JP2015231659A - ロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジョグ操作可能な操作手段を介して教示操作を行う場合、ロボット装置の速度を操作状況に応じて自動的に制御できるようにし、ロボット装置の教示操作を容易に行えるようにする。
【解決手段】ジョグ操作可能な操作ボタン１０３のＯＮ操作が継続している間はロボットアーム１を動作状態に制御し、操作ボタン１０３のＯＦＦ操作に応じてロボットアーム１を停止状態に移行させる。停止前動作速度記憶部１２には、操作ボタン１０３のＯＦＦ操作によりアームを動作状態から停止状態に移行させる直前のアームの停止前動作速度Ｖｌを記憶させる。操作ボタン１０３のＯＮ操作によりロボットアームを停止状態から動作状態に移行させる場合、アームの初速Ｖｓを記憶させた停止前動作速度Ｖｌに応じて決定する速度制御１３を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は、ジョグ操作可能な操作手段の操作に応じて制御装置がロボットアームの動作を制御するロボット装置に関するものである。

産業用のロボット装置に、自動実行させる動作をプログラミングする場合、操作端末からの手動動作に応じて、ロボット装置を現在の位置姿勢から次の位置姿勢にロボット装置を動作させる教示操作が行われる。この種の用途に用いられる操作端末はティーチングペンダントなどと呼ばれ、例えば３次元の各座標軸方向に沿った（あるいは各軸廻りの）移動を指示する操作ボタンが設けられている。

このような操作ボタンは、ジョグ（連続）操作が可能な、いわゆるジョグボタンのような操作手段として操作端末に実装されることが多い。このような操作手段は、例えばＯＮ操作またはＯＦＦ操作の入力状態を生成するスイッチを用いた押しボタンのような形態で実装される。

この種のジョグボタンは、例えば続けて操作（押下）され、ＯＮ状態が生成されている間、割り当てられた操作機能を連続して入力するよう構成される。ロボット装置の操作端末の場合には、ジョグボタンがジョグ（連続）操作されている間、例えばロボットアームの基準部位をそのボタンに割り当てられた方向に連続的に動作させる、いわゆるジョグ（連続）動作が行われる。また、この種の操作端末では、ＸＹＺの３次元の各座標軸方向に沿った（あるいは各軸廻りの）移動をそれぞれ指示するジョグボタンが設けられることがある。また、これらのジョグボタンは、同時操作可能であって、その複合操作によって所望の軌道でロボット装置を動作させるよう構成されることがある。

さらに、この種の操作端末では、ロボット装置を移動させる時の速度は、数値入力などにより指定する他、手動操作によって速度を変更するための速度変更ボタンのような操作手段が設けられることがある。速度変更ボタンは、例えば、設定速度を上げるため、あるいは下げるための２つのボタンから構成され、このボタンも多くの場合ジョグ操作によって連続的にロボット装置の設定速度を変更できるよう構成される。速度変更ボタンは、例えば次のような操作方式によって用いられる。現在の位置姿勢と目標の位置姿勢が比較的遠く、作業者がロボット装置を素早く動作させたい場合には、操作端末に設けられた速度変更ボタンにより設定速度を上げた後（あるいは上げながら）、ジョグボタンによりロボット装置の動作を指示する。また、ロボット装置が目標の位置姿勢に近づいた場合は、目標の位置姿勢へ確実に動作させるために、速度変更ボタンにより設定速度を下げた後、ジョグボタンによりロボットの動作を指示する。

一方、この種の操作端末を用いたロボット装置の教示作業は、ロボット装置が確実に所期の動作を行っているかを確認するために目視確認しながら行わなければならない。しかしながら、上記のように移動指示を行うジョグボタンの複合操作と、速度変更ボタンによる速度調節の組み合わせにより教示操作を行う構成では、その教示操作はかなり複雑である。例えば、教示操作と同時にロボット装置の速度設定およびその確認のために、表示を視認し、かつ操作ボタンを押し間違えないよう、操作端末にも度々視線を移す必要がある。このように、旧来のロボット装置の教示作業は複数の対象に注意を払いながらの複雑な操作が要求されるものであり、手際よく、迅速にこなすのはそれほど容易ではなく、結果として教示作業に多くの時間かかる問題があった。

そこで、従来より、ロボット装置の教示作業を効率化するためジョグボタンの入力パターンにより異なる動作速度制御を選択できるようにした制御装置（例えば下記の特許文献１）が提案されている。また、第１および２のボタンの操作の組み合わせで加速および減速を選択できるようにしたロボット移動制御装置（例えば下記の特許文献２）も提案されている。

特開２０１３−９７４１３号公報特開平６−３２４７３９号公報

上記の特許文献１に開示された技術では、ジョグボタンの押下時間によって形成される入力パターンに応じて、加速動作、等速動作の他、微少ステップ動作を選択することができる。その一方で、例えば等速動作を選択するには一度ジョグボタンから指を離し、再度押下する、といった作業が必要であり、入力パターンが複雑である。このため、誤入力防止のために作業者にはより慎重な作業が求められ、状況によっては手動で速度設定を変更しなければならなくなる場合も考えられる。また、目的の操作によっては、上記のようにボタンから指を離し、再度押下する、といったシーケンスが必要であり、これによりロボット装置の動作がワンテンポ遅れてしまう場合もある。

一方、特許文献２に開示された技術は、２つの操作ボタンの組合せによって、ジョグ操作において加速のみならず減速も行えるようになっている。例えば、第１のボタンの連続操作によって加速を行い、減速を行う場合には第２のボタンを同時に操作する。特許文献２の場合は、目的の操作によっては２つのボタンの同時操作が必要になる、という複雑さがある。特に、デッドマン（３ポジション）スイッチが設けられる場合には、３つのボタンを同時押下しなければならない場面も生じ、やはり作業者の負担が大きい、という問題がある。

