JPH07136975A - 複数ロボットシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数ロボットのデッドロック回避に関するオ
ペレータの負担を軽減することと、ロボット同士のデッ
ドロックを完全に解消することを目的とする。 【構成】 複数のロボットを制御する制御装置は、各ロ
ボットの作業プログラムを格納し、逐次実行してゆく作
業実行手段１１と、各ロボットが作業中か否かという作
業状態を格納し、非作業中のロボットを安全位置へ退避
させるかどうかの判断を行う退避判断手段１２と、各ロ
ボットの軌跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生す
る場合にはロボットを安全位置へ退避させる軌跡制御手
段１３と、各ロボットのモータ駆動信号を生成する位置
制御手段１４より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数ロボットとその
制御装置から構成される複数ロボットシステムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用ロボットの利用において、
作業タクトの短縮や協調作業を目的として、それぞれの
ロボットの動作領域の一部が重複するように配置された
複数ロボットシステムが稼働している。このようなシス
テムにおいては、動作領域の重複部においてロボット同
士の干渉が発生するという問題があり、また、各ロボッ
トが実行している作業には、お互いの作業の順序関係が
定められている場合とそうでない場合があるため、制御
方法が複雑になる。各ロボットの作業の順序関係が定め
られている場合のいちばん簡単な方法は、あるロボット
の作業が終了したら一但安全位置へ退避させ、それから
次の作業のロボットを起動する方法である。しかしこの
方法ではロボットの待ち時間が多くなり、全体の作業タ
クトが長くなるという問題を有するので、ロボット同士
の干渉を回避させながら作業を同時に進行させる方法が
いろいろ考案されている。

【０００３】特開昭６４−３６３０７号公報には、ロボ
ットコントローラに接続されたコンピュータによって、
ロボット相互に衝突する領域を管理、制御する方法が記
載されている。

【０００４】特開平２−１９０２９１号公報には、各ロ
ボットが干渉領域に入る事と出る事を宣言する手段を持
ち、一方のロボットが干渉領域内にある時は他方ロボッ
トを干渉領域外で待機させる方法が記載されている。

【０００５】特開平２−８３１９６号公報には、各ロボ
ットのコントローラに衝突回避手段を備え、自己腕と他
腕との幾何学的な位置関係から衝突の危険性の有無を検
出し、危険性のある時に互いの動作状態から優先権を決
定し、優先権がないときに衝突回避パスを生成する方法
が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の干渉回避方法によってロボット同士の干渉を回避でき
ても、新たに、以下に述べるようなロボット同士のデッ
ドロックを回避することができないという問題が発生す
る。

【０００７】一つめの例は、２台のロボットＡ、Ｂが、
それぞれ相手の作業との順序関係がない作業を非同期に
実行してゆく場合において、ロボットＡは作業場所へ移
動したいが、ロボットＢがその付近で停止しているため
動けず、一方ロボットＢは作業を終了した区切りで次の
指令を待っている、というようなデッドロックである。

【０００８】二つめの例は、２台のロボットＡ、Ｂが、
相手の作業との順序関係が定められた作業を実行してゆ
く場合において、ロボットＡは作業場所へ移動したい
が、ロボットＢがその付近で停止しているため動けず、
ロボットＢはロボットＡの作業が終了しないため、作業
を続行しても良いという許可がもらえない、というよう
なデッドロックである。

【０００９】このようなデッドロックを回避するため
に、前者の場合は、ロボットＢの作業終了後に、干渉が
発生しない位置へ退避するという動作のプログラミング
が必要となる。また後者の場合は、ロボットＡの作業が
終了するまでロボットＢが作業場所付近へ行かないよう
に、インタロックの記述をプログラミングしておく必要
がある。

【００１０】しかし、教示段階で上記のようなデッドロ
ック発生のケースを全て考慮に入れて対策しておくこと
は困難であり、オペレータの負担も大である。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、複数ロボットのデッドロック回避に関するオペレー
タの負担を軽減することと、ロボット同士のデッドロッ
クを完全に解消することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の複数ロボットシステムは複
数のロボットとそれらを制御する１つの制御装置から構
成され、この制御装置は、各ロボットの作業プログラム
を格納し、前記作業プログラムを逐次実行してゆく作業
実行手段と、各ロボットが作業中か非作業中かという作
業状態を格納し、前記作業実行手段と通信することによ
り前記作業状態を更新し、前記作業状態を基に非作業中
のロボットを安全位置へ退避させるかどうかの判断を行
う退避判断手段と、前記作業実行手段と通信して各ロボ
ットの軌跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生する
場合には前記退避判断手段と通信を行うことによりロボ
ットを安全位置へ退避させる軌跡制御手段と、前記軌跡
制御手段と通信して各ロボットのモータ駆動信号を生成
する位置制御手段より構成されるロボット退避回路を有
することを特徴としている。

