机器人编程装置以及机器人编程方法与流程

1.本发明涉及机器人编程装置以及机器人编程方法。


背景技术：

2.已知有如下技术：将搭载有工具的机器人、工件以及至少1个周边设备的三维模型配置于画面并同时显示，在工件的三维模型上指定加工线，指定基于所指定的加工线而生成的示教点的动作形式、速度、位置以及姿势，基于所指定的加工线、所指定的动作形式、速度、位置以及姿势来生成用于进行工件的加工作业的机器人的动作程序。例如，参照专利文献1。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-002627号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.例如，在生成将机器人所把持的辊按压于平面块并将设置于辊上的图案(例如，封印纸等)粘贴于平面块的动作程序、将机器人所把持的工件按压于带式砂磨机并研磨工件的动作程序等时，在上述的现有技术中，难以生成在将机器人所把持的辊按压于平面块、或者将机器人所把持的工件始终按压于带式砂磨机的状态下由机器人动作的动作程序。
8.例如，在进行示教时，作业者必须使机器人移动以使机器人所把持的辊与平面块接触或使机器人所把持的工件与带式砂磨机接触，一边每次确认1点一边通过手动作业进行示教，因此示教作业需要较多的工时。
9.因此，期望容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
10.用于解决课题的手段
11.本公开的机器人编程装置的一个方式是生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的所述机器人的动作程序的机器人编程装置，具备：模型配置部，其在三维的虚拟空间内配置所述机器人的机器人模型、所述把持物的把持物模型以及所述固定物的固定物模型；基准线指定部，其指定表示在所述把持物模型的外周上按压到所述固定物的范围的基准线；转印开始点指定部，其指定在所述固定物模型上转印所述基准线的转印开始点；以及动作轨道生成部，其将所述转印开始点作为开始点，将所述基准线转印到所述固定物上，生成动作轨道。
12.本公开的机器人编程方法的一个方式是生成由计算机实现的、将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的所述机器人的动作程序的机器人编程方法，在三维的虚拟空间内配置所述机器人的机器人模型、所述把持物的把持物模型以及所述固定物的固定物模型，指定表示在所述把持物模型的外周上按压到所述固定物的范围的基准线，指定
在所述固定物模型上转印所述基准线的转印开始点，将所述转印开始点作为开始点，将所述基准线转印到所述固定物上，生成动作轨道。
13.发明效果
14.根据一个方式，能够容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
附图说明
15.图1是表示第一实施方式的机器人编程装置的功能结构例的功能框图。
16.图2是表示显示部中显示的虚拟空间的画面的一例的图。
17.图3a是表示由基准线指定部指定的基准线的一例的图。
18.图3b是表示基准线的一例的图。
19.图4是表示基准线与动作轨道的关系的一例的图。
20.图5a是表示说明动作轨道生成部的动作的一例的图。
21.图5b是表示说明动作轨道生成部的动作的一例的图。
22.图5c是表示说明动作轨道生成部的动作的一例的图。
23.图5d是表示说明动作轨道生成部的动作的一例的图。
24.图6a是表示说明机器人的动作程序的示教位置与从机器人观察的转印到动作轨道的点的位置的关系的一例的图。
25.图6b是表示说明从构成基准线的各点观察的机器人的工具前端点的位置的一例的图。
26.图7是表示基于所生成的动作程序的机器人的动作路径的一例的图。
27.图8是说明机器人编程装置的动作程序生成处理的流程图。
28.图9是表示显示部中显示的虚拟空间的画面的一例的图。
具体实施方式
29.＜第一实施方式＞
30.使用附图对本实施方式的结构进行详细说明。在此，例示了如下情况：在作业空间中，机器人把持辊，将所把持的辊按压于平面板状的工件即平面块，将设置于辊上的封印纸等粘贴于平面块。另外，如后所述，本发明也能够应用于如下情况：机器人把持工件，将所把持的工件按压于带式砂磨机，对工件进行加工。
31.图1是表示第一实施方式的机器人编程装置的功能构成例的功能框图。
32.如图1所示，机器人编程装置1是公知的计算机，包含控制部10、输入部11、显示部12以及存储部13。控制部10包含虚拟空间生成部101、模型配置部102、基准线指定部103、转印开始点指定部104、动作轨道生成部105以及动作程序生成部106。另外，存储部13包含模型数据131。
33.另外，机器人编程装置1也可以经由lan(local area network：局域网)、因特网等网络与控制机器人(未图示)的动作的机器人控制装置(未图示)相互连接。或者，机器人编程装置1也可以经由未图示的连接接口而与机器人控制装置(未图示)相互直接连接。
