JP2014200858A - ロボットシステムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットにレーザセンサ等のセンサを使用する場合、付加したセンサと周囲との干渉や動作自由度の低下により作業自体が阻害されることを防ぐ。
【解決手段】対象物の位置に適合させて作業を行うロボットシステムの制御方法であり、作業用ツールを搭載して対象物に対して作業を行う第１のロボットと、センシングデバイスを搭載した第２のロボットとを用い、作業用ツールとセンシングデバイスとを、対象物の対象線方向である作業動作方向に並ぶように配置し、第１のロボットまたは第２のロボットに記憶した動作プログラムに基づいて作業用ツールとセンシングデバイスを作業動作方向に移動させ、センシングデバイスの検出結果に基づいて作業に必要な動作内容に関する情報を第１のロボットまたは第２のロボットで生成し、生成した情報に基づいて第１のロボットの動作位置および動作内容を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業用ツールを搭載して対象物に対して作業を行う１式の産業用ロボットと、センサ機能を有して当該作業に必要な前記対象物の位置に関する情報を生成する１式の産業用ロボットと、必要な場合は、前記作業に必要な装置類で構成されるロボットシステムの制御方法に関する。

従来から、生産現場において、産業用ロボットを導入して自動化や省人化が進められてきた。

一般に、産業用ロボットは、マニュピレータ、そのマニュピレータに搭載して所望の作業を行うための作業用ツール、作業を行うために必要な機器、および、それらを制御するための制御装置から成る装置である。

多くのロボットシステムでは、予め作成してある動作プログラムに従って、産業用ロボットや周辺装置が動作することで所望の作業を行う。その動作プログラムには、作業の際の「動作位置」、「作業の内容（例えば、溶接作業を行うなら、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ウィービングの指示）」などが登録されている。

溶接作業や切断作業においては、ロボットシステムを構成する産業用ロボットは、それら作業の対象物（以下、「ワーク」と呼ぶ。）の所定の作業線（すなわち、溶接なら溶接線、切断なら切断線）上に正しく沿って連続的に動作して作業が行われなければならない。しかし、個々のワークの持つ寸法誤差や形状誤差、ロボットシステムへのワークの搭載位置の誤差、および、加工作業中の熱ひずみや振動等のために生じる位置の変化による誤差によって、作業線の位置が動作プログラムに登録されている動作位置との間にずれが生じることがある。このため、所望の作業結果が得られない場合がある。これを防ぐためには、何らかのセンサを使って、ワークの位置の情報、ないしは、ワークの位置の変化の情報を得て、動作内容をワークに「適合」させながら作業させる必要がある。この「適合」とは、動作プログラムに登録されている「動作位置」、および、「作業の内容」を実際のワークに応じて補正して、産業用ロボットが動作することである。

以下、溶接作業を行う産業用ロボット（以下、「溶接ロボット」と呼ぶ。）を例にして説明する。

溶接ロボットは、溶接トーチを搭載し、溶接トーチから繰り出される溶接ワイヤとワークとの間に電圧をかけてアークを発生させ、溶接ワイヤを溶材として、溶接線に対する溶接作業を行う。

溶接ロボットには、溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれ（すなわち、溶接線を示すため動作プログラムに登録された一連の位置と、実際の溶接線の位置のずれ）を検出し、それに合わせて溶接動作位置を補正して動作するための装置および機能として、「事前センサ」と「リアルタイムセンサ」がある。

「事前センサ」とは、溶接前に溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれを検出し、その検出結果を使って、動作する位置を予め補正するものである。「事前センサ」の代表例としては、溶接ワイヤそのものを検出子として、ワークへの接触動作を行うことで、溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれの検出を行うタッチセンサが広く知られている。

「リアルタイムセンサ」とは、溶接中に溶接しながら溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれを検出して刻々の動作位置を補正しながら溶接動作を行うものである。「リアルタイムセンサ」の代表例としては、溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれに応じた溶接中の溶接電流や溶接電圧の相違を利用するアークセンサが広く知られている。

