JPH07148681A - ロボットの制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンベアの速度に変動があっても、ロボット
の正確な追従動作を行わせる。 【構成】 エンコーダにより、コンベア（ワーク）の速
度Ｖｃを求める。次に、そのコンベアの速度Ｖｃと、パ
ラメータとして予め規定された加速遅れ量ｄとに基づい
て、とるべき加速度Ａccを算出し保存する。ここで、加
速期間をＴacc とすると、加速遅れ量ｄは、 ｄ(mm)＝Ｖｃ(mm/s)×Ｔacc(s)／２ なので、加速度Ａccは、 Ａcc(mm/ｓ² ) ＝Ｖｃ／Ｔacc ＝（Ｖｃ×Ｖｃ）／（２
ｄ） として求められる。この加速度Ａccで、速度Ｖｃまでロ
ボットの加速を行えば、加速遅れ量の値をｄとすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンベアにより一定速
度で移動するワークに対し、追従動作を行いながら作業
を実行するロボットの制御方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットには、ロボットの位置指
令に、コンベアの移動量をベクトル的に加えることによ
り、コンベア（実際にはコンベアにより搬送されるワー
ク）にロボットを追従して動作させるコンベア追従機能
を有するものがある。

【０００３】図５はこの種のシステムの一例を簡略的に
示しており、ここで、コンベア１は、図で左から右方向
（矢印ａ方向）に一定速度で駆動しており、その上をワ
ーク２が移動するようになっている。前記コンベア１の
近傍には、前記ワーク２をコンベア１上から取上げて搬
出するためのロボット３が設けられ、このロボット３は
コントローラ４により制御されるようになっている。そ
して、このコントローラ４には、コンベア１の速度を検
出するエンコーダ５からの速度信号が与えられると共
に、ワーク２が追従開始位置を横切ったことを検出する
トリガスイッチ６からの検出信号が与えられるようにな
っている。また、点Ａ〜点Ｆを順に結ぶ線はロボット３
のハンド３ａの移動軌跡を示している。

【０００４】ロボット３によるワーク２に対する追従動
作は、コントローラ４により制御され、次のようにして
行われる。 ＜ＳＴＥＰ１＞…待機状態（点Ａ） ロボット３（ハンド３ａ）は、まず待機位置（点Ａ）に
て停止しており、ここでワーク２によりトリガスイッチ
６がオンされることを待つ。

【０００５】＜ＳＴＥＰ２＞…加速状態（点Ａ〜点Ｂ） トリガスイッチ６がオンされると、ロボット３は追従動
作（図で右方への移動）を開始し、コンベア１の速度
（ワーク２の移動速度）と同一速度となるまで等加速度
で加速移動を行う。

【０００６】＜ＳＴＥＰ３＞…等速状態（点Ｂ〜点Ｅ） ロボット３は、コンベア１と同速度となると（点Ｂ）、
右方への移動速度をそのままに保ったままコンベア１上
のワーク２に近付き（点Ｃ）、点Ｃ〜点Ｄ間でそのワー
ク２の把持を行う。ワーク２の把持を行った後（点
Ｄ）、コンベア１上から退避する（点Ｅ）。

【０００７】＜ＳＴＥＰ４＞…減速状態（点Ｅ〜点Ｆ） 退避が完了すると（点Ｅ）、ロボット３は減速し停止す
る（点Ｆ）。これにて、ロボット３により、コンベア１
に追従しながらワーク２を取上げて搬出する１回の作業
が完了するのである。この後、ロボット３は、再び点Ａ
に戻り、同様の作業を繰返す。尚、前記コントローラ４
は、この追従動作中、エンコーダ５によってコンベア１
の移動量を検出し、それに基づいてロボット３の位置指
令を補正するようになっている。

【０００８】ここで、上記ＳＴＥＰ２の加速状態におい
て、ロボット３は、図６に示すように、トリガスイッチ
６がオンした時刻Ｔ0 から予め定義された加速時間Ｔac
c でコンベア１の移動速度Ｖｃに達するような加速度Ａ
ccで加速移動が行われる。この加速度Ａccは、次式で表
される。 Ａcc(mm/ｓ² ) ＝Ｖｃ(mm/s)／Ｔacc(s) …（１）

