JP4513568B2 - ロボット制御装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ティーチングプレイバック方式のロボットであって、教示中に教示者がロボットに接近してのペンダント操作や、作業者や操作者により注視されていないロボットの動作を制限することで、ロボットに接近して作業中の作業者や操作者の安全を確保するロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボット制御装置について、図を用いて説明する。図１２は、従来のロボット制御装置の構成を示す図である。
図１２において、１０１はロボットであり、ロボット制御装置１０５に接続されている。ロボット１０１の手首部先端には作業を行うための作業ツール１０２が取り付けられている。ロボット制御装置１０５には、教示の際の操作でロボット１０１を動作させ、位置登録を行ない、あるいは作業の登録を行うことで、作業プログラムの登録、あるいは登録済み作業プログラムの変更、などの編集を行うペンダント１０６が接続されている。また、ロボット１０１の動作領域を囲む安全柵１０７、安全柵内への出入り口の安全柵扉１０８、安全柵扉１０８の開閉状態を検知する安全柵扉開閉検知装置１０９が装備されており、安全柵扉開閉検知装置１０９はロボット制御装置１０５に接続されている。
作業は、ロボット１０１近傍に設置されたワーク把持装置１０３に固定されたワーク１０４に対し、前記作業ツール１０２を前記作業プログラムに基づいてロボット１０１を制御することで行う。
前記作業プログラムの一部であるロボット１０１の位置の登録では、教示者は、前記ペンダント１０６を操作してロボット１０１を動作させ、その手首部に取り付けられた作業ツール１０２をワーク１０４に対し所定の位置へ位置決めを行ない、ペンダント１０６の操作により、ロボット制御装置内の図示しない記憶手段に登録を行う。ロボット１０１の既に登録されている位置の変更も同様である。
教示者の安全を確保するために、教示の際の手順を以下に説明する。
教示者はロボットの動作モードを教示モードに変更し、ペンダント１０６を把持した状態で、安全柵扉１０８を開き、安全柵１０７内に入る。
ロボット１０１の動作速度は、動作モードが教示モードであること、又は安全柵扉開閉検知装置１０９より安全柵扉１０８が開状態信号であることを、ロボット制御装置１０５に入信することで、ロボット１０１の教示モードでの最大動作速度を制限している。
この教示モードでの最大動作速度は、エンドエフェクタ部で２５０ｍｍ／秒に制限されている。
次に、作業ツール１０２をワーク１０４の所定位置へ位置決めを行なう時、ペンダント１０６の操作により、ロボット１０１を動作させる。この時には、ロボット１０１、作業ツール１０２、ワーク把持装置１０３、ワーク１０４、及びこれらの図示しない周辺機器に注意を払う。
ペンダント１０６の誤操作などで教示者の意図しないロボット１０１の動作より、教示者自身の安全を確保するためには、教示モードでの最大動作速度を制限している。これにより教示中のロボット１０１の意図しない動作に対して、教示者は回避行動が取れるように、ロボット１０１、あるいはワーク１０４より離れた場所で行なわれている。
【０００３】
（従来例１）
しかし、ワーク１０４の形状、大きさ、作業ツール１０２の形状、ワーク把持装置１０３及び周辺機器の配置状況により、教示者が、ロボット１０１またはワーク１０４に接近し教示しなければならない場合がある。従来のロボット制御装置では、このような場合、誤操作によりロボット１０１が意図しない動作でも教示者が回避行動を取れるように、ロボット１０１の最大動作速度を小さくするようにペンダント１０６から設定を行った後に教示を行っていた。
一方、複数台のロボットが設置されている製品加工工場などで、ロボットの教示を行う場合、１台１台を個々に教示する。しかし、教示時間の短縮を図るために複数人で同時に行うことがある。この場合、個々の操作者は、教示対象となっているロボット、ロボットに装備されている作業ツールの動きやこれらと周辺機器類との干渉などには注意が払われているが、教示対象外のロボットやその周辺機器には注意が払われる事は少ない。
複数台のロボットを１台のロボット制御装置で制御する場合においても、前述と同様に教示対象ロボット以外に注意がはらわれることは少ない。
操作者が各ロボットの動作領域外にあれば操作者とロボットとの干渉は発生しないが、目視確認のしづらい教示部位の教示や教示点の微調整などの場合には、操作者はロボットに接近する。規模の大きな製品加工工場では複数のロボットが相互に接近しており、操作者がロボットに接近することは、他のロボットの動作領域に入ることになる。
このような場合、第１のロボットを教示している第１の操作者と、第２のロボットを教示している第２の操作者において、第２の操作者の思い込みや不注意による操作によって第２のロボットがその動作領域内にある第１の操作者に向かっての動作や干渉および衝突などで第１の操作者に重大な危害を与えることとなる。
１台のロボット制御装置で複数台のロボットを制御する生産システムにおいても、操作者が複数台のロボットの動作範囲に入っての教示する場合には、操作者の思い込みや不注意による誤った操作によって、教示の対象外のロボットが操作者に向かっての動作や干渉および衝突などで操作者に重大な危害を与えることとなる危険性は前述と同様である。
【０００４】
（従来例２）
そこで、従来のロボット制御装置においては、操作対象外ロボットの駆動電源を遮断して各軸モータに制動をかけておくことで対応していた。
（従来例３）
別の従来技術として、産業用ロボットが稼働しているときに、人や物体がロボットの動作領域内に進入すると、これをセンサで検出して、警報を出して事故を未然に回避する方法が特開平１１−１６５２９１号公報（特許文献１）で開示されている。
（従来例４）
