(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キー入力部とキー情報出力部とから構成された手動操作装置と接続され、パラメータ記憶部と軌跡生成部と速度制御部と動作指令部と駆動制御部とから構成されたロボット制御装置の速度制御方法において、
手動によるロボット操作時に操作者による前記手動操作装置のキー操作情報を手動動作情報ΔＰとして前記軌跡生成部に出力し、
前記軌跡生成部において前記パラメータ記憶部に予め記憶されている前記手動動作情報ΔＰに対応する速度ΔＶを選択し、前記速度ΔＶから単位時間Ｔ当りの移動量ΔＬをΔＬ＝ΔＶ×Ｔによって求め、前記ロボットの現在位置Ｐ1と前記移動量ΔＬとから動作目標位置Ｐ2をＰ2＝Ｐ1＋ΔＬによって求め、動作目標位置Ｐ2を動作指令として前記速度制御部に出力し、
（１）前記速度制御部において現在位置Ｐ1と動作目標位置Ｐ2とから速度ＶをＶ＝｜Ｐ2 −Ｐ1 ｜／Ｔによって求め、前記速度Ｖと前記パラメータ記憶部に予め記憶されている基準速度Ｖbaseとの速度比ＶratioをＶratio＝Ｖbase／Ｖによって求めて前記動作指令部に出力し、
（２）前記動作指令部においてＶratio ＜１の場合には前記動作目標位置Ｐ2をＰ2＝Ｐ1＋ΔＬ×Ｖratioによって置き換えて、動作目標位置Ｐ2を動作指令として前記駆動制御部に出力するとともに、
前記（１）および前記（２）を前記ロボット制御装置の計算周期毎に行うことを特徴とするロボット制御装置の速度制御方法。
【請求項２】
手動によるロボット操作時に各軸毎の動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法。
【請求項３】
手動によるロボット操作時に前記ロボットに複数軸同時に動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法。
【請求項４】
手動によるロボット操作時に前記ロボットに所定の補間動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットの制御装置において、手動によるロボット操作時の速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットの手動による操作については日本工業規格・ＪＩＳ（ＢＳ４３３−１９９３）で、”ペンダントで始動するロボットの動作は、全て安全運転速度以内であること、許容される安全速度は、ロボットの出し得る力及びロボットの使い方（例えば、据付けの形態）によって定まる。安全運転速度は、メカニカルインターフェース部で測定して250 mm／sec を越えないことが望ましい。”と記されている。
ところで、一つの従来例として、手動による操作時のロボット動作速度は、パラメータで設定された手動動作速度を基に決定されているため、直線動作以外の各軸毎の動作及び複数軸を同時に動作させた場合には、ロボット制御点の速度は保証されていない［これを、『従来例１』という］。
【０００３】
また、特公平７−５０４０９号公報［これを、『従来例２』という］がある。これは、位置指令信号を出力する位置演算部と、ロボットの現在位置をフィードバックするパルスカウンタと、上記位置指令信号とパルスカウンタの出力とから位置偏差を演算し、所定の速度指令電圧を出力位置制御部と、ロボットを駆動する駆動モータの速度を制御する速度制御部とから構成されるロボットの制御装置において、上記位置偏差値を常時監視する手段と、上記位置偏差値を常時監視する手段からの出力に応じて速度指令電圧を出力する手段と、上記ロボットの動作モードに応じて異なる値に設定され、上記速度指令電圧を出力する手段から出力される最大速度指令電圧を監視する手段と、上記動作モードがプレイバックモードからティーチモードに切り換えられた後、上記最大速度指令電圧を監視する手段によってプレイバックモード時の最大速度指令電圧が、予め設定された時間継続したことを検出したときには、速度指令電圧をプレイバックモード時の最大速度指令電圧に切り換える手段と、を備えていることを特徴とするロボットの制御装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして従来例１は、手動による操作時のロボット動作速度が、パラメータで設定された手動動作速度で決定されているため、直線動作以外の各軸毎の動作及び複数軸を同時に動作させた場合には、ロボットの任意の制御点の速度は保証されないため、前記安全運転速度を越えて動作する場合があった。
