JP7339113B2 - ロボット制御装置及びロボット制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。とりわけ本発明は、産業用ロボットにおいて、ロボット動作の教示プログラムの実行状況とは独立して、任意の位置で加工プロセスを制御するロジック命令の実行を可能にするロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。

図７Ａは、ロボットを制御するための教示プログラムの例を示す。図７Ａに示す例においては、始点Ｐ［１］から終点Ｐ［８］に動作する命令に対し、ロジック命令を実行したい位置に、組となる動作命令と教示位置を挿入する。また、図７Ｂは、図７Ａに示す教示プログラムの記載内容の概念図である。レーザ加工、アーク溶接、ディスペンス等のロボット軌跡上でロボットと連動して加工する各種ロボットアプリケーションにおいて、一般的には、ロボットを制御するロボット制御装置で、図７Ａに示すような教示プログラムを作成してロボット動作を教示する。

より詳細には、図７Ａに示す教示プログラムにおいて、１行目は、教示位置Ｐ［１］に向かって５００ｍｍ／ｓの速度でロボットが動き始めることを定義する。２行目は、教示位置Ｐ［２］に停止せず次の教示位置Ｐ［３］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［２］上でＤＯ［１］という加工プロセスをＯＮにすることを定義する。ここで教示位置Ｐ［２］は、ロジック命令ＤＯ［１］を実行したい位置となる。なお、“ＣＮＴ１００”とは、教示位置Ｐ［２］で停止せずに次の教示位置Ｐ［３］への動作を開始することを意味し、“１００”は直前の行で定義される動作と今の行で定義される動作の重なり具合を示す。３行目は、教示位置Ｐ［３］に停止せず次の教示位置Ｐ［４］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［３］上で、ＤＯ［１］という加工プロセスをＯＦＦにすることを定義する。４行目は、教示位置Ｐ［４］に停止せず次の教示位置Ｐ［５］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［４］上で、ＤＯ［２］という加工プロセスをＯＮにすることを定義する。５行目は、教示位置Ｐ［５］に停止せず次の教示位置Ｐ［６］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［５］上で、ＤＯ［２］という加工プロセスをＯＦＦにすることを定義する。６行目は、教示位置Ｐ［６］に停止せず次の教示位置Ｐ［７］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［６］上で、ＤＯ［３］という加工プロセスをＯＮにすることを定義する。７行目は、教示位置Ｐ［７］に停止せず次の教示位置Ｐ［８］への動作を開始しながら、教示位置Ｐ［７］上で、ＤＯ［３］という加工プロセスをＯＦＦにすることを定義する。８行目は、教示位置Ｐ［８］において、ロボットの動きを止めることを定義する。

このとき、ロボット制御装置は、ロボットと外部周辺装置（ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やレーザ発振器等の各種アプリケーション制御装置）間の、ＤＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ：デジタル入力）／ＤＯ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｏｕｔｐｕｔ：デジタル出力）、ＡＩ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｉｎｐｕｔ：アナログ入力）／ＡＯ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｏｕｔｐｕｔ：アナログ出力）等の入出力信号の通信やシリアル通信を行うことで、ロボット動作と連動して、レーザ溶接等の加工プロセスを制御する。

特許文献１は、他の教示プログラムの例を開示する。特許文献１に係る技術においては、特許文献１の図面に示されるように、一つの教示プログラムの中に、ロボットの動作命令の行と、例えば、溶接ガスやアークをＯＮ／ＯＦＦするための命令の行が含まれ、動作命令の行で、溶接箇所等に相当する教示点を定義した後、溶接ガスやアークのＯＮ／ＯＦＦの命令により、アーク溶接を開始／終了する。

特開２００９－１８１５２６号公報

前述したように、教示プログラムではロボットの教示位置をベースに各種命令を教示するので、レーザ溶接等の加工プロセスを制御するロジック命令は、必ずロボットの教示位置に関連させなければならない制約がある。

図８Ａは、ロジック命令が教示位置に関連していない例を示す概念図である。図８Ａの例においては、教示位置としてＰ［１］及びＰ［８］の２点しか示されていないが、ロジック命令のＤＯ［１］、ＤＯ［２］、ＤＯ［３］それぞれの“ＯＮ”及び“ＯＦＦ”は、Ｐ［１］にもＰ［８］にも関連していない。一般的な教示プログラムでは、このように、ロジック命令を教示位置から独立させることはできない。

