JPH01205206A - 工業用ロボット - Google Patents

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」 この発明は、教示用ロボットと生産ライン上に位置する
作業用ロボットとを有する工業用ロボットに係わり、特
に、これら教示用ロボットと作業用ロボットとの動的特
性が必ずしも一致しないような場合に用いられて好適な
工業用ロボットに関するものである。

「従来の技術」 従来、生産ライン上に位置する作業用ロボットとオフラ
イン状態にある教示用ロボット又はオフライン教示シス
テム中のモデルロボットを用いて教示データを作成し、
この教示データに基づいて前記作業用ロボットに作業を
行わせる際には、これら教示用・ポットと作業用・ｋッ
トとにプ・ダラム変換装置を接続して前記教示データを
作業用ロボットに適したものに変換することが行われる
ことがある。

このプログラム変換装置は、前記教示用ロボット又はモ
デルロボットと作業用ロボットとの器差修正及びロボッ
トとワーク（被作業物）との相対位置関係の補正を行う
ものである。この場合、前記プログラム変換装置は、教
示時における教示用ロボットの静的軌道と再生時におけ
る作業用ロボットの静的軌道とが一致するように教示デ
ータを変換していた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記従来のプログラム変換装置において
は、教示用ロボットと作業用ロボットとの静的軌道をそ
れぞれ一致させるようなデータ変換を行っていたので、
これら教示用ロボットと作業用ロボットとの動的特性の
差異については考慮がされていなかった。従って、教示
用ロボットと作業用ロボットとの動的特性が異なる場合
には、動作速度が速くなると再生時の軌道が教示時の軌
道からずれてしまう現象が発生していた。このため、教
示時において教示用ロボットの動作速度や動作環境に制
限を設けるようなことも行われていたが、このような制
限を設けることにより教示時あるいは再生時における作
業能率の向上を望みにくい状況にあった。また、作業時
にはライン上において作業用ロボットの実軌道を作業員
が監視する必要が生じると共に、実際に再生時の軌道が
教示時の軌道からずれた場合には、生産ラインを一且停
止させてから作業用ロボットのデータを修正・変更する
ため、生産ラインを長時間に互って停止しなければなら
ず、大変非能率的だった。

一方、この現象を回避するために、教示用ロボットの動
的特性を作業用ロボットのそれと一致させた場合、動的
特性が異なる作業用ロボットが生産ライン上に複数存在
する時には、これら動的特性が異なる作業用ロボット毎
に異なるデータを複数作成せねばならず、これも大変非
能率的であった。

この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、教示
時において作業用ロボットの動的特性や環境等を考慮す
ることなく教示データを作成でき、かつ、教示時の軌道
に基づいて再生時の軌道を精度良く再現することのでき
る工業用ロボットの実現を目的としている。

「課題を解決するための手段」 そこで、この発明では、教示用ロボットと、生産ライン
上に位置する作業用ロボットと、前記教示用ロボットと
作業用ロボットとに接続され、前記教示用ロボットの位
置フィードバックデータを作業用ロボット用のデータに
変換するプログラム変換装置とを有する工業用ロボット
において、前記プログラム変換装置に、前記作業用ロボ
ット用のデータにより再生された作業用ロボットの位置
フィードバックデータに基づいて前記作業用ロボット用
のデータを修正する演算手段を設けることで前記課題を
解決している。

「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第２図は、この発明の工業用ロボットを第
１図に示すようなワーク（被作業物）の塗装を行う塗装
システムに適用した実施例を示す図である。まず、この
実施例の工業用ロボットの全体構成について第１図を参
照して説明すれば、この工業用ロボットは、教示用に設
けられてｍ次の自由度を有するマザーロボット（教示用
ロボット）１と、このマザーロボット１に接続されてマ
ザーロボット１の制御を行う教示装置３と、生産ライン
上に設けられ、前記マザーロボットｌと同一の自由度を
有する第１及び第２塗装用ロボツト（作業用ロボット）
５．８と、これら塗装用ロボット５．８にそれぞれ接続
されてこれらの制御を行う作業装置６．９と、教示装置
３及び作業装置６．９にそれぞれ通信手段（第１図では
図示略）を介して接続され、これら教示装置３及び作業
装置６．９との間でデータの授受を行うと共に、教示装
置３から得られた教示データを塗装用ロボット５．８に
即して変換するプログラム変換装置４とから構成されて
いる。なお、この実施例では、プログラム変換装置４と
して可搬性に優れたいわゆるラップトツブ型パソコンを
用いており、表示部４ａ及び本体たる演算処理部４ｂか
ら構成されている。また、第１及び第２塗装用ロボツト
５、８により作業が行われるワーク７、ｌＯには、マザ
ーロボットｌによる教示時に用いられるワーク２と同−
又は相似形のワークが用いられる。

