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技術 ロボットの動作可能範囲を算出するロボットの手動送り装置

出願人 ファナック株式会社
発明者 近江達也
出願日 2015年11月20日 (3年0ヶ月経過) 出願番号 2015-228057
公開日 2017年6月1日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 2017-094430
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 手動操作盤 周辺状態 アーム駆動装置 動作姿勢 減速判定値 アーム駆動モータ 停止判定値 回転位置検出器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

ロボット周りの物との干渉を回避できるロボットの手動送り装置を提供する。

解決手段

ロボットの手動送り装置は、ロボット1が干渉せずに動作が可能な動作可能範囲を算出する干渉計算装置4を備える。干渉計算装置4は、現在のロボット1の状態を取得するロボット状態取得部42と、ロボット1が周りの物と干渉せずに動作が可能な位置を判定して、動作可能範囲を設定する動作範囲設定部41とを含む。動作範囲設定部41は、ロボットが停止している期間中に動作可能範囲を算出する。干渉計算装置4は、ロボット1が動作する方向において動作が許容される範囲を動作可能範囲に基づいて算出する。ロボット制御装置2は、動作が許容される範囲が予め定められた判定値よりも小さい場合に、ロボット1を減速する制御を実施する。

概要

背景

ロボットは、位置および姿勢を変更することにより、ワークを搬送したり、所定の作業を行ったりすることができる。ロボットの周りには、ワークを置く架台などが配置される。ロボットの周りに配置される物は、ロボットが駆動する範囲内に配置される場合がある。そして、ロボットが駆動することにより、ロボットが周りの物と接触する場合がある。すなわち、ロボットが周りの物と干渉する場合がある。

ロボットが周りの物と干渉しないようにするためには、ロボットの動作範囲を制限した動作プログラムを作成することができる。例えば、動作プログラムにてロボットの位置および姿勢を設定するときに、ロボットが周りの物と干渉しないように設定することができる。

特開2013−136123号公報においては、動作プログラムの作成を支援するロボット動作教示支援装置が開示されている。この動作教示支援装置ロボットコントローラは、ロボットの動作および姿勢の将来の位置を算出する。シミュレータは、算出された将来位置でのロボットの動作姿勢画面に表示し、将来位置でのロボットの干渉の有無を判断することが開示されている。

概要

ロボットの周りの物との干渉を回避できるロボットの手動送り装置を提供する。ロボットの手動送り装置は、ロボット1が干渉せずに動作が可能な動作可能範囲を算出する干渉計算装置4を備える。干渉計算装置4は、現在のロボット1の状態を取得するロボット状態取得部42と、ロボット1が周りの物と干渉せずに動作が可能な位置を判定して、動作可能範囲を設定する動作範囲設定部41とを含む。動作範囲設定部41は、ロボットが停止している期間中に動作可能範囲を算出する。干渉計算装置4は、ロボット1が動作する方向において動作が許容される範囲を動作可能範囲に基づいて算出する。ロボット制御装置2は、動作が許容される範囲が予め定められた判定値よりも小さい場合に、ロボット1を減速する制御を実施する。

目的

本発明によれば、ロボットの周りの物との干渉を回避できるロボットの手動送り装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

作業者ロボット手動で操作する指令送出する手動操作盤と、手動操作盤の操作に応じてロボットの動作を制御するロボット制御装置と、ロボットの動作が可能な動作可能範囲を算出する干渉計算装置とを備え、前記動作可能範囲は、ロボットの周りに配置されている物とロボットまたはエンドエフェクタ干渉せずにロボットが動ける範囲であり、干渉計算装置は、現在のロボットの状態を取得するロボット状態取得部と、ロボットが周りの物と干渉せずに動作が可能な位置を現在のロボットの状態から近い順に判定して、前記動作可能範囲を設定する動作範囲設定部と、動作範囲設定部にて設定された動作可能範囲を記憶する記憶部とを含み、動作範囲設定部は、ロボットが停止している期間中に前記動作可能範囲を算出し、ロボット制御装置は、ロボットの手動の操作が開始されたときに、ロボットが動作する方向を干渉計算装置に送信し、干渉計算装置は、ロボットが動作する方向において動作が許容される範囲を前記動作可能範囲に基づいて算出し、動作が許容される範囲をロボット制御装置に送信し、ロボット制御装置は、動作が許容される範囲が予め定められた判定値よりも小さい場合に、ロボットの速度を予め定められた手動操作の速度よりも低くする制御またはロボットを停止させる制御を実施することを特徴とする、ロボットの手動送り装置

