JP2008254141A - ロボット制御装置、ロボット制御方法及びロボット搬送装置 - Google Patents

ロボット制御装置、ロボット制御方法及びロボット搬送装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ロボットハンドがワークに干渉することがなく、退避点(作業基準位置)に戻るまで短い時間で迅速に移動させることができ、さらにプログラムの管理が容易なロボット制御装置を提供する。
【解決手段】プログラムを複数の動作区間に分割すると共に、分割された各動作区間に対して迂回動作の種別を指定する退避点復帰管理手段13と、動作経路命令を実行する際に、動作区間が、後退移動区間であるときには、この動作経路命令を動作経路記憶手段11に記憶しておき、中断停止入力があった際に、動作区間が、後退移動区間であるときに、動作経路記憶手段11に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、退避点に復帰させるロボットプログラム実行手段7とを有している。
【選択図】 図1

Description

この本発明は、退避点(作業基準位置)復帰動作機能を備えたロボット制御装置、退避点復帰動作を行う際のロボット制御方法及び前記ロボット制御装置により制御されるロボット搬送装置に関するものである。
ロボットの退避点(作業基準位置)復帰動作をする場合、従来、ロボットを中断停止させた後、ロボットアームの現在の位置を見て、作業をしていた場所、及び中断停止している位置を確認して、周辺機器と干渉することがないように、ある教示ポイントまで動作を巻き戻したり(後退移動)、進めたり(前進移動)して退避点(作業基準位置)復帰動作を指示する動作プログラムを別途作成していた。そして、退避点(作業基準位置)が複数ある場合は、それぞれの位置に応じた退避点復帰動作プログラムを用意しなければならず、ユーザの負担になっていた。また、作業が変更になった場合、この退避点復帰動作プログラムも変更する必要があり、多くの時間を必要とした。
これに対して、従来、種々の退避点復帰動作機能を備えた装置が提案されている。例えば、特許文献1に記載されたロボットコントローラは、動作プログラムを逆方向モードにして退避点復帰動作を行うことができる。また、特許文献2に記載された数値制御装置は、動作軌跡を複数の領域に分割して、その領域に対応した複数の退避点復帰プログラムにより退避点復帰動作を自動化する。
特開平6−102917号公報 特許第2624174号明細書
しかしながら、上記の特許文献1の装置においては、中断停止位置から退避点(作業基準位置)に戻るまで、動作プログラムを逆順序で実行することにより、動作軌跡を反対に進む。そのため、ピックアンドプレースのようなハンドリング動作の場合、ワークを載置位置に載置した後に中断停止して、動作プログラムを逆順序で戻すと、ロボットハンドがワークに干渉することがあり課題であった。また、一般に動作プログラムの先頭に記載されている退避点復帰の動作移動命令に至るまで動作プログラムを逆順序で実行するので、その間のプログラムが大きい場合、或いはその間のロボットの動作が複雑である場合、退避点(作業基準位置)に戻るまで多くの時間を要し課題であった。
また、特許文献2の装置においては、退避点に移動するために設けられた領域の数だけ、予め退避点復帰プログラムを作成しておく手間があり、管理が煩雑となるばかりか、退避点復帰動作が変更された場合など、対応する退避点復帰プログラムをすべて変更しなければならず、変更を忘れて正しく退避点復帰できなかったり、修正に多くの時間を要したりするので課題であった。
