JP7015416B1 - ロボット教示システム、プログラムおよびプログラム編集装置 - Google Patents

Abstract

ロボット（１）を動作させるための動作プログラムを編集可能なプログラム編集装置（２０）と、教示内容を入力可能な教示入力部（１４）を有し、少なくともプログラム編集装置（２０）に接続される操作装置とを備え、プログラム編集装置（２０）は、プログラム編集装置（２０）において動作プログラムに所定の教示命令が追加されたときに、教示入力部（１４）による教示操作を有効に切り替えるとともに、教示入力部（１４）において入力された教示内容に基づいて動作プログラムを編集するロボット教示システム（１００）である。

Description

本開示は、ロボット教示システム、プログラムおよびプログラム編集装置に関するものである。

操作者により加えられる力を内蔵したセンサによって検出し、検出された力の大きさおよび方向に応じてロボットの位置および姿勢を変更するダイレクトティーチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。操作者は、ロボットの手首先端に取り付けられたハンドルを把持して、ロボットに力を加え、必要な位置においてハンドル近くに設けられた教示ボタンを押下することにより教示操作を行うことができる。

特開２０１９－３４４１２号公報

ダイレクトティーチによるロボットの操作は、教示中のみならず自動運転中にも行われるので、ロボットに力を加えるハンドル近くに教示ボタンが設けられていると、自動運転中にも教示ボタンを操作してしまうことが起こり得る。教示ボタンを使った教示操作時以外において教示ボタンが操作されて動作プログラムが意図せず変更されてしまう不都合を防止するために、教示ボタンの有効、無効を切り替えるスイッチを別途設けることが考えられる。

しかし、このようなスイッチを設ける場合には、教示開始時に教示ボタンを有効にするスイッチ操作および教示終了時に教示ボタンを無効にするスイッチ操作が追加されるため、ユーザにとって煩わしさが増大する。したがって、ユーザの操作の煩わしさを増大させることなく、動作プログラムが意図せず変更されてしまうことを効果的に防止することが望まれている。

本開示の一態様は、ロボットを動作させるための動作プログラムを編集可能なプログラム編集装置と、教示内容を入力可能な教示入力部を有し、少なくとも前記プログラム編集装置に接続される操作装置とを備え、前記プログラム編集装置は、該プログラム編集装置において前記動作プログラムに所定の教示命令が追加されたときに、前記教示入力部による教示操作を有効に切り替えるとともに、該教示入力部において入力された前記教示内容に基づいて前記動作プログラムを編集するロボット教示システムである。

本開示の一実施形態に係るロボット教示システムを示す全体構成図である。 図１のロボット教示システムにおいてモニタに表示される動作プログラムの編集画面例を説明する図である。 図１のロボット教示システムにおいて用いられる外部入力教示命令を表すアイコンの一例を示す図である。 図３のアイコンをプログラムラインに追加した図である。 図１のロボット教示システムの操作装置において教示操作をすることにより、図４のアイコンの直前に教示内容が追加された図である。 既存の動作プログラムの途中位置に外部入力教示命令を追加する場合を説明する図である。 図６により、既存の動作プログラムの途中位置に外部入力教示命令が追加された状態を示す図である。 図７において追加された外部入力教示命令の直前に教示内容が追加された図である。 図５のアイコンの他の例である括弧型のアイコンを説明する図である。 図９の括弧型のアイコンの開始点と終点との間に教示内容を追加した図である。 図９の括弧型のアイコンの外側に外部入力教示命令が取り出された図である。 アイコンに代えてテキスト形式の命令による動作プログラムの一例を示す図である。 図１２の動作プログラムの途中位置に、テキスト形式の外部入力教示命令が追加された図である。

本開示の一実施形態に係るロボット教示システム１００について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット教示システム１００は、図１に示されるように、ロボット１の手首ユニット６に装着される操作装置１０と、ロボット１および操作装置１０に接続され、ロボット１を制御する制御装置（プログラム編集装置）２０とを備えている。
ロボット１は、操作者により操作装置１０に加えられる力を検出するセンサを内蔵し、センサにより検出された力の大きさおよび方向に応じてロボット１の位置および姿勢を変更するダイレクトティーチにより動作可能である。

