JP2021094602A - 制御方法およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を確保しつつ、作業効率を高めることができる制御方法およびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボットアームを有し、動作プログラムを実行する実行モードと、前記動作プログラムを教示する教示モードと、を有する前記ロボットアームの動作モードを実行するロボットシステムの制御方法であって、前記動作モードが前記実行モードであった場合、前記ロボットアームの動作速度の上限速度を第１速度に設定し、前記動作モードが前記教示モードであった場合、前記上限速度を前記第１速度よりも遅い第２速度に設定することを特徴とする制御方法。【選択図】図５

Description

本発明は、制御方法およびロボットシステムに関するものである。

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。各種ロボットやそのロボット周辺機器としては、例えば特許文献１に示すようなロボット装置が知られている。

特許文献１のロボット装置は、ロボットの可動領域に人が侵入したのを検知する侵入検知手段を備えている。そして、ロボットに人が接近した場合、ロボットの動作速度を遅くすることにより、人とロボットとが衝突する可能性を低減している。

特開２００６−１４２４８０号公報

しかしながら、特許文献１のロボット装置では、人がロボットに接近するたびにロボットの動作速度が遅くなるので、ロボットの作業効率が低下してしまう。

本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。

本適用例の制御方法は、ロボットアームを有し、動作プログラムを実行する実行モードと、前記動作プログラムを教示する教示モードと、を有する前記ロボットアームの動作モードを実行するロボットシステムの制御方法であって、
前記動作モードが前記実行モードであった場合、前記ロボットアームの動作速度の上限速度を第１速度に設定し、前記動作モードが前記教示モードであった場合、前記上限速度を前記第１速度よりも遅い第２速度に設定することを特徴とする。

本適用例のロボットシステムは、ロボットアームと、
前記ロボットアームが実行する動作モードに基づいて前記ロボットアームの駆動を制御する駆動制御部と、
前記動作モードに基づいて前記ロボットアームの動作速度の上限速度を設定する速度設定部と、を備え、
前記速度設定部は、前記動作モードが、動作プログラムを実行する実行モードであった場合、前記上限速度を第１速度に設定し、前記動作モードが、前記ロボットに前記動作プログラムを教示する教示モードであった場合、前記上限速度を前記第１速度よりも遅い前記第２速度に設定することを特徴とする。

本発明のロボットシステムの概略構成図である。 図１に示すロボットシステムの機能ブロック図である。 図２に示すロボットシステムのハードウェアの構成例を示すブロック図である。 本発明の制御方法を説明するためのフローチャートである。 ロボットアームの動作を示すグラフであって、縦軸が速度、横軸が時間で表されるグラフである。 ロボットアームの動作を示すグラフであって、縦軸が速度、横軸が時間で表されるグラフである。

以下、本発明の制御方法およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットシステムの概略構成図である。図２は、図１に示すロボットシステムの機能ブロック図である。図３は、図２に示すロボットシステムのハードウェアの構成例を示すブロック図である。図４は、本発明の制御方法を説明するためのフローチャートである。図５は、ロボットアームの動作を示すグラフであって、縦軸が速度、横軸が時間で表されるグラフである。図６は、ロボットアームの動作を示すグラフであって、縦軸が速度、横軸が時間で表されるグラフである。

また、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」と言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ方向」とも言う。

また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、−ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、ロボット２と、ロボット２に対して動作プログラムを教示する教示装置３と、を備える。また、ロボット２と教示装置３とは、有線または無線により通信可能とされ、その通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。

教示とは、ロボット２に対して動作プログラムを指定することを言い、具体的には、ロボットアーム２０の位置、姿勢を制御装置８に入力することを言う。この教示には、直接教示と間接教示とがある。

直接教示とは、ロボットアーム２０に外力を加えつつロボットアーム２０を所定の位置、姿勢に移動させながら、所望のタイミングで受付部４の教示ボタンを操作することにより、ロボットアーム２０の位置、姿勢を制御装置８または教示装置３に記憶する、すなわち、動作プログラムを作成することを言う。

