JPS6232504A - 産業用ロボツトの制御システム - 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】 「発明の利用分野」 本発明は、ロボット本体が移動台等の移動装置によって
移動されるように構成された産業用ロボットの制御シス
テムに係り、特に、移動装置による移動量を代表点デー
タに含めることにより、広範な領域にわたる自動シフト
を可能にした産業用ロボットの制御システムに関する。

「発明の背景」 周知のとおり、産業用ロボットのオペレージロンにおい
ては、作業領域を変更する必要が生じることがある。た
とえば、第２図に示すようにロボット正面のワークＷ１
で行った作業と同一の作業をロボットＲの右側のワーク
ｗ２で行う場合である。この場合、ロボットＲの手首Ｉ
（やアームＡが描く作業軌跡はシフト前後で同一で、作
業領域がシフトしただけであるから、右側での作業軌跡
を全部教示し直す必要はなく、シフト元とシフト先の各
作業領域で前記作業軌跡の基準となる座標系を構成し、
これらの座標系における教示点の座標が同一になるよう
にしてやればよい、　このような座標系を構成するため
には、シフト元およびシフト先で相対応する３つの代表
点を教示すれば足りる。

このようなロボット固有の座標系を移動させることなく
作業領域をシフトする方法は、例えば特開昭５６−１５
９９２号、特開昭５７−１８２２０５号、特開昭５８−
１４２０５号、特開昭５９−１７３８０５号、特開昭５
９−１８９４１５号の各公報に記載されたものが知られ
ている。

以上のような、シフト方法は産業用ロボットに採用され
つつあるが、シフト元とシフト先でロボット基台Ｒ１自
身が移動（旋回を含む）したり、又はロボットＲが作業
実行中にロボット基台Ｒ８自身が移動するような教示が
なされている場合、つまり第５図のようにロボットＲ自
身の持つロボット座標系（ｘ、ｙ、り自身が動くような
場合には適用できなかった。

それは上述した従来のシフト方法においては、ワークの
位置が全てロボットＲに固有の座標系により指定され、
ロボット本体自身の固定されている位置を問題としてい
なかったので、ロボットＲ自身の固有の座標系が動くと
、作業対象の正確な位置をロボットＲが認識できなかっ
たためである。

したがって、ロボット本体をワークｗ１からｗ２へ動か
すことにより作業領域を変えて前の作業領域で教示した
作業内容を実行させる場合（第３図参照）や、作業中に
ロボットＲが長尺物のワークＷ、、Ｗ、に沿って動くよ
うな作業内容を作業対象（ワーク）の位置を変えて実行
するような場合（第４図参照）には再度教示しなければ
ならず、自動シフトを達成することができなかった。

「発明の目的」 従って本発明の目的は、簡単な構成により、ロボット本
体自身が移動して同一作業を続行する場合の自動シフト
を可能とすることである。

「発明の構成」 上記目的を達成するために本発明が採用する主たる手段
は、移動装置によりロボットとこれに固有の座標系を移
動させ、シフト元の位置で教示された作業軌跡と同一の
作業軌跡に沿ってシフト先の位置で再生作業を行う産業
用ロボットの制御システムにおいて、ｉ）シフト元にお
けるロボットに固有の座標系でのロボットの教示点デー
タ及びこれに対応する移動装置の教示点データを入力・
記憶する教示点データ入力手段と、ｉｉ）ソフト元にお
けるロボットに固有の座標系でのロボット代表点データ
、及びこれに対応する移動装置の代表点データを入力・
記憶するシフト元代表点データ入力手段と、ｉｉｉ　）
シフト先におけるロボットに固有の座標系でのロボット
代表点データ、及びこれに対応する移動装置の代表点デ
ータを入力・記憶するシフト先代表点データ入力手段と
、ｉｖ）　　　ｉｉ）、１ｉｉ）のシフト元のロボット
代表点データとこれに対応する移動装置の代表点データ
から基準座標系におけるシフト元での代表点データを作
成する一方、シフト先のロボットの代表点データとこれ
に対応する移動装置の代表点データから基準座標系にお
けるシフト先での代表点データを作成し、これらのシフ
ト元、先での作業代表点データを用いてシフト元におけ
るロボット教示点データと移動装置の教示点データから
作成される基準座標系での教示点データをシフト先にお
ける基準座標系での教示点データに変換する教示点シフ
ト変換手段と、■）他方上記ｉｉ）、１ｉｌ）における
シフト元、先での移動装置の代表点データを用いてシフ
ト元における移動装置の教示点データをシフト先におけ
る移動装置の教示点データに変換する移動装置シフト変
換手段と、ｉｖ）　　ｉｖ）　、　　ｖ）の手段を用い
てシフト元のロボット固有の座標系でのロボット教示点
データと移動装置の教示点データをシフト先のロボット
固有の座標系でのロボットの教示点データと移動装置の
教示点データにシフト変換する手段とを備えてなる産業
用ロボットの制御システムである。

