JPH08132331A - 加工作業ロボット制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工作業中に計測した距離センサのデータを
用いて、加工作業を妨げることなく、加工対象物の断面
形状データを獲得することができ、加工作業において作
業時間の短縮化を図ることができる加工作業ロボット装
置を提供する。 【構成】 ロボットマニピュレ−タ１に距離センサ３と
加工工具２とを一緒に装着し、加工作業２を実行するた
めの運動とセンシング動作に必要な運動を同時に発生さ
せるとともに、これら運動情報を重畳・合成してロボッ
トマニュピュレータ１の動作運動を制御し、加工作業中
に加工対象物Ｏの表面Ｏ１断面形状データを獲得できる
構成にすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットマニピュレー
タを用いて加工対象物のバリ取りなどを行う作業とその
加工対象物の表面形状の測定とを同時に実行できるよう
にした加工作業ロボット制御方法及びその実施に直接使
用する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】組み立てや研磨、バリ取りなど、生産現
場における多くの作業をロボットに代行させる場合に
は、作業時における加工工具の経路（軌道）の生成、工
作物の仕上がり具合に応じた繰り返し作業の回数決定な
どが作業戦略の要因となる。したがって、適切な作業戦
略を迅速に構築するには、加工対象部位の面データまた
は断面データを計測するセンシング技術が重要とされて
いる。

【０００３】バリ取りを例に考えると、加工対象物の表
面に発生するバリの大きさやその分布状態、加工作業後
の加工面の状態などの計測が必要となる。従来の加工作
業ロボット装置には、そのセンシング技術として、スキ
ャニングタイプのレーザーレンジセンサを利用したも
の、ステレオビジョン装置を利用したもの等が有る。

【０００４】スキャニングタイプのレーザーレンジセン
サ利用型では、そのセンサをロボットマニピュレータに
取り付けて、所望の形状データを得るために加工作業の
実行前や実行後にロボットマニピュレータを作動させて
所望のデータを計測する方策が試みられている。

【０００５】これに対して、ステレオビジョン装置利用
型では、加工対象物を撮像して画像データを得た後、そ
の画像データを処理することにより、所望の形状データ
を獲得する方策が試みられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の加工作業ロボット装置のセンシング技術には、以下
のような問題点がある。スキャニングタイプのレーザー
レンジセンサ型では、装置自体の小型化が構造的に困難
なので、センサ自体をロボットマニピュレータの手先に
装着すると、加工作業の妨げとなり使用できる作業環境
ないし作業条件が著しく限定されるという問題がある。

【０００７】さらに、従来の加工作業ロボット装置で
は、加工作業を実行するための目標軌道を生成する機能
を備えているが、加工作業と同時にセンシングを実行す
るための目標軌道を生成する機能を備えていない。した
がって、単に加工作業のために生成された軌道をロボッ
トマニピュレータが追従すると、加工作業と同時に作業
戦略を構築するのに必要なセンシングができない場合が
ある。

【０００８】このような問題を解決するために、作業自
体を加工作業とセンシング動作に分割し、加工時には加
工工具のみをマニピュレータに装着し、センシング時に
は前記レーザーレンジセンサのみをマニピュレータに装
着する作業方策が試みられている。

【０００９】かかる作業方策では、加工作業の目標軌道
とセンシング動作の目標軌道とを加工作業ロボット装置
に別々に教示する必要があるので、一つの作業に対して
何種類もの軌道データを生成・保持しなければならな
い。よって、作業を実行するまでの段取りが大変煩雑と
なり、実用化に問題が生じる。

【００１０】ステレオビジョン装置使用型では、ステレ
オビジョン装置自体をロボットと切り離して加工作業の
妨げとならない場所に設置できる利点が有るものの、加
工作業中にロボット装置自体がセンシングの障害とな
り、加工対象物に対するセンシングが困難になる場合が
ある。よって、かかる場合の作業方策も前記レーザレン
ジセンサ利用型と同様に加工作業とセンシング動作とを
分割する必要が生じ、作業時間の増加は避け難いという
問題がある。

