CN107088878B - 计算扫描空间的机器人的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算扫描空间的机器人的模拟装置。模拟装置在执行机器人的动作程序时，取得在按机器人的动作路径的微小区间而设定的设定点上的机器人各驱动轴的位置及动作速度。模拟装置具备停止位置推定部，其基于机器人的各驱动轴的位置、各驱动轴的动作速度、以及作业工具的重量，推定在设定点上实施机器人的紧急停止时，在各驱动轴上因惯性而进行动作后停止的停止位置。模拟装置具备扫描空间计算部，其基于停止位置来计算机器人及作业工具的三维模型的扫描空间。

Description

计算扫描空间的机器人的模拟装置

技术领域

本发明涉及机器人的模拟装置。

背景技术

机器人能够通过变更位置及姿态，进行工件的运输或焊接等预定作业。为了使机器人配合作业地来变化位置及姿态，有时在具备机器人的机器人系统的周围，为了限制作业者进入而配置有栅栏。以在机器人动作的期间中机器人不会接触栅栏的方式，远离机器人地配置机器人系统周围的栅栏。为了决定这样的栅栏位置，优选预先取得在机器人动作时机器人的结构部件所通过的扫描空间。能够以不与扫描空间接触的方式来配置栅栏。

在日本特开2014-213399号公报中公开了以下方法：操作员用手抓持操纵装置(manipulator)端部，连同机器人示教系统的控制一起，通过手动操作操纵装置来对示教点进行示教。该机器人的示教方法公开了：通过操纵装置的机身来扫描机器人周围的空间，将扫描空间的信息记录在机器人示教系统中。并且，在该方法中，公开了将扫描空间用于示教作业。

发明内容

机器人有时在动作期间中实施紧急停止。例如，机器人控制装置在检测出机器人接触到人时，实施机器人的紧急停止。或者，通过由作业者按压紧急停止按钮，机器人控制装置使机器人瞬时停止。

机器人具有驱动轴，基于驱动轴来驱动机械臂等结构部件。机器人的结构部件通过电动机来驱动。电动机中配置有用于阻止电动机输出轴的旋转的制动器。在切断向电动机的供电的情况下，为了维持机器人的位置及姿态，制动器进行工作。

在要实施机器人的紧急停止时，制动器进行工作，但是由于机器人的惯性，机器人将从实施了紧急停止控制后的位置及姿态起进一步移动而停止。因此，在基于动作程序而驱动机器人的期间中实施了紧急停止时，机器人有时会停止在脱离了执行动作程序时的正常路径的位置。

因此，在机器人系统的周围配置栅栏的情况下，不只是基于动作程序供机器人通过的区域，还需要考虑机器人实施紧急停止而从正常路径脱离的区域。栅栏需要以不干扰从正常路径脱离的区域的方式来配置。在现有技术中，包围机器人系统的栅栏将以充分远离机器人系统的方式来配置。因此，存在机器人系统的作业区域变得太大的情况。或者，在机器人实施了紧急停止时的动作预测量较小的情况下，机器人系统的作业区域变小，存在当机器人实施了紧急停止时机器人与栅栏接触的情况。

在上述日本特开2014-213399号公报中，针对机器人动作时的扫描空间的取得进行了提案，但是并未考虑机器人由于紧急停止而脱离正常路径这一情况。

本发明的模拟装置将机器人以及安装在机器人上的作业工具的三维模型配置在同一空间，来进行机器人的模拟。模拟装置具备重量取得部，其取得作业工具的重量。模拟装置具备位置取得部，其取得在执行机器人的动作程序时，针对机器人的动作路径的每个微小区间设定的设定点的机器人各驱动轴的位置。模拟装置具备速度取得部，其取得设定点的各驱动轴的动作速度。模拟装置具备停止位置推定部，其基于机器人各驱动轴的位置、各驱动轴的动作速度、以及作业工具的重量，推定在设定点上实施机器人的紧急停止时，各驱动轴由于惯性而进行动作后停止的停止位置。模拟装置具备扫描空间计算部，其基于停止位置来计算机器人及作业工具的三维模型的扫描空间。

