CN107116548B - 处理时间预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种处理时间预测方法，包括如下步骤。设定多个采样点(SP)，其通过将操作时间段划分为各个采样时间间隔(Tc)来限定。针对所述采样点(SP)中的每一个采样点计算由第一机器人(14a)假定的姿势和由第二机器人(14b)假定的姿势，并且测量姿势计算时间。针对所述采样点(SP)中的每一个采样点计算由所述第一机器人(14a)假定的姿势和所述第二机器人(14b)假定的姿势，检测存在或不存在干涉，并且测量姿势计算和干涉检测时间。根据在姿势计算和干涉检测时间与姿势计算时间之间的差，运算在多个采样点(SP)处的干涉检测时间。通过将干涉检测时间除以设定的采样点(SP)的数量来运算单位处理时间。

Description

处理时间预测方法
技术领域
本发明涉及一种处理时间预测方法，用于预测为了检测在相同的操作时间段内进行操作的两个机器人之间的姿势干涉所需的处理时间。
背景技术
在日本专利申请公开号为2012-106316的专利申请中，如下所述，公开了一种方法用于检测在两个彼此相互毗邻设置的多关节机器人之间存在或不存在干涉。为了提供简化的描述，通过计算机在虚拟空间中建立两个多关节机器人的模型并且对两个多关节机器进行指示，并且与此一起，对于在操作时间段内的每一预定时刻均获得多关节机器人之中的一个多关节机器人在虚拟空间中的姿势。此外，对于其每一姿势，分别穷尽地(BruteForce：通过暴力法)比较另一多关节机器人在操作时间段内的每一预定时刻的姿势，检测在一个多关节机器人和另一多关节机器人之间存在或不存在干涉。
有如下需求：在实际执行确定两个多关节机器人在每一预定时刻的姿势以及通过对所确定的姿势进行比较来检测存在或不存在干涉的处理之前，高准确度地预测对于这种处理所需的处理时间。
发明内容
因此，本发明具有如下课题：提供一种处理时间预测方法，用于高准确度地预测在计算两个多关节机器人的姿势和检测在两个多关节机器人之间的干涉中所花费的处理时间。
本发明的特征在于处理时间预测方法，用于预测在从多个检查点中指定的多个指定检查点确定第一机器人和第二机器人的姿势和检测在第一机器人和第二机器人之间存在干涉或不存在干涉的处理时间，多个检查点通过将相同的操作时间段(在该相同的操作时间段内实施第一机器人和第二机器人的操作)划分为各个预定时间间隔的每一个来限定出。所述处理时间预测方法包括：采样点设定步骤，设定多个采样点，所述多个采样点通过将操作时间段划分为各个采样时间间隔来限定出，采样时间间隔长于预定时间间隔；第一计算和测量步骤，针对多个采样点中的每一个采样点计算由第一机器人假定的姿势和由第二机器人假定的姿势，并且测量和合计对于姿势计算所需的姿势计算时间；第二计算和测量步骤，针对采样点中的每一个采样点计算由第一机器人假定的姿势和由第二机器人假定的姿势，基于由第一机器人假定的姿势和由第二机器人假定的姿势检测存在或不存在干涉，并且测量和合计对于姿势计算和干涉检测所需的姿势计算和干涉检测时间；干涉检测时间运算步骤，根据在姿势计算和干涉检测时间与姿势计算时间之间的差，运算在多个采样点处所需的干涉检测的干涉检测时间；以及单位处理时间运算步骤，通过将干涉检测时间除以多个采样点的数量来运算单位时间，并且将单位时间建立为在检查点的一处的姿势计算和干涉检测所需的单位处理时间。
本发明的特征还在于上述处理时间预测方法，在该方法中采样时间间隔是预定时间间隔的整数倍。
根据本发明，可以高准确度地确定为了在检查点的一处执行姿势计算和干涉检测所需的单位处理时间。通过使用单位处理时间，可以高准确度地预测在检测两个多关节机器人的姿势之间存在或不存在干涉中所花费的处理时间。
本发明的以上和其他课题、特征和优点将由随后结合附图所做的说明中变得更加明显，在附图中通过图示的例子示出了本发明的优选实施方式。
附图说明
图1是机器人装置和干涉检测装置的整体配置图；
图2是在图1中所示的机器人的外部配置图；
图3是用于描绘依照常规执行的两个机器人之间的干涉检测的图；
图4是在图1中所示的控制装置的功能框图；
图5是示出了基于粗略检查点确定的时间区域的图，对于该时间区域，粗略检查点和干涉的可能性被判定为高；
图6是示出了基于采样点确定的时间区域的图，对于该时间区域，采样点和干涉的可能性被判定为高；以及
图7是示意性示出处理时间、姿势计算和干涉检测时间、和干涉检测时间的图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明根据本发明的涉及处理时间预测方法的优选实施方式。
