JP2005148803A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】操作者の位置変更についてチェックできるロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボット1と、操作者がロボット1に対して操作を行うペンダント2と、ロボット1の動作を制御するロボット制御装置3とを備え、操作モードにより教示内容を制限する機能を備えるロボットシステムにおいて、教示位置を新規に登録可能な位置登録モードと前記位置登録モードで教示された前記教示位置を変更することが可能な位置変更モードとの一方の操作モードを選択する操作モード選択部9と、位置登録モードで操作された基準位置に対して変更可能範囲を格納する変更範囲格納部31とを備え、位置変更モードで操作された変更位置が位置登録モードで教示された基準位置に対して変更可能範囲内にある場合に変更位置を登録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、教示されたデータに基づき、作業を行う産業用ロボットのロボットシステムに関する。

産業ロボットにおいては、操作者が操作するペンダントにロボットを操作するキーが配置され、操作者は、そのキーを操作することにより、ロボットを所望の位置へ移動させている。そして、ロボットの現在位置をペンダントに配置されたキーを押下することで、ロボット制御装置に位置を記憶させている。他の教示方法としては、計算機によりロボットの設置環境を仮想的に実現し、ロボットの教示位置を作成して、その作成された位置をロボットへロードするオフライン教示という技術がある。これらの方法で教示された位置は、その位置までの補間方法、速度などのデータとともにロボットに対する命令という形式をとり、ロボット制御装置内に格納される（例えば、特許文献１）。

また、産業用ロボットの運用に関しては、産業用ロボットの作業条件などを変更する管理者、産業用ロボットの日常の操作を行うオペレータ、産業用ロボットの機能の追加などロボットそのものの機能についてカスタマイズを行うスーパーユーザ、などのように業務分担が通常行われている。そして、その業務分担に応じた権限があたえられている。
例えば、これらの操作者が自らの業務権限を適正に遂行できるように、操作者の識別手段を備え、識別手段の識別結果に基づいて操作者の操作内容を制限するロボット制御装置がある。以下に説明する。管理者が操作可能なオペレータのＩＤをユーザＩＤリストとして登録しておく。オペレータは、ユーザＩＤを入力することで、管理者の登録したユーザＩＤリストと一致しているかどうかを識別される。ユーザＩＤリストに一致しない場合には、ユーザは、操作を継続できない。このようにユーザＩＤに基づいてセキュリティを管理している。こうすることで、操作者の権限に基づいて教示位置の登録を制限していた（例えば、特許文献２）。
特開平８−１９４５２０号公報（第２頁左列第５行〜左列第３１行） 特開２００２−２３９９５３号公報（第５頁右列第３７行〜第６頁左列第２行）

しかしながら、従来の産業用ロボットでは、一度教示位置を変更してしまった場合、その変更を取り消すことはできず、再度位置を変更していた。また、操作者の権限により、変更を禁止または許可とするようにしたとしても、位置を変更する権限を持つ操作者の間違いには対応することができない、という問題があった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、操作者の位置変更についてチェックできるロボットシステムを提供する。

本発明の請求項１記載のロボットシステムは、 ロボットと、操作者が前記ロボットに対して操作を行うペンダントと、前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置とを備え、操作モードにより教示内容を制限する機能を備えるロボットシステムにおいて、教示位置を新規に登録可能な位置登録モードと前記位置登録モードで教示された前記教示位置を変更することが可能な位置変更モードとの一方の操作モードを選択する操作モード選択部と、前記位置登録モードで操作された基準位置に対して変更可能範囲を格納する変更範囲格納部とを備え、前記位置変更モードで操作された変更位置が前記位置登録モードで教示された基準位置に対して前記変更可能範囲内にある場合に前記変更位置を登録することを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載のロボットシステムは、前記位置登録モードで操作された基準位置を格納する基準位置格納部と、前記位置変更モードで操作された変更位置を格納する変更位置格納部とを備え、前記変更位置が前記基準位置に対して変更可能範囲内にある場合は、前記変更位置を前記変更位置格納部に格納することを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載のロボットシステムは、前記位置登録モードで操作された基準位置は、前記基準位置格納部及び前記変更位置格納部に格納されること特徴とするものである。

