JP2005246543A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】１つのロボット制御装置で複数台のロボットを駆動する場合、協調マスタと協調スレーブを同時に実行することが可能なロボットシステムを提供する。
【解決手段】複数台のロボット（Ra、Rb）と、記憶部（103、203）に格納されたプログラムに基づいてロボット（Ra、Rb）を制御する複数台のロボット制御装置（100、200）と、複数台のロボット制御装置（100、200）が通信路1を介して接続されているロボットシステムにおいて、各ロボット制御装置（100、200）は、複数台のロボット制御装置のうち１台のロボット制御装置を通信マスタ制御装置とし、かつ、通信マスタ制御装置以外のロボット制御装置を通信スレーブ制御装置と設定する通信設定部（102、202）と、複数台のロボットの中から協調動作を行うロボットを選択し、協調動作を行うように選択されたロボットのうち１台のロボットを協調マスタに設定する協調ロボット群選択部（104、204）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを制御する制御装置複数台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複数台と、教示装置は、図１１のように構成されていた。図１１を用いて、従来のシステムを説明する。
ロボットRaは、ロボット制御装置100により制御され、ロボットRbは、ロボット制御装置200により制御される。ロボット制御装置100とロボット制御装置200は、通信路1で接続されている。ロボット制御装置100には、ロボットRa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200には、ロボットRb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100、200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）。
また、通信路で接続された複数のロボットのうち、一部のロボット間のみで、同期又は協調動作をさせるロボットシステム技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
特開２００３−１４５４６２号公報 特開２００１−１５０３７２号公報

以上に述べた従来のロボット制御装置の問題点は、協調動作を各ロボット制御装置ごとにマスタ制御装置、スレーブ制御装置として設定していたため、ロボット制御装置が、複数台のロボットを備え、１つのロボットを協調マスタとし、他のロボットを協調スレーブとするようなシステムは構築できない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、１つのロボット制御装置で複数台のロボットを駆動する場合、協調マスタとなるロボットと協調スレーブとなるロボットを同時に制御することが可能な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、複数台のロボットと、記憶部に格納された作業プログラムに基づいて前記ロボットを制御する複数台のロボット制御装置と、前記複数台のロボット制御装置が通信路を介して接続されているロボットシステムにおいて、前記各ロボット制御装置は、前記複数台のロボット制御装置のうち１台のロボット制御装置を通信マスタ制御装置とし、かつ、前記通信マスタ制御装置以外のロボット制御装置を通信スレーブ制御装置と設定する通信設定部と、前記複数台のロボットの中から協調動作を行うロボット群を選択し、前記協調動作を行うように選択されたロボット群のうち１台のロボットを協調マスタに設定する協調ロボット群選択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、前記複数台のロボット制御装置のうち１台以上のロボット制御装置は、ロボットを駆動する駆動部を複数備え、前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、前記複数の駆動部の各々に対応した系列制御部を備え、前記系列制御部は、協調マスタ動作もしくは協調スレーブ動作または協調動作を行わない単独動作のいづれか一つの動作モードを選択する動作モード選択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、前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、協調マスタとなるマスタ系列制御部と、協調スレーブとなるスレーブ系列制御部とを備え、前記マスタ系列制御部と前記スレーブ系列制御部とを同時に実行するマスタスレーブ系列同時実行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、前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、前記マスタ系列制御部を複数備え、複数の前記マスタ系列制御部を同時に実行するマスタ系列同時実行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５記載のロボットシステムは、前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、前記スレーブ系列制御部を複数備え、複数の前記スレーブ系列制御部を同時に実行するスレーブ系列同時実行部とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、ロボット毎に協調マスタ、協調スレーブを任意に設定することができ、その設定に基づいて動作制御を行い、かつ、協調マスタと協調スレーブのロボットを同時に実行可能となる。このことにより、１台のロボット制御装置で複数台のロボットを制御でき、工場ライン構成に、従来よりはるかに高い柔軟性を構築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〜図１０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す。ロボット制御装置100は、ロボットRaとロボットRbを制御する。また、ロボット制御装置200は、ロボットRcとロボットRdを制御する。ロボット制御装置100とロボット制御装置200は、通信路1にて接続されている。
ロボット制御装置100は、通信路1に対して送受信処理を行う通信部101を備え、ロボット制御装置200は、通信路1に対して送受信処理を行う通信部102を備える。ロボット制御装置100および200は、通信設定部102、202を備えている。

