JP4826921B2

JP4826921B2 - 自動機械システムおよびその無線通信方法

Info

Publication number: JP4826921B2
Application number: JP2007510333A
Authority: JP
Inventors: 英夫永田; 道春田中
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: US20090030550A1; KR20070112820A; TW200639029A; CN101147104A; CN100589052C; JPWO2006103838A1; DE112006000695T5; WO2006103838A1; US8032253B2

Description

本発明は、自動機械のコントローラと教示装置を、無線通信を介して接続する自動機械システムおよびその無線通信方法に関する。

自動機械やモータ、産業用ロボットを制御するシステムにおいては、当該自動機械やモータ、ロボットの作動を制御するための制御部を有するほか、教示作業時等に作業者が携帯する可搬式の教示操作部（ペンダントとも指称される）を有している。従来、教示操作部と制御部との情報伝送には、ツイストペア線や光ファイバ等を信号伝送路として使用し、教示操作部への電源供給線を含む複合ケーブル（以後、単にケーブルという）が用いられていた。
一例として、特許文献１に記載された従来のロボットシステムの構成図を図７に示す。図において、１０１はロボット、１０２はロボット１０１の作動を制御する制御部、１０３は可搬式教示操作部、１０４は制御部１０２と可搬式教示操作部１０３との間で操作ボタンや非常停止等の情報を伝送するケーブルである。可搬式教示操作部１０３の詳細図を図８に示す。図において、１０５は略Ｔ字型をなす筐体、１０６は作業者が把持するハンド部である。筐体１０５の操作面には、教示作業時に操作されるキーボード（ないしはキーシート）１０７と、教示データやロボット位置等の種々の情報を表示するＬＣＤディスプレイ１０８と、非常停止スイッチ１０９（非常停止操作手段に相当する）とが設けられている。また、筐体１０５にはケーブル１０４の一端が接続されている。
作業者が非常停止スイッチ１０９を押下すると、ケーブル１０４を介して非常停止情報が制御部１０２に伝送され、制御部１０２はロボット１０１の図示しない駆動モータへの電力供給を遮断し各駆動モータに図示しないブレーキをかけてロボット１０１の動作を強制的に停止させる。これにより、万一の意図しない動作に対して確実にロボットを非常停止させることができる。
以上述べた従来のロボットシステムでは、作業者は可搬式教示操作部１０３を持ち運ぶ際に、ケーブルを引きずりながら教示作業を行う必要があり作業者にとって負担が大きく、また教示をする際の作業自由度も制約されるという問題があった。そのため、制御部１０２と可搬式教示操作部１０３との間のケーブル１０４を無線化することが強く望まれていた。例えば、特許文献２には、ロボットの駆動モータへの電力供給を遮断してロボットを非常停止状態とするための非常停止操作手段を備えた可搬式教示操作部が、ロボットを制御するための制御部と互いに無線で通信を行うように構成されたロボットシステムにおける、非常停止機能の実現手段について記載されている。

特開２０００−２８０１９３号公報（第７頁、図１および図２）特開２００４−１４８４８８号公報

しかしながら、コントローラと可搬式教示操作部とを無線で接続するシステムでは、例えば、作業によっては、可搬式教示操作部がコントローラから離れ、無線通信の有効範囲から出てしまうときがあり、この場合は当然として可搬式教示操作部の操作（ロボットを誘導するＪＯＧ動作やロボットのプレイバックスタート・ストップ等）信号を制御部へ送信するすべがない。この操作には非常停止操作も含まれており、作業者が可搬式教示操作部の非常停止スイッチを押下して駆動モータへの電力供給を遮断しようとしてもロボットを停止させることができない。その結果、ロボットや周辺機器に多大な損傷を与える可能性があった。
また、可搬式教示操作部とコントローラとの無線通信状態の悪化により、ロボット操作信号や非常停止情報がコントローラまで伝達されない状態にある場合においても、同様にロボット停止信号や非常停止スイッチ信号を送信できないため、ロボットを停止させることができず、ロボットや周辺機器に多大な損傷を与えるという問題があった。
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、無線化された可搬式教示操作部において、無線通信の通信データの電波強度を監視して、可搬式教示操作部が無線操作の可能範囲外である場合には、作業者に警告を発したり、自動機械を停止させたりすることで、安全な自動機械システムを提供することを目的とする。

