KR102227422B1 - 로봇시스템과 그 운전방법 - Google Patents

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KR102227422B1
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켄지 노구치
마사유키 카몬
시게츠구 다나카
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

본 발명에 관계되는 로봇시스템은, 조작자(操作者)로부터의 조작지시를 접수하는 조작기(2)와, 복수의 관절(關節)을 갖는 슬레이브암(1)과, 슬레이브암(1)의 동작을 제어하는 제어장치(4)를 구비하고, 제어장치(4)는 슬레이브암(1)의 자동운전 중에, 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치(指令値)가 입력되어도, 슬레이브암(1)이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암(1)의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있다.

Description

로봇시스템과 그 운전방법
본 발명은, 로봇시스템 및 그 운전방법에 관한 것이다.
종래부터, 제조현장에서는 용접(容接), 도장(塗裝), 부품의 조립부착, 씰 제(seal)의 도포(塗布) 등의 반복작업이 산업용 로봇에 의해 자동으로 행해지고 있다. 로봇에게 작업을 시키기 위해서는, 작업에 필요한 정보를 로봇에게 지시하고, 기억시키는 교시(敎示)가 필요하게 된다.
로봇의 교시방법으로서, 티칭 펜던트(teaching pendant)를 이용한 원격조종에 의한 교시(敎示)가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 또, 다이렉트(direct)교시에 의해, 로봇 암(robot arm)에 작업의 궤도(軌道)를 기억시키는 교시작업(敎示作業)이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌2 참조).
일본 특개평2016-083713호 공보 일본 특개평2013-071231호 공보
그런데, 여러 이유 때문에 로봇에게 교시한 동작을 부분적으로 변경할 필요가 생기는 경우가 있다. 예를 들면, 교시작업을 마친 뒤에, 당초 작성한 교시정보에서는 작업의 일부에서 잘못된 상태가 존재하는 것이 발견된 경우이다.
이와 같은 경우에는, 다시 교시작업을 행하는 것에 의해, 로봇의 자동운전에 사용되는 교시정보를 변경하는 것이 되지만, 자동운전 중의 로봇의 동작속도가 빠른 경우에, 로봇의 동작을 수정하려고 하면, 급격하게 로봇의 동작이 수정되어, 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작할 우려가 있었다.
그래서, 본 발명은 로봇의 자동운전 중에, 그 동작을 수정할 때 급격하게 로봇의 동작이 수정되어, 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작하는 것을 억제할 수 있는, 로봇시스템 및 로봇시스템의 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 종래의 문제를 해결하기 위해서 본 발명에 관계되는 로봇시스템은, 조작자(操作者)로부터의 조작지시를 접수하는 조작기(操作器)와, 복수의 관절(關節)을 갖는 슬레이브암(slave arm)과, 상기 슬레이브암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 상기 제어장치는 상기 슬레이브암의 자동운전 중에, 상기 조작기로부터 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치(指令値)가 입력되어도, 상기 슬레이브암이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있다.
이에 따라, 로봇(슬레이브암)의 자동운전 중에, 그 동작을 수정할 때에, 급격하게 로봇의 동작이 수정되어 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작하는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관계되는 로봇시스템의 운전방법은 조작자로부터의 조작지시를 접수하는 조작기와, 복수의 관절을 갖는 슬레이브암을 구비하는, 로봇시스템의 운전방법으로서, 상기 슬레이브암이 자동운전하고 있는 때에, 상기 조작기가 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치를 출력하는 (A)와, 상기 슬레이브암이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정이 억제되는 (B)를 구비한다.
이에 따라, 로봇의 자동운전 중에, 그 동작을 수정할 때에 급격하게 로봇의 동작이 수정되어, 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 로봇시스템 및 그 운전방법에 의하면, 로봇의 자동운전 중에 그 동작을 수정할 때에, 급격하게 로봇의 동작이 수정되어 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작하는 것을 억제할 수 있다.
도1은, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 개략적 구성을 보여주는 블록도이다.
도2는, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 개략적 구성을 보여주는 모식도이다.
도3은, 도1 및 도2에 나타내는 슬레이브암의 개략적 구성을 보여주는 모식도이다.
도4는, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 동작의 일례를 보여주는 플로우차트(flow chart)이다.
도5는, 도1에 나타내는 수정 자동운전수단의 제어계의 일례를 보여주는 블록도이다.
도6은, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템의 동작의 일례를 보여주는 플로우차트(flow chart)이다.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일 또는 상당(相當)부분에는 동일부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다. 또, 모든 도면에 있어서, 본 발명을 설명하기 위한 구성요소를 발췌(拔萃)해서 도시(圖示)하고 있고, 그 외의 구성요소에 대해서는 도시(圖示)를 생략하고 있는 경우가 있다. 더욱이, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 아니한다.
(실시형태1)
본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템은, 조작자로부터 조작지시를 접수하는 조작기(操作器)와, 복수의 관절(關節)을 갖는 슬레이브암(slave arm)과, 슬레이브암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 제어장치는 상기 슬레이브암의 자동운전 중에, 조작기로부터 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치(指令値)가 입력되어도, 슬레이브암이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있다.
또, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템에서는, 출력장치를 더 구비하고, 제어장치는, 슬레이브암의 자동운전 중에 슬레이브암이 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에, 조작기로부터 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되면, 출력장치로 슬레이브암의 동작의 수정이 억제되는 것을 나타내는 수정억제정보를 출력시키도록 구성되어 있어도 좋다.
이하, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 일례에 대해서, 도1~도5를 참조하면서 설명한다.
[로봇시스템의 구성]
도1은, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 개략적 구성을 보여주는 블록도이다. 도2는 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 개략적 구성을 보여주는 모식도이다.
도1 및 도2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)은, 슬레이브암(1), 조작기(2), 출력장치(3), 제어장치(4), 및 기억장치(5)를 구비하고 있으며, 제어장치(4)는 슬레이브암(1)의 자동운전 중에 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되어도, 슬레이브암(1)이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암(1)의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있다.
여기에서, 본 명세서에서 있어서는, 슬레이브암(1)이 미리 설정된 태스크 프로그램(task program)에 따라서 동작하는 제어모드를 「자동운전모드」라고 칭한다. 자동운전모드에서는, 종래의 티칭 플레이백 로봇(teaching playback robot)과 마찬가지로, 조작자에 의한 조작기(2)의 조작 없이, 슬레이브암(1)이 소정의 작업을 자동적으로 행한다.
또, 본 명세서에서는, 슬레이브암(1)이 조작기(2)가 접수한 조작자의 조작에 기초해서 동작하는 제어모드를 「수동운전모드」라고 칭한다. 또한, 수동운전모드에서는, 조작기(2)로부터 접수한 조작지시에 완전히 따르도록, 슬레이브암(1)을 동작시켜도 좋고, 조작기(2)로부터 접수한 조작지시에 대해서, 미리 설정되어 있는 프로그램에 의해 보정(예를 들어, 손떨림 보정)을 하면서, 슬레이브암(1)을 동작시켜도 좋다.
더욱이, 본 명세서에서는, 미리 설정된 태스크 프로그램에 따라서 동작하고 있는 슬레이브암(1)을 조작기(2)가 접수한 조작자의 조작에 따라서 수정하는 제어모드를 「수정자동운전모드」라고 칭한다.
이하, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)을 구성하는 각 기기(機器)에 대해서 상세하게 설명한다.
슬레이브암(1)은, 작업공간 내에 설치되고, 복수의 공정으로 이루어지는 일련의 작업을 행하는 로봇이다. 또한, 복수의 공정으로 이루어지는 일련의 작업으로서는, 제품에 대한 부품의 조립부착, 도장(塗裝) 등의 작업을 예시(例示)할 수 있다.
본 실시형태1에 관계되는 슬레이브암(1)은, 라인(line)생산방식 또는 셀(cell)생산방식에서 전기·전자부품 등을 조립해서 제품을 생산하는 생산공장에서 이용되고, 이 생산공장에 설치된 작업대를 따라 배치되며, 작업대 상의 워크(work)에 대해서 이송, 파츠(parts)의 조립부착 또는 배치교환, 자세변환 등의 작업 중 적어도 1개를 행할 수 있는 다관절 로봇이다. 단, 슬레이브암(1)의 실시태양(實施態樣)은 상기(上記)에 한정되지 않고, 수평다관절형·수직다관절형을 가리지 않고 다관절 로봇에 넓게 적용할 수 있다.
여기서, 도3을 참조하면서 슬레이브암(1)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
도3은, 도1 및 도2에 나타내는 슬레이브암(1)의 개략적인 구성을 보여주는 모식도이다.
도3에 나타내는 바와 같이, 슬레이브암(1)은, 복수의 링크(여기에서는, 제1링크(11a) ~ 제6링크(11f))의 연접체(連接體)와, 복수의 관절(여기에서는, 제1관절 JT1 ~ 제6관절 JT6)과, 이들을 지지(支持)하는 기대(15)(基臺)를 갖는 다관절 로봇암이다.
제1관절 JT1에서는 기대(15)와, 제1링크(11a)의 기단부(基端部)가 연직(鉛直)방향으로 연장되는 축 주위에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제2관절 JT2에서는, 제1링크(11a)의 선단부(先端部)와, 제2링크(11b)의 기단부(基端部)가 수평방향으로 연장되는 축 주위에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제3관절 JT3에서는, 제2링크(11b)의 선단부(先端部)와, 제3링크(11c)의 기단부(基端部)가 수평방향으로 연장되는 축 주위에 회전 가능하게 연결되어 있다.
또, 제4관절 JT4에서는, 제3링크(11c)의 선단부와 제4링크(11d)의 기단부가 제4링크(11d)의 긴 쪽 방향으로 연장되는 축 주위에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제5관절 JT5에서는, 제4링크(11d)의 선단부와 제5링크(11e)의 기단부가 제4링크(11d)의 긴 쪽 방향과 직교하는 축 주위에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제6관절 JT6에서는, 제5링크(11e)의 선단부와 제6링크(11f)의 기단부가 뒤틀림 회전 가능하게 연결되어 있다.
