JPH07186074A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学品を収容する容器を、パソコン用表計算
ソフトなみの簡単な手段でロボットを操作するロボット
の制御装置を提供する。 【構成】 容器（試験管）２の保管位置である保持具
（試験管立て）１及び機器（自動天秤）４の保持具６の
位置をロボット３に記憶させ、コンピュータ11の表示画
面に枡目状に表示した複数のセルｃと前記位置とを１対
１に対応させてコンピュータ11に記憶させ、セルｃを指
定してコンピュータ11にロボット動作の命令を入力して
容器２を所定の位置に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボット制御装置に関
し、更に詳細にはロボット制御の専門知識がなくともロ
ボットに必要な操作をさせることができる化学品を扱う
ためのロボット制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金属試料をＩＣＰＣ（Inductiv
e Coupled Plasma）分析計に掛ける場合の前処理操作と
しては、試料を酸に溶解し試料原液を得、これを希釈、
攪拌したのち一定量の分析試料溶液を分取し、必要に応
じて試料溶液に内部標準溶液を加え、再度希釈、攪拌し
たものを測定試料溶液とし、これを分析計に適合する容
器に移し取るという操作が必要になる。このように、化
学の分野では個々には単純な操作であっても、全体とし
ては一連の複雑な操作を行う場合が多く、更に、ｐＨ測
定、滴定、融点・凝固点測定、向流分配抽出、クロマト
グラフィーなどの高度な化学的操作を伴うため、ロボッ
トの普及がめざましい昨今にあっても、分析化学や化学
研究の分野では、十分な普及が行われておらず、現在で
も汚い、きつい、危険の３Ｋが付きまとう職場からの脱
出が困難な状況にある。

【０００３】しかしながら化学的試験、研究の分野で
は、実験準備など単純作業や、ルーチン的繰り返し作業
に多くの時間が依然として必要である。更に、光に敏感
に反応する物質を取り扱う場合には、暗室での作業が必
要であり、また放射性物質を使用する場合には対象を直
接操作することは危険であるなど、従来人手で行ってい
た作業をロボットに置き換えることが望まれる。

【０００４】ところで最近は、パーソナルコンピュータ
（以下パソコンと略称する）で制御可能な分析化学用の
小型ロボットが各種提供されるようになり、ロボット操
作用言語も開発されており、ロボットに人間の作業を学
習させたのち各種ロボットに実行させるLearn-Execute
手法、ニューラルネットワーク、ファジー制御など、他
の分野で行われているロボット化の高度な手法も導入可
能になるなど化学試験・研究分野にロボットを導入する
環境が整備されるに至っている。

【０００５】具体的例として、例えばフレームによる分
析操作を化学者の支援を受けながらロボットに操作させ
る試みが発表されたり、ＣＯＤ（化学的酸素消費量）に
より環境水質分析を行うロボットシステムの開発が行わ
れるなど、高度なロボット操作が可能になっている。そ
して工場など産業分野における分析ばかりでなく、医療
分析はロボット化というより、病院，検査機関における
臨床分析のサンプリングはオートメーション化の一環と
してとらえられ、この方面での進んだ分野の一つとなっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記説明のとおり化学
的操作のロボット化の環境は整っているものの、最終的
にロボット制御操作の簡易化の問題がある。即ち、化学
的操作に限らないが、試験・研究の場合には、手順の変
更、機器類の配置替え、など試行錯誤的要素が大きく、
その度にプログラムの変更が必要になるなどの問題があ
る。したがって、工場などに比べシステム化は充分行わ
れておらず、操作担当者にコンピュータやロボット操作
上の専門的知識・訓練がない大部分の試験・研究の現場
ではロボットを導入することは、相変わらず困難な実状
にある。

【０００７】本発明者は、前記のように化学的試験・研
究の分野におけるロボット化の問題を種々研究した結
果、少なくとも試料の移動制御をパソコンの簡易ソフト
なみの操作性とすることにより、従来より飛躍的なロボ
ット化が可能になり、しかも従来より進んだ専用ロボッ
トが提供された場合も、同様の制御システムの中で使い
こなせることを見いだした。

