JP7453393B2 - ロボットシステム及びロボット動作の方法 - Google Patents

Description

本開示は、ロボットアーム先端に取り付けられたツールを進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムに関し、特に、ロボットアーム先端のツールを進行させながらのアプリ処理作業を中断した後の再開に係るロボットシステム及びロボット動作の方法に関する。

ロボットによる塗布作業や溶接作業などのアプリ処理作業は、ロボットアーム先端の手首部分に取り付けられたツールやハンド（ＥＯＡＴ：Ｅｎｄ ｏｆ Ａｒｍ Ｔｏｏｌｉｎｇ）を進行させながらアプリ処理作業を行うものである。ＥＯＡＴに何らかのトラブルが発生してアプリ処理作業が中断したとき、中断後のアプリ処理作業は、そのアプリ処理作業が中断された位置から行われることになる。

特許文献１には、ＥＯＡＴ（移動体）によるアプリ処理作業が中断された位置と、ＥＯＡＴ（移動体）が実際に停止した現在位置とが異なる場合に、一旦、現在位置から中断された位置へ復帰した後に、中断された位置からアプリ処理作業を再開することが記載されている。

特開平３－１０４５８１号公報

しかしながら、特許文献１においては、トラブルが発生したＥＯＡＴを修理する作業やその作業領域については考慮されていない。したがって、トラブルが発生したＥＯＡＴに修理が必要になった場合には、ＥＯＡＴ（移動体）が停止した位置で修理の作業をおこなうことになるが、ＥＯＡＴ（移動体）が停止した位置が修理するのに適した位置であるとは限らない。例えば、ＥＯＡＴ（移動体）が停止した位置には、他の機器類などの障害物が接近して、修理の工具を挿入して修理することが不可能な、あるいは極めて困難な場合が生じる。

そこで、ＥＯＡＴによるアプリ処理作業が中断された場合に、一旦、ＥＯＡＴを、停止位置から修繕のための位置に移動させて修繕し、再度、アプリ処理作業が中断された位置に戻してアプリ処理作業を続行することが考えられる。この作業は、ＥＯＡＴが作業領域内の奥深くに入り込んでいる場合には、ＥＯＡＴを他の障害物に衝突させることなく出し入れするのに、労力と時間のかかる作業となる。

このような、ＥＯＡＴを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業については、従来から種々の手法でなされてきた。その１つとして、手動で行うことがなされてきた。これは、例えば、図１に示すような、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるＥＯＡＴが停止したとき、ロボットの操作者がロボットのＥＯＡＴを一旦ＥＯＡＴの修理ステーションまで手動で移動する手法である。

この場合の復旧手順は次のとおりである。
（１）エラーによる停止後、操作者は手動操作盤を使ってロボットのＥＯＡＴを手動で移動させる。
（２）ＥＯＡＴが修理ステーションに到着した後、ＥＯＡＴの不具合を修理する。
（３）修理の完了後、操作者は再び手動操作盤を使ってＥＯＡＴをエラー位置（処理の中断位置）まで移動させる。
（４）エラー位置にＥＯＡＴを戻した後、中断していたアプリ処理（塗布作業）を再開させる。

ＥＯＡＴを作業領域から一旦退出させたことにより、修理を円滑に行うことができるようになったが、手動による復旧作業には、人手が必要となり手間がかかる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じやすい、復旧に時間がかかるなどの問題点が生じる。

ＥＯＡＴを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業の２つめの方法は、Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈプログラムによる方法である。これは、図２に示すように、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるＥＯＡＴが停止したとき、予め教示していた「Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈ」（退出のためのユーザプログラム）を実行することによって、ＥＯＡＴを一旦ＥＯＡＴの修理ステーションまで移動する手法である。

この場合の復旧手順は次のとおりである。
（１）エラーによる停止後、予め教示していた「Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈ」プログラムを実行することにより、ロボットのＥＯＡＴを安全にＥＯＡＴ修理ステーションまで移動させる。
（２）ＥＯＡＴが修理ステーションに到着した後、ＥＯＡＴの不具合を修理する。
（３）修理の完了後、予め教示していた「ＲｅＥｎｔｅｒ」プログラムを実行することにより、ＥＯＡＴをエラー位置（処理の中断位置）近傍まで移動させる。
（４）エラー位置にＥＯＡＴを戻した後、中断していた処理（塗布作業）を再開させる。
（注）上記（３）においてＲｅＥｎｔｅｒプログラムを予め教示しておく代わりに、Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈプログラムを逆向きに実行する事でＥＯＡＴをエラー位置近傍まで移動させることも可能である。

この手法を採用した場合、より素早く復旧作業を行うことができる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスの発生を避けることができる、人手の介入なしで全ての復旧作業を自動化することも可能となるなどの利点がある。一方で、エラー発生位置によっては異なる退出経路を使う必要があり、複数の「Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈ」や「ＲｅＥｎｔｅｒ」（ユーザプログラム）を教示することが必要となり手間がかかる、という問題点がある。