この発明では、これらの課題を解決するものであり、ハンドリング動作の途中からの退避点復帰動作であってもロボットハンドがワークに干渉することがなく、退避点(作業基準位置)に戻るまで短い時間で迅速に移動させることができ、さらにプログラムの管理が容易なロボット制御装置及びロボット制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のロボット制御装置は、プログラムに記載された複数の動作経路命令を順次実行してロボット動作を制御するロボット制御装置において、プログラムを複数の動作区間に分割すると共に、分割された各動作区間に対して迂回動作の種別を指定する復帰管理手段と、動作経路命令を実行する際に、動作区間が、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間であるときには、該動作経路命令を動作経路記憶手段に記憶しておき、中断停止入力があった際に、動作区間が、後退移動区間であるときに、動作経路記憶手段に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、退避点に復帰させるプログラム実行手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明のロボット制御方法は、プログラムに記載された複数の動作経路命令を順次実行してロボット動作を制御するロボット制御方法において、プログラムを、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間と、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間と、退避動作時に迂回動作をせずに退避させる通常区間とに分割して、動作経路命令を実行する際に、動作区間が後退移動区間であるときには、該動作経路命令を動作経路記憶手段に記憶しておき、中断停止入力があった際に、動作区間が、後退移動区間であるときに、動作経路記憶手段に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、基準点に復帰させ、動作区間が、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間であるときには、該前進移動区間が終了するまで順次動作経路命令を実行した後、基準点に復帰させ、動作区間が、退避動作時に迂回動作をせずに退避させる通常区間である場合に、現在の位置から退避点に復帰させることを特徴とする。
この発明のロボット制御装置によれば、ピックアンドプレースのようなハンドリング動作の途中からの退避点復帰動作であってもロボットハンドがワークに干渉することがなく、退避点(作業基準位置)に戻るまで短い時間で迅速に移動し、プログラムの管理が容易で退避点復帰動作が変更された場合であっても容易に対応することができる退避点復帰動作機能を備えたロボット制御装置とすることができる。
また、この発明のロボット制御方法によれば、ロボットにピックアンドプレースのようなハンドリング動作をさせる場合であってもロボットハンドがワークに干渉することがなく退避点復帰動作させることができ、退避点(作業基準位置)に戻るまで短い時間で迅速に移動させることができ、プログラムの管理が容易で退避点復帰動作が変更された場合であっても容易に対応することができる。
以下に、本発明にかかるロボット制御装置及びロボット制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態
図1は本発明にかかるロボット制御装置の実施の形態のシステム構成を示すブロック図である。図1において、ロボット制御装置1には、制御対象のロボット2が接続されている。さらに、ロボット制御装置1には、外部装置3として、操作盤(オペレーティングパネル)4、外部PLC(Programmable Logic Controller)装置5及び教示装置(ティーチングペンダント)6が信号線で接続されている。これら操作盤4、外部PLC装置5及び教示装置6から、ロボット制御装置1に対して、プログラム実行開始、中断停止、退避点復帰などの命令ができる。
ロボット制御装置1の内部には、ロボットプログラム実行手段7、ロボットプログラム記憶手段8、実行ステップ番号記憶手段9、退避点復帰区間記憶手段10、動作経路記憶手段11、外部装置入力確認手段12が設けられている。
ロボットプログラム実行手段7は、ロボットプログラム記憶手段8に格納されているロボットプログラムAを実行することにより、動作制御対象であるロボット2を制御する。ロボットプログラム記憶手段8に接続された退避点復帰管理手段(復帰管理手段)13は、外部装置3から外部装置入力確認手段12を介して入力された操作入力信号に基づいて、ロボットプログラムAに対して、退避動作時に退避点に復帰させる際の迂回動作の有無及び迂回動作の種別の指定を行う。実行ステップ番号記憶手段9は、ロボットプログラムAの実行中のステップ番号を記憶し、実行が中断停止された際に、どのステップ番号まで実行したか確認することができる。
