JP2010012535A - ロボット制御システム、ロボット制御システムの実行方法およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットセルの機能変更に伴う、ハードウェアおよびソフトウェアの変更作業を簡素化することができるロボット制御システムを提供する。
【解決手段】Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルＣＥと、Ｎ個のロボットセルＣＥからアクセス可能な共有メモリマップを有するインターロックサーバ１０と、から成るロボット制御システムＳＹであって、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルＣＥのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセル間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルのみによって読み書きされるインターロック情報と、を対応付けたものである。
【選択図】図１

Description

複数のロボットセルのインターロック制御を行うロボット制御システム、ロボット制御システムの実行方法およびそのプログラムに関する。

従来、産業用ロボットをベースに、ロボットコントローラおよび周辺装置を搭載し、一つのセルとして構成したロボットセルが知られている。このロボットセルは、周辺装置に改造を加えることで作業内容を容易に変更させることができるなど、専用装置に比べて汎用性および拡張性が高いといった利点がある。

ところで、通常この種のロボットセルは、様々な機能を持ったロボットセルを複数組み合わせて自動化ラインを構築する。この場合、隣接するロボットセル間はハードウェア的なＩ／Ｏインターロックで接続されることが多い（例えば、特許文献１参照）。
特開平０４−３０５７０４号公報

ところが、上記のように複数のロボットセルから成る自動化ラインでは、各ロボットセル間を結ぶＩ／Ｏインターロック配線が煩雑になると共に、ロボットセルの機能を変更するたびに、ハードウェアの変更およびそれに伴うソフトウェアの変更に多大な時間を要するといった問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑み、ロボットセルの機能変更に伴う、ハードウェアおよびソフトウェアの変更作業を簡素化することができるロボット制御システム、ロボット制御システムの実行方法およびそのプログラムを提供することを課題とする。

本発明のロボット制御システムは、Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルと、Ｎ個のロボットセルからアクセス可能な共有メモリマップと、を備えたロボット制御システムであって、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセル間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルのみによって読み書きされるインターロック情報と、が対応付けられていることを特徴とする。

本発明のロボット制御システムの実行方法は、Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルと、Ｎ個のロボットセルからアクセス可能な共有メモリマップと、を備えたロボット制御システムの実行方法であって、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセル間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルのみによって読み書きされるインターロック情報と、が対応付けられたものであり、Ｎ個のロボットセルのうち、任意のロボットセルが、所定の動作を実行する前に、共有メモリマップを参照するステップと、共有メモリマップから、任意のロボットセルを示すロボットコードが対応付けられたインターロック情報を読み出すステップと、読み出したインターロック情報にしたがって、所定の動作を実行するステップと、を実行することを特徴とする。

これらの構成によれば、共有メモリマップ（ソフトウェア）を用いてインターロック制御を行うため、ロボットセル間におけるハードウェア的なＩ／Ｏインターロックが不要となる。これにより、ロボットセルの機能を変更した場合は、共有メモリマップを書き替えるだけで良く、Ｉ／Ｏインターロック（ハードウェア）の変更およびそれに伴うソフトウェアの変更を必要としないため、ロボットセルの機能変更に伴う作業負担を軽減できる。また、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、インターロック情報と、が対応付けられているため、ロボットコードによって、読み書き可能なロボットセルを制限できる。言い換えれば、不必要なロボットセル間での通信を避けることができるため、ロボット制御プログラムにバグがあった場合でも、誤動作による障害発生を抑止できる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、インターロック情報は、インターロック制御に必要な情報毎に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、インターロック制御に必要な情報毎にインターロック情報が設けられているため、当該インターロック情報を単純な情報とすることができる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、インターロック情報は、１以上のフラグのＯＮ／ＯＦＦ状態によって示されることを特徴とする。

この構成によれば、ロボット制御プログラムを、通常のハードウェア的なＩ／Ｏ（電磁弁やセンサー入力等）と同じようなイメージで、記述することができる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルとネットワークを介して接続されたインターロックサーバ内に格納されていることを特徴とする。

この構成によれば、インターロックサーバによって、Ｎ個のロボットセルを統括制御することができる（集中管理できる）ため、デバッグ効率が高い。また、インターロックサーバが、Ｎ個のロボットセルと分離されているため、ロボットセルの故障による交換や機能変更時には、対応となるロボットセルのみを交換すれば良く、対応が容易である。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、インターロックサーバは、Ｎ個のロボットセル以外のロボットセルからの共有メモリマップへのアクセスを禁止することを特徴とする。

