JP2000141259A

JP2000141259A - ロボット制御装置

Info

Publication number: JP2000141259A
Application number: JP11353502A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okanda; 光一大神田; Takesuke Aramaki; 武亮荒牧
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1999-01-01
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】教示部位が目視困難な場合でも教示を容易に
する。【解決手段】ロボット制御装置に予め停止条件、退避
させるか否か、退避させる場合の方向と移動量を設定等
を設定しておく。停止条件としては、ツールと対象物と
の接触を検出するセンサからの検出信号があるか、ロボ
ットに加わる負荷がしきい値以上か、手動送り開始から
の移動距離が設定値を越えたか等である。信号動作方向
キーを操作して手動送りを開始する（ｄ１）。制御装置
は、設定された停止条件が成立したか判断し（ｄ２）、
成立した場合、そのときのロボット位置を記憶する（ｄ
３）。この記憶した位置に惰走したロボットを戻す（ｄ
４）。退避させることが設定されていると（ｄ５）、ロ
ボットを設定されている方向に設定量だけ移動させ、そ
の後、停止させる（ｄ６、ｄ７）。ツールと対象物が接
触すると自動的に手動送りが停止されるので、教示が容
易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット制御装置
に関し、特に教示作業が簡単になるロボット制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットに作業動作を教示する方式とし
て、ロボットを手動で移動させ各教示点等を教示してい
く直接教示方式がある。この方式は、作業者がロボット
の手首に取り付けられたツールと作業対象物との位置関
係を観察しながら教示点等を選択し教示するものであ
る。

【０００３】しかし、例えば、自動車の車体の下部をス
ポット溶接する位置として教示する場合等にあっては、
その教示位置を目視することができない場合がある。こ
のようなロボットのツールと作業対象の位置関係が目視
困難な部位に対する教示は、従来は、作業者の勘を頼り
にその教示点を教示していた。又、ツールと作業対象の
接触位置を教示するような場合、接触具合は作業者の判
断で行なっており、又、目視の困難な部位では、上述し
たように、作業者の勘を頼りに教示したり、ツールと作
業対象物との接触を知らせるランプなどを作業者がみな
がら教示するという方法が行われている。

【０００４】又、現在位置から一定方向に一定量ロボッ
ト（ツール）を動作させた位置を教示するような場合、
従来は、作業者がロボット（ツール）の現在位置を確認
しながら手動送り操作を行なって教示位置までロボット
（ツール）を動作させたり、現在位置に動作させたい距
離を加算して教示位置を直接求める方法が採用されてい
る。

【０００５】さらに、ツールの移動する部位にツール先
端点を基準にして手動送り操作を行ない、ツールの位置
姿勢を変更することが望ましい場合がある。このような
場合、従来は、ツール先端点が設定されている部位が移
動する毎にツール座標系を再設定していた。又、作業対
象物に対してツールを一定の姿勢で接触あるいは接近さ
せて教示点を教示するような場合、作業者が手動送り操
作で希望する姿勢になるまでツールを動作させていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】目視が困難な部位に対
する教示で、作業者の勘に頼ることは教示位置の不正確
さを招くと共に、教示作業を困難にしている。又、作業
対象物とツールの接触位置の教示の場合においても、作
業者の勘を頼りにする教示や、作業対象物とツールの接
触を知らせるランプを監視しながらの作業者による教示
では、教示位置のバラツキが生じると共に正確な教示作
業を困難にしている。

【０００７】現在位置から一定方向に一定量動作させる
場合においても、作業者の手動操作によってもしくは動
作させたい距離を現在位置に加算して教示位置を求める
方法では、教示位置のバラツキが生じかつ、教示作業が
繁雑になるという欠点を有する。又、ツール先端点を基
準にツール姿勢を変える場合にもツール先端点が移動す
る毎にツール座標系を再設定することや、作業対象物に
対してツールを一定の姿勢で接近、又は接触させるよう
な場合に手動操作でこの姿勢を得ることは教示作業を繁
雑にしている。そこで、本発明の目的は、上述した課題
を改善し、教示動作を補助し教示が容易なロボット制御
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のロボット制御装
置は、ロボットに取付けられたツールと作業対象物との
接触を検出するセンサからの検出信号が出力されたと
き、前記ロボットの各軸を駆動するモータのいずれかの
モータにかかる負荷トルクが設定トルクを越えたとき、
手動送り動作開始から所定距離移動したとき、の内いず
れかを手動動作停止条件としてロボット制御装置に予め
設定しておき、手動動作停止条件が成立したかを監視す
る監視手段を設け、手動送り動作中、監視手段から停止
条件が成立したことが検出されると、手動送りを自動的
に停止させるようにした。手動送り動作の送り方向は、
ロボット基準座標系、ワーク座標系又はツール座標系の
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のいずれかの軸方向を選択可能とした。さ
らに、前記停止条件が成立したときのロボットの位置を
記憶する記憶手段を設け、停止条件が成立してから停止
するまでに惰走したロボットを前記記憶手段に記憶した
位置に戻すようにした。その際、停止条件が成立した位
置から退避する方向及び距離を設定記憶する記憶手段を
設け、停止条件が成立した位置に停止した後、前記記憶
手段に記憶した方向に設定距離だけ移動させるようにし
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態のロボ
ット制御装置の要部ブロック図であり、従来のロボット
制御装置と同一の構成である。符号１０７で示されるバ
スに、メインプロセッサ（以下、単にプロセッサと言
う。）１０１、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ（ＥＥ
ＰＲＯＭなど）からなるメモリ１０２、教示操作盤用イ
ンターフェイス１０３、外部装置用の入出力インターフ
ェイス１０６及びサーボ制御部１０５が接続されてい
る。又、教示操作盤用インターフェイス１０３には教示
操作盤１０４が接続されている。

