JPWO2017033356A1

JPWO2017033356A1 - ロボットシステム

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Publication number: JPWO2017033356A1
Application number: JP2017536168A
Authority: JP
Inventors: 康彦橋本; 信恭下村; 毅前原; 掃部　雅幸; 雅幸掃部; 靖黒沢; 繁次田中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: CN107921621A; TW201707880A; US10631942B2; CN107921620B; JP6826532B2; JPWO2017033366A1; EP3342555A4; TW201711812A; KR102018242B1; CN108349095B; EP3342542A1; EP3342563A1; EP3342543A1; CN107921625B; KR20180042332A; CN107921641B; JPWO2017033364A1; EP3342557A1; KR102015522B1; JPWO2017033351A1

Abstract

ロボットシステムは、ロボット本体と、ロボット本体に所定の動作をさせるための情報が保存動作情報として記憶された記憶部と、保存動作情報をロボット本体に動作させるための自動動作情報として用いて、ロボット本体の動作を制御する動作制御部と、操作されることにより、動作中にあるロボット本体の動作を修正するための操作情報を生成する動作修正装置と、を備え、動作制御部は、ロボット本体が自動動作情報を用いて動作している途中に操作情報を受けて、自動動作情報に関する動作から修正された動作を行うようロボット本体を制御し、記憶部は、修正された動作をロボット本体が行ったときに、ロボット本体が修正された動作を行うための修正動作情報を保存動作情報として記憶可能に構成されている。

Description

本発明は、ロボットシステムに関する。

従来から、製造現場では溶接、塗装、部品の組付け、シール剤の塗布などの繰り返し作業が産業用ロボットにより自動で行われている。ロボットに作業を行わせるためには、作業に必要な情報をロボットに指示し、記憶させる教示が必要になる。ロボットの教示方式としては、例えば、教示者がロボットを直接触って動かすことによるダイレクト教示、ティーチングペンダントを用いた遠隔操縦による教示、プログラミングによる教示、マスタースレーブによる教示などがある。例えば特許文献１には、ダイレクト教示によりロボットアームに作業の軌道を記憶させる教示作業の一例が開示されている。

特開２０１３−７１２３１号公報

ところで、種々の理由からロボットに教示した動作を部分的に変更する必要が生じる場合がある。例えば、ロボットの作業対象や作業環境などが教示時のものから部分的に変化した場合には、ロボットが目的の作業を遂行できなくなったり、作業の精度が悪化したりするなどの問題が生じ得る。また、教示作業を終えた後に、当初作成した教示情報では作業の一部において不具合があることが発見される場合もある。このような場合には、改めて教示作業を行うことにより、ロボットの自動運転に使用される教示情報を変更することになる。しかし、教示には熟練者の技術が必要になることが多く、多くの時間と労力を要するため教示者に負担となっており、これは、ロボット動作の一部を変更する場合であっても同様である。

そこで、本発明は、予め設定されたロボットの動作を容易に修正可能なロボットシステムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のロボットシステムは、ロボット本体と、前記ロボット本体に所定の動作をさせるための情報が保存動作情報として記憶された記憶部と、前記保存動作情報を前記ロボット本体に動作させるための自動動作情報として用いて、前記ロボット本体の動作を制御する動作制御部と、操作されることにより、動作中にある前記ロボット本体の動作を修正するための操作情報を生成する動作修正装置と、を備え、前記動作制御部は、前記ロボット本体が前記自動動作情報を用いて動作している途中に前記操作情報を受けて、前記自動動作情報に関する動作から修正された動作を行うよう前記ロボット本体を制御し、前記記憶部は、前記修正された動作を前記ロボット本体が行ったときに、前記ロボット本体が前記修正された動作を行うための修正動作情報を前記保存動作情報として記憶可能に構成されている。

上記の構成によれば、動作中にあるロボット本体の動作を動作修正装置によりリアルタイムで修正することができるため、ロボット本体の動作の部分的な修正を容易に行うことができる。また、修正された動作を行うための修正動作情報が記憶部に保存動作情報として記憶されるため、動作修正装置を使用して毎回同じ操作を行って修正をする必要がなく、ロボット本体に修正された動作を自動で行わせることができる。従って、予め設定されたロボットの動作を容易に修正することができる。