この構成によれば、他のロボット制御システムからのアクセスによる誤動作を防止することができる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、ネットワークは、無線ＬＡＮであることを特徴とする。

この構成によれば、インターロックサーバと各ロボットセルとを結ぶ配線が不要となり、配置の自由度を高めることができる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、ロボットセルは、ロボットと、当該ロボットを制御するロボットコントローラと、から成り、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルのうち、いずれか１のロボットセルのロボットコントローラ内に格納されていることを特徴とする。

この構成によれば、共有メモリマップは、Ｎ個のロボットセルのうち、いずれか１のロボットセルのロボットコントローラ内に格納されているため、Ｎ個のロボットセルのみによってロボット制御システムを構築できる。つまり、Ｎ個のロボットセルを統括制御するサーバ等を必要としないため、システム構成の簡素化およびシステム構築費用の削減を図ることができる。

上記に記載のロボット制御システムにおいて、共有メモリマップが格納されている１のロボットセルと、その他の（Ｎ−１）個のロボットセルとは、無線ＬＡＮを介して接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、１のロボットセルとその他の（Ｎ−１）個のロボットセルとを結ぶ配線が不要となり、配置の自由度を高めることができる。

本発明のプログラムは、コンピュータに、上記に記載のロボット制御システムの実行方法における各ステップを実行させるためのものであることを特徴とする。

このプログラムを用いてロボット制御システムを制御することにより、ロボットセルの機能変更に伴う、ハードウェアおよびソフトウェアの変更作業を簡素化することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係るロボット制御システム、ロボット制御システムの実行方法およびそのプログラムについて説明する。図１は、ロボット制御システムＳＹのシステム構成図である。同図に示すように、ロボット制御システムＳＹは、複数個（図１では、５個のみ図示）のロボットセルＣＥと、当該複数個のロボットセルＣＥを統括制御する１台のインターロックサーバ１０と、から成る。また、各ロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５とインターロックサーバ１０とは、無線ＬＡＮ３０を介して接続されている。

各ロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５は、それぞれロボット２１と、当該ロボット２１を制御するロボットコントローラ２２と、を有しており、これら複数のロボットセルＣＥの組み合わせにより、自動化ラインが構築されている。また、各ロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５には、それぞれ異なるＩＰアドレスが付与されており、インターロックサーバ１０には、自身が属するロボット制御システムＳＹ内のロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５のＩＰアドレスが登録されている。

次に、図２を参照し、インターロックサーバ１０の制御構成について説明する。インターロックサーバ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３、ディスプレイ１４、ＨＤＤ（Hard disk drive）１５、キーボード１６、マウス１７、無線通信インターフェース１８、および各部を図示の状態で接続する内部バス１９を備えている。

ＣＰＵ１１は、中央処理装置であり、各種演算処理を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１が各種演算処理を行う際のワークエリアとして用いられる。ＲＯＭ１３は、ＣＰＵ１１が各種演算処理を行うための制御プログラムや制御データを記憶している。ディスプレイ１４は、各種情報を表示するものであり、本実施形態では、主に後述する共有メモリマップ５１（図３参照）や、各ロボットセルＣＥの状態を表示するために用いられる。

ＨＤＤ１５は、少なくとも、共有メモリマップ５１と、ロボット制御プログラム５２と、が記憶されている。ロボット制御プログラム５２は、共有メモリマップ５１を管理するための管理プログラムや各ロボットセルＣＥと通信を行うための通信制御プログラムなどを含む。

共有メモリマップ５１を管理するための管理プログラムは、共有メモリマップ５１の新規登録や削除機能を有する。また、通信制御プログラムは、無線ＬＡＮ通信においてインターロックサーバ１０がサーバの役割を果たすためのものであり、クライアントとなる各ロボットセルＣＥのロボットコントローラ２２からの、共有メモリマップ５１への書き込み／読み込み指令に対して応答する機能を有する。また、通信制御プログラムは、予めインターロックサーバ１０内に登録されているＩＰアドレスに基づいて、自身が属するロボット制御システムＳＹ以外のシステム（ロボットセル）からのアクセスをブロックする機能を有する。このように、ロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５以外のロボットセルからの共有メモリマップ５１へのアクセスを禁止することで、他のロボット制御システムの影響による誤動作を防止することができる。

