JP2007152541A - ティーチングペンダント - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットやティーチングペンダントを目視することなく、人間がロボットの動作状況を知覚できること。
【解決手段】ティーチングペンダント300に、アクチュエータ(サーボモータ107)を備え、ロボットの制御情報104に基づいた情報を、サーボ指令入力部301で選択等をおこなったうえで、サーボ制御部110に情報を送出し、これをもとにサーボ制御部110がアクチュエータを回転させる。これにより、人間がダイヤル108の触覚によりロボットの動作状況を知覚することができる。
【選択図】図3
【解決手段】ティーチングペンダント300に、アクチュエータ(サーボモータ107)を備え、ロボットの制御情報104に基づいた情報を、サーボ指令入力部301で選択等をおこなったうえで、サーボ制御部110に情報を送出し、これをもとにサーボ制御部110がアクチュエータを回転させる。これにより、人間がダイヤル108の触覚によりロボットの動作状況を知覚することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、産業用ロボットの制御装置に接続され、操作者の手元で種々の操作をおこなうことができるティーチングペンダントに関する。
従来のティーチングペンダントは、産業用ロボット(以下、単に「ロボット」という)や工作機械などのマニピュレータの制御情報をティーチングペンダントの表示部に表示している。(例えば、特許文献1の図5参照)。さらに、ロボットを操作するために、ティーチングペンダントにダイヤルが取り付けられているものもある(例えば、特許文献1の図1参照)。
図8は、ダイヤル付きのティーチングペンダントを示す図である。ティーチングペンダント801には、表示装置802および位置教示用のデータ等を入力するためのキー803、ダイヤル804、軸切り替えキー805が設けられている。そして、軸切り替えキー805と、ダイヤル804の回転方向と回転量とに基づきロボットを操作する。
このように、従来のティーチングペンダントは、キー入力やダイヤル入力によりロボットを操作し、表示装置でロボットの動作状況を確認するのである。
特開2002−292583号公報(第2−3頁、図1、図5)
このように、従来のティーチングペンダントは、キー入力やダイヤル入力によりロボットを操作し、表示装置でロボットの動作状況を確認するのである。
従来、ロボットで発生する速度変動すなわち加速度は、ロボット本体の振動として人間が知覚することも可能である。実際、工作機械などの動作確認では熟練者が工作機械に触れて振動を知覚し、経験から問題のある動作を識別することもある。しかし、産業用ロボットの場合、安全のためロボットの稼動範囲内には人間が近づけなくなっており、実際に触れて振動を知覚することはできないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、産業用ロボットの制御装置に接続されたティーチングペンダントにアクチュエータを備えることにより、人間がロボットの動作状況を触覚で知覚し得るものを提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、産業用ロボットの制御装置に接続されたティーチングペンダントにアクチュエータを備えることにより、人間がロボットの動作状況を触覚で知覚し得るものを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、ロボットや工作機械などのマニピュレータの位置教示用データ等を入力するためのキー入力部と、該キー入力部の操作情報を作成する入力制御部と、前記操作情報と前記ロボットからフィードバックされる複数の制御情報とを表示する表示装置と、を備えるティーチングペンダントであって、前記ティーチングペンダントに設けられるダイヤルと、前記ダイヤルを回転可能に支持するサーボモータと、前記サーボモータに指令を送出するサーボ制御部と、前記制御情報が入力され、前記サーボ制御部に前記制御情報に基づいた再生情報を与えるサーボ指令入力部と、を備えたティーチングペンダントとするものである。
請求項1に記載の発明は、ロボットや工作機械などのマニピュレータの位置教示用データ等を入力するためのキー入力部と、該キー入力部の操作情報を作成する入力制御部と、前記操作情報と前記ロボットからフィードバックされる複数の制御情報とを表示する表示装置と、を備えるティーチングペンダントであって、前記ティーチングペンダントに設けられるダイヤルと、前記ダイヤルを回転可能に支持するサーボモータと、前記サーボモータに指令を送出するサーボ制御部と、前記制御情報が入力され、前記サーボ制御部に前記制御情報に基づいた再生情報を与えるサーボ指令入力部と、を備えたティーチングペンダントとするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報のうちの1つを選択する制御情報選択信号を作成するとともに、該制御情報選択信号を、前記サーボ指令入力部に送出する請求項1記載のティーチングペンダントとするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報に乗算される制御倍率信号を作成するとともに、該制御倍率信号を、前記サーボ指令入力部に送出する請求項1記載のティーチングペンダントとするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記サーボ指令入力部が、前記複数の制御情報を所定の時間保存するバッファ部を備えるとともに、前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報を保存する時間倍率の信号を作成するとともに、該時間倍率の信号を、前記サーボ指令入力部に送出する請求項1記載のティーチングペンダントとするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記サーボ制御部は、前記ティーチングペンダントの操作者が前記ダイヤルを回したときに発生する前記サーボモータのトルク値を前記入力制御部に送出し、前記入力制御部は、前記トルク値に応じて前記マニピュレータの動作速度を変更する前記操作情報を前記マニピュレータの制御装置に送出することを特徴とする請求項1記載のティーチングペンダントとするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記入力制御部は、前記トルク値が、予め与えられたトルク上限値以上となったとき、前記マニピュレータの動作を停止させる前記操作情報を送出することを特徴とする請求項5記載のティーチングペンダントとするものである。
請求項1に記載の発明によると、速度や加速度といったロボットの制御情報をティーチングペンダントに取り付けられたアクチュエータで再生できるので、人間がロボットの動作状況を目視することなく触覚で知覚できる。
また、請求項2に記載の発明によると、確認したいロボットの動作に応じて、ティーチングペンダントを使って制御情報を切り替えることができる。
また、請求項3に記載の発明によると、加速度といった制御情報の数値を増減させてアクチュエータで再生できるので、人間が知覚しにくいような極めて小さな加速度なども人間が知覚しやすいように増幅させることができる。
また、請求項4に記載の発明によると、制御情報をそのサンプリング周期よりも長い時間にわたってアクチュエータで再生できるので、人間が知覚しにくいようなきわめて短時間に発生した加速度などの制御情報を人間が知覚しやすくできる。
また、請求項5および6に記載の発明によると、ロボットの制御情報が再生されるダイヤルを、入力手段としても用いることによりロボットの動作速度を変更できるので、動作速度を変更するための別のキー入力が不要となるため、操作が簡便になり、操作性が向上する。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施例におけるアクチュエータ付きティーチングペンダントの構成を示すブロック図である。図1を用いて本発明の第1実施例を説明する。
ティーチングペンダント100は、ティーチングペンダントのキー入力部101と、キー入力部101からの信号を処理し、制御装置への指令を作成する入力制御部102と、ティーチングペンダント100の表示装置103と、ロボットの制御情報104などを表示装置103へ表示するためのデータへ変換する表示制御部105と、入力制御部102からの操作情報112や表示制御部105への制御情報104を、制御装置と受け渡しする通信部106と、サーボモータ107と、サーボモータ107の回転軸に接続されるダイヤル108と、サーボモータ107の角度を検出するエンコーダ109と、サーボモータ107を制御するサーボ制御部110と、サーボ制御部110へのデータを入力するサーボ指令入力部111、とから構成される。
なお、本実施例においてはアクチュエータとしてサーボモータ107を使用しているが、これに限定されるわけではないことはいうまでもない。以下の実施例においても同様である。
ここで、制御情報104をサーボモータ107で再生する例として、ロボットのある関節θ1の加速度データを考えてみる。サーボ指令入力部111は、通信部106から産業用ロボットの関節θ1の加速度データを入力する。加速度データは例えば図2のようになる。サーボ指令入力部111は、この加速度データの加速度値A(t)からサーボモータ
107の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(t)
サーボ指令入力部110は、このθA(t)をサーボ制御部110へ出力し、サーボ制
御部110はサーボモータ109の回転角がθA(t)になるように位置制御する。
107の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(t)
サーボ指令入力部110は、このθA(t)をサーボ制御部110へ出力し、サーボ制
御部110はサーボモータ109の回転角がθA(t)になるように位置制御する。
