WO1997011416A1

WO1997011416A1 - Processeur de langage robotique

Info

Publication number: WO1997011416A1
Application number: PCT/JP1996/002691
Authority: WO
Inventors: Keiichi Takaoka; Noriyuki Ohsawa; Noriaki Mantani; Takeyoshi Kanehara; Youichi Tanaka; Fumiaki Kawai
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1997-03-27
Also published as: DE69618606T2; DE69618606D1; EP0852346A1; EP0852346B1; US6167328A; EP0852346A4

Description

明細書

ロボット言語処理装置

技術分野

本発明は産業用ロボッ卜の教示に用いられるプログラム表示装置や教示装置、プログラミングペンダントなどのロボット言語処理装置に関し、特に、プログラミング内容をグラフィカルに表示でき、また、プログラムの編集やロボッ卜の教示を容易に行うことができる、ロボット言語処理装置に関する。

背景技術

産業用ロボット、特に 3 自由度以上のティーチング * プレイバック方式の産業用ロボッ卜の教示には、ロボッ卜の制御装置に接統されたプログラミングペンダントあるいはティ一チングボックスとよばれる小型のュ一ザ ' インタフェース装置を用いることが多い。また、口ボット制御用のプログラミング言語を用いてアプリケーシヨンプログラムを作成し、そのアプリケーションプログラムを用いてロボッ卜を動作させることもある。

オフランでアプリケーションプログラムを作成し、それに基づいてロボッ卜を動作させる場合でも、実際のワーク形状などに即した細かい動作をアプリケーションプログラムによって正確に記述することは難しく、プログラミングペンダントなどを用いてロボットを実際に動力、しながらアプリケーションプログラムを修正することが多い。すなわち、大まかな動きはアプリケーションプログラムで予め記述し、細かい動きはプログラミングペンダントを用いて実際にロボッ卜を動力、しながら教示するというのが、一般的である。アプリケーシヨンプログラムの修正の際には、ユーザに対して何らかの形でアプリケーションプログラムを表示する必要があるので、プログラミングペンダントなどをプログラム表示装置として用いている。

以下、ティーチング ' プレイバック方式の産業用口ボットとして溶接用ロボットを例に挙げて説明するが、本発明が溶接用ロボッ卜に限定されるものでないことはいうまでもない。

従来のティ一チングプレイバック方式の溶接用ロボッ卜のプログラム表示装置としては、図 1 に示す通り、典型的には、プログラミングペンダント 9 0 として構成されている。プログラミングペンダント 9 0 には、ユーザに対して各種の表示を行うために、一般にはジブ

( J O B ) 画面と呼ばれる表示スクリーン 9 1 が設けられるともに、コマンドや数値、方向情報などを入力するための複数の入力キー 9 4 が設けられている。プログラミングペンダント 9 0 は、信号線及び電力線を含むケーブル 9 6 によってロボッ卜の制御装置に接铳，され、また、ボインティングデバイスなどの他の情報入力手段 9 7 も接続されている。プログラミングペンダント 9 0 は、ケーブル 9 6 を介して制御装置側から電力が供給され、制御装置と情報のやり取りを行うとともに、入力キー 9 4 及び他の情報入力手段 9 7 によって情報が入力される。そして、こうしてやり取りされた情報に基づいて、表示スクリーン 9 1 上にロボットプログラム言語を書き出している。図示した例では、「 J O B — 4 0」から「 E N D」までの 4 行分のプログラムがキヤラクタベースで表示されている。

ところで、産業用ロボッ卜の制御を行うためのプログラム言語としては、コンパイラタイプのものとインタブリタタイプのものと力くある。コンパイラタイプのロボット言語は、高級言語形態のものであって、予めソースプログラムをコンパィノレして実行形式に変換してから実際のロボッ卜の動作制御に使用するものである。一方、インタプリタタイプのロボッ卜言語は、プリミティブな命令群から構成されている。インタプリタタイブのロボット言語を使用してロボッ卜の動作制御を行う場合には、命令をプログラミングペンダントから入力し同時にロボッ卜の動作位置を記憶させ、これらの命令をインタープリタによって逐次実行する。いずれのタイプのロボット言語の場合も、ユーザが参照及び編集する場合には、文字の羅列としてアプリケーションプログラムが表示されるようになっている。

し力、しながら、上述した従来のプログラム表示装置では、ロボッ卜の行う作業内容をロボッ卜言語によるプログラムリストとして表示しているので、実際の作業内容を把握するのが難しいという問題点がある。また、キヤラクタベースでの言語表現が用いられているので、プログラム表示装置やプログラミングペンダントを用いてプログラムの作成や編集を行おうとする場合には、教示作業者はそのロボッ卜言語で定義された命令とその意味を理解しておく必要がある。し力、しながら、非熟練者には、ロボット言語の命令群を使いこなすことが難しく、またその習得にも多大の時間を要していた。また、ロボット言語のキャラクタベースでの表現ではロボット特有の動作に関しては表現できないため、ロボットの移動命令教示が正しいかどうかや、周辺機器の制御プログラム記述においてどこに具体的な命令を記述すべきか、等が、実際のロボッ卜を動作させなければ分からないという問題点がある。作成した作業プログラムの確認する時にも、どの位置でどのような指示を周辺機器に対して行っているか等も、実際に動作させてみなくては分からない。

例えば、溶接用ロボットでは、キャラクタベースでプログラムを表示させた場合に、平行シフト動作の開始、終了や、溶接の開始や終了など、区間を表すような命令がある場合、その区間がどこからどこまでかは、命令の羅列の中で開始命令と終了命令を探して認識するしかなかった。区間を設定するときも、開始命令と終了命令のどちらか一方だけを入力できるため、区間が完成していないプログラムを作成してしまう可能性があった。以上の理由から、教示作業時には、プログラム作成と、作成したプログラムの実行によるロボットの動作確認とを平行して行う必要があり、教示作業に多大な時間がかかっていた。

さらに、キャラクタベースの表現による場合には、作成済みの作業プログラムを参照しても、ロボッ卜の動作を把握しにくく、そのプログラムによる作業内容は、実際にロボットコントローラで実行しないと分力、らないことが多い。

本発明では、ユーザとのインタフェース機能を備え、産業用ロボッ卜の教示のために使用される装置であつて、プログラムの表示、プログラムの作成や編集、教示内容の作業プログラムへの変換などを行う装置を総称して、ロボット言語処理装置と呼ぶことにする。口ホット言語処理装置の範囀には、具体的には、プログラム表示装置、プログラミングペンダント、ティーチングボックス、教示装置などが挙げられる。もっとも、教示装置あるいはプログラミングペンダントも一般にはプログラムを表示する機能を有し、また.、教示装置のうち特に小型で手持ちに適したものをプログラミングぺンダン卜と称するのであるから、プログラム表示装置やプロダラミングペンダン卜、教示装置といった分類は、択一的なものではない。

以下、上述したようなプログラム表示装置ないしプログラミングペンダントを用いた教示作業の従来のやり方について、具体的に検討する。

従来、教示作業は、プログラミングペンダントなどを教示装置として用い、まず、プログラミングベンダントを操作することによってロボットを操作しながらロボット言語による命令や専門的な用語を使用して位置教示を行う。その後、経験豊富な作業者が、経験に基づいて蓄積してきた情報を元に、プログラミングべンダン卜から作業命令をロボット言語での命令や専門的な用語として入力している。

このような教示方法には、キャラクタベースでロボット言語を扱う必要があり、かつ専門的な用語も扱わなければならないから、初心者には習得が難しいという問題点がある。さらには、作業を実現するためには位置教示として適切な位置と姿勢を教示する必要があるが、作業者が十分な技能を備えていない場合には、口ボッ卜の適切な位置と姿勢が分からず、結果として位置教示が行えない。作業を実現するための適切な位置と姿勢が分かっている場合でも、プログラムペンダン卜の軸操作キーによるロボット操作方式に慣ていない人には、ロボッ卜を思い通りに操作することが難しい。さらに、軸キー操作とロボッ卜の動作方向との関係についての感覚がつかめても、ロボット固有の動作リミットゃロボット自身と作業ツールの干渉などを回避する方法が分からないことが多く、この問題を解決するために多大の時間を浪費しがちである。

位置教示が完了した後の条件教示についても、周辺機器にどういうタイミングでどのような指令（例えば溶接の電流、電圧など）を与えればよいか、またロボッ卜の動作速度はどのくらいが最適かが分力、らないと作業教示が完了しない。また、位置教示の終了後、実際動作させてみたときに、ロボッ卜の各軸の最高許容速度を超える場合には、設定速度を小さくする必要があり、これに伴って、既に設定された作業条件も調整する必要も生じるため、これらの調整に時間がかかる。さらに、作業対象物（ワーク）が複雑な形状であり、作業対象物に傾斜角や回転角が存在する場合の条件教示は、相当な熟練が必要とされるともに、適切な条件を選定することが難しい。

結局、プログラムペンダントを用いたロボッ卜の作業プログラムの教示は、これまで、ロボッ卜そのものに対する操作スキルと作業を実現するための作業スキルの両方を兼ね備えた熟練技術者にしかできなかった。このような熟練技術者は不足しており、またこのような熟練技術者の育成も難しいため、ロボッ卜の普及を妨げる要因ともなつている。

そこで、プログラミングペンダントを用いた教示を簡単に行えるようにするために、いくつかの技術が提案されている _c , 例えば、曰本国特許公開平 7 一 1 0 0 6 4 5 号公報には、アーク溶接ロボット装置として、 □ ボッ卜の動作教示確認のその場で溶接条件確認ができるように、さらに目視で加重平均値の読み取りと変動幅から溶接安定性を推定できるようにしたものが開示されているのアーク溶接ロボットでは、ティーチングペンダン卜に溶接電流や溶接電圧をリアルタイムで表示し、しかもこれらの表示をデジタルでなくアナログ形式で表示する榱成として、ティーチングハンドで全ての操作確認ができ、作業負担が軽減するようにしている。つまり、この公報に開示のアーク溶接ロボットは、ロボッ本体と、このロボット本体の動作情報を入力するティ一チングペンダントと、ロボッ卜体に接続したァーク溶接機とを有し、溶接中の少なくとも溶接電流を含む実溶接条件を表示する表示器 ¾ " ティーチングベンダン卜に設けたアーク溶接ロボッ卜装置である。また、この公報には、溶接中の少なくとも一つの実溶接条件をティ一チングベンダン卜にアナログ表示することも開示している。し力、しながら、このァーク溶接ロボットは、ティーチングペンダン卜にリアルタイムで溶接中の溶接電流や溶接電圧をァナログ表示するだけであり、単に数値的な表示を行ったものの域を出るものではない。

曰本国特許公開平 4 - 3 2 2 3 0 5 号号公報は、表示装置として、ロボットを直接教示位置に動かすことなくロボッ卜の動作位置を表示する装置が開示している。この表示装置は、電波または音波信号を発信する小型の発信器と、位置が確定している複数個の受信器と、演算部とを備え、信号受信の時間差データを用いて演算部が発信器の位置を算出し、動作位置として教示する。発信器内部の 2 箇所に発信部を備えている表示装置も開示されている。しかしながらこの表示装置は、信号受信の時間差からロボッ卜の位置を演算部で算出するものであるから、例えば溶接軌跡およびその溶接条件等をグラフィカノレな線図などによって分力、りやすく表示することはできない。

