特開 2023-133948 ロボットシステムおよびコントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023133948

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】ロボットシステムおよびコントローラ

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20230920BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039220

(22)【出願日】2022-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】枇杷木 秀

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS12

3C707DS01

3C707ES03

3C707ET08

3C707EU18

3C707EW01

3C707HS27

3C707LU04

(57)【要約】

【課題】ロボットのグリッパの動作に連動させてグリッパの位置決めを行う技術を提供する。
【解決手段】ロボットシステムは、エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパがアーム先端に取り付けられたロボットと、ロボットを制御するコントローラとを含む。コントローラは、予め定められた動作プロファイルに従って、グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュールと、ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、第１指令生成モジュールが生成する第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュールとを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットシステムであって、
エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパがアーム先端に取り付けられたロボットと、
前記ロボットを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
予め定められた動作プロファイルに従って、前記グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュールと、
前記ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュールとを備える、ロボットシステム。

【請求項2】

前記動作プロファイルは、時間に対する前記グリッパの爪の間の距離の変化を規定する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記第２指令生成モジュールは、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令が示す第１変位に所定係数を乗じて算出される第２変位を前記第２指令として出力する、請求項１または２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記第２指令生成モジュールは、前記グリッパの動作開始位置から動作終了位置までの全変位に対して、前記動作プロファイルの進行率を乗じて算出される変位を前記第２指令として出力する、請求項１または２に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記コントローラのプロセッサが制御プログラムを実行するように構成されており、
前記制御プログラムは、前記第１指令生成モジュールおよび前記第２指令生成モジュールをそれぞれ規定するためのファンクションブロックを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項6】

エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパがアーム先端に取り付けられたロボットを制御するコントローラであって、
予め定められた動作プロファイルに従って、前記グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュールと、
前記ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュールとを備える、コントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットシステムおよびコントローラに関する。

【背景技術】

【0002】

産業オートメーション（Industrial Automation）の分野において、様々な用途にロボットが利用されている。用途に応じて、ロボットを可能な限り正確に制御することが要求される。

【0003】

例えば、特開２０１３－２０６４２５号公報（特許文献１）は、ロボットの多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することのできるロボットの制御装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２０６４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の先行技術は、ロボットを構成する複数の軸同士を同期させる技術を開示するが、ロボットを構成する軸とそれ以外の機構とを同期させる構成は開示等されていない。本発明は、ロボットのグリッパの動作に連動させてグリッパの位置決めを行う技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ある実施の形態に従うロボットシステムは、エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパがアーム先端に取り付けられたロボットと、ロボットを制御するコントローラとを含む。コントローラは、予め定められた動作プロファイルに従って、グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュールと、ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、第１指令生成モジュールが生成する第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュールとを含む。

【0007】

この構成によれば、予め定められた動作プロファイルに従ってグリッパを動作させることで、当該グリッパの動作に応じてロボットのアーム先端を移動させることができる。これによって、グリッパの動作とグリッパの位置決めのより適切なタイミングに決定できる。

【0008】

動作プロファイルは、時間に対するグリッパの爪の間の距離の変化を規定するようにしてもよい。この構成によれば、目的に応じて、グリッパの爪の間の距離を制御できる。

【0009】

第２指令生成モジュールは、第１指令生成モジュールが生成する第１指令が示す第１変位に所定係数を乗じて算出される第２変位を第２指令として出力するようにしてもよい。この構成によれば、第１指令生成モジュールが生成する第１指令が示す第１変位に対して線形性を維持した第２変位を第２指令として出力できる。

【0010】

第２指令生成モジュールは、グリッパの動作開始位置から動作終了位置までの全変位に対して、動作プロファイルの進行率を乗じて算出される変位を第２指令として出力するようにしてもよい。この構成によれば、動作プロファイルの進行率に対して線形性を維持した変位を第２指令として出力できる。