次に、各部の構成について第２図を参照して説明する。

前記教示装置３では、教示データ記憶手段１１゜補間演
算手段１２及びロボット駆動用信号出力手段１３が直列
に接続され、このロボット駆動用信号出力手段１３の出
力はマザーロボット１に供給されている。マザーロボッ
トｌからの位置フィードバックデータはサンプリング手
段１４でサンプリングされた後、位置フィードバックデ
ータ記憶手段１５に入力される。この位置フィードバッ
クデータ記憶手段１５の出力は通信手段１６に供給され
ている。

また、前記演算処理部４ｂでは、通信手段１７、教示デ
ータ記憶手段１９及び教示データ変換手段２０が直列に
接続され、この教示データ変換手段２０からの出力は切
換スイッチ２１に入力されている。切換スイッチ２工の
Ｃ端子は第２仮想目標軌道データ記憶手段２５に接続さ
れる一方、ｂ端子は学習制御演算手段２２に入力されて
いる。第２軌道データ記憶手段２５かもの出力は第１仮
想目標軌道データ記憶手段２４及び補助記憶手段２６に
入力され、第１目標データ記憶手段２４は前記学習制御
演算手段２２に接続されている一方、第２記憶手段２５
及び補助記憶手段２６は切換スイッチ２７のＣ端子及び
ｄ端子にそれぞれ接続されている。そして、この切換ス
イッチ２７は通信手段１８に接続されると共に、この通
信手段１８には位置フィードバックデータ記憶手段２３
が接続され、この位置フィードバックデータ記憶手段２
３も前記学習制御演算手段２２に接続されている。

また、前記作業装置６．９の構成はそれぞれ同一であり
、例として第１塗装用ロボツト５に接続される作業装置
６について説明すれば、この作業装置６では、通信手段
２８からの出力は直列に接続された教示データ記憶手段
２９、補間演算手段３０及びロボット駆動信号出力手段
３１の記憶手段２９側に入力され、かつ、ロボット駆動
信号出力手段３１の出力は第１塗装用ロボツト５に供給
されている。一方、第１塗装用ロボツト５からの位置フ
ィードバックデータはサンプリング手段３２によりサン
プリングされた後、位置フィードバックデータ記憶手段
３３に入力される。さらに、この位置フィードバックデ
ータ記憶手段３３も前記通信手段２８に接続されている
。

そして、前記教示装置３の通信手段１６と演算処理部４
ｂの通信手段１７、及び演算処理部４ｂの通信手段１８
と作業装置６（又は作業装置９）の通信手段２８とは通
信用ケーブル等を介してそれぞれ接続されており、これ
により、教示装置３と演算処理部４ｂ、及び演算処理部
４ｂと作業装置６．９の間は相互に通信可能とされてい
る。

次に、第１図ないし第３図を参照して、前記構成を有す
る工業用ロボットの動作について説明する。

まず、ダイレクトティーチング又はオフラインティーチ
ングにより、マザーロボット１がワーク２を塗装するよ
うな教示データを作成する。この教示データは、マザー
ロボット１のそれぞれの姿勢毎の各自由度の位置データ
θ。、（ｉ＝１〜ｍ：自由度）及びある姿勢から次の姿
勢までのマザーロボット１の動作時間ΔＴによって構成
されており、離散的な値である。この教示データは、教
示装置３内の教示データ記憶手段ｌｌ内に記憶される。

