CN106346484B - 机器人动作的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法 - Google Patents

机器人动作的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机器人动作的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法。示教作业辅助装置包含在模具被固定的状态下对槽沿着该槽进行多次标记来制作多个假定示教点的安装于机器人的示教用夹具、基于从机器人以垂下的方式把持绳带状工件的把持位置到绳带状工件的下端的距离和多个假定示教点的坐标值来计算实际的多个机器人示教点的坐标值的坐标值计算部、以及基于多个机器人示教点的每一个之间的距离、与多个机器人示教点的每一个对应的多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及模具的恒定速度来计算多个机器人示教点的每一个之间的机器人的下降速度的速度计算部。

Description

机器人动作的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法
技术领域
本发明涉及对在沿水平方向移动的模具的槽配置绳带状工件的机器人的动作的示教作业进行辅助的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法。
背景技术
在日本特开平10-83207号公报所公开的系统中，在以对象物被固定的状态下进行机器人动作的示教后，使对象物向输送机上移动。然后，通过编码器对驱动输送机的马达的旋转角进行测量来求得对象物的移动量，与该移动量同步地转移机器人的示教点。
发明内容
然而，在日本特开平10-83207号公报中，需要编码器以及其他的追加装置，因此存在系统整体价格高昂的问题。
本发明鉴于上述的情况而完成，其目的在于提供一种不追加编码器等就能够抑制费用并且辅助示教作业的示教作业辅助装置以及示教作业辅助方法。
为了实现上述的目的，根据第一方案，提供一种示教作业辅助装置，其针对使以垂下的方式把持绳带状工件的机器人下降从而通过输送部将所述绳带状工件配置于在沿水平方向以恒定速度被输送的模具的上表面形成的槽的作业，对所述机器人的动作的示教作业进行辅助，上述示教作业辅助装置的特征在于，具备：示教用夹具，其安装于所述机器人，并在所述模具被固定的状态下，对所述槽沿着该槽进行多次标记来制作多个假定示教点；坐标值计算部，其基于从所述机器人以垂下的方式把持所述绳带状工件的把持位置到所述绳带状工件的下端的距离和所述多个假定示教点的坐标值，来计算与所述多个假定示教点的每一个对应的实际的多个机器人示教点的坐标值；以及速度计算部，其基于所述多个机器人示教点的每一个之间的距离、与所述多个机器人示教点的每一个对应的所述多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及所述模具的所述恒定速度，来计算所述多个机器人示教点的每一个之间的所述机器人的下降速度。
根据第二方案，在第一方案的基础上，所述绳带状工件具有随着时间的经过而硬化的性质。
根据第三方案，提供一种示教作业辅助方法，其针对使以垂下的方式把持绳带状工件的机器人下降从而通过输送部将所述绳带状工件配置于在沿水平方向以恒定速度被输送的模具的上表面形成的槽的作业，对所述机器人的动作的示教作业进行辅助，上述示教作业辅助方法的特征在于，在所述模具被固定的状态下，利用安装于所述机器人的示教用夹具对所述槽沿着该槽进行多次标记来制作多个假定示教点，基于从所述机器人以垂下的方式把持所述绳带状工件的把持位置到所述绳带状工件的下端的距离和所述多个假定示教点的坐标值，来计算与所述多个假定示教点的每一个对应的实际的多个机器人示教点的坐标值，基于所述多个机器人示教点的每一个之间的距离、与所述多个机器人示教点的每一个对应的所述多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及所述模具的所述恒定速度，来计算所述多个机器人示教点的每一个之间的所述机器人的下降速度。
