JP4461878B2 - 産業用ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットの操作を行うティーチペンダントと、ロボット全体の制御を行う制御装置のそれぞれにソフトウェアが搭載されている産業用ロボットに関するものである。
産業用ロボットの構成において、ロボット全体の制御を行う制御装置とは別に、作業者がロボットの操作を行うためのティーチペンダントが前記制御装置に接続されているのが一般的である。
近年、産業用ロボットの高機能化、知能化に伴い、ロボット全体の制御を行う制御装置には高精度、高速処理を実現するための高機能CPUやリアルタイムオペレーションシステムが搭載され、一方ティーチペンダントにはカラー液晶やグラフィカルなユーザーインターフェースを実現するためのオペレーションシステムやアプリケーションが搭載されるようになってきている。
図11は上記産業用ロボットの構成を示しており、1101はマニピュレータ、1109は溶接トーチやハンド開閉装置など産業用ロボットの使用目的に応じて取り付けられるツール、1102はロボット全体を制御するための制御装置、1108はマニピュレータおよび制御装置を操作するためのティーチペンダント、1103は制御装置自体の制御を行うCPU、1104はティーチペンダントと通信を行うための制御装置通信部、1105はCPUが解釈し動作するための制御装置ソフトウェア(図示せず)を格納し読み出し専用のメモリであるROM、1106は作業者が教示した動作プログラムや動作環境設定データを格納し書き込みおよび読み出し可能なメモリであるRAM、1107はマニピュレータを駆動するための駆動部である。
次にティーペンダントの例を図12に示す。ティーチペンダント1108には、文字列やグラフィカルな表示を行う表示部1201と、マニピュレータ1101の操作や教示作業を行うための押しボタンスイッチ状のキー(符号で示さず)が配置されている。
次にティーチペンダントの内部構成を図13に示す。1301はティーチペンダント自体の制御を行うTP−CPU、1304は制御装置1102と通信を行うためのTP−通信部、1302はTP−CPUが解釈し動作するためのTPソフトウェア(図示せず)を格納し読み出し専用のメモリであるTP−ROM、1303はTP−CPUが処理を行うためのデータを一時的に格納する読み出し可能なメモリであるTP−RAM、1201は図12で示した表示部1201と同じ表示部、1305はキー部である。制御装置1102内のROM1105に格納される制御装置ソフトウェアは制御装置専用のものであり、ティーチペンダント1108内のTP−ROM1302に格納されるTPソフトウェアはティーチペンダント専用のものであり、互いのソフトウェアは異なるものである。しかし互いのソフトウェアの整合性があっていなければロボットの一部の機能が正常に動作しない不具合やまたはすべての機能が正常に動作しないなどの不具合が発生する。
以上のように構成された産業用ロボットについてその動作を説明する。作業者はティーチペンダント1108を用い、マニピュレータ1101を動作させる。ティーチペンダント1108からの動作指示は制御装置通信部1104を介してCPU1103に送信され、CPU1103が駆動部1107を制御しマニピュレータ1101が動作する。作業者はマニピュレータ1101を目的の位置と姿勢に動作させ、教示点登録操作を行うことにより、マニピュレータ1101の位置と姿勢がRAM1106に記憶され、この操作を継続することにより動作プログラムが作成される。次に動作プログラムを連続運転させ産業用ロボットに溶接やハンドリングなどの作業をさせる場合には、作業者はティーチペンダント1108を用いて目的の動作プログラムを選択し、運転起動操作を行うことにより、CPU1103が動作プログラムを解釈してマニピュレータ1101を連続制御することにより所望の動作を連続運転することが可能である。
産業用ロボットに搭載されるソフトウェアは、機能向上、ロボットの用途変更や不具合修正などの理由で更新されることが多い。メーカーでの出荷時には製造時にソフトウェアをROMに格納して出荷する。一方、既にユーザに納入されたロボットにおけるソフトウェア更新方法については、一般的にROMを単品またはプリント基板ごと交換する方法などがある。
