JP5942938B2

JP5942938B2 - ロボットシステム

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Publication number: JP5942938B2
Application number: JP2013156184A
Authority: JP
Inventors: 橋口　幸男; 幸男橋口; 村井　真二; 真二村井; 知行白木
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2016-06-29
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Description

本発明はロボットシステムに関する。

従来、産業用多関節ロボットその他の産業用ロボットには、コンピュータを中心として構成されたロボットコントローラが接続され、該ロボットコントローラによりロボットの動作が制御される。すなわち、タスクとも呼ばれるロボットの動作制御プログラムをロボットコントローラが実行すると、ロボットコントローラからロボットに各種の制御命令が送信される。これにより、ロボットは所期の動作を行う。ロボットコントローラには外部コンピュータを接続できるようになっており、外部コンピュータからロボットコントローラに動作制御プログラムをロードすることができる。

複数のロボットが配置される製造現場では、外部コンピュータを各ロボットのロボットコントローラに接続して、それぞれに対し、適切な動作制御プログラムを選択してロードする必要がある。しかしながら、こうした一連の作業は一般に煩雑である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロボットコントローラに適切な動作制御プログラムを簡単にロードすることができるロボットシステムを提供することにある。

本発明に係るロボットシステムは、ロボット管理コンピュータと、ロボットを制御するロボットコントローラと、を含むロボットシステムである。前記ロボット管理コンピュータは、前記ロボットの設置位置に関する設置位置情報を受信するロボット情報受信部と、前記設置位置情報に関連づけて前記ロボットの動作制御プログラムを記憶する記憶部と、前記ロボット情報受信部により受信される前記設置位置情報に関連づけられた前記動作制御プログラムを前記ロボットコントローラに送信する動作制御プログラム送信部と、を含む。

本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成図である。ロボット管理コンピュータの構成図である。ロボットコントローラの構成図である。生産管理コンピュータの構成図である。ロボット作業能力テーブルの一例を模式的に示す図である。ロボット設置位置テーブルの一例を模式的に示す図である。必要作業能力テーブルの一例を模式的に示す図である。作業内容データの一例を模式的に示す図である。生産ログの一例を模式的に示す図である。ロボット設置時又は入替時のロボットシステムの動作を示す図である。ロボット設置時又は設置入替時のロボットシステムの動作の変形例を示す図である。作業中のロボットシステムの動作を示す図である。異常発生時のロボットシステムの動作を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成図である。同図に示すロボットシステム１０は、例えば自動車などの輸送機械、テレビ受像機などの電気機器の製造現場に設置されるものである。この製造現場には、ベルトコンベアやローラコンベアなどの搬送装置３６が設置されており、該搬送装置３６により、ロボットの作業スペースである作業台３８に載置された未完成の自動車やテレビ受像機などの作業対象物３４が一方向に搬送されている。搬送装置３６の側には産業用多関節ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが、上流側から下流側に向かって順に離間して配置されており、これらのロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃはそれぞれ、部品の取り付けなどの事前に定められた作業を作業対象物３４に対して施す。

ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃには、それらを制御するコンピュータであるロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがそれぞれ接続されており、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、それぞれネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが接続されている。ネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、いずれもロボットネットワーク４０に接続されている。このロボットネットワーク４０には、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの動作を支援・管理するロボット管理コンピュータ１００も接続されており、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ及びロボットネットワーク４０を介して、ロボット管理コンピュータ１００と通信することができる。ここで、ネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ及びロボット管理コンピュータ１００は、ロボットネットワーク４０におけるアドレスその他のネットワーク識別子をそれぞれ記憶しており、ネットワーク識別子を用いて送信元及び送信先を互いに特定している。

搬送装置３６は、作業台３８をロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置の側にて停止させ、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃによる作業が終了すると、それぞれの作業台３８を下流側のロボットの設置位置の側まで移動させる。なお、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにより作業が終了した旨は、それぞれロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから搬送装置３６に通知されてよい。

搬送装置３６を挟んでロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置の反対側には、作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃがそれぞれ配置されている。作業対象物３４又はそれが載置される作業台３８には、作業対象物３４のＩＤ（識別情報）が、例えば１次元又は２次元バーコードなどの機械読み取りが可能な形態で付加されている。作業対象物３４のＩＤは、例えば作業対象物３４の最終的な又は暫定的なシリアル番号やロット番号であってよい。バーコードリーダーなどの作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、作業対象物３４又は作業台３８に付加されたＩＤを読み取り、それを、生産管理ネットワーク４２を介して生産管理コンピュータ２００に通知する。すなわち、作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び生産管理コンピュータ２００は生産管理ネットワーク４２に接続されている。さらに、上述のロボット管理コンピュータ１００も生産管理ネットワーク４２に接続されており、ロボット管理コンピュータ１００と生産管理コンピュータ２００とは通信可能となっている。

