JPH11224119A - ロボット動作パターン決定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットの動作パターンを決定するためのルー
ルを容易に変更することができるロボット動作パターン
決定装置を提供する。 【解決手段】ロボットの溶接部材と溶接部材の属性を示
すための複数のキーワードに従った複数の属性データと
を対応させた溶接属性データテーブルと、ロボットの動
作パターンとその動作パターンを決定するための同じキ
ーワードに従った複数の条件データとを対応させたパタ
ーン定義テーブルとを外部ファイル２００に記憶させて
おき、システム本体１００は溶接属性データテーブルの
作業対象のうち選択された作業対象に対応する複数の属
性データに基づいてパターン定義テーブルを検索するこ
とにより、溶接部材に対応する動作パターンを決定す
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、例えば溶接ロボッ
トにタッチセンシングを行わせるためのオフラインティ
ーチングにおいて用いられるロボット動作パターン決定
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶接ロボットによるタッチセ
ンシングなどのティーチング（教示）を行うときには、
作業対象となる溶接部材の形状等によってロボットの動
作パターンが異なることがある。このとき、従来のオフ
ラインティーチングシステムではプログラムとして記述
されたルールに従って、予め設定された動作パターンの
うちから適当な動作パターンを決定していた。また、人
が動作パターンを決定して、そのパターンコードを直接
入力することもあった。

【０００３】しかし、プログラムによってルールを記述
しておく方法では、動作パターンを新たに追加するとき
や、動作パターン決定のためのルールを変更するとき、
例えば「母材の長手方向に対して水平方向の立板は巻き
溶接をするが、垂直方向の立板は巻き溶接を行わない」
というルールが既にあり、その上で「水平方向の立板
で、かつ隣接部材が存在するときは巻き溶接をしない」
というルールを追加するようなとき、プログラムの追加
あるいは修正を行う必要がある。従来、このようなプロ
グラム変更は、ロボットの動作パターン決定の熟練者が
行わなければならなかった。

【０００４】また、人が動作パターンを決定してパター
ンコードを入力する方法では、同じ溶接部材でも人によ
って異なった動作パターンが決定されることがあり、さ
らに誤った動作パターンが決定されるおそれもあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のオフラインティーチングシステムでは、プログラムと
して記述されたルールに従って動作パターンを決定した
り、人が動作パターンを決定したりしていた。

【０００６】しかし、前者の方法では動作パターンやル
ールの追加・変更を行うときに、熟練者によるプログラ
ムの追加または修正が必要になり、後者の方法では誤っ
た動作パターンが決定されるおそれがあるという問題が
あった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
のものであり、プログラムの修正等を行うことなく、容
易に動作パターンやルールの追加・修正を行うことがで
きるロボット動作パターン決定装置および方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットの作
業対象と作業対象の属性を示すための予め設定された複
数のキーワードに従った複数の属性データとを対応させ
た属性データテーブルを記憶する属性データテーブル記
憶手段と、ロボットの動作パターンと動作パターンを決
定するための複数のキーワードに従った複数の条件デー
タとを対応させた条件データテーブルを記憶する条件デ
ータテーブル記憶手段と、属性データテーブルの作業対
象のうち選択された作業対象に対応する複数の属性デー
タに基づいて条件データテーブルを検索することによ
り、選択された作業対象に対応する動作パターンを決定
する動作パターン決定手段とを備えている。ここで、属
性データテーブル記憶手段および条件データテーブル記
憶手段としては共通の外部ファイルが用いられることが
望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のロ
ボット動作パターン決定装置を溶接ロボットに適用した
実施形態について説明する。図１は、システムの構成を
示したブロック図である。同図に示されるように、シス
テム本体１００はパターン定義テーブル用キーワード抽
出部１０１、溶接属性データテーブル用キーワード値抽
出部１０２、パターン定義テーブル用キーワード値抽出
部１０３、キーワード値比較部１０４およびパターンコ
ード抽出部１０５から構成されており、このシステム本
体１００とは別に外部ファイル２００が設置されてい
る。

【００１０】外部ファイル２００には、溶接部材とその
溶接部材の属性を示すための所定のキーワードに従った
複数の属性データとを対応させた溶接属性データテーブ
ルが格納されており、さらに溶接ロボットの動作パター
ンとその動作パターンを決定するための同じキーワード
に従った条件データとを対応させたパターン定義テーブ
ルとが格納されている。システム本体１００は、外部フ
ァイル２００に格納された溶接属性データテーブルおよ
びパターン定義テーブルに基づいて溶接部材に応じた動
作パターンを決定するものである。