【0011】

コントローラのプロセッサが制御プログラムを実行するように構成されてもよい。制御プログラムは、第１指令生成モジュールおよび第２指令生成モジュールをそれぞれ規定するためのファンクションブロックを含むようにしてもよい。この構成によれば、ファンクションブロックを制御プログラムに含めるだけで、ロボットのグリッパの動作に連動させたグリッパの位置決めを実現できる。

【0012】

別の実施の形態に従えば、エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパがアーム先端に取り付けられたロボットを制御するコントローラは、予め定められた動作プロファイルに従って、グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュールと、ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、第１指令生成モジュールが生成する第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュールとを含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ロボットのグリッパの動作に連動させてグリッパの位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施の形態に従うロボットシステムの全体構成例を示す模式図である。

【図2】本実施の形態に従うロボットシステムのハードウェア構成例を示す模式図である。

【図3】本実施の形態に従うロボットシステムの制御プログラムが提供する機能構成例を示す模式図である。

【図4】本実施の形態に従うロボットシステムのグリッパの動作プロファイルの一例を示すタイムチャートである。

【図5】図３に示す機能構成例を実現するための制御プログラムの一例を示す図である。

【図6】本実施の形態に従うロボットシステムの動作例を示す模式図である。

【図7】本実施の形態に従うロボットシステムの同期制御を含む動作のタイムチャートである。

【図8】本実施の形態に従うロボットシステムの動作の比較例を示すタイムチャートである。

【図9】本実施の形態に従うロボットシステムのロボットコントローラで実行される制御プログラムの作成手順例を示すフローチャートである。

【図10】本実施の形態に従うロボットシステムのハードウェア構成例の変形例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0016】

＜Ａ．ロボットシステムの全体構成例＞
まず、本実施の形態に従うロボットシステム１の全体構成例について説明する。

【0017】

図１は、本実施の形態に従うロボットシステム１の全体構成例を示す模式図である。図１を参照して、ロボットシステム１は、多関節ロボット（以下、単に「ロボット１０」と称す。）と、ロボット１０を制御するロボットコントローラ１００とを含む。

【0018】

ロボット１０は、ベース１１と、複数の可動部１２，１３，１４，１５，１６，１７とを含む。可動部１２，１３，１４，１５，１６，１７は、ロボット１０の関節（joint）に相当する。可動部１２，１３，１４，１５，１６，１７の各々は、図１に示すような回転軸に沿ってロボット１０を構成するリンクを駆動する。

【0019】

ロボット１０には、エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパ２０が取り付けられている。より具体的には、ロボット１０のアーム先端には、エンドエフェクタとして、グリッパ２０が取り付けられている。グリッパ２０は、一種のロボットハンドであり、ワークを把持するなどの用途に用いられる。なお、グリッパ２０は、ハンドやチャックと称されることもある。

【0020】

グリッパ２０は、複数の爪を有しており、爪の間の距離を変化させることで、ワークを把持し、あるいは、把持を解放する。図１に示すグリッパ２０は、本体部２１と、２つの爪２２，２３とを含む。爪２２と爪２３との間の距離は、図示しないモータあるいは空気圧によって調整される。以下では、主として、爪２２，２３をモータ駆動する構成を説明するが、空気圧で駆動する構成を採用してもよい。

【0021】

ロボットコントローラ１００には、情報処理装置２００が接続されてもよい。情報処理装置２００は、典型的には、汎用コンピュータであり、ロボットコントローラ１００からの情報をユーザに提示するとともに、ユーザ操作に従って任意の指令をロボットコントローラ１００へ与える。

【0022】

＜Ｂ．ロボットシステムのハードウェア構成例＞
次に、本実施の形態に従うロボットシステム１のハードウェア構成例について説明する。

【0023】

図２は、本実施の形態に従うロボットシステム１のハードウェア構成例を示す模式図である。図２を参照して、ロボット１０は、可動部１２，１３，１４，１５，１６，１７にそれぞれ対応付けられたモータ３１，３２，３３，３４，３５，３６と、モータ３１，３２，３３，３４，３５，３６をそれぞれ駆動するドライバ４１，４２，４３，４４，４５，４６とを含む。

