CN107791246B - 机器人模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供机器人模拟装置，其能满足必要功能且避免与外围设备的干扰，并简便地设计工具。机器人模拟装置(1)具备：工具信息设定部(10)，对工具所具备的一个以上的手的种类进行设定；手模型存储部(5)，对手的种类与手的三维模型及工具坐标系以相对应的方式进行存储；手位置姿态设定部(11)，对安装于机器人的安装面上的工具的各手的位置及姿态进行设定；以及机器人模型生成部(3)，基于所设定的手的种类而读出手的三维模型，生成以所设定的手的位置及姿态将所读出的手的三维模型安装在安装面上的机器人的三维模型，并设定工具坐标系，使用所生成的机器人的三维模型及工具坐标系，进行在安装面上安装了工具的机器人的模拟。

Description

机器人模拟装置

技术领域

本发明涉及机器人模拟装置。

背景技术

一直以来，已知有一种在图像上模拟机器人动作的机器人模拟装置(例如参照专利文献 1)。该机器人模拟装置在实施安装了手后的机器人的模拟的同时，利用手从箱体中取出大量堆积在箱体内的工件时，改变手的形状模型以避免手和箱体之间产生干扰，并且根据改变后的手的形状模型而获得实际的手的尺寸数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-334678号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，关于手的设计需要有设计人员的技术诀窍，并存在为了避免干扰而变形后的形状并不一定满足手的必要功能的不良情况。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供一种机器人模拟装置，其能够满足必要的功能且能够避免与外围设备的干扰，并能够简便地进行工具的设计。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下的方案。

本发明的一个方式是提供一种机器人模拟装置，具备：工具信息设定部，对工具所具备的一个以上的手的种类进行设定；手模型存储部，对所述手的种类、与所述手的三维模型以及工具坐标系以相对应的方式进行存储；手位置姿态设定部，对安装于机器人的安装面上的所述工具的各所述手的位置以及姿态进行设定；以及机器人模型生成部，基于由所述工具信息设定部设定的所述手的种类而从所述手模型存储部中读出所述手的三维模型，生成以由所述手位置姿态设定部设定的所述手的位置以及姿态将所读出的所述手的三维模型安装在所述安装面上的所述机器人的三维模型，并设定工具坐标系，使用由所述机器人模型生成部生成的所述机器人的三维模型以及所述工具坐标系，进行在所述安装面上安装了所述工具的所述机器人的模拟。

根据本方式，若利用工具信息设定部对工具所具备的一个以上的手的种类进行设定，并利用手位置姿态设定部对安装于机器人的安装面上的工具中的各手的位置以及姿态进行设定，则读出存储在手模型存储部中的手的三维模型以及工具坐标系，在机器人模型生成部中，以所设定的位置以及姿态将工具安装在安装面上，并生成设定了工具坐标系的机器人的三维模型。由此，使用手的工具坐标系，可以进行将工具安装在安装面上的机器人的模拟。

根据本方式，仅输入必要的信息，就能够选择预先存储的工具的三维模型以及工具坐标系，并能够简便地进行以所希望的位置以及角度将工具安装在机器人的安装面上的机器人的模拟。因此，能够改变输入的信息，对安装了各种工具的机器人能够简便地进行模拟，并能够简便地进行每个工具的干扰检查和循环时间的评价等。在该情况下，由于使用预先存储的手的三维模型，所以能够利用满足了必要功能的工具进行模拟。

在上述方式中，所述工具可以具备所述手和安装部件，所述安装部件用于将所述手安装在所述机器人上，所述手位置姿态设定部对所述安装部件的形状进行设定。

通过如此，利用手位置姿态设定部对安装部件的形状进行设定，由此，能够简便地对安装于机器人的安装面上的手的位置以及姿态进行设定。

另外，在上述方式中，所述手可以具备手主体和一个以上的卡爪，所述卡爪相对于所述手主体进行移动，所述工具信息设定部对所述卡爪的种类以及尺寸进行设定。

通过如此，当手做动作时，能够将通过手主体的可动部而移动的一个以上的卡爪设定为所希望的种类以及尺寸，并进行模拟。

另外，在上述方式中，可以具备信号设定部，所述信号设定部对输出信号和输入信号进行设定，所述输出信号是在所述手使所述卡爪开始做动作时从所述机器人输出的信号，所述输入信号是在所述卡爪的动作结束时从所述手输入到所述机器人的信号。

