JPS6258308A - プレイバツク形ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人間が予め教示した作業を再生することによ
り、所与の作業目的を達成するプレイバック型の産業用
ロボットに関する。

（従来の技術） 近年、産業界では、製品の高品質化、製品原価の低減及
び生産効率の向上等を目的として、生産ラインの各部に
産業用ロボットを配設し、この産業用ロボットによって
製品の加工や組立が行なわれている。

この産業用ロボットには、種々の形態を有するものがあ
り、製品の自動組立作業、スポット溶接作業、塗装作業
等には間接形のロボットが主に用いられている。そして
、前記した作業におけるロボットのアームの位置決めに
は、先端部の軌跡、速度及び加減速特性が問題となり、
この位置決めに関する位置指令の与え方の一つには、動
作先端部をジョイスティックで実際に動かしながら、通
過すべき点の座標をつぎつぎに記憶させ（ティーチング
）、この点を通過するように連続的に位置決めを行なう
ことで動作を再現させる（プレイバック）ティーチング
プレイバック方式がある。

第４図には、ティーチングプレイバック方式を有する間
接形ロボットの外観図が示されている。

この間接形ロボット本体は、基台Ｂに対して旋回可能に
取り付けられた旋回台１に、アーム２及びアーム３が同
図中矢印で示す方向に回動可能に取り付けられており、
アーム３には、実際に作業を行なう動作先端部Ａが設け
られている。この旋回台１、アーム２及びアーム３は、
操作盤４の指令に基づいて、一般的に電動ないし油圧モ
ータによって駆動されている。操作盤４には、間接形ロ
ボットの旋回台１、アーム２及びアーム３の各座標を、
ティーチング時に操作盤４内に設けられているコンピュ
ータに記憶させるティーチングペンダント５が接続され
ている。

そして、このようなティーチングプレイバック方式を有
する間接形ロボットの操作装置のブロック図は、第５図
に示すようになっている。

同図に示すように、この操作装置は、アーム３を駆動す
るモータ６と、モータ６の軸に固着され、その軸の回転
角度に応じたパルス列を発生するエンコーダ７と、エン
コーダ７で発生したパルス列のパルス数をカウントする
パルスカウンタ８と、ロボットの作業プログラムが記憶
されているＲＯＭ９と、ティーチング時にアーム３を動
作させ、その座標（ティーチングポイント）をＲＡＭ１
０に記憶させるティーチングペンダント５と、ティーチ
ングペンダント５及びＲＯＭ９の指令、並びにパルスカ
ウンタ８及びＲＡＭｌ０のデータに基づいてアーム３の
動作速度、停止位置等を演算するＣＰＵ１２と、ＣＰＵ
１２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換
するＤ　、／　Ａ変換器１１と、Ｄ／Ａ変換器１１から
出力されたアナログ信号を増幅し、モータ６を駆動させ
る増幅器１３とで構成されている。尚、この図では、操
作装置の構成の理解を容易にするために、１つのアーム
についての構成図を記したが、実際には、モータ６、エ
ンコーダ７、パルスカウンタ８．Ｄ／Ａ変換器１１及び
増幅器１３は、ロボット本体を構成する旋回台やアーム
の数と同数のものが設けられている。

次に、このような構成を有する操作装置を用いて、アー
ムの動作先端の軌跡を教示するプログラムのフローチャ
ートが第６図に示さ札ており、以下に、このプログラム
のフローチャートについて、第５図を参照しつつ詳細に
説明する。

ＴＥＰ１ ティーチングペンダント５の操作釦によって、ティーチ
ングモードにすべき指令が出されると、ＣＰＬＪ１２は
、通常のサーボ制御動作を中止し、ロボット本体の各ア
ームの位置及び移動速度の情報をＲＡＭ１０に記憶する
準備をする。

ＴＥＰ２ ティーチングペンダント５に設けられた動作先端部への
移動速度指定釦により、動作先端部Ａの移＃Ｊ速度が指
示される。この指示は、一時ＣＰＵ１２のアキュムレー
タ内に記憶される。

