JP2021135881A - ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理にかかる時間を短縮することができるロボットの制御方法を提供すること。【解決手段】ロボットアームを作動する動作命令を含む第１命令と、第２命令と、を含むプログラムに基づいて、前記ロボットアームを有するロボットの作動を制御するロボットの制御方法であって、前記第１命令に基づいて前記ロボットアームの作動を制御する第１ステップと、前記第２命令に基づいて前記ロボットの作動を制御する第２ステップと、を有し、前記第１ステップにおいて、前記動作命令の実行を開始した後に、前記第２命令に所定の命令が含まれているか否かを判断し、前記第２命令に前記所定の命令が含まれていると判断した場合、前記第１ステップが終了する前に前記所定の命令を実行することを特徴とするロボットの制御方法。【選択図】図５

Description

本発明は、ロボットの制御方法に関する。

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。例えば、特許文献１には、ハンドを有するロボットに接続され、プログラムに記載された複数の動作命令をロボットに順次実行させるロボットを制御するロボット制御装置が開示されている。

また、特許文献１のロボット制御装置は、ロボットプログラム記憶手段を有する。ロボットプログラム記憶手段には、ロボットプログラムが記憶されている。ロボットプログラムは、ロボットに対する動作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たものである。

特開２００８−２５４１４１号公報

しかし、ロボットに対する動作命令が、複雑な処理であったり、処理する情報量が多かったりすると、前の動作命令が完了してから次に動作が開始されるまでの時間が長くなってしまうおそれがある。この場合、トータルの作業時間が長くなってしまう。

本発明のロボットの制御方法は、ロボットアームを作動する動作命令を含む第１命令と、第２命令と、を含むプログラムに基づいて、前記ロボットアームを有するロボットの作動を制御するロボットの制御方法であって、
前記第１命令に基づいて前記ロボットアームの作動を制御する第１ステップと、
前記第２命令に基づいて前記ロボットの作動を制御する第２ステップと、を有し、
前記第１ステップにおいて、前記動作命令の実行を開始した後に、前記第２命令に所定の命令が含まれているか否かを判断し、前記第２命令に前記所定の命令が含まれていると判断した場合、前記第１ステップが終了する前に前記所定の命令を実行することを特徴とする。

図１は、第１実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。 図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図３は、ロボットシステムが実行するプログラムの一例を示す概念図である。 図４は、従来のロボットシステムが実行するプログラムのタイムチャートである。 図５は、図１に示すロボットシステムが実行するプログラムの一例を示すタイムチャートである。 図６は、図１に示すロボットシステムが実行するプログラムの一例を示すタイムチャートである。 図７は、本発明のロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、図７中のステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。 図９は、図７中のステップＳ７の詳細を示すフローチャートである。 図１０は、図７中のステップＳ８の詳細を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、ロボットシステムが実行するプログラムの一例を示す概念図である。図４は、従来のロボットシステムが実行するプログラムのタイムチャートである。図５は、図１に示すロボットシステムが実行するプログラムの一例を示すタイムチャートである。図６は、図１に示すロボットシステムが実行するプログラムの一例を示すタイムチャートである。図７は、本発明のロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。図８は、図７中のステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。図９は、図７中のステップＳ７の詳細を示すフローチャートである。図１０は、図７中のステップＳ８の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明のロボットの制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の＋Ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」、−Ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」とも言う。また、ロボットアームについては、図１中の基台１１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター２０側を「先端」とも言う。また、図１中のＺ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御する制御装置３と、教示装置４と、撮像部５と、を備え、本発明のロボットの制御方法を実行する。

まず、ロボット１について説明する。
図１に示すロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、基台１１と、ロボットアーム１０と、を有する。また、ロボットアーム１０の先端部にエンドエフェクター２０を装着することができる。エンドエフェクター２０は、ロボット１の構成要件であってもよく、ロボット１の構成要件でなくてもよい。

なお、ロボット１は、図示の構成に限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。また、ロボット１は、水平多関節ロボットであってもよい。

基台１１は、ロボットアーム１０を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット１は、基台１１が中継ケーブル１８を介して制御装置３と電気的に接続されている。なお、ロボット１と制御装置３との接続は、図１に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよく、さらには、インターネットのようなネットワークを介して接続されていてもよい。

本実施形態では、ロボットアーム１０は、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７とを有し、これらのアームが基台１１側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム１０が有するアームの数は、６つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。

基台１１と第１アーム１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。第１回動軸は、基台１１が固定される床の法線と一致している。

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸は、第１回動軸に直交する軸と平行である。

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して水平方向と平行な第３回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。

第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１６は、第４アーム１５に対して第５回動軸を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。

第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１７は、第５アーム１６に対して第６回動軸を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。

また、第６アーム１７は、ロボットアーム１０の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第６アーム１７は、ロボットアーム１０の駆動により、エンドエフェクター２０ごと回動することができる。