タッチセンサおよびアークセンサは、古くからあるセンサ方式である。しかし、溶接トーチの回りに付加するものが何も無いことから、使い勝手が良く、現在でも多数の溶接ロボットで使用されている。

センサ方式としては、これらの他にも多種多様なものがある。それらの方式においては、何らかのセンシングデバイスを溶接トーチとの位置関係が確定している状態で取り付けておき、そのセンシングデバイスで溶接線をセンシングするものである。溶接トーチとの位置関係が確定しているので、センシングデバイスが検出した位置を溶接トーチからの位置に変換することができる。このことを利用して、「事前センサ」および「リアルタイムセンサ」として使う。センシングデバイスを利用する装置および方法は、古くから多数提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。

そのようなセンシングデバイスの一つとして、レーザセンサがある。レーザセンサは、「事前センサ」としては、接触動作を必要としないためタッチセンサよりも速い動作が可能であり、作業効率の向上が期待できる。また、レーザセンサは、「リアルタイムセンサ」としては、溶接状態に左右されないので、安定した結果が期待できる。

溶接用途にレーザセンサを使う場合、その発光部からのレーザ光線を所定の範囲内で揺動させながら溶接対象物の溶接継手に照射し、その受光部で受光したその反射光を解析して、溶接継手上のレーザが照射された範囲のレーザセンサからの距離の分布を計測し、その分布を解析して、その中に含まれる溶接線のレーザセンサからの位置を検出する。このレーザセンサを溶接トーチの近くに溶接トーチとの位置関係を固定して取り付けておき、その位置関係を特定するパラメータが与えられることにより、溶接トーチにとっての溶接線の位置を算出することができる。

しかし、溶接トーチの近辺にこのレーザセンサが取り付けられた状態では、レーザセンサがワークと干渉して邪魔になる可能性が考えられる。さらに、「リアルタイムセンサ」として使用する場合、レーザセンサは、溶接線を検出するために、溶接進行方向に対して溶接トーチよりも前方に位置するように使用する必要がある。従って、レーザセンサと溶接トーチとの位置関係を確定させるということは、溶接トーチ回りの自由度を下げることを意味する。

このようなことを解消しようとした提案も知られている（例えば、特許文献３参照）。これは、溶接トーチの回りを回転する機構を設け、その機構でレーザセンサを回転できるようにすることで、溶接トーチとレーザセンサの位置関係を確定できる状態を保ったままで、溶接トーチ回りの自由度の低下を緩和しようとしたものである。

特開昭５８−１７３０８４号公報 特開昭５５−５８９５５号公報 特開平９−１５５５４７号公報

溶接ロボットでは、動作プログラムに登録されている「動作位置」、および、「作業の内容」を実際のワークに応じて補正するためにセンシングデバイスを使用する場合、溶接トーチの近辺にそのセンシングデバイスを取り付けることが一般的である。その状態では、センシングデバイスがワークと干渉して邪魔になることが考えられる。

さらに、センシングデバイスは、溶接ロボットの作業対象である溶接線の位置あるいは溶接線の位置のずれを検出するために、溶接進行方向に対して溶接トーチよりも前方に位置するように使用することが多い。これは、センシングデバイスと溶接トーチとの位置を確定するように配置する場合、溶接トーチ回りの自由度を損なうことになる。

あるいは、溶接トーチとは別に溶接トーチ回りに回転する機構を設け、そこにセンシングデバイスを取り付けることで、自由度の低下を防ぐことが考えられる。しかし、溶接トーチ周辺にはワークと干渉を発生させる可能性のあるものがさらに存在することになり、使い勝手の低下は免れない。

これらが、レーザセンサ等のセンシングデバイスを使用することにより生じる欠点である。

あるいは、溶接ロボットの先端に搭載可能な可搬重量の制約から、溶接トーチだけしか搭載できない場合も考えられる。このような場合には、センシングデバイスを搭載することも、センシングデバイスを搭載して回転させるための機構を設けることも不可能であり、センシングデバイスを使うことを断念しなければならない。

