JP6821572B2

JP6821572B2 - 複数のロボットシステム間の情報共有システム及び情報共有方法

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Publication number: JP6821572B2
Application number: JP2017536170A
Authority: JP
Inventors: 康彦橋本; 掃部　雅幸; 雅幸掃部
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: US10932874B2; EP3342555A1; WO2017033378A1; WO2017033365A1; TW201710043A; EP3342549A4; US20180257240A1; KR102018242B1; JP2021053802A; JPWO2017033359A1; US10806534B2; TW201707885A; TW201714102A; US20180243910A1; TW201713473A; EP3342552A4; WO2017033351A1; WO2017033356A1; US10631942B2; EP3342549A1

Description

本発明は、複数のロボット間の情報共有システム及び情報共有方法に関する。

従来から、製造現場では溶接、塗装、部品の組付け、シール剤の塗布などの繰り返し作業が産業用ロボットにより自動で行われている。ロボットに作業を行わせるためには、作業に必要な情報をロボットに指示し、記憶させる教示が必要になる。ロボットの教示方式としては、例えば、教示者がロボットを直接触って動かすことによるダイレクト教示、ティーチングペンダントを用いた遠隔操縦による教示、プログラミングによる教示、マスタースレーブによる教示などがある。例えば特許文献１には、ダイレクト教示によりロボットアームに作業の軌道を記憶させる教示作業の一例が開示されている。

ところで、種々の理由からロボットに教示した動作を部分的に変更する必要が生じる場合がある。例えば、ロボットの作業対象や作業環境などが教示時のものから部分的に変化した場合には、ロボットが目的の作業を遂行できなくなったり、作業の精度が悪化したりするなどの問題が生じ得る。また、教示作業を終えた後に、当初作成した教示情報では作業の一部において不具合があることが発見される場合もある。このような場合には、改めて教示作業を行うことにより、ロボットの自動運転に使用される教示情報を変更することになる。

特開２０１３−７１２３１号公報

しかし、上記教示には熟練者の技術が必要になることが多く、多くの時間と労力を要するため教示者に負担となっており、これは、ロボット動作の一部を変更する場合であっても同様である。近年、我が国では、いわゆる少子高齢化の進展に伴って、熟練者の絶対数が減少するという問題に直面している。特に多数の産業用ロボットが導入されている製造現場では、この問題はより深刻である。

そこで、本発明は、多数の産業用ロボットが導入されている製造現場において熟練者の技術を有効に活用することを目的とする。

本発明の一態様に係る複数のロボットシステム間の情報共有システムは、ネットワークを介して互いに通信可能に接続され、ロボットの所定の動作を予め設定し且つその動作を繰り返し修正することが可能に構成された複数のロボットシステムと、前記ネットワークに接続され、少なくとも一の前記ロボットシステムにおいて修正された所定の動作をロボットに実行させるための動作情報である修正動作情報を含む修正情報を記憶する記憶装置と、を備え、前記複数のロボットシステムの各々のロボットシステムは、前記記憶装置に記憶された修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットを動作させる。

上記構成によれば、一つのロボットシステムにおいて熟練者により修正されたロボットの修正情報が、複数のロボットシステムの各々のロボットシステムにおいて共有される。共有された修正情報に基づきロボットを動作させることができる。これにより、その他のロボットシステムでの修正作業や新規ロボットシステムの設定作業の負担を軽減することができる。

前記複数のロボットシステムは複数の工場の各々に設置され、前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報にその修正回数に応じた重み付け値を追加し、ロボットの最適な動作を決定してもよい。

上記構成によれば、複数の工場の各々から取得した複数のロボットシステムについての修正動作情報にその修正回数に応じた重み付け値が追加されるので、サンプルデータの信頼性が向上する。これにより、ロボットの最適な動作を決定し、全ての工場で情報を共有することができ、ひいては、各工場におけるロボットシステムの修正作業や工場建設時の新規ロボットシステムの設定作業の負担を軽減することができる。

前記複数のロボットシステムは複数の工場の各々に設置され、前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報に、当該修正動作情報の前回値と今回値の差である修正量のうち、最後(latest)の修正量に応じた重み付け値を追加し、ロボットの最適な動作を決定してもよい。

上記構成によれば、複数の工場の各々から取得した複数のロボットシステムについての修正動作情報に当該修正動作情報の前回値と今回値の差である修正量のうち、最後(latest)の修正量の大小に応じた重み付け値が追加されるので、サンプルデータの信頼性が更に向上する。これにより、ロボットの最適な動作を決定し、全ての工場で情報を共有することができる。

前記複数のロボットシステムは作業環境の異なる複数の工場の各々に設置され、前記複数の工場の各々の状況を示す状況情報を取得する状況情報取得部を更に備え、前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報及び前記状況情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報にその状況情報に応じた重み付け値を追加し、前記複数の工場毎にロボットの最適な動作を決定してもよい。

上記構成によれば、取得した修正動作情報に各工場の状況情報に応じた重み付け値が追加されるので、複数の工場毎にロボットの最適な動作を決定し、全ての工場で情報を共有することができる。これにより、各工場の作業環境の相違を吸収し、各工場におけるロボットシステムの修正作業や工場建設時の新規ロボットシステムの設定作業の負担を軽減することができる。また、工場毎の作業環境に応じて共有情報に重みを付けてもよい。

上記のロボットシステムにおいて、前記ロボット本体は例えばスレーブアームであり、前記動作修正装置は例えば前記スレーブアームの作業エリア外に設置されたマスターアームでもよい。

