JP2005301365A - シミュレータ機能付き操作コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットが設置された現場で、手軽にロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行えるようにする。
【解決手段】 本発明は、ロボット２の動作制御コントローラ４に接続されて各種の操作指令を行う操作コントローラ１において、ロボット擬似画像２Ａや各種の操作キーをタッチ操作可能に表示する画面１０を有したタッチパネル式のディスプレイ部１１、ロボット２の動作制御を行うためのロボット動作プログラム４２と等価なシミュレーションプログラム１２、上記ディスプレイ部１１の画面１０上に表示させるためのロボット擬似画像２Ａの動画像を作成する動画生成手段１３、上記動画生成手段１３を起動させて上記シミュレーションプログラム１２に基づいて上記画面１０上にロボット擬似画像２Ａを動画表示してロボット動作プログラム４２の確認のためのシミュレーションを行わせるシミュレーション処理手段１４を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロボットに接続された操作コントローラの画面上で、ロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行えるようにしたシミュレータ機能付き操作コントローラに関する。

従来より、産業用ロボットによってワークに対する種々の作業が行われているが、このロボットの動作は、ロボットに設けた動作制御コントローラ内に格納されたロボット動作プログラムにより制御されている。例えば、成形機の金型内から成形品の取出しを行う取出ロボットにあっても同様である。
上記ロボット動作プログラムは、図５に示すように、ロボットの動作制御コントローラ５０７にイーサネット（登録商標）５０６で接続されてロボットとは離れて設置された端末装置等のシミュレータ５０５によって作成され、また、このシミュレータ５０５によって適宜にティーチングによりプログラム修正される（特許文献１、特許文献２）。そして、この新規作成あるいは修正されたロボット動作プログラムは、シミュレータ５０５のディスプレイ５０３上にロボット擬似画像５０４を動画像により動作させるシミュレーションを行ってプログラムミスの有無等の確認がなされる。このシミュレーションによりロボット擬似画像５０４の動画像が設計どおりに動作されれば、完成したロボット動作プログラムを通信回線（５０６）あるいは記録媒体を介してロボットの動作制御コントローラ５０７内に読み込ませる。このように、事前にシミュレータ５０５のディスプレイ５０３上でロボット動作をシミュレーションして完成したロボット動作プログラムの確認を行うことで、プログラムミスされたロボット動作プログラムがロボットの動作制御コントローラ５０７内に格納されることが防止され、ひいては、プログラムミスされたロボット動作プログラムによってロボットが自動運転されるような事態を防止することができる。
特開２００２−３６１５６号公報 特開平９−８１２１８号公報

しかしながら、上記シミュレータ５０５は、ロボットが設置された現場とは離れた場所に設置されているので、ロボットが設置された現場では、上記シミュレーションによりプログラムミス等のない正しいロボット動作プログラムであるか否かの確認ができない。そのため、実際の現場においては、上記シミュレータ５０５が存在しないから、ロボット動作プログラムが新規投入あるいはティーチングにより修正等された際には、ロボットの動作制御コントローラ５０７に接続された遠隔操作用の操作コントローラを用いて手動操作によってロボットをゆっくり動作させて、プログラムミス等がなく周辺設備等との干渉が起こらない正しいロボット動作プログラムであるか否かの確認が慎重に行われる。

従って、ロボット動作プログラムが新規投入あるいはティーチングによる修正等された際には、現場のロボットを慎重に運転させて正しくプログラミングされたロボット動作プログラムか否かの確認が必要となるため、ロボットを正式に稼動可能な状態まで立ち上げるのに時間や手間が掛かっていた。その結果、取出ロボットにあっては、取出ロボットと成形機との早期ドッキングの実現を困難にし、ひいては成形機を速やかに連続稼動させることを困難にしていた。

