JP3961323B2 - ロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置 - Google Patents
ロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロボットを同期させながら運転するための制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば水平すみ肉継ぎ手を両側からアーク溶接する場合など、複数の産業用ロボットを協働させて加工作業を行うことがある。そしてこのように複数のロボットを協働させるとき、それらがぶつかり合うのを防いだり、作業効率をよくしたりするために、同期制御する必要がある。
【０００３】
複数の産業用ロボットを同期制御しながら運転する技術として、例えば特開平５−２７８１５公報には、複数のロボットのうち１台をマスタ、他のロボットをスレーブとして同期制御する技術が開示されている。この公報による技術は、ロボットの作業経路に沿って複数の点（以下、教示点と称する）を定め、各教示点にて同期制御する、いわゆるＰＴＰ（ポイントツーポイント）型のものである。具体的には、先ずマスタに移動を開始させ、マスタがスレーブに対して次の教示点までの移動時間を指示すると、スレーブはマスタの指示を受けて同時刻に次の教示点に到着するように速度が調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実際のロボットの運転過程においては、ロボットの移動途中で速度や位置が変更されることがある。これはもちろん人為的な操作による場合もあるが、アーク溶接を行うロボットに関しては、アーク倣いや視覚センサ等の外界センサからのフィードバック制御による場合もある。教示点間においてこのように速度や位置が変更されてしまうと、上記公報による同期制御技術では対応できない。具体的には、ある教示点にてマスタがスレーブに次の教示点までの移動時間を指示しても、マスタが次教示点に到着するまでの間に速度や位置を変更されると、マスタ自体が先に指示した時刻とは異なる時刻に次の教示点に到着してしまう。即ち、原理上マスタとスレーブとを同期させるのは不可能となる。
【０００５】
また、ロボットの先端に例えば溶接トーチやハンドなどの加工具が備えられている場合、加工具に対してＯＮ指令が出された後、実際にその加工具がＯＮになるまで待ち時間がかかるものがあり、その待ち時間には多少のばらつきがある。例えば加工具として先端に溶接トーチを有するアーク溶接用ロボットの場合、溶接トーチに対してＯＮ指令が出されてからその溶接トーチにアーク放電が発生して溶接電流が流れるまでの時間は、母材や溶接ワイヤの状態、使用する溶接電源の特性などに依存する。このように待ち時間を要する加工具を備えたロボットは一般に加工具がＯＮになるまでは停止した状態で、加工具がＯＮになったことを確認した後移動を開始する。従って、各加工具に対して同時にＯＮ指令を出したとしても、待ち時間に差があると、各ロボットを同時に移動開始させることができない。ここでマスタ及びスレーブのそれぞれが待ち時間を要する加工具を備えている場合に、マスタより先にスレーブの加工具がＯＮになると、スレーブは加工具がＯＮのまま停止状態でマスタからの指令を待たなければならない。例えば加工具として先端に溶接トーチを有するアーク溶接用ロボットでは、スレーブの溶接トーチがアークを出したまま停止した状態となり、その停止位置において過大な熱入力やビードが形成されて欠陥となる可能性がある。
【０００６】
一方、ロボット間の通信手段については、１台で複数台のロボットを制御できるハードウェアを用いると、そのハードウェア内部の情報転送性能の高いバスにて各ユニットを相互に接続することで、バスを介しての高速通信を行うことができる。このとき通信に要する時間（通信遅れ時間）は数μ秒以下で、ロボットの制御周期（数ｍ〜数十ｍ秒）よりも十分小さく無視できるものとなる。しかしながら、従来から汎用されている通信手段は、各ロボットに対してそれぞれ１台のみ制御可能な制御装置を接続し、各制御装置をシリアルケーブルなどの通信媒体で接続するというものである。このとき用いられるシリアルケーブルなどの通信媒体は、上述したバスと比較して情報転送性能の低いものであり、その通信遅れ時間は数１０〜数１００ｍｓ程度と、ロボットの制御周期に対して無視できるものではない。マスタから指示が出されてからその指示がスレーブに到着するまで通信遅れ時間分だけ遅れ、その結果、ロボット間の同期もΔＴｃｏｍ遅れることになる。
【０００７】
本発明の目的は、複数のロボットを精度よく同期させるためのロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、作業上の欠陥が生じる問題を軽減できるロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置を提供することである。
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のロボットの制御方法は、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を、独立した制御ユニットによって制御される複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御方法において、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を、そのロボットの制御ユニットから残りのロボットの制御ユニットに供給する移動情報供給ステップと、前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記残りのロボットの速度を調整する速度調整ステップとを備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間）
【００１１】
【００１２】
請求項４のロボットの制御ユニットは、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御する、ロボットごとに独立したロボットの制御ユニットにおいて、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、別の制御ユニットから、その制御ユニットに対応するロボットのそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報が供給されると、前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により当該制御ユニットに対応するロボットの速度を調整するための速度調整手段を備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：当該制御ユニットに対応するロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：当該制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間）
【００１３】
請求項６のロボットの制御装置は、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御装置において、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を出力するための移動情報出力手段と、前記移動情報出力手段によって出力された前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記１つのロボットを除いた残りの前記ロボットの速度を調整するための速度調整手段とを備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間）
【００１４】
