JP6823795B2

JP6823795B2 - 作業装置および作業装置における教示方法

Info

Publication number: JP6823795B2
Application number: JP2015234370A
Authority: JP
Inventors: 高野　健; 健高野; 浩尚妻鹿
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: JP2017100225A; CN106808476A; CN106808476B

Description

本発明は、複数のリンク機構によって移動する可動部に装着されたエンドエフェクタによって作業を行う作業装置および作業装置における教示方法に関するものである。

産業用途に用いられる作業装置として、部品把持ツールなどのエンドエフェクタが装着された可動部を複数のリンク機構によって駆動する構成のパラレルリンクロボットが知られている。このようなパラレルリンクロボットでは、ユーザが可動プレートを把持して移動させる手動操作によって、位置や姿勢を直接的に教示する、いわゆるダイレクト動作教示方法が採用される場合が多い（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に示す先行技術においては、可動プレートをユーザが移動させることで教示された第１教示動作を取得し、この第１教示動作が実現可能であるか否かを、駆動源であるモータが許容する許容トルク、許容回転速度に基づき予め設定された許容判定値に基づいて判定するようにしている。

特開２０１３−５９８５２号公報

しかしながら上述の先行技術に示す従来技術には、ダイレクト動作教示作業を実行するに際して、以下のような課題があった。すなわちダイレクト動作教示では、可動プレートを直接把持して所定の動作軌跡で移動させる移動動作とともに、教示開始・終了やブレーキの解除・再ブレーキなどの指示入力のためのスイッチ操作を行う必要がある。従来技術においては、一人の作業者が可動プレートを片手で把持して移動させ、他方の手によってスイッチ操作を行う一人作業か、あるいは二人の作業者によって移動動作とスイッチ操作を分担して行う二人作業のいずれかが選択されていた。ところが一人作業には、片手作業に伴う動作の不安定さなどの操作性に課題があり、また二人作業の場合には安定した動作教示は行えるものの、複数人を要することによる作業効率の悪さが避けられない。このため従来より、パラレルリンクロボットのような作業装置においてダイレクト動作教示作業を実行するに際し、動作教示のための作業を操作性よく効率的に実行するための方策が求められていた。

そこで本発明は、動作教示のための作業を操作性よく効率的に実行することができる作業装置および作業装置における教示方法を提供することを目的とする。

本発明の作業装置は、ベース部と、エンドエフェクタが装着される可動部と、前記ベース部と可動部を連結する複数のリンク機構と、前記リンク機構毎に個別に設けられ、前記リンク機構の動力源として作動し、前記ベース部に固定された複数のアクチュエータと、前記リンク機構の動作量を示す座標データを出力する位置検出部と、前記リンク機構の動作を制限するブレーキ部と、前記複数のアクチュエータを動作させることにより前記エンドエフェクタを移動させる制御部と、前記制御部に教示開始／終了の合図を送る操作スイッチを備え、前記制御部は、作業者が前記エンドエフェクタを把持して行うティーチングによって得られた軸座標を記憶する記憶部と、前記複数のアクチュエータを動作させるために必要な動作パターンの基礎となる前記座標データを前記位置検出部より読み取って前記記憶部に書き込む軸座標読取部を備え、前記操作スイッチから教示開始の合図を検出したならば前記ブレーキ部を緩めるもしくは解除するとともに、前記軸座標読取部による前記記憶部への前記座標データの書き込みを開始させ、前記操作スイッチから教示終了の合図を検出したならば前記ブレーキ部によって前記リンク機構の動きを制限するとともに、前記記憶部への前記座標データの書き込みを停止し、前記制御部への前記教示開始の合図または前記教示終了の合図は、前記操作スイッチを介しての足踏み操作入力によって実行され、さらに前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記座標データに基づいて前記動作パターンを作成するための動作パターン作成部を有し、前記動作パターン作成部で作成された前記動作パターンを前記記憶部に記憶し、前記記憶部は、前記座標データを記憶する軸座標記憶部と、前記動作パターンを記憶する動作パターン記憶部を有し、前記制御部は、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記動作パターン記憶部へ転送するデータ転送部を有し、前記軸座標読取部は読取った前記座標データを前記軸座標記憶部に書き込み、前記動作パターン作成部は前記動作パターン記憶部に転送された前記座標データから作成した前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶し、前記データ転送部は、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記動作パターン記憶部に書き込む。
本発明の作業装置は、ベース部と、エンドエフェクタが装着される可動部と、前記ベース部と可動部を連結する複数のリンク機構と、前記リンク機構毎に個別に設けられ、前記リンク機構の動力源として作動し、前記ベース部に固定された複数のアクチュエータと、前記リンク機構の動作量を示す座標データを出力する位置検出部と、前記リンク機構の動作を制限するブレーキ部と、前記複数のアクチュエータを動作させることにより前記エンドエフェクタを移動させる制御部と、前記制御部に教示開始／終了の合図を送る操作スイッチを備え、前記制御部は、記憶部と、前記複数のアクチュエータを動作させるために必要な動作パターンの基礎となる前記座標データを前記位置検出部より読み取って前記記憶部に書き込む軸座標読取部を備え、前記制御部は、前記操作スイッチから教示開始の合図を検出したならば前記ブレーキ部を緩めるもしくは解除するとともに、前記軸座標読取部による前記記憶部への前記座標データの書き込みを開始させ、前記操作スイッチから教示終了の合図を検出したならば前記ブレーキ部によって前記リンク機構の動きを制限するとともに、前記記憶部への前記座標データの書き込みを停止し、さらに前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記座標データに基づいて前記動作パターンを作成するための動作パターン作成部を有し、前記動作パターン作成部で作成された前記動作パターンを前記記憶部に記憶し、前記記憶部は、前記座標データを記憶する軸座標記憶部と、前記動作パターンを記憶する動作パターン記憶部を有し、前記制御部は、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記動作パターン記憶部へ転送するデータ転送部を有し、前記軸座標読取部は読取った前記座標データを前記軸座標記憶部に書き込み、前記動作パターン作成部は前記動作パターン記憶部に転送された前記座標データから作成した前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶し、前記データ転送部は、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記動作パターン記憶部に書き込む。

