JPH01205207A - 教示データ修正方法 - 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、工業用ロボットに係り、特に、学習制御方
式の採用により、精度の高い教示データを得ることが可
能なオフライン教示システムに関するものである。

「従来の技術Ｊ 従来、この種のオフライン教示システムでは、ロボット
の本体部とは別に設けられたコンピュータ（演算装置）
において、教示データを適宜作成するようにしている。

すなわち、このようなオフライン教示システムでは、ワ
ークの形状を示すワーク形状データを予め記憶させてお
き、更に、該ワーク形状データに基づいて、オペレータ
がロボットを動作させるための教示データを適宜入力（
例えば、オペレータがデイスプレィ装置を見ながらタブ
レット等により人力）するようにしている。

そして、前記コンピュータに入力された教示データに基
づき、前記ロボットに対して繰り返し同一の動作を行わ
せるようにしている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記のようなオフライン教示システムでは、
コンピュータにおいて作成された教示データに基づいて
、ロボットに対し動作を行わせるようにしているが、実
際には、このようにして動作させた結果としてのロボッ
トの実軌道データと、目標軌道としての該教示データと
はかなり単離したものとなる。

これは、前記ロボットの負荷、サーボゲイン等に違いが
あるためであり、これによって、ロボットの実軌道が教
示データによって示される目標軌道に対してずれたもの
となり、希望する実軌道を得ることができなかった。

そして、このような目標軌道と実軌道とに差が生じた場
合には、ロボットが配置されているラインを長時間止め
て、例えば、該ロボットの制御盤により教示データを修
正することが行なわれ、これによって、作業能率の低下
を招来することになっていた。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって
、教示データに基づいて得られたロボットの位置フィー
ドバックデータから、コンピュータが新たな教示データ
を作成し、次いで、この新たな教示データに基づいて得
られたロボットの位置フィードバックデータから更に新
たな教示データを順次作成する、いわゆる学習制御方式
を採用し、これによって、該ロボットの実軌道を目標軌
道に近似させることが可能な精度の高い教示データを容
易に得ることができ、かつ、作業能率の向上を図ったオ
フライン教示システムを得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段」 この目的を達成するために、ロボットとは別に設けられ
た演算装置において作成した目標軌道を示す教示データ
に基づき、該ロボットを再生するようにしたオフライン
教示システムにおいて、前記ロボットに設けられた制御
盤からロボット再生時の位置フィードバックデータをサ
ンプリングするデータ収集機能と、このデータ収集機能
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
と、前記演算装置によって作成された目標軌道としての
教示データとに基づいて、前記演算装置に新たな教示デ
ータを作成さける教示データ編成機能とを設けるように
している。

「作用」 この発明によれば、まず、演算装置において作成した目
標軌道を示す教示データに基づいて、ロボットを駆動さ
せた場合に、該ロボットの駆動によって得られる実軌道
を示すデータ、つまり位置フィードバックデータを適宜
サンプリングするようにし、更に、サンプリングされた
位置フィードバックデータと、前記目標軌道を示す教示
データとに基づいて、前記演算装置が新たな教示データ
を順次作成するようにしている。

そして、この新たな教示データに基づいて、ロボットを
駆動させた場合に得られる実軌道を示す位置フィードバ
ックデータを適宜サンプリングし、該サンプリングされ
た位置フィードバックデータと、重犯目標軌道を示す教
示データとに基づいて、前記演算装置が、更に新たな教
示データを順次作成するようにしている。

そして、このような学習制御を一回あるいは数回行なっ
て、新たな教示データを順次作成することにより、ロボ
ットの実軌道を目標軌道に近づけることができる。

「実施例」 この発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説明す
る。

まず、第１図に符号Ｍで示すものは、コンピュータシス
テムの全体であり、符号Ｎで示すものは、ロボットシス
テムの全体である。

前記コンピュータシステムＭは、デイスプレィ装置ＩＡ
、キーボードＩＢ及び演算装置２などによって構成され
るコンピュータ３と、前記演算装置２にそれぞれ接続さ
れた、入力装置としてのタブレット４、記録装置として
のプリンタ５及びブロック６、記憶装置としてのフロッ
ピーディスク装置７とから構成されたものである。

