JPS61131001A - ロボツト用制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プログラムされた作業を正確に繰返し実行す
るロボットの制御ｆ！置に関し、特にロボットの実際に
作業を実行する機構がなんらかの原因によりその動作を
停止したときの復旧を容易とするロボット用制御装置に
関する。

〈従来技術〉 従来より、工場、物流等の多方面にロボットが開発、利
用されている。その能力も１軸上の運動だけしかできな
かったものから、現在では多軸多関節型のものの開発、
実用化が進んでおり、一層一雑な作業までも処理可能で
ある。

このようなロボットの処理能力の増大に伴い、ロボット
の機構の自由度が増すためその移動軌跡は制御者が想定
できないものとなった。即ち、ロボットの機構が任意の
位置で停止しているとき、他の任意な位置まで該機構を
移動させるときにどのような移動軌跡をたどり他の任意
な位置まで到達するものかの想定ができないのである。

そこで、ロボットが作業を開始する以前に予め定められ
た原点、いわゆる作業原位置にまでロボットの機構が復
帰していることを確認し、該作業原位置からロボットに
予め定められたプログラムに従った作業を開始させなけ
れば、すなわち任意の位置からロボットに作業を開始さ
せると、作業開始位置まで移動する間にロボットの機構
の移動軌跡上に障害物があると該障害物を棄損し、ロボ
ット自体の破壊を招く危険がある。

このため、ロボットの機構が作業原位置という空間上の
１点に停止していなければロボットの起動ができないよ
うにインターロックを設けたロボット弔詞Ｗ装置が提案
されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記ロボット用制御装置も以下のごとき問
題点を有しており未だに充分なものではなかった。

即ち、ロボットの機構が任意の位置で停止しているとき
、該停止している機構を所望の位置、例えば、作業原位
置へ移動させるのには、ロボットの制御Ｓ！置を手動操
作モードに切換えての手動による操作、いわゆるティー
チングＢＯＸを使用した手動操作が必要である。

従って、その手動操作を行う際にロボットの機構を自由
に操り作業原位置等にまで移動させるのには、ロボット
の機能を熟知した作業員が必要であり、しかも作業ミス
によりこの移動の際に障害物との衝突等の事故発生の可
能性があった。

また、ロボットがあるプログラムを実行中にな°んらか
の原因によりそｉｆ）＊構が停止したようなとき、ロボ
ットの制御ｖＡ＠は未だにそのプログラムの実行中であ
る場合がある。このような場合にはロボットの機構を手
動操作する以前に、ロボットの制御装置に前記プログラ
ムの実行を中止させる操作や、作業原位置に正確に移動
させるための操作等も行い、作業原位置に移動後にも次
に実行されるプログラムを実行させるための操作も行う
必要があり、作業能率が低下するばかりか、このような
機構の停止が生じた場合は復旧を急ぐあまりに該操作を
引起こす可能性が大きかった。

更には、手動操作による作業原位置への復帰は手動の為
に精度高く行うことは不可能であり、作業原位置のそば
にきたと認識した後、その停止点から作栗原位費までロ
ボット制御装置を操作し動作させるが、動作径路を予め
正確に予測できずロボットが不測の動作を実行してｐｉ
害物との衝突を行う可能性もあった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、ロボットの機構がそのプログラムに従った動作上の任
意の位置で停止したとしても、該機構を手動操作を行わ
ずに所望の退避位置まで障害物との衝突を生じることな
く、簡単に移動させることのできる優れたロボット用制
御装置を提供することをその目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は、
第１図の基本的構成図に示すごとく、ロボットの一連の
仕事内容を記憶する仕事手順記憶手段Ｍ１と、 該仕事手順記憶手段Ｍ１の記憶内容に従って前記ロボッ
トの機構Ｒを作動させる機構動作手段Ｍ２とを備えるロ
ボット用制御装置において、前記機構動作手段Ｍ２によ
り作動される前記機構Ｒの動作停止及びその停止位置を
検出するｉ開停止検出手段Ｍ３と、 前記機構動作手段Ｍ２により作動される前記機構Ｒを、
所定動作位置に応じた所定の退避位置まで動作させる退
避径路を記憶する退避径路記憶手段Ｍ４と、 前記機構停止検出手段Ｍ３の検出結果に応じて前記退避
径路記憶手段Ｍ４の記憶内容に従い前記機構Ｒを退避さ
せる退避実行手段Ｍ５とを備えることを特徴とするロボ
ット用制御装置をその要旨としている。

