JPS59205601A - 協調動作をする産業用ロボットの安全運転制御方式 - Google Patents

協調動作をする産業用ロボットの安全運転制御方式

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JPS59205601A
JPS59205601A JP7825983A JP7825983A JPS59205601A JP S59205601 A JPS59205601 A JP S59205601A JP 7825983 A JP7825983 A JP 7825983A JP 7825983 A JP7825983 A JP 7825983A JP S59205601 A JPS59205601 A JP S59205601A
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JP
Japan
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robot
interference
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robots
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JP7825983A
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Yasuo Saito
康夫 斉藤
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Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、複数台の産県用ロボットを協調動作させる際
の安全運転制御方式および装置に関する。
〔従来技術〕
産業用ロボットを用いて溶接作業をする際番こ、溶接作
業時間を短縮するために2台のロボットヲ使って作業を
するこ七があつムしかし、この場合には、ロボット間の
干渉か1暇題となつ亀従来、この種の干渉問題の解決策
は、固定的な干渉領域を設けるか、複雑な制御装置を介
してロボットを制御したりするもので、取り扱いも難し
9瓢った。
例えば、特開昭53〜78556号公報においては、重
なり合う作業領域内に一方のロボット本体っている場合
には他方のロボットは該領域の外で停止し、一方のロボ
ットからの干渉防止信号が消えた時点で再び移動を開始
するようにしたものが知られている。
しかしながら、これにおいては、重なり合う作業領域が
広い場合や、一方のロボットが受は持つ作業のタクトタ
イムが相当に長い時間を必要とする場合には、他方のロ
ボットの待ち時間が長くなり、終局的には稼働率にも悪
影響を与えることになる。
また、複雑な制御装置を介して複数台のロボット間の干
渉を防ぐ方法も知られている。しかしながら、ロボット
の駆動はサーボ系によって構成されているために、ロボ
ットの位置情報をそのまま相手側のロボットに伝送する
場合、その手段は八−ドウエアで構成するが、信号の伝
送方法≠;難しいのに加え、この信号によってソフトウ
ェアで処理をする際のアルゴリズムも複雑なものとなる
つまり、ロボットの位置情報をアナログ信号で伝送する
場合には、ハードウェアによって構成される手段を用い
ることになるが、この情報はロボット本体への指令値と
しては出力されないようにする必要がある。まt、ロボ
ットの位置情報をデジタル信号にq換して伝送する場合
には、信号線の数が多くなる。例えば、位置情報が16
ビツトの場合には、2台のロボット相互間には32本の
信号線が必要となる。さらにこの場合、ソフトウェアの
方でq複数台のロボットの位置情報を1つの座標系にの
せるように、全体のロボット系を構成する必要があり、
このような方式では極めて複雑な座標変換を行う必要が
出てくる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、複数台の産業用ロポッHこ協副動作を
させる際に、極めて簡単な手段によって相互のロボット
が干渉を起こさないように充分に安全を確保し、可動領
域を広くとり、且つ作業時間も短縮するものである。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、複数台の産業用ロ
ボットもz協調動作する際の干渉領域を複数の区画に分
割し、そ1ぞれに番地を付し、ロボット自身で自分の位
置がどの番地にあるかを演算し、他方のロボットに対し
て自分の位置情報を相互に伝送し合い、同時に他のロボ
ットから伝送されてきた位置情報により自分の可動領域
を決定するように構成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図により説明する。第1図1こ
け直交座標屁ロボット1.2が対向して設けられている
。それぞれのロボットは、詳細には説明しない≠;、各
ワークヘッドを三次元空間内のx、y、zの方向に運動
可能に支持している。このワークヘッドの可動領域は各
ロボットにおいて特定されるもので、今、ロボットアー
ムの基台lこ対する摺動範囲をそれぞれ矢印3.4で現
わすとすれば、水平面内(第1図の面内)における各ワ
ークヘッドの可動領域は一点鎖線で囲まれた領域6.7
で現わさせる。これらの領域の重なり合った部分九協動
作業の領域となるが、相互に干渉し合う領域5(斜線部
)はそれよりも−廻り広くなる。これは、ロボットアー
ムの幅や、加工工具の取付は位置によって決定される。
次に、本発明における干渉防止の方式について詳細に説
明する。第1図に示した干渉領域5は。
ソフトウェアで定義された一定のピッチPによって複数
の区画に分割されている(第2図)、これらの区画は、
それぞれ各ロボット1.2に対応してI−1〜I−5お
よびfl−1〜I[−5という具合に番地が付されてい
る。このように、干渉領域5を一定のピッチPで区切る
事により、ロボット1は区画I−1,I−2,1−3,
I−4,I−5の可動領域がとれ、これに応じて他方の
ロボット2は、区画11−1 、n−2,I[−3,I
[−4,n−5の可動領域をとることができへ これちの区画の相互の関係では、ロボット1の区画I−
1に対してはロボット2の区画II −2〜■−5は干
渉区画とされ、区画■−1のみ6可動領域にある区画と
される。干渉領域の区画を第2図に示したような区画番
号を付し、で分割した場合を考えると、これを一般的に
表現すれば、ロボットlの区画l−11に対してのロボ
ット2の可動領域の1区1回は■−η、トイη−1)、
・・・となる。
この領域のとり方は、最初にその領域lこ入ったロボッ
トの方≠1優先度は高く、これにより他方のロボットの
可動領域雀決定される。この領域の決定は、IJ T 
7L/タイムで行なうこと≠;可能である。
この干渉・領域の区画番号の決定のための一般的方法全
説明する。今、ロボットの基台の摺動方向に分いて考え
ると、ロボットの可動ストロークの原点位置から測定さ
れるロボットの指令値をピッチ量で割ったピッチ番号が
求められる(第3図)。
このピッチ番号の演算結果が、最初に干渉領域とみなし
てつけ定番号の最大値より、大きい場合には、干渉領域
でないことを意味する。
つまり、第3図の場合は5が最大値である。このようC
ζして求められtピンチ番号を、ロボットが動作してい
る間は、常に監視して他方のロボツ)/Z干渉領域内へ
入って行けないよう指令値を制御する。
この制御の几めの具体的装置の詳細はここでは説明しな
いが、その装置による制御のフローチャートを第4図に
示す。つまり、手動あるいは自動によって運転開始され
たロボットはテーチングデータを直線補間等の演Xをし
て自分自身の移動すべき位置を計算する。これによって
演算1れた内部演算指令値は予め定められた適当なピッ
チ量で割ってピッチ番号を求める。この際ピッチ量は定
数として持っており、書き換えが可能なものとす   
        ゝる。演算結果の小数点は切り捨てる
。このようにして得らtt、7’(ピッチ番号は相手側
ロボットに伝送される。自分のピッチ番号が干渉番号の
最大値(第3図の場合は5)より大きい場合、該ロボッ
トは干渉領域にないことを示すので、該ロボットは指令
値の位置に移動させられる。もし、自分のピッチ番号が
干渉番号の最大値よりも小さい場合は、自分のピッチ番
号を相手側ロボットのピッチ番号と比較して、相互に干
渉領域にあるか否かの判断を行う。そして、一方が他方
の干渉領域に入ろうとする場合lζは、後に入ろうとす
る方のロボットを干渉領域外で待期させる。、また、相
互に干渉領域にない場合は、・ロボットを指令値の指示
する位置に移動させる。これらによって、ロボット省指
令値で指示1−た位置に着いたか否かの判断を行い、Y
ESであれば、ロボットの位置決めと作業の開始を行い
、−NOTあれば補開演夏からのや1)[しを行う。こ
れによって、二分のロボットでも相互に干渉することな
く作業帽達成できる。
以上の説明は、特に直交座標形のロボットにおいて説明
されているが、その他の1し式のロボットの場合にも考
え方は、同じである。
その方法として、外部出力信号、外部入力信号を複数ピ
ッチの割付けとして番号付けし、この入力、出力信号に
より相互のロボット間でインターロックをとれば良い、
Lかしな≠;ら、当然のこととし”[、当Uロボットの
ソフトウェア、ハードウニ下の改造が必要となる。
(1)  ソフトウニγの方では、 (+)  あらかじめ定めたピッチで、h部出力信号ヲ
作るアルゴリズムを追加すること。
(11)外部入力信号と、現在位置を、番号に応じて比
較する11vゴリズムを追加すること。
(Il+)  干渉状態になったら、ロボットを停止さ
せるようにする。
(2)ハードウニ下の方では (1)ロボット間に、信号のやりとりをする信号線を追
加すること 等である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、対向するロボット間で可動する領域を
固定せず、1軸方向ばかりでなく、各軸に対応した干渉
領域のとり方により広い干渉嶺域内での安全運転を実施
することができる。
また、干渉領域内を複数のピッチで分けるということか
ら、このピッチの数や長さを適当に選ぶ事ζこより可動
領域上さらに広くとること帽できる。
ピッチのとり方も等間隔ピッチばかりでな(、ロボット
の動作に応じて、長さ?変えれば、より効果的な動作が
可能となる。
自動M転時にも、り丁ルタイムで干渉領域内省町動領斌
が変るので、嘘に制限された領域内で動作させる事がな
くなるという効果がある。
さらに(1、/J/′ない信号のやりtりで安全運転を
実施させること≠(できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、2台のロボットを対向して配置した場合の協
調動作を示すための平面図、第2図は、第1図(こおけ
る干渉領域の拡大説明図、第3図は一般的な干渉区画演
算′ft説明する定めの概念図、第4図は本発明の制御
装置の動作を示し九制御フローチャートである。 1.2・・・ロボット、3.4・・・11J!JJスト
ローク、5・・・干渉領域、6.7・・・町動領屹第 
2 図 穿、   3   EM3 薄、  4  1;]

