JP2003260680A

JP2003260680A - 最適位置決定支援方法、最適位置決定支援装置及びロボットシステム

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Publication number: JP2003260680A
Application number: JP2002061424A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ito; 芳博伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP4210065B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ロボットアームの移動時間を短くすることの
できる最適な動作位置の決定を支援する技術を提供す
る。【解決手段】水平多関節ロボット１のロボットアーム
の第１候補移動経路を特定する固定位置及び第１候補位
置を指定し、第１候補位置を含むシミュレート範囲を指
定し、シミュレート範囲内で複数の第２候補位置を指定
し、第１候補位置を第２候補位置に変えて第１候補移動
経路を変更した第２候補移動経路を順次求め、第１候補
移動経路及び各第２候補移動経路それぞれに従って水平
多関節ロボット１を擬似的に動作させてシミュレーショ
ンを行い、第１候補位置及び各第２候補位置のうち、ロ
ボットアームの移動時間が最も短くなる移動経路に対応
する最適位置のシミュレーション結果を少なくとも出力
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
ロボットアームの移動時間を短くすることのできる、ロ
ボットアームの最適な動作位置の決定を支援する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットの動作位置を決定する方
法としては、操作者がロボットを手動で動かして動作位
置を教示していくというティーチングという方法があ
る。そして、ティーチングによって指定された動作位置
から次の動作位置にロボットアームを順次、移動させる
ことでロボット動作を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロボットアームの移動
時間は、動作位置間の移動距離が短ければ短くなるとい
う原則はあるものの、一慨には言えない部分もあること
から、ロボット作業を効率化できる動作位置の決定は勘
と経験によるものであった。

【０００４】例えば、水平多関節ロボットにおいては、
複数のアームを関節軸を中心に回転して水平方向の移動
を実現しているという構造的な機構から、水平方向に同
じ距離を移動するにしても、その移動位置により移動に
必要な時間が大きく異なってくる。以下、この点につい
て図を参照して説明する。

【０００５】図１９は第１アームと第２アームを有する
水平多関節ロボットのロボットアーム先端を点Ａから点
Ｂに移動するときの各アームの回転角度の説明図、図２
０は同様の水平多関節ロボットのロボットアーム先端を
点Ｃから点Ｄに移動するときの各アームの回転角度の説
明図である。なお、図１９及び図２０において点Ａと点
Ｂ間の距離と、点Ｃと点Ｄ間の距離とは等しくなってい
る。

【０００６】図１９において、ロボットアームが点Ａか
ら点Ｂに移動する際に、第１アームは角度θ１、第２ア
ームは角度（θ３−θ２）、反時計方向に回転する。図
２０において、ロボットアームが点Ｃから点Ｄに移動す
る際に、第１アームは角度θ４、第２アームは角度（θ
５−θ６）、時計方向に回転する。このように、ロボッ
トアームが同じ距離を移動するのであっても、各アーム
の移動に必要な回転角度は異なってくることから、移動
に必要な時間も当然のことながら異なってくる。

【０００７】図２１は図１９及び図２０の第１アームが
４１５ｍｍ、第２アームが２３５ｍｍであるときの水平
多関節ロボットのロボットアーム先端を、Ｘ軸方向に３
０ｃｍ、１往復した時の移動時間を示す棒グラフ図であ
る。図２２はこの往復動作を行う水平多関節ロボットの
模式図である。図２１のグラフは、１往復動作の中央点
（図１９で説明すると、点Ａと点Ｂの中間点Ｍに相当）
のＸＹ座標をＸＹ平面上で特定し、その座標（Ｘ，Ｙ）
に、その位置を中央点とする１往復動作の所要時間を縦
棒で示したものである。

【０００８】このグラフからも判るように、水平多関節
ロボットを背面からみた左エリア（図２２参照）のうち
Ｘ座標−４００ｍｍ近辺でＸ軸方向に３０ｃｍ、１往復
する時間は、同右エリア（図２２参照）のうちＸ座標＋
２５０ｍｍ近辺で同動作をさせた場合よりも約２倍の時
間を必要としている。従って、ユーザがロボットに課し
た作業が、作業対象物表面をＸ軸方向に３０ｃｍ、１往
復するという作業であれば、その作業中心位置がたまた
まロボット左エリア（Ｘ座標−４００ｍｍ近辺）となる
ように作業対象物を配置した場合、その作業時間が大幅
に長くなってしまうことになる。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、ロボットアームの移動時間を短くすること
のできる最適な動作位置の決定を支援する最適位置決定
支援方法、最適位置決定支援装置及びロボットシステム
を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の一つの態
様に係る最適位置決定支援方法は、多関節ロボットの動
作位置の配置決定を支援する方法であって、多関節ロボ
ットのロボットアームの第１候補移動経路を特定する固
定位置及び第１候補位置を指定し、第１候補位置を含む
シミュレート範囲を指定し、シミュレート範囲内で複数
の第２候補位置を指定し、第１候補位置を第２候補位置
に変えて第１候補移動経路を変更した第２候補移動経路
を順次求め、第１候補移動経路及び各第２候補移動経路
それぞれに従ってロボットを擬似的に動作させてシミュ
レーションを行い、第１候補位置及び各第２候補位置の
うち、ロボットアームの移動時間が最も短くなる移動経
路に対応する最適位置のシミュレーション結果を少なく
とも出力するものである。

【００１１】（２）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（１）において、第１候補位置及び
各第２候補位置に、多関節ロボットの作業対象物の配置
候補位置が指定されるものである。

【００１２】（３）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（２）において、第１候補位置及び
各第２候補位置に、作業対象物上のロボットアームのエ
ンドエフェクタの作業点の候補位置が指定されるもので
ある。

【００１３】（４）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、ロボットアーム先端のエンドエフェクタ
で作業を行う多関節ロボットの作業対象物の最適な配置
位置の決定を支援する方法であって、第１候補位置に配
置した作業対象物上の複数の作業位置を連続して通過す
る作業経路を含む第１候補移動経路を指定し、作業対象
物の配置対象領域をシミュレート範囲として指定し、シ
ミュレート範囲内で複数の第２候補位置を指定し、第１
候補位置を第２候補位置に変えて第１候補移動経路を変
更した第２候補移動経路を順次求め、第１候補移動経路
及び第２候補移動経路それぞれに従ってロボットアーム
を擬似的に動作させてシミュレーションを行い、ロボッ
トアームの移動時間を最も短くできる作業対象物の配置
位置である最適位置のシミュレーション結果を少なくと
も出力するものである。

【００１４】（５）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（１）〜（４）の何れかにおいて、
シミュレーション結果は、最適位置に関する位置データ
と、この最適位置に対応する候補移動経路での移動時間
とを少なくとも含むものである。

【００１５】（６）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（１）〜（５）の何れかにおいて、
シミュレーション結果は、第１候補位置及び各第２候補
位置それぞれに関する位置データと、第１候補経路及び
各第２候補経路それぞれでの移動時間とを含むものであ
る。

【００１６】（７）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（６）において、第１候補移動経路
及び各第２候補移動経路それぞれの移動時間を、第１候
補位置及び各第２候補位置の位置関係が視覚的に確認で
きるように出力するものである。

【００１７】（８）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（６）又は（７）において、最適位
置に関するシミュレーション結果を強調出力するもので
ある。

【００１８】（９）本発明の他の態様に係る最適位置決
定支援方法は、上記（８）において、第１候補位置に関
するシミュレーション結果を強調出力するものである。

【００１９】（１０）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援方法は、上記（５）〜（９）の何れかにおい
て、位置データが、第１候補位置からの相対距離であ
り、シミュレーション結果は、最適位置の座標値を更に
含むものである。

【００２０】（１１）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援方法は、上記（１０）において、シミュレーシ
ョン結果が、第１候補位置の座標値も更に含むものであ
る。

【００２１】（１２）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援方法は、上記（５）〜（１１）の何れかにおい
て、シミュレーション結果が、第１候補移動経路を最適
位置での最適移動経路に変えた場合に短縮される移動時
間を更に含むものである。

【００２２】（１３）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援方法は、上記（１）〜（１２）の何れかにおい
て、シミュレーション結果の出力を表示装置で行うもの
である。

【００２３】（１４）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援方法は、上記（１）〜（１３）の何れかにおい
て、多関節ロボットが、水平面内で旋回自在な複数のア
ームを備えた水平多関節ロボットであるものである。

