JP3538362B2 - 複数ロボットの同期又は協調動作制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
関し、特に複数のロボットが同期又は協調して作業可能
な複数ロボットの同期又は協調動作制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信線で接続された複数のロボッ
ト制御装置で制御されるロボット機構部間で、同期又は
協調動作を行うような実用的なシステムは存在しなかっ
た。従来、同期又は協調動作を行う機能を持つシステム
においては、ロボットの同期又は協調動作と通常の動作
の切換は、システム構築時に設定され、同期又は協調動
作の切換タイミングを変更するには、システムの設定を
変更していた。

【０００３】又、同期又は協調動作を行うロボットの組
み合わせもシステム構築時に固定されており、例えば、
４台のロボット制御装置が通信線で接続されている場
合、従来のシステムにおいては、これらの制御装置で４
台のロボットを全て同期又は協調動させて運転する方法
が採られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作業内容に
よっては、制御装置が通信線で接続された全てのロボッ
ト、例えば、上記例で４台のロボットを全て同期又は協
調動作させたい場合や、各ロボットをそれぞれ独立して
運転させたい場合、さらには、４台の内２台のみ、もし
くは３台のみ同期又は協調動作させ、残りの他のロボッ
トは単独で動作させたい場合、さらには４台の内２台と
残り２台をそれぞれ同期又は協調動作させたい場合があ
る。しかし、従来の同期又は協調動作システムにおいて
は、通信線で接続されたロボットの内同期又は協調動作
させるロボットを選択することはできず、全てのロボッ
トを同期又は協調動作させるか、単独で運転するかの対
応しかできず、選択されたロボットのみでロボットを同
期又は協調動作させることができないという不便さがあ
った。また、同期又は協調動作中には、スレーブロボッ
トはマスタロボットに追従して動作するため、ロボット
操作者はマスタロボットの動作にも注意を払わなければ
ならない。しかし、同期又は協調動作中にあることが外
部から判断できないため危険であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のロボッ
ト機構部をそれぞれのロボット制御装置が制御し、前記
各ロボット制御装置を通信路で接続しておきロボット機
構部を同期又は協調させて動作させることで所望の作業
を行う複数ロボットの同期又は協調動作制御装置におい
て、前記通信路で接続されたロボット制御装置の中の少
なくとも１台をマスタロボット制御装置とし、通信路に
て接続された他のロボット制御装置の内の一部をスレー
ブロボット制御装置とし、マスタロボット制御装置から
スレーブロボット制御装置へ、前記通信路によってロボ
ットの位置に関連したデータの送信を行い、マスタロボ
ットプログラムの教示点又は補間点に対応して行い、前
記スレーブロボット制御装置は、前記マスタロボット制
御装置から送られてきたデータに基づいてスレーブロボ
ットプログラムの教示点又は補間点を補正し、前記スレ
ーブロボット制御装置が、前記スレーブロボット制御装
置が制御するロボット機構部を、前記マスタロボット制
御装置が制御するロボット機構部に同期又は協調させて
動作させるようにした。また、請求項２に係わる発明に
おいては、３台以上のロボット制御装置を通信路で接続
して同期又は協調動作制御装置であって、前記通信路で
接続されたロボット制御装置の中の少なくとも１台をマ
スタロボット制御装置とし、通信路にて接続された他の
ロボット制御装置の中の一部をスレーブロボット制御装
置とし、マスタロボットとの同期又は協調動作を行わせ
るスレーブロボットの組み合わせを設定し、マスタロボ
ット制御装置からスレーブロボット制御装置へ、前記通
信路によってロボットの位置に関連したデータの送信
を、マスタロボットプログラムの教示点又は補間点に対
応して行い、前記データを用いて、前記スレーブロボッ
ト制御装置が、前記スレーブロボット制御装置が制御す
るロボット機構部を、前記マスタロボット制御装置が制
御するロボット機構部に同期又は協調させて動作させる
ようにした。

【０００６】請求項３に係わる発明においては、前記マ
スタロボット制御装置及びスレーブロボット制御装置に
より、それぞれ制御されるロボット機構部の同期又は協
調動作の開始、終了の切り換えをプログラムで教示され
ているプログラム命令によって行うようにした。

【０００７】又、請求項４に係わる発明は、マスタロボ
ット制御装置及びスレーブロボット制御装置は同期又は
協調動作の属性を持つプログラムを持ち、マスタロボッ
ト制御装置及びスレーブロボット制御装置が前記プログ
ラムの実行を開始すると、前記マスタロボット制御装置
が制御するロボット機構部と前記スレーブロボット制御
装置が制御するロボット機構部が同期又は協調動作を開
始し、前記属性を持つプログラムの完了で同期又は協調
動作を終了することにより、同期又は協調動作の開始、
終了を切り換えるようにした。さらに、請求項５に係わ
る発明は、同期又は協調動作中、あるいは同期又は協調
動作可能な状態であるときに、ロボット制御装置から外
部へ信号出力を行い、ロボットの操作者がロボットの同
期又は協調状態を認識できるようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態の複
数ロボットの同期又は協調動作制御装置を構成する各ロ
ボットの要部ブロック図である。図１において、符号１
はロボットを制御するロボット制御装置であり、このロ
ボット制御装置１には、ロボットを全体的に制御するプ
ロセッサ１０を有し、このプロセッサ１０には、バス１
８を介してＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、不揮発性メモリ１
３、ロボット軸制御部１４、通信モジュール１５、教示
操作盤インタフェース１６等が接続されている。ＲＯＭ
１１には、プロセッサ１０が実行するシステムプログラ
ムが格納されており、不揮発性メモリ１３には各種パラ
メータ等の設定値及びロボットが行う作業の教示プログ
ラムが格納されるようになっている。また、ＲＡＭ１２
はデータの一時記憶等に利用される。ロボット軸制御部
１４は、ロボットの各軸への移動指令に基づいて、各軸
の位置、速度及びモータトルク（電流）のフィードバッ
ク制御をプロセッサ等でデジタルサーボ制御を行い、サ
ーボアンプ１７を介してロボット機構部２の各軸のサー
ボモータを駆動制御するようになっている。通信モジュ
ール１５は別のロボット制御装置と通信路で接続される
ようになっている。教示操作盤インタフェース１６に
は、教示操作盤３が接続されている。

