JP3306781B2 - 産業用ロボットの手動操作による教示制御装置および教示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの手動
操作による教示制御装置および教示方法に係り、詳しく
は、ロボットの手首などに取り付けられたワークの位置
姿勢を変化させることのできるワーク取扱装置と、該ワ
ークに作業を施すツールの位置姿勢を変化させることが
できるツール取扱装置とを備え、ワーク取扱装置による
「ワークの位置姿勢」の変化とツール取扱装置による
「ツールの位置姿勢」の変化とを連動させて教示する際
に、「大地に対するツールの姿勢」および「ワークに対
するツールの相対的な位置」を維持させるように手動操
作できるようになっている教示制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にワーク取扱装置と加工用や溶接用
のトーチなどのツールを設けたツール取扱装置とを有す
る産業用ロボットは、いわゆるティーチングプレイバッ
ク方式によって、実稼働時には同時に再現動作するよう
に協調制御される。ロボットを実稼動させる前には教示
作業を行う必要があり、そのために、ワーク取扱装置に
よる「ワークの位置姿勢」とツール取扱装置による「ツ
ールの位置姿勢」とをそれぞれ「単独の手動操作」によ
って個別に教示する方法と、ワーク取扱装置による「ワ
ークの位置姿勢」の変化に連動してツール取扱装置によ
る「ツールの位置姿勢」を変化させるべく、もしくは、
ツール取扱装置による「ツールの位置姿勢」の変化に連
動してワーク取扱装置による「ワークの位置姿勢」を変
化させるべく、ツール取扱装置とワーク取扱装置とを
「連動する手動操作」によって教示する方法とがある。
しかし、ワーク上に多くの教示点を教示する場合にいず
れか一方のみの方法が採用されることはなく、一般的に
は、「単独の手動操作」と「連動する手動操作」の二つ
の教示方法が教示作業の途中で適宜使い分けられる。上
記した「単独の手動操作」は従前から行われているもの
であり、あえて説明するほどのものではないが、「連動
する手動操作」は、以下のような技術的な背景のもとに
創案されたものである。

【０００３】図２８の（ａ）に示すように、まず、ワー
ク取扱装置１の「単独の手動操作」によって、ワーク１
ｍ上の「着目点」Ｂ₁ が大地６４に対して所望する傾き
δ_wとなるように「ワーク１ｍの姿勢」を与える。そし
て、ツール取扱装置２の「単独の手動操作」によって、
ツール先端点５７をワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ へ移
動させ、かつ、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ において
所望する姿勢角δ_t となるように「ツール２ｎの位置姿
勢」を与える。このようにして得られるワーク１ｍとツ
ール２ｎの最初の位置決め状態から出発して、教示点が
以下の手順で教示されていた。最初の位置決め状態から
ワーク取扱装置１の「単独の手動操作」によってワーク
１ｍを破線のように動かすと、ワーク１ｍが静止してい
るツール２ｎに接触することがある。このようなワーク
１ｍとツール２ｎとの干渉を避けるために、最初の位置
決め状態の後に、図２８の（ｂ）に示したように、ツー
ル取扱装置２の「単独の手動操作」によってツール２ｎ
をワーク１ｍから一旦遠ざけている。次に、図２８の
（ｃ）のように、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ が
大地６４に対して所望する傾きδ_w となるように、ワー
ク取扱装置１の「単独の手動操作」によってワーク１ｍ
を例えば矢印１ｐ方向へ回転させ、新しい「ワーク１ｍ
の位置姿勢」をとらせる。その後に、図２８の（ｄ）に
示すように、ツール取扱装置２の「単独の手動操作」に
よってツール先端点５７をワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ
₂ へ戻し、かつ、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₂ におい
て所望する姿勢角δ_t となるように「ツール２ｎの位置
姿勢」を与える。これによって得られるワーク１ｍとツ
ール２ｎの第二の位置決め状態を、「教示点」Ａ₂ とし
て教示していた。「次の教示点」Ａ₃ を教示するため
に、ワーク１ｍとツール２ｎとの干渉を避ける必要があ
れば同じ操作が行われる。なお、ワーク１ｍを動かすと
きにワーク１ｍがツール２ｎに接触することがなけれ
ば、ワーク１ｍのみを動かした後に、ツール２ｎを「次
の教示点」Ａ₃ へ移動させればよい。このように教示の
途中で、ツールをワークから退避させなければならない
ことは極めて煩わしい。とりわけ、教示点が多いと、ツ
ールを退避させる回数も多くなる。したがって、退避に
要する時間も増大することになり、全体として、教示時
間が長くなるという欠点がある。さらには、教示点と次
の教示点との距離が短いときや一連の教示点の配列が整
然としていないときには、退避させていたツールをワー
ク上に戻すとき「前の着目点」の位置を見失ってしまう
と、「次の着目点」すなわち「次の教示点」がワーク上
のどこにあるのか分からなくなってしまう事態が生じて
いた。

【０００４】このようなことを解決するために、ツール
をワークに追従させるようにしたロボット装置が、特開
昭６１−４２００４号公報に記載されている。この装置
は、ツール先端点をワーク上の前の教示点に残したま
ま、「ワークの位置姿勢」を変化させるようにしたもの
である。すなわち、「ワークの位置姿勢」を変えても、
「ワークに対するツールの相対的な位置姿勢」が変わら
ないように、「ツールの位置姿勢」の変化を「ワークの
位置姿勢」の変化に追従させている。このような追従動
作によれば、検出された「ワークの位置姿勢」の変化を
反映した「ツールの位置姿勢」の変化を得るまでに時間
を要することになり、「ワークの位置姿勢」の変化が速
ければ、ワークが追従の遅いツールと干渉する事態が生
じる難点がある。加えて、「ワークの位置姿勢」の演算
に誤差があると、その誤差が「ツールの位置姿勢」の演
算に影響する。それのみならず、「ツールの位置姿勢」
の演算にも誤差があるとますます誤差が集積する。した
がって、「ワークに対するツールの相対的な位置姿勢」
を維持させるための精度が著しく低下する欠点がある。

【０００５】ところで、本出願人は、上記した追従制御
とは異なる手法によって、「ワークに対するツールの相
対的な位置姿勢」を維持できるようにした教示制御装置
を、特開平５−１６０８４号公報において提案した。こ
れは、「ワークの位置姿勢」を変化させるための「動作
指示信号」を受けると、「ワークの位置姿勢」が実際に
変化する以前に、「設定微小時間経過後のワークの位置
姿勢」が演算されると共に、「設定微小時間経過後のツ
ールの位置姿勢」も演算される。そして、それぞれの演
算結果に基づき、ワーク取扱装置とツール取扱装置とを
個別に作動させることにより、「ワークの位置姿勢」と
「ツールの位置姿勢」とを独立してほとんど同時に変化
させるようにしている。以下に、それを概略的に述べ
る。図２９の（ａ）に示すように、まず、ワーク取扱装
置１の「単独の手動操作」によって、ワーク１ｍ上の
「着目点」Ｂ₁ が大地６４に対して所望する傾きδ_wと
なるように「ワーク１ｍの姿勢」を与える。そして、ツ
ール取扱装置２の「単独の手動操作」によって、ツール
先端点５７をワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ へ移動さ
せ、かつ、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ において、そ
の接線Ｂ_1sとツール２ｎとのなす角度がεとなるよう
に、「ツール２ｎの位置姿勢」を与える。このようにし
て得られるワーク１ｍとツール２ｎの最初の位置決め状
態から出発して、教示点が以下の手順で教示される。ワ
ーク取扱装置１とツール取扱装置２の「連動する手動操
作」によって、「着目点」Ｂ₁ における「ワーク１ｍに
対するツール２ｎの相対的な位置姿勢」を維持しなが
ら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ _2s が大
地６４に対して所望する傾きδ_w となるように、ワーク
１ｍを例えば矢印１ｐの方向へ回転させる。このとき、
図２９の（ｂ）に示すように、ツール先端点５７は「着
目点」Ｂ₁上に残っており、しかも、「着目点」Ｂ₁ の
接線Ｂ_1sとツール２ｎとのなす角度をεに維持するよう
に、「ツール２ｎの位置姿勢」が変化されるようになっ
ている。次に、図２９の（ｃ）のように、ツール取扱装
置２の「単独の手動操作」によって、ツール先端点５７
をワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ へ移動する。そし
て、図２９の（ｄ）に示すように、ツール取扱装置２の
「単独の手動操作」により、ワーク１ｍ上の「着目点」
Ｂ₂ において、その接線Ｂ_2sとツール２ｎとのなす角度
がεとなるように「ツール２ｎの姿勢」を与える。これ
によって得られるワーク１ｍとツール２ｎの第二の位置
決め状態を、「教示点」Ａ₂ として教示している。な
お、図２９の（ｂ）から図２９の（ｄ）に示す作動を直
接実行できる場合は、図２９の（ｃ）が必要のないこと
は言うまでもない。もちろん、 接線Ｂ_2sとツール２ｎ
とのなす角度がεとなるように「ツール２ｎの位置姿
勢」を与える必要のないときは、図２９の（ｄ）で所望
する他の姿勢にして位置決めすればよい。「次の教示
点」Ａ₃ は、上記したように「連動する手動操作」と
「単独の手動操作」の複合した操作によって教示され
る。なお、ワーク１ｍを変化させる必要がなければ、
「単独の手動操作」によって教示することができる。こ
のように、図２９は、前述した図２８の動きと異なって
いることが分かる。すなわち、図２９の（ａ）から図２
９の（ｂ）の間は、ワーク取扱装置１とツール取扱装置
２とが同時に作動している。その間の「連動する手動操
作」は、「ツール２ｎの位置姿勢」の変化が「ワーク１
ｍの位置姿勢」の変化に追従して実行されているのでは
なく、ワーク取扱装置１とツール取扱装置２とが、それ
ぞれ予め設定された微小時間の経過後に、独立してほと
んど同時に作動しながら、「ワーク１ｍに対するツール
２ｎの相対的な位置姿勢」を常に維持している。以上の
作動から、次のことが理解される。「ワーク１ｍに対す
るツール２ｎの相対的な位置」が維持されているので、
すなわち、ツール先端点５７が「着目点」Ｂ₁ に残され
ているので、「教示点」Ａ₂ を教示するときに「着目
点」Ｂ₁ を見失ってしまうということがない。したがっ
て、「着目点」Ｂ₁ から「教示点」Ａ₂ へツール先端点
５７を移動させるとき、「教示点」Ａ₂ がワーク１ｍ上
のどこにあるのか直ちに判別でき、教示作業の円滑化が
図られる。ところで、「ワーク１ｍに対するツール２ｎ
の相対的な姿勢」が維持されていなければ、次の問題が
生じる。ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ の近傍に突起や
壁面が形成されていると、ツール先端点５７を「着目
点」Ｂ₁ に残しているツール２ｎの側部は突起に接触す
ることがある。しかし、上記したように、「ワーク１ｍ
に対するツール２ｎの相対的な姿勢」も維持されている
ので、「連動する手動操作」の間にツール２ｎがワーク
１ｍの突起などに干渉することがないという利点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】溶接作業においては、
溶接線が大地を基準として一定の傾きとなるような「ワ
ークの位置姿勢」を与えることが重要となる。図３０に
示すように、溶接線６１を左下向きに傾斜しておくと、
溶融池６２を重力の作用により矢印６３のトーチ２ｎの
移動方向へ意図的に移動させることができる。この傾斜
角δ_w は、溶接品質の重要な要素である溶け込み深さに
大きく影響を与える。すなわち、溶接線６１を適当に傾
ける場合には、その傾きがない場合に比べて溶接品質を
向上させることできるからである。このため、溶接中に
溶接線６１の傾きδ_w が大地６４に対して常に一定とな
るように、「ワーク１ｍの姿勢」を保持することが望ま
しい。ここで、「ツール２ｎの姿勢」は溶接線６１の傾
きδ_w により決定されるものであるが、上記の溶接線６
１が大地６４に対して常に一定であれば、「ツール２ｎ
の姿勢」も大地６４に対して常に一定としておくべきこ
とことは言うまでもない。このように溶接線６１を溶接
方向に沿って下方へ傾ける溶接を「下り坂溶接」と呼ぶ
が、ワークが薄い場合に過大な溶け込み深さが回避さ
れ、かつ、均質な溶接が得られる利点がある。一方、溶
接線がトーチの移動方向に沿って上方へ向かう「上り坂
溶接」においては、溶融池の停滞を助長することがで
き、厚いワークなどにおける溶け込み深さを大きくし
て、所望する強度を備えた溶接が達成される。前述した
図２９の「連動する手動操作」を採用すると、ツール２
ｎをワーク１ｍから退避させる手間を省くことができ
る。この場合、「連動する手動操作」後の「ワーク１ｍ
に対するツール２ｎの姿勢」は、「連動する手動操作」
前の「ワーク１ｍに対するツール２ｎの姿勢」と同じで
ある。しかし、図２９（ａ）と図２９（ｂ）とを比べれ
ば分かるように、「連動する手動操作」後の「大地６４
に対するツール２ｎの姿勢」すなわち姿勢角δ_tbが、
「連動する手動操作」前の「大地６４に対するツール２
ｎの姿勢」すなわち姿勢角δ_taと同一になるとは限らな
い。したがって、「着目点」Ｂ₁ における「大地６４に
対するツール２ｎの姿勢」と、「教示点」Ａ₂ における
「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」とを同じにした
い場合には、図２９の（ｃ）および図２９の（ｄ）に示
したような作動が必要となる。すなわち、図２９の
（ｃ）において、ツール取扱装置２の「単独の手動操
作」により、「ツール２ｎの位置」をワーク１ｍ上の
「次の着目点」Ｂ₂ へ移動させる。その後に、図２９の
（ｄ）において、「ツール２ｎの位置」を維持しながら
「連動する手動操作」前の図２９の（ａ）における姿勢
角δ_taが得られるように、ツール取扱装置２の「単独の
手動操作」によって「ツール２ｎの姿勢」を変化さなけ
ればならない。これもまた煩わしさがつきまとうもので
あり、特に、教示点が多いと「ツール２ｎの姿勢」を変
化させる回数は増え、それに従い教示に要する時間も長
くなるという問題が生じる。

【０００７】本発明は上述の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、教示作業を手動操作によって行う場合
に二基のロボットを連動させ、ツールをワークからその
都度退避させることがないようにして操作の煩雑さを回
避し、手動教示作業の簡素化および迅速化を図ること、
「連動する手動操作」においては、「ツールの位置姿
勢」の変化を「ワークの位置姿勢」の変化に追従させる
ことなく、「ワークの位置姿勢」の変化と「ツールの位
置姿勢」の変化とを同時に実行させること、それによっ
て、「ワークの位置姿勢」の変化と「ツールの位置姿
勢」の変化とを迅速に行わせ、かつ、「連動する手動操
作」中の演算上の誤差の集積を回避できるようにするこ
と、また、二基のロボットを「連動する手動操作」によ
って教示する場合に、「大地に対するツールの姿勢」と
「ワークに対するツールの相対的な位置」を維持できる
ようにすること、それによって、トーチを用いて溶接す
る場合など、重力の影響を受ける溶融池の所望外の流動
や無用な停滞を回避して、品質の高い溶接が得られるよ
うにすること、を実現する産業用ロボットの手動操作に
よる教示制御装置および方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークの位置
姿勢を変化させることができるワーク取扱装置と、その
ワークに作業を施すツールの位置姿勢を変化させること
ができるツール取扱装置とを有し、教示作業を手動操作
により行う産業用ロボットの教示制御装置に適用され
る。その特徴とするところは、図１および図１３を参照
して、ワーク取扱装置１による「ワーク１ｍの位置姿
勢」の変化とツール取扱装置２による「ツール２ｎの位
置姿勢」の変化とをそれぞれ「単独の手動操作」によっ
て行わせるか、ワーク取扱装置１による「ワーク１ｍの
位置姿勢」の変化とツール取扱装置２による「ツール２
ｎの位置姿勢」の変化とを「連動する手動操作」によっ
て行わせるか、を選択する単独連動操作選択手段９が設
けられる。教示作業を行うときの手動操作の対象となる
ワーク取扱装置１またはツール取扱装置２を指定する取
扱装置指定手段７が設置され、また、「ワーク１ｍの位
置姿勢」または「ツール２ｎの位置姿勢」を変化させる
ための「動作指示信号」を出力する動作指示スイッチ手
段１２が配置される。単独連動操作選択手段９からの
「連動する手動操作の信号」、取扱装置指定手段７から
の「ワーク取扱装置を指定した信号」および動作指示ス
イッチ手段１２からの「動作指示信号」を受けたとき
に、以下の各工程部の制御動作を実行する連動手動操作
教示制御手段４Ａが備えられる。その連動手動操作教示
制御手段４Ａは、「連動する手動操作の信号」、「ワー
ク取扱装置を指定した信号」および「動作指示信号」の
全てを受けたとき、その「動作指示信号」を受ける直前
の「ワーク取扱装置１の関節変数」および「ツール取扱
装置２の関節変数」から、「絶対座標系におけるワーク
１ｍの従前の位置姿勢」と、「大地６４に対するツール
２ｎの姿勢」と、「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相
対的な位置」とを求める第一工程部４Ａa と、「動作指
示信号」が「新しい動作指示信号」に変化していなけれ
ば、次の第三工程部４Ａc の制御動作を指示し、「新し
い動作指示信号」に変化していれば、第一工程部４Ａa
における「動作指示信号」をその「新しい動作指示信
号」に置き換えて、第一工程部４Ａa の制御動作を繰り
返すように指示し、「動作指示信号」がなくなっていれ
ば、制御動作の終了を指示する第二工程部４Ａb と、
「動作指示信号」と第一工程部４Ａa で求められた「絶
対座標系におけるワーク１ｍの従前の位置姿勢」とか
ら、「所定時間経過後のワーク１ｍの位置姿勢」を予め
演算すると共に、第一工程部４Ａa で求められた「大地
６４に対するツール２ｎの姿勢」と、第一工程部４Ａa
で求められた「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相対的
な位置」と、上記した「所定時間経過後のワーク１ｍの
位置姿勢」とから、「所定時間経過後のツール２ｎの位
置姿勢」を予め演算する第三工程部４Ａc と、第三工程
部４Ａc で演算された「所定時間経過後のワーク１ｍの
位置姿勢」から、「所定時間経過後のワーク取扱装置１
の関節変数」を求めると共に、第三工程部４Ａc で演算
された「所定時間経過後のツール２ｎの位置姿勢」か
ら、「所定時間経過後のツール取扱装置２の関節変数」
を求める第四工程部４Ａd と、第四工程部４Ａd で求め
られた「所定時間経過後のワーク取扱装置１の関節変
数」から、「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作指
令値」を予め演算すると共に、第四工程部４Ａd で求め
られた「所定時間経過後のツール取扱装置２の関節変
数」から、「ツール取扱装置２のアクチュエータ動作指
令値」を予め演算し、所定時間が経過した直後に、ワー
ク取扱装置１とツール取扱装置２とを独立して作動させ
るための「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作指令
値」と「ツール取扱装置２のアクチュエータ動作指令
値」とを個別に出力し、その後に、第二工程部４Ａb か
らの制御動作を繰り返させることを指示する第五工程部
４Ａe と、を有するコンピュータとしていることであ
る。上記した動作指示スイッチ手段１２による「ワーク
１ｍの位置姿勢」を変化させる「動作指示信号」は、ワ
ーク１ｍ上に定められたワーク基準点５６の「直角座標
系の各軸方向の移動および各軸周りの回転を指示する信
号」としておけばよい。また、上記した動作指示スイッ
チ手段１２による「ワーク１ｍの位置姿勢」を変化させ
る「動作指示信号」は、ワーク取扱装置１の各関節に関
する「回転を指示する信号」としておいてもよい。

【０００９】方法の発明にあっは、ワークの位置姿勢を
変化させることができるワーク取扱装置と、そのワーク
に作業を施すツールの位置姿勢を変化させることができ
るツール取扱装置とを、各取扱装置の「単独の手動操
作」により教示したり、両取扱装置の「連動する手動操
作」によって教示することができるようになっている産
業用ロボットの手動操作による教示方法に適用される。
その特徴とするところは、図１３を参照して、ワーク１
ｍ上の「着目点」Ｂ₁の接線Ｂ_1Sが「大地６４に対して
所望する傾き」δ_w となるように「ワーク１ｍの姿勢」
を与えると共に、ワーク１ｍ上のその「着目点」Ｂ₁ に
おいて所望する「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」
を与える。次に、ワーク取扱装置１とツール取扱装置２
の「連動する手動操作」により、「着目点」Ｂ₁ におけ
る「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」と「ワーク１
ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」とを維持しなが
ら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ_2Sが
「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となるように
「ワーク１ｍの位置姿勢」を変更する。そして、ツール
取扱装置２の「単独の手動操作」により「着目点」Ｂ₁
における「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」を維持
して、「着目点」Ｂ₁ に位置するツール２ｎをワーク１
ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ へ移動させ、これによって得
られるワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態を「教示
点」Ａ₂ として教示するようにしたことである。なお、
「次の教示点」Ａ₃ を教示する場合には、「着目点」Ｂ
₁ を出発してから「教示点」Ａ₂ を教示するまでの手順
を繰り返すことによって、その「次の教示点」Ａ₃ にお
いても「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」が維持さ
れる。

