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技術 産業用ロボットの動作教示方法並びに動作教示装置及びその制御方法

出願人 シンフォニアテクノロジー株式会社
発明者 中井裕
出願日 1996年6月5日 (24年7ヶ月経過) 出願番号 1996-166918
公開日 1997年12月16日 (23年0ヶ月経過) 公開番号 1997-323278
状態 未査定
技術分野 マニプレータ・ロボット 数値制御 マニプレータ マニプレータの制御、安全及び主従型のもの 数値制御
主要キーワード 単位動作 テイーチング 各経路毎 動作経路 動作単位 特定経路 ハンドリングロボット 動作教示
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年12月16日)のものです。
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図面 (9)

課題

産業用ロボット、特にハンドリングロボット作業効率の良い教示方法を提供することを目的とする。

解決手段

動作点の連続として動作する産業用ロボットの教示を、一つの動作点の教示に際して、動作点の位置の情報を動作位置記憶部3に記憶し、動作点の順番に関する情報を動作経路記憶部4に記憶することにより、動作点に関するこれらの二種類の情報を分けて記憶することによって、同じ経路をたどる往路と復路の教示を、一回の教示動作により行えるようにした。

概要

背景

従来、産業用ロボット例えばハンドリングロボットにワークを移載する等の作業を行わせる場合には、テイチングプレイバック方式により、予め上記ロボットに動作させる経路を教示することが行われている。この教示は、操作者テイーチングボックス等を操作することにより、上記のロボットの動作経路上の全ての動作点に対して実際にハンドリングロボットを動作させ、上記各動作点の各位置に移動した後に、上記各動作点について−点毎にその位置を記憶することにより行われている。

従来のロボットの動作の教示について、以下に具体的に説明する。図7に示されるように、ロボットがA点からB点へワークCを移載する場合のロボットの動きを考えると、A点からB点へと経路のように直線で移載することができない。そこで、先ず基準点OからA点へロボット7のアーム8が移動し、ロボットのハンド9が、ここでワークCを把持する。次に、ロボットのアーム8はB点へ移動し、ここでロボットのハンド9はワ−クCを放す。これらの動作を行った後、ロボットのアーム8は基準点Oに戻る。

このように、ロボット7のこの一連の動きに関しては、上述した基準点Oを一以上設定し、上記の動きを経路から経路のように、複数の動作単位に分解して各単位動作毎に動作プログラムを作成し、これらの複数のプログラムの組み合わせにより、ロボット7を制御することが行われている。従って、ロボット7に上記の動作を行わせるための教示についても、上記の各単位動作毎に行うことになる。

具体的に図面に沿って説明すると、上記のロボットの一連の動きを構成する単位動作は、〜に示す四つの動作で構成される。
は、基準点OからA点へ移動する動作である。
は、A点から基準点Oへ戻る動作である。
は、基準点OからB点へ移動する動作である。
は、B点から基準点Oへ戻る動作である。

ロボットのこれらの四つの動作に対する教示は、上記の説明のとおり〜の各動作毎に行われる。具体的には、図8に例示されるように、経路についてはP1点からP7点を、経路についてはP8点からP14点を、一点ずつ記憶することにより行われる。そして、この動作点の記憶は、ロボットの動作制御部2による制御の下に、教示が行われる動作点の順番に従って、ロボットの動作位置記憶部3の記憶領域に順次に記憶することにより行われる。

概要

産業用ロボット、特にハンドリングロボットの作業効率の良い教示方法を提供することを目的とする。

動作点の連続として動作する産業用ロボットの教示を、一つの動作点の教示に際して、動作点の位置の情報を動作位置記憶部3に記憶し、動作点の順番に関する情報を動作経路記憶部4に記憶することにより、動作点に関するこれらの二種類の情報を分けて記憶することによって、同じ経路をたどる往路と復路の教示を、一回の教示動作により行えるようにした。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

産業用ロボットの動作を動作点の連続として教示する教示方法であって、一つの前記動作点の教示に際して、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報とを分けて記憶したことを特徴とする産業用ロボットの教示方法。

請求項2

産業用ロボットが物品を移載するハンドリングロボットであって、ロボットの前記動作が、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路を含む請求項1記載の産業用ロボットの教示方法。

