JPH06278063A

JPH06278063A - 産業用ロボットシステム

Info

Publication number: JPH06278063A
Application number: JP5073182A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Ochiai; 和仁落合
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-04
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3070329B2

Abstract

(57)【要約】【目的】協調及び同期動作を行う複数のマニピュレー
タ間の相対位置定義を短時間でかつ容易に、精度良く行
うことのできる産業用ロボットシステムを提供すること
を目的ととする。【構成】ロボット１を用いて、回転テーブル６上に定
めた点Ｐを回転軸７の角度を違えて３回教示することに
より得られた３つの教示データよって、ロボット１の座
標系ΣM1からみたポジショナ２の座標系ΣM2の相対位置
ＰO及び姿勢Ｍを演算する演算部５１と、その演算結果
である相対位置及び姿勢を記憶する記憶部５２と、その
相対位置及び姿勢を用いて協調制御を行う制御部５４を
有することで、教示操作及び内部の演算により相対位置
及び姿勢を求めることができるため、短時間で容易にか
つ精度よく相対位置及び姿勢を定義することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のマニピュレータ
間の協調制御及び同期制御を行う産業用ロボットシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接業界においては、産業用ロボ
ットの普及が進み、より多種多様でかつ複雑なワークへ
のロボット対応に対する要望が強くなっている。そうい
った環境下において、複雑なワークに対するロボット姿
勢のとり易さや、溶接品質の向上及び治具レス化の観点
から、産業用ロボットとワーク取付用ポジショナや産業
用ロボット間の協調動作制御が用いられる場合が増しつ
つある。

【０００３】この協調動作制御とは、ポジショナ上に搭
載あるいはロボットに把持されたワークからみた他のロ
ボットの動作を制御するものであり、各ロボット間の相
対位置を正確に定義する必要がある。

【０００４】従来の産業用ロボットシステムのロボット
間の相対位置の定義手段について図１５および図１６を
もとに説明する。図１５は６自由度を有するロボット３
１と１自由度を有する回転ポジショナ３２及びそれらを
制御する制御装置３３からなる産業用ロボットシステム
の構成図であり、図１６は図１５におけるロボット３１
と回転ポジショナ３２との位置関係を表している。図１
６からわかるようにロボット３１の座標系Σ0からみた
回転ポジショナ３２の座標系Σ1の相対位置は、（Ｌ
ｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）で表され、従来のシステムにおいて
は、前もってこの値を制御装置３３に入力設定し、その
入力設定値と実際の位置関係との誤差をなくすために、
ロボット３１と回転ポジショナ３２をコモンベース３４
上に設定値どおり正確に位置決めして設置するのが一般
的である。

【０００５】また、従来の産業用ロボットシステムの動
作領域監視については、ロボットの基準座標系において
定義され、かつ動作プログラム運転時のみ有効である。

【０００６】次に、従来の産業用ロボットシステムの協
調動作教示時の動作手段について図１０をもとに説明す
る。図１０において３５は６自由度を有するロボット、
３６は図示しない回転軸を有する１自由度のポジショナ
であり、ロボット３５の先端にはツール３７が取り付け
られている。このようなシステムについて教示作業を行
う場合の従来の手動動作においては、ロボット３５ある
いはポジショナ３６のみを動作させる動作モードと、ポ
ジショナ３６を動作させた場合ツール３７の先端点Ｑ及
びベクトルｔがポジショナ３６の座標系Σ1上で保持さ
れるようロボット３５が協調動作する動作モードとを有
している。すなわち、後述の動作モードにおいては、ポ
ジショナ３６の回転軸をθ回転させた場合、ツール先端
点ＱはΣ1座標系上で座標値を保持されつつＱ’の位置
に移動すると共にツールベクトルｔもベクトルｔ’とな
るようロボット３５が追従動作するものである。

【０００７】また、図１３に示すような３台のマニピュ
レータ（ロボット３８、ポジショナ３９、ポジショナ４
０）からなる産業用ロボットシステムの場合、従来の協
調動作においては、ロボット３８はポジショナ３９ある
いはポジショナ４０のどちらか一方のみとの協調動作が
有効であり、他方は教示点でのみ同期をとった同期動作
となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような産業用ロボットシステムにおいては、以下のよう
な問題点を有している。

【０００９】（１）まず、相対位置定義手段において
は、前述のようにコモンベース上にロボットを設定値ど
おり正確に位置決めする必要があり、そのためセットア
ップに多大な時間と労力を費やす必要がある。また、設
置時誤差をなくすることは非常に困難であり、その影響
により協調動作時軌跡精度が悪化してしまう恐れがあ
る。