このようなことは、溶接トーチの近辺に何らかの形で付加するすべてのセンシングデバイスを使用する場合に共通して言えることである。さらに言えば、溶接ロボットに限らず、他の用途で使われる産業用ロボットを用いたロボットシステムにおいても、センシングデバイスを使う場合の全てに共通して言えることである。

そこで、本発明は、産業用ロボットにレーザセンサをはじめとするセンシングデバイスを使用する場合に、付加したセンシングデバイスと周囲との干渉や動作自由度の低下により作業自体が阻害されることを防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のロボットシステムの制御方法は、対象物の位置に適合させて作業を行うロボットシステムの制御方法であって、作業用ツールを搭載して前記対象物に対して作業を行う第１の産業用ロボットと、センシングデバイスを搭載した第２の産業用ロボットとを用い、前記作業用ツールと前記センシングデバイスとを、前記対象物の対象線方向である作業動作方向に並ぶように配置するステップと、前記第１の産業用ロボットまたは前記第２の産業用ロボットに記憶した動作プログラムに基づいて前記作業用ツールと前記センシングデバイスを前記作業動作方向に移動させるステップと、前記センシングデバイスの検出結果に基づいて前記作業に必要な動作内容に関する情報を前記第１の産業用ロボットまたは前記第２の産業用ロボットで生成するステップと、生成した作業に必要な動作内容に関する情報に基づいて前記第１の産業用ロボットの動作位置および動作内容を補正するステップを備えたものである。

また、本発明のロボットシステムの制御方法は、上記に加えて、生成した作業に必要な動作内容に関する情報に基づいて前記第２の産業用ロボットの動作位置および動作内容を補正するステップを備えたものである。

また、本発明のロボットシステムの制御方法は、上記に加えて、対象物の対象線方向である作業動作方向に対して、作業用ツールを前方に配置し、センシングデバイスを後方に配置したものである。

また、本発明のロボットシステムの制御方法は、上記に加えて、作業用ツールは、アーク溶接を行うためのアーク溶接用トーチであり、作業に必要な動作内容に関する情報は、前記アーク溶接用トーチの位置の補正情報を含むものである。

本発明によれば、レーザセンサ等のセンシングデバイスを搭載した一方の産業用ロボットが生成した作業線の位置情報を使って、自らの動作位置の補正のみならず、他方の産業用ロボットの動作位置の補正も行うことができる。

本発明において、レーザセンサ等のセンシングデバイスを使って位置情報を生成するのは、作業を行う産業用ロボットに先行する産業用ロボットであっても、あるいは、後行する産業用ロボットであってもかまわない。また、センシングデバイスとしては、レーザセンサに限らず、全てのセンシングデバイスに共通して利用できる内容である。

これにより、一方の産業用ロボットはセンシングデバイスのみを搭載してセンシングのみを行い、他方の産業用ロボットは作業用ツールのみを搭載して作業を行うことが可能である。

本発明の実施の形態１における溶接ロボットシステムの概略構成を示す図 本発明の実施の形態１における消耗式溶接電極とレーザセンサの動作を示す図 本発明の実施の形態１におけるプログラムの一例を示す図 本発明の実施の形態１における補間処理のフローを示す図

以下、本発明を実施するための形態について、図１から図４を用いて説明する。

（実施の形態１）
実際に生産現場等で使用されている産業用ロボットは、さまざまな機器と組み合わせて、使用される。例えば、溶接用の産業用ロボットである溶接ロボットでは、マニュピレータを中心として、作業用ツールとしては溶接トーチがあり、作業を行うために必要な機器としては溶接機を始めとした溶接用機器類がある。さらに、産業用ロボットは、マニュピレータを搭載してその位置を移動させる移動装置や、溶接対象物を搭載して溶接継手の姿勢を変えるポジショナや、ポジショナに溶接対象物を搭載するための冶具などを構成要素として、ロボットシステムとして使用される場合が多い。

実際には、このように多数の機器から構成されるものであるが、以下では、本発明に直接関与しないものについては、便宜上省略して説明する。

図１は、本実施の形態におけるロボットシステムの概略構成の一例を示す図である。２式の産業用ロボットを中心に構成されている溶接用のロボットシステムの例を示している。なお、実際には、構成する機器の仕様によっては、構成要素間の相互の接続方法は異なる場合があり、図１の構成はあくまでも一例である。

