JPH10244481A - ロボットの動作プログラム作成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行台車を冗長軸として含むロボット系を、
その系が持つ全ての機能を活用したうえで、冗長軸に関
するティーチング時間を０とすることのできるロボット
の動作プログラム作成方法および装置を提供する。 【解決手段】 オフラインティーチング時に得られるテ
ィーチングデータから、走行台車２の原点位置とロボッ
ト１のアーム先端部１０との間の距離を演算し、その演
算結果に基づき、ロボット１のアーム先端部１０の各位
置に対応して走行台車２の位置を段階的な位置のいずれ
かに決定して、冗長軸のティーチングデータとして動作
プログラムに設定することにより、少ないティーチング
工数のもとにシステムの全機能を使った動作プログラム
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットの動作プロ
グラムの作成方法および装置に関し、更に詳しくは、ロ
ボットを直線的に移動させる走行台車を含む系の動作プ
ログラムの作成方法および作成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冗長度を有するロボットの動作プログラ
ムの作成方法ないしは制御方式として、従来、特開昭６
４−１６３８９号および特開平６−４７６８９号等が知
られている。

【０００３】特開昭６４−１６３８９号においては、オ
ペレータが操作する操縦桿の変位量からロボットハンド
に固定された作業座標系におけるハンド指令速度を発生
し、その指令速度の内容とアームの現在の位置および姿
勢から定まる判別式によって固定すべき冗長軸を決定す
るとともに、決定された冗長軸を固定して仮想の６自由
度アームを再構成して、ロボットの手先位置および姿勢
を制御する方式を採用している。

【０００４】また、特開平６−１６３８９号において
は、冗長度を有するロボットの制御に際して、あらかじ
め冗長度分の自由度を実現する軸要素に係る教示を行っ
て、各教示点における冗長度成分を特定した後に、ロボ
ットの動作軌跡を算出する方式を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の制御方式のうち、特開昭６４−１６３８９号の方式
によると、例えば７軸ロボットの制御に際しては、１軸
は全く動かさずに、残る６軸でロボットを制御すること
になり、ロボットの機能の全てが活用されないという問
題がある。

【０００６】一方、特開平６−４７６８９号の方式で
は、ティーチングを２点行う場合に、２点間に設ける補
間点についての教示は不要であるものの、２点それぞれ
について冗長軸の関節角をティーチングする必要があ
り、ティーチングの所要時間が長くなるという問題があ
る。

【０００７】本発明の目的は、冗長度を含むロボット
系、具体的には、ロボットと、そのロボットを直線的に
移動させる冗長軸としての走行台車を含む系において、
その系が持つ機能を全て活用したうえで、冗長軸に関す
るティーチング時間を０にすることのできるロボットの
動作プログラムの作成方法および作成装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のロボットの動作プログラム作成方法は、ロ
ボットと、そのロボットを直線的に移動させる走行台車
を含む系の動作プログラムを作成する方法であって、走
行台車を冗長軸とし、その冗長軸が取り得る位置をあら
かじめ複数の離散的な位置に設定しておくとともに、オ
フラインティーチング時において得られるティーチング
データから冗長軸の原点位置とロボットのアーム先端部
との間の距離を複数の動作状態について演算し、その各
演算結果に基づいて、各動作状態における冗長軸の位置
を上記した複数の離散的位置のいずれかに決定し、その
決定結果を冗長軸のティーチングデータとして動作プロ
グラムを設定することによって特徴づけられる。

【０００９】また、本発明のロボットの動作プログラム
作成装置は、実施の形態のシステム構成図を表す図１に
示すように、ロボット１と、そのロボット１を直線的に
移動させる走行台車２を含むとともに、その走行台車２
を冗長軸とする系の動作プログラムを作成する装置であ
って、オフラインティーチングに必要なデータを入力す
るためのデータ入力手段４１と、その入力データを用い
てティーチングデータを作成するオフラインティーチン
グ手段４２と、オフラインティーチング時に得られたテ
ィーチングデータを取り込み、走行台車２の原点位置と
ロボット１のアーム先端部（ロボットフランジ）１０と
の間の距離を複数の動作状態について演算する距離演算
手段４３と、その各演算結果を用いて、各動作状態にお
ける走行台車２の位置をあらかじめ設定された複数の離
散的な位置のいずれかに決定して当該走行台車２のティ
ーチングデータとして設定する冗長軸位置設定手段４４
と、その冗長軸位置設定手段４４およびオフラインティ
ーチング手段４２により得られた各ティーチングデータ
を設定した動作プログラムを出力するプログラム出力手
段ｆを備えていることによって特徴づけられる。