本発明の作業装置における教示方法は、複数のリンク機構を介してベース部に固定された可動部と前記複数のリンク機構を駆動する複数のアクチュエータとこれらを動作パターンに基づいて制御する制御部とを備えた作業装置における教示方法であって、ブレーキ部によって前記リンク機構の動作を制限する第１の動作制限ステップと、前記制御部に接続された操作スイッチからの教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するブレーキ解除ステップと、前記リンク機構に連結された位置検出部からの座標データを記憶部の軸座標記憶部に記憶する座標データ記憶ステップと、前記操作スイッチからの教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限する第２の動作制限ステップと、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部へ転送する座標データ転送ステップと、前記動作パターン記憶部に記憶された前記座標データに基づいて作成された前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶する動作パターン記憶ステップと、を含み、前記制御部への前記教示開始の合図または前記教示終了の合図は、前記操作スイッチを介しての足踏み操作入力によって実行され、前記制御部は、前記教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを開始し、前記制御部は、前記教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを終了し、前記座標データ転送ステップでは、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部に書き込む。

本発明の作業装置における教示方法は、複数のリンク機構を介してベース部に固定された可動部と前記複数のリンク機構を駆動する複数のアクチュエータとこれらを動作パターンに基づいて制御する制御部とを備えた作業装置における教示方法であって、ブレーキ部によって前記リンク機構の動作を制限する第１の動作制限ステップと、前記制御部に接続された操作スイッチからの教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するブレーキ解除ステップと、前記リンク機構に連結された位置検出部からの座標データを記憶部の軸座標記憶部に記憶する座標データ記憶ステップと、前記操作スイッチからの教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限する第２の動作制限ステップと、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部へ転送する座標データ転送ステップと、前記動作パターン記憶部に記憶された前記座標データに基づいて作成された前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶する動作パターン記憶ステップと、を含み、前記制御部は、前記教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを開始し、前記制御部は、前記教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを終了し、前記座標データ転送ステップでは、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部に書き込む。

本発明によれば、動作教示のための作業を操作性よく効率的に実行することができる。

本発明の一実施の形態の作業装置の全体構成を示す斜視図本発明の一実施の形態の作業装置に組み込まれた作業ロボットの構成を示す斜視図本発明の一実施の形態の作業装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の作業装置において表示される教示用画面の説明図本発明の一実施の形態の作業装置における教示作業手順を示すフロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、作業装置１の全体構成を説明する。図１において、基台２の上面の作業ベース２ａには載置ステージ３が設けられており、載置ステージ３には作業対象のワーク４が載置されている。ワーク４には、以下に説明する作業ロボット７によって部品５が組み付けられる。

作業ベース２ａのコーナ部にはコーナポスト２ｂが立設されており、コーナポスト２ｂの上端部には水平な架台６が架設されている。架台６の下面には、パラレルリンク機構を備えた作業ロボット７が配設されている。作業ロボット７は、エンドエフェクタ８によって部品５を把持して、ワーク４に組み付ける作業を行う。

架台６の側面にはタッチパネルを備えた操作パネル９が配置されており、さらに基台２の下端部近傍の作業床にはフットスイッチ形式の操作スイッチ１０が配置されている。作業ロボット７を対象とした操作や動作指示のための指示入力は、操作パネル９を介してのタッチ操作入力や、操作スイッチ１０を介しての足踏み操作入力によって実行される。本実施の形態においては、作業者がエンドエフェクタ８を把持して手づたえで行う動作教示の際の教示開始や教示終了の合図を、手指による操作を必要とすることなく、操作スイッチ１０を介して行うようにしている。