ここで、産業用ロボットのある関節θ1の加速度データを例にしたが、これ以外にも任意の関節の位置指令、速度指令、トルク指令、位置フィードバック、速度フィードバック、トルクフィードバック、あるいはアームの制御点の速度、加速度といった制御装置内部の制御情報を使用することが出来るのはいうまでもない。この点は以下の議論すべてに適用される。
また、サーボ制御部110は位置制御以外にも、速度制御、トルク制御によって制御情報を再生することができるのはいうまでもない。この点は以下の議論すべてに適用される。
また、サーボ制御部110は位置制御以外にも、速度制御、トルク制御によって制御情報を再生することができるのはいうまでもない。この点は以下の議論すべてに適用される。
このように産業用ロボットのある関節の加速度データがティーチングペンダント100のサーボモータ107にとりつけられたダイヤル108で再生されるため、人間がロボットの加速度を触覚として知覚することが可能となる。
図3は、本発明の第2実施例におけるアクチュエータ付きティーチングペンダントの構成を示すブロック図である。図3を用いて本発明の第2実施例を説明する。図3が、図1と違うところは、サーボ指令入力部301が入力制御部102から制御情報選択信号302を入力される点だけである。サーボ指令入力部301は制御情報選択信号302に応じて制御情報104を切り替えて入力し、第1実施例と同様にサーボ制御部110へ出力する。
このようにティーチングペンダントを使ってサーボ指令入力部が入力する制御情報を切り替えることができるので、速度や加速度といったロボットの種々の制御情報を必要に応じて切り替えて、触覚で知覚することが可能となる。
図4は、本発明の第3実施例におけるアクチュエータ付きティーチングペンダントの構成を示すブロック図である。図4を用いて本発明の第3実施例を説明する。図4が、図1と違うところは、サーボ指令入力部301が入力制御部102から制御倍率402を入力される点だけである。サーボ指令入力部401は制御倍率402に応じて制御情報104を加工して、第1実施例と同様にサーボ制御部110へ出力する。
例えば第1実施例で考えた加速度データは図5のように加工される。サーボ指令入力部401は、この加速度データの加速度値A(t)と制御倍率Cとからサーボモータ107
の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(t) * C
の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(t) * C
サーボ指令入力部401は、この回転角θA(t)をサーボ制御部110へ出力し、サ
ーボ制御部110はサーボモータ107の回転角がθA(t)になるように位置制御する
。
ーボ制御部110はサーボモータ107の回転角がθA(t)になるように位置制御する
。
このように加速度といった制御情報の数値を増減させてサーボモータで再生できるので、そのままの値では人間が知覚しにくいほど大きなあるいは小さな値を、知覚しやすいように調整させることが可能となる。
図6は、本発明の第4実施例におけるアクチュエータ付きティーチングペンダントの構成を示すブロック図である。図6を用いて本発明の第4実施例を説明する。図6が、図1と違うところは、サーボ指令入力部601が入力制御部102から時間倍率602を入力する点と、サーボ指令入力部601がバッファ603を備えている点だけである。サーボ指令入力部601は時間倍率602に応じて制御情報104を加工して、第1実施例と同様にサーボ制御部110へ出力する。
例えば第1実施例で考えた加速度データは図7のように加工される。サーボ指令入力部601は、この加速度データの加速度値A(t)と時間倍率602 α(α>0)とから
サーボモータ107の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(αt)
サーボモータ107の回転角θA(t)を以下のように計算する。
θA(t) = A(αt)
サーボ指令入力部601は、この回転角θA(t)をサーボ制御部110へ出力し、サ
ーボ制御部110はサーボモータ107の回転角がθA(t)になるように位置制御する
。
ーボ制御部110はサーボモータ107の回転角がθA(t)になるように位置制御する
。
特に時間倍率602 α(α>1)の場合は、時間tにわたる制御情報104の入力を、時間αtにわたってサーボ制御部110へ出力するため、制御情報104をバッファ603で一時保存する。
このように加速度といった制御情報をそのサンプリング周期よりも長い時間にわたってサーボモータで再生できるので、きわめて短時間に発生した加速度などの制御情報を人間が知覚しやすくできる。
図9は、本発明の第5実施例におけるティーチングペンダントの構成を示すブロック図である。図9を用いて本発明の第5実施例を説明する。図9が、図1と違うところは、入力制御部902がサーボ制御部110よりトルク値901を入力する点だけである。サーボ指令入力部111はトルク値901に応じて操作情報112を作成して、通信部106を介してロボットの制御装置へ出力する。
例えば、サーボ制御部110が時刻tにおける制御情報104に含まれる速度データの値V(t)をサーボモータ107の回転角θ(t)として位置制御する場合を考える。今回は特に、以下のように、速度データV(t)の絶対値をサーボモータ107の回転角θ(t)とする例を取り上げる。