本実施形態に係るロボットシステム１０では、ロボット３０Ａの導入時やロボット３０Ａの配置換えの時に、ロボット３０Ａを所期の設置位置に配置し、ロボットコントローラ２０Ａをネットワーク装置１８Ａに接続すると、ロボット管理コンピュータ１００がロボットコントローラ２０Ａで実行すべき動作制御プログラムを該ロボットコントローラ２０に送信し、これによりロボットコントローラ２０Ａはロボット３０Ａに所期の動作を確実に行わせることができる。ロボット３０Ｂ，３０Ｃについても同様である。産業用多関節ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは動作制御プログラムの変更により、様々な作業を担うことができるため、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、ある日は、製造現場のある場所である作業を行い、別の日は製造現場の別の場所で別の作業を行う、という使い方が可能である。本実施形態によれば、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置に応じて適切な動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給できるので、こうした使い方を促進できる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１０では、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのロボットハンド等の把持手段により把持不良が発生した場合など、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃで異常が発生した場合に、ロボット管理コンピュータ１００が他のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを停止させ、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを順に所期の待機姿勢にするための復旧制御プログラムをそれぞれ演算により自動生成する。待機姿勢は、例えばロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのアームを基体部に接近させ、搬送装置３６から離間させた姿勢である。従来、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが、どのような姿勢の場合に異常が発生しても、所期の待機姿勢に姿勢を戻せるようにするために、あらゆる姿勢に関連づけて、その姿勢から所期の待機姿勢に戻すための多数の復旧制御プログラムを事前に生成し、それらをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに記憶させておく必要があった。本実施形態に係るロボットシステム１０によれば、復旧制御プログラムを演算により生成するので、そのような必要がない。

また、本実施形態に係るロボットシステム１０は生産管理コンピュータ２００を含んでおり、生産管理コンピュータ２００に、作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃで読み取られた作業対象物３４のＩＤが送信されている。さらに、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣのＩＤ及び作業中のそれらの動作内容を示す動作内容データをロボット管理コンピュータ１００に送信し、ロボット管理コンピュータ１００はそれらのデータを作業対象物３４のＩＤに関連づけて記憶している。これにより、どの作業対象物３４がどのロボットによりどのような動作内容で作業されたかを記録することができる。これにより作業対象物３４に取り付けられる部品の形状が僅かに想定より外れていて取り付け時に力を要した、などの情報を得ることができ、生産管理に役だてることができる。

図２は、ロボット管理コンピュータ１００の構成図である。ロボット管理コンピュータ１００は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶部１０２と、ＣＰＵを中心に構成された制御部１０４と、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（ネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ）や生産管理コンピュータ２００と通信するためのネットワークアダプタなどの通信部１０６を有している。

記憶部１０２には、ロボットデータ領域１０２ａ、作業環境データ領域１０２ｂ、動作制御プログラム領域１０２ｃ、作業内容データ領域が設けられている。ロボットデータ領域１０２には、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの外形状を示す３次元モデルデータ、ロボット作業能力テーブルが記憶される。ここで、ロボット作業能力テーブルは、図５に示すように、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを識別するロボットＩＤに関連づけて、それらロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの作業能力を記したものである。作業能力は、例えばロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのアーム先端に取り付けられたツール（ロボットハンドや溶接ツールなど）の種類、アームの本数（１本又は２本）、アームに含まれる関節の数、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのサイズや出力などであってよい。なお、ロボット作業能力テーブルに記録される作業能力は、例えばロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの製品種類を示す情報を含んでもよい。

作業環境データ領域１０２ｂには、作業対象物３４、該作業対象物３４に取り付けられる部品（不図示）、作業台３８などの３次元モデルデータ、ロボット設置位置テーブル、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置に対する作業台３８の設計上の相対位置（位置測定データ）が記憶される。なお、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは人手で任意にロボット設置位置に配置されるので、それらロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに対する各作業台３８の実際の相対位置は、設計上のそれとは異なり得る。作業台３８の設計上の相対位置は、各ロボット設置位置に関連づけて記憶されている。また、ロボット設置位置テーブルは、図６に示すように、各ロボット設置位置に関連づけて、そのロボット設置位置に設置されているネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃのネットワーク識別子を記したものである。

動作制御プログラム領域１０２ｃには、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで実行される動作制御プログラム本体、必要作業能力テーブル、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置に対する作業台３８の実際の相対位置を計測するためのキャリブレーションプログラム（後述）が記憶される。必要作業能力テーブルは、図７に示すように、動作制御プログラムの名称その他の識別情報に関連づけて、同プログラムを実行するのに必要なロボットの作業能力を記したものである。必要作業能力も、例えばロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのアーム先端に取り付けられたツールの種類、アームの本数、関節数、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのサイズや出力などであってよい。また、必要作業能力は、例えばロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの製品種類を示す情報を含んでもよい。

また、作業内容データ領域１０２ｄには、作業内容データが記憶される。作業内容データは、図８に示すように、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置に関連づけて、どの動作制御プログラムでロボットが制御されるべきかを記したものである。

図２に示すように、制御部１０４は、ロボット情報受信部１０４ａ、動作制御プログラム送信部１０４ｂ、作業能力判断部１０４ｃ、位置測定データ送信部１０４ｄ、復旧制御プログラム生成部１０４ｅ、復旧制御プログラム送信部１０４ｆ、生産管理コンピュータ報告部１０４ｇ、特徴生成部１０４ｈを含んでいる。これらは、ＣＰＵを中心として構成された制御部１０４においてプログラムが実行されることにより実現される機能である。