根据第四方案，在第三方案的基础上，所述绳带状工件具有随着时间的经过而硬化的性质。
根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，能够进一步明确本发明的这些目的、特征以及优点和其他的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是基于本发明的示教作业辅助装置的简图。
图2是机器人以及模具的放大立体图。
图3是表示图1所示的示教作业辅助装置的动作的流程图。
图4是表示示教方法的第一图。
图5是表示示教方法的第二图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的部件标注相同的附图标记。为了容易理解，适当地变更这些附图的比例尺。
图1是基于本发明的示教作业辅助装置的简图。如图1所示，示教作业辅助装置1包括机器人10、输送部12、控制机器人10、以及输送部12的控制装置20。
机器人10例如为多关节机器人，在机器人10的臂的前端具备能够开闭的手11。在图1中，手11把持绳带状工件W的一端，绳带状工件W的剩余的部分从手11垂下。绳带状工件W为可挠性细长部件，例如为树脂制管材。另外，绳带状工件W具有随着时间的经过而硬化的性质。另外，在图1中，机器人10优选配置于输送部12的一侧。
输送部12包含沿水平方向配置的基座13、在基座13的上表面沿长边方向相互平行地延伸的两个引导部14、以及沿着这些引导部14滑动的模具15。模具15被控制为沿着引导部14向箭头A1方向以恒定速度V滑动。此外，在图1中，模具15的滑动方向为+X方向，相对于滑动方向垂直的方向为Y方向，上方向为+Z方向。
如图1所示，模具15具有上表面15a，例如以向上方突出的方式弯曲的上表面15a。此外，模具15也可以具有其他的形状的弯曲的上表面15a。而且，在上表面15a形成有供绳带状工件W安装的工件安装路径，例如槽16。在图1中，槽16一边曲折，一边相对于引导部14大致平行地从模具15的一端延伸至另一端。如上所述，模具15的上表面15a弯曲，因此应该留意槽16没有定义在XY平面中，而是定义在XYZ空间中。
然而，图2是机器人以及模具的放大立体图。模具15以无法滑动的方式固定于未被图2所示的引导部14上。而且，在图2中，机器人10的手11代替绳带状工件W而把持示教用夹具18。如图所示，示教用夹具18以其前端向铅垂方向下方垂下的方式被手11把持。如后所述，示教用夹具18用于沿着槽16对槽16进行多次标记(touch up)来制作多个假定示教点。示教用夹具18具有在标记时不变形的程度的硬度。
再次参照图1，控制装置20为数字计算机，包含坐标值计算部21，其基于从机器人10以垂下的方式把持绳带状工件W的把持位置到绳带状工件W的下端的距离和多个假定示教点的坐标值，来计算与多个假定示教点的每一个所对应的实际的多个机器人示教点的坐标值。
再有，控制装置20包含速度计算部22，其基于多个机器人示教点的每一个之间的距离、多个机器人示教点的每一个所对应的多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及模具的恒定速度，来计算多个机器人示教点的每一个之间的机器人10的下降速度。
图3是表示图1所示的示教作业辅助装置的动作的流程图。以下，参照图1～图3对本发明的示教作业辅助装置的动作进行说明。此外，本发明的示教作业辅助装置1针对使以垂下的方式把持绳带状工件W的机器人10向箭头A2方向下降从而通过输送部12来将绳带状工件配置于在向箭头A1方向以恒定速度被输送的模具15的上表面形成的槽16的作业，对机器人10的动作的示教作业进行辅助。
首先，在步骤S11中，如参照图2说明的那样，使机器人10的手11把持示教用夹具18。然后，在步骤S12中，使用示教用夹具18，沿着模具15的槽16进行多次标记来制作多个假定示教点。此外，对示教用夹具18预先设定TCP(工具中心点)。
