JPH0431122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、プログラムされた作業を正確に繰返
し実行するロボツトの制御装置に関し、特にロボ
ツトの実際に作業を実行する機構がなんらかの原
因によりその動作を停止したときの復旧を容易と
するロボツト用制御装置に関する。

＜従来技術＞ 従来より、工場、物流等の多方面にロボツトが
開発、利用されている。その能力も１軸上の運動
だけしかできなかつたものから、現在では多軸多
関節型のものの開発、実用化が進んでおり、一層
複雑な作業までも処理可能である。

このようなロボツトの処理能力の増大に伴い、
ロボツトの機構の自由度が増すためその移動軌跡
は制御者が想定できないものとなつた。即ち、ロ
ボツトの機構が任意の位置で停止しているとき、
他の任意な位置まで該機構を移動させるときにど
のような移動軌跡をたどり他の任意な位置まで到
達するものかの想定ができないのである。

そこで、ロボツトが作業を開始する以前に予め
定められた原点、いわゆる作業原位置にまでロボ
ツトの機構が復帰していることを確認し、該作業
原位置からロボツトに予め定められたプログラム
に従つた作業を開始させなければ、すなわち任意
の位置からロボツトに作業を開始させると、作業
開始位置まで移動する間にロボツトの機構の移動
軌跡上に障害物があると該障害物を棄損し、ロボ
ツト自体の破壊を招く危険がある。

このため、ロボツトの機構が作業原位置という
空間上の１点に停止していなければロボツトの起
動ができないようにインターロツクを設けたロボ
ツト用制御装置が提案されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら上記ロボツト用制御装置も以下の
ごとき問題点を有しており未だに充分なものでは
なかつた。

即ち、ロボツトの機構が任意の位置で停止して
いるとき、該停止している機構を所望の位置、例
えば、作業原位置へ移動させるのには、ロボツト
の制御装置を手動操作モードに切換えての手動に
よる操作、いわゆるテイーチングBOXを使用し
た手動操作が必要である。

従つて、その手動操作を行う際にロボツトの機
構を自由に操り作業原位置等にまで移動させるの
には、ロボツトの機能を熟知した作業員が必要で
あり、しかも作業ミスによるこの移動の際に障害
物との衝突等の事故発生の可能性があつた。

また、ロボツトがあるプログラムを実行中にな
んらかの原因によりその機構が停止したようなと
き、ロボツトの制御装置は未だにそのプログラム
の実行中である場合がある。このような場合には
ロボツトの機構を手動操作する以前に、ロボツト
の制御装置に前記プログラムの実行を中止させる
操作や、作業原位置に正確に移動させるための操
作等も行い、作業原位置に移動後にも次に実行さ
れるプログラムを実行させるための操作も行う必
要があり、作業能率が低下するばかりか、このよ
うな機構の停止が生じた場合は復旧を急ぐあまり
に誤操作を引起こす可能性が大きかつた。

更には、手動操作による作業原位置への復帰は
手動の為に精度高く行うことは不可能であり、作
業原位置のそばにきたと認識した後、その停止点
から作業原位置までロボツト制御装置を操作し動
作させるが、動作径路を予め正確に予測できずロ
ボツトが不測の動作を実行して障害物との衝突を
行う可能性もあつた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされ
たもので、ロボツトの機構がそのプログラムに従
つた動作上の任意の位置で停止したとしても、該
機構を手動操作を行わずに所望の退避位置まで障
害物との衝突を生じることなく、簡単に移動させ
ることのできる優れたロボツト用制御装置を提供
することをその目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記問題点を解決するために本発明の構成した
手段は、第１図の基本的構成図に示すごとく、 ロボツトの一連の仕事内容を記憶する仕事手順
記憶手段Ｍ１と、 該仕事手順記憶手段Ｍ１の記憶内容に従つて前
記ロボツトの機構Ｒを作動させる機構動作手段Ｍ
２とを備えるロボツト用制御装置において、 前記機構動作手段Ｍ２により作動される前記機
構Ｒの動作停止及びその停止位置を検出する機構
停止検出手段Ｍ３と、 前記機構動作手段Ｍ２により作動される前記機
構Ｒを、所定動作位置に応じた所定の退避位置ま
で動作させる退避専用の経路を予め記憶する退避
経路記憶手段Ｍ４と、 前記機構停止検出手段Ｍ３の検出結果に応じて
前記退避経路記憶手段Ｍ４の記憶内容に従い前記
機構Ｒを退避させる退避実行手段Ｍ５とを備える
ことを特徴とするロボツト用制御装置をその要旨
としている。

