CN107199561B - 机器人控制装置和机器人程序生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置和机器人程序生成装置。机器人控制装置具备：图形要素提取部，其从CAD装置内的CAD数据提取被付予了标签的图形要素，其中，所述标签表示所述加工内容；工具数据抽取部，其从数据库部抽取与标签所表示的加工内容有关的加工工具的信息，其中，所述标签被付予给提取出的图形要素；以及动作计划部，其根据提取出的图形要素，使用抽取出的加工工具的信息使机器人执行加工动作。

Description

机器人控制装置和机器人程序生成装置

技术领域

本发明涉及使机器人执行加工对象物的加工动作的机器人控制装置以及生成使该机器人动作的程序的机器人程序生成装置。

背景技术

以往，对工业用机器人示教加工作业时，操作者通过示教器等使机器人的手臂部以通过预定的点、轨迹的方式实际地移动，并把这些点、轨迹存储到机器人控制部中。或者，不移动机器人而使用机器人用离线编程系统也可以生成机器人的动作数据。此时，根据针对加工对象物(以下称为工件)的加工形状信息，执行机器人的加工动作。

但是，一般地使用CAD装置来设计用于指示工件的加工形状的加工图。并且使用CAD装置的设计者是与机器人的操作者不同的人，因此无法制作机器人的程序。因此，机器人的操作者从CAD装置取得加工图的信息，在制造现场，根据该加工图的信息向机器人示教针对工件的加工作业。

在这样的情况下，理想的是用简便的操作从加工图的信息获得机器人控制数据，而提出了各种各样的方法。例如，在专利第3307475号公报中提出了如下技术：如果作业者向电脑中输入记录在磁盘中的CAD数据，则由该电脑把CAD数据转换为焊接机器人的动作数据并传送到焊接机器人控制装置。

但是，在专利第3307475号公报中所公开的现有技术中，根据CAD装置内的加工图的信息(CAD数据)，不能一边确定与对加工部位的加工内容匹配的加工工具一边执行使用了加工工具的机器人动作。

发明内容

本发明提供机器人控制装置以及机器人程序生成装置，其根据加工图的CAD数据，确定与对加工部位的加工内容匹配的加工工具，来执行具备该加工工具的机器人的动作。

根据本发明的第一方式，提供一种机器人控制装置，其根据加工对象物的加工图的CAD数据中所包含的、表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，使机器人执行针对所述加工对象物的加工动作，其特征在于，该机器人控制装置具备：

数据库部，其将加工内容和与该加工内容匹配的加工工具的信息互相关联起来进行存储；

图形要素提取部，其从所述CAD数据提取被付予了标签的所述图形要素，其中，所述标签表示所述加工内容；

工具数据抽取部，其从所述数据库部抽取与所述标签所表示的加工内容有关的加工工具的信息，其中，所述标签被付予给由所述图形要素提取部提取出的图形要素；以及

动作计划部，其根据由所述图形要素提取部提取出的图形要素，使用由所述工具数据抽取部抽取出的所述加工工具的信息使所述机器人执行加工动作。

根据本发明的第二方式，提供一种机器人控制装置，其是上述第一方式的机器人控制装置，其还具备：CAD装置，其可通信地与所述机器人控制装置连接，制作并保存所述加工对象物的加工图的CAD数据，所述CAD装置具备：加工内容输入部，其对表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，付予表示所述加工内容的标签。

根据本发明的第三方式，提供一种机器人控制装置，其是上述第一方式或第二方式的机器人控制装置，在所述加工工具的信息中包含与所述加工内容匹配的加工工具的种类以及约束条件，该约束条件包含该加工工具相对于所述加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。

根据本发明的第四方式，提供一种机器人程序生成装置，其根据加工对象物的加工图的CAD数据中所包含的、表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，使机器人执行针对所述加工对象物的加工动作，其特征在于，该机器人程序生成装置具备：

数据库部，其将加工内容和与该加工内容匹配的加工工具的信息互相关联起来进行存储；

图形要素提取部，其从所述CAD数据提取被付予了标签的所述图形要素，其中，所述标签表示所述加工内容；

工具数据抽取部，其从所述数据库部抽取与所述标签所表示的加工内容有关的加工工具的信息，其中，所述标签被付予给由所述图形要素提取部提取出的图形要素；以及

动作计划部，其根据由所述图形要素提取部提取出的图形要素，使用由所述工具数据抽取部抽取出的所述加工工具的信息，来生成使所述机器人执行加工动作的机器人程序。

根据本发明的第五方式，提供一种机器人程序生成装置，其是上述第四方式的机器人程序生成装置，其还具备：CAD装置，其可通信地与所述机器人程序生成装置连接，制作并保存所述加工对象物的加工图的CAD数据，所述CAD装置具备：加工内容输入部，其对表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，付予表示所述加工内容的标签。