請求項2

動作範囲設定部は、ロボットが停止しているときに、ロボットが届く限界の位置である限界位置よりも近い初期位置まで前記動作可能範囲を算出し、ロボット状態取得部は、ロボットの手動の操作が開始された後に現在のロボットの状態を取得し、動作範囲設定部は、ロボットが動作する方向において、前記初期位置よりも遠い位置まで前記動作可能範囲を算出し、記憶部は、記憶されている前記動作可能範囲を更新する、請求項1に記載のロボットの手動送り装置。

請求項3

ロボットの周りに配置されている物は、動作可能な周辺機器を含み、干渉計算装置は、周辺機器の状態を取得する周辺状態取得部を含み、動作範囲設定部は、現在の周辺機器の状態に基づいて前記動作可能範囲を算出し、記憶部は、記憶されている前記動作可能範囲を更新する、請求項1または2に記載のロボットの手動送り装置。

請求項4

周辺状態取得部は、ロボット制御装置と周辺機器との通信信号および周辺機器の状態を検出する検出器出力信号のうち少なくとも一方に基づいて、周辺機器の状態を取得する、請求項3に記載のロボットの手動送り装置。

技術分野

0001

本発明は、ロボット手動送り装置に関する。

背景技術

0002

ロボットは、位置および姿勢を変更することにより、ワークを搬送したり、所定の作業を行ったりすることができる。ロボットの周りには、ワークを置く架台などが配置される。ロボットの周りに配置される物は、ロボットが駆動する範囲内に配置される場合がある。そして、ロボットが駆動することにより、ロボットが周りの物と接触する場合がある。すなわち、ロボットが周りの物と干渉する場合がある。

0003

ロボットが周りの物と干渉しないようにするためには、ロボットの動作範囲を制限した動作プログラムを作成することができる。例えば、動作プログラムにてロボットの位置および姿勢を設定するときに、ロボットが周りの物と干渉しないように設定することができる。

0004

特開2013−136123号公報においては、動作プログラムの作成を支援するロボット動作教示支援装置が開示されている。この動作教示支援装置ロボットコントローラは、ロボットの動作および姿勢の将来の位置を算出する。シミュレータは、算出された将来位置でのロボットの動作姿勢画面に表示し、将来位置でのロボットの干渉の有無を判断することが開示されている。

先行技術

0005

特開2013−136123号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ロボットは動作プログラムに基づいて自動的に駆動する他に、作業者手動でロボットを駆動する場合がある。例えば、作業者は、動作プログラムを作成するために、ロボットを駆動してロボットの位置および姿勢を定めた後に、ロボット制御装置が位置および姿勢を記憶する場合がある。ロボット制御装置には、ロボットの位置および姿勢を手動にて変更するために教示操作盤が接続されている。

0007

教示操作盤には、ロボットを駆動する為のボタン等の操作部が配置されている。作業者は、教示操作盤の操作部を操作することにより、ロボットの位置および姿勢を変更することができる。このような作業者の操作は、ジョグ操作と称されている。

0008

ロボットを手動にて操作する場合にも、ロボットが周りの物と干渉する場合がある。従来の技術においては、ロボットを手動で操作する場合に、作業者は、目視によってロボットの周りの物にロボットが干渉するか否かを判定している。このために、作業者は、手動の操作を行うときには、ロボットが周りの物に接触しないように注意をしながら操作を行う必要がある。または、作業者の誤操作周辺の物に気が付かずに、ロボットが周りの物と干渉する場合がある。

課題を解決するための手段

0009

本発明のロボットの手動送り装置は、作業者がロボットを手動で操作する指令送出する手動操作盤と、手動操作盤の操作に応じてロボットの動作を制御するロボット制御装置と、ロボットの動作が可能な動作可能範囲を算出する干渉計算装置とを備える。動作可能範囲は、ロボットの周りに配置されている物とロボットまたはエンドエフェクタが干渉せずにロボットが動ける範囲である。干渉計算装置は、現在のロボットの状態を取得するロボット状態取得部と、ロボットが周りの物と干渉せずに動作が可能な位置を現在のロボットの状態から近い順に判定して、動作可能範囲を設定する動作範囲設定部とを含む。干渉計算装置は、動作範囲設定部にて設定された動作可能範囲を記憶する記憶部を含む。動作範囲設定部は、ロボットが停止している期間中に動作可能範囲を算出する。ロボット制御装置は、ロボットの手動の操作が開始されたときに、ロボットが動作する方向を干渉計算装置に送信する。干渉計算装置は、ロボットが動作する方向において動作が許容される範囲を動作可能範囲に基づいて算出し、動作が許容される範囲をロボット制御装置に送信する。ロボット制御装置は、動作が許容される範囲が予め定められた判定値よりも小さい場合に、ロボットの速度を予め定められた手動操作の速度よりも低くする制御またはロボットを停止させる制御を実施する。

