JPH1083212A

JPH1083212A - 多関節ロボットの制御装置及びその制御方法

Info

Publication number: JPH1083212A
Application number: JP8236963A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Shimizu; 哲也清水; Takeyoshi Ninomiya; 健嘉二宮
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】多関節ロボットと周辺機器との衝突を確実に
防止することができる多関節ロボットの制御装置及びそ
の制御方法を提供する。【解決手段】記憶部６０には、ロボット４０に基本的
な作業位置及び姿勢を教示した基本プログラムと、ロボ
ット４０が一の基本的な作業位置から他の基本的な作業
位置に移動する際に経由する退避位置をロボット４０に
教示した退避プログラムとが記憶されている。データ変
換部３０は、上位コンピュータ２０から送られたロボッ
ト４０の行動パターンに関する情報に基づいて、その行
動パターンを実現するために必要な基本プログラム及び
退避プログラムを選定する。コントローラ５０は、その
選定された基本プログラム及び退避プログラムを記憶部
６０から取り出し、その取り出した基本プログラム及び
退避プログラムを用いて、ロボット４０の動作を制御す
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、たとえば煉瓦や住
宅用外壁パネル等をパレタイジングする場合等に用いら
れる多関節ロボットの制御装置及びその制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用煉瓦の製造工場では、プレス成形
された煉瓦は後に乾燥工程に移送されるが、この乾燥工
程を効率よく行うために、煉瓦をパレット上に一定の規
則に従って並べるパレタイジング作業を行っている。か
かるパレタイジング作業を自動化するために、多関節ロ
ボットとしてのパレタイジングロボットが多数導入さ
れ、実用に供されている。従来、パレタイジングロボッ
トは、オペレータが作業に必要な情報をティーチング
し、その情報にしたがって作業を実行させるティーチン
グプレイバック方式により動作されていた。しかし、製
鉄用煉瓦については、典型的な多品種少量生産を行って
いるため、ティーチング作業が膨大になり、オペレータ
の作業負荷が大きいという問題があった。このため、コ
ンピュータ活用によるオフラインティーチング方式やテ
ィーチングレス方式等が開発され、ティーチング作業の
負荷軽減を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、パ
レタイジングロボットは、煉瓦を受け取る作業、煉瓦を
パレット上に積む作業、各パレット間に挿入する保護シ
ートとしてのスペーサを受け取る作業等、いくつかの作
業が組み合わされた所定の行動パターンにしたがって動
作する。このようにパレタイジングロボットが複数の作
業を行う場合、一の作業位置から直接に他の作業位置に
移動すると、パレタイジングロボットのアームやハンド
が周辺機器と衝突して、パレタイジングロボットや周辺
機器を損傷してしまうことがある。このため、パレタイ
ジングロボットと周辺機器との衝突を確実に防止するこ
とができるパレタイジングロボットの制御方法の実現が
望まれている。

【０００４】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、多関節ロボットと周辺機器との衝突を確実に防
止することができる多関節ロボットの制御装置及びその
制御方法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明に係る多関節ロボットの制御装
置は、複数の作業位置にわたって所定の作業を行う多関
節ロボットであって、多関節ロボットが一の基本的な作
業位置から他の前記基本的な作業位置へ移動する際に退
避位置を経由して移動するように制御することを特徴と
するものである。

【０００６】また、上記の目的を達成するための請求項
２記載の発明に係る多関節ロボットの制御方法は、多関
節ロボットに基本的な作業位置及び姿勢を教示する複数
の基本プログラムと、前記多関節ロボットが一の前記基
本的な作業位置から他の前記基本的な作業位置へ移動す
る際に経由する退避位置を前記多関節ロボットに教示す
る複数の退避プログラムとを予め作成しておき、作業対
象物に関する作業計画に基づいて、前記複数の基本プロ
グラム及び前記複数の退避プログラムの中から所定のも
のを所定の順序で選定する工程と、前記作業計画に基づ
いて、前記選定された基本プログラムについての前記基
本的な作業位置及び姿勢に関する補正データを作成する
工程と、前記選定された基本プログラム及び退避プログ
ラムと前記補正データとに基づいて、前記多関節ロボッ
トを動作させる工程と、を具備することを特徴とするも
のである。