ロボット情報受信部１０４ａは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの識別情報であるロボットＩＤ、及びそれらの設置位置に関する設置位置情報を受信する。本実施形態では、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続されるのに応じて、設置位置情報として、それらネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃがそれらのネットワーク識別子をロボット管理コンピュータ１００に送信する。また、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに記憶されているロボットＩＤも、ネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃからロボット管理コンピュータ１００に送信する。ロボット位置情報受信部１０４ａは、それらの情報を受信する。

動作制御プログラム送信部１０４ｂは、ロボット情報受信部１０４ａにより受信されるネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに送信する。具体的には、ネットワーク識別子に関連づけられたロボット設置位置を、図６に示すロボット設置位置テーブルから読み出し、該ロボット設置位置に関連づけられた動作制御プログラムを、図８に示す作業内容データから特定する。そして、特定された動作制御プログラムを動作制御プログラム領域１０２ｃから読み出し、それを受信済みのネットワーク識別子により識別されるネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃのいずれかに送信する。ネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、それをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに転送する。

なお、動作制御プログラム送信部１０４ｂは、作業能力判断部１０４ｃにおける判断に応じて、ネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに送信する。具体的には、作業能力判断部１０４ｃにより、受信済みのロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ又は３０Ｃの作業能力が、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムの必要作業能力と同じかそれ以上であれば、該動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信する。また、作業能力判断部１０４ｃにより、受信済みのロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ又は３０Ｃの作業能力が、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムの必要作業能力未満であれば、該動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信しない。この場合、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃやロボット管理コンピュータ１００で警告メッセージを表示するようにしてよい。

作業能力判断部１０４ｃは、受信済みのロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ又は３０Ｃが、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムにより制御可能なものであるか否か、を判断する。具体的には、図５に示すロボット作業能力テーブルを参照し、受信済みのロボットＩＤに関連づけられた作業能力のデータを取得する。さらに、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信しようとしている動作制御プログラムの必要作業能力のデータを、図７に示す必要作業能力テーブルから取得する。そして、両データを比較することにより、受信済みのロボットＩＤにより識別されるロボット３０Ａ，３０Ｂ又は３０Ｃが、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられた動作制御プログラムにより制御可能なものであるか否か、を判断する。

位置測定データ送信部１０４ｄ、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられた位置測定データをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信する。具体的には、受信済みのネットワーク識別子に関連づけられたロボット設置位置を、図６に示すロボット設置位置テーブルから取得し、取得したロボット設置位置に関連づけられた位置測定データ（作業台３８の設計上の相対位置）を作業環境データ領域１０２ｂから読み出す。さらに、動作制御プログラム領域１０２ｃからキャリブレーションプログラムを読み出し、それらをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信する。これにより、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおいて、作業台３８の実際の相対位置を測定することが可能となる。

復旧制御プログラム生成部１０４ｅは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに異常が発生した場合に、それらの現在の姿勢に基づき、該姿勢を所期の待機姿勢に変化させるための復旧制御プログラムを演算により生成する。所期の待機姿勢は、上述のように事前に定義されている。復旧制御プログラム生成部１０４ｅは、ロボットデータ領域１０２ｅに記憶されているロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの３次元モデルデータに基づいて復旧制御プログラムを生成してよい。例えば、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの３次元モデルデータを用いて、暫定的に生成した復旧制御プログラムによりロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを動作させた場合に、他の物体と干渉しないかの干渉チェックを実行してよい。この干渉チェックの際、作業環境データ領域１０２ｂに記憶されている作業対象物３４、該作業対象物３４に取り付けられる部品、作業台３８などの３次元モデルデータも使うようにすれば、さらに好適である。

復旧制御プログラム生成部１０４ｅは、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの全ての関節の状態（何度回転しているか）を受信し、そこからロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの現在の姿勢を判断してよい。或いは、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから、動作制御プログラムの停止位置（プログラムカウンタの値）を受信し、そこからロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの現在の姿勢を判断してよい。すなわち、受信した停止位置まで動作制御プログラムを実行した場合のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの姿勢をシミュレーションにより取得してよい。

復旧制御プログラム送信部１０４ｆは、復旧制御プログラム生成部１０４ｅにより復旧制御プログラムが生成されると、それをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ又は２０Ｃに送信する。

生産管理コンピュータ報告部１０４ｇは、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから各作業対象物３４に対する作業中のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの動作内容データ、及びロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０ＣのロボットＩＤを受信すると、それを生産管理コンピュータ２００に送信する。この際、ロボットＩＤに関連づけられたロボット設置位置も生産管理コンピュータ２００に送信する。

特徴生成部１０４ｈは、複数の作業対象物３４に係る動作内容データに基づき、動作内容データの特徴を生成する。例えば、多数の作業対象物３４に係る動作内容データに含まれる個々の値の変化傾向を生成したり、平均値等の統計値を生成したりする。生成された特徴は、ロボット管理コンピュータ１００で表示装置や印刷装置により出力されてもよいし、生産管理コンピュータ２００に送信され、該生産管理コンピュータ２００で表示装置や印刷装置により出力されてもよい。

