特許 6755874 ロボットシステム及びその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6755874

(24)【登録日】2020年8月28日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】ロボットシステム及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20200907BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/00 Z

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-536195(P2017-536195)

(86)(22)【出願日】2016年7月15日

(86)【国際出願番号】JP2016003356

(87)【国際公開番号】WO2017033391

(87)【国際公開日】20170302

【審査請求日】2019年6月12日

(31)【優先権主張番号】特願2015-165479(P2015-165479)

(32)【優先日】2015年8月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野口 健治

(72)【発明者】

【氏名】掃部 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 繁次

【審査官】 武市 匡紘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−２７３８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−８８０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９４４９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作者からの操作指示を受け付ける操作器と、
複数の関節を有するスレーブアームと、
前記スレーブアームの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記スレーブアームの自動運転中に、前記操作器から前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されても、前記スレーブアームが予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正を抑制するように構成されている、ロボットシステム。

【請求項2】

出力装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記スレーブアームの自動運転中に、前記スレーブアームが前記第１閾値以上の速度で動作している場合に、前記操作器から前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されると、前記出力装置に前記スレーブアームの動作の修正が抑制されることを示す修正抑制情報を出力させるように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記スレーブアームの自動運転中に、前記操作器から前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力され、前記スレーブアームが前記第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作速度を前記第１閾値未満になるように前記スレーブアームを制御するように構成されている、請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記スレーブアームの自動運転中に、前記操作器から前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されたときに、前記スレーブアームが前記第１閾値未満の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正を許可するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項5】

操作者からの操作指示を受け付ける操作器と、複数の関節を有するスレーブアームと、を備える、ロボットシステムの運転方法であって、
前記スレーブアームが自動運転しているときに、操前記作器が前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値を出力する（Ａ）と、
前記スレーブアームが予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正が抑制される（Ｂ）と、を備える、ロボットシステムの運転方法。

【請求項6】

前記ロボットシステムは、出力装置をさらに備え、
前記出力装置が前記スレーブアームの動作の修正が抑制されることを示す修正抑制情報を出力する（Ｃ）をさらに備える、請求項５に記載のロボットシステムの運転方法。

【請求項7】

前記スレーブアームが前記第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームが動作速度を前記第１閾値未満になるようにする（Ｄ）をさらに備える、請求項５又は６に記載のロボットシステムの運転方法。

【請求項8】

前記スレーブアームが前記第１閾値未満の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正が許可される（Ｅ）をさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載のロボットシステムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットシステム及びその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、製造現場では、溶接、塗装、部品の組付け、シール剤の塗布等の繰り返し作業が、産業用ロボットにより、自動で行われている。ロボットに作業を行わせるためには、作業に必要な情報をロボットに指示し、記憶させる教示が必要になる。

【0003】

ロボットの教示方式として、ティーチングペンダントを用いた遠隔操縦による教示が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ダイレクト教示により、ロボットアームに作業の軌道を記憶させる教示作業が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−８３７１３号公報

【特許文献2】特開２０１３−７１２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、種々の理由からロボットに教示した動作を部分的に変更する必要が生じる場合がある。例えば、教示作業を終えた後に、当初作成した教示情報では作業の一部において不具合があることが発見された場合である。

【0006】

このような場合には、改めて教示作業を行うことにより、ロボットの自動運転に使用される教示情報を変更することになるが、自動運転中のロボットの動作速度が速い場合に、ロボットの動作を修正しようとすると、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作するおそれがあった。

【0007】

そこで、本発明は、ロボットを自動運転中に、その動作を修正するときに、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作することを抑制できる、ロボットシステム及びロボットシステムの運転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】

【0008】

上記従来の課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、操作者からの操作指示を受け付ける操作器と、複数の関節を有するスレーブアームと、前記スレーブアームの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記スレーブアームの自動運転中に、前記操作器から前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されても、前記スレーブアームが予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正を抑制するように構成されている。

【0009】

これにより、ロボット（スレーブアーム）を自動運転中に、その動作を修正するときに、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作することを抑制できる。

【0010】

また、本発明に係るロボットシステムの運転方法は、操作者からの操作指示を受け付ける操作器と、複数の関節を有するスレーブアームと、を備える、ロボットシステムの運転方法であって、前記スレーブアームが自動運転しているときに、操前記作器が前記スレーブアームの動作を修正する動作指令値を出力する（Ａ）と、前記スレーブアームが予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、前記スレーブアームの動作の修正が抑制される（Ｂ）と、を備える。