本発明の請求項４記載のロボットシステムは、前記操作者の識別情報に基づいて前記位置登録モードにて操作可能となることを特徴とするものである。

本発明の請求項５記載のロボットシステムは、前記変更範囲格納部は、前記基準位置毎に格納されていることを特徴とするものである。

本発明の請求項６記載のロボットシステムは、前記変更範囲格納部は、複数のファイルとして格納されていることを特徴とするものである。

本発明のロボットシステムによれば、操作者の位置変更の内容をチェックできるため、操作者の単純な間違いによる操作を防止することができる。また、変更可能な許容範囲を設定できることで、ロボットと他の干渉物との衝突などを防止できると、という格段の効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態として図１〜図８に基づいて説明する。

本発明の実施例１のシステム構成図を図１に示す。
ロボットシステムには、ロボット1、操作者がロボット1を操作するためのペンダント2、ロボット制御装置3が含まれる。ペンダント2には、画面表示部4と操作キー群10を備える。ペンダント2の制御は、ロボット制御装置3内にあるペンダント制御部6によって、制御される。また、動作モード切換スイッチ5は、ティーチモードまたはプレイバックモードに切り換えるスイッチである。ロボット制御装置3には、ロボットの動作プログラムを格納するプログラム格納部30を備えている。

ロボット制御装置3は、電源投入されると、プリオンラインモードと呼ばれるモードが活性化される。これは、ハードウェアや接続機器の状態を確認し、正常に立ち上がることをチェックするモードである。通常、この電源投入時のプリオンラインモードにて、ペンダント制御部6を介して、ペンダント2の接続状態などが確認される。プリオンラインモードにて、ロボットシステムが正常であることが、確認された段階にて、ロボットを動作できるオンラインモードに移行する。この際、ペンダント2は、動作モード切換スイッチ5の状態をペンダント制御部6に動作モードを転送する。

動作モード切替スイッチ5の状態は、動作モード選択部7に転送される。この動作モード選択部7において、動作モード切替スイッチ5がプレイモードであれば、プレイバック制御部8に処理を移行する。また、動作モード切替スイッチ5がティーチモードであれば、操作モード選択部9に処理を移行する。

プレイバック制御部8は、スタートボタンが押されたときに、指定されたロボットプログラムを呼び出し、ロボットプログラムに基づいて、ロボット1を動作させるモードである。このとき、呼び出されているプログラムの編集などはできないようになる。また、ホールドボタンを押された場合には、そのプログラムの実行は、停止する。つまり、ロボット1の動作も停止する。このスタートボタンやホールドボタンは、ペンダント2に装備されていても、ロボット制御装置3に装備されていてもよい。また、外部のシーケンサなどの上位制御盤からのデジタル信号などによりスタートまたはホールドの信号を受け取ることも可能である。

操作モード選択部9は、動作モード切替スイッチが、ティーチモードの場合に処理される。操作モードには、少なくとも２種類の操作モードが存在する。１種類の操作モードは、プログラムを新規に作成し、新規に教示位置を登録可能な位置登録モードである。例えば、ワークを溶接するような場合において、溶接箇所、溶接速度、ねらい位置、トーチ角、前進角などを検討して、新規に教示位置を登録できる操作モードである。

他の種類の操作モードは、新規に位置登録は出来ないが、現在登録されている位置を変更は可能な位置変更モードである。例えば、ワークを溶接するような場合において、開始点位置や、終了点位置のワイヤ系程度のねらい位置の微調整を行うものである。