34.＜输入部11＞
35.输入部11例如是键盘或配置于后述的显示部12的触摸面板等，接受来自作业者的输入。
36.＜显示部12＞
37.显示部12例如是液晶显示器等。如后所述，显示部12例如显示经由输入部11由作业者输入(选择)的机器人(未图示)、该机器人所把持的辊或工件等把持物以及按压该把持物的平面块或带式砂磨机等固定物的3d cad数据等。
38.＜存储部13＞
39.存储部13是ssd(solid state drive：固态驱动器)或hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)等，也可以与各种控制用程序一起存储模型数据131。
40.如上所述，模型数据131例如经由输入部11由作业者输入(选择)，存储显示于显示部12的机器人(未图示)、该机器人所把持的辊等把持物以及按压该把持物的平面块等固定物的3d cad数据等。
41.＜控制部10＞
42.控制部10具有cpu(central processing unit：中央处理单元)、rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取存储器)、cmos(complementary metal-oxide-semiconductor：互补金属氧化物半导体)存储器等，它们构成为能够经由总线相互通信，对本领域技术人员来说是公知的。
43.cpu是整体控制机器人编程装置1的处理器。cpu经由总线读出保存在rom中的系统程序及应用程序，按照系统程序及应用程序来控制机器人编程装置1整体。由此，如图1所示，控制部10构成为实现虚拟空间生成部101、模型配置部102、基准线指定部103、转印开始点指定部104、动作轨道生成部105以及动作程序生成部106的功能。ram中存储有临时的计算数据、显示数据等各种数据。另外，cmos存储器由未图示的电池备份，构成为即使机器人编程装置1的电源断开也保持存储状态的非易失性存储器。
44.虚拟空间生成部101生成三维地表现了机器人(未图示)、辊的把持物以及平面块的固定物的作业空间的虚拟空间。
45.模型配置部102在由虚拟空间生成部101生成的三维的虚拟空间内配置机器人(未图示)的3d cad数据(以下，也称为“机器人模型”)、辊(把持物)的3d cad数据(以下，也称为“把持物模型”)以及平面块(固定物)的3dcad数据(以下，也称为“固定物模型”)。
46.具体而言，模型配置部102为了在虚拟空间内配置未图示的机器人、辊以及平面块，从存储部13的模型数据131读入机器人的机器人模型、辊的把持物模型以及平面块的固定物模型。模型配置部102配置读入的机器人的机器人模型、辊的把持物模型以及平面块的固定物模型，并显示于显示部12。
47.图2是表示显示于显示部12的虚拟空间的画面的一例的图。
48.如图2所示，在虚拟空间的画面中配置有机器人模型200、把持物模型210以及固定物模型220。并且，在把持物模型210即辊的圆筒部分设置有粘贴于固定物模型220的封印纸等。
49.另外，在虚拟空间中，与作业空间同样地，机器人模型200具有：在空间上固定的三维正交坐标系的世界坐标系σw；以及在安装于机器人模型200的指尖的关节轴的前端的手(未图示)所把持的把持物模型210的工具前端点设定的三维正交坐标的机械接口坐标系σ
i。另外，固定物模型220例如设定有固定物的坐标系σk。在本实施方式中，通过事先公知的校准，取得世界坐标系σw、机械接口坐标系σi和固定物的坐标系σk的位置的相关性。由此，后述的动作程序生成部106能够使用由世界坐标系σw定义的位置，生成对安装有把持物模型210的机器人模型200的前端部的位置、例如把持物模型210的工具前端点的位置进行控制的动作程序。
50.基准线指定部103基于经由输入部11的作业者的输入操作，指定表示在把持物模型210的外周上按压于固定物的平面块的范围的基准线。
51.图3a是表示由基准线指定部103指定的基准线的一例的图。
52.如图3a所示，基准线也可以用粗线强调显示。另外，基准线可以用粗线以外的线进行强调显示，也可以用红色等颜色的线进行强调显示。另外，如图3b所示，基准线构成为多个点的集合。
53.图3b是表示基准线的一例的图。
54.如图3b所示，在如辊那样把持物模型210是圆筒形等且基准线将把持物模型210的外周绕了1周的情况下，基准线指定部103也可以基于经由输入部11的作业者的输入操作，指定将设置于把持物模型210的封印纸等粘贴于固定物模型220的表面的开始点。
55.转印开始点指定部104指定在固定物模型220上转印基准线的转印开始点。
56.具体而言，转印开始点指定部104基于经由输入部11的用户的输入操作，将固定物模型220上的点、例如图2的固定物模型220的坐标系σk的原点指定为转印开始点，将x轴方向指定为转印基准线的各点的方向。
57.动作轨道生成部105将转印开始点指定部104所指定的转印开始点作为开始点，将基准线转印到固定物模型220上，生成动作轨道。