次に図２を参照して、作業ロボット７の構成および機能を説明する。作業ロボット７は、６自由度を有するパラレルリンクロボットである。図２に示すベース部７ａは、作業ロボット７において駆動源を内蔵して以下に説明する各部を動作させるための機構部であり、架台６の下面に装着される。すなわち、ベース部７ａは、中央部に配置された円環形状の装着部１２によって架台６の下面に固定締結される。装着部１２からは、周方向における３等配位置のそれぞれについて、３つのモータブラケット１１（ブラケット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が径方向に延出して設けられている。モータブラケット１１および装着部１２は、作業ロボット７における作業ロボット本体部１３を構成する。

各モータブラケット１１には、それぞれ２つのサーボ制御方式のモータＭが駆動軸を対向させる姿勢で直列に配置されている。すなわち、ブラケット１１ａには、同軸配置されたエンコーダＥ１、ブレーキ部Ｂ１を備えたモータＭ１および同じく同軸配置されたエンコーダＥ２、ブレーキ部Ｂ２を備えたモータＭ２が、駆動軸を対向させる姿勢で固定されている。

またブラケット１１ｂには、同軸配置されたエンコーダＥ３、ブレーキ部Ｂ３を備えたモータＭ３および同じく同軸配置されたエンコーダＥ４、ブレーキ部Ｂ４を備えたモータＭ４が、駆動軸を対向させる姿勢で固定されている。さらに、ブラケット１１ｃには、同軸配置されたエンコーダＥ５、ブレーキ部Ｂ５を備えたモータＭ５および同じく同軸配置されたエンコーダＥ６、ブレーキ部Ｂ６を備えたモータＭ６が、駆動軸を対向させる姿勢で固定されている。

なお、以下の記述においては、作業ロボット７に備えられたモータＭ１〜モータＭ６、ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６、エンコーダＥ１〜エンコーダＥ６の６基の要素について、それぞれを個別に特定して区別する必要がある場合を除き、単にモータＭ、ブレーキ部Ｂ、エンコーダＥのように総称して記載する。

ここで、作業ロボット７のベース部７ａに、上述配置で固定されたモータＭの機能について、図２において駆動軸１４が明瞭に図示されたモータＭ５を代表例として説明する。モータＭ５の駆動軸１４には、ベース部７ａの中心から径方向外側に延出するアーム部材１５が結合されている。モータＭ５を駆動して駆動軸１４を正逆方向に回転させることにより、アーム部材１５は垂直面内において駆動軸１４廻りの揺動を行う。

アーム部材１５の先端部には、ユニバーサルジョイントを用いた第１のジョイント部１６を介して、リンク部材１７が下方に延出して結合されている。さらにリンク部材１７の下端部は、ユニバーサルジョイントを用いた第２のジョイント部１８を介して、可動部２０に結合されている。可動部２０の下面には、エンドエフェクタ８が装着されており、ここに示す例では、エンドエフェクタ８として２つの把持爪８ａを備えた部品把持ツールの例を示している。

上記構成において、アーム部材１５、第１のジョイント部１６、リンク部材１７および第２のジョイント部１８は、可動部２０を移動させるリンク機構１９を構成する。そしてリンク機構１９は、ベース部７ａに固定された６基のモータＭ（モータＭ１〜モータＭ６）の全てについて設けられており、それぞれのモータＭは、対応するリンク機構１９の動力源として作動する。

すなわち本実施の形態に示す作業ロボット７は、エンドエフェクタ８が装着される可動部２０と、ベース部７ａと可動部２０とを連結する複数のリンク機構１９と、これらのリンク機構１９毎に個別に設けられてリンク機構１９の動力源として作動し、ベース部７ａに固定された複数（ここでは６基）のアクチュエータであるモータＭ（モータＭ１〜モータＭ６）を備えた構成となっている。

そしてこれらのモータＭによるリンク機構１９の動作において、エンコーダＥはモータＭの回転量を示すパルスデータを出力する。換言すればエンコーダＥは、リンク機構１９の動作量を示す座標データを出力する位置検出部として機能する。またモータＭによるリンク機構１９の動作において、ブレーキ部Ｂを作動させることにより、モータＭが制動されてリンク機構１９の動作が制限される。

作業装置１の作業ベース２ａ上の空間内に設定される固定座標系において、作業ロボット７に備えられた可動部２０の位置および姿勢が自由に定義されるためには、可動部２０が６自由度を有することが必要である。本実施の形態に示す作業ロボット７においては、前述構成のリンク機構１９およびモータＭを６組備えるとともに、各組のモータＭを個別独立に制御することによって、可動部２０の位置および姿勢を自在に設定することができるようになっている。

ここで可動部２０は６基のアーム部材１５の回転角度に応じてその位置および姿勢が変化し、可動部２０の位置および姿勢は、各モータＭが備えた前述の位置検出部としてのエンコーダＥから出力される座標データによって求めることができる。そして作業ロボット７に手づたえにより作業動作を教示する教示作業などにおいて、可動部２０の位置や姿勢を保持する必要がある場合には、所望のタイミングにおいてブレーキ部Ｂを作動させることによりモータＭが制動され、可動部２０は動作を停止して位置保持されるようになっている。