しかも、現場のロボットを慎重に運転させて動作状況を確認させる必要性があることから、都度、現場でのオペレータに対する安全性を確保した上での作業を必要とする。
なお、シミュレータ５０５としてノート型パソコン等の表示画面付きのコンピュータを現場に持ってきてロボットの動作制御コントローラに接続させ、このコンピュータによって現場でシミュレーションを行ってロボット動作プログラムの確認を行うようにすることも可能であるが、この場合は、ロボット動作プログラムの新規投入や変更の際に限ってわざわざシミュレータ５０５となる表示画面付きのコンピュータを用意する必要があるという問題を生じさせる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロボットが設置された現場で、手軽に、安全性を確保した上で、ロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行えるようにすることを課題とする。

本発明に係るシミュレータ機能付き操作コントローラは、
ロボットの動作制御コントローラに接続されて各種の操作指令を行う操作コントローラにおいて、
ロボット擬似画像や各種の操作キーをタッチ操作可能に表示する画面を有したタッチパネル式のディスプレイ部と、
ロボットの動作制御を行うためのロボット動作プログラムと等価なシミュレーションプログラムと、
上記ディスプレイ部の画面上に表示させるためのロボット擬似画像の動画像を作成する動画生成手段と、
上記動画生成手段を起動させて上記シミュレーションプログラムに基づいて上記画面上にロボット擬似画像を動画表示してロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行わせるシミュレーション処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

以上のように、本発明によるシミュレータ機能付き操作コントローラによれば、ロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションをロボットが設置された現場で行うことができる。従って、ロボット動作プログラムが新規投入あるいはティーチングによる修正等された際に、従来のように、現場のロボットを慎重に運転させて正しくプログラミングされたロボット動作プログラムか否かの確認が不要となる。よって、ロボットを正式に稼動可能な状態まで立ち上げる時間を短縮し、且つその手間を大幅に軽減することができる。その結果、取出ロボットにあっては取出ロボットと成形機との早期ドッキング化を実現することができ、成形機を速やかに連続稼動させて生産性を向上することができる。

また、金型変更等に伴って新たに設定されたロボット動作プログラムが適切であるかどうかの妥当性確認を、本シミュレータ機能付きの操作コントローラにおけるシミュレーションにより行うことができる。従って、ロボット動作プログラムが金型変更等に伴って新たに設定された際に、従来のように、現場のロボットを慎重に運転させてロボット動作プログラムの選択ミスがないかどうかの確認が不要となる。よって、この場合でもロボットを正式に稼動可能な状態まで立ち上げる時間を短縮し、且つその手間を大幅に軽減することができる。その結果、取出ロボットにあっては金型変更等に伴ってロボット動作プログラムが新たに設定された場合でも、取出ロボットを速やかに稼動可能な状態に立ち上げて成形機を速やかに連続稼動させて生産性を向上することができる。

また、現場のロボットを慎重に運転させて動作状況を確認させる必要性を生じないことから、現場でのオペレータに対する安全性を確保できる。
さらに、シミュレータとなる表示画面付きコンピュータを現場に持って来てロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行うこともあったが、このようなコンピュータを用意する必要もなく、上記のシミュレーションを手軽に行うことができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態においては、成形機に設置された成形品の取出ロボット２を制御対象として説明する。
図１は、実施の形態によるシミュレータ機能付き操作コントローラ１における取出ロボット２設置現場での設置状態を示している。図１に示すように、この操作コントローラ１は、成形機３上に設置されて成形品の取出しを行う取出ロボット２に付設されており、この操作コントローラ１からの操作指令によって取出ロボット２が動作開始、動作停止等される。図１に示す取出ロボット２は、トラバース型であってＸＹＺ各軸に備えられた駆動源（図示せず）により移動可能な成形品取出ヘッド２１を備え、その基本動作は、成形機３の金型３１が型開きされると、待機位置にある成形品取出ヘッド２１をＸＹＺ各軸に備えた図示しない駆動源により金型３１内の成形品取出位置に正確に進入させ、金型３１から離型されるタイミングで成形品を把持し、引き続き、その状態で成形品取出ヘッド２１を金型３１外に移動させて所定の成形品回収位置で成形品の把持を開放して成形品を回収した後、再び成形品取出ヘッド２１を所定の待機位置に復帰させるという動作を繰り返し行う。なお、図１中の３２は、成形機３を操作するための操作盤である。

