JPS62181887A - ロボツトのア−ム制御方法 - 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 この発明は、２本のアームが相互に交差可能となってい
る産業用ロボットのアーム制御方法に関するものである
。

従来技術とその欠点 溶接、塗装その他物流等の各種取扱用途に応じて、マニ
ュピレータ形の産業用ロボットが現在多数提案されてい
るが、ロボットの外観形態から考察するとその殆んどが
１本の腕、すなわちシングルアーム式のものであって、
２本のアームを備える産業用ロボットは余り多くは見受
けられない。

前記２本のアームを備えるロボットとしては、例えば第
１図に示すように、クランクプレスラインに組込まれる
２本腕旋回形ロボットが挙げられるが、これは２本のア
ーム１０．１２を９０°の位相角をもって開いた状態で
構成し、前記２本のアームに共通の回転軸１４を中心と
して９０°の角度で水平に旋回するよう配設したもので
ある。そして９０°の位相角でワーク受台１６、第１ク
ランクプレス１８および第２クランクプレス２０を順次
配設し、２本のアーム１０．１２を間欠的に９００往復
回動させることによって、アーム１０はワーク受台１６
上のワークを第１クランクプレス１８にローディングし
、またアーム１２は第１クランクプレス１８上のワーク
を第２クランクプレス２０にコーディングするよう作業
を行なう。

しかし、この型式のロボットでは夫々のアームは相互に
自由度を有しないから、各アームによる作業は常に同時
的に遂行され、従って例えば、一方のアームが特定の作
業をしている間に、他方のアームが当該作業のための準
備行動に移行するという別動作はなし得なかった６ また、一般にダブルハンド式と称して、共通の基台上に
独立したマニュピレータを複数基配設して、各アームを
夫々単独に制御する組立用ロボットもあるが、これは複
数のロボットを併設したものに過ぎず、設置スペースが
増大すると共に製作コストが嵩み、更に制御系が複雑化
する等の難点がある。

また２本のアームを備え、これらのアームに独自の運動
を付与し得るよう構成した産業用ロボットが、例えば特
開昭４８−１５２５４号公報に開示されている。しかし
作業範囲を広くカバーするために、２本のアームの旋回
角度を大きく設定して、両アームが相互に交差し得るよ
うに構成した場合、両アームの交差移動時に該アームに
保持されるワークが互いに衝突干渉する惧れがある。

発明の目的 本発明は、前述した２本のアームを備える産業用ロボッ
トに内在している欠点に鑑み案出されたものであって、
２本のアームが相互に交差して各種の作業を行なう際に
、各アームに保持したワークが互いに衝突干渉する惧れ
のないアーム制御方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前述の問題点を克服し、所期の目的を好適に達成するた
め本発明は、直立配置した支持体に、上下の関係で第１
アームおよび第２アームを夫々独立して自由旋回並びに
直線的な進退移動をなし得るよう配設すると共に、これ
ら第１アームおよび第２アームが相互に交差し得るよう
構成した産業用ロボットにおいて、ワーク取出位置にあ
るワークを前記第１アームおよび第２アームが夫々保持
してワーク放出位置に移送し、空荷となった各アームは
ワーク放出位置がら再びワーク取出位置に帰還させるよ
う動作させるに際し、前記第１アームおよび第２アーム
の夫々に該アームが必ず通過するべき原点を異なる座標
位置で与え、各アームが前記一方の位置がら他方の位置
に向がうときには、各アームに与えられた前記固有の原
点を通過した後に、他方の位置に移動するよう前記第１
アームおよび第２アームの動きを制御することを特徴と
する。

実施例 次に、本発明に係るロボットのアーム制御方法につき、
好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下詳
細に説明する。第２図は本発明に係る方法を好適に実施
し得るロボットの側面図であり、第３図は第２図に示す
ロボットを物流用の搬送ラインに設置した状態での斜視
図である。図示の産業用ロボットは、直立支柱の如き支
持体に複数本のアームが所定の高低段差をもって配設さ
れ、かつこれらの複数本のアームが夫々水平旋回および
水平伸縮自在に構成されている。

図面に−おいて参照符号２２は、ロボット本体の基部を
なす支持体を示し、この支持体２２は本実施例では固定
基台２４に取付けられた円柱状の直立支柱となっている
が、該ロボットの据付環境に応じて直立壁部であったり
、門形脚柱であったりしてもよい。前記支持体２２には
、−上下の関係で所定の高低段差をもって２つのスリー
ブ２６．２８が配設され、これらのスリーブ２６．２８
に対応的に設けたショルダ３０．３２にブラケット３３
゜３５が旋回自在に細注されている。そしてショルダ３
０．３２に夫々配設したＤＣサーボモータ３４゜３６に
より、前記ブラケット３３．３５はショルダ３０．３２
に対して水平旋回運動が付与される。