0010

上記発明においては、動作範囲設定部は、ロボットが停止しているときに、ロボットが届く限界の位置である限界位置よりも近い初期位置まで動作可能範囲を算出することができる。ロボット状態取得部は、ロボットの手動の操作が開始された後に、現在のロボットの状態を取得することができる。動作範囲設定部は、ロボットが動作する方向において、初期位置よりも遠い位置まで動作可能範囲を算出し、記憶部は、記憶されている動作可能範囲を更新することができる。

0011

上記発明においては、ロボットの周りに配置されている物は、動作可能な周辺機器を含み、干渉計算装置は、周辺機器の状態を取得する周辺状態取得部を含み、動作範囲設定部は、現在の周辺機器の状態に基づいて動作可能範囲を算出し、記憶部は、記憶されている動作可能範囲を更新することができる。

0012

上記発明においては、周辺状態取得部は、ロボット制御装置と周辺機器との通信信号および周辺機器の状態を検出する検出器出力信号のうち少なくとも一方に基づいて、周辺機器の状態を取得することができる。

発明の効果

0013

本発明によれば、ロボットの周りの物との干渉を回避できるロボットの手動送り装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0014

実施の形態におけるロボットシステムの概略図である。
実施の形態におけるロボット制御装置、ロボットおよびハンドの概略図である。
実施の形態におけるロボットシステムのブロック図である。
ロボットおよび周りの物を拡大した概略平面図である。
実施の形態におけるロボットの手動送り装置の制御のフローチャートである。

実施例

0015

図1から図5を参照して、実施の形態におけるロボットの手動送り装置について説明する。ロボットの手動送り装置は、作業者が手動操作盤を操作することにより、ロボットを駆動する装置である。本実施の形態の手動送り装置は、ロボットシステムに配置されている。

0016

図1は、本実施の形態におけるロボットシステムの概略図である。図2に、本実施の形態のロボット、ハンドおよびロボット制御装置の概略図を示す。図1および図2を参照して、本実施の形態のロボットシステムは、ワークWの搬送を行うロボット1と、ロボット1を制御するロボット制御装置2とを備える。ロボット1には、エンドエフェクタとしてのハンド17が連結されている。本実施の形態のロボット1は、アーム12と複数の関節部13とを含む多関節ロボットである。

0017

ロボット1は、それぞれのアーム12を駆動するアーム駆動装置を含む。アーム駆動装置は、関節部13の内部に配置されているアーム駆動モータ14を含む。アーム駆動モータ14が駆動することにより、アーム12を関節部13にて所望の方向に向けることができる。ロボット1は、アーム12を支持するベース部19と、ベース部19に対して回転する旋回部11とを備える。ベース部19は、設置面20に固定されている。旋回部11は、鉛直方向に延びる駆動軸の周りに回転する。旋回部11が回転することにより、アーム12の向きを変更することができる。アーム駆動装置は、旋回部11を駆動する駆動モータを含む。

0018

ハンド17は、ワークWを把持したり解放したりする機能を有する。ハンド17は、爪部17aを有する。ロボット1は、爪部17aを閉じたり開いたりするハンド駆動装置を備える。本実施の形態のハンド駆動装置は、空気圧によりハンド17を駆動するためのハンド駆動シリンダ18を含む。なお、エンドエフェクタとしては、この形態に限られず、任意の装置をロボット1に連結することができる。

0019

ロボット1は、駆動軸におけるアーム12の移動を検出する状態検出器を備える。ロボット制御装置2は、状態検出器の出力により、ロボット1の位置および姿勢を検出する。本実施の形態における状態検出器は、アーム駆動モータ14に取り付けられた回転位置検出器15を含む。回転位置検出器15は、アーム駆動モータ14が駆動するときの回転位置を検出する。それぞれのアーム駆動モータ14の回転位置に基づいて、関節部13におけるアーム12の姿勢を検出することができる。また、状態検出器は、旋回部11を駆動する駆動モータに取り付けられた回転位置検出器を含む。旋回部11の回転位置に基づいて、アーム12が延びている方向を検出することができる。

0020

本実施の形態のロボットの手動送り装置は、作業者がロボット1を手動で操作する指令を送出する手動操作盤としての教示操作盤3を含む。教示操作盤3は、ロボット制御装置2に接続されている。教示操作盤3は、ロボット制御装置2と通信可能に形成されている。

