(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの動作点となる教示データを記憶するステップと、前記教示データのうち作業領域を示すデータを領域データとして記憶するステップと、作業領域内でのロボットの動作軌跡の間隔を定めるパラメータデータを記憶するステップと、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出するステップと、算出した展開往復データを記憶するステップと、前記展開往復データに基づいてロボットを動作させるステップからなるロボットの制御方法であって、前記ロボットの動作点となる教示データを記憶するステップとして、複数の作業領域を教示する際に、隣り合う作業領域が平行の関係に無い複数の作業領域が接することによって形成される多平面近似曲面の作業領域全体の外周であり隣り合う作業領域が接する点を順に教示データとして記憶するロボットの制御方法。
【請求項２】
展開往復データを算出するステップとして、ロボットの座標を基準とし、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けする請求項１記載のロボットの制御方法。
【請求項３】
展開往復データを算出するステップとして、作業領域の一辺を基準とし、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けする請求項１記載のロボットの制御方法。
【請求項４】
展開往復データを算出するステップとして、作業領域の内側に一定量ずらした修正値を展開往復データとして算出するか、または作業領域の外側に一定量ずらした修正値を展開往復データとして算出する請求項１から３の何れかに記載のロボットの制御方法。
【請求項５】
ロボットの動作点となる教示データを記憶する教示データ記憶部と、前記教示データのうち作業領域を示すデータを領域データとして記憶する領域データ記憶部と、作業領域内でのロボットの動作軌跡の間隔を定めるパラメータデータを記憶するパラメータデータ記憶部と、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出する動作展開部と、算出した展開往復データを記憶する展開往復データ記憶部と、前記展開往復データに基づいてロボットを動作させる展開往復動作部を有するロボットの制御システムであって、複数の作業領域を教示する際に、隣り合う作業領域が平行の関係に無い複数の作業領域が接することによって形成される多平面近似曲面の作業領域全体の外周であり隣り合う作業領域が接する点を順に教示データとして記憶するロボットの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業領域を教示することにより、作業領域での往復動作を実行できるロボットの制御方法および制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロボットを作業領域で往復動作させる場合、作業領域上の点を１点１点教示させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方法では、往復動作上の点を１点１点教示しなければならないため、教示作業における作業者の負担や教示にかかる時間は、かなり大きなものがあった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑み、簡単な教示で作業領域内の往復動作を行わせることができるロボットの制御方法および制御システムを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ロボットの動作点となる教示データを記憶するステップと、前記教示データのうち作業領域を示すデータを領域データとして記憶するステップと、作業領域内でのロボットの動作軌跡の間隔を定めるパラメータデータを記憶するステップと、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出するステップと、算出した展開往復データを記憶するステップと、前記展開往復データに基づいてロボットを動作させるステップからなるロボットの制御方法であって、前記ロボットの動作点となる教示データを記憶するステップとして、複数の作業領域を教示する際に、隣り合う作業領域が平行の関係に無い複数の作業領域が接することによって形成される多平面近似曲面の作業領域全体の外周であり隣り合う作業領域が接する点を順に教示データとして記憶するロボットの制御方法を提供するものである。
【０００６】
請求項２記載の本発明は、展開往復データを算出するステップとして、ロボットの座標を基準とし、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けする請求項１記載のロボットの制御方法を提供するものである。
