JP2014136266A - ロボット制御システムおよび可搬式操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は無線通信の確立／遮断を行うための無線切り替えスイッチと、可搬式操作装置の電源供給／遮断を行うための電源ボタンとを個別に２つ備えているために、無線通信の終了と可搬式操作装置ＴＰの電源遮断を素早く行うことができない。
【解決手段】ロボット制御システム１は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間で無線通信を行う。可搬式操作装置ＴＰは、内部に搭載した二次電池３６からの電源供給を制御するための電源ボタン７を備えている。可搬式操作装置ＴＰの制御部３５は、二次電池３６から電源が供給された状態で電源ボタン７が長押し操作されると、その押下継続時間に応じて非常停止機能の無効化および電源の遮断を順番に実行する。簡単なキー操作により非常停止機能を無効化し、さらに可搬式操作装置の電源を遮断することができるので、利便性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット制御装置と可搬式操作装置との間で無線通信によって各種データを送受信するロボット制御システムに関するものである。

近年、ロボットを動作制御するロボット制御装置と、ロボットを操作するための可搬式操作装置との間の通信を、ＩＥＥＥ８０２の規格に対応したネットワーク通信技術により無線化した産業用のロボット制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、特許文献１に記載された従来のロボット制御システムについて説明する。

図４は、可搬式操作装置とロボット制御装置の間の通信を無線により行うようにしたロボット制御システム５１の構成図である。同図に示すように、ロボット制御システム５１は、アーク溶接、スポット溶接等の作業を行うロボットＲ、作業者ＨＭが教示作業を行う際に用いる可搬式操作装置ＴＰ、そしてロボットＲの動作制御を行うロボット制御装置ＲＣから大略構成される。可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとは無線通信が可能になっており、１対１の対向通信が行われる。

ロボットＲは、防護柵５２の内側領域に設置されており、手首部先端にはアーク溶接トーチ、スポット溶接ガン等の作業ツールＴが取り付けられている。

可搬式操作装置ＴＰは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等のオペレーティングシステムが組み込まれた、いわゆるマイコンを搭載しており、具体的には、各種データを表示する表示部としてのディスプレイ５、ロボットＲに教示操作を行うためのキーボード６、ロボットＲを非常停止させるための非常停止スイッチ４、電源ボタン７および無線切り替えスイッチ８を備えている。内部には二次電池（図示せず）を備えており、電源ボタン７により二次電池からの電源供給が可能となっている。二次電池は、可搬式操作装置ＴＰを充電装置（図示せず）に接続することにより商標電源から充電される。無線切り替えスイッチ８は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の無線通信を確立または遮断するためのスイッチである。この無線切り替えスイッチ８により無線通信が確立すると、可搬式操作装置ＴＰの操作信号（以下では教示操作信号という）は、無線通信によりロボット制御装置ＲＣに送信される。教示操作信号には、ロボットＲを手動操作により移動させるためのジョグ送り信号、ロボットＲの作業位置を記憶する教示信号、緊急時にロボットＲを非常停止させる非常停止信号等が含まれる。これら教示操作信号が送信されることにより、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲのジョグ送り操作、教示データの作成、非常停止等の各処理を行う。

ロボット制御装置ＲＣは、可搬式操作装置ＴＰからの入力に従って教示データを作成し、内部の記憶部（図示せず）に記憶する。また、外部から起動信号が入力されることにより教示データを再生する。この結果、ロボットＲが自動運転される。

図５は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の送受信データについて説明するための図である。同図に示すように、可搬式操作装置ＴＰは作業者ＨＭからの入力に基づいて操作データＤｓ（教示操作信号）を生成し、送信部７２を介してロボット制御装置ＲＣに送信する。ロボット制御装置ＲＣは、操作データＤｓを受信部６２により受信して解釈し、教示処理を行う。また、ロボット制御装置ＲＣは、表示データＤｈを生成して送信部６１により送信し、可搬式操作装置ＴＰは表示データＤｈを受信部７１により受信し、図示しない表示制御部がディスプレイ５に表示させるための表示処理を行う。

