WO2022054768A1 - ロボットシステム及びロボット動作の方法 - Google Patents

ロボットシステム及びロボット動作の方法 Download PDF

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WO2022054768A1
WO2022054768A1 PCT/JP2021/032712 JP2021032712W WO2022054768A1 WO 2022054768 A1 WO2022054768 A1 WO 2022054768A1 JP 2021032712 W JP2021032712 W JP 2021032712W WO 2022054768 A1 WO2022054768 A1 WO 2022054768A1
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robot
tool
application processing
user program
processing work
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PCT/JP2021/032712
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揚啓 柳田
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ファナック株式会社
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    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16Programme controls
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4067Restoring data or position after power failure or other interruption
    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50108Retract tool stepwise, same path, until safe boundary reached, then quick retract
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50111Retract tool along path, reengage along same path

Definitions

  • the present disclosure relates to a robot system that performs application processing work while advancing a tool attached to the tip of the robot arm, and in particular, a robot system relating to resumption after interrupting application processing work while advancing the tool at the tip of the robot arm. And the method of robot operation.
  • the application processing work such as application work and welding work by the robot is to perform the application processing work while advancing the tool or hand (EOAT: End of Arm Tooling) attached to the wrist part at the tip of the robot arm.
  • EOAT End of Arm Tooling
  • the application processing work after the interruption is performed from the position where the application processing work is interrupted.
  • Patent Document 1 when the position where the application processing work by the EOAT (moving body) is interrupted and the current position where the EOAT (moving body) is actually stopped are different, the position is temporarily changed from the current position to the interrupted position. It is stated that after returning, the application processing work will be resumed from the interrupted position.
  • Patent Document 1 the work of repairing the EOAT in which the trouble has occurred and the work area thereof are not considered. Therefore, if the EOAT in which the trouble occurs needs to be repaired, the repair work will be performed at the position where the EOAT (moving body) is stopped, but the position where the EOAT (moving body) is stopped will be repaired. It is not always a suitable position for. For example, an obstacle such as another device may approach the position where the EOAT (moving body) is stopped, and it may be impossible or extremely difficult to insert a repair tool for repair.
  • the EOAT when the application processing work by EOAT is interrupted, the EOAT is temporarily moved from the stop position to the position for repair for repair, and then returned to the position where the application processing work was interrupted to perform the application processing work. It is conceivable to continue. This work is laborious and time-consuming to move the EOAT in and out without colliding with other obstacles when the EOAT is deep inside the work area.
  • the recovery procedure in this case is as follows. (1) After stopping due to an error, the operator manually moves the EOAT of the robot using the manual operation panel. (2) After EOAT arrives at the repair station, repair the EOAT defect. (3) After the repair is completed, the operator moves the EOAT to the error position (processing interruption position) again using the manual operation panel. (4) After returning EOAT to the error position, the interrupted application processing (coating work) is restarted.
  • the second method of the work of leaving EOAT once, repairing it, and returning it to its original position is the method using the Exit Path program.
  • the previously taught "Exit Path" user program for exiting
  • This is a method of temporarily moving the EXIT to the repair station of the EXIT.
  • the recovery procedure in this case is as follows. (1) After stopping due to an error, the robot's EOAT is safely moved to the EOAT repair station by executing the "Exit Path" program taught in advance. (2) After EOAT arrives at the repair station, repair the EOAT defect. (3) After the repair is completed, the EOAT is moved to the vicinity of the error position (processing interruption position) by executing the "ReEnter” program taught in advance. (4) After returning EOAT to the error position, the interrupted processing (coating work) is restarted. (Note) Instead of teaching the ReEnter program in advance in (3) above, it is also possible to move the EOAT to the vicinity of the error position by executing the Exit Path program in the opposite direction.
  • the third method of the work of leaving EOAT once, repairing it, and returning it to its original position is the method by the Fast Exit method.
  • this is a user program of the application processing work by temporarily disabling the application processing work (coating work) after an error occurs in the application work by the robot and the EOAT in the robot is stopped.
  • This is a method of moving EOAT out of the work area of application processing work and safely moving to the repair station of EOAT by executing to the end.
  • the recovery procedure in this case is as follows. (1) After stopping due to an error, the application processing work is temporarily disabled, the user program of the application processing work (coating work) is continued, and the application processing work is once executed to the end. Then, the EOAT of the robot is safely moved to the EOAT repair station. (2) After EOAT arrives at the repair station, repair the EOAT defect. (3) After that, the user program of the application processing work is executed from the beginning with the application processing work disabled. (4) When the EOAT returns to the error position, the application processing work processing is re-enabled and the interrupted application processing work is restarted.
  • the robot system and the robot operation method of the present disclosure are robot systems and robots that perform application processing work while advancing a tool attached to the tip of the robot arm along a desired trajectory by a user program.
  • the method of operation regarding the restart processing after the application processing work is interrupted due to the occurrence of an error during the execution of the user program, the path recorded during the progress of the robot tool is traced in the reverse direction, and the tool is operated. After leaving the work area and removing the cause of the error, a robot system that can positively follow the path of the recorded tool to return to the point where the error occurred and then resume the application processing work by the interrupted user program. And the method of robot operation.
  • the tool attached to the tip of the robot arm can be used as an application processing work area.
  • the paint application processing work is illustrated as an application processing work by an industrial robot, but this is just an example, and other application processing work (for example, sealing material coating, plasma irradiation, laser welding). , Arc welding, spot welding, etc.). Further, in the following example, the tool attached to the tip of the robot arm is called "EOAT (End of Arm Tooling)".
  • EOAT End of Arm Tooling
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a robot system common to each embodiment of the present disclosure.
  • the robot 10 in the robot system shown in FIG. 4 is an articulated robot having a robot arm 11 composed of a plurality of joints.
  • An EOAT 12 for applying paint to the work 30 is attached to the tip of the robot arm 11.
  • the robot control device 20 controls a servomotor 14 (FIG. 6) built in each joint of the robot arm 11 of the robot 10, and a series of operation commands (teaching positions) taught in the user program.
  • the robot arm 11 By operating the robot arm 11 so that the EOAT 12 moves at a predetermined speed along a curved locus that smoothly connects the EOAT 12, the EOAT 12 is moved at a predetermined speed along a predetermined curved locus on the work 30. Is performed by injecting a predetermined flow of paint at the moment when the robot reaches a predetermined position.
  • the teaching position information of EOAT12 but also the information necessary for the application processing work such as the moving speed of EOAT12, the operation type (moving type such as a straight line, an arc or a spline curve), the paint ejection position, and the ejection flow rate are described. To.
  • the robot system of FIG. 4 is provided with a repair station 40 for repairing the EOAT12 and removing the cause of the error when an error occurs during the execution of the user program due to the trouble of the EOAT12.
  • the repair station 40 is provided outside the area required for the application work of the EOAT 12, and when an error occurs during the execution of the user program due to the trouble of the EOAT 12, the robot control device 20 has the area required for the application work of the EOAT 12. And then move to the repair station 40.
  • various types of EOAT12 can be repaired according to the content of the trouble of EOAT12.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a signal exchange relationship between the robot control device 20 and the robot 10, and between each unit of the robot control device 20 and between each member of the robot 10 when controlling the robot operation.
  • the robot control device 20 includes a processing unit (CPU) 21 composed of a microcomputer or the like, a storage unit 22 including memory members such as ROM and RAM, and a transmission / reception unit 23 for transmitting / receiving signals to / from the robot 10. And.
  • CPU processing unit
  • storage unit 22 including memory members such as ROM and RAM
  • transmission / reception unit 23 for transmitting / receiving signals to / from the robot 10.
  • the robot 10 includes a transmission / reception device 13 for transmitting / receiving signals to / from the robot control device, and a plurality of servomotors 14-1 and 14-2 built in each joint of the arm for moving the arm. .... 14-n is provided.
