JPH05324032A - ロボットの動作領域設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ロボットの全動作領域内における動作可能領域
または動作禁止領域を予約された基本形状領域によって
定義して、かつ前記基本形状領域はロボット言語によっ
て空間領域を表す集合変数として取り扱う動作領域の記
述方法。 【効果】基本形状領域とその組合せによって動作可能領
域または動作禁止領域の実用的かつ直感的な設定と記述
が可能になり、ロボットの全動作領域内の自由な位置に
動作可能領域または動作禁止領域を設定できる。また、
各基本形状領域はロボット言語により記述するアプリケ
ーションプログラム上で、空間領域を表わす集合変数と
して取り扱い、ロボット言語によって相互に集合演算を
行うことで、任意の形状の動作可能領域または動作禁止
領域を定義することができ、その設定解除もアプリケー
ションプログラム上で可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの動作領域内
に制限を加えて動作可能領域と動作禁止領域を設定する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボットの動作領域を制限す
る方法としては、いくつかの方法が提案されている。例
えば、機械的なストッパーを設ける方法や、ロボットア
ームがストッパーに衝突する前にオーバートラベルを検
出するリミットスイッチ等を設け制御的に停止する方法
が代表的である。一方、前記の固定的な手段ではなく、
ソフトウェアによって各軸の動作領域を制限するソフト
ウェアリミットも一般化している。

【０００３】他には、オフラインにおいてＣＡＤ等のデ
ータを用い、障害物等の領域を設定して、動作シミュレ
ーションを行い、事前にロボットの動作経路を確認して
おく手法も開発が盛んである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】機械的なストッパーや
リミットスイッチによるオーバートラベル検出は、ロボ
ットの使用条件に合わせて設定を変更することが容易で
はない。また、ソフトウェアによるオーバートラベル検
出も、各軸の動作領域の両端部のみに設定が可能であ
り、例えば、直角座標型ロボットでは動作可能領域は直
方体、円筒座標型ロボットでは扇形断面柱といったごく
単純な空間の表現が限界である。特に、各軸の合成によ
る３次元の空間中のある特定の領域のみをロボットの動
作禁止領域として進入禁止に指定して制御することは不
可能である。

【０００５】そこでロボットを運転する前に、オフライ
ンにおいてロボットの動作シミュレーションを行うこと
で、予め軌道データを含むロボットの動作を記述したア
プリケーションプログラムをロボットの動作禁止領域を
回避する形で作成してしまう方法が試みられているが、
作成されたアプリケーションプログラムをロボットの制
御装置にロードした後に、ロボットの制御装置に付属す
るプログラム装置または教示装置によって、このアプリ
ケーションプログラムを修正すると、ロボットは動作禁
止領域に進入する可能性を生じ、最悪の事態では障害物
等と衝突する危険がある。

【０００６】前記の危険を回避する手段として、アプリ
ケーションプログラムを記述するロボット言語に数学演
算機能を設け、移動目標または経路の座標を動作前また
は到達前に、各軸毎に不等式等を用いて演算し、動作禁
止領域の座標と比較監視する方法も考えられるが、領域
の表現が各軸毎に分離するため、アプリケーションプロ
グラムが煩雑になり、特に第３者がアプリケーションプ
ログラムを直感的に理解することを妨げる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ロボットの全動作領域内
における動作可能領域または動作禁止領域を予約された
基本形状領域によって定義し、ロボットの動作または作
業をロボット言語により記述するアプリケーションプロ
グラム上で空間領域を表わす集合変数として前記基本形
状領域を取り扱い、ロボット言語によって前記集合変数
を相互に集合演算することで、任意の形状の動作可能領
域または動作禁止領域を定義する。

【０００８】

【作用】ロボットの運動時に障害となる障害物をいくつ
かの基本形状領域の組合せによって近似するため、教示
操作装置を用いて、ロボットの作業軸端部を障害物に外
接する点に移動し、その外接点の座標値を求める。障害
物の座標値が既知である場合などは、教示操作装置から
直接に座標値を入力しても良い。得られた座標値から基
本形状領域のデータを算出し、制御装置内の記憶装置に
そのデータを記憶させておく。障害物を近似させる基本
形状領域が複数必要な場合には、上記操作を複数回繰り
返す。