そして、前記コンピュータシステムＭによって第３図に
「○」で示すように、基本目標軌道となる教示データの
作成が行われる（後述する）。

また、前記ロボットシステムＮは、基台８Ａ上のアーム
８Ｂ及び作業装置（図示路）を６軸を中心にサーボ制御
して、ワークＷに対して塗装などの作業を施すロボット
８と、該ロボット８の駆動を制御するロボット制御盤９
とから構成されたものであって、前記ロボット制御盤９
には、前記フロッピーディスク装置７で記憶された教示
情報（教示データ等）が、フロッピーディスクＤを介し
て伝達されるようになっている（前記ロボット制御盤９
の機能は以下の工程（２）において後述する。）そして
、前記ロボットシステムＮによって、第３図に「×」で
示すような教示データに基づいく実軌道データ（位置フ
ィードバックデータ）が得られるようになっている（後
述する）。

なお、この第３図において、横軸は時間ｔ１縦軸θ１は
ポイント「○」「×」の位置を示す例えば、ｉ軸の座標
を示している。

また、前記ロボットシステムＮでは、ロボット８の配置
が一台に限定されず、複数台配置される場合がある。

次に、前記コンピュータシステムＭ１前記ロボットシス
テムＮの機能について、第２図〜第５図を参照しつつ行
程類に説明する。以下の説明において示すステップＳは
、第５図のフローチャートに対応する。

（１）前記コンピュータシステムＭでは、タブレット４
からの入力によって、ワークＷの形状を示すワーク形状
データを予め認識させておき、更に、該ワーク形状デー
タに基づいて、オペレータがロボット８を動作させるた
めの基本目標軌道（（２）で後述する）としての教示デ
ータを、例えば、デイスプレィ装置１を見ながらタブレ
ット４等により（ポイント毎に）入力する。これらポイ
ント毎に入力した教示データを第４図に「○」で示す。

また、前記教示データは、演算装置２によって、フロッ
ピーディスク装置７内のフロッピーディスクＤにおける
領域Ｅ、に書き込まれる（ステップ■）。

（２）前記フロッピーディスクＤは、ロボットシステム
Ｎ側のロボット制御盤９におけるフロッピーディスク装
置９Ａに受は渡されて（ステップ２　）、前述した領域
Ｅ１からその教示データを読み出す。

この教示データは、第２図に符号９Ｂで示す教示データ
記憶メモリに記憶され、更に、符号９Ｃで示す補間演算
手段によって、前記教示データにおける各ポイント間が
、一定周期毎に円弧あるいは直線で補間される（以下、
この補間演算手段９Ｃによって補間された（１）の教示
データを基本目標軌道Ｖということにする）。補間周期
は一般にＴｓより小で事実上時間的に連続な波形で第３
図で示す教示点「○」を結ぶ実線のようになる。

そして、前記補間演算手段９Ｃによって作成された基本
目標軌道Ｖに基づいて、符号９Ｄで示すロボット駆動手
段が、ロボット８を６軸で駆動さ仕るべくサーボ制御を
行う（ステップ３）。

そして、前記ロボット８が駆動した結果得られる実軌道
の軌跡つまり位置フィードバックデータは、サンプリン
グ手段９Ｅによって、第３図「×」で示されるように一
定周期Ｔｓ毎に位置フィードバック記憶メモリ９Ｆに書
き込まれ、更に、前記フロッピーディスクＤの領域Ｅ、
に書き込まれる。

なお、前記実軌道を示すポイントの周期Ｔｓは、ロボッ
ト８の動的な遅れ時間とほぼ同じに設定されている。

また、前記フィードバック記憶メモリ９Ｆに書き込まれ
るべく実軌道データが、該フィードバック記憶メモリ９
Ｆの容量を越えた場合には、前記フロッピーディスク装
置９Ａに自動的に順次送られるようになっている。

（３）前記フロッピーディスクＤに書き込まれた実軌道
データは、コンピュータシステムＭ側のフロッピーディ
スク装置７に受は渡された上で読み出され（ステップ４
）、かつ、演算装置２において一定の演算が施される（
ステップ５）。

ずなわら、まず前記フロッピーディスクＤの領域Ｅ１か
ら教示データが読み出され、補間演算されて第４図の「
口」で示されるような一定周期ＴＳ毎の目標軌道データ
が生成される。次に、フロッピーディスクＤの領域Ｅ、
から位置フィードバックデータが読み出され一定周期Ｔ
ｓ毎に目標軌道「口」と位置フィードバックデータ「×
」とから演算され、かつ、Ｔｓで示す周期に設定された
ポイント「・」からなる軌道データ（新たな教示データ
）が作成される（ステップ７）。

