JPS5912434B2 - ロボツトの動作制御方法 - Google Patents

ロボツトの動作制御方法

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JPS5912434B2
JPS5912434B2 JP51079000A JP7900076A JPS5912434B2 JP S5912434 B2 JPS5912434 B2 JP S5912434B2 JP 51079000 A JP51079000 A JP 51079000A JP 7900076 A JP7900076 A JP 7900076A JP S5912434 B2 JPS5912434 B2 JP S5912434B2
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JP
Japan
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obstacle
motion
path
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JP51079000A
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徳久 三宅
司文 安藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023Cartesian coordinate type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボットの動作制御法に係り、特に工業
用ロボットの教示動作経路内に障害物が存在する場合の
衝突危険防止法に関する。
従来の工業用ロボットは教示された通りの動作を反復す
るだけのものが多く、周囲の作業環境に何らかの変化が
あつたような場合、これに柔軟に対応できる機能を持つ
ていなかつた。
このためロボットの使用法や用途が限定され、ロボット
導入5 のさまたげとなつていた。このような背景から
視覚、触覚などの感覚機能を付加した高機能な工業用ロ
ボットの開発が行なわれはじめている。ロボット動作時
の衝突その他による危険の防止に対しては、従来は非常
停止等の措置で対処せざ10るを得ず、ほとんどの工業
用ロボットがこのような方法で危険防止対策を行なつて
いる。この非常停止等の方法では作業能率の点で無駄が
多いうえに、人間が常にロボットを監視し、障害物の除
去あるいはロボットの手動操作による退15避迂廻運転
、ないしは原点復帰などの各種操作を行なう必要があつ
た。
本発明は、能率的な退避動作を行なわせることによつて
、安全なロボットの動作制御方法を提供することを目的
としている。
20本発明の特徴は、複数の教示点によつて与えられた
動作軌跡経路に沿つてロボットを移動させるロボットの
動作制御方法において、前記教示点に対応して回避動作
経路をあらかじめ与えて記憶させておき、前記ロボット
に設けられた検出装置に25よつて前記動作軌跡経路に
存在する障害物を検出し、この検出信号に応答してあら
かじめ与えられた回避動作経路上にロボットを退避させ
、障害物を回避したことを検知した後に前記ロボットを
動作軌跡経路上に復帰させることにある。
30本発明の具体的な実施例の一つとして、第1図に示
すような直交座標系の工業用ロボットにおいてハンドリ
ング作業を行なう場合の本方式の適用について考える。
第1図において本ロボットは、油圧シリンダ1により第
1のコラム2上をX軸方35向へ往復移動する鞍3と、
この鞍3上に直立に設けられた第2のコラム4に沿つて
油圧シリンダ5によりX軸方向に上下動する十字軸受箱
6と、こ01ウーの十字軸受箱6に取付けられ、油圧シ
リンダ7によつてY軸方向に往復動させるコラム8と、
このコラム8の先端に固定され、振り(SW)、曲げ(
BD)、ねじり(TW)の3つの回転方向自由度を持つ
た手首機構9とを有している。
また、この手首機構9の先端にはつかみ装置10が取付
けられており、さらに手首部には超音波式の非接触セン
サ(送波器、受波器)11が取付けられている。第2図
は本ロボツトの制御系のプロツク図であつて、デイジタ
ル計算機12は小型のマイクロコンピユータ程度の機能
を持つものである。デイジタル計算機12からの位置指
令はインターフエース13によつて所定の軸にふり分け
られ、各軸の位置決め装置14〜20のいずれかへ送ら
れる。いま位置の指令値がX軸へ送られたものとすれば
、この指令は減算回路141へ送られ、ここで検出器1
44から送られたロボツトのX軸現在値との差を算出し
てサーボ回路142へ送る。サーボ回回142の出力は
ロボツトX軸本体143を駆動させ、その位置は検出器
144によつてフイードバツクされるようになつている
。なお、超音波センサ11からの障害物検出信号は信号
発生装置23から計算機11に取り込んでいる。第3図
