(57)【要約】ロボット・アームと一連のセンサを有する統合ロボット・セルが、対話式インタフェース・ディスプレイを使用することにより、オペレータの所望通りにコンポーネントを加工することができる。この統合ロボット・セルは、中央演算処理装置に接続されたロボット・アームと、エラーがないことを確認するためにロボット・アームとコンポーネントの動作を徹底的に監督する一連のモニタ及びセンサとを含む。中央演算処理装置はインタフェース・ディスプレイに接続されており、これにより、オペレータがロボット・セルの動作を制御することができる。インタフェース・ディスプレイは一連のスレッドを組込んでおり、各スレッドは、ロボット・セルが実行すべき一連の連続工程を有する。これにより、オペレータは、ロボット・セル内で同時進行中の工程を目視し、簡単に制御することができる。
2005500597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータの指示通りにコンポーネントを加工するための統合ロボット・セル（１０）において、
ロボット・アーム（１２）と、
前記ロボット・アーム（１２）に接続され、前記ロボット・アーム（１２）の動作を制御する中央演算処理装置（１４）と、
前記ロボット・セル（１０）を監視するための光センサ手段と、
前記中央演算処理装置（１４）に接続され、オペレータからのコマンドを受取るためのインタフェース手段と
を備えたことを特徴とする統合ロボット・セル（１０）。
【請求項２】
フレーム（１８）をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項３】
前記光センサ手段が、
前記フレーム（１８）により支持され、前記中央演算処理装置（１４）に接続されており、前記ロボット・アーム（１２）とコンポーネントの位置を監視する少なくとも１つのカメラ（３８）を備えたこと
を特徴とする請求項２記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項４】
前記光センサ手段がさらに、
前記ロボット・アーム（１２）に接続され、前記中央演算処理装置（１４）に電子的に連通されており、前記ロボット・アーム（１２）を監視する第１カメラ（３６）と、
前記フレーム（１８）に接続され、前記中央演算処理装置（１４）に電子的に連通されており、前記ロボット・セル（１０）を監視する第２カメラ（３８）とを備えたこと
を特徴とする請求項２記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項５】
前記光センサ手段がさらに、前記ロボット・アーム（１２）の下方に配置され、前記中央演算処理装置（１４）に接続されている第３カメラ（３９）を備えたことを特徴とする請求項１記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項６】
コンポーネントを前記ロボット・アーム（１２）に向けて案内するフィーダ（２２）をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項７】
前記中央演算処理装置（１４）に接続され、コンポーネントの位置を監視するために前記フレーム（１８）に近接配置されている入力センサ（３０）をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項８】
コンポーネントを監視するための不合格品センサ（３４）と、
コンポーネントを前記フレーム（１８）から除去するために前記不合格品センサ（３４）に接続された不合格品アーム（３２）と
をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項９】
前記インタフェース手段が、
ディスプレイ（４８）と、
前記ディスプレイ（４８）上に表示された実行すべき多重工程のスレッド（５７）において、実行中の前記各工程が前記ディスプレイ（４８）上に強調表示されることを特徴とする請求項１記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項１０】
同時に実行すべき多重工程の一連のスレッド（５７）において、実行中の前記各工程が前記ディスプレイ（４８）上に強調表示されることをさらに特徴とする請求項１記載の統合ロボット・セル（１０）。
【請求項１１】
オペレータの指示通りにフレーム（１８）内におけるコンポーネントとロボット・アーム（１２）の位置を精密に制御するためのロボット・セル・アセンブリ（１０）において、
ロボット・アーム（１２）の動作を制御するための中央演算処理装置（１４）と、
前記中央演算処理装置（１４）に接続され、前記ロボット・セル・アセンブリ（１０）を監視するための光センサ手段と、
前記中央演算処理装置（１４）に接続され、ロボット・セル・アセンブリ（１０）の動作を制御するためにオペレータからのコマンドを前記中央演算処理装置（１４）に伝えるインタフェース・ディスプレイ（４８）とを備えたこと
を特徴とするロボット・セル・アセンブリ（１０）。
【請求項１２】
前記インタフェース・ディスプレイ（４８）において、