本発明のその他の態様に係る情報共有方法は、ネットワークを介して互いに通信可能に接続され、ロボットの所定の動作を予め設定し且つその動作を繰り返し修正することが可能に構成された複数のロボットシステム間の情報共有方法であって、少なくとも一の前記ロボットシステムにおいて修正された所定の動作をロボットに実行させるための動作情報である修正動作情報を含む修正情報を、前記ネットワークに接続された記憶装置に記憶し、前記複数のロボットシステムの各々のロボットシステムにおいて、前記記憶装置に記憶された修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットを動作させる。

本発明によれば、多数の産業用ロボットが導入されている製造現場において熟練者の技術を有効に活用することができる。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、第１実施形態に係る複数のロボット間の情報共有システムの構成を示す概略図である。図２は、図１のロボットシステムの構成を示す模式図である。図３は、図２のロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。図４は、図３の動作制御部の制御系のブロック図の一例を示す図である。図５は、図２のロボットシステムによるロボット動作の修正の具体例を示す図である。図６は、図１のサーバにおける処理の一例を示すフローチャートである。図７は、図１のサーバが受信した修正情報の一例を示すグラフである。図８は、図１のサーバで管理されるデータの一例である。図９は、第２実施形態に係る情報共有システムのサーバが受信した修正情報の一例を示すグラフである。図１０は、第３実施形態に係る情報共有システムが備えるロボットシステムの構成を示す模式図である。図１１は、上記情報共有システムのサーバが受信した修正情報の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
［情報共有システム］
図１は、第１実施形態に係る複数のロボット間の情報共有システム１の構成を示す概略図である。図１に示すように、情報共有システム１は、インターネット３に接続された複数の工場１０と、インターネット３を介して複数の工場１０に接続されたサーバ２とを有する。この情報共有システム１は、サーバ２に記憶された情報を、インターネット３を介して複数の工場１０で共有することができる。

サーバ２は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、記憶装置、通信インタフェースを備えるパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。本実施形態ではサーバ２は複数の工場１０とは独立して設置されたが、マザー工場に設置されてもよいし、複数の工場１０のいずれかに設置されてもよい。

複数の工場１０の各々は異なる環境に立地される。複数の工場１０の各々は異なる国に立地される。図１では工場Ａ〜工場Ｅが示されているが、例えば工場Ａは米国、工場Ｂはロシア、工場Ｅは中国にそれぞれ立地される。複数の工場１０の各々には、複数のロボットシステム１００が設置される。各工場１０の複数のロボットシステム１００は、ＬＡＮ４（ローカルエリアネットワーク）を介して互いに通信可能に接続される。複数のロボットシステム１００は、各ロボットシステム１００に記憶された情報を、ＬＡＮ４を介して共有することができる。

本実施形態のロボットシステム１００は、マスタースレーブ方式のロボットを利用したシステムである。ロボットシステム１００では、各工場１０において、スレーブアーム１０１の作業エリアから離れた位置（作業エリア外）にいるオペレータがマスターアーム１０２を動かして指令を入力することで、スレーブアーム１０１が該指令に対応した動作を行い、特定の作業を行うことができる（図２参照）。また、ロボットシステム１００では、スレーブアーム１０１は、オペレータによるマスターアーム１０２の操作なしに、特定の作業を自動的に行うこともできる。本実施形態では、複数のロボットシステム１００の各々は、各工場１０で共通の特定の作業（例えば溶接、塗装、部品の組み付け）を繰り返し行い、同一の製品を製造する。本明細書では、マスターアーム１０２を介して入力された指令に従って、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードを「手動モード」と称する。なお、上述の「手動モード」には、オペレータがマスターアーム１０２を操作することによって入力された指令に基づいて動作中のスレーブアーム１０１の動作の一部が自動で動作補正される場合も含む。また、予め設定されたタスクプログラムに従ってスレーブアーム１０１を動作させる運転モードを「自動モード」と称する。

更に、本実施形態のロボットシステム１００では、スレーブアーム１０１が自動で動作している途中に、マスターアーム１０２の操作をスレーブアーム１０１の自動の動作に反映させて、自動で行うことになっていた動作を修正することができるように構成されている。つまり、ロボットシステム１００は、スレーブアーム１０１の所定の動作を予め設定し且つその動作を繰り返し修正することが可能に構成される。ロボットシステム１００は、修正された所定の動作をロボットに実行させるための動作情報である修正動作情報を含む修正情報を記憶する記憶装置１０６を備える（図２参照）。本明細書では、マスターアーム１０２を介して入力された指令を反映可能な状態で、予め設定されたタスクプログラムに従ってスレーブアーム１０１を動作させる運転モードを「修正自動モード」と称する。なお、上述の「自動モード」は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが自動モードであるときはマスターアーム１０２の操作がスレーブアーム１０１の動作に反映されないという点で、「修正自動モード」と区別される。
［ロボットシステムの構成］
図２は、ロボットシステム１００の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、ロボットシステム１００は、スレーブロボット１１０と、マスターアーム１０２と、カメラ１５１と、モニタ１５２と、記憶装置１０６、入力装置１０７とを備える。

スレーブロボット１１０は、スレーブアーム１０１と、スレーブアーム１０１の先端に装着されるエンドエフェクタ（図示略）と、スレーブアーム１０１及びエンドエフェクタの動作を司る制御装置１０３とを備えている。スレーブアーム１０１は、基台１１５と、基台１１５に支持された腕部１１３と、腕部１１３の先端に支持され、エンドエフェクタが装着される手首部１１４とを備えている。

スレーブアーム１０１は、図２に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１〜ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１１ａ〜１１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１１５と、第１リンク１１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１１ａの先端部と、第２リンク１１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１１ｂの先端部と、第３リンク１１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１１ｃの先端部と、第４リンク１１１ｄの基端部とが、第４リンク１１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１１ｄの先端部と、第５リンク１１１ｅの基端部とが、リンク１１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１１ｅの先端部と第６リンク１１１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１１ｆの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、作業内容に対応したエンドエフェクタが着脱可能に装着される。

