特許 7497966 ロボットシステムおよびロボット制御装置

(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】

(24)【登録日】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】ロボットシステムおよびロボット制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20240604BHJP

   B25J 13/02 20060101ALI20240604BHJP

   G05B 19/409 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 Z

B25J13/02

G05B19/409 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019169252

(22)【出願日】2019-09-18

(65)【公開番号】P2021045819

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 俊一

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１８４２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１９５３６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４１６

Ｇ０５Ｂ １９／４２ － １９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作者の操作量に応じたパルス数のパルスを発生する手動パルス発生部と、
入力される所定時間間隔当たりのパルス数に基づいてロボットへの動作指令信号を算出する指令信号算出部と、
前記手動パルス発生部により発生した前記所定時間間隔当たりのパルス数が所定の閾値より大きい場合に、前記指令信号算出部に入力する前記所定時間間隔当たりのパルス数を前記閾値に制限するパルス数制限部とを備えるロボットシステム。

【請求項2】

前記閾値は、前記手動パルス発生部の操作時における前記ロボットの最大動作速度に対応する前記動作指令信号を算出するための前記所定時間間隔当たりのパルス数に等しい請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記手動パルス発生部は、第１の方向および前記第１の方向と逆方向の第２の方向に移動可能なダイヤルを有し、
前記指令信号算出部は、
前記パルス数および前記ダイヤルの移動方向に基づいて前記動作指令信号を算出し、
前記ダイヤルの移動方向が前記第１の方向から前記第２の方向に逆転した際に、連続して発生した前記パルスに対して前記ロボットを逆方向に移動させる前記動作指令信号を生成する、請求項１または請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記閾値は、前記ロボットの軸毎に設定され、
前記手動パルス発生部は、前記軸毎に前記パルスを発生可能であり、
前記指令信号算出部は、前記軸毎に対応する前記パルスを取得する、請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボットシステム。

【請求項5】

第１の方向および前記第１の方向と逆方向の第２の方向に移動可能なダイヤルを有し、前記ダイヤルの移動量に応じたパルス数のパルスを発生する手動パルス発生部と、
入力される前記パルス数および前記ダイヤルの移動方向に基づいてロボットへの動作指令信号を算出する指令信号算出部と、
前記手動パルス発生部により発生したパルス数が所定の閾値より大きい場合に、前記パルス数を前記閾値に制限するパルス数制限部と、を備え、
前記指令信号算出部は、前記ダイヤルの移動方向が前記第１の方向から前記第２の方向に逆転した際に、連続して発生した前記パルスに対して前記ロボットを逆方向に移動させる前記動作指令信号を生成する、ロボットシステム。

【請求項6】

少なくとも１つのメモリと、
少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
ロボットを動作させるためのパルスを取得し、
前記パルスに基づいて、所定時間間隔当たりのパルス数を算出し、
前記所定時間間隔当たりのパルス数が所定の閾値より大きい場合に、前記所定時間間隔当たりのパルス数を前記閾値に制限し、
前記所定時間間隔当たりのパルス数に基づいて、前記ロボットを動作させるための動作指令信号を生成する、ロボット制御装置。

【請求項7】

前記閾値は、前記ロボットの最大動作速度に対応する前記動作指令信号を算出するための前記所定時間間隔当たりのパルス数に等しい、請求項６に記載のロボット制御装置。

【請求項8】

前記パルスは、手動パルス発生部に設けられた第１の方向および前記第１の方向と逆方向の第２の方向に移動可能なダイヤルの操作により発生し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記パルス数および前記ダイヤルの移動方向に基づいて前記動作指令信号を算出し、
前記ダイヤルの移動方向が前記第１の方向から前記第２の方向に逆転した際に、連続して発生した前記パルスに対して前記ロボットを逆方向に移動させる前記動作指令信号を生成する、請求項６または請求項７に記載のロボット制御装置。

【請求項9】

前記閾値は、前記ロボットの軸毎に設定され、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記軸毎に対応する前記パルスを取得する、請求項６から請求項８のいずれかに記載のロボット制御装置。