0021

本実施の形態の教示操作盤3は、教示操作盤3の表示部33に表示する座標系を選択する座標系選択ボタン31を含む。作業者が座標系選択ボタン31を押すことにより、ロボットが駆動しても原点の位置が変化しないロボットの固有ワールド座標系や、ツール先端点を原点としてエンドエフェクタと共に移動するツール座標系等を選択することができる。作業者は、表示部33に表示される座標値を参考にしながらロボット1を手動で操作することができる。

0022

教示操作盤3は、予め定められた方向にロボット1を駆動できるように形成されている。本実施の形態の教示操作盤3は、選択した座標系において、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向にロボット1を動かすことが出来るように形成されている。教示操作盤3は、ロボット1を所望の方向に駆動するためのジョグボタン32を含む。本実施の形態においては、それぞれの移動軸について、正側に移動させるジョグボタン32と負側に移動させるジョグボタン32が配置されている。たとえば、作業者がX軸の正側のジョグボタン32を押すことにより、ロボット1は、選択している座標系においてツール先端点がX軸の正側の方向に移動する様に駆動する。

0023

なお、ロボットを手動で操作する手動操作盤としては、教示操作盤に限られず、任意の形態を採用することができる。例えば、手動操作盤がロボット制御装置に内蔵されていても構わない。また、手動操作盤は、ジョグボタンの代わりに、円盤状のつまみを回転させることにより選択した軸の方向にロボットを駆動するジョグダイヤル等を含んでいても構わない。

0024

本実施の形態のロボットシステムは、ロボット1の周りに配置されている物としての架台6および工作機械5を備える。架台6の一部は、後述するように、ロボット1の動作の限界の位置よりも内部の領域に配置されている。また、工作機械5の一部は、ロボット1の動作の限界の位置よりも内部の領域に配置されている。本実施の形態では、架台6および工作機械5は、ロボット1との干渉が生じ得る位置に配置されている。

0025

図3に、本実施の形態におけるロボットシステムのブロック図を示す。図1から図3を参照して、ロボット制御装置2は、バスを介して互いに接続されたCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、およびROM(Read Only Memory)等を有する演算処理装置を含む。ロボット制御装置2には、予め入力された動作プログラムに基づいてロボット1を駆動することができる。

0026

ロボット制御装置2は、動作制御部21を含む。動作制御部21は、ロボット1およびハンド17を駆動する動作指令を送出する。動作制御部21は、ロボット1を駆動するための動作指令をアーム駆動部22に送出する。アーム駆動部22は、アーム駆動モータ14等のモータを駆動する電気回路を含む。アーム駆動部22は、動作指令に基づいてアーム駆動モータ14等に電気を供給する。また、動作制御部21は、ハンド17を駆動するための動作指令をハンド駆動部23に送出する。ハンド駆動部23は、ハンド駆動シリンダ18に空気を供給するポンプ等を駆動する電気回路を含む。ハンド駆動部23は、動作指令に基づいてハンド駆動シリンダ18を駆動するポンプ等に電気を供給する。

0027

図1および図3を参照して、本実施の形態における手動送り装置は、ロボット1の動作が可能な動作可能範囲を算出する干渉計算装置4を備える。ここで、ロボット1の動作可能範囲とは、ロボット1の周りに配置されている物とロボット1またはハンド17が干渉せずにロボット1が動ける範囲である。

0028

干渉計算装置4は、CPUおよびRAM等を含む演算処理装置にて構成されている。干渉計算装置4は、ロボット制御装置2と互いに通信可能に形成されている。ロボット制御装置2と干渉計算装置4との間の通信は、例えばイーサネット登録商標)などにより実施することができる。なお、ロボット制御装置と干渉計算装置とが1つの演算処理璃装置にて構成されていても構わない。

0029

干渉計算装置4は、任意の情報を記憶する記憶部44を含む。記憶部44には、ロボット1およびハンド17の形状や寸法などのロボット1およびハンド17に関する情報が予め記憶されている。また、記憶部44には、ロボット1の周りの物の形状や寸法などのロボット1の周りの物に関する情報が記憶されている。例えば、架台6および工作機械5のの形状は、ロボットの固有のワールド座標系の座標値にて記憶されている。

0030

干渉計算装置4は、現在のロボット1の状態を取得するロボット状態取得部42を含む。ロボット状態取得部42は、状態検出器からの信号を、ロボット制御装置2を介して受信する。本実施の形態では、ロボット状態取得部42は、ロボット1の駆動モータに取り付けられている回転位置検出器15の信号を取得する。ロボット状態取得部42は、回転位置検出器15の出力信号に基づいて、ロボット1の位置および姿勢を算出することができる。なお、ロボット状態取得部42は、動作制御部21からアーム駆動部22に発信される信号を取得して、ロボット1の位置および姿勢を取得しても構わない。