ロボット１は、駆動部としてのモーターＭ１、モーターＭ２、モーターＭ３、モーターＭ４、モーターＭ５およびモーターＭ６と、エンコーダーＥ１、エンコーダーＥ２、エンコーダーＥ３、エンコーダーＥ４、エンコーダーＥ５およびエンコーダーＥ６とを備える。モーターＭ１は、関節１７１に内蔵され、基台１１と第１アーム１２とを相対的に回転させる。モーターＭ２は、関節１７２に内蔵され、第１アーム１２と第２アーム１３とを相対的に回転させる。モーターＭ３は、関節１７３に内蔵され、第２アーム１３と第３アーム１４とを相対的に回転させる。モーターＭ４は、関節１７４に内蔵され、第３アーム１４と第４アーム１５とを相対的に回転させる。モーターＭ５は、関節１７５に内蔵され、第４アーム１５と第５アーム１６とを相対的に回転させる。モーターＭ６は、関節１７６に内蔵され、第５アーム１６と第６アーム１７とを相対的に回転させる。

また、エンコーダーＥ１は、関節１７１に内蔵され、モーターＭ１の位置を検出する。エンコーダーＥ２は、関節１７２に内蔵され、モーターＭ２の位置を検出する。エンコーダーＥ３は、関節１７３に内蔵され、モーターＭ３の位置を検出する。エンコーダーＥ４は、関節１７４に内蔵され、モーターＭ４の位置を検出する。エンコーダーＥ５は、関節１７５に内蔵され、モーターＭ５の位置を検出する。エンコーダーＥ６は、関節１７６に内蔵され、モーターＭ６の位置を検出する。

エンコーダーＥ１〜Ｅ６は、制御装置３と電気的に接続されており、モーターＭ１〜モーターＭ６の位置情報、すなわち、回転量が制御装置３に電気信号として送信される。そして、この情報に基づいて、制御装置３は、モーターＭ１〜モーターＭ６を、図示しないモータードライバーＤ１〜モータードライバーＤ６を介して駆動させる。すなわち、ロボットアーム１０を制御するということは、モーターＭ１〜モーターＭ６を制御することである。

また、ロボットアーム１０の先端には、制御点ＣＰが設定されている。制御点ＣＰは、ロボットアーム１０の制御を行う際の基準となる点のことである。ロボットシステム１００では、ロボット座標系で制御点ＣＰの位置を把握し、制御点ＣＰが所望の位置に移動するようにロボットアーム１０を駆動する。

また、ロボット１では、ロボットアーム１０に、力を検出する力検出部１９が着脱自在に設置される。そして、ロボットアーム１０は、力検出部１９が設置された状態で駆動することができる。力検出部１９は、本実施形態では、６軸力覚センサーである。力検出部１９は、互いに直交する３個の検出軸上の力の大きさと、当該３個の検出軸まわりのトルクの大きさとを検出する。すなわち、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の力成分と、Ｘ軸回りとなるＷ方向の力成分と、Ｙ軸回りとなるＶ方向の力成分と、Ｚ軸回りとなるＵ方向の力成分とを検出する。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向が鉛直方向となっている。また、各軸方向の力成分を「並進力成分」と言い、各軸回りの力成分を「トルク成分」と言うこともできる。また、力検出部１９は、６軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。

本実施形態では、力検出部１９は、第６アーム１７に設置されている。なお、力検出部１９の設置箇所としては、第６アーム１７、すなわち、最も先端側に位置するアームに限定されず、例えば、他のアームや、隣り合うアーム同士の間であってもよい。

力検出部１９には、エンドエフェクター２０を着脱可能に装着することができる。エンドエフェクター２０は、本実施形態では、互いに接近離間可能な一対の爪部を有し、各爪部によりワークを把持、解除するハンドで構成される。なお、エンドエフェクター２０としては、図示の構成に限定されず、吸引により作業対象物を把持するハンドであってもよい。また、エンドエフェクター２０としては、例えば、研磨機、研削機、切削機や、ドライバー、レンチ等の工具であってもよい。

また、ロボット座標系において、エンドエフェクター２０の先端には、制御点であるツールセンターポイントＴＣＰが設定される。ロボットシステム１００では、ツールセンターポイントＴＣＰの位置をロボット座標系で把握しておくことにより、ツールセンターポイントＴＣＰを制御の基準とすることができる。

次に、撮像部５について説明する。
図１および図２に示す撮像部５は、例えば、複数の画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーで構成された撮像素子と、レンズ等を含む光学系と、を有する構成とすることができる。図２に示すように、撮像部５は、制御装置３と電気的に接続されている。また、撮像部５は、撮像素子が受光した光を電気信号に変換し、その電気信号を制御装置３へと出力する。すなわち、撮像部５は、撮像結果を制御装置３へと送信する。なお、撮像結果は、静止画であってもよく、動画であってもよい。

