CN100475460C - 机器人的离线示教装置 - Google Patents

Abstract

该离线示教装置，具有：生成搬运路径模型、工件模型以及机器人模型的图像的模型图像生成部；生成用于检测在搬运路径上工件的通过的基准点标识、以及规定用于执行机器人动作的空间范围的上游端标识以及下游端标识的标识生成部；以与实际的机器人作业环境对应的相对配置在画面上一起显示搬运路径模型、工件模型以及机器人模型的图像连同基准点标识、上游端标识以及下游端标识的显示部；在画面上模拟执行使工件模型沿搬运路径模型的工件移动动作的搬运模拟部；在工件模型遵照工件移动动作在画面上从通过上游端标识到到达下游端标识之间，使机器人模型在画面上模拟执行机器人动作的机器人动作模拟部。

Description

机器人的离线示教装置

技术领域

本发明涉及机器人的编程技术，特别涉及离线示教对于移动中的工件的关于机器人的跟踪以及作业的机器人动作的离线示教装置。

背景技术

在机器人中，特别在使用产业用机器人的生产系统中，已知的有这样的结构，即对于沿搬运路径移动的工件(即作业对象)，机器人一边跟踪工件动作(该动作在本申请中称为“跟踪(tracking)”)，一边使用在臂端安装的工具(亦即末端操作装置)执行把持等某种作业。例如专利第3002097号公报(JP-B-3002097)，公开了这样的结构，即对于在传送器上正在搬运的工件，在机器人跟踪执行作业的机器人系统中，在跟踪动作开始前，使用视觉传感器检测工件的位置偏离，根据该检测结果，使机器人执行修正后的跟踪动作。另外，特开平9-92717号公报(JP-A-9-72717)公开了这样的结构，即在和JP-B-3002097同样的伴随工件跟踪动作的机器人系统中，高效率执行基于视觉传感器的工件图像的获取以及处理。另外，特开平9-131683号公报(JP-A-9-131683)，公开了这样的结构，即在和JP-A-9-72717同样的伴随工件跟踪动作的机器人系统中，给多个机器人适宜分配进行工件跟踪动作。

在上述现有技术的机器人系统中，通过使实际的机器人以及传送器动作，来进行关于跟踪以及作业的机器人动作的示教。也可以代之以通过不使用实际的机器人以及传送器的离线示教法，来示教机器人动作。一般在离线示教法中，使电子计算机具有机器人及其作业环境的模型，通过在显示画面上使机器人模型模拟执行希望的机器人动作，来得到应该示教实际的机器人的位置/姿势信息以及动作顺序信息。此时，通过机器人动作的模拟，能够确认示教信息的妥当性，所以能够制作最佳的作业程序。

在伴随工件跟踪动作的上述的现有技术的机器人系统中，在进行机器人动作的离线示教时，把包含工具的机器人的模型连同传送器以及工件的模型一起，以对应实际的机器人作业环境的相对配置在电子计算机的画面上显示。然后在画面上，一边使传送器以及工件的模型模拟执行工件搬运动作，一边使机器人的模型模拟执行关于跟踪以及作业的机器人动作。此时，在画面上明确表示机器人在实际的作业环境中为安全地执行机器人动作的空间允许范围这点，在现有的离线示教法中还没有想到过。因此，在离线示教时，因为不能确认保证机器人动作的安全性的空间的范围，所以通过模拟来优化示教信息十分困难。亦即，作为伴随工件跟踪动作的机器人系统中的机器人动作示教法，在采用了现有的离线示教法的场合，通过机器人动作的调整或者空间的允许范围的调整来提高机器人系统的效率、安全性以及可靠性，一般是困难的。

发明内容

本发明的目的是提供一种离线示教装置，其离线示教对于移动中的工件的关于机器人跟踪以及作业的机器人动作，能够在模型显示画面上确认保证机器人动作的安全的空间的范围，从而能实现通过模拟的示教信息的最优化、以及机器人系统的效率、安全性以及可靠性的提高。

为实现上述目的，本发明提供一种离线示教装置，它一边跟踪沿搬运路径移动的工件，一边离线生成、示教执行对于工件的作业的机器人的、关于跟踪以及作业的机器人动作，具有：模型图像生成部，它生成分别提取了搬运路径、工件以及机器人的模型的搬运路径模型、工件模型以及机器人模型的图像；标识生成部，它生成表示在搬运路径上用于检测工件的通过的基准点的基准点标识、以及在搬运路径上比基准点在工件搬运方向的下游侧，分别表示沿工件搬运方向规定机器人为执行机器人动作的空间范围的动作允许上游端以及动作允许下游端的上游端标识以及下游端标识；显示部，它把模型图像生成部生成的搬运路径模型、工件模型以及机器人模型的图像连同标识生成部生成的基准点标识、上游端标识以及下游端标识一起，以与实际的机器人作业环境对应的相对配置在画面上显示；搬运模拟部，它在画面上使显示部显示的工件模型模拟执行沿搬运路径模型的工件移动动作；机器人动作模拟部，它在工件模型遵照工件移动动作在画面上从通过上游端标识到到达下游端标识之间，使显示部显示的机器人模型在画面上模拟执行机器人动作。