上記のように、従来技術は、限られたキーで速度調節を含む複雑な手動操作を行えるよう考えられたものが多い。確かに、ロボット装置の教示操作では、少なくとも速度、移動方向および移動量などのパラメータを同時に制御する必要がある。しかしながら、上記の従来技術はいずれもこれら複数のパラメータを全て手動操作させることを意図していて、特に操作端末のみならずロボットアームの動作も確認しつつ行う教示作業を容易にすることには成功していない。

なお、以上では、ロボット装置の教示操作に用いられる操作手段として、「ボタン」の呼称を持つものを例示したが、上述の問題は、そのような操作手段がレバーやスライドスイッチのような形態を有する場合にも共通するものである。

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、ジョグ操作可能な操作手段を介して教示操作を行う場合、例えばロボット制御に係るパラメータを自動的に制御することにより、ロボット装置の教示操作を容易に行えるようにすることにある。例えば、ジョグ操作可能な操作手段を介して教示操作を行う場合、ロボット装置の速度を操作状況に応じて自動的に制御できるようにし、ロボット装置の教示操作を容易に行えるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、ＯＮ操作またはＯＦＦ操作の入力状態を生成するスイッチにより構成された操作手段の入力状態に応じてロボットアームの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置が前記操作手段のＯＮ操作が継続している間は前記ロボットアームを動作状態に制御し、前記操作手段のＯＦＦ操作に応じて前記ロボットアームを停止状態に移行させるロボット装置において、前記操作手段のＯＦＦ操作により前記ロボットアームを動作状態から停止状態に移行させる直前の前記ロボットアームの停止前動作速度を記憶する記憶部を設け、前記制御装置は、前記操作手段のＯＮ操作により前記ロボットアームを停止状態から動作状態に移行させる場合、当該の動作状態における前記ロボットアームの初速を前記停止前動作速度に応じて決定する構成を採用した。

あるいはさらに、前記操作手段がＯＦＦ操作とされ、その後、再度、ＯＮ操作とされるまでの前記操作手段の入力状態がＯＦＦ操作である解放時間を計測する計時装置を有し、前記初速を前記停止前動作速度に応じて決定する場合、前記制御装置は、前記停止前動作速度に対して前記計時装置で計測された前記解放時間の長さに応じて定まる比率を有する速度値に前記初速を制御する構成を採用した。

上記の特徴的な構成により、本発明によれば、ジョグ操作可能な操作手段を介して教示操作を行う場合、直前のロボットアームの停止前動作速度に応じてロボット装置の速度を自動的に制御でき、教示操作の負担を大きく軽減することができる。また、前記停止前動作速度に対して、直前の操作手段の解放時間に応じて定まる比率を有する速度値にジョグ動作の初速を制御することにより、直前のジョグ操作に近い操作感覚を形成できる、という優れた効果がある。

本発明を実施可能なロボット装置の構成を示した説明図である。図１のロボット装置の制御系の構成を示したブロック図である。図１のロボット装置の操作端末の操作面の構成例を示した説明図である。本発明によるロボットアームの速度制御の概要を示した説明図である。本発明によるロボットアームの速度制御手順の一例を示したフローチャート図である。本発明によるロボットアームの速度制御によって制御されたロボットの動作速度の一例を説明した波形図である。本発明における初速演算の一例を説明した波形図である。本発明によるロボットアームの速度制御において、特に初速演算の一例を示したフローチャート図である。

以下、図面に示す実施例に基づき、発明を実施するための好ましい形態につき詳細に説明する。

図１は、本発明を実施したロボット装置の全体構成を示している。図１において、ロボットアーム１は、例えば６軸（関節）の垂直多関節ロボットアームであって、その各関節は各関節についてそれぞれ設けられたサーボモータをサーボ制御することにより所望の位置姿勢に制御することができる。

ロボットアーム１の動作は、ロボット制御装置２により制御される。ロボット制御装置２には、操作端末３が接続され、この操作端末３の手動操作を介してロボットアーム１の動作をプログラミングすることができる。ロボットアーム１の基準位置（例えばアーム先端のツール装着面など）を所望の軌跡で移動させる動作のプログラミングは、操作端末３によって軌跡上の教示点を順次指定することによって行われる。この教示点は、例えば、ロボットアーム１を現在の位置姿勢から、操作端末３の手動操作によって移動させる動作を介して指定することができる。

ロボットアーム１は、例えば、基台２０１上に架装されたそれぞれ６つの回転関節を有する６自由度マニプレータとして構成される。ロボットアーム１の各関節はこれら各関節内部に配置された駆動源によってロボット制御装置２により指定された角度に制御することができ、これによってロボットアーム１を所望の位置姿勢に制御することができる。ロボットアーム１の各関節を駆動する駆動源としては、サーボモータなどが用いられる。

ロボットアーム１の先端には、作業対象のワーク２００を把持するためのツールとして、グリッパ２０２が設けられる。グリッパ２０２の先端部には、ワーク２００をハンドリングするためのフィンガー（爪）が設けられる。グリッパ２０２の内部にはフィンガーを開閉するアクチュエータが設けられる。このアクチュエータは、モータやソレノイドなどの他、空気圧や油圧方式の任意のアクチュエータによって構成される。グリッパ２０２は、ワーク２００を特定の作業位置に搬入、搬出したり、もしくは把持したワーク２００を別のワークに組み付けたりする目的でロボットアームの先端に装着される。なお、ロボットアーム１の先端に配置されるツールは、上記のグリッパに限定されず、他の任意の機能を有するエンドエフェクタであってよい。