图1是干涉检测装置(处理时间预测装置)10和机器人装置12的整体配置图。干涉检测装置10创建教学数据，用于执行组成机器人装置12的多个多关节机器人14中的每一个多关节机器人的运动控制。除此以外，干涉检测装置10基于多个教学数据，检测在虚拟空间中在多关节机器人14之中的两个多关节机器人之间存在或不存在干涉(干涉的可能性是否高)，就此而言，当多个多关节机器人14操作时有在其之间产生干涉的顾虑。此外，在检测在两个多关节机器人14之间存在或不存在姿势干涉之前，干涉检测装置10预测对于这种处理所需的处理时间。至于有干涉顾虑的两个多关节机器人14，其例如对应于在预定的距离范围内的多关节机器人14之中的两个多关节机器人或彼此毗邻布置的多关节机器人14之中的两个多关节机器人等。
干涉检测装置10能够执行与机器人装置12的数据通信。机器人装置12包括多个多关节机器人14(下文简称为“机器人”)和多个机器人控制器16，所述机器人控制器16在由干涉检测装置10创建的多个教学数据的基础上执行多个机器人14各自的运动控制。除了干涉检测装置10之外的装置也可以用于生成教学数据。例如，多个机器人控制器16可以创建多个教学数据，或者除了干涉检测装置10和机器人装置12之外的外部装置(计算机)可以创建多个教学数据。在这种情况下，干涉检测装置10从创建多个教学数据的装置(控制器或计算机等)获得多个教学数据。
图2是机器人14的外部配置图。尽管根据本实施方式，多个机器人14是每一个均具有相同结构的机器人，但它们也可以彼此不同地构成。每一机器人14包括用作安装平台的第一基座20、第二基座22、第一联结件24、第二联结件26、第三联结件28、第四联结件30和末端执行器附接/拆卸部件32。这些部件以从该第一基座20至远端侧的顺序连接。末端执行器34安装在末端执行器附接/拆卸部件32上。根据本实施方式，使用执行焊接的枪单元来作为末端执行器34，但本发明不局限于该特征。
第二基座22枢转地支撑在第一基座20上，使得可围绕轴线J1枢转(旋转)，轴线J1是平行于重力方向的竖直轴线。第一联结件24的近端部分枢转地支撑在第二基座22上，并且能够围绕轴线J2上下运动(可旋转)，轴线J2是平行于与重力方向正交的平面的水平轴线。此外，第二联结件26的近端部分枢转地支撑在第一联结件24的远端，并且能够围绕平行于轴线J2的轴线J3上下运动(可旋转)。第三联结件28枢转地支撑在第二联结件26的远端上，并且能够围绕轴线J4旋转，轴线J4沿着从第三联结件28的近端延伸至远端的方向(纵向方向)。第四联结件30的近端部分枢转地支撑在第三联结件28的远端上，并且能够围绕平行于轴线J2和轴线J3的轴线J5旋转。末端执行器附接/拆卸部件32枢转地支撑在第四联结件30的远端上，并且能够围绕轴线J6旋转，轴线J6沿着从末端执行器附接/拆卸部件32的近端延伸至远端的方向。
根据本实施方式，使用所谓的C型焊枪来作为末端执行器34。沿着枪轴线J7打开和闭合的一对电极38、40设置在构成C型焊枪的弧形臂36的两端。在闭合状态下，电极38、40在工作点处与未示出的工件产生接触，该工作点在下文中称为枪轴线J7的TCP(工具中心点)。
第二底座22、第一联结件24、第二联结件26、第三联结件28、第四联结件30和末端执行器附接/拆卸部件32围绕轴J1到J6的旋转以及电极38和40的打开和闭合由未示出的致动器执行。TCP的三维坐标位置由轴线J1到J6的旋转角度θ1至θ6、机器人14各自的部件的形状和尺寸以及末端执行器34的形状和尺寸确定。焊枪也可以是所谓的X型焊枪。
返回到图1的描述，干涉检测装置10包括控制器50、显示器(显示装置)52、键盘54和鼠标56。控制器50由具有CPU或类似部件、和存储器等的计算机构成。计算机通过执行存储在存储器中的程序而作为本实施方式的控制器50发挥作用。显示器52用于显示图像，并且例如由液晶显示器、有机EL显示器等构成。键盘54和鼠标56用作输入和输出信息的输入/输出装置。应注意，可以有多个这种干涉检测装置10。
在给出对干涉检测装置10的详细描述之前，参照图3针对如根据传统方法所实施的在两个机器人14之间干涉的检测做出说明。图3是用于描绘检测存在或不存在干涉的图，通过运算两个机器人14各自在相同的操作时间段内从操作开始至操作结束的姿势并且通过穷尽地对姿势进行比较来检测存在或不存在干涉。在图3中，两个机器人14中的一个机器人14(以下称为“第一机器人14a”)的操作时间段(运动时间段)示出在水平轴上，并且另一机器人14(以下称为“第二机器人14b”)的操作时间段(运动时间段)示出在竖直轴上。第一机器人14a的操作时间段和第二机器人14b的操作时间段是相同的。除此以外，在通过将操作时间段划分为各个预定时间段(例如0.02秒)Ta来限定的多个检查点CP(预定时刻)之中的每一个检查点处，确定并且穷尽地比较第一机器人14a和第二机器人14b的姿势，检测存在或不存在干涉(干涉的可能性是否高)。
