JP2022013741A - 制御システム、ロボットシステム及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示す生産システム1(ロボットシステム)は、ワークの生産を行うシステムである。以下、ワークの生産過程において、作業対象となる物体の全てを「ワーク」という。
例えば「ワーク」は、生産システム1における最終生産物、最終生産物の部品、及び複数の部品を組み合わせたユニット等を含む。
制御システム3は、複数のローカル機器2を動作プログラムに基づいて動作させ、異常発生時等には複数のローカル機器2の動作を中断させる。複数のローカル機器2の動作が中断した後も、複数のローカル機器2の少なくともいずれかは動作できる状態である場合、動作中断の必要性がなくなった時点で動作可能なローカル機器2の動作を直ちに再開させ、システムのダウンタイムを最小限に留めることが望ましい。しかしながら、複数のローカル機器2の動作が中断する際には、複数のローカル機器2の周辺環境に想定外の変化が生じている可能性がある。
例1-1)次タスクの対象のワーク9が、次タスクを実行可能な位置に到達していること。
例1-2)次タスクを実行するローカル機器2の動作範囲に障害物が存在しないこと。
例2-1) いずれのバーチャルローカル機器2vも他のバーチャルローカル機器2vに衝突せず:OK/1以上のバーチャルローカル機器2vが他のバーチャルローカル機器2vに衝突:NG
例2-2) いずれのバーチャルローカル機器2vも周辺物体に衝突せず:OK/1以上のバーチャルローカル機器2vが周辺物体に衝突:NG
例2-3) いずれのバーチャルローカル機器2vもバーチャルワーク9vに衝突せず:OK/1以上のバーチャルローカル機器2vがバーチャルワーク9vに衝突:NG
例3-1) 複数のローカル機器2の動作が中断した場合、現在実行中の加工を完了させ、扉96を開いた状態で待機する。
例3-2) 複数のローカル機器2の動作が中断した場合、現在実行中の加工を完了させ、扉96を閉じた状態で待機し、1以上のローカル機器2の動作が再開したら直ちに扉96を開く。
例3-3) 複数のローカル機器2の動作が中断した場合、直ちに加工を中断し、1以上のローカル機器2の動作が再開したら加工を再開する。
制御方法の一例として、制御システム3が行う制御手順を示す。この手順は、リアル空間において1以上のロボットを動作プログラムに基づいて動作させることと、1以上のロボットの動作を中断させることと、1以上のロボットの動作が中断したリアル空間の状態を、バーチャル空間に再現させることと、リアル空間の状態を再現させたバーチャル空間において、バーチャルコントローラにより動作プログラムに基づいて1以上のバーチャルロボットの動作を再開させることと、を含む。
図19に示すように、データ管理装置300は、まずステップS01,S02,S03を実行する。ステップS01では、プログラム取得部331が、各ローカルコントローラ100において、ティーチングにより登録された動作プログラムを取得し、バーチャルローカルコントローラ400のプログラム格納部411に記憶させる。
図20に示すように、上位コントローラ200は、まずステップS11,S12,S13,S14,S15,S16を実行する。ステップS11では、オーダ取得部212が、生産管理コントローラ4からの生産オーダの取得を待機する。ステップS12では、プロセス割当部213が、生産オーダが指定するワーク9に対しプロセスを割り当ててプロセス格納部214に記憶させる。ステップS13では、指令出力部216が、プロセス格納部214が記憶するプロセスと、当該プロセスの進捗情報と、環境情報格納部215が記憶するリアル環境情報とに基づいて、次タスクの実行指令を出力する。
図22に示すように、ローカルコントローラ100は、まずステップS41,S42,S43,S44を実行する。ステップS41では、制御部112が、次タスクの実行指令を待機する。ステップS42では、制御部112が、管轄ローカル機器2に、次タスクのうち1制御周期分を実行させる。ステップS43では、ステータス出力部113が、管轄ローカル機器2のステータス情報を上位コントローラ200に出力する。ステップS44では、次タスクの実行が完了したか否かを制御部112が確認する。
データ管理装置300が実行するデータ管理手順は、バーチャル環境情報の収集手順と、リアル環境情報の収集手順と、再開シミュレーション手順とを含む。以下、各手順を詳細に例示する。
