CN104339359A - 机器人控制装置及机器人控制方法 - Google Patents

机器人控制装置及机器人控制方法 Download PDF

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CN104339359A CN201410377558.1A CN201410377558A CN104339359A CN 104339359 A CN104339359 A CN 104339359A CN 201410377558 A CN201410377558 A CN 201410377558A CN 104339359 A CN104339359 A CN 104339359A
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桥口幸男
村井真二
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Abstract

本发明提供一种机器人控制装置和机器人控制方法，其能容易地制作用于表示机器人所承担的作业内容的作业程序。该机器人控制装置具有：存储部，其将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储；显示控制部，其使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面；以及作业程序生成部，其根据对应于管理者所选择的作业的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。

Description

机器人控制装置及机器人控制方法
技术领域
本发明涉及一种机器人控制装置及机器人控制方法。
背景技术
在工业用多关节机器人及其他工业用机器人上，连接有以计算机为中心而构成的机器人控制装置，该机器人控制装置根据动作控制程序来控制机器人的动作。即，当执行动作控制程序时，该机器人控制装置向机器人发送各种控制命令，由此机器人进行所需的动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-119824号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
在配置有多个机器人的制造现场，每个机器人都需要执行适当的动作控制程序。该动作控制程序在用于表示机器人所承担的作业内容的作业程序中，关联有包含机器人的设置位置以及姿态信息的动作路径。为了使各机器人进行所需的作业，需要制作对应于各机器人的适当的作业程序。然而，由于制作作业程序的工作主要通过管理者(操作者)的手工作业来完成，因此通常要求其具有熟练的技术。
本发明鉴于上述问题而做出，目的是提供一种机器人控制装置以及机器人控制方法，其能容易地制作用于表示机器人所承担的作业内容的作业程序。
用于解决问题的方法
本发明的机器人控制装置具有：存储部，其将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储；显示控制部，其使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面；以及作业程序生成部，其根据对应于管理者所选择的作业的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。或者一种机器人控制装置，具有存储部和控制部，存储部将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储，控制部，其使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面；以及根据对应于管理者所选择的作业的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。
本发明的机器人控制方法为，从将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储的存储部中，获取对应于管理者所选择的作业的所述模板，使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面，根据所述获取的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的机器人控制装置的结构图。
图2是进行任务规划的机器人控制装置的结构图。
图3是示意性地表示作业表的一例的图。
图4是示意性地表示子任务程序的模板的一例的图。
图5是示意性地表示CAD数据表的一例的图。
图6是示意性地表示作业参数表的一例的图。
图7是示意性地表示机器人信息表的一例的图。
图8是示意性地表示任务规划的设定画面的一例的图。
图9是进行任务规划的机器人控制装置的结构图。
图10是表示机器人控制装置的任务规划的动作的图。
图11是表示机器人控制装置的任务规划的动作的图。
图12是示意性地表示初始设定画面(设定画面0x)的一例的图。
图13是示意性地表示设定画面1x的一例的图。
图14是示意性地表示设定画面2x的一例的图。
图15是示意性地表示更新后的设定画面2x的一例的图。
图16是示意性地表示设定画面3x的一例的图。
图17是示意性地表示更新后的设定画面3x的一例的图。
图18是示意性地表示设定画面4x的一例的图。
图19是示意性地表示设定画面5x的一例的图。
图20是示意性地表示工序二中设定画面5x的一例的图。