在上述发明中，模拟装置可以具备变化量取得部，该变化量取得部取得驱动轴的变化量，所述变化量是：在机器人上安装预先确定好的重量的作业工具，1个驱动轴在以预先确定好的方向及预先确定好的动作速度来驱动机器人的期间中实施了机器人的紧急停止时，在实施紧急停止之后直至机器人停止为止的驱动轴上的变化量。变化量取得部可以通过使作业工具的重量及驱动轴的动作速度变化并重复实施机器人的紧急停止，取得驱动轴上的变化量相对于作业工具的重量及驱动轴的动作速度的关系。停止位置推定部可以基于驱动轴的变化量相对于作业工具的重量及驱动轴的动作速度的关系，来推定驱动轴的停止位置。

附图说明

图1是实施方式中的第1机器人系统的机器人的立体图。

图2是实施方式中的第1机器人系统的框图。

图3是说明扫描空间的机器人的第1概要平面图。

图4是说明扫描空间的机器人的第2概要平面图。

图5是实施方式中的模拟装置的控制的流程图。

图6是说明实施机器人的紧急停止后的1个驱动轴上的变化量的图。

图7是显示扫描空间的模拟装置的概要图。

图8是表示实施紧急停止之后的经过时间与驱动轴的动作速度之间的关系的第1图表。

图9是表示实施紧急停止之后的经过时间与驱动轴的动作速度之间的关系的第2图表。

图10是实施方式中的第2机器人系统的概要平面图。

图11是实施方式中的第3机器人系统的概要平面图。

具体实施方式

参照图1到图11，对实施方式中的模拟装置进行说明。本实施方式的模拟装置通过实施机器人的模拟，来计算机器人实施紧急停止时的扫描空间。

图1是本实施方式中进行模拟的第1机器人系统的机器人的立体图。机器人系统具备进行预先确定好的作业的作业工具17、以及变更作业工具17的位置及姿态的机器人1。本实施方式的机器人1是包含机械臂12a、12b、腕部16、以及多个关节部13的多关节机器人。机器人1中包含电源箱及电缆等结构部件。

本实施方式的机器人1具备6个驱动轴。转向部11如箭头91所示基于第1驱动轴而旋转。机械臂12a、12b如箭头92～94所示，基于第2驱动轴、第3驱动轴及第4驱动轴而旋转。腕部16如箭头95所示，基于第5驱动轴而旋转。作业工具17如箭头96所示，基于第6驱动轴而旋转。

机器人1包含通过各个关节部13来驱动结构部件的机器人驱动装置。机器人驱动装置包含通过关节部13来驱动结构部件的电动机14。通过由电动机14进行驱动，可以使机械臂12a、12b及腕部16通过关节部13朝向希望的方向。机器人1具备固定在底板20上的基座部19、以及相对于基座部19旋转的转向部11。机器人驱动装置包含驱动转向部11的电动机14。

安装在机器人1上的作业工具17被称为末端执行器。作业工具17安装于机器人1的腕部16。本实施方式的作业工具17为用于进行点焊接的焊枪，但是并不限于该方式，可以根据作业的内容将任意的作业工具与机器人连结。作业工具17包含用于驱动作业工具17的工具驱动装置18。本实施方式的工具驱动装置18包含向电极供电的电路。

图2表示本实施方式中的机器人系统的框图。参照图1及图2，机器人系统具备控制机器人1的机器人控制装置2。机器人控制装置2包含运算处理装置，其具有经由总线而相互连接的CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储)、及ROM(只读存储器)等。

机器人控制装置2包含对与机器人1及作业工具17的控制相关的信息进行存储的存储部24。机器人控制装置2可以基于预先输入好的动作程序25来驱动机器人1。动作程序25被存储于存储部24中。

机器人控制装置2包含动作控制部21。动作控制部21发出用于驱动机器人1及作业工具17的动作指令。动作控制部21向机器人驱动部22发出用于驱动机器人1的动作指令。机器人驱动部22包含驱动机器人1的电动机14的电路。机器人驱动部22向基于动作指令来驱动机械臂等的电动机14供电。此外，动作控制部21向作业工具驱动部23发出用于驱动作业工具17的动作指令。作业工具驱动部23包含驱动工具驱动装置18的电路。作业工具驱动部23基于动作指令向工具驱动装置18供电。

机器人1具备检测机器人1的结构部件的状态的状态检测器。本实施方式的状态检测器包含安装在各个驱动轴的电动机14上的旋转位置检测器15。旋转位置检测器15检测电动机14进行驱动时的旋转位置。通过旋转位置检测器15检测出的旋转位置的信息被发送至机器人控制装置2。机器人控制装置2可以基于各个驱动轴的旋转位置来检测旋转速度。此外，机器人控制装置2可以基于各个电动机14的旋转位置，来检测机器人1的结构部件的位置及姿态。

