JPWO2017033377A1 - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

操作者の作業負担を軽減して、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。
本発明に係るロボットシステムは、複数の関節を有するロボット本体（１）と、ロボット本体（１）の動作を制御する制御装置（４）と、ロボット本体（１）の自動運転を実行するために、ロボット本体（１）の位置情報又は複数の関節（ＪＴ）の角度情報を制御装置（４）に教示する教示器（２１）と、操作者からの操作指示を受け付けて、ロボット本体（１）を手動動作させる、又はロボット本体（１）の自動運転中の動作を修正する操作器（２２）と、を有する操作装置（２）と、を備える。

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、シール剤の塗布等の繰り返し作業が、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、ティーチングペンダントを用いた遠隔操縦による教示が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−８３７１３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又は作業環境等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等の問題が生じ得る。

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。

そして、ティーチングペンダントを用いた遠隔操縦による教示では、ロボットの位置座標をティーチングペンダントで入力するため、多くの時間と労力を要し、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（例えば、自動運転中のロボットの動作補正等）であっても同様である。

そこで、本発明は、操作者の作業負担を軽減して、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。

上記従来の課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、複数の関節を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、前記ロボット本体の自動運転を実行するために、前記ロボット本体の位置情報又は前記複数の関節の角度情報を前記制御装置に教示する教示器と、前記ロボット本体の自動運転中の動作を修正する操作器と、を有する操作装置と、を備える。

これにより、操作者の作業負担を軽減して、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。

本発明のロボットシステムによれば、操作者の作業負担を軽減し、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。

図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示すスレーブアームの概略構成を示す模式図である。 図３は、本実施の形態１に係るロボットシステムの制御系の一例を示すブロック図である。 図４は、図１及び図３に示す修正自動運転手段の制御系の一例を示すブロック図である。 図５は、本実施の形態２に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図６は、本実施の形態２における変形例１のロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図７は、本実施の形態３に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図８は、本実施の形態４に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。 図９は、本実施の形態５に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係るロボットシステムは、複数の関節を有するロボット本体と、ロボット本体の動作を制御する制御装置と、ロボット本体の自動運転を実行するために、ロボット本体の位置情報又は複数の関節の角度情報を制御装置に教示する教示器と、ロボット本体の自動運転中の動作を修正する操作器と、を有する操作装置と、を備える。

また、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、制御装置が、自動運転におけるロボット本体の動作指令値と、操作器から出力される修正指令値と、が入力され、動作指令値と修正指令値を加算する加算器を備えていてもよい。

また、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、教示器と操作器が、それぞれ、異なる筐体に配置されていてもよい。

さらに、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、制御装置が、加算器から出力される指令値と、教示器から出力される教示指令値と、を切り替えて、ロボット本体に出力する切替器を備えていてもよい。

以下、本実施の形態１に係るロボットシステムの一例について、図１〜図４を参照しながら説明する。

［ロボットシステムの構成］
図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係るロボットシステム１００は、スレーブアーム（ロボット本体）１、ティーチングペンダント（教示器）２１及び操作器２２を有する操作装置２、制御装置４、及び記憶装置５を備えていて、ティーチングペンダント２１により、スレーブアーム１の位置座標及び／又は各関節の角度等を設定することで、スレーブアーム１を自動で運転することができる。また、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、スレーブアーム１が自動運転中に、操作者が操作器２２を操作することにより、スレーブアーム１の動作を修正することができるように構成されている。

ここで、本明細書においては、スレーブアーム１が、予め設定されたタスクプログラムに従って動作する制御モードを「自動運転モード」と称する。自動運転モードでは、従来のティーチングプレイバックロボットと同様に、操作者による操作装置２の操作なしに、スレーブアーム１が所定の作業を自動的に行う。

また、本明細書では、スレーブアーム１が、操作装置２の操作器２２が受け付けた操作者の操作に基づいて動作する制御モードを「手動運転モード」と称する。なお、手動運転モードでは、操作器２２から受け付けた操作指示に完全に従うように、スレーブアーム１を動作させてもよく、操作器２２から受け付けた操作指示に対して、予め設定されているプログラムにより補正（例えば、手ブレ補正）をしながら、スレーブアーム１を動作させてもよい。

