JPS63239511A - ロボツト・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】 （産業上の利用分野） 本発明は、製品の調整、検査２組立などの複雑な作業を
効率良く実行するロボットシステムに関し、更に詳しく
は、ロボットアームの機構形態（例えば水平型、垂直型
）の変更や大きさ、長さの変更に対して柔軟に対応する
ことのできる産業用のロボットシステムに関するもので
ある。

（従来の技術） 第６図は、従来のロボットシステムの一例を示す構成概
念図である。このシステムは、コンピュータ１を゛中核
に、プログラム開発のためのキーボード２やＣＰＴ　３
等の入出力機器、手動操作器４や周辺装置をつなぐ入出
力ターミナル５を備えている。コンピュータｌからの出
力は、ロボットアーム制御のために、関節の数だけのサ
ーボコントロ−ラ６１〜６ｎに出力され、アーム（アク
チュエータ）７を制御する。

第７図は、このように構成される従来のシステムにおけ
る動作処理概念を示すフローチャートである。はじめに
、アーム７を所定の目標位置に動かすためのプログラム
をローディングし、そのプログラムを起動する（ステッ
プｌ）０次にプログラムの起動によって与えられる目標
位置の情報を受け、アームの軌道を算出するための軌道
生成計算を行ない、途中位置を示す信号を刻々と出力す
る（ステップ２）、この途中位置を示す信号は、ステッ
プ３における機構変換手順を経て、アームの関節角度を
示す信号に変換される。関節角度を示す信号は、サーボ
コントローラ６１〜６ｎに印加され、ここでサーボ制御
が行なわれる（ステップ４）。

ここで、サーボコントローラ６１〜６ｎは、モータ駆動
を行ない、トルクを出力してアーム７を駆動する（ステ
ップ５）、アーム７の角度に関する信号は、サーボコン
トローラ６１〜６ｎにそれぞれ帰還される０以上の手順
において、ステップ２以降は、システムプログラムに従
って、動作するものとなっている。

このような動作処理を行なうロボットシステムは、これ
までの数値制御工作機械の延長として発展してきたもの
であって、第７図の動作処理フローにおいて、ステップ
３の手順（機構変換手順）が数値制御工作機械の動作処
理に追加されたものとなっている。この機構変換手順は
、ロボットアームの機構構成の相違に応じて変るもので
あって、例えばロボットアームの手先を、直交座標系に
おける直線軌道上を動作させようとした場合、個々に設
計されたロボットアーム等のメカニズムの関節構成に依
存した固有の機構変換演算を行なうことになる。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来のロボットシステムにおいては、機構変
換手順を進めるためのプログラムがシステムプログラム
の一部にあって、異なった機構のロボットアームを使用
したり、メーカの異なったロボットアームを使用するよ
うな場合は、システムプログラム全体を書き変える必要
があり、多種類の機構に柔軟に対応するうえで問題があ
った。

本発明は、二のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、多極類の（従って興なった機構形態）ロボ
ットアームの変更に対して柔軟に対応でき、また、ユー
ザが生産ラインなどに応じて個々の作業に適した形に容
易に変更が可能なロボットシステムを実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 第１図は、本発明システムの基本的な構成を示すブロッ
ク図である０図において、ｌはプログラムの作成、実行
、保存機能を持つ支援用コンピュータ、２はこの支援用
コンピュータに通信回線３を介して接続されたロボット
制御装置、４１．４２・・・４ｎはロボット制御装＋！
！２によって制御される複数の７クチユエータ（ロボッ
トアーム）である、ロボット制御装置２において、２０
は支援用コンピュータｌ上でプログラムされた機構変換
プログラムを格納、保存する読み書き可能の不揮発性メ
モリである。

（作用） ロボット制御装置２は、不揮発性メモリ２０に格納され
た機構変換プログラムに従って、位置データからアクチ
ュエータを動作させるための指令信号を求め、複数のア
クチュエータ４１．４２〜４ｎを協調して制御する。不
揮発性メモリ２０に格納されたＩＩＩ構変換プログラム
は、支援用コンピュータにより、あるいは他の入力手段
によって変更することが可能となっている。

（実施例） 第２図は、本発明に係るロボットシステムの一実ｊａｉ
ｇ４の構成ブロック図である。この図において、第１図
の各部分に対応するものには同一符号を付して示す。図
において、支援用コンピュータ１は、ロボット言語を搭
載し、プログラムの作成、実行。