【０００８】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、試験管やビーカーなどの容器のハンドリン
グをロボットに行わせ、その制御をパソコン用に普及し
ている表計算ソフトなみの簡単な操作で行えるようにし
たロボットの制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明のロボット制御装置の構成は、化学品を入れ
た容器をロボットが把持し移動させる制御装置であっ
て、前記容器の保管位置及び所定の操作を行う機器の取
り付け位置をロボットに記憶させ、コンピュータの表示
画面に、縦横の枡目状に仕切ったセルを形成し、このセ
ルと前記取り付け位置とを１対１に対応させ、コンピュ
ータに予め記憶させたロボット動作の命令を、前記セル
を指定してコンピュータに入力すると、ロボットが指定
された位置にある容器を、指定された位置に移動させる
ようにしたものである。前記容器は、試験管、ビーカ
ー、シャーレなど化学又は生物化学的手段に使用する容
器を指す。また前記コンピュータは、パソコンを使用す
ることができるが、これに限定されず他のコンピュータ
を使用することもできる。

【００１０】コンピュータの表示画面に前記セルを枡目
状に表示させ、いずれかのセル位置にカーソルを移動
し、コマンド（命令語）を入力する操作は、現在スプレ
ッドシート型の表計算ソフトとして普及している操作要
領をそのまま踏襲することができる。例えば前記コマン
ドは、以下実施例で示すように表計算ソフトの関数式と
類似の表示方法で入力するようにプログラムすることが
できる。前記プログラムは、例えばＢＡＳＩＣ，Ｃ言語
などのプログラム言語を使用して作成することができ
る。

【００１１】前記ロボットにセルと前記取り付け位置と
を１対１に対応させて記憶させる手段は、従来からこの
種の作業に使用される手段、即ちプレイバック方式、作
業記述言語、動作記述言語などの外、必要に応じ視覚機
能用言語、ＶＡＬ言語など、使用するロボットに装備さ
れた機能に対応した各種の手段を用いることができる。

【００１２】

【作用】スプレッドシートと同様にコンピュータ画面に
枡目状に表示したセルを指定して、予めコンピュータに
記憶させたコマンドを入力することにより、指定した容
器をロボットによって移動させる前記手段は、スプレッ
ドシートによる計算ソフトの操作に類似した操作及び関
数式を用いることが可能となり、操作手順の習熟及び操
作手順の変更を容易にする。しかも、秤量など各種測定
操作を伴う場合には、得られたデータを指定したセルに
格納・表示させ、通常の計算ソフトと同じ手法によりデ
ータ処理を行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下添付の図面を参照して実施例により本発
明を具体的に説明する。図１〜７に示す実施例１のロボ
ット制御装置は、保持具（試験管立）１に保持させた容
器（試験管）２を、ロボット（商標名：ラブロボットI
I、（株）イー・エス・ディ・ラボラトリ製）３により
自動天秤（メトラー社製電子天秤ＡＭ１００）４の上皿
５上に取り付けた保持具６に装着して秤量し、その結果
をパソコン（商標名：PC9801、日本電気（株）製）７の
ディスプレー８に表示されたセルｃに表示させるように
したものである。試験管から成る容器２を保持する保持
具１の差込み穴９は、図１に示すようにＡ，Ｂの列番号
と１〜８の行番号とで、容器２の位置を識別できるよう
にしている。なお、図１に示す符号10はロボットアーム
11の先端に取り付けたマニピュレータである。

【００１４】パソコン７の表示画面８は、上３段にキー
ボード12からの入力内容，システム側からデータ及びメ
ッセージなどの表示に使用し、その下にいわゆるスプレ
ッドシートを表示している。上３段の最上段ｘは、カー
ソル13の座標を表す行列番号及び、当該カーソル座標の
セルｃに表示されているデータとを表示する欄であり、
次の段ｙは入力したコマンド及び計算式を表示する欄で
あり、最下段ｚはシステムからのメッセージと、それに
対するオペレーター（図示せず）が入力したメッセージ
との表示欄である。

【００１５】前記スプレッドシート欄は、縦横の枡目状
に仕切られたセルｃを配列し、最左端の列に行番号を、
また最上行に列番号を表示し、セルｃ内のデータが、地
色と反転させて表示してカーソル13の座標を表示してい
る。本実施例ではカーソルキー（図中キーを特定してい
ない）によってカーソル13を操作したが、マウスによる
方法や、行列番号をキー入力して操作可能にしてもよ
い。