【００１１】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、ロボッ
トマニピュレータに距離センサと加工工具とを一緒に装
着し得る加工作業ロボット制御方法及び装置を提供せん
とするものである。

【００１２】本発明の第２の目的は、加工作業とセンシ
ング動作に必要なマニピュレータの運動を同時に発生さ
せ得る加工作業ロボット制御方法及び装置を提供せんと
するものである。

【００１３】本発明の第３の目的は、加工作業中に加工
対象物の形状データを獲得できるようにした加工作業ロ
ボット制御方法及び装置を提供せんとするものである。

【００１４】本発明の他の目的は、明細書，図面，特に
特許請求の範囲の記載から自ずと明かとなろう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記した課題の解決は、
本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を
採用することにより前記目的を達成される。すなわち、
本発明方法の第１の特徴は、ロボットマニピュレータの
状態を測定する内界センサと、当該ロボットマニピュレ
ータの手先部に保持された加工工具と、加工対象物から
前記ロボットマニピュレータの所定部までの距離を測定
する距離センサを用いて当該ロボットマニピュレータの
制御を行うに当り、前記加工工具の加工作業を実行する
ためのロボット作業軌道と、前記距離センサの計測のた
めのセンシング軌道とを、同時並行的に別々に生成処理
させ、当該両軌道データを逐一重畳して前記ロボットマ
ニピュレータのロボット動作軌道を生成処理するととも
に、前記加工対象物表面の断面形状を加工作業をしなが
ら生成処理してなる加工作業ロボット制御方法である。

【００１６】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴におけるロボット作業軌道生成処理が、
オペレータ入力による教示情報を受信するステップＳ１
と、当該受信した教示情報によりロボット作業軌道を生
成するステップＳ２と、生成した当該ロボット作業軌道
データを逐一出力するステップＳ３と、を順次一貫ルー
プしてなる加工作業ロボット制御方法である。

【００１７】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴におけるセンシング軌道生成処
理が、オペレータ入力によるセンシング動作発生の可否
を識別する識別子を受信するステップＳ１と、当該受信
した識別子を基に動作発生の可，否を決定するステップ
Ｓ２と、動作を発生しない場合には、センシング軌道と
して０をセットするステップＳ３と、動作を発生する場
合には、センシング軌道を演算生成処理するＳ４と、前
記ステップＳ３と当該ステップＳ４の軌道情報を逐一出
力するステップＳ５と、を順次一貫ループしてなる加工
作業ロボット制御方法である。

【００１８】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１，第２又は第３の特徴におけるロボット動作軌
道生成処理が、ロボット作業軌道データを受信するステ
ップＳ１と、センシング軌道データを受信するステップ
Ｓ２と、前記ステップＳ１と当該ステップＳ２からの前
記ロボット作業軌道データと当該センシング軌道データ
とを重畳処理してロボット動作軌道を生成処理するステ
ップＳ３と、生成した当該ロボット動作軌道データをロ
ボットマニピュレータに出力するステップＳ４と、を順
次一貫ループしてなる加工作業ロボット制御方法であ
る。