前記中央演算処理装置（１４）により実行される多重工程のスレッド（５７）を提供する画面を含み、実行中の前記各工程が前記ディスプレイ（４８）上に強調表示されることを特徴とする請求項１１記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１３】
前記中央演算処理装置（１４）により並行して実行される多重工程の一連のスレッド（５７）において、並行して実行中の前記各工程が前記ディスプレイ（４８）上に強調表示され、
オペレータが各工程の作業を同時に制御することができること
をさらに特徴とする請求項１２記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１４】
フレーム（１８）を備えたことをさらに特徴とする請求項１１記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１５】
前記光センサ手段が、
前記フレーム（１８）により支持され、前記中央演算処理装置（１４）に接続されており、前記ロボット・アーム（１２）とコンポーネントの位置を監視する少なくとも１つのカメラ（３８）を備えたことを特徴とする請求項１４記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１６】
前記光センサ手段がさらに、
前記フレーム（１８）に接続され、前記中央演算処理装置（１４）に電子的に連通されており、前記ロボット・アーム（１２）を監視する第１カメラ（３６）と、
前記フレーム（１８）に接続され、前記中央演算処理装置（１４）に電子的に連通されており、前記ロボット・セル・アセンブリ（１０）を監視する第２カメラ（３８）とを備えたこと
を特徴とする請求項１４記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１７】
前記光センサ手段がさらに、前記ロボット・アーム（１２）の下方に配置され、前記中央演算処理装置（１４）に接続されている第３カメラ（３９）を備えたことを特徴とする請求項１１記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１８】
コンポーネントを前記ロボット・アーム（１２）に向けて案内するフレーム（１８）をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１９】
前記中央演算処理装置（１４）に接続され、コンポーネントの位置を監視するために前記フレーム（１８）に近接配置されている入力センサ（３０）をさらに備えたことを特徴とする請求項１８記載のアセンブリ（１０）。
【請求項２０】
コンポーネントを監視するための不合格品センサ（３４）と、
コンポーネントを前記フレーム（１８）から除去するために前記不合格品センサ（３４）に接続された不合格品アーム（３２）とをさらに備えたことを特徴とする請求項１８記載のアセンブリ（１０）。
【請求項２１】
オペレータの指示通りに統合ロボット・セル（１０）内にコンポーネントを係合させるためのロボット・アーム（１２）の制御方法において、
ａ）  統合ロボット・セル（１０）を検査するために、統合ロボット・セル（１０）内に取付けられた光感知手段を提供する工程、
ｂ）  前記光感知手段から中央演算処理装置（１４）に連続的に信号を送る工程、
ｃ）  ロボット・アーム（１２）とコンポーネントとを統合ロボット・セル（１０）内に同時に配置する工程、及び
ｄ）  インタフェース・ディスプレイ（４８）を使用してオペレータがロボット・アーム（１２）の動きを制御する工程を含むこと
を特徴とする制御方法。
【請求項２２】
工程ａ）が、
統合ロボット・セル（１０）を見るために、第１カメラ（３８）をフレーム（１８）に接続する工程、及び
前記第１カメラ（３６）から前記中央演算処理装置（１４）に信号を送る工程をさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の制御方法。
【請求項２３】
前記中央演算処理装置（１４）に接続された第２カメラ（３８）をロボット・アーム（１２）の下方に配置する工程、及び
前記第２カメラ（３８）から前記中央演算処理装置（１４）に信号を送る工程をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の制御方法。
【請求項２４】
工程ｄ）が、
前記統合ロボット・セル（１０）により逐次的に実行される別々の工程の少なくとも１つのスレッド（５７）を前記インタフェース・ディスプレイ（４８）上に提供する工程、及び
各スレッド（５７）において実行中の工程を強調することを特徴とする請求項２１記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはロボット・セルの分野に、詳細には統合ロボット・セルの動作を効率的に多重タスクする統合ロボット・セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットは現在多数の様々なタスク用の設備の製造に使用されている。取得、セットアップ、プログラミング、及び運用に直接関係していない人々にとっては、訓練さえすればロボットにはほとんど何でも行わせることができると思えることであろう。しかしながら、ロボット工学の当業者には、特に適用回数が少ない場合においてロボット工学を大規模に導入するのには数多くの障害があることが知られている。自動化が所望されるタスクを年間約２５０万回程度行う必要がないのであれば、現在のロボット工学には経済的な妥当性が存在しない。
