JPS62208103A

JPS62208103A - ロボツト運動制御システム

Info

Publication number: JPS62208103A
Application number: JP4504787A
Authority: JP
Inventors: Babukotsuku Goodon Giyarii; ギヤリー・バブコック・ゴードン; Deebitsudo Reenaa Suchiyuaato; スチユアート・デービツド・レーナー; Chiyaarusu Roaaku Jiyosefu; ジヨセフ・チヤールス・ロアーク
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1987-09-12
Also published as: EP0240733B1; DE3788741T2; EP0240733A3; DE3788741D1; EP0240733A2

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〕本発明は一般にロボット装置に関し、特にロボット運動
の制御システムに関する。

〔従来技術とその問題点〕

ロボットは多年、製造工程で使用されてきた。

製造環境におけるロボットの最も普遍的な使用法の一つ
は組立工程において物体をある個所から別の個所へ動か
すような反復運動を行うことである。

この種の用途を「摘まみ据付け」と言う。過去２０年に
わたり、ロボット運動の制御言語の進歩はより簡単且つ
有能なプログラミングができるまでに発展した。これら
ロボット運動制御言語は三つのカテゴリーに分類するこ
とができる（Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　＆Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、
　ｖｏｌ、２．　Ｎａ１．１９８５のＩ）ｐ、１〜１２
のコーネル大学のＭ、Ｃ，Ｌｅｕによる文献参照）。す
なわちジヨイント（Ｊｏｉｎｔ）　　・レベル、マニプ
レータ（Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）　　・レベル、およ
びタスク（Ｔａｓｋ）・レベルである。それぞれの例を
次に示す。

ジヨイント・レベル　　　　　　　　　マニプレータ・
レベル　　　　タスク・レベルＭＬ（ＩＢＭ）　　　　
　　　　　　　　ＷＡＶＥ（ス＋：ｚ７ｔ−ド）　　Ａ
Ｌ（ス＋：ｚ７＊−Ｆ）ＡＲＭＢＡＳＩＣ（？イクｕｆ
ｐｌト）　　ＡＬ（スタンフォード）　　　オートパス
（ＩＢＭ）ｌＥａｓｙＬａｂ（ツァイマーク）　　　　
ＰＡロパーヂ＠−）　　　　　ＬＡＭＡ（旧Ｔ）ＶＡＬ
（ヱニメーシオン）　　　ＲＡＰＴ（ニシンバラ大学）
ＡＭＬ（ＩＢＭ）ＲＡＬＬ（オートマティフクス）ＭＣＬ（マクドネル）ＲＣＬ（ＳＲＩ）ＡＲ−ＢＡＳＩＣ（ｙメリカン・ロボット）ロボットの
教え込み方法も二つのカテゴリーに分類することができ
る。これらは、Ｌｅｕが言っているように、テクスチュ
アル（ｔｅｘｔｕａｌ）と非テクスチュアルとである。

はとんどのロボット制御言語は両方の教え込み技法を用
意している。非テクスチュアル教示では、ロボットの運
動はユーザが教示ペンダントを用いて教え込む。この装
置（ペンダント）はポクン、スイッチ、およびその他の
制御手段と、ロボット制御器からのフィードバック手段
とから構成される手持ちユニットである。

ユーザはこの装置を使用してロボットの運動を制御し、
ロボットの位置を記憶させることができる。

テクスチュアル教示では、ロボットの運動はすべて物体
の位置・幾何学状態データ・ベースから、あるいは計算
プロセスから集められた位置情報を用いて明快に定義さ
れる。

非テクスチュアル教示法の主な長所は簡単且つ確実であ
ることである。ユーザは単にロボットに行くべき場所お
よびそこへの行き方を示す。衝突は本質的に不可能であ
る。現在のプログラミング言語によるこの教示法の主な
欠点はプログラムを編集し文書化することが難しいこと
である。テクスチュアル教示法の主な利点はロボット制
御プログラムを編集し文書化する能力があることである
。

しかしながら、テクスチュアル教示技法だけではワーク
セル内の物体の位置を確定することは困難である。はと
んどの言語はテクスチュアルと非テクスチュアルとの教
示法を組合せてプログラミングの労力をできるだけ少な
くしている。それでもやはり、現行の言語は、位置のシ
ーケンスをまとめて全体の運動を形成する簡単な機構を
欠いているため厄介なことが甚だ多い。

ジヨイント・レベルの言語はワークセル内の実際の位置
の意識を欠いているため能力が極めて限られている。こ
の言語が知っているのはロボットの関節（軸）の位置だ
けである。この種の言語で運動を修正するのは困難であ
り且つ危険である。

マニプレータ・レベルの言語では、ユーザは終端作動体
の位置で表わされる一連のロボット運動でタスクをプロ
グラムすることができる。言語は腕の終端の実際の位置
と方向とを直接取扱うので、変更子を使用して特定の位
置シーケンスの実行を修正するのは容易にできる。商業
用言語は大部分この形式である。

