JP5011507B2 - ロボット教示システム及びロボット教示方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの搬送動作をロボットに教示する際に用いられるロボット教示システム及びロボット教示方法に関する。

従来から、半導体ウエハやガラス基板等のワークをカセット間で搬送するロボットがある。このロボットは、搬送のために必要な所定動作が予め教示されており、教示データに従って所望の教示動作を行う。そして、この教示データは、例えば、ティーチングペンダントと称される教示操作端末によって入力されるようになっている。

一般的な教示作業では、全くの未設定状態から新たに教示を行う作業より、既に設定されている教示位置（教示点）を修正する"Ｒｅ−Ｔｅａｃｈ"作業の方が多く行われる。これは、新たな教示よりも"Ｒｅ−Ｔｅａｃｈ"の方が、作業性がよい（作業に要する時間が短い）からである。

"Ｒｅ−Ｔｅａｃｈ"作業では、教示点近傍までロボットを移動させるステップと、近傍から正確な位置を教示するステップとに分けられる。これらのうち前者のステップをサポートする機能として、参照動作が用意されている。参照動作とは、次の目標点（教示点）に向かって、ロボットが最短距離で移動していく動作である。

"Ｒｅ−Ｔｅａｃｈ"作業で参照動作を行っている際に、ロボットが周辺装置等に接触しそうになると、参照動作を途中で中止し、その後、ジョグ送り動作に切り替える。ジョグ送り動作とは、選択されたいずれかの軸線上（Ｘ軸上,Ｙ軸上,Ｚ軸上など）で、ロボットが直線的に移動していく動作である（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ジョグ送り動作の最中も、ロボットが他の周辺装置と接触してしまうのを防がなくてはならない。これを解消する技術としては、例えば特許文献２に開示された技術がある。特許文献２に開示された教示位置修正装置では、ロボットのアーム先端に作業ツールを取り付け、この作業ツールに予め電流を流しておく。そして、ジョグ送り動作の最中、作業対象物との接触による導通の電気的変化によって、接触を検知し、ロボットを停止させるようにしている。

特開２００５−６６８１９号公報（段落番号［０００９］） 特開２００４−２８０５２９号公報（段落番号［０００５］）

しかしながら、特許文献２に開示された教示位置修正装置は、上述したように予め作業ツールに電流を流しておかなければならず、煩雑な作業を伴うものである。また、そのような作業ツールを有していない既存のロボットには、適用することができない。

一方で、ジョグ送り動作の最中、ロボットを目視しながら、周辺装置と衝突しないようにこれを移動させることも考えられる。しかし、オペレータは、周辺装置との衝突を避けるために、ティーチングペンダントを慎重に操作すること（例えば、所定のキーを押している間ジョグ送り動作が実行されるロボットにおいて、そのキーを短い間隔で小刻みに押すなど）が考えられ、作業効率の悪化に繋がるおそれがある。なお、例えば、オペレータが脇見などでロボットから目を離してしまった場合には、周辺装置との衝突の可能性は否めない。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットをジョグ送り動作によって移動させる際、接触検知用センサなどを別途設けることなく、作業効率を向上させることが可能なロボット教示システム及びロボット教示方法を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 教示された位置情報に基づき動作するロボットと、前記ロボットを所定のプログラムに基づいて作動させるコントローラと、前記ロボットに前記位置情報を教示するための教示操作端末と、を有するロボット教示システムにおいて、前記教示操作端末は、前記ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へと、選択された軸線上を直線的にジョグ送りで移動させるジョグ送り手段を備え、前記コントローラ又は前記教示操作端末のいずれか一方又は双方には、前記目標位置の座標と座標成分の一部が一致し、前記現在位置の座標から仮想的に前記ジョグ送りして得られる仮座標を記憶する記憶手段と、前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りによる前記ロボットの移動範囲を、前記仮座標と前記現在位置の座標との差分により定義する範囲に制限する制限手段と、を備えることを特徴とするロボット教示システム。

本発明によれば、ロボットと、コントローラと、教示操作端末と、を有するロボット教示システムにおいて、教示操作端末に、ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へジョグ送りで移動させるジョグ送り手段を設け、コントローラ又は教示操作端末の少なくとも一方には、前記目標位置の仮座標を記憶する記憶手段と、現在位置から目標位置へのジョグ送りによるロボットの移動範囲を、仮座標と現在位置の座標の差分により定義する範囲に制限する制限手段と、が設けられることとしたので、ロボットをジョグ送り動作によって移動させる際であっても、他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。

すなわち、従来は、ロボットがジョグ送り動作している最中は、その各軸はロボットの最大エリア（又は最小エリア）まで動作可能となっているため、ジョグ送り動作での教示は、周辺装置との接触の危険性があった。しかし、本発明に係るロボット教示システムによれば、ロボットがジョグ送り動作している最中、ロボットの移動範囲は、目標位置の仮座標と、現在位置の座標との差分により定義する範囲に限られる。従って、ロボットがジョグ送り動作している最中に仮座標を越えて（通過して）更に移動するのを防ぐことができ、ひいては他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。