【００１１】溶接属性データテーブルは、溶接ロボット
において用いられる溶接部材の名称（部材名）を行と
し、溶接部材の特徴を示すためのキーワードを列とする
表形式のデータであり、各溶接部材の属性データは各キ
ーワードの値として設定される。

【００１２】図２は、このような溶接属性データテーブ
ルの例を示している。この場合、キーワードとして、溶
接部材に隣接する部材（隣接部材）の数を示す「隣接コ
ード」、溶接部材が何面の立板に接しているかを示す
「接合面数」、溶接部材の端部の形状を示す「端部形
状」が規定されており、溶接ロボットで使用される溶接
部材として「溶接線１〜ｎ」の各々について各キーワー
ドの値が設定される。例えば、「溶接線１」は「隣接コ
ード」が「０（隣接なし）」、「接合面数」が「２」、
「端部形状」が「ノーマルカット」という特徴を有す
る。

【００１３】一方、パターン定義テーブルは溶接ロボッ
トで決定される動作パターンの名称およびパターンコー
ドを行とし、それらの動作パターンを決定する条件を示
すためのキーワードを列とする表形式のデータである。
キーワードは、上述した溶接属性データテーブルのキー
ワードと相対応したものが用いられる。この場合、各動
作パターンを決定するための条件、すなわち動作パター
ン決定のためのルールは、各キーワードの値（条件デー
タ）の組み合わせとして規定される。

【００１４】図３は、このようなパターン定義テーブル
の例を示している。この場合、溶接ロボットによって決
定される動作パターンとして、「２面隅部の水平溶接
（隣接なし）」、「２面隅部の水平溶接（隣接あ
り）」、「３面コーナ隅部の水平溶接（スカラップな
し）」、「３面コーナ隅部の水平溶接（スカラップあ
り）」が設定され、順にパターンコード０〜３が割り当
てられている。また、キーワードとして図２に示した溶
接属性データテーブルと相対応する「隣接コード」、
「接合面数」、「端部形状」が設定されており、全体と
して４行４列のデータ構造となっている。この場合、各
動作パターンを決定するための条件がキーワードの値の
組み合わせとして定められ、全体として動作パターン決
定のためのルールを構築している。

【００１５】上述したように、このパターン定義テーブ
ルに基づいて溶接部材に対応する動作パターンが決定さ
れる。例えば、「隣接コード」が「０（隣接なし）」、
「接合面数」が「２」の溶接部材に対しては、動作パタ
ーンは「２面隅部の水平溶接（隣接なし）」となる。な
お、「端部形状」が「任意」という条件より、溶接部材
の端部形状は問題にならない。

【００１６】次に、図４〜７を参照して、図３に示され
た各動作パターンについて溶接ロボットのタッチセンシ
ングを行う場合を例にとって説明する。なお、図４〜図
７において（ａ）は上面図を表し、（ｂ）は側面図を表
している。また、矢印はタッチセンシングの動作経路、
具体的には溶接ロボットのトーチ先端の動作経路を表し
ている。

【００１７】図４は、パターンコード０の「２面隅部の
水平溶接（隣接なし）」によるタッチセンシングの例を
示している。ここで、母材Ｐの表面（母材面）に立板Ａ
が立てられ、溶接ロボットのトーチ先端は最初、立板Ａ
の側面上部（矢印１の始端）に位置しているものとす
る。

【００１８】この場合、まずトーチ先端を矢印１，２の
ように移動させて母材面に対するタッチセンシングを行
い、次に矢印３，４のように移動させて立板Ａの側面に
対するタッチセンシングを行う。次に、トーチ先端を矢
印５，６のように移動させて立板Ａの端部側にまわり込
ませ、矢印７，８のように移動させて立板Ａの端部のタ
ッチセンシングを行った後、矢印９のように移動させて
動作を終了する。すなわち、動作パターン全体として
は、母材面、立板Ａの側面、立板Ａの端部という順にタ
ッチセンシングが行われる。

【００１９】図５は、パターンコード１の「２面隅部の
水平溶接（隣接あり）」によるタッチセンシングの例を
示している。図４で示した例と比べると、立板Ａに隣接
する立板Ｂが設けられている点が異なっており、図４の
例においてトーチ先端を矢印５，６のように移動させる
ときに、立板Ｂの側面に対するタッチセンシングを行う
必要がある。従って、動作パターン全体としては母材
面、立板Ａの側面、隣接する立板Ｂの側面、立板Ａの端
部という順のタッチセンシングとなる。