【0024】

また、ロボット１０は、グリッパ２０の爪２２，２３を駆動するためのモータ３７と、モータ３７を駆動するドライバ４７とを含む。

【0025】

さらに、ロボット１０は、ティーチングペンダント２６を含む。ティーチングペンダント２６は、ユーザ操作に応じて、ロボット１０のティーチングなどを行う。ティーチングペンダント２６は、ロボット１０に対して着脱可能に構成されてもよい。

【0026】

ドライバ４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７、および、ティーチングペンダント２６は、インターフェイス４０を介して、ロボットコントローラ１００と電気的に接続される。

【0027】

ロボットコントローラ１００は、一種のコンピュータであり、主要なハードウェアコンポーネントとして、プロセッサ１０２と、メモリ１０４と、インターフェイス１０６と、ストレージ１１０とを含む。これらのコンポーネントはバス１０８を介して電気的に接続される。

【0028】

プロセッサ１０２は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などで構成される。メモリ１０４は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置で構成される。ストレージ１１０は、典型的には、ＳＳＤ（Solid State Disk）やフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置で構成される。ストレージ１１０は、基本的な処理を実現するためのシステムプログラム１１２と、制御プログラム１１４とを格納する。制御プログラム１１４は、ロボット１０を制御するためのコンピュータ読取可能な命令を含む。プロセッサ１０２は、ストレージ１１０に格納されたシステムプログラム１１２および制御プログラム１１４を読出して、メモリ１０４に展開して実行することで、後述するようなロボット１０を制御するための処理を実現する。

【0029】

インターフェイス１０６は、ロボットコントローラ１００とロボット１０との間の信号および／またはデータのやり取りを担当する。ロボットシステム１においては、ドライバ４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７を制御するための指令がロボットコントローラ１００からロボット１０へ送信される。

【0030】

図２には、プロセッサ１０２がプログラムを実行することで必要な処理が提供される構成例を示したが、これらの提供される処理の一部または全部を、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）を用いて実装してもよい。

【0031】

図２には、ロボットコントローラ１００をロボット１０から独立して構成した例を示しているが、ロボットコントローラ１００が提供する機能および処理の一部または全部をロボット１０に組み入れてもよい。この場合、ロボットコントローラ１００は、ロボット制御に専用化されたコントローラとして実装してもよいし、汎用的なＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）あるいはパーソナルコンピュータを用いて実装してもよい。

【0032】

さらに、ロボットコントローラ１００が提供する機能および処理の一部または全部をいわゆるクラウドと称されるネットワーク上のコンピューティングリソースを用いて実現してもよい。

【0033】

以上のように、本実施の形態に従うロボットシステム１は、どのように実装してもよい。

【0034】

＜Ｃ．ロボットシステムの同期制御＞
次に、本実施の形態に従うロボットシステム１の同期制御について説明する。

【0035】

エンドエフェクタとしてグリッパ２０がアーム先端に取り付けられたロボット１０の典型的な動作としては、ロボット１０のアーム先端（グリッパ２０）を把持対象のワークに近付けるとともに、ワークへの接近に合わせてグリッパ２０の爪を閉じる動作が想定される。このようなロボット１０の動作とグリッパ２０の動作とを連動させるためには、ロボット１０がワークを把持する位置に到達したタイミングでグリッパ２０の爪を閉じ切るように、両者の動作を制御周期単位で調整するようなことが必要となる。なお、爪を閉じ切ることは、２つの爪が接触する状態だけではなく、ワークの大きさに応じた距離まで近付いている状態を含み得る。

【0036】

このような調整に際しては、ロボット１０およびグリッパ２０の動作を示すタイミングチャートが作成されることも多い。

【0037】

しかしながら、ロボット１０およびグリッパ２０のそれぞれの動作を調整するには、時間を要するとともに、ある程度の経験も必要であり、知識の乏しいユーザが実施することは容易ではない。

【0038】

そこで、本実施の形態に従うロボットシステム１は、ロボット１０の動作とグリッパ２０の動作とを同期させる制御をより容易に実現できる構成を提供する。

【0039】

図３は、本実施の形態に従うロボットシステム１の制御プログラム１１４が提供する機能構成例を示す模式図である。図３に示すモジュールは、典型的には、ロボットコントローラ１００のプロセッサ１０２が制御プログラム１１４を実行することで実現される。

