WO1994026474A1 - Method of controlling robot provided with sensor - Google Patents

Description

明 細 書

セ ンサを備えた ロ ボ ッ ト の制御方法

技 術 分 野

本発明は、 セ ンサからの検出信号を利用する こ と によ り 教示軌道を補正 して各種作業を行な う ロ ボ ッ 卜 の制御 方法、 特に、 補正さ れた軌道に沿ってツールを移動させ ながら ウ イ 一 ビング溶接あ る いは重ね合わせ溶接を行な う ロボッ 卜 の制御方法に関する。

背 景 技 術

産業用 ロ ボ ッ ト を用いて溶接、 塗装、 洗浄、 エネルギ 一線照射、 機械的加工等の各種の作業を行な う 場合には、 オ ンラ イ ン或いはオフ ラ イ ンで教示さ れた教示軌道を口 ボ ッ 卜 に支持されたセ ンサか らの検出信号を用いて補正 し、 ロ ボ ッ 卜 に支持されたツールの作業点が所望の軌道 を迪る よ う 制御する こ とが知 られてい る。 軌道補正のた めのセ ンサ と しては、 例えば レーザビームを偏向 さ せて 作業線の位置を検出する レーザセ ンサが用い られる。 上 記の作業線は、 ワ ー ク上に形成さ れる溶接線 （例えば、 溶接すべき 2 つの ワ ー ク 間の段差によ って形成さ れる境 界線） やワ ー ク の輪郭線の如 きセ ンサ によ って識別可能 な特徴線を含む。

こ のよ う なセ ンサを備えた ロ ボ ッ 卜 の制御方法は、 基 準と な る教示軌道に僅かな修正を加えなが ら ツ ールを移 動 さ せるだけで 目的 とする作業を実行出来る場合におい ては、 高い有効性が得 られる。 と こ ろ が、 いわゆる ウ イ 一 ビン グ溶接を実行する場合のよ う に、 教示軌道か ら大 き く はずれる軌道を目指 しつつ、 必要な位置補正を的確 に実行 して所望の軌道を実現する必要があ る場合には、 こ の よ う な位置補正制御方法を採用する こ と は、 事実上 困難であ っ た。

その理由は、 作業線と略平行 した軌道を遵守する形で 軌道を取り なが ら、 これに若干の補正を加える と い う態 様の位置補正制御方法をそのま ま ウ イ 一 ビ ン グ軌道の位 置補正に適用する こ と は出来ないか らであ る。 即ち、 ゥ ィ 一ビ ン グ軌道は作業線と交差する方向へそれるためッ ールは相当の相対速度で運動する こ と にな り 、 そのよ う な状態でセ ンサを用いて作業線を検知 して、 それに基づ いてロ ボ ッ 卜 の位置補正を実行し ょ う と して も、 正確な 位置補正用のデー タ を得る こ とが実際上極めて困難なた めに的確な位置補正が出来ない。

セ ンサが作業線を検知 した瞬間 （視覚セ ンサの レーザ ビームが作業線をよ ぎっ た瞬間） を視覚セ ンサ出力から 特定 し、 その特定さ れた瞬間におけ る ロ ボ ッ 卜 の現在位 置デー タ と を正確に対応させて、 リ ア ルタ イ ム に補正デ 一 夕 を提供する こ と は、 セ ンサの出力周期が有限 （例え ば 1 0 分の 1 秒程度） であ る こ と な どか ら非常に難 しい。

こ の よ う な事情か ら、 従来は、 セ ンサか ら の検出信号 を用いてロ ボ ッ 卜 の位置補正を行な う 制御方法をウ イ 一 ビ ン グ溶接のよ う な作業に対 して有効に適用する こ と に 成功 し た例は見当た ら ない。 更に、 溶接作業においては、 溶接 ト ーチに一度迪つ た 溶接線に沿っ た軌道と同一の軌道あ る いは こ れを微小距 離だけ シ フ 卜 さ せた軌道を迪 らせて、 十分な溶接を施す いわゆる重ね合わせ溶接の手法が用い られる こ とが多い。 こ のよ う な場合に、 従来はセ ンサを利用 した位置補正を 行いながら溶接 ト ーチを移動さ せるプロセスを単純に繰 り 返す こ とが行なわれていた。 従って、 第 1 回目 に獲得 した位置補正用デー タが、 2 回目以降の重ね合わせ溶接 時に有効に生かされてお らず、 ま た、 第 1 回目の溶接に よ って溶接線近傍の状態が変化 して し ま い、 第 2 回目以 降のセ ン シ ングが良好に行なわれない こ と もあ っ た。

発 明 の 開 示

本発明の 1 つの目的は、 ウ ィ ー ビング溶接のよ う な、 教示軌道か ら意図的に大き く はずれた軌道をと つて実行 される作業に対 して もセ ンサを用いて軌道を補正する機 能を有効に活用する こ と にあ る。

本発明の も う 1 つの目 的は、 重ね合わせ溶接作業のよ う な同一乃至類似の軌道を繰り 返す作業をセ ンサ付き 口 ボ ッ ト を用いて実行する場合に、 セ ンサによ っ て獲得さ れた位置補正デー タ を有効に活用する こ と にあ る。

本発明の ロ ボ ッ ト 制御方法は、 セ ンサ手段によ り ヮ ー ク 上の作業線の位置を検出 し、 検出 さ れた作業線位置デ 一 夕 に基づいて予め教示 さ れた軌道を補正 し、 ロ ボ ッ ト に指示 さ れたツ ールが斯 く 補正さ れた軌道に沿 つて移動 する よ う ロ ボ ッ ト を運転する ステ ッ プ と、 前記ツールが 前記補正さ れた軌道の 1 つの区間の終端点まで移動 した 後、 前記ツ ールが該終端点か ら出発 して所定形状の軌道 を迪る よ う ロ ボ ッ ト を運転するステ ッ プと を備え、 前記 のステ ッ プは交互に繰返 して実行される。

ま た、 前記所定の軌道形状と して複数種類のパタ ー ン を用意 しておき 、 その中から予め設定されたプロ グラ ム に従って実現軌道形状を選択する。 こ れによ り 、 同一の 教示軌道に対 して種々 の指定形状軌道を組み合わせる こ とが出来る。

更に、 本発明の ロ ボッ ト 制御方法は、 ロ ボ ッ 卜 に支持 されたツールを予め教示された軌道に沿っ て移動さ せな が らセ ンサ手段によ り ワ ー ク上の作業線の位置を検出す るステ ッ プと、 検出 された作業線位置デー タ と予め教示 された軌道の位置デー タ と に基づいて位置補正用デー タ を獲得する ステ ッ プと、 前記位置捕正用データ をメ モ リ 手段に記憶する ステ ッ プと、 前記メ モ リ 手段に記憶され た位置補正用デー タ に基づいて前記予め教示さ れた軌道 を補正 し、 前記ツールが斯 く 補正された軌道に沿っ て移 動する よ う 前記ロ ボ ッ ト を運転するステ ッ プとを備える。 こ れに よ つ て、 ツールが同一乃至類似の軌道を繰り 返 し て迪る作業を実行する場合に、 同一乃至類似の軌道の繰 り 返 し通過時にセ ン シ ン グ環境に変化があ っ た場合に も こ の変化に影響さ れない ロ ボ ッ 卜 軌道が実現出来る。 又、 上記メ モ リ 手段に記憶さ れた ロ ボ ッ ト 位置補正用デー タ は同様な ワ ー ク に対 して同様な作業を行な う と き に随時 利用する こ とが出来る。

本発明は、 上記問題点の解決が特に強く 望ま れている ゥ ィ 一 ビン グ溶接あ るいは重ね合わせ溶接の作業に対 し て上記各構成のセ ンサ付き ロ ボ ッ ト制御方法を適用する こ と によ っ て、 こ れら溶接作業におけ る作業効率と作業 精度を向上させる。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の ロ ボ ッ ト制御方法を実施するために 使用 される シス テムの 1 例を表わす要部ブロ ッ ク 図、 図 2 は、 本発明の第 1 実施例に従っ てセ ン シ ング 補 正運転モー ドと指定形状軌道運転モー ドと を組み合わせ てウ イ 一ビング溶接を実行する と きの軌道を示す模式図、 図 3 は、 図 1 に示 した軌道の区間 A 1 部分を拡大 して 示す模式図、

図 4 a〜 4 d は、 指定形状軌道の例を示す模式図、 図 5 a〜 5 c は、 指定形状軌道のサイ ズ選択を示す模 式図、

図 6 は、 本発明の第 2 実施例に従っ て、 セ ン シ ン グ 補正運転モー ドに於ける軌道と同一又は類似の軌道に沿 つ てツールを移動さ せる補正デー タ再利用モー ドに於け る軌道を示す模式図、

図 7 は、 本発明の第 3 実施例に従っ て、 捕正デ一 夕再 利用モー ド と指定形状軌道運転モー ド と を組み合わせて 用い る こ と によ り 、 2 種類のずら し重ね合わせ軌道に沿 つ てツ ールを移動さ せる場合の軌道を示す図、 図 8 は、 Q、 Q ' 、 Q " 各軌道を順次実現さ せる と き に軌道設定画面を示す図、