図２は、上記取出ロボット２と上記操作コントローラ１とのブロック構成を示している。図２に示すように、取出ロボット２は、上記動作の制御を行う動作制御コントローラ４が内蔵されており、この動作制御コントローラ４は、上記取出ロボット２の動作を記述したロボット動作プログラム４２と、取出ロボット２の動作を教示するためのティーチングデータ４３と、上記操作コントローラ１からの操作指令を受けてロボット動作プログラム４２およびティーチングデータ４３に基づいた動作指令を行って取出ロボット２を動作制御する中央処理部４１とを備えている。

一方、実施の形態による上記シミュレータ機能付きの操作コントローラ１は、取出ロボット２の動作制御コントローラ４に接続ケーブル５で接続されており、前面の画面１０（図１を参照）上をタッチ操作することで、主に動作制御コントローラ４に操作指令信号を出力して取出ロボット２を遠隔操作するために使用されるが、これに加えて、画面１０上に取出ロボット擬似画像を動画表示して上記ロボット動作プログラム４２の確認のためのシミュレーションにも使用できるようにしている。

図２に示すように、このシミュレータ機能付き操作コントローラ１は、ディスプレイ部１１、シミュレーションプログラム１２、ティーチングデータ１５、動画生成手段としての動画処理ソフトウエア１３、シミュレーション処理手段を兼ねた中央処理手段１４を備える。
上記ディスプレイ部１１は、ロボット擬似画像や各種の操作キーをタッチ操作可能に表示する画面１０（図１を参照）を有したタッチパネルにより構成されたものである。そして、このディスプレイ部１１は、上記各部１２，１３からのＧＵＩ（Graphical User Interface）情報を基にして上記中央処理手段１４からの指令信号により取出ロボット擬似画像や各種操作キー等を画面１０にグラフィック表示させると共に、この画面１０上のタッチ操作をタッチセンサにて感知して操作信号を上記中央処理手段１４に出力する。また、上記画面１０には、この操作コントローラ１の電源入力時における初期画面、メニュー画面、取出ロボット２の各種操作画面等が表示されるほか、取出ロボット２のシミュレーション画面を表示される。なお、メニュー画面は、初期画面からのタッチ操作により移行され、各種の操作画面やシミュレーション画面は、メニュー画面からのタッチ操作により移行される。

そして、上記シミュレーション画面は、例えば、図３に示すように、成形機３の操作盤３２が有る側の操作側から見た取出ロボット２の３次元擬似画像２Ａを表示させ、この取出ロボット擬似画像２Ａを画面１０上の操作キー（図３には図示せず）をタッチ操作することにより実際の取出ロボット２の動作と同じ動きをするように動画表示させる。これにより、取出ロボット２の実動作をこの画面１０上でシミュレーションすることができる。

上記シミュレーションプログラム１２は、取出ロボット２の動作制御を行うためのロボット動作プログラム４２と等価なプログラムである。すなわち、このシミュレーションプログラム１２は、上記ロボット動作プログラム４２を新規に開発したとき、また、取出ロボット２の個々の特性等に応じたティーチングやバージョンアップ等により上記ロボット動作プログラム４２を修正したとき等に、この完成したロボット動作プログラム４２における座標データ、速度データ等の動作に関する記述を抽出して作成されたプログラムである。そして、このシミュレーションプログラム１２としては、例えば、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、この記録媒体が本操作コントローラ１のプログラム読取装置（図示せず）に挿脱自在に保持される。