キーボード１６およびマウス１７は、情報入力手段として機能し、本実施形態では、共有メモリマップ５１の書き換えなどに用いられる。無線通信インターフェース１８は、各ロボットセルＣＥと無線通信を行うためのものである。

次に、図３を参照し、共有メモリマップ５１について説明する。同図に示すように、共有メモリマップ５１は、Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルＣＥのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルＣＥを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセルＣＥ間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルＣＥのみによって読み書きされるインターロック情報と、が対応付けられたテーブルである。

ロボットコードは、各ロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５に割り当てられた１〜５までの数字の組み合わせから成り、例えばアクセス可能なロボットセルＣＥが、ロボットセルＣＥ１とロボットセルＣＥ２の場合、ロボットコードは「１２」となる。また、アクセス可能なロボットセルＣＥが、ロボット制御システムＳＹ内の全てのロボットセルＣＥ１〜ＣＥ５の場合、ロボットコードは「１２３４５」となる。なお、ロボットコードは、ロボットコード「２５」など、位置的に離間したロボットセルＣＥ間における設定も可能である。

一方、インターロック情報は、Ｍ個のロボットセルＣＥ間においてインターロック制御を行うために必要な情報毎に設けられている。例えば、本実施形態のロボット制御システムＳＹがワークの組み立て処理を行う自動化ラインに適用される場合、ワークの除材要求を示す情報、組み立てエラーなど各種エラーの詳細を示す各種エラー情報、などがインターロック情報として設けられている。この構成によれば、インターロック情報がインターロック制御に必要な情報毎に設けられているため、単純な情報とすることができる。なお、各インターロック情報は、メモリＩ／Ｏ番号によって識別される（図３では、０、１、２、３、４、５・・・として図示）。

さらに、各インターロック情報は、１以上のフラグのＯＮ／ＯＦＦ状態によって記述されている（図３では、１のフラグのＯＮ／ＯＦＦによって記述されているものとして図示）。この構成によれば、ロボット制御プログラム５２を、通常のハードウェア的なＩ／Ｏ（電磁弁やセンサー入力等）と同じようなイメージで、記述することができる。

次に、図４のフローチャートを参照し、ロボット制御システムＳＹの具体的な動作例について説明する。ここでは、３個のロボットセルＣＥ１〜ＣＥ３による動作の一部を例示する。例えば、ロボットセルＣＥ１により、ワークの組立作業Ａが実行され（Ｓ０１）、その後組立検査Ａが実行されたものとする（Ｓ０２）。ここで、組立検査Ａにより正常なワークが完成されたことが確認された場合は（Ｓ０３：Ｙｅｓ）、共有メモリマップ５１のロボットコード１２、メモリＩ／Ｏ番号ｎ１（但し、ｎ１はｎ１≧０となる任意の番号）に除材要求フラグを立てる（Ｓ０４）。つまり、ロボットセルＣＥ１とロボットセルＣＥ２によってアクセス可能なメモリＩ／Ｏ番号ｎ１のインターロック情報（フラグ）をＯＮにする。

ロボットセルＣＥ２は、ロボットコード１２、メモリＩ／Ｏ番号ｎ１に、除材要求フラグが立てられると、これをクリアし（フラグをＯＦＦにし）（Ｓ０５）、ロボットセルＣＥ１から正常なワークを受け取る（Ｓ０６）。その後、当該ワークを用いて組立作業Ｂを実行する（Ｓ０７）。

一方、ロボットセルＣＥ１は、組立検査Ａにより組立不良ワークを検出した場合（Ｓ０３：Ｎｏ）、共有メモリマップ５１のロボットコード１３、メモリＩ／Ｏ番号ｎ２（但し、ｎ２はｎ２≧０となる任意の番号）に除材要求フラグを立てると共に、ロボットコード１３、メモリＩ／Ｏ番号ｎ３（但し、ｎ３はｎ３≧０且つｎ３≠ｎ２となる任意の番号）にエラー状況フラグを立てる（Ｓ０８）。つまり、ロボットセルＣＥ１とロボットセルＣＥ３によってアクセス可能なメモリＩ／Ｏ番号ｎ２のインターロック情報（フラグ）とメモリＩ／Ｏ番号ｎ３のインターロック情報（フラグ）とをＯＮにする。