【０００９】このようにして定義できた基本形状領域を
用いて、ロボットの運動の教示の際、ロボットの動作や
動作可能領域や動作禁止領域をアプリケーションプログ
ラム上で記述する。その際、基本形状領域を集合変数と
して取り扱い、それらの集合変数の集合演算（共通集合
・合併集合・補集合）により動作可能領域や動作禁止領
域を表現する。

【００１０】ロボットは、アプリケーションプログラム
上での記述に従い、起動信号によって動き始める。この
とき、中央処理装置は、ロボットの次なる通過位置が動
作可能領域であるか否かを判断し、動作可能領域であれ
ば次なる通過位置にロボットを移動させるべくサーボ制
御装置に指令を与える。また、ロボットの次なる通過位
置が動作禁止領域であれば、緊急停止指令をサーボ制御
装置に与える。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明の一実施例を
説明する。図１は、ロボット１とそのＸ、Ｙ、Ｚの各軸
のソフトウェアリミットの設定によって制限される作業
軸の全動作領域２１と、該全動作領域２１の中にある障
害物による該ロボット１の動作禁止領域３１を示す。次
に図２に、少なくとも中央処理装置１２と、記憶装置１
３と、教示装置１６と、サーボ制御装置１７を具備する
前記ロボット１の制御装置１１の構成を示す。該制御装
置１１に設けた記憶装置１３には、少なくとも該制御装
置１１のシステムが予約した基本形状領域の種類とその
定義に必要な情報を示した基本形状予約データ１３ａ
と、ロボットの動作や作業を記述したアプリケーション
プログラムのプログラムデータ１３ｂと、動作点の位置
座標や本発明の基本形状領域のデータをはじめとするロ
ボットの動作に関わる環境のパラメータデータ１３ｃが
記憶されている。

【００１２】本発明では、ロボットの３次元の動作領域
内における動作可能領域または動作禁止領域を基本形状
領域で定義する。図３に前記基本形状予約データ１３ａ
の中に予約されている基本形状領域の一例を示す。ここ
では、軸線をロボット１の作業座標のＸ軸に平行とした
円柱の領域をｈ＿ｃｏｌｕｍｎ［ｎ］と呼び、その図形
的な特徴のデータは前記パラメータデータ１３ｃのひと
つとして前記制御装置１１に設けた記憶装置１３に格納
する。ｈ＿ｃｏｌｕｍｎ［ｎ］は、さきに述べたように
該制御装置１１のシステムで予約されており、本実施例
ではｐａｓｃａｌを拡張したロボット言語によって、基
本領域全体は空間領域を表わす集合変数として取り扱
い、また個々の図形的な特徴データは図４に示すような
レコード型配列として取り扱う。

【００１３】以下、ロボットの作業座標のＺ軸に平行と
した円柱の領域をｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［ｎ］、軸線をロボ
ットの作業座標のＸ軸に平行とした四角柱の領域をｈ＿
ｂｏｘ［ｎ］、軸線をロボットの作業座標のＺ軸に平行
とした四角柱の領域をｖ＿ｂｏｘ［ｎ］と、ｈ＿ｃｏｌ
ｕｍｎ［ｎ］と同様の要領で予約している。

【００１４】次に、図１の前記ロボット１の動作禁止領
域３１の定義について説明する。該動作禁止領域３１
は、図５のように該ロボット１の作業軸の全動作領域２
１の中にある障害物４１を、外接する前記基本形状領域
で簡単に定義したものである。つまり、該動作禁止領域
３１は、図６に示すように該障害物４１を外接する円柱
領域３２から斜線領域３３を除いたものであることは明
瞭である。また、該斜線領域３３は、図７のように前記
円柱領域３２と四角柱領域３４の共通空間である。

【００１５】ここでは、該円柱領域３２を基本形状領域
ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］に指定し、該四角柱領域３４を
基本形状領域ｈ＿ｂｏｘ［１］に指定する。このように
して前記基本形状領域ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］と前記基
本形状領域ｈ＿ｂｏｘ［１］の組合せることで、該ロボ
ット１の作業軸の全動作領域２１の中にある障害物４１
を動作禁止領域３１として実用的かつ直感的に設定でき
る。

