CN104969134A - 干涉检查装置 - Google Patents

Abstract

干涉检查装置(1A)中具备：模型数上限输入部(12)，其输入有针对干涉检查对象即模型化对象而设定的几何模型的模型上限数；模型化处理部(14)，其使用小于或等于模型上限数的几何模型，根据模型化对象而生成模型候补；处理运算量上限设定部(16)，其基于控制模型化对象的控制器的各处理所需的运算处理量，对干涉检查的运算上限量进行设定；最小包围体积模型确定部(18A)，其从能够以小于或等于运算上限量进行干涉检查的计算处理的模型候补中，将模型的包围体积最小的模型候补确定为模型化对象的模型；以及干涉检查部(20)，其使用所确定的模型进行模型彼此的干涉检查。

Description

干涉检查装置

技术领域

本发明涉及对机器人彼此之间、或者机器人和外围设备之间的干涉进行检查的干涉检查装置。

背景技术

干涉检查装置是以事先防止工业用机器人、其外围设备发生碰撞为目的，而对发生碰撞的可能性进行检查的装置。干涉检查装置预先对碰撞的可能性进行检查，从而在有可能发生碰撞的情况下，对机器人等输出适当的指令值(停止或者对动作轨道进行修正的指令值)，由此，事先防止碰撞。特别是对于即使在机器人处于运转过程中的情况下也在线执行检查的干涉检查装置而言，不使工业用机器人、其外围设备保持本来的细致的形状，而是临时置换为容易高速地对干涉检查进行计算处理的模型(例如，球体、圆筒体等)，并实施该模型彼此的干涉检查。

在将机器人主体等模型化对象(物体)置换为模型时，干涉检查装置考虑关节的可动轴数量等(机构的自由度)而预先将模型化对象分割至多个区域。并且，干涉检查装置将模型配置为使得每一个区域分别由被称作基元(primitive)的简单的几何模型(球体·圆筒体·长方体·多面体等)包围。并且，干涉检查装置分别对各基元之间的最短距离进行计算，在最短距离为0、或者比预先设定的规定距离小的情况下，判定为“发生了干涉”，输出停止指令并开始进行停止动作。

这里，对模型化对象的具体模型的生成方法进行叙述。模型化的过程中，需要“在模型比模型化的对象大的状态下将对象包围”。关于对象的包围，假设在以过度的余量进行包围、且模型设定得过大的情况下，尽管不存在对象彼此发生干涉的可能性，但也成为产生判定为“发生了干涉”的误判定的主要原因。因此，在进行模型化的情况下，重要的是如何高效地使用剩余区域较小的模型将对象整体包围。

以往采用如下方式，即，将单位判定计算成本方面有优势的球体用作干涉检查用的模型。即使在这种利用球体彼此的判定的情况下，如果对存在的所有模型彼此进行判定，则计算处理成本也与模型组合的数量相对应地增大。为了提高计算处理的效率，提出有如下方法，即，并不始终对所有模型彼此进行判定，而是仅对有可能发生干涉的部位进行细致的判定。

在该方法中，例如，对于机器人阶层式地准备将半径增大而以数量较少的模型粗略地进行模型化的模型、和将半径减小而以数量较多的模型细致地进行模型化的模型。并且，通过采用如下方法而以良好的精度削减计算处理成本，即，首先对粗略的模型彼此进行判定，如果有可能发生干涉，则对细致的模型也进行判定(例如，参照专利文献1)。

在需要针对机器人等进行离线或者在线的干涉检查的现场，希望这样使用以良好的精度进行模型化得到的模型来进行干涉检查。

专利文献1：日本特许第3612781号公报

发明内容

然而，在上述现有技术中，虽然避免了对所有模型彼此进行判定，但是另一方面，在模型彼此处于接近状态的情况下，最终导致进行判定所需的模型数增多。其结果，出现如下问题，即，在利用每个单位的计算成本较小的球体进行细致的模型化的情况下，有可能产生较大的计算成本。

另外，即使在针对模型而应用单一种类的基元的情况下，有时也会由于使模型数相对于N个增加1个而使得包围的体积的剩余量增加。并且，在该情况下，尽管模型的包围剩余量几乎未产生变化，但有时用于判定的计算处理成本也会增加。

因此，为了实现始终稳定的计算处理成本、且使得包围体积也减小，需要选择形状方面有效的包围模型而并非单一的模型。另外，在计算处理成本存在上限这种情况下，必须考虑总计算处理成本是否不比上限大。

例如，作为进行包围的模型，由于使用除了球体以外的圆筒体而使得每1个模型单位的干涉检查处理时间有所增加，但却能够以与球体相比更少的模型数将模型化对象包围。因此，希望对总体上有效的模型选定·配置进行研究。但是，现实情况是由搭载有干涉检查装置的机器人的用户进行追加模型的作业，通过用户的调整难以实施考虑到上述必要条件的模型配置。

本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于获得一种干涉检查装置，能够在受到限制的计算成本内容易地生成使得模型的包围体积最小的模型。

为了解决上述课题而实现目的，本发明的干涉检查装置的特征在于，具备：模型数上限输入部，其输入有针对干涉检查的对象即模型化对象而设定的几何模型的上限数；模型化处理部，其在作为干涉检查用的模型而对所述模型化对象设定能够将所述模型化对象包围的长方体时，以小于或等于所述模型上限数的数量，使用与所述长方体相比每单位距离计算的计算成本更小的新几何模型，将所述长方体置换为所述新几何模型，由此对所述模型化对象进行模型化；模型候补存储部，其将使用所述新几何模型的模型作为模型候补而预先进行存储；运算量上限设定部，其基于与控制所述模型化对象的控制器进行的各处理所需的运算处理量相关的信息，对进行干涉检查时的计算处理运算量的上限即运算上限量进行设定；体积模型确定部，其从所述模型候补中提取能够以小于或等于所述运算上限量执行所述干涉检查的计算处理的模型候补，并且将提取的模型候补中模型的包围体积最小的模型候补确定为所述模型化对象的模型；以及干涉检查部，其使用由所述体积模型确定部确定的模型对模型彼此进行干涉检查，并且，如果有可能发生干涉则输出动作停止指令，如果不存在发生干涉的可能性则输出动作持续指令。

根据本发明，能够实现如下效果，即，能够在受到限制的计算成本内容易地生成使得模型的包围体积最小的模型。

附图说明

图1是表示具备实施方式1所涉及的干涉检查装置的干涉检查系统的结构的图。

图2是表示实施方式1所涉及的干涉检查装置的结构的框图。

图3是用于说明进行球体模型判定时的每次单位距离计算的计算成本的图。

图4是表示单位距离计算的其他对象例的图。

图5是用于对模型化处理进行说明的图。

图6是表示将模型上限数设为1个的情况下的模型例的图。

图7是表示将模型上限数设为2个的情况下的模型例的图。

图8是表示模型数和剩余包围体积比的关系的图。

图9是表示干涉检查系统的其他结构例的图。

图10是表示实施方式2所涉及的干涉检查装置的结构的框图。

图11是用于对使用了CAD/CAM系统的针对每个集合的分割处理进行说明的图。

图12是表示实施方式3所涉及的干涉检查装置的结构的框图。

图13是表示干涉检查装置的硬件结构的图。

图14是表示实施方式4所涉及的干涉检查装置的结构的框图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的干涉检查装置进行详细说明。此外，本发明不限定于这些实施方式。

实施方式1.