【0011】

これにより、ロボットを自動運転中に、その動作を修正するときに、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作することを抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明のロボットシステム及びその運転方法によれば、ロボットを自動運転中に、その動作を修正するときに、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図１及び図２に示すスレーブアームの概略構成を示す模式図である。

【図4】図４は、本実施の形態１に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、図１に示す修正自動運転手段の制御系の一例を示すブロック図である。

【図6】図６は、本実施の形態２に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

【0015】

（実施の形態１）
本実施の形態１に係るロボットシステムは、操作者からの操作指示を受け付ける操作器と、複数の関節を有するスレーブアームと、スレーブアームの動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、スレーブアームの自動運転中に、操作器からスレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されても、スレーブアームが予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、スレーブアームの動作の修正を抑制するように構成されている。

【0016】

また、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、出力装置をさらに備え、制御装置は、スレーブアームの自動運転中に、スレーブアームが第１閾値以上の速度で動作している場合に、操作器からスレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されると、出力装置にスレーブアームの動作の修正が抑制されることを示す修正抑制情報を出力させるように構成されていてもよい。

【0017】

以下、本実施の形態１に係るロボットシステムの一例について、図１〜図５を参照しながら説明する。

【0018】

［ロボットシステムの構成］
図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。

【0019】

図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係るロボットシステム１００は、スレーブアーム１、操作器２、出力装置３、制御装置４、及び記憶装置５を備えていて、制御装置４は、スレーブアーム１の自動運転中に、操作器２からスレーブアーム１の動作を修正する動作指令値が入力されても、スレーブアーム１が予め設定された所定の第１閾値以上の速度で動作している場合には、スレーブアーム１の動作の修正を抑制するように構成されている。

【0020】

ここで、本明細書においては、スレーブアーム１が、予め設定されたタスクプログラムに従って動作する制御モードを「自動運転モード」と称する。自動運転モードでは、従来のティーチングプレイバックロボットと同様に、操作者による操作器２の操作なしに、スレーブアーム１が所定の作業を自動的に行う。

【0021】

また、本明細書では、スレーブアーム１が、操作器２が受け付けた操作者の操作に基づいて動作する制御モードを「手動運転モード」と称する。なお、手動運転モードでは、操作器２から受け付けた操作指示に完全に従うように、スレーブアーム１を動作させてもよく、操作器２から受け付けた操作指示に対して、予め設定されているプログラムにより補正（例えば、手ブレ補正）をしながら、スレーブアーム１を動作させてもよい。

【0022】

さらに、本明細書では、予め設定されたタスクプログラムに従って動作しているスレーブアーム１を操作器２が受け付けた操作者の操作によって修正する制御モードを「修正自動運転モード」と称する。

【0023】

以下、本実施の形態１に係るロボットシステム１００を構成する各機器について、詳細に説明する。

【0024】

スレーブアーム１は、作業空間内に設置され、複数の工程からなる一連の作業を行うロボットである。なお、複数の工程からなる一連の作業としては、製品に対する部品の組付、塗装等の作業が例示できる。

【0025】

本実施の形態１に係るスレーブアーム１は、ライン生産方式又はセル生産方式で、電気・電子部品等を組み立てて製品を生産する生産工場で利用され、この生産工場に設けられた作業台に沿って配置され、作業台上のワークに対して、移送、パーツの組み付け又は配置換え、姿勢変換等の作業のうち少なくとも１つを行うことができる多関節ロボットである。但し、スレーブアーム１の実施態様は上記に限定されず、水平多関節型・垂直多関節型を問わず多関節ロボットに広く適用することができる。

【0026】

ここで、図３を参照しながら、スレーブアーム１の具体的な構成について説明する。

【0027】

図３は、図１及び図２に示すスレーブアームの概略構成を示す模式図である。

【0028】

図３に示すように、スレーブアーム１は、複数のリンク（ここでは、第１リンク１１ａ〜第６リンク１１ｆ）の連接体と、複数の関節（ここでは、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６）と、これらを支持する基台１５と、を有する多関節ロボットアームである。

【0029】

第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。

【0030】

また、第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｄの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、第４リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。

【0031】

そして、第６リンク１１ｆの先端部には、メカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、作業内容に対応したエンドエフェクタ１２が着脱可能に装着される。

