいて、ロボッ
トプログラムが修正される。

【００３４】本発明によれば、ロボットプログラム実行
終了後に、実際のロボット１で起こり得る干渉を図１に
示す画面７ａ上にまとめて再現でき、必要に応じてロボ
ットプログラムを、まとめて修正することが可能とな
る。これによりオペレータはロボットプログラム実行中
に時間的に拘束されることがなくなり労力が軽減され
る。

【００３５】第５発明は、第３発明または第４発明にお
いて、前記作業ロボットの実際の境界線の外側に設定さ
れる擬似的な境界線は、作業ロボットの各部分毎に、実
際の境界線からの距離を異ならせて設定されることを特
徴とする。

【００３６】第５発明では、図２（ａ）に示すように、
トーチ２以外の部分については疑似境界線２１′が外部
に接触したことをもって「接近した」と判定され、実際
の境界線２０が外部に接触したことをもって「干渉あ
り」と判定される。これに対してロボット１のトーチ２
については実際の境界線２０が外部に接触したことをも
って「干渉あり」と判定され「接近した」ことはロボッ
トプログラムを修正する上でチェックの対象とならな
い。このようにロボット１の各部分ごとに「干渉発生」
の基準を異ならせるようにしている。このためロボット
１の部分ごとに異なる基準でロボットプログラムの修正
を行うことができる。

【００３７】第６発明は、第３発明または第４発明にお
いて、前記作業ロボットの実際の境界線の外側に設定さ
れる擬似的な境界線は、作業ロボットの特定の部分のみ
に、設定されることを特徴とする。

【００３８】第６発明では、図２（ａ）に示すように、
ロボット１のトーチ２以外の部分についてのみ疑似境界
線２１′が設定され、ロボット１の各部分ごとに「干渉
発生」の基準を異ならせるようにしているので、ロボッ
ト１の部分ごとに異なる基準でロボットプログラムの修
正を行うことができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。

【００４０】なお実施形態では、溶接作業を行う溶接ロ
ボットを想定し、その溶接ロボットの各軸を駆動制御す
るためのロボットプログラムを修正する装置を想定して
いる。しかし本発明としては、ツール先端をワーク上の
移動経路に沿って移動させて所定の作業を行うものであ
れば、任意のロボットに適用可能であり、たとえばシー
リングを行うシーリング作業用ロボットにも適用するこ
とができる。

【００４１】本実施形態では、ワークをすみ肉溶接する
場合を例にとり説明する。

【００４２】図１は実施形態の装置の全体構成を示して
いる。

【００４３】同図１に示すようにロボット１は、アーム
３を有しており、このアーム３の先端には、ツールであ
る溶接トーチ２が取り付けられている。

【００４４】ロボット１は、たとえば６軸ロボットであ
り、各軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃが駆動されることによ
りロボット座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ上で、ツール先端２ａの座
標位置およびツール姿勢角（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）
が変化される。なおツール姿勢角（Ａ、Ｂ、Ｃ）はオイ
ラ角で定義される。

【００４５】ロボット１の各軸、スライダ４の各軸、ポ
ジショナ９の各軸は、ロボットコントローラであるロボ
ット制御装置５によって駆動制御され、これによりツー
ル先端２ａが、溶接対象であるワーク１０上の所定の移
動経路Ｌ（図４参照）に沿って移動される。なおスライ
ダ４、ポジショナ９以外に治具を設けてもよい。

【００４６】ロボット制御装置５には、「ティーチング
ボックス」と呼ばれる操作盤５０が設けられている。こ
の操作盤５０を操作することによりロボット１を実際に
動作させることができる。そしてロボット１が実際に動
作したロボット各軸を記憶することにより、作業の各動
作点ごとに、ロボット１の各軸位置、スライダ４の各軸
位置、ポジショナ９の各軸位置を教示することができ
る。操作盤５０で教示された教示データに基づいてロボ
ットプログラムが作成される。ロボットプログラムにし
たがいロボット１の各軸、スライダ４の各軸、ポジショ
ナ９の各軸が動作する。

【００４７】ワーク１０はポジショナ９に装着されてい
る。ポジショナ９は各軸Ｕ、Ｖを有しており、各軸Ｕ、
Ｖの駆動位置が変更されることにより、ロボット１に対
するワーク１０の相対位置関係が変化する。