【０００７】作業計画は、たとえば製品の製造工場にお
ける生産計画のようなものであり、各種の作業対象物に
作業を施す順番、作業対象物の寸法・形状、作業対象物
の重量、作業対象物の個数等を定めたものを意味する。
また、基本的な作業位置とは、たとえば多関節ロボット
が作業対象物に施す一の作業に関する基準点、いわゆる
作業原点をいう。基本的な姿勢とは、たとえば多関節ロ
ボットのエンドエフェクタの一の作業面についての基準
となる姿勢をいう。退避位置は、多関節ロボットが一の
基本的な作業位置から他の基本的な作業位置へ移動する
際に、多関節ロボットのアームやハンドが周辺機器と衝
突しないような中間位置として設定される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
である多関節ロボットの制御方法を適用したパレタイジ
ング装置の概略ブロック図、図２はそのパレタイジング
装置の概略構成図である。本実施形態では、煉瓦の製造
工場において、多関節ロボットを用いて、煉瓦をパレッ
ト上に一定の規則にしたがって並べるパレタイジング作
業を行う場合について考える。製鉄用煉瓦については多
品種少量生産を行っているので、本実施形態のパレタイ
ジング装置としては、多関節ロボットのティーチング作
業の負荷を軽減するために、いわゆるティーチングレス
システムを採用している。

【０００９】かかるパレタイジング装置は、図１及び図
２に示すように、生産計画記憶部１０と、上位コンピュ
ータ２０と、データ変換部３０と、多関節ロボットとし
てのパレタイジングロボット４０と、パレタイジングロ
ボット用コントローラ５０と、記憶部６０と、煉瓦受取
台７０と、パレット台車８０と、スペーサ受取台９０
と、リジェクションコンベア１１０と、重量計測装置１
２０と、寸法計測装置１３０とを備えるものである。

【００１０】煉瓦受取台７０は、煉瓦２を置くための台
である。煉瓦２は、図示しない搬送手段により前工程で
あるプレス成形工程から煉瓦受取台７０に搬送される。
パレット台車８０は、パレット４を置くと共に、そのパ
レット４を搬送するためのものである。スペーサ置台９
０は、スペーサ６を置くための台である。スペーサ６
は、煉瓦２を積んだパレット４を何段にも積み上げる際
に、各パレット４間に挿入する鉄製の保護シートであ
る。このスペーサ６は、たとえばコンベア等によりスペ
ーサ置台９０に搬送される。また、リジェクションコン
ベア１１０は、品質不良の煉瓦を搬送するためのもので
あり、この上に載せられた煉瓦は別の場所に搬送され廃
棄されることになる。

【００１１】パレタイジングロボット４０は、煉瓦受取
台７０上に置かれた煉瓦２を把持し、煉瓦２を重量計測
装置１２０や寸法計測装置１３０上に設置したり、煉瓦
２をパレット４上に指定された積み姿勢でパレタイジン
グしたりするものである。また、パレタイジングロボッ
ト４０のエンドエフェクタ（end effector）４２は、プ
レス成形工程から搬送されるすべての寸法・形状の煉瓦
を把持することができるように、多数のパットを有する
吸着式ハンドとしている。また、図２において、一部切
り欠いた円輪状の領域Ｒ₀が、パレタイジングロボット
４０の作動領域である。

【００１２】記憶部６０は、パレタイジングロボット４
０についての基本プログラム及び退避プログラムを記憶
するものである。基本プログラムは、パレタイジングロ
ボット４０に基本的な作業位置及び姿勢を予めティーチ
ングして作成したものである。基本的な作業位置とは、
たとえば、煉瓦受取台７０から煉瓦２を受け取る際の作
業原点Ｏ₁、重量計測装置１２０上に煉瓦２を載置する
際の作業原点Ｏ₂、寸法計測装置１３０上に煉瓦２を載
置する際の作業原点Ｏ₃、煉瓦２をパレット４上に積む
際の作業原点Ｏ₄、スペーサ受取台９０からスペーサ６
を受け取る際の作業原点Ｏ₅、品質不良な煉瓦２をリジ
ェクションコンベア１１０に載せるための作業原点Ｏ₆
等である。基本的な姿勢とは、たとえばエンドエフェク
タ４２の一の作業面を水平にするというような基準とな
る姿勢のことである。また、退避プログラムは、パレタ
イジングロボット４０に退避位置を予めティーチングし
て作成したものである。退避位置とは、パレタイジング
ロボット４０と周辺装置との衝突を回避するために、パ
レタイジングロボット４０が一の基本的な作業位置から
他の基本的な作業位置へ移動する際に経由すべき位置の
ことである。ここで、退避位置Ｓ₁は、作業原点Ｏ₁と
作業原点Ｏ₂，Ｏ₃，Ｏ₆との間、作業原点Ｏ₂と作業
原点Ｏ₃との間、及び作業原点Ｏ₃と作業原点Ｏ₆との
間を移動する際に経由する位置であり、退避位置Ｓ
₂は、作業原点Ｏ₂，Ｏ₃と作業原点Ｏ₄との間を移動
する際に経由する位置である。退避位置Ｓ₃は、作業原
点Ｏ₁と作業原点Ｏ₄との間を移動する際に経由する位
置であり、退避位置Ｓ₄は、作業原点Ｏ₄と作業原点Ｏ
₅との間を移動する際に経由する位置である。