発明の開示

そこで本発明の第 1 の目的は、ロボット言語に対する在来のキャラクタベースでの言語表現及び編集方法をグラフィカルな表現に変えることで、教示内容の把握を容易にするとともに、初心者にも容易にブログラミングゃ作業プログラムの教示を行えるようなロボッ卜言語処理装置を提供することにある。

本発明の第 2 の目的は、 3 自由度以上のティーチング . プレイバック方式の産業用ロボッ卜のプログラミングペンダントにおいて、特にティーチング時に、作成したロボッ卜プログラムの内容を画像で表現し、作業内容の作成 · 修正 · 確認が簡単にできるようにすることにある。

本発明の第 1 の目的は、予め教示されたロボットプログラムを表示するロボッ卜言語処理装置において、グラフィ力ノレ表示が可能であるとともにボインティング手段によってその表示画面中の位置を指定できる表示手段と、前記ロボッ卜プログラムを格納する格納手段と、前記ロボットプログラムを参照して、作業区間及びエアーカツト区間を連铳した線として前記表示手段に表示するとともに、前記ポインティング手段により前記表示手段に表示中のいずれかの線が指定されたときには、前記線における作業内容の種類を前記表示手段に表示させる処理手段と、を有することを特徴とするロボット言語処理装匱によって達成される。

本発明の第 1 の目的は、ティーチングプレイバック型のロボッ卜の作業内容を記述し前記ロボッ卜の教示に使用されるロボット言語処理装置において、グラフィ力ノレ表示が可能であるとともにボインティング手段によってその表示画面中の位置を指定できる表示手段と、ロボットプログラムを中間コードとして格納する格納手段と、前記中間コードを解読して時系列的に記憶された移動命令群の直交空間位置をその移動命令の補間種類にしたがって直線もしくは曲線でつなぎ、得られた線群を任意の視点から見た表示画面上の座標に変換し、変換後の線群を前記表示手段にグラフィカル表示するとともに、前記移動命令群での各点ごとにその点の時系列的な番号を前記表示手段に前記線群と重畳して表示する言語処理手段と、を有することを特徴とするロボッ卜言語処理装置によっても達成される。

本発明の第 2 の目的は、少なくとも 3 自由度以上を有する産業用ロボッ卜の教示に用いるプログラミングぺンダン卜において、グラフィカノレ表示が可能であるとともにポインティング手段によってその表示画面中の位置を指定できる表示手段と、ロボッ卜の目標位置データを移動命令によって記述した作業プログラムを格納する格納手段と、作業に関する条件を格納したデータベースと、教示された軌跡のグラフィカルな 3 次元表示を前記表示手段で行うとともに、表示された前記軌跡の中の任意の 2 つの移動命令を結ぶ直線あるいは曲線が前記ポインティング手段によって指定されたときに、作業施工条件を表わすアイコン群を前記表示手段に表示し、前記ボインティング手段で指定された位置及びァィコンに基づいて定められる第 1 の作業施工条件群と、前記ロボットを含むシステムについて予め設定されている第 2 の作業施工条件群とに基づいて、前記データべ一スを検索して適正な作業条件群を取り出し、取り出した作業条件群を前記ロボットの作業命令に変換して前記作業プログラムの指定された位置に自動的に組み込む言語処理手段と、を備えたことを特徴とするプログラ厶ミングペンダン卜によって達成される。

本発明において、ポインティング手段としては、マウス、入力ペン、トラッグボールなどが使用される。特に、表示装置の表示面上に透明なタブレツトを配置したものを表示手段として使用するのであれば、入力べンゃスタイラスなどをポィンティング手段として用いることが好ましい。また、タツチパネル形式の表示手段を使用するのであれば、操作者の指自体がボインティング手段となる。

また、発明において、表示手段としては、 C R T、液晶表示パネル、プラズマディスプレイなどを使用できる。ペンなどのポインティング手段によって表示面に接触することにより、表示画面での位置を直接指示できるものが好ましい。マウスやトラックボーノレを使用する場合には、位置の指定のために操作者がこれらポインティングデバイスを操作するところと、表示画面とが物理的に離れており、ロボット設置現場での教示という観点からは、直接位置を指定できるものに比べ、操作性に劣ることがある。

図面の簡単な説明

図 1 は従来のプログラム表示装置を示す概略平面図である。

図 2 は本発明の第 1 の実施態様でのプログラミングぺンダントを示す概略平面図である。

図 3 a は、第 1 の実施態様において溶接作業区間識別図として表示される表示画面の例を示す図である。

図 3 b は、第 1 の実施態様において溶接作業区間識別図として表示される表示画面の別の例を示す図である。

図 4 は、第 2 の実施態様での溶接ロボットシステムの構成を示すプロック図である。

図 5 は、第 2 の実施態様で使用されるプログラミングペンダン卜の概略斜視図である。

図 6 は、図 5 に示すプログラミングペンダントの内部構成を示すプロック図である。

図 7 は、移動命令が教示済みのロボット作業プログラムの一例を説明する図である。

図 8 は、図 7 に示した作業プログラムに対応して移動命令群をグラフィカル表示させたときの表示画面を説明する図である。

図 9 は、ロボットおよびトーチを表示するモードでの表示画面の一例を説明する図である。

図 1 0 は、第 2 の実施態様において、溶接区間を設定した後のロボッ卜作業プログラムの一例を説明する図である。

図 1 1 は、第 2 の実施態様における溶接施工条件の設定のための表示画面の一例を説明する図である。

図 1 2 は、第 2 の実施態様において、溶接施工条件を設定した後のロボッ卜作業プログラムの一例を説明する図である。

図 1 3 は、第 2 の実施態様において、溶接条件の自動設定が行われた後のロボット作業プログラムの一例を説明する図である。

図 1 4 は、第 2 の実施態様における設定内容表示，編集画面の一例を説明する図である。

図 1 5 は、第 2 の実施態様における位置 · 姿勢の変更画面の一例を説明する図である。

図 1 6 は、タイマ待ち命令を含んだロボット作業プログラムの一例を説明する図である。

図 1 7 は、タイマ待ち命令をアイコンとして表示した表示画面の一例を説明する図である。

図 1 8 a は、命令編集画面の一例を説明する図である。図 1 8 b は、命令を追加したい位置を指定しているところを説明する図である。

図 1 8 c は、タイマの待ち時間を設定する画面の一例を説明する図である。

図 1 9 は、入力待ち命令を含んだロボット作業プログラムの一例を説明する図である。

図 20 は、入力待ち命令をアイコンとして表示した表示画面の一例を説明する図である。図 2 1 は、入力待ち条件を設定する画面の一例を説明する図である。

図 2 2 は、実際の空間での作業対象物と教示ボイントの配置の一例を説明する図である。

図 2 3 は、作業プログラムの自動最適化でのデータの流れを説明する図である。

図 2 4 は、作業プログラムをそれに対応するシンボルによって表示した作業プログラム選択画面の一例を説明する図である。

図 2 5 は、第 3 の実施態様における実際の空間での作業対象物と教示ボイン卜の配置の一例を説明する図であ。 ₀

図 2 6 は、第 3 の実施態様において移動命令群をグラフィカル表示させたときの表示画面を説明する図である。

図 2 7 は、区間を指定して移動命令群をグラフィカル表示させたときの表示画面を説明する図である。

図 2 8 は、第 4 の実施態様での、移動命令が教示済みのロボット作業プログラムの一例を説明する図である。

図 2 9 は、図 2 8 に示した作業プログラムに対応して移動命令群をグラフィカル表示させたときの表示画面を説明する図である。

図 3 0 は、第 4 の実施態様において、ロボット及びトーチを表示するモードでの表示画面の一例を説明する図である。

図 3 1 は、第 4 の実施態様において、各教示位置でのトーチの姿勢を全て表示するモードでの表示画面の一例を説明する図である。

図 3 2 は、円弧補間を行えない場合の表示画面の一例を説明する図である。

図 3 3 は、隙間量を設定する画面の一例を説明する図である。

図 3 4 は、第 5 の実施態様での、移動命令が教示済みのロボッ卜作業プログラムの一例を説明する図である。

図 3 5 は、図 3 4 に示すロボット作業プログラムに対して教示を行い、自動生成を行って得られた作業プログラムの一例を説明する図である。

図 3 6 は、第 5 の実施態様において、位置の削除を行つた後、自動生成を再度行う場合の手順を示す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以下、本発明の好ましい実施態様について、図面を参照して説明する。各図面において、同一符号は同一もしくは相当部材を表わしている。

第 1 の実施態様

まず、第 1 の実施態様として、本発明の原理的概念を説明する。図 2 は、本発明の原理的概念に基づきロボットプログラムを表示するロボット言語処理装置の一例としての、この第 1 の実施態様のプログラミングベンダント 1 0 を示している。このプログラミングペンダント 1 0 は、ロボッ卜の教示作業に使用されるものである。このプログラミングペンダント 1 0 は、いわゆるジョブ画面として、グラフィカル表示可能な表示スクリーン 1 と、選択ボタン 2 と、溶接速度ボタン 3 と、命令の入力などに用いる複数個の入力キー 4 と、ポインティングデバイスとしての入力ペン 5 とを備えており、ケーブル 6 によって、ロボッ卜の制御装置に接続している。ケーブル 6 内には電力線と信号線とが設けられており、制御装置側からプログラミングペンダント 1 0 に電力が供袷されるとともに、制御装置とプログラミングペンダント 1 0 との間で必要な情報が送受信できるようになっている。また、このプログラミングペンダント 1 0 では、入力ペン 5 によって表示スクリーン 1 上の任意の位置をクリックすることにより、表示スクリーン 1 でのその位置（座標）をプログラミングペンダント 1 0 に入力できるようになっている。これは、ノーソナノレコンビユータゃワークステーションなどの情報処理機器において、グラフィカノレ ' ユーザ ' インタフヱ一ス（ G U I ) に基づき、マウスなどのポインティングデバイスによって位置や命令を入力するのと同等の機構である。ただし、産業用ロボッ卜のプログラミングペンダントという条件を考慮し、本実施の形態では、ポインティングデバイスとして入力ペン 5 を使用している。

本発明では、ロボットとして、 3 自由度以上のティーチング ' プレイバック方式の産業用ロボットを想定している。ここでは、このような産業用ロボットの一例として、アーク溶接用のロボットを用いて説明を行うが、当然のことながら、本発明は溶接用ロボット以外のロボットにも適用できるものである。

図 3 a、図 3 b は、表示スクリーン 1 での表示画面例を示しており、ここでは、溶接作業区間識別図として表示されるものを示している。具体的には、図 3 a は、プログラム内容をグラフィカルな表現で示した表示画面 1 0 1 を示しており、図 3 b は、さらにその一部の溶接条件等を定数で併せて表示した表示画面 1 0 2 を示している。すなわち図 3 a は全区間の溶接作業区間識別図を示し、図 3 b は一部区間についての詳細な溶接作業に内容を表示した識別図を示している。

入力キー 4 や各ボタン 2 . 3 が配置されている領域の中で左上にある選択ボタン 2 は、ティーチング内容を表示スクリーン 1 上に、図 1 に示すのと同様にプログラム言語（キャラクタベース）の形で表示させるか、それとも図 3 a に示すようにグラフィカルな表現で表示させるかの選択を行うためのものである。選択ボタン 2 を操作することによって、キャラクタベースの表示モードとグラフィカル表現の表示モードとの間で遷移する。ティーチング内容の確認を行う際には、この選択ボタン 2 を押して、グラフィカル表現の表示モードに切り替える。このプログラミングベンダント 10 では、表示モードがグラフィカル表現のモードに切り替わると、表示スクリーン 1 では、図 3 a に示すように、溶接作業がいくつかの溶接区間（実線） p l→ p 2 , p3 → p4 と、エアーカツ卜区間（点線） p 2 → p 3. p 4 → p l に分けられて表示される。そして、溶接する順番で点の番号 p l， p2 , p 3 , P 4 が付記される。

