JPH11320468A - ロボット動作プログラム作成方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業指示によるオフラインティーチングシステ
ムにおいて、位置補正を含めて最適なロボット動作プロ
グラムを作成することができるロボット動作プログラム
作成方法およびそのシステムを提供する。 【解決手段】オフラインティーチングにより作業対象に
対する作業プログラムを生成し、生成した作業プログラ
ムより被制御対象機器を動作するための動作プログラム
を作成するものであって、選定された動作補正機器によ
り位置補正作業を行う場合に、補正対象となる作業の順
序を判断し、かつ最適化のため記作業に対する補正作業
の順序を変更した動作プログラムを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オフラインティ
ーチングにより、ロボットが行うべき作業の指示から、
ロボットが動作するために必要な動作プログラムを自動
生成するための、ロボット動作プログラム生成方法及び
そのシステムに関するものであり、特に溶接などを行う
産業用ロボットでの利用に好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ロボットにより必要な作
業を行うためには、ロボットに対する動作指示ないしは
動作プログラムの作成作業が必要である。従来、そのた
めの方法としては、実際にロボットを動かしてティーチ
ングするという方法がほとんどであった。しかし、ロボ
ットの導入台数の増加に伴い、ティーチング時間の増加
やＣＡＤシステムとの結合の要望、さらに安全面の問題
などと様々な要因から、ＣＡＤの図面情報を利用したオ
フラインティーチング方式が注目されており、主流にな
りつつある。

【０００３】このようなオフラインティーチング方式の
１つとして、三次元情報の入力手段により入力された三
次元データを持つワークに対し、作業部位と作業を行う
ための情報のみを指示し、この情報から指示された作業
の一連の流れを作業プログラムとして生成し、必要であ
ればこのプログラムを編集し、その後この作業プログラ
ムからロボットが動作するための動作プログラムを生成
する方法がある。これによれば、産業用ロボットや各種
制御装置などのような制御対象機器を、ＣＡＤデータを
利用して動作させる場合、作業単位で編集できるため、
必要なデータの入力を簡素化できる。

【０００４】図６に従来のロボット動作プログラム生成
装置のブロック図の一例を示す。すなわち、このロボッ
ト動作プログラム作成システムは、グラフィックワーク
ステーンョンやパソコンのような計算機上ですべて行え
るようになっており、図６に示すように三次元ＣＡＤデ
ータ記憶手段１と、作業環境データ記憶手段２と、教示
データ入力手段３と、教示データ記憶手段４と、作業プ
ログラム生成手段５と、作業環境引用手段６と、作業プ
ログラム記憶手段７と、動作プログラム生成手段８と、
三次元ＣＡＤ引用手段９と、動作プログラム出力手段１
０と、動作プログラム記憶手段１１とを有してなる。

【０００５】具体的に述べると、三次元ＣＡＤデータ記
憶手段１は、図示しないＣＡＤシステムにより作成され
たサーフェスモデルやソリッドモデルの三次元ＣＡＤデ
ータを記憶したものである。この三次元データは、ロボ
ット及び被制御対象機器や、作業対象物の、三次元幾何
情報や位置情報より構成される。作業環境データ記憶手
段２は、ロボットの機種名や接続されているセンサの種
類、作業対象物の材質など、作業環境に関する三次元デ
ータ以外のデータを記憶している。そして、オペレータ
は教示データ入力手段３により、必要な作業対象に対す
る作業指示を行う。

【０００６】教示データ入力手段３は、ＣＡＤシステム
に付属しているマウス或いはキーボードおよび表示装置
からなっており、作業対象物の三次元モデルを表示した
表示装置を見ながら、作業対象物に対する必要な作業位
置をグラフィカルにティーチングし得るように構成され
ている。なお、表示装置は一般的なＣＲＴなどである。