ＥＯＡＴを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業の３つめの方法は、Ｆａｓｔ Ｅｘｉｔ法による方法である。これは、図３に示すように、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるＥＯＡＴが停止した後、一時的にアプリ処理作業（塗布作業）を無効にしてアプリ処理作業のユーザプログラムを最後まで実行することによって、ＥＯＡＴをアプリ処理作業の作業領域から退出させて、ＥＯＡＴの修理ステーションまで安全に移動する手法である。

この場合の復旧手順は次のとおりである。
（１）エラーによる停止後、アプリ処理作業を一時的に無効に設定し、アプリ処理作業（塗布作業）のユーザプログラムを続行させて、一旦最後まで実行する。そして、ロボットのＥＯＡＴを安全にＥＯＡＴ修理ステーションまで移動させる。
（２）ＥＯＡＴが修理ステーションに到着した後、ＥＯＡＴの不具合を修理する。
（３）その後、アプリ処理作業を無効に設定したまま、アプリ処理作業のユーザプログラムを最初から実行する。
（４）ＥＯＡＴがエラー位置に戻った時点で、アプリ処理作業処理を有効に設定し直し、中断されていたアプリ処理作業を再開する。

この手法を採用した場合、退出経路を別途教示する必要がない、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスの発生を避けることができる、人手の介入なしで全ての復旧作業を自動化することも可能となるなどの利点がある。一方で、アプリ処理作業のユーザプログラムが長い場合には、ユーザプログラムを無効に設定した後の実行が完了してロボットのＥＯＡＴがホーム位置に戻るまでに時間が掛かることがある、という問題点がある。

上記のように、トラブルが発生したＥＯＡＴを修理するために、ＥＯＡＴを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻すことも、従来より行われてきており、その手法として、手動で退出させる方法、Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈプログラムによる方法、Ｆａｓｔ Ｅｘｉｔ法による方法が採用されていた。しかしながら、上記の３種類の手法においては、それぞれに、手動による退出させる方法では、人手が必要となり手間がかかる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じやすい、復旧に時間がかかるなどの問題が生じ、Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈプログラムによる方法では、複数の「Ｅｘｉｔ Ｐａｔｈ」（ユーザプログラム）を教示することが必要となり手間がかかる、という問題が生じ、Ｆａｓｔ Ｅｘｉｔ法による方法では、ユーザプログラムを無効に設定した後の実行が完了してロボットのＥＯＡＴがホーム位置に戻るまでに時間が掛かることがあるという問題が生じていた。

したがって、ロボットによるアプリ処理作業において、ＥＯＡＴ（ロボットアーム先端に取り付けられたツール）にトラブルが発生し、修理する必要が生じた場合でも、ＥＯＡＴをアプリ処理作業領域から退出させて修理後に復帰させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりして手間がかかるということがなく、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じることもなく、また、復旧に時間が掛からずに素早い復旧が可能となるロボットシステム及びロボット動作の方法が求められている。

上記の課題を解決するため、本開示のロボットシステム及びロボット動作の方法は、ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステム及びロボット動作の方法であって、ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断された後の再開処理に関し、ロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、エラー原因を取り除いた後に、記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開することができるロボットシステム及びロボット動作の方法である。

本開示のロボットシステム及びロボット動作の方法によれば、ロボットアーム先端に取り付けられたツールにトラブルが発生し、修理する必要が生じた場合でも、ロボットアーム先端に取り付けられたツールをアプリ処理作業領域から退出させて修理後に復帰させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりして手間がかかるということがなく、障害物等との衝突などの復旧作業中のミスが生じることもなく、また、復旧に時間が掛からずに素早く復旧することができるという作用効果を有する。

ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる従来の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる別の従来の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させるさらに別の従来の方法の模式図である。 本開示のロボットシステムの構成図である。 本開示のロボット制御の際の信号の授受関係を示すブロック線図である。 本開示における発明が提供する機能についての説明のための模式図である。 ロボットアーム先端のツールの前進軌跡における記録点について説明する図である。 一連の位置データを滑らかに結ぶスプライン曲線を示すである。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる本開示の第１の実施の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる本開示の第２の方法の模式図である。 本開示の第１の実施の方法のフロー図である。 本開示の第２の実施の方法のフロー図である。 本開示の第３の実施の方法のフロー図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。

以下の例では塗料の塗布処理作業を産業用ロボットによるアプリ処理作業として例示しているが、これはあくまでも一例であって、他のアプリ処理作業（例えば、シール材の塗布、プラズマ照射、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接、他）にも同技術が適用可能である。また、以下の例ではロボットアームの先端に取り付けられたツールを「ＥＯＡＴ（Ｅｎｄ ｏｆ Ａｒｍ Ｔｏｏｌｉｎｇ）」と呼んでいる。

