JPH02311296A - 産業用ロボット制御方法およびその装置 - 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〉 この発明は産業用ロボット制御方法およびその装置に関
し、さらに詳細にいえば、ソフトウェア・リミット等に
より動作可能範囲が予め定められている産業用ロボット
において、産業用ロボットの適用環境等に対応させて上
記動作可能範囲内であっても、動作を許容しない範囲を
設定することができる新規な産業用ロボット制御方法お
よびその装置に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から多種多様な産業用ロボットが種々の分野で用い
られており、製品組立て作業、研削作業等を自動化して
省力化、作業能早開上等の利点を達成している。

上記産業用ロボットとしては、直交座標型のもの、スカ
ラ型のもの等種々の形式のものがあるが、一般的にハー
ドウェア・リミット、ソフトウェアリミット等を組込む
ことにより動作可能範囲が制限されている。そして、テ
ィーチ・ペンダント等を用いて代表的な数点の座標を教
示した後は、教示点間の補間を行なってきめ細かい動作
軌跡を生成し、動作軌跡に基づくロボット動作を行なう
ことにより所期の一連の動作を遂行することができるよ
うにしている。また、代表的な数点の座標を教示する代
わりにロボット・コントローラに設定入力する方法もあ
る。

これらの方法を採用すれば、教示し、または設定人力す
べき点の数を余り多くする必要かないので、所期設定の
ための作業を簡素化でき、しかも上記点に基づいて定ま
る動作軌跡に沿うロボット動作を行なわせることができ
る。

ところで、産業用ロボットは、どのような作業環境の下
で使、用されるか全く予測できないのが一般的である。

また、直交座標型の産業用ロボットであれば、代表的な
点同士の間における動作軌跡を簡単に予測することがで
きるが、回転動作の組合せにより動作軌跡が得られるス
カラ型の産業用ロボット等においては代表的な点同士の
間における動作軌跡を予測することが殆ど不可能である
。

したがって、例えば、産業用ロボットの動作可能範囲内
にワーク、周辺装置等の障害物が存在する場合には、障
害物を全て回避できる動作軌跡を得るに十分な代表点が
教示されているという補償が全くないため、補間により
得られた動作軌跡が障害物と交差し、障害物を破壊した
り、ロボット・アームが破損したりするという不都合が
発生する可能性がある。

また、上記障害物の位置に対応させてソフトウェア・リ
ミットの設定を変更することが考えられるが、産業用ロ
ボットのユーザーがソフトウェア・リミットの設定を変
更することは殆ど不可能であり、また、設定を変更すれ
ば動作可能範囲が変化するのであるから、障害物を挾ん
で何れかの側についてのみロボット動作が可能になると
いう不都合もある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
少数の代表点に基づく補間を行なって動作軌跡を得た場
合においてロボットが障害物に衝突することがないよう
にすることができる新規な産業用ロボット制御方法およ
びその装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の産業用ロボッ
ト制御方法は、産業用ロボットの動作可能範囲内に侵入
禁１１−範囲を設定し、与えられた動作指令に基づく産
業用ロボットの動作軌跡が侵入禁止範囲に入るか否かを
判別し、動作軌跡が侵入禁止範囲内に入らない場合にの
み動作指令に基づくロボット動作を許容する方法である
。

但し、侵入禁止範囲が代表点および半径により設定され
、予め与えられた動作軌跡の代表点と侵入禁止範囲を規
定する代表点との距離の大小に基づいて侵入禁止範囲に
入るか否かを判別する方法であることが好ましい。

上記の目的を達成するための、この発明の産業用ロボッ
ト制御装置は、設定人力可能な侵入禁止範囲を規定する
代表点を保持する侵入禁止範囲保持手段と、予め与えら
れた代表点と侵入禁止範囲を規定する代表点との相対関
係を得る相関手段と、相関手段により得られる相対関係
に基づいてロボット動作を制御する制御手段とを具備し
ている。

く作用〉 以上の産業用ロボット制御方法であれば、産業用ロボッ
トの動作可能範囲内に侵入禁止範囲を設定しておくとと
もに、代表的な数点の座標を設定しておけばよく、数点
の間を補間して動作軌跡を生成して軌跡に沿うロボット
動作を行なうのであるが、動作軌跡に沿うロボット動作
の結果、侵入禁止範囲内に入らない場合にのみ一連のロ
ボット動作を最後まで遂行する。したがって、ロボット
・アーム等が侵入禁止範囲内に存在する障害物に衝突し
てしまうという不都合を確実に解消できる。