なお、以下の説明では、２式の産業用ロボットを構成する要素を区別し易いように、第１の産業用ロボットを構成する要素には符号に添え字ａを付けており、第２の産業用ロボットを構成する要素には符号に添え字ｂを付けている。

第１の産業用ロボットは、溶接トーチ１６ａをマニュピレータ１１ａに搭載した溶接ロボットである。制御装置１０ａには、溶接電源装置１２ａが接続されている。溶接電源装置１２ａに設けられているトーチ端子１２１ａには、タッチセンサユニット１３ａを介してケーブル１２３ａが接続されている。このケーブル１２３ａは、マニュピレータ１１ａに取り付けられたワイヤ送給装置１４ａに設けられた給電端子１４１ａに電気的に接続される。

なお、タッチセンサユニット１３ａは、タッチセンサを使用しない場合は、設ける必要はない。その場合、ケーブル１２３ａは直接トーチ端子１２１ａに接続する。また、アークセンサ処理部１７ａは、アークセンサを使用しない場合は、設ける必要はない。

ワイヤ送給装置１４ａと溶接トーチ１６ａとは、トーチケーブル１５ａにより接続されており、トーチケーブル１５ａの中を溶接ワイヤが通り、その先端部分が消耗式電極１８ａとなって、溶接対象物であるワークＷの方向へ送給される。ワークＷに一端が接続されているケーブル１２４ａは、他端が溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａに接続されている。

溶接を行う場合、溶接電源装置１２ａにより、消耗式電極１８ａとワークＷとの間に電力を供給してアーク（図１には図示していない）を発生させる。アークが発生することにより、溶接電源装置１２ａに設けられているトーチ端子１２１ａから、タッチセンサユニット１３ａ、消耗式電極１８ａとワークＷを経由して、溶接電源装置１２ａに設けられている母材端子１２２ａにつながる溶接電流の回路を構成し、この溶接電流の回路に溶接電流が流れる。

また、溶接電源装置１２ａがワイヤ送給装置１４ａを制御することにより、溶接ワイヤ、すなわち、消耗式電極１８ａが、ワークＷへ向けて連続的に送給される。そして、マニュピレータ１１ａが制御装置１０ａにより動作を制御されることで、消耗式電極１８ａがワークＷの上を移動し、これによりアーク溶接が行われる。

制御装置１０ａは、予め記憶された動作プログラム（図１には図示していない）に基づいて、マニュピレータ１１ａの動作を制御するものである。さらに、制御装置１０ａは、溶接電源装置１２ａに溶接電流や溶接電圧などの指令を与える。溶接電源装置１２ａは、その指令に基づいて溶接電流や溶接電圧を制御する。

第２の産業用ロボットは、マニュピレータ１１ｂにレーザセンサ１ｂを搭載している。レーザセンサ１ｂは、ケーブル２ｂにより、レーザセンサコントローラ３ｂと接続されている。レーザセンサ１ｂが、ワークＷ上の溶接線（図１には図示していない）にレーザ（図１には図示していない）を照射することで検出した例えば距離情報は、ケーブル２ｂを介してレーザセンサコントローラ３ｂに取り込まれる。レーザセンサコントローラ３ｂは、これを処理して溶接線の位置補正情報を生成する。レーザセンサコントローラ３ｂと制御装置１０ｂとはケーブル４ｂで接続されており、レーザセンサコントローラ３ｂが生成した溶接線の位置補正情報は、制御装置１０ｂに渡される。以下では、レーザセンサ１ｂ、ケーブル２ｂ、レーザセンサコントローラ３ｂ、および、ケーブル４ｂを総称してセンサ装置と呼ぶ。センサ装置は、センシングデバイス（ここでは、レーザセンサ）をロボットシステムにて使用するために必要となる機器の総称である。また、説明の便宜上、センサ装置から制御装置１０ｂが情報を受け取るといった記述がされている場合があるが、正確にはこのような経路で、情報は制御装置１０ｂに届けられる。