【００２４】（１５）本発明の一つの態様に係る最適位
置決定支援装置は、多関節ロボットの動作位置の配置決
定を支援する最適位置決定支援装置であって、多関節ロ
ボットのロボットアームの第１候補移動経路を特定する
固定位置及び第１候補位置と、第１候補位置を含むシミ
ュレート範囲と、シミュレート範囲内の複数の第２候補
位置とを指定する教示データを入力する入力手段と、第
１候補位置を第２候補位置に変えて第１候補移動経路を
変更した第２候補移動経路を順次求め、第１候補移動経
路及び各第２候補移動経路それぞれに従ってロボットを
擬似的に動作させてシミュレーションを行う演算手段
と、第１候補位置及び各第２候補位置のうち、ロボット
アームの移動時間が最も短くなる移動経路に対応する最
適位置のシミュレーション結果を少なくとも出力する出
力手段とを備えたものである。

【００２５】（１６）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１５）において、第１候補位置
及び各第２候補位置には、多関節ロボットの作業対象物
の配置候補位置が指定されるものである。

【００２６】（１７）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１６）において、第１候補位置
及び各第２候補位置には、作業対象物上のロボットアー
ムのエンドエフェクタの作業点の候補位置が指定される
ものである。

【００２７】（１８）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、ロボットアーム先端のエンドエフェク
タで作業を行う多関節ロボットの作業対象物の最適な配
置位置の決定を支援する装置であって、第１候補位置に
配置した作業対象物上の複数の作業位置を連続して通過
する作業経路を含む第１候補移動経路と、作業対象物の
配置対象領域としてのシミュレート範囲と、シミュレー
ト範囲内の複数の第２候補位置とを指定する教示データ
を入力する入力手段と、第１候補位置を第２候補位置に
変えて第１候補移動経路を変更した第２候補移動経路を
順次求め、第１候補移動経路及び各第２候補移動経路そ
れぞれに従ってロボットアームを擬似的に動作させてシ
ミュレーションを行う演算手段と、少なくとも、ロボッ
トアームの移動時間を最も短くできる作業対象物の配置
位置である最適位置のシミュレーション結果を出力する
出力手段とを備えたものである。

【００２８】（１９）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１５）〜（１８）の何れかにお
いて、シミュレーション結果が、最適位置に関する位置
データと、この最適位置に対応する候補移動経路での移
動時間とを少なくとも含むものである。

【００２９】（２０）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１５）〜（１９）の何れかにお
いて、シミュレーション結果が、第１候補位置及び各第
２候補位置それぞれに関する位置データと、第１候補経
路及び各第２候補経路それぞれでの移動時間とを含むも
のである。

【００３０】（２１）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（２０）において、出力手段は、
第１候補移動経路及び各第２候補移動経路それぞれの移
動時間を、第１候補位置及び各第２候補位置の位置関係
が視覚的に確認できるように出力するものである。

【００３１】（２２）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（２０）又は（２１）において、
出力手段が、最適位置に関するシミュレーション結果を
強調出力するものである。

【００３２】（２３）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（２２）において、出力手段が、
第１候補位置に関するシミュレーション結果を強調出力
するものである。

【００３３】（２４）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１９）〜（２３）の何れかにお
いて、位置データは、第１候補位置からの相対距離であ
り、シミュレーション結果は、最適位置の座標値を更に
含むものである。

【００３４】（２５）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（２４）において、シミュレーシ
ョン結果が、第１候補位置の座標値も更に含むものであ
る。

【００３５】（２６）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１９）〜（２５）の何れかにお
いて、シミュレーション結果が、第１候補移動経路を最
適位置での最適移動経路に変えた場合に短縮される移動
時間を更に含むものである。

【００３６】（２７）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１５）〜（２６）の何れかにお
いて、出力手段が、表示装置であるものである。

【００３７】（２８）本発明の他の態様に係る最適位置
決定支援装置は、上記（１５）〜（２７）の何れかにお
いて、多関節ロボットを、水平面内で旋回自在な複数の
アームを備えた水平多関節ロボットとしたものである。

【００３８】（２９）本発明の一つの態様に係るロボッ
トシステムは、上記（１５）〜（２８７）の何れかの最
適位置決定装置と、ユーザプログラムを記憶する記憶手
段と、ユーザプログラムを構成する命令を解釈実行する
解釈実行手段とを備え、教示データは、ユーザプログラ
ムであり、ユーザプログラムを構成する命令によって第
１候補移動経路と、シミュレート範囲と、各第２候補位
置とが指定されており、解釈実行手段は、ユーザプログ
ラム中にシミュレーションの実行を指示する命令が記述
されていなかった場合、ロボットアームを実際に移動さ
せる通常モードで第１候補移動経路に従ってロボットア
ームを移動させ、ユーザプログラム中にシミュレーショ
ンの実行を指示する命令が記述されていた場合、シミュ
レーション手段を呼び出して第１候補移動経路及び各第
２候補移動経路それぞれに従ってロボットアームを擬似
的に動作させるシミュレーションを行なわせるものであ
る。

【００３９】上記（１）及び（１５）の発明によれば、
ユーザは、ロボットアームの移動時間を最も短くできる
最適な動作位置をシミュレーション結果に基づき簡単に
決定することが可能となる。よって、このシミュレーシ
ョン結果を活用して現状のロボット動作位置から最適位
置に変更することにより、効率的なロボット動作を容易
に実現することが可能となる。

【００４０】上記（２）及び（１６）の発明によれば、
ユーザは、作業対象物の最適な配置位置を簡単に決定す
ることが可能となる。

【００４１】上記（３）及び（１７）の発明によれば、
ユーザは、作業対象物に作業を行う多関節ロボットのエ
ンドエフェクタの最適な作業点の配置位置を簡単に決定
することが可能となる。

【００４２】上記（４）及び（１８）の発明によれば、
多関節ロボットに作業対象物上の複数箇所で作業を行な
わせるロボット動作を行わせるに際し、ユーザは、その
作業対象物の最適な配置位置を簡単に決定することが可
能となる。なお、第１候補移動経路は作業経路を含むと
しているため、第１候補移動経路が作業経路と等しい場
合も内容的に含んでおり、後述の実施の形態（具体例
２）では、この場合を例に説明している。

【００４３】上記（５）及び（１９）の発明によれば、
ユーザは、最適位置に関する位置データと、この最適位
置に対応する候補移動経路での移動時間とを確認するこ
とができる。

【００４４】上記（６）及び（２０）の発明によれば、
全ての候補位置でのシミュレーション結果が確認でき、
比較検討が容易に行える。

【００４５】上記（７）及び（２１）の発明によれば、
第１候補位置及び各第２候補位置それぞれの配置状態
と、それぞれに対応する移動時間とを同時に確認できる
ため、シミュレーション結果をイメージ的に捉えること
が可能となり、ユーザは、シミュレーション範囲のう
ち、どの辺りの領域で移動時間が短くなるのかなど、素
早く判断することが可能となる。

【００４６】上記（８）及び（２２）の発明によれば、
ユーザは、複数出力されたシミュレーション結果の中か
ら、最適位置のシミュレーション結果を容易に選出する
ことが可能となる。

【００４７】上記（９）及び（２３）の発明によれば、
ユーザは、複数出力されたシミュレーション結果の中か
ら、最適位置に加え、第１候補位置のシミュレーション
結果も容易に選出することが可能となる。

【００４８】上記（１０）及び（２４）の発明によれ
ば、ユーザは、シミュレーション結果に基づいてロボッ
ト作業の効率化を実現するに際し、そのためのユーザプ
ログラムの作成を最適位置の座標値を利用して簡単に行
うことが可能となる。

【００４９】上記（１１）及び（２５）の発明によれ
ば、ユーザは、最適位置の座標値に加え、第１候補位置
の座標値も同時に確認することが可能となる。

【００５０】上記（１２）及び（２６）の発明によれ
ば、ユーザは、第１候補移動経路を最適位置での最適移
動経路に変えた場合に短縮することのできる移動時間も
知ることができ、比較検討が容易に行える。

【００５１】上記（１３）及び（２７）の発明によれ
ば、ユーザは、シミュレーション結果を表示装置上で確
認できる。

【００５２】上記（１４）及び（２８）の発明によれ
ば、ユーザは、水平多関節ロボットによるロボット動作
において、最適位置を簡単に決定することが可能とな
る。

【００５３】上記（２９）の発明によれば、ユーザプロ
グラム中に、シミュレーションの実行を指示する命令が
記述されているか否かによって、ロボットを実際に動作
させずシミュレーションを行うシミュレーションモード
と、実際にロボットを動作させる通常モードと、が切り
替えられるので、ユーザは、今あるユーザプログラムに
おいて、動作位置を最適位置に変更すると共に、シミュ
レーションの実行を指示する命令の記述を削除（削除の
他、シミュレーションの実行を阻止する命令の記述でも
よい）することによって、効率的なロボット作業を実現
するプログラムに簡単に書き換えることが可能となる。

