JPS58176705A - 工業用ロボツトの経路記憶方法及び記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボットを動がして、この工業用ロボッ
トが移動する経路上の点を順次記憶し、再生時にはこの
記憶情報を順次に読み出して、この記憶情報に基づいて
ロボットを動かすようにした工業用ロボットの経路記憶
方法及び記憶装置に関する。

工業用ロボットの教示方法には、教示位置データの記憶
方法から大別すると、ＦＴＰ方式とＣＰ方式とがある。

前者は、記憶容量を小さくできる点で優れるが、複雑な
形状では再生精度に問題がある。これに対し、後者のＣ
Ｐ方式は、複雑な形状の教示には優れるが、記憶容量の
点で問題がある。

たとえば、特公昭５５−３７７６８号公報のように、パ
ルス発生器を用いて機械的に定距離サンプリングするＣ
Ｐ教示型ロボットでは、第１図の如き経路Ｓを教示する
場合、図中黒丸で示す教示点Ｐ、Ｐ、　　を記憶し、再
生時はその間を直線で再生する。このため、教示点Ｐ間
のピッチは相当細かくしないと再生精度が劣化する。現
用の溶接ロボットのうちには、２１！Ｉピツチでサンプ
リングするものがあるが、例えば１ｆｎの溶接線を教示
するのに５００点も記憶しなければならず、大容量の記
憶装置が必要となる。

一方、このような記憶容量の問題を解消する試みとして
、特開昭５６−１１４６８５号公報のものがある。この
開示技術では、最も新しく記憶した第１点と、この第１
点を記憶する直前に記憶した第２点とを直線で結ぶ延長
線から、ロボットの経路教示対象部が一定値八１以上離
れたときに、その経路制御対象部の位置を、第１点の次
にロボット手先が通る第４点として記憶するようにして
、経路制御対象部が経路教示時に直線上、あるいは直線
に近Ｖ線上′を移動しているときには記憶手段には経路
制御対象部の位置に関する書き込みは行なわれず、した
がって記憶手段の記憶容量を無駄なく有効に使用できる
ものである。

しかしながら、この開示技術でも、再生は直線の折れ線
で近似するため、誤差の許容値Δｌを小さくしようとす
ると、複雑な形状（ｉ％に曲線部の多い形状）では相当
多数の点を記憶しなければならず、直線部では記憶容量
が節約できる反面、適用しうる形状に制限がある。

そこで、本発明は、教示経路の形状のいかんにかかわら
ず記憶容量の小さい記憶手段ですむ工業用ロボットの経
路記憶方法を提供することおよびこの方法を実施する記
憶装置を構成することを基本的な目的としている。

すなわち、本発明では、数記憶手段に記憶した現在の最
も新しい点Ｐｎ−０がら工業用ロボットの現在位置Ｐま
での距離ｌを演算し、該距離ｌが予め定めたピッチｌ。

に達した時その点Ｐｎを前記数記憶手段に記憶するとと
もに、前記点Ｐｎ、の１つ前に記憶した点Ｐｎ−２と点
Ｐｎ−０を結んだ線と点Ｐ、□と前記点Ｐｎとを結んだ
線とのなす角へを前記点Ｐｎと対をなすデータとして前
記数記憶手段に記憶し、順次仮記憶された前記角ａｎの
うち最も古い角ａ□と前記角ａｎとの差が予め定めた許
容差Δａよりも大きくなった時に、最も古い点Ｐ□と最
新の点Ｐ。とこの２点の中間の他の１点−との合計３点
の位置データを本記憶手段（主記憶手段）に転送し、再
生時に円弧補間する位置データとして記憶する一方、前
記数記憶手段には前記最新の点Ｐｎおよび角ａｎのデー
タを初期値Ｐ□、ａ□として残し他のデータは全て消却
するようにして、教示を進めてゆくものである。

このようにすることにより、ｎ点分の記憶が実質的に３
点で済み、ＣＰ方式の教示で最大の欠点である記憶容量
の問題が解消できるとともに、曲線部の多い複雑な形状
でも少ない記憶容量でかつ再生時にはなめらかな軌跡を
実現できる。

