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(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】P2024024201
(43)【公開日】2024-02-22
(54)【発明の名称】ロボット制御方法およびロボットシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 13/00 20060101AFI20240215BHJP
【ＦＩ】
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022126863
(22)【出願日】2022-08-09
(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】小林 匠
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS12
3C707BS12
3C707BS26
3C707DS01
3C707ES01
3C707HS27
3C707JS03
3C707KS34
3C707KT01
3C707KT05
3C707KV01
3C707KW03
3C707KX07
3C707LS15
3C707MT13
(57)【要約】
【課題】効率的にロボットを動作させることができるロボット制御方法およびロボットシステムを提供すること。
【解決手段】第１姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ１と、第２姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、算出した第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、第２ステップにおいて、第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、回転角度θ１と、第２関節を第２基準位置に対する回転角度θＡから第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、第２姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出する第３ステップと、第１角度の絶対値と第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、を有することを特徴とするロボット制御方法。
【選択図】図１１
【解決手段】第１姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ１と、第２姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、算出した第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、第２ステップにおいて、第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、回転角度θ１と、第２関節を第２基準位置に対する回転角度θＡから第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、第２姿勢での第１関節の第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出する第３ステップと、第１角度の絶対値と第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、を有することを特徴とするロボット制御方法。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基準位置を基準として、第１軸を中心に回転する第１関節および第２基準位置を基準として、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する第２関節を有するロボットアームを備えるロボットの作動を制御する制御方法であって、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を有することを特徴とするロボット制御方法。
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を有することを特徴とするロボット制御方法。
【請求項2】
前記ロボットアームは、６つの関節を有し、
前記第１関節は、基端側から４つ目の関節であり、前記第２関節は、基端側から５つ目の関節である請求項１に記載のロボット制御方法。
前記第１関節は、基端側から４つ目の関節であり、前記第２関節は、基端側から５つ目の関節である請求項１に記載のロボット制御方法。
【請求項3】
第１基準位置を基準として、第１軸を中心に回転する第１関節および第２基準位置を基準として、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する第２関節を有するロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する制御部と、を有するロボットシステムであって、
前記制御部は、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を実行することを特徴とするロボットシステム。
前記ロボットアームを制御する制御部と、を有するロボットシステムであって、
前記制御部は、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を実行することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボット制御方法およびロボットシステムに関する。
【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では、ロボットアームに設定された制御点の始点および終点の座標を指定することにより、作業が行われる。また、始点および終点の間でロボットアームの姿勢を円滑に無理なく変化させることが求められる。
【0004】