図 9 は、 Q、 Q ' 、 Q " 各軌道を順次実現さ せる為の 処理の概要を記 したフ ロ ーをチヤ — ト 、

図 1 0は、 図 9 に示 したフ ロー チ ャ ー ト 中、 ステ ッ プ S 5 の諸処理の概要を記 したフ ロ ーチ ヤ一 ト、

図 1 1 は、 図 9 に示 し たフ ロー チ ャ ー ト 中、 ステ ッ プ S 8の諸処理の概要を記 したフ ロ ーチ ヤ一 ト であ る。

発明を実施するための最良の形態

図 1 は、 本発明の ロ ボ ッ ト制御方法を実施するために 使用される シス テム構成の一例を表わ した要部プロ ッ ク 図であ る。 図 1 中、 ロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ーラ 1 0 は、 中央 演算処理装置 （ C P U ) 1 を有 し、 該 C P U 1 には、 R O Mから な る メ モ リ 2、 R A M力、 ら な る メ モ リ 3 、 不 揮発性メ モ リ 4、 レーザセ ンサ 3 0 に接続されたセ ンサ イ ン タ ー フ ヱ イ ス 5 、 フ レー ム メ モ リ 6 、 画像処理ブロ セ ッ サ 7、 液晶表示装置 （ L C D ) 8 を備えた教示操作 盤 9 、 及びサー ボ回路 1 2 を経て ロ ボ ッ ト本体 2 0 に接 铳された ロ ボ ッ 卜軸制御部 1 1 が各々 バス 1 3 を介 して 接続さ れてい る。

R 0 M 2 には、 C P U 1 力《 ロ ボ ッ ト 2 0 、 レ ーザセ ン サ 3 0及びロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ーラ 1 0 自身の制御を行な う 為の各種のプロ グラ ムが格納さ れてい る。 R A M 3 は デー タ の一時記憶や演算の為に利用 さ れる メ モ リ であ る _c 不揮発性メ モ リ 4 には、 教示操作盤 6 、 あ るいは図示 し ないオ フ ラ イ ンプロ グラ ム作成装置か ら、 各種パラ メ 一 タ設定値やオフ ラ イ ンで作成された教示プロ グラ ムが入 力 Z格納さ れる。 こ こ では、 図 2 、 図 3 、 図 6 及び図 7 に示さ れている教示ラ イ ン に対応 した教示プロ グラ ムが 既に格納されている もの とする。

レーザセ ンサ 3 0 は、 ロ ボ ッ ト に支持さ れ、 ツールポ ィ ン ト よ り ロ ボ ッ ト進行方向寄り 領域を偏向走査照射域 と す る レ ー ザ光源 と 該偏向走査照射域を視野に入れた C C D カ メ ラを備えてい る。 レーザの偏向走査と同期的 に撮像を行な う C C D カ メ ラ によ って捕捉された画像の 信号は、 セ ンサイ ン タ ー フ ェ イ ス 5 を介 して、 グレース ケールによ る濃淡 if 号に変換されてフ レームメ モ リ 6 に 格納さ れる。 フ レームメ モ リ 6 か ら読み出 されたに画像 情報が画像処理プロセ ッ サ 7 によ っ て処理され、 レーザ ビームが溶接線等の特徴部分を横切る位置を特定 し、 該 位置デー タ と ロ ボ ッ 卜 の現在位置デー タ に基づいて、 教 示位置に対する補正量 <5 が求め られる。 こ れら位置補正 動作に必要な コ ン ト ロ ー ルソ フ ト ウ ヱ ァ及び諸設定値は、 R O M 2 あ るいは不揮発性メ モ リ 4 に格納 さ れてい る。

なお、 溶接線の位置計測に C C D カ メ ラ よ り も構成が 簡単な光電セ ンサデバイ ス （例えば、 ラ イ ンセ ンサ型の セ ンサア レイ ） が利用可能な環境にあれば、 そのよ う な 型の レーザセ ンサを採用 してよい。 ま た、 必要に応 じて、 C C D カ メ ラ が捕捉 し た画像を確認する為のモニ タ 用 C R T をモニタ イ ン タ フ ェ イ ス と共に シス テム内に組み 込むこ と も考え られる。

以上説明 した構成及び機能は、 従来の ロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ーラ を含むシステム と基本的に変わ る と こ ろはないが、 本実施例の シス テム には、 本発明の方法を実施する為に 特に次の （ i) 〜 （iii) に記すよ う な特徴が備わっ てい る 0

( i) 教'示操作盤 9 か らのマニュアル指令によ り 、 後 述する図 8 に示 したよ う な軌道設定画面を L C D 8 に表 示させ、 ロ ボ ッ ト軌道の と り 方の具体的内容を後述する モー ドフ ラ グ値と各種設定値の画面入力方式によ って定 める為のプロ グラ ムが R O M 2 に格納されている こ と。

(ii) 上記軌道設定画面で入力される指定形状種別毎 に、 指定された倍率条件 （倍率パラ メ ータ α ) の下で、 対応する指定形状軌道 （ウ ィ ー ビ ン グ軌道） を計算する サブルーチ ンプロ グラ ムが R O M 2 に格納されてい る こ と。

(iii) 後述する図 9〜図 1 1 に示さ れたフ ロ ーチ ヤ 一 卜 に従っ た処理を実行する メ イ ンブロ グラ ムが R 0 M 2 に格納さ れてい る こ と 。

以上の事項を前提と して、 本発明の制御方法によ り ゥ ィ 一 ビ ン グ溶接を実行する第 1 実施例について図 2及〜 図 5 を参照 して説明する。

図 1 及び図 2 中、 · 一 P 1 → · · · -* P 1-10→ · • - → P 1-20→ - · · — P ト 30— · · · — P 2 — · · · は ウ イ 一 ビ ン グ軌道の基準線 と してセ ンサ付き ロ ボ ッ ト に教示 されてい る教示ラ イ ンを表わす。 こ の教示ラ イ ン は、 ロ ボ ッ ト に支持された ツ ール （溶接 ト ー チ T ) の先 端点近傍に定義されたツールポイ ン ト T 0 の教示軌道で あ る。 P 1及び P 2 は夫々 、 本発明によ る制御方法を開 始する最初の教示点及び 2 番目の教示点を表わ している。 3 番目以降の教示点は省略されている。

—般に、 ロ ボ ッ ト に取 り 付け られたセ ンサは、 ツール ボイ ン ト よ り も進行方向前方で作業線のセ ン シ ングを行 な ってお り 、 こ のセ ン シ ング結果に基づいて逐次各軸の 位置指令値が補正され、 各軸が補正さ れた位置指令.値を 目標位置と して移動 （回転及び旋回を含む） する制御が 行なわれる。 従って、 教示点 P 1 か ら補正された ロ ボッ 卜位置への移動を実現する為には、 少な く と も ロ ボ ッ ト が点 P 1 に.到着する前にセ ン シ ングを開始 していな けれ ばな ら ない。

本実施例では、 セ ン シ ング開始の位置を例えば点 P 1 の 2 つ手前の補間点に設定する こ と に よ り 、 点 P 1 の直 前の補間点 P ' 1か ら、 教示ラ イ ンをはずれて補正さ れた 点 P 1 =点 Q 1に ロ ボ ッ ト を移動さ せる もの とする。

図 2 に模式化されて記さ れてい る よ う に、 点 Q 1 から 補正軌道に入っ たロ ボ ッ ト は、 セ ン シ ングによ る捕正を 铳行 しなが ら Q 1→ Q 1-01→ Q 1-02— · · · と移動する。 即ち、 教示ラ イ ン上の各教示点及び補間点 P 1、 P 1 - 01、 P 1-02 · · · 、 P Iつ'、 · · ' を各々 5 1、 5 1-01、 δ 1-02. · · ♦ 、 0 · · ' だけ シ フ ト した点 Q 1、 Q l-01_s Q l-02、 · · · 、 Q · ' を次々 に目指 して移動する軌道に乗る こ と にな る の時に取得され た補正デー タ 5 1、 5 1-01、 5 1-02、

, ' 或いは Q 1-01、 Q 1-02、 · · · 、 Q 1 -

· · · の 位置デー タ をロ ボ ッ ト コ ン ト ロー ラ 内のデー タ メ モ リ 領 域又は位置 レ ジス タ領域に格納保存 してお く こ と によ り、 後述する重ね合わせ溶接のよ う な繰り 返 し軌道型の ロ ボ ッ ト作業を実行する際に再利用する こ とが出来る。 なお、 各 5 i、 δ i-j は一般的には、 べク ト ル量であ り 、 例え ば、 ロ ボ ッ ト に設定されたワ ー ク座標系上の 3成分デー タで表現される ものであ る。