図2は図1のロボットプログラムAの詳細を示す図である。図2に示すように、ロボットプログラムAは、ロボットの動作経路命令がロボット言語により連続したステップにて記載されている。ロボットプログラムAは、詳細は後述する、図5に示したロボット搬送装置のピックアンドプレースの後半の動作(ロボットハンドHの上に板状のワークWを吸着し把持した状態でワークWを搬送し、その後ワークWを載置位置に載置する動作)に対応している。具体的には、位置P100からP0、P1、P2、P3に順に移動し、位置P3において吸着を開放してワークWを放しカセット内にワークWを置き、位置P4へ移動し位置P0へ戻る動作である。
ロボットプログラムAは、ロボットを制御する通常の命令に加えて、退避動作時に退避点に復帰させる際の迂回動作の有無及び迂回動作の種別の指定が含まれている。すなわち、ロボットプログラムAは、複数の動作区間に分割されて、分割された各動作区間に対して、退避動作時の迂回動作の有無及び種別が指定されている。
ロボットプログラムAは、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間BCKと、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間FWDと、退避動作時に迂回動作をさせないで現在の位置から退避点に復帰させる通常区間NMLの3つの区間に分割されている。
各区間は外部装置3から外部装置入力確認手段12を介して入力された操作入力信号に基づいて退避点復帰管理手段13により、後退移動区間開始指定手段13a、後退移動区間終了指定手段13b、前進移動区間開始指定手段13c、前進移動区間終了指定手段13dの特殊ロボット言語により指定されている。
具体的には、図2のロボットプログラムAのステップ番号3の「REC ON」(後退移動区間開始指定)のロボット言語、ステップ番号6の「REC OFF」(後退移動区間終了指定及び前進移動区間開始指定)のロボット言語、及びステップ番号10の「REC END」(前進移動区間終了指定)のロボット言語によって、ロボットプログラムAが、通常区間NML、後退移動区間BCK、前進移動区間FWDに分けられている。なお、この実施の形態では、ステップ番号6の「REC OFF」のロボット言語は、後退移動区間BCKの終了の指定と前進移動区間FWDの開始の指定を兼ねているが、それぞれの指定を別々のロボット言語にて実現しても良い。ロボットプログラムAを実行するとき、退避点復帰区間記憶手段10には、退避点復帰管理手段13により指定された上記の3つの区間のうち、いずれの区間であるかが記憶される。
図3は本実施の形態のロボット制御装置の行うロボット制御動作のフローチャートである。図2及び図3に沿ってロボット制御動作の説明をする。図3において、ロボット制御装置1は、外部装置3からロボットプログラム実行の命令を、外部装置入力確認手段12を介して、これをトリガとしてロボットプログラムAが実行される(ステップS1)。次ぎに、初期化処理を行う。すなわち、退避点復帰区間記憶手段10に通常区間であることを記憶し、また、実行ステップ番号記憶手段9に先頭ステップ番号として1を記憶する(ステップS2)。
次いで、ロボットプログラム実行手段7は、ロボットプログラムAを1ステップずつ読み込んでこれを実行する命令実行処理N1を行う。この命令実行処理N1においては、まず、読み込んだ命令が、従来よりある通常命令(通常言語)であるか退避動作の指定のための特殊命令(避点復帰管理の命令(REC命令))であるかを確認する(ステップS3)。そして、通常命令の場合には、通常命令実行処理N1a(ステップS4〜S9の処理ループ)を行い、退避点復帰管理の命令(REC命令)の場合には、退避点復帰区間記憶処理N1b(ステップS10〜S14の処理)を行う。