【００１３】また、本発明の請求項２記載の複数ロボッ
トシステムは複数のロボットとそれらを制御する１つの
制御装置から構成され、この制御装置は、各ロボットが
実行する作業の順序関係を示す作業順序データを設定す
る作業順序設定手段と、前記作業順序設定手段によって
設定された前記作業順序データを格納しておく作業順序
格納手段と、各ロボットの作業プログラムを格納し、そ
のプログラムを逐次実行してゆく作業実行手段と、各ロ
ボットの作業進捗状態を格納し、前記作業実行手段と通
信することにより前記作業進捗状態を更新し、前記作業
順序データと前記作業進捗状態を基に作業順序待ちのロ
ボットを安全位置へ退避させるかどうかの判断を行い、
退避させると判断した場合には、ロボットが元の位置に
復帰するのを待って前記作業進捗状態を基に作業続行の
可否を判断する退避判断手段と、前記作業実行手段と通
信して各ロボットの軌跡計算と干渉チェックを行い、干
渉が発生する場合には前記退避判断手段と通信を行うこ
とにより、ロボットの現在位置を復帰位置として保存し
てからロボットを安全位置へ退避させ、退避させたロボ
ットを前記復帰位置に復帰させる軌跡制御手段と、前記
軌跡制御手段と通信して各ロボットのモータ駆動信号を
生成する位置制御手段より構成される復帰動作付きロボ
ット退避回路を有することを特徴としている。

【００１４】また、本発明の請求項３記載の複数ロボッ
トシステムは複数ロボットとそれらを制御する１つの制
御装置から構成され、この制御装置は、各ロボットが実
行する作業の順序関係を示す作業順序データを設定する
作業順序設定手段と、前記作業順序設定手段によって設
定された前記作業順序データを格納しておく作業順序格
納手段と、各ロボットの作業プログラムを格納し、その
プログラムを逐次実行してゆく作業実行手段と、各ロボ
ットの作業状態と作業進捗状態を格納し、前記作業実行
手段と通信することにより前記作業状態と前記作業進捗
状態を更新し、前記作業状態と前記作業順序データと前
記作業進捗状態を基に非作業中のロボットや作業順序待
ちのロボットを安全位置へ退避させるかどうかの判断を
行い、作業順序待ちのロボットを退避させると判断した
場合にはロボットが元の位置に復帰するのを待って前記
作業進捗状態を基に作業続行の可否を判断する退避判断
手段と、前記作業実行手段と通信して各ロボットの軌跡
計算と干渉チェックを行い、干渉が発生する場合には前
記退避判断手段と通信を行うことにより、ロボットの現
在位置を復帰位置として保存してからロボットを安全位
置へ退避させ、作業順序待ちのロボットを退避させた場
合には前記復帰位置に復帰させる軌跡制御手段と、前記
軌跡制御手段と通信して各ロボットのモータ駆動信号を
生成する位置制御手段より構成される復帰動作付きロボ
ット退避回路を有することを特徴としている。

【００１５】

【作用】ロボットの作業状態を管理する退避判断手段と
ロボットの干渉チェックを行う軌跡制御手段が通信する
ことにより、複数ロボット同士のデッドロックを解消す
ることができる。

【００１６】

【実施例】本発明による複数ロボットシステムの一実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施例における複数
ロボットシステムの制御装置の説明図である。同図にお
いて、１１は作業実行手段、１２は退避判断手段、１３
は軌跡制御手段、１４は位置制御手段である。以下、各
手段の処理内容を具体的に説明する。

【００１８】作業実行手段１１は、各ロボットの作業の
詳細なシーケンスを専用のコマンドで記述した作業プロ
グラムを複数個格納し、別手段からの指令により指定さ
れた作業プログラムを逐次実行する。各ロボットに割り
当てられた作業プログラムを並行して実行してゆくこと
が可能であり、それによって複数のロボットの作業が同
時に進む。１つの作業プログラムの実行開始時および終
了時には退避判断手段１２にその旨を送信し、作業の実
行状態を知らせる。また、作業プログラム中に記述され
たコマンドがロボットの動作コマンドの場合は、軌跡制
御手段１３にロボット動作指令メッセージを送信するこ
とにより、ロボットに所定の動作を行わせる。

