特開 2023-176890 暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置

(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】P2023176890

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20231206BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089454

(22)【出願日】2022-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】平松 翔太

(72)【発明者】

【氏名】元▲吉▼ 正樹

(72)【発明者】

【氏名】滝川 淳一

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS12

3C707LS14

3C707LS20

3C707LV12

3C707LV20

3C707LW03

(57)【要約】

【課題】正確かつ迅速に暖機動作を行うことができる暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置を提供すること。
【解決手段】第２ステップで作成される暖機動作プログラムにおいて、ロボットアームの暖機動作は、第１ステップで取得した作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、ロボットアームが暖機目標温度で安定するのに要する時間は、暖機動作として作業動作と同じ動作を行った際に暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアームを有するロボットが、前記作業の開始前に前記ロボットアームの暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成する暖機動作プログラム作成方法であって、
前記作業動作プログラムを取得する第１ステップと、
前記第１ステップで取得した前記作業動作プログラムにおける前記ロボットアームの速度、前記ロボットアームの加速度および前記ロボットアームの待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、前記暖機動作プログラムを作成する第２ステップと、を有し、
前記第２ステップで作成される前記暖機動作プログラムにおいて、
前記ロボットアームの前記暖機動作は、前記第１ステップで取得した前記作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、
前記ロボットアームが暖機目標温度で安定するのに要する時間は、前記暖機動作として前記作業動作と同じ動作を行った際に前記暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短いことを特徴とする暖機動作プログラム作成方法。

【請求項2】

前記第２ステップでは、前記ロボットアームの温度が前記暖機目標温度で安定するために必要な前記暖機動作のサイクル数ｎ（ｎは自然数）を算出する請求項１に記載の暖機動作プログラム作成方法。

【請求項3】

前記第２ステップでは、前記暖機動作の後に行う作業動作の１サイクル回で前記暖機目標温度に達する場合、前記暖機動作プログラムで実行される前記暖機動作のサイクル数をｎ－１（ｎは２以上の自然数）とする請求項２に記載の暖機動作プログラム作成方法。

【請求項4】

前記第２ステップに先立って、前記暖機動作の開始前の前記ロボットアームの環境温度を取得し、
前記第２ステップでは、前記環境温度の情報を利用して、前記暖機動作プログラムを作成する請求項１に記載の暖機動作プログラム作成方法。

【請求項5】

前記第２ステップでは、前記ロボットアームの速度、前記ロボットアームの加速度および前記ロボットアームの待機時間のうち、前記ロボットアームの待機時間の短縮または削除を優先的に行う請求項１に記載の暖機動作プログラム作成方法。

【請求項6】

作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアームを有するロボットが、前記作業の開始前に前記ロボットアームの暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成する暖機動作プログラム作成装置であって、
前記作業動作プログラムを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記作業動作プログラムにおける前記ロボットアームの速度、前記ロボットアームの加速度および前記ロボットアームの待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、前記暖機動作プログラムを作成する作成部と、を有し、
前記作成部によって作成される前記暖機動作プログラムにおいて、
前記ロボットアームの前記暖機動作は、前記取得部が取得した前記作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、
前記ロボットアームが暖機目標温度で安定するのに要する時間は、前記暖機動作として前記作業動作と同じ動作を行った際に前記暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短いことを特徴とする暖機動作プログラム作成装置。

【請求項7】

前記暖機動作プログラムの前記暖機動作により、前記ロボットアームが前記暖機目標温度で安定するのに要する時間および前記暖機動作のサイクル数ｎのうちの少なくとも１つを表示する表示部を備える請求項６に記載の暖機動作プログラム作成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、ロボットアームを有するロボットを用いて製造、加工、組み立て等の作業が行われるようになり、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。

【0003】

このようなロボットは、ロボットアームの各所に設置されたモーターの駆動による発熱によって、ロボットアームの温度が上昇してロボットアームが熱膨張し、ロボットアームの長さが変化する。そのため、作業者は、ロボットを用いて作業を行うに際して、作業開始前にロボットアームに暖機動作を行わせて所定の目標温度に到達させる。そして、ロボットアームが所定の目標温度に到達したときの寸法で最適な動作を行うよう、ロボットアームの動作設定を行う。これにより、作業動作における作業精度を高めることができる。

