JP2005219147A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数台のロボットと、複数台のロボット制御装置とを通信路で接続したロボットシステムにおいて、ある教示装置から他のロボット制御装置が直接制御するロボットを操作することができるロボットシステムを提供するものである。
【解決手段】 複数台のロボット11、21と、複数台のロボット11、21を制御する複数台のロボット制御装置12、22と、複数のキーを備えてロボット制御装置12、22に接続されている教示装置13、23とを備え、複数のロボット制御装置12、22が通信路30を介して接続されているロボットシステムにおいて、ロボット制御装置12、22は、任意のロボット制御装置に接続されている教示装置の操作で、複数台のロボット11、21のうち任意のロボットを１台以上操作するように通信路30を介して通信するロボット間通信部14、24とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台のロボットと、複数台のロボットを制御する複数台のロボット制御装置を、通信路を介して接続しているロボットシステムに関する。

従来の複数台のロボット、複数台のロボットを制御するロボット制御装置、教示装置は、図８のように構成されていた。図８を用いて、従来のシステムを説明する。
ロボット11は、ロボット制御装置12により制御され、ロボット21は、ロボット制御装置22により制御される。ロボット制御装置12とロボット制御装置22は、通信路30で接続されている。ロボット制御装置12には、ロボット11を動作させる作業プログラムが格納されており、また、ロボット制御装置22には、ロボット21を動作させる作業プログラムが格納されている。各ロボット制御装置11、21は、各々の制御装置が、マスタ機能実行モード、またはスレーブ機能実行モードとなり、協調動作をするものである（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１４５４６２号公報（第７頁左列第４５行〜右列第３行）

以上に述べた従来のロボット制御装置の問題点は、作業プログラムの格納するため、教示オフラインツールのようなものを用いて、各ロボットの教示位置をパーソナルコンピュータなどの別制御装置で求め、取り込む方法、または、図８に示す各ロボットの制御装置に接続された教示装置13、23を、教示するロボット毎に持ち替えて、教示するしか方法はなかった。つまり、ロボット11を教示する場合には、教示装置13を操作し、ロボット21を教示する場合には、教示装置23を使用していた。
このように、オフラインツールを用いた教示では、実際の作業現場での位置を修正することが非常に困難であり、特に作業軌跡が品質に及ぼす影響が大きい溶接ロボットなどでは、システムの立ち上げに時間がかかるという問題があった。また、教示装置を教示するロボット毎に持ち換える場合には、マスタ側のロボットの位置を教示して、次にスレーブ側の位置を教示するということを、各ロボットの教示位置ごとに、教示装置を持ち換えて、操作者が教示するしかなかった。このため、協調動作の位置教示の場合には、動作させる作業プログラムの登録や編集に多大な時間を要し、システムの立ち上げに多大な時間がかかるという問題があった。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、複数台のロボットと、複数台のロボット制御装置とを通信路で接続したロボットシステムにおいて、ある教示装置から他のロボット制御装置が制御するロボットを操作することができるロボットシステムを提供するものである。

本発明の請求項１記載のロボットシステムは、操作手段を備える教示装置と、少なくとも１台のロボットとを備え、前記ロボットを制御するロボット制御装置を複数台通信路により互いに接続されたロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置は、前記操作手段の操作に基づいて、前記通信路で接続された前記ロボット制御装置が制御する前記ロボットを動作するように前記通信路を介して通信するロボット間通信部とを備え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、前記ロボット制御装置は、前記操作手段の操作に基づいて動作する１台以上のロボットを選択するロボット群選択部を備え、前記ロボット制御装置の前記ロボット間通信部は、前記ロボット群選択部で選択された前記ロボットを制御する前記ロボット制御装置に対して前記操作手段の操作に基づいて前記ロボットの動作要求を前記通信路を介して通知する動作要求通知部を備え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、前記ロボット制御装置の前記ロボット間通信部は、前記ロボット制御装置から接続された前記ロボットに対する前記動作要求に応答する要求応答部とを備えることを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、操作手段を備える教示装置と、少なくとも１台のロボットとを備え、前記ロボットを格納された記憶情報に基づいて制御するロボット制御装置を複数台通信路により互いに接続されたロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置は、前記操作手段の操作に基づいて、前記通信路で接続された前記ロボット制御装置の前記記憶情報を操作するように前記通信路を介して通信するロボット間通信部とを備えることを特徴とするものである。