例えば特許文献１に記載されているロボットでは、ロボットアームが有する各関節の可動範囲を１８０°以上とすることにより、ロボットアームの姿勢の自由度を高め、円滑な姿勢の変化を実現している。特許文献１に記載されているロボットでは、各関節の可動範囲が比較的広いため、各関節の回転軸の軸方向から見て時計回りおよび反時計回りのいずれの方向に回転させた場合であっても、ロボットアームは、同じ姿勢を取ることができる。このため、円滑、迅速で効率的な作業を行うためには、各関節をどちらの方向に回転させると経時的な姿勢の変化量が少なくなるか、ということを考慮して動作を行わせる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３－１５８８７６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においては、上述の点に関して十分な検討がなされておらず、効率的な動作がなされない場合がある等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の適用例にかかるロボット制御方法は、第１基準位置を基準として、第１軸を中心に回転する第１関節および第２基準位置を基準として、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する第２関節を有するロボットアームを備えるロボットの作動を制御する制御方法であって、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を有することを特徴とする。
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を有することを特徴とする。
【0008】
本発明の適用例にかかるロボットシステムは、第１基準位置を基準として、第１軸を中心に回転する第１関節および第２基準位置を基準として、前記第１軸と直交する第２軸を中心に回転する第２関節を有するロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する制御部と、を有するロボットシステムであって、
前記制御部は、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を実行することを特徴とする。
前記ロボットアームを制御する制御部と、を有するロボットシステムであって、
前記制御部は、
前記ロボットアームを第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、
前記第１姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ１と、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ２と、の差である第１角度を算出する第１ステップと、
算出した前記第１角度が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて、前記第１角度が前記所定の値よりも大きいと判断した場合、前記回転角度θ１と、前記第２関節を前記第２基準位置に対する回転角度θＡから前記第２基準位置に対する回転角度θＢに変更したときの、前記第２姿勢での前記第１関節の前記第１基準位置に対する回転角度θ３と、の差である第２角度を算出し、
前記回転角度θＡは、前記第１ステップにおいて前記回転角度θ２を求めた際の前記第２関節の回転角度であり、前記回転角度θＢは、前記第２基準位置から前記回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、前記第２基準位置と前記回転角度θＡとの差の絶対値だけ、前記第２基準位置から回転させた回転角度である第３ステップと、
前記第１角度の絶対値と前記第２角度の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、
前記第４ステップで設定した角度を用いて前記ロボットアームを駆動し、前記第２姿勢に変更する第５ステップと、を実行することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明のロボット制御方法およびロボットシステム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、本発明のロボット制御方法を実行す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１に示すロボットアームの模式図である。図４～図７は、図１に示すロボットアームの先端部の模式図である。図８は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図９は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１０は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１１は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１２は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１３は、本発明のロボット制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
図１は、本発明のロボット制御方法を実行す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１に示すロボットアームの模式図である。図４～図７は、図１に示すロボットアームの先端部の模式図である。図８は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図９は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１０は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１１は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１２は、図１に示すロボットアームの関節の回転量および回転方向を説明するための図である。図１３は、本発明のロボット制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【0012】
【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、本発明のロボット制御方法を実行するロボット制御装置５と、を備える。ロボット制御装置５は、ロボット１の各部の作動を制御する制御装置３と、教示を行う教示装置４と、を備える。なお、ロボット制御装置５が実行する制御の各ステップは、制御装置３および教示装置４のいずれか一方が実行する構成であってもよく、双方が分担して実行する構成であってもよい。
