JP6811635B2 - ロボットシステム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の遠隔操作ロボットを備えたロボットシステム及びその制御方法に関する。

従来、工場における生産工程の自動化を図るために、工場に多数の産業用ロボットを導入して、それらの産業用ロボットを通信ネットワークで相互に結んだり情報システムに接続したりして集中的に制御するロボットシステムが提案されている。特許文献１には、この種のロボットシステムが開示されている。

特許文献１では、複数の作業ロボットが、作業対象に対する相互作業情報を双方向自動交信自在且つ共有自在にコラボレーションネットワークインターフェースを介してネットワーク接続されたシステムが開示されている。このシステムでは、センサを搭載する複数の作業ロボットにより作業対象に対してマルチ作業を実行するにあたり、センサの計測情報や作業ロボットの状態情報をネットワークを通じて共有することにより、各作業ロボットが作業対象に応じてそれぞれの動作を修正する。センサの計測情報には、作業対象の位置姿勢を同定する情報、作業ロボットの動作によって生じる誤差情報、センサで検出した作業対象の特徴量と所与のモデルとの誤差情報が含まれている。また、作業ロボットの状態情報には、作業効率を表す情報、作業に要する時間、待機時間が含まれている。

特開平１０−２２５８８５号公報

本願の発明者らは、遠隔操作装置と、当該遠隔操作装置によって操作される複数の遠隔操作ロボットを用いて、工場における生産工程の半自動化を図ることを提案している。この遠隔操作ロボットは、予め教示された通りに動作する自動動作と、オペレータが遠隔操作装置に入力した操作に応じて動作する手動動作と、自動動作にオペレータが遠隔操作装置に入力した操作が反映させる修正自動動作との切り替えが可能であり、作業の内容に応じて自動動作、手動動作、及び修正自動動作とが適宜切り替えられる。

上記のような遠隔操作ロボットにおいて、手動動作又は修正自動動作時には、オペレータが遠隔操作装置に操作を入力することによって、作業対象に対し高い位置決め精度でロボットのアームを動作させることができる。また、ロボットのアームの姿勢に基づいて、ロボットと作業対象との相対的な位置関係を求めることが可能である。このように手動動作又は修正自動動作時に取得したロボットと作業対象との相対的な位置関係を自動動作又は修正自動動作時に利用すれば、ロボットと作業対象との相対的な位置関係を自動的に補正することが可能であり、特に修正自動動作時には、遠隔操作装置の操作を低減することが可能である。

以上に鑑み、本発明は、複数の遠隔操作ロボットを備えたロボットシステムにおいて、オペレータによる操作の負担を軽減することを目的としている。

本発明の一態様に係るロボットシステムの制御方法は、遠隔操作装置と複数のロボットとを備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記複数のロボットの各々は、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードとを含む複数の制御モードを有し、
前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットが前記手動モードで或る作業対象に対し第１の作業を行って、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを取得し、
前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットが前記自動モードで前記作業対象に対し第２の作業を行う際に、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、前記第２ロボットが補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２の作業を行うことを特徴としている。

また、本発明の別の一態様に係るロボットシステムの制御方法は、遠隔操作装置と複数のロボットとを備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記複数のロボットの各々は、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作によって逐次補正されながら前記タスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとを含む複数の制御モードを有し、
前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットが前記修正自動モード又は前記手動モードで或る作業対象に対し第１の作業を行って、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを取得し、
前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットが前記修正自動モード又は前記自動モードで前記作業対象に対し第２の作業を行う際に、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、前記第２ロボットが補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２の作業を行うことを特徴としている。

また、本発明の一態様に係るロボットシステムは、オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置と、
予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードとを含む複数の制御モードを有する複数のロボットと、
前記遠隔操作装置及び前記複数のロボットと通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラとを備え、
前記ホストコントローラは、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットを前記手動モードで制御し、第２のタスクプログラムを実行して、前記作業対象に対し第２の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットを前記自動モードで制御するロボット制御部と、
前記第１の作業において、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを記憶し、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、その補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２のタスクプログラムを補正する補正部とを有することを特徴としている。

また、本発明の別の一態様に係るロボットシステムは、
オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置と、
予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作によって逐次修正されながら前記タスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとを含む複数の制御モードを有する複数のロボットと、
前記遠隔操作装置及び前記複数のロボットと通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラとを備え、
前記ホストコントローラは、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットを前記修正自動モード又は前記手動モードで制御し、第２のタスクプログラムを実行して、前記作業対象に対し第２の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットを前記修正自動モード又は前記自動モードで制御するロボット制御部と、
前記第１の作業において、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを記憶し、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、前記第２ロボットが補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２のタスクプログラムを補正する補正部とを有することを特徴としている。

上記ロボットシステム及びその制御方法によれば、第１ロボットの第１の作業においてオペレータが遠隔操作装置を介して入力した操作により補正された作業対象のロケーションデータが、第２ロボットの第２の作業で利用される。これにより、第２の作業では、遠隔操作装置を用いた作業対象に対する位置補正の操作が不要であるか又は程度が軽減される。