【０００３】
４秒を１サイクルとして運用できる充分堅牢に設計されたロボットは、８時間２交代制で１日当たり約１３，０００のタスクを、すなわち、年間３００万回のタスクを遂行することができる。この種のロボットの一般的な価格は約１５０，０００ドルである。一般的な２年間の割賦償却において、償却費としては、このロボットのコストは１インサーション当たり２．５セントになる。ロボット技術者の訓練費、保守時間、動力費にもほぼ同額のコストがかかるであろうし、２年間ではさらに１５０，０００ドルが必要になる。
【０００４】
ほとんど全ての場合、ロボットにより遂行されるタスクは、人間が半分の速度で実行することができる。すなわち、上記の例では、同じ年間３００万のタスクは、２交代制で１交代当たり２人の人員により、４人年で行うことができる。２年間では、６００万のタスクが８人年で行われることになる。今日の世界経済においては、年間３０００ドルで、すなわち、８人年では２４，０００ドルで労働力を得ることは非常に簡単である。従って、この例では、ロボット工学を利用するためには、そのコストは、３００，０００ドル（１５０，０００ドルロボット＋１５０，０００ドル技術者費）マイナス２４，０００ドル（すなわち、２７６，０００ドル）以上となる。
【０００５】
たしかにロボットは耐用年数が２倍であると主張することはできるが、次の適用時には一般的には新しいフィーダ（１５，０００ドル）、新しいプログラム（コストが１週間当たり少なくとも１，０００ドルの技術者が１人週）、新しいグリッパのセット（一般的には最低で１，０００ドル）、さらには、その他のロケータや固定具が必要となる。これに加えて、運転中のサポートや保守も必要となり、進行中タスクのコストが１タスク当たり２．５〜３セントになることは簡単に理解できることである。
【０００６】
その他の隠れたコストとして、機械的誤作動がある。もし機械に断線又は人為的ミスにより故障が発生した場合、わずか１インチの数千分の１ではあるが、機械部品の１つが移動したり曲がったりする原因となることがある。この場合、部品、再教育、及びダウンタイムに関するコストはかなりの額になる。いくつかの故障はセンサに発生する不具合と同様に単純なものであり、たしかにその不具合はやがて消滅するが、センサの読違いにより生じた損害や、このタイプの断続的問題を解決するために失った時間により、１日分又はそれ以上の生産が失われることになる。
【０００７】
少量生産の運転が必要とされる場合は、これらの問題はさらに複雑になり、１ヶ月間であれ１年間であれ、わずか１００，０００タスクしか運転しない場合は、人間がそのタスクを行うことができるのであれば、ロボットを使用することを正当化することは事実上無意味となる。非常に単純なタスクであれば、１人の人間を約３０分で訓練し、１交代当たり３，０００のタスクを簡単に実行させることができ、ほぼ１００，０００のタスクを約３０日で遂行することができる。ロボットによってこのタスクを自動化するためには、単純なフィーダとジョーのセットを設計・製作し、新しいアプリケーションをプログラミングするだけで、一般的には同じだけの時間が必要であろう。さらに、これらのタスクを行う人々には、ロボットの代わりにタスクを行う人々よりもはるかに多額の賃金が支払われるのが一般的である。もしハードウェアと人件費に２０，０００ドル支払うとすると、タスクが１００，０００である場合の１タスク当たりのコストは２０セントになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、完全統合ロボット・セルを提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、手頃な価格のロボット・セルを提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、オペレーティング・システムに接続されたセンサ・モニタを有するロボット・セルを提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、ロボット・セルの簡単な動作を実現するためにグラフィカル・ユーザ・インタフェースをオペレーティング・システムに提供することにある。
【００１２】
本発明の更なるもう１つの目的は、統合ロボット・セルにより実行中の多重タスクをオペレータが監視することを可能にするグラフィカル・ユーザ・インタフェースを統合ロボット・セルに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、カーテシアン・ロボット又はＳＣＡＲＡロボットに限定されないあらゆるロボットを使用する能力を有する完全統合ロボット・セルを提供することにより、今日の経済環境におけるロボットの極めて広範な使用を実現可能にすることへの全ての障害を解決又は大幅に軽減する。好ましい実施例のロボット・アームはＳＣＡＲＡロボット・アームである。ロボット・セルはＣＰＵ（中央演算処理装置）を含み、これは本実施例では標準ＰＣである。中央演算処理装置用のオペレーティング・システムはどんなタイプのものでもよいが、しかしながら、本実施例は、コストと性能と使い勝手の良さとソフトウェアの豊富さとハードウェアの互換性とのバランスの観点から、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ４．０（登録商標）を使用している。ロボット・セルは、さらに、エラーがないことを確認するためにロボット・アームの操作を監督する一連のモニタ及びセンサを含む。それに加えて、中央演算処理装置は、ロボット・セルの動作を迅速な方法で精密に制御するために必要なコマンドをオペレータがロボット・セルに教示することを可能にするグラフィカル・ユーザ・インタフェースを有するモニタを含む。
