JPH08267381A - ロボット手動送り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械の持つ正確な動作と、人間の持つ高度な
確認、判断能力とを有効に活用すると共に、手動運転時
の操作性を改善して簡便な方法で能率よくロボットの位
置及び姿勢制御を行えるロボット手動送り制御装置を提
供する。 【構成】 ティーチングプレイバック制御による自動運
転モードと手動運転モードとによりロボット１２を動作
させるロボット制御装置１１を有するロボット手動送り
制御装置１０において、多方向の動作自由度を持つロボ
ット１２の位置及び姿勢修正用の操作桿１４と、ロボッ
ト制御装置１１の自動運転モードと手動運転モードとの
切り換えを指示する操作ボタン１６と、ロボット制御装
置１１からの出力信号を表示する状態表示ランプ１５と
を設けた遠隔操作ボックス１３を有すると共に、ティー
チングデータの入力及び編集を行うティーチングボック
ス１７を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの自動運転中
に自動運転モードと手動運転モードを相互に切り換える
ことができるロボット手動送り制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ティーチングプレイバック式のロ
ボットが盛んに利用されている。このティーチングプレ
イバックとは、予めロボットが動作すべき軌跡の位置及
び姿勢を記憶装置等に記憶させておき、この記憶された
データに基づいて該ロボットを前記軌跡に沿って作動さ
せる方式であり、この記憶させる操作をティーチングと
称し、ティーチングプレイバックとは、前記ティーチン
グにより記憶させた操作を再現させる操作をいう。そし
て、多品種少量に対応した生産形態が増加するのに伴
い、作業対象となるワークの形状及び作業形態の変更が
煩雑に生じ、その度にロボットに記憶させるべきティー
チングのデータを修正せねばならず、このために生産性
が上がらなくなってきている。このようなティーチング
プレイバック方式を適用したロボットの操作方法に関連
して以下のような技術が知られている。例えば、特開昭
５９−１４４９１０号公報には、所定のティーチングポ
イント近くまでロボットを手動で移動した後は、自動で
制御点を移動させ、認識した制御点をティーチングポイ
ントとして記憶させるティーチングサポート方法が提案
されている。また、特開平２−１６０４８７号公報に
は、精度確保が必要な箇所では、ロボットの自動実行プ
ログラム中に外部割り込みの命令コードを置き、ロボッ
トの自動運転中に自動運転モードと手動運転モードを切
り換え、手動運転により基準とする位置を修正する位置
修正方式が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭５９−１４４９１０号公報の提案では、制御点の認
識を機械的な接触検出手段により行っているために、高
速で移動接触を行うと、制御装置が接触を電気的に認識
したときには、ロボットが惰走して必要精度の位置認識
ができず、所定の精度の位置認識を行うには、低速移動
を行う必要があり、ティーチング作業の自動化は行われ
るものの生産性が上がらないという問題点があった。ま
た、前記特開平２−１６０４８７号公報の提案では、従
来から公知なロボット制御装置の入出力回路に遠隔操作
盤を設けて手動動作を行うようになっているが、ロボッ
ト制御装置の入出力回路が接点構成であるため、ロボッ
トを事前に設定した速度の組合わせの中で、接点を切り
換えて動作させることしかできない。従って、速度増減
動作を滑らかに行うことができず、手動運転時の操作性
が悪いために効率のよいティーチング作業が行えないと
いう問題点があった。本発明はこのような事情に鑑みて
なされたもので、機械の持つ正確な動作と、人間の持つ
高度な確認、判断能力とを有効に活用すると共に、手動
運転時の操作性を改善することにより簡便な方法で能率
よくロボットの位置及び姿勢制御を行えるロボット手動
送り制御装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のロボット手動送り制御装置は、ティーチングプレ
イバック制御による自動運転モードと手動運転モードと
によりロボットを動作させるロボット制御装置を有する
ロボット手動送り制御装置において、多方向の動作自由
度を持つロボットの位置及び姿勢修正用の操作桿と、前
記ロボット制御装置の自動運転モードと手動運転モード
との切り換えを指示する操作ボタンと、該ロボット制御
装置からの出力信号を表示する状態表示ランプとを設け
た遠隔操作ボックスを有すると共に、ティーチングデー
タの入力及び編集を行うティーチングボックスを備える
ように構成されている。請求項２記載のロボット手動送
り制御装置は、請求項１記載のロボット手動送り制御装
置において、前記操作桿は各自由度毎の操作量に同期し
て動作するアナログ素子を有し、該アナログ素子に生じ
るアナログ値を検出して、該アナログ値をアナログ／デ
ジタル変換する電気回路が前記操作桿あるいは前記ロボ
ット制御装置に設けられて構成されている。