通过如此，利用机器人的动作程序所记载的输入输出信号，能够在机器人的动作中使手主体的可动部做动作并使卡爪做动作，从而进行模拟。

另外，在上述方式中，可以与所述机器人的三维模型分离而进行所述手的三维模型的模拟。

通过如此，由于工具安装于机器人的安装面上并根据机器人的动作而沿各个方向移动，所以通过与机器人的三维模型分离而对手的三维模型进行模拟，从而能够在容易看到的位置上确认手的动作。

另外，在上述方式中，所述卡爪可以由所述机器人的附加轴进行驱动。

通过如此，能够利用与使机器人做动作的各驱动轴相同的动作指令驱动手，并进行包含工具的机器人的模拟。

另外，在上述方式中，所述工具信息设定部能够设定多个所述工具的信息，所述机器人模型生成部以择一方式选择由所述工具信息设定部设定的任意的所述工具，并进行所述机器人的模拟。

通过如此，设定多个工具，选择任意一个工具，转换成所设定的工具，并利用在安装面上安装了该三维模型的状态的机器人模型实施模拟，从而能够对干扰和循环时间等进行比较并进行评价。

发明效果

根据本发明，可发挥出如下的效果：能够满足必要的功能且能够避免与外围设备的干扰，并能够简便地进行工具的设计。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的机器人模拟装置的框图。

图2是表示利用图1的机器人模拟装置所具备的工具信息设定部而输入手数量的输入画面例子的图。

图3是表示利用图1的机器人模拟装置所具备的工具信息设定部而输入手种类的输入画面例子的图。

图4是表示利用图1的机器人模拟装置所具备的工具信息设定部而输入手的卡爪尺寸的输入画面例子的图。

图5是表示利用图1的机器人模拟装置所具备的安装形状设定部而输入安装部件形状的输入画面例子的图。

图6是表示利用图1的机器人模拟装置所具备的模拟机器人生成部而设定工具坐标系的例子的图。

图7是表示由图1的机器人模拟装置的模拟机器人生成部所生成的、将手主体和安装部件进行组合后的三维模型的一例的图。

图8是表示由图1的机器人模拟装置的模拟机器人生成部所生成的卡爪的三维模型的一例的立体图。

图9是表示基于图1的机器人模拟装置所具备的信号设定部的、输入输出信号与卡爪动作的对应关系的图。

图10中(a)是图1的机器人模拟装置的变形例，也是表示由机器人主体的附加轴驱动的手的一例的立体图，(b)是表示手主体的一例的立体图，(c)是表示卡爪的一例的立体图。

图11是图1的机器人模拟装置的其他变形例，也是表示生成多个工具的三维模型的情况的图。

附图标记说明

1：机器人模拟装置

3：机器人主体模型生成部(机器人模型生成部)

5：手模型存储部

7：信号设定部

10：工具信息设定部

11：安装形状设定部(手位置姿态设定部)

12：手

12a：手主体

13：工具

14：卡爪

15：安装面

16：安装部件

具体实施方式

以下参照附图，对本发明一个实施方式的机器人模拟装置1进行说明。

本实施方式的机器人模拟装置1是由个人计算机等计算机实现的。

该机器人模拟装置1是对机器人主体20以及工具13进行模拟的装置，所述工具13安装在机器人主体20的臂前端的安装面15上，如图1所示，该机器人模拟装置1具备：读入从机器人的控制装置输出的硬件信息以及软件信息的机器人主体信息读入部2；基于由机器人主体信息读入部2读入的硬件信息以及软件信息，生成机器人主体20的三维模型的机器人主体模型生成部(机器人模型生成部)3；输入工具13的信息的工具信息输入部4；对构成工具13的手12的三维模型进行存储的手模型存储部5；基于由工具信息输入部4输入的工具13的信息、存储于手模型存储部5中的手12的三维模型、以及由机器人主体模型生成部3生成的机器人主体20的三维模型，生成在机器人主体20的安装面15上安装有工具13 的机器人的三维模型的模拟机器人生成部6；设定用于使工具13做动作的信号的信号设定部7；使用所生成的机器人的三维模型，执行在机器人的软件信息中所包含的动作程序的程序执行部8；以及显示执行结果的监视器9。