次に図３を参照して、作業装置１の制御系の構成を説明する。図３において、制御部３０は、インターフェイス部３１、教示部３２、動作パターン記憶部３３、動作部３４、動作パターン作成部３５を備えている。さらに制御部３０には、表示部３６、操作・入力部３７、コンピュータ３８が接続されている。表示部３６、操作・入力部３７は、操作パネル９に作り込まれた表示機能、操作入力機能である。表示部３６は操作パネル９の液晶パネルなどの表示画面に各種の画面を表示させる。これらの画面には、作業ロボット７による動作を教示するための教示用画面４０（図４参照）が含まれる。また操作・入力部３７は、作業者が操作パネル９にアクセスしてタッチ操作を行うことにより、各種の操作入力を行う。これらのこの操作入力には、教示用画面４０上で実行される教示操作の入力が含まれる。

コンピュータ３８はＬＡＮシステムなどを介して作業装置１に接続された外部コンピュータである。コンピュータ３８の処理機能としては、動作パターンの記憶、作成、編集などの処理、動作パターンを含む各種データのアップロード・ダウンロードなどのデータ管理、作業装置１の操作に必要な動作指令データの出力などが含まれる。すなわちコンピュータ３８は制御部３０の機能の一部または全てを、必要に応じて制御部３０に代替して実行可能な機能を備えている。

インターフェイス部３１には、モータＭ（モータＭ１〜モータＭ６）およびこれらに付随するエンコーダＥ（エンコーダＥ１〜エンコーダＥ６）、ブレーキ部Ｂ（ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６）および操作スイッチ１０が接続されている。制御部３０からの制御指令を、インターフェイス部３１を介して複数のアクチュエータであるモータＭ１〜モータＭ６に伝達して動作させることにより、エンドエフェクタ８を移動させることができる。これにより、所定の作業動作が実行される。このモータＭ１〜モータＭ６を動作させる機能は、動作部３４が備えた処理機能によって実行される。

また作業動作や教示作業の実行時には、制御部３０からの制動指令をインターフェイス部３１を介してブレーキ部Ｂ（ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６）に伝達することにより、可動部２０の位置や姿勢が停止し、位置固定される。また可動部２０の位置が固定された状態において、制御部３０からの制動解除指令をインターフェイス部３１を介してブレーキ部Ｂ（ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６）に伝達することにより、可動部２０の位置固定が解除される。

またエンコーダＥ（エンコーダＥ１〜エンコーダＥ６）から出力される軸座標データはインターフェイス部３１を介して取り込まれ、以下に説明する教示部３２に伝達される。さらにインターフェイス部３１は、作業者が操作スイッチ１０を足踏み操作することにより入力される信号を取り込む。これにより、動作教示の開始や終了などの合図、制動や制動解除などの指令のための入力を、手を用いずに行うことが可能となっている。すなわち操作スイッチ１０は、制御部３０に教示開始／終了の合図を送る機能を有してる。

なお制御部３０に教示開始／終了の合図を送るための操作スイッチ１０として、図１に示す例では足踏み操作によるフットスイッチを用いた例を示しているが、操作スイッチ１０としてはこれに限定されず、可動部２０やエンドエフェクタ８に、指操作によって簡便に入力可能な操作スイッチを設けて、可動部２０を保持しながら手指で操作入力を行うようにしてもよい。

教示部３２は、軸座標読取部３２ａ、ブレーキ制御部３２ｂ、軸座標記憶部３２ｃおよびデータ転送部３２ｄを備えている。教示部３２は、作業者が制御部３０に対して教示機能を有効にするための操作、例えば予め記憶させた教示プログラムを起動する操作を、操作・入力部３７を介して実行することにより機能し、以下に説明する処理が実行される。

軸座標読取部３２ａは、各モータＭの軸座標を示す座標データを位置検出部であるエンコーダＥより読みとって軸座標記憶部３２ｃに書き込む処理を行う。すなわち教示部３２は、手づたえによるダイレクトティーチングによって得られた軸座標データ（図４に示す軸座標データ表示欄４６参照）を記憶する機能を有している。これらの座標データは、複数のアクチュエータを動作させるために必要な動作パターンの基礎となるものであり、軸座標読取部３２ａは各モータＭのエンコーダＥから出力される情報（パルスデータ）を一定周期でインターフェイス部３１を介して読み取り、各モータＭについての軸座標データ（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６）として軸座標記憶部３２ｃに書き込む。この機能は、制御部３０に対して教示機能の有効化操作が行われているときに有効となる。

ブレーキ制御部３２ｂは、各モータＭのブレーキ部Ｂの作動を、操作スイッチ１０による操作に基づいて制御する。すなわち教示機能が有効なときに操作スイッチ１０がＯＮになると、ブレーキ部Ｂ（ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６）をブレーキ解除となるように作動させる。これにより、各リンク機構１９は動作可能な状態となる。また操作スイッチ１０がＯＦＦとなると、ブレーキ部Ｂ（ブレーキ部Ｂ１〜ブレーキ部Ｂ６）を制動させて、各モータＭの駆動軸１４を固定する。これにより、各モータＭは制動されて、リンク機構１９の動作が制限される。