检查点CP由线(预定时刻)与线(预定时刻)的交叉限定，在前述线处指示在水平轴上的第一机器人14a的操作时间段被划分为各个预定时间段(预定时间间隔)Ta，在后述线处指示在竖直轴上的第二机器人14b的操作时间段被划分为各个预定时间段(预定时间间隔)Ta。因此，多个检查点CP可以表示为以矩阵形式设置的点的集合，在其中第一机器人14a的操作时间段的流设在列的方向上，并且第二机器人14b的操作时间段的流设在行的方向上。第一机器人14a的姿势计算在用于实施第一机器人14a的运动控制的教学数据的基础上执行，并且第二机器人14b的姿势计算在用于实施第二机器人14b的运动控制的教学数据的基础上执行。
更具体地，获得第一机器人14a在预定时刻的姿势，获得第二机器人14b在操作开始时的姿势，并且检测在第一机器人14a和第二机器人14b的姿势之间存在或不存在干涉。然后，在保持第一机器人14a的姿势的状态下，在从第二机器人14b在上次检测存在或不存在干涉时的姿势起经过预定时间段Ta之后，确定关于第二机器人14b的姿势，并且实施检测在第一机器人14a和第二机器人14b的姿势之间存在或不存在干涉的操作，直至第二机器人14b的操作完成的时间为止。除此以外，从第一机器人14a的操作开始直至其操作完成为止，关于每一预定时刻(其时间间隔是预定的时间段Ta)实施这种操作。换句话说，以按时间前后排列的顺序获得第一机器人14a在每一预定时刻的姿势，相对于第一机器人14a分别的姿势以按时间前后排列的顺序获得第二机器人14b在每一预定时刻的姿势，并且检测在其之间存在或不存在干涉。通过执行这种操作，可以穷尽(循环)地有效检测在图3所示的每一检查点CP处在第一机器人14a的姿势和第二机器人14b的姿势之间存在或不存在干涉。
然而，当预定时间段Ta(其为检查点CP之间的时间间隔)是0.02秒时，实施用于检测存在或不存在干涉的处理的次数增长，并且处理时间变得巨大。此外，如果预定时间段Ta设定为相对长的时间(例如2秒)，尽管能够缩短处理时间，但姿势干涉的准确度下降。因此，在之前提及的日本专利申请公开号为2012-106316的专利申请中，在检查点CP之间的时间间隔设定在0.02秒的预定时间段Ta处，然而在干涉顾虑小的时间区(检查点CP的集合)内，通过将预定时间段Ta设定为长于0.02秒并且降低检查点CP的密度，使对于姿势计算和干涉检测所需的处理时间减小。另一方面，有在实施这种姿势计算和干涉检测之前预测处理时间的需求。
例如，五个机器人14沿着工作线(制造线)以机器人141、机器人142、机器人143、机器人144和机器人145的顺序设置。除此以外，实施在机器人141、142之间的姿势计算和干涉检测、在机器人142、143之间的姿势计算和干涉检测、在机器人143、144之间的姿势计算和干涉检测以及在机器人144、145之间的姿势计算和干涉检测。在这种情况下，准备两个这种干涉检测装置10，并且通过干涉检测装置10之一者(10a)执行在机器人141、142之间的姿势计算和干涉检测以及在机器人142、143之间的姿势计算和干涉检测，而通过干涉检测装置10之另一者(10b)执行在机器人143、144之间的姿势计算和干涉检测以及在机器人144、145之间的姿势计算和干涉检测，由此可以缩短整体处理时间。
然而，在将为了在机器人141、142之间的姿势计算和干涉检测所花费的处理时间假定为“1”的情况下，然后如果为了在机器人142、143之间的姿势计算和干涉检测所花费的处理时间是“1”，并且为了在机器人143、144之间的姿势计算和干涉检测所花费的处理时间和为了在机器人144、145之间的姿势计算和干涉检测分别是“2”，则与由干涉检测装置10a的总处理时间为“2”不同地，由干涉检测装置10b的总处理时间变为“4”。为了使由干涉检测装置10a和10b所花费的总处理时间平衡，希望预测对于在各个机器人14之间的姿势计算和干涉检测所需的时间。除此以外，在预测结果的基础上，通过将在各个机器人14之间实施的姿势计算和干涉检测分配至多个干涉检测装置10，每个干涉检测装置10进行姿势计算和干涉检测所需的处理时间能够均等地分配，并且能够缩短总处理时间。
在此方面，日本专利申请公开号为2008-020642的专利申请公开了一种用于预测数据处理时间的方法。为了提供简化的说明，选择代表性样本，并且在多个代表性样本上执行数据处理。此外，基于对于多个代表性样本的数据处理所需的时间，确定单位处理时间，并且通过单位处理时间乘以总的处理数，预测总的处理时间。
如果机器人14的操作或运动划分为每一个分别很小的预定时间段(例如每一个0.02秒)Ta，并且以按时间前后排列的顺序计算在这种划分的预定时间间隔处的姿势，机器人14的姿势计算所花费的时间可以忽略，因为其与检测在机器人14的姿势之间存在或不存在干涉所需的时间相比极其短暂。作为其原因，这是因为在当前时刻的机器人14的姿势与在经过预定时间段(例如0.02秒)Ta之后的机器人14的姿势之间没有明显的变化。然而，在机器人14的操作时间划分为比预定时间段Ta长的采样时间段(例如每一个2秒)并且以按时间前后排列的顺序计算在每一个这种划分的采样时间间隔处的姿势的情况下，机器人14的姿势计算所花费的时间变得更长。因此，相对于用于检测在机器人14的姿势之间存在或不存在干涉所需的时间，姿势计算所花费的时间不可忽略。作为其原因，这是因为，既然采样时间段是2秒的长间隔，在当前时刻的机器人14的姿势和在经过采样时间段(2秒的时间间隔)之后机器人14的姿势之间有明显变化的可能性。因此，因为在本实施方式和日本专利申请公开号为2008-020642的专利申请的实施方式之间，处理的对象非常不同(图表数据是根据日本专利申请公开号为2008-020642的专利申请的对象，而机器人14的姿势计算是根据本实施方式的对象)，不可能直接地采用日本专利申请公开号为2008-020642的专利申请的技术理念。因此，根据本实施方式，高准确度地预测对于检测在两个多关节机器人14之间存在或不存在干涉所需的处理时间。
图4是干涉检测装置10的控制器50的功能框图。控制器50包括干涉检测单元100和处理时间预测单元102。干涉检测单元100在教学数据的基础上实施在虚拟空间内在两个机器人14之间的姿势计算和干涉检测。利用教学数据，处理时间预测单元102预测对于由干涉检测单元100执行的姿势计算和干涉检测所需的处理时间S。尽管在由干涉检测单元100的姿势计算和干涉检测之前实施由处理时间预测单元102执行的处理时间S的预测，但是首先，将给出关于干涉检测单元100的说明，之后将给出关于处理时间预测单元102的说明。
干涉检测单元100装备有指定检查点设定单元110和姿势干涉检测单元112。指定检查点设定单元110将通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间段划分为粗略时间段(粗略时间间隔)Tb来限定的多个粗略检查点RCP设定为指定检查点CCP，粗略时间段Tb比之前提到的预定时间段Ta长。指定检查点设定单元110将设定的多个指定检查点CCP(粗略检查点RCP)的位置信息输出至姿势干涉检测单元112。
如在图5中所示，粗略检查点RCP(指定检查点CCP)是在水平轴上限定的第二机器人14b的操作时间段被划分为各个粗略时间段Tb的线(粗略检查时刻)和在竖直轴上限定的第一机器人14a的操作时间段被划分为各个粗略时间段Tb的线之间的交叉点。因此，多个指定检查点CCP可以标示为以矩阵形式设置的点的集合，在其中第一机器人14a的操作时间段的流设定在列的方向上，并且第二机器人14b的操作时间段的流设定在行的方向上。在本实施方式中，因为在列的方向和行的方向上有180个单独的指定检查点，所以指定检查点CCP的总数量为32400。此外，根据本实施方式，预定时间段(预定时间间隔)Ta设定为0.02秒，粗略时间段Tb设定为0.2秒。此外，关于预定时刻(其时间间隔是预定时间段Ta)和粗略检查时刻(其时间间隔是预定时间段Tb)，其计时是同步的。以前述方式，指定检查点CCP(粗略检查点RCP)通过使通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间划分为每一预定时间段Ta来限定的多个检查点CP减少为1/100(即在水平轴方向和竖直轴方向上分别减少为1/10)获得。此外，根据本实施方式，粗略时间段Tb设定为预定时间段Ta的十倍，但是其可以是预定时间段Ta的任意整数倍。
姿势干涉检测单元112在设定的多个指定检查点CCP中的每一个处确定第一机器人14a和第二机器人14b的姿势，同时在由第一机器人14a假定的姿势和由第二机器人14b假定的姿势的基础上穷尽地检测存在或不存在干涉。更具体地，在运算在给定粗略检查时刻由第一机器人14a假定的姿势并且第一机器人14a的运算的姿势固定的状态中，以按时间前后排列的顺序运算出第二机器人14b的姿势并且在从第二机器人14b操作开始直至其操作结束为止的各个粗略检查时刻(其时间间隔是粗略时间段Tb)分别检测存在或不存在干涉。在从第一机器人14a操作开始直至其操作结束为止的各个粗略检查时刻以按时间前后排列的顺序实施这种操作。
另做陈述地，姿势干涉检测单元112实施如下操作：在粗略检查点RCP(指定检查点CCP)的给定列处运算由第一机器人14a假定的姿势，并且继续地按时间前后地运算在从第1行至第180行各自的粗略检查点RCP处由第二机器人14b假定的姿势，连同以按时间前后排列的顺序检测存在或不存在干涉。从第1列至第180列执行这些操作。通过执行这种操作，可以有效地执行第一机器人14a和第二机器人14b在所有设定的粗略检查点RCP处的姿势计算和干涉检测。