【0032】

また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、各関節が連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータＭ１〜Ｍ６が設けられている。駆動モータＭ１〜Ｍ６は、例えば、制御装置４によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転位置を検出する回転センサＥ１〜Ｅ６（図５参照）と、駆動モータＭ１〜Ｍ６の回転を制御する電流を検出する電流センサＣ１〜Ｃ６（図５参照）と、が設けられている。回転センサＥ１〜Ｅ６は、例えば、エンコーダであってもよい。なお、上記の駆動モータＭ１〜Ｍ６、回転センサＥ１〜Ｅ６、及び電流センサＣ１〜Ｃ６の記載では、各関節ＪＴ１〜ＪＴ６に対応してアルファベットに添え字の１〜６が付されている。以下では、関節ＪＴ１〜ＪＴ６のうち任意の関節を示す場合には添え字を省いて「関節ＪＴ」と称し、駆動モータＭ、回転センサＥ、及び電流センサＣについても同様とする。

【0033】

操作器２は、操作者からの操作指示を受け付ける装置である。また、操作器２は、スレーブアーム１を手動運転モード又は修正自動運転モードで動作させるときに、操作者の操作により、スレーブアーム１の位置情報、姿勢情報、移動方向、又は移動速度等の動作指令値を制御装置４に出力する。操作器２としては、例えば、マスターアーム、ジョイスティック、又はタブレット等を用いることができる。なお、操作器２には、作業の開始指示、手動運転による作業の完了通知等を入力する入力部、第２係数Ｂ（図５参照）を調整する調整器（図示せず）等が、別途、設けられていてもよい。調整器としては、例えば、ボリュームつまみ等が挙げられる。

【0034】

出力装置３は、例えば、モニタ等の表示装置、スピーカ等が挙げられる。例えば、出力装置３が表示装置で構成されている場合、制御装置４から送信された情報を文字、絵、画像、動画等の映像として、外部に表示（出力）する。また、出力装置３がスピーカで構成されている場合、制御装置４から送信された情報を音声情報として出力する。なお、出力装置３は、操作器２がタブレットで構成されている場合には、当該タブレットであってもよい。

【0035】

記憶装置５は、読み書き可能な記録媒体であり、タスクプログラム５１とロボットシステム１００の動作シーケンス情報５２が記憶されている。なお、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、記憶装置５は、制御装置４と別体に設けられているが、制御装置４と一体として設けられていてもよい。

【0036】

タスクプログラム５１は、例えば、操作者がティーチングペンダント等を用いて、ティーチングすることにより作成され、スレーブアーム１の識別情報とタスクとに対応付けられて、記憶装置５に格納されている。なお、タスクプログラム５１は、作業ごとの動作フローとして作成されてもよい。

【0037】

動作シーケンス情報５２とは、作業空間内でスレーブアーム１によって実施される一連の作業工程を規定した動作シーケンスに関する情報である。動作シーケンス情報５２では、作業工程の動作順と、スレーブアーム１の制御モードと、が対応付けられている。また、動作シーケンス情報５２では、各作業工程に対し、スレーブアーム１にその作業を自動的に実行させるためのタスクプログラムが対応付けられている。なお、動作シーケンス情報５２は、各作業工程に対し、スレーブアーム１にその作業を自動的に実行させるためのプログラムを含んでいてもよい。

【0038】

制御装置４は、スレーブアーム１の動作を制御するものであり、機能ブロックとして、受信部４０、動作制御部４１、修正自動運転手段４２、及び出力制御部４３を備えている。制御装置４は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭ又はＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）と、により構成することができる。また、制御装置４が備える各機能ブロックは、制御装置４の演算部が、メモリ部又は記憶装置５に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。

【0039】

なお、制御装置４は、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して、スレーブアーム１（ロボットシステム１００）の制御を実行する制御装置群で構成される形態であっても構わない。

【0040】

受信部４０は、制御装置４の外部から送信された入力信号を受信し、例えば、スレーブアーム１等に制御装置４から出力信号を送信するものである。受信部４０によって受信する入力信号としては、例えば、操作器２から送信された信号、操作器２以外の図示されない操作指示部から送信された信号、又は後述するスレーブアーム１の回転センサＥから送信されたスレーブアーム１の位置信号（位置情報）等が挙げられる。