また、ロボットがジョグ送り動作している最中、そのロボットは仮座標を越えて更に移動しないことから、オペレータは、周辺装置との衝突を気にしてティーチングペンダントを慎重に操作しなくてもよい（例えば、キーを短い間隔で小刻みに押さなくても、押し続けていればよい）。従って、現在位置から仮座標の位置までロボットを迅速に移動させることができ、ひいては作業効率を向上させることができる。

なお、仮にロボットから目を離してしまった場合であっても、ロボットは仮座標を越えて更に移動しないので、周辺装置との衝突を防ぐことができる。また、本発明に係るロボット教示システムによれば、接触検知用センサなどの機器も不要になり、コスト削減に寄与することもできる。

ここで、記憶手段に記憶される「仮座標」については、Ｘ軸,Ｙ軸,Ｚ軸からなる直交座標で表現される座標であってもよいし、またｒ軸,θ軸,ｚ軸からなる円筒座標で表現される座標であってもよい。

（２） 前記記憶手段は、前記現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、前記目標位置の前記仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として記憶し、前記制限手段は、前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面のいずれかに前記ロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないように前記ロボットの移動を制限することを特徴とするロボット教示システム。

本発明によれば、上述した記憶手段には、現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、目標位置の仮座標が（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として記憶され、上述した制限手段によって、現在位置から目標位置へのジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面（Ｙ座標，Ｚ座標は任意）と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面（Ｘ座標，Ｚ座標は任意）と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面（Ｘ座標，Ｙ座標は任意）のいずれかにロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないようにロボットの移動が制限されることとしたので、Ｘ軸に沿ってジョグ送りを行う場合には、ＹＺ平面に到達した段階でロボットは停止し、Ｙ軸に沿ってジョグ送りを行う場合には、ＸＺ平面に到達した段階でロボットは停止し、Ｚ軸に沿ってジョグ送りを行う場合には、ＸＹ平面に到達した段階でロボットは停止する。従って、他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。また、上述同様、作業効率を向上させることもできるし、コスト削減に寄与することもできる。さらには、本発明のように、平面に到達したらロボットが停止する、というアルゴリズムでプログラムを構築することで、コード化作業を簡易にすることができる。

（３） 前記コントローラ又は前記教示操作端末のいずれか一方又は双方は、前記ジョグ送りを前記移動範囲に制限する制限ジョグ送り動作と、前記移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替える動作モード切り替え手段を備えることを特徴とするロボット教示システム。

本発明によれば、上述したコントローラか教示操作端末の少なくとも一方に、ジョグ送りを上述の移動範囲に制限する制限ジョグ送り動作と、上述の移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替える動作モード切り替え手段が設けられることとしたので、制限ジョグ送り動作と、従来の自由ジョグ送り動作とを上手く使い分けることで、作業効率の最適化に資することができる。

（４） 前記コントローラは、前記目標位置の前記仮座標を参照して、前記現在位置から前記目標位置へロボットを全軸動作により移動させる参照動作を実行する参照動作実行手段を備え、前記動作モード切り替え手段は、前記参照動作と前記自由ジョグ送り動作及び前記制限ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替えることを特徴とするロボット教示システム。

本発明によれば、上述したコントローラには、目標位置の仮座標を参照して、現在位置から目標位置へロボットを全軸動作により移動させる参照動作を実行する参照動作実行手段が設けられ、上述した動作モード切り替え手段によって、参照動作と自由ジョグ送り動作及び制限ジョグ送り動作との間で、動作モードが相互に切り替えられることとしたので、参照動作と自由ジョグ送り動作及び制限ジョグ送り動作とを上手く使い分けることで、作業効率の最適化に資することができる。

（５） 前記仮座標は、前記ロボット教示システムの設計上の座標又は修正前の教示点の座標であることを特徴とするロボット教示システム。

本発明によれば、上述した仮座標は、ロボット教示システムの設計上の座標又は修正前の教示点の座標であることとしたので、ロボット教示システム自体、仮座標となる候補を有していることになり、パラメータを設定する作業を簡便にすることができる。

（６） ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へと、選択された軸線上を直線的にジョグ送りで移動させ、当該目標位置を教示点として設定するロボット教示方法において、前記目標位置の座標と座標成分の一部が一致し、前記現在位置の座標から仮想的に前記ジョグ送りして得られる仮座標を設定する仮座標設定ステップと、前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りによる前記ロボットの移動範囲を、前記仮座標と前記現在位置の座標との差分により定義する範囲に制限する移動範囲制限ステップと、を含むことを特徴とするロボット教示方法。

本発明によれば、ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へジョグ送りで移動させ、目標位置を教示点として設定するロボット教示方法において、目標位置の仮座標を設定する仮座標設定ステップと、現在位置から目標位置へのジョグ送りによるロボットの移動範囲を、仮座標と現在位置の座標の差分により定義する範囲に制限する移動範囲制限ステップと、が含まれることとしたので、ロボットをジョグ送り動作によって移動させる際であっても、他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。

（７） 前記現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、前記目標位置の前記仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として設定し、前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面のいずれかに前記ロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないように前記ロボットの移動を制限することを特徴とするロボット教示方法。