タスク・レベルの言語はユーザがロボットの運動ではな
く周囲の状態でタスクをプログラムするのですべてのロ
ボット制御言語のうちで最高且つ最も有能である。ロボ
ット・システムは所定のタスクを果たすのにロボットを
どう動かすべきかを決める。この種の言語の主な欠点は
周囲環境の正確なモデルが必要であるということである
。このモデルはキーボードを経由するユーザからの直接
入力はこのような大量のデータにとっては実際的でない
からデータベースから作り出さなければならない。大部
分の用途では、特に研究室での用途では、ロボットのワ
ークセル内のすべての物体の幾何学的状態を記述するデ
ータベースは利用できない。このため、タスク・レベル
の言語は研究室では実用的でない。

三つのレベルの言語に関する上の表に掲げたように、マ
ニプレータ・レベル言語の例は（１）ＳｈａｈｉｄＭｕ
ｊ　ｔａｂａとＲｏｎ　ＧｏｌｄｍａｎによるｒＡＬユ
ーザ・マニュアル」、スタンフォード人工知能研究所、
メモＡＩＭ−３２３、コンピュータ・サイエンス部報告
隘５ＴＡＮ−ＣＳ−７９−７１８，１９７９年１月、（
２）ペンシルバニア州ピッツバーグのアメリカン・ロボ
ット社によるＡＲ−ＲＡＳＩＣ（Ｒ）　、および（３）
コネクチカット州ダンベリのユニメーション社によるＶ
ＡＬ−ＩＩシステムである。これらのシステムで、取ら
れている方法はロボットの運動を点のつながり　（シー
ケンス）に分解することである。ロボットの運動を更に
規定するには点と点との間の運動の速さのような属性を
一点一点で指定する。換言すれば、ロボットを運動の一
点から次の点まで動かす場合には、運動の速さをこのよ
うな点間の間隔について指定する。

これはユーザにとって特に位置の長いシーケンスを同じ
変更子で変更する場合に退屈になることがあるが、この
ような場合は非常に多い。

上述したいくつかのシステムで完全に満足なものはない
。したがって、上述の困難の多（を軽減するロボット運
動制御システムを提供するのが望ましい。

〔発明の目的〕

本発明は、教示された運動、従属演算子および手順ルー
ルを使用し、簡単化したロボット運動制御システムを提
供することである。

〔発明の概要〕

本発明は連続する位置の間のロボットの運動を支配する
要因あるいは属性がまさに位置そのものと同じく重要で
あるという認識に基いている。更に、物体を動かす場合
の速さ、加速度、力、および工具のような同じ属性を運
動の多数の位置に適用する。このようにして、運動全体
に対する位置をまとめる　（グループ化）ことができ、
運動を通じて通常は変化しない属性を運動属性として指
定することができる。ユーザが運動全体を全体として操
縦し得るようにすることにより、定義の数を大幅に減ら
すことが可能である。

本発明は、環境モデルの複雑さ無しに可能な大部分の能
力を提供するのでマニプレータ・レベル言語の利点を保
持している。他方、ユーザが一度に運動全体を操縦し得
るようにすることにより、ロボット運動の制御シーケン
スを教示し、編集し、文書化するというユーザの能力が
大幅に向上する。

したがって、本発明の方法はマニプレータの再使用可能
運動と名付けられた運動をさせる制御器を使用して機械
的マニプレータを制御することである。マニプレータは
作動点を規定する。この方法は制御器中に、運動の順序
を含む手順を記憶させることを含んでいる。各運動は作
動点の位置のつながりの順序と一組の運動属性とを含ん
でいる。

各位置は一組の座標を備えている。この方法はまた手順
を実行することをも含んでいる。

好ましい実施例では、異なるレベルの属性を指定するこ
とができる。このようにして、一般に運動全体を支配す
る運動属性を、位置、座標、あるいは運動の全シーケン
スについて指定された他の種類の属性によって、修正し
たりあるいは無効にしたりすることができる。したがっ
て好ましい実施例では、制御器に手順に関連する一組の
手順属性、位置に関連する一組の位置属性、および座標
に関連する一組の座標属性を記憶させる準備をすること
もできる。手順、運動、位置、および座標の各属性は運
動を制御する所定の規則にしたがって互いに修正する。

異なるレベルの属性を使用すれば本発明の柔軟性および
能力が非常に向上する。

本発明は研究室の用途に特に有利である。製造用ロボッ
トが反復摘まみ据付は動作を行う場合、研究室で該ロボ
ットは、研究室助手と同じほど、もっと柔軟に実行する
よう求められる。製造環境ではプログラミングの方法と
言語とを簡潔にすることが喜ばれた。というのはそれら
はロボットの専門家が取扱ったからである。研究室では
、代ってプログラミングは化学あるいは他の成る研究室
での科学に熟練した専門職が行い、ロボット専門家が行
うのではない。その専門職は、コンピュータのプログラ
ミング・レベルではなく、ロボットに何を行うべきかを
示すというもっと高いレベルでロボットと対話すること
ができなければならない。これは自分個人のスプレッド
・シート（Ｓｐ−ｒｅａｄ　５ｈｅｅｔ）のために、Ｃ
０ＢＯＬでプログラミングするのではなく　、Ｌｏｔａ
ｓ　１２３のような最新のソフトウェアでパーソナル・
コンピュータをプログラミングする会計士に似ている。