こ のよ う なセ ン シ ング 捕正運転モー ドに入っ た ロボ ッ ト に対 して、 所定の間隔で教示ラ イ ンか ら意図的に離 れる ウ ィ ー ビン グ軌道を と らせる。 即ち、 セ ン シ ング / 捕正運転モー ドは間欠的に指定形状軌道運転モー ドに切 り 換え られる。 その際に、 各指定形状軌道運転モー ドの 開始点を先行するセ ン シ ング /補正運転モ ー ド区間の終 点と一致さ せる こ と によ り 、 指定形状軌道 （ウ イ 一 ビン グ軌道） に もセ ン シ ング結果を反映さ せる こ とが出来る _c 図 2 に描かれてい る よ う に、 セ ン シ ング 補正運転モ 一 ドによ る運転を所定点 （本実施例では、 図 2 に示 した 区間 A 1-1 の終点、 即ち、 補間点 1 0個分の距離を移動 し た点 Q 1 - 10 ) で一旦中断 し、 点 Q 1 - 10か ら予め指定さ れた形状の軌道 [ B 0] 1-1 に入り 、 再び点 Q 1-10に戻 る軌道を取る。 そ して、 軌道 [ B 0] 1-1 は、 位置捕正 さ れた点 Q 1-10を始点と して指定された形状の軌道を描 く ものであ るか ら、 セ ンサによ る位置補正を作動さ せな い状態を仮定 した場合の ウ イ 一 ビン グ軌道 [ B 0 ] ' 1-1 (図 3 中、 破線で表示） 全体を <5 卜 10だけ シ フ 卜 さ せる 形で指定形状 （ウ イ 一ビング） 軌道の補正が達成される こ と にな る 。

なお、 指定形状軌道の始点と終点は一致させる こ とが 通常ではあ るが、 本発明の技術思想は両者の完全な一致 を必ず し も要求 している訳ではない。 例えば、 Q 1-10か ら出発 して、 Q 1-10に戻 らずに Q 1-11に向かう 軌道 も考 元 られる。

第 1 回目の指定形状軌道運転モー ドの制御によ って、 図 3 に拡大 して示 し た よ う な ウ イ 一 ビ ン グ軌道の終点 Q 1-10 或いは、 ウ イ — ビン グ軌道上の直前位置） に口 ボ ッ 卜 が到達する と、 再びセ ン シ ングが開始され、 セ ン シ ン グ 補正運転モー ドに復帰する。 以後、 補正さ れた 軌道 Q 1-11→ Q 1-12"* ' · ' を第 2 回目の ウ ィ ー ビング 開始点 Q 1 - 20ま でセ ン シ ン グ /補正運転モー ドによ る制 御が続行さ れる （図 1 の区間 A 1-2) 。

区間 A 1-2 の終点 Q 1-20か らは、 第 2 回目の ウ イ 一 ビ ン グ軌道 [ B 0] 1-2 に入り 、 再度点 Q 1-20に戻 って、 次のセ ン シ ング /補正運転モー ド区間 A 1 - 3 に入っ て行 以下、 同様のプロ セスを所定の回数 （ m回） 繰り 返 し て、 1 教示点間区間内の移動を完了する。 ロ ボ ッ ト が各 指定形状軌道 [ B O] 1-1 、 [ B O] 1-2 、 · · · · 、

[ B O] 1-m 上を移動中は、 セ ンサ出力を利用 し た位置 捕正を中新する。 但 し、 セ ン シ ン グは、 各指定形状軌道 終了直前に開始する こ と もあ り 得る。

こ の よ う に して、 教示点間の区間 P 1 ~ P 2 をい く つ かの小区間 A 1-1 〜 A l-m に分け、 各小区間について、 セ ン シ ング 補正運転モ ー ドによ る ロ ボ ッ ト移動と こ れ に続く 指定形状軌道運転モー ド （ ウ ィ ー ビ ング軌道） に よ る ロ ボ ッ ト移動を交互に繰 り 返すこ と によ っ て、 教示 ラ イ ンから周期的に離れた軌道を と る必要があ る ロ ボッ ト作業において、 セ ンサの補正機能を生か した制御を実 現する こ とが出来る。

本発明では、 教示セ ン シ ング 補正運転モー ドによ る 軌道と教示ラ イ ン Ρ 1、 Ρ 2、 · · · 、 P n か ら はずれる 軌道 [ B 0] 1-1 、 [ B 0] 1-2 · · · とを明確に分離 し て制御する こ と が出来る か ら、 前者の軌道に対 して組み 合わせる後者の軌道 [ B 0 ] 1-1、 [ B 0 ] 1-2、 · · · の形状を自 由に変更 · 選択する こ と も 出来る。 例えば、 想定さ れる ロ ボ ッ ト作業の内容、 ワー ク の種類、 形状、 寸法等に合わせて、 複数種類の指定形状軌道を計算する プロ グラ ムをサブルーチ ンプロ グラ ム と して用意 してお き 、 メ イ ンプロ グラ ムの中で、 実行するサブルーチ ンブ ロ グラ ムを選択指定する こ と が出来る。

指定形状の例 と しては、 図 2 及び図 3 に示 し た ものの 他に、 図 4 a〜 4 d に示 したよ う な ものが考え られる。 指定形状は、 特に こ れら形状に限 られる も のではない。 尚、 図 4 a 〜 4 d 中、 f は形状種別を表わすコ ー ドであ ま た、 図 5 a 〜 5 c に例示されたよ う に、 指定形状軌 道のサブルーチ ン内にサイ ズを指定する倍率パラ メ 一 夕 αを包含さ せておき、 標準寸法に対する倍率 （例えば、 α = 1 . 0、 1 . 3、 0. 8等） を設定する こ と によ り 実際の指定形状軌道のサイ ズを指定する こ と も可能であ る 0

次に、 図 6 を参照 して、 重ね合わせ溶接作業の如き、 同一乃至類似軌道を繰り 返 して迪る作業を行な う第 2実 施例について説明する。

図 6 中、 P 'l— P 1— · · · P 1-10→ - · · P 1-20—

• · · P 2 → · · · は、 図 2 に示 した もの と同 じ教示ラ イ ンであ る。 こ の教示ラ イ ンを基準に して、 第 1 実施例 で説明 した よ う に、 セ ン シ ン グ Z補正運転モー ドに よ る ロ ボ ッ ト制御を各区間 A 1-1、 A 1-2、 · · · 、 A 1-m で 実行すれば、 各区間における補正デー タ 5 1、 5 卜 01、 · · · 、 <? ト 10、 δ 1-11 · ♦ · 、 <? ト 20、 · · · 、 5 2、 · · · 、 又は補正さ れた位置デー タ Q l 、 Q l-01、

• · · Q 1-10 Q 1-11 · · · Q ト 20、 · · · Q 2、 ·

• ' が獲得さ れる。 こ れ らのデー タ は ロ ボ ッ ト コ ン ト 口 一ラ のデ一 タ ス ト ァ領域あ る いは位置 レ ジス タ領域に格 納保存 してお く こ と が出来る。

前述の第 1 実施例に於いて述べたよ う に、 ウ イ 一 ビ ン グのみを行な う 場合には、 上記デー タ の内、 ウ イ 一 ビン グ軌道開始/終了点 Q 1-10、 Q l-ll、 Q 1-20. · · ·. の デー タ に基づいてウ ィ ー ビング軌道が計算される。 例え ば重ね合わせ溶接のよ う な同一乃至類似軌道繰 り 返 し型 の作業を実行する本実施例の場合には、 基本的には上記 補正データ の全部が再利用 さ れる。

先ず、 セ ン シ ング/ ^補正運転モー ドによ って、 軌道 Q に乗っ た運転を実行 した後で、 再度同一の軌道 Qを と る 場合には、 セ ン シ ング /補正運転モー ドによ らず、 上記 保存さ れた補正用デー タ に基づいて軌道 Q を再現する こ と によ ってロ ボ ッ ト位置制御を行な う 補正デー タ再利用 モー ドによ る制御を実行する 。

即ち、 ロ ボッ 卜が点 P ' 1に移動する直前に点 P 1 の位 置デー タ と補正デー タ （5 1、 又は点 Q 1 の位置デー タ を メ モ リ から読み出 し、 こ れら のデー タ に基づいて移動す べき各軸位置を決定 し、 ツールポイ ン ト が点 Q 1 へ向か う 軌道に乗る よ う に ロ ボ ッ 卜 を制御する。 続いて、 少な く と も位置 Q 1 に到着する前に、 点 P 1-01の位置デー タ と補正デー タ （5 1-01、 又は点 Q 1-01の位置デー タ をメ モ リ か ら読み出 し、 それに基づいて移動すべき各軸位置を 決定 し、 ツールポイ ン ト が点 Q 1 を経由 して点 Q 1 - 01へ 向力、う よ う ロ ボ ッ 卜 を制御する。

以下、 同様に して補正用デー タ の読み出 し、 各軸位置 決定のプロ セスを繰 り 返 して軌道 Qが再現さ れる。 こ の 方法に従っ て、 重ね合わせ溶接を実行すれば、 第 1 回目 の作業 （溶接等） に よ っ てセ ン シ ング環境が変化 し た場 合であ っ て も、 セ ン シ ン グ自体が不要であ るか ら、 セ ン シ ング不良に起因 した軌道の乱れの生 じ る余地が無い。

補正デー タ再利用モー ドによ る ロ ボ ッ ト位置制御の基 本的な方法は、 上記のよ う な軌道 Q の再現であ る。 更に、 軌道 Q に対 して所定量だけ シフ ト した軌道 Q '、 Q "を実 現する こ と も出来る。 その場合には、 軌道 Qを実現する 為に用いた位置デー タ に代えて、 これに シフ ト量 £ 1 或 いは £ 2 を加えたデー タ を計算 し、 軌道 Q の再現に準 じ たプロ セス に従って軌道 Q '或いは Q " を実現すれば良 い 0