あるいは、ＣＰＵでツール先端点の移動速度、移動加速度、移動方向、移動位置の異常あるいは手首軸の角速度の異常を検出するための動作異常検出指標を作成し、基準値と比較して、異常が検出されるとロボットを停止させる方法が特開平１０−２６４０８０号公報（特許文献２）で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６５２９１号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６４０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来例１では、教示者はロボットに接近しての教示の際に、作業効率向上の思い、あるいは設定の忘れにより、ロボットの最大動作速度を小さくせずにロボットを動作させ教示する場合がある。この際に、誤ってペンダントの操作がなされた場合は、ロボットは教示者の意図しない動作を行ない、教示者は驚き、また、ロボットが教示者により接近する動作の場合には、教示者はこれを回避する時間がないという問題があった。
従来例２では教示対象以外のロボットの駆動電源を遮断し、各軸に備わる制動器でロボットを確実に動作させない方法であるが、教示時間の短縮を図るための複数人で同時に教示を行うことが出来ず、製品加工工場の立ち上げに支障が出る可能性があり、また、複数台のロボットが協調して行う作業の教示は事実上不可能であるという問題がある。
従来例３では、ロボットが稼動している時に人や者がロボットの動作範囲に入ると警報を発することで事故を未然に防止する方法であるが、この方法ではロボットが製品加工作業の稼動中であれば有効な手段であるが、教示中であれば操作者がロボットの動作範囲に入って教示を行うことは頻繁に行われるため、警報が発せられた都度その解除操作など教示作業を継続するための操作が必要となり、教示の効率低下を招くという問題がある。
従来例４では、ロボットが異常な動作をした時にこれを感知してロボットを停止させるものである。この異常動作とは指示された方向とは異なる方向への移動や指示された経路よりの逸脱を検出し、ロボットを停止させるものである。この異常動作は、ロボットの周囲の温度環境、電磁気環境による制御装置内の部品の誤動作やロボットと周辺機器との干渉状態により発生し、異常動作を継続させない有効な手段ではある。しかし、教示場面におけるロボットの操作者の意図しない動作は、主として誤操作によるものであり、この誤操作では指示するロボット制御点の移動速度や移動経路は操作者の意図しているものかあるいは意図していないものかはロボット制御装置では判別できない。よって本方式での検出は不可能であり、ロボットが操作者へ危害を与える前に停止することは出来ないという問題がある。
このように、従来のロボット制御装置は、ロボットに接近してのロボット動作を伴う教示を行う際に、教示者の安全の確保は困難であるというような問題を抱えていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットに接近しての教示の際に、これを検知すると共にロボットの動作速度を自動的に低下させ、ペンダントの誤操作などでロボットが教示者の意図しない方向あるいは速度での動作に際して教示者に回避行動をとる時間的な猶予を確保することで教示者の安全性を高めたロボット制御装置を提供することを目的とする。
また、複数台のロボットが接近して配置された中で、操作者が他の操作者の誤操作などによる教示対象外ロボットにより危害を受けない様に教示対象外ロボットの動作を制限するとともに、警報または警告を発することで操作者に注意を促すことで操作者の安全を確保できるロボットシステムが構築することの出来るロボット制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の請求項１記載のロボット制御装置は、教示者が操作するペンダント（１０）を備え、作業プログラムを作成する教示モードにおいては、ロボット（１）の動作速度を制限する制限速度が設定され、前記ペンダント（１０）からの動作指令と各軸に備わる位置検出器の検出位置とに基づいて前記ロボット（１）を動作制御して前記作業プログラムの作成をおこない、前記作業プログラムに基づいて前記ロボット（１）の動作範囲内に配置された第１のワーク（４ａ）または第２のワーク（４ｂ）に対し作業をおこなうロボット制御装置（９）において、前記第１のワーク（４ａ）に隣接し教示者の体重で作動し教示者の位置を検出する第１の検知装置（８ａ）と、前記第２のワーク（４ｂ）に隣接し教示者の体重で作動し教示者の位置を検出する第２の検知装置（８ｂ）と、を備え、前記ロボット制御装置（９）は、予め前記第１の最大動作速度より遅く設定された第２の最大動作速度及び第３の最大動作速度を格納しており、前記検出位置に基づいて前記ロボット（１）の座標位置を求めるロボット位置算出部（１７）と、前記第１又は第２の検知装置からの信号と前記ロボット位置算出部（１７）の出力とに基づいて前記ロボット（１）の制限速度を前記第１の最大動作速度又は前記第２の最大動作速度若しくは前記第３の最大動作速度より選択する制限速度選択部（１２）と、を備え、
前記制限速度選択部（１２）は、前記教示モードにおける制限速度として、（Ａ）前記第１の検知装置（８ａ）より信号が発せられており、且つロボット（１）のエンドエフェクタ位置が双方のワーク（４ａ、４ｂ）中央より前記第１のワーク（４ａ）側にある場合、前記第３の最大動作速度を選択し、（Ｂ）前記第２の検知装置（８ｂ）より信号が発せられており、且つロボット（１）のエンドエフェクタ位置が双方のワーク（４ａ、４ｂ）中央より前記第２のワーク（４ｂ）側にある場合、前記第２の最大動作速度を選択し、（Ｃ）前記（Ａ）又は（Ｂ）以外の場合、前記第１の最大動作速度を選択し、前記ペンダント（１０）からの動作指令に基づいて、選択された前記制限速度を最大の動作速度として前記ロボット（１）を制御することを特徴とするものである。
この構成によれば、ロボットの位置により最大動作速度が変えることができるため、作業箇所の最大速度を遅くすることで、誤操作等による意図しないロボットの動作で作業ツールとワークの干渉などで作業ツールの折損やワークの破損機会を減少することができる。
