WO2012140770A1 - ロボット制御装置 - Google Patents

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則夫 松井
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49137—Store working envelop, limit, allowed zone

Definitions

  • the present invention relates to a robot control device.
  • the 3D vision sensor When moving the hand linearly from the above position to the position where the target workpiece is recognized and detected by the 3D vision sensor, it may interfere with the surrounding environment (peripheral jig, box containing the target workpiece). In this case, it is necessary to avoid the target workpiece that causes interference and obtain a region that does not interfere, and move the target workpiece from the above position to the detected position.
  • Patent Document 1 The invention described in Patent Document 1 is divided into a space weight of a predetermined size having a gripping position as a vertex in a space near a gripping object, and an open space weight having no interference with surrounding objects from the space weight. Is selected, a distance from a surrounding object is obtained for the obtained open space weight, and a gripping posture is determined based on the distance.
  • the robot control apparatus is separate from the operation description program, using as parameters the interference area in which interference with the surrounding environment occurs when the hand enters and the shape of the work area that the hand can pass when gripping the work. Since it can be set, there is an effect that it is not necessary to change the operation description program according to the surrounding environment.
  • T / B2 is an input interface for controlling the robot 5 by manual operation.
  • the robot 5 includes a hand 51 for gripping the workpiece 6, an arm 52 for moving the hand 51 to an arbitrary position in the non-interference area, and a servo motor 53 for operating the hand 51 and the arm 52.
  • the hand 51 and the arm 52 operate when the servo motor 53 is driven by a control signal from the servo amplifier 44.
  • the control unit 43 when executing a command to move the hand 51 to the predetermined position in the operation description program 422, the control unit 43 sends a command to the servo amplifier 44 by a command stored as the control program 423, and the control signal Is output, and the hand 51 is moved by moving the arm 52 by driving the servo motor 53 of the robot 5.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a case where there is no overlap between the surrounding environment area and the work area, and the work area 30 provided obliquely above the work 6 does not protrude from the non-interference area 20. It can be determined that there is no possibility that the hand 51 interferes with the surrounding environment.
  • the area interference confirmation operation is always performed when the hand 51 is moved regardless of the description of the operation description program 422 during the automatic operation.
  • the area interference confirmation operation is not performed.
  • the operation description program 422 includes an area interference confirmation start instruction
  • the area interference confirmation operation is executed until the area interference confirmation end instruction in the operation description program 422 is executed after the execution of the instruction.
  • the non-interference area and the surrounding environment can be set in the behavior description program 422. Note that it is possible to set a non-interference area and a surrounding environment area by both the parameter 421 and the operation description program 422.
  • the work area can also be set by the action description program 422.
  • the control unit 43 functions as a program execution unit and executes the operation description program 422, the robot 5 detects the position and orientation (tilt) by the procedure according to the operation description program 422. It operates to carry out the work for taking out the workpiece 6.
  • the control unit 43 functions as a work area calculation unit and calculates the work area. Further, the control unit 43 also functions as an overlapping part calculation unit, and calculates an overlapping part between the surrounding environment area and the work area.
  • the control unit 43 determines whether the hand 51 can operate without interfering with the surrounding environment based on the region calculation result, and outputs an error if the hand 51 can move. Continue working without having to.
  • the control unit 43 functions as an operation execution unit at the time of interference, and an operation (robot 5) designated as an operation at the time of interference when the hand 51 enters the work area. Error stop, warning display, etc.).
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation description program 422.
  • the operation description program 422 moves the hand 51 to a predetermined position P0 in the non-interference area, then moves the hand 51 to the upper position P1, and further moves the hand 51 to the gripping position P2.
  • An operation is described in which the workpiece 6 is gripped by 51 and the hand 51 is moved to the sky position P1.
  • the operation description program 422 since the operation description program 422 includes the start and end commands (region interference check operation execution command) of the region interference check operation, the hand from P0 to the sky position P1 is set regardless of the setting by the parameter 421.
  • an area interference confirmation operation is executed.
  • FIG. 11 is a diagram showing a flow of the operation of the robot control device 4 during the area interference confirmation operation. If the area interference confirmation operation is not in progress, the process ends without performing the process (step S201 / No).