こ の手法を用いれば、 例えば、 第 1 回目の溶接サイ ク ルでは軌道 Q、 第 2 回目、 第 3 回目の溶接サイ ク ルで各 々 £ 2 = £ 、 £ 3 = — ε を設定 して、 軌道 Q '及び軌道 Q "を順次実現 して、 3本の近接 した溶接線を形成する こ と によ り 重ね合わせ溶接作業を実行する こ とが出来る。

更に、 補正デー タ再利用モー ドと指定形状軌道運転モ 一 ドを組み合わせて実行すれば、 重ね合わせ軌道 （補正 デー タ再利用モー ドによ る軌道 Q ) と ウ イ 一 ビング軌道 ( [ Β 0 ] 1-1 、 [ Β 0 ] 1-2 、 · · · ） を接続 した軌 道や、 シフ ト量 £ を加えた軌道 Q ' に対 してウ イ 一 ビ ン グ軌道を接続 して、 ウ ィ ー ビ ング軌道自体を ε だけ シ フ ト した重ね合わせ軌道を実現する こ と等 も可能と な る。 ま た、 補正デー タ 再利用モー ドによ る運転は、 セ ン シ ン グ 補正運転モー ドによ る運転区間を含む運転を一旦 終了 し た後に改めて行なわれる ロ ボ ッ ト運転時に実行す る こ と も出来る。 即ち、 セ ン シ ン グ 補正運転モー ドに よ る運転を少な く と も 1 回の実行 して、 ロ ボ ッ ト位置補 正用デー タ を取得/保存 しておけば、 随時その保存され た ロ ボ ッ ト位置補正用デー タ を再利用する形で、 補正デ ー タ再利用モー ドによ る再生運転を実現する こ とが出来 る。 こ れによ り 、 ロ ボッ ト の教示を初めか らや り 直 して ロ ボ ッ ト運転毎にセ ン シ ング Z補正運転モー ドを実行す る こ と な く 、 補正デー タ再利用モー ドによ る再生運転を 実行する こ とが出来る よ う にな るので、 ロ ボッ ト教示が 著 し く 簡素化される こ と にな る。

次に、 図 7 を参照してウ イ 一 ビ ング溶接と重ね合わせ 溶接を組み合わせた溶接作業を実行する本発明の第 3実 施例について述べる。

図 7 は、 ウ ィ ー ビング溶接と重ね合わせ溶接を組み合 わせて、 第 1 回〜第 3 回の計 3 回の溶接作業サイ ク ルを 繰 り 返す様子を模式的に表わ した ものであ る。 図中、 ゥ ィ 一ビ ング軌道については各サイ ク ルの初回の ウ イ ー ビ ング軌道のみが図示されてい る。

P 0 は ロ ボ ッ ト軌道の起点と な る ホ ームポ ジ シ ョ ンで、 以下、 P 1 — P 1-01— P 1-02— · · · → P 1-10— P 1-11 ― . · . -→ p i -j→ . · . P n -→ P n+ 1 -→ P 0 は、 図 2、 図 3或いは図 6 に記されてい る もの と と同一の教示ラ イ ンを表わ してい る。 P i は i 番目 の教示ポイ ン トであ り、 P i-j は P i 通過後の j 番目 の補間点を表わ してい る。 各教示 ボ イ ン ト 間の補間点の数は、 図 2 に示 し た区間 A 1-k の 区間数 m の 1 0 倍マ イ ナス 1 と す る 。 即ち、 1 ≤ 』' ≤ 1 0 111 — 1 でぁ る。 図中、 教示ラ イ ンは描示の 便宜上 1 本の直線で描かれているが、 直線状要素あ るい は曲線状要素を組み合わせた通常の ワ ー ク の溶接作業線 に対応する ものであ る限り 、 いかなる形状であ って も以 下の説明に本質的な変更を要する こ と はない。

軌道 P D → P ' 1 → Q 1-01→ Q 1-02-* - · - — Q 1-10 → [ B 0] 1-1 → Q 1-10-→ Q - · · -→ Q i → · · · (― Q iつ · → · · · [ B 0] i-k) · · · → P n— P n+1 → P 0 は、 セ ン シ ング Z補正運転モー ドと指定形状軌道 運転モー ド （ウ ィ ー ビ ン グ） を補間点区間 1 0 個毎に交 互に切 り換えて運転を行な っ た場合の ロ ボ ッ ト軌道を表 わ している。 ウ ィ ー ビ ン グを繰り 返す態様は、 図 2 に描 かれた もの と同 じであ る。 以下、 これを軌道 Q と呼ぶこ と にする。

なお、 P ' 1点は、 前述の如 く 、 P 1 点直前の補間点で あ り 、 軌道修正が実際に開始される点であ る。

次に、 軌道 P 0 → P ' 1→ Q ' 1-01 ― Q ¹1-02 → · · · -→ Q ' 1-10 -→ [ B 1] 1-1 -→ Q Ί-10 → Q ' 1-11 ― . · • → Q ' i→ · · · 卜 Q ' ト [ B 1] i-k ) · · ' ― P n — P n+1 -→ P 0 は、 Q軌道を教示ラ イ ン に垂直な方 向に微小距離 （ ε 2 = ε ) シ フ ト さ せた軌道であ る。 こ れを軌道 Q 'と呼ぶこ と にする。 第 2 実施例において、 図 6 を参照 して既に説明 したよ う に、 こ の Q ' 軌道を実 現する には、 軌道 Qのセ ン シ ング Z補正運転モー ド対応 部分をこ のセ ン シ ン グ/ /補正運転モー ド実行時に獲得 し た補正デー タを シフ ト量 £ だけ シ フ ト した上で再利用す る補正デー タ再利用モー ドに切り 換えて、 ロ ボ ッ ト を制 御すれば良い。

同様に、 Q軌道を教示ラ イ ン に垂直な方向に微小距離 ( ε 3 = - ε ； 一符号は図中下方に シフ ト する こ と を表 わす。 ） シ フ ト させた軌道 Q " ； Ρ 0 → Ρ ' 1→ Q "1-01 → Q "1-02 → · - — Q " 1-10 ■→ [ Β 1 ] 1-1 -→ Q "1-10 → Q "1-11 一 · · -→ Q "i→ · · · (― Q 'i-j— [ B 1 ] i-k ) · · · — P n → P n +1 → P 0 を実現する には、 執 道 Qのセ ン シ ング /補正運転モー ド対応部分を こ のセ ン シ ング 補正運転モー ド実行時に獲得 した補正デー タを シフ ト量ー £ だけ シフ ト した上で再利用する補正データ 再利用モー ドに切り 換えて、 ロ ボ ッ ト を制御すれば良い。

Q Q '、 Q " 各軌道におけ る各指定形状軌道運転モ 一 ド実行区間では、 各々 、 点 Q 1-10、 Q 1-20、 Q 1-30、 • · · ； Q ' 1-10, Q '1-20、 Q 'l-30、 · · · ； Q " l-10_s Q "l-20、 Q "1-30. · · · 等を起点と して ウ ィ ー ビング が実行されるか ら、 図 7 に示 したよ う な 3通 り の軌道で ウ イ 一 ビン グ溶接が実行される こ と にな る。

以下、 図 1 に示 し た シス テムを用いて、 Q、 Q '及び Q - 各軌道を順次実現する為の準備作業と処理フ ロ ーを 図 8及び図 9 〜図 1 1 を参照 して説明する。

Qヽ Q '及び Q " 各軌道を順次実現さ せる にあた っ て は、 教示操作盤 9 をマニ ュアル操作 して、 図 8 に示 した 軌道設定画面を L C D 8 に呼び出 し、 ロ ボ ッ ト 軌道を特 定する為に必要な諸値を画面入力する。

先ず、 設定項目 1 . で、 点 P 0 から 出発 して P 0 に戻 る ロボ ッ ト移動サイ ク ルを何回操り返すかを、 最大可能 設定値 R max (こ の例では R max = 5 とする。 ） を越え ない範囲で指定する。 本実施例においては、 各軌道 Q、 Q \ Q " を 1 度づっ迪る こ と と し、 R - 3 を入力する。

設定項目 2 . では、 各運転モー ドについて、 移動サイ ク ル回数 r 毎に、 セ ン シ ングノ補正運転モー ドを表わす フ ラ グ S r、 補正デー タ再利用モー ドを表わすフ ラ グ Dr、 指定形状モー ドを表わすフ ラ グ V r の値を、 夫々 0 又は 1 に設定する こ と に よ り 運転モー ドを選択する。 本実施 例では、 セ ン シ ング/ ^補正運転モー ドは第 1 回目の Q執 道に対 してのみ実行する か ら、 S 1 = 1、 S 2 = S 3 = 0 であ る。 S 4 及び S 5 については、 R = 3 であ る力、 ら 設定値に実効的な意味は無いが、 こ こ では S 4 = S 5 = 0 に 自動設定する こ と にする。