図２は図１のロボットアーム１、ロボット制御装置２、および操作端末３から成るロボット装置の制御系の基本構成を示している。

図２において、ロボット制御装置２の主制御部は、汎用マイクロプロセッサなどから成るＣＰＵ５０１により構成される。ＣＰＵ５０１には当該のロボット装置全体を制御するプログラムを格納したＲＯＭ５０２、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして用いられるＲＡＭ５０３が接続される。また、各種の制御データの入出力に用いられる記憶装置として、外部記憶装置５０４を設けることがある。この外部記憶装置５０４は、例えば固定式または着脱式のＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどから構成することができる。外部記憶装置５０４が着脱式の記憶メディアを用いる場合、その記憶メディアは例えばロボットアーム１の教示（プログラミング）内容や、ＲＯＭ５０２のプログラムを更新する制御データの入出力に用いることができる。

上記各部は不図示の内部バスによって接続される。また、ＣＰＵ５０１は任意のインターフェース規格に基づき構成されたインターフェース回路５０５を介して操作端末３と通信することにより、操作端末３の操作状態を入力することができる。また、ＣＰＵ５０１はＩＥＥＥ−８０２．３など、所定のネットワーク規格に基づき構成されたインターフェース回路５０６を介して基幹ＬＡＮ３０と通信することができる。基幹ＬＡＮ３０には、例えば本実施例のロボット装置と協働して動作する他のロボット装置などを接続することができる。

また、ＣＰＵ５０１には、操作端末３の操作ボタン１０３（後述）の連続（ジョグ）操作入力を処理するための時間計測手段（図４の１１）としてＲＴＣ（リアルタイムクロック）５０７が接続されている。

図２では、ロボットアーム１の構成部材として、ロボットアーム１の各関節に設けられた６軸分のサーボモータ７ａ、７ｂ…７ｆを示してある（グリッパ２０２の系は図示を省略）。各サーボモータ７ａ、７ｂ…７ｆを駆動制御するサーボ制御回路６は、ロボット制御装置２のドライバ５０８と接続されている。ドライバ５０８は後述の図４のサーボ制御１５を実現する駆動回路から構成される。ＣＰＵ５０１は、操作端末３の操作入力に応じてドライバ５０８を介してロボットアーム１の各サーボモータ７ａ、７ｂ…７ｆを駆動制御することができる。

図３は、図１および図２の操作端末３の操作面の構成を示している。操作端末３は、ロボット制御装置２に対してロボット装置の動作を制御する制御情報を送信し、例えばロボットアーム１は、ロボット制御装置２の制御に従って各関節を動作させる。

図３において、操作端末３はロボット装置（図１のロボットアーム１、グリッパ２０２）の動作やプログラム状態に関する諸情報を表示するための表示部１０２を有する。この表示部１０２の左上には、非常停止ボタン１３１が配置されている。また、操作端末３の下部から、ロボット制御装置２と接続するためのケーブル１３２が導出されている。

操作端末３の表示部１０２は、例えば液晶表示器とタッチセンサなどを用いたタッチパネルなどから構成することができる。この場合、表示部１０２はロボットの動作やプログラム状態に関する情報表示の他、表示上に画成されたタッチキーの操作によって、ロボットの教示操作を行う操作入力手段（の一部）を構成する。表示部１０２は、ロボットの現在位置あるいは現在姿勢、ロボット教示時の移動の速度あるいはステップ送り時の移動量、教示済の動作ポイントの位置あるいは姿勢などを含むロボットの動作に関する情報を表示することができる。

例えば、表示部１０２のうち、表示領域１０２４は、設定済みの（あるいはこれから設定される）教示点におけるＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標値（ないし各軸軸上の移動量）と、該３次元座標軸廻りにおける回転移動の量（ＲＸ、ＲＹ、ＲＺ）の表示に用いられる。また、表示領域１０２２は、特に現在設定中の教示点、または現在のロボットアーム１の状態に対応したＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標値（ないし各軸軸上の移動量）と、該３次元座標軸廻りにおける回転移動の量（ＲＸ、ＲＹ、ＲＺ）の表示などに用いられる。また、表示部１０２の上部および下部の表示領域１０２１、１０２５は、例えばファンクションキー部で、これら表示領域１０２１、１０２５に画成される複数のファンクションキーは動作状態に応じて異なる設定入力に切り換えられる。また、中央の表示領域１０２３は、現在のジョグ（連続）移動速度（またはステップ操作量など）、ロボットの現在の操作対象部位の表示などに用いられる。また、図３の状態では、表示領域１０２３の右側には、教示点などの登録に用いられる登録キーが表示されている。

なお、図３の表示部１０２の表示状態はあくまでもロボット装置の状態や操作端末３の特定の操作状態に対応した一例に過ぎない。表示部１０２をタッチパネルなどにより構成する場合には、当然ロボット装置の状態や操作端末３の特定の操作状態に応じて表示部１０２の表示の全部または一部は図３とは異なる状態に制御される場合がある。このような表示部１０２の表示の様式や、表示部１０２がタッチパネルなどにより構成される場合の操作方式に関しては当業者が任意に変更可能な設計事項である。

図３の操作端末３では、教示点のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標や、あるいは教示点への移動を行わせる時に操作対象のロボットアームの関節と方向を指示するために用いられる操作ボタン１０３が設けられている。この操作ボタン１０３は、例えば各座標軸上の正方向入力を指定するボタン１０３ａ（Ｘ＋、Ｙ＋、Ｚ＋、ＲＸ＋、ＲＹ＋、ＲＺ＋）と、負（逆）方向入力を指定するボタン１０３ｂ（Ｘ−、Ｙ−、Ｚ−、ＲＸ−、ＲＹ−、ＲＺ−）から構成する。操作端末３の操作ボタン１０３は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元座標系における（ロボット基準部位の）位置、および各座標軸廻りの回転移動を制御するのに用いられるもので、本実施例では連続（ジョグ）操作が可能に構成される。

図４は本実施例の操作入力制御の概要を示している。図４は、図１〜図３のロボット制御装置の制御系を構成する機能をブロック図として示しており、図１〜図３のハードウェアに相当する部材には同一符号を付してある。