그리고, 제6링크(11f)의 선단부에는, 메커니컬 인터페이스(mechanical interface)가 설치되어 있다. 이 기계적 인터페이스에는 작업내용에 대응한 엔드 이펙터(end effector)(12)가 탈착 가능하게 장착된다.
또, 제1관절 JT1~제6관절 JT6에는, 저마다 각 관절이 연결하는 2개의 부재를 상대적으로 회전시키는 액츄에이터(actuator)의 일례로서의 구동모터 M1~M6이 설치되어 있다. 구동모터 M1~M6는, 예를 들면, 제어장치(4)에 의해 서보(servo)제어되는 서보모터(servo motor)라도 좋다. 또, 제1관절 JT1~제6관절 JT6에는, 각각 구동모터 M1~M6의 회전위치를 검출하는 회전센서 E1~E6(도5참조)과, 구동모터 M1~M6의 회전을 제어하는, 전류를 검출하는 전류센서 C1~C6(도5참조)이 설치되어 있다. 회전센서 E1~E6은, 예를 들어, 엔코더(encoder)라도 좋다. 또한, 상기의 구동모터 M1~M6, 회전센서 E1~E6, 및 전류센서 C1~C6의 기재(記載)에서는, 각 관절 JT1~JT6에 대응해서 알파벳(alphabet)에 첨자의 1~6이 붙어 있다. 이하에서는, 관절 JT1~JT6 중 임의의 관절을 나타내는 경우에는 첨자를 생략해서 「관절 JT」이라고 칭하고, 구동모터 M, 회전센서 E, 및 전류센서 C에 대해서도 마찬가지이다.
조작기(2)는 조작자로부터의 조작지시를 접수하는 장치이다. 또, 조작기(2)는 슬레이브암(1)을 수동운전모드 및 수정자동운전모드에서 동작시킬 때에, 조작자의 지시에 의해, 슬레이브암(1)의 위치정보, 자세정보, 이동방향, 또는 이동속도 등의 동작 지령치를 출력장치(4)에 출력한다. 조작기(2)로서는, 예를 들면, 마스터암(master arm), 조이스틱(joystick), 또는 태블릿(tablet) 등을 이용할 수 있다. 또한, 조작기(2)에는 작업의 개시지시, 수동운전에 의한 작업의 완료통지 등을 입력하는 입력부, 제2계수(係數) B(도5참조)를 조정하는 조정기(미도시) 등이 별도로, 설치되어 있어도 좋다. 조정기로서는, 예를 들면, 볼륨조절기 등을 들 수 있다.
출력장치(3)는, 예를 들면, 모니터 등의 표시장치, 스피커 등을 들 수 있다. 예를 들어, 출력장치(3)가 표시장치로 구성되어 있는 경우, 제어장치(4)로부터 송신된 정보를 문자, 그림, 화상, 동화 등의 영상으로서 외부에 표시(출력)한다. 또, 출력장치(3)가 스피커로 구성되어 있는 경우, 제어장치(4)로부터 송신된 정보를 음성정보로서 출력한다. 또한, 출력장치(3)는 조작기(2)가 태블릿으로 구성되어 있는 경우에는, 해당 태블릿이라도 좋다.
기억장치(5)는, 읽기쓰기 가능한 기록매체이고, 태스크 프로그램(51)과 로봇시스템(100)의 동작시퀀스정보(52)가 기억되어 있다. 또한, 본 실시형태(1)에 관계되는 로봇시스템(100)에서는, 기억장치(5)는, 제어장치(4)와 별체(別體)로 설치되어 있지만, 제어장치(4)와 일체(一體)로서 설치되어 있어도 좋다.
태스크 프로그램(51)은, 예를 들어, 조작자가 티칭 펜던트(teaching pendant) 등을 이용해서, 티칭(teaching)을 함으로써 작성되고 슬레이브암(1)의 식별정보와 태스크에 대응되어 기억장치(5)에 저장되어 있다. 또한, 태스크 프로그램(51)은, 작업마다의 동작 플로우로서 작성되어도 좋다.
동작시퀀스정보(52)란, 작업공간 내에 슬레이브암(1)에 의해 실시되는 일련의 작업공정을 규정한 동작시퀀스에 관한 정보이다. 동작시퀀스정보(52)에서는, 작업공정의 동작순(動作順)과, 슬레이브암(1)의 제어모드가 대응되어 있다. 또, 동작시퀀스정보(52)에서는, 각 작업공정에에 대해서, 슬레이브암(1)에 그 작업을 자동적으로 실행시키기 위한 태스크 프로그램이 대응되어 있다. 또한, 동작시퀀스정보(52)는, 각 작업공정에 대해서, 슬레이브암(1)에 그 작업을 자동적으로 실행시키기 위한 프로그램을 포함하고 있어도 좋다.