さらに、本明細書では、予め設定されたタスクプログラムに従って動作しているスレーブアーム１を操作器２２が受け付けた操作者の操作によって修正する制御モードを「修正自動運転モード」と称する。

以下、本実施の形態１に係るロボットシステム１００を構成する各機器について、詳細に説明する。

スレーブアーム１は、作業空間内に設置され、複数の工程からなる一連の作業を行うロボットである。なお、複数の工程からなる一連の作業としては、製品に対する部品の組付、塗装等の作業が例示できる。

本実施の形態１に係るスレーブアーム１は、ライン生産方式又はセル生産方式で、電気・電子部品等を組み立てて製品を生産する生産工場で利用され、この生産工場に設けられた作業台に沿って配置され、作業台上のワークに対して、移送、パーツの組み付け又は配置換え、姿勢変換等の作業のうち少なくとも１つを行うことができる多関節ロボットである。但し、スレーブアーム１の実施態様は上記に限定されず、水平多関節型・垂直多関節型を問わず多関節ロボットに広く適用することができる。

ここで、図２を参照しながら、スレーブアーム１の具体的な構成について説明する。

図２は、図１に示すスレーブアームの概略構成を示す模式図である。

図１に示すように、スレーブアーム１は、複数のリンク（ここでは、第１リンク１１ａ〜第６リンク１１ｆ）の連接体と、複数の関節（ここでは、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６）と、これらを支持する基台１５と、を有する多関節ロボットアームである。

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。

また、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１１ｄ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、第４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１２が着脱可能に装着される。

また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、各関節が連結する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４によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転位置を検出する回転センサＥ１〜Ｅ６（図４参照）と、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転を制御する電流を検出する電流センサＣ１〜Ｃ６（図４参照）と、が設けられている。回転センサＥ１〜Ｅ６は、例えば、エンコーダであってもよい。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「関節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。

上述したように、操作装置２は、ティーチングペンダント２１と操作器２２を有している。ティーチングペンダント２１は、公知のティーチングペンダントと同様の構成をしているため、その詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態１においては、ティーチングペンダント２１と操作器２２は、それぞれ、異なる２つの筐体内に配置されている。

操作器２２は、操作者からの操作指示を受け付ける装置である。また、操作器２２は、スレーブアーム１を手動運転モード又は修正自動運転モードで動作させるときに、操作者の操作により、スレーブアーム１の位置情報、姿勢情報、移動方向、又は移動速度等の動作指令値を制御装置４に出力する。操作器２２としては、例えば、マスターアーム、ジョイスティック、又はタブレット等を用いることができる。なお、操作器２２には、作業の開始指示、手動運転による作業の完了通知等を入力する入力部、第２係数Ｂ（図４参照）を調整する調整器２２ａ等が、別途、設けられていてもよい。調整器２２ａとしては、例えば、ボリュームつまみ等が挙げられる。

記憶装置５は、読み書き可能な記録媒体であり、タスクプログラム５１とロボットシステム１００の動作シーケンス情報５２が記憶されている。なお、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、記憶装置５は、制御装置４と別体に設けられているが、制御装置４と一体として設けられていてもよい。

タスクプログラム５１は、例えば、操作者がティーチングペンダント２１を用いて、ティーチングすることにより作成され、スレーブアーム１の識別情報とタスクとに対応付けられて、記憶装置５に格納されている。なお、タスクプログラム５１は、作業ごとの動作フローとして作成されてもよい。

動作シーケンス情報５２とは、作業空間内でスレーブアーム１によって実施される一連の作業工程を規定した動作シーケンスに関する情報である。動作シーケンス情報５２では、作業工程の動作順と、スレーブアーム１の制御モードと、が対応付けられている。また、動作シーケンス情報５２では、各作業工程に対し、スレーブアーム１にその作業を自動的に実行させるためのタスクプログラムが対応付けられている。なお、動作シーケンス情報５２は、各作業工程に対し、スレーブアーム１にその作業を自動的に実行させるためのプログラムを含んでいてもよい。

