CN107984475A - 模拟机器人动作的模拟装置以及模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模拟机器人动作的模拟装置以及模拟方法。模拟装置模拟在通过沿着圆弧状的轨道输送工件的输送装置输送工件时，跟踪该工件的机器人的动作。模拟装置具备：机器人模型配置部，其在虚拟空间中配置机器人模型；输送装置模型配置部，其在虚拟空间中配置可沿着圆弧状的虚拟轨道输送工件模型的输送装置模型；工件模型配置部，其在虚拟空间中在输送装置模型上配置工件模型；检测装置模型配置部，其在虚拟空间中配置可检测工件模型的检测装置模型；动作范围设定部，其在虚拟空间中设定机器人模型的跟踪动作范围；模拟执行部，其执行模拟。

Description

模拟机器人动作的模拟装置以及模拟方法
技术领域
本发明涉及一种模拟机器人动作的模拟装置以及模拟方法。
背景技术
已知一种用于对抓持工件的机器人的动作进行模拟的装置(例如，日本特开2016-129915号公报以及特开2014-100780号公报)。
要求一种在通过沿着圆弧状的轨道输送工件的输送装置来输送工件时，对跟踪该工件的机器人的动作进行模拟的技术。
发明内容
在本发明的一个方式中，模拟装置用于模拟具有机械手的机器人使该机械手跟踪移动中的工件的动作，该模拟装置具备机器人模型配置部，其在虚拟空间中配置具有机械手的三维模型即机械手模型的机器人的三维模型即机器人模型。
该模拟装置具备输送装置模型配置部，其在虚拟空间中配置可沿着圆弧状的轨道输送工件的输送装置的三维模型即输送装置模型。与圆弧状的轨道相对应的虚拟空间中的虚拟轨道的至少一部分包含在机器人模型能够使机械手模型移动的虚拟可动范围内。
该模拟装置具备工件模型配置部，其在虚拟空间中在输送装置模型上配置工件的三维模型即工件模型；检测装置模型配置部，其在虚拟空间中配置可检测工件的检测装置的三维模型即检测装置模型，使得能够检测输送装置模型输送的工件模型。
该模拟装置具备动作范围设定部，其在虚拟空间中设定机器人模型进行使机械手模型跟踪输送装置模型输送的工件模型的动作时的跟踪动作范围。
该模拟装置具备模拟执行部，其执行以下动作的模拟：输送装置模型输送工件模型，检测装置模型检测输送中的工件模型，机器人模型基于检测装置模型针对工件模型的虚拟检测结果，使机械手模型在跟踪动作范围内跟踪工件模型。
模拟执行部可以执行以下动作的模拟：在机器人模型使机械手模型在跟踪动作范围内正在跟踪工件模型时，通过该机械手模型抓持该工件模型，并将抓持的该工件模型输送到虚拟空间中的与输送装置模型不同的场所。
机器人模型配置部可以在虚拟空间中配置具有第二机械手模型的第二机器人模型。模拟执行部可以执行以下动作的模拟：第二机器人模型通过第二机械手模型抓持在虚拟空间中的与输送装置模型不同的场所配置的工件模型，并将抓持的该工件模型放置在输送装置模型上。
模拟装置也可以进一步具备轨道决定部，该轨道决定部决定虚拟轨道的半径。模拟执行部可以执行机器人模型基于虚拟检测结果和半径使机械手模型跟踪工件模型的动作的模拟。
模拟装置也可以进一步模型位置决定部，该模型位置决定部基于轨道决定部决定的半径决定检测装置模型在虚拟空间中的位置，使得在虚拟空间中将检测装置模型配置在虚拟轨道的上方。
在本发明的另一方式中，一种模拟具有机械手的机器人使该机械手跟踪移动中的工件的动作的方法，其具备在虚拟空间中配置具有机械手的三维模型即机械手模型的机器人的三维模型即机器人模型的步骤。
该方法具有在虚拟空间中配置可沿着圆弧状的轨道输送工件的输送装置的三维模型即输送装置模型，使得与圆弧状的轨道相对应的虚拟空间中的虚拟轨道的至少一部分包含在机器人模型能够使机械手模型移动的虚拟可动范围内的步骤。
该方法具有在虚拟空间中在输送装置模型上配置工件的三维模型即工件模型的步骤；在虚拟空间中配置可检测工件的检测装置的三维模型即检测装置模型，使得能够检测输送装置模型输送的工件模型的步骤。
该方法具有在虚拟空间中设定机器人模型进行使机械手模型跟踪输送装置模型输送的工件模型的动作时的跟踪动作范围的步骤。
该方法具有执行以下动作的模拟的步骤：输送装置模型输送工件模型，检测装置模型检测输送中的工件模型，机器人模型基于检测装置模型针对工件模型的虚拟检测结果，使机械手模型在跟踪动作范围内跟踪工件模型。