【０００７】教示データ入力装置３により設定された作
業対象物に対する作業内容は、教示データ記憶手段４に
格納される。作業プログラム生成手段５は、教示データ
入力手段３により入力され教示データ記憶手段４に格納
された作業対象物に対する教示データから、その目標を
達成するのに必要な作業プログラムを、作業環境引用手
段６により得られる作業環境データ記憶手段２からの環
境情報を基に生成する。必要な作業プログラムは、例え
ば作業対象物を溶接する場合には、溶接線への接近なら
びに離脱動作、溶接機への動作指示を含めた溶接作業、
位置補正のための検出動作からなる補正作業、最終待機
位置への移動を行う待機作業などがあり、教示された部
位に対する必要な処理を行うための作業がプログラムと
して生成される。生成された作業プログラムは、作業プ
ログラム記憶手段７に格納する。

【０００８】動作プログラム生成手段８は上記生成され
た作業プログラムを変換し、ロボットが実行可能な動作
プログラムを生成するものである。作業対象物のある部
位を溶接する場合には、溶接するという作業命令を具体
的な開始点への接近移動命令、溶接動作命令、終端点か
らの離脱動作命令に変換する。また、複数の溶接部位が
存在する場合には、それぞれの溶接部位間を移動するた
めの空走動作も生成される。

【０００９】これらの動作プログラムを作成するに当た
り、それぞれの移動目標点の座標データが必要になる。
座標データは三次元ＣＡＤデータ記憶手段１に格納され
ているものを、三次元ＣＡＤ引用手段９により引用する
ことで実行される。また、動作に必要なデータに関して
は、作業環境データ記憶手段２に格納されているデータ
を、作業環境引用手段６により呼び出すことで使用され
る。生成された動作プログラムは、動作プログラム記憶
手段１１に格納される。

【００１０】動作プログラム出力手段１０は、動作プロ
グラム生成手段８からの動作プログラムに従って、図示
しない駆動装置を介し溶接ロボットを駆動するものであ
る。この場合、動作プログラム記憶手段１１からプログ
ラムを呼び出しても良い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記に示す従来技術の
ごとく、オフラインティーチングでロボット動作を実現
する場合には、コンピュータ内のモデルと実際のロボッ
トの間の誤差のため、何らかの位置補正手段が必要とな
る。そのため、目標とする対象への処理作業のみではな
く、位置補正を行うための作業も同時に生成される。そ
のため、指示された作業からロボットの動作を生成する
場合には、作業のための動作のみでなく、位置補正のた
めの動作を含めて、最適な動作としなければならないと
いう問題がある。従来は、各処理部位に対して補正を行
なうのであれば、各処理部の溶接開始直前に必ず補正作
業を行なうか、もしくは補正を行なわないのであれば、
全ての処理部について補正作業を行なわないといった、
固定的な補正作業が生成されるだけであった。

【００１２】そのため、溶接作業ならびに補正機構に応
じて、補正作業を編集する必要があった。たとえば、セ
ンシングと溶接作業を繰り返すことで生じる溶接ワイヤ
長の誤差を低減するために、各処理部の補正作業を全て
の溶接作業の前にまとめて行なう場合や、移動距離を考
慮して溶接順序の逆順序に補正作業を行なう場合には、
補正作業の順序などを変更するなどの編集作業の必要が
あった。

【００１３】この発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、この発明の目的は、作業指示によるオフ
ラインティーチングシステムにおいて、位置補正を含め
て最適なロボット動作プログラムを作成することができ
るロボット動作プログラム作成方法を提供することにあ
り、他の目的は上記方法を的確に実施しうるロボット動
作プログラム生成システムを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のロボット
動作プログラム作成方法は、オフラインティーチングに
より作業対象に対する作業プログラムを生成し、生成し
た作業プログラムより被制御対象機器を動作するための
動作プログラムを作成し、これを出力することでロボッ
トの動作を行うロボット動作プログラム作成方法であっ
て、選定された動作補正機器により位置補正作業を行う
場合に、補正対象となる作業の順序を判断し、かつ最適
化のため前記作業に対する補正作業の順序を変更した前
記動作プログラムを生成することを特徴とするものであ
る。

【００１５】請求項１記載のロボット動作プログラム作
成方法によれば、オフラインティーチングによりロボッ
トの動作プログラムを生成する場合に、補正作業を行う
機器の種類等を判断し、補正機構に応じた、補正作業の
プログラムを生成することで、補正作業が必要な場合に
補正機器の種類を意識することなく、補正作業を設定す
ることができるので、オペレータの入力ミスを確実に防
止するとともに、データの入力量を低減でき、位置補正
を含めて最適なロボット動作プログラムを生成できる。