【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。
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。
【0016】
基台１１は、ロボットアーム１０の基端を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、鉛直方向に延びる第１回転軸Ｏ１を回転中心とし、その第１回転軸Ｏ１回りに回転可能となっている。このように、第１回転軸Ｏ１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回転軸Ｏ１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回転軸Ｏ２を回転中心として回転可能となっている。
【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回転軸Ｏ３を回転中心として回転可能となっている。第３回転軸Ｏ３は、第２回転軸Ｏ２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回転軸Ｏ４を回転中心として回転可能となっている。第４回転軸Ｏ４は、第３回転軸Ｏ３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回転軸Ｏ５を回転中心として回転可能となっている。第５回転軸Ｏ５は、第４回転軸Ｏ４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回転軸Ｏ６を回転中心として回転可能となっている。第６回転軸Ｏ６は、第５回転軸Ｏ５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】
第４回転軸Ｏ４および第６回転軸Ｏ６は、ロボットアーム１０の姿勢にかかわらず、同一平面内に位置している。第１回転軸Ｏ１、第２回転軸Ｏ２、第３回転軸Ｏ３および第５回転軸Ｏ５が軸回りに各アームが回転したとしても、第４回転軸Ｏ４および第６回転軸Ｏ６は同一平面内に位置する。例えば、図３に示す状態では、第４回転軸Ｏ４および第６回転軸Ｏ６が位置している平面は、図３の紙面と平行な平面である。
【0026】
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。
【0027】
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を第１回転軸Ｏ１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とを第２回転軸Ｏ２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とを第３回転軸Ｏ３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とを第４回転軸Ｏ４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とを第５回転軸Ｏ５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とを第６回転軸Ｏ６回りに相対的に回転させる。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
ロボットアーム１０の先端部、すなわち第６アーム１７の先端には、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。
【0032】
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。
【0033】
次に、制御装置３および教示装置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。
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。
【0034】
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。なお、制御部３１は、後述する第５ステップを実行する部分である。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
図１、図２および図３に示すように、教示装置４は、教示を行う、すなわち、ロボット１が実行する動作プログラムを作成する装置である。具体的には、教示装置４は、ユーザーが指定した位置情報に基づいて動作プログラムを作成し、制御装置３に送信する。ユーザーは、位置情報として、例えば、作業開始位置および作業終了位置の所定座標系における座標を入力する。なお、ここで言う座標は、制御点ＴＣＰが位置する座標のことを言う。教示装置４は、上記位置情報に基づいて、作業開始位置、作業終了位置、および、これらの間でのロボットアーム１０の経時的な姿勢を算出し、動作プログラムを作成する。
【0038】
教示装置４は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、を有する。
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、記憶部４２に記憶されている動作プログラムや、動作プログラム生成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４１で生成された信号は、通信部４３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。制御部４１は、後述する第１ステップ～第４ステップを実行する部分である。なお、後述する第１ステップ～第４ステップの少なくとも１つを制御部３１が実行してもよい。
制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、記憶部４２に記憶されている動作プログラムや、動作プログラム生成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４１で生成された信号は、通信部４３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。制御部４１は、後述する第１ステップ～第４ステップを実行する部分である。なお、後述する第１ステップ～第４ステップの少なくとも１つを制御部３１が実行してもよい。