く作用〉 本発明における仕事手順記憶手段Ｍ１とは、ロボットの
実行する作業を記憶するものであり、例えば、コンピュ
ータ等によって構成される。近年、ロボットの機構Ｒに
各種のセンサを取りつけ、該センサからの検出結果に応
じた仕事を選択する高度のものも開発、実用化されてい
るが、このような選択的に実１テされる仕事手順を記憶
するものであってもよい。

機構動作手段Ｍ２とは、上記の仕事手順記憶手段Ｍ１の
記憶内容に従って実際にロボットの機構を動作させるも
のであり、サーボモータ系、油圧系等の駆動回路やアク
チュエータ等から構成されるものである。

上記ｎ構肋作手段Ｍ２が仕事手順記憶手段Ｍ１の記憶内
容に従ってロボットの機構Ｒを駆動することで所望の仕
事をロボットに実行させることが可能となるのである。

本発明では、更に上記構成手段に加えて以下のごとき作
用の手段を有する。

まず、機構停止検出手段Ｍ３は、上記のごとく駆動され
るロボットの機構Ｒが何らかの原因により一連の作業の
途中で停止したとき、その停止及び停止位置を検出する
ものである。これは、実際にロボットの機構Ｒが停止し
ている位置を予め定められた座標系の位置として検出す
るもの、又は、ロボットの１ＩｌｔＲが停止したために
途中で実行不可能となった仕事の手順からその停止位置
を推定するもの等どのようなものであっても良い。

次に退避径路記憶手段Ｍ４とは、ロボットの機構Ｒが何
らの障害物に衝突することもなく安全な位置、即ち退避
位置まで退避させるにはどのような径路を通って移動す
れば良いかを記憶するものである。従って、ロボットが
使用されるｒＲ境に応して、退避を開始する位置に対応
した記憶内容となる。また、このときの退避位置として
該ロボットの作業原位置を選ぶとロボットに次の作業を
実行させるのに都合が良い。

退避実行手段Ｍ５は、実際にロボットの機構Ｒの退避を
実行するものであり、上記機構停止検出手段Ｍ３の検出
結果、即ち機構Ｒの停止及びその停止位置に応じた前記
退避径路記憶手段Ｍ４の記　　　　１憶する退避径路を
選択して機構Ｒを駆動する。機構Ｒの退避に際して、別
途に退避用の７クチユエータを設けることなくロボット
に予め備わっている前記機構動作手段Ｍ２を使用すれば
構成の簡略化が達成できる。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

〈実施例〉 第２図は本発明のロボット用制御装置を備えるロボット
制御システムのブロック図であり、１０がそのロボット
を表わしている。ロボット１０は、実際に仕事を実行す
る機構部１２、該機構部１２を駆動する機構動作手段Ｍ
２としての動力源ユニット１４及びロボット１０の実行
すべき一連の仕事を記憶している仕事手順記憶手段Ｍ１
の機能を備えるロボットコントローラ１６から構成され
る。

ロボットコントローラ１６は図示のごとくコンピュータ
により構成されているもので動力源ユニット１４やシス
テムシーケンスコントローラ３０との情報の受渡口とな
る入出力ボート１６Ａ１実際に演算を実行するＣＰＵ１
６Ｂ、後述するＩＩＩ　ＩＩＩプログラム等の情報を記
憶するＲＯＭ１６Ｃ及び演算の結果等の一時的な情報の
記憶を行うＲＡＭ１６Ｄからなる。また、１６Ｅは上記
各構成要素間での情報の伝達通路となるパスラインを表
わしている。

２０はロボット１０が実行する仕事を補助する他の外部
機器である。即ち、ロボット１２によって作業が実行さ
れる被作業物をロボット１０の記憶する所定の作業位置
にまで搬送する搬送車、及び被作業物をロボット１０の
作業が容易となるように固定するクランパー等の各種の
ｌｌ器からなる。