なお、ステップ６、ステップ８については後述する。

次に、上記行程（３）で行われた演算法則について説明
する。

まず、行程（１）及び行程（２）において設定された基
本目標軌道としての教示データをθ’ｄ（ｋ　）とし、
行程（２）において得られた実軌道としての位置フィー
ドバックデータをθ１（ｋ）とすると、これら教示デー
タθ’ｄ（ｋ　）及び位置フィードバックデータθ１（
ｋ）から、軌道データθ’ｖ（ｋ）が、以゛下の学習制
御アルゴリズムに基づいて算出される。

すなイつち、 但し、上記の式において、 ｉ；　軸番号（ｉ＝１＝ｉｅ、なお、６軸の場合は、ｉ
＝１〜６） ｋ；　ポイント番号（ｋ＝０〜ｋｅ、なお、ポイント番
号ｋｅは一軌道データ群におけろ全ポイント数を示す。

） また、Ｔｓ−ｋｅは教示データ（軌道データ）に基づく
再生時間を示す。

ｊ；　演算回数 Ｋｊ；補正演算係数 上記学習制御アルゴリズムでは、ｋ＝０、ｋ＝１、に＝
２．に＝３、・・、ｋ＝ｋｅで示すタイミングにおいて
、基本目標軌道を示す教示データのポイント（第４図に
○・口で示す）と、実軌道を示す位置フィードバックデ
ータのポイント（第４図に×で示す）との差をそれぞれ
算出し、更に、これらの差を、基準となるタイミングを
起点（まず、ｋ＝ｏから始め、以後、ｋ＝１．２、・・
、ｋｅと進む）として、定数Ｋｊを乗じた上で、ｊｅで
示す回数分順次加え、更に、これによって得られた値を
、各タイミングにおける基本目標軌道としての教示デー
タに加味する。

そして、このようなアルゴリズムによって、第４図に「
・」で示すように、ｋ＝０、ｋ＝１、ｋ−２、ｋ＝３、
・・、ｋ＝ｋｅで示すタイミングにおいて、ロボット８
の実軌道を基本目標軌道に近似させてなる、軌道データ
としてのポイントを、ｋ＝０、ｋ＝１．に＝２、ｋ＝３
・・で示す順に適宜算出することができる。

すなわち、このような学習制御を一回あるいは数回行な
うことによって、ロボット８の実軌道を目標軌道に近似
させてなる、軌道データを順次作成することができる（
ステップ７）。

なお、２回目以降は学習制御アルゴリズムの式の右辺第
１項θ’ｄ（ｋ）は−回前の軌道データを用いる。

なお、上記学習制御アルゴリズムにおいて、演算回数ｊ
ｅ及び補正演算係数Ｋｊは、各ロボット８における個々
の動特性に基づいて適宜決定される。

また、前記「・」で示す軌道データの作成では、教示デ
ータを構成するポイント「Ｏ」「口」と、位置フィード
バックデータを構成するポイント「×」（実軌道データ
）との誤差平均Ｅｉ（以下に示す式によって算出）があ
る定数、Ｘ以下になるまで行う（ステップ６）（ステッ
プ２〜７で示すループ）。

Ｋｅ　　　　ｋＪ そして、前記式によって算出された誤差平均Ｅｉが定数
Ｘ以下になった場合には、該算出に使用された軌道デー
タ（ステップ７で作成したもの）を新たな教示データと
して設定し、また、ステ・ツブ２〜７で示すループを経
由しなかった場合には、ステップｌで作成した教示デー
タをそのまま設定する（ステップ８）。

なお、このような軌道データの作成にあたっては、ステ
ップ２及びステップ４で示すように、フロッピーディス
クＤを通じて該軌道データ、位置フィードバックデータ
の受は渡しが行われる。

また、上記のオフライン教示システムでは、フロッピー
ディスクＤを介してロボットンステムＮとの間で、教示
データ、軌道データ及び位置フィードバックデータの受
は渡しを行ったが、これに限定されず、電話回線、赤外
線、電磁波等を使用した通信手段によってデータの受は
渡しを行っても良い。