上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、スレーブアーム１０１の腕部１１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、スレーブアーム１０１の手首部１１４が形成されている。

関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータＭ１〜Ｍ６が設けられている。駆動モータＭ１〜Ｍ６は、例えば、制御装置１０３によってサーボ制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転位置を検出するための回転センサＥ１〜Ｅ６（図３参照）と、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転を制御する電流を検出するための電流センサＣ１〜Ｃ６（図３参照）とが設けられている。回転センサＥ１〜Ｅ６は、例えばエンコーダである。なお、上記の駆動モータＭ１〜Ｍ６、回転センサＥ１〜Ｅ６、及び電流センサＣ１〜Ｃ６の記載では、各関節ＪＴ１〜ＪＴ６に対応してアルファベットに添え字の１〜６が付されている。以下では、関節ＪＴ１〜ＪＴ６のうち任意の関節を示す場合には添え字を省いて「ＪＴ」と称し、駆動モータＭ、回転センサＥ及び電流センサＣについても同様とする。

制御装置１０３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）とにより構成することができる。

図３は、ロボットシステム１００の制御系統の構成を示す模式図である。制御装置１０３は、図３に示すように、機能ブロックとしての動作制御部１３１と、通信インタフェース１３２とを備えている。動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１の動作を制御する。動作制御部１３１によるスレーブアーム１０１の動作の制御について、詳細は後述する。制御装置１０３が備える機能ブロックは、例えば、制御装置１０３の演算部がメモリ部に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。通信インタフェース１３２はＬＡＮケーブル４０を介してルータ（図示せず）と接続されている。複数のロボットシステム１００は、ＬＡＮケーブル４０及びルータを介して互いに接続される。これにより、複数のロボットシステム１００の各々のロボットシステム１００は、ＬＡＮ３において、記憶装置１０６に記憶された修正情報を共有することができる。

マスターアーム１０２は、スレーブアーム１０１の作業エリア外に設置され、オペレータからの操作指示を受け付ける装置である。マスターアーム１０２は、スレーブアーム１０１と相似構造をしているためマスターアーム１０２の構成に関する説明は省略する。但し、マスターアーム１０２は、スレーブアーム１０１と非相似構造をしていてもよい。マスターアーム１０２を動かすことにより操作情報が生成され、生成された操作情報は制御装置１０３に送られる。本実施形態のロボットシステム１００では、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが手動モードであるときに操作情報が制御装置１０３に送られると、スレーブアーム１０１が制御装置１０３により該マスターアーム１０２の動きに追随して動くよう制御される。スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが修正自動モードであるときに操作情報が制御装置１０３に送られると、自動で動作している途中のスレーブアーム１０１の動作が操作情報により修正される。後述するように、本実施形態では、マスターアーム１０２は、動作中にあるスレーブアーム１０１の動作を修正する動作修正装置として機能する。

図２に戻って、カメラ１５１は、スレーブアーム１０１の作業状況を撮影するカメラであり、モニタ１５２は、オペレータがスレーブアーム１０１による作業状況を確認するためモニタである。カメラ１５１は、スレーブアーム１０１が設けられている空間に設置されており、モニタ１５２は、マスターアーム１０２が設けられている空間に設置されている。オペレータは、モニタ１５２に表示されたスレーブアーム１０１の作業状況を見ながらマスターアーム１０２を操作する。カメラ１５１とモニタ１５２は、制御装置１０３を介して接続されており、カメラ１５１により撮像された撮像情報は、制御装置１０３を介してモニタ１５２に送られる。但し、カメラ１５１とモニタ１５２は、制御装置１０３を介さずに、互いに直接接続されてもよい。カメラ１５１とモニタ１５２は、互いに有線により接続されてもよいし、無線により接続されてもよい。

入力装置１０７は、マスターアーム１０２とともに作業エリア外に設置され、オペレータからの操作指示を受け付け、受け付けた操作指示を制御装置１０３に入力する入力装置である。入力装置１０７は、操作可能に構成されており、例えば、スイッチ、調整ツマミ、操作レバー又はタブレットなどの携帯端末が例示できる。

図３に示すように、入力装置１０７は、モード選択部１７１と動作情報選択部１７２を備えている。モード選択部１７１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードを、上述した自動モード、修正自動モード及び手動モードからオペレータが選択するためのものである。動作情報選択部１７２は、スレーブアーム１０１に動作させるための複数の動作情報の中から、自動モード又は修正自動モードでスレーブアーム１０１を動作させるときに動作制御部１３１が用いる動作情報を選択するためのものである。

記憶装置１０６は、読み書き可能な記録媒体であり、スレーブアーム１０１に自動で所定の動作をさせるための自動動作情報が記憶されている。自動動作情報は、スレーブアーム１０１に自動で所定の動作をさせるのに必要な全ての情報である必要はなく、一部の情報であってもよい。また、自動動作情報は、スレーブアーム１０１の動作に関する情報であれば、いかなる情報であってもよい。例えば、自動動作情報は、時系列データを含む軌道情報であってもよいし、飛び飛びの点のポーズを表した経路情報であってもよい。自動動作情報は、例えば、スレーブアーム１０１の軌道に沿った速度を含んでもよい。本実施形態では自動動作情報は、例えば、教示作業により所定の作業を行うようスレーブアーム１０１を動作させて記憶された教示情報である。本実施形態では、教示情報としての自動動作情報は、マスターアーム１０２を操作することによりスレーブアーム１０１の動作を指示し記憶させた情報であるが、これに限定されず、いかなる教示方式で記憶されたものであってもよい。例えば教示情報としての自動動作情報は、ダイレクト教示により記憶された情報であってもよい。

