JP6460639B2 - ロボットシステムの制御方法、プログラム、記録媒体、及びロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、多関節ロボットアームを用いて複数の作業位置でワーク本体に部品を組み付けるロボットシステム、詳しくは複数の工程の途中でロボットシステムが停止した際の工程への復帰方法に関する。

多関節ロボットアームを用いて所定の作業位置でワーク本体に部品を順次組み付けるロボットシステムが実用化されている。ロボットシステムでは、部品の掴み損ね等でワーク本体に正常に部品を組み付けられなかった場合、モーター過負荷等で異常を検知して、ロボットシステムを自動停止させている。その後、通常は、作業者が作業位置の仕掛りのワーク本体を除去して、ロボットシステムを最初の工程の初期状態にリセットして、新たに最初の工程からロボットシステムを作動させている。

特許文献１には、１個の作業位置に載置されたワーク本体に対して、２台の多関節ロボットアームが複数の部品を順次組み付けるロボットシステムが示される。ここでは、異常が発生すると、カメラで作業位置、部品トレイ、多関節ロボットアームの状態を撮影して、ロボットシステムの停止状態を判断し、停止状態に応じた復旧動作を自動的に実行する。

特開２０１１−１１０６２９号公報

特許文献１では、１つの作業位置に置かれた１個のワーク本体に２台の多関節ロボットアームが順次部品を組み立てるので、複数の作業位置に工程の異なる組み付け状態のワーク本体がある場合に対処できない。

また、特許文献１では、撮影情報に基づいて判断される停止状態ごとに独自の復旧動作を準備する必要がある。本来の複数の工程をそれぞれプログラムして多関節ロボットにティーチングする以外に、本来の複数の工程の作業とは異なる独自の復帰動作や退避位置をそれぞれプログラムして、多関節ロボットに予めティーチングしておく必要がある。このため、復帰動作の種類が増えるとその準備に多大な時間がかかる。

また、異常が発生した工程で停止したロボットシステムから異常が発生したワーク本体なり部品なりを取り外してしまうと、そのワーク本体の存在を前提として実行される異常が発生した工程もその次の工程も実行することはできない。したがって、工程が多くて複雑な場合、異常が発生した工程からオペレータが自己判断で複数の工程の途中に復帰させることは困難である。

本発明は、工程が多くて複雑な場合でも、本来の工程の作業の一部として異常発生後のロボットシステムを自動復帰できるロボットシステムの制御方法を提供することを目的としている。

本発明は、多関節ロボットアームと、複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、前記制御部が、前記ワーク検知部の検知結果に基づいて前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークの有無を認識するワーク認識工程と、前記制御部が、前記仕掛りのワークが前記複数の工程のうち、いずれの段階で停止したのかを認識する段階認識工程と、前記制御部が、前記ロボットアーム検知部の検知結果に基づいて前記多関節ロボットアームの停止位置を認識するロボットアーム認識工程と、前記制御部が、少なくとも前記ワーク認識工程、前記段階認識工程、及び前記ロボットアーム認識工程における認識結果に基づいて、前記仕掛りのワークに対して前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断する判断工程と、前記制御部が、前記判断工程で開始可能と判断した工程を開始する動作位置へ前記多関節ロボットアームを移動させる開始準備工程と、を有することを特徴とするロボットシステムの制御方法である。
また本発明は、多関節ロボットアームと、複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、前記制御部が、前記ワーク検知部の検知結果に基づいて前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークの有無を認識するワーク認識工程と、前記制御部が、前記仕掛りのワークが前記複数の工程のうち、いずれの段階で停止したのかを認識する段階認識工程と、前記制御部が、前記ロボットアーム検知部の検知結果に基づいて前記多関節ロボットアームの停止位置を認識するロボットアーム認識工程と、前記制御部が、少なくとも前記ワーク認識工程、前記段階認識工程、及び前記ロボットアーム認識工程における認識結果に基づいて、前記仕掛りのワークに対して前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断する判断工程と、前記制御部が、前記判断工程で判断した工程に関する情報を表示部に表示する表示工程と、を有することを特徴とするロボットシステムの制御方法である。
また本発明は、多関節ロボットアームと、複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムであって、前記制御部は、前記ワーク検知部の検知結果と前記ロボットアーム検知部の検知結果とに基づいて、前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークに対して、前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断して、当該開始可能な工程を開始する動作位置へ前記多関節ロボットアームを移動させることを特徴とするロボットシステムである。
また本発明は、多関節ロボットアームと、複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムであって、前記制御部は、前記ワーク検知部の検知結果と前記ロボットアーム検知部の検知結果とに基づいて、前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークに対して、前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断して、当該開始可能な工程に関する情報を表示部に表示するように制御することを特徴とするロボットシステムである。

