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JP7384005B2 - 制御方法およびロボットシステム - Google Patents

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Description

本発明は、制御方法およびロボットシステムに関する。
例えば特許文献1には、種類に応じた切換設定を行うスイッチ手段を有する交換ハンドと、交換ハンドが選択的に取付けられるロボット本体と、このロボット本体を制御するロボット本体制御手段とを備えるロボットが開示されている。
特許文献1のロボットでは、ロボット本体制御手段が、ロボット本体に取付けられた交換ハンドのスイッチ手段に基づいて、交換ハンドの種類を識別する。これにより、どの交換ハンドが装着されているかをロボットが認識することができ、例えば、ロボットの制御にフィードバックすることにより、ロボットの周囲のオペレーターの安全性を高めることができる。つまり、装着される可能性のある交換ハンドのうち、いずれかが装着されていても識別できるので、装着された交換ハンドの動作速度が速くなる部分を算出でき、その部分における速度監視を行うことにより、安全性を確保することができる。
特開平6-344285号公報
しかしながら、交換ハンドの種類を識別するスイッチ手段を備えていない交換ハンドがロボットに装着される場合、ロボットは、装着された交換ハンドを識別することができず、装着された交換ハンドに基づいた動作ができないため、安全性を確保することができない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下のものとして実現することが可能である。
本発明の制御方法は、複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、を備えるロボットの制御方法であって、
前記複数のエンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動ステップと、を有し、
前記駆動ステップでは、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数のエンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出し、
算出結果のうち、前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度が、予め定められた速度以上であると判断した場合、前記ロボットアームの動作速度を減速する
ことを特徴とする。
本発明の制御方法は、複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、を備えるロボットの制御方法であって、
前記複数のエンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した情報に基づいて、前記複数のエンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出し、算出結果のうち前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度を、前記検出部の検出結果に基づいて算出する算出ステップと、
前記取得ステップで取得した前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動ステップと、を有し、
前記駆動ステップでは、
前記算出結果が予め定められた速度以上であると判断した場合、前記ロボットアームの動作速度を減速することを特徴とする。
本発明のロボットシステムは、複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、
前記各エンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報に基づいて、複数の前記エンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出する算出部と、
前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動制御部と、
前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に、最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度を、前記検出部の検出結果に基づいて算出し、その算出結果と、予め定められた速度とを比較する比較部と、を備え、
前記比較部が、前記算出結果が前記速度以上であると判断した場合、前記駆動制御部は、前記ロボットアームの動作速度を減速することを特徴とする。
図1は、第1実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。 図2は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。 図3は、図1に示すロボットが備えるロボットアームに装着されるエンドエフェクターを示す図である。 図4は、図1に示すロボットシステムが実行する動作プログラムの単位動作プログラムを説明するための概念図である。 図5は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図6は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図7は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図8は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図9は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図10は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。 図11は、図1に示すロボットシステムの制御動作を説明するためのフローチャートである。 図12は、第2実施形態のロボットシステムの制御動作を説明するためのフローチャートである。 図13は、ロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。 図14は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例1を示すブロック図である。 図15は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例2を示すブロック図である。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。図2は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。