３０はロボット制御システムの全体を制御するシステム
シーケン、スコントローラである。これは、本システム
を操作する作業者が操作盤４０からシステムを起動する
と、予め定められたシーケンスに従い、例えば搬送車を
駆動して被作業物をロボット１０の所定作業位置まで移
動させ、次いでクランパーにより該被作業物を固定した
後、ロボットコントローラ１６へロボット１０の起動を
命令する等の一連の仕事の流れを司るものである。

操作盤４０は前述のようにシステムの起動を指令するス
イッチの他に、現在のシステムの動作状況を表示する表
示部や、システムの動作を停止させる停止スイッチ等の
各種の制御用スイッチや表水装置からなる。

本実施例のロボット用１１１１装置は前述のロボットコ
ントローラ１６及び動力源ユニット１４とによって構成
されている。

即ち、ロボットコントローラ１６とは前述のごとくロボ
ット１０の実行、すべての仕事の手順を記憶する仕事手
順記憶手段Ｍ１を構成しているが、その記憶をしている
記憶部に同時に退避径路記憶手段Ｍ４としての退避径路
までも記憶しているのである。これは、ロボットコント
ローラ１６として通常使用されるコンピュータの記憶装
置の記憶容量を増加させることで簡単に達成できる。ま
た、このロボットコントローラ１６は機構停止検出手段
Ｍ３をも構成している。即ち、ロボットコントローラ１
６は記憶している仕事手順に応じて機構部１２を動作さ
せるべく動力源ユニット１４に駆動信号を出力する。ロ
ボット停止は、非常停止、外部装冒等の異常、安全のた
めに設けたインターロック等により実行される。そして
、その停止の位置は機構部１２へどのような駆動信号を
出力したときに停止したのかを知ることにより、即ち仕
事手順の中のどの駆動信号を出力したときに停止したか
を検索することで検出することができるのである。更に
、ロボットコントローラ１６は退避実行手段Ｍ５として
のａｍにより、上記のように機構部１２の停止とその停
止位置が検出されたとき、該停止位置に対応した前記の
記憶されている退避径路を選択し、その選択された退避
径路通りに機構部１２を動作させる駆動信号を動力源ユ
ニットに出力する制御プログラムによって構成されてい
る。即ち、該制御プログラムを記憶し処理するロボット
コントローラ１６とその処理結果に応じた動作を実行さ
せるための助力源ユニット１４とによって構成されてい
るのである。

このように構成される本実施例のロボット用υｊ＠装置
の制御プログラムを第３図および第４図に示す。

第３図はロボット制御システムで実行する一連の作業を
行なう作業プログラムであり、システムが起動され、操
作盤４０より作業開始の指令が入力されたとき実行され
るものである。

本プログラムが実行されると、まずステップ１００が処
理されロボットコントローラの立ち上げや初期設定がな
され、以下の処理に備える。次いでロボットの機構部１
２は作業原位置にあり作業開始ができ得る状態か否かが
判断され（ステップ１１０）、もし原位置になければそ
の旨をシステムシーケンスコントローラ３０に出力し、
これによりシステムシーケンスコントローラ３０は操作
盤４０の表示部にシステムの異常を表示する（ステップ
１２０＞、作業原位置で機構部１２が待機中であればス
テップ１３０で変数ｎのクリヤが実行される。この変数
ｎとは、ロボット１０の実行する作業に対応して付与さ
れる作業番号を表示するためのもので、作業番号ｎを知
ることで現在ロボット１０の機構部１２がどの位置にあ
り、どのような作業を実行しているかを検索することが
できるのである。変数ｎのクリヤが終了すると続いて該
変数ｎのインクリメントが実行され（ステップ１４０）
　、以下インクリメントされた変数ｎの値に対応する作
業の実行へと移る。