ロボット１は、図１に示す例では、垂直６軸多関節型ロボットであり、床面等の被設置面ｆに設置されるベース２と、ベース２に対して第１軸線Ａ回りに回転可能に支持された旋回胴３とを備えている。また、ロボット１は、旋回胴３に第２軸線Ｂ回りに回転可能に支持された第１アーム４と、第１アーム４に第３軸線Ｃ回りに回転可能に支持された第２アーム５と、第２アーム５の先端に支持された３軸の手首ユニット６とを備えている。

手首ユニット６には最先端の回転軸線（第６軸）Ｘ回りに回転可能なフランジ７が備えられている。操作装置１０は、フランジ７に固定されるブラケット１１と、ブラケット１１に固定されたハンドル１２，１３と、ハンドル１２，１３を握る手によって操作可能な位置に配置されたイネーブルスイッチ１５および教示ボタン（教示入力部）１４を備えている。

本実施形態に係るプログラム編集装置である制御装置２０は、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを備えている。また、制御装置２０は、教示操作盤２１を備えている。教示操作盤２１は、動作プログラムを表示可能なモニタ（表示部）２２と、教示命令等を入力可能なタッチパネル２３とを備えている。また、教示操作盤２１はキーパッド２４を備えていてもよい。

制御装置２０は、教示操作盤２１のタッチパネル２３あるいはキーパッド２４から入力した内容をモニタ２２上のプログラムラインに表示することにより動作プログラムを編集可能である。また、制御装置２０は、教示操作盤２１のプログラムラインに外部入力教示命令（所定の教示命令）を入力したときには、ロボット１の手首ユニット６に装着されている操作装置１０の教示ボタン１４による教示操作を有効に切り替える。そして、制御装置２０は、教示ボタン１４による教示操作を有効に切り替えた後には、教示ボタン１４による教示操作が無効に切り替えられるまで、教示ボタン１４によって入力された教示内容に基づいて動作プログラムを編集する。

例えば、制御装置２０は、操作者が動作プログラムを編集しようとするときには、教示操作盤２１において編集モードを選択する。編集モードが選択されると、モニタ２２に、図２に示されるように、ロボット１の３次元モデル、プログラムラインおよび動作プログラムを構成する種々の命令を表すアイコンが表示される。アイコンはタッチパネル２３あるいはキーパッド２４によって選択可能であり、選択したアイコンをプログラムラインに追加して、アイコンを羅列していくことにより動作プログラムを編集することができる。

編集している動作プログラム、すなわち、プログラムライン内に外部入力教示命令が存在しない状態では、制御装置２０は、手首ユニット６の先端に装着されている操作装置１０の教示ボタン１４による教示操作を無効に設定している。したがって、この状態で操作装置１０を操作し教示ボタン１４を押下しても、教示内容の入力は行われない。ただし、操作装置１０に設けられたイネーブルスイッチ１５を押下している間は、ハンドル１２，１３に加えられた力に応じたダイレクトティーチにより、ロボット１の位置および姿勢を変更する操作は有効に維持される。

教示ボタン操作による教示を行う場合には、操作者は、例えば、モニタ２２に表示されているアイコンの中から、図３に示されるような外部入力教示命令を表すアイコン３０を選択する。そして、図４に示されるように、選択したアイコン３０をプログラムライン４０に追加する。これにより、制御装置２０は、操作装置１０の教示ボタン１４が押下されることによって送信する信号を認識するようになり、操作装置１０の教示ボタン１４からによる教示操作が有効に切り替えられる。

教示ボタン１４による教示操作が有効に切り替えられた状態においては、操作者がイネーブルスイッチ１５を押下した状態で、ハンドル１２，１３に力を加えてロボット１を所望の位置および姿勢に変更し、教示ボタン１４を押下することにより、操作装置１０は制御装置へ所定の信号を送信することによって、教示点の教示が行われる。すなわち、教示ボタン１４が押下された時点でのロボット１の位置および姿勢を記録した教示点への動作命令がプログラムライン４０に追加される。