【００１０】他の方法の発明にあっては、図１７を参照
して、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ の接線Ｂ_1Sが「大
地６４に対して所望する傾き」δ_w となるように「ワー
ク１ｍの姿勢」を与えると共に、ワーク１ｍ上のその
「着目点」Ｂ₁ において所望する「大地６４に対するツ
ール２ｎの姿勢」を与える。次に、ツール取扱装置２の
「単独の手動操作」により、「着目点」Ｂ₁ における
「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」を維持して、
「着目点」Ｂ₁ に位置するツール２ｎをワーク１ｍ上の
「次の着目点」Ｂ₂ へ移動する。そして、ワーク取扱装
置１とツール取扱装置２の「連動する手動操作」により
ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ における「大地６４
に対するツール２ｎの姿勢」と「ワーク１ｍに対するツ
ール２ｎの相対的な位置」とを維持しながら、ワーク１
ｍ上のその「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ_2Sが「大地６４
に対して所望する傾き」δ_w となるように「ワーク１ｍ
の位置姿勢」を変更させ、これによって得られるワーク
１ｍとツール２ｎの位置決め状態を「教示点」Ａ₂ とし
て教示するようにしたことである。なお、「次の教示
点」Ａ₃ を教示する場合には、「着目点」Ｂ₁ を出発し
てから「教示点」Ａ₂ を教示するまでの手順を繰り返
す。このときも、その「次の教示点」Ａ₃ においても
「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」が維持される。

【００１１】

【作用】まず、単独連動操作選択手段９において「単独
の手動操作」を選択し、取扱装置指定手段７によって
「ワーク取扱装置」を指定する。そして、動作指示スイ
ッチ手段１２を操作して、「ワーク１ｍの位置姿勢」を
変更する「動作指示信号」を出力させ、ワーク１ｍ上の
「着目点」Ｂ₁ の接線Ｂ_1sが「大地６４に対して所望す
る傾き」δ_w となるように、「ワーク１ｍの位置姿勢」
を与える（図１３の（ａ）を参照）。そして、取扱装置
指定手段７を切り替えて「ツール取扱装置」を指定し、
動作指示スイッチ手段１２を操作して、「ツール２ｎの
位置姿勢」を変更する「動作指示信号」を出力させ、ワ
ーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ において所望する「大地６
４に対するツール２ｎの姿勢」が与えられる（図１３の
（ａ）を参照）。このとき、「ワーク１ｍの位置姿勢」
を与えている「ワーク取扱装置１の関節変数」と、「ツ
ール２ｎの位置姿勢」を与えている「ツール取扱装置２
の関節変数」とが自動的に記憶される。なお、必要があ
るなら、「着目点」Ｂ₁ におけるその位置決め状態を、
「第一の教示点」Ａ₁ として教示しておくことができ
る。次に、単独連動操作選択手段９において「連動する
手動操作」を選択し、取扱装置指定手段７において「ワ
ーク取扱装置」を指定する。動作指示スイッチ手段１２
を操作して、「ワーク１ｍの位置姿勢」を変更するため
の「動作指示信号」を出力させる。そして、「着目点」
Ｂ₁ における「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」と
「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」とを
維持しながら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接
線Ｂ_2Sが「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となる
ように「ワーク１ｍの姿勢」が変更される（図１３の
（ｂ）参照）。この場合、「連動する手動操作の信
号」，「ワーク取扱装置を指定する信号」および「動作
指示信号」の全てを受けている連動手動操作教示制御手
段４Ａは、次のように動作する。まず、第一工程部４Ａ
a において、その「動作指示信号」を受ける直前の「ワ
ーク取扱装置１の関節変数」φ_1-0 ，φ_2-0 ，φ_3-0 ，
φ_4-0 ，φ_5-0 ，φ_6-0および「ツール取扱装置２の関
節変数」θ_1-0 , θ_2-0 , θ_3-0 , θ_4-0 , θ_5-0 , θ
_6-0 から、「絶対座標系５１におけるワーク基準点５６
の従前の位置姿勢」world Ｘ_w-o （式(4) または(4A)参
照）と、「大地６４に対するツール先端点５７の姿勢」
α _t-0 ，β _t-0 ，γ _t-0 （式(12a), (12b), (12c) また
は(12Aa),(12Ab), (12Ac)参照）と、「ワーク基準点５
６に対するツール先端点５７の相対的な位置」 wＴ
_t （式(14b) または(14Ab)参照）とが演算される。次
に、その演算が完了すると、第二工程部４Ａb において
は、「動作指示信号」が「新しい動作指示信号」に変化
していなければ、次の第三工程部４Ａc の制御動作を指
示し、「新しい動作指示信号」に変化していれば、第一
工程部４Ａaにおける「動作指示信号」をその「新しい
動作指示信号」に置き換えて、第一工程部４Ａa の制御
動作を繰り返すように指示し、「動作指示信号」がなく
なっていれば、制御動作の終了を指示する。「動作指示
信号」が「新しい動作指示信号」に変化していなけれ
ば、第三工程部４Ａc において、その「動作指示信号」
と第一工程部４Ａa で求められた「絶対座標系５１にお
けるワーク基準点５６の従前の位置姿勢」world Ｘ_w-o
とから、「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の設置
点５２を基準としたワーク取付点５３の位置姿勢」Ｗ
_2-i （式(18)または(26)参照）が予め演算される。加え
て、第一工程部４Ａa で求められた「大地６４に対する
ツール先端点５７の姿勢」α _t-0 ，β _t-0 ，γ _t-0 と、
第一工程部４Ａa で求められた「ワーク基準点５６に対
するツール先端点５７の相対的な位置」 wＴ_t と、本工
程で求められる「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系５１に
おけるワーク基準点５６の位置姿勢」worldＸ_w-i （式
(16)または(27)参照）とから、「経過時間Δ t_-i後のツ
ール取扱装置２の設置点５４を基準としたツール取付点
５５の位置姿勢」Ｔ_2-i （式(22)または(22A) 参照）が
予め演算される。そこで、第四工程部４Ａd では、第三
工程部４Ａc で演算された「経過時間Δt_-i後のワーク
取扱装置１の設置点５２を基準としたワーク取付点５３
の位置姿勢」Ｗ_2-i から、「経過時間Δ t_-i後のワーク
取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ
_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i が求められる。加えて、第三工程
部４Ａc で演算された「経過時間Δ t_-i後のツール取扱
装置２の設置点５４を基準としたツール取付点５５の位
置姿勢」Ｔ_2-i から、「経過時間Δ t_-i後のツール取扱
装置２の関節変数」θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，
θ_5-i ，θ_6-i が求められる。最後に、第五工程部４Ａ
e において、第四工程部４Ａd で求められた「経過時間
Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」から、「ワー
ク取扱装置１のアクチュエータ動作指令値」ａ_w1-i ,ａ
_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-iが予め演算され
ると共に、第四工程部４Ａd で求められた「経過時間Δ
t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」から、「ツール
取扱装置２のアクチュエータ動作指令値」ａ_t1-i ,ａ
_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iが予め演算され
る。そして、経過時間Δ t_-iの直後に、ワーク取扱装置
１とツール取扱装置２とを独立して作動させるための
「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作指令値」ａ
_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-iと「ツ
ール取扱装置２のアクチュエータ動作指令値」ａ_t1-i ,
ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iとが個別に出
力される。「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作指
令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ
_w6-iの出力によって、ワーク取扱装置１が「ワーク１ｍ
の位置姿勢」を変化させる。その間に、「ツール取扱装
置２のアクチュエータ動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ
_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iの出力によって、ツール
取扱装置２が、「着目点」Ｂ₁ における「大地６４に対
するツール２ｎの姿勢」と「ワーク１ｍに対するツール
２ｎの相対的な位置」とを維持しながら、「ツール２ｎ
の位置姿勢」を変化させる。上記の「ツール取扱装置２
のアクチュエータ動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i
,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iと「ワーク取扱装置１のアク
チュエータ動作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ
_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-iとが出力された時点で、連動手動
操作教示制御手段４Ａにおいては、第二工程部４Ａb か
らの制御動作が繰り返される。第二工程部４Ａb に戻っ
たとき、「動作指示信号」が「新しい動作指示信号」に
変化していれば、第一工程部４Ａa における「動作指示
信号」をその「新しい動作指示信号」に置き換えて、第
一工程部４Ａa から以後の制御動作が繰り返される。こ
のようにして、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接
線Ｂ_2Sが「大地６４に対する所望する傾き」δ_w と同じ
になるように、「ワーク１ｍの位置姿勢」が同様の手順
によって変更される。第二工程部４Ａb に戻ったとき、
「動作指示信号」がなくなっていれば、制御動作が終了
する。この後に、単独連動操作選択手段９において再び
「単独の手動操作」を選択し、取扱装置指定手段７によ
って「ツール取扱装置」を指定する。動作指示スイッチ
手段１２を操作して、「ツール２ｎの位置姿勢」を変更
する「動作指示信号」を出力させ、「着目点」Ｂ₁ にお
ける「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」を維持し
て、「着目点」Ｂ₁ に位置するツール２ｎをワーク１ｍ
上の「次の着目点」Ｂ₂ へ移動させる。これによって得
られるワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態が、「教
示点」Ａ₂ として教示される（図１３の（ｃ）を参
照）。「次の教示点」Ａ₃ は、「着目点」Ｂ₁ を出発し
てから「教示点」Ａ₂ を教示するまでの手順を繰り返す
ことによって教示される。このときも、その「次の教示
点」Ａ₃ において「大地６４に対するツール２ｎの姿
勢」が維持される。上記の制御動作において、動作指示
スイッチ手段１２による「ワーク１ｍの位置姿勢」を変
化させる「動作指示信号」として、ワーク１ｍ上に定め
られたワーク基準点５６の「直角座標系の各軸方向の移
動および各軸周りの回転を指示する信号」を採用しても
よいし、ワーク取扱装置１の各関節に関する「回転を指
示する信号」とすることもできる。

【００１２】他の方法の発明においては、図１７の
（ａ）において、前述した図１３の（ａ）と同じように
して、ワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態を与え
る。次に、取扱装置指定手段７によって「ツール取扱装
置」を指定する。動作指示スイッチ手段１２を操作し
て、ツール取扱装置２の「単独の手動操作」により、
「ツール２ｎの位置姿勢」を変更する「動作指示信号」
を出力させる。「着目点」Ｂ₁ における「大地６４に対
するツール２ｎの姿勢」を維持して、「着目点」Ｂ₁ に
位置するツール２ｎをワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ
₂ へ移動させる（図１７の（ｂ）参照）。その後に、単
独連動操作選択手段９において「連動する手動操作」を
選択し、取扱装置指定手段７において「ワーク取扱装
置」を指定する。動作指示スイッチ手段１２を操作し
て、「ワーク１ｍの位置姿勢」を変更するための「動作
指示信号」を出力させる。そして、「次の着目点」Ｂ₂
における「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」と「ワ
ーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」とを維持
しながら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ
_2Sが「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となるよう
に「ワーク１ｍの姿勢」が変更される。「連動する手動
操作の信号」，「ワーク取扱装置を指定する信号」およ
び「動作指示信号」の全てを受けている連動手動操作教
示制御手段４Ａは、前述した動作と同じである。その制
御動作によって得られるワーク１ｍとツール２ｎの位置
決め状態が、「教示点」Ａ₂ として教示される（図１７
の（ｃ）参照）。「次の教示点」Ａ₃ は、「着目点」Ｂ
₁ を出発してから「教示点」Ａ₂ を教示するまでの手順
を繰り返すことによって教示される。このときも、その
「次の教示点」Ａ₃ において「大地６４に対するツール
２ｎの姿勢」が維持される。このように「大地６４に対
するツール２ｎの姿勢」を常に一定とした教示作業を手
動で操作する際に、本発明を適用すると、「大地６４に
対するツール２ｎの姿勢」を変化させることなく、「ワ
ーク１ｍの位置姿勢」を変化させることができる。か
つ、「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」
も維持されるので、ワーク１ｍとツール２ｎの接触は避
けられ、教示作業の簡素化および迅速化が可能となる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、教示点を教示するため
に「ワークの位置姿勢」を変えても、ワーク取扱装置に
よる「ワークの位置姿勢」の変化に連動して、「ワーク
に対するツールの相対的な位置」および「大地に対する
ツールの姿勢」を維持するように、ツール取扱装置によ
って「ツールの位置姿勢」が変化される。その際の「ワ
ークの位置姿勢」と「ツールの位置姿勢」とは独立して
設定微小時間経過後に変化され、その制御動作中に「ワ
ーク取扱装置」を動かすための演算が「ツール取扱装
置」を動かすための演算に影響することがない。したが
って、「連動する手動操作」におけるワークとツールと
が精度よく移動される。その間は、「大地に対するツー
ルの姿勢」と「ワークに対するツールの相対的な位置」
が維持される。その結果、トーチを用いる溶接ロボット
などに本制御を適用すると、トーチの姿勢を大地に対し
て一定にしておくことができ、品質の高い溶接を得るこ
とができる。ワークを移動させる際に、ツールをワーク
から遠ざける操作が不要となり、「ワークの位置姿勢」
が変わった後も前の教示点を把握することができ、次の
教示すべき点を見つけることが容易となる。

【００１４】

【実施例】以下に、ワーク取扱装置とツール取扱装置の
二基のロボットからなる溶接ロボットシステムに適用し
た実施例に基づいて、本発明に係る産業用ロボットの手
動操作による教示制御装置や教示方法を、詳細に説明す
る。本例のロボットシステムには、図３に示すように、
ワーク１ｍの「位置姿勢」を変化させることができるワ
ーク取扱装置１と、図４に示すように、ワークに作業を
施すツール２ｎ例えば溶接用のトーチの「位置姿勢」を
変化させることができるツール取扱装置２とが備えられ
ている。そして、ワーク取扱装置１とツール取扱装置２
の二基のロボットは、図２のように対向して設置され、
溶接などの実稼働中に必要とされる「ワーク１ｍの位置
姿勢」と「ツール２ｎの位置姿勢」とを、各取扱装置の
「単独の手動操作」によって教示したり、両取扱装置の
「連動する手動操作」によって教示することができるよ
うになっている。手首１Ａに取り付けたワーク１ｍを動
かすワーク取扱装置１は、例えば六つの関節１ａないし
１ｆにおいてφ₁ ないしφ₆ の「関節変数」を有する６
自由度のマニプレータである。このワーク取扱装置１は
６自由度のマニプレータに限られることなく、３自由度
以下のポジショナを使用することもできる。一方、手首
２Ａに取り付けたツール２ｎを動かすツール取扱装置２
は、六つの関節２ａないし２ｆにおいてθ₁ ないしθ₆
の「関節変数」を有する６自由度のマニプレータである
ことが要求される。なお、菱形で表示された各関節１
ａ，２ａなどは、各リンク１６Ｗ₁ ，１６Ｔ₁ を矢印１
Ｓ方向へ回動させるスイベルジョイント機構であり、二
重円で表された関節１ｂ，２ｂなどは、各リンク１６Ｗ
₂ ，１６Ｔ₂ を矢印１Ｂ方向へ曲げるベントジョイント
機構である。そして、例えば、関節の幾つかを組み合わ
せて動作させれば、ワーク１ｍとツール２ｎは所望する
方向へそれぞれ動かすことができる。例えばＸ軸方向へ
のみ動かせたり、Ｙ軸周りのみに回転させることができ
る。このワーク取扱装置１とツール取扱装置２とを操作
するためのティーチングペンダント３と制御装置４とが
設けられる。図５はティーチングペンダント３の操作パ
ネル面であり、上部に、表示盤５と停止指令ボタン６が
設けられる。操作パネルの中段の右には、手動操作の対
象となるロボットを選択するロボット切替スイッチ７が
あり、上方へ傾けてオンにすると「ワーク取扱装置」が
指定され、下方へ傾けてオフにすると「ツール取扱装
置」が指定されるようになっている。これは、後述する
動作切替スイッチ９によって、「単独の手動操作」が選
択されている場合に、その手動操作の対象となる取扱装
置を指定し、また、「連動する手動操作」が選択されて
いる場合に、その手動操作の直接の対象となるワーク取
扱装置を指定する取扱装置指定手段として機能する。

【００１５】操作パネルの中央には手動操作のモードを
切り替えるモード切替スイッチ８が設置され、下方へ傾
けてオフにすると「関節手動操作モード」が選定され、
上方へ傾けてオンにすると「直角手動操作モード」が選
定されるようになっている。左端には動作切替スイッチ
９が設けられ、下方へ傾けてオフにすると、各ロボット
を「単独の手動操作」で動作させることが選択され、上
方へ傾けてオンにすると、二基のロボットを「連動する
手動操作」で動作させることが選択されるようになって
いる。これは、ワーク取扱装置１による「ワーク１ｍの
位置姿勢」の変化とツール取扱装置２による「ツール２
ｎの位置姿勢」の変化とをそれぞれ「単独の手動操作」
によって行わせるか、ワーク取扱装置１による「ワーク
１ｍの位置姿勢」の変化とツール取扱装置２による「ツ
ール２ｎの位置」の変化とを「連動する手動操作」によ
って行わせるか、を選択する単独連動操作選択手段を構
成している。なお、本発明における「連動する手動操
作」とは、「ワーク１ｍの位置姿勢」を変化させると
き、「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」および「ワ
ーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」が維持さ
れるように、ツール取扱装置２による「ツール２ｎの位
置姿勢」を制御させるものである。パネル中央の目盛の
ある部分は速度率切替スイッチ１０であり、教示時にワ
ーク１ｍが動く速度を、予め設定されている速度テーブ
ルの最高値よりも遅くできるようにするための「速度
率」を選定するものである。例えば目盛の０．５を選定
すると、作業員によって教示された位置へ、速度テーブ
ルに記憶された最高値の１／２の速度で移動させること
ができる。早く移動させるときは１．０を選定すればよ
い。その「速度率」はいずれを選定しても差し支えない
が、次の教示位置までの距離が長い場合には、その８０
％までの距離を例えば１．０の速度率とし、残りの２０
％の距離を０．１の速度率とすると、目標位置近傍まで
は迅速に、目標位置に到達させるときにはゆっくりとし
た移動を実現でき、目標位置に正確に停止させやすくな
る。高い速度率の選定に起因して目標位置をオーバーラ
ンさせた場合には引き返せばよいが、目標位置に停止さ
せるためには速度の遅い方が教示作業の緊張感を軽減す
ることができ好都合である。そのために、「速度率」と
して例えば０．１ ,０．２ ,０．５ ,１．０の四つが準
備されている。パネルの左下には、教示されたデータの
ための編集ボックス１１が確保されている。その右側に
は、操作ボタン群１２が配置される。いずれの操作ボタ
ン１２ａ〜１２ｆ，１２Ａ〜１２Ｆも、押されると１の
信号を出力し、押されてないときは常に０を出力してい
る。この１２個の押しボタンから構成される操作ボタン
群１２は、教示作業のための「動作指示信号」を出力す
る動作指示スイッチ手段となっている。

【００１６】この操作ボタン群１２を、以下に説明す
る。ロボット切替スイッチ７により「ワーク取扱装置」
が指定され、モード切替スイッチ８により「関節手動操
作モード」が選定されているとき、左側の列の操作ボタ
ン１２ａないし１２ｆを押せば、ワーク取扱装置１の関
節が正転することになる。また、右側の列の操作ボタン
１２Ａないし１２Ｆを押せば、その関節を逆転させるこ
とができる。モード切替スイッチ８で「直角手動操作モ
ード」が選定されているときに、上から三段の操作ボタ
ンを押せば、図６中の絶対座標系５１のＸ，Ｙ，Ｚの各
軸方向の移動を手動操作することになり、左側の操作ボ
タン１２ａないし１２ｃを押せばプラス方向へ、右側の
１２Ａないし１２Ｃを押せばマイナス方向へ進むように
なっている。下の三段の操作ボタンを押せば絶対座標系
５１に対する図６のオイラー角α，β，γの方向への回
転を与えることができ、左側の操作ボタン１２ｄないし
１２ｆを押せばプラス方向に、右側の１２Ｄないし１２
Ｆを押せばマイナス方向になる。この操作ボタン群１２
の下には、「単独の手動操作」によって教示する場合の
みならず、次に述べる連動手動操作教示制御手段による
「連動する手動操作」によって教示する場合に使用され
る教示ボタン１３が設けられている。これは、ワーク１
ｍとツール２ｎの位置決めが達成された状態で、その
「ワーク１ｍの位置姿勢」と「ツール２ｎの位置姿勢」
を記憶させる指令をするものである。

【００１７】このような装置からなる産業用ロボットの
手動操作による教示制御装置としては、動作切替スイッ
チ９からの「連動する手動操作の信号」、ロボット切替
スイッチ７からの「ワーク取扱装置を指定する信号」お
よび操作ボタン群１２からの「動作指示信号」を受けた
ときに制御作動する連動手動操作教示制御手段としての
コンピュータ４Ａが、図２に示すように制御装置４に内
蔵されている。この制御装置４は、本発明に係る連動手
動操作教示制御手段４Ａのみならず、後述する「単独の
手動操作」において制御動作するワーク手動操作教示制
御手段４Ｗとツール手動操作教示制御手段４Ｔをも含ん
でいる。その構成は図７に示すごとくであり、ＣＰＵ，
ＲＯＭやＲＡＭなどからなるマイクロプロセシングユニ
ット１４と、それから出力された「アクチュエータ動作
指令値」を駆動信号に変換するサーボドライバ１５Ｗ，
１５Ｔなどを有している。本例は、ワーク取扱装置１お
よびツール取扱装置２が６自由度のマニプレータの例で
あるので、それぞれにサーボドライバ１５Ｗ₁ 〜１５Ｗ
₆ ，１５Ｔ₁ 〜１５Ｔ₆ が存在する。そして、ワーク取
扱装置１の関節におけるリンク１６Ｗ₁ 〜１６Ｗ₆ （図
２参照）を回動させるための電動モータなどのアクチュ
エータ１７Ｗ₁ 〜１７Ｗ₆ がサーボドライバ１５Ｗに対
応して設けられ、ツール取扱装置２の関節におけるリン
ク１６Ｔ₁ 〜１６Ｔ₆ （図２参照）を回動させるための
アクチュエータ１７Ｔ₁ 〜１７Ｔ₆ がサーボドライバ１
５Ｔに対応して設けられている。図中の１８Ｗは、サー
ボドライバ１５Ｗとワーク取扱装置１のアクチュエータ
１７Ｗとを結ぶ制御ケーブルであり、１８Ｔも、サーボ
ドライバ１５Ｔとツール取扱装置２のアクチュエータ１
７Ｔとを結ぶ制御ケーブルである。１９は、各アクチュ
エータ動作指令値の信号を出力するためのインターフェ
ースであり、その１９ａは出力フェース、１９ｂはバッ
ファである。それらには、図６に示した「ワーク取扱装
置１の関節変数」φ₁ , φ₂ , φ₃ , φ₄ , φ₅ , φ₆
と、「ツール取扱装置２の関節変数」θ₁ , θ₂ ,
θ₃ , θ₄ , θ₅ , θ₆ に対応して１２個のウインドが
確保されている。

