JP2006130577A - ロボット制御装置およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数台のロボットで構成されるロボットシステムにおいて、各ロボットの動作を総合的かつ容易に制御することができるグラフィック言語を備えるロボットシステムを提供する。
【解決手段】複数台のロボットと、ロボットプログラムに基づいて制御するロボット制御装置１０と、ロボット制御装置１０に接続されロボットプログラムを表示するロボット教示装置１１とからなり、ロボット制御装置１０は１台以上のロボットを同時に制御するロボットシステムにおいて、１台以上のロボットを任意に組み合わせて１つのユニットを定義するユニット登録部１と、ユニット毎にタスクを割り当てるタスク登録部２と、タスク毎にロボットプログラムをグラフィックプログラムとして作成可能とするグラフィック言語処理部３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のロボットを制御するロボット制御装置およびそのロボットシステムに関する。

複数のロボットを制御するロボット制御装置の従来のプログラムとしては、図７に示すようなシーケンスプログラムがあった。図７の第１シーケンスプログラムにおいてその縦欄にはステップ１からステップ２，３，・・・とステップが記述され、横欄にはロボットＲＢ１、ＲＢ２及びＲＢ３の各々をシーケンス制御するためのＲ１項、Ｒ２項及びＲ３項が記述されている。同一行は同一ステップであり、並列して処理される。各ステップの処理は、１つ前のステップの処理が完了した後に開始される。
各Ｒ項は、Ｆ欄と、作業欄と、部品欄と、ツール欄と、場所欄とからなる。Ｆ欄は、前ステップからの継続処理の有無を表しており、例えばＲ３項のステップ２のＦ欄のように矢印が記述されている場合には、１つ前のステップ１の処理がステップ２においても継続処理されることを示す（特許文献１参照）。
また、複数のロボット動作プログラムを表示する従来の装置について、図８〜図１０を使って説明する。図８は、動作プログラム／状態表示部の表示画面の表示領域を、マスタタスク表示領域７１、サブ１タスク表示領域７２、サブ２タスク表示領域７３、状態表示領域７４に分割し、図９のフローチャートに従って同期して動く複数の動作プログラムを図１０に示すように連動させながら表示する。 図１０は左側に図９のフローチャートを、右側には図８のロボットの各動作プログラムによる状態表示画面を示し、図９のフローチャートにより図８の表示が制御される様子を示している。（特許文献２参照）。

特開平６−６７７０９号公報（第３頁右列第４６行〜第４頁左列第１７行、図２） 特開平１１−４８１７８号公報（第３頁右列第３３行〜第４頁左列第３行、図２、図３、図６）

特許文献１記載の発明は、ロボット毎に並列処理を行う場合に各々のロボットに対しプログラムを作成可能である点については有効である。しかしながら、複数のロボットが、ある作業単位で並列して処理を行うのか、または同期して処理を行うのかなどを操作者が総合的に判断することができない。
例えばワークに対し溶接を行う作業では、ワークをジグにセットする工程、溶接を施工する工程、ワークを反転する工程、溶接を施工する工程、次工程へワークを搬送する工程など複数の作業工程から構成されている。
特許文献１に記載の発明では、操作者は作業工程に関連して現在どの作業工程なのか、またはこの作業工程から次工程へはどのような条件で実行が遷移するのかなどについてはプログラムを見ることでしか判断することができないという問題があった。
一方、特許文献２記載の発明では、表示画面にはロボットの動作プログラムがそのまま表示されており、熟練した操作者以外には表示内容の意味が分かりづらいという問題があった。

