JPH08112790A - 作業ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業ロボットに作業を行わせようとしたとき
に必要であったパラメータの設定、例えば研磨作業であ
れば工具を押し付ける方向、工具の作用点の位置、制御
ゲインなどの設定を行うことなく、作業ロボットに行わ
せたい作業、使用する工具、使用する作用点の名称を指
定する作業テーブル等を参照してこれらのパラメータを
自動的に設定する作業ロボットを提供する。 【構成】 所望作業を選択し実行するために必要な複数
のパラメータを解釈するロボット言語解釈装置１０を備
える作業ロボットであって、ロボット言語解釈装置３
は、作業種類と工具種類とをパラメータとして有する作
業テーブル１２と、工具種類と工具使用条件とをパラメ
ータとする工具テーブル１３と、工具制御条件をパラメ
ータとする動作テーブル１４と、作業テーブル１２、工
具テーブル１３および動作テーブル１４におけるパラメ
ータを指定するパラメータ指定手段１１とを備えること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業ロボットに係り、
特に研磨、研削、バリ取り等の作業を行う作業ロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の作業ロボットは、例えば研磨作業
を行う場合を例にとると、ゲインの設定、押し付け力の
設定、押し付け方向の設定、力の検出方向の設定など
と、種々のパラメータをそれぞれ個々に指定する必要が
あった。例えば工具を１ｋｇで加工対象物の面へ垂直方
向に押し付ける場合には、力を１ｋｇと設定し、さら
に、現在、使用中の工具に応じて工具の作用点と押し付
け方向や力の検出方向などを適当な座標系で設定する必
要があった。

【０００３】また、作業種類に応じて最適なＰＩＤ等の
制御則や制御ゲインを選ぶことができることが望まし
い。しかし、従来の作業ロボットでは、制御則や制御ゲ
インの選択方法が容易でなかったり、できたとしてもゲ
インを数値で直接入力するような煩雑な作業を必要とし
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の作業ロボット
は、特定する作業種類毎に、種々のパラメータを個々に
指定する必要があり、設定が煩雑であった。例えば、デ
ィスクグラインダのような工具を使用する場合を例にと
ると、ディスクの先端を使うのか、あるいは右端または
左端を使うのかによって工具作用点の位置が大きく変動
する。また、同じディスクグラインダを使うときでも対
象とする作業が平面磨き作業なのか切削作業なのかによ
って制御則が変わってくる。また、同じ作業を行う場合
でも、使用する工具が違えば制御ゲインが変わってく
る。

【０００５】このように、従来の作業ロボットにおいて
は、さまざまに変化するパラメータをユーザが使用工
具、作業種類、作用点などに応じて設定する必要がある
という問題点があった。このことは、ユーザによって作
業ロボットが十分には利用されにくい状況を生じさせて
いた。

【０００６】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、作業種類毎に種々のパラメータを個
々に指定する必要がない作業ロボットを提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による作業ロボットは、所望作業を選択し実
行するために必要な複数のパラメータを解釈するロボッ
ト言語解釈装置を備える作業ロボットであって、前記ロ
ボット言語解釈装置は、作業種類と工具種類とをパラメ
ータとして有する作業テーブルと、工具種類と工具使用
条件とをパラメータとする工具テーブルと、工具制御条
件をパラメータとする動作テーブルと、前記作業テーブ
ル、前記工具テーブルおよび前記動作テーブルにおける
パラメータを指定するパラメータ指定手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、前記作業テーブルは、研磨、研削あ
るいはバリ取り等の作業種類と、グラインダ、ファイバ
ディスクあるいは円筒やすり等の工具種類とをパラメー
タとして有することが好適である。

【０００９】また、工具テーブルは、グラインダ、ファ
イバディスクあるいは円筒やすり等の工具種類と、工具
の質量や作用点等の工具使用条件とをパラメータとする
ことが好適である。