請求項3

産業用ロボットの動作を動作点の連続として教示する教示装置であって、動作点の位置に関する動作位置記憶部と、動作点の順番に関する動作経路記憶部とを備え、動作点が同じでたどる順番が異なる経路を含む場合に、一つの動作点の教示に際して、前記位置記憶部がその動作点の位置を記憶するとともに、前記動作経路記憶部がその動作点の異なる経路に関する順番を同時に記憶したことを特徴とする産業用ロボットの動作教示装置

請求項4

産業用ロボットの作動を予め教示された動作点の連続として再生する産業用ロボットの制御方法であって、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報とを分けて記憶しており、前記位置情報と前記順番情報を組み合わせて所定の動作点に再生動作するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御方法。

技術分野

0001

本発明は、産業用ロボット物品を移載する動作に係る動作点の位置その他動作に必要な情報を予め順番に記憶して、該記憶した情報に基づいてロボットを動作させる産業用ロボットの動作教示方法等に関する。

背景技術

0002

従来、産業用ロボット例えばハンドリングロボットにワークを移載する等の作業を行わせる場合には、テイチングプレイバック方式により、予め上記ロボットに動作させる経路を教示することが行われている。この教示は、操作者テイーチングボックス等を操作することにより、上記のロボットの動作経路上の全ての動作点に対して実際にハンドリングロボットを動作させ、上記各動作点の各位置に移動した後に、上記各動作点について−点毎にその位置を記憶することにより行われている。

0003

従来のロボットの動作の教示について、以下に具体的に説明する。図7に示されるように、ロボットがA点からB点へワークCを移載する場合のロボットの動きを考えると、A点からB点へと経路のように直線で移載することができない。そこで、先ず基準点OからA点へロボット7のアーム8が移動し、ロボットのハンド9が、ここでワークCを把持する。次に、ロボットのアーム8はB点へ移動し、ここでロボットのハンド9はワ−クCを放す。これらの動作を行った後、ロボットのアーム8は基準点Oに戻る。

0004

このように、ロボット7のこの一連の動きに関しては、上述した基準点Oを一以上設定し、上記の動きを経路から経路のように、複数の動作単位に分解して各単位動作毎に動作プログラムを作成し、これらの複数のプログラムの組み合わせにより、ロボット7を制御することが行われている。従って、ロボット7に上記の動作を行わせるための教示についても、上記の各単位動作毎に行うことになる。

0005

具体的に図面に沿って説明すると、上記のロボットの一連の動きを構成する単位動作は、〜に示す四つの動作で構成される。
は、基準点OからA点へ移動する動作である。
は、A点から基準点Oへ戻る動作である。
は、基準点OからB点へ移動する動作である。
は、B点から基準点Oへ戻る動作である。

0006

ロボットのこれらの四つの動作に対する教示は、上記の説明のとおり〜の各動作毎に行われる。具体的には、図8に例示されるように、経路についてはP1点からP7点を、経路についてはP8点からP14点を、一点ずつ記憶することにより行われる。そして、この動作点の記憶は、ロボットの動作制御部2による制御の下に、教示が行われる動作点の順番に従って、ロボットの動作位置記憶部3の記憶領域に順次に記憶することにより行われる。

発明が解決しようとする課題

0007

上記の図8に示されるロボットの動作経路と、およびとについては、動作経路上の各動作点へロボットが動作する順番は異なるが、各々の動作経路を構成する動作点の位置は互いに同じである関係にある。しかしながら、上記従来の教示方法によると、動作経路を構成する動作点の位置が同じであっても、その動作点へロボットを動作させる順番が異なると、当該動作経路に対して繰り返し教示を行う必要がある。ロボットの動作の教示は、上述の如く、操作者が全ての動作点に対して実際にロボットを動作させ、記憶したい位置に移動した後に一点毎に記憶させながら行う必要がある。そのため、ロボットの動作の教示作業は、多大な時間を費やすものとなっており、また多くの労力を必要とする。従って、教示作業により記憶する動作点をできるだけ少なくすることが望まれるが、上記従来の教示方法によれば、動作点の位置を同じくする動作経路であっても、そこへロボットを動作させる順番が異なると、既に教示を行った動作点に対しても繰り返し教示を行う必要があり、教示作業の効率が非常に悪い。