本発明は、複数の工程に含まれるいずれかの工程を選択して複数の工程を再開するので、本来の工程の作業の一部として異常発生後のロボットシステムの復帰動作を実現できる。

実施の形態１のロボットシステムの構成の説明図である。 ワーク本体と部品の組み付け過程の説明図である。 ロボットシステムにおけるワーク本体の組み立て工程の説明図である。 ロボットシステムの制御系の構成の説明図である。 工程状態記憶部の記憶データの説明図である。 ロボットの工程動作を開始すべき初期位置の説明図である。 工程におけるロボットシステムの動作プログラムの説明図である。 ロボットシステムの自動復帰制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
（ロボットシステム）
図１は実施の形態１のロボットシステムの構成の説明図である。図２はワーク本体と部品の組み付け過程の説明図である。

図１に示すように、ロボットシステム１は、作業台２の上に組み立て用の２台の多関節ロボットアームであるロボット３、４を配置している。ロボット３は、先端にロボットハンド３７を設けられている。ロボット４は、ロボットハンド４７を設けられている。

ロボットハンド３７、４７は、ワーク本体の移載や部品の組み付けを行うためのチャック機構３７ｃ、４７ｃをそれぞれ設けられている。チャック機構３７ｃ、４７ｃは、ロボットハンド３７、４７がワーク本体や部品を保持しているか否かを検知可能である。

ロボット３、４は、回動関節で連結された複数のアーム部を有し、いくつかのアーム部は、ねじり関節で一方の回動関節側と他方の回動関節側との間にねじれ角度を任意に設定可能である。回動関節及びねじり関節にはそれぞれエンコーダが設けられて、現在の関節の回動状態が検知されている。

作業台２に隣接させて部品供給トレイ１４が設けられている。部品供給トレイ１４には、組み付け前のワーク本体である複数個のワーク本体７０と複数個の部品７３とがロボット３によって取り出し可能に準備されている。部品供給トレイ１４の反対側で作業台２に隣接させて、部品供給トレイ１５が設けられている。部品供給トレイ１５には、複数個の部品７１がロボット４によって取り出し可能に準備されている。部品供給トレイ１４、１５においては、ワーク本体７０及び部品７１、７３が無くなる前に、図示しない搬送装置によって部品供給トレイ１４、１５にワーク本体７０及び部品７１、７３が速やかに補充される。

図２に示すように、カメラのレンズ本体であるワーク本体７０にレンズの部品７１を組み付けた状態が組み付け中のワーク本体７２である。組み付け中のワーク本体７２にズームレンズ機構の部品７３を組み付けた状態が、組み付け済みのワーク本体７４である。

図１に示すように、作業台２上には、組み立て中のワーク本体を置くための支持台１１、１２、１３が設けられている。作業台２の横には、ワーク本体７４を置くための支持台１３が設けられている。ロボット４は、支持台１１上でワーク本体７０に部品７１を組み付けてワーク本体７２を組み立てる。ロボット３は、支持台１２上でワーク本体７２に部品７３を組み付けてワーク本体７４を組み立てる。組み立て完了したワーク本体７４は、ロボット３によって支持台１３へ移動させた後に、図示しない搬送装置によって、後工程を行うための別の作業台（もしくは梱包を行う装置）へ搬送される。

なお、図１には、説明のためいくつかのワーク本体及び部品を記載しているが、これらは供給されるワーク本体及び部品の数を限定するものではない。また、図１には、図示と理解を簡略化するため、円筒形のワーク本体を例に挙げているが、組み付け対象ワーク本体の形状は円筒形に限定されない。ワーク本体７０及び部品７１、７２は、プレート、バネ、シール、ネジの形状のものや、塗布剤、工具等であってもよい。

また、ロボットシステム１において、組み付けられるワーク本体の数も部品の数も組み付け工数も図１に示す数には限定されない。さらに多くの作業台を準備して、さらに多くの種類と個数のワーク本体及び部品を、さらに多くの工数を実行して組み立ててもよい。

（ワーク本体組み付け動作）
図３はロボットシステムにおけるワーク本体の組み立て工程の説明図である。図３の上方の枠内１００は、ワーク本体の組み付け工程ごとに区切ったロボットシステム１の状態である。図３の中央の枠内３００は、ワーク本体の組み付け工程ごとに区切ったロボット３の動作内容と工程番号である。図３の下方の枠内４００は、ワーク本体の組み付け工程ごとに区切ったロボット４の動作内容と工程番号である。

図３の（ａ）は、ワーク本体の組み付けを行っていない状態である。図３の（ｂ）、（ｃ）、・・・（ｇ）の順番に、ロボット３、４によるワーク本体の組み立て動作が実行されて、ワーク本体に対する部品の組み付け状態が変化する。

図３の（ａ）に示すように、工程１０１では、ロボット３、４が初期状態に保たれて、ワーク本体の組み付けを行っていない。工程１０１の状態からロボットシステム１が起動して、部品の組み付け作業を開始する。

図３の（ｂ）に示すように、工程１０２では、ロボット３が供給トレイ１４上のワーク本体７０を一つ取り出して、作業台２上の支持台１１に置く動作３０１を行う。置く動作３０１が終了した状態が工程１０２の初期状態である。

図３の（ｃ）に示すように、工程１０３では、ロボット４が供給トレイ１５上の部品７１を一つ取り出して、支持台１１に設置されたワーク本体７０に組み付ける動作４０２を行う。組み付ける動作４０２が終了した状態が工程１０３の初期状態である。