【0039】
記憶部４２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。
記憶部４２には、後述する第１基準位置Ｐ０１、第３基準位置Ｐ０３、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６の位置情報、各関節１７１～１７６の可動範囲、回転角度θ１、θ２、θ３、回転角度α１、α２、α３、α４、第１角度γ１、第２角度γ２、これらに基づき第１ステップ～第４ステップを経て作成される動作プログラム等が記憶される。なお、記憶部４２に記憶される情報の一部または全部は、記憶部３２に記憶されていてもよい。
記憶部４２には、後述する第１基準位置Ｐ０１、第３基準位置Ｐ０３、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６の位置情報、各関節１７１～１７６の可動範囲、回転角度θ１、θ２、θ３、回転角度α１、α２、α３、α４、第１角度γ１、第２角度γ２、これらに基づき第１ステップ～第４ステップを経て作成される動作プログラム等が記憶される。なお、記憶部４２に記憶される情報の一部または全部は、記憶部３２に記憶されていてもよい。
【0040】
通信部４３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４３は、記憶部４２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４３は、記憶部３２に記憶された情報を受信し、記憶部４２に当該情報を記憶することもできる。
【0041】
以上、ロボットシステム１００の構成について説明した。このようなロボットシステム１００が備えるロボットアーム１０は、各関節１７１～１７６の可動範囲、すなわち回転可能な角度範囲が比較的広く設定されている。
【0042】
関節１７１の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、４００°以上５００°以下である。すなわち、第１アーム１２は、基台１１に対して第１回転軸Ｏ１回りに上記角度回転可能である。
【0043】
関節１７２の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、１００°以上２００°以下である。すなわち、第２アーム１３は、第１アーム１２に対して第２回転軸Ｏ２回りに上記角度回転可能である。
【0044】
関節１７３の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、２００°以上３００°以下である。すなわち、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して第３回転軸Ｏ３回りに上記角度回転可能である。
【0045】
関節１７４の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、３５０°以上４５０°以下である。すなわち、第４アーム１５は、第３アーム１４に対して第４回転軸Ｏ４回りに上記角度回転可能である。
【0046】
関節１７５の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、２００°以上３００°以下である。すなわち、第５アーム１６は、第４アーム１５に対して第５回転軸Ｏ５回りに上記角度回転可能である。
【0047】
関節１７６の可動範囲は、特に限定されないが、例えば、６５０°以上７５０°以下である。すなわち、第６アーム１７は、第５アーム１６に対して第６回転軸Ｏ６回りに上記角度回転可能である。
【0048】
このように各関節１７１～１７６の可動範囲が広いと、各関節１７１～１７６を異なる方向に回転させても同じ姿勢をとり得る。例えば、図４に示す姿勢と、図７に示す姿勢とは、同じ姿勢である。図４および図７には、ロボットアーム１０の先端に設定される先端座標系における３軸であるＯｘ、ＯｙおよびＯｚを図示している。図４および図７ともに、これらの３軸は、同じ方向を向いているが、関節１７５に表記している『Ｅ』の文字は、左右反転した状態となっている。すなわち、図４に示す姿勢と、図７に示す姿勢とが、同じ姿勢であるとは、ロボットアーム１０の先端に設定される先端座標系の姿勢が同じであるということである。図４と図７とでは、同じ姿勢に至るまでに、所定の関節の回転方向および回転量が異なっており、その結果、関節１７５の向きが反転している。
【0049】
ロボットアーム１０は、例えば、図４に示す姿勢から、図５に示す姿勢および図６に示す姿勢を経て、図７に示す姿勢となる。図４に示す姿勢から関節１７４を１８０°回転させて図５に示す姿勢となる。次いで、図５に示す姿勢から関節１７５を反転させて図６に示す姿勢となる。次いで、図６に示す姿勢から関節１７６を－１８０°回転させて図７に示す姿勢となる。なお、「関節１７５を反転させる」とは、第２基準位置Ｐ０２から回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、第２基準位置Ｐ０２と回転角度θＡとの差の絶対値だけ、第２基準位置Ｐ０２から回転させることを言う。すなわち、「関節１７５を反転させる」とは、アーム１６を、第２基準位置Ｐ０２を介して対称な位置に移動させることを言う。なお、図示の構成では、第２基準位置Ｐ０２は、アーム１５の延長上に位置する位置のことを言う。
【0050】
ロボットアーム１０を所定の姿勢に変化させる際、各関節の回転方向および回転量の組み合わせは幾通りもあるが、その中から最適な組み合わせを選択することで、ロボットアーム１０の各部への負荷がより軽減され、効率的な動作を行う動作プログラムを作成し、実行することができる。これは、以下に説明する本実施形態のロボット制御方法により達成することができる。
【0051】
制御部４１は、制御点ＴＣＰが作業開始位置から作業終了位置へ移動するようユーザーから指定された場合、制御点ＴＣＰが作業開始位置に位置する第１姿勢から、制御点ＴＣＰが作業終了位置に位置する第２姿勢に変更するようロボットアーム１０を駆動する動作プログラムを生成する。すなわち、作業開始位置および作業終了位置の情報に基づいて、第１姿勢、第２姿勢およびその間の各関節１７１～１７６の経時的な回転量および回転速度を設定する。以下、各関節１７１～１７６のうち、第１関節として関節１７４、第２関節として関節１７５を例に挙げて説明する。
【0052】