0008

係る問題は、上記従来の教示においては、操作者の意図に応じて記憶できる情報が動作点の位置に限らえており、各動作点へ動作する順番については、その動作点を記憶する教示が行われる順番と一義的な対応付けで決められていたことから生じている。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するため、本発明は産業用ロボットの教示を行うにあたり、一つの動作点を教示する作業に際して、該動作点の位置に加えて動作する順番も記憶するものであり、下記の特徴を有している。

0010

上記課題を解決するため、請求項1記載の教示方法は、動作点の連続として動作する産業用ロボットの教示を、ーつの前記動作点の教示に際して、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報とを分けて記憶することにより行うことを特徴としている。これにより、ー回の教示作業により、動作点の位置および当該動作点へロボットが動作する順番をロボットを動作させるための二種類の情報として記憶する。

0011

請求項2記載の教示方法は、請求項1記載の教示方法のうち、産業用ロボットが物品を移載するハンドリングロボットであって、該ロボットの前記動作を行う経路に動作点の位置が同じでたどる順番が異なるものを含む場合の教示を行うことを特徴としている。これにより、ハンドリングロボットについて、その動作経路のうち動作点が同じでたどる順番が異なる部分の教示により、当該部分の各動作点についての動作点の位置および動作する順番の二種類の情報を記憶する。

0012

請求項3記載の教示装置は、産業用ロボットの動作を動作点の連続として教示する教示装置であって、動作点の位置に関する動作位置記憶部と、動作点の順番に関する動作経路記憶部とを備え、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路を含む場合に、一つの動作点の教示に際して、前記位置記憶部がその動作点の位置を記憶するとともに、前記動作経路記憶部がその動作点の異なる経路に関する順番を同時に記憶する産業用ロボットの動作教示装置を提供することを特徴としている。これにより、その動作を動作点の連続として教示する必要のある産業用ロボットの教示を行うにあたり、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路を含む場合に、一つの動作点の教示に際して、動作点の位置を動作位置記憶部に記憶し、動作点の順番を動作経路記憶部に記憶する。

0013

請求項4記載の制御方法は、産業用ロボットの作動を予め教示された動作点の連続として再生する産業用ロボットの制御を、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報とを分けて記憶し、前記位置情報と前記順番情報を組み合わせて所定の動作点に再生動作することにより行うことを特徴としている。これにより、その作動が予め教示された動作点の連続として再生する産業用ロボットの制御を、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報の二種類の情報として記憶し、これらの二種類の情報を組み合わせて所定の動作点に再生動作することにより行う。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の実施形態のー例を図1ないし図6を用いて説明する。当実施形態の例に係る教示から再生に至る一連の動作は、図1に例示されるシステムを用いて行われる。

0015

教示箱1は、操作者がこれに備えられる複数のキ−を操作することによって、ロボットの動作の教示工程から再生工程までの一連の動きを、直接に指示するためのものである。教示箱制御部5は、教示箱1とロボット制御部2の間で生ずる入出力を制御する。

0016

ロボット制御部2は、ロボットの動作の教示や再生等のロボットの動きの制御を行い、図には示されない演算装置等を内部に有している。ロボット制御部2は、ロボットの動作点の位置に関する情報を記憶する領域である動作位置記憶部3と、ロボットの動作経路毎に各動作点をたどる順番に関する情報を記憶する領域である動作経路記憶部4を有する。

0017

ロボット7は、本願発明に係る教示方法により、その動作の教示を行う対象であり、典型的な例としてハンドリングロボットがある。

0018

教示箱1は、図1に示されない以下のようなキーを備える構成とできる。第一キーは、動作点を教示するためにロボットを所定の位置へ動かすためのキーである。第二キーは教示により動作点の位置を記憶させるためのキーであり、第三キーはその動作点をたどる順番を記憶させるためのキーである。第四キーは、本願発明に係る教示方法と他の教示方法を選択的に切換えるためのキーである。第五キーは、教示工程と再生工程を選択的に切換えるためのキーを備える。

0019

教示箱制御部5は、教示箱1に備えられており、上記の教示箱1のキ−操作による入力に応じて所定の信号に変換し、これをロボット制御部2に伝送する他、ロボットの動作中に教示箱1の特定のキー操作による入力を制限する等、ロボット制御部2との交信を行う。

