JP2007242054A - Robot language processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は産業用ロボット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ト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。 The present invention relates to a robot language processing device such as a program display device and teaching device used for teaching industrial robots, and a programming pendant. In particular, the programming content can be displayed graphically, and program editing and robot teaching can be easily performed. The present invention relates to a robot language processing apparatus that can be used.
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トの教示には、ロボットの制御装置に接続されたプログラミングペンダントあるいはティーチングボックスとよばれる小型のユーザ・インタフェース装置を用いることが多い。また、ロ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ョ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トを動作させることもある。 For teaching industrial robots, especially teaching and playback type industrial robots with more than three degrees of freedom, use a small user interface device called a programming pendant or teaching box connected to the robot controller. Many. In some cases, an application program is created using a programming language for robot control, and the robot is operated using the application program.
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ト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か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トを動かしながら教示するというのが、一般的である。アプリケーショ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。 Even when an application program is created in Offlan and the robot is operated based on it, it is difficult to accurately describe the detailed movement according to the actual work shape etc. using the application program. Often, application programs are modified while moving. That is, it is general that the rough movement is described in advance by an application program, and the detailed movement is taught while actually moving the robot using a programming pendant. When modifying the application program, it is necessary to display the application program to the user in some form, so a programming pendant or the like is used as the program display device.
以下、ティーチング・プレイバック方式の産業用ロ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トに限定されるものでないことはいうまでもない。 Hereinafter, although a welding robot will be described as an example of a teaching / playback type industrial robot, it goes without saying that the present invention is not limited to the welding robot.
従来のティーチングプレイバック方式の溶接用ロボット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90として構成されている。プログラミングペンダント90には、ユーザに対して各種の表示を行うために、一般にはジョブ(JOB)画面と呼ばれる表示スクリーン91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94が設けられている。プログラミングペンダント90は、信号線及び電力線を含むケーブル96によってロボットの制御装置に接続され、また、ポインティングデバイスなどの他の情報入力手段97も接続されている。プログラミングペンダント90は、ケーブル96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94及び他の情報入力手段97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91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、「JOB−40」から「END」までの4行分のプログラムがキャラクタベースで表示されている。
As shown in FIG. 1, a conventional teaching playback type welding robot program display device is typically configured as a
ところで、産業用ロボット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プリタタイプのものとがある。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イルして実行形式に変換してから実際のロボット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ト言語は、プリミティブな命令群から構成されている。インタプリタタイプのロボット言語を使用してロボット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ト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。 By the way, there are a compiler type and an interpreter type as programming languages for controlling the industrial robot. The compiler type robot language is in a high-level language form, and is used for actual robot operation control after compiling a source program in advance and converting it into an execution format. On the other hand, the interpreter type robot language is composed of a group of primitive instructions. When robot operation control is performed using an interpreter type robot language, commands are input from a programming pendant, and at the same time, the operation position of the robot is stored, and these commands are sequentially executed by the interpreter. In any type of robot language, when the user refers to and edits, the application program is displayed as a list of characters.
しかしながら、上述した従来のプログラム表示装置では、ロボットの行う作業内容をロボット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、キャ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ト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。しかしながら、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、実際のロボット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。 However, in the conventional program display device described above, since the work content performed by the robot is displayed as a program list in the robot language, there is a problem that it is difficult to grasp the actual work content. In addition, since the language expression on the character base is used, when trying to create or edit a program using a program display device or a programming pendant, the teaching worker uses instructions defined in the robot language. It is necessary to understand its meaning. However, it has been difficult for unskilled persons to master robot language commands, and much time has been required to learn them. In addition, robot-specific character-based expressions cannot be used to express robot-specific movements, so whether robot movement command teaching is correct, where to write specific commands in peripheral device control program descriptions, etc. However, there is a problem that it cannot be understood unless an actual robot is operated. Even when confirming the created work program, it is impossible to know what instruction is being given to the peripheral device at which position, and so on.
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。 For example, in a welding robot, when a program is displayed on a character basis, if there is a command that represents a section, such as the start or end of a parallel shift operation or the start or end of welding, where is that section from? Had to search for and recognize the start and end commands in the list of commands. When setting a section, since only one of a start instruction and an end instruction can be input, there is a possibility of creating a program in which the section is not completed. For the reasons described above, during teaching work, it is necessary to perform program creation and robot operation confirmation by executing the created program in parallel, which takes a lot of time.
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、ロボット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からないことが多い。 Furthermore, in the case of character-based expression, it is difficult to grasp the operation of the robot even if the created work program is referred to, and the work content by the program is often not understood unless it is actually executed by the robot controller. .
本発明では、ユーザとのインタフェース機能を備え、産業用ロボットの教示のために使用される装置であって、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。ロボット言語処理装置の範疇には、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ペンダントと称するのであるから、プログラム表示装置やプログラミングペンダント、教示装置といった分類は、択一的なものではない。 In the present invention, an apparatus having an interface function with a user and used for teaching an industrial robot, which displays a program, creates and edits a program, converts teaching contents into a work program, and the like Are collectively referred to as a robot language processing apparatus. Specific examples of the robot language processing device include a program display device, a programming pendant, a teaching box, and a teaching device. However, the teaching device or the programming pendant generally has a function of displaying a program, and a teaching device that is particularly small and suitable for holding is called a programming pendant. Classification such as device is not an alternative.
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。 Hereinafter, the conventional method of teaching work using the program display device or the programming pendant as described above will be specifically examined.
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、プログラミングペ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、プログラミングペンダント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。 Conventionally, teaching work uses a programming pendant or the like as a teaching device. First, a robot is operated by operating a programming pendant, and position teaching is performed using instructions in a robot language or technical terms. Thereafter, an experienced worker inputs a work command from a programming pendant as a command in a robot language or a technical term based on information accumulated based on experience.