また、間接教示とは、後述する教示装置３を用いて動作プログラムを作成し、制御装置８の記憶部８２または教示装置３の記憶部に記憶することを言う。

まず、ロボット２について説明する。
ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。図１に示すように、ロボット２は、基台２１と、基台２１に接続されたロボットアーム２０と、オペレーターからの所定の操作を受け付ける受付部４と、力検出部５と、エンドエフェクター７と、これら各部の作動を制御する制御装置８と、を有する。

基台２１は、ロボットアーム２０を支持する部分である。基台２１には、後述する制御装置８が内蔵されている。また、基台２１の任意の部分には、ロボット座標系の原点が設定されている。

ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、を備えている。なお、ロボット２は、図示の構成に限定されず、アームの数は、１つまたは２つであってもよく、４つ以上であってもよい。

また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、角速度センサー２９とを備えている。

図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、モーター２５１の駆動力を減速する減速機２５２と、モーター２５１または減速機２５２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２５３とを有している。

駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、モーター２６１の駆動力を減速する減速機２６２と、モーター２６１または減速機２６２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２６３とを有している。

ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、モーター２７１の駆動力を減速する減速機２７２と、モーター２７１または減速機２７２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２７３とを有している。

ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、モーター２８１の駆動力を減速する減速機２８２と、モーター２８１または減速機２８２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８３とを有している。

モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。

また、減速機２５２、減速機２６２、減速機２７２および減速機２８２としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３は、例えば、角度センサーとすることができる。

駆動ユニット２５、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して制御装置８の駆動制御部８１により制御される。

また、角速度センサー２９は、図２に示すように、第２アーム２３に内蔵されている。このため、第２アーム２３の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置８は、ロボット２の制御を行う。

基台２１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台２１の上端部には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して、ｕ方向、すなわち、第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。

また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して、ｕ方向、すなわち、鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。

また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置、支持されている。第３アーム２４は、シャフト２４１を有している。シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、ｚ軸方向、すなわち、上下方向に移動可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。

シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに回転する。また、位置センサー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。

また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

また、シャフト２４１の下端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。

なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボット２の構成要素になっていてもよい。

図１に示すように、力検出部５は、ロボット２に加わる力、すなわち、ロボットアーム２０および基台２１に加わる力を検出するものである。力検出部５は、本実施形態では、基台２１の下方に設けられており、基台２１を下方から支持している。

力検出部５は、例えば、水晶等の圧電体で構成され、外力を受けると電荷を出力する複数の素子を有する構成とすることができる。また、制御装置８は、この電荷量に応じて、ロボットアーム２０が受けた外力に変換することができる。また、このような圧電体であると、設置する向きに応じて、外力を受けた際に電荷を発生させることができる向きを調整可能である。

また、受付部４は、オペレーターの所定の操作を受け付ける部位である。受付部４は、図示はしないが教示ボタンを有している。この教示ボタンは、直接教示を行う場合に用いることができる。教示ボタンは、メカニカルボタンであってもよく、タッチ式のエレクトリックボタンであってもよい。また、教示ボタンの周囲には、機能が異なる他のボタンが設置されていてもよい。

図１に示すように、物体検出部６は、ロボット２に近接する人などの物体を検出するセンサーである。物体検出部６としては、例えば、赤外線センサー、静電容量センサー、ミリ波レーダー、レーザーレンジセンサー、カメラ等が挙げられる。物体検出部６により検出対象となる物体は、ロボット２の作業対象であるワーク以外の物体である。

物体検出部６は、制御装置８の接続部であるセンサーポート８６に着脱可能に接続される。物体検出部６がセンサーポート８６に接続された接続状態では、ロボット２に対し物体が接近すると、物体が接近したことを示す信号を制御装置８に送信する。なお、接続状態とは、物体検出部６と制御装置８とが通信可能な状態のことを言い、その接続方式は、有線または無線のいずれであってもよい。物体検出部６と制御装置８とが有線通信を行う場合、図示しない信号線のコネクターが差し込まれる部分が接続部であるセンサーポート８６となる。一方、物体検出部６と制御装置８とが無線通信を行う場合、信号を送受信する部分が接続部となる。