図３の（ｄ）に示すように、工程１０４では、ロボット４が支持台１１に設置された組み付け中のワーク本体７２を支持台１２へ移動させる動作４０３を行う。これと並行して、ロボット３が供給トレイ１４上のワーク本体７０を一つ取り出して、ロボット４の動作状況を確認しながら作業台２上の支持台１１に置く動作３０３を行う。移動させる動作４０３及び置く動作３０３が終了した状態が次の工程１０４の初期状態である。

図３の（ｅ）に示すように、工程１０５では、ロボット３が供給トレイ１４上の部品７３を一つ取り出して、支持台１２に載置された組み付け中のワーク本体７２に組み付ける動作３０４を行う。これと並行して、ロボット４が供給トレイ１５上の部品７１を一つ取り出して、支持台１１に載置されたワーク本体７０に組み付ける動作４０４を行う。組み付ける動作３０４及び組み付ける動作４０４が終了した状態が工程１０５の初期状態である。

図３の（ｆ）に示すように、工程１０６では、ロボット３が支持台１２に設置された組み付け済のワーク本体７４を支持台１３へ移動させる動作３０５を行う。これと並行して、ロボット４が支持台１１に設置された組み付け中のワーク本体７２を取り出して、ロボット３の動作状況を確認しながら支持台１２へ移動させる動作４０５を行う。移動させる動作３０５及び移動させる動作４０５が終了した状態が工程１０６の初期状態である。

図３の（ｇ）に示すように、工程１０７では、ロボット３が供給トレイ１４上のワーク本体７０を一つ取り出して作業台２上の支持台１１に置く動作３０６を行う。置く動作３０６が終了した状態が工程１０７の初期状態である。工程１０７は、ワーク本体７４が支持台１３から搬出されることで、図３の（ｄ）に示す工程１０４と同一状態となる。そのため、工程１０７が終了した以降は、工程１０４から工程１０７の間で組み付け動作が繰り返し行われる。

（制御システム）
図４はロボットシステムの制御系の構成の説明図である。なお、ロボット４の制御部４０は、ロボット３のロボット制御部３０と同様に構成され、制御部５０によってロボット３のロボット制御部３０と同様に制御される。このため、以下の説明では、ロボット３のロボット制御部３０及びその制御内容について説明し、ロボット４のロボット制御部４０及びその制御内容に関する重複した説明を省略する。

図４に示すように、ワーク本体の有無を取得する手段として、支持台１１、支持台１２、支持台１３には、光学式のワーク本体検知センサ２１、２２、２３がそれぞれ設置されている。また、ロボットハンド３７、４７は、把持の電流値によりワーク本体及び部品の有無を判断している。ただし、ロボットハンド３７、４７がワーク本体及び部品の掴み状態の有無を取得する手段は、これらに拘束されることはなく如何なる方法でもよい。

制御部５０は、メモリと演算素子と入出力インターフェイスを備えたコンピュータシステムで構成されて、ロボットシステム１全体を統括して制御する。ロボット制御部３０は、制御部５０の指令に従ってロボット３の動作を制御する。ロボット制御部４０は、制御部５０の指令に従ってロボット４の動作を制御する。以下では、プログラムによって実現される工程を機能的な手段で表現して実施の形態１における制御を説明する。

装置状態記憶部５１は、図３に示す工程１０１〜１０７におけるロボットシステム１が工程を開始しうる状態、すなわち各工程の初期状態を記憶している。

ワーク本体有無取得部５６は、ワーク本体検知センサ２１、２２、２３の出力に基づいてワーク本体の有無の状態を継続的に取得している。装置状態判断部５４は、通常の組み立て作業のシーケンスにおいて、ロボット３、ロボット４、ワーク本体有無取得部５６、及び装置状態記憶部５１の出力状態から次に行うべき工程を判断する。動作順序制御部５７は、通常の組み立て作業のシーケンスにおいて、ロボット制御部３０、４０に指令を与えて装置状態判断部５４によって判断された工程を順次実行して、ワーク本体７０をワーク本体７４に組み立てる。

教示位置記憶部３１は、ロボット３の教示点座標を記憶している。ロボット座標取得部３６は、ロボット現在位置座標を取得する。位置判断部３４は、取得したロボット現在位置座標が復帰可能として登録している位置に該当するかを判断する。

ロボット動作制御部３５は、制御部５０の制御に従ってロボット３を動作させる。教示位置記憶部３１は、予め設定されたロボット３の複数の姿勢及び動作を記憶する。工程内使用位置記憶部３２は、ロボット３の工程の動作で使用する姿勢を座標値として記憶する。復帰位置記憶部３３は、ロボット３の復帰を可能とする初期状態を座標値として記憶する。

以上説明したように、ロボットシステム１では、複数の作業位置の一例である支持台１１、１２、１３にワーク本体が載置され、複数備えられた多関節ロボットアームの一例であるロボット３、４によって部品７１、７３を組み付けられる。ワーク本体検知部の一例であるワーク本体検知センサ２１、２２、２３は、支持台１１、１２、１３におけるワーク本体の有無を検知する。そして、制御部５０は、複数の工程を実行して、支持台１１、１２、１３の間でワーク本体を移動させ、支持台１１、１２で異なる工程段階のワーク本体を組み立てるように、ロボット３、４により部品を組み付けさせる。