从机器人的控制装置读入的信息包含：该机器人的识别信息、各轴的加速度、最高速度和动作范围等参数以及动作程序。

机器人主体模型生成部3基于从机器人读入的硬件信息，生成在机器人模拟装置1上做动作的机器人主体20的三维模型，设定各轴的加速度、最高速度以及动作范围。

如图1所示，工具信息输入部4具备工具信息设定部10和安装形状设定部(手位置姿态设定部)11，所述工具信息设定部10对工具13所具备的手12的数量和种类进行设定，所述安装形状设定部11对在机器人的安装面15上安装手12的安装部件16的形状进行设定。

如图2所示，工具信息设定部10通过在监视器9上显示具有不同数量的手12的多个种类的工具13，并使用户进行选择，从而对工具13所具备的手12的数量进行设定。此外，手12的数量也可以由用户输入数值来设定。

另外，如图3所示，工具信息设定部10通过在监视器9上显示不同种类的手12，并使用户进行选择，从而对工具13所具备的手12的种类进行设定。

表示手12种类的识别信息与手12的三维模型以相对应的方式存储在手模型存储部5 中，若由工具信息设定部10设定手12的种类，则读出与该种类相对应地存储于手模型存储部5中的手12的三维模型。在手模型存储部5中，分别存储有手主体12a的三维模型和适合该手主体12a的卡爪14的三维模型。

另外，在输入了手12的种类之后，工具信息设定部10对手12所具备的一个以上的卡爪14的信息进行设定。通过设定手12的种类，从而读出与该种类相对应地存储于手模型存储部5中的手主体12a的三维模型、和适合该手主体12a的卡爪14的三维模型。

作为所设定的卡爪14的信息，能够举出卡爪14的形状以及尺寸。通过列举从手模型存储部5读出的适合手主体12a的卡爪14的形状，并将其显示在监视器9中，从而使用户选择所希望的卡爪14的种类，如图4所示，使用户输入用于指定所选择的种类的卡爪14的尺寸(长度L1、宽度L2、厚度L3等)。

如图5所示，安装形状设定部11使用户设定安装部件16的尺寸A至E，所述安装部件16具有从安装面15连接到手主体12a为止的简单的形状。由此，能够设定手主体12a相对于机器人的安装面15的位置以及姿态。

如图7所示，模拟机器人生成部6生成将所选择的手主体12a的三维模型与所设定的安装部件16进行了组合的工具13的三维模型，并且如图8所示，还生成所设定的卡爪14的三维模型，卡爪14的三维模型与手主体12a的三维模型分别生成。另外，模拟机器人生成部6生成在由机器人主体模型生成部3生成的机器人主体20的三维模型的安装面15上安装了所生成的工具13的三维模型的机器人的三维模型，并且将所生成的卡爪14的三维模型相对于手主体12a可移动地组合，并设定工具坐标系。在模拟机器人生成部6中，例如图6所示，将工具坐标系设定在手12所具备的两个以上的卡爪14的中央位置上。

如图9所示，信号设定部7对手12的各卡爪14、与输出信号以及输入信号之间的对应关系进行设定，所述输出信号用于使各卡爪14开始工作；所述输入信号用于向机器人主体 20通知工作结束。在图9中，将三个卡爪14(卡爪1、卡爪2、卡爪3)的输入输出信号、与移动距离以及动作、动作时间进行对应。

以下对如此构成的本实施方式的机器人模拟装置1的作用进行说明。

使用本实施方式的机器人模拟装置1，对安装有工具13的机器人进行模拟时，由机器人主体信息读入部2从机器人的控制装置读入机器人主体20的信息。

由此，基于由机器人主体信息读入部2读入的硬件信息，由机器人主体模型生成部3生成机器人主体20的三维模型。

接下来，用户利用工具信息输入部4输入工具13所具备的手12的数量以及种类。由此，从手模型存储部5中读出所输入的数量的与所输入的种类相对应的手12的三维模型。

若设定工具13所具备的手12的种类，则读出与所设定的种类相对应地存储于手模型存储部5中的手主体12a的三维模型、和适合该手主体12a的卡爪14的三维模型，并在监视器9中显示所读出的卡爪14的候补，所以，当用户选择任意的卡爪14时，则显示出使用户输入该卡爪14的尺寸的画面。据此，通过由用户输入卡爪14的尺寸，从而生成具有卡爪 14的手12的三维模型，所述卡爪14具有所希望的形状以及尺寸。

而且，若用户利用安装形状设定部11来设定安装部件16的尺寸，所述安装部件16具有从安装面15连接到手主体12a为止的简单的形状，则一个以上的手主体12a以根据安装部件16的形状而决定的相对于安装面15的位置以及姿态被固定在机器人主体20上，并生成卡爪14相对于手主体12a进行移动的机器人的三维模型，设定在手12的卡爪14之间具有原点的工具坐标系。