図４は、本開示の各実施形態に共通のロボットシステムの構成図である。図４に示すロボットシステムにおけるロボット１０は、複数の関節から成るロボットアーム１１を有する多関節型ロボットである。ロボットアーム１１の先端には、ワーク３０に塗料を塗布するためのＥＯＡＴ１２が取り付けられている。塗布作業は、ロボット制御装置２０が、ロボット１０のロボットアーム１１の各関節部に内蔵されるサーボモータ１４（図６）を制御し、ユーザプログラム内に教示された一連の動作命令（教示位置）を滑らかに結ぶ曲線軌跡上に沿ってＥＯＡＴ１２が所定の速度で移動するようロボットアーム１１を動作させることにより、ＥＯＡＴ１２をワーク３０上の所定の曲線軌跡に沿って所定の速度で移動させながら、ＥＯＡＴ１２が所定の位置に達した瞬間に所定の流量の塗料を射出することにより行われる。ユーザプログラムにはＥＯＡＴ１２の教示位置情報だけでなくＥＯＡＴ１２の移動速度、動作形式（直線、円弧ないしはスプライン曲線などの移動形式）、塗料吐出位置、吐出流量など、アプリ処理作業に必要な情報が記述される。

図４のロボットシステムには、ＥＯＡＴ１２のトラブルによりユーザプログラム実行中にエラーが発生したときに、ＥＯＡＴ１２を修理してエラー発生の原因を取り除くための修理ステーション４０が備えられている。修理ステーション４０は、ＥＯＡＴ１２の塗布作業に必要な領域の外に設けられており、ＥＯＡＴ１２のトラブルによりユーザプログラム実行中にエラーが発生したときには、ロボット制御装置２０は、ＥＯＡＴ１２を塗布作業に必要な領域から退出させ、その後、修理ステーション４０に移動させる。修理ステーション４０では、ＥＯＡＴ１２のトラブルの内容に応じて、各種のＥＯＡＴ１２の修理をすることができる。

図５は、ロボット制御装置２０とロボット１０の間、並びに、ロボット制御装置２０の各ユニット間及びロボット１０の各部材間におけるロボット動作の制御の際の信号の授受関係を示すブロック線図である。ロボット制御装置２０は、マイクロコンピュータなどからなる処理ユニット（ＣＰＵ）２１、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリ部材を含む記憶ユニット２２，及び、ロボット１０との間で信号の送受信を行う送受信ユニット２３を構成要素とする。

ロボット１０には、ロボット制御装置との間で信号の送受信を行う送受信装置１３、及び、アームを動かすためにアームの各関節部などに内蔵されている複数のサーボモータ１４－１，１４－２・・・・１４－ｎが備えられている。

処理ユニット２１には、ロボットアーム１１先端のＥＯＡＴ１２が、ユーザプログラムに従って所定の軌跡を描いて塗布作業をしたり、記録された軌跡をたどって移動したりできるようにロボット１０の動作を制御するためのロボット動作制御部２１１、及び、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生してユーザプログラムが中断された場合に、例えば、エラー発生点が所定の基準点を超えた地点であるか否かについて判定するなど、エラー発生点についての認識を行うエラー発生位置、及びエラー停止位置の判定部２１２が備えられている。また、処理ユニット２１には、ロボット１０のサーボモータ１４－１，１４－２、・・・・１４－ｎからの信号を、ロボット１０の送受信装置１３及びロボット制御装置２０の送受信ユニット２３を介して、取得して、ＥＯＡＴ１２の位置を算出するＥＯＡＴ位置算出部２１３も備えられている。

ロボット制御装置２０の記憶ユニット２２には、ロボット１０のＥＯＡＴ１２が所望の軌跡を描いて移動しながら塗布を行うためのユーザプログラムや教示データなどの既存の設定データが記憶されている既存設定データ記憶部２２１、及び、ユーザプログラムの実行中にＥＯＡＴ１２がたどってきた経路を記録する経路記録部２２２が備えられている。

ロボット１０においては、ロボット制御装置２０から受けた指令信号に従って複数のサーボモータ１４－１，１４－２・・・・１４－ｎを回動させ、ロボット制御装置２０のＥＯＡＴ位置算出部２１３では、各サーボモータ１４－１，１４－２・・・・１４－ｎにおいて特定の周期で検出した実際の各サーボモータの回転数のデータからＥＯＡＴ１２の特定周期ごとの位置データを算出し、特定周期ごとのＥＯＡＴ位置のデータとして記憶ユニット２２の経路記録部２２２に記憶される。なお、ＥＯＡＴ位置の算出の手法は、本開示の本質と関係する事項ではなく、本実施形態においては、ＥＯＡＴ位置を実際の各サーボモータの回転数のデータから算出することとしたが、例えば、特定の場所に載置されたＥＯＡＴ検出装置（カメラなど）によって検出されたデータから求めるものであってもよい。