関節１７４の回転軸である第４回転軸Ｏ４と、関節１７６の回転軸である第６回転軸Ｏ６とは、前述したように、同一平面内に位置しているため、制御点ＴＣＰを図４および図７に示す軸Ｏｘ回りに回転させる回転量は、関節１７４および関節１７６の回転量の合計となる。また、制御点ＴＣＰを軸Ｏｘ回りに時計回りに１９０°回転させるよりも制御点ＴＣＰを軸Ｏｘ回りに反時計回りに１７０°回転させる方が、トータルの回転量が少なくなる。すなわち、制御点ＴＣＰを同じ回転位置（回転角度）に設定するのに、後者を選択すると、前者を選択するのに比べトータルの回転量を少なくすることができる。なお、この際、アーム１６を、第２基準位置Ｐ０２を介して対称な位置に移動させる動作を行うが、この移動は、１８０°以下であり、比較的少ない移動量である。
【0053】
このような選択では、制御点ＴＣＰを軸Ｏｘ回りに回転させる回転量は、１８０°以下とすることができる。この回転量を同一平面内にある回転軸を持つ２つの関節１７４および関節１７６に分担させることにより、関節１７４および関節１７６のいずれかは、回転量を９０°以下にすることができる。
【0054】
図８～図１２は、それぞれ、関節の回転量を示す図であり、各図の円の１２時の位置を基準位置として、回転量、回転方向を示している。基準位置は、例えば、待機姿勢における回転位置のことであり、関節１７４における基準位置を第１基準位置Ｐ０１と言い、関節１７６における基準位置を第３基準位置Ｐ０３と言う。
【0055】
なお、図８～図１２中、回転方向が時計回りの回転角度が「＋」であり、回転方向が反時計回りの回転角度が「－」である。例えば、時計回りに８０°回転するということは、＋８０°回転するということであり、反時計回りに８０°回転するということは、－８０°回転するということである。
【0056】
以下、一例を挙げて説明する。
（ケース１）
図８に示すように、第１姿勢における関節１７４の回転位置（以下、「回転角度」とも言う）は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ１（°）回転した位置Ｐ１である。また、第２姿勢における関節１７４の回転位置は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ２（°）回転した位置Ｐ２である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に姿勢変更する際、関節１７４は、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって時計回りに角度Δθ１（°）回転する。図示の構成では、θ１＝＋１５０°であり、θ２＝＋２５０°であり、Δθ１は、Δθ１＝θ２－θ１＝＋１００°である。
（ケース１）
図８に示すように、第１姿勢における関節１７４の回転位置（以下、「回転角度」とも言う）は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ１（°）回転した位置Ｐ１である。また、第２姿勢における関節１７４の回転位置は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ２（°）回転した位置Ｐ２である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に姿勢変更する際、関節１７４は、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって時計回りに角度Δθ１（°）回転する。図示の構成では、θ１＝＋１５０°であり、θ２＝＋２５０°であり、Δθ１は、Δθ１＝θ２－θ１＝＋１００°である。
【0057】
なお、図示と異なり、θ１＝＋１５０°、θ２＝＋１００°であった場合には、Δθ１＝θ２－θ１＝－５０°となる。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に姿勢変更する際、関節１７４は、反時計回りに５０°回転する。
【0058】
また、図９に示すように、第１姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から時計回りにα１（°）回転した位置Ｐ３である。また、第２姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から時計回りにα２（°）回転した位置Ｐ４である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に姿勢変更する際、関節１７６は、位置Ｐ３から位置Ｐ４に向かって時計回りにΔα１（°）回転する。図示の構成では、α１＝＋４５°であり、α２＝＋１２５°であり、Δα１は、Δα１＝α２－α１＝＋８０°である。
【0059】
すなわち、ケース１では、第１姿勢から第２姿勢に変更するにあたって、関節１７４を＋１００°回転させ、関節１７６を＋８０°回転させる。
【0060】
制御部４１は、これらの情報を、Ｊ４フラグ情報、Ｊ６フラグ情報として設定し、記憶部４２に記憶する。この設定の際、制御部４１は、Ｊ１フラグ情報、ハンドフラグ情報、肘フラグ情報、手首フラグ情報等も設定し、記憶部４２に記憶する。Ｊ１フラグ情報は、関節１７１の回転量および回転方向を示す情報である。ハンドフラグ情報は、ロボットアーム１０の姿勢が右手系の姿勢であるのか、左手系の姿勢であるのかを示す情報である。肘フラグ情報は、ロボットアーム１０の姿勢が上肘姿勢であるのか、下肘姿勢であるのかを示す情報である。手首フラグ情報は、ロボットアーム１０の姿勢が手首非反転姿勢であるのか、手首反転姿勢であるのかを示すフラグである（特開２０１６-８３７０６号公報参照）。
【0061】
手首フラグ情報とは、関節１７５の第２基準位Ｐ０２から、すなわち、関節１７５を真っすぐに伸ばした状態からどちら側に折れ曲がっているかを示すフラグであり、Ｆｌｉｐ（Ｆ）とＮｏｎＦｌｉｐ（ＮＰ）がある。例えば、図５に示すような状態がＦｌｉｐ（Ｆ）であり、図６に示すような状態がＮｏｎＦｌｉｐ（ＮＰ）である。なお、手首フラグ情報を決定する要素としては、関節１７５の回転位置に加え、関節１７４の回転位置が挙げられる。例えば、関節１７４を１８０°回転させることによっても、図５に示す姿勢と図６に示す姿勢とを切り替えることができる。このように、手首フラグ情報は、関節１７４および関節１７５の回転位置を加味した情報である。
【0062】
以上のように、関節１７４を時計回りにΔθ１（＝＋１００°）回転させ、かつ関節１７６を時計回りにΔα１（＝＋８０°）回転させることで、ロボットアーム１０を第１姿勢から第２姿勢に変更することができる。
【0063】