図3は、図1に示すロボットが備えるロボットアームに装着されるエンドエフェクターを示す図である。図4は、図1に示すロボットシステムが実行する動作プログラムの単位動作プログラムを説明するための概念図である。図5~図10は、図1に示すロボットが動作プログラムを実行している状態を示す側面図である。図11は、図1に示すロボットシステムの制御動作を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の制御方法およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。また、以下では、X軸に平行な方向を「X軸方向」とも言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」とも言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」とも言う。また、図1中の+Z軸方向、すなわち、上側を「上」、-Z軸方向、すなわち、下側を「下」とも言う。また、ロボットアームについては、図1中の基台11側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター20側を「先端」とも言う。また、図1中のZ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、X軸方向およびY軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
図1に示すように、ロボットシステム100は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられるものであり、ロボット1と、ロボット1を制御する制御装置3と、教示装置5と、を備える。
ロボット1は、本実施形態では単腕の6軸垂直多関節ロボットであり、その先端部にエンドエフェクター20を装着することができる。なお、ロボット1は、単腕型の多関節ロボットであるが、これに限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよく、水平多関節ロボットであってもよい。
ロボット1は、基台11と、ロボットアーム10と、を有している。
基台11は、ロボットアーム10を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット1は、基台11が中継ケーブルを介して制御装置3と電気的に接続されている。なお、ロボット1と制御装置3との接続は、図1に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよく、さらには、インターネットのようなネットワークを介して接続されていてもよい。
なお、制御装置3は、基台11に内蔵されていてもよい。
本実施形態では、ロボットアーム10は、アーム12と、アーム13と、アーム14と、アーム15と、アーム16と、アーム17とを有し、これらのアームが基台11側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム10が有するアームの数は、6つに限定されず、例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたは7つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。
基台11とアーム12とは、関節171を介して連結されている。そして、アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な第1軸O1を回動中心とし、その第1軸O1回りに回動可能となっている。第1軸O1は、基台11が固定される床の法線と一致している。
アーム12とアーム13とは、関節172を介して連結されている。そして、アーム13は、アーム12に対し、水平方向と平行な第2軸O2を回動中心として回動可能となっている。第2軸O2は、第1軸O1に直交する軸と平行である。
アーム13とアーム14とは、関節173を介して連結されている。そして、アーム14は、アーム13に対して水平方向と平行な第3軸O3を回動中心として回動可能となっている。第3軸O3は、第2軸O2と平行である。
アーム14とアーム15とは、関節174を介して連結されている。そして、アーム15は、アーム14に対し、アーム14の中心軸方向と平行な第4軸O4を回動中心として回動可能となっている。第4軸O4は、第3軸O3と直交している。
アーム15とアーム16とは、関節175を介して連結されている。そして、アーム16は、アーム15に対して第5軸O5を回動中心として回動可能となっている。第5軸O5は、第4軸O4と直交している。
アーム16とアーム17とは、関節176を介して連結されている。そして、アーム17は、アーム16に対して第6軸O6を回動中心として回動可能となっている。第6軸O6は、第5軸O5と直交している。
また、アーム17は、ロボットアーム10の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。このアーム17は、ロボットアーム10の駆動により、エンドエフェクター20ごと回動することができる。
ロボット1は、駆動部としてのモーターM1、モーターM2、モーターM3、モーターM4、モーターM5およびモーターM6と、エンコーダーE1、エンコーダーE2、エンコーダーE3、エンコーダーE4、エンコーダーE5およびエンコーダーE6とを備える。
モーターM1は、関節171に内蔵され、基台11とアーム12とを相対的に回転させる。モーターM2は、関節172に内蔵され、アーム12とアーム13とを相対的に回転させる。モーターM3は、関節173に内蔵され、アーム13とアーム14とを相対的に回転させる。モーターM4は、関節174に内蔵され、アーム14とアーム15とを相対的に回転させる。モーターM5は、関節175に内蔵され、アーム15とアーム16とを相対的に回転させる。モーターM6は、関節176に内蔵され、アーム16とアーム17とを相対的に回転させる。
また、エンコーダーE1は、関節171に内蔵され、モーターM1の位置を検出する。エンコーダーE2は、関節172に内蔵され、モーターM2の位置を検出する。エンコーダーE3は、関節173に内蔵され、モーターM3の位置を検出する。エンコーダーE4は、関節174に内蔵され、モーターM4の位置を検出する。エンコーダーE5は、関節175に内蔵され、モーターM5の位置を検出する。エンコーダーE6は、関節176に内蔵され、モーターM6の位置を検出する。
また、図2に示すように、エンコーダーE1~エンコーダーE6は、制御装置3と電気的に接続されており、モーターM1~モーターM6の位置が制御装置3に電気信号として送信される。エンコーダーE1~E6は、アーム12~アーム17の回転角度を検出するものであり、ロボットアーム10の動作を検出する検出部である。すなわち、検出部は、アーム12~アーム17の回転角度を検出するエンコーダーである。これにより、ロボットアーム10の動作を正確に検出することができる。