【００１６】実際には、前記基本形状領域ｖ＿ｃｏｌｕ
ｍｎ［１］や前記基本形状領域ｈ＿ｂｏｘ［１］の図形
的な特徴データを前記制御装置１１に設けた記憶装置１
３にパラメータデータ１３ｃとして格納する。例えば、
前記円柱領域３２を基本形状領域ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］として登録する手順を、図８の流れ図に従って説
明する。まず、該制御装置１１において、教示操作装置
１６によって教示モードを選択し、基本形状領域の教示
を行うモードに入る。ここでシステムの用意した前記基
本形状領域の種類の中からｖ＿ｃｏｌｕｍｎを選択し
て、これから教示を行うｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］を特定
する。

【００１７】次に、該記憶装置１３のパラメータデータ
１３ｃの領域にｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］として該円柱領
域３２の図形的な特徴データを入力する方法を図９、図
１０を用いて説明する。図９は図１のロボット１の作業
軸の全動作領域２１の平面図であり、図１０は同じく側
面図である。

【００１８】ここでは、教示の容易な図１０における面
Ｑを該円柱領域３２の底面として考え、前記教示操作装
置１６を用いて該底面の中心位置ｏに該ロボット１の作
業軸端部を動作し、該教示操作装置１６によって中心位
置ｏの該ロボット１の作業座標系における座標値を教示
入力する。それぞれのデータは、前記記憶装置１１に基
本形状予約データ１３ａに基づいて格納領域を確保し、
パラメータデータ１３ｃとして、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］．ｏｘ、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｙ、ｖ＿ｃ
ｏｌｕｍｎ［１］．ｏｚのように格納される。

【００１９】次に、該ロボット１の作業軸端部を前記中
心位置ｏを起点として前記障害物４１に外接する点ｅに
移動して、点ｅの座標を中央処理装置１２が読み込み、
中心位置ｏと点ｅの距離を算出し、その距離を底面の半
径ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｒａｄｉｕｓとして該記憶
装置１３のパラメータデータ１３ｃの格納領域に格納さ
れる。

【００２０】該円柱領域３２の高さｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］．ｈｅｉｇｈｔは、図１０の該障害物４１の上面
と同一平面上の任意の点を起点にＺ軸に平行に負の方向
へ該ロボット１の作業軸端部を全動作領域２１の下限ま
で移動し、該下限の点を前記中央処理装置１２に教示し
てＺ軸の移動距離を算出することにより求める。この場
合、Ｚ軸は負の方向に移動して教示するために、ｖ＿ｃ
ｏｌｕｍｎ［１］．ｈｅｉｇｈｔは負の値を持ち、該円
柱領域３２の基準底面の中心位置ｏが円柱の上面である
ことを示す。

【００２１】以上のようにして、該記憶装置１３にｖ＿
ｃｏｌｕｍｎ［１］の図形的な特徴データを登録した
が、円柱領域のデータを修正教示するのではなく、全く
新規に教示登録する場合は、次のような処理方法が有効
である。

【００２２】ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｘ、ｖ＿ｃｏ
ｌｕｍｎ［１］．ｏｙ、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏ
ｚ、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｒａｄｉｕｓを登録する
際は、図９の障害物４１に外接するＺ軸に垂直な同一平
面内の点ｅ、点ｆ、点ｇに順次移動して、点ｅ、点ｆ、
点ｇの各座標値を該中央処理装置１２が読み込む。そし
て、該中央処理装置１２において前記３点の座標から該
障害物４１に外接する円を算出することで、該円柱領域
３２の基準底面の中心位置ｏとその半径は簡単に求ま
り、前記ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｘ、ｖ＿ｃｏｌｕ
ｍｎ［１］．ｏｙ、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｚ、ｖ
＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｒａｄｉｕｓの各データは自動
的に教示され該記憶装置１３に格納される。なお、３点
から円を特定する演算方法は公知であり、ここでは説明
を略す。

