JPH08166813A

JPH08166813A - ウィービング動作を伴うロボットのトラッキング制御方法

Info

Publication number: JPH08166813A
Application number: JP6332419A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Terawaki; 文一寺脇; Mitsuhiro Okuda; 満廣奥田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25
Also published as: US5887122A

Abstract

(57)【要約】【目的】非接触センサを用いたロボットのウィービン
グとトラッキングの並行実施。【構成】周期Ｔw によるウィービング開始指令が出さ
れると、レーザセンサは、ウィービング開始と同期をと
って周期Ｔw ／２ｎで、スキャニングを開始し、スキャ
ニング毎にセンサデータを出力し、メモリに蓄積する。
ウィービングを開始したロボットは、ウィービング端
（Ｓm ，Ｓn+m ，Ｓ2n+m ・・）に達するかまたはその
条件によるウィービングの終了まで、溶接線を基準経路
としたウィービング動作を実行する。ウィービングとレ
ーザセンサのスキャンのタイミングが既知なので、各セ
ンサデータに対応するロボット位置は計算可能であり、
それに基づいて各時点で必要なウィービング量を加えて
移動目標位置を逐次定めることが出来る。ロボットがウ
ィービング端Ｓm ，Ｓn+m ・・の位置に達し、ロボット
が一時停止する毎にレーザセンサのスキャンとの同期が
とられ、溶接線４を基準経路としたウィービング動作が
続行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、溶接ロボットなどの
産業用ロボット（以下、単に「ロボット」と言う。）に
トラッキング移動を行なわせながら、ウィービング動作
を同時に実現させる為の制御方法に関し、更に詳しく言
えば、レーザセンサのような非接触センサを用いた目標
線のセンシングによってトラッキング移動を行なわせる
ロボットに、ウィービング動作を並行実施させる為の制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットにロボット位置に対して進行方
向側の近傍領域をセンシングするレーザセンサのような
非接触センサを搭載し、ロボットの動作プログラム再生
運転時に溶接線等の作業線位置を逐次的に検出し、検出
結果に応じて教示経路を補正しながらロボットを移動さ
せる技術は、いわゆる「非接触センサ（特に、レーザセ
ンサ）を利用したトラッキング方式」として既に知られ
ている（以下、レーザセンサで非接触センサを代表させ
る。）。

【０００３】このようなレーザセンサを用いて教示経路
を補正しながらロボットを移動させるトラッキング移動
方法は、個々の作業対象ワークの位置決めが正確になさ
れていない場合であっても、レーザセンサによって次々
とセンシングされた位置に対応した位置をロボットが順
次辿ることを可能にするものであり、溶接ロボット等に
おいて極めて有用な技術手段を提供している。

【０００４】一方、溶接ロボット等においては、ロボッ
トを所定の基準経路に対して周期的に変位させながら移
動させる移動方式が広く採用されている。このウィービ
ング動作は、基準となる経路を教示経路自体にとって実
行されている。ところが、例えば教示経路とのずれが予
想される溶接線に沿った溶接をウィービング動作で実行
したいケースでは、教示経路とある程度のずれがある溶
接線を基準経路にとったウィービング動作を行なわせる
ことが望まれる。

【０００５】しかし、溶接線をレーザセンサを用いてト
ラッキングする場合には、レーザセンサによって周期的
に行われるレーザビームによる各スキャン時点における
ロボット位置が既知乃至計算可能でなければ、そのスキ
ャンによって得られたセンサデータを用いてトラッキン
グ点（スキャン軌跡と溶接線の交点位置）をロボット座
標系（ロボットが動作する座標系で、例えばロボットの
ベースに設定されたベース座標系。以下同様。）上で定
めることが出来ない。

【０００６】ウィービングを伴わないトラッキング動作
の場合には、レーザセンサの各スキャン時点におけるロ
ボット位置が、教示経路のデータとセンサデータから常
時計算し得る態勢にあるから、トラッキング目標点の位
置を次々と定めながらロボットを移動させることが可能
である。