【０００５】

【作用】請求項１及び２記載のロボット手動送り制御装
置においては、多方向の動作自由度を持つロボットの位
置及び姿勢修正用の操作桿と、前記ロボット制御装置の
自動運転モードと手動運転モードとの切り換えを指示す
る操作ボタンと、該ロボット制御装置からの出力信号を
表示する状態表示ランプとを設けた遠隔操作ボックスを
有すると共に、ティーチングデータの入力及び編集を行
うティーチングボックス備えるように構成されているの
で、オペレータが状態表示ランプ及びロボットの作動状
態を判断しながら、自動運転モードと手動運転モードを
切り換えることにより効率的なロボット運転操作を行う
ことができる。特に、請求項２記載のロボット手動送り
制御装置においては、前記操作桿は各自由度毎の操作角
度等の操作量に同期して動作するアナログ素子を有し、
該アナログ素子に生じるアナログ値を検出して、該アナ
ログ値をアナログ／デジタル変換する電気回路が前記操
作桿あるいは前記ロボット制御装置に設けられているの
で、前記操作量と該電気回路からの出力値との関係を調
整あるいは変更することができるため、手動運転モード
における操作桿の必要な動作特性を確保することができ
る。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１は本発明の一実施例に係るロボット手
動送り制御装置の説明図、図２は同装置の動作を説明す
る斜視図、図３は同装置のロボット制御装置の説明図、
図４は同装置の動作を示すフロー図、図５（Ａ）、
（Ｂ）はそれぞれジョイスティックモード、及びマスタ
ーアームモードにおける操作桿の操作角度と発生電圧と
の関係を示し、（Ｃ）は修正量と発生電圧との関係を示
す図である。

【０００７】図１に示すように本発明の一実施例に係る
ロボット手動送り制御装置１０は、ロボットの一例であ
るマニプレータ１２、ロボット制御装置１１、ティーチ
ングボックス１７及び遠隔操作ボックスの一例であるジ
ョイステックコントローラ１３とからなる。マニプレー
タ１２は、アーム１２ａの先端部に鋳造物等のワーク２
７を把持して多方向の自由度を持って移動させることの
できる把持部１２ｂを有しており、後述するロボット制
御装置１１からの信号に基づいて位置及び姿勢を所望の
状態に制御するように構成されている。ロボット制御装
置１１は、ジョイステックコントローラ１３、及びティ
ーチングボックス１７からの信号に基づいて必要な制御
信号をマニプレータ１２に送ることのできる装置であ
る。ジョイスティックコントローラ１３には、マニプレ
ータ１２の位置及び姿勢修正用の操作桿１４と、前記ロ
ボット制御装置１１の自動運転モードと手動運転モード
との切り換えを指示する操作ボタン１６と、該ロボット
制御装置１１からの出力信号を表示する状態表示ランプ
１５とが設けられており、オペレータが実際の操作状況
とロボット制御装置１１からの表示信号に基づいて的確
に状況を判断することができるようになっている。また
ジョイスティックコントローラ１３は、前記操作桿１４
の各自由度毎の操作量に同期して動作するアナログ素子
の一例である可変抵抗を有しており、また、ジョイステ
ィックコントローラ１３あるいは操作桿１４には、予め
設定されている電圧を固定抵抗と前記可変抵抗との間に
かけておき、該可変抵抗の両端に生じる電圧値を検出し
て該電圧値をアナログ／デジタル変換する電気回路が設
けられている。但し、このアナログ／デジタル変換する
電気回路自体はジョイスティックコントローラ１３の中
あるいは操作桿１４に配置されている必要はなく、ロボ
ット制御装置１１の中に配置しておくほうが、ジョイス
ティックコントローラ１３の軽量化の点で有効である。