  • the control unit 43 functions as a work area calculation unit, and stores the coordinate position of the work input from the 3D vision sensor 1 and the parameter 421 or the operation description program 422. The work area is calculated based on the set shape.
  • the control unit 43 also functions as an overlapping part calculation means, reads out the parameter 421 of the non-interference area for indirectly setting the surrounding environment area from the storage unit 42, and calculates the overlapping part between the surrounding environment area and the work area. (Step S202).
  • the control unit 43 confirms the value of the state variable (step S203).
  • the state variable is a variable that is “1” when there is an overlapping portion between the work area and the surrounding environment area and the current position of the hand 51 is within the work area, and is “0” otherwise. is there. Assume that the initial value of the state variable is “0”. If the state variable is “0” (step S203 / 0), there is no possibility of interference with the surrounding environment even if the hand 51 moves, so the control unit 43 uses the servo amplifier 44 to servo the robot 5. The motor is driven, the arm 52 is moved, and the hand 51 is moved (step S204).
  • control unit 43 determines whether or not the hand 51 has reached the position specified by the operation description program 422 (step S205). If the hand 51 has reached the position specified by the behavior description program 422 (step S205 / Yes), the process is terminated.
  • step S205 If the hand 51 has not reached the position specified by the instruction in the operation description program 422 (step S205 / No), there is an overlapping portion between the work area and the surrounding environment area, and the current position of the hand 51 is It is confirmed whether or not it is within the work area (step S206). If there is an overlapping part between the work area and the surrounding environment area and the current position of the hand 51 is within the work area (Yes in step S206), “1” is set in the state variable (step S207). Otherwise (step S206 / No), "0" is set to the state variable (step S208). Thereafter, the process returns to step S203.
  • step S203 / 1 When the state variable is confirmed and the value is “1” (step S203 / 1), the operation at the time of interference set as the parameter 421 is confirmed (step S209). If the operation at the time of interference is “error” (step S209 / error), the process is terminated without moving the hand 51.
  • the operation at the time of interference is set in this way, it is possible to prevent the hand 51 from moving in an area that may interfere with the surrounding environment. Therefore, the hand 51 is prevented from being damaged due to interference with the surrounding environment, and the robot 5 can be used for a long time. In addition, since the need for replacing the hand 51 is reduced, the environmental load as a production facility can be reduced.
  • step S209 If the operation at the time of interference is “signal output” (step S209 / signal output), a warning is displayed that the hand 51 is moving in an area that may interfere with the surrounding environment (step S210). Then, the arm 51 is moved thereon to move the hand 51 (step S204). Even if there is an overlapping portion between the surrounding environment area and the work area, the hand 51 does not necessarily actually interfere with the surrounding environment. The work efficiency can be improved by continuing the movement. Even if the hand 51 interferes with the surrounding environment, since a warning is displayed in advance, the movement of the hand 51 is stopped by an operation from the T / B 2 before the actual interference occurs, or the hand is promptly operated after the interference occurs. The movement of 51 can be stopped. It is also possible to set “invalid” as the operation at the time of interference. In this case, the hand 51 is moved by moving the arm 52 regardless of the value of the state variable.
  • the operation description program 422 is executed and the automatic operation is performed has been described as an example.
  • the initial setting is also performed during the manual operation in which the control program 43 is operated by the operation of T / B2 and the control signal is transmitted to the servo amplifier 44. If the setting is made so that the area interference confirmation operation can be executed, the movement of the hand 51 can be stopped or a warning can be displayed according to the state variable. For this reason, it is easy to change or modify the program after moving the robot 5 to a region where interference does not occur by the operation at T / B2.
  • the program creator does not need to calculate and obtain the interference condition individually every time according to the surrounding environment in which the robot is arranged, and confirms the robot state variable. It becomes possible to create easily. Furthermore, the state variable can be easily confirmed on a computer for creating a program, and can be visualized and confirmed as a three-dimensional solid diagram.