【００５４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１のロボットシステムの構成を示す模式図であ
る。図において１は水平多関節ロボット、２はコントロ
ールユニット、３はコントロールユニット２からの制御
信号に従って水平多関節ロボット１の各関節の各モータ
を駆動するドライブユニットである。４はコントロール
ユニット２から出力されるデータを表示するＣＲＴモニ
ターである。５はキーボード、６はマウスで、ユーザが
コントロールユニット２を操作したり、ユーザプログラ
ムを作成する際の入力装置として使用される。

【００５５】図２は水平多関節ロボットの概要図であ
る。図において、１１は、基台１２の上部に回動自在に
設けられた軸で、該軸１１には第１アーム１３が取付ら
れ、該第１アーム１３は軸１１によってＸＹ水平面を旋
回するようになっている。この第１アーム１３の先端部
には軸１４が回動自在に設けられ、該軸１４には第２ア
ーム１５の基端部が取り付けられ、軸１４によって第２
アーム１５がＸＹ水平面を旋回するようになっている。
第２アーム１５の先端部には、回動及びＺ方向の直動自
在な軸１６が設けられ、該軸１６には同軸にＺ軸１７が
取りつけられ、該Ｚ軸１７は軸１６と一体となって動作
するようになっている。

【００５６】このような構成の水平多関節ロボット１
は、軸１１及び軸１４を任意の位置まで回転することに
より第１アーム１３及び第２アーム１５をＸＹ水平面の
任意の位置に移動させることができるようになってい
る。なお、本来、水平多関節ロボット１の動作は前述の
軸１１、１４、１６、１７の４つの軸を制御することに
より完結するものである。本発明はＸＹ水平面の動作に
関わるものであるので、Ｚ軸方向の動作については省略
し、ＸＹ水平面の動作に大きく関連している軸１１、第
１アーム１３、軸１４、第２アーム１５動作を中心に説
明を進めることにする。

【００５７】図３はコントロールユニットの概略構成を
示す図である。コントロールユニット２は、演算装置
（ＣＰＵ）２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＨＤ２４、
ＨＤＤ２５、ＦＤＤ２６、ドライブユニット３と通信す
るためのドライバーインターフェース２７等を備えてい
る。

【００５８】ＨＤ２４には、ティーチング時に指定され
た動作位置やユーザにより作成されたユーザプログラム
などの教示データが格納されている。ＲＯＭ２２には、
ユーザプログラムを解釈実行するための後述の図８及び
図９に示すフローチャートに対応した解釈実行プログラ
ム、図１０〜図１２に示すフローチャートに対応したシ
ミュレーションプログラム等、ＣＰＵ２１が動作するた
めの各種プログラムが格納されている。

【００５９】ＣＰＵ２１は、ユーザプログラムを構成し
ている命令を、解釈実行プログラムに従って１命令ずつ
解釈実行し、ユーザの意図する動作をユーザプログラム
に記述された順番に実行する。解釈実行プログラムは、
ユーザプログラムの最終命令までの解釈実行が終了する
と、シミュレーションプログラムをコールして、シミュ
レーションプログラムに制御を受け渡すように構成され
ている。このＣＰＵ２１と解釈実行プログラムで解釈実
行手段が構成され、ＣＰＵ２１とシミュレーションプロ
グラムとで演算手段が構成されている。

【００６０】ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が解釈実行プロ
グラムやシミュレーションプログラム等の各種プログラ
ムに従って動作する際に使用され、各種プログラムの実
行に必要なフラグや各種パラメータの一時記憶に利用さ
れるメモリである。

【００６１】以上のように構成されたコントロールユニ
ット２は、上記の説明でもわかるように、一般的なパー
ソナルコンピュータにドライバーインターフェース２７
を追加した構成となっている。

【００６２】図４は、本実施の形態１の最適位置決定支
援方法の流れの概要を示す図である。本実施の形態１の
最適位置決定支援方法は、大まかに段階を分けると、水
平多関節ロボット１のロボットアームの第１候補移動経
路を特定する動作位置（第１候補位置及び固定位置）を
指定する段階（Ｓ１）と、シミュレート範囲を指定する
段階（Ｓ２）と、シミュレート範囲内の複数の第２候補
位置とを指定する段階（Ｓ３）と、第１候補位置を、第
２候補位置に変えて第１候補移動経路を変更した第２候
補移動経路を順次求め、第１候補移動経路及び各第２候
補移動経路それぞれに従って水平多関節ロボット１を擬
似的に動作させてシミュレーションを行い各移動経路そ
れぞれでのロボットアームの移動時間を求める段階（Ｓ
４）と、シミュレーション結果を出力する段階（Ｓ５）
とで構成される。

【００６３】第１候補位置及び固定位置、シミュレート
範囲、各第２候補位置は、これらの各データを指定する
命令がユーザプログラム中に記述されており、これら各
命令をＣＰＵ２１が解釈実行することにより指定される
ものである。なお、以下では、第１候補位置及び各第２
候補位置を、これらの各位置がステップＳ４におけるシ
ミュレーションの基準位置となることからシミュレート
位置と呼び、各シミュレート位置のうち、特に、第１候
補位置をシミュレート対象位置と呼ぶことにする。

【００６４】以下、本実施の形態１の最適位置決定支援
方法について、具体的なロボット動作を２例挙げて説明
する。

【００６５】＜具体例１＞図５は、ロボット動作の具体
例１を示す図で、図１に示した水平多関節ロボットのロ
ボットアーム先端の移動経路をロボットアーム概略図で
示したものである。具体例１では、水平多関節ロボット
１がロボットアーム先端をＰ０→Ｐ１→Ｐ５の経路で移
動させ、Ｐ０に置かれた部品を、Ｐ０で保持して作業対
象物Ｗ上のＰ１に搬送し、その後、次の作業のためにロ
ボットアーム先端をＰ５に移動させる動作を行う場合を
想定する。本発明の最適位置決定支援は、この具体例１
でまず簡単に概要を説明すると、作業対象物Ｗ上の作業
点を、実線で示した作業対象物Ｗ上のＰ１から、その
他、例えば破線で示した作業対象物Ｗ上のＰ１’等に順
次変えてそれぞれの移動経路でのロボットアーム移動時
間をシミュレーションによって求めることで、この作業
対象物Ｗの最適な配置位置の決定支援を行うものであ
る。以下、詳細に説明する。

【００６６】図６は図５の具体例１の詳細説明図であ
る。図６において、Ｐ１はシミュレート対象位置、
「○」は各シミュレート位置、ＳＲはシミュレート範囲
を示している。図７は図６のシミュレーションを実現す
るユーザプログラムの一例を示す図である。

【００６７】ところで、プログラムを構成するためのロ
ボットプログラミング言語は、表１に示すように、実際
にロボットを動作させるための『動作命令』、動作の回
数を指定したり、条件によるプログラムの実行先を分岐
させたりする『制御命令』、その他入出力命令、動作位
置定義命令等の命令によって構成されている。

【００６８】

【表１】

【００６９】通常、ロボット動作を実現するプログラム
では、まず最初にロボット動作位置を定義するための動
作位置定義命令が記述され、そして、その定義された動
作位置を目標位置として指定するＪＵＭＰ等の動作命令
が記述される構成となっている。そして、このように構
成されたプログラムを実行することで、ロボットアーム
を、動作命令で指定された目標位置へ移動させるロボッ
ト動作が実現される。

【００７０】本実施の形態では、前述の動作命令等に加
え、上述のようなシミュレーションを行うためのミュレ
ーション命令を用意し、シミュレーション命令が適当箇
所に記述されたユーザプログラムをＣＰＵ２１が解釈実
行することで、水平多関節ロボット１を動作命令に従っ
て実際に動作させる通常モードと、実際に水平多関節ロ
ボット１を動作させることなく擬似的に動作させてシミ
ュレーションを行うシミュレーションモードとを切り替
えることができるようになっている。

【００７１】表２はシミュレーション命令の詳細を示す
表である。

【００７２】

【表２】

【００７３】表２に示すように、シミュレーション命令
は、シミュレーションモードＯＮ命令、シミュレーショ
ンモードＯＦＦ命令、シミュレート位置設定命令、シミ
ュレート範囲設定命令、時間推定開始命令、時間推定終
了命令で構成されている。この各命令の詳細について
は、以下、該当箇所で適宜説明することにする。

