(57)【要約】【課題】関節の移動量に応じて到達可能な速度を仮速度パターンで予測し、予測された到達速度に応じて設計寿命を遵守できる適切な加減速度を自動的に設定するロボットの制御方法及びロボット制御装置を提供する。【解決手段】Ｓ２０，Ｓ３０で関節の運動が最高速度に到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度と、移動量及び最高速度に基づき到達速度、加速時間等を含む仮速度パターンを生成する。Ｓ４０，Ｓ５０で、仮速度パターンの到達速度が、最高速度に比して小さい場合、速度パターンに関する平均トルク及び平均速度に基づき仮速度パターンにおける寿命を算出する。寿命が製品寿命と等価でない場合には三角形速度パターンでの加減速度を所定量増加して仮速度パターンを再生成し、再生成した速度パターンに関して、Ｓ５０の処理に戻り、Ｓ６０で寿命が製品寿命と等価でない場合に、Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ５０，Ｓ６０を繰り返す。【選択図】図３
2010012544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの関節の開始点と終了点の移動量を算出する第１ステップと、前記関節の運動が予め設定された最高速度に到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度と、前記移動量及び前記最高速度に基づいて、到達速度を含む仮速度パターンを生成する第２ステップと、前記仮速度パターンの到達速度が、前記最高速度に比して小さい場合、前記仮速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルク及び平均速度に基づき当該速度パターンにおける機械寿命を算出する第３ステップと、算出された前記機械寿命（以下、算出寿命という）が、予め設定された機械寿命（以下、既知寿命という）と等価であるか否かを判定する第４ステップと、前記算出寿命が、前記既知寿命と等価でない場合に前記三角形速度パターンでの加減速度を所定量増加して仮速度パターンを再生成する第５ステップとを含み、以後、第５ステップで再生成した仮速度パターンに関して、前記第３ステップの処理に戻り、第４ステップで算出寿命が既知寿命と等価でない場合に、第５、第３、第４ステップを繰り返し、第４ステップで前記算出寿命が前記既知寿命と等価である場合に前記当該関節を前記再生成された仮速度パターンで速度制御することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項２】
前記第４ステップにおいて、算出寿命が既知寿命と等価か否かを判定する際、判定マージンを含んで判定することを特徴とする請求項１に記載のロボットの制御方法。
【請求項３】
ロボットの関節の開始点と終了点の移動量を算出する移動量算出手段と、
前記関節の運動が予め設定された最高速度に到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度と、前記移動量及び前記最高速度に基づいて、到達速度を含む仮速度パターンを生成する仮速度パターン生成手段と、
前記仮速度パターンの到達速度が前記最高速度に比して小さい場合、前記仮速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルク及び平均速度に基づき当該速度パターンにおける機械寿命を算出する機械寿命算出手段と、
算出された前記機械寿命（以下、算出寿命という）が、予め設定された機械寿命（以下、既知寿命という）と等価であるか否かを判定する判定手段と、
前記算出寿命が前記既知寿命と等価でない場合に前記三角形速度パターンでの加減速度を所定量増加して仮速度パターンを再生成する再生成手段と、
前記再生成手段で再生成した仮速度パターンに関して、前記機械寿命算出手段、前記判定手段を制御して、前記判定手段で前記算出寿命が、前記既知寿命と等価である場合に、前記当該関節を前記再生成された仮速度パターンで速度制御するとともに、前記判定手段で算出寿命が既知寿命と等価でない場合には、前記再生成手段、機械寿命算出手段及び判定手段の処理を繰り返しさせることを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、算出寿命が既知寿命と等価か否かを判定する際、判定マージンを含んで判定することを特徴とする請求項３に記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの制御方法及びロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接ロボット等の各種ロボットでは、各関節の運動において、最大速度並びに最大加減速度を大きく設定した場合、機械寿命が短くなり、反対に小さく設定すると機械寿命が長くなることが知られている。これは、ロボットの関節駆動部に使用されている減速機のようなギア機構の機械寿命によるものである。このため、一般的には、機械寿命（時間）を予め定めておき、この寿命が全うできる最大速度並びに最大加減速度を設定するようにしている。この場合、最大速度並びに最大加減速度は一意に決定され、ロボットの各関節はこれらを越えない速度や、加減速度で動作することとなる。