この場合、ロボットの任意の制御点の速度が前記安全運転速度以上の速度で動作することがあり、操作者に対して危険を及ぼすことが考えられる。
【０００５】
また、従来例２は、位置偏差を常に監視し、動作モードに応じて最大速度指令電圧を制限することにより、ティーチモード時にフィードバック信号の断線等の異常が発生しても、ティーチモードの最大速度指令電圧に速度指令電圧が切り換えられるので、駆動モータ電源断後のロボット惰走速度を制限するという装置である。
【０００６】
ここにおいて本発明は、従来例１の手動による操作時のロボット動作速度について、ロボットの任意の制御点の速度が測定値として、基準速度（ＪＩＳ規格速度）を越えないように制限するロボット速度制御方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
さらに本発明は、従来例２におけるティーチモード時の最大速度指令電圧を、プレイバックモード時の最大速度指令電圧より遙に低く、例えば半分以下に設定するという思想を凌駕する手段である。すなわち手動によるロボット操作時の、オペレータの完全な安全対策手段として、ティーチモード時またはプレイバックモード時の如何を問わず、常時、各駆動軸毎に、または複数軸同時に、あるいは直線補間動作時に、若しくは作成した教示データの再生操作時に、ロボットの任意の制御点の移動速度指令が決められた基準速度（ＪＩＳ規定速度）以上となった際に、基準速度（ＪＩＳ規定速度）以下に制限できるロボット制御装置の速度制御方法を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の請求項１に記載の発明は、キー入力部とキー情報出力部とから構成された手動操作装置と接続され、パラメータ記憶部と軌跡生成部と速度制御部と動作指令部と駆動制御部とから構成されたロボット制御装置の速度制御方法において、手動によるロボット操作時に操作者による前記手動操作装置のキー操作情報を手動動作情報ΔＰとして前記軌跡生成部に出力し、前記軌跡生成部において前記パラメータ記憶部に予め記憶されている前記手動動作情報ΔＰに対応する速度ΔＶを選択し、前記速度ΔＶから単位時間Ｔ当りの移動量ΔＬをΔＬ＝ΔＶ×Ｔによって求め、前記ロボットの現在位置Ｐ1と前記移動量ΔＬとから動作目標位置Ｐ2をＰ2＝Ｐ1＋ΔＬによって求め、動作目標位置Ｐ2を動作指令として前記速度制御部に出力し、（１）前記速度制御部において現在位置Ｐ1と動作目標位置Ｐ2とから速度ＶをＶ＝｜Ｐ2 −Ｐ1 ｜／Ｔによって求め、前記速度Ｖと前記パラメータ記憶部に予め記憶されている基準速度Ｖbaseとの速度比ＶratioをＶratio＝Ｖbase／Ｖによって求めて前記動作指令部に出力し、（２）前記動作指令部においてＶratio ＜１の場合には前記動作目標位置Ｐ2をＰ2＝Ｐ1＋ΔＬ×Ｖratioによって置き換えて、動作目標位置Ｐ2を動作指令として前記駆動制御部に出力するとともに、前記（１）および前記（２）を前記ロボット制御装置の計算周期毎に行うことを特徴とするロボット制御装置の速度制御方法である。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、手動によるロボット操作時に各軸毎の動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法である。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、手動によるロボット操作時に前記ロボットに複数軸同時に動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法である。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、手動によるロボット操作時に前記ロボットに所定の補間動作を行わせる場合、前記速度制御部において算出された前記ロボットの任意の制御点の移動速度が前記基準速度Ｖbaseを越えた際には、前記動作指令部において前記移動速度が前記基準速度Ｖbase以下となるよう前記動作目標位置Ｐ2を修正して前記ロボットを動作させることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置の速度制御方法である。
【００１３】
