JPH0355186A - ロボットの制御方法 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　（第４〜６図）発明が解決しよ
うとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の一実施例　　（第１〜３図） 発明の効果 〔概要〕 ロボットの制御方法に関し、 操作ξスによるロボットの衝突を未然に防止して操作性
、安全性の向上を図ることのできるロボットの制御方法
を提供することを目的とし、ロボットに作業内容に関す
る情報を教示し、教示した情報に従ってロボットアーム
を移動させるロボットの制御方法において、ロボットの
動作教示時に、ロボットのアーム先端位置を基準とする
ロボットの可動範囲を設定し、その後行われるロボット
の動作教示に際しては、該可動範囲外のロボットアーム
の作動を禁止するように構或する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ロボットの制御方法に係り、詳しくは、教示
作業中の安全性を確保するようにした多関節ロボットの
制御方法に関する。

近年、産業用ロボッ１・の高情度化に伴い、従来専用の
自動機でしか行うことができなかった複雑な組立作業へ
のロボッ１・の導入が期待されている。

そのような組立をロボットに行わせるには、非常に微細
な位置をロボントに正確に教示してやらなければならな
い。

ロボットに作業内容に関する情報を記憶させることをテ
ィーチング（教示）という。この方式に「ティーチング
ボックスｊ等で直接ロボットを動かしながら教示する方
法と「ロボット言語」、「シミュレータ」等を用いて対
象物の配置位置を図面などから拾い、その座標データを
数値により入力するオフラインで教示する方法とがある
。

ロボットの教示には上述したように大別して■ティーチ
ング方法と■ロボット言語方法の２種類がある。以下、
順に説明する。

豆は〉鉱二±２３仁洟広 オペレータが手動操作盤を操作することによりロボット
を実際に動作させ、対象物に位置合わせする。その位置
合わせは、ロボン１・と対象物の位置関係を人間（オペ
レータ）が目等の感覚器でセンシングし、ロボッ１・の
動きにフィードバックする。最終的に位置が合ったと判
断した時点でその位置を動作データとして登録する。こ
れを繰り返すことにより連続した動作を作或する。この
方法はオペレータにかかる負担が大きい。

ロボ・・ト弓一紐による　法 ロボットと対象物の位置関係を設計時のデータをもとに
算出し、ロボット座標値に変換し、そのロボソト座標値
によりロボットの動作を作或する方法。この方法は、数
値計算に頼るが計算機によって処理できる。しかし、位
置精度が数十μｍのオーダーを要求される場面ではロボ
ット自体の精度、対象物の位置精度などの要因から決め
られた位置に十分に動作させることができない。そのた
め、このような場面では■のティーチング方法を用いな
けらばならない。

従来は、■の方法を用いるとともに、精密位置決めの必
要な場面をティーチングでカバーするという方法を採用
していた。すなわち、粗い桔度の位置は数値入力で行い
、高い精度が要求される位置は「ティーチング」方式を
用いるものが実用化されている。また、ロボット座標の
補正を行っている場合でも補正値の作或は「ティーチン
グ」方式を使用している。

したがって、ロボットの利用にあたっては、あらかしめ
ロボットの制御方法の動作位置や動作順序をプログラξ
ングする必要がある。これには、上述したようにロボッ
トを使わないオフラインプログラξングと、実際にロボ
ットを動かしながら行う教示（ティーチング）があるが
、オフラインプログラξングにおいても、ロボットの設
置誤差補正等のため、教示作業は不可欠である。

〔従来の技術〕

従来この種のロボットの制御方法としては、例えば、第
４図に示す６自由度多関節型ロボットを制御するものが
ある。第４図において、１は６自由度多関節型ロボット
、２は６自由度多関節型ロボットｌを制御するためのコ
ンソールタイプの制御部２、３は制御部２に接続された
ティーチングボックス、４は制御部２に接続されたオペ
レーションパネルである。

６自山度多関節型ロボソ１・１はアーム部５〜８と、回
転関節９〜１１と、旋回関１１２〜１４と、により構威
され、アーム部８の先端には手先１５が取り付けられて
いる。６自由度多関節型ロボット１は実際に作業を行う
ためのものであり、６自由度多関節型口ボン｝１には６
自由度多関節型ロボット１を制御するためのパーソナル
コンピュータ等カらなる制御部２が接続され、制御部２
はティーチングボックス３からのデータ入力に基づいて
６自由度多関節型ロボット１を動かすための制御値を演
算する。