【０００９】上述したロボット制御装置は、従来のロボ
ット制御装置と同一構成であり、これらのロボット制御
装置が信号路を形成する通信線を介して接続され、複数
ロボットの同期又は協調動作制御装置を構成する点に本
発明の特徴がある。

【００１０】以下、４台のロボット制御装置を信号路を
形成する通信線で接続し、４台のロボットを単独動作運
転、任意の組み合わせによるロボット間での同期又は協
調動作を行わせるものとして以下説明する。図２、図３
は、ロボット制御装置をイーサネット（登録商標）によ
り接続した例を示すもので、信号路を形成する信号線Ｌ
でロボット制御装置Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４間を接続してい
る。又図３の例では、ハブを用いてロボット制御装置Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．４を接続した例である。なお、イーサネ
ット以外のネットワークを使用しても何等問題はない。
そして、この通信線Ｌで接続された各ロボットには各ロ
ボットを識別するために各ロボット毎ロボット番号が付
され、各ロボットの不揮発性メモリ１３には、自己に割
り当てられたロボット番号が設定記憶される。図２，図
３の例ではＮｏ．１〜Ｎｏ．４の番号がそれぞれ設定記
憶される。なお、このＮｏ．１〜Ｎｏ．４を用いて、ロ
ボットＮｏ．１〜Ｎｏ．４ともロボット制御装置Ｎｏ．
１〜Ｎｏ．４ともいう。又ロボット番号Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．４ともいう。

【００１１】さらに、各ロボット間の設置位置をキャリ
ブレーションして各ロボットから他のロボットへの変換
行列を設定する。例えば、ロボットＮｏ．１からロボッ
トＮｏ．２をみた場合、ロボットＮｏ．２のワールド座
標系がロボットＮｏ．１のワールド座標系上のどの位置
に存在するかを求める必要がある。そのため、例えば、
ロボットＮｏ．１のワールド座標系からロボットＮｏ．
２へのワールド座標系への変換行列Ｔ_2-1を求める。こ
れを全てのパターンにおいて行う。ただし、Ｎｏ．１→
Ｎｏ．２への変換行列Ｔ_2-1の逆行列がＮｏ．２→Ｎ
ｏ．１への変換行列であるから、Ｎｏ．１→Ｎｏ．２へ
の変換行列を求めた場合には、Ｎｏ．２→Ｎｏ．１への
変換行列を求める必要がない。こうして求めた変換行列
を各ロボット制御装置の不揮発性メモリ１３に記憶して
おく。例えば、Ｎｏ．２→Ｎｏ．１の変換行列Ｔ_1-2は
ロボットＮｏ．２の制御装置に記憶しておく。同様に、
Ｎｏ．３→Ｎｏ．１の変換行列Ｔ_1-3はロボット制御装
置Ｎｏ．３に、Ｎｏ．４→Ｎｏ．１の変換行列Ｔ_1-4は
ロボット制御装置Ｎｏ．４に、Ｎｏ．３→Ｎｏ．２の変
換行列Ｔ_2-3はロボット制御装置Ｎｏ．３に、といった
ように各ロボット制御装置の不揮発性メモリ１３に格納
される。

【００１２】キャリブレーション方法としては、従来か
ら行われているように、キャリブレーションをしようと
する２つのロボットの手首にキャリブレーション用棒を
取付、その先端がＴＣＰ（ツールセンタポイント）とな
るように設定した後、同一直線上にない空間上の３点
（３点を頂点とする３角形となる）で、前記キャリブレ
ーション用棒の先端を合わせ、それぞれのワールド座標
系でその位置を求める。そして、求められたロボットＮ
ｏ．１のワールド座標系上の３つの位置データと、Ｎ
ｏ．２のワールド座標系上の３つの位置データからロボ
ットＮｏ．１→ロボットＮｏ．２の変換行列Ｔ_2-1を計
算する。以下同様にして各変換行列を求め、各ロボット
制御装置の不揮発性メモリに記憶させておく。

【００１３】次に、同期又は協調動作を行うロボットの
組み合わせを決め、その組み合わせの中でマスタロボッ
トとスレーブロボットを決定する。図４はその組み合わ
せの例で、以下この組み合わせ例で説明する。４台のロ
ボットにおいて、１番目の組み合わせを４台の全てのロ
ボットで同期又は協調動作を行わせるものとして、ロボ
ット番号Ｎｏ．１をマスタロボットとし、他のロボット
をスレーブロボットとした組み合わせとしている。２番
目の組み合わせてして、ロボット番号Ｎｏ．１とロボッ
ト番号Ｎｏ．２のロボットを同期又は協調動作を行わせ
るものとし、ロボット番号Ｎｏ．１をマスタロボット、
ロボット番号Ｎｏ．２をスレーブロボットとしている。
３番目の組み合わせとして、ロボット番号Ｎｏ．３をマ
スタロボット、ロボット番号Ｎｏ．４をスレーブロボッ
トとした組み合わせで同期又は協調動作を行わせるもの
とし、４番目の組み合わせとして、ロボット番号Ｎｏ．
１をマスタロボット、ロボット番号Ｎｏ．３をスレーブ
ロボットとした組み合わせで同期又は協調動作を行わせ
る例を示している。