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Abstract

　ハンド（５１）と周囲環境との干渉が生じない非干渉領域と、ワーク（６）を把持する際にハンド（５１）が通過する可能性のあるワーク領域とを、それぞれパラメータ（４２１）として記憶する記憶部（４２）と、取り出し動作の手順に従った命令列を含む動作記述プログラム（４２２）を実行し、ロボット（５）にアーム（５２）を駆動させてハンド（５１）を移動させ、記憶部（４２）からワーク領域のパラメータ（４２１）を読み出し、三次元ビジョンセンサ（１）から取得したワーク（６）の位置及び姿勢に基づいて、ワーク領域の位置及び向きを演算し、記憶部（４２）から非干渉領域のパラメータを読み出して周囲環境領域と位置及び向きが演算されたワーク領域との重複部分を演算し、周囲環境領域とワーク領域とに重複部分が存在している場合、ワーク領域内にハンド（５１）が進入した際に、干渉時動作として規定された動作を実行する制御部（４３）とを有する。

Description

ロボット制御装置
　本発明は、ロボット制御装置に関する。
　従来、ロボットと三次元ビジョンセンサとに接続されるロボット制御装置は、三次元ビジョンセンサで認識された対象ワークに対してロボットのアームの先端に取り付けたハンドでロボットを取り出し上空位置から対象ワークが検出された位置へ移動させ、対象ワークを取り出す。この際、ロボット制御装置は、上空位置から三次元ビジョンセンサが対象ワークを認識検出した位置へハンドを移動させるようにアームを動かして対象ワークを取り出す作業を行う。
　上空位置から三次元ビジョンセンサで対象ワークを認識検出された位置へハンドを直線的に移動する場合、周囲環境（周辺治具、対象ワークが納められている箱）に干渉することがある。この場合、干渉となる対象ワークを避けて干渉しない領域を求め上空位置から対象ワークが検出された位置へ移動させる必要がある。
　干渉となる領域を避けて干渉しない領域を求め移動させるには、ロボットが配置された様々な周辺環境が想定されるため、その都度、周辺環境にあった個別のプログラム（ロボットの移動条件を管理するために作成された言語を用いた制御手順）を作成する必要がある。さらに、周囲環境が複雑な形状であったり、周囲環境が途中変更されたり追加されたりするごとにプログラムを改造する手間が発生する。
　特許文献１に記載の発明は、把持対象物の近傍空間に把持位置を頂点とする所定の大きさの空間錘に分割するとともに、この空間錘の中から周囲物体との干渉がない開放空間錘を選択し、得られた開放空間錘について周囲物体からの距離を求め、その距離に基づいて把持姿勢を決定する技術が開示されている。
特開平４－１６７１０４号公報
　しかしながら、上空位置から把持位置へ移動する際には、アームの姿勢及び移動方向は決まっている。したがって、上空位置から把持位置へ移動の際の周囲環境との干渉を検討するにあたっては、上記特許文献のように、複数の空間錘による把持位置を中心とした多面体で、全方位について周囲環境との干渉を検討すると、ロボット処理装置の処理負荷が増大し、処理が遅くなってしまうという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周囲環境に合わせて動作記述プログラムを変更する必要のないロボット制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワーク検出手段が検出したワークをハンドで把持して移動させる取り出し動作を、アームの先端に前記ハンドが設置されたロボットに行わせるロボット制御装置であって、ハンドと周囲環境との干渉が生じない非干渉領域と、ワークを把持する際にハンドが通過する可能性のあるワーク領域とを、それぞれパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、取り出し動作の手順に従って記述された命令列を含む動作記述プログラムを実行し、ロボットにアームを駆動させてハンドを移動させるプログラム実行手段と、パラメータ記憶手段からワーク領域のパラメータを読み出し、ワーク検出手段から取得したワークの位置及び姿勢に基づいて、ワーク領域の位置及び向きを演算するワーク領域演算手段と、パラメータ記憶手段から非干渉領域のパラメータを読み出して、非干渉領域を除いた周囲環境領域とワーク領域演算手段によって位置及び向きが演算されたワーク領域との重複部分を演算する重複部分演算手段と、周囲環境領域とワーク領域演算手段によって位置及び向きが演算されたワーク領域とに重複部分が存在している場合、ワーク領域内にハンドが進入した際に、干渉時動作として予め規定された動作を実行する干渉時動作実行手段とを有することを特徴とする。
