JP2024001933A - ロボット制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】教示作業を効率的に行うことが可能なロボット制御装置を提供することである。【解決手段】ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応する、それぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作が記憶される記憶部110と、マニピュレータ20本体に与えられた外力を検知する外力検知部120と、検知された外力が複数の特定パターンのいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作を実行する制御部130と、ロボットの動作及び制御部130によって実行された固有の操作に基づいて、教示データを生成する教示データ生成部140と、を備え、複数の特定パターンのそれぞれは、マニピュレータ20本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも1つの要素を含むように構成される。【選択図】図2
Description
本発明は、ロボット制御装置に関する。
近年、産業界において、多くのロボットが普及している。当該ロボットは、例えば、電子部品及び機械部品の組み立て、溶接及び搬送等に用いられ、工場の生産ラインの効率化及び自動化が図られている。
例えば、溶接ロボットでは、所望の動作をさせるためのプログラムを作成して、所謂教示データとして予め記録させておく必要がある。当該教示データは、一般的には、作業者がティーチペンダントを用いて実際のロボットを操作することによって動作を記録させて生成されるが、その他にも、オフラインティーチングやダイレクトティーチングを用いて生成される場合もある。
ダイレクトティーチングとは、作業者がロボットのマニピュレータ本体を直接動作させることによって、その動作を記録させて教示データを生成する。さらに、特許文献1では、複数のロボットアームを備えたロボットのダイレクトティーチングとして、教示作業を簡易にする技術が開示されている。
具体的には、引用文献1に開示されているロボット制御装置では、作業者がロボットを軽く叩くことによってロボットに作用した力を検知した場合に、作業者の直接教示によって得られた教示データに基づいてロボットを動作させるプレイバック制御を開始する。作業者がロボットを軽く叩くことは、直接教示の力とは異なる衝撃力であり、作業者は、プレイバック動作を開始させる場合に、スタートボタンを押下することでなく、より簡単な操作でプレイバック動作を開始させることができる。
しかしながら、特許文献1に開示されるロボット制御装置では、ダイレクトティーチングとは異なる衝撃力をロボットに加えることにより、プレイバック制御を開始するものの、教示作業では、種々の処理があり、効率化が求められている。
そこで、本発明は、教示作業を効率的に行うことが可能なロボット制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るロボット制御装置は、直接外力を加えることによりロボットを動作させながら教示データを生成するロボット制御装置であって、マニピュレータ本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応する、それぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作が記憶される記憶部と、マニピュレータ本体に与えられた外力を検知する外力検知部と、外力検知部によって検知された外力が複数の特定パターンのいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録された固有の操作を実行する制御部と、ロボットの動作及び制御部によって実行された固有の操作に基づいて、教示データを生成する教示データ生成部と、を備え、複数の特定パターンのそれぞれは、マニピュレータ本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも1つの要素を含むように構成される。
この態様によれば、記憶部には、マニピュレータ本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応するそれぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作が記憶されており、制御部は、外力検知部によって検知された外力が複数の特定パターンのいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録された固有の操作を実行する。そして、教示データ生成部は、ロボットの動作及び制御部によって実行された固有の操作に基づいて、教示データを生成するため、例えば、ダイレクトティーチングにおいて、ティーチペンダントを用いて操作することが軽減され、教示作業を効率的に行うことができる。
