JP2875941B2 - ロボットプログラム作成支援システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットプログラム作成
支援システムに関する。更に詳述すると、本発明は、ロ
ボットを制御するためのプログラムを簡単に作成できる
ロボットプログラム作成支援システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の産業用ロボットは、単独で使用
するのではなく、システムに組み込まれて使用されるの
が一般的となってきた。これにより、個々のロボットの
動作だけではなく、周辺装置とのインターフェースのた
めのプログラムが占める割合が大きくなり、プログラム
が複雑化、高度化、大規模化してきている。

【０００３】このようなロボットにおいて、ロボット動
作用のプログラムを作成する上で一番回避したい点は、
ロボット動作に関するプログラムの部分のミスである。
すなわち、ロボット動作部分のプログラム作成上にミス
があると、ロボットのアーム等が周辺装置等に衝突し、
装置を破壊してしまうことがあるからである。

【０００４】そこで、自由な記述が可能なロボット言語
を提供して上記不都合を解消することが考えられた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように自由な記述
が可能なロボット言語を提供して処理を行う場合、一般
のコンピュータ言語との違いがないため、次のような問
題点が発生した。 （１）ロボットの動作命令がプログラム中に散りばめら
れてプログラムが多くなってきたこと。 （２）ロボット動作に関係しないと思われるプログラム
の変更がロボット動作命令に影響し、装置を破壊してし
まう場合がある。 （３）プログラムの作成者以外の人が当該プログラムの
メンテナンスをできなくなる。

【０００６】そこで、本発明は、簡単にロボット作業用
のプログラムを作成できるロボットプログラム作成支援
システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のロボットプログラム作成支援システム
は、複数の作業点間を移動可能とすると共に複数の作業
点のそれぞれの位置で定められた作業をするようにした
ロボットのプログラムを作成するためのロボットプログ
ラム作成支援システムにおいて、プログラムは作業点で
の作業内容をプログラムとした作業プログラムと作業点
間の移動をプログラムとした移動プログラムとの２つに
分かれて構成されていると共に、作業に必要な作業デー
タを後から入力可能なようにその入力項目を確定した状
態で穴埋め的に入力可能に構成された作業シート画面を
表示装置の画面上に表示する手段と、前記作業シート画
面上に穴埋め的に必要な事項を入力することにより作業
名別の固有データを形成する手段と、作業毎に設けたひ
な型プログラムサブルーチンと、前記固有データ及びひ
な型プログラムサブルーチンを基にロボットを制御する
作業プログラムを作成する手段とを備えるようにしてい
る。

【０００８】

【作用】したがって、ロボットの動作の分解したものか
ら、基本的な作業用の入力項目を確定した基本作業シー
トを作成するとともに、基本作業シートに入力されたデ
ータから各作業における固有データを作成し、この基本
作業シートを表示装置に表示し、必要な内容をキーボー
ド等の入力装置から入力した後、当該基本作業シートに
記入された値から前記プログラムにより各作業のプログ
ラムに変更する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１０】まず、本発明の基礎的事項を図９に示すロ
ボットプログラムの分析結果に基づいて説明する。

【００１１】図９に示すように、ロボットプログラム１
００は、大きく分けてロボットの制御プログラム１０１
と、データ処理１０２とに分解することができる。更
に、ロボットの制御プログラム１０１は、作業点での一
連の作業プログラム１０３と、作業点間の移動プログラ
ム１０４に分けることができる。

【００１２】図１０にロボットの作業の種類を示す。図
１０（ａ）はピックアンドプレース作業であり、２点間
を交互に移動する動作である。図１０（ｂ）はパレタイ
ズ作業であり、２点間を交互に移動と、作業点がパレッ
トである。図１０（ｃ）は挿入、圧入等の組立作業であ
り、２点間を交互に移動と、作業点の動作が複雑なもの
である。図１０（ｄ）はねじ締め・はんだつけ作業等で
あり、供給点に移動せずに、作業点が移ること、作業平
面からの退避作業がはいったものである。図１０（ｅ）
はシーリング作業であり、供給点に移動せず、作業点が
移るものであること、作業平面内での１動作シーケンス
であること。