　本発明にかかるロボット制御装置は、ハンドが進入すると周囲環境との干渉が生じる干渉領域と、ワークを把持する際にハンドが通過しうるワーク領域の形状とをパラメータとして動作記述プログラムとは別個に設定できるため、周囲環境に合わせて動作記述プログラムを変更する必要がないという効果を奏する。
図１は、本発明にかかるロボット制御装置の実施の形態を用いたロボット制御システムの構成を示す図である。 図２は、非干渉領域の設定の一例を示す図である。 図３Ａは、ワーク領域を立方体形状に設定する一例を示す図である。 図３Ｂは、ワーク領域を円柱形状に設定する一例を示す図である。 図３Ｃは、ワーク領域を円錐形状に設定する一例を示す図である。 図３Ｄは、ワーク領域を頂点側が除かれた部分円錐形状（テーパ柱形状）に設定する一例を示す図である。 図４は、傾いてないワークをハンドが取り出す状態の一例を示す図である。 図５は、傾いているワークをハンドが取り出す状態の別の一例を示す図である。 図６は、ワークを取り出す際にハンドが周囲環境と干渉する状態の一例を示す図である。 図７は、周囲環境領域とワーク領域とに重複する部分が存在する場合の一例を示す図である。 図８は、周囲環境領域とワーク領域とに重複する部分が存在しない場合の一例を示す図である。 図９は、初期設定の流れを示す図である。 図１０は、動作記述プログラムの一例を示す図である。 図１１は、領域干渉確認動作時のロボット制御装置の動作の流れを示す図である。
　以下に、本発明にかかるロボット制御システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　図１は、本発明にかかるロボット制御装置の実施の形態を用いたロボット制御システムの構成を示す図である。ロボット制御システムは、三次元ビジョンセンサ１、ティーチングボックス（Ｔ／Ｂ）２、コンピュータ３、ロボット制御装置４及びロボット５を備え、ロボット５でワーク６を把持して移動させる動作を行う。
　ワーク検出手段としての三次元ビジョンセンサ１は、撮像により画像データを生成する撮像部１１と、撮像部１１が生成した画像データを処理してロボットの座標データを生成するロボット座標生成部１２とを有する。
　ロボット制御装置４は、三次元ビジョンセンサ１やＴ／Ｂ２、コンピュータ３とのデータの送受信のためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４１と、各種のパラメータ４２１、動作記述プログラム４２２及び制御プログラム４２３を格納する記憶部４２と、動作記述プログラム４２２や制御プログラム４２３を実行する制御部４３と、ロボット５が備えるサーボモータへ制御信号を出力するサーボアンプ４４とを有する。
　パラメータ４２１は、後段で説明する初期設定によってパラメータ記憶手段としての記憶部４２に記憶される。動作記述プログラム４２２は、三次元ビジョンセンサ１が検出したワーク６をハンド５１で把持して移動させる取り出し動作をロボット５に行わせる自動運転ための動作を記述したプログラムリストであり、取り出し動作の手順に従って記述された命令列（コマンド列）を含んでいる。制御プログラム４２３は、動作記述プログラム４２２中で実行されるコマンド又はＴ／Ｂ２による操作に応じてロボット５に動作をさせるためにサーボアンプ４４へ送る命令を示す。サーボアンプ４４は、ロボット５に搭載された不図示のサーボモータを駆動して、ロボット５に所定の動作を実行させる。
　コンピュータ３は、パラメータ４２１などのデータの入力や、動作記述プログラム４２３の作成、後段で説明する警告表示などを行うユーザインタフェースとして用いられる。
　Ｔ／Ｂ２は、手動操作でロボット５を制御するための入力インタフェースである。