【００１８】ところで、溶接作業においては、従来技術
のところで述べたように、溶接線６１（図３０参照）が
大地６４に対して所望する傾きδ_w となるように、ワー
ク１ｍを配置することが重要である。そこで、溶接線６
１の傾きが大地６４に対して常に一定となるように「ワ
ーク１ｍの姿勢」が保持される。一方、「トーチ２ｎの
姿勢」は溶接線６１の傾きによって決定されるものであ
るので、溶接線６１の傾きを大地６４に対して常に一定
にしておくならば、「トーチ２ｎの姿勢」も大地６４に
対して常に一定としておく必要がある。そのために、上
記した連動手動操作教示制御手段４Ａは、以下の五つの
工程部４Ａa 〜４Ａe を備えて、制御動作を実行するよ
うになっている。図１を参照して、第一工程部４Ａa
は、以下の制御動作を行うものである。動作切替スイッ
チ９からの「連動する手動操作の信号」、ロボット切替
スイッチ７からの「ワーク取扱装置を指定する信号」お
よび操作ボタン群１２からの「動作指示信号」の全てを
受けたとき、その「動作指示信号」を受ける直前の「ワ
ーク取扱装置の関節変数」φ_1-0 ，φ_2-0 ，φ_3-0 ，φ
_4-0 ，φ_5-0 ，φ_6-0 と「ツール取扱装置の関節変数」
θ_1-0 , θ_2-0 , θ_3-0 , θ_4-0 , θ_5-0 , θ_6-0 とを
「ワーク取扱装置の関節変数記憶部」１９ｂw と「ツー
ル取扱装置の関節変数記憶部」１９ｂt からそれぞれ取
り出す。そして、その「ワーク取扱装置の関節変数」と
「ツール取扱装置の関節変数」とから、「絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の従前の位置姿勢」と、
「大地６４に対するツール先端点５７の姿勢」と、「ワ
ーク基準点５６に対するツール先端点５７の相対的な位
置」とを求めるものである。なお、ワーク基準点５６は
ワーク１ｍ上の代表的な点としておけばよく、本例にお
いては、図６に示すように、ワーク１ｍの一つの角部が
選定されている。上記した「ワーク取扱装置の関節変数
記憶部」１９ｂw と「ツール取扱装置の関節変数記憶
部」１９ｂt とは、図７に示したバッファ１９ｂに含ま
れている。また、上記の「動作指示信号」を受ける直前
の「ワーク取扱装置の関節変数」とは、「連動する手動
操作」を開始するとき、「動作指示信号」を受ける前に
「ワーク取扱装置の関節変数記憶部」１９ｂw に記憶さ
れている「ワーク取扱装置の関節変数」を意味し、「連
動する手動操作」において次に述べる第二工程部４Ａb
から第一工程部４Ａa の制御動作を繰り返す指示があっ
たときは、「前の動作指示信号」によって生成された
「ワーク取扱装置の関節変数記憶部」１９ｂw に記憶さ
れている「ワーク取扱装置の関節変数」を意味する。
「動作指示信号」を受ける直前の「ツール取扱装置の関
節変数」も、同じ意味である。このような制御動作は、
「連動する手動操作の信号」、「ワーク取扱装置を指定
する信号」および「動作指示信号」の全てを受けた直後
に順次に実行される。さらに、この第一工程部４Ａa で
は、上記した演算の直後に、速度率切替スイッチ１０に
より選定された「速度率」ｒに基づいてワーク取扱装置
１の速度を演算するようにもなっている。第二工程部４
Ａb は、「動作指示信号」が、前に「動作指示信号」を
受けてから設定された微小時間ΔＴ例えば１／２０秒が
経過するまでに「新しい動作指示信号」に変化していな
ければ、次の第三工程部４Ａc の制御動作を指示するも
のである。しかし、設定された微小時間ΔＴが経過する
前に「新しい動作指示信号」に変化していれば、第一工
程部４Ａa における「動作指示信号」をその「新しい動
作指示信号」に置き換えて、第一工程部４Ａa の制御動
作を繰り返すことを指示する一方、設定微小時間ΔＴが
経過する前に「動作指示信号」がなくなっていれば、終
了指令部４ｆ（図１参照）に制御動作の終了を指示する
ようにもなっている。第三工程部４Ａc は、「動作指示
信号」と第一工程部４Ａa で求められた「絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の従前の位置姿勢」とか
ら、「設定微小時間ΔＴの経過後のワーク取扱装置１の
設置点５２を基準としたワーク取付点５３の位置姿勢」
を予めを演算する。それと共に、第一工程部４Ａa で求
められた「大地６４に対するツール先端点５７の姿勢」
と、第一工程部４Ａa で求められた「ワーク基準点５６
に対するツール先端点５７の相対的な位置」と、上記の
「設定微小時間ΔＴの経過後のワーク取扱装置１の設置
点５２を基準としたワーク取付点５３の位置姿勢」を演
算する際に求められる「設定微小時間ΔＴの経過後の絶
対座標系５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」と
から、「設定微小時間ΔＴの経過後のツール取扱装置２
の設置点５４を基準としたツール取付点５５の位置姿
勢」を予めを演算するものである。第四工程部４Ａd
は、第三工程部４Ａc で演算された「設定微小時間ΔＴ
の経過後のワーク取扱装置１の設置点５２を基準とした
ワーク取付点５３の位置姿勢」から、「設定微小時間Δ
Ｔの経過後のワーク取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ
_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i を求めると共
に、第三工程部４Ａc で演算された「設定微小時間ΔＴ
の経過後のツール取扱装置２の設置点５４を基準とした
ツール取付点５５の位置姿勢」から、「設定微小時間Δ
Ｔの経過後のツール取扱装置２の関節変数」θ_1-i ，θ
_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i を求めるもので
ある。第五工程部４Ａe は、第四工程部４Ａd で求めら
れた「設定微小時間ΔＴの経過後のワーク取扱装置１の
関節変数」から「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動
作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,
ａ_w6-iを予め演算する共に、第四工程部４Ａd で求めら
れた「設定微小時間ΔＴの経過後のツール取扱装置２の
関節変数」から「ツール取扱装置２のアクチュエータ動
作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,
ａ_t6-iを予め演算し、設定微小時間ΔＴが経過した直後
に、ワーク取扱装置１とツール取扱装置２とを独立して
作動させるための「ワーク取扱装置１のアクチュエータ
動作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i
,ａ_w6-iと、「ツール取扱装置２のアクチュエータ動作
指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ
_t6-iとを、個別にアクチュエータ動作指令部１７Ｗa ，
１７Ｔa へ出力し、その後に、第二工程部４Ａb からの
制御動作を繰り返させることを指示するものである。

【００１９】制御装置４には、上記した連動手動操作教
示制御手段４Ａのほかに、図８に示すように、ロボット
切替スイッチ７によって「ワーク取扱装置」が指定さ
れ、かつ、動作切替スイッチ９により「単独の手動操
作」が選択されている場合に、ワーク取扱装置１の「単
独の手動操作」を実行するワーク手動操作教示制御手段
４Ｗ、および、ロボット切替スイッチ７によって「ツー
ル取扱装置」が指定され、かつ、動作切替スイッチ９に
より「単独の手動操作」が選択されている場合に、ツー
ル取扱装置２の「単独の手動操作」を実行するツール手
動操作教示制御手段４Ｔも設けられている。なお、ワー
ク取扱装置１の関節変数記憶部１９ｂw とツール取扱装
置２の関節変数記憶部１９ｂt とは、「単独の手動操
作」の場合の「関節変数」も「連動する手動操作」の場
合の「関節変数」も記憶される。したがって、関節変数
記憶部１９ｂw と関節変数記憶部１９ｂt とは、制御装
置４にはそれぞれが一つずつ設けられている。なお、終
了指令部４ｆも同様に一つだけが設けられている。そし
て、ワーク手動操作教示制御手段４Ｗを構成する第一工
程部４Ｗa から第五工程部４Ｗe や、ツール手動操作教
示制御手段４Ｔを構成する第一工程部４Ｔa から第五工
程部４Ｔe は、従来から知られている機能であるので、
後述する「単独の手動操作」を説明するときに個々にそ
の制御動作を述べることにする。

【００２０】次に、上記のシステムにおけるワーク取扱
装置１とツール取扱装置２との本発明に係る手動教示操
作について、図９以降のフローチャートをも参照しなが
ら説明する。 〔１〕モード切替スイッチ８によって「直角手動操作モ
ード」が選定され、動作切替スイッチ９により「連動す
る手動操作」が選択されている場合の「連動する直角手
動操作モード」について述べる。これは、「ツール２ｎ
の姿勢」については絶対座標系５１すなわち大地６４に
対して一定に維持されるように、「ツール２ｎの位置」
の変化については「ワーク１ｍの位置姿勢」の変化に連
動して「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位
置」が維持されるように、図６の絶対座標系５１を基準
としてワーク取扱装置１およびツール取扱装置２のそれ
ぞれの関節を動作させ、ワーク基準点５６を所望する位
置姿勢に変更するときの動作である。「連動する手動操
作」による教示作動に先だち、まずは、ワーク１ｍとツ
ール２ｎの位置決めをしおく。これは、一般的には「単
独の手動操作」によって行われる。例えば、図１３の
（ａ）を参照して、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ の接
線Ｂ_1Sが「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となる
ように、ワーク取扱装置１によって「ワーク１ｍの位置
姿勢」を与える。次に、ワーク１ｍ上のその「着目点」
Ｂ₁ において所望する「大地６４に対するツール２ｎの
姿勢」がツール取扱装置２によって与えられる。これに
よって得られるワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態
を得る。この位置決め状態を「第一の教示点」Ａ₁ とし
て教示する。なお、教示する必要がなければ、位置決め
だけ行っておけばよい。いずれの場合も、与えられた
「ワーク１ｍの位置姿勢」に基づく「ワーク取扱装置１
の関節変数」は、φ_1-0 ，φ_2-0 ，φ_3-0 ，φ_4-0 ，φ
_5-0 ，φ_6-0 として関節変数記憶部１９ｂw に記憶さ
れ、与えられた「ツール２ｎの位置姿勢」に基づく「ツ
ール取扱装置２の関節変数」は、θ_1-0 , θ_2-0 , θ
_3-0 , θ_4-0 , θ_5-0 , θ_6-0 として関節変数記憶部１
９ｂt に記憶される。ティーチングペンダント３におい
て、動作切替スイッチ９を「連動する手動操作」に、モ
ード切替スイッチ８を「直角手動操作モード」に、ロボ
ット切替スイッチ７を「ワーク取扱装置」にする。さら
に、速度率切替スイッチ１０で、所望する「速度率」
を、例えば０．２である「ｒ_b 」に選定する。そこで、
所望する操作ボタン例えば１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅが押
されると、それらが手放されるまでの処理は次のように
なる。〔ａ〕：第一工程部４Ａa での制御動作は、後述
する〔ａ−１〕ないし〔ａ−４〕からなる。操作ボタン
１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅを押すことによって、「動作指
示信号」が取り込まれる〔図９のフローチャートのステ
ップ１〕。動作切替スイッチ９はオン、すなわち「連動
する手動操作」が選択され〔ST２〕、ロボット切替スイ
ッチ７もオン、すなわち、「ワーク取扱装置」が指定さ
れ〔ST３〕、そして、モード切替スイッチ８がオン、す
なわち、「直角手動操作モード」が選定されている〔図
１０のST６〕ので、ステップ７へ進められる。ロボット
切替スイッチ７がオフになっていると、すなわち、「ツ
ール取扱装置」が指定されていれば〔ST３〕、以後の制
御が不可能となる。この場合は、ロボット切替スイッチ
７をオン、すなわち、「ワーク取扱装置」を指定するよ
うにとのメッセージが、図示しないＣＲＴなどに表示さ
れ〔ST４〕、その時点で制御は終了される〔ST５〕。ワ
ーク取扱装置１は、６自由度のマニプレータであって
も、図示しない３自由度以下のポジショナであってもよ
いことはすでに述べた。しかし、本例における制御に適
用されるのは６自由度のマニプレータに限られているの
で、ステップ７においては、ワーク取扱装置１が６自由
度であるかどうかが問われるようになっている。このワ
ーク取扱装置１の自由度は、制御装置４に予め記憶され
ているので、それに従って、ワーク取扱装置１が６自由
度であるかどうかが判定される。もし、ワーク取扱装置
１がポジショナであれば、以後の制御は不可能である旨
のエラーメッセージが図示しないＣＲＴなどに表示され
〔ST８〕、その時点で制御は終了される〔ST９〕。この
ように、ワーク取扱装置１が６自由度を有しない場合
は、「直角手動操作モード」ができないように、制御プ
ログラムにプロテクトがかけられている。ポジショナは
一般に３軸以下であり、「直角手動操作モード」を実行
することができないからである。しかし、後述する「関
節手動操作モード」によって動かすことはできる。ワー
ク取扱装置１が６自由度であれば〔ST７〕、ステップ１
０へ進められる。 〔ａ−１〕；ワーク１ｍ上に定められたワーク基準点５
６の大地すなわち絶対座標系５１の各軸方向の移動速度
および各軸周りの回転速度が、以下のようにして求めら
れる。操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅによって生成
した「動作指示信号」Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ，Ｓα，Ｓβ，
Ｓγと、選定された「速度率」ｒ_b と、ワーク１ｍの直
角手動操作のための速度テーブルに記憶された最高値Ｖ
ｘ_w0 ,Ｖｙ_w0 ,Ｖｚ_w0,Ｖα_w0 ,Ｖβ_w0 ,Ｖγ_w0とを用
いて、速度指示値Ｖｘ_w , Ｖｙ_w ，Ｖｚ_w ，Ｖα_w ，Ｖ
β_w ，Ｖγ_w が、式(1) から演算される〔ST10〕。 Ｖｘ_w ＝Ｓｘ × ｒ_b × Ｖｘ_w0 Ｖｙ_w ＝Ｓｙ × ｒ_b × Ｖｙ_w0 Ｖｚ_w ＝Ｓｚ × ｒ_b × Ｖｚ_w0 Ｖα_w ＝Ｓα × ｒ_b × Ｖα_w0 Ｖβ_w ＝Ｓβ × ｒ_b × Ｖβ_w0 Ｖγ_w ＝Ｓγ × ｒ_b × Ｖγ_w0 …… (1) 上記のＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚ，Ｓα，Ｓβ，Ｓγは、 操作ボタン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞ
れ＋１ 操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１ 押されていないとき、いずれも０である。この例では、
操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅのみが押されている
ので、 Ｓｘ＝ ０、したがって、Ｖｘ_w ＝ ０ Ｓｙ＝＋１、したがって、Ｖｙ_w ＝ ｒ_b ×Ｖｙ_w0 Ｓｚ＝＋１、したがって、Ｖｚ_w ＝ ｒ_b ×Ｖｚ_w0 Ｓα＝ ０、したがって、Ｖα_w ＝ ０ Ｓβ＝−１、したがって、Ｖβ_w ＝−ｒ_b ×Ｖβ_w0 Ｓγ＝ ０、したがって、Ｖγ_w ＝ ０ である。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」および「ツール取扱装置２の関
節変数」から、「手動操作開始前の絶対座標系５１にお
けるワーク基準点５６の位置姿勢」を演算する。「動作
指示信号」を受ける前にすでにワーク取扱装置の関節変
数記憶部１９ｂw に記憶されている「ワーク取扱装置１
の関節変数」φ_1-0 ，φ_2-0 ，φ_3-0 ，φ_4-0 ，
φ_5-0 ，φ_6-0 を取り込む〔ST11〕。図６に示す「手動
操作開始前のワーク取扱装置１の設置点５２を基準とし
たワーク取付点５３の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｗ
_2-0 は、Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇの表現
によるリンクパラメータを使った式(2) の同次変換行列
の積として得られる式(3) のように表すことができる。 Ａ_jw＝Rot(Ｚ ,φ_j ) ・Trans(ａ_jw ,０ ,ｄ_jw）・Rot(Ｘ ,α_jw）…… (2) Ｗ_2-0 ＝Ａ_1w・Ａ_2w・Ａ_3w・Ａ_4w・Ａ_5w・Ａ_6w …… (3) 上記の式(2) 中のφ_j は、ワーク取扱装置１のｊ番目の
「関節変数」である。ａ_jwは、ワーク取扱装置１のｊ番
目のリンク長さで、固定値である。ｄ_jwは、ワーク取扱
装置１の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの
間の距離で、固定値である。α_jwは、ワーク取扱装置１
の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの間の角
度で、固定値である。「手動操作開始前の絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」を表す同次変
換行列world Ｘ_w-o が、式(3) を用いて、次式(4) のよ
うに表される〔ST12〕。 world Ｘ_w-o ＝Ｚ_w ・Ｗ_2-0 ・Ｅ_w …… (4) ただし、Ｚ_w は「絶対座標系５１におけるワーク取扱装
置１の設置点５２の位置姿勢」を表す同次変換行列であ
り、Ｅ_w は「ワーク取付点５３に対するワーク基準点５
６の位置姿勢」を表す同次変換行列である。Ｚ_w のデー
タとＥ_w のデータとは既知値であり、制御装置４に予め
記憶されている。式(4) は、下式のようにおくことがで
きる。

【数１】 式(5) を変換すると、「手動操作開始前の絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」のデータ、す
なわち、「動作指示信号を受ける直前での絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の位置」のデータ
（Ｘ_w-o , Ｙ_w-o , Ｚ_w-o ）が得られる。加えて、「動
作指示信号を受ける直前での絶対座標系５１におけるワ
ーク基準点５６の姿勢」のデータ（α_w-o ，β_w-o ，γ
_w-o ）も得られる。これらは、下式で等価となる６つの
パラメータとして求められる〔ST13〕。

【数２】 Ｘ_w-o ＝ｐ_x ，Ｙ_w-o ＝ｐ_y ，Ｚ_w-o ＝ｐ_z …… (6) α_w-o ＝ Cos^-1（ａ_x ／Sin(β_w-o ）） …… (7) β_w-o ＝ Cos^-1（ａ_z ) …… (8) γ_w-o ＝ Sin^-1（ｏ_z ／Sin(β_w-o ）） …… (9) 〔ａ−３〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」および「ツール取扱装置２の関
節変数」から、「大地６４に対するツール先端点５７の
姿勢」と、「ワーク基準点５６に対するツール先端点５
７の相対的な位置」とを求める。すなわち、「手動操作
開始前の絶対座標系５１におけるツール先端点５７の姿
勢」と、「手動操作開始前のワーク基準点５６に対する
ツール先端点５７の相対的な位置」とが演算される。
「動作指示信号」を受ける前にすでにツール取扱装置２
の関節変数記憶部１９ｂt に記憶されている「ツール取
扱装置２の関節変数」θ_1-0 , θ_2-0 , θ_3-0, θ_4-0 ,
θ_5-0 , θ_6-0 を取り込む〔ST14〕。図６に示す「手
動操作開始前のツール取扱装置２の設置点５４を基準と
したツール取付点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列
Ｔ_2-0 は、Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇの表
現によるリンクパラメータを使った式(10)の同次変換行
列の積として得られる式(11)のように表すことができ
る。 Ａ_jt＝Rot(Ｚ ,θ_j ）・Trans(ａ_jt ,０ ,ｄ_jt）・Rot(Ｘ ,α_jt）……(10) Ｔ_2-0 ＝Ａ_1t・Ａ_2t・Ａ_3t・Ａ_4t・Ａ_5t・Ａ_6t ……(11) 上記の式(10)中のθ_j は、ツール取扱装置２のｊ番目の
「関節変数」である。ａ_jtは、ツール取扱装置２のｊ番
目のリンク長さで、固定値である。ｄ_jtは、ツール取扱
装置２の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの
間の距離で、固定値である。α_jtは、ツール取扱装置２
の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの間の角
度で、固定値である。「ツール先端点５７の姿勢」は、
「手動操作開始前の大地６４に対するツール先端点５７
の姿勢」を維持する必要があるため、「動作指示信号」
を受ける直前での「絶対座標系５１におけるツール先端
点５７の姿勢」を求める。そのためには、まず、「手動
操作開始前の絶対座標系５１におけるツール先端点５７
の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ_t-o が、式(1
1)を代入して、次式(12)によって算出される〔図１１の
ST15〕。

【数３】 ただし、Ｚ_t は「絶対座標系５１におけるツール取扱装
置２の設置点５４の位置姿勢」を表す同次変換行列であ
り、Ｅ_t は「ツール取付点５５に対するツール先端点５
７の位置姿勢」を表す同次変換行列である。Ｚ_t のデー
タとＥ_t のデータとは既知値であり、制御装置４に予め
記憶されている。上記の式(12)の各要素を、下式(12a)
ないし式(12c) に代入することにより、「手動操作開始
前の絶対座標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」
のデータ、すなわち、「動作指示信号を受ける直前での
絶対座標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」のデ
ータ（α_t-0 ，β_t-0 ，γ_t-0 ）が得られる〔ST16〕。 α_t-0 ＝ Cos^-1 (ａ_xt-0／Sin(β_t-0) ) ……(12a) β_t-0 ＝ Cos^-1 (ａ_yt-0) ……(12b) γ_t-0 ＝ Sin^-1 (ｏ_zt-0／Sin(β_t-0) ) ……(12c) 加えて、「手動操作開始前のワーク基準点５６に対する
ツール先端点５７の相対的な位置」を維持させる必要の
あることから、「動作指示信号を受ける直前でのワーク
基準点５６に対するツール先端点５７の相対的な位置」
を求める。「手動操作開始前のワーク基準点５６に対す
るツール先端点５７の相対的な位置姿勢」を表す同次変
換行列を wＸ_t とすると、「手動操作開始前の絶対座標
系５１におけるツール先端点５７の位置姿勢」を表す同
次変換行列world Ｘ_t-o は、図６から分かるように次式
(13)のごとく表される。 world Ｘ_t-0 ＝world Ｘ_w-0 ・ wＸ_t ……(13) したがって、上記の同次変換行列 wＸ_t は、式(5) と式
(12)とから次式(14)で表される〔ST17〕。