上記のロボットシステムにおいて、前記動作制御部は、前記記憶部に記憶された最新の前記保存動作情報を前記自動動作情報として用いて前記ロボット本体の動作を制御してもよい。この構成によれば、動作修正装置を用いたロボット本体の動作の修正作業を繰り返すたびに、徐々に目的の動作に近づけることができる。

上記のロボットシステムにおいて、前記記憶部には複数の前記保存動作情報が記憶されており、前記記憶部に記憶された複数の前記保存動作情報の中から、前記自動動作情報として用いる前記保存動作情報を選択可能な動作情報選択部を更に備えてもよい。この構成によれば、より適切に修正が行われたときに記憶された保存動作情報を自動動作情報として用いて、ロボット本体を動作させることができる。

上記のロボットシステムにおいて、前記記憶部には複数の前記保存動作情報が記憶されており、前記記憶部に記憶された複数の前記保存動作情報を用いて、新たな保存動作情報を生成する保存動作情報生成部を更に備えてもよい。この構成によれば、記憶部に記憶された複数の保存動作情報を用いて、より目的の動作に近い保存動作情報を生成することができる。

上記のロボットシステムにおいて、前記ロボット本体は、例えばスレーブアームであり、前記動作修正装置は、例えば、前記スレーブアームの作業領域外に設置されたマスターアームである。

本発明は、予め設定されたロボットの動作を容易に修正可能なロボットシステムを提供することができる。

第１実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図である。図１に示すロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。図２に示す動作制御部の制御系のブロック図の一例を示す図である。図１に示すロボットシステムによるロボット動作の修正の具体例を示す図である。第２実施形態に係るロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るロボットシステムについて図面を参照して説明する。本実施形態に係るロボットシステム１００は、マスタースレーブ方式のロボットを利用したシステムである。ロボットシステム１００では、スレーブアーム１の作業領域から離れた位置（作業領域外）にいるオペレータがマスターアーム２を動かして指令を入力することで、スレーブアーム１が該指令に対応した動作を行い、特定の作業を行うことができる。また、ロボットシステム１００では、スレーブアーム１は、オペレータによるマスターアーム２の操作なしに、所定の作業を自動的に行うこともできる。

本明細書では、マスターアーム２を介して入力された指令に従って、スレーブアーム１を動作させる運転モードを「手動モード」と称する。なお、上述の「手動モード」には、オペレータがマスターアーム２を操作することによって入力された指令に基づいて動作中のスレーブアーム１の動作の一部が自動で動作補正される場合も含む。また、予め設定されたタスクプログラムに従ってスレーブアーム１を動作させる運転モードを「自動モード」と称する。

更に、本実施形態のロボットシステム１００では、スレーブアーム１が自動で動作している途中に、マスターアーム２の操作をスレーブアーム１の自動の動作に反映させて、自動で行うことになっていた動作を修正することができるように構成されている。本明細書では、マスターアーム２を介して入力された指令を反映可能な状態で、予め設定されたタスクプログラムに従ってスレーブアーム１を動作させる運転モードを「修正自動モード」と称する。なお、上述の「自動モード」は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが自動モードであるときはマスターアーム２の操作がスレーブアーム１の動作に反映されないという点で、「修正自動モード」と区別される。

まず、図１を参照して、本実施形態に係るロボットシステム１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るロボットシステム１００の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、ロボットシステム１００は、スレーブロボット１０と、マスターアーム２と、カメラ５１と、モニタ５２と、記憶装置６と、入力装置７とを備えてなる構成である。以下、ロボットシステム１００の各構成要素について詳細に説明する。

（スレーブロボット１０の構成）
スレーブロボット１０は、スレーブアーム１と、スレーブアーム１の先端に装着されるエンドエフェクタ（図示略）と、スレーブアーム１及びエンドエフェクタの動作を司る制御装置３とを備えている。スレーブアーム１は、基台１５と、基台１５に支持された腕部１３と、腕部１３の先端に支持され、エンドエフェクタが装着される手首部１４とを備えている。