またロボットとホストコンピュータとを予め通信ネットワークで接続しておき、ホストコンピュータから通信ネットワークを介してソフトウェアを転送し、ROM内のソフトウェアの書き換えを行わせる方法などが提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開平8−263125号公報
現場作業においては、作業者はティーチペンダントを用いて日々の教示修正や設定データを変更することが多い。例えば溶接ロボットにおいては、作業者は溶接部材の加工精度や表面状態に応じて教示点位置の修正や、溶接条件の修正を行う必要がる。
しかし作業者がティーチペンダントを取り扱う際に誤ってティーチペンダントを落下させたり、接続ケーブルを足で引っ掛けるなどしてティーチペンダントを破損させ、ティーチペンダントごと交換を余儀なくされることがある。
この場合前述したように制御装置内のROMに格納される制御装置ソフトウェアは制御装置専用のものであり、ティーチペンダント内のTP−ROMに格納されるTPソフトウェアはティーチペンダント専用のものであって互いのソフトウェアは異なるものであるので、互いのソフトウェアの整合性があっていなければ一部の機能が正常に動作しない不具合やまたはすべての機能が正常に動作しないなどの不具合が発生する。
従って交換したティーチペンダント内のTPソフトウェアと、元々使用している制御装置内の制御装置ソフトウェアとの整合性を合わせなければならない。
すなわちどちらか一方、または必要に応じて両者のソフトウェアを更新する必要がある。その方法としては前述したように一般的にはROMを単品またはプリント基板ごと交換する必要があるので、作業が可能なしかるべき人間がソフトウェア更新作業を行う必要がある。
また同様に何らかの原因により制御装置側の基板などが故障し、制御装置内の制御装置ソフトウェアを格納しているROMを交換した場合には、前述の理由と同じく制御装置内の制御装置ソフトウェアとティーチペンダント内のTPソフトウェアとの互いのソフトウェアの整合性があっていなければ正常に動作しないので、制御装置内の制御装置ソフトウェアとティーチペンダント内のTPソフトウェアとの整合性を合わせなければならない。
これらのソフトウェアの更新については作業が可能な人間が行わなければならないので、多くの場合メーカー側のサービスマンなどが納入先ユーザ元に出向いて作業を行うことになり作業コストや納入先ユーザでの生産ライン停止時間などが増加するという課題が存在する。
本発明は、ロボットの操作を行うティーチペンダントと、前記ティーチペンダントおよびマニピュレータが接続されロボット全体の制御を行う制御装置を備え、ティーチペンダント内のTPソフトウェアと制御装置内の制御装置ソフトウェアとの整合性判断手段を設けることにより、不整合が発生した場合には、ティーチペンダントに不整合状態を表示することが可能となり、また制御装置用の制御装置ソフトウェアをティーチペンダントから制御装置に転送するか、またはティーチペンダント用のTPソフトウェアを制御装置からティーチペンダントに転送することにより、ティーチペンダントまたは制御装置のソフトウェアを自動更新することを可能とするものである。
以上のように、ロボットの操作を行うティーチペンダントと、前記ティーチペンダントおよびマニピュレータが接続されロボット全体の制御を行う制御装置を備え、ティーチペンダント内のTPソフトウェアと制御装置内の制御装置ソフトウェアとの整合性判断機能をロボットに持たせ、不整合が発生した場合には、ティーチペンダントに不整合状態を表示することや、ティーチペンダントまたは制御装置の少なくとも一方のソフトウェアを自動更新することを可能とすることにより、ティーチペンダントや制御装置内のプリント基板が故障した場合においても、ソフトウェアが格納されているROMやプリント基板ごと交換する必要がなくなり、作業コストや納入先ユーザでのライン停止時間などの増加を防止できるという優れた産業用ロボットを実現できるものである。
(実施の形態1)