【００１０】本発明の請求項１及び請求項２記載の発明
は、上記課題を解決するもので、複数のマニピュレータ
間の相対位置定義を短時間でかつ容易に行うことのでき
る産業用ロボットシステムを提供することを目的とし、
請求項３及び請求項４の発明は、さらにその相対位置の
精度を高めることのできる産業用ロボットシステムを提
供することを目的としている。

【００１１】（２）さらには、従来の産業用ロボットシ
ステムの場合、ワークの都合上マニピュレータ間の相対
位置を変更したい場合や新たにマニピュレータをシステ
ムに追加したい場合等対応が困難であり、相対位置を変
更できた場合においても変更前に教示した動作プログラ
ムは変更後使用できず再度教示をやり直さなければなら
ないという問題点を有していた。

【００１２】本発明の請求項５記載の発明は、マニピュ
レータ間の相対位置が変更された場合においても既存の
動作プログラムを変換して利用し得る産業用ロボットシ
ステムを提供することを目的としている。

【００１３】（３）また、協調動作教示においては、複
数のロボットあるいはポジショナを動作させながら教示
操作を行うため、教示時における相対座標系上での領域
監視機能のない従来の産業用ロボットシステムでは、ワ
ークとロボットに取り付けられたツールとを誤って干渉
させてしまう頻度が多くなるという問題点を有してい
た。

【００１４】本発明の請求項６記載の発明は、上記誤操
作による干渉を防止するため相対座標系上での領域監視
をし得る産業用ロボットシステムを提供することを目的
としている。

【００１５】（４）また、従来の協調教示時の手動動作
モードにおいては、第２のロボット動作時に第２のロボ
ットの座標系からみた第１のロボットのツール先端の位
置及び姿勢を保持しつつ第１のロボットが動作する動作
モードしかないため、ツール姿勢は第１のロボットの座
標系で保持しつつ位置のみ第２のロボットに追従して動
作させたい場合等に対応できず操作性が悪いという問題
点を有していた。

【００１６】本発明の請求項７及び請求項８記載の発明
は、協調動作教示における手動動作モード機能を向上さ
せ、操作性の良い産業用ロボットシステムを提供するこ
とを目的としている。

【００１７】（５）また、従来の３台以上のマニピュレ
ータからなるシステムにおいては、動作プログラム内に
おいてその内の２台のマニピュレータについてのみしか
協調動作ができず、他のマニピュレータは同期動作とな
るためシステムとして使い勝手が悪いという問題点を有
していた。

【００１８】本発明の請求項９及び請求項１０記載の発
明は、上記課題を解決するもので、動作プログラム内で
協調対象マニピュレータを変更し得る使い勝手の良い産
業用ロボットシステムを提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

（１）上記（発明が解決しようとする課題）第１項の目
的を達成するために、本発明の請求項１記載の産業用ロ
ボットシステムは、第１のマニピュレータの座標系から
みた他の異なるマニピュレータの座標系の相対位置及び
姿勢を前記第１のマニピュレータを用いた教示により得
られた教示データから演算する演算部と、前記演算した
相対位置及び姿勢を記憶する記憶部と、前記相対位置及
び姿勢をもとにマニピュレータ間の協調制御を行う制御
部を有している。

【００２０】（２）上記（発明が解決しようとする課
題）第２項の目的を達成するために、本発明の請求項５
記載の産業用ロボットシステムは、第１のマニピュレー
タの座標系からみた他の異なるマニピュレータの座標系
の相対位置及び姿勢を設定及び記憶する設定記憶部と、
前記相対位置及び姿勢が更新された場合その変換パラメ
ータを演算する演算部と、前記変換パラメータを記憶す
る記憶部と、前記変換パラメータをもとに既存の教示動
作プログラムデータを変換する演算部とを有している。

【００２１】（３）上記（発明が解決しようとする課
題）第３項の目的を達成するために、本発明の請求項６
記載の産業用ロボットシステムは、第１のマニピュレー
タの座標系からみた他の異なるマニピュレータの座標系
の相対位置及び姿勢を前記第１のマニピュレータを用い
た教示により得られた教示データから演算する演算部
と、前記演算した相対位置及び姿勢を記憶する記憶部
と、前記相対位置及び姿勢に対するオフセット値を入力
設定する設定部と、前記相対位置及び姿勢とオフセット
値をもとに動作プログラム教示時における第１のマニピ
ュレータの領域監視を行う手段とを有している。