各区間の作業情報を詳しく見たいときは、表示スクリーン 1 上で、詳しく見たいと思う溶接作業区間（例えば p 3 → p 4 ) の部分を入力ペン 5 でクリックすることにより溶接作業区間を指定する。また、通常（ノーマル）の溶接線とウィービングによる溶接線とが、表示色あるいは表示線種の違いによって区別される。

一方、溶接速度については、選択ボタン 2 の隣にある溶接速度ボタン 3 を押すことによって行う。溶接速度ボタン 3 を押すと、表示スクリーン 1 上に、溶接スポットに相当する輝点が表われ、この輝点が、実際の溶接速度に基づいて、表示中の溶接線上を移動する。溶接電圧、溶接電流、突き出し長さ、溶接速度、パス数、層数などの具体的な数値は、図 3 b に示すように、対象となっている溶接線の上部に表示される。

本発明では、上述の原理的な実施態様に見られるように、キャラクタベースでのプログラム表示とグラフイカノレな表示とを切り替えることにより、プログラムに対応する作業内容を一目で確認することができるようになる。

第 2 の莠施態様

次に、実際の溶接作業プログラムの教示環境として構成された実施態様について説明する。図 4 に示す溶接ロボットシステムは、アームの先端に溶接トーチ 4 1 が作業工具として装備されたロボッ卜 40 と、溶接電力線 3 1 を介して溶接トーチ 4 1 に溶接用の電力を供給する溶接機 30 と、溶接機 30 及びロボット 40 を制御するための制御装置 20 と、ロボットプログラムを表示しロボット 40 を教示するためのプログラミングペンダン卜 1 1 と、によって構成されている。制御装置 20 と溶接機 30 とは溶接機制御線 32 によって接続され、制御装置 20 とロボット 40 とはロボット制御線 2 1 によって接続されている。さらに、プログラミングペンダント 1 1 と制御装置 20 とは、データのシリアル伝送を行うためのケーブル 6 によって接続されている。実際には、ケーブル 6 の内部には、制御装置 20 力、らプログラミングペンダント 1 1 に電力を供給するための電力線と、データのシリアル伝送を行うための信号線とが設けられる。

プログラミングペンダン卜 1 1 の外観が図 5 に示され、内部構造が図 6 に示されている。このプログラミンゲぺンダント 1 1 は、ロボット言語処理装置としての機能を有するものである。

このプログラミングペンダント 1 1 は、図 2 に示すプログラミングペンダント 1 0 と比べ、メカ二力ノレな機構としての入力キーや各種のボタン類が設けられていない点で相違し、その代りに、プログラミングペンダン卜の上面のほぼ全面に及ぶような表示スクリーン 1 2 が設けられている。このプログラミングペンダント 1 1 では、いわゆるソフトキー、ソフトボタンが採用されており、キーやボタンを表象するアイコンが表示スクリーン 1 2 に表示されているときに、その入力ペン 5 によつてそのアイコンを指定することによって、該当するキーやボタンへの操作が行われたものとされる。このような表示スクリーンは、液晶表示パネル上に透明タブレットを配置することによって実現される。この表示スクリーンの構成は、例えば、いわゆる携帯情報端末（P D A ) などでは一般的な形態であるので、当業者は容易に理解できるであろう。プログラミングペンダント 1 1 の側面には、入力ペン 5 を保持するためのホルダ 5 a が設けられている。

さて、プログラミングペンダント 1 1 の内部には、制御装置 2 0 側との通信を行うための通信部 1 3 と、表示スクリーン 1 2 への表示の制御やプログラム編集の際の制御などを行うグラフィカル言語処理部 1 4 と、中間コードとして表わされるプログラムや一時的なデータを格納するメモリ 15 と、データベース処理部 16 と、ロボッ卜の位置や姿勢を生成する位置姿勢生成部 17 と、各種の溶接条件を格納した溶接条件データベース 1 8 とが設けられている。このうち、グラフィカル言語処理部 1 4 は、このプログラミングペンダント 1 1 の全体の動作の制御も行い、表示スクリーン 12、通信部 1 3、メモリ 1 5、データベース処理部 1 6 及び位置姿勢作成部 1 7 とデータの送受を行えるようになっている。また、データベース処理部 16 は、グラフィカル言語処理部 14 からの指示に基づいて、溶接条件データベース 1 8 の検索やその他のデータベース処理を実行するものである。

以上、プログラミングペンダント 1 1 の内部構成を説明したが、実際には、このプログラミングペンダント 1 1 は、コンピュータとこのコンピュータで動作するソフトウェアとから構成することができる。具体的には、グラフィカル処理部 1 4、データベース処理部 1 6 及び位置姿勢生成部 1 7 は、コンピュータ上のソフトウェアによって実現でき、また、通信部 13 での通信制御に関わる部分も、ソフトウユアによって実現できる。特に、グラフィカノレ処理部 1 4 は、オペレーティングシステム ( O S ) としての機能を有するものであり、本実施態様では、グラフィカノレ ' ユーザ ' インタフェース（ G U I ) として、表示スクリーン 12 に対してマノレチウインドウでの表示を可能とするものである。

次に、作業者の操作とプログラミングペンダント 1 1 での表示内容の変化を説明することにより、本実施態様のシステムについて説明する。ここでは、既に移動命令が教示されている作業プログラムに対して、このプログラミングペンダント 1 1 を用いて参照および編集作業を行い、溶接作業プログラムとして完成させる場合を例に挙げて説明する。図 7 は、既に移動命令が教示されている作業プログラム 1 02 の一例を示すものである。ここでは、この作業プログラムを、キャラクタベースによる従来の表現方法にしたがって表示している。なお図 7 において、点線の右側に付記されているものは、各行の命令に対する注釈である。また、「 N O P」は何も実行しないというノ一オペレーション命令を、「MOVJ」はジョイント動作での移動命令を、「 M 0 V L」は直線補間動作での移動命令を、「 E N D」はプログラムの終了を示す命令である。

このプログラミングペンダント 1 1 では、キャラクタベースでのプログラムの表示と、グラフィカルな表現による表示とを切り替えられるようになつている。まず、グラフィカノレな表示を行うモードなっているときの、基本的な教示軌道や、トーチやロボットの表示形態について、説明する。

教示された移動命令群は、グラフィカル言語処理部 1 4 により、任意の視点から見た 3 次元軌跡として表示される。図 8 は、このときの表示画面 1 0 4 を示す図である。表示画面 1 0 4 において、図示上端のバーの部分に「グラフィカル言語画面」と表示されているが、これは、移動命令群の表示が、マルチウィンドウ表示における 1 つの表示窓（ウィンドウ）内で行われることを示している。このとき、ジョイント動作区間、すなわちポイント間を各軸が同時スタート、同時停止で補間制御なしに動作するモードの区間は破線で表示されている。また、直線補間及び円弧補間動作区間は実線で表示されており、移動命令群での各教示位置が〇印で示され、これら教示位置に対して時系列にしたがって付与される番号が、対応する教示位置の近傍に表示されている。図示した例では、番号として、 p l 〜 p 8 までが示されている。ジョイント動作区間では、実際に動作する溶接トーチ先端の軌道を表示する。

一方、ロボットおよびトーチの表示モードでの表示状態は、図 9 に示す通りである。すなわち、図 8 に示すように移動命令群がグラフィカノレに表示されているとして、この表示中での教示位置を示す番号を入力ペン 5 でクリックすることなどにより指示することによって、図 9 に示す表示画面 1 0 5 が表示されるよう.になる。この表示画面 1 0 5 では、トーチ 4 1 およびロボット 4 0 のサーフェースモデルが、実線及び点線による移動命令群の表示に重畳して表示される。また、表示スクリーン 1 2 の片隅に、ソフトスィツチとして表示モードスィツチを表示させておき、これを入力ペン 5 で操作することによって、ロボットゃトーチのサーフヱースモデルの表示と非表示とを切り替えることもできる。

溶接ロボッ卜の場合、位置教示を終えた後に、作業教示として溶接区間を教示しなければならない。このプログラミングペンダン卜 1 1 における溶接区間の指定について説明する。

図 8 に示すようにグラフィカル表示が行われているとして、作業者は、この表示に対して入力ペン 5 により、溶接区間を指定する。例えば、溶接開始区間が点 p 3 - 点 P 4 、溶接終了区間が p 5 — p 6 であるととして、作業者は、点 p 3 - 点 p 4 の線と、点 p 5 — 点 p 6 の線とを入力ペン 5 でクリックして指定するだけで、溶接区間の指定を行える。このような指定力行われると、グラフィ力ノレ言語処理部 1 4 によって、メモリ 1 5 に中間コードとして格納されている作業プログラムに対し、点 p 2 への動作命令の直後に溶接開始命令が追加され、 p 6 への動作命令の直後に溶接終了命令が追加される。これと同時に、グラフィカル言語処理部 1 4 は、画面の表示において、点 p 2 〜点 p 6 の区間の線の色を黒（非溶接区間）力、ら赤（溶接区間）に変更する。図 1 0 は、図 7 に示す作業プログラムに対してこのような操作を行なつた後のロボット作業プログラム 1 06 を示している。次に、溶接施工条件の設定について説明する。図 1 1 は、溶接施工条件の設定用の表示画面 1 07 を示している。この表示画面 1 07 は、図 8 に示した表示画面 1 04 と同様のものであるが、溶接施工条件を選択するためのフローティングウインドウ 1 08 が表示されている点で異なっている。

作業者は、表示スクリーン 1 2 上のソフトキ一の操作によって、溶接施工条件の設定開始操作を行う。その後、溶接区間の設定のときと同様に、施工条件の設定区間を入力ペン 5 で指定する。その結果、フローティングウインドウ 108 が表示されるようになる。このフローティングウインドウ 1 08 内には、継ぎ手形状、板厚、母材の種類などが、アイコンあるいは文字として表示されているから、作業員は、所望のものを選択して入力ペン 5 でクリックすることによって、施工条件の設定を行うことができる。設定された内容は、グラ.フイカノレ言語処理部 1 4 により、メモリ 1 5 に格納された作業プログラムにおいて、溶接開始命令の直後に、内部制御コード（内部コード）として記載される。このようにして溶接施工条件が設定されたロボット作業プログラム 1 08 力、図 1 2 に示されている。図示した例では、継ぎ手形状として重ねが設定され、板厚として 3.2 m m が設定されている。以上の設定処理により、一応の作業教示は終えたことになるが、この段階では最適な溶接条件が設定されているわけではない。そこで、作業プログラムの自動最適化を実行する。

表示スクリーン 1 2 上でのソフトキ一操作によって作業プログラムの自動最適化操作が指示されると、グラフィカル言語処理部 1 4 は、作業プログラム中で内部制御コードとしてデータ群を読み出し、データベース処理部 1 6 によって溶接データベース 1 8 を検索し、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ姿勢等の作業条件群を取り出し、溶接電流、溶接電圧、溶接速度をそれぞれロボッ卜の作業命令に変換して、作業プログラムの適切な位置に自動設定する。このような作業ブログラムの自動最適化が行われた後のロボット作業プログラム 1 0 9 が、図 1 3 に示されている。