ＴＥＰ３ ティーチングペンダント５に設けられているジョイステ
ィックにより、アーム３の動作先端部Ａを、記憶させた
い位置（ティーチングポイント）まで移動する。

この場合、シミイスチックにより出力された信号は、Ｃ
ＰＵ１２で演算され、Ｄ／Ａ変換器１１、増幅器１３を
介して、モータ６によってアーム３が動くことになる。

ＴＥＰ４ アーム３の動作先端部へがティーチングポイントに達し
たら、ジョイスティックによる操作を停止し、各アーム
の作動を停止する。

ＴＥＰ５ ＳＴＥＰ２で指定した動作先端部Ａの移動速度と、ティ
ーチングポイントにおける各アームの座標を、ティーチ
ングペンダント５に設【プられている記憶用を押すこと
により、ＲＡＭｌ０に記憶させる。

ティーチングポイントにおける各アームの座標は、パル
スカウンタ８によってカウントされたエンコーダ７の積
算パルス数としてＲＡＭ１０に記憶されることになる。

ＴＥＰ６ ０ボツトが作業を行なうために必要な全ての、ティーチ
ングポイントをＲＡＭ１０に記憶する作業（ティーチン
グ作業）が完了するまで５ＴＥＰ２から５ＴＥＰ５の処
理がされ、ティーチング作業が完了すると、８ＴＥＰ７
に進む。

ＴＥＰ７ ティーチング作業が完了すると、ティーチングペンダン
ト５に設けられているティーチング作業終了を出力する
釦を押し、操作装置を通常の制御に戻す。

以上に説明したように、プレイバック形ロボットは、作
業時に動作先端部Ａが通る軌跡上の任意の点の座標と、
任意の２点間の移動速度とのデータを、任意の点数サン
プリングし、プレイバック時に、この記憶データに基づ
いて動作先端部Ａを動作させることによって、所望の作
業をするようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、以上に説明したような従来のプレイバック形
ロボットにあっては、第７図に示すように、ティーチン
グ時に記憶するティーチングポイント間隔及びティーチ
ングポイント間の移動速度は、プレイバック時に、動作
先端部Ａが、要求される軌跡精度範囲内で、できるだ（
プ正確にかつ速（理想作業曲線Ｉに近い軌跡、例えば多
心線近似曲線■を描いて動作するように、前記面ＩＱ＋
の曲線部ａ　−ｂ−ｃ等ではティーチングポイント間隔
を狭くし、かつ動作先端部Ａの移動速度も遅くして、前
記曲線Ｉの直線に近い曲線部ｃ−ｄ間等及び直線部ｄ−
ｅ間等では、ティーチングポイント間隔を広くし、かつ
動作先端部Ａの移動速度も速く設定して、各ティーチン
グポイントａ、ｂ、ｃ。

ｄ、ｅ及び各ティーチングポイント間の速度をコンピュ
ータに記憶させなければならなかった。

そして、前記したティーチングポイント、ティーチング
ポイン１−間隔及びティチングポイント間の動作先端部
△の移動速度は、人間の感に頼って決定しなければなら
なかったために、ティーチング作業に相当の熟練を要し
、また、動作先端部Ａの作業軌跡に曲線部が多い場合に
は、ティーチング作業に多大の時間が必要となり、コス
トが高くついた。

さらに、ティーチング作業終了後のプレイバック時にお
ける動作先端部Ａの作業軌跡は、多心線近似曲線■のよ
うに表わされるが、この軌跡精度等に不具合があった場
合には、再度ティーチング作業を行なわなりればならな
いので、その修正にも多大な時間が必要となる等の多く
の問題を有していた。