とりわけ、短ピッチの加工区間を連続して教示する場合、その加工区間の開始端、終了端の数だけ、ロボットの教示位置を増やさなければならないため、教示プログラムが複雑かつ膨大になり、保守上の観点からも好ましくない。

また、ロボット教示位置が過密になる場合、ロボットの動作計画処理が遅れ、サイクルタイム増加の懸念もある。

更に、ロジック命令はロボットの教示位置に関連させる必要があるので、ロボット動作命令の行の実行順序と整合を取る必要がある。この制約のため、一般には、加工プロセスの実行箇所は、自身の行から見て前後の教示位置の区間に限られるため、任意のタイミングで信号出力できない。

例えば、図８Ｂは、動作命令の順序とロジック命令とが異なる順序となる例を示す概念図である。図８Ｂの例においては、教示位置Ｐ［２］において、ロジック命令ＤＯ［１］の“ＯＮ”を実行し、教示位置Ｐ［３］において、ロジック命令ＤＯ［１］の“ＯＦＦ”を実行するが、その後、ＤＯ［１］の“ＯＮ”とＤＯ［１］の“ＯＦＦ”との間で、ロジック命令ＤＯ［２］の“ＯＮ”を実行している。

しかしながら、従来の教示プログラムでは、動作命令の順序通りに、教示位置Ｐ［２］においてＤＯ［１］の“ＯＮ”を実行し、教示位置Ｐ［３］においてＤＯ［１］の“ＯＦＦ”を実行した後、教示位置Ｐ［３］よりも後の教示位置で、ＤＯ［２］の“ＯＮ”を実行するのであって、図８Ｂに示すように、動作命令の順序と異なる順序で、ロジック命令を実行することはできない。

本発明は、ロジック命令をロボットの動作命令（教示位置）とは独立して、任意の位置・タイミングでロジック命令を実行することが可能なロボット制御装置及びロボット制御方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、ロボット制御装置であって、ロボットの教示動作及び教示位置が記述された動作命令プログラムを解釈し、動作命令を生成する動作命令解釈部と、前記教示動作及び前記教示位置とは独立して、前記ロボットによる加工プロセスを指示するロジック命令及び前記ロジック命令の実行位置が記述されたロジック命令プログラムを解釈し、前記実行位置を含むロジック命令を生成するロジック命令解釈部と、前記動作命令と、前記ロジック命令とを実行する命令実行部とを備える、ロボット制御装置である。

一態様によれば、ロジック命令をロボットの動作命令（教示位置）とは独立して、任意の位置・タイミングでロジック命令を実行することが可能となる。

一実施形態のロボット制御システムの全体構成図である。 一実施形態のロボット制御装置の機能ブロック図である。 一実施形態のロボット制御装置で用いられる加工プログラムの例を示す図である。 一実施形態のロボット制御装置で用いられる加工プログラムの内容の概念図である。 一実施形態のロボット制御装置で用いられる加工プログラムの例を示す図である。 一実施形態のロボット制御装置によって制御されるロボットの動作軌跡と加工区間の例とを示す図である。 一実施形態のロボット制御装置によって制御されるロボットの動作軌跡と加工区間の例とを示す図である。 従来技術のロボット制御装置による加工開始のタイミングの調整方法を示す図である。 一実施形態のロボット制御装置による加工開始のタイミングの調整方法を示す図である。 従来技術で用いられる加工プログラムの例を示す図である。 従来技術で用いられる加工プログラムによる、教示位置と加工プロセスの開始／終了点との関係の例を示す概念図である。 従来技術では不可能な教示位置と加工プロセスの開始／終了点との関係の例を示す概念図である。 従来技術では不可能な教示位置と加工プロセスの開始／終了点との関係の例を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について、図１～図６Ｃを参照することにより説明する。

〔１ 実施形態の構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るロボット制御システム１の全体構成を示す。ロボット制御システム１は、ロボット制御装置１０と、ロボット２０と、外部周辺装置３０とを備える。更に、ロボット制御装置１０とロボット２０、及び、ロボット制御装置１０と外部周辺装置３０とは、互いに通信可能に接続される。なお、図１には図示しないが、ロボット制御装置１０、ロボット２０、及び外部周辺装置３０は、互いにネットワークを介して通信可能に接続してもよい。