本発明の請求項1乃至請求項３に記載の発明によると、ある教示装置から他のロボット制御装置が制御するロボットを操作することができるために、簡単に協調動作などを教示することが可能であり、教示時間が従来のものと比べて、大幅に短縮できるという格段の効果を奏する。
また、請求項４に記載の発明によると、ある教示装置から他のロボット制御装置に格納している記憶情報を変更操作することができるため、記憶情報を変更操作するロボット制御装置の教示装置へ持ち替えをすることなくなり、教示時間が従来のものと比べて、大幅に短縮できるという格段の効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態として図１から図５に基づいて説明する。

図１に本発明のシステム構成図を示して説明する。ロボット11は、ロボット制御装置12により動作を制御される。また、ロボット21は、ロボット制御装置22により動作を制御される。教示装置13は、ロボット制御装置12に接続され、教示装置23は、ロボット制御装置22に接続されている。教示装置13は、複数のキーを備えており、このキー操作に基づくキー情報は、ロボット制御装置12の教示装置通信部18へ伝達される。教示装置13は、表示部を備えており、教示装置通信部18から送出される指示により表示部に所定の画面を表示する。また、同様に、教示装置23のキー情報は、ロボット制御装置22の教示装置通信部28へ伝達され、教示装置通信部28よりの指示により表示部に表示を行なう。
操作者は、教示装置13または23を操作する場合、教示装置13、23に配置されたティーチロックキーを押下する。ティーチロックとは、操作者が、操作する教示装置を用いて、ロボットを操作することをロボット制御装置に認識させるための操作である。このようにすることにより、ロボットシステムあるいはロボット制御装置を統括制御している上位制御装置であるシーケンサなどからプレイバック動作などが指令された場合、ロボットを動作させないように教示状態を維持している。

ロボット制御装置12とロボット制御装置22は、通信路30を介して通信を行なう。通信処理は、ロボット制御装置12では、ロボット間通信部14が行い、ロボット制御装置22では、ロボット間通信部24が処理を担当している。
ロボット間通信部14は、他のロボット制御装置と通信を行なう伝送部19と、ロボット制御装置22に要求を指令する要求通知部16と、ロボット制御装置22からの要求を受信する要求応答部17とを備えている。
同様に、ロボット間通信部24は、伝送部29と、要求通知部26と、要求応答部27とを備えている。
ロボット制御装置12には、ロボット群選択部15を備えている。ロボット群選択部15は、教示装置13から操作者が操作するロボットを選択処理する部分である。同様に、ロボット制御装置22には、ロボット群選択部25を備えている。

ロボット制御装置12、22は、ロボットシステム構築時にどのようなシステム構成を備えているかをコンフィグレーションする。このコンフィグレーションでは、ロボット制御装置12には、ロボット11が直接制御されること、このロボット11の機構データ、および、ロボット21は、通信路30を介して、制御可能であることを設定する。同様にロボット制御装置22には、ロボット21が直接制御されること、ロボット21に関する機構データ、およびロボット11は、通信路30を介して、制御可能であることを設定する。これらのデータをコンフィグデータとして、各ロボット制御装置は、格納しておく。

次に、このコンフィグデータを各ロボット制御装置12、22は、互いにロボット間通信部14、ロボット間通信部24にて、通信路30を介して伝送する。
伝送されたコンフィグデータは、図７（ａ）図に示すように、各ロボットを特定可能するロボットＩＤ200、ロボット制御装置ＩＤ201、占有状態202、ロボット機構データ203とともに、ロボット群選択部15に格納される。
通信マスタをロボット制御装置12とし、通信スレーブをロボット制御装置22とした場合、このロボットＩＤ200、ロボット制御装置ＩＤ201は、図７（ｂ）図に示すように通信マスタのロボット制御装置から昇順に番号が割り付けられ、また、通信マスタが直接制御するロボット11からID番号が割り付けられる。占有状態には、非占有の時の「０」または占有しているロボット制御装置ＩＤが設定される。