【０００７】
請求項３記載の本発明は、展開往復データを算出するステップとして、作業領域の一辺を基準とし、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けする請求項１記載のロボットの制御方法を提供するものである。
【０００８】
請求項４記載の本発明は、展開往復データを算出するステップとして、作業領域の内側に一定量ずらした修正値を展開往復データとして算出するか、または作業領域の外側に一定量ずらした修正値を展開往復データとして算出する請求項１から３の何れかに記載のロボットの制御方法を提供するものである。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、ロボットの動作点となる教示データを記憶する教示データ記憶部と、前記教示データのうち作業領域を示すデータを領域データとして記憶する領域データ記憶部と、作業領域内でのロボットの動作軌跡の間隔を定めるパラメータデータを記憶するパラメータデータ記憶部と、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出する動作展開部と、算出した展開往復データを記憶する展開往復データ記憶部と、前記展開往復データに基づいてロボットを動作させる展開往復動作部を有するロボットの制御システムであって、複数の作業領域を教示する際に、隣り合う作業領域が平行の関係に無い複数の作業領域が接することによって形成される多平面近似曲面の作業領域全体の外周であり隣り合う作業領域が接する点を順に教示データとして記憶するロボットの制御システムを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１と５記載の本発明によれば、教示データのうち作業領域を示すデータを領域データとし、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出し、この展開往復データに基づいてロボットを動作させるので、ロボットの往復動作に関するデータとして従来より少ないデータ数で事足り、簡単な教示で作業領域内の往復動作を行わせることができ、教示作業における作業者の負担や教示にかかる時間を削減することができる。また、等間隔でロボットが往復動作することになるので、例えば噴霧塗装や溶射塗布等、作業領域に対して均一な作業が必要とされる場合に最適である。また、複数の作業領域を教示する際に、複数の作業領域が接することによって形成される作業領域全体の外周を順に教示データとして記憶するので、教示を行い易くでき、更に作業効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項２記載の本発明によれば、ロボットの座標を基準として、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けして展開往復データを算出するので、請求項１記載による効果に加えて、作業領域の形状に左右されず展開往復データの算出が容易にできる。
【００１３】
請求項３記載の本発明によれば、作業領域の一辺を基準として、作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けして展開往復データを算出するので、請求項１記載による効果に加えて、作業領域に対してロボットの往復動作の回数を減少させることができ、作業効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項４記載の本発明によれば、上記各効果に加えて、作業領域の内側に一定量ずらした修正値か、または作業領域の外側に一定量ずらした修正値を展開往復データとして算出することができるので、例えば噴霧塗装や溶射塗布等の作業で、作業領域の外側に一定量ずらした修正値を用いることにより作業領域の縁を含めた作業領域全体の作業を均一に行うことができ、また、作業領域の内側に一定量ずらした修正値を用いることにより作業領域の外側に作業が及ばないようにでき、多様性に富むロボットの制御を実現できる。
【００１６】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態を示す概要図で、作業領域の教示および作業領域内を往復動作して加工を行うロボット１０１と、ロボット１０１を管理するロボット制御装置１０２と、パソコン１０３で構成されている。また、パソコン１０３内には、往復動作展開機能１１０が格納されている。
【００１７】