【００１９】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１，第２，第３又は第４の特徴における断面形状
生成処理が、区間移動初期値（ｎ＝１）を設定処理する
ステップＳ１と、当該区間内移動初期値（ｍ＝１）を設
定処理するステップＳ２と、ロボットマニピュレータの
内界センサ情報を受信するステップＳ３と、一次元距離
センサ情報を受信するステップＳ４と、前記ステップＳ
３と当該ステップＳ４からの前記内界センサ情報と当該
一次元距離センサ情報とを同時並行受信した時間(t) に
おける加工対象物表面の計測位置の三軸直交ワーク座標
系における座標位置（Ｐｗ(t) ）を計算するステップＳ
５と、周期運動でセンシング軌道を生成処理する場合、
経過時間(t) とセンシング軌道の周期（Ｔ）とを比較
し、整数倍値であるかどうかを判断するステップＳ６
と、当該ステップＳ６で整数倍値でなければ計測点位置
（Ｐｗ(t) ）を連続記憶し続けるステップＳ７と、次の
所定瞬秒（Δｔ）を経過設定するステップＳ８と、前記
初期値（ｍ）に同一区間（ｎ＝１）内の次に移行するた
め１をプラスして前記ステップＳ２とＳ３間に戻るステ
ップＳ９と、前記ステップＳ６で整数倍値になればデー
タを記憶していた区間（ｎ）の断面形状を生成処理する
プロセスに移行して区間（ｎ）における管理集合の形の
要素であるＰｘ(t) の平均値（px＿av）を求めるステッ
プＳ１０と、当該平均値（px＿av）情報をインデックス
とする断面形状情報（Ｐｗ′(t) ）を生成処理するステ
ップＳ１１と、区間（ｎ）における断面形状情報（Ｐ
ｗ′(t) ）を断面形状データとして所定処理のために送
信するステップＳ１２と、次なるＰ（ｗｔ）を求めて次
区間（ｎ＋１）に移行して前記ステップＳ１とＳ２間に
戻るステップＳ１３と、を順次一貫ループしてなる加工
作業ロボット制御方法である。

【００２０】本発明装置の第１の特徴は、ロボットマニ
ピュレータと、前記ロボットマニピュレータの状態を測
定する内界センサと、前記ロボットマニピュレータの手
先部に保持された加工工具と、加工対象物から前記ロボ
ットマニピュレータの所定部までの距離を測定する距離
センサと、制御部とを備え、前記制御部は、操作入力手
段から入力された教示データ及びセンシング動作データ
を受信するマンーマシンインタフェーイス部と、前記加
工工具を用いた作業の目標軌道を生成する作業軌道生成
部と、前記距離センサを用いたセンシングの目標軌道を
生成するセンシング軌道生成部と、前記作業軌道生成部
と前記センシング軌道生成部との出力データを合成して
前記ロボットマニピュレータの目標軌道を生成するロボ
ット動作軌道生成部と、前記ロボット動作軌道生成部に
て生成されたロボットマニピュレータの軌道データ、前
記距離センサにて測定された距離データ、及び前記内界
センサにて測定された内界データを用いて、加工作業実
行中に加工対象物表面の断面形状を生成する断面形状生
成部とを有してなる加工作業ロボット装置である。

【００２１】本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装
置の第１の特徴におけるセンシング軌道生成部が、セン
シングの目標軌道を周期関数にて生成する手段を備えて
なる加工作業ロボット装置である。

【００２２】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴における距離センサが、測定対
象物に対して非接触で測定できる１次元距離センサとし
てなる加工作業ロボット装置である。

【００２３】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２又は第３の特徴における制御部が、マル
チプロセッサにより構成されてなる加工作業ロボット装
置である。

【００２４】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２，第３又は第４の特徴における制御部
が、各処理を実時間で並列に実行するオペレーティング
システムを組み込んだことを特徴とする、測定対象物に
対して非接触で測定できる１次元距離センサとしてなる
加工作業ロボット装置である。

【００２５】

【作用】本発明は、前記のような手法及び手段を講じて
いるので、加工作業を実行するための運動とセンシング
動作に必要な運動を同時に発生させるとともにこれら運
動情報を重畳・合成してロボットマニピュレータの動作
運動を制御することができる。したがって、加工作業を
実行しながら、センシングにより加工対象物の形状デー
タを獲得することができる。

【００２６】また、距離センサに、１次元距離センサを
用いた場合には、容易にセンサ部の小型化が可能とな
る。したがって、ロボットマニピュレータに距離センサ
と加工工具とを一緒に装着させても、互いに障害とはな
らずに加工作業及びセンシング動作を実行できる。