【００１４】そして、このマスタロボット、スレーブロ
ボットとして指定されないロボットは、ノーマルロボッ
トとし、各組み合わせのマスタロボット及びスレーブロ
ボットが同期又は協調動作を実行している間、独立して
動作する（動作可能な）ロボットとする。例えば、２番
目の組み合わせにおいては、ロボット番号Ｎｏ．３及び
Ｎｏ．４がノーマルロボットとなる可能性があり、３番
目の組み合わせにおいては、ロボット番号Ｎｏ．１及び
Ｎｏ．２がノーマルロボットとなる可能性があり、４番
目の組み合わせにおいては、ロボット番号Ｎｏ．２及び
Ｎｏ．４がノーマルロボットとなる可能性がある。

【００１５】なお、同期又は協調動作を行うロボットの
組み合わせにおいては、マスタロボットは１台設定され
るが、スレーブロボットは通信線で接続された他のロボ
ットを何台設定してもよいものである。

【００１６】こうして、同期又は協調動作を行わせる各
組み合わせが決まると、組み合わせパターンを設定す
る。ここでは、マスタロボット制御装置に組み合わせパ
ターンを設定した例をあげる。もちろん他の制御装置に
設定してもよい。上述した各組合わせでは、ロボット番
号Ｎｏ．１のロボットは、組み合わせ番号１と２でマス
タロボットになるから、ロボット番号Ｎｏ．１のロボッ
トの不揮発性メモリ１３には、図５に示すようにリンク
パターン１として、マスタロボットとしてロボット番号
Ｎｏ．１、スレーブロボットとしてロボット番号Ｎｏ．
２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４が記憶される。又、リンクパタ
ーン２として、マスタロボットとしてロボット番号Ｎ
ｏ．１、スレーブロボットとしてロボット番号Ｎｏ．２
が記憶される。さらに、リンクパターン３として、マス
タロボットとしてロボット番号Ｎｏ．１、スレーブロボ
ットとしてロボット番号Ｎｏ．３が記憶される。

【００１７】さらに、ロボット番号Ｎｏ．３のロボット
には、図６に示すように、該ロボットがマスタロボット
となる３番目の組み合わせがリンクパターン１として、
マスタロボットがロボット番号Ｎｏ．３、スレーブロボ
ットがロボット番号Ｎｏ．４として設定記憶される。な
お、指定されたマスタロボットの制御装置をマスタロボ
ット制御装置、指定されたスレーブロボットの制御装置
をスレーブロボット制御装置という。

【００１８】そして、各ロボットの制御装置に対して動
作順序に併せた各プログラムを設定する。例えば、図７
に示すように、最初は各ロボットＮｏ．１〜Ｎｏ．４を
独立して運転し、次に１番目の組み合わせにより全ての
ロボットＮｏ．１〜Ｎｏ．４を同期又は協調動作を実行
させ、この作業が終了すると、ロボットＮｏ．１とＮ
ｏ．２は２番目の組み合わせで同期又は協調動作を実行
させ、これと同時に、ロボットＮｏ．３とＮｏ．４は３
番目の組み合わせで同期又は協調動作させる。最後に、
ロボットＮｏ．２とＮｏ．４は独立して運転し、ロボッ
トＮｏ．１とＮｏ．３は４番目の組み合わせで同期又は
協調動作させるものとする。

【００１９】この場合、各ロボット制御装置の不揮発性
メモリ１３に設定するプログラムは図８に示すような順
に設定記憶させることになる。この場合、通常のロボッ
トが独立して動作するときのプログラムをノーマルプロ
グラム、同期又は協調動作を行うためのマスタロボット
用のプログラムをマスタプログラム、スレーブ用ロボッ
トが実行するプログラムをスレーブプログラムと呼ぶこ
とにする。そうすると、ロボットＮｏ．１に設定記憶さ
れるプログラム順は、ノーマルプログラム、１番目の組
み合わせ（ロボットＮｏ．１に設定されているリンクパ
ターン１）の同期又は協調動作のマスタプログラム、２
番目の組み合わせ（ロボットＮｏ．１に設定されている
リンクパターン２）の同期又は協調動作のマスタプログ
ラム、４番目の組み合わせ（ロボットＮｏ．１に設定さ
れているリンクパターン３）の同期又は協調動作のマス
タプログラムの順になる。

【００２０】又、ロボットＮｏ．２に設定記憶されるプ
ログラム順は、ノーマルプログラム、１番目の組み合わ
せ（ロボットＮｏ．１に設定されているリンクパターン
１）の同期又は協調動作のスレーブプログラム、２番目
の組み合わせ（ロボットＮｏ．１に設定されているリン
クパターン２）の同期又は協調動作のスレーブプログラ
ム、ノーマルプログラムの順になる。

【００２１】ロボットＮｏ．３には、ノーマルプログラ
ム、１番目の組み合わせの同期又は協調動作のスレーブ
プログラム、３番目の組み合わせの同期又は協調動作の
マスタプログラムの順に設定され、４番目の組み合わせ
の同期又は協調動作のスレーブプログラムの順に設定さ
れ、ロボットＮｏ．４には、ノーマルプログラム、１番
目の組み合わせの同期又は協調動作のスレーブプログラ
ム、３番目の組み合わせ（ロボットＮｏ．１に設定され
ているリンクパターン１）の同期又は協調動作のスレー
ブログラム、ノーマルプログラムの順に設定記憶される
ことになる。

【００２２】そして各ノーマルプログラム、マスタプロ
グラム、スレーブプログラムには、その先頭に自己のプ
ログラムが、ノーマルプログラムか、マスタプログラム
か、スレーブプログラムかを示す情報を属性又はプログ
ラム命令として記憶しておく。