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1から図4を用いて説明する。図1は本発明を実現する産業用ロボットの構成を示しており、101はマニピュレータ、109は溶接トーチやハンド開閉装置など、産業用ロボットの使用目的に応じて取り付けられるツール、102はロボット全体を制御するための制御装置、108はマニピュレータおよび制御装置を操作するためのティーチペンダント、103は制御装置自体の制御を行うCPUで、CPU103を中心として整合性判断も行うようにしており、104はティーチペンダント108と通信を行うための制御装置通信部、105はCPUが解釈し動作するための制御装置ソフトウェア(図示せず)を格納し読み出し専用のメモリであるROM、106は作業者が教示した動作プログラムや動作環境設定データを格納し書き込みおよび読み出し可能なメモリであるRAM、107はマニピュレータを駆動するための駆動部である。
次にティーチペンダントの内部構成を図2に示す。201はティーチペンダント自体の制御を行うTP−CPU、204は制御装置101と通信を行うためのTP−通信部、202はTP−CPUが解釈し動作するためのTPソフトウェア(図示せず)を格納し読み出し専用のメモリであるTP−ROM、203はTP−CPUが処理を行うためのデータを一時的に格納する読み出し可能なメモリであるTP−RAM、205は表示部、206はキー部である。
次に本発明を実施する手順について図3を用いて説明する。ティーチペンダント108は制御装置102に接続されておりティーチペンダント108の電源制御装置102より供給されるので、制御装置102の電源投入を行うとティーチペンダント108も同時に電源投入される。制御装置102内のROM105には制御装置ソフトウェアが格納されており、制御装置ソフトウェアには制御装置ソフトウェア自体のバージョン情報が含まれている。またティーチペンダント108内のTP−ROM202にはTPソフトウェアが格納されており、TPソフトウェアにはTPソフトウェア自体のバージョン情報が含まれている。制御装置102内のCPU103は電源投入されると図3の処理フロー301において、ROM105より制御装置ソフトウェアのバージョン情報を読み出し、ティーチペンダント108からのTPソフトウェアバージョン情報の受信待ちとなる。
一方、ティーチペンダント108内のTP−CPU201は電源投入されると図3の処理フロー307において、TP−ROM202よりTPソフトウェアのバージョン情報を読み出し、次に処理フロー308においてTP−通信部204を経由して制御装置102へのTPソフトウェアバージョン情報の送信処理を行う。次に処理フロー302において制御装置102内のCPU103は制御装置通信部104を経由してTPソフトウェアのバージョン情報を受信する。
次に処理フロー303において、制御装置102内のCPU103は、処理フロー301で読み込んだ制御装置ソフトウェアのバージョン情報と、処理フロー302で受信したTPソフトウェアのバージョン情報との比較処理を行う。比較した結果、制御装置ソフトウェアとTPソフトウェアのバージョン整合性が正常であれば、処理フロー305の整合性正常時の処理を実行する。比較した結果、制御装置ソフトウェアとTPソフトウェアのバージョン整合性が異常であれば、処理フロー306の整合性異常時の処理を実行する。ここで整合性正常時の処理および整合性異常時の処理は特に規定せず、後述する実施の形態2、実施の形態3などでもよい。
次に処理フロー303のバージョン情報比較処理の例について図4を用いて説明する。制御装置ソフトウェアおよびTPソフトウェアのバージョン記号が1.0や12.1といったように小数点以下1桁までの数値で定義されているとする。整数部はメジャーバージョンを示し、例えば大幅な機能向上や多数の不具合修正に起因する大幅な変更などが生じたときに更新される数値である。一方、少数点以下1桁目はマイナーバージョンを示し、例えば機能や操作性に影響しない軽微な仕様変更や不具合修正時に更新される数値である。ここで整数部で示されるメジャーバージョンが制御装置ソフトウェアとTPソフトウェア間で一致していれば両者のバージョン整合性が正常であると定義する。この定義方法は一例であって、例えば整数部で示されるメジャーバージョンと少数点以下1桁目で示されるマイナーバージョンの両方が完全に一致したときのみバージョン整合性が正常であると判断するなど定義方法については何でもよい。