【００１６】請求項２記載のロボット動作プログラム作
成方法は、請求項１において、作業対象となる作業が指
定された場合、その作業に対する補正作業を行うための
作業点を検出し、作業点の両側の線分の線種を判断し、
判断された線種に基づいて必要な補正作業の有無を決定
して、必要な場合にのみ作業を付加した動作プログラム
を生成するものである。

【００１７】請求項２記載のロボット動作プログラム作
成方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、補正機
器の種類のみではなく、補正対象となる作業対象点の種
類等の部位の特徴からも最適な動作プログラムを生成す
ることができ、オペレータの負担を減らすことができ
る。請求項３記載のロボット動作プログラム作成システ
ムは、オフラインティーチングを行って入力された教示
データより作業対象に対する作業プログラムを生成する
作業プログラム生成手段と、生成した作業プログラムよ
り被制御対象機器を動作するための動作プログラムを作
成する動作プログラム生成手段と、生成された動作プロ
グラムを出力する動作プログラム出力手段を有するロボ
ット動作プログラム作成システムであって、実動作時の
動作補正機器に応じて補正対象となる作業の順序を判断
し、補正作業の順序変更を行う作業順序変更手段を有す
ることを特徴とするものである。

【００１８】請求項３記載のロボット動作プログラム作
成システムによれば、請求項１と同様な効果があり、請
求項１記載のロボット動作プログラム作成方法を的確に
実施し得る。請求項４記載のロボット動作プログラム作
成システムは、請求項３において、作業に対する補正作
業を行うための作業点を検出し、作業点の両側の線分の
線種を判断し、判断された線種に基づいて必要な補正作
業の内容を変更する補正作業変更手段を有するものであ
る。

【００１９】請求項４記載のロボット動作プログラム作
成システムによれば、請求項２および請求項３と同様な
効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。 （第１の実施の形態）この発明の第１の実施の形態につ
いて説明する。すなわち、このロボット動作プログラム
作成方法は、例えば三次元ＣＡＤに予め格納されている
種々の作業対象物及び被作業対象機器からなる三次元Ｃ
ＡＤデータを用い、オフラインティーチングにより作業
対象に対する作業プログラムを生成し、生成した作業プ
ログラムより被制御対象機器を動作するための動作プロ
グラムを作成し、これを出力することでロボットの動作
を行うものである。

【００２１】そして、たとえば作業に用いる補正機器情
報から、ロボットが補正機構を有するか、有する場合に
はそれがタッチセンサであるか、視覚センサであるかを
判定し、こうして動作補正機器が選定されると、この動
作補正機器により位置補正作業を行う場合に、補正対象
となる作業の順序を判断し、かつその作業に対する補正
作業の順序を変更した最適な動作プログラムを生成す
る。

【００２２】図１は、この発明の第１の実施の形態の方
法を実施するための、ロボット動作プログラム作成シス
テムを示す。このロボット動作プログラム作成システム
は、グラフィックワークステーンヨンやパソコンのよう
な計算機上ですべて行えるようになっており、図１に示
すように三次元ＣＡＤデータ記憶手段１と、作業環境デ
ータ記憶手段２と、教示データ入力手段３と、教示デー
タ記憶手段４と、作業プログラム生成手段５と、作業環
境引用手段６と、作業プログラム記憶手段７と、動作プ
ログラム生成手段８と、三次元ＣＡＤ引用手段９と、動
作プログラム出力手段１０と、動作プログラム記憶手段
１１と、作業順序変更手段１２を有してなる。