制御装置４は、スレーブアーム１の動作を制御するものであり、機能ブロックとして、送受信部４０、動作制御部４１、及び加算器４２ａを含む修正自動運転手段４２を備えている。制御装置４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又は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。また、制御装置４が備える各機能ブロックは、制御装置４の演算部が、メモリ部又は記憶装置５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。

なお、制御装置４は、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して、スレーブアーム１（ロボットシステム１００）の制御を実行する制御装置群で構成される形態であっても構わない。

送受信部４０は、制御装置４の外部から送信された入力信号を受信し、例えば、スレーブアーム１等に制御装置４から出力信号を送信するものである。送受信部４０によって受信する入力信号としては、例えば、操作装置２から送信された信号、操作装置２以外の図示されない操作指示部から送信された信号、又は後述するスレーブアーム１の回転センサＥから送信されたスレーブアーム１の位置信号（位置情報）等が挙げられる。また、送受信部４０から送信する出力信号としては、例えば、スレーブアーム１の動作を指示する動作指令信号（動作指令値；位置情報、速度情報、トルク値等）が挙げられる。

動作制御部４１は、送受信部４０が入力信号として操作器２２から操作指示を受け付けた場合、この操作指示をトリガとして一連の作業においてスレーブアーム１が実施する工程の運転モードを判定する。動作制御部４１は、次にスレーブアーム１が実施する工程の運転モードの判定を記憶装置５に記憶された動作シーケンス情報５２を参照して行うことができる。動作制御部４１は、運転モードを判定すると、判定された運転モードでスレーブアーム１を動作させるように制御する。

例えば、動作制御部４１は、スレーブアーム１を自動運転モードで動作させると判定した場合には、タスクプログラム５１により規定される動作、又は動作シーケンス情報５２を読み出し、動作シーケンス情報５２に含まれるプログラムにより規定された動作を実施するようにスレーブアーム１を制御する。

また、動作制御部４１は、スレーブアーム１を手動運転モードで動作させると判定した場合には、操作器２２から送受信部４０が受信した操作指示に基づいて動作するようにスレーブアーム１を制御する。

さらに、動作制御部４１は、スレーブアーム１を修正自動運転モードで動作させると判定した場合には、タスクプログラム５１により規定される動作、動作シーケンス情報５２を読み出し、動作シーケンス情報５２に含まれるプログラムにより規定された動作を実施し、スレーブアーム１を自動運転モードにより動作中に、操作器２２から入力信号として修正指示信号を送受信部４０が受信すると、スレーブアーム１の自動運転による動作を操作器２２からの修正指示信号に従った動作に修正する。

そして、動作制御部４１は、操作器２２から修正指示信号の出力が停止され、送受信部４０が当該修正指示信号の受信を停止した場合、又は、操作器２２からスレーブアーム１の自動運転の再開を指示する信号を送受信部４０が受信した場合には、スレーブアーム１の自動運転を再開する。

修正自動運転手段４２は、スレーブアーム１の自動運転中に送受信部４０が修正指示信号（動作指令値；修正指令値）を受信した場合、スレーブアーム１の動作の修正を動作制御部４１に指示する。なお、具体的なスレーブアーム１の動作の修正方法については、後述する。

［ロボットシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作及び作用効果について、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、操作者が操作器２２を操作して、スレーブアーム１を動作させて、一連の作業を行う動作については、公知のロボットシステムと同様に実行されるため、その詳細な説明は省略する。また、以下の動作は、制御装置４の演算部が、制御装置４のメモリ部又は記憶装置５に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

図３は、本実施の形態１に係るロボットシステムの制御系の一例を示すブロック図である。

まず、操作者が、ティーチングペンダント２１を操作して、ティーチングするときの信号の流れについて、図３を参照しながら説明する。

操作者が、ティーチングペンダント２１を操作して、スレーブアーム１の位置座標、又は第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度等の数値を入力すると、スレーブアーム１の位置座標情報又は第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度情報（スレーブアーム１の姿勢情報）が教示指令値算出部４３に入力される。教示指令値算出部４３は、位置座標情報又は角度情報に基づいて、各関節に配置されている駆動モータＭを作動させるための電流の出力量（電流値）を算出して、当該電流値を切換器４４に出力する。