【００２２】（４）上記（発明が解決しようとする課
題）第４項の目的を達成するために、本発明の請求項７
記載の産業用ロボットシステムは、動作プログラム教示
時、各マニピュレータを個々に動作させる動作モード
と、第２のマニピュレータを動作させた場合前記第２の
マニピュレータの座標系からみた第１のマニピュレータ
に取り付けられたツール先端の位置及び姿勢を保持しな
がら前記第１のマニピュレータを動作させる協調動作モ
ードと、前記第２のマニピュレータを動作させた場合前
記第２のマニピュレータの座標系からみた前記第１のマ
ニピュレータに取り付けられたツール先端の位置のみを
保持し前記ツールの姿勢は前記第１のマニピュレータの
座標系上で保持しながら前記第１のマニピュレータを動
作させる協調動作モードを有している。

【００２３】（５）上記（発明が解決しようとする課
題）第５項の目的を達成するために、本発明の請求項９
記載の産業用ロボットシステムは、協調動作を行うマニ
ピュレータのグループ構成を複数設定できる設定部と、
動作プログラム教示時前記協調動作を行うマニピュレー
タのグループを切り替える手段を有している。

【００２４】

【作用】

（１）上記（課題を解決するための手段）第１項に記載
した手段を有することによって、マニピュレータ間の相
対位置及び姿勢をマニピュレータの教示により演算し定
義することができるため、短時間で容易にかつ正確に相
対位置及び姿勢の設定を行うことができる。

【００２５】（２）上記（課題を解決するための手段）
第２項に記載した手段を有することによって、マニピュ
レータ間の相対位置が変更された場合においても既存の
教示プログラムについて再教示する必要がなく変換して
使用することができる。

【００２６】（３）上記（課題を解決するための手段）
第３項に記載した手段を有することによって、マニピュ
レータ間の相対位置上でマニピュレータの監視領域を設
定し得るため、動作プログラム教示時における誤操作に
よるツールとワークの干渉を防止することができる。

【００２７】（４）上記（課題を解決するための手段）
第４項に記載した手段を有することによって、協調動作
教示時において３パターンの手動動作モード機能を選択
することができ、操作性の向上を図ることができる。

【００２８】（５）上記（課題を解決するための手段）
第４項に記載した手段を有することによって、動作プロ
グラム内で協調対象マニピュレータを変更し得るためシ
ステムの使い勝手の向上を図ることができる。

【００２９】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の請求項１及び請求項２の一実
施例について、図１、図２、図３、図４を参照しながら
説明する。

【００３０】図１は本発明の対象となる一産業用ロボッ
トシステムの斜視図であり、このシステムは６自由度を
有するロボット１と回転１自由度を有するポジショナ
２、及びそれらを協調あるいは同期制御する制御装置
３、教示に用いるティーチングボックス４により構成さ
れており、ロボット１の先端にはツール５が取り付けら
れている。また図２は制御処理の構成を表している。制
御装置３には相対位置演算部５１と相対位置記憶部５２
及び協調動作演算等を行う動作制御部５４を有してい
る。

【００３１】以上のように構成された産業用ロボットシ
ステムについて、図３及び図４を用いてロボット１の座
標系ΣM1からみたポジショナ２の座標系ΣM2の相対位置
及び姿勢を得るための教示方法と、教示により得られた
教示データにより相対位置及び姿勢を演算する手段につ
いて説明する。図３は図１の詳細部を拡大した図であ
り、図４は演算処理の流れを表している。まず、ポジシ
ョナ２において回転軸７により回転する回転テーブル６
上に任意の１点Ｐ1を定める。この時の回転軸７の角度
θはたとえば０゜とする。その点Ｐ1をティーチングボ
ックス４を操作し、ロボット１を動作させツール５の先
端をその点に位置決めし記憶することにより、ロボット
１の座標系ΣM1で表された点Ｐ1の座標値（ｘ1，ｙ1，
ｚ1）を得ることができる。さらに、回転軸７の角度θ
を任意の角度θ1だけ回転させると点Ｐ1はＰ2の位置に
回転し、再度この点Ｐ2をロボット１により教示するこ
とにより、座標値（ｘ2，ｙ2，ｚ2）を得ることができ
る。同様に回転軸７をθ2回転させた点Ｐ3をロボット１
により教示することにより、座標値（ｘ3，ｙ3，ｚ3）
を得ることができる。この３点は、同一点を回転軸７の
角度を変化させて得られた点であるため、回転軸７を中
心軸とした円弧上に存在し、この３点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3よ
り円弧の中心点Ｐ0のロボット１の座標系ΣMIで表され
た座標値（ｘ0，ｙ0，ｚ0）を容易に求めることができ
る。すなわち、この点Ｐ0の座標値はロボット１の座標
系ΣM1からみたポジショナ２の座標系ΣM2の座標中心の
相対位置となる。よって、