【００１０】また、動作テーブルは、押し付け方向、制
御則あるいは制御ゲイン等の工具制御条件をパラメータ
とすることが好適である。

【００１１】本発明では、作業、工具、作用点などに応
じて、自動的に上記で示したような変動するパラメータ
（作業による制御則、工具による制御ゲイン、作用点）
を決定するようになっている。そのために、作業、工
具、作用点などの変動する要因の組み合わせと、対応す
る制御則、制御ゲインなどの動作用パラメータテーブル
との間を結び付ける作業テーブルが内蔵され、また、工
具毎に工具テーブルを持ち、このテーブルに工具の質量
や工具の作用点の座標値が収められている。ユーザが作
業、工具、作用点などを指定すれば、この作業テーブル
から制御則、制御ゲイン、押し付け方向、作用点の座標
値、工具の質量など動作に必要なパラメータが割り出さ
れるようになっている。

【００１２】

【作用】パラメータ指定手段により、作業種類と工具種
類とを指定して作業テーブルから作業を特定し、工具制
御条件を指定して動作テーブルから制御条件を特定し、
工具種類と工具使用条件とを指定して工具テーブルから
使用する工具および使用条件を特定する。作業ロボット
に所望作業を行わせるために設定する必要のあるパラメ
ータは、作業テーブル、動作テーブルおよび工具テーブ
ルに分類されているので、作業種類毎に種々のパラメー
タを個々に指定する必要がなくなり、ユーザはこのよう
に限られた少ない個数のパラメータを指定するだけで、
作業ロボットに所望作業を行わせることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して以下に説明
する。図２は、本発明の作業ロボットの全体構成を示す
図である。図２において、作業ロボットは、ロボット本
体１と、ロボット本体１の制御装置２と、制御装置２へ
指示を送るティーチペンダント３とを備えている。ロボ
ット本体１の手先部には、作業対象物（ワーク）５に研
削等の作業を行うエンドエフェクタ４が装着されてい
る。

【００１４】図１に示すように、ティーチペンダント３
には、所望作業を選択し実行するために必要な複数のパ
ラメータを解釈するロボット言語解釈装置１０が設けら
れている。

【００１５】ロボット言語解釈装置１０は、作業テーブ
ル１２と、工具テーブル１３と、動作テーブル１４と、
パラメータ指定手段１１とを備えている。作業テーブル
１２は、研磨、研削あるいはバリ取り等の作業種類と、
グラインダ、ファイバディスクあるいは円筒やすり等の
工具種類とをパラメータとして有する。工具テーブル１
３は、グラインダ、ファイバディスクあるいは円筒やす
り等の工具種類と、工具の質量や作用点等の工具使用条
件とをパラメータとする。動作テーブル１４は、押し付
け方向、制御則あるいは制御ゲイン等の工具制御条件を
パラメータとする。パラメータ指定手段１１は、作業テ
ーブル１２、工具テーブル１３および動作テーブル１４
におけるパラメータを指定するものであり、作業スイッ
チ１１ａ、工具スイッチ１１ｂ、作用点スイッチ１１ｃ
からなる３個の指示スイッチを有する。

【００１６】図３に作業テーブル１２の一例を示す。図
３において、作業、工具、作用点、および動作テーブル
の番号の４個のパラメータの組として、１行毎に作業セ
ットが記載されている。作業セットの特定は、例えば作
業スイッチ１１ａ、工具スイッチ１１ｂおよび作用点ス
イッチ１１ｃの各スイッチを適当な回数だけ押して行わ
れるが、ロボット言語による指定を行っても良い。

【００１７】図４に動作テーブル１４の一例を示す。図
４において、押し付け方向、制御則の種類を指定する番
号、制御ゲインの３個のパラメータの組として、動作テ
ーブルの番号が対応づけられている。動作テーブルの特
定は、作業テーブル１２において作業セットが特定され
ると、自動的に動作テーブルの番号が特定され、特定さ
れた動作テーブルの番号に対応して、具体的内容が動作
テーブル１４で特定される。図５に工具テーブル１３の
一例を示す。図５において、工具名、質量、複数個の作
用点の数個のパラメータの組として工具テーブルが構成
されている。工具テーブルの特定は、例えば工具スイッ
チ１１ｂおよび作用点スイッチ１１ｃの各スイッチを適
当な回数だけ押して行われるが、ロボット言語による指
定を行っても良い。