図4の処理フロー401において変数Aに制御装置ソフトウェアのバージョン情報が格納され、変数BにTPソフトウェアのバージョン情報が格納される。ここで変数A、変数Bなどの変数は制御装置102内のCPU103の中のレジスタメモリ(図示せず)やRAM106内にテンポラリデータとして準備されるメモリである。
次に図4の処理フロー402において、変数Aの整数部、つまりメジャーバージョン情報のみを変数INT_Aに格納し、同様に変数Bの整数部を変数INT_Bに格納する。次に処理フロー403においてINT_AとINT_Bを比較する。INT_AおよびINT_Bはメジャーバージョン情報に相当するので、INT_AとINT_Bが一致していればバージョン整合性は正常と判断し、INT_AとINT_Bが不一致であればバージョン整合性は異常と判断する。
(実施の形態2)
本発明を実施するための最良の形態について、図1、図2、図3、図5を用いて説明する。本実施の形態において実施の形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図3の処理フローにおいてバージョン整合性の正常/異常について判断されたのち、バージョン整合性が異常と判断された場合は、制御装置102内のCPU103は制御装置通信部104を経由してティーチペンダント108に対しバージョン整合性異常表示指令を送信する。ティーチペンダント108内のTP−CPU201はTP−通信部204を経由してバージョン整合性異常表示指令を受信し、次に表示部205にバージョン整合性異常状態を表示する。図5にティーチペンダント108内の表示部205にバージョン整合異常状態を異常メッセージ501として表示した例を示す。例ではバージョン不整合状態と、制御装置102およびティーチペンダント108の双方のバージョン情報を表示し、作業者に対しバージョン不整合状態が発生していることを明示している。
(実施の形態3)
本発明を実施するための最良の形態について、図1、図2、図6、図7、図8を用いて説明する。本実施の形態において実施の形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図6の処理フロー601において変数Aに制御装置ソフトウェアのバージョン情報が格納され、変数BにTPソフトウェアのバージョン情報が格納される。次に処理フロー602において、変数Aの整数部、つまりメジャーバージョン情報のみを変数INT_Aに格納し、変数Bの整数部を変数INT_Bに格納する。次に処理フロー603においてINT_AとINT_Bを比較する。INT_AおよびINT_Bはメジャーバージョン情報に相当するので、INT_AとINT_Bが不一致であればバージョン整合性は異常と判断し、処理フロー605に遷移する。処理フロー605ではINT_AがINT_Bより大きいかどうかを判断している。すなわちこの判断処理は制御装置ソフトウェアのバージョン情報がTPソフトウェアのバージョン情報より新しいかどうかを判断している。制御装置ソフトウェアのバージョン情報がTPソフトウェアのバージョン情報より新しいのであれば、TPソフトウェアのバージョンが古いのであるからTPソフトウェアを新しいバージョンにするための処理フロー607のTPソフトウェア更新処理に遷移する。制御装置ソフトウェアのバージョン情報がTPソフトウェアのバージョン情報より古いのであれば、制御装置ソフトウェアのバージョンが古いのであるから制御装置ソフトウェアを新しいバージョンにするための処理フロー606の制御装置ソフトウェア更新処理に遷移する。