【００１６】ロボット３の制御装置14は、RC232C回線15
によってパソコン７と接続し、ロボット３と制御装置14
との間は専用ケーブル16で接続している。制御装置14に
は、複数の作業対象（本実施例では自動天秤４のみ）と
の間に必要とする制御用信号のやり取り、データの読み
込みなどができるように複数個のパラレル・インターフ
ェイス（図示せず）を備え、ケーブル17で両者を接続す
るようにしている。

【００１７】ロボット３は、図２に示すように操作台３
ａの上のターンテーブル３ｂから直立する２本のガイド
３ｃに摺動自在に装着したＺ軸移動体３ｄにロボットハ
ンド３ｅを横方向に摺動自在に取り付け、ロボットハン
ド３ｅの先端部に、マニピュレータ10をロボットハンド
３ｅに対して回転可能に、且つ把持動作を制御するマニ
ピュレータ操作体３ｆを取り付けた。なお図２に示す符
号３ｇはＺ軸移動体３ｄ及びマニピュレータ操作体３ｆ
を制御するケーブルであり、３ｈはガイド３ｃの自由端
側固定部材である。また、自動天秤４の上皿５に取り付
けた保持具６は、図３に示すように、頂部に容器２の差
込み穴６ａと、底部に緩衝材６ｂを設けた箱状のものか
らなっている。

【００１８】試験管立てからなる保持具１は、図１に示
すように８個の差込み穴９をＡ，Ｂ２列に配置した木製
の試験管立を使用した。そして、前記８個の差込み穴９
を、前記スプレッドシートの行に対応させて、試験管位
置を指定できるようにし、ロボット３に、Ａ，Ｂ２列，
計１６個の差込み穴９及び保持具６の差込み穴６ａに差
し込まれた容器２を正確に把持することができ、また把
持している容器２を正確に差し込めるように、ロボット
３の動作位置などを予め教示した。

【００１９】以下、ロボット３をパソコン７によって制
御する手段について説明する。各機器の電源スイッチ
（図示せず）をオンし、ロボット制御プログラム（ＲＯ
ＢＯＰＬＡＮ）を起動させる。ＲＯＢＯＰＬＡＮが動作
開始すると、RS232 回線接続、ロボット位置データ（ R
OS5,POS ）の読み込み、自動天秤４の風袋調整、ロボッ
ト動作準備の各種初期設定を行ったのち、操作開始状態
となる。

【００２０】次にＲＯＢＯＰＬＡＮの操作、即ち試験管
である容器２のハンドリング制御を図４〜７によって説
明する。図４において、１６本の容器２（図４に図示せ
ず）を保持具１に装着し、それぞれの容器２の秤量結果
がＡ１〜Ｂ８の各セルｃに表示されており、前記最下段
ｚ（図１）にはカーソル座標、即ちセル番号（Ｂ３）と
秤量結果（６．２７０）とを表示している。なお、秤量
結果はグラム単位で９桁の数値として表示している。

【００２１】次に図５において、カーソル13の位置をそ
のままにして保持具１の（Ｂ３）の差込み穴９に在る容
器２を秤量する指示として、＠weigh(B3) をキーボード
12から入力すると、入力した文字が次の段ｙ（図１）に
表示される。次いでリターンキー（図示せず）を押す
と、最下段ｚにRobot works --OK(Y/N)?が表示される。
これはパソコン７が入力どおりの作業を行ってよいか否
かの確認を求めるものであり、Ｎを入力すると図２の画
面に戻り、Ｙを入力すると、パソコン７はロボット３に
保持具１のＢ３位置の容器２を自動天秤４の保持具６に
移動させる信号をロボット３に出力する。

【００２２】ロボット３が命令どおり作動し、Ｂ列２行
の容器２を自動天秤４の保持具６に装着し、マニピュレ
ータ10を開放すると、ロボット３の制御装置14は、所定
時間経過後に自動天秤４から出力値を読み取り、パソコ
ン７に出力する。パソコン７は、記憶装置（図示せず）
のＢ３の番地にデータを格納すると共に、図６に示すよ
うにその結果（９．０１７）を表示画面８の最下段ｚに
表示し、パソコン７の操作が終了すると図７に示すよう
にカーソル13のあるセルｃの表示、及び最上段ｘの表示
を前記９．０１７に変更表示し、一連の操作を完了す
る。