【００４８】ロボット１は、走行台車であるスライダ４
上に移動自在に載置されている。スライダ４は各軸Ｒ、
Ｓを有しており、各軸Ｒ、Ｓの駆動位置が変更されるこ
とにより、ロボット１に対するワーク１０の相対位置関
係が変化する。

【００４９】これらポジショナ９、スライダ４の各軸
は、ロボット１の軸に対して外部（ＥＸ）軸と呼ばれ
る。

【００５０】したがってロボット１の軸が駆動されるこ
とによりロボット座標系におけるツール先端２ａの位置
Ｐが変化されるとともに、外部軸が駆動されることによ
り、外部座標系におけるツール先端２ａの位置（外部軸
位置）Ｅが変化される。ロボット軸と外部軸が駆動され
たときのツール先端２ａの位置は、ロボット座標系上の
位置Ｐと外部座標系上の位置Ｅとを合成した位置Ｐ＋Ｅ
として表される。

【００５１】シミュレーション装置７は、従来技術で説
明したオフラインティーチング用端末６と同様に、ロボ
ット１の３次元モデルのデータおよびワーク１０、周辺
装置の３次元モデルのデータが取り込まれる。またロボ
ット制御装置５の操作盤５０で教示された教示データ
は、シミュレーション装置７に取り込まれる。

【００５２】シミュレーション装置７では、教示データ
に基づいてロボットプログラムが作成される。なお教示
データに基づきロボットプログラムを予め作成してお
き、ロボットプログラムをシミュレーション装置７に取
り込むようにしてもよい。

【００５３】シミュレーション装置７には、ロボットプ
ログラムを実行することによってロボット１、スライダ
４、ポジショナ９の動作をシミュレートするソフトウエ
アがインストールされている。

【００５４】つぎに図５、図６を参照してシミュレーシ
ョン装置７で実行される処理内容について説明する。

【００５５】まず図３、図４を参照してロボットプログ
ラムの内容およびロボット１が行う作業の内容について
説明する。

【００５６】図４はワーク１０を斜視的に示している。
このワーク１０を溶接開始点Ｐ2から溶接終了点Ｐ3まで
溶接する場合を想定する。溶接開始点Ｐ2から溶接終了
点Ｐ3までの区間が溶接線１１となる。ロボット１のツ
ール先端２ａの移動経路Ｌは溶接線１１を含む経路とな
る。Ｐ1は溶接開始前の待機位置であり、Ｐ4は溶接を終
了後の待機位置である。したがってロボット１のトーチ
先端２ａは、Ｐ1→Ｐ2→Ｐ3→Ｐ4の経路を辿って溶接作
業を行う。

【００５７】図３に示すように、上記「溶接作業」のロ
ボットプログラムは、「移動命令」と「作業命令」とか
ら構成されており、各ステップ０００１〜０００６から
なるものとする。ロボット１のツール先端２ａの位置お
よび姿勢角度（トーチ姿勢オイラ角）のデータ（Ｘ、
Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）は各移動点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4毎
に教示される。なおポジショナ９、スライダ４の各軸の
データ（Ｒ、Ｓ、Ｕ、Ｖ）についても各移動点毎に教示
される。このようにしてワーク１０に対応したロボット
プログラムが作成されている。

【００５８】ただし教示されたＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4点以
外の中間の位置は補間によって演算される。

【００５９】すなわち、始点をＰs（Ｘs、Ｙs、Ｚs、Ａ
s、Ｂs、Ｃs）とし、終点をＰe（Ｘe、Ｙe、Ｚe、Ａe、
Ｂe、Ｃe）とすると、軌跡補間データＬpは下記（１）
式の演算式により補間演算される。

【００６０】Ｌp＝ｆ（Ｐs、Ｐe、Ｖｒ） …（１） 上記（１）式において、Ｖrは予め設定されたツール先
端２ａの移動速度であり、ｆは予め定められた所定の関
数である。

【００６１】各時刻ｔにおける補間位置Ｐ（Ｘ、Ｙ、
Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）は下記（２）式で与えられる。

【００６２】Ｐ＝ｇ（Ｌp、ｔ） …（２） 上記（２）式において、ｇは予め定められた所定の関数
である。

【００６３】ロボット１の各軸角度θi（ｉ＝１〜６）
は、下記（３）式にて与えられる。

【００６４】θi＝ｉｎｖＫ（Ｐ） …（３） 上記（３）式で関数ｉｎｖＫは、各軸角度θiからトー
チ先端位置Ｐを求める関数Ｋの逆関数である。トーチ先
端位置Ｐを逆変換することによってロボット１の各軸角
度θiを求めることができる。