保存機能をもつものであって、プログラムの作成のため
のキーボード！１やＣＲＴ　！２を有している。

ロボット制御装置２において、２ａは通信回線３を介し
て支援用コンピュータ１からコマンドやデータを授受す
る統括制御装置であり、２ｂは統括制御装置２ａに対し
てパスＢ２を介して接続され、各７クチユエータ４１〜
４ｎの位置、速度の１ｌｉｆ御を行なうサーボＩ制御部
である。

統括制御装置２ａは、内部にマイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）２１、上位通信インターフェイス２２．パスＢ２へ
のインターフェイス２３．読み出し専用メモリ２４、読
み書き可能のメモリ（ＲＡＭ）　２５、手動でアクチュ
エータを動かすための手動操作器５へのインターフェイ
ス２６、読み書き可能な不揮発性メモリ（電池ＥＢによ
ってバックアップされたＲＡＭ　）　２Ｑを含んでおり
、これらは内部パスＢ１を介して互いに結合している。

サーボ制御装置２ｂは、各アクチュエータ４１・・・４
ｎに対応して設けられた位置速度制御装置２ｂｌ・・・
２ｂｎからなり、各位置速度制御装置は、内部にマイク
ロプロセッサ（ＣＰＵ）　２７、パスインターフェイス
２８、出力手段２９、センサーインターフェイス３０等
を含んでいる。このようなサーボ制御部の一例は、例え
ば特願昭６１−８０８２９号に開示されている。

なお、出力手段２９からの出力は、増幅器４０を介して
アクチュエータ４ｉ（ｔｍｌ・・・ｎ）のモータ駆動部
に印加され、また、アームの関節角度等に関する信号は
、センサーインターフェイス３０に帰還されるようにな
っている。

このように構成した装置の動作を次に説明する。

支援用コンピュータ１は、教示と位置データの作成、機
構変換プログラムや、その他のシステムプログラムの作
成、１ｍ構変換プログラムと動作プログラム（位置、姿
勢計算プログラム）とのコンパイル、コンパイラによっ
て変換された機械語をロボット制御装置２内の不揮発性
メモリ２０ヘダウンロードする仕事等を行なう。

統括制御装置２＆は、支援用コンピュータｌからの運転
開始コマンドを受け、不揮発性メモリ２０に格納された
機構変換プログラムに従って、各位置データから各アク
チュエータ４１〜４ｎに対応する各サーボｔｗａｉ部２
ｂへ出力する関節角度指令値を求める。

第３図は、統括制御装置２ａが行なう動作概要を示すフ
ローチャートである。

はじめに、支援コンピュータｌから与えられた位置デー
タより、第１のデータの読み出しを行なう（ステップ１
１）。ここでいう位置データとは、教示操作において作
成されるロボットアームの空に必要に応じてダウンロー
ドされる。次に、不揮発性メモリ２０にダウンロードさ
れた！ｌ構変換プログラムに従い、位置データを用いて
Δを時間後のアクチュエータ先端手先の位置、姿勢計算
を行なう（ステップ１２）。

続いて、関節角度の計算を行ない角度指令値を求め（ス
テップ１３）、これをサーボ制御部２ｂに出力する（ス
テップ１４）、サーボ制御部２ｂは与えられた角度指令
値に基づいて、対応するアクチュエータ４１の先端手先
を移動させる。

ステップ１５では、現在の手先（もしくはアクチュエー
タ）の位置データを参照し、この位置が第１の目標位置
か判断し、目標位置になるまで、ステップ＋２．１３．
１４を繰返す、目標位置に到達すると、この目標位置が
上記データ群の最終データかどうか判断しくステップ１
６）、最終データまで前記したステップ１１〜１６の手
順を繰返す。

ここで、ステップ１２とステップ１３を実行する不揮発
性メモリ２０に格納された機構変換プログラムは、個々
のデータに対して、各アクチュエータの機構形層を考慮
した機構変換を施すことにより、各アクチュエータのと
るべき角度の時系列データを作成するもので、各アクチ
ュエータの機構形態によって異なったプログラムとなっ
ている。

従って、アクチュエータの機構形態を変えたような場合
、あるいは異なったメーカのものを使用するような場合
、不揮発性メモリ２０に格納された機構変換プログラム
の内容についてのみ変更すればよい。

