JPH01211104A - 工業用ロボツト - 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、オフライン教示装置と複数台の作業用ロボ
ットとを有する工業用ロボットに係わり、特に、これら
作業用ロボット間の干渉あるいは作業用ロボットと周辺
環境との干渉を有効にチエツクしうる工業用ロボットに
関するものである。

「従来の技術」 複数台のロボットに所定動作を行わせる教示プログラム
を、これらロボットからオフライン状態にあるオフライ
ン教示装置で作成する場合、これらロボット間の干渉及
びロボットとワーク（披作業物）、天井や壁等の周辺環
境との干渉を事前にチエツクする必要がある。このため
、各ロボットについて教示プログラムを作成した後、オ
フライン教示装置により複数台のロボットの動作をシミ
ュレートして重連した干渉状態の検査をし、干渉か起こ
るような場合には教示プログラムを適宜修正・変更する
ことが行われる。

従来のオフライン教示装置においては、相隣合うロボッ
トどうしの干渉状態の検査とロボット及び周辺環境の干
渉状態の検査とは別個に行われていた。また、各ロボッ
トと前記教示プログラムとの組合せは操作員が任意かつ
個別に設定しており、さらに、これら教示プログラムの
開始時刻は全てのロボットにおいて同時であった。

「発明が解決しようとする課題」 しかしなか、ら、前記従来のオフライン教示装置におい
ては、相隣合うロボットどうしの干渉状態のチエツクや
ロボット及び周辺環境の干渉状態のチエツクは個別にで
きても、これらを同時にチエツクすることができず、し
かも、複数台のロボットのうちから１台のみを選択して
、これについての干渉状態のチエツクをすることができ
なかった。

また、各ロボットと前記教示プログラムとの組合せは操
作員により設定され、さらに教示プログラムの開始時刻
は全てのロボットにおいて同時であるため、ロボットの
相互動作の選択の幅が狭い。

従って、ロボットどうしあるいはロボットと周辺環境と
の間に干渉が起こった場合に、これを柔軟にかつ迅速に
回避することが困難であった。

「課題を解決するための手段」 そこでこの発明は、以下に挙げる構成を採用することで
前記課題を解決している。

すなわち、この発明の工業用ロボットは、複数台の作業
用ロボットとこれら作業用ロボット用の教示プログラム
を作成するオフライン教示装置とを具備し、 前記オフライン教示装置に、教示データや各種条件等を
人力する入力装置と、教示プログラムやデータ等を記憶
する記憶装置と、教示プログラム再生時の前記作業用ロ
ボットどうしあるいは作業用ロボット及び外部環境の干
渉状態の検査を行う演算装置とを設けると共に、 前記演算装置に、前記干渉状態の検査時に少なくとも１
台の作業用ロボットを選択するロボット選択手段と、作
業用ロボットの周辺環境を設定する設定手段と、前記選
択された作業用ロボットとこれに隣接する作業用ロボッ
トあるいは前記周辺環境との干渉状態の検査を行う検査
手段と、前記干渉状態検査時にこれら複数台の作業用ロ
ボットの教示プログラムの開始時刻をそれぞれ設定する
開始時刻設定手段と、前記干渉状態検査時に各作業用ロ
ボットが再生する教示プログラムを選択するプログラム
選択手段とを設けたことを特徴とするものである。

「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３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る。これら図において、前記一
実施例たる工業用ロボットは、実ライン上に列設された
複数台（この実施例ではｎ台）の作業用ロボット８−１
、・・・、ｌｎと、これら作業用ロボット８−Ｉ、・・
・にそれぞれ接続されたロボット制御盤１．、・・・、
９−ｎと、作業用ロボット８−１、・・・とオフライン
状態で設置され、これら作業用ロボット８−い・・・用
の教示プログラムを作成するオフライン教示装置ｌとか
ら構成されている。

前記オフライン教示装置Ｉは、外部記憶用筆データ入出
力用フレキシブルディスク装置２と、教示装置Ｉ操作用
兼データ入力用デジタイザ３と、データ処理用演算装置
４と、ＣＲＴ等から構成される演算結果等表示用デイス
プレィ５と、演算結果等出力用プリンタ６と、図形出力
用Ｘ−Ｙプロッタ７とから構成されている。