上記態様において、複数の特定パターンのそれぞれは、マニピュレータ本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも2つ以上の要素を組み合わせて構成されてもよい。
この態様によれば、複数の特定パターンのそれぞれは、マニピュレータ本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも2つ以上の要素を組み合わせて構成されるため、より多くの当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作を登録することができる。その結果、例えば、ダイレクトティーチングにおいて、容易に、より多くの当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作を実行させることができ、教示作業を効率的に行うことができる。
上記態様において、複数の特定パターンに対応するそれぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作には、要素に与えられるパターンに関連してロボット又は当該ロボットに付随する部品を動作させることを含んでもよい。
この態様によれば、複数の特定パターンにおいて、それらを構成する要素に与えられるパターンと、ロボット又は当該ロボットに付随する部品の動作とが関連しているため、作業者は、マニピュレータ本体に与える外力の特定パターンから、ロボット又は当該ロボットに付随する部品の動作を、容易に連想することができる。その結果、教示作業を効率的に行うことができる。
上記態様において、記憶部に記憶されている複数の特定パターンのうち、少なくとも1つ以上の特定パターンについて、当該特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作をユーザが設定可能な第1設定部を、さらに備えてもよい。
この態様によれば、第1設定部では、特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作をユーザが設定可能であるため、ユーザ毎に汎用的な設定ができる。すなわち、ユーザ毎に適切な設定を行うことができ、各ユーザにおいて、教示作業を効率的に行うことができる。
上記態様において、マニピュレータ本体に与えられる外力の任意の特定パターンと、当該特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作とをユーザが設定可能な第2設定部を、さらに備えてもよい。
この態様によれば、第2設定部では、マニピュレータ本体に与えられる外力の任意の特定パターンと、当該特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作をユーザが設定可能であるため、マニピュレータ、周辺環境及びユーザに応じて適切かつ汎用的な設定ができる。すなわち、種々の状況に応じて適切な設定を行うことができ、教示作業を効率的に行うことができる
本発明によれば、教示作業を効率的に行うことが可能なロボット制御装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。
<第1実施形態>
[ロボットシステムの基本構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステム10の構成を例示するシステム概要図である。図1に示されるように、ロボットシステム10は、例えば、ロボット制御装置100と、マニピュレータ20と、電源30とを備える。
[ロボットシステムの基本構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステム10の構成を例示するシステム概要図である。図1に示されるように、ロボットシステム10は、例えば、ロボット制御装置100と、マニピュレータ20と、電源30とを備える。
マニピュレータ20は、ロボット制御装置100において設定されている施工条件に従ってアーク溶接を行う溶接ロボット(産業用ロボット)である。マニピュレータ20は、例えば、工場の床面等に固定されるベース部材上に設けられる多関節アームと、多関節アームの先端に連結される溶接トーチ(エンドエフェクタ)とを有し、溶接対象である金属材料(ワーク)に対してアーク溶接を行う溶接ロボットである。
ロボット制御装置100は、マニピュレータ20の制御を行う機器である。ロボット制御装置100は、例えば、予め記憶されている教示データに基づいて、マニピュレータ20及び電源30を制御する。
また、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20に所望の動作をさせるための教示データを、予め教示作業によって生成する。本実施形態では、作業者がマニピュレータ20を直接動作させることによって、当該マニピュレータ20の動作を教示するダイレクトティーチングが用いられる。
ダイレクトティーチングでは、作業者によって直接動作したマニピュレータ20(溶接トーチなどのエンドエフェクタ)の軌跡やマニピュレータ20の位置及び姿勢に関する情報が記録されて教示データとして生成される。その他、教示データとしては、例えば、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離、溶接トーチの移動速度などの溶接の施工条件などが含まれている。