【００２３】こうして、各プログラムを各ロボット制御
装置の不揮発性メモリに格納した後、プログラム実行を
開始させると各ロボット制御装置１のプロセッサ１０
は、図９〜図１４にフローチャートで示す処理を開始す
る。まず、格納されているプログラムを読み出し（ステ
ップＳ１）、読み出したプログラムがノーマルプログラ
ムか判断する（ステップＳ２）。上述した例では図８に
示すように、各ロボットはノーマルプログラムを読み出
すから、ステップＳ３に移行し、次のプログラム行を読
み出し、行があるか判断し（ステップＳ４）、行があれ
ば、該行にプログラムされている教示目標位置（ＴＣＰ
位置）から当該行における移動開始位置（現在位置）を
減じて移動距離を求め、さらにこの移動距離を教示され
ている動作速度で割って移動時間を求める。又、この移
動時間を補間処理のための計算周期で割って補間点数を
求める（ステップＳ５）。

【００２４】次に指標ｉを「０」にセットし、該指標ｉ
がステップＳ５で求めた補間点数より小さいか判断し
（ステップＳ７）、小さい場合には、ステップＳ５で求
めた移動距離を補間点数で割った値に指標ｉに「１」加
算した値（ｉ＋１）を乗じた値を、当該行における移動
開始位置に加算して補間位置データを求める（ステップ
Ｓ８）。

【００２５】この補間位置データに基づいて各軸の移動
量（インクリメンタル量）を求め（ステップＳ９）、こ
の各軸移動量をそれぞれ加減速処理して（ステップＳ１
０）、モータへ指令する（ステップＳ１１）。すなわ
ち、加減速処理された各軸移動指令値がロボットの各軸
制御部１４出力され、位置、速度、電流等のループ制御
がなされてサーボアンプ１７を介してロボット機構部２
の各軸サーボモータ駆動する。

【００２６】次に指標ｉを「１」インクリメントし（ス
テップＳ１２）、ステップＳ７に戻り、該指標ｉが補間
点数に達するまでステップＳ７からＳ１２の処理を繰り
返し実行する。そして、指標ｉが補間点数に達すると、
ステップＳ７からステップＳ３に移行し次のプログラム
行を読み出す。以下、読み出す行がなくなるまでステッ
プＳ３以下の処理を繰り返し実行し、行がなくなれば、
このノーマルプログラムの処理は終了する。

【００２７】そして、次のプムグラムが読み出され、ノ
ーマルプログラムか否かが判別される（ステップＳ１、
Ｓ２）が、図８に示す例では、ロボットＮｏ．１はマス
タプログラムが読み出され、他のロボットはスレーブプ
ログラムが読み出されるので、ステップＳ２からステッ
プＳ１３に移行しマスタプログラムかを判断する。マス
タロボットであるロボットＮｏ．１はマスタプログラム
を読み出すから、ステップＳ１４〜ステップＳ３４の処
理を開始し、スレーブロボットである他のロボットはス
テップＳ１３からステップＳ３６に移行し、マスタロボ
ットから実施開始準備完了通知を受け取ったかを判断す
る。

【００２８】マスタロボットであるロボットＮｏ．１の
制御装置（マスタロボット制御装置）のプロセッサ１０
は、マスタプログラムの実行をロボット操作者に知らせ
るために外部信号を出力し（ステップＳ１４）、プログ
ラムに設定されているリンクパターン番号からリンクパ
ターン情報を読み取る（ステップＳ１５）。なお、上述
した例ではリンクパターン１が読みとられる。この読み
とったリンクパターン情報に対応するリンクパターンの
に記憶するスレーブロボットに対してマスタプログラム
の実行開始準備完了通知を通信線を介して通知し（ステ
ップＳ１６）、通知した全スレーブロボットから実行開
始準備完了通知を受け取ったか判断し（ステップＳ１
７）、受け取るまでステップＳ１６，Ｓ１７の処理を繰
り返し実行する。

【００２９】一方、スレーブロボット制御装置のプロセ
ッサは、スレーブプログラムの実行をロボット操作者に
知らせるために外部信号を出力した後（ステップＳ３
６）、マスタロボットからの実行開始準備完了通知を受
け取ったか判断し（ステップＳ３７）、受け取っていれ
ば、この実行開始準備完了通知を受け取ったマスタロボ
ットの番号を不揮発性メモリ１３に記憶し（ステップＳ
３８）、この記憶したマスタロボットに対してスレーブ
ロボットの実行開始準備完了通知を信号線を介してマス
タロボットに送信し（ステップＳ３９）、記憶したマス
タロボットからの実行開始指令を受け取るまでステップ
Ｓ３９，Ｓ４０の処理を繰り返し実行する。

【００３０】すなわち、マスタロボットとスレーブロボ
ットは互いに実行開始準備完了通知をやり取りし、マス
タロボットは全てのスレーブロボットから実行開始準備
完了通知を受け取ると（ステップＳ１７）、全てのスレ
ーブロボットに実行開始指令を出力する（ステップＳ１
８）。

【００３１】なお、図８に示すように、最初の各ロボッ
トの通常の独立した運転を行って、その後、全てのロボ
ットで同期又は協調動作を行う場合、マスタロボットが
ノーマルプログラムの実行を終了して次のマスタプログ
ラムを読み出したとしても、全てのスレーブロボットか
ら実行開始準備完了通知を受け取るまで、同期協調動作
は開始されない。又、スレーブロボットにおいては、そ
の前の独立した動作であるノーマルプログラムの実行が
終了しなければ、ステップＳ３６以下の処理を行わず、
当然、ステップＳ３９の実行開始準備完了通知をマスタ
ロボットに送信しないので、全てのロボットが独立した
ノーマルプログラムの処理を終了するまで次の同期又は
協調動作は実行されない。

