JP7463710B2 - ロボットの原点復帰経路探索装置、及び原点復帰経路探索プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ロボットの原点復帰経路探索装置、及び原点復帰経路探索プログラムに関する。

ロボットを用いた設備において、自動動作中にロボットに何らかの異常が発生した場合、ロボットは異常停止する。この場合、停止前に行っていた作業に復帰させるためには、ロボットプログラムで規定されている原点位置へロボットを復帰させる原点復帰を行い、再度ロボットプログラムをスタートする必要がある。従来、ロボットが異常停止した場合の原点復帰は、ロボットの操作権限を有する現場作業者がティーチングペンダント等を用いた目視の手動操作で行われている。

しかしながら、現場作業者の手動操作による原点復帰は、経験や慣れが必要であるため、現場作業者を育成して熟度を上げる必要がある。また、このような原点復帰は、目視による手動操作であるため、ロボットが動作し難い位置にいる場合などには周辺環境への接触を回避する必要があり、より慎重な作業を要する。そのため、手動操作による原点復帰は、完了までに時間を要し、その結果、工程が停止する期間が長くなっていた。

これに対し、操作権限を持たない作業者でも短時間で原点復帰をできるようにするため、予め原点復帰用のプログラムを準備し、そのプログラムに従って自動で原点復帰を行うことが考えられている。しかし、原点復帰のプログラムは、予め、あらゆる状況で異常停止した場合を想定して作成しておく必要があるが、このような原点復帰のプログラムを手作業で作成しようとすると、膨大な手間と時間を要することになる。そこで、ロボットの自動動作中の動作を動作ログデータとして記録しておき、異常停止した場合にはその動作ログデータを原点位置まで逆に辿るいわゆる逆再生を行うことで、原点復帰させることも考えられている。

しかしながら、原点位置までの復帰経路を動作ログデータに基づいた単純な逆再生の経路とすると、原点位置までの移動に関係のない無駄な動きが含まれてしまい、原点復帰までに時間がかかってしまう。一方で、ロボットの状態や周囲環境を考慮せずに経路を省略してしまうと、ロボットと周囲環境との接触等が発生してしまう可能性がある。

特開平７－２９９７７７号公報

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの動作ログデータに基づいて原点復帰の経路を探索する際に、単純な逆再生よりも短い復帰経路を探索することができるロボットの原点復帰経路探索装置、及び原点復帰経路探索プログラムを提供することにある。

本実施形態のロボットの原点復帰経路探索装置は、ロボットの動作ログデータが記録されている記録部にアクセス可能である。原点復帰経路探索装置は、復帰経路探索処理部を備える。復帰経路探索処理部は、復帰経路探索処理を実行可能である。復帰経路探索処理は、前記記録部に記録されている前記動作ログデータに基づいて前記ロボットの現在位置から前記ロボットの軌道上に設定された復帰原点まで復帰するための経路である復帰経路を探索するものである。復帰経路探索処理は、現在位置から前記復帰原点までの全ての前記動作ログデータを辿った実経路に対し、探索対象となる動作ログデータの手先位置を基準として予め設定された接続可能範囲内に手先位置が存在する他の前記動作ログデータが存在する場合に、前記探索対象となる動作ログデータと前記他の動作ログデータとを接続してその２点間の前記実経路を省略した復帰経路を探索する処理を含む。

これによれば、原点復帰経路探索装置は、記録部に記録されているロボットの動作ログデータに基づいて原点復帰の経路を探索することができる。そのため、ロボットの駆動を制御するロボットコントローラは、ロボットが異常停止した場合に、原点復帰経路探索装置で復帰経路を探索し、その探索した復帰経路を辿って原点復帰させることができる。そのため、例えば現場作業者がティーチングペダント等を用いて目視で原点復帰させる必要がなくなるため、ロボットの操作に不慣れな現場作業者であっても短時間で簡単にロボットを原点復帰させることができる。

そして、本実施形態によれば、ロボットの実際の動作ログデータに基づいてロボットの原点復帰経路を探索し設定するため、ロボットを用いた設備を作る際に、設備製造者が、あらゆる場面での異常停止した原点復帰プログラムを準備する必要がなくなる。その結果、原点復帰プログラムを準備するために必要な膨大な手間と時間を削減することができる。

更に、本実施形態によれば、原点復帰経路探索装置は、記録部に記録されている動作ログデータが所定の条件を満たす場合には、動作ログデータを単純に逆再生した場合の実経路の一部を省略した原点復帰経路を探索する。このため。本実施形態によれば、原点復帰経路探索装置は、記録部に記録されている動作ログデータを単純に逆再生した場合よりも短い復帰経路を探索することができる。その結果、原点復帰の際におけるロボットの無駄な動作、つまり原点復帰に関係のない動作を省略することができるため、原点復帰に要する時間、つまり工程の停止時間を短縮することができ、ひいては製造工程の効率を向上させることができる。

一実施形態について、動作ログデータ記録装置及び原点復帰経路探索装置を含むロボットシステムの構成を概念的に示す図 一実施形態について、安全範囲及び安全角度の設定方法を説明する図（その１） 一実施形態について、ツールを含めたロボット全体のおける最も細い部分を示すもので、図２のＸ３－Ｘ３線に沿って示す図 一実施形態について、安全範囲及び安全角度の設定方法を概念的に示す図（その２） 一実施形態について、ツールを含めたロボット全体のおける最も細い部分を示すもので、図４のＸ５－Ｘ５線に沿って示す図 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに含まれる手先位置の一例を概念的に示す図 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータの一例を概念的に示す図 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その１） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その２） 一実施形態について、ダウンサンプリング処理によって記録対象から除外された状態の動作ログデータの一例を概念的に示す図（その１） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その３） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その４） 一実施形態について、ダウンサンプリング処理によって記録対象から除外された状態の動作ログデータの一例を概念的に示す図（その２） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その５） 一実施形態について、ダウンサンプリング処理によって記録対象から除外された状態の動作ログデータの一例を概念的に示す図（その３） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その６） 一実施形態について、ダウンサンプリング処理によって記録対象から除外された状態の動作ログデータの一例を概念的に示す図（その４） 一実施形態について、生ログデータ取得処理によって取得した生ログデータに対してダウンサンプリング処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その７） 一実施形態について、ロボットの自動動作、生ログデータ取得処理、ダウンサンプリング処理、及び記録処理を含む一連の制御内容を示すフローチャート 一実施形態について、ダウンサンプリング処理の制御内容を示すフローチャート 一実施形態について、ロボットの自動動作時の動作態様を概念的に示す図 一実施形態について、記録部に記録されている動作ログデータに含まれる手先位置の一例を示す図 一実施形態について、復帰経路探索処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その１） 一実施形態について、復帰経路探索処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その２） 一実施形態について、復帰経路探索処理を行う際の処理方法を概念的に示す図（その３） 一実施形態について、接続可能範囲の設定方法を概念的に示す図 一実施形態について、復帰点設定処理及び復帰経路探索処理を含む一連の制御内容を示すフローチャート

以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。
［全体構成］
まず、ロボットシステム１の全体構成について説明する。図１に示すロボットシステム１は、多関節ロボット１０（以下、単にロボット１０と称する）と、ロボットコントローラ２０と、を備えている。ロボット１０は、複数のアームを有する垂直多関節ロボットであり、ロボットコントローラ２０によって制御される。なお、ロボット１０は、例えば水平多関節型ロボットやパラレルリンクロボット、直交ロボット等であっても良い。ロボット１０とロボットコントローラ２０とは、有線または無線により相互通信可能に構成される。また、ロボットコントローラ２０は、パソコンや、スマートフォンなどの携帯端末など、その他の外部の装置に有線または無線により相互通信可能に接続されていても良い。

［ロボット］
本実施形態において、ロボット１０は、産業用のロボットであって、例えば６軸を有する垂直多関節ロボットで構成されている。ロボット１０は、図１に示すように、ベース１１と、複数、この場合、６つのアーム１２１～１２６と、を有している。ロボット１０が一定の場所に設置して使用するものであれば、ベース１１は、設置面に固定されている。また、ロボット１０が人によって持ち運び可能な程度に小型のものである場合、ベース１１は、設置面に固定されていなくても良い。各アーム１２１～１２６は、ベース１１上に順に設けられている。本実施形態の場合、ベース１１側から順に、第１アーム１２１、第２アーム１２２、第３アーム１２３、第４アーム１２４、第５アーム１２５、及び第６アーム１２６と称する。また、各アーム１２１～１２６を特定しない場合は、各アーム１２１～１２６を総称して単にアーム１２と称する。