（ワーク本体進捗状態記憶部）
ワーク本体進捗状態記憶部５２には、ロボットシステム１が停止された時点で記憶されたシステム内のワーク本体の状態が表１のように保存されている。

表１に示すように、ワーク本体進捗状態記憶部５２は、ワーク本体が存在しうる場所ごとに、ワーク本体の組み付け進捗状態を変数にて記憶する構造となっている。変数の値が０のときはワーク本体がその場所において存在しないことを表している。

また、変数の値が７０のときは、図２に示す部品が組み付けられていないワーク本体７０がその場所に存在することを表している。７１のときは部品７１が、７２のときは組み付け中のワーク本体７２が、７３のときは部品７３が、７４のときは組み付け済ワーク本体７４がそれぞれその場所に存在することを表している。

また、それぞれの場所における変数の値は、各工程の動作信号やワーク本体有無取得部５６により取得するワーク本体無しの信号によって刻々と書き換えられる。例えば、ロボットシステム１にトラブルが発生して停止した際に支持台１１の変数の値が７０であったとする。このとき、作業者が支持台１１のワーク本体７０を取り出すと、制御部５０は、ワーク本体有無取得部５６を通じてワーク本体検知センサ２１のワーク本体無し信号を検知して、支持台１１の変数の値を０に書き換える。

しかし、ロボットシステム１にトラブルが発生して停止した後に、必要な処理を行ってロボットシステム１を通常動作に復帰させる際に、作業者は、操作パネルＳＰを通じて、ワーク本体進捗状態記憶部５２の変数の値を書き換えることができる。例えば、ワーク本体が存在しない状態の支持台１２に作業者が必要な処理として組み付け中のワーク本体７２を置いた場合、操作パネルＳＰを通じて作業者が自ら支持台１１の変数の値を７２に書き換える必要がある。実施の形態１では、支持台１１上のワーク本体の有無は自動的に取得できるが、工程の進捗状況は自動的に取得できないからである。

したがって、ワーク本体が存在しうる場所にてワーク本体の組み付け進捗状態をカメラの撮影画像の画像処理、変位センサ、重量センサなど別の手段により検知できる場合は、別の手段の検知信号によって変数の値を自動的に書き換えることが望ましい。作業者の操作ミスを回避できるからである。

（工程状態記憶部）
図５は工程状態記憶部の記憶データの説明図である。図５に示すテーブルは、工程番号欄５３１に記載された工程１０１〜１０７のそれぞれについて工程状態を特定するパラメータの設定値を配置している。そして、工程１０１〜１０７の具体的な工程状態は、ワーク本体状態欄５３２及びロボット状態欄５３３、その他の状態欄５３４の各項目で構成される。

ワーク本体状態欄５３２には、工程１０１〜１０７を行うためのワーク本体の組み付け進捗状態を表す変数を設定値として登録しておく。ロボット状態欄５３３には、工程１０１〜１０７を行うためのロボット３、４の工程動作を開始すべき初期位置を設定値として登録しておく。その他の状態欄５３４には、工程１０１〜１０７を行うための供給ユニットやその他のユニット、機種情報や組み立てに関わる補正値の確定など必要な状態を設定値として登録しておく。

（復帰位置記憶部）
図６はロボットの工程動作を開始すべき初期位置の説明図である。図６のテーブルは一行ごとにロボットの工程動作を開始すべき初期位置をＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γ、δの座標値として複数設定してある。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、ロボット３の複数の回動関節の回動角度に基づいて計算されるロボットハンド３７の基準点の座標値である。α、β、γ、δは、ロボット３の基台及び複数のアーム部に配置された複数のねじり関節のねじり角度である。

複数あるロボット停止パターンに対応するため、この座標値は通常の組み立て動作で使用する座標値のうちから、ワーク本体に部品を組み付けている最中のものを差し引いた多くのものを設定しておくことが望ましい。

（工程動作プログラム）
図７は工程におけるロボットシステムの動作プログラムの説明図である。図７に示すように、ロボット動作制御部３５は、工程（１０１〜１０７）をさらに分解したロボット３の動作のプログラムを順次実行して各工程（１０１〜１０７）を実行する。

プログラムは、工程（１０１〜１０７）の動作ごとに複数に別れたものであり、それぞれに独立した番号が振られている。ロボット動作制御部３５は、動作順序制御部５７または復帰手順制御部５５より動作すべき工程の番号及び指示情報を受け、それに対応した工程の動作をロボット３に指令する。

（復帰手順制御部）
実施の形態１では、一連の工程の実行中に異常が発生してロボットシステムが自動停止した際に、トラブルの原因を作業者が手作業により取り除く。その後、作業者が操作パネルＳＰを通じて通常の工程動作への復帰を指令した際に、制御部５０が、どの工程（１０１〜１０７）の初期状態へ復帰すればよいかを自動で判断して復帰動作を行う。