以上の操作により、自動最適化が行われたことになる。ここでは溶接条件の最適化だけを説明しているが、実際には、溶接条件の最適化のほかに、後述するように、姿勢の自動変更と姿勢変更点の自動追加、動作リミット及び干渉回避による位置の最適化、動作速度の確認と自動修正、溶接条件の再変更の各最適化処理を行っている。

このような自動最適化が終了すれば、次に、自動最適化での設定内容を確認する。本実施態様のプログラミングペンダント 1 1 では、グラフィカル言語表示として表示されている表示画面において、溶接区間の線を入力ペン 5 で指定するだけで、設定内容表示，編集画面が表示され、またその内容の調整もこの画面で実現できる。図 1 4 は、設定内容表示 · 編集画面 1 1 0 を示している。設定内容表示 ♦ 編集画面 1 1 0 は、図 8 に示した表示画面 1 0 4 と同様のものであるが、指定された線での溶接条件を表示するフローティングウインドウ 1 1 1 が開いていることで相違する。このフローティングゥインドウ 1 1 1 では、継ぎ手形状がアイコンで示され、板厚が数値で示されるとともに、溶接電流、溶接速度及び溶接速度が数値で表示されている。溶接電流、溶接速度及び溶接速度については、これらの表示エリアの横に配置された微調整ボタン 1 1 2 により、設定内容の調整が可能である。すなわち微調整ボタン 1 1 2 を入力ペン 5 で操作することにより、数値が増減し増減後の数値が改めて設定されるようになっている。

以上の説明は、位匱教示済みの作業プログラムに対する作業教示に関するものであつたが、既に教示されている位置や姿势を調整したいこともある。次に、位置や姿勢の調整について説明する。

移動命令の位置 · 姿勢データを修正する場合には、表示スクリーン 1 2 においてソフトスィツチとして表示されている修正モードスィツチを入力ペン 5 によって操作するにより、プログラミングペンダント 1 1 を修正モードに移行させる。そして、表示スクリーン 1 2 上の、移動命令に対応した番号表示を入力ペン 5 で指定することで位置 · 姿勢修正対象を定める。図 1 5 は、位置 · 姿勢の変更画面 1 1 3 を示している。この変更画面 1 1 3 は、図 8 に示す表示画面 1 04 と同様のものであるが、位置や姿勢を変更するためのフローティングウインドウ 1 14 が開設される点で異なっている。このフローティングウィンドウ 1 1 4 は、位置 ' 姿勢修正対象の指定とともに表示される。フローティングウィンドウ 1 1 4 では、作業対象物の座標もしくはロボット原点からの座標上で現在の教示位置のグラフィカルな 3 次元表示を行うとともに、位置 · 姿勢を連続的に変化させることのできる変更スィッチが設けられている。図示した例では、トーチの狙い角及び進み角、また、溶接位置の上下及び前後方向へのオフセット、トーチのエクステンション（ヮィャ方向）の調整が可能であって、それぞれの現在の数値が表示されるとともに、これらの表示エリアの横に配置された微調整ボタン 1 1 5 により、数値の調整が可能である。すなわち所望の項目に対応する微調整ボタン 1 1 5 を入力ペン 5 で操作することにより、数値力増減し増減後の数値が改めてその項目に設定され、教示された位置及び姿勢の変更が行われる。そして、表示ウインドウ 1 2 に表示されている実行ボタンをクリックすることなどによって修正完了の操作を行うことにより、メモリ 15 中に格納されている中間コードにおいて、指定された箇所の移動命令の位置 · 姿勢データにその修正結果が反映されることになる。ここでは、表示スクリーン 12 上のソフトボタンとして表示されている美調整ボタン 1 15 の操作に連動して、変更画面 1 1 3 上に表示されている位置と姿勢が変化するようになつており、設定の変更を容易に行うことができる。

以上、溶接用ロボッ卜の場合における作業員の操作と表示画面との関係について、基本的な作業の場合について説明した。本実施態様のプログラミングベンダント 1 1 によれば、上述した種類以外の作業内容を教示することも可能である。以下、タイマ待ち命令、入力待ち命令及び条件分岐命令にかかる教示について説明する。

まず、タイマ待ち命令の場合について説明する。図 1 6 は、タイマ待ち命令を含むロボット作業プログラム 1 16 を従来のキャラクタベースでの表現形式にしたがつて示した図である。このロボット作業プログラム 1 16 は、図 1 0 に示すロボッ卜作業プログラム 1 06 において、 A R C O N 命令の直後にタイマ待ち命令を追加した構成となっている。これに対応して、グラフィカル言語画面として、図 17 に示すような表示画面 1 17 が、表示スクリーン 12 上に表示される。この表示画面 1 12 は、図 8 に示す表示画面 1 04 に対し、時計を表象したアイコンを教示位置 p 2 の近傍に配した構成のものであり、時計のアイコンによって、タイマ待ち命令がそこに存在していることを示している。さらに、時計のアイコンに付随して、何秒のタイマ待ちかが数値として表示されている。

以下、作業教示としてタイマ待ち命令を追加する場合の手順について説明する。

表示スクリーン 1 2 にソフトボタンとして表示されている命令追加ボタンを入力ペン 5 によってクリックすると、命令の追加モードに移行し、図 1 8 a に示すような命令編集画面 121 が表示される。命令編集画面 1 2 1 は、当初は、図 8 に示す表示画面 1 04 に、命令編集用のサブウィンドウ 1 22 が配置した構成となっている。そしてサブウインドウ 122 には、「追加」、「変更」、「消去」の各ソフトボタンが配置しており、入力ペン 5 でこれらソフ卜ボタンのいずれかを指定することによって、所望の編集操作を行うことができる。ここでは、命令の追加を行おうとしているので、「追加」のボタンをクリックする。そして、命令を追加したい位置の番号を入力ペン 5 で指定する。

すると、図 1 8 b に示すように、命令編集画面 1 2 1 には、追加すべき命令を表示したポップアップウィンドゥ形式のサブウィンドウ 1 23 が現れる。ここでは、サブウインドウ 1 23 内には、タイマ待ち命令のための時計のアイコンと、入力待ち命令のための交通信号機のアイコンと、条件分岐命令のための道標のアイコンとが表示される。道標のアイコンは、右矢印と左矢印とが表示された看板の形状である。そして、時計のアイコンを入力ペン 5 で選択する。その結果、命令編集画面 121 には、図 18 c に示すように、時間設定用のポップアップウインドウ形式のサブウインドウ 124 が現れる。このサブウインドウ 1 24 には、停止時間の表示エリアと、微調整ボタン 125 とが表示されており、微調整ボタン 125 を操作して所望の数値が表示ェリァ内に表示されるようにすることにより、タイマ待ち時間の設定を行える。

次に、入力待ち命令の場合について説明する。図 19 は、入力待ち命令を含むロボット作業プログラム 1 1 8 を従来のキャラクタベースでの表現形式にしたがつて示した図である。このロボット作業プログラム 1 18 は、図 7 に示すロボット作業プログラム 103 において、 p i 点動作命令の直後に入力待ち命令を追加した構成となつている。これに対応して、グラフィカル言語画面として、図 20 に示すような表示画面 1 1 9 が、表示スクリーン 1 2 上に表示される。この表示画面 1 1 9 は、図 8 に示す表示画面 1 04 に対し、交通信号機を表象したアイコンを教示位置 p i の近傍に配した構成のものであり、交通信号機のアイコンによって、入力待ち命令がそこに存在していることを示している。さらに、交通信号機のアイコンに付随して、どの周辺機器からの入力待ちかが文字列として表示されている。

次に、入力待ち命令を追加するための手順について説明する。上述のタイマ待ち命令を追加する場合と同様に、命令の追加モードに遷移し、命令編集画面 1 2 1 を表示させ、命令を追加したい位置の番号を指示する。そして、サブウィンドウ 1 2 3 中で、時計のアイコンではなく交通信号機のアイコンを選択する。すると、図 2 1 に示すように、待ち条件設定のためのポップアップウインドウ形式のサブウインドウ 1 2 6 が現れる力、ら、入力ペン 5 を用い、このサブウィンドウ 1 2 6 中で、外部入力名称、待ち論理及び許容待ち時間（タイムァゥト）時間を設定すればよい。

次に、条件分岐命令の場合について説明する。ここでは図示しないが、条件分岐命令がある場合には、タイマ待ち命令あるいは入力待ち命令の場合と同様に、グラフィカル言語画面としての表示画面においてその条件分岐命令は道標のアイコンで表現される。また、条件分岐命令を追加する場合には、タイマ待ち命令を追加する場合と同様に、命令の追加モードに遷移し、命令編集画面を表示させ、命令を追加したい位置の番号を指示する。そして、命令選択用のサブウィンドウ中 97/11416

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で、道標のアイコンを選択する。すると、分岐条件設定のためのサブウィンドウが現れるから、入力ペン 5 を用い、このサブウィンドウの中で、外部入力名称、分岐論理、許容待ち時間及び表示パス指定を設定すればよい。ここで表示パス指定は、分岐のどちら側をグラフィカル言語画面で表示するかの指定である。

なお、上述したサブウィンドウ 1 2 2 は、「追加」のほかに、「変更」と「消去」のボタンがあるから、これらについて説明する。

「変更」のボタンは作業命令の変更に使用される。作業命令を変更する場合、まず、画面上に表示された命令アイコン（例えば図 1 7 の表示画面 1 1 7 でのタイマ命令のアイコン）の中で変更したいものを入力ペン 5 で指定し、編集対象とする。次に、「変更」のボタンを操作することにより作業命令の変更モードに移行する。その結果、表示画面上にポップアップウィンドウが開設され、このポップアップウィンドウ中に、変更可能な作業命令を表わすアイコン群が表示される。そこで、変更後の作業命令のアイコンを入力ペン 5 で指定する。変更後の作業命令に付随するパラメータがある場合には、パラメータ設定用のウインドウが開設されるから、そのウィンドウ中でパラメータを設定すればよい。その結果、グラフィカル言語処理部 1 4 は、変更後の作業命令およびパラメータを内部の中間コードに変換し、メモリ 1 5 中の対応する箇所の命令を自動的に変更し、さらに変更内容に基づいてグラフィカル言語画面を表示する。

—方、「消去」のボタンは、作業命令の消去に使用される。作業命令を消去する場合、まず、画面上に表示された命令アイコンの中で消去したいものを入力ペン 5 で指定し、編集対象とする。次に、「消去」のボタンを操作することにより作業命令の消去を行う。この指定によって、グラフィカル言語処理部 1 4 により、メモリ 1 5 中の作業プログラムから指定された命令が消去され、また、消去内容に基づいてグラフィカル言語画面が更新される。

また、本実施態様のプログラミングペンダン卜 1 1 は、グラフィカル言語画面で移動命令群を線として表示するときに他の作業プログラムを呼び出す命令が存在する場合、移動命令のポイントに関連づけて、呼び出しを窻味するアイコンを表示する。そして、このアイコンを入力ペン 5 で指定されると、ポップアップウィンドゥが開設され、呼び出す作業プログラムの表示および変更を可能にしている。また、呼び出し先を表示するかどうかの切り替えスィッチも表示され、このスイツチを入力ペン 5 で切り替えることで、呼び出し先の作業プログラムの表示に切り替えることができる。