图1是表示具备实施方式1所涉及的干涉检查装置的干涉检查系统的结构的图。干涉检查系统100A是包含如下部件而构成的系统：机器人生产系统；通信设备3，其将机器人生产系统的设备之间连接；以及计算机9，其对机器人生产系统所具备的各控制器的设定进行变更。此外，干涉检查系统100A可以具备PLC(可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller)等控制装置以取代通信设备3，其中，该PLC具备通信功能和对各设备发送指令值、信号的功能。

通信设备3利用Ethernet(注册商标)等进行干涉检查系统100A内的通信。具体而言，通信设备3与机器人控制器2、外围设备控制器4以及计算机9进行通信。

计算机9是PC(Personal computer)等进行信息处理的设备。计算机9经由通信设备3对各控制器(机器人控制器2、外围设备控制器4等)的设定进行变更。此外，在除了计算机9以外还具备直接对各控制器进行设定变更的装置的情况下，干涉检查系统100A的结构中也可以包含这些装置。

机器人生产系统包含机器人10、机械手装置6、视觉传感器7、外围设备5、外围设备控制器4以及机器人控制器(机器人控制装置)2而构成。

机器人10与机器人控制器2连接，根据来自机器人控制器2的指令而进行动作。另外，机器人10根据来自机器人控制器2的指令而使机械手装置6等进行动作。

机械手装置6是通过机器人10而进行动作的装置。机械手装置6以不与外围设备5等碰撞的方式移动。视觉传感器7是对机械手装置6、外围设备5等的附近进行拍摄的图像传感器。视觉传感器7例如配置于机械手装置6的附近，与机械手装置6一起移动。视觉传感器7以不与外围设备5等碰撞的方式移动。

外围设备控制器4与外围设备5连接，根据来自计算机9的指令而对外围设备5进行控制。外围设备5是配置于机器人10的周围的设备。外围设备5与外围设备控制器4连接，根据来自外围设备控制器4的指令而进行动作。

机器人控制器2与机器人10、机械手装置6、视觉传感器7连接，根据来自计算机9的指令而对机器人10、机械手装置6、视觉传感器7进行控制。

另外，机器人控制器2具有干涉检查装置1X。干涉检查装置1X是实施干涉检查处理(碰撞预测)的装置，在实际发生碰撞之前对机械手装置6和外围设备5碰撞的可能性、视觉传感器7和外围设备5碰撞的可能性进行检查。在有可能碰撞的情况下，干涉检查装置1X对机器人10或者机械手装置6发出用于避免碰撞的指令值(停止或者对动作轨道进行修正的指令值)。此外，干涉检查装置1X也可以对外围设备5发出用于避免碰撞的指令值。

此外，干涉检查系统100A可以具备1个机器人控制器2，也可以具备多个机器人控制器2。另外，干涉检查系统100A可以具备1个外围设备控制器4，也可以具备多个外围设备控制器4。另外，机器人生产系统可以不具备视觉传感器7。

本实施方式的干涉检查装置1X对干涉检查对象(机器人10、机械手装置6、视觉传感器7、外围设备5)分别进行模型化，如果有可能发生干涉，则发出停止信号，以不会发生干涉而使干涉检查对象安全地停止。此外，干涉检查装置1X还能够将算法本身应用于除了机器人控制器2以外的部件，因此，可以利用除了机器人控制器2以外的运算处理装置构成干涉检查装置。例如，干涉检查装置1X可以配置于外围设备控制器4内。

这里，说明本实施方式中所进行的干涉检查处理。在本实施方式中，将根据机器人10的可动范围而形成的、机器人10能够通过的空间表述为动作区域。在大于或等于2台的机器人10彼此的动作区域交叉的情况下，产生机器人10彼此碰撞的可能性。作为表示这种机器人10彼此的碰撞的表述，在机器人10所占据的空间彼此在某个时刻交叉的状态下，采用干涉之类的表述。

另外，在利用多个模型来表现机器人10时，将各模型所占据的区域称为干涉判定区域，在干涉判定区域彼此交叉的状态下也采用干涉之类的表述。另外，将确认是否产生了这种干涉的动作称为干涉检查。为了进行干涉检查，需要预先利用多个球体、圆筒体、长方体等对各机器人10进行模型化。

例如，在用户对机器人机械手进行设计并将其应用于生产系统的情况下，在进行干涉检查之前，预先利用球体等模型对机器人机械手进行模型化，预先将模型的类型(球体·圆筒体·长方体)、模型的尺寸、模型的配置(由哪个物体约束)等全部设定。

对于机器人10主体，能够应用出厂时已经由机器人制造厂商方设定的模型的值，但对于由用户方设计·选定的机械手装置6、视觉传感器7以及外围设备5，由用户方重新设定。

因此，用户需要一边1个1个对实际运算中应用的模型进行反复试验、一边确定模型尺寸、模型位置。对于这种模型条件的设定，需要考虑2项制约而进行设定。

第1项制约如下，即，根据机器人控制器2之间的通信速度方面的制约或者存储区域的存储容许量的制约，作为自模型而能够管理的模型数存在上限。第2项制约如下，即，能够处理的模型数存在上限。引起该第2项制约的原因如下，即，机器人控制器2的运算处理装置通常对多项任务进行处理，因此，不能仅为了干涉检查处理而占用大量的计算资源。

以往，难以一边考虑这些制约而使实施包围的模型的类型的体积尽量减小、一边将模型设定为使得计算处理量不会对其他运算处理(例如，轨道计算、加减速指令生成等)造成影响的程度。

如果利用长方体对要实现模型化的区域的外形进行指定，则本实施方式所涉及的干涉检查装置1X在作为计算处理量而不会对其他运算处理造成影响的模型候补中，自动提取包围体积最小的模型。

接下来，对干涉检查装置1X的结构进行说明。图2是表示实施方式1所涉及的干涉检查装置的结构的框图。这里，对作为干涉检查装置1X的一个例子的干涉检查装置1A的结构进行说明。

干涉检查装置1A具备长方体设定输入部11、模型数上限输入部12、包围体积比较部13、模型化处理部14、模型候补存储部17、处理运算量上限设定部16、最小包围体积模型确定部18A、设定后模型存储部19、机器人控制装置设定存储部15、干涉检查部20以及驱动控制部21。

长方体设定输入部11是输入有用于将机械手装置6、视觉传感器7等模型化对象置换为长方体的指令(模型化指令101)的接口。用户使用鼠标、键盘等将模型化指令101输入至长方体设定输入部11。

输入至长方体设定输入部11的模型化指令101中例如包含长方体尺寸、约束条件等。长方体尺寸例如是长方体的3条边的长度即L[mm]、a[mm]、b[mm](L≥a≥b)。另外，约束条件是对模型进行约束的位置、姿态。

约束条件例如是对机器人10的凸缘位置等成为安装基准的位置、从成为安装基准的位置至模型的安装位置的偏移量(X，Y，Z，A，B，C)等进行指定的信息。这里，A表示绕X轴的旋转量，B表示绕Y轴的旋转量，C表示绕Z轴的旋转量。

此外，关于各个旋转量、偏移量，基于指定的坐标系进行定义。另外，关于所述坐标系，预先针对每个机器人轴进行定义，例如以基础坐标系、第1轴坐标系、第2轴坐标系、第3轴坐标系、第4轴坐标系、第5轴坐标系、第6轴坐标系、凸缘位置坐标系这样的方式进行定义。长方体设定输入部11将模型化指令101发送至包围体积比较部13以及模型化处理部14。

模型数上限输入部12是输入有模型数的上限值即模型上限数102的接口。用户使用鼠标、键盘等而将模型上限数102输入至模型数上限输入部12。模型上限数102是针对模型化对象而设定的模型的上限容许数。模型上限数102是大于或等于1的整数，且不存在上限。模型数上限输入部12将模型上限数102发送至模型化处理部14。

利用长方体对模型化对象进行指定的原因在于，FA(FactoryAutomation)的各种形状中能够利用方形简单地实现包围的设备较多，设定较为容易。信息处理量较多，因此，难以将利用方形的模型间距离以及碰撞判定的计算成本用于实时计算。因此，干涉检查装置1A的模型化处理部14，将长方体模型置换为球体、圆筒体(圆柱)等单位计算成本较低、且能够以实时计算的方式进行信息处理的模型。