【００２３】また、図１０に示すとおり、該障害物４１
は全動作領域２１の下方に突き抜けている。そこで、前
記円柱領域３２の高さは該ロボット１のＺ軸の負の方向
のソフトウェアリミットの値を前記教示操作装置１６に
よって数値入力するだけでもよい。その入力された値か
ら、中央処理装置１２が該円柱領域３２の高さを算出し
てｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｈｅｉｇｈｔとして前記記
憶装置１３に格納することは容易である。

【００２４】同様な方法を用いて、前記四角柱領域３４
を基本形状領域ｈ＿ｂｏｘ［１］に登録することができ
る。

【００２５】次に登録された前記基本形状領域ｖ＿ｃｏ
ｌｕｍｎ［１］と前記基本形状領域ｈ＿ｂｏｘ［１］
を、ロボットの動作または作業をロボット言語により記
述するアプリケーションプログラム上で空間領域を表わ
す集合変数として取り扱い、ロボット言語によって該集
合変数を相互に集合演算して行うロボットの動作領域の
設定方法を、先に述べたとおり、ｐａｓｃａｌを拡張し
たロボット言語によって説明する。

【００２６】該ロボット言語では、前記空間領域を表わ
す集合変数の集合演算を可能とする組み込み手続きを用
意している。例えば、空間領域Ａを表わす集合変数Ａと
空間領域Ｂを表わす集合変数Ｂの共通集合を表わす手続
きをｍｅｅｔと呼び、図１１に示す。該共通集合は、前
記空間領域Ａと前記空間領域Ｂの共通空間を記述してい
る。

【００２７】空間領域Ａを表わす集合変数Ａと空間領域
Ｂを表わす集合変数Ｂの合併集合を表わす手続きをｊｏ
ｉｎと呼び、図１１に示す。該合併集合は、前記空間領
域Ａと前記空間領域Ｂの合併空間を記述している。

【００２８】空間領域Ａを表わす集合変数Ａの補集合を
表わす手続きをｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔと呼び、図１１に
示す。この補集合は、ロボットの全動作領域の中で前記
空間領域Ａに含まれない空間全てを記述している。前記
ロボットの全動作領域とは、本実施例の前記ロボット１
のＸ、Ｙ、Ｚの各軸のソフトウェアリミットの設定によ
って制限される作業軸の全動作領域２１を指し、ソフト
ウェアリミットの設定と同時に自動的に前記中央処理装
置１２によって生成され、前記記憶装置１３に格納され
ている。

【００２９】次に空間領域Ａを動作禁止領域としてロボ
ットの移動を禁じる組み込み手続きをｐｒｏｔｅｃｔ＿
ａｒｅａと呼び、空間領域Ｂを動作可能領域として動作
禁止領域から解除する組み込み手続きをｆｒｅｅ＿ａｒ
ｅａと呼び、図１２に示す。本実施例では、前記ロボッ
ト１の作業軸の全動作領域２１は動作禁止領域の指定が
無い限り、全動作領域が動作可能である状態を初期状態
としている。

【００３０】先に、図５、図６、図７において、前記障
害物４１を簡便に示す動作禁止領域３１は、前記円柱領
域３２と前記四角柱領域３４の共通空間領域３３を該円
柱領域３２から除いたものであると説明したが、別の表
現を行えば、前記円柱領域３２と、前記四角柱領域３４
に含まれない全動作領域との共通空間である。該動作禁
止領域３１は、該ロボット言語において、空間領域を表
わす集合変数を用いると、図１３のように記述できる。

【００３１】図１３の例では、手続きｍｅｅｔの引数に
図４に構造を示す型名ｃｏｌｕｍｎと型名ｂｏｘという
構造の異なるレコード型配列を用いているが、空間領域
を集合演算によって設定するための概念であるために言
語仕様として許可している。

【００３２】このようにして、本発明によれば、ロボッ
ト言語によってアプリケーションプログラム上に、３次
元空間の任意の形状を設定かつ記述できる。次に、アプ
リケーションプログラムにおいての実際の展開例を図１
４を用いて説明する。ここで、図１４の各行頭部３桁の
数字は、アプリケーションプログラムの行番号を示し、
本実施例の説明に用いるもので、ロボットの動作とは関
わりない。