制御装置3は、この位置情報に基づいて、モーターM1を、モータードライバーD1を介して駆動する。また、制御装置3は、モーターM2を、モータードライバーD2を介して駆動する。また、制御装置3は、モーターM3を、モータードライバーD3を介して駆動する。また、制御装置3は、モーターM4を、モータードライバーD4を介して駆動する。また、制御装置3は、モーターM5を、モータードライバーD5を介して駆動する。また、制御装置3は、モーターM6を、モータードライバーD6を介して駆動する。すなわち、ロボットアーム10を制御するということは、モーターM1~モーターM6を制御することである。
また、図1に示すように、ロボットアーム10には、力を検出する力検出部19が設置される。そして、ロボットアーム10は、力検出部19が設置された状態で駆動することができる。力検出部19は、本実施形態では、6軸力覚センサーである。力検出部19は、互いに直交する3個の検出軸上の力の大きさと、当該3個の検出軸まわりのトルクの大きさとを検出する。すなわち、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の各軸方向の力成分と、X軸回りとなるW方向の力成分と、Y軸回りとなるV方向の力成分と、Z軸回りとなるU方向の力成分とを検出する。なお、本実施形態では、Z軸方向が鉛直方向となっている。また、各軸方向の力成分を「並進力成分」と言い、各軸回りの力成分を「トルク成分」と言うこともできる。また、力検出部19は、6軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。このような力検出部19は、制御装置3と電気的に接続されており、検出した力に相当する情報が制御装置3に送信される。
本実施形態では、力検出部19は、アーム17に設置されている。なお、力検出部19の設置箇所としては、アーム17、すなわち、最も先端側に位置するアームに限定されず、例えば、他のアームや、隣り合うアーム同士の間であってもよい。
また、ロボット1は、ロボットアーム10の任意の部位に設置された慣性センサー21を有する。慣性センサー21は、ロボットアーム10の速度および加速度に相当する情報を検出する。また、慣性センサー21は、制御装置3と電気的に接続されており、速度および加速度に関する情報は、制御装置3に送信され、ロボット1の制御に用いられる。
なお、本実施形態では、後述するように、ロボットアーム10の動作の検出には、慣性センサー21の検出結果を用いないが、本発明では、これに限定されず、ロボットアーム10の動作の検出に慣性センサー21の検出結果を用いてもよい。この場合、慣性センサー21が、ロボットアーム10の動作を検出する検出部として機能する。
ロボットアーム10の先端部には、力検出部19を介してエンドエフェクター20を着脱可能に装着することができる。図3に示すように、エンドエフェクター20には、複数の種類があり、図3では一例として3つを図示している。
エンドエフェクター20Aは、2つの爪部を有し、互いに接近、離間させることでワークや工具等を把持する作業を行うことができる。エンドエフェクター20Bは、ドライバーを有し、ネジ締め作業等を行うことができる。エンドエフェクター20Cは、ダイシングブレードを有し、研磨作業等を行うことができる。
ロボット1では、このようなエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cを選択的にロボットアーム10の先端側に配置することにより、所望の作業を行うことができる。また、ロボットシステム100では、ロボット座標系において、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの所定の位置には、制御点が設定されている。制御点は、ロボットアーム10の制御を行う際の基準となる点のことである。
このようなロボット1は、制御装置3によって、作動が制御される。
次に、制御装置3について説明する。
ロボットシステム100は、制御装置3と、監視装置4と、教示装置5を備えている。制御装置3は、中継ケーブルによりロボット1と通信可能に接続される。なお、制御装置3の構成要素がロボット1に備えられていても良い。制御装置3は、監視装置4および教示装置5とはケーブルで、または無線通信可能に接続される。教示装置5は、専用のコンピューターであってもよいし、ロボット1を教示するためのプログラムがインストールされた汎用のコンピューターであってもよい。例えばロボット1を教示するための専用装置であるティーチングペンダントを教示装置5の代わりに用いても良い。さらに、制御装置3、監視装置4および教示装置5は、図1に示すように別々の筐体を備えていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
制御装置3は、駆動制御部31と、記憶部32と、入力ポート33と、通信部34と、を有する。これらは、図示しないバスを介して互いに通信可能に構成されている。
駆動制御部31は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーを備え、教示装置5から取得した動作プログラムに基づいてロボットアーム10の各部およびエンドエフェクター20の駆動をそれぞれ独立して制御する。すなわち、駆動制御部31は、後述する駆動ステップを実行する部分である。
なお、駆動制御部31は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して制御装置3とは別の場所に設置されていてもよい。
記憶部32には、駆動制御部31により実行可能な各種プログラム、制御動作中に用いる基準データ、閾値、検量線等が記憶されている。なお、各種プログラムには、本発明の制御方法を実行するためのプログラムの少なくとも一部が含まれている。
記憶部32は、例えばRAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリーや、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー等を含んで構成されている。なお、記憶部32は、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置を有する構成であってもよい。また、記憶部32は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して制御装置3とは別の場所に設置されていてもよい。
また、制御装置3は、監視装置4からの各種情報が入力される端子、すなわち、入力ポート33を有する。
通信部34は、例えば有線LAN(Local Area Network)、無線LAN等の外部インターフェースを用いて監視装置4との間で信号の送受信を行う。