各アーム１２１～１２６は、それぞれ複数の軸Ｊ１～Ｊ６を介して回転可能に連結されている。この場合、ベース１１側から順に、第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２、第３軸Ｊ３、第４軸Ｊ４、第５軸Ｊ５、及び第６軸Ｊ６と称する。なお、各軸Ｊ１～Ｊ６を特定しない場合は、各軸Ｊ１～Ｊ６を総称して単に軸Ｊと称する。第１軸Ｊ１は、垂直方向に延びる回転軸であり、ベース１１に対して第１アーム１２１を水平方向に回転可能に連結する。第２軸Ｊ２は、水平方向に延びる回転軸であり、第１アーム１２１に対して第２アーム１２２を鉛直方向に回転可能に連結する。

第３軸Ｊ３は、水平方向に延びる回転軸であり、第２アーム１２２に対して第３アーム１２３を鉛直方向に回転可能に連結する。第４軸Ｊ４は、第３アーム１２３の長手方向に延びる回転軸であり、第３アーム１２３に対して第４アーム１２４と回転可能に連結する。第５軸Ｊ５は、水平方向に延びる回転軸であり、第４アーム１２４に対して第５アーム１２５を鉛直方向に回転可能に連結する。そして、第６軸Ｊ６は、第５アーム１２５の長手方向に延びた回転軸であり、第５アーム１２５に対して第６アーム１２６を回転可能に連結する。

本実施形態の場合、第６アーム１２６はロボット１０の手先部分であり、例えばフランジ形状に構成されている。第６アーム１２６の先端部分にはツール１３が着脱可能に装着される。ツール１３は、例えばチャックやグリッパ、若しくは吸着ハンドなどワークを把持及び搬送するためのものや、ねじ締めや穴あけ用のドリルなどワークに対して各種の加工を施すための加工具などがある。ツール１３は、ロボット１０の用途に応じて適宜選択することができる。また、ロボット１０は、詳細は図示しないが、各軸Ｊ１～Ｊ６を駆動するためのモータ、各軸Ｊ１～Ｊ６の回転数及び位置を検出するためのエンコーダ、及び各軸Ｊ１～Ｊ６の動作を停止させるためのブレーキ等を有している。

ロボットコントローラ２０は、制御部２１、入力表示装置２２、記録部２３、動作ログデータ記録装置２４、及び原点復帰経路探索装置２５を有している。制御部２１は、例えばＣＰＵ２１１や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域２１２を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、ロボット１０全体の動作を制御する。入力表示装置２２は、例えばタッチパネルや電気式又は機械式のスイッチ装置、及び液晶画面等の表示機能を有している。記録部２３は、例えばロボットコントローラ２０からの指示により各種情報を書き込み及び読み出すことができるいわゆるストレージ装置や、ＣＤ、ＤＶＤなどの記録媒体に書き込み可能な装置である。

また、記録部２３は、例えばロボットコントローラ２０の筐体内に固定的に設置されているフラッシュメモリなどを利用した記録装置、ロボットコントローラ２０に挿抜可能なＵＳＢメモリ若しくはメモリカードなどを採用することができる。また、記録部２３は、インターネットやＬＡＮ、ＷＡＮを介して通信可能に接続された外部のいわゆるオンラインストレージを採用することもできる。

制御部２１の記憶領域２１２は、ロボット１０を駆動制御するためのロボット制御プログラムを記憶している。ロボットコントローラ２０は、ＣＰＵ２１１においてロボット制御プログラムを実行することで、ロボット１０の動作を制御する。また、本実施形態の場合、記憶領域２１２は、動作ログデータ記録プログラム及び原点復帰経路探索プログラムを記憶している。

制御部２１は、ＣＰＵ２１１において動作ログデータ記録プログラムを実行することにより、生ログデータ取得処理部２４１、ダウンサンプリング処理部２４２、及び記録処理部２４３等を、ソフトウェアによって仮想的に実現する。この場合、生ログデータ取得処理部２４１、ダウンサンプリング処理部２４２、及び記録処理部２４３は、動作ログデータ記録装置２４を構成する。すなわち、本実施形態において、ロボットコントローラ２０は、動作ログデータ記録装置２４を含んで構成されている。

また、制御部２１は、ＣＰＵ２１１において原点復帰経路探索プログラムを実行することにより、復帰原点設定処理部２５１、及び復帰経路探索処理部２５２をソフトウェアによって仮想的に実現する。この場合、復帰原点設定処理部２５１、及び復帰経路探索処理部２５２は、原点復帰経路探索装置２５を構成する。すなわち、本実施形態において、ロボットコントローラ２０は、原点復帰経路探索装置２５を含んで構成されている。

なお、動作ログデータ記録プログラム及び原点復帰経路探索プログラムは、記録部２３や、その他の外部の記録媒体に記憶されて、記録部２３や外部の記録媒体から制御部２１にインストールしたり直接実行したりしても良い。また、生ログデータ取得処理部２４１、ダウンサンプリング処理部２４２、及び記録処理部２４３は、例えば制御部２１と一体の集積回路としてハードウェア的に実現しても良い。また、復帰原点設定処理部２５１、及び復帰経路探索処理部２５２も、例えば制御部２１と一体の集積回路としてハードウェア的に実現しても良い。

［動作ログデータ記録装置］
次に、動作ログデータ記録装置２４について、図２～図２０も参照しながら説明する。動作ログデータ記録装置２４は、ロボット１０の自動動作中の動作ログデータを取得し、取得した動作ログデータを所定の条件に基づいてダウンサンプリングつまり間引きして記録部２３に記録するためのものである。動作ログデータ記録装置２４は、制御部２１の処理によって記録部２３にアクセス可能である。動作ログデータ記録装置２４は、生ログデータ取得処理部２４１と、ダウンサンプリング処理部２４２と、記録処理部２４３と、を含んで構成されている。

生ログデータ取得処理部２４１は、生ログデータ取得処理を実行可能である。生ログデータ取得処理は、生ログデータとして一定期間毎にロボット１０を動作させた際のロボット１０の各軸Ｊ１～Ｊ６の角度情報を取得する処理である。以下の説明において、ロボット１０の動作に関する動作ログデータを、単にログデータと称することがあり、また、動作ログデータＤ（Ｎ）と称することもある。動作ログデータは、例えば図７に示すように、少なくとも各軸Ｊ１～Ｊ６の動作に関する角度情報α１（Ｎ）～α６（Ｎ）と、手先の位置情報Ｐ（Ｎ）つまりツール１３の先端部又は第６アーム１２６の先端部の位置情報を含めることができる。この場合、各軸Ｊ１～Ｊ６の動作に関する角度情報α１（Ｎ）～α６（Ｎ）は、例えば各軸Ｊ１～Ｊ６の動作角度、角速度、角加速度などである。また、ロボット１０の動作ログデータＤ（Ｎ）には、ツール１３の先端部又は第６アーム１２６の先端部の速度情報や加速度情報を含めることもできる。

また、本実施形態において、ロボット１０の動作ログデータには、ツール１３の装着状態、すなわちロボット１０にツール１３が装着されているか否か、及び装着している場合はそのツール１３の種類に関する情報を含めることができる。そして、生ログデータとは、生の動作ログデータ、すなわち、ロボット１０の動作ログデータＤ（Ｎ）について、少なくとも削除や除外等の加工を施していないものを意味する。なお、上記のＮは、動作ログデータの取得順を示すものであり、連番で表すこともできるし、取得時刻で表すこともできる。

生ログデータ取得処理部２４１は、ロボット１０の動作中、一定間隔、例えば数ｍ秒～数十ｍ秒間隔でロボット１０の動作ログデータを取得する。本実施形態の場合、ロボット１０の動作中に生ログデータ取得処理が実行されると、生ログデータ取得処理部２４１は、ロボット１０の動作中に取得した生ログデータを、記憶領域２１２のバッファに一時的に記憶させて保管する。