图21是示意性地表示工序三中设定画面5x的一例的图。
图22是示意性地表示作业程序的一例的图。
图23是用于路线规划的机器人控制装置的结构图。
图24是示意性地表示路线规划的设定画面的一例的图。
图25是进行路线规划的机器人控制装置的结构图。
图26是表示机器人控制装置的路线规划的动作的图。
图27是表示机器人控制装置的路线规划的动作的图。
图28是示意性地表示初始设定画面(设定画面0y)的一例的图。
图29是示意性地表示设定画面1y的一例的图。
图30是示意性地表示设定画面2y的一例的图。
图31是示意性地表示设定画面3y的一例的图。
图32是示意性地表示设定画面3y的一例的图。
图33是示意性地表示设定画面3y的一例的图。
图34是示意性地表示动作控制程序的一例的图。
图35是机器人系统的整体结构图。
附图标记说明
1：机器人控制装置、10：机器人系统、30A，30B，30C：机器人、102：存储部、104：控制部、106：通信部、107：显示部、5a：作业数据区域(作业表)、5b：模板数据区域、5c：CAD数据区域(CAD数据表)、5d：技术数据区域(作业参数表)、5e：机器人数据区域(机器人数据表)、5f：作业程序区域、5g：设定画面数据区域、5h：部件数据区域、5i：位置数据区域、5j：动作控制程序区域、11：操作接受部、12：作业获取部、13：作业工序获取部、14：部件信息获取部、15：工具信息获取部、16：参数获取部、17：机器人信息获取部、18：作业程序生成部、19：显示控制部、21：程序获取部、22：位置获取部、23：动作判定部、24：路径生成部、25：位置调整部、26：动作控制程序生成部、27：似然计算部、19a：设定画面显示部、19b：部件栏设定部、19c：工具栏设定部、19d：环境模型栏设定部、19e：参数设定部、19f：半成品栏设定部、19g：作业工序栏设定部、19h：作业顺序栏设定部、19i：作业顺序栏设定部、19j：日志栏设定部、19k：环境模型栏设定部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是本发明的实施方式中的机器人控制装置的结构图。机器人控制装置1用于支援、管理一台或者多台的机器人(例如，工业用多关节机器人)的动作。机器人控制装置1与机器人能够通过网络进行通信。在图1中，一台机器人控制装置1与三台机器人30A、30B、30C以能够通过网络进行通信的方式相连接。另外，也可以是一台机器人控制装置1与四台以上的机器人30相连接。另外，也可以设置多个一台机器人控制装置1与一台机器人30相连接的一个机器人系统。
本实施方式的机器人控制装置1于导入机器人30之前或改变机器人30的配置之前，即在机器人控制装置1与机器人30处于离线环境的初始设定阶段，生成用于控制机器人30的动作的动作控制程序。动作控制程序在用于表示机器人30所承担的作业内容的作业程序中，关联有包含机器人30的设置位置以及姿态信息的动作路径(动作路线)信息。机器人30根据动作控制程序执行所需的动作。在机器人控制装置1中，作为用于生成动作控制程序的功能，具有：执行任务规划的任务规划部的功能，所述任务规划用于生成机器人30所承担的作业的作业程序；以及执行路线规划的路线规划部的功能，所述路线规划用于生成机器人30的动作路径。
如图1所示，机器人控制装置1具有：硬盘或半导体存储器等存储部102；以CPU为中心而构成的控制部104；用于与机器人30A、30B、30C进行通信的网络适配器等通信部106；以及在执行任务规划以及路线规划时向管理者显示各种设定画面(操作画面)的显示部107。另外，由于任务规划以及路线规划是在机器人30A、30B、30C与机器人控制装置1连接前的初始设定阶段执行，因此，为方便说明，在图1中，假设性地表示有应与机器人控制装置1连接的机器人30A、30B、30C。以下分别说明执行任务规划以及路线规划的机器人控制装置1的结构。另外，以下主要例举一台机器人控制装置1以及应与其连接的一台机器人30A。
[任务规划]
图2是包含用于执行任务规划的要素的机器人控制装置1的结构图。如该图所示，控制部104包含操作接受部11、作业获取部12、作业工序获取部13、部件信息获取部14、工具信息获取部15、参数获取部16、机器人信息获取部17、作业程序生成部18以及显示控制部19。在以CPU为中心而构成的控制部104中，它们的功能都通过执行程序而实现，控制部104中每一个功能模块具有的功能，即为控制部104具有的功能。作为存储区域，在存储部102中设有作业数据区域5a、模板数据区域5b、CAD数据区域5c、技术数据区域5d、机器人数据区域5e以及作业程序区域5f。
对机器人控制装置1的各要素的功能进行说明。
显示控制部19使显示部107显示用于接受管理者(操作者)的指示(操作)的各种设定画面，操作接受部11接受管理者的指示。在任务规划的设定画面中，管理者例如使用连接于机器人控制装置1的键盘或鼠标等操作部(未图示)进行指示。
机器人控制装置1根据管理者的指示内容，生成表示机器人30A所承担的作业内容的作业程序。在此，作业(任务)包含多个作业工序(子任务)。例如，在作为作业(任务)的“马达壳体部件的组装”中，包含推压作业(工序1：子任务1)、拾取作业(工序2：子任务2)、以及插入工作(工序3：子任务3)这三个作业工序(子任务)。机器人30A根据包含上述一系列作业工序的作业所对应的作业程序进行动作。