スレーブアーム１は、図１に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１〜ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１ａ〜１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１ｆの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、作業内容に対応したエンドエフェクタが着脱可能に装着される。

上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、スレーブアーム１の腕部１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、スレーブアーム１の手首部１４が形成されている。

関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータＭ１〜Ｍ６が設けられている。駆動モータＭ１〜Ｍ６は、例えば、制御装置３によってサーボ制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転位置を検出するための回転センサＥ１〜Ｅ６（図３参照）と、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転を制御する電流を検出するための電流センサＣ１〜Ｃ６（図３参照）とが設けられている。回転センサＥ１〜Ｅ６は、例えばエンコーダである。なお、上記の駆動モータＭ１〜Ｍ６、回転センサＥ１〜Ｅ６、及び電流センサＣ１〜Ｃ６の記載では、各関節ＪＴ１〜ＪＴ６に対応してアルファベットに添え字の１〜６が付されている。以下では、関節ＪＴ１〜ＪＴ６のうち任意の関節を示す場合には添え字を省いて「ＪＴ」と称し、駆動モータＭ、回転センサＥ及び電流センサＣについても同様とする。

制御装置３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）とにより構成することができる。

図２は、ロボットシステム１００の制御系統の構成を示す模式図である。制御装置３は、図２に示すように、機能ブロックとして、動作制御部３１を備えている。動作制御部３１は、スレーブアーム１の動作を制御する。動作制御部３１によるスレーブアーム１の動作の制御について、詳細は後述する。制御装置３が備える機能ブロックは、例えば、制御装置３の演算部がメモリ部に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。

（マスターアーム２の構成）
マスターアーム２は、スレーブアーム１の作業領域外に設置され、オペレータからの操作指示を受け付ける装置である。マスターアーム２は、スレーブアーム１と相似構造をしているためマスターアーム２の構成に関する説明は省略する。但し、マスターアーム２は、スレーブアーム１と非相似構造をしていてもよい。マスターアーム２を動かすことにより操作情報が生成され、生成された操作情報は制御装置３に送られる。本実施形態のロボットシステム１００では、スレーブアーム１を動作させる運転モードが手動モードであるときに操作情報が制御装置３に送られると、スレーブアーム１が制御装置３により該マスターアーム２の動きに追随して動くよう制御される。スレーブアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるときに操作情報が制御装置３に送られると、自動で動作している途中のスレーブアーム１の動作が操作情報により修正される。後述するように、本実施形態では、マスターアーム２は、動作中にあるスレーブアーム１の動作を修正する動作修正装置として機能する。

（カメラ５１及びモニタ５２）
図１に戻って、カメラ５１は、スレーブアーム１の作業状況を撮影するカメラであり、モニタ５２は、オペレータがスレーブアーム１による作業状況を確認するためモニタである。カメラ５１は、スレーブアーム１が設けられている空間に設置されており、モニタ５２は、マスターアーム２が設けられている空間に設置されている。オペレータは、モニタ５２に表示されたスレーブアーム１の作業状況を見ながらマスターアーム２を操作する。カメラ５１とモニタ５２は、制御装置３を介して接続されており、カメラ５１により撮像された撮像情報は、制御装置３を介してモニタ５２に送られる。但し、カメラ５１とモニタ５２は、制御装置３を介さずに、互いに直接または別の装置を介して接続されてもよい。カメラ５１とモニタ５２は、互いに有線により接続されてもよいし、無線により接続されてもよい。

（入力装置７）
入力装置７は、マスターアーム２とともに作業空間外に設置され、オペレータからの操作指示を受け付け、受け付けた操作指示を制御装置３に入力する入力装置である。入力装置７は、操作可能に構成されており、例えば、スイッチ、調整ツマミ、操作レバー又はタブレットなどの携帯端末が例示できる。

図２に示すように、入力装置７は、モード選択部７１と動作情報選択部７２を備えている。モード選択部７１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードを、上述した自動モード、修正自動モード及び手動モードからオペレータが選択するためのものである。動作情報選択部７２は、スレーブアーム１に動作させるための複数の動作情報の中から、自動モード又は修正自動モードでスレーブアーム１を動作させるときに動作制御部３１が用いる動作情報を選択するためのものである。