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、ロボット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ト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、ロボット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ト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や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。 Such a teaching method has a problem that it is difficult for beginners to learn because it is necessary to handle a robot language on a character basis and also handle specialized terms. Furthermore, in order to realize the work, it is necessary to teach an appropriate position and posture as position teaching. However, if the operator does not have sufficient skills, the appropriate position and posture of the robot cannot be known. As a result, position teaching cannot be performed. Even if the proper position and orientation for realizing the work are known, it is difficult for a person who is not familiar with the robot operation method using the axis operation keys of the program pendant to operate the robot as desired. Furthermore, even if you get a sense of the relationship between the axis key operation and the robot movement direction, you often do not know how to avoid robot-specific movement limits or interference between the robot itself and the work tool. It tends to waste a lot of time to do that.
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、またロボットの動作速度はどのくらいが最適かが分か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、ロボット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。 As for the condition teaching after the position teaching is completed, it is unknown what timing (for example, welding current, voltage, etc.) should be given to the peripheral equipment, and what is the optimal robot operating speed. And work teaching is not completed. In addition, if the maximum allowable speed of each axis of the robot is exceeded when the robot is actually operated after the position teaching is completed, it is necessary to reduce the set speed. Since it is also necessary to make adjustments, these adjustments take time. Furthermore, when the work object (work) has a complicated shape and the work object has an inclination angle or a rotation angle, considerable skill is required and appropriate conditions should be selected. Is difficult.
結局、プログラムペンダントを用いたロボットの作業プログラムの教示は、これまで、ロボット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、ロボットの普及を妨げる要因ともなっている。 Eventually, teaching of robot work programs using program pendants has been possible only by skilled engineers who have both operation skills for the robot itself and work skills for realizing the work. Since such skilled engineers are insufficient and it is difficult to train such skilled engineers, it is a factor that hinders the spread of robots.
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。例えば、特開平7−100645号公報(特許文献1)には、アーク溶接ロボット装置として、ロボット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。このアーク溶接ロボットでは、ティーチングペンダント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構成として、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、ロボット本体と、このロボット本体の動作情報を入力するティーチングペンダントと、ロボット本体に接続したア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をティーチングペンダントに設けたアーク溶接ロボット装置である。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ーチングペンダントにアナログ表示することも開示している。しかしながら、このアーク溶接ロボットは、ティーチングペンダントにリアルタイムで溶接中の溶接電流や溶接電圧をア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。 Therefore, several techniques have been proposed to facilitate teaching using a programming pendant. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-100635 (Patent Document 1), as an arc welding robot apparatus, the weighted average value is read and changed visually so that welding conditions can be confirmed on the spot of robot operation teaching confirmation. There is disclosed a technique in which the welding stability can be estimated from the width. This arc welding robot displays the welding current and welding voltage in real time on the teaching pendant, and displays these displays in analog form instead of digital, so that all operations can be checked with the teaching hand, reducing the work load. Like to do. That is, the arc welding robot disclosed in this publication has a robot body, a teaching pendant for inputting operation information of the robot body, and an arc welder connected to the robot body, and includes at least a welding current during welding. This is an arc welding robot apparatus in which a teaching pendant is provided with a display for displaying actual welding conditions. This publication also discloses that at least one actual welding condition during welding is displayed in an analog manner on the teaching pendant. However, this arc welding robot merely displays the welding current and welding voltage during welding in real time on the teaching pendant, and does not leave the area where the numerical display is performed.
特開平4−322305号公報(特許文献2)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トの動作位置を表示する装置を開示している。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ト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ルな線図などによって分かりやすく表示することはできない。
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、初心者にも容易にプログラミングや作業プログラムの教示を行えるようなロボット言語処理装置を提供することにある。 Therefore, the first object of the present invention is to change the conventional character-based language expression and editing method for the robot language to a graphical expression, thereby facilitating understanding of the teaching contents and easy programming for beginners. Another object of the present invention is to provide a robot language processing apparatus that can teach a work program.
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ト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、作成したロボット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。 The second object of the present invention is to create and modify work content by representing the content of the created robot program as an image, especially during teaching, in the programming pendant of an industrial robot with 3 or more degrees of freedom of teaching and playback.・ To make confirmation easy.
本発明の目的は、少なくとも3自由度以上を有する産業用ロボットの教示に用いるプログラミングペンダントにおいて、グラフィカル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、ロボット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、前記ポ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ムミングペンダントによって達成される。 An object of the present invention is to provide display means capable of graphical display and designating a position on the display screen by pointing means in a programming pendant used for teaching an industrial robot having at least three degrees of freedom, and a robot target. Storage means for storing a work program in which position data is described by a movement command, a database for storing conditions relating to work, and graphical three-dimensional display of a taught locus are performed by the display means, and the displayed locus is displayed. When a straight line or a curve connecting any two movement commands is designated by the pointing means, an icon group representing work construction conditions is displayed on the display means, and the position and icon designated by the pointing means are displayed. First work construction determined based on Based on the case group and the second work execution condition group set in advance for the system including the robot, the database is searched to retrieve an appropriate work condition group, and the retrieved work condition group is stored in the robot. It is achieved by a programming pendant characterized by comprising language processing means for converting into a work instruction and automatically incorporating it into a specified position of the work program.
本発明の目的は、産業用ロボットの教示に用いるプログラミングペンダントにおいて、グラフィカル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、ロボット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ペンダントによっても達成される。 It is an object of the present invention to describe display means capable of graphical display and designating a position on the display screen by pointing means in a programming pendant used for teaching an industrial robot, and describing target position data of the robot by movement commands. Storage means for storing the work program, and a symbol representing the work program is displayed on the display means, and a correspondence relationship between the symbol and the work program is stored in the storage means, and any symbol is displayed by the pointing means. It is also achieved by a programming pendant characterized by having a language processing means for processing a corresponding work program when the is designated.