なお、直線は半径が無限大の円弧として再生するか、あ
るいは一定半径以上は直線で結ぶ。

以下、添付図′面により本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図において、Ｒは工業用ロボットの本体であり、■
はベース、２は回転テーブルである。回転テーブル２の
囲りに歯３が設けられる。一方、ベース１に電動機４を
固定し、これにピニオンギヤ５を直結する。そしてピニ
オンギヤ５と歯３とを噛合させ、回転テーブル２が垂直
旋回軸を中心として矢印で示すθ方向へ旋回可能とする
。回転テーブル２に第１アーム６をピン（図示せず）で
枢着する。油圧アクチュエータ７ｑヘツド８をピン９で
回転テーブル２に枢着し、ロッド１０をピン１１で第１
アーム６に枢着する。そして油圧アクチュエータ７で第
１アーム６を矢印で示すφ方向へ旋回できるようにする
。第１アーム６に第２アーム１２をピン（図示せず）で
枢着する。油圧アクチュエータ１３のヘッド１４をピン
１５により第１アーム６に枢着し、ロッド１６をピン１
７により第２アーム１２に枢着する。そして油圧アクチ
ュエータ１３で第２アーム１２を矢印ψ方向へ旋回可能
とする。第２アーム１２の先端に水平旋回軸を有し矢印
α方向に旋回可能な第１揺動モータ１８を設ける。第１
揺動モータ１８に第２揺動モータ１９を取りつける。こ
の第２揺動モータ１９は第１揺動モータ１８の揺動軸に
対して直角をなす揺動軸を有し、矢印β方向に揺動でき
るようにする２、第２揺動モータ１９に一対のフィンガ
加を設け、このフィンガ２０で溶接用トーチ２１を保持
する。

第３図にも示す、位置検出手段２２　、２３　、２４．
２５および２６を設け、ベース１に対する回転テーブル
２の姿勢θ、回転テーブル２に対する第１アーム６の姿
勢φ、第１アーム６に対する第２アーム１２の姿勢ψ、
第２アーム１２に対する第１揺動モータ１８の姿勢ａ１
第１揺動モータ１８に対する第２揺動モータ１９の姿勢
βを夫々検出する゛ようにする。

第３図において、２７はバッファメモリ等の仮記憶手段
、２８はＩＣメモリ等の主記憶手段、２９はマイクロコ
ンピュータ等の演算処理手段である。仮記憶手段２７は
トーチ２１の先端に相当する教示経路上の点を定距離毎
に順次記憶するとともにこの点に関する他の情′報も記
憶することができる。主記憶手段２８は前記教示経路上
の点のうち特定点の位置データを再生時に円弧補間用の
位置データとして記憶する。すなわち前記仮記憶手段２
７に記憶された位置データのうち特定のもののみを記憶
する。

演算処理手段器は位置検出手段２２〜２６の出力を受け
てトーチ２１の現在位置Ｐを演算する。また、仮記憶手
段２７から該記憶手段ｎが記憶している最も新しい点Ｐ
。−□の位置データを読今出し、この点Ｐｎ−１と現在
位置Ｐとの間の距離ｌを演算する。第４図の説明図に示
すように、この距離ｌが予め演算処理手段２９中に設定
したピッチ１０に達した時、その時の点Ｐｎの位置デー
タを仮記憶手段に書き込む。演算処理手段器はさらに、
仮記憶手段２７より、前記点Ｐｎ−□を記憶する直前に
記憶した点Ｐゎ２の位置データを読み出し、この点Ｐｎ
−２と前記点Ｐｎ−０とを結んだ線と点Ｐｎ−０と最新
に求めた点Ｐ。を結んだ線とのなす角度へを演算して求
め、最新の点Ｐｎと対をなす角度データとして仮記憶手
段に書き込む。