図３は、ロボットコントローラ２０Ａの構成図である。ここではロボットコントローラ２０Ａを説明するが、ロボットコントローラ２０Ｂ，２０Ｃも同様である。ロボットコントローラ２０Ａは、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶部２２と、ＣＰＵを中心に構成された制御部２４と、ロボット３０Ａやネットワーク装置１８Ａと通信するための通信部２６を有している。ここで、記憶部２２はロボット３０Ａを識別するロボットＩＤを記憶している。また、制御部２４は、ロボット情報送信部２４ａ、プログラム実行部２４ｂ、動作内容取得部２４ｃ、異常時姿勢送信部２４ｄを含んでいる。これらは、ＣＰＵを中心として構成された制御部２４においてプログラムが実行されることにより実現される機能である。

ロボット情報送信部２４ａは、ロボットコントローラ２０Ａがネットワーク装置１８Ａに接続されるのに応じて、ロボット３０Ａを識別するロボットＩＤをロボット管理コンピュータ１００に送信する。また、ロボット３０Ａがその作業スペースである作業台３８に配置された作業対象物３４に対して作業する場合に、ロボット管理コンピュータ１００の生産管理コンピュータ報告部１０４ｇを経由して、生産管理コンピュータ２００にロボット３０Ａを識別するロボットＩＤを送信する。ロボットＩＤの送信は、作業対象物３４がロボット３０Ａの前方に搬送された後、次の作業対象物３４がロボット３０Ａの前方に搬送されるまでの間であれば、どのようなタイミングに行われてもよい。

この際、ロボット情報送信部２４ａは、作業対象物３４に対する作業におけるロボット３０Ａの動作内容データを併せて送信する。動作内容データは、作業中のロボット３０Ａに備えられた各種センサの値を含む。また、動作内容データは、作業時のロボット３０Ａと作業台３８内の物（作業対象物３４やその部品）との相対位置を含む。すなわち、ロボット３０Ａは、作業台内３８内の物を掴んだり、物を別の物に組み付けたりする際、そうした作業を確実に行えるよう、ロボット３０Ａのアーム先端に備えられたカメラや接触センサの出力を頼りに、それら物の実際の位置に該ロボット３０Ａのアーム先端の作業位置を修正する機能を有している。一方、ロボットコントローラ２０Ａは、ロボット３０Ａのアームの各関節の状態をリアルタイムに把握している。また、各関節の状態に基づいて、ロボット３０Ａの位置から見たアーム先端の作業位置、すなわちアーム先端の相対位置もリアルタイムに演算している。このアーム先端の相対位置は、作業時のロボット３０Ａと作業台３８内の物（作業対象物３４やその部品）との相対位置を示しているので、ロボット情報送信部２４ａは、こうして得られる相対位置を、ロボット管理コンピュータ１００の生産管理コンピュータ報告部１０４ｇを経由し、生産管理コンピュータ２００に送信している。作業台３８内の物が同種のものであるにも関わらず、ロボット３０Ａに対する相対位置がずれている場合、当該物の形状に違いがある可能性があり、上記の相対位置の情報は当該物の品質管理の上で非常に重要な情報となる。

プログラム実行部２４ｂは、ロボット管理コンピュータ１００の動作制御プログラム送信部１０４ｂから送信される動作制御プログラムを実行する。動作制御プログラムは、ロボット３０Ａのアーム先端に備えられたカメラや接触センサの出力、或いはタイマの出力に従って、どのような動きをロボット３０Ａのアーム各所に備えられたアクチュエータにさせるかを記述したものである。この動作制御プログラムを実行することにより、ロボットコントローラ２０Ａから制御命令がロボット３０Ａに順次送信され、これによりロボット３０Ａの動作が制御される。また、プログラム実行部２４ｂは、ロボット管理コンピュータ１００の位置測定データ送信部１０４ｄから送信されるキャリブレーションプログラムを実行する。キャリブレーションプログラムは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの設置位置に対する作業台３８の実際の相対位置を計測するためのプログラムである。キャリブレーションプログラムは、位置測定データ（ロボット３０Ａに対する作業台３８の設計上の相対位置）により示される相対位置にロボット３０Ａのアーム先端を移動させ、さらにアーム先端に設けられたカメラや接触センサの出力を頼りに、作業台３８の特徴箇所にアーム先端を一致させるものである。また、この際のアームの各関節の状態に基づいて、作業台３８の特徴箇所の相対位置を演算する。これが作業台３８の実際の（設計上のものとは必ずしも一致しない）相対位置となる。

動作内容取得部２４ｃは、各作業対象物３４に対する作業中のロボット３０Ａの動作内容を示す動作内容データを取得する。動作内容データは、上述のように、作業中のロボット３０Ａに備えられた各種センサの値を含む。また、作業時のロボット３０Ａと作業台３８内の物との相対位置を含む。

異常時姿勢送信部２４ｄは、ロボット３０Ａの異常を検知する。例えば、ロボット３０Ａのアーム先端に取り付けられたロボットハンドに把持不良が発生した場合に、その旨をロボットハンドのセンサの出力から判断する。そして、ロボット３０Ａに異常が発生した場合に、ロボット３０Ａの現在姿勢を示す情報を取得し、それをロボット管理コンピュータ１００に送信する。