本実施の形態に示す作業装置１における教示処理においては、制御部３０が備えたブレーキ制御部３２ｂは、操作スイッチ１０から教示開始の合図を検出したならば、ブレーキ部Ｂを緩めるもしくは解除し、操作スイッチ１０から教示終了の合図を検出したならば、ブレーキ部Ｂによってリンク機構１９の動きを制限するようにしている。すなわち、エンドエフェクタ８が装着された可動部２０のサイズや重さなどによっては、ブレーキ部Ｂを完全に解除するよりも単にブレーキ部Ｂを緩めた状態とした方が、安全性を含めた作業性が良好な場合が想定される。このような場合には、ブレーキ部Ｂを緩めた状態で手づたえによる動作教示を実行する。これにより、教示作業においてエンドエフェクタ８をスムーズに移動させることができ、教示作業の負荷を軽減することができる。

軸座標記憶部３２ｃは、軸座標読取部３２ａによって読み取られた軸座標データを記憶する。記憶装置としては、動作パターン記憶部３３よりも書き込み速度が速いものが使用される。データ転送部３２ｄは、軸座標記憶部３２ｃに記憶された軸座標データを、所定のタイミングで動作パターン記憶部３３に書き込む、あるいはコンピュータ３８へ出力する機能を有する。ここで「所定のタイミング」とは、操作スイッチ１０を介して行われる入力操作がＯＮからＯＦＦに切り替わったとき、あるいは操作・入力部３７を介して作業者がデータコピーの指示をしたときのいずれかである。

すなわち、制御部３０は、操作スイッチ１０から教示開始の合図を検出したならば、軸座標読取部３２ａによる軸座標記憶部３２ｃへの座標データの書き込みを開始させ、操作スイッチ１０から教示終了の合図を検出したならば、軸座標記憶部３２ｃへの座標データの書き込みを停止するようになっている。このとき、ブレーキ部Ｂの解除と座標データの読み取りおよび書き込み開始の合図を、操作スイッチ１０の操作で同時に行うことができる。同様にブレーキ部Ｂの作動と座標データの読み取りおよび書き込み終了の合図を、操作スイッチ１０の操作で同時に行うことができる。これにより手づたえによる教示作業をスムースに行うことができる。

動作パターン記憶部３３は、作業ロボット７の動作に必要な動作パターンを記憶する。動作パターンとしては、軸座標データ（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６）によって規定された軸座標ベースの動作パターンや、エンドエフェクタ８の幾何学的な３次元座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）によって規定された３次元座標ベースの動作パターンがある。なおエンドエフェクタ８の３次元座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）は、軸座標データ（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６）から演算によって求められる。この演算は制御部３０によって実行され、演算結果は動作パターン記憶部３３に記憶される。

記憶される動作パターンとしては、データ転送部３２ｄによって転送された軸座標データのほか、以下に説明する動作パターン作成部３５によって作成された動作パターンや、当該装置の動作パターン作成部３５以外、例えば他の作業装置１の作業ロボット７について作成された動作パターンなどが含まれる。動作部３４は、動作パターン記憶部３３に記憶された動作パターンに従って、モータＭ（Ｍ１〜Ｍ６）を作動させる機能を有する。すなわち動作部３４は、動作パターンに従って制御指令をインターフェイス部３１を介してモータＭ１〜モータＭ６に伝達して動作させる。

動作パターン作成部３５は、動作パターンの作成を行うためのソフトウェアである。作業者は動作パターン作成部３５を起動することにより、新たな動作パターンの作成や動作パターン記憶部３３に既に記憶された動作パターンの編集などを行うことができる。すなわち制御部３０は、軸座標記憶部３２ｃに記憶された座標データに基づいて動作パターンを作成するための動作パターン作成部３５を有しており、動作パターン作成部３５で作成された動作パターンを動作パターン記憶部３３に記憶するようになっている。

動作パターン記憶部３３および前述の軸座標記憶部３２ｃは、本実施の形態に示す作業ロボット７における記憶部を構成する。すなわち記憶部は、軸座標読取部３２ａによって位置検出部より読み取られた座標データを記憶する軸座標記憶部３２ｃと、動作パターン作成部３５で作成された動作パターンを記憶する動作パターン記憶部３３とを有する構成となっている。

そして制御部３０は、軸座標記憶部３２ｃに記憶された座標データを動作パターン記憶部３３へ転送するデータ転送部３２ｄを有し、軸座標読取部３２ａは読み取った座標データを軸座標記憶部３２ｃに書き込み、動作パターン作成部３５は動作パターン記憶部３３に転送された座標データから作成した動作パターンを動作パターン記憶部３３に記憶するようになっている。

