JP2004005696A

JP2004005696A - マニピュレータまたはロボットの制御装置および制御プログラム

Info

Publication number: JP2004005696A
Application number: JP2003154137A
Authority: JP
Inventors: Gilles Lanquetin; ジル　ランクタン
Original assignee: Sepro Robotique
Current assignee: Sepro Robotique
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-01-08
Also published as: FR2840420B1; FR2840420A1; EP1367468A1

Abstract

【課題】部品の型抜きなどに使用する産業用のロボットまたはマニピュレータの制御を、誤差の危険性またはオペレータの選択に対する不確実性を回避しながら単純化する。
【解決手段】５つのアプリケーションの選択のステップ１００と、選択したアプリケーションの通知のステップ１０１と、１回引き抜きの際の運動の選択のステップ１０２と、コアの捕捉と排出の選択のステップ１０３と、取り出し運動の特性の選択のステップ１０４と、取り出し運動の特性の選択のステップ１０５と、バックアップ保護のステップ１０６と、その認証のステップ１０７と、コアがないときの運動の終端位置の自動学習のステップ１０８と、コアがあるときのステップ１０９と、移動方向又は位置の座標決定のステップ１１０と、制御サイクルの決定確認のステップ１１１と、生産のステップ１１３とからなる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、オペレータと制御サイクルの記憶手段間の対話手段を具備する制御装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、同様にオペレータと制御サイクルの記憶のサブプログラム間の対話システムを具備する制御プログラムに関するものである。
【０００３】
本発明は特に、マニピュレータまたはロボット、特に部品の型抜きに使用するマニピュレータまたはロボットの制御の応用において有益である。
【０００４】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
インジェクションプレスの抜き取りに使用される産業用のロボット、またはマニピュレータについては、インジェクションプレスを効果的に操作すべく制御されなくてはならない。これらの産業用のロボットまたはマニピュレータは、インジェクション部品の型抜きに使用されるそれらの産業用のロボットまたはマニピュレーターによって使用されるインジェクションプレスの働きによって選定された、事前に定められたサイクルに従った部品の捕捉および移動によって行われる。
【０００５】
これらのサイクルは、成形品の取扱い工具の接近、前記成形品の捕捉、および型枠からの引き抜きのために行う、インジェクション軸に平行または垂直方向の運動を含むことがある。変形様態としてインジェクション「コア」が存在する部品の場合、これらのサイクルは、インジェクション「コア」の取扱い工具の接近、前記「コア」の捕捉、および型枠からの引き抜きを含むことがある。
【０００６】
そのため、産業用のロボットまたはマニピュレータの運動を、型枠の空洞から成形部品を除去するのに適した型枠の可動部分またはその付属品の運動と同期化する必要がある。インジェクション「コア」が無い部品の場合、成形品のインジェクションはエゼクターまたはインジェクション鉄心により行う。一方、インジェクション「コア」が存在する部品の場合、型枠の可動部分を広げることにより、インジェクション「コア」を捕捉することができる。
【０００７】
一つまたは幾つかの成形部品を捕捉した後、インジェクション「コア」の存在の有無にかかわらず、産業用のマニピュレータまたはロボットは、取扱い工具の方位を決定するための一連の運動をしなくてはならないが、その運動は、ロボットまたはマニピュレータ、およびインジェクション部品を最終取り出しまで運ぶ取扱い工具の連続運動の途中における障害物を避ける。
【０００８】
従来の方法によると、産業用のロボットまたはマニピュレータは、それらが運ぶインジェクション部品の取扱い工具の並進運動および回転運動による方位軸とは独立した、並進運動および回転運動による移動軸を呈する。
【０００９】