図示の構成では、物体検出部６は、基台２１に内蔵されている。ただし、これに限定されず、物体検出部６は、ロボットアーム２０に内蔵されていてもよく、基台２１やロボットアーム２０から離れた場所、例えば、ロボットアーム２０の上方、下方、側方や周囲等に設置されていてもよい。また、物体検出部６の設置個数も特に限定されない。

また、物体検出部６には、物体検出部６に異常が発生しているか否かを検出するための異常センサー６０が設けられている。物体検出部６に異常が発生している場合には、異常センサー６０がこれを検知し、その旨が制御装置８に通知される。なお、異常としては、物体検出部６またはその周辺の電気系統の異常や、検出センサーの感度の異常等が挙げられる。

次に、制御装置８について説明する。
図１に示すように、制御装置８は、本実施形態では、基台２１に内蔵されている。また、図２に示すように、制御装置８は、ロボットアーム２０の駆動を制御したり、ロボット２の作動状態が安全であるかを監視したりする機能を有し、ロボット２の各部と電気的に接続されている。制御装置８は、駆動制御部８１と、記憶部８２と、通信部８３と、監視部８４と、速度設定部８５と、を有する。

これらの各部は、相互に通信可能に接続されている。また、制御装置８は、さらに、前述したセンサーポート８６と、教示装置３が接続される接続ポート８７と、を有する。

駆動制御部８１は、記憶部８２に保存された各種プログラム等を実行する。これにより、ロボットアーム２０の駆動の制御、各種演算、各種判断等の処理が実現される。

記憶部８２は、駆動制御部８１が実行する動作プログラムを保存する。動作プログラムは、作業内容ごとに用意され、随時更新可能な状態で保存される。また、記憶部８２は、動作プログラム以外のデータを保存するようになっていてもよい。動作プログラム以外のデータとしては、例えば、制御装置８の設定情報等が挙げられる。

通信部８３は、ロボット２の各部、例えば、角速度センサー２９、力検出部５、エンドエフェクター７、受付部４および物体検出部６等と通信を行う。

監視部８４は、後述する設定ステップを実行するのに先立って、接続部であるセンサーポート８６に物体検出部６が接続されている接続状態であるか否かを判断する接続判断ステップを行う。この方法としては、例えば、監視部８４がセンサーポート８６に電気信号を送信し、物体検出部６から電気信号が返ってきたか否かに基づいて判断する方法や、図示しない抵抗器の抵抗値が変化したか否かに基づいて判断する方法等が挙げられる。
そして、監視部８４は、このような判断結果を駆動制御部８１に通知する。

速度設定部８５は、取得部としての接続ポート８７が教示装置３から取得した動作モードに基づいてロボットアーム２０の動作速度の上限速度を設定する。すなわち、接続ポート８７が取得した動作モードに応じて、その動作モードにおける上限速度を決定し、記憶部８２に記憶する。教示装置３から取得する動作モードには、実行モードおよび教示モードがある。このことに関しては、後に詳述する。

なお、ロボットアーム２０の上限速度とは、動作プログラムを実行中にロボットアーム２０のうち、最も速く移動する部位の速度の上限値のことを言う。すなわち、ロボットアーム２０の動作速度が上限速度を超えないように作動するということは、ロボットアーム２０のうち、最も速く移動する部位が上限速度を超えないようにロボットアーム２０を作動するということである。

ロボットアームの最も速く移動する部位とは、特に限定されないが、具体的には、制御点ＴＣＰまたはロボットアーム２０の関節、すなわち、基台２１と第１アーム２２との連結部分および第１アーム２２と第２アーム２３との連結部分を指す。