ロボット制御装置１０は、ロボット２０を制御する装置である。具体的には、ロボット制御装置１０は、ロボット２０の動作制御及び加工制御のための教示プログラム、教示データ、動作パラメータ等を格納しており、教示データ及び動作パラメータに基づいて教示プログラムを実行することにより、ロボット２０を制御する。

ロボット２０は、例えば、６軸垂直多関節型又は４軸垂直多関節型等の多関節型ロボットであるが、これには限定されず、直交座標ロボット、スカラロボット、パラレルリンクロボット等であってよい。

外部周辺装置３０は、ＰＬＣやレーザ発振器等の各種アプリケーション制御装置である。

図１に示すロボット制御システム１において、例えば、外部周辺装置３０がレーザ発振器の制御装置である場合、ロボット制御装置１０は、ロボット２０及び外部周辺装置３０と、入出力信号やシリアル通信を行うことで、ロボット２０の動作を制御すると共に、ロボット２０によるレーザ加工プロセスを制御する。

図２は、ロボット制御装置１０の機能ブロック図である。ロボット制御装置１０は、記憶部１１と制御部１２とを備える。

記憶部１１は、ロボット２０の教示動作及び教示位置が記述された動作命令プログラムと、これら教示動作及び教示位置とは独立して、ロボット２０による加工プロセスを指示するロジック命令及びロジック命令の実行位置が記述されたロジック命令プログラムとを記憶する。

図３Ａは、本実施形態に係るロボット制御装置１０で実行される動作命令プログラムとロジック命令プログラムの例を示す図である。また、図３Ｂは、図３Ａに示す動作命令プログラムとロジック命令プログラムにおける記載内容の概念図である。

図３Ａに示すように、動作命令プログラムでは、各教示位置におけるロボット２０の動作が指示される。

図３Ａの例においては、動作命令プログラムで、教示位置Ｐ［１］から教示位置Ｐ［８］に向かうロボット動作命令が指示される。

また、ロジック命令プログラムでは、動作命令プログラムで指定される教示位置とは独立した位置における、加工プロセスの開始／終了が指示される。

図３Ａに示すロジック命令プログラムにおいては、１行目において、位置Ｐ［２］で、加工プロセスＤＯ［１］が開始することが指示される。２行目において、位置Ｐ［３］で、加工プロセスＤＯ［１］が終了することが指示される。３行目において、位置Ｐ［４］で、加工プロセスＤＯ［２］が開始することが指示される。４行目において、位置Ｐ［５］で、加工プロセスＤＯ［２］が終了することが指示される。５行目において、位置Ｐ［６］で、加工プロセスＤＯ［３］が開始することが指示される。６行目において、位置Ｐ［７］で、加工プロセスＤＯ［３］が終了することが指示される。

制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。

ＣＰＵはロボット制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。該ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従ってロボット制御装置１０全体を制御することで、図２に示すように制御部１００を、動作命令解釈部１２１、ロジック命令解釈部１２２、及び命令実行部１２３の機能を実現するように構成される。

動作命令解釈部１２１は、上記のように、ロボット２０の教示動作及び教示位置が記述された動作命令プログラムを解釈し、動作命令を生成する。

ロジック命令解釈部１２２は、上記のように、ロボット２０による加工プロセスを指示するロジック命令及びロジック命令の実行位置が記述されたロジック命令プログラムを解釈し、実行位置を含むロジック命令を生成する。

命令実行部１２３は、教示プログラム開始時に、動作命令解釈部１２１によるタスク処理と、ロジック命令解釈部１２２によるタスク処理を起動すると共に、動作命令解釈部１２１によって生成された動作命令を実行し、ロボット２０による動作中にロボット位置を監視して、ロジック命令の実行位置を通過するタイミングで、ロジック命令解釈部１２２によって生成された、それぞれのロジック命令を実行する。