제어장치(4)는, 슬레이브암(1)의 동작을 제어하기 위한 것이며, 기능블록으로서 수신부(40), 동작제어부(41), 수정자동운전수단(42), 및 출력제어부(43)를 구비하고 있다. 제어장치(4)는, 예를 들어, 마이크로 콘트롤러(microcontroller), MPU(Micro Processing Unit), PLC(Programmable Logic Controller), 논리회로 등으로 이루어지는 연산부(미도시)와, ROM 또는 RAM 등으로 이루어지는 메모리부(미도시)에 의해 구성할 수 있다. 또, 제어장치(4)가 구비하는 각 기능블록은, 제어장치(4)의 연산부가, 메모리부 또는 기억장치(5)에 저장되어 있는 프로그램을 읽어내어 실행하는 것에 의해 실현할 수 있다.
또한, 제어장치(4)는, 단독(單獨)의 제어장치로 구성되는 형태만이 아니고, 복수의 제어장치와 협동해서, 슬레이브암(1)(로봇시스템(100))의 제어를 실행하는 제어장치 군으로 구성되는 형태라도 상관없다.
수신부(40)는, 제어장치(4)의 외부로부터 송신된 입력신호를 수신하고, 예를 들면, 슬레이브암(1) 등에 제어장치(4)로부터 출력신호를 송신하는 것이다. 수신부(40)에 의해, 수신하는 입력신호로서는, 예를 들면, 조작기(2)로부터 송신된 신호, 조작기(2) 이외의 도시되지 아니한 조작 지시부로부터 송신된 신호, 또는 후술(後述)하는 슬레이브암(1)의 회전센서 E로부터 송신된 슬레이브암(1)의 위치신호(위치정보) 등을 들 수 있다.
동작제어부(41)는, 수신부(40)가 입력신호로서 조작기(2)로부터 조작지시를 접수한 경우, 이 조작지시를 트리거(trigger)로서 일련의 작업에 있어서 슬레이브암(1)이 실시하는 공정의 운전모드를 판정한다. 동작제어부(41)는, 다음으로 슬레이브암(1)이 실시하는 공정의 운전모드의 판정을 기억장치(5)에 기억시킨 동작시퀀스정보(52)를 참조해서 행할 수 있다. 동작제어부(41)는, 운전모드를 판정하면, 판정된 운전모드에서 슬레이브암(1)을 동작시키도록 제어한다.
예를 들면, 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)을 자동운전모드에서 동작시킨다고 판정한 경우에는, 태스크 프로그램(51)에 의해 규정된 동작, 또는 동작시퀀스정보(52)를 읽어내어, 동작시퀀스정보(52)에 포함되는 프로그램에 의해 규정된 동작을 실시하도록 슬레이브암(1)을 제어한다.
또, 동작제어부(41)는 슬레이브암(1)을 수동운전모드에서 동작시킨다고 판정한 경우에는, 조작기(2)로부터 수신부(4)가 수신한 조작지시에 기초해서 동작하도록 슬레이브암(1)을 제어한다.
더욱이, 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)을 수정자동운전모드에서 동작시킨다고 판정한 경우에는, 태스크 프로그램(51)에 의해 규정된 동작을 실시, 또는 동작시퀀스정보(52)를 읽어내어, 동작시퀀스정보(52)에 포함되는 프로그램에 의해 규정된 동작을 실시하고, 슬레이브암(1)의 자동운전모드에 의해 동작 중에, 조작기(2)로부터 입력신호로서 수정지시신호를 수신부(40)가 수신하면, 슬레이브암(1)의 자동운전에 의한 동작을 조작기(2)로부터의 수정지시신호에 따른 동작으로 수정한다.
그리고, 동작제어부(41)는, 조작기(2)로부터 수정지시신호의 출력이 정지되어, 수신부(40)가 해당 수정지시신호의 수신을 정지한 경우, 또는 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 자동운전모드의 재개를 지시하는 신호를 수신부(40)가 수신한 경우에는, 슬레이브암(1)의 자동운전을 재개한다.
수정자동운전모드(42)는, 슬레이브암(1)의 자동운전 중에 수신부(40)가 수정지시신호(동작 지령치; 수정 지령치)를 수신한 경우, 슬레이브암(1)의 동작의 수정을 동작제어부(41)에 지시한다. 또한, 구체적인 슬레이브암(1)의 동작의 수정방법에 대해서는, 후술한다.
출력제어부(43)는, 출력장치(3)를 제어하고, 조작자 등에게 통지하는 정보를 영상정보, 화상정보, 또는 음성정보로서 출력한다. 구체적으로는, 예를 들면, 출력제어부(43)는, 동작제어부(41)로부터 출력된 슬레이브암(1)의 동작의 수정이 억제되는 것을 나타내는 수정억제정보를 출력하도록 출력장치(3)를 제어한다.
[로봇시스템의 동작 및 작용효과]
다음으로, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)의 동작 및 작용효과에 대해서, 도1~도5를 참조하면서 설명한다. 또한, 조작자가 조작기(2)를 조작해서 슬레이브암(1)을 동작시켜서, 일련의 작업을 행하는 동작에 대해서는, 공지(公知)의 로봇시스템과 마찬가지로 실행되기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 또, 이하의 동작은 제어장치(4)의 연산부가 제어장치(4)의 메모리부 또는 기억장치(5)에 저장되어 있는 프로그램을 읽어내는 것에 의해 실행된다.