【数４】 上記の式(14)で表現される wＸ_t は、「手動操作開始前
のワーク基準点５６に対するツール先端点５７の相対的
な位置姿勢」を表す同次変換行列であり、「ツール先端
点５７の位置」が「ワーク基準点５６の位置」の変化に
連動すればよいから、必要となるのは「動作指示信号を
受ける直前でのワーク基準点５６に対するツール先端点
５７の相対的な位置」のデータ（Ｘ _wｘ_t ，Ｙ _wｘ_t ，
Ｚ _wｘ_t）である。それらは、上記の式(14)の４列目の
要素より、次式のように表現することができる。 Ｘ _wｘ_t ＝ｐ_xwｘ_t ，Ｙ _wｘ_t ＝ｐ_ywｘ_t ，Ｚ _wｘ_t ＝ｐ_zwｘ_t ……(14a) 式(14a) から「手動操作開始前のワーク基準点５６に対
するツール先端点５７の相対的な位置」を表す同次変換
行列 wＴ_t は、次式により求めることができる〔ST1
8〕。

【数５】 〔ａ−４〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴ例えば前述した１／２０秒が経過す
るまで待機される。設定微小時間ΔＴが経過すれば〔ST
19〕、ｉ＝０にして、経過時間Δｔ_-iを０に設定する
〔ST20〕。なお、１／２０秒は、第一工程部４Ａa での
ステップ１０の演算およびステップ１１からステップ１
８までの演算を完了するに十分な時間である。それのみ
ならず、これから述べる第二工程部４Ａb から第四工程
部４Ａd までの制御動作を完了させるに十分な長さとも
なっている（後述する図１５のΔＴを参照）。 〔ｂ〕：第二工程部４Ａb での制御動作は、以下のよう
である。最初に押された操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１
２Ｅが、設定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続
けていたか、すなわち、「動作指示信号」が同じかどう
かを確認する〔ST21〕。「最初の動作指示信号」が「新
しい動作指示信号」に変化してなければ、経過時間Δｔ
_-iに１／２０秒という微小時間ΔＴを加算し〔ST22〕、
経過時間がΔｔ_-i+1に置き換えられる〔ST23〕。そし
て、第三工程部４Ａc の制御動作の開始が指示される。
もし、操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅの全てが手放
されているならば〔ST24〕、すなわち、「動作指示信
号」がなくなっているならば、終了指令部４ｆ（図８参
照）に制御動作の終了を指示する〔ST25〕。異なった操
作ボタンが押されているならば、すなわち、操作ボタン
１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅに代えて操作ボタン１２ａ，１
２Ｅが押されていると〔ST24〕、その「新しい動作指示
信号」を「最初の動作指示信号」に置き換えて、ステッ
プ１から繰り返される。このように「動作指示信号」に
変化があった場合や消失した場合については、後で詳し
く説明する。 〔ｃ〕：第三工程部４Ａc での制御動作は、以下のよう
である。これは、第二工程部４Ａb からの指示により実
行される。「経過時間Δ t_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「絶
対座標系５１におけるワーク基準点５６の位置」のデー
タ（Ｘ_w-i ，Ｙ_w-i ，Ｚ_w-i ）と、「経過時間Δ t_-i後
の絶対座標系５１におけるワーク基準点５６の姿勢」の
データ（α_w-i ，β_w-i ，γ_w-i ）とが、次式(15)によ
って求められる〔図１２のST26〕。 Ｘ_w-i ＝ Ｘ_w-o ＋ Ｖｘ_w × Δ t_-i Ｙ_w-i ＝ Ｙ_w-o ＋ Ｖｙ_w × Δ t_-i Ｚ_w-i ＝ Ｚ_w-o ＋ Ｖｚ_w × Δ t_-i α_w-i ＝ α_w-o ＋ Ｖα_w × Δ t_-i β_w-i ＝ β_w-o ＋ Ｖβ_w × Δ t_-i γ_w-i ＝ γ_w-o ＋ Ｖγ_w × Δ t_-i ……(15) すなわち、経過時間Δ t_-i後のＸ_w-i は、式(6) で得ら
れている「手動操作開始前の絶対座標系５１におけるワ
ーク基準点５６の位置」のデータＸ_w-o に、式(1) で得
られている速度指示値Ｖｘ_w に経過時間Δ t_-iを乗じた
ものを加えることにより求められる。Ｙ_w-i ないしγ
_w-i も同様である。「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系５
１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」を表す同次変
換行列 worldＸ_w-i は、次式(16)によって求められる
〔ST27〕。 world Ｘ_w-i ＝Trans(Ｘ_w-i ，Ｙ_w-i ，Ｚ_w-i ）・Rot(Ｚ ,α_w-i ）・ Rot(Ｙ ,β_w-i ）・Rot(Ｚ ,γ_w-i ） ……(16) この式(16)は、上記した式(4) と同様にして、次式(17)
のように表される。 world Ｘ_w-i ＝Ｚ_w ・Ｗ_2-i ・Ｅ_w ……(17) 「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の設置点５２を
基準としたワーク取付点５３の位置姿勢」を表す同次変
換行列Ｗ_2-i は、式(18)によって表され、式(16)を代入
して演算することができる〔ST28〕。 Ｗ_2-i ＝（Ｚ_w ）^-1・ world Ｘ_w-i ・（Ｅ_w ）^-1 ……(18) 一方、ワーク基準点５６が式(16)に従って動作しても、
「ツール先端点５７の姿勢」は変化させず、「絶対座標
系５１におけるツール先端点５７の位置」の変化のみ
を、「ワーク基準点５６の位置姿勢」の変化に連動させ
る必要がある。したがって、そのときの「ワーク基準点
５６に対するツール先端点５７の相対的な位置」を変え
ないようにするための「経過時間Δ t_-i後のツール取扱
装置２の設置点５４を基準としたツール取付点５５の位
置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-iが求められる。ま
ず、ワーク基準点５６の動きに追従するために、「絶対
座標系５１におけるツール先端点５７の位置」は、ステ
ップ１８で式(14b) から求められた「手動操作開始前の
ワーク基準点５６に対するツール先端点５７の相対的な
位置」を表す同次変換行列 wＴ_t と式(16)とを用いて、
次式で算出される。

【数６】 「絶対座標系５１におけるツール先端点５７の位置」
は、上記の式(19)の４列目の要素より、次式で表され
る。 Ｘ_t-i ＝ｐ_xt-i，Ｙ_t-i ＝ｐ_yt-i，Ｚ_t-i ＝ｐ_zt-i …… (19a) ワーク基準点５６が式(16)に従って動作したときの「経
過時間Δ t_-i後の絶対座標系５１におけるツール先端点
５７の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ_t-i を、
上記の式(19a) と、式(12a) ないし(12c) によって算出
された「手動操作開始前の絶対座標系５１におけるツー
ル先端点５７の姿勢」のデータ（α_t-o，β_t-o ，γ
_t-o ）から、次のように求めることができる。 world Ｘ_t-i ＝Trans(Ｘ_t-i ，Ｙ_t-i ，Ｚ_t-i ) ・Rot(Ｚ ,α_t-0)・ Rot(Ｙ ,β_t-0)・Rot(Ｚ ,γ_t-0) ……(20) これは、式(12)と同様に、式(21)のように表現される。 world Ｘ_t-i ＝Ｚ_t ・Ｔ_2-i ・Ｅ_t ……(21) この式(21)を変形することによって、「経過時間Δ t_-i
後のツール取扱装置２の設置点５４を基準としたツール
取付点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i は、
以下のように関連づけることができる。 Ｔ_2-i ＝（Ｚ_t ) ^-1・ world Ｘ_t-i ・（Ｅ_t ) ^-1 ……(22) ワーク基準点５６が式(16)に従って動作しても、「ワー
ク基準点５６に対するツール先端点５７の相対的な位
置」を変えないようにするための「経過時間Δ t_-i後の
ツール取扱装置２の設置点５４を基準としたツール取付
点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i は、上記
の式(22)に式(20)を代入することにより得られる〔ST2
9〕。 〔ｄ〕：第四工程部４Ａd の制御動作は、以下の〔ｄ−
１〕と〔ｄ−２〕からなる。 〔ｄ−１〕；式(22)で得た「経過時間Δ t_-i後のツール
取扱装置２の設置点５４を基準としたツール取付点５５
の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i を逆変換して、
「経過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」θ
_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i が求め
られる〔ST30〕。 〔ｄ−２〕；式(18)で得た「経過時間Δ t_-i後のワーク
取扱装置１の設置点５２を基準としたワーク取付点５３
の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｗ_2-i を逆変換して、
「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」φ
_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i が求め
られる〔ST31〕。なお、求められた「経過時間Δ t_-i後
のツール取扱装置２の関節変数」θ_1-i，θ_2-i ，θ
_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i は、直ちにツール取扱装
置２の関節変数記憶部１９ｂt に記憶され、「経過時間
Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ
_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i も、直ちに、ワ
ーク取扱装置１の関節変数記憶部１９ｂw に記憶され
る。 〔ｅ〕：第五工程部４Ａe の制御動作は、以下のように
なる。ツール取扱装置２における「アクチュエータ動作
指令値」およびワーク取扱装置１における「アクチュエ
ータ動作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量
を、Ｒ_t1 ,Ｒ_t2 ,Ｒ_t3 ,Ｒ_t4 ,Ｒ_t5 ,Ｒ_t6 ,Ｒ_w1 ,Ｒ_w2
,Ｒ_w3 ,Ｒ_w4 ,Ｒ_w5 ,Ｒ_w6とする。いずれもロボットご
とに決まった値であり、制御装置４に予め記憶されてい
る。ステップ３０で求めた「経過時間Δ t_-i後のツール
取扱装置２の関節変数」θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ
_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i から、ツール取扱装置２の「アク
チュエータ１７Ｔの動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ
_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iが、下記の式(101) によ
って演算される〔ST32〕。また、ステップ３１で求めた
「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」φ
_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i から、
ワーク取扱装置１の「アクチュエータ１７Ｗの動作指令
値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-i
が、下記の式(102) によって演算される〔ST32〕。 ａ_t1-i＝θ_1-i ／Ｒ_t1 ａ_t2-i＝θ_2-i ／Ｒ_t2 ａ_t3-i＝θ_3-i ／Ｒ_t3 ａ_t4-i＝θ_4-i ／Ｒ_t4 ａ_t5-i＝θ_5-i ／Ｒ_t5 ａ_t6-i＝θ_6-i ／Ｒ_t6 ……(101) ａ_w1-i＝φ_1-i ／Ｒ_w1 ａ_w2-i＝φ_2-i ／Ｒ_w2 ａ_w3-i＝φ_3-i ／Ｒ_w3 ａ_w4-i＝φ_4-i ／Ｒ_w4 ａ_w5-i＝φ_5-i ／Ｒ_w5 ａ_w6-i＝φ_6-i ／Ｒ_w6 ……(102) こうして得られた「ツール取扱装置２のアクチュエータ
動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i
,ａ_t6-iと、「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作
指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ
_w6-iとは、経過時間ΔＴ×ｉとなった直後に〔ST33〕、
ワーク取扱装置１とツール取扱装置２とを独立して作動
させるために個別に、ほとんど同時にツール取扱装置２
のアクチュエータ動作指令部１７Ｗa （図８参照）とワ
ーク取扱装置１のアクチュエータ動作指令部１７Ｔa へ
出力される〔ST34〕。その後に、第二工程部４Ａb の実
行のために、ステップ２１へ戻される。ステップ３４の
後に、ツール取扱装置２のアクチュエータ１７Ｔ₁ , １
７Ｔ₂, １７Ｔ₃ , １７Ｔ₄ , １７Ｔ₅ , １７Ｔ₆ （図
７参照）が作動して、ツール取扱装置２により「ツール
２ｎの位置姿勢」が変化される。また、ワーク取扱装置
１のアクチュエータ１７Ｗ₁ , １７Ｗ₂ , １７Ｗ₃ , １
７Ｗ₄ , １７Ｗ₅ , １７Ｗ₆ も同時に作動し、ワーク取
扱装置１により「ワーク１ｍの位置姿勢」が変化され
る。以上の制御動作は、ワーク取扱装置１とツール取扱
装置２の「連動する手動操作」による図１３の（ａ）か
ら図１３の（ｂ）までの動きである。図１３の（ｂ）に
おいては、「着目点」Ｂ₁ における「大地６４に対する
ツール先端点５７の姿勢」と「ワーク基準点５６に対す
るツール先端点５７の相対的な位置」とを維持しなが
ら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ_2Sが
「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となるように、
「ワーク１ｍの位置姿勢」が変更されている。なお、ワ
ーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ_2Sが「大地６
４に対して所望する傾き」δ_w となっているかどうか
は、作業員が操作ボタンの全てを手放した後に、「着目
点」Ｂ₂ に角度測定具を当てるなどして測定することに
よって確認される。接線Ｂ_2Sが「大地６４に対して所望
する傾き」δ_w となっていなければ、再度「連動する手
動操作」が実行され、その後に、再び角度測定具によっ
て接線Ｂ_2Sの傾きが計測される。その後は、図１３の
（ｃ）に示すように、ツール取扱装置２の「単独の手動
操作」により「第一の教示点」Ａ₁ における「大地６４
に対するツール先端点５７の姿勢」を維持して、「第一
の教示点」Ａ₁ に位置するツール２ｎをワーク１ｍ上の
「次の着目点」Ｂ₂ へ移動させる。これによって得られ
るワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態を「第二の教
示点」Ａ₂ とするならば、ティーチングペンダント３の
教示ボタン１３を押して、その「第二の教示点」Ａ₂ が
教示される。このツール取扱装置２の「単独の手動操
作」は、後で詳しく述べる。引き続いて、「連動する手
動操作」もしくは「単独の手動操作」を実行することが
できる。すなわち、「第三の教示点」Ａ₃ は、「第一の
教示点」Ａ₁ を出発してから「第二の教示点」Ａ₂ を教
示するまでの手順を繰り返すことによって教示される。
このときも、その「第三の教示点」Ａ₃ において「大地
６４に対するツール２ｎの姿勢」が維持される。ちなみ
に、図１３の（ａ）のように、「連動する手動操作」を
開始する前のワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態を
得る場合、上記した説明では、ワーク取扱装置１を「単
独の手動操作」によって、ツール取扱装置２も「単独の
手動操作」によって行っている。しかし、以上の説明か
らも推測できるように、「連動する手動操作」を開始す
る前のワーク１ｍとツール２ｎの位置決め状態を得るた
めに、「連動する手動操作」を使用することもできる。

【００２１】本発明によれば、「連動する手動操作」
は、ワーク取扱装置１による「ワーク１ｍの位置姿勢」
の変化と、ツール取扱装置２による「大地に対するツー
ル先端点５７の姿勢」および「ワーク基準点５６に対す
るツール先端点５７の相対的な位置」の維持とが、それ
ぞれ予め設定された微小時間ΔＴの経過後に、独立して
ほとんど同時に実行される。したがって、「ワーク１ｍ
の位置姿勢」の変化と「ツール２ｎの位置姿勢」の変化
とは迅速となる。「ツール２ｎの位置姿勢」の変化が
「ワーク１ｍの位置姿勢」の変化に追従するのではない
ので、「ワーク１ｍの位置姿勢」の変化において発生す
る演算上の誤差が「ツール２ｎの位置姿勢」の変化に影
響することはない。それゆえに、「ツール２ｎの位置」
の変化も精度よく行われる。このように、二基のロボッ
トを「連動する手動操作」によって教示すれば、教示操
作の途中で、ツール２ｎをワーク１ｍからその都度退避
させる必要がなくなり、「次の教示点」を教示するまで
の間に、前の「教示点」もしくは前の「着目点」を見失
うことがなく、手動教示作業の簡素化および迅速化が実
現される。また、「連動する手動操作」において「大地
６４に対するツール先端点５７の姿勢」と「ワーク基準
点５６に対するツール先端点５７の相対的な位置」が維
持されることになり、トーチを用いて溶接する場合な
ど、重力の影響を受ける溶融池の所望外の流動や無用な
停滞が回避され、溶接品質の向上が図られる。

【００２２】ところで、ステップ３４からステップ２１
に戻ったとき、最初の押された操作ボタン１２ｂ，１２
ｃ，１２Ｅが継続していれば、ステップ２２からステッ
プ３４までが、同じ「動作指示信号」に基づいて制御動
作される。これがｉ×ΔＴの時間持続されていると、同
じ「動作指示信号」に基づく制御動作がｉ回繰り返され
る。なお、ステップ３０で求められた「ツール取扱装置
の関節変数」θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，
θ_5-i ，θ_6-i は、ツール取扱装置１の関節変数記憶部
１９ｂt に記憶されている「従前のツール取扱装置の関
節変数」θ_1-(i-1) ，θ_2-(i-1) ，θ_3-(i-1) ，θ
_4-(i-1) ，θ_5-(i-1) ，θ_6-(i-1) と置き換えられる。
同様に、ステップ３１で求められた「ワーク取扱装置の
関節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，
φ_6-i も、ワーク取扱装置１の関節変数記憶部１９ｂw
に記憶されている「従前のツール取扱装置の関節変数」
φ_1-(i-1) ，φ_2-(i-1) ，φ_3-(i-1) ，φ_4-(i-1) ，φ
_5-(i-1) ，φ_6-(i-1) と置き換えられる。ステップ２１
に戻った（ｉ＋１）回目に「新しい動作指示信号」が現
れていれば、すなわち、操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１
２Ｅに代えて操作ボタン１２ａ，１２Ｅが押されている
と〔ST24〕、ステップ１へ戻される。そして、〔ａ−
１〕のところで述べたように、その「新しい動作指示信
号」に基づき、ワーク基準点５６の絶対座標系５１の各
軸方向の移動速度および各軸周りの回転速度が計算され
る〔ST10〕。前述した〔ａ−２〕での「手動操作開始前
の絶対座標系５１におけるワーク基準点５６の位置姿
勢」の演算は、「新しい動作指示信号が与えられる前の
絶対座標系５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」
を演算することになる。したがって、ｉ回目の「動作指
示信号」に基づく演算によって関節変数記憶部１９ｂw
に記憶されている「ワーク取扱装置の関節変数」を取り
込み〔ST11〕、ステップ１２以降が実行される。前述し
た〔ａ−３〕も同様であり、「手動操作開始前の絶対座
標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」および「手
動操作開始前のワーク基準点５６に対するツール先端点
５７の相対的な位置」の演算は、「新しい動作指示信号
が与えられる前の絶対座標系５１におけるツール先端点
５７の姿勢」および「新しい動作指示信号が与えられる
前のワーク基準点５６に対するツール先端点５７の相対
的な位置」を演算することになる。したがって、ｉ回目
の「動作指示信号」に基づく演算によって関節変数記憶
部１９ｂt に記憶されている「ツール取扱装置の関節変
数」を取り込み〔ST14〕、ステップ１５以降が実行され
る。ステップ２１に戻った（ｉ＋ｎ）回目に「動作指示
信号」がなくなっているならば、すなわち、操作ボタン
１２ａ，１２Ｅの全てが手放されているならば〔ST2
4〕、終了指令部４ｆ（図１参照）に制御動作の終了を
指示する〔ST25〕。この時点で、一連の「連動する手動
操作」はひとまず終了する。

