JP7466793B2 - ロボット制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、二つ以上の動作を行うロボットに先に開始した動作の終了前に次の動作を開始させるロボット制御装置に関する。

ロボットによるワーク搬送又はばら積み取り出しなど、ロボットが障害物を回避しながら対象物の把持又は設置を行う作業をできるだけ短時間で行わせたい要求がある。当該作業ではハンドの開閉を行わせる地点の近傍までの移動動作の後にロボットを当該地点に接近させる動作が行われる。以下では、ハンドの開閉を行わせる地点の近傍までの移動動作は「第１動作」と記載され、第１動作の後にロボットを当該地点に接近させる動作は「第２動作」と記載される。動作時間を短縮するために、近傍地点への移動動作である第１動作を完了する前に接近動作である第２動作が開始される。その際、接近動作である第２動作の一部区間は、ロボットとロボットの周辺との干渉を防止するため、接近動作単独の動作が行われる必要があり、接近動作の開始タイミングを適切に制御する技術が提供されることが望まれている。

特許文献１が開示している方法では、第１動作の完了前に第２動作を開始して重複動作が行われる場合、重複動作は、先の単一動作である第１動作のうちの指定した割合の位置からの重複動作を指示する重複動作開始点指定命令と、次の単一動作である第２動作のうちの指定した割合の位置で重複移動を終了することを指示する重複動作終了点指定命令とに従って行われる。

具体的には、特許文献１が開示している数値制御装置は、ロボットが単位時間毎に移動すべき位置を計算する軌道計算部と、軌道計算部より得られる単位時間毎の位置情報列を記憶する第１の軌道計算値メモリーと、第１の軌道計算値メモリーの内容が転送される第２の軌道計算値メモリーと、第１の軌道計算値メモリーの内容を単位時間毎に読みだす第１の読みだし制御部と、第２の軌道計算値メモリーの内容を単位時間毎に読みだす第２の読みだし制御部と、第１の読みだし制御部及び第２の読みだし制御部に読みだし開始指示を与え、かつ第１の軌道計算値メモリーの内容を第２の軌道計算値メモリーに転送する指示を与える時刻／情報管理部と、第１の読みだし制御部及び第２の読みだし制御部から読みだされた位置情報をベクトル合成するベクトル合成部とを有する。時刻／情報管理部は、軌道計算値を監視しており、重複動作を開始すべき位置の指令値が発せられると、第１の読みだし制御部及び第２の読みだし制御部の双方を動作させる指示を出す。

特開平５－３０３４１１号公報

重複動作を開始すべき位置の指令値が発せられると第１の読みだし制御部及び第２の読みだし制御部の双方を動作させる指示を出す従来の構成では、実際のロボットの挙動は指令値の通りになるのではなく、ロボットの制御系の設定に対応して遅れが発生するため、指定された重複動作の開始点においてロボットが第２動作を開始すること、又は指定された重複動作の終了点においてロボットが第１動作を終了することを保証することができない。

重複動作の開始点が指定されている場合、位置の指令値の代わりに、ロボットの各軸のモータ位置を監視し、監視しているモータ位置が重複動作を開始すべき位置に到達した時点で第１の読みだし制御部及び第２の読みだし制御部の双方を動作させる指示を出すことで、重複動作が指定された開始点において第２動作を開始させることをロボットに実現させることができる。

しかし、重複動作の終了点が指定された場合、指定された地点に実際に到達するよりも前に第２動作を開始する必要あるため、各軸のモータ位置を単に監視する方法では、重複動作が指定された終了点において第１動作が終了するように第２動作を精度よく開始させることは困難である。上述の方法とロボットの各軸の制御系の応答を揃えるなどの軌跡精度を向上させる方法との組み合わせでは、機械共振が励起されて振動が発生する、もしくは重複動作の終了時の第２動作の速度が低下し第２動作を完了するまでの動作時間が長くなる問題がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ロボットとロボットの周辺の環境との干渉を防止すると共にロボットの動作を高速化するロボット制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るロボット制御装置は、第１動作の終了前に第１動作の次の動作である第２動作をロボットに開始させる装置であって、ロボットの制御系の遅れを予測する制御系影響考慮手段と、制御系影響考慮手段の出力に対応して第２動作を開始する条件を決定する動作開始条件決定手段と、動作開始条件決定手段の出力に対応して第１動作と第２動作とにおける目標位置を生成する指令生成手段とを有する。