【００１３】図１１にはツールの種類と作業の関係を示
す。図１１（ａ）はシングルチャックの関係を示してお
り、シングルソレノイド、ダブルソレノイドを一回だけ
励磁する。図１１（ｂ）はダブルチャックの関係を示し
ており、各供給点、作業点ともチャックを２回おこなっ
ている。

【００１４】なお、図示しないが、ベンド軸をもつもの
（作業平面によって異なる）。ターレットヘッド、ＡＨ
Ｃ（ＡＴＣ）等がある。

【００１５】図１２に、Ｚ軸の役割とＺ軸で定義される
動作点について示す。

【００１６】スカラ型ロボットは、作業平面をＸＹ平面
に持つことが一般的である。４つの軸に与えられる役目
は、次のように考えることができる。 （１）Ｘ軸、Ｙ軸は平面内での位置を規定する。 （２）Ｓ軸は、ワークの向きを規定する。 （３）Ｚ軸は、作業点の移動のための付加軸であり、作
業空間内での位置を規定している。

【００１７】Ｚ軸を作業点へのエントリ動作、作業点か
らの退避動作のための付加軸とした場合、Ｚ軸の動作経
路上に定義される点は、次の示すものがある。すなわ
ち、上昇端２０１、Ｚ軸保障点２０２、低速動作開始点
２０３、作業点２０４、高速動作開始点２０５、Ｚ軸保
障点２０６がある。上昇端２０１は、水平移動時の高さ
である。Ｚ軸保障点２０２、Ｚ軸保障点２０６は、ジャ
ンプ動作でＺ軸の直線動作を保障したいとき、エントリ
時にインターロック解除待ちを行う点、退避時は作業終
了信号を他の装置に出力する点、ダブルチャック等でフ
レームを切り換える点である。低速動作開始点２０３が
省略された場合は、低速動作開始点２０３として作業点
２０４を使用する。高速動作開始点２０５が省略された
場合は、高速動作開始点２０５として作業点２０４を使
用する。

【００１８】このようにロボットの制御プログラム１０
１は、図９〜図１２に示すように、基本作業を組み合わ
せたものであることが判る。

【００１９】そこで、本発明の実施例は、これら動作の
分解したものから、基本的な作業用の入力項目を確定し
た基本作業シートを作成するとともに、基本作業シート
に入力されたデータから各作業におけるプログラムに変
換するプログラムを作成し、この基本作業シートを表示
装置に表示し、必要な内容をキーボード等の入力装置か
ら入力した後、当該基本作業シートに記入された値から
前記プログラムにより各作業のプログラムに変更するよ
うにしたものである。