【００２７】

【実施例】

（装置例）以下、添付図面を参照し、本発明の装置例に
基づいて、より詳細に説明する。図１は装置例の加工作
業ロボット装置のシステム構成を示している。なお、本
装置例では、加工作業として加工対象物のバリ取り作業
を例に説明する。

【００２８】本装置例の加工作業ロボット装置αは、図
１に示すようなハードウエア部Ａと制御部Ｂとからな
る。ハードウェア部Ａは、ロボットマニピュレータ１、
加工工具２、１次元距離センサ３、及び内界センサ１ａ
によって構成されている。

【００２９】図２は加工作業ロボット装置のハードウェ
ア部Ａの構成の概略を示している。図２に示すように、
ロボットマニピュレータ１は、第１リンク１ｂ、第２リ
ンク１ｃを備えた４自由度の多関節構造になっており、
制御部Ｂによる遠隔操作で作動する。なお、本装置例で
は４自由度にしたが、これに限定するものではない。

【００３０】第２リンク１ｃには加工工具２と１次元距
離センサ３とが装着され、各関節の図示しない回転軸に
は内界センサ１ａが装着されている。加工工具２は、第
２リンク１ｃの手先部１ｃ′に固定され、加工対象物Ｏ
の表面Ｏ１のバリＯ２を取り除く働きをする。バリ取り
用の加工工具２としては、グラインダ、カッタなどを挙
げることができるが、本発明をこれらに限定するもので
はない。

【００３１】１次元距離センサ３は、加工対象物Ｏの表
面Ｏ１までの距離を非接触で測定できるようにマニピュ
レータ１の第２リンク１ｃの中央部に設けられている。
本装置例中の１次元距離センサ３としては、レーザやＬ
ＥＤのスポット光を対象物体に投影し、その反射光を検
出して三角測量で距離を求める１次元ＰＳＤ（position
sensitive detector ）を使用したが、静電容量式非接
触変位センサ、距離計測用超音波センサなどを使用して
も良い。

【００３２】内界センサ１ａはロボットマニピュレータ
１の各関節の角度などを示すデータを出力する。これに
より、作業戦略構築のために必要なロボットの状態を確
認できるようになっている。制御部Ｂは、構成する各部
を図１に示すように、マンーマシンインタフェースブロ
ック４、作業軌道生成ブロック５、センシング軌道生成
ブロック６、ロボット動作軌道生成ブロック７、及び断
面形状生成ブロック８によってそれぞれ構成されてい
る。

【００３３】マンーマシンインタフェースブロック４
は、図を省略した入力手段と接続され、操作者（オペレ
ータ）が入力した加工作業のための教示データ及びセン
シング動作データを受信する。ここで、センシング動作
データとは、センシング動作の実行可否を判断するため
の識別子信号をいう。

【００３４】作業軌道生成ブロック５は、教示データに
基づいて加工工具２を用いた作業に必要な目標軌道βを
生成する。センシング軌道生成ブロック６は、加工対象
物Ｏの断面データを獲得するため、１次元距離センサ３
にて計測するセンシング軌道γを、作業目標の軌道とは
別個に生成する。

【００３５】ロボット動作軌道生成ブロック７は、作業
軌道生成ブロック５から出力される作業目標の軌道βデ
ータと、センシング軌道生成ブロック６から出力される
センシング軌道γデータとを同時並行受信して重畳させ
ることにより、最終的にロボットマニピュレータ１を作
動させるためのロボット動作軌道δを生成する。

【００３６】断面形状生成ブロック８は、ロボット動作
軌道生成部７にて生成されたロボット動作軌道δのデー
タ、加工作業の実行中に１次元距離センサ３にて測定さ
れたデータ、及び内界センサ１ａにて測定されたデータ
を用いて、加工対象物表面の断面形状を加工作業実行中
に生成する。

【００３７】なお、制御部Ｂは、各ブロック４〜８処理
を同時並列に行う必要があるので、マルチプロセッサで
構成された計算機や実時間オペレーティングシステム
（ＯＳ）を組み込んだ計算機を用いて実現する。