当管理者选择所需的作业后，作业获取部12获取该选择结果。选择对象的作业预先被登记于作业数据区域5a，管理者从设定画面(设定画面0x)的多个作业中选择应制作作业程序的作业。如图3所示，在作业数据区域5a中例如存储有作业A、作业B、作业C等作业名与各作业所包含的作业工序相关联地存储的作业表。例如在作业A中，关联有工序1(子任务1)、工序2(子任务2)、以及工序3(子任务3)这三个作业工序(子任务)。另外，作业获取部12也获取与由管理者所选择的作业有关联的作业工序的信息。
在包含于管理者所选择的作业中的作业工序中，管理者在设定画面(设定画面1x)中选择所需的作业工序后，作业工序获取部13获取该选择结果，并且从模板数据区域5b获取所选择的作业工序所对应的子任务程序(工序作业程序)的模板。在模板中保存有程序的样式或固定语句等。在模板数据区域5b中存储有包含于作业中的作业工序所对应的子任务程序的模板。当存在多个作业工序时，子任务程序的模板与每个作业工序相关联。例如，如图4所示，对于作业A，存储有工序1(子任务1)、工序2(子任务2)、以及工序3(子任务3)这三个作业工序(子任务)的程序的模板。
部件信息获取部14从CAD数据区域5c获取管理者所选择的作业所对应的部件(作业对象物)的信息、管理者在设定画面(设定画面2x)中所选择的部件的信息。如图5所示，在CAD数据区域5c中存储有与作业、作业工序、以及部件信息相关联并存储的CAD数据表。在部件信息中，包含部件名、部件的识别信息(部件ID)、部件的三维模型数据。另外，部件信息获取部14从CAD数据区域5c获取管理者在设定画面(设定画面2x)中所选择的工作台的信息。各部件信息中关联有坐标系(部件坐标系)，工作台的信息关联有坐标系(作业坐标系)。
工具信息获取部15从CAD数据区域5c获取管理者所选择的作业所对应的工具的信息、管理者在设定画面(设定画面2x)中所选择的工具的信息。如图5所示，在CAD数据区域5c的CAD数据表中还相关联并存储有工具信息。在工具信息中，包含工具名、工具的识别信息(工具ID)、以及工具的三维模型数据。另外，各工具信息关联有坐标系(工具坐标系)。
参数获取部16获取管理者在设定画面(设定画面3x)中设定的作业参数(作业条件)。另外，参数获取部16还参照技术数据区域5d，判定管理者所设定的作业参数是否满足适合于作业工序的值(预先设定的规定参数(阈值))。即，参数获取部16还具有判定部的功能。如图6所示，在参数技术数据区域5d中，存储有相关联地存储了作业、作业工序、以及规定参数的作业参数表。作业参数例如为部件间的距离、位置、推压力、把持力等。
机器人信息获取部17从机器人数据区域5e获取管理者在设定画面(设定画面4x)中所选择的机器人信息。如图7所示，在机器人数据区域5e中，存储有相关联地存储了作业以及机器人信息的机器人信息表。在机器人信息中，包含机器人名、机器人的识别信息(机器人ID)、以及表示机器人外形的三维模型数据。另外，各机器人信息关联有坐标系(机器人坐标系)。
作业程序生成部18在由作业工序获取部13获取的子任务程序的模板中，编入由部件信息获取部14获取的部件信息、由工具信息获取部15获取的工具信息、由参数获取部16获取的作业参数、以及由机器人信息获取部17获取的机器人信息，由此生成子任务程序。另外，作业程序生成部18还根据所生成的子任务程序，生成作业所对应的作业程序。作业程序生成部18使所生成的作业程序与子任务程序相关联并存储于作业程序区域5f中。
另外，在机器人控制装置1中，显示控制部19使显示部107显示上述各要素的处理所对应的设定画面(包含上述设定画面0x～4x)。在后面叙述各设定画面的具体例。例如如图8所示，在任务规划的设定画面中，包含部件栏、工具栏、半成品栏、环境模型栏、作业工序栏、作业顺序栏。
作为用于显示各设定画面的要素，如图9所示，显示控制部19包含设定画面显示部19a、部件栏设定部19b、工具栏设定部19c、环境模型栏设定部19d、参数设定部19e、半成品栏设定部19f、作业工序栏设定部19g、以及作业顺序栏设定部19h。另外，作为存储区域，在存储部102中还设有设定画面数据区域5g、部件数据区域5h。另外，在图9中，省略了图2所示的设置于控制部104的各要素。
当作业获取部12获取了管理者所选择的作业后，设定画面显示部19a从设定画面数据区域5g获取对应于管理者所选择的作业的设定画面，部件栏设定部19b从CAD数据区域5c(参照图5)中获取由部件信息获取部14获取的部件的三维模型数据并设定(登记)在设定画面的部件栏中，工具栏设定部19c从CAD数据区域5c中获取由工具信息获取部15获取的工具的三维模型数据并设定(登记)在设定画面的工具栏中，环境模型栏设定部19d从CAD数据区域5c中获取根据由部件信息获取部14获取的部件以及由作业获取部12获取的作业所制造的产品的三维模型数据并设定(登记)在设定画面的环境模型栏中。各栏中所设定的三维模型数据作为图像显示在设定画面中。另外，部件栏设定部19b将设定于部件栏中的各部件的三维模型数据存储在部件数据区域5h中。
半成品栏设定部19f参照部件数据区域5h而获取各作业工序在执行阶段(制造中的状态(半成品))的三维模型数据，并设定(登记)在设定画面的半成品栏中。在设定画面的半成品栏中显示半成品的图像。
作业工序栏设定部19g在设定画面的作业工序栏中设定(登记)由管理者在设定画面上所选择的选择对象物(部件、工具等三维模型数据)。在作业工序栏中进行设定的方法，例如可以为管理者使用鼠标指针拖动设定(显示)在部件栏中的部件图像并放入作业工序栏中的方法，也可以为在作业工序栏中以一览表的方式显示多个部件名，管理者使用鼠标指针点击所需的部件名的方法。在设定画面的作业工序栏中显示有所设定的部件、工具等的图像。