【００１０】本発明においては、例えば６軸ロボットを
載せて直線的に走行する走行台車を第７軸（冗長軸）と
して、動作プログラムにおける冗長軸の位置指定を簡素
化すべく、その冗長軸が取り得る位置を、あらかじめ複
数の離散的な位置のいずれかに定めておくとともに、オ
フラインティーチング時に得られるティーチングデータ
から、そのティーチング時における複数の動作状態にお
いてのロボットのアーム先端部１０と冗長軸である走行
台車２の原点位置との距離を演算し、その各演算結果に
基づいて、動作プログラム中における走行台車２の刻々
の位置を複数の離散的な位置のいずれかに自動的に決定
して、その決定結果を走行台車２のティーチングデータ
として動作プログラムに設定する、という対策を講じて
いる。

【００１１】この方式によると、冗長軸である走行台車
２のティーチングは全く行う必要がなく、しかも、動作
プログラム中における冗長軸の刻々の位置は、それ以外
の軸に対するオフラインティーチング時において得られ
たデータに基づいて算出される冗長軸原点位置とロボッ
トアーム先端部との距離の逐次の算結果に従って、複数
の離散的な位置のいずれかにではあるが自動的に決定さ
れて動作プログラム内に設定されるから、その冗長軸は
固定されることなく活用されることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した動作プロ
グラム作成装置並びにそれによって作成された動作プロ
グラムにより制御されるロボット系のシステム構成図で
ある。

【００１３】ロボット１は６軸の多関節ロボットであっ
て、直線ガイド２１に沿って移動可能な走行台車２の上
に搭載されている。このロボット１および走行台車２は
コントローラ３から出力される制御信号により制御され
る。そして、このコントローラ３は、動作プログラム作
成装置４で作成されてフロッピィディスク等の記録媒体
５に書き込まれた動作プログラムをロードし、その動作
プログラムに従ってロボット１および走行台車２に対す
る制御信号を出力する。

【００１４】動作プログラム作成装置４は、実際にはキ
ーボードを含むパーソナルコンピュータによって構成さ
れているが、この図１では、そのパーソナルコンピュー
タが内蔵するソフトウエアに基づく機能ごとのブロック
図により示している。

【００１５】すなわち、データ入力部４１は、オフライ
ンティーチングに必要なデータである（ａ）ロボット幾
何データ、（ｂ）ワーク形状データ、（ｃ）ツール形状
データ、（ｄ）レイアウトデータ、（ｅ）ロボット動作
手順、並びに（ｆ）ティーチング熟練者によるティーチ
ングデータを入力することができる。ここで、（ｂ）ワ
ーク形状データはワーク寸法値およびワーク基準を含
み、（ｃ）ツール形状データおよび（ｄ）レイアウトデ
ータ等はｘ，ｙ，ｚの直交３軸とその各軸回りの回転角
の合計６軸のデータによって表される。また、走行台車
２の走行軸は冗長軸とされ、その方向はロボット１の例
えばｘ軸方向と一致するように設定される（同様に、ｙ
またはｚ軸方向に一致させてもよい）。

【００１６】オフラインティーチング部４２は、後で詳
述するように、データ入力部４１により入力されたデー
タを用いて、６軸のロボット１用のティーチングデータ
を作成する機能を持ち、また、距離演算部４３は、オフ
ラインティーチング部４２により作成されたティーチン
グデータを用いて、走行台車２の原点と、ロボット１の
アーム先端部のツール取付面中央に相当するロボットフ
ランジ１０との間の距離を、複数の動作状態について逐
次に演算する。冗長軸位置設定部４４は、冗長軸である
走行台車２の動作プログラム中における刻々の位置を設
定する機能を持ち、距離演算部４３による複数の動作状
態それぞれにおける距離の演算結果に対応して、走行台
車２の位置をあらかじめ設定されている複数の離散的な
位置のうちのいずれかに決定し、その決定結果を走行台
車２のティーチングデータとして設定する。そして、プ
ログラム出力部４５は、その冗長軸位置設定部４４によ
り設定された走行台車２に関するティーチングデータ
と、オフラインティーチング部４２により作成されたロ
ボット１の６軸についてのティーチングデータが設定さ
れた動作プログラムを、記憶媒体５に記憶させるべく出
力する。