本開示に係るロボット制御装置は、ロボットとロボットの周辺の環境との干渉を防止すると共にロボットの動作を高速化することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係るロボット制御装置の構成を示す図 実施の形態１に係るロボット制御装置が有する動作開始条件決定手段の構成を示す図 実施の形態１において二つの動作が重複する例を示す説明図 実施の形態２に係るロボット制御装置の構成を示す図 実施の形態２におけるエリア毎の残距離指定を示す説明図 実施の形態３に係るロボット制御装置の構成を示す図 実施の形態３における制御系影響学習手段の構成を示す説明図 実施の形態４に係るロボット制御装置の構成を示す図 実施の形態５に係るロボット制御装置の構成を示す図 実施の形態１に係るロボット制御装置が有する制御系影響考慮手段、動作開始条件決定手段、指令生成手段、各軸制御手段及びプログラム解析手段の少なくとも一部がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１に係るロボット制御装置が有する制御系影響考慮手段、動作開始条件決定手段、指令生成手段、各軸制御手段及びプログラム解析手段の少なくとも一部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図

以下に、実施の形態に係るロボット制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るロボット制御装置１の構成を示す図である。ロボット制御装置１は、二つ以上の動作を行うロボット８に先に開始した動作の終了前に次の動作を開始させる装置である。つまり、ロボット制御装置１は、第１動作の終了前に第１動作の次の動作である第２動作をロボット８に開始させる装置である。

ロボット制御装置１は、ロボット８の制御系の遅れを予測する制御系影響考慮手段２と、制御系影響考慮手段２の出力に対応して第２動作を開始する条件を決定する動作開始条件決定手段３と、動作開始条件決定手段３の出力に対応して第１動作と第２動作とにおける目標位置を生成する指令生成手段４とを有する。ロボット制御装置１は、各軸制御手段５と、ロボットプログラム記憶手段６と、プログラム解析手段７とを更に有する。図１には、ロボット８も示されている。図２は、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有する動作開始条件決定手段３の構成を示す図である。図２に示されるように、動作開始条件決定手段３は、指令考慮動作開始条件決定手段９と、動作開始条件補正手段１０とを有する。

ロボットプログラム記憶手段６は、外部演算装置によって作成されたプログラム又はロボット制御装置１に付属の教示操作盤によって作成されたプログラムであってロボット８を動作させるプログラムをあらかじめ記憶している。例えば、ロボットプログラム記憶手段６の少なくとも一部は半導体メモリによって実現される。外部演算装置はロボット制御装置１の外部の装置であって、外部演算装置の例はパーソナルコンピュータである。ロボットプログラム記憶手段６に記憶されたプログラムは、ロボットプログラムと記載される場合がある。ロボットプログラム記憶手段６に記憶されたプログラムは、ロボット８のユーザの指定に従って読み出され、読み出されたプログラムはプログラム解析手段７によって順次解析されていく。

指令生成手段４は、ロボットプログラムに記載された動作命令であってロボット８についての動作命令に対応する制御周期毎の目標位置を算出し、算出された目標位置を示す情報を各軸制御手段５に送信する。指令生成手段４によって算出された目標位置を示す情報は、指令である。各軸制御手段５は、指令生成手段４によって生成された指令に追従するようにロボット８の各軸を駆動するモータを制御する。

図３は、実施の形態１において二つの動作が重複する例を示す説明図である。図３に示されるように、ロボット８が第１動作を終了する前に第２動作を開始することにより、第２動作の終了までの時間を短縮することが行われる。この際、ロボット８が障害物に接触することを避ける必要があるため、第２動作が単独で行われる区間はロボットプログラムの動作コマンドで指定される。指令考慮動作開始条件決定手段９は、プログラム解析手段７の解析結果に基づき、動作コマンドで指定された第２動作が単独で行われる区間を指令生成手段４で生成する指令が保証するように、第２動作の開始タイミングを決定する。