一方、作業用ロボット８−１、・・、ｌｎは、第２図な
いし第３図に示すような全て同一構成の垂直多関節型６
軸ロボツトであり、支持台９上面には基台ＩＯが旋回自
在に設けられている。また、基台ＩＯの上面には、垂直
アーム！１の下端部が関節Ｂを介して回動自在に支持さ
れ、この垂直アームＩＩの上端部には、関節Ｅを介して
水平アーム１２の基端部が回動自在に支持されている。

この場合、垂直アームＩｔ及び水平アーム１２は、基台
ｌＯ上に設けられたシリンダ装置１３．１４によって前
後及び上下に各々揺動自在とされている。

また、水平アームＩ２の先端には、関節Ａを介して手首
部１５が回動自在に支持され、さらに、この手首部１５
には塗装ガン！６が関節Ｗ及びＧを介して旋回自在かつ
捩り方向回動自在に取り付けられている。このように、
この作業用ロボット８−１、・・・は、横回転（基台ｌ
Ｏの水平旋回、第２図中０３、腕回転（垂直アーム！■
の前後揺動、第２図中０３）、肘回転（水平アーム１２
の上下揺動、第２図中０３）の基本３軸の動作により、
手首部１５を所望の位置に誘導し、手首曲げ（第２図中
０４）、手首回転（第２図中０３）及び手首捩り（第２
図中θ、）の手首３軸の動作により、塗装ガン１６の作
業姿勢を決めるようになっている。また、各関節間の距
離は、 Ｗπ＝１２１ Ｅ　Ａ＝１２ｘ Ａ　Ｗ＝ｂ ＷＧ＝ム とされている。従って、各関節の回転角０１〜θ８と各
関節間の距離１２１〜１２．さえ与えられれば、塗装ガ
ン１６の位置及び姿勢は決定される。なお、これら回転
角θ１〜θ６の取りうる範囲は、それぞれ第２図ないし
第３図に示すように、例えば回転角θ１については０１
ｍ１ｆｌ≦θ１≦θ１ｌｌｌａＮとされている。

そして、これらオフライン教示装置１で作成された教示
プログラム及びデータは、フレキシブルディスク１７を
介して各作業用ロボット８−い・・・、８−１のロボッ
ト制御盤９−３、・・・、ｌｎに受は渡される。

次に、第１図ないし第５図を参照して、この発明の一実
施例である工業用ロボットの動作について説明する。

（ｉ）教示プログラム作成 オフライン教示装置Ｉ内のフレキシブルディスク装置２
及びディジタイザ３により作業用ロボット８−１、・・
・の形状、教示点、あるいは周辺環境データ等を入力し
、演算装置４により作業用ロボット８−１、・・・に所
定動作を行わせるための教示プログラムをそれぞれ作成
する。この段階での手順、計算手法等は従来周知のもの
であるため、その詳細については省略する。

（ｉｉ）干渉状態の検査 ■　まず、実ライン上に列設されたｎ台の作業用ロボッ
ト８−１、・・・、８−ｎのうち、干渉状態をオフライ
ン教示装置上で模擬的に検査しようとする作業用ロボッ
トの番号ｋ及びこの設置位置をディジタイザ３から演算
装置４に人力する。

■　次に、この選択された作業用ロボット８−ｋに隣接
する作業用ロボット８−ｈ−１，８−ｋｌｌを選択して
これらの設置位置を同様にディジタイザ３により人力す
る。これら作業用ロボット８−に−１、，８−ｋ”ｌの
設置位置は、第４図に示すように、作業空間上に設定さ
れた絶対直交座標系Ｏｗ−にｙｚにおける各作業用ロボ
ットの基台ＩＯ上にある関節Ｂの位置、姿勢により設定
される。第４図では、ロボット８．□に−い　８−に１
８−ｋｌｌｌの関節Ｂｋ−＋、Ｂｋ。

Ｂｋ、の位置はそれぞれＸｍ−いχ１、Ｘ：　ｋ＊＋な
るベクトルで示されている。なお、各作業用ロボット８
−１、・・・の関節間距離１２１〜ｅ４等の形状データ
は予め演算装置４内に設定されて・いるので、作業用ロ
ボットの番号さえ指定されればこのロボットの形状は一
意的に決定される。