【００７４】図７のユーザプログラムにおいて、１〜４
行目は「‘ 」で始まるコメント文、５〜７行目に記述
された命令は、ロボットの移動経路を指定するための動
作位置を定義するための動作位置定義命令で、例えば５
行目の動作位置定義命令では、Ｐ０を、Ｘ座標、Ｙ座
標、Ｚ座標、ＸＹ平面の回転角をそれぞれ２５０、０、
０、０と定義している。なお、この例では、ユーザプロ
グラムでロボット動作位置を指定しているが、ティーチ
ングにより指定するようにしても良い。

【００７５】そして、９行目に記述された命令「ＳＩＭ
ＭＯＤＥＯＮ」は、表１及び表２に示すようにシミ
ュレーションモードＯＮ命令で、この命令によってシミ
ュレーションモードをＯＮにすることにより、この命令
以降に動作命令があっても、実際のロボット動作を起動
することなく、擬似的に動作させてシミュレーションを
行うシミュレーションモードに設定される。

【００７６】ついで、１０行目に記述された命令「ＳＩ
ＭＰＯＳ（Ｐ１）」により、シミュレート対象位置を
Ｐ１と指定している。なお、シミュレート対象位置Ｐ１
の座標は先に定義されているように（Ｘ＝５０，Ｙ＝１
００）である。

【００７７】１１行目に記述された命令「ＳＩＭＲＡ
ＮＧＥ（50,3,-2,25,2,0）」は、シミュレート範囲設定
命令で、図６に示すシミュレート範囲ＳＲを指定してい
る。シミュレート範囲設定命令の各パラメータ（表２参
照）は、最初から順にＸステップ距離、Ｘステップ開始
カウント、Ｘステップ終了カウント、Ｙステップ距離、
Ｙステップ開始カウント、Ｙステップ終了カウントであ
る。

【００７８】Ｘステップ距離は、図６の距離ＳＸに相当
するもので、シミュレート範囲ＳＲ内の各シミュレート
位置間のＸ方向の間隔である。Ｙステップ距離は図６の
距離ＳＹに相当するもので、シミュレート範囲ＳＲ内の
各シミュレート位置間のＹ方向の間隔である。

【００７９】このシミュレート範囲設定命令では、シミ
ュレート対象位置Ｐ１を基準としてＸ軸の正方向にＸス
テップ距離をＸステップ開始カウント（すなわち３回）
進めたＸ座標値と、Ｙ軸の正方向にＹステップ距離をＹ
ステップ開始カウント（すなわち２回）進めたＹ座標値
とで特定される点Ｐａと、Ｘ軸方向にＸステップ距離を
Ｘステップ終了カウント（すなわちＸ軸の負方向に２
回）進めたＸ座標値と、Ｙ軸方向にＹステップ距離をＹ
ステップ終了カウント（すなわち０回）進めたＹ座標値
とで特定される点Ｐｂを対角の端点とした四角形の領域
において、Ｘ方向にＳＸ間隔、Ｙ方向にＳＹ間隔で刻ま
れた各点をシミュレート位置と指定している。

【００８０】なお、以下では、シミュレート対象位置か
らの各シミュレート位置への距離をシミュレート量と呼
ぶことにする。よって、ここでは、シミュレート量は、
Ｘ方向について、＋１５０、＋１００、＋５０、０、−
５０、−１００となり、Ｙ方向について、＋５０、＋２
５、０となる。また、シミュレート範囲ＳＲ内の各シミ
ュレート位置を、ステップカウントを用いて、ＰＳ（Ｘ
ステップカウント，Ｙステップカウント）と表現するこ
とにする。よって、例えばＰａはＰＳ（３，２）、Ｐｂ
はＰＳ（−２，０）と表現されることになる。なお、各
シミュレート位置のうち、或る１点を特定しないときは
シミュレート位置ＰＳと表現することにする。

【００８１】図７の説明に戻る。１３行目に記述された
命令「ＪＵＭＰＰ０」はロボットアームをＰ０へ移動
させる動作を指示するものである。この例では、上述し
たようにＰ０からシミュレート位置ＰＳへ移動し、そし
てさらにＰ５へ移動するまでの移動時間をシミュレーシ
ョンにより求めるものであるため、シミュレーションに
よる移動時間推定開始を指示する時間推定開始命令「Ｓ
ＩＭＳＴＡＲＴ」と、シミュレーションによる移動時
間推定終了を指示する時間推定終了命令「ＳＩＭＳＴ
ＯＰ」との間に、「ＪＵＭＰＰ１」、「ＪＵＭＰＰ
５」を記述することにより、これをプログラミングして
いる。

【００８２】このように構成されたユーザプログラムを
実行することにより、Ｐ１→ＰＳ→Ｐ５の移動経路がシ
ミュレート位置ＰＳを順次変更したそれぞれについて特
定され、各移動経路それぞれでのロボットアームの移動
時間がシミュレーションによって求められる。以下、ユ
ーザプログラムを解釈実行するプログラム解釈実行プロ
グラムの処理の流れを説明する。

【００８３】図８、プログラム解釈実行プログラムの処
理の流れを示すフローチャートである。なお、本実施の
形態のプログラム解釈実行プログラムは、ユーザプログ
ラムを１行目から最終行まで順に１命令ずつ読み込んで
解釈し、それぞれ命令に応じた処理を行った後、この１
回目のユーザプログラムの解釈実行によってシミュレー
ションフラグがＯＮに設定された場合に、シミュレーシ
ョンプログラムをコールしてシミュレーション処理を行
うように構成されている。これは、ユーザが、ユーザプ
ログラム中でシミュレーションフラグをＯＮ／ＯＦＦに
設定するだけで、実際にロボットを動作させる場合の通
常モードと、動作させずにシミュレーションを行うシミ
ュレーションモードとを切り替えることを可能とするた
めの構成である。

【００８４】ＣＰＵ２１は、まず最初にプログラムカウ
ンタとロボット位置とを初期化すると共に、シミュレー
ションフラグをＯＦＦにする（Ｓ１１）。ついで、ユー
ザプログラムの１行目の命令を読み込み（Ｓ１２）、命
令の内容に応じて次の動作に移行する（Ｓ１３）。

【００８５】読み込んだ命令がロボット動作位置定義命
令であれば、ロボット動作位置を定義する（Ｓ１４）。

【００８６】読み込んだ命令がシミュレーション命令で
あれば、シミュレーション命令の内容に応じた処理に移
行する（Ｓ１５）。このシミュレーション命令がシミュ
レーションフラグＯＮ命令であれば、シミュレーション
フラグをＯＮにし（Ｓ１６）、シミュレーションフラグ
ＯＦＦ命令であれば、シミュレーションフラグをＯＦＦ
にする（Ｓ１７）。また、シミュレート位置設定命令で
あれば、現在、シミュレーションフラグがＯＮかどうか
をチェックし（Ｓ１８）、ＯＮに設定されていれば、シ
ミュレート位置設定命令中のパラメータで指定されてい
るロボット動作位置をシミュレート対象位置としてＲＡ
Ｍ２３に記憶する（Ｓ１９）。また、シミュレート範囲
設定命令であれば、同様に、現在、シミュレーションフ
ラグがＯＮかどうかをチェックし（Ｓ２０）、ＯＮに設
定されていれば、シミュレート範囲設定命令中の各パラ
メータをシミュレート範囲指定パラメータ群としてＲＡ
Ｍ２３に記憶する（Ｓ２１）。なお、ステップＳ１８及
びＳ２０において、シミュレーションフラグがＯＦＦと
判断した場合、すなわち、シミュレーションモードでは
なく通常の動作モードであれば、これらのシミュレーシ
ョン命令は無視される。また、時間推定開始命令および
時間推定終了命令であるときも、この１回目のユーザー
プログラムの読み込みの際には無視される。

【００８７】ステップＳ１２において読み込んだ命令が
動作命令であれば、シミュレーションフラグがＯＦＦか
どうかをチェックし（Ｓ２２）、ＯＦＦであれば、すな
わち通常の動作モードであれば、実際にロボットを動作
させる動作命令処理を行う（Ｓ２３）。例えば、ＪＵＭ
Ｐ命令であれば、表１に示すように、ロボットアームを
ＪＵＭＰ命令で指定される位置に門型軌道で移動させる
動作を実行させる。

【００８８】また、読み込んだ命令がその他の命令であ
れば、その命令に対応する処理を実行する（Ｓ２４）。

【００８９】以上のように、読み込んだ命令に対応する
処理が終了すると、ＣＰＵ２１はプログラム終了かどう
かを判定する（Ｓ２５）。読み込んだ命令がプログラム
の終了を明示する「ＥＮＤ」でない場合は、終了でない
と判定し、プログラムカウンタをカウントアップし（Ｓ
２６）、ステップＳ１２に戻り、次の行の命令を読み込
んで、上記と同様の処理を行う。