図23に示すように、データ管理装置300は、S51,S52,S53を順に実行する。ステップS51では、バーチャル上位コントローラ500が生産オーダに応じたプロセスの実行を開始するのを、バーチャル情報収集部314が待機する。
図24に示すように、データ管理装置300は、まずステップS61,S62,S63を実行する。ステップS61では、上位コントローラ200が生産オーダに応じたプロセスの実行を開始するのをリアル情報収集部312が待機する。ステップS62では、リアル情報収集部312が、リアル環境情報を環境情報格納部215から取得し、リアル進捗情報をプロセス格納部214から取得し、これらを対応付けたリアルデータセットをリアル情報データベース313に蓄積させる。ステップS63では、動作中断部219が複数のローカル機器2の動作を中断させていないか否かを、リアル情報収集部312が確認する。
図25に示すように、データ管理装置300は、まずステップS71,S72,S73を実行する。ステップS71では、シミュレーション条件取得部327が、上述したシミュレーション条件指定画面370を表示させる。
図26に示すように、上位コントローラ200は、ステップS91,S92,S93,S94,S95,S96を順に実行する。ステップS91では、指令出力部216が、動作の再開指令を待機する。ステップS92では、指令出力部216が、再開対象の1以上のローカル機器2のローカルコントローラ100に、中断したタスクの再開指令を出力する。中断したタスクの再開指令を取得したローカルコントローラ100は、管轄ローカル機器2に中断したタスクを再開させる。
以上に説明したように、制御システム3は、リアル空間において1以上のロボット2B,2Cを動作プログラムに基づいて動作させるコントローラ6と、バーチャル空間において、1以上のロボットにそれぞれ対応する1以上のバーチャルロボットを動作プログラムに基づいて動作させるバーチャルコントローラ7と、コントローラ6による1以上のロボット2B,2Cの動作を中断させる動作中断部219と、1以上のロボット2B,2Cの動作が中断したリアル空間の状態を、バーチャル空間に再現させる中断状態再現部321と、中断状態再現部321がリアル空間の状態を再現させたバーチャル空間において、バーチャルコントローラ7により動作プログラムに基づいて1以上のバーチャルロボット2Bv,2Cvの動作を再開させる再開シミュレータ322と、を備える。
Claims (21)
- リアル空間において1以上のロボットを動作プログラムに基づいて動作させるコントローラと、
バーチャル空間において、前記1以上のロボットにそれぞれ対応する1以上のバーチャルロボットを前記動作プログラムに基づいて動作させるバーチャルコントローラと、
前記コントローラによる前記1以上のロボットの動作を中断させる動作中断部と、
前記1以上のロボットの動作が中断した前記リアル空間の状態を、前記バーチャル空間に再現させる中断状態再現部と、
前記中断状態再現部が前記リアル空間の状態を再現させた前記バーチャル空間において、前記バーチャルコントローラにより前記動作プログラムに基づいて前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させる再開シミュレータと、を備える制御システム。 - リアル空間の状態を表すリアル環境情報を格納する環境情報格納部と、
1以上のロボットの動作に応じて環境情報格納部に格納されたリアル環境情報を更新する環境更新部と、を更に備え、
前記中断状態再現部は、前記環境情報格納部に格納されたリアル環境情報に基づいて、前記リアル空間の状態を、前記バーチャル空間に再現させる、請求項1記載の制御システム。 - 予め定められた評価条件に基づいて、前記再開シミュレータが再開させた前記1以上のバーチャルロボットの動作を評価する再開評価部を更に備える、請求項1又は2記載の制御システム。
- 前記再開シミュレータが再開させた前記1以上のバーチャルロボットの動作の動画を表示させる再開動画再生部を更に備える、請求項3記載の制御システム。
- 前記1以上のロボットは複数のロボットを含み、
前記1以上のバーチャルロボットは前記複数のロボットにそれぞれ対応する複数のバーチャルロボットを含み、
前記動作中断部は、前記複数のロボットのいずれかの異常を検知した場合に前記複数のロボットの動作を中断させ、