  • the processing unit 21 controls the operation of the robot 10 so that the EOAT 12 at the tip of the robot arm 11 can draw a predetermined locus according to a user program to perform coating work or move along the recorded locus.
  • the robot motion control unit 211 and the user program are interrupted due to an error during execution of the user program, for example, it is determined whether or not the error occurrence point exceeds a predetermined reference point.
  • An error occurrence position for recognizing an error occurrence point and a determination unit 212 for an error stop position are provided.
  • the processing unit 21 receives signals from the servomotors 14-1, 14-2, ... 14-n of the robot 10 via the transmission / reception device 13 of the robot 10 and the transmission / reception unit 23 of the robot control device 20.
  • the EOAT position calculation unit 213 is also provided for acquiring and calculating the position of the EOAT 12.
  • the storage unit 22 of the robot control device 20 stores existing setting data such as a user program and teaching data for applying while the EOAT 12 of the robot 10 draws a desired trajectory and moves.
  • a unit 221 and a route recording unit 222 for recording the route followed by the EOAT 12 during execution of the user program are provided.
  • a plurality of servomotors 14-1, 14-2 ... 14-n are rotated according to a command signal received from the robot control device 20, and the EOAT position calculation unit 213 of the robot control device 20 causes the robot 10 to rotate a plurality of servomotors 14-1, 14-2 ... 14-n.
  • Position data for each specific cycle of EOAT12 is calculated from the actual rotation speed data of each servomotor detected in each servomotor 14-1, 14-2 ... 14-n in a specific cycle, and for each specific cycle. It is stored in the route recording unit 222 of the storage unit 22 as the data of the EOAT position.
  • the method of calculating the EOAT position is not a matter related to the essence of the present disclosure, and in the present embodiment, the EOAT position is calculated from the data of the actual rotation speeds of each servomotor. It may be obtained from the data detected by the EOAT detection device (camera or the like) placed in a specific place.
  • the robot motion control unit 211 in the processing unit 21 of the robot control device 20 includes data such as a user program read from the existing setting data storage unit 221 of the storage unit 22 and a route fed back from the robot 10 and stored in the route recording unit 222. Based on the recorded data and the like, command signals for a plurality of servomotors 14-1, 14-2 ... 14-n of the robot 10 are created, and each servomotor is generated through the transmission / reception unit 23 and the transmission / reception device 13. 14-1, 14-2 . A command signal is sent to 14-n to control the operation of the robot 10 and cause the EOAT 12 to perform the coating work.
  • the error occurrence point determination unit 212 of the processing unit 21 reads from the existing setting data storage unit 221. Based on the data such as the program and the route recording data stored in the route recording unit 222, it is determined whether or not the error occurrence point exceeds a predetermined reference point.
  • the first function required to perform resumption after the coating work is interrupted is the robot EOAT12 at regular intervals from a specified position in the user program during execution of the user program, as shown in the schematic diagram of FIG. This is a function to record the current position.
  • the timing to start recording can be specified in the user program, and the position recording process can be interrupted / restarted in the user program as needed. ..
  • the second function required for resuming after the application work is interrupted is the function that allows the resumption position of the application work to be finely adjusted back and forth. This is required so that when the coating operation is resumed, there is no blank or overlapping area between the already coated area and the area applied by the resumption.
  • the third function required to perform resumption after the application work is interrupted is that the height position of the EOAT12 can be finely adjusted up and down from the time the application work is interrupted to the time of resumption, and immediately after the application work is resumed. It is a function that can cancel the fine adjustment and return to the height of the original teaching position. This is necessary so that the movement of the EOAT 12 does not damage the already coated portion.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the first embodiment as a method of restarting after the coating work is interrupted.
  • the route recorded at the time of executing the user program is traced back to the position where the position recording is started, and the position is recorded again after the repair.
  • the user program that has been interrupted is restarted from the error stop position by following the route in the forward direction and returning to the error stop position.
  • the processing procedure of this embodiment is as follows, as shown in FIG. (1) During execution of the user program, the position of EOAT12 is recorded in the buffer area (route recording unit 222 in FIG. 5) at specific cycles. (2) After the interruption due to the occurrence of an error, the robot motion control unit 211 separately stores the position where the robot arm 11 has stopped as an "error stop position". At the same time, the robot motion control unit 211 saves the program execution context (variable value, execution step number, subprogram call nesting status, motion plan information, etc.) so that the interrupted user program can be restarted later.
  • the program execution context variable value, execution step number, subprogram call nesting status, motion plan information, etc.
  • the "backward exit" command is automatically executed by an external command, and the EOAT 12 recorded in the buffer area (route recording unit 222 in FIG. 5) The position is traced in the reverse direction, and the EOAT 12 is moved to the position (home position) where the position recording is started.
  • the EOAT12 is repaired manually by the operator or by executing the repair program created by the user. In this case, the operation of manually moving (joging) the EOAT 12 or moving it by the repair program is also included. After fixing the problem of EOAT12, return it to the home position.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a second embodiment as a method of restarting after the coating work is interrupted.
  • the second method is to exit the application by an external command or automatically by following the route recorded at the time of executing the user program after the interruption due to the occurrence of an error, and after the repair.
  • the processing work (coating work) is disabled, the user program is executed from the beginning, and when the error occurrence position is returned, the application processing work is enabled and the application processing work is restarted.
  • the processing procedure of this second embodiment is as follows, as shown in FIG. (1) During execution of the user program, the position of EOAT12 is recorded in the buffer area (route recording unit 222 in FIG. 5) at specific cycles. (2) Unlike the first embodiment, it is not necessary to memorize the "error stop position" of the robot arm 11 or the execution context of the user program after the interruption due to the occurrence of an error, but the "error occurrence position" at the moment when the error occurs. Remember. After the user program is interrupted, in order to safely exit the EOAT 12 from the work area, a "backward exit” command is executed, the recorded position of the EOAT 12 is traced in reverse, and the EOAT 12 is moved to the home position. (3) Correct the defect of EOAT12.
  • the EOAT12 is repaired manually by the operator or by executing the repair program created by the user. In this case, the operation of manually moving (joging) the EOAT 12 or moving it by the repair program is also included. After fixing the problem of EOAT12, return it to the home position. (4) After that, the application processing work (coating work) is temporarily disabled, and the user program is started from the beginning. (5) At the moment when the EOAT12 returns to the error occurrence position, the application processing work is set to be valid again, and the interrupted application processing work is restarted. (At this time, it is not always necessary to pause / restart the user program, and it is possible to restart the application processing without stopping the operation of the robot arm 11).
  • the third embodiment as a method of restarting after the application work is interrupted is a combination of the second embodiment shown in FIG. 10 and the third conventional example shown in FIG. 3, and the error occurrence position is in the user program.
  • the second embodiment shown in FIG. 10 is adopted, and when the error occurrence position exceeds the reference position, the third conventional example shown in FIG. 3 is adopted. .. That is, when the recovery process is started by an external command or automatically, if the error occurrence position does not exceed the reference position, the user program exits by following the route recorded at the time of execution. , If the error occurrence position exceeds the reference position, the application processing work is temporarily disabled, the user program is executed until the end, and the user program is exited. After the repair, the application processing work (coating work) is temporarily disabled. The user program is executed from the beginning in the state of being set to, and the application processing work is enabled and restarted at the moment when the error occurrence position is returned.
  • the processing procedure of this third embodiment is as follows. (1) During execution of the user program, the position of EOAT12 is recorded in the buffer area (route recording unit 222 in FIG. 5) at specific cycles. (2) It is determined whether or not the error occurrence position exceeds a predetermined reference point indicated in the user program at the time of interruption due to the occurrence of an error. (3) When the error occurrence position does not exceed the predetermined reference point, the "backward exit" command is executed in order to safely exit the EOAT12 from the work area, as in the second embodiment shown in FIG. Then, the recorded position of the EOAT12 is traced in the reverse direction, and the EOAT12 is moved to the home position.