【００３２】又、逆に、マスタロボットのノーマルプロ
グラムの処理が一番遅くなった場合でも、マスタロボッ
トから、実行開始準備完了通知が各スレーブロボットに
送信されないから、マスタロボットのノーマルプログラ
ムの処理が終了し全てのロボットの通常動作が終了する
まで次の同期又は協調動作は実行されない。

【００３３】同期又は協調動作を実行するリンクパター
ン中のロボットにおいて、この同期又は協調動作を行う
前に実行していた動作が全てのロボットにおいて終了
し、マスタロボットにおいて、ステップＳ１７でリンク
パターン中の全てのスレーブロボット（この場合ロボッ
トＮｏ．２〜Ｎｏ．４）から実行開始準備完了通知を受
けたとき、マスタロボットのプロセッサは、リンクパタ
ーン中のスレーブロボットに対して実行開始指令を出力
する（ステップＳ１８）。そして、マスタロボットのプ
ロセッサは、マスタロボットのこのときの現在位置を同
期又は協調動作開始位置して不揮発性メモリ１３に記憶
する（ステップＳ１９）。そして、プログラムの次の行
を読み出し、前述したステップＳ３からステップＳ７と
同一の処理であるステップＳ２０からステップＳ２４の
処理を行う。すなわち、プログラムされた行があれば、
移動距離、移動時間、補間点数を求め、指標ｉを「０」
にセットし該指標ｉが補間点数より小さいと、前述した
ステップＳ８と同一の処理であるステップＳ２５の処理
をして補間位置データを求める。すなわち、下記の演算
を行い補間位置データを求める。

【００３４】補間位置データ＝当該行の移動開始位置＋
（移動距離÷補間点数）×（ｉ＋１）そして、マスタロ
ボットのプロセッサは、記憶しているマスタロボットの
同期又は協調動作開始位置とステップＳ２５で求めた補
間位置データを通信線を介してリンクパターン中の全て
のスレーブロボットに対して送信し（ステップＳ２
６）、ステップＳ９，Ｓ１０、Ｓ１１と同様の処理であ
るステップＳ２５で求めた補間位置データに基づいて各
軸移動量を求め、加減速処理を行ってモータへ指令する
（ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９）。その後、リンク
パターン中の全てのスレーブロボットから補間位置デー
タ受信完了通知が送られて来るまで待機する（ステップ
Ｓ３０）。

【００３５】一方、スレーブロボットのプロセッサは、
マスタロボットのプロセッサがステップＳ１８の処理で
送信した実行開始指令をステップＳ４０で、受け取る
と、マスタロボットのステップＳ２０からステップＳ２
４と同一の処理を実行する。すなわち、スレーブプログ
ラムの次の行を読み、行があれば、この行による移動距
離、移動時間、補間点数を求め、指標ｉを「０」にセッ
トし、該指標ｉが求めた補間点数より小さいか判断する
（ステップＳ４１〜Ｓ４５）。指標ｉが補間点数より小
さければ、上述したステップＳ８、Ｓ２５と同様の処理
を行う。すなわち、ステップＳ４３で求めた移動距離を
補間点数で割りその値に指標ｉに１加算した値を乗じて
得られた値を当該行の移動開始位置に加算して補間点位
置データを得る（ステップＳ４６）。

【００３６】そして、ステップＳ３８で記憶したマスタ
ロボットからの補間位置データ及び同期又は協調動作開
始位置データを受け取るまで待つ（ステップＳ４７）。
受け取った補間位置データが記憶するマスタロボットか
らのデータではない場合には（ステップＳ４８）、アラ
ームを出し停止する（ステップＳ４９）。一方、記憶し
ているマスタロボットがステップＳ２６で出力した補間
位置データ及び同期又は協調動作開始位置データを受け
取ると、スレーブロボットのプロセッサは、この受け取
った同期又は協調動作開始位置データと補間位置データ
より、マスタロボットの移動量に対応するスレーブロボ
ットの移動量への変換行列を求め（ステップＳ５０）、
求められた変換行列と、ステップＳ４６で求めたスレー
ブロボットの補間位置データに基づいて、マスタロボッ
トの移動量を加味したスレーブロボットの補正された補
間位置データを求める（ステップＳ５１）。

【００３７】このマスタロボットの移動量を加味したス
レーブロボットの補正された補間位置データを求める方
について、図１５に基づいて説明する。 Ｐ0：任意の空間上の位置 Ｐ1：Ｐ0とは異なる任意の空間上の位置 Ｐ0s：Ｐ0をスレーブロボットのワールド座標系から見
た位置 Ｐ1s：Ｐ1をスレーブロボットのワールド座標系から見
た位置 Ｐ0m：Ｐ0をマスタロボットのワールド座標系から見た
位置 Ｐ1m：Ｐ1をマスタロボットのワールド座標系から見た
位置 Ｔm-s：マスタロボットのワールド座標系をスレーブロ
ボットのワールド座標系から見る場合の変換行列 Ｔ0s-1s：スレーブロボットからみた場合のスレーブロ
ボットのワールド座標系上での、Ｐ0s→Ｐ1sへの変換行
列 Ｐ1s＝Ｔ0s-1s｜Ｐ0s ・・・（１） Ｐ1s＝Ｔm-s｜Ｐ1m ・・・（２） Ｐ0s＝Ｔm-s｜Ｐ0m ・・・（３） （１）式、（２）式、（３）式より Ｔm-s｜Ｐ1m＝Ｔ0s-1s｜Ｔm-s｜Ｐ0m ・・・（４） よって、 Ｔ0s-1s＝Ｔm-s｜Ｐ1m｜INV(Ｔm-s｜Ｐ0m）・・・（５） なお、INVは逆行列を意味する。