【０００７】しかし、ウィービング動作をロボットに行
なわせた場合には、各スキャン時点におけるロボット位
置は、ウィービングによって上乗せされた変位によって
大きく変わることになる。従って、各スキャン時点にお
けるウィービングによって上乗せされた変位量が計算可
能（または既知あるいは一定）でなければ、溶接線をウ
ィービング軌跡の基準線として追跡（トラッキング）し
ながらウィービング動作を行なわせることは出来ない。
従来技術では、レーザセンサの各スキャン時点における
ウィービングによる変位分を正しく求めることが出来な
かった為に、上記のようなウィービング動作を伴うトラ
ッキング移動の実現は困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は、ロボットにレーザセンサのような非接触センサを
搭載し、ロボットに所定のセンシング対象線（例えば、
溶接ロボットにおける溶接線）のトラッキングとウィー
ビング動作を並行的乃至重畳的に実行させる為の制御方
法を提供することにある。また、本願発明はそのことを
通して溶接作業等の質を向上させることを目指してい
る。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本願発明は、上記技術
課題を解決する為に、ロボットにロボット位置に対して
進行方向側の近傍領域をセンシングする非接触センサを
搭載し、前記ロボットの動作プログラム再生運転時にセ
ンシング対象線の位置に関する前記非接触センサの検出
出力を逐次的に獲得するとともに、設定された条件に従
って前記センシング対象線に対応した基準経路からの変
位を周期的に繰り返すウィービング動作を前記ロボット
に行なわせるようにしたウィービング動作を伴うロボッ
トのトラッキング制御方法を提供するものである。

【００１０】本願発明においては、ロボットに搭載され
る非接触センサのセンシング周期をウィービング動作の
周期に整合する倍率関係で定め、非接触センサによるセ
ンシングがウィービング動作と同期的に実行され得るよ
うにする。各センシング時点におけるウィービング量
は、前記設定されたウィービング条件に従って計算さ
れ、その計算結果と対応する非接触センサの検出出力と
を用いてロボットの移動目標点が逐次的に決定される。

【００１１】非接触センサのセンシングのタイミングと
ウィービング動作を同期させる為の一つの手段として、
ウィービングの両端位置においてウィービング動作とセ
ンシンシング動作の同期をとる方法がある。

【００１２】本願発明で使用される典型的な非接触セン
サは、レーザセンサである。その場合、前記センシング
周期は該レーザセンサの走査周期に対応することにな
る。従って、レーザセンサの走査周期は、ウィービング
動作の周期と整合するように制御される。

【００１３】また、非接触センサとしてレーザセンサを
用いた方式が特に有効に発揮されるアプリケーションと
して、溶接ロボットを用いた溶接作業がある。溶接ロボ
ット−レーザセンサシステムに本願発明を適用した場合
には、レーザセンサによって溶接線がセンシングされ
る。そして、センシング周期は該レーザセンサのレーザ
ビームが溶接線を交差して走査される周期に対応するこ
とになる。

【００１４】

【作用】非接触センサとしてレーザセンサを用いた溶接
ロボットの場合を例にとり、本願発明の原理について説
明する。図１は、溶接ロボットにレーザセンサを搭載し
て溶接線トラッキングとウィービングを並行実施する場
合の配置並びにウィービング周期とスキャン周期（セン
シング周期）の関係を示した図である。

【００１５】同図において、符号４が溶接線を表わして
おり、ここでは便宜上直線で示されている。溶接は、ロ
ボット本体の大半を省いて符号１で指示されたロボット
アーム先端部に適当な装着機構を介して取り付けられた
溶接トーチ２によって行なわれる。符号３は溶接トーチ
先端位置に設定されたロボットのツール先端点を表わし
ている。ロボットの位置はこのツール先端点３の位置で
代表される。