【０００９】そして、この加速の期間においては、コン
ベア１は、ロボット３に比べて倍の距離だけ移動するこ
とになり、図６に斜線で示す面積に相当するコンベア１
とロボット３との移動距離の差ｄ（これを加速遅れ量と
称する）が生ずる。この加速遅れ量ｄは次の式で表され
る。 ｄ(mm)＝Ｖｃ(mm/s)×Ｔacc(s)／２ …（２）

【００１０】このため、図７に示すように、ロボット３
（ハンド３ａ）の待機位置（点Ａ）は、トリガスイッチ
６によるワーク２の検出位置に対して、距離ｄだけ右方
にずれた位置に設定されており、これにより、加速状態
を完了した時点（点Ｂ）で、ロボット３とワーク２との
ずれ量が０となり、正確な追従動作が行われるようにな
るのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なコンベア１にあっては、例えば負荷の変動等の要因に
より速度が変化することがある。ところが、上記従来の
ものでは、ロボット３の加速度Ａccを所定の加速時間Ｔ
acc によって定義するようにしているため、上記（２）
式からも明らかなように、コンベア１の速度Ｖｃが変化
すると、加速遅れ量ｄも変動することになる。

【００１２】このように加速遅れ量ｄが変動することが
あると、予め所定の加速遅れ量ｄに従ってロボット３
（ハンド３ａ）の待機位置（点Ａ）を設定しておいて
も、加速状態を完了した時点（点Ｂ）で、ロボット３と
ワーク２とのずれ量が０とならなくなり、正確な追従動
作が行なえず、ひいてはワーク２の取上げができなくな
ったり、ワーク２等を破損させたりする不具合が生ずる
ことになる。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、コンベア追従機能を有するロボットに
あって、コンベアの速度に変動があっても、ロボットの
正確な追従動作を行わせることができるロボットの制御
方法及びその装置を提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットの制御
方法は、コンベアにより一定速度で移動するワークに対
し、追従動作を行いながら作業を実行するロボットの制
御方法であって、前記コンベアの移動速度を検出し、そ
の移動速度に基づいて、前記ロボットを初期位置から前
記ワークの移動速度と同速度まで加速させる際の加速度
を、前記ロボットの加速期間内にそのロボットと前記ワ
ークとが移動する距離の差が予め規定された値となるよ
うに設定するようにしたところに特徴を有する。

【００１５】そして、本発明のロボットの制御装置は、
コンベアにより所定方向に一定速度で移動するワークに
対し、追従動作を行いながら作業を実行するロボットの
制御装置であって、前記コンベアの移動速度を検出する
速度検出手段と、この速度検出手段の検出速度に基づい
て、前記ロボットを初期位置から前記ワークの移動速度
と同速度まで加速させる際の加速度を、前記ロボットの
加速期間内にそのロボットと前記ワークとが移動する距
離の差が予め規定された値となるように設定する加速度
設定手段とを具備するところに特徴を有する。また、こ
のロボットの制御装置において、追従動作に必要なパラ
メータをロボット言語にてプログラム中に定義できるよ
うに構成すれば効果的である。

【００１６】

【作用】本発明のロボットの制御方法によれば、ロボッ
トを初期位置からワークの移動速度と同速度まで加速さ
せる際の加速度は、コンベアの移動速度に基づいて、加
速期間内にそのロボットとワークとが移動する距離の差
即ち加速遅れ量が予め規定された値となるように設定さ
れる。従って、ロボットの初期位置を、規定された加速
遅れ量に対応した位置に設定しておけば、コンベアの移
動速度が変化しても、ロボットの加速度はコンベアの移
動速度に応じて変化し、加速期間の終了時点では、ロボ
ットとワークとが必ず所定の位置関係にあることにな
る。