上述离线示教装置，进一步可以具有：标识位移指令部，它输出把显示部显示的基准点标识、上游端标识以及下游端标识中至少一个，在画面上向沿搬运路径模型的方向位移的指令；和数据变更部，它遵照标识位移指令部输出的指令，变更基准点标识、上游端标识以及下游端标识中至少一个的位置数据。

另外，上述离线示教装置，进一步可以具有检测在机器人动作模拟部模拟机器人动作期间、显示部显示的机器人模型在画面上接触到下游端标识的接触检测部。

标识生成部，能够根据搬运路径的实际的搬运动作信息，决定画面上的基准点标识、上游端标识以及下游端标识的各个的位置。

搬运模拟部，能够根据搬运路径的实际的搬运动作信息，生成画面上的工件模型的工件移动动作。

附图说明

本发明的上述以及其他的目的、特征以及优点，通过下面与附图关联的适当的实施形态的说明，会更加明了。附图中，

图1是表示本发明的离线示教装置的基本结构的功能框图；

图2是表示在具有图1的基本结构的离线示教装置中的画面显示的一例的图；

图3是表示根据本发明的一个实施形态的离线示教装置的结构的功能框图；

图4A是表示在图3的离线示教装置中的模拟的一例的图，表示标识位移前的状态；

图4B是表示图4A的模拟中的标识位移后的状态；

图5是表示本发明的另一实施形态的离线示教装置的结构的功能框图；以及

图6是表示在图5的离线示教装置中的模拟的一例的图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施形态。在附图中，给相同或者类似的构成要素赋予共同的参照符号。

参照附图，图1是表示本发明的离线示教装置10的基本结构的功能框图。离线示教装置10，一边跟踪沿搬运路径移动的工件，一边离线生成、示教执行对于工件的作业的机器人的关于跟踪以及作业的机器人动作，例如可以通过安装个人计算机等电子计算机所需要的软件来构成。

离线示教装置10，被构成为具有：图像生成部12，它分别生成对搬运路径、工件以及机器人的搬运路径模型化了的模型CM、工件模型WM以及机器人模型RM的图像；标识生成部14，它生成表示在搬运路径上用于检测工件的通过的基准点的基准点标识BI、以及在搬运路径上比基准点在工件搬运方向的下游侧，分别表示沿工件搬运方向规定机器人为执行机器人动作的空间范围的动作允许上游端以及动作允许下游端的上游端标识UI以及下游端标识DI；显示部16，它把模型图像生成部12生成的搬运路径模型CM、工件模型WM以及机器人模型RM的图像连同标识生成部14生成的基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI一起，以与实际的机器人作业环境对应的相对配置在画面上显示；搬运模拟部18，它在画面上模拟执行使显示部16显示的工件模型WM沿搬运路径模型CM的工件移动动作；机器人动作模拟部20，它在工件模型WM遵照工件移动动作在画面上从通过上游端标识UI到达下游端标识DI之间，使显示部16显示的机器人模型RM在画面上模拟执行机器人动作。模型图像生成部12、标识生成部14、搬运模拟部18以及机器人动作模拟部20，例如可以通过个人计算机等电子计算机的CPU(中央处理装置)构成，显示部16可以通过该CPU以及附设的显示装置构成。

图2表示离线示教装置10的显示部16显示的画面22的一例。在画面22中，搬运路径模型CM、沿搬运路径模型CM移动的工件模型WM、对于移动中的工件模型WM执行关于跟踪以及作业的机器人动作的机器人模型RM、用于检测在搬运路径CM上工件模型WM的通过的基准点标识BI、和沿工件搬运方向T规定机器人模型RM为安全执行机器人动作的空间的允许范围S的上游端标识UI以及下游端标识DI，以对应实际的机器人作业环境的相对配置来显示。在画面22中，进一步把与实际的机器人连接的机器人控制装置模型化了的控制装置模型UM和信号线模型LM一起显示。