【００３３】１０１行は、図１の前記ロボット１の作業
軸の全動作領域２１の中にある動作禁止領域３１を有効
に設定したものである。これによって、以後の該ロボッ
ト１の作業軸は該動作禁止領域３１に侵入することを禁
じられる。また、ここでは簡単のため、１０１行が実行
される以前に動作禁止領域の設定はないものとする。

【００３４】１０２行は、該ロボット１の現在位置から
次の作業点Ｐ（１）への直線補間動作を指令するもので
ある。前記制御装置１１の中央処理装置１２は、前記記
憶装置１３のパラメータデータ１３ｃから次の作業点Ｐ
（１）の座標値を呼び出し、予め指定された加減速条件
や速度条件に基づいた更新周期で現在位置から次の作業
点Ｐ（１）への直線経路上の通過点の座標値を順次算出
する。

【００３５】該中央処理装置１２は、任意の通過点Ｐ
（ｋ）の座標値を算出すると直ちに該座標値が前記１０
１行に基づき動作禁止領域３１に含まれるか否かの領域
判定を行う。ここで該通過点Ｐ（ｋ）のＸ、Ｙ、Ｚの各
座標値をそれぞれｘｋ、ｙｋ、ｚｋとして説明する。

【００３６】まず、該中央処理装置１２は、１０１行か
らｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］で設定された該動作禁止領域
３１を構成する円柱領域３２の中に、該通過点Ｐ（ｋ）
が含まれるか否かの判断を行うために、該中央処理装置
１２の記憶装置１３のパラメータデータ１３ｃからｖ＿
ｃｏｌｕｍｎ［１］の底面の中心位置ｏのＸ、Ｙ座標値
ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｘ、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］．ｏｙと底面の半径ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｒ
ａｄｉｕｓを呼び出し、第１の判定式（ｘｋ−ｖ＿ｃｏ
ｌｕｍｎ［１］．ｏｘ）² ＋（ｙｋ−ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］．ｏｙ）² ＜（ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｒａｄ
ｉｕｓ）² の真偽を確認する演算を行う。

【００３７】前記第１の判定式が偽であれば、移動許可
を与え、領域判定を終了する。真であれば、記憶装置１
３のパラメータデータ１３ｃからｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］の底面の中心位置ｏのＺ座標値ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］．ｏｚと円柱の高さｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｈ
ｅｉｇｈｔを呼び出し、本実施例の場合はｖ＿ｃｏｌｕ
ｍｎ［１］．ｈｅｉｇｈｔが負の値であるために、第２
の判定式（ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｚ＋ｖ＿ｃｏｌ
ｕｍｎ［１］．ｈｅｉｇｈｔ）＜ｚｋ＜ｖ＿ｃｏｌｕｍ
ｎ［１］．ｏｚの真偽を確認する演算を行う。ここで、
ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｈｅｉｇｈｔが正の値であれ
ば、ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｏｚ＜ｚｋ＜（ｖ＿ｃｏ
ｌｕｍｎ［１］．ｏｚ＋ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［１］．ｈｅ
ｉｇｈｔ）の真偽を確認する演算を行う。

【００３８】前記第２の判定式が偽であれば、移動許可
を与え、領域判定を終了する。真であれば、ｖ＿ｃｏｌ
ｕｍｎ［１］の空間領域内、つまり前記動作禁止領域３
１を構成する円柱領域３２の中に、前記通過点Ｐ（ｋ）
が設定されていることになる。

【００３９】さらに、該中央処理装置１２は、１０１行
からｈ＿ｂｏｘ［１］で設定された該動作禁止領域３１
を構成する四角柱領域３４の中に、該通過点Ｐ（ｋ）が
含まれるか否かの判断を行い、含まれるならば、移動許
可を与え、領域判定を終了する。もし、該四角柱領域３
４の中に、該通過点Ｐ（ｋ）が含まれないのであれば、
該通過点Ｐ（ｋ）は前記動作禁止領域３１内に設定され
ていることとなり、前記ロボット１の作業軸の侵入を避
けるために、該中央処理装置１２は該ロボット１と前記
障害物４１の衝突を避けるべく、アラームを表示しつつ
前記サーボ制御装置１７に対して、緊急停止指令を与え
る。これらの演算は、特開昭６４−１６３９４号公報に
開示された方法によって、ロボット動作の現在位置より
先行させることで、動作禁止領域に侵入する以前に減速
停止させることもできる。