【００２０】次に、上記ロボットプログラム作成支援シ
ステムの実施例が適用されるロボットシステムの説明を
する。

【００２１】図１に、本発明のロボットプログラム作成
支援システムの実施例が適用されたロボットシステムを
示す。

【００２２】図１において、符号１はスカラ形ロボット
であり、スカラ形ロボット１は、主に、ベース２、第１
アーム３、第２アーム４、第１モータ５、第１減速機５
Ａ、第２モータ６、第２減速機６Ａ、第３モータ７、第
４モータ８、第３減速機８Ａを備えている。また、前記
ベース２には第１アーム３が回動可能に固定されてお
り、この第１アーム３の先端には第２アーム４が回動可
能に固定されている。前記ベース２には、第１モータ５
及び第４モータ８が固定されている。第１モータ５は、
減速機５Ａを介して第１アーム３を回転させるようにな
っている。第４モータ８は、プリー９ａ，９ｂに掛け渡
されたベルト１０ａと、プリー９ｃ，９ｄに掛け渡され
たベルト１０ｂとにより、スプラインシャフト先端把持
部１１ａを所望角度だけ回転させられるようになってい
る。前記第２モータ６は第１アーム３に固定されてお
り、第２モータ６で第２アーム４を回転できるようにな
っている。第２モータ６の先端内部には第３モータ７が
内蔵固定されており、第３モータ７はプリー１２ａ，１
２ｂに掛け渡されたベルト１３によりボールネジ１４を
回転させることにより、スプラインシャフト１１ｂを図
示上下動できるようになっている。また、第１モータ
５、第２モータ６、第３モータ７、及び第４モータ８に
は、エンコーダ１５、１６、１７及び１８がそれぞれ設
けられており、各エンコーダ１５、１６、１７及び１８
は各モータ５、６、７及び８の回転数を検出できるよう
になっている。これらエンコーダ１５、１６は、第１ア
ーム３及び第２アーム４の角度を検出するセンサとして
使用される。もちろん、エンコーダ１７はスプラインシ
ャフト先端把持部１１ａの上下動の距離を、エンコーダ
１８はスプラインシャフト先端把持部１１ａの角度を測
定するセンサとして使用される。

【００２３】このロボット１はロボット制御装置２０に
電気的に接続されており、ロボット制御装置２０の制御
下に、各モータ５、６、７及び８を回転させ、かつ各エ
ンコーダ１５、１６、１７及び１８からの検出信号で各
モータ５、６、７及び８の回転を駆動制御するととも
に、第２アーム４の先端位置を推定できるようになって
いる。

【００２４】このロボット制御装置２０は、各種の演算
処理や各種の制御を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）２
１と、バス２２と、メモリー２３と、サーボモータコン
トロールインターフェース２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２
４ｄと、検出回路２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと、
表示装置２６と、入力装置２７とを備えている。ＣＰＵ
２１には、バス２２を介してメモリー２３と、サーボモ
ータコントロールインターフェース２４ａ，２４ｂ，２
４ｃ，２４ｄとが接続されるとともに、検出回路２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが接続されている。同様
に、ＣＰＵ２１には、バス２２を介して表示装置２６
と、入力装置２７とが接続されている。

【００２５】サーボモータコントロールインターフェー
ス２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄは、図示しない
が、各モータ５，６，７及び８に電気的にそれぞれ接続
されており、各モータ５，６，７及び８の回転をＣＰＵ
２１の指令に基づいて回転駆動制御できる。検出回路２
５ａ，２５ｂ，２５ｃ及び２５ｄは、全て同一回路構成
となっている。検出回路２５は、エンコーダ１５からの
検出信号ＳＡ，ＳＢを取り込み、これを検波して検波信
号Ｓａ，Ｓｂの内の一つを出力できる位相検出回路と、
位相検出回路からの検波信号Ｓａ，Ｓｂの内の一つを差
引計数する可逆カウンタと、この可逆カウンタの計数値
をＣＰＵ２１に読み込ませるスリーステートバッファ
と、位置認識信号ＳＣが入力されたときに前記位置認識
信号ＳＣの微分信号Ｓｃを形成する微分回路と、この微
分信号Ｓｃが入力されたときに、その入力時点の可逆カ
ウンタの計数値をセットするレジスタと、このレジスタ
のセット値をＣＰＵ２１に読み込ませるスリーステート
バッファと、微分信号Ｓｃが入力されるとセットされＣ
ＰＵ２１によりリセットされる判定信号保持部とから構
成されている。

【００２６】また、ロボット制御装置２０のメモリー２
３には、ロボットプログラム１００が記憶されるととも
に、ロボットプログラム作成支援システムを実現するプ
ログラムが記憶されている。

