(57)【要約】      （修正有）【課題】再生運転時にワークが位置ずれを起こした場合、作業者が安全にロボットをダイレクト操作し、ロボットの位置を補正する方法を提供する。【解決手段】ロボットの手首先端部にロボットを誘導するダイレクト操作装置を備え、前記ダイレクト操作装置にはロボットの動作を許可する許可状態とロボット動作を禁止する禁止状態を制御するイネーブル装置が備わる。再生動作中の途中でロボットを停止した後、イネーブル装置の操作でロボットを許可状態とし、誘導を行い、位置補正完了後ロボットを禁止状態とする。その後作業プログラムに基づく再生動作を継続起動する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと、前記ロボットの手首先端部に前記ロボットを誘導するダイレクト操作装置を備え、前記ロボットの動作があらかじめ登録された作業プログラムに基づき前記ロボットを動作制御するロボット制御装置と、が備わるロボットシステムのロボット誘導方法において、
前記ダイレクト操作装置には、前記ロボットの動作を許可する許可状態と前記ロボットの動作を禁止する禁止状態とを制御するイネーブル装置を備え、
前記ロボットが予め登録された作業プログラムに基づく再生動作の途中で停止する第１段階と、
前記イネーブル装置の操作で前記ロボットを前記許可状態にする第２段階と、
前記許可状態で前記ダイレクト操作装置の操作で前記ロボットを誘導動作する第３段階と、
前記イネーブル装置の操作で前記ロボットを前記禁止状態とする第４段階と、
前記ロボットが前記作業プログラムに基づく再生動作を継続起動する第５段階からなることを特徴とするロボット誘導方法。
【請求項２】
前記第１段階の再生動作の途中での停止は、前記作業プログラムに予め登録された誘導命令であることを特徴とする請求項１に記載のロボット誘導方法。
【請求項３】
前記第１段階の再生動作の途中での停止は、前記ロボット制御装置に備わる入力装置への入信であることを特徴とする請求項１に記載のロボット誘導方法。
【請求項４】
前記第５段階の前記ロボットの前記作業プログラムに基づく再生動作の継続は、前記ロボット近傍に作業者不存在を起動条件とすることを特徴とする請求項１に記載のロボット誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ティーチングプレイバック方式のロボットにおける、作業プログラム再生運転（プレイバック運転）の一つの作業として、前記ロボットを作業者が誘導するロボット誘導方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットでは、ワークの加工等の作業とその手順がプログラムされた作業プログラムを、ロボットの教示モードで作成、登録し、ロボットの再生モードで該作業プログラムの再生をおこなうことで目的とする作業を行なう。作業プログラムの再生運転時は作業者からロボットを安全柵などで隔離するという手順をとっているので、ワーク位置ずれなどがあった場合には、再生運転を続行できなかったり、ロボットによる作業後のワークが不良品となり歩留まりが低下したり、ロボットとワークが干渉したり衝突し、ワークあるいはロボットに装着された工具などが破損するなどの問題があった。しかしながら、ワークはその加工精度や、ロボットによる作業の時にワークを載置固定する作業台への載置位置ずれのため、前述の作業プログラムで数多くのワークに対してその作業を安定して品質低下を招かないようにする必要がある。
【０００３】
そこで、作業プログラムの再生中にワークの位置ずれを検出する検出器を設け、その検出器の出力に基づいて作業の開始点やロボットの動作経路を修正や補正を行なっていた。例えば、アーク溶接の溶接開始点の位置ずれを、溶接チップを溶接部の開先に向けて移動させ、溶接チップと被溶接部材との接触により溶接開始点を検出して、アーク放電を発生する制御手段が開示されている（例えば、特許文献１）。
また、ワークをカメラで撮像し、その画像に対し、特徴点を検出してワークのずれ量を計算し、作業の開始点へ移動する提案がされている（例えば、特許文献２）。
また、作業プログラムの再生途中に入力手段からロボットの位置変更の指示データが入力されたとき、教示点の位置を入力データに基づいて変更する技術が開示されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−１０９４１号公報
【特許文献２】特開平５−２１３２４６号公報