【0041】

動作制御部４１は、受信部４０が入力信号として操作器２から操作指示を受け付けた場合、この操作指示をトリガとして一連の作業においてスレーブアーム１が実施する工程の運転モードを判定する。動作制御部４１は、次にスレーブアーム１が実施する工程の運転モードの判定を記憶装置５に記憶された動作シーケンス情報５２を参照して行うことができる。動作制御部４１は、運転モードを判定すると、判定された運転モードでスレーブアーム１を動作させるように制御する。

【0042】

例えば、動作制御部４１は、スレーブアーム１を自動運転モードで動作させると判定した場合には、タスクプログラム５１により規定される動作、又は動作シーケンス情報５２を読み出し、動作シーケンス情報５２に含まれるプログラムにより規定された動作を実施するようにスレーブアーム１を制御する。

【0043】

また、動作制御部４１は、スレーブアーム１を手動運転モードで動作させると判定した場合には、操作器２から受信部４０が受信した操作指示に基づいて動作するようにスレーブアーム１を制御する。

【0044】

さらに、動作制御部４１は、スレーブアーム１を修正自動運転モードで動作させると判定した場合には、タスクプログラム５１により規定される動作を実施、又は動作シーケンス情報５２を読み出し、動作シーケンス情報５２に含まれるプログラムにより規定された動作を実施し、スレーブアーム１を自動運転モードにより動作中に、操作器２から入力信号として修正指示信号を受信部４０が受信すると、スレーブアーム１の自動運転による動作を操作器２からの修正指示信号に従った動作に修正する。

【0045】

そして、動作制御部４１は、操作器２から修正指示信号の出力が停止され、受信部４０が当該修正指示信号の受信を停止した場合、又は、操作器２からスレーブアーム１の自動運転の再開を指示する信号を受信部４０が受信した場合には、スレーブアーム１の自動運転を再開する。

【0046】

修正自動運転手段４２は、スレーブアーム１の自動運転中に受信部４０が修正指示信号（動作指令値；修正指令値）を受信した場合、スレーブアーム１の動作の修正を動作制御部４１に指示する。なお、具体的なスレーブアーム１の動作の修正方法については、後述する。

【0047】

出力制御部４３は、出力装置３を制御し、操作者等に通知する情報を映像情報、画像情報、又は音声情報等として出力する。具体的には、例えば、出力制御部４３は、動作制御部４１から出力されたスレーブアーム１の動作の修正が抑制されることを示す修正抑制情報を出力するように出力装置３を制御する。

【0048】

［ロボットシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作及び作用効果について、図１〜図５を参照しながら説明する。なお、操作者が操作器２を操作して、スレーブアーム１を動作させて、一連の作業を行う動作については、公知のロボットシステムと同様に実行されるため、その詳細な説明は省略する。また、以下の動作は、制御装置４の演算部が、制御装置４のメモリ部又は記憶装置５に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

【0049】

図４は、本実施の形態１に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【0050】

図４に示すように、制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１を自動運転モードで動作させているとき（ステップＳ１０１）に、操作器２から修正指示信号が受信部４０に入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

【0051】

制御装置４の動作制御部４１は、操作器２から修正指示信号が受信部４０に入力されていないと判定した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、本プログラムを終了する。なお、制御装置４は、本プログラムを終了した場合には、例えば、５０ｍｓｅｃ後に再び、本プログラムを実行する。一方、制御装置４の動作制御部４１は、操作器２から修正指示信号が受信部４０に入力されていると判定した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に示す処理を実行する。

【0052】

ステップＳ１０３において、制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１の動作速度が、予め設定されている第１閾値未満であるか否かを判定する。ここで、第１閾値は、予め実験等により設定されていて、スレーブアーム１を自動運転モードで動作中に操作器２により、スレーブアーム１の動作を修正すると、急激にスレーブアーム１の動作が修正されて、思わぬ方向にスレーブアーム１が動作するおそれがある速度である。

【0053】

第１閾値としては、例えば、スレーブアーム１の各関節における最高速度（°／秒）の２５〜３５％であってもよく、スレーブアーム１がワークを移動させるときにおけるスレーブアーム１の移動速度（エンドエフェクタ１２又はワークの移動速度）の最高速度（ｍｍ／秒）の２５〜３５％であってもよい。また、スレーブアーム１がワークを直線上又は曲線上に移動させる場合、第１閾値としては、例えば、スレーブアーム１の移動速度（エンドエフェクタ１２又はワークの移動速度）が、２５０〜３５０ｍｍ／秒であってもよい。