ロボット制御装置２０の処理ユニット２１におけるロボット動作制御部２１１は、記憶ユニット２２の既存設定データ記憶部２２１から読み出したユーザプログラムなどのデータと、ロボット１０からフィードバックされ経路記録部２２２に格納された経路記録データなどに基づいて、ロボット１０の複数のサーボモータ１４－１，１４－２・・・・１４－ｎに対しての指令信号を作成し、送受信ユニット２３及び送受信装置１３を通じて、各サーボモータ１４－１，１４－２・・・・１４－ｎに指令信号を送り、ロボット１０の動作を制御して、ＥＯＡＴ１２に塗布作業を行わせる。また、塗布作業中、すなわち、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生して、塗布作業が中断されたとき、処理ユニット２１のエラー発生点判定部２１２は、既存設定データ記憶部２２１から読み出したユーザプログラムなどのデータと経路記録部２２２に格納された経路記録データなどに基づいて、エラー発生点が所定の基準点を超えた地点であるか否かについての判定を行う。

次に、本開示の実施形態に係る塗布作業に係るロボットアーム先端のＥＯＡＴ１２の移動動作の制御方法、すなわち、塗布作業中にエラーが発生した塗布作業が中断された後の再開方法について説明する。このような塗布作業中断後の再開を実施するためには次に示す機能が提供されることが必要になる。

塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる最初の機能は、図６の模式図で示される、ユーザプログラムの実行中、ユーザプログラム内の指定された位置から一定周期ごとにロボットのＥＯＡＴ１２の現在位置を記録する機能である。この機能の実施のため、ロボット制御装置２０の記憶ユニット２２における経路記録部２２２（図５）には、十分な大きさの容量のメモリ領域の確保が必要となる。ただし、ロボットの動きを全て記録する必要はなく、記録を開始するタイミングをユーザプログラム内で指定可能であり、また、必要に応じ、位置の記録処理をユーザプログラム内で中断・再開することもできる。

この時、全ての補間点、すなわち、ロボット動作のために計算された全ての指令位置でＥＯＡＴ１２の位置を記録すると、膨大な記憶容量が必要となるため、ＥＯＡＴ１２の位置を記録する周期は必要十分なものとする。一例として、図７に示すように、ＥＯＡＴ１２の過去に記録した２点を結ぶ直線から現在位置までの距離Ｄがある限度以上になった時点で現在位置を記録するという手法が挙げられる。
また、距離Ｄが小さくても、前回の記録点から現在位置までの距離Ｅがある限度以上になった時点で、現在位置を記録する方法と組合わせることも検討に値する。

記録されているＥＯＡＴ１２の位置に沿って逆行動作するとき、１つの記録点から次の記録点まで直線状に移動させることも可能ではあるが、その場合、図８に示すように、実際のＥＯＡＴ１２の軌跡からある程度ずれてしまう。一連の位置データを滑らかに結ぶ曲線（スプライン曲線）を計算してたどることにより、実際の軌跡からのずれを小さくすることができる。そして、上記の図７で、現在位置を記録する指標として用いられた距離Ｄを、過去に記録した記録位置から求められたスプライン曲線から現在位置までの距離とすることにより、記録の周期を長くすることができ、より小さな容量のメモリ領域の確保で位置の記録が可能となる。

塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる２つめの機能は、塗布作業の再開位置を前後に微調整することができる機能である。これは、塗布作業の再開時に、すでに塗布されている領域と再開によって塗布される領域の間に空白部分や重なり部分が生じないようにするために必要とされる。

塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる３つめの機能は、塗布作業中断後再開時までの間、ＥＯＡＴ１２の高さ位置を上下に微調整することができ、そして、塗布作業再開直後に微調整を解除して元の教示位置の高さに戻ることができる機能である。これは、ＥＯＡＴ１２の移動により、既に塗布されている箇所を破損することがないようにするために必要とされる。

次に、上記のような塗布作業中断後の再開方法として、３つの実施形態を順に図面を参照しながら説明する。

図９は、塗布作業中断後の再開方法としての１つめの実施形態を説明するための模式図である。１つめの方法は、図９に示すように、エラー発生による中断後、ユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって位置記録を開始した位置まで退出し、修理後に、再度、記録されていた経路を前進方向にたどってエラー停止位置に戻り、エラー停止位置から中断されていたユーザプログラムを再開するものである。