＜作用＞ 本発明における仕事手順記憶手段Ｍ１とは、ロ
ボツトの実行する作業を記憶するものであり、例
えば、コンピユータ等によつて構成される。近
年、ロボツトの機構Ｒに各種のセンサを取りつ
け、該センサからの検出結果に応じた仕事を選択
する高度のものも開発、実用化されているが、こ
のような選択的に実行される仕事手順を記憶する
ものであつてもよい。

機構動作手段Ｍ２とは、上記の仕事手順記憶手
段Ｍ１の記憶内容に従つて実際にロボツトの機構
を動作させるものであり、サーボモータ系、油圧
系等の駆動回路やアクチユエータ等から構成され
るものである。

上記機構動作手段Ｍ２が仕事手順記憶手段Ｍ１
の記憶内容に従つてロボツトの機構Ｒを駆動する
ことで所望の仕事をロボツトに実行させることが
可能となるのである。

本発明では、更に上記構成手段に加えて以下の
ごとき作用の手段を有する。

まず、機構停止検出手段Ｍ３は、上記のごとく
駆動されるロボツトの機構Ｒが何らかの原因によ
り一連の作業の途中で停止したとき、その停止及
び停止位置を検出するものである。これは、実際
にロボツトの機構Ｒが停止している位置を予め定
められた座標系の位置として検出するもの、又
は、ロボツトの機構Ｒが停止したために途中で実
行不可能となつた仕事の手順からその停止位置を
推定するもの等どのようなものであつても良い。

次に退避径路記憶手段Ｍ４とは、ロボツトの機
構Ｒが何らかの障害物に衝突することもなく安全
な位置、即ち退避位置まで退避させるにはどのよ
うな径路を通つて移動すれば良いかという観点か
ら定まる退避専用の経路を予め記憶するものであ
る。従つて、ロボツトが使用される環境に応じ
て、退避を開始する位置に対応した記憶内容とな
る。また、このときの退避位置として該ロボツト
の作業原位置を選ぶとロボツトに次の作業を実行
させるのに都合が良い。

退避実行手段Ｍ５は、実際にロボツトの機構Ｒ
の退避を実行するものであり、上記機構停止検出
手段Ｍ３の検出結果、即ち機構Ｒの停止及びその
停止位置に応じた前記退避径路記憶手段Ｍ４の記
憶する退避径路を選択して機構Ｒを駆動する。機
構Ｒの退避に際して、別途に退避用のアクチユエ
ータを設けることなくロボツトに予め備わつてい
る前記機構動作手段Ｍ２を使用すれば構成の簡略
化が達成できる。

以下、本発明をより具体的に説明するために実
施例を挙げて詳述する。

＜実施例＞ 第２図は本発明のロボツト用制御装置を備える
ロボツト制御システムのブロツク図であり、１０
がそのロボツトを表わしている。ロボツト１０
は、実際に仕事を実行する機構部１２、該機構部
１２を駆動する機構動作手段Ｍ２としての動力源
ユニツト１４及びロボツト１０の実行すべき一連
の仕事を記憶している仕事手順記憶手段Ｍ１の機
能を備えるロボツトコントローラ１６から構成さ
れる。ロボツトコントローラ１６は図示のごとく
コンピユータにより構成されているもので動力源
ユニツト１４やシステムシーケンスコントローラ
３０との情報の受渡口となる入出力ポート１６
Ａ、実際に演算を実行するCPU１６Ｂ、後述す
る制御プログラム等の情報を記憶するROM１６
Ｃ及び演算の結果等の一時的な情報の記憶を行う
RAM１６Ｄからなる。また、１６Ｅは上記各構
成要素間での情報の伝達通路となるバスラインを
表わしている。

２０はロボツト１０が実行する仕事を補助する
他の外部機器である。即ち、ロボツト１２によつ
て作業が実行される被作業物をロボツト１０の記
憶する所定の作業位置にまで搬送する搬送車、及
び被作業物をロボツト１０の作業が容易となるよ
うに固定するクランパー等の各種の機器からな
る。

３０はロボツト制御システムの全体を制御する
システムシーケンスコントローラである。これ
は、本システムを操作する作業者が操作盤４０か
らシステムを起動すると、予め定められたシーケ
ンスに従い、例えば搬送車を駆動して被作業物を
ロボツト１０の所定作業位置まで移動させ、次い
でクランパーにより該被作業物を固定した後、ロ
ボツトコントローラ１６へロボツト１０の起動を
命令する等の一連の仕事の流れを司るものであ
る。