【0040】

図３を参照して、ロボットコントローラ１００は、機能構成として、グリッパ動作指令生成モジュール１３０と、ロボット動作指令生成モジュール１４０と、キネマティクスモジュール１５０とを含む。

【0041】

グリッパ動作指令生成モジュール１３０は、予め定められた動作プロファイル１３２に従って、グリッパ動作指令値（第１指令）を生成する。すなわち、グリッパ動作指令生成モジュール１３０は、動作プロファイル１３２に従って、グリッパ２０の爪２２，２３を閉じるように指令を生成する。グリッパ動作指令値は、例えば、グリッパ２０の爪２２，２３を駆動するためのモータ３７に対する、制御周期毎のトルク指令値、回転速度指令値、位置指令値などであってもよい。

【0042】

また、グリッパ動作指令生成モジュール１３０は、動作プロファイル１３２に従って生成するグリッパ動作指令値に応じた動作量を出力する。動作量は、動作プロファイル１３２に従って算出される変位（位置の変化量）であってもよいし、動作プロファイル１３２に規定された１サイクルのうち進行の度合いを示す進行率であってもよい。

【0043】

図４は、本実施の形態に従うロボットシステム１のグリッパ２０の動作プロファイル１３２の一例を示すタイムチャートである。図４（Ａ）には、爪の間の距離（変位）を示し、図４（Ｂ）には、爪の間の距離の変化速度を示し、図４（Ｃ）には、爪の間の距離の変化加速度を示す。なお、距離の変化速度および距離の変化加速度については、爪の間の距離が減少する方向を正として算出している。

【0044】

図４に示すように、グリッパ２０の爪は、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の間に、動作開始位置Ｐ_ＧＳから動作終了位置Ｐ_ＧＥまで移動する。期間Ｔ１は、加速期間であり、期間Ｔ２は、等速動作期間であり、期間Ｔ３は、減速期間である。

【0045】

なお、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の長さ、動作開始位置Ｐ_ＧＳ、動作終了位置Ｐ_ＧＥ（あるいは、移動距離Ｐ_ＧＥ－Ｐ_ＧＳ）については、任意に設定できる。

【0046】

図４（Ａ）に示すように、動作プロファイル１３２は、時間に対するグリッパ２０の爪の間の距離の変化を規定するものであってもよい。あるいは、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、時間に対するグリッパ２０の爪の間の距離の変化速度および変化加速度の変化を規定するものであってもよい。

【0047】

再度図３を参照して、ロボット動作指令生成モジュール１４０は、目標軌道１４４に従って、ロボット位置指令値（第２指令）を生成する。ロボット位置指令値は、一般的には、アーム先端（ＴＣＰ：tool center point）の位置および姿勢を指定する値（位置３次元および姿勢３次元を含む）であり、グローバル座標系の座標値であってもよいし、ロボット座標系の座標値であってもよい。

【0048】

ロボット動作指令生成モジュール１４０は、従軸指定１４２により指定された軸については、グリッパ動作指令生成モジュール１３０からの動作量に連動して、ロボット位置指令値を算出する。すなわち、ロボット動作指令生成モジュール１４０は、ロボット１０のアーム先端を、予め定められた方向に沿って、グリッパ動作指令生成モジュール１３０が生成する指令に応じて算出される変位だけ移動させるように指令（ロボット位置指令値）を生成する。

【0049】

例えば、グリッパ２０の爪の動作開始位置Ｐ_ＧＳから動作終了位置Ｐ_ＧＥまでの移動に連動して、ロボット１０のアーム先端がＺ軸に沿って、動作開始位置Ｐ_ＲＺＳから動作終了位置Ｐ_ＲＺＥまでの移動する場合を想定する。なお、動作開始位置Ｐ_ＲＺＳおよび動作終了位置Ｐ_ＲＺＥは、Ｚ軸方向の位置（１次元の値）とする。