次にロボット群選択部15について説明する。図２の教示装置の表示部には、操作者がこの教示装置13の操作で動作するロボットを選択する。図２（ａ）図では、ロボット11を選択している例である。また、図２（ｂ）では、ロボット11と21を選択している例である。
図２（ｂ）の場合の例を図１に基づいて、ロボット群の選択の概要を説明する。ロボット11とロボット21を教示装置13から選択した場合、そのキー情報は、教示装置通信部18へ伝送される。教示装置通信部18は、伝送データの通信による破壊がないことを確認する。この伝送誤りの確認について、巡回冗長検査（ＣＲＣ）などを使用する。図示していないロボット制御装置12の制御部は、キー操作の順よりロボット11と21を選択したことを認識し、ロボット11は、ロボット群選択部15の占有状態を確認して占有であれば、この設定はできないためエラーとし、非占有であれば、ロボット21は、ロボット制御装置22が支配しているため、ロボット間通信部14に占有要求を通知する。要求通知部16では、この占有要求に基づき、ロボット制御装置22に対して、ロボット21を占有する要求データを作成した後、ロボット21の占有要求データを伝送部19にセットする。伝送部19は、ロボット間通信処理部24の伝送部29に対して、通信路30を介して、ロボット21の占有要求データを伝送する。

伝送部29は、占有要求データを受信後、ロボット群選択部25において、ロボット21が占有されていないことを確認する。ロボット21がどのロボット制御装置からも占有されていない場合には、要求応答部27にて、ロボット制御装置12からの占有要求データに対して、ロボット群選択部25の占有状態202に、占有要求を発行したロボット制御装置ＩＤを設定すると共に、ロボット21を占有許可とする応答データを伝送部29、通信路30を介して、伝送部19へ返す。また、ロボット21がいずれかのロボット制御装置から占有されている場合には、占有不可の応答データを返す。

伝送部19は、通信路30からのロボット21の占有要求データの応答を受信する。受信した応答データが、占有許可ならば、ロボット群選択部15に対して、ロボット11とロボット21が選択されたことを通知して、ロボット群選択部25と同一の内容に更新する。また、教示装置通信部18に対して、ロボット11とロボット21が選択されたことを通知する。教示装置13は、該通知に基づいて選択したロボット群が操作可能であることを表示部に表示する（図３（ａ））。また、占有不可との応答が帰った場合には、教示装置通信部18に選択不可であるこというエラーを出力し、教示装置13にエラーメッセージを表示する（図３（ｂ））。
上述では、ロボット21が占有不可とされたときの場合を示したが、ロボット11が占有不可となった場合も選択不可となる。

図４に教示装置13からロボット21を操作する場合の機能ブロック図を示す。教示装置13よりの設定で、上述したようにロボット群選択部15、およびロボット群選択部25にロボット制御装置12がロボット11とロボット21を占有操作するというデータが格納されている。教示装置13から、ロボット11とロボット21を連動動作する例を示す。
教示装置13で、ロボット11とロボット21を連動動作させる場合、いずれかのロボットをマスタとするかを選択する。この選択画面の例を図５に示す。図５に示すように、ロボット11をマスタ、ロボット21をスレーブとして、設定する。
次に、教示装置13の動作座標系をキーの操作で選択する。この座標系選択は、ロボット11の基準座標系、ユーザ座標系、ツール座標系、関節座標系のいづれか１つを選択する。基準座標系とは、ロボットに固有に付随したデカルト座標系である。ユーザ座標系は、ユーザが任意に原点、およびＸ軸上の任意の点、ＸＹ平面上の任意の点を教示することにより、作成された座標系である。また、ツール座標系とは、ロボット手首に装着したツールに設定した座標系である。これらの座標系は、変位Ｘ、Ｙ、Ｚと各軸周りの回転ＲＸ、ＲＹ、ＲＺの合計６自由度で操作される。また、関節座標系とは、ロボットの各間接の駆動方向（回転関節の場合は、回転方向）の座標系であり、各関節を単独で操作させるものである。