各軸制御手段５が各軸のモータ変位を各軸のモータ位置指令と全く一致させることが可能であれば、指令考慮動作開始条件決定手段９によって決定された第２動作の開始タイミングでロボット８が第２動作を開始すれば、ロボット８が実際に動作する際の軌道でも第２動作が単独で行われる区間を保証することができる。

しかしながら、実際には制御対象であるロボット８は完全な剛体ではないこと、及びロボット８の各軸のモータが発生することができるトルクには上限があることから、各軸制御手段５の設定に対応する遅れが、モータ位置指令とモータ変位との間に生じる。そこで、制御系影響考慮手段２は、第１動作での遅れ時間と第２動作での遅れ時間とを算出し、動作開始条件補正手段１０は、制御系影響考慮手段２によって算出された遅れ時間に対応して第２動作の開始時刻を補正する。

制御系影響考慮手段２には、制御系の特性を代表するパラメータがあらかじめ設定される。制御系は、ロボット８の制御系である。制御系影響考慮手段２には、基準動作における動作進行度と制御系の遅れとの関係を近似する近似関数もあらかじめ設定される。制御系の遅れは、モータへの指令値に対する出力の遅れ時間である。当該出力は、モータの変位である。後述されるように、制御系の遅れは、「遅れ時間」に限定されず、例えば移動比率であってもよい。

制御系の特性を代表するパラメータとしては、フィードフォワード部が存在せず、フィードバック制御のみで比例制御を行う位置制御系の内側に比例積分制御を行う速度制御系が存在する場合、位置制御系の比例制御ゲインが選択されてもよい。低域通過フィルタと速度フィードフォワード部とを内蔵するフィードフォワード制御系が存在する場合、制御系の特性を代表するパラメータとしては、低域通過フィルタのパラメータが選択されてもよい。

制御系影響考慮手段２は、第１動作の指令が終了してから第１動作のモータ位置が目標位置に到達するまでの時間ｔ１を予測する。第１動作の指令が終了したことは、ロボット８が目標位置に到達したことを意味する。次に、制御系影響考慮手段２は、第２動作の指令が指定された重複動作終了地点に到達してから第２動作のモータ位置が重複動作終了地点に到達するまでの時間ｔ２を予測する。

指令考慮動作開始条件決定手段９によって決定された第２動作の開始時刻をｔ０とする場合、動作開始条件補正手段１０は、ｔａ＝ｔ０＋ｔ１－ｔ２を修正された第２動作の開始時刻として指令生成手段４に出力する。指令生成手段４は、第１動作について指令の生成を開始してからｔａ時間経過したタイミングで第２動作についての指令の生成を開始し、第１動作についての指令と第２動作についての指令とを合成した指令を各軸制御手段５に出力する。

なお、動作開始条件決定手段３は、指令考慮動作開始条件決定手段９と動作開始条件補正手段１０とを有しなくてもよい。その場合、例えば、制御系影響考慮手段２が、制御系の遅れを近似する移動平均フィルタ手段を有し、各動作の指定された地点について制御系の遅れを考慮した到達時間を算出する。制御系影響考慮手段２は、第１動作においてモータ位置が目標位置に到達するまでの動作時間の予測値ｔ１ｍと、第２動作においてモータ位置が指定された重複動作終了地点に到達するまでの動作時間の予測値ｔ２ｍとを算出する。

動作開始条件決定手段３は、制御系影響考慮手段２から出力される予測値ｔ１ｍと予測値ｔ２ｍとをもとに、ｔａｍ＝ｔ１ｍ－ｔ２ｍを算出し、ｔａｍを指令生成手段４に出力する。指令生成手段４は、第１動作についての指令の生成を開始してからｔａｍ時間経過したタイミングで第２動作についての指令の生成を開始し、第１動作についての指令と第２動作についての指令とを合成した指令を各軸制御手段５に出力する。ｔ１ｍ、ｔ２ｍは、動作の途中での制御系の遅れの予測値と実際の制御系の遅れをもとに補正された近似関数のパラメータを用いて算出されてもよい。これにより、第２動作の開始時刻が精度良く算出される。動作の途中での制御系の遅れの予測値は、上述の近似関数などによって算出される。