【0004】

このような暖機動作を行うための動作プログラムは、例えば、特許文献１に記載されているような暖機運転計画装置を用いて作成される。特許文献１に記載されている暖機運転計画装置では、予め記憶されている複数の暖機運転プログラムの中から選択される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１８０７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載されている暖機運転計画装置では、予め記憶されている複数の暖機運転プログラムの中に、適正な暖機運転プログラムが存在するとは限らない。適正ではない暖機運転プログラムを用いて暖機運転を行うと、暖機運転にかかる時間が過剰に長くなってしまうおそれがあり、迅速に作業に移行することができない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の適用例にかかる暖機動作プログラム作成方法は、作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアームを有するロボットが、前記作業の開始前に前記ロボットアームの暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成する暖機動作プログラム作成方法であって、
前記作業動作プログラムを取得する第１ステップと、
前記第１ステップで取得した前記作業動作プログラムにおける前記ロボットアームの速度、前記ロボットアームの加速度および前記ロボットアームの待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、前記暖機動作プログラムを作成する第２ステップと、を有し、
前記第２ステップで作成される前記暖機動作プログラムにおいて、
前記ロボットアームの前記暖機動作は、前記第１ステップで取得した前記作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、
前記ロボットアームが暖機目標温度で安定するのに要する時間は、前記暖機動作として前記作業動作と同じ動作を行った際に前記暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短いことを特徴とする。

【0008】

本発明の適用例にかかる暖機動作プログラム作成装置は、作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアームを有するロボットが、前記作業の開始前に前記ロボットアームの暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成する暖機動作プログラム作成装置であって、
前記作業動作プログラムを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記作業動作プログラムにおける前記ロボットアームの速度、前記ロボットアームの加速度および前記ロボットアームの待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、前記暖機動作プログラムを作成する作成部と、を有し、
前記作成部によって作成される前記暖機動作プログラムにおいて、
前記ロボットアームの前記暖機動作は、前記取得部が取得した前記作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、
前記ロボットアームが暖機目標温度で安定するのに要する時間は、前記暖機動作として前記作業動作と同じ動作を行った際に前記暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短いことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の暖機動作プログラム作成方法を実行する暖機動作プログラム作成装置の第１実施形態を備えるロボットシステムの全体構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。

【図3】図３は、図２に示す暖機動作プログラム作成装置のブロック図である。

【図4】図４は、暖機動作において、作業動作と同じ動作を行った場合のロボットアームの速度および温度の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。

【図5】図５は、暖機動作において、暖機動作プログラムを用いた場合のロボットアームの速度および温度の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。

【図6】図６は、暖機動作プログラムの作成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】

【0010】

以下、本発明の暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の暖機動作プログラム作成方法を実行する暖機動作プログラム作成装置の第１実施形態を備えるロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図２に示す暖機動作プログラム作成装置のブロック図である。図４は、暖機動作において、作業動作と同じ動作を行った場合のロボットアームの速度および温度の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。図５は、暖機動作において、暖機動作プログラムを用いた場合のロボットアームの速度および温度の経時的な変化の一例を示すタイムチャートである。図６は、暖機動作プログラムの作成の一例を示すフローチャートである。

【0012】

なお、以下では、説明の便宜上、ロボットアームについては、図１中の基台１１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター２０側を「先端」とも言う。

【0013】

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１の各部の作動を制御する制御装置３と、本発明の暖機動作プログラム作成装置４と、を備える。

【0014】

まず、ロボット１について説明する。
図１に示すロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、基台１１と、ロボットアーム１０と、を有する。また、ロボットアーム１０の先端部にエンドエフェクター２０を装着することができる。なお、エンドエフェクター２０は、ロボット１の構成要件であってもよく、ロボット１とは別部材、すなわち、ロボット１の構成要件でなくてもよい。

【0015】

なお、ロボット１は、図示の構成に限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。また、ロボット１は、水平多関節ロボットであってもよい。

【0016】

基台１１は、ロボットアーム１０をその基端側において、駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット１は、基台１１が中継ケーブルを介して制御装置３と電気的に接続されている。なお、ロボット１と制御装置３との接続は、図１に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよい。また、インターネット等のネットワークを介して接続されていてもよい。

【0017】

本実施形態では、ロボットアーム１０は、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７とを有し、これらのアームが基台１１側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム１０が有するアームの数は、６つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。

【0018】

基台１１と第１アーム１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直軸方向に延びる第１回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。このように、第１回動軸は、基台１１が固定される床の床面の法線と一致しており、ロボットアーム１０の全体が第１回動軸の軸回りに正方向・逆方向のいずれへも回転することができる。

【0019】

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向に延びる第２回動軸を回動中心として回動可能となっている。

【0020】

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対し水平方向に延びる第３回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。

【0021】

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。

【0022】

第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１６は、第４アーム１５に対して第５回動軸を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。

【0023】

第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１７は、第５アーム１６に対して第６回動軸を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。

【0024】

また、第６アーム１７は、ロボットアーム１０の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第６アーム１７は、ロボットアーム１０の駆動により、エンドエフェクター２０ごと変位することができる。

【0025】

図１に示すエンドエフェクター２０は、ワークまたは工具を把持することができる把持部を有する構成である。第６アーム１７にエンドエフェクター２０を装着した状態では、エンドエフェクター２０の先端部は、制御点ＴＣＰとなる。