【００１９】軌跡制御手段１３は、作業実行手段１１か
らロボット動作指令メッセージを受信した時点で当該ロ
ボットの軌跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生し
ない場合に限って位置制御手段１４に動作パルスを送信
する。干渉が発生する場合は、干渉発生の原因となって
いるロボットを退避させるため退避判断手段１２に退避
要求メッセージを送信し、退避判断手段１２からの退避
許可メッセージを待つ。退避許可メッセージを受信した
ら干渉原因のロボットを安全位置まで退避させるが、も
し退避許可メッセージの受信前に、作業実行手段１１か
ら干渉発生の原因となっているロボットに対する動作指
令メッセージを受信した場合は、退避判断手段１２に退
避要求取消メッセージを送信し、干渉原因のロボットを
動作させる。

【００２０】退避判断手段１２は、軌跡制御手段１３か
ら退避要求メッセージを受信した時点で当該ロボットが
作業中か非作業中かという作業状態に基づいて退避の可
否を判断し、退避可能なら軌跡制御手段１３に退避許可
メッセージを送信する。退避不可と判断した場合は退避
要求を受信した事実を退避要求有無として保存してお
き、前記ロボットの作業状態が変化して退避可の状況に
なった時点で軌跡制御手段１３に退避許可メッセージを
送信する。なお、軌跡制御手段１３から退避要求取消メ
ッセージを受信した場合は、前記退避要求有無をクリア
しておく。

【００２１】位置制御手段１４は、軌跡制御手段１３か
ら各ロボットの動作パルスを受信してモータ駆動信号を
生成し、各軸のモータに出力することによってロボット
を動作させる。

【００２２】以上のように、ロボットの作業状態を管理
する退避判断手段１２とロボットの干渉チェックを行う
軌跡制御手段１３が通信することにより、複数ロボット
同士のデッドロックを解消することができる。

【００２３】なお、上記第１の実施例では複数ロボット
の作業プログラムを１つの作業実行手段１１で実行して
いるが、ロボットの数と同数の作業実行手段を設け、そ
れぞれ１台のロボットの作業プログラムを担当させ、そ
れぞれが退避判断手段および軌跡制御手段と通信するよ
うにしてもよい。位置制御手段１４についても同様であ
り、ロボットと同数の位置制御手段を設けてそれぞれが
１台のロボットを担当するようにしてもよい。

【００２４】次に本発明の第２の実施例を図２を用いて
説明する。本実施例は、２台のロボットＡ、Ｂが順序関
係の定められた作業を執行してゆく状況を想定したもの
であり、作業内容はロボットが周囲に配置された部品供
給装置から部品を把持し、動作領域の重複部に設けられ
た治具上でワーク組立を行う、というような種類のもの
である。図２は本発明の第２の実施例における複数ロボ
ットシステムの制御装置の説明図である。

【００２５】図２において、２１は作業順序設定手段、
２２は作業順序格納手段、２３は作業実行手段Ａ、２４
は作業実行手段Ｂ、２５は退避判断手段、２６は軌跡制
御手段、２７は位置制御手段Ａ、２８は位置制御手段Ｂ
である。作業実行手段および位置制御手段をロボットと
同数の２個ずつ設け、Ａ、Ｂの記号で担当するロボット
を表している。以下、図２の各手段の処理内容について
具体的に説明する。

【００２６】作業順序設定手段２１は、ロボットＡ、Ｂ
が実行する作業プログラムの順序関係を示す作業順序デ
ータを設定する手段である。

【００２７】作業順序格納手段２２は、作業順序設定手
段２１で設定した作業順序データを格納しておくための
データメモリである。

【００２８】作業実行手段２３、２４は、第１の実施例
で説明した機能を全て持つ。その他の機能として、作業
プログラム中に記述されたコマンドが作業続行確認コマ
ンドの場合は、退避判断手段２５に作業続行確認メッセ
ージを送信し、退避判断手段２５から作業続行許可メッ
セージを受信してからプログラムの続行を続ける。作業
続行確認コマンドは、ロボットが部品を供給装置から把
持したり、治具上に組み付けたりする直前に記述されて
いるものとする。

【００２９】軌跡制御手段２６の機能を、作業実行手段
Ａ２３からロボット動作指令メッセージを受信した場合
を例に取って説明する。作業実行手段Ａ２３からロボッ
ト動作指令メッセージを受信した時点でロボットＡの軌
跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生しない場合に
限って位置制御手段Ａ２７に動作パルスを送信する。干
渉が発生する場合は、ロボットＢを退避させるため退避
判断手段２５に退避要求メッセージを送信し、退避判断
手段２５からの復帰付き退避許可メッセージを持つ。復
帰付き退避許可メッセージを受信したらロボットＢを安
全位置まで退避させる。この時、ロボットＢが退避前に
停止していた位置を復帰位置として格納しておき、ロボ
ットＡの動作が終了した後、ロボットＢを前記復帰位置
に移動させる。もし前記復帰付き退避許可メッセージを
受信する前に、作業実行手段Ｂ２４からロボットＢの動
作指令メッセージを受信した場合は、第１の実施例の場
合と同じように退避判断手段２５に退避要求取消メッセ
ージを送信し、ロボットＢを動作させる。