■　さらに、干渉状態の検査を行うべき作業用ロボット
８−５の周辺環境のデータを入力する。この場合、第４
図に示すように、作業用ロボットｌｋの動作範囲内には
天井Ｉ８と壁１９とが存在している。そこで、これら天
井１８及び壁１９を直交座標系Ｏｗ−ｘｙｚ上における
平面であると仮定して、これらを表す平面の方程式 ％式％ を入力する（以上、第５図中ステップ５Ｐ２）。

■　３台の作業用ロボット８−ｈ−＋、８−に、　　８
−ｋｅｌで再生すべき教示プログラムを指定する。通常
、これら教示プログラムはフレキシブルディスク１７上
に記憶されているので、これをフレキシブルディスク装
置２ヘセツトして、プログラム名称等をディジタイザ３
で入力することで教示プログラムを指定する。

あるいは、演算装置４で任意に教示プログラムの選択を
行うように設定すれば、演算装置４はあらゆるプログラ
ムの組合せについて順次選択、実行する。この組合せの
個数は、例えば教示プログラムがｍ個存在した場合は１
．２１通りだけある（第５図中ステップ５Ｐ３）。

■　３台の作業用ロボット８−に−１，８−ｋｓ　８−
ｈ＊＋により教示プログラムの模擬再生を行う際の各作
業用ロボット８−に−１、・・・でのプログラム開始時
刻をそれぞれ入力する。この開始時刻は３台の作業用ロ
ボット８−に−１、・・・全てについて同時刻でも良く
、あるいは所定時間だけそれぞれずらして設定しても良
いことは勿論である。

あるいは、演算装置４で任意にプログラム開始時刻の選
択を行うように設定すれば、演算装置４はそれぞれの作
業用ロボット８−に−ｌ、・・・のプログラム開始時刻
をそれぞれ一定間隔（教示プログラムの再生時間に比較
して十分に短い時間）でずらし、これをあらゆるタイミ
ングの組合せについて順次選択、実行する（第５図中ス
テップ５Ｐ４）。

■　各種条件等の設定、人力が終了したら、演算装置４
上において各作業用ロボット８−に−１、・・・の動作
を模擬的に行い、３台のロボット８−に−１、・・・間
及び干渉状態の検査をすべき作業用ロボット８１と周辺
環境との干渉状態をチエツクする。

まず、演算装置４は、最初に動作を開始する作業用ロボ
ット８−に−１、・・・のプログラム開始時刻から順次
一定時間きざみで時間軸を進めて（第５図中ステップ５
Ｐ５）、この時刻におけるチエツク対象たる作業用ロボ
ット８−にの姿勢、具体的には各関節Ｅ、Ａ、Ｗ、Ｇの
直交座標系ＯＷ　−ＸＶＺ上における位置を計算する（
第５図中ステップ５Ｐ６）。ここで、この実施例では、
教示プログラム上における各関節の位置が円筒座標系、
すなわち各関節の回転角θ、〜θ８及び各関節間の距離
Ｑ、−Ｑ、で与えられているので、これを直交座標系Ｏ
ｖ　−Ｘ）１２上の値１こ変換することが必要となる。

この変換式の一例を以下に示す。

例えば、第６図に示すように、作業用ロボット１、、・
・・の関節Ｂ点を原点Ｏｖ’とする直交座標系Ｏｗ’　
−ＸＶＺを取れば、手首部１５を示す関節Ａ点の直交座
標系Ｏｖ’　−Ｘ）＋２上での座標（Ｘ　Ａ、　ｙＡ、
　Ｚのは以下に示すような式で表現できる。

Ｘ　Ａ＝　（ＱｒＣＯ８φ、＋１２ｔｃｏｓ（φ、−φ
３））　・ｓｉｎφ。

ｙＡ＝（σ、　ｃｏｓφ、　＋　１２ｔｃｏｓ（φ、−
φ３））・ｃｏｓφ。

Ｚ　Ａ＝　（、ｓｉｎφｔ＋　Ｌｓｉｎ（φ２−φ３）
そして、関節Ｂ点の直交座標系Ｏｗ　−ＸＶＺ上での座
標値をこれにそれぞれ加えれば、関節Ａ点の直交座標系
０ｆ−ＸＶＺ上での座標値が求まる。このような直交座
標系へ変換する式を各関節点毎について演算装置４内に
予め設定、記憶しておく。