本発明によれば、複数の遠隔操作ロボットを備えたロボットシステムにおいて、オペレータによる操作の負担を軽減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るロボットシステムが導入された自動車組立工場の様子を示す図である。 図２は、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３は、ロボットの制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は、第１ロボットの動作の様子を説明する図である。 図５は、第２ロボットの動作の様子を説明する図である。 図６は、変形例に係る第２ロボットの動作の様子を説明する図である。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１００は、複数のロボット１Ａ，１Ｂと、遠隔操作装置２と、ホストコントローラ６とを備えている。このロボットシステム１００は、例えば、製造工場の作業ステージの周りに配置された複数のロボット１Ａ，１Ｂを用いて、作業ステージにあるワークに対して、移送、部品の取り付け、溶接などの作業を行うものである。

図１では、自動車組立工場の作業ステージの周りに２つのロボット（第１ロボット１Ａ及び第２ロボット１Ｂ）が配設され、第１ロボット１Ａが、作業ステージ上のボディにタイヤ付ホイール（以下、単に「ホイール」と称する）を嵌め込む作業を行い、第２ロボット１Ｂが嵌め込まれたホイールを車軸にボルト締結する作業を行う様子が例示されている。但し、ロボットシステム１００は、このような自動車組立工場に限定されず、各種製造設備において広く適用させることができる。

複数のロボット１Ａ，１Ｂは作業ステージの周りに離間して配置され、固有のロボット座標系を各々に有している。本明細書では、第１ロボット１Ａ及び第２ロボット１Ｂを区別しないときには、数字に添えられたアルファベットを省略して単に「ロボット１」と表す。

本実施形態に係るロボット１は、自動モード、手動モード、及び、修正自動モードの３つの制御モードを有する。これら複数の制御モードのうち選択された一つで動作が制御されるように、ロボット１の制御モードを切り替えることができる。

本明細書では、ロボット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「自動モード」と称する。自動モードでは、従来のティーチングプレイバックロボットと同様に、オペレータによる遠隔操作装置２の操作なしに、ロボット１が所定の作業を自動的に行う。

また、本明細書では、ロボット１が遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する制御モードを「手動モード」と称する。遠隔操作装置２は、オペレータが遠隔操作装置２を直接的に動かすことによって入力した操作を受け付けることができる。なお、手動モードでは、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作や、この操作に基づいて動作しているロボット１の動きが、自動的に補正されてもよい。

また、本明細書では、ロボット１が、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作によって逐次補正されながら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「修正自動モード」と称する。修正自動モードでは、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ロボット１の動きが、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて補正される。

以下、ロボットシステム１００の構成について詳細に説明する。

〔ロボット１〕
各ロボット１は、基台１０と、基台１０に支持されたロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の手先部に装着されたエンドエフェクタ１２と、ロボットアーム１１及びエンドエフェクタ１２の動作を制御するロボットコントローラ１５とを備えている。本実施形態では、各ロボット１のロボットアーム１１は、実質的に同一の構成を有する６軸の垂直多関節型ロボットアームである。但し、各ロボット１のロボットアーム１１の態様は本実施形態に限定されず、３以上の関節数（軸数）を有する水平又は垂直多関節ロボットアームであればよい。また、複数のロボットアーム１１には、リンク長や関節数の異なる複数種類のロボットアームが含まれていてもよい。

ロボットアーム１１は、直列的に連結された複数のリンクを備えている。本実施形態に係るロボットアーム１１は、６つの関節ＪＴ１〜ＪＴ６を有し、各関節ＪＴ１〜ＪＴ６に独立した駆動部が設けられている。各駆動部は、例えば、電動モータと、モータの出力

ロボットアーム１１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。本実施形態では、２つのロボット１Ａ，１Ｂのうち、一方のロボット１Ａのエンドエフェクタ１２はホイールを把持するチャックであり、他方のロボット１Ｂのエンドエフェクタ１２はボルトを締めるボルト締めツールである。

図２はロボットシステム１００の概略構成を示すブロック図であり、図３は、ロボット１の制御系統の構成を示すブロック図である。図２及び図３に示すように、ロボットアーム１１の各関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、それが連結する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。また、各駆動モータＭ１〜Ｍ６には、その回転位置を検出するための位置センサＥ１〜Ｅ６と、その回転を制御する電流を検出するための電流センサＣ１〜Ｃ６とが設けられている。位置センサＥ１〜Ｅ６は、例えば、エンコーダ、レゾルバ、パルスジェネレータなどの回転位置を検出できるものであればよい。なお、上記の駆動モータＭ１〜Ｍ６、位置センサ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「ＪＴ」と称し、駆動モータＭ、位置センサＥ、及び電流センサＣについても同様とする。