【０００３】
特許文献１では、ロボットの動力学を考慮して、ロボットの姿勢に応じた最適な加減速度を決定する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９１５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術はロボットを駆動するモータや減速機の機械的な仕様を越えない範囲の最適な加減速度の決定方法が示されているに過ぎず、機械寿命に関する考慮は一切されていない。
【０００５】
従来の機械寿命から速度並びに最大加減速度を決定する方法では、機械寿命を変えずにロボットの最大速度を大きくすると、必然的に最大加減速度を下げる必要がある。最大加減速度の設定を下げると、短ピッチ動作時の動作時間を引き延ばすことになり、短ピッチ動作を多様するような用途では、最大速度を下げたにも拘わらずタクトタイムが縮まらないという問題が発生する。
【０００６】
本発明の目的は、関節の移動量に応じて到達可能な速度を仮速度パターンで予測し、予測された到達速度に応じて設計寿命を遵守できる適切な加減速度を自動的に設定するロボットの制御方法及びロボット制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロボットの関節の開始点と終了点の移動量を算出する第１ステップと、前記関節の運動が予め設定された最高速度に到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度と、前記移動量及び前記最高速度に基づいて、到達速度を含む仮速度パターンを生成する第２ステップと、前記仮速度パターンの到達速度が、前記最高速度に比して小さい場合、前記仮速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルク及び平均速度に基づき当該速度パターンにおける機械寿命を算出する第３ステップと、算出された前記機械寿命（以下、算出寿命という）が、予め設定された機械寿命（以下、既知寿命という）と等価であるか否かを判定する第４ステップと、前記算出寿命が、前記既知寿命と等価でない場合に前記三角形速度パターンでの加減速度を所定量増加して仮速度パターンを再生成する第５ステップとを含み、以後、第５ステップで再生成した仮速度パターンに関して、前記第３ステップの処理に戻り、第４ステップで算出寿命が既知寿命と等価でない場合に、第５、第３、第４ステップを繰り返し、第４ステップで前記算出寿命が前記既知寿命と等価である場合に前記当該関節を前記再生成された仮速度パターンで速度制御することを特徴とするロボットの制御方法を要旨とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第４ステップにおいて、算出寿命が既知寿命と等価か否かを判定する際、判定マージンを含んで判定することを特徴とする。
請求項３の発明は、ロボットの関節の開始点と終了点の移動量を算出する移動量算出手段と、前記関節の運動が予め設定された最高速度に到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度と、前記移動量及び前記最高速度に基づいて、到達速度を含む仮速度パターンを生成する仮速度パターン生成手段と、前記仮速度パターンの到達速度が前記最高速度に比して小さい場合、前記仮速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルク及び平均速度に基づき当該速度パターンにおける機械寿命を算出する機械寿命算出手段と、算出された前記機械寿命（以下、算出寿命という）が、予め設定された機械寿命（以下、既知寿命という）と等価であるか否かを判定する判定手段と、前記算出寿命が前記既知寿命と等価でない場合に前記三角形速度パターンでの加減速度を所定量増加して仮速度パターンを再生成する再生成手段と、前記再生成手段で再生成した仮速度パターンに関して、前記機械寿命算出手段、前記判定手段を制御して、前記判定手段で前記算出寿命が、前記既知寿命と等価である場合に、前記当該関節を前記再生成された仮速度パターンで速度制御するとともに、前記判定手段で算出寿命が既知寿命と等価でない場合には、前記再生成手段、機械寿命算出手段及び判定手