図４は、生産管理コンピュータ２００の構成図である。生産管理コンピュータ２００は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶部２０２と、ＣＰＵを中心に構成された制御部２０４と、ロボット管理コンピュータ１００や作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと通信するためのネットワークアダプタなどの通信部２０６を有している。ここで、記憶部２０２は、生産ログを記憶している。生産ログは、図９に示すように作業対象物ＩＤと、ロボットＩＤと、動作内容データを関連づけて記憶するものである。これにより、どの作業対象物３４がどのロボットにより作業されたか、その際の当該ロボットの動作内容はどのようなものであったか、を後に知ることができ、各種の生産管理に役だてることができる。

制御部２０４は、ロボット情報受信部２０４ａ及び作業対象物ＩＤ受信部２０４ｂを含んでいる。これらは、ＣＰＵを中心として構成された制御部２０４においてプログラムが実行されることにより実現される機能である。ロボット情報受信部２０４ａは、ロボット管理コンピュータ１００の生産管理コンピュータ報告部１０４ｇから送信されるロボットＩＤ、動作内容データ、ロボット設置位置を受信する。また、作業対象物ＩＤ受信部２０４ｂは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの作業対象物３４が入れ替えとなる場合に、作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃから該作業対象物３４を識別する作業対象物ＩＤ及びロボット設置位置を取得する。作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの作業対象物３４がロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの前に配置された後、次の作業対象物３４が配置されるまでの間、どのようなタイミングで作業対象物ＩＤを読み取り、生産管理コンピュータ２００に送信してもよい。なお、各作業対象物ＩＤリーダ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、それらの設置位置に対応するロボット設置位置を記憶しており、作業対象物ＩＤとともにロボット設置位置を生産管理コンピュータ２００に送信する。制御部２０４は、ロボット設置位置が共通する、ロボット情報受信部２０４ａで受信するロボットＩＤ及び動作内容データと、作業対象物ＩＤ受信部２０４ｂで受信する作業対象物ＩＤと、を相互に関連づけ、生産ログ２０２ａの一部として記憶部２０２に格納する。

図１０は、ロボット３０Ａの新規設置時又は配置入替時において、ロボットコントローラ２０Ａをネットワーク装置１８Ａに接続した際のロボットシステム１０の動作を示す図である。ここではロボット３０Ａを例として取り上げてロボットシステム１０の動作を説明するが、ロボット３０Ｂ，３０Ｃの場合も同様である。

同図に示すように、ロボット管理コンピュータ１００は、該ロボット管理コンピュータ１００のネットワーク識別子をロボットネットワーク４０にブロードキャストしており（Ｓ１０１）、ネットワーク装置１８Ａはロボット管理コンピュータ１００のネットワーク識別子を事前に領知している。ロボット３０Ａを搬送装置３６の側のいずれかのロボット設置位置に設置し、ロボットコントローラ２０Ａを近傍に予め設置されているネットワーク装置１８Ａに接続すると（Ｓ１０２）、ロボットコントローラ２０Ａのロボット情報送信部２４ａは、記憶部２２からロボットＩＤを読み出し、それをネットワーク装置１８Ａに送信する（Ｓ１０３）。ネットワーク装置１８Ａは、受信したロボットＩＤと該ネットワーク装置１８Ａに記憶されているネットワーク識別子をペアにして、ロボット管理コンピュータ１００に宛てて送信する（Ｓ１０４）。

ロボット管理コンピュータ１００は、ロボット情報受信部１０４ａがロボットＩＤ及びネットワーク識別子を受信し、作業能力判断部１０４ｃがロボットＩＤに関連づけられた作業能力を、図５に示すロボット作業能力テーブルから取得する（Ｓ１０５）。また、動作制御プログラム送信部１０４ｂは、ネットワーク識別子に関連づけられたロボット設置位置を、図６に示すロボット設置位置テーブルから取得する（Ｓ１０６）。このとき、ロボット設置位置と受信済みのロボットＩＤとを記憶部１０２に関連づけて記憶しておく。これにより、以後、ロボットＩＤから直ちにロボット設置位置を得ることができる。

さらに動作制御プログラム送信部１０４ｂは、ロボット設置位置に関連づけられた動作制御プログラムを、図８に示す作業内容データから特定する（Ｓ１０７）。次に、作業能力判断部１０４ｃは、Ｓ１０７で特定された動作制御プログラムに関連づけられた必要作業能力を、図７に示す必要作業能力テーブルから読み出し（Ｓ１０８）、Ｓ１０８で得られた必要作業能力とＳ１０５で得られた作業能力を比較する（Ｓ１０９）。ロボット３０Ａの作業能力がＳ１０７で特定された動作制御プログラムにより制御可能なものでなければ、処理を中止する。この場合、ロボットコントローラ２０Ａやロボット管理コンピュータ１００でその旨を表示するようにすることが望ましい。