上述の説明では、制御系影響考慮手段２の出力として時間が用いられたが、制御系影響考慮手段２は、第１動作の指令値での目標までの到達時間に対する比率など、時間以外の値を出力してもよい。上述の説明では、動作開始条件決定手段３の出力は第１動作の開始からの経過時間であるが、動作開始条件決定手段３は、第１動作の開始からの移動比率、又は動作開始からの移動距離を出力してもよい。上述の移動比率は目標位置までの到達比率であって、例えばモータ位置が目標位置に到達した場合の移動比率は１であり、動作の開始時の移動比率は０である。

実施の形態１に係るロボット制御装置１は、制御系影響考慮手段２により制御系において生じる遅れの影響を考慮し、動作開始条件決定手段３により制御系において生じる遅れの影響を考慮した第２動作の開始タイミングを決定するため、第２動作の終了地点近傍のロボット８と障害物との干渉を防止しながら第２動作の終了までの動作時間を短縮することができる。つまり、ロボット制御装置１は、ロボット８とロボット８の周辺の環境との干渉を防止すると共にロボット８の動作を高速化することができる。

制御系影響考慮手段２が制御系を模擬するシミュレータを有し、当該シミュレータが制御系の遅れを予測してもよい。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るロボット制御装置１Ａの構成を示す図である。ロボット制御装置１Ａは、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有するすべての構成要素と、複数残距離指定手段１１とを有する。複数残距離指定手段１１は、第２動作の複数の箇所での第１動作の残距離を指定する。実施の形態２では、制御系影響考慮手段２は、残距離における制御系の遅れを予測する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

図５は、実施の形態２におけるエリア毎の残距離指定を示す説明図である。実施の形態２では、図５に示されるように、第２動作の複数の領域で、第１動作の残距離の上限が指定される。当該領域は、エリアである。図５に示されるような指定は、例えば対象とする作業が箱にばら積みされたワークを取り出す作業である場合、箱のふちにロボット８を衝突させないことと、ロボット８が対象のワークを把持する際にロボット８を把持対象の周囲に存在する把持対象以外のワークに干渉させないこととを実現するために必要となる。

第２動作の複数の領域での第１動作の許容残距離の指定は、複数残距離指定手段１１によって実施される。複数残距離指定手段１１が指定した結果は、ロボットプログラムに記載されてもよいし、ロボット制御装置１Ａの内部にパラメータとして記憶されてもよい。

制御系影響考慮手段２には、実施の形態１と同様に、制御系の特性を代表するパラメータと、基準動作における動作進行度と制御系の遅れとの関係を近似する近似関数とがあらかじめ設定される。制御系影響考慮手段２は、第１動作の指令が残距離Ｌａ１の地点に到達してから第１動作におけるモータ位置が残距離Ｌａ１の地点に到達するまでの遅れ時間ｔ１１と、第１動作の指令が残距離Ｌａ２の地点に到達してから第１動作におけるモータ位置が残距離Ｌａ２の地点に到達するまでの遅れ時間ｔ１２とを算出する。さらに、制御系影響考慮手段２は、第２動作の指令が地点Ｘｂ１に到達してから第２動作におけるモータ位置が地点Ｘｂ１に到達するまでの遅れ時間ｔ２１と、第２動作の指令が地点Ｘｂ２に到達してから第２動作におけるモータ位置が地点Ｘｂ２に到達するまでの遅れ時間ｔ２２とを算出する。

指令考慮動作開始条件決定手段９は、第１動作の指令残距離がＬａ１の地点に到達したときに第２動作の指令が地点Ｘｂ１に到達する第２動作の開始時刻ｔ０１と、第１動作の指令残距離がＬａ２の地点に到達したときに第２動作の指令が地点Ｘｂ２に到達する第２動作の開始時刻ｔ０２とを算出する。動作開始条件補正手段１０は、ｔａ１＝ｔ０１＋ｔ１１－ｔ２１と、ｔａ２＝ｔ０２＋ｔ１２－ｔ２２とを算出し、ｔａ１とｔａ２とのうちの大きい方を第２動作の開始タイミングとして指令生成手段４に出力する。