上記構成によると、教示点間においてロボットの速度や移動経路が変更されても、それらロボットが次の教示点に到着するまでに、あるロボットの移動情報を残りのロボットに供給し、その情報に基づいて残りのロボットの速度を調整することで、複数のロボットが次の教示点に同時に到着するよう制御することができる。従来は、各教示点においてのみ、移動情報の供給及び速度調整が実行されるが、教示点間においてこのような調整を実行することで、教示点間でのロボットの速度や移動経路の変更に対応することができる。つまり、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに、請求項１，４，６では、式（１）においてロボットの速度調整に際して通信遅れを考慮することで、比較的情報転送性能の低いシリアルケーブルなどの通信媒体による、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００１５】
請求項２のロボットの制御方法は、請求項１に係り、前記移動情報供給ステップにおいて、複数の前記ロボットのうち１つの移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で供給することを特徴とする。
【００１６】
【００１７】
請求項７のロボットの制御装置は、請求項６において、前記移動情報出力手段が、前記移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で出力することを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、隣接する２つの教示点間において１回以上且つ一定周期毎に移動情報を供給してロボットの移動を同期制御することで、より精度のよい同期制御が実現される。
【００１９】
請求項３のロボットの制御方法は、請求項１又は２において、各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２０】
請求項５のロボットの制御ユニットは、請求項４において、各教示点に到着した前記ロボットを、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２１】
請求項８のロボットの制御装置は、請求項６又は７において、各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によると、各ロボットは、他のロボットからの指示を受ける前に、停止することなくそれぞれ移動を続けるため、それらが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
請求項９のロボットの制御装置は、請求項６〜８のいずれか一項において、前記制御装置がロボットごとに独立した複数の制御ユニットを含んでおり、各制御ユニットが前記移動情報出力手段及び前記速度調整手段の両方を有していることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によると、各制御ユニットが移動情報出力手段及び速度調整手段の両方を有することで、各ロボットの移動情報を交換し、且つそれに基づいてその速度を調整することができ、ロボットの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１の各ロボットにおける移動経路の一部を示す模式図である。図３は、図１の各ロボットの移動開始から２番目の教示点に達するまでの動作を時間軸に沿って示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。図５は、本発明の別の実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
先ず図１を参照し、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の概略構成について説明する。図１に示す２台のロボット１ａ及びロボット１ｂは、金属プレートの水平すみ肉継ぎ手５を両側からアーク溶接するためのものである。図１に示されているロボットの制御装置２０は、２台のロボット１ａ，１ｂをそれぞれ制御する２台のコンピュータ２０ａ，２０ｂが通信手段としてのシリアルケーブル２を介して互いに接続されたものである。コンピュータ２０ａ，２０ｂには、ＣＰＵ１５、メモリ１６、図示しないハードディスク、ＦＤやＣＤの駆動装置、各ロボット１ａ，１ｂを制御する制御ユニット１０ａ，１０ｂなどのハードウェアがそれぞれ収納されている。ロボット１ａの制御ユニット１０ａには、ロボット１ａの移動情報として移動時間に係るデータを供給するための移動情報供給部１１が備えられている。一方、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂにはロボット１ｂの速度を調整するための速度調整部１２が備えられている。ロボット１ａの制御ユニット１０ａに備えられた移動情報供給部１１は、ロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給するものである。また、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに備えられた速度調整部１２は、２台のロボット１ａ，１ｂが次の教示点に同時に到着するように、移動情報供給部１１から供給されたロボット１ａの移動時間データに基づいて、ロボット１ｂの速度を調整するものである。またさらに、ロボット１ａ及びロボット１ｂはそれぞれ図示しない電源を有する。
【００３２】
次いで、図２〜図４を参照しつつ、本実施形態に係るロボットの制御装置２０が実行する処理について説明する。図４は移動経路の開始点から最終点に達するまでロボットを制御する処理について示すものであるが、図２及び図３は図１のロボット１ａ及びロボット１ｂが移動開始点から２番目の教示点に達するまでのみを示すものである。図２に示すＰａ０，Ｐｂ０は、ロボット１ａ，１ｂそれぞれの移動開始点である。２台のロボット１ａ，１ｂは、移動開始点Ｐａ０，Ｐｂ０を出発後それぞれ最初の教示点であるＰａ１，Ｐｂ１にほぼ同時に到着し、さらに位置補正が行われてＰａ１’，Ｐｂ１’へと移動し、その後次の教示点Ｐａ２，Ｐｂ２へと向かう。このように、ロボット１ａについてはＰａ１，Ｐａ２、ロボット１ｂについてはＰｂ１，Ｐｂ２など、ロボット１ａ及びロボット１ｂの移動経路にそれぞれ複数の教示点が設けられている。２台のロボット１ａ，１ｂが同期移動してこれら各教示点に同時に到着するよう、図１に示した制御ユニット１０ａ，１０ｂを含む制御装置２０が機能する。
【００３３】
先ず、２台のロボット１ａ，１ｂは、図３に示すように、移動開始点Ｐａ０，Ｐｂ０においてほぼ同時に移動を開始し（Ｓ１，図４参照）、最初の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１にほぼ同時に到着する（Ｓ２）。このときの時刻をｔ＝０と設定する（図３参照）。２台のロボット１ａ，１ｂはそれぞれ最初の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１に到着すると同時に、図１に示した各制御ユニット１０ａ，１０ｂからの命令に応じ、位置補正の動作を開始する（Ｓ３）。ここで、教示点Ｐａ１，Ｐｂ１は補正前のもので、正確な溶接継ぎ手の位置は僅かに離れた点Ｐａ１’，Ｐｂ１’である。
【００３４】
位置補正を行うに当たっては、接触など外界センサが正確な教示点のサーチ動作を行う。ここで、サーチ動作に要する時間はワーク据付誤差、サーチ方法などに依存するため、各ロボット１ａ，１ｂが補正前の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１を出発して補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着するまでに要する時間は異なる。図３において、ロボット１ａは時刻ｔ＝Ｔａ１、ロボット１ｂは時刻ｔ＝Ｔｂ１（Ｔｂ１≠Ｔａ１）、とそれぞれ異なった時刻に補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着している（Ｓ４）。
【００３５】