本発明では、上記問題点を解決するため次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、前記教示装置は、前記コントローラとの無線通信を行う教示装置通信部と、前記教示装置通信部で通信データの電波強度を監視する第１の電波強度監視部とを備え、前記コントローラは、アンテナを介して前記教示装置との無線通信を行うコントローラ通信部と、前記コントローラ通信部で通信データの電波強度を監視する第２の電波強度監視部と、前記コントローラ通信部にて受信した前記教示装置からの操作信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、前記第１または前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は作業者に対し警告を発し、前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度が予め設定された第２の閾値以下となった場合は前記機構部の駆動を停止させるものであって、前記機構部の駆動を停止させた際に、前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との無線通信確立状態の解放を行うことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記第１または前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度を一定周期ごとに監視し、予め設定された回数連続して前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は、作業者に対し警告を発することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記電波強度の予め設定された閾値は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記予め設定された回数は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記第１の電波強度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、前記第２の電波強度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、前記コントローラに接続された外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記機構部の駆動を停止させた際に、前記第１の電波強度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発し、前記第２の電波強度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、前記無線通信確立状態の解放は、前記第１または前記第２の電波強度監視部が発する通信確立状態解放指令により前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との間の無線通信を停止し、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、前記第２の電波強度監視部は、前記コントローラ通信部のアンテナの近傍に配置されることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、前記教示装置は、前記コントローラとの無線通信を行う教示装置通信部と、前記教示装置通信部で前記無線通信の通信障害頻度を監視する第１の通信障害頻度監視部とを備え、前記コントローラは、アンテナを介して前記教示装置との無線通信を行うコントローラ通信部と、前記コントローラ通信部で前記無線通信の通信障害頻度を監視する第２の通信障害頻度監視部と、前記コントローラ通信部にて受信した前記教示装置からの操作信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は作業者に対し警告を発し、前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度が予め設定された第４の閾値以上となった場合は前記機構部の駆動を停止させるものであって、前記機構部の駆動を停止させた際に、前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との無線通信確立状態の解放を行うことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度を一定周期ごとに監視し、予め設定された回数連続して前記通信障害頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は、作業者に対し警告を発することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、前記通信障害頻度の予め設定された閾値は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記予め設定された回数は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、前記第１の通信障害頻度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、前記第２の通信障害頻度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、前記コントローラに接続された外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、前記機構部の駆動を停止させた際に、前記第１の通信障害頻度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発し、前記第２の通信障害頻度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発することを特徴とする。
請求項１７に記載の発明は、前記無線通信確立状態の解放は、前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部が発する通信確立状態解放指令により前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との間の無線通信を停止し、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする。