段の処理を繰り返しさせることを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするロボット制御装置を要旨とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３において、前記判定手段は、算出寿命が既知寿命と等価か否かを判定する際、判定マージンを含んで判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上詳述したように、請求項１及び請求項２の発明によれば、関節の移動量に応じて到達可能な速度を仮速度パターンで予測し、予測された到達速度に応じて設計寿命（すなわち、既知寿命）を遵守できる適切な加減速度を自動的に設定するロボットの制御方法を提供できる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、判定マージンを適切に設定した上で、第３ステップから第５ステップを繰り返し処理を行うことにより、リーズナブルな演算量で確実に寿命を悪化させない適切な加減速度を決定することができ、移動量が少なく三角形速度パターンに成る場合のタクトタイムを最適に設定することができる。
【００１２】
請求項３及び請求項４の発明によれば、関節の移動量に応じて到達可能な速度を仮速度パターンで予測し、予測された到達速度に応じて設計寿命（すなわち、既知寿命）を遵守できる適切な加減速度を自動的に設定するロボット制御装置を提供できる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、判定マージンを適切に設定した上で、機械寿命算出手段、判定手段及び再生成手段の処理を繰り返し行うことにより、リーズナブルな演算量で確実に寿命を悪化させない適切な加減速度を決定することができ、移動量が少なく三角形速度パターンに成る場合のタクトタイムを最適に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のロボットの制御方法及びロボット制御装置をアーク溶接ロボットの制御方法及びアーク溶接ロボット制御システムに具体化した一実施形態を図１〜３を参照して説明する。
【００１５】
図１には、アーク溶接ロボットシステムの概要が示されている。アーク溶接ロボット制御システムは溶接トーチ１１を備えた関節が６軸の溶接ロボットマニピュレータ（以下、単にマニピュレータという）１０、マニピュレータ１０を制御するロボットのロボット制御装置２０、溶接トーチ１１に電力を供給する溶接機３０等を備えている。
【００１６】
図２に示すようにロボット制御装置２０は、ＣＰＵからなるシステムコントロール部２１、６軸のマニピュレータ１０を制御するモーション制御部２４、溶接制御部２５、ロボットの作業プログラムを格納する第１記憶部２２、第２記憶部２３、溶接機３０と通信するための溶接電源インターフェイス２６を備えている。前記第１記憶部２２や第２記憶部２３は例えば、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置により構成されている。モーション制御部２４は、本発明の移動量算出手段、仮速度パターン生成手段、機械寿命算出手段、判定手段、再生成手段、及び制御手段に相当する。
【００１７】
溶接条件（すなわち、溶接電流、溶接電圧等）等の教示データは、ティーチペンダント４０を介して入力される。そして、システムコントロール部２１は、入力された教示データを第２記憶部２３や第１記憶部２２に格納する。なお、図１に示すティーチペンダント４０は、ディスプレイと、キーや、押しボタン等の入力手段を備えている。
【００１８】
第１記憶部２２には、マニピュレータ１０を動作させるときのマニピュレータ１０の各関節の開始位置（開始点）と、終了点としての目標位置（目標点）と、目標速度、溶接条件等が、教示データとして予めティーチペンダント４０により入力されて、作業プログラムが格納される。
【００１９】
前記第２記憶部２３には、後述する各種式に用いられる係数、固定値、速度パターン生成のための既知の最高速度ＶＥＬｍａｘ、及び判定マージン等を記憶する。これらの情報は、速度パターンを予測演算するときに用いられ、予めティーチペンダント４０により入力されて第２記憶部２３に格納される。
【００２０】
なお、本明細書において、加減速度とは、加速度と減速度を意味しており、また、加速と減速とを含む趣旨である。
さらに、第２記憶部２３にはマニピュレータ１０の各関節に連結されるリンクの慣性テンソルと、同リンクの質量と、同リンクの重心位置とを含むロボット動力学パラメータ（ロボットダイナミクスパラメータ）がティーチペンダント４０により格納される。
【００２１】