前者の場合、本発明は高レベルのプログラミング手法、
強力な属性演算子、および容易に再使用可能なコードの
体系を使用することにより、ロボットに教示するタスク
を減らし且つ簡単にしている。

本発明は研究室の用途に有利である一方、成る、程度の
柔軟性が必要かまたは望ましい場合のような製造用途に
も有利に使用することができる。

〔実施例〕

第１図は研究室ワークセル内のロボットと、本発明を例
示するロボット制御システムとの斜視図である。第１図
に示すようにロボット１０はテーブル１２の上に設置さ
れる。ロボット１０は制御器１６、入力キーボード１８
、およびペンダント２０から成る制御システム１４で制
御される。制御器１６はケーブル２２でロボッ）１０に
接続されている。

ロボット１０と制御システム１４との動作は次のとうり
である。ロボット１０はまずｆｆｄＪ　ｉ卸システム１
４により一定の運動を行うことを教え込まれる。教示は
テクスチュアルにすること、すなわち、入力キーボード
１８によることができる。テクスチュアル教示では、ロ
ボット運動の異なる位置が物体の位置・幾何学データベ
ースからまたは計算プロセスから集められる。このよう
な位置情報は次にキーボード１８でタイプされ制御器１
６に格納される。代りに、ベンダン）２０を利用する非
テクスチュアル法を使用することができる。非テクスチ
ュアル教示では、ユーザーは、ロボットを所望の位置ま
で動かすために、ペンダント２０のジョイスティック（
ｊｏｙｓｔｉｃｋ）または成る種の制御ノブを単に動か
す。

ペンダントの一定のボタンを押すことにより、このよう
な所望のロボット位置は制御器１６に格納される。いず
れかの形式の教示プロセスを運動の定義または創成とし
て以下に参照する。

本発明は研究室の用途に特に有利であり、第１図のロボ
ット１０は試験管を動かす実験室設備に関して示しであ
る。第１図に示すように、テーブル１２には試験管ラッ
ク３２、ビー力３４、および天びん３６も載置されてい
る。ロボットおよび制御システム１４との働きを、ロボ
ット１０がラック３２から試験管を摘まみ上げ、試験管
の内容をビー力３４に注ぎ、次にこれを天びん３６の上
の試験管ラックに置くという模範的運動について例示す
ることにする。運動を行う前にロボット１０は特定のロ
ボット・ハンドすなわち工具を工具ラック３日から手に
入れるように指示される。この工具は、試験管を摘まみ
上げるのに適するようになっている。

上に簡潔に述べた模範的運動は四つの運動から構成され
る。（１）工具ラック３８から工具を得ること、（２）
工具を使ってラック３２から試験管を摘まみ上げること
、（３）試験管の内容をビー力３４に注ぐこと、および
（４）試験管を天びん３６に載せることである。

上に掲げた特定の順序に並べた上の四つの運動を、ここ
では手順と言う。四つの運動のそれぞれは更に、ロボッ
ト１０の異なる位置の順序室てたつながりに分解するこ
とができる。ロボット１０には第２図および第３図に一
層明瞭に示した作動点４０がある。

ロボッ目０の運動は制御器１４により作動点の所望位置
を、その原点を便宜上テーブル１２の隅に選ぶことがで
きるデカルト座標系に関して指定することにより規定さ
れる。明らかに本発明を実施するには他の座標系をも使
用することができる。第１図に示すように、座標系の３
軸は底辺、高さ、および奥９行（ｒｅａｃｈ）である。

ロボット１０は二つの軸５６と５８との周りにロボット
腕５４に関して回転できる手首５２を備えている。手首
５２が軸５６の周りに回転するとき、回転の量を下への
ねじれと言う。

このように、第１図のロボットｌＯは五つの自由度を有
しており、５軸ロボツトである。ただし、本発明は自由
度および軸の数が異なるロボットにも同等に適用できる
こと、およびこのような用途も本発明の範囲内であるこ
とが理解されるであろう。

今度は工具を手に入れる運動を下の第１表および第２図
を参照して説明することにする。第１表に示すように、
運動ＧＥＴ、ＴＯＯＬは四つの位置を持っている。各位
置は４軸の底辺、高さ、および奥行に対する数値と軸５
６の周りの回転ねじれ角とによって規定される。ここに
述べる特定の用途では、手首５２の軸５８の周りの回転
は必要ではなく、したがって下の表では指定していない
。位置は工具の指の間隔として定義されるＧＲＩＰのよ
うな他の因子、およびロボットによりワークセル内の物
体に加えられる力として定義されるＦＯＲＣＢにより更
に修正される。

表１゜運動：　ＧＥＴ、ＴＯＯＬＴＯＯＬ　？腕ＦＲＡＭＩＥ：位置　底辺　　高さ　　奥行　ＴＷＩＳＴ　ＧＲＩＰ　
ＦＯＲＣＥｌ　　１５０．１０　３２０．０　　６２．
０　０．０　　　〃〃２　１５０．１０　２６５．０　
　８７．０　　〃〃〃３　１５０．１０　２６５．０　
１３７．０　　〃〃〃４　１５０．１０　３２０．０　
１３７．０　　〃〃〃上の表１に示したように、座標の
底辺、高さ、および奥行はすべて運動ｒＧＥＴ、ＴＯＯ
ＬＪの中の四つの位置について指定される。他の三つの
パラメー夕の数値は各々引用符によってだけ指定される
座標のねじれと因子ＧＲＩＰとＦＯＲＣＩＥとである。