在离线示教装置10中，标识生成部14，根据机器人的实际作业环境中的搬运路径的实际的搬运动作信息，决定在显示部16显示的画面22上的基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI各自的位置。这里，在使用实际的机器人示教机器人动作的场合，作为例子，通过脉冲编码器检测构成实际的搬运路径的传送器的驱动电动机的旋转位置以及旋转速度，把离开搬运路径的工件导入端的希望距离(脉冲数)的位置设定为基准点，同时，把离开基准点的希望距离(脉冲数)的位置设定为动作允许上游端以及动作允许下游端。因此，即使在离线示教装置10中，也能够使用搬运路径的搬运动作信息(亦即与表示搬运速度或者搬运位置的脉冲数相当的信息)，在画面22上，把离开搬运路径模型CM的工件导入端(图中左端)希望距离的位置设定为基准点标识BI，同时，把离开基准点标识BI的希望距离的位置设定为上游端标识UI以及下游端标识DI。这些被设定的基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI的位置，被存储在存储部24(图1)中。通过这样的结构，减低机器人的实际作业环境和在模拟中的作业环境间的误差。

另外，在离线示教装置10中，搬运模拟部18，根据搬运路径的实际的搬运动作信息(亦即与表示搬运速度或者搬运位置的脉冲数相当的信息)，生成画面22上的工件模型WM的工件移动动作。然后，遵照搬运模拟部18生成的工件移动动作的工件模型WM的移动位置(例如与构成实际的搬运路径的传送器的搬运位置相当)，由机器人动作模拟部20读取，并在存储部24中存储。由此，工件模型WM在通过各个标识BI、UI、DI时的工件模型WM移动位置，被存储在存储部24中。此外，在模拟方面，机器人动作模拟部20以及存储部24被设置在控制装置模型UM内。

遵照搬运模拟部18生成的工件移动动作，当在画面上工件模型WM到达上游端标识UI时，机器人动作模拟部20，从在存储部24中存储的位置数据判断其到达后，使机器人模型RM开始机器人动作。这里，在使用实际的机器人示教机器人动作的场合，作为例子，将为对于在实际的搬运路径上的基准点静止的工件机器人执行希望的作业的位置信息，作为基准数据示教机器人，将通过在该基准数据上加上离开基准点的工件的搬运距离得到的修正位置信息作为实用上的示教数据，由此，机器人执行对于工件的跟踪动作。因此，即使在离线示教装置10中，在画面22上，把对于在基准点标识BI的位置静止的工件模型WM为机器人模型RM执行希望的作业的位置信息作为基准数据，事先存储在机器人动作模拟部20的存储部24中，把通过在该基准数据上加上距离基准点标识BI的工件模型WM的搬运距离得到的修正位置信息，作为实用上的示教数据，能够使机器人模型RM执行对于工件模型WM的跟踪动作。通过这样的结构，减低机器人的实际作业环境和模拟中的作业环境间的误差。

这样，在具有上述结构的离线示教装置10中，保证机器人动作的安全的空间的范围S，在显示部16的画面22上，通过上游端标识UI以及下游端标识DI来明示。因此，在离线示教时，通过在模拟中适宜调整机器人动作或者空间的范围S，使机器人模型RM在空间范围S内安全地执行关于跟踪以及作业的机器人动作，能够最优化示教信息。其结果，通过离线示教装置10，能够实现实际的机器人系统的效率、安全性以及可靠性的提高。

图3表示根据本发明的一个实施形态的离线示教装置30的结构的功能框图。离线示教装置30，具有用于能够调整上述模拟中的画面22上的机器人动作或空间范围S的结构，其他的基本结构因为和在图1的离线示教装置10中说明的结构相同，所以给对应的结构要素赋予共同的符号，省略其说明。

离线示教装置30，在上述基本结构之外，进一步具有标识位移指令部32和数据变更部34，前者输出把显示部16显示的基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI中至少一个，在画面22(图2)上向沿搬运路径模型CM的方向位移的指令，后者遵照标识位移指令部32，输出的指令变更基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI中至少一个的位置数据。标识位移指令部32以及数据变更部34，例如可以通过个人计算机等电子计算机的CPU(中央处理装置)构成。

在离线示教装置30中，构成为：例如能够使用鼠标等输入装置(未图示)，输入把在画面22中显示的基准点标识BI、上游端标识UI以及下游端标识DI中的希望的标识位移到沿搬运路径模型CM的希望的位置的指示。然后，当输入位移指示后，标识位移指令部32把与其对应的位移指令向显示部16输出，显示部16立即变更被指令的标识的位置并在画面22上显示。

例如，如图4A所示，在画面22上输入基准点标识BI的位移指示，接着如图4B所示，根据位移指示输入变更基准点标识BI的显示位置。在该场合，数据变更部34，例如把以基准点标识BI作为基准、在存储部24(图1)中存储的上游端标识UI的位置数据α以及下游端标识DI的位置数据β，分别变更为(α-γ)以及(β-γ)。

在上述结构中，机器人动作模拟部20，根据变更后的各标识BI、UI、DI的位置数据，进行机器人动作的模拟。当将如此制作的示教数据示教实际的机器人时，在实际的机器人控制装置中预先设定的基准点、动作允许上游端以及动作允许下游端，对应各标识BI、UI、DI的位移来进行位移。