【００６５】したがって、上記（１）、（２）、（３）
式を行い、各時刻ｔにおけるロボット１の各軸角度θi
を求め、この時刻ｔにおける各軸角度θiの姿勢のロボ
ット１をシミュレーション装置７の画面７ａ上で順次更
新させていけば、ロボット１を画面７ａ上で擬似的に動
作させることができる。

【００６６】画面が更新されるごとに、ロボット１の画
面上の座標位置と、ワーク１０、スライダ４、ポジショ
ナ９との座標位置とを比較し、両座標位置が一致してい
るか否かを比較し、その結果両者の座標位置が一致して
いる場合には「干渉あり」と判定することができる。

【００６７】ここで図２（ｂ）を参照して干渉の判定の
基準について説明する。

【００６８】図２（ｂ）においてロボット１の実際の境
界線２０の座標位置が外部装置（ワーク１０、スライダ
４、ポジショナ９）の座標位置と一致した場合には、両
者が接触したものと判定し、「干渉あり」と判定する。

【００６９】またロボット１の実際の境界線２０の外側
に所定距離離間させて疑似境界線２１（接近部）を設定
し、この疑似境界線２１の座標位置が外部（ワーク１
０、スライダ４、ポジショナ９）の座標位置と一致した
場合には、両者は接触していないが「接近した」と判定
する。

【００７０】このように「干渉」と「接近」とを区別し
ているのは、画面上で「干渉」しておらず「接近」して
いたとしても、実際にロボット１を動作させると誤差が
あるため、「干渉」することがあるからである。またロ
ボット１の各部分によって干渉の基準は異なり特定の部
分については「接近」しているとしても、更にロボット
１をワーク１０等から離すようにロボットプログラムを
修正する必要があるからである。

【００７１】図３に示す「溶接作業」のロボットプログ
ラム実行が開始されると、図５に示す処理が実行され
る。

【００７２】まずプログラムを１ステップずつ読み取り
（ステップ１０１）、そのステップの内容が「移動命
令」であるか否かが判断される（ステップ１０２）。こ
の結果「移動命令」であると判断された場合には（ステ
ップ１０２の判断Ｙｅｓ）、上記（１）、（２）式にし
たがい軌跡を補間して各目標位置Ｐを算出する（ステッ
プ１０３）。

【００７３】つぎに上記（３）式にしたがい逆変換によ
って目標位置Ｐからロボット１の各軸角度θiを算出す
る（ステップ１０４）。

【００７４】つぎに上記ステップ１０４で演算された各
軸角度θiの姿勢となるようにロボット１の３次元モデ
ルが更新され、画面７ａが更新される。なおスライダ
４、ポジショナ９の外部軸Ｅについても各軸角度が変化
すれば、スライダ４、ポジショナ９の３次元モデルが更
新されることになる（ステップ１０５）。

【００７５】上記ステップ１０５で画面７ａ上でロボッ
ト１の姿勢が変化する毎に、干渉チェックが行われる
（ステップ１０６）。

【００７６】ステップ１０６に示す干渉チェックのサブ
ルーチンは、図６に示される。

【００７７】干渉チェックは、まず現在実行されている
ロボットプログラムのステップについて「干渉あり」が
既に記録されているか否かが判断される（ステップ２０
１）。

【００７８】この結果「干渉あり」が既に記録されてい
る場合には（ステップ２０１の判断Ｙｅｓ）、干渉チェ
ックのサブルーチンは終了するが、「干渉あり」が未だ
記録されていない場合には（ステップ２０１の判断Ｎ
o）、つぎのステップ２０２に移行され、ロボット１が
ワーク１０と干渉しているか否かが判断される。この判
断は具体的には、図２（ｂ）に示すようにロボット１の
実境界線２０の座標位置とワーク１０の座標位置とが一
致したことをもって判断する。なおこのステップ２０２
では、ロボット１がワーク１０と干渉することを判断し
ているが、ロボット１がワーク１０、スライダ４、ポジ
ショナ９のいずれと干渉していることを判断してもよい
（ステップ２０２）。