駆動モータＭ、位置センサＥ、及び電流センサＣは、ロボットコントローラ１５と電気的に接続されている。ロボットコントローラ１５は、指令生成部１５１と、サーボ制御部１５２とを含んでいる。指令生成部１５１は、予め記憶された又はホストコントローラ６から与えられた位置指令値に基づいて駆動指令値を生成し、駆動指令値をサーボ制御部１５２へ出力する。サーボ制御部１５２は、駆動指令値と対応する駆動電流を駆動モータＭへ供給する。位置センサＥで検出された回転角を表す信号は指令生成部１５１へフィードバックされる。

〔遠隔操作装置２〕
遠隔操作装置２は、ロボット１を操縦するオペレータの操作を受け付ける手段である。遠隔操作装置２は、ロボット１から離れて配置されている。本実施形態では、２つのロボット１Ａ，１Ｂに対し１つの遠隔操作装置２が設けられている。換言すれば、１つの遠隔操作装置２で、２つのロボット１Ａ，１Ｂを遠隔操作することができる。

本実施形態に係る遠隔操作装置２は、多関節ロボットアームの態様を呈するマスタアーム２０と、マスタアーム２０の動作を制御したりマスタアーム２０が受け付けたオペレータの操作を取得したりするコントローラ２５とを備えている。ロボット１の制御モードが手動モード及び修正自動モードのときは、ロボットアーム１１はマスタアーム２０の動きに追従して動く。つまり、遠隔操作装置２は、ロボットアーム１１の位置や姿勢を直感的に操作できるように構成されている。

マスタアーム２０は、ロボットアーム１１と同じ数の複数の関節ＪＴm１〜ＪＴm６を有する多関節ロボットアームであって、基台に支持された複数のリンク２１ａ〜２１ｆの連接体である。マスタアーム２０のリンク２１ａ〜２１ｆの連接構成は、ロボットアーム１１のリンク１１ａ〜１１ｆの連接構成と実質的に同一であり、詳細な説明は省略する。マスタアーム２０の先端部には、ロボットアーム１１に装着されたエンドエフェクタ１２と相似する又は対応する擬似エンドエフェクタが装着されてもよい。

関節ＪＴm１〜ＪＴm６には、それが連結する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Ｍm１〜Ｍm６（図示略）が設けられている。また、各駆動モータＭm１〜Ｍm６には、その回転位置を検出するための位置センサＥm１〜Ｅm６（図示略）と、その回転を制御する電流を検出するための電流センサＣm１〜Ｃm６（図示略）とが設けられている。位置センサＥm１〜Ｅm６は、例えばエンコーダである。なお、上記の駆動モータＭm１〜Ｍm６、位置センサＥm１〜Ｅm６、及び電流センサＣm１〜Ｃm６の記載では、各関節ＪＴm１〜ＪＴm６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ＪＴm１〜ＪＴm６のうち任意の関節を示す場合には添え字を省いて「ＪＴm」と称し、駆動モータＭm、位置センサＥm、及び電流センサＣmについても同様とする。

前述のロボット１の駆動系統と同様に、駆動モータＭm、位置センサＥm、及び電流センサＣmは、コントローラ２５と電気的に接続されている。コントローラ２５は、指令生成部２５１と、サーボ制御部２５２とを含んでいる。指令生成部２５１は、予め記憶された又はホストコントローラ６から与えられた位置指令値に基づいて駆動指令値を生成し、駆動指令値をサーボ制御部２５２へ出力する。サーボ制御部１５２は、駆動指令値と対応する駆動電流を駆動モータＭへ供給する。位置センサＥで検出された回転角を表す信号は指令生成部１５１へフィードバックされる。

サーボ制御部２５２は、前述のサーボ制御部１５２と同様に、後述するホストコントローラ６から取得した位置指令値やサーボゲイン等に基づいて駆動指令値（トルク指令値）を生成し、駆動指令値に対応した駆動電流を駆動モータＭmへ供給する。駆動モータＭmの出力回転角は位置センサＥmによって検出され、サーボ制御部２５２へフィードバックされる。

〔ホストコントローラ６〕
ホストコントローラ６は、複数のロボット１の動作を制御する。ホストコントローラ６には、状況取得装置５、出力装置４、入力装置７、各ロボット１のロボットコントローラ１５、及び遠隔操作装置２のコントローラ２５などが、通信可能に接続されている。

入力装置７は、遠隔操作装置２と共に作業空間外に設置され、オペレータからの操作指示を受け付け、受け付けた操作指示をホストコントローラ６に入力する入力手段である。入力装置７では、ロボット１の位置や姿勢に係る操作以外の操作が入力される。入力装置７には、ロボット１の制御モードを選択するための操作入力具や、非常停止スイッチなど、ロボット１の位置や姿勢を除く操作指令を入力する１以上の操作入力具が設けられている。１以上の操作入力具には、例えば、タッチパネル、キー、レバー、ボタン、スイッチ、ダイヤルなどの既知の操作入力具が含まれていてよい。また、入力装置７として、ペンダントやタブレットなどの携帯端末が用いられてもよい。