【００９０】上記の処理を繰り返し行い、そして、ユー
ザプログラムの読み込みが最終命令「ＥＮＤ」に達する
と、シミュレーションフラグがＯＮに設定されているか
どうかをチェックし（Ｓ２７）、ＯＮに設定されていれ
ば、シミュレーションプログラムをコールしてシミュレ
ーションプログラムに制御を移す（Ｓ２８）。ステップ
Ｓ２７においてシミュレーションフラグがＯＮに設定さ
れていないと判断した場合、即ちシミュレーションフラ
グがＯＦＦで通常の動作モードであれば、ここで処理を
終了する。

【００９１】以上のように、ユーザプログラムにおいて
動作命令が記述されている場合、ＣＰＵ２１は、シミュ
レーションモードがＯＦＦか否かを判断し、シミュレー
ションフラグがＯＦＦの場合に動作命令処理を行って実
際のロボット動作を行わせるようにしているため、シミ
ュレーションモードのＯＮ／ＯＦＦの設定によって通常
モードとシミュレーションモードとを切り替えることが
可能となる。

【００９２】以下、本発明の主要部であるシミュレーシ
ョン処理の流れについて図面を参照しながら説明する。
図１０〜図１２は、シミュレーションプログラムの処理
の流れを示すフローチャートである。このシミュレーシ
ョンプログラムに基づくロボットコントローラの動作
を、図７のユーザプログラムを実行する場合を例に説明
する。なお、このシミュレーション処理に入る前の１回
目のユーザプログラムの解釈実行により、シミュレート
対象位置Ｐ１（250,0,0,0）及びシミュレート範囲指定
パラメータ群（50,3,-2,25,2,0）が既にＲＡＭ２３に記
憶されているものとする。

【００９３】ＣＰＵ２１は、Ｘ及びＹシミュレートステ
ップカウンタをそれぞれ初期化すると共に、計測時間カ
ウンタを０に初期化し、Ｘシミュレートステップカウン
タ及びＹシミュレートステップカウンタの最終値を、Ｒ
ＡＭ２３に格納されたシミュレート範囲指定パラメータ
群に基づいて設定する（Ｓ３１）。

【００９４】ここで、Ｘシミュレートステップカウンタ
はシミュレート範囲指定パラメータ群のうち、Ｘステッ
プ開始カウントの値に初期化される。よってここでは
「３」に初期化され、同様にＹシミュレートステップカ
ウンタは「２」に初期化される。また、Ｘシミュレート
ステップカウンタの最終値には、Ｘステップ終了カウン
トが設定され、Ｙシミュレートステップカウンタの最終
値には、Ｙステップ終了カウントが設定される。

【００９５】続いて、プログラムカウンタを初期化する
と共に、ロボット位置を初期化する（Ｓ３２）。そし
て、ユーザプログラムを１行目の命令から読み込み（Ｓ
３３）、命令の内容に応じて次の動作に移行する（Ｓ３
４）。

【００９６】１行目は「’」で始まるコメント文である
ことから、「その他の命令」として処理される（Ｓ３
９）。その後、ＣＰＵ２１はプログラム終了か否かをチ
ェックし（Ｓ４０）、ここではまだ終了でないと判断
し、プログラムカウンタをカウントアップして（Ｓ４
９）、ステップＳ３３に戻り、次の行の命令を読み込
む。

【００９７】同様の処理が４行目の命令まで行われる。
そして、ＣＰＵ２１は５行目に記述された命令を読み込
むと、ロボット動作位置定義命令であると解釈し、シミ
ュレーション命令でも、動作命令でもないその他の命令
であると判断して、対応する処理を行って（Ｓ３９）、
ステップＳ４０に移行する。なお、動作位置定義命令に
よる動作位置の定義は既に当該ユーザプログラムの１回
目の解釈実行時に行われていることから、ここでは、実
際には何ら処理は行われない。６行目、７行目の動作位
置定義命令においても同様である。

【００９８】続いてＣＰＵ２１は、９行目に記述された
「ＳＩＭＭＯＤＥＯＮ」を読み込むと、シミュレー
ション命令のうち（Ｓ３５）、時間推定開始命令でも、
時間推定終了命令でもない、その他のシミュレーション
であることから、この命令を無視し、ステップＳ４０に
移行する。そして、ステップＳ４０のプログラム終了判
定を行い、プログラムカウンタをカウンタアップして
（Ｓ４９）、ステップＳ３３に戻り、次の命令を読み込
む。１０行目、１１行目も時間推定開始命令、時間推定
終了命令のどちらでもないことから、同様にプログラム
カウンタがカウンタアップされるのみの処理となる。

【００９９】そして、ＣＰＵ２１は１３行目の「ＪＵＭ
ＰＰ０」を読み込むと（Ｓ３３）、動作命令処理を実
行する（Ｓ３８）。

【０１００】図１２は図１０の動作命令処理の流れを示
すフローチャートである。このシミュレーション処理に
おける動作命令処理は、先の図９のステップＳ２３の動
作命令処理と異なり、ロボットアームを実際に動作させ
るのではなく、擬似的に動作させる処理を行うものであ
る。ＣＰＵ２１は、動作命令（ここではＪＵＭＰ命令）
で指定された動作位置Ｐ０がシミュレート対象位置か否
かをＲＡＭ２３を参照して判断する（Ｓ３８ａ）。Ｐ０
は、ＲＡＭ２３にシミュレート対象位置として記憶され
たＰ１と異なるため、シミュレート対象位置ではないと
判断し、ステップＳ３８ｃに移行してロボットをＪＵＭ
Ｐ命令に従って擬似的に動作させる。すなわち、コント
ロールユニット２内では、ロボットアームをＰ０に移動
させたものとして処理される。ついで、計測内部フラグ
がＯＮか否かを判断し（Ｓ３８ｄ）、ここではＯＦＦで
あるため、動作命令処理を終了し、図１０のステップＳ
４０に移行する。そして、ステップＳ４０のプログラム
終了判定、ステップＳ４９のプログラムカウンタアップ
を行って、ステップＳ３３に戻る。

【０１０１】次に１４行目に記述された「ＳＩＭＳＴ
ＡＲＴ」を読み込むと、当該命令はシミュレーション命
令のうち、時間推定開始命令であることから、ＣＰＵ２
１は、計測内部フラグをＯＮにし（Ｓ３６）、ステップ
Ｓ４０、ステップＳ４９を行ってステップＳ３３に戻
る。

【０１０２】次に１５行目に記述された「ＪＵＭＰＰ
１」を読み込むと、動作命令処理（図１２参照）に移行
する。ＣＰＵ２１は、指定された動作位置Ｐ１がＲＡＭ
２３にシミュレート対象位置として記憶された位置と同
じであるためシミュレート対象位置であると判断し（Ｓ
３８ａ）、そのシミュレート対象位置Ｐ１をＸシミュレ
ートステップカウンタ、Ｙシミュレートステップカウン
タに基づいてオフセットしたシミュレート位置に設定す
る（Ｓ３８ｂ）。ここでは、Ｘシミュレートステップカ
ウンタが「３」、Ｙシミュレートステップカウンタが
「２」であることから、シミュレート位置は、図６にお
いてＰＳ（３，２）で示されるシミュレート開始位置Ｐ
ａに設定されることになる。

【０１０３】そして、ロボットをＪＵＭＰ命令に従って
シミュレート開始位置Ｐａに擬似的に動作させる（Ｓ３
８ｃ）。ついで計測内部フラグがＯＮか否かをチェック
し（Ｓ３８ｄ）、ここではＯＮに設定されているため、
ステップＳ３８ｃの動作、すなわちロボットアームの、
Ｐ０からシミュレート位置ＰＳ（３，２）への移動動作
に必要な時間を計算する。そして、計算された移動時間
を計測カウンタに追加して（Ｓ３８ｆ）、動作命令処理
を終了する。そして、図１０のステップＳ４０に戻り、
プログラム終了判定、ステップＳ４９のプログラムカウ
ンタアップを行ってステップＳ３３に戻る。

【０１０４】次に１６行目に記述された「ＪＵＭＰＰ
５」を読み込むと、再度動作命令処理（図１２参照）に
移行する（Ｓ３８）。Ｐ５はシミュレート対象位置でな
いため（Ｓ３８ａ）、ステップＳ３８ｂの処理は省略し
てステップＳ３８ｃの処理に移行し、ロボットアームを
現在位置ＰＳ（３，２）からＪＵＭＰ命令で指定された
Ｐ５へ擬似的に動作させる。そして、ここでは計測内部
フラグはＯＮに設定されたままであるため（Ｓ３８
ｄ）、ステップＳ３８ｃの動作、すなわちロボットアー
ムのシミュレート位置ＰＳ（３，２）からＰ５への移動
動作に必要な時間を計算し、算出された移動時間を計測
カウンタに追加する。これにより、計測カウンタには、
Ｐ０→ＰＳ（３，２）→Ｐ５への移動に要する時間が格
納されていることになる。そして、図１０のステップＳ
４０に戻り、プログラム終了判定、ステップＳ４９のプ
ログラムカウンタアップを行ってステップＳ３３に戻
る。