ここで、上記ケース１とは異なる下記ケース２のように、関節１７４の回転量を＋９０°以下とし、関節１７６の回転量を＋９０°以上とするように、関節１７４、関節１７５および関節１７６の回転方向および回転量の組み合わせの選択を変え、上記と同じ第１姿勢から第２姿勢への姿勢変更を実現することもできる。関節１７４および関節１７６を比較すると、関節１７４の方が基端側に位置し、より大きい荷重がかかるため、回転させるのに要するエネルギー、回転させた際の負荷が大きい。このため、ケース１よりは、関節１７４の回転量の絶対値を９０°以下とし、関節１７６の回転量の絶対値を９０°以上とする下記ケース２の方が、より適正な動作プログラムであると言える。従って、関節１７４の回転量が９０°を超えていた場合、以下に説明するケース２のような動作プログラムを作成する。
【0064】
（ケース２）
図１１に示すように、第１姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から時計回りにα１（°）回転した位置Ｐ３である。また、第２姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から反時計回りにα３（°）回転した位置Ｐ５である。ここで、位置Ｐ５は、ケース１での第２姿勢における関節１７６の回転位置である位置Ｐ４から１８０°回転させた回転位置である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に変更する際、関節１７６は、位置Ｐ３から位置Ｐ５に向かって反時計回りにΔα４（°）回転する。図示の構成では、α１＝＋４５°であり、α３＝－５０°であり、Δα４は、Δα４＝α３－α１＝－９５°である。
図１１に示すように、第１姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から時計回りにα１（°）回転した位置Ｐ３である。また、第２姿勢における関節１７６の回転位置は、第３基準位置Ｐ０３から反時計回りにα３（°）回転した位置Ｐ５である。ここで、位置Ｐ５は、ケース１での第２姿勢における関節１７６の回転位置である位置Ｐ４から１８０°回転させた回転位置である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に変更する際、関節１７６は、位置Ｐ３から位置Ｐ５に向かって反時計回りにΔα４（°）回転する。図示の構成では、α１＝＋４５°であり、α３＝－５０°であり、Δα４は、Δα４＝α３－α１＝－９５°である。
【0065】
また、第１姿勢における関節１７４の回転位置は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ１（°）回転した位置Ｐ１である。また、第２姿勢における関節１７４の回転位置は、第１基準位置Ｐ０１から時計回りにθ３（°）回転した位置Ｐ６である。ここで、Ｐ６は、ケース１での第２姿勢における関節１７４の回転位置である位置Ｐ２から１８０°回転させた回転位置である。すなわち、第１姿勢から第２姿勢に姿勢変更する際、関節１７４は、位置Ｐ１から位置Ｐ６に向かって反時計回りにΔθ２（°）回転する。図示の構成では、θ１＝＋１５０°であり、θ３＝＋７０°であり、Δθ２は、Δθ２＝θ３－θ１＝－８０°である。
【0066】
このように、ケース２では、第１姿勢から第２姿勢に変更するにあたって、関節１７４を位置Ｐ１から位置Ｐ６に向かって反時計回りに８０°、すなわち、時計回りに－８０°回転させるとともに、関節１７６を位置Ｐ３から位置Ｐ５に向かって反時計回りに９５°回転させる。
【0067】
また、ケース２では、関節１７５の回転角度を反転させることによって、ケース１と同じ姿勢を実現している。すなわち、ケース２では、第２基準位置Ｐ０２から回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、第２基準位置Ｐ０２と回転角度θＡとの差の絶対値だけ、第２基準位置Ｐ０２から回転させている（図５および図６参照）。例えば、図５に示す回転位置は、－４５°であり、図６に示す回転位置は＋４５°である。このような関節１７５の調整により、第２姿勢における関節１７６の回転位置を、ケース１での第２姿勢における関節１７６の回転位置である位置Ｐ４から１８０°回転させた位置Ｐ５としたのを相殺することができ、ケース１およびケース２の第２姿勢を同じ姿勢とすることができる。
【0068】
ケース１とケース２とを比較すると、ケース２の方が関節１７４の回転量の絶対値が少なく、より適正な動作プログラムであると言える。従って、ケース２を採用する。このように、制御部４１は、入力された作業開始位置および作業終了位置の位置情報に基づいて作成したプログラムが、ケース１のように関節１７４の回転量の絶対値が９０°を超えていたら、上述した調整を行い、ケース２のような関節１７４の回転量の絶対値が９０°以下となる動作プログラムを作成する。
【0069】
なお、以下では、ケース１における関節１７４の回転角度を第１角度γ１と言い、ケース２における関節１７４の回転角度を第２角度γ２と言う。すなわち、第１角度γ１は、γ１＝Δθ１＝θ２－θ１＝１００°であり、第２角度γ２は、γ２＝Δθ２＝θ３－θ１＝－８０°である。
【0070】
ここで、図１２中ハッチングで示すように、関節１７４において、動作範囲外領域Ａが存在している場合について説明する。この動作範囲外領域Ａは、関節１７４が回転することができない領域であり、図示の構成では、３時の位置から４時の位置に存在している。この位置に動作範囲外領域Ａが存在していると、例えばケース２で算出した関節１７４の回転経路が動作範囲外領域Ａの全部または一部と重なってしまう。このため、上述したような関節１７４が位置Ｐ１から位置Ｐ６まで反時計回りに８０°回転する動作プログラム（図１０参照）を作成したつもりでも、位置Ｐ１から位置Ｐ６まで時計回りに２８０°回転してしまう動作プログラム（図１２参照）が作成されるおそれがある。すなわち、動作プログラムは、第２角度γ２＝２８０°に設定されてしまう。このようなケース２を採用すると、関節１７４の回転量が大きくなってしまい、適正な動作プログラムではなくなってしまう。
以上を考慮して、本発明では、第１角度γ１（°）の絶対値｜γ１｜と、第２角度γ２（°）の絶対値｜γ２｜とを比較し、両絶対値のうちの小さい方の角度を設定する。例えば、｜γ１｜＝１００°、｜γ２｜＝８０°の場合は、ケース２を採用し、｜γ１｜＝１００°、｜γ２｜＝２８０°の場合は、ケース１を採用する。すなわち、ケース１で関節１７４の回転角度が９０°を超えていた場合であっても、上記調整を行ったケース２が不本意な動作プログラムであれば、ケース１を採用する。このようなステップを経ることにより、関節１７４の回転量が過剰に大きくなってしまうのを防止することができ、適正な動作プログラムを作成することができる。