【0026】

ロボット１は、駆動部としてのモーターＭ１、モーターＭ２、モーターＭ３、モーターＭ４、モーターＭ５およびモーターＭ６と、エンコーダーＥ１、エンコーダーＥ２、エンコーダーＥ３、エンコーダーＥ４、エンコーダーＥ５およびエンコーダーＥ６とを備える。モーターＭ１は、関節１７１に内蔵され、基台１１に対し第１アーム１２を前記第１回動軸回りに回転させる。モーターＭ２は、関節１７２に内蔵され、第１アーム１２と第２アーム１３とを前記第２回動軸回りに相対的に回転させる。モーターＭ３は、関節１７３に内蔵され、第２アーム１３と第３アーム１４とを前記第３回動軸回りに相対的に回転させる。モーターＭ４は、関節１７４に内蔵され、第３アーム１４と第４アーム１５とを前記第４回動軸回りに相対的に回転させる。モーターＭ５は、関節１７５に内蔵され、第４アーム１５と第５アーム１６とを前記第５回動軸回りに相対的に回転させる。モーターＭ６は、関節１７６に内蔵され、第５アーム１６と第６アーム１７とを前記第６回動軸回りに相対的に回転させる。

【0027】

また、エンコーダーＥ１は、関節１７１に内蔵され、モーターＭ１の位置を検出する。エンコーダーＥ２は、関節１７２に内蔵され、モーターＭ２の位置を検出する。エンコーダーＥ３は、関節１７３に内蔵され、モーターＭ３の位置を検出する。エンコーダーＥ４は、関節１７４に内蔵され、モーターＭ４の位置を検出する。エンコーダーＥ５は、第５アーム１６に内蔵され、モーターＭ５の位置を検出する。エンコーダーＥ６は、第６アーム１７に内蔵され、モーターＭ６の位置を検出する。なお、ここで言う「位置を検出」とは、モーターの回転角すなわち正逆を含む回転量および角速度を検出することを言い、当該検出された情報を「位置情報」と言う。

【0028】

図２に示すように、モータードライバーＤ１～モータードライバーＤ６は、それぞれ、対応するモーターＭ１～モーターＭ６に接続され、これら各モーターの駆動を制御する。モータードライバーＤ１～モータードライバーＤ６は、それぞれ、関節１７１、関節１７２、関節１７３、関節１７４、第５アーム１６および第６アーム１７に内蔵されている。

【0029】

エンコーダーＥ１～エンコーダーＥ６、モーターＭ１～モーターＭ６およびモータードライバーＤ１～モータードライバーＤ６は、それぞれ、制御装置３と電気的に接続されている。エンコーダーＥ１～エンコーダーＥ６で検出されたモーターＭ１～モーターＭ６の位置情報、すなわち、回転量は、制御装置３に電気信号として送信される。そして、この位置情報に基づいて、制御装置３は、図２に示すモータードライバーＤ１～モータードライバーＤ６に制御信号を出力し、モーターＭ１～モーターＭ６を駆動させる。すなわち、ロボットアーム１０を制御するということは、モーターＭ１～モーターＭ６の駆動を制御して、ロボットアーム１０に属する第１アーム１２～第６アーム１７の作動を制御することである。

【0030】

ロボットアーム１０の先端部には、エンドエフェクター２０を着脱可能に装着することができる。本実施形態では、エンドエフェクター２０は、互いに接近離間可能な一対の爪部を有し、各爪部によりワークまたは工具を把持、解除するハンドで構成される。このエンドエフェクター２０に装着された力検出器は、両爪部でワークを把持した際の把持力の反力の大きさや向きを検出することができる。

【0031】

なお、エンドエフェクター２０としては、図示の構成に限定されず、例えば吸着部を有し、該吸着部の吸着によりワークまたは工具を把持する構成のものであってもよい。また、エンドエフェクター２０としては、例えば、研磨機、研削機、切削機、スプレーガン、レーザー光照射器、ドライバー、レンチ等の工具であってもよい。

【0032】

次に、制御装置３および暖機動作プログラム作成装置４について説明する。
図１に示すように、制御装置３は、本実施形態では、ロボット１と離れた位置に設置されている。ただし、この構成に限定されず、制御装置３は、基台１１に内蔵されていてもよい。また、制御装置３は、ロボット１の駆動を制御する機能を有し、前述したロボット１の各部と電気的に接続されている。制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２と、通信部３３と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。

【0033】

制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、記憶部３２に記憶されている動作プログラム等の各種プログラムを読み出し、実行する。制御部３１で生成された信号は、通信部３３を介してロボット１の各部に送信され、ロボット１の各部からの信号は、通信部３３を介して制御部３１で受信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を所定の条件で実行することができる。

【0034】

記憶部３２は、制御部３１で実行される各種プログラム等を保存する。記憶部３２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等を有する構成のものが挙げられる。

【0035】

通信部３３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置３との間で信号の送受信を行う。この場合、図示しないサーバーを介して通信を行ってもよく、また、インターネット等のネットワークを介して通信を行ってもよい。