【０００７】
以上の説明より明らかなように、本発明のロボット制御装置によれば、教示者がロボットあるいはワーク把持装置などに接近して、すなわち、ロボットの動作範囲に入って教示操作中に、ペンダントの誤操作などで教示者の意図しないロボットの動作が発生しても、低速度に制御されているため、教示者の回避行動をとる時間的な余裕を確保することで教示者の安全をより高めることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すロボットシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の速度制御を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すロボットシステムの構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１参考例を示すロボットシステムの構成を示す図である。
【図７】本発明の第１参考例におけるロボット制御装置制御部のブロック図である。
【図８】本発明の第１参考例における処理フローチャートである。
【図９】本発明の第２参考例における処理フローチャートである。
【図１０】本発明の第４参考例におけるロボットシステムの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第４参考例における操作者検出制御装置の接続図である。
【図１２】従来のロボット制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施例を示すロボット制御装置およびシステムの構成を示す図である。
図において、１はロボットであり、ロボット制御装置９に接続されている。ロボット１の手首部先端には作業を行うための作業ツール２が取り付けられている。ロボット制御装置９には、教示の際の操作でロボット１を動作させ、位置登録を行ない、あるいは作業の登録を行うことで、作業プログラムの登録、あるいは登録済み作業プログラムの変更、などの編集を行うペンダント１０が接続されている。また、ロボット１の動作領域を囲む安全柵５、安全柵内への出入り口の安全柵扉６、安全柵扉６の開閉状態を検知する安全柵扉開閉検知装置７が装備されており、安全柵扉開閉検知装置７の出力信号はロボット制御装置９に接続されている。
安全柵５内のロボット１及びワーク把持装置３の近傍には、検知装置８が敷設されており、その出力信号はロボット制御装置９へ接続されている。検知装置８は、所定以上の圧力がかかった、あるいは所定以下の圧力となった際に信号をロボット制御装置９へ送出する。この検知装置８は、例えば、安全マットである。
ロボットシステムは、その稼動前に、ロボットシステム構築者によってペンダント１０の操作により、教示モードでの第１の最大動作速度と第２の最大動作速度を設定しており、ロボット制御装置９の図示しない格納手段に格納されている。
第２の最大動作速度は第１の最大動作速度より遅い速度が設定されている。第１の最大動作速度は、通常２５０ｍｍ／秒が設定されるが、用途、ロボット動作領域などの条件により、それ以下の設定が可能である。
ロボット１の、教示モードでの動作、及びその位置登録又は登録された位置の変更は、前述の従来の技術と同様の手順で行われる。
【００１１】
図２は、本発明を実施するための速度制御を示すブロック図である。検知装置８は、教示者の位置を検知するものである。検知装置８の信号は、信号処理部１１に入信される。信号処理部１１は、検知装置８からの信号等を読み取り、制限速度選択部１２へ出力する。制限速度選択部１２は、信号処理部１１から得られた信号状態、及び図示されない操作部から指定された動作モードなどから、制限速度を選択して、速度計算部１４へ与える。教示者が、ペンダント１０を操作し、ペンダント１０が動作指令を速度計算部１４に出力する。速度計算部１４は、制限速度選択部１２から与えられた制限速度と、ペンダント１０からの動作指令から得られた教示速度を比較して、制限速度≧教示速度ならば、速度オーバーライド比＝１とし、制限速度＜教示速度ならば、速度オーバーライド比＝制限速度／教示速度として求め、求めた速度オーバーライド比を、指令生成部１５へ渡す。指令生成部１５は、教示データ格納エリア１３に格納され、ペンダント１０からの動作指令に該当する教示データを読み出し、前記教示データの教示速度に、速度計算部１４から与えられた速度オーバーライド比を掛け合わせた速度を動作速度とし、この動作速度を実現する動作指令を生成して、駆動部１６へ出力する。駆動部１６は、図示しない位置制御器、速度制御器、電流増幅器などにより、サーボ駆動制御を行ない、ロボット１を動作させる。
【００１２】
教示モードにおいて、このロボット１をペンダント１０の操作で動作させる際、ロボット１を大きく動作させるには、操作者はロボット１より、その動作範囲外でペンダント１０の操作を行うことが出来るため、誤操作などで、意図しないロボット１の動作が起こった場合でも、教示モードでのロボット１の最大動作速度は第１の最大動作速度で制限されており、教示者は回避行動をとることが出来、また教示者がロボット１の動作範囲外である故に、ロボット１により損傷を負うことはない。
ここで、ワーク４の形状、大きさ、作業ツール２の形状、ワーク把持装置３及び周辺機器の配置状況等により、教示者が、よりロボット１、ワーク把持装置３あるいはワーク４に接近し教示する場合、教示者は検知装置８上に在り、体重が検知装置８にかかり、検知装置８は、その圧力を検知して、ロボット制御装置９へ信号を送出する。
【００１３】
ロボット制御装置９は、図示しない信号入力装置より検知装置８よりの信号を信号処理部１１へ取り込む。その結果は制限速度選択部１２へ送られ、制限速度選択部１２は、稼動前に図示しない格納手段に格納されている第２の最大動作速度を、速度オーバライド比計算部１４へ送り、教示データ格納エリア１３よりの速度データより、第２の最大動作速度を制限速度として速度オーバライド比を計算し、この教示データ格納エリア１３よりの速度データと速度オーバライド比を掛け合わせた速度を動作速度とするように動作指令を生成し、駆動部１６を介しロボット１を動作させる。駆動部１６は、マニピュレータを駆動するサーボアンプおよびサーボモータを含む。