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ッ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、入力ペンやスタイラスなどをポインティング手段として用いることが好ましい。また、タッチパネル形式の表示手段を使用するのであれば、操作者の指自体がポインティング手段となる。 In the present invention, a mouse, an input pen, a drag ball, or the like is used as the pointing means. In particular, if a transparent tablet arranged on the display surface of the display device is used as the display means, it is preferable to use an input pen or stylus as the pointing means. If a touch panel type display means is used, the operator's finger itself becomes the pointing means.
また、発明において、表示手段としては、CRT、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ル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。 In the invention, a CRT, a liquid crystal display panel, a plasma display, or the like can be used as the display means. A device that can directly indicate the position on the display screen by contacting the display surface with a pointing means such as a pen is preferable. When using a mouse or trackball, the operator operates these pointing devices to specify the position and the display screen is physically separated from the viewpoint of teaching at the robot installation site. In some cases, the operability may be inferior to those that can directly specify the position.
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トの作業プログラムの参照、および編集作業が、絵文字(アイコン)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。 According to the present invention, a special effect is achieved that the work contents of the robot represented by a program such as a welding work can be confirmed at a glance. That is, the reference and editing work of the robot-based work program, which has been conventionally character-based, is based on pictographs (icons), so that even beginners can easily learn.
さらに本発明では、教示された移動命令群の位置データ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、ロボットや工具の姿勢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ト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。 Furthermore, in the present invention, the trajectory of the position data of the taught movement command group is represented by a line that is three-dimensionally represented from an arbitrary viewpoint, and the associated parameters and work commands are graphically represented by pictograms in association with the line. In addition to expressing it, the posture of robots and tools can be confirmed. For this reason, it becomes possible to recognize the work contents without actually executing the work program and operating the robot. Conventionally, the robot operation was confirmed in parallel with the creation of the program and the execution of the created program. However, according to the present invention, it is not necessary to confirm the operation, and the teaching work time can be greatly shortened. Become. In addition, when a work command is added or changed, it is not necessary to confirm an insertion place or a change place by operating the robot, and the editing work time is shortened.
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。 In addition, when there is a work instruction that represents a section, such as the start of welding or the end of welding, the work section can be easily understood because the color and line type of the line on the track displayed graphically are changed. Become. For this reason, the problem that it is not known whether or not it is a work section without searching for a start command and an end command in the prior art is solved. Moreover, since both the start position and the end position are set when the work section is set, there is no possibility of creating an illegal work program in which only the start command or only the end command is not registered. Since the local position and orientation can be corrected graphically, it is not necessary to operate the robot to change the posture or position, so that the editing operation time can be shortened.
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。 Furthermore, in the present invention, by providing a work database such as a welding condition database, the search result of the work database is converted into a work command simply by setting the work conditions on the graphical language screen in association with the displayed line. It is added at the appropriate place. Since the construction conditions themselves can be understood even by beginners of the work, a robot work program can be created even by a beginner who does not have work skills. In addition, once set construction conditions and work conditions are stored for each work program, skills dedicated to work such as welding work can be accumulated, for example, when creating work programs for similar work, As a result, the work program can be created in a short time.
溶接ロボット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。 When the present invention is applied to a welding robot, an appropriate posture corresponding to the work is automatically set, and necessary posture change points are automatically added before and after the inflection point, and automatic interference avoidance is applied to these points. As a result, not only work skills are not required for position teaching, but also position teaching of only the start point, end point, and inflection point is sufficient, so even beginners unfamiliar with robot operation can perform position teaching in a short time. Become.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding members.
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ペンダント10を示している。このプログラミングペンダント10は、ロボット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10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、ロボット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10に電力が供給されるとともに、制御装置とプログラミングペンダント10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10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10に入力できるようになっている。これは、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの情報処理機器において、グラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)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、産業用ロボット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。
First Embodiment First, the basic concept of the present invention will be described as a first embodiment. FIG. 2 shows the
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。 In the present invention, a teaching / playback industrial robot having three or more degrees of freedom is assumed as the robot. Here, an arc welding robot will be described as an example of such an industrial robot. However, it should be understood that the present invention can also be applied to robots other than welding robots.
図3a、図3b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3a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101を示しており、図3b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102を示している。すなわち図3aは全区間の溶接作業区間識別図を示し、図3b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。
3a and 3b show examples of display screens on the
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3a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ペンダント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3aに示すように、溶接作業がいくつかの溶接区間(実線)p1→p2,p3→p4と、エアーカット区間(点線)p2→p3,p4→p1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p1,p2,p3,p4が付記される。
The
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p3→p4)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。
When it is desired to look at the work information of each section in detail, the welding work section is specified by clicking on the
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3b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。
On the other hand, the welding speed is performed by pressing the
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ィカル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。 In the present invention, as seen in the above-described principle embodiment, by switching between the character-based program display and the graphical display, the work content corresponding to the program can be confirmed at a glance. .