は上記の工業用ロボツトによつてハンドリング作業を行
なう状況を図示したものであつて、具体的な例として、
ベルトコンベアあるいはその他の方法によつて作業エリ
アAに送給されてきたワーク21を、次のステージ(例
えば旋盤ヘチヤツキングするなど)の点Tにハンドリン
グするという場合をとりあげることにする。
以下に、実際のハンドリング作業時における本方式の具
体的な動作内容について説明する。
第4図において、ロボツト手先部の移動経路はスタート
点S→ワークつかみ点W→移送点T→スタート点(スト
ツプ点)Sということになる。ここでは点w→点T間の
動作について考えてみよう。動作を円滑にするため、点
w、点T間に図示のように点Pl,P2,P3を定めて
ロボツトに教示するものとしよう。すなわち、ロボツト
の動作経路は点W−+P1→P2→P3→Tとなる。ま
ず教示された各点座標は計算機12に入力され、各点間
の補間計算を行なう。この補間計算の方法については具
体的には特願昭51−2824号および実願昭51−1
0979号の明細書に記載された方法で実行すればよい
。このようにして算出された補間係数および教示点のデ
ータにもとずいて、ロボツト手先部はまず点wに位置決
めされ、次いで補間動作を開始して点P1へ移動する。
点P1にロボツトが到達すると次に補間係数を変更して
点P2への補間動作を行なう。これを繰返して点Tまで
動作していくことになる。いま、第5図のように点P2
,P3の間に障害物22があつたとする。
このときロボツトは点w→点P1→点P2と進んで行く
が、点P2に達すると手先部に取付けられた超音波セン
サ11(第1図参照)が点P2,P3間に障害物が存在
していることを検出する。超音波センサ11は超音波信
号を発信し、これの物体からの反射波を受信してロボツ
トとその動作進行方向にある物体との距離を検出する機
能を持つている。
従つて動作方向に障害物があつた場合、その存在を認識
すると同時にロボツトからの距離を知るという2つの機
能を持つていると考えることができる。このため、例え
ばロボツトが点Pl,P2間にあるときから障害物22
の存在をすでに認識していても、その位置が点P2より
遠方にあることを確認して点P2までは動作軌跡経路情
報に沿つた教示通りに動作することが可能である。ロボ
ツトが点P2に達し、点P2,P3間に障害物があるこ
とを検出すると、センサ信号発生装置23からの信号で
計算機に割込みがかけられ、プログラムは反射退避動作
用のプログラムへと移行する。
反射退避動作用プログラムは、第5図に示すようにあら
かじめ安全を保障されている退避エリアR内の教示点Q
nを指示するプログラムである。
この場合のように点P2で障害物を検出した場合には、
点Q2ヘロボツトを反射的に退避させ、点P2→点Q2
→点Q3→点P3の経路を通つてロボツトを退避させて
先へ進むようになつている。ここで上記各点の間の区間
でのロボツト動作は、直線補間法を用いて円滑な動作が
得られるようにする。また、点P2→点Q2への移動の
間、あるいは点Q3→点P3への移動の間に障害物を発
見するような場合も考えられるが、これらの場合にもそ
れぞれの状況に応じて、例えば点Q1または点P1への
退避、もしくは点Q3から点Q4へ退避動作の継続とい
うような対応動作ができるのはもちろんである。
しかもそれらの動作においても補間動作によつて円滑な
移動をさせることができる。補間動作法を採用すれば退
避エリアRについても、継続的な経路として記憶させて
おく必要がなく、点としてエリアを教示することができ
るため有利である。以上に、本発明の反射退避動作法を
ハンドリング作業に適用した場合の実施例について詳述
したが、本実施例によれば超音波センサ11で障害物を
検知して安全な退避エリア内のルートを経由して反射的
な動作を容易に行なわせることができる。
また、障害物があつても、安全な範囲内では初期の経路
をたどり、これ以上近ずくと安全が確保されなくなる点
へ到達した時に退避エリア−移動し、退避動作用プログ
ラムに沿つて移動させながら超音波センサ111障害物
の回避を検知して動作軌道経路上に復帰し動作を継続す
るので、能率的な動作を行なわせることが可能である。
さらに本方式は比較的簡単なアルゴリズムで処理するこ
とが可能であるため、簡易な構成の制御装置を用いなが
ら、高度な制御動作を実現することができる。
上記のように本発明はロボツトに触覚、視覚等の感覚機
能を持たせ、これによつて動作経路内の障害物を検出し
、反射退避プログラムによつて退避、復帰動作を行なわ
せるというものであり、きわめて多方面への応用が考え
られる。
一例として第6図に溶接ロボツト30への適用例を示す
。こ゛の図に示すようにワーク31の溶接線32に沿つ
てリブ等の障害物33が出ている場合にも、障害物を無
視して主溶接線に沿つて点を教示しておきさえすれば、
センサ34が障害物を検出し、退避エリアを経由してA
1→A2→B2→B3→A3→A4・・・・・・・・・
・・・と動作し、主溶接線部だけを溶接することができ