「実施例」 続いて本発明を具体化した実施例を説明して本発明の理
解に供する。ここに第１図は本発明の一実施例に係る制
御システムの全体構成を示すブロック図である。

尚以下の実施例は本発明の具体的−例にすぎず、本発明
の技術的範囲を限定する性格のものではない。

第１図に示す如く、ロボットは、教示点や代表点をロボ
ットに入力するためのロボットデータ入力装置ｌと、入
力されたデータを記憶するロボットデータ記憶装置２と
、その記憶装置２に格納されているデータを読み取り、
それをもとにしてロボット本体Ｒを制御するロボット演
算制御装置３と、ロボット本体Ｒとからなり、移動装置
の一例である移動台は、教示点や代表点を移動台に入力
させる移動台データ入力装置４と、入力されたデータを
記憶する移動台データ記憶装置５と、その記憶装置に格
納されているデータを読み取り、それをもとにして移動
台を制御する移動台演算制御装置６と、移動台Ｔとから
なり、ロボットＲと移動台Ｔは同期制御装置７で同期が
とられる。

シフトを実行するユニットは、ロボットＲや移動台Ｔの
シフト元の教示点データを記憶するシフト元口ボット教
示点データ記憶装置８、シフト元移動台教示点データ記
憶装置９、シフト元のロボフ）Ｒや移動台Ｔの代表点デ
ータを記憶するシフト元ロボント代表点データ記憶装置
１０、シフト元移動台代表点データ記憶装置１１、シフ
ト先のロボットＲや移動台Ｔの代表点データを記憶する
シフト先ロボフト代表点データ記憶装置１２、シフト先
移動台代表点データ記憶装置１３、シフト元のロボット
代表点データとこれに対応する移動台代表点データとに
より基準座標系におけるシフト元での代表点データを作
成する一方、シフト先のロボットＲの代表点データとこ
れに対応する移動台Ｔの代表点データとより基準座標系
におけるシフト先での代表点データを作成し、シフト元
におけるロボット教示点データと移動装置の教示点デー
タから作成される基準座標系での教示点データをシフト
元における基準座標系での教示点データに変換する教示
点シフト変換手段１４と、他方シフト元での移動台Ｔの
代表点データとシフト先での移動台Ｔの代表点データか
ら移動台Ｔのシフト元の教示点データをシフト先の教示
点データに変換する移動台シフト変換手段１５と、上記
教示点データシフト変換手段１４及び移動台シフト変換
手段１５を使用することによりシフト元におけるロボ７
）Ｈの教示点データをシフト先におけるロボットの教示
点データに変換し、またシフト元における移動台Ｔの教
示点データをシフト先における移動台Ｔの教示点データ
に変換する変換実行手段１６と、上記変換により得られ
たシフト先におけるロボット教示点データを記憶するシ
フト先日来−／　ト教示点データ記憶装置１７と、上記
変換により得られたシフト先における移動台の教示点デ
ータを記憶するシフト先移動台教示点データ記憶装置１
８とを育して構成されている。

以下第５図のように摺動台Ｔ、によって一方向に任意の
位置へ移動でき、さらにロボットを任意の方向に旋回で
きる回転台Ｔ２にのったロボットＲ＋へ、この発明を通
用した実施例を説明する。

上記摺動台Ｔ５．及び回転台Ｔ２の両者を結合したもの
が移動台Ｔを構成する。

第１図に示されるように、シフトの実行には、ロボット
Ｒと移動台Ｔのシフト元における各教示点データ、各シ
フト元代表点データ、各シフト先代表点データの６種類
のデータが必要であり、この６種類のデータがそろうと
シフトが実行される。

第１図にあるようにこれらのデータはロボットＲと移動
台Ｔのそれぞれのデータ入力装置１．４を介して、同期
制御装置７によって同期をとりながら教示することによ
って入力される。