この実施形態の処理手順は、図９に示されるとおり、次のとおりのものである。
（１）ユーザプログラム実行中、ＥＯＡＴ１２の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域（図５の経路記録部２２２）に記録する。
（２）エラー発生による中断後、ロボット動作制御部２１１はロボットアーム１１が停止した位置を「エラー停止位置」として別途記憶しておく。同時に、ロボット動作制御部２１１は中断したユーザプログラムを後に再開できるようプログラム実行のコンテキスト（変数の値、実行ステップ番号、サブプログラム呼出しネスティング状況、動作プラン情報、等）を保存しておく。その後、ＥＯＡＴ１２を作業領域から安全に退出させるため、外部からの指令により、または自動的に「後進退出」命令を実行し、バッファ領域（図５の経路記録部２２２）に記録されていたＥＯＡＴ１２の位置を逆にたどり、位置記録を開始した位置（ホーム位置）までＥＯＡＴ１２を移動させる。
（３）ＥＯＡＴ１２の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、ＥＯＡＴ１２を修理する。この際においては、ＥＯＡＴ１２を手動で移動（ジョグ）したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。ＥＯＡＴ１２の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
（４）ＥＯＡＴ１２をエラー停止位置に戻すために、「前進再進入」命令を実行し、バッファ領域（図５の経路記録部２２２）に記録された位置を正方向にたどって、ＥＯＡＴ１２をホーム位置からエラー停止位置に向けて移動させる。このとき、ＥＯＡＴ１２が戻るのは、厳密には、エラー停止位置ではなく、バッファ領域に記録されている最終位置である。
（５）中断中のユーザプログラムの実行前に、「停止位置復帰機能」を使ってＥＯＡＴ１２を正確にエラー発生後に記憶しておいた「エラー停止位置」に戻す。
（６）厳密な「エラー停止位置」から、保存されていた実行コンテキストに基づいて中断されていたユーザプログラムを再起動し、アプリ処理作業（塗布作業）を再開する。
上記の一連のエラー回復のための操作は操作者によって行われるか、外部ＰＬＣなどの起動装置によって行われるか、またはロボット動作制御部２１１によって自動的に行われるかは（さまざまな方法が検討できるが）本発明では問わない。

図１０は、塗布作業中断後の再開方法としての２つめの実施形態を説明するための模式図である。２つめの方法は、図１０に示すように、エラー発生による中断後、外部からの指令により、または自動的にユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって退出し、修理後に、アプリ処理作業（塗布作業）を無効にしてユーザプログラムを初めから実行し、エラー発生位置に戻った時にアプリ処理作業を有効にしてアプリ処理作業を再開するものである。

この２つめの実施形態の処理手順は、図１０に示されるとおり、次のとおりのものである。
（１）ユーザプログラム実行中、ＥＯＡＴ１２の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域（図５の経路記録部２２２）に記録する。
（２）１つめの実施形態と異なり、エラー発生による中断後にロボットアーム１１の「エラー停止位置」やユーザプログラムの実行コンテキストを記憶する必要はないが、エラーが発生した瞬間の「エラー発生位置」を記憶しておく。ユーザプログラム中断後、ＥＯＡＴ１２を作業領域から安全に退出させるため、「後進退出」命令を実行し、記録されていたＥＯＡＴ１２の位置を逆にたどり、ホーム位置までＥＯＡＴ１２を移動させる。
（３）ＥＯＡＴ１２の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、ＥＯＡＴ１２を修理する。この際においては、ＥＯＡＴ１２を手動で移動（ジョグ）したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。ＥＯＡＴ１２の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
（４）その後、アプリ処理作業（塗布作業）を一時的に無効にして、ユーザプログラムを初めから起動する。
（５）ＥＯＡＴ１２がエラー発生位置に戻った瞬間に、アプリ処理作業を再度有効に設定して、中断していたアプリ処理作業を再開させる。（この時、必ずしもユーザプログラムを一時停止・再開する必要はなく、ロボットアーム１１の動作を停止することなくアプリ処理を再開する事も可能である）

塗布作業中断後の再開方法としての３つめの実施形態は、図１０に示す２つめの実施形態に、図３に示す３つめの従来例を組みあわせたもので、エラー発生位置がユーザプログラム内で示される基準位置を超えていない場合は図１０に示す２つめの実施形態を採用し、エラー発生位置が基準位置を超えた場合は図３に示す３つめの従来例を採用するものである。すなわち、外部からの指令によりまたは自動的に、復旧処理を開始する際に、エラー発生位置が基準位置を超えていない場合には、ユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって退出し、エラー発生位置が基準位置を超えた場合には、アプリ処理作業を一時的に無効にして最後までユーザプログラムを実行して退出し、修理後に、アプリ処理作業（塗布作業）を一時的に無効にした状態のままユーザプログラムを初めから実行し、エラー発生位置に戻った瞬間にアプリ処理作業を有効にして再開するものである。

この３つめの実施形態の処理手順は、次のとおりのものである。
（１）ユーザプログラム実行中、ＥＯＡＴ１２の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域（図５の経路記録部２２２）に記録する。
（２）エラー発生による中断時に、エラー発生位置がユーザプログラム内に示される所定の基準点を超えているか否かを判定する。
（３）エラー発生位置が所定の基準点を超えていない場合には、図１０に示す２つめの実施形態と同様に、ＥＯＡＴ１２を作業領域から安全に退出させるため、「後進退出」命令を実行し、記録されていたＥＯＡＴ１２の位置を逆にたどり、ホーム位置までＥＯＡＴ１２を移動させる。
（４）エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置である場合には、図３に示す３つめの従来例と同様に、アプリ処理作業を一時的に無効にして最後までユーザプログラムを実行して、ＥＯＡＴ１２を安全に退出させ、ホーム位置までＥＯＡＴ１２を移動させる。
（５）ＥＯＡＴ１２の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、ＥＯＡＴ１２を修理する。この際においては、ＥＯＡＴ１２を手動で移動（ジョグ）したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。ＥＯＡＴ１２の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
（６）その後、アプリ処理作業（塗布作業）を一時的に無効にして、ユーザプログラムを初めから起動する。
（７）ＥＯＡＴ１２がエラー発生位置に戻った瞬間に、アプリ処理作業を再度有効に設定して、中断していたアプリ処理作業を再開させる。