記憶装置１０６は、修正された動作をスレーブアーム１０１が行ったときに、スレーブアーム１０１が修正された動作を行うための修正動作情報を含む修正情報（破線で示した）を自動的に記憶するように構成されている。ここでは修正情報は修正動作情報及びその修正回数情報が自動的に記憶されるように構成されている。また、修正動作情報は、スレーブアーム１０１が修正された動作を行うための情報であれば、いかなる情報であってもよい。例えば、修正動作情報は、時系列データを含む軌道情報であってもよいし、飛び飛びの点のポーズを表した経路情報であってもよい。なお、本実施形態に係るロボットシステム１００では、記憶装置１０６は、制御装置１０３と別体に設けられているが制御装置１０３と一体として設けられていてもよい。

以下では、動作制御部１３１によるスレーブアーム１０１の動作の制御について図３を参照して説明する。

動作制御部１３１は、記憶装置１０６からスレーブアーム１０１に自動で動作させるための自動動作情報を読み出す。また、動作制御部１３１には、入力装置１０７からマスターアーム１０２を操作することにより生成された操作情報が入力される。

動作制御部１３１は、モード選択部１７１で選択されている運転モードに従い、自動動作情報及び操作情報の一方又は両方を用いる。

モード選択部１７１で選択されている運転モードが手動モードであるとき、動作制御部１３１は操作情報を用いる。より詳しくは、動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが手動モードであるとき、記憶装置１０６に記憶された自動動作情報（教示情報）を用いず、マスターアーム１０２を操作することにより送られた操作情報（入力指令）に従って、スレーブアーム１０１の動作を制御する。

また、モード選択部１７１で選択されている運転モードが自動モードであるとき、動作制御部１３１は自動動作情報（教示情報）を用いる。より詳しくは、動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが自動モードであるとき、マスターアーム１０２から送られた操作情報を用いず、予め設定されたタスクプログラムに従って記憶装置１０６から送られた自動動作情報（教示情報）を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御する。

また、モード選択部１７１で選択されている運転モードが修正自動モードであるとき、動作制御部１３１は、自動動作情報（教示情報）と操作情報を用いて修正動作情報を生成する。なお、運転モードが修正自動モードであるときに、操作情報が動作制御部１３１に送られていない場合は、動作制御部１３１は自動動作情報（教示情報）のみを用いる。より詳しくは、動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、スレーブアーム１０１が自動動作情報を用いて自動で動作している途中に操作情報を受けると、自動動作情報（教示情報）と操作情報を用いて修正動作情報を生成し、修正動作情報を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御する。これにより、スレーブアーム１０１は、自動動作情報に関する動作、すなわち自動で行うことになっていた動作から修正された動作を行う。

以下では、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが修正自動モードであるときのスレーブアーム１０１の動作修正について、図４を参照して説明する。図４は、動作制御部１３１の制御系のブロック図の一例を示す図である。この例では、自動動作情報及び操作情報は、例えば時系列データを含む軌道情報である。

動作制御部１３１は、加算器１３１ａ、減算器１３１ｂ，１３１ｅ，１３１ｇ、位置制御器１３１ｃ、微分器１３１ｄ、速度制御器１３１ｆを備え、自動動作情報に基づく指令値及び操作情報に基づく指令値により、スレーブアーム１０１の駆動モータＭの回転位置を制御する。

加算器１３１ａは、自動動作情報に基づく位置指令値に、操作情報に基づく修正指令値を加算することによって、修正された位置指令値（修正動作情報）を生成する。加算器１３１ａは、修正された位置指令値を減算器１３１ｂに送る。

減算器１３１ｂは、修正された位置指令値から、回転センサＥで検出された位置現在値を減算して、角度偏差を生成する。減算器１３１ｂは、生成した角度偏差を位置制御器１３１ｃに送る。

位置制御器１３１ｃは、予め定められた伝達関数や比例係数に基づいた演算処理により、減算器１３１ｂから送られた角度偏差から速度指令値を生成する。位置制御器１３１ｃは、生成した速度指令値を減算器１３１ｅに送る。

微分器１３１ｄは、回転センサＥで検出された位置現在値情報を微分して、駆動モータＭの回転角度の単位時間あたりの変化量、すなわち速度現在値を生成する。微分器１３１ｄは、生成した速度現在値を減算器１３１ｅに送る。

減算器１３１ｅは、位置制御器１３１ｃから送られた速度指令値から、微分器１３１ｄから送られた速度現在値を減算して、速度偏差を生成する。減算器１３１ｅは、生成した速度偏差を速度制御器１３１ｆに送る。

速度制御器１３１ｆは、予め定められた伝達関数や比例係数に基づいた演算処理により、減算器１３１ｅから送られた速度偏差からトルク指令値（電流指令値）を生成する。速度制御器１３１ｆは、生成したトルク指令値を減算器１３１ｇに送る。

減算器１３１ｇは、速度制御器１３１ｆから送られたトルク指令値から、電流センサＣで検出された電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器１３１ｇは、生成した電流偏差を駆動モータＭに送り、駆動モータＭを駆動する。

このように動作制御部１３１は駆動モータＭを制御して、自動動作情報に関する動作から修正された動作を行うようスレーブアーム１０１を制御する。なお、スレーブアーム１０１の運転モードが自動モードであるときは、減算器３１ｂに自動動作情報に基づく位置指令値が送られ、スレーブアーム１０１の運転モードが手動モードであるときは、減算器１３１ｂに操作情報に基づく位置指令値が送られる。