図４に示すように、停止状態から復帰させる動作中、復帰手順制御部５５は、ロボット制御部３０、４０に指令を与えて、ロボット３、４を装置状態判断部５４によって判断された通常の各工程１０１〜１０７のいずれかに復帰させる。

位置判断部３４は、ロボット座標取得部３６により停止中のロボット３の現在位置座標値を取り込み、取り込んだ座標値が復帰位置記憶部３３に設定された座標値の設定された閾値内にあるかどうかを判断する。この判断により、ロボット３の現在位置が復帰を可能とする位置にあるかどうかがわかる。ロボット３の現在位置が復帰を可能とする位置にある場合、装置状態判断部５４は、ワーク本体有無取得部５６により取得した現在のワーク本体の状態及び組み付け進捗状態と、工程状態記憶部に設定されたワーク本体状態とか一致しているか否かを判断する。

この判断により次に行うべき工程が存在するかどうかがわかる。次に行うべき工程が存在する場合、復帰手順制御部５５は、その工程を始めるための装置状態へロボット３、４を自動で復帰させる。以上の手順は、後程、フローチャートを参照して詳細に説明する。

（ロボットシステムの自動復帰制御の流れ）
ロボットシステム１のトラブル発生に伴う一時停止からの復帰処理の流れを具体的な例を挙げて説明する。

図３の（ｄ）に示すように、工程１０４でロボット３、４が動作して、支持台１２に置かれた組み付け中のワーク本体７２に部品７３を組み付けているときにトラブル（以下、部品７３組み付けトラブルと称する）が発生したとする。

このとき、トラブル発生後も、ロボットシステム１の支持台１１においては、トラブル発生に関係のない工程であるロボット４による部品７１の組み付け動作４０４は途中で停めることなく実行される。このため、トラブル発生後、ロボット３は、部品７３組み付けトラブルにより部品７３組み付け動作３０４の途中で停止し、ロボット４は、図３の（ｅ）に示すように、部品７１の組み付け動作４０４を終了したところで停止する。ロボットシステム１の停止の原因である部品７３の組み付けトラブルは、ワーク本体７２に起因していることがしばしばあるため、トラブルの原因となったワーク本体７２は作業者によって支持台１１から取り除かれる。

また、ワーク本体７２に部品７３を組み付けているときにトラブルが発生しているので、作業者は、再度、ロボットシステム１を起動させる前に、支持台１１からワーク本体７２を取り除くと同時にロボットハンド３７から部品７３を取り除く。このため、作業者は、図３の（ｅ）に示す状態からワーク本体７２及び部品７３を取り除いた状態で、操作パネルＳＰを通じて通常シーケンスへの復帰を指令することになる。このとき、どの工程に復帰すべきかが課題となる。

図３の（ｅ）の支持台１１、１２におけるワーク本体の状態のみに着目すれば、支持台１２に置かれたワーク本体７２を取り除いた状態は図３の（ｃ）に示す工程１０３の開始時のワーク本体の状態と同じである。よって、工程１０３を行うための状態、つまりロボット３は動作３０１の終了の位置へ、ロボット４は動作４０２の終了の位置へそれぞれ移動させればよいことになる。

実施の形態１では復帰方法がわかり易い具体例を取り挙げて説明したが、トラブルが発生した際にどの工程へ復帰すればよいかを判断することは非常に複雑である。また、ロボットシステム１内のすべての仕掛りワーク本体を取り出して、図３の（ａ）に示す工程１０１の開始時の状態へ復帰させて再度起動させる場合、判断の複雑さは軽減されるが稼働率が低下する問題が発生する。

（フローチャート）
図８はロボットシステムの自動復帰制御のフローチャートである。

図４を参照して図８に示すように、制御部５０は、ロボット３、４の現在の座標値をロボット制御部３０、４０から取り込む（Ｓ６０１）。

制御部５０は、取り込んだロボット３、４の現在の座標値がロボット３、４の復帰位置座標値のあらかじめ設定された閾値内にあるかどうかを照合する（Ｓ６０２）。照合は、ロボット３、４の現在の座標値と図６に示した復帰位置のテーブルに設定された座標値とを一行ごとに順次比較する。

制御部５０は、図６のテーブルの復帰位置番号の最終行まで全て該当無しとなった場合（Ｓ６１３のＹＥＳ）、現在位置が復帰位置近傍でない旨を操作パネルＳＰに表示して（Ｓ６１５）、復帰動作を終了する（ステップ６１１）。現在の位置から復帰動作を実行すると、ロボット３、４が干渉などの問題を引き起こす可能性があるからである。

一方、制御部５０は、図６に示したテーブルに該当する座標値が存在する場合は、その該当する復帰位置番号を記憶する（Ｓ６０３）。制御部５０は、ロボット４についてもロボット３と同様にＳ６０２及びＳ６０３の制御を実行する。

制御部５０は、ワーク本体検知センサ２１、２２、２３の出力に基づいて取得された現在のワーク本体の有無を示す現在のワーク本体状態、および停止した工程で記録されているそれぞれのワーク本体の組み付け進捗状態を読み込む（Ｓ６０４）。そして、読み込んだワーク本体状態が図５に示すテーブル上のワーク本体状態５３２のいずれかの工程と一致があるかどうかを照合する（Ｓ６０５）。照合は表１に示した現在のワーク本体状態の値と図５のテーブルのワーク本体状態５３２の各工程の値とを一行ごとに順次比較する。