本発明はこのような従来の問題点を解決するためになさ
れたものであり、要求される軌跡精度及び速度からティ
ーチング間隔を計算し、このティーチング間隔に基づい
て求められたティーチングデータを、自動的に記憶する
機能を有するプレイバック形ロボットを提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記した目的を達成するために、被駆動体を
駆動する駆動手段と、当該被駆動体の移動速度及び方向
を当該駆動手段に指示する制御手段と、前記駆動手段に
連結されて前記被駆動体の回動角度に比例したパルス列
を発生するパルスジェネレータと、当該パルスジェネレ
ータから出力されたパルス列におけるパルス数をカウン
トするパルスカウンタと、当該パルスカウンタの出力信
号により前記被駆動体の移動速度を算出する移動速度演
算手段と、前記被駆動体の移動軌跡上の座標を記憶さ往
るための基本データが格納されている基準速成・精度記
憶手段と、当該移動速庶演算手段及び当該基準速度・精
度記憶手段の信号に基づいて、当該座標の記憶間隔を算
出するティーチングポイント間隔演算手段と、当該ティ
ーチングポイント間隔演算手段から信号が出力された時
に前記パルスカウンタ及び前記移動速度演算手段から出
力されたデータを記憶するテイーチングデー夕記憶手段
とを設けたことを特徴とする。

（作用） 以下に本発明の作用を、第１図に基づいて説明する。制
御手段であるティーチングペンダント５により、被駆動
体であるアーム３を手動操作によって移動し、その作業
軌跡を描かせると、パルスジェネレータ７からアーム３
の単位回転角度毎にパルスが発生される。このパルスを
、パルスカウンタ８でカウントし、移動速度演算手段１
４で単位時間当りのパルスカウント値を検出することに
よってアーム３の移動速度がｎ出される。

次に、基準′ａ度・精度記憶手段１５に記憶されている
アーム３の移動速度の基準値及び作業軌跡の追従精度の
記憶データと前記移動速度演算手段１４で算出されたア
ーム３の移動速度に基づいて、前記追従精度を保つよう
なティーチングポイント間隔が、ティーチングポイント
間隔演算手段１６で算出される。

そして、ティーチングポイント間隔演算手段１６から、
ティーチングポイントの座標を記憶すべき信号が出力さ
れると、アーム３の移動速度とパルスカウント値がティ
ーチングデータ記憶手段１０に記憶される。このように
して、アーム３の作業軌跡上の座標が、追従精度を維持
するような適当な間隔で、次々に自動的に記憶されるこ
とになる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を、第２図と第３図に基づいて詳
細に説明する。

第２図は、本発明に係るティーヂングプログラムのフロ
ーチャートである。尚、本発明に係るプレイバック形ロ
ボットの概略の装置構成は、第５図に示したものと同様
であるので、その図を参照しながら第２図に示すプログ
ラムを説明する。

ＳＴＥＰｌ０ ティーチングペンダント５の操作釦によって、ティーチ
ングモードが指定されると、ＣＰＵ１２は、通常のサー
ボ制御動作からティーチング動作に移行し、ロボット本
体の各アームの位置及び移動速度の情報をＲＡＭ１０に
記憶する準備がされる。

５ＴＥＰ１１ ティーチングペンダント５から、動作先端部Ａの基本速
度ｖＯとプレイバック動作時における軌跡精度倍率（係
数）Ｒを入力する。ここで入力された基本速度ＶＯ及び
係数Ｒは、ＲＡＭ１０の所定番地に格納される。

５ＴＥＰ１２ ＳＴＥＰｌ　１で入力されたデータに基づいて、基本テ
ィーチングポイント間隔を計算する。この、　　基本テ
ィーチングポイント間隔は、基準時間をｔとすると、 　ＯｔＲ を計算することにより算出できる。

ＳＴＥＰｌ３ ティーチングペンダント５に設けられているジョイステ
ックを操作して、アーム３の動作先端部Ａに作業軌跡を
描かじる。このときのアーム３の移動速度は、操作者が
任意に選択することができるようになっている。

５ＴＥＰ１　４ 動作先端部への現在の移動速度Ｖを、基準時間【の間に
パルスカウンタ８でカウントされたパルス数から算出す
る。

５ＴＥＰ１５ ＳＴＥＰｌ４で算出された速度Ｖから、現在のティーチ
ングポイント間隔を計算する。このティーチングポイン
ト間隔は、 Ｖｔ　／ＶｏｔＲ−Ｖ／Ｖｏ　Ｒ で表わされる。