【００１７】そして、本発明のロボットの制御装置によ
れば、速度検出手段により、コンベアの移動速度が検出
され、このコンベアの移動速度に基づいて、加速度設定
手段により、ロボットを初期位置からワークの移動速度
と同速度まで加速させる際の加速度が、加速期間内にそ
のロボットとワークとが移動する距離の差即ち加速遅れ
量が予め規定された値となるように設定される。従っ
て、ロボットの初期位置を、規定された加速遅れ量に対
応した位置に設定しておけば、コンベアの移動速度が変
化しても、ロボットの加速度はコンベアの移動速度に応
じて変化し、加速期間の終了時点では、ロボットとワー
クとが必ず所定の位置関係にあることになる。

【００１８】また、この場合、追従動作に必要なパラメ
ータをロボット言語にてプログラム中に定義できるよう
に構成すれば、必要に応じてパラメータの変更が容易に
行えるようになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を、ワークをコンベア上から取
上げて搬出するコンベア追従機能を有するロボットに適
用した一実施例について、図１乃至図４を参照して説明
する。まず、図３及び図４はロボット１１を含んだシス
テムを簡略的に示しており、ここで、コンベア１２は、
図で左右方向に延びて設けられ、図示しない駆動機構に
よりに一定速度で駆動されることにより、ワーク１３を
一定速度で右方（矢印ａ方向）移動させるようになって
いる。そして、このコンベア１２の近傍にロボット１１
が配置されている。

【００２０】このロボット１１は、固定配置されたベー
ス１４に、複数方向に移動可能なアーム１５を備え、さ
らにそのアーム１５の先端に前記ワーク１３を把持して
搬送するためのハンド１６を備えて構成されている。こ
のハンド１６は、各関節軸（サーボモータ）により、
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の固有の三次元直交座標系の任意の位置に
移動されるようになっている。

【００２１】詳しくは後述するが、このロボット１１
（各関節軸）は、制御装置としてのコントローラ１７に
より所定の動作プログラムに従って制御され、コンベア
追従動作、即ちコンベア１２と同速度で矢印ａ方向に移
動しながらの作業を行うようになっている。そして、こ
のとき、コントローラ１７には、前記コンベア１２の駆
動機構に連結されコンベア１２の移動速度即ちワーク１
３の矢印ａ方向の移動速度Ｖｃを検出するための速度検
出手段たるエンコーダ１８が接続されていると共に、前
記ワーク１３がコンベア１２上の所定の追従開始位置を
横切ったことを検出する例えば反射形光センサからなる
トリガスイッチ１９が接続されている。

【００２２】図４において、点Ａ〜点Ｆを順に結ぶ線
は、このコンベア追従動作におけるロボット１１のハン
ド１６の移動軌跡を示している。この追従動作は、次の
ようにして行われる。 ＜ＳＴＥＰ１＞…待機状態（点Ａ） ロボット１１（ハンド１６）は、まず初期待機位置（点
Ａ）にて停止しており、ワーク１３によりトリガスイッ
チ１９がオンされることを待つ。

【００２３】＜ＳＴＥＰ２＞…加速状態（点Ａ〜点Ｂ） トリガスイッチ１９がオンされると、ロボット１１は追
従動作（図で右方への移動）を開始し、コンベア１２の
速度（ワーク１３の移動速度Ｖｃ）と同一速度となるま
で例えば等加速度Ａccで加速移動を行う。尚、本実施例
では、この際の加速度Ａccは、ワーク１３の移動速度Ｖ
ｃに基づいて後述するように設定されるようになってお
り、また、この際の加速時間Ｔacc も、前記速度Ｖｃ及
び加速度Ａccにより変動するようになっている。

【００２４】＜ＳＴＥＰ３＞…等速状態（点Ｂ〜点Ｅ） ロボット１１は、コンベア１２と同速度Ｖｃとなると
（点Ｂ）、右方への移動速度をそのままに保ったままコ
ンベア１２上のワーク１３に近付き（点Ｃ）、点Ｃ〜点
Ｄ間でそのワーク１３の把持を行う。ワーク１３の把持
を行った後（点Ｄ）、コンベア１２上から退避する（点
Ｅ）。