次に、マザーロボット１から教示データを送出する際に
は、教示データ記憶手段１１から順次教示データを読み
出し、これを補間演算手段１２により補間演算してマザ
ーロボットｌが動作可能な連続的な値に変換する。変換
後のデータは、ロボット駆動用信号出力手段１３を介し
てマザーロボットｌに供給され、マザーロボットｌはこ
のデータに基づいて動作を行う。この時のマザーロボッ
ト１の位置フィードバックデータはサンプリング手段１
４により一定時間間隔ΔＴ、毎の離散的な値にサンプリ
ングされ、位置フィードバックデータ記憶手段１５に記
憶される。ここで、この実施例では、前記サンプリング
手段１４のサンプリング間隔ΔＴ、がマザーロボット１
の動的な時間遅れと同程度の値に設定されているので、
サンプリング手段１４によってサンプリングされた位置
フィードバックデータはマザーロボットｌの連続的な動
作を表している。そして、位置フィードバックデータ記
憶手段１５に位置フィードバックデータが記憶されると
、このデータは通信手段１６．１７を介してプログラム
変換装置４の演算処理部４ｂに転送される。

教示装置３から転送されてきたマザーロボット１の位置
フィードバックデータは、通信手段１７を介してプログ
ラム変換装置４の演算処理部４ｂ内にある教示データ記
憶手段１９に記憶される（第３図中ステップ５Ｐ２）。

次に、この記憶手段１９内に記憶されたマザーロボット
１の位置フィードバックデータは、塗装用ロボット５．
８により塗装作業を行う際に読み出されて、教示データ
変換装置２０において、予め記憶されている塗装用ロボ
ット５．８の諸元、作業環境データに基づいて、これら
塗装用ロボット５．８に直接的に適用可能な教示データ
θ＋（ｉ　＋ｊ）（＋　−１＝ｍ　：自由度、ｊ＝ｏ〜
！、：教示データ数）に変換される（第３図中ステップ
５Ｐ３）。なお、前述の如く、動作時間が十分遅い場合
には、この教示データθ１（１１ｊ）によってマザーロ
ボットｌと同じ動作を塗装用ロボット５．８にさせるこ
とができる。

教示データ変換装置２０から最初に教示データが出力さ
れる時には（第３図中ステップ５Ｐ２の判断がＹＥＳで
あれば）、切換スイッチ２１はＣ端子に接続され、これ
により前記教示データが第２仮想目標軌道データ記憶手
段２５に格納される（第３図中ステップ５Ｐ７）。この
時の軌道データ記憶手段２５に格納される教示データを
θｅ（＋＋ｊ）（ｉ　＝　ｌ”ｍ　：自由度、ｊ−０〜
１．：教示データ数）とする。この状態ではθ１（１１
３）−θ８（Ｉ、ｊ）である。

第２軌道データ記憶手段２５に格納された教示データθ
Ｂ（ＩＩＪ）は、第１仮想目標軌道データ記憶手段２４
及び補助記憶手段２６に転送される。

この実施例では補助記憶手段２６にフロッピーディスク
、ハードディスク等を記憶媒体とするディスクドライブ
が用いられており、前記教示データθＢ（ｉ、ｊ）が複
数回転送されてきても、その転送順序を記憶し、かつ読
み出し時に区別して読み出せるような構成となっている
。一方、第１軌道データ記憶手段２４は、前記教示デー
タθｍ（１１ｊ）が複数回転送されてくると、過去に転
送されてきたデータを蓄えておくことができず、最新の
データのみをθＡ（ｉ、ｊ）（−θ＋ｉ（ｉ、ｊ）とし
て記憶する（第３図中ステップ５Ｐ９）。まｔ；、第２
軌道データ記憶手段２５に格納された教示データは、切
換スイッチ２７がＣ端子に接続されることで、通信手段
１Ｂ、’２８を介して作業装置６（あるいは作業装置９
）にも転送される（第３図中ステップ５Ｐ８）。なお、
これら作業装置６．９及び演算処理部４ｂ間のデータ転
送及び後述する塗装用ロボット５．８の動作に対する各
演算処理はそれぞれ別個に行われるものである。