このＤＣサーボモータ３４．３６は、何れもタコジェネ
レータおよびパルスエンコーダを一体的に組込んだ型式
のものであって、タコジェネレータからの信号は制御部
中に設けたモータドライバーに、またパルスエンコーダ
からの信号はエンコーダユニットに夫々フィードバック
されて、前記ＤＣサーボモータの適正な回転数をデジタ
ルサーボ制御するよう構成されている。なお、ＤＣサー
ボモータ３４．３６からの回転動力は、適宜のタイミン
グベルトその信書車列等の機械要素を介して前記ブラケ
ット３３．３５に夫々伝達されて、該ブラケット３３．
３５を後述するアーム４２．４４と共に、支持体２２に
対し所要の回転角度で水平旋回させるものである。

図示の実施例において、垂直上方に位置するショルダ３
０および垂直下方に位置するショルダ３２に夫々水平旋
回自在に軸支した前記ブラケッ）−３３，３５にホルダ
３８．４０が取付けられ、これらのホルダ３８．４０に
夫々第１アーム４２および第２アーム４４が進退自在に
配設されている。

すなわち各アームは、前記ホルダに、例えば直線運動用
軸受（リニアウェイ）を介して摺動自在に水平方向に前
進および後退し得るようになっており、これらアームの
進退運動は、前記ホルダ３８．４０に夫々取付けたＤＣ
サーボモータ４６．４８により付与される。ＤＣサーボ
モータ４６．４８は、前記のサーボモータ３４．３６と
同様にタコジェネレータおよびパルスエンコーダを内蔵
し、制御部からのデジタルサーボ制御指令により適正な
回転数に設定され、またアーム４２．４４の進退駆動は
、ボールねじやラック・ピニオンのような直線移動機構
の使用により達成される。

このように構成した産業用ロボットの第１アーム４２お
よび第２アーム４４の各先端部に、グリッパ乃至フィン
ガの如きハンド部が装着されるが、本実施例ではこのハ
ンド部の自由度を一層向上させるために、リスト（手首
）の回転等の各種運動機能およびハンドの昇降機能を追
加的に設けである。

すなりちアーム４２．４４の各先端部には、夫々リスト
５０．５２が水平旋回自在に取付けられ、このリスト頂
部に対応的に配設したＣＤサーボモータ５４．５６によ
り各リストは水平方向の旋回が与えられる。この旋回は
、一方向への回転および所定中心角での往復回動の何れ
であってもよい。またリストの曲げ動作および振り動作
を付与するようにしてもよい。更にリスト５０．５２に
は、リニアアクチュエータとして空気圧シリンダ５８．
６０が夫々対応的に垂直に取付けられ、これらのシリン
ダ５８．６０のピストンロッド６２，６４先端には、ハ
ンド部としてバキュームカップ６６．６８が夫々配設さ
れている。この場合、前記シリンダ５８゜６０の長さは
、スリーブ２６．２８に高低段差がついている関係上、
シリンダ６０の方がシリンダ５８よりも短い寸法に設定
されているが、各対応のバキュームカップ６６．６８は
、何れもその最大下降限界が等しくなるように設計され
る。またハンド部としては、このバキュームカップに限
らず。

把持爪式のグリッパや多肢指式のフィンガ等各種のもの
が、使途に応じて各種使い分けられること勿論である。

このように、図示例に係る産業用ロボットでは、各アー
ムは水平旋回および進退移動の２つの自由度を基本的に
備え、また両アームが夫々独自に旋回し得る機能に伴い
、相互に交差も可能となっている。また相互交差機能を
具備するために、両アームはその動作中に接触乃至干渉
することのないよう上下に段差が付与され、更に後述す
る如く各ハンド部は別々の軌跡を描いて移動するように
なっている。なお本実施例では、前述のように、付加的
にリストの回転等の動作およびハンド部の昇降の２つの
自由度が更に与えられている。また図示しないが、前記
スリーブ２６．２８を支持体２２に対し手動または自動
操作により昇降させるようにしたり、更に支持体２２自
体をロータリーアクチュエータ等に接続して回転自在に
構成することは、設計上極めて容易であり、これによっ
て自由度およびワーキングエリアが一層拡張される。