５ＴＥＰ１６ ＳＴ［ＥＰｌ　５で算出されたティーチングポイント間
隔により、動作先端部Ａがティーチングポイントに達し
たかどうかが判断される。ティーチングポイントに達し
たら５ＴＥＰＩ　７に進む。

５ＴＥＰＩ　７ 動作先端部へがティーチングポイントに達すると、旋回
台１．アーム２及びアーム３の各パルスカウント値及び
ティーチングポイント間の移動速度がＣＰＵ１２に出力
され、それぞれのデータは、ＲＡＭ１０の所定番地に格
納される。

５ＴＥＰＩ　８ ティーチング作業が完了したかどうかが判断される。テ
ィーチング作業が完了していなければＳ下ＥＰ１３に戻
り、前記した５ＴＥＰ１３から５ＴＥＰ１７が処理され
、ティーチング作業が完了すると、５ＴＥＰ１９に進む
。

ＴＥＰ１９ ティーチング作業が完了すると、テイーヂングペンダン
ト５に設けられたティーチング終了釦を押し、操作装置
を通常の制御に戻ず。

このように、このプログラムによれば、チイーチングペ
ンダント５によって、動作先端部へを第３図の曲線■に
示すように動かすのみで、自動的に予め設定した軌跡精
度を満足するティーチングポイントを記憶できることに
なる。

さらに、５ＴＥＰＩ　１で入力する基本速度Ｖ。

と精度倍率Ｒのどちらか一方又は双方を大きくすれば、
動作先端部Ａの作業軌跡上のティーチングポイント間隔
が小さくなるので、プレイバック時の軌跡精度を向上さ
せることができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によるプレイバック
形ロボットにあっては、ティーチング作業時に、実際の
プレイバック動作を連続的に行なう過程で、自動的にテ
ィーヂングデータを記憶するようにしたので、従来、テ
ィーチング作業に熟練と多大な時間が必要であったとい
う問題が解決され、さらには、ティーチング時に設定す
る基本速度や精度倍率を任意に設定できるようにしたの
で、ロボットの軌跡精度が任意に設定できることになり
、ロボットの作業適用範囲が拡大できる等の優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプレイバック形ロボットのブロッ
ク図、第２図は本発明に係るプレイバック形ロボットの
ティーチングプログラムのフローチャート、第３図は第
２図に示したプログラムの効果参考図、第４図は一般的
なプレイバック形ロボットの顆路外観図、第５図は第４
図に示したロボットの操作装置の概略構成図、第６図は
従来のプレイバック形ロボットのティーチングプログラ
ムのフローチャート、第７図は第６図に示したプログラ
ムの動作説明のための参考図である。 １・・・旋回台、　　　２，３・・・アーム、Ａ・・・
動作先端部、　　　Ｂ・・・基台。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社第２図 ０：ラン一づト）ｃ〜ディシト 第５図 第６図 第７図 ×：プケーケう７．Ｒイント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被駆動体を駆動する駆動手段と、当該被駆動体の移動速
   度及び方向を当該駆動手段に指示する制御手段と、前記
   駆動手段に連結されて前記被駆動体の回動角度に比例し
   たパルス列を発生するパルスジェネレータと、当該パル
   スジェネレータから出力されたパルス列におけるパルス
   数をカウントするパルスカウンタと、当該パルスカウン
   タの出力信号により前記被駆動体の移動速度を算出する
   移動速度演算手段と、前記被駆動体の移動軌跡上の座標
   を記憶させるための基本データが格納されている基準速
   度・精度記憶手段と、当該移動速度演算手段及び当該基
   準速度・精度記憶手段の信号に基づいて、当該座標の記
   憶間隔を算出するティーチングポイント間隔演算手段と
   、当該ティーチングポイント間隔演算手段から信号が出
   力された時に前記パルスカウンタ及び前記移動速度演算
   手段から出力されたデータを記憶するティーチングデー
   タ記憶手段とを設けたことを特徴とするプレイバック型
   ロボット。