【特許文献３】特開平１０−３０１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術である特許文献１の方法では、作業の開始点のずれ量が大きくなると、ずれ量をロボットの動作で検出するため、その時間がかかり、作業に係る時間が延長してしまうため、例えばアーク溶接用途でアーク開始点の検出などワークのずれ量が小さなものに限られている。
また、特許文献２の方法では、検出として光学系を使用するため、撮像面の照明や例えばごみ、埃、汚れなどの光路の障害は、誤検出を招くことになり、日々の保守が重要な要件であり、また、導入時の費用が増大する問題があった。
また、特許文献３の位置修正では、既に教示した教示点を変更するため、ずれ量が偏っている時や精密な位置修正を必要としない例えば塗装用途では有効ではあるが、ワーク毎にずれ量が異なるときや精密な位置修正を要する用途では適用できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、再生運転中のワーク位置ずれを再生運転の一つの作業として作業者が安全にロボットを誘導するダイレクト操作により補正することで、ワークの位置ずれに対する問題を、ずれ量の制約をなくし、作業者による精密な補正と、安価な導入費用で回避するとともに、予期せぬ問題がロボット周辺で発生した場合の生産ライン復旧時の柔軟性を持たせることも可能な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、ロボットと、前記ロボットの手首先端部に前記ロボットを誘導するダイレクト操作装置を備え、前記ロボットの動作があらかじめ登録された作業プログラムに基づき前記ロボットを動作制御するロボット制御装置と、が備わるロボットシステムのロボット誘導方法において、前記ダイレクト操作装置には、前記ロボットの動作を許可する許可状態と前記ロボットの動作を禁止する禁止状態とを制御するイネーブル装置を備え、前記ロボットが予め登録された作業プログラムに基づく再生動作の途中で停止する第１段階と、前記イネーブル装置の操作で前記ロボットを前記許可状態にする第２段階と、前記許可状態で前記ダイレクト操作装置の操作で前記ロボットを誘導動作する第３段階と、前記イネーブル装置の操作で前記ロボットを前記禁止状態とする第４段階と、前記ロボットが前記作業プログラムに基づく再生動作を継続起動する第５段階からなることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記第１段階の再生動作の途中での停止は、前記作業プログラムに予め登録された誘導命令であることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記第１段階の再生動作の途中での停止は、前記ロボット制御装置に備わる入力装置への入信であることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記第５段階の前記ロボットの前記作業プログラムに基づく再生動作の継続は、前記ロボット近傍に作業者不存在を起動条件とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明によると、ロボットのワークへの作業開始位置を作業者のダイレクト操作により位置補正してからワークへの作業を開始するので、ワーク位置ずれを作業者が補正することができ、ワーク位置ずれを解消することができ、歩留まりの改善を図ることができる。
また、イネーブル装置を有するダイレクト操作装置のようにイネーブル装置を装備することで、作業者がロボットへ接近した状態においても、作業者がロボットをダイレクト操作していない時の安全を確保することができる。
また、無人確認センサにより作業者が安全柵内に侵入してはいけない時の自動検出を行なうので、仮に安全柵内に侵入してはいけない時に作業者が侵入した場合にはロボットの再生運転を緊急停止させることで、作業者に対する安全を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明を実施する第１のロボット誘導方法の処理手順を示すフローチャートである。図２は、本発明を実施する第１のロボットシステムの構成を示す構成図である。図２において、１はロボットであり、ロボットコントローラ（略してＲＣ）２の制御に基づいて動作を行なう。ＲＣ２には、図示しない非常停止スイッチを装備しており、非常時に押下することでロボット１への駆動電源を遮断してロボット１の動作を停止することができる。