【００１７】図２は以上の動作プログラム作成装置４に
よる動作プログラムの作成時の演算手順を示すフローチ
ャートである。このフローチャートには、各処理が上記
した各機能部のいずれにおいて分担されるのかを明確に
するために、対応する機能部を併記している。

【００１８】データ入力部４１を介して入力された前記
した（ａ）〜（ｆ）のデータのうち、（ｂ）ワーク形状
データを用いてワーク座標系演算が行われる。また、そ
の演算結果と、ティーチング熟練者によるティーチング
データを用いて、ワーク座標系で表したＴＣＰ（Tool C
enter Point)移動経路演算が行われる。このＴＣＰ移動
経路演算は、ワーク座標系で見たツール先端のＮ個の移
動ポイント（ティーチングポイント）の座標値を求める
演算であって、図３に示すように、例えば、ワーク７上
の各点〜をティーチングポイントとすると、これら
の座標値はそれぞれ、 ：（０，０，０） ：（Ｗ，０，０） ：（Ｗ，Ｄ，０） ：（０，Ｄ，０） となる。

【００１９】次に、このようにして求めたワーク座標系
で表したティーチングポイントと、データ入力部４１に
よって入力されている（ｄ）レイアウトデータを用い
て、ワーク座標系によるＮ個のティーチングポイントの
座標値がロボット座標系の座標値に変換され、ロボット
座標系によるＴＣＰ移動経路が求められる。具体的例を
述べると、レイアウトデータが（Ｌ，０，−１０）であ
ったとすると、上記各ティーチングポイントの座標値は
それぞれ、 ：（Ｌ，０，−１０） ：（Ｗ＋Ｌ，０，−１０） ：（Ｗ＋Ｌ，Ｄ，−１０） ：（Ｌ，Ｄ，−１０） となる。

【００２０】そのロボット座標系に変換されたＴＣＰ移
動経路内のＮ個の座標値は、次いでロボット１に対する
ツールの取付面中央位置であるロボットフランジ１０の
座標値に変換される。

【００２１】次に、以上のようにして求められたロボッ
トフランジ１０の動作経路中のＮ個の移動ポイントを用
いて、走行台車２の原点ととロボットフランジ１０間の
距離Ｌが算出される。具体的には、ロボットフランジ１
０の動作経路中のＮ個の移動ポイントをＰ_I （Ｉ＝１，
２，・・，Ｎ）とし、その各座標値を（ｘ_I,ｙ_I,ｚ_I ）と
すると、移動ポイントＰ_I におけるロボットフランジ１
０と走行台車２の原点との間の距離Ｌ_I は、

【００２２】

【数１】

【００２３】で表される。次に、Ｎ個の移動ポイントＰ
_I （Ｉ＝１，２，・・，Ｎ）のそれぞれに対応して求めら
れたＮ個の距離Ｌ_I （Ｉ＝１，２，・・，Ｎ）を用いて、
Ｎ個の移動ポイントそれぞれに対応する走行台車２の位
置（冗長軸位置）ｘ_SI（Ｉ＝１，２，・・，Ｎ）が求めら
れる。すなわち、 ｘ_SI＝Ｌ_I −const. ・・（２） この（２）式におけるconst.は、ティーチング熟練者の
ティーチングデータを分析した上で決定する。その分析
方法の例を挙げると、ティーチング熟練者によるティー
チング時におけるロボットフランジ１０のＮ個のｘ軸方
向座標ｘ₁ 〜ｘ_Nの平均値と、同ティーチング時におけ
る走行台車２の位置の平均値との差を求めて、その値を
const.とする方法を採用することができる。

