JP3196309B2 - 工業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットに係り、
特に操作手順のガイダンス表示を行うよう構成した工業
用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗装や溶接等の作業を人間に代わ
って行う自動機として、動作プログラムを変更すること
により多様なワークにフレキシブルに対応可能な工業用
ロボットが用いられている。

【０００３】このような工業用ロボットには、特にリモ
ート教示を行う教示・再生型のものには、オペレータが
ロボット本体の動き等を確認しながら自由な位置より操
作できるように、制御装置にフレキシブルなケーブルに
より接続され制御装置をリモート操作するためのハンデ
ィータイプの操作ボックスが設けられている。

【０００４】そして、工業用ロボットの多様化に伴っ
て、この操作ボックスにより多種多様な機能を操作する
ようになってきており、通常操作ボックスの表示部には
操作手順を示す操作ガイダンスが表示されていた。

【０００５】ところが、上記従来の工業用ロボットは、
操作ボックスの表示部に操作内容と操作ガイダンスとを
同時に表示しているので、操作ガイダンスの内容が少な
かった。このため、初心者は操作説明書を手元に置いて
参照しながら操作しなければならなかった。このこと
は、オペレータの注意力を低下させ、特にロボット本体
を動作させながら行う教示作業等においては事故の可能
性を高めるものであり、安全上問題であった。

【０００６】そこで、本出願人は上記問題点を鑑み特開
平３−５５１８８号公報に見られるように、十分な内容
量の操作ガイダンスを必要に応じて操作の各段階で操作
ボックスの表示部に表示でき、操作説明書を参照しない
で容易に操作することができる工業用ロボットを提案し
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記提案の
工業用ロボットでは、操作ボックスに設けられた操作レ
ベルの切換スイッチをオペレータが操作することにより
表示部に対応する操作ガイダンスを表示させるようにな
っている。そのため、オペレータは操作ボックスを教示
操作する前に切換スイッチを操作して操作レベルを自己
申告しなければならず、その操作が面倒であった。

【０００８】又、例えば教示操作を行う場合、上記切換
スイッチを忘れてしまうと、ガイダンス表示がオペレー
タの操作レベル以下の初歩的な内容まで表示されてしま
ったり、あるいはレベル以上の簡略化されたガイダンス
が表示されてしまい、教示操作に余計な時間がかかって
しまうといった課題が生ずる。

【０００９】そこで、本発明は上記課題を解決した工業
用ロボットを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボット本体
と、該ロボット本体を制御する制御装置と、該ロボット
本体の制御プログラムを入力する操作部と、該操作部の
操作内容を表示する表示部と、を備えてなる工業用ロボ
ットにおいて、前記制御装置の操作手順毎に設定された
標準操作時間を記憶する記憶部と、入力操作の各操作手
順毎の操作時間を測定する操作時間測定部と、前記記憶
部に記憶された標準操作時間と前記操作時間測定部によ
り測定された前記操作部の操作時間との差の平均値を求
め、該平均値に基づいて操作時間の操作レベルを判定
し、当該操作レベルに応じた操作ガイダンスを前記表示
部に表示させる判定手段と、前記操作時間測定部により
測定された前記操作部の操作時間が所定時間を越えた場
合に前記判定手段による操作レベルの変更をキャンセル
する操作レベル変更キャンセル手段と、を備えてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、記憶部に記憶された標準操作
時間と操作時間測定部により測定された操作部の操作時
間との差の平均値を求め、該平均値に基づいて操作時間
の操作レベルを判定することができるので、標準操作時
間を基準として各操作者の操作レベルを複数段階に分け
て分類することが可能になり、各操作者の操作レベルを
正確に判定し、判定された操作レベルに合った最適なガ
イダンス表示することが可能になる。

【００１２】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる工業用ロボット
の一実施例を示す。

【００１３】工業用ロボットは教示・再生型のロボット
本体１と、ロボット本体１を動作プログラムに基づいて
制御する制御装置２と、制御装置２と接続され教示操作
等を行う手元操作ボックス３とよりなる。

【００１４】ロボット本体１は、例えばアーム１ａ，１
ｂ、手首部１ｃ、旋回ベース１ｄ等の６自由度を有する
多関節型の塗装用ロボットであり、制御装置２により制
御されて、手首部１ｃの先端に取付られた塗装ガン４を
ワーク（図示せず）に対して多次元的に移動させて塗装
作業をする。