58.具体而言，如图4所示，动作轨道生成部105以转印开始点与基准线的开始点一致的方式，一边保持构成基准线的各点之间的距离，一边沿着固定物模型220的x轴方向的面进行转印而生成动作轨道。
59.图5a至图5d是表示说明动作轨道生成部105的动作的一例的图。
60.如图5a所示，动作轨道生成部105使转印开始点和基准线的开始点在固定物模型220的面上一致。如图5b至图5d所示，动作轨道生成部105一边从基准线的开始点起按顺序使把持物模型210旋转一边将构成基准线的点逐点转印到固定物模型220的面。另外，如图5b至图5d所示，在基准线为曲线的情况下，动作轨道生成部105对构成基准线的点彼此进行直线近似，一边保持构成基准线的点之间的距离一边投影。动作轨道生成部105通过对基准线的全部点进行图5b至图5d所示的转印，如图4所示，在固定物模型220的面的x轴方向上生成动作轨道。
61.动作程序生成部106基于由基准线指定部103指定的基准线、以及由动作轨道生成部105生成的动作轨道，生成将把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
62.具体而言，动作程序生成部106例如将从构成基准线的各点观察的机器人的工具前端点的位置与从机器人模型200观察的转印到动作轨道上的各点的位置相乘，从而求出机器人的动作程序的示教位置(从机器人观察的工具前端点的位置)。
63.图6a是表示说明机器人的动作程序的示教位置与从机器人观察的转印到动作轨道的点的位置的关系的一例的图。图6b是表示说明从构成基准线的各点观察的机器人的工
具前端点的位置的一例的图。
64.然后，动作程序生成部106求出相对于动作轨道的全部点的机器人的动作程序的示教位置(从机器人观察的工具前端点的位置)。动作程序生成部106基于求出的示教位置，生成一边将辊按压于平面块一边使机器人(未图示)移动，将设置于辊的封印纸等粘贴于平面块的动作程序。动作程序生成部106可以将生成的动作程序存储在存储部13中，也可以输出到机器人控制装置(未图示)。
65.图7是表示基于所生成的动作程序的机器人的动作路径的一例的图。
66.如图7所示，机器人的动作程序的示教位置(工具前端点的位置)成为机器人的动作程序的动作路径。
67.＜机器人编程装置1的动作程序生成处理＞
68.接着，参照图8，说明机器人编程装置1的动作程序生成处理的流程。
69.图8是说明机器人编程装置1的动作程序生成处理的流程图。每当生成动作程序时执行这里所示的流程。
70.在步骤s1中，虚拟空间生成部101生成三维地表现了配置有机器人、辊以及平面块的作业空间的虚拟空间。
71.在步骤s2中，模型配置部102在步骤s1中生成的三维的虚拟空间内配置机器人的机器人模型200、辊的把持物模型210以及平面块的固定物模型220。
72.在步骤s3中，基准线指定部103基于经由输入部11的用户的输入操作在把持物模型210的外周上指定基准线。
73.在步骤s4中，转印开始点指定部104指定在固定物模型220上转印基准线的转印开始点。
74.在步骤s5中，动作轨道生成部105将在步骤s4中指定的转印开始点作为开始点，将基准线转印到固定物模型220上，生成动作轨道。
75.在步骤s6中，动作程序生成部106基于在步骤s3中指定的基准线以及在步骤s5中生成的动作轨道，生成将辊一边按压于平面块一边移动的机器人的动作程序。
76.如上所述，第一实施方式的机器人编程装置1在虚拟空间内配置机器人模型200、把持物模型210以及固定物模型220。机器人编程装置1指定把持物模型210中的表示按压于固定物模型220的范围的基准线、在固定物模型220上转印基准线的转印开始点，将转印开始点作为开始点，将构成基准线的各点转印到固定物模型220上，生成动作轨道。机器人编程装置1基于基准线以及动作轨道，生成将辊一边按压于平面块一边移动的机器人的动作程序。
77.由此，机器人编程装置1能够容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序，能够削减示教作业所需的工时。
78.以上，对第一实施方式进行了说明。
79.接着，对第二实施方式进行说明。如上所述，第一实施方式的机器人编程装置1生成在作业空间中机器人把持辊，将把持的辊按压于平面块，将设置于辊的封印纸等粘贴于平面块的情况下的机器人的动作程序。与此相对，第二实施方式的机器人编程装置1与第一实施方式的不同点在于，生成在作业空间中机器人把持工件，将所把持的工件按压于带式砂磨机并加工工件的情况下的机器人的动作程序。
80.由此，第二实施方式的机器人编程装置1能够容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
81.以下，对第二实施方式进行说明。
82.第二实施方式的机器人编程装置1与图1的机器人编程装置1的要素相同，标注相同的附图标记，省略详细的说明。