第2の実施態様
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41が作業工具として装備されたロボット40と、溶接電力線31を介して溶接トーチ41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ト11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21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11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からプログラミングペンダント11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。
Second Embodiment Next, an embodiment configured as a teaching environment for an actual welding work program will be described. The welding robot system shown in FIG. 4 includes a
プログラミングペンダント11の外観が図5に示され、内部構造が図6に示されている。このプログラミングペンダント11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。
The appearance of the
このプログラミングペンダント11は、図2に示すプログラミングペンダント10と比べ、メカニカル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トの上面のほぼ全面に及ぶような表示スクリーン12が設けられている。このプログラミングペンダント11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12に表示されているときに、その入力ペン5によっ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(PDA)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11の側面には、入力ペン5を保持するためのホルダ5aが設けられている。
This
さて、プログラミングペンダント11の内部には、制御装置20側との通信を行うための通信部13と、表示スクリーン12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14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、ロボット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18とが設けられている。このうち、グラフィカル言語処理部14は、このプログラミングペンダント11の全体の動作の制御も行い、表示スクリーン12、通信部13、メモリ15、データベース処理部16及び位置姿勢作成部17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18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。
Inside the
以上、プログラミングペンダント11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11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14、データベース処理部16及び位置姿勢生成部17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、ソフトウェアによって実現できる。特に、グラフィカル処理部14は、オペレーティングシステム(OS)としての機能を有するものであり、本実施態様では、グラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)として、表示スクリーン12に対してマルチウィンドウでの表示を可能とするものである。
The internal configuration of the
次に、作業者の操作とプログラミングペンダント11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11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102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、「NOP」は何も実行しないというノー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、「MOVL」は直線補間動作での移動命令を、「END」はプログラムの終了を示す命令である。
Next, the system of this embodiment will be described by explaining the operation of the operator and the change of the display contents on the
このプログラミングペンダント11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っている。まず、グラフィカル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。
The
教示された移動命令群は、グラフィカル言語処理部14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104を示す図である。表示画面104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○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、p1〜p8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。
The taught movement command group is displayed as a three-dimensional locus viewed from an arbitrary viewpoint by the graphical
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ル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105が表示されるようになる。この表示画面105では、トーチ41およびロボット40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12の片隅に、ソフトスイッチとして表示モードスイッ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、ロボットやトーチのサーフェ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。
On the other hand, the display state of the robot and torch in the display mode is as shown in FIG. That is, assuming that the movement command group is graphically displayed as shown in FIG. 8, the display shown in FIG. 9 is performed by instructing the number indicating the teaching position in the display by clicking the
溶接ロボットの場合、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ト11における溶接区間の指定について説明する。
In the case of a welding robot, after finishing position teaching, a welding section must be taught as work teaching. The designation of the welding section in the
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p3−点p4、溶接終了区間がp5−p6であるととして、作業者は、点p3−点p4の線と、点p5−点p6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。このような指定が行われると、グラフィカル言語処理部14によって、メモリ15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p2への動作命令の直後に溶接開始命令が追加され、p6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14は、画面の表示において、点p2〜点p6の区間の線の色を黒(非溶接区間)から赤(溶接区間)に変更する。図10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った後のロボット作業プログラム106を示している。
As shown in FIG. 8, assuming that a graphical display is performed, the operator designates a welding section with the
次に、溶接施工条件の設定について説明する。図11は、溶接施工条件の設定用の表示画面107を示している。この表示画面107は、図8に示した表示画面104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ィンドウ108が表示されている点で異なっている。
Next, the setting of welding conditions will be described. FIG. 11 shows a
作業者は、表示スクリーン12上のソフトキーの操作によって、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、フローティングウィンドウ108が表示されるようになる。このフローティングウィンドウ108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、グラフィカル言語処理部14により、メモリ15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108が、図12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3.2mmが設定されている。
The operator performs an operation to start setting welding conditions by operating a soft key on the
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。 With the above setting process, the temporary work teaching is completed, but the optimum welding conditions are not set at this stage. Therefore, automatic optimization of the work program is executed.
表示スクリーン12上でのソフトキー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14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16によって溶接データベース18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ト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。このような作業プ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109が、図13に示されている。
When an automatic optimization operation of the work program is instructed by a soft key operation on the
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。 Through the above operation, automatic optimization is performed. Although only optimization of welding conditions is described here, in fact, in addition to optimization of welding conditions, as described later, automatic posture change and automatic addition of posture change points, operation limits, and interference avoidance We perform optimization processes such as position optimization, confirmation of operation speed and automatic correction, and re-change of welding conditions.
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11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14は、設定内容表示・編集画面110を示している。設定内容表示・編集画面110は、図8に示した表示画面104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ィンドウ111が開いていることで相違する。このフローティングウィンドウ111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112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112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。
When such automatic optimization is completed, next, the setting contents in the automatic optimization are confirmed. In the
以上の説明は、位置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ったが、既に教示されている位置や姿勢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。 The above description has been related to work teaching with respect to a work program for which position has been taught. However, there may be a case where it is desired to adjust the position and posture already taught. Next, adjustment of the position and orientation will be described.
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12においてソフトスイッチとして表示されている修正モードスイッチを入力ペン5によって操作するにより、プログラミングペンダント11を修正モードに移行させる。そして、表示スクリーン12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15は、位置・姿勢の変更画面113を示している。この変更画面113は、図8に示す表示画面104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ィンドウ114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114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114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イ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(ワイヤ方向)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115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115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、表示ウィンドウ12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微調整ボタン115の操作に連動して、変更画面113上に表示されている位置と姿勢が変化するようになっており、設定の変更を容易に行うことができる。
When the position / posture data of the movement command is corrected, the
以上、溶接用ロボット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ペンダント11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。
The relationship between the operation of the worker and the display screen in the case of the welding robot has been described above for the case of basic work. According to the
まず、タイマ待ち命令の場合について説明する。図16は、タイマ待ち命令を含むロボット作業プログラム116を従来のキャラクタベースでの表現形式にしたがって示した図である。このロボット作業プログラム116は、図10に示すロボット作業プログラム106において、ARCON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117が、表示スクリーン12上に表示される。この表示画面112は、図8に示す表示画面104に対し、時計を表象したアイコンを教示位置p2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。
First, the case of a timer wait instruction will be described. FIG. 16 is a diagram showing a robot work program 116 including a timer wait instruction according to a conventional character-based expression format. This robot work program 116 has a configuration in which a timer wait instruction is added immediately after the ARCON instruction in the
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。 Hereinafter, a procedure for adding a timer wait instruction as a work instruction will be described.