0031

図4に、本実施の形態におけるロボットおよびロボットの周りの物の拡大概略平面図を示す。図4には、現在のロボットの状態におけるツール座標系のX軸およびY軸が示されている。Z軸は、X軸およびY軸に垂直な方向に延びている。現在のロボット1の状態におけるツール先端点Pがツール座標系の原点に相当する。

0032

ロボット1には、ロボット1が届く限界の位置である限界位置71が設定される。限界位置71は、例えば、ツール先端点Pが最も遠くまで移動できる位置に相当する。限界位置71の内部の領域では、ロボット1は、任意の位置にツール先端点Pを配置することができる。

0033

図4に示す例において、限界位置71にて設定される領域の内部に架台6の一部および工作機械5の一部が配置されている。このために、ロボット1が駆動すると、ハンド17やロボット1が架台6または工作機械5と干渉する虞がある。

0034

図3を参照して、干渉計算装置4は、現在のロボット1の状態に基づいて、ロボット1の動作可能範囲を設定する動作範囲設定部41を含む。本実施の形態における動作範囲設定部41は、ロボット1が停止している期間中に、動作可能範囲を設定する。動作範囲設定部41は、動作可能な位置に基づいて動作可能範囲を設定する。

0035

本実施の形態の動作範囲設定部41は、ロボット1が周りの物(以下、周辺機器と称する)と干渉せずに動作が可能な位置を現在のロボット1の状態から近い順に判定する。例えば、動作範囲設定部41は、現在のロボット1の位置からX軸の正の方向に予め定められた微小距離DLにて移動したときのロボット1の状態を算出する。そして、動作範囲設定部41は、ロボット1またはハンド17が周辺機器と干渉するか否かを算出する。例えば、動作範囲設定部41は、ツール先端点PがX軸の正側の方向に3mm移動したときに、工作機械5または架台6と干渉するか否かを計算する。

0036

次に、動作範囲設定部41は、X軸の負側の方向、Y軸の正側方向およびY軸の負側の方向、およびZ軸の正側の方向およびZ軸の負側の方向についても、ロボット1が微小距離にて移動した時にロボット1またはハンド17が周辺機器と干渉するか否かを算出する。

0037

次に、動作範囲設定部41は、X軸の正側の方向に、更に予め定められた微小距離DLにて移動したときに、ロボット1またはハンド17が周辺機器と干渉するか否かを算出する。すなわち、現在の位置から微小距離DLの2倍の距離にてX軸の正側の方向に移動したときに干渉が生じるか否かを算出する。たとえば、動作範囲設定部41は、ツール先端点PがX軸の正側の方向に更に3mm移動したときに、干渉があるか否かを判別する。X軸の負側の方向、Y軸の正側方向およびY軸の負側の方向、およびZ軸の正側の方向およびZ軸の負側の方向についても、同様の計算を繰り返す。

0038

このように、それぞれの軸について、現在の位置に近い位置から遠い位置に向かって、ツール先端点Pが移動した時に、ロボット1が周辺機器と干渉するか否かを判別する。

0039

この制御は、ロボット1が限界位置71に到達するまで実施することができる。または、この制御は、それぞれの軸の方向において、ロボット1が移動した時に周辺機器との干渉が生じる距離まで実施することができる。例えば、図4において、ツール先端点PがX軸の正側の方向に移動した時に、ある程度の距離を移動するとハンド17が工作機械5に干渉する。動作範囲設定部41は、干渉が検出された位置より遠くのX軸方向の位置については計算を中止する。このように、現在の位置に近い位置から遠い位置に向けて計算することにより、不必要な計算を回避することができる。また、計算時間を短くすることができる。

0040

ところで、ロボット制御装置2は、選定した座標系について、それぞれの軸の周りにハンド17を回転させる機能を有する場合がある。教示操作盤3のジョグボタン32には、選定した座標系について、それぞれの軸の周りにハンド17を回転させるジョグボタンを含む場合がある。このジョグボタンを押すことにより、作業者は、ハンド17の向きを変更することができる。

0041

ロボット制御装置2が所定の軸の周りにハンド17を回転させる機能を有する場合には、動作範囲設定部41は、現在のロボットの位置において、ハンド17をX軸の周りに予め定められた微小角度にて回転したときに干渉が生じるか否かを判別する。回転する方向は、時計回りおよび反時計回りの両方を採用することができる。例えば、動作範囲設定部41は、X軸の周りにおいて、ハンド17を時計回りに3°回転した時に、ロボット1またはハンド17が周辺機器と干渉するか否かを算出する。動作範囲設定部41は、X軸の周りにおいて、ハンド17を反時計回りに3°回転した時にロボット1またはハンド17が周辺機器と干渉するか否かを算出する。動作範囲設定部41は、予め定められた回転角度まで微小角度ごとにハンド17を回転させて、同様の計算を繰り返す。なお、時計回りに180°回転および反時計回りに180°回転させても構わない。更に、動作範囲設定部41は、X軸と同様に、Y軸の周りおよびZ軸の周りにハンド17を回転させた場合についても実施することができる。この制御も、現在のロボットの状態から近い順に判定することができる。