なお、制御装置3には、前述した構成に加えて、さらに他の構成が付加されていてもよい。また、記憶部32に保存されている各種プログラムやデータ等は、予め記憶部32に記憶されたものであってもよいし、例えばCD-ROM等の記録媒体に格納されており、この記録媒体から提供されたものでもよいし、ネットワーク等を介して提供されたものであってもよい。
次に、監視装置4について説明する。
監視装置4は、算出部41と、比較部42と、記憶部43と、通信部44と、操作部45と、を有する。これらは、図示しないバスを介して互いに通信可能に構成されている。
算出部41は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーを備え、後述するように、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位Pa1~速度推定対象部位Pc1および速度推定対象部位Pa2~速度推定対象部位Pc2を特定し、その速度をそれぞれ推定、すなわち、算出する。換言すれば、算出部41は、後述する算出ステップを行う部分である。
算出部41は、検出部としてのエンコーダーE1~エンコーダーE6の経時的な検出結果と、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報に基づいて、速度推定対象部位Pa1~速度推定対象部位Pc1および速度推定対象部位Pa2~速度推定対象部位Pc2の速度を算出することができる。
なお、算出部41は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して監視装置4とは別の場所、例えば、制御装置3内に設置されていてもよい。算出部41が制御装置3に設けられている場合、制御装置3の監視装置4からの各種情報が入力される端子、すなわち、入力ポート33が、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報および動作プログラムを取得する取得ステップを行う取得部として機能する。
比較部42は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーを備える。また、比較部42は、後述するように、取得した動作プログラムでロボットアーム10を駆動した際に、最も速い速度で移動する速度推定対象部位の速度を、検出部の検出結果に基づいて推定、すなわち、その推定結果、すなわち、算出結果と、予め定められた速度とを比較する部分である。
なお、比較部42は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して監視装置4とは別の場所、例えば、制御装置3内に設置されていてもよい。
記憶部43は、例えばRAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリーや、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー等を含んで構成されている。なお、記憶部43は、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置を有する構成であってもよい。また、記憶部43は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して監視装置4とは別の場所に設置されていてもよい。
通信部44は、例えば有線LAN(Local Area Network)、無線LAN等の外部インターフェースを用いて制御装置3との間で信号の送受信を行う。
操作部45は、図示の構成では、ノート型パソコンであり、マウスやキーボード等を有する。この操作部45をオペレーターが操作して、後述するように、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報および動作プログラムを入力する。
操作部45で入力された情報は、端子、すなわち、入力ポート46を介して監視装置4の記憶部43に取り込まれる。すなわち、本実施形態では、この入力ポート46が、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報および動作プログラムを取得する取得ステップを行う取得部として機能する。
以上、ロボットシステム100の構成について説明した。
ここで、従来のロボットでは、装着されるエンドエフェクターを検出部が検出し、装着されるエンドエフェクターを特定したうえで、ロボットの制御を行う構成である。この場合、検出部が検出不可能なエンドエフェクターをオペレーターが装着してロボットを駆動した場合、ロボットの駆動中、エンドエフェクターの速度が想定よりも速くなってしまうことがあり、安全性が低下してしまう。本発明は、このようなことを防止するのに有効である。以下、このことについて説明する。
まず、ロボット1を駆動するのに先立って、オペレーターが、装着し得るエンドエフェクター20の情報を、図2に示す操作部45を用いて入力する。装着し得るエンドエフェクター20とは、今後、ロボットアーム10に装着される可能性があるエンドエフェクター20のことを言う。入力時には、オペレーターが、把握しているエンドエフェクター20の種類の全てを入力するのが好ましい。以下では、図3に示すように、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの3つが、オペレーターが把握している全てあることとして説明する。
また、オペレーターが入力するエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報としては、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの各々の形状を特定することができれば、特に限定されず、例えば、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの各々の最大長さ、最大幅等が挙げられる。
また、この情報の入力方法としては、特に限定されず、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの各々の寸法を入力する方法や、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの各々を特定する情報、例えば、商品名等を入力する方法等が挙げられる。後者の場合、例えば、ネットワークを介して商品名の情報から寸法の情報を取得するのが好ましい。
そして、オペレーターが動作プログラムを指定する。この動作プログラムは、ロボット1が行う作業内容に関するものであり、ロボット1がどのような動作を行うかを決定するためのプログラムである。
オペレーターが入力したエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報および動作プログラムは、記憶部32および記憶部43の少なくとも一方、好ましくは双方にそれぞれ記憶される。なお、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報の入力と、動作プログラムの入力とは、この順で行われてもよく、逆の順で行われてもよい。