【００１０】ロボット及びロボット制御装置の基本機能
を支えるシステムプログラムは、メモリ１０２のＲＯＭ
に格納される。また、アプリケーションに応じて教示さ
れるロボットの動作プログラム並びに関連設定データ
は、メモリ１０２の不揮発性メモリに格納される。そし
て、メモリ１０２のＲＡＭは、プロセッサ１０１が行な
う各種演算処理におけるデータの一時記憶の記憶領域に
使用される。

【００１１】サーボ制御部１０５はサーボ制御器＃１〜
＃ｎ（ｎ：ロボットの総軸数にツールの可動軸数を加算
した数）を備えており、ロボット制御のための演算処理
（軌道計画作成とそれに基づく補間、逆変換など）を経
て作成された移動指令を受け、ロボット各軸機構部のア
クチュエータを構成するサーボモータを各サーボアンプ
を介して制御する。

【００１２】また、入出力インターフェイス１０６の外
部入出力回路には、ロボットに設けられたセンサや周辺
機器のアクチュエータやセンサが接続され、本発明に関
係して、特に、ツールと作業対象物との接触を検出する
センサが接続されている。

【００１３】上述したロボット制御装置の構成は、従来
のロボット制御装置と何等変わりはなく、本発明におい
ては、上述した教示操作盤１０４に姿勢合せキーが設け
られていることと、教示補助のためにツールの姿勢、位
置の制御等を自動的に実行できるようにした点に相違が
ある。

【００１４】図２は、本実施形態における上記教示操作
盤１０４の説明図である。この教示操作盤１０４は従来
の教示操作盤と相違する点は、姿勢合せキー１９が設け
られていることと、又、後述する教示補助のためのモー
ドをソフトキー１１で選択できるようにした点である。
他は従来と同様である。図２においては、本発明と関係
する部分のみを図示し、他は省略している。即ち、従来
と同様に、ＬＣＤ等のディスプレイ１０と、本発明に関
係して教示補助のためのモード選択するソフトキー１
１、座標系を選択するキー１６で選択された座標系（ロ
ボット基準座標系、該基準座標系から相対的に設定され
たワーク座標系、ツール座標系）の直交座標系における
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸、＋，−方向への移動を指令する直線動作
キー１２、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸回りの＋，−方向への回転動作
を指令する回転動作キー１３、ロボッの各関節軸Ｊ１〜
Ｊ６の＋，−方向への動作を指令する各軸動作キー１４
を備える。なお、この実施形態では、ロボットは６軸を
備えているものとしている。又、教示操作盤１０４は従
来と同様に、各動作キー１２，１３，１４と共に押圧し
て、それぞれの指令を入力するためのシフトキー１５、
座標系を選択するキー１６、教示モード、再生モードを
切換えるモードキー１７、各種座標系の設定や、パラメ
ータの設定等のためにこれらの設定表示画面を選択し、
設定可能とする機能選択キー１８等を備える。上述した
以外に従来の教示操作盤と同様に各種指令キー等を備え
ているものであるが、図２では、直接本発明に関係する
キー部分のみを図示している。

【００１５】オペレータは、この教示操作盤１０４のマ
ニュアル操作を通して、従来と同様に、ロボットの動作
プログラムの教示、修正、登録、あるいは各種パラメー
タの設定の他、教示された動作プログラムの再生運転、
ジョグ送り等を実行する。また、ディスプレイはオペレ
ータへの指示、入力データの表示やシミュレーション結
果の表示に使用される。

【００１６】＜１軸による姿勢合わせモード＞この姿勢
合わせモードは、ロボットのアーム先端の手首に取り付
けられたツールと作業対象物との関係が希望する関係に
なるようにツール姿勢を自動的に変更するものである。
即ち、この姿勢合わせモードでは、ロボット基準座標系
から相対的に作業対象物に設定されているワーク座標系
Ｗ及びツールに対して設定されているツール座標系Ｔか
らそれぞれ１つの軸を選択し、この軸間において設定さ
れた関係（交角）になるように自動的にツール姿勢を変
えるものである。後述する図１１（ｃ）のように、スポ
ット溶接ガン（ツール）のチップが作業対象物の溶接位
置の面と垂直になるようにスポット溶接ガンの姿勢を設
定する場合等に適しているものである。