本発明によれば、現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、目標位置の仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として設定し、現在位置から目標位置へのジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面（Ｙ座標，Ｚ座標は任意）と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面（Ｘ座標，Ｚ座標は任意）と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面（Ｘ座標，Ｙ座標は任意）のいずれかにロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないようにロボットの移動を制限することとしたので、上述したロボット教示システム同様に、コード化作業を簡易にしつつ、他の周辺装置との衝突を防止したり、作業効率を向上させたり、センサ等が不要になってコスト削減に寄与することができる。

（８） 前記ジョグ送りは、前記移動範囲を制限する制限ジョグ送りと、前記移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送りとが可能であって、当該自由ジョグ送りと当該制限ジョグ送りとを相互に切り替え可能としたことを特徴とするロボット教示方法。

本発明によれば、ジョグ送りは、移動範囲を制限する制限ジョグ送りと、移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送りとが可能であって、自由ジョグ送りと制限ジョグ送りとを相互に切り替え可能としたので、上述したロボット教示システム同様に、作業効率の最適化に資することができる。

（９） 前記目標位置の前記仮座標を参照して、前記現在位置から前記目標位置へ前記ロボットを全軸動作により移動させる参照動作ステップと、前記参照動作ステップにおいて、前記ロボットが障害物と接触する可能性がある場合に、前記参照動作ステップを中止するとともに、前記自由ジョグ送りによって前記障害物との接触を回避させる障害回避ステップと、前記障害回避ステップ後に、前記制限ジョグ送りを実行することを特徴とするロボット教示方法。

本発明によれば、目標位置の仮座標を参照して、現在位置から目標位置へロボットを全軸動作により移動させる参照動作ステップと、参照動作ステップにおいて、ロボットが障害物と接触する可能性がある場合に、参照動作ステップを中止するとともに、自由ジョグ送りによって障害物との接触を回避させる障害回避ステップと、障害回避ステップ後に、参照動作ステップへ復帰又は制限ジョグ送りを実行することとしたので、参照動作をしている最中であっても、衝突可能性がある場合には、参照動作中断→自由ジョグ送り→制限ジョグ送りという一連の流れによって、他の周辺装置との衝突をより確実に回避することができる。

（１０） 前記ロボットが前記目標位置の近傍に到達した場合に、前記自由ジョグ送りを実行して、教示点を微調整する調整ステップを備えることを特徴とするロボット教示方法。

本発明によれば、ロボットが目標位置の近傍に到達した場合に、前記自由ジョグ送りを実行して、教示点を微調整する調整ステップを備えることとしたので、より正確な教示点を設定することができ、ひいてはロボットをより正確な目標位置に移動させることができる。

本発明に係るロボット教示システム及びロボット教示方法によれば、ロボットをジョグ送り動作によって移動させる際に、他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。また、ジョグ送り動作の最中、他の周辺装置との衝突を気にせずティーチングペンダントを操作することができるので、作業効率を向上させることができる。さらに、接触検知センサなどの機器も不要なため、コスト削減に寄与することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［ロボット教示システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムの構成図である。また、図２は、図１に示すロボット教示システムにおける教示操作端末３００の外観構成を示す外観図（側面図）である。

図１に示すように、ロボット教示システムは、ロボット１００と、ロボットコントローラ２００と、教示操作端末（ティーチングペンダント）３００と、から構成されている。ロボット１００は、教示された位置情報に基づき動作するものであって、ロボットコントローラ２００は、ロボット１００を所定のプログラムに基づいて作動させるものであって、教示操作端末３００は、ロボット１００に位置情報を教示するためのものである。

教示操作端末３００には、図１及び図２に示すように、表面中央にＬＣＤディプレイ（後述する出力部３０５）が設けられ、ＬＣＤディスプレイの右上方に非常停止スイッチ３０４３が設けられている。また、ＬＣＤディスプレイの右下方には、ロボット１００の教示動作がサーボをオフすることにより停止した場合に、その教示動作を再開する契機を与える復帰スイッチ３０４１が設けられている（復帰スイッチ３０４１の上方には、ＲＥＳＵＭＥ用ＬＥＤ３０４２が設けられている）。さらに、教示操作端末３００の背面側方には、ロボットコントローラ２００のサーボをオン・オフするイネーブルスイッチ３０４４が設けられ、背面には作業者の把持用の把持部３０４５が設けられている（図２参照）。イネーブルスイッチ３０４４は、作業者が把持部３０４５を把持して操作するときに、同時に押すことができるように、把持部３０４５と一体または近接して設けられている。

ここで、本実施形態に係るロボット教示システムでは、ＬＣＤディスプレイ（後述する出力部３０５）の右方に、複数のキー（３０４６，３０４７，３０４８，３０４９等）が設けられている（図１参照）。参照動作キー３０４６は、コントローラ２００が、ロボット１００を現在位置から目標位置へ全軸動作により移動させる参照動作を実行する際に必要となるキーであって、Ｘ軸ジョグ送り動作キー３０４７は、Ｘ軸方向に、ロボット１００を現在位置から教示すべき目標位置へジョグ送りで移動させるためのキーであって、Ｙ軸ジョグ送り動作キー３０４８は、Ｙ軸方向に、ロボット１００を現在位置から教示すべき目標位置へジョグ送りで移動させるためのキーであって、Ｚ軸ジョグ送り動作キー３０４９は、Ｚ軸方向に、ロボット１００を現在位置から教示すべき目標位置へジョグ送りで移動させるためのキーである。