各ロボット１ａ，１ｂが補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着する（Ｓ４）と同時に、各制御ユニット１０ａ，１０ｂからロボット１ａ，１ｂにそれぞれ備えられたアーク溶接加工具をＯＮにする指令が出され（Ｓ５）、図示しない電源に送られる。アーク溶接加工具からアークが発生する（Ｓ６）まで、各ロボット１ａ，１ｂは教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’で停止したままである。このアーク発生まで停止することを「待ち」と称する。ここで、アーク溶接加工具に対してＯＮ指令が出されてから実際にアークが発生して待ちが解除されるまでに要する時間は、各ロボット１ａ，１ｂの特性に依存するものである。本実施形態において、図３に示すように、ロボット１ａは時刻ｔ＝Ｔａ２、ロボット１ｂは時刻ｔ＝Ｔｂ２においてアークが発生して待ちが解除され、各ロボット１ａ，１ｂにおけるアーク発生までの所要時間はロボット１ａについて（Ｔａ２−Ｔａ１）、ロボット１ｂについて（Ｔｂ２−Ｔｂ１、）と異なっている。
【００３６】
各ロボット１ａ，１ｂはその加工具からアークが発生し（Ｓ６）待ちが解除されると同時に、次の教示点Ｐａ２，Ｐｂ２に向けて移動を開始する（Ｓ７）。図３に示すように、本実施形態においてはＴａ２＞Ｔｂ２であることから、ロボット１ｂの方が先に次の教示点に向けて移動を開始する。つまり、ロボット１ｂはロボット１ａからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始する（Ｓ７）。
【００３７】
図１に示すロボット１ａの制御ユニット１０ａは、時刻ｔ＝Ｔａ２にロボット１ａを次の教示点Ｐａ２に向けて移動開始させると同時に、ロボット１ａの移動情報としてそのとき位置する点から次の教示点Ｐａ２に達するまでのロボット１ａの移動時間データを、図１のシリアルケーブル２を介してロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給する（Ｓ８）。この移動時間データの供給は、図１に示すロボット１ａの制御ユニット１０ａに含まれる移動情報供給部１１によって実行され、このとき制御ユニット１０ａ内の時刻はｔ＝０にリセットされる。なお、本実施形態において、この移動時間データの供給は、後に詳述するように、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に行われる。
【００３８】
移動時間データを受信したロボット１ｂの制御ユニット１０ｂは、ロボット１ａ及びロボット１ｂが次の教示点に同時に到着するように、ロボット１ｂの速度をロボット１ａの移動時間に基づいて調整する（Ｓ９）。この速度調整は、図１に示すロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに含まれる速度調整部１２によって実行される。ここで、ロボット１ａの制御ユニット１０ａからロボット１ｂの制御ユニット１０ｂにおける情報の通信に要する時間（通信遅れ時間）はΔＴｃｏｍである。この通信遅れ時間ΔＴｃｏｍは、図３に示すように、制御ユニット１０ａ，１０ｂ間でシリアルケーブル２を介したことによるものである。
【００３９】
制御ユニット１０ｂによるロボット１ｂの速度調整は、以下のように行われる。先ず、ロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点Ｐａ２に達するまでの移動時間Ｔｍａについて、通信遅れ時間ΔＴｃｏｍを考慮した下記式（１）によって補正し、補正後のロボット１ａの移動時間Ｔｍａ’を求める。次に、上記式（１）で求めた補正後のロボット１ａの移動時間Ｔｍａ’を用い、ロボット１ｂにおける移動時間データを受信した時位置する点から次の教示点Ｐｂ２までの移動時間をＴｍｂとして、下記式（２）から補正後のロボット１ｂの移動時間Ｔｍｂ’を求める。こうして求めた移動時間Ｔｍｂ’をもとに、ロボット１ｂの速度を変更する。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ-ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’-Ｔｍｂ） （２）
ここで、Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
【００４０】
なお、各ロボット１ａ，１ｂの移動時間Ｔｍａ，Ｔｍｂの差が大きいほど上記処理を行う際のロボットの速度変化が大きくなってしまうが、上記式（１）における制御ゲインＧａｉｎを小さくすることで、急激な速度変化を防止して、滑らかに速度変化させることが可能である。
【００４１】
図３に示すように、ロボット１ａの制御ユニット１０ａに含まれる移動情報供給部１１がロボット１ｂの制御ユニット１０ｂへ移動時間データを発信した時刻をｔ＝０とし（Ｓ８，図４参照）、時刻ｔ＝ΔＴｃｏｍにおいてロボット１ｂの速度調整が実行された（Ｓ９）後、時刻ｔがＴｃｙｃに達していない（ｔ＜Ｔｃｙｃ）かどうかを判断する（Ｓ１０）。時刻ｔがＴｃｙｃに達していない（ｔ＜Ｔｃｙｃ）場合（Ｓ１０；ＹＥＳ）は、さらにロボット１ａが次の教示点に到着したかどうかを調べる（Ｓ１１）。ロボット１ａが次の教示点に到着していない場合（Ｓ１１；ＮＯ）、各ロボット１ａ，１ｂは時刻ｔがＴｃｙｃに達するまでそれぞれの速度を保って移動を続ける。そして時刻ｔがＴｃｙｃに達する（ｔ＝Ｔｃｙｃ）と（Ｓ１０；ＮＯ）、再び上述のようなロボット１ａの移動時間データの供給を行い（Ｓ８）、ロボット１ｂの速度調節（Ｓ９）を行う。
【００４２】
以上のような処理（Ｓ８，Ｓ９）を一定周期Ｔｃｙｃ毎に繰り返すことで、図３に示すように、２台のロボット１ａ，１ｂをそれぞれ次の教示点にほぼ同時に到着させることができる。ロボット１ａ及びロボット１ｂが次の教示点にほぼ同時に到着すると（Ｓ１１；ＹＥＳ）、その到着した教示点が移動経路における最終教示点であるかどうかを判断する（Ｓ１２）。到着した教示点が最終でない場合（Ｓ１２；ＮＯ）は、各ロボット１ａ，１ｂはさらに次の教示点へと停止することなく移動を開始する（Ｓ７）。一方、到着した教示点が最終である場合（Ｓ１２；ＹＥＳ）は制御が終了するようになっている。
【００４３】
以上に述べたように、本実施の形態に係るロボットの制御装置２０は、２台のロボット１ａ，１ｂのうちロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、もう１つのロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給する移動情報供給部１１を備えている。またさらに、この移動情報供給部１１によって供給された移動時間データに基づいて、２台のロボット１ａ，１ｂが次の教示点に同時に到着するように、ロボット１ｂの速度を調整する速度調整部１２を備えている。これにより、教示点間においてロボット１ａ，１ｂの速度や移動経路が変更されても、それらロボット１ａ，１ｂが次の教示点に到着するまでに、あるロボットの移動時間を残りのロボットに供給し、その情報に基づいて残りのロボットの速度を調整することで、複数のロボットが次の教示点に同時に到着するよう制御することができる。つまり、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに、速度調整部１２は、ステップＳ９において制御ユニット１０ａ，１０ｂ間での通信遅れΔＴｃｏｍを考慮した調整を行う（式（１）参照）。このようにロボットの速度調整に際して通信遅れΔＴｃｏｍを考慮することで、比較的情報転送性能の低いシリアルケーブル２などの通信媒体による、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れΔＴｃｏｍが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、ロボット１ａに関する移動時間データの供給（Ｓ８）を、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に供給している。このように、隣接する２つの教示点間において１回以上且つ一定周期Ｔｃｙｃ毎に移動時間を供給し、ロボット１ａ，１ｂの移動を同期制御することで、より精度のよい同期制御が実現される。
【００４５】