これにより、ロボット制御装置１０で、図３Ａに例示する動作命令プログラムとロジック命令プログラムとを実行した場合、図３Ｂに示すように、動作命令プログラム内で指定される教示位置Ｐ［１］と教示位置Ｐ［８］とを結ぶ経路の途中において、位置Ｐ［２］で加工プロセスＤＯ［１］を開始し、位置Ｐ［３］で加工プロセスＤＯ［１］を終了し、位置Ｐ［４］で加工プロセスＤＯ［２］を開始し、位置Ｐ［５］で加工プロセスＤＯ［２］を終了し、位置Ｐ［６］で加工プロセスＤＯ［３］を開始し、位置Ｐ［７］で加工プロセスＤＯ［３］を終了することが可能となる。

なお、ロジック命令プログラム中で、ロジック命令の実行を開始／終了する位置は、上記のように、動作命令プログラムにより移動する軌跡上の位置であることが好ましいが、これには限定されない。例えば、ロジック命令の実行を開始／終了する位置は、動作命令プログラムにより移動する軌跡上で加工プロセスの実行位置に最も近接する位置であって良い。

〔２ 実施形態が奏する効果〕
本実施形態に係るロボット制御装置１０においては、レーザ溶接等の加工プロセスを制御するロジック命令を教示する際、ロボット２０の動作命令（教示位置）とは独立して、任意の位置・タイミングで、ロジック命令の実行が可能になる。

また、本実施形態に係るロボット制御装置１０においては、短ピッチの加工区間を連続して教示する場合でも、加工区間の開始端、終了端の数だけ、教示位置の数を増やす必要がないので、教示プログラムをシンプルに実装でき、教示プログラム等の保守性・可視性も向上する。

更に、本実施形態に係るロボット制御装置１０においては、ロボット２０の教示点の数を最小化できるので、ロボット２０の動作計画処理も軽量化でき、ロボット２０本来の性能を発揮できるようになる。

更に、本実施形態に係るロボット制御装置１０においては、ロボット２０の動作命令の実行順序と、ロジック命令の実行順序とで整合を取る必要がないため、ロボット２０の動作に係る教示位置とは無関係に、任意のタイミングで、ロジック命令の実行が可能となる。

図４は、本実施形態に係るロボット制御装置１０で実行される動作命令プログラムとロジック命令プログラムの更なる例を示す図である。より詳細には、図４に示す例を図３Ａに示す例に比較すると、ロジック命令プログラムを構成する各行が逆順となっている。

本実施形態に係るロボット制御装置１０では、図４に示すように、動作命令プログラムにおいて、ロボット２０が教示位置Ｐ［１］、教示位置Ｐ［８］の順に記載されている一方で、ロジック命令プログラムにおいては、位置Ｐ［７］、位置Ｐ［６］、位置Ｐ［５］、位置Ｐ［４］、位置Ｐ［３］、位置Ｐ［２］の順に記載されていたとしても、この記載順とは関係なく、位置Ｐ［２］～位置Ｐ［７］を通過するタイミングで、それぞれのロジック命令を実行する。

更に、従来技術においては、ロジック命令の実行タイミングを調整するため、組になっている同行のロボット動作の教示位置を微調整する必要があり、調整の度に動作計画、延いては動作軌跡が変わっていた。一方で、本実施形態に係るロボット制御装置１０においては、ロジック命令プログラムを動作命令プログラムから切り離しているので、ロジック命令の実行タイミングだけを微調整でき、なおかつ、動作計画や動作軌跡に影響しない。

図５は、ロボット２０及び、ロボット２０が備えるハンド２１に設置されたツール２２の動作軌跡と、動作軌跡に含まれる加工区間を示す図である。ツール２２は、Ｐ[１]→Ｐ[２]→Ｐ[３]→Ｐ[４]をなぞるように移動すると共に、Ｐ[２]で加工を開始し、Ｐ[３]で加工を終了するとする。

図６Ａは、図５に示す動作軌跡及び加工区間を具体的に示す図であると共に、教示位置Ｐ［２］における信号出力タイミングを調整する前の動作軌跡及び加工区間を示す図である。

図６Ｂは、従来技術によって加工開始タイミングを調整した場合の、動作軌跡及び加工区間の変化を示す図である。従来技術においては、教示プログラムにおいて、例えば図７Ａに示すように、加工プロセスの開始点が、ロボット２０の動作に係る教示位置と組になっているため、ロボット２０の動作の教示位置、すなわち図６Ｂの例においては、教示位置Ｐ［２］の位置を微調整する必要があり、調整の度に動作計画、延いては動作軌跡が変わる。このため、信号タイミングの調整と、動作軌跡に含まれる教示位置の調整とを繰り返し実施する必要がある。