【００１６】アーム先端部１には、溶接トーチ２と並ん
でレーザセンサＬＳが搭載されており、溶接線３を跨ぐ
ようにレーザビームＬＢが偏向走査される。

【００１７】もし、ウィービング溶接を行なわず、トラ
ッキングのみを行なった場合には、ロボットの経路は溶
接線４にほぼ一致したものとなる。これに対して、本願
発明の方法を適用してウィービング溶接を行なう場合に
は、ロボットの経路は符号５で示したように、溶接線４
を基準線として周期的に変位した位置をとる経路を実現
させる必要がある。なお、ウィービング軌道には種々の
ものがあるが、ここでは単純なサインカーブ状の軌道を
示した。

【００１８】本願発明においては、レーザセンサＬＳの
走査周期Ｔs は、ウィービングの周期Ｔw と整合した倍
率関係とされる。即ち、レーザセンサＬＳの走査周期Ｔ
s とウィービングの周期Ｔw との間にＴw ＝ＮＴw の関
係を持たせる。一般には、Ｎは整数であれば良いが、Ｎ
を偶数（ｎ＝２ｎ；ｎは整数）とすれば、Ｔw ＝２ｎＴ
w となる。

【００１９】このようにレーザセンサのセンシング周期
を選ぶことによって、１周期分のウィービング動作の両
端（ウィービング量が０となる各位置またはウィービン
グ量が最大となる各位置）で、レーザセンサのスキャン
とウィービングの同期をとることが可能になる。

【００２０】図１においては、ｎを偶数（ｎ＝２ｍ；ｍ
は整数）として、各センシング点がＳ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・
・・Ｓm ・・・Ｓi ・・・Ｓn ，Ｓn+1 ，Ｓn+2 ・・・
Ｓn+m ・・・Ｓ2n・・・で表わされており、ウィービン
グ量が０となる各位置あるいはウィービング量が最大と
なる各位置のいずれにおいても、レーザセンサのスキャ
ンとウィービングの同期をとることが可能となってい
る。

【００２１】即ち、上記周期関係の存在により、センシ
ング点Ｓ0 ，Ｓn ，Ｓ2n・・・の位置がウィービング軌
道に関して等価な位相位置に来る。同様に、Ｓm ，Ｓn+
m ，Ｓ2n+m ・・・もウィービング軌道に関して等価な
位相位置に来ることになる。これら等価な位相位置にお
けるウィービング量は、ウィービング条件を変えない限
り同じである。これによって、設定されたウィービング
条件のデータを用いて、各センシング点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ
2 ・・・のスキャン時点におけるウィービング量が計算
可能となる。スキャン時点におけるウィービング量が求
められれば、ロボット位置も計算可能となり、各センシ
ング点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・のロボット座標系上にお
ける位置が計算可能となる。

【００２２】各センシング点Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 ・・・の
ロボット座標系上における位置が判れば、その位置を基
準にウィービング量を加えてロボットの移動目標位置を
決定することが出来る。

【００２３】このようにして、ウィービング動作を伴う
トラッキングが実行可能となれば、教示経路と実際に作
業線との間にずれが予想されるようなアプリケーション
において、ウィービングを併せて実行することが可能に
なる。特に、レーザセンサを搭載した溶接ロボットに本
願発明を適用すれば、溶接線を基準線としてトラッキン
グしながらウィービング溶接が行なわれるので、教示経
路と実際の溶接線の間に相当のずれがあっても、ウィー
ビング軌道が溶接線に対して意図しない関係となること
が防止され、溶接ビードの品質が向上する。