【０１０５】次に１７行目に記述された「ＳＩＭＳＴ
ＯＰ」を読み込むと（Ｓ３３）、ＣＰＵ２１は、計測内
部フラグをＯＦＦにし（Ｓ３７）、ステップＳ４０のプ
ログラム終了判定、ステップＳ４９のプログラムカウン
タアップを行ってＳ３３に戻り、「ＥＮＤ」を読み込む
と、プログラム終了と判定して図１１に示すステップＳ
４１の処理に移行する。

【０１０６】ステップＳ４１では、これまでの処理での
シミュレーション結果、すなわちシミュレート位置ＰＳ
（３，２）でのシミュレーション結果を、Ｘシミュレー
ト量、Ｙシミュレート量、計測カウンタ値の３データを
１組とするシミュレートデータとしてＲＡＭ２３に記憶
する。Ｘシミュレート量、Ｙシミュレート量は、ここで
は、「＋１５０、５０」となる。

【０１０７】ついで、Ｘシミュレートステップカウンタ
が最終値に達したかをチェックする（Ｓ４２）。Ｘシミ
ュレートステップカウンタは、ここではまだ初期値の
「３」であるため、Ｘシミュレートステップカウンタを
カウントアップし（Ｓ４３）、計測カウンタを０に初期
化して（Ｓ４７）、図１０のステップＳ３２に移行す
る。なお、Ｘシミュレートステップカウンタは、シミュ
レート範囲指定パラメータ群に含まれるＸステップ終了
カウントからＸステップ開始カウントを減算した値が負
の値を取るときは−１ずつカウントアップされ、正の値
を取るときは１ずつカウントアップされる。よって、こ
こでは、−１カウントアップされて「２」となる。

【０１０８】ＣＰＵ２１は、ステップＳ３２において、
プログラムカウンタを初期化すると共に、ロボット位置
を初期化して、上記と同様の処理を行う。すなわち、再
度、ユーザプログラムの１行目から解釈実行する。この
シミュレーション処理における２回目（通算３回目）の
ユーザプログラムの解釈実行時には、図１１のステップ
Ｓ４３でＸシミュレートステップカウンタがカウントア
ップされ「２」となっていることから（なお、Ｙシミュ
レートステップカウンタは「２」のままである）、ステ
ップＳ４０のプログラム終了判定がＹＥＳとなるまでの
間の処理によって、ロボットアームをＰ０→ＰＳ（２，
２）→Ｐ５へ移動させるのに要する時間が計測カウンタ
に保持されていることになる。

【０１０９】そして、この２回目のユーザプログラムの
解釈実行によって「ＥＮＤ」が読み込まれると、図１１
のステップＳ４１によって、シミュレート位置をＰＳ
（２，２）としたときのシミュレーション結果を示すシ
ミュレートデータがＲＡＭ２３に記憶されることにな
る。ここでのＸシミュレート量、Ｙシミュレート量は、
それぞれ「＋１００」、「５０」となる。そして、ステ
ップＳ４２でシミュレートステップカウンタが最終値に
達したかを判断し、ここではまだ達していないため、Ｘ
シミュレートステップカウンタをカウントアップし（Ｓ
４３）、すなわち、−１カウントアップして「１」と
し、計測カウンタを初期化して（Ｓ４７）、図１０のス
テップＳ３２に戻る。

【０１１０】以上の処理を繰り返し行い、図１１のステ
ップＳ４２においてＸシミュレートステップカウンタが
最終値に達したと判断した場合（Ｓ４２）、すなわち、
各シミュレート位置のうち、Ｙステップカウントが
「２」である、図６において横一列のシミュレート位置
ＰＳ（３，２）、ＰＳ（２，２）、ＰＳ（１，２）、Ｐ
Ｓ（０，２）、ＰＳ（−１，２）、ＰＳ（−２，２）の
シミュレーションが終了すると、Ｘシミュレートステッ
プカウンタを初期化（「３」に初期化）し（Ｓ４４）、
Ｙシミュレートステップカウンタの最終値到達判定を行
った上で（Ｓ４５）、Ｙシミュレートステップカウンタ
をカウントアップする（Ｓ４６）。

【０１１１】このＹシミュレートステップカウンタのカ
ウントアップもＸシミュレートステップカウンタのカウ
ントアップと同様に、Ｙステップ終了カウントからＹス
テップ開始カウントを減算した値が負の値を取るとき
は、−１ずつカウントアップされ、正の値を取るときは
１ずつカウントアップされる。よって、ここではＹステ
ップカウントが「１」となり、以上の処理の繰り返しに
より、Ｙステップカウントが「１」の各シミュレート位
置のシミュレーションを行い、それぞれのシミュレート
位置での移動時間の計算及びシミュレートデータの記憶
を順次繰り返す。そして、Ｘステップカウントが「−
２」の最終値に達し、且つ、Ｙステップカウントが
「０」の最終値に達すると（Ｓ４５）、ＲＡＭ２３に記
憶した全てのシミュレート位置でのシミュレートデータ
をＣＲＴモニター４に表示する（Ｓ４８）。

【０１１２】図１３は、ＣＲＴモニターに表示されたシ
ミュレーション結果画面の出力例を示す図である。この
シミュレーション結果出力により、ユーザは、作業対象
物Ｗをどの位置に配置すれば、最も短い時間で作業がで
きるかを判断することが可能となる。この例では、移動
時間が０．８０となる、Ｘシミュレート量＋１５０、Ｙ
シミュレート量５０の位置を最適位置と判断することが
でき、この最適位置に作業対象物Ｗを配置することによ
り、作業効率の高いロボット作業を実現することが可能
となる。ユーザはこの結果を基に、ユーザプログラムに
おいて、Ｐ１の位置を最短移動時間が得られる最適位置
に定義し直し、シミュレーションモードＯＮ命令をプロ
グラムから削除するか、またはシミュレーションモード
ＯＦＦ命令に書き換えることにより、効率的なロボット
作業を実現するプログラムに簡単に書き換えることが可
能となる。

【０１１３】＜具体例２＞

【０１１４】図１４はロボット動作の具体例２を示す図
で、図１に示した水平多関節ロボット１のロボットアー
ム先端の移動経路をロボットアーム概略図で示したもの
である。この例では、水平多関節ロボット１は、ロボッ
トアーム先端をＰ０から作業対象物Ｗ上のＰ１に移動さ
せ、そして、作業対象物Ｗ上でその四隅のＰ２、Ｐ３、
Ｐ４、Ｐ１にこの順に移動して各位置でそれぞれ作業を
行い、この作業経路Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１での動作を
再度繰り返した後、ロボットアーム先端をＰ５に移動さ
せる動作を行う場合を想定する。ここでは、作業対象物
Ｗの最適な配置位置の選出を目的として、この作業経路
Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１を２回移動する動作をシミュレ
ーションの対象とする。

【０１１５】図１５は図１４のシミュレーションを実現
するユーザプログラムの一例を示す図である。５行目か
ら１０行目でＰ０〜Ｐ５の各ロボット動作位置を定義し
ている。１２行目でこのユーザプログラムをシミュレー
ションモードで実行させることを指定している。１３行
目でシミュレート対象位置をＰ１〜Ｐ４と指定し、１４
行目でシミュレーションの範囲を指定している。この例
では、Ｙステップ開始カウント及びＹステップ終了カウ
ントが共に０であるため、シミュレート位置は、シミュ
レート対象位置Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれＸ軸の正の方向に
１５ｍｍ移動させた位置から、Ｘ軸の負の方向に１０ｍ
ｍ移動させた位置までの直線上に、５ｍｍ間隔で刻まれ
た各点となる。すなわち、図１４において◆、●、○、
◇で示した位置が、それぞれ各シミュレート対象位置Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応する各シミュレート位置と
なる。また、Ｘステップ開始カウントが「３」であるこ
とから、最初のシミュレート位置は、ＰＳ１（３，
０）、ＰＳ２（３，０）、ＰＳ３（３，０）、ＰＳ４
（３，０）となる。