　ロボット５は、ワーク６を把持するためのハンド５１と、ハンド５１を非干渉領域内の任意の位置へ移動させるためのアーム５２と、ハンド５１やアーム５２を動作させるサーボモータ５３とを有する。ハンド５１及びアーム５２は、サーボモータ５３がサーボアンプ４４からの制御信号で駆動されることによって動作する。
　上記構成において、動作記述プログラム４２２中のハンド５１を所定位置へ動かすコマンドを実行する場合には、制御部４３は制御プログラム４２３として記憶されている命令によって、サーボアンプ４４に指令を送って制御信号を出力させ、ロボット５のサーボモータ５３を駆動させてアーム５２を動かすことによりハンド５１を移動させる。
　初期設定では、非干渉領域、ワーク領域、干渉時動作及び領域干渉確認の実行の有無が設定される。
　周囲環境と干渉を生じることなくハンドを移動させることが可能な領域である非干渉領域は初期設定によってパラメータ４２１として記憶部４２に設定される。非干渉領域は、座標位置や寸法を数値として指定することで設定される。図２は、非干渉領域の設定の一例を示す図である。ロボット５の座標系がＸＹＺＡＢＣの６軸座標系であるならば、座標空間内に２点を指定する（図２では、ＰＡ及びＰＢ）ことで、指定した２点を頂点として含む直方体を非干渉領域として設定できる。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、座標基準位置（例えばアーム５２の付け根）からのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の距離であり、Ａ、Ｂ、Ｃは、Ｘ座標軸、Ｙ座標軸、Ｚ座標軸の回転角度である。これにより、非干渉領域を除いた空間が周囲環境領域（干渉領域）として間接的に設定される。なお、非干渉領域を複数設定することにより、複雑な形状の周囲環境領域を設定することも可能である。
　ワーク領域は、三次元ビジョンセンサ１で検出したワーク６を把持する際にハンド５１が通過する可能性があると見なす領域であり、三次元ビジョンセンサ１で検出したワークの位置を基準としてどのような形状（立方体、円柱、円錐など）及び大きさとするかが設定される。空間内での幾何学図形状の領域の定義には公知の方法を適用可能である。例えば、円錐状の領域を定義する場合には、高さ及び底面半径と、軸方向とを指定すれば良い。図３Ａは、ワーク領域を立方体形状に設定する一例を示す図である。図３Ｂは、ワーク領域を円柱形状に設定する一例を示す図である。図３Ｃは、ワーク領域を円錐形状に設定する一例を示す図である。図３Ｄは、ワーク領域を頂点側が除かれた部分円錐形状（テーパ柱形状）に設定する一例を示す図である。
　図４は、傾いていないワーク６をハンド５１が取り出す状態の一例を示す図である。ワーク６が傾いていない場合には、ハンド５１はワーク６の鉛直上方の所定の距離離れた取り出し上空位置に配置された後に、把持位置まで移動してワーク６を把持する。したがって、この場合には、ワーク領域はワーク６の鉛直上方に設けられる。
　図５は、傾いているワーク６をハンド５１が取り出す状態の一例を示す図である。ワーク６が傾いている場合には、ハンド５１はワーク６の傾きに合わせて傾けられた状態でワーク６の垂線方向の所定距離離れた取り出し上空位置に配置された後に、把持位置まで移動してワーク６を把持する。したがって、この場合には、ワーク領域はワーク６の斜め上方に設けられる。
　図６は、ワーク６を取り出す際にハンドが周囲環境と干渉する状態の一例を示す図である。ワーク６が傾いている場合、把持位置や取り出し上空位置において周囲環境と干渉しなくても、取り出し上空位置やそこから把持位置へ移動する際にハンド５１が周囲環境と干渉する可能性がある。周囲環境領域とワーク領域とが重複する部分が存在する場合、すなわち、ワーク領域が非干渉領域からはみ出る場合には、ハンド５１が周囲環境と干渉する可能性があると判断できる。図７は、周囲環境領域とワーク領域とが重複する部分が存在する場合の一例を示す図であり、ワーク６の斜め上方に設けられたワーク領域３０は、非干渉領域２０からはみ出しており、ハンド５１は周囲環境と干渉している。図８は、周囲環境領域とワーク領域とが重複する部分が存在しない場合の一例を示す図であり、ワーク６の斜め上方に設けられたワーク領域３０は、非干渉領域２０からはみ出しておらず、ハンド５１が周囲環境と干渉する可能性がないと判断できる。