根据本发明的第六方式，提供一种机器人程序生成装置，其是上述第四方式或第五方式的机器人程序生成装置，在所述加工工具的信息中包含与所述加工内容匹配的加工工具的种类以及约束条件，该约束条件包含该加工工具相对于所述加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。

附图说明

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的目的、特征以及优点和其他的目的、特征以及优点会变得更清楚。

图1是示意性地表示出一实施方式的机器人控制系统的框图。

图2是表示图1所示的机器人控制系统的动作的流程图。

具体实施方式

接下来，参照附图针对本发明的实施方式进行说明。在以下附图中，对相同的部件付予了相同的参照符号。并且，在不同的附图中被付予了相同的参照符号意味着具有相同功能的组成元件。另外，为了易于理解，这些附图适当地改变了比例尺。

图1是示意性地表示出一实施方式的机器人控制系统的框图。

如图1所示，本实施方式的机器人控制系统10具备：至少一个控制机器人11的机器人控制装置12；以及CAD(computer-aided design，计算机辅助设计)装置13。

设机器人11是例如垂直多关节型机器人，在该机器人手臂部的前端安装有能装卸的加工工具。作为加工工具，列举有焊枪、氩弧焊枪、密封剂充填喷嘴、去毛刺工具、钻头、端铣刀等。机器人11通过来自机器人控制装置12的动作指令，移动机器人手臂部的同时使加工工具动作，从而进行工件的加工。另外，机器人11具有ROM、RAM等存储器、CPU以及通信控制部(未图示)，该通信控制部控制与机器人控制装置12之间的数据收发。

CAD装置13协助设计者在计算机画面上制作工件的加工图，并能够把制作出的加工图的CAD数据保存到内部存储器中。CAD装置13还具备加工内容输入部14，其对在计算机画面上制作出的、表示工件的加工部位的图形要素，输入表示加工内容的标签(附加信息)。例如，设计者通过加工内容输入部14能够对表示上述的加工部位的图形要素付予标签，该标签表示对该加工部位的加工内容。作为被付予标签的加工内容，列举有例如“电弧焊接”或“点焊”的焊接方法的指示、“无毛刺”的加工指示等。也就是说，一般地对于在图上描画出的工件的加工部位，使用引线来注明包含加工方法、注释、符合JIS标准的加工符号等的加工内容。上述的标签意味着那样的引线上的标记。

此外，在本实施方式中，机器人11被配置在制造产品的工厂中。与之相对地，优选的是机器人控制装置12被配置在与工厂相邻的建筑物等中，CAD装置13被配置在远离工厂的事务所等中。在这种情况下，机器人11可以经由第一通信部15例如内网网络与机器人控制装置12相连接。CAD装置13可以经由第二通信部16例如互联网网络与机器人控制装置12相连接。但是，这些通信部是一个例子，第一通信部15及第二通信部16可以是任何形式的通信部。

机器人控制装置12被构成为控制至少一个机器人11。特别是本实施方式的机器人控制装置12通过来自机器人控制装置12外的指示，能够读入保存在CAD装置13内的、工件的加工图的CAD数据。优选的是该读入的指示是由设置了机器人控制装置12的与工厂不同的建筑物内的人、或者连接到机器人控制装置12的上位计算机(未图示)来执行的。

本实施方式的机器人控制装置12根据从CAD装置13内读入的工件的加工图的CAD数据，还能够执行具备加工工具的机器人11的加工动作。

更具体地，如图1所示，机器人控制装置12具备数据库部17、图形要素提取部18、工具数据抽取部19、动作计划部20以及存储器部21。如图1所示，数据库部17作为外部存储装置经由无线或有线的通信部被配置在机器人控制装置12外，但是数据库部17也可以在机器人控制装置12内。

数据库部17将多种加工内容和与各个加工内容匹配的加工工具的信息(以下称为工具数据)互相关联起来进行存储。作为上述的加工内容，列举例如电弧焊接、点焊、密封、去除毛刺等。在这种情况下，与各个加工内容匹配的加工工具是焊枪、氩弧焊枪、密封剂充填喷嘴、去除毛刺工具等。另外，在上述工具数据中包含前述那样的各种加工工具的尺寸和约束条件，该约束条件包含各个加工工具相对于加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。

图形要素提取部18从工件的加工图的CAD数据提取被付予了表示加工内容的标签的工件的加工部位图形要素。工具数据抽取部19从数据库部17抽取与标签表示的加工内容有关的工具数据，该标签被付予给由图形要素提取部18提取出的图形要素。