【００３８】（５）式において、Ｔm-sはマスタロボッ
トのワールド座標系をスレーブロボットのワールド座標
系からみる場合の変換行列（マスタロボットがロボット
Ｎｏ．１でスレーブロボットがＮｏ．２の場合にはこの
変換行列Ｔm-sはＴ_1-2となる）であり、最初に行ったキ
ャリブレーションによって、スレーブロボットの不揮発
性メモリに設定記憶されている。又、Ｐ0mをマスタロボ
ットから送られて来た同期・協調動作開始位置とし、Ｐ
1mをマスタロボットから送られて来たマスタロボットの
補間位置として、５式の演算を行うことによって、マス
タロボットの移動量に対応するスレーブロボットのワー
ルド座標系上の移動量を求める変換行列Ｔ0s-1sが求め
られる。

【００３９】そして、下記式に示すように、求めた変換
行列Ｔ0s-1sにステップＳ４６で求めたスレーブロボッ
トの補間位置データに掛けることによって、マスタロボ
ットの移動量を反映した（加算した）スレーブロボット
の補間位置データが得られる。

【００４０】マスタロボットの移動量を反映したスレー
ブロボットの補間位置データ＝Ｔ0s-1s｜スレーブロボ
ットの補間位置データ こうして補正された補間位置データに基づいて各軸移動
量を求め（ステップＳ５２）、加減速処理をして（ステ
ップＳ５３）、モータへ指令する（ステップＳ５４）。
そして、記憶しているマスタロボットへ補間位置データ
受信通知を送信し（ステップＳ５５）、指標ｉを「１」
インクリメントし（ステップＳ５６）、ステップＳ４５
に戻る。

【００４１】以下、指標ｉが補間点数に達するまで、ス
テップＳ４５〜ステップＳ５６の処理を繰り返し実行す
る。

【００４２】一方、マスタロボットは、各スレーブロボ
ットのプロセッサがステップＳ５５の処理により送信す
る、補間位置データ受信通知を全てのスレーブロボット
から受け取ったことをステップＳ３０で判別すると、指
標ｉを「１」インクリメントし（ステップＳ３１）、ス
テップＳ２４に戻り、指標ｉが補間点数に達するまで、
ステップＳ２４からステップＳ３１の処理を繰り返し実
行する。

【００４３】そして指標ｉが補間点数に達すると、ステ
ップＳ２４からステップＳ２０に移行し、前述したステ
ップＳ２０以下の処理を実行する。

【００４４】一方、スレーブロボットの制御装置も、ス
テップＳ４５からステップＳ５６の処理を繰り返し実行
し、指標ｉが補間点数に達すると、ステップＳ４５から
ステップＳ４１に移行し、前述したステップＳ４１以下
の処理を実行する。

【００４５】こうして、マスタロボット及びスレーブロ
ボットの制御装置は、マスタプログラム、スレーブプロ
グラムから行が読み出されるまで、上述した処理を繰り
返し実行する。そして、読み出す行がなくなると、マス
タロボットのプロセッサはステップＳ２１からステップ
Ｓ３２の処理へ移行する。又スレーブロボットのプロセ
ッサはステップＳ４２からステップＳ５７の処理に移行
する。

【００４６】そこで、スレーブロボットよりマスタロボ
ットの方が、先にマスタプログラムから読み出す行がな
くなり、ステップＳ３２に先に移行したとする。この場
合、マスタロボットのプロセッサは、レジスタに記憶す
るステップＳ２５で求めた最後の位置補間データと、記
憶する同期又は協調動作開始位置データをスレーブロボ
ットに通信線を介して送信し（ステップＳ３２）、全ス
レーブロボットから終了通知が送られて来たかを判断し
（ステップＳ３３）、全スレーブロボットから終了通知
が送られて来るまで、ステップＳ３２、Ｓ３３の処理を
繰り返し実行し、最後に送信した補間位置データ及び同
期又は協調動作開始位置データを送り続ける。すなわち
マスタロボットの動作は停止しているが、スレーブロボ
ットに対しては、最後に出力した補間位置データ及び同
期又は協調動作開始位置データを送信続けることにな
る。

【００４７】一方、スレーブロボットは、スレーブプロ
グラムから指令行が読み出される限りステップＳ４１か
らステップＳ５６の処理を実行する。この場合、ステッ
プＳ４７で受信するデータは、マスタロボットから最後
に出力した補間位置データ及び同期又は協調動作開始位
置データであるから、ステップＳ５０の処理で求める変
換行列は、同じものとなる。

【００４８】以下、スレーブロボットは、マスタロボッ
トの動作が終了した後は、同一の補正（量）がなされて
（ステップＳ５１）スレーブプログラムに基づいて駆動
制御されることになる。そして、スレーブプログラムに
指令する行がなくなると、ステップＳ５７に移行し、マ
スタロボットに終了通知を通信線を介して送信し、マス
タロボットから終了指令が送られて来たかを判断する
（ステップＳ５８）。終了指令が送られて来てなけれ
ば、最後の行の、移動開始位置に最後の行のステップＳ
４３で求めた移動距離を補間点数で割り、その値に指標
ｉで示される補間点数を乗じて補間位置データを求める
（ステップＳ５９）。すなわちこの補間位置データは最
終位置であり、最後の行のステップＳ４６の処理によっ
て最後に求め、レジスタに記憶された補間位置データと
同一であり、改めて計算して求めなくてもこのレジスタ
に記憶する値を読み込むだけでよい。