請求項１８に記載の発明は、前記第２の通信障害頻度監視部は、前記コントローラ通信部のアンテナ近傍に配置されることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明は、１つ以上の駆動機構を備える機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムの無線通信方法において、前記教示装置は前記コントローラと無線通信を行い、通信データの電波強度を監視し、前記コントローラは前記教示装置と無線通信を行い、通信データの電波強度を監視し、前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第２の閾値以下となった場合は前記機構部の駆動を停止し、前記機構部の駆動を停止した際に、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする。
請求項２０に記載の発明は、１つ以上の駆動機構を備える機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムの無線通信方法において、前記教示装置は前記コントローラと無線通信を行い、通信データの通信障害の発生頻度を監視し、前記コントローラは前記教示装置と無線通信を行い、通信データの通信障害の発生頻度を監視し、前記通信障害の頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は警告を発し、予め設定された第４の閾値以上となった場合は機構部の駆動を停止し、前記機構部の駆動を停止した際に、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、教示装置とコントローラで、無線通信の通信データの電波強度をそれぞれ監視でき、予め設定された第１の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第２の閾値以下となった場合は機構部の駆動を停止するため、作業者が可搬式教示操作部を操作範囲外から操作することを防止でき、自動機械の安全性を高めることができるという効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、第１または第２の電波強度監視部は、電波強度が予め設定された回数連続して予め設定された第１の閾値以下となった場合は警告を発することで、１度だけの偶発的な電波強度低下による誤判別を防止できるという効果がある。
請求項３、４に記載の発明によれば、第１または第２の電波強度監視部において、予め設定された電波強度の閾値や予め設定された回数をパラメータとすることで、作業者が現場の無線通信環境に応じて調整することができるという効果がある。
請求項５乃至７に記載の発明によれば、作業者が直感的に異常を認識でき、更に自動機械を使用した設備の状況管理や保守に利用することができる。
請求項８に記載の発明によれば、通信確立していた無線チャンネルの解放を自動的に行うことで、他のコントローラと接続する際に元のコントローラとの確立状態を解放する手順を省略することができる。また、無線使用が停止された無線チャンネルを空け、他のコントローラと教示装置間で使用することができるので、チャンネル数に制限がある無線通信を効率的に利用できるという効果もある。
請求項９に記載の発明によれば、コントローラ通信部のアンテナが第２の電波強度監視部の近傍に配置されることで、コントローラからコントローラ通信部のアンテナのみを離して設置する場合でも、教示装置と第２の電波強度監視部の距離を適切に設定でき、コントローラと教示装置の距離を伸ばすことができるという効果がある。
請求項１０に記載の発明によれば、教示装置とコントローラで、無線通信の通信障害発生頻度をそれぞれ監視でき、予め設定された第３の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第４の閾値以下となった場合は機構部の駆動を停止するため、作業者が可搬式教示操作部を操作範囲外から操作することを防止でき、自動機械の安全性を高めることができるという効果がある。
請求項１１に記載の発明によれば、第１または第２の通信障害頻度監視部は、通信障害頻度が予め設定された回数連続して予め設定された第３の閾値以下となった場合は警告を発することで、１度だけの偶発的な通信障害による誤判別を防止できるという効果がある。
請求項１２、１３に記載の発明によれば、第１または第２の通信障害頻度監視部において、予め設定された通信障害頻度の閾値や予め設定された回数をパラメータとすることで、作業者が現場の無線通信環境に応じて調整することができるという効果がある。
請求項１４乃至１６に記載の発明によれば、作業者が直感的に異常を認識でき、更に自動機械を使用した設備の状況管理や保守に利用することができる。
請求項１７に記載の発明によれば、通信確立していた無線チャンネルの解放を自動的に行うことで、他のコントローラと接続する際に元のコントローラとの確立状態を解放する手順を省略することができる。また、無線使用が停止された無線チャンネルを空け、他のコントローラと教示装置間で使用することができるので、チャンネル数に制限がある無線通信を効率的に利用できるという効果もある。
請求項１８に記載の発明によれば、コントローラ通信部のアンテナが第２の通信障害頻度監視部の近傍に配置されることで、コントローラからコントローラ通信部のアンテナのみを離して設置する場合でも、教示装置と第２の通信障害頻度監視部の距離を適切に設定でき、コントローラと教示装置の距離を伸ばすことができるという効果がある。
請求項１９に記載の発明によれば、教示装置とコントローラで、無線通信の通信データの電波強度をそれぞれ監視することで、予め設定された第１の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第２の閾値以下となった場合は機構部の駆動を停止することができるので、通信状態が悪い無線通信環境でも作業者はその電波強度を把握でき、致命的な通信障害が発生した場合でも、自動機械の安全性を高めることができるという効果がある。
請求項２０に記載の発明によれば、教示装置とコントローラで、無線通信の通信障害の発生頻度をそれぞれ監視することで、予め設定された第３の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第４の閾値以下となった場合は機構部の駆動を停止することができるので、通信状態が悪い無線通信環境でも作業者はその通信障害頻度を把握でき、致命的な通信障害が発生した場合でも、自動機械の安全性を高めることができるという効果がある。