並進運動および回転運動の数の多さと、それら複雑さのため、産業用のロボットまたはマニピュレータには自動制御またはシーケンス制御が必要となる。この自動制御またはシーケンス制御を行うシステムの決定的な部分は、オペレータと制御サイクルの記憶手段間の対話手段を具備している制御装置であるが、この装置はまた専門家によって通常「マンマシン・インターフェイス」と呼ばれているものである。
【００１０】
既知の第一のタイプの装置は、実効性の高いタイプのプログラミング言語の命令の形式によって、メモリにデータを手動で導入するもので、柔軟性は高いが、オペレータには高度の、かつ費用のかかる訓練が要求される。
【００１１】
既知の第二のタイプの制御装置は、ロボットの運動をシミュレーションするか、または命令することにより、制御サイクルを学習するものである。産業用のロボットまたはマニピュレータに対するこのシミュレーションまたは学習の方法は、直感的ではあるが修正が困難な上、正確なテンポの確保や、ロボットの運動とインジェクションプレスの型枠の運動との同期化ができない。そのため、ロボットまたはマニピュレータと型枠の移動の時間座標上での不確実性、およびそれらの同期化の面での不確実性が生じることになる。
【００１２】
既知の第三のタイプの制御装置は、対応した動作をグラフ表示することにより、オペレータが行った選択の効果をディスプレイに表示しながら、選択によるデータをリストの中に手動で導入するものである。リストの中に選択結果を導入するこの従来の方法では、行った選択によりもたらされる対話の結果を使用者が総合的に知覚することができず、後に修正を導入することも困難かつ複雑となる。
【００１３】
既知のこれら三つのタイプの装置では、幾つかの注目すべき特定の位置の座標を正確に規定することにより、運動の連鎖の決定を精細に行うことができるものである。運動の終端位置の座標は、制御サイクルの命令の導入時に直接手動で導入することができるが、その際、プログラムおよび対応したプログラミング言語の構造に関する高度の知識が必要となる。
【００１４】
運動の終端位置の座標はまた、各運動の最終位置、または制御サイクルに介在する幾つかの注目すべき位置を学習することにより導入することができる。しかし、オペレータが得られた結果に対する総合的見通しを持つために必要な情報が、オペレータの元に戻らないということに起因して重大な誤差が生じる危険性がある。
【００１５】
本発明の一つの目的は、産業用のロボットまたはマニピュレータ、特に部品の型抜きに使用する産業用のロボットまたはマニピュレータの制御を、誤差の危険性またはオペレータの選択に対する不確実性を回避しながら単純化することにある。
【００１６】
本発明の第二の目的は、総合的でかつ対話に基づく方法によりこうした選択の効果をディスプレイに表示しながら、タスクプログラムを開発しかつ修正することができる新しい制御装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第三の目的は、誤差の危険性を除去すると同時に、複雑な上、高度な訓練が必要となるプログラミング言語の使用を回避しながら、オペレータとの単純かつ効果的な対話が可能となる制御プログラムを提供することにある。
【００１８】
本発明の第四の目的は、産業用のロボットまたはマニピュレータ、特に部品の型抜きに使用する産業用のロボットまたはマニピュレータを、機材や職員に対する一切の事故の危険性を回避しながら、人間工学的に好ましい方法で確実に制御できるようにすることにある。
【００１９】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００３−０８０４８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３２５９号公報
【特許文献３】特開平０７−１７１７００号公報
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段は、オペレータと制御サイクルの記憶手段との間の対話手段を具備し、連続的に適合した選択をオペレータに提示するように構成された、アプリケーションを決定する連続的手段を具備することを特徴とする制御装置を提案するものである。
本発明の第２の手段は、オペレータとの対話手段が、オペレータにより行われた選択に応じて自動的に再構成されるタッチ・ディスプレイにより構成されることを特徴とする、前記第１の手段に記載の制御装置を提案するものである。