接下来，用户利用信号设定部7，对手12的各卡爪14、与输出信号以及输入信号之间的对应关系进行设定，所述输出信号用于使各卡爪14开始工作，所述输入信号用于向机器人主体20通知工作结束。由此，能够与机器人的动作程序的各执行行中所记载的输出信号相对应，而使手12的卡爪14做动作，并能够检测出输入了作为输入信号的手12的卡爪14的动作结束，从而过渡到下一个执行行。

之后，利用程序执行部8，能够使从机器人的控制部读入的软件信息中所包含的动作程序进行运转，并且在监视器9中使机器人的三维模型根据动作程序做动作，能够进行机器人的模拟。作为机器人的模拟结果，例如输出循环时间、最大负载、有无干扰以及可否到达。在循环时间或最大负载大于规定的基准、或者产生干扰、动作范围不足的情况下，用户能够改变安装部件16的形状、或者改变手12的种类，并能够对适合全部条件的手12的位置以及姿态进行评价。

如此，根据本实施方式的机器人模拟装置1，在与外围设备产生了干扰的情况下不是使手12的形状模型发生变形，而是使用预先准备的手模型来改变手的位置、姿态并进行模拟，所以具有如下优点：能够以避免与外围设备的干扰的同时不损害工具13的必要功能的方式设计工具13。

此外，在本实施方式中，虽然利用由信号设定部7设定的输入输出信号，利用动作程序所记载的输出信号使手12的卡爪14做动作，但如图10(a)至(c)所示，作为手主体12a可以采用利用机器人主体20的附加轴做动作的方式，与机器人主体20的其他驱动轴的工作指令相同，也可以采用利用对附加轴的工作指令来驱动卡爪14的手12。

另外，在本实施方式中，虽然对生成具有一个以上的手12的单一的工具13的三维模型，并安装在机器人主体20的安装面15上的状态的机器人的动作实施了模拟，但可以取而代之，如图11所示，可以生成两个以上的工具13的三维模型，并更换工具13来进行模拟。由此，具有如下优点：能够在工具13之间对循环时间、最大负载、有无干扰以及可否到达等模拟结果进行比较并评价。

Claims (6)

1.一种机器人模拟装置，用于进行安装了具备不同种类的任一手的至少一个工具的机器人的模拟，其特征在于，

所述至少一个工具具备安装部件，并利用所述安装部件安装于所述机器人的安装面上，

所述机器人模拟装置具备：

手模型存储部，对所述不同种类的每一个种类、与该种类的手的三维模型以及工具坐标系以相对应的方式进行存储；

工具信息设定部，根据来自用户的输入，对所述不同种类中的任一种类进行设定；

手位置姿态设定部，根据来自所述用户的输入，对所述安装部件的形状以及尺寸进行设定，根据该设定的形状以及尺寸，对由所述工具信息设定部设定的种类的手的相对于所述安装面的位置以及姿态进行设定；以及

机器人模型生成部，从所述手模型存储部中读出与由所述工具信息设定部设定的种类对应的三维模型，生成以由所述手位置姿态设定部设定的位置以及姿态将所读出的三维模型安装在所述安装面上的所述机器人的三维模型，并设定工具坐标系，

使用由所述机器人模型生成部生成的三维模型以及所述工具坐标系，进行在所述安装面上安装了所述至少一个工具的所述机器人的模拟。

2.根据权利要求1所述的机器人模拟装置，其特征在于，

所述手具备手主体和一个以上的卡爪，所述卡爪相对于所述手主体进行移动，

所述工具信息设定部对所述卡爪的种类以及尺寸进行设定。

3.根据权利要求2所述的机器人模拟装置，其特征在于，

所述机器人模拟装置具备信号设定部，所述信号设定部对输出信号和输入信号进行设定，所述输出信号是在所述手使所述卡爪开始做动作时从所述机器人输出的信号，所述输入信号是在所述卡爪的动作结束时从所述手输入到所述机器人的信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人模拟装置，其特征在于，

与所述机器人的三维模型分离而进行所述手的三维模型的模拟。

5.根据权利要求2或3所述的机器人模拟装置，其特征在于，

所述卡爪由所述机器人的附加轴进行驱动。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人模拟装置，其特征在于，

所述至少一个工具为多个工具，

所述机器人模型生成部以择一方式选择所述多个工具中的任一个，并进行所述机器人的模拟。

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