この用途において表の中の引用符によって因子を指定す
るのはこのような因子の数値が前の位置から不変のまま
であるということを意味する。引用符が一番始めの位置
で座標または因子に対して指定される場合には、このこ
とはこのような座標または因子の数値がデフォルトを取
るか運動の開始直後ロボットに対して指□定された現行
値を取るということを意味する。このように、上の第１
表では、ねじれ、ＧＲＩＰ、およびＦＯＲＣＥの値はそ
れらのデフォルト値を取り、運動を通じて不変である。

上の第１表の位置１は単に第２図の位置１０２における
ロボットの現在値である。同じ底辺座標を保って、ロボ
ット腕５４は下方に動き、その奥行を位置１０４まで延
ばして工具を得るのに適切な高さになるようにする。こ
のように位置１０４は上の第１表の位置２を示す。次に
ロボットは底辺および高さの座標を同じままとし、その
奥行を工具ラック３８の方に延ばして上の第１表の位置
３まで進み遂に手首５２が工具１２０に接続し、この場
合腕５４は位置１０６に来る。作動点４０は工具１２０
の指１２２の間の点として定義することができる。この
ようにして、第２図の位置１０６は上の第１表の位置３
を示す。手首５２が従来の方法で工具１２０に確実に接
続してから、ロボット腕５４は上の第１表の位置４か、
第２図の位置１０８まで動く。これで運動ｒＧＥＴ、Ｔ
ＯＯＬＪは完了する。

上述の運動ｒＧＥＴ、ＴＯＯＬＪは運動をロボッ）１０
が反復して行うことができる前にまずキーボード１８ま
たはペンダント２０を使用して定義しなければならない
。運動を定義するにあたり、４位置のそれぞれの座標と
ともに属性をも含めて、４位置のそれぞれを制御器１６
に記憶させる。

したがって運動は各位置の３座標を３属性値とともに教
え込み記憶させることにより完全に指定される。運動を
規定する目的では、座標とＧＲＩＰのような因子との間
に差異はない。このため、因子も以下で座標と言うこと
もできる。属性ＦＯＲＣＥをここでは位置属性と言う。

換言すれば、運動はこのような位置の位置と位置属性と
を指定すれば完全に指定される。この例では三つの位置
属性を示したが、異なる数の位置属性を使用することが
でき、これも本発明の範囲内であることが理解されるで
あろう。

運動を規定する際の第１図の制御システム１４の機能を
第５図の流れ図の第１項に示す。こうして、運動の名称
をまず選択する（ブロック１５０）。上の第１表の運動
では、運動に対して選択された名称はｒＧＥＴ、ＴＯＯ
ＬＪである。次にＦＯＲＣＢのような各種属性に対する
デフォルト値をシステムに対してセットする　（ブロッ
ク１５２）。次に第１表の四つの位置をペンダント２０
を使用して、またはキーボード１８を使用して座標の値
をタイプすることにより規定する　（ブロック１５４）
。座標と位置属性との値はペンダントか必要な場合キー
ボードかを使用して編集することができる（ブソロク１
５６）。次いで工具を得るための、属性の付いた位置の
つながりから成る運動を制御器１６に記憶させることが
でき（ブロック１５８）、指名した運動を再使用可能に
することができる。

次に、ロボット１０に運動ｒＧＩ！Ｔ、ＴＯＯＬＪと同
様の仕方でラック３２から試験管１６０を摘まみ上げる
ように教え込むことができる。工具の使用目的が試験管
を摘まみ上げることである場合には、ｒＧＥＴ。

ＴＯＯＬ　Ｊで選択した工具は適切なグリッパのはずで
ある。

次記、ロボット１０と制御器１６とに試験管１６０の内
容をビー力３４に、第３図を参照して下の第２表に示し
た運動「注ぐ」により、注ぐように教え込む。

表２゜運動：　ＰＯＵＲＴＯＯＬ　：　ＴＯＯＬ　０ＢＴＡＩＮＥＤ　ＩＮ　”
ＧＥＴ、ＴＯＯＬ”ＦＲＡＭＥ：位置　底辺　　高さ　　奥行　ＴＷＩＳＴ　ＧＲＩＰ　
ＰＯＲＣＥ１１５０．１０〃〃０．０〃〃２１４８．９０　　　〃〃２０．０　　〃〃３１４７．
００　　　〃〃５０．０　　〃〃４１４５．８０　　　
〃〃９０．０　　〃〃５１４４．６０　　　〃　　　　
　〃　　１２０．０　　〃　　　〃６１５０．１０　　
　〃　　　　　〃　　　０．０　　〃　　　〃第５図の
ブロック１５０〜１５８と同じステップをｒＰＯＵＲ（
注ぐ）」の運動を規定するのに使用することができる。