電源30は、ケーブルを介してマニピュレータ20に接続されており、ロボット制御装置100からの指令に基づいてマニピュレータ20における溶接トーチへ溶接電圧や溶接電流を供給する。
[教示作業(ダイレクトティーチング)について]
次に、作業者がマニピュレータ20を直接動作させることによって、当該マニピュレータ20の動作を教示する教示作業(ダイレクトティーチング)について、ロボット制御装置100における処理を詳しく説明する。
次に、作業者がマニピュレータ20を直接動作させることによって、当該マニピュレータ20の動作を教示する教示作業(ダイレクトティーチング)について、ロボット制御装置100における処理を詳しく説明する。
図2は、本発明の第1実施形態に係るロボット制御装置100の各機能を例示する機能ブロック図である。図2に示されるように、ロボット制御装置100は、記憶部110と、外力検知部120と、制御部130と、教示データ生成部140とを備える。上述したように、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20及び電源30を制御するための種々のデータを記憶し、多くの機能を有しているが、ここでは、ロボット制御装置100のうち、主に、ダイレクトティーチングを含む教示作業に関する機能について説明する。
記憶部110は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)およびSSD(Solid State Drive)などで構成されるメモリであって、マニピュレータ20本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応するそれぞれ予め登録された任意の処理(ロボット制御装置200によって実施される固有の操作)が記憶されている。
ここで、マニピュレータ20本体とは、各アーム(上部アーム及び下部アームなど)、各関節部分及び手首部分であって、さらには、溶接トーチなどのエンドエフェクタ部分及び基台部分を含み、その他マニピュレータ20への外力が検知可能な部分であれば、これらを含んでもよい。
図3は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の特定パターンと、当該特定パターンに対応する処理の具体例を示す図である。図3に示されるように、記憶部110には、特定パターンA,B,C・・・それぞれに対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作が予め登録されており、記憶されている。
より詳細には、特定パターンA,B,C・・・それぞれは、マニピュレータ20本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも2つ以上の要素で構成されている。
例えば、特定パターンAは、マニピュレータ20本体に与えられる外力の大きさが第1閾値以上であって、かつ回数が1回である。マニピュレータ20本体に当該特定パターンAの外力が与えられると、当該特定パターンAに対応する処理が実行されるように、当該処理として動作座標の切り替えが登録されている。ここで、動作座標の切り替えとは、例えば、マニピュレータ20の動作に関して、XYZ座標空間での移動範囲から、XY座標空間での移動範囲に切り替えたり、X軸方向とY軸方向での移動範囲に切り替えたりするものである。これにより、ダイレクトティーチングにおいて、作業者は、マニピュレータ20の移動の自由度及び制限範囲によって、適切な教示を行い易くなる。
また、特定パターンBは、マニピュレータ20本体のうち上部アーム部分に与えられる外力の大きさが第2閾値以上であり、これに対応する処理として、プログラム再生(プログラム番号9999)が登録されている。特定パターンCは、マニピュレータ20本体のうち上部アーム部分に与えられる外力の大きさが第2閾値以上であって、かつ回数が2回であり、これに対応する処理として、低速でプログラム再生(プログラム番号9999)が登録されている。
また、特定パターンDは、マニピュレータ20本体のうち手首部分に与えられる外力が下方向に沿ってなぞるものであり、これに対応する処理として、1cmのインチングが登録されている。このように、マニピュレータ20に与える外力の方向(なぞる方向)と、実際にインチングされる方向とが同一方向であれば、作業者としても、マニピュレータ20に与える外力に対して、マニピュレータ20又はそれに付随する機器や部品がどのように動作するかについて連想して、直感的に把握し易く、教示作業を効率良く行うことができる。
また、特定パターンEは、マニピュレータ20本体のうち第5軸近傍に与えられる外力が下方向に2回叩くものであり、これに対応する処理として、教示点登録が登録されている。