【００４０】前記領域判定の結果、移動許可が与えられ
た場合は、前記通過点Ｐ（ｋ）の座標値を前記サーボ制
御装置１７に与え、該ロボット１を指定経路上で動作さ
せるとともに、次の通過点の算出を行っていく。

【００４１】このようにして前記作業点Ｐ（１）に該ロ
ボット１が到着すると、前記中央処理装置１２は、次の
制御に移り、さらに経て図１４の２０１行に制御を移
す。ここでは、前記記憶装置１３のパラメータデータ１
３ｃの一つとして格納してある前記ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［１］の要素を新たにｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［２］に複写す
る。本実施例では、図４に示すような同一の構造を持つ
同一型名の集合変数間では、この様に要素の複写を許し
ている。

【００４２】２０２行では、新たに設定されたｖ＿ｃｏ
ｌｕｍｎ［２］の底面の中心位置のＸ座標値に２００を
加えている。２０１行と２０２行によって、前記ｖ＿ｃ
ｏｌｕｍｎ［１］をＸ軸の正方向に２００ｍｍ平行移動
して、その円柱領域を該ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ［２］に設定
したことになる。２０３行と２０４行は、同様に前記ｈ
＿ｂｏｘ［１］をＸ軸の正方向に２００ｍｍ平行移動し
て、その円柱領域を該ｈ＿ｂｏｘ［２］に設定したこと
を示す。

【００４３】２０５行は、前記１０１行で設定した動作
禁止領域３１を解除している。この時点で、該ロボット
１はアプリケーションプログラム上では前記全動作領域
２１内で移動を束縛されていない。

【００４４】２０６行では、前記ｖ＿ｃｏｌｕｍｎ
［２］とｈ＿ｂｏｘ［２］を用いて、前記動作禁止領域
３１とは別の動作禁止領域が設定されたことになり、２
０６行で示す動作禁止領域は前記２０１行から２０４行
の内容から、前記動作禁止領域３１がそのままの形状で
Ｘ軸の正方向に２００ｍｍ平行移動したことになる。こ
こでは、アプリケーションプログラムの前記１０２行か
ら２０１行まで処理が進む間に何等かの条件によって、
前記障害物４１がＸ軸の正方向に２００ｍｍ平行移動し
たことを想定している。

【００４５】２０７行では、前記中央処理装置１２が前
記１０２行と同様に前記新たな動作禁止領域に対する領
域判定を行いながら該ロボット１をさらに次の作業点Ｐ
（２）へ移動させるための位置指令を作成して、前記サ
ーボ制御装置１７に通過点の座標値を送り続ける。

【００４６】なお、ロボットが運用上の観点から複数の
座標系を持ち、目標位置座標や経路座標を算出する際に
座標変換を行っていることは公知であるので、実施例の
説明を明解にするために、本実施例では全ての座標値を
同一の座標系で取り扱ったことを追記しておく。

【００４７】このようにして本発明は実施されるが、ロ
ボットのアーム構造は直角座標型に限定されるわけでは
なく、円筒型や各種の多関節型にも適用される。また、
領域判定では、簡単のためＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値に限定
しているが、作業軸の旋回を含めた他の制御軸の追加も
同様に適応が可能である。逆に、本実施例では３次元空
間の事例を示したが、２次元平面に限定して使用できる
ことは言うまでもない。

