(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め教示された教示経路に従って自動的に動作するとともに、オペレータが手動操作手段を操作することによって手動により動作する機能を備え、
互いに逆向きの軌跡をなす往路および復路の教示経路に従って所定の対象物との間を自動的に往復動作し、前記教示経路上に存在する障害物を前記教示経路の一部を回避経路で代替した経路に従って回避して往復動作する操作型ロボットの制御装置において、
（１）前記障害物までの距離を計測する距離計測手段と、
（２）前記往路および復路の教示経路上の教示点の中からそれぞれ前記回避経路の開始点および前記回避経路から前記教示経路への復帰点を選定する演算部と、
（３）前記往路および復路の教示経路中にラベルを挿入するとともに前記オペレータの手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録する編集部と、
（４）前記手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録する指令を前記編集部へ出力するとともに前記手動操作の終了を前記演算部へ知らせる手動操作制御部と、
（５）前記教示経路の一部を前記回避経路で代替した経路に従って前記ロボットを自動動作させる自動動作制御部とを備え、
（ａ）前記演算部は前記距離計測手段による計測結果をもとに前記往路の教示経路上の教示点から前記往路の回避経路の開始点を選定するとともに前記復路の教示経路上の教示点のうち前記往路の回避経路の開始点と同一位置の点を復路の教示経路への復帰点とし、
（ｂ）前記編集部は前記往路の回避経路の開始点の直後と前記復路の教示経路への復帰点の直前にラベルを挿入し、
（ｃ）前記自動動作制御部は前記往路の回避経路の開始点を自動動作停止点として前記ロボットを前記自動動作停止点まで自動動作させた後一時停止させ、
（ｄ）前記手動操作制御部は、前記オペレータによる前記手動操作手段の操作に従って前記自動動作停止点から前記ロボットを動作させ、
（ｅ）前記編集部は前記オペレータの手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録して往路の回避経路を作成するとともに前記往路の回避経路を逆に辿る復路の回避経路を作成し、
（ｆ）前記演算部は前記手動操作制御部から手動操作終了を知らされると、その時点の前記ロボットの先端部の位置をもとに前記往路の教示経路上の教示点から前記往路の教示経路への復帰点を選定し、前記複路の教示経路上の教示点のうち、前記往路の教示経路への復帰点と同一位置の点を復路の回避経路の開始点とし、
（ｇ）前記編集部は前記往路の教示経路への復帰点の直前と前記複路の回避経路の開始点の直後にラベルを挿入し、前記往路の教示経路のラベル間の部分が前記往路の回避経路によって代替されるとともに前記復路の教示経路のラベル間の部分が前記復路の回避経路によって代替されるようにして前記教示経路の一部を回避経路で代替した経路を作成することを特徴とする操作型ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動操作と予め教示された動作経路に従って動作する自動動作機能を備えた操作型ロボットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場内のような固定した環境下で動作する産業用ロボットでは、予め教示された複数の教示点からなる動作経路に従って、自動で作業対象に接近し、繰り返し作業を続行することができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、屋外のような非構造化環境下で使用するオペレータが操作する操作型ロボットでは、予め教示していた経路に教示時には予想できなかった障害物などが存在していたりするため、教示経路に従って作業対象に自動的に接近できない。そこで、手動操作で障害物を回避しながら作業対象に接近することになる。障害物の存在の下で同一作業対象への接近動作が繰り返される場合すべて手動操作となり作業効率が極端に悪化し、オペレータの負担が増すという問題があった。工場内で使用する産業用ロボットの教示装置に関しては、特開平６−１１０５４１号公報に帰り行程を自動生成させる技術が開示されているが、作業中手動操作で障害物の回避をしながら同時に教示を行い、かつ往復の回避経路を生成する技術は無い。
そこで本発明は、初回の手動操作による障害物回避経路のデータを活用して２回目以降の作業対象への接近動作はすべて自動動作にて行える操作型ロボットの制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、予め教示された教示経路に従って自動的に動作するとともに、オペレータが手動操作手段を操作することによって手動により動作する機能を備え、互いに逆向きの軌跡をなす往路および復路の教示経路に従って所定の対象物との間を自動的に往復動作し、前記教示経路上に存在する障害物を前記教示経路の一部を回避経路で代替した経路に従って回避して往復動作する操作型ロボットの制御装置において、（１）前記障害物までの距離を計測する距離計測手段と、（２）前記往路および復路の教示経路上の教示点の中からそれぞれ前記回避経路の開始点および前記回避経路から前記教示経路への復帰点を選定する演算部と、（３）前記往路および復路の教示経路中にラベルを挿入するとともに前記オペレータの手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録する編集部と、（４）前記手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録する指令を前記編集部へ出力するとともに前記手動操作の終了を前記演算部へ知らせる手動操作制御部と、（５）前記教示経路の一部を前記回避経路で代替した経路に