作业顺序栏设定部19h在作业顺序栏中设定(登记)各作业工序所对应的工序名。各工序名关联有子任务程序，当选择(点击)工序名后，在设定画面中显示相对应的子任务程序的内容。
在此，举出具体例说明机器人控制装置1中作业程序的生成方法(任务规划)。在此，例举“马达壳体部件的组装”作业(以下，称为作业A)所对应的作业程序的生成方法。另外，在作业A中包含推压作业(工序1)、拾取作业(工序2)、以及插入工作(工序3)这三个作业工序。
图10以及图11是表示机器人控制装置1的动作的图。在该图中并列表示有管理者的操作流程、基于管理者操作的机器人控制装置1的动作流程、以及显示部107的显示流程。另外，显示部107的显示处理按照机器人控制装置1的显示控制部19的显示命令进行。
首先，当开始任务规划的处理后，在显示部107上显示初始设定画面(S101)。例如如图12所示，在初始设定画面中显示有供管理者选择作业所用的画面(设定画面0x)。在图12的初始设定画面中，管理者选择“作业A”作为作业并按下确定按钮(S102)。当作业获取部12获取由管理者所选择的结果(作业A)后，部件信息获取部14从CAD数据区域5c(参照图5)获取作业A所对应的部件PF1、PF2、PF3的三维模型数据，工具信息获取部15从CAD数据区域5c获取作业A所对应的工具T1的三维模型数据(S103)。
接下来，设定画面显示部19a从设定画面数据区域5g获取作业A所对应的设定画面(参照图8)，部件栏设定部19b在设定画面的部件栏中设定上述获取的部件PF1、PF2、PF3的三维模型数据，工具栏设定部19c在设定画面的工具栏中设定上述获取的工具T1的三维模型数据，环境模型栏设定部19d在设定画面的环境模型栏中设定部件PF1、PF2、PF3、工作台WS1、以及成品的三维模型数据。另外，作业工序栏设定部19g在设定画面的作业工序栏中设定作业A中所包含的工序1～工序3的信息，作业顺序栏设定部19h在设定画面的作业顺序栏中设定工序0。由此，在显示部107中显示通过各设定部设定各显示栏的设定画面1x(S104)。图13是表示设定画面1x的一例。
接下来，在设定画面1x中，管理者选择作业A中所包含的“工序1”(S105)。例如，管理者使用鼠标点击设定画面上的“工序1”。当管理者选择了“工序1”后，作业工序获取部13从模板数据区域5b(参照图4)获取“工序1”所对应的子任务1程序的模板(S106)，作业工序栏设定部19g使作业工序栏中显示用于设定部件、工具以及工作台的设定栏(S107)。图14是表示包含上述设定栏的设定画面2x的一例。
接下来，管理者在设定画面2x中选择部件PF1、工具T1以及工作台WS1(S108)。例如，管理者使用鼠标拖动设定于设定画面2x的部件栏中的部件PF1并放入作业工序栏中，拖动设定于工具栏中的工具T1并放入作业工序栏中，拖动设定于环境模型栏中的工作台WS1并放入作业工序栏中。由此，作业工序栏设定部19g将部件PF1、工作台WS1以及工具T1设定在作业工序栏中，设定画面2x被更新为如图15所示(S109)。另外，部件信息获取部14从CAD数据区域5c获取由管理者所选择的部件PF1以及工作台WS1的信息，工具信息获取部15从CAD数据区域5c获取由管理者所选择的工具T1的信息(S110)。另外，部件PF1、工作台WS1以及工具T1的信息关联有各坐标系。
接下来，作业工序栏设定部19g使作业工序栏中显示用于设定作业参数的设定栏(S111)。图16是表示包含上述设定栏的设定画面3x的一例。
接下来，管理者在设定画面3x中设定(输入)作业参数(S112)。例如，管理者设定工作台WS1与部件PF1之间的距离(接近高度)D(mm)＝3、推压反作用力F(N)＝5。由此，设定画面3x更新为如图17所示(S113)。
当管理者设定完作业参数后，参数获取部16判定作业参数是否满足预先设定的规定参数(阈值)(S114)。当作业参数不满足阈值时，显示控制部19使显示部107显示催促再次输入作业参数的消息(S115)。
当作业参数满足阈值时，作业工序栏设定部19g使作业工序栏中显示用于选择机器人的设定栏(S116)。图18表示包含上述设定栏的设定画面4x的一例。
接下来，管理者在设定画面4x中选择机器人30A(S117)。机器人信息获取部17从机器人数据区域5e(参照图7)获取由管理者所选择的机器人30A的信息(S118)。机器人30A的信息关联有机器人坐标系。
接下来，当管理者按下设定画面4x中所包含的设定结束按钮后(S119)，作业程序生成部18将部件PF1、工具T1、工作台WS1、作业参数(D＝30、F＝5)、机器人30A的各种信息编入子任务1程序的模板，生成子任务1程序(参照图22)(S120)。另外，半成品栏设定部19f在设定画面的半成品栏中设定将部件PF1推压在工作台WS1上的状态(半成品：工序1的成品)，作业顺序栏设定部19h在作业顺序栏中设定关联有子任务1程序的“工序1”(S121)。图19表示上述设定的设定画面5x的一例。当点击作业顺序栏中的“工序1”，显示子任务1程序(参照图22)的内容。
接下来，当管理者发出继续进行任务规划的指示(例如点击设定画面5x的“向下一个工序”)后(S122)，在显示部107再次显示通过各设定部设定各栏的设定画面1x(S123)。管理者在设定画面1x(参照图13)中选择作业A所包含的“工序2”(S123)。之后，进行与上述S106～S120同样的处理，生成对应于“工序2”的子任务2程序(参照图22)。图20表示工序2中设定画面5x的一例。另外，对于作业A中所包含的“工序3”也进行同样的处理，由此，生成对应于“工序3”的子任务3程序(参照图22)。图21表示工序3中设定画面5x的一例。