  • step St12 the procedure of the operation of restarting after the interruption of the application processing work (coating work) of the first embodiment is shown in the flow chart of FIG.
  • step St13 the procedure of the operation of restarting after the interruption of the application processing work (coating work) of the first embodiment is shown in the flow chart of FIG.
  • the user program is executed and the application processing work is started.
  • the path point of the tool (EOAT12) at the tip of the robot arm is recorded at specific cycles (step St11).
  • step St12 it is determined whether or not the execution of the user program is completed. If the execution of the user program is completed (YES in step St12), this flow ends. If the execution of the user program is not completed (NO in step St12), then it is determined whether or not the application processing work is interrupted due to an error (step St13).
  • step St13 If the application processing work is not interrupted due to an error (NO in step St13), the process returns to step St11 and the user program is continued to complete the execution of the user program, or an event of interruption due to an error occurs. Wait for If the application processing work is interrupted due to an error (YES in step St13), then the error stop position is recorded (step St14).
  • the recorded path point is traced in the reverse direction, the tool (EOAT12) is moved out from the work area of the application processing work to the home position (step St15-1), and then moved to the repair station 40 (step St15-2). .. Then, after repairing the tool (EOAT12) and removing the cause of the error, the tool (EOAT12) is moved to the home position (step St16).
  • each recorded path point is traced in the forward direction, and the tool (EOAT12) is moved toward the error stop position (step St17). Then, it is determined whether or not the tool (EOAT12) has arrived at the last recorded point (step St18). If it has not arrived at the last recorded point (NO in step St18), it returns to step St17 and waits for it to reach the last recorded point. If the last recorded point has been reached (YES in step St18), the tool is moved to the error stop position (step St19). Then, the interrupted user program is restarted from the error stop position to restart the application processing work (step St20). Then, the application processing work is completed and this flow ends.
  • step St20 the process returns to step St11, and the loop from step St11 to step St20 is repeated until YES is obtained in St12, that is, until the execution of the user program is completed.
  • a similar loop is required not only in the flow diagram of FIG. 11 but also in the flow diagrams of FIGS. 12 and 13 described later, and the flow diagram becomes complicated and difficult to understand. Therefore, in FIGS. 11 to 13, the above loop is omitted and the diagram is taken to end after the last step. In FIGS. 12 and 13, a supplementary explanation regarding the omission of a similar loop will be omitted.
  • step St21 the path point of the tool (EOAT12) at the tip of the robot arm is recorded at specific cycles (step St21). ).
  • step St22 it is determined whether or not the execution of the user program is completed. If the execution of the user program is completed (YES in step St22), this flow ends. If the execution of the user program is not completed (NO in step St22), then it is determined whether or not the application processing work is interrupted due to an error (step St23).
  • step St23 If the application processing work is not interrupted due to an error (NO in step St23), the process returns to step St21 and the user program is continued to complete the execution of the user program, or an event of interruption due to an error occurs. Wait for If the application processing work is interrupted due to an error (YES in step St23), then the error occurrence position where the error occurred and the application processing work was interrupted is recorded (step St24).
  • step St25-1 move the tool (EOAT12) out of the work area of the application processing work (step St25-1), and move it to the repair station 40 (step St25-2). Then, after repairing the tool (EOAT12) and removing the cause of the error, the tool (EOAT12) is moved to the home position (step St26).
  • Step St27 it is determined whether or not the tool (EOAT12) has arrived at the error occurrence position (step St28). If the error occurrence position has not been reached (NO in step St28), the process returns to step St27 and waits for the error occurrence position to be reached. If it has arrived at the error occurrence position (YES in step St28), the application processing work is enabled from the error occurrence position at that moment, the user program is continued, and the application processing work is restarted (step St29). Then, the application processing work is completed and this flow ends.
  • step St301 the procedure of the operation of restarting after the interruption of the application processing work (coating work) of the third embodiment is shown in the flow chart of FIG.
  • the user program is executed and the application processing work is started.
  • the path point of the tool (EOAT12) at the tip of the robot arm is recorded for each specific cycle (step St301). ).
  • step St302 it is determined whether or not the execution of the user program is completed. If the execution of the user program is completed (YES in step St302), this flow ends. If the execution of the user program is not completed (NO in step St302), then it is determined whether or not the application processing work is interrupted due to an error (step St303).
  • step St303 If the application processing work is not interrupted due to an error (NO in step St303), the process returns to step St301 and the user program is continued to complete the execution of the user program, or an event of interruption due to an error occurs. Wait for If the application processing work is interrupted due to an error (YES in step St303), then the error occurrence position where the error occurred and the application processing work was interrupted is recorded (step St304).
  • step St305 it is determined whether or not the error occurrence position exceeds a predetermined reference point. If the error occurrence position does not exceed the predetermined reference point (NO in step St305), the recorded path point is traced in reverse, the tool (EOAT12) is exited from the work area of the application processing work, and the tool (EOAT12) is returned to the home position. (Step St306-1), move to the repair station 40 (step St306-2). Then, after repairing the tool (EOAT12) and removing the cause of the error, the tool (EOAT12) is moved to the home position (step St308).
  • step St305 If the error occurrence position exceeds the predetermined reference point (YES in step St305), the application processing work is disabled from the error occurrence position, the user program is restarted, and the user program is executed to the end. Execute, move the tool (EOAT12) out of the work area of the application processing work, return it to the home position (step St307-1), and move it to the repair station 40 (step St307-2). Then, after repairing the tool (EOAT12) and removing the cause of the error, the tool (EOAT12) is moved to the home position (step St308).
  • step St310 it is determined whether or not the tool (EOAT12) has arrived at the error occurrence position (step St310). If the error occurrence position has not been reached (NO in step St310), the process returns to step St309 and waits for the error occurrence position to be reached. If it has arrived at the error occurrence position (YES in step St310), the application processing work is enabled from the error occurrence position at that moment, the user program is continued, and the application processing work is restarted (step St311). Then, the application processing work is completed and this flow ends.
  • the tool when the tool is returned to the error stop position along the recording point, strictly speaking, the tool returns to the last recording point, not the error stop position. After an error occurs, the tool continues to progress due to the inertia of the tool even after the application processing work is interrupted, and the error stop position and the last recording point may differ. It is necessary to return to the stop position after the processing work is interrupted, that is, the error stop position.
  • the tool returns to the error occurrence position by executing the user program in which the application processing work is invalidated, so that the tool passes the error occurrence position accurately.
  • the error occurrence position when the error occurrence position is a position close to the end position in the entire progress path of the tool by executing the user program, the return path for exiting the tool becomes long. It has the drawback of being stolen. In other words, if the error occurrence position is close to the end position in the entire travel path of the tool by executing the user program, it is faster to exit the remaining route to the end than to return to the route that has already traveled. can.
  • the third embodiment depending on the position where the error occurs, it is possible to use the method of returning and exiting the route that has been advanced and the process of exiting the remaining route to the end, and the first and second embodiments can be used. It can be said that the drawbacks of the embodiment have been overcome.
  • the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the present invention.
  • the content of the application processing work is not limited to the application of paint, but also includes the application of adhesives and sealing materials, as well as various surface treatments, pressing / injection work, plasma irradiation, laser welding, arc welding, etc. It can also be applied to spot welding.
  • a method of periodically recording the current position of the robot when the user program is executed has been described.
  • the executed teaching numbers (or line numbers) in the user program are stored in the execution order. It is also possible to move the robot in the opposite direction by other methods such as the method.