【0050】

動作開始位置Ｐ_ＧＳから動作終了位置Ｐ_ＧＥまでの移動に伴う動作量と連動して、動作開始位置Ｐ_ＲＺＳから動作終了位置Ｐ_ＲＺＥまでの動作に係る位置が決定される。より具体的には、グリッパ２０の動作量と比例してロボット１０を動作させる場合には、グリッパ２０の爪の位置Ｐ_Ｇ（ｔ）を用いて、ロボット位置指令Ｐ_ＲＺ（ｔ）は以下のように算出される。

【0051】

Ｐ_ＲＺ（ｔ）＝Ｐ_ＲＺＳ＋（Ｐ_Ｇ（ｔ）－Ｐ_ＧＳ）×（Ｐ_ＲＺＥ－Ｐ_ＲＺＳ）／（Ｐ_ＧＥ－Ｐ_ＧＳ）
すなわち、グリッパ２０の爪の位置Ｐ_Ｇ（ｔ）の動作開始位置Ｐ_ＧＳからの変位に、ロボット１０の全動作量に対するグリッパ２０の全動作量の比率を乗じた値が、ロボット位置指令Ｐ_ＲＺ（ｔ）の動作開始位置Ｐ_ＲＺＳからの変位となる。このように、ロボット動作指令生成モジュール１４０は、グリッパ動作指令生成モジュール１３０が生成するグリッパ動作指令値が示す変位に所定係数を乗じて算出される変位をロボット位置指令値として出力する。

【0052】

あるいは、グリッパ２０の動作プロファイル１３２の進行率α（α＝０～１００％）を用いる場合には、ロボット位置指令Ｐ_ＲＺ（ｔ）は以下のように算出される。

【0053】

Ｐ_ＲＺ（ｔ）＝Ｐ_ＲＺＳ＋α×（Ｐ_ＧＥ－Ｐ_ＧＳ）
すなわち、グリッパ２０の動作プロファイル１３２の進行率αをロボット１０の全動作量に乗じた値が、ロボット位置指令Ｐ_ＲＺ（ｔ）の動作開始位置Ｐ_ＲＺＳからの変位となる。なお、グリッパ２０の動作プロファイル１３２の進行率αは、図４に示す例においては、全動作期間（＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）に対する、現在経過している時間長さの比率を意味する。

【0054】

このように、ロボット動作指令生成モジュール１４０は、グリッパ２０の動作開始位置Ｐ_ＧＳから動作終了位置Ｐ_ＧＥまでの全変位に対して、動作プロファイル１３２の進行率αを乗じて算出される変位をロボット位置指令値として出力する。

【0055】

以上のように、本実施の形態に従うロボットシステム１においては、グリッパ２０による把持動作に連動して、ロボット１０のアーム先端が動作するので、グリッパ２０が所定のピック位置（ワークを把持する位置）に到達したタイミングでグリッパ２０の爪を閉じ切ることができる。

【0056】

キネマティクスモジュール１５０は、ロボット１０のキネマティクスに従って、ロボット動作指令生成モジュール１４０からのロボット位置指令値から各関節の位置あるいは角度を支持するロボット動作指令値を算出する。

【0057】

図５は、図３に示す機能構成例を実現するための制御プログラム１１４の一例を示す図である。図５を参照して、制御プログラム１１４は、動作プロファイル１３２を指定するためのファンクションブロック１１４０と、主軸を設定するためのファンクションブロック１１４１と、ロボットを同期制御するためのファンクションブロック１１４２とを含む。主軸は、仮想軸として設定されてもよい。

【0058】

ファンクションブロック１１４０は、グリッパ動作指令生成モジュール１３０（図３）を規定するための命令である。より具体的には、ファンクションブロック１１４０には、動作プロファイル１３２に従って制御される軸が指定される。図５に示す例では、ファンクションブロック１１４０のＡｘｉｓ入出力に、グリッパ２０（爪２２，２３を駆動するモータ）を示す変数１１４３が設定されている。