【００２３】以上は、連動手動操作教示制御手段４Ａに
おけるアルゴリズムを含めて、制御作動を説明した。実
際の教示作業の一例を、次に図１４の（ａ）を参照しな
がら説明する。実線で示すワーク１ｍが破線を経て移動
した後の一点鎖線で表されるワーク１ｍ上の「次の着目
点」Ｂ₂ における接線Ｂ_2sの傾きが、実線で示したワー
ク１ｍ上の「最初の着目点」Ｂ₁ における接線Ｂ_1sの
「大地６４に対して所望する傾き」δ_w に等しくなるよ
うに「ワーク１ｍの姿勢」を与えるとき、ツール２ｎの
先端点５７は一点鎖線で示すワーク１ｍ上の「着目点」
Ｂ₁ に位置している。これは、「ワーク１ｍに対するツ
ール２ｎの相対的な位置」を維持していることを意味す
る。また、一点鎖線で表されるワーク１ｍ上の「着目
点」Ｂ₁ におけるツール２ｎの姿勢が、実線で示したワ
ーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ すなわち「第一の教示点」
Ａ₁ 上におけるツール２ｎの姿勢と同じである。これ
は、「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」を維持して
いることを意味する。ワーク１ｍの矢印２１の動きとツ
ール２ｎの矢印２２の動きとはほとんど同時に行われ、
「連動する手動操作」が実行されている。ツール先端点
５７が、一点鎖線で表されるワーク１ｍ上の「着目点」
Ｂ₁ から矢印２３のように「次の着目点」Ｂ₂ へ移動す
るときは、ツール２ｎの姿勢は維持されているが、この
動きは、ツール取扱装置２の「単独の手動操作」により
実行される。ツール先端点５７が「次の着目点」Ｂ₂ に
位置した状態で、「第二の教示点」Ａ₂ が教示される。
実線で示したワーク１ｍの「着目点」Ｂ₁ が一点鎖線で
表されるワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ へ移動するまで
のワーク１ｍを動かす道程が単純であれば、同じ操作ボ
タンを押し続ければよい。この作動は、設定微小時間Δ
Ｔが経過するたびにステップ２１へ戻され、ステップ２
２以降をたどる。ステップ３４で「ワーク取扱装置１の
アクチュエータ動作指令値」と「ツール取扱装置２のア
クチュエータ動作指令値」とが出力され、その都度ワー
ク１ｍとツール２ｎとが動かされる。そのプロセスは、
図１５のタイミングチャートにおけるΔＴごとにΔＴ×
ｉまでの間繰り返され、ΔＴごとに第二工程部４Ａb か
ら第五工程部４Ａe までの動作を繰り返すことが理解さ
れる。ステップ２４において、「動作指示信号」の全て
が０となれば、もはやワーク１ｍを移動させる必要のな
い状態であり、「連動する手動操作」の制御作動はタイ
ムチャートの終了点ＥＥで終わる。この後は、さらに
「連動する手動操作」が繰り返されるか、後述するごと
くステップ２から「単独の手動操作」が実行される。と
ころで、「着目点」Ｂ₁ が移動する道程が長い場合に、
速度率切替スイッチ１０を切り替えるといったことがあ
る。図１４の（ａ）に示すように、道程の途中に仮の点
ｂ₁ ，ｂ₂ が設定される。そして、前の「着目点」Ｂ₁
から点ｂ₁ までは「速度率」を１．０により、点ｂ₁ か
ら点ｂ₂ までは０．５により、点ｂ₂から後の「着目
点」Ｂ₁ までは０．１により移動させるといったことが
できる。このように、前の「着目点」Ｂ₁ から点ｂ₁ ま
での速度を高くしておくと、後の「着目点」Ｂ₁ の近傍
まで短時間に移動させることができる。点ｂ₂ から後の
「着目点」Ｂ₁ までの速度を遅くしておくと、ワーク１
ｍの停止位置精度を高くでき、しかも、教示者の緊張感
を軽減することができる。上記の点ｂ₁ ，点ｂ₂ ，後の
「着目点」Ｂ₁ は、図１５の終了点ＥＥにそれぞれ対応
する。前の「着目点」Ｂ₁ でのワーク取扱装置１の関節
変数は、点ｂ₁ に到達するまで、設定微小時間ΔＴごと
に変化する。点ｂ₁ から点ｂ₂ をたどる間も、関節変数
記憶部１９ｂw に記憶される関節変数は、設定微小時間
ΔＴごとに置き換えられる。後の「着目点」Ｂ₁ に到達
した時点で、従前の関節変数は消去されている。ワーク
１ｍと連動して動くツール取扱装置２の関節変数も、
「着目点」Ｂ₁ におけるデータだけが関節変数記憶部１
９ｂt に記憶される。しかし、教示ボタン１３が押され
ないかぎり、これらの関節変数も保存されることはな
く、次の関節変数が記憶されると消失する。点ｂ₁ から
点ｂ₂ の間に存在するΔＴが「着目点」Ｂ₁ から点ｂ₁
までに存在するΔＴより小さく描かれている。これは、
移動速度が遅くて１／２０秒の間の移動距離が短いから
である。一方、例えば、点ｂ₁ から点ｂ₂ の間では移動
速度が同じといっても、ΔＴごとの移動距離は同じとは
限らない。例えば、点ｂ₁₁において、制御動作が第五工
程部４Ａe から第二工程部４Ａb に戻ったとき、操作ボ
タン１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅに代えて、操作ボタン１２
ａ，１２Ｅに押し変えられているといった場合がある。
これは、図１６のタイミングチャート中に破線で示した
ように、「動作指示信号」に変化があった場合である。
このように「動作指示信号」が変化しても、全ての信号
が０でないかぎり、ステップ２４からステップ１へ戻さ
れ、新しい「動作指示信号」に基づいてステップ３４ま
で実行される。操作ボタン１２ｂ，１２ｃ，１２Ｅが押
されているときのΔＴ間の移動距離と、操作ボタン１２
ａ，１２Ｅが押されているときのΔＴ間の移動距離とが
一般的に異なることは、容易に推測することができる。

【００２４】ちなみに、「単独の手動操作」において
も、図１４の（ｂ）に示すように、「着目点」Ｂ₁ を移
動させる道程の途中に仮の点ａ₁ ，ａ₂ を設定しておく
ことができる。この説明は本来後述する「単独の手動操
作」のところでなされるべきであるが、「連動する手動
操作」の場合の上記説明と対比させた方が理解しやすい
ので、あえて、ここで触れておくことにする。この場合
も、各区間の「速度率」を１．０，０．５，０．２，
０．１といったように選定することができ、ワーク１ｍ
の移動を速めたり、停止時の緊張緩和が図られる。な
お、「単独の手動操作」においては、「ワーク１ｍの位
置姿勢」を変化させるときはツール２ｎは静止状態にあ
り、「ツール２ｎの位置姿勢」を変化させるときはワー
ク１ｍは静止状態にある。例えば、ツール２ｎをワーク
１ｍ上で「着目点」Ｂ₁ から「次の着目点」Ｂ₂ へ移動
させるとき、ワーク１ｍ上に形成された突起に出会うこ
とがある。その突起を避けて移動しなければならない場
合には、図１４の（ｃ）に破線で示す線分Ｂ₁ Ｂ ₂ 上に
ない仮の点ｃ₁ ，ｃ₂ を経由するように教示する。その
際、点Ｂ₁ から点ｃ₁ までは「直角手動操作モード」と
し、点ｃ₁ から点ｃ₂ までを後述する「関節手動操作モ
ード」として、点ｃ₂ から点Ｂ₂ までを再度「直角手動
操作モード」とするといったように変更することができ
る。点ｃ₁ ，ｃ₂ ，後のＢ₁ は、「単独の手動操作」の
各区間の終了点である。もちろん、点ｃ₁ と点ｃ₂ の途
中に点ｃ₁₁を設け、その点ｃ₁₁を境にして速度率を変更
するということもできる。

【００２５】本発明は「手動操作による教示制御装置」
であって、教示された後に溶接などの実稼動において再
生する動作とは関わりを有しない。しかし、本発明によ
って教示されたデータをもとにしてワーク取扱装置１と
ツール取扱装置２とをプレイバックさせる場合につい
て、簡単に触れておく。図１４の（ａ）における「第一
の教示点」Ａ₁ から「第二の教示点」Ａ₂ までを例にす
る。教示のときは、ワーク１ｍは矢印２１のように動
く。ツール２ｎは矢印２２のように動いた後、矢印２３
のように移動される。一方、再現動作では、ワーク１ｍ
は矢印２１にように動くが、ツール２ｎは矢印２４のよ
うに動く。すなわち、ツール２ｎは移動した「着目点」
Ｂ₁ を経由することがない。再現動作時のワーク１ｍの
移動速度やツール２ｎの移動速度は、教示のときとは関
連のない速度で制御される。「第一の教示点」Ａ₁ と
「第二の教示点」Ａ₂との間を直線的に移動させるか円
弧状に移動させるかということも選択されるようになっ
ている。例えば直線的な移動が指定される場合には、
「第一の教示点」Ａ₁ から「第二の教示点」Ａ₂ へ移動
する途中の点は、内挿計算による補完位置をたどる。円
弧軌跡が指定されている場合には、円弧の円中心が演算
され、移動距離を角度変位に換算して内挿補完される。

【００２６】ここで、図１３とは異なる手順により「ワ
ーク１ｍの位置姿勢」の変化と「ツール２ｎの位置姿
勢」の変化とを実行して、「着目点」Ｂ₁ を「第一の教
示点」Ａ₁ として教示した後に、次の「着目点」Ｂ₂ を
「第二の教示点」Ａ₂ として教示する方法を、図１７を
もとにして説明する。図１７の動作を概略的に説明する
と、図１７の（ａ）は図１３の（ａ）と同じである。図
１７の（ａ）から図１７の（ｂ）の動作は、ツール取扱
装置２の「単独の手動操作」であって、図１３の（ｂ）
から図１３の（ｃ）の動作に対応している。図１７の
（ｂ）から図１７の（ｃ）の動作は、ワーク取扱装置１
とツール取扱装置２の「連動する手動操作」であって、
図１３の（ａ）から図１３の（ｂ）の動作に対応してい
る。図１７の（ａ）から図１７の（ｃ）の動作を、以下
に順を追って述べる。まず、単独連動操作選択手段９に
おいて「単独の手動操作」を選択し、取扱装置指定手段
７によって「ワーク取扱装置」を指定する。そして、動
作指示スイッチ手段１２を操作して、「ワーク１ｍの位
置姿勢」を変更する「動作指示信号」を出力させ、ワー
ク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ の接線Ｂ_1sが「大地６４に対
して所望する傾き」δ_w となるように、「ワーク１ｍの
姿勢」を与える（図１７の（ａ）を参照）。そして、取
扱装置指定手段７を切り替えて「ツール取扱装置」を指
定し、動作指示スイッチ手段１２を操作して、「ツール
２ｎの位置姿勢」を変更する「動作指示信号」を出力さ
せ、ワーク１ｍ上の溶接線６１上の「着目点」Ｂ₁ にお
いて所望する「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」が
与えられる（図１７の（ａ）を参照）。このとき、「ワ
ーク１ｍの位置姿勢」を与えている「ワーク取扱装置１
の関節変数」と、「ツール２ｎの位置姿勢」を与えてい
る「ツール取扱装置２の関節変数」とが自動的に記憶さ
れる。なお、必要があるなら、「着目点」Ｂ₁における
その位置決め状態を、「第一の教示点」Ａ₁ として教示
しておくことができる。この「着目点」Ｂ₁ におけるそ
の位置決め状態を得るとき、図１３の場合にも述べた
が、「単独の手動操作」により「ワーク１ｍの位置姿
勢」の変化させた後に「単独の手動操作」により「ツー
ル２ｎの位置姿勢」を変化させることに代えて、「連動
する手動操作」により「ワーク１ｍの位置姿勢」と「ツ
ール２ｎの位置姿勢」とを変化させるようにしてもよ
い。また、「単独の手動操作」と「連動する手動操作」
とを複合させて、所望する「ワーク１ｍの位置姿勢」と
「ツール２ｎの位置姿勢」とを得るようにすることもで
きる。次に、取扱装置指定手段７によって「ツール取扱
装置」を指定する。動作指示スイッチ手段１２を操作し
て、ツール取扱装置２の「単独の手動操作」により、
「ツール２ｎの位置姿勢」を変更する「動作指示信号」
を出力させる。「着目点」Ｂ₁ における「大地６４に対
するツール２ｎの姿勢」を維持して、「着目点」Ｂ₁ に
位置するツール２ｎをワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ
₂ へ移動させる（図１７の（ｂ）参照）。その後に、単
独連動操作選択手段９において「連動する手動操作」を
選択し、取扱装置指定手段７において「ワーク取扱装
置」を指定する。動作指示スイッチ手段１２を操作し
て、「ワーク１ｍの位置姿勢」を変更するための「動作
指示信号」を出力させる。そして、「次の着目点」Ｂ₂
における「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」と「ワ
ーク１ｍに対するツール２ｎの相対的な位置」とを維持
しながら、ワーク１ｍ上の「次の着目点」Ｂ₂ の接線Ｂ
_2Sが「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となるよう
に「ワーク１ｍの姿勢」が変更される。「連動する手動
操作の信号」，「ワーク取扱装置を指定する信号」およ
び「動作指示信号」の全てを受けている連動手動操作教
示制御手段４Ａは、前述した第一工程部４Ａa から第五
工程部４Ａe までの動作と同じである。その制御動作に
よって得られる例えば矢印１ｐのように動かされたワー
ク１ｍと、ワーク１ｍと連動されたツール２ｎの位置決
め状態が、「第二の教示点」Ａ₂ として教示される（図
１７の（ｃ）参照）。なお、ワーク１ｍ上の「次の着目
点」Ｂ₂ の接線Ｂ_2Sが「大地６４に対して所望する傾
き」δ_w となっているかどうかは、作業員が操作ボタン
の全てを手放した後に、「着目点」Ｂ₂ に角度測定具を
当てるなどして測定することによって確認される。接線
Ｂ_2Sが「大地６４に対して所望する傾き」δ_w となって
いれば、教示ボタン１３が押される。「大地６４に対し
て所望する傾き」δ_w となっていなければ、再度「連動
する手動操作」が実行され、その後に、再び角度測定具
によって接線Ｂ_2Sの傾きが計測される。この例において
は、「着目点」Ｂ₂ に角度測定具を当てるとき、その
「着目点」Ｂ₂ にはツール先端点５７が位置しているの
で、作業員が角度測定具を当てる個所が、図１３の場合
よりも明瞭となる利点がある。「第三の教示点」Ａ
₃ は、「着目点」Ｂ₁ を出発してから「第二の教示点」
Ａ₂ を教示するまでの手順を繰り返すことによって教示
される。このときも、その「第三の教示点」Ａ₃ におい
て「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」が維持され
る。このように「大地６４に対するツール２ｎの姿勢」
を常に一定とした教示作業を手動で操作する際に、本方
法を適用すると、「大地６４に対するツール２ｎの姿
勢」を変化させることなく、「ワーク１ｍの位置姿勢」
を変化させることができる。かつ、「ワーク１ｍに対す
るツール２ｎの相対的な位置」も維持されるので、ワー
ク１ｍとツール２ｎの接触は避けられ、教示作業の簡素
化および迅速化が可能となる。なお、上記の「連動する
手動操作」の制御動作において、「ワーク１ｍの位置姿
勢」を変化させる「動作指示信号」は、ワーク基準点５
６の「直角座標系の各軸方向の移動および各軸周りの回
転を指示する信号」を採用してもよいし、ワーク取扱装
置１の各関節に関する「回転を指示する信号」とするこ
ともできる。

【００２７】〔２〕次に、モード切替スイッチ８によっ
て、「関節手動操作モード」が選定され、かつ、動作切
替スイッチ９により「連動する手動操作」が選択されて
いる場合の「連動する関節手動操作モード」について述
べる。これは、「ツール２ｎの姿勢」については絶対座
標系５１に対して一定に維持されるように、「ツール２
ｎの位置」の変化については「ワーク１ｍの位置姿勢」
の変化に連動して「ワーク１ｍに対するツール２ｎの相
対的な位置」が維持されるように、ワーク取扱装置１お
よびツール取扱装置２のそれぞれの各関節を動作させ、
ワーク基準点５６を所望する位置姿勢に変更するときの
動作である。図１３の（ａ）や図１７の（ａ）のワーク
１ｍとツール２ｎとの最初の位置決め状態を得ておくこ
とは、前述した「連動する直角手動操作モード」を実行
する前の状態と同じである。ティーチングペンダント３
において、動作切替スイッチ９を「連動する手動操作」
に、モード切替スイッチ８を「関節手動操作モード」
に、ロボット切替スイッチ７を「ワーク取扱装置」にす
る。さらに、速度率切替スイッチ１０で所望する「速度
率」を、例えば０．５である「ｒ_c 」に選定する。所望
する操作ボタン例えば１２ｂ，１２Ｄが押されている
と、それらが手放されるまでの処理は、次のようにな
る。 〔ａ〕：第一工程部４Ａa での制御動作は、後述する
〔ａ−１〕ないし〔ａ−４〕からなる。操作ボタン１２
ｂ，１２Ｄとを押すことによって、「動作指示信号」が
取り込まれる〔図９のST１〕。動作切替スイッチ９はオ
ンであって、すなわち「連動する手動操作」が選択され
〔ST２〕、ロボット切替スイッチ７もオン、すなわち
「ワーク取扱装置」が指定され〔ST３〕、そして、モー
ド切替スイッチ８がオフ、すなわち「関節手動操作モー
ド」が選定されている〔図１０のST６〕ので、図１８の
ステップ３５へ進められる。ロボット切替スイッチ７が
オフになっていると、すなわち「ツール取扱装置」が指
定されていれば〔ST３〕、以後の制御は不可能となる。
その場合には、ロボット切替スイッチ７をオン、すなわ
ち、「ワーク取扱装置」を指定するようにとのメッセー
ジが、図示しないＣＲＴなどに表示され〔ST４〕、その
時点で制御は終了される〔ST５〕。この「関節手動操作
モード」においては、ワーク取扱装置１が６自由度のマ
ニプレータか３自由度以下のポジショナでもよい。前述
した「直角手動操作モード」においては６自由度のマニ
プレータである場合に限られていたが、３自由度以下の
ポジショナが使用されていると、操作ボタン群１２によ
って生成される「動作指示信号」はＳ１ないしＳ３だけ
となる。 〔ａ−１〕；ワーク取扱装置１の各関節１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの回転速度が、次のようにして求
められる。操作ボタン１２ｂ，１２Ｄにより生成された
「動作指示信号」Ｓ１ _,Ｓ２ _,Ｓ３ _,Ｓ４ _,Ｓ５ _,Ｓ６
と、選定された「速度率」ｒ_c と、ワーク取扱装置１の
関節手動操作のための速度テーブルに記憶された最高値
Ｖ１_w0 ,Ｖ２_w0 ,Ｖ３_w0 ,Ｖ４_w0 ,Ｖ５_w0 ,Ｖ６_w0とを
用いて、速度指示値Ｖ１_w , Ｖ２_w ，Ｖ３_w ，Ｖ４_w ，
Ｖ５_w ，Ｖ６_w が、式(1A)から演算される〔図１８のST
35〕。 Ｖ１_w ＝Ｓ１ × ｒ_c × Ｖ１_w0 Ｖ２_w ＝Ｓ２ × ｒ_c × Ｖ２_w0 Ｖ３_w ＝Ｓ３ × ｒ_c × Ｖ３_w0 Ｖ４_w ＝Ｓ４ × ｒ_c × Ｖ４_w0 Ｖ５_w ＝Ｓ５ × ｒ_c × Ｖ５_w0 Ｖ６_w ＝Ｓ６ × ｒ_c × Ｖ６_w0 ……(1A) 上記のＳ１ _,Ｓ２ _,Ｓ３ _,Ｓ４ _,Ｓ５ _,Ｓ６は、操作ボ
タン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞれ＋１
操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１押されていないとき、いずれも０である。この例
では、操作ボタン１２ｂ，１２Ｄのみが押されているの
で、Ｖ１_w ＝０ ,Ｖ３_w ＝０ ,Ｖ５_w ＝０ ,Ｖ６_w ＝０
である。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」および「ツール取扱装置２の関
節変数」から、「手動操作開始前の絶対座標系５１にお
けるワーク基準点５６の位置姿勢」を演算する。「動作
指示信号」を受ける前にすでにワーク取扱装置の関節変
数記憶部１９ｂw に記憶されている「ワーク取扱装置１
の関節変数」φ_1-0 , φ_2-0 , φ_3-0 ,φ_4-0 , φ_5-0 ,
φ_6-0 を取り込む〔ST36〕。図６に示す「手動操作開
始前のワーク取扱装置１の設置点５２を基準としたワー
ク１ｍの取付点５３の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｗ
_2-0 は、Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇの表現
によるリンクパラメータを使った式(2A)の同次変換行列
の積として得られる式(3A)のように表すことができる。 Ａ_jw＝Rot(Ｚ ,φ_j ) ・Trans(ａ_jw ,０ ,ｄ_jw）・Rot(Ｘ ,α_jw）……(2A) Ｗ_2-0 ＝Ａ_1w・Ａ_2w・Ａ_3w・Ａ_4w・Ａ_5w・Ａ_6w ……(3A) この式(2A) , (3A) は、前述した式(2) , (3) と同じで
あり、φ_j , ａ_jw ,ｄ_jw,α_jwも、式(2) , (3) の後で
説明したものと同じである。「手動操作開始前の絶対座
標系５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」を表す
同次変換行列 worldＸ_w-0 が、式(3A)を用いて、次式(4
A)のように表される〔ST37〕。 world Ｘ_w-0 ＝Ｚ_w ・Ｗ_2-0 ・Ｅ_w ……(4A) この式(4A)は、前述した式(4) と同じである。また、Ｚ
_w やＥ_w も、式(4) の後のところで説明したものと同じ
である。 〔ａ−３〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」および「ツール取扱装置２の関
節変数」から、「大地６４に対するツール先端点５７の
姿勢」と、「ワーク基準点５６に対するツール先端点５
７の相対的な位置」とを求める。すなわち、「手動操作
開始前の絶対座標系５１におけるツール先端点５７の姿
勢」と、「手動操作開始前のワーク基準点５６に対する
ツール先端点５７の相対的な位置」とが演算される。
「動作指示信号」を受ける前にすでにツール取扱装置２
の関節変数記憶部１９ｂt に記憶されている「ツール取
扱装置２の関節変数」θ_1-0 , θ_2-0 , θ_3-0, θ_4-0 ,
θ_5-0 , θ_6-0 を取り込む〔ST38〕。図６に示す「手
動操作開始前のツール取扱装置２の設置点５４を基準と
したツール取付点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列
Ｔ_2-0 は、Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇの表
現によるリンクパラメータを使った式(10A) の同次変換
行列の積として得られる式(11A)のように表すことがで
きる。 Ａ_jt＝Rot(Ｚ ,θ_j ）・Trans(ａ_jt ,０ ,ｄ_jt）・Rot(Ｘ ,α_jt）… (10A) Ｔ_2-0 ＝Ａ_1t・Ａ_2t・Ａ_3t・Ａ_4t・Ａ_5t・Ａ_6t … (11A) この式(10A) , (11A) は、前述した式(10) , (11) と同
じであり、φ_j , ａ_jt ,ｄ_jt ,α_jtは、式(10) , (11)
の後で説明したものと同じである。「ツール先端点５７
の姿勢」は、「手動操作開始前の大地６４に対するツー
ル先端点５７の姿勢」を維持する必要があるため、「動
作指示信号」を受ける直前での「絶対座標系５１におけ
るツール先端点５７の位置姿勢」を求める。そのために
は、まず、「手動操作開始前の絶対座標系５１における
ツール先端点５７の位置姿勢」を表す同次変換行列 wor
ldＸ_t-0 が、式(11A) を代入して、式(12A) によって算
出される〔ST39〕。