【００３８】次に図３を参照して、上述した作業軌道生
成ブロック５とセンシング軌道生成ブロック６とによっ
て生成される軌道β，γデータについてより詳細に説明
する。加工作業は加工対象物Ｏの外周表面Ｏ１に沿って
加工工具２を移動させて実行する。加工対象物Ｏの外周
表面Ｏ１接線方向にＸ軸、外周表面Ｏ１法線方向にＺ
軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向にＹ軸を設定して、こ
の座標系を三軸直交ワーク座標系Σｗとすれば、作業軌
道βは図３中のＸ軸及びＺ軸方向に対する目標位置、目
標速度あるいは目標力という形式で与える。

【００３９】なお、加工対象物Ｏの外周表面Ｏ１の断面
形状を計測するに当たっては、１次元距離センサ３を用
いて図３のＹ軸方向のデータを計測することが必要とな
る。このため計測軌道は同図中のＹ軸方向に対する目標
位置として与える。

【００４０】１次元距離センサ３を用いてスキャニング
タイプのレーザーレンジセンサと同等の形状データを測
定するには、ロボットマニピュレータ１の運動に連動し
て１次元距離センサ３から得られる複数のデータを利用
しなければならない。また、形状データは作業実行中、
繰り返して計測することが必要となる。これらの要求条
件を満足するため、周期運動として記述される関数を用
いてセンシングのための軌道を発生させる。

【００４１】（方法例）次に、当該本装置例に適用する
本発明の方法例の実行手順につき、図４乃至図８に示す
よう制御部Ｂの各ブロックで処理されるタスクについて
詳述する。

【００４２】図４は作業軌道生成ブロック５で処理され
るタスクを示している。作業軌道生成ブロック５では、
まず、マンーマシンインタフェースブロック４より教示
データを受信する（ステップＳ１）。続いて、受信した
教示データに基づき、加工工具を用いた作業に必要な目
標軌道（ロボット作業軌道β）を生成する（ステップＳ
２）。そして、生成したロボット作業軌道βをロボット
動作軌道生成ブロック７に出力する（ステップＳ３）。

【００４３】図５はセンシング軌道生成ブロック６で処
理されるタスクを示している。センシング軌道生成ブロ
ック６では、マンーマシンインタフェースブロック４よ
りセンシング動作発生の可否を示す識別子を受信する
（ステップＳ１）。次に、受信した識別子に基づいてセ
ンシング動作発生の可否を決定する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の決定がセンシング動作発生可の場合に
は、１次元距離センサ３のセンシング軌道γを生成する
（ステップＳ３）。

【００４４】これに対して、ステップＳ２の決定がセン
シング動作発生否の場合には、センシング軌道γデータ
に０をセットする（ステップＳ４）。そして、ステップ
Ｓ３及びステップＳ４により生成又はセットされたセン
シング軌道γデータは、ロボット動作軌道生成ブロック
７に出力される（ステップＳ５）。

【００４５】図６はロボット動作軌道生成ブロック７で
処理されるタスクを示している。ロボット動作軌道生成
ブロック７では、先ず、作業軌道生成ブロック５から作
業の目標軌道βデータを受信し（ステップＳ１）、さら
にセンシング軌道生成ブロック６からセンシングの目標
軌道γデータを受信する（ステップＳ２）。続いて、作
業の目標軌道βデータにセンシングの目標軌道γデータ
を重畳してロボット動作軌道δデータを生成し（ステッ
プＳ３）、このロボット動作軌道δデータを断面形状生
成ブロック８に出力する（ステップＳ４）。

【００４６】ロボット動作軌道は、例えば、周期運動と
して式（１）で記述される正弦波状の運動を発生させる
場合、図７に示すような軌道となる。 Ｙref ＝Ａsin （２πt ／Ｔ） …（１） ここで式（１）中のｔは作業の経過時間を、Ｔは発生さ
せるセンシング軌道γの周期を、Ａはセンシング軌道γ
の振幅を、それぞれ表している。