【００３２】

【数１】

【００３３】となり、両座標系間の相対位置が求まる。
次に、ロボット１の座標系ΣM1からみたポジショナ２の
座標系ΣM2の各座標軸の方向は以下の手順で求めること
ができる。まず、Ｘ'軸は回転軸７に垂直でかつ点Ｐ0を
含む平面上であれば任意に設定できるため、Ｐ0Ｐ1を
Ｘ'軸としその軸方向を表す単位ベクトルμは下記式
（２）により求められる。

【００３４】

【数２】

【００３５】また、Ｚ'軸は回転軸７の方向を示すた
め、前記教示３点を含む円弧平面対し垂直な方向とな
り、ベクトルＰ0Ｐ1とベクトルＰ0Ｐ2との外積として表
される。すなわちＺ'軸方向を表す単位ベクトルωは下
記式（３）により求められる。

【００３６】

【数３】

【００３７】さらに、Ｙ'軸の方向を表す単位ベクトル
υは、先に求めたベクトルμ及びωに直交するベクトル
として、下記式（４）により求められる。

【００３８】

【数４】

【００３９】以上より、ロボット１の座標系ΣM1からみ
たポジショナ２の座標系ΣM2の相対位置及び姿勢であるＰ0＝（Ｌx，Ｌy，Ｌz）

【００４０】

【数５】

【００４１】を得ることができる。これらの値により両
座標系間の関係式は、

【００４２】

【数６】

【００４３】となる。ただし、上式（６）において
［Ｘ，Ｙ，Ｚ］はΣM1座標系で表された座標値であり
［Ｘ'，Ｙ'，Ｚ'］はΣM2座標系で表された座標値であ
る。この式（６）を用いることにより、両座標系間の座
標変換を行うことができ、ロボット１とポジショナ２と
の協調動作制御の演算処理を行うことが可能となる。

【００４４】ここでは、ロボット１とポジショナ２とい
った２つのマニピュレータからなる産業用ロボットシス
テムの例について説明したが、図５に示すようなロボッ
ト１２、ロボット１３及びポジショナ１４といった複数
のマニピュレータからなる産業用ロボットシステムにつ
いても上記と同様の手順で、ロボット１２の座標系ΣM1
2からみたロボット１３の座標系ΣM13の相対位置と姿
勢、及びポジショナ１４の座標系ΣM14の相対位置及び
姿勢を求めることができる。

【００４５】以上のように、マニピュレータ間の座標系
の相対位置及び姿勢をマニピュレータの教示操作とその
教示データによる演算により得ることができるため、各
マニピュレータの設置状態を作業に都合が良いよう任意
に設置することが可能で、かつ短時間で容易に定義する
ことができる。

【００４６】（実施例２）図３においてロボット１の座
標系からみたポジショナ２の座標系の相対位置を得るた
めのロボット１による教示点数を３点から４点に増やし
た場合を考える。教示手順は実施例１と同様である。こ
の場合、回転軸７を中心とした同一円弧上の点が４点Ｐ
1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4得られることになり、この内の３点の
座標値により円弧中心であるロボット１の座標系からみ
たポジショナ２の座標中心を求めることができる。すな
わち、その４点の内の３点の組合せにより４通りの円弧
中心Ｐ01、Ｐ02、Ｐ03、Ｐ04を求めることができる。教
示時における教示誤差や計算誤差及びマニピュレータの
リンクパラメータに誤差がなければ、これら４点の座標
値は等しくなるが、通常そういった場合は考えられず、
それら４つの座標値から最小２乗法により最適値を求め
ることができる。すなわち、教示点数が多ければ多いほ
ど精度よくロボット１とマニピュレータ間の相対位置を
得ることができる。