（記憶装置６）
記憶装置６は、読み書き可能な記録媒体であり、スレーブアーム１に自動で所定の動作をさせるための情報が保存動作情報６１として記憶されている。保存動作情報６１は、スレーブアーム１に自動で所定の動作をさせるのに必要な全ての情報である必要はなく、一部の情報であってもよい。また、保存動作情報６１は、スレーブアーム１の動作に関する情報であれば、いかなる情報であってもよい。例えば、保存動作情報６１は、時系列データを含む軌道情報であってもよいし、飛び飛びの点のポーズを表した経路情報であってもよい。保存動作情報６１は、例えば、スレーブアーム１の軌道に沿った速度を含んでもよい。

記憶装置６には、少なくとも１つの保存動作情報６１が記憶されており、そのうちの１つは、例えば、教示作業により所定の作業を行うようスレーブアーム１を動作させて記憶された教示情報６１ａである。本実施形態では、教示情報６１ａとしての保存動作情報６１は、マスターアーム２を操作することによりスレーブアーム１の動作を指示し記憶させた情報であるが、これに限定されず、いかなる教示方式で記憶されたものであってもよい。例えば教示情報６１ａとしての保存動作情報６１は、ダイレクト教示により記憶された情報であってもよい。なお、本実施形態に係るロボットシステム１００では、記憶装置６は、制御装置３と別体に設けられているが制御装置３と一体として設けられていてもよい。

以下では、動作制御部３１によるスレーブアーム１の動作の制御について図２を参照して説明する。

動作制御部３１には、記憶装置６に記憶された少なくとも１つの保存動作情報６１のうちの１つが、スレーブアーム１に自動で動作させるための自動動作情報として送られる。また、動作制御部３１には、マスターアーム２を操作することにより生成された操作情報が送られる。

動作制御部３１は、モード選択部７１で選択されている運転モードに従い、自動動作情報及び操作情報の一方又は両方を用いる。

モード選択部７１で選択されている運転モードが手動モードであるとき、動作制御部３１は操作情報を用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが手動モードであるとき、記憶装置６に保存動作情報６１を用いず、マスターアーム２を操作することにより送られた操作情報（入力指令）に従って、スレーブアーム１の動作を制御する。

また、モード選択部７１で選択されている運転モードが自動モードであるとき、動作制御部３１は自動動作情報を用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが自動モードであるとき、マスターアーム２から送られた操作情報を用いず、予め設定されたタスクプログラムに従って記憶装置６から送られた自動動作情報を用いてスレーブアーム１の動作を制御する。

また、モード選択部７１で選択されている運転モードが修正自動モードであるとき、動作制御部３１は、自動動作情報と操作情報の両方を用いる。なお、運転モードが修正自動モードであるときに、操作情報が動作制御部３１に送られていない場合は、動作制御部３１は自動動作情報のみを用いる。より詳しくは、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、スレーブアーム１が自動動作情報を用いて自動で動作している途中に操作情報を受けると、自動動作情報と操作情報の両方を用いてスレーブアーム１の動作を制御する。これにより、スレーブアーム１は、自動動作情報に関する動作、すなわち自動で行うことになっていた動作から修正された動作を行う。

以下では、スレーブアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるときのスレーブアーム１の動作修正について、図３を参照して説明する。図３は、動作制御部３１の制御系のブロック図の一例を示す図である。この例では、自動動作情報及び操作情報は、例えば時系列データを含む軌道情報である。

動作制御部３１は、加算器３１ａ、減算器３１ｂ，３１ｅ，３１ｇ、位置制御器３１ｃ、微分器３１ｄ、速度制御器３１ｆを備え、自動動作情報に基づく指令値及び操作情報に基づく指令値により、スレーブアーム１の駆動モータＭの回転位置を制御する。

加算器３１ａは、自動動作情報に基づく位置指令値に、操作情報に基づく修正指令値を加算することによって、修正された位置指令値を生成する。加算器３１ａは、修正された位置指令値を減算器３１ｂに送る。