  • This method has the advantage of requiring less storage capacity, but on the other hand, the operation format (straight line interpolation, each axis interpolation, arc interpolation, etc.) and operation speed are such that the robot trajectory is similar to the trajectory at the time of the original forward execution. It is necessary to carry out more carefully, such as considering such things as when moving forward.

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Abstract

ロボットによるアプリ処理作業において、EOAT(ロボットアーム先端に取り付けられたツール)にトラブルが発生し、修理する必要が生じた場合でも、手間がかからず、復旧作業中のミスが生じず、また、素早い復旧が可能となるロボットシステム及びロボット動作の方法を提供することを課題とする。 ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、エラー原因を取り除いた後に、記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開することができるようにしたことにより上記の課題を解決した。

Description

ロボットシステム及びロボット動作の方法
 本開示は、ロボットアーム先端に取り付けられたツールを進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムに関し、特に、ロボットアーム先端のツールを進行させながらのアプリ処理作業を中断した後の再開に係るロボットシステム及びロボット動作の方法に関する。
 ロボットによる塗布作業や溶接作業などのアプリ処理作業は、ロボットアーム先端の手首部分に取り付けられたツールやハンド(EOAT:End of Arm Tooling)を進行させながらアプリ処理作業を行うものである。EOATに何らかのトラブルが発生してアプリ処理作業が中断したとき、中断後のアプリ処理作業は、そのアプリ処理作業が中断された位置から行われることになる。
 特許文献1には、EOAT(移動体)によるアプリ処理作業が中断された位置と、EOAT(移動体)が実際に停止した現在位置とが異なる場合に、一旦、現在位置から中断された位置へ復帰した後に、中断された位置からアプリ処理作業を再開することが記載されている。
特開平3-104581号公報
 しかしながら、特許文献1においては、トラブルが発生したEOATを修理する作業やその作業領域については考慮されていない。したがって、トラブルが発生したEOATに修理が必要になった場合には、EOAT(移動体)が停止した位置で修理の作業をおこなうことになるが、EOAT(移動体)が停止した位置が修理するのに適した位置であるとは限らない。例えば、EOAT(移動体)が停止した位置には、他の機器類などの障害物が接近して、修理の工具を挿入して修理することが不可能な、あるいは極めて困難な場合が生じる。
 そこで、EOATによるアプリ処理作業が中断された場合に、一旦、EOATを、停止位置から修繕のための位置に移動させて修繕し、再度、アプリ処理作業が中断された位置に戻してアプリ処理作業を続行することが考えられる。この作業は、EOATが作業領域内の奥深くに入り込んでいる場合には、EOATを他の障害物に衝突させることなく出し入れするのに、労力と時間のかかる作業となる。
 このような、EOATを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業については、従来から種々の手法でなされてきた。その1つとして、手動で行うことがなされてきた。これは、例えば、図1に示すような、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるEOATが停止したとき、ロボットの操作者がロボットのEOATを一旦EOATの修理ステーションまで手動で移動する手法である。
 この場合の復旧手順は次のとおりである。
(1)エラーによる停止後、操作者は手動操作盤を使ってロボットのEOATを手動で移動させる。
(2)EOATが修理ステーションに到着した後、EOATの不具合を修理する。
(3)修理の完了後、操作者は再び手動操作盤を使ってEOATをエラー位置(処理の中断位置)まで移動させる。
(4)エラー位置にEOATを戻した後、中断していたアプリ処理(塗布作業)を再開させる。
 EOATを作業領域から一旦退出させたことにより、修理を円滑に行うことができるようになったが、手動による復旧作業には、人手が必要となり手間がかかる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じやすい、復旧に時間がかかるなどの問題点が生じる。
 EOATを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業の2つめの方法は、Exit Pathプログラムによる方法である。これは、図2に示すように、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるEOATが停止したとき、予め教示していた「Exit Path」(退出のためのユーザプログラム)を実行することによって、EOATを一旦EOATの修理ステーションまで移動する手法である。
 この場合の復旧手順は次のとおりである。
(1)エラーによる停止後、予め教示していた「Exit Path」プログラムを実行することにより、ロボットのEOATを安全にEOAT修理ステーションまで移動させる。
(2)EOATが修理ステーションに到着した後、EOATの不具合を修理する。
(3)修理の完了後、予め教示していた「ReEnter」プログラムを実行することにより、EOATをエラー位置(処理の中断位置)近傍まで移動させる。
(4)エラー位置にEOATを戻した後、中断していた処理(塗布作業)を再開させる。
(注)上記(3)においてReEnterプログラムを予め教示しておく代わりに、Exit Pathプログラムを逆向きに実行する事でEOATをエラー位置近傍まで移動させることも可能である。
 この手法を採用した場合、より素早く復旧作業を行うことができる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスの発生を避けることができる、人手の介入なしで全ての復旧作業を自動化することも可能となるなどの利点がある。一方で、エラー発生位置によっては異なる退出経路を使う必要があり、複数の「Exit Path」や「ReEnter」(ユーザプログラム)を教示することが必要となり手間がかかる、という問題点がある。
 EOATを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻す作業の3つめの方法は、Fast Exit法による方法である。これは、図3に示すように、ロボットによる塗布作業において、何らかのエラーが発生してロボットにおけるEOATが停止した後、一時的にアプリ処理作業(塗布作業)を無効にしてアプリ処理作業のユーザプログラムを最後まで実行することによって、EOATをアプリ処理作業の作業領域から退出させて、EOATの修理ステーションまで安全に移動する手法である。
 この場合の復旧手順は次のとおりである。
(1)エラーによる停止後、アプリ処理作業を一時的に無効に設定し、アプリ処理作業(塗布作業)のユーザプログラムを続行させて、一旦最後まで実行する。そして、ロボットのEOATを安全にEOAT修理ステーションまで移動させる。
(2)EOATが修理ステーションに到着した後、EOATの不具合を修理する。
(3)その後、アプリ処理作業を無効に設定したまま、アプリ処理作業のユーザプログラムを最初から実行する。
(4)EOATがエラー位置に戻った時点で、アプリ処理作業処理を有効に設定し直し、中断されていたアプリ処理作業を再開する。
 この手法を採用した場合、退出経路を別途教示する必要がない、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスの発生を避けることができる、人手の介入なしで全ての復旧作業を自動化することも可能となるなどの利点がある。一方で、アプリ処理作業のユーザプログラムが長い場合には、ユーザプログラムを無効に設定した後の実行が完了してロボットのEOATがホーム位置に戻るまでに時間が掛かることがある、という問題点がある。
 上記のように、トラブルが発生したEOATを修理するために、EOATを一旦退出させてから修繕し元の位置に戻すことも、従来より行われてきており、その手法として、手動で退出させる方法、Exit Pathプログラムによる方法、Fast Exit法による方法が採用されていた。しかしながら、上記の3種類の手法においては、それぞれに、手動による退出させる方法では、人手が必要となり手間がかかる、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じやすい、復旧に時間がかかるなどの問題が生じ、Exit Pathプログラムによる方法では、複数の「Exit Path」(ユーザプログラム)を教示することが必要となり手間がかかる、という問題が生じ、Fast Exit法による方法では、ユーザプログラムを無効に設定した後の実行が完了してロボットのEOATがホーム位置に戻るまでに時間が掛かることがあるという問題が生じていた。
 したがって、ロボットによるアプリ処理作業において、EOAT(ロボットアーム先端に取り付けられたツール)にトラブルが発生し、修理する必要が生じた場合でも、EOATをアプリ処理作業領域から退出させて修理後に復帰させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりして手間がかかるということがなく、障害物等の衝突などの復旧作業中のミスが生じることもなく、また、復旧に時間が掛からずに素早い復旧が可能となるロボットシステム及びロボット動作の方法が求められている。