【００１７】この１軸による姿勢合わせモードを、図３
に示すロボット制御装置のプロセッサ１０１の処理と図
４の動作説明図と共に説明する。なお、図４はツールと
してスポット溶接ガンを用いた例を示している。

【００１８】まず、予め、図４（ａ）に示すように、機
能選択キー１８を操作して、従来と同様にツール座標系
Ｔ及びワーク座標系Ｗを設定しておく。さらに、この１
軸による姿勢合わせモードはワーク座標系Ｗとツール座
標系Ｔにおけるそれぞれ選択された１つの軸が設定交角
になるように姿勢合わせを行なうものであり、そのため
に、予め、姿勢合わせを行なうツール座標系ＴのＸ，
Ｙ，Ｚ軸の中の１つの軸、ワーク座標系ＷのＸ，Ｙ，Ｚ
軸の中の１つの軸を選択設定し、かつ、この選択設定さ
れた軸間の交角を設定する。なお、図４に示す例では、
選択軸がツール座標系Ｔ及びワーク座標系ＷともにＺ軸
が選択され、かつ交角θが設定されているものとしてい
る。なお、この交角の設定が０であれば、選択された軸
が同一方向を向くことを意味する。又、姿勢合せのため
に手動送りされるときの動作速度をも予め設定してお
く。

【００１９】そこで、モードキー１７を操作して教示モ
ードにして操作者がロボットを動作させ、ツール２０を
作業対象物２１に対し教示しようとする位置に移動させ
た後、姿勢合わせのためにシフトキー１５と姿勢合せキ
ー１９を押すと、プロセッサ１０１は、図３の処理を開
始する。

【００２０】ツール座標系Ｔの選択設定されている軸
（図４ではＺ軸）に平行でツール座標系Ｔの原点を通る
単位ベクトルｔを求める（図４（ｂ）参照）（ステップ
ａ１）。次にワーク座標系Ｗにおける選択設定されてい
る軸（図４ではＺ軸）に平行でツール座標系Ｔの原点を
通る単位ベクトルｗを求める（図４（ｃ）参照）（ステ
ップａ２）。単位ベクトルｔとｗの外積よりツール座標
系Ｔの原点を通りベクトルｔとｗに直交する法線ベクト
ルｎを求める（図４（ｄ）参照）（ステップａ３）。

【００２１】ｎ＝ｔ×ｗ（×は外積の演算子）求めた法線ベクトルｎが「０」か否か判断し（ステップ
ａ４）、もし法線ベクトルｎが「０」でなければ、ステ
ップａ８に移行し、「０」であれば、単位ベクトルｔと
ｗが平行であることを意味し、法線ベクトルが一意に求
まらないことを意味する。そこで、教示操作盤１０４の
ディスプレイ等にアラームを発生すると共に、ツール座
標系の設定軸とは異なる２つの軸で形成される平面上に
あるツール座標系Ｔの原点を通るベクトルｎ´の入力を
促すメッセージを表示する（ステップａ５）。図４で示
す例では、ツール座標系ＴのＺ軸が選択軸として設定さ
れているから、この場合ツール座標系のＸＹ平面上にあ
るツール座標系Ｔの原点を通るベクトルｎ´の入力が促
されることになるが、通常Ｘ軸若しくはＹ軸を指定すれ
ばよい。図４の例ではＸ軸が指定される。

【００２２】ベクトルｎ´が入力されると（ステップａ
６）、該ベクトルｎ´を法線ベクトルｎとし（ステップ
ａ７）、ステップａ８に移行する。ステップａ８では、
ベクトルｔとｗの交角αを求める（図４（ｅ）参照）。
法線ベクトルｎの回りに、求めた交角αと設定されてい
る目標交角θとの差（α−θ）だけ回転させる変換行列
Ｆを求める（ステップａ９）。なお、設定されている目
標交角が「０」の場合には、上記差α−θ＝α−０＝α
となり、ベクトルｔをベクトルｗに一致させる（図４の
例ではツール座標系ＴのＺ軸とワーク座標系ＷのＺ軸を
平行にする）変換行列Ｆを求めることになる。

【００２３】ロボットの基準座標系からみた現在ロボッ
トの位置姿勢におけるロボットアーム先端の手首フラン
ジ面の座標系Ｒを求め、ロボットの基準座標系から見た
ツール先端の座標系Ｈを上記座標系Ｒとツール座標系Ｔ
より求める（ステップａ１０）。

【００２４】Ｈ＝Ｒ・Ｔさらに、上記求めた座標系Ｈに上記変換行列Ｆをかけ
て、ツールの姿勢合せ目標位置姿勢の座標系Ｈ´を求め
る（ステップａ１１）（図４（ｆ）参照）。Ｈ´＝Ｈ・Ｆ目標位置姿勢Ｈ´に向かって設定された動作速度で動作
するようにロボットを駆動する（ステップａ１２）。な
お、図４（ｇ）においては、姿勢合せを行なう前のツー
ル姿勢Ｈを破線で、又姿勢合わせを行なった後（設定目
標交角θ＝０）の姿勢Ｈ´を実線で表している。