【0054】

制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１の動作速度が、第１閾値以上である場合（ステップＳ１０３でＮｏ；例えば、スレーブアーム１のエンドエフェクタ１２が、図２に示す高速移動区間に位置する場合）には、出力制御部４３を介して、出力装置３に修正抑制情報を出力させ（ステップＳ１０４）、自動運転モードを続行する（ステップＳ１０１）。なお、修正抑制情報の出力は、例えば、「スレーブアーム１の動作速度が大きすぎて、修正できません」等の文字情報をモニタ等に出力（表示）させてもよく、また当該文字情報を音声情報として、スピーカ等から出力させてもよい。

【0055】

一方、制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１の動作速度が、第１閾値未満である場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）には、ステップＳ１０２において、操作器２から入力された修正指示信号を基に、スレーブアーム１の動作修正を実行して（ステップＳ１０５）、本プログラムを終了する。

【0056】

次に、スレーブアーム１の動作修正を実行するとき（図４に示すステップＳ１０５）の信号の流れについて、図５を参照しながら説明する。

【0057】

図５は、図１に示す修正自動運転手段の制御系の一例を示すブロック図である。

【0058】

図５に示すように、修正自動運転手段４２は、加算器４２ａ、減算器４２ｂ，４２ｅ，４２ｇ、位置制御器４２ｃ、微分器４２ｄ、速度制御器４２ｆを備えていて、タスクプログラム５１から取得した自動動作情報に基づく指令値（動作指令値ΔＰ１）及び操作器２から入力された操作情報に基づく指令値（修正指令値ΔＰ２）により、スレーブアーム１の駆動モータＭの回転位置を制御する。なお、動作指令値ΔＰ１及び修正指令値ΔＰ２は、ここでは、位置情報（位置座標情報）とする。

【0059】

加算器４２ａは、動作指令値ΔＰ１に、修正指令値ΔＰ２を加算することによって、修正された位置指令値を生成する。このとき、加算器４２ａは、下記式（１）に従って、位置指令値を生成する。

【0060】

ΔＰ０ ＝ Ａ×ΔＰ１ ＋ Ｂ×ΔＰ２・・・式（１）
ここで、第１係数Ａと第２係数Ｂは変数であり、一方の係数が増加すると、他方の係数が減少する関係にある。より詳細には、第１係数Ａと第２係数Ｂは、第１係数Ａと第２係数Ｂを積算した値が予め設定されている第１所定値となる係数であってもよく、第１係数Ａと第２係数Ｂを和算した値が予め設定されている第２所定値となる係数であってもよい。なお、第１所定値、又は第２所定値は、１であってもよく、１０であってもよく、１００であってもよい。

【0061】

減算器４２ｂは、修正された位置指令値から、回転センサＥで検出された位置現在値を減算して、角度偏差を生成する。減算器４２ｂは、生成した角度偏差を位置制御器４２ｃに出力する。

【0062】

位置制御器４２ｃは、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器４２ｂから入力された角度偏差から速度指令値を生成する。位置制御器４２ｃは、生成した速度指令値を減算器４２ｅに出力する。

【0063】

微分器４２ｄは、回転センサＥで検出された位置現在値情報を微分して、駆動モータＭの回転角度の単位時間あたりの変化量、すなわち速度現在値を生成する。微分器４２ｄは、生成した速度現在値を減算器４２ｅに出力する。

【0064】

減算器４２ｅは、位置制御器４２ｃから入力された速度指令値から、微分器４２ｄから入力された速度現在値を減算して、速度偏差を生成する。減算器４２ｅは、生成した速度偏差を速度制御器４２ｆに出力する。

【0065】

速度制御器４２ｆは、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器４２ｅから入力された速度偏差からトルク指令値（電流指令値）を生成する。速度制御器４２ｆは、生成したトルク指令値を減算器４２ｇに出力する。

【0066】

減算器４２ｇは、速度制御器４２ｆから入力されたトルク指令値から、電流センサＣで検出された電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器４２ｇは、生成した電流偏差を駆動モータＭに出力し、駆動モータＭを駆動する。

【0067】

なお、第２係数Ｂは、上述したように、操作器２に設けられた調整器を操縦者が手動で調整することで、修正自動運転手段４２に入力されてもよい。また、調整器として、例えば、作業対象物（ワークの取り付け対象の構造体など）から大きく離れたところでは、第２係数Ｂは０で、作業対象物に近づくにつれ、第２係数Ｂを徐々に大きくなるようにするプログラムが、予め記憶装置５に記憶されていてもよい。