これによって、ロボット１は第２の最大動作速度以下の速度で動作する。
よって、教示者がロボット１、ワーク把持装置３あるいはワーク４に接近して教示を行っている際のロボットの最大動作速度は、第２の最大動作速度となり、この状態でペンダント１０の誤動作などで、教示者の意図しないロボット１の動作が発生しても、回避行動を取ることが出来るようになっている。
【００１４】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示す速度制御を示すブロック図である。駆動部１６には、位置を検出できる位置検出器が備え付けられており、この位置検出器からの信号により、ロボット位置算出部１７でロボットの現在位置を算出する。制限速度選択部１２は、信号処理部１１とロボット位置算出部１７からの出力に基づいて、最大速度を選択する。以下に構成図を元に説明する。
図３は、本発明の第２の実施の形態を示すロボットシステムの構成を示す図である。
図において、１はロボットでロボット制御装置９へ接続されており、ロボット１に対し、左右にワーク４ａおよびワーク４ｂが配置され、各ワークに対し作業を行う。８ａおよび８ｂは検知装置であり、複数敷設していることを特徴とする。それぞれの検知装置８ａ、８ｂに所定の圧力のかかった、あるいは所定の圧力以下の圧力となった際に、それぞれの検知装置８ａ、８ｂ毎に信号を、ロボット制御装置９へ送出する。本図には作業ツール、ワーク把持装置、安全柵等の周辺機器、装置は省略している。
ロボットシステムは、その稼動前に、ロボットシステム構築者によってペンダント１０の操作により、教示モードでの第１の最大動作速度と第２の最大動作速度および第３の最大動作速度を設定しており、ロボット制御装置９の図示しない格納手段に格納されている。
第２の最大動作速度および第３の最大動作速度は第１の最大動作速度より遅い速度が設定されている。第１の最大動作速度は、通常２５０ｍｍ／秒が設定されるが、用途、ロボット動作領域などの条件により、それ以下の設定が可能である。
【００１５】
ロボット１の、教示モードでの動作、及びその位置登録又は登録された位置の変更は、前述の従来の技術と同様の手順で行われる。ロボット１での作業にはワーク４ａに対する教示と、ワーク４ｂに対する教示が必要であり、ワーク４ａに対する教示には、教示者はワーク４ａに接近しての教示の機会があり、同様にワーク４ｂに対する教示にはワーク４ｂに接近しての教示の機会がある。
ワーク４ａまたはワーク４ｂに接近しての教示の際には、教示者は検知装置８ａまたは８ｂに乗っての教示作業のため、検知装置８ａまたは検知装置８ｂは、信号を発し、ロボット制御装置９の信号処理部１１に入力され、その結果は制限速度選択部１２へ送られる。
ロボット制御装置９はロボット１のエンドエフェクタの位置を各サーボ軸の位置検出器よりの情報で把握しており、前記検知装置８ａ、８ｂより発せられた信号の信号処理部１１よりの出力と共に、制限速度選択部１２では以下のように制限速度を選択する。
１）検知装置８ａより信号が発せられており、且つロボット１のエンドエフェクタ位置がロボット１の中央よりワーク４ａ側にある場合、制限速度を、第３の最大動作速度とする。
２）検知装置８ｂより信号が発せられており、且つロボット１のエンドエフェクタ位置がロボット１の中央よりワーク４ｂ側にある場合、制限速度を、第２の最大動作速度とする。
３）前記１）および２）以外の場合、制限速度を、第１の最大動作速度とする。このようにして選択された制限速度は、速度オーバーライド比計算部１４へ送られ、これによって、ロボット１は設定された制限速度以下で動作するように制御される。
【実施例３】
【００１６】
第３の実施の形態について、図５を用いて説明する。図５は、ロボット位置算出部１７により算出されたロボットの現在位置のみによって、ロボット１の動作速度を制限するものである。
ロボットの動作領域内に速度制限領域と、速度制限領域に対する最大動作速度が図示しない格納領域に格納されている。
速度制限領域はロボット１を動作させて領域の２つの端点を登録する方法やペンダント１０でロボット座標における座標値を直接入力して登録する方法がある。これらの方法でロボット座標に直方体を定義することが可能である。
ロボット制御装置９はロボット１のエンドエフェクタの位置を各サーボ軸の位置検出器よりの情報でロボット位置算出部１７で周期的に計算されている。この位置が速度制限領域にあると、対応する最大動作速度が制限速度選択部１２で選択され、速度計算部１４へ出力されている。
ペンダント部には、３段階程度のロボットの教示速度を選択する速度キーが配置されている。教示者は、その速度キーを押下することで、所望のロボットの教示速度を選択することが可能となる。
教示者が、ロボットをロボット座標系の＋Ｘ軸方向に動作させたい場合、ペンダント１０にある＋Ｘへ移動するキーを押下する。ペンダント１０は、＋Ｘキーが押されたことを速度計算部１４に送出する。
速度計算部１４では、現在設定されている教示速度に応じて、速度指令を作成する。この時、ペンダント１０からの指令に基づいて作成された速度指令Ｖｐと制限速度選択部１２で選択された速度Ｖｓとを比較し、ＶｐがＶｓより大きい場合には、速度指令としてＶｓを指令生成部１５に出力する。ＶｐがＶｓより小さい場合には、速度指令としてＶｐを指令生成部１５に出力する。
速度制限領域を複数設定することも可能である。教示者が最大速度を確認できるようにペンダント１０に選択されている最大速度を表示することも可能である。
上述のようにすることで、ロボットの動作速度は制限速度選択部１２で選択された速度を超えることがない。
（第１参考例）
【００１７】
ロボットでワークに対する作業を行う場合には、１台での作業のほかに作業効率やワークの方向変換、ワークの作業台への準備や作業後ワークの作業台からの取り外しを行うため複数台のロボットで協調して作業を行う場合がある。