ロボットシステム１００では、これらの部位の少なくとも１か所の上限速度を設定し、その部位が上限速度を超えないように駆動制御部８１がロボットアーム２０の作動を制御する。図５および図６のグラフは、動作プログラムを示すグラフであって、横軸が時間、縦軸が制御点ＴＣＰの移動方向における速度で表されるグラフである。なお、図５中のグラフでは、制御点ＴＣＰの位置情報を加味していない。このような動作プログラムを行う場合、上限速度が第３速度Ｖ３に設定されていた場合、動作プログラム通りの速度で実行することができる。一方、図６のグラフに示すように、上限速度が第３速度Ｖ３よりも低い第１速度Ｖ１であった場合、制御点ＴＣＰの速度が第１速度Ｖ１を超える一部のプログラムＰが、第１速度Ｖ１を超えないように、すなわち、上限速度である第１速度Ｖ１で実行されるように、速度設定部８５によって書き換えられる。これにより、制御点ＴＣＰの動作速度が制限され、安全性が担保される。

なお、上限速度を第１速度Ｖ１に規制することにより、作業にかかる時間が長くなる。すなわち、図示の構成では、第３速度Ｖ３を上限速度として作業を行った場合には、所要時間は時間Ｔ３であるが、第１速度Ｖ１を上限速度として作業を行った場合、所要時間は、時間Ｔ３よりも長い時間Ｔ１となる。その分、第１速度Ｖ１を上限速度として作業を行った場合、安全性は高まる。このような関係は、第１速度Ｖ１と、後述する第２速度Ｖ２との間でも成り立つ。このように、安全性と、動作プログラム完了までの所要時間、すなわち、作業効率とは、相反する関係である。

このような駆動制御部８１、記憶部８２、通信部８３、監視部８４および速度設定部８５は、互いに異なる回路基板に実装されていてもよく、これらのうちの複数が同じ回路基板に実装されていてもよい。なお、これらは、回路基板以外の形態で実装されていてもよい。

このような制御装置８の機能は、例えば図３に示すハードウェア構成によって実現可能である。

図３に示す制御装置８は、互いに通信可能に接続された少なくとも１つの第１プロセッサー、メモリー、すなわち、記憶部８２および第１外部インターフェースを備えている。

このうち、制御装置８の第１プロセッサーとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が挙げられる。

また、記憶部８２としては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーや、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー等が挙げられる。なお、メモリーは、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置であってもよい。

さらに、制御装置８の第１外部インターフェースとしては、各種の通信用コネクターが挙げられる。一例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクター、ＲＳ−２３２Ｃコネクター、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等が挙げられる。また、外部インターフェースは、無線ＬＡＮのような無線通信を可能とする送受信機であってもよい。

また、制御装置８は、前述した構成要素に加えて、さらに他のハードウェア構成要素を備えていてもよい。

次に、教示装置３について説明する。
図１〜図３に示すように、教示装置３は、ロボットアーム２０の動作プログラムを作成したり、各種設定を入力したりするためのデバイスである。教示装置３としては、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等のデバイスを用いることができる。

また、教示装置３は、図示の構成では、タブレット型のデバイスであり、表示画面３１を有する。この表示画面３１は、タッチ式パネルでもあり、操作部も兼ねている。オペレーターは、表示画面３１を操作して、実行モード、教示モードが選択できる。この選択は、例えば、図示はしないが、表示画面３１に表示された「実行モードボタン」、「教示モードボタン」をタッチすることにより行うことができる。

実行モードは、所定の動作プログラムを再生、すなわち、実行してロボット２を駆動するモードである。実行モードで実行される動作プログラムは、教示装置３によって教示された動作プログラムや、ネットワーク等を介して取得した動作プログラム等が挙げられる。

教示モードは、前述したように、教示装置３を用いて教示を行う間接教示モードと、オペレーターがロボットアーム２０に外力を加えて教示を行う直接教示モードと、を有する。

オペレーターは、このような教示装置３を用いてロボット２の動作プログラムを作成、入力し、記憶部３２または記憶部８２に記憶する。これにより、前述した間接教示モードが行われる。なお、オペレーターは、間接教示を行う際、教示装置３を持ったままロボット２の近傍にてロボット２を間近で視認しながら行ったり、離れた場所で行ったりすることがある。

このような教示装置３の機能は、例えば図３に示すハードウェア構成によって実現可能である。

図３に示す教示装置３は、互いに通信可能に接続された少なくとも１つの第２プロセッサー、表示部３１、メモリーである記憶部３２および第２外部インターフェースを備えている。