【００１３】生産計画記憶部１０は、煉瓦の製造工場に
おける煉瓦の生産計画を記憶している。生産計画は、煉
瓦の出荷スケジュールに基づいて、各種の煉瓦を生産す
る順番、煉瓦の寸法・形状、煉瓦の重量、煉瓦の総数等
を定めるものである。上位コンピュータ２０は、煉瓦の
生産計画にしたがって、パレタイジング作業工程を含む
各作業工程を管理するものである。特に、パレタイジン
グ作業工程においては、煉瓦の生産計画に基づいて、今
回パレタイジング作業を施す煉瓦について、パレタイジ
ングロボット４０の行動パターンを決定する。この行動
パターンは、パレタイジングロボット４０を各作業原点
及び退避位置にどのような順序で移動させるかを定めた
ものである。

【００１４】データ変換部３０は、上位コンピュータ２
０から送られた行動パターンに関する情報に基づいて、
その行動パターンを実現するために必要な基本プログラ
ムと退避プログラムを選定する。また、上位コンピュー
タ２０から送られた生産計画の中の煉瓦の寸法・形状に
関する情報に基づいて、ロボット位置・姿勢制御データ
を導出する。このロボット位置・姿勢制御データは、基
本的な作業位置及び姿勢に関する補正データとして算出
される。煉瓦をパレタイジングする場合には、ロボット
位置・姿勢制御データとして、後述するように、積み位
置補正データ、姿勢位置補正データ、厚み位置補正デー
タ、積み高さ位置補正データを算出することにしてい
る。パレタイジングロボット用コントローラ５０は、デ
ータ変換部３０で選定された基本プログラム及び退避プ
ログラムを記憶部６０から取り出し、その取り出した基
本プログラム及び退避プログラムと、データ変換部３０
から送られたロボット位置・姿勢制御データとに基づい
て、パレタイジングロボット４０の動作を制御する。

【００１５】重量計測装置１２０及び寸法計測装置１３
０は、プレス成形された煉瓦について品質検査を行うた
めのものである。重量計測装置１２０は、ロードセル
（loadcell ）により煉瓦の重量を計測する。寸法計測
装置１３０は、寸法計測ロボット１３２と、寸法計測ロ
ボット用コントローラ１３４と、レーザー変位計１３６
とを備える。寸法計測ロボット１３２としては、三軸直
交ロボットを用いており、この三軸直交ロボットにレー
ザー変位計１３６が搭載されている。重量計測装置１２
０及び寸法計測装置１３０で得られた重量及び寸法の計
測データは、上位コンピュータ２０にフィードバックさ
れる。上位コンピュータ２０は、重量及び寸法の計測デ
ータから比重を算出し、重量、寸法及び比重に関するデ
ータを、生産計画で定められた煉瓦の基準値と比較して
煉瓦の品質を判定する。品質が劣悪であると判定された
煉瓦は、パレタインジングロボット４０によりリジェク
ションコンベア１１０上に運ばれ、廃棄されることにな
る。このように、かかるパレタイジング装置では、重量
計測装置１２０及び寸法計測装置１３０を設けたことに
より、煉瓦の品質検査を行うと共に、煉瓦の品質の確保
を図っている。尚、重量計測及び寸法計測は、必ずしも
すべての煉瓦に対して行われるものではなく、どのよう
な頻度で重量計測及び寸法計測を行うかは、予め生産計
画で定められている。具体的には、生産計画の中に煉瓦
の品質が高級品であると記載されている場合には、すべ
ての煉瓦に対して計測を行い、一方、生産計画の中に煉
瓦の品質が低級品であると記載されている場合には、た
とえば煉瓦十個に対して一個の割合で計測を行う。