３は教示ペンダント（略してＰＰ）であり、ロボット１の作業プログラム作成時に利用し、その背面には３ポジションのイネーブル装置と操作面には非常停止スイッチを装備しており、教示時のサーボ電源の投入と遮断をイネーブル装置により制御している。４は作業者であり、５は作業台でありワークを載置する。６は作業台５上のワークであり、７は安全柵であり、作業プログラムの再生運転中にロボット１から作業者４を隔離してロボット１の不意な動作から作業者４の安全確保を行なう。８は、本発明の実施におけるダイレクト操作装置で、詳細は後述する。９はダイレクト操作後の作業プログラム再生運転の再開ボタンである。また、安全柵７の作業者４用出入口扉の図示は省略している。
【０００９】
図２（ａ）は作業プログラムの再生運転中の状態を説明する図であり、図２（ｂ）は再生運転中におけるダイレクト操作（ロボット誘導）の介在状態を説明する図であり、図２（ｃ）はダイレクト操作後の作業プログラムの再生運転を再開する状態を説明する図である。
図３は本発明を実施するダイレクト操作装置の構成を示す構成図である。図において１０はロボット先端部でありロボット１の手首先端を示し、作業を行なうためのツール（図示せず）が取り付けられる、１１は把持部であり、作業者４がダイレクト操作時に把持する、１２は力覚センサであり、ロボット先端部１０に取り付けられ、把持部１１が固定されている、１３は３ポジションのイネーブル装置である。８はダイレクト操作装置であり、把持部１１と力覚センサ１２とイネーブル装置１３から構成されている。
イネーブル装置１３は、ダイレクト操作状態においてロボット１の動作を許可する許可状態と前記ロボットの動作を禁止する禁止状態とを制御する。把持部１１を作業者４が把持すると許可状態となり、把持部１１を強く握ったときと手離したときは禁止状態になるように制御されている。
【００１０】
図１、図２を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめに、ステップＳ１０１でロボット１を再生運転させ、ダイレクト操作する直前までの準備を整える。図２（ａ）がステップＳ１０１の状態であり、作業者４はロボット１から離れ安全な場所にいる。
【００１１】
次にステップＳ１０２でロボット１が再生運転しているのを一旦停止させ、ダイレクト操作可能な状態となるようにＲＣ２のロボット制御方式を切り替える。この切り替えは、作業プログラムに登録されている誘導命令を実行することで行なわれる。このダイレクト操作可能状態への切り替えは、他に、上位にある生産ライン制御盤などの外部機器からの信号入力時であったり、上位にある生産ライン制御盤などの外部機器からの通信入力時であったり、外部機器からの伝送信号入力時であったり、ＲＣ２やＰＰ３に装備されたダイレクト操作開始ボタンの押された時であったりと様々な形態がある。
【００１２】
次にステップＳ１０３で作業者４は安全柵７内に入り、再生運転の一つの作業としてロボット１の手首先端に装備されているダイレクト操作装置８を用いてロボット１の位置補正を行なう。図２（ｂ）はステップＳ１０３の状態である。
【００１３】
次にステップＳ１０４で作業者４はロボット１から離れ安全柵７の外にあるＲＣ２のプレイバック運転再開ボタン９を押すことで、ロボット１の再生運転を再開させる。再生運転用の作業プログラムの再開する命令は、ステップＳ１０２で停止した命令直後からの再開となる。図２（ｃ）はステップＳ１０４の状態であり、図２（ｃ）ではプレイバック運転再開ボタン９は安全柵７の外にあるＲＣ２に装備されている。しかし、プレイバック運転再開ボタン９はＲＣ２の入力機能などを用いることで、外部機器として分離させ、ＲＣ２とは離れた場所に設置することも可能である。
【００１４】
図７（ａ）は誘導命令を含む作業プログラムの例であり、同（ｂ）は本発明を実施したときのロボットの先端部の通過軌跡の例である。図において、ｐ１、ｐ２、ｐ３は教示した点であり、それぞれを第１教示点、第２教示点、第３教示点という。作業プログラムのステップＳ１は目標点を第１教示点とする関節動作命令である。ステップＳ２は目標点を第２教示点とする直線補間動作命令である。ステップＳ３は本発明のＲＣ２のロボット制御をダイレクト操作可能となるように切り替える誘導命令である。ステップＳ４は目標点を第３教示点とする直線補間動作命令である。
第２教示点ｐ２から点ｐ２−１までは、作業者４がダイレクト操作装置８を把持してロボット１を誘導したときの軌跡を示し、点ｐ２−１から作業プログラムのステップＳ４を継続し、目標点を第３教示点とする直線補間動作したことを示している。