次に処理フロー607のTPソフトウェア更新処理について図7を用いて説明する。処理フロー701において制御装置102内のCPU103は、制御装置102内に格納されているTPソフトウェアを制御装置通信部104を経由してティーチペンダント108に送信する。次に処理フロー702においてティーチペンダント108内のTP−CPU201はTP−通信部204を経由して制御装置102より送信されたTPソフトウェアを受信する。次に処理フロー703においてTP−CPU201は受信したTPソフトウェアを元にTP−ROM202を書き換える処理を実行する。次に処理フロー704においてTP−CPU201はTP−ROM202の書き換え終了情報をTP−通信部204を経由して制御装置102に送信する。次に処理フロー705において制御装置102内のCPU103は制御装置通信部104を経由して書き換え終了情報を受信する。次に処理フロー706においてロボットの通常処理へ移行する。ロボットの通常処理とは、制御装置ソフトウェアのバージョン情報とTPソフトウェアのバージョン情報が一致していると判断され、通常の教示操作や運転操作を行うことのできる一連の処理を意味する。
以上のTPソフトウェア更新処理により、制御装置ソフトウェアよりもTPソフトウェアが古いバージョンであると判断された場合は、制御装置内に格納されているTPソフトウェアを利用してティーチペンダント内のソフトウェアの書き換え処理を実行することにより制御装置内のソフトウェアとティーチペンダント内のソフトウェアの整合性を正常状態にすることが可能となる。
次に処理フロー606の制御装置ソフトウェア更新処理について図8を用いて説明する。処理フロー801において制御装置102内のCPU103は、制御装置通信部104を経由して、ティーチペンダント108に対して制御装置ソフトウェア要求を送信する。次に処理フロー802においてティーチペンダント108内のTP−CPU201はTP−通信部204を経由して制御装置ソフトウェア要求を受信する。次に処理フロー803においてTP−CPU201はTP−通信部204を経由して制御装置ソフトウェアを制御装置102に送信する。次に処理フロー804において制御装置102内のCPU103は、制御装置通信部104を経由して、制御装置ソフトウェアを受信する。次に処理フロー805においてCPU103は受信した制御装置ソフトウェアを元にROM105を書き換える処理を実行する。次に処理フロー806において制御装置102内のCPU103はロボットの通常処理へ移行する。ロボットの通常処理とは、制御装置ソフトウェアのバージョン情報とTPソフトウェアのバージョン情報が一致していると判断され、通常の教示操作や運転操作を行うことのできる一連の処理を意味する。
以上の制御装置ソフトウェア更新処理により、TPソフトウェアよりも制御装置ソフトウェアが古いバージョンであると判断された場合は、ティーチペンダント内に格納されている制御装置ソフトウェアを利用して制御装置内のソフトウェアの書き換え処理を実行することにより制御装置内のソフトウェアとティーチペンダント内のソフトウェアの整合性を正常状態にすることが可能となる。
(実施の形態4)
本発明を実施するための最良の形態について、図9を用いて説明する。本実施の形態において実施の形態1および実施の形態3と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図9においては、制御装置102内に、TPソフトウェアを記憶しておくためのTPソフトウェア記憶部901を設けている。実施の形態3における処理フロー701において制御装置102内のCPU103は、制御装置102内に格納されているTPソフトウェアを制御装置通信部104を経由してティーチペンダント108に送信する処理を実行するが、この処理の制御装置102内に格納されているTPソフトウェアはTPソフトウェア記憶部901にあらかじめ記憶されている。TPソフトウェア記憶部901に対してTPソフトウェアが書き込まれるのは、メーカーにて製造されるときか、もしくは図6の制御装置ソフトウェア更新処理606において、ティーチペンダント108から制御装置102に対して送信される制御装置ソフトウェアに付随してTPソフトウェアも送信され、TPソフトウェア記憶部901に書き込まれる。