机器人系统包含操作盘26，其供作业者向机器人控制装置2输入预定的信息，或显示作业的状态。在本实施方式的操作盘26上配置有用于供作业者使机器人1紧急停止的紧急停止按钮27。

若预先确定好的条件成立，则本实施方式的机器人1形成为在基于动作程序25的动作的期间中实施紧急停止。例如，通过作业员按压紧急停止按钮27，机器人控制装置2实施机器人1的紧急停止。或者，在动作控制部21检测出机器人1或者作业工具17的异常时，机器人控制装置2实施机器人1的紧急停止。

本实施方式的机器人驱动装置包含停止各个驱动轴的移动的制动器(brake)。制动器例如形成为使电动机14的输出轴(output shaft)的旋转停止。本实施方式的制动器被安装在电动机14中。制动器通过机器人控制装置2的动作控制部21来进行控制。

动作控制部21在接收到应实施紧急停止的紧急停止信号时，使机器人1立刻停止。在紧急停止的控制中，动作控制部21对机器人1的正在动作的驱动轴的电动机14发出停止指令。即，动作控制部21对正在动作的驱动轴输出零移动指令。机器人1的电动机14停止。此外，动作控制部21使电动机14的制动器工作。电动机14的输出轴通过制动器来制动。

图3是表示对实施机器人的紧急停止时的机器人的动作进行说明的概要图。图3是从上侧观察机器人1时的图。在图3所示的例子中，表示转向部11绕着第1驱动轴而旋转的状态。通过转向部11进行旋转，机械臂12a、12b及作业工具17也进行旋转。

机械臂12a、12b及作业工具17从初始位置61a如箭头82所示的方式移动。并且，在机器人1的位置61b实施紧急停止。停止向机器人1的第1驱动轴的电动机14供电。此外，第1驱动轴的电动机14的制动器工作。另外，机器人1由于惯性，并未以动作控制部21发送停止指令时、即实施紧急停止时的位置及姿态而停止。机器人1如箭头83所示，由于惯性而继续移动。并且，在机器人1的位置61c，机器人1完全停止。

在本实施方式中，将机器人1的结构部件等进行移动的部件所移动的空间称为扫描空间。扫描空间相当于预先确定好的部件所通过的区域即通过区域。在实施机器人1的紧急停止时，相较于发送停止指令的位置，机器人1将进一步移动。该例子中的扫描空间51如箭头83所示，包含机械臂12a、12b、腕部16及作业工具17所通过的区域。

图4是表示对本实施方式中的实施机器人的紧急停止时的机器人的其他动作进行说明的概要图。图4是从上侧观察机器人1时的图。在图4所示的例子中，机械臂12a绕着第2驱动轴而移动。机械臂12b从机器人1的初始位置61a向外侧移动，并且机械臂12a、12b的位置及姿态发生变化。并且，在机械臂12a正在移动的期间中实施紧急停止。在位置61b实施机器人1的紧急停止。并且，由于机器人1的惯性，机械臂12a、12b的位置及姿态进行变化，直到机器人1的位置61c为止。该例子中的扫描空间52包含在实施紧急停止后机械臂12a、12b、腕部16及作业工具17所通过的区域。

参照图2及图3，机器人实施紧急停止时的扫描空间51、52形成为包含机器人1基于惯性的移动的空间。扫描空间51、52从初始位置61a到机器人1停止的位置61c为止，由机器人1所通过的区域构成。

参照图1及图2，本实施方式中的机器人系统具备模拟装置40。模拟装置40将机器人1及作业工具17的三维模型配置在同一空间内，实施机器人1的模拟。

模拟装置40由包含CPU等的运算处理装置构成。模拟装置40具备存储与机器人系统的模拟相关的任意信息的存储部47。向模拟装置40输入机器人1及作业工具17的三维形状数据31。三维形状数据31可以使用例如由CAD(计算机辅助设计)装置输出的数据。三维形状数据31被存储于存储部47中。向模拟装置40输入包含作业工具17的重量的重量数据32。重量数据32被存储于存储部47中。