最后，当管理者发出结束任务规划的指示(例如点击设定画面5x的“结束”)后(S125)，作业程序生成部18根据对应于作业A中所包含的工序1～3的子任务1程序、子任务2程序以及子任务3程序，生成对应于作业A的作业程序(S126)。图22例示有子任务1程序、子任务2程序以及子任务3程序，以及根据这些子任务程序生成的对应于作业A的作业程序。作业程序生成部18使与作业A所对应的作业程序，与子任务1程序、子任务2程序以及子任务3程序相关联并存储在作业程序区域5f中。
采用本实施方式的机器人控制装置1的任务规划，既能够容易地制作用于表示机器人所承担的作业内容的作业程序，而且管理者又能掌握(视觉确认)作业程序的生成过程(情况)。另外，由于通过上述任务规划所生成的作业程序中记述有作业内容，而未包含机器人以及工作台的位置信息，从而所述作业程序例如也可以利用于机器人的种类或位置被改变的情况。
[路线规划]
当上述的任务规划的处理结束后，接下来，管理者使机器人控制装置1执行路线规划的处理，以生成包含机器人30A的设置位置以及姿态信息的轨道(动作路径)。以下说明路线规划的处理。另外，为了方便说明，对于具有用于执行上述任务规划的要素具有同一功能的要素，标注同一附图标记并省略其说明。
如图23所示，作为用于执行路线规划的要素，控制部104具有程序获取部21、位置获取部22、动作判定部23、路径生成部24、位置调整部25、动作控制程序生成部26以及似然计算部27。在以CPU作为中心构成的控制部104中，它们的功能通过执行程序而实现。另外，作为存储区域，在存储部102中设有位置数据区域5i、动作控制程序区域5j。
另外，与上述任务规划相同，由显示控制部19使显示部107显示用于接受管理者的指示的各种设定画面，操作接受部11接受管理者的指示。在路线规划的设定画面中，管理者例如使用连接于机器人控制装置1的键盘或鼠标等操作部进行指示。
机器人控制装置1根据管理者的指示内容生成机器人30的动作路径，以使机器人30执行作业程序所涉及的作业。在此，例举有关机器人30A的上述作业A和作业A中所包含的工序1、工序2、工序3。
对机器人控制装置1的各要素的功能进行说明。
在作业程序区域5f中，对应于作业A的作业程序与子任务1程序、子任务2程序以及子任务3程序相关联地进行存储。表示上述任务规划中所生成的作业程序中的各子任务程序(参照图22)的位置、坐标信息的记述(例如，Coord、P1、P2)是不确定的，通过路线规划的处理来确定。另外，“Coord”例如表示(x、y、z)的坐标信息，Coord1的坐标系文件1与子任务1程序相关联，Coord2的坐标系文件2与子任务2程序相关联，Coord3的坐标系文件3与子任务3程序相关联，并且都被存储于作业程序区域5f中。
在位置数据区域5i中存储有部件、工具、工作台、机器人的各坐标系。例如存储有部件PF1、PF2、PF3、工具T1、工作台WS1、机器人30A的各坐标系。另外，在位置数据区域5i中，存储有相对于机器人的设置位置的部件、工具以及工作台在设计方面的相对位置(位置测量数据)。由此，确定了例如部件PF1、PF2、PF3、工具T1、工作台WS1、机器人30A的位置关系(坐标位置)。另外，由于可通过人工将机器人30A、30B、30C任意地配置于机器人设置位置，因此各工作台相对于这些机器人30A、30B、30C的实际相对位置有可能与设计出的不同。部件、工具以及工作台38在设计方面的相对位置与各机器人设置位置相关联并存储。由此，在位置数据区域5i中，各机器人的坐标位置与各机器人识别信息相关联并存储。
在动作控制程序区域5j中存储有动作控制程序，所述动作控制程序中相关联了由上述任务规划生成的作业程序和由路线规划生成的动作路径。
程序获取部21从作业程序区域5f获取作为路线规划处理对象的作业程序。在此，获取作业A所对应的作业程序。在该作业程序中，分别相关联有子任务1程序、子任务2程序、子任务3程序、以及坐标系文件1、2、3。程序获取部21例如在管理者发出开始进行路线规划的指示时获取上述作业程序。
位置获取部22从位置数据区域5i获取部件、工具、工作台、机器人的位置(坐标系)。在此，获取部件PF1、PF2、PF3、工具T1、工作台WS1、机器人30A的位置(坐标系)。
动作判定部23根据由位置获取部22获取的位置信息，判定在各工序中的动作中动作的起始点以及到达点是否在可动范围内(规定范围内)。另外，可动范围能根据位置获取部22所获取的位置信息来算出。另外，动作判定部23根据由位置获取部22获取的位置信息，判定在各工序中的动作中，机器人30A是否干涉其他的机器人30B、30C或周围物体等被干涉物。即，动作判定部23进行动作范围检查以及干涉检查。动作判定部23在动作范围检查中，当动作的起始点以及到达点在可动范围内时，判定为正常，在干涉检查中，当机器人未干涉被干涉物时，判定为正常，除此之外判定为异常。可利用存储在CAD数据区域5c中的三维模型数据，在虚拟空间内模拟机器人30在作业空间中的动作来进行动作范围检查以及干涉检查。
路径生成部24根据动作判定部23的判定结果，生成制造工序顺序中机器人在前后工序之间的动作路径。例如，路径生成部24生成机器人30A在工序0与工序1之间的动作路径0-1，生成机器人30A在工序1与工序2之间的动作路径1-2，生成机器人30A在工序2与工序3之间的动作路径2-3。另外，路径生成部24将所生成的各动作路径信息存储在作业程序区域5f中。
当由动作判定部23判定的结果为异常时，位置调整部25在虚拟空间内调整工作台与机器人的位置关系。