本発明の第１実施例におけるロボットシステムの構成図本発明の第１実施例における可搬式教示操作部の詳細図本発明の第１実施例におけるロボットシステムの詳細図本発明の第２実施例におけるロボットシステムの動作図本発明の第７実施例におけるロボットシステムの構成図本発明の第８実施例におけるロボットシステムの構成図従来のロボットシステムの構成図従来の可搬式教示操作部の詳細図

符号の説明

１ロボット
２コントローラ
３可搬式教示操作部
４無線通信
５筐体
６ハンド部
７キーボード
８ＬＣＤディスプレイ
９非常停止スイッチ
１０アンテナ
１１バッテリ
１２電源スイッチ
１３第1の電波強度監視部
１４第１の通信障害頻度監視部
２１制御部
２２サーボアンプ
２３駆動モータ
２４アンテナ
２５ＬＣＤディスプレイ
２６第２の電波強度監視部
２７有線の通信線
２８第２の通信障害頻度監視部
１０１ロボット
１０２制御部
１０３可搬式教示操作部
１０４ケーブル
１０５筐体
１０６ハンド部
１０７キーボード
１０８ＬＣＤディスプレイ
１０９非常停止スイッチ

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施例における自動機械（ここでは、ロボットとする）システムの構成図である。図において、１はロボット、２はロボット１の作動を制御するコントローラ、３は可搬式教示操作部、４はコントローラ２と可搬式教示操作部３との間で操作ボタンや非常停止等の情報を伝送する無線通信である（符号４は模式的に描いている）。
可搬式教示操作部３の詳細図を図２に示す。図において、５は略Ｔ字型をなす筐体、６は作業者が把持するハンド部である。筐体５の操作面には、教示作業時に作業者によって操作されるキーボード（ないしはキーシート）７と、教示データやロボット位置等の種々の情報を表示するＬＣＤディスプレイ８と、非常停止スイッチ９（非常停止操作手段に相当する）とが設けられている。また、筐体５には無線通信４の送受信手段であるアンテナ１０、コントローラ２から独立して電源を供給するためのバッテリ１１、電源の供給を開始／停止するための電源スイッチ１２が設けられている。
コントローラ２の詳細図を図３に示す。図において、２１は駆動モータへの電流指令を演算する制御部、２２は電流指令により駆動モータを駆動するサーボアンプ、２３はロボット１に取り付けられた駆動モータ、２４は無線通信４の送受信手段であるアンテナ、２５はロボットの運転状態やアラーム等を表示するＬＣＤディスプレイである。
作業者が可搬式教示操作部３のキーボード７に割り当てられたロボット１の軸毎の誘導操作ボタンを押すことで、無線通信４を介して軸動作情報がコントローラ２の制御部２１に伝送され、制御部２１はロボット１の駆動モータ２３への電力を供給することでロボット１を動作させる。
また、作業者が非常停止スイッチ９を押下すると、無線通信４を介して非常停止情報がコントローラ２に伝送され、制御部２１はロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断することでロボット１の動作を強制的に停止させる。これにより、万一の意図しない動作に対して確実にロボット１を非常停止させる。

本発明においては、可搬式教示操作部３に無線通信４の通信データの電波強度を監視する第１の電波強度監視部１３を、コントローラ２に無線通信４の通信データの電波強度を監視する第２の電波強度監視部２６を、新たに設けている。
第１の電波強度監視部１３および第２の電波強度監視部２６は、アンテナ１０やアンテナ２４の故障により電波強度を監視することが出来なくなることを防ぐため、それぞれアンテナ１０とアンテナ２４とは別のアンテナを持ち、受信した無線通信４の通信データに関して受信信号の大きさを測定する。あるいは、搭載機器を少なくするために第１の電波強度監視部１３はアンテナ１０から受信した通信データの電波強度を測定しても良く、第２の電波強度監視部２６はアンテナ２４から受信した通信データの電波強度を測定しても良い。
可搬式教示操作部３とコントローラ２との間では、無線通信４による相互確認が常時行われる。すなわち、可搬式教示操作部３の電源投入の有無は勿論、無線通信４の通信障害の有無、相互の内部処理回路の障害有無、コントローラ２における非常停止回路のリレー溶着等の障害有無がチェックされる。相互確認の結果、障害が無く双方が正常に動作していると判断される場合は、可搬式教示操作部３からロボット１の操作ができる。