【0036】

図１、図２および図３に示すように、暖機動作プログラム作成装置４は、作業（作業動作）の開始前にロボットアーム１０の暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成する装置である。

【0037】

本明細書において、作業動作とは、ロボットアーム１０を所望の動作経路で駆動して、ロボットアーム１０の先端部のエンドエフェクター２０によりワークの製造、加工、塗装、組み立て等の各種作業を行う動作を言う。

【0038】

また、暖機動作とは、作業動作の開始前に行われる動作であって、ロボットアーム１０を所望の動作経路で駆動してロボットアーム１０の各部の温度を所定温度まで上昇させる動作を言う。ロボットアーム１０の駆動は、モーターＭ１～Ｍ６の駆動によりなされるが、その際、モーターＭ１～Ｍ６が発熱し、ロボットアーム１０の各部が昇温する。

【0039】

作業動作プログラムは、作業動作を実行するためのプログラムであり、暖機動作プログラブは、暖機動作を実行するためのプログラムである。

【0040】

暖機動作プログラム作成装置４は、表示部であるディスプレイ４０と、入力操作部４４と、を有し、本実施形態では、ノート型パソコンで構成される。

【0041】

なお、暖機動作プログラム作成装置４は、ロボットアーム１０に対して作業動作プログラムの教示を行う教示装置を兼ねていてもよい。

【0042】

入力操作部４４は、キーボードおよび図示しないマウスで構成され、ユーザーまたは作業者（以下単に「ユーザー」と言う。）がこれらを適宜操作することによって、各種情報の入力操作が行われる。ディスプレイ４０は、例えば、液晶、有機ＥＬ等により構成され、各種表示画面をカラーまたはモノクロで表示することができる。なお、暖機動作プログラム作成装置４は、ノート型パソコンに限らず、デスクトップ型パソコン、タブレット型端末でもよい。なお、入力操作部４４で入力した情報を取り込む端子が、取得部４７を構成する。取得部４７が取得する情報としては、作業動作を実行するための作業動作プログラムや、ロボット１の環境温度に関する情報等が挙げられる。このように、取得部４７は、作業動作プログラム取得部とも言える。

【0043】

作業動作プログラムには、ロボットアーム１０に設定される制御点ＴＣＰの位置および姿勢に関する情報や、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度および待機時間に関する情報が含まれる。制御点ＴＣＰの位置および姿勢に関する情報は、各関節１７１～１７６の経時的な回転位置に関する情報のことである。ロボットアーム１０の速度に関する情報は、各関節１７１～１７６の回転速度、各関節１７１～１７６の加速度のことを言う。

【0044】

シミュレーション実行部４１は、ＣＰＵやＧＰＵ等の少なくとも１つのプロセッサーで構成され、記憶部４５に記憶されている、ロボットアーム１０の駆動による発熱シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行う。シミュレーション実行部４１が発熱シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行うことにより、所定の動作条件で動作させた場合のロボットアーム１０の経時的な温度推移に関する情報を取得することができる。この情報の一例としては、図５に示すようなタイムチャートが挙げられる。

【0045】

作成部４２は、ＣＰＵやＧＰＵ等の少なくとも１つのプロセッサーで構成される演算部であり、記憶部４５に記憶されているプログラムを読み出し、実行する。すなわち、後述するように、作業動作プログラムのロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度および待機時間のうちの少なくとも１つを変更して、暖機動作プログラムを作成する。このように、作成部４２は、暖機動作プログラム取得部とも言える。

【0046】

表示制御部４３は、ディスプレイ４０の作動を制御する機能を有する。表示制御部４３は、ＣＰＵやＧＰＵ等の少なくとも１つのプロセッサーで構成され、記憶部４５に記憶されているプログラムを読み出し、実行する。これにより、ディスプレイ４０に表示される表示情報を指定することができる。この表示情報としては、例えば、シミュレーション実行部４１が実行したシミュレーションの結果や、算出した暖機動作に要する時間および暖機動作のサイクル数ｎ等が挙げられる。

【0047】

記憶部４５としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等を有する構成のものが挙げられる。また、記憶部４５には、取得部４７が取得した情報、特に作業動作プログラムや、作成部４２が作成した暖機動作プログラムが記憶される。

【0048】

通信部４６は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置３との間で信号の送受信を行う。この場合、図示しないサーバーを介して通信を行ってもよく、また、インターネット等のネットワークを介して通信を行ってもよい。通信部４６は、記憶部４５に記憶された動作プログラムに関する情報等を制御装置３に送信する。また、通信部４６は、記憶部３２に記憶された情報を受信し、記憶部４５に当該情報を記憶することもできる。