上述の説明では、動作開始条件決定手段３は、指令考慮動作開始条件決定手段９と動作開始条件補正手段１０とを有し、制御系影響考慮手段２は、制御系により生じる遅れ時間を算出する。しかしながら、制御系影響考慮手段２が制御系の遅れを考慮した到達時間予測値を算出し、動作開始条件決定手段３が制御系影響考慮手段２によって算出された到達時間の予測値をもとに第２動作の開始時刻を決定してもよい。

制御系影響考慮手段２は、指令生成手段と制御系考慮シミュレーション手段とを有する。制御系影響考慮手段２は、プログラム解析手段７によって得られた解析結果をもとに動作コマンドを先読み実行し、動作指令を受け取った場合に制御系影響考慮手段２の内部の指令生成手段で指令を生成する。先読み実行は、ロボットプログラムにおいて現在実行されている行よりも未来に実行される行の内容を解析することを意味する。制御系考慮シミュレーション手段は、指令生成手段によって生成された位置指令を取得し、制御系考慮シミュレーション手段の内部に含まれていて制御系の特性が近似された低域通過フィルタに位置指令を通すことで、モータ位置の予測値を算出する。

制御系影響考慮手段２は、制御系考慮シミュレーション手段を用いて、第１動作のモータ位置の残距離がＬａ１に到達するまでの時間の予測値ｔ１ｍ１と、第１動作のモータ位置の残距離がＬａ２に到達するまでの時間の予測値ｔ１ｍ２と、第２動作のモータ位置が地点Ｘｂ１に到達するまでの時間の予測値ｔ２ｍ１と、第２動作のモータ位置が地点Ｘｂ２に到達するまでの時間の予測値ｔ２ｍ２とを算出する。動作開始条件決定手段３は、ｔａｍ１＝ｔ１ｍ１－ｔ２ｍ１と、ｔａｍ２＝ｔ１ｍ２－ｔ２ｍ２とを算出し、ｔａｍ１とｔａｍ２とのうちの大きい方を第２動作の開始タイミングとして指令生成手段４に出力する。

実施の形態２に係るロボット制御装置１Ａは、複数の干渉回避対象が存在しても、ロボット８と複数の干渉回避対象との干渉を回避しながらロボット８を高速に動作させることができる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係るロボット制御装置１Ｂの構成を示す図である。ロボット制御装置１Ｂは、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有するすべての構成要素を有する。ロボット制御装置１Ｂは、ロボット制御装置１Ｂの外部に位置する外部演算装置１２から指令を受け取る。実施の形態３では、制御系影響考慮手段２は、制御系の遅れを予測する関数を機械学習で獲得する。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

外部演算装置１２は、制御系影響学習手段１３を有する。外部演算装置１２の例は、パーソナルコンピュータである。制御系影響学習手段１３は、ロボット制御装置１Ｂの内部に設けられてもよい。制御系影響学習手段１３は、ロボット８を駆動する位置指令と、位置指令の微分である速度指令と、速度指令の微分である加速度指令とを含む指令の情報とをもとに、動作指令中の各地点における制御系による遅れ時間についての関係を学習する。

図７は、実施の形態３における制御系影響学習手段１３の構成を示す説明図である。具体的には、制御系影響学習手段１３は、図７に示されるニューラルネットワークを内部に有し、位置指令、速度指令及び加速度指令を入力とし、制御系の遅れ時間を出力とするニューラルネットワークの学習を実施する。当該ニューラルネットワークは、神経回路網である。位置指令は、ロボット８の各軸の位置そのものではなく、ロボット８の動作開始点からの移動量である。制御系影響学習手段１３は、遅れを予測したい地点の位置、速度及び加速度のみではなく、遅れを予測したい地点の前後の地点の位置指令、速度指令及び加速度指令も入力としてもよい。

制御系影響学習手段１３は、学習したニューラルネットワーク又はニューラルネットワークのパラメータを制御系影響考慮手段２に出力する。制御系影響学習手段１３は、ニューラルネットワークの学習を、遅れを予測したい地点の位置、速度、加速度をもとに実施した場合、第１動作及び第２動作の遅れを予測したい地点での位置指令、速度指令及び加速度指令値を制御系影響考慮手段２に出力する。上記の遅れを予測したい地点は、指定された重複動作終了地点である。制御系影響考慮手段２は、当該地点での制御系の遅れの予測値ｔ１及び予測値ｔ２を学習されたニューラルネットワークを用いて算出し、算出された予測値ｔ１及び予測値ｔ２を動作開始条件決定手段３に出力する。

