JP2015091622A - ロボット制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの自動運転時に可搬式操作装置とロボット制御装置との電気的接続が確立されていない場合、自動運転を継続できないことがある。【解決手段】ロボット制御システムは、更に、充電装置（ＣＵ）、接続監視部（１２）、及び自動運転継続部（１１）を備える。接続監視部（１２）は、充電手段を介した可搬式操作装置（ＴＰ）とロボット制御装置（ＲＣ）との間の接続が確立しているか否かを監視する。自動運転継続部（１１）は、ロボット（Ｒ）の自動運転時に上記の接続が確立していない状態を検出したときも、ロボット（Ｒ）を非常停止させることなく無線通信を終了すると共に、ロボット制御装置（ＲＣ）単独でロボット（Ｒ）の自動運転を継続させる。【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。

従来のロボット制御システムにおいては、ロボットを制御するためのロボット制御装置と、ロボットに作業を教示するための可搬式操作装置とが、接続ケーブルを介して電気的に接続されている。この接続ケーブルを介して、ロボットに作業を教示するための教示データや設定データ等が可搬式操作装置からロボット制御装置に送信される。また、この接続ケーブルを介して、表示用データがロボット制御装置から可搬式操作装置に送信されて、可搬式操作装置の表示ディスプレイに表示される。

ところで、上記の接続ケーブルは、可搬式操作装置を持った操作者が教示作業を行う際に引き回される。このため、接続ケーブルは、教示作業する作業者にとって、邪魔になることが多い。そこで、例えば、特許文献１に開示されるように、操作性の向上のため、可搬式操作装置とロボット制御装置との間の通信を無線化することが提案されている。

図３に示すように、ロボット制御システム５０は、ロボットＲ、可搬式操作装置ＴＰ、及びロボットＲの動作を制御するロボット制御装置ＲＣを備えている。ロボットＲは、アーク溶接やスポット溶接等を行う。可搬式操作装置ＴＰは、作業者５３が教示作業を行う際に用いられる。可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間では無線通信が行われる。

可搬式操作装置ＴＰは、教示データを表示する表示部４１、教示データが入力されるキーボード４２、及びロボットＲを非常停止させるための非常停止スイッチ４３を備えている。また、可搬式操作装置ＴＰは、駆動源としての二次電池を備えている。キーボード４２から入力された教示データは、無線通信を介してロボット制御装置ＲＣに送信されると共に、ロボット制御装置ＲＣに記憶される。ロボットＲは手首部を備え、手首部の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が取り付けられている。一般には、ロボットＲは、安全柵５２の内側に設置されている。ロボット制御装置ＲＣは、入力された教示データに基づいてロボットＲの自動運転を行う。接続ケーブル５４は、ロボットＲの自動運転時にロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとを電気的に接続する。接続ケーブル５４は、可搬式操作装置ＴＰに対してコネクタ（図示せず）を介して着脱可能である。可搬式操作装置ＴＰが接続ケーブル５４に電気的に接続されると、可搬式操作装置ＴＰ内の二次電池に充電される。

図４に示すように、可搬式操作装置ＴＰは、作業者から入力された教示データを含む送信データを生成する。可搬式操作装置ＴＰは、その送信データを、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、可搬式操作装置ＴＰからのデータを、受信部６２により受信データとして受信する。ロボット制御装置ＲＣは、表示用データ等の送信データを、送信部６１を介して可搬式操作装置ＴＰに送信する。可搬式操作装置ＴＰは、ロボット制御装置ＲＣからのデータを、受信部７１により受信データとして受信する。

可搬式操作装置ＴＰの非常停止スイッチ４３が押されると、可搬式操作装置ＴＰは、非常停止スイッチ４３が押下された旨のデータを、送信部７２を介してロボット制御装置ＲＣに送信する。そして、ロボット制御装置ＲＣは、可搬式操作装置ＴＰから送信されたデータに基づいてロボットＲを非常停止する。これとは別に、ロボット制御装置ＲＣは、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場合にもロボットＲを非常停止する。

特許文献１に開示のロボット制御システムは、更に、検出手段（図示せず）を備えている。この検出手段は、接続ケーブル５４による可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立されていないことを検出する。このロボット制御システムによれば、ロボットＲの自動運転中に上記の電気的接続が確立されていないことを検出手段が検出したとき、警告が発せられる。これにより、二次電池の充電不足のため可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の通信が途絶えてロボットＲが非常停止し生産ラインが停止することを防止できる。更に、このロボット制御システムによれば、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立されていないときは、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の通信が無線により行われる。