本発明の第３の手段は、制御サイクルの記憶手段が、オペレータによる連続的選択により確立された制御プログラムをバックアップ保護するのに適した永続的記憶手段を具備することを特徴とする、前記第１の手段または第２の手段に記載の制御装置を提案するものである。
本発明の第４の手段は、アプリケーションを決定する連続的手段が、幾何学的移動を決定する手段を具備することを特徴とする、前記第１の手段から第３の手段のいずれか一つに記載の制御装置を提案するものである。
本発明の第５の手段は、幾何学的移動を決定する手段が、限界または止めの決定手段、移動の決定手段、ならびに移動のパラメータ測定による幾何学的位置の決定手段を具備することを特徴とする、前記第４の手段に記載の制御装置を提案するものである。
【００２１】
本発明の第６の手段は、オペレータと制御サイクルの記憶サブプログラム間の対話システムを具備し、制御プログラムが連続的に適合した選択をオペレータに提示するよう定められた、アプリケーションを決定する永続的ソフトウェア手段を具備することを特徴とする、制御プログラムを提案するものである。
【００２２】
本発明の第７の手段は、オペレータとの対話システムが、オペレータがタッチ・ディスプレイのある領域を押すことによりある選択を行うと、タッチ・ディスプレイの表示が自動的に再構成されるようになるタッチ・ディスプレイの管理システムを具備することを特徴とする、前記第６の手段に記載の制御プログラムを提案するものである。
本発明の第８の手段は、アプリケーションを決定する連続的ソフトウェア手段が、幾何学的位置を取得するソフトウェア手段を具備することを特徴とする、前記第６の手段に記載の制御プログラムを提案するものである。
本発明の第９の手段は、制御サイクルの記憶のサブプログラムが、オペレータの連続的選択により確立された制御プログラムをバックアップ保護するソフトウェアによる記憶手段を具備することを特徴とする、前記第６の手段から第８の手段のいずれか一つに記載の制御プログラムを提案するものである。
【００２３】
本発明の第１０の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれか一つに記載の装置により制御されることを特徴とする、部品の型抜き用マニピュレータまたはロボットを提案するものである。
本発明の第１１の手段は、前記第６の手段から第９の手段のいずれか一つに記載のプログラムを実施する装置により制御されることを特徴とする、部品の型抜き用マニピュレータまたはロボットを提案するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は添付図面を参照しながら、以下に非制限的な例として述べる説明によって、よりよく理解されるであろう。
−図１は、本発明による制御装置の斜視図を概略的に示したものである。
−図２は、部品の一回引き抜きの場合の、各ステップの一連の機能のフローチャートを概略的に示したものである。
−図３から図１５は、図２の機能フローチャートの各ステップに対するディスプレイ表示を概略的に示したものである。
−図１６は、本発明による制御装置の機能図を概略的に示したものである。
【００２５】
図１を参照すると、本発明による制御装置は、オペレータにとって行われるべき選択のリストを提示する自動再構成式タッチ・ディスプレイ１を具備する。タッチ・ディスプレイ１はケース２に取り付けられており、プログラム可能な自動機、または矢印３によって記号化された有線または無線通信を介して技術的管理のアナログ手段とつながっている。また本発明による制御装置は、コンピュータ、または矢印４によって記号化された有線または無線通信を介して生産管理手段とつなげることができる。
【００２６】
図２、および図３から図１５のディスプレイ表示を参照すると、機能フローチャートは、本発明による、図３から図１５に従って自動的に再構成されるディスプレイ表示に関する装置の対話プログラミングを記述する。
【００２７】
図３の表示に従ってオペレータに表示されたステップ１００において、五つのアプリケーション、すなわち、「一回引き抜き」、「生産」、「生産変更」、「プログラミング」または「保守」の中から、ある一つの選択を行わなくてはならない。
【００２８】
オペレータが、たとえば「一回引き抜き」というキーを押すと、図４に表示された次のディスプレイ表示に進行する同時に、選択したアプリケーションの展開、すなわちこの例では「一回引き抜き」というアプリケーションの展開を、オペレータに照会または通知するステップを構成するステップ１０１へとうつる。
【００２９】