【００１５】制御装置２は、ケーブル５を介してロボッ
ト本体１と接続され、教示されて内部に記憶された動作
プログラムに従ってロボット本体１を制御してワークの
形状に応じた作業を行わせるという基本的な教示・再生
機能の他に、動作プログラムの編集等の多種多様な付加
機能も有する。

【００１６】尚、制御装置２の上面操作盤２ａには、各
種操作キー２ｂと操作内容及びガイダンス表示を行うＣ
ＲＴ表示部２ｃとが配設されている。

【００１７】この制御装置２には、ハンディータイプの
手元操作ボックス３が接続されている。手元操作ボック
ス３は、オペレータがロボット本体１の動き等を確認し
ながら自由な位置より操作できるように、フレキシブル
なケーブル６により接続されて制御装置２をリモート操
作する。

【００１８】又、手元操作ボックス３には、上記制御装
置２の操作盤２ａと同様、ロボット本体１の各可動部
（アーム１ａ，１ｂ、手首部１ｃ、旋回ベース１ｄ等）
を動かす複数の操作キー３ａと、操作内容及びガイダン
ス表示を行う液晶表示部３ｂとが配設されている。

【００１９】制御装置２は図２に示す如く、キー取込部
７、操作管理部８、ロボット制御部９、操作時間測定部
１０、操作手順別レベル補正部１１、レベル判定部１
２、メッセージ生成部１３、表示処理部１４、タイマ１
５、操作管理テーブル１６、操作記憶テーブル１７、操
作別記憶テーブル１８、レベル基準テーブル１９、メッ
セージテーブル２０を有する。

【００２０】例えば、ロボット本体１の塗装動作を教示
する場合、オペレータは手元操作ボックス３を手元にお
いてロボット本体１の動作が見やすい場所に移動して手
元操作ボックス３の各操作キー３ａを操作する。

【００２１】手元操作ボックス３より入力されたキー情
報は、制御装置２のキー取込部７を介し、操作管理部８
へ送られる。操作管理部８では、入力値を判定し、その
結果をロボット制御部９及び操作時間測定部１０へ転送
する。ロボット制御部９では、受け取ったデータ（入力
値）を基にロボット本体１の動作制御を行う。

【００２２】尚、操作管理部８は後述するように記憶部
としての操作管理テーブル１６を参照して入力値の追加
を行う。操作管理テーブル１６には、図３に示す如く、
各操作手順No１〜４１毎の画面No及び標準操作時間が記
憶されている。

【００２３】操作時間測定部１０では、操作管理部８よ
り受け取ったデータ（入力値）及び、現在時刻、操作時
間と標準操作時間との差、操作別記憶テーブル１８より
得たフラグを順次操作記憶テーブル１７（図４参照）へ
書き込むと同時に、操作手順別レベル補正部１１へ転送
する。

【００２４】操作記憶テーブル１７には、図４に示すよ
うに、操作手順No、画面No、操作内容、現在時刻、標準
操作時間との差、フラグの有無が記憶されている。

【００２５】又、レベル判定部１２では、一定時間経過
する毎に過去一定時間分の操作情報（操作時間、標準操
作時間との差の平均）を操作時間測定部１０より得て、
それら操作情報を基に演算を行い、レベル基準テーブル
１９（図５参照）と比較しオペレータの操作レベルを判
定する。その判定結果（操作レベル）は、メッセージ生
成部１３へ転送される。レベル基準テーブル１９には、
図５に示すようにオペレータの操作レベル判定値及び各
段階のレベルＡ〜Ｅが記憶されている。

【００２６】又、操作手順別レベル補正部１１では、受
け取ったデータ（入力値、標準操作時間との差）から手
元操作ボックス３の操作手順毎に頻度、標準操作時間と
の差の平均を求め操作別記憶テーブル１８（図６参照）
を更新する。

【００２７】操作別記憶テーブル１８には、図６に示す
如く、操作手順No別にその頻度、標準操作時間との差の
平均、フラグの有無が記憶されている。尚、本実施例に
おいて操作手順とは、オペレータが手元操作ボックス３
の液晶表示部３ｂ又はＣＲＴ表示部２ｃを確認しながら
対話形式でロボット本体１の動作手順を教示する操作を
指示する手順であり、番号により管理されているものと
する。

【００２８】又、メッセージ生成部１３では、操作状態
毎にレベルを補正しメッセージテーブル２０（図７参
照）より、メッセージを選択する。生成されたメッセー
ジは、操作管理部８、表示処理部１４を介して手元操作
ボックス３の液晶表示部３ｂ及びＣＲＴ表示部２ｃに表
示される。

