JP2003165079A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータが現場に居ながらにして作業プロ
グラムの動作確認作業を行うことができる産業用ロボッ
トを提供する。 【解決手段】 ロボットに所定の動作をさせるための教
示・再生機能を備える教示・再生装置１と、ロボットを
動作させるための位置指令を逐次生成するモーションエ
ンジン２と、サーボ制御によりロボットに対して動力を
発生するサーボ制御部４と、ロボットが実際にたどるで
あろう位置を推測するためにサーボ制御部４を疑似的に
シミュレートする機能を有する疑似サーボ６と、前記ロ
ボットが実際にたどるであろう位置に基づいて仮想ロボ
ットを描画するためのデータを生成するバーチャルロボ
ット７と、を有するロボット制御装置と、バーチャルロ
ボット７が生成した仮想ロボットを描画するためのデー
タに基づいて具備するモニタ上に仮想ロボットを描画す
るようにされた可搬型教示装置と、を備えた産業用ロボ
ットとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ティーチングプレ
イバック型の産業用ロボットに関し、特に、オペレータ
の教示作業を容易にする産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】ティーチングプレイバック型の産業用ロ
ボットでは、まずロボットに動作パターンを教えこむ作
業が必要となる。この作業はティーチングと呼ばれてい
る。ティーチング作業の一般的な形態としては、オペレ
ータが可搬型の教示装置（ティーチペンダント）を手に
持ち、周辺機器やエンドエフェクタ（ロボットアーム先
端に取り付けられた溶接ガンなどのツールの総称）など
の位置を確認しながら、ティーチペンダントが具備する
ボタン等を操作することによりロボットを動作させ、ロ
ボットに所定の動作をさせるための位置や速度の情報を
まとめた記録データとしてのステップを一つずつ記録し
てゆく。この記録された一連のステップが一つの作業プ
ログラムを構成することになる。ロボットの作業内容に
よっても異なるが、一つの作業プログラムあたりのステ
ップ数は、通常、数十から数百に及ぶ。

【０００３】このティーチング作業においては、オペレ
ータの操作誤りを正したり、ロボットの動き方を工夫し
たり、あるいはサイクルタイムを短縮したりといった目
的で、一般に、頻繁なステップ修正作業を伴う。このス
テップ修正作業においては、オペレータは、数十から数
百に及ぶ多数のステップの中から所望のステップを選
び、これに対して上書き・挿入・削除・位置修正・飛先
修正といった編集を加えていくことになる。ところで、
このステップ修正作業は細心の注意を払う必要がある。
例えば、ステップの再生順序を間違えるなどの編集ミス
をすれば、ロボットの干渉トラブルという思わぬ重大事
故を引き起こすことにもなり兼ねない。したがって、テ
ィーチング作業の経験が少ないオペレータにとっては、
編集ミスによる事故の発生という不安と緊張から、ティ
ーチング作業は長時間を費やしてしまう作業となってい
る。

【０００４】実ロボット（実際のロボット）を動作させ
る前にロボットの動きを確認することができれば、誤編
集による思わぬ干渉トラブルを未然に防ぐとともに、編
集時間を短縮することができる。しかし、従来の技術で
それを行うには、オフラインプログラミングツールを使
用する必要があった。オフラインプログラミングツール
は現在自動車ラインなどで既に広く使用されており、ロ
ボットの動きを簡単に確認（シミュレート）することが
できるばかりでなく、作業プログラムの作成・編集その
ものも行うことが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このオフライ
ンプログラミングツールは、一般にロボット制御装置と
は別のコンピュータ上で動くソフトウエアであるため、
ロボットのオペレータが現場に居ながらにしてその場で
簡単に使用することは到底できないものとなっている。
したがって、実際にはオフラインプログラミングツール
が前述したステップ修正作業の確認用として使用される
ことはなく、オペレータは編集（修正）したステップの
前後の位置関係に重点をおきながら、作業プログラムの
先頭ステップから最終ステップまでをティーチペンダン
トを使用して入念に確認するしか方法がなかった。

【０００６】また、ロボットを静止状態としたまま作業
プログラムだけを運転する所謂マシンロック機能は広く
使用されてはいるが、このマシンロック機能は、言うに
及ばず、ロボットの位置を確認することはできないの
で、上記ティーチング作業には適用することはできな
い。