83.机器人编程装置1包含控制部10、输入部11、显示部12以及存储部13。控制部10包含虚拟空间生成部101、模型配置部102、基准线指定部103、转印开始点指定部104、动作轨道生成部105以及动作程序生成部106。另外，存储部13包含模型数据131。
84.控制部10、输入部11、显示部12以及存储部13具有与第一实施方式的控制部10、输入部11、显示部12以及存储部13同等的功能。
85.另外，虚拟空间生成部101、模型配置部102、基准线指定部103、转印开始点指定部104、动作轨道生成部105以及动作程序生成部106具有与第一实施方式的虚拟空间生成部101、模型配置部102、基准线指定部103、转印开始点指定部104、动作轨道生成部105以及动作程序生成部106同等的功能。
86.图9是表示显示部12所显示的虚拟空间的画面的一例的图。另外，在图9中，仅示出机器人模型200a中的指尖的一部分。
87.如图9所示，模型配置部102在虚拟空间内配置机器人模型200a、加工对象的工件的把持物模型210a以及带式砂磨机的固定物模型220a。另外，图9的把持物模型210a的工件具有圆角的形状，但也可以具有长方体等任意的形状。
88.基准线指定部103基于经由输入部11的用户的输入操作，如图9所示，将在把持物模型210a的外周上由粗线表示的范围指定为基准线。此外，基准线指定部103也可以基于经由输入部11的用户的输入操作，将基准线的一方的端点指定为开始点。
89.转印开始点指定部104指定在固定物模型220a上转印基准线的转印开始点。
90.动作轨道生成部105与图5a以及图5b的情况同样地，将所指定的转印开始点作为开始点，将构成基准线的各点转印到固定物模型220a上，生成动作轨道。
91.机器人编程装置1的动作程序生成部106基于由基准线指定部103指定的基准线、以及由动作轨道生成部105生成出的动作轨道，生成将加工对象的工件一边按压到带式砂磨机一边移动的机器人的动作程序。
92.另外，机器人编程装置1的动作程序生成处理与图8的情况相同，省略详细的说明。
93.如上所述，第二实施方式的机器人编程装置1在虚拟空间内配置机器人模型200a、把持物模型210a以及固定物模型220a。机器人编程装置1指定把持物模型210a中的表示按压到固定物模型220a的范围的基准线、在固定物模型220a上转印基准线的转印开始点，将转印开始点作为开始点，将构成基准线的各点转印到固定物模型220a上，生成动作轨道。机器人编程装置1基于基准线以及动作轨道，生成将加工对象的工件一边按压于带式砂磨机一边移动的机器人的动作程序。
94.由此，机器人编程装置1能够容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序，能够削减示教作业所需的工时。
95.以上，对第二实施方式进行了说明。
96.以上，对第一实施方式以及第二实施方式进行了说明，但机器人编程装置1并不限
定于所述的实施方式，包含能够实现目的的范围内的变形、改良等。
97.＜变形例＞
98.在上述的第一实施方式以及第二实施方式中，机器人编程装置1设为与机器人控制装置(未图示)不同的装置，但并不限定于此。例如，机器人编程装置1也可以包含于机器人控制装置(未图示)。
99.另外，第一实施方式以及第二实施方式中的机器人编程装置1所包含的各功能能够通过硬件、软件或者它们的组合来分别实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读入程序并执行来实现。
100.程序可以使用各种类型的非暂时性的计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来保存，并提供给计算机。非暂时性的计算机可读介质包含各种类型的有形存储介质(tangible storage medium)。非暂时性的计算机可读介质的例子包含磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、cd-rom(read only memory：只读存储器)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如，掩模rom、prom(programmable rom：可编程rom)、eprom(erasable prom：可擦除prom)、闪存rom、ram)。另外，程序也可以通过各种类型的暂时性的计算机可读介质(transitory computer readable medium)提供给计算机。暂时性的计算机可读介质的例子包含电信号、光信号和电磁波。暂时性的计算机可读介质能够经由电线以及光纤等有线通信路径或者无线通信路径将程序提供给计算机。
101.另外，记述记录在记录介质中的程序的步骤不仅包含按照其顺序按时间序列进行的处理，还包含不一定按时间序列进行处理，而是并行或单独执行的处理。
102.换言之，本公开的机器人编程装置以及机器人编程方法能够采取具有如下结构的各种实施方式。