【００２３】本実施例で使用した他のコマンドを以下に
例示する。 ロボット制御コマンド ロボット動作 @mov(A1..B1) 保持具１のＡ１にある容器２を保持具のＢ１の位置 に移動させる。 @from(A1) 保持具１のＡ１にある容器２をカーソル位置のセル ｃに移動し、同時にＡ１のセルｃに入力されている データをカーソル位置のセルｃに移動させる。 @abc BSを消す。 @@ カーソル操作に戻る @quit(An) ロボットアーム11を待機位置に移動させ、一連の動 作を終了する。

【００２４】その他のコマンドとして、データの集計な
ど通常の計算ソフトに用いられる関数式をプログラムに
搭載することができる。例えば、 @sum(A1..A5) ＡｌからＡ５までの列のセルｃに入力されたデータ を合計する。 @avg(A1..A5) 前記合計の平均値を求める。 @std(A1..A5) Ａ１からＡ５までの列のセルｃに入力されたデータ の標準偏差を求める。

【００２５】以上のコマンドの表示方法は、例示したも
のに限定されず、適宜変更・追加することができる。こ
れらの計算コマンドを、例えばＡ９〜Ａ11、Ｂ９〜Ｂ11
のセルｃに入力すると、計量の都度、保持具１のＡ列及
びＢ列の計量結果の合計、平均値、標準偏差を計量が終
了した段階で、再計算し表示させることができるなど、
表計算ソフトの手法をロボット操作と同時に同じ画面で
処理することができる。

【００２６】以上は秤量という物理操作を例に説明した
が、化学的操作、例えば酸，アルカリによる試料の分解
溶液調整、ｐＨ測定、酸塩基滴定、酸化還元滴定、機器
分析への試料準備などにも適用できる。即ち関連操作に
適合する単一ないし複数のロボットにより操作システム
を構成し、各ロボットの間で試料を入れた容器をハンド
リングする操作を本発明によって制御し、各ロボットの
操作は、それぞれのロボット専用の操作に切り換えるこ
とにより、パソコン及びロボット操作に不慣れな担当者
でも、化学的試験・研究分野のロボット化を行うことが
可能になる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のロボット
制御装置は、化学品を入れる容器を置くそれぞれの位置
をロボットに記憶させると共に、コンピュータの表示画
面に枡目状に配置したセルに対応させ、指定した位置の
容器を、指定した位置に移動させる命令をコンピュータ
に入力することによってロボットを操作できるようにし
たので、操作手順の変更が極めて容易であり、しかも得
られたデータの総和を求めるなどのデータ加工を同じ画
面で行うことができ、試験・研究などの能率を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるロボット制御装置の構成
を示す概要図である。

【図２】図１に示すロボットの正面図である。

【図３】図１に示す自動天秤の部分正面図である。

【図４】図１に示したパソコンの画面の一例を示す画面
要部である。

【図５】図４に示す画面に命令を入力した場合の一例を
示す画面要部である。

【図６】図４に示す命令語入力によるデータ格納中の画
面要部である。

【図７】図４に示す命令による動作終了後の画面要部で
ある。

【符号の説明】

１ 保持具（試験管立） ２ 容器（試験
管） ３ ロボット ４ 自動天秤 ５ 上皿 ６ 保持具 ７ パソコン ８ ディスプレー 10 マニピュレータ 11 ロボットアー
ム 12 キーボード ｃ セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学品を入れた容器をロボットが把持し
   移動させる制御装置であって、前記容器の保管位置及び
   所定の操作を行う機器の取り付け位置をロボットに記憶
   させ、コンピュータの表示画面に、縦横の枡目状に仕切
   ったセルを形成し、このセルと前記取り付け位置とを１
   対１に対応させ、コンピュータに予め記憶させたロボッ
   ト動作の命令を、前記セルを指定してコンピュータに入
   力すると、ロボットが指定された位置にある容器を、指
   定された位置に移動させるようにしたロボット制御装
   置。