【００４７】また、図７において、Ｌは１次元距離セン
サ３が計測した１次元距離センサ３から加工対象物Ｏ表
面Ｏ１までの距離であり、Ｐｗは１次元距離センサ３が
計測した加工対象物Ｏの表面Ｏ１の計測点である。

【００４８】計測点Ｐｗは、ロボットマニピュレータ１
の関節角度などを示す内界センサ１ａのデータと１次元
距離センサ３のデータＬ（図７参照）とを用いて計算処
理すると、ワーク座標系Σｗを用いて次式（２）により
記述できる。 Ｐｗ(t) ＝［ｐｘ(t) ｐｙ(t) ｐｚ(t) ］ …（２） なお、Ｐｗは一定時間ごとに計測されるので、作業経過
時間ｔの関数の形で表現される。

【００４９】図８は断面形状生成ブロック８で処理され
るタスクを示している。断面形状生成ブロック８では、
先ず、初期値ｎ＝１、ｍ＝１が設定され処理が開始され
る（ステップＳ１，Ｓ２）。次に、ロボットマニピュレ
ータ１の関節角度などを示す内界センサ１ａのデータ及
び１次元距離センサ３のデータＬ（図７参照）を受信す
る（ステップＳ３，Ｓ４）。

【００５０】そして、内界センサ１ａのデータ及び１次
元距離センサ３のデータＬを用いて、時間ｔにおける、
加工対象物Ｏの表面Ｏ１の計測点Ｐｗ(t) のワーク座標
系Σｗの座標値： ｐｘ(t) ｐｙ(t) ｐｚ(t) を求める
（ステップＳ５）。なお、周期運動でセンシング軌道γ
を生成する場合には、１次元距離センサ３は一周期の間
に断面形状生成に必要な領域を２回走査してデータを収
集できる。

【００５１】次に、ステップＳ６では、経過時間ｔとセ
ンシング軌道の周期Ｔとを比較して、ｔがＴの整数倍と
なるまでステップＳ７〜Ｓ９のタスクに基づきＰｗ(t)
のデータを連続して記憶する。経過時間ｔがセンシング
軌道γの周期Ｔの整数倍となった場合には、データを記
憶していた区間（「区間ｎ」と呼ぶ）における加工対象
物Ｏ表面Ｏ１の断面形状を生成するプロセスに移行する
（ステップＳ６）。

【００５２】ここで、加工対象物Ｏ表面Ｏ１の断面形状
データは、区間ｎにおける［ｐｙ(t) ｐｚ(t) ］の集合
の形で管理する。かかる管理のためのインデックスとし
ては、区間ｎにおけるｐｘ(t) の代表値を用いた。加工
対象物Ｏ表面Ｏ１の断面形状を生成するプロセスでは、
まず、区間ｎにおけるＰｘ(t) の平均値px＿avを算出す
る（ステップＳ７）。

【００５３】次に、Ｐｘ(t) の平均値px＿avをインデッ
クスとする断面形状データＰｗ′(t) =[ px＿av ｐｙ
(t) Ｐｚ(t) ］を生成した後、このデータを記憶または
他の処理ブロックに送信する（ステップＳ８，Ｓ９）。
以上の処理手順を終了すると、次区間ｎ+1のＰｗ(t) の
データを記憶するステップに移行する。

【００５４】このように上述した加工作業ロボット装置
αによれば、センシングの目標軌道βと加工作業の目標
軌道γとを独立に生成した後、これらの軌道β，γを重
畳させて最終的なロボット動作軌道δを生成するので、
加工作業と同時に加工対象物Ｏの断面形状データを収集
することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の装置によれ
ば、ロボット作業の戦略構築に必要な加工対象部位の断
面形状データを加工作業中に獲得できるという効果を奏
する。特に、センシングに１次元距離センサを用いる
と、センサ自体のコンパクト化が可能となるので、ロボ
ットマニピュレータに距離センサと加工工具とを一緒に
装着しても、加工作業及びセンシング動作の妨げとなら
ないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置例に係る加工作業ロボット装置の
システム構成を示す概略図である。