なお、図１において、制御装置１０ａと制御装置１０ｂとは、ロボット間通信ケーブルＸで接続されている。また、マニュピレータ１１ａとマニュピレータ１１ｂは、例えば、６軸の垂直多関節型である。

次に、図１に示す溶接用のロボットシステムの動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態における消耗式溶接電極とレーザセンサの動作を示す図である。図２には、２式の産業用ロボットに搭載された、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとの溶接線上の動作を示している。ここで、Ｐ２１０とＰ２１１とＰ２１２とＰ２１３は、プログラムされた位置を時系列に示している。時系列の順は、Ｐ２１０、Ｐ２１１、Ｐ２１２、Ｐ２１３の順である。また、Ｐ２１０からＰ２１３は、溶接トーチ１６ａの位置とレーザセンサ１ｂの位置を規定するデータの組みを有している。なお、ここでは、説明の便宜上、溶接線Ｌ上をレーザセンサ１ｂが先行するとともに溶接トーチ１６ａが後行して、溶接進行方向に移動するものとして示している。しかし、この位置関係が逆になったとしても、本発明自体の技術的意味に影響はない。

図２において、制御装置１０ａと制御装置１０ｂに操作系（図示していない）から動作プログラムの実行開始信号が入力されると、マニュピレータ１１ａとマニュピレータ１１ｂが動作を開始し、やがて、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂは、Ｐ２１０で示す位置に到達する。この位置は、溶接を行う前の待機時点の位置であり、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとは、別々の離れた位置にある。ここでは、まだ、溶接トーチ１６ａは溶接を行っておらず、レーザセンサ１ｂはレーザ５ｂの照射を行っていない。

そして、動作プログラムに基づいてマニュピレータ１１ａとマニュピレータ１１ｂの動作が続き、Ｐ２１１に示すように溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとは、溶接線Ｌ上に到達して近接した状態となる。そして、溶接トーチ１６ａは溶接を開始してアーク１９ａを発生し、レーザセンサ１ｂはレーザ５ｂの照射を開始する。なお、レーザ５ｂは、所定のセンシング範囲に照射される。溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとは、溶接条件として指定された溶接速度で溶接線Ｌに沿って移動する。その間、レーザセンサ１ｂが例えば距離情報を検出し、レーザセンサコントローラ３ｂが生成した例えば溶接線Ｌの位置補正情報を用いて、溶接トーチ１６ａの動作位置を補正しながら動作する。そして、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとがＰ２１２の位置に到達すると、溶接トーチ１６ａは溶接を終了し、レーザセンサ１ｂはレーザ照射を終了する。

そして、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとは、溶接線Ｌから退避移動し、Ｐ２１３に示すように、空中で別々の離れた退避位置に移動する。

このような動作を行うための動作プログラムの一例を、ＰＲＧとして図３に示す。なお、この動作プログラムは、２式の産業用ロボットのいずれかの制御装置内（例えば制御装置１０ａ内）のメモリ（図示しない）に記憶されるものである。

図３において、Ｌ２０１の命令は、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとがＰ２１０で示す位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０２の命令は、溶接を行う際に使用する溶接条件を指定するものである。Ｌ２０３の命令は、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとがＰ２１１で示す位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０４の命令は、溶接トーチ１６ａが溶接を開始することを指令するものである。Ｌ２０５の命令は、レーザセンサ１ｂがレーザ５ｂの照射を開始（センシング開始）することを指令するものである。Ｌ２０６の命令は、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂがＰ２１２で示す位置に移動することを指令するものである。Ｌ２０７の命令は、溶接トーチ１６ａが、溶接を終了（アークオフ）することを指令するものである。Ｌ２０８の命令は、レーザセンサ１ｂがレーザ５ｂの照射を終了（センシング終了）することを指定するものである。Ｌ２０９の命令は、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとが、Ｐ２１３で示す位置に移動することを指令するものである。