【００４７】また、図６（ａ）に示すようにツール５等
の誤差によりロボット１の制御装置に設定されている制
御点の位置Ｒと実際のツール先端の位置Ｒ’との間に誤
差ΔＲが生じていた場合を考える。このような状態にお
いてロボット１を用いて実施例１に示す手順に基づきポ
ジショナ２の座標系の相対位置及び姿勢を得るための教
示を３点とも異なったツール姿勢で行った場合、図６の
（ｂ）に示すように教示データとしてはＰ1'、Ｐ2'、Ｐ
3'の座標値として取り込まれ、この３点により理想的な
相対位置Ｐ0に対し誤差をもったＰ0'が演算結果として
得られてしまい、かつ３点における誤差ΔＲの及ぼす方
向が異なるため回転軸７を表す座標軸Ｚ’も誤差をもっ
たＺ”として得られしまうことになり、協調動作時軌跡
に誤差を生じる要因となってしまう。そこで図６に示す
ように、１点目Ｐ1を教示した後の動作については、ロ
ボット１の座標系上においてツール５の姿勢をＰ1で教
示した折りの姿勢に拘束する制御手段を設ける。このよ
うな手段を用いて３点を教示した場合、図６の（ｃ）に
示すように各点における誤差ΔＲの方向を同一にするこ
とができ、相対位置Ｐ0についてはΔＲだけ誤差が発生
するが回転軸方向を表す座標軸Ｚ’については誤差が発
生せず、協調動作時の軌跡精度を向上することができ
る。

【００４８】（実施例３）本発明の請求項５記載の発明
の一実施例について図８をもとに説明する。図８は、マ
ニピュレータ間の相対位置が変更された折の本発明の処
理手段を表しており、変更前後の相対位置及び姿勢デー
タから変換パラメータの算出を行う演算部２１及びその
変換パラメータを記憶する記憶部２２、その変換パラメ
ータにより既存の教示プログラムを変換する演算部２３
からなっている。

【００４９】以下、図１に示したシステムについて、ロ
ボット１の座標系とポジショナ２の座標系の相対位置及
び姿勢が変更された場合について説明する。まず、変更
前のロボット１からみたポジショナ２の相対位置及び姿
勢は、実施例１に示す手段で３点教示することにより下
記のように求められているものとする。

【００５０】ＰO1＝（Ｌx1，Ｌy1，Ｌz1）

【００５１】

【数７】

【００５２】この状態において、ロボット１とポジショ
ナ２の設置状態が変更された場合、再度変更前に教示し
た回転テーブル６上の３点について教示し直すことによ
り、変更後のロボット１の座標系からみたポジショナ２
の相対位置及び姿勢は、下記のように得られる。

【００５３】ＰO2＝（Ｌx2，Ｌy2，Ｌz2）

【００５４】

【数８】

【００５５】これら変更前後における相対位置及び姿勢
により、まず位置に対する変換パラメータｄについては
ＰO1とＰO2の差から下記式により求めることができる。

【００５６】ｄ＝（Ｌx2−Ｌx1，Ｌy2−Ｌy1，Ｌz2−Ｌz1）＝（ΔＬx，ΔＬy，ΔＬz）また姿勢に対する変換パラメータＭ21についてもＭ1と
Ｍ2により下記式（９）により求めることができる。

【００５７】

【数９】

【００５８】相対位置変更前に教示した協調作業用の教
示プログラムを相対位置変更後に使用したい場合、以下
の変換手順で再教示することなく使用することができ
る。教示プログラムは、複数の教示点からなっており、
各教示点におけるロボット１及びポジショナ２の関節角
度として記憶されている。このため、まず関節角度で表
されている教示点データをロボットの制御点の座標値及
びツールの姿勢に変換する。例えばプログラム内のある
教示点については位置データＰn＝（Ｐnx，Ｐny，Ｐn
z）とツール姿勢データである３×３マトリックスＭtn
に変換される。この位置データ及びツールの姿勢データ
は、変換パラメータｄ及びＭ12により以下のように変更
後の位置データＰn'及びツールの姿勢データＭtn'に変
換される。

【００５９】Ｐn'＝ｄ＋Ｐn Ｍtn'＝Ｍ2^-1・Ｍ1・Ｍtn 以上より得られた相対位置変更後の教示点の位置データ
Ｐn'及びツールの姿勢データＭtn'を逆に各関節角度に
変換するすることにより、変更後の教示点データが得ら
れ、上記演算を全教示点データについて行うことによ
り、相対位置変更に対応した教示プログラムを得る。