制御部５０は、ワーク本体状態５３２の最終行まで全て該当無しとなった場合（Ｓ６１７のＹＥＳ）、ワーク状態が一致しない旨を操作パネルＳＰに表示して（Ｓ６１９）、復帰動作を終了する（Ｓ６１１）。現在のワーク本体状態から通常の組み付け動作シーケンスに復帰することは不可能だからである。

上述したワーク本体７２に対する部品７３の組み付けトラブルによる停止を例に挙げると、停止したときのワーク本体有無取得部５６は表２の状態となっている。

この状態から組み付け中のワーク本体７２及び部品７３を取り出すとワーク本体進捗状態記憶部５２は表３の状態となる。

表３の状態は図６に示す工程１０３と同一となるため、照合による該当有りとなる。制御部５０は、該当した工程状態番号を記憶する（Ｓ６０６）。

制御部５０は、ロボット３、４を図６に示す該当する復帰位置番号の座標位置から予め登録した中間経由位置の座標位置へ移動させる（ステップ６０７）。なお、中間経由位置は、いずれの工程の動作開始位置へも移動できる位置を登録しておくことが望ましい。また、制御部５０には、予め各復帰位置番号の座標位置から中間経由位置の座標位置への移動プログラムを設定しておく。

制御部５０は、次にロボット３、４を、記憶しておいた工程１０３に対応する開始すべき位置番号Ｐ１１０、Ｐ１９４へ移動させる（ステップ６０８）。制御部５０は、次にロボット３、４による組み立て工程を工程１０３から再開して（Ｓ６０９）、必要な組み立て数量に達すると（Ｓ６１０のＹＥＳ）、動作を終了する（ステップ６１１）。

なお、実施の形態１では、停止時に仕係りのワーク本体を取り出した場合の通常シーケンスへの復帰動作を説明したが、本発明は、トラブル発生時にワーク本体を途中で取り出す場合には限られない。上述した部品７３組み付け異常による停止の例において、組み付け中のワーク本体７２及び部品７３を取り除く必要が無い場合にもそのまま対応できる。人の手作業により組み付け中のワーク本体７２に部品７３を組み付け、支持台１２に組み付け済ワーク本体７４を設置した場合にもそのまま対応できる。

なお、組み付け中のワーク本体７２及び部品７３を取り除く必要が無い場合とは、部品７３が正常に組み付いているにも関わらず異常発生のための設定値に余裕が無かったために誤って異常を発生してしまった場合が考えられる。組み付け中ワーク本体７２及び部品７３を取り除く必要が無い場合や人の手作業により支持台１２に組み付け済ワーク本体７４を設置した場合は、操作パネルＳＰの操作によりワーク本体進捗状態記憶部５２の値を書き換えることにより復帰動作が可能である。この場合、取り出す仕掛り品が少なくなるため、ロボットシステム１の全体の稼働率もより一層向上する。

以上説明したように、操作部の一例である操作パネルＳＰは、複数の工程のうちのいずれかの工程においてロボットシステム１が停止して作業者が停止原因を除去する必要な作業を実施した後に、作業者が工程への復帰を指令操作可能である。ワーク本体認識工程及び組み付け段階認識工程の一例であるＳ６０４では、ワーク本体検知センサ２１、２２、２３の検知結果に基づいて支持台１１、１２、１３におけるワーク本体の有無とワーク本体の部品組み付け段階とを認識する。ロボットアーム認識工程の一例であるＳ６０１では、ロボットアーム検知部の一例であるエンコーダの出力に基づいてロボット３、４の停止位置を認識する。

判断工程の一例であるＳ６０２、Ｓ６０５では、上記の認識結果に基づいて、複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断する。開始準備工程の一例であるＳ６０８では、いずれかの工程を開始可能と判断した場合に停止位置から当該開始可能な工程を開始する動作位置へロボット３、４を移動させる。開始工程の一例であるＳ６０９では、停止位置から開始可能な工程を開始する動作位置へロボット３、４を移動させた後に当該開始可能な工程を開始させる。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、ロボットシステム１の停止時に支持台１１からワーク本体７２を取り出した場合においても、支持台１１、１２、１３に残存したワーク本体状態から、次に行うべき工程の原点位置へ復帰動作を行うことができる。これにより、作業者の復旧作業の軽減や復旧作業時の操作ミスの防止をすることができる。また、復旧時間を短縮することにより、ロボットシステム全体の稼働率も向上する。多工程の作業を行うロボットシステムがトラブルにより停止した際、仕掛りのワーク本体を全て取り除いて初期状態へ復帰動作を行わせる必要が無い。仕掛りのワーク本体全てを取り出さずに任意の工程から起動できるように復帰動作を行っても、残存する仕掛りワーク本体に合せて次に行うべき工程が自動選択されるので、作業者にとって復帰作業が単純で易しい。