【００２９】メッセージテーブル２０は図７に示す如
く、各操作手順１〜４１毎の各レベルＡ〜Ｅに対応する
メッセージが記憶されている。

【００３０】次に、上記手元操作ボックス３の操作によ
りロボット本体１の動作を教示する際、制御装置２が実
行するメッセージ生成処理につき図８乃至図１３を併せ
参照して説明する。尚、図８はメインルーチンで、図９
乃至図１３は夫々メインルーチンより分岐するサブルー
チンである。

【００３１】制御装置２は、図８のステップＳ１（以
下、ステップを省略する）において、ロボット本体１の
動作を教示するモードに入ったとき、まず操作レベルを
中間レベルＣに設定するとともにタイムカウンタを０
に、そして操作別記憶テーブル１８（図４参照）を初期
値に設定する。

【００３２】次のＳ２でオペレータが手元操作ボックス
３の操作キー３ａを押すと（ここでは、仮に、”追加”
キーが押されたとする）、そのキー情報は、キー取り込
み部７より操作管理部８へ送られ、入力値”追加”の判
断を行う（Ｓ３）。

【００３３】ここで、上記Ｓ３の処理の詳細を図９を参
照して説明する。

【００３４】図９において、操作管理部８では、現在の
操作手順毎に分類してキーの評価を行っている。先ず、
一例として操作手順が２３の状態にある時に（Ｓ３−
１）手元操作ボックス３でキー入力があると、キー入力
値”追加”が判断され（Ｓ３−２）、キー入力値が正し
ければ入力値に応じ操作手順を４１に更新する（Ｓ３−
３）。しかし、キー入力値が誤りの場合は更新されな
い。

【００３５】また、再びキー入力値が正しいか判断され
（Ｓ３−４），正しければキー入力値はロボット制御部
９へ送られる（Ｓ３−５）。

【００３６】再び、図８に戻り、以下キー入力値は正し
いものとして説明する。

【００３７】先ず、操作管理部８が操作管理テーブル１
６（図３参照）を参照し、操作手順４１、画面No２９，
標準操作時間１２．００、入力値”追加”が操作管理部
８より操作時間測定部１０へ転送され（Ｓ４）、処理さ
れる。

【００３８】ここで、上記Ｓ４の処理の詳細を図１０を
参照して説明する。

【００３９】図１０において、操作管理部８から操作時
間測定部１０が呼び出されると、接続されているタイマ
１５より現在時刻１４：２３：１６．５６を得る（Ｓ４
−１）。次に、操作時間１：３０．５３（＝前回の現在
時刻１４：２１：４６．０３−現在時刻１４：２３：１
６．５６）を求める（Ｓ４−２）。

【００４０】また、本発明では標準操作時間とオペレー
タの実際の操作時間との差より、オペレータ自身の操作
レベルを判定するため、オペレータが何らかの事情で作
業を中断しなければならない場合などには、標準操作時
間との差が大きくなり、中断した後、教示操作を再開し
た場合には操作レベルが大幅にダウンしてしまうことに
なる。

【００４１】そこで、操作時間がある一定時間を越えた
場合には、次の一回の操作はレベルを変更せず、様子を
見るものとするため、操作時間がある指定時間（ここで
は仮に５分とする）を越えたかどうかを判定し（Ｓ４−
３）、フラグを更新する。フラグの更新は、操作時間が
指定時間５分より短かった場合”０”とし、長かった場
合は操作手順に対応した操作別記憶テーブル１８のフラ
グを参照し、既にフラグが”０”なら”１”，”１”な
ら”０”に更新する（ここでは仮に、フラグ０でレベル
変更、１でレベル変更無しとする）（Ｓ４−４）。

【００４２】その後、操作時間１：３０．５３と、標準
操作時間との差＋４．３１（＝操作時間１６．３１−標
準操作時間１２．００）を求める（Ｓ４−５）。

【００４３】再び、図８に戻り、操作時間測定部１０へ
取り込まれた情報を操作記憶テーブル１７へ順次書き込
む（Ｓ５）。

【００４４】又、上記Ｓ４で転送された操作手順４１、
標準操作時間との差＋４．３１、フラグからの操作別記
憶テーブル１８を更新する（Ｓ６）。

【００４５】ここで、上記Ｓ６の処理の詳細を図１１を
参照して説明する。

【００４６】図１１において、操作別記憶テーブル１８
のフラグが”０”であるとき（Ｓ６−１）、操作時間測
定部１０より送られた操作手順４１を操作別記憶テーブ
ル１８（図６参照）から検索する（Ｓ６−２）。Ｓ４で
更新されたフラグが”１”ならば操作別記憶テーブル１
８のフラグのみ更新し、”０”ならばフラグの更新と以
下の処理を行う。