図示の構成では、撮像部５は、第６アーム１７に設けられている。ただし、このような構成に限定されず、例えば、ロボット１以外の部位、例えば、ワークが配置されている作業面付近に設置された構造体に設置される構成であってもよい。

次に、制御装置３および教示装置４について説明する。本実施形態では、制御装置３が、本発明のロボットの制御方法を実行する場合について説明するが、本発明ではこれに限定されず、例えば、教示装置４が行ってもよく、制御装置３および教示装置４が分担して行ってもよい。

図１および図２に示すように、制御装置３は、本実施形態では、ロボット１と離れた位置に設置されている。ただし、この構成に限定されず、基台１１に内蔵されていてもよい。また、制御装置３は、ロボット１の駆動を制御する機能を有し前述したロボット１の各部と電気的に接続されている。制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２と、通信部３３と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。

制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサーで構成され、記憶部３２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。制御部３１で生成された指令信号は、通信部３３を介してロボット１に送信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を実行することができる。

制御部３１は、マルチタスクで動作するシングルコアのプロセッサーであっても、図示のようにマルチコアのプロセッサーであっても本発明のロボットの制御方法を実行可能である。特に、マルチコアのプロセッサーを用いることにより、異なるプログラムの実行を各コアに割り当てることができる。これにより、後述するように、異なるプログラムを時間的に重複して実行することができる。

制御部３１としてマルチコアのプロセッサーを用いる場合、各コアに、例えばＬｉｎｕｘ（登録商標）のような汎用ＯＳが割り当てられているのが好ましい。これにより、各コアが行う処理の種類が増え、汎用性に優れる。

また、制御部３１は、キャッシュメモリー３１０を含む。
記憶部３２は、制御部３１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部３２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。

通信部３３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いてロボット１の各部および教示装置４との間でそれぞれ信号の送受信を行う。

次に、教示装置４について説明する。
図１および図２に示すように、教示装置４は、ロボットアーム１０に対して動作プログラムを作成、入力したりする機能を有する。教示装置４は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、を有する。教示装置４としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等が挙げられる。

制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、記憶部４２に記憶されている教示プログラム等の各種プログラムを読み出し、実行する。なお、教示プログラムは、教示装置４で生成されたものであってもよく、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の外部記録媒体から記憶されたものであってもよく、ネットワーク等を介して記憶されたものであってもよい。

制御部４１で生成された信号は、通信部４３を介してロボット１の制御装置３に送信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を所定の条件で実行したりすることができる。

記憶部４２は、制御部４１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部４２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。

通信部４３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置３との間で信号の送受信を行う。
以上、ロボットシステム１００について説明した。

このようなロボットシステム１００では、教示装置４から動作プログラムが制御装置３の記憶部３２に入力、記憶される。そして、制御部３１は、記憶部３２に記憶されている動作プログラムに基づいて、ロボット１の作動を制御する。

ここで、動作プログラムは、ロボット１に対する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たものである。図３は、ロボットシステム１００が実行するプログラムの一例を示す概念図である。図３に示すように、動作プログラムは、単位プログラムである命令を含み、これらの命令と、実行する順番とが紐づけられたものである。図３では、最初の命令である命令Ａと、命令Ａの次の命令である命令Ｂと、命令Ｂの次の命令である命令Ｃと、を代表的に図示している。

命令Ａは、「初期位置に移動」という命令と、「ワークを把持」という命令と、「撮像」という命令と、を含む。命令Ａに基づいてロボット１を駆動するということは、「初期位置に移動」、「ワークを把持」および「撮像」を順次実行することである。

「初期位置に移動」という命令には、制御点ＣＰが、移動する目標位置である初期位置の座標に関する情報が含まれる。また、初期位置は、ロボット座標系における制御点ＣＰが移動する目標となる位置の座標に関する情報を含む。また、この動作命令には、経路の途中の任意の位置におけるロボットアーム１０の姿勢も含まれる。

「ワークを把持」という命令は、エンドエフェクター２０の一対の爪部を接近させてワークを把持するという命令である。「撮像」という命令は、撮像部５を用いてロボット１の周辺環境、例えば、図示しない作業台およびその周面を撮像するという命令である。

このような「初期位置に移動」、「ワークを把持」および「撮像」という命令を順次実行することにより、命令Ａが完了する。命令Ａが完了すると、命令Ｂを実行する。

命令Ｂは、「経路計画処理」という命令と、「Ａ地点に移動」という命令と、を含む。命令Ｂに基づいてロボット１を駆動するということは、「経路計画処理」および「Ａ地点に移動」を順次実行することである。

「経路計画処理」は、制御点ＣＰの通過する経路およびその際の姿勢を求める処理である。経路計画処理では、例えば、命令Ａでの撮像結果に基づいて、障害物とロボットアーム１０が接触しないように、ワークの搬送先のＡ地点、すなわち、目標位置、および、その経路を通過する際の姿勢を求める。すなわち、経路とは、制御点ＣＰが通過する座標の集合と、各座標におけるロボットアーム１０の姿勢のことであり、経路計画処理は、制御点ＣＰが通過する各座標および姿勢を求め、記憶部３２に記憶する処理のことをいう。