入力されたロボ−ｚ）Ｒと移動台Ｔの教示点データは、
それぞれのデータ記憶装置２．５に格納される。そして
、シフト実行前にはこれらのデータはそれぞれのデータ
記憶装置２，５からシフト元のそれぞれの教示点データ
記憶装置８，９に転送される。また、入力されたロボッ
トＲと移動台Ｔのシフト元代表点データは直接それぞれ
のシフト元代表点データ記憶装置１０．１１に格納させ
てもよいし、いったんそれぞれのデータ記憶装置２．５
側に格納しておいて、その後にそれぞれのシフト元代表
点データの記憶装置側１０．１１に転送してもよい。

ロボットＲと移動台Ｔのシフト元代表点データ記憶装置
１０．１１側からみれば、それぞれのシフト元代表点デ
ータの入力が直接それぞれのデータ入力装置１．４から
入力されるのか、それぞれのデータの記憶装置２．５か
らの転送でなされるのかは、連動選択スイッチ１９．２
０によってロボットＲと移動台Ｔとで対になって遺灰さ
れる。

ロボットＲと移動台Ｔのシフト先代表点データに関して
も、シフト元代表点データと同様にしてそれぞれのシフ
ト先代表点データ記憶装置１２゜１３に格納される。

なお、教示点データやシフト元代表点データやシフト先
代表点データの各記憶装置への格納順は問われない。

入力されたデータがそろうと、第１図に示しであるシフ
トを実行させる装置は作動を始めるが、まず教示点デー
タシフト変換手段１４の動作から説明する。

すなわち、シフト元のロボット代表点データ（ロボット
に固有の座標系におけるデータ）と、これに対応する移
動台代表点データと、シフト先のロボット代表点データ
（ｐポットに固有の座標系におけるデータ）と、これに
対応する移動台代表点データの４Ｍのデータがそろうと
処理が開始される。

まず、シフト元のロボット代表点データとこれに対応す
る移動台代表点データより基準座標系におけるシフト元
の代表点データを生成し、一方、シフト先のロボット代
表点データとこれに対応する移動台代表点データとより
基準座標系におけるシフト先の代表点データを生成する
。

このとき生成された代表点データの３点が一直線上に存
在するときには、それらのデータはキャンセルされ、再
度そのロボットとこれに対応する移動台の代表点データ
の入力の要求がなされる。

これらの代表点データは作業領域での作業軌跡の基準と
なる座標系を構成するためのものであり、基準座標系で
構成される。基準座標系（Ｘ、Ｙ。

Ｚ）は第５図のように不動で固定されたある点を原点と
する座標系であり、例えば移動台Ｔに固有の座標系であ
ってもよく、ロボットの座標系（Ｘ、ｙ、ｚ）とは、例
えば図の場合ｚ軸方向だけが一致しているものでもよい
、また基準座標系のＸ軸からロボット座標系のＸ軸のな
す角度θが旋回角で、これと摺動台Ｔ、の移動値を示す
パルスエンコーダのカウント値をｌとすると、ロボット
座標系（ｘ、ｙ、ｚ）と基準座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）との
関係は （ここにｒｌ　ｌ＋　　ｒ２＋、ｒｆｆ　ｌはパルスエ
フ：Ｊ−ダ値ｌに対するｘ、ｙ、ｚ方向の分解能である
の変換式で表される。

この式は一方向に任意に移動できる摺動台Ｔ１に関して
のものであるが、独立した３方向にまで移動できる移動
台にまで拡大でき、そのときのパルスエンコーダのカウ
ント値をＣ１，ｍ、ｎ）とすれば という変換式になる。この変換式（１）もしくは（２）
を用いて基準座標系におけるシフト元とシフト先の作業
代表点データを作成する。

次にシフト元とシフト先の各３点からなる基準座標系に
おける代表点データより、シフト元とシフト先における
それぞれのワークを基準にした局地座標系（以下ワーク
の座標系と記す）を決定し、基準座標系とこれらのワー
クの座標系の間の座標変換を行う４×４行列を求める。

これらは、従来の知られている方法で行われる。

たとえば、基準座標系を平行移動と３次元回転させるこ
とによってワークの座標系を定める方法を紹介する。ま
ず、基準座標系の原点を代表点データの第１点く点Ａと
する）に平行移動させた局地座標系への変換は、基準座
標系での点への座標を（Ｘ＾、　ＹＡ、　　ＺＡ）とし
、この局地座標系での座標を（Ｘ’　、Ｙ’　、Ｚ’　
）とするとで表される。