 上記の課題を解決するため、本開示のロボットシステム及びロボット動作の方法は、ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステム及びロボット動作の方法であって、ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断された後の再開処理に関し、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、エラー原因を取り除いた後に、記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開することができるロボットシステム及びロボット動作の方法である。
 本開示のロボットシステム及びロボット動作の方法によれば、ロボットアーム先端に取り付けられたツールにトラブルが発生し、修理する必要が生じた場合でも、ロボットアーム先端に取り付けられたツールをアプリ処理作業領域から退出させて修理後に復帰させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりして手間がかかるということがなく、障害物等との衝突などの復旧作業中のミスが生じることもなく、また、復旧に時間が掛からずに素早く復旧することができるという作用効果を有する。
ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる従来の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる別の従来の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させるさらに別の従来の方法の模式図である。 本開示のロボットシステムの構成図である。 本開示のロボット制御の際の信号の授受関係を示すブロック線図である。 本開示における発明が提供する機能についての説明のための模式図である。 ロボットアーム先端のツールの前進軌跡における記録点について説明する図である。 一連の位置データを滑らかに結ぶスプライン曲線を示すである。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる本開示の第1の実施の方法の模式図である。 ロボットアーム先端のツールを作業領域から退出させ修理した後元の位置から処理を再開させる本開示の第2の方法の模式図である。 本開示の第1の実施の方法のフロー図である。 本開示の第2の実施の方法のフロー図である。 本開示の第3の実施の方法のフロー図である。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
 以下の例では塗料の塗布処理作業を産業用ロボットによるアプリ処理作業として例示しているが、これはあくまでも一例であって、他のアプリ処理作業(例えば、シール材の塗布、プラズマ照射、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接、他)にも同技術が適用可能である。また、以下の例ではロボットアームの先端に取り付けられたツールを「EOAT(End of Arm Tooling)」と呼んでいる。
 図4は、本開示の各実施形態に共通のロボットシステムの構成図である。図4に示すロボットシステムにおけるロボット10は、複数の関節から成るロボットアーム11を有する多関節型ロボットである。ロボットアーム11の先端には、ワーク30に塗料を塗布するためのEOAT12が取り付けられている。塗布作業は、ロボット制御装置20が、ロボット10のロボットアーム11の各関節部に内蔵されるサーボモータ14(図6)を制御し、ユーザプログラム内に教示された一連の動作命令(教示位置)を滑らかに結ぶ曲線軌跡上に沿ってEOAT12が所定の速度で移動するようロボットアーム11を動作させることにより、EOAT12をワーク30上の所定の曲線軌跡に沿って所定の速度で移動させながら、EOAT12が所定の位置に達した瞬間に所定の流量の塗料を射出することにより行われる。ユーザプログラムにはEOAT12の教示位置情報だけでなくEOAT12の移動速度、動作形式(直線、円弧ないしはスプライン曲線などの移動形式)、塗料吐出位置、吐出流量など、アプリ処理作業に必要な情報が記述される。
 図4のロボットシステムには、EOAT12のトラブルによりユーザプログラム実行中にエラーが発生したときに、EOAT12を修理してエラー発生の原因を取り除くための修理ステーション40が備えられている。修理ステーション40は、EOAT12の塗布作業に必要な領域の外に設けられており、EOAT12のトラブルによりユーザプログラム実行中にエラーが発生したときには、ロボット制御装置20は、EOAT12を塗布作業に必要な領域から退出させ、その後、修理ステーション40に移動させる。修理ステーション40では、EOAT12のトラブルの内容に応じて、各種のEOAT12の修理をすることができる。
 図5は、ロボット制御装置20とロボット10の間、並びに、ロボット制御装置20の各ユニット間及びロボット10の各部材間におけるロボット動作の制御の際の信号の授受関係を示すブロック線図である。ロボット制御装置20は、マイクロコンピュータなどからなる処理ユニット(CPU)21、ROM,RAMなどのメモリ部材を含む記憶ユニット22,及び、ロボット10との間で信号の送受信を行う送受信ユニット23を構成要素とする。
 ロボット10には、ロボット制御装置との間で信号の送受信を行う送受信装置13、及び、アームを動かすためにアームの各関節部などに内蔵されている複数のサーボモータ14-1,14-2・・・・14-nが備えられている。
 処理ユニット21には、ロボットアーム11先端のEOAT12が、ユーザプログラムに従って所定の軌跡を描いて塗布作業をしたり、記録された軌跡をたどって移動したりできるようにロボット10の動作を制御するためのロボット動作制御部211、及び、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生してユーザプログラムが中断された場合に、例えば、エラー発生点が所定の基準点を超えた地点であるか否かについて判定するなど、エラー発生点についての認識を行うエラー発生位置、及びエラー停止位置の判定部212が備えられている。また、処理ユニット21には、ロボット10のサーボモータ14-1,14-2、・・・・14-nからの信号を、ロボット10の送受信装置13及びロボット制御装置20の送受信ユニット23を介して、取得して、EOAT12の位置を算出するEOAT位置算出部213も備えられている。
 ロボット制御装置20の記憶ユニット22には、ロボット10のEOAT12が所望の軌跡を描いて移動しながら塗布を行うためのユーザプログラムや教示データなどの既存の設定データが記憶されている既存設定データ記憶部221、及び、ユーザプログラムの実行中にEOAT12がたどってきた経路を記録する経路記録部222が備えられている。
 ロボット10においては、ロボット制御装置20から受けた指令信号に従って複数のサーボモータ14-1,14-2・・・・14-nを回動させ、ロボット制御装置20のEOAT位置算出部213では、各サーボモータ14-1,14-2・・・・14-nにおいて特定の周期で検出した実際の各サーボモータの回転数のデータからEOAT12の特定周期ごとの位置データを算出し、特定周期ごとのEOAT位置のデータとして記憶ユニット22の経路記録部222に記憶される。なお、EOAT位置の算出の手法は、本開示の本質と関係する事項ではなく、本実施形態においては、EOAT位置を実際の各サーボモータの回転数のデータから算出することとしたが、例えば、特定の場所に載置されたEOAT検出装置(カメラなど)によって検出されたデータから求めるものであってもよい。
 ロボット制御装置20の処理ユニット21におけるロボット動作制御部211は、記憶ユニット22の既存設定データ記憶部221から読み出したユーザプログラムなどのデータと、ロボット10からフィードバックされ経路記録部222に格納された経路記録データなどに基づいて、ロボット10の複数のサーボモータ14-1,14-2・・・・14-nに対しての指令信号を作成し、送受信ユニット23及び送受信装置13を通じて、各サーボモータ14-1,14-2・・・・14-nに指令信号を送り、ロボット10の動作を制御して、EOAT12に塗布作業を行わせる。また、塗布作業中、すなわち、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生して、塗布作業が中断されたとき、処理ユニット21のエラー発生点判定部212は、既存設定データ記憶部221から読み出したユーザプログラムなどのデータと経路記録部222に格納された経路記録データなどに基づいて、エラー発生点が所定の基準点を超えた地点であるか否かについての判定を行う。
 次に、本開示の実施形態に係る塗布作業に係るロボットアーム先端のEOAT12の移動動作の制御方法、すなわち、塗布作業中にエラーが発生した塗布作業が中断された後の再開方法について説明する。このような塗布作業中断後の再開を実施するためには次に示す機能が提供されることが必要になる。
 塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる最初の機能は、図6の模式図で示される、ユーザプログラムの実行中、ユーザプログラム内の指定された位置から一定周期ごとにロボットのEOAT12の現在位置を記録する機能である。この機能の実施のため、ロボット制御装置20の記憶ユニット22における経路記録部222(図5)には、十分な大きさの容量のメモリ領域の確保が必要となる。ただし、ロボットの動きを全て記録する必要はなく、記録を開始するタイミングをユーザプログラム内で指定可能であり、また、必要に応じ、位置の記録処理をユーザプログラム内で中断・再開することもできる。
 この時、全ての補間点、すなわち、ロボット動作のために計算された全ての指令位置でEOAT12の位置を記録すると、膨大な記憶容量が必要となるため、EOAT12の位置を記録する周期は必要十分なものとする。一例として、図7に示すように、EOAT12の過去に記録した2点を結ぶ直線から現在位置までの距離Dがある限度以上になった時点で現在位置を記録するという手法が挙げられる。