【数７】 この式(12A) も、前述した式(12)と同じである。また、
Ｚ_t やＥ_t も式(12)の後のところで説明したものと同じ
である。上記の式(12A) の各要素を、下式(12Aa)ないし
(12Ac)に代入することにより、「手動操作開始前の絶対
座標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」のデー
タ、すなわち、「動作指示信号を受ける直前での絶対座
標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」のデータ
（α_t-0 ，β_t-0 ，γ_t-0 ）が得られる〔ST40〕。 α_t-0 ＝ Cos^-1( ａ_xt-0／Sin(β_t-0) ) ……(12Aa) β_t-0 ＝ Cos^-1( ａ_xt-0 ) ……(12Ab) γ_t-0 ＝ Sin^-1( ｏ_xt-0／Sin(β_t-0) ) ……(12Ac) これらの式(12Aa)ないし(12Ac)は、それぞれ前述した式
(12a) ないし(12c) と同じである。加えて、「手動操作
開始前のワーク基準点５６に対するツール先端点５７の
相対的な位置」を維持させる必要のあることから、「動
作指示信号を受ける直前でのワーク基準点５６に対する
ツール先端点５７の相対的な位置」を求める。「手動操
作開始前のワーク基準点５６に対するツール先端点５７
の相対的な位置姿勢」を表す同次変換行列を wＸ_t とす
ると、「手動操作開始前の絶対座標系５１におけるツー
ル先端点５７の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ
_t-o は、式(4A)を用いて、次式(13A) のように表され
る。 world Ｘ_t-o ＝ world Ｘ_w-o ・ wＸ_t ……(13A) したがって、上記の同次変換行列 wＸ_t は次式(14A) で
算出される〔ST41〕。

【数８】 上記の式(14A) で表現される wＸ_t は、「手動操作開始
前のワーク基準点５６に対するツール先端点５７の相対
的な位置姿勢」を表す同次変換行列であり、「ツール先
端点５７の位置」が「ワーク基準点５６の位置」の変化
に連動すればよいから、必要となるのは、「動作指示信
号を受ける直前でのワーク基準点５６に対するツール先
端点５７の相対的な位置」のデータ（Ｘ _wｘ_t ，Ｙ _wｘ
_t ，Ｚ _wｘ_t ）である。それらは、上記の式(14A) の４
列目の要素より、次式のように表現することができる。 Ｘ _wｘ_t ＝ｐ_xwｘ_t ，Ｙ _wｘ_t ＝ｐ_ywｘ_t ，Ｚ _wｘ_t ＝ｐ_zwｘ_t ……(14Aa) 式(14Aa)から「手動操作開始前のワーク基準点５６に対
するツール先端点５７の相対的な位置」を表す同次変換
行列 wＴ_t は、次式により求めることができる〔ST4
2〕。

【数９】 上式(13A),(14A),(14Aa)および(14Ab)は、それぞれ前述
した式(13),(14),(14a)および(14b) と同じである。 〔ａ−４〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴ例えば前述した１／２０秒が経過す
るまで待機される。設定微小時間ΔＴが経過すれば〔ST
43〕、ｉ＝０にして、経過時間Δｔ_-iを０に設定する
〔ST44〕。 〔ｂ〕：第二工程部４Ａb での制御動作は、以下のよう
である。最初に押された操作ボタン１２ｂ，１２Ｄが、
設定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続けていた
か、すなわち、「動作指示信号」が同じかどうかを確認
する〔図１９のST45〕。「最初の動作指示信号」が「新
しい動作指示信号」に変化していなければ、経過時間Δ
ｔ_-iに１／２０秒という微小時間ΔＴを加算し〔ST4
6〕、経過時間がΔｔ_-i+1に置き換えられる〔ST47〕。
そして、第三工程部４Ａc の制御動作の開始が指示され
る。もし、操作ボタン１２ｂ，１２Ｄの全てが手放され
ているならば〔ST48〕、終了指令部４ｆ（図８参照）に
制御動作の終了を指示する〔ST49〕。異なった操作ボタ
ンが押されているならば、すなわち、操作ボタン１２
ｂ，１２Ｄに代えて操作ボタン１２ｃが押されていると
〔ST48〕、その「新しい動作指示信号」を「最初の動作
指示信号」に置き換えて、ステップ１から繰り返され
る。 〔ｃ〕：第三工程部４Ａc での制御動作は、以下のよう
である。これは、第二工程部４Ａb からの指示により実
行される。経過時間Δｔ_-i-iすなわちΔＴ×ｉ後の「ワ
ーク取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，
φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i が、次式(15A) によって求めら
れる〔図２０のST50〕。 φ_1-i ＝ φ_1-o ＋ Ｖ１_w × Δ t_-i φ_2-i ＝ φ_2-o ＋ Ｖ２_w × Δ t_-i φ_3-i ＝ φ_3-o ＋ Ｖ３_w × Δ t_-i φ_4-i ＝ φ_4-o ＋ Ｖ４_w × Δ t_-i φ_5-i ＝ φ_5-o ＋ Ｖ５_w × Δ t_-i φ_6-i ＝ φ_6-o ＋ Ｖ６_w × Δ t_-i …… (15A) すなわち、経過時間Δｔ_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「ワー
ク取扱装置１の関節変数」φ_1-i は、「手動操作開始前
のワーク取扱装置１の関節変数」φ_1-0 に、式(1A)で得
られている速度指示値Ｖ１_w に経過時間Δ t_-iを乗じた
ものを加えることにより得られる。φ_2-i ないしφ_6-i
も同様である。「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１
の設置点５２を基準としたワーク取付点５３の位置姿
勢」を表す同次変換行列Ｗ_2-i は、Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈ
ａｒｔｅｎｂｅｒｇの表現によるリンクパラメータを使
った式(25)の同次変換行列の積として得られる式(26)の
ように表すことができる〔ST51〕。 Ａ_jw＝Rot(ｚ ,φ_j-i ) ・Trans(ａ_jw ,０ ,ｄ_jw）・Rot(ｘ ,α_jw）……(25) Ｗ_2-i ＝Ａ_1w・Ａ_2w・Ａ_3w・Ａ_4w・Ａ_5w・Ａ_6w ……(26) 上記の式(25)中のφ_j-i はワーク取扱装置１のｊ番目の
「関節変数」である。ａ_jwは、ワーク取扱装置１のｊ番
目のリンク長さで、固定値である。ｄ_jwは、ワーク取扱
装置１の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの
間の距離で、固定値である。α_jwは、ワーク取扱装置１
の（ｊ−１）番目のリンクとｊ番目のリンクとの間の角
度で、固定値である。「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系
５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」を表す同次
変換行列 worldＸ_w-i を、式(26)を用いて、次式で表さ
れる。 world Ｘ_w-i ＝Ｚ_w ・Ｗ_2-i ・Ｅ_w ……(27) ワーク取付点５３が式(26)に従って動作しても、「ツー
ル先端点５７の姿勢」を変化させず、「絶対座標系５１
におけるツール先端点５７の位置」の変化のみを、「ワ
ーク取付点５３の位置姿勢」の変化に連動させる必要が
ある。したがって、そのときの「ワーク取付点５３に対
するツール先端点５７の相対的な位置」を変えないよう
にするための「経過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の
設置点５４を基準としたツール取付点５５の位置姿勢」
を表す同次変換行列Ｔ_2-i が求められる。まず、ワーク
取付点５３の動きに連動するために、「経過時間Δｔ_-i
後の絶対座標系５１におけるツール先端点５７の位置姿
勢」を表す同次変換行列world Ｘ_t-i は、ステップ４２
で式(14Ab)から求められた「手動操作開始前のワーク基
準点５６に対するツール先端点５７の相対的な位置」を
表す同次変換行列 wＴ_t と上式(27)とを用いて、次式で
算出される。

【数１０】 「絶対座標系５１におけるツール先端点５７の位置」
は、上記の式(19A) の４列目の要素より、次のように表
される。 Ｘ_t-i ＝ｐ_xt-i，Ｙ_t-i ＝ｐ_yt-i，Ｚ_t-i ＝ｐ_zt-i … (19Aa) ワーク取付点５３が式(26)のように従って動作したとき
の「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系５１におけるツール
先端点５７の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ
_t-i を、上記の式(19Aa)と、式(12Aa)ないし(12Ac)によ
って算出された「手動操作開始前の絶対座標系５１にお
けるツール先端点５７の姿勢」のデータ（α_t-0 ，β
_t-0 ，γ_t-0 ）から、次のように求めることができる。 world Ｘ_t-i ＝Trans(Ｘ_t-i ，Ｙ_t-i ，Ｚ_t-i ）・Rot(Ｚ ,α_t-0)・ Rot(Ｙ ,β_t-0)・Rot(Ｚ ,γ_t-0) …… (20A) これは、式(12A) と同様に、式(21A) のように表現され
る。 world Ｘ_t-i ＝Ｚ_t ・Ｔ_2-i ・Ｅ_t …… (21A) この式(21A) を変形することによって、「経過時間Δ t
_-i後のツール取扱装置２の設置点５４を基準としたツー
ル取付点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ
_2-i は、以下のように関連づけることができる。 Ｔ_2-i ＝（Ｚ_t ) ^-1・ world Ｘ_t-i ・（Ｅ_t ) ^-1 …… (22A) ワーク取付点５３が式(26)に従って動作しても、「ワー
ク取付点５３に対するツール先端点５７の相対的な位
置」を変えないようにするための「経過時間Δ t_-i後の
ツール取扱装置２の設置点５４を基準としたツール取付
点５５の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i は、上記
式(22A) に式(20A) を代入することによって得られる
〔ST52〕。 〔ｄ〕：第四工程部４Ａd の制御動作は、以下のように
なる。式(22A) で得た「経過時間Δ t_-i後のツール取扱
装置２の設置点５４を基準としたツール取付点５５の位
置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i を逆変換して、「経
過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」
θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i が求
められる〔ST53〕。なお、式(26)により得た「経過時間
Δ t_-i後のワーク取扱装置１の設置点５２を基準とした
ワーク取付点５３の位置姿勢」を表す同次変換行列Ｗ
_2-i を逆変換した「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置
１の関節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ
_5-i ，φ_6-i は、その以前のステップ５０において、す
でに求められている。「経過時間Δｔ_-i後のツール取扱
装置２の関節変数」θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i，θ_4-i ，
θ_5-i ，θ_6-i は、直ちにツール取扱装置２の関節変数
記憶部１９ｂt に記憶され、「経過時間Δｔ_-i後のワー
ク取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ
_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i も、直ちにワーク取扱装置１の関
節変数記憶部１９ｂw に記憶される。 〔ｅ〕：第五工程部４Ａe の制御動作は、以下のように
なる。ツール取扱装置２における「アクチュエータ動作
指令値」およびワーク取扱装置１における「アクチュエ
ータ動作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量
を、Ｒ_t1 ,Ｒ_t2 ,Ｒ_t3 ,Ｒ_t4 ,Ｒ_t5 ,Ｒ_t6 ,Ｒ_W1 ,Ｒ_W2
,Ｒ_W3 ,Ｒ_W4 ,Ｒ_W5 ,Ｒ_W6とする。いずれもロボットご
とに決まった値であり、制御装置４に予め記憶されてい
る。ステップ５３で求めた「経過時間Δ t_-i後のツール
取扱装置２の関節変数」θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ
_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i から、ツール取扱装置２の「アク
チュエータ１７Ｔの動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ
_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iが、前記した式(101) と
同じ式によって演算される〔ST54〕。また、ステップ５
０で求めた「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関
節変数」φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ
_6-i から、ワーク取扱装置１の「アクチュエータ１７Ｗ
の動作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ
_w5-i ,ａ_w6-iが、前記した式(102) と同じ式によって演
算される〔ST54〕。こうして得られた「ツール取扱装置
２のアクチュエータ動作指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ
_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iと、「ワーク取扱装置１
のアクチュエータ動作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i
,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-iとは、経過時間がΔＴ×ｉと
なった直後に〔ST55〕出力される〔ST56〕。その後に、
第二工程部４Ａb の実行のために、ステップ４５へ戻さ
れる。以上述べた「連動する関節手動操作モード」にお
いて、「動作指示信号」を受けてから、その信号がなく
なるまでの各工程部における制御動作とその繰り返し
は、図１５や図１６のタイミングチャートと同じであ
る。図１３（ａ）から図１３の（ｂ）まで、図１７の
（ｂ）から図１７の（ｃ）まで、および図１４の（ａ）
の説明は本例においても同じである。

【００２８】これ以後は本発明の説明ではない。例えば
図１３の（ｂ）から図１３の（ｃ）への動作や図１７の
（ａ）から図１７の（ｂ）への動作などにおいて使用さ
れる「単独の手動操作」の制御動作を参考までに記載し
ておく。すなわち、従来からも行われている「単独の直
角手動操作」または「単独の関節手動操作」の説明であ
る。したがって、制御装置４は、上記した「連動する直
角手動操作モード」または「連動する関節手動操作モー
ド」のみならず、「単独の直角手動操作モード」または
「単独の関節手動操作モード」をも実行する複合した制
御システムであることが理解される。 〔３〕ツール取扱装置２の関節を動作させ、絶対座標系
５１において、ツール２ｎを所望する位置姿勢に変更す
るときの「単独の直角手動操作」について説明する。テ
ィーチングペンダント３において、ロボット切替スイッ
チ７を「ツール取扱装置」に、モード切替スイッチ８を
「直角手動操作モード」に、動作切替スイッチ９を「単
独の手動操作」にする。さらに、速度率切替スイッチ１
０で、所望する「速度率」を、例えば０．２である「ｒ
_b 」に選定する。操作ボタン例えば１２ｂ，１２ｃを押
したとすると、それらが手放されるまでの処理は、次の
ようになる。 〔ａ〕：第一工程部４Ｔa での制御動作は、以下の〔ａ
−１〕ないし〔ａ−３〕からなる。操作ボタン１２ｂ，
１２ｃを押すことにより、「動作指示信号」が取り込ま
れる〔図９のST１〕。動作切替スイッチ９はオフ、すな
わち「単独の手動操作」が選択され〔ST２〕、モード切
替スイッチ８はオン、すなわち「直角手動操作モード」
が選定され〔ST57〕、また、ロボット切替スイッチ７は
オフ、すなわち「ツール取扱装置」が指定されている
〔図２１のST58〕ので、ステップ５９へ進められる。 〔ａ−１〕；ツール先端点５７の絶対座標系５１の各軸
方向の移動速度および各軸周りの回転速度が、以下のよ
うにして求められる。操作ボタン１２ｂ，１２ｃによっ
て生成された「動作指示信号」Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ，Ｓ
α，Ｓβ，Ｓγと、選定された「速度率」ｒ_b と、ツー
ル２ｎの直角手動操作のための速度テーブルに記憶され
た最高値Ｖｘ_t0 ,Ｖｙ_t0 ,Ｖｚ_t0 ,Ｖα_t0 ,Ｖβ_t0 ,Ｖ
γ_t0とを用いて、速度指示値Ｖｘ_t , Ｖｙ_t ，Ｖｚ_t ，
Ｖα_t ，Ｖβ_t ，Ｖγ_t が、式(32)から求められる〔ST
59〕。 Ｖｘ_t ＝Ｓｘ × ｒ_b × Ｖｘ_t0 Ｖｙ_t ＝Ｓｙ × ｒ_b × Ｖｙ_t0 Ｖｚ_t ＝Ｓｚ × ｒ_b × Ｖｚ_t0 Ｖα_t ＝Ｓα × ｒ_b × Ｖα_t0 Ｖβ_t ＝Ｓβ × ｒ_b × Ｖβ_t0 Ｖγ_t ＝Ｓγ × ｒ_b × Ｖγ_t0 ……(32) 上記のＳｘ ,Ｓｙ ,Ｓｚ ,Ｓα ,Ｓβ ,Ｓγは、 操作ボタン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞ
れ＋１ 操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１ 押されていないとき、いずれも０である。この例では、
操作ボタン１２ｂ，１２ｃのみが押されているので、Ｖ
ｘ_t ＝０ ,Ｖα_t ＝０ ,Ｖβ_t ＝０ ,Ｖγ_t ＝０であ
る。ちなみに、このツール移動装置２の「単独の直角手
動操作モード」は、ワーク１ｍ上の「着目点」Ｂ₁ にツ
ール２ｎを移動させるときに実行される。例えば、図１
３の（ａ）のようにツール２ｎを位置決めするときや、
図１３の（ｂ）から図１３の（ｃ）となるようにツール
２ｎを移動させるときに実行される。後者の場合には、
ツール先端点５７を回転させると、「ツール２ｎの姿
勢」が変わってしまうので、操作ボタン１２ｄ〜１２
ｆ，１２Ｄ〜１２Ｆは押されることがない。したがっ
て、ツール先端点５７の絶対座標系５１の各軸周りの回
転速度は、常に０とされる。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ツール
取扱装置２の関節変数」から「手動操作開始前の絶対座
標系５１におけるツール先端点５７の位置姿勢」を演算
する。「動作指示信号」を受ける前にすでにツール取扱
装置の関節変数記憶部１９ｂt に記憶されている「ツー
ル取扱装置２の関節変数」θ_1-0 , θ_2-0 , θ_3-0 ,θ
_4-0 , θ_5-0 , θ_6-0 を取り込む〔ST60〕。そして、
「手動操作開始前の絶対座標系５１におけるツール先端
点５７の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ
_t-o を、式(33)によって算出する〔ST61〕。 world Ｘ_t-o ＝Ｚ_t ・Ｔ_2-0 ・Ｅ_t ……(33) 式(33)は、下式のようにおくことができる。

【数１１】 式(33)を変換すると、「動作指示信号を受ける直前での
絶対座標系５１におけるツール先端点５７の位置」のデ
ータ（Ｘ_t-o , Ｙ_t-o , Ｚ_t-o ）と、「動作指示信号を
受ける直前での絶対座標系５１におけるツール先端点５
７の姿勢」のデータ（α_t-o ，β_t-o ，γ_t-o ）とが得
られる。すなわち、下式で等価となる６つのパラメータ
が求められる。

【数１２】 Ｘ_t-o ＝ｐ_x ，Ｙ_t-o ＝ｐ_y ，Ｚ_t-o ＝ｐ_z ……(35) α_t-o ＝ Cos^-1 (ａ_x ／Sin(β_t-o ) ) ……(36) β_t-o ＝ Cos^-1 (ａ_z ) ……(37) γ_t-o ＝ Sin^-1 (ｏ_z ／Sin(β_t-o ) ) ……(38) これらの式(35),(36),(37),(38) によって、「絶対座標
系５１におけるツール先端点５７の位置姿勢」が求めら
れる〔ST62〕。 〔ａ−３〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴ例えば１／２０秒が経過するまで待
機される。設定微小時間ΔＴが経過すれば〔ST63〕、ｉ
＝０とし、経過時間Δｔ_-iを０に設定する〔ST64〕。 〔ｂ〕：第二工程部４Ｔb の制御動作は、以下のようで
ある。最初に押された操作ボタン１２ｂ，１２ｃが、設
定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続けていた
か、すなわち、「動作指示信号」が同じかどうかを確認
する〔図２２のST65〕。最初の「動作指示信号」が「新
しい動作指示信号」に変化していなければ、経過時間Δ
ｔ_-iに１／２０秒という微小時間ΔＴを加算し〔ST6
6〕、経過時間がΔｔ_-i+1に置き換えられる〔ST67〕。
そして、第三工程部４Ｔc の制御動作の開始が指示され
る。もし、操作ボタン１２ｂ，１２ｃの全てが手放され
ているならば〔ST68〕、すなわち、「動作指示信号」が
なくなっているならば、終了指令部４ｆ（図８参照）に
制御動作の終了を指示する〔ST69〕。異なった操作ボタ
ンが押されているならば、すなわち、操作ボタン１２
ｂ，１２ｃに代えて操作ボタン１２ａ，１２ｂが押され
ていると〔ST68〕、その「新しい動作指示信号」を「最
初の動作指示信号」に置き換えて、ステップ１から繰り
返される。 〔ｃ〕：第三工程部４Ｔc での制御動作は、以下のよう
である。これは、第二工程部４Ｔb からの指示により実
行される。経過時間Δｔ_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「絶対
座標系５１におけるツール先端点５７の位置」のデータ
（Ｘ_t-i ，Ｙ_t-i ，Ｚ_t-i ）と、「経過時間Δ t_-i後の
絶対座標系５１におけるツール先端点５７の姿勢」のデ
ータ（α_t-i ，β_t-i ，γ_t-i ）とが、次式(39)によっ
て求められる。ただし、「ツール先端点５７の姿勢」は
変化されないので、前述したごとく、Ｖα_t ＝０ ,Ｖβ
_t ＝０ ,Ｖγ_t ＝０であり、データ（α_t-i ，β_t-i ，
γ_t-i ）はいずれも０である。 Ｘ_t-i ＝ Ｘ_t-o ＋ Ｖｘ_t × Δ t_-i Ｙ_t-i ＝ Ｙ_t-o ＋ Ｖｙ_t × Δ t_-i Ｚ_t-i ＝ Ｚ_t-o ＋ Ｖｚ_t × Δ t_-i α_t-i ＝ α_t-o ＋ Ｖα_t × Δ t_-i β_t-i ＝ β_t-o ＋ Ｖβ_t × Δ t_-i γ_t-i ＝ γ_t-o ＋ Ｖγ_t × Δ t_-i ……(39) 「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系５１におけるツール先
端点５７の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ_t-i
は、次式によって表される。 world Ｘ_t-i ＝Trans(Ｘ_t-i ，Ｙ_t-i ，Ｚ_t-i ) ・Rot(Ｚ ,α_t-i ) ・ Rot(Ｙ ,β_t-i ) ・Rot(Ｚ ,γ_t-i ) ……(40) 「経過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の設置点５４を
基準としたツール取付点５５の位置姿勢」を表す同次変
換行列Ｔ_2-i は、前記した式(22)と同様に、次式(41)で
演算される。 Ｔ_2-i ＝（Ｚ_t ) ^-1・ world Ｘ _t-i ・（Ｅ_t ) ^-1 ……(41) 〔ｄ〕：第四工程部４Ｔd での制御動作は、以下のよう
である。式(41)で得た「経過時間Δ t_-i後のツール取扱
装置２の設置点５４を基準としたツール取付点５５の位
置姿勢」を表す同次変換行列Ｔ_2-i を逆変換して、「経
過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」
θ_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i が求
められる〔ST70〕。 〔ｅ〕：第五工程部４Ｔe での制御動作は、以下のよう
である。ツール取扱装置２における「アクチュエータ動
作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量を、Ｒ
_t1，Ｒ_t2，Ｒ_t3，Ｒ_t4，Ｒ_t5，Ｒ_t6とする。いずれもツ
ール取扱装置２において決まった値であり、制御装置４
に予め記憶されている。ステップ７０で求めた「経過時
間Δ t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」θ_1-i ，θ
_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i から、ツール取
扱装置２の「アクチュエータ１７Ｔの動作指令値」ａ
_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-iが、下
記の式(101B)によって演算される〔ST71〕。 ａ_t1-i＝θ_1-i ／Ｒ_t1 ａ_t2-i＝θ_2-i ／Ｒ_t2 ａ_t3-i＝θ_3-i ／Ｒ_t3 ａ_t4-i＝θ_4-i ／Ｒ_t4 ａ_t5-i＝θ_5-i ／Ｒ_t5 ａ_t6-i＝θ_6-i ／Ｒ_t6 ……(101B) この式(101B)は、前述した式(101) と同じである。こう
して得られた「ツール取扱装置２のアクチュエータ動作
指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ
_t6-iは、経過時間がΔＴ×ｉとなった直後に〔ST72〕、
ツール取扱装置２を作動させるためのアクチュエータ動
作指令部１７Ｔa （図８参照）へ出力される〔ST73〕。
その後に、第二工程部４Ｔb の実行のために、ステップ
６５へ戻される。ステップ７３の後に、ツール取扱装置
２のアクチュエータ１７Ｔ₁ ，１７Ｔ₂，１７Ｔ₃ ，１
７Ｔ₄ ，１７Ｔ₅ ，１７Ｔ₆ （図７参照）が作動して、
ツール取扱装置２により「ツール２ｎの位置姿勢」が変
化される。このようにして「ツール２ｎの位置姿勢」を
与えると、図１３の（ａ）におけるツール２ｎの位置決
めや、図１３の（ｂ）から図１３の（ｃ）への動作や、
図１７の（ａ）におけるツール２ｎの位置決めや、図１
７の（ａ）から図１７の（ｂ）への動作が実行できる。

