JPH04279901A - 産業用ロボットの制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット機構部の作業
点とワークの作業点との相対位置関係をセンサで検出し
、この検出結果によりロボットの位置を補正する方式の
産業用ロボットに係り、特にティーチング・プレイバッ
ク方式のロボットに好適なロボットの制御装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボット装置は、例えばティーチ
ングなどにより、予め与えられているデータにより逐次
一連の動作を遂行して行くように構成されているのが一
般的であるが、このとき、位置制御の精度に限度がある
ことや、ティーチング時とプレイバック時でのワーク（
作業対象物）のセット位置や形状の違いなどにより、姿
勢制御に誤差を生じる虞れがある。

【０００３】そこで、従来から、ロボット機構部（マニ
プレータ）の作業点とワークの作業点との相対位置関係
をセンサ（ＡＣＣセンサ）で検出し、この検出結果によ
りロボットの位置を補正する方式の産業用ロボットが用
いられている。

【０００４】ところで、従来の、このようなセンサ機能
を持ったロボット装置では、ロボツトの制御装置（ロボ
ット・コントローラ）内でセンサの信号処理と、動作修
正の指令の生成を行っていた。

【０００５】また、このようなセンサ機能を持ったロボ
ット装置としては、ロボット・コンピュータ・リンケー
ジ機能と呼ばれる装置も従来から知られてれている。

【０００６】なお、この種の装置として関連するものに
は、特開昭５７−２６１２０号公報などを挙げることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記ＡＣＣセンサによ
る従来技術では、ロボットの制御装置（ロボット・コン
トローラ）のデータ処理能力について配慮がされておら
ず、ロボット・コントローラでセンサ信号の入力処理と
ロボットの動作修正のためのデータ生成とを行っており
、このため、計算能力に限界があって処理に遅れを伴う
という問題があった。

【０００８】そして、このため、特異な形状のワークを
対象とする作業では、通常、ロボット・コントローラが
有する単純なアルゴリズムでは対応できなくなり、アル
ゴリズムの修正を要するが、このアルゴリズムの修正に
は、ロボット・コントローラの制御方式についての知識
が必要で、一般には困難であるという問題があった。

【０００９】他方、コンピュータリンケージと呼ばれる
従来技術では、ロボットの動作プログラムのオフライン
でのダウン・ロード、アップ・ロード及び、ロボットの
状態（Ｉ／Ｏ、異常状態、動作回数など）のモニタ（監
視）に機能が限られており、センサ信号の処理機能や、
リアルタイムでのロボットの動作修正機能の付与の点で
問題があった。

【００１０】本発明の目的は、リアルタイムでのセンサ
信号の入力処理と、この信号に基づくリアルタイムでの
ロボットの動作の修正処理とが可能なロボットの制御装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、一般的なロボット装置が本来備えているロ
ボット・コントローラとは別に、その上位の制御装置と
して位置付けられる演算処理手段（コンピュータ）を設
け、この演算処理手段に一旦、センサの信号を取り込み
、この中でデータ処理を行つてロボットの動作修正量を
計算し、このデータをリアルタイムでロボット・コント
ローラに送信され、ロボットは当初のプログラムに動作
修正量を加えた値に従つて動作するようにしたものであ
る。

【００１２】また、このとき、データ送信量の増加を抑
え、リアルタイムでの制御が容易に行なえるよう、ロボ
ットの現在位置情報の全てをコンピュータ側でモニタす
るのではなく、教示ポイント間の何％まで進行したかを
ロボットからコンピュータ側に送るようにしたものであ
る。

【００１３】さらに、ロボット側の異常に対しては、安
全性を高めるため、コンピュータ側では制御せず、ロボ
ット側でローカルに処理するようにし、異常の状態だけ
がコンピュータ側でモニタするようにしたものである。

【００１４】

【作用】ロボット側のコントローラは、サーボ制御、経
路制御を行う。これに対し、上位となるコンピュータ側
は、作業の計画、手順の作成、動作の修正についてセン
サ信号の情報を基に制御する。しかして、これらは複雑
なアルゴリズムを有すると共に、センサとのインタフエ
ースが必要であり、また、ワークやセンサの種類によつ
てアルゴリズムが異なつてくる。しかしながら、これら
の処理は、ロボット側のコントローラではなくて、コン
ピュータ側で行われるので、計算能力が問題になること
はなく、汎用のセンサインタフエースの使用が可能にな
り、ワークやセンサに個別に容易対応できる。

【００１５】また、ロボットの現在位置は、ロボットプ
ログラム中のどこにいるか、という一次元だけのデータ
に圧縮することができ、従って、データ送信量が抑えら
れ、リアルタイムでの制御が可能となる。

【００１６】さらに、ロボットの異常に対しては、ロボ
ット側でローカルに処理されることになるため、コンピ
ュータ側のアルゴリズムの構成を自由にしても、常に同
じ条件で作動することが可能で、安全性を容易に確保す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明によるロボットの制御装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。