次に、チエツク対象たる作業用ロボットｌｋに隣接する
作業用ロボット８−ｈ−＋、８−ｋｅｌの姿勢を計算し
く第５図中ステップ５Ｐ２．５ＰＩＩ）、これらとチエ
ツク対象たるロボット８−にとの干渉状態のチエツクを
行う（第５図中ステップ５Ｐ２、ＳＰ　！　２）。干渉
状態のチエツクは、各作業用ロボットの直交座標系Ｏｗ
　−ＸＶＺ上での関節の位置ロボット８−ｂ−＋　：　
Ｅ　ｈ−＋、Ａ、−１、Ｗｋ−１、Ｇ、−１０ボツトｉ
ｋ　：Ｅｂ、　　Ａｋ、　　Ｗｋ、　　　Ｇｋロ　ポ゛
ソ　ト　８−に、１　：　Ｅ　ｋｓ区、　Ａ　ｋ◆、Ｓ
　ｗｋΦｌ５Ｇｋ争電間の距離がそれぞれ一定距離ε以
上であるか否かで行う。この一定距離εは予め演算装置
４内に入力されている。これを式で表すならば、ｌ　Ｅ
　Ｉ　　Ｅ　Ｊ　ｌ　＜ε、　　　　ＩＥｔ　　ＡＪＩ
＜εｌ　Ｅ　ＩＷ　Ｊ　＋　＜ε、　　　　ＩＥ□−Ｇ
Ｊｌ＜εｌ　Ａ　ｒ　　Ａ　Ｊ　＋　＜ε、　　　　ｌ
Ａｔ　　ＷＪＩ＜εｌＡ＋　　ＧＪＩ＜ε ＩＷ□−Ｗ、１くε、　　　　１ｗ＋　　ＧＪＩ＜εｌ
Ｇｔ　　ＧＪＩ＜ε ｉ、ｊ＝に−１，に、に＋　１（ただしｉ、　ｆ−ｊ　
）となる。

そして、これら作業用ロボット８−に−１、・・・間に
干渉が発生した場合（第５図中ステップ５Ｐ５、ＳＰ　
＋　３）には、その時刻における各作業用ロボット８−
に□、・・・をデイスプレィ５上に表示する（第５図中
ステップ５ＰＩＯ，５Ｐ１４）。また、・干渉発生個所 ・干渉発生時刻 ・各作業用ロボットの再生プログラム名・各作業用ロボ
ットのプログラム開始時刻もデイスプレィ５上に表示す
る。なお、必要に応じてこれら値はプリンタ６、プロッ
タ７にも出力する。

さらに、ワーク（被作業物）、周辺機器や天井１８、壁
１９等の周辺環境の位置を直交座標系０Ｖｌ−ＸＹＺ上
の値として計算しく第５図中ステップ５Ｐ１５）、これ
らとチエツク対象たる作業用ロボット８−にとの干渉の
チエツクを行う（第５図中ステップＳＰ　！　６）。干
渉状態のチエツクは、作業用ロボット８−にの直交座標
系Ｏｗ−ｘｙｚ上での各関節の位置Ｅｋ１Ａｋ、Ｗｋ１
Ｇｋと前記天井１８、壁Ｉ９等との間の距離が前記一定
距離ε以内であるか否かで行う。そして、作業用ロボッ
ト８−にと天井１８等との間に干渉が発生した場合（第
５図中ステップＳＰ　ｌ　７）には、その時刻における
各作業用ロボット８−ｈ等のデータをデイスプレィ５上
に表示する（第５図中ステップＳＰ　１　Ｂ）。

■　演算装置４は、時間軸を一定時間きざみで進めつつ
、チエツク対象たる作業用ロボット８−ｈでの教示プロ
グラムが終了するまで■に示した手順で干渉状態のチエ
ツクを行う（第５図中ステップ５Ｐ５）。そして、他の
教示プログラムあるいはプログラム開始時刻の組合せが
あれば、順次これを指定して■〜■に示した手順で干渉
状態のチエツクを行う。あるいは、前述の如く演算装置
４側で教示プログラムやプログラム開始時刻の組合せを
選択するように設定したならば、これに従って順次干渉
状態のチエツクを行う。