ロボット３０Ａの作業能力がＳ１０７で特定された動作制御プログラムにより制御可能なものであれば、位置測定データ送信部１０４ｄは、キャリブレーションプログラムを動作制御プログラム領域１０２ｃから読み出すとともに、作業環境データ１０２ｂから位置測定データを読み出し、それらを、ネットワーク装置１８Ａを介してロボットコントローラ２０Ａに送信する（Ｓ１１０）。ロボットコントローラ２０Ａのプログラム実行部２４ｂは、キャリブレーションプログラムを実行することにより、作業台３８の実際の相対位置を測定し、その測定結果であるキャリブレーション結果データを、ネットワーク装置１８Ａを介してロボット管理コンピュータ１００に送信する。ロボット管理コンピュータ１００は、記憶部１０２においてロボット設置位置に関連づけて記憶されている作業台３８の相対位置を更新する（Ｓ１１３）。その後、動作制御プログラム送信部１０４ｂは、Ｓ１０７で特定された動作制御プログラムと、Ｓ１１３で更新された最新の作業台３８の相対位置と、をロボットコントローラ２０Ａに送信する（Ｓ１１４）。これらを正常受信したロボットコントローラ２０Ａはロボットコントローラ１００に受信確認を返信する（Ｓ１１５）。

以上の説明では、ロボットの設置が予定される場所にネットワーク装置１８Ａを予め設置しておき、ロボットコントローラ２０Ａはネットワーク装置１８Ａを介してロボットネットワーク４０にアクセスするようにしたが、ロボットコントローラ２０Ａがネットワーク機能を内蔵し、ロボットネットワーク４０に直接アクセスするようにしてもよい。図１１は、ロボット３０Ａの新規設置時又は設置入替時におけるロボットシステム１０の動作の変形例を示す図である。変形例によれば、ロボットコントローラ２０Ａはキーボード、タッチパネル、ディップスイッチなどの入力装置を備えており、これにより管理者はロボット３０Ａの設置位置を入力できるようになっている。また、ロボットコントローラ２０Ａはユニークなネットワーク識別子を記憶している。

ロボットコントローラ２０Ａをロボットネットワーク４０に接続すると（Ｓ２０１）、次に管理者はロボット３０Ａの設置位置を入力する（Ｓ２０２）。例えば、図８に示されるロボット設置位置のように、ロボット設置位置の識別情報である「Ｌ−１」「Ｌ−２」「Ｌ−３」などの情報を入力するようにすればよい。その後、ロボットコントローラ２０Ａはロボット、入力されたロボット設置位置及び予め記憶しているネットワーク識別子をロボット管理コンピュータ１００に送信する。

ロボット管理コンピュータ１００は、ロボット情報受信部１０４ａがロボットＩＤ、ロボット設置位置及びネットワーク識別子を受信する。このとき、ロボット設置位置と受信済みのロボットＩＤとを記憶部１０２に関連づけて記憶しておく。これにより、以後、ロボットＩＤから直ちにロボット設置位置を得ることができる。次に、ロボット管理コンピュータ１００の作業能力判断部１０４ｃは、ロボットＩＤに関連づけられた作業能力を、図５に示すロボット作業能力テーブルから取得する（Ｓ２０４）。また、動作制御プログラム送信部１０４ｂは、ロボット設置位置に関連づけられた動作制御プログラムを、図８に示す作業内容データから特定する（Ｓ２０５）。次に、作業能力判断部１０４ｃは、Ｓ２０５で特定された動作制御プログラムに関連づけられた必要作業能力を、図７に示す必要作業能力テーブルから読み出し（Ｓ２０６）、Ｓ２０６で得られた必要作業能力とＳ２０４で得られた作業能力を比較する（Ｓ２０７）。比較結果に応じた、その後のロボットシステム１０の動作は、図１０の場合と同様であるので、ここでは詳細説明を省略する。以上のようにしても、ロボット設置位置に応じて適切な動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａにロードすることができる。

図１２は、作業中のロボットシステム１０の動作を示す図である。ロボット３０Ａの前方に新たな作業対象物３４が搬送されると、作業対象物ＩＤリーダ３２Ａは作業対象物３４又は作業台３８に付加されているバーコードを読み取り、作業対象物ＩＤを取得する。そして、当該作業対象ＩＤリーダ３２Ａの位置に対応するロボット設置位置及び取得した作業対象物ＩＤを生産管理コンピュータ２００に送信する（Ｓ３０１）。一方、ロボットコントローラ２０Ａも、ロボット３０Ａの前方に新たな作業対象物３４が搬送されると、プログラム実行部２４は動作制御プログラムを実行し、当該作業対象物３４に対する作業を実施する（Ｓ３０２）。その間、動作内容取得部２４ｃはロボット３０Ａの動作内容データを生成する。動作制御プログラムを正常終了すると、ロボット情報送信部２４ａは、ロボット３０ＡのロボットＩＤ、動作内容データをロボット管理コンピュータ１００に送信する（Ｓ３０３）。ロボット管理コンピュータ１００の生産管理コンピュータ報告部１０４ｇは、受信済みのロボットＩＤに関連づけられたロボット設置位置を取得し、ロボットＩＤ及び動作内容データを、該ロボット設置位置とともに生産管理コンピュータ２００に送信する（Ｓ３０４）。生産管理コンピュータ２００のロボット情報受信部２０４ａは、こうして送信されるロボットＩＤ、動作内容データ及びロボット設置位置を受信し、作業対象物ＩＤ受信部２０４ｂは、作業対象物ＩＤ及びロボット設置位置を受信する。生産管理コンピュータ２００の制御部２０４は、共通のロボット設置位置とともに受信した、ロボットＩＤと動作内容データのペア、及び作業対象物ＩＤを相互に関連づけて、作業ログ２０２ａの一部として記憶部２０２に格納する（３０５）。以上の処理は、ロボット３０Ａの前方に新たな作業対象物３４が搬送される度に実行される。