このように、複数の特定パターンA,B,C・・・それぞれは、マニピュレータ20本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数などの要素を組み合わせて構成するため、一般的には、ティーチペンダントなどの操作装置を用いて行わなければならない処理について、より多くのロボット制御装置200によって実施される固有の操作を登録することができる。
外力検知部120は、マニピュレータ20本体に与えられた外力を検知する。例えば、外力検知部120は、マニピュレータ20の各軸に搭載されているトルクセンサなどによって、マニピュレータ20本体に与えられた外力を検知する。具体的には、外力検知部120は、マニピュレータ20本体に与えられた外力について、大きさ、位置、方向および回数を検知する。
制御部130は、外力検知部120によって検知された外力が複数の特定パターンのいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録されたロボット制御装置200によって実施される固有の操作を実行する。
具体的には、制御部130は、外力検知部120によってマニピュレータ20本体に与えられた外力について、その大きさ、位置、方向および回数に基づいて、図3に示された特定パターンA,B,C,・・・のいずれかに一致するかを判定する。制御部130は、マニピュレータ20本体に与えられた外力が、図3に示された特定パターンA,B,C,・・・のいずれかに一致すれば、当該一致した特定パターンに対応して登録されている処理を実行する。
例えば、外力検知部120によって検知されたマニピュレータ20本体に与えられた外力が「上部アーム部分を第2閾値以上で2回叩く」ものであれば、制御部130は、当該外力は、特定パターンCであると判定し、特定パターンCに対応する「低速でプログラム再生(プログラム番号9999)」を実行する。
教示データ生成部140は、マニピュレータ20の動作及び制御部130によって実行された処理に基づいて、教示データを生成する。
具体的には、教示データ生成部140は、上述したようにマニピュレータ20本体に特定パターンの外力が与えられて、それに対応する処理が実行されつつ、作業者によって直接動作させたマニピュレータ20の軌跡やマニピュレータ20の位置及び姿勢に関する情報が記録されて教示データを生成する。
より詳細には、作業者は、図3に示された特定パターンAに対応する動作座標の切り替えが実行された中でマニピュレータ20を適切に動作させたり、特定パターンEに対応する教示点登録が実行されたりしながら教示作業がなされて、教示データ生成部140は、教示データを生成する。
[教示方法]
次に、作業者がマニピュレータ20を直接動作させながら、ロボット制御装置100が教示データを生成する教示方法について、具体的に詳しく説明する。
次に、作業者がマニピュレータ20を直接動作させながら、ロボット制御装置100が教示データを生成する教示方法について、具体的に詳しく説明する。
図4は、本発明の第1実施形態に係るロボット制御装置100によって実行される教示方法M100の処理の流れを示すフローチャートである。図4に示されるように、教示方法M100は、ステップS110~S150を含み、各ステップは、ロボット制御装置100に含まれるプロセッサによって実行される。
ステップS110では、ロボット制御装置100は、操作モードが教示モードか否かを判定する(操作モード判定ステップ)。操作モードが教示モードである場合(ステップS110の「Yes」)、ステップS120の処理に進み、本実施形態における教示作業を実施する。一方、操作モードが教示モードでない場合(ステップS110の「No」)、当該処理を終了する。
ステップS120では、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の入力待ち状態であって、外力検知部120は、当該マニピュレータ20本体に与えられる外力を検知する(外力検知ステップ)。具体例としては、外力検知部120は、マニピュレータ20本体に与えられた外力について、大きさ、位置、方向および回数を検知する。
ステップS130では、ロボット制御装置100は、ステップS120で検知されたマニピュレータ20本体に与えられた外力が特定パターンと一致するかを判定する(特定パターン判定ステップ)。具体例としては、制御部130は、マニピュレータ20本体に与えられた外力(大きさ、位置、方向および回数)が、例えば、図3に示したような特定パターンA,B,C,・・・のいずれかに一致するかを判定する。特定パターンA,B,C,・・・のいずれかに一致すれば(ステップS130の「Yes」)、ステップS140の処理に進む。
ステップS140では、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられた外力と一致した特定パターンに対応する処理を実行する(対応処理実行ステップ)。具体例としては、制御部130は、マニピュレータ20本体に与えられた外力(大きさ、位置、方向および回数)が、例えば、図3に示した特定パターンCである場合、特定パターンCに対応する「低速でプログラム再生(プログラム番号9999)」を実行する。