次に１本発明に係るロボットのアーム制御方法について
説明する。先に述べたように図示例のロボットは２本の
アームを備え、これらのアームが相互に交差自在に構成
されているから、アーム先端に設けたハンド部が作業中
に衝突干渉することのないよう、動作軌跡を制御してや
る必要がある。

このアームの動作パターンをプログラムし、教示する方
法としては、各種の制御方式があるが。

本実施例では所要の作業をロボットに記憶させ。

その作業の順序、位置およびその他の情報を読出すこと
により当該作業を繰り返し実行させるティーチング／プ
レイバック方式が好適に使用される。

例えば、ティーチング作業により入力されたデータは、
制御部（図示せず）におけるマイクロコンピュータ内の
主記憶装置（ＣＰ　Ｕ）に記憶され、記憶されたデータ
はマイクロコンピュータにより演算処理し、デジタルサ
ーボユニットに与えられる。

そして各軸に対応するデジタルサーボユニット、モータ
ドライバー、ＤＣサーボモータおよびタコジェネレータ
、パルスエンコーダからなる制御ユニットにより、前記
ＤＣサーボモータのデジタルＤＣサーボ制御を行なう。

この場合、始点（Ｐ点）および終点（Ｑ点）の２点をテ
ィーチングするだけで、これら２点より半径を計算して
動作軌跡を求め、かつ周速が一定となるような各軸の速
度成分を求めてアームに円弧運動を付与する円弧補間機
能を制御部に設けることにより、該ロボットのアームは
円滑に制御される。

すなわち第４図に示すように、ワーク７０をワーク取出
位置であるＰ点からワーク放出位置であるＱ点に移送す
るべく、第１アーム４２および第２アーム４４を前記Ｐ
点とＱ点との間を移動させる場合、両アームに独自の原
点を与えてやる。例えば第４図の（１）において、第１
アーム４２には該アーム４２が必ず通過する原点Ｏ工を
与え、また第２アーム４４には該アーム４４が必ず通過
する原点０２を与える。これら両原点０１，０．は、夫
々異なる座標位置で与えられる。このように原点設定し
た後の各アームについて、Ｐ点→Ｑ点のティーチングを
行なってやれば、第４図の（２）〜（４）に示す如く、
第１アーム４２はＰ点から該アームに固有の原点０１を
経てＱ点に至る運動を行なう。

また第２アーム４４は、逆にＱ点から該アームに固有の
原点０□を経てＰ点に至る運動を行なう。

このように、第１アーム４２がワーク７０をＰ点から取
出してＱ点に移送する際（これを往路とする）に、第２
アーム４４は同時的にＱ点から空荷のままＰ点に向かい
（これを復路とする）、しかも両アームの移動軌跡は、
その固有の原点を相違させであるため軌跡同志が交差す
ることはなく、従って両アーム４２．４４のハンドおよ
びこれに保持したワーク７０がその往復動作中に干渉し
合うことは絶対にない。

次に、図示例の産業用ロボットを物流ラインに組込んだ
場合の動作例について、第３図および第５図を参照して
説明する。第３図および第５図に示す物流ラインは、ベ
ルトコンベヤ７２に担持されて順次連続搬送されて来る
角形の化粧かん７４（例えばサラダ油のかん容器）を、
このコンベヤ７２の搬送方向に対し直角に配設したベル
トコンベヤ７６上に位置決め載置した化粧箱７８中に整
列的に詰め合わせるためのものである。前記ベルトコン
ベヤ７６は、第３図に明瞭に示す如く、化粧箱供給用コ
ンベヤ８０と、化粧箱７８の位置決めを行なうための中
間コンベヤ８２と、内容物の詰め合わせが終了した化粧
箱７８の搬出用コンベヤ８４との３つのブロックに分か
れている。中間コンベヤ８２は、複数条のベルトコンベ
ヤを相互に所定間隔を保持するよう構成され、この間隔
中からＸ方向位置決めストッパ８６が昇降自在に突出し
、またＹ方向の位置決めストッパ８８も図示の方向に突
出している。更に前記Ｙ方向の位置決めストッパ８８に
対向して、Ｙ方向位置決めプッシャー９０が配設され、
このプッシャー９０には空気圧シリンダ９２のピストン
ロッド９４が接続されて、水平方向の進退運動が付与さ
れるようになっている。