　干渉時動作は、ハンド５１を移動させると周囲環境との干渉が生じる可能性がある場合に干渉時動作としてどのような処理を行うかの設定であり、例えば、エラー停止によりハンド５１の移動を停止させる処理や、警告表示を行った上でハンド５１の移動を継続させる処理などを設定する。
　領域干渉確認有りとする（領域干渉確認動作モードとする）設定がなされた場合、自動運転時は動作記述プログラム４２２の記述によらず、ハンド５１を移動させる際に常に領域干渉確認動作を行う。領域干渉確認無しとの設定がなされた場合、領域干渉確認動作は行わない。ただし、動作記述プログラム４２２に領域干渉確認開始命令が含まれている場合には、その命令の実行後は動作記述プログラム４２２中の領域干渉確認終了命令が実行されるまで、領域干渉確認動作を実行する。このように動作記述プログラム４２２中の領域干渉確認命令にしたがって領域干渉確認動作を行う場合には、非干渉領域及び周辺環境の領域設定は、動作記述プログラム４２２中で行うことも可能である。なお、パラメータ４２１と動作記述プログラム４２２との両方で非干渉領域及び周辺環境の領域を設定することも可能である。また、ワーク領域の設定に関しても、動作記述プログラム４２２による設定も可能である。
　図９は、初期設定の流れを示す図である。まず、コンピュータ３を介して領域パラメータや干渉時動作などを入力し、記憶部４２にパラメータ４２１を記憶させる（ステップＳ１０１）。また、領域干渉確認実行の有無の設定についてもパラメータ４２１として記憶部４２に記憶させる（ステップＳ１０２）。これらの設定が完了した後、制御部４３は、領域干渉確認動作の実行をする設定がなされたか否かを確認する（ステップＳ１０３）。領域干渉確認動作を行わない設定の場合は（ステップＳ１０３／Ｎｏ）、初期設定は終了する。領域干渉確認動作を実行する設定がされた場合には（ステップＳ１０３／Ｙｅｓ）、外部環境とワーク領域との両方がパラメータ４２１として設定されているか否かを確認し（ステップＳ１０４）、これらの少なくとも一方が設定されていない場合には（ステップＳ１０４／Ｎｏ）、領域干渉確認動作を実行できない旨をエラー表示した上で領域干渉確認動作の実行の設定を無効に変更して（ステップＳ１０５）、初期設定を終了する。両方が設定されている場合は（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、領域干渉確認動作が可能であるため、エラー表示は行わずに初期設定を終了する。
　次に、ロボット５の自動運転時の動作について説明する。制御部４３がプログラム実行手段として機能し、動作記述プログラム４２２を実行することにより、ロボット５は、動作記述プログラム４２２に従った手順で、三次元ビジョンセンサ１が位置及び姿勢（傾き）を検出したワーク６に対して取り出し作業を行うべく動作する。パラメータ４２１や動作記述プログラム４２２によって設定された領域に基づく領域干渉確認動作を有効にすることで、制御部４３はワーク領域演算手段として機能し、ワーク領域を演算する。また、制御部４３は、重複部分演算手段としても機能し、周囲環境領域とワーク領域との重複部分を演算する。制御部４３は、ハンド５１を上空位置へ移動させる際に、領域演算結果に基づいてハンド５１が周囲環境と干渉することなく動作可能であるか否かを判断し、移動可能な場合はエラー出力することなく継続して作業を進める。ハンド５１が周囲環境と干渉する可能性がある場合には、制御部４３は干渉時動作実行手段として機能し、ハンド５１がワーク領域に入った時点で干渉時動作として指定された動作（ロボット５のエラー停止、警告表示など）を行う。
　図１０は、動作記述プログラム４２２の一例を示す図である。図１０において動作記述プログラム４２２には、非干渉領域内の所定の位置Ｐ０にハンド５１を移動させたのち、上空位置Ｐ１にハンドを移動させ、さらに把持位置Ｐ２にハンド５１を移動させてからハンド５１でワーク６を把持し、上空位置Ｐ１にハンド５１を移動させる動作が記述されている。この例においては動作記述プログラム４２２中に領域干渉確認動作の開始及び終了の命令（領域干渉確認動作実行命令）が含まれているため、パラメータ４２１による設定に関わらず、Ｐ０から上空位置Ｐ１へハンド５１を移動させる際と、上空位置Ｐ１から把持位置Ｐ２へハンド５１を移動させる際には領域干渉確認動作を実行する。