以下では、図4に示すように、入力された動作プログラムは、単位動作プログラムである動作プログラム(1)および動作プログラム(2)を含み、これらが順次行われる場合を例に挙げて説明する。動作プログラム(1)は、図5~図7に示すように、装着したエンドエフェクター20が第5軸O5を中心として回動する動作を行うためのプログラムである。動作プログラム(2)は、図8~図10に示すように、装着したエンドエフェクター20が第6軸O6周りに回転する動作を行うためのプログラムである。
ロボットアーム10の駆動に先立って、算出部41は、入力されたエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報と、入力された動作プログラムとに基づいてエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位を特定する。
まず、動作プログラム(1)における速度推定対象部位の特定方法について説明する。
算出部41は、図5に示すように、エンドエフェクター20Aを装着した場合、エンドエフェクター20Aにおいて、動作プログラム(1)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pa1を特定する。また、算出部41は、図6に示すように、エンドエフェクター20Bを装着した場合、エンドエフェクター20Bにおいて、動作プログラム(1)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pb1を特定する。また、算出部41は、図7に示すように、エンドエフェクター20Cを装着した場合、エンドエフェクター20Cにおいて、動作プログラム(1)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pc1を特定する。
例えば、動作プログラム(1)のような回動動作の場合、エンドエフェクター20Aにおいてアーム17の先端から最も離れた部分を速度推定対象部位Pa1とする。また、エンドエフェクター20Bにおいてアーム17の先端から最も離れた部分を速度推定対象部位Pb1とする。また、エンドエフェクター20Cにおいてアーム17の先端から最も離れた部分を速度推定対象部位Pc1とする。
次に、動作プログラム(2)における速度推定対象部位の特定方法について説明する。
算出部41は、図8に示すように、エンドエフェクター20Aを装着した場合、エンドエフェクター20Aにおいて、動作プログラム(2)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pa2を特定する。また、算出部41は、図9に示すように、エンドエフェクター20Bを装着した場合、エンドエフェクター20Bにおいて、動作プログラム(2)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pb2を特定する。また、算出部41は、図10に示すように、エンドエフェクター20Cを装着した場合、エンドエフェクター20Cにおいて、動作プログラム(2)の実行中に最も速度が速くなる部位である速度推定対象部位Pc2を特定する。
例えば、動作プログラム(2)のような回転動作の場合、エンドエフェクター20Aにおいてアーム17の中心軸から最も離れた部分を速度推定対象部位Pa1とする。また、エンドエフェクター20Bにおいてアーム17の中心軸から最も離れた部分を速度推定対象部位Pb1とする。また、エンドエフェクター20Cにおいてアーム17の中心軸から最も離れた部分を速度推定対象部位Pc1とする。
このようにして、速度推定対象部位Pa1~速度推定対象部位Pc1および速度推定対象部位Pa2~速度推定対象部位Pc2を特定する。
そして、駆動制御部31は、入力された動作プログラムに基づいて、ロボットアーム10を駆動する。すなわち、動作プログラム(1)および動作プログラム(2)を順次実行する。なお、実行中は、制御装置3および教示装置5は、ロボットアーム10の先端部にどのエンドエフェクター20が装着されているのか把握していない。すなわち、制御装置3および監視装置4は、現在装着されているエンドエフェクター20の種類を特定できない。
まず、動作プログラム(1)を実行する場合について説明する。
ロボットアーム10の駆動中、算出部41は、検出部であるエンコーダーE1~エンコーダーE6の検出結果と、図示しない各減速機の減速比とに基づいて、現在の関節171~関節176の角度を算出する。そして、算出した関節171~関節176の角度と、アーム12~アーム17の各々の長さと、エンドエフェクター20の情報と、に基づいて、速度推定対象部位Pa1~速度推定対象部位Pc1の速度をそれぞれ推定、すなわち、算出する。
図5~図7に示すように、動作プログラム(1)を実行している場合には、図5および図7に示すような速度Va1および速度Vc1よりも、図6に示すように、エンドエフェクター20Bの速度推定対象部位Pb1の速度Vb1が速く、速度推定対象部位Pb1の速度Vb1が最大速度Vmaxとなる。
そして、比較部42は、最大速度Vmaxである速度Vb1と、予め記憶部43に記憶されている速度V0とを比較する。なお、速度V0は、安全速度の上限値とされ、適宜設定することができる。そして、速度Vb1が速度V0以上である場合、駆動制御部31は、ロボットアーム10の動作速度を減速、好ましくは、停止する。
換言すれば、監視装置4は、エンドエフェクター20の種類を特定することはできないが、現在の動作プログラム(1)において、最も速く移動するエンドエフェクター20Bが装着されているものと想定して速度Vb1と速度V0とを比較する。そして、速度Vb1が速度V0以上である場合、駆動制御部31は、ロボットアーム10の動作速度を減速、好ましくは、停止する。このような構成によれば、仮に、エンドエフェクター20Aやエンドエフェクター20Cが装着されていたとしても、動作プログラム(1)に基づいたロボットアーム10の駆動中に、速度推定対象部位Pa1が速度V0を超えてしまうことがない。
次に、動作プログラム(2)を実行する場合について説明する。
ロボットアーム10の駆動中、算出部41は、検出部であるエンコーダーE1~エンコーダーE6の検出結果と、図示しない各減速機の減速比とに基づいて、現在の関節171~関節176の角度を算出する。そして、算出した関節171~関節176の角度と、アーム12~アーム17の各々の長さと、エンドエフェクター20の情報と、に基づいて、速度推定対象部位Pa2~速度推定対象部位Pc2の速度をそれぞれ推定、すなわち、算出する。
図8~図10に示すように、動作プログラム(2)を実行している場合には、図8および図9に示すような、速度Va2および速度Vb2よりも、図10に示すように、エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位Pc2の速度Vc2が速く、速度推定対象部位Pc2の速度Vc2が最大速度Vmaxとなる。