【００１５】
このように、ロボット１のワーク６への作業開始位置補正を作業者４がダイレクト操作装置８を利用し、イネーブル装置１３により作業者４の安全を確保し、ダイレクト操作により位置補正してからワーク６への作業を再開するので、ワーク位置ずれを作業者４が精度良く補正することができ、ワーク位置ずれを解消することができ、歩留まりの改善を図ることができる。
【実施例２】
【００１６】
図４は本発明を実施する第２のロボット誘導方法の処理手順を示すフローチャートである。
はじめにステップＳ４０１でロボット１を再生運転させ、ダイレクト操作する直前までの準備を整える。図２（ａ）がステップＳ４０１の状態であり、作業者４はロボット１から離れ安全な状態である。
【００１７】
次にステップＳ４０２でロボット１が再生運転しているのを一旦停止させ、サーボ電源をオフし、ダイレクト操作可能な状態となるようにＲＣ２のロボット制御方式を切り替える。
この切り替えは、作業プログラムに登録されているダイレクト操作命令を実行することで行なわれる。サーボ電源をオフすることで作業者４がロボット１へ接近することに対しての安全が確保できる。
【００１８】
次にステップＳ４０３で作業者４は安全柵７内に入り、ロボット１の先端に装備されているダイレクト操作装置８の把持部１１をイネーブル装置１３と共に軽く握ることで、ロボット１のサーボ電源をオンさせる。作業者４が握るイネーブル装置１３により作業者４の安全を確保する。図２（ｂ）はステップＳ４０３の状態である。
【００１９】
次にステップＳ４０４で安全柵７内の作業者４は再生運転の一つの作業としてダイレクト操作装置８でロボット１の誘導を行なうダイレクト操作し、ロボット１の位置補正を行なう。作業者４が握るイネーブル装置１３により作業者４の安全を確保する。図２（ｂ）はステップＳ４０４の状態である。
【００２０】
次にステップＳ４０５で安全柵７内の作業者４はダイレクト操作装置８を手離すことで、イネーブル装置１３も開放され、ロボット１のサーボ電源をオフさせる。サーボ電源をオフさせることで作業者４の安全を確保する。図２（ｂ）はステップＳ４０５の状態である。
尚、ロボット１を所望する位置にダイレクト操作するために、ステップＳ４０３からステップＳ４０５までを繰返してもかまわない。
【００２１】
次にステップＳ４０６で作業者４はロボット１から離れ安全柵７の外にあるプレイバック運転再開ボタン９を押すことで、ＲＣ２はサーボ電源をオンさせ、ロボット１の再生運転を再開させる。再生運転用の作業プログラムの再開する命令は、ステップＳ４０２で停止した命令直後からの再開となる。
【００２２】
ダイレクト操作装置８の操作概略としては、ＲＣ２がダイレクト操作用の制御になっている時に、作業者４が把持部１１とイネーブル装置１３を把持し、所望の方向へ手で力を加えることで作業者４の力が把持部１１を介して力覚センサ１２に伝達されることでダイレクト操作を実現している。イネーブル装置１３の役割としては、ＲＣ２がダイレクト操作用の制御になっている時に、作業者４が把持部１１とイネーブル装置１３を握っていなければサーボ電源を遮断させロボット１の動作を停止し、作業者４が把持部１１とイネーブル装置１３を軽く握ればサーボ電源を投入させダイレクト操作可能状態にし、作業者４が把持部１１とイネーブル装置１３を更に強く握ればサーボ電源を遮断させロボット１の動作を停止する。
【００２３】
このように、ロボット１のワーク６への作業開始位置を作業者４のダイレクト操作により位置補正してからワーク６への作業を開始するので、ワーク位置ずれを作業者４が補正することができ、ワーク位置ずれを解消することができ、歩留まりの改善を図ることができる。
また、ダイレクト操作装置８のようにイネーブル装置１３を装備することで、作業者４がロボット１へ近づく段階と、作業者４がロボット１をダイレクト操作する段階と、作業者４がロボット１から離れる段階において安全を確保することができる。
【実施例３】
【００２４】
図５は本発明を実施する第３のロボット誘導方法の処理手順を示すフローチャートである。図６は本発明を実施する第３のロボットシステムの構成を示す構成図である。図６において１４はマット型の無人確認センサである。無人確認センサ１４は人などがマット領域内に侵入した時に、人の重みによりスイッチをオンさせることで侵入を検知するセンサである。また、図６ではマット型の無人確認センサ１４を利用しているが、レーザによるエリアセンサなども無人を確認するためのセンサとして利用することが可能である。他の構成要素は前述の図２と同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２５】