在本发明的另一方式中，一种记录介质，其存储使计算机执行上述方法的计算机程序。
附图说明
通过一边参照附图一边说明以下的优选实施方式，本发明的上述或其他的目的、特征以及优点会变得明确。
图1是一个实施方式所涉及的模拟装置的框图。
图2是一个实施方式所涉及的实际空间中的输送系统。
图3是表示图1所示的模拟装置的动作流程的一个例子的流程图。
图4表示执行了图3中的步骤S1时的虚拟空间的图像的一个例子。
图5表示执行了图3中的步骤S2时的虚拟空间的图像的一个例子。
图6表示执行了图3中的步骤S3时的虚拟空间的图像的一个例子。
图7用于说明图3中的步骤S4，是从输送装置坐标系模型CCM的z轴正方向来看图6所示的虚拟空间。
图8用于说明图3中的步骤S5，与图7所示的虚拟空间的图像相对应。
图9用于说明图3中的步骤S6，与图6所示的虚拟空间的图像相对应。
图10用于说明图3中的步骤S6，与图8所示的虚拟空间的图像相对应。
图11用于说明图3中的步骤S7，与图9所示的虚拟空间的图像相对应。
图12用于说明图3中的步骤S7，与图10所示的虚拟空间的图像相对应。
图13用于说明图3中的步骤S8，与图11所示的虚拟空间的图像相对应。
图14表示其他实施方式所涉及的虚拟空间的图像的一个例子。
图15表示另一个其他实施方式所涉及的虚拟空间的图像的一个例子。
具体实施方式
以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。此外，在以下所说明的各种实施方式中，对于相同的要素赋予相同的符号，并省略重复的说明。
参照图1来说明一个实施方式的模拟装置10。模拟装置10具备CPU12、系统存储器14、工件存储器16、输入/输出接口(I/O接口)18、数据输入部20以及显示部22。
CPU12经由总线24与系统存储器14、工件存储16以及I/O接口18可通信地连接，在与这些元件进行通信的同时执行后述的各种工序。
系统存储器14是电可擦除/记录的非易失性存储器，例如，由EEPROM(注册商标)等构成。系统存储器14以在模拟装置10不进行动作时也不会丢失的方式记录执行后述的模拟所需要的常数、变量、设定值、程序等。
工件存储器16暂时保管CPU12执行各种工序所需要的数据。另外，在工件存储器16中适当展开在系统存储器14中记录的常数、变量、设定值、程序等，CPU12为了执行各种工序而利用在工件存储器16中展开的数据。
I/O接口18与数据输入部20可通信地连接，在来自CPU12的指令下，从数据输入部20接收数据。另外，I/O接口18与显示部22可通信地连接，在来自CPU12的指令下，向显示部22发送图像数据。
I/O接口18例如由以太网端口或USB端口等构成，可以通过有线的方式与显示部22以及数据输入部20通信。或者，I/O接口18例如也可以经由Wi-Fi或无线LAN与显示部22以及数据输入部20进行无线通信。
数据输入部20例如由键盘、触摸屏或鼠标构成，使用者能够通过操作数据输入部20来输入数据。数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送输入的数据。
显示部22例如由CRT、液晶显示器(LCD)、或有机EL显示器构成，接收从I/O接口18发送的图像数据，并显示为使用者可识别的图像。
模拟装置10是对通过机械手跟踪并抓持输送中的工件的工件输送系统的动作进行模拟的装置。
以下，参照图2来说明实际空间中的工件输送系统100的一个例子。工件输送系统100具备机器人102、输送装置104以及检测装置106。
机器人102是垂直多关节机器人，具有机器人基座108、旋转躯干110、机械臂112、手腕部114、以及机械手116。机器人基座108固定在实际空间的作业单元的地面上。
在机器人基座108上可转动地设置旋转躯干110。机械臂112具有可转动地与旋转躯干110连接的上臂部118以及可转动地与该上臂部118的前端连接的前臂部120。手腕部114与前臂部120的前端相连接，可围绕三个轴转动地支撑机械手116。