0020

ロボット制御部2によるロボットの各種の動きに対する制御の切換えは、教示箱1のキ−の操作により行うが、例えば、ロボット制御部2の動作を教示工程の制御から再生工程の制御に切り換える場合には、第五キーを操作することにより行う。教示工程において、動作位置記憶部3と動作経路記憶部4にロボットの動作点に関する情報を記憶するように制御動作を行っていたロボット制御部2は、第五キーが操作されると、上記の二つの記憶領域よりロボットの動作点に関する情報を読み出し、これに基づくロボットの動作の制御を行う。このようにして、ロボットの動きに関するロボット制御部2の制御の切り換えが行われる。

0021

本願の発明に係る方法を用いて、ロボットがワーク等を移載する動作を教示する過程を、図2図3フローチャートに即して以下に具体的に説明する。まず、ロボットの動作を教示するにあたり、実際の教示作業を行う前に、教示しようとする経路を予め操作者が想定する(S1)。ロボットの動作は、動作単位となる複数の動作経路により構成されるので、各動作経路毎に単独教示か又は連動教示かという教示方法を教示箱1の第四キーを操作することにより選択する(S2)。

0022

ロボットの動作を教示するための具体的な手順は後で説明するが、教示工程が終了すると(S13、NO)、以上の工程により教示した動作を実際のロボットの動作として再生するべく、ロボットの動作の制御を行う(S14)。再生工程の具体的な手順については後で説明する。

0023

次に、S3のフローの詳細を図4により説明する。まず、動作経路が、本願発明に係る教示方法により教示作業の効率を高めることを目的とする動作経路、即ち、動作経路を構成する動作点の位置が同じで、たどる順番が異なる動作経路(この経路を「特定経路」という)であることの判断を行う(S4)。動作経路が特定経路であれば(S4、YES)、S7以降とS9以降の手順が選択される。特定経路でない場合には、動作経路の記憶は行われないのでS9以降の手順は実行されない。この場合には、S7以降の手順のみが実行され、教示した順序に従って動作位置が記憶される。

0024

S4において特定経路であると判断した場合の教示の手順を以下に説明する。ここでは、特定経路として図3に示される経路を例に取って説明する。特定経路を教示する場合には、教示箱1の第四キーを操作し、本願発明に係る教示方法を実施する。

0025

教示箱1の第一キーを操作し、ロボット7の基準点Oの位置にロボット7を位置させる(S7)。ここで、教示箱1の第二キーを操作することにより、ロボット制御部2を介して、P1点の位置が動作位置記憶部3の領域3aに記憶される(S10)。記憶される位置の表現には、例えばロボット7の当初の位置である基準点Oを原点とする直交座標(X、Y、Z)が用いられる。

0026

次に、教示箱1の第三キーを操作することにより、P1点の位置へ動作する順番が動作経路記憶部4に記憶される(S9)。

0027

P1点の位置は、図3に示すように、経路における第一番目の動作点であり、また、経路における最後の動作位置である第七番目の動作点でもある。動作経路記憶部4は、図1に示すように、各経路毎に動作点に動作する順番を記憶できるように記憶領域4aが設けられており、P1点は、経路の動作の順番を記憶する領域の先頭の領域4b(S11a)と、経路の動作の順番を記憶する領域の末尾の領域4c(S11b)に記憶される。

0028

P2以下、同じ操作をP7まで繰り返すと(S12)、この一連の教示作業により、図1に示すように、動作位置記憶部3には全ての動作点の位置が記憶され、そして、その動作点の位置へ動作するべき各経路毎の順番が、動作経路記憶部4に記憶される。これらの手順が進められ、教示工程は終了する。

0029

次に、上記の過程により教示された動作を再生するためのロボット7の制御について、図5に沿って説明する。動作を再生しようとする経路が、上記で教示工程を説明した特定経路とであるとする。上記に説明したとおり、ロボット7の制御を教示工程から再生工程へ切り換えるのは、教示箱1の第五キーを操作することにより行う(図2、S13)。

0030

まず、再生しようとする経路が特定経路であることの判断を行う(S15)。特定経路である場合には(S15、YES)、S16a以降とS16b以降の手順が選択される。なお、再生しようとする経路が特定経路でない場合には、S16aの手順が選択され、実行される。即ち、S16a→S17の手順の実行により動作位置を読み出し、ロボット7は順番に一点ずつ動作する。再生する経路が特定経路でない場合には、S19以降の手順は実行されない。