このうち、教示装置３の第２プロセッサーとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が挙げられる。

また、記憶部３２としては、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーや、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー等が挙げられる。なお、メモリーは、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置であってもよい。

さらに、第２外部インターフェースとしては、各種の通信用コネクターが挙げられる。一例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクター、ＲＳ−２３２Ｃコネクター、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等が挙げられる。また、外部インターフェースは、無線ＬＡＮのような無線通信を可能とする送受信機であってもよい。

また、教示装置３は、前述した構成要素に加えて、さらに他のハードウェア構成要素を備えていてもよい。

このようなロボットシステム１００では、オペレーターが入力した動作モードに関する情報を、制御装置８の取得部である接続ポート８７が取得し、記憶部８２に記憶する。そして、速度設定部８５は、取得した動作モードに応じて上限速度を設定する。具体的には、速度設定部８５は、接続ポート８７が取得した動作モードが、動作プログラムを実行する実行モードであった場合、上限速度を第１速度Ｖ１に設定する。また、速度設定部８５は、接続ポート８７が取得した動作モードが、ロボット２に動作プログラムを教示する教示モードであった場合、上限速度を第１速度Ｖ１よりも遅い第２速度Ｖ２に設定する。

このような構成によれば、教示モードのようなロボット２とオペレーターとの距離が比較的近くなる場合を想定して、上限速度が第２速度Ｖ２に設定され、実行モードのように、ある程度の安全性を確保しつつも、作業効率を高める必要がある場合には、上限速度が第２速度Ｖ２よりも速い第１速度Ｖ１に設定される。すなわち、取得した動作モードに応じて、安全性を最優先として駆動するか、必要最低限の安全性を確保しつつ作業効率を高めるよう駆動するかを設定することができる。よって、取得した動作モードに寄らず、安全性を十分に確保し、かつ、作業効率を高めることができる。

なお、前述したように、第１速度Ｖ１は、制御点ＴＣＰまたはロボットアーム２０の関節の最大速度のことであり、１００ｍｍ／秒以上５００ｍｍ／秒以下であるのが好ましく、１５０ｍｍ／秒以上４５０ｍｍ／秒以下であるのがより好ましい。

また、第２速度Ｖ２は、第１速度Ｖ１と同様に、制御点ＴＣＰまたはロボットアーム２０の関節の最大速度のことであり、１０ｍｍ／秒以上１００ｍｍ／秒未満であるのが好ましく、２０ｍｍ／秒以上５０ｍｍ／秒以下であるのがより好ましい。

第１速度Ｖ１および第２速度Ｖ２をこのような数値範囲に設定することにより、取得した動作モードに寄らず、安全性をより確実に確保し、かつ、作業効率をより確実に高めることができる。

このような第１速度Ｖ１および第２速度Ｖ２の値は、予め記憶部８２に記憶されていてもよく、教示装置３またはその他のデバイスから適宜設定可能であってもよい。

また、ロボットアーム２０は、第１軸Ｏ１回りに回転する第１アーム２２と、第１アーム２２に接続され、第１軸Ｏ１と平行な第２軸Ｏ２回りに回転する第２アーム２３と、第２アーム２３に接続され、第１軸Ｏ１と平行な第３軸Ｏ３回りに回転するとともに、第３軸Ｏ３に沿って移動する第３アーム２４と、を備える。そして、第１アーム２２の回転の上限速度は、第２アーム２３の回転の上限速度よりも遅いのが好ましい。これにより、制御点ＴＣＰの移動速度の寄与率が大きい第１アーム２２の回転の上限速度を抑制しつつ、第２アーム２３を第１アーム２２の回転の上限速度よりも早く回転させることが可能となる。よって、安全性を確保しつつ、作業効率をさらに効果的に高めることができる。