そして、比較部42は、最大速度Vmaxである速度Vc2と、予め記憶部43に記憶されている速度V0とを比較する。なお、速度V0は、安全速度の上限値とされ、適宜設定することができる。また、動作プログラム(1)における速度V0と動作プログラム(2)における速度V0の値は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
速度Vc2が速度V0以上である場合、駆動制御部31は、ロボットアーム10の動作速度を減速、好ましくは、停止する。
換言すれば、監視装置4は、エンドエフェクター20の種類を特定することはできないが、現在の動作プログラム(2)において、最も速く移動するエンドエフェクター20Cが装着されているものと想定して速度Vb1と速度V0とを比較する。そして、速度Vc2が速度V0以上である場合、駆動制御部31は、ロボットアーム10の動作速度を減速、好ましくは、停止する。このような構成によれば、仮に、エンドエフェクター20Aやエンドエフェクター20Bが装着されていたとしても、動作プログラム(1)に基づいたロボットアーム10の駆動中に、速度推定対象部位Pa1が速度V0を超えてしまうことがない。
以上説明したように、ロボットシステム100は、複数のエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cのうちの1つを選択的に着脱可能なアーム17を有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアーム10と、ロボットアーム10の動作を検出する検出部としてのエンコーダーE1~エンコーダーE6と、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報を取得するとともに、動作プログラムを取得する取得部としての入力ポート46と、入力ポート46が取得した情報に基づいて、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cごとに速度推定対象部位Pa1~速度推定対象部位Pc1および速度推定対象部位Pa2~速度推定対象部位Pc2の速度を算出する算出部41と、動作プログラムに基づいてロボットアーム10を駆動する駆動制御部31と、取得した動作プログラムでロボットアーム10を駆動した際に、最も速い速度で移動する速度推定対象部位の速度を、エンコーダーE1~エンコーダーE6の検出結果に基づいて算出し、その算出結果と、予め定められた速度とを比較する比較部42と、を備える。また、比較部42が、算出結果が速度以上であると判断した場合、駆動制御部31は、ロボットアーム10の動作速度を減速する。これにより、どのエンドエフェクターが装着されているかを検出しなくても安全にロボットアーム10を駆動することができる。
次に、ロボットシステム100の制御方法について、図11に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ロボット1を駆動するのに先立って、オペレーターが、装着し得るエンドエフェクター20の情報を、図2に示す操作部45を用いて入力する。この入力により、ステップS101において、各エンドエフェクター20の情報、本実施形態では、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報を取得することができる。
前述したように、複数のエンドエフェクターであるエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報には、形状の情報が含まれる。これにより、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位の設定を正確に行うことができる。
次いで、オペレーターが図2に示す操作部45を用いて動作プログラムを入力する。この入力により、ステップS102において、動作プログラムを取得することができる。
このようなステップS101およびステップS102が取得ステップである。なお、ステップS101およびステップS102は、上記とは逆の順番で行われてもよく、同時に行われてもよい。
次いで、ステップS103において、ステップS101で入力された入力されたエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報と、ステップS102で入力された動作プログラムとに基づいてエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位を特定する。
速度推定対象部位の特定は、単位動作プログラムごと、例えば、前述したように、動作プログラム(1)、動作プログラム(2)ごとに行われてもよく、所定時間ごとに随時行われてもよい。
前述したように、速度推定対象部位は、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cのうちの1つがアーム17に装着された状態において、アーム17から最も離間した部分であるか、または、アーム17の中心軸から見たとき、中心軸から最も離間した部分である。これにより、移動速度が最も速い部位を速度推定対象部位に設定しやすくなる。
次いで、ステップS104において、動作プログラムを実行する。本実施形態では、動作プログラム(1)および動作プログラム(2)を順次実行する。
次いで、ステップS105において、ステップS103で特定した速度推定対象部位の速度をそれぞれ推定し、単位動作プログラムごとに最大速度Vmaxとなる速度推定対象部位を決定する。すなわち、前述したようにして、動作プログラム(1)においては、エンドエフェクター20Bの速度推定対象部位Pb1に決定し、動作プログラム(2)においては、エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位Pc2に決定する。
次いで、ステップS106において、速度推定対象部位の速度と速度V0とを比較し、速度推定対象部位の速度が速度V0以上であるか否かを判断する。具体的には、動作プログラム(1)の実行中は、速度推定対象部位Pb1の速度が速度V0以上であるか否かを判断し、動作プログラム(2)の実行中は、速度推定対象部位Pc2の速度が速度V0以上であるか否かを判断する。
ステップS106において、速度推定対象部位の速度が速度V0以上であると判断した場合、ステップS107において、ロボットアーム10の駆動を停止する。これにより、安全性を高めることができる。
なお、ステップS107において、速度推定対象部位の速度が速度V0未満であると判断した場合、ステップS108において、全ての動作プログラムの実行が完了したか否かを判断する。ステップS108において、完了したと判断した場合、終了する。一方、ステップS108において、完了していないと判断した場合、ステップS104に戻り、以降のステップを順次繰り返す。