【0068】

また、第２係数Ｂは、調整器から修正自動運転手段４２にその値が入力されてから、所定時間かけて入力された値になる変数であってもよく、操作器２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されてから、所定時間かけて予め設定された値になる変数であってもよい。所定時間としては、スレーブアーム１の急激な動作の修正を抑制する観点から、例えば、０．５秒以上であってもよく、１秒以上であってもよい。また、所定時間は、スレーブアーム１の修正動作が反映されていることを操作者が認知する観点から、２秒以内であってもよく、３秒以内であってもよく、５秒以内であってもよい。

【0069】

具体的には、例えば、第２係数Ｂは、調整器から修正自動運転手段４２にその値が入力されてから、又は操作器２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されてから経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、一次関数となる変数であってもよい。また、第２係数Ｂは、経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、二次関数、又は三次関数等の高次関数となる変数であってもよく、対数関数となる変数であってもよい。さらに、第２係数Ｂは、経過した時間と、単位時間当たりの変化量ΔＢと、の関係が、階段状に増加する変数であってもよい。

【0070】

これにより、操作器２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２が入力されたときに、急激にスレーブアーム１の動作が修正されて、思わぬ方向にスレーブアーム１が動作されることを抑制することができる。

【0071】

このようにして、修正自動運転手段４２は、各関節に配置されている駆動モータＭを作動させるための電流値（電流偏差）を算出して、当該電流値を動作制御部４１がスレーブアーム１に出力する。

【0072】

これにより、スレーブアーム１では、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６の角度が目標の角度となるように、各関節に配置されている駆動モータＭが回転する。このとき、各関節に配置されている回転センサＥが、各関節の角度を検出して、検出した角度を動作制御部４１にフィードバックする。そして、動作制御部４１は、回転センサＥから入力された各関節の角度から、スレーブアーム１の位置座標を算出する。

【0073】

なお、本実施の形態１においては、操作器２から修正自動運転手段４２に修正指令値ΔＰ２として、位置座標情報が入力される形態を採用したがこれに限定されない。例えば、修正指令値ΔＰ２を速度指令値とする形態を採用してもよく、トルク指令値とする形態を採用してもよい。

【0074】

修正指令値ΔＰ２が速度指令値である場合には、減算器４２ｅに、修正指令値ΔＰ２としての速度指令値に第２係数Ｂを積算した値（手動速度指令値）が入力される。また、減算器４２ｅには、位置制御器４２ｃが自動運転におけるロボットの動作指令（ΔＰ１；位置指令値）及び位置現在値に基づいて生成した速度指令値に第１係数Ａを積算した値（補正速度指令値）が入力される。さらに、減算器４２ｅには、微分器４２ｄから、当該微分器４２ｄが生成した速度現在値が入力される。

【0075】

そして、減算器４２ｅでは、入力された手動速度指令値に補正速度指令値を加算し、かつ、速度現在値を減算した値から速度偏差を生成する。なお、減算器４２ｅが速度偏差を生成した後の動作は、上記と同様に実行される。

【0076】

同様に、修正指令値ΔＰ２がトルク指令値である場合には、減算器４２ｇに、修正指令値ΔＰ２としてのトルク指令値に第２係数Ｂを積算した値（手動トルク指令値）が入力される。また、減算器４２ｇには、自動運転におけるロボットの動作指令（ΔＰ１；位置指令値）から、位置制御器４２ｃ及び減算器４２ｅを介して、速度制御器４２ｆに入力された速度偏差から、当該速度制御器４２ｆが生成したトルク指令値に第１係数Ａを積算した値（補正トルク指令値）が入力される。さらに、減算器４２ｇには、電流センサＣで検出された電流現在値が入力される。

【0077】

そして、減算器４２ｇでは、入力された手動トルク指令値に補正トルク指令値を加算し、かつ、電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器４２ｇは、生成した電流偏差を駆動モータＭに送り、駆動モータＭを駆動する。

【0078】

このように構成された、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、制御装置４が、スレーブアーム１の自動運転中に、操作器２からスレーブアーム１の動作を修正する動作指令値が入力されても、スレーブアーム１が第１閾値以上の速度で動作している場合には、スレーブアーム１の動作の修正を抑制するように構成されている。