【００２４】

【実施例】以下、本願発明の一つの実施例として、図１
に示した配置とウィービング軌道を想定してウィービン
グ溶接を実行するケースを説明する。

【００２５】図３は、図１においてロボット（アーム先
端部）１に搭載されたレーザセンサＬＳの概略構成を例
示したものである。図１中、符号１０は検出部で、レー
ザ発振器１１、レーザビームをスキャンさせる揺動ミラ
ー（ガルバノメータ）１２、反射光を捕らえて受光素子
１４に像を作る光学系１３を有している。一方、センサ
ボードを構成する制御部２０はマイクロプロセッサから
なるＣＰＵ２１を備え、ＣＰＵ２１にはバス２９を介し
て入出力装置２８及びＲＯＭ及びＲＡＭからなるメモリ
２５が接続されている。

【００２６】入出力装置２８には、レーザ発振器１１を
駆動しレーザビームを発生させるレーザ駆動部２２、揺
動ミラー１２を揺動させるミラー操作部２３、受光素子
１４で受光した位置から、位置を検出する信号検出部２
４が接続されている。また、入出力装置２８はロボット
制御装置（図５参照）との間で各種指令、データ授受を
行う回線２８にも接続されている。

【００２７】ロボット制御装置からのレーザセンサ起動
指令を受けると、メモリ２５に格納されたレーザセンサ
駆動プログラムが起動され、ＣＰＵ２１は、レーザ駆動
部２１にレーザ駆動指令を送り、レーザ発振器１１を駆
動し、レーザビームを発生させると共に、ミラー操作部
２２にミラー走査指令を送り、揺動ミラー１２を揺動さ
せて、レーザ発振器１１から発生するレーザビームを対
象物３０上に当て走査させる。

【００２８】対象物３０上で拡散反射したレーザビーム
は光学系１３により、対象物上の反射位置に応じて、受
光素子１４上に像を作ることになる。該受光素子には、
分割型素子のＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）、非分割型・積分型素子のＰＳＤ（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏ
ｒ）などが使用される。

【００２９】ここでは、受光素子１４として、レーザセ
ンサの１次元ＣＣＤアレイが使用されているものとす
る。受光素子１４の受光面に当たった光（反射光の像）
は光電子に変換され、そのセルに蓄えられる。セルに蓄
積された電荷は、信号検出部２４からのＣＣＤ走査信号
に従って所定周期毎１番端から順に出力され、信号検出
部２４、入出力装置２８を介し、ＡＤ変換等の処理を受
けて最新のデータがメモリ２５に蓄積される。

【００３０】ＣＣＤの走査周期は、搖動ミラー１２の走
査周期よりも十分短く設定（例えば、数１００分の１）
されており、搖動ミラー１２の搖動角度の推移とＣＣＤ
素子出力状態の推移は、随時把握可能となっている。Ｃ
ＣＤ素子出力状態は、出力最大のセル位置（セル番号）
で把握され、反射光の当たったセル位置が検出される。
この位置により、センサから対象物３０の位置が算出さ
れる。

【００３１】図４は、受光素子１４で検出した位置ｘａ
により、センサからの対象物３０の座標位置（Ｘ，Ｙ）
を求める原理を説明する図である。光学系の中心と受光
素子１４の中央点とを結ぶ線上にセンサ原点（０，０）
があるとし、この線をＹ軸、このＹ軸に直交する軸をＸ
軸とする。

【００３２】また、原点から光学系の中心までの距離を
Ｌ1 、光学系の中心から受光素子１４の中央点までの距
離をＬ2 、センサ原点からＸ軸方向への揺動ミラー１４
の揺動中心までの距離をＤ、センサ原点から揺動ミラー
の揺動中心までのＹ軸距離をＬ0 、揺動ミラー１２によ
るレーザビームの反射光のＹ軸方向に対する角度をθ、
受光素子１４での受光位置をｘａとすると、レーザビー
ムが対象物に当たり反射した座標位置（Ｘ，Ｙ）は次の
第２，第３式の演算を行なって求めることが出来る。