次にその移動させた局地座標系のＸ′輪軸上代表点デー
タの第２点がくるようにし、Ｘ’　−Ｙ’平面に代表点
データの第３点がくるように、この局地座標系を回転さ
せると、この局地座標系がワークの座標系となる。この
ワーク座標系での齋標を（Ｘ”、Ｙ”、Ｚ”）とすると と表される。

つまり ｘ″−ｃｘ’　−ｃｌＡｘ　　　　　　　　・・・（５
）ここでＴ、−Ｃ７Ａとすると Ｘ“−Ｔ、Ｘ で表される。

逆に、ワーク座標系から基準座標系にもどす変換行列は
逆行列のＴ１→で表される。

ここで基準座標系からシフト元の代表点より決定される
シフト元のワーク座標系への座標変換をＴ、とじ、基準
座標系からシフト先の代表点より決定されるシフト先の
ワーク座標系への座標変換をＴトとすると、シフト元の
座標Ｘｌｌはシフト先の座＋１１１Ｘｂへ次のようにし
てシフトされる。

Ｘ＆　−Ｔ＆　’ＴＩ　Ｘａ　　　　　　　−（７）ま
ず、Ｔ、Ｘ、によって基準座標系で定められたシフト元
のワークに対する教示点データはシフト元のワーク座標
系に変換される。ワーク座標系からみたワークに対する
教示点データの位置は、シフト元でもシフト先でも変わ
らない、したがって、シフト先のワーク座標系からみた
教示点データの位置もＴ、Ｘ、であられされる、したが
って、これをＴｂ　′の行列で基準座標系にもどせば、
それがシフト先の教示点データとなるのである。

以上のように、■ト→Ｔ、の変換によって基準座標系で
定められたシフト元の教示点データがシフト先の教示点
データに変換されるのである。この変換が教示点シフト
変換手￥！１ｔ１４を実行することによって行われる。

一方、移動台シフト変換手段１５における演算は、シフ
ト元の移動台の教示点データを変換してソフト先の教示
点データを生成するためのものであり、シフト元とシフ
ト先の代表点データがそろうと作動する。この移動台シ
フト変換手段１５はシフト元とシフト先のロボットの姿
勢があまり変わらないように移動台Ｔの位１を決めるた
めのものなので、移動台Ｔの軸構成や作業領域のレイア
ウトによりいくつかの方法が用意され、それらの中から
ｊｉ）Ｊなもの１つが選択される０例えば、第５図のよ
うな一方向にしか移動できない移動台Ｔ。

では、回転台Ｔ、をロボットＲがワークに向かう方向に
すえるために使用すれば、作業領域のレイアウトは、第
３図や第４図のようなものが考えられる。

第３図［ａｌの場合、ワークｗ１に対して教示した作業
内容をワークＷ２上で実行させるためのシフトにおいて
、教示点データ内での移動台Ｔの移動は、ワークＷ１に
対してもワークｗ２に対しても同じになるようにシフト
すればよいが、第３図（ｂｌの場合は回転台の旋回角が
シフト元とシフト先で９０°回転しているため、ワーク
Ｗ１とワークＷ２に対しての移動台Ｔの移動方向が異な
り、同図ｆａｔの場合と同じようなシフトはできない。

また、第４ＦｙＪの場合は回転台の旋回角がシフト元と
シフト先では１８０゛回転しているためワークＷ〕に対
しての教示点データ内での移動台Ｔの左から右への動き
は、ワークＷ４に対しては右から左への動きにしなくて
はならない、移動方向が２方向だと作業Ｍ域のレイアウ
トによる制約は少なくなるがなくなることはない、もち
ろん、移動台が独立した３方向に移動できれば、レイア
ウトによる制約はほとんどなくなる。しかし、ロボット
とちがって移動台の移動方向は１方向とか２方向である
ことが多いので、このように移動台の教示点データをシ
フト元からシフト先ヘシフトする際の変換では制約を受
は易い、それゆえに移動台に関するシフト変換手段１５
がどうしても必要なのである。

シフト元からシフト先への教示点データの変換の実行（
１６）は前記の代表点データシフト変換手段１４と移動
台シフト変換手段１５とを使って行われる。まず、シフ
ト元のロボットや移動台の教示点データより教示点デー
タを基準座標系上に生成し、更に教示点シフト変換手段
１４を実行させることによって、これを基準座標系にお
けるシフト先の教示点データに変換する。