教示装置13からロボット11の基準座標系を選択し、Ｘ＋のキーを押下した場合を説明する。教示装置通信部18は、キー情報を受信する。ここで、受信データに伝送誤りがないことを確認する。教示装置通信部18は、伝送誤りが発生した場合には、教示装置13へ誤りがあることを通知し、再送の要求を指令する。伝送誤りがない場合には、キー解釈部101へキー情報を転送する。キー解釈部101は、ロボット11とロボット21の動作が連動であり、その基準となる座標系は、ロボット11の基準座標系であり、この座標系に対してＸ＋のキーが押下されていることを取得する。

キー解釈部101は、動作演算部102に対して、Ｘ＋の動作指令を出力する。動作演算部102では、予め設定された操作速度に応じて、ロボット11の基準座標系でのＸ＋の目標位置を算出する。ロボット11の目標位置に応じて、現在のロボット21の姿勢を保った状態で、ロボット21の目標位置を算出する。
ロボット11の目標位置をロボット11の機構データに基づいて、各関節の回転目標値を算出する。同様に、ロボット21の目標位置をロボット21の機構データに基づいて、各関節の回転目標値を算出する。
ロボット11およびロボット21の各関節の回転目標値から、現在の回転位置の差を取り、ロボット11およびロボット21の各関節の回転移動量を算出する。

指令分割部110は、ロボット11とロボット21の回転移動量を各ロボット毎に分割し、ロボット11を支配するロボット制御装置12が自身であることを確認し、ロボット11の回転移動量を動作指令部103に転送する。また、ロボット21の回転移動量を要求通知部16へ転送する。要求通知部16は、ロボット群選択部15から、ロボット21を支配するロボット制御装置22へ、伝送部19および通信路30を介してロボット21の各関節の回転移動量を転送する。
動作指令部103は、ロボット群選択部15から、ロボット11が操作可能であることを確認し、駆動部104へロボット11の各関節の回転移動量を転送する。

伝送部29は、通信路30を介してロボット21の各関節の回転移動量を受信する。このとき、通信データに伝送誤りがないことを確認する。伝送誤りが発生している場合には、伝送部19に対して、再送要求する。伝送誤りがない場合には、動作指令部203にロボット21の各関節の移動量を転送する。動作知れ部203では、ロボット21のエラー状態や、外部入力から停止要求などの動作禁止とされていないかをチェックし、また、ロボット群選択部25から、教示装置13からの動作指令であることを確認して、駆動部204へ回転移動量を指令する。

ロボット21の動作応答（例えば、各回転関節の回転角度などの状態）データは、動作応答部204にて取得する。ロボット21は、現在教示装置13からの指令で動作しているから、動作応答部203は、要求応答部27に対して、ロボット21の現在の状態を転送する。
要求応答部27は、伝送部29、通信路30を介して、ロボット21の動作応答データを伝送部19へ伝送する。伝送部19では、ロボット21の状態データを受信後、伝送誤りがないことを確認し、動作演算部102へ転送する。
以上のようにして、教示装置13からロボット11およびロボット21を操作することが可能となる。
上述した実施例では、ロボット制御装置１台につき、ロボット１台の例を示したが、ロボット制御装置１台で複数のロボットを駆動制御するシステムについても、適用可能である。また、ロボットとは、１軸以上の駆動軸を備えるものであればよい。

本発明の実施例２を図６に示して説明する。教示装置13からロボット制御装置22に格納された溶接条件ファイルを編集する場合の例を示す。条件ファイルには、作業プログラムなどロボットの動作に直接関連するデータも含む。
教示装置13は、教示装置通信部18へキー情報を転送する。教示装置通信部18は伝送誤りがないことを確認後、キー解釈部101へキー情報を転送する。
キー解釈部101では、どの条件ファイルが選択および編集されるかを制御装置選択部120へ転送する。制御装置選択部120では、選択および編集される条件ファイルが格納されているロボット制御装置を選択する。本実施例ではロボット制御装置の選択でロボット制御装置22が選択される。ロボット制御装置22に対する編集であるので、要求通知部16に対して、教示装置13の情報を転送し、伝送部19を介して、通信路30にキー情報と選択されたロボット制御装置に固有のロボット制御装置ＩＤを出力する。