【００１８】なお、ここには記述していないが作業対象
物５の属性、例えば硬さに応じても制御則や制御ゲイン
などを変更する必要が有る可能性もある。このような変
動する要因が他にも有れば、それらについてもテーブル
を作成し、そのテーブルを参照することで簡単に作業対
象物５の属性に応じた制御則あるいは制御ゲインの変更
ができるようになる。

【００１９】次に図７に、作業ロボットの操作手順をフ
ローチャートで示す。ユーザが作業、工具、作用点を指
定すると作業テーブル１２から動作テーブル１４が決ま
り、これより対応する動作テーブル１４を参照すれば押
し付け方向、制御則、制御ゲインなどが決定される。ま
た指定された工具と作用点より工具テーブル１３を参照
して、質量や作用点の座標値が得られる。

【００２０】具体的には、図７において、ＳＴ１におい
て、作業スイッチ１１ａ、工具スイッチ１１ｂおよび作
用点スイッチ１１ｃの各スイッチを用いて作業種類、工
具種類、作用点が指示される。これにより、作業テーブ
ル１２から特定の作業セットが特定される。次にＳＴ２
において、特定された作業セットにおける動作テーブル
の番号に対応して、動作テーブル１４におけるパラメー
タが特定される。次に、ＳＴ３において、特定された動
作テーブルのパラメータの読み込みが行われ、制御装置
２へ指示される。同様に、ＳＴ４において、ＳＴ１にお
ける指示に基づき、工具テーブル１３からパラメータが
読み込まれ、制御装置２へ指示される。次に、ＳＴ５に
おいて、作業指示を待って、制御装置２へ指示したパラ
メータに基づいて、エンドエフェクタ４が作業対象物
（ワーク）５に対して作業を行う。

【００２１】次に、具体的な作業の一例について、図
２、図６および図８を参照して説明する。いま、作業対
象物５上の位置Ｐ１からＰ２までをグラインダで研磨
し、続けてファイバディスクを用いて仕上げの研磨を行
う作業を例にして説明する。本実施例の作業を説明を解
りやすくするために、まず、このような作業を従来の作
業ロボットが行う場合に必要としたプログラムについて
図８を参照して説明する。従来の場合は、図８におい
て、工具を選択（１）した後、ゲイン（２）、作用点
（３）を設定し、押し付ける方向を定義（４）し、工具
を動作させて（５）、Ｐ１へ向かう（６）。その後、押
し付け力を１ｋｇとしてＰ２まで向かう（７）。次に、
Ｐ３へ待避（８）した後、工具を停止（９）し、ファイ
バディスクに持ち替える（１０、１１）。ここでグライ
ンダでの作業とファイバディスクでの作業では制御ゲイ
ンが異なるのでゲインの再定義を行う（１２）。また作
用点も異なるので、ファイバディスクの作用点を定義
（１３）する。次に、工具を動作（１４）させ、Ｐ１へ
向かい（１５）、Ｐ２まで力を０．５ｋｇで押し付けな
がら移動する（１６）。

【００２２】これに対して、本実施例では、図６に示す
ようなプログラムに従って作業が行われる。本実施例で
は、まず作業を定義する。ここでは研磨作業（Ｇｒｉｎ
ｄ）を定義している（１）。次に、工具をグラインダと
定義（２）し、作用点をグラインダの先端（３）として
いる。この後、工具を動作させて（４）、Ｐ１へ向かう
（５）。その後、押し付け力を１ｋｇとしてＰ２まで向
かう（６）。Ｐ３へ待避（７）した後、工具を停止
（８）し、ファイバディスクに持ち替える（９、１
０）。ここではグラインダもファイバディスクも同じ作
用点（先端）を使うので作用点の指定は必要なく、工具
テーブルより自動的に作用点の座標値が読み込まれる。
そして工具を動作（１１）させ、Ｐ１へ向かい（１
２）、Ｐ２まで力を０．５ｋｇで押し付けながら移動す
る（１３）。