「Ａ地点に移動」は、経路計画処理で生成した経路を実行する処理である。すなわち、「Ａ地点に移動」は、制御点ＣＰが、「経路計画処理」で求めた各座標を所望の姿勢で通過するようにロボットアーム１０を駆動することを言う。

このような「経路計画処理」、「Ａ地点に移動」という命令を順次実行することにより、命令Ｂが完了する。命令Ｂが完了すると、命令Ｃを実行する。

命令Ｃは、「物体認識処理」という命令と、「ワーク組立」という命令と、を含む。命令Ｃに基づいてロボット１を駆動するということは、「物体認識処理」および「ワーク組立」を順次実行することである。

「物体認識処理」は、撮像部５を用いて、物体を特定し、ロボット座標系で認識することを言う。物体認識処理としては、例えば、障害物の認識、組立対象物の組立対象部位を認識すること等が挙げられる。組立対象物の組立対象部位は、例えば、現在把持しているワークを挿入する挿入孔等が挙げられる。「ワーク組立」とは、現在把持しているワークを、組立対象物に対して組み立てることを言う。

このような「物体認識処理」、「ワーク組立」という命令を順次実行することにより、命令Ｃが完了する。なお、命令の種類としては、上記で挙げたものに限定されず、例えば、待機命令、初期位置回帰命令、動作速度変更命令等も含まれる。

ここで、上記で説明した各処理のうち、命令Ａにおける「初期位置に移動」という命令と、命令Ｂの「Ａ地点に移動」という命令が、ロボットアーム１０を動作させるための動作命令である。この動作命令は、実行する際のキャッシュメモリー３１０や、図示しないシステムバスの占有率が比較的低い処理であり、以下では、「簡単な処理」とも言う。一方、命令Ｂにおける「経路計画処理」や、命令Ｃにおける「物体認識処理」は、実行する際のキャッシュメモリー３１０や、図示しないシステムバスの占有率が比較的高い処理であり、以下では、「複雑な処理」とも言う。

従来のロボットシステムでは、上述したような命令Ａ〜命令Ｃを実行する際、図４に示すような現象が生じるおそれがある。図４は、動作プログラムを実行している状態を示すタイムチャートである。図４に示すように、命令Ａ〜命令Ｃを順次実行する構成であると、トータルの作業時間が時間Ｔ’かかる。なお、「経路計画処理」および「物体認識処理」は、各命令の中でも、比較的時間がかかる処理である。一方、経路計画処理および物体認識処理以外の処理は、比較的短時間で実行可能である。特に、「経路計画処理」および「物体認識処理」は、処理に時間がかかるにも関わらず、ロボットアーム１０の動作は停止している状態であり、ロボットアーム１０の停止時間が長いと、作業効率が低下する。

これに対し、本発明は、図５に示すような構成とすることにより、トータルの作業時間を従来よりも短い時間Ｔとすることができる。以下、このことについて説明する。

ロボットシステム１００では、命令Ａに含まれる簡単な処理である「初期位置に移動」を開始した後に、命令Ｂに複雑な処理である「経路計画処理」や「物体認識処理」が含まれているかを判断し、図示のように「経路計画処理」が含まれていた場合、「経路計画処理」を先行して開始する。具体的には、「初期位置に移動」の実行中に「経路計画処理」を並行して行う。さらに換言すれば、命令Ａの簡単な処理である動作命令を実行中に命令Ｂの複雑な処理を先行して開始する。なお、命令Ｂおよび命令Ｃについても同様であり、命令Ｂの動作命令による処理を開始した後に、命令Ｃに複雑な処理が含まれているかを判断し、図示に用に含まれていた場合、命令Ｂの動作命令を実行中に命令Ｃの複雑な処理、すなわち、「物体認識処理」を先行して開始する。

このような構成によれば、命令Ａを実行している時間と命令Ｂとを実行している時間とが重複し、また、命令Ｂを実行している時間と命令Ｃとを実行している時間とが重複する。これらが時間的に重複している分、トータル作業時間を従来よりも短い時間Ｔとすることができる。また、命令Ａ〜命令Ｃを実行するにあたって、ロボットアーム１０が停止している時間を従来よりも少なくすることができる。これらのことから、生産性を高めることができる。また、時間的に重複する処理は、簡単な処理と複雑な処理となるため、制御部３１に対する負担を軽減することができる。