また、動作軌跡が侵入禁止範囲と交差する場合には、予
め全動作軌跡を生成するのであれば、全くロボット動作
を行なわせることなく、障害物と衝突することを表示し
てもよく、動作軌跡を部分的に順次生成するのであれば
、途中までロボット動作を行なわせた後、障害物と衝突
することを表示してもよい。

そして、侵入禁止範囲が代表点および半径により設定さ
れ、予め与えられた動作軌跡の代表点と侵入禁止範囲を
規定する代表点との距離の大小に基づいて侵入禁止範囲
に入るか否かを判別する方法である場合には、侵入禁止
範囲の設定を簡単に行なうことができ、しかも補間によ
りきめ細かい動作軌跡を生成する前に一連のロボット動
作を遂行させてもよいか否かを判別できるので、無駄な
補間処理を省略することができる。

以上の構成の産業用ロボット制御装置であれば、予め与
えられた代表点間を補間してきめ細かい動作軌跡を得、
動作軌跡に基づいてロボット動作を行なう場合に、設定
人力された侵入禁止範囲を規定する代表点を侵入禁止範
囲保持手段に保持させておくだけでよく、相関手段によ
り、予め与えられた代表点と侵入禁止範囲を規定する代
表点との相対関係を得ることかできる。そして、相関手
段により得られる相対関係に基づいて制御手段によりロ
ボット動作を制御するのであるから、ロボットが障害物
と衝突する可能性がある相対関係であればロボット動作
を阻止し、障害物と衝突する可能性がない相対関係であ
ればロボット動作を行なわせることができる。但し、上
記相対関係が、ロボット・ハンドの装希位置を基準とし
て得られるようにしてあれば、侵入禁止範囲内に設置さ
れたワークに対する処理を行なわせることができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の産業用ロボット制御方法の一実施例
を示すフローチャートであり、ステップ■において、産
業用ロボットの設置環境に適合させて侵入禁止領域を設
定し、ステップ■において、上位システムから移動目標
点か供給されるまで待つ。移動目標点が供給されれば、
ステップ■において現在位置から目標点までの動作計画
を作成し、ステップ■において動作計画に基づく経路上
の補間点を算出し、ステップ■において座標変換に必要
なロボット・アームの代表点位置を算出し、ステップ■
においてロボット・アームの代表点と侵入禁止領域との
相対関係を求める。そして、得られた相対関係に基づい
て、ステップ■においてロボット◆アームのエンド争プ
レートが障害物と衝突する可能性があるか否かを判別し
、衝突する可能性がないと判別された場合には、ステッ
プ■において代表点に対して座標変換を施し、ステップ
■において座標変換された点への動作が可能であるか否
かを判別し、動作か可能であると判別された場合には、
ステップ［相］においてロボット・アームを座標変換さ
れた点まで動作させ、ステップ■において目標点に到達
したか否かを判別する。そして、目標点に到達していな
いと判別された場合には、再びステップ■の処理を行な
う。また、ステップ■において障害物と衝突する可能性
があると判別された場合、またはステップ■において座
標変換された点への動作が不可能であると判別された場
合には、ステップ＠において動作計画を変更すべきこと
を表示する。そして、ステップ＠の処理が行なわれた場
合、またはステップ■において目標点に到達したと判別
された場合には、ロボット動作を停止させる。

尚、ロボット・アームのエンド・プレート以外の箇所が
障害物と衝突する可能性かあるか否かを判別するように
してもよいことは勿論である。

−］Ｏ− く具体例〉 第２図は侵入禁止領域の一例を概略的に示す図であり、
ソフトウェア・リミットにより規定された直方体状の動
作可能領域（Ｒ１）の内部に、中心点が（ｒ２）、半径
が（ｄ）の球（Ｒ２）が侵入禁止領域として設定されて
いる。

したがって、第１図に示すフローチャートのステップ■
における侵入共１ヒ領域の設定は、球であることを示す
識別データ、中心点（ｒ２）および半径（ｄ）を設定入
力するだけでよい。また、ステップ■において得られる
相対関係としては、座標変換に必要な代表点と中心点（
ｒ２）との距離であればよく、ステップ■においては、
得られた距離と半径（ｄ）との大小関係のみにより障害
物と衝突する可能性があるか否かを簡単に判別すること
ができる。