図５を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめにステップＳ５０１でロボット１を再生運転させ、ダイレクト操作する直前までの準備を整える。この再生運転の起動条件には無人確認センサ１４による無人の確認が行なわれている。図６（ａ）がステップＳ５０１の状態であり、作業者４はロボット１から離れた安全な位置にある。再生運転中に、仮に作業者４が安全柵７内に間違って侵入したとしても、無人確認センサ１４が作動し、ＲＣ２はロボット１の再生運転を緊急停止し、作業者４の安全を確保すると共にアラームを発生し、停止要因を明示する。
【００２６】
次にステップＳ５０２でロボット１が再生運転しているのを一旦停止させ、無人確認センサ１４の機能を無効にし、ダイレクト操作可能な状態となるようにＲＣ２のロボット制御方式を切り替える。この切り替えは、作業プログラムに登録されているダイレクト操作命令を実行することで行なわれる。また、この切り替えで、無人確認センサ１４の機能を無効にするので、作業者４がダイレクト操作のために安全柵７内に侵入したとしてもＲＣ２はアラームを発生させなくなる。
【００２７】
次にステップＳ５０３で作業者４は安全柵７内に入り、作業者４は再生運転の一つの作業としてロボット１をダイレクト操作し、位置補正を行なう。図６（ｂ）はステップＳ５０３の状態である。
【００２８】
次にステップＳ５０４で作業者４はロボット１から離れ安全柵７の外にあるプレイバック運転再開ボタン９を押すことで、ＲＣ２は、無人確認センサ１４の機能を有効にし、ロボット１の近傍が無人であることを確認後、サーボ電源を投入し、ロボット１の再生運転を再開させる。再生運転用の作業プログラムの再開する命令は、ステップＳ５０２で停止した命令直後からの再開となる。図６（ｃ）はステップＳ５０４の状態であり、図６（ｃ）ではプレイバック運転再開ボタン９は安全柵７の外にあるＲＣ２に装備されている。無人確認センサ１４の機能を有効にするので、仮に作業者４が安全柵７内に間違って侵入したとしても、無人確認センサ１４が作動し、ＲＣ２はアラームを発生し、ロボット１の再生運転を緊急停止し、作業者４の安全を確保する。
【００２９】
このように、ロボット１のワーク６への作業開始位置を作業者４のダイレクト操作により位置補正してからワーク６への作業を開始するので、ワーク位置ずれを作業者４が補正することができ、ワーク位置ずれを解消することができ、歩留まりの改善を図ることができる。
また、無人確認センサ１４により作業者４が安全柵７内に侵入してはいけない再生運転中の無人確認を行なうので、仮に安全柵７内に侵入してはいけない時に作業者４が侵入した場合にはロボット１の再生運転を緊急停止させることで、作業者４に対する安全を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
再生運転中に人を介してロボットの位置補正を行なうという手順をとるため再生運転中に何らかの問題が発生した場合の復旧処理を人介在できるので、生産ライン復旧の時間短縮という用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施する第１のロボット誘導方法のフローチャートである。
【図２】本発明を実施する第１のロボットシステムの構成図である。
【図３】本発明を実施するダイレクト操作装置の構成図である。
【図４】本発明を実施する第２のロボット誘導方法のフローチャートである。
【図５】本発明を実施する第３のロボット誘導方法のフローチャートである。
【図６】本発明を実施する第３のロボットシステムの構成図である。
【図７】本発明の誘導命令とロボットの通過軌跡例である
【符号の説明】
【００３２】
１  ロボット
２  ＲＣ
３  ＰＰ
４  作業者
５  作業台
６  ワーク
７  安全柵
８  ダイレクト操作装置
９  プレイバック運転再開ボタン
１０  ロボット先端部
１１  把持部
１２  力覚センサ
１３  イネーブル装置
１４  無人確認センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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