【０００７】本発明は、係る従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、オペレータが現場に居な
がらにして作業プログラムの動作確認作業を行うことが
できる産業用ロボット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】係る目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、ロボットに所定の動作を
させるための情報が記録されたステップをオペレータの
指示に従いメモリ上に生成する機能と、ステップをメモ
リから順に取り出して実行する機能と、を備える教示・
再生装置と、この教示・再生装置から受信したステップ
を解釈し、ロボットを動作させるための位置指令を逐次
生成するモーションエンジンと、このモーションエンジ
ンから受信した位置指令に基づいてサーボ制御によりロ
ボットに対して動力を発生するサーボ制御部と、ロボッ
トが実際にたどるであろう位置を推測するために、前記
サーボ制御部を疑似的にシミュレートする機能を有する
疑似サーボと、この疑似サーボにおいてシミュレートさ
れた前記ロボットが実際にたどるであろう位置を受信
し、この位置に基づいて３次元描画機能により仮想ロボ
ットを描画するためのデータを生成するバーチャルロボ
ットと、前記モーションエンジンが生成した位置指令の
出力先を前記サーボ制御部または前記疑似サーボのいず
れかに選択する機能を有するスイッチと、を備えたロボ
ット制御装置と、前記バーチャルロボットが生成した仮
想ロボットを描画するためのデータに基づいて、具備す
るモニタ上に仮想ロボットを描画するようにされた可搬
型教示装置と、を有することを特徴とする産業用ロボッ
トを提供した。

【０００９】請求項１に係る構成としたことにより、オ
ペレータが作業プログラムの動作確認作業を行う際に
は、モーションエンジンが生成した位置指令の出力先を
疑似サーボ側に切り替えることにより、実際のロボット
（実ロボット）は動作しなくなり、その一方、可搬型教
示装置が具備するモニタ上には仮想的なロボット（仮想
ロボット）の動作が表示されることになる。これによ
り、オペレータは、実ロボットを実際に動作させる前
に、可搬型教示装置が具備するモニタ上に表示された仮
想ロボットにより、ロボットの動作を確認することがで
きる。

【００１０】また、請求項２に係る発明では、請求項１
に係る発明において、バーチャルロボットでは、仮想ロ
ボットを描画するためのデータに加えて、周辺機器を描
画するためのデータも併せて生成し、可搬型教示装置で
は、バーチャルロボットが生成した仮想ロボット及び周
辺機器を描画するためのデータに基づいて、具備するモ
ニタ上に仮想ロボット及び周辺機器を描画するようにし
た。なお、「周辺機器」とは、ロボット本体以外の機器
を指し、具体的には、実際のロボット（実ロボット）の
周辺に配置されているロボット制御装置などの機器や、
実ロボットの先端に装備された溶接ガンなどのエンドエ
フェクタをいう。

【００１１】請求項２に係る構成としたことにより、可
搬型教示装置が具備するモニタ上には仮想的なロボット
（仮想ロボット）の動作に加えて、周辺機器も表示され
ることになる。これにより、オペレータは、実ロボット
を実際に動作させる前に、可搬型教示装置が具備するモ
ニタ上に表示された仮想ロボットにより、ロボット本体
の動作を確認することができるばかりでなく、ロボット
本体と周辺機器との干渉についても確認することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形
態に係るロボット制御装置の構成を示すブロック図であ
る。図中１は、ロボットに所定の動作をさせるための情
報が記録されたステップをオペレータの指示に従いメモ
リ上に生成する機能（教示機能）と、起動指示によりメ
モリに記憶されているステップを順に取り出して実行す
る機能（再生機能）とを有する教示・再生装置である。
２は、教示・再生装置１から送られてくるステップを解
釈し、ロボットを動作させるための位置指令を逐次生成
するモーションエンジンである。なお、この位置指令
は、ロボットの能力を最大限に引き出せるような位置指
令である。４は、モーションエンジン３から送られてく
る逐次の位置指令を忠実に再現すべく、サーボ制御によ
りロボット５に対して動力を発生し制御するサーボ制御
部である。３はスイッチであり、図示しない可搬型の教
示装置すなわちティーチペンダントをオペレータが操作
することにより、切り替え可能にされている。このスイ
ッチ３を図１において上側に倒した状態が、従来の一般
的なロボット制御装置の構成となる。