ステップS4に移行して、通常命令実行処理N1aにおいては、ロボットプログラム実行手段7は、まず、読み込んだ1ステップ分の命令から1命令を実行する(ステップS5)。そして、退避点復帰区間記憶手段10に後退移動区間が記憶されているか否かを確認して(ステップS6)、後退移動区間が記憶されている場合には、実行した動作経路命令を動作経路記憶手段11に記憶する(ステップS7)。次いで、中断停止入力が入力されているか否かを確認して(ステップS8)、中断停止入力が入力されてない場合にはステップS5に戻り、次の1命令を実行する。このようにして、1ステップ分の命令がすべて完了するまで通常命令実行処理N1aを繰り返す。その後、ステップS15に移行して、実行終了確認処理N2を行う。
一方、ステップS10に移行して、退避点復帰区間記憶処理N1bにおいては、まず、何の退避点復帰管理の命令(REC命令)であるかを確認して(ステップS10)、「REC ON」である場合には、動作経路記憶手段11を初期化し(ステップS11)、その後、退避点復帰区間記憶手段10に後退移動区間を記憶する(ステップS12)。一方、「REC OFF」である場合には、退避点復帰区間記憶手段10に前進移動区間を記憶する(ステップS13)。また、「REC END」である場合には、退避点復帰区間記憶手段10に通常区間を記憶する(ステップS14)。その後、ステップS15に移行して、実行終了確認処理N2を行う。
実行終了確認処理N2においては、実行ステップ番号記憶手段9に記憶されたステップ番号が1インクリメントされて(ステップS15)、その後、実行ステップの命令がすべて実行完了したか確認されて(ステップS16)、すべて実行完了している場合に実行終了となる(ステップS17)。一方、未完了の実行ステップが存在する場合には、ステップS3に戻り、次ステップの実行が行われる。
図4はロボットプログラムを中断停止した後に作業基準位置(基準点)にロボット2を退避点復帰させる場合の動作を示すフローチャートである。図2及び図4沿って退避点復帰動作の説明をする。図4において、ロボット制御装置1が、外部装置3から退避点復帰実行の命令を受けると、この退避点復帰処理がスタートする(ステップS21)。そして、まずロボット2が中断停止しているか否かが確認され(ステップS22)、中断停止していなければ、特に動作を行わず処理を終了する(ステップS28)。一方、ロボット2が中断停止している場合は、退避点復帰処理N3が行われる。
退避点復帰処理N3においては、まず何れの復帰区間であるかが確認され(ステップS23)、退避点復帰区間が後退移動区間であるときは、後退移動処理が実行される(ステップS24)。この後退移動処理では、動作経路記憶手段に記憶されている全ての動作経路命令が記憶された順番と逆の順番にて再生される。図2のロボットプログラムAによれば、中断停止している実行ステップから、「REC ON」が指令されているステップ番号3のステップまで後退方向にプログラムAが運転された動作となる。その後、ステップS26の実行ステップ変更処理に移行する。
また、退避点復帰区間が前進移動区間であるときは、前進移動処理が実行される(ステップS25)。この前進移動処理では、中断停止している実行ステップから、前進移動区間が終了するステップまで通常運転時の実行と同様な前進方向に動作プログラムが運転される。図2のロボットプログラムAによれば、中断停止している実行ステップから、「REC END」のステップ番号10のステップまで通常運転時の実行と同様な前進方向に動作プログラムが運転される。その後、ステップS26の実行ステップ変更処理に移行する。
さらにまた、ステップS23の判断にて、退避点復帰区間が通常区間であるときは、何もせずにその後、ステップS26の実行ステップ変更処理に移行する。
ステップS26に移行して、実行ステップ変更処理では、「REC ON」で指定されているラベルに対応したステップ番号へ、実行ステップ番号を変更する。図2のロボットプログラムAによれば、ステップ番号100のステップに実行ステップを移動させる。
次のステップS27に移行して、退避点(作業基準位置)への移動処理が行われる。この処理においては、現在のロボットの位置から、退避点(作業基準位置)への移動が行われる。図2のロボットプログラムAでは、ステップ番号100〜102に相当する。この処理が完了して退避点復帰処理が終了する(ステップS28)。
実施の形態2.