状況取得装置５は、各ロボット１の作業空間内における状況を示す状況情報を取得する手段である。状況取得装置５は、例えば、センサ、撮像装置（カメラ）、通信器、エンコーダ等によって実現できる。状況情報は、作業空間内におけるロボット１の位置及び姿勢等、或いはロボット１を取り巻く周囲の状況を認識するために利用する情報を含む。より具体的には、状況情報は、例えば、作業空間内におけるロボット１の位置及び姿勢、ロボット１とワークとの位置関係、又はロボット１とワークを組付ける被組付部品との位置関係等、作業空間内においてロボット１の状況及びロボット１の周囲の状況を認識可能とするために必要な情報が含まれる。

状況取得装置５は状況情報を逐次取得しており、取得された状況情報は、ホストコントローラ６に入力され、ホストコントローラ６においてロボット１の動作制御に利用される。状況取得装置５は、ロボット１自体に取り付けられていてもよいし、作業空間内の適切な位置に取り付けられていてもよい。また、取り付けられる状況取得装置５の数は１つであってもよいし複数であってもよい。適切に状況情報を取得できる位置に適切な個数の状況取得装置５が取り付けられていればよく、取り付け位置及び取り付け個数は任意である。

出力装置４は、ホストコントローラ６から送信された情報を出力するものである。出力装置４は、遠隔操作装置２を操作しているオペレータから視認しやすい位置に設置される。出力装置４には、少なくともディスプレイ装置４１が含まれており、更に、プリンタやスピーカや警報灯などが含まれていてもよい。ディスプレイ装置４１では、ホストコントローラ６から送信された情報が表示出力される。例えば、スピーカでは、ホストコントローラ６から送信された情報が音として出力される。また、例えば、プリンタでは、ホストコントローラ６から送信された情報が紙などの記録媒体に印字出力される。

ホストコントローラ６は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、ホストコントローラ６が実行する制御プログラムや、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とデータの送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。ホストコントローラ６では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、システム１００の各種動作を制御するための処理が行われる。なお、ホストコントローラ６は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、ホストコントローラ６は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。

ホストコントローラ６は、機能ブロックとして、ロボットシステム１００の全体的な動作を司るホスト制御部６０と、複数のロボット制御部６１と、操作装置制御部６２と、補正部６３とを備えている。図２では、これらの機能ブロックが１つのホストコントローラ６にまとめて示されているが、各機能ブロック又は複数の機能ブロックの組み合わせが独立した１以上のコンピュータによって実現されていてもよい。この場合、これらの機能ブロックのうち一部が作業空間に配置され、残部が作業外空間に配置されていてもよい。

ロボット制御部６１は、ロボット１の動作を制御する。より詳細には、ロボット制御部６１は、予め記憶されたプログラムに基づき、又は、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づき、位置指令値を生成し、それをロボット１のロボットコントローラ１５に与える。与え、ロボット１の動作を制御する。

操作装置制御部６２は、遠隔操作装置２の動作を制御する。より詳細には、操作装置制御部６２は、ロボット１が修正自動モード又は手動モードのときに、ロボット１のロボットアーム１１の姿勢と遠隔操作装置２のマスタアーム２０の姿勢とが対応するように、マスタアーム２０の動作を制御する。また、操作装置制御部６２は、ロボット１が修正自動モード又は手動モードのときに、マスタアーム２０の各関節の駆動部に設けられた位置センサＥm１〜Ｅm６の検出値に基づいて、マスタアーム２０の姿勢や、マスタアーム２０の手先部の位置を求める。

補正部６３は、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて、プログラムにより予定されていたロボット１の軌道が補正されたときに、その補正に係る情報を用いて、以降の作業におけるロボット１の軌跡を補正するものである。補正部６３の処理については、後ほど詳述する。

〔ロボットシステム１００の動作〕
続いて、上記構成のロボットシステム１００の動作の一例を説明する。ホストコントローラ６には、動作シーケンス情報が予め記憶されており、ホストコントローラ６はこの動作シーケンス情報に基づいて各ロボット１の動作を制御する。以下では、ロボット１の位置基準は、アーム１１の手先部として説明するが、これに限定されない。

図４は、第１ロボット１Ａの動作の様子を説明する図である。図４に示すように、先ず、第１ロボット１Ａは、アーム１１の手先部をホイールが収容されたパレットに規定された取出位置Ｐ１に移動させ、エンドエフェクタ１２であるチャックで所定のホイールを把持して取り出し、アーム１１の手先部を取出位置Ｐ１から待機位置Ｐ２へ所定の軌跡に沿って移動させる。待機位置Ｐ２は、ボディにホイールを取り付ける作業を行うときの取付位置Ｐ３（即ち、作業位置）の手前に規定されている。この取出位置Ｐ１から待機位置Ｐ２へのホイールの移送タスクは、自動モードで行われる。つまり、ホストコントローラ６は、予め記憶された移送タスクプログラムを実行し、これにより、第１ロボット１Ａは、アーム１１の手先部が教示された軌跡に沿って移動するように制御される。