記憶装置１０６は、修正された動作をスレーブアーム１０１が行ったときに、スレーブアーム１０１が修正された動作を行うための修正動作情報を自動的に記憶するように構成されている。但し、記憶装置１０６は、修正された動作をスレーブアーム１０１が行ったときに、上記の修正動作情報を記憶するか否かを選択できるように構成されてもよい。この場合、例えば、スレーブアーム１０１の修正された動作が終了した後に、制御装置１０３から入力装置１０７に修正された動作を記憶するか否かを問い合わせるよう構成されてもよい。

動作制御部１３１は、次回以降の動作において、記憶装置１０６に記憶された修正動作情報を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御することが可能である。本実施形態では、動作制御部１３１は、記憶装置１０６に記憶された最新の修正動作情報を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御するよう構成されている。

以下、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、ロボットシステム１００によるスレーブアーム１０１の動作修正について具体例を挙げて説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、スレーブアーム１０１の軌道（すなわち、エンドエフェクタの軌道）が、スレーブアーム１０１に動作させるたびに目的の軌道Ｌに修正されることを示している。図５（ａ）〜（ｃ）には、直角の角を有する目的の軌道Ｌが破線で示されている。

図５（ａ）には、マスターアーム１０２の操作なしに、自動動作情報（教示情報）を用いてスレーブアーム１０１を動作させたときのスレーブアーム１０１の軌道Ｌ_０が太線で示される。図１から、実際の軌道Ｌ_０は、目的の軌道Ｌから部分的に（特に軌道Ｌの角で）逸脱していることが分かる。

図５（ｂ）には、初回の動作時の軌道（図５（ａ）の軌道）Ｌ_０よりも目的の軌道Ｌに対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム１０２を操作したときのスレーブアーム１０１の軌道Ｌ_１が太線で示される。なお、参考のため、図５（ｂ）には、初回の動作での軌道Ｌ_０が細線で示されている。

オペレータは、初回の動作時の軌道Ｌ_０よりも目的の軌道Ｌに対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム１０２を操作して、軌道Ｌ_０から修正された軌道Ｌ_１にスレーブアーム１０１の動作を修正する。具体的には、動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードとして修正自動モードが選択された状態で、自動動作情報（教示情報）を用いてスレーブアーム１０１を動作させる。オペレータは、スレーブアーム１０１が自動動作情報を用いて動作している途中に、初回の軌道Ｌ_０から目的の軌道Ｌに近づくようにマスターアーム１０２を操作する。これにより、スレーブアーム１０１の軌道Ｌ_０から、スレーブアーム１０１の軌道Ｌ_１に修正される。そして、記憶装置１０６には、スレーブアーム１０１が軌道Ｌ_１で動作するための修正動作情報を含む修正情報が記憶される。ここでは修正回数がカウントされ、記憶装置１０６には修正情報として修正回数［１］も記憶される。

本実施形態では、動作制御部１３１が、記憶装置１０６に記憶された最新の修正動作情報を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御するよう構成されている。このため、次回の動作でマスターアーム１０２を操作しなかった場合、スレーブアーム１０１は軌道Ｌ_１で動作する。

図５（ｃ）には、前回の修正時の軌道（図５（ｂ）の軌道）Ｌ_１よりも目的の軌道Ｌ_０に対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム１０２を操作したときのスレーブアーム１０１の軌道Ｌ_２が太線で示される。なお、参考のため、図５（ｃ）には、前回の修正での軌道Ｌ_１が細線で示されている。

オペレータは、前回の修正時の軌道Ｌ_１よりも目的の軌道Ｌに対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム１０２を操作して、軌道Ｌ_１から更に修正された軌道Ｌ_２にスレーブアーム１０１の動作を修正する。具体的には、動作制御部１３１は、スレーブアーム１０１を動作させる運転モードとして修正自動モードが選択された状態で、スレーブアーム１０１を軌道Ｌ１で動作させるための修正動作情報を自動動作情報として用いてスレーブアーム１０１を動作させる。オペレータは、スレーブアーム１０１が自動動作情報を用いて動作している途中に、前回の軌道Ｌ_１から目的の軌道Ｌに近づくようにマスターアーム１０２を操作する。これにより、スレーブアーム１０１の軌道Ｌ_１から、スレーブアーム１０１の軌道Ｌ_２に修正される。そして、記憶装置１０６には、スレーブアーム１０１が軌道Ｌ_２で動作するための修正動作情報を含む修正情報が記憶される。ここでは修正回数がカウントされ、記憶装置１０６には修正情報として修正回数［２］も記憶される。

このように、スレーブアーム１０１の軌道は、スレーブアーム１０１を動作させるたびに目的の軌道Ｌに近づくよう修正される。スレーブアーム１０１の軌道が目的の軌道Ｌまで修正され、これ以上の修正が不要になった場合には、オペレータは、モード選択部１７１でスレーブアーム１０１を動作させる運転モードとして自動モードを選択して、完全自動でスレーブアーム１０１を動作させる。

以上説明したように、本実施形態では、動作制御部１３１は、修正された動作をスレーブアーム１０１が行ったときに、スレーブアーム１０１が修正された動作を行うための修正動作情報を含む修正情報を記憶装置１０６に記憶する。これにより、一の工場１０において、複数のロボットシステム１００の各々のロボットシステム１００は、記憶装置１０６に記憶された修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットを動作させることができる。その他の工場１０においても、同様な処理を実行することにより、複数のロボットシステム１００の各々のロボットシステム間で修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットを動作させることができる。従って、その他のロボットシステム１００での修正作業や新規のロボットシステム１００の設定作業の負担を軽減することができる。
［サーバの処理］
また、複数のロボットシステム１００で共有された修正情報は各工場１０（ルータ）からインターネット３を介してサーバ２に送信される（図１参照）。次にサーバ２において実行される情報共有処理の手順について図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、サーバ２は、各工場１０（ルータ）から複数のロボットシステム１００についての修正情報に関するデータを受信する（ステップＳ６１）。各工場１０からサーバ２へのデータ送信は例えば一定期間毎に行われる。ここで修正情報に関するデータには、修正されたスレーブアーム１０１の軌道に関する修正回数毎のデータが含まれる。