【００１６】いま、寸法計測装置１３０において煉瓦の
寸法を計測する方法を図３を用いて具体的に説明する。
図３はレーザー変位計１３６を走らせる軌跡及び測定の
基準点を示す図である。まず、煉瓦２は、パレタイジン
グロボット４０により把持され、煉瓦受取台７０から寸
法計測装置１３０の台盤上の所定位置に置かれる。そし
て、データ変換部３０は、上位コンピュータ２０から送
られた煉瓦の寸法・形状に関する情報に基づいて、寸法
計測ロボット１３２に搭載したレーザー変位計１３６を
初期測定点へ移動するための移動位置データを導出す
る。寸法計測ロボット用コントローラ１３４は、データ
変換部３０から送られた移動位置データに基づいて、レ
ーザー変位計１３６を所定の基準点に移動させると共
に、レーザー変位計１３６を基準点から所定方向に走ら
せながら、煉瓦２の寸法の計測を行う。ここで、図３に
おける点線が、レーザー変位計１３６を移動させる軌跡
を表す。

【００１７】煉瓦２の寸法を計測するために、最初に、
寸法計測装置１３０に定められたＸＹＺ座標系におい
て、煉瓦２の上面の四つの頂点Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄
の位置座標を求める。まず、レーザー変位計１３６が、
煉瓦２の上面の四つの基準点Ｐ ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃，Ｐ₀₄か
らＸ軸及びＹ軸に平行な方向であって、正又は負の向き
に移動したときに、これら各基準点Ｐ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃，
Ｐ₀₄から所定距離以内の範囲において、変位信号の急激
な変化を検出することにより、図３に示すような煉瓦２
のエッジ点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄，Ｐ₅，Ｐ₆，
Ｐ₇，Ｐ₈のＸＹ座標を求める。ここで、エッジ点
Ｐ₂，Ｐ₃は線分Ｑ₁Ｑ₂上に位置し、エッジ点Ｐ ₄，
Ｐ₅は線分Ｑ₂Ｑ₃上に位置し、エッジ点Ｐ₆，Ｐ₇は
線分Ｑ₃Ｑ₄上に位置し、エッジ点Ｐ₈，Ｐ₁は線分Ｑ
₄Ｑ₁上に位置する。そして、かかるエッジ点Ｐ₁〜Ｐ
₈のＸＹ座標を用いて、ＸＹ平面において、エッジ点Ｐ
₂，Ｐ₃を通る直線の方程式、エッジ点Ｐ₄，Ｐ₅を通
る直線の方程式、エッジ点Ｐ₆，Ｐ₇を通る直線の方程
式、エッジ点Ｐ₈，Ｐ₁を通る直線の方程式を求める。
その後、これらの直線の方程式の交点として、頂点
Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄のＸＹ座標を算出する。次に、
たとえば三つの基準点Ｐ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃においてレーザ
ー変位計１３６の出力値を求め、かかる出力値を各基準
点Ｐ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃での高さ寸法（Ｚ座標）に変換す
る。こうして得られた基準点Ｐ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃のＺ座標
と、基準点Ｐ₀₁，Ｐ₀₂，Ｐ₀₃についての既知のＸＹ座標
とから、煉瓦２の上面についての平面の方程式を求め
る。そして、各頂点Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄のＸＹ座標
をこの平面の方程式に代入することにより、四つの頂点
Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄の高さを算出する。こうして、
四つの頂点Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄のＸＹＺ座標が求め
られ、これから煉瓦２の寸法が計測される。

【００１８】次に、ロボット位置・姿勢制御データの生
成方法について説明する。ここでは、煉瓦として、図４
に示すような二種類のものを用いる場合を考える。図４
（ａ）に示す煉瓦を二面おち煉瓦と称し、図４（ｂ）に
示す煉瓦を四面おち煉瓦と称する。これら煉瓦の上面の
四つの頂点をＱ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄としたときに、そ
れぞれの頂点の高さをＣ，Ｃ1 ，Ｄ，Ｄ1 とする。二面
おち煉瓦では、Ｃ＝Ｃ1 、Ｄ＝Ｄ1 の関係が成り立って
いる。一方、四面おち煉瓦では、Ｃ≠Ｃ1 ≠Ｄ≠Ｄ1 の
関係になっている。