模型化处理部14基于来自用户的指令即模型化指令101而将模型化对象置换为球体、圆筒体等模型，由此执行模型化处理。模型化处理部14将模型化对象置换为与长方体相比每次单位距离计算的计算成本更小的新几何模型(球体模型、圆筒体模型等)，由此进行模型化。针对多个种类的几何模型品种的各品种，模型化处理部14使用小于或等于由用户指定的几何模型数的上限(模型数N)(模型上限数102)的模型而生成模型。

这里，利用具体的事例来表示“每次单位距离计算的计算成本”。该处理示出与1次“距离计算”相关的计算成本。图3是用于说明进行球体模型判定时的每次单位距离计算的计算成本的图。例如，如图3所示，如果是球和球的判定(球体模型判定)，则“点和点之间的距离的计算”成为1次的计算成本。将某模型i的中心点设为P1，将另一个模型j的中心点设为P2，如果设定为P1＝(X1，Y1，Z1)、P2＝(X2，Y2，Z2)，则通过下述数学式能够求出P1、P2之间的距离L_ij。

$\begin{array}{c}{L}_{ij}=|P1-P2|=\sqrt{\mathrm{}}(\left(X1-X2\right)^2+\left(Y1-Y2\right)^2+(\\ Z1-Z2)^2)\end{array}$

图4是表示单位距离计算的其他对象例的图。作为单位距离计算的对象，考虑图4(a)所示的圆筒301(以距线段恒定的距离而定义的包络体，两端为半球形状)、图4(b)所示的圆柱302、图4(c)、(d)所示的有限平面(三角形303B、四边形303A等的多边形)。另外，作为单位距离计算的对象，考虑锥体(圆锥、图4(d)所示的三角锥305等)、多面体(4面体、图4(c)所示的6面体304、8面体···)、图4(e)、(f)所示的包络体306A、306B(由距曲线的恒定距离的曲面包围的闭区域)。

图5是用于对模型化处理进行说明的图。在图5中，示出用户对机械手装置6的一部分即机器人机械手30进行设计并将其应用于生产系统的情况下的模型化处理。模型化处理部14基于模型化指令101而利用规定的模型对机器人机械手30进行模型化，并且针对模型而设定在机器人10的指尖侧受到约束的约束条件。在图5中，示出利用球体模型31、圆筒体模型32、长方体模型33进行模型化的情况下的各模型图。

在进行干涉检查之前，模型化处理部14预先基于模型化指令101而对模型的类型(球体·圆筒体·长方体等)、模型的尺寸、模型的配置(由哪个物体约束)进行设定。模型化处理部14基于根据模型化指令101指定的模型的类型、模型的尺寸以及模型的配置，而将模型化对象置换为球体、圆筒体等模型。模型化处理部14将置换为球体、圆筒体等模型的模型化对象(模型候补)作为模型信息103而存储于模型候补存储部17。模型信息103是与模型候补相关的信息，包括模型候补本身、各模型的个数、各模型的类型、各模型的尺寸、各模型的配置等。模型化处理部14生成多个模型候补，将各模型候补存储于模型候补存储部17。

包围体积比较部13基于模型化指令101内的长方体尺寸和模型信息103，而对模型相对于模型化对象的剩余包围体积比进行计算。剩余包围体积比是模型所包围的相对于模型化对象的剩余体积除以模型化对象的体积得到的值。包围体积比较部13基于模型化指令101内的长方体尺寸对模型化对象的体积进行计算，根据模型信息103对模型的体积进行计算。包围体积比较部13将计算出的剩余包围体积比作为模型化剩余量104而存储于模型候补存储部17。此外，包围体积比较部13可以取代剩余包围体积比而将模型体积的限制值(容许值)作为模型化剩余量104而存储于模型候补存储部17。模型体积的限制值可以是相对于模型化对象的体积的比，也可以是相对于模型化对象的体积的差。

模型候补存储部17是预先对模型信息103、模型化剩余量104进行存储的存储器等。模型候补存储部17预先以使模型信息103和模型化剩余量104相关联的方式对它们进行存储。

机器人控制装置设定存储部15是将与各控制器执行的各处理所需的运算处理量相关的信息作为处理信息105而预先进行存储的存储器等。处理信息105例如是各控制器中有效的选项处理功能信息、各处理功能的运算处理时间、1个控制周期的运算处理时间等。

另外，机器人控制装置设定存储部15将各机器人控制器2中处理的每个单位模型的干涉检查判定时间(各模型单位所需的运算量)作为模型单位运算量108而预先进行存储。

处理运算量上限设定部16从机器人控制装置设定存储部15读出处理信息105，并且，基于处理信息105对机器人控制器2进行的干涉检查中能够使用的运算处理时间106(运算上限量)进行计算。处理运算量上限设定部16将计算出的运算处理时间106输出至最小包围体积模型确定部18A。

设定后模型存储部19对如下信息进行存储，即，针对机器人臂(机器人10、机械手装置6)、视觉传感器7、外围设备5而设定的各模型的类型、各模型的个数、各模型的尺寸以及各模型的配置信息等模型信息103中包含的干涉检查用的模型配置所需的信息。

在对新模型进行设定时，将设定后模型存储部19的最小包围体积模型109作为设定后模型信息110而读出。设定后模型信息110是针对机器人臂(机器人10、机械手装置6)而设定的模型的、模型类型及其模型个数的信息等。另外，在进行干涉检查时，保持原样地将设定后模型存储部19中的最小包围体积模型109读出。

最小包围体积模型确定部18A将模型信息103和模型化剩余量104作为模型候补信息107而从模型候补存储部17读出。另外，最小包围体积模型确定部18A从机器人控制装置设定存储部15读出模型单位运算量108，从设定后模型存储部19读出设定后模型信息110。

最小包围体积模型确定部18A从模型候补中提取满足处理运算量的阈值限制的模型候补。具体而言，最小包围体积模型确定部18A基于设定后模型信息110以及模型候补信息107，针对各模型候补而计算出1次干涉检查所需的计算处理次数。并且，最小包围体积模型确定部18A基于计算出的计算处理次数和模型单位运算量108，针对圆筒体和球体的每种组合而计算1次干涉检查所需的计算处理时间。最小包围体积模型确定部18A以模型类型数×模型数的次数而反复进行该计算处理。

最小包围体积模型确定部18对各干涉检查的计算处理时间和干涉检查中能够使用的运算处理时间106进行比较。最小包围体积模型确定部18A从模型候补中仅提取如下模型候补，即，能够以比干涉检查中能够使用的运算处理时间106小的计算处理时间进行干涉检查的模型候补。最小包围体积模型确定部18A从提取的模型候补中选择模型化剩余量104最小的模型候补，将选择的模型候补作为最小包围体积模型109而存储于设定后模型存储部19。此时，在相对于1个模型化对象较旧的最小包围体积模型109存在于设定后模型存储部19内的情况下，最小包围体积模型确定部18A利用较新的最小包围体积模型109进行覆盖。

干涉检查部20利用设定后模型存储部19所存储的最小包围体积模型109执行干涉检查。此时，干涉检查部20利用针对最小包围体积模型109而设定的模型尺寸以及模型位置约束条件111来执行干涉检查。模型位置约束条件111是与对模型进行约束的位置以及姿态相关的条件，模型化指令101中包含该模型位置约束条件111。

在判断为有可能发生干涉的情况下，干涉检查部20将动作停止指令输出至驱动控制部21。在判断为不存在发生干涉的可能性的情况下，干涉检查部20将动作持续指令输出至驱动控制部21。干涉检查部20将动作停止指令、动作持续指令作为动作变更指令值112而输出至驱动控制部21。驱动控制部21对机器人10、机械手装置6进行与动作变更指令值112相对应的驱动控制。