本発明は、このような従来の技術が有していた問題を解決するものであり、作業工程に関連して現在どの作業工程なのか、またはこの作業工程から次工程へはどのような条件で実行が遷移するのかなどについて簡単に判断することができ、また、熟練者でなくても表示内容の意味が分かるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ロボット制御装置に係り、 複数台のロボットのうち１台以上をロボットプログラムに基づいて同時に制御するロボット制御装置であって、前記複数台のロボットのうち１台以上を任意に組み合わせてユニットとして定義するユニット登録部と、前記ユニット毎にタスクを割り当てるタスク登録部と、前記ロボットプログラムを前記タスク毎にグラフィカルなプログラムとして作成するグラフィック言語処理部と、を備えることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のロボット制御装置において、前記グラフィック言語処理部が、教示装置の表示手段の各行に時系列に実行するシーケンス番号を表示し、各列に前記タスクにて実行する前記ロボットプログラムを表示することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のロボット制御装置において、前記グラフィック言語処理部が、現在のステップの実行終了後に、次のステップに実行を遷移させることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のロボット制御装置において、前記グラフィック言語処理部が、現在のステップの実行終了後に、前記ロボット制御装置に対する外部からの入力信号に基づいて所定のステップに実行を遷移させることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、ロボットシステムに係り、複数台のロボットと、前記複数台のロボットのうち１台以上をロボットプログラムに基づいて同時に制御するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置に接続され前記ロボットプログラムの表示手段および編集手段を備えたロボット教示装置と、からなるロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置が請求項１〜４のいずれか１項記載のロボット制御装置であることを特徴としている。

以上のような構成によって、本発明のロボットシステムは、特別な言語を習熟することなく複数のロボットの作業シーケンスを容易に作成できるという格段の効果をもたらすものであり、また、ロボットの作業実行中においては、実行状態をグラフィック表示することにより、操作者は現在の稼動状況を総合的に判断することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態として図１〜図６に基づいて説明する。

図１は本発明のロボットシステムの構成図である。
図１において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、関節部に電動サーボモータを備えるロボットである。ここでロボットとは、一般的にポジショナと言われているものも含む。すなわち関節駆動部を備えるものを指す。以下の実施例においては、６軸の多関節ロボットを用いた場合を想定して説明する。
ロボット制御装置１０は、ロボットＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を制御する。本実施例では４台の例で説明するが、２台以上であればよい。また、ロボット制御装置についても、本実施例では１台の例で説明するが、複数のロボット制御装置が各々ロボットを制御する構成でもよい。
ロボット制御装置１０には、教示装置１１が接続されている。教示装置１１は、操作者が操作する各種キーと、表示画面１２を備えている。表示画面１２には、操作者のキー操作に基づいて、後述するグラフィカルなソフトウェアボタンが表示される。ソフトウェアボタンは操作者が現在選択できる項目を表示しており、操作者がそのボタンを選択することでそのボタンに対応した画面やメッセージが新たに表示される。
操作者は、教示装置１１のキーを操作してロボットＲ１〜Ｒ４のうち所望するロボットを動作させ、その位置を登録することができる。また、表示画面１２に表示された命令を選択または入力することにより、ロボットの動作や作業をプログラムすることができる。

教示装置１１を操作して作成されたロボットプログラムは、ロボット制御装置１０内の記憶部に格納される。ロボットプログラムは、教示装置１１やその他の外部からの信号により実行が開始される。ロボットプログラムはロボット制御装置１０内のプログラム実行部５にて実行され、サーボ制御部６にロボットの各関節のサーボモータに対する指令を出力する。各ロボットは以上の過程でロボットプログラムに基づいて制御される。

ユニット登録部１は、複数のロボットの組み合わせをユニットとして登録する。
登録は、操作者が教示装置１１のキーを操作して表示画面１２に図２に示す表を表示させ、さらに教示装置１１のキーを操作することで行う。
図２の例では、ユニット１（Ｕ１）にはロボットＲ１が、ユニット２（Ｕ２）にはロボットＲ２が、ユニット３（Ｕ３）にはロボットＲ１とロボットＲ２がそれぞれ登録されている。図２では、ユニットの登録数を９９までとしているが、ロボット制御装置１０に接続するロボットの台数や作業内容に応じて登録数を可変としてもよい。

続いて、タスク登録部２について図３を用いて説明する。
タスク登録部２は、ユニット登録部１にて登録されたユニットとタスクの関係を登録するものである。タスクとは、ロボット制御装置１０内で互いに独立して実行される作業単位である。
図３の例ではタスクはＴ０からＴ８まであり、タスク毎に、作業を行うユニットを設定できる。この設定についても、操作者が教示装置１１のキーを操作して行う。タスクＴ２のように１つのタスクに複数のユニット（Ｕ２とＵ３）を割り付けることもできる。ただし、タスクＴ０は他のタスクを統制する特別なタスクであるため、ユニットの割り付けは行わない。