補正デー タ再利用モー ドは、 Q '、 Q " (第 2 回目、 第 3 回目） 両軌道で実行する こ とを考えてい るか ら、 D 1 = 0、 D 2 = D 3 = 1 であ る。 D 4 及び D 5 については、 モー ドフ ラ グ S 4、 S 5の場合と同 じ く 、 D 4 = D 5 = 0 に 自動設定さ れる。

指定形状軌道運転モー ドについては、 各軌道 Q、 Q '、 Q 'で ウ イ 一 ビ ン グを行な う べ く 、 V I = V 2 = V 3 = 1 を入力する。 V 4 及び V 5 については、 モー ドフ ラ グ S 4、 S 5、 D 4、 D 5の場合と 同 じ く 、 V 4 = V 5 = 0 に 自動設定される。

次に、 設定項目 3. では、 補正デー タ再利用モー ドを 実行する と きのパラ メ ー タ と して シフ ト量 s r を入力設 定する。 こ こ では、 図 7 に示 したよ う な シフ ト を考えて い る力、 ら、 ε 2 = ε mm、 £ 3 =— ε mmを入力する。 実際 には ε は 1 . 5、 2. 0等の具体的な数値で指定される。

ウ ィ ー ビ ング軌道の間隔、 種類及び大き さ は、 設定項 目 4. で指定される。 先ず、 ウ イ 一 ビングを行な う 間隔 を補間点区間数 b の値を入力する こ と によ り 設定する。 こ の例では、 図 7 に示すよ う に b = 1 0 とする。 ウ イ 一 ビングを行な う 間隔は、 必ず し も補間点区間数 b によ つ て設定する必要はな く 、 一般には、 ロ ボ ッ ト の制御 シス テムが認識可能な ロ ボッ 卜現在位置表現デー タ に対応 し た量であれば良い。 例えば、 教示ポイ ン ト 区間の 5 %通 過毎、 或いは、 教示ポイ ン ト 区間内で 1 0 mm通過毎にゥ ィ 一ビ ングを行な う 等の指定方式が考え られる。

f は、 ウ イ 一 ビン グ軌道の形状を指定するパラ メ 一 夕 であ り 、 こ こでは、 図 4〜 4 d に示 し た軌道形状の中か ら f = l の形状を指定する。 f の値は、 対応する形状の 軌道を計算する サブルーチ ンプロ グラ ム番号を特定する 役割を果たす。 こ れに対応 して、 f = l 、 2、 3、 4の 各々 の軌道計算の為のサブルーチ ンプロ グラ ムがロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ー ラ ： L O 内の R O M 2 に予め口一デイ ン グさ れる。

α は、 各ウ ィ ー ビ ング軌道のサイ ズを伸縮調整する為 の倍率パラ メ ー タで、 図 5 a〜 5 c に示 した例に従って α = 1 . 0、 1 . 3、 0 . 8 の 3 種類が選択可能と な つ ている。 こ の例では α = 1 . 0 を入力する。

最後に入力内容を確認の上、 Y E S のキーを押下すれ ば、 ロ ボ ッ ト を各軌道 ！、 Q '、 Q "に沿っ て移動さ せる 為の画面入力作業が完了する。

図 9 は、 メ イ ン プロ グラ ムに従っ た処理の概要を表わ したフ ロ ー チ ャ ー ト であ る。 図 8 に示 した設定画面で選 択及び設定された条件に即 して処理フ ロ ーを、 図 9 〜図 1 1 を参照 しながら説明する。 図 8 に示 した設定以外の ケース に対応 したフ ローについては、 簡略に述べる こ と とする。

先ず、 ステ ッ プ S 1 に於いて、 ロ ボ ッ ト コ ン ト ロ ーラ

1 0 を起動させて、 移動サイ ク ル指標 r 、 教示ポイ ン ト 指標 i 及び補間点指標 j を 1 に リ セ ッ 卜する。 次にステ ッ ブ S 2 に於いて、 ウ イ 一 ビ ング実行の肯否を表わすモ — ドフ ラ グ V rの値を判別する。 図 8 の設定内容に従え ば、 第 1 回目 （ r = l ) の移動サイ ク ノレに於け る フ ラ グ V 1の値は 1 であ るか ら、 ステ ッ プ S 2 の判断結果はィ エス と な り ステ ッ プ S 3 に進む。 ステ ッ プ S 3 ん於いて ウ ィ ー ビン グ間隔を表わす設定値 b ( = 1 0 ) を読み込 み、 更にセ ン シ ン グ/ ^補正運転モー ド実行の肯否を表わ すモー ドフ ラ グ S rの値を判断する （ス テ ッ プ S 4 ) 。 図 8 の設定内容に従えば、 第 1 回目 （ r = l ) の移動 サイ ク ルにおけ るステ ッ プ S 4の判断結果はイ エス と な るか ら、 ステ ッ プ S 5 に進んで、 セ ン シ ン グ Ζ補正運転 モー ドと指定形状軌道運転モー ドを繰 り 返 して実行 して Q軌道 （図 7参照） に沿っ た移動を実行する。

図 1 0 は、 ステ ッ プ S 5 の概要を記 したフ ロ ーチヤ一 トであ る。 これを説明する と、 先ず、 第 1 番目 の教示ポ イ ン 卜 P 1の教示デー タを読み出 し （ステ ッ プ S 5 - 1 ) 、 Ρ 0か ら P 1へ向かって移動を開始する （ステ ッ プ S 5 — 2 ) 。 Ρ 1 直前の補間点 Ρ ' 1に到達する前にセ ン シ ング 開始の指令をセ ンサイ ン タ 一 フ ヱ イ ス 5 を介 して レーザ セ ンサ 3 0 に送信する （ステ ッ プ S 5 — 3 ) 0

セ ン シ ン グ動作を開始 した レーザセ ンサ 3 0 の C C D カ メ ラ か ら偏向走査 レーザビームの照射を受けた点 P 1 周辺領域の画像がセ ンサイ ン タ ー フ ェ イ ス 5 を介 してフ レーム メ モ リ 6 に格納さ れる と、 直ち に画像処理プロセ ッ サ 7 を用いて コ ン ト ロ ールソ フ ト ウ エ ア に従っ た画像 解析が行なわれる。 こ の解析結果と ロ ボ ッ ト の現在位置 デー タ に基づいて、 位置 P 1 に対する補正量 、 及び 補正後の位置 Q 1 の位置デー タが算出 される （ステ ッ プ S 5 - 4 ) 。 こ こ で求め られた <5 1 は、 教示ポ イ ン ト P 1 に対する補正デー タ と してフ レーム メ モ リ 4 の位置 レ ジス タ領域あ るいはデー タ領域のいずれかに格納 され、 後述する補正デー タ 再利用モー ドによ る運転時に再利用 さ れる。 さて、 P I 直前の補間点 P ' 1を通過後、 ロ ボ ッ ト は直 ち に点 Q 1 へ向かう 軌道に入る と共に （ステ ッ プ S 5 — 5 ) 、 次の教示ポイ ン ト P 2 の位置デー タ の読み出 しが 行な われ る （ス テ ッ プ S 5 — 6 ； i = l ) 。 次いで、 δ 1 を求めたプロセス と同様の処理に従っ て、 P I Ρ 2 間の最初の補間点の計算デー タ とセ ン シ ング結果に基づ いて補正デー タ <5 1-01及び補正後の点 Q 1-01 (—般には、 <5 i-j及び Q i-j) の位置デー タを求め （ステ ッ プ S 5 — 7 ) 、 点 Q 1 か ら Q 1-01へ向けて移動を続ける （ステ ツ ブ S 5 — 8 ) 。 更に、 その点 Q 1-01 ( Q i-j) がウ イ 一 ビ ングを開始すべき補間点に該当する か否かをチェ ッ ク する為に、 補間点指標 j が b の倍数であ るかどう か判断 する （ステ ッ プ S 5 — 9 ) 0

尚、 補正デー タ （5 卜 01も δ 1 と同様に、 補間点 P 1-01 に対する補正デー タ と してフ レーム メ モ リ 4の位置 レ ジ ス 夕領域あ る いはデー タ領域のいずれかに格納される。 以後、 補正デー タ 5 1-02〜 ά η が求め られる毎に教示ボ イ ン ト P i あ る いは補間点 P i-j に対する補正デー タ と してフ レー ム メ モ リ 4の位置 レ ジス タ領域あ る いはデー タ領域のいずれかに格納 され、 後述する補正デー タ再利 用モー ドによ る運転時に再利用 さ れる。

ステ ッ プ S 5 — 9 では、 j 力く 1 0 ( = b ) に達する ま での間は繰 り 返 して ノ ーの判断が出 さ れて、 ステ ッ プ S 5 — 1 0へ進む こ と にな る。 ステ ッ プ S 1 0では、 区間 P 1 P 2 間 （一般には、 P i P i+1 間） の最終補間点に 対応す る 点 Q 1 - ( bm- 1 )であ る か否かを チ ヱ ッ ク する。 Q 2 直前ま で当然、 判断はノ ーであ るか ら補間点指標. j に 1 を加算 してから （ステ ッ プ S 5 — 1 1 ) 、 P 1 P 2 間の 2 番目 の補間点 P 1-2 の計算デー タ と セ ン シ ング結 果に基づいて <5 卜 2 及び補正後位置 Q 1-2 を求め （ステ ッ ブ S 5 — 7 ； i = 1 j = 2 )、 点 Q 卜 01を経て Q 1-2 へ向けて移動を続け る （ステ ッ プ S 5 — 8 ； i = l 、 j = 2 ) 。