【００７９】この結果ロボット１がワーク１０（スライ
ダ４、ポジショナ９）と干渉していると判断された場合
には（ステップ２０２の判断Ｙｅｓ）、その干渉が発生
している時点で実行されているロボットプログラムのス
テップ番号に対応づけて、「干渉あり」と、その時点の
画面７ａの情報を記録する。

【００８０】たとえば図４において、図３の「ステップ
０００４」の実行中つまりロボット１のトーチ線先端２
ａが溶接開始点Ｐ2から溶接終了点Ｐ3まで直線移動中に
干渉が発生していると判断された場合には、「ステップ
０００４」に対応づけて、「干渉あり」と、その時点に
おける画面情報が記録される（ステップ２０６）。

【００８１】ステップ２０２で、ロボット１がワーク１
０（スライダ４、ポジショナ９）と干渉していないと判
断された場合には（ステップ２０２の判断Ｎｏ）、つぎ
のステップ２０３に移行され、現在実行されているロボ
ットプログラムのステップについて「接近した」が既に
記録されているか否かが判断される（ステップ２０
３）。この結果「接近した」が既に記録されている場合
には（ステップ２０３の判断Ｙｅｓ）、干渉チェックの
サブルーチンは終了するが、「接近した」が未だ記録さ
れていない場合には（ステップ２０３の判断Ｎo）、つ
ぎのステップ２０４に移行され、ロボット１がワーク１
０に接近しているか否かが判断される。この判断は具体
的には、図２（ｂ）に示すようにロボット１の疑似境界
線２１（接近部）の座標位置とワーク１０の座標位置と
が一致したことをもって判断する。なおこのステップ２
０４では、ロボット１がワーク１０と接近していること
を判断しているが、ロボット１がワーク１０、スライダ
４、ポジショナ９のいずれかに接近していることを判断
してもよい（ステップ２０４）。この結果ロボット１が
ワーク１０（スライダ４、ポジショナ９）に接近してい
ると判断された場合には（ステップ２０４の判断Ｙｅ
ｓ）、その接近した時点で実行されているロボットプロ
グラムのステップ番号に対応づけて、「接近した」と、
そのときの画面情報を記録する。

【００８２】たとえば図４において、「ステップ０００
６」の実行中つまりロボット１のトーチ先端２ａが溶接
終了点Ｐ3から待機点Ｐ4へ直線移動中に、ロボット１が
ワーク１０に接近した場合には、「ステップ０００６」
に対応づけて、「接近した」と、そのときの画面情報が
記録される（ステップ２０５）。

【００８３】ステップ２０４で、ロボット１がワーク１
０（スライダ４、ポジショナ９）に接近していないと判
断された場合には（ステップ２０４の判断Ｎｏ）、干渉
チェックサブルーチンを終了させ、図５のステップ１０
７にリターンする。

【００８４】図５のステップ１０７では、軌跡の終わり
まで各移動位置ごとに、同様のステップ１０３〜ステッ
プ１０６の処理を繰り返し実行する。

【００８５】さらに「移動命令」が終了すると、終了命
令までステップ１０１〜１０７の処理を繰り返し実行す
る。

【００８６】ロボットプログラム実行が終了された後
に、図６のステップ２０５で記憶された「接近」の記
録、「干渉」の記録がシミュレーション装置７の画面７
ａ上に表示される。

【００８７】このためオペレータは、「干渉」の記録の
データをもとに、「干渉」が発生したときのロボット１
とワーク１０（スライダ４、ポジショナ９）の姿勢を画
面７ａ上で再現する。そこでオペレータは画面７ａ上
で、干渉しない位置までロボット１を操作して、「干
渉」が発生したとされるロボットプログラムの「ステッ
プ０００４」を修正する。

【００８８】またオペレータは、「接近」の記録のデー
タをもとに、「接近」したときのロボット１とワーク１
０（スライダ４、ポジショナ９）の姿勢を画面７ａ上で
再現する。この結果「接近」している部分がロボット１
のトーチ２である場合には問題がないと判断して、「接
近」したとされる「ステップ０００６」のロボットプロ
グラムの修正は行わない。

【００８９】しかし「接近」している部分がロボット１
のトーチ２以外の部分たとえばアーム３である場合に
は、必要に応じて、画面上で疑似境界線２１がワーク１
０等に接触しない位置までロボット１を操作して、ロボ
ットプログラムの「ステップ０００６」を修正する。ト
ーチ２以外のアーム３等は画面７ａ上でワーク１０等と
の干渉が発生しておらずワーク１０等に接近している状
態であっても、ロボット１を実際に動作させるとワーク
１０等に干渉してしまうことがあるからである。