模拟装置40具备取得机器人1及作业工具17等的进行移动的部件的三维形状数据的形状取得部41。模拟装置40具备取得作业工具17的重量的重量取得部42。此外，模拟装置40具备：取得机器人1的各个驱动轴的位置的位置取得部43、以及取得各个驱动轴的动作速度的速度取得部44。本实施方式的位置取得部43可以取得所有驱动轴的位置。此外，速度取得部44可以取得所有驱动轴的动作速度。此外，模拟装置40还具备停止位置推定部45，其推定在实施机器人1的紧急停止时，各驱动轴上因惯性而进行动作后所停止的停止位置。模拟装置40具备扫描空间计算部46，其基于各驱动轴的停止位置，计算机器人1及作业工具17的三维模型的扫描空间。

图5示出了本实施方式的模拟装置中的控制的流程图。参照图2及图5，在步骤71中，形状取得部41从存储部47取得机器人1及作业工具17的三维形状数据。在机器人1的三维形状数据中包含构成机器人1的结构部件的形状数据。例如，在机器人1的三维形状数据中，包含通过驱动机器人1来移动的机械臂12a、12b及作业工具17等的形状数据。在步骤72中，重量取得部42从存储部47取得作业工具17的重量。

在步骤73中，位置取得部43取得在机器人1的动作路径上设定的设定点上的机器人1的各驱动轴的位置。这里，动作路径例如可以例示为工具前端点的路径。动作控制部21按预先确定好的机器人的控制周期(插补周期)发送动作指令。在本实施方式中，将按控制周期而指定的点设为设定点。在动作路径上针对每个微小区间来对设定点进行设定。此外，虽然设定点按微小时间来设定，但是也可以按动作路径上的微小距离来设定。

这里，关于动作程序的执行，对实际驱动机器人1的例子进行说明。机器人控制装置2的动作控制部21基于动作程序25来驱动机器人1及作业工具17。机器人1沿着预先确定好的动作路径来变化位置及姿态。

旋转位置检测器15在驱动机器人1的期间中，检测各个驱动轴的位置。旋转位置检测器15检测驱动轴的旋转角度。旋转位置检测器15以与设定点对应的方式，按机器人1的控制周期检测旋转角度。旋转位置检测器15向机器人控制装置2发出驱动轴的旋转角度。在本实施方式中，针对所有驱动轴检测位置。

位置取得部43从机器人控制装置2取得各个驱动轴的旋转角度。位置取得部43取得每个对应于设定点的控制周期的驱动轴的旋转角度，存储于存储部47中。这样，位置取得部43取得对机器人1的动作路径的每个微小区间而设定的设定点所对应的机器人各驱动轴的位置。

此外，也可以在各驱动轴位置的取得中，例如实施模拟装置执行动作程序的模拟，位置取得部基于模拟的结果，取得设定点上的机器人各驱动轴的位置。

接着，在步骤74中，速度取得部44取得设定点上的各个驱动轴的动作速度。速度取得部44可以计算从相互连续的设定点所对应的驱动轴的位置开始进行了旋转的角度，并基于计算出的角度及控制周期来计算驱动轴的动作速度。或者，有时旋转位置检测器15具有计算动作速度的功能。此时，从旋转位置检测器15输出的动作速度被发送至机器人控制装置2。速度取得部44也可以从机器人控制装置2取得驱动轴的动作速度。

然后，在步骤75中，当停止位置推定部45在设定点上实施了机器人的紧急停止时，推定各个驱动轴的停止位置。机器人1的结构部件在实施紧急停止后因惯性而移动。在本实施方式中，预先求出驱动轴惯性的变化量相对于作业工具17的重量及驱动轴的动作速度的关系，并存储于存储部47中。并且，停止位置推定部45基于驱动轴变化量相对于作业工具的重量及驱动轴的动作速度的关系，推定各个驱动轴的停止位置。

参照图2，模拟装置40具备变化量取得部49，其取得在实施机器人1的紧急停止之后直至机器人1完全停止为止的驱动轴的变化量。

图6示出了在1个驱动轴上实施机器人的紧急停止时的驱动轴变化量的表。该表示出了在1个驱动轴上，在以预先确定好的方向及预先确定好的动作速度来驱动机器人1的期间中，实施紧急停止时的驱动轴变化量。驱动轴变化量相当于在实施紧急停止之后直至机器人1完全停止为止的旋转角度。

驱动轴变化量成为驱动轴动作速度与作业工具重量的函数。作业工具17越重，则实施紧急停止后的驱动轴变化量变得越大。此外，实施了紧急停止时的驱动轴动作速度越大，则驱动轴变化量变得越大。