従って前記ロボットを自動動作させる自動動作制御部とを備え、（ａ）前記演算部は前記距離計測手段による計測結果をもとに前記往路の教示経路上の教示点から前記往路の回避経路の開始点を選定するとともに前記復路の教示経路上の教示点のうち前記往路の回避経路の開始点と同一位置の点を復路の教示経路への復帰点とし、（ｂ）前記編集部は前記往路の回避経路の開始点の直後と前記復路の教示経路への復帰点の直前にラベルを挿入し、（ｃ）前記自動動作制御部は前記往路の回避経路の開始点を自動動作停止点として前記ロボットを前記自動動作停止点まで自動動作させた後一時停止させ、（ｄ）前記手動操作制御部は、前記オペレータによる前記手動操作手段の操作に従って前記自動動作停止点から前記ロボットを動作させ、（ｅ）前記編集部は前記オペレータの手動操作による前記ロボットの動作軌跡を記録して往路の回避経路を作成するとともに前記往路の回避経路を逆に辿る復路の回避経路を作成し、（ｆ）前記演算部は前記手動操作制御部から手動操作終了を知らされると、その時点の前記ロボットの先端部の位置をもとに前記往路の教示経路上の教示点から前記往路の教示経路への復帰点を選定し、前記複路の教示経路上の教示点のうち、前記往路の教示経路への復帰点と同一位置の点を復路の回避経路の開始点とし、（ｇ）前記編集部は前記往路の教示経路への復帰点の直前と前記複路の回避経路の開始点の直後にラベルを挿入し、前記往路の教示経路のラベル間の部分が前記往路の回避経路によって代替されるとともに前記復路の教示経路のラベル間の部分が前記復路の回避経路によって代替されるようにして前記教示経路の一部を回避経路で代替した経路を作成することを特徴とするものである。上記手段により、障害物までの距離を計測し、自動動作をスタートさせると障害物の直前で自動で停止し、手動操作モードに切り替わり、手動操作により障害物を回避しながら同時に回避経路の教示を実行でき、回避後、自動動作をスタートすると自動的に既成の自動動作経路に復帰し、以後、障害物を回避しながらすべての自動動作で作業対象に接近することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１、その動作説明図を図２に示して説明する。図１はロボット制御装置のうち、本発明に関係する部分のみを図示したものである。さて、図２で既成の教示経路上に障害物が存在していた場合、まず障害物までの距離を距離計測手段１により計測する。演算部２が、計測により得られた障害物までの距離情報と既成の教示経路上の教示点の位置情報とから自動動作停止点Ｐ（ｋ）を決定する。演算部２の決定に従い編集部３が既成教示データ（往路）４のＰ（ｋ）とＰ（ｋ＋１）の間にラベル’ＧＯ ＴＥＭＰ Ａ’５を挿入する。同時に、既成教示データ（復路）１１のＰ（ｋ）とＰ（ｋ＋１）の間にラベル’ＲＴＥＴＵＲＮ ＴＥＭＰ Ｂ’１４を挿入する。自動動作スタート指令を自動動作制御部６が受けると、ラベル’ＧＯ ＴＥＭＰ Ａ’５の位置を自動動作制御部６が判別し、Ｐ（ｋ）まで自動動作させる。Ｐ（ｋ）で停止した後、手動操作指令を手動操作制御部７が受けるとオペレータは、手動操作手段８を操作してロボットを障害物から回避させる。回避動作中、適時、手動操作制御部７から教示指令が編集部３にでて、編集部３はその作業中のみ有効な一時的な教示データ’ＴＥＭＰ Ａ’９を作成する。また同時に、復路の回避経路の一時的な教示データ’ＴＥＭＰ Ｂ’１０も自動生成する。回避動作が終了し、手動操作停止信号を演算部２が受けると、演算部２は既成教示データ（往路）４への最適な復帰位置を回避経路上の教示点Ｐ’（Ｎ）と既成経路上の教示点Ｐ（ｋ＋１）〜Ｐ（Ｅ）との位置関係から決定する。演算部２の決定に従い編集部３が既成教示データ（往路）４のＰ（Ｍ）とＰ（Ｍ＋１）の間にラベル’ＲＥＴＵＲＮ ＴＥＭＰ Ａ’１２を挿入する。同時に既成教示データ（復路）１１のＰ（Ｍ）とＰ（Ｍ＋１）の間にラベル’ＧＯ ＴＥＭＰ Ｂ’１３を挿入する。自動動作スタート指令を自動動作制御部６が受けると、ラベル’ＲＥＴＵＲＮ ＴＥＭＰ Ａ’１２の位置を自動動作制御部６が判別し、残りの経路を自動動作させ作業対象に接近させる。以後、同一作業中、障害物を回避しながら自動で作業対象までの往復動作を実行させる場合は、自動動作スタート指令を自動動作制御部６が受け、自動動作制御部６が教示データ内のラベルを判別し図２に示すような往復動作の経路（Ｐ（１）→Ｐ（ｋ）→Ｐ’（１）→Ｐ’（Ｎ）→Ｐ（Ｍ＋１）→Ｐ（Ｅ）→Ｐ（Ｍ＋１）→Ｐ’（Ｎ）→Ｐ’（１）→Ｐ（Ｋ）→Ｐ（１））に従い自動動作させる。作業終了後は、編集部３が、回避経路（往路）９と回避経路（復路）１０を消去し、同時にラベル’ＧＯ ＴＥＭＰ Ａ’５、ラベル’ＲＥＴＵＲＮ ＴＥＭＰ Ａ’１２、ラベル’ＧＯ ＴＥＭＰ Ｂ’１３、ラベル’ＲＥＴＵＲＮ ＴＥＭＰ Ｂ’１４も消去する。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば屋外のような非構造化環境下で使用する操作型ロボットの作業対象への自動接近動作において、予め教示していた経路に、教示時には予想できなかった障害物などが存在していても、初回の手動による回避動作経路を有効に活用することにより、以後の作業対象への往復動作は全て自動で行うことができ、作業時間の短縮とオペレータの負担の軽減を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す図
【図２】  本発明の動作説明図
【符号の説明】
１  距離計測手段
２  演算部
３  編集部
４  既成教示データ（往路）
５  ラベル
６  自動動作制御部
７  手動操作制御部
８  手動操作手段
９  回避経路（往路）
１０  回避経路（復路）
１１  既成教示データ（復路）
１２、１３、１４  ラベル
１５  ロボット制御装置
【図１】
0003988173.tif 000002
【図２】
0003988173.tif 000003