すなわち本発明の請求項１〜請求項４に記載の発明は、手動によるロボット操作時の速度制御方法において、ロボットが各軸毎に動作する場合でも、複数軸同時に動作を行った場合でも、直線動作等の補間動作を行った場合でも、また作成した教示データの再生操作を行う場合でも、ロボットの任意の制御点の移動速度指令が決められた基準速度以上となったときに、そのときの移動速度指令を決められた基準速度以下に制限し、動作させることを特徴とするロボット制御装置の速度制御方法である。
【００１４】
従って、本発明の請求項１〜請求項５の発明によれば、手動によるロボット操作時に、各軸単独動作、複数軸同時動作、直線補間等の補間動作及び作成した教示データの再生操作に関係なく、その移動速度を決められた基準速度以下に制限して動作させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
全ての図面において、同一符号は同一若しくは相当部材を表す。
図１は、本発明における一つの実施の形態のシステム構成を示す図であり、ロボット１、制御装置２、ロボットの操作を行う手動操作装置３から構成されている。
図２は、本発明のこの実施の形態での各装置の各内部構成を表すブロック図である。
制御装置２はパラメータ記憶部２１、軌跡生成部２２、速度制御部２３、動作指令部２４、駆動制御部２５から構成されている。
また、手動操作装置３はキー入力部３１、キー情報出力部３２から構成されている。
【００１６】
操作者によるキー操作は、手動操作装置３のキー入力部３１に入力され、その情報がキー情報出力部３２に出力される。これにより、出力される手動動作情報ΔＰは、制御装置２の軌跡生成部２２に入力される。ここで、手動動作情報ΔＰより、パラメータ記憶部２１に記憶されている該当する速度ΔＶが選択され、この速度ΔＶを基に単位時間Ｔ当りの移動量ΔＬの算出は（式１）で行う。
ΔＬ＝ΔＶ×Ｔ  …………………………………………（式１）
【００１７】
ここで算出した移動量ΔＬを基に動作軌跡生成を（式２）で行う。
Ｐ2 ＝Ｐ1 ＋ΔＬ  ………………………………………（式２）
（式２）中、Ｐ1 はロボット１の現在位置、Ｐ2 はロボット１の動作目標位置を表す。ここで生成されたロボット１の動作目標位置Ｐ2 を動作指令として、速度制御部２３に出力する。速度制御部２３では、動作目標位置Ｐ2 を基に速度監視制御を行う。ここでは、ロボット１の現在位置Ｐ1 と、動作目標位置Ｐ2 より（式３）で速度Ｖを算出する。
Ｖ＝｜Ｐ2 −Ｐ1 ｜／Ｔ  ………………………………（式３）
【００１８】
（式３）で算出された速度Ｖについて、パラメータ記憶部２１に記憶されている基準速度Ｖbaseとから、（式４）で速度比Ｖratio の算出を行う。
Ｖratio ＝Ｖbase／Ｖ  ……………………………………（式４）
ここで、Ｖratio ＞１の場合には、まだ速度を上げることが可能であることを示し、Ｖratio ＜１の場合には、現在の速度を下げさせることが必要であることを示している。
【００１９】
ここで算出したＶratio の比率によって、動作指令部２４で（式５）により再度動作目標位置Ｐ2 の作成を行う。
Ｐ2 ＝Ｐ1 ＋ΔＬ×Ｖratio ……………………………（式５）
ここで算出された動作目標位置Ｐ2 は、動作指令として駆動制御部２５に出力される。この速度制御部２３での速度監視、動作指令部２４での動作目標位置再生成を制御装置２の計算周期毎に行うことによって、安定した移動速度を得ることが可能となり、最終的には基準速度以下での速度で動作することを可能とする。なお、本発明は、作成した教示ジョブの再生動作についても適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、手動によるロボット操作時のロボットの任意の制御点での速度が、ある一定の基準速度を越えることなく、安全なロボット操作を実現可能という顕著な効果が認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態における各部の構成を表すブロック図
【符号の説明】
１  ロボット
２  制御装置
２１  パラメータ記憶部
２２  軌跡生成部
２３  速度制御部
２４  動作指令部
２５  駆動制御部
３  手動操作装置
３１  キー入力部
３２  キー情報出力部
【図１】
0003994487.tif 000002
【図２】
0003994487.tif 000003