θ(t) = |V(t)|
このとき、サーボモータ107は位置制御されているため、サーボモータ107に取り付けられたダイヤル108を回転させると、サーボ制御部110はサーボモータ107に対して回転を打ち消す方向にトルクTrq(t)を発生させる。ダイヤル108の回転と発生するトルクの関係を図示したのが図10である。例えば、ダイヤル108の図9における時計周り方向がθ(t)の正方向と定義した場合、ロボットの動作速度の絶対値|V(t)|に対して、ダイヤル108は図のような位置に位置制御されている。このダイヤル108を正方向に回転させるとロボットの動作速度を上昇させ、負方向に回転させるとロボットの動作速度を低下させるために、入力制御部902は、トルクTrq(t)をトルク値901として入力し、あらかじめ与えられたトルク上限値Trq_MAX(>0)を使って、オーバライド値OR(t)(単位:%)を以下のように計算する。
(1)Trq(t)<Trq_MAXなら、
OR(t)=(1−Trq(t)/Trq_MAX)*100
(2)Trq(t)≧Trq_MAXなら、
OR(t)=0
そして、入力制御部902はオーバライド値OR(t)を操作情報112として通信部106へ出力し、ロボットの動作速度を制御する。特に、ダイヤル108を負方向にきつく回転させると、トルク値Trq(t)が上昇し、トルク上限値Trq_MAXを超えると、オーバライド値が0となり、ロボットの動作を停止させることができる。
このように、ロボットの制御情報が再生されるダイヤルを入力手段としても用いることによりロボットの動作速度を変更できるので、動作速度を変更するための別のキー入力が不要となるため、操作が簡便になり、操作性が向上する。
例えば、サーボ制御部110が時刻tにおける制御情報104に含まれる速度データの値V(t)をサーボモータ107の回転角θ(t)として位置制御する場合を考える。今回は特に、以下のように、速度データV(t)の絶対値をサーボモータ107の回転角θ(t)とする例を取り上げる。
θ(t) = |V(t)|
このとき、サーボモータ107は位置制御されているため、サーボモータ107に取り付けられたダイヤル108を回転させると、サーボ制御部110はサーボモータ107に対して回転を打ち消す方向にトルクTrq(t)を発生させる。ダイヤル108の回転と発生するトルクの関係を図示したのが図10である。例えば、ダイヤル108の図9における時計周り方向がθ(t)の正方向と定義した場合、ロボットの動作速度の絶対値|V(t)|に対して、ダイヤル108は図のような位置に位置制御されている。このダイヤル108を正方向に回転させるとロボットの動作速度を上昇させ、負方向に回転させるとロボットの動作速度を低下させるために、入力制御部902は、トルクTrq(t)をトルク値901として入力し、あらかじめ与えられたトルク上限値Trq_MAX(>0)を使って、オーバライド値OR(t)(単位:%)を以下のように計算する。
(1)Trq(t)<Trq_MAXなら、
OR(t)=(1−Trq(t)/Trq_MAX)*100
(2)Trq(t)≧Trq_MAXなら、
OR(t)=0
そして、入力制御部902はオーバライド値OR(t)を操作情報112として通信部106へ出力し、ロボットの動作速度を制御する。特に、ダイヤル108を負方向にきつく回転させると、トルク値Trq(t)が上昇し、トルク上限値Trq_MAXを超えると、オーバライド値が0となり、ロボットの動作を停止させることができる。
このように、ロボットの制御情報が再生されるダイヤルを入力手段としても用いることによりロボットの動作速度を変更できるので、動作速度を変更するための別のキー入力が不要となるため、操作が簡便になり、操作性が向上する。
このように本発明によれば、アクチュエータ付きティーチングペンダントは、産業用ロボット以外にも、各種工作機械などモーション制御される機械のオペレータにもアクチュエータを取り付けることにより、触覚モニタ付きオペレータとして適用できる。
100 ティーチングペンダント
101 キー入力部
102 入力制御部
103 表示装置
104 制御情報
105 表示制御部
106 通信部
107 サーボモータ
108 ダイヤル
109 エンコーダ
110 サーボ制御部
111 サーボ指令入力部
112 操作情報
300 ティーチングペンダント
301 サーボ指令入力部
302 制御情報選択信号
400 ティーチングペンダント
401 サーボ指令入力部
402 制御倍率
600 ティーチングペンダント
601 サーボ指令入力部
602 時間倍率
603 バッファ
801 ティーチングペンダント
802 表示装置
803 位置教示用のデータ等を入力するためのキー
804 ダイヤル
805 軸切り替えキー
901 トルク値
902 入力制御部
101 キー入力部
102 入力制御部
103 表示装置
104 制御情報
105 表示制御部
106 通信部
107 サーボモータ
108 ダイヤル
109 エンコーダ
110 サーボ制御部
111 サーボ指令入力部