0042

記憶部44は、動作範囲設定部41にて判別した位置および姿勢と結果とを記憶する。動作範囲設定部41は、干渉があるか否かを判別した位置および姿勢と結果とに基づいて、ロボット1の動作可能範囲を設定することができる。動作範囲設定部41は、干渉が生じない位置および姿勢の範囲を動作可能範囲に設定することができる。ハンド17の回転動作についても、動作範囲設定部41は、干渉があるか否かを判別した位置および姿勢と結果とに基づいて、ロボット1の動作可能範囲を設定することができる。

0043

このように、動作範囲設定部41は、ロボット1の周りの物と干渉せずに動作可能な位置を算出する。動作範囲設定部41は、動作可能な位置を現在のロボットの状態から近い順に判定することができる。動作範囲設定部41は、動作可能な位置が配置されている範囲を動作可能範囲に設定することができる。

0044

動作範囲設定部41は、作業者がジョグボタン32を押す前に動作可能範囲の計算を実施することができる。また、動作範囲設定部41は、作業者がジョグボタン32の押圧を止める度に動作可能範囲の計算を実施することができる。動作可能範囲の計算は、ロボット1が停止する度に実施することができる。作業者がジョグボタン32を押すことにより、ロボット1の位置および姿勢が変化する。このために、干渉計算装置4は、停止した位置を基準にした動作可能範囲を算出する。

0045

作業者は、教示操作盤3のジョグボタン32を押すことにより、ロボット1を所望の方向に移動する。例えばX軸の正側の方向にロボット1を移動する。ロボット制御装置2の動作制御部21は、ロボット1が移動する方向を干渉計算装置4に送信する。

0046

干渉計算装置4は、ロボットが動作する方向において動作が許容される範囲を動作制御部21に送信する。動作が許容される範囲は、動作可能範囲に基づいて設定される。動作制御部21は、動作が許容される範囲が予め定められた停止判定値よりも小さい場合には、ロボット1を停止させる。停止判定値は、ロボット制御装置2の記憶部44に予め記憶されている。また、記憶部44には、停止判定値よりも大きな減速判定値が予め記憶されている。動作制御部21は、動作が許容される範囲が停止判定値以上であり、減速判定値よりも小さい場合には、ロボットを予め定められた手動操作の速度よりも低い速度で駆動する制御を実施する。

0047

例えば、動作範囲設定部41は、X軸の正側の方向に移動する時に、現在のロボット1の位置から許容されるX軸の正側の最も遠い位置を動作制御部21に送信する。動作制御部21は、移動可能な距離が予め定められた停止判定値未満である場合には、ロボット1を停止させる制御を行う。ロボット1が停止しているときには、ロボット1の停止状態を維持する制御を実施する。動作制御部21は、移動可能な距離が予め定められた停止判定値以上であり、更に、減速判定値未満である場合には、ロボットを通常の手動操作の速度よりも遅い速度で駆動する制御を行う。

0048

本実施の形態のロボット1の速度を低減する制御またはロボット1を停止する制御は、作業者がジョグボタン32を押した時に実施することができる。すなわち、ロボット1の手動の操作を開始した時に実施することができる。または、これらの制御は、ロボット1を手動にて操作している期間中に実施することができる。これらの制御を実施することにより、ロボット1を手動で操作している期間中に、ロボット1が周りの物と干渉することを回避することができる。

0049

図4を参照して、干渉計算装置4は、ロボット1の停止期間中に、それぞれの軸についての動作可能範囲の計算を限界位置71まで実施することが好ましい。ところが、干渉計算装置4が全ての軸について限界位置71まで動作可能範囲の計算を実施すると時間がかかる場合がある。一方で、ロボット1の停止時間が短いために、干渉計算装置4が限界位置71まで計算する前にロボット1の駆動が開始する場合がある。干渉計算装置4は、ロボット1の停止期間中に、初期位置まで動作可能範囲を算出する。初期位置は、ロボットが停止しているときに動作可能範囲を算出した位置であり、限界位置よりも現在の位置に近い位置である。