下面，对利用干涉检查装置1A进行的干涉检查处理的处理次序进行说明。预先由用户向长方体设定输入部11输入模型化指令101。长方体设定输入部11将模型化指令101发送至包围体积比较部13以及模型化处理部14。另外，预先由用户将模型上限数102向模型数上限输入部12输入。模型数上限输入部12将模型上限数102发送至模型化处理部14。

模型化处理部14根据模型化指令101而将执行模型化处理时所使用的模型信息103(各模型的个数、各模型的类型、各模型的尺寸、各模型的配置)预先存储于模型候补存储部17。模型化处理部14将模型信息103发送至包围体积比较部13。

另外，模型化处理部14基于模型化指令101以及模型上限数102，将模型化对象从长方体置换为球体、圆筒体等模型。由此，模型化处理部14针对模型化对象执行模型化处理，生成多个模型候补。模型化处理部14将模型候补写入模型信息103内而存储于模型候补存储部17。

这里，对模型数和剩余包围体积比进行说明。通常，越增加模型的数量，模型所包围的误差量(模型和模型化对象之间的误差量)越降低。此外，误差量并不单纯地降低。图6是表示将模型上限数设为1个的情况下的模型例的图，图7是表示将模型上限数设为2个的情况下的模型例的图。

在图6中，示出以能够使用1个模型的限制，利用球体对长方体形状(细长且较薄的物体)50进行模型化的情况下的模型51、和利用圆筒体对长方体形状50进行模型化的情况下的模型60、61。这里的圆筒体是对球体进行扫描拉伸而得的形状，包围方向按照长度方向较长的顺序具有2种模式。在图6中，由模型61示出利用长度方向与长方体形状50的长度方向相同的圆筒体进行模型化的情况下的模型，由模型60示出利用长度方向与长方体形状50的长度方向垂直的圆筒体进行模型化的情况下的模型。

在将模型上限数设为1个的情况下，在利用球体对长方体形状50进行模型化时，以使得利用球体的模型达到最小体积的方式进行模型化，因此，设定为模型51。另外，在将模型上限数设为1个的情况下，在利用圆筒体对长方体形状50进行模型化时，以使得利用圆筒体的模型达到最小体积的方式进行模型化，因此，设定为模型61。

在图7中，示出以能够使用的模型最多为2个的限制，利用球体对长方体形状50进行模型化的情况下的模型52A、52B、和利用圆筒体对长方体形状50进行模型化的情况下的模型62A、62B以及模型63A、63B。此外，在将模型上限数设为2个的情况下，可以利用1个球体或者1个圆筒体对长方体形状50进行模型化，但这样就变为与图6相同的模型，因此，在图7中将图示省略。

在图7中，由模型63A、63B示出利用长度方向与长方体形状50的长度方向相同的圆筒体进行模型化的情况下的模型，由模型62A、62B示出利用长度方向与长方体形状50的长度方向垂直的圆筒体进行模型化的情况下的模型。

在将模型上限数设为2个的情况下，在利用球体对长方体形状50进行模型化时，以使得利用球体的模型达到最小体积的方式进行模型化，因此，设定为模型52A、52B。另外，在将模型上限数设为2个的情况下，在利用圆筒体对长方体形状50进行模型化时，以使得利用圆筒体的模型达到最小体积的方式进行模型化，因此，设定为模型63A、63B。

如图6、图7所示可知，如果利用圆筒体模型进行模型化，则模型化(包围体积)的浪费较少。这一点能够通过人们的反复试验推测得知，但是，与球体的情况相比，球体和球体之间的干涉检查、圆筒体和圆筒体之间的干涉检查所需的计算量增大几倍。因此，有时计算量由于模型结构的不同而变得过大，由此干涉检查处理的处理量在机器人控制器2的所有处理中所占据的比例变得过大。

图8是表示模型数和剩余包围体积比的关系的图。在图8中，由关系71示出利用球体模型(sphere)的情况下的、模型数和剩余包围体积比的关系。另外，由关系72、73示出利用圆筒体模型(cylinder)的情况下的、模型数和剩余包围体积比的关系。关系72是将圆筒体模型的长度方向设为L的情况下的关系，关系73是将长度方向设为a的情况下的关系。

图8中的横轴为模型个数，纵轴为剩余包围体积比。这里的剩余包围体积比表示将长方体的模型包围后的剩余体积除以长方体的模型的体积得到的量，在恰好将长方体(模型化对象)的模型包在里面的情况下设为0。换言之，剩余包围体积比是表示进行包围后的剩余量的比率。

如图8所示可知，如果在能够使用的模型数较大且达到某种程度的情况下形成为单纯地增加模型数的配置，则包围的剩余量因模型数的增加而增大。

与这种状况相对，模型化处理部14利用用户预先指定的2种信息(模型化指令101以及模型上限数102)，以模型类型数M×模型数N而执行模型化处理。此外，这里的N、M为自然数。另外，模型数N由模型上限数102确定。另外，在模型类型为“球体”、“圆筒体”以及“球体和圆筒体”的情况下，模型类型数M＝3。即，模型类型数是指，能够根据使用的模型数和模型类型而进行计算的所有组合的数量。在该情况下，在应用球体模型的情况下，模型化处理部14执行N次的模型化处理，在应用圆筒体模型的情况下，模型化处理部14执行N次的模型化处理，在应用球体以及圆筒体的情况下，模型化处理部14执行N次的模型化处理。由此，模型化处理部14执行M×N次的模型化处理。

在每种模型类型的模型化处理中，模型化处理部14将从模型数上限输入部12获得的上限数设为N，首先实施将模型本身分割为k个(k＝1～N)长方体的处理。关于k分割的方法，根据每种模型类型而不同。对此，下面分别对不同的模型类型的模型化规则的一个例子进行说明。

在将球体用作模型类型的情况下，针对所赋予的模型化指令101，尽量分割为接近立方体的长方体，由此能够实现高效的包围。因此，规则如下，即，对于分割的目标，尽量形成较多的接近立方体的模型。在球体模型的情况下，利用分割后的第ki个(i＝1…，N)长方体的端点P1_ki、P2_ki、P3_ki、P4_ki、P5_ki、P6_ki、P7_ki、P8_ki，能够通过以下式(1)而求出中心位置Pcnt_ki，能够通过以下式(2)而求出半径R。此外，norm(*)是对*的矢量的范数进行计算的函数。

Pcnt_ki＝(P1_ki+P2_ki+P3_ki+P4_ki+P5_ki+P6_ki+P7_ki+P8_ki)/8···(1)

R＝norm(Pcnt_ki－P1_ki)···(2)

在球体的情况下，在能够使用的模型数k(k＝1～N)的条件下，自动地对利用指定的模型类型的模型(球体或者圆筒体)而实现最小包围体积的配置进行计算。作为配置的方法，以在如下所示的指定的方向上指定的分割次数对根据模型化指令101而确定的长方体进行分割，对能够将分割后的长方体包围的最小的球体进行定义。

下面，利用前述的长方体的3条边的长度、即L[mm]、a[mm]、b[mm](L≥a≥b)进行说明。关于分割方向以及分割数，L[mm]的定义方向上的分割数定义为k_L[次]，a[mm]的定义方向上的分割数定义为k_a[次]，b[mm]的定义方向上的分割数定义为k_b[次]，分别从k_L＝0、k_a＝0、k_b＝0开始。首先，使k_L增加，按照后述的次序，即，在k_L满足规定条件的情况下使k_a增加，同样地，在k_a满足规定条件的情况下使k_b增加，按照该次序实施分割。每当各方向上的分割数增加时，k_L、k_a、k_b分别增加1。并且，利用k_tot＝k_L+k_a+k_b对根据模型化指令101而确定的长方体分割数进行定义，直至分割后的长方体的数量(k_tot+1)达到能够使用的模型数k为止，对根据模型化指令101而确定的长方体进行分割。