ダウンサンプリング処理部２４２は、ダウンサンプリング処理を実行可能である。ダウンサンプリング処理は、生ログデータ取得処理部２４１で取得した生ログデータのうち、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから予め設定された安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、探索の基準となる動作ログデータの各軸Ｊ１～Ｊ６の角度α１～α６の変化量ｄα１～ｄα６が予め設定された安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるもの以外を記録対象から除外して残った動作ログデータを記録用ログデータとして特定する処理を含む。

すなわち、ダウンサンプリング処理は、生ログデータ取得処理部２４１で取得した生ログデータのうち、特定の条件を満たすものについて記録対象から除外する処理を含む。この場合、特定の条件とは、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから予め設定された安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、探索の基準となる動作ログデータの各軸Ｊ１～Ｊ６の角度α１～α６の変化量ｄα１～ｄα６が予め設定された安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるもの以外のものであること、である。

つまり、このダウンサンプリング処理において、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるものについては、記録対象から除外せずに残し、記録用ログデータとして記録される。これは、次の理由による。

すなわち、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のものを全て除外してしまうと、現在探索の基準としている動作ログデータに対して、残った次の動作ログデータは、手先位置Ｐが安全範囲ＳＡの外側に位置しているものか、又は角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθよりも大きいものとなる。そして、例えばこのようにして間引いた動作ログデータに基づいて逆再生を行うと、現在探索の基準としている動作ログデータから次の動作ログデータへ移行した際に、手先位置Ｐの大きな移動や、各アーム１２１～１２６の大きな姿勢変化が生じ、その結果、安全性の低下に繋がる。

これに対し、本実施形態のダウンサンプリング処理は、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるもの残して次の動作ログデータとする。これによれば、現在探索の基準としている動作ログデータから次の動作ログデータへの移動において、手先位置Ｐの移動は安全範囲ＳＡ内でかつ各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６も安全角度Ｓθ内となるため、大きな移動や姿勢の変化が抑制され、安全性を確保することができる。このようなダウンサンプリング処理により、動作ログデータのデータ容量を安全かつ適切に削減することができる。

この場合、生ログデータ取得処理は、取得した生ログデータＤ（Ｎ）を、例えば記憶領域２１２のうちＲＡＭなどの揮発性メモリに設けられたバッファに一時的に保管する処理を含んでいても良い。この場合、ダウンサンプリング処理部２４２は、バッファに所定量の生ログデータＤ（Ｎ）が蓄積された場合に、その所定量ごとにダウンサンプリング処理を実行する。

ダウンサンプリング処理の実行に際し、ダウンサンプリング処理部２４２は、安全範囲ＳＡ及び安全角度Ｓθを設定する。安全範囲ＳＡの設定は、ユーザによって手動で行われる。また、安全角度Ｓθの設定は、ユーザが手動で行っても良いし、ロボットコントローラ２０により自動で行われても良い。

安全範囲ＳＡは、ロボット１０の手先つまり第６アーム１２６に取り付けられるツール１３を含めて各軸Ｊ１～Ｊ６の中心に対して最も細い部分を径とする領域である。本実施形態の場合、ロボット１０全体のうちツール１３を含めた各軸Ｊ１～Ｊ６の中心に対して最も細い部分は、第６アーム１２６となる。そのため、安全範囲ＳＡは、図３に示すように、第６アーム１２６の外径となる。

また、安全角度Ｓθは、各軸Ｊ１～Ｊ６を動作させる際に手先の変位が最大となる姿勢において、図４に示すようにツール１３を含めた先端位置Ｐが安全範囲ＳＡの範囲から外れるときの各軸Ｊ１～Ｊ６の回転角度のうち、最小の回転角度に設定される。すなわち、安全角度Ｓθを設定する際、ユーザ又はロボットコントローラ２０は、まず、各軸Ｊ１～Ｊ６について、それぞれ手先の変位が最大となる姿勢を設定する。この場合、各軸Ｊ１～Ｊ６について、手先の変位つまり先端位置Ｐの変位が最大となるロボット１０の姿勢は、対象とする軸から先端位置Ｐが最も遠くなる姿勢である。

すなわち、例えば第１軸Ｊ１について見ると、第１軸Ｊ１を動作させる際にツール１３を含めた先端位置Ｐの変位が最大となるロボット１０の姿勢は、先端位置Ｐが第１軸Ｊ１から最も遠くなる姿勢、つまり、図２に示すように、第２アーム１２２以降の各アーム１２２～１２６がそれぞれ第１軸Ｊ１に対して直角方向に伸びるような姿勢となる。この姿勢で第１軸Ｊ１を回転させると、ロボット１０は第１軸Ｊ１を中心に最大径で回転する。

また、第２軸Ｊ２について見ると、第２軸Ｊ２を動作させる際にツール１３を含めた先端位置Ｐの変位が最大となるロボット１０の姿勢は、先端位置Ｐが第２軸Ｊ２から最も遠くなる姿勢となる。この場合も、第１軸Ｊ１の場合と同様に、図２に示すように、第２アーム１２２以降の各アーム１２２～１２６が直線状に伸びた姿勢となる。

そして、ユーザ又はロボットコントローラ２０は、各軸Ｊ１～Ｊ６について、先端位置Ｐの変位が最大となる姿勢で対象となる軸を動作させ、図５に示すように、先端位置Ｐが安全範囲ＳＡから出るときの対象軸の回転角度を測定する。そして、ユーザ又はロボットコントローラ２０は、先端位置Ｐが安全範囲ＳＡから出るときの各軸Ｊ１～Ｊ６についての回転角度のうち、最も小さい角度を安全角度Ｓθに設定する。例えば第１軸Ｊ１について測定された回転角度が６°であり、第２軸Ｊ２について測定された回転角度が５°である場合、ユーザ又はロボットコントローラ２０は、ロボット１０の安全角度を５°に設定する。

以下の説明では、ロボット１０の動作中のある時点における動作ログデータを動作ログデータＤ（Ｎ）とする。各動作ログデータＤ（Ｎ）は、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度α１～α６、及び手先位置Ｐの座標Ｐ（Ｎ）が含まれている。なお、Ｎは生ログデータ取得処理により取得された動作ログデータの取得順を示す数値又は取得時刻である。ロボット１０が例えば図６に示すような軌道で動作している最中に生ログデータ取得処理が実行されると、生ログデータ取得処理部２４１は、図７に示すように、一定間隔、例えば数ｍ秒～数十ｍ秒間隔でロボット１０の動作ログデータＤ（Ｎ）を順次取得する。

その後、ユーザからダウンサンプリング処理を実行する旨の指示入力があった場合、又は一定量の動作ログデータがバッファに蓄積された場合、ダウンサンプリング処理部２４２はダウンサンプリング処理を実行する。ダウンサンプリング処理部２４２は、ダウンサンプリング処理を開始すると、取得した全ての動作ログデータＤ（Ｎ）について、順次、記録対象から除外可能か否かを判定する。

図８に示すように、ダウンサンプリング処理部２４２は、例えば動作ログデータＤ（００１０）の手先位置Ｐ（００１０）について、その手先位置Ｐ（００１０）の安全範囲ＳＡ内にＰ（００１０）以降の動作ログデータＤ（Ｎ）の手先位置Ｐ（Ｎ）が存在しているか否かを判定する。例えば図８に示すように、動作ログデータＤ（００１０）の手先位置Ｐ（００１０）の安全範囲ＳＡ内に動作ログデータＤ（００１０）以降の動作ログデータの手先位置が存在していない場合、ダウンサンプリング処理部２４２は、次の動作ログデータ、この場合、動作ログデータＤ（００１１）について判定を行う。

そして、ダウンサンプリング処理部２４２は、例えば図９に示すように、動作ログデータＤ（００１４）の手先位置Ｐ（００１４）の安全範囲ＳＡ内に００１４番目以降の動作ログデータＤ（Ｎ）、例えばこの場合、動作ログデータＤ（００１５）、Ｄ（００１６）の手先位置Ｐ（００１５）、Ｐ（００１６）が存在する場合、対象とする動作ログデータＤ（００１４）の手先位置（００１４）に対して、その手先位置Ｐ（００１４）の安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐ（Ｎ）が存在する他の動作ログデータＤ（Ｎ）、この場合、動作ログデータＤ（００１５）、Ｄ（００１６）の回転角度αの差分ｄαつまり角度変化量ｄαが、安全角度Ｓθ内であるか否かを判定する。