可搬式操作装置ＴＰに備えられた非常停止スイッチ４が押下された場合には、送信部７２にて、非常停止スイッチ４が押下された旨の操作データＤｓを生成し、ロボット制御装置ＲＣに送信する。ロボット制御装置ＲＣでは、受信した操作データＤｓに基づいてロボットＲを非常停止させる処理を行う。すなわち、ロボットＲの駆動モータへの電源供給を停止することにより、ロボットＲを即座に停止させる。なお、非常停止スイッチ４が押されなくても、無線通信中にノイズ、電波強度不足等が原因で一時的に通信が遮断されたような場合は、ロボットＲが非常停止するように構成されている。これらの処理のことを、以下では、非常停止機能と呼ぶ。

上述したように、可搬式操作装置ＴＰは二次電池で駆動しているために、残っている充電量によっては無線通信の終了や可搬式操作装置ＴＰの電源遮断を素早く行う必要がある。例えば、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を確立した状態で自動運転を行っているときに可搬式操作装置ＴＰの充電量が少なくなった場合は、無線通信を終了する必要がある（より厳密には、非常停止機能を無効にする必要がある）。これは、可搬式操作装置ＴＰの充電量がなくなった時点で非常停止機能が働き、生産ラインをストップさせてしまうからである。さらに、無線通信の終了に加えて、可搬式操作装置ＴＰのシャットダウン処理および電源遮断処理を行う必要がある。この処理がない場合は、充電量が完全になくなった段階で、電源が突然遮断されてしまうために、オペレーティングシステムを正常終了できないことになる。この結果、次回使用するときに起動できなくなったり、起動できたとしても可搬式操作装置ＴＰの動作が不安定になったりすることが考えられる。

特許第４５９６３７６号公報

上述したように、無線通信が可能に構成されたロボット制御システムにおいては、無線通信の終了と可搬式操作装置ＴＰの電源遮断を間を置くことなく連続して行う必要性が出てくる。しかしながら、特許文献１では、無線通信の確立と遮断を行うための無線切り替えスイッチと、可搬式操作装置ＴＰの電源供給と遮断を行うための電源ボタンを個別に備えているために、無線通信の終了と可搬式操作装置ＴＰの電源遮断を連続して実行しなければならないケースにおいては、作業者が操作に戸惑ったり時間を要したりする問題がある。

そこで、本発明は、非常停止機能の無効化および可搬式操作装置の電源遮断を簡単な操作で行うことができるロボット制御システムおよび可搬式操作装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
ロボットと、充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置と、この可搬式操作装置と無線通信により接続され、前記可搬式操作装置から入力された教示データに基づいて前記ロボットを自動運転する一方、前記無線通信が途絶えたときに前記ロボットを非常停止させる非常停止機能を有するロボット制御装置とを備えたロボット制御システムにおいて、
前記可搬式操作装置は、
前記二次電池からの電源供給を制御する電源ボタンと、
前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが所定の操作パターンにより操作されると、前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とするロボット制御システムである。

請求項２の発明は、前記操作パターンが長押し操作であるときは、前記制御部は前記電源ボタンの押下継続時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システムである。

請求項３の発明は、前記操作パターンがダブルクリック操作であるときは、前記制御部は前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を順次実行することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システムである。

請求項４の発明は、
ロボットを動作制御するロボット制御装置と無線通信により接続可能であるとともに充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置において、
前記二次電池からの電源供給を制御する電源ボタンと、
前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが所定の操作パターンにより操作されると、前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする可搬式操作装置である。

請求項５の発明は、前記操作パターンが長押し操作であるときは、前記制御部は前記電源ボタンの押下継続時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行することを特徴とする請求項４記載の可搬式操作装置である。

請求項６の発明は、前記操作パターンがダブルクリック操作であるときは、前記制御部は前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を順次実行することを特徴とする請求項４記載の可搬式操作装置である。