前記再開シミュレータは、動作を中断した前記複数のロボットの動作可否情報を前記複数のロボットごとに前記コントローラから取得し、動作不可である1以上のロボットに対応する1以上のバーチャルロボットを停止させた状態で、動作可である1以上のロボットに対応する1以上のバーチャルロボットの動作を再開させ、
前記再開評価部は、前記動作不可である1以上のロボットに対応する1以上のバーチャルロボットと、前記動作可である1以上のロボットに対応する1以上のバーチャルロボットとの衝突の有無を評価する、請求項3又は4記載の制御システム。 - 前記再開評価部による評価結果に基づいて、前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作の少なくとも一部を前記コントローラに再開させる動作再開部を更に備える、請求項3~5のいずれか一項記載の制御システム。
- 前記再開評価部による評価結果と、再開指示入力部とを含む再開指示画面を表示させる再開指示取得部を更に備え、
前記動作再開部は、前記再開指示画面における前記再開指示入力部への操作に基づいて、前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作を前記コントローラに再開させる、請求項6記載の制御システム。 - 前記動作プログラムは時系列の複数の動作指令を含み、
前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作の少なくとも一部を再開させることは、
動作の中断時点以降の動作指令に基づいて前記1以上のロボットの少なくとも一部を動作させる第1モードの再開と、
動作の中断時点より前の動作指令に基づいて前記1以上のロボットの少なくとも一部を動作させる第2モードの再開とを含み、
前記再開シミュレータは、前記第1モード及び前記第2モードを含む複数の再開モードごとに、前記バーチャルコントローラにより前記動作プログラムに基づいて前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させ、
前記再開評価部は、前記複数の再開モードごとに前記1以上のバーチャルロボットの動作を評価し、
前記再開指示取得部は、前記再開評価部による前記複数の再開モードごとの評価結果と、前記複数の再開モードのいずれかを選択可能な前記再開指示入力部とを含む前記再開指示画面を表示させ、
前記動作再開部は、前記再開指示入力部において選択された再開モードにて、前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作を前記コントローラに再開させる、請求項7記載の制御システム。 - 前記動作プログラムは時系列の複数の動作指令を含み、
前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作の少なくとも一部を再開させることは、
動作の中断時点以降の動作指令に基づいて前記1以上のロボットの少なくとも一部を動作させる第1モードの再開と、
動作の中断時点より前の動作指令に基づいて前記1以上のロボットの少なくとも一部を動作させる第2モードの再開とを含み、
前記制御システムは、前記第1モード及び前記第2モードを含む複数の再開モードのいずれかを選択可能なシミュレーション条件指定画面を表示させるシミュレーション条件取得部を更に備え、
前記再開シミュレータは、前記シミュレーション条件指定画面において選択された再開モードにて、前記バーチャルコントローラにより前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させる、請求項3~7のいずれか一項記載の制御システム。 - 前記動作プログラムは時系列の複数の動作指令を含み、
前記再開シミュレータは、動作の中断時点以降の動作指令に基づいて、前記バーチャルコントローラにより前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させる、請求項7記載の制御システム。 - 前記動作プログラムにおけるシミュレーション開始時点を指定可能なシミュレーション条件指定画面を表示させるシミュレーション条件取得部を更に備え、