例えば図１０の例では、動作ログデータＤ（００１４）を基準にしてこの動作ログデータＤ（００１４）以降の動作ログデータＤ（Ｎ）について見た場合において、動作ログデータＤ（００１５）、Ｄ（００１６）の各手先位置Ｐ（００１５）、Ｐ（００１６）及び回転角度の変化量ｄα１～ｄα６が、いずれも安全範囲ＳＡ及び安全角度Ｓθ以下となっているとする。なお、図１０の例においては、判定を行っている動作ログデータＤ（００１４）以降の動作ログデータのうち、上記条件を満たしている項目を網掛けで示している。すなわち、図１０の例では、動作ログデータＤ（００１４）を基準にした場合、表の網掛け部分が上記条件を満たしているとする。

この場合、ダウンサンプリング処理部２４２は、図１１に示すように、上記条件を満たす動作ログデータＤ（００１５）、Ｄ（００１６）のうち現在判定を行っている動作ログデータＤ（００１４）の先端位置Ｐ（００１４）から最も遠い位置にある先端位置Ｐ（００１６）を有する動作ログデータＤ（００１６）を残し、その動作ログデータＤ（００１６）以外の動作ログデータ、この場合、動作ログデータＤ（００１５）を記録対象から除外つまり削除する。

そして、ダウンサンプリング処理部２４２は、図１２に示すように、次の記録対象から除外されなかった動作ログデータＤ（Ｎ）のうち次の動作ログデータＤ（００１６）について判定を行う。図１２の例は、動作ログデータＤ（００１６）を基準にしてこの動作ログデータＤ（００１６）以降の動作ログデータについて見た場合において、動作ログデータＤ（００１７）、Ｄ（００１８）の各手先位置Ｐ（００１７）、Ｐ（００１８）は安全範囲ＳＡ内にあるが、動作ログデータＤ（００１６）に対する各動作ログデータＤ（００１７）、Ｄ（００１８）の回転角度α（００１７）、α（００１８）の差分つまり角度の変化量ｄα１～ｄα６が、いずれも安全角度Ｓθから外れている、つまり安全角度Ｓθを越えているとする。

なお、図１３の例においては、判定を行っている動作ログデータＤ（００１６）以降の動作ログデータのうち、上記条件を満たしている項目を網掛けで示している。すなわち、図１３の例では、動作ログデータＤ（００１６）を基準にした場合、動作ログデータＤ（００１７）、Ｄ（００１８）のうち網掛けで示した手先位置Ｐ（００１７）、Ｐ（００１８）については上記条件を満たしているが、網掛けで示されていない回転角度α１（００１７）～α６（００１７）、α１（００１８）～α６（００１８）については上記条件を満たしていない。この場合、ダウンサンプリング処理部２４２は、各手先位置Ｐ（００１７）、Ｐ（００１８）が安全範囲ＳＡ内に存在していても、変化量ｄαの条件を満たさないため、動作ログデータＤ（００１７）、Ｄ（００１８）を記録対象から除外せずに記録対象とする。

更にダウンサンプリング処理部２４２は、図１４に示すように、次の記録対象から除外されなかった動作ログデータＤ（Ｎ）のうち次の動作ログデータＤ（００１７）について判定を行う。図１４の例は、動作ログデータＤ（００１７）を基準にしてこの動作ログデータＤ（００１７）以降の動作ログデータについて見た場合において、動作ログデータＤ（００１８）、Ｄ（００１９）の各手先位置Ｐ（００１８）、Ｐ（００１８）は安全範囲ＳＡ内にあり、かつ、動作ログデータＤ（００１７）に対する各動作ログデータＤ（００１８）、Ｄ（００１９）の回転角度α（００１８）、α（００１９）の差分つまり角度変化量ｄα１～ｄα６も、安全角度Ｓθ以下となっている。

なお、図１５の例においては、判定を行っている動作ログデータＤ（００１７）以降の動作ログデータのうち、上記条件を満たしている項目を網掛けで示している。すなわち、図１５の例では、動作ログデータＤ（００１７）を基準にした場合、表の網掛け部分が上記条件を満たしているとする。

この場合、ダウンサンプリング処理部２４２は、図１６及び図１７に示すように、上記条件を満たす動作ログデータＤ（００１８）、Ｄ（００１９）のうち現在判定を行っている動作ログデータＤ（００１７）の先端位置Ｐ（００１７）から最も遠い位置にある先端位置Ｐ（００１９）を有する動作ログデータＤ（００１９）を残し、その動作ログデータＤ（００１９）以外の動作ログデータ、この場合、動作ログデータＤ（００１８）を記録対象から除外つまり削除する。

そして、ダウンサンプリング処理部２４２は、図１８に示すように、動作ログデータＤ（Ｎ）の終端まで判定を行い、その後、ダウンサンプリング処理を終了する。これにより、図１７に示すように、生ログデータのうち上記条件を満たす特定の動作ログデータが除外されて、ダウンサンプリングされる。このように、ダウンサンプリング処理部２４２は、図１７に示すように、生ログデータ取得処理部２４１で取得した生ログデータの中から所定の条件を満たすものを除外してダウンサンプリングした後の残った動作ログデータを、記録用ログデータとして特定する。そして、記録処理部２４３は、記録処理を実行し、ダウンサンプリング処理部２４２で特定された記録用ログデータを記録部２３に記録する。

次に、図１９及び図２０を参照して、ダウンサンプリング処理の制御フローについてロボット１０の動作を含めて説明する。なお、以下の説明においては、生ログデータ取得処理部２４１、ダウンサンプリング処理部２４２、及び記録処理部２４３による各処理は、いずれも制御部２１が主体となって行うものとして説明する。

制御部２１は、図１９のステップＳ１１に示すようにロボット１０の動作が開始すると、ステップＳ１２に処理を移行させ、生ログデータ取得処理を開始する。その後、制御部２１は、ステップＳ１３へ処理を移行させ、ロボット１０が動作中であるか否かを判断する。ロボット１０が動作中でない場合、つまりロボット１０の動作が異常停止した場合（ステップＳ１３でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ１４へ処理を移行させ、生ログデータ取得処理を終了し、その後、ステップＳ２０へ処理を移行させ、図２０に示すダウンサンプリング処理を実行する。

一方、ロボット１０の動作が動作中である場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ１５に処理を移行させ、動作ログデータがバッファに一定量蓄積されているか否かを判断する。動作ログデータがバッファに一定量蓄積されていない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ１３へ処理を戻し、一定量の動作ログデータが蓄積されるまでステップＳ１３～Ｓ１５を繰り返す。そして、動作ログデータがバッファに一定量蓄積されると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ２０へ処理を移行させ、図２０に示すダウンサンプリング処理を実行する。

ここで、図２０のフローにおいて、Ｎは、動作ログデータの取得順を示す変数である。この場合、Ｎ＝１は、ロボット１０の動作開始時つまり生ログデータ取得処理の実行により取得した１番目の動作ログデータを示す。この場合、動作ログデータＤ（１）は、ロボット１０の原点位置のデータとすることができる。また、Ｔは図２０の制御フロー内で使用する変数である。

制御部２１は、ダウンサンプリング処理を実行すると、図２０のステップＳ２０１においてまずＮ＝１を設定し、その後、ステップＳ２０２においてＴ＝１を設定し、変数Ｎ、Ｔをそれぞれ初期化する。次に、制御部２１は、ステップＳ２０３へ処理を移行し、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）とを比較する。そして、制御部２１は、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）とにおける各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６の全てが安全角度Ｓθ以下であれば（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、ステップＳ２０５へ処理を移行させる。

次に、制御部２１は、動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）の手先位置Ｐ（Ｎ＋Ｔ）が、動作ログデータＤ（Ｎ）を中心とする安全範囲ＳＡ内にあるか否かを判断する。動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）の手先位置Ｐ（Ｎ＋Ｔ）が、動作ログデータＤ（Ｎ）を中心とする安全範囲ＳＡ内にある場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ２０６へ処理を移行させる。制御部２１は、ステップＳ２０６において、変数Ｔが２以上であるか否か、つまり、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）とが隣接していないかを判断する。変数Ｔが２未満つまり１である場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）とは隣接した動作ログデータであるため、制御部２１は、動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）を記録対象に残す、つまり記録対象から除外しない。