次に、グラフィック言語処理部３について説明する。
グラフィック言語処理部３は、教示装置１１のキー操作により図４に示す画面を表示画面１２に表示する。
図４において、列方向に並ぶＴ０、Ｔ１、Ｔ２は前述のタスクを表し、行方向に並ぶ０〜５はシーケンス番号を表す。シーケンス番号とはロボットプログラムを構成する最小単位の命令ごとに割り当てられる番号である。
操作者は、教示装置１１のキーおよび表示画面１２上のソフトウェアボタン４１〜４４を操作し、プログラム領域４０にソフトウェアボタンや条件を配置していくことで、グラフィカルなプログラムを作成することができる。
ここで、ソフトウェアボタン４１〜４４について説明する。
ソフトウェアボタン４１は、ステップを意味する。ステップとはユニットが行う一連の作業をまとめたもので、「ＳＴ」と数字の組み合わせによって識別される。操作者はソフトウェアボタン４１を選択時に、続いて教示装置１１のキーを操作してステップに割り当てる数字を入力する。なお、ステップ０（ＳＴ０００）はタスクＴ０で実行される。
ソフトウェアボタン４２は、プログラムの実行の遷移を指定する際にソフトウェアボタン４３または４４と組み合わせて使用する。
ソフトウェアボタン４３は条件つきのジャンプ機能であり、指定された条件が成立した場合、指定されたステップへプログラムの実行を遷移させるものである。
一方、ソフトウェアボタン４４は無条件のジャンプ機能であり、無条件に指定されたステップへ実行を遷移させるものである。
条件の指定はソフトウェアボタン４３、４４を選択時に操作者が教示装置１１のキーを操作して行う。
図４に示すようにソフトウェアボタンには文字のみならずその意味に即したマークが併記されており、これにより熟練した操作者でなくともプログラムの意味や流れについて容易に理解することができる。

図５は作成したグラフィックプログラムの一例である。
図５のシーケンス番号２を例として説明する。シーケンス番号２は条件つきジャンプであり、その下に記述されている「ＩＮ１０ ＳＴ００１」とは、ロボット制御装置１０内の入力信号番号１０番に対して外部からの信号が入信した場合に、ステップ１（ＳＴ００１）へ実行を遷移させることを意味している。
シーケンス番号５の行にある通り、ＳＴ００１ではタスクＴ１にてＰ１００が、タスクＴ２にてＰ２００が実行される。Ｐ１００、Ｐ２００はそれぞれロボットプログラム１００、ロボットプログラム２００を示す。これらのロボットプログラムはステップを構成する要素であり、ロボットの動作命令が記述されていて記憶部に格納される。
さらに、シーケンス番号３、４も同様に、外部からの信号が入信した場合にそれぞれステップ２（ＳＴ００２）、ステップ３（ＳＴ００３）へ実行を遷移させることを意味している。

プログラム変換部４は、操作者が作成した図５のようなグラフィックプログラムをロボットプログラムに変換する。グラフィックプログラムからロボットプログラムへの変換は、教示装置１１のキー操作により実行することができる。
図５に示すグラフィックプログラムのシーケンス番号０〜４の部分をロボットプログラムに変換した場合の例を図６に示す。前述のように、変換されたロボットプログラムは記憶部に格納される。
シーケンス番号０〜４ではタスクＴ０のみしか記述されておらず、前述のようにタスクＴ０は他のタスクを統率するタスクであるため、ロボットを動作させる命令は図６には含まれていない。