【００２０】図６は、パターンコード２の「３面コーナ
隅部の水平溶接（スカラップなし）」によるタッチセン
シングの例を示している。同図に示されるように、母材
Ｐ上には立板Ａの端部と突合わせの立板Ｂの側面とが接
するように設置されている。この場合、トーチ先端を矢
印１，２のように移動させて母材面に対するタッチセン
シングを行い、次に矢印３，４のように移動させて立板
Ａの側面に対するタッチセンシングを行って、さらに矢
印５，６のように移動させて立板Ｂの側面のタッチセン
シングを行った後、矢印７のように移動させて動作を終
了する。すなわち、動作パターン全体としては、母材
面、立板Ａの側面、立板Ｂの側面という順にタッチセン
シングが行われる。

【００２１】図７は、パターンコード３の「３面コーナ
隅部の水平溶接（スカラップあり）」によるタッチセン
シングの例を示している。図６で示した例に比べると、
立板Ａの端部にスカラップＳがある点が異なっている。
この場合、図６の例のように母材面（矢印１，２）、立
板Ａの側面（矢印３，４）、立板Ｂの側面（矢印５，
６）という順でタッチセンシングを行った後、矢印７の
ようにトーチ先端をスカラップＳの側面に移動させ、さ
らに矢印８，９のように移動させてスカラップＳのタッ
チセンシングを行い、それから矢印１０，１１のように
移動させて動作を終了する。この結果、動作パターン全
体としては母材面、立板Ａの側面、立板Ｂの側面、立板
ＡのスカラップＳという順にタッチセンシングが行われ
る。

【００２２】次に、図８を参照して動作パターンを決定
するときの具体的な手順について説明する。なお、以下
では図２に示した溶接属性データテーブルおよび図３に
示したパターン定義テーブルに基づき、溶接ロボットの
作業対象として図２中の溶接線ｎが選択された場合を例
にとって説明を行う。

【００２３】まず、パターン定義テーブル用キーワード
抽出部１０１は外部ファイル２００のパターン定義テー
ブルを参照して、パターン定義テーブルの行数Ｊ、キー
ワード個数Ｋ、キーワードＷ₁，Ｗ₂，…，Ｗ_Kを求める
（ステップＳ１）。図３に示されたパターン定義テーブ
ルの場合、行数Ｊが４、キーワード個数Ｋが３となり、
キーワードＷ₁が「隣接コード」、キーワードＷ₂が「接
合面数」、キーワードＷ₃が「端部形状」となる。

【００２４】次に、溶接属性データテーブル用キーワー
ド値抽出部１０２は外部ファイル２００内の溶接属性デ
ータテーブルを参照して、溶接線ｎの特徴を示すキーワ
ードＷ_k（ｋ＝１〜Ｋ）の値を全て求める。

【００２５】具体的には、溶接属性データテーブル用キ
ーワード値抽出部１０２は溶接属性データテーブルおよ
びパターン定義テーブルの列番号に対応するポインタｋ
の初期値を０に設定し（ステップＳ２）、そのポインタ
ｋの値を１増やしてから（ステップＳ３）、処理対象と
なった溶接線ｎのキーワードＷ_kの値を取り出し（ステ
ップＳ４）、ステップＳ２，Ｓ３の処理をｋ＜Ｋとなら
なくなるまで繰り返すことにより（ステップＳ５）、溶
接線ｎの特徴を示す全てのキーワードＷ_kの値を求め
る。

【００２６】例えば、図２に示される溶接属性データテ
ーブルに基づき、溶接線ｎの特徴は「隣接コード」が
「２（突合わせ）」、「接合面数」が「３」、「端部形
状」が「Ｒ（スカラップ）」として求められる。

【００２７】次に、このようにして求められた溶接線ｎ
の各キーワードＷ_kの値に基づいてパターン定義テーブ
ルを検索し、溶接線ｎに対応する動作パターンを決定す
る。この場合、パターン定義テーブル用キーワード値抽
出部１０３がパターン定義テーブルの各動作パターンの
キーワードＷ_kの値を取り出す。キーワード値比較部１
０４は、そのキーワードＷ_kの値と対応する溶接線ｎの
キーワードＷ_kの値とを比較する。そして、全てのキー
ワードＷ_kの値が一致した動作パターンが存在したと
き、パターンコード抽出部１０５はその動作パターンの
パターンコードを溶接ロボットに伝える。

【００２８】具体的には、パターン定義テーブル用キー
ワード値抽出部１０３はまず溶接属性データテーブルお
よびパターン定義テーブルの列番号に対応するポインタ
ｋと、行番号に対応するポインタｊの初期値をそれぞれ
０に設定し（ステップＳ６）、続けてポインタｊに１を
加え（ステップＳ７）、ポインタｋに１を加えることに
より（ステップＳ８）、検索開始の設定と検索のための
ポインタの設定と行う。