ロボットセルＣＥ３は、ロボットコード１３、メモリＩ／Ｏ番号ｎ２に、除材要求フラグが立てられると、これをクリアし（フラグをＯＦＦにし）（Ｓ０９）、ロボットセルＣＥ１から組立不良ワークを受け取る（Ｓ１０）。その後、ロボットコード１３、メモリＩ／Ｏ番号ｎ３のエラー状況フラグを参照して、組立不良ワークの排出作業を実行する（Ｓ１１）。

なお、上記の動作例では、共有メモリマップ５１のロボットコード１３、メモリＩ／Ｏ番号ｎ３にエラー状況フラグを立てるものとしたが（Ｓ０８）、複数のメモリＩ／Ｏ番号を用いて、エラー状況を示すようにしても良い。例えば、メモリＩ／Ｏ番号の０と１の２ビットに意味づけして、「００：エラー状況１」、「０１：エラー状況２」、「１０：エラー状況３」、「１１：エラー状況４」を定義しても良い。この場合、Ｓ１１では、エラー状況フラグに応じて、組立不良ワークの排出作業を実行することとなる。

その他、エラー状況に限らず、作業結果（組立ＯＫか否か等）を示す状態を、２値以上の情報で示すようにしても良い。また、図３に示した共有メモリマップ５１では、各インターロック情報が、１のフラグのＯＮ／ＯＦＦによって記述されているものとしたが、各インターロック情報を複数のフラグのＯＮ／ＯＦＦによって記述しても良い。

以上説明したとおり、本実施形態のロボット制御システムＳＹによれば、共有メモリマップ５１（ソフトウェア）を用いてインターロック制御を行うため、ロボットセルＣＥ間におけるハードウェア的なＩ／Ｏインターロックが不要となる。これにより、ロボットセルＣＥの機能を変更した場合は、共有メモリマップ５１を書き替えるだけで良く、Ｉ／Ｏインターロック（ハードウェア）の変更およびそれに伴うソフトウェアの変更を必要としないため、ロボットセルＣＥの機能変更に伴う作業負担を軽減できる。また、ハードウェア的なＩ／Ｏインターロック点数の制約が無いため、インターロックサーバ１０のメモリ領域が許す限り、インターロック点数を増やすことができる。

また、共有メモリマップ５１は、Ｎ個のロボットセルＣＥのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルＣＥを示すロボットコードと、インターロック情報と、が対応付けられているため、ロボットコードによって、アクセス可能なロボットセルＣＥを制限できる。言い換えれば、不必要なロボットセルＣＥ間での通信を避けることができるため、ロボット制御プログラム５２にバグがあった場合でも、誤動作による障害発生を抑止できる。

また、Ｎ個のロボットセルＣＥは、インターロックサーバ１０によって、統括制御されているため、集中管理によりデバッグ効率が高い。また、インターロックサーバ１０が、Ｎ個のロボットセルＣＥと分離されているため、ロボットセルＣＥの故障による交換や機能変更時には、対応となるロボットセルＣＥのみを交換すれば良く、対応が容易である。

また、インターロックサーバ１０とＮ個のロボットセルＣＥとは、無線ＬＡＮ３０を介して接続されているため、インターロックサーバ１０と各ロボットセルＣＥとを結ぶ配線が不要となり、配置の自由度を高めることができる。

なお、上記の実施形態では、インターロックサーバ１０内に共有メモリマップ５１を備えた構成としたが、図５に示すように、Ｎ個のロボットセルＣＥ（図５では、ＣＥ１〜ＣＥ５）内のいずれか１のロボットセルＣＥ（図５では、ＣＥ１）のロボットコントローラ２２内に備えても良い。この構成によれば、Ｎ個のロボットセルＣＥだけでロボット制御システムＳＹを構築できる。つまり、Ｎ個のロボットセルＣＥを統括制御するインターロックサーバ１０を必要としないため、システム構成の簡素化およびシステム構築費用の削減を図ることができる。

また、上記の実施形態では、インターロックサーバ１０とＮ個のロボットセルＣＥとは、無線ＬＡＮ３０を介して接続されているものとしたが、図５に示すように、隣接するロボットセルＣＥ間で赤外線通信を行っても良い（矢印４１〜４５で示す赤外線通信網参照）。