動作命令のプログラムライン４０への追加位置は、図５に示されるように、外部入力教示命令を表すアイコン３０が表示されている位置である。教示ボタン１４を押下して動作命令が追加されたときには、外部入力教示命令を表すアイコン３０は、例えば、１つ後ろに移動させられる。この場合のアイコン３０は、次に教示ボタン１４を押下した際の、動作命令が追加される位置を示している。操作装置１０のハンドル１２，１３に力を加えてロボット１を移動させ、教示ボタン１４を押下することを繰り返すことにより、外部入力教示命令を表すアイコン３０の位置に、動作命令を表すアイコン３１が順次追加され、アイコン３０，３１を複数羅列させた動作プログラムが編集される。

また、既に存在している動作プログラム中に教示ボタン操作による教示によって動作命令を追加する場合には、図６に示されるように、モニタ２２に表示されている動作プログラムの動作命令を追加しようとする位置に、外部入力教示命令を表すアイコン３０を追加する。これにより、図７に示されるように、教示ボタン１４を押す毎に、外部入力教示命令を表すアイコン３０の位置に、教示ボタン操作による教示による動作命令が追加されていき、アイコン３０は、１つの動作命令が追加されると、１つずつ後ろに移動する。

そして、教示ボタン操作による教示操作を終了するときには、教示操作盤２１のタッチパネル２３あるいはキーパッド２４を操作してプログラムライン４０から外部入力教示命令を表すアイコン３０を削除する。これにより、制御装置２０は操作装置１０の教示ボタン１４が押下されることにより送信される信号を認識しなくなり、操作装置１０の教示ボタン１４による以降の入力操作が無効となる。プログラムライン４０からの外部入力教示命令を表すアイコン３０の削除し忘れを防止するために、外部入力教示命令を表すアイコン３０がプログラムライン４０に存在している間は、自動運転できないようにしてもよい。

このように、本実施形態に係るロボット教示システム１００によれば、教示操作盤２１の操作により動作プログラムの編集を行うことができる。また、教示操作盤２１のモニタ２２のプログラムライン４０に外部入力教示命令を追加することにより、操作装置１０の教示ボタン１４を用いた動作プログラムの編集を行うことができる。

すなわち、操作者が、外部入力教示命令を表すアイコン３０をプログラムライン４０に追加するだけで、教示ボタン１４の押下による動作命令の挿入箇所を明確にすると同時に、教示ボタン操作による教示を有効にすることができる。また、教示ボタン操作による教示終了時に、外部入力教示命令を表すアイコン３０をプログラムライン４０から削除することにより、教示ボタン操作による教示を無効にすることができる。

これにより、プログラムライン４０に外部入力教示命令を表すアイコン３０を追加したプログラム編集中以外における教示ボタン１４による動作プログラムの編集が禁止される。その結果、操作者が自動運転中に意図せず動作プログラムを変更してしまう不都合の発生を防止することができる。

そして、教示ボタン操作による教示を有効にするという操作を、プログラムライン４０へのアイコンの追加という通常のプログラム編集操作によって実施することができる。プログラム編集操作とは異なるスイッチ操作等によって、教示ボタン操作による教示の有効と無効とを切り替える作業を操作者が行う必要がないので、操作者の煩わしさを増大させずに済むという利点がある。

また、教示ボタン操作による教示による動作命令の挿入箇所に外部入力教示命令を表すアイコン３０を挿入することにより教示ボタン操作による教示を有効にするので、動作プログラムの任意の位置から教示ボタン操作による教示による動作命令を追加することができる。
そして、操作装置１０の教示ボタン１４を押下することにより、モニタ２２上に表示されている動作プログラムが、外部入力教示命令を表すアイコン３０の位置に教示ボタン操作による教示による動作命令が追加された動作プログラムに更新される。

これにより、操作者は、教示ボタン操作による教示によって編集した動作プログラムをリアルタイムに確認することができる。例えば、操作者が教示ボタン操作による教示において誤った教示点を教示してしまった場合に、動作プログラム上の外部入力教示命令を表すアイコン３０を探すことにより、最後に追加した誤った動作命令を瞬時に探すことができ、迅速に修正することができる。

なお、本実施形態においては、単に、教示ボタン１４を押下することにより教示ボタン１４が押下された時点でのロボット１の位置および姿勢を記録した教示点への動作命令が追加される場合について説明した。これに代えて、教示ボタン１４の押下方法を変更することによって、異なる態様で動作命令を追加できることにしてもよい。