図６は、本発明の第１参考例を示すロボットシステムの構成を示す図である。
図において、２１は第１のロボットであり、第１のロボット制御装置２２に接続されている。第１のロボット制御装置２２には、教示の際の操作で第１のロボット２１を動作させ、位置登録を行い、あるいは作業の登録を行うことで、作業プログラムの登録、あるいは登録済み作業プログラムの変更、などの編集を行う第１のペンダント２３が接続されている。第１のロボット２１の手首部先端には作業を行う作業ツールが取り付けられており、作業台２５の上にあるワーク２４に対し前述の作業プログラムを実施することで作業を行う。一方２６は第２のロボットであり、第２のロボット制御装置２７に接続され、さらには第２のペンダント２８が接続されている。３１は操作者検出器であり、第１の操作者２９が第１のロボット２１の教示中に第２のロボット２６の動作範囲内に入ったことあるいは第２のロボット２６の動作による危険領域に入ったことを検出して、位置監視信号を接続されている第２のロボット制御装置２７へ出力する。
２台のロボットの作業プログラムの実施によるワーク２４への作業中には、作業者が２台のロボットの動作範囲に入らないように、２台のロボットの動作範囲が含まれた図示しない防護柵で囲まれている。
２台のロボットの教示を行う場合、第１のロボット２１の教示には第１の操作者２９、第２のロボット２６の教示には第２の操作者３０が防護柵内でそれぞれ従事する。第１の操作者２９がワーク２４の細部の教示のためワーク２４に接近した場合、第１の操作者２９は第２のロボット２６の動作範囲に入ることとなり、操作者検出器３１はこれを検出して第２のロボット制御装置２７へ検出信号を出力する。第２のロボット制御装置２７ではこの検出信号の入信で第２のロボット２６の動作を制限するものである。
操作者検出器３１は安全マット、音波式物体検出器、光学式物体検出器のいずれであってもかまわない。
ここで、第２のロボット２６の動作について説明する。図７はロボット制御装置の制御部、駆動電源装置、駆動回路、モータのブロック図である。
図において、制御部４１にはＣＰＵ４２が制御プログラム記憶手段４３に格納された制御プログラムに基づき第２のロボット２６の各モータ５２−１、・・、５２−ｎへの駆動指令を生成をはじめロボットの統括制御を行う。４４はデータ記憶手段であり、ロボット制御に必要なデータ類の書き込みや読み出しに供される。
制御部４１に備わる駆動電源装置インターフェース４６は電源に接続された駆動電源装置５０に接続されており、駆動電源装置５０に接続されて駆動電源の供給を受ける駆動回路５１−１、・・、５１−ｎへの駆動電源の供給あるいは遮断の制御を行う。駆動回路５１−１、・・、５１−ｎはモータ５２−１、・・、５２−ｎに接続されており、制御部４１に備わる駆動回路インターフェース４９の制御の基でモータ５２−１、・・、５２−ｎの駆動制御を行う。モータ５２−１、・・、５２−ｎにはそれぞれに位置検出器５３−１、・・、５３−ｎが取り付けられており、各モータ５２−１、・・、５２−ｎの検出位置を制御部４１に備わる位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎへ送出をおこない、この検出位置は、モータ５２−１、・・、５２−ｎの駆動制御に供されている。
この他に制御部４１には、第２のロボット制御装置２７と外部との信号入出力を行う入力部４７−１および出力部４７−２、第２のペンダント２８と信号授受を行うペンダントインターフェース４８などが装備されている。
入力部４７−１には操作者検出器３１よりの位置監視信号が、出力部４７−２には外部に対する異常出力あるいは警告出力が割り当てられている。
データ記憶手段４４にはモータ５２−１、・・、５２−ｎに取り付けられた位置検出器５３−１、・・、５３−ｎよりの検出位置を位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して入力し、所定のタイミングで格納する位置記憶領域４４−１と所定の周期で入力する検出位置と位置記憶領域４４−１へ格納された検出位置と位置偏差の計算後、許容値記憶領域４４−２に格納された位置偏差許容値と比較され、偏差許容値を超えた場合はモータ５２−１、・・、５２−ｎへの駆動指令を零とすることで駆動回路インターフェース４９を介してモータ５２−１、・・、５２−ｎへの駆動電流の制御を行い第２のロボット２６を停止する。あるいは駆動電源装置インターフェース４６により駆動電源装置５０の制御をおこないモータ５２−１、・・、５２−ｎの駆動に必要な駆動電源の遮断を行うことで第２のロボット２６を停止させる。この第２のロボット２６の停止とともにペンダントインターフェース４８を介して第２のペンダント２８へ異常表示あるいは警告表示を行う。また、出力部４７−２により第２のロボット制御装置２７の外部に対し異常出力あるいは警告出力を行うことも可能である。
尚、許容値記憶領域４４−２への位置偏差許容値はペンダントインターフェース４８を介して第２のペンダント２８の操作で入力される。また制御部４１に備わる図示しないシリアルインターフェースなどを介して外部制御装置より設定することも可能である。
以上の動作を図８の本発明第１参考例におけるフローチャートでさらに詳しく説明する。
操作者検出器３１よりの位置監視信号を入力部４７−１より入力する。
位置監視信号の「あり」、すなわち第１の操作者２９が第１のロボット２１を教示中に第２のロボット２６の動作範囲内に入ったことあるいは第２のロボット２６の動作による危険領域に入ったことを操作者検出器３１が検出した場合はステップ２へ、検出していない場合はおわりへ進む。（ステップ１）
位置監視信号の立ち上がりであるかを判定し、位置監視信号が立ち上がりである場合はステップ３へ、立ち上がりでない場合はステップ４へ進む。信号の立ち上がりの判定は、前回読込まれた信号状態と今回読込まれた信号状態の論理演算で容易に判定可能である。（ステップ２）