动作控制程序生成部26使由路径生成部24生成的动作路径与由上述任务规划生成的作业程序相关联而生成动作控制程序。动作控制程序生成部26将所生成的动作控制程序存储在动作控制程序区域5j中。
另外，与上述任务规划相同，显示控制部19使显示部107显示上述各要素的处理所对应的设定画面。各设定画面的具体例在后面叙述。例如如图24所示，在路线规划的设定画面中包含作业顺序栏、动作路径生成日志栏以及环境模型栏。如图25所示，作为用于显示各设定画面的要素，显示控制部19包含作业顺序栏设定部19i、日志栏设定部19j以及环境模型栏设定部19k。
设定画面显示部19a从设定画面数据区域5g获取对应于管理者所选择的作业的设定画面，并使显示部107显示。
当由作业获取部12获取了管理者所选择的作业后，作业顺序栏设定部19i参照作业程序区域5f，在作业顺序栏中设定(登记)该作业所对应的作业顺序(包含与作业程序相关联的子任务程序的工序)(参照图22)。
日志栏设定部19j在动作路径生成日志栏中，显示与设定于作业顺序栏中的各工序的作业顺序中管理者所选择的工序相关的动作路径的生成过程的日志。通过显示该日志，管理者能够掌握动作路径的生成过程(情况)。
环境模型栏设定部19k根据由位置获取部22获取的部件、工具、工作台、机器人的位置信息以及CAD数据区域5c中所存储的各三维模型数据，在环境模型栏中显示三维模型的图像。另外，环境模型栏设定部19k还根据动作判定部23的判定结果，显示部件、工具、工作台、机器人的位置关系。
在此，举出具体例说明机器人控制装置1中动作路径的生成方法(路线规划)。在此，例举由上述任务规划生成的作业A所对应的动作路径的生成方法。
图26以及图27是表示机器人控制装置1的动作的图。在该图中并列表示有管理者的操作流程、基于管理者操作的机器人控制装置1的动作流程、以及显示部107的显示流程。另外，显示部107的显示处理按照机器人控制装置1的显示控制部19的显示命令执行。
首先，当开始路线规划的处理后，在显示部107上显示初始设定画面(S201)。例如如图28所示，在初始设定画面中显示有供管理者选择作业所用的画面(设定画面0y)。在初始设定画面中，管理者选择“作业A”作为作业并按下确定按钮(S202)。当作业获取部12获取由管理者所选择的结果(作业A)后，程序获取部21从作业程序区域5f获取作业A的作业程序(S203)。
接下来，设定画面显示部19a从设定画面数据区域5g获取作业A所对应的设定画面(参照图24)，作业顺序栏设定部19i在设定画面的作业顺序栏中设定作业A的作业程序的作业顺序，环境模型栏设定部19k根据存储于CAD数据区域5c的各三维模型数据，在环境模型栏中设定三维模型。由此，在显示部107中显示通过各设定部设定各栏的设定画面1y(S204)。图29表示设定画面1y的一例。
接下来，在设定画面1y中，管理者选择作业顺序栏的“工序1”(S205)。例如，管理者使用鼠标点击设定画面上的“工序1”。当管理者选择了“工序1”，程序获取部21从作业程序区域5f获取工序1的子任务1程序(S206)，位置获取部22从位置数据区域5i获取部件、工具、工作台以及机器人30A的位置(坐标系)(S207)。
接下来，动作判定部23根据由程序获取部21获取的子任务1程序，与由位置获取部22获取的位置信息，进行动作范围检查以及干涉检查(S208)。当两检查均正常时，路径生成部24生成机器人30A在工序0与工序1之间的动作路径0-1，使所生成的动作路径0-1与子任务1程序(参照图22)相关联并存储于作业程序区域5f中(S209)。日志栏设定部19j使日志设定栏显示动作路径0-1的生成过程的日志(S210)。图30是表示显示有日志的设定画面2y的一例。
另外，当动作范围检查以及干涉检查中至少一方为异常时，位置调整部25在虚拟空间内调整机器人30A的位置(S211)，之后返回S208。
通过上述方法所生成的动作路径0-1，能够确定子任务1程序的位置、坐标信息(Coord、P1、P2)。
接下来，当管理者选择作业顺序栏的“工序2”后(S212)，程序获取部21从作业程序区域5f获取工序2的子任务2程序(S213)，位置获取部22从位置数据区域5i获取部件、工具、工作台以及机器人30A的位置(坐标系)(S214)。
接下来，动作判定部23根据由程序获取部21所获取的子任务2程序、与由位置获取部22所获取的位置信息，进行动作范围检查以及干涉检查(S215)。在此，详细说明进行动作范围检查时为异常的情况。位置调整部25在虚拟空间内调整机器人30A的位置(S216)。例如，当机器人30A在工序2的到达点为X坐标上的-αmm时，将机器人30A的基础位置调整为X坐标上的+αmm。位置调整后，返回S215，再次进行动作范围检查以及干涉检查。在再次检查中，如果对工序2进行位置调整，由于之前的工序1的动作位置发生改变，有可能偏离可动范围内，或者与被干涉物干涉，因此，对之前的工序1也要再次进行动作范围检查以及干涉检查。
上述位置调整结束后，路径生成部24生成机器人30A在工序1与工序2之间的动作路径1-2，使所生成的动作路径1-2与子任务2程序(参照图22)相关联并存储于作业程序区域5f(S217)。日志栏设定部19j使日志设定栏显示动作路径1-2的生成过程的日志(S218)。图31是表示显示有日志的设定画面3y的一例。另外，环境模型栏设定部19k也可以使环境模型栏显示由动作范围检查以及干涉检查检测出的异常位置。图32是表示机器人30A的动作范围偏离可动范围内的情况。另外，为了易于确定异常部位，可以标注标记，也可以着色。图33是表示机器人30A与其他物体产生了干涉的情况。