【００２４】（２）式により求められた各移動ポイント
ごとの冗長軸位置ｘ_SIは、〔表１〕に示す手法により、
あらかじめ設定された５つの離散的な位置−６００〜＋
６００のいずれかに丸められる。

【００２５】

【表１】

【００２６】そして、その丸められた後の走行台車２の
位置データｘ_SI′（Ｉ＝１，２，・・，Ｎ）が、Ｎ個の移
動ポイントＰ_I に対応する走行台車２（冗長軸）の移動
ポイント（ティーチングポイント）として、（ｅ）ロボ
ット動作手順に基づく動作プログラムにセットされる。

【００２７】また、その動作プログラムに、先に求めら
れている６軸のロボット１の移動ポイントＰ_I がセット
されることにより、動作プログラムが完成される。そし
て、この動作プログラムが出力されて記憶媒体５に書き
込まれる。

【００２８】以上の本発明の実施の形態において特に注
目すべき点は、オフラインティーチング時において走行
台車２は冗長軸として取り扱われて、そのティーチング
データを入力することなく、６軸のロボット１について
のみ行われるにも係わらず、そのロボット１に関するテ
ィーチングデータに基づいて走行台車２の各時点におけ
る位置が段階的にではあるが自動的に設定されて動作プ
ログラム内に組み込まれる点であり、これにより、少な
いティーチング工数のもとに、ロボット１を含むシステ
ムを有効に利用することが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冗長軸
のティーチング工数を０としたオフラインティーチング
により、動作プログラム中にその冗長軸のティーチング
データが自動的に組み込まれることになり、実質的に冗
長軸を含まない演算量のもとに、冗長軸を含むロボット
が持つ全ての機能を利用した動作プログラムを作成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した動作プログラム作成装置並び
にそれによって作成された動作プログラムにより制御さ
れるロボット系のシステム構成図

【図２】その動作プログラム作成装置４による動作プロ
グラムの作成時における演算手順を示すフローチャート

【図３】そのフローチャート中におけるワーク座標系に
よるＴＣＰ移動経路演算の方法の説明図

【符号の説明】

１ ロボット ２ 走行台車 ２１ 直線ガイド ３ コントローラ ４ 動作プログラム作成装置 ４１ データ入力部 ４２ オフラインティーチング部 ４３ 距離演算部 ４４ 冗長軸位置設定部 ４５ プログラム出力部 ５ 記憶媒体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットと、そのロボットを直線的に移
   動させる走行台車を含む系の動作プログラムの作成方法
   であって、上記走行台車を冗長軸とし、その冗長軸が取
   り得る位置をあらかじめ複数の離散的な位置に設定して
   おくとともに、オフラインティーチング時において得ら
   れるティーチングデータから冗長軸の原点位置とロボッ
   トのアーム先端部との間の距離を複数の動作状態につい
   て演算し、その各演算結果に基づいて、上記各動作状態
   における冗長軸の位置を上記複数の離散的な位置のいず
   れかに決定し、その決定結果を冗長軸のティーチングデ
   ータとして動作プログラムを設定することを特徴とする
   ロボットの動作プログラム作成方法。
2. 【請求項２】 ロボットと、そのロボットを直線的に移
   動させる走行台車を含むとともに、その走行台車を冗長
   軸とする系の動作プログラムを作成する装置であって、
   オフラインティーチングに必要なデータを入力するため
   のデータ入力手段と、その入力データを用いて上記ロボ
   ットのティーチングデータを作成するオフラインティー
   チング手段と、オフラインティーチング時に得られたテ
   ィーチングデータを取り込み、上記走行台車の原点位置
   とロボットのアーム先端部との間の距離を複数の動作状
   態について演算する距離演算手段と、その各演算結果を
   用いて、各動作状態における走行台車の位置をあらかじ
   め設定された複数の離散的な位置のいずれかに決定して
   当該走行台車のティーチングデータとして設定する冗長
   軸位置設定手段と、その冗長軸位置設定手段および上記
   オフラインティーチング手段により得られた各ティーチ
   ングデータを設定した動作プログラムを出力するプログ
   ラム出力手段を備えていることを特徴とするロボットの
   動作プログラム作成装置。