減算器３１ｂは、修正された位置指令値から、回転センサＥで検出された位置現在値を減算して、角度偏差を生成する。減算器３１ｂは、生成した角度偏差を位置制御器３１ｃに送る。

位置制御器３１ｃは、予め定められた伝達関数や比例係数に基づいた演算処理により、減算器３１ｂから送られた角度偏差から速度指令値を生成する。位置制御器３１ｃは、生成した速度指令値を減算器３１ｅに送る。

微分器３１ｄは、回転センサＥで検出された位置現在値情報を微分して、駆動モータＭの回転角度の単位時間あたりの変化量、すなわち速度現在値を生成する。微分器３１ｄは、生成した速度現在値を減算器３１ｅに送る。

減算器３１ｅは、位置制御器３１ｃから送られた速度指令値から、微分器３１ｄから送られた速度現在値を減算して、速度偏差を生成する。減算器３１ｅは、生成した速度偏差を速度制御器３１ｆに送る。

速度制御器３１ｆは、予め定められた伝達関数や比例係数に基づいた演算処理により、減算器３１ｅから送られた速度偏差からトルク指令値（電流指令値）を生成する。速度制御器３１ｆは、生成したトルク指令値を減算器３１ｇに送る。

減算器３１ｇは、速度制御器３１ｆから送られたトルク指令値から、電流センサＣで検出された電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器３１ｇは、生成した電流偏差を駆動モータＭに送り、駆動モータＭを駆動する。

このように動作制御部３１は駆動モータＭを制御して、自動動作情報に関する動作から修正された動作を行うようスレーブアーム１を制御する。なお、スレーブアーム１１の運転モードが自動モードであるときは、減算器３１ｂに自動動作情報に基づく位置指令値が送られ、スレーブアーム１１の運転モードが手動モードであるときは、減算器３１ｂに操作情報に基づく位置指令値が送られる。

記憶装置６は、修正された動作をスレーブアーム１が行ったときに、修正された動作をスレーブアーム１が行うための修正動作情報を、保存動作情報６１として自動的に記憶するように構成されている。但し、記憶装置６は、修正された動作をスレーブアーム１が行ったときに、上記の修正動作情報を保存動作情報６１として記憶するか否かを選択できるように構成されてもよい。この場合、例えば、スレーブアーム１の修正された動作が終了した後に、制御装置３から入力装置７に修正された動作を記憶するか否かを問い合わせるよう構成されてもよい。

動作制御部３１は、次回以降の動作において、記憶装置６に保存動作情報６１として記憶された修正動作情報を、自動動作情報として用いることが可能である。本実施形態では、動作制御部３１は、記憶装置６に記憶された最新の保存動作情報６１を自動動作情報として用いてスレーブアーム１の動作を制御するよう構成されている。

以下、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、ロボットシステム１００によるスレーブアーム１の動作修正について具体例を挙げて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、スレーブアーム１の軌道（すなわち、エンドエフェクタの軌道）が、スレーブアーム１に動作させるたびに目的の軌道Ｌ_０に修正されることを示している。図４（ａ）〜（ｃ）には、直角の角を有する目的の軌道Ｌ_０が破線で示されている。

図４（ａ）には、マスターアーム２の操作なしに、教示情報６１ａを自動動作情報として用いてスレーブアーム１を動作させたときのスレーブアーム１の軌道Ｌ_１が太線で示される。図１から、実際の軌道Ｌ_１は、目的の軌道Ｌ_０から部分的に（特に軌道Ｌ_０の角で）逸脱していることが分かる。

図４（ｂ）には、前回の動作時の軌道（図４（ａ）の軌道）Ｌ１よりも目的の軌道Ｌ_０に対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム２を操作したときのスレーブアーム１の軌道Ｌ_２が太線で示される。なお、参考のため、図４（ｂ）には、前回の動作での軌道Ｌ_１が細線で示されている。