【0079】

これにより、スレーブアーム１の動作を修正することにより、急激にスレーブアーム１の動作が修正されて、思わぬ方向にスレーブアーム１が動作することを抑制することができる。

【0080】

また、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、制御装置４が、スレーブアーム１の自動運転中に、スレーブアーム１が第１閾値以上の速度で動作している場合に、操作器２からスレーブアーム１の動作を修正する動作指令値が入力されると、出力装置３に修正抑制情報を出力させるように構成されている。

【0081】

これにより、操作者は、操作器２を操作したにもかかわらず、スレーブアーム１の動作が修正されない理由を理解することができる。

【0082】

（実施の形態２）
本実施の形態２に係るロボットシステムは、実施の形態１に係るロボットシステムにおいて、制御装置が、スレーブアームの自動運転中に、操作器からスレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力され、スレーブアームが第１閾値以上の速度で動作している場合には、スレーブアームの動作速度を第１閾値未満になるようにスレーブアームを制御するように構成されている。

【0083】

また、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、制御装置が、スレーブアームの自動運転中に、操作器からスレーブアームの動作を修正する動作指令値が入力されたときに、スレーブアームが第１閾値未満の速度で動作している場合には、スレーブアームの動作の修正を許可するように構成されていてもよい。

【0084】

以下、本実施の形態２に係るロボットシステムの一例について、図６を参照しながら説明する。なお、本実施の形態２に係るロボットシステムは、実施の形態１に係るロボットシステムと同様の構成であるため、その構成の詳細な説明は省略する。

【0085】

［ロボットシステムの動作及び作用効果］
図６は、本実施の形態２に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【0086】

図６に示すように、本実施の形態２に係るロボットシステム１００の動作は、実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作と基本的な動作は同じであるが、ステップＳ１０４に代えて、ステップＳ１０４Ａが実行される点が異なる。

【0087】

具体的には、制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１の動作速度が、第１閾値以上である場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、動作速度が第１閾値未満になるように、スレーブアーム１を制御する（ステップＳ１０４Ａ）。

【0088】

そして、制御装置４の動作制御部４１は、スレーブアーム１の動作速度が第１閾値未満になると、操作器２から入力された修正指示信号を基に、スレーブアーム１の動作修正を実行して（ステップＳ１０５）、本プログラムを終了する。

【0089】

なお、制御装置４の動作制御部４１が、スレーブアーム１の動作速度を第１閾値未満になるように、スレーブアーム１を制御しているときに、制御装置４は、出力装置３に「スレーブアーム１の動作速度を低減中等」の文字情報を出力させてもよい。

【0090】

このように構成された、本実施の形態２に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

【0091】

また、本実施の形態２に係るロボットシステム１００では、制御装置４が、スレーブアーム１の自動運転中に、操作器２からスレーブアーム１の動作を修正する動作指令値が入力され、スレーブアーム１が第１閾値以上の速度で動作している場合には、スレーブアーム１の動作速度を第１閾値未満になるようにスレーブアーム１を制御する。そして、スレーブアーム１の動作速度が、第１閾値未満になると、制御装置４は、スレーブアーム１の動作の修正を許可する。

【0092】

これにより、操作者は、スレーブアーム１が第１閾値以上で動作している場合であっても、制御装置４が、スレーブアーム１の動作速度を第１閾値未満にすることで、スレーブアーム１の動作を修正することができる。

【0093】

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明のロボットシステム及びその運転方法は、ロボットを自動運転中に、その動作を修正するときに、急激にロボットの動作が修正されて、思わぬ方向にロボットが動作することを抑制できるため、産業ロボットの分野において有用である。

【符号の説明】

【0095】

１ スレーブアーム
２ 操作器
３ 出力装置
４ 制御装置
５ 記憶装置
１１ａ 第１リンク
１１ｂ 第２リンク
１１ｃ 第３リンク
１１ｄ 第４リンク
１１ｅ 第５リンク
１１ｆ 第６リンク
１２ エンドエフェクタ
１５ 基台
４０ 受信部
４１ 動作制御部
４２ 修正自動運転手段
４２ａ 加算器
４２ｂ 減算器
４２ｃ 位置制御器
４２ｄ 微分器
４２ｅ 減算器
４２ｆ 制御器
４２ｇ 減算器
４３ 出力制御部
５１ タスクプログラム
５２ 動作シーケンス情報
１００ ロボットシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】