【００９０】なお上述した実施形態では図２（ｂ）に示
すように、ロボット１の全体にわたって実際の境界線２
０の外側に所定距離離間させた疑似境界線２１（接近
部）を設定しているが、図２（ａ）に示すようにロボッ
ト１のトーチ２の部分を除いた境界線２０の外側に所定
距離離間させた疑似境界線２１′（接近部）を設定して
もよい。

【００９１】このようにロボット１に疑似境界線２１′
を設定したときのロボットプログラム修正作業は以下の
ように行われる。

【００９２】すなわちオペレータは、「干渉」の記録の
データをもとに、「干渉」が発生したときのロボット１
とワーク１０（スライダ４、ポジショナ９）の姿勢を画
面７ａ上で再現する。そこでオペレータは画面７ａ上で
干渉しない位置までロボット１を操作して、「干渉」が
発生したとされるロボットプログラムの「ステップ００
０４」を修正する。

【００９３】またオペレータは、「接近」の記録のデー
タをもとに、「接近」したときのロボット１とワーク１
０（スライダ４、ポジショナ９）の姿勢を画面７ａ上で
再現する。この場合「接近」している部分はロボット１
のトーチ２以外の部分に限定されている。そこでオペレ
ータは、必要に応じて、画面７ａ上で疑似境界線２１′
がワーク１０等に接触しない位置までロボット１を操作
して、「接近」が発生したとされるロボットプログラム
の「ステップ０００６」を修正する。

【００９４】なお以上の説明ではロボット１側に疑似境
界線２１、２１′を設定しているが、ワーク１０、スラ
イダ４、ポジショナ９側に疑似境界線を設定して「干
渉」、「接近」の判断を行うようにしてもよい。

【００９５】また本実施形態では、ロボット制御装置５
とシミュレーション装置７とを別体のものとしている
が、ロボット制御装置５にシミュレーション装置７の機
能を組み入れて一体のものに構成してもよい。

【００９６】以上のように本実施形態によれば、ロボッ
トプログラムの実行終了に至るまで自動的に「干渉」、
「接近」のチェックが行われそれらの記録するようにし
たので、オペレータとしてはロボットプログラム終了後
にまとめて記録されたデータに基づいてロボットプログ
ラムを修正することができる。このためロボットプログ
ラム実行中にオペレータが時間的に拘束されることがな
くなりロボットプログラムの修正に要する労力が軽減さ
れ人的コストが低減し作業効率が向上する。またロボッ
トプログラム実行中、常時画面を監視する必要がなくな
り、自動的に記録されたデータに基づいて、ロボットプ
ログラムを修正することができるので、ロボットプログ
ラムの修正を漏れなく行うことができるようになる。

【００９７】また本実施形態では図２に示すように、ロ
ボット１の実際の境界線２０の外側に疑似境界線２１、
２１′を設定して、ロボット１が「干渉」する場合だけ
ではなくワーク１０等に「接近」している場合も記録を
とり、その記録したデータに基づきロボットプログラム
を修正可能としている。これにより実際のロボット１で
起こり得る干渉を画面上で再現でき、必要に応じてロボ
ットプログラムを修正することが可能となる。

【００９８】また本実施形態では、図２（ａ）に示すよ
うに、ロボット１のトーチ２以外の部分について疑似境
界線２１′を設定して、ロボット１の各部分ごとに「干
渉発生」の基準を異ならせるようにしているので、ロボ
ット１の部分ごとに異なる基準でロボットプログラムの
修正を行うことができる。

【００９９】なお本実施形態では、ロボットプログラム
実行が終了された後に、「接近」、「干渉」の全記録に
基づいてロボットプログラムをまとめて修正している
が、ロボットプログラムの実行中に「接近」、「干渉」
が発生する毎に、逐次、該当するロボットプログラムを
修正するようにしてもよい。

【０１００】また本実施形態では図２に示すようにロボ
ット１の実際の境界線２０の外側に疑似境界線２１、２
１′を設定することにより「干渉」以外に「接近」の記
録をとりこれらに基づきロボットプログラムを修正して
いるが、疑似境界線２１、２１′の設定を省略して「干
渉」のデータを記録するのみとして、「干渉」の記録デ
ータのみに基づいてロボットプログラムを修正するよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施形態のシステムの構成を示す図であ
る。