【００２５】＜ＳＴＥＰ４＞…減速状態（点Ｅ〜点Ｆ） 退避が完了すると（点Ｅ）、ロボット１１は減速し停止
する（点Ｆ）。これにて、ロボット１１により、コンベ
ア１２に追従しながらワーク１３を取上げて搬出する１
回の作業が完了するのである。この後、ロボット１１
は、再び初期位置（点Ａ）に戻り、同様の作業を繰返
す。尚、前記初期位置（点Ａ）は、前記トリガスイッチ
１９によるワーク１３の検出位置に対して、予め規定さ
れた所定の距離（後述する加速遅れ量ｄ）だけ右方にず
れた位置に固定的に設定されるようになっている。

【００２６】さて、前記コントローラ１７について述べ
る。このコントローラ１７は、マイコン等を含んで成
り、図３に示すような各機能を果たすように構成されて
いる。即ち、まず、コントローラ１７のメモリにはロボ
ット言語で書かれた動作プログラムが入力されており、
その動作プログラムは、言語解析部２０によって解読さ
れる。

【００２７】次のＸＹＺ補間部２１では、その解読結果
を元に、ロボット１１の動作軌跡を生成し、さらに、そ
の動作軌跡上を、制御サイクル（サンプリング時間Ｔ）
毎にどのように移動していくかという目標位置（以下、
ＸＹＺ位置指令と称する）を算出する。尚、このＸＹＺ
補間部２１では、コンベア追従動作を行わない場合の目
標位置を出力するようになっている。次に、前記ＸＹＺ
位置指令は、座標変換部２２に入力され、位置指令が各
関節軸の回転角度指令に変換される。この回転角度指令
が各関節軸のサーボ制御部２３に入力されることによ
り、ロボット１１が所定の動作を行うようになってい
る。

【００２８】そして、コンベア追従動作を行う場合に
は、追従データ作成部２４からの追従データが、前記Ｘ
ＹＺ位置指令に加算されて座標変換部２２に入力される
ようになっている。この追従データは、ロボット１１を
コンベア１２に追従させるための矢印ａ方向の移動量デ
ータで、やはり制御サイクル毎の目標位置指令として出
力されるようになっている。

【００２９】この追従データ作成部２４は、図１に示す
ように、追従移動量作成部２５と成分分解部２６とから
構成されている。このうち追従移動量作成部２５では、
トリガスイッチ１９がオンしてからのエンコーダ１８の
パルス量（コンベア１２の速度Ｖｃ）と前記言語解析部
２０からの各種パラメータに基づいて、制御サイクル毎
にロボット１１がコンベア１２に追従するために必要な
矢印ａ方向の追従移動量（スカラ量）を求めるようにな
っている。また、成分分解部２６は、その追従移動量
を、言語解析部２０からのパラメータ（コンベア１２の
進行方向を示すデータ）に基づいてＸ，Ｙ，Ｚ軸成分の
位置指令に分解するようになっている。

【００３０】これにより、後述するように、ロボット１
１の加速状態（点Ａ〜点Ｂ）における加速度Ａccは、コ
ンベア１２の速度Ｖｃに基づいて、加速遅れ量つまりロ
ボット１１の加速期間内にそのロボット１１と前記ワー
ク１３とが移動する距離の差が予め規定された所定の値
ｄとなるように設定されるようになっている。従って、
この追従データ作成部２４が、本発明にいう加速度設定
手段として機能するのである。

【００３１】ここで、本実施例においては、コンベア追
従動作に必要なパラメータの定義は、コントローラ１７
の環境設定ファイルを用いるのではなく、専用に設けた
ロボット言語のコマンド（ＣＯＮＶ命令）によりプログ
ラム中に行うことができるようになっている。これによ
り、コントローラ１７を再起動することなく、いつでも
パラメータの変更ができるようになっている。前記追従
移動量作成部２５及び成分分解部２６に与えられるパラ
メータとしては、次のようなものがある。