 また、距離Dが小さくても、前回の記録点から現在位置までの距離Eがある限度以上になった時点で、現在位置を記録する方法と組合わせることも検討に値する。
 記録されているEOAT12の位置に沿って逆行動作するとき、1つの記録点から次の記録点まで直線状に移動させることも可能ではあるが、その場合、図8に示すように、実際のEOAT12の軌跡からある程度ずれてしまう。一連の位置データを滑らかに結ぶ曲線(スプライン曲線)を計算してたどることにより、実際の軌跡からのずれを小さくすることができる。そして、上記の図7で、現在位置を記録する指標として用いられた距離Dを、過去に記録した記録位置から求められたスプライン曲線から現在位置までの距離とすることにより、記録の周期を長くすることができ、より小さな容量のメモリ領域の確保で位置の記録が可能となる。
 塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる2つめの機能は、塗布作業の再開位置を前後に微調整することができる機能である。これは、塗布作業の再開時に、すでに塗布されている領域と再開によって塗布される領域の間に空白部分や重なり部分が生じないようにするために必要とされる。
 塗布作業中断後の再開の実施に必要とされる3つめの機能は、塗布作業中断後再開時までの間、EOAT12の高さ位置を上下に微調整することができ、そして、塗布作業再開直後に微調整を解除して元の教示位置の高さに戻ることができる機能である。これは、EOAT12の移動により、既に塗布されている箇所を破損することがないようにするために必要とされる。
 次に、上記のような塗布作業中断後の再開方法として、3つの実施形態を順に図面を参照しながら説明する。
 図9は、塗布作業中断後の再開方法としての1つめの実施形態を説明するための模式図である。1つめの方法は、図9に示すように、エラー発生による中断後、ユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって位置記録を開始した位置まで退出し、修理後に、再度、記録されていた経路を前進方向にたどってエラー停止位置に戻り、エラー停止位置から中断されていたユーザプログラムを再開するものである。
 この実施形態の処理手順は、図9に示されるとおり、次のとおりのものである。
(1)ユーザプログラム実行中、EOAT12の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域(図5の経路記録部222)に記録する。
(2)エラー発生による中断後、ロボット動作制御部211はロボットアーム11が停止した位置を「エラー停止位置」として別途記憶しておく。同時に、ロボット動作制御部211は中断したユーザプログラムを後に再開できるようプログラム実行のコンテキスト(変数の値、実行ステップ番号、サブプログラム呼出しネスティング状況、動作プラン情報、等)を保存しておく。その後、EOAT12を作業領域から安全に退出させるため、外部からの指令により、または自動的に「後進退出」命令を実行し、バッファ領域(図5の経路記録部222)に記録されていたEOAT12の位置を逆にたどり、位置記録を開始した位置(ホーム位置)までEOAT12を移動させる。
(3)EOAT12の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、EOAT12を修理する。この際においては、EOAT12を手動で移動(ジョグ)したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。EOAT12の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
(4)EOAT12をエラー停止位置に戻すために、「前進再進入」命令を実行し、バッファ領域(図5の経路記録部222)に記録された位置を正方向にたどって、EOAT12をホーム位置からエラー停止位置に向けて移動させる。このとき、EOAT12が戻るのは、厳密には、エラー停止位置ではなく、バッファ領域に記録されている最終位置である。
(5)中断中のユーザプログラムの実行前に、「停止位置復帰機能」を使ってEOAT12を正確にエラー発生後に記憶しておいた「エラー停止位置」に戻す。
(6)厳密な「エラー停止位置」から、保存されていた実行コンテキストに基づいて中断されていたユーザプログラムを再起動し、アプリ処理作業(塗布作業)を再開する。
 上記の一連のエラー回復のための操作は操作者によって行われるか、外部PLCなどの起動装置によって行われるか、またはロボット動作制御部211によって自動的に行われるかは(さまざまな方法が検討できるが)本発明では問わない。
 図10は、塗布作業中断後の再開方法としての2つめの実施形態を説明するための模式図である。2つめの方法は、図10に示すように、エラー発生による中断後、外部からの指令により、または自動的にユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって退出し、修理後に、アプリ処理作業(塗布作業)を無効にしてユーザプログラムを初めから実行し、エラー発生位置に戻った時にアプリ処理作業を有効にしてアプリ処理作業を再開するものである。
 この2つめの実施形態の処理手順は、図10に示されるとおり、次のとおりのものである。
(1)ユーザプログラム実行中、EOAT12の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域(図5の経路記録部222)に記録する。
(2)1つめの実施形態と異なり、エラー発生による中断後にロボットアーム11の「エラー停止位置」やユーザプログラムの実行コンテキストを記憶する必要はないが、エラーが発生した瞬間の「エラー発生位置」を記憶しておく。ユーザプログラム中断後、EOAT12を作業領域から安全に退出させるため、「後進退出」命令を実行し、記録されていたEOAT12の位置を逆にたどり、ホーム位置までEOAT12を移動させる。
(3)EOAT12の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、EOAT12を修理する。この際においては、EOAT12を手動で移動(ジョグ)したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。EOAT12の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
(4)その後、アプリ処理作業(塗布作業)を一時的に無効にして、ユーザプログラムを初めから起動する。
(5)EOAT12がエラー発生位置に戻った瞬間に、アプリ処理作業を再度有効に設定して、中断していたアプリ処理作業を再開させる。(この時、必ずしもユーザプログラムを一時停止・再開する必要はなく、ロボットアーム11の動作を停止することなくアプリ処理を再開する事も可能である)
 塗布作業中断後の再開方法としての3つめの実施形態は、図10に示す2つめの実施形態に、図3に示す3つめの従来例を組みあわせたもので、エラー発生位置がユーザプログラム内で示される基準位置を超えていない場合は図10に示す2つめの実施形態を採用し、エラー発生位置が基準位置を超えた場合は図3に示す3つめの従来例を採用するものである。すなわち、外部からの指令によりまたは自動的に、復旧処理を開始する際に、エラー発生位置が基準位置を超えていない場合には、ユーザプログラム実行時に記録されていた経路を逆にたどって退出し、エラー発生位置が基準位置を超えた場合には、アプリ処理作業を一時的に無効にして最後までユーザプログラムを実行して退出し、修理後に、アプリ処理作業(塗布作業)を一時的に無効にした状態のままユーザプログラムを初めから実行し、エラー発生位置に戻った瞬間にアプリ処理作業を有効にして再開するものである。
 この3つめの実施形態の処理手順は、次のとおりのものである。
(1)ユーザプログラム実行中、EOAT12の位置を、特定の周期ごとにバッファ領域(図5の経路記録部222)に記録する。
(2)エラー発生による中断時に、エラー発生位置がユーザプログラム内に示される所定の基準点を超えているか否かを判定する。
(3)エラー発生位置が所定の基準点を超えていない場合には、図10に示す2つめの実施形態と同様に、EOAT12を作業領域から安全に退出させるため、「後進退出」命令を実行し、記録されていたEOAT12の位置を逆にたどり、ホーム位置までEOAT12を移動させる。
(4)エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置である場合には、図3に示す3つめの従来例と同様に、アプリ処理作業を一時的に無効にして最後までユーザプログラムを実行して、EOAT12を安全に退出させ、ホーム位置までEOAT12を移動させる。
(5)EOAT12の不具合を修正する。操作者が手動で、又は、ユーザが作成した修理プログラムを実行することにより、EOAT12を修理する。この際においては、EOAT12を手動で移動(ジョグ)したり、修理プログラムにより移動したりする操作も含まれる。EOAT12の不具合の修正後、ホーム位置まで戻しておく。
(6)その後、アプリ処理作業(塗布作業)を一時的に無効にして、ユーザプログラムを初めから起動する。
(7)EOAT12がエラー発生位置に戻った瞬間に、アプリ処理作業を再度有効に設定して、中断していたアプリ処理作業を再開させる。
 次に、本開示における実施形態1~3のそれぞれについて、アプリ処理作業(塗布作業)の中断後の再開の操作の手順を、フロー図で示す。
 最初に、実施形態1のアプリ処理作業(塗布作業)の中断後の再開の操作の手順を、図11のフロー図で示す。図11に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール(EOAT12)の経路点を特定の周期ごとに記録する(ステップSt11)。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する(ステップSt12)。ユーザプログラムの実行が完了していれば(ステップSt12でYESの場合)、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ(ステップSt12でNOの場合)、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する(ステップSt13)。
 エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ(ステップSt13でNOの場合)、ステップSt11に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば(ステップSt13でYESの場合)、次に、エラー停止位置を記録する(ステップSt14)。
 次に、記録された経路点を逆にたどり、ツール(EOAT12)をアプリ処理作業の作業領域からホーム位置まで退出させ(ステップSt15-1)、その後修理ステーション40まで移動させる(ステップSt15-2)。そして、ツール(EOAT12)を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する(ステップSt16)。
 次に、記録された各経路点を前進方向にたどり、ツール(EOAT12)をエラー停止位置に向けて移動させる(ステップSt17)。そして、ツール(EOAT12)が最後に記録された点に到着した否かを判定する(ステップSt18)。最後に記録された点に到着していなければ(ステップSt18でNOの場合)、ステップSt17に戻り、最後に記録された点に到着するのを待つ。最後に記録された点に到着していれば(ステップSt18でYESの場合)、ツールをエラー停止位置に移動させる(ステップSt19)。そして、エラー停止位置から、中断されていたユーザプログラムを再起動してアプリ処理作業を再開させる(ステップSt20)。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。なお、より正確には、ステップSt20の後、ステップSt11に戻り、St12でYESとなるまで、すなわち、ユーザプログラムの実行が完了するまで、ステップSt11からステップSt20のループを繰り返すことになるが、そのようなループを作成すると、この図11のフロー図のみならず、後述の図12及び図13のフロー図においても、同様のループが必要になり、フロー図が複雑でわかりにくくなる。よって、図11~図13においては、上記のループは省略して最後のステップの後、終了する図とした。図12、図13においては、同様のループの省略についての補足説明は省略する。
 次に、実施形態2のアプリ処理作業(塗布作業)の中断後の再開の操作の手順を、図12のフロー図で示す。図12に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール(EOAT12)の経路点を特定の周期ごとに記録する(ステップSt21)。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する(ステップSt22)。ユーザプログラムの実行が完了していれば(ステップSt22でYESの場合)、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ(ステップSt22でNOの場合)、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する(ステップSt23)。
 エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ(ステップSt23でNOの場合)、ステップSt21に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば(ステップSt23でYESの場合)、次に、エラーが発生しアプリ処理作業が中断されたエラー発生位置を記録する(ステップSt24)。
 次に、記録された経路点を逆にたどり、ツール(EOAT12)をアプリ処理作業の作業領域から退出させ(ステップSt25-1)、修理ステーション40まで移動させる(ステップSt25-2)。そして、ツール(EOAT12)を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する(ステップSt26)。
 次に、修理後のエラ-発生原因が取り除かれたツール(EOAT12)を用いて、アプリ処理作業(塗布作業)を無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツール(EOAT12)を前進方向に移動させる(ステップSt27)。そして、ツール(EOAT12)がエラー発生位置に到着した否かを判定する(ステップSt28)。エラー発生位置に到着していなければ(ステップSt28でNOの場合)、ステップSt27に戻り、エラー発生位置に到着するのを待つ。エラー発生位置に到着していれば(ステップSt28でYESの場合)、その瞬間にエラー発生位置から、アプリ処理作業を有効にしてユーザプログラムを続行してアプリ処理作業を再開させる(ステップSt29)。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。
 次に、実施形態3のアプリ処理作業(塗布作業)の中断後の再開の操作の手順を、図13のフロー図で示す。図13に示すように、まず、ユーザプログラムを実行し、アプリ処理作業を開始するが、ユーザプログラムの実行時にはロボットアーム先端のツール(EOAT12)の経路点を特定の周期ごとに記録する(ステップSt301)。次に、ユーザプログラムの実行が完了したか否かを判定する(ステップSt302)。ユーザプログラムの実行が完了していれば(ステップSt302でYESの場合)、このフローは終了する。ユーザプログラムの実行が完了していなければ(ステップSt302でNOの場合)、次に、エラーによるアプリ処理作業の中断が発生したか否かを判定する(ステップSt303)。
 エラーによるアプリ処理作業の中断が発生していなければ(ステップSt303でNOの場合)、ステップSt301に戻り、ユーザプログラムを続行して、ユーザプログラムの実行が完了するか、エラーによる中断の事象が生ずるのを待つ。エラーによるアプリ処理作業の中断が発生すれば(ステップSt303でYESの場合)、次に、エラーが発生しアプリ処理作業が中断されたエラー発生位置を記録する(ステップSt304)。
 次に、エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置であるか否かを判定する(ステップSt305)。エラー発生位置が所定の基準点を超えていない場合(ステップSt305でNOの場合)、記録された経路点を逆にたどり、ツール(EOAT12)をアプリ処理作業の作業領域から退出させホーム位置に戻し(ステップSt306-1)、修理ステーション40まで移動させる(ステップSt306-2)。そして、ツール(EOAT12)を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する(ステップSt308)。
 エラー発生位置が所定の基準点を超えた位置である場合(ステップSt305でYESの場合)、エラー発生位置から、アプリ処理作業を無効に設定してユーザプログラムを再起動し、ユーザプログラムを最後まで実行し、ツール(EOAT12)をアプリ処理作業の作業領域から退出させてホーム位置に戻し(ステップSt307-1)、修理ステーション40まで移動させる(ステップSt307-2)。そして、ツール(EOAT12)を修理し、エラー発生原因を取り除いたのち、ホーム位置に移動する(ステップSt308)。
 次に、修理後のエラ-発生原因が取り除かれたツール(EOAT12)を用いて、アプリ処理作業(塗布作業)を一時的に無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツール(EOAT12)を前進方向に移動させる(ステップSt309)。そして、ツール(EOAT12)がエラー発生位置に到着した否かを判定する(ステップSt310)。エラー発生位置に到着していなければ(ステップSt310でNOの場合)、ステップSt309に戻り、エラー発生位置に到着するのを待つ。エラー発生位置に到着していれば(ステップSt310でYESの場合)、その瞬間にエラー発生位置から、アプリ処理作業を有効にしてユーザプログラムを続行してアプリ処理作業を再開させる(ステップSt311)。そしてアプリ処理作業を完了させてこのフローは終了する。
 次に、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムの効果、並びに、各実施形態相互の間での比較において、有利な点、不利な点について説明する。まず、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態において共通の作用効果としては、ロボットアーム先端に取り付けられたツール(EOAT)をアプリ処理作業領域から退出させるに際して、人手が必要となったり複数のユーザプログラムの教示が必要となったりするといった手間を掛けずに実行することができるということが挙げられる。各実施形態に共通の手段としては、アプリ処理作業のユーザプログラム実行の開始点から前進方向に移動されたツール(EOAT)の経路点を自動的に周期的に記録し、ツール(EOAT)の退出・復帰時には、その記録点に沿って逆方向・前進方向に進行させればよいのであるから、すべて自動的に行われ、人手がかかることはないし、アプリ処理作業のユーザプログラム以外に、別途ユーザプログラムが必要となることもない。よって、手間を掛けずに、より簡便に、中断後の再開を実行することができるという作用効果を奏する。
 本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態において共通の別の作用効果としては、ツールを障害物に衝突させるといったミスが生じることなく、時間を掛けずに素早く復旧作業を行うことができるという有利な効果を挙げることができる。ツールを作業領域から退出させたり、中断位置に戻したりする復旧作業を手動で行う場合には、退出・復帰の経路の周辺に、他の装置等の障害物が多く設置されていたりして入り組んでいる状況にあれば、ツールと障害物の衝突などのミスが多くなる。ミスが生じないように慎重に作業を行えば、復旧作業に時間が掛かる。これに対して、本開示の実施形態においては、ツールは自動的に記録点に沿って逆方向・前進方向に進行するのであるから、衝突のミスが生じることもなく、素早く復旧作業を行うことができるのである。