本実施形態に係るロボット教示システムの概要を説明すると、オペレータが、上述したＸ軸ジョグ送り動作キー３０４７，Ｙ軸ジョグ送り動作キー３０４８，或いはＺ軸ジョグ送り動作キー３０４９を押し続けると、ロボット１００は、各軸方向へジョグ送り動作をする。このジョグ送り動作の最中、オペレータは、ロボット１００の移動範囲が所定の範囲に限定されない動作モード（自由ジョグ送り動作）から、ロボット１００の移動範囲が所定の範囲に限定される動作モード（制限ジョグ送り動作）に切り替えることができる。本実施形態に係るロボット教示システムは、オペレータが、後者の動作モードに適宜切り替えることによって、ロボット１００が他の周辺装置と衝突するのを未然に防ぐことができる、というシステムである。

一方で、上述した復帰スイッチ３０４１の左隣には、動作モード切り替えキー３０５０が設けられている。この動作モード切り替えキー３０５０を押すことによって、上述した自由ジョグ送り動作と制限ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替えることができる。

なお、上述した参照動作キー３０４６，Ｘ軸ジョグ送り動作キー３０４７，Ｙ軸ジョグ送り動作キー３０４８，Ｚ軸ジョグ送り動作キー３０４９，及び動作モード切り替えキー３０５０のキー配置は一例であって、図１に示すものと異なる配置態様・操作態様（例えばレバースイッチ式など）になっていてもよい。また、これらのキーは、教示操作端末３００ではなく、ロボットコントローラ２００に設けられるようにしても構わない。

また、図１では、ロボット１００とロボットコントローラ２００、ロボットコントローラ２００と教示操作端末３００は、シリアルケーブル等の有線によって電気的に接続されているが、本発明はこれに限られず、赤外線通信,近距離ワイヤレス通信（ブルートゥース）等の無線によって電気的に接続されていてもよい。また、ＬＡＮ，インターネットなどを介して接続されていてもよい。

［ロボット１００の機械的構成］
図１では、ロボット１００として、ダブルアーム型のロボットを採用している。ロボット１００は、基台１１と、回転ユニット１２と、コラム１３と、スライダ１４（アーム１５Ａ，１５Ｂを支持する支持部材）と、アーム１５Ａ，１５Ｂと、から構成されている。アーム１５Ａは、ハンドフォーク部１６ａとハンド基端部１６ｂを有している（アーム１５Ｂについても同様）。また、アーム１５Ａは、第１関節部１７ａ，第２関節部１７ｂ，第３関節部１７ｃにより回転可能に連結されており、回転駆動源による回転力を伝達し所望の動作をさせることができるようになっている（アーム１５Ｂについても同様）。

回転ユニット１２は、基台１１に回転可能に配置され、回転ユニット１２が回転することによってロボット１００を旋回させて、その向きを変えることができるようになっている。すなわち、回転ユニット１２は、Ｚ軸周りにΘ回転することができるようになっている。また、回転ユニット１２は、図示しない水平移動機構により、図中のＹ軸方向へ移動可能となっている。さらに、スライダ１４は、コラム１３の側面で上下にスライド移動可能（図中のＺ軸方向へ移動可能）となるように構成されている。

ロボット１００に備えられるアーム１５Ａは、上述したように３個の関節部（第１関節部１７ａ，第２関節部１７ｂ，第３関節部１７ｃ）とともに、第１アーム部１８と、第１アーム部１８と連結される第２アーム部１９と、を有している（アーム１５Ｂについても同様）。

第１アーム部１８の基端は、スライダ１４に駆動軸を介して連結され、回転可能な第１関節部１７ａを構成する。また、第１アーム部１８の先端となる第２アーム部１９の基端とが駆動軸を介して連結され、回転可能な第２関節部１７ｂを構成する。さらに、第２アーム部１９の先端とハンド基端部１６ｂとが駆動軸を介して連結されて、回転可能な第３関節部１７ｃを構成する。

二組のアーム１５Ａ，１５Ｂは、図示しない回転駆動源により、第１関節部１７ａと第２関節部１７ｂと第３関節部１７ｃとを回動させて、ハンドフォーク部１６ａ及びハンド基端部１６ｂを、ワーク１０の取り出し・供給方向に移動させる。この際、アーム１５Ａでは、その機構上、ハンドフォーク部１６ａ及びハンド基端部１６ｂが一方向を向いて、第１アーム部１８と第２アーム部１９とを伸ばしきった伸張位置と、第１アーム部１８と第２アーム部１９とを折り畳んだ状態として縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。すなわち、本実施形態では、図中のＸ方向で往復移動することになる。そして、伸張位置に位置するカセットに対して基板（ワーク１０）を収納し、または縮み位置へワーク１０を搬出するように動作する（アーム１５Ｂについても同様）。なお、このような機構は、第１関節部１７ａ，第２関節部１７ｂ及び第３関節部１７ｃのそれぞれに、タイミングプーリを設け、タイミングプーリ間をタイミングベルトで連結し、各関節部が所定の回転を行うことができるように構成される（アーム１５Ｂについても同様）。