演算処理部４ｂから転送されてきた教示データθＢ（Ｉ
ＴＪ）は、通信手段２８を介して作業装置６．９内にあ
る教示データ記憶手段２９に記憶される。

次に、この記憶手段２９内に記憶された教示データが順
次読み出され、これが補間演算手段３０により補間演算
されてマザーロボット１が動作可能な連続的な値に変換
される。変換後のデータは、ロボット駆動用信号出力手
段３１を介して塗装用ロボット５．８に供給され、塗装
用ロボット５．８はこのデータに基づいて動作を行う。

この時の塗装用ロボット５．８の位置フィードバックデ
ータは、サンプリング手段３２により前記教示装置３内
のサンプリング手段１４と同一の時間間隔ΔＴ、毎の離
散的な値にサンプリングされ、位置フィードバックデー
タ記憶手段３３に記憶される。

この位置フィードバックデータ記憶手段３３内に記憶さ
れる塗装用ロボット５．８の位置フィードバックデータ
をθ（１１Ｊ　Ｘ＋　−ｉ−ｍ　：自由度、ｊ−ｏ〜！
、：教示データ数）とする。

そして、位置フィードバックデータ記憶手段３３に位置
フィードバックデータθ（ｉ、ｊ）が記憶されると、こ
のデータは通信手段２８．１８を介してプログラム変換
装置４の演算処理部４ｂに転送され、演算処理部４ｂ内
の位置フィードバックデータ２３に記憶される（第３図
中ステップ５Ｐ５）。これに伴い、切換スイッチ２１が
ｂ端子に接続されることで、教示データ変換手段２０内
の教示データθ１（ＩＴＪ）が学習制御演算手段２２に
入力される一方、位置フィードバックデータ記憶手段２
３から位置フィードバックデータθ（＋、ｊ）が入力さ
れ、さらに第１軌道データ記憶手段２４から教示データ
θＡ（１＋ｊ）が入力される。

学習制御演算手段２２では、下式に示すような学習制御
演算が行われる（第３図中ステップ５Ｐ６）。

θ１ｌ（ｉ、ｊ）＝θＡ（ｉ、ｊ）十Σ”Ｋ（ｉ、ｋ）
・（θ＋（ｔ　ｊ　３　＋ｋ　）−〇（ｉ、ｊ＋ｋ））
ただしｉ＝１〜ｍ：自由度、ｊ−ｏ〜１．：教示データ
数である。補正係数Ｋ（ｉ　、ｋ）（ｋ　＝　Ｏ〜に、
）は各塗装用ロボット５．８毎に決められている定数で
あり、予め学習制御演算手段２２内に記憶されている。

そして、この演算結果たる教示データθＢ（ＩＩＪ）は
第２仮想目標軌道データ記憶手段２５に記憶され、さら
に第１仮想目標軌道データ記憶手段２４及び補助記憶手
段２６にも記憶される。

以下、この演算結果たる教示データθＩｔ（ＩＩＪ）に
基づいて塗装用ロボット５．８の動作を行うと共に、こ
れら塗装用ロボット５．８からの位置フィードバックデ
ータに基づいて教示データθｓ（ｔ。

ｊ）の修正演算を学習制御演算手段２２により行い、予
め指定した回数だけ塗装用ロボット５．８の動作を行う
か、又はθ＋（ｉ、ｊ）−θ（ｉ、ｊ）が予め定めてお
いた微少値Δθεより小さくなるか、あるいはθＩＩ（
ｉ、ｊ）　［ｎ　−１回目］−θＩＩ（ＩＩｊ）［ｎ回
目］が予め定めておいた微少値Δθ、ε　より小さくな
るまで以上の動作を繰り返す。そして、この時の教示デ
ータを塗装用ロボット５．８への指令値として定め、こ
れに基づいて塗装用ロボット５．８を動作させれば良い
のである。

ここで、前記位置フィードバックデータθ（＋。

ｊ）が振動しなからθ１（ｉ、ｊ）に近付く場合、ある
いは振動してθＩ（ＩＩＪ）に近付くことなく発散する
ような場合には、前記演算式を用いずに、１周期の動作
毎の前記塗装用ロボット５．８の各軸のデータから次式
に示すような評価関数を計算する。