在本实施方式中，通过实际驱动机器人1，来求取图6所示的驱动轴变化量。作业者将预先确定好的重量的作业工具17安装在机器人1上。并且，作业者将1个驱动轴选定为特定驱动轴。作业者在特定驱动轴上以预先确定好的方向及预先确定好的动作速度来驱动机器人1。并且，作业者在驱动机器人1的期间中实施紧急停止。此时，变化量取得部49检测实施了紧急停止时的特定驱动轴位置、以及机器人1停止时的特定驱动轴位置。变化量取得部49可以取得特定驱动轴的位置的差来作为特定驱动轴的变化量。

例如，作业者将10kg的作业工具17安装在机器人1上。并且，在已选定的特定驱动轴上，驱动机器人1，使速度达到10deg/s。并且，在速度为10deg/s时实施紧急停止。变化量取得部49检测在实施了紧急停止时的旋转位置检测器15的输出。此外，变化量取得部49检测在机器人1停止时的旋转位置检测器15的输出。变化量取得部49可以通过从机器人1完全停止时的旋转角度减去实施紧急停止时的旋转角度，来计算5deg的驱动轴变化量。

作业者变更安装在机器人1上的作业工具的重量及驱动轴动作速度，重复同样的测量，由此，可以取得特定驱动轴变化量相对于特定驱动轴动作速度及作业工具的重量的关系。此外，作业者也可以预先制成用于取得特定驱动轴变化量的机器人1的动作程序，并使用该动作程序来驱动机器人1。

驱动轴变化量相对于驱动轴动作速度及作业工具的重量的关系可以针对每个驱动轴来计算。通过在其他驱动轴上也实施与上述同样的测定，可以针对所有驱动轴，取得驱动轴变化量相对于驱动轴动作速度及作业工具的重量的关系。例如，本实施方式中的机器人1具有6个驱动轴。因此，作业者可以按驱动轴而制成6个如图6所示的表。

这样，变化量取得部49通过使作业工具17的重量及驱动轴动作速度变化并重复实施机器人1的紧急停止，从而可以取得驱动轴的变化量相对于作业工具17的重量及驱动轴的动作速度的关系。并且，可以将该关系存储于存储部47中。

参照图2，停止位置推定部45使用图6所示的变化量的关系，来计算在预先确定好的设定点实施紧急停止时的驱动轴的变化量。实施紧急停止时的变化量的计算可以针对每个驱动轴来实施。

在作业工具的重量及设定点上的驱动轴动作速度与预先取得的测量值不同的情况下，停止位置推定部45可以通过内插或外插多个变化量来计算变化量。例如，在选定了设定点上的值的两侧的测量值之后，可以通过插补变化量来进行推定。参照图6，在作业工具17的重量为25kg时，可以通过内插作业工具17的重量为20kg的变化量、以及作业工具17的重量为30kg的变化量，来计算作业工具17的重量为25kg的变化量。

或者，为了使机器人1不与栅栏等碰撞，考虑到安全性，也可以将驱动轴的变化量设定得较大。此时，可以选定比设定点的动作速度更大的驱动轴动作速度。或者，可以选定比实际的作业工具的重量更大的重量。例如，在作业工具17的重量为25kg时，可以选定作业工具17的重量为30kg的变化量。即，基于比实际的作业工具重量大的作业工具重量或者比实际的驱动轴动作速度大的驱动轴动作速度，可以推定驱动轴的变化量。

停止位置推定部45通过对实施紧急停止时的驱动轴的位置施加驱动轴的变化量，能够计算机器人1停止时的驱动轴的停止位置。驱动轴的停止位置的计算可以针对每个驱动轴来实施。

另外，机器人1有时同时驱动2个以上的驱动轴。即使在这种情况下，设定点仍将按预先确定好的间隔而设定。因此，针对各个驱动轴来计算在设定点上实施紧急停止时的驱动轴变化量。并且，停止位置推定部45可以针对多个驱动轴的每一个来计算机器人停止的位置。根据此时的多个驱动轴的位置，来确定机器人1停止时的机器人的位置及姿态。

这样，停止位置推定部45推定在机器人1完全停止时的各驱动轴的停止位置。此外，有时预先针对驱动轴设定有可动作的范围。例如，有时驱动轴形成为能够在预先确定好的旋转角度的范围内动作。在将驱动轴的变化量与实施紧急停止时的位置相加时，驱动轴的停止位置有时会超过驱动轴的可动作范围。此时，停止位置推定部45可以将可动作的范围的界限位置设定在驱动轴的停止位置。