また、アーム１５Ａ，１５Ｂは、互いに干渉することがないように、上下方向に対面するように各々スライダ１４に配置される。すなわち、アーム１５Ａ，１５Ｂは、第１関節部１７ａの回転中心軸が同軸上となるように配置されている。これにより、二組のアーム１５Ａ，１５Ｂが互いに接触することのないように配置することが可能となり、ワーク１０の供給動作と別のワーク１０の取り出し動作とを効率よく行うことができるようになっている。また、図中のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸及びΘ軸の各軸方向への移動は、ロボット１００においてサーボ制御される
サーボモータ１１０ｂ_１〜１１０ｂ_ｎ（後述する図３参照）によって、制御されるようになっている。

なお、本実施の形態では、ワークとしてガラス基板を搬送するダブルアーム型ロボットを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形式用途のロボットやその他の産業機器にも適用することができる。

［ロボット教示システムの電気的構成］
図３は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおけるロボット１００及びロボットコントローラ２００の電気的構成を示すブロック図である。

図３において、ロボットコントローラ２００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ＥＥＰＲＯＭ１０４と、通信Ｉ／Ｆ１０５と、外部入出力Ｉ／Ｆ１０６と、サーボ制御部１１０と、を有し、各々がバスによって接続されている。

ＣＰＵ１０１は、ロボットコントローラ２００の制御中枢を司るものであって、ロボットコントローラ２００の統合的な制御を行う。ＲＯＭ１０２は、ロボットコントローラ２００の基本機能を支えるシステムプログラムを格納している。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワーキングエリアとして機能する。すなわち、ＲＡＭ１０３では、変数値の書き込み及び読み出しがランダムに行われる。ＥＥＰＲＯＭ１０４は、電気的に何度でも記憶の消去・書き込みが可能であって、外部から電力を供給しなくても記憶を保持することができる。

通信Ｉ／Ｆ１０５には、情報処理端末としての教示操作端末３００（その他、パソコン等の情報処理装置）が接続され、ロボット制御のための各種データやプログラムの入出力がなされる。外部入出力Ｉ／Ｆ１０６は、図示しないがロボットに設けられたセンサや周辺機器のアクチュエータなどが接続される。サーボ制御部１１０は、サーボ制御器１〜ｎ（ｎ：ロボットの総軸数にツールの可動軸数を加算した数）を備えており、ロボット制御のための演算処理（軌道作成及び補間、逆変換等）を経て作成された制御指令を受けて、ロボット各軸機構部のアクチュエータを構成するサーボモータ１１０ｂ_１〜１１０ｂ_ｎを、各サーボアンプ１１０ａ_１〜１１０ａ_ｎを介して制御する。

図４は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおける教示操作端末３００の電気的構成を示すブロック図である。

図４において、教示操作端末３００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、入力部３０４と、出力部３０５と、通信部３０６と、を有し、各構成要素がバスによって接続されている。

ＣＰＵ３０１は、教示操作端末３００の制御中枢を司るものであって、ＲＯＭ３０２に記憶されているプログラムに従って種々の制御を行う。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１のワーキングエリアとして機能する。入力部３０４は、各種座標系における直線動作キー，回転動作キー，各軸動作キー，上述した復帰スイッチ３０４１，参照動作キー３０４６，Ｘ軸ジョグ送り動作キー３０４７，Ｙ軸ジョグ送り動作キー３０４８，Ｚ軸ジョグ送り動作キー３０４９，及び動作モード切り替えキー３０５０（図１参照）などから構成される。出力部３０５は、ＬＣＤディスプレイや上述したＲＥＳＵＭＥ用ＬＥＤ３０４２（図１参照）又はスピーカなどの音声出力装置から構成される。通信部３０６は、ロボットコントローラ２００の通信Ｉ／Ｆ１０５（図３）と電気的に接続されている。ＣＰＵ３０１は、通信部３０６及びロボットコントローラ２００を介して、ロボット１００に対するマニュアルでの操作命令の入力や位置・作動等の情報のモニタリングを行う。

ここで、本実施形態に係るロボット教示システムでは、教示操作端末３００のＲＡＭ３０３（メモリ）には、目標位置の仮座標（座標）が記憶されるようになっている。また、教示操作端末３００のＣＰＵ３０１は、このＲＡＭ３０３に対して仮座標の書き込み・読み出しを行うことができるようになっている。そして、ＣＰＵ３０１は、現在位置から目標位置へのジョグ送りによるロボットの移動範囲を、仮座標と現在位置の座標の差分により定義する範囲に制限する処理を実行できるようになっている（ロボット１００を制限ジョグ送り動作させることができるようになっている）。

なお、本実施形態では、仮座標を教示操作端末３００のＲＡＭ３０３に記憶させることとしたが、例えば、ロボットコントローラ２００に記憶させることとしてもよい。

［情報処理の流れ］
図５は、本発明の実施の形態に係るロボット教示方法における情報処理の流れを示すフローチャートである。また、図６は、図５に示すフローチャートを補足的に説明する説明図である。特に、図５は、再ティーチング（"Ｒｅ−Ｔｅａｃｈ"作業）に着目したときの情報処理の流れに着目している。