【００１３】上記の構成に加えて、さらに本実施形態に
おいては、疑似サーボ６及びバーチャルロボット７から
なるバーチャルロボットシミュレータを有している。疑
似サーボ６は、ロボット５が実際にたどるであろう位置
を推測するために、サーボ制御部４を疑似的にシミュレ
ートする機能を有する装置である。バーチャルロボット
７は、疑似サーボ６においてシミュレートされたロボッ
ト５が実際にたどるであろう位置を受信し、この位置に
基づいて、搭載している３次元描画機能により、図示し
ない可搬型の教示装置すなわちティーチペンダントが具
備するモニタ上に、仮想ロボットおよびロボットの周辺
に存在する周辺機器を描画するためのデータ（描画デー
タ）をリアルタイムに生成する装置である。このバーチ
ャルロボット７において生成される前述の描画データに
基づいて、ティーチペンダントが具備するモニタ上に
は、仮想ロボットおよびロボットの周辺に存在する周辺
機器が描画される。なお、仮想ロボットの大きさや形状
に関する情報や、周辺機器の大きさや形状あるいはその
存在位置といった情報は、予めロボット制御装置が具備
するメモリに登録しておく。

【００１４】次に、上記の構成を有するロボット制御装
置において行われる処理の流れについて説明する。ま
ず、オペレータはティーチペンダントを操作することに
より、図１に示すスイッチ３を下側に切り替える。これ
によりロボット５に対してサーボ制御部４を経由して新
たな指令位置が送られることはなくなり、ロボット５は
静止したままとなる。その代わりに、モーションエンジ
ン２から出力される逐次の位置指令はバーチャルロボッ
トシミュレータへ出力されることになる。

【００１５】モーションエンジン２から出力された逐次
の位置指令を受信した疑似サーボ６は、まずサーボ制御
部４での制御的な遅れ量をシミュレートする。すなわ
ち、主に位置ループでの一次遅れなどに起因する遅れ時
間の加工をすることにより、前記指令位置はロボット５
が実際にたどるであろう位置へと加工される。ここで
は、この位置を推測現在位置と呼ぶことにする。もしこ
の処理を行わないと、バーチャルロボット７の位置は前
記指令位置のままとなってしまい、実際のロボット５を
運転した場合とサイクルタイムが大きく逸脱することに
なる。

【００１６】疑似サーボ６から前述の推測現在位置を受
け取ったバーチャルロボット７は、３次元描画機能によ
り、実際のロボット５の動作そっくりに、ティーチペン
ダントが具備するモニタ上に、仮想ロボットの動作を再
現する。疑似サーボ６及びバーチャルロボット７からな
るバーチャルロボットシミュレータは、仮想ロボットを
はじめその周辺機器を実機そのままに再現する機能を有
するので、オペレータは仮想ロボットとその周辺機器と
の干渉チェックといったロボットの動作確認を簡単に行
うことができる。

【００１７】なお、周辺機器に関する情報が予めロボッ
ト制御装置が具備するメモリに登録されていなかった場
合は、バーチャルロボット７は仮想ロボットの動作のみ
を再現することになる。この場合でも、オペレータは、
誤った位置へロボットが動作することはないかといった
確認作業はできるので、とりわけ経験の少ないオペレー
タにとっては心強いものとなる。