オペレータは、前回の動作時の軌道Ｌ_１よりも目的の軌道Ｌ_０に対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム２を操作して、軌道Ｌ_１から修正された軌道Ｌ_２にスレーブアーム１の動作を修正する。具体的には、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードとして修正自動モードが選択された状態で、教示情報６１ａを自動動作情報として用いてスレーブアーム１を動作させる。オペレータは、スレーブアーム１が自動動作情報を用いて動作している途中に、前回の軌道Ｌ_１から目的の軌道Ｌ_０に近づくようにマスターアーム２を操作する。これにより、スレーブアーム１の軌道Ｌ_１から、スレーブアーム１の軌道Ｌ_２に修正される。そして、記憶装置６には、スレーブアーム１が軌道Ｌ_２をたどるよう動作するための修正動作情報が、保存動作情報６１として記憶される。

本実施形態では、動作制御部３１が、記憶装置６に記憶された最新の保存動作情報６１を自動動作情報として用いてスレーブアーム１の動作を制御するよう構成されている。このため、次回の動作でマスターアーム２を操作しなかった場合、スレーブアーム１は軌道Ｌ_２をたどるよう動作する。

図４（ｃ）には、前回の動作時の軌道（図４（ｂ）の軌道）Ｌ２よりも目的の軌道Ｌ_０に対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム２を操作したときのスレーブアーム１の軌道Ｌ_３が太線で示される。なお、参考のため、図４（ｃ）には、前回の動作での軌道Ｌ_２が細線で示されている。

オペレータは、前回の動作時の軌道Ｌ_２よりも目的の軌道Ｌ_０に対する逸脱量が小さくなるようマスターアーム２を操作して、軌道Ｌ_２から更に修正された軌道Ｌ_３にスレーブアーム１の動作を修正する。具体的には、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードとして修正自動モードが選択された状態で、軌道Ｌ_２に関する保存動作情報６１を自動動作情報として用いてスレーブアーム１を動作させる。オペレータは、スレーブアーム１が自動動作情報を用いて動作している途中に、前回の軌道Ｌ_２から目的の軌道Ｌ_０に近づくようにマスターアーム２を操作する。これにより、スレーブアーム１の軌道Ｌ_２から、スレーブアーム１の軌道Ｌ_３に修正される。そして、記憶装置６には、スレーブアーム１が軌道Ｌ_３をたどるよう動作するための修正動作情報が、保存動作情報６１として記憶される。

このように、スレーブアーム１の軌道は、スレーブアーム１を動作させるたびに目的の軌道Ｌ_０に近づくよう修正される。スレーブアーム１の軌道が目的の軌道Ｌ_０まで修正され、これ以上の修正が不要になった場合には、オペレータは、モード選択部７１でスレーブアーム１を動作させる運転モードとして自動モードを選択して、完全自動でスレーブアーム１を動作させる。

以上説明したように、本実施形態に係るロボットシステム１００では、動作中にあるスレーブアーム１の動作を動作修正装置として機能するマスターアーム２によりリアルタイムで修正することができる。このため、スレーブアーム１の動作の部分的な修正を容易に行うことができる。また、修正された動作を行うための修正動作情報が記憶装置６に保存動作情報として記憶されるため、マスターアーム２を使用して毎回同じ操作を行って修正をする必要がなく、スレーブアーム１に修正された動作を自動で行わせることができる。従って、スレーブアーム１に教示された動作を容易に修正することができる。

また本実施形態では、モード選択部７１により動作制御部３１の運転モードとして自動モードを選択することができるため、スレーブアーム１の動作修正が必要でない場合には自動モードを選択して、不用意に動作修正装置であるマスターアーム２が操作されて、スレーブアーム１の動作が修正されてしまうことを防止することができる。また、モード選択部７１により動作制御部３１の運転モードとして手動モードを選択することができるため、記憶装置６に記憶された保存動作情報６１を用いずに、スレーブアーム１を動作させることができる。

また、本実施形態では、動作制御部３１が、記憶装置６に記憶された最新の保存動作情報を自動動作情報として用いてスレーブアーム１の動作を制御するため、マスターアーム２を用いたスレーブアーム１の修正作業を繰り返すたびに、徐々に目的の動作に近づけることができる。