なお、ロボットシステム１００では、命令Ａの動作命令の実行中に命令Ｂに複雑な処理が含まれているか否かの判断を開始し、命令Ｂに複雑な処理が含まれていた場合、命令Ｂの複雑な処理を命令Ａが完了するまでに開始すればよい。このことは、命令Ｂおよび命令Ｃについても同様である。例えば、図６に示すように、命令Ａにおいて、動作命令である「初期位置に移動」の処理が完了した後に、命令Ｂの「経路計画処理」を開始してもよい。

なお、命令Ａ〜命令Ｃの３つの命令を例に挙げて説明したが、命令が４つ以上あったとしても、動作命令を含む命令があれば、その命令を第１命令とし、次の命令を第２命令として、本発明を適用することができる。

次に、図７〜図１０に示すフローチャートに基づいて、本発明のロボットの制御方法の一例を説明する。なお、以下では、「次の命令」とは、前述した命令Ａ〜命令Ｃのような単位プログラムのことを言う。具体的には、例えば、命令Ａを実行中における、次の命令とは、命令Ｂのことを言う。

まず、ステップＳ１において、プログラムを開始する。すなわち、図１に示す教示装置４から入力されたプログラムを記憶部３２に記憶し、各単位プログラムの最初の単位プログラムの実行を開始する。

次いで、ステップＳ２において、次の命令があるか否かを判断する。次の命令がないと判断した場合、ステップＳ９において、プログラムを終了する。ステップＳ２において、次の命令があると判断した場合、ステップＳ３において、次の命令を取得、解釈する。すなわち、次の命令を読み出しロボット言語を解釈する。

次いで、ステップＳ４において、取得した命令に動作命令が含まれているか否かを判断する。ステップＳ４において、動作命令が含まれていると判断した場合、ステップＳ５において、動作命令を実行する。なお、ステップＳ５の詳細は、後述する。

ステップＳ４において、動作命令が含まれていないと判断した場合、ステップＳ６において、取得した命令に物体認識処理が含まれているか否かを判断する。ステップＳ６において、取得した命令に物体認識処理が含まれていると判断した場合、ステップＳ７において、物体認識処理を実行し、ステップＳ２に戻る。なお、ステップＳ７の詳細は、後述する。

一方、ステップＳ６において、取得した命令に物体認識処理が含まれていないと判断した場合、ステップＳ８において、その他の命令を実行し、ステップＳ２に戻る。なお、ステップＳ８の詳細は、後述する。

なお、図７に示すフローチャートにおいて、ループ１周目が第１ステップであり、ループ２周目が第２ステップである。

次に、図８に示すフローチャートに基づいて、ステップＳ５の詳細を説明する。
まず、ステップＳ５０１において、動作命令の実行を開始する。すなわち、ロボットアーム１０を駆動する。次いで、ステップＳ５０２において、先行して経路計画処理を実行しているか否かを判断する。すなわち、現状、経路計画処理を実行しているか否かを判断する。ステップＳ５０２において、先行して経路計画処理を実行していると判断した場合、ステップＳ５１７に移行する。ステップＳ５１７以降に関しては、後述する。

ステップＳ５０２において、先行して経路計画処理を実行していないと判断した場合、ステップＳ５０３において、経路計画処理を実行する。なお、最初の動作命令において、経路が指定されていた場合、本ステップを省略することができる。

次いで、ステップＳ５０４において、タスクを分岐させる。すなわち、２つのタスクを立ち上げ、時間的に重複して処理する。一方のタスクでは、ステップＳ５０５〜ステップＳ５０７およびステップＳ５２２を処理する。他方のタスクでは、ステップＳ５０８〜ステップＳ５１６およびステップＳ５２１を処理する。

ステップＳ５０５では、動作命令の実行を開始する。すなわち、ロボットアーム１０の位置および姿勢の情報を取得し、ロボットアーム１０の駆動信号を生成する。次いで、ステップＳ５０６において、１ｍｓ待機し、その間に他方のタスクの処理を実行する。時分割的に２つのタスクを実行することにより、シングルコアの構成でも本発明のロボットの制御方法を実行することができる。

このように１ｍｓごとにロボットアーム１０の位置および姿勢の情報を取得し、空いた時間で他方のタスクの処理を実行する。換言すれば、他方のタスクの処理を実行していても１ｍｓごとに割り込んで動作命令に関する処理を行う。

さらに換言すれば、動作命令によりロボットアーム１０を作動している際、所定の命令である経路計画処理および物体認識処理よりも優先して、ロボットアーム１０の位置および姿勢を取得し、ロボットアーム１０の駆動信号を生成する。これにより、動作命令を円滑に実行することができる。

次いで、ステップＳ５０７において、動作命令が終了したか否かを判断する。ステップＳ５０７において、動作命令が完了していないと判断した場合、ステップＳ５０５に戻り、以降のステップを繰り返す。ステップＳ５０７において、動作命令が完了したと判断した場合、ステップＳ５２２において、動作命令の実行を終了する。

一方、ステップＳ５０８では、次の命令が動作命令であるか否かを判断する。ステップＳ５０８において、次の命令が動作命令であると判断した場合、ステップＳ５１４において、次の命令を取得、解釈する。