【００６０】（実施例４）本発明の請求項６記載の発明
の一実施例について図９を基ずき以下に説明する。図９
は本発明の対象とする一産業用ロボットシステムを表し
ており、２４は６自由度を有するロボットであり、２５
は回転軸２８及び２９を有する２自由度のポジショナで
ある。このシステムにおいてロボット２４の座標系ΣM1
からみたポジショナ２５の相対座標系ΣM2は、実施例１
記載の手段により定義される。本発明においては、さら
に定義された相対座標系ΣM2の各座標軸Ｘ'−Ｙ'−Ｚ'
正負方向に対し、任意のオフセット値を入力設定する手
段を有している。すなわち、Ｘ'（＋）方向に対しｌX
1、Ｘ'（−）方向に対しｌX2、Ｙ'（＋）方向に対しｌy
1、Ｙ'（−）方向に対しｌy2、Ｚ'（＋）方向に対しｌZ
1、Ｚ'（−）方向に対しｌZ2を入力設定することによ
り、ポジショナ２５の相対座標系上に領域２７を定義す
ることができる。この領域２７は前述のとおり相対座標
系上に定義されているため、例えば回転軸２８がα度回
転した場合には領域２７は領域２７’に同様に回転移動
される。さらに上記設定した領域に対し監視機能を有し
ており、教示時にロボット２４のツール２６の先端が領
域２７の領域内に進入する操作をなされた場合、ロボッ
ト２４は一度ワーニングにより停止されると共に、領域
内ではロボット２４の速度制限がなされる。

【００６１】上記説明から明らかなように、上記手段を
有することにより、相対座標系上に領域が定義できるた
め、回転軸の動作に合わせて領域も変化し、ロボットの
領域監視を有効に行うことができる。

【００６２】（実施例５）本発明の請求項７及び請求項
８記載の発明の一実施例について図９及び図１２に基ず
き説明する。図９は本発明の産業用ロボットシステムが
有する教示操作時の動作モードの動作形態を表してお
り、図中３５は６自由度を有するロボット、３６は図示
しない回転軸を有する１自由度のポジショナであり、ロ
ボット３５の先端にはツール３７が取り付けられてい
る。また図１２は動作モード切り替えの構成を表してい
る。図１２からわかるように本発明においては、ティー
チングボックス４７による教示操作時に３つの動作モー
ドが選択されるよう設けており、以下各々の動作モード
について説明する。

【００６３】まず動作モード１は、ロボット３５あるい
はポジショナ３６のみを個々に動作させる動作モードで
ある。

【００６４】また動作モード２は、図１０に示すよう
に、ポジショナ３６を動作させた場合ツール３７の先端
点Ｑ及びベクトルｔがポジショナ３６の座標系Σ1上で
保持されるようロボット３５が協調動作する動作モード
である。すなわち、ポジショナ３６の回転軸をθ回転さ
せた場合、ツール先端点ＱはΣ1座標系上で座標値を保
持されつつＱ’の位置に移動すると共にツールベクトル
ｔもベクトルｔ’となるようロボット３５が追従動作す
るものである。

【００６５】一方動作モード３は、図１１に示すよう
に、ポジショナ３６を動作させた場合ツール３７の先端
点Ｑのみがポジショナ３６の座標系Σ1上で保持され、
ツール３７のベクトルｔはロボット３５の座標系Σ0上
で保持されるようロボット３５が協調動作する動作モー
ドである。すなわち、すなわち、ポジショナ３６の回転
軸をθ回転させた場合、ツール先端点ＱはΣ1座標系上
で座標値を保持されつつＱ’の位置に移動するがツール
ベクトルｔはベクトルｔのまま保持されるようロボット
３５が追従するものである。

【００６６】また、上記３つの動作モードの切り替え
は、ティーチングボックス４７上に配置されたキー操作
により行うことができる。

【００６７】（実施例６）本発明の請求項９及び請求項
１０記載の発明の一実施例について図１１に基づき説明
する。図１３は本発明の対象となる一産業用ロボットシ
ステムを表しており、３８は６自由度を有するロボット
であり、３９は２自由度を有するポジショナ、４０は１
自由度を有するポジショナである。また図１４は協調動
作マニピュレータを切り替える場合の構成図である。図
１３に示すシステムにおいては、ロボット３８とポジシ
ョナ３９との協調動作、あるいはロボット３８とポジシ
ョナ４０との協調動作を可能にするために、制御装置５
６に協調動作グループ設定部５８を有している。この協
調動作グループ設定部５８においてあらかじめ上記２つ
の協調動作グループを入力定義しておく。この定義によ
り協調動作グループの切り替え制御部５９が有効とな
り、教示時における協調動作対象となるマニピュレータ
を切り替えることができる。