図10においては、ティーチペンダント108内に、制御装置ソフトウェアを記憶しておくための制御装置ソフトウェア記憶部1001を設けている。実施の形態3における処理フロー803においてティーチペンダント108内のTP−CPU201は、ティーチペンダント108内に格納されている制御装置ソフトウェアをTP−通信部204を経由して制御装置102に送信する処理を実行するが、この処理のティーチペンダント108内に格納されている制御ソフトウェアは制御装置ソフトウェア記憶部1001にあらかじめ記憶されている。制御装置ソフトウェア記憶部1001に対して制御装置ソフトウェアが書き込まれるのは、メーカーにて製造されるときか、もしくは図6のTPソフトウェア更新処理607において、制御装置102よりティーチペンダント108に対して送信されるTPソフトウェアに付随して制御装置ソフトウェアも送信され、制御装置ソフトウェア記憶部1001に書き込まれる。
本発明によれば、作業コストや生産ライン停止時間などの増加を防止でき、産業用ロボットとして産業上有用である。
本発明の実施の形態1における構成図 本発明の実施の形態1におけるティーチペンダントの構成図 本発明の実施の形態1におけるソフトウェア整合性判断処理フロー図 本発明の実施の形態1におけるバージョン情報比較処理フロー図 本発明の実施の形態2におけるバージョン整合性異常表示の例を示す図 本発明の実施の形態3におけるバージョン情報比較処理フロー図 本発明の実施の形態3におけるTPソフトウェア更新処理フロー図 本発明の実施の形態3における制御装置ソフトウェア更新処理フロー図 本発明の実施の形態4における制御装置の構成図 本発明の実施の形態4におけるティーチペンダントの構成図 従来の産業用ロボットの構成図 従来の産業用ロボットにおけるティーチペンダントの例を示す図 従来の産業用ロボットにおけるティーチペンダントの構成図
符号の説明
101 マニピュレータ
102 制御装置
103 CPU
104 制御装置通信部
105 ROM
106 RAM
107 駆動部
108 ティーチペンダント
109 ツール
201 TP−CPU
202 TP−ROM
203 TP−RAM
204 TP−通信部
205 表示部
206 キー部
501 異常メッセージ
901 TPソフトウェア記憶部
1001 制御装置ソフトウェア記憶部
1101 マニピュレータ
1102 制御装置
1103 CPU
1104 制御装置通信部
1105 ROM
1106 RAM
1107 駆動部
1108 ティーチペンダント
1109 ツール
1201 表示部
1301 TP−CPU
1302 TP−ROM
1303 TP−RAM
1304 TP−通信部
1305 キー部

Claims (3)

  1. 互いにバージョン情報が一致しているティーチペンダント用のソフトウェアと制御装置用のソフトウェアとを記憶しておりロボットの操作を行うティーチペンダントと、互いにバージョン情報が一致しているティーチペンダント用のソフトウェアと制御装置用のソフトウェアとを記憶しており前記ティーチペンダントおよびマニピュレータが接続されロボット全体の制御を行う制御装置を備え、ティーチペンダント内のティーチペンダント用のソフトウェアのバージョン情報と制御装置内の制御装置用のソフトウェアのバージョン情報との整合性を判断する整合性判断手段を設け、前記整合性判断手段が、前記ティーチペンダントに記憶されているティーチペンダント用のソフトウェアの方が前記制御装置に記憶されている制御装置用のソフトウェアよりも新しいと判断した場合に前記ティーチペンダントに記憶されている制御装置用のソフトウェアとティーチペンダント用のソフトウェアを前記ティーチペンダントから前記制御装置に転送して前記制御装置に記憶し前記整合性判断手段が、前記制御装置に記憶されている制御装置用のソフトウェアの方が前記ティーチペンダントに記憶されているティーチペンダント用のソフトウェアよりも新しいと判断した場合には、前記制御装置に記憶されているティーチペンダント用のソフトウェアと制御装置用のソフトウェアを前記制御装置から前記ティーチペンダントに転送して前記ティーチペンダントに記憶することにより、前記ティーチペンダントまたは前記制御装置内のソフトウェアを更新する産業用ロボット。
  2. 整合性判断手段が不整合と判断した場合に、ティーチペンダントに不整合状態を表示する請求項1記載の産業用ロボット。
  3. ティーチペンダント内および制御装置内に互いのソフトウェアを格納する記憶部を設けた請求項1または2記載の産業用ロボット。
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