本方式によれば、作業者がロボット１の近傍で教示作業やプレイバック運転を実施する場合、可搬式教示操作部３の第１の電波強度監視部１３ではコントローラ２からの無線通信４の通信データの電波強度を監視し、コントローラ２の第２の電波強度監視部２６では可搬式教示操作部３からの無線通信４の通信データの電波強度を監視する。
図4に示すように、作業者がロボット１の動作確認や他の作業のために、コントローラ２から離れる方向に移動すると、第１の電波強度監視部１３や第２の電波強度監視部２６で監視している電波強度が低下する。そのため、電波強度が予め設定された閾値Ａ（Ａは０より大きい実数）以下になった場合は、警告領域に入ったとして無線通信４の通信障害が発生する可能性がある旨や操作可能領域を外れる可能性がある旨を、可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に表示して、作業者に警告を発する。同様に、コントローラ２のＬＣＤディスプレイ２５にも無線通信４の通信障害が発生する可能性がある旨や操作可能領域を外れる可能性がある旨を表示する。
電波強度と閾値Ａとの関係を可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８やコントローラ２のＬＣＤディスプレイ２５に表示しても良い。
本方式によれば、無線通信４による操作可能領域を外れた位置からロボット１の操作を行う状態を回避でき、ロボット１の動作が異常時に、非常停止スイッチ９を押下しても通信不良でロボット１を停止できない状態等を回避できる。

作業者が可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に表示された警告を無視し、更に無線通信４の操作可能領域から外れた場合、ロボット１は作業者の制御下にないので、危険防止のため非常停止操作によってロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断する必要がある。このことを考慮したのが本発明の第２実施例である。
図4に示すように、作業者が更にコントローラ２から離れる方向に移動すると、第１の電波強度監視部１３や第２の電波強度監視部２６で監視している電波強度が低下して、予め設定された第２の閾値B（Ｂは０より大きい実数、ただしＡ＞Ｂ）以下になる。この場合は、完全に作業者の意図が無線通信４を介してコントローラ２に伝わらなくなるため、停止領域に入ったとして、第２の電波強度監視部２６は安全のためにコントローラ２に対して非常停止処理を発行する。これにより、コントローラ２はロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断する。
また、第１の電波強度監視部１３は可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に、ロボットを非常停止させたことを示す等の表示を行う。
また、前述の実施例1と組み合わせ、電波強度が予め設定された第１の閾値Ａ以下になった場合には警告領域に入ったとして警告を発し、予め設定された第２の閾値B以下になった場合には停止領域に入ったとして安全のためにロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断する構成にしても良い。
また、作業者が停止領域から再度コントローラ２に近づく場合には、無線通信４の電波強度が予め設定された第１の閾値Ａまたは第２の閾値Bを上回った場合にのみ、コントローラ２から作業者に対して、ロボット１の電力供給が可能である旨を可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８やコントローラ２のＬＣＤディスプレイ２５に表示しても良い。
本方式によれば、無線通信４による操作可能領域を完全に外れた場合には自動的にロボット１への電力供給を遮断してロボットを停止させることで、作業者の制御下にない状態での安全を確保できる。

作業者の操作性を向上させるためには、無線通信４の電波強度を監視する際の判別を防止する必要がある。このような問題に対処したのが本発明の第３実施例である。
第１の電波強度監視部１３や第２の電波強度監視部２６で監視している電波強度が時間経過とともに連続して弱くなった場合、この電波強度に関して、予め設定された時間毎の変化を判断することで、１度だけの偶発的な強度低下による誤判別を防止し、可搬式教示操作部３とコントローラ２との距離が離れたことを確実に識別することができる。具体的には、無線通信４の電波強度が予め設定された閾値Ａ以下となった状態が予め設定された回数Ｃ（Ｃは自然数）だけ連続した場合に、作業者がコントローラ２から離れたとして、第１の実施例と同様に可搬式教示操作部３とコントローラ２から作業者に対して警告を発する。
ここで、第１の実施例から本実施例の閾値Ａと閾値Bと回数Cはパラメータとして、可搬式教示操作部３とコントローラ２から作業者が入力できるものであり、現場の通信環境に応じて調整ができるものとする。
本方式によれば、電波強度が時間経過とともに連続して弱くなることで、１度だけの偶発的な強度低下による誤判別を防止することができる。

以上説明した実施例では、第１の電波強度監視部１３が可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に、警告として無線通信４による操作可能領域を外れる旨を表示していた。しかし、作業者が頻繁にＬＣＤディスプレイ８に視線を向けていれば良いが、長時間ＬＣＤディスプレイ８に視線を向けない可能性もある。こうした場合にはＬＣＤディスプレイ８に警告が出ているにも係わらず、作業者が気づかずに操作可能領域の外に出てしまうという問題がある。このような問題に対処したのが本発明の第４実施例である。
本発明の第４実施例では、警告手段として、可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に警告を表示する以外に、ブザー音や音声出力等の聴覚的な手段、または振動モータ等の振動による警告の提示を行う。さらには、これらの組み合わせによる提示でもよい。
本方式によれば、作業者が頻繁にＬＣＤディスプレイ８に視線を向けていなくても、無線通信４による操作可能領域を外れる旨の警告を、確実に認識することができる。