次に図４を参照して、作業ロボット７を対象とした動作教示作業において、操作パネル９に表示される教示用画面４０について説明する。教示用画面４０には操作用ボタンである「サーボコントロール」ボタン４１、「教示スタンバイ」ボタン４２、「データ保存」ボタン４３、「終了」ボタン４４とともに、ファイル名表示欄４５および軸座標データ表示欄４６が設けられている。

「サーボコントロール」ボタン４１を操作することにより、モータＭのサーボ制御のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。「教示スタンバイ」ボタン４２は教示操作を開始するための準備ボタンであり、「教示スタンバイ」ボタン４２を操作することにより動力用の電源をＯＦＦにすることができ、これにより教示操作の開始が可能な状態となる。「データ保存」ボタン４３を操作することにより、教示操作によって取得された座標データが軸座標記憶部３２ｃに記憶される。そして「終了」ボタン４４を操作することにより、教示処理を終了する。

ファイル名表示欄４５には教示操作の対象となる作業を特定するファイル名が表示される。すなわちファイル名表示欄４５に新たな作業対象のファイル名を入力することにより、新規の作業対象のファイル名を新たに設定することができる。また検索ボタン４５ａを操作することにより、登録済みの既設定のファイル名を選択表示させることができる。

軸座標データ表示欄４６には、教示操作において取得された軸座標データが表示される。すなわち軸座標データ表示欄４６は、軸座標特定欄４６ａとデータシーケンス番号４６ｂとの組み合わせによって規定される格子状のデータセルより構成される。軸座標特定欄４６ａは、モータＭ１〜モータＭ６にそれぞれ対応する軸座標データ（θ１〜θ６）を特定するための区分欄であり、データシーケンス番号４６ｂは、一定周期で取得される軸座標データの取得順を特定する一連番号である。各データセルには、モータＭ１〜モータＭ６のエンコーダから出力される軸座標データが、データシーケンス番号４６ｂに従って表示される。そしてスクロールボタン４６ｃを操作することにより、データシーケンス番号４６ｂをスクロールさせて、任意のタイミングにおける軸座標データを表示させることができるようになっている。

本実施の形態に示す作業装置１は上記のように構成されており、以下、作業装置１における作業動作の教示方法について、図４、図５を参照して説明する。ここで作業装置１は、複数の操作パネル９を介してベース部７ａに固定された可動部２０と、複数の操作パネル９を駆動する複数のモータＭと、これらを動作パターンに基づいて制御する制御部３０とを備えた構成となっている。

作業装置１における作業ロボット７を対象とした作業教示手順について、図５のフローに則して説明する。図５において、作業教示の開始に先立って、まず制御部３０が備えた教示プログラムを起動する（ＳＴ１）。これにより、教示部３２による教示機能が有効化されるとともに、操作パネル９もしくはコンピュータ３８の表示画面に、図４に示す教示用画面４０が表示される。

次いで「サーボコントロール」ボタン４１を押し下げる操作を行う（ＳＴ２）。これにより、各モータＭをサーボ制御する制御機能がＯＦＦとなり、これに伴って各モータＭのブレーキ部Ｂが作動する。これにより、ブレーキ部Ｂによって各リンク機構１９の動作が制限される（第１の動作制限ステップ）。

次いで教示用画面４０上でファイル名表示欄４５に、動作パターンを記憶するファイル名を設定する（ＳＴ３）。このファイル名の設定は、新たなファイル名を入力してもよく、または既に記憶された既登録のファイル名を呼び出してもよい。次いで「教示スタンバイ」ボタン４２を押し下げる操作を行う（ＳＴ４）。これにより、駆動用電源が遮断される。そしてこの状態でエンドエフェクタ８を手で支え（ＳＴ５）、フットスイッチ（操作スイッチ１０）を押すＯＮ操作、すなわち教示開始の合図となる操作を行う（ＳＴ６）。これにより、各モータＭのブレーキ部Ｂが解除される（ブレーキ解除ステップ）。

そしてこれとともに、軸座標読取部３２ａによる軸座標データの読み取りと軸座標記憶部３２ｃへの軸座標データの書き込みが開始される。そしてこの状態でエンドエフェクタ８を手で支えながら教示対象の動作パターンに従ってエンドエフェクタ８を移動させる（ＳＴ７）。これにより手づたえによる動作の教示、すなわち動作パターンに対応した動作軌跡を示す一連の軸座標データが取得される。

上述のフローにおいて（ＳＴ６）では、制御部３０に接続された操作スイッチ１０からの教示開始の合図を受信したならば、制御部３０はブレーキ部Ｂを解除するとともに、リンク機構１９に連結された駆動源であるモータＭのエンコーダＥ（位置検出部）からの座標データを、記憶部である軸座標記憶部３２ｃへの書き込みを開始して記憶するようになっている（座標データ記憶ステップ）。