【００３３】Ｘ＝ｘａ・［（Ｌ1 −Ｌ0 ）・tan θ＋Ｄ］／（ｘａ＋Ｌ2 ・tan θ）・・・（１）Ｙ＝［Ｌ1 ・ｘａ＋Ｌ2 ・（Ｌ0 ・tan θ−Ｄ）］／（ｘａ＋Ｌ2 ・tan θ）・・・（２）制御部２０のＣＰＵ２１は、ロボット制御装置からの指
令に従ってメモリ２５に格納された位置計算プログラム
を起動させ、所定周期で上記（１），（２）式の計算に
相当する処理を実行する。計算結果は、ロボット制御装
置に転送される。ロボット制御装置に転送されたデータ
は、後述するように、ロボットの位置データと併せて反
射位置の３次元位置を計算等に利用される。

【００３４】上記説明したレーザセンサの検出出力から
計算された溶接線位置は、ロボットのトラッキングに利
用される。但し、ここではウィービング動作の並行実施
を考えているので、溶接線はロボットの移動目標経路に
はならず、ウィービング動作の基準経路とされる。即
ち、ここでは、レーザセンサの検出出力から計算される
溶接線等の位置をそのままロボット移動目標位置に採用
するのではなく、各時点で必要とされるウィービング量
（基準経路からの変位量）に相当するずれ量が加算され
てロボットの移動目標位置が決定される。

【００３５】各時点で必要とされるウィービング量は、
予め設定されるウィービング条件のデータを用いて計算
される。図２は、ウィービング条件をロボット制御装置
の教示操作盤に付設された液晶ディスプレイ（図５とそ
の説明参照）上で画面設定する際に画面の一例を示した
ものである。

【００３６】図中、左端の番号１〜９は設定条件番号を
表わしており、各番号の条件内容がオペレータによって
入力される。そして、動作プログラムの中で指定された
条件番号が有効となる。設定内容には、ウィービング動
作の周波数ｆ（周期Ｔw の逆数；ｆ＝１／Ｔw ）、振幅
Ｄw （図１参照）が含まれる。また、ウィービング軌跡
の左端と右端（図１中、Ｓm ，Ｓn+m ，Ｓ2n+mで示した
位置に相当）における停止時間を指定出来るようになっ
ている。この停止時間は、後述するように、ウィービン
グ軌跡の左端と右端でレーザセンサＬＳのスキャン動作
との同期を楽にとる上で有利である。

【００３７】次に図５は、本実施例で使用されるシステ
ム全体の構成をロボット制御装置を中心に要部ブロック
図で示したものある。これを説明すると、４０はロボッ
ト制御装置で、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとい
う。）４１を有し、ＣＰＵ４１には、ＲＯＭからなるメ
モリ４２、ＲＡＭからなるメモリ４３、不揮発性メモリ
４４、液晶表示部４５を備えた教示操作盤４６、サーボ
回路４８を経て溶接ロボット本体１に接続されたロボッ
ト軸制御部４７、レーザセンサＬＳの制御部２０（図１
参照）及び溶接電源部２’に接続された汎用インターフ
ェイス４９が各々バスラインＢＬを介して接続されてい
る。

【００３８】ＲＯＭ４２には、ＣＰＵ４１がロボット本
体１、レーザセンサ制御部２０、溶接電源部２’及びロ
ボット制御装置４０自身の制御を行なう為の各種のプロ
グラムが格納される。ＲＡＭ４３はデ−タの一時記憶や
演算の為に利用されるメモリである。不揮発性メモリ４
４には、各種パラメータ設定値やロボットの動作プログ
ラムが入力／格納される。

【００３９】以上の事項を前提に、ロボットにウィービ
ング動作を伴うトラッキングを実行させる為の処理につ
いて図６（ウィービング／トラッキング）及び図７（セ
ンシング）のフローチャートを参照して説明する。フロ
ーチャート中、記号ＷＶはウィービング、ＴＲはトラッ
キングを表わすものとする。なお、ここでは、図２で説
明したウィービング条件の設定は動作プログラムの中で
順に条件１、次いで条件２が指定されているものとす
る。また、処理開始直後は、通常のトラッキングでロボ
ット移動を開始し、次いで条件１によるウィービング、
条件２によるウィービングを順次実行し、条件２による
ウィービング終了とともにロボット移動（溶接作業）が
完了するものとする。