操作盤４０は前述のようにシステムの起動を指
令するスイツチの他に、現在のシステムの動作状
況を表示する表示部や、システムの動作を停止さ
せる停止スイツチ等の各種の制御用スイツチや表
示装置からなる。

本実施例のロボツト用制御装置は前述のロボツ
トコントローラ１６及び動力源ユニツト１４とに
よつて構成されている。

即ち、ロボツトコントローラ１６とは前述のご
とくロボツト１０の実行、すべての仕事の手順を
記憶する仕事手順記憶手段Ｍ１を構成している
が、その記憶をしている記憶部に同時に退避径路
記憶手段Ｍ４としての退避径路までも記憶してい
るのである。これは、ロボツトコントローラ１６
として通常使用されるコンピユータの記憶装置の
記憶容量を増加させることで簡単に達成できる。
また、このロボツトコントローラ１６は機構停止
検出手段Ｍ３をも構成している。即ち、ロボツト
コントローラ１６は記憶している仕事手順に応じ
て機構部１２を動作させるべく動力源ユニツト１
４に駆動信号を出力する。ロボツト停止は、非常
停止、外部装置等の異常、安全のために設けたイ
ンターロツク等により実行される。そして、その
停止の位置は機構部１２へどのような駆動信号を
出力したときに停止したのかを知ることにより、
即ち仕事手順の中のどの駆動信号を出力したとき
に停止したかを検索することで検出することがで
きるのである。更に、ロボツトコントローラ１６
は退避実行手段Ｍ５としての機構により、上記の
ように機構部１２の停止とその停止位置が検出さ
れたとき、該停止位置に対応した前記の記憶され
ている退避径路を選択し、その選択された退避径
路通りに機構部１２を動作させる駆動信号を動力
源ユニツトに出力する制御プログラムによつて構
成されている。即ち、該制御プログラムを記憶し
処理するロボツトコントローラ１６とその処理結
果に応じた動作を実行させるための動力源ユニツ
ト１４とによつて構成されているのである。

このように構成される本実施例のロボツト用制
御装置の制御プログラムを第３図および第４図に
示す。

第３図はロボツト制御システムで実行する一連
の作業を行なう作業プログラムであり、システム
が起動され、操作盤４０より作業開始の指令が入
力されたとき実行されるものである。

本プログラムが実行されると、まずステツプ
100が処理されロボツトコントローラの立ち上げ
や初期設定がなされ、以下の処理に備える。次い
でロボツトの機構部１２は作業原位置にあり作業
開始ができ得る状態か否かが判断され（ステツプ
110）、もし原位置になければその旨をシステムシ
ーケンスコントローラ３０に出力し、これにより
システムシーケンスコントローラ３０は操作盤４
０の表示部にシステムの異常を表示する（ステツ
プ120）。作業原位置で機構部１２が待機中であれ
ばステツプ130で変数ｎのクリアが実行される。
この変数ｎとは、ロボツト１０の実行する作業に
対応して付与される作業番号を表示するためのも
ので、作業番号ｎを知ることで現在ロボツト１０
の機構部１２がどの位置にあり、どのような作業
を実行しているかを検索することができるのであ
る。変数ｎのクリヤが終了すると続いて該変数ｎ
のインクリメントが実行され（ステツプ140）、以
下インクリメントされた変数ｎの値に対応する作
業の実行へと移る。

ステツプ150では、作業番号ｎの作業をロボツ
ト１０が実行するのに必要な準備が完了している
か否かをシステムシーケンスコントローラ３０か
ら入力して、準備が完了していなければ前述のよ
うにステツプ120へ進み、準備が完了していれば
次の処理ステツプ160を実行する。即ち、システ
ムシーケンスコントローラ３０が制御する他の外
部機器の制御が正常に実行され、ロボツト１０へ
動作開始の信号が入力されるまでロボツト１０が
待つのである。続くステツプ160は作業番号ｎの
作業として仕事手順記憶手段Ｍ１に記憶されてい
る作業を実際に実行するステツプであり、記憶内
容に従つて動力源ユニツトに駆動信号を与え、仕
事を行なう。次に、該作業ｎが完了したか否かが
判断され（ステツプ170）、無事に記憶内容に従つ
た処理を終了していれば最後の作業番号Ｎについ
ての作業を行つたか否かを判断し（ステツプ
180）、ｎ＜Ｎであれば再度ステツプ140へ戻り、
ｎ≧Ｎであれば機構部１２を作業原位置に復帰さ
せ（ステツプ190）た後に本プログラムの全ての
処理を終了する。しかし、ステツプ170で、作業
ｎの実行中に何らかの原因で機構部１２が停止を
し、作業ｎが完了しないと判断されると自動退避
ルーチン（ステツプ200）が実行されるのである。