以上、本実施態様のプログラミングペンダント 1 1 について、主として、作業員の操作と表示画面の変化との関係の側面から説明したが、以下では、ソフトウェァによる処理の観点から、本実施態様を説明する。

上述したように、このプログラミングペンダント 1 1 は、ハードウェアとしてのコンピュータに、簡単教示を実現するためのソフトウエアをインストールしたものである。ノヽードウエアとしては、携帯型パーソナルコンピュータのハードウ X ハと同様のものを使用できる。そして、基本 O S ( オペレーティングシステム）として、例えば、マイクロソフト社の M S — W I N D O W S ( ェムエスウィンドウズ）を採用することにより、グラフィカノレ ' ユーザ ' インターフヱースに基づくプログラミングペンダントの開発を容易にした。

プログラミングペンダント 1 1 の内部構成は図 6 に示す通りであり、このプログラミングペンダント 1 1 は、ケーブル 6 を介したシリアル伝送によって、制御装置 20 と、ロボット 40 の作業プログラムやその他のデータの送受を行っている。作業者がこのプログラミングペンダント 1 1 により作業プログラムの新規作成操作を行つた場合には、作成された作業プログラムの枠組みが、通信部 1 3 を介して制御装置 1 0 側に送られる。

以下、作業対象物に対する教示作業の流れと各ソフトウェア機能との関連を説明する。

まず、移動命令の教示について説明する。図 22 は、作業プログラムでの作業対象物 8 と教示ポイント p l 〜 P 8 が、実際の空間においてどのように配置しているかを示している。図示した例では作業対象物 8 は直方体でめ。

プログラミングペンダント 1 1 には、ロボットリモートコントロールスィッチが備えられており、作業者はこのロボットリモートコントローノレスィッチを操作することで、非溶接区間（以降、エアカツト区間と呼ぶ）の位置命令 P l , p 2. p 7 , p 8 をジョィント動作として、溶接区間の位置命令 p 3 , p 4 , p 5 , p 6 を直線補間動作として教示する。この操作により、プログラミングペンダン卜 1 1 から制御装置 20 に移動命令の追加指令が送られ、制御装置 20 は作業プログラムにこれらの移動指令を順次追加していく。この時、作業者は、溶接区間に関しては、溶接開始点と変極点と溶接終了点だけを教示すればよい。姿勢に関しては特に留意する必要力なく、ラフな教示を行えばよい。

次に、作業プログラムの自動最適化での処理を説明する。

( 1 ) 溶接条件の自動設定

作業者が作業プログラムの自動最適化操作を行うことにより、まず、溶接条件の自動設定が行われる。このときメモリ 1 5 内には、上述したように溶接施工条件が内部制御コードとして設定された作業プログラム 52 と、初期設定を行ったときに設定されたシステムコンフィグレーシヨンデータ 5 2 とが、格納されている。システムコンフィギュレーションデータとは、この溶接ロボットシステムで使用されるロボッ卜の性能（各軸の動作可能範囲や最高動作速度など）、溶接機の種類や定格、溶接ワイヤの種類や規格、溶接雰囲気を構成するガスの種類など、ロボッ卜の運転中には基本的には変ィヒしないパラメータのことである。

グラフィカル言語処理部 1 4 は、自動最適化の指示の入力を受けて、メモリ 1 5 内に格納されたデータのうち、作業プログラム 5 1 の内部制御コードとして記載されたデータと教示ポイントを結ぶべクトル群のデータとから、第 1 の作業施工条件群のデータをデータベース処理部 1 6 に送り、溶接条件データベース 1 8 の検索を依頼する。図 2 3 は、このときのデータの流れを示す図である。ここで第 1 の作業施工条件群のデータとは、継ぎ手形状、板厚、母材材質、及び教示位置間のべクトルの対地角度である。データベース処理部 1 6 は、システムコンフィギユレーションデータ 5 2 内の第 2 の作業施工条件群（溶接機，ワイヤ . ガス）のデータと第 1 の作業施ェ条件群のデータとを基に溶接データベース 1 8 を検索し、検索結果として、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ姿勢等の作業条件群をグラフィカル言語処理部 1 4 に返す。その結果、グラフィカル言語処理部 1 4 は、溶接電流、溶接電圧及び溶接速度をそれぞれロボッ卜の作業命令に変換して、作業プログラム 5 1 中の適切な位置に設定する。

( 2 ) 姿勢の自動変更と姿势変更点の自動追加溶接条件の自動設定に引き続いて、姿勢変更点の自動追加と姿勢の自動変更が行われる。背景技術の欄でも述べたように、ロボッ卜に対して最適な姿勢を教示することには熟練を要する。そこで本実施態様のプログラミングペンダントでは、与えられた条件からトーチ位置や姿勢を計算する位置姿勢生成部 1 7 を設け、姿勢の自動変更と姿勢変更点の自動追加が行えるようになっている。姿勢の自動変更や姿勢変更点の自動追加の処理は、移動命令及び指定する溶接トーチ姿勢データをグラフィカル言語処理部 1 4 が位置姿勢生成部 1 7 に送ることによって開始する。このようなデータを受け取った位置姿勢生成部 1 7 は、以下のように生成処理を行う。ここで、姿勢変更点とは、作業対象に対する適正姿勢をできるだけ保ちながら、姿勢を滑らかにつなぐために配置される補助的な位置であり、溶接の場合には、一般には、変極点の両側に 1 つずつ必要であるとされている。

まず、溶接区間に含まれる教示点である点 P 3〜点 p 7 での姿勢を指定のトーチ姿勢に変更する。そして、 p 3 〜 p 4 の線上での点 p 4 の近傍に、点 p 3 と同じ姿勢で姿勢変更点 p 4 p r e を追加する。ここで p r e 点とは、教不点刖位置 ( p r e - t e a c h i n g p o s i t i o n ) を意味し、ロボッ卜の姿勢の変化を滑らかにするために既存の教示点の前に設けられる教示点のことである。铳ぃて、 p 4〜 p 5 の線上での点 p 5 の近傍に、点 p 4 と同じ姿勢で姿勢変更点 p 5 p r e を追加する。同様に、 p 5〜 p 6 での線上で点 p6 の近傍に点 p 5 と同じ姿勢で姿势変更点 p 6 p r e を追加する。

次に、 p 4〜 p 5 の線上での点 p 4 の近傍に、 p 4 点と同じ姿勢で姿勢変更点 p4post を追加する。ここで post 点とは、教不点後位!： (post - teaching position) を意味し、ロボッ卜の姿勢の変化を滑らかにするために既存の教示点の後に設けられる教示点のことである。また、 p 5〜 p 6 での線上の点 p 5 の近傍に、点 p 5 と同じ姿勢で姿勢変更点 p 5 p o s t を追加する。

次に、点 p4 と点 p 5 での姿勢を次の手順で変更する。なお、これら両方の点 ρ 4， ρ 5 に対して同様のァノレゴリズムを適用しているので、ここでは、点 ρ Ν と一般化して説明する。

へクトノレ p N p r e〜 p N をべクトノレ v l 、べク卜ノレ p N 〜 p N p o s t をべクトノレ v 2 とし、べクトノレ v 3 を v l と v 2 の外積の単位べクトルとする。

V 3 = V 1 X V 2

1 80 度力、ら v l と v 2 のなす角を引いた角を α とする。な = zr一 v 1 v 2

p N p r e での姿勢を表わす 3 x 3 行列を 0 とし、行列 0 を v 3 回りに α Ζ 2 だけ回転させた姿勢を表わす行列を 0 ' とする。そして、点 ρ Ν での姿势を 0 ' に置き換える。以上のようにして、姿勢の自動変更と姿勢変更点の自動追加が行われる。

( 3 ) 動作リミット及び干渉回避による位置の最適化姿勢の自動変更や姿勢変更点の自動追加に引き続いて、動作リミットおよび干渉回避による位置の最適化が行われる。本実施態様では、トーチのアブローチ方向の冗長性を利用した動作リミッ卜および干渉回避を行うものとする。

まず、作業プログラムでの溶接区間の各ポイントのアプローチ方向回りに ± 90 度の範囲で 5 度ずつ回転させた位置姿勢データ群を作成する。そして、それぞれの位置姿勢データを直交空間座標からジョイント座標に変換し、本体との溶接ケーブルと本体が干渉するデータゃ軸の動作リミッ卜にかかるデータを除外する。次に、それぞれのポジションで実際に動作させた場合に各舳の変化が最も少なくなるような位置姿勢データを、各ポイント毎に 1 つ選定する。そして、各ポイントの位置を、このようにして選定した位置姿勢データ群に置き換えることにより、最適化が行われる。

( 4 ) 動作速度の確認と自動修正動作リミット及び干渉回避による位置の最適化が行われると、引き続いて、動作速度の確認と自動修正が行われる。

データベース検索により導出された速度で作成した作業プログラムを動作シミュレーションし、各軸の動作速度が、許容最大動作速度を超えないかどうかチェックする。もし、動作速度が許容最大動作速度を超えている位置がある場合には、指定速度でその点へ動作させた場合の最大速度を超えた軸のシミュレーション最大速度と許容最大速度の比だけ、設定速度を下げる。この動作シミュレーションの実行時には、図 9 に示す口ボットのサ一フェースモデノレがアニメーションのように動いて表示され、これにより、作業者が各紬の動作速度を直観的に理解できるようになる。

( 5 ) 溶接条件の再変更

動作速度の確認と自動修正により、設定速度が変更された場合には、その変更に対応して溶接条件の再変更が行われる。

グラフィカル言語処理部 1 4 は、位置姿勢生成部 1 7 から設定速度を低下させたとの通達を受けた場合、変更した速度をデータベース検索のための第 1 の作業条件群に加え、データベース処理部 1 6 によって再検索を行う。そして、再検索によって得られた溶接電流、溶接電圧及び溶接速度に、設定済みの作業命令のパラメ一タを置き換える。

以上のようにして、一連の自動最適化の処理が行われる。

本実施態様では、上述した各処理を実行することにより、一連の作業プログラムが完成する。一般には、このような作業プログラムは、対象となるワークの種類によって複数個作成しておくことになる。従来、このような作業プログラムは、フアイノレ名すなわち文字による名称を付けて制御装置内に記憶させていたが、操作者自身が、どのような名称を付けたか忘れてしまつたりして、その作業プログラムを即座に引き出すことができないことが往々にしてあった。そこで本実施態様では、プログラミングペンダント 1 1 上でのペンタツチ操作により操作者が絵や文字からなるシンボル（ァイコン）を作成し、そのアイコンと作業プログラム名を対応づけて記億させている。この対応付けは、プログラミングペンダント 1 1 中のメモリ 1 5 に記憶される。

図 2 4 は、 6 つの作業プログラムを、それに対応するシンボルとして表示しているプログラム選択画面 1 3 0 を示している。このプログラム選択画面 1 3 0 は、プログラミングペンダント 1 1 の表示スクリーン 1 2 上に表示され、ここに表示されている所望のアイコンを入力ペン 5 で選択することにより、対応する作業プログラムをを選択できるようにしている。図示した例では、シンボルは描画が行われた四角い枠であり、作業プログラムとして「テスト — 1 」、「テスト一 2」、「作業一 1 」、「作業一 2」、「作業一 3」及び「作業一 4」が、それぞれ、作業プログラム名の上側に配置されたシンボルと対応付けられている。