位置検出器５３−１、・・、５３−ｎよりの検出位置を位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込み、位置格納領域４４−１へ格納する。格納する検出位置はモータ制御のために読込まれている値でも、あるいはモータの位置制御のために変換された値でもかまわない。（ステップ３）
位置検出器５３−１、・・、５３−ｎよりの検出位置を位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込み（あるいはステップ３同様に既に読込まれた値、変換された値でもかまわない）、位置格納領域４４−１へ格納されている検出位置との位置偏差を計算する。（ステップ４）
ステップ４で求められた位置偏差と許容値記憶領域４４−２に格納されている偏差許容値と比較を行い、位置偏差が偏差許容値を越えた場合はステップ６へ、それ以外はおわりへ進む。（ステップ５）
ロボットを停止すると共に異常あるいは警告の表示、出力を行う。ロボット停止は、駆動回路インターフェース４９の制御下で駆動電源が投入されたままでモータ５２−１、・・、５２−ｎの停止、あるいは駆動電源装置５０により駆動電源を遮断による方法がある。（ステップ６）
この参考例の形態によれば、操作者が教示等の作業中に、作業対象外のロボットの動作領域あるいはロボットの動作による危険領域に入ったことを検出して、この検出時点のロボットの位置を記憶して、予め設定されている偏差許容値と比較して、これを超えるとロボットは停止する。即ちロボットの動作領域を制限することとなるため、操作あるいは作業対象外のロボットの操作者による誤操作によるロボットの動作より操作者を危険から守ることができる。
また、動作の制限を受けた際には、そのロボットのペンダントへ異常表示あるいは警告表示をおこない、ロボット制御装置よりは異常出力あるいは警告出力を出力するため、危険への遭遇機会があったことを操作者のみならず周囲の作業者も知ることが出来、安全への意識高揚にも貢献が出来る。
（第２参考例）
【００１８】
次に、本発明の第２参考例について説明する。ロボット制御装置および２台ロボットシステムの構成、ブロック図については図６および図７と同様であるので、詳細な説明は省く。
図９の本発明の第２参考例における動作についてのフローチャートで説明する。
操作者検出器３１よりの位置監視信号を入力部４７−１より入力する。
位置監視信号の「あり」、すなわち第１の操作者２９が第１のロボット２１を教示中に第２のロボット２６の動作範囲内に入ったことあるいは第２のロボット２６の動作による危険領域に入ったことを操作者検出器３１が検出した場合はステップ１２へ、検出していない場合はおわりへ進む。（ステップ１１）
位置監視信号の立ち上がりであるかを判定し、位置監視信号が立ち上がりである場合はステップ１３へ、立ち上がりでない場合はステップ１５へ進む。（ステップ１２）
位置検出器５３−１、・・、５３−ｎよりの検出位置を位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込み（あるいは第１参考例ステップ３同様に既に読込まれた値、変換された値でもかまわない）、第２のロボット２６の座標系に変換を行う。（ステップ１３）
ステップ１３で変換された座標系での位置データを位置記憶領域４４−１へ格納する。（ステップ１４）
位置検出器５３−１、・・、５３−ｎよりの検出位置を位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込み（あるいはステップ１３同様に既に読込まれた値、変換された値でもかまわない）、第２のロボット２６の座標系に変換を行う。（ステップ１５）
ステップ１５で変換された座標系での位置データと位置格納領域４４−１へ格納されている位置データとの位置偏差を計算する。（ステップ１６）
ステップ１６で求められた位置偏差と許容値記憶領域４４−２に格納されている偏差許容値と比較を行い、位置偏差が偏差許容値を越えた場合はステップ１８へ、それ以外はおわりへ進む。（ステップ１７）
ロボットを停止すると共に異常あるいは警告の表示、出力を行う。ロボット停止は、駆動回路インターフェース４９の制御下で駆動電源が投入されたままでモータ５２−１、・・、５２−ｎの停止、あるいは駆動電源装置５０により駆動電源を遮断による方法がある。（ステップ１８）
この第２参考例の場合の許容値記憶領域４４−２に格納された偏差許容値と、第１参考例の場合の許容値記憶領域４４−２に格納された偏差許容値の格納形式は、第２参考例の場合は、各座標軸での位置で例えばミリメートルであり、第１参考例ではモータ位置であるので例えばパルスである。
また、第１参考例および第２参考例は個別に本発明の実施、あるいは両方の実施を行うことも可能であり、同様な効果を奏することができる。
この参考例の形態によれば、第１参考例同様の作用および効果があるが、予め設定する偏差許容値がロボットの座標系で、入力の単位が例えばミリメートルであるので、設定する偏差許容値をロボットの配置図などから容易に決定することが出来る。
（第３参考例）
【００１９】
第１参考例での図８のフローチャートにおいて、ステップ４とステップ５の間にステップ４で位置検出器５３−１、・・、５３−ｎより位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込まれた検出位置を位置格納領域４４−１へ格納するステップを追加する。この場合の検出位置は前述同様モータ制御のために読込まれている値でも、あるいはモータの位置制御のために変換された値でもかまわない。
あるいは第２参考例での図９のフローチャートにおいて、ステップ１６とステップ１７の間にステップ１５で位置検出器５３−１、・・、５３−ｎより位置検出器インターフェース４５−１、・・、４５−ｎを介して読み込まれた検出位置を第２のロボット２６の座標系に変換した位置データを位置格納領域４４−１へ格納するステップを追加する。この場合の検出位置は前述同様モータ制御のために読込まれている値でも、あるいはモータの位置制御のために変換された値でもかまわない。