도4은, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템의 동작의 일례를 보여주는 플로우 차트이다.
도4에 나타내는 바와 같이, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)을자동운전모드에서 동작시키고 있을 때(스텝S101)에 조작기(2)로부터 수정지신신호가 수신부(40)에 입력되었는지 아닌지를 판정한다(스텝S102).
제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 조작기(2)로부터 수정지시신호가 수신부(40)에 입력되어 있지 아니한다고 판정한 경우(스텝S102에서 No)에는, 본 프로그램을 종료한다. 또한, 제어장치(4)는, 본 프로그램을 종료한 경우에는, 예를 들면, 50msec 후에 다시 본 프로그램을 실행한다. 한편, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 조작기(2)로부터 수정지시신호가 입력부(40)에 입력되어 있다고 판정한 경우(스텝S102에서 Yes)에는, 스텝S103에 나타낸 처리를 실행한다.
스텝S103에 있어서, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)의 동작속도가 미리 설정되어 있는 제1역치 미만인지 아닌지를 판정한다. 여기에서, 제1역치는, 미리 실험 등에 의해 설정되어 있고, 슬레이브암(1)을 자동운전모드에서 동작 중에 조작기(2)에 의해, 슬레이브암(1)의 동작을 수정하면, 급격하게 슬레이브암(1)의 동작이 수정되어서, 생각하지 못한 방향으로 슬레이브암(1)이 동작할 우려가 있는 속도이다.
제1역치로서는, 예를 들면, 슬레이브암(1)의 각 관절에 있어서의 최고속도(˚/초)의 25%~35%라도 좋고, 슬레이브암(1)이 워크(work)를 이동시킬 때에 있어서의 슬레이브암(1)의 이동속도(엔드 이펙터(12) 또는 워크(work)의 이동속도)의 최고속도(mm/초)의 25%~35%라도 좋다. 또, 슬레이브암(1)이 워크(work)를 직선상 또는 곡선상으로 이동시키는 경우, 제1역치로서는, 예를 들어, 슬레이브암(1)의 이동속도(엔드 이펙터(12) 또는 워크(work)의 이동속도)가 250mm~350mm/초라도 좋다.
제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)의 동작속도가 제1역치 이상인 경우(스텝S103에서No;예를 들어, 슬레이브암(1)의 엔드 이펙터(12)가 도2에 나타낸 고속이동구간에 위치하는 경우)에는, 출력제어부(43)를 통해서, 출력장치(3)에 수정억제정보를 출력시키고(스텝S104), 자동운전모드를 속행한다(스텝S101). 또한, 수정억제정보의 출력은, 예를 들어, 「슬레이브암(1)의 동작속도가 지나치게 커서 수정할 수 없습니다」 등의 문자정보를 모니터 등에 출력시켜도 좋고, 또 해당 문자정보를 음성정보로서 스피커 등으로부터 출력시켜도 좋다.
한편, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)의 동작속도가 제1역치 미만인 경우(스텝S103에서 Yes)에는, 스텝S102에 있어서, 조작기(2)로부터 입력된 수정지시신호를 토대로, 슬레이브암(1)의 동작수정을 실행해서(스텝S105), 본 프로그램을 종료한다.
다음으로, 슬레이브암(1)의 동작수정을 실행할 때(도4에 나타낸 스텝S105)의 신호의 흐름에 대해서, 도5를 참조하면서 설명한다.
도5는, 도1에 나타낸 수정자동운전수단의 제어계의 일례(一例)를 보여주는 블록도이다.
도5에 나타내는 바와 같이, 수정자동운전수단(42)은, 가산기(42a), 감산기(42b, 42e, 42g), 위치제어기(42c), 미분기(42d), 속도제어가(42f)를 구비하고 있고, 태스크 프로그램(51)으로부터 취득한 자동동작정보에 기초하는 지령치(동작 지령치 ΔP1) 및 조작기(2)로부터 입력된 조작정보에 기초하는 지령치(수정 지령치 ΔP2)에 의해, 슬레이브암(1)의 구동모터 M의 회전위치를 제어한다. 또한, 동작 지령치 ΔP1 및 수정 지령치 ΔP2는, 여기에서는, 위치정보(위치좌표정보)라고 한다.
가산기(42a)는, 동작 지령치 ΔP1에 수정 지령치 ΔP2를 가산하는 것에 의해, 수정된 위치 지령치를 생성한다. 이 때, 가산기(42a)는 하기식(下記式) (1)에 따라서, 위치 지령치를 생성한다.
ΔP0 = AⅹΔP1 + BⅹΔP2 … 식(1)
여기에서, 제1계수 A와 제2계수 B는 변수이고, 한 쪽의 계수가 증가하면 다른 쪽의 계수는 감소하는 관계에 있다. 보다 상세하게는, 제1계수 A와 제2계수 B는, 제1계수 A와 제2계수 B를 적산(積算)한 값이 미리 설정되어 있는 제1소정치(所定値)가 되는 계수라도 좋다. 제1계수 A와 제2계수 B를 합산(合算)한 값이 미리 설정되어 있는 제2소정치가 되는 계수라도 좋다. 또한, 제1소정치 또는 제2소정치는 1이라도 좋고, 10이라도 좋고, 100이라도 좋다.