以下、 同様に して、 ステ ッ プ S 5 — 9 — S 5 — 1 0— S 5 — 1 1 → S 5 — 7 — S 5 — 8 — S 5 — 9 のサイ ク ル を b 回 （ = 1 0 回） 繰り 返すこ と にな る。 1 0 回目のス テ ツ ブ S 5 — 9 は、 位置 <5 1-10と Q 1-10が計算された直 後にあたる。 そ こで、 指定形状の種別と寸法を表わす設 定値 f と a: ( f = l 、 = 1 . 0 ; 図 3 、 図 4 及び図 8 参照） を読み出 した上で、 点 Q 1-10を起点と した指定形 状軌道 〔 B 0 ] 1-1 を求めるサブルーチ ンプロ グラ ムの 計算を開始 し （ステ ッ プ S 5 — 1 2 ) 、 計算済みの軌道 上を順次移動 して行 く （ステ ッ プ S 5 — 1 3 ) 。

こ の指定形状軌道計算用のサブルー チ ンは、 前述 した 通 り 、 形状種別毎 （ f 値毎） に用意さ れてお り 、 こ こ で は、 f = 1 〜 4 に対応 した 4 つのサブルーチ ン力、 ら、 f = 1 に対応する サブルーチ ンが実行さ れる。 倍率 α は、 軌道計算処理中にパラ メ ー タ の形で入れてお く こ とが出 来る。 ま た、 補正位置 Q 1-10を起点に した指定形状軌道 を計算する には、 P 1-10点を起点と して計算さ れる指定 形状軌道の位置デー タ に 5 1-10分 （一般的にはべク ト ル 量であ り 、 例えば、 ワー ク座標系上の 3 成分デー タ で表 現される。 ） の修正 シ フ ト を施すのみで足り る から、 従 来のゥ ィ 一 ビング軌道計算に比べて計算プロセスが特に 複雑な もの と な る恐れは無い。

指定形状軌道 [ B 0 ] 1-1 の終点 Q 1-10に到達する前 に、 補間点指標 j に 1 を加算するステ ッ プ S 5 — 1 1 に 進み、 以後ステ ッ プ S 5 — 7 を経て点 Q 1-11〜点 Q 1-20 に至るセ ン シ ン グ Z補正運転モー ドの軌道に入る。 ステ ッ ブ S 5 — 7 にはセ ン シ ング指令、 '結果の受信、 解析が 含まれるが、 （5 1-11については、 指定形状軌道に入る前 のステ ッ プ S 5 — 1 2 に前後 して求めてお き、 指定形状 軌道終了直前のステ ッ プ S 5 — 7 で読み出 して Q 1-11の 計算を行な う よ う な方式 も考え られる （ Q 2-01、 Q 3-01 等について も同様であ る。 ） 。

点 Q 1-11〜点 Q 卜 19を通過 し、 Q 1-20か ら指定形状軌 道 [ B 0 ] 1-2 に入 り 、 Q 1-20に戻っ てか ら再び Q 1-21 以下の軌道をセ ン シ ング Z補正運転モ ー ドで移動する処 理は、 上述のステ ッ プ S 5 — 7 〜ステ ッ プ S 5 — 1 3 の ループを巡る処理と全 く 同様であ る。

こ の よ う に して、 ロ ボ ッ 卜 がセ ン シ ン グ 補正運転モ ー ドと指定形状軌道運転モー ドの移動を繰 り 返 し、 2 番 目 の 教示 ポ イ ン ト P 2 の 補正点 Q 2 の 直前の補間点 Q l-(mb-l) に到達する直前のステ ッ プ S 5 — 1 0 では、 初めてイ エスの判断が出 さ れて、 ステ ッ プ S 5 — 1 4 へ 向い、 教示ポイ ン ト 指標 i に 1 を加算 してか ら セ ン シ ン グを利用 して 5 2 を求め、 Q 2 を計算 して （ステ ッ プ S 5 - 1 5 ) Q 2 へ向 けた軌道に入る と共に （ステ ッ プ S 5 - 1 6 ) 、 その補正点がウ ィ ー ビン グを終了する教示 ポイ ン ト P n に対する も のであ るか否かを判断する （ス テ ツ ブ S 5 — 1 7 )

こ こ では、 図 7 の事例を想定 してい るか ら、 Q 2 に対 してはノ ーの判断が出 さ れ、 直ち に Q 2 を起点とする指 定形状軌道 [ B Q ] 1-m が、 f = 1、 a = 1 . 0 の条件 下で計算さ れる （ステ ッ プ S 5 — 1 8 ) 。 ロ ボ ッ ト は、 点 Q 2 を通過 して計算さ れた指定形状軌道 [ B O ] 1-m に入 り （ス テ ッ プ S 5 — 1 9 ) 、 指定形状軌道の終点 Q 2 に到達する前に、 補間点指標 j を 1 に リ セ ッ ト した 上で （ステ ッ プ S 5 — 2 0 ) 、 i = 2 に対するステ ッ プ S 5 — 6 に進み、 P 3 の教示デー タを読み出 してか ら算 出 される補間点 P 2-01のデー タ とセ ン シ ン グを利用 して 得 られる （5 2-01のデー タ か ら Q 2-01を求めて （ステ ッ プ S 5 一 7 ) 点 Q 2- 01へ向かう軌道に入る。

以後、 Q l 〜 Q 2 と同様の処理を Q 2 〜 Q 3 、 Q 3 〜 Q 4 、 · · Q n-1 〜 Q n で繰 り 返 して、 全体と して Q軌 道 （図 7 及び図 1 参照） を実現する。 こ の Q軌道の最終 段階にあた る点 Q n 直前におけるステ ッ プ S 5 — 1 7 で 初めてイ エスの判断が出 さ れて、 ステ ッ プ S 5 の一連の 処理が終了 して、 ステ ッ プ S 1 5 (図 9 参照） に進む。

ステ ッ プ S 1 5 では、 P n+1 の教示デー タ を読み出 し、 セ ン シ ングによ る補正を行なわずに P n + 1 に移動 し （ス テ ツ ブ S 1 6 ) 、 適当な経路を通って軌道出発点 P 0 .に 戻る処理を行な う （ステ ッ プ S 1 7 、 1 8 ) 。

そ して、 点 P 0 に到達する前に移動サイ ク ル回数指標 r が設定値 （ = 3 ) に達 したか否かを判断 し （ステ ッ プ S 1 9 ) 、 イ エスであれば P 0 点でロ ボ ッ ト を停止さ せ て全処理を終了する。 Q軌道を終了 した時点では、 r = 1 なのでステ ッ プ S I 9 の判断は ノ ーであ るか ら、 ステ ッ ブ S 2 0 に進み、 移動サイ ク ル指標 r に 1 を加算 した 上で、 教示ポイ ン ト指標 i と補間点指標 j を 1 に リ セ ッ 卜 した上で （ステ ッ プ S 2 1 ) 、 r = 2 の条件下でステ ッ ブ S 2 以下の処理へ戻る。

こ こ では、 V 2 = 1 (ウ ィ ー ビ ングあ り ） であ るから、 ステ ッ プ S 3 で ウ ィ ー ビング間隔 b ( = 1 0 ) の値を読 み取り 、 更に、 モー ドフ ラ グ S 2 の値を識別する （ステ ッ ブ S 4 ) 。 2 回目 の移動サイ ク ルで補正デー タ再利用 モー ドを想定すれば、 ステ ッ プ S 4 では ノ ーの判断が出 さ れ、 ステ ッ プ S 6 へ進み、 D r = 1 が確認さ れる。 次 に、 ステ ッ プ S 7 で重ね合わせ溶接軌道におけ る シフ ト 量の設定値 £ 2 を読み取つてか ら、 ステ ッ プ S 8 へ進む。 こ こでは、 £ 2 = ε (図 7 及び図 8 参照） であ り 、 Q ' 軌道を実現する諸処理をステ ッ プ S 8 で実行する。

図 1 を参照 して、 ステ ッ プ S 8 の諸処理を説明する。 先ず、 P 1 の教示デー タ と第 1 回目の移動サイ ク ルで求 め られて、 不揮発性メ モ リ 4 のデー タ ス ト ァ領域あ るい は位置 レ ジ ス タ領域に格納さ れた （5 1 を読み出 し （ステ ッ ブ S 8 — 1 ) 、 Q ' lの位置を求める （ス テ ッ プ S 8 — 2 ) 。 Q ' lを求める には、 P 1 の座標値デー 夕 を 5 1 + ε 2 分 （一般には、 べク ト ル和） だけ シフ ト さ せた もの を計算すれば良い。 即ち、 Q軌道時の 5 1 に代えて <5 1 + ε 2 を考えれば良い （以下、 他の Q ' i、 Q ' i- jについ て も全 く 同様であ る。 ） 。