【0059】

また、ファンクションブロック１１４０には、動作プロファイル１３２が設定される。図５に示す例では、ファンクションブロック１１４０のＰｏｓｉｔｉｏｎ、Ｖｅｌｏｃｉｌｙ、ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、Ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ、Ｊｅｒｋ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ、ＢｕｆｆｅｒＭｏｄｅ、ＭｏｖｅＭｏｄｅなどの複数の入力１１４４に、動作プロファイル１３２を示す情報が入力される。

【0060】

ファンクションブロック１１４１およびファンクションブロック１１４２は、ロボット動作指令生成モジュール１４０（図３）を規定するための命令である。

【0061】

ファンクションブロック１１４１には、追従して動作するロボットおよび軸が指定される。図５に示す例では、ファンクションブロック１１４１のＲｏｂｏｔ入出力に、対象のロボットを示す変数１１４５が設定されており、ファンクションブロック１１４１のＭａｓｔｅｒＩＤ入力に、Ｚ軸を示す変数が指定される。

【0062】

また、ファンクションブロック１１４１には、主軸（仮想軸）が指定される。図５に示す例では、ファンクションブロック１１４１のＡｘｉｓ入出力に、グリッパ２０（爪２２，２３を駆動するモータ）を示す変数１１４３が設定されている。

【0063】

さらに、ファンクションブロック１１４１には、主軸と従軸とを連動させるための情報が指定される。図５に示す例では、ファンクションブロック１１４１のＡｘｉｓＤａｔａ入力に、主軸の動作量（変位）と従軸に生じさせる変位との比率を示す変数１１４７が設定されている。

【0064】

ファンクションブロック１１４２は、同期制御を有効化するための命令である。ファンクションブロック１１４２のＥｘｅｃｕｔｅ入力が有効化されることで、グリッパ２０の動作に連動して、ロボット１０が同期制御される。

【0065】

＜Ｄ．動作例＞
次に、本実施の形態に従うロボットシステム１の動作例について説明する。

【0066】

図６は、本実施の形態に従うロボットシステム１の動作例を示す模式図である。図６には、ロボット１０がワーク３０をピックして別の位置にプレイスする例を示す。なお、説明の便宜上、ロボット１０自体は図示せず、ロボット１０のアーム先端に取り付けられたグリッパ２０を主として示す。

【0067】

より具体的には、まず、ロボットコントローラ１００は、ロボット１０に制御指令を与えて、ロボット１０のアーム先端をワーク３０へのアプローチを開始する位置（ピック開始位置）まで移動させる（図６（Ａ）参照）。続いて、ロボットコントローラ１００は、グリッパ２０とロボット１０との同期制御を有効化する（図６（Ｂ）参照）。すなわち、ロボットコントローラ１００は、爪２２，２３を閉じるための指令をグリッパ２０に与えるとともに、グリッパ２０の動作量に応じた変位をＺ軸に沿って発生させるための指令をロボット１０に与える。最終的に、グリッパ２０は、グリッパ２０がワーク３０を把持する位置（ピック位置）に到達したタイミングで爪２２，２３を閉じ切る（図６（Ｃ）参照）。なお、この状態になると、同期制御が無効化されてもよい。

【0068】

続いて、ロボットコントローラ１００は、ロボット１０に制御指令を与えて、グリッパ２０がワーク３０を把持した状態で、グリッパ２０を所定の高さまで上昇させる（図６（Ｄ））。さらに、ロボットコントローラ１００は、ロボット１０に制御指令を与えて、ロボット１０のアーム先端をワーク３０を離す位置（プレイス位置）まで移動させ、さらに、爪２２，２３を開くための指令をグリッパ２０に与える（図６（Ｅ）参照）。

【0069】

このような一連の動作によって、ワーク３０をピックおよびプレイスする処理が完了する。

【0070】

図７は、本実施の形態に従うロボットシステム１の同期制御を含む動作のタイムチャートである。図７には、ロボット１０のＺ軸方向の位置のタイムチャートと、グリッパ２０の爪の間の距離のタイムチャートとを示す。