【００２９】〔４〕ワーク取扱装置１の関節を動作さ
せ、絶対座標系５１において、ワーク１ｍを所望する位
置姿勢に変更するときの「単独の直角手動操作」につい
て説明する。ティーチングペンダント３において、ロボ
ット切替スイッチ７を「ワーク取扱装置」に、モード切
替スイッチ８を「直角手動操作モード」に、動作切替ス
イッチ９を「単独の手動操作」にする。さらに、速度率
切替スイッチ１０で、所望する「速度率」を、例えば
０．５である「ｒ_c 」に選定する。所望する操作ボタ
ン、例えば１２ａ，１２ｅを押したとすると、それらが
手放されるまでの処理は、次のようになる。 〔ａ〕：第一工程部４Ｗa の制御動作は、後述する〔ａ
−１〕ないし〔ａ−３〕からなる。操作ボタン１２ａ，
１２ｅを押すことにより、「動作指示信号」が取り込ま
れる〔図９のST１〕。動作切替スイッチ９はオフ、すな
わち「単独の手動操作」が選択され〔ST２〕、モード切
替スイッチ８はオン、すなわち「直角手動操作モード」
が選定され〔ST57〕、ロボット切替スイッチ７もオン、
すなわち「ワーク取扱装置」が指定されている〔図２１
のST58〕ので、図２３のステップ７４へ進められる。ワ
ーク取扱装置１は、６自由度のマニプレータであって
も、３自由度以下のポジショナであってもよい。しか
し、本例では６自由度のマニプレータである場合に限ら
れるので、ステップ７４において、ワーク取扱装置１が
６自由度であるかどうかが問われるようになっている。
このワーク取扱装置１の自由度は、制御装置４に予め記
憶されているので、それにしたがって、ワーク取扱装置
１が６自由度であるかどうかが判定される。もし、ワー
ク取扱装置１がポジショナであれば、以後の制御は不可
能である旨のエラーメッセージが図示しないＣＲＴなど
に表示され〔ST75〕、その時点で制御は終了される〔ST
76〕。ワーク取扱装置１が６自由度であれば〔ST74〕、
ステップ７７へ進められる。 〔ａ−１〕；ワーク基準点５６の絶対座標系５１の各軸
方向の移動速度および各軸周りの回転速度が、以下のよ
うにして求められる。操作ボタン１２ａ，１２ｅによっ
て生成された「動作指示信号」Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ，Ｓ
α，Ｓβ，Ｓγと、選定された「速度率」ｒ_c と、ワー
ク１ｍの直角手動操作のための速度テーブルに記憶され
た最高値Ｖｘ_w0 ,Ｖｙ_w0 ,Ｖｚ_w0 ,Ｖα_w0 ,Ｖβ_w0 ,Ｖ
γ_w0とを用いて、速度指示値Ｖｘ_w , Ｖｙ_w ，Ｖｚ_w ，
Ｖα_w ，Ｖβ_w ，Ｖγ_w が、式(42)から求められる〔ST
77〕。 Ｖｘ_w ＝Ｓｘ × ｒ_c × Ｖｘ_w0 Ｖｙ_w ＝Ｓｙ × ｒ_c × Ｖｙ_w0 Ｖｚ_w ＝Ｓｚ × ｒ_c × Ｖｚ_w0 Ｖα_w ＝Ｓα × ｒ_c × Ｖα_w0 Ｖβ_w ＝Ｓβ × ｒ_c × Ｖβ_w0 Ｖγ_w ＝Ｓγ × ｒ_c × Ｖγ_w0 ……(42) 上記のＳｘ ,Ｓｙ ,Ｓｚ ,Ｓα ,Ｓβ ,Ｓγは、操作ボ
タン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞれ＋１ 操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１ 押されていないとき、いずれも０である。この例では、
操作ボタン１２ａ，１２ｅのみが押されているので、Ｖ
ｙ_w ＝０ ,Ｖｚ_w ＝０ ,Ｖα_w ＝０ ,Ｖγ_w ＝０であ
る。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」から「手動操作開始前の絶対座
標系５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」を演算
する。「動作指示信号」を受ける前にすでにワーク取扱
装置の関節変数記憶部１９ｂw に記憶されている「ワー
ク取扱装置１の関節変数」φ_1-0 , φ_2-0 , φ_3-0 ,φ
_4-0 , φ_5-0 , φ_6-0 を取り込む〔ST78〕。そして、
「手動操作開始前の絶対座標系５１におけるワーク基準
点５６の位置姿勢」を表す同次変換行列world Ｘ
_w-o を、次式（43) によって演算する〔ST79〕。 world Ｘ_w-o ＝Ｚ_w ・Ｔ_2-0 ・Ｅ_w ……(43) 式(43)は、下式のようにおくことができる。

【数１３】 式（44) を変換すると、「動作指示信号を受ける直前で
の絶対座標系５１におけるワーク基準点５６の位置」の
データ（Ｘ_w-o , Ｙ_w-o , Ｚ_w-o ）と、「動作指示信号
を受ける直前での絶対座標系５１におけるワーク基準点
５６の姿勢」のデータ（α_w-o ，β_w-o ，γ_w-o ）とが
得られる。すなわち、下式で等価となる６つのパラメー
タが求められる。

【数１４】 Ｘ_w-o ＝ｐ_x ，Ｙ_w-o ＝ｐ_y ，Ｚ_w-o ＝ｐ_z ……(45) α_w-o ＝ Cos^-1 (ａ_x ／Sin(β_w-o ) ) ……(46) β_w-o ＝ Cos^-1 (ａ_z ) ……(47) γ_w-o ＝ Sin^-1 (ｏ_z ／Sin(β_w-o ) ) ……(48) これらの式(45),(46),(47),(48) によって、「絶対座標
系５１におけるワーク基準点５６の位置姿勢」が求めら
れる〔ST80〕。 〔ａ−３〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴが経過するまで待機される。設定微
小時間ΔＴが経過すれば〔ST81〕、ｉ＝０として、経過
時間Δｔ_-iを０に設定する〔ST82〕。 〔ｂ〕：第二工程部４Ｗb の制御動作は、以下のようで
ある。最初に押された操作ボタン１２ａ，１２ｅが、設
定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続けていた
か、すなわち、「動作指示信号」が同じかどうか確認す
る〔図２４のST83〕。最初の「動作指示信号」が「新し
い動作指示信号」に変化していなければ、経過時間Δｔ
_-iに微小時間ΔＴを加算し〔ST84〕、経過時間がΔｔ
_-i+1に置き換えられる〔ST85〕。そして、第三工程部４
Ｗc の制御動作の開始が指示される。もし、操作ボタン
１２ａと１２ｅの全てが手放されているならば〔ST8
6〕、すなわち、「動作指示信号」がなくなっているな
らば、終了指令部４ｆ（図８参照）に制御動作の終了を
指示する〔ST87〕。異なった操作ボタンが押されている
ならば、すなわち、操作ボタン１２ａ，１２ｅに代えて
操作ボタン１２ａ，１２ｃ，１２Ｅが押されていると
〔ST86〕、その「新しい動作指示信号」を「最初動作指
示信号」に置き換えて、ステップ１から繰り返される。 〔ｃ〕：第三工程部４Ｗc の制御動作は、以下のようで
ある。これは、第二工程部４Ｗb からの指示により実行
される。経過時間Δｔ_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「絶対座
標系５１におけるワーク基準点５６の位置」のデータ
（Ｘ_w-i ，Ｙ_w-i ，Ｚ_w-i ）と、「経過時間Δ t_-i後の
絶対座標系５１におけるワーク基準点５６の姿勢」のデ
ータ（α_w-i ，β_w-i ，γ_w-i ）とが、次式(49)によっ
て求められる。 Ｘ_w-i ＝ Ｘ_w-o ＋ Ｖｘ_w × Δ t_-i Ｙ_w-i ＝ Ｙ_w-o ＋ Ｖｙ_w × Δ t_-i Ｚ_w-i ＝ Ｚ_w-o ＋ Ｖｚ_w × Δ t_-i α_w-i ＝ α_w-o ＋ Ｖα_w × Δ t_-i β_w-i ＝ β_w-o ＋ Ｖβ_w × Δ t_-i γ_w-i ＝ γ_w-o ＋ Ｖγ_w × Δ t_-i ……(49) 「経過時間Δ t_-i後の絶対座標系５１におけるワーク基
準点５６の位置姿勢」を表す同次変換行列 worldＸ_w-i
は、次式で表される。 world Ｘ_w-i ＝Trans(Ｘ_w-i ，Ｙ_w-i ，Ｚ_w-i ) ・Rot(Ｚ ,α_w-i ) ・ Rot(Ｙ ,β_w-i ) ・Rot(Ｚ ,γ_w-i ) ……(50) 「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の設置点５２を
基準としたワーク取付点５３の位置姿勢」を表す同次変
換行列Ｗ_2-i は、前記した式(18)と同様の次式(51)で演
算される。 Ｗ_2-i ＝（Ｚ_w ）^-1・ world Ｘ_w-i ・（Ｅ_w ）^-1 ……(51) 〔ｄ〕：第四工程部４Ｗd での制御動作は、以下のよう
である。式(51)で得た「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱
装置１の設置点５２を基準としたワーク取付点５３の位
置姿勢」を表す同次変換行列Ｗ_2-i を逆変換して、「経
過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」
φ_1-i ，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i が求
められる〔ST88〕。 〔ｅ〕：第五工程部４Ｗe での制御動作は、以下のよう
である。ワーク取扱装置１における「アクチュエータ動
作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量を、Ｒ
_w1，Ｒ_w2，Ｒ_w3，Ｒ_w4，Ｒ_w5，Ｒ_w6とする。いずれもワ
ーク取扱装置１において決まった値であり、制御装置４
に予め記憶されている。ステップ８８で求めた「経過時
間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」φ_1-i ，φ
_2-i ，φ_1-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i から、
ワーク取扱装置１の「アクチュエータ１７Ｗの動作指令
値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-i
が、下記の式(102C)によって演算される〔ST89〕。 ａ_w1-i＝φ_1-i ／Ｒ_w1 ａ_w2-i＝φ_2-i ／Ｒ_w2 ａ_w3-i＝φ_3-i ／Ｒ_w3 ａ_w4-i＝φ_4-i ／Ｒ_w4 ａ_w5-i＝φ_5-i ／Ｒ_w5 ａ_w6-i＝φ_6-i ／Ｒ_w6 ……(102C) この式(102C)は、前述した式(102) と同じである。こう
して得られた「ワーク取扱装置１のアクチュエータ動作
指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ
_w6-iは、経過時間がΔＴ×ｉとなった直後に〔ST90〕、
ワーク取扱装置１を作動させるためのアクチュエータ動
作指令部１７Ｗa （図８参照）へ出力される〔ST91〕。
その後に、第二工程部４Ｗb の実行のために、ステップ
８３へ戻される。ステップ９１の後に、ワーク取扱装置
１のアクチュエータ１７Ｗ₁ ，１７Ｗ₂，１７Ｗ₃ ，１
７Ｗ₄ ，１７Ｗ₅ ，１７Ｗ₆ （図７参照）が作動して、
ワーク取扱装置１により「ワーク１ｍの位置姿勢」が変
化される。このようにして「ワーク１ｍの位置姿勢」を
与えると、図１３の（ａ）におけるワーク１ｍの位置決
めや、図１７の（ａ）におけるワーク１ｍの位置決めの
動作が実行できる。

【００３０】〔５〕ツール取扱装置２の関節を動作させ
て、絶対座標系５１において、ツール２ｎを所望する位
置姿勢に変更するときの「単独の関節手動操作」につい
て説明する。ツール取扱装置２による「単独の関節手動
操作」によれば、ツール２ｎをワーク１ｍの溶接線６１
上で所望する姿勢角に位置決めすることは容易でない。
したがって、図１３や図１７を用いて述べた発明には直
接適用することができない。しかし、ツール２ｎの姿勢
を問題としない場合には、例えば、ワーク１ｍの溶接線
６１上にツール先端部５７を配置させるだけのときに
は、この「単独の関節手動操作」を使用することができ
るので、以下に説明しておくことにする。ティーチング
ペンダント３において、ロボット切替スイッチ７を「ツ
ール取扱装置」に、モード切替スイッチ８を「関節手動
操作モード」に、動作切替スイッチ９を「単独の手動操
作」にする。さらに、速度率切替スイッチ１０で、所望
する「速度率」を、例えば０．２である「ｒ_b 」に選定
する。所望する操作ボタン、例えば１２Ａ，１２ｃを押
したとすると、それらが手放されるまでの処理は、次の
ようになる。 〔ａ〕：第一工程部４Ｔa の制御動作は、以下の〔ａ−
１〕なしい〔ａ−３〕からなる。操作ボタン１２Ａ，１
２ｃを押すことにより、「動作指示信号」が取り込まれ
る〔図９のST１〕。動作切替スイッチ９はオフ、すなわ
ち「単独の手動操作」が選択され〔ST２〕、モード切替
スイッチ８もオフ、すなわち「関節手動操作モード」が
選定され〔ST57〕、ロボット切替スイッチ７もオフ、す
なわち「ツール取扱装置」が指定されている〔図２５の
ST92〕のでステップ９３へ進められる。 〔ａ−１〕；ツール取扱装置２の各関節２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆの回転速度が、次のようにして求
められる。操作ボタン１２Ａ，１２ｃにより生成された
「動作指示信号」Ｓ１ ,Ｓ２ ,Ｓ３ ,Ｓ４ ,Ｓ５ ,Ｓ６
と、選定された「速度率」ｒ_b と、ツール取扱装置２の
関節手動操作のための速度テーブルに記憶された最高値
Ｖ１_t0 ,Ｖ２_t0 ,Ｖ３_t0 ,Ｖ４_t0 ,Ｖ５_t0 ,Ｖ６_t0とを
用いて、速度指示値Ｖ１_t , Ｖ２_t ，Ｖ３_t ，Ｖ４_t ，
Ｖ５_t ，Ｖ６_t が、式(52)から演算される〔ST93〕。 Ｖ１_t ＝Ｓ１ × ｒ_b × Ｖ１_t0 Ｖ２_t ＝Ｓ２ × ｒ_b × Ｖ２_t0 Ｖ３_t ＝Ｓ３ × ｒ_b × Ｖ３_t0 Ｖ４_t ＝Ｓ４ × ｒ_b × Ｖ４_t0 Ｖ５_t ＝Ｓ５ × ｒ_b × Ｖ５_t0 Ｖ６_t ＝Ｓ６ × ｒ_b × Ｖ６_t0 ……(52) 上記のＳ１ ,Ｓ２ ,Ｓ１ ,Ｓ２ ,Ｓ５ ,Ｓ６は、操作ボ
タン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞれ＋１ 操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１ 押されていないとき、いずれも０である。この例では、
操作ボタン１２Ａ，１２ｃのみが押されているので、Ｖ
２_t ＝０ ,Ｖ４_t ＝０ ,Ｖ５_t ＝０ ,Ｖ６_t ＝０であ
る。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ツール
取扱装置２の関節変数」から「手動操作開始前のツール
取扱装置２の位置姿勢」を演算する。「動作指示信号」
を受ける前にすでにツール取扱装置の関節変数記憶部１
９ｂt に記憶されている「ツール取扱装置２の関節変
数」θ_1-0 ，θ_2-0 ，θ_3-0 ，θ_4-0 ，θ_5-0 ，θ_6-0
を取り込む〔ST94〕。 〔ａ−３〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴが経過するまで待機される。設定微
小時間ΔＴが経過すれば〔ST95〕、ｉ＝０とし、経過時
間Δｔ_-iを０に設定する〔ST96〕。 〔ｂ〕：第二工程部４Ｔb の制御動作は、以下のようで
ある。最初に押された操作ボタン１２Ａ，１２ｃが、設
定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続けていた
か、すなわち、「動作指示信号」が同じかどうか確認す
る〔図２６のST97〕。最初の「動作指示信号」が「新し
い動作指示信号」に変化していなければ、経過時間Δ t
_-iに微小時間ΔＴを加算し〔ST98〕、経過時間がΔｔ
_-i+1に置き換えられる〔ST99〕。そして、第三工程部４
Ｔc の制御動作の開始が指示される。操作ボタン１２
Ａ，１２ｃの全てが手放された状態ならば〔ST100 〕、
すなわち、「動作指示信号」がなくなっているならば、
終了指令部４ｆ（図８参照）に制御動作の終了を指示す
る〔ST101 〕。異なった操作ボタンが押されているなら
ば、すなわち、操作ボタン１２Ａ，１２ｃに代えて操作
ボタン１２ａ，１２Ｄが押されていると〔ST100 〕、そ
の「新しい動作指示信号」を「最初の動作指示信号」に
置き換えて、ステップ１から繰り返される。 〔ｃ〕：第三工程部４Ｔc の制御動作は、以下のようで
ある。これは、第二工程部４Ｔb からの指示により実行
されるが、実質的に第４工程部４Ｔd の制御動作をも含
む。経過時間Δｔ_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「ツール取扱
装置２の関節変数」θ_1-i，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，
θ_5-i ，θ_6-i が、次式(53)によって求められる〔ST10
2 〕。 θ_1-i ＝ θ_1-o ＋ Ｖ１_t × Δ t_-i θ_2-i ＝ θ_2-o ＋ Ｖ２_t × Δ t_-i θ_3-i ＝ θ_3-o ＋ Ｖ３_t × Δ t_-i θ_4-i ＝ θ_4-o ＋ Ｖ４_t × Δ t_-i θ_5-i ＝ θ_5-o ＋ Ｖ５_t × Δ t_-i θ_6-i ＝ θ_6-o ＋ Ｖ６_t × Δ t_-i ……(53) 〔ｄ〕：第五工程部４Ｔe は、第三工程部４Ｔc および
第四工程部４Ｔd の一括制御動作を受けて、以下の制御
動作となる。ツール取扱装置２における「アクチュエー
タ動作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量
を、Ｒ_t1，Ｒ_t2，Ｒ_t3，Ｒ_t4，Ｒ_t5，Ｒ_t6とする。いず
れもツール取扱装置２において決まった値であり、制御
装置４に予め記憶されている。ステップ１０２で求めた
「経過時間Δ t_-i後のツール取扱装置２の関節変数」θ
_1-i ，θ_2-i ，θ_3-i ，θ_4-i ，θ_5-i ，θ_6-i から、
ツール取扱装置２の「アクチュエータ１７Ｔの動作指令
値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ_t6-i
が、下記の式(101D)によって演算される〔ST103 〕。 ａ_t1-i＝θ_1-i ／Ｒ_t1 ａ_t2-i＝θ_2-i ／Ｒ_t2 ａ_t3-i＝θ_3-i ／Ｒ_t3 ａ_t4-i＝θ_4-i ／Ｒ_t4 ａ_t5-i＝θ_5-i ／Ｒ_t5 ａ_t6-i＝θ_6-i ／Ｒ_t6 ……(101D) この式(101D)は、前述した式(101) と同じである。こう
して得られた「ツール取扱装置２のアクチュエータ動作
指令値」ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ_t5-i ,ａ
_t6-iは、経過時間がΔＴ×ｉとなった直後に〔ST104
〕、ツール取扱装置２を作動させるためのアクチュエ
ータ動作指令部１７Ｔa （図８参照）へ出力される〔ST
105 〕。その後に、第二工程部４Ｔb の実行のために、
ステップ９７へ戻される。ステップ１０５の後に、ツー
ル取扱装置２のアクチュエータ１７Ｔ₁ ，１７Ｔ₂ ，１
７Ｔ₃ ，１７Ｔ₄ ，１７Ｔ₅ ，１７Ｔ₆ （図７参照）が
作動して、ツール取扱装置２により「ツール２ｎの位置
姿勢」が変化される。