表示スクリーン12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18a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121は、当初は、図8に示す表示画面104に、命令編集用のサブウィンドウ122が配置した構成となっている。そしてサブウィンドウ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でこれらソフト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。
When an instruction addition button displayed as a soft button on the
すると、図18bに示すように、命令編集画面121には、追加すべき命令を表示したポップアップウィンドウ形式のサブウィンドウ123が現れる。ここでは、サブウィンドウ123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18cに示すように、時間設定用のポップアップウィンドウ形式のサブウィンドウ124が現れる。このサブウィンドウ124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エリア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。
Then, as shown in FIG. 18 b, a pop-up
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118を従来のキャラクタベースでの表現形式にしたがって示した図である。このロボット作業プログラム118は、図7に示すロボット作業プログラム103において、p1点動作命令の直後に入力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20に示すような表示画面119が、表示スクリーン12上に表示される。この表示画面119は、図8に示す表示画面104に対し、交通信号機を表象したアイコンを教示位置p1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。
Next, the case of an input waiting instruction will be described. FIG. 19 is a diagram showing a
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121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123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21に示すように、待ち条件設定のためのポップアップウィンドウ形式のサブウィンドウ126が現れるから、入力ペン5を用い、このサブウィンドウ126中で、外部入力名称、待ち論理及び許容待ち時間(タイムアウト)時間を設定すればよい。
Next, a procedure for adding an input waiting instruction will be described. As in the case of adding the timer wait instruction described above, a transition is made to the instruction addition mode, the
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。
Next, the case of a conditional branch instruction will be described. Although not shown here, when there is a conditional branch instruction, the conditional branch instruction is represented by a signpost icon on the display screen as the graphical language screen, as in the case of the timer wait instruction or the input wait instruction. In addition, when adding a conditional branch instruction, as in the case of adding a timer wait instruction, the instruction transition mode is entered, the instruction edit screen is displayed, and the number of the position where the instruction is to be added is indicated. Then, a signpost icon is selected in the sub-window for instruction selection. Then, a sub-window for setting a branch condition appears. Using the
なお、上述したサブウィンドウ122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。
The above-described
「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17の表示画面117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ィ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14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15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。
The “change” button is used to change a work order. When changing the work command, first, the command icon displayed on the screen (for example, the timer command icon on the
一方、「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14により、メモリ15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。
On the other hand, the “erase” button is used for erasing a work command. When erasing a work instruction, first, an instruction icon displayed on the screen to be erased is designated with the
また、本実施態様のプログラミングペンダント11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、呼び出しを意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ウが開設され、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イッチも表示され、このスイッチを入力ペン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。
Further, the
以上、本実施態様のプログラミングペンダント11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、ソフトウェアによる処理の観点から、本実施態様を説明する。
As described above, the
上述したように、このプログラミングペンダント11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ェアをインストールしたものである。ハードウェアとしては、携帯型パーソナルコンピュータのハードウェハと同様のものを使用できる。そして、基本OS(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MS−WINDOWS(エム エス ウインドウズ)(登録商標)を採用することにより、グラフィカル・ユーザ・インターフェ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。
As described above, the
プログラミングペンダント11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11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11により作業プログラムの新規作成操作を行った場合には、作成された作業プログラムの枠組みが、通信部13を介して制御装置10側に送られる。
The internal configuration of the
以下、作業対象物に対する教示作業の流れと各ソフトウエア機能との関連を説明する。 Hereinafter, the relationship between the teaching work flow for the work object and each software function will be described.
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p1〜p8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は直方体である。
First, teaching of the movement command will be described. FIG. 22 shows how the
プログラミングペンダント11には、ロボットリモートコントロールスイ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ルスイッチを操作することで、非溶接区間(以降、エアカット区間と呼ぶ)の位置命令p1,p2,p7,p8をジョイント動作として、溶接区間の位置命令p3,p4,p5,p6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ト11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がなく、ラフな教示を行えばよい。
The
次に、作業プログラムの自動最適化での処理を説明する。 Next, processing in automatic optimization of a work program will be described.
(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15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ョンデータ52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トの性能(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、ロボットの運転中には基本的には変化しないパラメータのことである。
(1) Automatic setting of welding conditions:
When the operator performs an automatic optimization operation of the work program, first, automatic setting of welding conditions is performed. At this time, in the
グラフィカル言語処理部14は、自動最適化の指示の入力を受けて、メモリ15内に格納されたデータのうち、作業プログラム51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ベ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16に送り、溶接条件データベース18の検索を依頼する。図23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、及び教示位置間のベクトルの対地角度である。データベース処理部16は、システムコンフィギュレーションデータ52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の作業施工条件群のデータとを基に溶接データベース18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14に返す。その結果、グラフィカル言語処理部14は、溶接電流、溶接電圧及び溶接速度をそれぞれロボットの作業命令に変換して、作業プログラム51中の適切な位置に設定する。
The graphical
(2) 姿勢の自動変更と姿勢変更点の自動追加:
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、ロボット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17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14が位置姿勢生成部17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17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。
(2) Automatic change of posture and automatic addition of posture change points:
Following the automatic setting of welding conditions, automatic addition of posture change points and automatic posture change are performed. As described in the background art section, teaching an optimal posture to the robot requires skill. In view of this, the programming pendant of this embodiment is provided with a position /
まず、溶接区間に含まれる教示点である点p3〜点p7での姿勢を指定のトーチ姿勢に変更する。そして、p3〜p4の線上での点p4の近傍に、点p3と同じ姿勢で姿勢変更点p4preを追加する。ここでpre点とは、教示点前位置(pre−teaching position)を意味し、ロボット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。続いて、p4〜p5の線上での点p5の近傍に、点p4と同じ姿勢で姿勢変更点p5preを追加する。同様に、p5〜p6での線上で点p6の近傍に点p5と同じ姿勢で姿勢変更点p6preを追加する。 First, the posture at points p3 to p7 that are teaching points included in the welding section is changed to a specified torch posture. Then, the posture change point p4pre is added in the same posture as the point p3 in the vicinity of the point p4 on the line from p3 to p4. Here, the pre point means a pre-teaching position, and is a teaching point provided in front of an existing teaching point in order to smooth the change in the posture of the robot. Subsequently, a posture change point p5pre is added in the same posture as the point p4 in the vicinity of the point p5 on the line p4 to p5. Similarly, the posture change point p6pre is added in the same posture as the point p5 in the vicinity of the point p6 on the line from p5 to p6.