また、上記ティーチングデータ１５は、上記動作制御コントローラ４に格納されたティーチングデータ４３と同様のものであって、ロボット２の動作を教示するための各種データである。このティーチングデータ１５は、上記シミュレーションプログラム１２と協働してディスプレイ部１１の画面１０上に表示させる取出ロボット擬似画像の擬似動作における動作位置等を教示する。そして、このティーチングデータ１５も、上記シミュレーションプログラム１２と同様に、例えば、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、この記録媒体が本操作コントローラ１のプログラム読取装置（図示せず）に挿脱自在に保持される。なお、このとき、ティーチングデータ１５は、シミュレーションプログラム１２を記録した記録媒体と同じものに一緒に記録されていてもよい。

上記動画処理ソフトウエア１３は、上記ディスプレイ部１１の画面１０上に表示させるための取出ロボット擬似画像２Ａの動画像を作成するプログラムを備えた動画生成手段である。そして、この動画処理ソフトウエア１３は、本操作コントローラ１が接続された取出ロボット２の擬似画像２Ａを有し、上記中央処理手段１４からの指令によって上記シミュレーションプログラム１２からの座標データ、速度データ等に従って取出ロボット擬似画像２Ａを動画表示させる。

上記中央処理手段１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記ディスプレイ部１１の画面１０に種々の画面を表示させ、この画面１０上のタッチ操作により上記各部１１〜１３や上記動作制御コントローラ４との間で種々の信号のやり取りを行って種々の制御が行われる。そして、この中央処理手段１４は、上記ディスプレイ部１１の画面１０上をタッチ操作することで動作制御コントローラ４に指令信号を出力して取出ロボット２を遠隔操作する機能部を備えるほか、上記動画処理ソフトウエア１３を起動させて上記シミュレーションプログラム１２に基づいて上記画面１０上にロボット擬似画像２Ａを動画表示してロボット動作プログラム４２の確認のためのシミュレーションを行わせるシミュレーション処理手段としての機能部を備えるものである。

次に、上記シミュレータ機能付き操作コントローラ１によるシミュレーションの動作を説明する。なお、以下のシミュレーションの作業は、上記中央処理手段１４におけるシミュレーション処理手段によって制御される。
まず、ディスプレイ部１１の画面１０（図１参照）に表示されたメニュー画面からタッチ操作によりシミュレーション画面を呼び出す。すると、動画処理ソフトウエア１３が起動されてディスプレイ部１１の画面１０にシミュレーション画面が表示される。このシミュレーション画面には、上記取出ロボット２の擬似画像２Ａが表示されると共に（図３参照）、シミュレーションを実行するか否かの実行ボタンが表示される。なお、この実行ボタンをタッチ操作するまでに、上記ロボット動作プログラム４２と等価なシミュレーションプログラム１２および取出ロボット２の動作を教示するためのティーチングデータ１５を格納した記録媒体をプログラム読取装置に挿入保持させておく。

次いで、シミュレーション画面上の実行ボタンをタッチ操作すると、上記シミュレーションプログラム１２およびティーチングデータ１５から取出ロボット擬似画像２Ａの座標データ、速度データ等の読み取りを行い、これら座標データ等に従って上記動画処理ソフトウエア１３によって取出ロボット擬似画像２Ａを動画表示させる。これにより、新規作成あるいはティーチング等で修正されたロボット動作プログラム４２による取出ロボット２の動作をシミュレーションすることができる。

一方、成形機３における成形品の機種変更に際して金型３１が変更されると、変更後の金型３１に応じて取出ロボット２の動作変更を行うためロボット動作プログラム４２を変更後の金型３１に対応したものに選択し設定する。なお、このプログラム設定は、取出ロボット２の動作制御コントローラ４においてロボット動作プログラム４２やティーチングデータ４３を記録したＲＯＭ等の記録媒体を交換することにより行われるようにしてもよいし、また、操作コントローラ１のディスプレイ部１１にプログラム設定画面を表示させ、このプログラム設定画面のタッチ操作により中央処理手段１４からの操作指令によって動作制御コントローラ４の格納部に格納されたロボット動作プログラム群の中から所望のロボット動作プログラム４２およびそのティーチングデータ４３を選択し設定するようにしてもよい。