【０１１６】また、このシミュレーションは、上述した
ように、Ｐ０からＰ１へ移動した後の、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ
４→Ｐ１の２回の繰り返し移動動作を対象としているた
め、１６行目、１７行目でＰ０，Ｐ１への動作命令が記
述された後、１８行目で移動時間推定の開始が指示さ
れ、そして、１９行目から２４行目までの「ＦＯＲ…
ＮＥＸＴ」ルーチンによってＰ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１へ
の動作命令を２回繰り返すように記述され、２５行目で
移動時間推定の終了が指示され、そして、２６行目でＰ
５への動作命令が記述されたユーザプログラムとなって
いる。

【０１１７】このように構成されたユーザプログラムを
上述の図１０〜図１２のフローチャートに従って処理す
ることで、まず、ロボットアームをＰＳ２（３，０）→
ＰＳ３（３，０）→ＰＳ４（３，０）→ＰＳ１（３，
０）の作業経路を２回移動させるのに要する移動時間が
求められ、ついで作業経路をＰＳ２（２，０）→ＰＳ３
（２，０）→Ｓ４（２，０）→ＰＳ１（２，０）とした
場合での同様の移動時間が求められる。すなわち、作業
対象物ＷをＸ軸に平行に５ｍｍずつ移動させてそれぞれ
の位置でのシミュレーションが行われることになる。そ
して、作業経路をＰＳ２（−２，０）→ＰＳ３（−２，
０）→ＰＳ４（−２，０）→ＰＳ１（−２，０）とした
ときのシミュレーションが終了すると、シミュレーショ
ン結果画面がＣＲＴモニター４に表示される。

【０１１８】図１６は、ＣＲＴモニターに表示されたシ
ミュレーション結果画面の出力例を示す図である。シミ
ュレーション結果出力により、ユーザは、作業対象物Ｗ
をどの位置に配置すれば、最も短い時間で作業ができる
かを判断することが可能となる。この例では、移動時間
が４．５３となる、Ｘシミュレート量が＋１５、Ｙシミ
ュレート量が０の位置を最適位置と判断することがで
き、この最適位置に作業対象物Ｗを配置することによ
り、作業効率の高いロボット作業を実現することが可能
となる。ユーザはこの結果を基に、ユーザプログラムに
おいて、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置を最短移動時間
が得られる最適位置に定義し直し、シミュレーションモ
ードＯＮ命令をプログラムから削除するか、またはシミ
ュレーションモードＯＦＦ命令に書き換えることによ
り、効率的なロボット作業を実現するプログラムに簡単
に書き換えることが可能となる。

【０１１９】実施の形態２．本実施の形態２は、シミュ
レーション結果の効果的な出力方法に関するものであ
る。図１７は、シミュレーション結果出力の他の構成例
１を示す図である。なお、ここでは図７のユーザプログ
ラムに対応したものを例示している。この構成例１は、
シミュレート対象位置でのシミュレートデータと、移動
時間が最短となる最適位置でのシミュレートデータを、
太字で強調表示するようにしたものである。なお、ＣＲ
Ｔモニター４がカラー表示可能なものであれば、表示色
を変えて強調表示するようにしても良い。また、この構
成例１では、シミュレートデータのリスト表示の他に、
シミュレート対象位置の絶対位置（座標値）と移動時間
とを含むシミュレート対象位置情報を表示し、更に、最
適位置の絶対位置（座標値）と移動時間と、シミュレー
ト対象位置の場合と比較して短縮されるであろう時間
（図１７において括弧内の数値）とを含む最適位置情報
を表示するようにしている。

【０１２０】以上のように表示することで、ユーザは、
リスト表示された複数のシミュレートデータの中から、
シミュレート対象位置でのシミュレートデータと、最適
位置でのシミュレートデータとを直ちに選出することが
可能となる。また、このリスト表示と同時にシミュレー
ト対象位置と最適位置のそれぞれの座標値が表示される
ため、ユーザは、このシミュレーション結果に基づいて
ユーザプログラムを書き換える際に、これらの座標値を
利用して簡単にユーザプログラムを変更することが可能
となる。なお、強調表示の方法は、太字表示、異色表示
に限られず、シミュレート対象位置及び最適位置でのシ
ミュレートデータの選出が視覚的に容易な形式を各種採
用できる。

【０１２１】図１８は、シミュレーション結果出力の他
の構成例２を示す図である。この構成例２は、図１７に
おいてリスト表示された部分の表示形式を変えたもの
で、各シミュレート位置それぞれでの移動時間を、その
移動時間に対応するシミュレート位置の位置関係を視覚
的に確認できるように表示するものである。上記では、
シミュレート範囲を四角形で構成し、各シミュレート位
置をシミュレート範囲内でマトリックス状に配置した構
成としているので、ここでは各移動時間がマトリックス
状に表示されている。この表示により、各シミュレート
位置の配置状態と、それぞれに対応する移動時間とを視
覚的に同時に確認することが可能となるため、シミュレ
ーション結果をイメージ的に捉えることが可能となり、
ユーザは、シミュレーション範囲のうち、どの辺りの領
域で移動時間が短くなるのかなどを素早く判断すること
が可能となる。なお、シミュレート範囲は、上記のよう
な四角形に限られたものではなく、例えば円形や三角形
など任意の形状とすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施の形態のロボットシステムの
構成を示す模式図である。

【図２】図１の水平多関節ロボットの概要図である。

【図３】図１のコントロールユニットの概略構成を示
す図である。

【図４】本実施の形態１の最適位置決定支援処理の流
れの概要を示す図である。

【図５】ロボット動作の具体例１を示す図である。

【図６】図５の具体例１の詳細説明図である。

【図７】図６のシミュレーションを実現するユーザプ
ログラムの一例を示す図である。

【図８】プログラム解釈実行プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート（１／２）である。

【図９】プログラム解釈実行プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート（２／２）である。

【図１０】シミュレーションプログラムの処理の流れ
を示すフローチャート（１／３）である。

【図１１】シミュレーションプログラムの処理の流れ
を示すフローチャート（２／３）である。

【図１２】シミュレーションプログラムの処理の流れ
を示すフローチャート（３／３）である。

【図１３】ＣＲＴモニターに表示されたシミュレーシ
ョン結果画面の出力例を示す図（その１）である。

【図１４】ロボット動作の具体例２を示す図である。

【図１５】図１４のシミュレーションを実現するユー
ザプログラムの一例を示す図である。

【図１６】ＣＲＴモニターに表示されたシミュレーシ
ョン結果画面の出力例を示す図（その２）である。

【図１７】シミュレーション結果出力の他の構成例１
を示す図である。

【図１８】シミュレーション結果出力の他の構成例２
を示す図である。

【図１９】第１アームと第２アームを有する水平多関
節ロボットのロボットアーム先端を点Ａから点Ｂに移動
するときの各アームの回転角度の説明図である。

【図２０】第１アームと第２アームを有する水平多関
節ロボットのロボットアーム先端を点Ｃから点Ｄに移動
するときの各アームの回転角度の説明図である。

【図２１】図１９及び図２０の第１アームが４１５ｍ
ｍ、第２アームが２３５ｍｍであるときの水平多関節ロ
ボットのロボットアーム先端を、Ｘ軸方向に３０ｃｍ、
１往復した時の移動時間を示す棒グラフ図である。