この参考例の形態によれば、操作者が教示等の作業中に、操作あるいは作業対象外のロボットの動作領域あるいはロボットの動作による危険領域に入ったことを検出して、この検出時点のロボットの位置を記憶して、予め設定されている偏差許容値と比較して、これを超えるとロボットは停止する。位置記憶領域４４−１に格納されるロボットの位置データは順次更新されるので、ロボットの動作速度を制限することとなる。他のロボットの操作者による誤操作によるロボットの動作より操作者を危険から守ることができると共に、他のロボットでは速度の制限の基で操作の継続が可能となる。
また、動作速度の制限を受けた際には、そのロボットのペンダントへ異常表示あるいは警告表示をおこない、ロボット制御装置よりは異常出力あるいは警告出力を出力することができるため、危険への遭遇機会があったことを操作者のみならず周囲の作業者も知ることが出来、安全への意識高揚にも貢献が出来る。
（第４参考例）
【００２０】
図１０は本発明を利用した２台のロボットシステムの具体的な構成図である。
図１０において、図６の本発明の第１参考例の形態を示すロボットシステムの構成を示す図と同一のものついては、その説明を省略する。
３３は第１のロボット側操作者検出器、３４は第２のロボット側操作者検出器であり、双方とも操作者検出制御装置３２へ接続されており、さらには操作者検出制御装置３２より第１のロボット制御装置２２および第２のロボット制御装置２７へ接続されている。
図１１は操作者検出器制御装置３２およびその周辺の接続図である。
第１のロボット側操作者検出器３３は、例えば安全マットであり、操作者が安全マット上にあると閉路する接点３３−１があり、操作者検出制御装置３２の第１の操作者検出リレー６２のコイルに接続されており、第１のロボット側操作者検出器３３が操作者を検出すると操作者検出リレー６２は通電励磁してオンする。
同様に、第２のロボット側操作者検出器３４は、例えば安全マットであり、操作者が安全マット上にあると閉路する接点３４−１があり、操作者検出制御装置３２の第２の操作者検出リレー６４のコイルに接続されており、第２のロボット側操作者検出器３４が操作者を検出すると第２の操作者検出リレー６４は通電励磁してオンする。
第１のロボット制御装置２２は、第１のロボット２１の駆動電源が投入されて第１のペンダント２３の操作で第１のロボット２１が動作可能状態の時に閉路する出力信号２２−１が出力され、操作者検出制御装置３２の第１のロボット動作可能リレー６１のコイルに接続されており、第１のロボット２１の駆動電源が投入されており動作可能状態であれば第１のロボット動作可能リレー６１は通電励磁してオンする。同様に、第２のロボット制御装置２７は、第２のロボット２６の駆動電源が投入されて第２のペンダント２８の操作で第２のロボット２６が動作可能状態の時に閉路する出力信号２７−１が出力部４７−２より出力され、操作者検出制御装置３２の第２のロボット動作可能リレー６３のコイルに接続されており、第２のロボット２６の駆動電源が投入されており動作可能状態であれば第２のロボット動作可能リレー６３は通電励磁してオンする。
操作者検出制御装置３２では、第２の操作者検出リレー６４の常開接点６４−１と第１のロボット動作可能リレー６１の常開接点６１−１とを直列接続して第２ロボット制限リレー６５のコイルに接続されており、第１のロボット動作可能リレー６１の常開接点６１−１には第２ロボット制限リレー６５の常開接点６５−１が並列接続されて保持回路が形成されている。
同様に、第１の操作者検出リレー６２の常開接点６２−１と第２のロボット動作可能リレー６３の常開接点６３−１とを直列接続して第１ロボット制限リレー６６のコイルに接続されており、第２のロボット動作可能リレー６３の常開接点６３−１には第１ロボット制限リレー６６の常開接点６６−１が並列接続されて保持回路が形成されている。
また、第２ロボット制限リレー６５の他の常開接点６５−２は第２のロボット制御装置２７へ入力され、第１ロボット制限リレー６６の他の常開接点６６−２は第１のロボット制御装置２２へ入力されている。
ここで、第１の操作者２９が第１のロボット２１を第１のペンダント２３を操作しており、また、第２の操作者３０が第２のロボット２６を第２のペンダント２８を操作している状態で、第１の操作者２９が第２のロボット２６の動作範囲に入る場合を説明する。
第１の操作者２９は第１のロボット２１を操作しているので、第１のロボット２１は動作可能状態あるいは動作中であり、出力２２−１は閉路し、第１のロボット動作可能リレー６１は通電励磁されオンしている。
この状態で第２のロボット側操作者検出器３４は、第１の操作者２９が第２のロボット２６の動作範囲内に入ったことあるいは第２のロボット２６の動作による危険領域に入ったことを検出して第２のロボット側操作者検出器の接点３４−１は閉路し、第２の操作者検出リレー６４は通電励磁されオンとなる。
第１のロボット動作可能リレー６１の常開接点６１−１と第２の操作者検出リレー６４の常開接点６４−１が共に閉路するため第２ロボット制限リレー６５は通電励磁されオンとなり、第２ロボット制限リレー６５の他の常開接点６５−２は第２のロボット制御装置２７へ入力される。
第２のロボット制御装置２７ではこの信号を入力部４７−１より入力して、検出信号ありと判定され、第１参考例乃至第３参考例で説明した動作を行う。
この第２のロボット２６の位置監視および／または速度監視は第２ロボット制限リレー６５の常開接点６５−２が閉路の間継続される。第１の操作者２９が第２のロボット２６の動作範囲あるいは第２のロボット２６の動作による危険領域より出て、第２のロボット側操作者検出器３４の接点３４−１が開路し、第２の操作者検出リレー６４の常開接点６４−１が開路することで第２ロボット制限リレー６５が非通電となって常開接点６５−２が開路することで終了し、第２のロボット２６は、その位置監視および／または速度監視を解かれる。