上の第２表に示すように、ロボットの作動点の高さと奥
行とは運動を通じて変らない。ロボットの手首５２は、
試験管の内容をビー力３４にあけるために、位置ｌのＯ
＠から位置５の１２０°まで、第２表および第３図に示
す中間位置２〜４と角２０’、５０’および９０°を経
由して回転する。位置６で手首５２をその元の位置まで
回転して戻す０手首５２がその手首を使用して試験管を
回転させるとき、試験管の口は作動点４０の周りに円形
の径路をたどる。作動点４０が運動を通じて不変であれ
ば、試験管１６０の内容をビー力３４の中へではなくテ
ーブル上に注ぐことになる。この目的で第２表および第
３図に示すように作動点の底辺座標を試験管の口がビー
力３４の口の上にとどまり試験管の内容を受けるように
変えるのが望ましい。

位置属性ＧＲＩＰとＦＯＲＣＩＥとは変化しない。属性
ＧＲＩＰの値は運動中試験管を摘まみ上げるようにセッ
トし、試験管１６０が指１２２の間から滑り出さないよ
うにする。

表３゜運動：　ＰＬＡＣＥ、ＴＥＳＴ、ＴｔｌＢＥ、　ＩＮ、
ＢＡＬＡＮＣＥＴＯＯＬ　：　ｇｒｉｐｐｅｒＰＲＡＭＥ：ｂａｌａｎｃｅ　１位置　底辺　　高さ　　奥行　ＴＷＩＳＴ　ＧＲＩＰ　
ＦＯＲＣ８１１４０，１０３１９，０１８？、０　０．
０　　〃〃２　１４０．１０　３１９．０　２６７．０
　０．０　　〃〃３　１４０．１０　２２９．０　２６
７．０　０．０　　〃〃４　１４０．１０　２２９．０
　２６７．０　０．０　１００　　〃５　１４０．１０
　３４０．０　２６７．０　０．０　１００　　〃６　
１４０．１０　３４０．０　１８？、０　０．０　１０
０　　〃運動ｒＰＬＡＣＥ、ＴＨ３Ｔ、ＴｔｌＢＩ！、
ＩＮ、ＢＡＬＡＮＣＩ！ｊを上の第３表と第４図とを参
照して示す。第３表に示すように、運動中の六つの位置
の底辺座標は変化せずグリッパが試験管を天びん３６上
に置くためと一カ３４のわずかに左にあるようになって
いる。第３図のように、位置１〜６は第４図のロボット
位置を示すのに使用する。このように、第４図の位置１
は運動の最初の位置を示す。次に、底辺と高さの座標を
同じままにして、ロボットの腕を前方に動かしその奥行
を位置２まで延ばす。次に、ロボットの腕を位置３まで
下げ、試験管１６０を天びん３６に載置されているラッ
ク１６２に入れる。次に位置４を実行するが、ここでは
ロボット腕と工具との位置は不変であるが、グリップが
矢印１６４に沿って開きそのグリップが値ｌＯＯまで増
大する。これによって試験管を指１２２によりグリップ
から解放する。次にロボットは腕を位置５まで動かし、
次いで位置６まで引込める。属性ＧＲＩＰが位置４で変
ることに注意する。換言すれば、位置属性は試験管が位
置４で解放されるように設計されている。

ロボットが工具を手に入れ、試験管を摘まみ上げ、試験
管の内容をと一カに注ぎ、試験管を天びんに載せるとい
う目的を果すのに必要な四つの運動を規定した。四つの
運動が規定されてから運動が実行されるまでの任意の時
刻に、運動を呼出し、必要な場合には運動を編集するこ
とが可能である。

これを下の第４表に例として示す。

表４゜運動：　ＰＬＡＣＩＩ！、ＴＥＳＴ、ＴＵＢＥ、　ＩＮ
、ＢＡＬＡＮＣＥ現在位置：底辺　　高さ　　奥行　ＴＷＩＳ’ｒ　ＧＲＩＰ　ＦＯ
ＲＣＢｌｏ　　　　１４０．１　３４０．０　１０７．
０　０．０　１００　　０ＰＲＡＭＩＩ！：ｂａｌａｎ
ｃｅ　２位置　底辺　　高さ　　奥行　ＴＷＩＳ’ｒ　ＧＲＩＰ
　ＦＯＲＣＪＩ！１　１４０．１　３１９．０　１８？
、０　０．０　　〃〃２　１４０．１　３１９．０　２
６７．０　０．０　　〃〃１５　　３　１４０．１　２
６７．０　２６７．０　０．０　　〃〃４　１４０．１
　２６７．０　２６７．０　０．０　　〃〃５　１４０
．１　３４０．０　２６７．０　０．０　１００６　１
４０．１　３４０．０　１８７，０　０．０　１００１
　：　Ｍｏｖｅ　ｔｏ　　２　：　Ｄｅｌｅｔｅ　　　
３　：　Ｃｈａｎｇｅｌ１２０　４　：　Ｄｏｎ’　ｔ
　Ｃ’ａｒｅ　　　５　：　Ｒｅ０ｒｄｅｒ＃６　：　
Ｒｅｖｅｒｓｅ　　７　：　Ｃａｎｃｅｌ　　　８　：
　Ｄｏｎｅ例示の目的で、運動ｒＰＬＡｃＩＥ、ＴＥｓ
Ｔ、ＴＵＢＥ、　ＩＮ、ＢＡ−ＬＡＮＣＥ　Ｊを呼び出
す。コンピュータターミナルの画面に現われる運動は、
たとえば、上の第４表に似ている。作動点の現在の位置
を示してあり、位置属性とともに六つの位置をも掲げで
ある。これで第４表に掲げた８個のファンクションキー
のようなファンクションキーを使用して運動を編集する
ことができる。指１２２が、たとえば、位置４でではな
く位置５で試験管を解放するようにしたい場合には、位
置４におけるＧ　Ｒ１，Ｐ属性を「ドント・ケア」と書
いであるキー４を押して引用符に修正することができる
。編集の際の制御器１４の動作を第５図に示す。まず運
動を呼び出しくブロック２００）、満足になるまで運動
を編集する　（ブロック２０２）。