【００２９】次に、パターン定義テーブル用キーワード
値抽出部１０３はパターン定義テーブルにおいてｊ行目
でｋ列目のキーワードＷ_kの値を取り出して（ステップ
Ｓ９）、そのキーワードＷ_kの値をキーワード値比較部
１０４に送る。

【００３０】キーワード値比較部１０４は、パターン定
義テーブル用キーワード値抽出部１０３から送られたキ
ーワードＷ_kの値と、ステップＳ３〜Ｓ５によって求め
られた溶接線ｎのキーワードＷ_kの値とを比較する（ス
テップＳ１０）。

【００３１】この結果、二つのキーワードＷ_kの値が一
致したときは（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ポインタｋ
＜Ｋとならなくなるまで、すなわち同じｊ行の全てのキ
ーワードＷ_kに対する検索が終わるまで、ステップＳ８
〜Ｓ１０の処理を繰り返す（ステップＳ１２）。

【００３２】そして、パターン定義テーブルにキーワー
ドＷ_kの値が溶接線ｎのキーワードＷ_kの値と全て一致す
るような動作パターンが設定されていたとき（ステップ
Ｓ１２でＮｏ）、それを溶接線ｎにタッチセンシングを
行うための動作パターンと決定する。これに応じて、パ
ターンコード抽出部１０５は対応するパターンコードを
取り出して溶接ロボットに通知する（ステップＳ１
４）。

【００３３】一方、溶接線ｎとパターン定義テーブルと
の二つのキーワードＷ_kの値が一致しなかったときは
（ステップＳ１０でＮｏ）、ポインタｊ＜Ｊとならなく
なるまで（ステップＳ１１）、すなわちパターン定義テ
ーブルの全ての行に対する検索が終わるまで、ステップ
Ｓ７〜Ｓ１０の処理を繰り返す。なお、ステップＳ１１
でＹｅｓとなって処理を繰り返すときは、ポインタｋの
値を０（初期状態）に戻し（ステップＳ１５）、次の行
の最初のキーワードＷ₁から検索が行われるようにす
る。

【００３４】この結果、パターン定義テーブルにキーワ
ードＷ_kの値が溶接線ｎのキーワードＷ_kの値と全て一致
するような動作パターンが設定されていなかったとき
（ステップＳ１１でＮｏ）、パターンコード抽出部１０
５は「該当パターンコードなし」という結果をユーザに
通知する（ステップＳ１３）。なお、このような事態は
例えば溶接属性データテーブルあるいはパターン定義テ
ーブルの作成ミスがあったときに生じる。

【００３５】以上の処理によって、溶接線ｎに応じた動
作パターンが決定される。例えば、図２中の溶接線ｎで
は「隣接コード」が「２（突合わせ）」、「接合面数」
が「３」、「端部形状」が「Ｒ（スカラップ）」である
ため、図３のパターン定義テーブルの検索を行うと、
「３面コーナ隅部の水平溶接（スカラップあり）」とい
う動作パターンが決定され、溶接ロボットにはこれと対
応するパターンコード３が通知される。

【００３６】次に、パターン定義テーブルに動作パター
ンを追加する場合について説明する。今、図９に示され
るように、２面隅部の水平溶接として狭隘の場合の動作
パターンを追加することを考える。これは、まず矢印
１，２のように母材面に対するタッチセンシングを行
い、次に矢印３，４のように立板Ａの側面に対するタッ
チセンシングを行って、さらに矢印５，６のように立板
Ｂの側面のタッチセンシングを行った後、矢印７のよう
に移動させて動作を終了する動作パターンである。

【００３７】ここで、このような動作パターンを決定す
るための条件を「隣接コード」が「３（狭隘）」、「接
合面数」が「２」、「端部形状」が「任意」に設定する
ものとすると、例えば図３に示されるパターン定義テー
ブルの５行目に「隣接コード」が「３（狭隘）」、「接
合面数」が「２」、「端部形状」が「任意」となる「２
面隅部の水平溶接（狭隘）」という動作パターンをパタ
ーンコード４として追加することにより、図１０に示さ
れるようにパターン定義テーブルが変更される。

【００３８】同様にして、パターン定義テーブルのキー
ワードＷ_kを増やすこともできる。この場合、パターン
定義テーブルの全ての動作パターンに対して、追加され
たキーワードＷ_kの値を設定しておく必要があるが、特
に条件を追加する必要がなければそのキーワードＷ_kの
値を「任意」にしておけばよい。