図１３は、異常発生時のロボットシステム１０の動作を示す図である。ここでは、ロボット３０Ａにおいて異常が発生した場合のロボットシステム１０の動作について説明するが、ロボット３０Ｂ，３０Ｃにおいて異常が発生した場合も同様である。ロボットコントローラ２０Ａがロボット３０Ａに備えられた各種センサの出力から異常を検知した場合（Ｓ４０１）、ロボットコントローラ２０Ａはロボット３０Ａを停止させる（Ｓ４０２）。ロボットコントローラ２０Ａはロボット３０Ａを直ちに停止してもよいし、動作制御プログラム中に事前に設置された実行位置まで該動作制御プログラムを実行した後、ロボット３０Ａを停止してもよい。その後、ロボットコントローラ２０Ａの異常時姿勢送信部２４ｄは、ロボットの姿勢をロボット管理コンピュータ１００に送信する（Ｓ４０３）。これに応答して、ロボット管理コンピュータ１００は、ロボットコントローラ２０Ｂ，２０Ｃにロボット３０Ｂ，３０Ｃの停止を指示する（Ｓ４０４，４０５）。これに応答して、ロボットコントローラ２０Ｂ，２０Ｃは、ロボット３０Ｂ，３０Ｃを停止させる（Ｓ４０６，Ｓ４０７）。また、ロボット３０Ｂ，３０Ｃが停止すると、ロボットコントローラ２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれロボット３０Ｂ，３０Ｃの姿勢をロボット管理コンピュータ１００に送信する（Ｓ４０８，Ｓ４０９）。

その後、ロボット管理コンピュータ１００の復旧制御プログラム生成部１０４ｅは、各ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで実行される復旧制御プログラムを生成する（Ｓ４１０）。具体的には、各ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの現在の姿勢、それぞれの待機位置を取得する。そして、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０ｃのそれぞれについて、現在の姿勢を待機位置に変化させるための動作制御プログラム（復旧制御プログラム）を演算により暫定的に生成する。このとき、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃについて、待機位置に戻す順序も暫定的に決定する。さらに、当該動作を実際に順に行わせた場合のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの作業空間における動きをシミュレーションする。このとき、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ、作業対象物３４、作業台３８等の３次元モデルデータを用いる。すなわち、公知のバーチャルリアリティ技術を適用し、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを仮想空間内で順に動作させ、それぞれ他のオブジェクトと干渉しないかを調べる。すなわち、ロボット３０Ａに復旧動作を仮想的に行わせる場合には、ロボット３０Ｂ，３０Ｃには現在姿勢を維持させる。そして、ロボット３０Ａが他のオブジェクトとの干渉無しに復旧動作を完了すれば、ロボット３０Ａが待機姿勢を維持し、ロボット３０Ｃが現在姿勢を維持した状態で、次にロボット３０Ｂに復旧動作を仮想的に行わせる。ロボット３０Ｂが他のオブジェクトとの干渉無しに復旧動作を完了すれば、ロボット３０Ａ，３０Ｂが待機姿勢を維持した状態で、最後にロボット３０Ｃに復旧動作を仮想的に行わせる。いずれかの段階でオブジェクトとの干渉が発生する場合には、待機位置に戻す順序を変更して、同様の処理を繰り返す。そして、干渉しない復旧動作の動作制御プログラムを生成できれば、それらをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに送信する。

例えば、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの順に待機位置に戻す復旧制御プログラムの生成に成功した場合には、復旧制御プログラム送信部１０４ｆは、まずロボットコントローラ２０Ａに復旧制御プログラムを送信し（Ｓ４１１）、ロボットコントローラ２０Ａのプログラム実行部２４ｂが受信した復旧制御プログラムを実行する（Ｓ４１２）。プログラムの実行が正常終了すれば、実行結果をロボット管理コンピュータ１００に送信する（Ｓ４１３）。

この実行結果を受けて、次にロボットコントローラ２０Ｂに復旧制御プログラムを送信し（Ｓ４１４）、ロボットコントローラ２０Ｂのプログラム実行部２４ｂが受信した復旧制御プログラムを実行する（Ｓ４１５）。プログラムの実行が正常終了すれば、実行結果をロボット管理コンピュータ１００に送信する（Ｓ４１６）。同様にしてロボットコントローラ２０Ｂも復旧制御プログラムを実行する（Ｓ４１７〜Ｓ４１９）。