このようにすれば、操作者が描いた絵や、操作者の筆跡が表示されるので、作業プログラムの内容の識別が極めて容易になる。なお、操作者の手書き入力に代えて、カメラで撮像した画像情報をシンボルに表示してもよい。

第 3 の実施態様

次に、本発明の第 3 の実施態様を説明する。上述した第 2 の実施態様では、グラフィカル言語画面には作業対象物は表示されていなかったが、ここでは、グラフィカル言語画面に作業対象物を表示し、さらに、作業対象物に傾斜角や回転角がある場合でも簡単に教示を行えるようにした。

本実施態様は、上述の第 2 の実施態様と同じ溶接ロボットシステムを対象とするものであって、第 2 の実施態様で使用されるものと同じプログラミングペンダント 1 1 を使用する。ただし、グラフィカル言語処理部 1 4 は、移動命令での連铳する二つの教示位置から、作業対象物の二つの教示位置を通る直線と地面とのなす角 (以— 、傾斜角と呼ぶ）を計算し、その計算結果を第 1 の作業施工条件群の要素として自動的に登録し、また、移動命令での連铳する二つの教示位置とメモリ 1 5 に記億されている参照点の 3 次元データから、作業対象物の二つの教示位置を通る直線を軸として、軸回りに作業対象物が回転している角度（以下、回転角と呼ぶ）を計算し、その計算結果を第 1 の作業施工条件群の要素として自動で登録することができるように構成されている。さらに、グラフィカル言語処理部 1 4 は、第 1 の作業施工条件群のデータなどから作業対象物の形状寸法を自動的に設定し、ロボッ卜の工具（本実施態様では溶接トーチ）に軌跡とともに作業対象物の形状をワイャフレームゃサーフヱスモデルゃシエーディングモデノレとしてグラフィカル言語画面として表示できるようになっている。

また、上述したように、移動命令での各教示点ごとに時系列に基づく番号が付与されているが、本実施態様では、この番号で特定される区間を指定することによって、グラフィカノレ言語画面としてその区間だけの表示画面が表示できるようになっている。

図 2 5 は、本実施態様における実際の空間での作業対象物と教示ボイン卜の配置の一例を説明する図である。ここでは、作業対象物 8 が回転角及び傾斜角をもって配置されている。以下、このような作業対象物 8 に対して溶接用ロボッ卜のための教示を行う場合について、説明する。

第 2 の実施態様の場合と同様に、プログラミングペンダント 1 1 に付随したロボットリモートコントローノレスイッチを操作することで、エアーカツト区間の位置命令 P l , p 2， p 7 , p 8 をジョイント動作として教示し、溶接区間の位置命令 P 3 , p 4 , p 5 , p 6 を直線補間動作として教示する。この操作により、プログラミングベンダント 1 1 から制御装置 20 に移動命令の追加指令が送られ、制御装置 20 は、これらの移動指令を作業プログラムに順次追加する。この際、溶接区間に関しては、溶接開始点、変極点及び溶接終了点だけを教示すればよい。この教示による作業プログラムの内容は、上述の図 7 に示すものと同じである。

このように教示された内容は、グラフィカル言語処理部 1 4 により、表示スクリーン 1 2 上に、任意の視点から見た 3 次元軌跡として表示される。このとき、ジョィント動作区間は破線で、直線補間動作区間及び円弧補間動作区間は実線で表示される。図 26 は、このときに、表示スクリーン 1 2 上にグラフィカル言語画面として表示される表示画面 1 4 1 を示している。ここでは、作業対象物のサーフェースモデルも、教示点や教示点間を結ぶ線分とともに表示されている。

次に、作業者は、図 26 に示すようにグラフィック表示された表示に対して、溶接区間を指定する。溶接区間の指定のやり方や、指定後の表示の変化は、上述の第 2 の実施態様の場合と同様である。この操作後のロボット作業プログラムの状態は、図 1 0 に示すものと同じである。

次に、作業者は、溶接施工条件を設定する。設定区間の指定は入力ペン 5 によって行われ、また、各区間での溶接施工条件の設定も、第 2 の実施態様と同様に、設定画面にアイコンまたは文字として表示された継ぎ手形状、板厚、母材の種類を選択することによって行われる。設定された内容は、グラフィカル言語処理部 1 4 により、自動的に作業形状寸法として処理され、設定区間の継ぎ手形状に適応した作業対象物モデルが、図 2 6 に示すものと同じように、サーフユスモデルとして表示スクリーン 1 2 上に表示される。さらに、設定された内容は、グラフィカル言語処理部 1 4 により、作業プログラム内の溶接開始命令の直後に内部制御コードとして記載される。設定されたロボット作業プログラムは、図 1 2 に示すものと同様である。

铳いて、作業プログラムの自動最適化処理を実行する。ここでは、第 2 の実施態様と同様に、第 1 の作業施ェ条件群及び第 2 の作業施工条件群に応じて溶接条件が自動設定される。ただし、第 1 の作業施工条件群として、継ぎ手形状、板厚、母材材質、教示位置間の傾斜角及び回転角が使用される。次に、本実施態様での表示範囲の指定について説明する。このプログラミングペンダントでは、表示スクリーン 1 2 にグラフィカル言語画面としての表示画面が表示されている状態で、入力ペン 5 のダブルクリックを行うことで、表示範囲の指定画面を画面上に表示させ、この表示範囲の指定画面で表示開始点と表示終了点とを指定することができる。表示開始点及び表示終了点として入力された指定された教示点番号は、グラフィカル言語処理部 1 4 に送られ、これによりグラフィカノレ言語処理部 1 4 は、指定された教示点番号の範囲内の教示情報を画面に表示する。図 2 7 は、表示範囲の指定画面 1 4 2 を示しており、ここでは、表示開始点と表示終了点を入力するためのサブウインドウ 1 4 3 が開設されている。図示した例では、表示開始点として p 3 、表示終了点として p 6 が指定されているので、点 p 3 から点 p 6 までの区間のみが表示されている。必要に応じて拡大表示がなされるようにしてもよい。

このように、作業プログラムに記述された移動命令の時系列的な番号を指定することによって範囲を指定した際に、その範囲に対応する移動命令区間を詳細に表示するようにすることにより、細部にわたって作業プログラムの確認ができるようになり、作業対象物に顔を直接近付けて確認作業を行う場合に比べ、安全に確認作業ができることになる。また、本実施態様では、作業対象物の傾斜角や回転角が自動的に計算されて作業施工条件に登録され、その登録にしたがって作業対象物に適した作業条件が選定されるので、作業対象物の形状の複雑さに関係なく、作業プログラムの作成が短時間で行えるようになる。

第 4 の施 ffi様

次に、本発明の第 4 の実施態様を説明する。上述した第 2 の実施態様では、単に教示点間を線分で結んだ表現でグラフィカル言語画面での工具軌跡の表示がなされていたが、本実施態様では指定された補間方法に基づく軌跡の表示を可能としている。また、不適切な補間指示がなされた場合にはその旨を警告するとともに教示点を自動追加できるようにしている。さらに、各教示位置でのロボット全体像や工具姿勢もグラフィカルに表示できるようにしている。

本実施態様は、上述の第 2 の実施態様と同じ溶接ロボットシステムを対象とするものであって、第 2 の実施態様で使用されるものと同じプログラミングペンダント 1 1 を使用する。ただし、グラフィカノレ言語処理部 1 4 は、メモリ 1 5 に中間コードとして格納された作業プログラムを解読して、時系列的に記憶された移動命令群の直交空間位置をその移動命令の補間種類に従って直線もしくは曲線でつなぎ、その線群を任意の視点から見た表示スクリーン 1 2 上の座標に変換して、その変換後の線群を表示スクリーン 1 2 に表示でき、また、各教示位置での工具の姿勢を全て表示でき、各移動命令の教示位置でのロボッ卜の全体像をワイヤフレームゃサーフェースモデルやシヱーディングモデルによって表示できる。グラフィカル言語処理部 1 4 は、作業対象物間の隙間が入力されたとき、その隙間に対応して間隔が変化する二重線でグラフィカル言語表示を行う。

さらに、グラフィカル言語処理部 1 4 は、中間コードでの移動命令の補間種別が不適切なものである場合には、その旨を表示スクリーン 1 2 に警告表示するとともに、教示点を自動追加する機能も有する。具体的には、グラフィカル言語画面で線を表示する際に、中間コードで表現されている移動命令の補間種類が円弧動作であり、かつ教示が円弧動作を行う場合に必要な教示点の数（最低 3 点）に満たない場合には、表示スクリーン 1 2 上での線種を波線などに変えて、その区間ではロボッ卜が円弧動作できないことを表示する。その際、円弧補間の時系列的な教示点が 1 点の場合には、作業プログラムの作成時に自動的に直線補間となるようにする。また、円弧補間の時系列的な教示点が 2 点であって、 2 つ目の円弧補間教示点の次に円弧補間以外の教示点がある場合には、作業プログラムの作成時に、円弧補間教示点以外の教示点の位置、姿勢で、円弧補間の教示点を自動的にその 2 つ目の円弧補間教示点の次に追加する。

以下、本実施態様での教示作業について、既に移動命令が教示されている作業プログラムに関し、本実施態様でプログラミングペンダント 1 1 を用いて参照および編集作業を行い溶接作業プログラムとして完成させる場合を例に挙げ、作業者の操作と表示内容の変化との関係により説明する。ここでは、図 28 で示される作業プログラム 1 5 1 が既に教示されているものとする。この作業プログラム 1 51 は、図 7 に示す作業プログラム 103 と比べ、 3 つの連続する教示点 p 4 , p 5， p 6 に対する動作命令が円弧補間動作で指定されている点で相違する。

このように教示された移動命令群は、グラフィカノレ言語処理部 1 4 により、表示スクリーン 1 2 上に、任意の視点から見た 3 次元軌跡として表示される。このとき、ジョイント動作区間は破線で、直線補間動作区間及び円弧補間動作区間は実線で表示される。図 29 は、このときに、表示スクリーン 12 上にグラフィカル言語画面として表示される表示画面 15 1 を示している。点 p 4 , p 5. p 6 に対する補間方法が円弧補間であることにより、図示されるように、点 p 4 から点 p 6 までの区間は、円弧として表示されていている。また、移動命令群の時系列な番号が教示位置の近傍に表示される。このとき、ジョイン卜動作区間は実際に動作するトーチ先端の軌道を表示する。

本実施態様では、第 2 の実施態様と同様に、教示位置に対して表示されている番号の部分を入力ペン 5 で指示するだけで、トーチおよびロボッ卜のサーフヱースモデルが表示される。また、表示スクリーン 1 2 上のソフトスィツチである表示モードスィツチにより、これらサーフエースモデルの表示 · 非表示の切り替えが可能である。図 3 0 は、ロボッ卜およびトーチを表示するモードでの表示画面 1 5 3 を示している。また、表示モードスィッチにより別の表示モードを選択すると、各教示位置でのトーチ姿勢が表示スクリーン 1 2 上に全て表示される。これも表示モードスィッチにより表示 · 非表示の切り替えが可能である。図 3 1 は、各教示位置でのトーチ姿勢を全て表示するモードでの表示画面 1 5 4 を示している。