ステップ１５０では、作業番号ｎの作業をロボット１０
が実行するのに必要な準備が完了しているか否かをシス
テムシーケンスコントローラ３０から入力して、準備が
完了していなければ前述のようにステップ１２０へ進み
、準備が完了していれば次の処理ステップ１６０を実行
する。即ち、システムシーケンスコントローラ３０が制
御する他の外部機器の制御が正常に実行され、ロボット
１０へ動作開始の信号が入力されるまでロボット１Ｑが
待つのである。続くステップ１６０は作業番号ｎの作業
として仕事手順記憶手段Ｍ１に記憶されている作業を実
際に実行するステップであり、記憶内容に従って動力源
ユニットに駆動信号を与え、仕事を行なう。次に、該作
業ｎが完了したか否かが判断され（ステップ１７０）、
無事に記憶内容に従った処理を終了していれば最後の作
業番号Ｎについての作業を行ったか否かを判断しくステ
ップ１８０）、ｎ＜Ｎであれば再麿ステップ１４０へ戻
り、ｎ≧Ｎであれば機構部１２を作業原位置に復帰させ
（ステップ１９０）だ後に本プログラムの全ての処理を
終了する。しかし、ステップ１７０で、作業ｎの実行中
に何らかの原因で機構部１２が停止をし、作業ｎが完了
しないと判断されると自動退避ルーチン（ステップ２０
０）が実行されるのである。

第４図は、このステップ２００で行なわれる自動退避の
制御流れ図を示したものである。

ステップ２００へと処理が移るとまずステップ２０１が
実行され、操作盤４０にて自動退避を実行したいか否か
の判断の入力を仰ぎ、自動退避の実行が望まれなければ
本ルーチンを実行することなく終了し、自動退避が望ま
れると次のステップ２０２へ進む。

ステップ２０２では、まず機構部１２がどのような位置
で停止しているかの検索が行われる。前述のように本実
施例では作業番号ｎがロボット１０の実行する各作業に
対して付されており、この番号ｎから機構部１２の停止
位置を知ることができるのである。第５図はこの作業番
号ｎと機構部１２の移動軌跡を模式的に表わした説明図
である。

図において０は機構部１２の作業原位置を示しており、
実線は機構部１２の移動軌跡を、ｐｎ（ｎ−１，２・・
・・・・７）は位置の座標を表わしている。

機構部１２は位１１１Ｐ１からＰ２にかけて作業番号’
ｎ−１の作業を実行し、Ｐ２からＰ３にかけては作業番
号ｎ−２を実行し、以下同様の関係が図示されている。

そして、機構部１２は位ｔｐｉからＰ７を経て全ての作
業ｎ−１〜６を実行し終えると再び作業態位Ｗ１０に戻
り次の仕事に備えるのである。

しかし、上記の作業の実行中に何らかの原因により機構
部１２が停止すると（図中のＸ印Ｃ表示した点）、この
第４図に示した自動退避ルーチンが処理されるのである
。そして、ステップ２０２にてどの作業番号ｎの作業中
に機構部１２が停止したかを検索し、その作業番号ｎに
応じた退ｉ１径路が記憶装置より選択（ステップ２０３
）されるのである。退避径路の選択とは、第５図中の点
線で示したａｍ部１２の移動軌跡のうちどの退避径路を
通って機構部１２を退避させるのかを決定するものであ
り、図示のごとく作業番号ｎ−１，２のときは退避位！
Ａまで一旦礪構部１２を移動させた後に作業態位ｉｔ！
ｔｏまで大きな弧を描くように、また作業番号ｎ−３，
４のときには退避位ＩＳへ移動後に作業原位置０に、作
業番号ｎ−５のときには退避位置Ｃから作業態位＠Ｏに
、更に、作業＃ｒ号ｎ−（３のときには直接作業原位置
Ｏに移動させるような退避径路が選択されるのである。

この点線で示した退避径路は、予めロボット１０の使用
される周囲の状況から、どのような退避径路を通り退避
すれば機構部１２が何らの障害物と衝突することなく作
業態位１０に戻ることができるかを調査し、ロボットコ
ントローラ１６に記憶させているものである。

このようにして最適の退避径路が定まると次のステップ
２０４にて退避径路に沿って機構部１２を駆動すべくロ
ボットコントローラ１６により動力源ユニット１４へ駆
動信号出力がされる。

次のステップ２０５では、上記ステップ２０４の駆動信
号出力に従って機構部１２が実際に移動を行ったか否か
の判断がなされ、機構部１２が作業原位置０にＩ！帰し
ていれば前述の第３図の作業プログラムへ戻り、そうで
なければステップ２０６へ進み機構部１２の動作不良を
システムシーケンスコントローラ３０へ出力し、操作’
１４０の表示部へシステムの異常を表示した後に同様に
第３図のプログラムへ戻る。