往復動作展開機能１１０は、産業用ロボット１０１で教示した教示データの内、作業領域を示す領域データを受信するための領域教示取り込み部１１１と、取り込んだ領域データを記憶する領域データ記憶部１２３と、作業領域内でのロボットの動作軌跡の間隔を定めるパラメータデータを入力するためのパラメータ入力部１１２と、入力されたパラメータデータを記憶するパラメータデータ記憶部１２２と、パラメータデータおよび領域データから作業領域をパラメータデータによって定められた間隔の並行線で区分けし、ロボットの往復動作の動作点を展開往復データとして算出する動作展開部１１３と、算出した展開往復データを記憶する展開往復データ記憶部１２４と、展開往復データをロボット１０１へ送信するための展開動作送信部１１４により構成される。
【００１８】
まず作業者は、作業領域となる往復動作展開対象領を、ロボット１０１を用いて教示し、ロボット制御装置１０２内に教示データ１２１として登録しておく。
【００１９】
次に、パラメータ入力部１１２にて動作展開に必要なパラメータの入力を行う。
【００２０】
これにより、パラメータデータが作成され、パラメータデータ記憶部１２２に記憶される。
【００２１】
往復動作の展開が開始されると、まず、ロボット制御装置１０２内の教示データ記憶部１２１から教示データを領域教示取り込み部１１１によりパソコン１０３内へ領域データとして取り込み、領域データ記憶部１２３に記憶する。
【００２２】
この領域データ記憶部１２３からの領域データとパラメータデータを用いて、動作展開部１１３で往復動作用のデータに展開する。
【００２３】
これにより、パソコン１０３内に展開往復データが作成され、この展開往復データを展開往復データ記憶部１２４に記憶する。
【００２４】
次に、展開動作送信部１１４により展開往復データをロボット制御装置１０２の展開往復動作部１２５へ送信することにより、ロボット１０１を起動し、作業領域に対する往復動作を行う。
【００２５】
なお、本実施の形態例ではロボット１０１を用いて作業領域の教示（以下、領域教示と称す）を行っているが、オフライン教示にて作成したデータを領域データとして動作展開部１１３へ受け渡すことも可能である。
【００２６】
これにより、事前に次の加工品に対する往復動作を加工ラインから離れたところで作成することが可能となる。
【００２７】
また、領域教示取り込み部１１１、動作展開部１１３、展開動作送信部１１４の実行は自動的に実行されるようになっているが、各部を独立させてに実行することにより、設備形態や加工手順に合わせたより柔軟な対応も可能であり、領域教示の取り込みのみを先に行っておき、まとめて動作展開させるようなシステムを構築することも可能となる。
【００２８】
図２は、作業領域として往復動作展開対象とすることができる面を図示したものである。
【００２９】
三角形や四角形を含むｎ角形２０１（ｎは３以上の自然数）、円２０２、多平面近似曲面２０３、円錐面２０４の４種類の面に対して、往復動作展開が可能である。
【００３０】
ｎ角形２０１は平面状の多角領域、円２０２は平面状の円領域、多平面近似曲面２０３は曲率が変化する曲面、円錐面２０４は円錐の面やパイプに対応することができる。
【００３１】
図３、図４、図５、図６は、往復動作展開対象面毎の領域教示要領を示した図である。
【００３２】
図３は、往復動作展開対象面がｎ角形２０１の場合の領域教示要領を示したものである。
【００３３】
領域教示はｎ点行い、教示された各点から領域面を演算する。
しかし、平面は３点から確定できるため、３点以上の領域教示では全点が平面上に存在しない可能性がでてくる。そのため、第１点目の領域教示点３０１、第２点目の領域教示点３０２、第３点目の領域教示点３０３を基準として平面を演算し、４点目以降の点を面に垂直な方向へ投影することによりこの問題を解決する。
【００３４】
図４は、往復動作展開対象面が円２０２の場合の領域教示の要領を示したものである。
【００３５】
円の領域教示方法には、３点教示と中心１点教示の２通りのがある。どちらの領域教示方法においても、往復動作展開は、中心と平面と半径をパラメータとした演算を行う。
【００３６】
ただし、１点教示の場合は、平面と半径の情報が不足する。そのため、半径をパラメータ入力部１１２からの入力とし、平面をトーチに垂直な平面とすることによりこの問題を解決する。
【００３７】
図５は、往復動作展開対象面が多平面近似曲面２０３の場合の領域教示要領を示したものである。
【００３８】
領域教示は、曲面の外周を１周するように偶数点で行い、領域教示点から連続した四辺領域を作成する。作成された各四辺領域の各辺は同一平面上に存在する必要はなく、ねじれの位置に存在してもかまわない。これにより、自由曲面面への対応が可能となる。
【００３９】
図６は、往復動作展開対象面が円錐面２０４の場合の領域教示要領を示したものである。
【００４０】