本実施の形態は、実施の形態1に記述したロボット制御装置により制御されるロボット搬送装置にかかるものである。図5は、図2に示したロボットプログラムにおけるロボットの位置P0〜P4、P100の教示例を示した図である。ここで図5の動作について説明する。ロボットハンドの上に板状のワークを吸着し把持した状態で、図4の位置P100からP0、P1、P2、P3に順に移動し、位置P3において吸着を開放してワークを放しカセット内にワークを置き、位置P4へ移動し位置P0へ戻るという動作である。
図2のロボットプログラムでは、通常区間、後退移動区間、前進移動区間の3つの区間に分けられるが、図5においては、通常区間は、位置P100からP0、P1に進むまでの区間、および、P4からP0に戻るまでの区間であり、後退移動区間は、位置P1からP2、P3でワークを開放する前までの区間であり、前進移動区間は、位置P3でワークを開放してからP4まで戻る区間となる。このように区間を分けることにより、退避点復帰時に、中断停止しているときの区間が、いずれの区間であるかが確認され、これにより、動作プログラムの必要な部分だけを、順方向または逆方向に動作させることができるので、周辺に干渉しないように退避点まで、ロボットを安全に動作させることができる。
以上のように本実施の形態のロボット制御装置においては、プログラムを複数の動作区間に分割すると共に、分割された各動作区間に対して迂回動作の種別を指定する退避点復帰管理手段13と、動作経路命令を実行する際に、動作区間が、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間BCKであるときには、この動作経路命令を動作経路記憶手段11に記憶しておき、中断停止入力があった際に、動作区間が、後退移動区間であるときに、動作経路記憶手段11に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、退避点に復帰させるプログラム実行手段7とを有している。そのため、ロボットハンドHがワークWに干渉することがなく、退避点(作業基準位置)に戻るまで短い時間で迅速に移動させることができ、プログラムの管理が容易で退避点復帰動作が変更された場合であっても容易に対応することができる。
また、プログラム実行手段7は、中断停止入力があった際に、動作区間が、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間であるときには、この前進移動区間が終了するまで順次動作経路命令を実行した後、退避点に復帰させる。そのため、予め退避用のプログラムを用意することなく、周辺機器に干渉することなく、退避点(作業基準位置)に戻るまで確実に戻すことができる。
さらに、プログラムに記載された複数の動作経路命令が、ロボット2がワークWを搬送した後、このワークWを載置位置に載置する動作をするものである場合、載置位置に近づく動作経路命令の区間及びワークWを載置する動作経路命令の区間を後退移動区間とする。そのため、ピックアンドプレースのようなハンドリング動作の途中からの退避点復帰動作であってもロボットハンドHがワークWに干渉することがない。同じように、載置位置から遠ざかる動作経路命令の区間を前進移動区間とする。そのため、ロボットハンドHがワークWに干渉することが確実に防止される。
以上のように、本発明にかかるロボット制御装置及びロボット制御方法は、退避点(作業基準位置)復帰動作を行うロボットの制御装置及び制御方法に適用されて好適なものであり、また、本発明にかかるロボット搬送装置は、特にワークの搬送、載置動作をするロボット搬送装置に適用されて最適なものである。
本発明にかかるロボット制御装置の実施の形態のシステム構成を示すブロック図である。 図1のロボットプログラムの詳細を示す図である。 ロボット制御装置の行うロボット制御動作のフローチャートである。 ロボットプログラムを中断停止した後に作業基準位置(基準点)にロボットを退避点復帰させる場合の動作を示すフローチャートである。 ロボット搬送装置の動作を示す図である。
符号の説明
1 ロボット制御装置
2 ロボット
3 外部装置
4 操作盤(オペレーティングパネル)
5 外部PLC装置
6 教示装置(ティーチングペンダント)
7 ロボットプログラム実行手段
8 ロボットプログラム記憶手段
9 実行ステップ番号記憶手段
10 退避点復帰区間記憶手段
11 動作経路記憶手段
12 外部装置入力確認手段
13 退避点復帰管理手段(復帰管理手段)
13a 後退区間開始指定手段
13b 後退区間終了指定手段
13c 前進区間開始指定手段
13d 前進区間終了指定手段
A ロボットプログラム
H ロボットハンド
W ワーク
N1 命令実行処理
N1a 通常命令実行処理
N1b 退避点復帰区間記憶処理
N2 実行終了確認処理
N3 退避点復帰処理

Claims (12)