在上述实施方式中，实际驱动机器人，来取得驱动轴的变化量相对于驱动轴动作速度及作业工具的重量的关系，但是并不局限于这种形式，也可以通过模拟来计算驱动轴的变化量。这样的模拟可以基于结构部件的形状、结构部件的重量、以及减速器的制动距离等来实施。例如，停止位置推定部也可以通过模拟，来推定在实施紧急停止时机器人完全停止的位置。

参照图5，接着，在步骤76中，扫描空间计算部46基于驱动轴的停止位置，来计算机器人1及作业工具17的三维模型的扫描空间。在各个设定点上，求取驱动轴的停止位置。扫描空间计算部46可以基于各个驱动轴的停止位置，来计算机器人1的位置及姿态。扫描空间计算部46可以计算构成机器人系统的结构部件的位置及姿态的三维模型。

扫描空间计算部46制成基于动作程序25而驱动机器人1时的、与各个设定点相对应的机器人1及作业工具17的三维模型。接着，扫描空间计算部46追加与实施紧急停止时的停止位置相对应的机器人1及作业工具17的三维形状模型。并且，扫描空间计算部46可以通过将这些三维模型的轮廓相互连接，来制成扫描空间。

图7示出了通过本实施方式中的模拟装置来实施模拟时的扫描空间的例子。本实施方式的模拟装置40具备显示实施模拟后的结果的显示部37。此外，模拟装置40具备键盘38及鼠标39，来作为用于输入预先确定好的信息、或者操作图像的输入部36。

参照图1，例如，如箭头81a、81b、81c、81d、81e所示，机器人1可以向预先确定好的方向活动。并且，在各个动作中机器人1的位置及姿态发生变化。参照图7，在显示部37中显示基于机器人1的动作而计算出的扫描空间53。除了由动作程序驱动时的结构部件所通过的区域之外，扫描空间53还包含在任意设定点实施紧急停止时结构部件所通过的区域。扫描空间53大于机器人1基于动作程序而移动时的扫描空间。

这样，扫描空间计算部46基于机器人1实施紧急停止后的停止位置，制成与停止位置相对应的结构部件的三维模型。并且，扫描空间计算部46通过连接三维模型，能够形成扫描空间53。

作业者能够以不与推定出的扫描空间53接触的方式，配置其他装置或栅栏。例如，作业者能够以不与机器人1扫描空间53接触的方式，确定围绕机器人1的栅栏的位置。模拟装置40计算出的扫描空间53包含在实施紧急停止后机器人1因惯性而活动的区域。因此，作业者可以在适当的位置配置栅栏，使得被栅栏包围的作业区域不会太大或太小。即，可以将对机器人系统周围进行确保的安全区域设为适当的大小。

在上述实施方式中，基于实施紧急停止时的驱动轴的位置、以及机器人完全停止时的驱动轴的位置，来制成三维模型。模拟装置40还可以推定从实施紧急停止的位置起直至机器人完全停止的位置为止的动作路径，追加与推定出的动作路径的过程中的点相对应的三维模型。

图8示出了对在实施紧急停止之后的经过时间与预先选定好的驱动轴动作速度的关系进行说明的图表。在实施紧急停止之后直至驱动轴的动作速度变为零为止，产生负的加速度。在本实施方式中，设定该负的加速度为恒定。即，设定动作速度相对于经过时间的斜率为恒定。

在图8所示的例子中，在经过时间为零时实施紧急停止。速度vi为实施紧急停止时的驱动轴动作速度。在经过时间ts，驱动轴动作速度变为零。此时，驱动轴的变化量相当于由曲线图、动作速度的轴、以及经过时间的轴所包围的面积。

图9示出了对推定驱动轴的变化量的控制进行说明的图表。例如，在直至机器人1停止为止的期间中，可以设定经过时间t1。在实施紧急停止之后直至经过时间t1为止的变化量相当于通过斜线表示的梯形部分的面积。停止位置推定部45可以将实施紧急停止之后直至机器人1停止为止的动作路径进行分割，来设定新的设定点。例如，可以设定与经过时间t1相对应的设定点。并且，停止位置推定部45可以基于在新设定的设定点实施紧急停止之后的经过时间，来计算驱动轴的变化量。停止位置推定部45可以针对各个驱动轴的每一个来进行该计算。