【００３９】このように、パターン定義テーブルの内容
を変更、すなわち動作パターン決定のためのルールを変
更すると、その変更内容は動作パターン決定のための処
理、つまり図８のフローチャートにおいてステップＳ１
の処理を行って得られるパターン定義テーブルの行数
Ｊ、キーワード個数Ｋ、キーワードＷ₁〜Ｗ_Kの値の変化
として反映される。

【００４０】つまり、動作パターン決定のためのルール
を変更したとしても、そのルールに基づいて動作パター
ンを決定するためのプログラムのロジック、ここでは図
８のフローチャートで示される処理自体は変更する必要
がない。従って、従来のようにプログラムの追加または
修正を行うことなく、ユーザが容易に動作パターン決定
のためのルールを追加または修正することが可能にな
る。

【００４１】なお、上記実施形態では溶接ロボットによ
るタッチセンシングの場合を例にとって説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、溶接ロボットに
よる溶接作業、あるいは塗装ロボットのような他のロボ
ットを動作させる場合など種々変形して実施することが
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ボットの作業対象とその作業対象の属性を示すための予
め設定された複数のキーワードに従った複数の属性デー
タとを対応させた属性データテーブルを設定し、ロボッ
トの動作パターンとその動作パターンを決定するため
の、属性データテーブルと同じ複数のキーワードに従っ
た複数の条件データとを対応させた条件データテーブル
を設定しておき、属性データテーブルの作業対象のうち
ユーザに選択された作業対象に対応する複数の属性デー
タに基づいて条件データテーブルを検索することによ
り、選択された作業対象に対応する動作パターンを決定
している。

【００４３】従って、条件データテーブルの内容を変更
するだけで、動作パターン決定のためのルールを変更す
ることができる。つまり、従来のようにプログラムの追
加あるいは修正を行うことなく、容易にロボットの動作
パターン決定のためのルールの追加・修正を行うことが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るロボット動作パター
ン決定装置の構成を示すブロック図

【図２】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おける溶接属性データテーブルの例を示す図

【図３】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おけるパターン定義テーブルの例を示す図

【図４】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おける動作パターンの例を示す図

【図５】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おける動作パターンの例を示す図

【図６】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おける動作パターンの例を示す図

【図７】同実施形態のロボット動作パターン決定装置に
おける動作パターンの例を示す図

【図８】同実施形態のロボット動作パターン決定装置の
動作を説明するためのフローチャート

【図９】同実施形態のロボット動作パターン決定装置の
パターン定義テーブルに追加する動作パターンの例を示
す図

【図１０】同実施形態のロボット動作パターン決定装置
のパターン定義テーブルに動作パターンを追加したとき
の例を示す図

【符号の説明】 １００…システム本体 １０１…パターン定義テーブル用キーワード抽出部 １０２…溶接属性データテーブル用キーワード値抽出部 １０３…パターン定義テーブル用キーワード値抽出部 １０４…キーワード値比較部 １０５…パターンコード抽出部 ２００…外部ファイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの作業対象と該作業対象の属性を
   示すための予め設定された複数のキーワードに従った複
   数の属性データとを対応させた属性データテーブルを記
   憶する属性データテーブル記憶手段と、 前記ロボットの動作パターンと該動作パターンを決定す
   るための前記複数のキーワードに従った複数の条件デー
   タとを対応させた条件データテーブルを記憶する条件デ
   ータテーブル記憶手段と、 前記属性データテーブルの作業対象のうち選択された作
   業対象に対応する複数の属性データに基づいて前記条件
   データテーブルを検索することにより、該選択された作
   業対象に対応する動作パターンを決定する動作パターン
   決定手段とを備えたことを特徴とするロボット動作パタ
   ーン決定装置。
2. 【請求項２】前記属性データテーブル記憶手段および前
   記条件データテーブル記憶手段として共通のファイルが
   用いられることを特徴とする請求項１記載のロボット動
   作パターン決定装置。
3. 【請求項３】ロボットの作業対象と該作業対象の属性を
   示すための予め設定された複数のキーワードに従った複
   数の属性データとを対応させた属性データテーブルを設
   定し、 前記ロボットの動作パターンと該動作パターンを決定す
   るための前記複数のキーワードに従った複数の条件デー
   タとを対応させた条件データテーブルを設定し、 前記属性データテーブルの作業対象のうち選択された作
   業対象に対応する複数の属性データに基づいて前記条件
   データテーブルを検索することにより、該選択された作
   業対象に対応する動作パターンを決定することを特徴と
   するロボット動作パターン決定方法。