以上を考慮して、本発明では、第１角度γ１（°）の絶対値｜γ１｜と、第２角度γ２（°）の絶対値｜γ２｜とを比較し、両絶対値のうちの小さい方の角度を設定する。例えば、｜γ１｜＝１００°、｜γ２｜＝８０°の場合は、ケース２を採用し、｜γ１｜＝１００°、｜γ２｜＝２８０°の場合は、ケース１を採用する。すなわち、ケース１で関節１７４の回転角度が９０°を超えていた場合であっても、上記調整を行ったケース２が不本意な動作プログラムであれば、ケース１を採用する。このようなステップを経ることにより、関節１７４の回転量が過剰に大きくなってしまうのを防止することができ、適正な動作プログラムを作成することができる。
【0071】
特に、ロボットアーム１０を動作させるのに先立って、予め綿密に動作プログラムを作成する場合に比べ、リアルタイムでロボットアーム１０を動作させつつ、次の移動先である目的位置の位置情報を入力しつつロボットアーム１０を駆動したりする場合、効率的な処理が求められるため、本発明が有効である。
【0072】
なお、第１角度γ１の絶対値｜γ１｜＝第２角度γ２の絶対値｜γ２｜である場合にどちらを採用するかは、予めユーザーが設定した方を採用する構成であってもよく、関節１７４、１７６の回転量が小さい方を採用する構成であってもよい。
【0073】
なお、動作範囲外領域Ａは、構造上回転することができない領域や、ユーザーが回転するのを禁止した領域等を含む。
【0074】
次に、図１３に示すフローチャートを用いて、本発明のロボット制御方法の一例について説明する。
【0075】
まず、ステップＳ１０１において、ユーザーが入力した作業開始位置および作業終了位置の位置情報に基づいて、第１角度γ１を算出する。このステップＳ１０１が、第１ステップである。第１角度γ１は、ケース１では、１００°である。
【0076】
次いで、ステップＳ１０２において、第１角度γ１の絶対値｜γ１｜が所定の値、本実施形態では９０°を超えているか否かを判断する。すなわち、｜γ１｜＞９０°であるか否かを判断する。このステップＳ１０２が、第２ステップである。ケース１のように、｜γ１｜＞９０°であると判断した場合、ステップＳ１０３に移行する。｜γ１｜＞９０°ではないと判断した場合、当該γ１を確定値として設定し、ステップＳ１０７へ移行する。ステップＳ１０７では、設定された条件に基づいてロボットアーム１０を駆動する。なお、ステップＳ１０７では、関節１７４、１７６以外の動作条件も決定し、これに基づいてロボットアーム１０を駆動する。
【0077】
ステップＳ１０３では、手首フラグを切り替えて、すなわち、関節１７５の回転角度を反転させて調整を行い、第２角度γ２を算出する。具体的には、第２基準位置Ｐ０２から回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、第２基準位置Ｐ０２と回転角度θＡとの差の絶対値だけ、第２基準位置Ｐ０２から回転させ（図５および図６参照）、第２角度γ２を算出する。例えば、上記ケース２では、関節１７４の回転経路が動作範囲外領域Ａと重ならない場合には、第２角度γ２＝－８０°であり、関節１７４の回転経路が動作範囲外領域Ａと重なる場合には、第２角度γ２＝２８０°である。このステップＳ１０３が、第３ステップである。
【0078】
次いで、ステップＳ１０４において、第１角度γ１の絶対値と第２角度γ２の絶対値とを比較し、その大小関係を求める。すなわち、｜γ１｜＜｜γ２｜であるか否かを判断する。ステップＳ１０４において、｜γ１｜＜｜γ２｜であると判断した場合、ステップＳ１０５へ移行し、第１角度γ１を採用する。ステップＳ１０４において、｜γ１｜＜｜γ２｜ではないと判断した場合、ステップＳ１０６へ移行し、第２角度γ２を採用する。すなわち、γ１とγ２とで、その絶対値が小さい方の角度を関節１７４の回転角度として設定し、動作プログラムを作成する。このようなステップＳ１０４～ステップＳ１０６が、第４ステップである。
【0079】
次いで、ステップＳ１０７において、上記で設定した関節１７４および関節１７６の回転角度でロボットアーム１０を駆動する。なお、ステップＳ１０７では、設定した関節１７４および関節１７６の回転角度および回転角度に応じて、その他の関節の動作条件も設定し、これに基づいてロボットアーム１０を駆動する。
【0080】
以上説明したように、第１基準位置Ｐ０１を基準として、第１軸の一例である回転軸Ｏ４を中心に回転する第１関節の一例である関節１７４および第２基準位置Ｐ０２を基準として、回転軸Ｏ４と直交する回転軸Ｏ５を中心に回転する第２関節の一例である関節１７５を有するロボットアーム１０を備えるロボッ１トの作動を制御する制御方法である。また、ロボット制御方法は、ロボットアーム１０を第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、第１姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ１と、第２姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ２と、の差である第１角度γ１を算出する第１ステップと、算出した第１角度γ１が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、第２ステップにおいて、第１角度γ１が所定の値よりも大きいと判断した場合、回転角度θ１と、関節１７５を第２基準位置Ｐ０２に対する回転角度θＡから第２基準位置Ｐ０２に対する回転角度θＢに変更したときの、第２姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ３と、の差である第２角度γ２を算出し、回転角度θＡは、第１ステップにおいて回転角度θ２を求めた際の関節１７５の回転角度であり、回転角度θＢは、第２基準位置Ｐ０２から回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、第２基準位置Ｐ０２と回転角度θＡとの差の絶対値だけ、第２基準位置Ｐ０２から回転させた回転角度である第３ステップと、第１角度γ１の絶対値と第２角度γ２の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、第４ステップで設定した角度を用いてロボットアーム１０を駆動し、第２姿勢に変更する第５ステップと、を有する。
【0081】