【００４９】そして。ステップＳ４７からステップＳ５
４と同一の処理であるステップＳ６０からステップＳ６
７の処理を実行するが、ステップＳ５９求める補間位置
データは、最後の行のステップＳ４６で求めた補間位置
データと同一であり、かつ、ステップＳ６３で求める変
換行列は、マスタロボットから送られてくる同期又は協
調開始位置データ及び補間位置データに変化がないか
ら、この補正（量）も最後の行の最後に求めた補正
（量）と同一である。その結果、ステップＳ６４で求め
る補正された補間位置データは最後の行のステップＳ５
１で求めた最後の補間位置データと同一である。その結
果各軸移動量（インクリメンタル量）は「０」となり、
モータへの指令はなく、ロボットは停止した状態とな
る。以下、マスタロボットから終了指令が送られて来る
まで、このステップＳ５７からステップＳ６７の処理を
繰り返し実行し、マスタロボットから終了指令が送られ
て来ると、スレーブプログラム終了をロボット操作者に
知らせるために出力していた外部信号をオフし、このス
レーブプログラムの処理を終了する。

【００５０】一方、マスタロボットのプロセッサは、全
てのスレーブロボットからの終了通知を受け取ると（ス
テップＳ３３）、全てのスレーブロボットに対して終了
指令を出力し（ステップＳ３４）、マスタプログラム終
了をロボット操作者に知らせるために出力していた外部
信号をオフする（ステップＳ３５）。この終了指令をス
レーブロボットは受けて上述したようにスレーブロボッ
トも動作を停止し、この同期又は協調動作の処理は終了
する。

【００５１】上記とは逆に、スレーブロボットの方がマ
スタロボットよりも先にスレーブプログラムの処理を終
了した場合は、マスタロボットのプロセッサはステップ
Ｓ２０からステップＳ３１の処理を繰り返し実行し、ス
テップＳ２６でスレーブロボットに対して、同期又は協
調動作開始位置と補間位置データを送出し続ける。スレ
ーブロボットは、ステップＳ４２からステップＳ５７に
移行して、ステップＳ５７からステップＳ６７の処理を
繰り返し実行する。この場合、ステップＳ５９で求める
補間位置データは、前述したようにスレーブプログラム
の最後の行の最後の補間位置データであり最終指令位置
である。そして、この補間位置データに対して、マスタ
ロボットから送られて来る同期又は協調動作開始位置デ
ータと補間位置データにより、ステップＳ６３で求めら
れる変換行列を用いて補正された補間位置データを求
め、さらに、各軸移動量を求めて加減速処理をして各軸
モータを駆動する（ステップＳ６４からステップＳ６
７）。

【００５２】そして、マスタロボットもマスタプログラ
ムの処理が終わり、ステップＳ２１からステップＳ３２
に移行し、全てのスレーブロボットから終了通知を受け
取ると（ステップＳ３３）、全てのスレーブロボットに
対して終了通知を送信しステップＳ３４）、マスタプロ
グラム終了をロボット操作者に知らせるために出力して
いた外部信号をオフした後（ステップＳ３５）、マスタ
ロボットは動作を停止する。又、スレーブロボットもこ
の終了指令を受けて（ステップＳ５８）、スレーブプロ
グラム終了をロボット操作者に知らせるために出力して
いた外部信号をオフした後（ステップＳ６８）、動作を
停止する。

【００５３】次に、図８に示したように各ロボットに各
プログラムが格納されていれば、ロボットＮｏ．１は２
番目の組み合わせのマスタプログラムが読み出され、ロ
ボットＮｏ．２は２番目の組み合わせのスレーブプログ
ラムが読み出され、ロボットＮｏ．１をマスタロボッ
ト、ロボットＮｏ．２をスレーブロボットとして同期又
は協調動作の上述した処理が実行され、ロボットＮｏ．
１、Ｎｏ．２は、同期又は協調動作を行う。ロボットＮ
ｏ．３は３番目の組み合わせのマスタプログラムが読み
出され、ロボットＮｏ．３をマスタロボット、ロボット
ロボットＮｏ．４をスレーブロボットとして同期又は協
調動作の上述した処理が実行され、ロボットＮｏ．３、
Ｎｏ．４は同期又は協調動作を行う。

【００５４】さらに、ロボットＮｏ．１、Ｎｏ．２の同
期又は協調動作作業、及びロボットＮｏ．３、Ｎｏ．４
の同期又は協調動作作業運転が終了すると、図８の例で
は、ロボットＮｏ．２、Ｎｏ．４はノーマルプログラム
によるステップＳ３からステップＳ１２の通常の独立し
た運転、ロボットＮｏ．１、Ｎｏ．３は同期又は協調動
作作業を行うことになる。

【００５５】上述した実施形態では、同期又は協調動作
するロボットの組み合わせをリンクパターン番号とし
て、マスタロボットに設定し、各ロボットにはこの同期
又は協調動作を行うプログラムをそれぞれ設定しておく
ようにしたが、マスタプログラムと該マスタプログラム
を実行するロボット番号及び各スレーブプログラムと各
スレーブプログラムをそれぞれ実行するロボット番号を
プログラムしておき、いずれかのロボット制御装置に該
プログラムを入力し、該ロボット制御装置により、通信
線を介して、マスタプログラムが指定されているロボッ
トの制御装置に、各スレーブプログラムは、それぞれ指
定されているロボットの制御装置に送信し、送信が完了
した時点で、起動をかけ、図９〜図１４に示す処理を各
ロボット制御装置に開始させるようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、通信路で接続されている複数
のロボットの中から、選択されたロボット間で同期又は
協調動作を実行することができ、同期又は協調動作を実
行しない他のロボットは、独立した動作を実行できるか
ら、効率のよい作業を実行することができる。又、作業
対象によって、ロボットの組み合わせを変え同期又は協
調動作をさせることができるので、実行可能な作業対象
が広がり、最適で効率のよい作業を実行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の複数ロボットの同期又は
協調動作制御装置を構成する各ロボットの要部ブロック
図である。