112 操作情報
300 ティーチングペンダント
301 サーボ指令入力部
302 制御情報選択信号
400 ティーチングペンダント
401 サーボ指令入力部
402 制御倍率
600 ティーチングペンダント
601 サーボ指令入力部
602 時間倍率
603 バッファ
801 ティーチングペンダント
802 表示装置
803 位置教示用のデータ等を入力するためのキー
804 ダイヤル
805 軸切り替えキー
901 トルク値
902 入力制御部
Claims (6)
- ロボットや工作機械などのマニピュレータの位置教示用データ等を入力するためのキー入力部と、該キー入力部の操作情報を作成する入力制御部と、前記操作情報と前記ロボットからフィードバックされる複数の制御情報とを表示する表示装置と、を備えるティーチングペンダントであって、
前記ティーチングペンダントに設けられるダイヤルと、
前記ダイヤルを回転可能に支持するサーボモータと、
前記サーボモータに指令を送出するサーボ制御部と、
前記制御情報が入力され、前記サーボ制御部に前記制御情報に基づいた再生情報を与えるサーボ指令入力部と、を備えたことを特徴とするティーチングペンダント。 - 前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報のうちの1つを選択する制御情報選択信号を作成するとともに、該制御情報選択信号を、前記サーボ指令入力部に送出することを特徴とする請求項1記載のティーチングペンダント。
- 前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報に乗算される制御倍率信号を作成するとともに、該制御倍率信号を、前記サーボ指令入力部に送出することを特徴とする請求項1記載のティーチングペンダント。
- 前記サーボ指令入力部が、前記複数の制御情報を所定の時間保存するバッファ部を備えるとともに、
前記入力制御部が、前記キー入力部によって入力された情報に基づいて前記複数の制御情報を保存する時間倍率の信号を作成するとともに、該時間倍率の信号を、前記サーボ指令入力部に送出することを特徴とする請求項1記載のティーチングペンダント。 - 前記サーボ制御部は、前記ティーチングペンダントの操作者が前記ダイヤルを回したときに発生する前記サーボモータのトルク値を前記入力制御部に送出し、
前記入力制御部は、前記トルク値に応じて前記マニピュレータの動作速度を変更する前記操作情報を前記マニピュレータの制御装置に送出することを特徴とする請求項1記載のティーチングペンダント。 - 前記入力制御部は、前記トルク値が、予め与えられたトルク上限値以上となったとき、前記マニピュレータの動作を停止させる前記操作情報を送出することを特徴とする請求項5記載のティーチングペンダント。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2006153739A JP2007152541A (ja) | 2005-11-08 | 2006-06-01 | ティーチングペンダント |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011110646A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Denso Wave Inc | ペンダント |
WO2018049448A3 (de) * | 2016-09-14 | 2018-05-11 | Keba Ag | Steuervorrichtung und steuerverfahren für industrielle maschinen mit gesteuerten bewegungsantrieben |
US10903107B2 (en) | 2017-07-11 | 2021-01-26 | Brooks Automation, Inc. | Semiconductor process transport apparatus comprising an adapter pendant |
US11163287B2 (en) | 2016-09-14 | 2021-11-02 | Keba Ag | Control device for operating a machine tool, in particular a milling machine or lathe, and corresponding machine tool |
-
2006
- 2006-06-01 JP JP2006153739A patent/JP2007152541A/ja active Pending
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US11670534B2 (en) | 2017-07-11 | 2023-06-06 | Brooks Automation Us, Llc | Transport apparatus and adapter pendant |
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