以上説明したように、ロボットシステム１００は、ロボットアーム２０と、ロボットアーム２０が実行する動作モードに基づいてロボットアーム２０の駆動を制御する駆動制御部８１と、動作モードに基づいてロボットアーム２０の動作速度の上限速度を設定する速度設定部８５と、を備える。また、速度設定部８５は、動作モードが、動作プログラムを実行する実行モードであった場合、上限速度を第１速度Ｖ１に設定し、動作モードが、ロボット２に動作プログラムを教示する教示モードであった場合、上限速度を第１速度Ｖ１よりも遅い第２速度Ｖ２に設定する。これにより、取得した動作モードに応じて、安全性を最優先として駆動するか、必要最低限の安全性を確保しつつ作業効率を高めるよう駆動するかを設定することができる。よって、取得した動作モードに寄らず、安全性を十分に確保し、かつ、作業効率を高めることができる。

次に、ロボットシステム１００の制御方法の一例を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下で説明するステップは、制御装置８が行うが、教示装置３と分担して行ってもよい。

まず、ステップＳ１００において、ロボットシステム１００の電源をＯＮにする。すなわち、制御装置８および教示装置３の電源をＯＮにする。ここで、オペレーターが教示装置３を用いて、動作モードを入力する。

次いで、ステップＳ１０１において、教示装置３から動作モードの情報、すなわち、動作モードが実行モードか教示モードかを取得し、記憶部８２に取り込む。このステップＳ１０１が、動作モードを取得する取得ステップである。

次いで、ステップＳ１０２において、センサーポート８６に物体検出部６が接続されているか否かを判断する。この判断の方法としては、前述したように、監視部８４がセンサーポート８６に電気信号を送信し、物体検出部６から電気信号が返ってきたか否かに基づいて判断する方法や、図示しない抵抗器の抵抗値が変化したか否かに基づいて判断する方法等が挙げられる。このステップＳ１０２は、接続判断ステップである。

ステップＳ１０２において、接続されていないと判断した場合、後述するように、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０２において、接続されていると判断した場合、ステップＳ１０３において、物体検出部６に異常が有るか否かを判断する。この判断は、異常センサー６０からの信号に基づいてなされる。ステップＳ１０３において、物体検出部６に異常が有ると判断した場合、後述するように、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１０３において、物体検出部６に異常が無いと判断した場合、ステップＳ１０４において、物体検出部６から取得した検出結果に基づいて、ロボット２に接近する物体の有無を判断する。このステップＳ１０４が、接近判断ステップである。ステップＳ１０４において、ロボット２に接近する物体が有ると判断した場合、後述するステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１０４において、ロボット２に接近する物体が無いと判断した場合、ステップＳ１０５において、ロボット２に接近する物体が無いことを駆動制御部８１に通知する。次いで、ステップＳ１０６において、駆動制御部８１に、通常モードで駆動する旨を支持する。

この通常モードとは、ロボットアーム２０の上限速度を、第１速度Ｖ１よりも早い第３速度Ｖ３としてロボットアーム２０を駆動するモードのことを言う。すなわち、ロボット２に物体、特に、人等の物体が接近していないので、通常の速度でロボットアーム２０を駆動することが可能である。このように人がロボット２の近くにいなければ、通常の上限速度でロボットアーム２０を駆動することにより、作業効率が低下するのを防止することができる。

なお、通常モードは、実行モード、教示モードのいずれでも適用される。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０１において入力された動作モードに応じて実行モードおよび教示モードを実行するよう駆動制御部８１に指示を出す。そして、ステップＳ１０７において、上限速度を第３速度Ｖ３に設定し、その設定で駆動制御部８１が動作プログラムを実行する。

そして、ステップＳ１０８において、ロボットシステム１００の電源ＯＦＦを行うか否かを判断する。すなわち、オペレーターから電源ＯＦＦにする指示があったか否かを判断する。ステップＳ１０８において、電源ＯＦＦを行うと判断した場合、ステップＳ１０９において、ロボットシステム１００の電源をＯＦＦにする。一方、ステップＳ１０９において、電源をＯＦＦにしないと判断した場合、ステップＳ１０３に戻り、以下のステップを順次繰り返す。

ここで、ステップＳ１０２において、センサーポート８６に物体検出部６が接続されていないと判断した場合、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、センサーポート８６に物体検出部６が未接続である旨を駆動制御部８１に通知する。そして、ステップＳ１１３に移行する。