【００３１】〔６〕ワーク取扱装置１の関節を動作さ
せ、絶対座標系５１において、ワーク１ｍを所望する位
置姿勢に変更するときの「単独の関節手動操作」につい
て説明する。この場合のワーク取扱装置１は３自由度以
下のポジショナであってもよいが、以下の説明は６自由
度のマニプレータを例にする。ティーチングペンダント
３において、ロボット切替スイッチ７を「ワーク取扱装
置」に、モード切替スイッチ８を「関節手動操作モー
ド」に、動作切替スイッチ９を「単独の手動操作」にす
る。そして、速度率切替スイッチ１０で所望する「速度
率」を、例えば０．５である「ｒ_c 」に選定する。所望
する操作ボタン、例えば１２Ａと１２ｄを押したとする
と、それらが手放されるまでの処理は、次のようにな
る。 〔ａ〕：第一工程は、以下の〔ａ−１〕ないし〔ａ−
３〕からなる。操作ボタン１２Ａ，１２ｄを押すことに
より、「動作指示信号」が取り込まれる〔図７のST
１〕。動作切替スイッチ９はオフ、すなわち「単独の手
動操作」が選択され〔ST２〕、モード切替スイッチ８も
オフ、すなわち「関節手動操作モード」が選定される
〔ST57〕、ロボット切替スイッチ７がオン、すなわち
「ワーク取扱装置」が指定されている〔図２５のST92〕
ので、ステップ１０６へ進められる。 〔ａ−１〕；ワーク取扱装置１の各関節１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの回転速度が、次のようにして求
められる。操作ボタン１２Ａ，１２ｄによって生成され
た「動作指示信号」Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ
６と、選定された「速度率」ｒ_c と、ワーク取扱装置１
の関節手動操作のための速度テーブルに記憶された最高
値Ｖ１_w0 ,Ｖ２_w0 ,Ｖ３_w0,Ｖ４_w0 ,Ｖ５_w0 ,Ｖ６_w0と
を用いて、速度指示値Ｖ１_w , Ｖ２_w ，Ｖ３_w ，Ｖ
４_w ，Ｖ５_w ，Ｖ６_w が、前述した式(1A)と同様の次式
(1C)から求められる〔ST106 〕。 Ｖ１_w ＝Ｓ１ × ｒ_c × Ｖ１_w0 Ｖ２_w ＝Ｓ２ × ｒ_c × Ｖ２_w0 Ｖ３_w ＝Ｓ３ × ｒ_c × Ｖ３_w0 Ｖ４_w ＝Ｓ４ × ｒ_c × Ｖ４_w0 Ｖ５_w ＝Ｓ５ × ｒ_c × Ｖ５_w0 Ｖ６_w ＝Ｓ６ × ｒ_c × Ｖ６_w0 …… (1C) 上記のＳ１ ,Ｓ２ ,Ｓ３ ,Ｓ４ ,Ｓ５ ,Ｓ６は、操作ボ
タン１２ａ〜１２ｆが押されているとき、それぞれ＋１ 操作ボタン１２Ａ〜１２Ｆが押されているとき、それぞ
れ−１ 押されていないとき、いずれも０である。この例では、
操作ボタン１２Ａ，１２ｄのみが押されているので、Ｖ
２_w ＝０ ,Ｖ３_w ＝０ ,Ｖ５_w ＝０ ,Ｖ６_w ＝０であ
る。 〔ａ−２〕；「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク
取扱装置１の関節変数」から「手動操作開始前のワーク
取扱装置１の位置姿勢」を演算する。「動作指示信号」
を受ける前にすでにワーク取扱装置の関節変数記憶部１
９ｂw に記憶されている「ワーク取扱装置１の関節変
数」φ_1-0 ，φ_2-0 ，φ_3-0 ，φ_4-0 ，φ_5-0 ，φ_6-0
を取り込む〔ST107 〕。 〔ａ−３〕；最初に「動作指示信号」を得てから、設定
された微小時間ΔＴが経過するまで待機される。設定微
小時間ΔＴが経過すれば〔ST108 〕、ｉ＝０とし、経過
時間Δｔ_-iを０に設定する〔ST109 〕。 〔ｂ〕：第二工程部４Ｗb の制御動作は、以下のようで
ある。最初に押された操作ボタン１２Ａ，１２ｄが、設
定微小時間ΔＴの経過した時点まで押され続けていた
か、すなわち、「動作指示信号」が同じかどうか確認す
る〔図２７のST110 〕。最初の「動作指示信号」が「新
しい動作指示信号」に変化していなければ、経過時間Δ
t_-iに微小時間ΔＴを加算し〔ST111 〕、経過時間がΔ
ｔ_-i+1に置き換えられる〔ST112 〕。そして、第三工程
部４Ｗc の制御動作の開始が指示される。操作ボタン１
２Ａ，１２ｄの全てが手放された状態ならば〔ST113
〕、すなわち、「動作指示信号」がなくなっているな
らば、終了指令部４ｆ（図８参照）に制御動作の終了を
指示する〔ST114 〕。異なった操作ボタンが押されてい
るならば、すなわち、操作ボタン１２Ａ，１２ｄに代え
て操作ボタン１２ａ，１２Ｄが押されていると〔ST113
〕、その「新しい動作指示信号」を「最初の動作指示
信号」に置き換えて、ステップ１から繰り返される。 〔ｃ〕：第三工程部４Ｗc の制御動作は、以下のようで
ある。これは、第二工程部４Ｗb からの指示により実行
されるが、実質的に第４工程部４Ｗd の制御動作をも含
む。経過時間Δｔ_-iすなわちΔＴ×ｉ後の「ワーク取扱
装置１の関節変数」φ_1-i，φ_2-i ，φ_3-i ，φ_4-i ，
φ_5-i ，φ_6-i が、次式(15C) によって求められる〔ST
115 〕。 φ_1-i ＝ φ_1-o ＋ Ｖ１ _w × Δ t_-i φ_2-i ＝ φ_2-o ＋ Ｖ２ _w × Δ t_-i φ_3-i ＝ φ_3-o ＋ Ｖ３ _w × Δ t_-i φ_4-i ＝ φ_4-o ＋ Ｖ４ _w × Δ t_-i φ_5-i ＝ φ_5-o ＋ Ｖ５ _w × Δ t_-i φ_6-i ＝ φ_6-o ＋ Ｖ６ _w × Δ t_-i ……(15C) この式(15C) は、前述した式(15A) と同じである。 〔ｄ〕：第五工程部４Ｗe は、第三工程部４Ｗc および
第四工程部４Ｗd の一括制御動作を受けて、以下の制御
動作となる。ワーク取扱装置１における「アクチュエー
タ動作指令値」の単位当たりの「関節変数」の動作量
を、Ｒ_w1，Ｒ_w2，Ｒ_w3，Ｒ_w4，Ｒ_w5，Ｒ_w6とする。いず
れもワーク取扱装置１において決まった値であり、制御
装置４に予め記憶されている。ステップ１１５で求めた
「経過時間Δ t_-i後のワーク取扱装置１の関節変数」φ
_1-i ，φ_2-i ，φ _3-i ，φ_4-i ，φ_5-i ，φ_6-i から、
ワーク取扱装置１の「アクチュエータ１７Ｗの動作指令
値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,ａ_w6-i
が、下記の式(102E)によって演算される〔ST116 〕。 ａ_w1-i＝φ_1-i ／Ｒ_w1 ａ_w2-i＝φ_2-i ／Ｒ_w2 ａ_w3-i＝φ_3-i ／Ｒ_w3 ａ_w4-i＝φ_4-i ／Ｒ_w4 ａ_w5-i＝φ_5-i ／Ｒ_w5 ａ_w6-i＝φ_6-i ／Ｒ_w6 ……(102E) なお、この式(102E)は、前述した式(102) と同じであ
る。こうして得られた「ワーク取扱装置１のアクチュエ
ータ動作指令値」ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ
_w5-i ,ａ_w6-iは、経過時間がΔＴ×ｉとなった直後に
〔ST117 〕、ワーク取扱装置１を作動させるためのアク
チュエータ動作指令部１７Ｗa （図８参照）へ出力され
る〔ST118 〕。その後に、第二工程部４Ｗb の実行のた
めに、ステップ１１０へ戻される。ステップ１１８の後
に、ワーク取扱装置１のアクチュエータ１７Ｗ₁ ，１７
Ｗ₂ ，１７Ｗ₃ ，１７Ｗ₄ ，１７Ｗ₅ ，１７Ｗ₆ （図７
参照）が作動して、ワーク取扱装置１により「ワーク１
ｍの位置姿勢」が変化される。このようにして「ワーク
１ｍの位置姿勢」を与えると、図１３の（ａ）における
ワーク１ｍの位置決めや、図１７の（ａ）におけるワー
ク１ｍの位置決めの動作が実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る産業用ロボットの手動操作によ
る教示制御装置の構成ブロック図。

【図２】 ワーク取扱装置とツール取扱装置の二基のロ
ボットからなる産業用ロボットにおけるティーチングペ
ンダントと制御装置との配置関係図。

【図３】 ワークが取り付けられた６自由度を有するワ
ーク取扱装置の斜視図。

【図４】 ツールが取り付けられた６自由度を有するツ
ール取扱装置の斜視図。

【図５】 各種切替スイッチを有するティーチングペン
ダントの操作パネルの正面図。

【図６】 ワーク取扱装置とツール取扱装置における各
座標系とその座標系間の「位置姿勢」の関係を表す同次
変換行列の関連説明図。

【図７】 制御装置と各ロボットにおけるアクチュエー
タとの関連図。

【図８】 制御装置全体の構成ブロック図。

【図９】 初期段階の作動を説明するフローチャート。

【図１０】 図９のＡに続く「連動する直角手動操作モ
ード」を説明するフローチャート。

【図１１】 図１０のＢに続く「連動する直角手動操作
モード」を説明するフローチャート。

【図１２】 図１１のＤに続く「連動する直角手動操作
モード」を説明するフローチャート。

【図１３】 ワーク取扱装置とツール取扱装置とが、
「単独の手動操作」および「連動する手動操作」によっ
て作動しているときの説明であり、（ａ）は手動操作開
始前の位置決め状態図、（ｂ）はツールの姿勢を維持し
た状態でツールがワークの位置姿勢の変化に連動して移
動したときの連動完了図、（ｃ）はツールの姿勢を維持
した状態でツールが移動され、教示点で位置決めされて
いる状態を表す作動図。

【図１４】 （ａ）はツールの姿勢を維持した状態でツ
ールがワークの位置姿勢の変化に連動して移動するとき
の作動説明図、（ｂ）および（ｃ）は「単独の手動操
作」におけるワークもしくはツールの移動経路の模式的
説明図。

【図１５】 操作ボタンの全部が手放されるまでの連動
手動操作教示制御手段における各工程部の制御動作のタ
イミングチャート。

【図１６】 操作ボタンの全部が手放されるまでに「動
作指示信号」が変化した場合の連動手動操作教示制御手
段における各工程部の制御動作のタイミングチャート。

【図１７】 ワーク取扱装置とツール取扱装置とが、
「単独の手動操作」および「連動する手動操作」によっ
て作動しているときの説明であり、（ａ）は手動操作開
始前の位置決め状態図、（ｂ）はツールの姿勢を維持し
た状態でツールが「単独の手動操作」によって「次の着
目点」へ移動したときの作動完了図、（ｃ）はツールの
姿勢を維持した状態でツールがワークの位置姿勢の変化
に連動して移動され、教示点で位置決めされている状態
を表す作動図。

【図１８】 図１０のＦに続く「連動する関節手動操作
モード」を説明するフローチャート。

【図１９】 図１８のＧに続く「連動する関節手動操作
モード」を説明するフローチャート。

【図２０】 図１９のＨに続く「連動する関節手動操作
モード」を説明するフローチャート。

【図２１】 図９のＪに続く「単独の直角手動操作モー
ド」を説明するフローチャー。

【図２２】 図２１のＫに続く「単独の直角手動操作モ
ード」を説明するフローチャー。

【図２３】 図２１のＬに続く「単独の直角手動操作モ
ード」を説明するフローチャー。

【図２４】 図２３のＭに続く「単独の直角手動操作モ
ード」を説明するフローチャート。

【図２５】 図９のＮに続く「単独の関節手動操作モー
ド」を説明するフローチャー。

【図２６】 図２５のＯに続く「単独の関節手動操作モ
ード」を説明するフローチャー。

【図２７】 図２５のＰに続く「単独の関節手動操作モ
ード」を説明するフローチャー。

【図２８】 ワーク取扱装置とツール移動装置とが、
「単独の手動操作」によって作動している従来技術にお
ける教示操作の説明であり、（ａ）は手動操作開始前の
位置決め状態図、（ｂ）はツールをワークから遠ざけた
退避状態図、（ｃ）はワーク上の「次の着目点」が所望
する傾斜となるように、ワークの位置姿勢を変化させた
状態図、（ｄ）はツールをワーク上へ戻して、教示点で
位置決めされている状態を表す作動図。

【図２９】 ワーク取扱装置とツール取扱装置とが、
「単独の手動操作」および「連動する手動操作」によっ
て作動している従来技術における教示操作の説明であ
り、（ａ）は手動操作開始前の位置決め状態図、（ｂ）
はワークに対するツールの相対的な位置姿勢を維持した
状態でツールがワークの位置姿勢の変化に連動して移動
したときの連動完了図、（ｃ）はツールが「次の着目
点」へ移動された状態図、（ｄ）はツールが「次の着目
点」上で姿勢が変えられて位置決めされている状態を表
す作動図。

【図３０】 溶接用のトーチでワークの溶接部位を「下
り坂溶接」している状態図。

【符号の説明】

１…ワーク取扱装置（ロボット，マニプレータ）、１ｍ
…ワーク、２…ツール取扱装置（ロボット，マニプレー
タ）、２ｎ…ツール、４Ａ…連動手動操作教示制御手
段、７…取扱装置指定手段（ロボット切替スイッチ）、
９…単独連動操作選択手段（動作切替スイッチ）、１２
…動作指示スイッチ手段（操作ボタン群）、ΔＴ…設定
された微小時間、ａ_t1-i ,ａ_t2-i ,ａ_t3-i ,ａ_t4-i ,ａ
_t5-i ,ａ_t6-i…ツール取扱装置の「アクチュエータ動作
指令値」、ａ_w1-i ,ａ_w2-i ,ａ_w3-i ,ａ_w4-i ,ａ_w5-i ,
ａ_w6-i…ワーク取扱装置の「アクチュエータ動作指令
値」、５１…絶対座標系、６４…大地、Ａ₁ …第一の教
示点、Ａ₂…第二の教示点、Ａ₃ …第三の教示点、δ_w
…ワーク上の「着目点」Ｂの大地に対する所望する傾
き、δ_t …大地に対するツールの姿勢角度。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの位置姿勢を変化させることがで
   きるワーク取扱装置と、該ワークに作業を施すツールの
   位置姿勢を変化させることができるツール取扱装置とを
   有し、教示作業を手動操作により行う産業用ロボットの
   教示制御装置において、 前記ワーク取扱装置による「ワークの位置姿勢」の変化
   と前記ツール取扱装置による「ツールの位置姿勢」の変
   化とをそれぞれ「単独の手動操作」によって行わせる
   か、前記ワーク取扱装置による「ワークの位置姿勢」の
   変化と前記ツール取扱装置による「ツールの位置姿勢」
   の変化とを「連動する手動操作」によって行わせるか、
   を選択する単独連動操作選択手段と、 教示作業を行うときの手動操作の対象となるワーク取扱
   装置またはツール取扱装置を指定する取扱装置指定手段
   と、 前記「ワークの位置姿勢」または「ツールの位置姿勢」
   を変化させるための「動作指示信号」を出力する動作指
   示スイッチ手段と、 前記単独連動操作選択手段からの「連動する手動操作の
   信号」、前記取扱装置指定手段からの「ワーク取扱装置
   を指定した信号」および前記動作指示スイッチ手段から
   の「動作指示信号」を受けたときに、以下の各工程部の
   制御動作を実行する連動手動操作教示制御手段とを備
   え、 該連動手動操作教示制御手段は、 前記「連動する手動操作の信号」、「ワーク取扱装置を
   指定した信号」および「動作指示信号」の全てを受けた
   とき、該「動作指示信号」を受ける直前の「ワーク取扱
   装置の関節変数」および「ツール取扱装置の関節変数」
   から、「絶対座標系におけるワークの従前の位置姿勢」
   と、「大地に対するツールの姿勢」と、「ワークに対す
   るツールの相対的な位置」とを求める第一工程部と、 前記「動作指示信号」が「新しい動作指示信号」に変化
   していなければ、次の第三工程部の制御動作を指示し、
   「新しい動作指示信号」に変化していれば、前記第一工
   程部における「動作指示信号」を該「新しい動作指示信
   号」に置き換えて、第一工程部の制御動作を繰り返すよ
   うに指示し、「動作指示信号」がなくなっていれば、制
   御動作の終了を指示する第二工程部と、 前記「動作指示信号」と第一工程部で求められた「絶対
   座標系におけるワークの従前の位置姿勢」とから、「所
   定時間経過後のワークの位置姿勢」を予め演算すると共
   に、第一工程部で求められた「大地に対するツールの姿
   勢」と、第一工程部で求められた「ワークに対するツー
   ルの相対的な位置」と、上記「所定時間経過後のワーク
   の位置姿勢」とから、「所定時間経過後のツールの位置
   姿勢」を予め演算する第三工程部と、 第三工程部で演算された「所定時間経過後のワークの位
   置姿勢」から「所定時間経過後のワーク取扱装置の関節
   変数」を求めると共に、第三工程部で演算された「所定
   時間経過後のツールの位置姿勢」から「所定時間経過後
   のツール取扱装置の関節変数」を求める第四工程部と、 第四工程部で求められた「所定時間経過後のワーク取扱
   装置の関節変数」から「ワーク取扱装置のアクチュエー
   タ動作指令値」を予め演算すると共に、第四工程部で求
   められた「所定時間経過後のツール取扱装置の関節変
   数」から「ツール取扱装置のアクチュエータ動作指令
   値」を予め演算し、所定時間が経過した直後に、前記ワ
   ーク取扱装置とツール取扱装置とを独立して作動させる
   ための「ワーク取扱装置のアクチュエータ動作指令値」
   と「ツール取扱装置のアクチュエータ動作指令値」とを
   個別に出力し、その後に、前記第二工程部からの制御動
   作を繰り返させることを指示する第五工程部と、を有す
   るコンピュータであることを特徴とする産業用ロボット
   の手動操作による教示制御装置。
2. 【請求項２】 前記動作指示スイッチ手段による「ワー
   クの位置姿勢」を変化させる「動作指示信号」は、前記
   ワーク上に定められたワーク基準点の「直角座標系の各
   軸方向の移動および各軸周りの回転を指示する信号」で
   あることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット
   の手動操作による教示制御装置。
3. 【請求項３】 前記動作指示スイッチ手段による「ワー
   クの位置姿勢」を変化させる「動作指示信号」は、前記
   ワーク取扱装置の各関節に関する「回転を指示する信
   号」であることを特徴する請求項１に記載された産業用
   ロボットの手動操作による教示制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された産業用ロボットの
   手動操作による教示制御装置を用いて、 ワーク上の「着目点」の接線が「大地に対して所望する
   傾き」となるように「ワークの姿勢」を与えると共に、
   ワーク上の該「着目点」において所望する「大地に対す
   るツールの姿勢」を与え、 前記ワーク取扱装置とツール取扱装置の「連動する手動
   操作」によって、前記「着目点」における「大地に対す
   るツールの姿勢」と「ワークに対するツールの相対的な
   位置」とを維持しながら、ワーク上の「次の着目点」の
   接線が前記の「大地に対して所望する傾き」となるよう
   に、「ワークの位置姿勢」を変更し、 前記ツール取扱装置の「単独の手動操作」によって、前
   記「着目点」における「大地に対するツールの姿勢」を
   維持して、前記「着目点」に位置するツールをワーク上
   の前記した「次の着目点」へ移動させ、これによって得
   られるワークとツールの位置決め状態を「教示点」とし
   て教示し、 「次の教示点」を教示する場合には、前記「着目点」を
   出発してから前記「教示点」を教示するまでの手順を繰
   り返すことによって、該「次の教示点」においても「大
   地に対するツールの姿勢」が維持されるようにしたこと
   を特徴とする産業用ロボットの手動操作による教示方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載された産業用ロボットの
   手動操作による教示制御装置を用いて、 ワーク上の「着目点」の接線が「大地に対して所望する
   傾き」となるように「ワークの姿勢」を与えると共に、
   ワーク上の該「着目点」において所望する「大地に対す
   るツールの姿勢」を与え、 前記ツール取扱装置の「単独の手動操作」によって、前
   記「着目点」における「大地に対するツールの姿勢」を
   維持して、前記「着目点」に位置するツールをワーク上
   の「次の着目点」へ移動し、 前記ワーク取扱装置とツール取扱装置の「連動する手動
   操作」によって、ワーク上の前記した「次の着目点」に
   おける「大地に対するツールの姿勢」と「ワークに対す
   るツールの相対的な位置」とを維持しながら、ワーク上
   の該「次の着目点」の接線が前記の「大地に対して所望
   する傾き」となるように、「ワークの位置姿勢」を変更
   させ、これによって得られるワークとツールの位置決め
   状態を「教示点」として教示し、 「次の教示点」を教示する場合には、前記「着目点」を
   出発してから前記「教示点」を教示するまでの手順を繰
   り返すことによって、該「次の教示点」においても「大
   地に対するツールの姿勢」が維持されるようにしたこと
   を特徴とする産業用ロボットの手動操作による教示方
   法。