此外，在进行各方向上的分割时，在1次的分割中，按照将1个长方体分割为2个长方体的次序来实施。另外，如后所述，如果能够使用的模型数k得到确定，则模型化处理部14在模型化处理中进行规定的分割处理，直至k_tot达到k为止。由此，k_tot达到k，唯一地确定了分割的长方体。

该情况下的最小包围球体，变为将如式(2)所示那样地进行分割得到的长方体的对角线作为直径的球体。下面，对模型化处理部14的模型化处理中的规定的分割处理进行说明。首先，在进行k_L分割的情况下，确认以下的条件(式(3))是否成立。如果成立，则以继续使k_L增加1的方式实施分割处理。

L/(k_L+1)≥a···(3)

在式(3)不成立的情况下，将分割的长度方向变更为a[mm]的定义方向而进行分割。此外，在对分割方向进行变更的情况下，将L/(k_L+1)＜a成立的初始的k_L设为k_L0，将与此次的k之差设为差Δk＝k－(k_L0+1)。并且，在Δk＞0的情况下，确认以下的条件(式(4))是否成立。

a≥L/(k_L0+1)···(4)

在式(4)的条件成立的情况下，实施将长度方向设为a[mm]的定义方向的2分割。此外，关于分割方法，在(k_L0+1)≥Δk的情况下，仅对(k_L0+1)个长方体中的Δk个在长度方向a的方向上实施2分割，由此使得分割完毕。对于分割对象，例如从接近指尖的一侧开始进行模型化。在(k_L0+1)＜Δk的情况下，实施k0次的在长度方向a的方向上对长方体进行2分割的处理，然后，确认接下来的条件(式(5))是否成立。

L/(k_L0+1)≥a/2···(5)

在式(5)成立的情况下，对分割方向进行变更，在长度方向L[mm]的定义方向上进行k_L0+1分割。在式(5)不成立的情况下，继续进行长度方向a[mm]的定义方向上的分割。为了使直至式(5)为止的处理连同b方向上的分割也实现正常化，作为各自的条件，在将相对于当前的各轴方向对各条边L、a、b进行分割的次数设为k_Ln[次]、k_an[次]、k_bn[次](其中，n＝0，1，2，…)时，如k_L0的定义所示，将以在各阶段产生不同的长度方向时的各轴方向(L方向、a方向、b方向)进行观察的情况下的最大的分割数定义为k_Ln、k_an、k_bn。这些分割数分别在各阶段进行定义，每当各方向上的分割数k_L、k_a、k_b增加时，对长度、L/k_Ln、a/k_an、b/k_bn进行比较。在该情况下，首先对L进行分割，在以下的式(6)成立的时刻，分割方向切换为a。并且，在以下所示的式(7)成立的时刻，确认以下的式(8)是否成立。

L/(k_Ln+1)＜a/(k_an+1)···(6)

L/(k_Ln+1)≥a/(k_an+1)···(7)

L/(k_Ln+1)＜a/(k_bn+1)···(8)

在式(8)成立的情况下，使b方向上的分割数增加1。另一方面，在式(8)不成立的情况下，再次使L的分割数增加1。此外，在分割数增加、且k_tot＝k_L+k_a+k_b达到k－1的情况下，在此时使分割结束，根据式(1)、式(2)对球体模型进行定义。通过该处理，针对k＝1～N的各种情况，能够获得通过分割而定义的长方体、和与其对应的球体模型的位置及尺寸。

在将圆筒体用作模型类型的情况下，生成在端面具有正方形的较长形状的物体，由此能够实现有效的包围。因此，不执行L方向上的分割，而是执行a方向或者b方向上的分割，持续进行分割以尽量使分割后的与L方向垂直的截面接近正方形。在分割完毕时的圆筒体的求解方法中，利用分割后的第ki个(i＝1，…，N)长方体的端点P1_ki、P2_ki、P3_ki、P4_ki、P5_ki、P6_ki、P7_ki、P8_ki进行求解。具体而言，通过以下的式(9)求出中心位置(基准点)Pcnt_ki，通过以下的式(10)求出模型的长度L、半径R。

如果将与由沿着与L方向垂直的面的点而约束的坐标系的中心位置Pcnt_ki较近的端点设为P1_ki、P2_ki、P3_ki、P4_ki，且将与上述中心位置Pcnt_ki较远的端点设为P5_ki、P6_ki、P7_ki、P8_ki，则以下的式(9)及式(10)成立。

Pcnt_ki＝(P1_ki+P2_ki+P3_ki+P4_ki)/4···(9)

R＝norm(Pcnt_ki－P1_ki)···(10)

此外，关于实际的k次分割的规则，除仅在a、b方向上进行分割的条件以外，还按照与球体方向相同的规则持续进行分割。并且，在分割完毕的时刻形成为分割完毕的状态，基于式(9)及式(10)，求出对各长方体进行模型化的圆筒体。

下面，对模型类型中混合有球体和圆筒体的情况下的模型化进行说明。关于分割方法，利用与球体相同的分割方法执行分割。作为分割的结果，只有针对分割后的k个(k＝1～N)模型分配模型类型的规则与球体模型的情况不同。作为基本的方法，执行如下方法，即，在针对各长方体分别分配球体和圆筒体之后，采用剩余体积比最小的模型。经由以上处理，最终计算出M×N个模型候补。

下面，针对上述M×N个模型候补，包围体积比较部13基于每个模型候补的k个模型位置以及模型尺寸、和各用户所设定的长方体的尺寸，对模型化剩余量104进行计算。

具体而言，包围体积比较部13从模型信息103中提取模型候补的模型位置以及模型尺寸，并且从模型化指令101中提取长方体(模型化对象)的尺寸。并且，包围体积比较部13根据模型位置以及模型尺寸对模型候补的体积进行计算，根据模型化对象的尺寸对模型化对象的体积进行计算。并且，包围体积比较部13以模型化对象的体积为基准，对与模型候补的体积相关的模型化剩余量104(剩余包围体积比)进行计算。此外，可以将除了剩余包围体积比以外的值定义为模型化剩余量。

这里，对剩余包围体积比的计算方法进行说明。如果将剩余包围体积比设为Wst，将用户所定义的长方体的体积设为Vblock[mm＾3]，将分割后的模型的体积的总和设为Vmdl[mm＾3]，将Vmdl中与用户所定义的长方体不重叠的空间的体积设为Vwst[mm＾3]，将分割后的模型彼此重叠的区域的体积设为Vovrp[mm＾3]，则能够分别通过以下式(11)和式(12)对Wst和Vwst进行定义。

Wst＝Vwst/Vblock···(11)

Vwst＝Vmdl－Vovrp－Vblock···(12)

换言之，根据(剩余体积)＝(以用户所定义的长方体为基础并利用球·圆筒进行模型化的总体积)－(利用球·圆筒进行模型化的体积中的重叠部分的体积)－(用户所定义的长方体的体积)，能够对模型化的剩余体积进行计算。

包围体积比较部13基于式(11)及式(12)对剩余包围体积比进行计算，将其作为模型化剩余量104而存储于模型候补存储部17。此外，作为模型化剩余量，除了剩余包围体积比以外，还可以应用基于从用户所定义的长方体的面上的点朝向铅直方向延伸的直线、和生成的模型的区域而计算出的值。在该情况下，导出从长方体的面上的点朝向铅直方向延伸的直线和生成的模型的表面的交点(2点)，将交点间的距离定义为剩余半径Rwst，将剩余半径Rwst作为模型化剩余量104，由此进行评价。

模型候补存储部17预先以使M×N个模型候补的模型信息103、和各模型候补的模型化剩余量104相关联的方式对它们进行存储。在将与全部共M×N个模型候补相关的信息存储于模型候补存储部17之后，最小包围体积模型确定部18A将模型信息103(M×N个模型候补的、各模型类型、各模型位置、各模型尺寸以及各自的模型个数)、和各模型候补的模型化剩余量104作为模型候补信息107而从模型候补存储部17读出。