第４図は、このステツプ200で行なわれる自動
退避の制御流れ図を示したものである。

ステツプ200へと処理が移るとまずステツプ201
が実行され、操作盤４０にて自動退避を実行した
いか否かの判断の入力を仰ぎ、自動退避の実行が
望まれなければ本ルーチンを実行することなく終
了し、自動退避が望まれると次のステツプ202へ
進む。

ステツプ202では、まず機構部１２がどのよう
な位置で停止しているかの検索が行われる。前述
のように本実施例では作業番号ｎがロボツト１０
の実行する各作業に対して付されており、この番
号ｎから機構部１２の停止位置を知ることができ
るのである。第５図はこの作業番号ｎと機構部１
２の移動軌跡を模式的に表わした説明図である。
図においてＯは機構部１２の作業原位置を示して
おり、実線は機構部１２の移動軌跡を、Pn（ｎ＝
１，２……７）は位置の座標を表わしている。機
構部１２は位置Ｐ１からＰ２にかけて作業番号ｎ
＝１の作業を実行し、Ｐ２からＰ３にかけては作
業番号ｎ＝２を実行し、以下同様の関係が図示さ
れている。そして、機構部１２は位置Ｐ１からＰ
７を経て全ての作業ｎ＝１〜６を実行し終えると
再び作業原位置Ｏに戻り次の仕事に備えるのであ
る。

しかし、上記の作業の実行中に何らかの原因に
より機構部１２が停止すると（図中の×印で表示
した点）、この第４図に示した自動退避ルーチン
が処理されるのである。そして、ステツプ202に
てどの作業番号ｎの作業中に機構部１２が停止し
たかを検索し、その作業番号ｎに応じた退避径路
が記憶装置より選択（ステツプ203）されるので
ある。退避径路の選択とは、第５図中の点線で示
した機構部１２の移動軌跡のうちどの退避径路を
通つて機構部１２を退避させるのかを決定するも
のであり、図示のごとく作業番号ｎ＝１，２のと
きは退避位置Ａまで一旦機構部１２を移動させた
後に作業原位置Ｏまで大きな弧を描くように、ま
た作業番号ｎ＝３，４のときには退避位置Ｂへ移
動後に作業原位置Ｏに、作業番号ｎ＝５のときに
は退避位置Ｃから作業原位置Ｏに、更に、作局業
番号ｎ＝６のときには直接作業原位置Ｏに移動さ
せるような退避径路が選択されるのである。この
点線で示した退避径路は、予めロボツト１０の使
用される周囲の状況から、どのような退避径路を
通り退避すれば機構部１２が何らの障害物と衝突
することなく作業原位置Ｏに戻ることができるか
を調査し、ロボツトコントローラ１６に記憶させ
ているものである。

このようにして最適の退避径路が定まると次の
ステツプ204にて退避径路に沿つて機構部１２を
駆動すべくロボツトコントローラ１６により動力
源ユニツト１４へ駆動信号出力がされる。

次のステツプ205では、上記ステツプ204の駆動
信号出力に従つて機構部１２が実際に移動を行つ
たか否かの判断がなされ、機構部１２が作業原位
置Ｏに復帰していれば前述の第３図の作業プログ
ラムへ戻り、そうでなければステツプ206へ進み
機構部１２の動作不良をシステムシーケンスコン
トローラ３０へ出力し、操作盤４０の表示部へシ
ステムの異常を表示した後に同様に第３図のプロ
グラムへ戻る。

以上のように構成される本実施例のロボツト用
制御装置は次のような優れた効果を奏する。

即ち、ロボツト１０の機構部１２が何らかの原
因によりその動作を停止しても、操作者は操作盤
により自動退避を実行するというスイツチ操作一
つで機構部１２は障害物を避けながら安全な退避
を完了することができ、大幅な作業能率の向上が
達成できるのである。

しかも、退避を完了する点は該ロボツトの作業
原位置Ｏであるから、ロボツトは次の処理に移行
する準備を同時に完了することが可能となる。

また、機構部１２の停止した位置に対応する退
避位置（Ａ，Ｂ，Ｃ点）を用意し、その位置から
作業原位置Ｏまでの退避径路を記憶手段内に記憶
する構成としているので、機構部１２の移動する
点の全ての位置に別々に退避径路を設定する必要
がなく、小さな記憶容量で退避用のプログラムを
製作することができるのである。そして、作業番
号ｎ＝６に示すように、その位置が何ら障害物の
存在し得ない場所ならば作業原位置Ｏに直接戻る
ようにしてもよい。