次いで、第１ロボット１Ａは、チャックでホイールを把持したまま、アーム１１の手先部を待機位置Ｐ２から取付位置Ｐ３へ移動させてホイールを車軸に嵌め込み、チャックで把持されたホイールを解放する。この一連のホイールの取付タスクは、修正自動モードで行われる。

ホストコントローラ６は、修正自動モード及び手動モードでは、被操作ロボット１（即ち、遠隔操作装置２で操作されるロボット）とマスタアーム２０との姿勢を対応させるように、マスタアーム２０の動作を制御する。更に、ホストコントローラ６は、修正自動モード及び手動モードでは、被操作ロボット１（特に、アーム１１の手先部やエンドエフェクタ１２）の状況情報をディスプレイ装置４１に表示出力させる。オペレータは、ディスプレイ装置４１に映し出された被操作ロボット１の状況情報を視認しながら、遠隔操作装置２を操作することができる。

ホストコントローラ６は、予め記憶された取付タスクプログラムを実行し、これにより、第１ロボット１Ａは、アーム１１の手先部が教示された軌跡に沿って移動するように制御される。この間、ホストコントローラ６は、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて、第１ロボット１Ａの動きを修正する。

例えば、第１ロボット１Ａが、アーム１１の手先部を待機位置Ｐ２から取付位置Ｐ３へ教示された軌跡に沿って移動させている間、マスタアーム２０が、被操作ロボット１である第１ロボット１Ａと対応した姿勢となるように、第１ロボット１Ａの動きに合わせて姿勢を変化させる。そして、オペレータが、マスタアーム２０を動かしてその手先部の移動の軌跡を変化させると、遠隔操作装置２は、マスタアーム２０の手先部の教示された軌跡からの変位を修正指示として受け付けて、ホストコントローラ６へ入力する。

ホストコントローラ６は、取得した修正指示信号に基づいて補正指令値を求める。修正指示信号から補正指令値を求める演算式は、予めホストコントローラ６に記憶されていてよい。ホストコントローラ６は、第１ロボット１Ａの指令生成部１５１へ、生成された補正指令値によって補正された位置指令値を与え、その結果、第１ロボット１Ａの動作は、所与の取付タスクプログラムに基づく動きに、遠隔操作装置２が受け付けた修正指示を反映させたものとなる。

このように、修正自動モードでは、被操作ロボット１は、原則として、所与のタスクプログラムに基づいて教示された通りに自動的に動作し、遠隔操作装置２がオペレータからの修正指示を受け付けたときに、その修正指示に基づいて前記の自動的な動作が修正される。なお、取付タスクを行う第１ロボット１Ａの制御モードを修正自動モードとしたが、修正自動モードと手動モードのうちいずれかをオペレータが選択できるようにしてもよい。取付タスクを行う第１ロボット１Ａの制御モードが手動モードの場合は、オペレータがマスタアーム２０を動かすことにより入力された操作を遠隔操作装置２が受け付け、ホストコントローラ６は遠隔操作装置２が受け付けた操作信号に基づいて位置指令値を生成し、その位置指令値を被操作ロボット１のロボットコントローラ１５へ与える。

上記のようにアーム１１の手先部が取付位置Ｐ３に到達すると、ホストコントローラ６は、第１ロボット１Ａのロボット座標系におけるホイールのロケーションデータを取得し、記憶部に記憶する。ホストコントローラ６は、取付位置Ｐ３での位置センサＥ１〜Ｅ６の検出値に基づいて、第１ロボット１Ａのアーム１１の手先部の位置を求めることができ、アーム１１の手先部とチャックに把持されたホイールとの既知の位置関係とから、ホイールのロケーションデータを特定することができる。取得した第１ロボット１Ａのロボット座標系におけるホイールのロケーションデータは、取付タスクにおいて遠隔操作装置２が受け付けた修正指示によって、教示されたロケーションデータと相違していることがある。

以上の取付タスクが終了すると、ホストコントローラ６は、第１ロボット１Ａの制御モードを自動モードとし、再びホイールの移送タスクを開始する。一方、ホストコントローラ６は、第２ロボット１Ｂに、ボルト締めタスクを開始させる。

図５は、第２ロボット１Ｂの動作の様子を説明する図である。図５に示すように、ボルト締めタスクでは、第２ロボット１Ｂは、アーム１１の手先部が退避位置Ｐ４から待機位置Ｐ５へ移動する第１ステップと、アーム１１の手先部が待機位置Ｐ５から作業位置である締付位置Ｐ６へ移動する第２ステップと、締付位置Ｐ６でボルトを締結する第３ステップとを順に行うように、修正自動モードで制御される。但し、ボルト締めタスクを行う第２ロボット１Ｂは、自動モードで制御されてもよい。退避位置Ｐ４は、移送タスク及び取付タスクを行う第１ロボット１Ａと第２ロボット１Ｂとが干渉しないように規定されている。待機位置Ｐ５は、締付位置Ｐ６の直ぐ手前に位置していてよい。