【００１４】
本発明のこれら及びその他の目的並びに効果は、本発明の好ましい実施例についての以下の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の完全統合ロボット・セル１０が示してある。ロボット・セル１０は、カーテシアン・ロボット又はＳＣＡＲＡロボットに限定されないあらゆるロボットに使用できる。好ましい実施例では、ＳＣＡＲＡロボット・アームがロボット・セル１０に組込まれている。ロボット・セル１０はさらに中央演算処理装置１４を含み、これは好ましい実施例では在来型のＰＣである。中央演算処理装置１４用のコンピュータ・オペレーティング・システムはどんなタイプのものでもよいが、しかしながら、本実施例は、コストと性能と使い勝手の良さとソフトウェアの豊富さとハードウェアの互換性とのバランスの観点から、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ４．０（登録商標）を採用している。
【００１６】
ロボット・セル１０は、さらに、ロボット・アーム１２、フィーダ、固定具、又は、ロボット・アーム１２に対して固定位置に配置することが望ましいその他のあらゆる装置を設置するための基部１６を含む。本発明においては、アーム１２をその作動位置に支持するという点以外では、基部１６は不要である。それに加えて、ロボット・セル１０は、発明の一部としてはやはり不要であるが、本実施例では使用されるとして示した安全カーテン又はフレーム１８を含む。
【００１７】
全てのロボット・セル１０は、フィーダ２２、又は、１つ又は複数の部品又は１つ又は複数のツールを操作する手段と、工作物を保持するための固定具２０とを有していなければならない。フィーダ２２は、コンベヤ、ボール・フィーダ、人間、及びリール巻きされた部品を提供するための装置でも、ロボット・セル１０内で加工又は組合せすべきコンポーネント又は部品を運ぶためのその他の装置でもよい。好ましい実施例では、ロボット・アーム１２により移動させるべき品目に印刷されたラベルを提供するために、フィーダ２２はラベル・プリンタ内にブランク・ラベルとプリンタ・リボンとを含む。
【００１８】
本実施例では、ジョー２４が備えられており、これらのジョー２４はロボット・アーム１２に取付けられ、工作物を運ぶためにラベルを持上げるツールである。ジョー２４は、ポンチのような、加工を行うための固定ツールとすることもできるし、部品又はツールを所望の位置に移動させたり、所望の位置から移動させたりするためのツールとすることもできる。
【００１９】
図１によれば、コンベヤ２６が本実施例には含まれており、コンベヤ２６は、部品を加工位置に運搬し、加工中には部品を正しい位置に保持し、加工の完了時には部品をロボット・セル１０から取出すために含めることもできるいくつかの固定具の１つである。
【００２０】
バーコードラベル・スキャナ２８もまた含めることができ、このバーコードラベル・スキャナ２８は、ロボット・アーム１２に取付けることができる１つのタイプのツールであり、本実施例の一部である。目前のタスクとの整合性のあるものであれば、所望のどんなツールでもロボット・アーム１２に付加することができるのは明白であろう。
【００２１】
それに加えて、本発明は、ロボット・セル１０の動作を監視するための一連のセンサを含む。工作物がコンベヤ２６上の上流にあり、セル内に入る準備ができていることをロボット・セル１０に注意するために、入力センサ３０が本実施例では使用される。不合格部品を生産の主流から取出すために、本実施例では、不合格品機構３２が出力装置の一部として使用され、ソレノイド３４により作動させられる。ロボット・セル１０内における様々な機能の監視、アクションの開始、又は、人間、機械又はソフトウェアへの信号の送信のために、任意の数の入出力を簡単に付加することができる。出入力は、スイッチ、リレー、又はソレノイドのような簡単なオンオフ装置、信号発生器、電源装置、測定装置、センサ、ツール、直列又は並列のデータ又はデータ・ストリーム、デジタル又はアナログ信号、又は、ロボット・セル１０の適切な動作にとって望ましいその他のあらゆる入力又は出力とすることができる。
【００２２】