【図２】同実施形態における複数ロボットを通信線で接
続しネットワークを形成した一例である。

【図３】同実施形態における複数ロボットを通信線で接
続しネットワークを形成した他の例である。

【図４】同実施形態における同期又は協調動作を行わせ
るロボットの組み合わせの設定例を示す説明図である。

【図５】同実施形態において同期又は協調動作を行わせ
るロボットの組み合わせ例でのマスタロボットとしての
ロボットＮｏ．１に設定するリンクパターンの情報の説
明図である。

【図６】同実施形態において同期又は協調動作を行わせ
るロボットの組み合わせ例でのマスタロボットとしての
ロボットＮｏ．３に設定するリンクパターンの情報の説
明図である。

【図７】同実施形態における各ロボットの動作順の一例
の説明図である。

【図８】同実施形態における動作順の一例における各ロ
ボットに格納されるプログラム順の説明図である。

【図９】同実施形態における各ロボットの制御装置のプ
ロセッサが実行する処理フローチャートの一部で、主に
ロボットが独立して動作するとき（ノーマルプログラム
の実行）の処理フローチャートである。

【図１０】同フローチャートの続きで、主にマスタロボ
ットが実行する処理フローチャート（マスタプログラム
の実行）である。

【図１１】同フローチャートの続きで、図１０に示すマ
スタロボットが実行する処理フローチャート（マスタプ
ログラムの実行）の続きである。

【図１２】同フローチャートの続きで、スレーブロボッ
トが実行する処理フローチャート（スレーブプログラム
の実行）である。

【図１３】同フローチャートの続きで、図１２に示すス
レーブロボットが実行する処理フローチャート（スレー
ブプログラムの実行）の続きである。

【図１４】同フローチャートの続きで、図１３に示すス
レーブロボットが実行する処理フローチャート（スレー
ブプログラムの実行）の続きである。

【図１５】マスタロボットの移動量を反映したスレーブ
ロボットの補間位置データの求め方の説明図である。

【符号の説明】

１ ロボット制御装置 ２ ロボット機構部 ３ 教示操作盤

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のロボット機構部をそれぞれのロボ
   ット制御装置が制御し、前記各ロボット制御装置を通信
   路で接続しておきロボット機構部を同期又は協調させて
   動作させることで所望の作業を行う複数ロボットの同期
   又は協調動作制御装置において、 前記通信路で接続されたロボット制御装置の中の少なく
   とも１台をマスタロボット制御装置とし、通信路にて接
   続された他のロボット制御装置の内の一部をスレーブロ
   ボット制御装置とし、マスタロボット制御装置からスレ
   ーブロボット制御装置へ、前記通信路によってロボット
   の位置に関連したデータの送信を、マスタロボットプロ
   グラムの教示点又は補間点に対応して行い、前記スレー
   ブロボット制御装置は、前記マスタロボット制御装置か
   ら送られてきたデータに基づいてスレーブロボットプロ
   グラムの教示点又は補間点を補正し、前記スレーブロボ
   ット制御装置が、前記スレーブロボット制御装置が制御
   するロボット機構部を、前記マスタロボット制御装置が
   制御するロボット機構部に同期又は協調させて動作させ
   るようにした複数ロボットの同期又は協調動作制御装
   置。
2. 【請求項２】 ３台以上のロボット機構部をそれぞれの
   ロボット制御装置が制御し、前記各ロボット制御装置を
   通信路で接続しておきロボット機構部を同期又は協調さ
   せて動作させることで所望の作業を行う複数ロボットの
   同期又は協調動作制御装置において、前記通信路で接続
   されたロボット制御装置の中の少なくとも１台をマスタ
   ロボット制御装置とし、通信路にて接続された他のロボ
   ット制御装置の中の一部をスレーブロボット制御装置と
   し、マスタロボットとの同期又は協調動作を行わせるス
   レーブロボットの組み合わせを設定し、マスタロボット
   制御装置からスレーブロボット制御装置へ、前記通信路
   によってロボットの位置に関連したデータの送信を、マ
   スタロボットプログラムの教示点又は補間点に対応して
   行い、前記データを用いて、前記スレーブロボット制御
   装置が、前記スレーブロボット制御装置が制御するロボ
   ット機構部を、前記マスタロボット制御装置が制御する
   ロボット機構部に同期又は協調させて動作させるように
   した複数ロボットの同期又は協調動作制御装置。
3. 【請求項３】 前記マスタロボット制御装置及びスレー
   ブロボット制御装置により、それぞれ制御されるロボッ
   ト機構部の同期又は協調動作の開始、終了の切り換え
   は、プログラムで教示されているプログラム命令によっ
   て行うようにした、請求項１又は請求項２記載の複数ロ
   ボットの同期又は協調動作制御装置。
4. 【請求項４】 前記マスタロボット制御装置及びスレー
   ブロボット制御装置は、同期又は協調動作の属性を持つ
   プログラムを持ち、前記マスタロボット制御装置及びス
   レーブロボット制御装置が前記属性を持つプログラムの
   実行を開始すると、前記マスタロボット制御装置が制御
   するロボット機構部と前記スレーブロボット制御装置が
   制御するロボット機構部が同期又は協調動作を開始し、
   前記属性を持つプログラムの完了で同期又は協調動作を
   終了することにより、同期又は協調動作の開始、終了を
   切り換えるようにした請求項１又は請求項２記載の複数
   ロボットの同期又は協調動作制御装置。
5. 【請求項５】 同期又は協調動作中、あるいは同期又は
   協調動作可能な状態のとき、外部へ信号出力を行うこと
   が可能な請求項１乃至４の内１項記載の複数ロボットの
   同期又は協調動作制御装置。