감산기(42b)는, 수정된 위치 지령치로부터 회전센서 E에서 검출된 위치 현재치를 감산해서 각도편차를 생성한다. 감산기(42b)는 생성한 각도 편차를 위치 제어기(42c)에 출력한다.
위치 제어기(42c)는, 미리 정해진 전달(傳達)함수, 또는 비례계수에 기초한 연산처리에 의해, 감산기(42b)로부터 입력한 각도편차에서 속도 지령치를 생성한다. 위치 제어기(42c)는, 생성한 속도 지령치를 감산기(42e)로 출력한다.
미분기(42d)는, 회전센서 E에서 검출한 위치 현재치정보를 미분해서, 구동모터 M의 회전각도의 단위시간당의 변화율, 즉 속도 현재치를 생성한다. 미분기(42d)는, 생성한 속도 현재치를 감산기(42e)로 출력한다.
감산기(42e)는, 위치 제어기(42c)로부터 입력된 속도 지령치에서 미분기(42d)로부터 입력된 속도 현재치를 감산해서, 속도편차를 생성한다. 감산기(42e)는, 생성한 속도편차를 속도제어기(42f)로 출력한다.
속도제어기(42f)는, 미리 정해진 전달함수, 또는 비례계수에 기초한 연산처리에 의해, 감산기(42e)로부터 입력된 속도편차에서 토크(torque) 지령치(전류 지령치)를 생성한다. 속도제어기(42f)는, 생성한 토크(torque) 지령치를 감산기(42g)로 출력한다.
감산기(42g)는, 속도제어기(42f)로부터 입력된 토크 지령치로부터, 전류센서 C에서 검출된 전류 현재치를 감산해서, 전류편차를 생성한다. 감산기(42g)는, 생성한 전류편차를 구동모터 M에 출력하여, 구동모터 M을 구동한다.
또한, 제2계수 B는 상술(上述)한 바와 같이, 조작기(2)에 설치된 조정기를 조종자가 수동으로 조정하는 것으로, 수정자동운전수단(9)에 입력되어도 좋다. 또, 조정기로서, 예를 들어, 작업대상물(워크의 부착대상의 구조체 등)로부터 크게 벗어난 곳에서는, 제2계수 B는 0(zero)이고, 작업대상물에 근접함에 따라 제2계수 B를 서서히 커지게 하는 프로그램이, 미리 기억장치(5)에 기재되어 있어도 좋다.
또, 제2계수 B는, 조정기로부터 수정자동운전수단(42)에 그 값이 입력되고 나서 소정시간 걸려서 입력된 값이 되는 변수라도 좋고, 조작기(2)로부터 수정자동운전수단(42)에 수정 지령치 ΔP2가 입력되고 나서, 소정시간 걸려서 미리 설정된 값이 되는 변수라도 좋다. 소정시간으로서는, 슬레이브암(1)의 급격한 동작의 수정을 억제하는 관점에서 볼 때, 예를 들어, 0.5초 이상이라도 좋고, 1초 이상이라도 좋다. 또, 소정시간은, 슬레이브암(1)의 수정동작이 반영되어 있는 것을 조작자가 인지(認知)하는 관점에서 볼 때, 2초 이내라도 좋고, 3초 이내라도 좋고, 5초 이내라도 좋다.
구체적으로는, 예를 들어, 제2계수 B는 조정기로부터 수동자동운전수단(42)에 그 값이 입력되고 나서, 또는 조작기(2)로부터 수정자동운전수단(42)에 수정지시 지령치 ΔP2가 입력되고 나서 경과한 시간과, 단위시간당의 변화량 ΔB와의 관계가 1차함수가 되는 변수라도 좋다. 또, 제2계수 B는, 경과한 시간과, 단위시간당의 변화량 ΔB과의 관계가 2차함수 또는 3차함수 등의 고차함수가 되는 변수라도 좋고, 대수(對數)함수가 되는 변수라도 좋다. 더욱이, 제2계수 B는 경과한 시간과, 단위시간당의 변화량 ΔB와의 관계가 계단모양으로 증가하는 변수라도 좋다.
이에 따라, 조작기(2)로부터 수정자동운전수단(42)에 수정 지령치 ΔP2가 입력된 때에, 급격하게 슬레이브암(1)의 동작이 수정되어, 생각하지 못한 방향으로 슬레이브암(1)이 동작되는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이 해서, 수정자동운전수단(42)은, 각 관절에 배치되고 있는 구동모터 M을 동작시키기 위한 전류치(전류편차)를 산출해서, 해당 전류치를 동작제어부(41)가 슬레이브암(1)으로 출력한다.
이에 따라, 슬레이브암(1)에서는, 제1관절 JT1~제6관절 JT6의 각도가 목표의 각도가 되도록, 각 관절에 배치되어 있는 구동모터 M이 회전한다. 이 때, 각 관절에 배치되어 있는 회전센서 E가 각 관절의 각도를 검출해서, 검출한 각도를 동작제어부(41)로 피드백(feedback)한다. 그리고, 동작제어부(41)는, 회전센서 E로부터 입력된 각 관절의 각도에서 슬레이브암(1)의 위치좌표를 산출한다.