それに加えて、好ましい実施例は、一連のカメラ３６、３８、すなわち、ロボット・アーム１２とフレーム１８とに取付けられ、光センサとしての働きを行う特殊入力装置を含む。カメラ３６、３８は中央演算処理装置１４の入力の１つに情報を送ることができる（Ｖ１−Ｖ４、直列、並列、特殊画像、又は光接続が可能な接続方式のいくつかである）。カメラ３６、３８は内蔵式ソフトウェアを組込み、従って、意思決定を行い、中央演算処理装置又はその他の選択された装置に結果を送ることもできるし、専用画像装置である中央演算処理装置又は希望に応じて追加の制御コンピュータに生データだけを送ることもできる。所望のタスクを実行するために、必要に応じて、任意の数のカメラ入力を利用することができる。本実施例では、本発明の第２カメラ３８は、もし必要があれば複数で、通常は“ＭＯＭ”と呼ばれる主制御装置の役割を果たす。
【００２３】
工業設備の機械ダウンタイムの多くは、センサの欠陥に原因がある。ＭＯＭ３８はロボット・セル１０全体を監視し、ほとんど全てのセンサと機械式ストップとを交換することができる。ＭＯＭ３８は、部品が然るべき位置に達するまでは、コンベヤ２６をオンにし、その後には、コンベヤ２６をオフにすることができる。ＭＯＭ３８が、どこに部品があるのかを知っており、ロボット・セル１０に実際の位置を即座に伝えることができるので、精密な位置決めはもはや重要ではない。第１カメラ３６は、人間の視覚と手の協調関係を模倣することにより、正確な加工箇所を精密に見ることができる。本実施例では、ＭＯＭ３８は実際にバーコードを読取ることができるが、しかしながら、システムの柔軟性を示すために、バーコード・スキャナ２８が使用される。コンピュータによる経済的に妥当な処理が可能な限界まで、所望のものを何でも監視するために、カメラ３６、３８（もし所望があれば、台数を増加）を使用することができる。この能力はコンピュータの進歩とともに向上し続けるであろうし、処理能力が増大するにつれて、画像ベースの意思決定と入力とが益々使用されるようになるであろう。
【００２４】
本実施例のカメラ３６、３８はリアルタイム校正にも使用される。もし基部１６へのロボット・アタッチメントが緩んだ場合は、再締付けされた後に、ロボット・セル１０は自動的に自らを再校正する。もしフィーダ２２、ジョー２４、又はコンベヤ２６が動かされるか、交換された場合は、ロボット・セル１０は自動的に補償を行い、セットアップ時間とダウンタイムとを大幅に短縮する。
【００２５】
コンピュータの価格、速度、メモリ、記憶装置、及びビデオ能力は、非常に多くの複雑な入出力機能の経済的に妥当な統合を可能にすることのできる水準に達しつつある。本実施例は、多くの複雑な出入力を極めて妥当なコストで多重タスク処理することができることを実証している。これは、習得の簡単なオープン・アーキテクチャ・ソフトウェアと組合わされており、プログラム・アプリケーションに関するスキルのほとんどない人々や平均的なソフトウェアの知識しかない人々でも、基本コードをカスタマイズし、さらに強化することができるようになる。
【００２６】
ロボット・セル１０はその環境を画像により習得することができ、主要コンポーネントや、フィーダのような、ツーリングの主要なものが修理されたり、交換されたり、動かされたりした場合のように、環境の変化が妥当なものである場合は、それに対して自動的に適応することができる。これにより、コストのかかるコンポーネントの精密な位置決めは不要になる。
【００２７】
それに加えて、基部カメラ３９（図１を参照）を、カメラ３６及び３８について説明したのと同じタイプの診断及び校正のために、現在の設計に組込むこともできる。もし基部１６からロボット・アーム１２の方を見上げるのであれば、基部カメラ３９の方が簡単にロボット・ジョー２４をチェックすることができ、ロボット・アーム１２により運び込まれているツール又は部品を見て、確認し、測定することができる。その結果として、これらのカメラ３６、３８及び３９の各々を組合せることにより、統合ロボット・セル１０の様々なエレメントの徹底的な監視と動作フィードバックが行われる。
【００２８】
上記のように、ロボット・セル１０の現在の運転費は、購入費の償却費と同じ額に達することがある。一般的には、このタイプのロボット・セル１０は通常はプログラム化され、高度熟練技術者又は専門家により保守される。しかしながら、本発明のロボット・セル１０は、平均的な人間によりセットアップ、プログラム化、及び運転されるように作られている。ソフトウェア・インタフェースは非常に簡単なので、コンピュータ又は電子工学に関して平均的なスキルを有しているのであれば、どんな人でも、短時間の訓練を受けることにより、このロボット・セル１０を使用することができるようになる。
【００２９】
図２は「最新の」ロボット・セル・ソフトウェアの典型的な例である。これらの行は、単純なタスクを実行するために必要な数百行の中の代表的なものに過ぎない。これらの行は、Ｃ＋＋、Ｂａｓｉｃ、又はＶｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃのような、高級言語によるものである。多くのロボット・セルは、メーカー独自の個々のロボットとともに使用するために、専用の言語を開発している。標準ソフトウェアは存在しないのである。その結果として、いったん特定のブランドのロボットが購入されると、従業員がロボットを操作・保守できるようにするために、購入者は従業員にソフトウェアを理解させるための訓練を精力的に行わなければならず、別のブランドのロボットであれば広範な訓練が再び必要になるという理由だけで、会社が購入する２番目のロボットは一般的には最初のものと同一のものになる。２番目のブランドは５，０００．００ドル安いかもしれないが、しかし、新しいオペレータに「新しい」ソフトウェアの訓練をするために１０，０００．００ドルかかるかもしれないという理由から、これでは競争が促進されることにはならない。