　図１１は、領域干渉確認動作時のロボット制御装置４の動作の流れを示す図である。領域干渉確認動作中でない場合、処理を行うことなく終了する（ステップＳ２０１／Ｎｏ）。領域干渉確認動作を開始すると（ステップＳ２０１／Ｙｅｓ）、制御部４３は、ワーク領域演算手段として機能し、三次元ビジョンセンサ１から入力されたワークの座標位置と、パラメータ４２１又は動作記述プログラム４２２に設定されている形状に基づいてワーク領域を算出する。また、制御部４３は、重複部分演算手段としても機能し、周囲環境領域を間接的に設定する非干渉領域のパラメータ４２１を記憶部４２から読み出し、周囲環境領域とワーク領域との重複部分を演算する（ステップＳ２０２）。
　次に、制御部４３は、状態変数の値を確認する（ステップＳ２０３）。状態変数は、ワーク領域と周囲環境領域とに重複する部分があり、かつ、ハンド５１の現在位置がワーク領域内である場合に“１”となり、それ以外の場合に“０”となる変数である。状態変数の初期値は“０”であるとする。状態変数が“０”である場合には（ステップＳ２０３／０）、ハンド５１が移動しても周囲環境と干渉する可能性はないため、制御部４３はサーボアンプ４４を用いてロボット５のサーボモータを駆動し、アーム５２を動かしてハンド５１を移動させる（ステップＳ２０４）。ハンド５１を移動させた後、制御部４３は動作記述プログラム４２２で指定された位置にハンド５１が到達したか否かを判断する（ステップＳ２０５）。動作記述プログラム４２２で指定された位置にハンド５１が到達したならば（ステップＳ２０５／Ｙｅｓ）、処理を終了する。
　動作記述プログラム４２２中の命令で指定された位置にハンド５１が到達していない場合（ステップＳ２０５／Ｎｏ）、ワーク領域と周囲環境領域とに重複する部分があり、かつ、ハンド５１の現在位置がワーク領域内であるか否かを確認する（ステップＳ２０６）。ワーク領域と周囲環境領域とに重複する部分があり、かつ、ハンド５１の現在位置がワーク領域内である場合には（ステップＳ２０６／Ｙｅｓ）、状態変数に“１”を設定し（ステップＳ２０７）、そうでなければ（ステップＳ２０６／Ｎｏ）、状態変数に“０”を設定する（ステップＳ２０８）。その後、ステップＳ２０３に戻る。
　状態変数を確認した際に、値が“１”であった場合は（ステップＳ２０３／１）、パラメータ４２１として設定されている干渉時動作を確認する（ステップＳ２０９）。干渉時動作が“エラー”である場合には（ステップＳ２０９／エラー）、ハンド５１を動かさずに処理を終了する。干渉時動作をこのように設定した場合には、周囲環境と干渉する可能性がある領域内でハンド５１を移動させないようにすることができる。よって、ハンド５１が周囲環境と干渉して破損することを防止し、ロボット５の長期使用が可能となる。また、ハンド５１の交換の必要が少なくなるため、生産設備としての環境負荷を低減できる。また、干渉時動作が“信号出力”である場合には（ステップＳ２０９／信号出力）、周囲環境と干渉する可能性がある領域内でハンド５１が移動していることを警告表示し（ステップＳ２１０）、その上でアームを動かしてハンド５１を移動させる（ステップＳ２０４）。周囲環境領域とワーク領域とに重複する部分がある場合でも、ハンド５１が実際に周囲環境と干渉するとは限らないため、干渉時動作をこのように設定して警告表示を行った上でハンド５１の移動を継続することで、作業能率を高めることができる。ハンド５１が周囲環境と干渉するとしても、事前に警告表示がなされているため、実際に干渉を生じる前にＴ／Ｂ２からの操作でハンド５１の移動を停止させたり、干渉発生後速やかにハンド５１の移動を停止させることが可能となる。なお、干渉時動作として“無効”を設定することも可能であり、この場合には、状態変数の値に関わらずアーム５２を動かしてハンド５１を移動させる。
　ここでは、動作記述プログラム４２２を実行して自動運転する場合を例として説明したが、Ｔ／Ｂ２の操作によって制御プログラム４３を動作させてサーボアンプ４４へ制御信号を送る手動運転時も、初期設定において領域干渉確認動作を実行可能な設定がなされているならば、状態変数に応じてハンド５１の移動を停止させたり、警告表示を行うことが可能である。このため、Ｔ／Ｂ２での操作によって干渉しない領域へロボット５を移動させた上で、プログラムの変更や修正を行うことが容易である。