動作制御部３１は、必ずしも記憶装置６に記憶された最新の保存動作情報６１を自動動作情報として用いる必要はない。例えば、動作情報選択部７２により、記憶装置６に記憶された複数の保存動作情報６１の中から動作制御部３１が自動動作情報として用いる保存動作情報６１が選択されてもよい。この場合、動作情報選択部７２によって自動動作情報として用いる保存動作情報６１が選択されるまでは、毎回同じ保存動作情報６１が自動動作情報として用いられてもよい。この構成によれば、記憶装置６に記憶された最新の保存動作情報６１が、スレーブアーム１に動作させる情報として最適でない場合であっても、動作情報選択部７２により、適切に修正が行われたときの保存動作情報６１が自動動作情報として用いることができる。

また、ロボットシステム１００は、スレーブアーム１の作業空間内における状況を示す状況情報を取得する状況情報取得部（図示略）を備えてもよく、動作制御部３１は、状況情報取得部により取得された状況情報に基づいて、スレーブアーム１を動作させるのに適切な保存動作情報６１を自動動作情報として選択して用いてもよい。状況情報は、例えば、作業空間内におけるスレーブアーム１の位置または姿勢等、あるいはスレーブアーム１を取り巻く周囲の状況を認識するために利用する情報を含む。スレーブアーム１を取り巻く周囲の状況を認識するために利用する情報とは、例えば、スレーブアーム１を動作させる時間帯や時期、作業空間の温度や湿度などである。例えば、スレーブロボット１０が粘性を有したシール剤を塗布するシーリングロボットである場合、シール剤の粘性抵抗が作業時間によって変化することがある。このような場合、状況情報に基づいて、シール剤の粘性抵抗に適した保存動作情報６１が自動動作情報として選択されることにより、スレーブアーム１の動作修正もより容易に行うことができる。

また、動作制御部３１は、図２に示すように、記憶装置６に記憶された複数の保存動作情報６１を用いて、新たな保存動作情報６１を生成する保存動作情報生成部３２を備えてもよい。保存動作情報生成部３２による新たな保存動作情報６１の生成方法は、特に限定されず、目的の動作に近づけるのに適したアルゴリズムが採用される。例えば、保存動作情報生成部３２は、記憶された複数の保存動作情報に関する動作の平均となる動作を行うための保存動作情報６１を生成するように構成されてもよい。保存動作情報生成部３２は、新たな保存動作情報６１を生成するときに、新たな保存動作情報６１を生成するために使用した過去の保存動作情報６１を削除してもよい。

また、本実施形態では、本発明の動作修正装置として、スレーブアーム１のエンドエフェクタの軌道を操作可能なマスターアーム２が説明されたが、例えば、ジョイスティックなどの別の構成の軌道操作装置であってもよい。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、第２実施形態に係るロボットシステムを説明する。図５は、第２実施形態に係るロボットシステムの制御系統の構成を示す模式図である。

本実施形態のロボットシステムは、マスターアーム２を備えておらず、入力装置７に、動作中にあるスレーブアーム１の予定軌道に沿った速度を調整するための操作情報を動作制御部３１に送る速度調整部７３を備えている。ここで、予定軌道は、スレーブアーム１が自動動作情報に基づいて動作してたどる予定の軌道である。速度調整部７３は、操作可能に構成されており、例えばスイッチ、調整ツマミ、操作レバー又はタブレットなどの携帯端末が例示できる。本実施形態では、モード選択部７１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードとして、自動モード及び修正自動モードのいずれかがオペレータに選択されるように構成されている。本実施形態では、速度調整部７３が、動作中にあるスレーブアーム１の動作を修正する動作修正装置として機能する。

動作制御部３１には、記憶装置６に記憶された少なくとも１つの保存動作情報６１のうちの１つが、スレーブアーム１に自動で動作させるための自動動作情報として送られる。また、動作制御部３１には、速度調整部７３を操作することにより生成された操作情報が送られる。本実施形態では、保存動作情報６１及び操作情報は、スレーブアーム１の予定軌道に沿った速度に関する情報を含む。また、保存動作情報６１は、スレーブアーム１の予定の軌道に関する軌道情報も含む。