另外，处理运算量上限设定部16从机器人控制装置设定存储部15，将在各控制器中有效的选项处理功能信息、各处理功能的运算处理时间以及1个控制周期的运算处理时间作为处理信息105而读出。

并且，处理运算量上限设定部16基于处理信息105对机器人控制器2进行的干涉检查中能够使用的运算处理时间106进行计算，将计算结果输出至最小包围体积模型确定部18A。

最小包围体积模型确定部18A从机器人控制装置设定存储部15，将在各机器人控制器2中处理的每个单位模型的干涉检查判定时间(球体和球体、圆筒体和球体、圆筒体和圆筒体)作为模型单位运算量108而读出。模型单位运算量108是各模型单位的干涉检查所需的运算量，针对每个模型单位而设定。模型单位运算量108例如针对圆筒体和球体的每种组合(球体和球体、圆筒体和球体、圆筒体和圆筒体)而设定。

另外，最小包围体积模型确定部18A从设定后模型存储部19，将已经设定的针对机器人臂的模型类型以及其模型个数的信息作为设定后模型信息110而读出。

最小包围体积模型确定部18A根据设定后模型信息110和模型候补信息107中的模型类型及模型个数，对1次干涉检查所需的计算处理次数进行计算。最小包围体积模型确定部18A针对球体和球体、圆筒体和球体、圆筒体和圆筒体，分别计算出各计算处理次数。

并且，最小包围体积模型确定部18A基于计算出的计算处理次数和模型单位运算量108，针对圆筒体和球体的每种组合计算出1次干涉检查所需的计算处理时间。最小包围体积模型确定部18A反复进行模型类型数×模型数(M×N)次的该计算处理。

最小包围体积模型确定部18A对M×N个干涉检查的计算处理时间、和干涉检查中能够使用的运算处理时间106进行比较。并且，最小包围体积模型确定部18A从模型候补中仅提取能够以比运算处理时间106小的计算处理时间进行干涉检查的模型候补。

并且，最小包围体积模型确定部18A从提取的模型候补中选择模型化剩余量104最小的模型候补，将选择的模型候补作为最小包围体积模型109而存储于设定后模型存储部19。此外，在无法提取模型候补的情况下，最小包围体积模型确定部18A使显示装置(未图示)等显示错误等。

干涉检查部20利用设定后模型存储部19所存储的最小包围体积模型109执行干涉检查。具体而言，干涉检查部20利用针对最小包围体积模型109设定的模型尺寸及模型位置约束条件111而执行干涉检查。

干涉检查部20例如利用与机器人10的关节角度相关的信息(机器人关节角度信息)对模型的当前位置进行更新。并且，在模型间的距离为0、或者小于或等于规定距离的情况下，干涉检查部20将用于使机器人10等停止的动作停止指令输出至驱动控制部21。另外，在不存在发生干涉的可能性的情况下，干涉检查部20将动作持续指令输出至驱动控制部21。由此，驱动控制部21针对机器人10、机械手装置6进行与动作变更指令值112相对应的驱动控制。

此外，干涉检查系统100A的结构不限定于图1所示的结构，也可以是其他结构。图9是表示干涉检查系统的其他结构例的图。干涉检查系统100B包含机器人生产系统和计算机9而构成。并且，干涉检查系统100B的机器人生产系统包含机器人10、机械手装置6以及机器人控制器2而构成。

即使是这种干涉检查系统100B所示的结构，用户也能够通过访问机器人控制器2而对模型设定进行变更。另外，在干涉检查系统100A中，可以将干涉检查装置1A的处理运算量上限设定部16、干涉检查部20、驱动控制部21等设置为不同的装置。

这样，如果用户指定了将模型化对象包围的长方体形状(长方体尺寸)以及模型上限数102，则在模型上限数102的范围内，能够自动地获取在考虑计算成本的基础上包围体积最小的模型的品种的选择。因此，即使是不具备模型化相关的知识的作业者，也能够利用用户接口而容易地进行高效的干涉检查。

这样，根据实施方式1，基于模型化指令101以及模型上限数102对模型进行设定，因此，能够容易地生成在受到限制的计算成本内使得模型的包围体积最小的模型。另外，在对多个机械手装置6等进行模型化的情况下，通过预先设定容许的模型上限数102，用户能够容易地分配对各机械手装置6进行细致到何种程度的模型化。

实施方式2.

下面，利用图10对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2中，在干涉检查装置中，基于针对模型化剩余量104的限制值(容许模型化剩余量113)而导出模型上限数102，以此取代从模型数上限输入部12输入模型上限数102的方式。

图10是表示实施方式2所涉及的干涉检查装置的结构的框图。这里，对作为干涉检查装置1X的一个例子的干涉检查装置1B的结构进行说明。在图10的各结构要素中，对实现了与图2所示的实施方式1的干涉检查装置1A相同的功能的结构要素标注相同的标号，省略重复的说明。

干涉检查装置1B具备长方体设定输入部11、包围体积比较部13、模型化处理部14、模型候补存储部17、处理运算量上限设定部16、最小包围体积模型确定部18B、设定后模型存储部19、机器人控制装置设定存储部15、干涉检查部20、驱动控制部21以及容许模型化剩余量输入部23。

容许模型化剩余量输入部(限制值输入部)23是输入有针对模型化剩余量104的限制值(容许模型化剩余量113)的接口。用户使用鼠标、键盘等而将容许模型化剩余量113输入至容许模型化剩余量输入部23。容许模型化剩余量输入部23将容许模型化剩余量113发送至最小包围体积模型确定部18B。

此外，在本实施方式中，对容许模型化剩余量113进行设定，因此，可以不设置模型数的上限值(模型上限数102)。在图10中，示出干涉检查装置1B不具备模型数上限输入部12的情况下的结构。

在未设置模型上限数102的情况下，最小包围体积模型确定部18B利用运算处理时间106、模型单位运算量108、设定后信息模型110导出模型上限数102。具体而言，最小包围体积模型确定部18B根据已经设定的设定后模型信息110以及模型单位运算量108而求出机器人臂之间的干涉检查所需的判定处理时间Tarm[s]。并且，最小包围体积模型确定部18B从运算处理时间106中减去Tarm。

并且，最小包围体积模型确定部18B利用模型单位运算量108，求出直至满足减法运算结果(时间)的上限为止而在设定后模型信息110的基础上能够增加的球体的模型的个数，将该个数定义为上限的模型数Nmax(模型上限数102)。换言之，最小包围体积模型确定部18B直至成为减法运算结果的上限时间为止而对设定后信息模型110不断追加球体模型的个数，由此求出成为减法运算结果的上限时间时的球体模型的追加数量。由此，干涉检查装置1B能够计算出利用机器人控制器2能够处理的最大的模型数Nmax。

最小包围体积模型确定部18B将导出的模型上限数102发送至模型化处理部14。模型化处理部14通过与实施方式1相同的处理而生成模型候补，将其作为模型信息103而存储于模型候补存储部17。另外，包围体积比较部13通过与实施方式1相同的处理而将模型化剩余量104存储于模型候补存储部17。

并且，最小包围体积模型确定部18B对容许模型化剩余量113和模型化剩余量104进行比较。并且，最小包围体积模型确定部18B将M×Nmax个模型候补中比容许模型化剩余量113大的模型候补从选项中去除。在将所有模型候补都去除的情况下，最小包围体积模型确定部18B使显示装置(未图示)等显示错误等。

此后，最小包围体积模型确定部18B通过与实施方式1相同的处理而从模型候补中选择模型化剩余量104最小的模型候补，将选择的模型候补作为最小包围体积模型109而存储于设定后模型存储部19。

在实施方式1中，在对机械手装置6等进行模型化的情况下，预先对容许的模型化个数(模型上限数102)进行设定，由此确定对各机械手装置6进行细致到何种程度的模型化。在本实施方式中，预先将容许模型化剩余量113设定为针对模型化剩余量104的限制值，由此确定对各机械手装置6进行细致到何种程度的模型化。

这样，根据实施方式2，利用运算处理时间106、模型单位运算量108对最大的模型上限数102进行设定，基于容许模型化剩余量113而选择模型候补。并且，在针对模型化对象应用所有模型的前提下对模型候补进行设定，选择模型化剩余量104最小的模型候补。因此，对于模型能够最大限度地灵活运用机器人控制器2中残留的资源，能够以最小的包围体积实现模型化。

实施方式3.