【００１８】これら一連の動作確認が終われば、オペレ
ータはティーチペンダントを操作することにより、図１
に示すスイッチ３を上側に切り替える。これにより以降
は通常の運転状態となり、ロボット５はモーションエン
ジン２から出力された逐次の位置指令に基づいて動作す
ることになる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ロボット制御装置内
に、ロボットが実際にたどるであろう位置を推測するた
めにサーボ制御部を疑似的にシミュレートする機能を有
する疑似サーボと、この疑似サーボにおいてシミュレー
トされた前記ロボットが実際にたどるであろう位置を受
信し、この位置に基づいて３次元描画機能により仮想ロ
ボットを描画するためのデータを生成するバーチャルロ
ボットとを設け、さらに可搬型教示装置にバーチャルロ
ボットが生成した仮想ロボットを描画するためのデータ
に基づいて具備するモニタ上に仮想ロボットを描画する
機能を設けるようにしたので、オペレータが作業プログ
ラムの動作確認作業を行う際には、モーションエンジン
が生成した位置指令の出力先を疑似サーボ側に切り替え
ることにより、実際のロボット（実ロボット）は動作し
なくなり、その一方、可搬型教示装置が具備するモニタ
上には仮想的なロボット（仮想ロボット）の動作が表示
されることになった。そのため、オペレータは、実ロボ
ットを実際に動作させる前に、可搬型教示装置が具備す
るモニタ上に表示された仮想ロボットにより、現場に居
ながらにして作業プログラムの動作確認作業を行うこと
ができるものとなった。

【００２０】さらに、バーチャルロボットでは、仮想ロ
ボットを描画するためのデータに加えて、周辺機器を描
画するためのデータも併せて生成し、可搬型教示装置で
は、バーチャルロボットが生成した仮想ロボット及び周
辺機器を描画するためのデータに基づいて具備するモニ
タ上に仮想ロボット及び周辺機器を描画するようにした
ので、可搬型教示装置が具備するモニタ上には仮想的な
ロボット（仮想ロボット）の動作に加えて、周辺機器も
表示されることになった。そのため、オペレータは、実
ロボットを実際に動作させる前に、可搬型教示装置が具
備するモニタ上に表示された仮想ロボットにより、ロボ
ット本体の動作を確認することができるばかりでなく、
ロボット本体と周辺機器との干渉についても確認するこ
とができるものとなった。

【００２１】このように、本発明によれば、ティーチン
グ作業の経験が少ないオペレータであっても、作業プロ
グラムの編集ミスに起因するロボットの干渉トラブルな
どの重大事故の発生を防止することができ、安心してテ
ィーチング作業が行えるものとなった。また、実際にロ
ボットを動作させる前に仮想ロボットにより動作確認を
行うことは、作業プログラムの編集作業の効率化にも寄
与するので、作業プログラムの編集時間の短縮化も実現
できるものとなった。

【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制御装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 教示・再生装置 ２ モーションエンジン ３ スイッチ ４ サーボ制御部 ５ ロボット ６ 疑似サーボ ７ バーチャルロボット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットに所定の動作をさせるための情報
   が記録されたステップをオペレータの指示に従いメモリ
   上に生成する機能と、該ステップをメモリから順に取り
   出して実行する機能と、を備える教示・再生装置と、 該教示・再生装置から受信した前記ステップを解釈し、
   ロボットを動作させるための位置指令を逐次生成するモ
   ーションエンジンと、 該モーションエンジンから受信した前記位置指令に基づ
   いてサーボ制御によりロボットに対して動力を発生する
   サーボ制御部と、 ロボットが実際にたどるであろう位置を推測するため
   に、前記サーボ制御部を疑似的にシミュレートする機能
   を有する疑似サーボと、 該疑似サーボにおいてシミュレートされた前記ロボット
   が実際にたどるであろう位置を受信し、この位置に基づ
   いて３次元描画機能により仮想ロボットを描画するため
   のデータを生成するバーチャルロボットと、 前記モーションエンジンが生成した前記位置指令の出力
   先を前記サーボ制御部または前記疑似サーボのいずれか
   に選択する機能を有するスイッチと、を備えたロボット
   制御装置と、 前記バーチャルロボットが生成した仮想ロボットを描画
   するためのデータに基づいて、具備するモニタ上に仮想
   ロボットを描画するようにされた可搬型教示装置と、を
   有することを特徴とする産業用ロボット。
2. 【請求項２】前記バーチャルロボットでは、仮想ロボッ
   トを描画するためのデータに加えて、周辺機器を描画す
   るためのデータも併せて生成し、 前記可搬型教示装置では、バーチャルロボットが生成し
   た仮想ロボット及び周辺機器を描画するためのデータに
   基づいて、具備するモニタ上に仮想ロボット及び周辺機
   器を描画するようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載の産業用ロボット。