【図２】同上装置のハードウェア部の一例を示す機能ブ
ロック図である。

【図３】同上装置による作業軌道とセンシング軌道を説
明するための概略図である。

【図４】本発明の方法例において、作業軌道生成ブロッ
クに係わるフロチャートである。

【図５】同上において、センシング軌道生成ブロックに
係わるフロチャートである。

【図６】同上において、ロボット動作軌道生成ブロック
に係わるフロチャートである。

【図７】同上において、センシング軌道、ロボット動作
軌道及び１次元距離センサの計測点を示す説明図であ
る。

【図８】同上において、断面形状生成ブロックに係わる
フロチャートである。

【符号の説明】

１…ロボットマニピュレータ ２…加工工具 ３…１次元距離センサ ４…マンーマシンインタフェースブロック ５…作業軌道生成ブロック ６…センシング軌道生成ブロック ７…ロボット動作軌道生成ブロック ８…断面形状生成ブロック α…加工作業ロボット装置 β…作業軌道 γ…センシング軌道 δ…ロボット動作軌道 Ａ…ハードウェア部 Ｂ…制御部 Ｏ…加工対象物 Ｏ１…表面 Ｏ２…バリ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットマニピュレータの状態を測定する
   内界センサと、当該ロボットマニピュレータの手先部に
   保持された加工工具と、加工対象物から前記ロボットマ
   ニピュレータの所定部までの距離を測定する距離センサ
   を用いて当該ロボットマニピュレータの制御を行うに当
   り、 前記加工工具の加工作業を実行するためのロボット作業
   軌道と、 前記距離センサの計測のためのセンシング軌道とを、 同時並行的に別々に生成処理させ、 当該両軌道データを逐一重畳して前記ロボットマニピュ
   レータのロボット動作軌道を生成処理するとともに、 前記加工対象物表面の断面形状を加工作業をしながら生
   成処理する、 ことを特徴とする加工作業ロボット制御方法。
2. 【請求項２】ロボット作業軌道生成処理は、 オペレータ入力による教示情報を受信するステップＳ１
   と、 当該受信した教示情報によりロボット作業軌道を生成す
   るステップＳ２と、 生成した当該ロボット作業軌道データを逐一出力するス
   テップＳ３と、 を順次一貫ループすること、 を特徴とする請求項１記載の加工作業ロボット制御方
   法。
3. 【請求項３】センシング軌道生成処理は、 オペレータ入力によるセンシング動作発生の可否を識別
   する識別子を受信するステップＳ１と、 当該受信した識別子を基に動作発生の可，否を決定する
   ステップＳ２と、 動作を発生しない場合には、センシング軌道として０を
   セットするステップＳ３と、 動作を発生する場合には、センシング軌道を演算生成処
   理するＳ４と、 前記ステップＳ３と当該ステップＳ４の軌道情報を逐一
   出力するステップＳ５と、 を順次一貫ループすること、 を特徴とする請求項１又は２記載の加工作業ロボット制
   御方法。
4. 【請求項４】ロボット動作軌道生成処理は、 ロボット作業軌道データを受信するステップＳ１と、 センシング軌道データを受信するステップＳ２と、 前記ステップＳ１と当該ステップＳ２からの前記ロボッ
   ト作業軌道データと当該センシング軌道データとを重畳
   処理してロボット動作軌道を生成処理するステップＳ３
   と、 生成した当該ロボット動作軌道データをロボットマニピ
   ュレータに出力するステップＳ４と、 を順次一貫ループすること、を特徴とする請求項１，２
   又は３記載の加工作業ロボット制御方法。
5. 【請求項５】断面形状生成処理は、 区間移動初期値（ｎ＝１）を設定処理するステップＳ１
   と、 当該区間内移動初期値（ｍ＝１）を設定処理するステッ