例えば、図５および図８のように、外部入力教示命令を表すアイコン３０の位置に動作命令を表すアイコン３１を挿入する場合には、教示ボタン１４を押してすぐ（例えば、１秒以内）に放す（以下、短押しという。）ことにすればよい。
一方、教示ボタン１４を押して１秒後に放す（以下、長押しという。）ことにより、図９に示されるように、外部入力教示命令の位置に、開始点と終点とを表す、例えば、括弧型のアイコン３２を表示することにしてもよい。括弧型のアイコン３２が、外部入力教示命令を表すアイコン３０の位置に挿入されると、アイコン３０は括弧型のアイコン３２に挟まれる位置に移動されることにしてもよい。括弧型のアイコン３２は、例えば、溶接命令であって、開始点と終点との間に溶接の経由点を教示することができる。

また、外部入力教示命令を表すアイコン３０が括弧型のアイコン３２の内側に配置されている状態で、教示ボタン１４の短押しにより、図１０に示されるように、外部入力教示命令の位置に動作命令を表すアイコン３１が追加されることにしてもよい。このとき、アイコン３０は、例えば、後ろに１つ移動されることにしてもよい。また、外部入力教示命令を表すアイコン３０が括弧型のアイコン３２の内側に配置されている状態で、教示ボタン１４の長押しにより、例えば、アイコン３２の終点の位置を教示するようにしてもよい。終点の教示後に、図１１に示されるように、外部入力教示命令を表すアイコン３０を括弧型のアイコン３２の外側に移動させることにしてもよい。

教示ボタン１４を押すことにより追加される動作命令やその位置は、アプリケーション毎に規定されていればよい。例えば、アーク溶接のアプリケーションであれば、アーク溶接命令あるいは溶接中の経由点への移動命令であり、ハンドリングのアプリケーションであれば、教示点への移動命令あるいはハンドの開閉命令であってもよい。外部入力教示命令を表すアイコン３０を選択する際に、詳細設定画面を表示し、教示ボタン１４を押下した際に追加される動作命令を設定できることにしてもよい。また、動作命令追加後の、外部入力教示命令の移動個所は、アプリケーションによって異なっていてもよい。例えば、動作の終点から始点の教示を行うアプリケーションでは、動作命令追加後に、外部入力教示命令は前に移動してもよい。

また、本実施形態においては、プログラムをアイコンの羅列によって表示する場合を例示したが、これに代えて、図１２に示されるように、テキスト形式で表示する場合に適用してもよい。例えば、図１２においてモニタ２２下部に表示されている「命令」キーを押すことにより、追加可能な命令のリストを表示させ、表示されたリスト中から、外部入力教示命令を選択することにしてもよい。これにより、図１２および図１３に示されるように、動作プログラム中のカーソル位置に、外部入力教示命令を表すテキストが追加され、教示ボタン１４による教示操作が有効に切り替えられる。

また、本実施形態においては、操作装置１０に単一の教示ボタン１４が備えられている場合について例示したが、複数の教示ボタン１４を備えていてもよい。また、教示操作盤２１のモニタ２２に編集している動作プログラムを表示する場合を例示したが、制御装置２０または操作装置１０がモニタ２２を備えていてもよい。

また、ロボット１として６軸多関節型ロボットを例示したが、他の任意の形式のロボットに適用してもよい。また、アイコンとしては、例示したアイコン以外の任意のアイコンを採用してもよい。

また、本実施形態においては、ダイレクトティーチおよびフランジ７に固定されている操作装置１０を例示したが、フランジ７に固定されていない操作装置を使用してロボット１を動かし、教示する形態を採用してもよい。この場合、操作装置は、有線または無線で制御装置２０と接続されていて、操作装置にはロボット１を手動操作するためのボタンが付いており、ボタンを押すと、ロボット１が動作する実施形態でもよい。この操作装置には、操作装置１０と同様に教示ボタンが付いており、今までの実施形態と同様に操作ができる。