【図２２】図２２は図２１の往復動作を行う水平多関
節ロボットの模式図である。

【符号の説明】

１水平多関節ロボット、２コントロールユニット、
５キーボード、６マウス、２１ＣＰＵ、２２ＲＯ
Ｍ、２４ＨＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多関節ロボットの動作位置の配置決定を
支援する方法であって、前記多関節ロボットのロボットアームの第１候補移動経
路を特定する固定位置及び第１候補位置を指定し、該第
１候補位置を含むシミュレート範囲を指定し、該シミュ
レート範囲内で複数の第２候補位置を指定し、前記第１
候補位置を前記第２候補位置に変えて前記第１候補移動
経路を変更した第２候補移動経路を順次求め、前記第１
候補移動経路及び各第２候補移動経路それぞれに従って
前記ロボットを擬似的に動作させてシミュレーションを
行い、前記第１候補位置及び前記各第２候補位置のう
ち、前記ロボットアームの移動時間が最も短くなる移動
経路に対応する最適位置のシミュレーション結果を少な
くとも出力することを特徴とする最適位置決定支援方
法。
【請求項２】前記第１候補位置及び前記各第２候補位
置には、前記多関節ロボットの作業対象物の配置候補位
置が指定されることを特徴とする請求項１記載の最適位
置決定支援方法。
【請求項３】前記第１候補位置及び前記各第２候補位
置には、前記作業対象物上の前記ロボットアームのエン
ドエフェクタの作業点の候補位置が指定されることを特
徴とする請求項２記載の最適位置決定支援方法。
【請求項４】ロボットアーム先端のエンドエフェクタ
で作業を行う多関節ロボットの作業対象物の最適な配置
位置の決定を支援する方法であって、第１候補位置に配置した前記作業対象物上の複数の作業
位置を連続して通過する作業経路を含む第１候補移動経
路を指定し、前記作業対象物の配置対象領域をシミュレ
ート範囲として指定し、該シミュレート範囲内で複数の
第２候補位置を指定し、前記第１候補位置を前記第２候
補位置に変えて前記第１候補移動経路を変更した第２候
補移動経路を順次求め、前記第１候補移動経路及び前記
第２候補移動経路それぞれに従って前記ロボットアーム
を擬似的に動作させてシミュレーションを行い、前記ロ
ボットアームの移動時間を最も短くできる前記作業対象
物の配置位置である最適位置のシミュレーション結果を
少なくとも出力することを特徴とする最適位置決定支援
方法。
【請求項５】前記シミュレーション結果は、前記最適
位置に関する位置データと、この最適位置に対応する候
補移動経路での移動時間とを少なくとも含むことを特徴
とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の最適位置
決定支援方法。
【請求項６】前記シミュレーション結果は、前記第１
候補位置及び各第２候補位置それぞれに関する位置デー
タと、前記第１候補経路及び各第２候補経路それぞれで
の移動時間とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求
項５の何れかに記載の最適位置決定支援方法。
【請求項７】前記第１候補移動経路及び前記各第２候
補移動経路それぞれの移動時間を、前記第１候補位置及
び前記各第２候補位置の位置関係が視覚的に確認できる
ように出力することを特徴とする請求項６記載の最適位
置決定支援方法。
【請求項８】前記最適位置に関する前記シミュレーシ
ョン結果を強調出力することを特徴とする請求項６又は
請求項７記載の最適位置決定支援方法。
【請求項９】前記第１候補位置に関する前記シミュレ
ーション結果を強調出力することを特徴とする請求項８
記載の最適位置決定支援方法。
【請求項１０】前記位置データは、前記第１候補位置
からの相対距離であり、前記シミュレーション結果は、
前記最適位置の座標値を更に含むことを特徴とする請求
項５乃至請求項９の何れかに記載の最適位置決定支援方
法。
【請求項１１】前記シミュレーション結果は、前記第
１候補位置の座標値も更に含むことを特徴とする請求項
１０記載の最適位置決定支援方法。
【請求項１２】前記シミュレーション結果は、前記第
１候補移動経路を前記最適位置での最適移動経路に変え
た場合に短縮される移動時間を更に含むことを特徴とす
る請求項５乃至請求項１１の何れかに記載の最適位置決
定支援方法。
【請求項１３】前記シミュレーション結果の出力を表
示装置で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１２
の何れかに記載の最適位置決定支援方法。
【請求項１４】前記多関節ロボットは、水平面内で旋
回自在な複数のアームを備えた水平多関節ロボットであ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れかに
記載の最適位置決定支援方法。
【請求項１５】多関節ロボットの動作位置の配置決定
を支援する最適位置決定支援装置であって、前記多関節ロボットのロボットアームの第１候補移動経
路を特定する固定位置及び第１候補位置と、該第１候補
位置を含むシミュレート範囲と、該シミュレート範囲内
の複数の第２候補位置とを指定する教示データを入力す
る入力手段と、前記第１候補位置を前記第２候補位置に変えて前記第１
候補移動経路を変更した第２候補移動経路を順次求め、
前記第１候補移動経路及び各第２候補移動経路それぞれ
に従って前記ロボットを擬似的に動作させてシミュレー
ションを行う演算手段と、前記第１候補位置及び前記各第２候補位置のうち、前記
ロボットアームの移動時間が最も短くなる移動経路に対
応する最適位置のシミュレーション結果を少なくとも出
力する出力手段とを備えたことを特徴とする最適位置決
定支援装置。
【請求項１６】前記第１候補位置及び前記各第２候補
位置には、前記多関節ロボットの作業対象物の配置候補
位置が指定されることを特徴とする請求項１５記載の最
適位置決定支援装置。
【請求項１７】前記第１候補位置及び前記各第２候補
位置には、前記作業対象物上の前記ロボットアームのエ
ンドエフェクタの作業点の候補位置が指定されることを
特徴とする請求項１６記載の最適位置決定支援装置。
【請求項１８】ロボットアーム先端のエンドエフェク
タで作業を行う多関節ロボットの作業対象物の最適な配
置位置の決定を支援する装置であって、第１候補位置に配置した前記作業対象物上の複数の作業
位置を連続して通過する作業経路を含む第１候補移動経
路と、前記作業対象物の配置対象領域としてのシミュレ
ート範囲と、該シミュレート範囲内の複数の第２候補位
置とを指定する教示データを入力する入力手段と、前記第１候補位置を第２候補位置に変えて前記第１候補
移動経路を変更した第２候補移動経路を順次求め、前記
第１候補移動経路及び前記各第２候補移動経路それぞれ
に従って前記ロボットアームを擬似的に動作させてシミ
ュレーションを行う演算手段と、少なくとも、前記ロボットアームの移動時間を最も短く
できる前記作業対象物の配置位置である最適位置のシミ
ュレーション結果を出力する出力手段とを備えたことを
特徴とする最適位置決定支援装置。
【請求項１９】前記シミュレーション結果は、前記最
適位置に関する位置データと、この最適位置に対応する
候補移動経路での移動時間とを少なくとも含むことを特
徴とする請求項１５乃至請求項１８の何れかに記載の最
適位置決定支援装置。
【請求項２０】前記シミュレーション結果は、前記第
１候補位置及び各第２候補位置それぞれに関する位置デ
ータと、前記第１候補経路及び各第２候補経路それぞれ
での移動時間とを含むことを特徴とする請求項１５乃至
請求項１９の何れかに記載の最適位置決定支援装置。
【請求項２１】前記出力手段は、前記第１候補移動経
路及び前記各第２候補移動経路それぞれの移動時間を、
前記第１候補位置及び前記各第２候補位置の位置関係が
視覚的に確認できるように出力することを特徴とする請
求項２０記載の最適位置決定支援装置。
【請求項２２】前記出力手段は、前記最適位置に関す
る前記シミュレーション結果を強調出力することを特徴
とする請求項２０又は請求項２１記載の最適位置決定支
援装置。
【請求項２３】前記出力手段は、前記第１候補位置に
関する前記シミュレーション結果を強調出力することを
特徴とする請求項２２記載の最適位置決定支援装置。
【請求項２４】前記位置データは、前記第１候補位置
からの相対距離であり、前記シミュレーション結果は、
前記最適位置の座標値を更に含むことを特徴とする請求
項１９乃至請求項２３の何れかに記載の最適位置決定支
援装置。
【請求項２５】前記シミュレーション結果は、前記第
１候補位置の座標値も更に含むことを特徴とする請求項
２４記載の最適位置決定支援装置。
【請求項２６】前記シミュレーション結果は、前記第
１候補移動経路を前記最適位置での最適移動経路に変え
た場合に短縮される移動時間を更に含むことを特徴とす
る請求項１９乃至請求項２５の何れかに記載の最適位置
決定支援装置。
【請求項２７】前記出力手段は表示装置であることを
特徴とする請求項１５乃至請求項２６の何れかに記載の
最適位置決定支援装置。
【請求項２８】前記多関節ロボットは、水平面内で旋
回自在な複数のアームを備えた水平多関節ロボットであ
ることを特徴とする請求項１５乃至請求項２７の何れか
に記載の最適位置決定支援装置。
【請求項２９】請求項１５乃至請求項２８の何れかに
記載の最適位置決定装置と、ユーザプログラムを記憶す
る記憶手段と、前記ユーザプログラムを構成する命令を
解釈実行する解釈実行手段とを備え、前記教示データ
は、前記ユーザプログラムであり、該ユーザプログラム
を構成する命令によって前記第１候補移動経路と、前記
シミュレート範囲と、前記各第２候補位置とが指定され
ており、前記解釈実行手段は、前記ユーザプログラム中
に前記シミュレーションの実行を指示する命令が記述さ
れていなかった場合、前記ロボットアームを実際に移動
させる通常モードで前記第１候補移動経路に従って前記
ロボットアームを移動させ、前記ユーザプログラム中に
前記シミュレーションの実行を指示する命令が記述され
ていた場合、前記シミュレーション手段を呼び出して前
記第１候補移動経路及び前記各第２候補移動経路それぞ
れに従って前記ロボットアームを擬似的に動作させる前
記シミュレーションを行なわせることを特徴とするロボ
ットシステム。