抽取的工具数据中包含与前述的标签表示的加工内容匹配的加工工具的种类、尺寸和该加工工具的约束条件。也就是说，工具数据抽取部19一边确定与对工件加工部位的加工内容相匹配的加工工具，一边取得该加工工具的尺寸、约束条件，该约束条件包括加工工具相对于加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。

动作计划部20根据由图形要素提取部18提取出的图形要素，使用由工具数据抽取部19抽取出的工具数据即前述那样的已确定的加工工具和其约束条件，来使机器人11执行加工动作。

动作计划部20还能够不执行如前述所述的机器人11的加工动作，而把该加工动作作为机器人程序保存到存储器部21中。这是例如只进行模拟而不需要立即进行实际动作的情况。像这样，本实施方式的机器人控制装置12可以是生成执行机器人11的加工动作的机器人程序的机器人程序生成装置。

此外，上述机器人控制装置12可以使用具备经由总线互相连接的存储部、CPU(control processing unit)以及通信部等的计算机系统来构成。该存储部是ROM(readonly memory)、RAM(random access memory)等，另外，可以通过由CPU执行存储在ROM中的程序，来实现上述那样的机器人控制装置12所具有的图形要素提取部18、工具数据抽取部19以及动作计划部20等的功能、动作。

图2是表示本实施方式的机器人控制装置12的动作的流程图。以下，一边参照图2，一边针对图1所示出的机器人控制装置12的动作进行说明。

其中，在实施图2的步骤S11时，设为设计者使用CAD装置13制作工件的加工图，把制作出的加工图数据(CAD数据)保存到CAD装置13的内部存储器中。另外，设为将前述那样的多种加工内容和与各个加工内容匹配的加工工具的信息(工具数据)关联起来存储在机器人控制装置12的数据库部17中。

进一步，设为对在CAD装置13的计算机画面上制作出的、表示工件的加工部位的图形要素，付予表示向该加工部位的加工内容的标签(附加信息)。另外，设为在表示加工部位的图形要素的CAD数据中包含与该加工部位的各边、角部等有关的尺寸值，例如边长、角部的角度、曲率半径等。

首先，在步骤S11中，机器人控制装置12从CAD装置13读入工件的加工图的CAD数据。

接下来，在步骤S12中，机器人控制装置12的图形要素提取部18从工件的加工图的CAD数据提取工件的加工部位的图形要素，其中，该工件被付予了表示加工内容的标签。

进一步，在步骤S13中，机器人控制装置12的工具数据抽取部19从数据库部17抽取与标签表示的加工内容有关的工具数据，该标签被付予给由图形要素提取部18提取出的加工部位的图形要素。

进一步，在步骤S14中，动作计划部20根据由图形要素提取部18提取出的加工部位的图形要素，使用由工具数据抽取部19抽取出的工具数据来计划机器人11的加工动作。

具体地，动作计划部20从由CAD数据中提取出的工件的加工部位的图形要素，提取该图形要素中所包含的加工部位的尺寸值。进一步，动作计划部20假设由工具数据抽取部19抽取出的工具数据的加工工具被安装在机器人11的手臂部，并根据抽取出的加工部位的尺寸值来计划该加工工具的动作路径。在该计划时，还要考虑加工工具的尺寸、加工工具相对于加工部位的相对速度、位置以及姿势等约束条件。由此，动作计划部20按照所计划的加工工具的动作路径，使实际安装了与向加工部位的加工内容匹配的加工工具的机器人11动作。其中，设为将前述的加工工具的动作路径计划为：把工件固定在机器人11的世界坐标系中的预定位置(坐标)。

此外，当工件存在多个加工部位时，优选的是将加工工具的移动路径计划成各个加工部位间的移动路径为最短。

接下来，在步骤S15中，判断动作计划部20是否执行所计划的机器人11的加工动作。加工动作的执行指示是由例如设置了机器人控制装置12的、与工厂不同的建筑物内的人，或者连接到机器人控制装置12中的上位计算机(未图示)来执行的。

在上述的步骤S15中，当判断为存在机器人11的加工动作的执行指示时，移至步骤S16，并且动作计划部20执行所计划的机器人11的加工动作。

另一方面，在上述的步骤S15中，当判断为不存在机器人11的加工动作的执行指示时，移至步骤S17，并且动作计划部20把所计划的机器人11的加工动作作为机器人程序保存到存储器部21中。