通信設定部102の詳細について図２に示す。通信設定部202も通信設定部102と同一の構造を持つものである。通信設定部102は、通信路1に唯一のステーション番号を格納するステーション番号1021、および通信マスタであることを識別するマスタ識別情報1022の格納領域を備える。マスタ識別情報1022には、通信マスタであれば、’１‘、通信スレーブであれば’０‘が格納されている。ロボット制御装置100が通信マスタである場合は、ロボット制御装置200は、通信スレーブとなる。
以下にロボット制御装置100が通信マスタの例を説明する。通信部101には、ロボット制御装置100内にあるクロック発生器により一定の周期信号を受け取る。通信部101は、通信設定部102に設定されたマスタ識別情報1022を取得して、ロボット制御装置100が通信マスタであることを識別する。通信部101は、通信路1に対して、第１回目の周期信号で同期データを送信する。この周期信号は、ロボット制御装置100内の系列制御部110、120の起動を開始するクロックとなる。

通信部201は、通信路1を介して同期データを受信する。通信部201は、通信設定部202に設定されているマスタ識別情報により、ロボット制御装置200が通信スレーブであること識別し、同期データを受信した応答として、通信スレーブであることを通信路1に送信する。通信部101は、第２回目の周期信号で通信路1に通信部201が送信したデータを受信し、正常に通信が確立されたことを確認する。
通信部101は、第３回目の周期信号で通信部201に対してロボット制御装置200の周期信号を作成するように要求する。通信部201は、通信路を介して受信した同期信号にて、ロボット制御装置200内の系列制御部210、220の起動を開始するクロックとして、設定する。

協調ロボット群選択部104、204について図３および図４を示して説明する。まず、図４において、操作者は、教示装置10を把持する。その後、教示装置のガイドメニューなどに従い、ロボットRa、Rb、Rc、Rdに関して、協調ロボット群を設定する。図４の場合、協調マスタをRa、協調スレーブをRb、Rc、Rdと設定する。
この設定データは、ロボット制御装置100の協調ロボット群選択部104に格納される。図３に、その格納領域の例を示す。協調マスタＩＤ1041には、協調マスタであるRa、その他の協調スレーブＩＤ1042〜1044までは、Rb、Rc、Rdが格納されている。その後、上述した通信部101に協調ロボット群選択部104に設定されたデータは、通信路1を介して、通信部200に送信される。
通信部200は、協調ロボット群選択部104に設定されたデータを受信し、ロボット制御装置200内の協調ロボット群選択部204に格納する。このようにして、通信路1を介して通信が正常に確立しているロボット制御装置に対して、同一の協調ロボット群の情報が格納される。

次に、ロボットRa、Rb、Rc、Rdについての作業プログラムについて説明する。作業プログラムは、図５に示すように１つの作業プログラムとして格納されている。この作業プログラムは、ロボット制御装置100内の記憶部103に記憶されている。
図５では、協調マスタをRaとし、協調スレーブをRb、Rc、Rdとして表示され、移動命令で、補間方法が直線補間であり、協調マスタRaの移動速度は、関節最大速度の３０％、協調スレーブRb、Rc、Rdの移動速度が１００ｃｍ／分であることがプログラムされている。 つまり、マスタ速度は、協調マスタRaが現在位置から目標位置P0001へ移動する場合の速度であり、スレーブ速度は、他の協調スレーブロボットRb、Rc、Rdが、直線補間にて、各目標位置P0002（ロボットRbの場合）、P0003（ロボットRcの場合）、P0004（ロボットRdの場合）へ移動する速度である。

図５に示す目標位置は、各ロボットに固有の座標系における位置および姿勢の６自由度以上の要素が記憶されている。これらの目標位置は、ロボット作業プログラムと同様に、ロボット制御装置100内の記憶部103に記憶されている。