また、本実施形態では、ステップＳ７においてロボット１ｂはロボット１ａからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始する。このように、各教示点に到着したロボット１ａ，１ｂが、他のロボットからの指示を受ける前に、それぞれ次の教示点に向けて移動開始するので、それらが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００４６】
【００４７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。例えば図５に示すように、各ロボット１ａ，１ｂに対して共通のユニットを設けてよい。そしてそのユニット内に、ロボット１ａの制御ユニット１０ａ、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂ、ＣＰＵ１５、メモリ１６などを設け、各部が内部バス２２で互いに接続された構成としてよい。つまり、１台で複数台のロボットを制御できるハードウェア（共通ユニット）を用い、そのハードウェア内部の情報転送性能の高いバス２２にて各部を相互に接続した高速通信を行うものであってもよい。
【００４８】
また、本実施形態では制御装置２０がロボット１ａ，１ｂごとに独立した制御ユニット２０ａ，２０ｂを含み、ロボット１ａの制御ユニット１０ａは移動情報供給部１１、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂは速度調整部１２を含んでいるが、各ロボットに独立した制御ユニット１０ａ，１０ｂがそれぞれ移動情報供給部１１及び速度調整部１２の両方を有してよい。各制御ユニット１０ａ，１０ｂが移動情報供給部１１及び速度調整部１２の両方を有することで、各ロボット１ａ，１ｂの移動情報を交換し、且つそれに基づいてその速度を調整することができ、ロボット１ａ，１ｂの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【００４９】
また、本実施形態では、ロボット１ａに関する移動時間データを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に供給しているが、これに限定するものではなく、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回供給すればよい。
【００５０】
【００５１】
また、本実施形態では、各教示点に到着したロボット１ａ，１ｂは他のロボットからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始させるようになっているが、他のロボットからの指示があるまで移動開始させなくてもよい。しかしながら、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合、他のロボットからの指示があるまで移動開始せずに加工具がＯＮのまま停止すると、その停止位置において過大な熱入力やビードが形成されて欠陥となる可能性がある。従って、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に作業上の欠陥を引き起こすという問題を軽減するためには、各ロボットを他のロボットからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始させるのが好ましい。
【００５２】
【００５３】
また、各ロボット１ａ，１ｂに対して独立した制御ユニット１０ａ，１０ｂを接続する通信媒体として、本実施形態ではシリアルケーブル２を用いているが、他の通信媒体であってもよい。
【００５４】
またさらに、本実施形態において、各ロボット１ａ，１ｂは最初の教示点Ｐａ０，Ｐｂ０（補正前）に到着後、位置補正をして補正後の教示点Ｐａ０’，Ｐｂ０’に到着しているが、これに限定されるものではない。例えば各ロボット１ａ，１ｂを位置補正の必要がない程度の精度で最初の教示点に到着させれば、位置補正を行わず、即ち図４に示すステップＳ２，Ｓ３を省略し、アーク溶接加工具にＯＮ指令を出すステップＳ５を行ってよい。また、ロボット１ａ，１ｂが各教示点に到着するたびに位置補正を行ってもよい。なお、加工具を持たないロボットを使用する場合は、ステップＳ１〜Ｓ６を省略し、ステップＳ７〜Ｓ１２により制御を行ってよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５６】
請求項１，４，６によると、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに請求項１，４，６では、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００５７】
また、請求項２，７によると、より精度のよい同期制御が実現される。
【００５８】
また、請求項３，５，８によると、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００５９】
【００６０】
また、請求項９によると、ロボットの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の各ロボットにおける移動経路の一部を示す模式図である。
【図３】 図１の各ロボットの移動開始から２番目の教示点に達するまでの動作を時間軸に沿って示すフローチャートである
【図４】 本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】 本発明の別の実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ ロボット
２ シリアルケーブル（通信手段）
５ 金属プレートの水平すみ肉継ぎ手
１０ａ，１０ｂ 制御ユニット
１１ 移動情報供給部（移動情報供給手段，移動情報出力手段）
１２ 速度調整部（速度調整手段）
２２ 内部バス
２０，３０ 制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロボットを同期させながら運転するための制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば水平すみ肉継ぎ手を両側からアーク溶接する場合など、複数の産業用ロボットを協働させて加工作業を行うことがある。そしてこのように複数のロボットを協働させるとき、それらがぶつかり合うのを防いだり、作業効率をよくしたりするために、同期制御する必要がある。
【０００３】
複数の産業用ロボットを同期制御しながら運転する技術として、例えば特開平５−２７８１５公報には、複数のロボットのうち１台をマスタ、他のロボットをスレーブとして同期制御する技術が開示されている。この公報による技術は、ロボットの作業経路に沿って複数の点（以下、教示点と称する）を定め、各教示点にて同期制御する、いわゆるＰＴＰ（ポイントツーポイント）型のものである。具体的には、先ずマスタに移動を開始させ、マスタがスレーブに対して次の教示点までの移動時間を指示すると、スレーブはマスタの指示を受けて同時刻に次の教示点に到着するように速度が調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実際のロボットの運転過程においては、ロボットの移動途中で速度や位置が変更されることがある。これはもちろん人為的な操作による場合もあるが、アーク溶接を行うロボットに関しては、アーク倣いや視覚センサ等の外界センサからのフィードバック制御による場合もある。教示点間においてこのように速度や位置が変更されてしまうと、上記公報による同期制御技術では対応できない。具体的には、ある教示点にてマスタがスレーブに次の教示点までの移動時間を指示しても、マスタが次教示点に到着するまでの間に速度や位置を変更されると、マスタ自体が先に指示した時刻とは異なる時刻に次の教示点に到着してしまう。即ち、原理上マスタとスレーブとを同期させるのは不可能となる。
【０００５】