また、ロボットシステム１００は、第１基準位置Ｐ０１を基準として、第１軸の一例である回転軸Ｏ４を中心に回転する第１関節の一例である関節１７４および第２基準位置Ｐ０２を基準として、回転軸Ｏ４と直交する回転軸Ｏ５を中心に回転する第２関節の一例である関節１７５を有するロボットアーム１０と、ロボットアームを制御する制御部の一例であるロボット制御装置５と、を有する。また、ロボット制御装置５は、ロボットアーム１０を第１姿勢から第２姿勢へ変更するに際し、第１姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ１と、第２姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ２と、の差である第１角度γ１を算出する第１ステップと、算出した第１角度γ１が所定の値よりも大きいか否かを判断する第２ステップと、第２ステップにおいて、第１角度γ１が所定の値よりも大きいと判断した場合、回転角度θ１と、関節１７５を第２基準位置Ｐ０２に対する回転角度θＡから第２基準位置Ｐ０２に対する回転角度θＢに変更したときの、第２姿勢での関節１７４の第１基準位置Ｐ０１に対する回転角度θ３と、の差である第２角度γ２を算出し、回転角度θＡは、第１ステップにおいて回転角度θ２を求めた際の関節１７５の回転角度であり、回転角度θＢは、第２基準位置Ｐ０２から回転角度θＡへ回転する方向と反対方向に、第２基準位置Ｐ０２と回転角度θＡとの差の絶対値だけ、第２基準位置Ｐ０２から回転させた回転角度である第３ステップと、第１角度γ１の絶対値と第２角度γ２の絶対値とを比較し、絶対値が小さい方の角度を設定する第４ステップと、第４ステップで設定した角度を用いてロボットアーム１０を駆動し、第２姿勢に変更する第５ステップと、を実行する。
【0082】
第１ステップ～第４ステップを経ることで、より適正な動作プログラムを作成することができ、この動作プログラムを実行することにより、ロボットは、より効率的な動作を行うことができる。特に、関節１７４の回転量が過剰に大きくなってしまうのを防止することができ、ロボットアーム１０への負荷の軽減、駆動エネルギーの低減に寄与する。
【0083】
なお、本実施形態では、第１ステップ～第４ステップを経て作成された動作プログラムを実行し、ロボットアーム１０を駆動して第１姿勢から第２姿勢とする場合について説明した。この場合、動作プログラムの作成と、当該動作ブログラムの実行によるロボットアーム１０の駆動とが、リアルタイムに、すなわち時間的に連続して行われることを想定している。この場合、例えば、第１姿勢または第２姿勢の位置情報に変更が生じた場合、これに対応する動作プログラムの作成または修正を、前記変更に追従して瞬時に行い、ロボットアーム１０の動作を即時修正することができるという利点がある。
【0084】
これに対し、第１ステップ～第４ステップに基づいて予め１または２以上の動作プログラムの作成しておき、ロボットアーム１０を動作させる際に、適宜の動作プログラムを設定または選択し、それを実行することも、本発明に含まれる。
【0085】
また、本実施形態では、第１関節を関節１７４とし、第２関節を関節１７５として説明したが、本発明ではこれに限定されず、他の関節にも適用することができる。例えば、第１関節を関節１７６とし、第２関節を１７５としてもよい。その場合、関節１７４よりも関節１７６の回転量を小さくすることができるため、第６アーム１７より先端にカメラ等を設けて配線をする際に、配線の捻じれをより低減することができる。
【0086】
なお、第２ステップにおいて、第１角度γ１と比較する所定の値として、９０°である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、１８０°であってもよい。
【0087】
また、ロボットアーム１０は、６つの関節である関節１７１～１７６を有し、第１関節は、基端側から４つ目の関節である関節１７４であり、第２関節は、基端側から６つ目の関節である関節１７６である。このような構成によれば、ロボットアーム１０の比較的先端側に位置する、すなわちエンドエフェクター２０により近い２つの関節に第１関節および第２関節を適用することとなる。よって、基端部に比べ高精度な動作が要求される先端部を適正に動作させることができる。その結果、より適正な作業を行うことができる。
【0088】
なお、ロボットアーム１０の関節の数は、６つに限定されず、２つ～５つ、７つ以上であってもよい。この場合であっても、第１関節および第２関節は、ロボットアーム１０の比較的先端側に位置する、すなわちエンドエフェクター２０により近い２つの関節に第１関節および第２関節を適用するのが好ましい。これにより、より適正な作業を行うことができる。
【0089】
以上、本発明のロボット制御方法およびロボットシステム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、ロボット制御方法には、第１～第５ステップにおける各ステップの前後に、任意のステップが付加されていてもよい。また、ロボットシステムの各部は、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、あるいは、任意の構造物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【0090】
１…ロボット、３…制御装置、４…教示装置、５…ロボット制御装置、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、４１…制御部、４２…記憶部、４３…通信部、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、Ａ…動作範囲外領域、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、Ｏ１…第１回転軸、Ｏ２…第２回転軸、Ｏ３…第３回転軸、Ｏ４…第４回転軸、Ｏ５…第５回転軸、Ｏ６…第６回転軸、Ｏｘ…軸、Ｏｙ…軸、Ｏｚ…軸、Ｐ０１…第１基準位置、Ｐ０２…第２基準位置、Ｓ１０１…ステップ、Ｓ１０２…ステップ、Ｓ１０３…ステップ、Ｓ１０４…ステップ、Ｓ１０５…ステップ、Ｓ１０６…ステップ、Ｓ１０７…ステップ、ＴＣＰ…制御点、α１…回転角度、α２…回転角度、α３…回転角度、α４…回転角度、γ１…第１角度、γ２…第２角度、θ１…回転角度、θ２…回転角度、θ３…回転角度、Δθ１…角度、Δθ２…角度、Δα１…角度、Ｐ１～Ｐ６…位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】