このように、制御部２１は、探索の基準となる動作ログデータＤ（Ｎ）の手先位置Ｐ（Ｎ）から安全範囲内ＳＡに手先位置があり、かつ、探索の基準となる動作ログデータＤ（Ｎ）の各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置が探索の基準となる動作ログデータＤ（Ｎ）の手先位置Ｐ（Ｎ）から最も遠い位置にあるもの以外を対象から除外して残った動作ログデータを記録用ログデータとして特定する。そして、制御部２１は、ステップＳ２０８においてＴに１を加算した後、ステップＳ２０３へ処理を戻し、ステップＳ２０３以降の処理を繰り返す。

一方、制御部２１は、変数Ｔが２以上である場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、つまり、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）とが隣接していない場合、制御部２１は、ステップＳ２０７へ処理を移行させ、動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）の１つ前の動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ－１）を記録対象から除外して削除する。そして、制御部２１は、ステップＳ２０８においてＴに１を加算し、ステップＳ２０３へ処理を戻して更に比較を続ける。

一方、動作ログデータＤ（Ｎ）と動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）との各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６のうち安全角度Ｓθを超えるものが１つでもある場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ２０９へ処理を移行させる。また、動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）の手先位置Ｐ（Ｎ＋Ｔ）が、動作ログデータＤ（Ｎ）を中心とする安全範囲ＳＡから外れている場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ２０９へ処理を移行させる。そして、制御部２１は、ステップＳ２０９において、動作ログデータＤ（Ｎ＋Ｔ）を記録対象に設定する。

次に、制御部２１は、比較判断の基準を次の動作ログデータに移すため、ステップＳ２１０においてＮに１を加算する。その後、制御部２１は、ステップＳ２１１に処理を移行させ、比較判断を行うべき動作ログデータが終了したか否か、つまりバッファに蓄積されている動作ログデータの終端まで処理が到達したか否かを判断する。動作ログデータが終了していない場合、つまり比較判断を行うべき動作ログデータがまだ残っている場合（ステップＳ２１１でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ２１２へ処理を移行させ、次に比較判断の基準にしようとしている動作ログデータＤ（Ｎ）が記録対象から除外されているか否かを判断する。

次に比較判断の基準にしようとしている動作ログデータＤ（Ｎ）が記録対象から除外されている場合（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ２１０へ処理を移行させ、比較判断の基準を更に次の動作ログデータに移すためにステップＳ２１０においてＮに１を加算する。一方、ステップＳ２１２において、次に比較判断の基準にしようとしている動作ログデータＤ（Ｎ）が記録対象となっている場合（ステップＳ２１２でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ２０２に処理を戻し、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。このようにして、制御部２１は、生ログデータの中から除外するものとしないものとを選別し、除外しないものを残して記録用ログデータを特定する。

そして、制御部２１は、比較判断を行うべき動作ログデータが終了すると（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、そして、制御部２１は、ダウンサンプリング処理を終了して図１９のフローに処理を戻し、ステップＳ１７以降の処理を実行する。

制御部２１は、ステップＳ１７において記録処理を実行し、ダウンサンプリング処理で特定した記録用ログデータを記録部２３に記録する。そして、制御部２１は、ステップＳ１８において、生ログデータ取得処理が終了しているか否かを判断し、生ログデータ取得処理が継続して行われている場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１３へ処理を戻す。一方、ロボット１０の動作が停止して、生ログデータ取得処理が終了している場合（ステップＳ１８でＮＯ）、制御部２１は、全体の制御を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、記録可能な動作ログデータ記録装置２４は、ロボット１０の動作ログを記録可能な記録部２３にアクセス可能である。動作ログデータ記録装置２４は、生ログデータ取得処理部２４１と、ダウンサンプリング処理部２４２と、記録処理部２４３と、を有している。生ログデータ取得処理部２４１は、生ログデータ取得処理を実行し、これにより、生ログデータとして一定期間毎にロボット１０を動作させた際のロボット１０の各軸Ｊ１～Ｊ６の角度情報α１～α６を取得する。

ダウンサンプリング処理部２４２は、ダウンサンプリング処理を実行可能である。ダウンサンプリング処理は、生ログデータ取得処理部２４１で取得した生ログデータのうち、特定の条件を満たすものについて記録対象から除外する処理を含む。このダウンサンプリング処理により、動作ログデータのデータ容量を削減することができる。

この場合、ダウンサンプリング処理は、生ログデータ取得処理部２４１で取得した生ログデータのうち、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから予め設定された安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、探索の基準となる動作ログデータの各軸Ｊ１～Ｊ６の角度α１～α６の変化量ｄα１～ｄα６が予め設定された安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるもの以外を記録対象から除外して残った動作ログデータを記録用ログデータとして特定する処理を含む。

ここで、原点復帰を行う際に、動作ログデータを間引いたものに基づいて逆再生を行うと、ロボット１０の自動動作中に実際に移動していない軌跡で移動する、つまり安全が確認されていない経路を通ることになる。そのため、動作ログデータを間引く際にロボット１０の周辺環境に対する安全を考慮していないと、ロボット１０が周辺環境に接触等してしまう危険性がある。

そこで、本実施形態のダウンサンプリング処理部２４２は、生ログデータを記録対象から除外する際に、手先位置Ｐの移動量と各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量との両方を考慮する。そして、ダウンサンプリング処理部２４２は、手先位置Ｐの移動量と各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量との両方が安全である場合に、その生ログデータを記録対象から除外つまり削除する。

ここで、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のものを全て除外してしまうと、現在探索の基準としている動作ログデータに対して、残った次の動作ログデータは、手先位置Ｐが安全範囲ＳＡの外側に位置しているものか、又は角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθよりも大きいものとなる。そして、例えばこのようにして間引いた動作ログデータに基づいて逆再生を行うと、現在探索の基準としている動作ログデータから次の動作ログデータへ移行した際に、手先位置Ｐの大きな移動や、各アーム１２１～１２６の大きな姿勢変化が生じ、その結果、安全性の低下に繋がる。

これに対し、本実施形態のダウンサンプリング処理は、探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから安全範囲ＳＡ内に手先位置Ｐがあり、かつ、各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６が安全角度Ｓθ以下のもののうち、手先位置Ｐが探索の基準となる動作ログデータの手先位置Ｐから最も遠い位置にあるもの残して次の動作ログデータとする。これによれば、現在探索の基準としている動作ログデータから次の動作ログデータへの移動において、手先位置Ｐの移動は安全範囲ＳＡ内でかつ各軸Ｊ１～Ｊ６の角度変化量ｄα１～ｄα６も安全角度Ｓθ内となるため、大きな移動や姿勢の変化が抑制され、安全性を確保することができる。

このように、本実施形態によれば、記録部２３に記録するログのデータ容量を削減できるとともに、例えば逆再生を行う場合の経路探索の計算に要する処理負荷も軽減することができる。更には、手先位置Ｐの移動量と各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量との両方の安全を考慮しているため、ロボット１０と周辺環境との接触等を防止することができ、原点復帰の際の安全性を向上することができる。

また、安全範囲ＳＡは、ロボット１０の手先に取り付けられるツール１３を含めて各軸Ｊ１～Ｊ６の中心に対して最も細い部分を径とする領域、この場合、第６アーム１２６が専有する領域に設定されている。すなわち、安全範囲ＳＡは、ロボット１０が専有している空間のうち最も小さい領域である。この場合、ロボット１０の手先位置Ｐの移動が安全範囲ＳＡ内に収まっていれば、実質的に手先位置Ｐが移動していないとみなすことができる。

しかし、ロボット１０の動作態様としては、手先位置Ｐの移動を伴わずに、各軸Ｊ１～Ｊ６を大きく動かす動作態様も考えられる。この場合、手先位置Ｐだけで動作ログデータの除外の要否を判断すると、各軸Ｊ１～Ｊ６が大きく動いている場合に危険を伴う。そこで、本実施形態では、安全角度Ｓθは、各軸Ｊ１～Ｊ６を動作させた際に手先位置Ｐの変位が最大となる姿勢において、ツール１３を含めた先端位置Ｐが安全範囲ＳＡから外れた場合の各軸Ｊ１～Ｊ６における回転角度のうち最小の回転角度に設定されている。