通过这样的结构，在模拟中，能够在显示部16的画面22上调整机器人动作或空间范围S。

图5表示根据本发明的另一实施形态的离线示教装置40的结构的功能框图。离线示教装置40，具有用于能够进行在上述模拟中的画面22上的机器人动作的妥当性判断的结构，其他的基本结构因为和在图1的离线示教装置10中说明的结构相同，所以给对应的结构要素赋予共同的符号，省略其说明。

离线示教装置40，在上述基本结构之外，进一步具有：在机器人动作模拟部20模拟机器人动作期间，检测显示部16显示的机器人模型RM在画面22(图2)上接触到下游端标识DI的接触检测部42。在这一场合，标识生成部14，能够在画面22上向接近上游端标识UI的方向扩张可调整的尺寸来生成下游端标识DI。接触检测部42，例如可以通过个人计算机等电子计算机的CPU(中央处理装置)构成。

在离线示教装置40中，在执行机器人动作的模拟过程中，当接触检测部42检测到包含工具模型的机器人模型RM接触到下游端标识DI时，例如机器人动作模拟部20，能够中断模拟或者输出警报。图6例示出了在画面22上，与机器人模型RM并行设置且图像显示的工具模型TM，接触到下游端标识DI的状态。

根据上述的结构，能够通过模拟正确地判断机器人动作的妥当性。另外，通过在画面22上向接近上游端标识UI的方向调整下游端标识DI的尺寸d(图6)，能够对于机器人动作的余裕度进行各种变更来进行模拟，从而，能够确认实际的机器人在机器人动作中到到达动作允许下游端的剩余距离。

这样，根据本发明的离线示教装置，因为能够在短时间内高精度制作包含工件跟踪动作的机器人程序，所以，能够大幅度削减伴随工件跟踪动作的机器人系统的、在生产现场中的程序调整上花费的时间以及系统生成所需要的工时。

以上就其优选的实施形态说明了本发明，但是专业人员要理解：在不脱离后述的权利要求的范围公开的范围能够进行各种修正以及变更。

Claims (5)

1.一种离线示教装置，它一边跟踪沿搬运路径移动的工件，一边离线生成、示教对于该工件执行作业的机器人的关于跟踪以及作业的机器人动作，其特征在于，

具有：

模型图像生成部(12)，它生成对所述搬运路径、所述工件以及所述机器人分别进行了模型化的搬运路径模型(CM)、工件模型(WM)以及机器人模型(RM)的图像；

标识生成部(14)，它生成以下标识：表示用于检测在所述搬运路径上所述工件的通过的基准点的基准点标识(BI)、以及在该搬运路径上比该基准点在工件搬运方向上更靠下游的下游侧，分别表示沿该工件搬运方向(T)规定所述机器人为执行所述机器人动作的空间范围(S)的动作允许上游端以及动作允许下游端的上游端标识(UI)以及下游端标识(DI)；

显示部(16)，它把所述模型图像生成部已生成的所述搬运路径模型、所述工件模型以及所述机器人模型的所述图像，连同所述标识生成部已生成的所述基准点标识、所述上游端标识以及所述下游端标识一起，以与实际的机器人作业环境对应的相对配置，显示在画面(22)上；

搬运模拟部(18)，它在所述画面上使所述显示部显示的所述工件模型模拟执行沿所述搬运路径模型的工件移动动作；

机器人动作模拟部(20)，它在所述工件模型遵照所述工件移动动作在所述画面上从通过所述上游端标识到到达所述下游端标识的过程中，使所述显示部显示的所述机器人模型在所述画面上模拟执行机器人动作。

2.根据权利要求1所述的离线示教装置，

还具有：

标识位移指令部(32)，它输出使所述显示部显示的所述基准点标识、所述上游端标识以及所述下游端标识中的至少一个，在所述画面上向沿所述搬运路径模型的方向位移的指令；和

数据变更部(34)，它遵照所述标识位移指令部输出的所述指令，变更所述基准点标识、所述上游端标识以及所述下游端标识中至少一个的位置数据(α，β)。

3.根据权利要求1所述的离线示教装置，

还具有：

在所述机器人动作模拟部模拟所述机器人动作的期间，检测所述显示部显示的所述机器人模型在所述画面上接触到所述下游端标识的接触检测部(42)。

4.根据权利要求1到3中任何一项所述的离线示教装置，其特征在于，

所述标识生成部，根据所述搬运路径的实际的搬运动作信息，来决定所述画面上的所述基准点标识、所述上游端标识以及所述下游端标识的各自的位置。

5.根据权利要求1到3中任何一项所述的离线示教装置，其特征在于，

所述搬运模拟部，根据所述搬运路径的实际的搬运动作信息，生成在所述画面上的所述工件模型的所述工件移动动作。

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