扫描空间计算部46可以对新设定的设定点上的机器人1及作业工具17的三维模型进行追加，来计算扫描空间。通过实施该控制，可以更准确地计算实施紧急停止之后直至机器人1停止为止的扫描空间。

对于在实施机器人1的紧急停止之后直至机器人1停止为止的期间中设定新设定点的方法，可以采用任意方法。例如，在图9中，在经过时间ts的一半的时间中追加了新设定点，但是并不局限于该方式，可以以任意时间间隔来分割经过时间ts。

另外，在本实施方式中，设驱动轴的动作速度以恒定的加速度减少，但是并不局限于该方式，也可以通过实验等而预先取得动作速度的减少倾向(斜率、趋势)，使用该减少倾向来计算驱动轴的变化量。

在本实施方式的第1机器人系统中，机器人1被固定在底板20上。另一方面，在机器人系统中，机器人1被载置在支撑部件上，有时支撑部件会发生移动。即，在机器人系统中，存在机器人整体移动的情况。并且，有时对机器人1的支撑部件也要实施紧急停止。接着，对机器人整体发生移动的机器人系统进行说明。

图10示出了本实施方式中的第2机器人系统的概要平面图。第2机器人系统具备作为支撑机器人1的支撑部件的旋转台3。旋转台3被固定在底板上。机器人1的基座部19被固定在旋转台3上。旋转台3形成为使机器人1的整体绕着预先确定好的旋转轴而旋转。在图10所示的例子中，形成为旋转台3的旋转轴与机器人1的转向部11的第1驱动轴一致。

本实施方式的旋转台3由机器人控制装置2控制。在驱动旋转台3的电动机中，配置有旋转位置检测器。旋转位置检测器的输出被发送至机器人控制装置2。

图10示出了旋转台3开始驱动时的机器人1的初始位置61a、以及实施旋转台3的紧急停止后旋转台3完全停止时的机器人1的位置61c。在第2机器人系统中，即使在机器人1停止的状态下，也通过驱动旋转台3，机器人1发生旋转移动。模拟装置40可以通过与机器人1动作时同样的方法，来计算基于动作程序而驱动旋转台3时的扫描空间、及旋转台3实施紧急停止时的扫描空间。

向模拟装置40输入旋转台3的三维形状数据。并且，作业者将旋转台3的旋转轴设定为驱动轴。此外，对于在旋转台3的驱动轴实施了紧急停止的情况，可以求取如图6所示的驱动轴的变化量相对于驱动轴动作速度及作业工具的重量的关系。

模拟装置40除了计算机器人1进行动作时的扫描空间，还可以计算旋转台3进行了动作时的扫描空间。例如，即使在机器人1停止的状态下，若旋转台3以箭头87所示的方式驱动，则机器人1的机械臂12a、12b以箭头84所示的方式移动。

模拟装置40除了计算基于转向部11、机械臂12a、12b、腕部16及作业工具17的扫描空间51，还可以计算基于基座部19的扫描空间54。尤其是，模拟装置40可以将机器人1实施紧急停止时的扫描空间与旋转台3实施紧急停止时的扫描空间相加，来计算整体的扫描空间。

图11示出了本实施方式中的第3机器人系统的概要平面图。第3机器人系统具备作为支撑机器人1的支撑部件的移动台5。机器人1被固定在移动台5上。移动台5形成为沿轨道4移动。本实施方式的移动台5的驱动轴为直动轴。

本实施方式的移动台5由机器人控制装置2控制。在驱动移动台5的电动机中配置有旋转位置检测器。旋转位置检测器的输出被发送至机器人控制装置2。根据旋转位置检测器的输出，能够计算移动台5的位置。

图11示出了移动台5开始移动时的机器人1的初始位置61a、以及实施移动台5的紧急停止后移动台5完全停止时的机器人1的位置61c。

在第3机器人系统中，即使在机器人1停止的状态下，通过移动台5进行驱动，机器人1直线地移动。模拟装置40通过与机器人1动作时同样的方法，可以计算驱动移动台5时的扫描空间及移动台5实施紧急停止时的扫描空间。

在第3机器人系统中，向模拟装置40输入移动台5的三维形状数据。作业者将移动台5的直动轴设定为驱动轴。此外，对于移动台5实施了紧急停止的情况，可以求出如图6所示的驱动轴的变化量相对于驱动轴的动作速度及作业工具的重量的关系。