【００１９】最初に、二面おち煉瓦の場合について説明
する。データ変換部３０は、上位コンピュータ２０から
送られた煉瓦の寸法・形状に関する情報に基づいて、ロ
ボット位置・姿勢制御データとして、積み位置補正デー
タｌ、姿勢位置補正データΘ、厚み位置補正データｈ、
及び積み高さ位置補正データｄを求める。積み位置補正
データｌは、図５（ａ）に示すように、積み形態と寸法
情報に応じて定められ、ｌ＝ｆ（積み形態、寸法情報）・・・・（１）で与えられ、パレット上に積み重ねられる煉瓦の中心間
の間隔を定める。姿勢位置補正データΘは、図５（ｂ）
に示すように、 Θ＝ tan^-1（（Ｃ−Ｄ）／Ｗ）・・・・（２）で与えられる。ここで、Ｗは煉瓦の頂点Ｑ₁，Ｑ₂を含
む側面と煉瓦の頂点Ｑ₃，Ｑ₄を含む側面との距離であ
る。この場合、煉瓦の辺Ｑ₁Ｑ₂の方向とパレタイジン
グロボット４０の基準座標系（Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系）のＺ₀
軸とを一致させ、Ｚ₀軸の回りにエンドエフェクタ４２
をΘだけ回転させることにより、煉瓦の上面とエンドエ
フェクタ４２の作業面とを平行にすることができる。ま
た、厚み位置補正データｈは、図６（ａ）に示すよう
に、ｈ＝（Ｃ＋Ｃ1 ＋Ｄ＋Ｄ1 ）／４・・・・（３）で与えられ、煉瓦の上面の中央における高さを与える。
そして、積み高さ位置補正データｄは、図６（ｂ）に示
すように、積み形態と寸法情報に応じて定められ、ｄ＝ｇ（積み形態、寸法情報）・・・・（４）で与えられる。

【００２０】次に、四面おち煉瓦の場合について説明す
る。この場合、積み位置補正データｌ、厚み位置補正デ
ータｈ、積み高さ位置補正データｄについては、二面お
ち煉瓦の場合と同様にして作成される。しかし、四面お
ち煉瓦は、二面おち煉瓦と異なり四隅の高さがすべて異
なるため、エンドエフェクタ４２の回転軸をパレタイジ
ングロボット４０の基準座標系のＺ₀軸に一致できると
は限らない。したがって、（２）式に示す姿勢位置補正
データだけでは、煉瓦の上面とエンドエフェクタ４２の
作業面とを平行にすることができない。このため、パレ
タイジングロボット４０の基準座標系（Ｘ₀Ｙ₀Ｚ
₀系）から、パレタイジングロボット４０によって把持
される煉瓦の座標系（Ｘ₃Ｙ₃Ｚ₃系；以下、ワーク座
標系と称する。）に変換し、続いて、変換後のワーク座
標系においてエンドエフェクタ４２の姿勢位置補正デー
タを作成するという方法を採用する。

【００２１】いま、基準座標系（Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系）とワ
ーク座標系（Ｘ₃Ｙ₃Ｚ₃系）とは、一般に、図７に示
すような位置関係にある。ここでは、説明を簡単にする
ために座標系の並進を無視し、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系とＸ₃Ｙ
₃Ｚ₃系との原点が一致している場合、すなわち、Ｘ₀
Ｙ₀Ｚ₀系の原点からＸ₃Ｙ₃Ｚ₃系の原点へ引いたベ
クトル（Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀）がゼロベクトルである場合
を考えることにする。このとき、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系とＸ₃
Ｙ₃Ｚ₃系との間には、

【００２２】

【数１】という関係が成り立つ。ここで、変換行列Ｒは、

【００２３】

【数２】で与えられる。（５）式は、最初に、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系を
Ｚ₀軸の回りに角度αだけ回転してＸ₁Ｙ₁Ｚ₁系に移
り、次に、そのＸ₁Ｙ₁Ｚ₁系においてＹ₁軸の回りに
角度βだけ回転してＸ₂Ｙ₂Ｚ₂系に移り、さらに、そ
のＸ₂Ｙ₂Ｚ₂系においてＸ₂軸の回りに角度γだけ回
転してＸ₃Ｙ₃Ｚ₃系に移ることを表している。また、
変換行列Ｒを、

【００２４】

【数３】と書くことにすると、変換行列Ｒの各要素ｒ_ijは、Ｘ₀
Ｙ₀Ｚ₀系に対するＸ₃Ｙ₃Ｚ₃系の方向余弦を表す。
また、かかる方向余弦は、パレタイジングロボット４０
の位置と煉瓦の位置との関係から幾何学的に求めること
ができるので、幾何学的に求めた方向余弦の各値を
（６）式で与えられる変換行列Ｒの各要素に等しいとお
くことにより、回転角α，β，γの値を算出することが
できる。