【００２３】作業順序変更手段１２を除く、符号１から
１１までの内容に関しては、図６について説明する従来
例と同様であるので、説明を省略する。すなわち、この
ロボット動作プログラム作成システムは、例えば三次元
ＣＡＤデータ記憶手段に予め格納されている種々の作業
対象物及び被作業対象機器からなる三次元ＣＡＤデータ
を用い、オフラインティーチングを行い、入力された教
示データより作業対象に対する作業プログラムを生成す
る作業プログラム生成手段５と、生成した作業プログラ
ムより被制御対象機器を動作するための動作プログラム
を作成する動作プログラム生成手段８と、生成された動
作プログラムを出力する動作プログラム出力手段１０を
有するものである。そして、実動作時の動作補正機器に
応じて補正対象となる作業の順序を判断し、最適化のた
め、補正作業の順序変更を行う作業順序変更手段１２を
有する。

【００２４】実施の形態の作業順序変更手段１２は、ま
ず、作業プログラム生成手段５により生成された作業プ
ログラムと、作業環境引用手段６により引用された作業
環境データ記憶手段２に記憶された作業に用いる補正機
構情報から、溶接作業に対する補正作業の順序を判定す
る。具体的には補正機構情報は、ロボットが補正機構を
有するか、有する場合にはそれがタッチセンサである
か、視覚センサであるかを示すものである。タッチセン
サの場合には、全ての溶接に先立って位置補正データを
検出することが、視覚センサの場合には、各溶接パスご
とに検出動作を行うことが、不要な空走経路の生成を省
いた最適な作業手順となる。また、タッチセンサの場合
には、溶接パスの順番と逆の順番に検出を行うことで、
最適な作業プログラムが生成できる。

【００２５】さらに、上記作業順序判定結果に基づい
て、作業プログラム生成手段５により生成された作業プ
ログラムの補正作業命令の順序を変更し編集する。第１
の実施の形態のロボット動作プログラム作成方法によれ
ば、オフラインティーチングによりロボットの動作プロ
グラムを生成する場合に、補正作業を行う機器の種類等
を判断し、補正機構に応じた、補正作業のプログラムを
生成することで、補正作業が必要な場合に補正機器の種
類を意識することなく、補正作業を設定することができ
るので、オペレータの入力ミスを確実に防止するととも
に、データの入力量を低減でき、位置補正を含めて最適
なロボット動作プログラムを生成できる。

【００２６】またロボット動作プログラム作成システム
によれば、ロボット動作プログラム作成方法を的確に実
施し得る。 （第２の実施の形態）この発明の第２の実施の形態を図
２により説明する。すなわち、このロボット動作プログ
ラム作成方法は、第１の実施の形態に加え、作業対象と
なる作業が指定された場合、その作業に対する補正作業
を行うための作業点を検出し、作業点の両側の線分の線
種を判断し、判断された線種に基づいて必要な補正作業
の有無を決定して、必要な場合にのみ作業を付加した動
作プログラムを生成するものである。

【００２７】そして、この方法を実施するロボット動作
プログラム作成システムは、第１の実施の形態に加え
て、補正作業変更手段１３を有するものである。この補
正作業変更手段１３は、作業に対する補正作業を行うた
めの作業点を検出し、作業点の両側の線分の線種を判断
し、判断された線種に基づいて必要な補正作業の内容を
変更する。

【００２８】実施の形態の補正作業変更手段１３は、作
業プログラム生成手段５もしくは作業プログラム記憶手
段７から得られる作業プログラムから、そこに記述され
ている補正作業命令を探索し、三次元ＣＡＤ引用手段９
により、その補正命令が実行される作業対象上の教示点
を検出する。例えば、溶接パスの開始点側で補正作業が
行われる場合には、この開始点の位置を検出する。さら
に、作業点の位置を基に、三次元ＣＡＤ引用手段９によ
り、その作業点の前後に存在する作業対象物を構成する
輪郭線分を探索し、その線分の線種、直線円弧などの情
報を得る。そして、直線以外の線により構成される面に
ついては、検出動作を行わないように動作プログラムに
変換されるように編集を行う。

【００２９】第２の実施の形態のロボット動作プログラ
ム作成方法によれば、補正機器の種類のみではなく、補
正対象となる作業対象点の種類等の部位の特徴からも最
適な動作プログラムを生成することができ、オペレータ
の負担を減らすことができる。また、ロボット動作プロ
グラム作成システムによれば、ロボット動作プログラム
作成方法を的確に実施することができる。