次いで属性と共に位置のシーケンスを記憶させる（ブロ
ック２０４）。

上に記したとうり、位置属性以外のレベルの属性の使用
もシステムの能力と柔軟性とを向上する役に立つ。運動
属性は運動のすべての位置に適用される属性である。こ
のように、第３表および第４表を参照してすべての位置
を表中でバランス１のフレームと名付けたフレーム（こ
れは第１図に示したフレームとは異なる）に関して教え
込む。

これで、底辺、高さ、奥行、ねじれの値がバランス１の
基準のフレームに関して規定される。バランス２のよう
な異なる天びんの基準のフレームで運動を実行したい場
合には、運動属性を第４表に示すようなｒＦＲＡＭＥ：
バランス２」に編集することが可能である。運動属性を
そのように編集すると、教示したのと全く同じ運動をバ
ランス（天びん）１の代りにバランス（天びん）２に関
して行わせることができる。このような仕方で試験管を
天びん１に置くように教え込まれた運動を、フレームに
対する運動属性を単に編集するだけで、代りに天びん２
に試験管を置くのに使用することができる。

ユーザはロボットに教えなおさな（てよ＜、編集プロセ
スにロボットの動きは関係しない。したがって、ロボッ
トを他の有用な目的に使用しながら編集が可能である。

これによって編集を行っている間のロボットの不稼動時
間が無くなり、システムの効率が向上する。

他の形式の属性は軸属性または座標属性として知られて
おり、これは位置属性の中の唯一つの属性を参照する。

たとえば、上の第４表の属性ＧＲＩＰに関する位置１の
引用符は属性の値が不変であることを示している。この
属性は位置１の二つの位置属性の一つであり、それ自身
軸属性すなわち座標属性である。

更に他の形式の属性は手順属性として知られており、こ
れは手順内のすべての運動に適用できる。

いくらか異なる形式の変更子はシステムの能力と柔軟性
とを大幅に向上することができる運動属性演算子である
。

本発明を、特に各種レベルの属性と運動属性演算子との
機能を例示するため、七つの手順文から成る手順を、工
具を手に入れ、試験管を摘み上げ、これを天びんに載せ
ることについて以下に記す。

手順二側１、　これは運動の利用法と運動属性演算子および手順
属性を実行待運動の径路を変更するのに使用できる方法
とを示す手順の一例である。

ＴＯＯＬ　Ｉｓ　ＮＵＬＬ：手順工具属性を無工具にセ
ットする。

ＧＯＴＯ，、ＧＲＩＰＰＢＲ，５ＴＡＴＩＯＮ：運動（
絶対）をグリッパ工具があるところまで進める。

ＲＥＬ　ＧＥＴ、ＴＯＯＬ　ニ一般的にｒＧＥＴ、ＴＯ
ＯＬＪ。現在位置に関して行われる運動。

ＴＯＯＬ　ＩＳ　ＧＲＩＰＰＥＲ：無効（ｏｖｅｒｒｉ
ｄｄｅｎ）になっていなければ工具属性を「グリッパ」
に変える。今後の運動はこの工具を使用することになる
。

ＭＯＶＢ、ＴＯ，ＴＥＳＴ、ＴＵＢＥ：運動を特定の試
験管まで進める。

ＨＥＬ　ＰＩＧＫ、ＵＰ、ＴＥＳＴ、ＴＵＢ［！：現在
位置における一般的試験管摘まみ上げ。この運動は試験
管の位置と天びんとを含んでいる特別なフレームとリン
クしている。

ＰＬＡＣＥ、ＴＥＳＴ、ＴＵＢＥ、　ＩＮ、ＢＡＬＡＮ
ＣＥ：この運動は天びんが移動していなければ、天びん
フレーム属性を備えており、運動を教えなおす必要はな
く、フレーム属性を変えるだけでよい。

まず、工具に関する手順属性を「無」にセットし、ロボ
ットが工具なしで進むようにする。ただしこの命令が無
効になっていたり後に修正されたりすることのない場合
である。次に制御器１４がロボットに運動ｒＧＯＴＯ，
ＧＲＩＰＰＥＲ，５ＴＡＴＩＯＮＪに実行するように命
令する。こうするとロボットは、第１図のラック３８の
ように、グリソパ工具があるところまで進む。次に制御
器は運動文ｒＲＥＬ　ＧＩ！Ｔ、ＴＯＯＬＪを実行する
。命令ＲＥＬはロボットの現在位置で運動ｒＧＥＴ、Ｔ
ＯＯＬＪを実行させる運動属性演算子である。制御器１
４はメモリから運動ｒＧＥＴ、ＴＯＯＬＪ　　（これは
上述の仕方で教え込まれている）を呼出し、ロボットの
現在位置で同じ運動を実行する。

