JPH03104586A - 工業用ロボットの作動範囲監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、工業用ロボットの作動範囲監視方法に係り
、特に、ブース壁等の規制範囲が直線的であるような場
合のロボットの干渉防止に用いて好適な方法に関する。

「従来の技術」 従来より、ワークの搬送ラインに沿って、工業用ロボッ
トが複数配置されている場合には、各ロボットの先端に
位置するアームが、互いに干渉し合わないように、ロボ
ノトの動作範囲に制限を設けるようにしている。

具体的には、（−）ロボットの各アームにストッパを設
けて機械的にロポソトの動きを規制する、（二）ロボッ
トがその作動範囲を越えないように、ソフト的にロボッ
トの動きを制限するようにしている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記（一）に示すロボノトの動作範囲の規制
方法では、例えば、隣接する二つアームにおいて、これ
らアームのなす角度が一定の値を越えないように制限す
るものであるが、この場合、アームの先端位置がどこに
あるかが絶対的な尺度で示されず、これによって、ティ
ーチング・プレイバンク時にアームの先端が、隣接する
ロボットに干渉してしまう場合があった。

また、上記（二）に示すロボットの動作範囲の規制方法
では、ロボットの関節角データを直交座標データに変換
することにより、ロボットの絶対的な位置を示し、隣接
するロボットとの干渉を防止することが可能であるが、
この場合、どのような手法でロボットを停止させれば最
も効果的であるか、つまり、少ないデータ処理で、確実
にロボットを停止させるための手法が未だ提供されてい
ないのが実情であった。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって
、予め設定しておいた、直交座標系における２点の位置
データに基づき、ロボットの作動範囲を直線で示すとと
もに、該直線を示す演算式から、ロボットが作動範囲内
にあるか否かを簡易に、少ないデータ処理で高速に検出
することが可能な工業用ロボノトの作動範囲監視方法の
提供を目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達戊するために、本発明では、多関節型の
工業用ロボノトにおいて、ロボｙ｝の作動範囲の限界を
二つのチ．１１−　’７クポイントにより指定し、これ
らチェックポイントの位置をそれぞれ示す直交座標デー
タの少なくとも二つの成分から該チェックポイントを結
ぶ直線の演算式を算出する演算式算出工程と、前記演算
式を登録する作動範囲設定工程と、プレイバック時に、
ロボットの関節角度を一定時間毎に読み取ってこれを直
交座標系の現在位置を示すポイントデータに変換すると
ともに該ポイントデータの一成分を前記登録した演算式
に代入し、この算出結果から前記ポイントデータがロボ
ットの作動範囲内にあるか否かを判断する作動範囲監視
工程とにより、ロボットの作動範囲を監視させるように
している。

「作用」 この発明によれば、ポイントデータの一成分を、ロボッ
トの作動範囲の限界を示す二つのチェックポイントによ
り作成した演算式に代入し、この算出結果から、前記ポ
イントデータが、ロボットの作動範囲内にあるか否かを
判断することにより、ロポノトが作動範囲から外れたか
否かを簡単に検出することができる、つまり、一定時間
毎に得られたポイントデータの一成分を、前述した演算
式に順次代入していくことにより、ロボットが作動範囲
内にあるか否かを、少ないデータ処理で簡易に検出する
ことができる。

「実施例」 この発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して説明
する。

まず、第１図を参照して多関節型のロボットの基本的な
構或とその動作について説明する。

第１図は関節型ロボノトＲ（以下、ロボットＲという）
の作動範囲を上側から見た平面図であって、符号Ｏはロ
ボットＲの回転中心であり、原点である。なお、この図
はロポｙ｝Ｈの平面的な動作範囲を示すものであるが、
該ロボノトＲは通常６軸の回転中心を有し、実際には三
次元的な動きをする。