動作開始条件決定手段３の内部の動作開始条件補正手段１０は、指令考慮動作開始条件決定手段９によって決定された第２動作の開始時刻をｔ０とする場合、ｔａ＝ｔ０＋ｔ１－ｔ２を修正された第２動作の開始時刻として指令生成手段４に出力する。指令生成手段４は、第１動作についての指令の生成を開始してからｔａ時間経過したタイミングで第２動作についての指令の生成を開始し、第１動作についての指令と第２動作についての指令とを合成した指令を各軸制御手段５に出力する。

なお、上述の説明では、制御系影響考慮手段２は、遅れを予測したい地点の位置、速度及び加速度をもとに当該地点の制御系の遅れを予測する。しかしながら、制御系影響考慮手段２は、遅れを予測したい地点の前後の地点も含む位置指令、速度指令及び加速度指令をもとに制御系の遅れを予測してもよい。その場合、制御系影響学習手段１３は、第１動作及び第２動作の遅れを予測したい地点のみではなく、当該地点の前後の地点も含む位置指令、速度指令及び加速度指令値を制御系影響考慮手段２に出力する。上記の第１動作及び第２動作の遅れを予測したい地点は、指定された重複動作終了地点である。

実施の形態３に係るロボット制御装置１Ｂは、制御系の遅れを予測したい地点の位置、速度及び加速度と制御系の遅れとの関係を学習で獲得するため、第２動作の開始タイミングをより高精度に決定することができる。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４に係るロボット制御装置１Ｃの構成を示す図である。実施の形態４では、ロボット制御装置１Ｃがロボットプログラムを実行するより前に、ロボット制御装置１Ｃの外部に位置する外部演算装置１４がロボットプログラムを実行する。外部演算装置１４の例は、パーソナルコンピュータである。具体的には、外部演算装置１４は、ロボットプログラム記憶手段６及びプログラム解析手段７を有し、指定されたロボットプログラムを１行ずつ実行していく。実施の形態４では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

外部演算装置１４は、制御系影響考慮手段２及び動作開始条件決定手段３を更に有する。制御系影響考慮手段２は、指令生成手段と制御系考慮シミュレーション手段とを有する。制御系影響考慮手段２は、動作指令を受け取った場合に制御系影響考慮手段２の内部の指令生成手段で指令を生成する。制御系考慮シミュレーション手段は、指令生成手段によって生成された位置指令を取得し、制御系考慮シミュレーション手段の内部に設けられていて制御系の特性が近似された低域通過フィルタに位置指令を通すことで、モータ位置の予測値を算出する。

第１動作と第２動作とを一部重複して実行させる指令が指定された場合、制御系影響考慮手段２は、制御系考慮シミュレーション手段を用いることで、第１動作のモータ位置が目標位置に到達するまでの時間の予測値ｔ１ｍと、第２動作のモータ位置が指定された重複動作終了地点に到達するまでの時間の予測値ｔ２ｍとを算出する。動作開始条件決定手段３は、第２動作の開始タイミングとしてｔａｍ＝ｔ１ｍ－ｔ２ｍを算出する。動作開始条件決定手段３の内部の指令考慮動作開始条件決定手段９は、指令値をもとに第２動作の開始タイミングｔａ０を決定する。

外部演算装置１４は、ロボットプログラム更新手段１５を更に有する。ロボットプログラム更新手段１５は、ロボットプログラムにおいて、第２動作の実施命令の１行前に時間ｔｂ＝ｔａｍ－ｔａ０だけ待機させる命令を挿入してロボットプログラムを上書きする。ロボットプログラム更新手段１５は、時間ｔｂ＝ｔａｍ－ｔａ０だけ待機させる命令を挿入するのではなく、重複動作終了地点を指定する動作命令の行を削除して、第１動作と第２動作とが同時に開始するようにロボットプログラムを修正し、第２動作の実施命令の１行前に時間ｔａｍだけ待機させる命令を挿入してロボットプログラムを上書きしてもよい。