【００１８】図１は、ロボット・コントローラ６、ロボ
ットの機構部（ロボット本体、或いはマニプレータとも
言う）７、ティーチングボックス８からなるティーチン
グ・プレイバック方式の産業用ロボット装置に、本発明
の一実施例を適用した場合の全体構成を示したもので、
このロボット装置は位置と速度の制御及び、ロボット本
体の異常処理を行うものである。そしてロボット機構部
７の手先には工具１０が取り付けられ、ワーク１１に対
して所定の作業が行えるようになっている。

【００１９】さらに図１において、１は上位側の制御装
置（コンピュータ）で、ロボット・コントローラ６は、
この制御装置１の制御のもとでロボットの制御を実行す
るようになっており、従って、このロボット・コントロ
ーラ６は制御装置１に対して下位の制御装置を形成して
いるものである。

【００２０】９はセンサで、ロボット機構部７の作業点
とワーク１１の作業点との相対位置関係を検出する働き
をする。このため、このセンサ９はロボットの手先、壁
、工具、或いはワーク等に取り付けられ、ロボット手先
の状態を検出し、その検出結果は上位の制御装置１に入
力される。

【００２１】また、上位の制御装置１から下位の制御装
置となるロボット・コントローラ６へは、動作プログラ
ム２と動作修正データ３が供給され、他方、ロボット・
コントローラ６から制御装置１へはロボットの現在値（
現在位置）データ４と異常信号５が送信される。

【００２２】次に、この図１の実施例の動作を図２の操
作手順に従つて説明する。ロボットの動作プログラム２
は上位側の制御装置１で作成されるようになっており、
このため、最初に、ワークの形状をＣＡＤデータ１２、
或いは人間の操作によつて入力する（処理２０）。ワー
ク形状の誤差は、例えば視覚センサやタツチセンサ、做
いセンサなどのセンサから入力することも可能である。

【００２３】次に、動作計画を上位制御装置によつて作
成する（処理２１）。最初の段階で得られたワーク形状
に対してロボットがどのように動作するかを定める。例
えば工具１０としてグラインダを用いたバリ取り加工の
例では、グラインダの押し付け位置、押し付け方向、押
し付け力などを設定する。

【００２４】こうしてで得られたワーク形状と動作計画
から、ロボットの動作プログラムを上位制御装置１の上
で作成する（処理２２）。これは、動作プログラムの通
過してゆく空間上の座標値及び、それらの点間をどうい
う速度、経路、工具の運転状態で動作するかという内容
になつている。

【００２５】次に、これらの動作プログラムが上位の制
御装置１から下位のロボット・コントローラ６に送信さ
れ（処理２３）、これにより、ロボットは、受信した動
作プログラムに従って動作を開始する（処理２４）。そ
して、この動作中、センサ９からの信号が上位制御装置
１に入力される。

【００２６】そこで、上位の制御装置１は、このセンサ
９からの信号を基にしてロボットの動作を変更させるか
どうかの判定を行なう（処理２５）。そして、修正が必
要な場合は、修正量を上位の制御装置１から下位の制御
装置、すなわち、ロボット・コントローラ６にオンライ
ンで送信し、ロボットの動作修正を行なう（処理２６）
。この実施例では、上記修正量としてロボットの速度指
令の増減（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δα、Δβ、Δγ）及び
、工具の動作強度の増減（ΔＩ）を送信する。ここでΔ
Ｘとは、Ｘ方向の速度の変化量、ΔＹとはＹ方向の速度
の変化量、ΔＺはＺ方向の速度の変化量、Δα、Δβ、
Δγはオイラー角で表現された工具姿勢の速度の変化量
を表わす。なお、これらのαなどの文字には、本来、上
付けとして・が付されているのであるが、この明細書で
は省略してある。

【００２７】オンラインによるロボット動作の修正が十
分で、望む制御が得られた場合は、ロボットの動作を継
続するが、望む制御とならない場合は、一旦動作を止め
、最初の段階へ戻り、動作計画からやり直す（処理２７
）。なお、この段階は、ある特定のワークに対して何度
かテスト動作を繰り返すうちに、適当な動作条件が得ら
れるので、実作業では、ほとんどなくなる場合が多いと
考えられる。

【００２８】処理２５でＮＯ、すなわち、ロボット動作
修正は不要と判断されたときと、処理２６でＹＥＳ、す
なわち、修正は十分であると判断されたときには、その
ままロボットの動作を継続させ（処理２７）、最初の段
階で望みの作業が完了したかどうかを判定し（処理２８
）、満足ならば作業を終了するのである。