【００２５】以上のようにして、ツール座標系Ｔにおけ
る選択された軸がワーク座標系Ｗの選択された軸に対し
て所定関係（設定交角θ）になるように自動的にロボッ
トが駆動されツール２０の姿勢が作業対象物２１に対し
て所望する関係となる。

【００２６】＜座標系による姿勢合わせモード＞上記１
軸による姿勢合わせモードは、ツール座標系Ｔとワーク
座標系Ｗにおけるそれぞれ選択された軸が設定所定関係
（設定交角関係）になるように、自動的にロボットを駆
動してツール２０の姿勢を変えるものであったが、この
座標系による姿勢合わせモードでは、ツール座標系Ｔを
ワーク座標系Ｗに対して、設定された相対関係になるよ
うにロボットを自動的に駆動してツール姿勢を変えるも
のである。

【００２７】まず、上述した１軸による姿勢合わせモー
ドと同様に、ツール座標系Ｔ及びワーク座標系Ｗを設定
しておく。又、姿勢合わせでの手動送りされるときの動
作速度をも設定する。さらにワーク座標系Ｗとツール座
標系Ｔ間で成立させたい相対関係を設定する。回転した
ワーク座標系をツール座標系Ｔの目標姿勢にしたい場
合、ワーク座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸回りのそれぞれの回転
角を設定しておく。そして、教示操作盤１０４のシフト
キー１５と姿勢合せキー１９を同時に押し続けることに
よって、プロセッサ１０４は図５の処理を実行して、ツ
ール姿勢を自動的に目標姿勢に変える。

【００２８】なお、図６は、この座標系による姿勢合わ
せモードの動作説明図であり、図６（ａ）は、姿勢合せ
が行われる前の作業対象物（ワーク座標系）とツール
（ツール座標系）の関係を示している。シフトキー１５
と姿勢合せキー１９が同時に押されると、まず、設定さ
れているワーク座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ軸回りの回転角に基づ
いて、ワーク座標系Ｗをこの設定回転角だけ回転させる
変換行列Ｆを求め（ステップｂ１）、この変換行列Ｆを
ワーク座標系Ｗに掛けて変換後のワーク座標系Ｇを求め
る（ステップｂ２）（図６（ｂ）参照）。

【００２９】Ｇ＝Ｗ・Ｆ次に、ロボットの基準座標系から見た現在ロボットの位
置姿勢におけるロボットアーム先端の手首フランジ面の
座標系Ｒを求め、ロボットの基準座標系から見たツール
先端の座標系Ｈを上記座標系Ｒとツール座標系Ｔより求
める（ステップｂ３）。

【００３０】Ｈ＝Ｒ・Ｔ求められた座標系ＧとＨをそれぞれ姿勢成分Ｇｒ、Ｈｒ
と位置成分Ｇｌ、Ｈｌとに分解し、座標系Ｈの姿勢成分
Ｈｒを座標系Ｇの姿勢成分Ｇｒに置き換え、ツール先端
の座標系の新しい座標系Ｈ´を求める（ステップｂ４）
（図６（ｃ）参照）。即ち、座標系Ｇ及び座標系Ｈは次
の１式、２式で表される。

【００３１】

【数１】

【００３２】

【数２】座標系Ｈの姿勢成分Ｈｒを座標系Ｇの姿勢成分Ｇｒに置
き換え他新しい座標系Ｈ´は、３式で表される。

【００３３】

【数３】上記３式で求められた新しい座標系Ｈ´に向かって設定
動作速度でロボットを駆動して、ツール座標系がワーク
座標系に対して設定された相対関係になるようツール姿
勢を変えて、この姿勢合せ動作を終了する（ステップｂ
５）。

【００３４】＜ツール可動部材上の座標系設定モード＞
このツール可動部材上の座標系設定モードは、ツール２
０として、サーボモータで駆動され、ツール可動部位置
が検出できるサーボガン等を用いる場合に適用するもの
である。この座標系設定モードでは、ツール２０の可動
部がロボット制御装置の付加軸としてサーボ制御される
ものとし、ツール可動部の制御もロボット制御装置で行
われるものとしている。又、ツール可動部を手動送りす
る手動操作手段としてキーを教示操作盤１０４に設けて
もよいが、図２に示す例では、この手段は省略してい
る。

【００３５】そしてツール先端点（以下ＴＣＰという）
を基準にして、ツールを回転させたり移動させた方が便
利な場合に、ツール２０上にツール座標系Ｔが設定さ
れ、ＴＣＰが設定されている部位が移動する場合に、こ
のＴＣＰの移動に合わせてツール座標系Ｔを自動的に設
定するようにしたものである。以下、図７に示すロボッ
ト制御装置のプロセッサ１０１が実施する処理のフロー
チャートと、図８、図９に示す動作説明図と共に説明す
る。

【００３６】まず、ツール２０の一部に基準となるツー
ル座標系Ｔを設定する。図８（ａ）はツール２０の可動
部２０ａに設定した例（スポット溶接ガンの可動側チッ
プに設定した例）、図８（ａ´）はツール２０の固定部
２０ｂに設定した例を示す。以下、図８、図９において
（ａ）〜（ｃ）はツール座標系Ｔをツール２０の可動部
２０ａに設定した場合、（ａ´）〜（ｃ´）は、ツール
座標系Ｔをツール２０の固定部２０ｂに設定した場合の
例を示す。