従って、コンベヤ８０により化粧箱７８は中間コンベヤ
８２に供給され、一時停止している中間コンベヤ８２上
の所定位置において、前記ストッパ８６，８８およびプ
ッシャー９０により位置決めされる。次いで第１アーム
４２は、サーボモータ３４の回転作用下に時計方向に旋
回し、ベルトコンベヤ７２上の所定位置（これがＰ点と
なる）において停ｄｚし、その後空気圧シリンダ５８が
付勢されてバキュームカップ６６を下降させて化粧かん
７４の真空吸引保持を行なう。前記シリンダ５８の逆付
勢によりバキュームカップ６６は、化粧かん７４を保持
して若干上昇し、そのまま第１アーム４２は反時計方向
に旋回して中間コンベヤ８２上に位置決めされた化粧箱
７８の上方に向かい。

ここで停止する。この反時計方向への旋回過程において
、ＤＣサーボモータ４６が駆動されて第１アーム４２の
前進運動を適宜行ない、これによって第１アーム４２の
先端は、第４図に示したように原点０１を通過する円弧
を描く。またリスト５゜に設けたＤＣサーボモータ５４
が回転して、リスト５０に時計方向のひねりを与え、化
粧がん７４の供給姿勢の制御を行なう。次いで前記シリ
ンダ５８が付勢されてバキュームカップ６６が下降し、
化粧箱７８中の所定位置に化粧かん７４を載置した後、
真空を解除して化粧かん７４を解放する（この解放位置
がＱ点となる）。

一方、第２アーム４４は、先の第１アーム４２の旋回開
始と同時に反時計方向への旋回を行ない、ベルトコンベ
ヤ７２上の化粧かん７４を真空吸引保持したまま中間コ
ンベヤ８２上の化粧箱上方に向かい、化粧かん７４を化
粧箱７８中に解放した後１時計方向への旋回に切替わる
。この場合も第２アーム４４の先端は、第４図に示した
ように原点０２を通過する円弧を描き、従ってこのよう
に第１アーム４２および第２アーム４４が同時に反対方
向への旋回を行なって相互に交差する場合でも。

両アーム４２．４４が干渉衝突することはない。

発明の効果 以上に説明したように、本発明に係るロボットのアーム
制御方法によれば、両アームには座標位置の異なる原点
が夫々持たせてあって、これらアームは移動時に必ずそ
の固有の原点を通過するようになっているので１両アー
ムの移動軌跡は交差することはない。従って両アームの
ハンドおよびこれに保持したワークが、その往復動作中
に干渉し合うことは絶対にない。

しかも本発明では、２本のアームが夫々与えられた所定
の制御指令に従って独立に制御されるので、一方のアー
ムが所定の作業を行なっている間に他方のアームはその
作業に着手するための準備行動を消化することができ、
作業能力が倍増し稼動率の著しい向上が図られる。更に
２本のアームにおける個々の旋回角度を同等にすること
ができるから、ロボットの設置スペースを小さくでき、
また製造コストを低減させ得る等、多くの有益な効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る２本腕旋回形ロボットの概略を
示す平面図、第２図は本発明に係る方法が好適に実施さ
れるロボットの側面図、第３図は第２図に示すロボット
を物流用の搬送ラインに設置した状態での斜視図、第４
図は本発明により２本のアームが同時旋回する際の運動
軌跡を順次図示した説明図、第５図は物流用の搬送ライ
ンにおいて２本のアームが運動する軌跡の状態を示す概
略説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直立配置した支持体（２２）に、上下の関係で第１アー
   ム（４２）および第２アーム（４４）を夫々独立して自
   由旋回並びに直線的な進退移動をなし得るよう配設する
   と共に、これら第１アーム（４２）および第２アーム（
   ４４）が相互に交差し得るよう構成した産業用ロボット
   において、 ワーク取出位置（Ｐ）にあるワーク（７０）を、前記第
   １アーム（４２）および第２アーム（４４）が夫々保持
   してワーク放出位置（Ｑ）に移送し、空荷となった各ア
   ーム（４２、４４）はワーク放出位置（Ｑ）から再びワ
   ーク取出位置（Ｐ）に帰還させるよう動作させるに際し
   、 前記第１アーム（４２）および第２アーム（４４）の夫
   々に該アームが必ず通過するべき原点（Ｏ＿１、Ｏ＿２
   ）を異なる座標位置で与え、 各アーム（４２、４４）が前記一方の位置（Ｐ、Ｑ）か
   ら他方の位置（Ｑ、Ｐ）に向かうときには、各アーム（
   ４２、４４）に与えられた前記固有の原点（Ｏ＿１、Ｏ
   ＿２）を通過した後に、他方の位置（Ｑ、Ｐ）に移動す
   るよう前記第１アーム（４２）および第２アーム（４４
   ）の動きを制御する ことを特徴とするロボットのアーム制御方法。