除此以外，姿势干涉检测单元112将判定干涉可能性高的粗略检查点RCP(指定检查点CCP)的位置信息(在时间轴线上的位置信息)输出至指定检查点设定单元110。
现在给出对由姿势干涉检测单元112执行的干涉检测的描述。姿势干涉检测单元112由在各个检测点CCP处运算出的第一机器人14a和第二机器人14b的姿势对在第一机器人14a和第二机器人14b之间的最短距离进行运算。除此以外，如果最短距离小于或等于阈值(例如400mm)则判定为近(在最短距离附近的时刻干涉可能性为高)，如果最短距离长于阈值则判定为远(干涉可能性低)。
指定检查点设定单元110附加地在判定为近(干涉可能性在围绕最短距离的时刻为高)的指定检查点CCP(以下表示为CCPi)的位置信息的基础上，将多个检查点CP设定为指定检查点。这种加入的指定检查点由ACP表示。指定检查点设定单元110附加地将多个在由在水平轴和竖直轴上前后大约0.2秒并且关于判定为近(干涉可能性为高)的指定检查点CCPi的位置居于中心的时间段指定的时间区A之内的多个检查点CP设定为指定检查点ACP。时间区A是在图5的水平轴方向和竖直轴方向上分别为0.4s的块状区域。在图5中，由阴影表示时间区A。由于检查点CP是通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间划分为每一预定时间段(0.02秒)来限定的事实，在时间区A内的检查点CP的数量为400(＝在水平轴上的20×在竖直轴上的20)。如果有多个指定检查点CCPi确定为近(干涉可能性为高)，指定检查点设定单元110在各个检查点CCPi的基础上分别指定多个时间区A，并且附加地将在多个时间区A之内的检查点设定为指定检查点ACP。然而，即使在时间区A之内有检查点CP，它们也不是关于已经设定的指定检查点CCP、ACP新被加为指定检查点ACP。指定检查点设定单元110又将附加地设定的指定检查点ACP的位置信息(在时间轴线上的位置信息)输出至姿势干涉检测单元112。
姿势干涉检测单元112按以上所述的方式在设定的多个指定检查点ACP中的每一个处确定第一机器人14a和第二机器人14b的姿势，连同在由第一机器人14a假定的姿势和第二机器人14b假定的姿势的基础上，利用其最短距离穷尽地检测存在或不存在干涉。以这种方式，姿势干涉检测单元112确定在指定检查点CCP、ACP(其为从多个检查点CP中指定的多个检查点CP)处第一机器人14a和第二机器人14b的姿势，并且穷尽地检测在第一机器人14a和第二机器人14b之间存在或不存在干涉。根据该特征，在区域A(在该区域中判定在两个机器人14之间的最短距离是比较近的)内，并且在干涉可能性高的时刻前后，在小的间隔处确认最短距离，并且因为当最短距离远时所做的观察并不细致，在不会降低在确定存在或不存在干涉中的准确性的情况下，可以缩短对于姿势计算和干涉检测所需的处理时间。干涉最终存在或不存在(撞击的存在或不存在)可以在考虑在操作中的误差、机器人14的振动、机器人14在虚拟空间中的模型准确度等的情况下确定。例如，可以以在机器人14之间的最短距离是否是预定距离或更大来做出判定，并且例如如果预定距离小于或等于50mm，则设定为“存在干涉”。
接下来，关于处理时间预测单元102做出说明。处理时间预测单元102装备有采样点设定单元120、第一计算和测量单元122、第二计算和测量单元124、干涉检测时间运算单元126、单位处理时间运算单元128、粗略检查点设定单元130和处理时间运算单元132。
采样点设定单元120设定多个采样点SP，其通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间划分为各个采样时间段(采样时间间隔)Tc来限定，采样时间段Tc比之前提到的预定时间段Ta和粗略时间段Tb长。采样点设定单元120将设定的多个采样点SP的位置信息(在时间轴线上的位置信息)输出至第一计算和测量单元122、第二计算和测量单元124和单位处理时间运算单元128。
如在图6中所示，采样点SP是在水平轴上限定的第一机器人14a的操作时间段被划分为各个采样时间段Tc的线(采样时刻)和在竖直轴上限定的第二机器人14b的操作时间段被划分为各个采样时间段Tc的线(采样时刻)的交叉点。因此，多个采样点SP可以标示为以矩阵形式设置的点的集合，在其中第一机器人14a的操作时间段的流设定在列的方向上，并且第二机器人14b的操作时间段的流设定在行的方向上。在本实施方式中，因为在列的方向和行的方向上有18个单独的采样点SP，所以采样点SP的总数量为324。此外，根据本实施方式，采样时间段(采样时间间隔)Tc设定为2.0秒，并且关于预定时刻(其时间间隔是预定时间段Ta)和采样时刻(其时间间隔是采样时间段Tc)，其计时是同步的。以前述方式，采样点SP通过使多个检查点CP(通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间划分为每一预定时间段Ta限定)减少为1/10000(即在水平轴方向和竖直轴方向上分别减少为1/100)获得。此外，根据本实施方式，尽管采样时间段Tc设定为预定时间段Ta的100倍，但是其可以是预定时间段Ta的任意整数倍。