操作モード選択部9の例を図２を示して説明する。図２では、画面表示部4に、操作モードを選択できる操作モード選択メニューが表示される。しかし、通常の操作者は、このモードを選択しなければ、ロボットの状態表示、外部機器とのインターフェースの表示などを確認することができる。また、ペンダント2のキー群10にある、ジョグキー（ロボットの各軸を動作させるキー）を用いてロボット1を動作させることができる。

ここで、新規に位置を登録する場合の例で説明する。この操作は、位置登録モードにならない限り操作することはできない。このような場合には、図２に示す位置変更モードへキー群10のカーソルキーを使用して、選択する。この情報は、ペンダント制御部6を介して、操作モード選択部9へ通知される。操作モード9では、操作者が位置変更モードになるための識別情報を入力させる識別情報入力部20を画面表示部4に表示する。図３にこの例を示す。

操作者は、位置変更モードのパスワードをキー群10のキーを組合せることにより、入力する。この入力データは、ペンダント制御部6、操作モード選択部9に通知される。操作モード選択部9では、位置登録モードのパスワードのテーブル21を備えており、このパスワードテーブルのパスワードと識別情報入力部20で入力されたパスワードを照合する。図４に詳細なブロック図を示す。操作者が位置登録モードを選択し、識別情報入力部20では、ＭＯＲＩＴＡと入力したとする。
ロボット制御装置3は、パスワードテーブル21から位置登録モードのパスワードを読み込む。この場合、ＭＯＲＩＴＡが読み出される。識別情報入力部20で入力されたＭＯＲＩＴＡとパスワードテーブル21で読み出されたＭＯＲＩＴＡが照合される。照合結果が一致の場合には、操作モード選択部9は、操作モードを位置登録モードとする。
位置登録モードでは、従来のように、ロボット1をペンダント2に配置されたキー郡10を操作することで、ロボットを動作させ、その現在位置を登録するという操作を行う。

図５に実際のアーク溶接の作業の図、図６にプログラムの詳細を示して説明する。
ロボット1で、ワーク100を溶接する場合には、溶接待機点P1に移動させる。この移動には、ペンダント2に配置されたキー群10を押下して、ロボット1を移動させる。
移動が完了した時点で、キー群10の中の登録キーを押下することで、プログラム格納部30に命令が登録される。この際の命令は、直線補間または関節補間を選択しておく。
同様に、P2からP4までの命令を位置とともに教示する。

以上のようにして登録されたプログラムの例を図６に示す。
ライン001は、関節速度30%でP1への移動を表わす。ライン002は、直線補間で、速度500cm/分でP2へ移動する。P2へ到達した後、ライン003では、溶接電流200A、溶接電圧22Vで溶接開始指令を出力する。ライン004では、P3へ溶接を実行しながら速度60cm/分で移動する。ライン005では、溶接終了処理を行い、ライン006で、P4へ移動して、待機する。

図６に示したプログラムの移動命令についてについて、図６のライン004の詳細を図７に示して説明する。V=60のタグの後部には、実行時の動作位置P0003が格納される。実行時の動作位置P0003とは、後述する位置変更モードで変更した際の変更位置である。また、その後部には、位置登録モードでの基準位置SP0003が格納される。ライン004のMOVL命令の付加項目として、位置変数の番号が格納されている。つまり、プログラムとは別の格納領域に、基準位置SP0003、変更位置P0003が格納される。

教示時には、基準位置SP0003と変更位置P0003は、同時に同じ位置が格納される。このようにして、位置登録モードにて、教示が終了する。

変更可能範囲を格納する変更範囲格納部31は、予めロボット制御装置3のシステムパラメータとして格納されている。または、位置登録モードで、設定可能である。

次に、位置変更モードに関しての操作を説明する。位置変更モードでは、操作者の識別情報は、入力しない。上記に説明したように、ロボットをキー群10のキーを操作して、ロボットの位置を変更する。
図８に示すように、位置登録モードで登録された位置をSP0003とする。ロボットの制御点をA0003に移動して、位置を変更する。位置を変更するキーが操作された場合、ロボットの現在位置A0003が読み出される。そして、基準位置SP0003と現在位置A0003の距離を求める。この求めた距離が、変更範囲格納部31に格納されている変更可能範囲Ｒより小さい場合には、現在位置A0003をP0003に格納する。