る。また、この方法によれば各種障害物であつても主溶
接線部のみを教示しておけばよいため、教示がきわめて
簡単になる。
なお本例の場合センサ34は超音波式のものに限らずリ
ニアポテンシヨメータ等を利用した接触式のものなど種
々の形式が考えられる。第7図は本発明の他の実施例と
して塗装ロボツフト40の例を示す。
塗装ロボツト40によつてワーク41を塗装している場
合、ロボツト動作経路内に障害物42があることをセン
サ43が検出したとする。この障害物は例えば人間が異
常接近したというような場合も含めて考えられよう。こ
のときロボツトは退避エリア−障害物をよけると同時b
塗装ガンの噴射を止めて退避動作へ移り、障害物を越え
れば再び正規の動作経路へもどつて塗装を続行する。こ
の場合センサ43としては、超音波式のもののほか例え
ばITVカメラ等を利用することも考えられる。
以上の実施例においては、いずれも教示をPTP方式と
し、その点間を補間演算してCP方式的に動作させる場
合について述べたが、本発明の方法自体は単純なPTP
動作方式のロボツトにおいても適用できることは言うま
でもない。
また純粋のCP方式の場合においても退避場所の条件を
定め、正規の動作軌道教示経路から退避エリア内の退避
経路までの間を補間動作させることにより適用すること
ができる。本発明によれば、感覚機能を用いてロボツト
動作経路内の障害物を検出し、反射退避プログラムによ
つて退避、復帰動作させることによつて危険を防止でき
ると同時に、従来のように単に非常停止あるいは原点復
帰の動作だけでなく、一担退避エリア−移1動し、ここ
を経由して再び正規の動作経路へもどり作業を続行する
ことができる。
すなわち危険防止に加えて異常に対する対応動作ができ
るため、従来のように人間が監視し、手動操作で退避等
の動作をさせなくてはならなかつたのに比較して完全自
動運転が可能となり、安全性に加えてきわめて能率的な
ロボツト運転を実現することができる、という効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用対象となる工業用ロボツトの構成
図、第2図は第1図に示すロボツトの制御系の構成図、
第3図は本発明の実施例としての・・ンドリング・シス
テムの構成および作業状況見取図、第4図は第3図のシ
ステムの動作説明のための平面図、第5図は本発明の反
射退避動作における動作説明図、第6図は本発明の別の
実施例としての溶接ロボツト、第7図は本発明の今一つ
の実施例としての塗装ロボツトである。 符号の説明、1,5,7・・・・・・油圧シリンダ、2
,4,8・・・・・・コラム、3・・・・・・鞍、6・
・・・・・十字軸受箱、9・・・・・・手首機構、10
・・・・・・つかみ装置、11・・・・・・超音波セン
サ、12・・・・・・デイジタル計算機、13・・・・
・・インターフエース回路、14・・・・・・X軸位置
決め装置、15・・・・・・Y軸位置決め装置、16・
・・・・・Z軸位置決め装置、17・・・・・・SW軸
位置決め装置、18・・・・・・BD軸位置決め装置、
19・・・・・・TW軸位置決め装置、20・・・・・
・つかみ軸位置決め装置、141・・・・・・減算回路
、142・・・・・・サーボ回路、143・・・・・・
ロボツト本体(X軸)、144・・・・・・位置検出器
、21・・・・・・ワーク、22・・・・・・障害物、
23・・・・・・センサ信号発生装置、24・・・・・
・センサ・ィンターフエース、S・・・・・・スタート
点位置、W・・・・・・ワーク位置、T・・・・・・ハ
ンドリング先位置、Pl,P2′P3゜゜゜゜゜”教示
点、Q1)Q22Q3゜゛゜゜゜゜退避点、A・・・・
・・ワークエリア、R・・・・・・退避エリア、O・・
・・・・ロボツト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の教示点によつて与えられた動作軌跡経路に沿
    つてロボットを移動させるロボットの動作制御方法にお
    いて、前記教示点に対応して回避動作経路をあらかじめ
    与えて記憶させておき、前記ロボットに設けられた検出
    装置によつて前記動作軌跡経路に存在する障害物を検出
    し、この検出信号に応答してあらかじめ与えられた回避
    動作経路上にロボットを退避させ、障害物を回避したこ
    とを検知した後に前記ロボットを動作軌跡経路上に復帰
    させることを特徴とするロボットの動作制御方法。
JP51079000A 1976-07-05 1976-07-05 ロボツトの動作制御方法 Expired JPS5912434B2 (ja)

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JPS534967A JPS534967A (en) 1978-01-18
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