机械手116具有与手腕部114相连接的手基座122、在该手基座122上可打开闭合地设置的多个手指部124。机械手116可释放地抓持工件Wr。
机器人102具有机器人坐标系CR，以该机器人坐标系CR为基准来使该机器人102的各结构元件动作。例如，与实际空间的垂直方向平行地配置机器人坐标系CR的z轴，旋转躯干110围绕机器人坐标系CR的z轴转动。
另一方面，针对机械手116设定工具坐标系CT。该工具坐标系CT是规定机械手116在机器人坐标系CR中的位置以及姿势的坐标系。
例如，工具坐标系CT的原点位于机械手116的手指部124之间，将工具坐标系CT设定为工具坐标系CT的z轴与手指部124的打开闭合方向正交。
机器人102使旋转躯干110、机械臂112、手腕部114在机器人坐标系CR中进行动作，以使机械手116的位置以及姿势与通过工具坐标系CT规定的位置以及姿势一致。
输送装置104具有基座部126、旋转台128。基座部126被固定在实际空间的作业单元的地面上。在基座部126上可旋转地配置旋转台128。
输送装置104具有输送装置坐标系CC。例如，将输送装置坐标系CC的z轴配置为与实际空间的垂直方向平行，输送装置104使旋转台128围绕输送装置坐标系CC的z轴，向图2中的箭头A所示的方向旋转。将工件Wr放置到旋转台128上，输送装置104沿着圆弧状的轨道输送放置到旋转台128上的工件Wr。
检测装置106被设置在旋转台128的上方(即，输送装置坐标系CC的z轴的正方向)，能够检测由旋转台128输送的工件Wr。检测装置106例如是三维视觉传感器，拍摄工件Wr来取得该工件Wr的图像。
检测装置106具有传感器坐标系CS。例如，将传感器坐标系CS的z轴的正方向设定为与检测装置106的视线方向一致，并且与实际空间的垂直向下方向相一致。
接着对工件输送系统100的动作进行说明。首先，将工件Wr放置到在已停止的旋转台128上预先决定的供给位置。在旋转台128的旋转方向上，在检测装置106的上游侧配置该供给位置。
接着，输送装置104使旋转台128旋转，由此使在旋转台128上放置的工件Wr向方向A旋转。
接着，检测装置106检测在旋转128上放置的工件Wr。具体来说，检测装置106拍摄旋转台128上的工件Wr，取得该工件Wr的图像。
接着，机器人102基于检测装置106取得的工件Wr的检测图像来取得机器人坐标系CR中的工件Wr的位置以及姿势。然后，机器人102基于取得的位置和姿势设定工具坐标系CT，从而将工具坐标系CT的原点继续配置在输送过程中的工件Wr的预定位置(例如，工件Wr的中心位置)。
机器人102使旋转躯干110、机械臂112、手腕部114进行动作，从而将机械手116配置为通过工具坐标系CT规定的位置以及姿势。如此，机器人102使机械手116跟踪输送中的工件Wr。
接着，机器人102使手指部124闭合，通过该手指部124来抓持工件Wr。如此，通过机械手116来抓持输送中的工件Wr。
本实施方式的模拟装置10模拟这样的工件输送系统100的动作。
接着，参照图3来说明模拟装置10的动作。此外，在本说明书中，当实际空间中的工件输送系统的结构元件的名称为“XX”时，将该结构元件在虚拟空间中的三维模型称为“XX模型”。例如，将实际空间中的“机械手”的三维模型称为“机械手模型”。
例如，在使用者操作数据输入部20来输入模拟开始指令，并且CPU12从数据输入部20接受了模拟开始指令时图3所示的流程开始。
CPU12也可以按照计算机程序来执行图3所示的步骤S1～S8。在这种情况下，可将该计算机程序预先存储在系统存储器14中。
在步骤S1中，CPU12在虚拟空间中配置机器人模型。系统存储器14预先存储包含上述机器人102的多种机器人的机器人模型。
作为一个例子，CPU12生成图像数据，该图像数据以列表的形式表示了在系统存储器14中存储的多种机器人模型，在显示部22显示该图像数据。使用者操作数据输入部20，从显示部22所显示的列表中选择期望的机器人模型。
以下，对于使用者选择了上述的机器人102的机器人模型102M(图4)的情况进行说明。数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的输入数据。