動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが自動モードであるとき速度調整部７３から送られた操作情報を用いず、予め設定されたタスクプログラムに従って記憶装置６から送られた自動動作情報を用いてスレーブアーム１の動作を制御する。すなわち、自動動作情報に含まれる速度情報に基づいて、スレーブアーム１は予定軌道に沿って移動する。

また、動作制御部３１は、スレーブアーム１を動作させる運転モードが修正自動モードであるとき、スレーブアーム１が自動動作情報を用いて自動で動作している途中に操作情報を受けると、自動動作情報と操作情報の両方を用いてスレーブアーム１の動作を制御する。すなわち、自動動作情報に基づく動作速度から修正された速度で、スレーブアーム１は予定軌道に沿って移動する。また、記憶装置６には、スレーブアーム１が修正された速度で予定軌道を移動するための修正動作情報が、保存動作情報６１として記憶される。このように、本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の動作修正装置によりスレーブアーム１の軌道や動作速度が修正されたが、本発明の動作修正装置により、スレーブアーム１の軌道や動作速度以外の動作が修正されてもよい。例えば、本発明の動作修正装置は、スレーブアーム１の軌道や動作速度以外の動作に関する１つ又は複数のパラメータを修正する装置であってもよい。例えば、本発明の動作修正装置は、マスターアーム２の操作に対するスレーブアーム１の動作感度を調整するための操作情報を動作制御部３１に送るものであってもよいし、スレーブアーム１の受ける力のマスターアーム２側へのフィードバック割合を調整するための操作情報を動作制御部３１に送るものであってもよい。

また、本発明のロボットシステムは、複数の動作修正装置を備えてもよい。例えば、スレーブアーム１の軌道を修正するためのマスターアーム２と、スレーブアーム１の軌道に沿った速度を調整するための速度調整部７３の両方を備える構成も可能である。この場合、軌道修正が必要な箇所では、速度調整部７３により速度を下げながら、マスターアーム２の操作によりスレーブアーム１の軌道の修正を行うことができる。これにより、スレーブアーム１の軌道の修正をより精度よく行うことができる。

上記の実施形態では、モード選択部７１や動作情報選択部７２などの各操作部は、一つの入力装置７に備えられているが、別々の入力装置に設けられてもよい。

１スレーブアーム（ロボット本体）
２マスターアーム（動作修正装置）
３制御装置
３１動作制御部
３２保存動作情報生成部
６記憶装置（記憶部）
６１保存動作情報
７１モード選択部
７２動作情報選択部
７３速度調整部（動作修正装置）
１００ロボットシステム

Claims

ロボット本体と、
前記ロボット本体に所定の動作をさせるための情報が保存動作情報として記憶された記憶部と、
前記保存動作情報を前記ロボット本体に動作させるための自動動作情報として用いて、前記ロボット本体の動作を制御する動作制御部と、
操作されることにより、動作中にある前記ロボット本体の動作を修正するための操作情報を生成する動作修正装置と、を備え、
前記動作制御部は、前記ロボット本体が前記自動動作情報を用いて動作している途中に前記操作情報を受けて、前記自動動作情報に関する動作から修正された動作を行うよう前記ロボット本体を制御し、
前記記憶部は、前記修正された動作を前記ロボット本体が行ったときに、前記ロボット本体が前記修正された動作を行うための修正動作情報を前記保存動作情報として記憶可能に構成されている、ロボットシステム。
前記動作制御部は、前記記憶部に記憶された最新の前記保存動作情報を前記自動動作情報として用いて前記ロボット本体の動作を制御する、請求項１に記載のロボットシステム。
前記記憶部には複数の前記保存動作情報が記憶されており、
前記記憶部に記憶された複数の前記保存動作情報の中から、前記自動動作情報として用いる前記保存動作情報を選択可能な動作情報選択部を更に備える、請求項１に記載のロボットシステム。
前記記憶部には複数の前記保存動作情報が記憶されており、
前記記憶部に記憶された複数の前記保存動作情報を用いて、新たな保存動作情報を生成する保存動作情報生成部を更に備える、請求項１に記載のロボットシステム。
前記ロボット本体は、スレーブアームであり、前記動作修正装置は、前記スレーブアームの作業領域外に設置されたマスターアームである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。