また、ロボットの先端に例えば溶接トーチやハンドなどの加工具が備えられている場合、加工具に対してＯＮ指令が出された後、実際にその加工具がＯＮになるまで待ち時間がかかるものがあり、その待ち時間には多少のばらつきがある。例えば加工具として先端に溶接トーチを有するアーク溶接用ロボットの場合、溶接トーチに対してＯＮ指令が出されてからその溶接トーチにアーク放電が発生して溶接電流が流れるまでの時間は、母材や溶接ワイヤの状態、使用する溶接電源の特性などに依存する。このように待ち時間を要する加工具を備えたロボットは一般に加工具がＯＮになるまでは停止した状態で、加工具がＯＮになったことを確認した後移動を開始する。従って、各加工具に対して同時にＯＮ指令を出したとしても、待ち時間に差があると、各ロボットを同時に移動開始させることができない。ここでマスタ及びスレーブのそれぞれが待ち時間を要する加工具を備えている場合に、マスタより先にスレーブの加工具がＯＮになると、スレーブは加工具がＯＮのまま停止状態でマスタからの指令を待たなければならない。例えば加工具として先端に溶接トーチを有するアーク溶接用ロボットでは、スレーブの溶接トーチがアークを出したまま停止した状態となり、その停止位置において過大な熱入力やビードが形成されて欠陥となる可能性がある。
【０００６】
一方、ロボット間の通信手段については、１台で複数台のロボットを制御できるハードウェアを用いると、そのハードウェア内部の情報転送性能の高いバスにて各ユニットを相互に接続することで、バスを介しての高速通信を行うことができる。このとき通信に要する時間（通信遅れ時間）は数μ秒以下で、ロボットの制御周期（数ｍ〜数十ｍ秒）よりも十分小さく無視できるものとなる。しかしながら、従来から汎用されている通信手段は、各ロボットに対してそれぞれ１台のみ制御可能な制御装置を接続し、各制御装置をシリアルケーブルなどの通信媒体で接続するというものである。このとき用いられるシリアルケーブルなどの通信媒体は、上述したバスと比較して情報転送性能の低いものであり、その通信遅れ時間は数１０〜数１００ｍｓ程度と、ロボットの制御周期に対して無視できるものではない。マスタから指示が出されてからその指示がスレーブに到着するまで通信遅れ時間分だけ遅れ、その結果、ロボット間の同期もΔＴｃｏｍ遅れることになる。
【０００７】
本発明の目的は、複数のロボットを精度よく同期させるためのロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、作業上の欠陥が生じる問題を軽減できるロボットの制御方法、制御ユニット及び制御装置を提供することである。
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のロボットの制御方法は、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を、独立した制御ユニットによって制御される複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御方法において、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を、そのロボットの制御ユニットから残りのロボットの制御ユニットに供給する移動情報供給ステップと、前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記残りのロボットの速度を調整する速度調整ステップとを備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間）
【００１１】
【００１２】
請求項４のロボットの制御ユニットは、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御する、ロボットごとに独立したロボットの制御ユニットにおいて、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、別の制御ユニットから、その制御ユニットに対応するロボットのそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報が供給されると、前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により当該制御ユニットに対応するロボットの速度を調整するための速度調整手段を備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：当該制御ユニットに対応するロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：当該制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間）
【００１３】
請求項６のロボットの制御装置は、ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御装置において、複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を出力するための移動情報出力手段と、前記移動情報出力手段によって出力された前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記１つのロボットを除いた残りの前記ロボットの速度を調整するための速度調整手段とを備えていることを特徴とする。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間）
【００１４】
上記構成によると、教示点間においてロボットの速度や移動経路が変更されても、それらロボットが次の教示点に到着するまでに、あるロボットの移動情報を残りのロボットに供給し、その情報に基づいて残りのロボットの速度を調整することで、複数のロボットが次の教示点に同時に到着するよう制御することができる。従来は、各教示点においてのみ、移動情報の供給及び速度調整が実行されるが、教示点間においてこのような調整を実行することで、教示点間でのロボットの速度や移動経路の変更に対応することができる。つまり、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに、請求項１，４，６では、式（１）においてロボットの速度調整に際して通信遅れを考慮することで、比較的情報転送性能の低いシリアルケーブルなどの通信媒体による、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００１５】
請求項２のロボットの制御方法は、請求項１に係り、前記移動情報供給ステップにおいて、複数の前記ロボットのうち１つの移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で供給することを特徴とする。
【００１６】
【００１７】
請求項７のロボットの制御装置は、請求項６において、前記移動情報出力手段が、前記移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で出力することを特徴とする。
【００１８】
上記構成によると、隣接する２つの教示点間において１回以上且つ一定周期毎に移動情報を供給してロボットの移動を同期制御することで、より精度のよい同期制御が実現される。
【００１９】
請求項３のロボットの制御方法は、請求項１又は２において、各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２０】
請求項５のロボットの制御ユニットは、請求項４において、各教示点に到着した前記ロボットを、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２１】
請求項８のロボットの制御装置は、請求項６又は７において、各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によると、各ロボットは、他のロボットからの指示を受ける前に、停止することなくそれぞれ移動を続けるため、それらが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