動作の教示が完了したならば、フットスイッチ（操作スイッチ１０）を切るＯＦＦ操作を行う（ＳＴ８）。これにより、各モータＭのブレーキ部Ｂが作動してエンドエフェクタ８の位置が固定されるとともに、軸座標読取部３２ａによる軸座標データの読み取りと軸座標記憶部３２ｃへの軸座標データの書き込みが終了する。すなわち（ＳＴ８）では、操作スイッチ１０からの教示終了の合図を受信したならば、制御部３０はブレーキ部Ｂによりリンク機構１９の動作を制限する（第２の動作制限ステップ）。これによりエンドエフェクタ８および可動部２０の位置が固定される。そしてこれとともに、記憶部である軸座標記憶部３２ｃへの座標データの書き込みを終了する。

次いで教示用画面４０上で「データ保存」ボタン４３を押す操作を行う（ＳＴ９）。これにより、制御部３０は、記憶部である軸座標記憶部３２ｃに書き込まれて記憶された軸座標データを、データ転送部３２ｄの機能により、設定したファイル名で動作パターン記憶部３３に書き込む。すなわち制御部３０は、軸座標記憶部３２ｃに記憶された座標データを、記憶部が有する動作パターン記憶部３３へ転送する（座標データ転送ステップ）。

次いで動作パターン作成部３５により、軸座標記憶部３２ｃから転送されて動作パターン記憶部３３に記憶された軸座標データに基づいて動作パターンを作成する。そして作成された動作パターンを動作パターン記憶部３３に記憶する（動作パターン記憶ステップ）。なお、この処理と併せて、エンドエフェクタ８の座標データを算出する演算を行うようにしてもよい。

次いで駆動用電力を復旧し（ＳＴ１０）、この後「サーボコントロール」ボタン４１を押し下げる操作を行う（ＳＴ１１）。これにより、各モータＭをサーボ制御する制御機能がＯＮとなるとともに、各モータＭのブレーキ部Ｂが解除される。そしてこの後、教示用画面４０上にて「終了」ボタン４４を押す操作を行うことにより、教示手順が終了する（ＳＴ１２）。これにより、教示プログラムが終了し、教示部３２の教示機能が無効化される。

上記説明したように、本実施の形態に示す作業装置１は、複数のリンク機構１９を介してベース部７ａに固定された可動部２０と複数の複数のリンク機構１９を駆動する複数のアクチュエータであるモータＭとこれらを動作パターンに基づいて制御する制御部３０とを備えた作業装置１において、制御部３０に教示開始／終了の合図を送る操作スイッチ１０を備え、制御部３０は、操作スイッチ１０から教示開始の合図を検出したならばブレーキ部Ｂを緩めるもしくは解除するとともに、軸座標読取部３２ａによる座標データの読み取りおよび書き込みを開始し、操作スイッチ１０から教示終了の合図を検出したならばブレーキ部Ｂによってリンク機構１９の動きを制限するとともに、軸座標読取部３２ａによる座標データの読み取りおよび書き込みを終了するように構成したものである。

これにより、従来技術における課題、すなわち一人の作業者が可動プレートを片手で把持して移動させながら他方の手によってスイッチ操作を行う一人作業おける動作の不安定さなどの操作性に伴う課題が解消される。したがって、手づたえによる動作教示のための作業を、複数人を要することなく操作性よく効率的に実行することができる。

本発明の作業装置および作業装置における教示方法は、動作教示のための作業を操作性よく効率的に実行することができるという効果を有し、パラレルリンクロボットなど動作教示を必要とする作業装置を用いて作業を行う分野において有用である。

１作業装置
７作業ロボット
１０操作スイッチ
８エンドエフェクタ
７ａベース部
１６第１のジョイント部
１７リンク部材
１８第２のジョイント部
１９リンク機構
２０可動部
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ６モータ
Ｂ，Ｂ１〜Ｂ６ブレーキ部
Ｅ，Ｅ１〜Ｅ６エンコーダ