【００２７】このように構成された実施例の動作を図１
を基に、図２〜図８を参照して説明する。

【００２８】まず、本実施例では、図２に示すように、
ロボットプログラム作成支援システムは、通常のエディ
タプログラムの一部として組み込まれている。エディタ
プログラム３０１の編集機能を表示装置２６に表示し、
入力装置２７により「作業定義」を選択すると（ステッ
プ４０１）、図３のように各作業別に用意されている作
業シーケンス５０１〜５１１の一覧が表示装置２６に表
示される。前記表示されている作業シーケンス５０１〜
５１１の中から、例えばピックアンドプレース作業シー
ケンス５０１を選択したとする。すると、このシーケン
ス５０１が作業シーケンス入力支援ソフト３０２に渡さ
れるとともに、表示装置２６には図４に示すような枠付
のシート６０１が表示される（図２のステップ４０
２）。

【００２９】そして、作業シーケンス入力支援ソフト３
０２と入力装置２７の操作により、図４に示すような枠
付のシート６０１の枠内にデータを入力し（シートの穴
埋めを行い）、作業名を登録して入力装置２７から終了
コマンドを入れる（図２のステップ４０３）。これによ
り、作業名別の固有のデータ３０３が形成される（ステ
ップ４０４）。この作業名別の固有のデータ３０３は、
メモリー２３の所定エリアに図８に示すような記憶デー
タ６０１として記憶されている。記憶データ６０１は、
「作業パラメータ定義名」、「作業名格納エリア」、
「上位位置項目データ」、……、「動作確認信号デー
タ」、…からなる。このようにメモリー２３の所定のエ
リアに格納された記憶データ６０１は、作業固有データ
生成ソフト６０２により、作業名別の固有データ６０３
となる（図６及び図８参照）。

【００３０】また、通常のプログラム上で作業シーケン
スは、サブルーチンの形で呼び出すことになる。つま
り、一般のエディタ３０１でのプログラムは、「ＣＡＬ
Ｌ 作業シーケンス名（作業名）；」という記述を含む
ソースプログラム３０４を作成する（ステップ４０
５）。このソースプログラム３０４は、図７に示すよう
に、作業固有データを示す部分６１１と、作業シーケン
ス名を示す部分６１２とからなる。

【００３１】全てのプログラムが終了すると、以下の三
つのプログラムをリンクしてコンパイルして、オブジェ
クトプログラム３０７を作成する（ステップ４０６）。
すなわち、ロボット言語コンパイラ３０５は、ソースプ
ログラム３０４と、固有データ３０３と、ひな型プログ
ラムサブルーチン３０６とをリンクして、オブジェクト
プログラム３０７を作成している。なお、このひな型プ
ログラムサブルーチン３０６の一部３０６’は、図５に
示すようになっており、ピックアンドプレースに関する
ものである。このひな型プログラムサブルーチン３０６
の一部３０６’は、図５に示すように、所定のプログラ
ムが記載されている。また、サブルーチン３０６の一部
３０６’内には、サブルーチンに渡すパラメータの定義
部分３０７が設けられている。また、入力された作業名
別の固有データは、サブルーチンへのパラメータとして
用意されることになる。このひな型プログラムサブルー
チン３０６の一部３０６’は、作業シーケンス毎に定義
されているパラメータを用いて記述されている部分３０
８を有している。

【００３２】このようにして作成されたオブジェクトプ
ログラム３０７は、メモリー２３に記憶される。ＣＰＵ
２１は、前記オブジェクトプログラム３０７を基にロボ
ットのモータ１５，１６、１７を制御する。これによ
り、ロボットは所定の動作をさせることができる。