以上説明したように、上記のオフライン教示システムに
よれば、まず、演算装置２において作成した目標軌道を
示す教示データ（第３図の○参照）に基づいて、ロボッ
ト８を駆動させた場合に、該ロボット８の駆動によって
得られる位置フィードバックデータ（第３図の×参照）
を適宜サンプリングするようにし、更に、前記サンプリ
ングされた位置フィードバックデータと、前記基本目標
軌道を示す教示データとに基づいて、前記演算装置２が
軌道データ（新たな教示データ）（第４図の・参照）を
順次作成するようにした。

そして、前記軌道データに基づいて、ロボットを駆動さ
せた場合に得られる実軌道を示す位置フィードバックデ
ータを適宜サンプリングし、該サンプリングされた位置
フィードバックデータと、前記目標軌道を示す教示デー
タと、基本目標軌道とに基づいて、前記演算装置が、新
たな軌道データ（新たな教示データ）を順次作成するよ
うにした。

すなわち、このような学習制御を一回あるいは数回行な
って、新たな軌道データを順次作成することにより、ロ
ボットの実軌道を基本目標軌道に近ずけることができ、
これによって、極めて精度の高い教示データを得ること
ができる。

また、前記新たな軌道データの作成は、学習制御を数回
行えば得られるものであるので、実質的にラインを停止
させる時間が少なくて済み、作業能率の向上を図ること
ができる。

また、このような学習制御による軌道データの作成は、
ロボット毎に行うことができるので、ロボットの負荷、
サーボゲイン等の違いによる動特性の影響を排除するこ
とができる。

なお、上述したような学習制御により軌道データを作成
する場合に、ロボット制御盤９に必要な最低限の機能は
、フロッピーディスクＤから教示データを読み出す機能
と、位置フィードバックデータのサンプリング機能と、
該位置フィードバックデータをフロッピーディスクＤに
記憶させる機能であるので、通常使用されているロボッ
ト制御盤９を十分適用することができる。

また、前記ロボット制御盤９には、サンプリングした位
置フィードバックデータを一時記憶するメモリが設けら
れているが、このメモリの記憶容量は、該位置フィード
バックデータを順次フロッピーディスクＤに記憶させる
ようにする、または通信手段によってコンピュータに順
次転送することによって、少ないものとすることが可能
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、教示デ
ータに基づいて、ロボットを駆動させた場合に、該ロボ
ットの駆動によって得られる実軌道を示す実軌道データ
、つまり位置フィードバックデータを適宜サンプリング
するようにし、更に、前記サンプリングされた位置フィ
ードバックデータと、前記目標軌道を示す教示データと
に基づいて、演算装置が新たな教示データを順次作成す
るようにしている。

そして、このような学習制御を一回あるいは数回行なっ
て、新たな教示データを順次作成することにより、ロボ
ットの実軌道を目標軌道に近ずけることができ、これに
よって、極めて精度の高い教示データを得ることができ
る。

また、前記新たな教示データの作成は、学習制御を数回
行えば得られるものであるので、実質的にラインを停止
させる時間が少なくて済み、作業能率の向上を図ること
ができる。

また、このような学習制御による教示データの作成は、
ロボット毎に行うことができるので、ロボットの負荷、
サーボゲイン等の違いによる影響を排除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実ｕＪを示す図であって、
第１図はオフライン教示システムの全体を示す図、第２
図はロボット制御盤を示すブロック図、第３図は目標軌
道としての教示データと実軌道データとの関係を示すグ
ラフ、第４図は目標軌道としての教示データと、実軌道
データと、学習制御によって作成した新たな教示データ
との関係を示すグラフ、第５図は新たな教示データを作
成するためのフローチャートを示す図である。 Ｍ・・・・・・コンピュータシステム （教示データ編成機能） Ｎ・・・・・・ロボットシステム （データ収集機能） ８・・・・・・ロボット、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ロボットとは別に設けられた演算装置において作成し
   た目標軌道を示す教示データに基づき、該ロボットを再
   生するようにしたオフライン教示システムにおいて、 前記ロボットに設けられた制御盤からロボット再生時の
   位置フィードバックデータをサンプリングするデータ収
   集機能と、 このデータ収集機能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と、前記演算装置によって作成され
   た目標軌道としての教示データとに基づいて、前記演算
   装置に新たな教示データを作成させる教示データ編成機
   能とから構成されていることを特徴とするオフライン教
   示システム。