【００３０】
本実施例の新しいソフトウェアは機能が既存のロボット・セル・ソフトウェアとは大きく異なっている。図１８は、新しいロボット・セル１０において使用するためのソフトウェアの典型的なグラフィカル・ユーザ・インタフェース「ページ」を示したものである。一見したところでは、このソフトウェアは（Ｗｉｎｄｏｗｓ９５（登録商標）、Ｗｉｎｄｏｗｓ９８（登録商標）、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ（登録商標）及びＷｉｎｄｏｗｓ２０００（登録商標）において使用されている）Ｗｉｎｄｏｗｓ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒ（登録商標）のように見えるかもしれないが、大きな違いがある。Ｅｘｐｌｏｒｅｒ（登録商標）の画像においては、フォルダはツリー構造に配置されており、図４に示したように、全てが１本のツリーから分枝している。
【００３１】
この新しいソフトウェアは、多重タスク処理環境を完璧に図示する構造を可能にする。処理中の多重タスクを、例えば、２つ以上の垂直パスにおいて同時に示すという点で、このソフトウェアは非常に直感的に理解しやすいものとなっている。図１８では、例えば緑色により強調表示されたボタン４１が、現在処理中のプログラム・ステップを示している。このプログラムは（図１７に示されたプログラムのような）多重スレッド・プログラムである。多重スレッド・プログラムにより、同時処理を示すために、多重ボタンを（図３に示されたように）（もしその方を所望するのであれば、緑色で）強調表示することもできる。従来のソフトウェアにおいては、これらのタスクは、一般的には、従来のコード中の時には数百行後に配置されるネスト化ループ又はサブルーチンである。この新しいソフトウェアにより、平均的な人間への訓練時間を大幅に短縮することができる。
【００３２】
新しいソフトウェア・インタフェースは、オペレータにとっては全く違和感なしで、あらゆるロボット・アームの制御に使用することができる。例えば、１つの軸において１／４インチ移動するために４００エンコーダ・カウントを見ることを必要とする異なるロボット・アーム１２が使用され、古いロボットが同じ距離を移動するのに２００カウントを必要としたとすると、一定の距離に等しいエンコーダ・カウントの数がいくつであるかをコンピュータに伝えるために、別個のコードが維持される。オペレータは、自分が例えば１つの軸において１／４インチ移動したいということを知っているだけである。
【００３３】
それに加えて、数十の通常のロボット・アームの中からどのタイプのロボット・アーム１２が現在使用中であるのかを選択するために、ソフトウェアはボタンを使用することができる。オープン・アーキテクチャであるために、ほとんど全てのプログラマが簡単にソフトウェアを深く究め、含まれていないモデル用にカスタマイズすることができる。
【００３４】
ロボット・セル１０の操作は非常に簡単である。例えば、１地点から別の地点への移動がロボット・セル１０においては使用される。従来のロボット・セルでこれを行うためには、大変な専門知識を必要とし、作業は困難で、時間もかかる。チェッカー・ボードのセットアップには通常では１分以下しかかからないが、しかし、一般的なロボット・セルの場合は、同じタスクを実行するためのプログラムを書くのに、数時間又は数日かかることがある。
【００３５】
便利なのは、オペレータが人間の言葉で考えさえすればよいということである。例えば、所望のタスクが、卵をコンベヤから１ダース入り卵フォーム・パックに入れることであるとすると、このタスクの基本的段階は以下の通りである。
１．たとえ警告がなくても、安全であることを確かめる！
２．卵が１個運ばれてくるまでは、コンベヤをオンしておく。次に卵を持上げる。（もし卵がない場合は、迅速にオペレータに警告する。）
３．検査のために移動させ、計測し、もし小さい場合は処分する。
４．パックがあることを確かめ、パックを正確に位置決めする。
５．卵をパックに入れる。
６．卵がパックの中にあることを確認する。
７．パックがいっぱいになった場合は、新しいパックを用意する。
８．もし冷蔵システムが働いてない場合は、アラームをセットする。
【００３６】
図７は、この工程を実行するロボット・セルの典型的な概略配置図である。
【００３７】
ソフトウェアは原則的には図９に示されたように１ページであり、マウス、カーソル・キー、ボイス・コマンド等のような、あらゆるコンピュータ入力装置により、ビューイングのために操作される。
【００３８】