【００３７】次に、上記設定した基準ツール座標系Ｔに
対して基準となる可動部の位置Ｏを設定する。図８
（ｂ）、（ｂ´）では、可動部の基準位置Ｏを可動部の
チップが設けられた側の固定部の位置を基準にしてツー
ル座標系Ｔ上において設定する。

【００３８】又、ツール２０の可動部２０ａの移動方向
を、ツール座標系ＴのＸ，Ｙ，Ｚ軸の軸によって指定す
ることにより設定する。図８（ｃ）、（ｃ´）の例で
は、ツール座標系ＴのＺ軸が設定されることになる。さ
らに、手動送り動作における動作速度を設定した後、ツ
ール２０の可動部（可動側チップ）２０ａを手動送り、
もしくはプログラム実行によって所望する位置Ｐに移動
させる（図９（ａ），（ａ´）参照）。そして、シフト
キー１５と動作方向キー１２を押し、ツール座標系Ｔに
基づいて手動送りを指令すると、ロボット制御装置のプ
ロセッサ１０１は図７の処理を開始する。

【００３９】まず、設定されているツール可動部２０ａ
の基準位置Ｏからツール可動部２０ａの現在位置Ｐまで
の距離Ｌ（Ｌ＝Ｐ−Ｏ）を求め（ステップｃ１）（図９
（ｂ），（ｂ´）参照）、設定された移動方向の軸方向
（この例ではＺ軸方向）への上記求めた距離Ｌの並進行
列として変換行列Ｆを求める（ステップｃ２）。そし
て、設定されているツール座標系の基準座標系Ｔと上記
変換行列Ｆによって新たなツール座標系Ｔ´を次式によ
って求める（ステップｃ３）（図９（ｃ），（ｃ´）参
照）。

【００４０】Ｔ´＝Ｔ・Ｆ求められた新しいツール座標系Ｔ´に基づいて指令され
た軸方向の手動送り動作を実行する（ステップｃ４）。
図９（ｂ）、（ｂ´）及び図９（ｃ）、（ｃ´）に示す
ように、ツール２０の可動部２０ａが移動しても、その
移動後のツール座標系Ｔが自動的に求められ、該求めら
れたツール座標系Ｔ´に基づいて、指令された動作方向
の移動がなされるから、この移動中にツール２０と作業
対象物２１が干渉するような不具合を避けることができ
る。

【００４１】＜停止条件による停止モード＞この停止条
件による停止モードは、ロボットを手動で移動させてい
る途中で、ある設定された停止条件が成立したときに、
ロボット動作を自動的に停止させるものである。そのた
めに、この実施形態では、この停止させる条件を予め設
定しておかねばならない。この停止条件としては例え
ば、次のようなものがある。（１）ツールと作業対象物が接触したことを検出するセ
ンサを設け、該センサからの信号を入出力インタフェー
ス１０６を介して検出し、これを停止条件とする。（２）ロボットの各軸を駆動するサーボモータの負荷ト
ルクを検出し、１軸でもしきい値を越えたとき、ツール
２０と作業対象物２１が接触したとして検出しこれを停
止条件とする。負荷トルクを、角軸のサーボモータの駆
動電流のフィードバック値、又は、トルク指令値（電流
指令値）に基づいて検出して、これにフィードバック値
又はトルク指令値が設定しきい値以上のとき、停止条件
とする。又、負荷トルクを推定するオブザーバが設けら
れている場合には、このオブザーバで推定される負荷ト
ルクがしきい値以上になることによって停止させる停止
条件としてもよい。（３）手動送り開始点からの移動距離が設定値を越えた
とき、自動停止させる。停止条件としては、各種のもの
があるが適用例に応じて、最適な停止条件を選択する。
例えば、上述した（１）〜（３）の停止条件の判断がロ
ボット制御装置のに設定されているとすれば、そのうち
どの停止条件を選択するかを予め設定しておく。なお、
上記（３）の停止条件を選択した場合には、自動停止さ
せる開始点からの移動距離を設定値として設定する必要
がある。

【００４２】さらに、手動動作中の動作速度を設定する
と共に、停止条件が成立した後、該停止位置から指定
量、指定方向に動作させるか否かを設定し、これを設定
した場合には、動作方向の基準となる座標系（ロボット
の基準座標系，ワーク座標系，ツール座標系等）を選択
設定し、かつ、この選択座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸のいずれ
かを動作方向として設定し、かつ、その移動距離をも設
定する。

【００４３】以上のように、停止条件、動作速度、停止
条件成立後に退避させるか否か、退避させる場合その移
動の方向、移動量を設定した後、シフトキー１５と動作
方向キー１２又は１３を押し、手動送りを指令すると、
ロボット制御装置のプロセッサ１０１は、図１０の処理
を開始する。