0050

本実施の形態の干渉計算装置4は、ロボット1が動作している期間中にも動作可能範囲を算出し、記憶部44に記憶されている動作可能範囲を更新する制御を実施する。ロボット状態取得部42は、ロボット1の手動の操作が開始された後に、現在のロボット1の状態を取得する。動作範囲設定部41は、ロボット1が動作する方向において、初期位置よりも遠い位置まで動作可能範囲を算出する。

0051

例えば、ハンド17がX軸の正側の方向に移動するように操作している場合には、X軸の正側の方向において初期位置を超えた位置について、ロボット1が周りの物と干渉せずに動作可能な位置を算出する。この計算も、ロボット1の現在の状態から近い順に実施することができる。記憶部44は、動作範囲設定部41が新たに設定した動作可能範囲を記憶する。すなわち、記憶部44は、動作可能範囲を更新する。

0052

ロボット1の停止時間が短くて動作範囲設定部41が限界位置71まで動作可能範囲を算出することができなかった場合に、ロボット1を動かしながら記憶されている動作可能範囲を拡大することができる。または、作業者の指定により、ロボット1の停止期間中に、限界位置71よりも小さな初期位置までの動作可能範囲を算出する場合がある。この場合にも、記憶されている動作可能範囲を拡大することができる。

0053

更に、ロボット1の周りに配置されている物が動作可能な周辺機器である場合がある。図4を参照して、本実施の形態の工作機械5は、開閉が可能な扉52を含む。扉52が開くことにより、ロボット1が工作機械5の内部に侵入することができる。例えば、ロボット1は、工作機械5の筐体の内部に配置されたテーブルの上にワークを配置することができる。扉52が開いたり閉じたりする状態に応じて、ロボット1の動作可能範囲が変化する。このように、ロボット1の動作可能範囲は、周辺機器の状態に応じて変化する場合がある。

0054

図3を参照して、工作機械5は、工作機械を制御する工作機械制御装置51を備える。工作機械制御装置51は、CPUやRAM等を含む演算処理装置にて構成されている。ロボット制御装置2および干渉計算装置4と通信できるように形成されている。本実施の形態における干渉計算装置4は、動作可能な周辺機器の状態を取得する周辺状態取得部43を含む。周辺状態取得部43は、ロボット1の周りの周辺機器の状態が変化したことを取得する。周辺状態取得部43は、工作機械制御装置51の出力により、工作機械5の扉52の状態を取得する。

0055

動作範囲設定部41は、周辺状態取得部43が取得した現在の周辺機器の状態に基づいて動作可能範囲を設定することができる。例えば、工作機械5の扉52が開いている場合には、扉52の内部にロボット1が侵入することが許容されるために動作可能範囲が大きくなる。動作範囲設定部41は、現在の周辺機器の状態に基づいて動作可能範囲を設定する。この制御により、動作範囲設定部41は、現在の周辺機器の状態に応じて動作可能範囲を変化させることができる。この制御は、ロボット1が停止している期間中に実施することができる。または、この制御は、手動操作を実施している期間中に実施することができる。

0056

本実施の形態の周辺状態取得部43は、工作機械制御装置51から出力される扉52の状態の信号に基づいて周辺機器の状態を取得している。周辺状態取得部43は、この形態に限られず、ロボット制御装置2とロボット1の周りの周辺機器との通信信号に基づいて周辺機器の状態を取得することができる。周辺状態取得部43は、ロボット制御装置2の入力信号、出力信号、またはレジスタの値等を検出することができる。例えば、動作制御部21から工作機械5に送信される扉52を開く指令の信号に基づいて扉52の状態を取得することができる。または、工作機械5が扉52の状態を検出する検出器を含んでいる場合には、周辺状態取得部43は、検出器の信号に基づいて扉52の状態を取得することができる。

0057

更に、本実施の形態の周辺状態取得部43は、ロボット1に取り付けられているエンドエフェクタの状態を取得することができる。本実施の形態のハンド17は、爪部17aが開閉することによりハンド17の形状が変化する。爪部17aが開いた状態における動作可能範囲は、爪部17aが閉じた状態における動作可能範囲よりも小さくなる。このために、動作範囲設定部41は、エンドエフェクタの状態に基づいて、動作可能範囲を設定することができる。この制御により、動作範囲設定部41は、現在のエンドエフェクタの状態に応じて動作可能範囲を設定することができる。

0058

周辺状態取得部43は、動作制御部21から発信されるハンド17を開閉する信号に基づいてハンド17の状態を取得することができる。例えば、ワークWを把持する信号が発信されていない時には、動作範囲設定部41は、爪部17aを閉じた形状に基づいて動作可能範囲を算出することができる。また、ワークWを把持する信号が発信されているときには、動作範囲設定部41は、爪部17aがワークWを把持した形状に基づいて動作可能範囲を算出することができる。または、ハンド17が爪部17aの状態を検出する検出器を含んでいる場合には、周辺状態取得部43は、検出器の信号に基づいてハンド17の状態を取得することができる。