図４において、ロボット制御装置２の主たる制御機能は、ボタン解放時間計測１１、停止前動作速度記憶部１２、速度制御１３、初速演算１４、サーボ制御１５の各機能から構成されている。これらの制御機能によって、ジョグ操作される操作端末３の操作ボタン１０３の押下および解放状態に応じてロボットアーム１のサーボ駆動系３１を制御する。サーボ駆動系３１は、図２のサーボ制御回路６、およびサーボモータ７ａ〜７ｆに相当する。一方、サーボ制御１５の機能は、例えばＣＰＵ５０１のソフトウェアによって構成され、速度制御１３によって決定された動作速度ＶＣの情報を、ロボットアーム１のサーボ駆動系３１の各軸を駆動する動作指令に分解する。

また、速度制御１３の機能は例えば図２のＣＰＵ５０１が実行するソフトウェアによって実現される。速度制御１３の機能によって、サーボ制御１５（図２のドライバ５０８に該当）に送られる動作速度ＶＣが生成される。その場合、本実施例では、操作端末３の操作ボタン１０３の連続（ジョグ）操作による加速制御が行われるとともに、操作ボタン１０３の押下直後の初速Ｖｓが初速演算１４によって決定される。

初速Ｖｓは、初速演算１４の機能によって、前回の操作ボタン１０３の連続（ジョグ）操作の際の停止前動作速度Ｖｌと、今回の操作ボタン１０３押下までに経過したボタン解放時間Ｔｒによって決定される。停止前動作速度Ｖｌとしては、停止前動作速度記憶部１２に格納された値が用いられる。停止前動作速度記憶部１２は例えば図２のＲＡＭ５０３上に割り当てられたメモリ領域により構成される。停止前動作速度記憶部１２の記憶内容（Ｖ）は、速度制御１３によって生成されサーボ制御１５（５０８）に与えられる動作速度ＶＣの値に応じてジョグ操作が連続している間、随時更新される。

ボタン解放時間計測１１の機能は、例えば図２のＲＴＣ５０７の計時情報を利用して実現される。このボタン解放時間計測１１により、前回の操作ボタン１０３の連続（ジョグ）操作が停止してから、今回の操作ボタン１０３押下までに経過したボタン解放時間Ｔｒが測定される。

速度制御１３のソフトウェア（制御手順）は、例えば後述の図５および図８に示すように構成することができる。ここで、図５および図８の具体的な制御手順を説明する前に、図６および７を参照して本実施例における操作ボタン１０３の連続（ジョグ）操作時の速度制御の概要につき説明する。

図６は、下部に操作端末３の操作ボタン１０３のジョグ操作（Ｐ１、Ｐ２…Ｐ６）を、また、上部にその操作に対応するロボットアーム１のジョグ動作（Ｇ１、Ｇ２…Ｇ６）のにおける動作速度の変化様子を横軸に時間を取って同期的に示している。

本実施例では、最初のジョグ操作（Ｐ１）に対応するジョグ動作（Ｇ１）は、初期状態で（あるいは後述の閾値Ｔｒｔを超えるボタン解放時間Ｔｒ経過後に）行われるジョグ動作である。

最初のジョグ動作（Ｇ１）が開始された後、操作ボタン１０３が解放されるまでの間、ロボットアーム１の動作状態が継続される。そのときのロボットアーム１の動作速度（Ｖ）は、速度制御１３（後述の図７のステップＳ８）により決定される。ジョグ動作（Ｇ１）の最初の区間では、動作速度（Ｖ）は、例えば、予め定められた加速度で単調に増加させる。この加速区間では、例えばロボットアーム１を構成する機構上の制限により可能な範囲の加速度よりも小さい加速度でロボットアーム１を動作させる。ジョグ動作（Ｇ１）の加速区間には定速区間が続く。この定速区間は、動作速度（Ｖ）が、例えば機構上の制限により可能な上限の最大速度Ｖｍａｘに到達することにより形成され、図示の例では、それ以降この最大速度Ｖｍａｘが維持される。

後述の制御手順から明らかなように、ジョグ動作（Ｇ１）の前半のように（緩やかな）加速区間を含む制御は、ロボット装置の初期状態において最初に行われるロボット動作で行う。また、ジョグ動作（Ｇ１）の前半のように（緩やかな）加速区間を含む制御は、ジョグ操作が行なわれないボタン解放時間（Ｔｒ）が所定時間以上続いた場合にも実行される。ジョグ動作（Ｇ１）のように、まず（緩やかな）加速区間からロボットアーム１を動作させれば、一連の動作状態が低速から始まるため、ロボットアーム１の突然の高速動作を防ぎ、ロボットアーム１に不都合な動作を行わせてしまうのを防止できる。

また、ジョグ動作（Ｇ１）の後半の定速区間では、ロボットアーム１は高速（例えば最大速度Ｖｍａｘ）で等速動作を行う。これにより、目標の位置姿勢が離れている場合でも、高速動作によって素早く、目標の位置姿勢に近付けることができる。

例えば、ジョグ動作（Ｇ１）の操作端末３の操作ボタン１０３の解放が検出されると、本実施例では停止前動作速度記憶部１２に停止前動作速度Ｖｌとして最終のロボット動作速度（Ｖ）を記憶する。そして、ロボットアーム１を動作状態から停止状態へと変化させ、次のジョグ操作までのボタン解放時間Ｔｒを計測する（ボタン解放時間計測１１）。後述の制御手順に示すように、このボタン解放時間Ｔｒは、停止前動作速度記憶部１２に記憶した停止前動作速度Ｖｌとともに後続のジョグ動作（Ｇ２）の初速（Ｖｓ）を制御するのに用いられる。

図６に示すようにジョグ動作（Ｇ１）の後、操作ボタン１０３を押下すると、次のジョグ動作（Ｇ２）が開始される。この時、停止状態から動作状態へと変化する際のロボットアーム１の初速（Ｖｓ）は、停止前動作速度Ｖｌと、ボタン解放時間Ｔｒに基づき決定する（初速演算１４）。