ステップS150では、ロボット制御装置100は、教示作業が完了したか否かを判定する(終了判定ステップ)。具体例としては、作業者が教示作業を完了する旨の指示をすれば、処理を終了し(ステップS150の「Yes」)、引き続き教示作業を行うのであれば(ステップS150の「No」)、ステップS120の処理に戻り、再度、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の入力待ち状態となる。
以上のように、本発明の第1実施形態に係るロボット制御装置100及び教示方法M100によれば、記憶部110には、マニピュレータ20本体に与えられる外力の複数の特定パターンA,B,C・・・に対応するそれぞれ予め登録されたロボット制御装置200によって実施される固有の操作が記憶されており、制御部130は、外力検知部120によって検知された外力が複数の特定パターンA,B,C・・・のいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録されたロボット制御装置200によって実施される固有の操作を実行する。そして、教示データ生成部140は、マニピュレータ20の動作及び制御部130によって実行された処理に基づいて、教示データを生成するため、例えば、ダイレクトティーチングにおいて、ティーチペンダントを用いて操作することが軽減され、教示作業を効率的に行うことができる。
ダイレクトティーチングの際には、作業者は、マニピュレータ20本体に直接外力を加えることによりロボットを動作させるため、別途、ティーチペンダントなどの操作装置を別途保持することは煩わしいが、本発明によれば、操作装置を別途操作しなくても、マニピュレータ20本体に特定パターンの外力を与えることにより、操作装置で実現していた処理を実現することができる。
マニピュレータ20本体の直接的な動作ではない、例えば、動作座標の切り替え、プログラムの再生、教示点の登録及びインチングなどの処理について、マニピュレータ20本体に与えれる外力の特定パターンに基づいて、ティーチペンダントなどの操作装置を別途操作することなく、実行させることができる。また、溶接ワイヤの引き出しなどマニピュレータ20に付随する機器及び部品の動作をマニピュレータ20本体に外力を与えることにより実行させることができるため、作業者にとっては、教示作業を一か所に集約することができ、教示作業における煩雑さを軽減することができる。その結果、ダイレクトティーチングをより効率的に行うことができる。
また、ティーチペンダントなどの操作装置を別途操作する機会が軽減されるため、機器の故障リスクを軽減し、メンテナンスの機会も削減することができる。
さらに、作業者は、マニピュレータ20本体周辺の限られた範囲で教示作業をすることができるため、ケーブルに引っ掛かったり、機器に衝突したりするという移動に伴うリスクを軽減することができる。
なお、本実施形態では、特定パターンは、図3を用いて、特定パターンA~Eを例示したが、特定パターンはこれらに限定されるものではない。例えば、マニピュレータ20本体のうち所定の箇所を1回叩く毎に、その叩いた方向にTCP(Tool Center Point)を既定量だけインチングさせるような特定パターンと処理とを登録しても構わない。このような特定パターンによれば、TCPを所望の位置に移動させるように作業者がマニピュレータ20本体(この場合は、溶接トーチ)を直接動作させるよりも、容易に、TCPを所望の位置に移動させることができる。
さらに、マニピュレータ20本体のうち所定の箇所を1回叩く毎に、その叩いた方向と同一方向にTCPをインチングさせるようにしていれば、作業者としても、マニピュレータ20本体に与える外力の特定パターンから、当該特定パターンに対応して動作するマニピュレータ20の動きを容易に連想することができる。その結果、教示作業を効率的に行うことができる。
また、ロボット制御装置200によって実施される固有の操作は、上述したようなマニピュレータ20の動作及びマニピュレータ20の動作設定(動作座標の切り替えなど)以外にも、周辺システムの各機器の起動・停止・制御及びリレーボード等を用いた入出力信号の制御が含まれる。具体的には、溶接システムの場合、溶接機、ワイヤ送給装置や各種センサの制御、組み立て・搬送システムの場合、ロボットハンドやカメラなどの制御が含まれる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態では、第1実施形態で説明したロボット制御装置100に加えて設定部を備えるロボット制御装置について説明する。本実施形態では、本発明の第1実施形態に係るロボット制御装置100と同一の構成については、同一の参照符号を付すことによって詳細な説明は省略し、主に、本発明の第1実施形態と異なる構成について説明する。
次に、本発明の第2実施形態では、第1実施形態で説明したロボット制御装置100に加えて設定部を備えるロボット制御装置について説明する。本実施形態では、本発明の第1実施形態に係るロボット制御装置100と同一の構成については、同一の参照符号を付すことによって詳細な説明は省略し、主に、本発明の第1実施形態と異なる構成について説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係るロボット制御装置200の各機能を例示する機能ブロック図である。図2に示されるように、ロボット制御装置200は、記憶部110と、外力検知部120と、制御部130と、教示データ生成部140と、設定部210とを備える。