0059

図5に、本実施の形態におけるロボットの手動送り装置の制御のフローチャートを示す。図5に示す制御は、ロボット1の手動操作の前に開始することができる。また、作業者がジョグボタン32から手を放して、ロボット1の手動操作を停止したときに実施することができる。

0060

テップ81においては、手動操作が実施されているか否かを判別する。すなわち作業者が教示操作盤3のジョグボタン32を押しているか否かを判別する。ステップ81において手動操作を実施していない場合には、ステップ82に移行する。

0061

ステップ82において、干渉計算装置4は、現在のロボット1の状態を取得する。ステップ83において、干渉計算装置4は、動作可能範囲を算出して、算出した動作可能範囲を記憶する。この時に、周辺状態取得部43が周辺機器の状態を取得し、動作範囲設定部41が周辺機器の状態に基づいて動作可能範囲を設定しても構わない。このように、ロボット1の停止期間中に動作可能範囲を設定する。

0062

ステップ81において、手動操作を実施している場合には、ステップ84に移行する。ステップ84において、ロボット制御装置2の動作制御部21は、ロボット1の移動方向を干渉計算装置4に送出する。

0063

次に、ステップ85において、動作範囲設定部41は、動作可能範囲に基づいて、ロットの移動方向において、動作が許容される範囲を動作制御部21に送信する。

0064

ステップ86において、動作制御部21は、現在のロボット1の位置および姿勢が予め設定された速度にて駆動することが許容される範囲内であるか否かを判別する。ここでは、動作制御部21は、ロボット1の移動方向において動作が許容される距離が減速判定値未満であるか否かを判別する。

0065

ステップ86において、現在の位置および姿勢が許容される範囲内である場合には、ステップ87に移行する。ステップ87において、干渉計算装置4は、手動操作が完了しているか否かを判定する。本実施の形態では、作業者がジョグボタン32の押圧を停止したか否かを判定する。ステップ87において、手動操作が完了している場合には、この制御を終了する。ステップ87において、手動操作が完了していない場合には、ステップ88に移行する。

0066

ステップ88において、周辺状態取得部43は、現在の周辺機器の状態を取得する。ステップ89において、ロボット状態取得部42は、現在のロボット1の状態を取得する。

0067

次に、ステップ90において、動作範囲設定部41は、現在のロボット1の状態および周辺機器の状態に基づいて動作可能範囲を算出して、記憶部44に記憶されている動作可能範囲を更新する。そして、ステップ85に戻って、同様の制御が実施される。

0068

ステップ86において、ロボット1の現在の位置および姿勢が許容される範囲内にない場合には、ステップ91に移行する。

0069

ステップ91において、現在の位置が減速を実施する範囲内であるか否かを判別する。本実施の形態では、動作制御部21は、ロボット1の移動方向において動作が許容される距離が停止判定値未満であるか否かを判別する。動作が許容される距離が停止判定値以上である場合には、動作制御部21は、現在の位置が減速を実施する範囲内であると判別する。この場合には、ステップ92に移行して、動作制御部21は、ロボット1の速度を予め定められた手動操作の速度よりも低い速度に設定する。すなわち、動作制御部21は、ロボット1が動作する速度を低減する制御を実施する。この後に、次に、ステップ87に移行して、ロボット1の駆動を継続する。

0070

ステップ85からステップ92までの制御は、ロボット1が駆動している期間中に繰り返して実施することができる。ステップ85からステップ92までの制御は、予め定められた時間間隔ごとに行うことができる。または、ステップ85からステップ92までの制御は、ロボット1が予め定められた距離を移動するごとに実施することができる。

0071

ステップ91において、動作が許容される距離が停止判定値未満である場合に、動作制御部21は、現在の位置および姿勢がロボット1を停止させる範囲内であると判別することができる。この場合には、ステップ93に移行して、動作制御部21は、ロボット1の駆動を禁止する制御を実施する。すなわち、動作制御部21は、ロボット1を停止する。

0072

なお、ステップ92またはステップ93において、ロボットの動作速度を低減した場合やロボットを停止した場合には、例えば、ロボット制御装置2は、表示部に警告を表示する制御を実施することができる。

0073

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

0074

1ロボット
2ロボット制御装置
3教示操作盤
4干渉計算装置
5工作機械
6架台
15回転位置検出器
17ハンド
21動作制御部
32ジョグボタン
41動作範囲設定部
42ロボット状態取得部
43周辺状態取得部
44 記憶部
51工作機械制御装置
71限界位置

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