本発明によれば、簡単なキー操作により非常停止機能を無効化し、さらに可搬式操作装置の電源を遮断するようにしたので、利便性を向上させることができる。

本発明に係るロボット制御システムのブロック図である。 本発明の実施形態１に係る可搬式操作装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る可搬式操作装置の処理の流れを示すフローチャートである。 可搬式操作装置とロボット制御装置の間の通信を無線により行うようにしたロボット制御システムの構成図である。 可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の送受信データについて説明するための図である。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態を示すロボット制御システムのブロック図である。ロボット制御システム１は、ロボットＲを動作制御するロボット制御装置ＲＣ、ロボットＲの操作を行うための可搬式操作装置ＴＰ、この可搬式操作装置ＴＰを充電するための充電装置ＣＵを備えている。

まず、可搬式操作装置ＴＰについて説明する。可搬式操作装置ＴＰは、自動運転中にロボットＲを手動で緊急停止させるための非常停止スイッチ４、教示データ等の各種データが表示されるディスプレイ５、ロボットＲに対するジョグ送り信号や教示信号を入力するためのキーボード６、中央演算処理装置であるＣＰＵ３３、一時的な計算領域であるＲＡＭ３４、ロボット制御装置ＲＣと通信を行うための送受信機３２、可搬式操作装置ＴＰの駆動源としての二次電池３６、この二次電池３６からの電源供給を入／切する電源ボタン７、各種データを記憶するためのハードディスクや半導体メモリからなる記憶部１５、制御中枢である主制御部３５の各部を備えている。なお、各部はバス３９を介して接続されている。

上述した二次電池３６は、充電装置ＣＵにより充電することが可能になっている。具体的には、可搬式操作装置ＴＰを充電装置ＣＵの所定位置に搭載することによって、図示しない充電回路が充電装置ＣＵに電気的に接続され、二次電池３６が充電される。充電装置ＣＵの電源は、ロボット制御装置ＲＣから供給しても良いし、商用電源から供給するようにしても良い。

送受信機３２は、無線ＬＡＮインタフェースを有しており、ロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間で無線通信を行う。記憶部１５の接続情報格納部４７には、ロボット制御装置ＲＣと通信を行うための接続情報が記憶されている。接続情報とは、例えばＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、ＭＡＣアドレス等を指す。

主制御部３５は、図示しないオペレーティングシステム上で上記各部の総括的な制御を行うと共に、ソフトウェアプログラムとしての表示制御部４５、キー入力監視部４６、通信処理部４１、充電量計測部４８および電源制御部４９等を備えている。表示制御部４５は、ディスプレイ５に表示用データを表示する。キー入力監視部４６は、キーボード６からのキー入力を監視する。通信処理部４１は、ロボット制御装置ＲＣとの通信確立・遮断処理および通信そのものを制御する処理を行う。また、接続したロボット制御装置ＲＣの識別番号、ＩＰアドレス等のネットワーク接続情報等を記憶部１５やＲＡＭ３４に記憶する処理を行う。キーボード６によって入力された各種データは、通信処理部４１および送受信機３２を介してロボット制御装置ＲＣにパケット形式のデータで送信される。充電量計測部４８は、二次電池の充電量を所定の計測周期で計測する。電源制御部４９は、可搬式操作装置ＴＰ自身の電源を入／切するものであり、電源ボタン７を押下することにより、二次電池からの電源供給および電源遮断を制御する。

次に、ロボット制御装置ＲＣについて説明する。ロボット制御装置ＲＣは、中央演算処理装置であるＣＰＵ１３、一時的な計算領域であるＲＡＭ１４、制御中枢となる主制御部１６、教示データ等の各種データや定数等を記憶するためのハードディスクや半導体メモリからなる記憶部１９、ロボットＲの軌跡演算等を行って演算結果を駆動信号として駆動指令部１８に出力する動作制御部１７、ロボットＲの各サーボモータを回転制御するためのサーボ制御信号を出力する駆動指令部１８、可搬式操作装置ＴＰと通信を行うための送受信機１２の各部を備えている。なお、各部はバス９を介して接続されている。