図２に示すように溶接機３０は、ロボット制御装置２０と通信を行う制御装置インターフェイス３１と、ＲＡＭ３２、電力増幅器３４を制御する溶接条件制御部３３を備えている。電力増幅器３４は溶接条件制御部３３により制御されて溶接電圧を溶接トーチ１１と溶接ワークとしてのワークＷとの間に印加するとともに溶接電流を供給する。
【００２２】
（実施形態の作用）
さて、以下には、本実施形態の作用を説明するが、その前に、下記の作用説明で使用する式の前提の式を予めここで説明する。
【００２３】
図４（ａ）は、ロボット関節の速度パターンとして採用される台形波速度パターンであり、図４（ｂ）はその時のトルクパターンを示している。又、図５（ａ）は、三角形速度パターンであり、図５（ｂ）は、そのときのトルクパターンを示す。図４及び図５中の記号は以下の意味を表す。
【００２４】
ｔ１は加速時間[sec]、ｔ２は定速時間[sec]、ｔ３は減速時間[sec]、Ｓは移動量[rad]、Ｎｄは回転速度[rad/sec]、Ｔ１は加速時最大トルク[N]、Ｔ２は定速時最大トルク[N]、Ｔ３は減速時最大トルク[N]である。
【００２５】
ここで、図４（ａ）で示す速度パターンで関節を動作させたときの算出寿命としての寿命Ｌｈの計算式は、以下で表されることが知られている。
【００２６】
【数１】
2010012544.tif 000003
式（１）中の記号は以下の意味を表す。
【００２７】
Ｌｈは寿命[sec]、Ｋは減速機の寿命係数[-]、Ｎｏは定格速度[rad/sec]、Ｎｍは平均速度[rad/sec]、Ｔｏは定格トルク[N]、Ｔｍは平均トルク[N]である。
さらに、Ｔｍ，Ｎｍは、図４（ａ），（ｂ）に示される速度パターンとトルクパターンから、以下の式（２）、及び式（３）のように表されることが知られている。
【００２８】
【数２】
2010012544.tif 000004
【００２９】
【数３】
2010012544.tif 000005
ここで、式（１）において、Ｎｏ，Ｔｏ，Ｋは、減速機の仕様により決定される既知の固定値である。なお、減速機は、ロボットの関節に使用されているモータに接続されているものである。Ｎｍ，Ｔｍは、図４に示す予め設定した速度パターンから求めることが可能である。すなわち、式（１）から求められる寿命Ｌｈは、減速機の機械仕様が決定している場合には、速度パターンの加速度、減速度、速度の大小によってのみ変わることがわかる。さらに、Ｎｍ，Ｔｍは、速度ならびに加速度・減速度が大きいほど大きくなることから、寿命Ｌｈは、速度ならびに加速度・減速度が大きいほど短くなることがわかる。
【００３０】
本実施形態で問題としているのは、最高速度に到達できる十分に大きな移動量を持った動作では無く、動作量が少なく、寿命計算で使用した回転速度に到達しない三角形速度パターンＢになる場合である（図６参照）。なお、図６中、Ａは台形波速度パターンである。
【００３１】
図５（ａ）の到達速度Ｎａが、図４（ａ）の回転速度Ｎｄより小さくなる速度パターンの場合には、式（１）で計算される寿命が長くなる。逆を言えば、回転速度Ｎｄ（図４（ａ）参照）で計算された寿命までは短くして良いことから、その分だけ到達速度Ｎａを大きくすることが可能となり、その結果として速度ならびに加速度・減速度が大きくなり、動作時間を短くすることができる。
【００３２】
さて、図３を参照して、本実施形態の溶接ロボットシステムのモーション制御部２４が実行する作業プログラムの動作処理について説明する。
一般に、ロボットの関節は、開始点の姿勢と終了点すなわち目標点の姿勢でのそれぞれの関節角度から、関節毎に速度パターンを決定する。この速度パターンを生成した後は、補間処理と呼ばれる微小時間間隔で各関節の動作目標角度を算出していく後工程が必要となるが、この後工程については既知の技術であるので、ここでは１つの関節の開始点の姿勢と目標点の姿勢から、寿命を悪化させない最適な速度パターンの決定手順を図３のフローチャートを使用して説明する。
【００３３】
なお、図３のフローチャートは、１つの関節に関してのフローチャートであり、ここでは説明の便宜上、１つの関節について行われる作業プログラムについて説明するが、全て（本実施形態では６軸）の関節について同様の処理が行われるものとする。
【００３４】
（Ｓ１０：開始点と終了点から移動量Ｓの計算）
モーション制御部２４は、移動量Ｓを、終了点角度ＡＮＧｅｎｄから開始点角度ＡＮＧｓｔｒを減算することで計算する。本実施形態では、ロボットは６つの関節から成っており、終了点角度（目標角度）も関節毎に算出する必要があるが、ここでは最適な加減速度を求める手順に特化して説明するので、１つの関節として計算手順を説明する。
【００３５】
【数４】
2010012544.tif 000006
ここで、本実施形態のＳ１０は、第１ステップに相当する。
【００３６】
（Ｓ２０：最高速に到達する前提で決定された加減速度の設定）