後述の制御手順に示すように、ボタン解放時間Ｔｒが後述の閾値Ｔｒｔよりも短い場合、つまり、短いインターバルで続けて操作ボタン１０３のジョグ操作が起きた場合、ロボットアーム１の初速は停止前動作速度Ｖｌに応じて制御する。図６のジョグ動作（Ｇ１）〜ジョグ動作（Ｇ２）の遷移はこの時の動作に相当する。ここでは、停止前動作速度Ｖｌにボタン解放時間Ｔｒの長さに応じて定まる比率を乗じて得た速度値に初速Ｖｓを制御する。

図６に示した操作（動作）例は、ロボットアーム１の現在の位置姿勢と目標の位置姿勢が大きく離れていない場合のものである。すなわち、図６に示した操作（動作）は、ジョグ動作（Ｇ２）以降の操作は、それまでの高速なアーム移動によって、ロボットアーム１が目標の位置姿勢に近づいた場合に行われる。ジョグ動作（Ｇ２）以降の操作のように、高速状態から、短いインターバルでジョグ動作を繰り返し（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…）行うことは、目標の位置姿勢の手前から、少しづつ目標の位置姿勢まで近づけて行くことを意味する。

従来装置でも、このような操作はしばしば行われるが、従来では各ジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…）の初速は例えば一定に決められている。これに対して、本実施例では、例えばロボットアーム１が既に高速状態（Ｇ１）に達している場合には、次のような初速演算を行う。すなわち、前回のジョグ動作の停止前動作速度Ｖｌにボタン解放時間Ｔｒの長さに応じて定まる比率、特に今回の動作状態の初速Ｖｓが停止前動作速度Ｖｌよりも小さくなるような比率を乗じて得た速度値に初速Ｖｓを制御する。この初速制御は、後述の図７、図８において、ボタン解放時間Ｔｒが後述の閾値Ｔｒｔよりも短い場合の初速制御に相当する。

図６では、ジョグ動作（Ｇ１）に続き、短いインターバルでジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…）が複数回繰り返し行われている。このような状況においては、上記の初速制御の繰り返しによって、後続の各ジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…）ではその初速（Ｖｓ）は除々に小さくなっていく。

また、停止前動作速度Ｖｌに乗じる前回のジョグ動作における停止前動作速度Ｖｌよりも小さくなるような比率は、図７、図８（特にステップＳ５３）に示すように、ボタン解放時間Ｔｒの長さに応じて決定される。ボタン解放時間Ｔｒの長さは、もちろん図６の各ジョグ動作（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…）のインターバルに相当する。そして、例えば、２つのジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３）では、初速（Ｖｓ）の停止前動作速度Ｖｌに対する減少比率は一定である。

ここでもし破線で示したジョグ動作（Ｇ４）が実際に実行された場合、その直前の停止前動作速度Ｖｌはジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３）の場合とほぼ同じになる。すなわち、ジョグ動作（Ｇ４）の初速（Ｖｓ）の停止前動作速度Ｖｌに対する減少比率はジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３）の場合とほぼ同じに制御される。これに対して、破線で示したジョグ動作（Ｇ４）が実行されなかった場合には、ジョグ動作（Ｇ５）までのボタン解放時間Ｔｒが長くなる。このため、ジョグ動作（Ｇ５）の初速（Ｖｓ）の停止前動作速度Ｖｌに対する減少比率はジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３）の場合よりも大きくなる。

また、ジョグ動作（Ｇ５）からジョグ動作（Ｇ６）までのボタン解放時間Ｔｒも、例えばジョグ動作（Ｇ２）とジョグ動作（Ｇ３）のインターバルよりも長い。この場合も、ジョグ動作（Ｇ６）の初速（Ｖｓ）の停止前動作速度Ｖｌに対する減少比率はジョグ動作（Ｇ２、Ｇ３）の減少比率よりも大きくなる。

以上のように、本実施例によれば、図６において、例えばロボットアーム１が既に高速状態（Ｇ１）に達した後、特に速度制御のための操作を明示的に行わなくても、ロボットアーム１の速度制御を自動的に行える。すなわち、目標の位置姿勢の手前から、少しづつ目標の位置姿勢まで近づけて行くような教示操作においては、初速減速とその後の加速を繰り返しながら、全体としては動作速度を徐々に自動的に減少させることができる。従って、目的の位置姿勢に近づくにつれてロボットアーム１の動作速度を自動的に減少させることができ、目的の位置姿勢に確実にロボットを停止させる教示操作が極めて容易になる。

なお、本実施例は、上記のジョグ動作（Ｇ２）以降の波形に明らかなように、動作指令に対するロボットアーム１の応答性が高いこと、すなわちアームの動作状態と停止状態が切り替わる際の速度が瞬時に変化できることを前提としている。しかしながら、もちろん、ジョグ動作（Ｇ２）以降の動作速度の波形は誇張した図示であると考えてもよい。ジョグ動作（Ｇ２）以降の各動作速度の波形の初期の部分に、例えば機構上の制限によって定まる加速度を持つ加速期間が含まれる場合でも同等の制御を行える。その場合、上記の初速（Ｖｓ）として説明した速度は、（例えば機構上必要な）その加速期間の後に到達すべき初期の目標速度として取り扱うことにより上記と同等の制御を行える。

また、振動を抑えることを目的とした加減速の制御方法として、速度変化を急峻ではなく滑らかにする速度制御など、種々の速度制御が公知である。このような特別な目的で行う速度制御を図６の各ジョグ動作（Ｇ１、Ｇ２…）に組み合わせることができるのはいうまでもない。