ところで、図 2 8 に示す作業プログラムにおいて、教示点 P 5 が円弧補間であり、点 p 4 , p 6 のいずれか一方が円弧補間でもう一方が直線補間であるとすると、連続する 3 教示点が円弧補間であるという条件を満たさなくなり、ロボットは円弧動作を行うことができなくなる。このような場合には、グラフィカノレ表示画面として、円弧動作を行えない区間を波線で示したい表示画面 1 5 5 が表示される。図 3 2 はこのときの表示画面 1 5 5 を示している。なお、この場合、 2 つの円弧補間教示点が連続しているので、作業者からの指示に従い、上述した教示点の自動追加の原則にしたがって、円弧補間の教示点を自動追加させることができる。

さらに本実施態様では、 2 つの隣接する教示点間、例えば教示点 p 4 と教示点 p 5 を結ぶ線を入力ペン 5 で指示することにより、母材間の隙間量を入力する画面を表示させることができる。図 3 3 は、隙間量を設定するための表示画面 1 5 6 を示しており、この表示画面 1 5 6 には、隙間量を入力するためのフローティングウィンドウ 1 5 7 が開設されている。フローティングウインドゥ 1 5 7 に対して隙間量を入力することで、先に指定し . た線、例えば教示点 p 4 と p 5 を結ぶ線が二重線になり、入力した隙間量に連動して二重線間の間隔が変化するように表示される。

このように、隙間量の設定と表示とをグラフィカルに行えるようにすることにより、導出された作業条件が画面上で確認でき、また、その隙間量が設定されている箇所の確認が容易にできるため、作成されたロボット作業プログラムの確認、修正が短時間で行えるようになる。

また、本実施態様では、補間動作の種類に応じて適切に表示を行うとともに、移動命令の補間種類が円弧動作の場合において 3 点の円弧補間の教示点がない場合には、円弧補間では時系列的な教示点が 3 点以上必要であることをグラフィカルに画面で表示するため、作業者による作業条件の選定間違いが極端に減少し、適正な作業プログラムの作成が支援される。具体的には、補間種類が円弧動作の場合において、円弧補間の時系列的な教示点が 1 点の場合、その教示点が作業プログラム作成時に自動的に直線補間の移動命令になるため、口ボッ卜が作業できなくなることがなくなる。また、移動命令の補間種類が円弧動作の場合において、円弧補間の時系列的な教示点が 2 点の場合、作業プログラムの作成時に、 3 点目の円弧補間の点を自動的に追加するため、ロボットが作業できなくなることがなくなる。

第 5 の実施態様

第 2 の実施態様では、作業プログラムの自動作成の過程において、作業プログラムの自動最適化として、姿勢の自動変更と姿勢変更点の自動追加を行っている。姿勢変更点を移動命令として自動追加する際、作業プログラム中に単純に追加するだけであると、そもそも教示されていた移動命令を消去したりその移動命令による位置を変更し、作業プログラムの自動作成を再度行つた場合に、その消去、変更された移動命令に関連して自動追加された移動命令（すなわち姿勢変更点の移動命令）がどれなのかが識別できないので、消去、変更された移動命令と、自動追加による移動命令との間で矛盾を生じるおそれがある。そこで本実施態様では、自動追加による移動命令には作業プログラム中に追加する際に、対応付けを表わす情報を付加し、矛盾が生じないようにしている。

具体的には、姿勢変更点を自動追加する際には、予め教示されている移動情報と関連づけた情報を、追加する姿勢変更点の移動命令に付随させて記憶されるようにする。また、このようにして自動作成された作業プログラムに対し、予め行った教示による移動命令を削除する場合には、プログラムの自動作成を再度行う際に、既に記憶してある情報に基づいて、削除する移動命令に関連して自動追加された姿勢変更点である移動命令を識別し、この移動命令も削除する。同様に、予め行った教示による移動命令の位置を移動する場合には、プログラムの自動作成を再度行う際に、既に記憶してある情報に基づいて、削除する移動命令に関連して自動追加された姿勢変更点である移動命令を識別して削除し、その後、適切な姿勢変更位置を求めて自動的に再更新するようにしている。

以下、具体例に即して本実施態様を説明する。ここでは、第 2 の実施態様と同じ溶接ロボットシステムを想定し、第 2 の実施態様と同じプログラミングペンダン卜 1 1 が使用されるものとする。第 2 の実施態様における自動最適化は、要約していえば、溶接条件データべ一ス 18 から適切な作業姿勢を導き出し、その姿勢に合わせて移動命令群の位置情報を修正するとともに、作業対象物との相対姿勢が、溶接条件データベースから検索された姿勢にできるだけ近くなるようする処理である。このため、自動最適化では姿勢変更点を教示点の前後に自動追加している。

そこで本実施態様では、教示点の前に追加する姿勢変更点、すなわち上述の p r e 点については、自動追加による移動命令の前に、擬似命令 " ' p r e " を付加している。同様に、教示点の後に追加する姿勢変更点、すなわち上述の p o s t 点については、自動追加による移動命令の前に、擬似命令 " ' p o s t " を付加している。これら擬似命令 " ' p re " と " ' p o s t " は、コメント命令を応用したものであり、元来存在した移動命令と関連付けた情報である。なお、コメント命令 " ' " は、この命令に铳く文字列がコメントであることを示すものであって、ロボッ卜の制御装置での解釈では何もしない命令であって、作業プログラムの実行自体には何も影響を与えない命令である。ただし、本実施態様では、グラフィカル言語処理部 1 4 は、コメント命令の引き続く文字列を、処理中の判断に際して使用する。また、擬似命令 " ' p r e " と " ' p o s t " は、直後の 1 命令に対してのみ有効と位置付ける。

図 34 は、姿勢変更点の自動追加を行う前の作業プログラムの一例を示している。図 34 に示す作業プログラム 1 6 1 に対して、姿势変更点の自動追加を行うとともに、上述したようにして擬似命令 " ' p r e " と " ' p o s t " を付随させた作業プログラム 1 62 が、図 35 に示されている。なお、図 35 において、セミコロン " ： " 以後の記述は、プログラムリストに対するコメントであり、また、ステップ 1 からステップ 1 5 までの表示は、プログラム中の特定の命令を指示するために、プログラムリス卜に付加されているものである。

次に、既に自動生成された作業プログラムに対して教示された位置の削除が行われた後、再度、作業プログラムの自動生成が行われた場合の処理を、図 36 のフローチャートにしたがって説明する。グラフィ力ノレ言語処理部 1 4 は、まず、ステップ 1 7 1 において、擬似命令 " ' p r e " 、 " ' p o s t " の示す移動命令によって挟まれた移動命令が存在するかどうかを識別する。存在する場合には、そのままステップ 1 73 に移行し、存在しない場合には、ステップ 172において、擬似命令 " ' p r e "、 " ' p o s t " とこれら擬似命令 " ' p r e " 、 " ' p o s t " に対応した移動命令を削除し、ステップ 1 73 に移行する。ステップ 1 73 では、第 2 の実施態様で説明したような、作業プログラムの通常の自動生成処理を実行する。

—方、既に自動生成された作業プログラムに対して教示された位置の変更が行われた後、再度、作業プログラムの自動生成が行われた場合には、グラフィカル言語処理部 1 4 は、擬似命令 " ' p r e " 、 " ' p o s t " が付随しない移動命令を予め教示された移動命令とみなし、全ての姿勢変更点を再度演算し直す。

本実施態様によれば、自動生成処理によって追加された姿勢変更点の移動命令が識別できるため、予め教示された移動命令の削除や位置変更などの編集操作後も、自動作成を再度実行するにより、既に登録されている姿势変更点の移動命令が自動的に適正に編集されるようになる。

産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、溶接作業などのプログラムで表わされたロボットの作業内容が一目で確認できるという特段の効果を泰するようになる。すなわち、従来はキャラクタベースであったロボッ卜の作業プログラムの参照、および編集作業が、絵文字（ァィコン）をベースにしたものとなるため初心者にも習得しやすくなる。

さらに本発明では、教示された移動命令群の位置デー夕の軌道を任意の視点からの 3 次元表現した線で表現し、さらにこの線に関連づけて、付随するパラメータや作業命令を絵文字などによりグラフィカルに表現するとともに、ロボットゃ工具の姿势も確認できるようにしている。このため、実際に作業プログラムを実行してロボットを動作させることなしに、作業内容の碓認ができるようになる。従来は、プログラム作成と作成したプログラムの実行によるロボッ卜の動作確認を平行して行っていたが、本発明によれば、動作確認を行う必要がなくなって、教示作業時間の大幅な短縮が可能になる。また作業命令を追加変更する場合も、ロボットを動作させることによって挿入箇所や変更箇所を確認する必要がなくなり、編集作業時間が短縮される。

また、溶接の開始及び溶接の終了など、区間を表わす作業命令がある場合には、グラフィカル表示された軌道での線の色や線種を変えて表現するため、作業区間が容易に分かるようになる。このため、従来の技術での、開始命令と終了命令を探さないと作業区間かどうかが分からないという問題点が解決される。しかも、作業区間の設定時には、開始位置と終了位置の双方がともに設定されることになるので、開始命令だけあるいは終了命令だけした登録されていないといった不正な作業プログラムを作成する可能性がなくなる。局所的な位置や姿勢の修正もグラフィカルにできるため、姿勢や位置の微少な変更などを行う場合に、ロボットを動作させて変更する必要がなくなり編集作業時間が短縮される。

さらに本発明では、溶接条件データベースなどの作業データベースを備えることで、表示されている線に関連づけて施工条件をグラフィカル言語画面上で設定するだけで、作業データベースの検索結果が作業命令に変換されて適正箇所に追加される。施工条件そのものは作業の初心者にも分かるものであるから、結局、作業に関するスキルが無い初心者でもロボット作業プログラムが作成可能となる。さらに、一度設定した施工条件や作業条件が作業プログラムごとに保存されているため、例えば溶接作業などの作業専用のスキルが蓄積でき、同じような作業の作業プログラムを作成する際には作業条件の選定が簡単になり、結果として、作業プログラムの作成が短時間で行える。

溶接ロボッ卜に本発明を適用した場合、作業に応じた適正な姿勢が自動設定されると共に変極点の前後に必要な姿勢変更点が自動的に追加され、またこれらの点について自動干渉回避が施されることにより、位置の教示に関して作業スキルが不要なだけでなく、開始点、終了点、変曲点だけの位置教示でよいため、ロボット操作に不慣れな初心者でも短時間で位置教示が可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 予め教示されたロボットプログラムを表示するロボット言語処理装置において、

グラフィ力ノレ表示が可能であるとともにボインティング手段によってその表示画面中の位置を指定できる表示手段と、

前記ロボットプログラムを格納する格納手段と、前記ロボットプログラムを参照して、作業区間及びエアーカツト区間を連続した線として前記表示手段に表示するとともに、前記ポインティング手段により前記表示手段に表示中のいずれかの線が指定されたときには、前記線における作業内容の種類を前記表示手段に表示させる処理手段と、を有することを特徴とするロボット言語処理装置。

2 . 前記ロボットプログラムが溶接用ロボットの作業プログラムであり、前記ポインティング手段によつて線が指定された場合に、前記処理手段が、その線の色あるいは線種を変化させることによって溶接の種類を表示する、請求の範囲第 1 項に記載のロボット言語処理装置。

3 . 前記ロボッ卜プログラムが溶接用ロボッ卜の作業プログラムであり、前記処理手段が、溶接速度に対応した速度で前記線上で輝点を移動させる請求の範囲第 1 項に記載のロボット言語処理装置。