可搬式教示操作部３のＬＣＤディスプレイ８に警告を発生するだけでは、可搬式教示操作部３を持った作業者のみしか警告を認識することができないという問題がある。このような問題に対処したのが本発明の第５実施例である。
コントローラ２内の第２の電波強度監視部２６が発する警告や停止表示を、ＬＣＤディスプレイ２５への表示の他に、ブザー音や音声出力等の聴覚的な手段や外部機器への出力とする。
ここで、外部機器とはネットワークを介して接続された上位システムや周辺システムである。外部機器へ出力を行うことで、ロボット１の作業が中断されたことを、他のコントローラやそれを操作している作業者に伝達することができる。
また、前述の第４実施例および本実施例では、無線通信４による操作可能領域の外に出る旨の警告に関するものであったが、操作可能領域外に出てロボットが自動的に停止した場合も同様に、可搬式教示操作部３でのブザー音や音声出力等の聴覚的な手段、または振動によって停止したことを提示したり、コントローラ２でのブザー音や音声出力等の聴覚的な手段、または外部機器への出力によって停止したことを提示したりしてもよい。
本方式によれば、可搬式教示操作部３を持った作業者以外の者も、教示作業やプレイバック運転が停止したことを認識でき、更にロボットを使用した設備の状況管理や保守に利用することもできる。

作業者がロボット１の教示作業を行うために、可搬式教示操作部３を持って無線通信４による操作可能領域から外に出た際に無線確立状態を解放しないままでは、他の無線チャンネルと混信したり、無線チャンネルの資源が不足したりしてしまうという問題がある。このような問題に対処したのが本発明の第６実施例である。
第２実施例にて説明したように、作業者がコントローラ２から離れることで、第１の電波強度監視部１３や第２の電波強度監視部２６で監視している電波強度が予め設定された第２の閾値B以下になり、コントローラ２がロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断する。その際、自動的に無線通信で通信確立していた無線チャンネルの通信確立状態の解放を行う。具体的には、第１の電波強度監視部１３や第２の電波強度監視部２６から、可搬式教示操作部３とコントローラ２に対して、無線通信４の通信確立状態を解放する指令が出て、送受信通信が停止される。
また、作業者が再度通信確立を行いたい場合には、操作可能領域の中に入り、可搬式教示操作部３からコントローラ２に対して、無線確立要求を発行して、無線通信の通信確立を行う。
本方式によれば、無線通信４による操作可能領域から外に出た時点で無線通信の確立状態を解放することで、無線通信のデータが正常に処理されている間に確立状態の解放を行うことができる。また、他のコントローラと接続する際に、元のコントローラとの確立状態を解放する手順を省略することができる。また、無線使用が停止された無線チャンネルを空け、他のコントローラと可搬式教示操作部３との間で使用することができるので、チャンネル数に制限がある無線通信を効率的に利用できる。

ロボット１がコントローラ２からの無線通信４による操作可能領域外の離れた場所に置かれている場合には、無線通信が使用できないという問題がある。このような問題に対処したのが本発明の第７実施例である。
図５に示すように、コントローラ２からロボット１の近傍までは有線の通信線２７を配置して、コントローラ通信部のアンテナ２４はその通信線２７の先端に配置する。同時に第２の電波強度監視部２６もアンテナ２４の近傍に配置することで、アンテナ２４と第２の電波強度監視部２６での電波強度レベルを同じにすることができ、無線通信４の操作可能範囲の設定を容易に行うことができる。
本方式によれば、コントローラ通信部のアンテナが第２の電波強度監視部２６の近傍に配置されることで、コントローラ２からコントローラ通信部のアンテナ２４のみを離して設置する場合でも、可搬式教示操作部３と第２の電波強度監視部の距離を適切に設定でき、コントローラ２と可搬式教示操作部３との距離を伸ばすことができる。