次に、サーバ２は、各工場１０から取得した修正情報に含まれる修正動作情報にその修正回数に応じた重み付け値を算出する（ステップＳ６２）。図７は、サーバ２が受信した修正情報の一例を示すグラフである。左のグラフは工場Ａから受信した修正情報、右のグラフは工場Ｂから受信した修正情報をそれぞれ示している。グラフの縦軸はロボット動作の修正量ΔＬ、グラフの横軸は修正回数Ｎをそれぞれ示している。ここで修正量ΔＬとは、修正動作情報の前回値と今回値との差である。

工場Ａと工場Ｂでは、同じ程度の熟練者が修正作業を行った場合を想定している。このため、図７に示すように、いずれのグラフでも、１回目の修正量ΔＬは大きいが２回目以降の修正量ΔＬは小さくなる。修正量ΔＬは工場Ａと工場Ｂで同程度であるが、修正回数Ｎは工場Ａよりも工場Ｂの方が多い。そこで、サーバ２は、工場Ｂの重み付けＷ_Ｂが工場Ａの重み付けＷ_Ａよりも大きくなるように重み付け値を算出する。

図８は、サーバ２で管理されるデータの一例である。図８に示すように、サーバ２は、最新の修正動作情報及びその修正回数とそれに応じた重み付け値を工場毎に管理する。図８に示すように、工場Ａではロボットの動作の修正作業が５０回、工場Ｂでは同様な修正作業が１０００回、工場Ｅでは同様な修正作業が５００回それぞれ行われている。本実施形態では、修正回数が第１の所定回数（例えば７００回）よりも多い場合は受信データの信頼性は高いと判断し、所定の基準値（例えば０．３）よりも大きな値（例えば０．７）に重み付け値を設定する一方、修正回数が第２の所定回数（例えば１００回）よりも少ない場合は受信データの信頼性の低いと判断し、所定の基準値（例えば０．３）よりも小さな値（例えば０．１）に重み付け値を設定するようにしている。これにより、工場Ａの重み付け値は０．１、工場Ｂの重み付け値は０．７、工場Ｅの重み付け値は０．３にそれぞれ設定される。ここでは各重み付け値は合計値が１．０になるように規格化される。なお、重み付け値は、修正回数に応じた値であればよい。

次に、サーバ２は、ロボットの最適な動作を決定する（ステップＳ６３）。本実施形態では、サーバ２は、式（１）を用いて、複数の工場１０の各々から取得した複数のロボットシステム１００についての修正動作情報にその修正回数に応じた重み付け値を追加して、ロボットの最適な動作Ｌ_ＯＰＴを算出する。

Ｌ_ＯＰＴ＝Ｌ_Ａ×Ｗ_Ａ＋Ｌ_Ｂ×Ｗ_Ｂ＋・・・＋Ｌ_Ｅ×Ｗ_Ｅ・・・（１）
ここでＬ_ＯＰＴは最適な動作情報、Ｌ_Ａは工場Ａでの最新の修正動作情報、Ｗ_Ａは工場Ａでの修正回数に応じた重み付け値をそれぞれ表す。Ｌ_Ｂは工場Ｂでの最新の修正動作情報、Ｗ_Ｂは工場Ｂでの修正回数に応じた重み付け値をそれぞれ表す。Ｌ_Ｅは工場Ｅでの最新の修正動作情報、Ｗ_Ｅは工場Ｅでの修正回数に応じた重み付け値をそれぞれ表す。このように修正回数に応じて修正動作情報にデータに重み付け値が追加されるので、サンプルデータの信頼性が向上する。

最後に、サーバ２は、ステップＳ６３で決定した最適な動作情報Ｌ_ＯＰＴを含むデータを各工場１０に送信する（ステップＳ６４）。尚、情報を提供するサーバ２が不複数の工場１０（ルータ）に一斉にデータを送信するデータ配信方式でもよいし、情報を提供するサーバ２に対しクライアントである各工場１０（ルータ）がアクセスするサーバクライアント方式でもよい。これにより、複数の工場１０間でロボットの最適な動作情報Ｌ_ＯＰＴを共有することができる。これにより、ロボットシステムの修正作業や工場建設時の新規ロボットシステムの設定作業の負担を軽減することができる。

本実施形態によれば、例えば、一人の熟練者が一の工場１０の一のロボットシステム１００の動作を修正するだけで、その工場１０内の全てのロボットシステム１００でその修正内容が反映される。更に、サーバ２により、最適な修正動作が決定され、全ての工場１０で情報を共有することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るロボットシステム１００では、動作中にあるスレーブアーム１０１の動作を動作修正装置として機能するマスターアーム１０２によりリアルタイムで修正することができる。このため、スレーブアーム１０１の動作の部分的な修正を容易に行うことができる。また、修正された動作を行うための修正動作情報が記憶装置１０６に記憶されるため、マスターアーム１０２を使用して毎回同じ操作を行って修正をする必要がなく、スレーブアーム１０１に修正された動作を自動で行わせることができる。従って、スレーブアーム１０１に教示された動作を容易に修正することができる。