モーション制御部２４は、速度パターンの生成のために使用される加速度ＡＣＣと減速度ＤＥＣとして、速度パターンが最高速度ＶＥＬｍａｘに到達した場合の寿命計算を元にして決定された値を設定する。ここで、速度パターンが最高速度ＶＥＬｍａｘに到達した場合の寿命計算とは、前述した式（１）〜式（３）を使用して算出された値である。
【００３７】
すなわち、より具体的には、モーション制御部２４は、速度パターンが最高速度ＶＥＬｍａｘに到達できる十分に大きな移動量を想定して寿命計算を行い、求められた寿命が製品仕様を満たすように決定された加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）である。なお、ここでの加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）の決定の方法は、従来技術として公知であるので詳細な説明は省略する。
【００３８】
（Ｓ３０：速度パターンを生成）
モーション制御部２４は、前述した移動量Ｓ、加速度ＡＣＣ、減速度ＤＥＣ、ならびに製品仕様として決定される既知の最高速度ＶＥＬｍａｘを使用して、速度パターンを生成する。なお、この速度パターンの生成方法は、既知の技術であるので説明は省略するが、速度パターンとして、少なくとも到達速度Ｎａ，加速時間ｔａ，減速時間ｔｃが求められる。
【００３９】
すなわち、Ｓ３０で生成される速度パターンとしては、台形波速度パターン、又は三角形速度パターンであり、台形波速度パターンは、到達速度Ｎａが前記最高速度ＶＥＬｍａｘになっている速度パターンである。
【００４０】
従って、この台形波速度パターンの場合には、到達速度Ｎａ、加速時間ｔ１（＝ｔａ）、定速時間ｔ２、減速時間ｔｃ（＝ｔ３）を含む仮速度パターンとなる。又、三角形速度パターンの場合には、到達速度Ｎａが、前記最高速度ＶＥＬｍａｘに達していない場合の速度パターンであり、到達速度Ｎａ、加速時間ｔ１（＝ｔａ）、減速時間ｔｃ（＝ｔ３）を含む仮速度パターンとなる。
【００４１】
ここで、本実施形態のＳ２０及びＳ３０は、第２ステップに相当する。又、Ｓ３０の速度パターンは、仮速度パターンに相当する。
（Ｓ４０：速度パターンの到達速度が最高速度に到達しているかの判定）
モーション制御部２４は、Ｓ３０で算出した到達速度Ｎａの絶対値が、製品仕様として決定される既知の最高速度ＶＥＬｍａｘと等価か、あるいは小さいかを判定する。ここで、モーション制御部２４は、到達速度Ｎａの絶対値が最高速度ＶＥＬｍａｘと等価の場合は、「ＹＥＳ」と判定して、Ｓ３０で計算した速度パターンを採用して、このフローチャートを終了し、前述の後工程の計算を継続する。
【００４２】
又、モーション制御部２４は、到達速度Ｎａの絶対値が最高速度ＶＥＬｍａｘより小さい場合には、寿命的に加減速度を大きくできる可能性があるので、「ＮＯ」と判定して、Ｓ５０に移行する。
【００４３】
なお、本実施形態では、モーション制御部２４のＳ４０の判定処理は、下記のように到達マージンを含めて、速度パターンが最高速度に達しているかを判定している。すなわち、通常は、最高速度ＶＥＬｍａｘへの到達マージンを適切に設定して、到達マージンの範囲内で最高速度ＶＥＬｍａｘに近づいている場合には、到達速度Ｎａは最高速度ＶＥＬｍａｘと等価とみなして、「終了」に移行する。到達マージンを５％と設定した場合の、判定式は以下のようになる。
【００４４】
【数５】
2010012544.tif 000007
前記式（５）では、到達マージンを５％としているが、到達マージンは５％に限定されるものではなく、５％以外の数値であってもよく、或いは、到達マージンを０にして、判定してもよい。
【００４５】
（Ｓ５０：寿命計算）
モーション制御部２４は、前述した式（１）〜式（３）を用いて寿命計算を行う。
しかし、式（１）〜式（３）は台形波速度パターンで連続動作した場合の寿命計算であり、ここでは、Ｓ４０の判定にて最高速度ＶＥＬｍａｘに到達していない三角形速度パターンであることから、実際には、モーション制御部２４は、図５（ａ）の速度パターンでの寿命計算を行う。なお、図５（ａ）の三角形速度パターンは、図４（ａ）の台形波速度パターンよりも寿命計算に必要な計算数が少ないので、実現する場合において、ロボット制御装置の計算機にかかる負担を少なくすることができるというメリットがある。
【００４６】
三角形速度パターンの場合、式（２）は、下記の理由から、後述の式（９）に変形することができる。この式（９）について説明する。
すなわち、まず、モーション制御部２４は、式（２）に基づく平均トルクＴｍを求める際、式（２）では、加速域、定速域、減速域で生じるそれぞれのトルクであるＴ１，Ｔ２，Ｔ３が既に求まっているが、実際のロボット制御では発生するトルクを速度パターンから計算で求める。
【００４７】