【００３０】退避判断手段２５は、作業実行手段２３、
２４からプログラム実行の開始、終了報告を受けて作業
進捗状態を管理する。そして、例えば作業実行手段Ｂ２
４から作業続行確認コマンドを受信した場合、作業順序
格納手段２２に格納されている作業順序データと前記作
業進捗状態を基に、ロボットＢの作業を続行させるべき
かどうかを判断する。続行可と判断した場合は作業実行
手段Ｂ２４に作業続行許可メッセージを送信して作業を
続けさせるが、続行不可と判断した場合はメッセージを
送信せずに待たせておく。軌跡制御手段２６から退避要
求メッセージを受信した場合は、対象となるロボットが
作業続行待ち中か否かに基づいて退避の可否を判断す
る。すなわち作業続行待ち中なら、軌跡制御手段２６に
復帰付き退避許可メッセージを送信してロボットを退避
させ、そうでない場合は退避要求を受信した事実を退避
要求有無として保存しておき、その後対象ロボットが待
ちになった時点で軌跡制御手段２６に復帰付き退避許可
メッセージを送信する。また、軌跡制御手段２６から退
避させていたロボットの復帰報告メッセージを受信した
時点で、再度作業続行の可否を検討し、続行可なら作業
実行手段Ｂ２４に作業続行許可メッセージを送信する。
なお、軌跡制御手段２６から退避要求取消メッセージを
受信した場合は、実施例１と同じく前記退避要求有無を
クリアする。

【００３１】位置制御手段Ａ２７、位置制御手段Ｂ２８
は、軌跡制御手段２６から各ロボットの動作パルスを受
信してモータ駆動信号を生成し、各軸のモータに出力す
る。

【００３２】以上のように、ロボットが作業続行待ち中
かどうかを管理する退避判断手段とロボットの干渉チェ
ックを行う軌跡制御手段とが通信を行い、干渉発生原因
のロボットを退避させ、また元の位置へ復帰させること
により、複数ロボット同士のデッドロックを解消するこ
とができ、しかも作業を定められた順序通りに遂行させ
ることができる。

【００３３】なお、上記第２の実施例では２台のロボッ
トによって作業が行われる場合を説明したが、３台以上
の場合についても、作業順序データが正しく設定されて
いれば問題はなく、作業実行手段および位置制御手段を
ロボットと同数設けることにより実現可能である。

【００３４】次に本発明の第３の実施例を説明する。本
実施例は、第２の実施例で説明した退避判断手段２５と
軌跡制御手段２６が、共に第１の実施例で説明した機能
も備えている場合であり、第２の実施例との相違点を簡
単にまとめると次のようになる。

【００３５】退避判断手段２５は、軌跡制御手段２６か
らの退避要求メッセージに対して、各ロボットの作業状
態と作業進捗状態の２つの情報を基に退避の可否を判断
し、作業中でないなら退避許可メッセージを、作業続行
待ち中なら復帰付き退避許可メッセージを、軌跡制御手
段２６に送信する。

【００３６】軌跡制御手段２６は、ロボット同士の干渉
が発生する場合、退避判断手段２５に干渉原因ロボット
の退避許可メッセージを送信し、退避許可メッセージを
受信した場合は退避動作のみを行わせ、復帰付き退避許
可メッセージを受信した場合は退避動作と復帰動作を行
わせる。

【００３７】退避判断手段２５、軌跡制御手段２６が上
記の機能を持つことにより、非作業中のロボットや作業
順序待ちのロボットが干渉原因となっている時、退避さ
せ、作業待ちの時は元の位置に復帰させて作業を続行さ
せることが可能となる。

【００３８】また、第２、第３の実施例においてロボッ
ト同士のデッドロックを回避するために、オペレータは
各ロボットの行う作業の順序関係を作業順序データとし
て設定するだけでよく、前後の作業関係などを考慮して
インタロックや退避動作をプログラミングする負担から
開放される。

【００３９】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によって
複数ロボットのデッドロック回避に関するオペレータの
負担を軽減でき、ロボット同士のデッドロックを完全に
解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の複数ロボットシステム
における制御装置の説明図