ここで、動作プログラムの命令の中のＰ２１０、Ｐ２１１、Ｐ２１２、Ｐ２１３は、ロボットシステムの動作としてプログラムされている教示ポイントを表している。各教示ポイントは、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂの位置を特定するために必要なデータの組で構成されている。この位置を特定するために必要なデータとしては、マニュピレータの取り付け位置を中心に置いた直交座標系（ロボット座標系と呼ぶ）における消耗式溶接電極の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とオイラー角（φ、θ、ψ）の組みせ、あるいは、マニュピレータを構成する各軸の位置データの組などで表すものなどがある。また、この他に、マニュピレータ等を載置する移動装置の軸や溶接対象物等を載置するポジショナの軸がある場合は、それらの位置データを含む。どのような表現形式を使用しているかは、本実施の形態の技術的な意味とは無関係である。

図２における溶接線Ｌ上の動作については、レーザセンサ１ｂによるセンシングを利用して溶接トーチ１６ａの位置の補正を行っているものとする。この処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、１つの教示点から次の教示点まで移動するための一単位の補間動作に対する処理について示している。例えば、補間の開始位置が図２に示すＰ２１１の位置であり、終了位置が図２に示すＰ２１２である場合の処理である。

図４に示すフローチャートに従って実行される処理は、一方の制御装置（例えば制御装置１０ａ）にあって処理を実行するプロセッサ（図示していない）で行うものであり、その産業用ロボットをマスタと呼び、他方の産業用ロボットをスレーブと呼ぶことにする。マスタで処理を行うため、プログラムおよび溶接条件等のパラメータは、マスタの制御装置（すなわち、制御装置１０ａ）の図示しないメモリ内に格納されている。

ここで、マスタとスレーブとの違いは、制御を主となって行うものと、それに従うものという役割の違いである。しかし、一連の制御に先立って決めておけば、どちらの産業用ロボットであっても、マスタにもスレーブにもすることができる。ここでは、説明の便宜上、溶接を行う産業用ロボットがマスタであるとする。すなわち、ここでは、溶接トーチ１６ａを搭載したマニュピレータ１１ａがマスタの溶接ロボットであるものとして説明する。すなわち、制御装置１０ａがマスタの制御装置である。

図４に示すフローチャートでは、処理として、Ｓ０１０からＳ２９０までが示されている。そして、図４のＳ０１０からＳ０９５を示すフローチャートの左側に文章で示しているように（例えば、マスタ教示ポイント等）、図示しないメモリから動作プログラムおよび溶接条件等のパラメータをプロセッサに読み込んで実行される。また、図４のＳ２６０からＳ２９０を示すフローチャートの右側に文章で示しているように、マスタおよびスレーブのマニュピレータ等の駆動系へ指令を行っている。

図４において、Ｓ０１０では、動作プログラムに登録された教示ポイントのマスタの位置データおよび溶接条件として指定された溶接速度などを使い、補間動作のために必要な初期計算を行っている。この計算の中で、補間回数を計算している。ここで補間とは、２点間を結ぶ軌跡上の所定時間ごとの位置を順次計算しながら動作することであり、軌跡上の一定時間間隔で分割した位置（補間位置）を計算して、その補間位置を一定時間間隔ごとの目標位置としてマニュピレータ等の駆動系に指令することで動作させることである。そして、何回に分割するかを補間回数と言っている。また、その後の補間位置計算の回数をカウントする補間カウンタｎをゼロリセットしている。

次に、Ｓ０２０では、動作プログラムに登録されたスレーブの位置データおよび溶接条件として指定された溶接速度などを使い、補間動作のために必要な初期計算を行っている。この計算の中で、補間回数を計算し、Ｓ０１０で求めた補間回数のうちのどちらかを全補間回数Ｎとする場合と、Ｓ０１０で求めた補間回数を所与の全補間回数Ｎとする場合があるが、ここでは、後者を採用している。これにより、マスタとスレーブの補間動作が同じ全補間回数、つまり、同じ時間の間に行なわれる。

次に、Ｓ０５０からＳ０７０の間で、補間位置を算出している。Ｓ０５０で補間回数をインクリメントした後、Ｓ０６０で、更新された補間回数と先に求めた補間初期計算の結果を使い、マスタの補間位置を算出する。Ｓ０７０では、同様にスレーブの補間位置を算出する。