なお、本実施例では退避の径路を全て記憶する
装置について説明したが、退避径路を全く必要と
しないような場所、例えば障害物が全て床上50cm
の所にあるシステムであれば前述の退避位置Ａ，
Ｂ，Ｃを全てその停止位置から上方に50cm以上の
地点に定義し、後は直線的に又は弧を描くように
作業原位置に戻る等のように自由度を持たせても
よい。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて詳述したように、本発明
のロボツト用制御装置は、 ロボツトの一連の仕事内容を記憶する仕事手順
記憶手段と、 該仕事手順記憶手段の記憶内容に従つて前記ロ
ボツトの機構を作動させる機構動作手段とを備え
るロボツト用制御装置において、 前記機構動作手段により作動される前記機構の
動作停止及びその停止位置を検出する機構停止検
出手段と、 前記機構動作手段により作動される前記機構
を、所定動作位置に応じた所定の退避位置まで動
作させる退避専用の経路を予め記憶する退避経路
記憶手段と、 前記機構停止検出手段の検出結果に応じて前記
退避径路記憶手段の記憶内容に従い前記機構を退
避させる退避実行手段とを備えることを特徴とす
るものである。

従つて、ロボツトの機構は通常時には仕事手順
記憶手段の記憶内容に従つた一連の仕事を実行す
るとともに、何らかの原因で停止してしまうトラ
ブルが発生しても該停止位置に応じた退避径路記
憶手段に記憶されている退避径路を通つて自動的
に退避を完了することができるのである。

これにより、ロボツトの機構を手動操作するこ
とによつて生じていた作業能率の低下が防止さ
れ、また手動操作のミスで発生していたロボツト
の損傷事故が未然に防げるのである。

なお、退避専用の経路を予め記憶しておく構成
であるから、所定動作位置毎に退避位置としての
例えば作業原位置までの「最短かつ安全経路」と
いつたものを予めテイーチングの際などに検討し
て記憶させておくことができ、安全かつ迅速に作
業原位置へ復帰させることもできる。

これに対し、安全に作業原位置へ復帰すること
だけを目的に構成するならば、それまでの仕事手
順に基づく動作経路を逆戻りするといつた構成に
よる退避が考えられる。即ち、動作位置との関係
で予め専用の退避経路を記憶しておくのではな
く、その都度仕事手順を逆戻しする構成にしてお
くことも考えられる。この場合には、仕事手順の
最終段階で機構の停止が発生したとすると、作業
原位置まで復帰するのに極めて長い時間を必要と
するという不具合がある。加えて、機構の停止す
る条件としてはワークと機構との衝突なども考え
られることから、衝突によりワークの位置が動い
てしまうおそれもあり、この場合には安全な退避
経路とはならなくなるという問題もある。

即ち、本発明の如く、専用の退避経路を動作位
置に応じて予め記憶しておくという構成を採用す
ることにより初めて、常に、各動作位置に対して
最も安全な退避経路を退避させることができる
し、最も短い退避経路を退避させることもできる
のであつて、退避専用の経路を予め記憶しておく
ことの意義はこの意味において極めて高い。本発
明は、この様に、単に退避動作を所定のプログラ
ム従つて実行するのみの技術的思想に留まる発明
とは全く相違しているからこそ、上述の顕著な作
用・効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図はその
実施例の構成ブロツク図、第３図はその作業プロ
グラムのフローチヤート、第４図はその自動退避
ルーチンのフローチヤート、第５図はその退避の
動作説明図を示す。 Ｍ１…仕事手順記憶手段、Ｍ２…機構動作手
段、Ｍ３…機構停止検出手段、Ｍ４…退避径路記
憶手段、Ｍ５…退避実行手段、１０…ロボツト、
２０…他の外部機器、３０…システムシーケンス
コントローラ、４０…操作盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロボツトの一連の仕事内容を記憶する仕事手
   順記憶手段と、 該仕事手順記憶手段の記憶内容に従つて前記ロ
   ボツトの機構を作動させる機構動作手段とを備え
   るロボツト用制御装置において、 前記機構動作手段により作動される前記機構の
   動作停止及びその停止位置を検出する機構停止検
   出手段と、 前記機構動作手段により作動される前記機構
   を、所定動作位置に応じた所定の退避位置まで動
   作させる退避専用の経路を予め記憶する退避経路
   記憶手段と、 前記機構停止検出手段の検出結果に応じて前記
   退避経路記憶手段の記憶内容に従い前記機構を退
   避させる退避実行手段とを備えることを特徴とす
   るロボツト用制御装置。