【００４７】検索した操作手順の頻度２、標準操作時間
との差の平均＋４．２８を得る（Ｓ６−３）。それらを
掛け合わせたものに、操作時間測定部１０より送られた
標準操作時間との差＋４．３１を足し、頻度＋１で割っ
て新たな標準操作時間との差の平均＋４．２９を求める
（Ｓ６−４）。続いて、頻度に１を加算する（Ｓ６−
５）。その後、頻度３、標準操作時間との差の平均＋
４．２９を操作別記憶テーブル１８（図６参照）へ戻
し、更新する（Ｓ６−６）。

【００４８】再び、図８に戻り、操作時間測定部１０の
現在時刻１４：２３：１６．５６よりタイムカウンタを
更新する（Ｓ７）。この場合、タイムカウンタでは、フ
ラグ１の状態の時の時間はレベル判定の対象とならない
ので加算しない。

【００４９】次に、タイムカウンタより一定時間経過し
たか判断し、経過したと判断したと判断された場合、レ
ベル判定部１２では操作記憶テーブル１７（図４参照）
とレベル基準テーブル１９（図５参照）との値をもとに
レベルを求める（Ｓ８）。ここでは、仮に一定時間を１
０分とする。

【００５０】ここで、上記Ｓ８の処理の詳細を図１２を
参照して説明する。

【００５１】レベル判定部１２では、１０分経過毎に操
作記憶テーブル１７（図４参照）から過去１０分間（但
し、丁度１０分とならない場合は、近似値（＞１０分）
とする）の操作について標準操作時間との差＋０．３
０，−０．２０，−２．３８，＋１．６１，＋２．３
０，−０．３３，＋４．３１、現在時刻（一定時間の最
初１４：１３：１０．４０と最後１４：２３：１６．５
６のみ）を得る（Ｓ８−１）。

【００５２】標準操作時間との差をすべて加算し、ロス
タイム＋５．６１を求める（Ｓ８−２）。最後の現在時
刻１４：２３：１６．５６から最初の現在時刻１４：１
３：１０．４０を引き操作時間１０：０６．１６を求め
る（Ｓ８−３）。その後、ロスタイム＋５．６１を操作
時間１０：０６．１６で割った値＋０．０１をレベル基
準テーブル１９（図５参照）と照合してレベルＣを判定
し（Ｓ８−４）、レベルを更新する（Ｓ８−５）。

【００５３】再び、図８に戻り、メッセージ生成部１３
では、上記のようにして求めたレベルＣをもとにメッセ
ージを生成する（Ｓ９）。

【００５４】ここで、上記Ｓ９の処理の詳細を図１３を
参照して説明する。

【００５５】図１３において、メッセージ生成部１３で
は、操作手順別レベル補正部１１より送られる操作手順
４１により、メッセージテーブル２０（図７参照）を検
索する（Ｓ９−１）。

【００５６】検索されたメッセージのうちレベルにあっ
たものを選び出すが、同一オペレータであっても操作状
況によっては、慣れ、不慣れがあるため、総合的なレベ
ル判定結果のみではメッセージ生成の参考とならない場
合もあるので、それを考慮しレベルＣを補正する。

【００５７】補正には、操作手順別レベル補正部１１か
らの標準操作時間との差の平均＋４．２９を標準操作時
間１２．００で割った結果＋０．３１を用いる。ここで
は、仮に、演算結果が＋０．５以上なら２レベルダウ
ン、＋０．２以上＋０．５未満なら１レベルダウン、−
０．２以上＋０．２未満なら１レベルアップ、−０．２
以下なら２レベルアップとする。そのため、本実施例で
は上記０．３１であるので、１レベルダウンとなる（レ
ベルＣ→レベルＤ）（Ｓ９−２）。次に、補正されたレ
ベルＤをもとに更にメッセージを検索する（Ｓ９−
３）。

【００５８】再び、図８に戻り、生成されたメッセージ
「追加したいポイントを設定してください。指定したポ
イントの前に追加されます。ポイントを指定しないと現
在のポイントの前に追加されます。ポイント＝ 」を、
管理操作部８を介し手元操作ボックス３の液晶表示器３
ｂ及びＣＲＴ表示部２ｃに表示させる。