以上説明した実施例では、無線通信４の通信データの電波強度を監視していたが、可搬式教示操作部３が操作可能領域にある場合でも同一チャンネルの混信による通信障害等により、可搬式教示操作部３とコントローラ２間との通信が正常に確立できず、作業者が通信異常を認識しないで操作不可能になるという問題がある。このような問題に対処したのが本発明の第８実施例である。
図６に示すように、可搬式教示操作部３に無線通信４の通信データの通信障害が発生している頻度を監視する第１の通信障害頻度監視部１４を、またコントローラ２に無線通信４の通信データの通信障害が発生している頻度を監視する第２の通信障害頻度監視部２８を、新たに設けている。
第１の通信障害頻度監視部１４および第２の通信障害頻度監視部２８は、前述の第１実施例と同様に、アンテナ１０やアンテナ２４の故障により、通信障害頻度を監視することが出来なくなることを防ぐため、それぞれアンテナ１０とアンテナ２４とは別のアンテナを持ち、受信した無線通信４の通信データに関して、通信障害が発生している頻度を測定する。通信障害頻度は、具体的には予め設定された時間内で通信障害が発生した時間を累積し、周期に対する割合を求めて算出する等する。
そして、前述の第２実施例と同様に、この通信障害頻度が予め設定された第３の閾値D以上となった場合には警告を発し、予め設定された第４の閾値E以上となった場合には安全のためにロボット１の駆動モータ２３への電力供給を遮断する構成にしても良い（D、Eは０より大きい実数、ただしD＜Ｅ）。
なお、その際には前述の第４、第５実施例と同様に、可搬式教示装部３とコントローラ２において様々な手段で警告や提示を行うようにする。
また、前述の第３実施例と同様に、通信障害頻度に関して、予め設定された時間毎の変化を判断することで、１度だけの偶発的な通信障害による誤判別を防止し、混信等の通信異常による異常や、距離が離れたことによる異常を確実に判断することができる。具体的には、通信障害頻度が予め設定された閾値Ｄ以下となった状態が予め設定された回数Ｆ（Ｆは自然数）だけ連続した場合に、通信障害が発生しているとして、第１の実施例と同様に可搬式教示操作部３とコントローラ２から作業者に対して警告を発する。
また、前述の第６実施例と同様に、ロボット１の駆動を停止した際に、無線通信で通信確立していた無線チャンネルの確立状態の解放を行う構成にしても良い。
更に、前述の第７実施例と同様に、コントローラ２からロボット１の近傍まで有線の通信線２７を配置して、その先端にアンテナ２４と第２の通信障害頻度監視部を配置しても良い。

なお、第１の通信障害頻度監視部１４と第1の電波強度監視部１３は併用して、電波強度と通信障害頻度を同時に監視しても良く、同様に第２の通信障害頻度監視部２８と第２の電波強度監視部２６を同時に監視しても良い。
本方式によれば、可搬式教示操作部３とコントローラ２で、無線通信４の通信データの通信障害頻度をそれぞれ監視することで、通信障害が発生する頻度が予め設定された第３の閾値Ｄ以上になった場合は警告を発し、予め設定された第４の閾値Ｅ以上になった場合は機構部の駆動を停止することができるので、通信状態が悪い無線通信環境でも作業者はその通信障害頻度を把握でき、たとえ致命的な通信障害が発生した場合でも、自動機械の安全性を高めることができる。

本発明は、溶接・塗装・組立等を用途とする産業用ロボットの無線化された可搬式教示操作部において、無線通信の通信データの電解強度または通信障害頻度を監視することで、作業者が知らずに操作可能範囲外からロボットを操作することを防止できる。

