JPH01321192A

JPH01321192A - ロボットの作業領域制限装置

Info

Publication number: JPH01321192A
Application number: JP15201588A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Miyajima; 宮嶋　誠一郎
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1989-12-27
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2635106B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明はロボットコントローラに記憶された動作プログ
ラムに基づいて作業を行うようにされたロボットの作業
領域を制限する装置に関する。

〈従来の技術〉一般にロボットは、ロボット自身が移動可能な移動限界
と、このロボットが実際に使用される時に移動する領域
、すなわち作業領域をもっている。

従来この作業領域は、ロボットと、その周辺機器の配置
を示すシステム構想図の図面上で決定され、ロボット動
作時の作業者の安全性を考慮してロボットコントローラ
により、ロボットの移動状態を監視してロボットが所定
の作業領域より大きく移動しようとした際に、移動の中
断信号を発信するソフトリミット、リミットスイッチ等
によってロボットのアームが作業領域より、はみ出した
ことを検出して、サーボモータ等の駆動装置の電源を切
るハードリミットと、ロボットアームがそれ以上領域外
に動かないようにブロックするメカストッパによるメカ
リミットを設定し、作業領域を制限してロボットの誤動
作による暴走や慣性によるオーバーランを防止するよう
にしている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、上述のようにシステム構想図の図面上から求め
られる作業領域は非常に大ざっばであるため、実機上に
おける必要とされる作業領域よりも大きい。この結果、
ロボット周辺の棚を含めたロボット設置スペースが大き
くなる問題があった。

〈課題を解決するための手段〉本発明は上述した問題を解決するためになされたもので
、ロボットを構成する各アームの位置を検出する位置検
出器と、動作プログラムの実行時に前記位置検出器の信
号から各アームの最小移動位置と最大移動位置を判定し
記憶する記憶判定手段と、各アームの最小移動位置と最
大移動位置とを表示する表示手段とを備え、前記最小移
動位置と最大移動位置とに所定の余裕角度を付加した各
アームの最大動作限界位置と最小動作限界位置とを決め
、この最大動作限界位置と最小動作限界位置に基づいて
各アームの作業領域を決定するようにしたものである。

く作用〉本発明は上述したような構成であるので、動作プログラ
ムの実行中に位置検出器によって各アームの位置を検出
し、この中から記憶判定手段によって最小移動位置と最
大移動位置を判定し記憶するとともに、表示手段により
表示する。こののち、最小移動位置と最大移動位置とに
所定の余裕角度を付加した最小動作限界位置と最大動作
限界位置に基づいて作業領域が決定される。

〈実施例〉以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は６軸の多関節ロボット１０の外観図である。こ
の多関節ロボット１０のベース１３上にはコラム１２が
設置されており、コラム１２はボディ１４を旋回自在に
配設している。ボディ１４にはアッパーアーム１５が垂
直面内で回転自在に軸支され、アッパーアーム１５の先
端にはフォア−アーム１６が垂直面内で回転自在に軸支
されている。フォア−アーム１６の先端部にはりスト１
７が４軸ｄ周りに回動自在に軸支され、リスト１７には
ハンド１８が５軸ｅ周りに回転可能に軸支されており、
さらにハンド１８の先端部のフランジ１９が６軸ｆ周り
に回転可能に軸支されている。

そして、前記ｌ軸ａ〜６軸ｆには第２図に示すようにサ
ーボモータＭ１〜Ｍ６と、このサーボモータＭ１〜Ｍ６
の回転角を検出するエンコーダＥ１〜Ｅ６がそれぞれ設
けられている。

第２図はロボットの制御装置の電気的構成を示すブロッ
クダイヤグラムである。２０はＣＰＵ（中央処理装置）
である。このＣＰＵ２０には、ＲＡＭ　（メモリ）２５
．サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２ａ〜
２２ｆ、運転命令等の指令を入力する操作盤２６及びＣ
ＲＴ　（表示装置）３０が接続され、ロボットコントロ
ーラを構成している。ロボットに取り付けられた１軸〜
６軸駆動用のサーボモータＭｌ−Ｍ６は、それぞれサー
ボＣＰＵ２２　ａ〜２２ｆによって駆動される。