以上説明したロボットシステム１０によれば、ロボット新規設置時や配置入替時に、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを所期の設置位置に配置し、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃをネットワーク装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃやロボットネットワーク４０に接続すると、ロボット管理コンピュータ１００がロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで実行すべき動作制御プログラムをロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに送信する。これによりロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃはロボット３０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに所期の動作を確実に行わせることができる。

また、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃで異常が発生した場合に、ロボット管理コンピュータ１００が他のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを停止させ、ロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを順に所期の待機姿勢にするための復旧制御プログラムをそれぞれ自動生成するので、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで大容量の記憶装置を備えなくても、復旧制御プログラムを実行することができる。

なお、ここではロボット管理コンピュータ１００で復旧制御プログラムを生成するようにしたが、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃで生成してもよい。但し、ロボットコントローラ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとは別体のロボット管理コンピュータ１００に、復旧制御プログラムの演算を担わせる方が、低コストで高速演算が可能となるメリットがある。また、複数のロボット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの現在の姿勢を考慮して、復旧制御プログラムを生成できるので、相互のロボット相互の干渉をより確実に避けることができる。

また、生産管理コンピュータ２００で、作業対象物ＩＤ、ロボットＩＤ及び動作内容データを相互に関連づけて記憶するようにしたので、それらの情報を生産管理に役だてることができる。

１０ロボットシステム、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃネットワーク装置、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃロボットコントローラ、２４制御部、２４ａロボット情報送信部、２４ｂプログラム実行部、２４ｃ動作内容取得部、２４ｄ異常時姿勢送信部、２６通信部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ産業用多関節ロボット、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ作業対象物ＩＤリーダ、３４作業対象物、３８作業台、４０ロボットネットワーク、４２生産管理ネットワーク、１００ロボット管理コンピュータ、１０２記憶部、１０２ａロボットデータ領域（ロボットの３次元データ，ロボット作業能力テーブル）、１０２ｂ作業環境データ領域（作業対象物／取付部品／作業台等の３次元データ，ロボット設置位置テーブル、作業台の相対位置（位置測定データ））、１０２ｃ動作制御プログラム領域（動作制御プログラム本体，必要作業能力テーブル、キャリブレーションプログラム）、１０２ｄ作業内容データ領域、１０４制御部、１０４ａロボット情報受信部、１０４ｂ動作制御プログラム送信部、１０４ｃ作業能力判断部、１０４ｄ位置測定データ送信部、１０４ｅ復旧制御プログラム生成部、１０４ｆ復旧制御プログラム送信部、１０４ｇ生産管理コンピュータ報告部、１０６通信部、２００生産管理コンピュータ、２０２記憶部、２０２ａ生産ログ、２０４制御部、２０４ａロボット情報受信部、２０４ｂ作業対象物ＩＤ受信部、２０６通信部。

Claims

ロボット管理コンピュータと、それぞれ所定の設置位置に予め設けられ、それぞれ前記ロボット管理コンピュータにネットワークを介して接続される複数のネットワーク装置と、前記複数のネットワーク装置のいずれかに接続され、ロボットを制御するロボットコントローラと、を含むロボットシステムであって、
前記各ネットワーク装置は、
該ネットワーク装置に前記ロボットコントローラが接続される場合に、該ネットワーク装置に予め記憶されるネットワーク識別子を前記ロボット管理コンピュータに送信する手段を含み、
前記ロボット管理コンピュータは、
前記ネットワーク識別子を前記ネットワーク装置から受信する受信部と、
前記各所定の設置位置に関連づけて前記ロボットの動作制御プログラムを記憶する記憶部と、
受信される前記ネットワーク識別子に予め関連づけられた前記ロボットの前記所定の設置位置を取得するとともに、該所定の設置位置に関連づけられた前記動作制御プログラムを、前記ネットワーク装置を介して前記ロボットコントローラに送信する動作制御プログラム送信部と、を含み、
前記記憶部は、前記ロボットに対する、該ロボットの作業台の相対位置を示す位置測定データを前記各所定の設置位置に関連づけて記憶し、
前記ロボット管理コンピュータは、取得される前記所定の設置位置に関連づけられた前記位置測定データを、前記ネットワーク装置を介して前記ロボットコントローラに送信する位置測定データ送信部をさらに含み、
前記ロボットコントローラは、前記位置測定データが示す相対位置に前記ロボットに備えられるアームの先端を移動させ、さらに該先端に設けられた接触センサの出力に基づいて前記作業台の特徴箇所に該先端を一致させ、この際の前記アームの各関節の状態に基づいて前記特徴箇所の相対位置を演算する、ロボットシステム。
請求項１に記載のロボットシステムにおいて、
前記ロボットコントローラは、前記ロボットを識別するロボット識別情報を、前記ネットワーク装置を介して前記ロボット管理コンピュータに送信するロボット情報送信部を含み、
前記ロボット管理コンピュータは、前記ロボット識別情報により識別される前記ロボットが、取得される前記所定の設置位置に関連づけられた前記動作制御プログラムにより制御可能なものであるか否か、を判断する作業能力判断部をさらに含み、
前記動作制御プログラム送信部は、前記作業能力判断部による判断に応じて、取得される前記所定の設置位置に関連づけられた前記動作制御プログラムを前記ロボットコントローラに送信する、ロボットシステム。