ホストコントローラ６は、ボルト締めタスクを開始するに際し、前述の取付タスクで記憶した第１ロボット１Ａのロボット座標系におけるホイールのロケーションデータを読み出し、ボルト締めタスクプログラムを補正する。ホストコントローラ６は、第１ロボット１Ａのロボット座標系におけるホイールのロケーションデータに代えて、補正指令値や修正指示信号を、補正のための情報として用いてもよい。

第１ロボット１Ａのロボット座標系と、第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的な位置関係は既知である。ホストコントローラ６は、第１ロボット１Ａのロボット座標系と第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的な位置関係と、第１ロボット１Ａのロボット座標系におけるホイールの補正されたロケーションデータとを用いて、第２ロボット１Ｂのロボット座標系におけるホイールのロケーションデータを補正する。更に、ホストコントローラ６は、第２ロボット１Ｂのロボット座標系におけるホイールの補正されたロケーションデータに基づいて、ボルト締めタスクにおける待機位置Ｐ５を補正する。これにより、ボルト締めタスクにおいて、第２ロボット１Ｂのアーム１１の手先部は、退避位置Ｐ４から補正された待機位置Ｐ５へ移動し、補正された待機位置Ｐ５からはボルト締めタスクプログラムに従って、即ち、教示された軌跡を通って締付位置Ｐ６へ移動する。

上記において、待機位置Ｐ５は、位置精度が求められる作業位置（締付位置Ｐ６）への移動の前の目標位置である。待機位置Ｐ５が補正されるので、ホイールの位置と待機位置Ｐ５とが常に一定の位置関係となる。従って、ホイールに対するボルト被締結部の位置誤差などによって、待機位置Ｐ５から締付位置Ｐ６への移動で軌跡の補正が必要となった場合に、その補正量を抑えることができる。

なお、上記において待機位置Ｐ５は、ロボット１のアーム１１の軌跡のうち位置精度が求められる作業位置の近傍に規定されている。但し、図６に示すように、アーム１１の軌跡に、干渉回避領域９０（例えば、障害物を避けて移動する領域）が有る場合には、アーム１１の軌跡のうち干渉回避領域９０に入る手前に待機位置を設定してもよい。これにより、避けるべき障害物と待機位置Ｐ５とが常に一定の位置関係となるので、待機位置Ｐ５から教示された軌跡に沿って移動すれば、障害物とロボット１との干渉を確実に回避することができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るロボットシステム１００において、複数のロボット１の各々は、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作によって逐次補正されながらタスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとの複数の制御モードを有している。そして、ロボットシステム１００の制御方法は、複数のロボット１のうちの１つである第１ロボット１Ａが修正自動モード（又は、手動モード）で或る作業対象に対し第１の作業を行って、第１ロボットのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを取得し、複数のロボット１のうちの１つである第２ロボット１Ｂが修正自動モード（又は、自動モード）で作業対象に対し第２の作業を行う際に、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータ及び第１ロボット１Ａのロボット座標系と第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的関係から、第２ロボット１Ｂのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを補正し、第２ロボット１Ｂが補正された作業対象のロケーションデータを用いて第２の作業を行うことを特徴としている。

また、本実施形態に係るロボットシステム１００は、オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置２と、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作によって逐次修正されながらタスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとの複数の制御モードを有する複数のロボット１と、遠隔操作装置２及び複数のロボット１と通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラ６とを備えている。そして、ホストコントローラ６が、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように複数のロボット１のうちの１つである第１ロボット１Ａを修正自動モード（又は、手動モード）で制御し、第２のタスクプログラムを実行して、作業対象に対し第２の作業を行うように複数のロボット１のうちの１つである第２ロボット１Ｂを修正自動モード（又は、自動モード）で制御するロボット制御部６１と、第１の作業において、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを記憶し、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータ及び第１ロボット１Ａのロボット座標系と第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的関係から、第２ロボット１Ｂのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを補正し、その補正された作業対象のロケーションデータを用いて第２のタスクプログラムを補正する補正部６３とを有することを特徴としている。

上記ロボットシステム１００及びその制御方法によれば、第１ロボット１Ａの第１の作業においてオペレータが遠隔操作装置２を介して入力した操作により補正された作業対象のロケーションデータが、第２ロボット１Ｂの第２の作業で利用される。これにより、第２の作業では、遠隔操作装置２を用いた作業対象に対する位置補正の操作が不要であるか又は程度が軽減される。つまり、第２ロボット１Ｂが自動モード又は修正自動モードで第２の作業を行うときには、第２ロボット１Ｂと作業対象との相対的な位置関係が自動的に補正され、とりわけ、第２ロボット１Ｂが修正自動モードで第２の作業を行うときには、遠隔操作装置２の操作を低減することが可能である。これにより、ロボットシステム１００のオペレータの操作の負担を軽減することができる。