前記サーボＣＰＵ２２　ａ〜２２ｆのそれぞれは、ＣＰ
Ｕ２０から出力される出力角データθ１〜θ６と、サー
ボモータＭ１〜Ｍ６に連結されたエンコーダＥｌ−Ｅ６
の出力α１〜α６との間の偏差を演算し、この演算され
た偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータＭ１〜Ｍ
６を回転させるように動作する。また、１軸〜６軸に設
けられたエンコーダＥ１〜Ｅ６の出力α１〜α６はＣＰ
Ｕ２０に入力されるようになっている。

前記ＲＡＭ２５にはロボットを動作させるための動作プ
ログラムと、１軸ａ〜６軸ｆの最大移動位置θ（ｉ）　
ｍｍｘと最小移動位置θ（ｉ）ｓｉｎおよび動作限界位
置θ（五、や目１．θ（ｉｌ−Ｌｉｅとを記憶する記憶
エリアが設けられている。

次に、本装置の作用を第３図、第４図のフローチャート
で説明する。

まず記憶判定手段について説明する。

ステップ１００で最大移動位置θ（ｉ）＋＋＋□と最小
移動位置θ（ｉ）ｓｉｎの値を所定の量に設定したのち
ステップ１０１で動作プログラムを実行し、ステップ１
０２でパラメータｉを１とする。そしてステップ１０３
でパラメータｉで示される軸の現在角度θ、８．を読み
込んだのちステップ１０４に進む。ステップ１０４では
現在角度θ３．）と最大移動位置θ、１．□８を比較し
、現在角度θ（！、が最大移動位置θ、盈）。、Ｘより
大きい場合はステップ１０５に進んで最大移動位置θ（
ｉ）　ｒ＊ａｘを現在角度θ、。

に更新したのちステップ１０６に進み、現在角度θ０）
が最大移動位置θ（ｉ）　＋＋＋ａｌｌより小さい場合
はそのままステップ１０６に進む。ステップ１０６に進
むと今度は現在角度θ。五、と最小移動位置θ（ｉ）　
ｓｉｎを比較し、現在角度θ（ｉｌ　が最小移動位置θ
（ｔｒａｉｎをより小さい場合はステップ１０７に進ん
で最小移動位置θ（ｉ）ｓｉ＋ｓを現在角度θ（！＋に
更新したのちステップ１０８に進み、現在角度θ、。

が最小移動位置θ（ｉ）ｍｉｒ＋より大きい場合はその
ままステップ１０８に進む。次にステップ１０８ではパ
ラメータｉが６（制御軸数）かどうか判定し、６でなけ
ればステップ１０９に進みパラメータｉに１を加算した
のちに前記ステップ１０３にもどり、６であれば１軸ａ
〜６軸ｆのすべての現在角度θ（五）　が判定されたと
してステップ１１０に進む。ステップ１１０に進むとロ
ボット１０の動作が終了したかどうか判定し、終了して
いればステップ１１１に進み、処理を終了し、終了して
いなければ前記ステップ１０２に進む。ステップ１１１
に進むと、ｌ軸ａ〜６軸ｆの最大移動位置θ１．）１１
１１１Ｘと最小移動位置θ。、１をＣＲＴ３０に表示し
て処理を終了する。

このようにして動作プログラム実行中の１軸ａ〜６軸ｆ
までの動きがリアルタイムにモニタリングされ、各軸の
最大移動位置θ（ｔ）　ｗｈａｘと最小移動位置θ（ｉ
）　ｓｉｎが判定される。