図５において、まず、ロボットコントローラ２００（のＣＰＵ１０１）は、参照動作を実行する（ステップＳ１）。より具体的には、オペレータは、教示操作端末３００の参照動作キー３０４６を操作することで、目標位置へロボット１００を全軸動作により移動させる。図６を用いて一例を示すと、図６（ａ）に示すように、ロボット１００の所定部分（例えばハンドフォーク部１６ａなど。以下、ロボット１００と略す）は、最初にＳｔａｒｔ Ｐｏｉｎｔに存在すると仮定する。参照動作キー３０４６が操作されると、ロボット１００は次の目標位置であるＴａｒｇｅｔ Ｐｏｉｎｔに向かって全軸動作により移動していく。なお、図６中の点線は、予め定められているロボット１００の動作軌跡である。参照動作３０４６しか操作できない場合には、ロボット１００は、この点線上を移動していく。

次に、周辺装置と接触しそうか否かが判断される（ステップＳ２）。具体的には、オペレータは、目視によって、ロボット１００が周辺装置と接触しそうか否かを判断する。そして、接触すると判断した場合（ステップＳ２：する）、接触を回避するために、参照動作キー３０４６の操作を止め、次にフリージョグ動作（自由ジョグ送り動作）へと切り替える（ステップＳ３）。より具体的には、例えば、動作モード切り替えキー３０５０を長押しする等、動作モード切り替えキー３０５０を操作することによって、参照動作からジョグ送り動作へと動作モードを切り替える。そして、ロボット１００をフリージョグ動作させることで、接触回避動作を実行する（ステップＳ４）。より具体的には、オペレータは、各ジョグ送り動作キー３０４７，３０４８，及び３０４９を押すことによって、Ｘ軸，Ｙ軸，及びＺ軸のうち所望の軸の方向に、ロボット１００をジョグ送り動作させる。図６を用いて一例を示すと、図６（ｂ）に示すように、ロボット１００がカセットなどの周辺装置に衝突しそうになると、オペレータは、動作モード切り替えキー３０５０を操作して、参照動作から自由ジョグ送り動作へと切り替え、Ｚ軸ジョグ送り動作キー３０４９を操作して、ロボット１００をＺ軸の正方向（図６（ｂ）中の上方向）へと移動させ（図６（ｂ）中の点線円内においてＰ→Ｑへと移動させ）、周辺装置との回避動作を行うようにする。

ステップＳ４の処理が完了すると、制限付きジョグ動作へ切り替えが行われる（ステップＳ５）。より具体的には、オペレータは、教示操作端末３００の動作モード切り替えキー３０５０を短時間押す等、動作モード切り替えキー３０５０を操作することによって、自由ジョグ送り動作から制限ジョグ送り動作へと動作モードを切り替える。

このとき、教示操作端末３００のＣＰＵ３０１は、ロボットコントローラ２００から、ロボット１００の現在位置を示すフィードバックデータを取得し、その現在位置に基づいて、教示操作端末３００のＲＡＭ３０３に上述した仮座標を書き込む。具体的には、図６（ｂ）に示すように、目標位置（Ｓ）の仮座標を書き込む。このようにして、目標位置（Ｓ）の仮座標が設定される。なお、目標位置の仮座標は、元々の目標位置であるＴａｒｇｅｔ Ｐｏｉｎｔと、座標成分の一部が一致している（図６（ｂ）でいうと、Ｘ座標成分が一致している）。

また、目標位置の仮座標が設定されると、ロボット１００の移動範囲も設定される。具体的には、図６（ｃ）に示すように、ロボット１００を現在位置（Ｑ）から仮座標の目標位置（Ｓ）までジョグ動作させるにあたって、ロボット１００は、Ｘ座標Ｌｉｍｉｔを越えては動作しない（つまり、制限ジョグ送り動作では、ロボット１００は、Ｘ座標Ｌｉｍｉｔよりも右方には移動しない）。なお、ロボット１００を現在位置（Ｑ）から仮座標の目標位置（Ｓ）までジョグ動作させる際には直接関係ないが、Ｚ軸方向についても、ロボット１００は、Ｚ座標Ｌｉｍｉｔを越えては動作しない（つまり、制限ジョグ送り動作では、ロボット１００は、Ｚ座標Ｌｉｍｉｔよりも下方には移動しない）。

このように、教示操作端末３００のＣＰＵ３０１は、目標位置の仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とした場合、現在位置（Ｑ）から目標位置（Ｓ）へのジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面のいずれかにロボット１００が到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないようにロボット１００の移動を制限する（ロボット１００の移動を制限するようなコマンドをロボットコントローラ２００に送信する）。

このようにして、制限付きジョグ動作が実行され（ステップＳ６）、図６（ｃ）でいえば、ロボット１００は現在位置（Ｑ）から仮座標の目標位置（Ｓ）へと移動していく。そして、周辺装置と接触することなく（ステップＳ７：しない）、仮座標を有する目標位置（Ｓ）の近傍に到達したら、制限ジョグ送り動作から自由ジョグ送り動作へと切り替えて、微調整を行う（ステップＳ８）。微調整の完了後、教示操作端末３００のＣＰＵ３０１は、そのポイントをＲＡＭ３０３に記憶する。