切換器４４は、教示指令値算出部４３から入力された電流値と、後述する自動運転プログラム４５又は修正自動運転手段４２から入力された電流値と、を切り替えて、スレーブアーム１に出力するように構成されている。なお、切換器４４は、所定のプログラムにより、入力された電流値を切り替えて、スレーブアーム１に出力する形態を採用してもよく、スイッチ（素子）により、電気的に入力先を切り替える（変更する）形態を採用してもよい。また、教示指令値算出部４３から出力される電流値のプロトコルと、自動運転プログラム４５又は修正自動運転手段４２から出力される電流値のプロトコルと、を異なるようにすることで、切換器４４を構成する形態を採用してもよい。

切換器４４は、教示指令値算出部４３から入力された電流値をスレーブアーム１に出力する。これにより、スレーブアーム１では、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度が目標の角度となるように、各関節に配置されている駆動モータＭが回転する。このとき、各関節に配置されている回転センサＥが、各関節の角度を検出して、検出した角度を教示指令値算出部４３にフィードバックする。そして、教示指令値算出部４３は、回転センサＥから入力された各関節の角度から、スレーブアーム１の位置座標を算出する。算出したスレーブアーム１の位置座標は、記憶装置５のタスクプログラム５１に記憶される。

このようにして、操作者が、ティーチングペンダント２１を操作して、スレーブアーム１の動作を規定して、自動運転モードで動作するために必要なスレーブアーム１の位置座標を設定し、タスクプログラム５１を作成する。

次に、スレーブアーム１の自動運転中に、操作者が操作器２２を操作して、スレーブアーム１の動作を修正するとき、すなわち、修正自動運転モードを実行するときの信号の流れについて、図３及び図４を参照しながら説明する。

まず、上記のようにして作成したタスクプログラム５１を制御装置４が読み出すことにより、制御装置４が自動運転プログラム４５を実行しているとする。このとき、自動運転プログラム４５は、タスクプログラム５１に記憶されているスレーブアーム１の位置座標情報又は第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度情報に基づいて、各関節に配置されているモータＭを作動させるための電流値を算出して、当該電流値を切換器４４に出力する。

切換器４４は、自動運転プログラム４５から入力された電流値をスレーブアーム１に出力する。これにより、スレーブアーム１では、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度が目標の角度となるように、各関節に配置されている駆動モータＭが回転する。このとき、各関節に配置されている回転センサＥが、各関節の角度を検出して、検出した角度を自動運転プログラム４５にフィードバックする。そして、自動運転プログラム４５は、回転センサＥから入力された各関節の角度から、スレーブアーム１の位置座標を算出する。

このようにして、スレーブアーム１の自動運転が実行されているときに、操作者が操作器２２を操作して、スレーブアーム１の動作を修正する修正指示信号（修正指令値）を修正指令値算出部４６に出力したとする。なお、操作器２２は、スレーブアーム１の位置情報、姿勢情報、移動方向、又は移動速度等を出力することができるが、ここでは、位置情報（位置座標情報）を修正指令値算出部４６に出力した場合について、説明する。

すると、修正指令値算出部４６は、操作器２２から入力された位置座標情報を、切換器４７を介して、修正自動運転手段４２に出力する。なお、切換器４７は、所定のプログラムにより、入力された位置座標情報を修正自動運転手段４２に出力するか否かを切り替える形態を採用してもよく、スイッチにより、電気的に入力された位置座標情報を修正自動運転手段４２に出力するか否かを切り替える形態を採用してもよい。

修正自動運転手段４２では、自動運転プログラム４５から入力された位置座標情報（以下、位置指令値ΔＰ１という）と、修正指令値算出部４６から入力された位置座標情報（以下、修正指令値ΔＰ２という）と、から、各関節に配置されている駆動モータＭを作動させるための電流値を算出して、当該電流値を切換器４４に出力する。

ここで、図４を参照しながら、修正自動運転手段４２について、さらに詳細に説明する。

図４は、図１及び図３に示す修正自動運転手段の制御系の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、修正自動運転手段４２は、加算器４２ａ、減算器４２ｂ，４２ｅ，４２ｇ、位置制御器４２ｃ、微分器４２ｄ、速度制御器４２ｆを備えている。