【００３２】DX,DY,DZパラメータ：コンベア１２の進行
方向を示すベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ） Ｃパラメータ ：トリガスイッチ１９がオンしてか
ら、このパラメータで指定された値だけコンベア１２が
移動すると、ロボット１１は追従を開始する。主に追従
タイミングの調整に用いる。 Ｄパラメータ ：加速遅れ量の指定 Ｅパラメータ ：エンコーダ１８の１パルス当りのコ
ンベア１２の移動量

【００３３】次に、上記構成の作用について、図２も参
照して説明する。上記加速状態（ＳＴＥＰ２）における
追従移動量作成部２５での追従移動量の作成は次のよう
な手順にて行われる。 ．まず、加速状態になると、単位時間当りのコンベア
１２の移動量から、コンベア１２（ワーク１３）の速度
Ｖｃが求められる。

【００３４】．次に、そのコンベア１２の速度Ｖｃ
と、規定された加速遅れ量ｄ（言語解析部２０からパラ
メータとして送られる）とに基づいて、とるべき加速度
Ａccを算出し、これを保存する。ここで、加速期間をＴ
acc とすると、加速遅れ量ｄは 、 ｄ(mm)＝Ｖｃ(mm/s)×Ｔacc(s)／２ …（３） なので、加速度Ａccは、 Ａcc(mm/ｓ² ) ＝Ｖｃ／Ｔacc ＝（Ｖｃ×Ｖｃ）／（２ｄ） …（４） として求められる。この加速度Ａccで、速度Ｖｃまでロ
ボット１１の加速を行えば、加速遅れ量の値をｄとする
ことができる。

【００３５】．上記で求めた加速度Ａccにより加速
を行った場合、図２に示すように、加速開始（時刻Ｔ0
）からｎ制御サイクル後のロボット１１の追従速度Ｖs
nは、制御サイクル周期をＴ(s) とすると、 Ｖsn(mm/s)＝Ａcc×Ｔ×ｎ （ｎ＝１，２，３…） …（５） となり、加速開始（時刻Ｔ0 ）からｎ制御サイクル後ま
での追従移動量Ｐsnは、 Ｐsn(mm)＝Ｖsn×Ｔ×ｎ／２ （ｎ＝１，２，３…） …（６） となる。このＰsnの値が成分分解部２６に出力されるの
である。

【００３６】．上記の処理を制御サイクル毎に繰返
し、もし速度Ｖsnが速度Ｖｃ以上になったとき、つまり
加速状態の最終サイクルになったときは、図２に示すよ
うに、そのときの追従速度をＶseとすると、追従移動量
Ｐseは、 Ｐse(mm)＝（Ｖse×Ｔ×ｎ／２）−Ｓy (mm) …（７） となるので、これを成分分解部２６に出力し、加速状態
を終了する。ここでＳyの値は、 Ｓy ＝（Ｖse−Ｖｃ）×Ｔy ／２＝（Ｖse−Ｖｃ）² ／（２×Ａcc）…（８） として求められる。

【００３７】以上のようにして加速度Ａccを設定するこ
とにより、コンベア１２（ワーク１３）の移動速度が変
化しても、加速遅れ量は常に一定値ｄとなる。ここで、
ロボット１１の初期位置（点Ａ）は、前記トリガスイッ
チ１９によるワーク１３の検出位置に対して予め所定の
距離ｄだけ右方にずれた位置に固定的に設定されている
ので、加速期間の終了時点（点Ｂ）では、ロボット１１
とワーク１３とのずれ量が、必ず０（あるいは一定値）
となるのである。

【００３８】このように本実施例によれば、ロボット１
１を初期位置からワーク１３の移動速度と同速度Ｖｃま
で加速させる際の加速度Ａccは、コンベア１２の移動速
度に基づいて、加速遅れ量が予め規定された値ｄとなる
ように設定される。従って、従来のようなコンベア１の
速度Ｖｃが変化すると正確な追従動作が行なえなかった
ものと異なり、コンベア１２の移動速度が変化しても、
加速期間の終了時点では、ロボット１１とワーク１３と
を所定の位置関係とすることができ、ロボット１１の正
確な追従動作を行わせることができるものである。