【0049】

ここで、ロボットアーム１０は、モーターＭ１～モーターＭ６の作動に伴う発熱により、温度が上昇する。このため、ロボットアーム１０の熱膨張により若干ではあるが寸法変化が生じることがある。この寸法変化が作業動作中に起こると、その影響で作業精度が低下するおそれがある。このようなことから、作業動作を行うのに先立って、ロボットアーム１０に暖機動作を行わせロボットアーム１０の温度を所定温度に上げておく。本実施形態においては、「所定温度」を飽和温度に設定する。飽和温度は、暖機目標温度であり、これ以上温度が上がっても、ロボットアーム１０の熱膨張による寸法変化が許容できる程度の温度、または、温度上昇がある程度収束し、安定する温度のことを言う。一般的には、飽和温度は、５５℃以上であり、７５℃程度とされる。暖機動作の目的は、作業前にロボットアーム１０を飽和温度以上で安定させることである。なお、「所定温度」は飽和温度とは異なる温度に設定してもよい。

【0050】

ロボットアーム１０が暖機動作を行うことにより、作業前にロボットアーム１０の温度を飽和温度で安定させ、作業動作中におけるロボットアーム１０の寸法変化による影響を軽減し、作業の精度を高めることができる。暖機動作は、作業動作に先立って行われるため、作業の迅速な開始のために、暖機動作に要する時間はできるだけ短いことが好ましい。しかしながら、従来では、暖機動作について十分な検討がなされておらず、暖機動作に過剰に時間がかかってしまい、作業動作の開始が遅延するという問題があった。

【0051】

例えば、図４に示すように、暖機動作として、その後に行う作業動作と同じ動作を行った場合、ロボットアーム１０が飽和温度で安定するまでに時間Ｔｘを要する。なお、ロボットアーム１０が飽和温度で安定するとは、作業動作の１サイクル終了時のロボットアーム１０の温度が飽和温度以上となっている状態のことを言う。図４は、例えば、開始位置でワークを把持し、開始位置から目標位置までワークを搬送し、リリースして待機し、再度開始位置に戻るという動作を作業動作の１サイクルとし、これを繰り返す作業を行った場合の速度および温度のタイムチャートである。このように、暖機動作として作業動作と同じプログラムを用いた場合、暖機動作の完了に時間Ｔｘを要してしまう。

【0052】

これに対し、本発明では、暖機動作を行うための暖機動作プログラムを、以下のような方法で作成し、実行することにより、暖機動作に要する時間を短縮することができ、上記従来の問題を解決することができる。

【0053】

まず、ユーザーは、入力操作部４４を操作して、実際に行う作業動作の作業動作プログラムおよび環境温度を含む情報を入力する。取得部４７は、これらの情報を取得し、取り込む。

【0054】

例えば、前述したように、作業動作が、開始位置と目標位置との間でワークの搬送を複数サイクル繰り返す作業である場合、作業動作プログラムは、作業動作１サイクル分の情報であり、開始位置の位置情報、開始位置におけるロボットアーム１０の姿勢の情報、目標位置の位置情報、目標位置におけるロボットアーム１０の姿勢の情報、目標位置での待機時間、移動中のロボットアーム１０の速度、加速度、姿勢の情報を含む。

【0055】

環境温度に関する情報は、例えば、ロボット１またはロボットアーム１０が設置される室内の温度である。この情報は、ユーザーが温度計を見て入力してもよく、暖機動作プログラム作成装置が室内の所定箇所に設置された温度センサーから直接取得する構成であってもよい。

【0056】

取得部４７が取得した作業動作プログラムに基づいて、シミュレーション実行部４１が発熱シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行う。このシミュレーションにおいては、作業動作１サイクル分のロボットアーム１０の発熱量に関する情報、具体的には、飽和温度、飽和温度に到達するまでの時間、サイクル数を求める。なお、飽和温度に関しては、予めユーザーが設定してもよい。

【0057】

また、「ロボットアーム１０の温度」は、第１アーム１２～第６アーム１７までのうち、の少なくとも１つ、例えば、最も長いアームの温度として設定してもよく、全てのアームの平均温度として設定してもよく、全てのアームのうちの最も温度が低い部分の温度として設定してもよい。さらには、関節１７１～１７６のうちの少なくとも１つの温度として設定してもよい。