ここで、図７に１つのジョグ操作に応じて実行される上記のロボットアーム１の動作状態における初速（Ｖｓ）制御を行うための特性例を示す。

図７は、ロボットアーム１のジョグ動作において、初速（Ｖｓ）を決定する場合に停止前動作速度（Ｖｌ）に乗じる比率の特性の一例を示している。図７では、この比率を今回のジョグ動作の初速（Ｖｓ）と前回のジョグ動作の停止前動作速度（Ｖｌ）の比率として示してある。この初速／停止前動作速度比Ｖｒは、波形Ｃで示すようにボタン解放時間（Ｔｒ）の長さに応じて変化するよう設定される。

図７の縦軸は、停止前動作速度記憶部１２に記憶した停止前動作速度（Ｖｌ）に対する初速（Ｖｓ）の比、この初速／停止前動作速度比Ｖｒを示している。また、横軸は、ボタン解放時間計測（１１）にて計測された今回のジョグ操作直前のボタン解放時間Ｔｒを示している。

図７の初速／停止前動作速度比Ｖｒの波形Ｃは、ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔ以上に長いか、あるいはそれよりも短いかによって異なる特性としてある。図７の例では、閾値ＴｒｔはＴｒｔ＝１５（秒）に設定してある。

図７の例では、ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔより短い、すなわち短かいインターバルで複数のジョグ操作が繰り返される場合は、ボタン解放時間Ｔｒが長くなるにつれて初速／停止前動作速度比Ｖｒが小さくなる。すなわち、図７の初速／停止前動作速度比Ｖｒは、ボタン解放時間Ｔｒが長くなるにつれて停止前動作速度（Ｖｌ）の６５％〜０％（ないし０％に近い比率）の範囲で初速（Ｖｓ）が小さくなるように設定されている。

また、ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔ以上の場合には、初速／停止前動作速度比Ｖｒは、ボタン解放時間Ｔｒに拘らず、初速（Ｖｓ）が停止前動作速度（Ｖｌ）の０％（ないし０％に近い比率としてもよい）に制御される。この初速／停止前動作速度比Ｖｒ＝０の場合の処理例については後述する。

次に図５および図８を参照して、本実施例におけるロボット装置のジョグ動作を制御する制御手順を詳細に説明する。図示の手順はＣＰＵ５０１の制御プログラムとして例えばＲＯＭ５０２に格納しておくことができる。

ステップＳ１では、初回のジョグ動作のために、ＲＡＭ５０３の停止前動作速度記憶部１２に停止前動作速度として、予め低速度Ｖｍｉｎを設定しておく。また、ステップＳ２では、初回のジョグ動作のために、ＲＴＣ５０７を用いて、ボタン解放時間計測１１を開始する。

ステップＳ３では、操作ボタン１０３が押下されるのを待つ。操作ボタン１０３が押下されない間はステップＳ３を繰り返し、操作ボタン１０３が押下されるとステップＳ４に移行する。

操作ボタン１０３が押下されるとステップＳ４において、ボタン解放時間計測１１によって、今回、操作ボタン１０３が押下されるまでに操作ボタン１０３が押下されずにいた時間、すなわち、ボタン解放時間Ｔｒを取得する。

ステップＳ５では、ボタン解放時間Ｔｒと、ＲＡＭ５０３の停止前動作速度記憶部１２に記憶されている停止前動作速度Ｖｌに基づき、後述の図８に示すような演算を行い、ロボットアーム１を動作させる際の初速Ｖｓを決定する。ステップＳ５中に示した関数的な表現Ｆｓ（Ｖｌ，Ｔｒ）は、後述の図８に示す初速演算に対応する。

ステップＳ６では、ステップＳ５で決定した初速Ｖｓに従い、ドライバ５０８のサーボ制御（１５）機能を介してロボットアーム１の各関節を制御する。これにより、ロボットアーム１のジョグ動作が開始される。この時の送り量（距離）は、ごく単純に表現するならば、Ｖ＊ΔＴと表現できる。ここで、ΔＴはジョグ送りを制御するクロックの周期などに対応する微小区間の長さ、Ｖは微小区間においてＣＰＵ５０１による速度制御１３で決定された速度である。

ステップＳ７では、操作ボタン１０３が解放されたかどうかを確認する。ここで操作ボタン１０３が押下状態のままであればステップＳ８に進み、操作ボタン１０３が解放状態に変化していればステップＳ１０に移行する。

ステップＳ８では、ＣＰＵ５０１の速度制御１３により、ジョグ動作速度Ｖを更新する。これは加速または変化なしのいずれかである。操作ボタン１０３のジョグ操作が続いている間、図６に示したように、押下時間（Ｔ）に応じてロボットアーム１の動作速度Ｖを制御される。すなわち、最大速度Ｖｍａｘに到達するまでの間、押下時間に応じて動作速度Ｖが増加するような加速制御が行われる。この動作速度Ｖを決定する制御は、ステップＳ８中にＦｖ（Ｖ，Ｖｓ，Ｔ）のような関数表現として示してある。

ステップＳ９では、上記の微小区間（ΔＴ）において、決定された動作速度Ｖでサーボ制御１５を行い、ロボットアーム１の軸送りを行う。この時の送り量の関数表現は、上記同様のＶ＊ΔＴである。これにより、ロボットアーム１は動作状態のまま維持され、その後、ステップＳ７に復帰する。

一方、ステップＳ７で操作ボタン１０３の押下が終っている場合、まず、ステップＳ１０において現在の動作速度Ｖを用いてＲＡＭ５０３の停止前動作速度記憶部１２の停止前動作速度Ｖｌを更新する。続いて、ステップＳ１１ではロボットアーム１の軸送りを停止させる。これにより、ロボットアーム１のジョグ動作が停止し、ロボットアーム１は停止状態に移行する。

ステップＳ１２では、操作ボタン１０３の解放に応じ、新たにボタン解放時間Ｔｒの計測を開始するため、ボタン解放時間計測１１をリセットし再度開始し、ステップＳ３に復帰する。