【００３９】また、特に本実施例では、追従動作に必要
なパラメータを、ロボット言語のパラメータ定義用のコ
マンド（ＣＯＮＶ命令）により、プログラム中に定義で
きるように構成したので、環境設定ファイルによってコ
ントローラの起動時にのみ定義を行うようにしたものと
異なり、コントローラ１７の起動後にも、必要に応じて
いつでもパラメータの変更が容易にできるようになる利
点を得ることができるものである。

【００４０】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、例えばコンベア速度Ｖｃの測定及び加速
度Ａccの計算は制御サイクル毎に行うようにしても良い
など、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得
るものである。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
によれば、次のような優れた効果を得ることができる。
即ち、請求項１のロボットの制御方法によれば、コンベ
ア追従機能を有するロボットにあって、ロボットを初期
位置からワークの移動速度と同速度まで加速させる際の
加速度を、コンベアの移動速度に基づいて加速遅れ量が
予め規定された値となるように設定するようにしたの
で、コンベアの速度に変動があっても、ロボットの正確
な追従動作を行わせることができるものである。

【００４２】請求項２のロボットの制御装置によれば、
コンベア追従機能を有するロボットにあって、コンベア
の移動速度を検出する速度検出手段と、その検出速度に
基づいてロボットを初期位置からワークの移動速度と同
速度まで加速させる際の加速度を加速遅れ量が予め規定
された値となるように設定する加速度設定手段とを設け
たので、コンベアの速度に変動があっても、ロボットの
正確な追従動作を行わせることができるものである。

【００４３】また、この場合、請求項３のロボットの制
御装置によれば、追従動作に必要なパラメータをロボッ
ト言語にてプログラム中に定義できるように構成したの
で、コントローラの起動後にも、必要に応じていつでも
パラメータの変更が容易にできるようになるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、追従データ作
成部の機能を表すブロック図

【図２】加速状態における時間とロボットの速度との関
係を示す図

【図３】制御装置の概略的な機能を表すブロック図

【図４】コンベア追従システムの概略的な平面図

【図５】従来例を示す図４相当図

【図６】図２相当図

【図７】トリガスイッチによるワークの検出位置とロボ
ットの初期位置との関係を示す図

【符号の説明】

図面中、１１はロボット、１２はコンベア、１３はワー
ク、１６はハンド、１７はコントローラ（制御装置）、
１８はエンコーダ（速度検出手段）、１９はトリガスイ
ッチ、２４は追従データ作成部（加速度設定手段）を示
す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンベアにより一定速度で移動するワー
   クに対し、追従動作を行いながら作業を実行するロボッ
   トの制御方法において、前記コンベアの移動速度を検出
   し、その移動速度に基づいて、前記ロボットを初期位置
   から前記ワークの移動速度と同速度まで加速させる際の
   加速度を、前記ロボットの加速期間内にそのロボットと
   前記ワークとが移動する距離の差が予め規定された値と
   なるように設定するようにしたことを特徴とするロボッ
   トの制御方法。
2. 【請求項２】 コンベアにより所定方向に一定速度で移
   動するワークに対し、追従動作を行いながら作業を実行
   するロボットの制御装置において、前記コンベアの移動
   速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段の検
   出速度に基づいて、前記ロボットを初期位置から前記ワ
   ークの移動速度と同速度まで加速させる際の加速度を、
   前記ロボットの加速期間内にそのロボットと前記ワーク
   とが移動する距離の差が予め規定された値となるように
   設定する加速度設定手段とを具備することを特徴とする
   ロボットの制御装置。
3. 【請求項３】 追従動作に必要なパラメータをロボット
   言語にてプログラム中に定義できるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項２記載のロボットの制御装
   置。