図６にロボット制御装置100の機能ブロック図を示して、図５の作業プログラムの実行処理の詳細を説明する。操作者からの指示により、記憶部103のプログラム1032が呼び出される。その際に、協調ロボット群選択部104の設定に基づいて、ロボット制御装置100では、協調マスタをロボットRa、協調スレーブをロボットRbの実行開始を認識する。同時に、ロボット制御装置100の通信部101へ、命令解釈部131から出力される。通信部101は、通信路1に対してそれらのデータを送信する。
ロボット制御装置100では、協調マスタと協調スレーブの２つの系列を同時に制御するマスタスレーブ系列同時実行部130の実行が開始される。

マスタスレーブ系列同時実行部130は、命令解釈部131において、作業プログラム1032を解釈する。その後、マスタ系列ＩＤ132には、系列制御部110の系列番号が格納される。また、スレーブ系列ＩＤ133には、系列制御部120の系列番号が格納される。この系列番号とは、現在実行を行う系列制御部の番号を管理するための番号である。すなわち、複数の系列が実行されている場合、それぞれの系列番号は、異なる番号を持つ。
マスタスレーブ系列同時実行部130は、系列制御部110と系列制御部120に対して実行する。系列制御部110は、マスタ系列であるため、動作モード選択部1100には、協調マスタであること記憶される。また、系列制御部120は、スレーブ系列であるため、動作モード選択部1200には、協調スレーブであることが記憶される。

系列制御部110では、動作モード選択部1100により、協調マスタであると認識される。次に、動作演算部1101では、命令解釈部131で解釈された目標位置を取得し、記憶部103の機構データ1030に基づいて、ロボットRaのマシンクロック毎の指令位置を演算する。この場合の指令位置とは、ロボットRaの座標系上の位置及び姿勢の座標値であり、それは、次のマシンクロックでの位置である。マシンクロックとは、駆動部111への指令周期をいう。駆動部111は、動作演算部1101の動作指令に基づいて、ロボットRaを駆動する。

系列制御部120では、動作モード選択部1200により、協調スレーブであると認識される。次に、動作演算部1201では、命令解釈部131で解釈された目標位置と記憶部103から座標系変換データ1031と系列制御部110の動作演算部1101の指令位置を取得する。この座標系変換データとは、協調マスタのロボットRaと協調スレーブのロボットRbとの座標系を変換するための行列式である。
動作演算部1201では、取得した座標系変換データ1031とロボットRaの指令位置に基づいて、協調スレーブのロボットRbの指令位置を演算し、駆動部121へ動作指令を出力する。駆動部121は、ロボットRbを駆動する。

次に、ロボット制御装置200内の処理について説明する。スレーブ系列同時実行部230は、協調ロボット群選択部204により、協調スレーブのロボットRc、Rdを同時に実行することを認識する。そのとき、ロボット制御装置200内の命令解釈部231は、通信部201からのデータに基づいて、スレーブ系列ＩＤ232、233に系列制御部210、220のＩＤを格納する。
協調スレーブの系列制御部210、220については、上述した系列制御部120と同様な処理を実行する。
このとき演算などに必要なデータは、予め通信部101から通信部201へ転送されている。
このようにして、ロボット制御装置200では、協調スレーブのロボットRc、Rdをスレーブ系列同時実行部230にて制御する。

実施例２を図８、図９を示して説明する。図８（ａ）では、ロボットRaとRcが協調動作を行い、図８（ｂ）ロボットRbとRcが協調動作を行うプログラムの例を示す。
協調ロボット群選択部104には、協調マスタとしてRa、協調スレーブとしてRbが格納され、同じデータ構造で、協調マスタとしてRc、協調スレーブとしてRdが格納されている。マスタ系列同時実行部330は、協調ロボット群選択部204により、協調マスタのロボットRa、Rbを同時に実行することを認識する。そのとき、ロボット制御装置100内の命令解釈部131は、マスタ系列ＩＤ332、333に系列制御部のＩＤを格納する。
協調マスタの系列制御部については、実施例１で説明した系列制御部110と同様な処理を実行する。
このようにすることで、マスタ系列同時実行部330は、協調マスタのロボットRaと協調マスタのロボットRbを駆動制御する。
また、ロボット制御装置200は、スレーブ系列同時実行部220にて、協調マスタRaに対して協調スレーブとしてRcを駆動し、協調マスタRcに対して協調スレーブRdを駆動する。
以上の説明では、図８（ａ）、（ｂ）のプログラムは同時に起動した場合の例を示したが、同時に起動されない場合でも、上述した処理を行うことができる。