【0058】

作成部４２は、暖機動作プログラムの暖機動作を行うことによってのロボットアーム１０が飽和温度で安定するまでに要する時間Ｔｙが、暖機動作として作業動作と同じ動作を行った際のロボットアーム１０が飽和温度で安定するまでに要する時間Ｔｘよりも短くなるよう、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度および待機時間の少なくとも１つを変更する。例えば、作成部４２は、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度および待機時間の少なくとも１つを変数とし、ロボットアーム１０の温度が飽和温度で安定するまでの時間を目的関数とし、ロボットアーム１０の駆動が許容速度、許容加速度、許容トルク以下であることを制約条件として、目的関数を最小化するよう適正化を実行する。また、作業動作１サイクルに要する時間をｔ１、暖機動作１サイクルに要する時間をｔ２としたとき、ｔ１＞ｔ２を満足するよう、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度、待機時間のうちの少なくとも１つを変更すなわち適正化してもよい。好ましくは、０．８５ｔ１＞ｔ２≧０．０１ｔ１を満足し、より好ましくは、０．６ｔ１＞ｔ２≧０．０２ｔ１を満足することである。図５に示す例では、ロボットアーム１０の速度を上昇させ、ロボットアーム１０の加速度を上昇させ、待機時間を短縮させている。なお、適正化の手法としては、特に限定されず、例えば、動的計画法、ミニマックス法、遺伝的アルゴリズム等の手法が挙げられる。

【0059】

そして、シミュレーション実行部４１が、上記シミュレーションを行い、何サイクルで飽和温度に達するかを算出する。すなわち、飽和温度に到達するのに必要な暖機動作のサイクル数ｎを算出する。そして、暖機動作プログラムにおいて実行する暖機動作のサイクル数をｎ（ｎは自然数）に設定する。図５に示す例では、暖機動作１サイクルでロボットアーム１０の温度が飽和温度に達する。

【0060】

また、暖機動作プログラムの暖機動作を終えて作業動作を行った際、作業動作の１サイクル回でロボットアーム１０が飽和温度に達する場合には、暖機動作プログラムにおいて実行する暖機動作のサイクル数をｎ－１に設定してもよい。

【0061】

サイクル数をｎ－１に設定すると、暖機動作の終了時にはロボットアーム１０の温度が飽和温度付近の温度に達し、次に行う作業動作によって飽和温度に達する。よって、飽和温度に達するまで暖機動作を行う場合に比べて、より迅速に作業動作に移行することができる。

【0062】

また、暖機動作プログラムにおいて実行する暖機動作のサイクル数をｎ＋１に設定してもよい。サイクル数をｎ＋１に設定すると、シミュレーションと実際のロボット１の周辺環境が異なるような場合でも、より確実に飽和温度に達した状態で作業を行うことができる。

【0063】

また、作成部４２は、作業動作プログラムの情報において、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度、待機時間のうち、適正化したものを書き換えて暖機動作プログラムを作成し、記憶部４５に記憶する。すなわち、暖機動作プログラムは、開始位置の位置情報、開始位置におけるロボットアーム１０の姿勢の情報、目標位置の位置情報、目標位置におけるロボットアーム１０の姿勢の情報、移動中のロボットアーム１０の姿勢が、作業動作プログラムと同じで、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度、待機時間のうち、適正化した項目およびサイクル数が作業動作プログラムとは異なる。この時、作業動作プログラムで動作させたロボットアーム１０の動作経路と、暖機動作プログラムで動作させたロボットアーム１０の動作経路は同じである。

【0064】

また、ｎサイクル回の暖機動作を実行し終わったときに、ロボットアーム１０の温度が飽和温度にならない場合、すなわち、ｎサイクル回の暖機動作の途中で飽和温度に到達する場合には、ｎサイクル回の暖機動作を実行し終わったときに、飽和温度となるよう達するよう、作業動作プログラムの情報において、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度、待機時間を算出し直してもよい。これにより、ロボットアーム１０の速度や加速度を上げすぎることなく暖機動作を行うことができるため、ロボットアーム１０への負荷トルクを減らすことができる。

【0065】

このような暖機動作プログラムを実行することにより、図５に示すように、時間Ｔｘよりも短い時間Ｔｙでロボットアーム１０の温度を飽和温度まで上昇させることができる。すなわち、暖機動作１サイクルでの発熱量を作業動作１サイクルでの発熱量よりも多くして、暖機動作に要する時間を従来よりも短くすることができる。また、ロボットアーム１０を作業動作と同じ動作経路で駆動して暖機動作を行うため、作業動作時と暖機動作時とで、ロボットアーム１０の温度分布を可及的に同じにすることができる。よって、暖機動作をより適正に行うことができる。また、事前に行われる暖機動作において、ロボットアーム１０が他の構造体と干渉しないことを予め確認することができ、その後の作業動作をより安全かつ確実に実行することができる。

【0066】

作業動作では、ロボットアーム１０がワークまたはツールを把持しているため、その分慣性力が増大し、ロボットアーム１０の速度、加速度を増大するのには限界がある。また、待機時間も十分に確保する必要がある。これに対し、暖機動作では、ワークまたはツールを把持しないロボットアーム１０で行うことができるため、ワークまたはツールの質量分の慣性力が軽減される。このため、ロボットアーム１０の速度、加速度を十分に増大させることができる。また、暖機動作では、待機時間を十分に確保する必要がないため、待機時間を短縮または削除することができる。