次に、現在位置がB0003の場合には、B0003と基準位置SP0003の距離がＲより大きいいため、B0003には、位置が変更されない。このとき、ペンダント2の画面表示部4には、変更範囲外という表示がされ、操作者に警告を発する。
以上のように、位置変更モードでは、変更可能範囲外であれば、その位置は登録されない。

実施例１では、変更範囲格納部31のデータについて、システムに1つのパラメータとして説明したが、実施例２では、基準位置毎に格納する例を示す。
図９では、基準位置SP0003の後部に、R=20として、位置変更範囲を20mmとするように命令の付加項目として登録される。
このデータは、位置登録モードで編集可能となっており、位置変更モードでは、編集できない。
このようにすることで、実際の溶接線などでは、操作者は、微調整のみしかできないため、誤操作により誤った位置へ位置変更することができない。また、R=20として、命令の後部に表示することで、操作者に注意を促すことができる。

また、その他の例として、ＸＹＺの位置のみではなく、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの変更範囲をファイルとして設定することで、位置及び姿勢の制限に利用することもできる。この場合には、適宜にファイルを選択することで、変更範囲を切り替えることができる。
また、操作モードを識別情報で管理したが、外部からの入力信号により操作モードを管理することも可能である。この際、識別情報ではなく、外部からロボット制御装置3に対して、信号をＯＮ／ＯＦＦにより、位置登録モードや位置変更モードへ操作モードを切り替えるようにすればよい。

本発明は、教示されたデータに基づき、作業を行う産業用ロボットのロボットシステムに有用である。

本発明の実施例１のシステム構成図 本発明の実施例１の画面表示部の例 本発明の実施例１の識別情報入力部の例 本発明の実施例１の操作モード構成図 本発明の実施例１の作業の例 本発明の実施例１のプログラム例 本発明の実施例１の命令の詳細図 本発明の教示位置の例 本発明の実施例２の命令の詳細図

符号の説明

1：ロボット
2：ペンダント
3：ロボット制御装置
4：画面表示部
9：操作モード選択部
30：プログラム格納部
31：変更範囲格納部

Claims (6)

1. ロボットと、操作者が前記ロボットに対して操作を行うペンダントと、前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置とを備え、操作モードにより教示内容を制限する機能を備えるロボットシステムにおいて、
   教示位置を新規に登録可能な位置登録モードと前記位置登録モードで教示された前記教示位置を変更することが可能な位置変更モードとの一方の操作モードを選択する操作モード選択部と、
   前記位置登録モードで操作された基準位置に対して変更可能範囲を格納する変更範囲格納部とを備え、
   前記位置変更モードで操作された変更位置が前記位置登録モードで教示された基準位置に対して前記変更可能範囲内にある場合に前記変更位置を登録することを特徴とするロボットシステム。
2. 前記位置登録モードで操作された基準位置を格納する基準位置格納部と、
   前記位置変更モードで操作された変更位置を格納する変更位置格納部とを備え、
   前記変更位置が前記基準位置に対して変更可能範囲内にある場合は、前記変更位置を前記変更位置格納部に格納することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
3. 前記位置登録モードで操作された基準位置は、前記基準位置格納部及び前記変更位置格納部に格納されること特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
4. 前記操作者の識別情報に基づいて前記位置登録モードにて操作可能となることを特徴とする請求項１乃至３記載のロボットシステム。
5. 前記変更範囲格納部は、前記基準位置毎に格納されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のロボットシステム。
6. 前記変更範囲格納部は、複数のファイルとして格納されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のロボットシステム。

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