  1. プログラムに記載された複数の動作経路命令を順次実行してロボット動作を制御するロボット制御装置において、
    前記プログラムを複数の動作区間に分割すると共に、分割された各動作区間に対して迂回動作の種別を指定する復帰管理手段と、
    前記動作経路命令を実行する際に、動作区間が、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間であるときには、該動作経路命令を動作経路記憶手段に記憶しておき、中断停止入力があった際に、動作区間が、前記後退移動区間であるときに、前記動作経路記憶手段に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、退避点に復帰させるプログラム実行手段と
    を備えたことを特徴とするロボット制御装置。
  2. 前記プログラム実行手段は、前記中断停止入力があった際に、動作区間が、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間であるときには、該前進移動区間が終了するまで順次動作経路命令を実行した後、退避点に復帰させる
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。
  3. 前記プログラム実行手段は、前記中断停止入力があった際に、動作区間が、退避動作時に迂回動作をせずに退避させる通常区間であるときには、現在の位置から退避点に復帰させる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット制御装置。
  4. 前記プログラムに記載された複数の動作経路命令が、ロボットがワークを搬送した後、該ワークを載置位置に載置する動作である場合、載置位置に近づく動作経路命令の区間及びワークを載置する動作経路命令の区間を前記後退移動区間とする
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。
  5. 前記プログラムに記載された複数の動作経路命令が、ロボットがワークを搬送した後、該ワークを載置位置に載置するものである場合、載置位置から遠ざかる動作経路命令の区間を前記前進移動区間とする
    ことを特徴とする請求項2に記載のロボット制御装置。
  6. 前記分割された各動作区間に対する退避動作時の迂回動作の種別の指定が、外部装置からの入力信号によって行われる
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
  7. 前記外部装置が、操作盤、外部PLC、及び教示装置のいずれかである
    ことを特徴とする請求項6に記載のロボット制御装置。
  8. 実行している動作区間の迂回動作の種別を外部に出力する
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
  9. プログラムに記載された複数の動作経路命令を順次実行してロボット動作を制御するロボット制御方法において、
    前記プログラムを、退避動作時に後退移動の迂回動作をする後退移動区間と、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間と、退避動作時に迂回動作をせずに退避させる通常区間とに分割して、
    前記動作経路命令を実行する際に、動作区間が後退移動区間であるときには、該動作経路命令を動作経路記憶手段に記憶しておき、
    中断停止入力があった際に、動作区間が、後退移動区間であるときに、前記動作経路記憶手段に記憶されている動作経路命令を逆順に実行した後、基準点に復帰させ、動作区間が、退避動作時に前進移動の迂回動作をする前進移動区間であるときには、該前進移動区間が終了するまで順次動作経路命令を実行した後、基準点に復帰させ、動作区間が、退避動作時に迂回動作をせずに退避させる通常区間である場合に、現在の位置から退避点に復帰させる
    ことを特徴とするロボット制御方法。
  10. 前記プログラムに記載された複数の動作経路命令が、ロボットがワークを搬送した後、該ワークを載置位置に載置するものである場合、載置位置に近づく動作経路命令の区間及びワークを載置する動作経路命令の区間を前記後退移動区間とし、載置位置から遠ざかる動作経路命令の区間を前記後退移動区間とする
    ことを特徴とする請求項9に記載のロボット制御方法。
  11. 前記後退移動区間に続いて前記前進移動区間を指定するようにして、
    前記後退移動区間の終了の指定と前記前進移動区間の開始の指定の命令を兼ねたものとする
    ことを特徴とする請求項10に記載のロボット制御方法。
  12. 請求項1から8のいずれか1項に記載のロボット制御装置により制御されることを特徴とするロボット搬送装置。
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