次に、本開示における実施形態１～３のそれぞれについて、アプリ処理作業（塗布作業）の中断後の再開の操作の手順を、フロー図で示す。

最初に、実施形態１のアプリ処理作業（塗布作業）の中断後の再開の操作の手順を、図１１のフロー図で示す。図１１に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール（ＥＯＡＴ１２）の経路点を特定の周期ごとに記録する（ステップＳｔ１１）。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する（ステップＳｔ１２）。ユーザプログラムの実行が完了していれば（ステップＳｔ１２でＹＥＳの場合）、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ（ステップＳｔ１２でＮＯの場合）、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する（ステップＳｔ１３）。

エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ（ステップＳｔ１３でＮＯの場合）、ステップＳｔ１１に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば（ステップＳｔ１３でＹＥＳの場合）、次に、エラー停止位置を記録する（ステップＳｔ１４）。

次に、記録された経路点を逆にたどり、ツール（ＥＯＡＴ１２）をアプリ処理作業の作業領域からホーム位置まで退出させ（ステップＳｔ１５－１）、その後修理ステーション４０まで移動させる（ステップＳｔ１５－２）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する（ステップＳｔ１６）。

次に、記録された各経路点を前進方向にたどり、ツール（ＥＯＡＴ１２）をエラー停止位置に向けて移動させる（ステップＳｔ１７）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）が最後に記録された点に到着した否かを判定する（ステップＳｔ１８）。最後に記録された点に到着していなければ（ステップＳｔ１８でＮＯの場合）、ステップＳｔ１７に戻り、最後に記録された点に到着するのを待つ。最後に記録された点に到着していれば（ステップＳｔ１８でＹＥＳの場合）、ツールをエラー停止位置に移動させる(ステップＳｔ１９)。そして、エラー停止位置から、中断されていたユーザプログラムを再起動してアプリ処理作業を再開させる（ステップＳｔ２０）。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。なお、より正確には、ステップＳｔ２０の後、ステップＳｔ１１に戻り、Ｓｔ１２でＹＥＳとなるまで、すなわち、ユーザプログラムの実行が完了するまで、ステップＳｔ１１からステップＳｔ２０のループを繰り返すことになるが、そのようなループを作成すると、この図１１のフロー図のみならず、後述の図１２及び図１３のフロー図においても、同様のループが必要になり、フロー図が複雑でわかりにくくなる。よって、図１１～図１３においては、上記のループは省略して最後のステップの後、終了する図とした。図１２、図１３においては、同様のループの省略についての補足説明は省略する。

次に、実施形態２のアプリ処理作業（塗布作業）の中断後の再開の操作の手順を、図１２のフロー図で示す。図１２に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール（ＥＯＡＴ１２）の経路点を特定の周期ごとに記録する（ステップＳｔ２１）。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する（ステップＳｔ２２）。ユーザプログラムの実行が完了していれば（ステップＳｔ２２でＹＥＳの場合）、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ（ステップＳｔ２２でＮＯの場合）、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する（ステップＳｔ２３）。

エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ（ステップＳｔ２３でＮＯの場合）、ステップＳｔ２１に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば（ステップＳｔ２３でＹＥＳの場合）、次に、エラーが発生しアプリ処理作業が中断されたエラー発生位置を記録する（ステップＳｔ２４）。

次に、記録された経路点を逆にたどり、ツール（ＥＯＡＴ１２）をアプリ処理作業の作業領域から退出させ（ステップＳｔ２５－１）、修理ステーション４０まで移動させる（ステップＳｔ２５－２）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する（ステップＳｔ２６）。

次に、修理後のエラ－発生原因が取り除かれたツール（ＥＯＡＴ１２）を用いて、アプリ処理作業（塗布作業）を無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツール（ＥＯＡＴ１２）を前進方向に移動させる（ステップＳｔ２７）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）がエラー発生位置に到着した否かを判定する（ステップＳｔ２８）。エラー発生位置に到着していなければ（ステップＳｔ２８でＮＯの場合）、ステップＳｔ２７に戻り、エラー発生位置に到着するのを待つ。エラー発生位置に到着していれば（ステップＳｔ２８でＹＥＳの場合）、その瞬間にエラー発生位置から、アプリ処理作業を有効にしてユーザプログラムを続行してアプリ処理作業を再開させる（ステップＳｔ２９）。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。