続いて、前述のようにして作成されたロボットプログラムの実行（プレイバック）について説明する。
操作者が教示装置１１のキーを操作して記憶部に格納されたロボットプログラムから所望するものを選択すると、プログラム変換部４は先程とは逆にそのロボットプログラムをグラフィックプログラムへと変換し、表示画面１２に表示する。
さらに、操作者が教示装置１１のキーを操作することにより、選択したロボットプログラムをプレイバックさせることができる。具体的には、前述のようにロボット制御装置１０内のプログラム実行部５が図６のようなロボットプログラムを解釈してサーボ制御部６に指令を出力し、各ロボットが作業を行う。
図５の例では、ステップ１（ＳＴ００１）へジャンプするとタスクＴ１でロボットプログラム１００（Ｐ１００）を実行し、タスクＴ２でロボットプログラム２００（Ｐ２００）を実行するが、タスクＴ１にロボットＲ１とＲ２とを組み合わせたユニットを割り付け、タスクＴ２にロボットＲ３とＲ４とを組み合わせたユニットを割り付けた場合、ロボットプログラム１００（Ｐ１００）ではロボットＲ１、Ｒ２の２台の協調動作を実行し、ロボットプログラム２００（Ｐ２００）ではロボットＲ３、Ｒ４の２台の協調動作を実行する。この際、２つのロボットプログラムは並列に実行される。
また、プレイバック時においては、操作者が視認しやすいように表示画面１２がモノクロ表示の場合にはプログラム領域４０内の実行中の部分のみ反転表示にしたり、表示画面１２が多色表示対応の場合にはプログラム領域４０内の実行中の部分のみ色を変えたりして、プログラム内の現在の実行箇所を提示する。

以上のように、本発明のロボットシステムによれば、特別な言語を習熟することなく複数のロボットの作業シーケンスを容易に作成できるという格段の効果をもたらすものであり、また、ロボットの作業実行中においては、実行状態をグラフィック表示することにより、操作者は現在の稼動状況を総合的に判断することができるようになるので、複数台のロボットを制御するロボットシステムであれば広く適用できるものである。

本発明のロボットシステム構成図である。 図１に示すユニット登録画面の例を示す図である。 図１に示すタスク登録画面の例を示す図である。 図１に示すグラフィックプログラムの作成画面の例を示す図である。 図４に示す画面上で作成したグラフィックプログラムの例を示す図である。 図５に示すグラフィックプログラム例に対応するロボットプログラムを示す図である。 従来技術のシーケンスプログラムを示す図である。 従来技術の表示画面の領域分割の図である。 従来技術の処理を説明するフローチャートである。 従来技術の表示が制御される様子を表す図である。

符号の説明

Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ ロボット
１ ユニット登録部
２ タスク登録部
３ グラフィック言語処理部
４ プログラム変換部
５ プログラム実行部
６ サーボ制御部
１０ ロボット制御装置
１１ 教示装置
４０ プログラム領域
４１ ステップを意味するソフトウェアボタン
４２ 遷移を意味するソフトウェアボタン
４３ 条件つきジャンプを意味するソフトウェアボタン
４４ 無条件ジャンプを意味するソフトウェアボタン
７１ マスタタスク表示領域
７２ サブ１タスク表示領域
７３ サブ２タスク表示領域
７４ 制御状態表示領域

Claims (5)

1. 複数台のロボットのうち１台以上をロボットプログラムに基づいて同時に制御するロボット制御装置であって、前記複数台のロボットのうち１台以上を任意に組み合わせてユニットとして定義するユニット登録部と、前記ユニット毎にタスクを割り当てるタスク登録部と、前記ロボットプログラムを前記タスク毎にグラフィカルなプログラムとして作成するグラフィック言語処理部と、を備えることを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記グラフィック言語処理部は、教示装置の表示手段の各行に時系列に実行するシーケンス番号を表示し、各列に前記タスクにて実行する前記ロボットプログラムを表示することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
3. 前記グラフィック言語処理部は、現在のステップの実行が終了した後、次のステップに実行を遷移させることを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置。
4. 前記グラフィック言語処理部は、現在のステップの実行が終了した後、前記ロボット制御装置に対する外部からの入力信号に基づいて所定のステップに実行を遷移させることを特徴とする請求項２または３記載のロボット制御装置。
5. 複数台のロボットと、前記複数台のロボットのうち１台以上をロボットプログラムに基づいて同時に制御するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置に接続され前記ロボットプログラムの表示手段および編集手段を備えたロボット教示装置と、からなるロボットシステムにおいて、
   前記ロボット制御装置が請求項１〜４のいずれか１項記載のロボット制御装置であることを特徴とするロボットシステム。

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