また、侵入禁止領域が第２図ウニ点鎖線で示すように、
円筒状の領域として設定されている場合には、３次元情
報から２次元情報のみを抽出して距離を算出し、半径と
比較することにより、同様に障害物と衝突する可能性が
あるか否がを簡単に判別することができる。そして、侵
入禁止領域の設定についても中心軸と半径を設定入力す
るたけでよく、著しく簡素化できる。

さらに、他の任意の形状の侵入禁止領域が設定された場
合には、球、円筒等のように単に距離のみに基づいて障
害物と衝突する可能性があるが否かを判別することはで
きないが、座標変換に必要な代表点が侵入禁止領域の外
側に位置するが否かを判別することができるのであるか
ら、この場合にもこの発明の産業用ロボット制御方法を
適用することができる。但し、侵入禁止領域の設定入力
および相対関係を得るだめの処理、障害物に衝突する可
能性があるか否の判別処理が複雑化するのであるから、
情況が許せば、侵入禁止領域を球、円筒等で設定するこ
とが好ましく、侵入禁止領域の設定、相対関係を得る処
理、障害物に当るが否かの判別を簡素化できる。

〈実施例２〉 第３図はこの発明の産業用ロボット制御装置の一実施例
を示すブロック図であり、ロボット制御のためのプログ
ラムを実行するインタプリタ（１）と、インタプリタ（
１）から出力されるデータを入力としテロボット動作パ
ターン・データを生成して出力する軌道計画データ生成
部（２）と、軌道計画データ生成部（２）から出力され
るデータを格納するメモリ（３）と、外部から設定入力
される侵入禁止領域データを格納するメモリ（４）と、
メモリ（３）から必要なデータを読出してロボット動作
パターン・データに基づく補間演算を行なうとともに、
メモリ（４）から侵入禁止領域データを読出して障害物
と衝突する可能性の有無を判別する動作指令データ生成
部（５）と、補間演算結果データを入力として座標変換
を施す座標変換部（６）と、座標変換部（６）において
座標変換が施されたデータを入力として必要なロボット
動作を行なわせる動作部（７）と、障害物と衝突する可
能性があることを示す判別データを入力として所定の表
示を行なう表示部（８）とを有している。

上記インタプリタ（１）はプログラムを順次実行するも
のであり、少なくともロボット制御のための各種処理を
行なわせるためのプログラムが設定されている。上記軌
道計画データ生成部（２）は、インタプリタ（１）から
出力されるロボット動作コマンドを入力としてロボット
動作パターン・データ（動作速度データ等）を生成し、
メモリ（３）に格納する。

侵入禁止範囲保持手段としての上記メモリ（４）は、図
示しないキーボード、ティーチ・ペンダント等の入力装
置により設定入力される領域データを侵入禁止領域デー
タとして格納する。相関手段および制御手段としての上
記動作指令データ生成部（５）は、上記メモリ（３）か
らロボット動作パターン・データを読出して補間演算を
施すことによりきめ細かいロボット動作データを生成し
、生成されたロボット動作データが侵入禁止領域の内部
に位置するか否かを判別して侵入禁止領域の内部に位置
しないと判別された場合にのみロボット動作データを座
標変換部（６）に供給する。上記座標変換部０は、ロボ
ット動作データに基づいて座標変換を施し、座標変換が
施されたデータと予め設定されているソフトウェア・リ
ミットとに基づいて動作可能箱囲であるか否かを判別し
、動作可能範囲である場合にのみ、座標変換が施された
データを動作部（７）に供給する。

上記の構成の産業用ロボット制御装置の動作は次のとお
りである。

ロボット動作を行なわせる前に、産業用ロボットの設置
環境に基づいて侵入禁止領域が定まるので、図示しない
入力装置により侵入禁止領域データが設定入力され、メ
モリ（４）に格納される。