次いで、ステップＳ５１５において、経路計画処理を実行する。経路計画処理は、前述したように、制御点ＣＰが通過する各座標および姿勢を求め、記憶部３２に記憶する処理のことをいう。そして、ステップＳ５１６において、経路をキャッシュメモリー３１０に記憶し、ステップＳ５２１において、タスクを終了する。ステップＳ５１６において、経路をキャッシュメモリー３１０に記憶することにより、次のループにおける後述するステップＳ５１７において、判断材料に用いることができる。

すなわち、第１ステップでは、採用した経路を記憶し、次回以降の経路計画処理に用いる。これにより、条件さえ満たせば経路を再利用することができ、処理時間の短縮を図ることができる。

また、ステップＳ５０８において、次の命令が動作命令ではないと判断した場合、ステップＳ５０９において、次の命令が物体認識処理であるか否かを判断する。ステップＳ５０９において、次の命令が物体認識処理ではないと判断した場合、ステップＳ５２１に移行、タスクを終了する。

一方、ステップＳ５０９において、次の命令が物体認識処理であると判断した場合、ステップＳ５１０において、次の命令を取得、解釈する。次いで、ステップＳ５１１では、撮像を行い、撮像画像を取得し、ステップＳ５１２において、物体認識を行う。このようなステップＳ５１１およびステップＳ５１２が、物体認識処理である。この物体認識処理は、前述したように、例えば、障害物の認識、組立対象物の組立対象部位を認識すること等が挙げられる。

次いで、ステップＳ５１３において、物体認識処理の結果を、キャッシュメモリー３１０に記憶し、ステップＳ５２１において、タスクを終了する。

なお、本発明では、ステップＳ５０５を開始した後に、ステップＳ５０８を開始する。そして、ステップＳ５０８またはステップＳ５０９において、「Ｙｅｓ」と判断した場合、ステップＳ５２２が完了するまでの間に、ステップＳ５１０またはステップＳ５１４を開始する。すなわち、第１ステップにおいて、動作命令の実行を開始した後に、第２命令である次の命令に所定の命令である「経路計画処理」や「物体認識処理」が含まれているか否かを判断し、第２命令に所定の命令が含まれていると判断した場合、第１ステップが終了する前に所定の命令を実行する。このような構成により、第１命令を実行している時間と第２命令を実行している時間とを重複させることができ、その分、トータルの作業時間を従来よりも短い時間Ｔとすることができる。また、命令Ａ〜命令Ｃを実行するにあたって、ロボットアーム１０が停止している時間を従来よりも少なくすることができる。これらのことから、生産性を高めることができる。

ここで、ループ２周目以降のステップＳ５のステップＳ５０２において、先行して経路計画処理を実行中であると判断することがある。この場合、ステップＳ５１７において、先行する経路計画処理の条件が有効であるか否かを判断する。この判断は、例えば、キャッシュメモリー３１０に過去に生成した経路が記憶されているか否かや、撮像結果に基づいてロボット１の周辺環境と比較し、過去の周辺環境との差が許容範囲内であるか否か等に基づいてなされる。なお、ロボットの周辺環境とは、障害物の位置、ワークの位置、オペレーターの位置等が挙げられる。

このように、所定の命令は、ロボットアーム１０の経路計画処理であり、第１ステップでは、経路計画処理によって生成された経路を採用するか否かを判断する。これにより、必要に応じて経路計画処理の再試行や、過去に生成した経路を採用することができる。よって、周辺環境が変化していた場合にのみ経路計画処理を再試行する構成とすることができる。その結果、処理速度の短縮を図ることができる。

ステップＳ５１７において、先行する経路計画処理の条件が無効であると判断した場合、ステップＳ５２０において、先行する経路計画処理を中止し、ステップＳ５０３に移行し、経路計画処理を再試行する。

このように、経路を採用できないと判断した場合、経路計画処理を再試行する。これにより、現状のロボット１の状況および周辺環境に応じて正確な経路を生成することができる。

ステップＳ５１７において、先行する経路計画処理の条件が有効であると判断した場合、ステップＳ５１８にて、１ｍｓ待機し、ステップＳ５１９において、先行する経路計画処理が終了したか否かを判断する。すなわち、１ｍｓごとに先行する経路計画処理が終了したか否かを判断する。ステップＳ５１９において、終了したと判断した場合、ステップＳ５０４に移行する。

次に、図９に示すフローチャートに基づいて、ステップＳ７の詳細について説明する。
まず、ステップＳ７０１において、物体認識処理を開始する。次いで、ステップＳ７０２において、撮像部５を用いて撮像を行う。撮像対象は、例えば、前述したように、組立対象物の組立対象部位等が挙げられる。