特開２００６−３４１３５６号公報

上述したように、特許文献１に開示のロボット制御システムによれば、自動運転中に可搬式操作装置とロボット制御装置との電気的接続が確立されていないことが検出されたとき、作業者に警告を発して注意を促す。これにより、可搬式操作装置の二次電池の充電不足によってロボットが非常停止することを未然に防止できる。更に、特許文献１に開示のロボット制御システムによれば、上記の電気的接続が確立されていない場合であっても、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の通信が無線で行われる。このことから、二次電池の充電のため警告に従って可搬式操作装置を接続ケーブルに接続しなくても、ロボットＲの自動運転を継続することができる。しかしながら、警告が発せられたにも関わらずロボットＲの自動運転を継続すれば、時間が経過するにつれて、可搬式操作装置ＴＰの二次電池の充電量は少なくなる。このため、最終的に、非常停止信号が入力されて生産ラインを停止させてしまう虞がある。

上記の理由により、警告が発せられたときは、可搬式操作装置をロボット制御装置に接続しなければならない。このような作業は作業者にとって手間がかかる。また、可搬式操作装置は、主に、教示作業を行うために必要とされ、ロボットの自動運転時には必要ではない。むしろ、ロボットを自動運転する際は、ノイズ等の影響を考慮して有線通信に切り換えるか、或いは、可搬式操作装置をロボット制御システムから切り離した状態でロボットの自動運転を継続することが望ましい。更に、無線通信を採用した可搬式操作装置の利便性として、１つの可搬式操作装置を用いて複数のロボット制御システムを運転することが挙げられる。しかしながら、特許文献１に開示のロボット制御システムのように、一つのロボット制御装置に一つの可搬式操作装置を接続する必要がある場合は、一つの可搬式操作装置を他のロボット制御システムで使用することはできない。

本発明の目的は、ロボットの自動運転時に可搬式操作装置とロボット制御装置との電気的接続が確立されていない場合でも、自動運転を継続することのできるロボット制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ロボットと、充電可能な二次電池により作動し、かつ前記ロボットを操作するための可搬式操作装置と、前記可搬式操作装置との間で無線通信が可能であり、かつ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の自動運転を行うロボット制御装置と、前記可搬式操作装置と前記ロボット制御装置との間の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手段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と前記ロボット制御装置とを電気的に接続して前記二次電池を充電する充電手段と、前記充電手段を介した前記可搬式操作装置と前記ロボット制御装置との間の電気的接続が確立しているか否かを監視し、前記電気的接続が確立していない場合にその旨を示す信号を送信する接続監視手段と、前記ロボット制御装置に設けられ、前記可搬式操作装置から入力された教示データを記憶する記憶部と、前記ロボットの自動運転時に、前記接続監視手段が送信した前記電気的接続が確立していない旨を示す信号を受信したとき、前記ロボットを非常停止させずに前記無線通信を終了すると共に、前記可搬式操作装置を前記ロボット制御システムから切り離した状態で前記記憶部に記憶されている教示データに基づき前記ロボットの自動運転を継続させる自動運転継続部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ロボットの自動運転時に可搬式操作装置とロボット制御装置との電気的接続が確立されていない場合でも、自動運転を継続できる。

本発明の第１実施形態を示すロボット制御システムのブロック図。 本発明の第２実施形態を示すロボット制御システムのブロック図。 可搬式操作装置とロボット制御装置との間の通信を無線化したロボット制御システムを説明するためのブロック図。 可搬式操作装置とロボット制御装置との間での無線通信を説明するためのブロック図。

［第１実施形態］
以下、本発明のロボット制御システムを具体化した一実施形態について図１を参照して説明する。

図１に示すように、ロボット制御システム１は、ロボットＲの動作を制御するロボット制御装置ＲＣ、安全柵５２の内側に設置されたロボットＲ、ロボットＲを操作するための可搬式操作装置ＴＰ、及び可搬式操作装置ＴＰを充電するための充電装置ＣＵを備えている。可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間では、無線通信が可能である。ロボットＲは、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場合に非常停止される。