以上のように構成される本実施例のロボット用制御装置
は次のような優れた効果を奏する。

即ち、ロボット１０の機構部１２が何らかの原因により
その動作を停止しても、操作者は操作盤により自動退避
を実行するというスイッチ操作一つで機構部１２は障害
物を避けながら安全な退避を完了することができ、大幅
な作業能率の向上が達成できるのである。

しかも、退避を完了する点は該ロボットの作業原位置Ｏ
であるから、ロボットは次の処理に移行する準備を同時
に完了することが可能となる。

また、機構部１２の停止した位置に対応する退避位Ｍ　
（Ａ、Ｂ、Ｃ点）を用意し、その位置から作業原付ａＯ
までの退避径路を記憶手段内に記憶する構成としている
ので、機構部１２の移動する点の全ての位置に別々に退
避径路を設定する必要がなく、小さな記憶容量で退避用
のプログラムを製作することができるのである。そして
、作業番号ｎ−５に示すように、その位置が何ら障害物
の存在し得ない場所ならば作業原付ＩＱに直接戻るよう
にしてもよい。

なお、本実施例では退避の径路を全て記憶する装置につ
いて説明したが、退避径路を全く必要としないような場
所、例えば障害物が全て床上５００１１の所にあるシス
テムであれば前述の退避位置Ａ、Ｂ、Ｃを全てその停止
位置から上方に５０ｃｍ以上の地点に定義し、後は直線
的に又は弧を描くように作業原位置に戻る等のように自
由度を持たせてもよい。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて詳述したように、本発明のロボッ
ト用制御装置は、 ロボットの一連の仕事内容を記憶する仕事手順記憶手段
と、 該仕事手順記憶手段の記憶内容に従って前記ロボットの
機構を作動させる機構動作手段とを備えるロボッ（−用
制御装置において、 前記機構動作手段により作動される前記機構の動作停止
及びその停止位置を検出する機構停止検出手段と、 前記機構動作手段により作動される前記機構を、所定動
作位置に応じた所定の退避位置まで動作させる退避径路
を記憶する退避径路記憶手段と、前記機構停止検出手段
の検出結果に応じて前記退避径路記憶手段の記憶内容に
従い前記機構を退避させる退避実行手段とを備えること
を特徴とするものである。

従って、ロボットの機構は通常時には仕事手順記憶手段
の記憶内容に従った一連の仕事を実行するとともに、何
らかの原因で停止してしまうトラブルが発生しても該停
止位置に応じた退避径路記憶手段に記憶されている退避
径路を通って自妨的に退避を完了することができるので
ある。

これにより、ロボットの機構を手動操作することによっ
て生じていた作業能率の低下が防止され、また手動操作
のミスで発生していたロボットの損ＩＩＡ事故が未然に
防げるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図はその実施例の
構成ブロック図、第３図はその作業プログラムのフロー
チャート、第４図はその自動退避ルーチンのフローチャ
ート、第５図はその退避の動作説明図を示す。 Ｍｌ・・・仕事手順記憶手段 Ｍ２・・・機構動作手段 Ｍ３・・・機構停止検出手段 Ｍ４・・・退避径路記憶手段 Ｍ５・・・退避実行手段 １０・・・ロボット　　　２０・・・他の外部Ｉａ器３
０・・・システムシーケンスコントローラ４０・・・操
作盤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットの一連の仕事内容を記憶する仕事手順記憶手段
   と、 該仕事手順記憶手段の記憶内容に従って前記ロボットの
   機構を作動させる機構動作手段とを備えるロボット用制
   御装置において、 前記機構動作手段により作動される前記機構の動作停止
   及びその停止位置を検出する機構停止検出手段と、 前記機構動作手段により作動される前記機構を、所定動
   作位置に応じた所定の退避位置まで動作させる退避径路
   を記憶する退避径路記憶手段と、前記機構停止検出手段
   の検出結果に応じて前記退避径路記憶手段の記憶内容に
   従い前記機構を退避させる退避実行手段とを備えること
   を特徴とするロボット用制御装置。