第５図（ａ）（ｂ）は６自由度多関節型ロボット１の動
作範囲を示す図であり、手先ｌ５が描く曲線が６自由度
多関節型ロホノ｝・１の物理的な動作範囲を表している
。なお、図中、Ｒは７９０ｃｍ　、αは１２０’　、ａ
は１２４０ｃｍ，　　ｂは４５０ｃｍ　，　　ｃは３１
５ｃｍ、ｄは３１５ｃｍおよびｅば１６０ｃｍの各寸法
を示す。

多関節型ロボソトのｑ４゜徴は、空間で自山な姿勢がと
れることにあるが、教示作業においては、ロボットの周
囲に配置されたワークや治具等に衝突しないようにする
ため、ｌ」ホソ１・の動作範囲を一時的に制限すること
が必要となる。

このため、第６図に示すように各関節毎にソフトウェア
で可動範囲（ソフ１−り旦ン１・）を設定して、動作範
囲を制限していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の各関節毎に可動範囲を
設定する教示方法では、空間上でのロボットの作業領域
がどのように制限されるかが分かり難く、ロボソ１一教
示中に教示データを入力し間違えるような操作ミスがあ
るとロボットが予想外の位置に動いてロボットの周囲に
ある物体や人間に衝突する虞れがある。

そこで本発明は、教示中に、任意の条件（例えば、ロボ
ッ１・座標系における面、軸等の直観的にわかりやすい
もの）でロボットの動作を制限することができ、操作ξ
スによるロボットの衝突を未然に肪止して操作性、安全
性の向上を図ることのできるロボッ１〜の制御方法を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるロボソトの制御方法は上記目的達戒のため
、ロボットに作業内容に関する情報を教示し、教示した
情報に従ってロボットアームを移動させるロボットの制
御方法において、ロボットの動作教示時に、ロボットの
アーム先端位置を基準とするロボソトの可動範囲を設定
し、その後行われる［Ｉボソ１・の動作教示に際しては
、該可動範囲外のロボットアームの作動を禁止するよう
にしている。

〔作用〕

本発明では、ロボットの動作教示時に、ロボットのアー
ム先端位置を基準とするロボッ１〜の可動範囲が設定さ
れ、その後行われるロボットの動作教示に際しては、該
可動範囲外のロボットアームの作動が禁止される。

したがって、ロボッ１への動作教示中に教示データを入
力し間違えるようなことがあっても、ロホットのアーム
先端は既に設定した可動範囲を超えで動くことはなく、
ロボットの衝突が未然に防止される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係るロボットの制御方法の一実施
例を示す図であり、本実施例は本発明を６自由度多関節
型ロボソトに適用した例である。

まず、構戒を説明する。実際に作業を行うための６自由
度多関節型ロボッ１・１のハード的構戒自体は第７図で
示した従来例と同一構或であるためその説明は省略する
。

本発明は６自由度多関節型ロボッ１・１を制御する制御
装置および制御方法が従来例と異なり、その基本的な考
え方は第１図で示される。第１図はロボット可動範囲設
定による教示方法を説明するための図であり、第４図と
同一構或部分には同一番号を付している。第１図におい
て、ロボット教示中に、アーム先端の位置・方向を読み
取り、それを基準にしてロボット１の動作を制限する面
または軸（第１図一点鎖線部分参照）を生威し、以降、
その条件が解除されるまでその制限されたロボット可動
領域内でしか動作できないようにする。

次に、作用を説明する。

第２図はロボットの可動範囲設定方法のプログラムを示
すフローチャートであり、本プログラムはティーチング
ボックス３操作によって、任意の位置にアーム先端を移
動した後、ロボット座標系上に第１図に示すような面を
生威し、ロボット可動範囲を設定するものである。同図
中Ｐ。（ｎ＝１、２、・・・・・・）はプログラムの各
ステップを示しｌ０ ている。