一方、シフト元の移動台の教示点データより移動台シフ
ト変換手段１５を実行させることによってシフト先の移
動台の教示点データを生成する。

そして、これらシフト先の基準座標系における教示点デ
ータＸ′とシフト先の移動台の教示点データＳ′１′を
使ってシフト先のロボットの教示点データ荒′は という式で求められる。

こうして、生成されたシフト先のロボットの教示点デー
タやシフト先の移動台の教示点データは、それぞれシフ
ト先口ボット教示点データ記憶装置１７やシフト先移動
台教示点データ記憶装置１８に格納され、それらからロ
ボットＲや移動台Ｔのデータ記憶装置２．５に転送され
る。これらの教示点データの作業内容をそれぞれロボッ
トＲと移動台Ｔに実行させることより、シフト元の作業
領域にあるワークＷ、又はＷ、に対して教示した作業を
シフト先の作業領域にあるワークＷ、又はＷ４に対して
実行させることができる。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明は、移動台によるロボット
の移動量等をシフト元からシフト先への変換処理に反映
させたので、広範囲にわたる作業領域の変更が容易にな
り、教示作業負担の軽減により作業効率が向上するなど
の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るシステムの情報の流れ
を示すフローブロック図、第２図は従来の３次元シフト
方式により制御されるロボットの一例の斜視図、第３図
、第４図、第５図は本発明を適用しうる移動台とロボッ
トとの組合せを説明する図で、第３図、第４菌番、シ平
面図、第５図は斜視図である。 （符号の説明） ｌ・・・ロボットデータ入力装置 ４・・・移動台データ入力装置 ８・・・ソフト元口ボット教示点データ記憶装置９・・
・シフト元移動台教示点データ記憶装置１０・・・シフ
ト元口ボット代表点データ記憶装置１１・・・シフト元
移動台代表点データ記憶装五１２・・・シフト先口ボッ
ト代表点データ記憶装置１３・・・シフト先移動台代表
点データ記憶装置１４・・・教示点データシフト変換手
段１５・・・移動台シフト変換手段 １６・・・変換実行手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動装置によりロボットとこれに固有の座標系を
   移動させ、シフト元の位置で教示された作業軌跡と同一
   の作業軌跡に沿ってシフト先の位置で再生作業を行う産
   業用ロボットの制御システムにおいて、下記のｉ）〜ｖ
   ｉ）の構成要素を具備してなる産業用ロボットの制御シ
   ステム。 ｉ）シフト元における、ロボットに固有の座標系でのロ
   ボットの教示点データ及びこれに対応する移動装置の教
   示点データを入力・記憶する教示点データ入力手段と、 ｉｉ）シフト元におけるロボットに固有の座標系でのロ
   ボット代表点データ、及びこれに対応する移動装置の代
   表点データを入力・記憶するシフト元代表点データ入力
   手段と、 ｉｉｉ）シフト先における、ロボットに固有の座標系で
   のロボット代表点データ、及びこれに対応する移動装置
   の代表点データを入力・記憶するシフト先代表点データ
   入力手段と、 ｉｖ）ｉｉ）、ｉｉｉ）のシフト元のロボット代表点デ
   ータとこれに対応する移動装置の代表点データから基準
   座標系におけるシフト元での代表点データを作成する一
   方、シフト先のロボットの代表点データとこれに対応す
   る移動装置の代表点データから基準座標系におけるシフ
   ト先での代表点データを作成し、これらのシフト元、先
   での代表点データを用いてシフト元におけるロボット教
   示点データと移動装置の教示点データから作成される基
   準座標系での教示点データをシフト先における基準座標
   系での教示点データに変換する教示点シフト変換手段と
   、 ｖ）他方ｉｉ）、ｉｉｉ）におけるシフト元、先での移
   動装置の代表点データを用いてシフト元における移動装
   置の教示点データをシフト先における移動装置の教示点
   データに変換する移動装置シフト変換手段と、 ｖｉ）ｉｖ）、ｖ）の手段を用いてシフト元のロボット
   固有の座標系でのロボットの教示点データと移動装置の
   教示点データを、シフト先のロボット固有の座標系での
   ロボットの教示点データと移動装置の教示点データにシ
   フト変換する手段と、 を備えてなる産業用ロボットの制御システム。