なお、ステップＳ７の処理で、周辺装置と接触しそうになったら（ステップＳ７：する）、処理をステップＳ３に戻し、再び接触回避を試みる（自由ジョグ送り動作→接触回避→制限ジョグ送り動作）。また、ステップＳ２の処理において、周辺装置との接触がなければ（ステップＳ２：しない）、処理はステップＳ８の処理に移される。

次に、本実施形態に係るロボット教示方法のうち、参照動作と制限付きジョグ動作（制限ジョグ送り動作）に着目して、詳細な情報処理の流れについて説明する。図７は、参照動作における情報処理の流れを示すフローチャートであって、図８は、制限付きジョグ動作における情報処理の流れを示すフローチャートである。

図７において、まず、オペレータの目視によって、ロボット１００と周辺装置との接触があるか否かが判断され（ステップＳ１１）、接触しそうな場合には（ステップＳ１１：する）、ロボット１００に接触回避する動作を行わせる。一方、接触しそうにない場合には（ステップＳ１１：しない）、ロボット１００の動作が継続し（ステップＳ１２）、再びオペレータによって、動作打ち切りか否かが判断される（ステップＳ１３）。動作打ち切りと判断した場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ロボット１００が目標位置の近傍まで到達したことを意味し、動作打ち切りでないと判断した場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ロボットコントローラ２００等によって設定ポイントへ到達したか否かが判断される（ステップＳ１４）。

設定ポイントまで到達していなければ（ステップＳ１４：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移される一方で、設定ポイントまで到達していれば（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ロボット１００の動作は停止する（ステップＳ１５）。このような一連の情報処理によって、参照動作が行われることになる。

一方で、図８において、まず、オペレータの目視によって、ロボット１００と周辺装置との接触があるか否かが判断され（ステップＳ２１）、接触しそうな場合には（ステップＳ２１：する）、ロボット１００に接触回避する動作を行わせる。一方、接触しそうにない場合には（ステップＳ２１：しない）、ロボット１００の動作が継続し（ステップＳ２２）、再びオペレータによって、動作打ち切りか否かが判断される（ステップＳ２３）。動作打ち切りと判断した場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ロボット１００が目標位置の近傍又はＬｉｍｉｔ（移動範囲の限界）近傍まで到達したことを意味し、動作打ち切りでないと判断した場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、ロボットコントローラ２００等によってＬｉｍｉｔに到達したか否かが判断される（ステップＳ２４）。

Ｌｉｍｉｔに到達していなければ（ステップＳ２４：ＮＯ）、処理はステップＳ２１に移される一方で、Ｌｉｍｉｔに到達していれば（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ロボット１００の動作は停止する（ステップＳ２５）。このような一連の情報処理によって、制限付きジョグ動作が行われることになる。

［実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るロボット教示方法には、目標位置（Ｓ）の仮座標を設定するステップと、現在位置（Ｑ）から目標位置（Ｓ）へのジョグ送りによるロボット１００の移動範囲を、仮座標と現在位置の座標の差分により定義する範囲（上述したＸ座標ＬｉｍｉｔやＺ座標Ｌｉｍｉｔを越えない範囲）に制限する移動範囲制限ステップと、が含まれることになる（図５のステップＳ５，ステップＳ６，図６）。これにより、ロボット１００が制限ジョグ送り動作している最中、ロボット１００の移動範囲は、目標位置（Ｓ）の仮座標と、現在位置（Ｑ）の座標との差分により定義する範囲に限られることから、他の周辺装置との衝突を防ぐことができる。

また、ロボット１００が制限ジョグ送り動作している最中、仮座標を越えて更に移動しないことから、オペレータは、周辺装置との衝突を気にしてティーチングペンダントを慎重に操作しなくてもよい。従って、現在位置（Ｑ）から目標位置（Ｓ）までロボットを迅速に移動させることができ、ひいては作業効率を向上させることができる。また、本実施形態に係るロボット教示方法では、接触検知用センサなどを要しないので、コスト削減に寄与することもできる。

また、図６を用いて説明したように、目標位置（Ｓ）の仮座標を含む所定平面に達したらロボット１００が停止する、というアルゴリズムでプログラムを構築することで、コード化作業を簡易にすることができる。

また、ロボット１００のジョグ送りは、ロボット１００の移動範囲を制限する制限ジョグ送りと、移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送りとが可能であって、自由ジョグ送りと制限ジョグ送りとを相互に切り替えることができる（ステップＳ５）。これにより、本実施形態特有の制限ジョグ送り動作と、従来からの自由ジョグ送り動作とを上手く使い分けることで、作業効率の最適化に資することができる。

［変形例］
図５及び図６に示す情報処理の流れでは、現在位置（Ｑ）から目標位置（Ｓ）へロボット１００を移動させるにあたって、自由ジョグ送り動作と制限ジョグ送り動作の双方の動作モードを使用したが、例えば、これら以外に、参照動作の動作モードを使用してもよい。この場合、ロボット教示方法に係る情報処理の流れには、目標位置（Ｓ）の仮座標を参照して、現在位置（Ｑ）から目標位置（Ｓ）へロボット１００を全軸動作により移動させる参照動作ステップと、参照動作ステップにおいて、ロボット１００が障害物と接触する可能性がある場合に、参照動作ステップを中止するとともに、自由ジョグ送りによって障害物との接触を回避させる障害回避ステップと、障害回避ステップ後に、制限ジョグ送りを実行するステップと、ロボット１００が目標位置（Ｓ）の近傍に達した場合に、自由ジョグ送りを実行して、教示点を微調整する調整ステップと、が含まれることになる。なお、障害回避ステップ後に、参照動作ステップへ復帰することとしてもよい。