Claims

１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、
前記教示装置は、前記コントローラとの無線通信を行う教示装置通信部と、前記教示装置通信部で通信データの電波強度を監視する第１の電波強度監視部とを備え、
前記コントローラは、アンテナを介して前記教示装置との無線通信を行うコントローラ通信部と、前記コントローラ通信部で通信データの電波強度を監視する第２の電波強度監視部と、前記コントローラ通信部にて受信した前記教示装置からの操作信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、
前記第１または前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は作業者に対し警告を発し、
前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度が予め設定された第２の閾値以下となった場合は前記機構部の駆動を停止させるものであって、
前記機構部の駆動を停止させた際に、前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との無線通信確立状態の解放を行うことを特徴とする自動機械システム。
前記第１または前記第２の電波強度監視部は、前記電波強度を一定周期ごとに監視し、予め設定された回数連続して前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は、作業者に対し警告を発することを特徴とする請求項１記載の自動機械システム。
前記電波強度の予め設定された閾値は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする請求項１または２記載の自動機械システム。
前記予め設定された回数は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする請求項２記載の自動機械システム。
前記第１の電波強度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１または２記載の自動機械システム。
前記第２の電波強度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、前記コントローラに接続された外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１または２記載の自動機械システム。
前記機構部の駆動を停止させた際に、前記第１の電波強度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発し、前記第２の電波強度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発することを特徴とする請求項１記載の自動機械システム。
前記無線通信確立状態の解放は、前記第１または前記第２の電波強度監視部が発する通信確立状態解放指令により前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との間の無線通信を停止し、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする請求項１記載の自動機械システム。
前記第２の電波強度監視部は、前記コントローラ通信部のアンテナの近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の自動機械システム。
１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、
前記教示装置は、前記コントローラとの無線通信を行う教示装置通信部と、前記教示装置通信部で前記無線通信の通信障害頻度を監視する第１の通信障害頻度監視部とを備え、
前記コントローラは、アンテナを介して前記教示装置との無線通信を行うコントローラ通信部と、前記コントローラ通信部で前記無線通信の通信障害頻度を監視する第２の通信障害頻度監視部と、前記コントローラ通信部にて受信した前記教示装置からの操作信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、
前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は作業者に対し警告を発し、
前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度が予め設定された第４の閾値以上となった場合は前記機構部の駆動を停止させるものであって、
前記機構部の駆動を停止させた際に、前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との無線通信確立状態の解放を行うことを特徴とする自動機械システム。
前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部は、前記通信障害頻度を一定周期ごとに監視し、予め設定された回数連続して前記通信障害頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は、作業者に対し警告を発することを特徴とする請求項１０記載の自動機械システム。
前記通信障害頻度の予め設定された閾値は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする請求項１０または１１記載の自動機械システム。
前記予め設定された回数は、パラメータとして前記教示装置または前記コントローラに保持されることを特徴とする請求項１１記載の自動機械システム。
前記第１の通信障害頻度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１０または１１記載の自動機械システム。
前記第２の通信障害頻度監視部が発する警告は、ディスプレイ表示、音、前記コントローラに接続された外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１０または１１記載の自動機械システム。
前記機構部の駆動を停止させた際に、前記第１の通信障害頻度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、振動のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発し、前記第２の通信障害頻度監視部は警告として、ディスプレイ表示、音、外部機器への出力のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを発することを特徴とする請求項１０記載の自動機械システム。
前記無線通信確立状態の解放は、前記第１または前記第２の通信障害頻度監視部が発する通信確立状態解放指令により前記教示装置通信部と前記コントローラ通信部との間の無線通信を停止し、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする請求項１０記載の自動機械システム。
前記第２の通信障害頻度監視部は、前記コントローラ通信部のアンテナ近傍に配置されることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項記載の自動機械システム。
１つ以上の駆動機構を備える機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムの無線通信方法において、
前記教示装置は前記コントローラと無線通信を行い、通信データの電波強度を監視し、
前記コントローラは前記教示装置と無線通信を行い、通信データの電波強度を監視し、前記電波強度が予め設定された第１の閾値以下となった場合は警告を発し、予め設定された第２の閾値以下となった場合は前記機構部の駆動を停止し、
前記機構部の駆動を停止した際に、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする自動機械システムの無線通信方法。
１つ以上の駆動機構を備える機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムの無線通信方法において、
前記教示装置は前記コントローラと無線通信を行い、通信データの通信障害の発生頻度を監視し、
前記コントローラは前記教示装置と無線通信を行い、通信データの通信障害の発生頻度を監視し、
前記通信障害の頻度が予め設定された第３の閾値以上となった場合は警告を発し、予め設定された第４の閾値以上となった場合は機構部の駆動を停止し、
前記機構部の駆動を停止した際に、前記無線通信で使用していた無線チャンネルの解放を行うことを特徴とする自動機械システムの無線通信方法。