加算器４２ａは、ΔＰ１に、ΔＰ２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。このとき、加算器４２ａは、下記式（１）に従って、位置指令値を生成する。

ΔＰ０ ＝ Ａ×ΔＰ１ ＋ Ｂ×ΔＰ２・・・式（１）
ここで、第１係数Ａと第２係数Ｂは変数であり、一方の係数が増加すると、他方の係数が減少する関係にある。より詳細には、第１係数Ａと第２係数Ｂは、第１係数Ａと第２係数Ｂを積算した値が予め設定されている第１所定値となる係数であってもよく、第１係数Ａと第２係数Ｂを和算した値が予め設定されている第２所定値となる係数であってもよい。なお、第１所定値、又は第２所定値は、１であってもよく、１０であってもよく、１００であってもよい。

減算器４２ｂ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４２ｂは、生成した角度偏差を位置制御器４２ｃに出力する。

位置制御器４２ｃは、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器４２ｂから入力された角度偏差から速度指令値を生成する。位置制御器４２ｃは、生成した速度指令値を減算器４２ｅに出力する。

微分器４２ｄ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４２ｄは、生成した速度現在値を減算器４２ｅに出力する。

減算器４２ｅは、位置制御器４２ｃから入力された速度指令値から、微分器４２ｄから入力された速度現在値を減算して、速度偏差を生成する。減算器４２ｅは、生成した速度偏差を速度制御器４２ｆに出力する。

速度制御器４２ｆは、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器４２ｅから入力さ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４２ｆは、生成したトルク指令値を減算器４２ｇに出力する。

減算器４２ｇは、速度制御器４２ｆから入力さ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４２ｇは、生成した電流偏差を駆動モータＭに出力し、駆動モータＭを駆動する。

なお、第２係数Ｂは、上述したように、操作装置２の操作器２２に設けられた調整器２２ａを操縦者が手動で調整することで、修正自動運転手段４２に入力されてもよい。また、調整器２２ａとして、例えば、作業対象物（ワークの取り付け対象の構造体など）から大きく離れたところでは、第２係数Ｂは０で、作業対象物に近づくにつれ、第２係数Ｂを徐々に大きくなるようにするプログラムが、予め記憶装置５に記憶されていてもよい。

また、第２係数Ｂは、調整器２２ａから修正自動運転手段４２にその値が入力されてから、所定時間かけて入力された値になる変数であってもよく、操作器２２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されてから、所定時間かけて予め設定された値になる変数であってもよい。所定時間としては、スレーブアーム１の急激な動作の修正を抑制する観点から、例えば、０．５秒以上であってもよく、１秒以上であってもよい。また、所定時間は、スレーブアーム１の修正動作が反映されていることを操作者が認知する観点から、２秒以内であってもよく、３秒以内であってもよく、５秒以内であってもよい。

具体的には、例えば、第２係数Ｂは、調整器２２ａから修正自動運転手段４２にその値が入力されてから、又は操作器２２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されてから経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、一次関数となる変数であってもよい。また、第２係数Ｂは、経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、二次関数、又は三次関数等の高次関数となる変数であってもよく、対数関数となる変数であってもよい。さらに、第２係数Ｂは、経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、階段状に増加する変数であってもよい。

これにより、操作器２２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されたときに、急激にスレーブアーム１の動作が修正されて、思わぬ方向にスレーブアーム１が動作されることを抑制することができる。

このようにして、修正自動運転手段４２は、各関節に配置されている駆動モータＭを作動させるための電流値（電流偏差）を算出して、当該電流値を切換器４４に出力する（図３参照）。切換器４４は、修正自動運転手段４２から入力された電流値をスレーブアーム１に出力する。

これにより、スレーブアーム１では、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度が目標の角度となるように、各関節に配置されている駆動モータＭが回転する。このとき、各関節に配置されている回転センサＥが、各関節の角度を検出して、検出した角度を修正指令値算出部４６にフィードバックする。そして、修正指令値算出部４６は、回転センサＥから入力された各関節の角度から、スレーブアーム１の位置座標を算出する。