【００５９】このように、オペレータのキー操作時間を
計測してオペレータの操作レベルを自動的に判定し、そ
の判定結果に基づいて操作手順のガイダンスを表示する
ことができるので、オペレータは教示操作をする前に自
分の操作レベルを設定する必要がなく、レベル設定操作
を忘れてガイダンスが低レベルの表示あるいは高いレベ
ルの表示となってしまうこともないので、教示操作を能
率良く行うことができる。

【００６０】また、上記のようにオペレータによって得
意とする操作手順と不得意とする操作手順があるので、
操作時間と標準操作時間との差の平均よりレベル補正を
行うことにより、オペレータの操作レベルを操作手順別
に判定することが可能となる。

【００６１】尚、上記実施例では、塗装用ロボットを例
に挙げて説明したが、これ以外の教示・再生型ロボット
（例えば溶接ロボット、シーリングロボット等）にも適
用できるのは勿論である。

【００６２】さらに、上記実施例では、手元操作ボック
ス３の操作により教示操作を行うものとしたが、制御装
置２の操作キー２ｂを操作してＣＲＴ表示部２ｃにガイ
ダンス表示させる方法で教示操作しても良い。

【００６３】又、上記実施例では、ロボット本体１の教
示操作を一例として挙げて説明したが、これ以外のプロ
グラムを入力する場合のガイダンス表示に適用できるの
は勿論である。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる工業用ロボッ
トは、記憶部に記憶された標準操作時間と操作時間測定
部により測定された操作部の操作時間との差の平均値を
求め、該平均値に基づいて操作時間の操作レベルを判定
することができるので、標準操作時間を基準として各操
作者の操作レベルを複数段階に分けて分類することが可
能になり、各操作者の操作レベルを正確に判定し、判定
された操作レベルに合った最適なガイダンス表示するこ
とが可能になる。従って、オペレータの操作レベルに合
った内容のガイダンスを正確に表示させることにより、
オペレータの操作レベルに個人差があっても制御プログ
ラムの入力操作を能率良く行うことができる。さらに、
オペレータが何らかの事情で入力操作を中断しなければ
ならない場合など、オペレータの操作時間が標準操作時
間を大きく越えた場合には、ガイダンスのレベルを変更
しないので、教示操作を再開した時に操作レベルが大幅
にダウンしてしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる工業用ロボットの一実施例の構成
図である。

【図２】制御装置のブロック図である。

【図３】操作管理テーブルを示す図である。

【図４】操作記憶テーブルを示す図である。

【図５】レベル基準テーブルを示す図である。

【図６】操作別記憶テーブルを示す図である。

【図７】メッセージテーブルを示す図である。

【図８】制御装置が実行するメインルーチンのフローチ
ャートである。

【図９】図８のＳ３で実行されるサブルーチンのフロー
チャートである。

【図１０】図８のＳ４で実行されるサブルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１１】図８のＳ６で実行されるサブルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１２】図８のＳ８で実行されるサブルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１３】図８のＳ９で実行されるサブルーチンのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ ロボット本体 ２ 制御装置 ２ｂ 操作キー ２ｃ ＣＲＴ表示部 ３ 手元操作ボックス ３ａ 操作キー ３ｂ 液晶表示器 ４ 塗装ガン ７ キー取込部 ８ 操作管理部 ９ ロボット制御部 １０ 操作時間測定部 １１ 操作手順別レベル補正部 １２ レベル判定部 １３ メッセージ生成部 １４ 表示処理部 １５ タイマ １６ 操作管理テーブル １７ 操作記憶テーブル １８ 操作別記憶テーブル １９ レベル基準テーブル ２０ メッセージテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 9/22 B25J 13/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体と、該ロボット本体を制御
   する制御装置と、該ロボット本体の制御プログラムを入
   力する操作部と、該操作部の操作内容を表示する表示部
   と、を備えてなる工業用ロボットにおいて、 前記制御装置の操作手順毎に設定された標準操作時間を
   記憶する記憶部と、 入力操作の各操作手順毎の操作時間を測定する操作時間
   測定部と、前記記憶部に記憶された標準操作時間と 前記操作時間測
   定部により測定された前記操作部の操作時間との差の平
   均値を求め、該平均値に基づいて操作時間の操作レベル
   を判定し、当該操作レベルに応じた操作ガイダンスを前
   記表示部に表示させる判定手段と、 前記操作時間測定部により測定された前記操作部の操作
   時間が所定時間を越えた場合に前記判定手段による操作
   レベルの変更をキャンセルする操作レベル変更キャンセ
   ル手段と、 を備えてなることを特徴とする工業用ロボット。