その後、演算処理手段は、順次に仮記憶された前記角ａ
ｎ（ａ□、　ａ２．　ａ３．・・・、ａｎ）の゛うち最
も古い角度データである点Ｐ□と対をなす角度ａ工を読
み出し、前記角度へと角度ａ工との差を演算する。この
演算して求めた差（ａｌｌ−ａ□）が、予め演算処理手
段２９中に設定した許容値△ａよりも大きいとき、仮記
憶手段２７に記憶している位置データの内最も古い点Ｐ
□（仮記憶手段ｎの初期値）と、最新に記憶した点Ｐｎ
と、この２点Ｐよ、Ｐｎの中間の他の１点へ（］＜ｍ＜
ｎ）との合計３点の位置データ（後で述べるｘ、ｙ、ｚ
又はθ、φ、ψ、α、β）を仮記憶手段２７から読み出
し主記憶手段２８に転送し記憶させる。これと同時に、
演算処理手段２９は仮記憶手段２７に指令を与え、最新
の点Ｐｎおよび角へのデータのみを仮記憶手段訂の初期
値Ｐｘ　、　ａ工として残し、他のデータをすべて消却
するようにする。

以下同様に繰り返し、角度差が前記許容値Δａより大き
くなった時点で、点Ｐ工、’Ｐｍ、Ｐｎを順次に主記憶
手段舘に格納してゆく。もつとも、場合により、この３
点中最も古い点Ｐ１は前回記憶した最も新しい点と同じ
であるため、記憶を省略してもよく、記憶容量め節約の
うえで有利である。

さて、位置検出手段２２〜２６の出力θ、φ、ψ。

α、βの値から、トーチ２１の先端の直交座標上でノ値
ｘ　、　Ｙ　、　Ｚ　（ナオ、Ｐ（Ｘ、Ｙ　　Ｚ）ｆ６
る）は、 で求めることができる。逆に直交座標上での値Ｘ。

ｙ、ｚからθ、φ、ψ、α、βの値は、で求めることが
できる。なお、Ａは工業用ロボットの構成で決まる行列
式であり、Ａ−１はＡの逆行列である。また、第４図に
示した角度へは、３点Ｐｎ−２．Ｐｎ−０．Ｉｎの各ｘ
、ｙの値より求めることができる。

このように、位置検出手段２２〜２６の出力θ、φ。

ψ、α、βの値を受けてから、仮記憶手段２７に初期値
のみ残し、主記憶手段２８へＰ工（ｘ−Ｌ、Ｙ工、Ｚ工
。

０４、θ５）、Ｐｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、へ、θ４．θ５）お
よび−（ＸＩｌｎ、Ｙｍ、ｚｍ、θ４．θ５）の合計３
点を記憶させる、演算処理手段加のはたらきについては
、第５Ａ図。

第５Ｂ図の詳細なフロー図に従う。もちろん、これら夫
々の処理は、演算処理手段２９に内蔵されるソフトウェ
アプログラムで実行することができる。

次に、第６図の教示経路Ｓに沿って教示する具体例を説
明する。第２図に示したロボット本体孔の先端に力を加
えて動かすか、又はリモコンボックスを遠隔操作して、
溶接トーチ２１を動かす。溶接トーチ２１の先端が最初
の点Ｐ工から点Ｐ２に達した時、この間の距離がｌ。に
なるため、点Ｐ２が仮記憶手段２７に記憶される。また
、点ＰよとＰ２を結ぶ直線と、その前の点を結ぶ直線と
のなす角ａがそれ以前のａの値と比較されるが、点Ｐ工
の前には点がなく、比較できないため点Ｐ２の角ａ２が
仮記憶手段ｎに記憶される。次の点Ｐ３に達した時、点
Ｐ工とＰ２゜点Ｐ２とＰ３を結ぶ２つの直線がなす角度
ａを演算して求め、これを角度データａ、として点Ｐ３
の位置データと共に仮記憶手段ｎに記憶する。その次の
点Ｐ４に達した時、同様にして求めた角度ａ４と前に求
めたａ３とを比較して、その差（ａ、−ａ３）が予め定
めた値△ａより大きいので、この点Ｐ４と、最も古い点
Ｐ工と、その他の点Ｐ２　（又は点”３）それぞれの位
置データを主記憶手段麓に転送し、記憶させる。