以上の初期設定が行なわれた後、ロボット制御を行なう
ためのプログラムがインタプリタ（１）において実行さ
れ、必要なロボット動作データか順次軌道計画データ生
成部（２）に供給される。軌道計画データ生成部（２）
においては、上記ロボット動作データに基づいてロボッ
ト動作パターン・データを生成し、メモリ（３）に格納
する。上記動作指令データ生成部（５）は、適宜タイミ
ングでメモリ（３）からロボット動作パターン・データ
を読出して補間演算を施すことによりきめ細かいロボッ
ト動作データを生成する。また、メモリ（４）から侵入
禁止領域デ一夕をも読出し、生成されたロボット動作デ
ータが侵入禁止領域の内部に位置するか否かを判別する
。そして、生成されたロボット動作データの全てか侵入
禁止領域の外部に位置すると判別された場合にのみロボ
ット動作データを座標変換部（６）に供給する。座標変
換部（６）においてはロボット動作データに基づく座標
変換を行ない、ソフトウェア・リミットにより定まる動
作可能範囲内であるが否かを判別して、動作可能範囲内
であると判別された場合にのみ座標変換か施されたデー
タを動作部（７）に供給する。したがって、ロボット動
作データがソフトウェア・リミットにより定まる動作可
能範囲内であり、しかも侵入禁止領域の外部である場合
にのみプログラムにより設定されたとおりのロボット動
作を行なわせることができる。

また、侵入禁止領域を通過する場合には、表示部（８）
により障害物と衝突する可能性があることを表示するこ
とができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、座標変換を施した後に侵入禁正領域の内部で
あるか否かを判別することが可能であるほか、メモリ（
４）に侵入禁止領域の内部か外部かを示すデータを予め
書込んでおき、メモ１月４）からの読出しデータに基づ
いて座標変換部（６）がら動作部（７）へのデータ供給
を制御するゲート回路を設けることが可能であり、その
他、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の
設計変更を・　　施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、産業用ロボットの動作可能
範囲内に所望の侵入禁止領域を設定しておくことにより
、この領域内への侵入を未然に防止するので、ワーク、
周辺装置等とロボット・アームとが衝突することを確実
に防止することができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、侵入禁止範囲の設定を簡単に行なうこと
ができ、しかも補間によりきめ細かい動作軌跡を生成す
る前に一連のロボット動作を遂行させてもよいか否かを
判別できるので、無駄な補間処理を省略することができ
るという特゛有の効果−１７＝ を奏する。

第３の発明は、産業用ロボットの動作可能範囲内に所望
の侵入禁止領域を設定しておくことにより、この領域内
への侵入を未然に防止するので、ワーク、周辺装置等と
ロボット・アームとが衝突することを確実に防止するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の産業用ロボット制御方法の一実施例
を示すフローチャート、 第２図は具体例を示す概略図、 第３図はこの発明の産業用ロボット制御装置の一実施例
を示すブロック図。 （４）・・・メモリ、（５）・・・動作指令データ生成
部、（Ｒ１）・・・動作可能領域、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、産業用ロボットの動作可能範囲（Ｒ１）内に侵入禁
   止範囲（Ｒ２）を設定し、与えられた動作指令に基づく
   産業用ロボットの動作軌跡が侵入禁止範囲（Ｒ２）に入
   るか否かを判別し、動作軌跡が侵入禁止範囲（Ｒ２）内
   に入らない場合にのみ動作指令に基づくロボット動作を
   許容することを特徴とする産業用ロボット制御方法。 ２、侵入禁止範囲（Ｒ２）が代表点（ｒ２）および半径
   （ｄ）により設定され、予め与えられた動作軌跡の代表
   点と侵入禁止範囲（Ｒ２）を規定する代表点（ｒ２）と
   の距離の大小に基づいて侵入禁止範囲に入るか否かを判
   別する上記特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボット
   制御方法。 ３、予め与えられた代表点間を補間してきめ細かい動作
   軌跡を得、動作軌跡に基づいてロボット動作を行なう産
   業用ロボットにおいて、設定入力可能な侵入禁止範囲（
   Ｒ２）を規定する代表点（ｒ２）を保持する侵入禁止範
   囲保持手段（４）と、予め与えられた代表点と侵入禁止
   範囲（Ｒ２）を規定する代表点（ｒ２）との相対関係を
   得る相関手段（５）と、相関手段（５）により得られる
   相対関係に基づいてロボット動作を制御する制御手段（
   ５）とを具備することを特徴とする産業用ロボット制御
   装置。