【００４０】ロボット側の処理とレーザセン側の処理は
ほぼ同時に開始される。レーザセンサ側では、通常のス
キャニングによるセンシングを開始し、ウィービング開
始指令の受信を待つ（ステップＢ１，Ｂ２）。ロボット
側では、条件１によるウィービング開始指令が出される
まで、レーザセンサの出力とロボット位置データを用い
た通常のトラッキング処理が実行される（ステップＡ
１，Ａ２）。

【００４１】条件１によるウィービング開始指令が出さ
れると、ウィービング周期Ｔw1（図２の例では１．０
秒）等の条件とともに、レーザセンサ側に送信される
（ステップＡ３）。これを受けたレーザセンサ側では、
ウィービング開始と同期をとって、周期Ｔw1／２ｎ（本
実施例では、ｎは適当大きさを有する偶数に設定）で、
スキャニングを開始し、スキャニング毎にセンサデータ
を出力し、メモリに蓄積する。（ステップＢ３）。

【００４２】ステップＡ４でレーザセンサのスキャンと
同期してウィービングを開始したロボット側では、ロボ
ットがウィービング端（図１におけるＳm ，Ｓn+m ，Ｓ
2n+m・・・の位置参照）に達するか、あるいは条件１に
よるウィービングを終了する指令が出されるまで、セン
サデータとウィービング量（ＣＰＵ４１によって別途処
理でトラッキングのオフセットデータとして逐次計算さ
れる。）に基づいて逐次、移動目標点を定め、溶接線を
基準経路としたウィービング動作を実行する（ステップ
Ａ５，Ａ７）。

【００４３】ここで、センサデータからロボット座標系
上で溶接線位置を表わすデータを得るにはそのセンサデ
ータに対応したスキャン時のロボット位置が判らなけれ
ばならない。しかし、本願発明が適用された本実施例で
は、従来技術とは異なり、ウィービングとレーザセンサ
のスキャン周期の関係が判っており、しかも、ウィービ
ングとレーザセンサが同期して開始されているので、ロ
ボット側では、何回目のスキャンに対応したセンサデー
タであるかに基づいてその時のウィービング量（溶接線
位置からのオフセット量）を計算することが出来る。

【００４４】従って、逐次得られるセンサデータに対応
したスキャン時のロボット位置が計算可能となり、それ
に基づいて各時点で必要なウィービング量を加えて移動
目標位置を逐次定めることが出来る。

【００４５】レーザセンサ側では、一旦ステップＢ３で
条件１に適合したよるスキャニングが開始されると、そ
れはロボットがウィービング端に達したことを知らせる
指令あるいは条件１によるウィービングを終了し、条件
２によるウィービングを開始する指令が出されたことを
受信するまで続行される（ステップＢ４，Ｂ５；例え
ば、図１でＳ0 ，Ｓ1 ，・・・Ｓm までを参照）。な
お、ウィービング条件の変更タイミングは、レーザセン
サのスキャンの同期開始に支障のない位置、即ち、ウィ
ービングの両端位置における一時停止時とする（オフセ
ットが０となるタイミングでロボットを短時間停止させ
て同期開始を可能にしても良い）。

【００４６】ロボットがウィービング端（例えば、図１
でＳm の位置）に達すると、ステップＡ５からステップ
Ａ７へ進み、ウィービング端到着がレーザセンサ側に送
信される。これを受けたレーザセンサ側では、ステップ
Ｂ５からステップＢ３へ戻り再度、レーザセンサのスキ
ャンの同期がとられる。以下、何度かウィービング端の
間を往復を繰り返すが、その間の処理は上記説明したも
のと同様である。