記憶部110には、本発明の第1実施形態で説明したように、マニピュレータ20本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応するそれぞれ予め登録されたロボット制御装置200によって実施される固有の操作が記憶されるが、本実施形態に係るロボット制御装置200の設定部210(第1設定部・第2設定部)では、作業者(ユーザ)によって特定パターンやそれに対応する処理を設定可能としている。
[特定パターンに対応する処理の割り当て]
図6は、特定パターンに対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作をユーザによって割り当てる設定画面の一具体例を示す図である。図6に示されるように、マニピュレータ20本体に与えられる外力の特定パターンa,b,c・・・それぞれに対応して、ユーザが所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を割り当て可能となっている。
図6は、特定パターンに対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作をユーザによって割り当てる設定画面の一具体例を示す図である。図6に示されるように、マニピュレータ20本体に与えられる外力の特定パターンa,b,c・・・それぞれに対応して、ユーザが所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を割り当て可能となっている。
マニピュレータ20本体に与えられる外力について、その位置、方向及び回数を規定した特殊な特定パターンa,b,c・・・(ここでは、所定位置を所定方向に3回叩く)があり、それぞれに対応して、ユーザが所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を割り当て可能となっている。
特殊な特定パターンa,b,c・・・について、ユーザが理解し易いように、図6に示された設定画面のように、マニピュレータ20やマニピュレータ20本体に与えられる外力の位置や方向などを示す簡略図を表示するようにしてもよい。ここでは、マニピュレータ20が6軸の垂直多関節ロボットである場合について、その簡略図を表示している。
特定パターンaは、マニピュレータ20の第2軸と第3軸との間にある下部アームにおける位置aを左方向に3回叩くものであり、これに対応する処理として、ユーザがプログラム再生(プログラム番号8888)を割り当てている。
特定パターンbは、マニピュレータ20の第5軸近傍の位置bを下方向に3回叩くものであり、これに対応する処理としては、未だ割り当てがされていない。ユーザは、所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を割り当て可能な状態となっている。
特定パターンcは、マニピュレータ20の第6軸近傍の位置cを右方向に3回叩くものであり、これに対応する処理として、ユーザが動作座標の切り替えを割り当てている。
このように、マニピュレータ20本体に与えられる外力の特定パターンa,b,c・・・に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作をユーザが設定可能であるため、ユーザ毎に汎用的な設定ができる。すなわち、各ユーザにおいて、教示作業を効率的に行うことができる。
[特定パターンとそれに対応する処理の設定]
図7は、任意の特定パターン(汎用)と、当該特定パターン(汎用)に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作とがユーザによって設定された具体例を示す図である。図7に示されるように、図3と同様に、特定パターンと当該特定パターンに対応する処理とが登録されているが、ここでは、特定パターンもユーザが設定可能な特定パターン(汎用)が追加されている。
図7は、任意の特定パターン(汎用)と、当該特定パターン(汎用)に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作とがユーザによって設定された具体例を示す図である。図7に示されるように、図3と同様に、特定パターンと当該特定パターンに対応する処理とが登録されているが、ここでは、特定パターンもユーザが設定可能な特定パターン(汎用)が追加されている。
マニピュレータ20などの産業用ロボットを用いる工場では、周辺機器や障害物があったり、狭い場所にマニピュレータ20が設置されたりすることもある。ユーザがマニピュレータ20本体に、図3に示されたような既に登録された特定パターンの外力を与えようとする際に、ユーザが適切な場所に位置することができず、例えば、マニピュレータ20の上部アーム部分や手首部分に届かないという場合も考えられる。
その際、ユーザが所望する任意の特定パターン(汎用)を登録し、当該特定パターン(汎用)に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を設定する。