また、Ｎ個のロボットセルＣＥは、インターロックサーバ１０（共有メモリマップ５１）により、インターロック情報だけを共有するのではなく、各種データを共有するようにしても良い。

また、上記の実施形態では、インターロックサーバ１０は、自身が属するロボット制御システムＳＹ以外のシステム（ロボットセル）からのアクセスをブロックするものとしたが、複数のロボット制御システムＳＹによるアクセスを許容するようにしても良い。すなわち、インターロックサーバ１０（共有メモリマップ５１や各種データ）を、複数のライン間で共有するようにしても良い。

また、上記の実施形態に示した、インターロックサーバ１０やロボットコントローラ２２の機能をプログラムとして提供することも可能である。また、そのプログラムを各種記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）に格納して提供することも可能である。すなわち、コンピュータを、インターロックサーバ１０やロボットコントローラ２２の各手段として機能させるためのプログラム、およびそれを記録した記録媒体も、本発明の権利範囲に含まれる。

その他、上記の実施形態におけるロボット制御システムＳＹの例によらず、セル構成および処理工程等について、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

本発明の一実施形態に係るロボット制御システムのシステム構成図である。 インターロックサーバの制御ブロック図である。 共有メモリマップの一例を示す図である。 ロボット制御システムの具体的な動作例を示すフローチャートである。 ロボット制御システムの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…インターロックサーバ ２１…ロボット ２２…ロボットコントローラ ３０…無線ＬＡＮ ４１〜４５…赤外線通信網 ５１…共有メモリマップ ５２…ロボット制御プログラム ＣＥ（ＣＥ１〜ＣＥ５）…ロボットセル ＳＹ…ロボット制御システム

Claims (10)

1. Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルと、
   前記Ｎ個のロボットセルからアクセス可能な共有メモリマップと、を備えたロボット制御システムであって、
   前記共有メモリマップは、
   前記Ｎ個のロボットセルのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセル間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルのみによって読み書きされるインターロック情報と、が対応付けられていることを特徴とするロボット制御システム。
2. 前記インターロック情報は、
   前記インターロック制御に必要な情報毎に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロボット制御システム。
3. 前記インターロック情報は、
   １以上のフラグのＯＮ／ＯＦＦ状態によって示されることを特徴とする請求項１または２に記載のロボット制御システム。
4. 前記共有メモリマップは、
   前記Ｎ個のロボットセルとネットワークを介して接続されたインターロックサーバ内に格納されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
5. 前記インターロックサーバは、
   前記Ｎ個のロボットセル以外のロボットセルからの前記共有メモリマップへのアクセスを禁止することを特徴とする請求項４に記載のロボット制御システム。
6. 前記ネットワークは、
   無線ＬＡＮであることを特徴とする請求項４または５に記載のロボット制御システム。
7. 前記ロボットセルは、ロボットと、当該ロボットを制御するロボットコントローラと、から成り、
   前記共有メモリマップは、前記Ｎ個のロボットセルのうち、いずれか１のロボットセルの前記ロボットコントローラ内に格納されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
8. 前記共有メモリマップが格納されている１のロボットセルと、その他の（Ｎ−１）個のロボットセルとは、無線ＬＡＮを介して接続されていることを特徴とする請求項７に記載のロボット制御システム。
9. Ｎ個（但し、ＮはＮ≧２となる整数）のロボットセルと、
   前記Ｎ個のロボットセルからアクセス可能な共有メモリマップと、を備えたロボット制御システムの実行方法であって、
   前記共有メモリマップは、
   前記Ｎ個のロボットセルのうち、アクセス可能なＭ個（但し、Ｍは２≦Ｍ≦Ｎとなる整数）のロボットセルを示すロボットコードと、当該Ｍ個のロボットセル間におけるインターロック制御のために当該Ｍ個のロボットセルのみによって読み書きされるインターロック情報と、が対応付けられたものであり、
   前記Ｎ個のロボットセルのうち、任意のロボットセルが、
   所定の動作を実行する前に、前記共有メモリマップを参照するステップと、
   前記共有メモリマップから、前記任意のロボットセルを示すロボットコードが対応付けられた前記インターロック情報を読み出すステップと、
   読み出した前記インターロック情報にしたがって、前記所定の動作を実行するステップと、を実行することを特徴とするロボット制御システムの実行方法。
10. コンピュータに、請求項９に記載のロボット制御システムの実行方法における各ステップを実行させるためのプログラム。

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