【００４４】プロセッサ１０１は、動作方向キー１２，
１３で指令された動作方向へ設定されている動作速度で
移動する移動指令を出力しロボットを設定動作速度で移
動させ（ステップｄ１）、かつ停止条件が成立したか判
断し（ステップｄ２）、成立していなければ、シフトキ
ー１５又は動作方向キー１２，１３の押圧が解かれたか
を判断し（ステップｄ８）、押圧が解かれてなければ、
再び（ステップｄ１に戻り、ステップｄ１、ｄ２、ｄ８
の処理を繰り返し実行する。そして、停止条件が成立し
たことが検出される前に、シフトキー１５又は動作方向
キー１２，１３の押圧が解かれると、ロボット動作を停
止させる（ステップｄ７）。

【００４５】又、停止条件が成立したとき、即ち、上記
（１）の停止条件が設定されていれば、センサからの接
触検知信号が入出力インタフェース１０６に入力されて
いるか、プロセッサ１０１は所定周期毎に判別し、接触
検知信号が入力されていることが検出されたとき、この
ときの位置を記憶すると共に、ロボットの手動送り動作
を自動的に停止させる（シフトキー１５及び動作方向キ
ー１２，１３の押圧とは関係なく停止させる）（ステッ
プｄ２，ｄ３）。又、停止条件として、上記（２）の条
件が設定されている場合には、プロセッサ１０１は、所
定周期毎ロボット各軸のモータにかかる負荷トルク（電
流フィードババック値又はトルク指令値、オブザーバで
の推定トルク値）がしきい値以上か否かで判断し（ステ
ップｄ２）、いずれかの軸のモータの負荷トルクがしき
い値以上になると停止条件成立として、このときの位置
を記憶すると共にロボット動作を停止させる（ステップ
ｄ３）。

【００４６】さらに、上記（３）の停止条件が設定され
ている場合には、プロセッサ１０１は、ステップｄ１で
手動移動を開始してから所定周期毎ロボットの移動量を
レジスタに加算し、この加算値が設定値になったか否か
で停止条件を判断する。この加算値が設定値以上になる
と、停止条件成立として（ステップｄ２）、そのときの
ロボットの位置を記憶すると共にロボットを停止させる
（ステップｄ３）。

【００４７】ロボット制御装置よりロボットを停止させ
る指令を出力しても、ロボットは堕走して停止するた
め、記憶した停止条件が成立したときの位置まで、ロボ
ットを移動させ、停止条件が成立した位置に戻す（ステ
ップｄ４）。そして、退避させることが設定されている
か否か判断し（ステップｄ５）、退避させることが設定
されていれば、設定方向に設定移動量移動させて（ステ
ップｄ６）、ロボットを停止させる（ステップｄ７）。
又、退避させることが設定されていなければ、停止条件
位置に停止したままロボットを停止させる。

【００４８】以上が本発明の教示動作を補助する手動送
りの実施形態であるが、ロボット制御装置に上述した各
姿勢合わせモード、座標系設定モードのいずれか１つを
具備させ、又はすべてを具備して、それぞれをソフトキ
ー等で呼び出して実行するようにしながら、停止条件に
よる停止モードを実行する。

【００４９】以下の実施例では、上述した「１軸による
姿勢合せモード」、「座標系による姿勢合せモード」、
「ツール可動部材上の座標系設定モード」及び「停止条
件による停止モード」をロボット制御装置に格納してお
き、ソフトキー１１によって選択して、選択方法の処理
を実行するようにしている。

【００５０】又、ワーク座標系、ツール座標系（「ツー
ル可動部材上の座標系設定モード」における基準ツール
座標系）はどのモードでも共通するから機能選択キー１
８を操作して座標系の設定を選択し、教示動作を補助す
る上記４つのモードに対して一括してワーク座標系、ツ
ール座標系を設定する。又、この教示補助動作の手動で
の動作速度の設定値もどのモードも共通として、予め設
定しておいてもよく、又は、各モード後とこの手動での
動作速度を変える場合には、ソフトキー１１を操作し
て、各モードの設定を呼出し、それぞれの動作速度を設
定する。さらに、「ツール可動部材上の座標系設定モー
ド」においては、基準位置Ｏを設定しておかねばならな
いが、このような、各モード毎に固有の設定値はそれぞ
れ各モード設定を呼出して設定しておく。

【００５１】＜サーボガンへの適用例＞そこで、スポッ
ト溶接を行なうサーボモータ等で可動側チップが駆動さ
れるサーボガンに適用した一実施例について説明する。
この実施例においては、ガン開閉方向と作業対象物２１
に対する打点面が垂直になるようにサーボガン２０の姿
勢を教示する必要がある。又、固定側チップ２０ｂと作
業対象物２１との接触位置を教示しなければならない。
しかも、一般に行われている車体のスポット溶接におい
ては、パネルの下部が車体の影になって目視困難である
場合が多くあり、このような状況下での本発明の教示補
助方法を用いて行なう教示について説明する。