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、システムタイマ２、制御中枢となる主制御部３、ハードディスク５、動作制御部７、駆動指令部８、接続監視部１２、無線通信部９、及び送受信機器１０を備えている。システムタイマ２は、現在のシステム時刻を計時する。ハードディスク５は、教示データ等を記憶する。動作制御部７は、ロボットＲの軌跡演算等を行い、その演算結果を駆動信号として駆動指令部８に出力する。駆動指令部８は、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。接続監視部１２は、充電装置ＣＵを介して可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとが電気的に接続されているか否かを監視する。無線通信部９及び送受信機器１０は、ロボット制御装置ＲＣ及び可搬式操作装置ＴＰ間で無線通信を行うためのものである。ＣＰＵ１３、ＲＡＭ１４、システムタイマ２、主制御部３、ハードディスク５、動作制御部７、駆動指令部８、接続監視部１２、無線通信部９、及び送受信機器１０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。さらに、主制御部３は、表示処理部４、解釈実行部６、及び自動運転継続部１１を備えている。表示処理部４は、所謂ソフトウェアプログラムとして、可搬式操作装置ＴＰの表示部４１に表示する表示用データを生成する。解釈実行部６は、ハードディスク５に記憶された教示データに基づき動作制御部７に指令信号を出力する。接続監視部１２が可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとが電気的に接続されていないことを検出したとき、自動運転継続部１１は、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御装置ＲＣから切り離した状態でロボットＲの自動運転を継続する。なお、自動運転継続部１１及び接続監視部１２の詳細については、後述する。

可搬式操作装置ＴＰは、中央演算処理装置であるＣＰＵ３１、一時的な計算領域であるＲＡＭ３２、表示部４１、キーボード４２、非常停止スイッチ４３、非常停止監視部３３、表示制御部３７、キー入力監視部３６、無線通信部３９、及び送受信機器２０を備えている。表示部４１は、各種情報を表示する。キーボード４２は、教示データ等の各種データを入力するためのものである。非常停止監視部３３は、非常停止スイッチ４３の入力を監視する。表示制御部３７は、表示部４１に表示用データを表示する。キー入力監視部３６は、キーボード４２からのキー入力を監視する。無線通信部３９及び送受信機器２０は、ロボット制御装置ＲＣ及び可搬式操作装置ＴＰ間で無線通信を行うためのものである。キーボード４２によって入力された各種データ、非常停止スイッチ４３が押されたか否かの監視結果は、無線通信部３９を介して、可搬式操作装置ＴＰからロボット制御装置ＲＣに送信される。また、可搬式操作装置ＴＰは、充電回路３４、二次電池３５、主制御部１５、及び充電量計測器３８を備えている。充電回路３４は、充電装置ＣＵに電気的に接続される。これにより、二次電池３５が充電されて、可搬式操作装置ＴＰが動作可能となる。主制御部１５は、可搬式操作装置ＴＰの各制御部を総括的に制御する。また、主制御部１５は、所定のタイミングで可搬式操作装置ＴＰの電源を自動的に遮断する機能も備えている。充電量計測器３８は、所定の周期で二次電池３５の充電量を計測する。計測された充電量は、デジタル変換されてＲＡＭ３２に記憶される。

充電装置ＣＵは、可搬式操作装置ＴＰを充電するためのものである。充電装置ＣＵは、ロボット制御装置ＲＣから電源を可搬式操作装置ＴＰに供給する。本実施形態において、可搬式操作装置ＴＰを充電装置ＣＵの所定位置に設置することによって、充電回路３４が充電装置ＣＵに電気的に接続されて、可搬式操作装置ＴＰ内の二次電池３５が充電される。

次に、接続監視部１２及び自動運転継続部１１について説明する。
接続監視部１２は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立しているか否かを常に監視している。接続監視部１２は、ロボットＲの自動運転時に可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立していない状態を検出したとき、その旨の信号を自動運転継続部１１に送信する。可搬式操作装置ＴＰが充電装置ＣＵに接続されていない場合、可搬式操作装置ＴＰの二次電池３５の充電量は時間の経過と共に少なくなる。このため、最終的には、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の無線通信が途絶えてしまう。その結果、ロボットＲに非常停止信号が入力されて、生産ラインが停止してしまう。その点、本実施形態では、このような問題を未然に防ぐために、自動運転継続部１１が次の処理を行う。