この選択によりブール代数変数が実行されて、それにより連続的に適合した状態に留まっている可能な選択リストと、タッチ・ディスプレイ上での表示が可能になるアイコンすなわち小型イメージ間に１対１の関係が確立される。
【００３０】
場合によっては、進行矢印に基づく進行表示により、「一回引き抜き」というアプリケーションの展開を確認した後、オペレータは矢印「ＯＫ」を押して、図５のディスプレイ表示に対応した次のステップ１０２に移る。図５のディスプレイ表示は、オペレータに、事前定義されたＲ１、ＴＣ、９０°のＲ２という幾つかの運動の中から可能な選択を提供する。オペレータは、たとえば「９０°のＲ２を使用」に触れて、矢印「ＯＫ」により実行にすると、図６のディスプレイ表示に対応した次のステップ１０３に移る。
【００３１】
タッチ・ディスプレイ１のステップ１０３のページ上でなされるオペレータの選択は、コアの捕捉および排出に関する図形表示の自動修正を行う。
【００３２】
このように、図６上のコアの捕捉の選択は、部品捕捉吸盤の図形表示上に該捕捉を示す。
【００３３】
コアの捕捉が無い場合に対応した図１５に表示されているステップ１１２の別の選択の可能性は、捕捉機構の図形表示からその選択を消滅させる。
【００３４】
こうして一連の図形表示は、プログラムが進行されるに従い、連続的に適合した選択を図示し、その選択は、プログラミングの最中、制御サイクルに対して実施可能な状態になっている。
【００３５】
排出に対応した情報は、本発明による装置を用いて制御される産業用のロボットまたはマニピュレータにより作動するインジェクションプレスの特性にかなった方法で、オペレータにより実行される。
【００３６】
ステップ１０３の選択を行った後、矢印「ＯＫ」により実行すると、オペレータには、ステップ１０４で、取り出しに対応した図７に従ったディスプレイ表示が見える。
【００３７】
オペレータには、取り出し運動の特性に対応して幾つかの可能な選択が見える。
【００３８】
オペレータはたとえば、図７に従ってある選択、特に図７の図形表示にかなった、取り外しの間隔を５００ｍｍに広げた多重取り出しの選択を行うことができる。
【００３９】
またオペレータは、同様に一回取り出しに対応したステップ１０５の図８、および図８の図形表示にかなった選択を行うことができ、該図８には、図７にある間隔Ｌ、および取り出し用の横方向の止めは図示されていない。
【００４０】
矢印「ＯＫ」により選択を完了すると、オペレータには、図９のディスプレイ表示に対応した、次のバックアップ保護のステップ１０６が見える。このステップ１０６においてオペレータは、バックアップ保護されたプログラムに割り当てられた０と６５４の間にあるバックアップ保護の番号を表示し、矢印「ＯＫ」により実行すると、図１０のディスプレイ表示に対応した次のステップ１０７にうつる。そしてステップ１０６で選択した番号にあるバックアップ保護されたプログラムの名称を入力すると、次いで矢印「ＯＫ」の認証により次のディスプレイにうつる。
【００４１】
次のステップ１０８でオペレータに見えるのは、ステップ１０２の後に行われた選択が、図１５、およびコア捕捉が無い場合に対応する図１１に表示されたディスプレイである。またステップ１０９でオペレータに見えるのは、ステップ１０２の後に行われた選択が、図６のディスプレイ表示、およびコア捕捉がある場合に対応する図１２に表示されたディスプレイである。
【００４２】
図１１と図１２とに表示される両ディスプレイは、ロボットの注目すべき位置の制御という点で異なっている。コア捕捉が無い場合のステップ１０８に関する図１１に表示されたディスプレイは、運動の終端位置の自動学習に対応しており、そこでは、圧縮空気作動アクチュエータのストロークエンドの止めの調整を行う制御がオペレータの意のままに任されている。
【００４３】
一方、ステップ１０３の図６の選択にかなった、コア捕捉がある場合のステップ１０９に対応した図１２のディスプレイ表示は、ロボットの注目すべき位置の手動による学習、およびストロークエンドの止めの調整に対応している。
【００４４】
ストロークエンドの止めを自動または手動で学習する際、オペレータが移動させることができるは、進行中の調整および学習に関係する軸のみである。
【００４５】
オペレータのタスクを容易にするため、論理的に正しい選択に対応して、その位置が制御装置により直接に表示され、また、産業用のロボットまたはマニピュレータがストロークエンドの位置を容易に学習できるようになされる。
【００４６】