【００３０】（第３の実施の形態）この発明の第３の実
施の形態を図３および図４により説明する。このロボッ
ト動作プログラム作成方法を実施するロボット動作プロ
グラム作成システム１００は、グラフィックワークステ
ーションやパソコンのような計算機上ですべて行えるよ
うになっており、まず図３に示すようにティーチングオ
ペレータが、教示データ入力手段３を操作することによ
り、三次元ＣＡＤデータ記憶手段１から作業対象物の三
次元モデルを呼び出す（基本データ設定、ステップ
１）。

【００３１】ついで、オペレータが教示データ入力手段
３により、作業プログラムを作成するのに必要な作業対
象物に対する、必要なデータを設定し、教示データ記憶
手段４に格納する（教示データ入力、ステップ２）。即
ち、ロボットのタイプや作業対象物の材質などの環境情
報データの選択や、作業対象物の作業部位の選択であ
る。

【００３２】格納された教示データは、作業環境データ
記憶手段２に格納された環境情報を用いて、作業プログ
ラム生成手段５により作業教示プログラムに変換される
（作業プログラム生成、ステップ３）。作業プログラム
への変換時に、同じく環境情報を利用して、作業順序変
更手段１２により補正命令の実行順序を最適化して作業
順序変更を行う（作業順序変更、ステップ６）。そし
て、三次元ＣＡＤデータを用いて動作プログラム生成部
８により、動作プログラムに変換される（動作ブログラ
ム生成、ステップ４）。ここで同じく、三次元ＣＡＤデ
ータを利用して、作業命令を最適に変換するために、補
正作業変更手段１３により命令変更を行う（補正命令変
更、ステップ７）。生成された動作プログラムは、本シ
ステムの入出力デバイスである動作プログラム出力手段
１０により被制御対象機器１０１のコントローラにダウ
ンロードされ、被制御対象機器を動作プログラム通りに
動作させる（動作プログラム出力、ステップ５）。

【００３３】図４は、作業順序変更処理（ステップ６）
における、作業プログラムの最適化の実行例を示すフロ
ーチャートである。まず、作業環境引用手段６により引
用された作業環境データ格納手段２に記憶された作業に
用いる補正機構情報を入力する（ステップ１１）。つぎ
に、補正機構情報は、ロボットが補正機構を有するかを
判定する（ステップ１２）。次に、それがタッチセンサ
であるか、視覚センサであるかを判断する（ステップ１
３）。タッチセンサの場合には、作業プログラムを読み
込む（ステップ１４）。そして、全ての溶接に先立って
位置補正データを検出する（ステップ１５）。さらに、
溶接パスの順番と逆の順番に検出を行う（ステップ１
６）。また、視覚センサの場合には、各溶接パスごとに
補正操作を行うので、変更は不要である。これにより、
不要な空走経路の生成を省いた最適な作業手順となる。

【００３４】この結果に基づいて、作業プログラム生成
手段５により生成された作業プログラムの補正作業命令
の順序を変更し保存する（ステップ１７〕。 （第４の実施の形態）この発明の第４の実施の形態を図
５により説明する。すなわち、図５は図３に示す第３の
実施の形態の補正作業変換処理（ステップ７）におけ
る、動作プログラムの最適化の実行例を示すフローチャ
ートである。まず、作業プログラム生成手段５もしくは
作業プログラム記憶手段７から得られる作業プログラム
を読み込む（ステップ２１）。そして、そこに記述され
ている補正作業命令を探索する（ステップ２２）。そし
て、補正命令があった場合には、三次元ＣＡＤ引用手段
９により、その補正命令が実行される作業対象上の教示
点を検出する（ステップ２３）。例えば、溶接パスの開
始点側で補正作業が行われる場合には、この開始点の位
置を検出する。作業点検出により選られた作業点の位置
を基に、三次元ＣＡＤ引用手段９により、その作業点の
前後に存在する作業対象物を構成する輪郭線分を検出
し、その線分の線種情報を得る（ステップ２４）。線種
が直線であるか、それ以外の円弧などであるかを判断す
る（ステップ２５）。直線以外の線により構成される面
については、検出動作を行わないように動作プログラム
を変換する（ステップ２６）。この操作を作業プログラ
ム終了まで繰り返す（ステップ２７）。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載のロボット動作プログラム
作成方法によれば、オフラインティーチングによりロボ
ットの動作プログラムを生成する場合に、補正作業を行
う機器の種類等を判断し、補正機構に応じた、補正作業
のプログラムを生成することで、補正作業が必要な場合
に補正機器の種類を意識することなく、補正作業を設定
することができるので、オペレータの入力ミスを確実に
防止するとともに、データの入力量を低減でき、位置補
正を含めて最適なロボット動作プログラムを生成でき
る。