仮記憶手段２７には、点Ｐ、の位置データｘ、ｙ、ｚ（
またはθ、φ、ψ、ａ、β）と角度ａ４のデータが初期
値として残り、その他の仮記憶データはすべて消却され
る。

これと同様にして、点Ｐ５に達した時に角度ａ５を求め
、初期値ａ４との差を演算すると、（ａ５ａ、）くΔａ
であるので、点Ｐ５は単に仮記憶手段２７に記憶される
だけである。続けて点Ｐ６１点Ｐ７と順次実行し、点Ｐ
８では、（ａ８−ａ４）〉Δａとなったので、点Ｐ４．
Ｐ６．Ｐ８が主記憶手段２８に記憶され、点Ｐ８の位置
データと角度ａ８のデータとが次のステップの初期値と
なる。以下、同様にして第６図中■で示される点におい
て、主記憶手段田に位置データが転送され、記憶される
。主記憶手段２８に記憶された点は順に、Ｐ工、Ｐ２（
又はＰ３）、Ｐ４．Ｐ４．Ｐ６（又は’ｂ　Ｉ　Ｐ７　
）　＋　”ｓ　＋　Ｐａ　＋Ｐよ、（又はＰ９．Ｐ□。

、Ｐ工２　）　ｌ’１３　＋Ｐ１３．・−となる。この
うち、Ｐ４．Ｐ８．Ｐ工、は２回記憶されているので省
略する方が記憶容量を節約するうえで好ましい。

なお、第６図の例では説明のため、多くの点を記憶させ
るようにしたが、実際にはΔａの設定値をある程度大き
くとり、記憶させるべき点を減少させるのが望ましい。

また、この場合には、記憶される３点のうち最も古い点
と最も新しい意思外の他の１点は、この２点のほぼ中間
に位置する点を選ぶ。このことは、第５Ｂ図のフローチ
ャートにおいて、データ数ｎの半分となるようすなわち
ｍをｍ＝（−ｉ）としていることと対応している。

さらに、上記実施例では、一定距離ｌ。ごとに記憶され
る３点で求められる２つの直（線のなす角度ａを１つに
限ったが、たとえば塗装用のロボットなどでは、Ｘ、Ｙ
、Ｚから、空間で直交する２つの面上の２つの角度ａ工
＋ａ２によってそれぞれ判断する方が、空間を自由に動
かす場合には適切である。また、角度ａによりＸ、Ｙの
変化を監視し、Ｚについては別に監視して、変化の大き
な点を見つけ出して記憶するようにし、その間をＺ方向
についてだけ直線補間するような方法であってもよい。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１以上はティ
ーチング−プレイバック方式のロボット教示方法として
の実施例を述べたが、本発明はその他にいわゆるセルフ
プログラミング方式のロボットすなわち溶接ロボットを
例にとれば溶接線を検出するセンサーをもち、このセン
サーにて検出された経路データを記憶し再生する方式の
ロボットにも同様に使用できる。

第７図はそのセルフプログラミング方式の溶接装置の例
であり、教示時、図のようにセンサー３１及びそのプロ
ーブ３２が溶接トーチのかわりにロボットアーム３３先
端の手首装置あに取り付けられる。

このセンサーは図８のような非接触型のセンサー、℃で
あってもよい。

教示のやり方はまず溶接線Ｍ−１では作業者が操作して
誘導し、その後一定の速度でセンサーあにて倣いながら
自動的にデータを取り込む。溶接線の終りは作業者がス
イッチ等を押す事で自動倣いを停止し、その後再び作業
者が次の溶接線に導くかあるいは退避させる。なお、第
７図、第８図に・１・ おいて、３５はワーク、′３７は溶接トーチ、３８はコ
ンンソトケーブルである。

捷だ本発明は教示時だけでなく再生時のセンシング動作
にも同様使用できる。例えば溶接電流の変化でもって溶
接線を検出し教示データを修正（補正）しながら溶接す
るロボットにおいては１ノくス目のデータを本発明によ
る記憶方法により記憶し、２層目以降（多層盛溶接にお
いて）はこのデータをもとに再生する事もできる。

更にまた、上記実施例においては第２図に示したように
、油圧アクチュエータ７．１３を駆動源とするロボット
を゛例示したが、駆動源のすべてが電動機のものでもよ
い。さらに、工業用ロボットは、多関節型に限定するこ
となく、直交座標厳のものでもよいことは言うまでもな
い。