【0071】

時刻ｔ１において、ロボット１０のグリッパ２０は、ピック開始位置からアプローチを開始する。このとき、同期制御が有効されており、グリッパ２０の爪が閉じられるとともに、グリッパ２０がワーク３０にアプローチする。そして、時刻ｔ２において、ロボット１０のグリッパ２０はピック位置に到達し、ワーク３０を把持する。すなわち、時刻ｔ２において、ロボット１０のＺ軸方向の位置およびグリッパ２０の爪の間の距離は、いずれもワーク３０を把持する動作が完了することになる。

【0072】

その後、ロボット１０のアーム先端は、ワーク３０を把持した状態で上昇し、時刻ｔ３で上昇が完了すると、プレイス開始位置まで移動する。時刻ｔ４において、ロボット１０のグリッパ２０は、プレイス開始位置からアプローチを開始する。時刻ｔ５において、ロボット１０のグリッパ２０はプレイス位置に到達し、時刻ｔ６において、ワーク３０を解放する。その後、ロボット１０のグリッパ２０は再度上昇し、初期位置まで戻る。

【0073】

図８は、本実施の形態に従うロボットシステム１の動作の比較例を示すタイムチャートである。図８（Ａ）は、図７と同様に、同期制御を含む動作のタイムチャートを示す。

【0074】

一方、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）には、本実施の形態に従う同期制御ではなく、タイミングを手動で調整した場合のタイムチャートを示す。

【0075】

より具体的には、図８（Ｂ）に示すタイムチャートは、ロボット１０のグリッパ２０がピック位置へ到達するのを待って、グリッパ２０の爪を閉じ始めるという動作に相当する。図８（Ｂ）に示すように、ロボット１０のグリッパ２０がピック位置へ到達するのを待つため、全体の処理時間は、図８（Ａ）に示す動作に比較して長くなる。

【0076】

また、図８（Ｃ）に示すタイムチャートは、図８（Ｂ）に示すタイムチャートにおいて、ロボット１０のグリッパ２０がピック位置へ到達するのを見越して、グリッパ２０の爪を早めに閉じ始めるという動作に相当する。図８（Ｃ）に示すように、グリッパ２０の爪を早めに閉じ始めることで、全体の処理時間は、図８（Ｂ）に示す動作に比較して短縮できるが、図８（Ａ）と同様まで短縮するためには、グリッパ２０の爪を閉じ始めるタイミングを試行錯誤的に調整する必要がある。

【0077】

これに対して、本実施の形態に従う同期制御は、グリッパ２０の爪の間の距離と、グリッパ２０の位置とを連動させて制御するので、このような試行錯誤的な調整は不要である。すなわち、試行錯誤的な調整をすることなく、最小の動作時間を実現できる。

【0078】

＜Ｅ．制御プログラミングの作成手順例＞
次に、本実施の形態に従うロボットシステム１のロボットコントローラ１００で実行される制御プログラム１１４の作成手順例について説明する。

【0079】

図９は、本実施の形態に従うロボットシステム１のロボットコントローラ１００で実行される制御プログラム１１４の作成手順例を示すフローチャートである。図９を参照して、ユーザは、グリッパ２０の動作プロファイル１３２を決定する（ステップＳ２）。グリッパ２０の動作プロファイル１３２は、グリッパ２０の実際の動作を測定することで取得してもよいし、グリッパ２０の設計値などに基づいて、任意に設計してもよい。

【0080】

続いて、ユーザは、決定した動作プロファイル１３２を制御プログラム１１４に組み入れる（ステップＳ４）とともに、制御プログラム１１４において、グリッパ２０の動作軸（爪を閉じるためのモータ）を主軸に設定する（ステップＳ６）。なお、主軸の設定は、制御プログラム１１４に記述される。

【0081】

そして、ユーザは、設定した主軸と同期してロボット１０が動作するように設定する（ステップＳ８）。なお、動作の設定は、制御プログラム１１４に記述される。

【0082】

以上のような処理手順によって、制御プログラム１１４が作成される。
＜Ｆ．変形例＞
上述の説明においては、グリッパ２０の爪を駆動するためのドライバおよびモータがロボット１０の構成の一部として構成されている例を示したが、グリッパ２０の爪を駆動するための構成は、ロボット１０とは独立して設けられてもよい。