如上所述，在本实施方式的机器人控制装置12中，从CAD装置13内所保存的工件的加工图的CAD数据中，提取加工部位的图形要素，该加工部位被付予了表示对该工件的加工内容的标签。进一步，从数据库部17自动地抽取与标签所示的加工内容匹配的加工工具的信息，该标签被付予给该提取出的图形要素。然后，机器人控制装置12根据提取出的图形要素，使用抽取出的加工工具的信息来执行机器人11的加工动作。或者，生成执行该加工动作的机器人程序。

像这样，根据本实施方式，基于CAD装置内的加工图的信息(CAD数据)，能够确定与对加工部位的加工内容匹配的加工工具，并执行具备了该加工工具的机器人11的加工动作。还能够生成执行上述那样的加工动作的机器人程序。

进一步，根据本实施方式，即使在每个工件的加工部位的加工内容不同的情况下，也能够使用与各个加工内容匹配的加工工具的种类或尺寸、约束条件等工具数据来计划机器人11的加工动作。

另外，根据本实施方式，CAD装置13、数据库部17与机器人控制装置12可通信地相连接。因此，即使CAD装置13、数据库部17的设置位置远离机器人控制装置12，机器人控制装置12也能够直接地取得工件的加工图的CAD数据、与向该工件的加工部位的加工内容匹配的加工工具的信息。

进一步，根据本实施方式，即使对机器人11不准备工件以及加工工具，也能够与具备了该加工工具的机器人11实际加工该工件的情况一样地，实施机器人11的加工动作的模拟。

以上，使用典型的实施方式对本发明进行了说明，本领域技术人员应当理解在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述实施方式进行变更以及各种其他的改变、省略、追加。

Claims (6)

1.一种机器人控制装置，其根据加工对象物的加工图的CAD数据中所包含的、表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，使配置在工厂中的机器人执行针对所述加工对象物的加工动作，其特征在于，该机器人控制装置具备：

数据库部，其将加工内容和与该加工内容匹配的加工工具的信息互相关联起来进行存储；

图形要素提取部，其从所述CAD数据提取被付予了标签的所述图形要素，其中，所述标签表示所述加工内容；

工具数据抽取部，其从所述数据库部抽取与所述标签所表示的加工内容有关的加工工具的信息，其中，所述标签被付予给由所述图形要素提取部提取出的图形要素；以及

动作计划部，其根据由所述图形要素提取部提取出的图形要素，使用由所述工具数据抽取部抽取出的所述加工工具的信息使所述机器人执行加工动作，

所述机器人控制装置配置在与所述工厂相邻的建筑物中，并且可通信地与所述机器人连接。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

所述机器人控制装置还具备：CAD装置，其可通信地与所述机器人控制装置连接，制作并保存所述加工对象物的加工图的CAD数据，

所述CAD装置具备：加工内容输入部，其配置在离开所述工厂的事务所中，并对表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，付予表示所述加工内容的标签。

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，

在所述加工工具的信息中包含与所述加工内容匹配的加工工具的种类以及约束条件，该约束条件包含该加工工具相对于所述加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。

4.一种机器人程序生成装置，其根据加工对象物的加工图的CAD数据中所包含的、表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，使配置在工厂中的机器人执行针对所述加工对象物的加工动作，其特征在于，该机器人程序生成装置具备：

数据库部，其将加工内容和与该加工内容匹配的加工工具的信息互相关联起来进行存储；

图形要素提取部，其从所述CAD数据提取被付予了标签的所述图形要素，其中，所述标签表示所述加工内容；

工具数据抽取部，其从所述数据库部抽取与所述标签所表示的加工内容有关的加工工具的信息，其中，所述标签被付予给由所述图形要素提取部提取出的图形要素；以及

动作计划部，其根据由所述图形要素提取部提取出的图形要素，使用由所述工具数据抽取部抽取出的所述加工工具的信息，来生成使所述机器人执行加工动作的机器人程序，

所述机器人程序生成装置配置在与所述工厂相邻的建筑物中，并且可通信地与所述机器人连接。

5.根据权利要求4所述的机器人程序生成装置，其特征在于，

所述机器人程序生成装置还具备：CAD装置，其可通信地与所述机器人程序生成装置连接，制作并保存所述加工对象物的加工图的CAD数据，

所述CAD装置具备：加工内容输入部，其配置在离开所述工厂的事务所中，并对表示所述加工对象物的加工部位的图形要素，付予表示所述加工内容的标签。

6.根据权利要求4或5所述的机器人程序生成装置，其特征在于，

在所述加工工具的信息中包含与所述加工内容匹配的加工工具的种类以及约束条件，该约束条件包含该加工工具相对于所述加工部位的相对速度、位置以及姿势中的至少一个。