これによれば、ダウンサンプリング処理部２４２は、手先位置Ｐの移動を伴わずに各軸Ｊ１～Ｊ６が大きく動いた場合の動作ログデータについては、記録対象から除外せずに記録対象として残す処理を行う。そのため、これによれば、動作ログデータを削除しつつ、その動作ログデータを用いてロボット１０を逆再生させる際等において、確実にロボット１０と周辺環境との接触等を防ぐことができ、原点復帰の安全性を更に向上させることができる。

また、本実施形態において、生ログデータ取得処理は、取得した生ログデータを例えば制御部２１の記憶領域２１２に確保されたバッファに一時的に保管する処理を含む。そして、ダウンサンプリング処理部２４２は、バッファに所定量の生ログデータが蓄積された場合にその所定量ごとダウンサンプリング処理を実行する。すなわち、本実施形態においては、ダウンサンプリング処理部２４２は、ロボット１０について動作開始から停止までの一連の動作ログデータを所定量ごとに分割して、その分割した単位でダウンサンプリング処理を実行する。これによれば、ロボット１０の動作開始から停止までの全ての動作ログデータについて一括でダウンサンプリング処理を行う場合や、生ログデータを取得しながら遂次ダウンサンプリング処理を行う場合に比べて、計算に要する処理負荷の低減や計算時間の短縮を行うことができる。

なお、ダウンサンプリング処理は、上述したタイミングで実行する場合に限られない。すなわち、ダウンサンプリング処理部２４２は、ロボット１０の動作が開始してから停止するまでの一連の動作に係る動作ログデータを全て取得した後に、つまりロボット１０の動作が停止した後に、ダウンサンプリング処理を実行しても良い。また、ダウンサンプリング処理部２４２は、生ログデータを取得しながら遂次ダウンサンプリング処理を行っても良い。

［原点復帰経路探索装置］
次に、原点復帰経路探索装置２５について、図２１～図２７も参照しながら説明する。原点復帰経路探索装置２５は、ロボット１０が自動動作中に停止した場合において、記録部２３に記録されているロボット１０の動作ログデータに基づいて、ロボット１０を所定位置まで戻すための復帰経路を探索する処理を実行する。本実施形態では、上述したダウンサンプリング処理により、ロボット１０の動作ログデータのデータ容量を低減している。このため、原点復帰経路探索装置２５は、ダウンサンプリング処理によって削減された動作ログデータを単純に辿って逆再生するだけでも、ダウンサンプリング処理をしない場合に比べて処理負荷を低減することができる。

しかしながら、ダウンサンプリング処理の実行によりデータ容量が削減されていても、復帰経路をダウンサンプリング処理後の動作ログデータに基づいて単純な逆再生の経路とすると、復帰のための移動に関係のない無駄な動きが含まれてしまい、復帰までに時間がかかってしまう。

そこで、本実施形態の原点復帰経路探索装置２５は、復帰原点設定処理部２５１と、復帰経路探索処理部２５２と、を有している。復帰原点設定処理部２５１は、復帰原点設定処理を実行可能である。復帰原点設定処理は、ロボット１０の復帰の目標位置となる復帰原点を設定する処理である。

ここで、例えば異常停止した位置によって、ロボット１０の手先の状態は異なる。すなわち、例えば図２１に示すように、地点Ｐ（Ｓ０）、地点Ｐ（Ｓ１）、地点Ｐ（Ｓ２）、地点Ｐ（Ｓ３）の順にロボット１０が移動する場合について見る。図２１の例では、原点Ｐ（Ｓ０）から地点Ｐ（Ｓ１）までは、ロボット１０の手先にはツールは装着されていない。そして、ロボット１０は、地点Ｐ（Ｓ１）において第６アーム１２６にツール１３を装着する。その後、ロボット１０は、地点Ｐ（Ｓ１）から地点Ｐ（Ｓ２）まで移動して地点Ｐ（Ｓ２）においてツール１３でワーク９０を把持する。そして、ロボット１０は、ツール１３でワーク９０を把持した状態で、地点Ｐ（Ｓ２）から地点Ｐ（Ｓ３）まで移動し、地点Ｐ（Ｓ３）においてワーク９０の把持を解除する。

本実施形態において、ユーザは、例えばロボット１０の動作開始地点Ｐ（Ｓ０）をロボット１０の実際の原点である実原点Ｐ（Ｓ０）に設定することができる。また、ユーザは、例えばロボット１０の手先の状態が変化する地点Ｐ（Ｓ１）、Ｐ（Ｓ２）、Ｐ（Ｓ３）を、それぞれ仮想的な原点である仮想原点に設定することができる。この場合、地点Ｐ（Ｓ１）、Ｐ（Ｓ２）、Ｐ（Ｓ３）を、それぞれ第１仮想原点Ｐ（Ｓ１）、第２仮想原点Ｐ（Ｓ２）、第３仮想原点Ｐ（Ｓ３）とする。

復帰原点設定処理部２５１は、ロボット１０に対して唯一設定された実原点の他に、ユーザによって任意に設定された１つ又は複数の仮想原点を有することができる。なお、復帰原点設定処理部２５１は、仮想原点を有していなくても良い。そして、復帰原点設定処理部２５１が仮想原点を有している場合、復帰原点設定処理は、１つの実原点と、１つ又は複数の仮想原点と、の中から、ロボット１０の手先の状態つまりロボット１０が異常停止した位置に応じて、原点復帰動作によってロボット１０が戻るべき復帰原点を設定する処理を含む。

すなわち、例えばロボット１０の手先に何も装着されていない場合、つまりロボット１０が実原点Ｐ（Ｓ０）から第１仮想原点Ｐ（Ｓ１）までの間で異常停止した場合、復帰原点は、原点Ｐ（Ｓ０）に設定される。また、例えばロボット１０の手先にツール１３が装着されており、かつ、ツール１３がワーク９０を把持していない場合、つまりロボット１０が第１仮想原点Ｐ（Ｓ１）から第２仮想原点Ｐ（Ｓ２）までの間で異常停止した場合、復帰原点は、第１仮想原点Ｐ（Ｓ１）に設定される。そして、例えばロボット１０の手先にツール１３が装着されており、かつ、ツール１３がワーク９０を把持している場合、つまりロボット１０が第２仮想原点Ｐ（Ｓ２）から第３仮想原点Ｐ（Ｓ３）までの間で異常停止した場合、復帰原点は、第２仮想原点Ｐ（Ｓ２）に設定される。

この場合、すなわち、復帰原点の設定は、復帰原点設定処理部２５１が自動で行う構成とすることができる。すなわち、この場合、復帰原点設定処理部２５１は、記録部２３に記録されている動作ログデータに基づいてロボット１０が異常停止した位置及びその位置におけるツール１３の装着状態やワークの把持状態等を判断し、これにより復帰原点設定処理部２５１がその状況に適切な復帰原点を自動で設定する構成とすることができる。また、復帰原点の選択は、現場作業者が手動で任意に選択する構成としても良い。すなわち、現場作業者が異常停止したロボット１０の停止位置や状態を見て判断し、その現場作業者が入力表示装置２２を用いて復帰原点を設定する構成とすることができる。

復帰経路探索処理部２５２は、復帰経路探索処理を実行可能である。復帰経路探索処理は、記録部２３に記録されている動作ログデータに基づいてロボット１０の復帰経路を探索する処理である。復帰経路は、ロボット１０の現在位置からロボット１０の軌道上に設定された復帰原点まで復帰するための経路である。そして、復帰経路探索処理は、現在位置から復帰原点までの全ての動作ログデータを辿った実経路に対し、探索対象となる動作ログデータの手先位置を基準として予め設定された接続可能範囲ＣＡ内に手先位置が存在する他の動作ログデータが存在する場合に、探索対象となる動作ログデータと他の動作ログデータとを接続してその２点間の実経路を省略した復帰経路を探索する処理を含む。

接続可能範囲ＣＡは、図２６に示すように、上述した安全範囲ＳＡよりも大きくかつ２倍以下の値、この場合、安全範囲ＳＡの１．５倍以下に設定されている。接続可能範囲ＣＡを安全範囲ＳＡの１．５倍以下に設定しているのは、一般的にロボット１０の最も細い部分である安全範囲ＳＡのおよそ１．５倍が、ロボット１０の外装の範囲内であり動作ログデータを取得した際のロボット１０の占有空間となっているからである。なお、接続可能範囲ＣＡは、ロボット１０の形状やサイズに応じてユーザが任意に設定することもできる。