第一计算和测量单元122确定在设定的多个采样点SP之中的每一个采样点处第一机器人14a和第二机器人14b的姿势。更具体地，在第一计算和测量单元122运算在给定的采样时刻由第一机器人14a假定的姿势并且运算出的第一机器人14a的姿势固定的状态中，第一计算和测量单元122实施如下操作：按时间先后运算第二机器人14b在从第二机器人14b的操作开始直至其操作结束的各个采样时刻(其时间间隔是采样时间段Tc)处的姿势，以按时间前后排列的顺序在从第一机器人14a操作开始直至其操作结束为止的各个采样时刻实施这种操作。
另做陈述地，第一计算和测量单元122实施如下操作：在采样点SP的给定列处运算由第一机器人14a假定的姿势，并且继续地按时间前后地运算在从第1行至第18行的各个采样点SP处由第二机器人14b假定的姿势，并且然后以按时间前后排列的顺序从第1列至第18列执行操作。通过执行这种操作，可以有效地执行第一机器人14a和第二机器人14b在所有设定的采样点SP处的姿势计算。附加地，第一计算和测量单元122测量对于这种姿势计算所需的总时间(以下称为“姿势计算时间”)。姿势计算时间是如下这样的时间段：在该时间段中，测量和合计(相加)在多个采样点SP中的每一个采样点处第一机器人14a和第二机器人14b的姿势计算中所花费的时间。第一计算和测量单元122将测量的姿势计算时间输出至干涉检测时间运算单元126。
第二计算和测量单元124确定在设定的多个采样点SP之中的每一个采样点处第一机器人14a和第二机器人14b的姿势，连同在由第一机器人14a假定的姿势和由第二机器人14b假定的姿势的基础上，检测存在或不存在干涉。更具体地，在第二计算和测量单元124运算在给定的采样时刻由第一机器人14a假定的姿势并且运算出的第一机器人14a的姿势固定的状态中，第二计算和测量单元124以按时间前后排列的顺序运算第二机器人14b在从第二机器人14b的操作开始直至其操作结束的各个采样时刻的姿势，连同检测存在或不存在干涉。在从第一机器人14a操作开始直至其操作结束为止的各个采样时刻执行这种操作。
另做陈述地，第二计算和测量单元124实施如下操作：在采样点SP的给定列处运算由第一机器人14a假定的姿势，并且继续地按时间前后地运算在从第1行至第18行的各个采样点SP处由第二机器人14b假定的姿势，连同检测存在或不存在干涉。然后，以按时间前后排列的顺序从第1列至第18列执行这种操作。通过执行这种操作，可以有效地执行第一机器人14a和第二机器人14b在所有的采样点SP处的姿势计算和干涉检测。附加地，第二计算和测量单元124测量对于这种姿势计算和干涉检测所需的总时间(以下称为“姿势计算和干涉检测时间”)。姿势计算和干涉检测时间是如下这样的时间段：在该时间段中，测量和合计(相加)在多个采样点SP中的每一个采样点处第一机器人14a和第二机器人14b的姿势计算和干涉检测中所花费的时间。第二计算和测量单元124将运算出的姿势计算和干涉检测时间输出至干涉检测时间运算单元126。
尽管不言而喻，第一计算和测量单元122和第二计算和测量单元124在用于实施第一机器人14a的动作控制的教学数据的基础上，执行用于第一机器人14a的姿势计算，并且在用于实施第二机器人14b的动作控制的教学数据的基础上，执行用于第二机器人14b的姿势计算。因为这种姿势计算的特定方法利用已知的技术，所以省去其解释。
接下来，由第二计算和测量单元124执行的干涉检测与姿势干涉检测单元112的干涉检测相同。另做陈述地，第二计算和测量单元124由在各个采样点SP处运算出的第一机器人14a和第二机器人14b的姿势对在第一机器人14a和第二机器人14b之间的最短距离进行运算。除此以外，如果最短距离小于或等于阈值(例如400mm)则判定为近(干涉可能性为高)，如果最短距离长于阈值则判定为远(干涉可能性为低)。第二计算和测量单元124将已判定为近(干涉可能性为高)的采样点SP(以下表示为SPi)的位置信息(在时间轴线上的位置信息)输出至处理时间运算单元132。