送受信機１２は、無線ＬＡＮインタフェースを有しており、ロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間で無線通信を行う。記憶部１９の教示データ格納部３０には、可搬式操作装置ＴＰからの入力に応じて作成された教示データが記憶されている。接続情報格納部２７には、可搬式操作装置ＴＰと通信を行うための接続情報が記憶されている。接続情報とは、例えばＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、ＭＡＣアドレス等を指す。

主制御部１６は、図示しないオペレーティングシステム上で上記各部の総括的な制御を行うと共に、ソフトウェアプログラムとしての通信処理部２１、表示処理部２５および解釈実行部２６等を備えている。通信処理部２１は、可搬式操作装置ＴＰとの通信処理を行う。表示処理部２５は、可搬式操作装置ＴＰのディスプレイ５に表示する表示用データを生成する。解釈実行部２６は、教示データ格納部３０に記憶された教示データを解釈して動作制御部１７に動作制御信号を出力する。

このように、ロボット制御システム１においては、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間で無線通信が可能に構成されている。また、無線通信中にノイズや電波強度不足等が原因で一時的に通信が遮断されたような場合においては、ロボットＲを非常停止させる非常停止機能を有している。以下、上記のように構成されたロボット制御システム１における作用について説明する。

図２は、可搬式操作装置ＴＰの主制御部３５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。以下、二次電池３６から電源が供給された状態で電源ボタン７が長押し操作されると押下操作が継続されているか否かに応じて非常停止機能の無効化および電源遮断を順番に実行する処理の様子を説明する。

同図のステップＳ１において、電源ボタン７が押下されたか否かを確認する。押下されている場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ２に移行する。続くステップＳ２において、押下継続時間の計測を開始する。

ステップＳ３において、押下継続時間が予め定めた所定時間（例えば２秒）以上経過したかを確認する。所定時間以上経過していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ２に戻り、押下継続時間の計測を継続する。所定時間以上経過した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、通信処理部４１が非常停止機能を無効化するための指令をロボット制御装置ＲＣに出力する。この処理により、非常停止機能が無効化される。その一方で無線通信は継続したままとなる。すなわち、非常停止信号の送受信処理のみが無効化され、非常停止機能以外の無線通信処理は続行される。以下では、非常停止機能のみを停止して無線通信処理が機能している状態のことをモニタモードと呼ぶことにする。このモニタモードは、ロボット制御装置ＲＣ内に記憶されている教示データや制御パラメータ等を確認したり、自動運転中の処理状態をモニタしたりするために使用するモードのことである。

ステップＳ５において、非常停止機能を無効化してモニタモードに遷移した旨を表示制御部４５によりディスプレイ５に表示し、ステップＳ６に移行する。無効化した旨の表示は、ロボット制御装置ＲＣから非常停止機能を無効化した旨のアンサーを待ってから行うことが望ましいが、ここでは簡略化するために説明を省略する。なお、このステップＳ５において、モニタモードに遷移した旨の表示を確認した作業者は、電源ボタン７をリリースすることにより、可搬式操作装置ＴＰをモニタモードで継続使用することを選択できる。

ステップＳ６において、電源ボタン７の押下が継続されているか否かを確認する。押下が継続されていない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１に戻る。押下が継続している場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、通信処理部４１によりモニタモードを終了する。

ステップＳ８において、電源ボタン７の押下が継続されているか否かを確認する。押下が継続されていない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１に戻る。押下が継続している場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、電源制御部４９によりシャットダウン処理を行った上で電源を遮断する。以上で処理は終了である。

以上説明したように、本発明においては、電源ボタン７が長押し操作されると、押下継続時間に応じて非常停止機能の無効化および電源遮断を順番に実行するようにした。すなわち、長押し操作という簡単なキー操作により非常停止機能を無効化し、さらに可搬式操作装置の電源を遮断することができるので、利便性が向上する。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１では、電源ボタン７の長押し操作によって非常停止機能の無効化および電源遮断を実行するようにした。これに対し、実施形態２では、電源ボタン７のダブルクリック操作によって非常停止機能の無効化および電源遮断を順次実行する。