このように構成された、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、ティーチングペンダントを備える従来の産業用ロボットにおいて、操作器２２を用いて、予め設定されたロボットの動作を修正する。操作器２２は、スレーブアーム１の位置情報、姿勢情報、移動方向、又は移動速度等を出力することができるため、ティーチングペンダント２１を用いて、ロボットの動作を修正する場合に比して、操作者の作業負担を軽減することができる。

なお、本実施の形態１においては、修正指令値算出部４６から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２として、位置座標情報が入力される形態を採用したがこれに限定されない。例えば、ΔＰ２を速度指令値とする形態を採用してもよく、トルク指令値とする形態を採用してもよい。

ΔＰ２が速度指令値である場合には、減算器４２ｅに、ΔＰ２としての速度指令値に第２係数Ｂを積算した値（手動速度指令値）が入力される。また、減算器４２ｅには、位置制御器４２ｃが自動運転におけるロボットの動作指令（ΔＰ１；位置指令値）および位置現在値に基づいて生成した速度指令値に第１係数Ａを積算した値（補正速度指令値）が入力される。さらに、減算器４２ｅには、微分器４２ｄから、当該微分器４２ｄが生成した速度現在値が入力される。

そして、減算器４２ｅでは、入力された手動速度指令値に補正速度指令値を加算し、かつ、速度現在値を減算した値から速度偏差を生成する。なお、減算器４２ｅが速度偏差を生成した後の動作は、上記と同様に実行される。

同様に、ΔＰ２がトルク指令値である場合には、減算器４２ｇに、ΔＰ２としてのトルク指令値に第２係数Ｂを積算した値（手動トルク指令値）が入力される。また、減算器４２ｇには、自動運転におけるロボットの動作指令（ΔＰ１；位置指令値）から、位置制御器４２ｃおよび減算器４２ｅを介して、速度制御器４２ｆに入力された速度偏差から、当該速度制御器４２ｆが生成したトルク指令値に第１係数Ａを積算した値（補正トルク指令値）が入力される。さらに、減算器４２ｇには、電流センサＣで検出された電流現在値が入力される。

そして、減算器４２ｇでは、入力された手動トルク指令値に補正トルク指令値を加算し、かつ、電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器４２ｇ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。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係るロボットシステムは、実施の形態１に係るロボットシステムにおいて、制御装置は、教示器、又は操作器と接続される共通接続端子を有し、ロボット本体の位置情報又は複数の関節の角度情報を制御装置に教示するときには、教示器を共通接続端子に接続し、ロボット本体を手動動作させる、又はロボット本体の自動運転中の動作を修正するときには、操作器を共通接続端子に接続する。

以下、本実施の形態２に係るロボットシステムの一例について、図５を参照しながら説明する。

［ロボットシステムの構成］
図５は、本実施の形態２に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図５に示すように、本実施の形態２に係るロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、制御装置４が、ティーチングペンダント２１又は操作器２２と接続するための共通接続端子４８を有する点が異なる。操作者は、スレーブアーム１の位置情報又は複数の関節の角度情報を制御装置４に教示するときには、ティーチングペンダント２１を共通接続端子４８に接続し、スレーブアーム１を手動動作させる、又はスレーブアーム１の自動運転中の動作を修正するときには、操作器２２を共通接続端子４８に接続する。

このように構成された、本実施の形態２に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

なお、共通接続端子４８は、ティーチングペンダント２１及び操作器２２のうち、いずれか一方の機器を接続しているときは、他方の機器を接続できないように構成されていてもよく、ティーチングペンダント２１及び操作器２２の両方を同時に接続することができるように構成されていてもよい。

［変形例１］
次に、本実施の形態２に係るロボットシステム１００の変形例について、図６を参照しながら説明する。

本実施の形態２における変形例１のロボットシステムは、教示器から出力される教示指令値と、操作器から出力される動作指令値と、を切り替えて、制御装置に出力する第１切替器をさらに備える。