そして、この場合、ロボット動作プログラム４２等の選択ミスがないかどうかの確認は、従来、操作コントローラ１からの手動操作により取出ロボット２をゆっくり動作させることにより行われていた。そのため、従来は、取出ロボット２を正式に稼動可能な状態まで立ち上げるのに時間が掛かっていた。しかも、現場のロボットを慎重に運転させて動作状況を確認させる必要性があることから、都度、現場でのオペレータに対する安全性を確保した上での作業が必要であった。

そこで、成形機３の金型変更に伴って設定されたロボット動作プログラム４２が適切であるかどうかの妥当性確認を、本シミュレータ機能付きの操作コントローラ１におけるシミュレーション画面でのシミュレーションにより行えるようにする。
すなわち、シミュレーション画面において表示された選択操作キー、すなわち、新規なプログラムのシミュレーションか、金型変更に伴うプログラムのシミュレーションかを選択する操作キーをタッチ操作して、金型変更に伴うプログラムのシミュレーションを選択する。すると、動作制御コントローラ４に設定されたロボット動作プログラム４２およびそのティーチングデータ４３から取出ロボット２の動作に関わるプログラム部分のほか、座標データや速度データ等が読み出されて、本シミュレータ機能付き操作コントローラ１内のバッファ（図示せず）内に一時記憶される。なお、このバッファに一時記憶された座標データや速度データ等が、いわば上述のシミュレーションプログラム１２やティーチングデータ１５を構成することとなる。

次いで、シミュレーション画面にシミュレーションを実行するか否かの実行ボタンが表示され、確認表示よりシミュレーションの実行を選択すると、上記バッファ内における取出ロボット２の動作に関わるプログラム部分や、座標データ、速度データ等を読み取り、これら座標データ等に従って上記動画処理ソフトウエア１３によって取出ロボット擬似画像２Ａを動画表示させる。これにより、成形機３の金型変更に伴って動作制御コントローラ４に設定されたロボット動作プログラム４２による取出ロボット２の動作をシミュレーションすることができる。

以上のように、本実施の形態によるシミュレータ機能付き操作コントローラ１によれば、ロボット動作プログラム４２の確認のためのシミュレーションを取出ロボット２が設置された現場で行うことができる。従って、ロボット動作プログラム４２が新規投入あるいはティーチングやバージョンアップによる修正等された際に、従来のように、現場の取出ロボット２を慎重に運転させて正しくプログラミングされたロボット動作プログラム４２か否かの確認が不要となる。よって、取出ロボット２を正式に稼動可能な状態まで立ち上げる時間を短縮し、且つその手間を大幅に軽減することができる。その結果、取出ロボット２と成形機３との早期ドッキング化を実現することができ、成形機３を速やかに連続稼動させて生産性を向上することができる。

加えて、現場のロボットを慎重に運転させて動作状況を確認させる必要性を生じないことから、現場でのオペレータに対する安全性を確保できる。
また、成形機３の金型変更に伴って設定されたロボット動作プログラム４２が適切であるかどうかの妥当性確認を、本シミュレータ機能付きの操作コントローラ１におけるシミュレーション画面でのシミュレーションにより行うことができる。従って、ロボット動作プログラム４２が成形機３の金型変更に伴って新たに設定された際に、従来のように、現場の取出ロボット２を慎重に運転させてロボット動作プログラム４２の選択ミスがないかどうかの確認が不要となる。よって、この場合でも取出ロボット２を正式に稼動可能な状態まで立ち上げる時間を短縮し、且つその手間を大幅に軽減することができ、成形機３を速やかに連続稼動させて生産性を向上することができる。