Ｓ０８５からＳ０９５は、レーザセンサ１ｂが検出し、レーザセンサコントローラ３ｂが生成した情報を用いて溶接トーチ１６ａの動作位置を補正しながら動作するための処理を示している。

Ｓ０８５では、センサ装置が生成した溶接線の位置補正情報をプロセッサに読み込み、マスタの軌跡位置の補正を計算する。Ｓ０９５では、センサ装置が生成した情報をプロセッサに読み込み、スレーブの軌跡位置の補正を制御装置１０ａが計算する。なお、「センサが生成した溶接線の位置補正情報をプロセッサに読み込み」としているのは、正確には、この部分の処理は、「レーザセンサコントローラ３ｂが生成した溶接線の位置補正情報をスレーブの制御装置１０ｂが読み込み、ロボット間通信ケーブルＸを介してスレーブの制御装置１０ｂからマスタの制御装置１０ａへ送られる。マスタの制御装置１０ａではそれを受け取り、プロセッサに読み込み」と表現するべきであるが、説明の都合上簡便に表現している。

次に、Ｓ２５５で、Ｓ０６０で求めたマスタの補間位置に、Ｓ０８５で求めたマスタの動作位置の補正を加算して、マスタの駆動系への指令位置を算出する。さらに、Ｓ２５６で、Ｓ０７０で求めたスレーブの補間位置に、Ｓ０９５で求めたスレーブの動作位置の補正を加算して、スレーブの駆動系への指令位置を算出する。

次に、Ｓ２６０では、マスタの指令位置をマスタの駆動系へ指令出力する。

次に、Ｓ２７０では、スレーブの補間位置をスレーブの駆動系へ指令出力する。

なお、この一連の処理はマスタで行うので、スレーブの駆動機構への指令はロボット間通信ケーブルＸを介してマスタからスレーブへ送られる。スレーブではそれを受け取り、その指令に従って自らの駆動系を動作させる。

次に、Ｓ２８０では、補間カウンタｎが全補間回数Ｎ未満のときは、補間計算を繰り返すことを意味しており、これにより、始点位置から順次終点位置に向かう動作を実現する。すなわち、終点位置に達するまでは、Ｓ０５０からＳ２８０の処理が繰り返される。

次に、Ｓ２９０では、終点位置に到着したときの処理を行い、一単位としての補間動作を終了する。

実際の動作では、この一単位の補間動作の前後および途中に溶接制御が行われる。溶接制御は、動作プログラム内の命令で指定された溶接条件の設定内容に従い、溶接の開始や終了の指令や、溶接電流や溶接電圧の指令を、制御装置１０ａから溶接電源装置１２ａへ送る。マスタの制御装置１０ａは、溶接に関しては、溶接電源装置１２ａを直接制御する。

一方、レーザセンサコントローラ３ｂについては、ロボット間通信ケーブルＸを介して、スレーブの制御装置１０ｂを通じて制御することになる。

なお、前述のように、マスタとスレーブとは、ここで説明したものと逆になってもかまわない。本実施の形態では、動作プログラムおよび動作プログラム内の命令で指定された溶接条件の設定内容は、全てマスタの制御装置のメモリ内にある場合を示しているので、制御装置１０ｂがマスタの制御装置、制御装置１０ａがスレーブの制御装置となった場合、ロボット間通信ケーブルＸを介してマスタの制御装置１０ｂからスレーブの制御装置１０ａへ溶接条件等のパラメータが送られる。スレーブの制御装置１０ａではそれを受け取り、溶接電流や溶接電圧の指令を、溶接電源装置１２ａへ送る。レーザセンサコントローラ３ｂは、スレーブの制御装置１０ｂに接続されているので、スレーブの制御装置１０ｂが直接その制御を行う。スレーブのマニュピレータ１１ａへの指令もロボット間通信ケーブルＸを介して、マスタの制御装置１０ｂからスレーブの制御装置１０ａへ送られる。