次に、実施形態３のアプリ処理作業（塗布作業）の中断後の再開の操作の手順を、図１３のフロー図で示す。図１３に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール（ＥＯＡＴ１２）の経路点を特定の周期ごとに記録する（ステップＳｔ３０１）。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する（ステップＳｔ３０２）。ユーザプログラムの実行が完了していれば（ステップＳｔ３０２でＹＥＳの場合）、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ（ステップＳｔ３０２でＮＯの場合）、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する（ステップＳｔ３０３）。

エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ（ステップＳｔ３０３でＮＯの場合）、ステップＳｔ３０１に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば（ステップＳｔ３０３でＹＥＳの場合）、次に、エラーが発生しアプリ処理作業が中断されたエラー発生位置を記録する（ステップＳｔ３０４）。

次に、エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置であるか否かを判定する（ステップＳｔ３０５）。エラー発生位置が所定の基準点を超えていない場合（ステップＳｔ３０５でＮＯの場合）、記録された経路点を逆にたどり、ツール（ＥＯＡＴ１２）をアプリ処理作業の作業領域から退出させホーム位置に戻し（ステップＳｔ３０６－１）、修理ステーション４０まで移動させる（ステップＳｔ３０６－２）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する（ステップＳｔ３０８）。

エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置である場合（ステップＳｔ３０５でＹＥＳの場合）、エラー発生位置から、アプリ処理作業を無効に設定してユーザプログラムを再起動し、ユーザプログラムを最後まで実行し、ツール（ＥＯＡＴ１２）をアプリ処理作業の作業領域から退出させてホーム位置に戻し（ステップＳｔ３０７－１）、修理ステーション４０まで移動させる（ステップＳｔ３０７－２）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する（ステップＳｔ３０８）。

次に、修理後のエラ－発生原因が取り除かれたツール（ＥＯＡＴ１２）を用いて、アプリ処理作業（塗布作業）を一時的に無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツール（ＥＯＡＴ１２）を前進方向に移動させる（ステップＳｔ３０９）。そして、ツール（ＥＯＡＴ１２）がエラー発生位置に到着した否かを判定する（ステップＳｔ３１０）。エラー発生位置に到着していなければ（ステップＳｔ３１０でＮＯの場合）、ステップＳｔ３０９に戻り、エラー発生位置に到着するのを待つ。エラー発生位置に到着していれば（ステップＳｔ３１０でＹＥＳの場合）、その瞬間にエラー発生位置から、アプリ処理作業を有効にしてユーザプログラムを続行してアプリ処理作業を再開させる（ステップＳｔ３１１）。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。

次に、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムの効果、並びに、各実施形態相互の間での比較において、有利な点、不利な点について説明する。まず、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態において共通の作用効果としては、ロボットアーム先端に取り付けられたツール（ＥＯＡＴ）をアプリ処理作業領域から退出させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりするといった手間を掛けずに実行することができるということが挙げられる。各実施形態に共通の手段としては、アプリ処理作業のユーザプログラム実行の開始点から前進方向に移動されたツール（ＥＯＡＴ）の経路点を自動的に周期的に記録し、ツール（ＥＯＡＴ）の退出・復帰時には、その記録点に沿って逆方向・前進方向に進行させればよいのであるから、すべて自動的に行われ、人手がかかることはないし、アプリ処理作業のユーザプログラム以外に、別途ユーザプログラムが必要となることもない。よって、手間を掛けずに、より簡便に、中断後の再開を実行することができるという作用効果を奏する。

本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態において共通の別の作用効果としては、ツールを障害物に衝突させるといったミスが生じることなく、時間を掛けずに素早く復旧作業を行うことができるという有利な効果を挙げることができる。ツールを作業領域から退出させたり、中断位置に戻したりする復旧作業を手動で行う場合には、退出・復帰の経路の周辺に、他の装置等の障害物が多く設置されていたりして入り組んでいる状況にあれば、ツールと障害物の衝突などのミスが多くなる。ミスが生じないように慎重に作業を行えば、復旧作業に時間が掛かる。これに対して、本開示の実施形態においては、ツールは自動的に記録点に沿って逆方向・前進方向に進行するのであるから、衝突のミスが生じることもなく、素早く復旧作業を行うことができるのである。

次に、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態相互間での有利な点・不利な点について述べる。１つめ（第１）の実施形態においては、ツールを記録点に沿ってエラー停止位置に戻す際、厳密には、ツールはエラー停止位置ではなく、最後の記録点に戻る。エラー発生後、アプリ処理作業の中断後もツールの慣性等によりツールは進行を続け、エラー停止位置と最後の記録点が異なることがあり、その場合には停止位置復帰機能を用いて正確にアプリ処理作業中断後の停止位置、すなわち、エラー停止位置に戻す必要がある。これに対して、第２及び第３の実施形態にいては、ツールはアプリ処理作業を無効としたユーザプログラムの実施によってエラー発生位置に戻るのであるから、正確にエラー発生位置を通過する。したがって、停止位置復帰機能を用いてエラー停止位置に戻す作業は不要となり。一方で、ユーザプログラムの実施によるツールの進行中に、エラー発生位置に戻されたときに瞬時に、アプリ処理作業を無効から有効に切り換えなければならず、より高度な技術が求められる。