図５（ａ）の速度パターンの場合の加速域，減速域で生じるそれぞれのトルクをＴａ，Ｔｃとすると、加速域のトルクＴａ及び減速域のトルクＴｃは以下の式（６）、及び式（７）で求める。
【００４８】
【数６】
2010012544.tif 000008
【００４９】
【数７】
2010012544.tif 000009
この式において、Ｊは当該関節にかかる制御負荷となる慣性モーメント［ｋｇ・ｍ２］である。慣性モーメントＪは、ロボットの姿勢により変化するが、予め設定可能な定数であるロボット各アームの重心、質量、慣性乗積と、各関節の現在角度から随時計算にて求められる。この慣性モーメントＪの算出は公知であるため、ここでは、詳細の計算式については省略する。
【００５０】
式（６）と式（７）で求まる加速域のトルクＴａ及び減速域のトルクＴｃを、式（２）のＴ１とＴ３としてあてはめ、また定速域のトルクＴ２を０とし、加速時間をｔａ、減速時間をｔｃ、到達速度Ｎａを回転速度とすると、式（５）は以下の式（８）になる。
【００５１】
【数８】
2010012544.tif 000010
この式（８）は簡略化すると以下ように変形できる。
【００５２】
【数９】
2010012544.tif 000011
次に、式（３）に基づく平均速度Ｎｍを求める。同じく図５中で使用されている記号にて置き換えると、式（３）は以下の式（１０）のようになる。
【００５３】
【数１０】
2010012544.tif 000012
さらにこの式（１０）を簡略化すると以下のように変形できる。
【００５４】
【数１１】
2010012544.tif 000013
モーション制御部２４は、以上のように算出したＴｍ，Ｎｍと、ロボットの関節を駆動するモータのカタログ値を教示データとして入力されている定格トルクＴｏと定格速度Ｎｏとを、前述した式（１）に代入することにより、当該三角形速度パターンで動作させたときの寿命Ｌｈを算出する。
【００５５】
ここで、Ｓ５０は、第３ステップに相当する。
（Ｓ６０：寿命が所定の範囲内かの判定）
次に、モーション制御部２４は、Ｓ５０で算出した寿命Ｌｈが、所定範囲内か否か、すなわち、前記寿命Ｌｈが製品仕様として決定される既知の製品寿命Ｌｐと等価か、あるいは小さいかを判定する。製品寿命Ｌｐは既知寿命に相当する。
【００５６】
モーション制御部２４は、寿命Ｌｈが製品仕様として決定される既知の製品寿命Ｌｐと等価である判定した場合は、ここでの判定を「ＹＥＳ」とし、Ｓ３０（又は、後述するＳ８０）で計算した速度パターンを採用して、このフローチャートを終了して、前述の後工程の計算を継続する。又、前記後工程の後、図示しない他の関節に関しても、同様の処理を行う。
【００５７】
又、Ｓ６０において、寿命Ｌｈが製品仕様として決定される既知の製品寿命Ｌｐよりも大きい場合には、寿命Ｌｈを犠牲にして加速度を大きくできる可能性があるので、判定を「ＮＯ」とし、Ｓ７０に移行する。
【００５８】
なお、本実施形態では、Ｓ６０の判定処理は、具体的には下記のように判定マージンとしての到達マージンを含めて、前記寿命Ｌｈが製品仕様として決定される既知の製品寿命Ｌｐと等価か、あるいは小さいかを判定する。すなわち、通常は、製品寿命Ｌｐへの到達マージンを適切に設定して、到達マージンの範囲内で製品寿命Ｌｐに近づいている場合には、寿命Ｌｈは製品寿命Ｌｐと等価とみなして、このフローチャートを終了し、そうでない場合には、Ｓ７０に移行する。
【００５９】
例えば、式（１２）は、到達マージンを５％と設定した場合の、判定式であり、判定式を満足する場合は、Ｓ７０に移行する。
【００６０】
【数１２】
2010012544.tif 000014
なお、前記式（１２）では、到達マージンを５％としているが、到達マージンは５％に限定されるものではなく、５％以外の数値であってもよく、或いは、到達マージンを０にして、判定してもよい。ここで、Ｓ６０は第４ステップに相当する。
【００６１】
（Ｓ７０：加減速度変更）
Ｓ７０では、モーション制御部２４は、式（１３）、及び式（１４）をそれぞれ使用して加速度ＡＣＣ、減速度ＤＥＣを、寿命Ｌｈと製品寿命Ｌｐとの比率分だけ大きくした後、Ｓ８０に移行する。前記比率は所定量に相当する。
【００６２】
【数１３】
2010012544.tif 000015
【００６３】
【数１４】
2010012544.tif 000016
なお、上記式（１３）と式（１４）で求められる加速度ＡＣＣ、減速度ＤＥＣを使用することにより、三角形速度パターンでの寿命Ｌｈが製品寿命Ｌｐと一致することが保証できるわけでは無い。しかし、加減速度が高いほど算出寿命が短くなる関係があるのは明らかであり、算出寿命を犠牲にする比率分だけ加減速度高くすることは厳密ではないが、本発明に照らして妥当な内容と言える。
【００６４】