また、上の説明では、先行するレーザセンサ１ｂにより後行する溶接トーチ１６ａの位置を制御する様子を説明した。しかし、レーザセンサ１ｂを用いて溶接線Ｌの位置を検出することができるなら、レーザセンサ１ｂが後行してもかまわない。それは、本実施の形態の技術的意味とは無関係である。

また、センシングを行う装置としては、レーザセンサ１ｂに限るものではない。どのようなセンシングデバイスを使おうと本実施の形態の技術的意味とは無関係である。

以上のように、本実施の形態の溶接用のロボットシステムによれば、２式のロボットのうち片方でセンシングを行い、もう一方の溶接トーチ１６ａの位置を補正することが可能になる。

なお、上記では、第１の産業用ロボットに作業用ツールとしての溶接トーチ１６ａを持たせ、第２の産業用ロボットにセンシングデバイスとしてのレーザセンサ１ｂを持たせる例を示した。しかし、これに限らず、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂとを持ち替えて、第１の産業用ロボットにレーザセンサ１ｂを持たせ、第２の産業用ロボットに溶接トーチ１６ａを持たせ、２台の産業用ロボットで役割を入れ替えることも可能である。

あるいは、産業用ロボットの可搬重量に余裕がある場合、第１の産業用ロボットと第２の産業用ロボットの両方に、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂの両方を持たせ、溶接トーチ１６ａとレーザセンサ１ｂの持ち替えを行うことなく２台の産業用ロボットの役割を入れ替えることも可能である。

このように、本実施の形態によれば、状況に応じて融通の効くロボットシステムを構築することができる。

本発明は、レーザセンサ等のセンシングデバイスを搭載した一方の産業用ロボットが生成した位置情報を使って、自らの動作位置の補正のみならず、他方の産業用ロボットの動作位置の補正も行うものであり、センシングデバイスを有するロボットシステムの制御方法として産業上有用である。

１ｂ レーザセンサ
２ｂ ケーブル
３ｂ レーザセンサコントローラ
４ｂ ケーブル
５ｂ レーザ
１０ａ 制御装置
１０ｂ 制御装置
１１ａ マニュピレータ
１１ｂ マニュピレータ
１２ａ 溶接電源装置
１３ａ タッチセンサユニット
１４ａ ワイヤ送給装置
１５ａ トーチケーブル
１６ａ 溶接トーチ
１７ａ アークセンサ処理部
１８ａ 消耗式電極
１９ａ アーク
１２１ａ トーチ端子
１２２ａ 母材端子
１４１ａ 給電端子
Ｌ 溶接線
Ｗ ワーク
Ｘ ロボット間通信ケーブル

Claims (4)

1. 対象物の位置に適合させて作業を行うロボットシステムの制御方法であって、
   作業用ツールを搭載して前記対象物に対して作業を行う第１の産業用ロボットと、センシングデバイスを搭載した第２の産業用ロボットとを用い、
   前記作業用ツールと前記センシングデバイスとを、前記対象物の対象線方向である作業動作方向に並ぶように配置するステップと、
   前記第１の産業用ロボットまたは前記第２の産業用ロボットに記憶した動作プログラムに基づいて前記作業用ツールと前記センシングデバイスを前記作業動作方向に移動させるステップと、
   前記センシングデバイスの検出結果に基づいて、前記作業に必要な動作内容に関する情報を前記第１の産業用ロボットまたは前記第２の産業用ロボットで生成するステップと、
   生成した作業に必要な動作内容に関する情報に基づいて前記第１の産業用ロボットの動作位置および動作内容を補正するステップを備えたロボットシステムの制御方法。
2. 生成した作業に必要な動作内容に関する情報に基づいて前記第２の産業用ロボットの動作位置および動作内容を補正するステップを備えた請求項１記載のロボットシステムの制御方法。
3. 対象物の対象線方向である作業動作方向に対して、作業用ツールを前方に配置し、センシングデバイスを後方に配置した請求項１または２記載のロボットシステムの制御方法。
4. 作業用ツールは、アーク溶接を行うためのアーク溶接用トーチであり、作業に必要な動作内容に関する情報は、前記アーク溶接用トーチの位置の補正情報を含む請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。

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