また、復帰経路探索処理は、動作ログデータ上の２点間における各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量ｄα１～ｄα６が予め設定された接続可能角度Ｃθ以下である場合に２点間を接続する。この場合、接続可能角度Ｃθは、上述した回転角度のうち最小の回転角度である安全角度Ｓθよりも大きくかつ２倍以下の値、この場合、安全角度Ｓθの１．５倍に設定されている。接続可能角度Ｃθを安全角度Ｓθの１．５倍に設定しているのも、一般的に安全角度Ｓθの２倍以下の範囲、特に安全角度Ｓθの１．５倍の角度範囲が、各軸Ｊ１～Ｊ６を動作させた際に周辺環境と干渉しない角度範囲となっているからである。なお、接続可能角度Ｃθも、ロボット１０の形状やサイズに応じてユーザが任意に設定することができる。

次に、復帰経路探索処理について、記録部２３に記録されている動作ログデータが図２２に示すものの場合について説明する。この場合、図２２の各点Ｐ（Ｍ）～Ｐ（Ｍ＋１１）は、記録部２３に記録されている動作ログデータの中の手先位置Ｐを示している。なお、Ｍは、記録部２３に記録されている動作ログデータの順番を示す変数である。図２２は、ロボット１０の手先位置が、点Ｐ（Ｍ）から点Ｐ（Ｍ＋１１）まで順に移動し、点Ｐ（Ｍ＋１１）地点で異常停止した場合の例である。この場合、点Ｐ（Ｍ）を復帰原点とする。また、図２３の実線矢印で示すように、手先位置Ｐ（Ｍ＋１１）から手先位置（Ｍ）までを順に遡った経路が、動作ログデータを単純に逆再生した場合の実経路となる。

復帰経路探索処理部２５２は、復帰経路探索処理を実行すると、ロボット１０の停止位置つまり現在位置Ｐ（Ｍ＋１）、又は復帰原点Ｐ（Ｍ）のいずれか一方、又は両方を始点として、各動作ログデータを基準とした復帰経路の探索を行う。例えば図２３～図２５の例では、ロボット１０の現在位置Ｐ（Ｍ＋１１）を始点として経路の探索を行う場合について示している。この場合、復帰経路探索処理部２５２は、図２３に示すように、まずロボット１０の現在位置Ｐ（Ｍ＋１１）を基準とし、現在位置Ｐ（Ｍ＋１１）に対して接続可能範囲ＣＡ内に手先位置Ｐを有する動作ログデータが存在しているか否かを判断する。

図２３の例において、ロボット１０の現在位置Ｐ（Ｍ＋１１）を基準とした場合の接続可能範囲ＣＡ内には、手先位置Ｐを有する他の動作ログデータは存在していない。そのため、復帰経路探索処理部２５２は、次の探索対象、つまり位置Ｐ（Ｍ＋１０）に探索対象を変更する。その後、復帰経路探索処理部２５２は、ロボット１０の動作軌跡を遡るようにして各位置Ｐについて探索を行う。

そして、復帰経路探索処理部２５２は、例えば手先位置Ｐ（Ｍ＋９）について探索を進める。この場合、手先位置Ｐ（Ｍ＋９）を基準とした接続可能範囲ＣＡ内には、手先位置Ｐ（Ｍ＋２）を有する動作ログデータが存在している。この場合、復帰経路探索処理部２５２は、手先位置Ｐ（Ｍ＋９）における各軸Ｊ１～Ｊ６の角度状態から、手先位置Ｐ（Ｍ＋２）における各軸Ｊ１～Ｊ６の角度状態になる際の角度の変化量ｄα１～ｄα６を算出し、その変化量ｄα１～ｄα６の全てが接続可能角度Ｃθ以下であれば、図２５に示すように、手先位置Ｐ（Ｍ＋９）から手先位置Ｐ（Ｍ＋２）の経路を繋ぎ、この２点間つまり手先位置Ｐ（Ｍ＋９）と手先位置Ｐ（Ｍ＋２）との間の実経路を省略する。このようにして、復帰経路探索処理部２５２は、実経路よりも短い最短経路を探索することができる。

なお、復帰経路探索処理部２５２は、復帰経路探索処理において、ロボット１０の現在位置Ｐ（Ｍ＋１）と復帰原点Ｐ（Ｍ）との両側から同時に探索を開始しても良い。これによれば、復帰経路探索処理に要する処理時間を短縮することができる。

次に、復帰経路探索処理のフローについて、図２７も参照して説明する。図２７の例では、ステップＳ３２～Ｓ３８における処理が、復帰経路探索処理となる。なお、以下の説明においては、復帰原点設定処理部２５１及び復帰経路探索処理部２５２による各処理は、いずれも制御部２１が主体となって行うものとして説明する。ここで、図２７のフローにおいて、Ｕは、現在経路の探索対象としている動作ログデータを示す変数である。この場合、復帰原点は、例えばＵ＝Ｍの動作ログデータＤ（Ｍ）における手先位置Ｐ（Ｍ）に設定されている。

本実施形態において、制御部２１は、探索の開始位置つまりロボット１０が異常停止した位置からロボット１０の復帰原点までの全ての経路を探索し、その探索した経路の中で最も距離が短いものを復帰経路として設定する。制御部２１は、図２７に示すように、復帰経路探索処理を開始すると（スタート）、まずステップＳ３１において復帰原点設定処理を実行し、ロボット１０の異常停止位置に応じて復帰原点を設定する。次に、制御部２１は、ステップＳ３２へ処理を移行させ、ロボット１０が異常停止したときの手先位置つまり現在の手先位置を探索対象に設定して、復帰原点へ向かって経路の探索を開始する。

制御部２１は、ステップＳ３３において、例えば記録部２３に記録されている動作ログデータＤ（Ｕ）の手先位置Ｐ（Ｕ）を中心とした接続可能範囲ＣＡ内に他の手先位置Ｐ（Ｖ）が存在しているか否かを判断する。探索対象の手先位置Ｐ（Ｕ）を中心とした接続可能範囲ＣＡ内に他の手先位置が存在していない場合（ステップＳ３３でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ３６へ処理を移行させる。

一方、探索対象の手先位置Ｐ（Ｕ）を中心とした接続可能範囲ＣＡ内に他の手先位置が存在している場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ３４へ処理を移行させる。そして、制御部２１は、ステップＳ３４において、探索対象となる手先位置Ｐ（Ｕ）と、その手先位置Ｐ（Ｕ）の接続可能範囲ＣＡ内に存在している他の手先位置との２点間における各軸Ｊ１～Ｊ６の回転角度の変化量ｄα１～ｄα６が、いずれも接続可能角度Ｃθ以下であるか否かを判断する。

各軸Ｊ１～Ｊ６の回転角度の変化量ｄα１～ｄα６のうち１つでも接続可能角度Ｃθを越えているものがある場合（ステップＳ３４でＮＯ）、制御部２１は、２点間を安全に接続することはできないと判断し、ステップＳ３６へ処理を移行させる。一方、各軸Ｊ１～Ｊ６の回転角度の変化量ｄα１～ｄα６がいずれも接続可能角度Ｃθ以下である場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）、制御部２１は、２点間を安全に接続できると判断し、２点間を接続して２点間の実経路を省略した仮経路を保持する。そして、制御部２１は、ステップＳ３６へ処理を移行させ、変数Ｕから１を減算して、探索対象となる手先位置Ｐつまり動作ログデータＤを次に進める。

次に、制御部２１は、現在の探索対象となっている手先位置Ｐ（Ｕ）が復帰原点であるか否か、つまり現在の探索対象となっている動作ログデータＤ（Ｕ）が復帰原点のものであるか否か、換言すれば、全ての動作ログデータについて探索を行ったか否かを判断する。現在の探索対象となっている手先位置Ｐ（Ｕ）が復帰原点でない場合、つまり、探索すべき動作ログデータが残っている場合（ステップＳ３７でＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ３２へ処理を戻し、未だ探索を行っていない動作ログデータについて探索を行う。