第４図は、第２図における支援用コンピュータｌ内の主
要プログラムと、不揮発性メモリ２０に格納される機構
変換プログラムとの関係を示す概念図である。

支援用コンピュータ１内には、プログラム言語＜ＣＳＷ
等）で書かれた機構変換プログラム■、姿勢計算プログ
ラム１２を有しており、これらの各プログラムは、コン
パイラ目で機械語に変換さ糺、少なくとも機構変換プロ
グラム１１が不揮発性メモリ２０に格納される。よって
、不揮発性メモリ２０に格納される機構変換プログラム
！１は、プログラム開発機能を持つ支援用コンピュータ
ｌによって、個々のアクチュエータの機構形態や生産ラ
インの状況に対応して個別に変更１作成することができ
る。この場合、機構変換プログラム１１の変更１作成を
、ユーザが行なうようにすれば、より柔軟な対応が可能
となる。

なお、一般に良く使用されるアクチュエータの機構形態
については、手じめプログラムライブラリを作成してお
けば、個々のアクチュエータの変更のつど、新たに機構
変換プログラムを作成する必要がなくなる。

機構変換プログラム１１の変更１作成をユーザが行なう
場合に、ユーザプログラムのバグによってロボット制御
装置２が暴走する危険が生じる。

第５図は、このよう′な危険を未然に防止するための回
路の一例を示す要部構成ブロック図である。

図において、６１．６２はユーザプログラム（機構変換
プログラム）アドレスの上限と下限を記憶するレジスタ
で、これらには上下限のアドレス値を書き込むためのデ
ータバスＢ１が接続されている。

６３は比較手段で、各レジスタ６１．６２に予じめ設定
した上下限アドレス値と、ＣＰＵ　２１へのアドレス（
アドレスバス＾Ｂ上のアドレス）とを、ユーザプログラ
ム実行中のみ有効となるイネーブル人力ＥＮして比較し
、ＣＰＵ２１へのアドレスが、上下限アドレス値よりは
ずれるのを検出する。６４は比較手段６３からの比較結
果に応じて、ＣＰＵ２１に割込みをかける割込み手段で
ある。

ユーザプログラム実行中に、そのユーザプログラムにバ
グがあり、予じめ設定したユーザプログラムアドレスの
上下限値を越えるアドレスが指定されると、比較手段６
３がこれを検出し、割込み手段６４によってＣＰＵ　Ｉ
に割込みをかけ、ＣＰＵ　Ｉの動作を停止する。これに
よって、制御装置２の暴走を未然に防止できるようにし
ている。

（ｉ＠明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、ロボット制御装
置内に機構変換プログラムを格納、保存する読み書き可
能の不揮発性メモリを設けるようにしたもので、これに
より、機構変換プログラムを、他のシステムプログラム
とは分離して扱うことが可能となる。従って、本発明に
よれば以下の効果をもったロボットシステムを実現する
ことができる。

（ａ）　　ｍ構変換プログラムを個々のアクチュエータ
の機構能様に応じて容易に変更することができ、柔軟な
対応が可能となる。

（ｂ）　　ロボット制御装置内に直交座標データを持っ
ているので、所謂センサ制御が可能であり、また、通信
による遅れがない。

（ａ）　　機構変換プログラムをユーザに開放すること
が可能となる。この場合、不揮発性メモリへのアドレス
を監視する手段を設けることによって、ロボット制御装
置が暴走するのを防止し、安全性を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明システムの基本的な構成を示すブロック
図、第２図は本発明に係るロボットシステムの一実施例
の構成ブロック図、第３図は統括制御装置２ａが行なう
動作概要を示すフローチャート、第４図は第２図におけ
る支援用コンピュータ内の主要プログラムと不揮発性メ
モリに格納される機構変換プログラムの関係を示す概念
図、第５図はロボット制御装置の暴走を防止するための
回路の一例を示す要部の構成ブロック図、第６図は従来
のロボットシステムの一例を示す構成概念図、第７図は
従来システムにおける動作処理概念を示すフローチャー
トである。 第１図 第３図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プログラムの作成、実行、保存機能を持つ支援用
   コンピュータと、この支援用コンピュータから通信回線
   を介してコマンドや位置データを受けるロボット制御装
   置と、このロボット制御装置によって制御される複数の
   アクチュエータとを備え、 前記ロボット制御装置に読み書き可能の不揮発性メモリ
   を設け、このメモリに前記支援用コンピュータ上でプロ
   グラムされ、位置データから前記アクチュエータを動作
   させるための指令信号にするための機構変換プログラム
   を格納、保存するようにしたことを特徴とするロボット
   システム。
2. （２）機構変換プログラムを格納、保存する読み書き可
   能の不揮発性メモリに、前記機構変換プログラム実行中
   に当該不揮発性メモリへのアドレスを監視する手段を設
   け、前記機構変換プログラムの暴走を防止するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボッ
   トシステム。