上書きされたロボットプログラムは、ロボット制御装置１Ｃに送信され、ロボットプログラム記憶手段６Ａに記憶される。ロボット制御装置１Ｃは、ロボットプログラム記憶手段６Ａ、プログラム解析手段７Ａ、指令考慮動作開始条件決定手段９Ａ、指令生成手段４及び各軸制御手段５を有する。ロボットプログラム記憶手段６Ａは実施の形態１のロボットプログラム記憶手段６と同様の構成要素であり、プログラム解析手段７Ａは実施の形態１のプログラム解析手段７と同様の構成要素であり、指令考慮動作開始条件決定手段９Ａは実施の形態１の指令考慮動作開始条件決定手段９と同様の構成要素である。

ロボット制御装置１Ｃは、ロボットプログラムを実行する際、更新されたロボットプログラムをロボットプログラム記憶手段６Ａから読み出して更新されたロボットプログラムを実行する。実施の形態４の指令生成手段４は、ロボット８の制御系の遅れをもとに更新されたロボットプログラムに対応して、第１動作と第２動作とにおける目標位置を生成する。

ロボットプログラム更新手段１５は、外部演算装置１４ではなく、ロボット制御装置１Ｃに設けられてもよい。その場合、ロボット制御装置１Ｃの内部で事前にロボットプログラムが更新されると共にプログラム名が変更されて変更後のプログラム名を有する更新後のロボットプログラムがロボットプログラム記憶手段６Ａに記憶されてもよい。制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、ロボットプログラム記憶手段６及びプログラム解析手段７も、ロボットプログラム更新手段１５と共にロボット制御装置１Ｃに設けられてもよい。

実施の形態４に係るロボット制御装置１Ｃは、ロボットプログラムを事前に実行してプログラムを自動更新することで、煩雑な調整を実施することなく高精度かつ容易に重複動作の開始タイミングを決定することができる。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５に係るロボット制御装置１Ｄの構成を示す図である。ロボット制御装置１Ｄは、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有するすべての構成要素と、指令補正手段１６とを有する。指令補正手段１６は、ロボットの作業対象の位置もしくは作業対象を移動させる移動手段の変位を測定するセンサ１７の出力に対応して指令を補正する。具体的には、指令補正手段１６は、動作中のセンサ１７からの入力に対応して、第１動作の目標位置と、第２動作の開始位置と、第２動作の終了位置とを修正する。指令補正手段１６は、第２動作の開始位置を、第２動作の開始前までに修正し、第２動作の開始後に修正しない。動作開始条件決定手段３は、指令補正手段１６の出力に対応して演算を行う。実施の形態５では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

制御系影響考慮手段２は、制御系による遅れ時間を予測する場合、第１動作及び第２動作の指定地点での制御系による遅れ時間の算出を、第２動作が実際に開始されるまで繰り返す。動作開始条件決定手段３は、指令考慮動作開始条件決定手段９によって決定される第２動作の開始時刻の算出と動作開始条件補正手段１０によって行われる補正とを、第２動作が実際に開始されるまで繰り返す。指令生成手段４は、第１動作開始からの経過時間が、動作開始条件決定手段３から出力される第２動作の動作開始時刻に到達したタイミングで、指令補正手段１６の出力をもとに修正された第２動作についての指令の生成を開始し、第１動作についての指令と第２動作についての指令とを合成した指令を各軸制御手段５に出力する。

制御系影響考慮手段２は、制御系による遅れを考慮した到達時間を予測する場合、第１動作及び第２動作の指定地点での制御系による遅れを考慮した到達時間の算出を、第２動作が実際に開始されるまで繰り返す。動作開始条件決定手段３は、制御系影響考慮手段２の出力を用いた第２動作の開始時刻の算出を、第２動作が実際に開始されるまで繰り返す。指令生成手段４は、第１動作開始からの経過時間が、動作開始条件決定手段３から出力される第２動作の動作開始時刻に到達したタイミングで、指令補正手段１６の出力をもとに修正された第２動作についての指令の生成を開始し、第１動作についての指令と第２動作についての指令とを合成した指令を各軸制御手段５に出力する。