下面，利用图11～图13对本发明的实施方式3进行说明。在实施方式3中，使用3维CAD(Computer Aided Design)信息，由此使用户执行模型化处理时所使用的长方体的生成部(模型化处理部14的一部分)实现自动化。

图11是用于说明使用CAD/CAM系统的针对每个集合(模块)的分割处理的图。本实施方式的模型化处理部14具备CAD/CAM(CAD/CAE)系统。模型化处理部14将预先制作的3维模型分割为多个集合，将每个集合自动地变换为长方体模型。在图11中，由3维模型81示出变换前的3维模型(模型化对象)，由3维模型82示出将每个集合变换为长方体模型后的3维模型。

图12是表示实施方式3所涉及的干涉检查装置的结构的框图。这里，对作为干涉检查装置1X的一个例子的干涉检查装置1C的结构进行说明。在图12的各结构要素中，对实现了与图2所示的实施方式1的干涉检查装置1A相同的功能的结构要素标注相同的标号，将重复的说明省略。

在干涉检查装置1A的各结构要素的基础上，干涉检查装置1C还具备集合外形提取部(变换部)82和长方体存储部83。此外，在干涉检查装置1B的各结构要素的基础上，干涉检查装置1C还可以形成为具备集合外形提取部82和长方体存储部83的结构。

3维形状数据输入部22是输入有模型化对象的3维形状数据201的接口。3维形状数据输入部22将模型化对象的3维形状数据201发送至集合外形提取部82。集合外形提取部82利用各种尺寸的长方体将模型化对象分割为多个集合，对分割后的各集合外形进行提取。集合外形提取部82将各集合外形(长方体)存储于长方体存储部83。长方体存储部83是对各集合外形(长方体)进行存储的存储器等。本实施方式的模型化处理部14利用长方体存储部83所存储的各集合外形而针对模型化对象执行模型化处理。

此外，在能够获得模型化对象的体积Vcad的情况下，干涉检查装置1C可以利用体积Vcad对剩余包围体积比Wst进行计算。例如，如果3维形状数据输入部22中输入有3维形状数据201，则3维形状数据输入部22将3维形状数据201输入至包围体积比较部13。在对剩余包围体积比进行计算时，包围体积比较部13取代用户所定义的长方体的体积Vblock，而利用3维形状数据201所保有的体积Vcad或者根据3维形状数据201而能够计算出的体积Vcad，对剩余包围体积比Wst进行计算。如以下式(13)的方式表达剩余包围体积比Wst，因此，包围体积比较部13利用式(13)对剩余包围体积比Wst进行计算。

Vwst＝Vmdl－Vovrp－Vcad···(13)

换言之，在能够获得3维形状数据201的体积Vcad的情况下，包围体积比较部13根据(剩余体积)＝(以用户所定义的长方体为基础、且利用球·圆筒进行模型化得到的总体积)－(利用球·圆筒进行模型化得到的体积中的重叠部分的体积)－(利用3维CAD计算出的体积)，能够计算出剩余包围体积比Wst。

这样，在从3维形状数据输入部22输入3维形状数据201的体积Vcad的情况下，干涉检查装置1C可以不具有集合外形提取部82、长方体存储部83。此外，在能够利用来自3维形状数据输入部22的3维形状数据201的情况下，由式(13)表达的定义可以替换为由式(13)表达的定义。另外，干涉检查装置1A、1B可以形成为具备3维形状数据输入部22的结构。

下面，对干涉检查装置1A～1C的硬件结构进行说明。此外，干涉检查装置1A～1C具有相同的结构，因此，这里，对干涉检查装置1A的结构进行说明。

图13是表示干涉检查装置的硬件结构的图。干涉检查装置1A具有CPU(Central Processing Unit)91、ROM(Read Only Memory)92、RAM(Random Access Memory)93、显示部94、输入部95。在干涉检查装置1A中，上述CPU 91、ROM 92、RAM 93、显示部94、输入部95经由总线B而连接。

CPU 91利用计算机程序即干涉检查程序90进行干涉检查。显示部94是液晶显示器等显示装置，基于来自CPU 91的指令对模型化对象、模型候补、模型等进行显示。输入部95具备鼠标、键盘而构成，输入有由使用者从外部输入的指令信息(干涉检查所需的参数等)。将向输入部95输入的指令信息向CPU 91发送。

干涉检查程序90储存于ROM 92内，经由总线B而向RAM 93下载该干涉检查程序90。CPU 91执行下载至RAM 93内的干涉检查程序90。具体而言，在干涉检查装置1A中，根据由使用者从输入部95输入的指令，CPU 91从ROM 92内读出干涉检查程序90，将该干涉检查程序90在RAM 93内的程序储存区域展开并执行各种处理。CPU 91预先将该各种处理时所产生的各种数据临时存储于在RAM93内所形成的数据储存区域。

由干涉检查装置1A执行的干涉检查程序90形成为具备包围体积比较部13、模型化处理部14、处理运算量上限设定部16、最小包围体积模型确定部18A、干涉检查部20、驱动控制部21的模块结构，这些程序被下载至主存储装置上，在主存储装置上生成这些程序。

这样，根据实施方式3，用户无需调查模型的尺寸，能够抑制模型体积的大小，并且能够利用小于或等于机器人控制器2能够容许的模型数的模型而容易地进行干涉检查。

实施方式4.

下面，利用图14对本发明的实施方式4进行说明。在实施方式4中，在预先利用干涉检查装置的外部装置对模型上限数102进行运算的基础上，将模型上限数102输入至干涉检查装置内。即，用户不是从图2中示出的模型数上限输入部12将模型上限数102输入，而是将利用外部装置进行运算得到的模型上限数102输入至干涉检查装置内。

对模型上限数102进行运算的外部装置，例如是机器人控制器2内的除了干涉检查装置以外的装置、能够与机器人控制器2进行通信的PLC内的控制装置、或者计算机9。计算机9例如利用机器人设定用软件而对模型上限数102进行运算。此外，以下说明对模型上限数102进行运算的外部装置是计算机9的情况。

图14是表示实施方式4所涉及的干涉检查装置的结构的框图。这里，对作为干涉检查装置1X的一个例子的干涉检查装置1D的结构进行说明。在图14的各结构要素中，对实现了与图2所示的实施方式1的干涉检查装置1A相同的功能的结构要素标注相同的标号，将重复的说明省略。

本实施方式的干涉检查系统100A具备模型数上限计算装置24。此外，模型数上限计算装置24可以配置于干涉检查系统100B内。

将作为干涉检查对象而配置的机械手、外围设备等的1个装置单位设为对象的情况下的对象数202，由用户向模型数上限计算装置24输入。如图14所示，模型数上限计算装置24配置于模型数上限输入部12的前级。模型数上限计算装置24基于对象数202对模型上限数102进行运算。

在本实施方式中，将对象定义为1个长方体，将定义的长方体计作1个对象。例如，在针对1只机械手而定义1个长方体的情况下，1只机械手的对象为1个。另外，在针对2只机械手和1个视觉传感器的共计3个部位分别应用长方体的情况下，对象为3个。