次に作業領域決定手段について説明する。

第４図においてステップ３００でパラメータｉを１にし
たのちステップ３０１に進み、パラメータｉで示される
軸の余裕領域ωが操作盤２６より入力されるのを待つ。

そして余裕領域ωが入力されるとステップ３０２に進み
、最大移動位置θ（ｉ）ｍｉｘと最小移動位置θｆｉｔ
　ｓｉｎに余裕領域ωが加減算され作業限界位置θ（ｉ
）９．ｉｌｌ　＋　　θ（ｉｌ−１ｉｎが求められる。

そしてこの作業限界位置θ３、）。１１ｍ＋θ（ｉｌ−
Ｌｉｅがステップ３０３でｉ軸のソフトリミ３０４でパ
ラメータｉが６となり、全ての軸の作業限界位置θ（ｉ
、。Ｌｉａｒ　　θ（ｉ）−Ｌ！＋ａ求められるまでス
テップ３０１〜３０４が繰り返されたのち、ステップ３
０５で全ての軸の作業限界位置θ（１）や、１．θ（ｉ
）−ＬｉｅをＣＲＴ３０に表示して処理を終了する。

こののちハードリミット、及びメカリミットを作業限界
位置θ（ｉ）やＬｉ１ｌ＋　　θ（ｉ）　−Ｌ　ａｓに
基づいて設定すればよいわけである。

向上記実施例では最大作業限界位置θ（、）。口。

と最小作業限界位置θ（ｍｌ−Ｌａｗをソフトリミット
としてＲＡＭ２５に記憶したのち、ＣＲＴ３０に表示し
ているが、これに限られるものでなく何れか一方のみを
行うようにしてもよい。また、最大作業限界位置θ（五
）。１３．と最小作業限界位置θ（ｉ）−３，＃求める
場合最大移動位置θ（ｉ）　ｗａｘと最小移動位置θ（
ｉ）　＋ｓｉｎに基づいて人手によって求めてやっても
良い。

〈発明の効果〉以上述べたように本発明においては、ロボットを構成す
る各アームの位置を検出する位置検出器と、動作プログ
ラムの実行時に前記位置検出器の信号から各アームの最
小移動位置と最大移動位置を判定し記憶する記憶判定手
段と、各アームの最小移動位置と最大移動位置とを表示
する表示手段とを備え、前記最小移動位置と最大移動位
置とに所定の余裕角度を付加した各アームの最大動作限
界位置と最小動作限界位置とを決め、この最大動作限界
位置と最小動作限界位置に基づいて各アームの作業領域
を決定するようにしたことにより、ロボットの正確な作
業領域を決定することができ、ソフトリミットハードリ
ミットおよびメカリミットを最適な位置に設定して省ス
ペースを図ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にの実施例を示すもので、第１図はロボッ
トのａ械的構成を示した側面図、第２図はロボットの制
御装置を示したブロックダイヤグラム、第３図、第４図
は本実施例の作業領域決定装置で使用されたＣＰＵの処
理手順を示したフローチャートである。１２・・・コラム、１３・・・ベース、１４・・・ボデ
ィ、１５・・・アッパーアーム、１６・・・フォア−ア
ーム、１７・・・リスト、１８・・・ハンド、１９・・
・フランジ、２０・・・ＣＰＵ、２２・・・サーボＣＰ
Ｕ、２５・・・ＲＡＭ１２６・・・操作盤、３０・・・
ＣＲＴ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロボットコントローラに記憶された動作プログラ
ムに基づいての作業を行うようにされたロボットにおい
て、ロボットを構成する各アームの位置を検出する位置
検出器と、動作プログラムの実行時に前記位置検出器の
信号から各アームの最小移動位置と最大移動位置を判定
し記憶する記憶判定手段と、各アームの最小移動位置と
最大移動位置とを表示する表示手段とを備え、前記最小
移動位置と最大移動位置とに所定の余裕角度を付加した
各アームの最大動作限界位置と最小動作限界位置とを決
め、この最大動作限界位置と最小動作限界位置に基づい
て各アームの作業領域を決定するようにしたことを特徴
とするロボットの作業領域制限装置。