【００４８】本実施例では、システムの用意した基本形
状領域を円柱２種類、四角柱２種類に限定したが、もち
ろんこの限りではない。しかし、本発明の主旨を考慮
し、ロボット言語内で領域を定義して、実用的かつ直感
的に取り扱うためには、あまり基本形状領域の種類を多
くすることは望ましくない。また、障害物等の形状の設
定を基本形状領域の組合せで精度を高めるために、必要
以上に多数の基本形状領域を組み合わせることも、簡便
さの面で本発明の主旨に反する。ロボットの経路制御は
精度を要求されることは多いが、作業対象ではない障害
物の定義は、ロボットの作業に支障のない限り、単純な
基本形状領域の組合せで設定されるべきである。

【００４９】また、本発明はロボットの３次元の動作領
域内における動作可能領域または動作禁止領域を予約さ
れた基本形状領域によって定義したが、ロボットのアー
ムまたはロボットの把持する物体まで拡張して考えるこ
ともできる。

【００５０】さらに、基本形状領域の教示については、
図２のようにロボットの制御装置１１に、または外部演
算装置１８に、または該ロボットの制御装置１１と該外
部演算装置１８の間にデータ変換手段１９を設け、例え
ば該外部演算装置１８のＣＡＤシステムによって教示す
ることも可能であるし、該ロボットの制御装置１１で教
示した基本形状領域を該外部演算装置１８でソリッドモ
デルとして視覚的に表示することも可能である。さら
に、視覚的な教示機能や表示機能を該ロボットの制御装
置１１に持たせることで、本発明が有効に活用できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、基本形状領域とその組合
せによって動作可能領域または動作禁止領域の実用的か
つ直感的な設定と記述が可能になるとともに、ロボット
の全動作領域内の自由な位置に動作可能領域または動作
禁止領域を設定できる。また、各基本形状領域は、ロボ
ットの動作または作業をロボット言語により記述するア
プリケーションプログラム上で空間領域を表わす集合変
数として取り扱い、前記集合変数をロボット言語によっ
て相互に集合演算を行うことで、任意の形状の動作可能
領域または動作禁止領域を定義することができ、前記の
動作可能領域または動作禁止領域の設定解除もロボット
言語により記述するアプリケーションプログラム上で可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すロボットとその動作領
域の関係図である。

【図２】本発明の一実施例に適応されるロボットの制御
装置の構成である。

【図３】本発明の一実施例に適応される基本形状領域と
そのデータである。

【図４】本発明の一実施例に適応される基本形状領域の
データ構造を示す。

【図５】本発明の一実施例の障害物と動作禁止領域の関
係を示す。

【図６】本発明の一実施例の動作禁止領域の空間的な構
成を示す。

【図７】本発明の一実施例の動作禁止領域を設定するた
めの円柱領域と四角柱領域の関係を示す。

【図８】本発明の一実施例の円柱領域の教示の手順を示
す。

【図９】本発明の一実施例のロボットの動作領域を示す
平面図である。

【図１０】本発明の一実施例のロボットの動作領域を示
す側面図である。

【図１１】本発明の一実施例のロボット言語の空間領域
を表わす集合変数の集合演算を可能とさせる組み込み手
続きを示す。

【図１２】本発明の一実施例のロボット言語の動作禁止
領域または動作可能領域の設定を可能とさせる組み込み
手続きを示す。

【図１３】本発明の一実施例のロボット言語の空間領域
を表わす集合変数の集合演算を用いて表した動作禁止領
域を示す。

【図１４】本発明の一実施例のロボット言語によるアプ
リケーションプログラムにおいての集合変数の実際の展
開例を示す。

【符号の説明】

１ ロボット １１ ロボットの制御装置 １２ 中央処理装置 １３ 記憶装置 ３１ 動作禁止領域 ３２ 円柱領域 ３４ 四角柱領域 ４１ 障害物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの全動作領域内における動作可
   能領域または動作禁止領域を予約された基本形状領域に
   よって定義することを特徴とするロボットの動作領域設
   定方法。
2. 【請求項２】 ロボットの動作または作業をロボット言
   語により記述するアプリケーションプログラム上で空間
   領域を表わす集合変数として前記基本形状領域を取り扱
   い、ロボット言語によって前記集合変数を相互に集合演
   算することで、任意の形状の動作可能領域または動作禁
   止領域を定義することを特徴とする請求項１に記載のロ
   ボットの動作領域設定方法。