 次に、本開示の発明のロボット動作方法及びロボットシステムに関する各実施形態相互間での有利な点・不利な点について述べる。1つめ(第1)の実施形態においては、ツールを記録点に沿ってエラー停止位置に戻す際、厳密には、ツールはエラー停止位置ではなく、最後の記録点に戻る。エラー発生後、アプリ処理作業の中断後もツールの慣性等によりツールは進行を続け、エラー停止位置と最後の記録点が異なることがあり、その場合には停止位置復帰機能を用いて正確にアプリ処理作業中断後の停止位置、すなわち、エラー停止位置に戻す必要がある。これに対して、第2及び第3の実施形態にいては、ツールはアプリ処理作業を無効としたユーザプログラムの実施によってエラー発生位置に戻るのであるから、正確にエラー発生位置を通過する。したがって、停止位置復帰機能を用いてエラー停止位置に戻す作業は不要となり。一方で、ユーザプログラムの実施によるツールの進行中に、エラー発生位置に戻されたときに瞬時に、アプリ処理作業を無効から有効に切り換えなければならず、より高度な技術が求められる。
 第1及び第2の実施形態においては、エラー発生位置が、ユーザプログラムの実行によるツールの進行経路全体において終了位置に近い位置である場合には、ツールの退出のための戻り経路が長くなってしまうという欠点を有する。すなわち、エラー発生位置が、ユーザプログラムの実行によるツールの進行経路全体において終了位置に近い位置の場合、既に進行してきた経路を戻るよりも、残りの経路を最後まで進んで退出する方が早く退出できる。第3の実施形態は、エラー発生位置に応じて、進行してきた経路を戻って退出することと、残りの経路を最後まで進んで退出することとを使い分けることができ、第1及び第2の実施形態の欠点を克服したものといえる。
 以上、本開示の実施に関して、実施態様について説明したが、本発明はこうした実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施できるものであることは勿論である。例えば、アプリ処理作業の内容については、塗料の塗布に限らず、接着剤やシール材の塗布も含まれ、さらには、各種の表面処理や押圧・射出作業、プラズマ照射、レーザ溶接、アーク溶接、スポット溶接にまで応用することも可能である。また、実施例では、ユーザプログラム実行時に、周期的にロボットの現在位置を記録する方法について述べたが、例えば、ユーザプログラム内の実行された教示番号(又は行番号)を実行順に記憶しておく方法など、それ以外の方法でロボットを逆方向に移動させることも可能である。この方法は、記憶容量が少なくて済むという利点がある反面、ロボット軌跡が元の前進実行時の軌跡と同様になるように、動作形式(直線補間、各軸補間、円弧補間など)や動作速度などを前進時と同じするように考慮するなど、より注意深く実行することが必要となる。
 10 … ロボット
 11 … ロボットアーム
 12 … EOAT(ツール)
 13 … ロボットの送受信装置
 14-1~14-n … サーボモータ
 15 … EOAT位置算出部
 20 … ロボット制御装置
 21 … 処理ユニット(CPU)
 211 …ロボット動作制御部
 212 …エラー発生位置(エラー停止位置)判定部
 22 … 記憶ユニット
 221 …既存設定データ記憶部
 222 …経路記録部
 23 … ロボット制御装置の送受信ユニット
 30 … ワーク
 40 … 修理ステーション(エラー原因修理部)

Claims (10)

  1.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録する経路記録部と、
     ロボットにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後に、前記の記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから、中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
     を備えるロボットシステム。
  2.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録する経路記録部と、
     ロボットのツールにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後においては、一時的に、前記アプリ処理作業を無効にしてユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
     を備えるロボットシステム。
  3.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットシステムであって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録する経路記録部と、
     ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生位置が前記所望の軌跡における所定の基準位置を超えていない位置であるか否かを判定するエラー発生位置判定部と、
     ロボットのツールにユーザプログラムを実行させ、ユーザプログラムの実行中にエラーが発生し、前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点である場合には、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、また、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えた地点である場合には、前記アプリ処理作業を無効にした状態でユーザプログラムを最後まで実行することによりツールを作業領域から退出させるとともに、ユーザにエラー原因を修理させる機会を提供し、エラー原因が取り除かれた後においては、アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれたツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開させるロボット動作制御部と、
     を備えるロボットシステム。
  4.  アプリ処理作業の再開の位置は、前後に微調整することができる請求項1~3のいずれかのロボットシステム。
  5.  エラー発生後アプリ処理作業を再開するまでの間であって、経路を逆向きにたどっている間及び経路を前向きにたどっている間において、ツールの高さの位置を上下に微調整することができ、アプリ処理作業を再開するときに元の教示位置の高さに戻ることができる請求項1~4のいずれかのロボットシステム。
  6.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録するステップと、
     ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
     修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップ、
     エラー原因が取り除かれたツールが、前記の記録しておいたツールの経路を前向きにたどってエラー発生点まで戻ってから中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開するステップと、
     を含むロボットの動作方法。
  7.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録するステップと、
     ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
     修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップと、
     一旦、前記アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれたツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開するステップと、
     を含むロボットの動作方法。
  8.  ユーザプログラムによりロボットアーム先端に取り付けられたツールを所望の軌跡に沿って進行させながらアプリ処理作業を行うロボットの動作方法であって、
     ユーザプログラムの実行によるロボットのツールの進行中に経路を記録するステップと、
     ユーザプログラム実行中のエラー発生により前記アプリ処理作業が中断されたとき、エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点であるか否かを判定するステップと、
     エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えていない地点である場合には、ロボットのツールの進行中に記録しておいた経路を逆向きにたどり、ツールを作業領域から退出させ、
     エラー発生点が前記所望の軌跡における所定の基準点を超えた地点である場合には、前記アプリ処理作業を無効にした状態でユーザプログラムを最後まで実行することによりツールを作業領域から退出させ、修理ステーションに移動させるステップと、
     修理ステーションにおいてエラー原因を取り除くステップと、
     アプリ処理作業を無効にして、エラー原因が取り除かれてツールによってユーザプログラムを最初から実行し、ツールが再びエラー発生点に到達した時点で前記アプリ処理作業を有効にして中断されたユーザプログラムによるアプリ処理作業を再開するステップと、
     を含むロボットの動作方法。
  9.  アプリ処理作業の再開の位置は、前後に微調整することができる請求項6~8のいずれかのロボットの動作方法。
  10.  エラー発生後アプリ処理作業を再開するまでの間であって、経路を逆向きにたどっている間及び経路を前向きにたどっている間において、ツールの高さの位置を上下に微調整することができ、アプリ処理作業を再開するときに元の教示位置の高さに戻ることができる請求項6~9のいずれかのロボットの動作方法。
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