次の手順文は手順属性をセットして工具の手順属性を「
グリッパ」に変え、異なる工具について教え込まれた運
動を後にグリッパを用いてグリッパと教示工具との間の
オフセントと幾何学形状との差異を考慮しながら実行で
きるようにする。次ニロボットに絶対運動ｒＭＯＶＥ、
ＴＯ０ＴＥＳＴ、ＴＵＢＥ　Ｊを実行するよう命令する
。次の手順文はそのロボット工具を持って現在位置で運
動ｒＰＩｃＫ、ＵＰ、ＴＥｓＴ。

ＴＵＢＥ　Ｊを行う別の運動属性演算子“ＲＥＬ”であ
る。

次にロボット制御器システムは文ｒＰＬＡＣＥ、ＴＥＳ
Ｔ。

ＴＵＢＥ、ＩＮ、ＢＡＬＡＮＣＥ　Ｊを実行する。上に
示したとうり、天びんが移動していなければ、運動を教
えなおす必要はない。ユーザーは編集段階でＦＲＡＭＥ
　（フレーム）運動属性を変えるだけでよい。代りに、
バランス２が天びんの新しい位置を参照する場合、およ
び修飾子ｒＡＴ　ＢＡＬＡＮＣＥ　２Ｊが運動属性演算
子である場合には、最後の文をｒＰＬＡＣＥ、ＴＥＳＴ
、ＴＵＢＥ。

ＩＮ、ＢＡＬＡＮＣＥ、ＡＴ　ＢＡＬＡＮＣＥ、２　Ｊ
と読み変えて行うことができる。

このように、上に示したとうり、本発明はユーザに対し
て特に強力な方法を提供するものである。

所望の用途により、異なる規則を作ることができ、これ
により異なるレベルの属性が異なる仕方で互いに修正を
行う。したがって、上に示した手順で、手順属性を文ｒ
ＴＯＯＬ　ＩＳ　ＧＲＩＰＰＨＲＪでセットする代りに
、四つの後続文の各々を位置属性「グリッパ付き」を追
加して修正することが可能である。

異なるレベルの属性の順位に関する規則が位置属性が手
順属性を無効にするようなものである場合には、後続文
中の位置属性「グリッパ付き」は手順属性ｒＴＯＯＬ　
ＩＳ　ＮＵＬＬＪを無効にする。したがって、四つの後
続文は使用する工具がグリッパであるという事実を補償
して実行することになる。したがって、成る用途に有用
な異なるレベルの属性の順位に関する規則は次のように
なる　（低（なる順に）。

運動属性演算子（ＭＯＴＩＯＮ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ　０ＰＥＲＡＴＯ
Ｒ）軸または座標属性の定義ＣＡＸＥＳ　　ＯＲＣ００ＲＤＩＮＡＴＥ　　ＡＴＴＲ
ＩＢＵＴＥ　　ＤＥＦＩＮＩｔＩＯＮ）定義時位置属性（ＰＯＳＩＴＩＯＮ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ　ＡＴ　ＤＥ
ＦＩＮＩＴＩＯＮ）手順運動属性（ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ　ＭＯＴＩＯＮ　ＡＴＴＲＩＢ（
ＩＴＥＳ）定義時運動態性（ＭＯＴＩＯＮ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ　ＡＴ　ＤＥＦＩ
ＮＩＴＩＯＮ）上の規則で、運動属性演算子は他のすべ
ての属性より優先度が上である。軸属性の優先度は位置
、手順、または運動の各属性の優先度より上である。

位置属性は手順、運動の属性より優先度が高く、手順運
動属性は定義時運動態性より上の優先度を持つ。他の有
用な規則は上のものと同様であるが手順運動属性と定義
時運動態性とが階層の位置を入れ換えられている。

有用なその他の順位規則は次のとうりである（低くなる
順に）。

位置工具属性（ＰＯＳＩＴＩＯＮ　ＴＯＯＬ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ）
運動工具属性演算子（ＭＯＴＩＯＮ　ＴＯＯＬ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ　０Ｐ
ＥＲＡＴＯＲ）手順工具属性（ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ　ＴＯＯＬ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ
）運動工具属性（ＭＯＴＩＯＮ　ＴＯＯＬ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ）上の
順位規則は手順が異なる運動中に異なる工具の使用を必
要とする場合に特に役立つ。たとえば、運動ｒＭＯＶＥ
Ｊは四つの位置を取ることができる。運動工具属性は「
小グリッパ」である。はじめの二つの位置は工具属性を
示さないので運動工具属性が適用される。換言すれば、
はじめの二つの位置は小グリッパを用いて実行されるこ
とになる。後の二つの位置は位置工具属性ｒＮＵＬＬ　
ＴＯＯＬＪを備えている。上の規則によれば、位置工具
属性は運動工具属性より優先度が高いので、後の二つの
位置は工具無しで実行されることになる。