また、上記実施形態に係るロボットシステム１００の制御方法では、第２の作業が、第２ロボット１Ｂのアーム１１の手先部が所定の退避位置Ｐ４から所定の待機位置Ｐ５へ移動する第１ステップと、第２ロボット１Ｂのアーム１１の手先部が待機位置Ｐ５から所定の作業位置（締付位置Ｐ６）へ移動する第２ステップとを含んでいる。そして、待機位置Ｐ５と作業対象との位置関係が一定に保持されるように、補正された作業対象のロケーションデータに基づいて第１ステップの軌道が補正される。

同様に、上記実施形態に係るロボットシステム１００では、補正部６３が、待機位置Ｐ５と作業対象との位置関係が一定に保持されるように、補正された作業対象のロケーションデータに基づいて第１ステップの軌道を補正する。

このように、例え第２ロボット１Ｂと作業対象との相対的位置に誤差が生じていても、待機位置Ｐ５と作業対象との位置関係は所定の関係に維持されているので、第２ロボット１Ｂは第２ステップでは教示された通りの軌跡を辿れば作業位置Ｐ６に到達することができる。第２ロボット１Ｂが修正自動モードで動作しており、作業対象と作業位置Ｐ６との相対的位置に誤差が生じている場合には、待機位置Ｐ５から作業位置Ｐ６の軌跡の修正量を抑えることができ、オペレータの操作の負担を軽減することができる。

また、上記実施形態に係るロボットシステム１００及びその運転方法において、待機位置Ｐ５から作業位置（締付位置Ｐ６）までの軌跡に障害物との干渉を避けて移動する干渉回避領域９０が含まれるように、待機位置が規定されていてよい。

このように、干渉回避領域９０の手前に待機位置Ｐ５が設けられ、待機位置Ｐ５と作業対象との位置関係が一定に保持されるように第２ロボット１Ｂの第１ステップの軌跡が補正されることによれば、第２ロボット１Ｂは第２ステップでは教示された通りの軌跡を辿れば障害物を確実に避けて作業位置Ｐ６に到達することができる。更に、第２ロボット１Ｂが修正自動モードで動作しており、作業対象と作業位置Ｐ６との相対的位置に誤差が生じている場合には、待機位置Ｐ５から作業位置Ｐ６の軌跡の修正量を抑えることができ、オペレータの操作の負担を軽減することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。

例えば、上記実施形態に係るロボットシステム１００では、各ロボット１は、自動モード、手動モード、及び修正自動モードの複数の制御モードを有しているが、ロボット１が自動モード及び手動モードを含む複数の制御モードを有するように変更した場合にも、本発明を適用させることができる。

上記の変更例の場合、ロボットシステム１００の制御方法は、複数のロボット１のうちの１つである第１ロボット１Ａが手動モードで或る作業対象に対し第１の作業を行って、第１ロボットのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを取得し、複数のロボット１のうちの１つである第２ロボット１Ｂが自動モードで作業対象に対し第２の作業を行う際に、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータ及び第１ロボット１Ａのロボット座標系と第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的関係から、第２ロボット１Ｂのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを補正し、第２ロボット１Ｂが補正された作業対象のロケーションデータを用いて第２の作業を行う。

そして、上記の変更例の場合、ロボットシステム１００は、オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置２と、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、遠隔操作装置２が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードとを含む複数の制御モードを有する複数のロボット１と、遠隔操作装置２及び複数のロボット１と通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラ６とを備えている。そして、ホストコントローラ６が、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように複数のロボット１のうちの１つである第１ロボット１Ａを手動モードで制御し、第２のタスクプログラムを実行して、作業対象に対し第２の作業を行うように複数のロボット１のうちの１つである第２ロボット１Ｂを自動モードで制御するロボット制御部６１と、第１の作業において、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを記憶し、第１ロボット１Ａのロボット座標系における作業対象のロケーションデータ及び第１ロボット１Ａのロボット座標系と第２ロボット１Ｂのロボット座標系との相対的関係から、第２ロボット１Ｂのロボット座標系における作業対象のロケーションデータを補正し、その補正された作業対象のロケーションデータを用いて第２のタスクプログラムを補正する補正部６３とを有する。

上記の変更例の場合においても、前述の実施形態と同様に、第１ロボット１Ａの第１の作業においてオペレータが遠隔操作装置２を介して入力した操作により補正された作業対象のロケーションデータが、第２ロボット１Ｂの第２の作業で利用される。これにより、第２の作業では、自動モードで動作する第２ロボット１Ｂは、作業者が別途補正を入力せずとも、補正された軌跡で動作して、作業対象に対して精確な作業を行うことができる。