【請求項10】

第１の方向および前記第１の方向と逆方向の第２の方向に移動可能なダイヤルを有する手動パルス発生部が発生するパルスに基づいて、ロボットを動作させるロボット制御装置であって、
少なくとも１つのメモリと、
少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
ロボットを動作させるためのパルスを取得し、
前記パルスのパルス数および前記ダイヤルの移動方向に基づいて前記ロボットへの動作指令信号を算出し、
前記パルスのパルス数が所定の閾値より大きい場合に、前記パルス数を前記閾値に制限し、
前記ダイヤルの移動方向が前記第１の方向から前記第２の方向に逆転した際に、連続して発生した前記パルスに対して前記ロボットを逆方向に移動させる前記動作指令信号を生成する、ロボット制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

手動パルス発生装置を作業者が手動操作してロボットを動作させるロボットの制御方法および制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この制御方法によれば、手動パルス発生装置の操作速度が大幅に変動してもロボットをスムーズに加減速させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平４－３５４６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

手動パルス発生装置は、作業者の手動操作によりパルスの発生数および発生間隔を自在に変更できるものである。このため、作業者が手動パルス発生装置を高速に操作して短時間に多量のパルスを発生させると、ロボットが追従できない場合がある。この場合には、例えば、作業者が手動パルス発生装置の操作を停止しても、ロボットが動作し続けることになる。

【0005】

一方、ロボットを追従させるためにロボットの速度および加速度を増大させると、ロボットの動作が振動的となってしまう。
したがって、ロボットを振動させずに、手動パルス発生装置の操作とロボットの動作とが大きく乖離することを防止することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、操作者の操作量に応じたパルス数のパルスを発生する手動パルス発生部と、入力される所定時間間隔当たりのパルス数に基づいてロボットへの動作指令信号を算出する指令信号算出部と、前記手動パルス発生部により発生した前記所定時間間隔当たりのパルス数が所定の閾値より大きい場合に、前記指令信号算出部に入力する前記所定時間間隔当たりのパルス数を前記閾値に制限するパルス数制限部とを備えるロボットシステムである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るロボット制御装置を備えるシステムを示す全体構成図である。

【図2】図１のロボット制御装置を示すブロック図である。

【図3】図２のロボット制御装置のパルス数制限部を説明する入力パルス数と出力パルス数との関係を示す図である。

【図4】図２のロボット制御装置の変形例を示すブロック図である。

【図5】図２のロボット制御装置の他の変形例を示すブロック図である。

【図6】図１のシステムの変形例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一実施形態に係るロボット制御装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット制御装置１は、図１に示されるように、ロボット１００に接続され、予め教示されている動作プログラムに基づいてロボット１００を制御する制御装置本体２と、制御装置本体２に接続された手動パルス発生装置３とを備えている。ロボット１００としては、任意の構成のロボットを採用してもよいが、ここでは、６軸多関節型ロボットを例示して説明する。

【0009】

手動パルス発生装置３は、図２に示されるように、操作者の操作により両方向に回転可能なダイヤル（手動パルス発生部）４と、ダイヤル４に接続され、ダイヤル４の回転角度に応じた数のパルスを発生するパルス発生部（手動パルス発生部）５とを備えている。
また、手動パルス発生装置３は、パルス倍率を選択する倍率設定ＳＷ（手動パルス発生部）６と、軸の動作方法を選択する軸動作設定ＳＷ７と、手動パルス発生装置３の操作を有効または無効に切り替えるイネーブルＳＷ８とを備えている。さらに、手動パルス発生装置３は、デッドマンＳＷ９および非常停止ＳＷ１０を備えている。

【0010】

倍率設定ＳＷ６は、例えば、１倍、１０倍、１００倍の３つのパルス倍率を選択するために切替可能である。
ロボット１００が６軸多関節型ロボットである場合、軸動作設定ＳＷ７は、動作させる軸を選択する６箇所の切替位置および複数の軸を連動させてツール先端点を直線動作させる切替位置のいずれかに設定可能である。

【0011】

制御装置本体２は、プロセッサおよびメモリにより構成され、パルス数算出部（手動パルス算出部）１１と、パルス数制限部１２と、目標位置算出部（指令信号算出部）１３と、制御部（指令信号算出部）１４とを備えている。
パルス数算出部１１は、手動パルス発生装置３のパルス発生部５および倍率設定ＳＷ６に接続されている。パルス数算出部１１は、所定時間間隔Δｔ毎に、ダイヤル４の操作に応じてパルス発生部５が発生したパルス数をサンプリングするとともに、サンプリングされたパルス数に倍率設定ＳＷ６により選択されたパルス倍率を乗算してパルス数を算出する。