【００２９】次に、この実施例におけるロボット動作プ
ログラムについて、図３を用いて説明する。上位側の制
御装置１内にあるコンピュータは、センサ９からの信号
と下位側のロボット・コントローラ６から与えられるロ
ボットの現在位置情報から、ロボットの動作及び工具１
０の動作の強さの修正量（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δα、Δ
β、Δγ、ΔＩ）を下位へ送信する。

【００３０】一方、下位のロボット・コントローラ６か
らは、ロボットの現在値として、それを表わす全てのデ
ータを送信するのではなくて、例えば、（Ｐ１、６０）
という形で、点Ｐ１からＰ２への行程中、６０％まで進
んだ点にいることを送信するのである。

【００３１】従って、この実施例では、下位のロボット
・コントローラ６から上位側の制御装置１に送信される
データ量を充分に少なく抑えながら、上位側の制御装置
１では、ロボットが当初作成した動作プログラムのどの
段階にいるかをリアルタイムで容易に、しかも正確に認
識することができる。

【００３２】次に、この実施例における異常検出処理に
ついて説明する。ロボット動作の異常検出は下位の制御
装置、つまりロボット・コントローラ６が単独で行う。 この実施例では、ロボットのオーバラン、オーバーカレ
ント、オーバーヒート、サーボ異常、過負荷を下位側で
検出し、これらの異常があつたときは、下位側の指令で
ロボットが停止するように構成してある。そして、上位
の制御装置１には、ロボットが異常停止したことと、そ
の原因について、その異常停止と同時に下位側から送信
するのである。

【００３３】従って、この実施例によれば、ロボットの
異常に対しては、ロボット側でローカルに処理されるこ
とになるため、コンピュータ側のアルゴリズムの構成を
自由にしても、常に同じ条件で作動することが可能で、
安全性を容易に確保することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ロボットのセンサ信号
による制御をオンラインで、上位の制御装置（コンピュ
ータ）により行うようにしたので、上位の制御装置と下
位の制御装置が機能上分離独立しているため、上位に汎
用のコンピュータを使用することができる。このため、
複雑で、ワーク毎に異なったものとなるため、共用が難
しい作業のアルゴリズムを、ソフトの開発環境の整つた
場で開発することができる。

【００３５】また、汎用のＣＡＤプログラムや、ＣＡＤ
のデータを使用することができるため、ロボットへのテ
イーチングが容易になる。

【００３６】さらに、リアルタイムのセンサ入力の取り
込みと、その制御に必要な高度の処理作業についても充
分に対応することができる。

【００３７】また、上位と下位の間でのデータの授受に
データ圧縮技法が適用されているため、リアルタイムで
の通信の負荷を減らし、センサがらみのサンプリングが
容易になる。

【００３８】さらに、ロボットの制御装置を専用的な下
位と、汎用のプログラミングを行う上位とに分割するこ
とができ、上位側の汎用化、下位側の小形化、小容量化
ができる。

【００３９】また、ロボットの異常処理が下側の制御装
置だけで独立に処理されるため、上位側の構成の自由度
、容易さを増すことができる。

【００４０】さらに、上位側の制御装置として汎用のコ
ンピュータを用いることができるので、種々のセンサや
通信機との接続に特別な装置を開発する必要がなくなる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による産業用ロボットの制御装置の一実
施例を示すブロック構成図である。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図３】本発明の一実施例におけるロボット動作プログ
ラムの説明図である。

【符号の説明】

１　　上位の制御装置 ２　　動作プログラム ３　　動作修正データ ４　　ロボットの現在値データ ５　　異常信号 ６　　ロボット・コントローラ（下位の制御装置）７　
　ロボット機構部（マニプレータ）８　　ティーチング
・ボックス ９　　センサ １０　　工具（グラインダ） １１　　ワーク １２　　ＣＡＤデータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロボット機構部と制御装置とを備え、
   ロボット機構部の作業点とワークの作業点との相対位置
   関係をセンサで検出し、この検出結果によりロボットの
   位置制御に対する修正を行なう方式の産業用ロボットに
   おいて、上記センサ手段の検出信号を入力とする演算処
   理手段を設け、この演算処理手段による演算処理結果を
   上記制御装置に対する制御指令として実時間で供給する
   ことによりロボットの制御を遂行して行くように構成し
   たことを特徴とする産業用ロボットの制御装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の発明において、上記演算処
   理手段と上記制御装置の双方が独立したロボット制御用
   プログラムを備え、ロボット動作中、ロボット制御用プ
   ログラム中でのロボットの位置を表わすデータが、実時
   間で上記演算処理手段と上記制御装置との間で通信処理
   されるように構成したことを特徴とする産業用ロボット
   の制御装置。
3. 【請求項３】　　請求項１の発明において、上記制御装
   置がロボットの異常検出処理手段を備え、ロボットに異
   常が発生したときは、異常内容を表わすデータが上記演
   算処理手段に送信されるように構成したことを特徴とす
   るロボットの制御装置。