オペレータに表示される選択は連続的に適合しており、事前に行われた選択を考慮に入れたものであるという事実から、機能上の不可能性がオペレータに提示されることはなく、そのため産業用のロボットまたはマニピュレータ機材の事故の危険性は全て回避される。
【００４７】
またオペレータが進行中の学習の調整に対応して移動することができるのは制御軸のみであるという事実により、産業用のロボットまたはマニピュレータの不都合な移動の危険性、およびそれに対応した人身事故の危険性が回避される。
【００４８】
図１１または図１２のディスプレイ表示に従って、ステップ１０８または１０９においてロボットの注目すべき位置を記憶した後、オペレータは、注目すべき位置を手動モードまたは自動モードにより調整実行し、図１３のディスプレイ表示に従ったステップ１１０に移り、そして、別の移動を行う前の中間運動の方向の変化、または停止に対応した中間の注目すべき位置の座標を特定し、決定する。
【００４９】
図１３のディスプレイ表示に従って、ステップ１１０で中間の注目すべき位置の座標を特定し記録することが、好ましくは誘導または自動モードにおいて行われるが、それは、型枠から取り出された部品が、その瞬間には、産業用のロボットまたはマニピュレータの取扱い機構と一体になっているためである。
【００５０】
ステップ１０８または１０９のストロークエンドの注目すべき全ての点、およびステップ１１０での中間の注目すべき全ての点が本発明による装置によって認識され、記憶されると、オペレータは、図１４のディスプレイ表示に対応したステップ１１１に進める。
【００５１】
図１４のディスプレイ表示は、制御サイクルがオペレータと装置との間の対話によって完全に決定されていること、および「スタート」キーを押すと自動モードでサイクルの開始が許可されることを示している。
【００５２】
「スタート」キーを押すことによる生産の開始は、生産のステップ１１３に対応しており、その表示はディスプレイにはないが、「生産」というアプリケーションの一部を形成するものであり、これもまた直接ステップ１００において選択することができる。
【００５３】
図１６を参照すると、本発明による装置の機能図は、大容量メモリ５およびＲＡＭ６と対話するのに適した入出力手段を備えたグラフィックによるタッチ・ディスプレイ１を具備する。
【００５４】
タッチ・ディスプレイ１と対話するＲＡＭ６は、連続的に適合した選択を行う適合性と構成とを有するサブプログラム７を周期的に呼び出す。
【００５５】
サブプログラム７は、ブール代数変数が連続的に更新される表を構成し、関連図表のタッチ・ディスプレイ１上での表示の許可、および禁止を司る。
【００５６】
本発明は、特定の実施モードを参照して説明してきたが、そのモードに特に限定されるものではなく、逆に、本発明の範囲およびその精神の中で実施されるあらゆる修正形態および変形形態を包含するものである。
【００５７】
特に本発明は、たとえグラフィックによるタッチ・ディスプレイが存在しないようなものであっても、装置のあらゆる具体的実施を包含するものであり、本質的には、装置が、オペレータと制御サイクルの記憶手段間の対話手段を具備していることにあり、該記憶手段は、オペレータに連続的に適合した選択を提示する、アプリケーションを決定する連続的手段を具備するように構成されている。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上説明してきた特徴を有するので、産業用のロボットまたはマニピュレータ、特に部品の型抜きに使用する産業用のロボットまたはマニピュレータの制御を、誤差の危険性またはオペレータの選択に対する不確実性を回避しながら単純化することができる。
そして、総合的でかつ対話に基づく方法によりこうした選択の効果をディスプレイに表示しながら、タスクプログラムを開発しかつ修正することができる新しい制御装置を提供することができる。
また、誤差の危険性を除去すると同時に、複雑な上、高度な訓練が必要となるプログラミング言語の使用を回避しながら、オペレータとの単純かつ効果的な対話が可能となる制御プログラムを提供することができる。
さらには、本発明によれば、機材や職員に対する一切の事故の危険性を回避しながら、人間工学的に好ましい方法で確実に制御できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置の概略的な斜視図
【図２】部品の一回抜き取りの場合の、各ステップの一連の機能のフローチャート
【図３】５つのアプリケーションの選択のステップのディスプレイ表示