【0012】

パルス数制限部１２は、パルス数算出部１１および手動パルス発生装置３の軸動作設定ＳＷ７に接続され、パルス数算出部１１において算出されたパルス数が、所定の閾値ＴＨよりも大きいか否かを判定する。閾値ＴＨは、イネーブルＳＷ８により手動パルス発生装置３が有効とされている場合におけるロボット１００の各軸の最大動作速度に対応する動作指令信号を制御部１４が出力するためのパルス数に等しい値に設定され、軸毎に記憶されている。

【0013】

その結果、図３に示されるように、パルス数算出部１１から入力されるパルス数が閾値ＴＨ以下である場合には、パルス数制限部１２は入力されたパルス数をそのまま出力する。一方、パルス数算出部１１から入力されるパルス数が閾値ＴＨよりも大きい場合には、パルス数制限部１２は閾値ＴＨをパルス数として出力する。

【0014】

目標位置算出部１３は、パルス数制限部１２および手動パルス発生装置３の軸動作設定ＳＷ７に接続されている。目標位置算出部１３は、パルス数制限部１２から出力されるパルス数に基づいて、軸動作設定ＳＷ７により選択されている動作方法によって規定される方向にツール先端点を移動させるための目標位置を算出する。

【0015】

制御部１４は、目標位置算出部１３、手動パルス発生装置３の軸動作設定ＳＷ７、デッドマンＳＷ９および非常停止ＳＷ１０に接続されている。
制御部１４は、目標位置算出部１３により算出された新たな目標位置に、軸動作設定ＳＷ７によって選択されている動作方法でロボット１００を動作させるための各軸の動作指令信号を算出し、ロボット１００に出力する。

【0016】

このように構成された本実施形態に係るロボット制御装置１により、操作者が手動パルス発生装置３を用いてロボット１００を動作させる場合について以下に説明する。
本実施形態においては、操作者は、手動パルス発生装置３を把持して、デッドマンＳＷ９を握り、非常停止ＳＷ１０を解除し、かつ、イネーブルＳＷ８を有効に切り替える。

【0017】

この状態で、倍率設定ＳＷ６によりパルス倍率を選択し、軸動作設定ＳＷ７により動作方法を選択する。選択されたパルス倍率および動作方法は制御装置本体２に送られる。
そして、ダイヤル４を一方向あるいは他方向に回転させる。これにより、ダイヤル４の回転角度に応じたパルス数のパルスがパルス発生部５において発生し、制御装置本体２に送られる。

【0018】

制御装置本体２においては、まず、パルス数算出部１１において、所定時間間隔Δｔ毎に、ダイヤル４の操作に応じてパルス発生部５が発生したパルス数がサンプリングされ、倍率設定ＳＷ６により選択されたパルス倍率が乗算されることによりパルス数が算出される。

【0019】

次いで、パルス数制限部１２において、パルス数算出部１１により算出されたパルス数が、閾値ＴＨよりも大きいか否かが判定される。パルス数制限部１２においては、パルス数が閾値ＴＨ以下である場合には、そのパルス数がそのまま出力され、パルス数が閾値ＴＨよりも大きい場合には、閾値ＴＨがパルス数として出力される。

【0020】

そして、パルス数制限部１２から出力されたパルス数および軸動作設定ＳＷ７により選択された動作方法に基づいて、目標位置算出部１３において、ツール先端点を移動させるための目標位置が算出される。制御部１４は、目標位置算出部１３により算出された新たな目標位置に、軸動作設定ＳＷ７によって選択されている動作方法でロボット１００を動作させるための各軸の動作指令信号を算出し、ロボット１００に出力する。これにより、ロボット１００が動作指令信号に応じて動作させられる。

【0021】

この場合において、操作者が、倍率設定ＳＷ６により選択するパルス倍率を高くするほど、また、操作者がダイヤル４を高速に回転させるほど、所定の時間間隔Δｔ毎にパルス数算出部１１において算出されるパルス数が大きくなる。目標位置算出部１３に入力されるパルス数が大きいと、現在位置から算出される目標位置までの距離が大きくなる。