　このように、本実施の形態においては、プログラム作成者は、ロボットの干渉状態を配置された周囲環境に応じて個別に干渉条件を毎回演算して求める必要はなく、ロボットの状態変数を確認することで容易に作成することが可能となる。さらに、状態変数は、プログラム作成用のコンピュータにおいて容易に確認可能であり、三次元立体図として可視化して確認できる。
　１　三次元ビジョンセンサ
　２　Ｔ／Ｂ
　３　コンピュータ
　４　ロボット制御装置
　５　ロボット
　１１　撮像部
　１２　ロボット座標生成部
　４１　Ｉ／Ｆ
　４２　記憶部
　４３　制御部
　４４　サーボアンプ
　５１　ハンド
　５２　アーム
　４２１　パラメータ
　４２２　動作記述プログラム
　４２３　制御プログラム

Claims (6)

  1. 　ワーク検出手段が検出したワークをハンドで把持して移動させる取り出し動作を、アームの先端に前記ハンドが設置されたロボットに行わせるロボット制御装置であって、
    　前記ハンドと周囲環境との干渉が生じない非干渉領域と、前記ワークを把持する際に前記ハンドが通過する可能性のあるワーク領域とを、それぞれパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
    　前記取り出し動作の手順に従って記述された命令列を含む動作記述プログラムを実行し、前記ロボットに前記アームを駆動させて前記ハンドを移動させるプログラム実行手段と、
    　前記パラメータ記憶手段から前記ワーク領域のパラメータを読み出し、前記ワーク検出手段から取得した前記ワークの位置及び姿勢に基づいて、前記ワーク領域の位置及び向きを演算するワーク領域演算手段と、
    　前記パラメータ記憶手段から前記非干渉領域のパラメータを読み出して、前記非干渉領域を除いた周囲環境領域と前記ワーク領域演算手段によって位置及び向きが演算された前記ワーク領域との重複部分を演算する重複部分演算手段と、
    　前記周囲環境領域と前記ワーク領域演算手段によって位置及び向きが演算された前記ワーク領域とに重複部分が存在している場合、前記ワーク領域内に前記ハンドが進入した際に、干渉時動作として予め規定された動作を実行する干渉時動作実行手段とを有することを特徴とするロボット制御装置。
  2. 　前記動作記述プログラムは、領域干渉確認動作実行命令を含み、
    　前記ワーク領域演算手段、前記重複部分演算手段及び前記干渉時動作実行手段は、前記領域干渉確認動作実行命令が前記プログラム実行手段によって実行された際に作動することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
  3. 　前記ワーク領域演算手段、前記重複部分演算手段及び前記干渉時動作実行手段を、前記プログラム実行手段が前記動作記述プログラムを実行する間作動させるように動作モードを指定する手段を有することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
  4. 　前記干渉時動作は、前記ハンドの移動の中止であることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
  5. 　ティーチングボックスから入力される指令に基づいて前記ロボットに前記アームを駆動させ、前記ハンドを移動させる手段を有することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
  6. 　前記パラメータ記憶手段は、前記非干渉領域のパラメータを複数記憶可能であり、
    　前記干渉時動作実行手段は、前記パラメータ記憶手段にパラメータが記憶された複数の前記非干渉領域のいずれにも含まれない領域を周囲干渉領域として作動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のロボット制御装置。
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