【００４７】やがて、周期Ｔw2（図５の例では、１．５
秒）が指定されたウィービング条件２の開始指令が出さ
れると、ステップＡ７からステップＡ８へ進んで、それ
がレーザセンサ側に送信される。レーザセンサ側では、
ステップＢ４でこれを感知し、ウィービング開始と同期
をとって、周期Ｔw2／２ｎで、スキャニングを開始し、
スキャニング毎にセンサデータを出力し、メモリに蓄積
する。（ステップＢ６）。

【００４８】ステップＡ９でレーザセンサのスキャンと
同期して条件２によるウィービングを開始したロボット
側では、条件１によるウィービングの場合と同じく、ロ
ボットがウィービング端に到着するか、あるいは条件２
によるウィービングを終了する指令が出されるまで、セ
ンサデータとウィービング量に基づいて逐次、移動目標
点を定め、溶接線を基準経路としたウィービング動作を
実行する（Ａ１０，Ａ１２）。

【００４９】レーザセンサ側では、一旦ステップＢ６で
条件２に適合したよるスキャニングが開始されると、そ
れはロボットがウィービング端に達したことを知らせる
指令あるいは条件２によるウィービングを終了（即ち、
ウィービング溶接終了）する指令が出されたことを受信
するまで続行される（ステップＢ７，Ｂ８）。

【００５０】ロボットが条件２によるウィービング動作
を繰り返し、やがてウィービング条件２の終了指令が出
されると、ステップＡ１２からステップＡ１３へ進ん
で、それがレーザセンサ側に送信される。レーザセンサ
側では、ステップＢ７でこれを感知し、処理を終了す
る。

【００５１】以上、非接触センサとしてレーザセンサを
搭載した溶接ロボットの事例について説明したが、非接
触センサはＣＣＤカメラを用いた視覚センサでも良い。
その場合には、ウィービングと視覚センサのカメラから
の画像取り込み周期がウィービング周期と整合した倍率
関係になるように制御が行なわれ、ウィービングの端部
で画像取り込みの同期が実行される。また、アプリケー
ションについても、溶接ロボットに限らず、ウィービン
グ動作とトラッキングの併用が望まれる作業（例えば、
ペイント、シーリングなど）であれば、本願発明が有効
に適用されることは明らかである。

【００５２】

【発明の効果】本願発明によれば、ウィービング動作を
伴うトラッキングが実行可能となる。従って、教示経路
と実際に作業線との間にずれが予想されるようなアプリ
ケーションにおいて、ウィービングを併せて実行するこ
とが可能になる。特に、レーザセンサを搭載した溶接ロ
ボットに本願発明を適用すれば、溶接線を基準線として
トラッキングしながらウィービング溶接が行なわれるの
で、教示経路と実際の溶接線の間に相当のずれがあって
も、ウィービング軌道が溶接線に対して意図しない関係
となることが防止され、溶接ビードの品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接ロボットにレーザセンサを搭載して溶接線
トラッキングとウィービングを並行実施する場合の配置
並びにウィービング周期とスキャン周期（センシング周
期）の関係を示した図である。

【図２】ウィービング条件をロボット制御装置の教示操
作盤に付設された液晶ディスプレイ上で画面設定する際
に画面の一例を示したものである。

【図３】ロボットに搭載されたレーザセンサの概略構成
を例示したものである。

【図４】レーザセンサの受光素子で検出した位置によ
り、センサからの対象物の座標位置を求める原理を説明
する図である。

【図５】本実施例で使用されるシステム全体の構成をロ
ボット制御装置を中心に要部ブロック図で示したものあ
る。

【図６】本実施例においてセンサを用いたウィービング
とトラッキングの並行実施の為に実行される処理（ウィ
ービング／トラッキング）について説明するフローチャ
ートである。