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数台の産業用ロボットが干渉領域を有して協:J
    4動作をするものにおいて、該干渉領域を複数区画に分
    割し、それぞitの区画に対応し、た順序を有した付号
    化をした位置情報をそれぞれのロボット間で相互に伝達
    し会い、一台のロボットが特定領域的の区画に在る場合
    には他のロボットはその干渉区画に入らないように制御
    されることを特徴とする協調動作を1−る産業用ロボッ
    トの安全運転制御方式。 2、干渉領域を等ピッチで複数区画に分割したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の安全運転制御方式
    。 3、干渉領域を不等ピッチでa敬区画に分割したことを
    特徴とする特許請求のw、囲第1項記載の安全運転制御
    方式。 4、複数台の産業用ロボット九干渉領域を有して協調動
    作をするものにおいて、お互いのロボットガ複数個に分
    割された区画のどの区画に在るか演算する装置を、該演
    算された区画f=1号を相互に伝達し合う装置と、相互
    に伝達された相手の区画付号と自分の区画付号とを比較
    して干渉領域にあるか否かを判断するための装置と、こ
    の判断装置からの出力が干渉するという情報の場合には
    、一方のロボットを該干渉区画の外に待期させるための
    命令を出す装置とを備えtことを特徴とする協調動作を
    する産業用ロボットの安全運転制御装置。
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