ここで、図中左右方向に伸びる直線をＸ軸、前後方向に
伸びる直線をｙ軸として直交座標系を示す。そして、こ
のような直交座標系において、符号ｌ・２・３・４で囲
まれた範囲をロボットのメカニカル動作範囲とし、また
、符号５・６て結んだ直線の範囲外、つまり符号５・６
・２で囲まれた範囲を異常領域■として、ロボットＲが
侵入することが禁止される区域とする。

なお、前記５と６とを結ぶラインで示される、ロボット
Ｒの作動範囲の限界としてはブース壁等がある。

以下、異常領域ＶにロボットＲ（厳密にはロボノトＲの
アーム先端）が入ることを防止する方ｄ；を順に説明す
る。

（１）チェノクポイントの登録（演算式算出工梓）前記
ポイント５をチェノクポイントＰ＋（Ｘ＋，ｙ＋）とし
、また、前記ポイント６をチェノクポイントＰ　ｔ（Ｘ
　ｔ，３’　＊）とする。

そして、これらｘ’，　　Ｙ　＋＋　　Ｘ　！＋　　Ｎ
／　２のΔ／Ｄ変換値を制御盤（図示略）のディスプレ
イ上に表示させ、更に、該制御盤のキーボードによりこ
れら変換値を制御盤の記憶部に登録、記憶させる。

（２）演算式の算出（演算式算出工程）ロボｙｈＲの作
動範囲の監視に用いる演算式を■に示す。

Ｙ　”　ｋ　ｔ・ｘ十ｋ，・・・・・・■なお、この演
算式■は、ロボットＲの作動範囲の限界であるチェック
ポイントＰ１とＰ，とを結ぶ直線であって、この演算式
■の係数ｋ，，ｋ，は、前記チェノクポイントＰ，，Ｐ
，の各或分を、以下の式■あるいは式■に代入すること
により算出される。

ｋ＋一（ｙ　＋−　ｙ　ｔ）／（ｘ　＋−　ｘ　ｚ）・
・・・・・■ｋｔ−Ｙｒ　　ｋ＋・Ｘ１・・・・・・■
なお、これら演算式■〜■は、制御盤の記憶部に予め記
憶させておく。

（３）演算式の登録（作動範囲設定工程）（１）で記憶
させたチェックポイントＰ，−　Ｐ，の成分を、（２）
で記憶させた演算式■・■に代入することにより、係数
ｋ，，ｋ，を数値化させるとともに、係数ｋ，，ｋ，を
数値化させた演算式■を得る。なお、これら係数ｋ．，
ｋｔを、前記制御盤の記憶部に記憶させておく。

（４）ロボットＲの作動範囲チェック（作動範囲監視工
程） 以下、第２図を参照して、ロボッ｝Ｒの教示、再生の際
に行う作動範囲チェックのアルゴリズムを説明する。

なお、本チェックは、係数ｋ．，ｋ，を数値化した演算
式■を使用して、ロボノトの教示、再生の際に例えば１
／１００秒毎に行うものとする。

〈ステップ１〉 開始 〈ステップ２〉 ロボットＲの現在位置ｐｎ（ｘｎ＋　　ｙｎ）を入力す
る。なお、前記ロボノトＲの現在位置Ｐｎ（Ｘｎ，ｙｎ
）は、ロボット座標データとして取り込んだ、ロボット
各軸の関節角度Ｒ（θ．θ，，θ３，θ４，θ，，θ．
）と、ロボット諸元データ（各軸の長さ等）とから算出
される。

くステップ３〉 ステノブ２で取り込んだ現在位置Ｐ　７（ｘ　ｎ２ｙ　
ｎ）のＸ成分；ｘｎが、前記チェノクポイントＰ，〜Ｐ
，間におけるＸ，とＸ，との間に在るか否かを判断し、
Ｎｏの場合にステノブ７に進み、ＹＥＳの場合にステッ
プ４に進む。