領域教示は６点にて行い、前半の３点と後半の３点から２本の円弧を作成することにより往復動作を展開する。
【００４１】
図７は、往復動作展開演算の概念を示したものである。
領域教示面７０１に対して、往復動作展開方向７０２を等間隔で配置し、配置した線と領域教示面７０１の外形線との交点を求める。
【００４２】
この交点を往復動作開始点から順につなぎ、往復動作データを生成する。
また、往復動作展開時には、往復動作の展開方法を指定するための数多くのパラメータを指定できるようにすることにより、同一の領域教示から色々な往復動作を展開することが可能である。
【００４３】
これは、同一面に対して違った往復動作にて何度も加工を行ような場合に非常に有利な機能となる。
【００４４】
図８、図９、図１０は、往復動作の展開方法を指定するためのパラメータについての説明図である。
【００４５】
図８は、往復動作展開方向について図示したものである。往復動作展開方向としては、縦方向、横方向、任意方向の３種類の指定と、各方向に対して正順と逆順の選択が可能である。
【００４６】
また、加工の方向を一定とさせるための片道指定、往復の繰返しにて加工を行うための往復指定も可能とする。
【００４７】
なお、各往復動作展開方向は、全て産業ロボットから見ての方向である。
このようにすることにより、作業者が感覚的に方向の指定を行えるようになり、意図した通りの往復動作展開が可能となる。
【００４８】
また、往復動作展開間隔としては、間隔もしくは往復回数で指定することができ、間隔を優先する加工にも往復回数を優先する加工にも適応可能である。
【００４９】
図９は、往復動作展開範囲の拡大縮小について図示したものである。
加工の性質上、対象物よりも大きな往復動作が必要な場合や、対象物よりも小さな往復動作が必要な場合がある。
【００５０】
対象物よりも小さな往復動作展開領域で良い場合には、対象物に指標となる点を作成することにより容易に教示できる。
【００５１】
しかし、対象物よりも大きな往復動作展開領域が必要な場合には、対象物が無いところでの空中教示となり、正確な領域教示を行うことは困難となる。
【００５２】
そのため、教示された領域を拡大縮小する機能によりその問題を解決する。これにより、領域教示の簡易化および精度向上を図ることが可能となる。
【００５３】
図１０は、往復動作の端部動作に関わるパラメータについて図示したものである。
【００５４】
加工動作１００１と加工動作１００２のつなぎ部分１００３における加工の有無および、加工面から離れて移動させるための距離１００４の指定が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明を用いれば、今まで１点１点教示しなければならなかった往復動作が、領域の外形を教示するだけで、簡単かつ精度良く展開できるようになり、教示作業における作業者の負担や加工のために費やす往復動作教示時間を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における機器および機能の概要図
【図２】本発明の一実施の形態における往復動作展開対象とすることができる面の説明図
【図３】本発明の一実施の形態におけるｎ角形領域教示要領説明図
【図４】本発明の一実施形態における円領域教示要領説明図
【図５】本発明の一実施形態における多平面近似曲面領域教示要領説明図
【図６】本発明の一実施形態における円錐面領域教示要領説明図
【図７】本発明の一実施形態における往復動作展開演算の概念図
【図８】本発明の一実施形態における往復動作展開方向説明図
【図９】本発明の一実施形態における往復動作展開範囲の拡大縮小についての説明図
【図１０】本発明の一実施形態における往復動作の端部動作に関わるパラメータの説明図
【符号の説明】
１０１  産業用ロボット
１０２  産業用ロボット制御装置
１０３  パソコン
１１０  往復動作展開機能
１１１  領域教示取り込み部
１１２  パラメータ入力部
１１３  動作展開部
１１４  展開動作送信部
１２１  教示データ記憶部
１２２  パラメータデータ記憶部
１２３  領域データ記憶部
１２４  展開往復データ記憶部
１２５  展開往復動作部
【図１】
0003903617.tif 000002
【図２】
0003903617.tif 000003
【図３】
0003903617.tif 000004
【図４】
0003903617.tif 000005
【図５】
0003903617.tif 000006
【図６】
0003903617.tif 000007
【図７】
0003903617.tif 000008
【図８】
0003903617.tif 000009
【図９】
0003903617.tif 000010
【図１０】
0003903617.tif 000011