0031

次に、ロボット制御部2は最初に動作するべき経路について、経路を構成するP1点からP7点までの七点の位置を、動作位置記憶部3から読み込む(S17)。次にこれらの動作点をたどる順番を、動作経路記憶部4の記憶領域のうち、経路の動作の順番が記憶されている領域から読み込む(S18)。

0032

ロボット制御部2は、動作位置記憶部3から読み込んだ動作点の位置の情報と、動作経路記憶部4から読み込んだ動作点の順番に関する情報を組み合わせることによって、P1点からP7点まで順番に、一点ずつロボットに動作させる(S19)。

0033

経路の動作が終了すると、経路について動作点の位置と動作の順番を、上記の如く、動作位置記憶部3と動作経路記憶部4から読み込み、動作点の位置の情報と、動作点の順番に関する情報を組み合わせ、ロボットに動作させる(S20)。

0034

なお、当実施の態様では、経路が往路で経路が復路の関係にあり、経路を動作した後に続いて経路を動作する場合を特定経路の例として説明を行った。特定経路を含んだ動作経路の教示の他の例として、図6に示すように経路を動作した後にこれと全く無関係な位置を動作し、再度経路と同じ位置を経路として、P1から順番にP7へ向けてたどる例がある。このような経路であっても、特定経路に対する教示を、教示箱1の操作において適切に設定することにより、対応可能である。その他、当実施の態様では、ロボットの制御に関して、教示工程と再生工程の切換え等の全てを、教示箱1の操作により行うとして説明したが、このようなシステムの全体的な管理については、別にいわゆるメインフレームを設置する等の構成とすることもできる。

発明の効果

0035

本願の請求項1に係る発明は、動作点の連続として動作する産業用ロボットの教示を行うにあたり、一つの前記動作点の教示に際して、前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報とを分けて記憶することにより行うという構成である。これにより、動作点の連続として動作する産業用ロボットの教示を行うにあたり、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路を動作するロボットの動作の教示を行う上で、、位置が同じでたどる順番が異なる動作点について、一つの動作点に対する一回の教示により、重複して動作点の位置を教示したことに相当する効果を得ることができる。また、この効果により、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路に対する教示作業の無駄な重複を避けることができ、従って教示作業の時間の短縮化を図り、また簡易的で効率の良い動作教示をさせることができるという効果をも奏する。

0036

請求項2に係る発明は、特に産業用ロボットが、物品を移載するハンドリングロボットの場合である。ハンドリングロボットは、物品の移載に際して、動作点の位置が同じとなる経路を通る率が高く、教示作業の簡略化という請求項1の効果が有効に発揮される。

0037

請求項3に係る発明は、動作点の位置が同じでたどる順番が異なる経路を含む場合に、一つの動作点の教示に際して、前記動作点の位置の情報を動作位置記憶部に記憶すると同時に、その動作点の異なる経路に関する順番を前記動作経路記憶部に記憶するという構成である。また、請求項4に係る発明は、産業用ロボットの制御を、上記の構成により記憶された前記動作点の位置の情報と、前記動作点の順番に関する情報を組み合わせて所定の動作点に再生動作することにより行うという構成である。これらの発明は、請求項1と同様の効果を奏する。

図面の簡単な説明

0038

図1本願発明に係る教示方法を実施するためのシステムの全体図である。
図2ロボットの制御に係る全体的なフローチャートである。
図3ロボットの動作の教示点を示す図である。
図4ロボットの動作の教示工程を表すフローチャートである。
図5ロボットの動作の再生工程を表すフローチャートである。
図6特定経路以外の経路を含むロボットの動作経路を表す図である。
図7物品を移載する時のロボットの動作経路を表す図である。
図8従来のロボットの動作点の教示と教示点が記憶される様子を表す図である。

--

0039

1 教示箱
2ロボットの動作制御部
3 ロボットの動作位置記憶部
3a 各動作点の位置を記憶する領域
4動作経路記憶部
4a 各動作経路毎に動作の順番を記憶する領域
4b経路の先頭の動作点を記憶する領域
4c 経路の最後の動作点を記憶する領域
5 教示箱制御部
7ハンドリングロボット
ロボットアーム
9 ロボットハンド

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