Claims

ベース部と、
エンドエフェクタが装着される可動部と、
前記ベース部と可動部を連結する複数のリンク機構と、
前記リンク機構毎に個別に設けられ、前記リンク機構の動力源として作動し、前記ベース部に固定された複数のアクチュエータと、
前記リンク機構の動作量を示す座標データを出力する位置検出部と、
前記リンク機構の動作を制限するブレーキ部と、
前記複数のアクチュエータを動作させることにより前記エンドエフェクタを移動させる制御部と、
前記制御部に教示開始／終了の合図を送る操作スイッチを備え、
前記制御部は、
作業者が前記エンドエフェクタを把持して行うティーチングによって得られた軸座標を記憶する記憶部と、
前記複数のアクチュエータを動作させるために必要な動作パターンの基礎となる前記座標データを前記位置検出部より読み取って前記記憶部に書き込む軸座標読取部を備え、
前記操作スイッチから教示開始の合図を検出したならば前記ブレーキ部を緩めるもしくは解除するとともに、前記軸座標読取部による前記記憶部への前記座標データの書き込みを開始させ、
前記操作スイッチから教示終了の合図を検出したならば前記ブレーキ部によって前記リンク機構の動きを制限するとともに、前記記憶部への前記座標データの書き込みを停止し、
前記制御部への前記教示開始の合図または前記教示終了の合図は、前記操作スイッチを介しての足踏み操作入力によって実行され、
さらに前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記座標データに基づいて前記動作パターンを作成するための動作パターン作成部を有し、前記動作パターン作成部で作成された前記動作パターンを前記記憶部に記憶し、
前記記憶部は、前記座標データを記憶する軸座標記憶部と、前記動作パターンを記憶する動作パターン記憶部を有し、
前記制御部は、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記動作パターン記憶部へ転送するデータ転送部を有し、
前記軸座標読取部は読取った前記座標データを前記軸座標記憶部に書き込み、
前記動作パターン作成部は前記動作パターン記憶部に転送された前記座標データから作成した前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶し、
前記データ転送部は、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記動作パターン記憶部に書き込む、作業装置。
ベース部と、
エンドエフェクタが装着される可動部と、
前記ベース部と可動部を連結する複数のリンク機構と、
前記リンク機構毎に個別に設けられ、前記リンク機構の動力源として作動し、前記ベース部に固定された複数のアクチュエータと、
前記リンク機構の動作量を示す座標データを出力する位置検出部と、
前記リンク機構の動作を制限するブレーキ部と、
前記複数のアクチュエータを動作させることにより前記エンドエフェクタを移動させる制御部と、
前記制御部に教示開始／終了の合図を送る操作スイッチを備え、
前記制御部は、
記憶部と、
前記複数のアクチュエータを動作させるために必要な動作パターンの基礎となる前記座標データを前記位置検出部より読み取って前記記憶部に書き込む軸座標読取部を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチから教示開始の合図を検出したならば前記ブレーキ部を緩めるもしくは解除するとともに、前記軸座標読取部による前記記憶部への前記座標データの書き込みを開始させ、
前記操作スイッチから教示終了の合図を検出したならば前記ブレーキ部によって前記リンク機構の動きを制限するとともに、前記記憶部への前記座標データの書き込みを停止し、
さらに前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記座標データに基づいて前記動作パターンを作成するための動作パターン作成部を有し、前記動作パターン作成部で作成された前記動作パターンを前記記憶部に記憶し、
前記記憶部は、前記座標データを記憶する軸座標記憶部と、前記動作パターンを記憶する動作パターン記憶部を有し、
前記制御部は、前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記動作パターン記憶部へ転送するデータ転送部を有し、
前記軸座標読取部は読取った前記座標データを前記軸座標記憶部に書き込み、
前記動作パターン作成部は前記動作パターン記憶部に転送された前記座標データから作成した前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶し、
前記データ転送部は、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記動作パターン記憶部に書き込む、作業装置。
複数のリンク機構を介してベース部に固定された可動部と前記複数のリンク機構を駆動する複数のアクチュエータとこれらを動作パターンに基づいて制御する制御部とを備えた作業装置における教示方法であって、
ブレーキ部によって前記リンク機構の動作を制限する第１の動作制限ステップと、
前記制御部に接続された操作スイッチからの教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するブレーキ解除ステップと、
前記リンク機構に連結された位置検出部からの座標データを記憶部の軸座標記憶部に記憶する座標データ記憶ステップと、
前記操作スイッチからの教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限する第２の動作制限ステップと、
前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部へ転送する座標データ転送ステップと、
前記動作パターン記憶部に記憶された前記座標データに基づいて作成された前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶する動作パターン記憶ステップと、を含み、
前記制御部への前記教示開始の合図または前記教示終了の合図は、前記操作スイッチを介しての足踏み操作入力によって実行され、
前記制御部は、前記教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを開始し、
前記制御部は、前記教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを終了し、
前記座標データ転送ステップでは、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部に書き込む、作業装置における教示方法。
複数のリンク機構を介してベース部に固定された可動部と前記複数のリンク機構を駆動する複数のアクチュエータとこれらを動作パターンに基づいて制御する制御部とを備えた作業装置における教示方法であって、
ブレーキ部によって前記リンク機構の動作を制限する第１の動作制限ステップと、
前記制御部に接続された操作スイッチからの教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するブレーキ解除ステップと、
前記リンク機構に連結された位置検出部からの座標データを記憶部の軸座標記憶部に記憶する座標データ記憶ステップと、
前記操作スイッチからの教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限する第２の動作制限ステップと、
前記軸座標記憶部に記憶された前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部へ転送する座標データ転送ステップと、
前記動作パターン記憶部に記憶された前記座標データに基づいて作成された前記動作パターンを前記動作パターン記憶部に記憶する動作パターン記憶ステップと、を含み、
前記制御部は、前記教示開始の合図を受信したならば前記ブレーキ部を解除するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを開始し、
前記制御部は、前記教示終了の合図を受信したならば前記ブレーキ部により前記リンク機構の動作を制限するとともに、前記記憶部へ前記座標データの書き込みを終了し、
前記座標データ転送ステップでは、前記操作スイッチを介して行われる入力操作が切り替わったタイミングで、前記座標データを前記記憶部の動作パターン記憶部に書き込む、作業装置における教示方法。