【0067】

以上述べたように、暖機動作プログラム作成装置４は、作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアーム１０を有するロボット１が、作業の開始前にロボットアーム１０の暖機動作を行うための暖機動作プログラムを作成するものである。また、暖機動作プログラム作成装置４は、作業動作プログラムを取得する取得部４７と、ロボットアーム１０が、取得部４７が取得した作業動作プログラムにおけるロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度およびロボットアーム１０の待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、暖機動作プログラムを作成する作成部４２と、を有する。また、作成部４２によって作成される暖機動作プログラムにおいて、ロボットアーム１０の暖機動作は、取得部４７が取得した作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、ロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間は、暖機動作として作業動作と同じ動作を行った際に暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短い。このような暖機動作プログラムを実行することにより、適正かつ迅速に暖機動作を行うことができる。よって、迅速に作業動作を開始することができる。

【0068】

また、ロボットアーム１０の速度および加速度に関しては、速く設定するのに限界がある。これに対し、待機時間に関しては、速度および加速度程の制約が無いため、短縮するのが容易であり、可及的に０に近づけることもできる。特に、待機時間に関しては、長ければ長い程、待機中の放熱によりロボットアーム１０の温度が低下するため、暖機動作サイクル数が増え、暖機動作に要する時間への悪影響が比較的大きい。このようなことから、ロボットアーム１０の待機時間の短縮または削除を優先的に行うことが好ましい。すなわち、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度およびロボットアーム１０の待機時間の各項目の変更を検討するに際し、これらの項目に重み付けをする場合、ロボットアーム１０の待機時間の短縮または削除を他の項目よりも優先するのが好ましい。

【0069】

また、表示制御部４３は、作成部４２が算出した暖機動作に要する時間、すなわち、暖機動作の実行により、ロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間、を表示するようディスプレイ４０の作動を制御する。これにより、ユーザーは、暖機時間に要する時間を把握することができ、いつ作業動作を開始することができるかを把握することができる。暖機動作に要する時間のディスプレイ４０への表示形態は、特に限定されず、例えば、数字、図形、グラフ等が挙げられる。

【0070】

また、表示制御部４３は、作成部４２が算出した暖機動作のサイクル数ｎを表示するようディスプレイ４０の作動を制御する。これにより、ユーザーは、暖機時間のサイクル数ｎを把握することができ、暖機動作中に、いつ作業動作を開始することができるかを把握しやすくなる。

【0071】

なお、暖機動作に要する時間および暖機動作のサイクル数ｎのうち、いずれか一方がディスプレイ４０に表示される構成であってもよく、双方が表示される構成であってもよく、双方共表示しない構成であってもよい。

【0072】

このように、暖機動作プログラム作成装置４は、暖機動作プログラムの暖機動作により、ロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間および暖機動作のサイクル数ｎのうちの少なくとも１つを表示する表示部であるディスプレイ４０を備える。これにより、ユーザーは、これらのうちの１つまたは２つの情報を把握することができ、作業動作の開始時期の把握に役立てることができる。

【0073】

次に、図６に示すフローチャートを参照しつつ、暖機動作プログラム作成装置４を用いた暖機動作プログラムの作成方法の一例について説明する。

【0074】

まず、ステップＳ１０１において、取得部４７より作業動作プログラムを取得し、ステップＳ１０２において、取得部４７より環境温度の情報を取得する。ステップＳ１０１が、作業動作プログラムを取得する第１ステップである。

【0075】

取得された作業動作プログラムおよび環境温度の情報は、一旦記憶部４５に記憶される。

【0076】

次いで、ステップＳ１０３において、発熱シミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行う。このシミュレーションにおいては、作業動作１サイクル分のロボットアーム１０の発熱量に関する情報、具体的には、飽和温度、飽和温度に到達するまでの時間、サイクル数を求める。

【0077】

次いで、ステップＳ１０４において、シミュレーション結果をディスプレイ４０に表示する。すなわち、ステップＳ１０３で求めた情報を表示する。

【0078】

そして、ユーザーは、ディスプレイ４０に表示された情報に基づいて、暖機動作プログラムの作成が必要か否かを判断し、その判断結果を、入力操作部４４を用いて入力する。

【0079】

ステップＳ１０５では、暖機動作プログラムを作成するか否かを判断する。暖機動作プログラムを作成しないと判断された場合、終了する。暖機動作プログラムを作成すると判断された場合、ステップＳ１０６へ進む。

【0080】

本ステップＳ１０５における判断は、ユーザーが入力操作部４４を用いて入力した情報に基づいてなされる。例えば、環境温度が飽和温度以上である場合、暖機動作プログラムを作成しないと判断される。

【0081】

ステップＳ１０６では、適正化計算を行う。すなわち、暖機動作として、作業動作と同じ動作によりロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間をｔｘ、暖機動作によりロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間をｔｙとしたとき、ｔｘ＞ｔｙを満足するよう、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度、待機時間の変更すなわち適正化を行う。この際、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度および待機時間の各項目の適正化には、重み付けがなされていてもよく、特に、待機時間の適正化を優先的に行うようにすることができる。