■　チエツク対象たる作業用ロボットｌｋについて干渉
状態のチエツクが終了したならば、必要に応じて新たに
チエツク対象たる作業用ロボット（例えばロボット８−
ｈ−＋）を選択して、これについて■〜■に示した手順
で干渉状態のチエツクを行う。

なお、以上水した手順において、演算装置４側でチエツ
ク対象たる作業用ロボットをロボット８−１からロボッ
ト８−ｎまで順次選択する機能、及び、前述した教示プ
ログラムあるいはプログラム開始時刻の組合せを任意に
選択する機能・を備えていれば、実ライン上に列設され
た作業用ロボット８−１、・・・、ｌｎについてのあら
ゆる条件下における干渉状態のチエツクを行うことがで
きる。

また、この発明の工業用ロボットは、前記実施例にその
構成が限定されず、例えば作業用ロボット８−１１・・
・８−ｎやオフライン教示装置Ｉの構成も前記実施例に
限定されずに周知の構成から適宜選択されれば良い。

「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、複数台
の作業用ロボットとこれら作業用ロボット用の教示プロ
グラムを作成するオフライン教示装置とを備えた工業用
ロボットにおいて、前記オフライン教示装置内の演算装
置に、少なくとも１台の作業用ロボットを選択するロボ
ット選択手段と、作業用ロボットの周辺環境を設定する
設定手段と、作業用ロボット間あるいは前記周辺環境と
の干渉状態の検査を行う検査手段と、複数台の作業用ロ
ボットの教示プログラムの開始時刻をそれぞれ設定する
開始時刻設定手段と、各作業用ロボットが再生する教示
プログラムを選択するプログラム選択手段とを設けたの
で、ロボットの周辺環境や教示プログラムあるいはプロ
グラム開始時刻を任意にかつ幅広く選択することができ
、干渉状態の検査がより正確にかつ多様な条件下におい
て行うことができる。しかも、複数台の作業用ロボット
のうち任意のロボットを選択して、これについて干渉状
態の検査を行えるので、この検査がより多様にかつ正確
なものとなる。更には、作業用ロボット間あるいは作業
用ロボットと周辺環境との間で干渉が発生しても、教示
プログラムやプログラム開始時刻の組み合わせを適宜変
更することでこれを回避しうる可能性が広がり、干渉が
発生してもこれに柔軟にかつ迅速に回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３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図は全体構成を示すブ
ロック図、第２図は作業用ロボットを示す正面図、第３
図は同平面図、第４図ないし第５図は同工業用ロボット
の動作を説明するための図であって、第４図は干渉状態
の検査の条件の一例を示す概略図、第５図は処理フロー
図、第６図は作業用ロボットの各関節点の直交座標系上
での座標値を計算する手順を説明するための図である。 ｌ・・・・・オフライン教示装置、 ４・・・・・・演算装置、 ８・・・・・・作業用ロボット、 ＳＦ３・・・・・ロボット選択手段、設定手段、ＳＦ３
・・・・・・プログラム選択手段、ＳＦ３・・・・・・
開始時刻設定手段、ＳＰ５〜５ＰＩ８・・・・・・検査
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数台の作業用ロボットとこれら作業用ロボット用の教
   示プログラムを作成するオフライン教示装置とを備えた
   工業用ロボットであって、 前記オフライン教示装置は、教示データや各種条件等を
   入力する入力装置と、教示プログラムやデータ等を記憶
   する記憶装置と、教示プログラム再生時の前記作業用ロ
   ボットどうしあるいは作業用ロボット及び外部環境の干
   渉状態の検査を行う演算装置とを備え、 前記演算装置には、前記干渉状態の検査時に少なくとも
   １台の作業用ロボットを選択するロボット選択手段と、
   作業用ロボットの周辺環境を設定する設定手段と、前記
   選択された作業用ロボットとこれに隣接する作業用ロボ
   ットあるいは前記周辺環境との干渉状態の検査を行う検
   査手段と、前記干渉状態検査時にこれら複数台の作業用
   ロボットの教示プログラムの開始時刻をそれぞれ設定す
   る開始時刻設定手段と、前記干渉状態検査時に各作業用
   ロボットが再生する教示プログラムを選択するプログラ
   ム選択手段とが設けられていることを特徴とする工業用
   ロボット。