Q ' 1点が求め られた ら、 P 0 か ら Q ' 1点へ向けて移動 を開始する （ステ ッ プ S 8 — 3 ) 。 Q ' 1点に到達する前 に P 2 デー タを読み出 して （ステ ッ プ S 8 — 4 ) 補間点 データ を得た上で （ステ ッ プ S 8 — 6 ) 、 更に δ 1-01を 読み出 し、 Q ' lの場合と同様に、 Q 1-01を £ 2 だけ シフ ト させた Q ' 1-01 の位置を求める （ステ ッ プ 5 8 - 7 ) 以下、 第 1 回目のセ ン シ ングノ補正運転モー ドにおける セ ン シ ング補正処理に代えて <5 i-j 読み出 し / Q ' i-jの 計算処理と求め られた点への移動 とを連続的に繰り 返 し て、 Q ' 1-ΙΟ ま で進む （ステ ッ プ S 8 — 9 — S 8 - 1 0 — S 8 — 1 1 — S 8 — 5 — S 8 — 6 — S 8 — 7 → S 8 - 8 — S 8 — 9 の繰り 返 し。 ） 。 ス テ ッ プ S 8 一 9、 S 8 一 1 0、 S 8 — 1 1 の処理は、 図 1 0 に記 したステ ツ ブ S 5 — 9、 S 5 — 1 0、 S 5 — 1 1 と 同様の趣旨の もの であ る こ と は、 特に説明を要 しな いであろ う

ロ ボ ッ ト が Q ' 1 - 10 直前に達 した時点で、 ス テ ッ プ S 8 — 9 のイ エス の判断を受けて、 f = l 、 = 1 . 0、 ε 2 = £ の条件下で指定形状軌道 [ Β 1 ] 1- 1 の計算が 始め られ （ステ ッ プ S 8 - 1 2 ) 、 計算済みの軌道上を ロ ボ ッ トが移動 して行く （ステ ッ プ S 8 — 1 3 ) 。 こ の 指定形状軌道の始点及び終点は、 点 Q 1-10を ε 2 だけ シ フ 卜 した点 Q ' 1-10 であ り 、 指定形状軌道 [ Β 1 ] 1-1 は、 図 7 に示 したよ う に指定形状軌道 [ Β 0 ] 1-1 を全 体に £ 2 だけ平行シフ ト さ せた もの と な る。

指定形状軌道 [ B 1 ] 1-1 の終点到達前にス テ ッ プ S 8 - 1 1 に戻っ て補間点指標 j に 1 を加算 して以降、 区 間 Q ' 1-11〜 Q ' 1-20を区間 Q '卜 01〜 Q ' 1-10における処 理と同様の処理 （ステ ッ プ S 8 — 5 〜 （ステ ッ プ S 8 — 1 1 ) を繰り 返 しながら点 Q ' 1-20 直前まで移動する。 そ こ で、 ステ ッ プ S 8 - 1 2 で 2 個目 の指定形状軌道

[ B 1 ] 1-2 を計算 して、 指定形状軌道 [ B 1 ] 1-2 に 入る （ステ ッ プ S 8 — 1 3 ) 。

以下、 再び補正デー タ再利用モー ドの再生運転と指定 形状軌道運転モー ドの再生運転を繰り 返 して、 次の教示 ポイ ン ト P 2 に対応 した Q ' 2点に接近 して、 ステ ッ プ S 8 — 1 0 でイ エスの判断を得てか ら、 教示ポイ ン ト指標 i に 1 を加算 し た上で （ステ ッ プ S 8 — 1 4 ) 、 δ 2 を 読み出 して、 既にステ ッ プ S 8 — 4 で読み出 し済みの Ρ 2 の位置デー タ と併せて Q '2位置を計算 し、 Q '2位置を 目標位置と して移動を続行する （ステ ッ プ S 8 — 1 6 ) _c P 2 がウ ィ ー ビン グ溶接終了点に対応 していない こ と を確認 した上で （ス テ ッ プ S 8 — 1 7 ) 、 Q ' 2点を起点 と した指定形状軌道 [ B 1 ] 1-m を計算 し （ステ ッ プ S 8 - 1 8 ) 、 計算済みの指定形状軌道 [ B l ] 1-m に入 つ て行 く （ステ ッ プ S 8 — 1 9 ) 。 以後、 指定形状軌道 [ B 1 ] 1-m の終点 Q ' 2に到達する前に補間点指標 j を 1 に リ セ ッ 卜 した上で （ステ ッ プ S 8 — 2 0 ) 、 ステ ツ ブ S 8 — 5以下の処理に戻り 、 教示ポイ ン ト P 2 〜 P 3 に対応 した Q ' 軌道上の区間 Q '2〜 Q '3 を移動する諸 処理を順次実行する。 こ れらの処理は、 区間 Q '1〜 Q '2 の為の処理と同様であ る。

更に、 区間 Q '3〜 Q '4、 · · · 、 Q 'n-2〜 Q ·η-1を同 様の処理を繰り 返 して順次通過 し、 区間 Q 'n-l〜 Q 'nの 終点 Q ' nの 直前に到達する と 、 ステ ッ プ S 8 — 1 7 で Q ' 軌道上で最初のイ エスの判断が出て、 ステ ッ プ S 8 の諸処理が完了 し、 図 9 のステ ッ プ S 1 5 に進む。 こ の 時点で、 Q ' 軌道が実質的に完成される こ と にな る。

ステ ッ プ S 1 5以降の処理は前回の r = l の場合と同 様にステ ッ プ S 2 1 迄順次進め られ、 再びウ イ 一ビ ング の有無を判断する為にモー ドフ ラ グ V 3 の値がチヱ ッ ク される （ステ ッ プ S 2 ) 。 こ こでは、 3回目の移動サイ ク ルで も ウ イ 一 ビ ン グ溶接を行な う ケースを想定 してい る力、 ら、 V 3 = 1 であ り 、 判断はイ エスであ る。 次いで、 ウ イ 一 ビン グ間隔を表わす設定値 bを読み取っ た上で (ステ ッ プ S 3 ) 、 セ ン シ ン グ Z補正運転モー ド実行の 肯否を問う 為にモー ドフ ラ グ S 3 の値をチ ェ ッ ク する (ステ ッ プ S 4 ) 。 こ こ では、 S 3 = 0 に設定されてい る （図 8参照） か ら、 ノ ーの判断が出 さ れる。 更に、 補正デー タ再利用モー ドの肯否をモー ドフ ラ グ D 3 の値で判断する （ステ ッ プ S 6 ) 。 3 回目の移動サ ィ ク ルでは、 軌道 Q " を実現さ せる こ と を想定 している 力ヽ ら、 当然 D 3 = 1 であ り 、 ステ ッ プ S 7 へ進んで £ 3 = — ε が読み取 られる こ と にな る。 そ して、 ステ ッ プ S 8 に再度入り 、 軌道 Q " を実現する為の諸処理が図 1 1 に示 したフ ロ.一チ ヤ一 ト に従って順次実行される。

Q - 軌道を実現する為のステ ッ プ S 8 における諸処理 は、 前回 r = 2、 ε 2 = £ の条件下で Q ' 軌道を実現す る為に実行された ものを、 Γ = 3、 ε 3 = ー _£ に条件変 更 して行なわれる諸処理と全 く 同一の ものであ るか ら、 詳 しい説明は省略する。

3 回目の移動サイ ク ルでステ ッ プ S 8 を終了 し、 ステ ッ ブ S 1 5 —ステ ッ プ S 1 6 —ステ ッ プ S 1 7—ステ ツ ブ S 1 8 と進み、 ロ ボ ッ トが Ρ 0 点に復帰するのに先だ つ て、 ステ ッ プ S 1 9 でイ エスの判断が出 される と、 口 ボ ッ 卜 は Ρ 0 に到達 して停止 し、 全 3 回の移動サイ ク ル が完了する こ と にな る。 なお、 処理の終了に際 して、 各 モー ドフ ラ グ S r、 D r、 V r ( r = l 〜 5 ) を特定の値、 (例えば、 すべて 0 ) に リ セ ッ ト する こ と も考え られる。 同種の作業が繰り 返さ れる頻度が高い場合には、 これ らモー ドフ ラ グの値が他の設定値 R、 b、 f 、 ε r 等と共に、 運転終了後 も保持されるよ う に して も良い。 ま た、 上記説明では ί = 1 、 = 1 . 0 を設定 している が、 f 及び を変更すれば図 3 に例示 したよ う な指定形 状を有 した軌道を種々 の大き さで実現さ せる こ とが出来 る こ と は言う まで も ない。

以上で、 図 7 、 図 8で設定されたケース における全処 理について述べた こ と にな るが、 図 8 の設定内容がこ の よ う な想定ケース と は異な る場合の処理フ ロー について 簡単に説明する。

I . ステ ッ プ S 2で V r = 0 (ノ ー） 、 即ち、 ウ イ 一 ビングを希望 しない場合には、 ステ ッ プ S 1 0へ進む。 更に、 セ ン シ ングノ補正運転モー ドによ る再生運転を行 な う場合には、 ステ ッ プ S 1 0でイ エスの判断を得て、 ステ ッ プ S 1 1 においてウ ィ ー ビング抜き のセ ン シ ング