通过上述方法所生成的动作路径1-2，能够确定子任务2程序的位置、坐标信息(Coord、P1、P2)。同样，将关于工序3所生成的动作路径2-3与子任务3程序(参照图22)相关联并存储于作业程序区域5f。然后，通过动作路径2-3，能够确定子任务3程序的位置、坐标信息(Coord、P1、P2)。
当生成关于工序3的动作路径2-3后，动作控制程序生成部26根据分别相关联了动作路径0-1、动作路径1-2以及动作路径2-3的子任务1程序、子任务2程序以及子任务3程序，生成作业A所对应的动作控制程序(S219)。图34表示动作控制程序的一例。动作控制程序生成部26将所生成的对应于作业A的动作控制程序存储于动作控制程序区域5j。
机器人30A根据机器人控制装置1所生成的动作控制程序，执行对应于作业A的动作。
采用本实施方式的机器人控制装置1的路线规划，既能够容易地制作动作路径，而且管理者又能掌握(视觉确认)动作路径的生成过程(情况)。
在此，控制部104还可以包含似然计算部27(参照图23)。似然计算部27根据由位置获取部22获取的位置信息，计算误差似然σ。误差似然σ相当于在设置机器人30时机器人30与工作台的位置关系的误差的容许值，成为进行校准时的作业坐标系的判定指标。校准时，可测量工作台相对于机器人30A、30B、30C的设置位置的实际相对位置。具体而言，校准时，在设置完机器人30A后，使机器人30A的臂前端移动至由位置测定数据(工作台相对于机器人30A在设计方面的相对位置)所示的相对位置，再根据设置于臂前端的摄像机或接触传感器的输出，使臂前端与工作台的特征部位一致。另外，根据此时的臂的各关节的状态，计算工作台特征部位的相对位置。这成为工作台实际的(不一定与设计方面的完全一致)相对位置。在上述校准中，如果机器人30与工作台的位置关系的误差超出了误差似然σ时，也可以再次执行上述路线规划。由此，在校准时通过使用误差似然σ，能够提高制作作业坐标系的作业效率。
[机器人系统的具体例]
在此，以下说明包含本实施方式中的机器人控制装置1的机器人系统的具体例。
图35是机器人系统10的具体的整体结构图。该图中所示的机器人系统10例如设置于汽车等运输机械、电视接收机等电气设备的制造现场。在该制造现场中，设有带式输送机或辊式输送机等搬运装置36，通过该搬运装置36，向一个方向搬运作为机器人作业空间的工作台38上所载置的未加工完的汽车或电视接收机等作业对象物34。在搬运装置36一侧，按照从上游侧至下游侧的顺序相隔配置有工业用多关节机器人30A、30B、30C，这些机器人30A、30B、30C分别对作业对象物34实施预先设定好的部件安装等作业。
机器人30A、30B、30C上分别连接有用于控制所述机器人30A、30B、30C的机器人控制器20A、20B、20C，机器人控制器20A、20B、20C上分别连接有网络装置18A、18B、18C。网络装置18A、18B、18C均连接于机器人网络40。在该机器人网络40上还连接有用于对机器人控制器20A、20B、20C的动作进行支援、管理的机器人管理计算机100，机器人控制器20A、20B、20C能够分别通过网络装置18A、18B、18C以及机器人网络40，与机器人管理计算机100进行通信。在此，网络装置18A、18B、18C以及机器人管理计算机100分别存储有机器人网络40中的地址以及其他网络标识符，使用网络标识符相互确定发信方以及收信方。上述机器人管理计算机100能够作为本实施方式中的机器人控制装置1。
搬运装置36使工作台38在机器人30A、30B、30C的设置位置一侧停止，当机器人30A、30B、30C的作业结束时，使工作台38分别向下游侧的机器人的设置位置一侧移动。另外，也可分别由机器人控制器20A、20B、20C向搬运装置36发送机器人30A、30B、30C已结束作业的通知。
隔着搬运装置36，在机器人30A、30B、30C的设置位置的相反一侧，分别配置有作业对象物ID读取器32A、32B、32C。作业对象物34的ID(识别信息)，以例如一维或者二维的条型码等能被机械读取的方式被附加于作业对象物34或者载置有它的工作台38上。作业对象物34的ID例如可以为作业对象物34最终或者暂定的序列号或批号。条型码读取器等作业对象物ID读取器32A、32B、32C读取作业对象物34或者工作台38上所附加的ID，将该ID通过生产管理网络42通知给生产管理计算机200。即，作业对象物ID读取器32A、32B、32C以及生产管理计算机200连接在生产管理网络42上。另外，上述机器人管理计算机100(机器人控制装置1)也连接在生产管理网络42上，因此，机器人管理计算机100与生产管理计算机200能够进行通信。
另外，在机器人系统10中，例如在导入机器人30A时或改变机器人30A的配置时，当将机器人30A配置于所需的设置位置，机器人控制器20A连接于网络装置18A时，机器人管理计算机100(机器人控制装置1)向该机器人控制器20A发送应由机器人控制器20A执行的动作控制程序(参照图34)。机器人控制器20A执行自机器人控制装置1发送来的动作控制程序。动作控制程序中记述有根据机器人30A的臂前端所具有的摄像机或接触传感器的输出或者计时器的输出，使机器人30A的各臂上所具有的致动器进行什么动作。通过执行该动作控制程序，从机器人控制器20A向机器人30A依次发送控制命令，由此控制机器人30A的动作(例如上述作业A的动作)。由此机器人控制器20A能够切实地使机器人30A进行所需的动作。对机器人30B、30C也相同。由于工业用多关节机器人30A、30B、30C能够通过动作控制程序的改变来承担各种各样的作业，因此可以采取以下使用方法：使机器人30A、30B、30C某天在制造现场的某处进行作业，而其他日子则在制造现场的另一处进行作业。采用本实施方式，由于能够根据机器人30A、30B、30C的设置位置向机器人控制器20A、20B、20C提供适当的动作控制程序，从而能够促进上述使用方法。