自動運転継続部１１は、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を終了すると共に、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離した状態でロボット制御装置ＲＣ単独でのロボットＲの自動運転を継続する。より具体的には、自動運転継続部１１は、無線通信部９を介して無線通信終了要求信号を可搬式操作装置ＴＰに送信する。そして、自動運転継続部１１は、可搬式操作装置ＴＰからのアンサーを受信すると、無線通信処理を終了するように無線通信部９に要求する。こうして、自動運転継続部１１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終了させる。更に、自動運転継続部１１は、表示用データの生成及び可搬式操作装置ＴＰへの送信処理を中止させるための信号を表示処理部４に送信する。このとき、表示処理部４は、表示用データの生成を中止せずに、表示用データの送信先を可搬式操作装置ＴＰからハードディスク５に変更してもよい。

ロボットＲの自動運転時は、ロボット制御装置ＲＣがハードディスク５に記憶された教示データに基づいて、ロボットＲの動作を制御すればよい。このため、ロボットＲの自動運転時は、教示データの実行状態や変数等の推移を可搬式操作装置ＴＰに表示するためにロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間で通信を行う必要はない。即ち、ロボット制御装置ＲＣと可搬式操作装置ＴＰとの間の無線通信を切り離したとしても、ロボットＲの動作の制御に不都合は生じない。ロボット制御システム１から切り離された可搬式操作装置ＴＰは、ロボット制御装置ＲＣからの無線通信終了要求信号を受け付けたときに、可搬式操作装置ＴＰ自身の電源を自動的に遮断することが好ましい。

上述したように、ロボットＲの自動運転時に可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立していない状態を検出したとき、無線通信を終了すると共に、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離した状態で、ロボットＲを非常停止させることなくロボット制御装置ＲＣ単独でのロボットＲの自動運転が継続される。これにより、可搬式操作装置ＴＰが充電装置ＣＵに接続されているか否かを意識することなくロボットＲの自動運転が継続されるため、作業効率が向上する。また、無線通信を行うことなくロボット制御装置Ｒ単独でロボットＲの自動運転が継続されるため、通信ノイズ等の影響によりロボットＲが非常停止することもない。また、ロボット制御システム１から切り離した可搬式操作装置ＴＰを、別のロボット制御システムでの教示作業等に用いることもできる。

また、ロボットＲの自動運転時に可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立していない状態を検出したとき、可搬式操作装置ＴＰの電源を自動的に遮断することによって、可搬式操作装置ＴＰの充電量が不足することを未然に防止することもできる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。なお、第２実施形態における第１実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。第２実施形態は、警告報知手段としての警告ランプ２３、ロボットＲの近傍に取り付けた電波強度計測器２５、接続ケーブル２６、充電装置ＣＵに備えた表示部５１、ロボット制御装置ＲＣに備えた電波強度監視部２１、警告報知部２２、日時取得部２７、充電量取得部２８、及び切離し検出部２９以外は、第１実施形態と同じである。

図２に示すように、電波強度計測器２５は、ロボットＲの近傍、ロボットＲの内部、又は安全柵５２の内側に取り付けられている。電波強度計測器２５は、接続ケーブル２６を介して電波強度監視部２１に接続されている。第２実施形態において、電波強度監視部２１、電波強度計測器２５、及び接続ケーブル２６が、可搬式操作装置ＴＰの電波強度を監視する電波強度監視手段として構成されている。

電波強度監視部２１は、可搬式操作装置ＴＰの電波強度が予め定めたレベルよりも大きいか否かを判定する。予め定めたレベルとは、安全柵５２の内側をほぼカバーする領域において可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの間の無線通信が可能な最低限の電波強度を指す。即ち、電波強度が予め定めたレベルよりも低い場合、可搬式操作装置ＴＰが安全柵５２の外側に位置していると判断される。逆に、電波強度が予め定めたレベル以上である場合、可搬式操作装置ＴＰが安全柵５２の内側に位置していると判断される。

警告報知部２２は、電波強度監視部２１の判定結果に基づいて警告ランプ２３を作動させる。日時取得部２７は、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離すときの日時をシステムタイマ２から取得して、ハードディスク５に記憶する。充電量取得部２８は、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離したときの二次電池３５の充電量を可搬式操作装置ＴＰに問い合わせると共に、可搬式操作装置ＴＰからの受信した結果をハードディスク５に記憶する。切離し検出部２９は、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離してロボットＲの自動運転が継続されたことを検出する。

充電装置ＣＵの表示部５１は、可搬式操作装置ＴＰがロボット制御システム１から切り離された旨の報知メッセージに加え、可搬式操作装置ＴＰがロボット制御システム１から切り離された日時及び二次電池の充電量の少なくともいずれか一方を表示する。

以下、第２実施形態の作用について説明する。第１実施形態で説明した自動運転継続部１１の処理によって、可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの無線通信を終了して可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離すための前処理として、以下の処理を行う。