【0022】

本実施形態に係るロボット制御装置１によれば、パルス数算出部１１において算出されたパルス数が所定の閾値ＴＨ以下であれば、算出されたパルス数がそのまま目標位置算出部１３に入力される。これにより、目標位置算出部１３においては、ダイヤル４の回転角度に比例する大きさの距離を有する目標位置が算出される。そして、制御部１４においては、算出された目標位置までの距離を時間間隔Δｔで除算した速度でロボット１００を動作させる動作指令信号が算出される。

【0023】

一方、パルス数算出部１１において算出されたパルス数が閾値ＴＨよりも大きい場合には、その閾値ＴＨがパルス数として目標位置算出部１３に入力される。これにより、目標位置算出部１３においては、ダイヤル４の回転角度に関わらず、閾値ＴＨを用いて目標位置が算出される。そして、制御部１４においては、算出された目標位置までの距離を時間間隔Δｔで除算した速度でロボット１００を動作させる動作指令信号が算出される。この場合の速度は、手動パルス発生装置３を操作している場合のロボット１００の最大動作速度に一致している。

【0024】

すなわち、操作者がダイヤル４をどれだけ高速に回転させても、算出される動作指令信号が、最大動作速度を超える動作速度でロボット１００を動作させる値とはならない。これにより、作業者がダイヤル４の操作を停止すれば、ロボット１００を迅速に停止させることができ、ダイヤル４を逆転させれば、ロボット１００を迅速に逆方向に移動させることができる。

【0025】

このように、本実施形態に係るロボット制御装置１によれば、高速に回転させていたダイヤル４を急に停止させたり、逆転させたりする手動パルス発生装置３の操作に、ロボット１００をより迅速に追従させることができるという利点がある。また、手動パルス発生装置３を操作する際の最大動作速度は十分に低く抑えられるので、ロボット１００の動作が振動的となることや危険な速度となることを防止することができる。
また、ダイヤル４を低速で回転させる場合には、ダイヤル４の回転角度とロボット１００の移動量とがリニアに対応するので、操作性は良好である。すなわち、ダイヤル４をたくさん回転させなくても高速に動作できる。

【0026】

ここで、ダイヤル４を高速に回転させる場合には、ダイヤル４の回転角度に関わらず、ロボット１００の動作速度が一定に制限されるので、その意味においては、ダイヤル４の操作にロボット１００の動作が追従しているとは言えない。しかしながら、操作者は、ダイヤル４を高速に回転させればさせるほど、ダイヤル４の回転角度とロボット１００の移動量とがリニアに対応していないことを気づきにくくなるので、操作性が低下することはない。

【0027】

なお、本実施形態においては、以下の変形または変更を行うことができる。
第１に、パルス数制限部１２において使用する閾値ＴＨとして、制御部１４において算出される動作指令信号が、手動パルス発生部４，５，６の操作時におけるロボット１００の最大動作速度に対応することとなるパルス数に等しい値を採用したが、これに限定されるものではない。

【0028】

例えば、最大動作速度の動作速度に対応することとなるパルス数に近似する値であれば、そのパルス数よりも小さいあるいは大きい値を採用してもよい。
また、本実施形態においては、パルス数算出部１１およびパルス数制限部１２を制御装置本体２内に配置した。これに代えて、図４に示されるように、パルス数算出部１１を手動パルス発生装置３内に配置してもよいし、図５に示されるように、パルス数算出部１１およびパルス数制限部１２を手動パルス発生装置３内に配置してもよい。

【0029】

また、ロボット制御装置１としてロボット１００のみを制御する制御装置本体２に手動パルス発生装置３を接続した場合を例示したが、図６に示されるように、工作機械２００および制御装置本体２に接続されたＮＣ制御装置３００に手動パルス発生装置３を接続してもよい。

【0030】

また、手動パルス発生装置３が、ダイヤル４の回転角度に応じたパルス数のパルスを発生する場合を例示したが、これに代えて、スライダのスライド量に応じたパルス数のパルスを発生することにしてもよい。

【符号の説明】

【0031】

１ ロボット制御装置
４ ダイヤル（手動パルス発生部）
５ パルス発生部（手動パルス発生部）
６ 倍率設定ＳＷ（手動パルス発生部）
１１ パルス数算出部（手動パルス算出部）
１２ パルス数制限部
１３ 目標位置算出部（指令信号算出部）
１４ 制御部（指令信号算出部）
ＴＨ 閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】