【００５２】まず、図１１（ａ）に示すように、ロボッ
トを手動送りして、サーボガン２０を作業対象物２１の
打点近傍に移動させる。次に、サーボガンの開閉方向と
作業対象物の打点面が垂直になるように、サーボガンの
姿勢を変える必要がある。この場合、３つの方法があ
り、１つは、上述した、「ツール可動部材上の座標系設
定モード」を利用して行なう方法と、「１軸による姿勢
合せモード」、「座標系による姿勢合せモード」による
方法がある。

【００５３】そこで、第１の方法として、教示操作盤１
０４のソフトキー等を用いて、「ツール可動部材上の座
標系設定モード」に切換え、サーボガンの可動側チップ
移動させＴＣＰを作業対象物２１にできるだけ近付けた
後、ガン開閉方向が作業対象物２１の打点面と垂直にな
るように回転動作キー１３を選択し、シフトキー１５と
選択回転動作キー１３を押せば、ロボット制御装置のプ
ロセッサ１０１は、図７に示す処理を行なって、可動チ
ップ２０ａの先端に設定されたＴＣＰを基準にしてロボ
ットを動作させる（図１１（ｂ）参照）。その結果、サ
ーボガン２０と作業対象物２１が干渉することなく、サ
ーボガン２０の開閉方向が作業対象物２１の打点面に垂
直になるようにサーボガン２０の姿勢を手動で移動させ
ることができる。

【００５４】第２の方法として、「１軸による姿勢合せ
モード」を利用する場合には、ソフトキー１１によって
この「１軸による姿勢合せモード」を選択した後、姿勢
合わせとなるツール座標系Ｔ、ワーク座標系Ｗの軸とそ
の交角θを設定する。図１１（ｃ）の例では、ツール座
標系Ｔ及びワーク座標系ＷからそれぞれＺ軸を姿勢合せ
軸として選択し、かつ交角θを「０」と設定している
（即ち、両座標系のＺ軸を平行の状態にする）。そし
て、シフトキー１５と姿勢合せキー１９を押すと、ロボ
ット制御装置のプロセッサ１０１は、図３に示す処理を
開始し、ツール座標系Ｔ及びワーク座標系Ｗのそれぞれ
の選択軸であるＺ軸が、設定交角θ（＝０）となるよう
にロボットが駆動され、サーボガン２０の開閉方向が作
業対象物２１の打点面に対して垂直になるように位置決
めされる（図１１（ｃ）参照）。

【００５５】又、「座標系による姿勢合せモード」を選
択し、ツール座標系Ｔとワーク座標系Ｗとの相対関係を
規定するワーク座標系Ｗの各軸回りの回転角を設定し、
シフトキー１５と姿勢合せキー１９を押せば、プロセッ
サ１０１は図５に示す処理を実行し、図１１（ｃ）に示
すようにサーボガン２０の開閉方向が作業対象物２１の
打点面に対して垂直になるように位置決めされる。な
お、図１１（ｃ）の例では、ワーク座標系Ｗにツール座
標系Ｔを合わせればよいから、設定する各軸回りの回転
角はすべて「０」となり、図５のステップｂ１で求める
変換行列Ｆは単位行列となる。

【００５６】以上のようにして、サーボガン２０の開閉
方向が作業対象物２１の打点面に対して垂直になるよう
に位置決めした後、「停止条件による停止モード」に切
換えて、監視する停止条件を選択設定し、又退避は行な
わないと設定し、固定側チップが作業対象物２１に接触
する方向の動作キー１２を押すと共にシフトキー１５を
押せば、ロボット制御装置のプロセッサ１０１は、図１
０の処理を実行し、作業対象物２１とツール２０の固定
側チップ２０ｂが接触した位置（さらには、設定した方
向及び移動量だけ移動した位置）に自動的に停止する。

【００５７】＜エアガンへの適用例＞スポット溶接ガン
がサーボモータで駆動されるサーボガンではなく、エア
の圧力で開閉するエアーガンの場合には、エアーガン２
０の開閉方向が作業対象物２１に対する打点面と垂直に
なると共に、固定側チップ２０ａと作業対象物２１の間
隔をしてい距離だけ離す必要がある。そのため、エアー
ガン２０を使用した場合には、上述したサーボガンと同
様に、ガンを解放状態にして作業対象物２１の打点付近
の適当な位置に手動送りし、「座標系による姿勢合せモ
ード」を選択して、サーボガンと同様に、ガン開閉方向
を打点面に対して垂直にし、サーボガンと同様に、「停
止条件による停止モード」を選択するが、この場合、サ
ーボガン２０と作業対象物２１が接触した後、所定距離
だけ離す必要があるから、退避させるを選択し、その退
避方向と退避移動量を設定する。図１２の例では、退避
方向をワーク座標系（ツール座標系でもよい）のＺ軸方
向とし、目標とする移動量を設定しておく、そうすれ
ば、、図１０の処理でステップｄ５、ｄ６によって、作
業対象物２１とツール２０の接触後、ツール２０は設定
距離だけ離されてロボットは停止することになる。