実施の形態１では、設定部の一例である操作パネルＳＰは、支持台１１、１２、１３におけるワーク本体の部品組み付け段階を設定可能である。設定を行ったとき、制御部５０は、ロボットシステム１が停止したときとは異なる、作業者が設定したワーク本体の部品組み付け段階を認識する。このため、作業者等の判断による任意の復旧処理を施した状態で、通常シーケンスへの復旧を試すことができる。復旧できない場合は、さらに復旧処理を施して再度通常シーケンスへの復旧を試せばよい。

実施の形態１では、表示部の一例である操作パネルＳＰは、複数の工程への復帰を指令操作したときに、複数の工程への復帰が不可能であることを表示可能である。表示工程の一例であるＳ６１５、Ｓ６１９では、複数の工程のうちのいずれの工程も開始不可能と判断した場合に、複数の工程への復帰が不可能であることを操作パネルＳＰに表示する。このため、作業者等の判断による任意の復旧処理を施した状態で、通常シーケンスへの復旧を試すことができる。復旧できない場合は、さらに復旧処理を施して再度通常シーケンスへの復旧を試せばよい。

実施の形態１では、退避工程の一例であるＳ６０７は、ロボット３、４をそれぞれの動作位置へ移動させる前に、ロボット３、４の移動過程における相互干渉を回避可能な所定の中間経由位置へロボット３、４の少なくとも１つを移動させる。このため、通常シーケンスであり得ない工程間の移動を行った場合でもロボット３、４に干渉を生じさせることなく動作位置へ移動させて通常シーケンスを開始できる。

（比較例）
初期のロボットシステムは、ワーク本体組み付けに関わる複数の作業を各工程に分け、その工程をそれぞれ担当する多関節ロボットがワーク本体の搬送路に沿って複数設けられていた。この場合、異常によりロボットシステムが停止した際に、通常の工程作業へ復帰させる方法は、停止が発生した工程の一区画についてワーク本体を取り出して初期状態へ復帰動作を行うという単純な方法で済む。

これに対して、近年のロボットシステムは、ワーク本体組み付けに関わる複数の工程作業を同時に並行して実行する多能工ロボットシステムである。多能工ロボットシステムの場合、異常によりロボットシステムが停止した際に、仕掛りのワーク本体を全て取り除いて初期状態へ復帰動作を行うと生産性が上がらない。また、仕掛りのワーク本体全てを取り出さずに任意の工程から起動できるように復帰動作を行うことは、ロボットの干渉を考慮すると複雑になる。残存する仕掛りワーク本体によって次に行うべき工程が変更になる点でも複雑になる。

特許文献１には、多能工ロボットシステムの復帰方法として、異常発生時にその周辺の撮像を行い、取得した画像とあらかじめ記憶されている複数の異常状態の画像から復帰動作のパターンを決定し、ロボットシステムを通常シーケンスへ復帰させている。しかし、このような復帰方法では、新たな異常パターンを作成した場合に、その異常パターンに対応した復帰動作が個別に準備されていないと復帰できない。また、ロボットシステムの登録座標値を変更した場合に、これまでに記憶された画像との差異によってそれまで復帰できたものが復帰できなくなるという問題もある。

これに対して、実施の形態１では、停止中のロボット３、４の現在位置座標値を取り込み、取り込んだ座標値が組み立て動作で使用しているあらかじめ定めた座標値の設定された閾値内にあるかどうかを判断している。そして、閾値内にあると判断した際にはさらにワーク本体の組み付け進捗状態とワーク本体状態に、各工程の開始状態との一致があるかどうかを判断している。そして、一致があると判断した際には次に行うべき工程を選定し、選定された工程を始めるための装置状態へ自動で復帰している。

このため、作業者等による復旧作業の軽減や復旧作業時の操作ミスによるトラブルの防止をすることができる。また、復旧時間を短縮することによりロボットシステム全体の稼働率も向上する。また、ロボットの座標値を復帰動作の判断に使用しているため、新たな異常パターンを作成した場合にも、ロボットの登録座標値を変更した場合にも、追加の復帰パターンを決定して、その設計をすることなく復帰動作を行うことができる。

＜その他の実施の形態＞
図４に示すように、ロボットシステム１が停止して作業者等が工程への復帰を指令操作したとき、制御部５０が、２以上の工程を開始可能と判断する場合がある。この場合、制御部５０は、開始可能と判断したすべての工程を操作パネルＳＰに表示して、操作パネルＳＰ上で作業者等に開始すべき工程を選択させる。

実施の形態１のロボット制御システムの制御方法の各工程は、コンピュータに実行させるためのプログラム、もしくは当該プログラムを記録した磁気ディスク、光学ディスク等の記録媒体として実施できる。

１ ロボットシステム、２ 作業台、３、４ ロボット
１１、１２、１３ 支持台、１４、１５ 部品供給トレイ
２１、２２、２３ ワーク本体検知センサ
３０、４０ ロボット制御部、３１、４１ 教示位置記憶部
３２、４２ 工程内使用位置記憶部、３３、４３ 復帰位置記憶部
３４、４４ 位置判断部、３５、４５ ロボット動作制御部
３６、４６ ロボット座標取得部、３７、４７ ロボットハンド
５０ 制御部、５１ 装置状態記憶部、５２ ワーク本体進捗状態記憶部
５３ 工程状態記憶部、５４ 装置状態判断部、５５ 復帰手順制御部
５６ ワーク本体有無取得部、５７ 動作順序制御部
７０、７２、７４ ワーク本体、７１、７３ 部品、１０１〜１０７ 工程