請求項９のロボットの制御装置は、請求項６〜８のいずれか一項において、前記制御装置がロボットごとに独立した複数の制御ユニットを含んでおり、各制御ユニットが前記移動情報出力手段及び前記速度調整手段の両方を有していることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によると、各制御ユニットが移動情報出力手段及び速度調整手段の両方を有することで、各ロボットの移動情報を交換し、且つそれに基づいてその速度を調整することができ、ロボットの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１の各ロボットにおける移動経路の一部を示す模式図である。図３は、図１の各ロボットの移動開始から２番目の教示点に達するまでの動作を時間軸に沿って示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。図５は、本発明の別の実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３１】
先ず図１を参照し、本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の概略構成について説明する。図１に示す２台のロボット１ａ及びロボット１ｂは、金属プレートの水平すみ肉継ぎ手５を両側からアーク溶接するためのものである。図１に示されているロボットの制御装置２０は、２台のロボット１ａ，１ｂをそれぞれ制御する２台のコンピュータ２０ａ，２０ｂが通信手段としてのシリアルケーブル２を介して互いに接続されたものである。コンピュータ２０ａ，２０ｂには、ＣＰＵ１５、メモリ１６、図示しないハードディスク、ＦＤやＣＤの駆動装置、各ロボット１ａ，１ｂを制御する制御ユニット１０ａ，１０ｂなどのハードウェアがそれぞれ収納されている。ロボット１ａの制御ユニット１０ａには、ロボット１ａの移動情報として移動時間に係るデータを供給するための移動情報供給部１１が備えられている。一方、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂにはロボット１ｂの速度を調整するための速度調整部１２が備えられている。ロボット１ａの制御ユニット１０ａに備えられた移動情報供給部１１は、ロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給するものである。また、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに備えられた速度調整部１２は、２台のロボット１ａ，１ｂが次の教示点に同時に到着するように、移動情報供給部１１から供給されたロボット１ａの移動時間データに基づいて、ロボット１ｂの速度を調整するものである。またさらに、ロボット１ａ及びロボット１ｂはそれぞれ図示しない電源を有する。
【００３２】
次いで、図２〜図４を参照しつつ、本実施形態に係るロボットの制御装置２０が実行する処理について説明する。図４は移動経路の開始点から最終点に達するまでロボットを制御する処理について示すものであるが、図２及び図３は図１のロボット１ａ及びロボット１ｂが移動開始点から２番目の教示点に達するまでのみを示すものである。図２に示すＰａ０，Ｐｂ０は、ロボット１ａ，１ｂそれぞれの移動開始点である。２台のロボット１ａ，１ｂは、移動開始点Ｐａ０，Ｐｂ０を出発後それぞれ最初の教示点であるＰａ１，Ｐｂ１にほぼ同時に到着し、さらに位置補正が行われてＰａ１’，Ｐｂ１’へと移動し、その後次の教示点Ｐａ２，Ｐｂ２へと向かう。このように、ロボット１ａについてはＰａ１，Ｐａ２、ロボット１ｂについてはＰｂ１，Ｐｂ２など、ロボット１ａ及びロボット１ｂの移動経路にそれぞれ複数の教示点が設けられている。２台のロボット１ａ，１ｂが同期移動してこれら各教示点に同時に到着するよう、図１に示した制御ユニット１０ａ，１０ｂを含む制御装置２０が機能する。
【００３３】
先ず、２台のロボット１ａ，１ｂは、図３に示すように、移動開始点Ｐａ０，Ｐｂ０においてほぼ同時に移動を開始し（Ｓ１，図４参照）、最初の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１にほぼ同時に到着する（Ｓ２）。このときの時刻をｔ＝０と設定する（図３参照）。２台のロボット１ａ，１ｂはそれぞれ最初の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１に到着すると同時に、図１に示した各制御ユニット１０ａ，１０ｂからの命令に応じ、位置補正の動作を開始する（Ｓ３）。ここで、教示点Ｐａ１，Ｐｂ１は補正前のもので、正確な溶接継ぎ手の位置は僅かに離れた点Ｐａ１’，Ｐｂ１’である。
【００３４】
位置補正を行うに当たっては、接触など外界センサが正確な教示点のサーチ動作を行う。ここで、サーチ動作に要する時間はワーク据付誤差、サーチ方法などに依存するため、各ロボット１ａ，１ｂが補正前の教示点Ｐａ１，Ｐｂ１を出発して補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着するまでに要する時間は異なる。図３において、ロボット１ａは時刻ｔ＝Ｔａ１、ロボット１ｂは時刻ｔ＝Ｔｂ１（Ｔｂ１≠Ｔａ１）、とそれぞれ異なった時刻に補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着している（Ｓ４）。
【００３５】
各ロボット１ａ，１ｂが補正後の教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’に到着する（Ｓ４）と同時に、各制御ユニット１０ａ，１０ｂからロボット１ａ，１ｂにそれぞれ備えられたアーク溶接加工具をＯＮにする指令が出され（Ｓ５）、図示しない電源に送られる。アーク溶接加工具からアークが発生する（Ｓ６）まで、各ロボット１ａ，１ｂは教示点Ｐａ１’，Ｐｂ１’で停止したままである。このアーク発生まで停止することを「待ち」と称する。ここで、アーク溶接加工具に対してＯＮ指令が出されてから実際にアークが発生して待ちが解除されるまでに要する時間は、各ロボット１ａ，１ｂの特性に依存するものである。本実施形態において、図３に示すように、ロボット１ａは時刻ｔ＝Ｔａ２、ロボット１ｂは時刻ｔ＝Ｔｂ２においてアークが発生して待ちが解除され、各ロボット１ａ，１ｂにおけるアーク発生までの所要時間はロボット１ａについて（Ｔａ２−Ｔａ１）、ロボット１ｂについて（Ｔｂ２−Ｔｂ１、）と異なっている。
【００３６】
各ロボット１ａ，１ｂはその加工具からアークが発生し（Ｓ６）待ちが解除されると同時に、次の教示点Ｐａ２，Ｐｂ２に向けて移動を開始する（Ｓ７）。図３に示すように、本実施形態においてはＴａ２＞Ｔｂ２であることから、ロボット１ｂの方が先に次の教示点に向けて移動を開始する。つまり、ロボット１ｂはロボット１ａからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始する（Ｓ７）。
【００３７】
図１に示すロボット１ａの制御ユニット１０ａは、時刻ｔ＝Ｔａ２にロボット１ａを次の教示点Ｐａ２に向けて移動開始させると同時に、ロボット１ａの移動情報としてそのとき位置する点から次の教示点Ｐａ２に達するまでのロボット１ａの移動時間データを、図１のシリアルケーブル２を介してロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給する（Ｓ８）。この移動時間データの供給は、図１に示すロボット１ａの制御ユニット１０ａに含まれる移動情報供給部１１によって実行され、このとき制御ユニット１０ａ内の時刻はｔ＝０にリセットされる。なお、本実施形態において、この移動時間データの供給は、後に詳述するように、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に行われる。
【００３８】
移動時間データを受信したロボット１ｂの制御ユニット１０ｂは、ロボット１ａ及びロボット１ｂが次の教示点に同時に到着するように、ロボット１ｂの速度をロボット１ａの移動時間に基づいて調整する（Ｓ９）。この速度調整は、図１に示すロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに含まれる速度調整部１２によって実行される。ここで、ロボット１ａの制御ユニット１０ａからロボット１ｂの制御ユニット１０ｂにおける情報の通信に要する時間（通信遅れ時間）はΔＴｃｏｍである。この通信遅れ時間ΔＴｃｏｍは、図３に示すように、制御ユニット１０ａ，１０ｂ間でシリアルケーブル２を介したことによるものである。