図６は、本実施の形態２における変形例１のロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図６に示すように、本変形例１のロボットシステム１００は、実施の形態２に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、ティーチングペンダント２１から出力される教示指令値と、操作器２２から出力される動作指令値と、を切り替えて、制御装置４に出力する第１切替器６をさらに備える点が異なる。ティーチングペンダント２１の出力端子と操作器２２の出力端子は、それぞれ、第１切替器６の入力端子と電気的に接続されている。また、第１切替器６の出力端子は、制御装置４の共通接続端子４８と電気的に接続されている。

そして、第１切替器６は、所定のプログラムにより、入力された指令値を切り替えて、制御装置４の共通接続端子４８に出力する形態を採用してもよく、スイッチ（素子）により、電気的に入力先を切り替える（変更する）形態を採用してもよい。

このように構成された、本変形例１のロボットシステム１００であっても、実施の形態２に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

（実施の形態３）
本実施の形態３に係るロボットシステムは、実施の形態１に係るロボットシステムにおいて、操作器から出力される修正指令値は、教示器を介して、制御装置に入力されるように構成されている。

以下、本実施の形態３に係るロボットシステムの一例について、図７を参照しながら説明する。

［ロボットシステムの構成］
図７は、本実施の形態３に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図７に示すように、本実施の形態３に係るロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、操作器２２及び調整器２２ａから出力される修正指令値は、ティーチングペンダント２１を介して、制御装置４に入力されるように構成されている点が異なる。

このように構成された、本実施の形態３に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステムと同様の作用効果を奏する。

（実施の形態４）
本実施の形態４に係るロボットシステムは、実施の形態１〜実施の形態３のいずれか１つの実施の形態に係るロボットシステムにおいて、教示器と操作器は、１つの筐体内に配置されている。

また、本実施の形態４に係るロボットシステムでは、操作装置が、教示器から出力される教示指令値と、操作器から出力される動作指令値と、を生成する指令値生成器をさらに有していてもよい。

以下、本実施の形態４に係るロボットシステムの一例について、図８を参照しながら説明する。

［ロボットシステムの構成］
図８は、本実施の形態４に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図８に示すように、本実施の形態４に係るロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、ティーチングペンダント２１、操作器２２、及び調整器２２ａが、１つの筐体２３内に配置されている点と、操作装置２が、指令値生成器２４をさらに備えている点と、が異なる。

指令値生成器２４は、操作者が、ティーチングペンダント２１を操作して、入力したスレーブアーム１の位置座標、又は第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度等の数値から、制御装置４に出力する位置座標情報又は角度情報といった指令値を生成する機能を有する。また、指令値生成器２４は、操作者が、操作器２２を操作して、入力したスレーブアーム１の位置情報、姿勢情報、移動方向、又は移動速度等から、制御装置４に出力する位置座標情報等の指令値を生成する機能を有する。

すなわち、指令値生成器２４は、ティーチングペンダント２１に入力された情報と操作器２２に入力された情報の両方に対する指令値を生成して、それぞれの指令値を切り替えて、制御装置４に出力する。このとき、指令値生成器２４は、ティーチングペンダント２１からの情報と、操作器２２からの情報と、を区別できるように、それぞれ、異なるプロトコルで指令値を生成する。

このように構成された、本実施の形態４に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステムと同様の作用効果を奏する。

（実施の形態５）
本実施の形態５に係るロボットシステムは、実施の形態１〜実施の形態４のいずれかの実施の形態において、教示器が、操作器の機能を有するように構成されている。

また、本実施の形態５に係るロボットシステムでは、操作装置が、教示器として機能と、操作器としての機能と、を切り替える第２切換器をさらに有していてもよい。

以下、本実施の形態５に係るロボットシステムの一例について、図９を参照しながら説明する。

［ロボットシステムの構成］
図９は、本実施の形態５に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

図９に示すように、本実施の形態５に係るロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、ティーチングペンダント２１が操作器２２の機能を有するように構成されている点が異なる。換言すると、操作装置２が、ティーチングペンダント２１と操作器２２の両方の機能を有するように構成されている。