特定パターン(汎用)aとして、マニピュレータ20本体のうち第2軸近傍に与えられる外力の大きさが第3閾値以上であって、かつ回数が2回を登録し、これに対応する処理として、教示点登録を登録している。
特定パターン(汎用)bとして、マニピュレータ20本体のうち下部アーム部分に与えられる外力の大きさが第3閾値以上であって、かつ回数が2回を登録し、これに対応する処理として、1cmの逆インチングを登録している。
次に、ユーザが所望する任意の特定パターン(汎用)と、当該特定パターン(汎用)に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作とを設定する特定パターン設定方法について、具体的に詳しく説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係るロボット制御装置200によって実行される特定パターン設定方法M200の処理の流れを示すフローチャートである。図8に示されるように、特定パターン設定方法M200は、ステップS210~S280を含み、各ステップは、ロボット制御装置200に含まれるプロセッサによって実行される。
ステップS210では、ロボット制御装置100は、ユーザからの特定パターン(汎用)の登録を受け付ける(特定パターン登録受付ステップ)。具体例としては、例えば、特定パターン(汎用)として登録するレコードaをユーザが選択し、設定部210は、当該ユーザが所望する任意の特定パターン(汎用)aの登録処理を開始する。
ステップS220では、ロボット制御装置100は、ステップS210で選択された特定パターン(汎用)aとして登録するための、マニピュレータ20本体に与えられる外力の入力待ち状態であって、外力検知部120は、当該マニピュレータ20本体に与えられる外力を検知する(登録外力検知ステップ)。具体例としては、外力検知部120は、マニピュレータ20本体に与えられた外力について、大きさ、位置、方向および回数を検知する。
ステップS230では、ロボット制御装置100は、ステップS220で検知された外力の大きさが閾値以上であるかを判定し(外力判定ステップ)、ステップS240では(ステップS230の「Yes」の場合)、その外力を記録するかを判定し(外力記録判定ステップ)、ステップS250では(ステップS240の「Yes」の場合)、その外力を記録する(外力記録ステップ)。
なお、ステップS220で検知された外力の大きさが閾値未満(ステップS230の「No」)の場合、ユーザが意図してマニピュレータ20本体に与えた外力でなく、外力検知部120は、ユーザがマニピュレータ20本体に触れたなど偶発的に与えられた外力を検知したと考えられる。また、ステップS220で検知された外力の大きさが閾値以上であったとしても、ユーザが誤って外力を与えた場合、又はユーザがやり直したいと考えた場合などは、その外力を記録しない(ステップS240の「No」)。これらの場合(ステップS230の「No」及びステップS240の「No」)には、ステップS220の処理に戻り、再度、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の入力待ち状態となる。
ステップS260では、ロボット制御装置100は、マニピュレータ20本体に与えられる外力の検知を終了するかを判定する(外力検知終了判定ステップ)。具体例としては、特定パターン(汎用)aの外力として登録を継続するかを判定し、例えば、特定パターン(汎用)aとして、複数回叩くものを登録する場合には、2回目の外力や3回目の外力を検知して記録するために、ステップS220の処理に戻るが(ステップS260の「No」)、特定パターン(汎用)aの外力として今回の外力の検知及び記録で終了する場合には、ステップS270の処理に進む(ステップS260の「Yes」)。
ステップS270では、ロボット制御装置100は、ステップS250で記録された外力を特定パターン(汎用)として登録する(特定パターン登録ステップ)。具体例としては、設定部210は、図7に示されたような特定パターン(汎用)aとして、ユーザが所望する任意の特定パターン「第2軸近傍を第3閾値以上で、2回叩く」を登録する。
ステップS280では、ロボット制御装置100は、ステップS270で登録された特定パターン(汎用)に対応する処理を登録する(処理登録ステップ)。具体例としては、設定部210は、図7に示されたような特定パターン(汎用)aに対応するユーザが所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作として、「教示点登録」を登録する。
以上のように、本発明の第2実施形態に係るロボット制御装置200及び特定パターン設定方法M200によれば、設定部210では、特定パターンa,b,c・・・に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作をユーザが割り当てて、ユーザとしては自身が所望する処理を設定できるため、ユーザ毎に汎用的な設定ができる。