ロボット制御装置22の伝送部29は、通信路30を介して、ロボット制御装置12の教示装置13からのキー情報とロボット制御装置ＩＤを取得する。今までと同様に、伝送誤りを確認後、キー解釈部201に転送する。キー解釈部201ではロボット制御装置ＩＤを制御装置選択部220に設定すると共に、制御装置選択部220の選択に従い、ロボット制御装置22内のファイル操作部223に対して、ファイル操作可能かどうかを要求する。
このとき、可能と判断されれば、ファイル操作部223は、ファイル格納部221に格納された溶接条件ファイルを教示装置13の操作に基づいて編集する。
編集完了後、ファイル操作部223は、要求応答部27を介して伝送部29へ編集が完了したことを通知する。その後は、通信路30、伝送部19、教示装置通信部18を介して、編集完了が通知される。

ファイル操作部223について詳細に説明する。例えば、複数の溶接条件ファイルが１６個あり、各ファイルは、１番から１６番までのファイル番号で管理おり、ファイル番号２の溶接条件ファイルを編集する場合の処理について説明する。
制御装置選択部220は、ファイルの種類およびファイル番号をファイル操作部223に通知する。このとき、ファイル操作部223では、該当するファイルが編集中であるかどうかを確認する。これは、ファイル操作部223が備えるアロケートテーブルの属性を確認する。アロケートテーブルには、各ファイルの編集状態や編集要求元に対する識別情報が格納されている。ここで、該当するファイルが他のロボット制御装置や外部機器から編集中である場合には、ファイル操作部223は、表示のみが可能であることを要求応答部27に返す。

複数台のロボットを用いて、対象物に作業を行なうロボットシステムに利用可能である。

本発明の第１実施例をロボットシステムの構成図 本発明の第１実施例の教示装置のロボット群選択の表示例 本発明の第１実施例の教示装置のロボット群選択結果表示例 本発明の第１実施例の機能ブロック図 本発明の第１実施例の演算マスタ選択の教示装置の表示例 本発明の第２実施例の条件ファイル編集の機能ブロック図 本発明のロボット群選択部に格納されるコンフィグデータの例 従来技術のロボットシステムの構成図

符号の説明

11、21 ロボット
12、22 ロボット制御装置
15、25 ロボット群選択部
14、24 ロボット間通信部
16、26 要求通知部
17、27 要求応答部
30 通信路

Claims (4)

1. 操作手段を備える教示装置と、少なくとも１台のロボットとを備え、前記ロボットを制御するロボット制御装置を複数台通信路により互いに接続されたロボットシステムにおいて、
   前記ロボット制御装置は、
   前記操作手段の操作に基づいて、前記通信路で接続された前記ロボット制御装置が制御する前記ロボットを動作するように前記通信路を介して通信するロボット間通信部とを備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記ロボット制御装置は、前記操作手段の操作に基づいて動作する１台以上のロボットを選択するロボット群選択部を備え、
   前記ロボット制御装置の前記ロボット間通信部は、前記ロボット群選択部で選択された前記ロボットを制御する前記ロボット制御装置に対して前記操作手段の操作に基づいて前記ロボットの動作要求を前記通信路を介して通知する動作要求通知部を備え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. 前記ロボット制御装置の前記ロボット間通信部は、前記ロボット制御装置から接続された前記ロボットに対する前記動作要求に応答する要求応答部とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のロボットシステム。
4. 操作手段を備える教示装置と、少なくとも１台のロボットとを備え、前記ロボットを格納された記憶情報に基づいて制御するロボット制御装置を複数台通信路により互いに接続されたロボットシステムにおいて、
   前記ロボット制御装置は、
   前記操作手段の操作に基づいて、前記通信路で接続された前記ロボット制御装置の前記記憶情報を操作するように前記通信路を介して通信するロボット間通信部とを備えることを特徴とするロボットシステム。

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