另外，机器人控制器20A、20B、20C也可以分别为本实施方式中的机器人控制装置1。

Claims (17)

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具有：
存储部，其将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储；
显示控制部，其使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面；以及
作业程序生成部，其根据对应于管理者所选择的作业的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述显示控制部使所述设定画面中包含选择画面，所述选择画面供管理者选择所述作业中所使用的工具以及部件。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述作业程序生成部按照每个所述作业工序生成用于表示该作业工序的内容的工序作业程序，再根据所生成的各所述工序作业程序来生成所述作业程序。
4.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述作业的信息与用于识别承担该作业的机器人的机器人识别信息相关联。
5.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述显示控制部使所述显示部显示供管理者输入所述机器人进行所述作业时的作业条件的设定画面，
所述作业程序生成部还根据由管理者输入的所述作业条件，生成所述作业程序。
6.根据权利要求5所述的机器人控制装置，其特征在于，
还具有判定部，其判定由管理者输入的所述作业条件是否满足预先设定的阈值，
当输入的所述作业条件不满足所述阈值时，所述显示控制部使所述显示部显示用于催促再次输入所述作业条件的消息。
7.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述显示控制部使所述显示部显示模型图像，所述模型图像用于表示所述作业中所使用的工具以及部件。
8.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述显示控制部使对应于各作业工序的各个所述设定画面中，包含表示由至此前作业工序制造的状态的模型图像。
9.一种机器人控制方法，其特征在于，
从将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储的存储部中，获取对应于管理者所选择的作业的所述模板，
使显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面，
根据所述获取的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。
10.一种机器人控制装置，其特征在于，具有：
显示部；
存储部，其将用于生成表示机器人所承担的作业的内容的作业程序的模板与该作业的信息相关联地进行存储；
控制部，其使所述显示部依次显示与所述作业中包含的作业工序相对应的设定画面；以及根据对应于管理者所选择的作业的所述模板与在所述设定画面中由管理者输入的设定信息，生成表示该作业的内容的所述作业程序。
11.根据权利要求10所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部使所述设定画面中包含选择画面，所述选择画面供管理者选择所述作业中所使用的工具以及部件。
12.根据权利要求10或11所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部按照每个所述作业工序生成用于表示该作业工序的内容的工序作业程序，再根据所生成的各所述工序作业程序来生成所述作业程序。
13.根据权利要求10或11所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述作业的信息与用于识别承担该作业的机器人的机器人识别信息相关联。
14.根据权利要求10或11所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部使所述显示部显示供管理者输入所述机器人进行所述作业时的作业条件的设定画面，并还根据由管理者输入的所述作业条件，生成所述作业程序。
15.根据权利要求14所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部，其判定由管理者输入的所述作业条件是否满足预先设定的阈值，当输入的所述作业条件不满足所述阈值时，使所述显示部显示用于催促再次输入所述作业条件的消息。
16.根据权利要求10或11所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部使所述显示部显示模型图像，所述模型图像用于表示所述作业中所使用的工具以及部件。
17.根据权利要求10或11所述的机器人控制装置，其特征在于，
所述控制部使对应于各作业工序的各个所述设定画面中，包含表示由至此前作业工序制造的状态的模型图像。
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