【0082】

ステップＳ１０７では、取得されている作業動作プログラムに対し、ステップＳ１０６で適正化を行った情報を書き換えて暖機動作プログラムを作成し、記憶部４５に記憶する。

【0083】

このようなステップＳ１０３、ステップＳ１０６およびステップＳ１０７が、暖機動作プログラムを作成する第２ステップである。

【0084】

次いで、ステップＳ１０８では、暖機動作プログラムに関する情報を表示する。特に、算出した暖機動作に要する時間および暖機動作のサイクル数ｎのうちの少なくとも１つの情報、好ましくは両方を表示する。

【0085】

以上述べたように、本発明の暖機動作プログラム作成方法は、作業動作プログラムに基づいて所定の作業を行うロボットアーム１０を有するロボット１が、作業の開始前に前記ロボットアームの暖機動作を行う暖機動作プログラムを作成するための方法であって、作業動作プログラムを取得する第１ステップと、第１ステップで取得した作業動作プログラムにおけるロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度およびロボットアーム１０の待機時間のうちの少なくとも１つを変更することで、暖機動作プログラムを作成する第２ステップと、を有し、第２ステップで作成される暖機動作プログラムにおいて、ロボットアーム１０の暖機動作は、第１ステップで取得した作業動作プログラムでの作業動作と同じ動作経路であり、ロボットアーム１０が暖機目標温度で安定するのに要する時間は、暖機動作として作業動作と同じ動作を行った際に暖機目標温度で安定するのに要する時間よりも短い。このような暖機動作プログラムを実行することにより、適正かつ迅速に暖機動作を行うことができる。よって、迅速に作業動作を開始することができる。

【0086】

また、第２ステップでは、暖機目標温度、すなわち飽和温度に到達するのに必要な暖機動作のサイクル数ｎ（ｎは自然数）を算出する。これにより、暖機動作にかかる時間を算出することができる。

【0087】

また、第２ステップでは、暖機動作の後に行う作業動作の１サイクル回で暖機目標温度に到達する場合、暖機動作プログラムで実行される暖機動作のサイクル数をｎ－１（ｎは２以上の自然数）とする。これにより、暖機動作を終えて作業動作を行った際、作業動作の１サイクル目で飽和温度に達する。よって、飽和温度に達するまで暖機動作を行う場合に比べて、より迅速に作業動作に移行することができる。

【0088】

また、第２ステップに先立って、暖機動作の開始前のロボットアーム１０の環境温度を取得し、第２ステップでは、環境温度の情報を利用して、暖機動作プログラムを作成する。これにより、例えば、環境温度が比較的高い場合には、ロボットアーム１０に負担をかけないようにロボットアーム１０の速度および加速度の上昇度合いを比較的低くしたり、環境温度が比較的低い場合には、ロボットアーム１０の速度および加速度の上昇度合いを比較的高くしたりすることができる。すなわち、環境温度を考慮した適正化を行うことができる。

【0089】

また、第２ステップでは、ロボットアーム１０の速度、ロボットアーム１０の加速度およびロボットアームの待機時間のうち、前記ロボットアームの待機時間の短縮または削除を優先的に行う。これにより、より直接的かつ効果的に暖機動作を行うことができる。また、暖機動作に要する時間を容易かつ十分に短縮することができる。

【0090】

以上、本発明の暖機動作プログラム作成方法および暖機動作プログラム作成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、暖機動作プログラム作成方法には、任意の工程が付加されていてもよい。また、暖機動作プログラム作成装置の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構造物と置換することができる。また、任意の構造体が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0091】

１…ロボット、３…制御装置、４…暖機動作プログラム作成装置、１０…ロボットアーム、１１…基台、１２…第１アーム、１３…第２アーム、１４…第３アーム、１５…第４アーム、１６…第５アーム、１７…第６アーム、２０…エンドエフェクター、３１…制御部、３２…記憶部、３３…通信部、４０…ディスプレイ、４１…シミュレーション実行部、４２…作成部、４３…表示制御部、４４…入力操作部、４５…記憶部、４６…通信部、４７…取得部、１００…ロボットシステム、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、Ｄ１…モータードライバー、Ｄ２…モータードライバー、Ｄ３…モータードライバー、Ｄ４…モータードライバー、Ｄ５…モータードライバー、Ｄ６…モータードライバー、Ｅ１…エンコーダー、Ｅ２…エンコーダー、Ｅ３…エンコーダー、Ｅ４…エンコーダー、Ｅ５…エンコーダー、Ｅ６…エンコーダー、Ｍ１…モーター、Ｍ２…モーター、Ｍ３…モーター、Ｍ４…モーター、Ｍ５…モーター、Ｍ６…モーター、ＴＣＰ…制御点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】