【０００８】ジョイスティックコントローラ１３上の操
作桿１４には手首位置操作用レバー１４ａ及び手首姿勢
操作用レバー１４ｂとがあり、３自由度を有する手首位
置操作用レバー１４ａを前後、左右に傾動することによ
ってマニプレータ１２のアーム１２ａの先部に取付けら
れている把持部１２ｂが前後、左右に移動し、更に手首
位置操作用レバー１４ａの側面に取付けられているスイ
ッチを昇降することにより把持部１２ｂを上下に移動す
るようになっている。同じく３自由度を有する手首姿勢
操作用レバー１４ｂを前後、左右に傾動することによっ
て、把持部１２ｂが前後、左右に傾動し、更に手首姿勢
操作用レバー１４ｂをレバー軸芯まわりに正逆転方向に
転動することにより把持部１２ｂが把持部軸芯まわりに
正逆転方向に転動する。また、ジョイスティックコント
ローラ１３には操作桿１４の操作角度の操作量に応じて
速度指令量を生成するジョイスティックモードと、操作
桿１４の操作量に応じて絶対位置指令量を発生するマス
ターアームモードとがあり、切り換えスイッチにより両
モードを任意に選択できるようになっている。図５
（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれジョイスティックモード及び
マスターアームモード時における操作桿１４の操作角度
と操作桿１４の操作によって発生する発生電圧との関係
を示したものであり、ジョイスティックモード時におい
ては、操作桿１４の中立点（オフセット値）に不感帯域
を設けることが、実際の場合においては操作性を確保す
るために重要であるが、マスターアームモード時におい
ては絶対位置を正確に指定することが必要であるため、
このような不感帯域を前回入力電圧値の近傍に設けるこ
とが好ましい。

【０００９】状態表示ランプ１５は操作時点での自動運
転あるいは手動運転モードの状態を表示し、さらに必要
に応じてマニプレータ１２の位置、姿勢等の情報をオペ
レータに明示することができるものである。そして、ジ
ョイスティックコントローラ１３上に配置された操作ボ
タン１６をオンオフさせることにより自動運転モードと
手動運転モードとの切り換えが行える。ティーチングボ
ックス１７は、ティーチング時におけるマニプレータ１
２の位置及び姿勢等のデータをロボット制御装置１１に
予め入力して、ロボットを動作させるプログラムの編集
等を行うための装置である。

【００１０】続いて、図３に示す本発明の一実施例に係
るロボット手動送り制御装置１０のロボット制御装置１
１について更に詳細に説明する。図３に示されるように
ロボット制御装置１１はマニプレータ１２、ジョイステ
ィックコントローラ１３及びティーチングボックス１７
に連結されており、必要な信号の入出力が行えるように
なっている。そして、図３の点線内に示されるロボット
制御装置１１の内部には、中央処理装置（ＣＰＵ１８）
が配置され、外部のティーチングボックス１７と信号線
を介して最初に連結する操作パネルインターフェース１
９、モーションコントロール２０、各軸コントロール２
１、及び外部のマニプレータ１２に接続する各軸サーボ
回路２２とが配置されている。

【００１１】ここで、操作パネルインターフェース１９
にはティーチングボックス１７からの信号が入力され、
モーションコントロール２０はＣＰＵ１８を介して処理
される信号等により、各軸コントロール２１に対応した
信号を発生する機能を有する。各軸コントロール２１は
モーションコントロール２０の作動に応じて各軸（例え
ば６軸）の移動量を決定して、各軸サーボ回路２２に必
要な制御信号を発することができる。

【００１２】更に、ロボット制御装置１１は外部のジョ
イスティックコントローラ１３にそれぞれ信号線を介し
て連結するＩ／Ｏコントロール２４及び手動送りコント
ロール２５とがあり、ＣＰＵ１８が参照するプログラム
データ記憶部２３とを有している。Ｉ／Ｏコントロール
２４はＣＰＵ１８への外部割り込み等の入出力を受け付
ける制御部であり、これによりジョイスティックコント
ローラ１３からの信号が処理されて操作ボタン１６の入
力による自動運転モードから手動運転モードへの切り換
え、表示ランプ出力用の接点コントロール等が実行され
る。手動送りコントロール２５は操作桿１４の操作角度
等の操作量に対応して可変抵抗から出力されるアナログ
信号である発生電圧（６チャンネル）をアナログ／デジ
タル変換後、修正特性を付与して修正されたデジタルデ
ータを生成することができる。ここで、前記修正特性の
付与は例えば、図５（Ｃ）に示すようにアナログ／デジ
タル変換して得られる発生電圧（ｘ）を基にして、１次
増加特性（ｙ＝ａｘ）、２次増加特性（ｙ＝ａｘ² ）あ
るいは１／２次増加特性（ｙ＝ａｘ^1/2 ）等の関係式に
より修正された修正量（ｙ）を求めることができ、これ
をＣＰＵ１８上の簡単な演算操作により行うことができ
る（但しａは定数）。通常は発生電圧に対して比例した
修正量を生成させる１次増加特性によるものが一般的な
方法であるが、微小な位置決めと、大きな移動操作が混
在するような場合には２次増加特性により規定される修
正量を用いることにより位置決め操作を容易にすること
ができる。また、もっぱら高速で大きな移動操作のみを
行う場合には、１／２次増加特性による制御を行うこと
により操作桿１４の操作量を少なくできて操作性を向上
させることが可能となる。従って、その時の操作条件に
応じて前記の操作特性を適宜選択することにより、操作
桿１４の操作性を確保し適切なロボットの遠隔操作が可
能となる。