【図７】本実施例においてセンサを用いたウィービング
とトラッキングの並行実施の為に実行される処理（セン
シング）について説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１溶接ロボット本体（アーム先端部）２溶接トーチ２’ 溶接電源部３ツール先端点４溶接線（ウィービングの基準経路）１０レーザセンサの検出部１１レーザ発振器１２搖動ミラー１３レンズ１４受光素子（ＣＣＤアレイまたはＰＳＤ）２０レーザセンサ制御部２１ＣＰＵ（レーザセンサ）２２レーザ駆動部２３ミラー走査部２４信号検出部２５メモリ（レーザセンサ）２８入出力装置２９バス（レーザセンサ）３０対象物面４０ロボット制御装置４１ＣＰＵ（ロボット制御装置）４２メモリ（ＲＯＭ）４３メモリ（ＲＡＭ）４４不揮発性メモリ４５液晶表示部４６教示操作盤４７ロボット軸制御器４８サーボ回路４９汎用インターフェイスＢＬバス（ロボット制御装置）Ｄw ウィービングの振幅ＬＢレーザビームＬＳレーザセンサＴw ウィービングの周期

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２５Ｊ 9/10 Ａ 13/08 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｈ３０５Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットにロボット位置に対して進行方
向側の近傍領域をセンシングする非接触センサを搭載
し、前記ロボットの動作プログラム再生運転時にセンシ
ング対象線の位置に関する前記非接触センサの検出出力
を逐次的に獲得するとともに、設定された条件に従って
前記センシング対象線に対応した基準経路からの変位を
周期的に繰り返すウィービング動作を前記ロボットに行
なわせるようにしたウィービング動作を伴うロボットの
トラッキング制御方法であって、前記非接触センサのセンシング周期を前記ウィービング
動作の周期と整合する倍率関係で定め、前記非接触セン
サによるセンシングが前記ウィービング動作と同期的に
実行されるように制御し、各センシング時点におけるウ
ィービング量が前記設定された条件に従って計算され、
その計算結果と対応する検出出力とを用いて前記ロボッ
トの移動目標点が逐次的に決定されるようにした、前記
ウィービング動作を伴うロボットのトラッキング制御方
法。
【請求項２】ロボットにロボット位置に対して進行方
向側の近傍領域をセンシングする非接触センサを搭載
し、前記ロボットの動作プログラム再生運転時にセンシ
ング対象線の位置に関する前記非接触センサの検出出力
を逐次的に獲得するとともに、設定された条件に従って
前記センシング対象線に対応した基準経路からの変位を
周期的に繰り返すウィービング動作を前記ロボットに行
なわせるようにしたウィービング動作を伴うロボットの
トラッキング制御方法であって、前記非接触センサのセンシング周期を前記ウィービング
動作の周期に整合する倍率関係で定めるとともに前記ウ
ィービングの両端位置において前記ウィービング動作と
前記非接触センサのセンシンシング動作の同期をとるこ
とによって、前記非接触センサによるセンシングが前記
ウィービング動作と同期的に実行されるよう制御し、各
センシング時点におけるウィービング量が前記設定され
た条件に従って計算され、その計算結果と対応する検出
出力とを用いて前記ロボットの移動目標点が逐次的に決
定されるようにした、前記ウィービング動作を伴うロボ
ットのトラッキング制御方法。
【請求項３】前記非接触センサがレーザセンサであ
り、前記センシング周期が該レーザセンサの走査周期に
対応している請求項１または請求項２に記載された、前
記ウィービング動作を伴うロボットのトラッキング制御
方法。
【請求項４】前記ロボットが溶接ロボットであり、前
記センシング対象線が溶接線であるとともに、前記非接
触センサがレーザセンサであり、前記センシング周期が
該レーザセンサの走査周期に対応している請求項１また
は請求項２に記載された、前記ウィービング動作を伴う
ロボットのトラッキング制御方法。