さらに、設定部210では、マニピュレータ20本体に与えられる外力の任意の特定パターン(汎用)a,b,c・・・と、当該特定パターン(汎用)に対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作とをユーザが設定し、ユーザとしては自身が所望する特定パターン(汎用)と所望する処理とを設定できるため、マニピュレータ20、周辺環境及びユーザに応じて適切かつ汎用的な設定ができる。
このように、予め記憶された特定パターンと当該特定パターンに対応する処理だけでなく、予め又は後から、特定パターンにユーザが所望するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を割り当てたり、ユーザが所望する任意の特定パターン(汎用)とそれに対応するロボット制御装置200によって実施される固有の操作を設定したりすることができるため、種々の状況に応じて、教示作業をより効率的に行うことができる
なお、本発明の各実施形態では、作業者がマニピュレータ20を直接動作させることによって、当該マニピュレータ20の動作を教示するダイレクトティーチングが用いられるが、作業者がティーチペンダントを用いてマニピュレータ20の動作を教示する場合があっても構わない。例えば、作業者がティーチペンダントを用いて操作する方が容易である場合やティーチペンダントを用いて操作した方がより精度良く教示作業ができる場合などは、ティーチペンダントを用いて、ダイレクトティーチングと併用すればよい。
また、本発明の各実施形態では、溶接ロボットを含むロボットシステムについて説明したが、本発明は、溶接ロボット以外の産業用ロボットにも適用可能である。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
10…ロボットシステム、20…マニピュレータ、30…電源、100,200…ロボット制御装置、110…記憶部、120…外力検知部、130…制御部、140…教示データ生成部、210…設定部、M100…教示方法、M200…特定パターン設定方法、S110~S150…教示方法M100における各ステップ、S210~S280…特定パターン設定方法M200における各ステップ
Claims (5)
- 直接外力を加えることによりロボットを動作させながら教示データを生成するロボット制御装置であって、
マニピュレータ本体に与えられる外力の複数の特定パターンに対応する、それぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作が記憶される記憶部と、
前記マニピュレータ本体に与えられた外力を検知する外力検知部と、
前記外力検知部によって検知された外力が前記複数の特定パターンのいずれかである場合、当該特定パターンに対応する予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作を実行する制御部と、
前記ロボットの動作及び前記制御部によって実行された前記固有の操作に基づいて、前記教示データを生成する教示データ生成部と、を備え、
前記複数の特定パターンのそれぞれは、前記マニピュレータ本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも1つの要素を含むように構成される、
ロボット制御装置。 - 前記複数の特定パターンのそれぞれは、前記マニピュレータ本体に与えられる外力の大きさ、位置、方向および回数のうち、少なくとも2つ以上の要素を組み合わせて構成される、
請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記複数の特定パターンに対応する、それぞれ予め登録された当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作には、前記要素に与えられるパターンに関連して前記ロボット又は当該ロボットに付随する部品を動作させることを含む、
請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記記憶部に記憶されている前記複数の特定パターンのうち、少なくとも1つ以上の特定パターンについて、当該特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作をユーザが設定可能な第1設定部を、さらに備える、
請求項1に記載のロボット制御装置。 - 前記マニピュレータ本体に与えられる外力の任意の特定パターンと、当該特定パターンに対応する当該ロボット制御装置によって実施される固有の操作とをユーザが設定可能な第2設定部を、さらに備える、
請求項1に記載のロボット制御装置。
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JP (1) | JP2024001933A (ja) |
-
2022
- 2022-06-23 JP JP2022100809A patent/JP2024001933A/ja active Pending
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