１，１Ａ，１Ｂ ：ロボット
２ ：遠隔操作装置
４ ：出力装置
５ ：状況取得装置
６ ：ホストコントローラ
６０ ：ホスト制御部
６１ ：ロボット制御部
６２ ：操作装置制御部
６３ ：補正部
７ ：入力装置
１０ ：基台
１１ ：ロボットアーム
１１ａ〜１１ｆ ：リンク
１２ ：エンドエフェクタ
１５ ：ロボットコントローラ
２０ ：マスタアーム
２１ａ〜２１ｆ ：リンク
２５ ：コントローラ
４１ ：ディスプレイ装置
１００ ：ロボットシステム
Ｃ１〜Ｃ６ ：電流センサ
Ｅ１〜Ｅ６ ：位置センサ
ＪＴ１〜ＪＴ６，ＪＴm１〜ＪＴm６ ：関節
Ｍ１〜６Ｍ ：駆動モータ

Claims (8)

1. 遠隔操作装置と複数のロボットとを備えたロボットシステムの制御方法であって、
   前記複数のロボットの各々は、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードとを含む複数の制御モードを有し、
   前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットが前記手動モードで或る作業対象に対し第１の作業を行って、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを取得し、
   前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットが前記自動モードで前記作業対象に対し第２の作業を行う際に、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、前記第２ロボットが補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２の作業を行う、
   ロボットシステムの制御方法。
2. 遠隔操作装置と複数のロボットとを備えたロボットシステムの制御方法であって、
   前記複数のロボットの各々は、予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作によって逐次補正されながら前記タスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとを含む複数の制御モードを有し、
   前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットが前記修正自動モード又は前記手動モードで或る作業対象に対し第１の作業を行って、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを取得し、
   前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットが前記修正自動モード又は前記自動モードで前記作業対象に対し第２の作業を行う際に、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、前記第２ロボットが補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２の作業を行う、
   ロボットシステムの制御方法。
3. 前記第２の作業は、前記第２ロボットの手先部が所定の退避位置から所定の待機位置へ移動する第１ステップと、前記第２ロボットの手先部が前記待機位置から所定の作業位置へ移動する第２ステップとを含み、
   前記待機位置と前記作業対象との位置関係が一定に保持されるように、補正された前記作業対象のロケーションデータに基づいて前記第１ステップの軌道が補正される、
   請求項１又は２に記載のロボットシステムの制御方法。
4. 前記待機位置から前記作業位置までの軌跡に障害物との干渉を避けて移動する干渉回避領域が含まれるように、前記待機位置が規定されている、
   請求項３に記載のロボットシステムの制御方法。
5. オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置と、
   予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードとを含む複数の制御モードを有する複数のロボットと、
   前記遠隔操作装置及び前記複数のロボットと通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラとを備え、
   前記ホストコントローラは、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットを前記手動モードで制御し、第２のタスクプログラムを実行して、前記作業対象に対し第２の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットを前記自動モードで制御するロボット制御部と、
   前記第１の作業において、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを記憶し、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、その補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２のタスクプログラムを補正する補正部とを有する、
   ロボットシステム。
6. オペレータの操作を受け付ける遠隔操作装置と、
   予め記憶されたタスクプログラムに基づいて動作する自動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作に基づいて動作する手動モードと、前記遠隔操作装置が受け付けたオペレータの操作によって逐次修正されながら前記タスクプログラムに基づいて動作する修正自動モードとの複数の制御モードを有する複数のロボットと、
   前記遠隔操作装置及び前記複数のロボットと通信可能に接続されてそれらの動作を制御するホストコントローラとを備え、
   前記ホストコントローラは、第１のタスクプログラムを実行して、或る作業対象に対し第１の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第１ロボットを前記修正自動モード又は前記手動モードで制御し、第２のタスクプログラムを実行して、前記作業対象に対し第２の作業を行うように前記複数のロボットのうちの１つである第２ロボットを前記修正自動モード又は前記自動モードで制御するロボット制御部と、
   前記第１の作業において、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを記憶し、前記第１ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータ及び前記第１ロボットのロボット座標系と前記第２ロボットのロボット座標系との相対的関係から、前記第２ロボットのロボット座標系における前記作業対象のロケーションデータを補正し、その補正された前記作業対象のロケーションデータを用いて前記第２のタスクプログラムを補正する補正部とを有する、
   ロボットシステム。
7. 前記第２の作業は、前記第２ロボットの手先部が所定の退避位置から所定の待機位置へ移動する第１ステップと、前記第２ロボットの手先部が前記待機位置から所定の作業位置へ移動する第２ステップとを含み、
   前記補正部は、前記待機位置と前記作業対象との位置関係が一定に保持されるように、補正された前記作業対象のロケーションデータに基づいて前記第１ステップの軌道を補正する、
   請求項５又は６に記載のロボットシステム。
8. 前記待機位置から前記作業位置までの軌跡に障害物との干渉を避けて移動する干渉回避領域が含まれるように、前記待機位置が規定されている、
   請求項７に記載のロボットシステム。

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