図３は、可搬式操作装置ＴＰの主制御部３５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

同図のステップＳ１において、電源ボタン７のダブルクリック操作を検出したか否か（所定の時間内に２度連続して押下操作されたか否か）を確認する。ダブルクリックを検出した場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ２に移行する。ダブルクリックを検出していない場合（Ｎｏの場合）は、フローの先頭に戻る（何もしない）。

ステップＳ２において、非常停止機能を無効化するための指令をロボット制御装置ＲＣに出力する。実施形態１と同様、この処理により非常停止機能が無効化される。その一方で無線通信は継続したままのモニタモードに遷移する。

ステップＳ３において、通信処理部４１によりモニタモードを終了する。
ステップＳ４において、電源制御部４９によりシャットダウン処理を行った上で電源を遮断する。以上で処理は終了である。

以上説明したように、本発明においては、電源ボタン７がダブルクリック操作されると、非常停止機能の無効化および電源遮断を順次実行するようにした。すなわち、ダブルクリック操作という簡単なキー操作により非常停止機能を無効化し、さらに可搬式操作装置の電源を遮断することができるので、利便性が向上する。

１ ロボット制御システム
４ 非常停止スイッチ
５ ディスプレイ
６ キーボード
７ 電源ボタン
８ 無線切り替えスイッチ
９ バス
１２ 送受信機
１３ ＣＰＵ
１４ ＲＡＭ
１５ 記憶部
１６ 主制御部
１７ 動作制御部
１８ 駆動指令部
１９ 記憶部
２１ 通信処理部
２５ 表示処理部
２６ 解釈実行部
２７ 接続情報格納部
３０ 教示データ格納部
３２ 送受信機
３３ ＣＰＵ
３４ ＲＡＭ
３５ 主制御部
３６ 二次電池
３９ バス
４１ 通信処理部
４５ 表示制御部
４６ キー入力監視部
４７ 接続情報格納部
４８ 充電量計測部
４９ 電源制御部
５１ ロボット制御システム
５２ 防護柵
６１ 送信部
６２ 受信部
７１ 受信部
７２ 送信部
ＣＵ 充電装置
Ｄｈ 表示データ
Ｄｓ 操作データ
ＨＭ 作業者
Ｒ ロボット
ＲＣ ロボット制御装置
Ｔ 作業ツール
ＴＰ 可搬式操作装置

Claims (6)

1. ロボットと、充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置と、この可搬式操作装置と無線通信により接続され、前記可搬式操作装置から入力された教示データに基づいて前記ロボットを自動運転する一方、前記無線通信が途絶えたときに前記ロボットを非常停止させる非常停止機能を有するロボット制御装置とを備えたロボット制御システムにおいて、
   前記可搬式操作装置は、
   前記二次電池からの電源供給を制御する電源ボタンと、
   前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが所定の操作パターンにより操作されると、前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行する制御部と、
   を備えたことを特徴とするロボット制御システム。
2. 前記操作パターンが長押し操作であるときは、前記制御部は前記電源ボタンの押下継続時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システム。
3. 前記操作パターンがダブルクリック操作であるときは、前記制御部は前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を順次実行することを特徴とする請求項１記載のロボット制御システム。
4. ロボットを動作制御するロボット制御装置と無線通信により接続可能であるとともに充電可能な二次電池で作動する可搬式操作装置において、
   前記二次電池からの電源供給を制御する電源ボタンと、
   前記二次電池から電源が供給された状態で前記電源ボタンが所定の操作パターンにより操作されると、前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行する制御部と、
   を備えたことを特徴とする可搬式操作装置。
5. 前記操作パターンが長押し操作であるときは、前記制御部は前記電源ボタンの押下継続時間に応じて前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を実行することを特徴とする請求項４記載の可搬式操作装置。
6. 前記操作パターンがダブルクリック操作であるときは、前記制御部は前記非常停止機能の無効化および前記電源の遮断を順次実行することを特徴とする請求項４記載の可搬式操作装置。

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