図６Ｃは、本実施形態に係るロボット制御装置１０において、加工開始タイミングを調整した場合の、動作軌跡及び加工区間を示す図である。図６Ａに示す、信号出力タイミングを調整する前の動作軌跡及び加工区間と比較すると、動作軌跡に変更はなく、加工区間の開始のタイミングのみ遅れている。これは、ロジック命令プログラムを動作命令プログラムから切り離しているので、ロボット２０の動作に係る教示位置を変更することなく、ロジック命令の実行タイミングだけを微調整できるためである。これにより、加工区間の変更は、動作計画や動作軌跡に影響しない。

〔３ 実施例〕
タブレットデバイス等の情報出力端末上で、ロボット２０に教示した動作軌跡を表示させ、表示された動作軌跡の上から指やタッチペン等のデバイスで直接タッチして、ロボット２０に教示した動作軌跡上で、信号出力する位置・タイミング、延いては、プロセス加工を制御するロジック命令を実行する位置・タイミングを指定してもよい。

これにより、指定されたロジック命令の実行位置から、ロジック命令プログラムを生成し、動作命令プログラムと合わせて実行できるようになる。また、ロボット制御装置１０のユーザが直感的にロジック命令の実行タイミングを指定し、プロセス加工命令を教示できるようになるため、教示及び動作確認に要する時間を短縮できる。

また、外部周辺装置３０とのシリアル通信や信号の入出力に限らず、ロボット２０の動作状況と無関係に実行できるロジック命令の全てに対し、本発明のロボット制御方法を包括的に適用することが可能となる。

１ ロボット制御システム
１０ ロボット制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
２０ ロボット
３０ 外部周辺装置
１２１ 動作命令解釈部
１２２ ロジック命令解釈部
１２３ 命令実行部

Claims (3)

1. ロボット制御装置であって、
   ロボットの教示動作及び教示位置が記述された動作命令プログラムを解釈し、動作命令を生成する動作命令解釈部と、
   前記教示動作及び前記教示位置とは独立して、前記ロボットによる加工プロセスを指示するロジック命令及び前記ロジック命令の実行位置が記述されたロジック命令プログラムを解釈し、前記実行位置を含むロジック命令を生成するロジック命令解釈部と、
   前記動作命令と、前記ロジック命令とを実行する命令実行部とを備え、
   前記ロジック命令の実行位置は、前記教示動作及び前記教示位置に基づく前記ロボットの移動軌跡上に存在し、
   前記命令実行部は、前記動作命令に基づいた前記ロボットによる動作中にロボット位置を監視して、ロジック命令の実行位置を通過するタイミングで、前記ロジック命令解釈部によって生成された、それぞれのロジック命令を実行する、ロボット制御装置。
2. 前記命令実行部は、前記ロジック命令プログラムにおいて、前記実行位置が、前記教示動作及び前記教示位置に基づく前記ロボットの移動軌跡上に存在しない場合に、前記移動軌跡上で前記加工プロセスの実行位置に最も近接する位置において、前記ロジック命令を実行する、請求項１に記載のロボット制御装置。
3. ロボット制御方法であって、
   ロボットの教示動作及び教示位置が記述された動作命令プログラムを解釈し、動作命令を生成する動作命令解釈ステップと、
   前記教示動作及び前記教示位置とは独立して、前記ロボットによる加工プロセスを指示するロジック命令及び前記ロジック命令の実行位置が記述されたロジック命令プログラムを解釈し、前記実行位置を含むロジック命令を生成するロジック命令解釈ステップと、
   前記動作命令と、前記ロジック命令とを実行する命令実行ステップとを備え、
   前記ロジック命令の実行位置は、前記教示動作及び前記教示位置に基づく前記ロボットの移動軌跡上に存在し、
   前記命令実行ステップにおいて、前記動作命令に基づいた前記ロボットによる動作中にロボット位置を監視して、ロジック命令の実行位置を通過するタイミングで、前記ロジック命令解釈ステップにおいて生成された、それぞれのロジック命令を実行する、ロボット制御方法。

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