【００１３】プログラムデータ記憶部２３にはティーチ
ング操作により保持されたロボット本体の位置及び姿勢
等のデータ、自動運転モードにおける制御操作データ、
並びに手動運転モードにおけるジョイスティックコント
ローラ１３からの信号に基づいてマニプレータ１２を制
御するための制御データ等がある。ステップ番号毎に記
述されたＣＰＵ１８への命令が、対応する機械語等のプ
ログラム言語に置き換えられて入力されることになる。
そして、ロボット制御装置１１の前記各構成部分が信号
線（バス２６）を介して図３に示すようにＣＰＵ１８に
連結配置されている。

【００１４】次ぎに、前述したロボット手動送り制御装
置１０を用いた操作手順を図２及び図４に基づいて説明
する。図２は本発明の一実施例に係るロボット手動送り
制御装置１０の動作を説明する斜視図である。同図にお
いて、図の右から左方向に向かってワーク２７搬送用の
コンベア２９が動いており、鋳造後に型ばらし機２８に
よる処理を終えたワーク２７がコンベア２９上をマニプ
レータ１２の方向に向かって搬送されるようになってい
る。そして、マニプレータ１２によりコンベア２９上を
搬送されるワーク２７を掴み取って、これをワーク積載
用パレット３０内に順序よく載置している。ここで、型
ばらし機２８を経て排出されるワーク２７はコンベア２
９上の載置位置及び方向がそれぞれランダムとなってい
るため、マニプレータ１２を正確に制御してワーク２７
を掴み取ることが必要となるが、従来のティーチングプ
レイバック式のロボットではこのようにランダムに配置
されたワーク２７を処理することはきわめて困難であっ
た。

【００１５】図４は本発明の一実施例に係るロボット手
動送り制御装置１０の動作を示すフロー図である。オペ
レータは掴み取るべきワーク２７がロボットの操作可能
な範囲に到達した時を判断して手元のジョイスティック
コントローラ１３上の操作ボタン１６を押すことによ
り、ロボット制御装置１１を自動運転モードから手動運
転モードに切り換える（Ｓ−１）。これによりジョイス
ティックコントローラ１３によるロボット制御装置１１
の制御が可能となり、オペレータは操作桿１４を操作す
ることにより、マニプレータ１２がワーク２７をつかむ
ことのできる基準位置に移動させる（Ｓ−２）。そし
て、オペレータは目視あるいジョイスティックコントロ
ーラ１３上に表示される状態表示ランプ１５の監視によ
り自動運転モードへの移行可能な状態を確認して、手動
運転モードの操作ボタン１６を押すことにより手動運転
モードを完了させる（Ｓ−３）。この操作により、ロボ
ット制御装置１１は手動運転モードから自動運転モード
に切り換わる（Ｓ−４）。Ｓ−５のステップにおいて
は、ロボット制御装置１１のプログラムデータ記憶部２
３に予め入力されている操作手順に従って、ロボットの
マニプレータ１２が制御されて、ワーク２７がマニプレ
ータ１２の把持部１２ｂにより把持され、ワーク積載用
パレット３０上に搬送される。Ｓ−６のステップにおい
ては、同じくプログラムデータ記憶部２３上にあるワー
ク積載パレット３０の現在番地データに従い、ワーク積
載用パレット３０上の所定の番地にワーク２７を積み込
む操作が行われる。さらに、Ｓ−７のステップではプロ
グラムデータ記憶部２３に記憶されているワーク積載用
パレット３０の番地を一つ繰り上げる操作が行われる。
最後のＳ−８のステップではワーク積載用パレット３０
が満杯か否かを判断して、満杯でない場合にはＳ−１の
ステップに戻り、満杯の場合にはこのワーク積載用パレ
ット３０における積み込み処理を終了させる。