第１及び第２の実施形態においては、エラー発生位置が、ユーザプログラムの実行によるツールの進行経路全体において終了位置に近い位置である場合には、ツールの退出のための戻り経路が長くなってしまうという欠点を有する。すなわち、エラー発生位置が、ユーザプログラムの実行によるツールの進行経路全体において終了位置に近い位置の場合、既に進行してきた経路を戻るよりも、残りの経路を最後まで進んで退出する方が早く退出できる。第３の実施形態は、エラー発生位置に応じて、進行してきた経路を戻って退出することと、残りの経路を最後まで進んで退出することとを使い分けることができ、第１及び第２の実施形態の欠点を克服したものといえる。

以上、本開示の実施に関して、実施態様について説明したが、本発明はこうした実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施できるものであることは勿論である。例えば、アプリ処理作業の内容については、塗料の塗布に限らず、接着剤やシール材の塗布も含まれ、さらには、各種の表面処理や押圧・射出作業、プラズマ照射、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接にまで応用することも可能である。また、実施例では、ユーザプログラム実行時に、周期的にロボットの現在位置を記録する方法について述べたが、例えば、ユーザプログラム内の実行された教示番号（又は行番号）を実行順に記憶しておく方法など、それ以外の方法でロボットを逆方向に移動させることも可能である。この方法は、記憶容量が少なくて済むという利点がある反面、ロボット軌跡が元の前進実行時の軌跡と同様になるように、動作形式（直線補間、各軸補間、円弧補間など）や動作速度などを前進時と同じするように考慮するなど、より注意深く実行することが必要となる。

１０ … ロボット
１１ … ロボットアーム
１２ … ＥＯＡＴ（ツール）
１３ … ロボットの送受信装置
１４－１～１４－ｎ … サーボモータ
１５ … ＥＯＡＴ位置算出部
２０ … ロボット制御装置
２１ … 処理ユニット（ＣＰＵ）
２１１ …ロボット動作制御部
２１２ …エラー発生位置（エラー停止位置）判定部
２２ … 記憶ユニット
２２１ …既存設定データ記憶部
２２２ …経路記録部
２３ … ロボット制御装置の送受信ユニット
３０ … ワーク
４０ … 修理ステーション（エラー原因修理部）

Claims (10)

1. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録する経路記録部と、
   ロボットにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後に、前記の記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから、中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
   を備えるロボットシステム。
2. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録する経路記録部と、
   ロボットのツールにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後においては、一時的に、前記アプリ処理作業を無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
   を備えるロボットシステム。
3. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録する経路記録部と、
   ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生位置が前記所望の軌跡における所定の基準位置を超えていない位置であるか否かを判定するエラー発生位置判定部と、
   ロボットのツールにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点である場合には、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、また、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えた地点である場合には、前記アプリ処理作業を無効にした状態でユーザプログラムを最後まで実行することによりツールを作業領域から退出させるとともに、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後においては、前記アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれたツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
   を備えるロボットシステム。
4. 前記アプリ処理作業の再開の位置は、前後に微調整することができる請求項１～３のいずれかのロボットシステム。
5. エラー発生後前記アプリ処理作業を再開するまでの間であって、経路を逆向きにたどっている間及び経路を前向きにたどっている間において、ツールの高さの位置を上下に微調整することができ、前記アプリ処理作業を再開するときに元の教示位置の高さに戻ることができる請求項１～４のいずれかのロボットシステム。
6. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録するステップと、
   ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
   修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップ、
   エラー原因が取り除かれたツールが、前記の記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開するステップと、
   を含むロボットの動作方法。
7. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録するステップと、
   ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
   修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップと、
   一旦、前記アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれたツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開するステップと、
   を含むロボットの動作方法。
8. ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
   ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に、特定の周期ごとに経路を記録するステップと、
   ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点であるか否かを判定するステップと、
   エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点である場合には、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、
   エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えた地点である場合には、前記アプリ処理作業を無効にした状態でユーザプログラムを最後まで実行することによりツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
   修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップと、
   前記アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれたツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによる前記アプリ処理作業を再開するステップと、
   を含むロボットの動作方法。
9. 前記アプリ処理作業の再開の位置は、前後に微調整することができる請求項６～８のいずれかのロボットの動作方法。
10. エラー発生後アプリ処理作業を再開するまでの間であって、経路を逆向きにたどっている間及び経路を前向きにたどっている間において、ツールの高さの位置を上下に微調整することができ、前記アプリ処理作業を再開するときに元の教示位置の高さに戻ることができる請求項６～９のいずれかのロボットの動作方法。

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