用户将预定配置的所有装置的对象数202和各对象的名称作为对象信息而预先向模型数上限计算装置24输入。即，各对象信息包含对象的总数量、和作为对象的附属信息而分配给对象的模型数。

模型数上限计算装置24自动地对根据输入至长方体设定输入部11的设定而定义的、为了将长方体包围而能够使用的模型上限数102进行运算。模型数上限计算装置24执行如下处理，即，通过从模型总数中减去分配给各对象的模型数而对模型数(模型上限数102)进行计算。在该处理中，机器人控制器2、上述的PLC等控制装置或者计算机9等自动地进行运算。

该模型上限数102是此次输入至长方体设定输入部11的、将长方体包围的模型的上限值。例如以如下方式确定模型上限数102。模型数上限计算装置24实施如下运算，即，对各对象分配最少为大于或等于1个的模型。因此，初始值处于针对1个对象分配1个模型的状态。在所有对象中，在已经对多个对象分配了大于或等于1个的模型的情况下，预先从设定后模型存储部19获取该信息。

模型数上限计算装置24预先从处理运算量上限设定部16获取处理运算量上限106，根据处理运算量上限106对容许的模型数上限进行运算。并且，模型数上限计算装置24从容许的模型数上限中减去分配给对象的模型数的总和，根据减法运算得到的值确定此次能够应用的模型上限数102。

但是，模型数上限102与处理运算量的上限相关，因此，在由用户临时设定的对象数上限在对象数的设定后有所变更(增减)的情况下，能够分配给各对象的模型数发生变动。因此，有时无法分配出满足处理运算量的上限的最小包围体积的模型。因此，对于已经实现了模型化的物体，需要进行使模型数上限102发生变化的处理。

因此，在使对象数发生变化的情况下，计算机9上的机器人设定用软件等再次进行模型设定计算。由此，模型数上限计算装置24再次对各对象的模型数上限102进行设定，以使得整体的包围体积最小。

另外，模型上限数102在上述这种框架下由模型数上限计算装置24来确定，但是，机器人控制器2内的其他外部装置等可以预先作为初始值而对其进行指定。换言之，即使用户不指定对象数，也可以预先将制造厂商方设想的对象数设定为设定值(初始值)。例如，预先将对象数设定为1个。此外，机器人控制器2内的其他外部装置等可以预先对模型上限数102本身进行指定。在该情况下，例如预先将模型数设定为20个。

另外，可以在3D－CAD的取入时自动地对图14中示出的对象数202进行判断。在该情况下，例如，在以集合单位将对象视作1个长方体的基础上，自动地对对象数进行计数。

这样，根据实施方式4，利用模型数上限计算装置24对最大的模型上限数102进行设定，基于该模型上限数102选择模型候补。并且，在以模型上限数而针对模型化对象应用能够使用的所有模型的前提下，对模型候补进行设定，选择模型化剩余量104最小的模型候补。因此，对于模型能够最大限度地灵活运用机器人控制器2中残留的资源，并且能够实现小的包围体积下的模型化。特别是与实施方式1相比，不是对个别的模型上限数102进行设定，而是预先将所有的对象数输入。因此，能够在考虑所有对象的基础上，针对当前的所有模型化对象，设定模型化剩余量104的合计值最小的结构。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的干涉检查装置适合用于机器人彼此之间或者机器人和外围设备之间的干涉检查。

标号的说明

1X、1A～1D 干涉检查装置、2 机器人控制器、5 外围设备、6 机械手装置、7 视觉传感器、9 计算机、10 机器人、11 长方体设定输入部、12 模型数上限输入部、13 包围体积比较部、14 模型化处理部、15 机器人控制装置设定存储部、16 处理运算量上限设定部、17 模型候补存储部、18A、18B 最小包围体积模型确定部、19 设定后模型存储部、20 干涉检查部、21 驱动控制部、22 3维形状数据输入部、23 容许模型化剩余量输入部、24 模型数上限计算装置、82 集合外形提取部、83 长方体存储部、100A、100B 干涉检查系统。

Claims (6)

1.一种干涉检查装置，其特征在于，具备：

模型数上限输入部，其输入有针对干涉检查的对象即模型化对象而设定的几何模型的上限数；

模型化处理部，其在作为干涉检查用的模型而对所述模型化对象设定能够将所述模型化对象包围的长方体时，以小于或等于所述模型上限数的数量，使用与所述长方体相比每单位距离计算的计算成本更小的新几何模型，将所述长方体置换为所述新几何模型，由此对所述模型化对象进行模型化；

模型候补存储部，其将使用了所述新几何模型的模型，作为模型候补而预先进行存储；

运算量上限设定部，其基于与控制所述模型化对象的控制器所进行的各处理所需的运算处理量相关的信息，对进行干涉检查时的计算处理运算量的上限即运算上限量进行设定；

体积模型确定部，其从所述模型候补中提取能够以小于或等于所述运算上限量执行所述干涉检查的计算处理的模型候补，并且将提取的模型候补中模型的包围体积最小的模型候补，确定为所述模型化对象的模型；以及

干涉检查部，其使用由所述体积模型确定部确定的模型对模型彼此进行干涉检查，并且，如果有可能发生干涉则输出动作停止指令，如果不存在发生干涉的可能性则输出动作持续指令。

2.一种干涉检查装置，其特征在于，具备：

限制值输入部，其输入有相对于干涉检查的对象即模型化对象的体积，针对所述模型化对象而设定的模型所容许的体积的体积上限值；

运算量上限设定部，其基于与控制所述模型化对象的控制器所进行的各处理所需的运算处理量相关的信息，对进行干涉检查时的计算处理运算量的上限即运算上限量进行设定；

模型数计算部，其基于所述运算上限量，对在所述控制器中能够处理的几何模型的上限数即模型上限数进行计算；

模型化处理部，其在作为干涉检查用的模型而对所述模型化对象设定能够将所述模型化对象包围的长方体时，以小于或等于所述模型上限数的数量，使用与所述长方体相比每单位距离计算的计算成本更小的新几何模型，将所述长方体置换为所述新几何模型，由此对所述模型化对象进行模型化；

模型候补存储部，其将使用所述新几何模型的模型，作为模型候补而预先进行存储；

体积模型确定部，其从所述模型候补中提取能够以小于或等于所述运算上限量执行所述干涉检查的计算处理的模型候补，并且，在提取的模型候补中存在小于或等于所述体积上限值的模型的情况下，将所述模型候补中模型的包围体积最小的模型候补确定为所述模型化对象的模型；以及

干涉检查部，其使用由所述体积模型确定部确定的模型对模型彼此进行干涉检查，并且，如果有可能发生干涉则输出动作停止指令，如果不存在发生干涉的可能性则输出动作持续指令。

3.根据权利要求1或2所述的干涉检查装置，其特征在于，

还具备长方体设定输入部，其输入有与能够将所述模型化对象包围的长方体的尺寸相关的信息，

所述模型化处理部基于与所述长方体的尺寸相关的信息，将所述长方体置换为所述新几何模型。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的干涉检查装置，其特征在于，

所述体积模型确定部基于与所述控制器进行干涉检查所需的针对每个单位模型的计算处理运算量相关的信息，提取能够以小于或等于所述运算上限量执行所述干涉检查的计算处理的模型候补，将提取出的模型候补中模型的包围体积最小的模型候补确定为所述模型化对象的模型。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的干涉检查装置，其特征在于，

还具备变换部，如果输入有作为预先利用CAD/CAM系统而制作的模型化对象的3维模型，则该变换部利用CAD/CAM系统将所述3维模型分割为多个集合，并针对每个集合将所述3维模型变换为长方体模型，

所述模型化处理部使用针对每个集合而变换为长方体模型的3维模型，对所述模型化对象进行模型化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的干涉检查装置，其特征在于，

所述新几何模型是球体模型的组合、圆筒体模型的组合以及球体模型和圆筒体模型的组合中的任一种组合。