또한, 본 실시형태1에 있어서는, 조작기(2)로부터 수정자동운전수단(42)에 수정 지령치 ΔP2로서, 위치좌표정보가 입력되는 형태를 채용했지만 이것에 한정되지 아니한다. 예를 들면, 수정 지령치 ΔP2를 속도 지령치로 하는 형태를 채용해도 좋고, 토크(torque) 지령치로 하는 형태를 채용해도 좋다.
수정 지령치 ΔP2가 속도 지령치인 경우에는, 감산기(42e)에 수정 지령치 ΔP2로서의 속도 지령치에 제2계수 B를 적산(積算)한 값(수동속도 지령치)이 입력된다. 또, 감산기(42e)에는, 위치제어기(42c)가 자동운전에 있어서의 로봇의 동작지령(ΔP1;위치 지령치) 및 위치 현재치에 기초해서 생성한 속도 지령치에 제1계수 A를 적산(積算)한 값(보정속도 지령치)이 입력된다. 더욱이, 감산기(42e)에는, 미분기(42d)로부터 해당 미분기(42d)가 생성한 속도 현재치가 입력된다.
그리고, 감산기(42e)에서는, 입력된 수동속도 지령치에 보정속도 지령치를 가산하고, 동시에 속도 현재치를 감산한 값에서 속도편차를 생성한다. 또한, 감산기(42e)가 속도편차를 생성한 후의 동작은, 상기와 마찬가지로 실행된다.
마찬가지로, 수정 지령치 ΔP2가 토크 지령치인 경우에는, 감산기(42g)에 수정 지령치 ΔP2로서의 토크 지령치에 제2계수 B를 적산한 값(수동토크 지령치)이 입력된다. 또, 감산기(42g)에는, 자동운전에 있어서의 로봇의 동작지령(ΔP1;위치 지령치)에서, 위치제어기(42c) 및 감산기(42e)를 통해서, 속도제어기(42f)에 입력된 속도편차에서, 해당 속도제어기(42f)가 생성한 토크 지령치에 제1계수 A를 적산한 값(보정토크 지령치)이 입력된다. 더욱이, 감산기(42g)에는, 전류센서 C에서 검출된 전류 현재치가 입력된다.
그리고, 감산기(42g)에서는, 입력된 수동토크 지령치에 보정 토크 지령치를 가산하고, 동시에 전류 현재치를 감산해서, 전류편차를 생성한다. 감산기(42g)는, 생성한 전류편차를 구동모터 M으로 보내어, 구동모터 M을 구동한다.
이와 같이 구성된, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)에서는, 제어장치(4)가 슬레이브암(1)의 자동운전 중에, 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되어도, 슬레이브암(1)이 제2역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암(1)의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있다.
이에 따라, 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 것에 의해, 급격하게 슬레이브암(1)의 동작이 수정되어서, 생각하지 못한 방향으로 슬레이브암(1)이 동작하는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)에서는, 제어장치(4)가 슬레이브암(1)의 자동운전 중에, 슬레이브암(1)이 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에, 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되면, 출력장치(3)로 수정억제정보를 출력시키도록 구성되어 있다.
이에 따라, 조작자는, 조작기(2)를 조작했음에도 불구하고, 슬레이브암(1)의 동작이 수정되지 않는 이유를 이해할 수 있다.
(실시형태2)
본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템은, 실시형태1에 관계되는 로봇시스템에 있어서, 제어장치가 슬레이브암(1)의 자동운전 중에 조작기로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되고, 슬레이브암이 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암의 동작속도를 제1역치 미만이 되도록 슬레이브암을 억제하도록 구성되어 있다.
또, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템에서는, 제어장치가 슬레이브암의 자동운전 중에 조작기로부터 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력된 때에, 슬레이브암이 제1역치 미만의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암의 동작의 수정을 허가하도록 구성되어 있어도 좋다.
이하, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템의 일례에 대해서, 도6을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템은, 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)과 동일한 구성이므로, 그 구성의 상세한 설명은 생략한다.
[로봇시스템의 동작 및 작용효과]
도6은, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템의 동작의 일례를 보여주는 플로우 차트이다.
도6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템(100)의 동작은, 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)의 동작과 기본적인 동작은 동일하지만, 스텝S104를 대신하여, 스텝S104A가 실행되는 점이 다르다.
구체적으로는, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)의 동작속도가 제1역치 이상인 경우(스텝S103에서 No)에는, 동작속도가 제1역치 미만이 되도록, 슬레이브암(1)을 제어한다(스텝S104A).
그리고, 제어장치(4)의 동작제어부(41)는, 슬레이브암(1)의 동작속도가 제1역치 미만이 되면, 조작기(2)로부터 입력된 수정지시신호를 토대로, 슬레이브암(1)의 동작수정을 실행하고(스텝S105), 본 프로그램을 종료한다.