次いで、ステップＳ７０３において、先行して同じ条件の物体認識処理を実行中か否かを判断する。ステップＳ７０３において、先行して同じ条件の物体認識処理を実行中ではないと判断した場合、ステップＳ７０４において、物体認識を行う。すなわち、撮像結果のうちの目的部位を、ロボット座標で特定する。そして、ステップＳ７０５において、認識結果、すなわち、目的部位のロボット座標を出力し、キャッシュメモリー３１０または記憶部３２に記憶する。

ステップＳ７０３において、先行して同じ条件の物体認識処理を実行中であると判断した場合、先行して撮像した画像（撮像結果）との差が小さいか否かを判断する。すなわち、２ループ目以降では、過去の撮像結果が記憶されていた場合、すなわち、過去にステップＳ５１３が実行されていた場合、過去の撮像結果と現状の撮像結果（ステップＳ７０２）とを比較する。ステップＳ７０６において、差が小さい、すなわち、許容範囲内であった場合、ステップＳ７０７において、１ｍｓ待機し、ステップＳ７０８において、先行した物体認識が完了したか否かを判断する。すなわち、１ｍｓごとに先行する物体認識が終了したか否かを判断する。ステップＳ７０８において、終了したと判断した場合、ステップＳ７０５に移行する。

一方、ステップＳ７０６において、差が大きい、すなわち、許容範囲を超えたと判断した場合、ステップＳ７０９において、先行した物体認識のタスクを中止し、ステップＳ７０４に移行する。

このように、先行して実施する所定の命令は、物体認識処理であり、物体認識処理では、ロボット１の周辺環境を撮像し、撮像結果における物体の位置を特定する。これにより、撮像結果に基づいて、以降の処理を正確に行うことができる。

また、物体認識処理では、過去の撮像結果が記憶されていた場合、過去の撮像結果と現状の撮像結果とを比較し、差が許容範囲内であった場合、過去の撮像結果を用い、差が許容範囲を超えていた場合、現状の撮像結果を用いる。これにより、必要に応じて撮像結果をキャッシュメモリー３１０または記憶部３２に記憶すればよいため、キャッシュメモリー３１０または記憶部３２の空き領域を確保しやすく、また、物体認識処理の簡素化を図ることができる。

次に、図１０に示すフローチャートに基づいて、ステップＳ８の詳細を説明する。
まず、ステップＳ８０１において、その他の命令の実行を開始する。その他の命令としては、前述したように、例えば、待機命令、初期位置回帰命令、動作速度変更命令等が挙げられる。

次いで、ステップＳ８０２において、タスクを分岐させる。すなわち、２つのタスクを立ち上げ、時間的に重複して処理する。一方のタスクでは、ステップＳ８０３〜ステップＳ８０５およびステップＳ８１６を処理する。他方のタスクでは、ステップＳ８０６〜ステップＳ８１５を処理する。

ステップＳ８０３では、その他の命令を実行する。その他の命令とは、前記で述べた通りである。次いで、ステップＳ８０４において、１ｍｓ待機し、その間に他方のタスクの処理を実行する。次いで、その他の命令が終了したか否かを判断する。ステップＳ８１６において、その他の命令の実行を終了する。

一方、ステップＳ８０６では、次の命令がロボットアームの動作命令であるか否かを判断する。ステップＳ８０５において、次の命令が動作命令であると判断した場合、ステップＳ８０８において、次の命令を取得、解釈し、ステップＳ８０９において、経路計画処理を実行する。なお、経路計画処理は、前述したステップＳ５１５と同様である。次いで、生成した経路をキャッシュメモリー３１０に記憶し、ステップＳ８１５に移行して、タスクを終了する。

また、ステップＳ８０６において、次に命令が動作命令ではないと判断した場合、ステップＳ８０７において、次の命令が物体認識処理であるか否かを判断する。次の命令が物体認識処理ではないと判断した場合、ステップＳ８１５において、タスクを終了する。

一方、ステップＳ８０７において、次の命令が物体認識処理であると判断した場合、ステップＳ８１１において、次の命令を取得、解釈し、ステップＳ８１２において、撮像を行い、撮像画像を取得し、ステップＳ８１３において、物体認識を行う。このようなステップＳ８１１およびステップＳ８１２が、物体認識処理である。この物体認識処理の詳細に関しては、前述した通りである。

次いで、ステップＳ８１４において、物体認識処理の結果を、キャッシュメモリー３１０に記憶し、ステップＳ８１５において、タスクを終了する。

以上説明したように、本発明のロボットの制御方法は、ロボットアーム１０を作動する動作命令を含む第１命令と、第２命令と、を含むプログラムに基づいて、ロボットアーム１０を有するロボット１の作動を制御するロボットの制御方法である。また、ロボットの制御方法は、第１命令に基づいてロボットアーム１０の作動を制御する第１ステップと、第１ステップが完了した後に、第２命令に基づいてロボット１の作動を制御する第２ステップと、を有する。また、第１ステップにおいて、動作命令の実行を開始した後に、第２命令に所定の命令である経路計画処理または物体認識処理が含まれているか否かを判断し、第２命令に経路計画処理または物体認識処理が含まれていると判断した場合、第１ステップが終了する前に経路計画処理または物体認識処理を実行する。これにより、第２命令に所定の命令が含まれていた場合、第１命令を実行している時間と、第２命令を実行している時間とが重複する。よって、重複している分、トータルの作業時間を従来よりも短くすることができる。よって、生産性を高めることができる。