【００６８】また、上記協調動作グループの切り替え
は、ティーチングボックス４７上に配置されたキー操作
により行うことができる。

【００６９】

【発明の効果】

（１）上述の実施例１から明らかなように、マニピュレ
ータの座標系間の相対位置及び姿勢をマニピュレータを
用いた教示により得られた教示データから演算する演算
部を有しているため、短時間で容易にかつ正確に相対位
置及び姿勢の設定を行うことができる。また実施例２か
ら明らかなように、相対位置を得るための教示点数を増
すこと、あるいは教示時ツール姿勢を拘束する手段を有
することにより相対位置及び姿勢の精度を高めることが
できる。

【００７０】（２）上述の実施例３から明らかなよう
に、マニピュレータの座標系間の相対位置及び姿勢を設
定及び記憶する設定記憶部と、前記相対位置及び姿勢が
更新された場合その変換パラメータを演算する演算部
と、その変換パラメータをもとに既存の教示動作プログ
ラムデータを変換する演算部とを有しているため、マニ
ピュレータの位置関係が変更された場合においても既存
の動作プログラムを変換して使用でき、再教示を行う必
要がなくなる。

【００７１】（３）上述の実施例４から明らかなよう
に、マニピュレータの座標系間の相対位置及び姿勢の演
算設定部と、その相対位置及び姿勢に対するオフセット
値を入力設定する設定部と、前記相対位置及び姿勢とオ
フセット値をもとに動作プログラム教示時におけるマニ
ピュレータの領域監視を行う手段とを有しているため、
動作プログラム教示時における誤操作によるツールとワ
ークの干渉を防止することができる。

【００７２】（４）上述の実施例５から明らかなよう
に、動作プログラム教示時、各マニピュレータを個々に
動作させる動作モードと、マニピュレータを動作させた
場合第２のマニピュレータの座標系からみた第１のマニ
ピュレータに取り付けられたツール先端の位置及び姿勢
を保持しながら前記第１のマニピュレータを動作させる
協調動作モードと、前記第２のマニピュレータを動作さ
せた場合前記第２のマニピュレータの座標系からみた前
記第１のマニピュレータに取り付けられたツール先端の
位置のみを保持し前記ツールの姿勢は前記第１のマニピ
ュレータの座標系上で保持しながら前記第１のマニピュ
レータを動作させる協調動作モードを有しているため、
教示時における操作性を向上させることができる。

【００７３】（５）上述の実施例６から明らかなよう
に、協調動作を行うマニピュレータのグループ構成を複
数設定できる設定部と、動作プログラム教示時前記協調
動作を行うマニピュレータのグループを切り替える手段
を有しているため、システム内で自由に協調動作グルー
プを設定することができ、システムの使い勝手の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となる一産業用ロボットシステム
の斜視図