【００１６】前記したように、操作桿１４を用いた手動
運転モードにおいては、各操作桿１４の操作角度等の操
作量に比例して絶対位置指令を出す形式のマスターアー
ムモードと、操作量に応じて速度指令を出すジョイステ
ィックモードとがあるが、本実施例においては後者を採
用して必要に応じて前者を採用できるようになってい
る。また後者の速度指令には比例制御、多段比例制御、
２次関数比例制御等があり、これらは作業内容に応じて
選択して用いることができる。

【００１７】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。例
えば、本実施例においては、ロボット手動送り制御装置
１０をワーク２７の積み換え作業に適用したが、マニプ
レータ１２に加工用の工具、センサ、あるいは監視用カ
メラ等を取付けて操作するような場合にも適用すること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１及び２記載のロボット手動送り
制御装置においては、ロボットの位置及び姿勢修正用の
操作桿と、自動運転モードと手動運転モードとの切り換
えを指示する操作ボタンと、状態表示ランプとを設けた
遠隔操作ボックスを有するので、オペレータが状態表示
ランプ及びロボットの作動状態を判断しながら、自動運
転モードと手動運転モードを切り換えることができるた
めに、人間が介在する高度な判断を必要とする手動運転
と、機械的に処理できる自動運転との過程を混在させて
両者の特質を活かして、効率的なロボット運転操作を行
うことができる。特に、請求項２記載のロボット手動送
り制御装置においては、前記操作桿は各自由度毎の操作
量に同期して動作するアナログ素子を有し、該アナログ
素子に生じる電圧等のアナログ値を検出して該アナログ
値をアナログ／デジタル変換する電気回路が設けられて
いるので、前記操作量と該電気回路からの出力値との関
係を調整することにより、手動運転モードにおける操作
桿の必要な動作特性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るロボット手動送り制御
装置の説明図である。

【図２】同装置の動作を説明する斜視図である。

【図３】同装置のロボット制御装置の説明図である。

【図４】同装置の動作を示すフロー図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれジョイスティックモ
ード、及びマスターアームモードにおける操作桿の操作
角度と発生電圧との関係を示し、（Ｃ）は修正量と発生
電圧との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ ロボット手動送り制御装置 １１ ロボット制御装置 １２ マニプレータ １２ａ アーム １２ｂ 把持部 １３ ジョイスティックコントローラ（遠隔操作ボック
ス） １４ 操作桿 １４ａ 手首位置操作レバー １４ｂ 手首姿勢操作レバー １５ 状態表示ランプ １６ 操作ボタン １７ ティーチングボックス １８ ＣＰＵ １９ 操作パネルインターフェース ２０ モーションコントロール ２１ 各軸コントロール ２２ 各軸サーボ回路 ２３ プログラムデータ記憶部 ２４ Ｉ／Ｏコントロール ２５ 手動送りコントロール ２６ バス ２７ ワーク ２８ 型ばらし機 ２９ コンベア ３０ ワーク積載用パレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 英二 福岡県北九州市戸畑区一枝２−５−10− 308

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティーチングプレイバック制御による自
   動運転モードと手動運転モードとによりロボットを動作
   させるロボット制御装置を有するロボット手動送り制御
   装置において、 多方向の動作自由度を持つロボットの位置及び姿勢修正
   用の操作桿と、 前記ロボット制御装置の自動運転モードと手動運転モー
   ドとの切り換えを指示する操作ボタンと、 該ロボット制御装置からの出力信号を表示する状態表示
   ランプとを設けた遠隔操作ボックスを有すると共に、 ティーチングデータの入力及び編集を行うティーチング
   ボックスを備えたことを特徴とするロボット手動送り制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記操作桿は各自由度毎の操作量に同期
   して動作するアナログ素子を有し、該アナログ素子に生
   じるアナログ値を検出して、該アナログ値をアナログ／
   デジタル変換する電気回路が前記操作桿あるいは前記ロ
   ボット制御装置に設けられている請求項１記載のロボッ
   ト手動送り制御装置。