第１の操作者２９が第２のロボット２６の動作による危険領域内で第１のロボット２１の第１のペンダント２３に備わる図示していないイネーブルスイッチや非常停止の操作で駆動電源の遮断を行えば、第１のロボット２１は動作出来ない状態となるため出力信号２２−１は開路して、これに接続されている第１のロボット動作可能リレー６１は非通電となりオフとなる。しかし、前述の保持回路のため第２ロボット制限リレー６５は通電励磁されたままのオンを維持し、第２のロボット２６の位置監視および／または速度監視は維持される。
第２の操作者３０が第１のロボット２１の動作範囲内に入る、あるいは第１のロボット２１の動作による危険領域に入ると第１のロボット側操作者検出器３３により検出され、第１のロボット側操作者検出器３３の接点３３−１は閉路し、第１の操作者検出リレー６２は通電励磁されオンとなる。
この場合は操作者検出制御装置３２では前述の第１の操作者２９が第２のロボット２６の動作範囲に入る場合相当の動作を行い、第１ロボット制限リレー６６の他の常開接点６６−２の閉路した信号が第１のロボット制御装置２２へ出力され、第１のロボット制御装置２２によって第１のロボット２１の位置監視および／または速度監視することができるようになっている。
本参考例では操作者検出制御装置３２ではリレー回路で説明したが、他に論理素子あるいはマイクロコンピュータなどの論理演算手段でロボット制限リレーに相当する信号をロボット制御装置へ出力することでも、同様な効果を奏する。
また、ロボットシステムでロボットの台数が増えた場合等では、ロボットに対する操作者検出器を準備し、操作者検出制御装置と各ロボット制御装置、各操作者検出器との接続と、ロボットシステムに要求される位置監視および／または速度監視の仕様で操作者検出制御装置の回路を容易に変更することができる。
このような構成と動作を行うので、操作者の注視していないロボットの動作を制限するので、操作者は安全性の高い教示作業を行うことができる。
前述の参考例では、１台のロボット制御装置に１台のロボットが組み合わさっている場合であったが、１台のロボット制御装置で複数台のロボットを制御する場合、ロボット制御装置に各ロボットに対する位置格納領域、許容値格納領域および入力部を準備することで、各ロボット毎にロボットの位置監視および／または速度監視することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、ティーチングプレイバック方式のロボットで、教示中に教示者がロボットに接近しての作業時に作業者の安全を確保するロボットシステムおよびロボット制御装置に有用なものである。
【符号の説明】
【００２２】
１、１０１：ロボット
２、１０２：作業ツール
３、１０３：ワーク把持装置
４、２４、１０４：ワーク
５、１０７：安全柵
６、１０８：安全柵扉
７、１０９：安全柵扉開閉検知装置
８：検知装置
９、１０５：ロボット制御装置
１０、１０６：ペンダント
１１：信号処理部
１２：制限速度選択部
１３：教示データ格納エリア
１４：速度計算部
１５：指令生成部
１６ 駆動部
１７ ロボット位置算出部
２１ 第１のロボット
２２ 第１のロボット制御装置
２３ 第１のペンダント
２４ ワーク
２５ 作業台
２６ 第２のロボット
２７ 第２のロボット制御装置
２８ 第２のペンダント
２９ 第1の操作者
３０ 第２の操作者
３１ 操作者検出器
３２ 操作者検出制御装置
３３ 第１のロボット側操作者検出器
３４ 第２のロボット側操作者検出器
４１ 制御部
４２ ＣＰＵ
４３ 制御プログラム記憶手段
４４ データ記憶手段
４４−１ 位置記憶領域
４４−２ 許容値記憶領域
４５ 位置検出器インターフェース
４６ 駆動電源装置インターフェース
４７−１ 入力部
４７−２ 出力部
４８ ペンダントインターフェース
４９ 駆動回路インターフェース
５０ 駆動電源装置
５１ 駆動回路
５２ モータ
５３ 位置検出器
６１ 第１のロボット動作可能リレー
６２ 第1の操作者検出リレー
６３ 第２のロボット動作可能リレー
６４ 第２の操作者検出リレー
６５ 第２ロボット制限リレー
６６ 第１ロボット制限リレー
１１２ ボックス

Claims (1)

1. 教示者が操作するペンダントを備え、作業プログラムを作成する教示モードにおいては、ロボットの動作速度を制限する制限速度が設定され、前記ペンダントからの動作指令と各軸に備わる位置検出器の検出位置とに基づいて前記ロボットを動作制御して前記作業プログラムの作成をおこない、前記作業プログラムに基づいて前記ロボットの動作範囲内に配置された第１のワークまたは第２のワークに対し作業をおこなうロボット制御装置において、
   前記第１のワークに隣接し教示者の体重で作動し教示者の位置を検出する第１の検知装置と、
   前記第２のワークに隣接し教示者の体重で作動し教示者の位置を検出する第２の検知装置と、を備え、
   前記ロボット制御装置は、
   予め前記第１の最大動作速度より遅く設定された第２の最大動作速度及び第３の最大動作速度を格納しており、
   前記検出位置に基づいて前記ロボットの座標位置を求めるロボット位置算出部と、
   前記第１又は第２の検知装置からの信号と前記ロボット位置算出部の出力とに基づいて前記ロボットの制限速度を前記第１の最大動作速度又は前記第２の最大動作速度若しくは前記第３の最大動作速度より選択する制限速度選択部と、を備え、
   前記制限速度選択部は、前記教示モードにおける制限速度として、
   （Ａ）前記第１の検知装置より信号が発せられており、且つロボットのエンドエフェクタ位置が双方のワーク中央より前記第１のワーク側にある場合、前記第３の最大動作速度を選択し、
   （Ｂ）前記第２の検知装置より信号が発せられており、且つロボットのエンドエフェクタ位置が双方のワーク中央より前記第２のワーク側にある場合、前記第２の最大動作速度を選択し、
   （Ｃ）前記（Ａ）又は（Ｂ）以外の場合、前記第１の最大動作速度を選択し、
   前記ペンダントからの動作指令に基づいて、選択された前記制限速度を最大の動作速度として前記ロボットを制御することを特徴とするロボット制御装置。

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