産業用ロボットの制御方式やプログラミング言語の基本

1. 産業用ロボットの制御方式とは

産業用ロボットは、複数の駆動軸を同時に制御し、アーム（マニピュレータ）を所定の位置まで動かします。これを「動作制御方式」といい、「位置制御」と「速度制御」に分類されます。特に、ロボットの手先を目標地点で正確に停止させる「位置制御」が重要で、手先の経路を滑らかに結ぶ軌跡の生成が行われます。

2. 経路制御方式の種類

PTP制御（Point To Point制御）

PTP制御は、開始点から目標点へ直線的に移動するため、経路を意識せず高速で移動できる制御方式です。特徴として、教示時間が短く、設定したポイント間を最短ルートで動作させるため、製造ラインの効率化に貢献します。

ただし、PTP制御は途中の経路が制御されないため、障害物や周囲の機器との干渉リスクがあり、事前にワーク配置や安全対策を検討する必要があります。

CP制御（Continuous Path制御）

CP制御は、目標の経路（ルート）に沿って連続的に制御する方式で、直線や曲線を滑らかに辿りながら動作します。CP制御は経路全体が管理されるため、溶接や塗装など、手先が一定速度で移動する作業に適しています。経路を細かく指定する分、教示に時間がかかり、知識のある作業者が操作する必要はありますが、精度の高い作業が実現できます。

3. 制御指令によるロボットの分類

産業用ロボットは、制御指令の与え方によって次のように分類されます。

プレイバックロボット

位置と速度を教示し、その動作を再生する方式で、最も一般的な制御方式です。

シーケンスロボット

あらかじめ設定された手順や条件に従って動作するロボットで、特定の工程に特化した用途に向いています。

数値制御（NC）ロボット

数値や座標をプログラムし、設定に基づいて動作させる方式で、特に精密加工や複雑な動作が必要な用途で利用されます。

知能ロボット

感覚や認識機能により、状況を判断して自律的に動作できるロボットで、AI技術の進展により普及が進んでいます。

4. タイムチャートとフローチャートの利用

複数の産業用ロボットや周辺装置が連動する場合、動作順序やタイミングを可視化する「タイムチャート」と「フローチャート」を用います。これにより、装置間の動作関係を明確にし、効率的な稼働が可能となります。

タイムチャート

各機器の動作タイミングを示すチャートで、横軸に時間、縦軸に動作（ON/OFF）を表記します。作業順序やタイミングが一目でわかり、複数機器の連携に役立ちます。

フローチャート

ロボットの動作手順を図示したもので、工程やプロセスをわかりやすく表現します。図記号や矢印で動作順序を示すことで、工程の全体像が理解しやすくなり、効率的な動作プログラムの作成に役立ちます。

5. ロボットの標準プログラミング言語「SLIM言語」

産業用ロボットを制御するためには、プログラミングが必要です。SLIM（Standard Language for Industrial Manipulators）言語は、1992年に日本産業規格（JIS B 8439）で定められた標準言語で、異なるメーカーのロボット間でも共通のプログラムで動作を指定できるように設計されています。SLIM言語は、簡潔で修正しやすいBASIC（ベーシック）言語に似た文法を採用しています。

6. 産業用ネットワークと通信システム

産業用ロボットは、他の装置やシステムと連動して作業を行うため、堅牢な通信システムが必要です。現在では、AIやIoT技術と組み合わせ、ネットワーク上で工場全体の稼働を最適化する「サイバーフィジカルシステム（CPS）」が注目されています。これは、現実の作業データをデジタル空間で分析し、結果をフィードバックするシステムです。

従来のネットワークでは、コントローラから各装置に直列配線を行っていましたが、近年では「バス」と呼ばれる並列配線方式が主流です。これにより、配線が簡略化され、コンパクトな構成が可能になります。

7. ロボット制御における主要な命令文の種類

ロボットの動作を指示する命令文（コーディング）には、以下のような命令が含まれます。

動作関連

関節や直線、円弧の補間、特異点通過や衝突検知など。

演算

信号処理や割り込み制御。

付加機能

算術演算や文字列操作。

入出力

マルチタスク、アナログ、デジタル信号、トラッキング、ビジョンセンサの利用。

各命令は、1行ずつ書き込まれ、順番に実行されます。条件によっては、特定の命令を飛ばしたり停止させることも可能で、柔軟な制御が可能です。

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