以上のように、本発明によれば、教示経路をＣＰ方式で
一定距離毎にサンプリングし、そのｎ個のサンプル点を
一定の判断基準に基づいて実質的に３点に圧縮し、その
３点を円弧補間するようにしたので、ＣＰ方式の最大の
欠点である必要記憶容量を大幅に減少できる効果があり
、曲線部の多い複雑な形状でも少ない記憶で済むととも
に円弧によるなめらかな再生軌跡を実現できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は定距離サンプリングするＣＰ方式の教示経路の
説明図、第２図は本発明の一実施例を適用する工業用ロ
ポツ）Ｒの斜視図、第３図はその制御装置のブロック図
、第４図は本発明の教示方法の説明図、第５Ａ図及び第
５Ｂ図は本発明の教示方法を説明するだめのフローチャ
ート、第６図はその具体的な態様の説明図、第７図およ
び第８図は溶接線検出センサーを用いた教示の説明図で
ある。 ｎ〜２６　　位置検出手段、２７仮記憶手段、２８・・
主記憶手段、２９・・演算処理手段。 特　許　出　願　人　株式会社神戸製鋼所代　理　人　
弁理士　前出　葆　ほか２名第１図 第２ｔ！Ｉ ０ 第３！ｌ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 用 （１）工業ロボットを動かし、該工業用ロボットが△ 移動する経路上の点を順次記憶する方法において、仮記
   憶手段に記憶した現在の最も新しい点Ｐｎ−０がら前記
   工業用ロボットの現在位置Ｐｉでの距離ｌを演算し、該
   距離ｌが予め定めたピッチｌ。すした時その点Ｐ。を前
   記仮記憶手段に記憶するとともに、前記点Ｐｎ、の１つ
   前に記憶した点Ｐｎ、と前記点Ｐｎ−１を結んだ線と前
   記点Ｐｎ−１と前記点称を結んだ線とのなす角ａｎを前
   記点Ｐ。と対をなすデータとして前記仮記憶手段に記憶
   し、順次仮記憶された前記内袖のうち最も古い角こと前
   記角へとの差が予め定めた許容差△ａよりも大きくなっ
   た時に、最も古い点Ｐよと最新の点Ｐｎとこの２点の中
   間の他の１点への合計３点の位置データを本記憶手段に
   転送し、再生時に円弧補間する位置データとして記憶す
   る一方、前記仮記憶手段には前記最新の点Ｐ、および角
   へのデータを初期値Ｐ□、ａユとして残し他のデータは
   全て消却することを特徴とする工業用ロボットの経路記
   憶方法。 （２）工業用ロボットを動かし、該工業用ロボットが移
   動する経路上の点を順次記憶するものにおいて、前記工
   業用ロボットの位置を検出する位置検出手段と、前記経
   路上の点の位置データとこの点に関するデータとを順次
   記憶する仮記憶手段と、前記経路上の点の位置データの
   うち特定の位置データを再生時に円弧補間用の位置デー
   タとして記憶する本記憶手段と、前記位置検出手段の出
   力を受けて前記工業用ロボットの現在位置Ｐを演算する
   と共に、前記仮記憶手段から該仮記憶手段が記憶してい
   る最も新しい点Ｐ。−０の位置データを読み出し、この
   点Ｐｎ−０と前記現在位置Ｐとの間の距離ｌを演算し、
   該距離ｌが予め設定したピッチｌｌｏに達した時、その
   点Ｐｎの位置データを前記仮記憶手段に書き込むととも
   に、前記点Ｐｎっの１つ前に記憶した点Ｐｎ−２の位置
   データを読み出し、該点Ｐｎ２と前記点Ｐｎ−□を結ん
   だ線と該点Ｐｎ−１と前記点Ｐｎを結んだ線とのなす角
   へを前記点Ｐｎと対をなすデータとして演算して求め、
   前記数記憶手段に書き込み、この順次に記憶された前記
   角ａｎのうち最も古い角ａ工を読み出し、核内ａ□と前
   記角へとの差を演算し、この差が予め設定した許容差Δ
   ａよりも大きくなった時、最も古い点Ｐ１と最新の点Ｐ
   ｎとこの２点の中間の他の１点へとの合計３点の位置デ
   ータを前記数記憶手段から読み出し、本記憶手段に転送
   する一方、前記数記憶手段に対し、前記最新の点Ｐｎお
   よび角〜のデータのみを初期値Ｐｌａ１として残し他の
   データは全て消却する演算処理手段とを備えることを特
   徴とする工業用ロボットの経路記憶装置。