【００２５】いま、パレタイジングロボット４０の位置
と煉瓦の位置との関係から変換行列Ｒの方向余弦を算出
する具体例を示す。ここで、図８に示すように、煉瓦の
上面の四つの頂点Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，Ｑ₄の下側に位置
する下面の頂点をそれぞれＱ ₀₁，Ｑ₀₂，Ｑ₀₃，Ｑ₀₄と
し、頂点Ｑ₁が一番高く、頂点Ｑ₃が一番低いものとす
る。そして、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系を、図８（ａ）に示すよう
に設定する。すなわち、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系の原点Ｏを、煉
瓦の下面の頂点Ｑ₀₁に一致させ、Ｙ₀軸をＯＱ₁方向
に、Ｘ₀軸をＯＱ₀₂方向に、Ｚ₀軸をＯＱ₀₄方向にと
る。また、Ｘ₃Ｙ₃Ｚ ₃系を、図８（ｂ）に示すように
設定することにする。すなわち、Ｘ₃Ｙ₃Ｚ₃系の原点
は、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系の原点に一致させ、Ｙ₃軸をＯＱ₁
方向にとる。そして、Ｚ₃軸を、煉瓦の上面を含む平面
と煉瓦の下面を含む平面との交線に平行となるように設
定する。換言すると、煉瓦の上面を含む平面がＸ₀軸、
Ｙ₀軸、Ｚ₀軸と交わる点をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとする
と、Ｚ₃軸を、直線ＡＣに平行となるように設定する。
この場合、Ｚ₀軸とＺ₃軸とのなす角度δは、 δ＝ tan^-1（ＯＡ／ＯＣ）・・・・（８）で与えられ、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系とＸ₃Ｙ₃Ｚ₃系との関係
は、

【００２６】

【数４】で与えられる。この（９）式と（６）式とから、回転角
α，β，γを決定することができる。こうして、基準座
標系（Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系）からワーク座標系（Ｘ₃Ｙ₃Ｚ
₃系）に変換することができ、回転角α，β，γのデー
タをパレタイジングロボット４０に入力することによ
り、パレタイジングロボット４０にワーク座標系（Ｘ₃
Ｙ₃Ｚ₃系）を認識させることができる。

【００２７】次に、煉瓦の上面を含む平面と煉瓦の下面
を含む平面とのなす角度θを求め、この角度θをワーク
座標系における姿勢位置補正データとする。煉瓦の上面
を表す平面の方程式は、Ｘ₀Ｙ₀Ｚ₀系において、ａＸ₀＋ｂＹ₀＋ｃＺ₀＝１（ここで、ａ＝１／ＯＡ、ｂ＝１／ＯＢ、ｃ＝１／Ｏ
Ｃ）で与えられ、その法線ベクトルｎ₁は、ｎ₁＝（ａ，ｂ，ｃ）である。一方、Ｚ₃Ｘ₃平面の法線ベクトルｎ₂は、ｎ₂＝（０，１，０）で与えられる。したがって、煉瓦の上面を含む平面と煉
瓦の下面を含む平面とのなす角度θは、

【００２８】

【数５】となる。ワーク座標系において、この姿勢位置補正デー
タθだけ、エンドエフェクタ４２をＺ₃軸の回りに回転
させることにより、煉瓦の上面とエンドエフェクタ４２
の作業面を平行することにができる。尚、ＯＡ，ＯＢ，
ＯＣの長さは煉瓦の寸法・形状に関する情報から計算さ
れる。