【図４】選択したアプリケーションの通知のステップのディスプレイ表示
【図５】１回引き抜きの際の運動の選択のステップのディスプレイ表示
【図６】コアの捕捉と排出の選択のステップのディスプレイ表示
【図７】取り出し運動の特性の選択のステップのディスプレイ表示
【図８】取り出し運動の特性の選択のステップのディスプレイ表示
【図９】バックアップ保護のステップのディスプレイ表示
【図１０】バックアップ保護の認証のステップのディスプレイ表示
【図１１】コアがないときの運動の終端位置の自動学習のステップのディスプレイ表示
【図１２】コアがあるときの運動の終端位置の自動学習のステップのディスプレイ表示
【図１３】移動方向又は位置の座標決定のステップのディスプレイ表示
【図１４】制御サイクルの決定確認のステップのディスプレイ表示
【図１５】コアの捕捉がない場合の選択のステップのディスプレイ表示
【図１６】本発明による制御装置の概略的な機能図
【符号の説明】
１　タッチ・ディスプレイ
２　ケース
５　大容量メモリ
６　ＲＡＭ
７　サブプログラム
１００　５つのアプリケーションの選択のステップ
１０１　選択したアプリケーションの通知のステップ
１０２　１回引き抜きの際の運動の選択のステップ
１０３　コアの捕捉と排出の選択のステップ
１０４　取り出し運動の特性の選択のステップ
１０５　取り出し運動の特性の選択のステップ
１０６　バックアップ保護のステップ
１０７　バックアップ保護の認証のステップ
１０８　コアがないときの運動の終端位置の自動学習のステップ
１０９　コアがあるときの運動の終端位置の自動学習のステップ
１１０　移動方向又は位置の座標決定のステップ
１１１　制御サイクルの決定確認のステップ
１１２　コアの捕捉がない場合の選択のステップ
１１３　生産のステップ

Claims

オペレータと制御サイクルの記憶手段との間のインターフェイス手段を具備し、連続的に適合した選択をオペレータに提示するように構成された、アプリケーションを決定する連続的手段を具備することを特徴とするマニピュレータまたはロボットの制御装置。
オペレータとの対話手段が、オペレータにより行われた選択に応じて自動的に再構成されるタッチ・ディスプレイにより構成されることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
制御サイクルの記憶手段が、オペレータによる連続的選択により確立された制御プログラムをバックアップ保護するのに適したものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の制御装置。
アプリケーションを決定する連続的手段が、幾何学的移動を決定する手段を具備することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の制御装置。
幾何学的移動を決定する手段が、限界または止めの決定手段、移動の決定手段、ならびに移動のパラメータ測定による幾何学的位置の決定手段を具備することを特徴とする、請求項４に記載の制御装置。
オペレータと制御サイクルの記憶サブプログラム間の対話システムを具備し、制御プログラムが連続的に適合した選択をオペレータに提示するよう定められた、アプリケーションを決定するソフトウェア手段を具備することを特徴とする、制御プログラム。
オペレータとの対話システムが、オペレータがタッチ・ディスプレイのある領域を押すことによりある選択を行うと、タッチ・ディスプレイの表示が自動的に再構成されるようになるタッチ・ディスプレイの管理システムを具備することを特徴とする、請求項６に記載の制御プログラム。
アプリケーションを決定するソフトウェア手段が、幾何学的位置を取得するソフトウェア手段を具備することを特徴とする、請求項６に記載の制御プログラム。
制御サイクルの記憶のサブプログラムが、オペレータの連続的選択により確立された制御プログラムをバックアップ保護するソフトウェアによる記憶手段を具備することを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれか一つに記載の制御プログラム。
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の装置により制御されることを特徴とする、部品の型抜き用マニピュレータまたはロボット。
請求項６から請求項９のいずれか一つに記載のプログラムを実施する装置により制御されることを特徴とする、部品の型抜き用マニピュレータまたはロボット。