次に、p4〜p5の線上での点p4の近傍に、p4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、教示点後位置(post−teaching position)を意味し、ロボット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、p5〜p6での線上の点p5の近傍に、点p5と同じ姿勢で姿勢変更点p5postを追加する。 Next, the posture change point p4post is added in the vicinity of the point p4 on the line p4 to p5 with the same posture as the point p4. Here, the post point means a post-teaching position, and is a teaching point provided after an existing teaching point in order to smooth the change in the posture of the robot. Also, a posture change point p5post is added in the vicinity of the point p5 on the line at p5 to p6 with the same posture as the point p5.
次に、点p4と点p5での姿勢を次の手順で変更する。なお、これら両方の点p4,p5に対して同様のアルゴリズムを適用しているので、ここでは、点pNと一般化して説明する。 Next, the postures at the points p4 and p5 are changed by the following procedure. Since the same algorithm is applied to both of these points p4 and p5, the point pN will be generalized and described here.
ベクトルpNpre〜pNをベクトルv1、ベクトルpN〜pNpostをベクトルv2とし、ベクトルv3をv1とv2の外積の単位ベクトルとする。 Vectors pNpre to pN are vector v1, vectors pN to pNpost are vector v2, and vector v3 is a unit vector of the outer product of v1 and v2.
v3=v1×v2
180度からv1とv2のなす角を引いた角をαとする。
v3 = v1 × v2
Let α be the angle obtained by subtracting the angle between v1 and v2 from 180 degrees.
α=π−∠v1v2
pNpreでの姿勢を表わす3×3行列をOとし、行列Oをv3回りにα/2だけ回転させた姿勢を表わす行列をO’とする。そして、点pNでの姿勢をO’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。
α = π−∠v1v2
A 3 × 3 matrix representing an attitude at pNpre is denoted by O, and a matrix representing an attitude obtained by rotating matrix O by α / 2 around v3 is denoted by O ′. Then, the posture at the point pN is replaced with O ′. As described above, automatic change of posture and automatic addition of posture change points are performed.
(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、トーチのアプローチ方向の冗長性を利用した動作リミットおよび干渉回避を行うものとする。
(3) Position optimization by operation limit and interference avoidance:
Following the automatic change of posture and automatic addition of posture change points, the position is optimized by operation limit and interference avoidance. In this embodiment, it is assumed that the operation limit and interference avoidance are performed using redundancy in the approach direction of the torch.
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や軸の動作リミット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軸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。 First, a position / orientation data group is created by rotating 5 degrees in the range of ± 90 degrees around the approach direction of each point in the welding section in the work program. Then, the respective position / orientation data is converted from the orthogonal space coordinates to the joint coordinates, and the data relating to the interference between the welding cable and the main body and the data regarding the operation limit of the main body are excluded. Next, one piece of position / orientation data is selected for each point so that the change of each axis is minimized when actually operated at each position. Then, optimization is performed by replacing the position of each point with the position and orientation data group thus selected.
(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。
(4) Confirmation of operation speed and automatic correction:
When the position is optimized by the operation limit and interference avoidance, the operation speed is confirmed and the automatic correction is performed.
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に示すロボットのサーフェースモデルがアニメーションのように動いて表示され、これにより、作業者が各軸の動作速度を直観的に理解できるようになる。 The operation program created at the speed derived from the database search is simulated, and it is checked whether the movement speed of each axis exceeds the maximum allowable movement speed. If there is a position where the operating speed exceeds the maximum allowable operating speed, set only the ratio of the simulation maximum speed and the maximum allowable speed of the axis exceeding the maximum speed when operating to that point at the specified speed. Reduce speed. When executing this motion simulation, the surface model of the robot shown in FIG. 9 is displayed as if it is an animation, so that the operator can intuitively understand the motion speed of each axis.
(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。
(5) Re-change of welding conditions:
When the set speed is changed due to the confirmation and automatic correction of the operation speed, the welding conditions are changed again in response to the change.
グラフィカル言語処理部14は、位置姿勢生成部17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16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ータを置き換える。
When the graphical
以上のようにして、一連の自動最適化の処理が行われる。 As described above, a series of automatic optimization processes are performed.
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、ファイル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ったりして、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11上でのペンタッチ操作により操作者が絵や文字からなるシンボル(アイコン)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憶させている。この対応付けは、プログラミングペンダント11中のメモリ15に記憶される。
In the present embodiment, a series of work programs are completed by executing the above-described processes. In general, a plurality of such work programs are created according to the type of workpiece. Conventionally, such a work program has been stored in the control device with a file name, that is, a character name, but the operator himself or herself has forgotten what the name was given, and the work program Often, it was not possible to pull out the instantly. Therefore, in this embodiment, the operator creates a symbol (icon) consisting of a picture or a character by a pen touch operation on the
図24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130を示している。このプログラム選択画面130は、プログラミングペンダント11の表示スクリーン12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−2」、「作業−1」、「作業−2」、「作業−3」及び「作業−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。
FIG. 24 shows a
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。 In this way, since the picture drawn by the operator and the handwriting of the operator are displayed, it is very easy to identify the contents of the work program. Note that image information captured by the camera may be displayed as symbols instead of the operator's handwriting input.
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。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, the work object is not displayed on the graphical language screen, but here, the work object is displayed on the graphical language screen, and further, the tilt angle and the rotation angle are displayed on the work object. Easy teaching even when there is.