以上説明したように、本発明の制御方法は、複数のエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアーム10と、ロボットアーム10の動作を検出する検出部であるエンコーダーE1~エンコーダーE6と、を備えるロボットの制御方法である。また、本発明の制御方法は、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報を取得するとともに、動作プログラムを取得する取得ステップと、取得ステップで取得した動作プログラムに基づいてロボットアーム10を駆動する駆動ステップと、を有する。また、駆動ステップでは、エンコーダーE1~エンコーダーE6の検出結果に基づいて、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cごとに速度推定対象部位の速度を算出し、算出結果のうち、取得した動作プログラムでロボットアーム10を駆動した際に最も速い速度で移動する速度推定対象部位の速度が、予め定められた速度V0以上であると判断した場合、ロボットアーム10の動作速度を減速する。これにより、どのエンドエフェクターが装着されているかを検出しなくても安全にロボットアーム10を駆動することができる。
また、前述したように、取得ステップでは、異なる動作の複数の動作プログラム(1)および動作プログラム(2)を取得し、駆動ステップでは、最も速い速度で移動する速度推定対象部位の速度を、動作プログラム(1)および動作プログラム(2)ごとに算出し、その算出結果と、速度V0とをそれぞれ比較する。これにより、動作プログラムの種類に応じて、速度V0の比較対象を適切に決定することができる。よって、各動作プログラムにおいて、安全にロボットアーム10を駆動することができる。
なお、前述したように、上記ステップS101~ステップS108は、制御装置3および監視装置4が分担して行う構成であるが、各ステップの分担は、上記に限定されない。また、どちらか一方のみが上記ステップS101~ステップS108を実行する構成であってもよい。
<第2実施形態>
図12は、第2実施形態のロボットシステムの制御動作を説明するためのフローチャートである。
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図12に示すように、本実施形態では、ステップS201、ステップS202、ステップS203、ステップS204、ステップS205、ステップS206、ステップS207およびステップS208を順次実行する。
なお、ステップS201は、ステップS101と同様であり、ステップS202は、ステップS102と同様であり、ステップS203は、ステップS103と同様であり、ステップS204は、ステップS105と同様であり、ステップS205は、ステップS104と同様であり、ステップS206は、ステップS106と同様であり、ステップS207は、ステップS107と同様であり、ステップS208は、ステップS108と同様である。
すなわち、本実施形態では、動作プログラムを実行するのに先立って、取得ステップで取得した情報に基づいて、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの速度推定対象部位の速度を単位動作プログラムごとにそれぞれ算出する。そして、これらのうち、最も早い速度で移動する速度推定対象部位の速度を、駆動ステップにおいて実際に駆動させつつ算出し、その算出結果と速度V0を比較する。
このよう
このように、本発明の制御方法は、複数のエンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアーム10と、ロボットアーム10の動作を検出する検出部であるエンコーダーE1~エンコーダーE6と、を備えるロボットの制御方法である。また、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cの情報を取得するとともに、動作プログラムを取得する取得ステップと、取得ステップで取得した情報に基づいて、エンドエフェクター20A~エンドエフェクター20Cごとに速度推定対象部位の速度を算出し、算出結果のうち動作プログラムでロボットアーム20を駆動した際に最も速い速度で移動する速度推定対象部位の速度を、エンコーダーE1~エンコーダーE6の検出結果に基づいて算出する算出ステップと、取得ステップで取得した動作プログラムに基づいてロボットアーム20を駆動する駆動ステップと、を有する。そして、駆動ステップでは、算出結果が予め定められた速度V0以上であると判断した場合、ロボットアーム20の動作速度を減速する。これにより、どのエンドエフェクターが装着されているかを検出しなくても安全にロボットアーム10を駆動することができる。特に、駆動ステップを実行するのに先立って、速度推定対象部位の速度をそれぞれ算出するため、駆動ステップを実行する前に、最も速い速度で移動する速度推定対象部位を特定しておくことができる。よって、駆動ステップにおける制御が簡単になり、より円滑な駆動を実現することができる。
<ロボットシステムの他の構成例>
図13は、ロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。
図13には、ロボット1とコントローラー61とコンピューター62が接続されたロボットシステム100Aの全体構成が示されている。ロボット1の制御は、コントローラー61にあるプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよいし、コンピューター62に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出してコントローラー61を介して実行されてもよい。
従って、コントローラー61とコンピューター62とのいずれか一方または両方を「制御装置」として捉えることができる。
<変形例1>
図14は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例1を示すブロック図である。
図14には、ロボット1に直接コンピューター63が接続されたロボットシステム100Bの全体構成が示されている。ロボット1の制御は、コンピューター63に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して直接実行される。
従って、コンピューター63を「制御装置」として捉えることができる。
<変形例2>
図15は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例2を示すブロック図である。
図15には、コントローラー61が内蔵されたロボット1とコンピューター66が接続され、コンピューター66がLAN等のネットワーク65を介してクラウド64に接続されているロボットシステム100Cの全体構成が示されている。ロボット1の制御は、コンピューター66に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよいし、クラウド64上に存在するプロセッサーによりコンピューター66を介してメモリーにある指令を読み出して実行されてもよい。