在图2所示的例子中，将示教用夹具18的前端在槽16的一端的位置P1标记，接下来，使手11沿着箭头A3移动，在槽16的其他的位置P2再次标记。然后，使手11沿着箭头A3进一步移动，在槽16的又一其他的位置P3进行标记。这些被标记的位置P1～位置P3为假定示教点P1～P3。
实际上，标记作业从槽16的一端(与位置P1对应)至另一端(与位置Pn对应，文字n为自然数)依次进行，但以避免重复为目的，省略比位置P3更靠后的位置的图示以及说明。另外，可以看出标记的次数越多，越能够以高精度进行示教作业。
接下来，在步骤S13中，坐标值计算部21将多个假定示教点P1～Pn变换成以绳带状工件W的把持位置为TCP的多个示教点Q1～Qn。这里，图4是表示示教方法的第一图，且示出了XZ平面。在图4中，模具15被固定，不沿水平方向移动。在图4中，多个假定示教点P1～P3的三维位置分别被定义为P1(P1x、P1y、P1z)、P2(P2x、P2y、P2z)、P3(P3x、P3y、P3z)。另外，在图4中示出了假定示教点P1、P2之间的距离D1。距离D1能够根据假定示教点P1、P2的坐标值而容易地计算。
而且，在图4中示出了手11把持绳带状工件W的把持位置Q1。但是，在根据图3使示教作业辅助装置1动作时，不需要将绳带状工件W安装于机器人10的手11。把持位置Q1位于与槽16的一端对应的假定示教点P1的铅垂方向上方。而且，把持位置Q1和假定示教点P1之间的距离L为从把持位置Q1至绳带状工件W的下端的距离，这与绳带状工件W的长度大致对应。因此，绳带状工件W的下端相当于工件安装开始点。因此，以把持位置Q1为TCP的示教点Q1由Q1(P1x、P1y、Q1z(＝P1z+L))表示。
示教点Q2处于假定示教点P2的铅垂方向上方。而且，示教点Q1和示教点Q2之间的距离相当于假定示教点P1和假定示教点P2之间的距离D1。因此，示教点Q2由Q2(P2x、P2y、Q2z(＝P2z+L-D1))表示。
接下来，示教点Q3处于假定示教点P3的铅垂方向上方。而且，示教点Q2和示教点Q3之间的距离相当于假定示教点P2和假定示教点P3之间的距离D2。因此，示教点Q3由Q3(P3x、P3y、Q3z(＝P2z+L-D1-D2))表示。因此，以绳带状工件W的把持位置为TCP的多个示教点Qn由Qn(Pnx、Pny、Qnz)表示，Qnz由以下的式(1)表示(字母k为自然数)。
在图4中，示教点Q1～Qn沿-X方向依次转移。然而，实际上，模具15以恒定速度V向+X方向滑动，另外，机器人10被控制为不沿X方向进行动作。因此，在图3的步骤S14中，坐标值计算部21将变换后的多个示教点Q1～Qn变换成多个实际的机器人示教点R1～Rn。此处，图5是表示示教方法的第二图，且示出了XZ平面。在图5中，模具15向图1的箭头A1方向以恒定速度V移动。
从图5可以看出，坐标值计算部21以如下方式规定实际的机器人示教点R1～Rn。
R1(P1x、P1y、Q1z)
R2(P1x、P2y、Q2z)
Rn(Pnx、Pny、Qnz)
此外，Qnz由上述的式(1)决定。
然而，模具15利用输送部12而以恒定速度V移动，但形成于模具15的槽16如从图1可以看出那样地曲折。因此，若使被手11把持的绳带状工件W等速度下降，则无法将绳带状工件W适当地配置于曲折的槽16。
因此，在图3的步骤S15中，速度计算部22针对机器人示教点R1～Rn的每一个之间，计算机器人10下降的下降速度。如上所述，输送部12以恒定速度V输送模具15。因此，第一机器人示教点R1和第二机器人示教点R2之间的机器人的下降速度S1根据与这些机器人示教点R1、R2分别对应的示教点Q1、Q2之间的YZ平面的距离与X方向距离之间的比而求得。具体而言，根据以下的式(2)，计算第一机器人示教点R1与第二机器人示教点R2之间的机器人的下降速度S1。
若将该情况通常化，则第n个机器人示教点Rn和第(n+1)个机器人示教点R(n+1)之间的下降速度Sn能够根据以下的式(3)计算。