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11を使用する。ただし、グラフィカル言語処理部14は、移動命令での連続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(以下、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、移動命令での連続する二つの教示位置とメモリ15に記憶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14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、ロボットの工具(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ヤフレームやサーフェスモデルやシェーディングモデル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。
This embodiment is directed to the same welding robot system as the second embodiment described above, and uses the
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、グラフィカル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。 In addition, as described above, a number based on a time series is assigned to each teaching point in the movement command, but in this embodiment, by specifying a section specified by this number, a graphical language screen is displayed. A display screen for only that section can be displayed.
図25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ポイント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トのための教示を行う場合について、説明する。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the arrangement of work objects and teaching points in an actual space in the present embodiment. Here, the
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11に付随したロボットリモートコントロールスイッチを操作することで、エアーカット区間の位置命令p1,p2,p7,p8をジョイント動作として教示し、溶接区間の位置命令p3,p4,p5,p6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ト11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。
As in the case of the second embodiment, by operating the robot remote control switch attached to the
このように教示された内容は、グラフィカル言語処理部14により、表示スクリーン12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26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141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。
The contents taught in this way are displayed on the
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10に示すものと同じである。 Next, an operator designates a welding section with respect to the display displayed graphically as shown in FIG. The method of designating the welding section and the change in display after designation are the same as in the case of the second embodiment described above. The state of the robot work program after this operation is the same as that shown in FIG.
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14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26に示すものと同じように、サーフェスモデルとして表示スクリーン12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14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12に示すものと同様である。
Next, the worker sets welding conditions. The setting section is designated by the
続いて、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の作業施工条件群及び第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。 Subsequently, an automatic optimization process of the work program is executed. Here, similarly to the second embodiment, the welding conditions are automatically set according to the first work construction condition group and the second work construction condition group. However, the joint shape, plate thickness, base material, inclination angle and rotation angle between teaching positions are used as the first work execution condition group.
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12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14に送られ、これによりグラフィカル言語処理部14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27は、表示範囲の指定画面142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ィンドウ143が開設されている。図示した例では、表示開始点としてp3、表示終了点としてp6が指定されているので、点p3から点p6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。
Next, designation of the display range in this embodiment will be described. In this programming pendant, when a display screen as a graphical language screen is displayed on the
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。 In this way, when a range is specified by specifying the time-series number of the movement command described in the work program, the movement command section corresponding to the range is displayed in detail. As a result, the work program can be confirmed, and the confirmation work can be performed more safely than the case where the confirmation work is performed with the face directly approaching the work object. Further, in this embodiment, the inclination angle and the rotation angle of the work object are automatically calculated and registered in the work construction condition, and the work condition suitable for the work object is selected according to the registration. The work program can be created in a short time regardless of the complexity of the shape of the object.
第4の実施態様
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。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, the tool trajectory is displayed on the graphical language screen by simply connecting the teaching points with line segments. In the present embodiment, the trajectory is displayed based on the specified interpolation method. Is possible. Further, when an inappropriate interpolation instruction is given, a warning to that effect is made and a teaching point can be automatically added. Furthermore, the entire robot image and tool posture at each teaching position can be displayed graphically.
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11を使用する。ただし、グラフィカル言語処理部14は、メモリ15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12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12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トの全体像をワイヤフレームやサーフェースモデルやシェ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14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。
This embodiment is directed to the same welding robot system as the second embodiment described above, and uses the
さらに、グラフィカル言語処理部14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12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12上での線種を波線などに変えて、その区間ではロボット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。
Further, the graphical
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11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151が既に教示されているものとする。この作業プログラム151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p4,p5,p6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。
Hereinafter, with respect to the work program in which the movement command has already been taught with respect to the teaching work in the present embodiment, a case where reference and editing work is performed using the
このように教示された移動命令群は、グラフィカル言語処理部14により、表示スクリーン12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151を示している。点p4,p5,p6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p4から点p6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、ジョイント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。
The movement command group thus taught is displayed on the
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トのサーフェースモデルが表示される。また、表示スクリーン12上のソフトスイッチである表示モードスイッチにより、これらサーフェースモデルの表示・非表示の切り替えが可能である。図30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153を示している。また、表示モードスイ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12上に全て表示される。これも表示モードスイッチにより表示・非表示の切り替えが可能である。図31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154を示している。
In the present embodiment, as in the second embodiment, the surface model of the torch and the robot is displayed only by pointing the number portion displayed for the teaching position with the
ところで、図28に示す作業プログラムにおいて、教示点p5が円弧補間であり、点p4,p6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、グラフィカル表示画面として、円弧動作を行えない区間を波線で示したい表示画面155が表示される。図32はこのときの表示画面155を示している。
In the work program shown in FIG. 28, if the teaching point p5 is circular interpolation, and one of the points p4 and p6 is circular interpolation and the other is linear interpolation, three consecutive teaching points are circular interpolation. The condition that it exists is not satisfied, and the robot cannot perform the arc motion. In such a case, a
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。 In this case, since the two arc interpolation teaching points are continuous, the arc interpolation teaching points can be automatically added according to the above-described principle of automatic addition of teaching points in accordance with an instruction from the operator.
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p4と教示点p5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33は、隙間量を設定するための表示画面156を示しており、この表示画面156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157が開設されている。フローティングウィンドウ157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p4とp5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。
Furthermore, in the present embodiment, a screen for inputting the gap amount between the base materials can be displayed by pointing the
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。 In this way, the gap amount can be set and displayed graphically, so that the derived work conditions can be confirmed on the screen, and the location where the gap amount is set can be easily confirmed. Therefore, confirmation and correction of the created robot work program can be performed in a short time.