【００２９】次に、本実施形態の多関節ロボットの制御
方法について説明する。ここで、上位コンピュータ２０
は、今回パレタイジング作業を施す煉瓦２について、パ
レタイジングロボット４０の行動パターンを、煉瓦２の
重量及び寸法を計測して、その品質を検査した後、パレ
ット４上に並べるというように決定したとする。まず、
データ変換部３０は、上位コンピュータ２０から送られ
たパレタイジングロボット４０の行動パターンに関する
情報に基づいて、その行動パターンを実現するために必
要な基本プログラム及び退避プログラムを選定する。こ
の場合、具体的には、作業原点Ｏ₁についての基本プロ
グラム、退避位置Ｓ₁についての退避プログラム、作業
原点Ｏ₂についての基本プログラム、退避位置Ｓ₁につ
いての退避プログラム、作業原点Ｏ₃についての基本プ
ログラム、退避位置Ｓ₂についての退避プログラム、作
業原点Ｏ₄についての基本プログラムを、この順序で選
定する。また、データ変換部３０は、上位コンピュータ
２０から送られた生産計画の中の煉瓦の寸法・形状に関
する情報に基づいて、ロボット位置・姿勢制御データを
導出する。次に、パレタイジングロボット用コントロー
ラ５０は、データ変換部３０において選定された基本プ
ログラム及び退避プログラムを記憶部６０から所定の順
序で取り出す。そして、パレタイジングロボット用コン
トローラ５０は、この取り出した基本プログラム及び退
避プログラムと、データ変換部３０から送られたロボッ
ト位置・姿勢制御データとに基づいて、パレタイジング
ロボット４０の動作を制御する。

【００３０】実際、パレタイジングロボット４０は、こ
のように上位コンピュータ２０で定められた行動パター
ンにしたがって、まず、作業原点Ｏ₁に移動して煉瓦受
取台７０上に置かれた煉瓦２を把持した後、退避位置Ｓ
₁を経由して作業原点Ｏ₂に移動し、煉瓦２を重量計測
装置１２０上の所定位置に載置する。そして、重量計測
装置１２０において煉瓦２の重量が計測される。次に、
パレタイジングロボット４０は、重量計測装置１２０上
に載置された煉瓦２を把持した後、退避位置Ｓ ₁を経由
して作業原点Ｏ₃に移動し、煉瓦２を寸法計測装置１３
０上の所定位置に載置する。そして、寸法計測装置１３
０において煉瓦２の寸法が計測される。次に、上位コン
ピュータ２０は、重量計測装置１２０及び寸法計測装置
１３０で得られた重量及び寸法の計測データに基づい
て、煉瓦２の品質を判定する。煉瓦２の品質が良好であ
ると判定されると、パレタイジングロボット４０は、寸
法計測装置１３０上に載置された煉瓦２を把持した後、
退避位置Ｓ₂を経由して作業原点Ｏ₄に移動し、煉瓦２
をパレット４上の所定位置に並べることになる。

【００３１】一方、上位コンピュータ２０は、重量及び
寸法の計測データに基づいて煉瓦２の品質が劣悪である
と判定すると、その煉瓦２をリジェクションコンベア１
１０に載せるというパレタイジングロボット４０の行動
パターンを新たに決定する。そして、データ変換部３０
は、その新たな行動パターンに関する情報に基づいて、
作業原点Ｏ₃についての基本プログラム、退避位置Ｓ₁
についての退避プログラム、作業原点Ｏ₆についての基
本プログラムを、この順序で選定する。次に、パレタイ
ジングロボット用コントローラ５０は、この選定された
基本プログラム及び退避プログラムを記憶部６０から取
り出し、この取り出した基本プログラム及び退避プログ
ラムを用いてパレタイジングロボット４０の動作を制御
する。これにより、パレタイジングロボット４０は、寸
法計測装置１３０上に載置された煉瓦２を把持した後、
退避位置Ｓ₁を経由して作業原点Ｏ₆に移動し、品質不
良な煉瓦２をリジェクションコンベア１１０に載せるこ
とになる。

【００３２】本実施形態の多関節ロボットの制御方法で
は、多関節ロボットに基本的な作業位置及び姿勢を教示
した複数の基本プログラムと、多関節ロボットに退避位
置を教示した複数の退避プログラムとを予め作成してお
き、煉瓦の生産計画に基づいて、複数の基本プログラム
及び複数の退避プログラムの中から所定のものを所定の
順序で選定すると共に、煉瓦の生産計画に基づいて、そ
の選定された基本プログラムについての基本的な作業位
置及び姿勢に関するロボット位置・姿勢制御データを作
成した後、その選定された基本プログラム及び退避プロ
グラムとロボット位置・姿勢制御データとに基づいて、
多関節ロボットを動作させることにより、多関節ロボッ
トは一の基本的な作業位置から他の基本的な作業位置に
移動する際に、周辺機器と衝突しない退避位置を経由し
て動作することができるので、多関節ロボットと周辺機
器との衝突を確実に防止することができる。また、多関
節ロボットに基本的な作業位置や退避位置のみを教示し
ておけばよく、多関節ロボットの作業順序については教
示する必要がないので、ティーチング作業を飛躍的に軽
減することができる。このため、数百種類の煉瓦に対し
ても一台の多関節ロボットで対応することができると共
に、新種の煉瓦が追加された場合でもティーチング作業
を行うことなく容易にパレタイジングすることができ
る。