一方、現在の探索対象となっている手先位置Ｐ（Ｕ）が復帰原点である場合、つまり、全ての動作ログデータについて探索を終了した場合（ステップＳ３７でＹＥＳ）、制御部２１は、ステップＳ３８へ処理を進める。そして、制御部２１は、ステップＳ３８において、保持している仮経路のうち最も短い経路を実際の復帰経路として設定する。これにより、復帰経路探索処理に係る一連の制御が終了する。その後、ロボットコントローラ２０は、ロボット１０を駆動させて、復帰経路探索処理によって設定された復帰経路に従ってロボット１０を復帰原点まで戻す。

以上説明したように、原点復帰経路探索装置２５は、ロボット１０の動作ログデータが記録されている記録部２３にアクセス可能である。原点復帰経路探索装置２５は、復帰経路探索処理部２５２を有する。復帰経路探索処理部２５２は、復帰経路探索処理を実行可能である。復帰経路探索処理は、記録部２３に記録されている動作ログデータに基づいてロボット１０の現在位置からロボット１０の軌道上に設定された復帰原点まで復帰するための経路である復帰経路を探索する処理である。復帰経路探索処理は、現在位置から復帰原点までの全ての動作ログデータを辿った実経路に対し、探索対象となる動作ログデータの手先位置Ｐを基準として予め設定された接続可能範囲ＣＡ内に手先位置が存在する他の動作ログデータが存在する場合に、探索対象となる動作ログデータと他の動作ログデータとを接続してその２点間の実経路を省略した復帰経路を探索する処理を含む。

これによれば、原点復帰経路探索装置２５は、記録部２３に記録されているロボット１０の動作ログデータに基づいて原点復帰の経路を探索することができる。そのため、ロボットコントローラ２０は、ロボット１０が異常停止した場合に、原点復帰経路探索装置２５で復帰経路を探索し、その探索した復帰経路を辿って原点復帰させることができる。そのため、例えば現場作業者がティーチングペダント等を用いて目視で原点復帰させる必要がなくなるため、ロボット１０の操作に不慣れな現場作業者であっても短時間で簡単にロボット１０を原点復帰させることができる。

そして、本実施形態によれば、ロボット１０の実際の動作ログデータに基づいてロボット１０の原点復帰経路を探索し設定するため、ロボット１０を用いた設備を作る際に、設備製造者が、あらゆる場面での異常停止した原点復帰プログラムを準備する必要がなくなる。その結果、原点復帰プログラムを準備するために必要な膨大な手間と時間を削減することができる。

更に、本実施形態によれば、原点復帰経路探索装置２５は、記録部２３に記録されている動作ログデータが所定の条件を満たす場合には、動作ログデータを単純に逆再生した場合の実経路の一部を省略した原点復帰経路を探索する。このため。本実施形態によれば、原点復帰経路探索装置２５は、記録部２３に記録されている動作ログデータを単純に逆再生した場合よりも短い復帰経路を探索することができる。その結果、原点復帰の際におけるロボット１０の無駄な動作、つまり原点復帰に関係のない動作を省略することができるため、原点復帰に要する時間、つまり工程の停止時間を短縮することができ、ひいては製造工程の効率を向上させることができる。

原点復帰経路探索装置２５は、復帰原点設定処理部２５１を更に備える。復帰原点設定処理部２５１は、復帰原点設定処理を実行可能である。復帰原点設定処理は、一の実原点と、ユーザによって任意に設定される複数の仮想原点と、のうちロボット１０の復帰位置となる復帰原点を設定する処理を含む。これによれば、復帰位置つまり復帰原点は、設備に１つだけ設定された実原点だけでなく、ロボット１０のツール１３の装着の有無やワークの把持などの状態に合わせた仮想原点を設定することができる。

すなわち、これによれば、原点復帰経路探索装置２５は、異常停止した際のロボット１０の状況に合わせた仮想原点まで復帰するための復帰経路を探索することができる。これにより、自動動作時と原点復帰時とにおけるロボット１０の状態が異なってしまうという状況を回避することができるため、原点復帰によってツール１３やワーク９０が周辺環境と接触したりすることを抑制することができる。また、本実施形態によれば、仮想原点まで復帰する復帰経路は、実原点まで復帰させる際の復帰経路よりも短くなる。そのため、ロボット１０の原点復帰を仮想原点までとすることができるため、原点復帰の際の移動距離及び移動時間を、実原点まで移動する場合に比べて短縮することができる。

ここで、一般的にロボット１０の最も細い部分である安全範囲ＳＡのおよそ１．５倍が、ロボット１０の外装の範囲内であり動作ログデータを取得した際のロボット１０の占有空間となっている。そこで、本実施形態において、接続可能範囲ＣＡは、ロボット１０のうち最も細い部分つまり安全範囲ＳＡの１．５倍以下に設定されている。これによれば、ロボット１０が原点復帰経路探索装置２５によって設定された復帰経路を辿って原点復帰する際に、周辺環境に接触することをより確実に回避することができる。

また、一般的に安全角度Ｓθの２倍以下の範囲、特に安全角度Ｓθの１．５倍の角度範囲が、各軸Ｊ１～Ｊ６を動作させた際に周辺環境と干渉しない角度範囲となっている。そこで、本実施形態において、復帰経路探索処理は、２点間における各軸Ｊ１～Ｊ６の角度の変化量が予め設定された接続可能角度Ｃθ以下である場合に２点間を接続する。この場合、接続可能角度Ｃθは、安全角度Ｓθの１．５倍以下に設定されている。これによれば、ロボット１０が原点復帰経路探索装置２５によって設定された復帰経路を辿って原点復帰する際に、手先位置はほとんど変化しないが各アーム１２１～１２６が大きく動いて周辺環境に接触してしまうような状況を確実に回避することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はロボットシステム、１０はロボット、２２は入力表示装置、２４は動作ログデータ記録装置、２４１は生ログデータ取得処理部、２４２はダウンサンプリング処理部、２４３は記録処理部、２５は原点復帰経路探索装置、２５１は復帰原点設定処理部、２５２は復帰経路探索処理部、を示す。

Claims (5)

1. ロボットの動作ログデータが記録されている記録部にアクセス可能であって、
   前記記録部に記録されている前記動作ログデータに基づいて前記ロボットの現在位置から前記ロボットの軌道上に設定された復帰原点まで復帰するための経路である復帰経路を探索するものであって、現在位置から前記復帰原点までの全ての前記動作ログデータを辿った実経路に対し、探索対象となる動作ログデータの手先位置を基準として予め設定された接続可能範囲内に手先位置が存在する他の前記動作ログデータが存在する場合に、前記探索対象となる動作ログデータと前記他の動作ログデータとを接続してその２点間の前記実経路を省略した復帰経路を探索する復帰経路探索処理を実行可能な復帰経路探索処理部、
   を備えるロボットの原点復帰経路探索装置。
2. 一の実原点と、ユーザによって任意に設定される複数の仮想原点と、のうち前記ロボットの復帰位置となる復帰原点を設定する復帰原点設定処理を実行可能な復帰原点設定処理部を更に備えている、
   請求項１に記載の原点復帰経路探索装置。
3. 前記接続可能範囲は、前記ロボットの手先に取り付けられるツールを含めて各軸の中心に対して最も細い部分を径とする領域の１．５倍以下に設定されている、
   請求項１又は２に記載のロボットの原点復帰経路探索装置。
4. 前記復帰経路探索処理は、前記２点間における各軸の角度の変化量が予め設定された接続可能角度以下である場合に前記２点間を接続する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットの原点復帰経路探索装置。
5. ＣＰＵを備え、ロボットの動作ログデータを記録可能な記録部にアクセス可能な制御部に、
   前記記録部に記録されている前記動作ログデータに基づいて前記ロボットの現在位置から前記ロボットの軌道上に設定された復帰原点まで復帰するための経路である復帰経路を探索するものであって、現在位置から前記復帰原点までの全ての前記動作ログデータを辿った実経路に対し、探索対象となる動作ログデータの手先位置を基準として予め設定された接続可能範囲内に手先位置が存在する他の前記動作ログデータが存在する場合に、前記探索対象となる動作ログデータと前記他の動作ログデータとを接続してその２点間の前記実経路を省略した復帰経路を探索する復帰経路探索処理、
   を実行させるロボットの原点復帰経路探索プログラム。
   

Images