そして、この評価関数Ｅが最も小さな値を取る時の教示
データθＢ（ｉ、ｊ）を前記指令値として選択すれば良
い。なお、この指令値の選択は、各動作毎の評価関数Ｅ
の値を前記プログラム変換装置４の表示部４ａに表示し
、オペレータにより適宜選択させれば良い。

なお、この発明の工業用ロボットは、その細部が前記実
施例に限定されず、種々の変形例が可能である。−例と
して、前記実施例ではプログラム変換装置４に可搬性に
優れたいわゆるラップトツブ型パソコンを用いているの
で、マザーロボット１及び教示装置３を含む教示システ
ムの設置場所と生産ラインの設置場所とが離れている場
合には、マザーロボットｌからの位置フィードバックデ
ータを一旦演算制御部４ｂ内の教示データ記憶手段１９
内に格納してから、通信手段１６．１７間を切り離して
オフライン状態とし、プログラム変換装置４を生産ライ
ンにまで移動してから通信手段１８．２８間を接続して
も良い。また、通信手段１６．１７．１８間を電話回線
を通じて接続しても良いことは勿論である。さらに言え
ば、通信手段１６の代わりに教示装置３にフロッピーデ
ィスクドライブ等の補助記憶手段を設け、通信手段を介
さずにデータの授受を行っても良い。

また、前記塗装用ロボット５．８の個数は２台に限定さ
れず、より多数台のロボットが存在してもこれらを別個
に制御することは可能である。さらには、前記プログラ
ム変換装置４の演算処理部４ｂを教示装置３側と作業装
置６．９側とに分割して設けることもできる。この場合
、教示装置３側に設けられる演算処理部４ｂには学習制
御演算機能を必要としない。

さらに言えば、特別にマザーロボット１を設けることな
く、生産ライン上の塗装用ロボットのうちの１つをマザ
ーロボットとして使用しても良く、またマザーロボット
ｌを設けずに、オフラインの教示用モデルの動作から前
記位置フィードバックデータを得ても良い。そして、当
然のことであるが、この発明の工業用ロボットはその適
用範囲が塗装作業に限定されず、種々の作業を行うため
のロボットとして適用可能である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、作業用
ロボット用のデータにより再生された作業用ロボットの
位置フィードバックデータに基づいて前記作業用ロボッ
ト用のデータを修正する演算手段が設けられているので
、教示用ロボットで作成された目標軌道と同一の軌道を
作業用ロボットが実行できるような指令値を自動的に精
度良く作成することができる。これにより、教示用ロボ
ットの動作速度や動作環境等に何等制限を設けることな
く教示データを作成することができ、かつ、再生時にお
いて作業用ロボットのためにラインを一旦停止してデー
タを修正・変更する必要がなくなるため、教示時及び作
業時における能率性を格段に向上させることができる。

しかも、ライン上で作業員が作業用ロボットの実軌道を
確認する必要がないため、作業員の安全性をも確保する
ことができる。さらに、各作業用ロボットの位置フィー
ドバックデータに基づいて教示データを修正しているの
で、動的特性の異なる作業用ロボットについて同一の教
示データに基づいて一度に教示することができ、この面
からも能率性が大変向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図はこの発明の一実施例である工業用
ロボットを示す図であって、第１図はその全体を示すブ
ロック図、第２図は教示装置、プログラム変換装置及び
作業装置の内部構成を示すブロック図、第３図はこの発
明の一実施例である工業用ロボットの動作を説明するた
めのフローチャートである。 ｌ・・・・・・マザーロボット（教示用ロボット）、４
・・・・・・プログラム変換装置、５．８・・・・・・
塗装用ロボット（作業用ロボット）、２２・・・・・・
学習制御演算手段（演算手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 教示用ロボットと、生産ライン上に位置する作業用ロボ
   ットと、前記教示用ロボットと作業用ロボットとに接続
   され、前記教示用ロボットの位置フィードバックデータ
   を作業用ロボット用のデータに変換するプログラム変換
   装置とを有する工業用ロボットであって、前記プログラ
   ム変換装置には、前記作業用ロボット用のデータにより
   再生された作業用ロボットの位置フィードバックデータ
   に基づいて前記作業用ロボット用のデータを修正する演
   算手段が設けられていることを特徴とする工業用ロボッ
   ト。