例えば、ティーチングペンダント２１が操作器２２として機能するために、操作装置２（ティーチングペンダント２１）は、スレーブアーム１の位置座標等の数値を入力するためのボタンに加えて、スレーブアーム１の移動方向等を入力するための十字ボタン、方向キー、レバー、又はスティック等が配置されていてもよい。

また、本実施の形態５に係るロボットシステム１００では、第２切換器２５を備えている点が、実施の形態１に係るロボットシステム１００と異なる。

第２切換器２５は、操作者が操作装置２をティーチングペンダント２１として機能させるのか、操作器２２として機能させるのかを切り替えるためのスイッチである。そして、操作者が、操作装置２をティーチングペンダント２１として機能するように、第２切換器２５を操作すると、操作装置２は、ティーチングペンダント２１としての指令値を生成して、制御装置４に出力する。また、操作者が、操作装置２を操作器２２として機能するように、第２切換器２５を操作すると、操作装置２は、操作器２２としての指令値を生成して、制御装置４に出力する。このとき、操作装置２は、ティーチングペンダント２１としての指令値と、操作器２２としての指令値と、を区別できるように、それぞれ、異なるプロトコルで指令値を生成してもよい。

このように構成された、本実施の形態５に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のロボットシステムは、操作者の作業負担を軽減し、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ため、産業ロボットの分野において有用である。

１ スレーブアーム
２ 操作装置
４ 制御装置
５ 記憶装置
６ 第１切替器
１１ａ 第１リンク
１１ｂ 第２リンク
１１ｃ 第３リンク
１１ｄ 第４リンク
１１ｅ 第５リンク
１１ｆ 第６リンク
１２ エンドエフェクタ
１５ 基台
２１ ティーチングペンダント
２２ 操作器
２２ａ 調整器
２３ 筐体
２４ 指令値生成器
２５ 第２切換器
３１ｂ 減算器
４０ 送受信部
４１ 動作制御部
４２ 修正自動運転手段
４２ａ 加算器
４２ｂ 減算器
４２ｃ 位置制御器
４２ｄ 微分器
４２ｅ 減算器
４２ｆ 制御器
４２ｇ 減算器
４３ 教示指令値算出部
４４ 切換器
４５ 自動運転プログラム
４６ 修正指令値算出部
４７ 切換器
４８ 共通接続端子
５１ タスクプログラム
５２ 動作シーケンス情報
１００ ロボットシステム
ＪＴ１ 第１関節
ＪＴ２ 第２関節
ＪＴ３ 第３関節
ＪＴ４ 第４関節
ＪＴ５ 第５関節
ＪＴ６ 第６関節
Ｍ 駆動モータ

Claims (8)

1. 複数の関節を有するロボット本体と、
   前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、
   前記ロボット本体の自動運転を実行するために、前記ロボット本体の位置情報又は前記複数の関節の角度情報を前記制御装置に教示する教示器と、操作者からの操作指示を受け付けて、前記ロボット本体を手動動作させる、又は前記ロボット本体の自動運転中の動作を修正する、操作器と、を有する操作装置と、を備える、ロボットシステム。
2. 前記制御装置は、教示器、又は操作器と接続される共通接続端子を有し、
   前記ロボット本体の位置情報又は前記複数の関節の角度情報を前記制御装置に教示するときには、前記教示器を前記共通接続端子に接続し、
   前記ロボット本体を手動動作させる、又は前記ロボット本体の自動運転中の動作を修正するときには、前記操作器を前記共通接続端子に接続する、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ロボットシステムは、前記教示器から出力される教示指令値と、前記操作器から出力される動作指令値と、を切り替えて、前記制御装置に出力する第１切替器をさらに備える、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
4. 前記操作器から出力される動作指令値は、前記教示器を介して、前記制御装置に入力される、請求項１に記載のロボットシステム。
5. 前記教示器と前記操作器は、１つの筐体内に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
6. 前記操作装置は、前記教示器から出力される教示指令値と、前記操作器から出力される動作指令値と、を生成する指令値生成器をさらに有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 前記教示器は、前記操作器の機能を有するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. 前記操作装置は、前記教示器として機能と、前記操作器としての機能と、を切り替える第２切換器をさらに有する、請求項７に記載のロボットシステム。

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