また、本実施形態では、動作制御部１３１が、記憶装置１０６に記憶された最新の修正動作情報を用いてスレーブアーム１０１の動作を制御するため、マスターアーム１０２を用いたスレーブアーム１０１の修正作業を繰り返すたびに、徐々に目的の動作に近づけることができる。

動作制御部１３１は、必ずしも記憶装置１０６に記憶された最新の修正動作情報を用いる必要はない。例えば、動作情報選択部１７２により、記憶装置１０６に記憶された複数の修正動作情報の中から一の修正動作情報が選択されてもよい。この場合、動作情報選択部１７２によって修正動作情報が選択されるまでは、毎回同じ修正動作情報が用いられてもよい。この構成によれば、記憶装置１０６に記憶された最新の修正動作情報が、スレーブアーム１０１に動作させる情報として最適でない場合であっても、動作情報選択部１７２により、適切に修正が行われたときの修正動作情報が用いられる。

また、動作制御部１３１は、図３に示すように、記憶装置１０６に記憶された複数の修正動作情報を用いて、新たな修正動作情報を生成するように構成されていてもよい。新たな修正動作情の生成方法は、特に限定されず、目的の動作に近づけるのに適したアルゴリズムが採用される。例えば、記憶された複数の修正動作情報に関する動作の平均となる動作を行うための修正動作情報を生成するように構成されてもよい。また、新たな修正動作情報を生成するときに、新たな修正動作情報を生成するために使用した過去の修正動作情報を削除してもよい。

また、上記実施形態では、本発明の動作修正装置として、スレーブアーム１０１のエンドエフェクタの軌道を操作可能なマスターアーム１０２が説明されたが、例えば、ジョイスティックなどの別の構成の軌道操作装置であってもよい。
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。本実施形態の情報共有システム１の基本的な構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。

本実施形態では、第１実施形態と比較すると、サーバ２が、修正動作情報の前回値と今回値の差である修正量ΔＬのうち、最後(latest)の修正量に応じた重み付け値を、修正動作情報に追加する点が異なる。

図９は、第２実施形態に係る情報共有システム１のサーバ２が受信した修正情報の一例を示すグラフである。左のグラフは工場Ｃから受信した修正情報、右のグラフは工場Ｄから受信した修正情報をそれぞれ示している。グラフの縦軸はロボット動作の修正量ΔＬ、グラフの横軸は修正回数Ｎをそれぞれ示している。工場Ｃと工場Ｃでは熟練者が修正作業を行い、工場Ｄでは未熟練者が修正作業を行った場合を想定している。図９に示すように、修正回数Ｎは工場Ｃ（左のグラフ）と工場Ｄ（右のグラフ）で同程度である。また、工場Ｃでは、熟練者が修正作業を行ったので、１回目の修正量ΔＬは大きいが２回目以降の修正量ΔＬは小さくなる。一方、工場Ｄでは、未熟練者が修正作業を行ったので、１回目も２回目以降も修正量ΔＬが小さくならない。その結果、最後の修正量ΔＬは工場Ｃの方が工場Ｄよりも小さくなる。最後の修正量が小さくなるということは、修正作業がほぼ完成していることを意味している。そこで、サーバ２は、工場Ｃの重み付けＷ_Ｃは工場Ｄの重み付けＷ_Ｄよりも大きくなるように重み付け値を算出する。例えば最後の修正量ΔＬが小さい場合は重み付け値を所定の基準値よりも大きな値に設定し、最後の修正量ΔＬが大きい場合は重み付け値を所定の基準値よりも小さな値に設定してもよい。

本実施形態によれば、複数の工場１０の各々から取得した複数のロボットシステムについての修正動作情報に最後の修正量に応じた重み付け値が追加されるので、サンプルデータの信頼性が更に向上する。これにより、ロボットの最適な動作を決定し、全ての工場１０で情報を共有することができる。
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。本実施形態の情報共有システム１の基本的な構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。

図１０は、第３実施形態に係る情報共有システムが備えるロボットシステムの構成を示す模式図である。図１０に示すように、第１実施形態と比較すると、ロボットシステム１００Ａが、複数の工場１０の各々の状況を示す状況情報を取得する状況情報取得部１０８を更に備える点が異なる。

ところで、作業環境はロボットの動作に影響する。例えば米国の工場Ａでロボットを稼働する場合と、ロシアや中国等のその他の国々の工場Ｂ〜工場Ｅでロボットを稼働する場合とでは気候等の作業環境が異なる。このため、ロボットの動作に与える影響も異なる。本実施形態では状況情報は、ロボットシステム１００Ａにおいてスレーブアーム１０１を取り巻く周囲の状況を認識するために利用する情報である。ここでは作業エリアの温度に関する情報が例示される。つまり、状況情報取得部１０８は各工場１０の作業エリアに設置された温度センサである。状況情報取得部１０８は取得した状況情報を制御装置１０３に送信するように構成されるが、状況情報取得部１０８がネットワーク通信機能を備え、インターネット３を介してサーバ２に直接送信するような構成でもよい。

本実施形態では、サーバ２は、複数の工場１０の各々から複数のロボットシステム１００Ａについての修正情報とともに、状況情報として作業エリアの温度情報を取得し、取得した修正情報に含まれる修正動作情報にその状況情報に応じた重み付け値を追加する。