【００３３】このように本実施例では、ロボットの各作
業について基本的作業に分解し、各作業について基本的
な作業用の入力項目を確定した基本作業シートを作成す
るとともに、基本作業シートに入力されたデータから各
作業におけるプログラムに変換するプログラムを作成
し、この基本作業シートを表示装置に表示し、必要な内
容をキーボード等の入力装置から入力した後、当該基本
作業シートに記入された値から前記プログラムにより各
作業のプログラムに作成するようにしたものであるか
ら、初心者にも簡単にロボット動作のプログラムが可能
になり、かつ熟練者のノウハウを生かすことができ、プ
ログラムの作成ミスが防止できることになる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
では、ロボットの動きを基本的な作業に分解し、当該作
業のデータを穴埋め形式にて入力できるようにしたの
で、次のような効果を有する。 （１）初心者にも簡単にロボット動作のプログラム作成
が可能になる。すなわち、作業データに関しては予め定
められた入力項目を入力するだけで良いので、プログラ
ムを簡単に作成することができる。 （２）プムグラムに熟練者のノウハウを生かすことがで
きる。すなわち、初心者が従来のロボット言語を用いて
熟練者のノウハウを活かしたプログラムを作成すること
は非常に困難であるが、本発明ではひな型サブルーチン
をノウハウを活かした高度な動作処理を行う複雑なもの
とすることができるので、初心者でも予め定められた入
力項目の入力という容易な操作で高度な動作処理を行わ
せることができる。 （３）プログラム作成ミスを防止できる。すなわち、作
業データに関しては予め定められた入力項目を入力する
だけに成っているので、プログラム作成上のミスを防止
できる。 （４）ロボット動作プログラムと他のプログラムとが分
離されるため、プログラムが分かりやすくなる。つま
り、ロボット動作、即ち作業データのプログラムは専用
作業シートを用いた予め定められた入力項目の入力によ
り作成されるのに対し、動作以外のデータ処理に関する
プログラムだけがプログラミング言語を用いたプログラ
ミングにより作成されるので、プログラムが分かり易く
なる。 （５）ロボット動作の不具合箇所の修正が、作業シーケ
ンス内での修正でするから、プログラム作成者でなくて
も簡単に行うことができる。すなわち、ロボット動作の
修正は各作業に対応するひな型サブルーチンへの予め定
められた入力項目の修正という作業、具体的には専用作
業シートへの入力作業になるので、プログラム作成者で
なくても簡単にプログラムの修正を行うことができるよ
うに成る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットプログラム作成支援システム
の実施例が適用されたロボットシステムを示すブロック
図である。

【図２】図１の実施例の全体的動作の流れを説明した説
明図である。

【図３】作業シーケンス別のデータと支援ソフトとの関
係を示す説明図である。

【図４】作業シートの一例を示す説明図である。

【図５】ひな型プログラムの一部を示す説明図である。

【図６】作業別名固有データを示す説明図である。

【図７】ソースプログラムの一部を示す説明図である。

【図８】作業データから固有データを得る流れの説明図
である。

【図９】プログラムの内容の分解状態を示す図である。

【図１０】基本的作業の例を示す説明図である。

【図１１】ツールの種類と作業の関係を示す説明図であ
る。

【図１２】Ｚ軸の役割等を説明するための図である。

【符号の説明】

１ ロボット ２０ ロボット制御装置 ２１ ＣＰＵ ２２ バス ２３ メモリー ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ サーボモータコント
ロールインターフェース ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 検出回路 ２６ 表示装置 ２７ 入力装置

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 19/409 B25J 9/12 G05B 19/4155

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の作業点間を移動可能とすると共に
   前記複数の作業点のそれぞれの位置で定められた作業を
   するようにしたロボットのプログラムを作成するための
   ロボットプログラム作成支援システムにおいて、前記プ
   ログラムは前記作業点での作業内容をプログラムとした
   作業プログラムと前記作業点間の移動をプログラムとし
   た移動プログラムとの２つに分かれて構成されていると
   共に、前記作業に必要な作業データを後から入力可能な
   ようにその入力項目を確定した状態で穴埋め的に入力可
   能に構成された作業シート画面を表示装置の画面上に表
   示する手段と、前記作業シート画面上に穴埋め的に必要
   な事項を入力することにより作業名別の固有データを形
   成する手段と、前記作業毎に設けたひな型プログラムサ
   ブルーチンと、前記固有データ及びひな型プログラムサ
   ブルーチンを基にロボットを制御する前記作業プログラ
   ムを作成する手段とを備えたことを特徴とするロボット
   プログラム作成支援システム。