【図２】本発明の第１の実施例における制御処理のブロ
ック図

【図３】第１の実施例における教示操作説明図

【図４】第１の実施例における演算処理の流れ図

【図５】本発明の対象となる他の産業用ロボットシステ
ムの斜視図

【図６】第２の実施例における動作説明図

【図７】第２の実施例における演算処理の流れ図

【図８】第３の実施例における演算処理を表すブロック
図

【図９】第４の実施例における原理を説明するための産
業用ロボットシステムの斜視図

【図１０】第５の実施例における動作モードの動作説明
のための平面図１

【図１１】第５の実施例における動作モードの動作説明
のための平面図２

【図１２】第５の実施例における制御処理を表すブロッ
ク図

【図１３】第６の実施例が対象となる一産業用ロボット
システムの斜視図

【図１４】第６の実施例における制御処理を表すブロッ
ク図

【図１５】従来の一産業用ロボットシステムの平面図

【図１６】図１５に示したマニピュレータ間の相対位置
関係を表す図

【符号の説明】

１６自由度を有するロボット２１自由度を有するポジショナ３制御装置４ティーチングボックス５ツール６回転テーブル７回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のマニピュレータと前記各マニピュレ
ータの制御及び動作プログラムの記憶・演算及び編集を
行う制御装置により構成され、前記マニピュレータ間で
同期及び協調動作作業を行う産業用ロボットシステムに
おいて、第１のマニピュレータの座標系からみた他の異
なるマニピュレータの座標系の相対位置及び姿勢を前記
第１のマニピュレータを用いた教示により得られた教示
データから演算する演算部と、前記演算した相対位置及
び姿勢を記憶する記憶部と、前記相対位置及び姿勢をも
とにマニピュレータ間の協調制御を行う制御部とを設け
たことを特徴とする産業用ロボットシステム。
【請求項２】前記相対位置及び姿勢の演算手段は、設置
部に対し回転軸を有する他の異なるマニピュレータの回
転部上あるいは該回転部に取り付けられた部材上に任意
の１点を定め、前記１点を前記回転軸の角度を違えて第
１のマニピュレータにより３回教示することにより、得
られる３つの教示データから前記第１のマニピュレータ
の座標系からみた前記他の異なるマニピュレータの座標
系の相対位置及び姿勢を求める演算手段であることを特
徴とする請求項１記載の産業用ロボットシステム。
【請求項３】前記相対位置及び姿勢の演算手段は、教示
回数を４回以上とし、得られる４つ以上の教示データか
ら最小２乗法により第１のマニピュレータの座標系から
みた他の異なるマニピュレータの座標系の相対位置及び
姿勢を求める演算手段であることを特徴とする請求項２
記載の産業用ロボットシステム。
【請求項４】前記教示時において、第１のマニピュレー
タに取り付けられたツールの前記第１のマニピュレータ
の座標系からみた姿勢を、一定に拘束する制御手段を設
けたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボットシ
ステム。
【請求項５】複数のマニピュレータと前記各マニピュレ
ータの制御及び動作プログラムの記憶・演算及び編集を
行う制御装置により構成され、前記マニピュレータ間で
同期及び協調動作作業を行う産業用ロボットシステムに
おいて、第１のマニピュレータの座標系からみた他の異
なるマニピュレータの座標系の相対位置及び姿勢を設定
及び記憶する設定記憶と、前記相対位置及び姿勢が更新
された場合その変換パラメータを演算する演算部と、前
記変換パラメータを記憶する記憶部と、前記変換パラメ
ータをもとに既存の教示動作プログラムデータを変換す
る演算部とを設けたことを特徴とする産業用ロボットシ
ステム。
【請求項６】複数のマニピュレータと前記各マニピュレ
ータの制御及び動作プログラムの記憶・演算及び編集を
行う制御装置により構成され、前記マニピュレータ間で
同期及び協調作業を行う産業用ロボットシステムにおい
て、第１のマニピュレータの座標系からみた他の異なる
マニピュレータの座標系の相対位置及び姿勢を前記第１
のマニピュレータを用いた教示により得られた教示デー
タから演算する演算部と、前記演算した相対位置及び姿
勢を記憶する記憶部と、前記相対位置及び姿勢に対する
オフセット値を入力設定する設定部と、前記相対位置及
び姿勢とオフセット値をもとに動作プログラム教示時に
おける第１のマニピュレータの領域監視を行う手段とを
有することを特徴とする産業用ロボットシステム。
【請求項７】少なくとも２台のマニピュレータと前記各
マニピュレータの制御及び動作プログラムの記憶・演算
及び編集を行う制御装置と前記各マニピュレータの教示
操作を行うティーチングボックスにより構成され、前記
マニピュレータ間で同期及び協調作業を行う産業用ロボ
ットシステムにおいて、動作プログラム教示時、各マニ
ピュレータを個々に動作させる動作モードと、第２のマ
ニピュレータを動作させた場合前記第２のマニピュレー
タの座標系からみた第１のマニピュレータに取り付けら
れたツール先端の位置及び姿勢を保持しながら前記第１
のマニピュレータを協調動作させる動作モードと、前記
第２のマニピュレータを動作させた場合前記第２のマニ
ピュレータの座標系からみた前記第１のマニピュレータ
に取り付けられたツール先端の位置のみを保持し、前記
ツールの姿勢は前記第１のマニピュレータの座標系上で
保持しながら前記第１のマニピュレータを協調動作させ
る動作モードを有したことを特徴とする産業用ロボット
システム。
【請求項８】前記教示時における動作モードの切り替え
は、前記ティーチングボックス上に配置されたキー操作
により行うことを特徴とする請求項７記載の産業用ロボ
ットシステム。
【請求項９】少なくとも３台のマニピュレータと前記各
マニピュレータの制御及び動作プログラムの記憶・演算
及び編集を行う制御装置と前記各マニピュレータの教示
操作を行うティーチングボックスにより構成され、前記
マニピュレータ間で同期及び協調動作作業を行う産業用
ロボットシステムにおいて、協調動作を行うマニピュレ
ータのグループ構成を複数設定できる設定部と、動作プ
ログラム教示時前記協調動作を行うマニピュレータのグ
ループを切り替える手段を有することを特徴とする産業
用ロボットシステム。
【請求項１０】前記協調動作を行うマニピュレータのグ
ループの切り替えは、前記ティーチングボックス上に配
置されたキー操作により行うことを特徴とする請求項９
記載の産業用ロボットシステム。