또한, 제어장치(4)의 동작제어부(41)가, 슬레이브암(1)의 동작속도를 제1역치 미만이 되도록 슬레이브암(1)을 제어하고 있는 때에, 제어장치(4)는, 출력장치(3)로 「슬레이브암(1)의 동작속도를 저감(低減) 중 등」의 문자정보를 출력시켜도 좋다.
이와 같이 구성된, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템(100)이라도, 실시형태1에 관계되는 로봇시스템(100)과 동등한 작용효과를 나타낸다.
또, 본 실시형태2에 관계되는 로봇시스템(100)에서는, 제어장치(4)가 슬레이브암(1)의 자동운전 중에, 조작기(2)로부터 슬레이브암(1)의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되어, 슬레이브암(1)이 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 슬레이브암(1)의 동작속도를 제1역치 미만이 되도록 슬레이브암(1)을 제어한다. 그리고, 슬레이브암(1)의 동작속도가 제1역치 미만이 되면, 제어장치(4)는 슬레이브암(1)의 동작의 수정을 허가한다.
이에 따라, 조작자는 슬레이브암(1)이 제1역치 이상으로 동작하고 있는 경우라도, 제어장치(4)가 슬레이브암(1)의 동작속도를 제1역치 미만으로 하는 것으로, 슬레이브암(1)의 동작을 수정할 수 있다.
상기 설명에서, 당업자(통상의 지식을 가진 자)에게는 본 발명의 많은 개량 또는 다른 실시형태가 명확해진다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하고, 본 발명을 실행하는 최선의 태양(態樣)을 당업자에게 교시하는 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신(기술적 사상)을 일탈(逸脫)하지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세한 사항을 실질적으로 변경할 수 있다.
본 발명의 로봇시스템 및 그 운전방법은, 로봇을 자동운전 중에 그 동작을 수정할 때에 급격하게 로봇의 동작이 수정되어, 생각하지 못한 방향으로 로봇이 동작하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 산업로봇의 분야에서 유용하다.
1 슬레이브암(slave arm)
2 조작기
3 출력장치
4 제어장치
5 기억장치
11a 제1링크
11b 제2링크
11c 제3링크
11d 제4링크
11e 제5링크
11f 제6링크
12 엔트이펙터(end effecter)
15 기대(基臺)
40 수신부
41 동작제어부
42 수정자동운전수단
42a 가산기(加算器)
42b 감산기(減算器)
42c 위치제어기(位置制御器)
42d 미분기(微分器)
42e 감산기(減算器)
42f 제어기(制御器)
42g 감산기(減算器)
43 출력제어부
51 태스크 프로그램(task program)
52 동작시퀀스(sequence)정보
100 로봇시스템

Claims (8)

  1. 조작자(操作者)로부터의 조작지시를 접수하는 조작기(操作器)와,
    복수의 관절(關節)을 갖는 슬레이브암(slave arm)과,
    상기 슬레이브암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는 상기 슬레이브암의 자동운전 중에, 상기 조작기로부터 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치(指令値)가 입력되어도, 상기 슬레이브암이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정을 억제하도록 구성되어 있는 로봇시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    출력장치를 더 구비하고,
    상기 제어장치는, 상기 슬레이브암의 자동운전 중에 상기 슬레이브암이 상기 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에, 상기 조작기로부터 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되면, 상기 출력장치로 상기 슬레이브암의 동작의 수정이 억제되는 것을 나타내는 수정억제정보를 출력시키도록 구성되어 있는 로봇시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 슬레이브암의 자동운전 중에, 상기 조작기로부터 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력되어, 상기 슬레이브암이 상기 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작속도를 상기 제1역치 미만이 되도록 상기 슬레이브암을 제어하도록 구성되어 있는 로봇시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 슬레이브암의 자동운전 중에, 상기 조작기로부터 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치가 입력된 때에, 상기 슬레이브암이 상기 제1역치 미만의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정을 허가하도록 구성되어 있는 로봇시스템.
  5. 조작자로부터의 조작지시를 접수하는 조작기와,
    복수의 관절을 갖는 슬레이브암을 구비하는 로봇시스템의 운전방법에 있어서, 상기 슬레이브암이 자동운전하고 있는 때에, 상기 조작기가 상기 슬레이브암의 동작을 수정하는 동작 지령치를 출력하는 (A)와,
    상기 슬레이브암이 미리 설정된 소정의 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정이 억제되는 (B)를 구비하는 로봇시스템의 운전방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 로봇시스템은, 출력장치를 더 구비하고,
    상기 출력장치가 상기 슬레이브암의 동작의 수정이 억제되는 것을 나타내는 수정억제정보를 출력하는 (C)를 더 구비하는 로봇시스템의 운전방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 슬레이브암이 상기 제1역치 이상의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암이 동작속도를 상기 제1역치 미만이 되도록 하는 (D)를 더 구비하는 로봇시스템의 운전방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬레이브암이 상기 제1역치 미만의 속도에서 동작하고 있는 경우에는, 상기 슬레이브암의 동작의 수정이 허가되는 (E)를 더 구비하는 로봇시스템의 운전방법.
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