【００３９】
制御ユニット１０ｂによるロボット１ｂの速度調整は、以下のように行われる。先ず、ロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点Ｐａ２に達するまでの移動時間Ｔｍａについて、通信遅れ時間ΔＴｃｏｍを考慮した下記式（１）によって補正し、補正後のロボット１ａの移動時間Ｔｍａ’を求める。次に、上記式（１）で求めた補正後のロボット１ａの移動時間Ｔｍａ’を用い、ロボット１ｂにおける移動時間データを受信した時位置する点から次の教示点Ｐｂ２までの移動時間をＴｍｂとして、下記式（２）から補正後のロボット１ｂの移動時間Ｔｍｂ’を求める。こうして求めた移動時間Ｔｍｂ’をもとに、ロボット１ｂの速度を変更する。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ-ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’-Ｔｍｂ） （２）
ここで、Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
【００４０】
なお、各ロボット１ａ，１ｂの移動時間Ｔｍａ，Ｔｍｂの差が大きいほど上記処理を行う際のロボットの速度変化が大きくなってしまうが、上記式（１）における制御ゲインＧａｉｎを小さくすることで、急激な速度変化を防止して、滑らかに速度変化させることが可能である。
【００４１】
図３に示すように、ロボット１ａの制御ユニット１０ａに含まれる移動情報供給部１１がロボット１ｂの制御ユニット１０ｂへ移動時間データを発信した時刻をｔ＝０とし（Ｓ８，図４参照）、時刻ｔ＝ΔＴｃｏｍにおいてロボット１ｂの速度調整が実行された（Ｓ９）後、時刻ｔがＴｃｙｃに達していない（ｔ＜Ｔｃｙｃ）かどうかを判断する（Ｓ１０）。時刻ｔがＴｃｙｃに達していない（ｔ＜Ｔｃｙｃ）場合（Ｓ１０；ＹＥＳ）は、さらにロボット１ａが次の教示点に到着したかどうかを調べる（Ｓ１１）。ロボット１ａが次の教示点に到着していない場合（Ｓ１１；ＮＯ）、各ロボット１ａ，１ｂは時刻ｔがＴｃｙｃに達するまでそれぞれの速度を保って移動を続ける。そして時刻ｔがＴｃｙｃに達する（ｔ＝Ｔｃｙｃ）と（Ｓ１０；ＮＯ）、再び上述のようなロボット１ａの移動時間データの供給を行い（Ｓ８）、ロボット１ｂの速度調節（Ｓ９）を行う。
【００４２】
以上のような処理（Ｓ８，Ｓ９）を一定周期Ｔｃｙｃ毎に繰り返すことで、図３に示すように、２台のロボット１ａ，１ｂをそれぞれ次の教示点にほぼ同時に到着させることができる。ロボット１ａ及びロボット１ｂが次の教示点にほぼ同時に到着すると（Ｓ１１；ＹＥＳ）、その到着した教示点が移動経路における最終教示点であるかどうかを判断する（Ｓ１２）。到着した教示点が最終でない場合（Ｓ１２；ＮＯ）は、各ロボット１ａ，１ｂはさらに次の教示点へと停止することなく移動を開始する（Ｓ７）。一方、到着した教示点が最終である場合（Ｓ１２；ＹＥＳ）は制御が終了するようになっている。
【００４３】
以上に述べたように、本実施の形態に係るロボットの制御装置２０は、２台のロボット１ａ，１ｂのうちロボット１ａにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、もう１つのロボット１ｂの制御ユニット１０ｂに供給する移動情報供給部１１を備えている。またさらに、この移動情報供給部１１によって供給された移動時間データに基づいて、２台のロボット１ａ，１ｂが次の教示点に同時に到着するように、ロボット１ｂの速度を調整する速度調整部１２を備えている。これにより、教示点間においてロボット１ａ，１ｂの速度や移動経路が変更されても、それらロボット１ａ，１ｂが次の教示点に到着するまでに、あるロボットの移動時間を残りのロボットに供給し、その情報に基づいて残りのロボットの速度を調整することで、複数のロボットが次の教示点に同時に到着するよう制御することができる。つまり、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに、速度調整部１２は、ステップＳ９において制御ユニット１０ａ，１０ｂ間での通信遅れΔＴｃｏｍを考慮した調整を行う（式（１）参照）。このようにロボットの速度調整に際して通信遅れΔＴｃｏｍを考慮することで、比較的情報転送性能の低いシリアルケーブル２などの通信媒体による、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れΔＴｃｏｍが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、ロボット１ａに関する移動時間データの供給（Ｓ８）を、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に供給している。このように、隣接する２つの教示点間において１回以上且つ一定周期Ｔｃｙｃ毎に移動時間を供給し、ロボット１ａ，１ｂの移動を同期制御することで、より精度のよい同期制御が実現される。
【００４５】
また、本実施形態では、ステップＳ７においてロボット１ｂはロボット１ａからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始する。このように、各教示点に到着したロボット１ａ，１ｂが、他のロボットからの指示を受ける前に、それぞれ次の教示点に向けて移動開始するので、それらが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００４６】
【００４７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。例えば図５に示すように、各ロボット１ａ，１ｂに対して共通のユニットを設けてよい。そしてそのユニット内に、ロボット１ａの制御ユニット１０ａ、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂ、ＣＰＵ１５、メモリ１６などを設け、各部が内部バス２２で互いに接続された構成としてよい。つまり、１台で複数台のロボットを制御できるハードウェア（共通ユニット）を用い、そのハードウェア内部の情報転送性能の高いバス２２にて各部を相互に接続した高速通信を行うものであってもよい。
【００４８】
また、本実施形態では制御装置２０がロボット１ａ，１ｂごとに独立した制御ユニット２０ａ，２０ｂを含み、ロボット１ａの制御ユニット１０ａは移動情報供給部１１、ロボット１ｂの制御ユニット１０ｂは速度調整部１２を含んでいるが、各ロボットに独立した制御ユニット１０ａ，１０ｂがそれぞれ移動情報供給部１１及び速度調整部１２の両方を有してよい。各制御ユニット１０ａ，１０ｂが移動情報供給部１１及び速度調整部１２の両方を有することで、各ロボット１ａ，１ｂの移動情報を交換し、且つそれに基づいてその速度を調整することができ、ロボット１ａ，１ｂの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【００４９】
また、本実施形態では、ロボット１ａに関する移動時間データを、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い一定周期Ｔｃｙｃ毎に供給しているが、これに限定するものではなく、ロボット１ａ，１ｂが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回供給すればよい。
【００５０】
【００５１】