上記ステップＳ５において、新たなジョグ操作に基づき開始されるロボットアーム１のジョグ動作における初速Ｖｓの演算は、例えば図８に示すように構成することができる。

図８のステップＳ５１では、ボタン解放時間計測１１の機能により計時されている今回のジョグ操作の直前のボタン解放時間Ｔｒが所定の閾値Ｔｒｔ（例えば数秒〜上記の１５秒程度）以上であるか否かを判定する。この判定が肯定された場合にはステップＳ５２へ、否定された場合にはステップＳ５３に進む。

ステップＳ５１でボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔ以上である場合は、ステップＳ５２において、図７で説明した初速／停止前動作速度比Ｖｒを０（％）とする。一方、ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔより小さい場合には、ステップＳ５３において初速／停止前動作速度比ＶｒをＶｒ＝Ｃ（Ｔｒ）のような関数によって決定する。この関数表現（Ｃ）は、図７の閾値Ｔｒｔよりも左側において初速／停止前動作速度比Ｖｒを決定する波形Ｃのカーブに該当する。

ステップＳ５２またはＳ５３の後、ステップＳ５４では、初速ＶｓをＲＡＭ５０３の停止前動作速度記憶部１２から読み出した前回のジョグ操作における停止前動作速度Ｖｌと初速／停止前動作速度比Ｖｒに基づき決定する。ここでは、初速Ｖｓは、停止前動作速度Ｖｌと初速／停止前動作速度比Ｖｒの積として、すなわち、Ｖｓ＝Ｖｌ＊Ｖｒとして求める。なお、ステップＳ５２で、初速／停止前動作速度比Ｖｒが０（％）とされている場合には、Ｖｌ＊Ｖｒ＝０となるが、上述の最低速度Ｖｍｉｎとして０を用いる場合にはこれでよい。もし、最低速度Ｖｍｉｎの値に０以外の値を用いる場合、例えば初速Ｖｓに対してＶｍｉｎ＊（１−Ｖｒ）を補正として追加する、すなわち初速Ｖｓ＝Ｖｌ＊Ｖｒ＋Ｖｍｉｎ＊（１−Ｖｒ）と計算すればよい。より簡素に、例えばステップＳ５４において計算した初速Ｖｓ＝Ｖｌ＊ＶｒがＶｍｉｎ未満（Ｖｓ＜Ｖｍｉｎ）となっているか否かを調べ、Ｖｍｉｎ未満の場合には初速Ｖｓとして予め定められているＶｍｉｎの値を設定するよう制御してもよい。

なお、上記の初速の演算により、あるジョグ動作の初速Ｖｓが最低速度Ｖｍｉｎとなる場合（ステップＳ５２）には、例えば図６のジョグ動作（Ｇ１）のように、緩やかな加速期間を先頭に含む速度制御を行うようにしておけばよい。

以上のように、本実施例によれば、操作ボタン１０３のジョグ操作に応じてロボットアーム１をジョグ動作させる場合に、ロボットアーム１の動作状態における速度、特にその初速を自動的に制御することができる。

すなわち、ロボットアーム１の停止前動作速度Ｖｌを記憶する記憶部として停止前動作速度記憶部１２を設け、アームを停止状態から動作状態に移行させる場合、当該の動作状態におけるアームの初速を停止前動作速度Ｖｌに応じて制御する。その場合、ボタン解放時間Ｔｒを計測する計時装置としてＲＴＣ５０７を設け、停止前動作速度Ｖｌにボタン解放時間Ｔｒの長さに応じて定まる比率を乗じて得た速度値に初速Ｖｓを制御する。例えば、ロボットアーム１が既に高速状態（Ｇ１）に達している場合には、今回の動作状態の初速Ｖｓが停止前動作速度Ｖｌよりも小さくなるような比率を乗じて得た速度値に初速Ｖｓを制御する。

以上のような制御により、目標の位置姿勢の手前から、少しづつ目標の位置姿勢まで近づけて行くような教示操作において、初速減速とその後の加速を繰り返しながら、全体としては動作速度を徐々に自動的に減少させることができる。従って、目的の位置姿勢に近づくにつれてロボットアーム１の動作速度を自動的に減少させることができ、目的の位置姿勢に確実にロボットを停止させる教示操作が極めて容易になる。

また、本実施例では、ボタン解放時間Ｔｒが所定の閾値Ｔｒｔよりも長い場合には、上記のような速度制御をリセットするようになっている。すなわち、ボタン解放時間Ｔｒが所定の閾値Ｔｒｔよりも長い場合、一連の動作開始時には速度が低速から開始されるため、ロボットアーム１の突然の高速動作を防ぎ、ロボットアーム１に不都合な動作を行わせてしまうのを防止できる。

なお、以上では、入力状態に応じてロボットアームの動作を制御するためのＯＮ操作またはＯＦＦ操作の入力状態を生成するスイッチにより構成された操作手段として、図３に示したような押しボタン構成の操作ボタン１０３を例示した。しかしながら、そのような操作手段がレバーやスライドスイッチのような形態を有する場合でも上述の構成を実施できるのはいうまでもない。

また、このような操作手段（操作ボタン１０３）は必ずしもロボット制御装置２に接続された操作端末３（ティーチングペンダントなど）に配置される必要はない。このようなジョグ操作可能な操作手段（操作ボタン１０３）は、ロボット制御装置２に直接設けられていてもよく、また、ロボットアーム１の一部、例えばその架台部などに配置されていてもよい。あるいは、基幹ＬＡＮ３０などのネットワークを介して遠隔位置に配置された携帯端末やコンピュータ端末などの制御装置上に設けられている場合でも、上述と同様の構成を実施できるのはいうまでもない。

なお、以上では、図６のように例えばロボットアーム１が既に高速（ないし定速）状態に達した後に行う初速制御によって、全体としては除々にロボットアーム１を減速させていく例につき説明した。このような速度制御は、目標の位置姿勢の手前から、少しづつ目標の位置姿勢まで近づけて行くような教示操作を意図したものである。