Claims (12)

1. 多関節ロボットアームと、
   複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、
   前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、
   前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、
   前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、
   前記制御部が、前記ワーク検知部の検知結果に基づいて前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークの有無を認識するワーク認識工程と、
   前記制御部が、前記仕掛りのワークが前記複数の工程のうち、いずれの段階で停止したのかを認識する段階認識工程と、
   前記制御部が、前記ロボットアーム検知部の検知結果に基づいて前記多関節ロボットアームの停止位置を認識するロボットアーム認識工程と、
   前記制御部が、少なくとも前記ワーク認識工程、前記段階認識工程、及び前記ロボットアーム認識工程における認識結果に基づいて、前記仕掛りのワークに対して前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断する判断工程と、
   前記制御部が、前記判断工程で開始可能と判断した工程を開始する動作位置へ前記多関節ロボットアームを移動させる開始準備工程と、を有することを特徴とするロボットシステムの制御方法。
2. 前記制御部が、前記開始準備工程により前記多関節ロボットアームを移動させた後に、当該開始可能と判断した工程を開始させる開始工程を有することを特徴とする請求項１に記載のロボットシステムの制御方法。
3. 前記ロボットシステムは、前記複数の工程として前記複数の作業位置における前記ワークの組み付け作業を設定可能な設定部を備え、
   前記段階認識工程は、前記設定部を通じて設定した工程を認識することを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステムの制御方法。
4. 前記ロボットシステムは、さらに表示部を備え、
   前記制御部が、前記判断工程において前記複数の工程のうちのいずれの工程も開始不可能と判断した場合に、当該判断を示す情報を前記表示部に表示する表示工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
5. 前記多関節ロボットアームを複数備え、
   前記開始準備工程では、複数の前記多関節ロボットアームそれぞれを、前記判断工程で開始可能と判断した工程を開始する動作位置へ移動させる前に、複数の前記多関節ロボットアームの移動過程における相互干渉を回避可能な経由位置へ複数の前記多関節ロボットアームの少なくとも１つを移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
6. 多関節ロボットアームと、
   複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、
   前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、
   前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、
   前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、
   前記制御部が、前記ワーク検知部の検知結果に基づいて前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークの有無を認識するワーク認識工程と、
   前記制御部が、前記仕掛りのワークが前記複数の工程のうち、いずれの段階で停止したのかを認識する段階認識工程と、
   前記制御部が、前記ロボットアーム検知部の検知結果に基づいて前記多関節ロボットアームの停止位置を認識するロボットアーム認識工程と、
   前記制御部が、少なくとも前記ワーク認識工程、前記段階認識工程、及び前記ロボットアーム認識工程における認識結果に基づいて、前記仕掛りのワークに対して前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断する判断工程と、
   前記制御部が、前記判断工程で判断した工程に関する情報を表示部に表示する表示工程と、を有することを特徴とするロボットシステムの制御方法。
7. 前記ロボットシステムは、あらかじめ、前記複数の工程のそれぞれに対して、ワークの状態とロボットアームの状態とを対応付けた情報を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記判断工程は、前記仕掛りのワークに対する前記段階認識工程の認識結果と、前記記憶部に記憶されている情報とを照合することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
8. 前記ロボットアーム認識工程は、停止中のロボットアームの位置座標値を取得し、
   前記判断工程は、前記位置座標値が、前記複数の作業位置から所定の範囲内であるかどうかを判断することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロボットシステムの制御方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載されたロボット制御システムの制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. 請求項９に記載されたプログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
11. 多関節ロボットアームと、
    複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、
    前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、
    前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、
    前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムであって、
    前記制御部は、前記ワーク検知部の検知結果と前記ロボットアーム検知部の検知結果とに基づいて、前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークに対して、前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断して、当該開始可能な工程を開始する動作位置へ前記多関節ロボットアームを移動させることを特徴とするロボットシステム。
12. 多関節ロボットアームと、
    複数の作業位置で異なる複数の工程を実行可能な前記多関節ロボットアームを制御する制御部と、
    前記複数の工程のいずれかの工程においてロボットシステムが停止して停止原因を除去する作業を実施した後のワークの有無を検知可能なワーク検知部と、
    前記作業を実施した後の前記多関節ロボットアームの座標位置を検知可能なロボットアーム検知部と、
    前記作業を実施した後に前記複数の工程のいずれかへの復帰を指令操作可能な操作部と、を備えるロボットシステムであって、
    前記制御部は、前記ワーク検知部の検知結果と前記ロボットアーム検知部の検知結果とに基づいて、前記ロボットシステムが停止した際の仕掛りのワークに対して、前記複数の工程のうちのいずれかの工程が開始可能か否かを判断して、当該開始可能な工程に関する情報を表示部に表示するように制御することを特徴とするロボットシステム。

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