【００２３】図６に示す本実施例を図８に示す従来例と
以下に比較する。図８に示す従来例における（２）、
（１２）のゲインの設定、（３）、（１３）の作用点の
設定、（４）の押し付け方向の定義は、ユーザにとって
煩雑である。この様な繁雑さが、従来の作業ロボットを
容易に使用できない最大の理由であった。これに対し
て、図６に示す本実施例によるプログラムでは、ユーザ
は作業ロボットに行わせたい作業、使用する工具、作用
点を指定した後、作業ロボットの動作を記述すればロボ
ットが自動的に作業に適した押し付け方向や制御ゲイン
を選択し、作業を行うことができる。このため、作業ロ
ボットを用いて作業するために必要なプログラミングが
簡略化され、その煩雑さが大幅に低減する。

【００２４】以上説明したように、本実施例の構成によ
れば、従来、設定が煩雑あるいは異なる作業、工具など
毎にパラメータを入れ換える必要のあった制御ゲインな
どを自動的に選択、設定することができる。この結果、
ユーザは作業、工具、作用点などを指定するだけで簡単
に必要なプログラムを作成することができる。ユーザは
作業、使用工具、登録された工具作用点などを指定する
だけで、従来必要であった様々なパラメータの設定を行
う必要がなくなる。これらのパラメータは本来ユーザが
設定するようなものではなく、例えばメーカにより設定
されておくべきものである。本実施例ではユーザは作業
ロボットに行わせたい作業、工具、作用点および動作命
令を指定すればよく、細々としたパラメータの設定とい
う繁雑な作業を行う必要がなくなる。

【００２５】なお、上述の実施例の説明において、ロボ
ット言語解釈装置１０はティーチペンダント３に設けら
れているとしたが、制御装置２に設けてもよく、あるい
は、ティーチペンダント３と制御装置２との両方にまた
がって設けてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、作業種類毎に種々のパラメータを個々に指定する必
要がない作業ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作業ロボットにおけるロボット言
語解釈装置の詳細構成を示すブロック図。

【図２】作業ロボットの全体構成を示す斜視図。

【図３】作業テーブルの一例を示す図。

【図４】動作テーブルの一例を示す図。

【図５】工具テーブルの一例を示す図。

【図６】本発明の作業ロボットを用い、作業対象物５上
の位置Ｐ１からＰ２までをグラインダで研磨し、続けて
ファイバディスクを用いて仕上げの研磨を行うためのプ
ログラムリスト。

【図７】本発明の作業ロボットの作業手順を示すフロー
チャート図。

【図８】従来の作業ロボットを用い、作業対象物５上の
位置Ｐ１からＰ２までをグラインダで研磨し、続けてフ
ァイバディスクを用いて仕上げの研磨を行うためのプロ
グラムリスト。

【符号の説明】

１ ロボット本体 ２ 制御装置 ３ ティーチペンダント ４ エンドエフェクタ ５ 作業対象物 １０ ロボット言語解釈装置 １１ パラメータ指定手段 １２ 作業テーブル １３ 工具テーブル １４ 動作テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 見 卓 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 辰 野 恭 市 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 玉 田 保 彦 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望作業を選択し実行するために必要な複
   数のパラメータを解釈するロボット言語解釈装置を備え
   る作業ロボットであって、 前記ロボット言語解釈装置は、作業種類と工具種類とを
   パラメータとして有する作業テーブルと、工具種類と工
   具使用条件とをパラメータとする工具テーブルと、工具
   制御条件をパラメータとする動作テーブルと、前記作業
   テーブル、前記工具テーブルおよび前記動作テーブルに
   おけるパラメータを指定するパラメータ指定手段とを備
   えることを特徴とする作業ロボット。
2. 【請求項２】前記作業テーブルは、研磨、研削あるいは
   バリ取り等の作業種類と、グラインダ、ファイバディス
   クあるいは円筒やすり等の工具種類とをパラメータとし
   て有することを特徴とする請求項１に記載の作業ロボッ
   ト。
3. 【請求項３】工具テーブルは、グラインダ、ファイバデ
   ィスクあるいは円筒やすり等の工具種類と、工具の質量
   や作用点等の工具使用条件とをパラメータとすることを
   特徴とする請求項１に記載の作業ロボット。
4. 【請求項４】動作テーブルは、押し付け方向、制御則あ
   るいは制御ゲイン等の工具制御条件をパラメータとする
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業ロボット。