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、ロボット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。 Also, in this embodiment, display is appropriately performed according to the type of interpolation operation, and when there are no three arc interpolation teaching points when the interpolation type of the movement command is circular operation, Since it is graphically displayed on the screen that three or more sequential teaching points are required, the selection error of the work condition by the operator is extremely reduced, and the creation of an appropriate work program is supported. Specifically, when the interpolation type is circular motion and the time series teaching point of circular interpolation is one point, the teaching point automatically becomes a linear interpolation movement command when creating a work program. Can no longer work. In addition, when the interpolation type of the movement command is circular motion and there are two time-series teaching points for circular interpolation, the third circular interpolation point is automatically added when creating a work program. The robot can no longer work.
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った場合に、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。
Fifth Embodiment In the second embodiment, in the process of automatically creating a work program, automatic change of posture and automatic addition of posture change points are performed as automatic optimization of the work program. When a posture change point is automatically added as a movement command, if it is simply added to the work program, the movement command taught in the first place is deleted or the position based on the movement command is changed to automatically create a work program. When the operation is performed again, the movement command automatically added in relation to the movement command that has been deleted or changed (that is, the movement command for the posture change point) cannot be identified. And there is a risk of inconsistency between the movement command by automatic addition. Therefore, in the present embodiment, information indicating correspondence is added to the movement command by automatic addition when it is added to the work program so that no contradiction occurs.
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。 Specifically, when automatically adding a posture change point, information associated with movement information taught in advance is stored in association with a movement command for the posture change point to be added. In addition, when deleting a movement instruction based on a previously performed teaching for a work program automatically created in this way, when the program is automatically created again, it is deleted based on the information already stored. The movement command which is the posture change point automatically added in relation to the movement command to be identified is identified, and this movement command is also deleted. Similarly, when moving the position of a movement command based on a previously taught instruction, when the program is automatically created again, it is automatically added in relation to the movement command to be deleted based on the information already stored. The movement command which is the posture change point is identified and deleted, and then an appropriate posture change position is obtained and automatically re-updated.
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ト11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、溶接条件データベース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。
Hereinafter, this embodiment will be described based on specific examples. Here, the same welding robot system as in the second embodiment is assumed, and the
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pre点については、自動追加による移動命令の前に、擬似命令“’pre”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post点については、自動追加による移動命令の前に、擬似命令“’post”を付加している。これら擬似命令“’pre”と“’post”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、この命令に続く文字列がコメントであることを示すものであって、ロボット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14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“’pre”と“’post”は、直後の1命令に対してのみ有効と位置付ける。
Therefore, in the present embodiment, the pseudo instruction “′ pre” is added before the movement command by the automatic addition for the posture change point added before the teaching point, that is, the above-described pre point. Similarly, for the posture change point to be added after the teaching point, that is, the above-described post point, a pseudo instruction “′ post” is added before the movement instruction by automatic addition. These pseudo-instructions “′ pre” and “′ post” apply the comment instruction “′” and are information associated with the originally existing movement instruction. Note that the comment command “′” indicates that the character string following this command is a comment, and is a command that is not interpreted by the robot controller. An instruction that has no effect. However, in the present embodiment, the graphical
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161に対して、姿勢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“’pre”と“’post”を付随させた作業プログラム162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15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、プログラムリストに付加されているものである。
FIG. 34 shows an example of a work program before automatic addition of posture change points. FIG. 35 shows a
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。グラフィカル言語処理部14は、まず、ステップ171において、擬似命令“’pre”、“’post”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173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“’pre”、“’post”とこれら擬似命令“’pre”、“’post”に対応した移動命令を削除し、ステップ173に移行する。ステップ173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。
Next, a process when the automatic generation of the work program is performed again after the taught position is deleted from the already generated work program will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in
一方、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14は、擬似命令“’pre”、“’post”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。
On the other hand, when the automatic generation of the work program is performed again after the taught position change is performed on the work program that has already been automatically generated, the graphical
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勢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。 According to the present embodiment, since the movement command of the posture change point added by the automatic generation process can be identified, the automatic creation is executed again after the editing operation such as the deletion or the position change of the movement command taught in advance. The movement command of the registered posture change point is automatically edited appropriately.
1,12,91 表示スクリーン
2 選択ボタン
3 溶接速度ボタン
4,94 入力キー
5 入力ペン
5a ホルダ
6,96 ケーブル
8 作業対象物
10,11,90 プログラミングペンダント
13 通信部
14 グラフィカル言語処理部
15 メモリ
16 データベース処理部
17 位置姿勢生成部
18 溶接条件データベース
20 制御装置
21 ロボット制御線
30 溶接機
31 溶接電力線
32 溶接機制御線
40 ロボット
41 溶接トーチ
1, 12, 91
Claims (13)
グラフィカル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、
ロボット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、前記ポ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ムミングペンダント。 In a programming pendant used for teaching an industrial robot having at least three degrees of freedom,
A display means capable of displaying graphically and specifying a position in the display screen by a pointing means;
Storage means for storing a work program in which target position data of the robot is described by a movement command;
A database that stores work-related conditions;
Graphical three-dimensional display of the taught trajectory is performed by the display means, and when the straight line or curve connecting any two movement commands in the displayed trajectory is designated by the pointing means, An icon group representing a condition is displayed on the display means, a first work execution condition group determined based on the position and icon designated by the pointing means, and a second system preset for the system including the robot. Based on the work execution condition group, the database is searched to retrieve an appropriate work condition group, and the retrieved work condition group is converted into a work command for the robot and automatically set to the designated position of the work program. A programming pendant comprising: language processing means incorporated into the programming pendant.
グラフィカル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、
ロボット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ペンダント。 In programming pendants used for teaching industrial robots,
A display means capable of displaying graphically and specifying a position in the display screen by a pointing means;
Storage means for storing a work program in which target position data of the robot is described by a movement command;
A symbol representing the work program is displayed on the display means, a correspondence relationship between the symbol and the work program is stored in the storage means, and when any symbol is designated by the pointing means, a corresponding work program is displayed. A programming pendant comprising language processing means to be processed.
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