模拟装置40除了计算机器人1进行了动作时的扫描空间，还可以计算移动台5进行了动作时的扫描空间。例如，即使在机器人1停止的状态下，若移动台5以箭头85所示的方式移动，则机器人1将以箭头86所示的方式移动。模拟装置40可以计算基于机器人1及作业工具17的扫描空间55、以及基于移动台5的扫描空间56。尤其是，模拟装置40可以将机器人1实施了紧急停止时的扫描空间与移动台5实施了紧急停止时的扫描空间相加，来计算整体的扫描空间。

这样，即使在机器人系统具备用于移动机器人1的支撑部件的情况下，模拟装置仍可以设定支撑部件的驱动轴，并计算在支撑部件实施了紧急停止时的扫描空间。并且，可以将支撑部件在通常的路径发生了移动时的扫描空间与实施了紧急停止时的扫描空间相加，来计算支撑部件动作时的扫描空间。

此外，作为移动机器人1的支撑部件，并不局限于上述旋转台及移动台，可以采用能够移动机器人1的整体的任意支撑部件。

本实施方式中的状态检测器为安装在各个电动机上的检测旋转角的旋转位置检测器，但是并不局限于该方式，对于状态检测器，能够采用可检测在驱动轴发生变化的位置的任意检测器。例如，在驱动轴为直动轴的情况下，状态检测器也可以包含检测结构部件的位置的线位移传感器(linear scale)等。

本实施方式中的模拟装置是由与机器人控制装置分开的装置构成的，但是并不局限该方式，机器人控制装置也可以包含作为模拟装置的功能。即，机器人控制装置也可以包含模拟装置。

在本实施方式中，对多关节机器人进行了例示并说明，但是并不局限于该方式，机器人的关节部也可以是1个。

根据本发明，可以提供一种计算机器人实施了紧急停止时的机器人的扫描空间的模拟装置。

在上述各个控制中，可以在未变更功能及作用的范围中适当变更步骤顺序。可以适当组合上述实施方式。在上述各个图中，对相同或者相等的部分标注相同的附图标记符号。此外，上述实施方式为例示，并不对发明构成限定。此外，在实施方式中，包含权利要求书所示的实施方式的变更。

Claims (2)

1.一种模拟装置，其将机器人以及安装在所述机器人上的作业工具的三维模型配置在同一空间中，来进行所述机器人的模拟，其特征在于，

所述模拟装置具备：

重量取得部，其取得所述作业工具的重量；

位置取得部，其取得在执行了所述机器人的动作程序时，针对所述机器人的动作路径的每个微小区间而设定的设定点的所述机器人的各驱动轴的位置；

速度取得部，其取得所述设定点的各驱动轴的动作速度；

停止位置推定部，其基于所述机器人的各驱动轴的位置、各驱动轴的动作速度、以及所述作业工具的重量，推定分别在所述设定点实施了所述机器人的紧急停止时各驱动轴因惯性而动作后要停止的停止位置，进一步推定从实施了紧急停止的位置到所述停止位置的动作路径，在从实施了紧急停止的位置到所述停止位置的动作路径上追加新的点；以及

扫描空间计算部，其生成在所述实施了紧急停止时的位置的所述机器人及所述作业工具的三维模型、在所述停止位置停止时的所述机器人及所述作业工具的三维模型和在所述新的点的所述机器人及所述作业工具的三维模型，连接在所述实施了紧急停止时的位置的三维模型、在所述停止位置停止时的三维模型和在所述新的点三维模型，由此计算所述机器人及所述作业工具的三维的扫描空间。

2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，

所述模拟装置具备变化量取得部，该变化量取得部取得驱动轴的变化量，所述变化量是：在所述机器人上安装了预先确定的重量的所述作业工具，在1个驱动轴上以预先确定的方向及预先确定的动作速度来驱动所述机器人的期间中实施了所述机器人的紧急停止时，在实施紧急停止之后直至所述机器人停止为止的驱动轴的变化量，

所述变化量取得部通过使所述作业工具的重量及驱动轴的动作速度变化而重复实施所述机器人的紧急停止，来取得驱动轴的变化量相对于所述作业工具的重量及驱动轴的动作速度的关系，

所述停止位置推定部基于驱动轴的变化量相对于所述作业工具的重量及驱动轴的动作速度的关系，来推定驱动轴的停止位置。

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