図１１は、サーバ２が受信した修正情報の一例を示すグラフである。左のグラフは工場Ａから受信した修正情報、右のグラフは工場Ｂから受信した修正情報をそれぞれ示している。グラフの縦軸はロボット動作の修正量ΔＬ、グラフの横軸は修正回数Ｎをそれぞれ示している。修正回数は工場Ａ（左のグラフ）と工場Ｂ（右のグラフ）で同程度である。工場Ａと工場Ｂでは、同じ程度の熟練者が修正作業を行った場合を想定している。このため、最後の修正量ΔＬも工場Ａと工場Ｂで同程度である。しかし、工場Ａは比較的気候の温暖な米国に立地され、工場Ｂは寒冷地であるロシアに立地されている。このため、工場Ａの作業エリアの温度ｔ_Ａは工場Ｂの作業エリアの温度ｔ_Ｂよりも温度が高い。そこで、サーバ２は、工場Ａの重み付けＷ_Ａが工場Ｂの重み付けＷ_Ｂよりも大きくなるように重み付け値を算出する。

本実施形態によれば、取得した修正動作情報に各工場１０の状況情報に応じた重み付け値が追加されるので、複数の工場１０毎にロボットの最適な動作を決定し、全ての工場１０で情報を共有することができる。これにより、各工場１０の作業環境の相違を吸収し、各工場１０におけるロボットシステム１００の修正作業や工場建設時の新規ロボットシステムの設定作業の負担を軽減することができる。また、サーバ２から各工場１０に動作情報を送信する際に、工場１０毎の作業環境に応じて共有情報に重み付け値を加えてもよい。

尚、本実施形態では、状況情報は、スレーブアーム１０１を取り巻く周囲の状況を認識するために利用する情報として、作業エリアの温度に関する情報を例示したが、作業エリアの湿度、スレーブアーム１０１を動作させる時間帯や時期でもよい。例えば、スレーブアーム１０１が粘性を有したシール剤を塗布するシーリングロボットである場合、シール剤の粘性抵抗が作業時間によって変化することがある。このような場合、シール剤の粘性抵抗に適した自動動作情報を用いることにより、スレーブアーム１０１の動作修正もより容易に行うことができる。

尚、本実施形態では各ロボットシステム１００Ａが状況情報取得部１０８を備える構成としたが、状況情報取得部１０８は工場１０毎に設置されてもよい。
（その他の実施形態）
尚、上記各実施形態では、修正情報は、ロボットシステム１００の記憶装置１０６に記憶されたが、ＬＡＮ３に接続されたその他のコンピュータに記憶されてもよいし、インターネット３に接続されたサーバ２に記憶されてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び機能の一方又は双方の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、多数の産業用ロボットが導入されている製造現場に有用である。

１情報共有システム
２サーバ
３インターネット（ネットワーク）
４ＬＡＮ（ネットワーク）
１０工場
４０ＬＡＮケーブル
１００,１００Ａロボットシステム
１０１スレーブアーム（ロボット本体）
１０２マスタアーム（動作修正装置）
１０３制御装置
１０６記憶装置
１０７入力装置
１０８状況情報取得部
１３１動作制御部
１５１カメラ
１５２モニタ

Claims

ネットワークを介して互いに通信可能に接続され、ロボットアームの所定の動作を予め設定し且つその動作を繰り返し修正することが可能に構成された複数のロボットシステムと、
前記ネットワークに接続され、少なくとも一の前記ロボットシステムにおいて修正された所定の動作をロボットアームに実行させるための動作情報である修正動作情報を含む修正情報を記憶する記憶装置と、を備え、
少なくとも一のロボットシステムが、前記ロボットアームが自動で動作して作業対象物に対して作業している途中に、オペレータがモニタを見ながら、自動で動作している前記ロボットアームの軌道をリアルタイムで修正可能に構成され、
前記複数のロボットシステムの各々のロボットシステムは、前記記憶装置に記憶された修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットアームを動作させる、複数のロボットシステム間の情報共有システム。
前記複数のロボットシステムは複数の工場の各々に設置され、
前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報にその修正回数に応じた重み付け値を追加し、ロボットアームの最適な動作を決定する、請求項１に記載の複数のロボットシステム間の情報共有システム。
前記複数のロボットシステムは複数の工場の各々に設置され、
前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報に、当該修正動作情報の前回値と今回値の差である修正量のうち、最後(latest)の修正量に応じた重み付け値を追加し、ロボットアームの最適な動作を決定する、請求項１又は２に記載の複数のロボットシステム間の情報共有システム。
前記複数のロボットシステムは作業環境の異なる複数の工場の各々に設置され、
前記複数の工場の各々の状況を示す状況情報を取得する状況情報取得部を更に備え、
前記複数の工場の各々から前記複数のロボットシステムについての前記修正情報及び前記状況情報を取得し、取得した前記修正情報に含まれる修正動作情報にその状況情報に応じた重み付け値を追加し、前記複数の工場毎にロボットアームの最適な動作を決定する、請求項１乃至の３のいずれか一項に記載の複数のロボットシステム間の情報共有システム。
前記複数のロボットシステムの各々のロボットシステムは、マスタースレーブ方式のロボットシステムである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複数のロボットシステム間の情報共有システム。
ネットワークを介して互いに通信可能に接続され、ロボットアームの所定の動作を予め設定し且つその動作を繰り返し修正することが可能に構成された複数のロボットシステム間の情報共有方法であって、
少なくとも一のロボットシステムが、前記ロボットアームが自動で動作して作業対象物に対して作業している途中に、オペレータがモニタを見ながら、自動で動作している前記ロボットアームの軌道をリアルタイムで修正可能に構成され、
少なくとも一の前記ロボットシステムにおいて修正された所定の動作をロボットアームに実行させるための動作情報である修正動作情報を含む修正情報を、前記ネットワークに接続された記憶装置に記憶し、前記複数のロボットシステムの各々のロボットシステムにおいて、前記記憶装置に記憶された修正情報を共有し、共有する修正情報に基づきロボットアームを動作させる、情報共有方法。