また、上記においては、本実施形態に係るロボット教示システムについて説明したが、コンピュータ（１以上のプロセッサ）により実行可能なプログラムとして構成してもよい。
具体的には、本実施形態に係るプログラムは、教示内容を入力可能な教示ボタン１４を有する操作装置１０が接続されたという情報を取得する接続ステップを含む。また、教示操作盤２１から、ロボット１の動作プログラムに所定の教示命令の追加を受け付ける教示命令追加ステップを含む。また、教示命令が追加されたときに、操作装置１０の教示ボタン１４による教示操作を有効にする教示操作有効ステップを含む。そして、教示ボタン１４において入力された教示内容に基づいて動作プログラムを編集する編集ステップを含む。

また、本実施形態に係るプログラムは、教示命令の位置に教示内容を追加する教示内容追加ステップを含んでいてもよい。
また、動作プログラムを表示部に表示させる動作プログラム表示ステップを含んでいてもよく、動作プログラム表示ステップが、命令毎に規定されたアイコンの羅列によって動作プログラムを表示部に表示させてもよい。
また、動作プログラムから教示命令が削除されたときに操作装置１０の教示操作を無効にする教示操作無効ステップを含んでいてもよい。

１ ロボット
１０ 操作装置
１４ 教示ボタン（教示入力部）
２０ 制御装置（プログラム編集装置）
２２ モニタ（表示部）
３０，３１ アイコン
１００ ロボット教示システム

Claims (12)

1. ロボットを動作させるための動作プログラムを編集可能なプログラム編集装置と、
   教示内容を入力可能な教示入力部を有し、少なくとも前記プログラム編集装置に接続可能な操作装置とを備え、
   前記プログラム編集装置は、前記動作プログラムに所定の教示命令が追加されたときに、前記教示入力部による教示操作を有効に切り替えるとともに、該教示入力部において入力された前記教示内容に基づいて前記動作プログラムを編集するロボット教示システム。
2. 前記プログラム編集装置が、前記動作プログラムを表示する表示部を備える請求項１に記載のロボット教示システム。
3. 前記プログラム編集装置が、前記表示部に表示された前記教示命令の位置に、前記教示内容を追加する請求項２に記載のロボット教示システム。
4. 前記プログラム編集装置は、前記教示入力部に前記教示内容が入力されたときには、入力された前記教示内容が追加された前記動作プログラムを前記表示部に表示する請求項２または請求項３に記載のロボット教示システム。
5. 前記プログラム編集装置は、命令毎に規定されたアイコンの羅列によって前記動作プログラムを前記表示部に表示する請求項２から請求項４のいずれかに記載のロボット教示システム。
6. 前記プログラム編集装置は、該プログラム編集装置において編集している前記動作プログラムから前記教示命令が削除されたときに、前記教示入力部による教示操作を無効に切り替える請求項１から請求項５のいずれかに記載のロボット教示システム。
7. 教示内容を入力可能な教示入力部を有する操作装置の接続を取得する接続ステップと、
   ロボットの動作プログラムに所定の教示命令の追加を受け付ける教示命令追加ステップと、
   前記教示命令が追加されたときに、前記操作装置の前記教示入力部による教示操作を有効にする教示操作有効ステップと、
   前記教示入力部において入力された前記教示内容に基づいて前記動作プログラムを編集する編集ステップとを含み、少なくとも１つのプロセッサに実行させるためのプログラム。
8. 前記教示命令の位置に前記教示内容を追加する教示内容追加ステップを含む請求項７に記載のプログラム。
9. 前記動作プログラムを表示部に表示させる動作プログラム表示ステップを含む請求項７または請求項８に記載のプログラム。
10. 前記動作プログラム表示ステップが、命令毎に規定されたアイコンの羅列によって前記動作プログラムを前記表示部に表示させる請求項９に記載のプログラム。
11. 前記動作プログラムから前記教示命令が削除されたときに、前記操作装置の前記教示操作を無効にする教示操作無効ステップを含む請求項７から請求項１０のいずれかに記載のプログラム。
12. ロボットを動作させるための動作プログラムを編集可能なプログラム編集装置であって、
    教示内容を入力可能な教示入力部を有する操作装置の接続を受付ける受付部と、
    前記動作プログラムに所定の教示命令が追加されたときに、前記操作装置の前記教示入力部による教示操作を有効に切り替えるとともに、該教示入力部において入力された前記教示内容に基づいて前記動作プログラムを編集する制御部とを備えるプログラム編集装置。

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