さらに、従来、シミュレータとして例えばノート型パソコン等の表示画面付きのコンピュータを現場に持って来てロボット動作プログラム４２の確認のためのシミュレーションを行うこともあったが、上記実施の形態によるシミュレータ機能付きの操作コントローラ１によれば、このようなコンピュータを用意する必要もなく、上記のシミュレーションを手軽に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態のものに限定されない。
上記実施の形態では、シミュレーション画面に表示される取出ロボット擬似画像２Ａは、図３に示すように、操作側から見た取出ロボット２の擬似画像２Ａが表示されるようにするが、取出ロボット２の擬似画像を３次元画像で構成し、シミュレーション画面上にスクロール操作キーを設けてこのスクロール操作キーをタッチ操作することにより、３６０度回転させる等して様々な角度から見た取出ロボット擬似画像を表示できるようにしてもよく、また、例えば、図４に示すように、操作側とは１８０度反対の成形機３の操作盤３２（図１を参照。）がない側での反操作側から見た取出ロボット２の擬似画像２Ｂを表示させてシミュレーションの実行を行えるようにしてもよい。

他にも、取出ロボット２の擬似画像を３次元画像で構成し、シミュレーション画面上にスクロール操作キーを設けてこのスクロール操作キーをタッチ操作することにより、３６０度回転させる等して様々な角度から見た取出ロボット擬似画像を表示できるようにしてもよいものである。
また、ロボットとしては、上記トラバース型の取出ロボット２のほか、旋回式の取出ロボットでもよく、また、これら取出ロボットのほかに、例えば、インサート部材の装填ロボット、製品の配列ロボット、製品の搬送ロボット等、成形機３の成形動作に連動して種々の動作を行うロボットでもよい。
また、上記成形機３としては、型締め、型開き動作が行われるものであれば、竪型式、横型式のどちらでもよく、また、その成形品は、樹脂製のみならず、アルミニウム等の金属製等でもよい。

実施の形態によるシミュレータ機能付き操作コントローラの取出ロボット設置現場での設置状態を示す斜視図である。 実施の形態によるシミュレータ機能付き操作コントローラの内部構成を示すブロック構成図である。 シミュレーション画面における取出ロボット擬似画像の例（操作側）を示す模式図である。 シミュレーション画面における取出ロボット擬似画像の他の例（反操作側）を示す模式図である。 従来のシミュレータを示す模式図である。

符号の説明

１ シミュレータ機能付き操作コントローラ
２ 取出ロボット
２Ａ 取出ロボット擬似画像（操作側）
２Ｂ 取出ロボット擬似画像（反操作側）
３ 成形機
４ 動作制御コントローラ
５ 接続ケーブル
１０ 画面
１１ ディスプレイ部
１２ 動画処理ソフトウエア（動画生成手段）
１３ シミュレーションプログラム
１４ 中央処理手段（シミュレーション処理手段）
１５ ティーチングデータ
４１ 中央処理部
４２ ロボット動作プログラム
４３ ティーチングデータ

Claims (1)

1. ロボットの動作制御コントローラに接続されて各種の操作指令を行う操作コントローラにおいて、
   ロボット擬似画像や各種の操作キーをタッチ操作可能に表示する画面を有したタッチパネル式のディスプレイ部と、
   ロボットの動作制御を行うためのロボット動作プログラムと等価なシミュレーションプログラムと、
   上記ディスプレイ部の画面上に表示させるためのロボット擬似画像の動画像を作成する動画生成手段と、
   上記動画生成手段を起動させて上記シミュレーションプログラムに基づいて上記画面上にロボット擬似画像を動画表示してロボット動作プログラムの確認のためのシミュレーションを行わせるシミュレーション処理手段とを備えたことを特徴とするシミュレータ機能付き操作コントローラ。
   
   

Images