如上，在本发明中，能够在模具15被固定的状态下，基于制作的多个假定示教点P1～Pn来求得实际的机器人示教点R1～Rn以及下降速度S1～Sn。因此，在本发明中，在求得机器人示教点R1～Rn等时，不需要使用线路跟踪功能、对驱动输送部12的马达追加编码器。因此，在本发明中，能够抑制费用，并且求得机器人示教点R1～Rn等，从而对机器人10的示教作业进行辅助。
另外，模具15的槽16曲折，但在本发明中，在每一处相邻的两个机器人示教点之间，求得机器人的下降速度S1……。因此，在本发明中，根据机器人示教点R1……以及下降速度S1……使机器人10一边下降一边向Y方向移动，从而能够将绳带状工件W适当地配置于曲折的槽16。
另外，在使用随着时间的而硬化的绳带状工件W求得假定示教点P1～Pn的情况下，存在绳带状工件W在求得假定示教点P1～Pn前或者求得假定示教点P1～Pn过程中硬化的可能性。在本发明中，使用示教用夹具18求得假定示教点P1～Pn，因此能够避免上述的不良情况。
发明的效果
在第一方案以及第三方案中，在模具被固定的状态下，基于制作的多个假定示教点而求得机器人的示教点，因此不使用线路跟踪功能以及不追加编码器等，就能够抑制费用，并且对示教作业进行辅助。
在使用随着时间的经过而硬化的绳带状工件并求得假定示教点的情况下，存在绳带状工件在求得假定示教点前或者求得假定示教点过程中硬化的可能性。在第一方案以及第三方案中，使用示教用夹具求得假定示教点，因此如第二方案以及第四方案那样，即便在将随着时间的经过而硬化的绳带状工件配置于模具的槽的情况下，也能够避免上述的不良情况。
使用典型的实施方式对本发明进行了说明，但若是本领域技术人员，则能够理解也可以不脱离本方案的范围地进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (4)

1.一种示教作业辅助装置，其针对使以垂下的方式把持绳带状工件的机器人下降从而将所述绳带状工件配置于模具的上表面形成的槽的作业，对所述机器人的动作的示教作业进行辅助，所述模具通过输送部在沿水平方向以恒定速度被输送，上述示教作业辅助装置的特征在于，具备：
示教用夹具，其安装于所述机器人，并在所述模具被固定的状态下，对所述槽沿着该槽进行多次标记来制作多个假定示教点；
坐标值计算部，其基于从所述机器人以垂下的方式把持所述绳带状工件的把持位置到所述绳带状工件的下端的距离和所述多个假定示教点的坐标值，来计算与所述多个假定示教点的每一个对应的实际的多个机器人示教点的坐标值；以及
速度计算部，其基于所述多个机器人示教点的每一个之间的距离、与所述多个机器人示教点的每一个对应的所述多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及所述模具的所述恒定速度，来计算所述多个机器人示教点的每一个之间的所述机器人的下降速度。
2.根据权利要求1所述的示教作业辅助装置，其特征在于，
所述绳带状工件具有随着时间的经过而硬化的性质。
3.一种示教作业辅助方法，其针对使以垂下的方式把持绳带状工件的机器人下降从而将所述绳带状工件配置于模具的上表面形成的槽的作业，对所述机器人的动作的示教作业进行辅助，所述模具通过输送部在沿水平方向以恒定速度被输送，上述示教作业辅助方法的特征在于，
在所述模具被固定的状态下，利用安装于所述机器人的示教用夹具对所述槽沿着该槽进行多次标记来制作多个假定示教点，
基于从所述机器人以垂下的方式把持所述绳带状工件的把持位置到所述绳带状工件的下端的距离和所述多个假定示教点的坐标值，来计算与所述多个假定示教点的每一个对应的实际的多个机器人示教点的坐标值，
基于所述多个机器人示教点的每一个之间的距离、与所述多个机器人示教点的每一个对应的所述多个假定示教点的每一个之间的水平方向距离、以及所述模具的所述恒定速度，来计算所述多个机器人示教点的每一个之间的所述机器人的下降速度。
4.根据权利要求3所述的示教作业辅助方法，其特征在于，
所述绳带状工件具有随着时间的经过而硬化的性质。
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