干涉检测时间运算单元126通过从姿势计算和干涉检测时间减去姿势计算时间，对仅需要用于检测存在或不存在干涉的时间(以下称为“干涉检测时间”)进行运算。除此以外，单位处理时间运算单元128通过干涉检测时间除以采样点SP的数量，运算出单位处理时间PS。单位处理时间PS表示对于在一点(采样点SP、检查点CP和粗略检查点RCP)处的干涉检测所需的时间。此外，单位处理时间运算单元128在多个采样点SP(其从采样点设定单元120发送并且设定)的位置信息的基础上确定采样点SP的数量。
图7是示意性示出在通过将操作时间划分为各个预定时间段Ta(或者粗略时间段Tb)的每一个而限定的各个预定时刻(或粗略检查时刻)处实施姿势计算和干涉检测的情况下的处理时间、在通过将操作时间划分为各个采样时间段Tc的每一个而限定的各个采样时刻(采样点SP)处实施姿势计算和干涉检测的情况下的姿势计算和干涉检测时间、和干涉检测时间的图。在图7中，为了便于在处理时间、姿势计算和干涉检测时间和干涉检测时间的比较，在三个连续的检查点CP(或者粗略检查点RCP)和采样点SP处标出了所需的处理时间、姿势计算和干涉检测时间和干涉检测时间。
在各个预定时刻(或粗略检查时刻)中的每一预定时刻处实施姿势计算和干涉检测的情况下，因为预定时间段Ta(或粗略时间段Tb)是0.02秒(或0.2秒)的极短的时间段，机器人14的姿势在预定时间段Ta(或粗略时间段Tb)期间未明显变化，并且对于在每一预定时刻(或粗略检查时刻)处的姿势计算所需的时间是短的。另一方面，在各个采样时刻中的每一采样时刻处实施姿势计算和采样检测的情况下，因为采样时间段Tc是2秒的长时间段，发生机器人14的姿势在采样时间段Tc期间明显变化的情况，并且在执行姿势计算中所花费的时间是长的。在预定时刻和采样时刻两者之间，应注意到，在需要用于检测存在或不存在干涉的时间上几乎没有区别。
因此，如在图7中所示，相对于在三个检查点CP(粗略检查点RCP)处执行姿势计算和干涉检测的情况中所需的处理时间，在三个采样点SP处执行姿势计算和干涉检测的情况中所需的姿势计算和干涉检测时间包括大的误差。因此，即使通过将对于多个采样点SP所需的姿势计算和干涉检测时间除以采样点SP的数量而简单地确定对于一个姿势计算和干涉检测所需的单位处理时间PS，相对于在一个检查点CP(粗略检查点RCP)处的姿势计算和干涉检测所需的时间，其误差变大。特别地，检查点CP和粗略检查点RCP的数量与采样点SP的数量相比压倒性地大，并且在最大情况下，检查点CP和粗略检查点RCP的数量大约为采样点SP的数量的10000倍或100倍。因此，在利用通过将对于多个采样点SP所需的姿势计算和干涉检测时间除以采样点SP的数量获得的单位处理时间PS，运算处理时间的情况下，其误差变得大到不能忽略。
因此，通过从姿势计算和干涉检测时间中减去姿势计算时间，对仅需要用于检测存在或不存在干涉的干涉检测时间进行运算。如在图7中所示，与在三个检查点CP(或粗略检查点RCP)处执行姿势计算和干涉检测的情况下所需的处理时间相比，用于在三个采样点SP处执行干涉检测的干涉检测时间短。然而，这种误差是微小的并且落在可允许的范围内。更具体地，因为在检查点CP(粗略检查点RCP)处姿势计算所需的时间极短，即使这种姿势计算所需的时间忽略不计，其误差仍落入可允许的范围内。因此，单位处理时间PS通过将干涉检测时间除以采样点SP的数量运算出。
粗略检查点设定单元130设定多个粗略检查点RCP，其通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间段划分为粗略时间段(粗略时间间隔)Tb而限定，粗略时间段Tb长于之前提到的预定时间段Ta但短于采样时间段Tc。粗略检查设定单元130将已经设定的粗略检查点RCP的数量N1输出至处理时间运算单元132。粗略检查点设定单元130所使用的用于设定粗略检查点RCP的方法与指定检查点设定单元110所使用的用于设定指定检查点CCP(粗略检查点RCP)的方法相同。
处理时间运算单元132预测处理时间S，在处理时间S期间内姿势干涉检测单元112确定第一机器人14a和第二机器人14b在指定检查点CCP、ACP处的姿势，并且检测在第一机器人14a和第二机器人14b之间存在或不存在姿势干涉。
处理时间运算单元132在采样点SPi(对于此采样点，由第二计算和测量单元124判定干涉可能性为高)的位置信息的基础上选择多个检查点CP。更具体地，对于第一机器人14a和第二机器人14b，在由在水平轴和竖直轴上前后大约1秒并且关于采样点SPi的位置居于中心的时间段所指定的时间区B之内选择多个检查点CP。时间区B是图6的在水平轴方向和竖直轴方向上分别为2s的块状区域。在图6中，由阴影表示时间区B。由于检查点CP是通过将第一机器人14a和第二机器人14b的操作时间划分为每一预定时间段(0.02秒)而限定出的事实，在时间区B内的检查点CP的数量为10000(＝在水平轴上的100×在竖直轴上的100)。因此，如果确定干涉可能性高的采样点SPi的数量设定为n，则所有选择的检查点CP的数量N2可以由关系式N2＝10000×n表示。