くステノブ４〉 ステップ２で取り込んだ現在位置Ｐｎのｘｌｉ分ｘ，を
、係数ｋ，，ｋ，を数値化した演算式■に代入して、ｙ
′ｏを得る。

〈ステップ５〉 ステップ２で取り込んだ現在位置Ｐｎのｙｔｉｌ！２，
分３’ｎと、ステソブ４で計算したｙ′。とを比較して
、ｙ，，がｙ′、を越えたか否かを判断し、Ｎｏの場合
にステソプ７に進み、ＹＥＳの場合にステップ６に進む
。

くステソブ６〉 ロボッ｝Ｒが作動範囲の限界を越えて、累常領域Ｖに入
ったとして、警報を発する。

くステップ７〉 終了。

以上説明したような、本実施例に示す工業用ロボットの
作動範囲監視方法では、現在位置Ｐｎを示すポイントデ
ータのＸ成分（ｘｎ）を、ロボットＲの作動範囲の限界
を示す二つのチェノクボイン｝Ｐ，，Ｐ，により作成し
た（演算）式■に代入して、該ポイントデータＰ。に対
応したｙ′。を算出したくステップ４〉。そして、ここ
で算出したｙ′。を、現在位置Ｐｎのｙ成分；ｙｎと比
較することにより、取り込んだ現在位置Ｐｎを示すポイ
ントデータが、作動範囲の限界を示すラインＰ，〜Ｐ，
を越えた位置にあるか否かを検出することができる。

つまり、一定時間毎に得られた現在位置Ｐｎを示すポイ
ントデータの一成分（Ｘ　．）を、演算式■に順次代入
していくことにより、ロボットＲが異常領域■に入った
か否かを検出することができ、かつ、この検出を、少な
いデータ処理により、高速に能率良く行うことができる
という効果を奏する。

なお、本実施例では、第１図の中心から右側の部分に異
常領域■を設けてロボットＲの動作を監視させるように
したが、これに限定されず、第１図の中心から左側の部
分に異常領域Ｖを設けても良い。また、本実施例におい
て、（１）チェックポイントの登録、（２）演算式の算
出、（３）演算式の登録により、請求項に示す作動範囲
設定工程が構成され、また、（４）ロボットＲの作動範
囲チェックにより、請求項に示す作動範囲監視工程が構
戊される。また、本実施例では、ｘ−ｙで示す直交座系
においてロボノトＲの動作範囲に限界を設けるようにし
たが、ｙ−ｚ，ｘ−ｚで示す直交座標系において同様に
、ロボットＲの動作範囲に限界を設けても良い。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ポイント
データの一戊分を、ロボットの作動範囲の限界を示す二
つのチェックポイントにより作戊した演算式に代入し、
この算出結果から、前記ポイントデータが、ロボットの
作動範囲内にあるか否かを判断することにより、ロボッ
トが作動範囲から外れたか否かを簡単に検出することが
できる、つまり、一定時間毎に得られたポイントデータ
の一成分を、前述した演算式に順次代人していくことに
より、ロボットが作動範囲内にあるか否かを、少ないデ
ータ処理で簡易に検出することができ、該データ処理を
高速で行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの作動範囲を示す平面図、第２図は作
動範囲をチェックするためのフローチャートである。 Ｒ・・・・・・ロボット、Ｐ，−Ｐ，・・・・・・チェ
ックポイント、ｘｎ・・・・・・ポイントデータの一成
分、■・・・・・・演算式。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多関節型の工業用ロボットにおいて、 ロボットの作動範囲の限界を二つのチェックポイントに
   より指定し、これらチェックポイントの位置をそれぞれ
   示す直交座標データの少なくとも二つの成分から該チェ
   ックポイントを結ぶ直線の演算式を算出する演算式算出
   工程と、 前記演算式を登録する作動範囲設定工程と、プレイバッ
   ク時に、ロボットの関節角度を一定時間毎に読み取って
   これを直交座標系の現在位置を示すポイントデータに変
   換するとともに該ポイントデータの一成分を前記登録し
   た演算式に代入し、この算出結果から前記ポイントデー
   タがロボットの作動範囲内にあるか否かを判断する作動
   範囲監視工程とからなる工業用ロボットの作動範囲監視
   方法。