また、ステップＳ１０３において、センサーポート８６に接続されている物体検出部６に異常が有ると判断した場合、ステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１１では、センサーポート８６に接続されている物体検出部６に異常がある旨を駆動制御部８１に通知する。そして、ステップＳ１１３に移行する。

ステップＳ１１３では、現在選択されている動作モードが実行モードか教示モードかを判断する。この判断は、ステップＳ１０１において、教示装置３から取得した動作モードに基づいて行われる。ステップＳ１１３において、実行モードと判断した場合、ステップＳ１１４において、ロボットアーム２０の上限速度を第１速度Ｖ１に設定する。そして、ステップＳ１１５において、上限速度を第１速度Ｖ１として実行モードを実行する。

一方、ステップＳ１１３において、教示モードと判断した場合、ステップＳ１１６において、ロボットアーム２０の上限速度を第１速度Ｖ１よりも遅い第２速度に設定する。そして、ステップＳ１１７において、上限速度を第２速度Ｖ２として教示モードを実行する。

このようなステップＳ１１４およびステップＳ１１６が、ロボットアーム２０の動作速度の上限値を設定する設定ステップである。

この設定ステップでは、前述したように、制御点ＴＣＰの上限速度またはロボットアーム２０の関節の回転の上限速度を設定する。制御点ＴＣＰおよびロボットアーム２０の間接は、ロボット２の中でも最も速度が速くなりやすい部位である。このような部位に対し上限速度を設定し、実行することにより、安全性をより確実に確保することができる。

これらステップＳ１１５およびステップＳ１１７を実行した後、前述したステップＳ１０８に移行し、以下のステップを繰り返す。

以上説明したように、本発明の制御方法は、ロボットアーム２０を有し、動作プログラムを実行する実行モードと、動作プログラムを教示する教示モードと、を有するロボットアーム２０の動作モードを実行するロボットシステム１００の制御方法である。また、本発明の制御方法では、動作モードが実行モードであった場合、ロボットアーム２０の動作速度の上限速度を第１速度Ｖ１に設定し、動作モードが教示モードであった場合、上限速度を第１速度Ｖ１よりも遅い第２速度Ｖ２に設定する。これにより、取得した動作モードに応じて、安全性を最優先として駆動するか、必要最低限の安全性を確保しつつ作業効率を高めるよう駆動するかを設定することができる。よって、取得した動作モードに寄らず、安全性を十分に確保し、かつ、作業効率を高めることができる。

また、制御方法は、ロボット２の動作モードを取得する取得ステップと、前記取得ステップで特定した前記動作モードに応じて、前記ロボットアームの動作速度の上限速度を設定する設定ステップと、を有する。

また、設定ステップを実行する前に、ロボットシステム１００に、ロボット２に接近する物体を検出する物体検出部６が接続されているか否かを判断する接続判断ステップを有し、接続判断ステップにおいて、ロボットシステム１００に物体検出部６が接続されてないと判断した場合、設定ステップを実行する。すなわち、ロボット２に物体が接近したか否かを検出できない場合に、設定ステップを行う。これにより、安全性をさらに高めることができる。

また、接続判断ステップにおいて、ロボットシステム１００に物体検出部６が接続されていると判断した場合、物体検出部６の検出結果に基づいて、ロボットに接近する物体が存在するか否かを判断する接近判断ステップを実行する。これにより、ロボット２に物体が接近したことを検出することができる。

また、接近判断ステップにおいて、ロボット２に接近する物体が存在すると判断した場合、設定ステップを実行する。これにより、安全性を高めることができる。

また、接近判断ステップにおいて、ロボット２に接近する物体が存在しないと判断した場合、ロボットアーム２０の上限速度を第１速度Ｖ１よりも速い第３速度Ｖ３に設定する。これにより、安全を確認したうえで、第３速度Ｖ３でロボットアーム２０を駆動することができ、作業効率を高めることができる。

以上、本発明の制御方法およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各工程の要件は、同様の機能を有する任意の工程に置換することができる。また、ロボットシステムの各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、制御方法およびロボットシステムには、それぞれ他の任意の構成物、工程が付加されていてもよい。