本実施形態では、移動量Ｓは変化させていないので、加減速度を大きくすれば、到達速度Ｎａは大きくなることから、結果として速度パターンの所要時間を小さくすることができ、タクトタイムを短くすることができる。
【００６５】
（Ｓ８０：速度パターン生成）
Ｓ８０では、モーション制御部２４は、Ｓ３０での速度パターン生成と同様にして仮速度パターンとしての速度パターンを再生成する。この場合、加速度ＡＣＣ、及び減速度ＤＥＣは、Ｓ８０で算出した、加速度ＡＣＣ、減速度ＤＥＣを使用する以外はＳ３０での速度パターン生成と同様であるため、詳細な説明を省略する。Ｓ８０は第５ステップに相当する。
【００６６】
このようにして、関節毎にＳ１０〜Ｓ８０で適切な速度パターンを取得するとともに前記後工程を処理した後、この取得した適切な速度パターン（三角形速度パターン）で、モーション制御部２４は各関節を速度制御する。本実施形態の加減速度の決定手順は厳密では無いが、Ｓ６０の到達マージンを適切に設定した上で、Ｓ５０からＳ８０を繰り返し演算することで、リーズナブルな演算量で確実に既知寿命を悪化させない適切な加減速度を決定することができるため、動作量が少なく三角形速度パターンに成る場合のタクトタイムを最適に設定することが可能となる。
【００６７】
図７には、本実施形態で得られる仮速度パターンとしての三角形速度パターンＢ１，Ｂ２を示している。図７のＡは台形波速度パターンを示している。Ｂ１の三角形速度パターンは、移動量Ｓが小さく最高速度に達しないときは、台形波速度パターンの加減速度よりも急峻な加減速度を得ることができる。又、Ｂ２はＢ１よりも、移動量Ｓが小さいことから、Ｂ１の三角形速度パターンよりもさらに急峻な加減速度を得ることができる。なお、図７の台形波速度パターンでは、移動量Ｓが大きく、最高速度ＶＥＬｍａｘに達することができる場合であり、Ｂ１，Ｂ２よりも緩い加減速度となる。
【００６８】
さて、上記のように構成された溶接ロボットシステムは、下記の特徴がある。
（１）  本実施形態のロボットの制御方法は、Ｓ１０（第１ステップ）において、ロボットの関節の開始点（開始点角度）と終了点（終了点角度）の移動量Ｓを算出する。続く、Ｓ２０及びＳ３０（第２ステップ）において、前記関節の運動が予め設定された最高速度ＶＥＬｍａｘに到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）と、移動量Ｓ及び最高速度ＶＥＬｍａｘに基づいて、少なくとも到達速度Ｎａ、加速時間ｔａ（＝ｔ１）、減速時間ｔｃ（＝ｔ３）を含む仮速度パターンを生成する。
【００６９】
次のＳ４０及びＳ５０（第３ステップ）において、仮速度パターンの到達速度Ｎａが、最高速度ＶＥＬｍａｘに比して小さい場合、当該関節の運動に関する速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルクＴｍ及び平均速度Ｎｍに基づき当該仮速度パターンにおける寿命Ｌｈ（算出寿命）を算出する。次のＳ６０（第４ステップ）では、寿命Ｌｈ（算出寿命）が、予め製品仕様として決定された製品寿命Ｌｐ（既知寿命）と等価であるか否かを判定する。次のＳ７０及びＳ８０（第５ステップ）では、寿命Ｌｈが、製品寿命Ｌｐと等価でない場合には前記三角形速度パターンでの加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）を所定量増加して仮速度パターンを再生成する。
【００７０】
この後、Ｓ８０で再生成した速度パターン（仮速度パターン）に関して、Ｓ５０の処理に戻り、Ｓ６０で寿命Ｌｈが製品寿命Ｌｐと等価でない場合に、Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ５０，Ｓ６０を繰り返し、Ｓ６０で前記算出寿命が前記既知寿命と等価である場合に前記当該関節を前記再生成された仮速度パターンで速度制御する。
【００７１】
この結果、本実施形態のロボットの制御方法は、ロボットの関節の移動量Ｓに応じて到達可能な速度を仮速度パターンで予測し、予測された到達速度に応じて設計寿命（すなわち、既知寿命）を遵守できる適切な加減速度を自動的に設定することができる。
【００７２】
（２）  本実施形態のロボットの制御方法は、Ｓ６０（第４ステップ）において、寿命Ｌｈ（算出寿命）が製品寿命Ｌｐ（既知寿命）と等価か否かを判定する際、到達マージン（判定マージン）を含んで判定する。
【００７３】
この結果、本実施形態のロボットの制御方法は、到達マージン（判定マージン）を適切に設定した上で、Ｓ５０（第３ステップ）からＳ７０及びＳ８０（第５ステップ）を繰り返し処理を行うことにより、リーズナブルな演算量で確実に寿命を悪化させない適切な加減速度を決定することができる。このため、移動量Ｓが少なく三角形速度パターンに成る場合のタクトタイムを最適に設定することができる。
【００７４】