【００３３】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施形態では、煉瓦をパレタイジン
グする場合について説明したが、本発明の多関節ロボッ
トの制御方法は、たとえば住宅用外壁パネルをパレタイ
ジングする場合にも適用することができる。また、本発
明の多関節ロボットの制御方法は、パレタイジング作業
を行う場合だけでなく、多関節ロボットを用いて作業対
象物に所定の作業を施す場合であれば適用でき、その適
用範囲は非常に広いものである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、複数の作業位置にわたって所定の作業を行う
多関節ロボットであって、多関節ロボットが一の基本的
な作業位置から他の基本的な作業位置へ移動する際に退
避位置を経由して移動するように制御することにより、
多関節ロボットと周辺機器との衝突を確実に防止するこ
とができる多関節ロボットの制御装置を提供することが
できる。

【００３５】また、以上説明したように請求項２記載の
発明によれば、多関節ロボットに基本的な作業位置及び
姿勢を教示した複数の基本プログラムと、多関節ロボッ
トに退避位置を教示した複数の退避プログラムとを予め
作成しておき、煉瓦の生産計画に基づいて、複数の基本
プログラム及び複数の退避プログラムの中から所定のも
のを所定の順序で選定すると共に、煉瓦の生産計画に基
づいて、その選定された基本プログラムについての基本
的な作業位置及び姿勢に関する補正データを作成した
後、その選定された基本プログラム及び退避プログラム
と補正データとに基づいて、多関節ロボットを動作させ
ることにより、多関節ロボットは一の基本的な作業位置
から他の基本的な作業位置に移動する際に、周辺機器と
衝突しない退避位置を経由して動作することができるの
で、多関節ロボットと周辺機器との衝突を確実に防止す
ることができる多関節ロボットの制御方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である多関節ロボットの制
御方法を適用したパレタイジング装置の概略ブロック図
である。

【図２】そのパレタイジング装置の概略構成図である。

【図３】そのパレタンジング装置において寸法計測装置
のレーザー変位計を走らせる軌跡及び測定の基準点を示
す図である。

【図４】（ａ）は二面おち煉瓦を説明するための図、
（ｂ）は四面おち煉瓦を説明するための図である。

【図５】ロボット位置・姿勢制御データを説明するため
の図である。

【図６】ロボット位置・姿勢制御データを説明するため
の図である。

【図７】基準座標系とワーク座標系との関係を説明する
ための図である。

【図８】基準座標系に対するワーク座標系の方向余弦を
算出する具体例を説明するための図である。

【符号の説明】

２煉瓦４パレット６スペーサ１０生産計画記憶部２０上位コンピュータ３０データ変換部４０パレタイジングロボット４２エンドエフェクタ５０パレタイジングロボット用コントローラ６０記憶部７０煉瓦受取台８０パレット台車９０スペーサ受取台１１０リジェクションコンベア１２０重量計測装置１３０寸法計測装置１３２寸法計測ロボット１３４寸法計測ロボット用コントローラ１３６レーザー変位計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の作業位置にわたって所定の作業を
行う多関節ロボットであって、多関節ロボットが一の基
本的な作業位置から他の前記基本的な作業位置へ移動す
る際に退避位置を経由して移動するように制御すること
を特徴とする多関節ロボットの制御装置。
【請求項２】多関節ロボットに基本的な作業位置及び
姿勢を教示する複数の基本プログラムと、前記多関節ロ
ボットが一の前記基本的な作業位置から他の前記基本的
な作業位置へ移動する際に経由する退避位置を前記多関
節ロボットに教示する複数の退避プログラムとを予め作
成しておき、作業対象物に関する作業計画に基づいて、
前記複数の基本プログラム及び前記複数の退避プログラ
ムの中から所定のものを所定の順序で選定する工程と、前記作業計画に基づいて、前記選定された基本プログラ
ムについての前記基本的な作業位置及び姿勢に関する補
正データを作成する工程と、前記選定された基本プログラム及び退避プログラムと前
記補正データとに基づいて、前記多関節ロボットを動作
させる工程と、を具備することを特徴とする多関節ロボットの制御方
法。