２…ロボット、３…教示装置、４…受付部、５…力検出部、６…物体検出部、７…エンドエフェクター、８…制御装置、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２６…駆動ユニット、２７…ｕ駆動ユニット、２８…ｚ駆動ユニット、２９…角速度センサー、３１…表示画面、３２…記憶部、６０…異常センサー、８１…駆動制御部、８２…記憶部、８３…通信部、８４…監視部、８５…速度設定部、８６…センサーポート、８７…接続ポート、１００…ロボットシステム、２２０…筐体、２３０…筐体、２４１…シャフト、２５１…モーター、２５２…減速機、２５３…位置センサー、２６１…モーター、２６２…減速機、２６３…位置センサー、２７１…モーター、２７２…減速機、２７３…位置センサー、２８１…モーター、２８２…減速機、２８３…位置センサー、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｐ…プログラム、ＴＣＰ…制御点、Ｖ１…第１速度、Ｖ２…第２速度、Ｖ３…第３速度

Claims (9)

1. ロボットアームを有し、動作プログラムを実行する実行モードと、前記動作プログラムを教示する教示モードと、を有する前記ロボットアームの動作モードを実行するロボットシステムの制御方法であって、
   前記動作モードが前記実行モードであった場合、前記ロボットアームの動作速度の上限速度を第１速度に設定し、前記動作モードが前記教示モードであった場合、前記上限速度を前記第１速度よりも遅い第２速度に設定することを特徴とする制御方法。
2. 前記ロボットの前記動作モードを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップで特定した前記動作モードに応じて、前記ロボットアームの動作速度の上限速度を設定する設定ステップと、を有する請求項１に記載の制御方法。
3. 前記設定ステップを実行する前に、前記ロボットシステムに、前記ロボットに接近する物体を検出する物体検出部が接続されているか否かを判断する接続判断ステップと、を有し、
   前記接続判断ステップにおいて、前記ロボットシステムに前記物体検出部が接続されていないと判断した場合、前記設定ステップを実行する請求項２に記載の制御方法。
4. 前記接続判断ステップにおいて、前記ロボットシステムに前記物体検出部が接続されていると判断した場合、前記物体検出部の検出結果に基づいて、前記ロボットに接近する物体が存在するか否かを判断する接近判断ステップを実行する請求項３に記載の制御方法。
5. 前記接近判断ステップにおいて、前記ロボットに接近する物体が存在すると判断した場合、前記設定ステップを実行する請求項３または４に記載の制御方法。
6. 前記接近判断ステップにおいて、前記ロボットに接近する物体が存在しないと判断した場合、前記ロボットアームの上限速度を前記第１速度よりも速い第３速度に設定する請求項３ないし５のいずれか１項に記載の制御方法。
7. 前記設定ステップでは、制御点の速度の上限速度または前記ロボットアームの関節の回転速度の上限速度を設定する請求項２ないし６のいずれか１項に記載の制御方法。
8. ロボットアームと、
   前記ロボットアームが実行する動作モードに基づいて前記ロボットアームの駆動を制御する駆動制御部と、
   前記動作モードに基づいて前記ロボットアームの動作速度の上限速度を設定する速度設定部と、を備え、
   前記速度設定部は、前記動作モードが、動作プログラムを実行する実行モードであった場合、前記上限速度を第１速度に設定し、前記動作モードが、前記ロボットに前記動作プログラムを教示する教示モードであった場合、前記上限速度を前記第１速度よりも遅い前記第２速度に設定することを特徴とするロボットシステム。
9. 前記ロボットアームは、第１軸回りに回転する第１アームと、前記第１アームに接続され、前記第１軸と平行な第２軸回りに回転する第２アームと、前記第２アームに接続され、前記第１軸と平行な第３軸回りに回転するとともに、前記第３軸に沿って移動する第３アームと、を備え、
   前記第１アームの回転の上限速度は、前記第２アームの回転の上限速度よりも遅い請求項８に記載のロボットシステム。

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