手順の実行を第５図および第６図の流れ図で示す。まず
、手順を既に教え込まれている運動を組合せ、手順属性
をセットし、そして属性演算子を適用するように作りあ
るいは編集する　（ブロック２１２）。したがって、−
組の手順文がグリッパを手に入れ、試験管を摘まみ上げ
、試験管を天びんに載せることについて上に述べたもの
のように作られる。上側で示したように、ｒＲＥＬ　Ｊ
のような運動で動作する運動属性演算子は手順交円で適
用される。ｒＴＯＯＬ　Ｉｓ　ＮＵＬＬＪのような手順
属性は他の手順文とともにセットされる。次に手順文が
記憶される。これでユーザは手順を実行する準備が完了
している。

実行にあたり、ユーザはまず記憶されているユーザ手順
文を分析し実行する（ブロック２１４）。制御器１６は
手順文が運動名を含んでいるかチェックし確認する（菱
形２１６）。手順文は、計算その他の有用なオペレーシ
ョンのような、運動を指令するもの以外の文を含むこと
ができる。特定の手順文が運動名を含んでいなければ、
制御器は分析し実行するのに必要な他の手順文が存在す
るかチェックし確認する（菱形２１８）。分析し実行す
べき手順文が残っていなければ、システムは退去する。

実行しなければならない手順文がなお存在すれば、シス
テムは次の手順文をチェックしてそれに運動名が入って
いるか確認する。

菱形２１６でチェックした文に運動名が入っていれば、
その文は属性演算子と運動名とについて分析される　（
ブロック２２０）。次に運動パラメータをファイルまた
はメモリから呼出す（ブロック２２２）。

次いでシステム内のすべての属性に関する順位規則を適
用して運動の各位置に対する座標値を計算する。こうし
てロボットはその座標値にしたがって動かされる（ブロ
ック２２４）。運動の位置がすべて実行されてから、制
御器１６は戻って、分析し実行しなければならない他の
手順文がまだ存在するかチェックする（菱形２１８）。

上に説明した運動属性演算子の他に、次に挙げるのはロ
ボットの運動を制御するのに有用な別の運動属性演算子
である。

属性演算子：次のものが典型的且つ代表的である。

工具（Ｔｏｏｌ）　：指定の工具の先端が運動を定義す
る際に使用した工具先端と同じ径路を追跡するように運
動を実行させる。

フレーム（Ｆｒａｍｅ）　：運動を定義する際に使用し
たフレームではなく所定のフレームに関して運動を実行
させる。

相対的（Ｒｅｌａｔｉｖｅ）　：相対的演算子は現在の
ロボット位置に関して運動を実行させる。

力（Ｆｏｒｃｅ）　：所定の軸（またはすべての軸）を
、所定の力が加えられるまで動かす。位置または運動の
属性として使用され、運動の前の位置および次の位置に
よって定義される軌道に沿って加えられるべき力を指定
する。

速度（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）　：運動を所定の速度で実行
させる。

軸属性として所定の軸だけがその速度で動かされる。

加速度（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）　：点と点の間を
所定の加速度で運動を実行させる。

“無変更”（Ｎｏ−Ｃｈａｎｇｅ）　：所定の軸が現在
どんな値を持っていてもその値で運動を実行させる。（
同様な「変更Ｊ　（Ｃｈａｎｇｅ）演算子を定義するこ
ともできる。） “動き抜＜　”（Ｍｏｖｅ−ｔｈｕｒ）　：運動内の位
置に適用すると、ロボットは停止せずに指定点を越えて
または近くを動く。

“エルボ”（Ｅｌｂｏｗ）　：関節で接続したロボット
腕に対して、この属性はロボット腕の状態を「エルボ上
げ」または「エルボ下げ」の状態に指定する。

“逆転”　（Ｒｅｖｅｒｓｅ）　：運動演算子として使
用すると、運動内の位置が運動が定義されたのとは逆の
順序で実行されることになる。

方法およびシステムの上の説明は単にその例示であり、
ステップの各種変更やその他の詳細事項も本発明の範囲
内である。

〔発明の効果〕

ここで以上の説明より明らかなように、本発明によれば
ユーザはロボット運動全体を一度に扱うことができ、ロ
ボット運動の制御シーケンスを教示し、編集し、文書化
するというユーザの能力を大幅に改善することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットと、本発明によるロボット運動制御シ
ステムの概略図、第２図、第３図および第４図はロボッ
トの運動を示した図、第５図および第６図は本発明によ
るシステムが行う手順の一例を示した図である。１０；ロボット、１２：テープ゛Ｊし、１４：制御シス
テム、１６二制御器、１８：キーボード、２０：ペンダ
ント、ａｚニラツク、３４：ビーカ、３６：天びん、５
４：ロボット腕、　１６０：試験管。ｒ＼旺殉日

Claims

【特許請求の範囲】

機械的マニプレータによって行われる物体の運動を制御
するシステムにおいて、指定された運動シーケンスと手
順属性とを含む手順情報を記憶する手段と、前記手順情
報を実行する手段とを含むロボット運動制御システム。