4 . ティーチングプレイバック型のロボッ卜の作業内容を記述し前記ロボッ卜の教示に使用されるロボット言語処理装置において、

ロボットプログラムを中間コードとして格納する格納手段と、

m 記中間コードを解読して時系列的に記憶された移動命令群の直交空間位置をその移動命令の補間種類にしたがって直線もしくは曲線でつなぎ、得られた線群を任意の視点から見た表示画面上の座標に変換し、変換後の線群を前記表示手段にグラフィカル表示するとともに、前記移動命令群での各点ごとにその点の時系列的な番号を前記表示手段に前記線群と重畳して表する言語処理手段と、を有することを特徴とする口ボット言語処理装置。

5 . 前 £ ボインティング手段により、表示中の前時系列的な番号が指定されたときに、前記言語処理手段が、その番号に対応する移動命令の教示位置でのェ具の姿勢を前記表示手段にグラフィカルに表示する請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

' - 6 . 前記ポインティング手段による指定により、 m 己言語処理手段が、指定された位置に対応してロボ 'ソ卜の全体像を表わす画像が前記表示手段に重畳して表示する請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

7 . 前記中間コード中の作業開始命令及び作業終了命令に基づいて作業区間が認識され、前記表示手段に表示されている線のうち前記作業区間に対応する線が、色または線種を変えて表示される、請求の範囲第 4 項に記載のロボッ卜言語処理装置。

8 . 前記言語処理手段は、前記表示手段に表示中の線に対して開始区間の線及び終了区間の線が前記ボインティング手段によって指定されたときに、その指定の内容に基づいて作業命令の有効区間を設定するとともに、前記格納手段中の前記中間コードに当該作業命令を挿入する請求の範囲第 7 項に記載のロボット言語処理装置。

9 . 前記言語処理手段は、作業内容を表わすアイコンを前記表示手段に表示し、表示されているアイコンが前記ボインティング手段で選択された場合には、その選択されたアイコンに対応する作業命令を前記格納手段中の前記中間コードに挿入する請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

1 0 . 前記言語処理手段は、前記アイコンが選択された場合には、対応する作業内容に関連するパラメ一タを入力するためのウインドウを前記表示手段上に表示し、該ウインドウに入力された内容に応じてパラメ一タを設定して、その ¾択されたアイコンに対応する作業命令を前記格納手段中の前記中間コードに挿入する請求の範囲第 9 項に記載のロボット言語処理装置。

1 1 . 前記言語処理手段は、移動命令でも作業区間を示す命令でもない作業命令が前記中間コード中にある場合には、移動命令のポイントに関連づけてその作業命令を意味するアイコンを前記表示手段に表示する請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

1 2 . 前記言語処理手段は、前記作業命令を意味するァイコンがボインティング手段で指定されたときには、その作業命令に付随するパラメ一夕の表示及び設定用のポップアップ画面を前記表示手段に表示し、前記パラメータが設定あるいは変更されたときにはその内容に基づいて該当する中間コードを変更する、請求の範囲第 1 1 項に記載のロボット言語処埋装置。

1 3 . 作業命令の追加モードが指定された場合に、刖 g己言語処理手段は、追加可能な作業命令のアイコン群を前記表示手段に表示し、前記ポインティング手段での指定により命令追加位置を定め、前記アイコン群から前記ボインティング手段により選択されたアイコンの対応して追加する作業命令を定めて中間コードに変換し、前記格納手段中の対応する箇所に変換された中間コードを挿入する、請求の範囲第 4 項に記載のロボッ卜言語処理装置。

1 4 . 作業命令の変更モードが指定された場合に、前記言語処理手段は、変更可能な作業命令のアイコン群を前記表示手段に表示し、動作軌道に関連して作業命令として登録され表示されたアイコン群力、ら前記ポインティング手段により選択された第 1 のアイコンを変更対象命令とし、変更可能な作業命令のアイコン群から前記ポインティング手段により選択された第 2 のアイコンを変更後の作業命令とし、前記格納手段中の対応する箇所の中間コードを入れ替える、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

1 5 . 作業命令の消去モードが指定された場合に、前記言語処理手段は、動作軌道に関連して作業命令として表示され登録されたアイコン群を前記表示手段に表示し、前記アイコン群から前記ポインティング手段により選択されたアイコンを消去対象命令とし、前記格納手段中の対応する箇所の中間コードを削除する、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

1 6 . 作業に関するデータベースをさらに備え、前記言語処理手段は、前記表示手段上に作業施工条件を表わすアイコン群を表示し、前記ポインティング手段によって作業施工条件を表わすアイコンと作業区間とが選択されたときには、その選択された作業施工条件及び作業区間に基づいて前記データベースを検索して作業条件データを読み出して作業命令に変換する、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

1 7 . 前記変換された作業命令に基づいて前記格納段中のロボットプログラムが更新される請求の範囲 1 6 項に記載のロボット言語処理装置。

1 8 . 位置及び姿勢の修正モードが指定された場合に、前記言語処理手段は、前記ポインティングデバイスの指定に基づいて修正対象を定めるとともに現在の教示位置の 3 次元表示を前記表示手段に行い、位置及び姿勢を連铳的に変化させることができるボタンを前記示手段に表示し、前記ボインティング手段による前ボタンへの操作結果に応じて、位置及び姿勢の修正量を定め、前記格納手段中の対応する箇所の移動命令に反映させる、請求の範囲第 4 項に記載のロボッ卜言語処理装置。

1 9 . 少なくとも 3 自由度以上を有する産業用ロボ

'ソトの教示に用いるブログングペンダントにおいて、

ロボッ卜の目標位置データを移動命令によって記述した作業プログラムを格納する格納手段と、

作業に関する条件を格納したデータベースと、教示された軌跡のグラフィカルな 3 次元表示を前記表示手段で行うとともに、表示された前記軌跡の中の任意の 2 つの移動命令を結ぶ直線あるいは曲線が前記ポィンティング手段により指定されたときに、作業施工条件を表わすアイコン群を前記表示手段に表示し、前記ボインティング手段で指定された位置及びアイコンに基づいて定められる第 1 の作業施工条件群と、前記ロボットを含むシステムについて予め設定されている第 2 の作業施工条件群とに基づいて、前記データベースを検索して適正な作業条件群を取り出し、取り出した作業条件群を前記ロボッ卜の作業命令に変換して前記作業プログラムの指定された位置に自動的に組み込む言語処理手段と、を備えたことを特徴とするプログラムミングペンダント。

2 0 . 前記言語処理手段が、前記データベースから取り出した作業条件群の中のロポッ卜の姿勢を指定するデータにしたがい、教示された移動命令の姿勢情報を変更する請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 1 . 前記言語処理手段が、前記データベースから取り出した作業条件群の中のロボッ卜の姿勢を指定するデータにしたがい、教示された移動命令の姿勢構報を変更するとともに、作業対象と作業ツールの相対姿勢を出来るだけ前記データベースの示す姿勢に保つように、教示された移動命令の前後に姿勢変更点を自動追加する、請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 2 . 産業用ロボットの教示に用いるブログラミングペンダン卜において、

グラフィ力ノレ表示が可能であるとともにボインティング手段によってその表示画面中の位置を指定できる表示手段と

口ボッ卜の目標位置データを移動命令によって記述した作業プログラムを格納する格納手段と、

前記作業プログラムを表象するシンボルを前記表示手段に表示するとともに、そのシンボルと作業プログラムの対応関係を前記格納手段に格納し、前記ポインティング手段でいずれかのシンボルが指定されたときには対応する作業プログラムを処理対象とする言語処理手段とを有することを特徴とするプログラミングぺンダン卜

2 3 . 前記シンボルが、前記ポインティング手段を用いて前記表示手段の画面に対して手書き入力されたものである請求の範囲第 2 2 項に記載のプログラミングペンダント。

2 4 . 前記言語処理手段は、前記作業プログラムに記述された移動命令の時系列的な番号を前記表示手段上に重畳して表示するとともに、前記ポインティング手段によって前記時系列的な番号の範囲が指定されたときには、対応する移動命令区間の軌跡のみを前記表示手段に表示する、請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 5 . 前記言語処理手段は、前記移動命令の連続な二つの教示位置から作業対象物の二つの教示位置を通る直線と地面とのなす角を計算し、前記第 1 の作業施工条件群の要素として登録する、請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 6 . 前記ロボットの位置データが 3 次元データである参照点として前記作業プログラムに記述され、前記言語処理手段が、前記格納手段に格納された前記参照点の 3 次元データを前記表示手段に表示する、請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 7 . 前記言語処理手段は、前記移動命令の連続な二つの教示位置と前記格納手段に格納された前記参照点の 3 次元データとから、作業対象物の前記二つの教示位置を通る直線を軸として、前記軸回りに前記作業対象物が回転している角度を計算し、前記第 1 の作業施工条件群の要素として登録する、請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングペンダント。

2 8 . 前記言語処理手段は、前記第 1 の作業施工条件群と前記第 2 の作業施工条件群とに基づいて作業対象物の形状寸法を自動で設定し、設定された前記形状寸法から、前記移動命令の連続な二つの教示位置間に前記作業対象物の形状を 3 次元表示で前記表示手段に表示する請求の範囲第 1 9 項に記載のプログラミングベンダン卜。

2 9 . 前記言語処理手段が、前記移動命令の時系列的な番号に対応する前記移動命令の教示位置での工具の姿勢を前記表示手段に全て表示する、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

3 0 . 前記言語処理装置は、前記中間コードで表現されている移動命令の補間種類が円弧動作の場合に、教示点数が円弧動作を行う場合に必要な数に満たない場合には、表示線種を変化させることにより、前記ロボットが円弧動作できないことを前記表示手段に表示する、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

3 1 . 前記言語処理装置は、前記中間コードで表現されている移動命令の補間種類が円弧動作の場合に、円弧補間の時系列的な教示点が 1 点である場合には、直線補間として作業プログラムの自動作成を実行する請求の範囲第 3 0 項に記載のロボット言語処理装置。

3 2 . 前記言語処理装置は、前記中間コードで表現されている移動命令の補間種類が円弧動作の場合に、円弧補間の時系列的な教示点が 2 点であり、さらに別の補間を指定された移動命令が時系列的に連続して存在する場合には、新たに円弧補間の教示点として、前記別の補間を指定された移動命令と同一位置 · 姿勢のものを自動的に追加して、ロボッ卜の円弧動作を可能にする請求の範囲第 3 0 項に記載のロボット言語処理装置。

3 3 . 前記言語処理装匱は、前記表示手段に表示中の線に対応して隙間量が入力されたときは、その隙間量に対応した間隔を有する二重線で当該線を再表示する、請求の範囲第 4 項に記載のロボット言語処理装置。

3 4 . 前記言語処理手段は、前記姿势変更点を自動追加する際に、予め教示されている移動命令と関連づけた情報を、追加する姿勢変更点の移動命令に付随させて前記格納手段に格納する、請求の範囲第 2 1 項に記載のプログラミングペンダント。

3 5 . 予め教示されている移動命令を削除する場合に、当該移動命令を削除した後、前記言語処理手段が、前記格納手段内を検索し、削除した移動命令と関連づけた情報が付随した姿勢変更点の移動命令も合わせて削除する請求の範囲第 3 4 項に記載のプログラミングぺンダント。

3 6 . 予め教示されている移動命令に位置を変更する場合に、当該移動命令の位置の変更を行った後、前記言語処理手段が、前記格納手段内を検索し、変更した移動命令と関連づけた情報が付随した姿勢変更点の移動命令に位置情報を適切な位置に修正する請求の範囲第 3 4 項に記載のプログラミングペンダント。