【００５８】＜サーボハンドへの適用例＞図１３はサー
ボモータで駆動されるハンド２０に対して把持位置姿勢
の教示に対して本発明を適用した例の説明図である。ま
ず、ハンド２０を開いた状態にして、ロボットを手動動
作して作業対象物２１に接近させる（図１３（ａ）参
照）。次に、ハンドの挟持面と作業対象物の側面が平行
になるようにハンドを回転させる必要があるが、この方
法には、「１軸による姿勢合せモード」、「座標系によ
る姿勢合せモード」、「ツール可動部材上の座標系設定
モード」を利用する方法がある。

【００５９】図１３（ｂ）は、「ツール可動部材上の座
標系設定モード」を利用する場合の説明図で、まず、ハ
ンドのの可動部に設定されているＴＣＰを手動送りで移
動させ、できるだけ作業対象物２１に近づける。そし
て、「ツール可動部材上の座標系設定モード」に切換え
て、回転方向を選択し、その方向の回転動作方向キー１
３とシフトキー１５を押せば、ロボット制御装置のプロ
セッサ１０１は、図７に示す処理を行なって、ＴＣＰ中
心に回転し、手動でハンド２０の教示側面と作業対象物
の側面が平行となるように動作させることができる（図
１３（ｂ）参照）。

【００６０】図１３（ｃ）は、「１軸による姿勢合せモ
ード」又は「座標系による姿勢合せモード」を用いる場
合の説明図である。「１軸による姿勢合せモード」を適
用する場合には、例えば、ツール座標系Ｔにおけるハン
ド２０の挟持面と平行な軸（図１３（ｃ）ではＺ軸）と
ワーク座標系Ｗにおける作業対象物２１の側面と平行な
軸（図１３（ｃ）ではＺ軸）を選択しその交角を「０」
として、シフトキー１５と姿勢合せキー１９を押せば、
プロセッサ１０１が図３の処理を行なって、ハンド２０
の教示側面と作業対象物２１の側面が平行となるように
動作させることができる。又、「座標系による姿勢合せ
モード」を用いた場合には、図１３（ｃ）の例において
は、ワーク座標系ＷのＸ，Ｙ，Ｚ軸の各軸回りの回転角
をすべて「０」と設定し、シフトキー１５と姿勢合せキ
ー１９を押せば、プロセッサ１０１が図５の処理を行な
って、ハンド２０の教示側面と作業対象物２１の側面が
平行となるように動作させることができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明は、停止条件を設定し、この停止
条件が成立すると、自動的に手動送りを停止するように
したから、正確な教示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。

【図２】同実施形態におれる教示操作盤の説明図であ
る。

【図３】本発明の実施形態で用いる１軸による姿勢合せ
処理のフローチャートである。

【図４】同１軸による姿勢合わせ処理における動作、作
用説明図である。

【図５】本発明の実施形態で用いる座標系による姿勢合
せ処理のフローチャートである。

【図６】同座標系による姿勢合せ処理における動作、作
用説明図である。

【図７】本発明の実施形態で用いるツール可動部材上の
座標系設定処理のフローチャートである。

【図８】同ツール可動部材上の座標系設定処理における
動作、作用説明図である。

【図９】同ツール可動部材上の座標系設定処理における
動作、作用説明図の続きである。

【図１０】本発明の実施形態における自動手動送り停止
処理のフローチャートである。

【図１１】本発明の実施形態をスポット溶接を行なうサ
ーボガンに適用したときの説明図である。

【図１２】本発明の実施形態をスポット溶接を行なうエ
アーガンに適用したときに、ツールが作業対象物に接触
した後退避する動作の説明図である。

【図１３】本発明の実施形態を可動部がサーボシステム
によって駆動されるハンドに適用したときの動作説明図
である。

【符号の説明】

２０ツール２１作業対象物２０ａ可動部２０ｂ固定部１０４教示操作盤Ｔツール座標系Ｗワーク座標系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットに取付けられたツールと作業対
象物との接触を検出するセンサからの検出信号が出力さ
れたとき、前記ロボットの各軸を駆動するモータのいず
れかのモータにかかる負荷トルクが設定トルクを越えた
とき、手動送り動作開始から所定距離移動したとき、の
内いずれかを手動動作停止条件としてロボット制御装置
に予め設定し、前記手動動作停止条件が成立したかを監
視する監視手段を設け、手動送り動作中、前記監視手段
から停止条件が成立したことが検出されると、手動送り
を自動的に停止させることを特徴とするロボット制御装
置。
【請求項２】前記手動送り動作の送り方向は、ロボッ
ト基準座標系、ワーク座標系又はツール座標系のＸ，
Ｙ，Ｚ軸のいずれかの軸方向を選択可能とした請求項１
に記載されたロボット制御装置。
【請求項３】前記停止条件が成立したときのロボット
の位置を記憶する記憶手段を設け、停止条件が成立して
から停止するまでに惰走したロボットを前記記憶手段に
記憶した位置に戻すようにした請求項１又は請求項２に
記載されたロボット制御装置。
【請求項４】前記停止条件が成立した位置から退避す
る方向及び距離を設定記憶する記憶手段を設け、停止条
件が成立した位置に停止した後、前記記憶手段に記憶し
た方向に設定距離だけ移動させるようにした請求項３に
記載されたロボット制御装置。