前記再開シミュレータは、指定された前記シミュレーション開始時点以降の動作指令に基づいて、前記バーチャルコントローラにより前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させる、請求項10記載の制御システム。 - 前記動作プログラムにおけるシミュレーション終了時点を指定可能なシミュレーション条件指定画面を表示させるシミュレーション条件取得部を更に備え、
前記再開シミュレータは、指定された前記シミュレーション終了時点以前の動作指令に基づいて、前記バーチャルコントローラにより前記1以上のバーチャルロボットの動作を再開させる、請求項10記載の制御システム。 - 前記再開評価部は、前記1以上のバーチャルロボットの動作に基づいて、前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作を再開した後における動作可能期間を前記1以上のロボットごとに算出し、
前記再開指示取得部は、前記1以上のロボットごとの動作可能期間と、再開時点を指定可能な前記再開指示入力部とを含む前記再開指示画面を表示させ、
前記動作再開部は、指定された前記再開時点以降の動作指令に基づいて、前記コントローラにより前記1以上のロボットの動作の少なくとも一部を再開させる、請求項10~12のいずれか一項記載の制御システム。 - 前記再開評価部は、前記1以上のバーチャルロボットの動作に基づいて、前記動作プログラムに基づく前記1以上のロボットの動作を再開した後における動作可能期間を前記1以上のロボットごとに算出し、
前記再開指示取得部は、前記1以上のロボットごとの動作可能期間と、終了時点を指定可能な前記再開指示入力部とを含む前記再開指示画面を表示させ、
前記動作再開部は、指定された前記終了時点以前の動作指令に基づいて、前記コントローラにより前記1以上のロボットの動作の少なくとも一部を再開させる、請求項10~13のいずれか一項記載の制御システム。 - 前記1以上のロボットの他の機械を制御する第2コントローラが、前記1以上のロボットの動作の中断後に前記他の機械をどのように動作させるかを示す周辺挙動情報を記憶する周辺情報記憶部を更に備え、
前記再開評価部は、前記周辺挙動情報に更に基づいて、前記1以上のバーチャルロボットの動作を評価する、請求項3~14のいずれか一項記載の制御システム。 - 前記リアル空間の状態を検出する環境センサを更に備え、
前記中断状態再現部は、前記環境センサによる検出結果に基づいて、前記1以上のロボットの動作が中断した前記リアル空間の状態を前記バーチャル空間に再現させる、請求項1~15のいずれか一項記載の制御システム。 - 前記中断状態再現部は、前記コントローラが保持する前記1以上のロボットの状態情報に更に基づいて、前記1以上のロボットの動作が中断した前記リアル空間の状態を前記バーチャル空間に再現させる、請求項16記載の制御システム。
- 前記動作中断部は、前記動作プログラムに基づき前記1以上のロボットが動作している最中における前記リアル空間の状態と、前記動作プログラムに基づき前記1以上のバーチャルロボットが動作している最中における前記バーチャル空間の状態とに差異が生じた場合に、前記コントローラによる前記1以上のロボットの動作を中断させる、請求項1~17のいずれか一項記載の制御システム。
- 前記バーチャルコントローラにより、前記動作プログラムに基づいて前記1以上のバーチャルロボットを動作させることと、前記1以上のバーチャルロボットの動作中における前記バーチャル空間の状態とに基づいて前記動作プログラムを修正することと、を繰り返すプログラム生成部を更に備え、
前記コントローラは、前記プログラム生成部により修正された前記動作プログラムに基づいて前記1以上のロボットを動作させる、請求項1~18のいずれか一項記載の制御システム。 - 請求項1~19のいずれか一項記載の制御システムと、
前記1以上のロボットと、を備えるロボットシステム。 - リアル空間において1以上のロボットを動作プログラムに基づいて動作させることと、
前記1以上のロボットの動作を中断させることと、
前記1以上のロボットの動作が中断した前記リアル空間の状態を、バーチャル空間に再現させることと、
前記リアル空間の状態を再現させた前記バーチャル空間において、バーチャルコントローラにより前記動作プログラムに基づいて1以上のバーチャルロボットの動作を再開させることと、を含む制御方法。
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