また、目標位置の仮座標を設定する仮座標設定ステップにおいては、如何なる仮座標を設定しても構わない。例えば、ロボット教示システムの設計上の座標であってもよいし、修正前の教示点の座標であってもよい。これにより、パラメータを設定する作業を簡便にすることができる。

以上説明したように、本発明は、ロボットをジョグ送り動作によって移動させる際に、他の周辺装置との衝突を防ぐことが可能なものとして有用である。

本発明の実施の形態に係るロボット教示システムの構成図である。 図１に示すロボット教示システムにおける教示操作端末の外観構成を示す外観図（側面図）である。 本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおけるロボット及びロボットコントローラの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおける教示操作端末の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るロボット教示方法における情報処理の流れを示すフローチャートである。 図５に示すフローチャートを補足的に説明する説明図である。 参照動作における情報処理の流れを示すフローチャートである。 制限付きジョグ動作における情報処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ロボット
２００ ロボットコントローラ
３００ 教示操作端末

Claims (10)

1. 教示された位置情報に基づき動作するロボットと、
   前記ロボットを所定のプログラムに基づいて作動させるコントローラと、
   前記ロボットに前記位置情報を教示するための教示操作端末と、を有するロボット教示システムにおいて、
   前記教示操作端末は、前記ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へと、選択された軸線上を直線的にジョグ送りで移動させるジョグ送り手段を備え、
   前記コントローラ又は前記教示操作端末のいずれか一方又は双方には、
   前記目標位置の座標と座標成分の一部が一致し、前記現在位置の座標から仮想的に前記ジョグ送りして得られる仮座標を記憶する記憶手段と、
   前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りによる前記ロボットの移動範囲を、前記仮座標と前記現在位置の座標との差分により定義する範囲に制限する制限手段と、を備えることを特徴とするロボット教示システム。
2. 前記記憶手段は、前記現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、前記目標位置の前記仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として記憶し、
   前記制限手段は、前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面のいずれかに前記ロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないように前記ロボットの移動を制限することを特徴とする請求項１記載のロボット教示システム。
3. 前記コントローラ又は前記教示操作端末のいずれか一方又は双方は、前記ジョグ送りを前記移動範囲に制限する制限ジョグ送り動作と、前記移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替える動作モード切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット教示システム。
4. 前記コントローラは、前記目標位置の前記仮座標を参照して、前記現在位置から前記目標位置へロボットを全軸動作により移動させる参照動作を実行する参照動作実行手段を備え、
   前記動作モード切り替え手段は、前記参照動作と前記自由ジョグ送り動作及び前記制限ジョグ送り動作との間で、動作モードを相互に切り替えることを特徴とする請求項３記載のロボット教示システム。
5. 前記仮座標は、前記ロボット教示システムの設計上の座標又は修正前の教示点の座標であることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のロボット教示システム。
6. ロボットを現在位置から教示すべき目標位置へと、選択された軸線上を直線的にジョグ送りで移動させ、当該目標位置を教示点として設定するロボット教示方法において、
   前記目標位置の座標と座標成分の一部が一致し、前記現在位置の座標から仮想的に前記ジョグ送りして得られる仮座標を設定する仮座標設定ステップと、
   前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りによる前記ロボットの移動範囲を、前記仮座標と前記現在位置の座標との差分により定義する範囲に制限する移動範囲制限ステップと、を含むことを特徴とするロボット教示方法。
7. 前記現在位置の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする場合に、前記目標位置の前記仮座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として設定し、
   前記現在位置から前記目標位置への前記ジョグ送りを、Ｘ＝Ｘ１となるＹＺ平面と、Ｙ＝Ｙ１となるＸＺ平面と、Ｚ＝Ｚ１となるＸＹ平面のいずれかに前記ロボットが到達した場合に停止させ、これらの平面を越えないように前記ロボットの移動を制限することを特徴とする請求項６記載のロボット教示方法。
8. 前記ジョグ送りは、前記移動範囲を制限する制限ジョグ送りと、前記移動範囲の制限を解除した自由ジョグ送りとが可能であって、当該自由ジョグ送りと当該制限ジョグ送りとを相互に切り替え可能としたことを特徴とする請求項６又は７記載のロボット教示方法。
9. 前記目標位置の前記仮座標を参照して、前記現在位置から前記目標位置へ前記ロボットを全軸動作により移動させる参照動作ステップと、
   前記参照動作ステップにおいて、前記ロボットが障害物と接触する可能性がある場合に、前記参照動作ステップを中止するとともに、前記自由ジョグ送りによって前記障害物との接触を回避させる障害回避ステップと、
   前記障害回避ステップ後に、前記制限ジョグ送りを実行することを特徴とする請求項８記載のロボット教示方法。
10. 前記ロボットが前記目標位置の近傍に到達した場合に、前記自由ジョグ送りを実行して、教示点を微調整する調整ステップを備えることを特徴とする請求項８又は９記載のロボット教示方法。