接続監視部１２がロボットＲの自動運転時に可搬式操作装置ＴＰとロボット制御装置ＲＣとの電気的接続が確立していない状態を検出したとき、電波強度監視部２１は、測定された電波強度が予め定めたレベルよりも大きいか否かを判定する。電波強度が予め定めたレベルよりも低いと判定したとき、電波強度監視部２１は、その旨を自動運転継続部１１に通知する。そして、自動運転継続部１１は、安全柵５２の内側に可搬式操作装置ＴＰが存在しないものとみなし、第１実施形態と同様の処理でロボットＲの自動運転を継続する。

逆に、測定された電波強度が予め定めたレベル以上であるとき、電波強度監視部２１は、その旨を警告報知部２２に通知する。そして、警告報知部２２は、警告ランプ２３を作動させる。この場合、警告報知部２２は、警告ランプ２３を点滅又は点灯させる。警告ランプに代えて、音声又は光で警告してもよい。このように、可搬式操作装置ＴＰが安全柵の内側にある場合、最初に警告を報知することによって、例えば、可搬式操作装置ＴＰが安全柵の内側にあることを作業者に知らせることができる。更には、無線通信を終了してロボットＲの自動運転を継続する前後に、次の処理を行うことが好ましい。

日時取得部２７は、無線通信を終了したときの日時をシステムタイマ２から取得して、ハードディスク５に記憶する。また、充電量取得部２８は、無線通信を終了させる直前の二次電池３５の充電量を可搬式操作装置ＴＰに問い合わせると共に、可搬式操作装置ＴＰから受信した結果をハードディスク５に記憶する。そして、切離し検出部２９は、可搬式操作装置ＴＰがロボット制御システム１から切り離されてロボットＲの自動運転が継続されたことを検出したとき、上記取得した日時又は充電量を表示させるための信号を表示処理部４に出力する。表示処理部４は、切り離した旨の報知メッセージに加え、上記取得した日時又は充電量を充電装置ＣＵの表示部５１に表示させる。

このように、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離したときの日時及び充電量の少なくともいずれか一つを表示することによって、作業者は、可搬式操作装置ＴＰがロボット制御システム１から切り離されてロボットＲの自動運転が継続されたこと、並びに、そのときの日時や充電量等の具体的な状況を把握することができる。

また、例えば、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離した後に可搬式操作装置ＴＰの電源を遮断しても、作業者は、充電装置ＣＵの表示部によって、可搬式操作装置ＴＰをロボット制御システム１から切り離したときの上記各種情報を把握することができる。

以上、本発明の第２実施形態について説明したが、電波強度計測器２５に代えて、送受信機器１０を、ロボットＲの近傍又はロボットＲの内部に取り付けてもよい。この場合、送受信機器１０とロボット制御装置ＲＣとを有線で接続し、送受信機器１０を用いて電波強度を計測するようにしてもよい。

Ｒ…ロボット、ＴＰ…可搬式操作装置、ＣＵ…充電装置、ＲＣ…ロボット制御装置、１…ロボット制御システム、５…ハードディスク、１１…自動運転継続部、１２…接続監視部、３３…非常停止監視部、３５…二次電池、４３…非常停止スイッチ。

Claims (1)

1. ロボットと、充電可能な二次電池により作動し、かつ前記ロボットを操作するための可搬式操作装置と、前記可搬式操作装置との間で無線通信が可能であり、かつ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の自動運転を行うロボット制御装置と、前記可搬式操作装置と前記ロボット制御装置との間の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手段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と前記ロボット制御装置とを電気的に接続して前記二次電池を充電する充電手段と、
   前記充電手段を介した前記可搬式操作装置と前記ロボット制御装置との間の電気的接続が確立しているか否かを監視し、前記電気的接続が確立していない場合にその旨を示す信号を送信する接続監視手段と、
   前記ロボット制御装置に設けられ、前記可搬式操作装置から入力された教示データを記憶する記憶部と、
   前記ロボットの自動運転時に、前記接続監視手段が送信した前記電気的接続が確立していない旨を示す信号を受信したとき、前記ロボットを非常停止させずに前記無線通信を終了すると共に、前記可搬式操作装置を前記ロボット制御システムから切り離した状態で前記記憶部に記憶されている教示データに基づき前記ロボットの自動運転を継続させる自動運転継続部と
   を備えたことを特徴とするロボット制御システム。