（３）  本実施形態のロボット制御装置２０は、モーション制御部２４は、移動量算出手段として、ロボットの関節の開始点（開始点角度）と終了点（終了点角度）の移動量Ｓを算出するようにした。又、モーション制御部２４は、仮速度パターン生成手段として関節の運動が予め設定された最高速度ＶＥＬｍａｘに到達する場合の寿命計算を基に決定された加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）と、前記移動量及び最高速度ＶＥＬｍａｘに基づいて、少なくとも到達速度Ｎａ、加速時間ｔａ（＝ｔ１）、減速時間ｔｃ（＝ｔ３）を含む仮速度パターンを生成する。又、モーション制御部２４は、機械寿命算出手段として、前記仮速度パターンの到達速度Ｎａが最高速度ＶＥＬｍａｘに比して小さい場合、当該関節の運動に関する速度パターンが三角形速度パターンであるとして該速度パターンに関する平均トルクＴｍ及び平均速度Ｎｍに基づき当該仮速度パターンにおける寿命Ｌｈ（算出寿命）を算出する。
【００７５】
さらに、モーション制御部２４は、判定手段として、寿命Ｌｈ（算出寿命）が予め製品仕様として決定された製品寿命Ｌｐ（既知寿命）と等価であるか否かを判定し、再生成手段として、寿命Ｌｈが製品寿命Ｌｐと等価でない場合には前記三角形速度パターンでの加減速度（ＡＣＣ，ＤＥＣ）を所定量増加して仮速度パターンを再生成する。
【００７６】
そして、モーション制御部２４は、制御手段として、再生成した仮速度パターンに関して、機械寿命算出手段、判定手段を制御して、判定手段が判定する段階で寿命Ｌｈが、製品寿命Ｌｐと等価である場合に、当該関節を再生成された仮速度パターンで速度制御する。そして、モーション制御部２４は、寿命Ｌｈが製品寿命Ｌｐと等価でない場合には、前記再生成手段、機械寿命算出手段及び判定手段の処理を繰り返しさせるように制御する。この結果、ロボット制御装置２０は、前記（１）と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
（４）  本実施形態のロボット制御装置２０のモーション制御部２４は、判定手段として、寿命Ｌｈ（算出寿命）が製品寿命Ｌｐ（既知寿命）と等価か否かの判定する際、到達マージン（判定マージン）を含んで判定する。この結果、前記（２）と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○  前記各実施形態では、６軸の溶接ロボットマニピュレータは６軸としたが、６軸に限定されるものではなく、６軸以外のマニピュレータ、例えば、２軸以上の関節を備えていればよい。
【００７９】
○  前記実施形態では、本発明のロボットの制御方法及びロボット制御装置をアーク溶接ロボットの制御方法及びアーク溶接ロボットの制御システムに具体化したが、溶接ロボットに限定されるものではなく、塗装ロボット等の他のロボットの制御方法及びロボットの制御システムに適用できることは勿論のことである。
【００８０】
○  前記実施形態において、Ｓ７０では、モーション制御部２４は、式（１３）、及び式（１４）をそれぞれ使用して加速度ＡＣＣ、減速度ＤＥＣを、寿命Ｌｈと製品寿命Ｌｐとの比率分だけ大きくするようにしたが、式（１３）及び式（１４）に限定されるものではない。これらの式は一例であって、例えば、ＡＣＣ及びＤＥＣに１．１倍等の定数をそれぞれ乗算して、徐々に大きくしたり、或いは、ＡＣＣ及びＤＥＣにそれぞれ定数（＞０）を加算することによりＡＣＣ及びＤＥＣを徐々に大きくしてもよい。この場合、前記各定数が所定量に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を具体化した一実施形態の溶接ロボットシステムの概略構成図。
【図２】同じく溶接ロボットシステムの電気ブロック図。
【図３】同じくロボット制御装置が実行する作業プログラムのフローチャート。
【図４】（ａ）は台形波速度パターン、（ｂ）はトルクパターンの説明図。
【図５】（ａ）は三角形速度パターン、（ｂ）は、トルクパターンの説明図。
【図６】最高速度に達しない場合の速度パターンの説明図。
【図７】台形波速度パターンと三角形速度パターンの説明図。
【符号の説明】
【００８２】
２０…ロボット制御装置、
２４…モーション制御部（移動量算出手段、仮速度パターン生成手段、機械寿命算出手段、判定手段、再生成手段、制御手段）
Ｌｈ…寿命（算出寿命）、Ｌｐ…製品寿命（既知寿命）。
【図１】
2010012544.tif 000017
【図２】
2010012544.tif 000018
【図３】
2010012544.tif 000019
【図４】
2010012544.tif 000020
【図５】
2010012544.tif 000021
【図６】
2010012544.tif 000022
【図７】
2010012544.tif 000023