また、本実施形態では、各教示点に到着したロボット１ａ，１ｂは他のロボットからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始させるようになっているが、他のロボットからの指示があるまで移動開始させなくてもよい。しかしながら、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合、他のロボットからの指示があるまで移動開始せずに加工具がＯＮのまま停止すると、その停止位置において過大な熱入力やビードが形成されて欠陥となる可能性がある。従って、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に作業上の欠陥を引き起こすという問題を軽減するためには、各ロボットを他のロボットからの指示を受ける前に次の教示点に向けて移動開始させるのが好ましい。
【００５２】
【００５３】
また、各ロボット１ａ，１ｂに対して独立した制御ユニット１０ａ，１０ｂを接続する通信媒体として、本実施形態ではシリアルケーブル２を用いているが、他の通信媒体であってもよい。
【００５４】
またさらに、本実施形態において、各ロボット１ａ，１ｂは最初の教示点Ｐａ０，Ｐｂ０（補正前）に到着後、位置補正をして補正後の教示点Ｐａ０’，Ｐｂ０’に到着しているが、これに限定されるものではない。例えば各ロボット１ａ，１ｂを位置補正の必要がない程度の精度で最初の教示点に到着させれば、位置補正を行わず、即ち図４に示すステップＳ２，Ｓ３を省略し、アーク溶接加工具にＯＮ指令を出すステップＳ５を行ってよい。また、ロボット１ａ，１ｂが各教示点に到着するたびに位置補正を行ってもよい。なお、加工具を持たないロボットを使用する場合は、ステップＳ１〜Ｓ６を省略し、ステップＳ７〜Ｓ１２により制御を行ってよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５６】
請求項１，４，６によると、移動途中でロボットの速度や移動経路が変更されても、複数のロボットを精度よく同期させることができる。さらに請求項１，４，６では、ロボットの制御周期に対して無視できないほどの通信遅れが生じた場合でも、精度よく同期制御することができる。
【００５７】
また、請求項２，７によると、より精度のよい同期制御が実現される。
【００５８】
また、請求項３，５，８によると、ロボットが待ち時間を伴う加工具を備えている場合に、加工具がＯＮのまま停止して作業上の欠陥を引き起こすという問題が軽減される。
【００５９】
【００６０】
また、請求項９によると、ロボットの間にマスタ及びスレーブという主従関係が無くなって、自由度の高い同期制御が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の各ロボットにおける移動経路の一部を示す模式図である。
【図３】 図１の各ロボットの移動開始から２番目の教示点に達するまでの動作を時間軸に沿って示すフローチャートである
【図４】 本発明の一実施形態に係るロボットの制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】 本発明の別の実施形態に係るロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ ロボット
２ シリアルケーブル（通信手段）
５ 金属プレートの水平すみ肉継ぎ手
１０ａ，１０ｂ 制御ユニット
１１ 移動情報供給部（移動情報供給手段，移動情報出力手段）
１２ 速度調整部（速度調整手段）
２２ 内部バス
２０，３０ 制御装置
Claims (9)
- ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を、独立した制御ユニットによって制御される複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御方法において、
複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を、そのロボットの制御ユニットから残りのロボットの制御ユニットに供給する移動情報供給ステップと、
前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記残りのロボットの速度を調整する速度調整ステップとを備えていることを特徴とするロボットの制御方法。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間） - 前記移動情報供給ステップにおいて、前記移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で供給することを特徴とする請求項１に記載のロボットの制御方法。
- 各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットの制御方法。
- ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御する、ロボットごとに独立したロボットの制御ユニットにおいて、
複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、別の制御ユニットから、その制御ユニットに対応するロボットのそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報が供給されると、前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により当該制御ユニットに対応するロボットの速度を調整するための速度調整手段を備えていることを特徴とするロボットの制御ユニット。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記別の制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：当該制御ユニットに対応するロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：当該制御ユニットに対応するロボットにおける補正後の移動時間） - 各教示点に到着した前記ロボットを、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする請求項４に記載のロボットの制御ユニット。
- ロボットごとに設けられた複数の教示点を結ぶ移動経路を複数の前記ロボットが同期移動するように各ロボットを制御するロボットの制御装置において、
複数の前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動する過程で少なくとも１回、複数の前記ロボットのうち１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間に係るデータである移動情報を出力するための移動情報出力手段と、
前記移動情報出力手段によって出力された前記移動情報に基づいて、下記式（１），（２）により前記１つのロボットを除いた残りの前記ロボットの速度を調整するための速度調整手段とを備えていることを特徴とするロボットの制御装置。
Ｔｍａ’＝（Ｔｍａ−ΔＴｃｏｍ） （１）
Ｔｍｂ’＝Ｔｍｂ＋Ｇａｉｎ×（Ｔｍａ’−Ｔｍｂ） （２）
（Ｔｍａ：前記１つのロボットにおけるそのとき位置する点から次の教示点に達するまでの移動時間
ΔＴｃｏｍ：通信遅れ時間
Ｔｍａ’：前記１つのロボットにおける補正後の移動時間
Ｔｍｂ：前記残りのロボットにおける前記移動情報を受信したとき位置する点から次の教示点までの移動時間
Ｇａｉｎ：制御ゲイン（≦１．０）
Ｔｍｂ’：前記残りのロボットにおける補正後の移動時間） - 前記移動情報出力手段が、前記移動情報を、前記ロボットが隣接する２つの教示点間を移動するのに要する時間よりも短い周期で出力することを特徴とする請求項６に記載のロボットの制御装置。
- 各教示点に到着した前記ロボットをそれぞれ、他のロボットからの指示を受ける前に、次の教示点に向けて移動開始させることを特徴とする請求項６又は７に記載のロボットの制御装置。
- 前記制御装置がロボットごとに独立した複数の制御ユニットを含んでおり、各制御ユニットが前記移動情報出力手段及び前記速度調整手段の両方を有していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のロボットの制御装置。
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