Z捕正運転モー ドが実行される。

こ の場合の軌道は、 Q軌道から各指定形状軌道 [ B 1]

1-1、 [ B 1 ] 1-2、 · · ' を取り 除いた ものになる。 即 ち、 P 0 — P 'l— Q l → Q 1-01→ - · · Q l-09— Q 1-10

— Q 1-11— · · · Q 2 -→ Q 2-01→ - · → Q n と い う軌道 を迪る こ と にな る。

も し、 ステ ッ プ S 1 1 でノ ー （セ ン シ ング Z補正運転 モー ド実行せず。 ） の場合には、 更にステ ッ プ S 1 2で モー ドフ ラ グ D r の値をチェ ッ ク する。 既に、 セ ン シ ン グ Z補正運転モー ドが実行済みであ っ て、 D r = 1 が設 定されてい る場合には、 ステ ッ プ S 1 3で シフ ト量 £ Γ を読み取っ た上で、 ウ ィ ー ビング無 しの補正デー タ再利 用モー ドの再生運転を実行する。 例えば、 _{ε Γ} = _£ であ れば、 Q ' 軌道か らすべての指定形状軌道を取り 除いた もの と な る。

も し、 D r = 0 な らば、 指定形状軌道運転モー ド （ゥ イ ー ビング） 、 セ ン シ ン グ Z補正運転モー ド、 補正デー タ再利用モー ドのいずれも実行されず、 教示プロ グラ ム 通り の運転がな される こ と にな る。 実現される軌道は、 当然、 教示ラ イ ンに沿っ た P 0 → P 1 — P 1-01— · · · P 1-09— P 1-10→ P ト11— · · · P 2 — P 2-01— · · · → P n とな る。

Π . ステ ッ プ S 2でイ エス （ウ ィ ー ビング実行） であ り 、 且つ、 ステ ッ プ S 4 、 ステ ッ プ S 6 でいずれも ノ ー

( S r = D r = 0 ； セ ン シ ング 補正運転モー ド、 補正 デー タ再利用モー ドいずれも実行せず。 ） の場合には、 教示ラ イ ン に各指定形状軌道 [ B r-1] 1-1、 [B r-l]l-2、 • · ' が加わっ た もの と な る。

即 ち 、 こ の場合に実現 さ れる軌道は、 Ρ 0 -→ Ρ 1 -*

Ρ 1-01→ - · · — P l-10→ [ B r-1 ] 1-1 → P 1-10— · • — P l-20— [ B r-1 ] 1-2 — P l-20— · · · P 2 →

[ B 1 ] 2-1 -* P 2 → · · · — P n と な る。

上記 [ 1 ] 、 [ 2 ] いずれのケース において も、 処理 の最終段階でステ ッ プ S 1 5 に進む。 それ以降の処理は、 前記想定ケースの場合と全 く 同様であ る。

以上説明 した よ う に、 本実施例においては、 各モー ド フ ラ グ S r 、 D r 、 V r の値、 及び移動サイ ク ル回数設 定値 R、 ウ ィ ー ビ ン グ間隔設定値 b、 指定形状選択用設 定値 ί 、 指定形状の寸法選択パラ メ 一 夕 α 、 補正デー タ 再利用モー ド時 シフ ト量設定値 ε Γ 等を予め選択設定す る こ と によ っ て、 多種多様な軌道を自 由に組み合わせて 実現する こ とが出来る。

なお、 上記実施例においては、 セ ン シ ング 捕正運転 モー ドによ る再生運転の実行時に獲得 した ロ ボ ッ ト位置 補正用デー タ を、 重ね溶接のよ う にその場で続けて繰り 返す型の運動に利用するケースを想定 してい るが、 セ ン シ ング 補正運転モー ド運転時に獲得 した補正デー タを 利用 して、 次回以降の ロ ボ ッ ト運転時に改めて補正デー タ再利用モー ドによ る運転を実行する よ う に して も良い こ とは、 特に説明を要 しないであろ う 。

本発明の制御方法によれば、 ウ ィ ー ビング溶接作業の よ う に、 教示ラ イ ンから意図的にはずれた軌道をと つて 実行さ れる ロ ボ ッ ト作業に対 して も、 セ ンサによ る ロボ ッ ト位置補正デー タ提供機能を有効に活用 し、 補正され た軌道を基準と した ウ イ 一 ビ ング軌道を実現する こ とが 出来る から、 作業精度が格段に向上する。

ま た、 重ね合わせ溶接作業のよ う な同一乃至類似の軌 道を繰 り 返す型の作業をセ ンサ付き ロ ボ ッ ト を用いて実 行する場合には、 セ ン シ ン グ/補正運転モー ドによ る運 転の実行中に獲得さ れた補正用デー タ を再利用する こ と によ っ て、 セ ン シ ン グ環境の変化に影響さ れない同一乃 至類似の ロ ボ ッ ト軌道を繰り 返 して実現する こ とが出来 る。

Claims

請 求 の 範 囲

セ ンサ手段を有する ロ ボ ッ ト を制御する方法であ つ て、

( a ) ワ ー ク 上の作業線の位置を前記セ ンサ手段によ り 検出 し、 検出 された作業線位置デー タ に基づいて予め 教示された軌道を補正 し、 ロ ボ ッ ト に支持されたツール が斯く 補正された軌道に沿っ て移動する よ う 前記ロ ボッ ト を運転するステ ツ ブと、

( b ) 前記ツールが前記ステ ッ プ （ a ) に於いて前記 補正さ れた軌道の 1 つの区間の終端点まで移動 した後、 前記ツールが該終端点か ら出発 して所定形状の軌道を迪 る よ う 前言己ロボ ッ ト を運転するステ ッ プと を備え、 前記 ステ ッ プ （ a ) とステ ッ プ （ b ) は交互に繰返 して実行 される、 セ ンサ手段を備えた ロ ボ ッ ト の制御方法。

2 . 前記ツ ールは溶接 ト ーチか ら成り 、 前記ステ ッ プ

( a ) 及び （ b ) によ り ウ イ 一 ビン グ溶接が行なわれる、 請求の範囲第 1 項に記載のセ ンサ手段を備えた ロ ボ ッ ト の制御方法。

3 . 前記ロ ボ ッ 卜 の制御方法は更に、 （ c ) 前記ステ ツ ブ （ b ) に於け る所定形状の軌道を複数種類用意する ス テ ツ ブを備え、 前記ステ ッ プ （ b ) は、 前記ステ ッ プ ( c ) で用意さ れた複数種類の軌道形伏の中か ら、 予め 設定さ れたプロ グラ ム に従っ て実現すべき軌道形状を選 択する ステ ッ プを含む、 請求の範囲第 1 項に記載のセ ン サ手段を備えた ロ ボ ッ 卜 の制御方法。

4 . 前記ツールは溶接 ト ーチか ら成り 、 前記ステ ッ プ ( a ) 、 （ b ) 及び （ c ) によ り ウ ィ ー ビ ング溶接が行 なわれる、 請求の範囲第 3 項に記載のセ ンサ手段を備え た ロ ボ ッ ト の制御方法。

5 . セ ンサ手段を有する ロ ボ ッ ト を制御する方法であ つ て、

( d ) 前記セ ンサ手段によ り ワ ー ク 上の作業線の位置 を検出するステ ッ プと、

( e ) 前記ステ ッ プ （ d ) で検出 された作業線位置デ 一 夕 と予め教示された軌道の位置デー タ と に基づいて位 置補正用デー タ を獲得するステ ッ プと、

( f ) 前記ステ ッ プ （ e ) で獲得さ れた位置補正用デ 一 夕をメ モ リ 手段に記憶するステ ッ プと、

( g ) 前記メ モ リ 手段に記憶された位置補正用データ に基づいて前記予め教示された軌道を補正 し、 前記ツー ルが斯 く 捕正さ れた軌道に沿って移動する よ う 前記ロボ ッ トを運転する ステ ッ プとを備えた、 セ ンサ手段を備え た ロ ボ ッ 卜 の制御方法。

6 . 前記ツールは溶接 ト ーチから成り 、 前記ステ ッ プ ( d ) 、 （ e ) 、 （ f ) 及び （ g ) によ り 、 重ね合わせ 溶接が行なわれる、 請求の範囲第 5 項に記載のセ ンサ手 段を備えた ロ ボ ッ 卜 の制御方法。

7 . 前記ステ ッ プ （ g ) は、 前記メ モ リ 手段に記憶され た位置補正用デー タ に シフ ト量を加えて前記予め教示さ れた軌道を補正する ステ ッ プを含む、 請求の IS囲第 5 項 に記載のセ ンサ手段を備えた ロ ボ ッ 卜 の制御方法。' 8 . 前記ロ ボ ッ 卜の制御方法は更に、 （ h ) 前記ツール が前記ステ ッ プ （ g ) に於いて前記補正された軌道の 1 つの区間の終端点まで移動 した後、 前記ツールが該終端 点か ら 出発 して所定形状の軌道を迎る よ う 前記ロ ボ ッ ト を運転するステ ッ プを備え、 前記ステ ッ プ （ g ) と ステ ッ ブ （ h ) は交互に操返 して実行される、 請求の範囲第 7 項に記載のセ ンサ手段を備えた ロ ボ ッ ト の制御方法。