従って、コントローラー61とコンピューター66とクラウド64とのいずれか1つ、または、いずれか2つ、または、3つを「制御装置」として捉えることができる。
以上、本発明の制御方法およびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、ロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
1…ロボット、3…制御装置、4…監視装置、5…教示装置、10…ロボットアーム、11…基台、12…アーム、13…アーム、14…アーム、15…アーム、16…アーム、17…アーム、19…力検出部、20…エンドエフェクター、20A…エンドエフェクター、20B…エンドエフェクター、20C…エンドエフェクター、21…慣性センサー、31…駆動制御部、32…記憶部、33…入力ポート、34…通信部、41…算出部、42…比較部、43…記憶部、44…通信部、45…操作部、46…入力ポート、61…コントローラー、62…コンピューター、63…コンピューター、64…クラウド、65…ネットワーク、66…コンピューター、100…ロボットシステム、100A…ロボットシステム、100B…ロボットシステム、100C…ロボットシステム、171…関節、172…関節、173…関節、174…関節、175…関節、176…関節、D1…モータードライバー、D2…モータードライバー、D3…モータードライバー、D4…モータードライバー、D5…モータードライバー、D6…モータードライバー、E1…エンコーダー、E2…エンコーダー、E3…エンコーダー、E4…エンコーダー、E5…エンコーダー、E6…エンコーダー、M1…モーター、M2…モーター、M3…モーター、M4…モーター、M5…モーター、M6…モーター、O1…第1軸、O2…第2軸、O3…第3軸、O4…第4軸、O5…第5軸、O6…第6軸、Pa1…速度推定対象部位、Pa2…速度推定対象部位、Pb1…速度推定対象部位、Pb2…速度推定対象部位、Pc1…速度推定対象部位、Pc2…速度推定対象部位、Va1…速度、Vb1…速度、Vc1…速度、Va2…速度、Vb2…速度、Vc2…速度、Vmax…最大速度、V0…速度

Claims (7)

  1. 複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、を備えるロボットの制御方法であって、
    前記複数のエンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得した前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動ステップと、を有し、
    前記駆動ステップでは、
    前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数のエンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出し、
    算出結果のうち、前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度が、予め定められた速度以上であると判断した場合、前記ロボットアームの動作速度を、前記最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度が前記予め定められた速度未満となるように減速することを特徴とする制御方法。
  2. 前記取得ステップでは、異なる動作の複数の動作プログラムを取得し、
    前記駆動ステップでは、最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度を、前記複数の動作プログラムごとに算出し、その算出結果と、予め定められた速度とを比較する請求項1に記載の制御方法。
  3. 前記複数のエンドエフェクターの情報には、形状の情報が含まれる請求項1または2に記載の制御方法。
  4. 前記速度推定対象部位は、前記複数のエンドエフェクターのうち1つが前記アームに装着された状態において、前記アームから最も離間した部分であるか、または、前記アームの中心軸から見たとき、前記中心軸から最も離間した部分である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の制御方法。
  5. 前記検出部は、前記アームの回転角度を検出するエンコーダーである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の制御方法。
  6. 複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、を備えるロボットの制御方法であって、
    前記複数のエンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップで取得した情報に基づいて、前記複数のエンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出し、算出結果のうち前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度を、前記検出部の検出結果に基づいて算出する算出ステップと、
    前記取得ステップで取得した前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動ステップと、を有し、
    前記駆動ステップでは、
    前記算出結果が予め定められた速度以上であると判断した場合、前記ロボットアームの動作速度を、前記最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度が前記予め定められた速度未満となるように減速することを特徴とする制御方法。
  7. 複数のエンドエフェクターのうちの1つを選択的に着脱可能なアームを有し、動作プログラムに基づいて駆動するロボットアームと、
    前記ロボットアームの動作を検出する検出部と、
    前記複数のエンドエフェクターの情報を取得するとともに、前記動作プログラムを取得する取得部と、
    前記取得部が取得した情報に基づいて、前記複数のエンドエフェクターごとに速度推定対象部位の速度を算出する算出部と、
    前記動作プログラムに基づいて前記ロボットアームを駆動する駆動制御部と、
    前記動作プログラムで前記ロボットアームを駆動した際に、最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度を、前記検出部の検出結果に基づいて算出し、その算出結果と、予め定められた速度とを比較する比較部と、を備え、
    前記比較部が、前記算出結果が前記速度以上であると判断した場合、前記駆動制御部は、前記ロボットアームの動作速度を、前記最も速い速度で移動する前記速度推定対象部位の速度が前記予め定められた速度未満となるように減速することを特徴とするロボットシステム。
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