【図２】本発明の第２の実施例の複数ロボットシステム
における制御装置の説明図

【符号の説明】

１１ 作業実行手段 １２ 退避判断手段 １３ 軌跡制御手段 １４ 位置制御手段 ２１ 作業順序設定手段 ２２ 作業順序格納手段 ２３ 作業実行手段Ａ ２４ 作業実行手段Ｂ ２５ 退避判断手段 ２６ 軌跡制御手段 ２７ 位置制御手段Ａ ２８ 位置制御手段Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のロボットとそれらを制御する１つ
   の制御装置から構成されるシステムであって、前記制御
   装置は、前記各ロボットの作業プログラムを格納し、前
   記作業プログラムを逐次実行してゆく作業実行手段と、
   前記各ロボットが作業中か非作業中かという作業状態を
   格納し、前記作業実行手段と通信することにより前記作
   業状態を更新し、前記作業状態を基に非作業中のロボッ
   トを安全位置に退避させるかどうかの判断を行う退避判
   断手段と、前記作業実行手段と通信して前記各ロボット
   の軌跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生する場合
   には前記退避判断手段と通信を行うことによりロボット
   を安全位置へ退避させる軌跡制御手段と、前記軌跡制御
   手段と通信して各ロボットのモータ駆動信号を生成する
   位置制御手段とより構成されるロボット退避回路を有す
   ることを特徴とする、複数ロボットシステム。
2. 【請求項２】 複数のロボットとそれらを制御する１つ
   の制御装置から構成されるシステムであって、前記制御
   装置は、前記各ロボットが実行する作業の順序関係を示
   す作業順序データを設定する作業順序設定手段と、前記
   作業順序設定手段によって設定された前記作業順序デー
   タを格納しておく作業順序格納手段と、前記各ロボット
   の作業プログラムを格納し、そのプログラムを逐次実行
   してゆく作業実行手段と、前記各ロボットの作業進捗状
   態を格納し、前記作業実行手段と通信することにより前
   記作業進捗状態を更新し、前記作業順序データと前記作
   業進捗状態を基に作業順序待ちのロボットを安全位置へ
   退避させるかどうかの判断を行い、退避させると判断し
   た場合には、ロボットが元の位置に復帰するのを待って
   前記作業進捗状態を基に作業続行の可否を判断する退避
   判断手段と、前記作業実行手段と通信して前記各ロボッ
   トの軌跡計算と干渉チェックを行い、干渉が発生する場
   合には前記退避判断手段と通信を行うことにより、ロボ
   ットの現在位置を復帰位置として保存してからロボット
   を安全位置へ退避させ、前記退避させたロボットを前記
   復帰位置に復帰させる軌跡制御手段と、前記軌跡制御手
   段と通信して前記各ロボットのモータ駆動信号を生成す
   る位置制御手段とより構成される復帰動作付きロボット
   退避回路を有することを特徴とする、複数ロボットシス
   テム。
3. 【請求項３】 複数のロボットとそれらを制御する１つ
   の制御装置から構成されるシステムであって、前記制御
   装置は、前記各ロボットが実行する作業の順序関係を示
   す作業順序データを設定する作業順序設定手段と、前記
   作業順序設定手段によって設定された前記作業順序デー
   タを格納しておく作業順序格納手段と、前記各ロボット
   の作業プログラムを格納し、そのプログラムを逐次実行
   してゆく作業実行手段と、前記各ロボットの作業状態と
   作業進捗状態を格納し、前記作業実行手段と通信するこ
   とにより前記作業状態と前記作業進捗状態を更新し、前
   記作業状態と前記作業順序データと前記作業進捗状態を
   基に非作業中のロボットや作業順序待ちのロボットを安
   全位置へ退避させるかどうかの判断を行い、作業順序待
   ちのロボットを退避させると判断した場合にはロボット
   が元の位置に復帰するのを待って前記作業進捗状態を基
   に作業続行の可否を判断する退避判断手段と、前記作業
   実行手段と通信して各ロボットの軌跡計算と干渉チェッ
   クを行い、干渉が発生する場合には前記退避判断手段と
   通信を行うことにより、ロボットの現在位置を復帰位置
   として保存してからロボットを安全位置へ退避させ、作
   業順序待ちのロボットを退避させた場合には前記復帰位
   置に復帰させる軌跡制御手段と、前記軌跡制御手段と通
   信して前記各ロボットのモータ駆動信号を生成する位置
   制御手段とより構成される復帰動作付きロボット退避回
   路を有することを特徴とする、複数ロボットシステム。