【図２】図２（ａ）、（ｂ）は表示画面に擬似的に表示
されるロボットの側面を示す図である。

【図３】図３は実施形態のロボットプログラムを例示す
る図である。

【図４】図４は実施形態のワークを例示した斜視図であ
る。

【図５】図５は実施形態の処理の手順を示すフローチャ
ートである。

【図６】図６は図５のフローチャートのサブルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。

【図７】図７は従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

１ ロボット ５ ロボット制御装置 ７ シミュレーション装置 １０ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 AS11 BS10 JS02 KT17 LS19 LS20 MS09 5H269 AB12 AB33 BB13 BB14 CC09 CC15 DD06 EE05 NN01 NN16 QB02 QC01 QD03 QE10 QE38

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業ロボットのプログラム修正装置
   において、 ロボットプログラムを予め作成し、この作成されたロボ
   ットプログラムにしたがって作業ロボットを画面上で擬
   似的に動作させ、画面上で作業ロボットが外部の装置に
   干渉した場合に、前記ロボットプログラムを修正するに
   際して、 前記ロボットプログラムの実行中に、前記作業ロボット
   が外部の装置に干渉した時点で、そのときに実行されて
   いるロボットプログラムの実行位置を記録し、 前記記録内容に基づいて、ロボットプログラムを修正す
   ることを特徴とする作業ロボットのロボットプログラム
   修正装置。
2. 【請求項２】 作業ロボットのプログラム修正装置
   において、 ロボットプログラムを予め作成し、この作成されたロボ
   ットプログラムにしたがって作業ロボットを画面上で擬
   似的に動作させ、画面上で作業ロボットが外部の装置に
   干渉した場合に、前記ロボットプログラムを修正するに
   際して、 前記ロボットプログラムの実行中に、前記作業ロボット
   が外部の装置に干渉する毎に、その時点で実行されてい
   るロボットプログラムの実行位置を逐次記録し、 前記ロボットプログラムの実行終了後に、前記記録内容
   に基づいて、ロボットプログラムを修正することを特徴
   とする作業ロボットのロボットプログラム修正装置。
3. 【請求項３】 作業ロボットのプログラム修正装置
   において、 ロボットプログラムを予め作成し、この作成されたロボ
   ットプログラムにしたがって作業ロボットを画面上で擬
   似的に動作させ、画面上で作業ロボットが外部の装置に
   干渉した場合に、前記ロボットプログラムを修正するに
   際して、 前記作業ロボットまたは前記外部装置の実際の境界線の
   外側に所定距離離間させて、擬似的な境界線を設定し
   て、 前記ロボットプログラムの実行中に、実際の境界線また
   は擬似的な境界線が干渉した点で、実行されているロボ
   ットプログラムの実行位置を記録し、 前記記録内容に基づいて、ロボットプログラムを修正す
   ることを特徴とする作業ロボットのロボットプログラム
   修正装置。
4. 【請求項４】 作業ロボットのプログラム修正装置
   において、 ロボットプログラムを予め作成し、この作成されたロボ
   ットプログラムにしたがって作業ロボットを画面上で擬
   似的に動作させ、画面上で作業ロボットが外部の装置に
   干渉した場合に、前記ロボットプログラムを修正するに
   際して、 前記作業ロボットまたは前記外部装置の実際の境界線の
   外側に所定距離離間させて、擬似的な境界線を設定し
   て、 前記ロボットプログラムの実行中に、実際の境界線また
   は擬似的な境界線が干渉する毎に、その時点で実行され
   ているロボットプログラムの実行位置を逐次記録し、 前記ロボットプログラムの実行終了後に、前記記録内容
   に基づいて、ロボットプログラムを修正することを特徴
   とする作業ロボットのロボットプログラム修正装置。
5. 【請求項５】 前記作業ロボットの実際の境界線の外
   側に設定される擬似的な境界線は、作業ロボットの各部
   分毎に、実際の境界線からの距離を異ならせて設定され
   ることを特徴とする請求項３または４記載の作業ロボッ
   トのロボットプログラム修正装置。
6. 【請求項６】 前記作業ロボットの実際の境界線の外
   側に設定される擬似的な境界線は、作業ロボットの特定
   の部分のみに、設定されることを特徴とする請求項３ま
   たは４記載の作業ロボットのロボットプログラム修正装
   置。