実施の形態５に係るロボット制御装置１Ｄは、コンベアへの追従制御、又はロボット８の先端部に取り付けられたカメラの情報に基づくビジュアルフィードバック制御を行う場合にも、重複動作の開始タイミングを高精度に決定することができる。更に言うと、ロボット制御装置１Ｄは、コンベアのエンコーダ、又はロボット８の先端のビジョンセンサの出力に対応して指令を修正する制御を実施する場合も、ロボット８と障害物との干渉を防止しながら動作時間を短縮することができる。

図１０は、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有する制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部がプロセッサ９１によって実現される場合のプロセッサ９１を示す図である。つまり、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部の機能は、メモリ９２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９１によって実現されてもよい。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理システム、演算システム、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図１０には、メモリ９２も示されている。

制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部の機能がプロセッサ９１によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ９１と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせとによって実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部の機能を実現する。

制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部の機能がプロセッサ９１によって実現される場合、ロボット制御装置１は、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７によって実行されるステップの少なくとも一部が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を有する。メモリ９２に格納されるプログラムは、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７が実行する手順又は方法の少なくとも一部をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

図１１は、実施の形態１に係るロボット制御装置１が有する制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部が処理回路９３によって実現される場合の処理回路９３を示す図である。つまり、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の少なくとも一部は、処理回路９３によって実現されてもよい。

処理回路９３は、専用のハードウェアである。処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。

制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアによって実現されてもよい。

制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５及びプログラム解析手段７の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

実施の形態２から実施の形態５までの制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５、プログラム解析手段７、プログラム解析手段７Ａ、複数残距離指定手段１１、制御系影響学習手段１３、ロボットプログラム更新手段１５及び指令補正手段１６の一部又は全部は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ９２と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ９１と同様のプロセッサである。

実施の形態２から実施の形態５までの制御系影響考慮手段２、動作開始条件決定手段３、指令生成手段４、各軸制御手段５、プログラム解析手段７、プログラム解析手段７Ａ、複数残距離指定手段１１、制御系影響学習手段１３、ロボットプログラム更新手段１５及び指令補正手段１６の一部又は全部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路９３と同様の処理回路である。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ ロボット制御装置、２ 制御系影響考慮手段、３ 動作開始条件決定手段、４ 指令生成手段、５ 各軸制御手段、６，６Ａ ロボットプログラム記憶手段、７，７Ａ プログラム解析手段、８ ロボット、９，９Ａ 指令考慮動作開始条件決定手段、１０ 動作開始条件補正手段、１１ 複数残距離指定手段、１２，１４ 外部演算装置、１３ 制御系影響学習手段、１５ ロボットプログラム更新手段、１６ 指令補正手段、１７ センサ、９１ プロセッサ、９２ メモリ、９３ 処理回路。

Claims (6)

1. 第１動作の終了前に前記第１動作の次の動作である第２動作をロボットに開始させるロボット制御装置であって、
   前記ロボットの制御系の遅れを予測する制御系影響考慮手段と、
   前記制御系影響考慮手段の出力に対応して前記第２動作を開始する条件を決定する動作開始条件決定手段と、
   前記動作開始条件決定手段の出力に対応して前記第１動作と前記第２動作とにおける目標位置を生成する指令生成手段と
   を備えることを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記第２動作の複数の箇所での前記第１動作の残距離を指定する複数残距離指定手段を更に備え、
   前記制御系影響考慮手段は、前記残距離における前記制御系の遅れを予測する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記制御系影響考慮手段は、前記制御系の遅れを予測する関数を機械学習で獲得する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット制御装置。
4. 前記制御系影響考慮手段は、前記制御系を模擬するシミュレータを有し、
   前記シミュレータは、前記制御系の遅れを予測する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット制御装置。
5. 前記ロボットの作業対象の位置もしくは作業対象を移動させる移動手段の変位を測定するセンサの出力に対応して指令を補正する指令補正手段を更に備え、
   前記動作開始条件決定手段は、前記指令補正手段の出力に対応して演算を行う
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のロボット制御装置。
6. 第１動作の終了前に前記第１動作の次の動作である第２動作をロボットに開始させるロボット制御装置において、
   前記ロボットの制御系の遅れをもとに更新されたロボットプログラムに対応して、前記第１動作と前記第２動作とにおける目標位置を生成する指令生成手段
   を備えることを特徴とするロボット制御装置。

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