しかしながら、上述とほぼ同様の制御によって、減速ではなくロボットアーム１を加速させるような初速制御を行ってもよい。例えば、図６のジョグ動作（Ｇ１）では、その最初の部分に緩やかな加速区間を配置している。この区間の加速度は、例えば機構の上限よりもかなり緩い加速度としているが、このような緩やかな加速区間において、上述と同様の制御によって、短いインターバルでジョグ動作が繰り返された場合に初速が大きくなっていくよう制御することができる。すなわち、ボタン解放時間Ｔｒに応じて、今回の動作状態の初速Ｖｓが停止前動作速度Ｖｌよりも大きくなるような比率を乗じて初速Ｖｓを求めるのである。

このような初速Ｖｓの「加速」特性を設定する初速／停止前動作速度比Ｖｒの特性は、例えば図７の波形Ｃを上方に平行移動し、閾値Ｔｒｔまでは１６５％〜１００％の範囲で変化し、閾値Ｔｒｔ以降は０％が維持されるような波形（以下、Ｃ’という）である。そして、短いインターバルでジョグ操作が行なわれた（ボタン解放時間Ｔｒが短い）場合、ロボットアーム１が既に高速（ないし定速）状態に達していれば先述の通り、波形Ｃの初速／停止前動作速度比Ｖｒを採用する。また、ロボットアーム１が加速中である場合には上記の波形Ｃ’の初速／停止前動作速度比Ｖｒを採用する。このように、波形ＣまたはＣ’の初速／停止前動作速度比Ｖｒのいずれを用いるかは、例えば次のように図８のステップＳ５３で決定する。

すなわち、図８のステップＳ５３において、図６のジョグ動作（Ｇ１）の前半のように加速中か、それとも高速（ないし定速）状態に達しているかを判定する。そして、加速中ならＶｒ＝Ｃ’（Ｔｒ）、高速（ないし定速）状態であれば先述の通りＶｒ＝Ｃ（Ｔｒ）の初速／停止前動作速度比を設定する。ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔ以上の場合の制御（図８のステップＳ５２、Ｓ５４）は上述と同様に実行する。これにより、ボタン解放時間Ｔｒが閾値Ｔｒｔより長い場合には、上述同様、最低速度Ｖｍｉｎからの加速を行う制御が行われる。

このような制御によって、例えば図６のジョグ動作（Ｇ１）の最初の部分に配置した緩やかな加速区間において、短いインターバルでジョグ操作を行うことによって、より急速にロボットアーム１を加速することができる。これにより、作業者の熟練度や、作業の都合に応じて、必要ならばデフォルトの初期加速度よりも急速な加速度によってロボットアーム１を加速することができる。

本発明は、操作手段の操作に応じて制御装置がロボットアームの動作を制御する種々のロボット装置において実施することができる。上述の実施例では、操作手段として操作端末３に設けられた操作ボタン１０３を例示したが、このような操作手段は、ロボット制御装置２や基台２０１に直接設けられていてもよく、また他の情報端末に設けられていてもよい。本発明の制御は、例えばロボット制御装置２のＣＰＵのような演算手段によって実行される。従って上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を画像検査装置に供給し、上記演算手段が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体はもちろん、そのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

また、上記実施例では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ５０２や外部記憶装置５０４などの記憶デバイスであるものとして説明したが、本発明は上記実施例で例示した形態だけに限定されるものではない。例えば、本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、着脱式のＨＤＤやＳＳＤ、光学ディスク、各種フラッシュメモリデバイスなど、任意の外部記憶デバイスを用いることができるのはいうまでもない。このような各種記憶デバイスは、本発明を構成するプログラムが格納されていれば、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成することになる。

１…ロボットアーム、２…ロボット制御装置、３…操作端末、１０３…操作ボタン、５０１…ＣＰＵ、５０２…ＲＯＭ、５０３…ＲＡＭ、５０７…ＲＴＣ。

Claims (6)

1. ＯＮ操作またはＯＦＦ操作の入力状態を生成するスイッチにより構成された操作手段の入力状態に応じてロボットアームの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置が前記操作手段のＯＮ操作が継続している間は前記ロボットアームを動作状態に制御し、前記操作手段のＯＦＦ操作に応じて前記ロボットアームを停止状態に移行させるロボット装置において、
   前記操作手段のＯＦＦ操作により前記ロボットアームを動作状態から停止状態に移行させる直前の前記ロボットアームの停止前動作速度を記憶する記憶部を設け、
   前記制御装置は、前記操作手段のＯＮ操作により前記ロボットアームを停止状態から動作状態に移行させる場合、当該の動作状態における前記ロボットアームの初速を前記停止前動作速度に応じて決定することを特徴とするロボット装置。
2. 請求項１に記載のロボット装置において、前記操作手段がＯＦＦ操作とされ、その後、再度、ＯＮ操作とされるまでの前記操作手段の入力状態がＯＦＦ操作である解放時間を計測する計時装置を有し、前記初速を前記停止前動作速度に応じて決定する場合、前記制御装置は、前記停止前動作速度に対して前記計時装置で計測された前記解放時間の長さに応じて定まる比率を有する速度値に前記初速を制御することを特徴とするロボット装置。
3. 請求項２に記載のロボット装置において、前記計時装置で計測された前記解放時間の長さが所定の閾値よりも長い場合、前記制御装置は、前記初速を前記停止前動作速度ではなく予め定めた最低速度に制御することを特徴とするロボット装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット装置において、前記制御装置は、前記操作手段のＯＮ操作に応じて前記制御装置が停止状態から動作状態に移行させた後、前記操作手段の操作が続いている間、予め定めた最大速度まで前記ロボットアームを加速させることを特徴とするロボット装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のロボット装置に前記制御を実行させるためのロボット装置の制御プログラム。
6. 請求項５に記載のロボット装置の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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