【００３６】請求項２記載のロボット動作プログラム作
成方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、補正機
器の種類のみではなく、補正対象となる作業対象点の種
類等の部位の特徴からも最適な動作プログラムを生成す
ることができ、オペレータの負担を減らすことができ
る。請求項３記載のロボット動作プログラム作成システ
ムによれば、請求項１と同様な効果があり、請求項１記
載のロボット動作プログラム作成方法を的確に実施し得
る。

【００３７】請求項４記載のロボット動作プログラム作
成システムによれば、請求項２および請求項３と同様な
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態による溶接用のロ
ボット動作プログラム作成方法を実施するためのシステ
ムを示す概略ブロック図である。

【図２】第２の実施の形態による溶接用のロボット動作
プログラム作成方法を実施するためのシステムを示す概
略ブロック図である。

【図３】第３の実施の形態による溶接用のロボット動作
プログラム作成方法を示すフローチャートである。

【図４】作業順序変更手段における作業順序の変更例を
示すフローチャートである。

【図５】補正作業変更手段における補正命令の変更例を
示すフローチャートである。

【図６】従来の溶接用ロボット動作プログラム作成方法
を実施するためのシステムを示す概略ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 三次元ＣＡＤデータ記憶手段 ２ 作業環境データ記憶手段 ３ 教示データ入力手段 ４ 教示データ記憶手段 ５ 作業プログラム生成手段 ６ 作業環境引用手段 ７ 作業プログラム記憶手段 ８ 動作プログラム生成手段 ９ 三次元ＣＡＤ引用手段 １０ 動作プログラム出力手段 １１ 動作プログラム記憶手段 １２ 作業順序変更手段 １３ 補正作業変更手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オフラインティーチングにより作業対象
   に対する作業プログラムを生成し、生成した作業プログ
   ラムより被制御対象機器を動作するための動作プログラ
   ムを作成し、これを出力することでロボットの動作を行
   うロボット動作プログラム作成方法であって、 選定された動作補正機器により位置補正作業を行う場合
   に、補正対象となる作業の順序を判断し、かつ最適化の
   ため前記作業に対する補正作業の順序を変更した前記動
   作プログラムを生成することを特徴とするロボット動作
   プログラム作成方法。
2. 【請求項２】 作業対象となる作業が指定された場合、
   その作業に対する補正作業を行うための作業点を検出
   し、作業点の両側の線分の線種を判断し、判断された線
   種に基づいて必要な補正作業の有無を決定して、必要な
   場合にのみ前記作業を付加した動作プログラムを生成す
   る請求項１記載のロボット動作プログラム作成方法。
3. 【請求項３】 オフラインティーチングを行って入力さ
   れた教示データより作業対象に対する作業プログラムを
   生成する作業プログラム生成手段と、生成した作業プロ
   グラムより被制御対象機器を動作するための動作プログ
   ラムを作成する動作プログラム生成手段と、生成された
   動作プログラムを出力する動作プログラム出力手段を有
   するロボット動作プログラム作成システムであって、 実動作時の動作補正機器に応じて補正対象となる作業の
   順序を判断し、補正作業の順序変更を行う作業順序変更
   手段を有することを特徴とするロボット動作プログラム
   作成システム。
4. 【請求項４】 作業に対する補正作業を行うための作業
   点を検出し、作業点の両側の線分の線種を判断し、判断
   された線種に基づいて必要な補正作業の内容を変更する
   補正作業変更手段を有する請求項３記載のロボット動作
   プログラム作成システム。