このプロジェクト用のユーザ・インタフェースの全体が、図８〜図１７に画像により示されている。図８は、このタスクを開始するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースを示したものである。好ましい実施例では、各ボタンは、もし活動状態であれば、好ましくは強調表示されている、すなわち、色分けされた緑色であるが、オペレータ／所有者により設定された基準に従って、その他の色を使用することもできる。もし停止した場合は、各ボタンは赤に変わり、現在のタスクがステータス・バーに表示される。
【００３９】
ソフトウェアはさらにインテリジェント・デフォルトを含む。図６に示されたように、全ての移動は、セットアップ・ページに示されたデフォルト速度、揚程、及び加速度で行われる。変えるべきタスクを選択する（すなわち「ダブル・クリックする」）ことにより、どんなタスクでもデフォルト価から変えることができる。ドラッグ、ドロップ、クリック、ダブル・クリップ、及びその他の通常のコンピュータ入力方法がアプリケーションにおいて検討され、説明されているが、しかし、ソフトウェアを動作させるためには、どんな形態の入力でも構わないと考えるものとする。データ入力の反復を避けるために、オブジェクトは必要に応じてコピーすることができる。
【００４０】
図８は、前記の卵ローディング・タスクを実行するために必要な８つのタスクの書込みの際の最初の数段階を示したものである。第１段階は、図８のツールバーの、すなわち、メニュー選択の新しいプログラム・アイコンをクリックすることである。ボックス４４が画面上に現れる。ユーザはボックス４４に示された通りにプログラムの名前をタイプするよう促される。
【００４１】
ステータス・バー４６が下部に現れ、後には進行中のあらゆるタスクを表示することになる。このステータス・バー４６は、ソフトウェアが停止させた機械を自動的に診断し、機械が停止した理由からあらゆる当て推量を行う。例えば、もしセンサが断線しており、それがロボット・セル１０を停止させた場合は、ステータス・ウィンドウには「コンベヤ上のセンサ待ち」という文字が現れ、これは、センサが働いていないのか、コンベヤが働いていないのかのいずれかであることを知らせているのである。５０〜１００のセンサを備えた複雑なセルの場合は、この機能は計り知れないほど貴重である。
【００４２】
図９は、もし一度に見ることができる場合は、「ページ全体」に現れることになる、図８に示されたものと同じボタン４４を示したものである。画面ディスプレイ４８は事実上必要などんなサイズにもすることができ、制約条件となるのは、個々のハードウェア、ソフトウェア、又はオペレーティング・システムだけである。
【００４３】
新しいプログラムの生成の第２段階が図１０に示されている。（この特定のアプリケーションが使用することになる３つの中の１つである）新しい「スレッド」５７を生成するために、「新しいスレッド」オブジェクト・アイコンをプログラム名ボタン上にドラッグすることができる。「プラス」ボタンが、隠れコンテンツを表示するタイトル・ボタン上に現れる。いったんプラス記号がオペレータにより選択されると、画面は図１１のようになる。
【００４４】
図１１は、新しいタスク名（「安全点検」）が入力された通りに現れる新しいボックス５３を示したものである。新しい「待ち」オブジェクト５４が安全点検ボタン内に配置される。同様に、図１２においては、新しいボックス５６（「ＳＣ待ち」）が、この新しい待ちボタンのために入力された名前を示す。この待ちボタンは、前に生成されたボタン上のプラス記号をクリックすることにより現れる。
【００４５】
図１２は、「ＳＣ待ち」（安全カーテン）ボタンのダブル・クリックにより、特性ウィンドウ５８が画面上に現れることを示している（画面は、プロジェクト全体又は現在エリアを示すためにオートズームすることもできるし、ユーザ制御することもできる）。図１３は特性ウィンドウ５８の拡大図である。図１３は、待ち事象として高くなるデジタルＩ／Ｏポートを選択するチェック・マークの追加を示している。これにより、安全カーテンが侵入を探知した場合は、それが表示されることになる。このウィンドウ上の項目は、図６のセットアップ・ウィンドウと相関している。完了ボタンは特性ウィンドウ５８を「崩壊」、すなわち、消滅させる。
【００４６】
図１４は第１スレッド５７の完了を示したものである。「その他のスレッド停止」オブジェクト・アイコン６０を「ＳＣ待ちボタン」５６の下にドラッグし、「停止」オブジェクト・アイコン６２をドラッグし、「その他のスレッド停止」ボタン６０の下にドロップする。両ボタン上のテキストは、プロジェクトにおけるその他のボタンの場合と同じ方法で入力する。シャットダウン・ボタン６２を選択、すなわち、ダブル・クリックすることにより、特性ウィンドウ５８が現れる、すなわち、「ポップ・アップする」。所望の動作を、特性ウィンドウ５８に示された通りに点検し、完了ボタン６４を「クリック」する。画面は図１５のようになる。
【００４７】
新しいタスクは卵を入手することであり、オブジェクト・アイコン６６を卵ローダ・ボタン４４上にドラッグし、新しく生成されたボタン上にタイプされたラベル「卵を入手」を示すことにより行われる。
【００４８】