   プＳ２と、ロボットマニピュレータの内界センサ情報を
   受信するステップＳ３と、 一次元距離センサ情報を受信するステップＳ４と、 前記ステップＳ３と当該ステップＳ４からの前記内界セ
   ンサ情報と当該一次元距離センサ情報とを同時並行受信
   した時間(t) における加工対象物表面の計測位置の三軸
   直交ワーク座標系における座標位置（Ｐｗ(t) ）を計算
   するステップＳ５と、 周期運動でセンシング軌道を生成処理する場合、 経過時間(t) とセンシング軌道の周期（Ｔ）とを比較
   し、整数倍値であるかどうかを判断するステップＳ６
   と、 当該ステップＳ６で整数倍値でなければ計測点位置（Ｐ
   ｗ(t) ）を連続記憶し続けるステップＳ７と、 次の所定瞬秒（Δｔ）を経過設定するステップＳ８と、 前記初期値（ｍ）に同一区間（ｎ＝１）内の次に移行す
   るため１をプラスして前記ステップＳ２とＳ３間に戻る
   ステップＳ９と、 前記ステップＳ６で整数倍値になればデータを記憶して
   いた区間（ｎ）の断面形状を生成処理するプロセスに移
   行して区間（ｎ）における管理集合の形の要素であるＰ
   ｘ(t) の平均値（px＿av）を求めるステップＳ１０と、 当該平均値（px＿av）情報をインデックスとする断面形
   状情報（Ｐｗ′(t) ）を生成処理するステップＳ１１
   と、 区間（ｎ）における断面形状情報（Ｐｗ′(t) ）を断面
   形状データとして所定処理のために送信するステップＳ
   １２と、 次なるＰ（ｗｔ）を求めて次区間（ｎ＋１）に移行して
   前記ステップＳ１とＳ２間に戻るステップＳ１３と、 を順次一貫ループすること、 を特徴とする請求項１，２，３又は４記載の加工作業ロ
   ボット制御方法。
6. 【請求項６】ロボットマニピュレータと、前記ロボット
   マニピュレータの状態を測定する内界センサと、前記ロ
   ボットマニピュレータの手先部に保持された加工工具
   と、加工対象物から前記ロボットマニピュレータの所定
   部までの距離を測定する距離センサと、制御部とを備
   え、 前記制御部は、操作入力手段から入力された教示データ
   及びセンシング動作データを受信するマンーマシンイン
   タフェーイス部と、 前記加工工具を用いた作業の目標軌道を生成する作業軌
   道生成部と、 前記距離センサを用いたセンシングの目標軌道を生成す
   るセンシング軌道生成部と、 前記作業軌道生成部と前記センシング軌道生成部との出
   力データを合成して前記ロボットマニピュレータの目標
   軌道を生成するロボット動作軌道生成部と、 前記ロボット動作軌道生成部にて生成されたロボットマ
   ニピュレータの軌道データ、前記距離センサにて測定さ
   れた距離データ、及び前記内界センサにて測定された内
   界データを用いて、加工作業実行中に加工対象物表面の
   断面形状を生成する断面形状生成部とを有することを特
   徴とする加工作業ロボット装置。
7. 【請求項７】前記センシング軌道生成部は、センシング
   の目標軌道を周期関数にて生成する手段を備えたことを
   特徴とする、請求項６記載の加工作業ロボット装置。
8. 【請求項８】前記距離センサは、測定対象物に対して非
   接触で測定できる１次元距離センサとしたことを特徴と
   する、請求項６又は７記載の加工作業ロボット装置。
9. 【請求項９】前記制御部は、マルチプロセッサで構成し
   たことを特徴とする、請求項６，７又は８記載の加工作
   業ロボット装置。
10. 【請求項１０】前記制御部は、各処理を実時間で並列に
    実行するオペレーティングシステムを組み込んだことを
    特徴とする、請求項６，７，８又は９記載の加工作業ロ
    ボット装置。