また、第１ステップでは、第２命令に所定の命令である経路計画処理または物体認識処理が含まれていると判断した場合、ロボットアーム１０の作動と時間的に重複して経路計画処理または物体認識処理を実行する。このような構成によれば、簡単な処理である動作命令の実行と、複雑な処理である経路計画処理または物体認識処理とが時間的に重複する。よって、制御部３１に対する負担を軽減することができる。

また、第２命令に含まれる所定の命令は、ロボットアーム１０の経路計画処理または物体認識処理である。経路計画処理および物体認識処理は、実行する際のキャッシュメモリー３１０や、図示しないシステムバスの占有率が比較的高く、複雑で時間がかかる処理である。このような所定の命令を、第１命令と時間的に重複させて先行して実行することにより、上記本発明の効果がより顕著になる。

以上、本発明のロボットの制御方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、ロボットの制御方法の各工程は、同様の機能を発揮し得る任意の工程と置換することができる。また、任意の工程が付加されていてもよい。

なお、前記実施形態では。制御部３１の待機時間を１ｍｓとして説明したが、本発明ではこれに限定されない。

１…ロボット、３…制御装置、４…教示装置、５…撮像部、１０…ロボットアーム、１１…基台、１２…第１アーム、１３…第２アーム、１４…第３アーム、１５…第４アーム、１６…第５アーム、１７…第６アーム、１８…中継ケーブル、１９…力検出部、２０…エンドエフェクター、３１…制御部、３２…記憶部、３３…通信部、４１…制御部、４２…記憶部、４３…通信部、１００…ロボットシステム、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、３１０…キャッシュメモリー、Ａ…命令、Ｂ…命令、Ｃ…命令、ＣＰ…制御点、Ｅ１…エンコーダー、Ｅ２…エンコーダー、Ｅ３…エンコーダー、Ｅ４…エンコーダー、Ｅ５…エンコーダー、Ｅ６…エンコーダー、Ｍ１…モーター、Ｍ２…モーター、Ｍ３…モーター、Ｍ４…モーター、Ｍ５…モーター、Ｍ６…モーター、ＴＣＰ…ツールセンターポイント

Claims (9)

1. ロボットアームを作動する動作命令を含む第１命令と、第２命令と、を含むプログラムに基づいて、前記ロボットアームを有するロボットの作動を制御するロボットの制御方法であって、
   前記第１命令に基づいて前記ロボットアームの作動を制御する第１ステップと、
   前記第２命令に基づいて前記ロボットの作動を制御する第２ステップと、を有し、
   前記第１ステップにおいて、前記動作命令の実行を開始した後に、前記第２命令に所定の命令が含まれているか否かを判断し、前記第２命令に前記所定の命令が含まれていると判断した場合、前記第１ステップが終了する前に前記所定の命令を実行することを特徴とするロボットの制御方法。
2. 前記第１ステップでは、前記第２命令に前記所定の命令が含まれていると判断した場合、前記ロボットアームの作動と時間的に重複して前記所定の命令を実行する請求項１に記載のロボットの制御方法。
3. 前記動作命令により前記ロボットアームを作動している際、前記所定の命令よりも優先して、前記ロボットアームの位置および姿勢を取得する請求項１または２に記載のロボットの制御方法。
4. 前記所定の命令は、前記ロボットアームの経路計画処理または物体認識処理である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットの制御方法。
5. 前記所定の命令は、前記ロボットアームの経路計画処理であり、
   前記経路計画処理は、前記経路計画処理によって生成された経路を採用するか否かを判断する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットの制御方法。
6. 前記経路を採用しないと判断した場合、前記経路計画処理を再試行する請求項５に記載のロボットの制御方法。
7. 前記第１ステップでは、採用した前記経路を記憶し、次回以降の前記経路計画処理に用いる請求項５または６に記載のロボットの制御方法。
8. 前記所定の命令は、前記物体認識処理であり、
   前記物体認識処理では、前記ロボットの周辺環境を撮像し、撮像結果における物体の位置を特定する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボットの制御方法。
9. 前記物体認識処理では、過去の撮像結果が記憶されていた場合、前記過去の撮像結果と現状の撮像結果とを比較し、差が許容範囲内であった場合、前記過去の撮像結果を用い、前記差が許容範囲を超えていた場合、前記現状の撮像結果を用いる請求項８に記載のロボットの制御方法。

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