【0083】

図１０は、本実施の形態に従うロボットシステム１のハードウェア構成例の変形例を示す模式図である。図１０を参照して、ロボットシステム１は、ロボット１０に加えて、グリッパコントローラ３００を含む。グリッパコントローラ３００は、ロボット１０のインターフェイス４０からの指令を受けて、ドライバ４７がモータ３７を駆動することで、グリッパ２０の爪の間の距離を変更する。

【0084】

このような構成において、上述した動作プロファイル１３２は、グリッパコントローラ３００の挙動を再現するように仮想軸として設定されてもよい。

【0085】

＜Ｇ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

【0086】

［構成１］
ロボットシステム（１）であって、
エンドエフェクタとして複数の爪を有するグリッパ（２０）がアーム先端に取り付けられたロボット（１０）と、
前記ロボットを制御するコントローラ（１００）とを備え、
前記コントローラは、
予め定められた動作プロファイル（１３２）に従って、前記グリッパの爪（２２，２３）を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュール（１３０）と、
前記ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュール（１４０）とを備える、ロボットシステム。

【0087】

［構成２］
前記動作プロファイルは、時間に対する前記グリッパの爪の間の距離の変化を規定する、構成１に記載のロボットシステム。

【0088】

［構成３］
前記第２指令生成モジュールは、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令が示す第１変位に所定係数を乗じて算出される第２変位を前記第２指令として出力する、構成１または２に記載のロボットシステム。

【0089】

［構成４］
前記第２指令生成モジュールは、前記グリッパの動作開始位置から動作終了位置までの全変位に対して、前記動作プロファイルの進行率を乗じて算出される変位を前記第２指令として出力する、構成１または２に記載のロボットシステム。

【0090】

［構成５］
前記コントローラのプロセッサが制御プログラム（１１４）を実行するように構成されており、
前記制御プログラムは、前記第１指令生成モジュールおよび前記第２指令生成モジュールをそれぞれ規定するためのファンクションブロックを含む、構成１～４のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【0091】

［構成６］
エンドエフェクタとして複数の爪（２２，２３）を有するグリッパ（２０）がアーム先端に取り付けられたロボット（２０）を制御するコントローラ（１０）であって、
予め定められた動作プロファイルに従って、前記グリッパの爪を閉じるように第１指令を生成する第１指令生成モジュール（１３０）と、
前記ロボットのアーム先端を、予め定められた方向に沿って、前記第１指令生成モジュールが生成する前記第１指令に応じて算出される変位だけ移動させるように第２指令を生成する第２指令生成モジュール（１４０）とを備える、コントローラ。

【0092】

＜Ｈ．利点＞
本実施の形態によれば、ロボットのグリッパの動作に連動させてグリッパの位置を自動的に決定できる。そのため、グリッパの動作とグリッパの位置制御（ロボットの動作）とを試行錯誤して調整せずとも、サイクルタイムを短縮できる。また、グリッパの動作とグリッパの位置制御（ロボットの動作）とを連動させることができるので、グリッパとロボットとの間のインターロックなどが実質的に不要となり、設計などを容易化できる。

【0093】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0094】

１ ロボットシステム、１０ ロボット、１１ ベース、１２，１３，１４，１５，１６，１７ 可動部、２０ グリッパ、２１ 本体部、２２，２３ 爪、２６ ティーチングペンダント、３０ ワーク、３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７ モータ、４０，１０６ インターフェイス、４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ ドライバ、１００ ロボットコントローラ、１０２ プロセッサ、１０４ メモリ、１０８ バス、１１０ ストレージ、１１２ システムプログラム、１１４ 制御プログラム、１３０ グリッパ動作指令生成モジュール、１３２ 動作プロファイル、１４０ ロボット動作指令生成モジュール、１４２ 従軸指定、１４４ 目標軌道、１５０ キネマティクスモジュール、２００ 情報処理装置、１１４０，１１４１，１１４２ ファンクションブロック、１１４３，１１４５，１１４７ 変数、１１４４ 入力。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】