まず、Ｐ１で６自由度多関節型ロボット１の各関節の関
節角θ１、θ２、θ３、θ４、θ，、θ６、を読み取り
、Ｐ２でロボット座標系におけるアーム先端６位置・方
向（Ｘ，Ｙ，Ｚ、α、β、γ）を求める。次いで、Ｐ３
で第１図一点鎖線に示すようにアーム先端位置（手先１
５）を通り、アーム先端方向に垂直な平面を求め、Ｐ４
で求めた平面の内側（原点側）をロボット可動範囲に設
定して処理を終える。本実施例では、Ｙ軸プラス側にロ
ボット可動領域を設定する例を示したが、必要に応じて
同様の方法でＸＹＺ各軸にロボット可動領域を設ける。

また、アーム先端を含む平面によりロボット可動領域を
設定しているが、アーム先端を含む面により可動領域を
設定できるものであれば平面に限らず曲面（例えば、原
点を中心座標とする球面）であってもよい。

第３図はティーチングボックス３操作にょる６自山度多
関節型ロボソ１　１のアーム移動方法のプログラムを示
すフローチャートであり、本プログ１１ ラムは所定時間（例えば、３０ｍｓ）毎に一度実行され
る。

まず、Ｐ．でティーチングボックス３上のアーム移動ス
イッヂがＯＮされたか否かを判別し、アーム移動スイッ
チがＯＮのときはＰＩ２でアーム先端座値を演算する。

次いで、ＰＩ３で第２図に示したプログラムにより設定
される範囲制限があるか否かを判別し、ロボット可動領
域が設定されているときはＰｌ４アーム先端位置が第１
図一点鎖線に示すようなロボット可能領域範囲内にある
か否かを判別する。アーム先端が前記範囲内にあるとき
あるいはＰ　１３で範囲制限を設けていないときはＰ１
，でアーム動作を開始し、Ｐｌ６で一定時間待った（ウ
エイトした）後再びＰ．に戻る。一方、Ｐ．アーム移動
スイッチがＯＮされていないときは以降の処理をジャン
プしてそのままＰｌ，に進み、Ｐ目でアーム先端が前記
ロポット可能領域範囲内にないときは操作ミス等による
ロボットの衝突の虞れがあると判断してＰ１Ｂで範囲オ
ーバーの警報（アラーム）をした後ＰＩ７に進んでＰＩ
７でアーム１２ を停止して今回の処理を終了する。

以上述べたように、ロボッ１・教示（ティーチングボッ
クス操作）中においては、一定周期でスイッチをセンス
し、押されている間だけアームの移動を行う。そして、
もし、制限条件が設定されていれば、一定周期でアーム
を移動する時、アーム先端が領域内にあるかどうかのヂ
エックを行って領域内にあるときだけ、アームの移動を
行う。このように、ロボッｌ〜教示中、任意の時点で、
ロボットのアーム先端位置を基準とする動作制限を設け
ることによって、操作ミスによるロボン１〜の衝突を防
ぐことができ、操作性、安全性の向上を図ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作ミスによるロボットの衝突を未然
に防止することができ、操作性、安全性を向上させるこ
とができる。

１３

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係るロボットの制御方法の一実施
例を示すであり、 第１図はそのロボット可動範囲設定による教示方法を説
明するための図、 第２図はそのロボットの可動範囲設定方法のプログラム
を示すフローチャート、 第３図はそのティーチングボックス操作によるロボット
のアーム移動方法のプログラムを示すフローチャート、 第４〜６図は従来のロボットの制御方法を示す図であり
、 第４図はその６自由度多関節型ロボットを示す全体構或
図、 第５図はその６自由度多関節型ロボットの動作範囲を示
す図、 第６図はその各範囲毎に可動範囲（ソフトリミット）を
示す図である。 １・・・・・・６自由度多関節型ロボット（ロボット）
１４ ２・・・・・・制御部、 ３・・・・・・ティーヂングホックス、４・・・・・・
オペレーションパネル、５〜８・・・・・・アーム部、 ９〜１ｌ・・・・・・回転関節、 １２〜１４・・・・・・旋回関節、 １５・・・・・・手先。 １５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットに作業内容に関する情報を教示し、教示した情
   報に従ってロボットアームを移動させるロボットの制御
   方法において、 ロボットの動作教示時に、ロボットのアーム先端位置を
   基準とするロボットの可動範囲を設定し、その後行われ
   るロボットの動作教示に際しては、該可動範囲外のロボ
   ットアームの作動を禁止するようにしたことを特徴とす
   るロボットの制御方法。