除此以外，处理时间运算单元132通过将单位处理时间PS乘以由将所选择的检查点CP的数量N2和由粗略检查点设定单元130设定的粗略检查点RCP的数量N1相加获得的值，来运算处理时间S。另做陈述地，处理时间运算单元132利用关系式S＝(N1+N2)×PS运算出处理时间S。
以前述方式，姿势干涉检测单元112在多个指定检查点CCP(粗略检查点RCP)中的每一个检查点处对第一机器人14a和第二机器人14b实施姿势计算和干涉检测。除此以外，多个检查点CP附加地设定为在时间区A之内的指定检查点ACP，时间区A由在水平轴上和竖直轴上前后大约0.2秒、且关于判定为具有高干涉可能性的指定检查点CCPi的位置居于中心的时间段指定。姿势干涉检测单元112还在附加设定的指定检查点ACP处执行姿势计算和干涉检测。
与此不同，作为在姿势干涉检测单元112中预先运算执行姿势计算和干涉检测所需的处理时间的方法，处理时间运算单元132将在时间区B(时间区B设定为在干涉可能性判定为高的采样点SPi前后大约1秒之间的时间段)之内的多个检查点CP的数量N2与多个粗略检查点RCP的数量N1相加，并且通过将这个值乘以单位处理时间PS运算出处理时间S。
在这种情况下，通过将由单位处理运算单元132确定的多个检查点CP的数量N2与粗略检查点RCP的数量N1相加获得的值(N1+N2)与指定检查点CCP、ACP不相符，在指定检查点CCP、ACP，姿势计算和干涉检测实际上由姿势干涉检测单元112实施。然而，尽管多个粗略检查点RCP的数量N1和指定检查点CCP的数量是相同的，而仅多个检查点CP的数量N2和指定检查点ACP的数量不同，此数量两者是类似的。因此，运算的处理时间S是接近于由姿势干涉检测单元112执行姿势计算和干涉检测所实际需要的处理时间的值。
下面，将解释多个检查点CP的数量N2和指定检查点ACP的数量如何彼此接近。因为采样点SP设定为采样时间段Tc的长的时间段(2秒)，基于干涉可能性高的采样点SPi指定的时间区B的数量比较小。与此相反，因为指定检查点CCP设定为粗略时间段Tb的短的时间(0.2秒)，粗略时间段Tb为采样时间段Tc的1/10，所以基于干涉可能性高的指定检查点CCPi指定的时间区A的数量大于指定的时间区B的数量。因此在位于指定的多个时间区A之内的指定检查点ACP的数量与位于指定的一个或多个时间区B之内的检查点CP的数量N2之间的差异处于可允许的范围内。在一个时间区B之内的单个检查点CP的数量为10000，在一个时间区A之内的单个检查点CP的数量(指定检查点ACP)的数量为400。
本发明不局限于以上所描述的实施方式，并且可以采用在不脱离本发明的实质范围内的各种变形。

Claims (2)

1.一种处理时间预测方法，用于预测在从多个检查点(CP)中指定的多个指定检查点(CCP、ACP)确定第一机器人(14a)和第二机器人(14b)的姿势和检测在所述第一机器人(14a)与所述第二机器人(14b)之间存在干涉或不存在干涉的处理时间，所述多个检查点(CP)通过将相同的操作时间段划分为各个预定时间间隔(Ta)的每一个来限定出，在该相同的操作时间段内实施所述第一机器人(14a)和所述第二机器人(14b)的操作，所述处理时间预测方法包括：
采样点设定步骤，设定多个采样点(SP)，所述多个采样点(SP)通过将所述操作时间段划分为各个采样时间间隔(Tc)来限定出，所述采样时间间隔(Tc)长于所述预定时间间隔(Ta)；
第一计算和测量步骤，针对所述多个采样点(SP)中的每一个采样点计算由所述第一机器人(14a)假定的姿势和由所述第二机器人(14b)假定的姿势，并且测量和合计对于姿势计算所需的姿势计算时间；
第二计算和测量步骤，针对所述采样点(SP)中的每一个采样点计算由所述第一机器人(14a)假定的姿势和由所述第二机器人(14b)假定的姿势，基于由所述第一机器人(14a)假定的姿势和由所述第二机器人(14b)假定的姿势检测存在或不存在干涉，并且测量和合计对于姿势计算和干涉检测所需的姿势计算和干涉检测时间；
干涉检测时间运算步骤，根据所述姿势计算和干涉检测时间与所述姿势计算时间之间的差，运算在所述多个采样点(SP)处所需的干涉检测的干涉检测时间；以及
单位处理时间运算步骤，通过将所述干涉检测时间除以所述多个采样点(SP)的数量来运算单位时间，并且将所述单位时间建立为在所述检查点(CP)的一处的姿势计算和干涉检测所需的单位处理时间。
2.根据权利要求1所述的处理时间预测方法，其中，所述采样时间间隔(Tc)是所述预定时间间隔(Ta)的整数倍。
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