実施例３では、図１０に示すように、作業プログラムの命令によって、協調マスタ、協調スレーブを設定する例を説明する。
図１０のステップ01では、協調マスタのロボットRaとし、協調スレーブのロボットRc、Rdとする設定を行う。また、単独動作のロボットをRbとしている。
この情報を協調ロボット群選択部104に設定する。協調ロボット群選択部104では、協調マスタをRa、協調スレーブをRc、Rdと設定される。単独動作のロボットRbは、協調ロボット群選択部104には設定されない。

次に、ロボット制御装置100では、系列制御部100がマスタ系列制御部となり動作する。また、Rbは単独動作モードであることを動作モード選択部に記憶されることにより、単独動作を行う。単独動作については、マスタの動作演算と演算処理については同一である。ただし、マスタ系列制御部は、協調スレーブ制御部のロボットが停止した場合には、停止するが、単独動作モードでは、他のロボットの動作の影響を受けないため停止しない。また、ロボット制御装置200では、スレーブ系列同時実行部にて協調スレーブとして、ロボットRb、Rcが動作する。

対象物にロボット複数台を使用して作業を行うロボットシステムに利用可能である。

本発明のシステム構成図 通信設定部の構成図 協調ロボット群選択部の構成図 協調ロボット群選択部の設定画面の例 作業プログラム例 ロボット制御装置の機能ブロック図 スレーブ系列同時実行部 実施例２の作業プログラム例 マスタスレーブ系列同時実行部 実施例３の作業プログラム例 従来技術の構成図

符号の説明

1：通信路
Ra、Rb：ロボット
100、200：ロボット制御装置
101、201：通信部
102、202：通信設定部
103、203：記憶部
104、204：協調ロボット群選択部
110、120、210、220：系列制御部
111、211：駆動制御部

Claims (5)

1. 複数台のロボットと、記憶部に格納された作業プログラムに基づいて前記ロボットを制御する複数台のロボット制御装置と、前記複数台のロボット制御装置が通信路を介して接続されているロボットシステムにおいて、
   前記各ロボット制御装置は、
   前記複数台のロボット制御装置のうち１台のロボット制御装置を通信マスタ制御装置とし、かつ、前記通信マスタ制御装置以外のロボット制御装置を通信スレーブ制御装置と設定する通信設定部と、
   前記複数台のロボットの中から協調動作を行うロボット群を選択し、前記協調動作を行うように選択されたロボット群のうち１台のロボットを協調マスタに設定する協調ロボット群選択部とを備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記複数台のロボット制御装置のうち１台以上のロボット制御装置は、ロボットを駆動する駆動部を複数備え、
   前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、
   前記複数の駆動部の各々に対応した系列制御部を備え、
   前記系列制御部は、協調マスタ動作もしくは協調スレーブ動作または協調動作を行わない単独動作のいづれか一つの動作モードを選択する動作モード選択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. 前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、
   協調マスタとなるマスタ系列制御部と、
   協調スレーブとなるスレーブ系列制御部とを備え、
   前記マスタ系列制御部と前記スレーブ系列制御部とを同時に実行するマスタスレーブ系列同時実行部とを備えることを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
4. 前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、
   前記マスタ系列制御部を複数備え、複数の前記マスタ系列制御部を同時に実行するマスタ系列同時実行部とを備えることを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。
5. 前記複数の駆動部を備えるロボット制御装置は、
   前記スレーブ系列制御部を複数備え、複数の前記スレーブ系列制御部を同時に実行するスレーブ系列同時実行部とを備えることを特徴とする請求項２記載のロボットシステム。

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