103.(1)本公开的机器人编程装置1是生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序的机器人编程装置，具备：模型配置部102，其在三维的虚拟空间内配置机器人的机器人模型200、200a、把持物的把持物模型210、210a以及固定物的固定物模型220、220a；基准线指定部103，其指定表示在把持物模型210、210a的外周上按压到固定物的范围的基准线；转印开始点指定部104，其指定在固定物模型220、220a上转印基准线的转印开始点；以及动作轨道生成部105，其将转印开始点作为开始点将基准线转印到固定物上，生成动作轨道。
104.根据该机器人编程装置1，能够容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
105.(2)根据(1)所述的机器人编程装置1，也可以还具备：动作程序生成部106，其基于基准线以及动作轨道，生成将把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
106.由此，机器人编程装置1能够削减示教作业所需的工时。
107.(3)本公开的机器人编程方法是由计算机实现的、生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序的机器人编程方法，其中，在三维的虚拟空间内配置机器人的机器人模型200、200a、把持物的把持物模型210、210a以及固定物的固定物模型220、220a，指定表示在把持物模型210、210a的外周上按压于固定物的范围的基准线，指定在固定物模型220、220a上转印基准线的转印开始点，将转印开始点作为开始点将
基准线转印到固定物上，生成动作轨道。
108.根据该机器人编程方法，能够起到与(1)同样的效果。
109.(4)根据(3)所述的机器人编程方法，也可以基于基准线以及动作轨道，生成将把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。
110.由此，机器人编程方法能够起到与(2)同样的效果。
111.附图标记说明
112.1机器人编程装置
113.10控制部
114.101虚拟空间生成部
115.102模型配置部
116.103基准线指定部
117.104转印开始点指定部
118.105动作轨道生成部
119.106动作程序生成部
120.11输入部
121.12显示部
122.13存储部
123.131模型数据。

技术特征：
1.一种机器人编程装置，生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的所述机器人的动作程序，其特征在于，该机器人编程装置具备：模型配置部，其在三维的虚拟空间内配置所述机器人的机器人模型、所述把持物的把持物模型以及所述固定物的固定物模型；基准线指定部，其指定表示在所述把持物模型的外周上按压到所述固定物的范围的基准线，转印开始点指定部，其指定在所述固定物模型上转印所述基准线的转印开始点；以及动作轨道生成部，其将所述转印开始点作为开始点，将所述基准线转印到所述固定物上，生成动作轨道。2.根据权利要求1所述的机器人编程装置，其特征在于，所述机器人编程装置还具备动作程序生成部，该动作程序生成部基于所述基准线以及所述动作轨道，生成将所述把持物一边按压于所述固定物一边移动的所述机器人的动作程序。3.一种机器人编程方法，生成由计算机实现的、将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的所述机器人的动作程序，其特征在于，在三维的虚拟空间内配置所述机器人的机器人模型、所述把持物的把持物模型以及所述固定物的固定物模型，指定表示在所述把持物模型的外周上按压到所述固定物的范围的基准线，指定在所述固定物模型上转印所述基准线的转印开始点，将所述转印开始点作为开始点，将所述基准线转印到所述固定物上，生成动作轨道。4.根据权利要求3所述的机器人编程方法，其特征在于，基于所述基准线以及所述动作轨道，生成将所述把持物一边按压于所述固定物一边移动的所述机器人的动作程序。

技术总结
本发明容易地生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的机器人的动作程序。机器人编程装置是生成将机器人所把持的把持物一边按压于固定物一边移动的所述机器人的动作程序的机器人编程装置，具备：模型配置部，其在三维的虚拟空间内配置所述机器人的机器人模型、所述把持物的把持物模型以及所述固定物的固定物模型；基准线指定部，其指定表示在所述把持物模型的外周上按压到所述固定物的范围的基准线；转印开始点指定部，其指定在所述固定物模型上转印所述基准线的转印开始点；以及动作轨道生成部，其将所述转印开始点作为开始点，将所述基准线转印到所述固定物上，生成动作轨道。生成动作轨道。生成动作轨道。


技术研发人员：米山宽之
受保护的技术使用者：发那科株式会社
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2023/7/12