図１７は、この完了したプロジェクトの１つの画面を示したものである。アイコン４４、５３及び６６は、前に示したボタンである。新しいアイコンは前例と同様の方法で生成され、これらの新しいアイコンの機能は以下の通りである。ボタン６８はコンベヤをオンにする。ボタン７０は、Ｖ１が卵の存在を示すまでは待つ。ボタン７２はコンベヤをオフにする。ボタン７４はアームを‘Ａ’地点に動かす。ボタン７６はＶ２を取得し、‘Ａ’地点をＶ２の結果に設定する。ボタン７８はアームを新しい‘Ａ’地点に動かす。ボタン８０はグリッパを閉じる。ボタン６６が、それが含むボタンの全ての実行を終えると、実行はボタン８２へと進む。ボタン８２は卵のサイズを点検する。ボタン８４は卵パックを待つ。ボタン８６はアームを‘Ｃ’地点に動かす。ボタン８８はＶ２を取得し、ある地点をＶ２の結果に設定し、アームをその地点に動かす。ボタン９０はグリッパを開く。それに加えて、ボタン９２は新しいスレッド「冷蔵点検」であり、室温が高すぎないかどうかを確認するための点検を行い、卵がゆっくりと煮えるのを防止するためにシステムをシャットダウンし、ボタン９６は使用禁止アイコンであり、機能を一時的に停止させるために、あらゆるスレッド５７にドラッグすることができる。この場合、もし温度センサが故障したら、ロボットを迅速に再起動させ、故障が直るまで、運転することができる。ボタン９８は「この段階をスキップ」オブジェクト・アイコンであり、あらゆる特定の段階ボタンをスキップするために使用することができる。ボタン９４は一時停止オブジェクト・ボタンである。いずれかのボタン上にドロップされると、プログラムがその段階に到達した場合は、プログラムは停止又は一時停止する。
【００４９】
本発明は、今日の経済環境におけるロボットの極めて広範な使用を実現可能にすることへの全ての障害を解決又は大幅に軽減する。
【００５０】
上述した説明は新規で有益な“統合ロボット・セル”を特定する本発明の実施例であったが、以下、特許請求の範囲を示したが、本発明の範囲を限定することを意図したものでないことは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本開示内容の一部分を構成する統合ロボット・セルが添付図面に示されている。
【図１】本発明の統合ロボット・セルの概略図である。
【図２】ロボット・セルの動作を制御するために従来使用されていたコードの代表的リストである。
【図３】オペレータがロボット・セルの動作を制御するために使用する、本発明において実現されたグラフィカル・ユーザ・インタフェースの図である。
【図４】ファイルにアクセスするための従来の技術の「ツリー」構造の概略図である。
【図５】本発明においてオペレータが使用するコメントを含む特性ダイアログ・ボックス用のグラフィカル・ユーザ・インタフェースの概略図である。
【図６】本発明において使用されるセットアップ・ページ用のグラフィカル・ユーザ・インタフェースの概略図である。
【図７】壊れやすい卵を紙パックから取出すための仮想例において使用されるような本発明の統合ロボット・セルの概略図である。
【図８】図７からの第１ソフトウェア反復を示したものである。
【図９】「ワン・ページ」ソフトウェアを示したものである。
【図１０】プロジェクト・ソフトウェアの「新しいページを開始」を示したものである。
【図１１】第１ソフトウェア・スレッドを示したものである。
【図１２】ソフトウェア「待ち」オブジェクト及びその特性ダイアログ・ボックスを示したものである。
【図１３】ソフトウェア・ダイアログ・ボックスの拡大図である。
【図１４】第１スレッドの完成を示したものである。
【図１５】崩壊しつつある拡大スレッドを示す画面を示したものである。
【図１６】追加の第２スレッド画面を示したものである。
【図１７】完成したプロジェクト画面を示したものである。
【図１８】オペレータがロボット・セルの動作を制御するための本発明において実現されたグラフィカル・ユーザ・インタフェースの図であり、図３と図１７の図を組合わせたものである。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ロボット・セル
１２  ロボット・アーム
１４  中央演算処理装置
１６  基部
１８  フレーム
２０  固定具
２２  フィーダ
２４  ジョー
２６  コンベヤ
２８  バーコードラベル・スキャナ
３０  入力センサ
３２  不合格品機構
３４  ソレノイド
３６、３８  カメラ
３９  基部カメラ
４１  ボタン
４４  ボックス
４６  ステータス・バー
５７  スレッド
５８  特性ウィンドウ
７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８  ボタン
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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2005500597.tif 000051
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005500597.tif 000053
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005500597.tif 000054
2005500597.tif 000055
【国際調査報告】
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