CPU12根据接收到的输入数据，从系统存储器14中存储的多种机器人模型中读出机器人模型102M并配置到虚拟空间。然后，CPU12将该虚拟空间生成为图像数据，并显示在显示部22中。
图4表示如此在显示部22中显示的虚拟空间200的图像的例子。在图4所示的虚拟空间200中，配置了具有机器人基座模型108M、旋转躯干模型110M、机械臂模型112M、手腕部模型114M以及机械手模型116M的机器人模型102M。
系统存储器14将各种虚拟动作参数与机器人模型102M关联起来进行存储。该虚拟动作参数是与使机器人102在实际空间中进行动作所需要的动作参数相对应的参数。
例如，虚拟动作参数包含与上述的机器人坐标系CR相对应的虚拟空间200中的机器人坐标系模型CRM、与上述的工具坐标系CT相对应的虚拟空间200中的工具坐标系模型CTM、以及虚拟可动范围。
该虚拟可动范围是与在实际空间中机器人102能够使机械手116移动的可动范围(即，可设定工具坐标系CT的范围)相对应的虚拟空间200内的范围。
如图4所示，CPU12将机器人坐标系模型CRM和工具坐标系模型CTM与机器人模型102M一起配置在虚拟空间200中。如此，在本实施方式中，CPU12作为在虚拟空间200中配置机器人模型102M的机器人模型配置部26(图1)发挥功能。
在步骤S2中，CPU12在虚拟空间中配置输送装置模型。系统存储器14预先存储包含上述输送装置104的多种输送装置的输送装置模型。
作为一个例子，CPU12生成以列表的形式表示了系统存储器14中存储的多种输送装置模型的图像数据，并在显示部22中显示。使用者操作数据输入部20，从显示部22所显示的列表中选择期望的输送装置模型。
以下，对于使用者选择了上述的输送装置104的输送装置模型104M(图5)的情况进行说明。数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的输入数据。
CPU12根据接收到的输入数据，从系统存储器14中存储的多种输送装置模型中读出输送装置模型104M，并配置到虚拟空间200中。
此时，CPU12在虚拟空间200中配置输送装置模型104M，使得在机器人模型102M的虚拟可动范围内包含旋转台模型128M的全部区域。
并且，CPU12在虚拟空间200中配置与上述的输送装置坐标系CC相对应的输送装置坐标系模型CCM。如此，如图5所示，在虚拟空间200中配置具有基座部模型126M以及旋转台模型128M的输送装置模型104M。
如此，在本实施方式中，CPU12作为在虚拟空间200中配置输送装置模型104M的输送装置模型配置部28(图1)发挥功能。
此外，CPU12当在虚拟空间200中配置了输送装置模型104M时，可以根据来自数据输入部20的输入数据，使输送装置模型104M以及输送装置坐标系模型CCM在虚拟空间200内移动。
例如，当在虚拟空间200中配置了输送装置模型104M时，使用者操作数据输入部20(例如，鼠标)使显示部22中显示的输送装置模型104M移动(例如，拖放)。
CPU12根据使用者从数据输入部20输入的输入数据，使输送装置模型104M在虚拟空间200内移动。此时，CPU12在移动后的输送装置模型104M的位置在机器人模型102M的虚拟可动范围外时，可以禁止输送装置模型104M的移动，或者在显示部22中显示警告图像。
在步骤S3中，CPU12在虚拟空间200配置检测装置模型。系统存储器14预先存储包含上述检测装置106的多种检测装置的检测装置模型。
作为一个例子，CPU12生成以列表的方式表示了系统存储器14中存储的多种检测装置模型的图像数据，并在显示部22中显示。使用者操作数据输入部20，从显示部22所显示的列表中选择期望的检测装置模型。
以下，对于使用者选择了上述的检测装置106的检测装置模型106M(图6)的情况进行说明。数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的输入数据。
CPU12根据接收到的输入数据，从系统存储器14中存储的多种检测装置模型中读出检测装置模型106M，并配置在虚拟空间200中。
此时，CPU12配置为检测装置模型106M位于旋转台模型128M的上方(即，输送装置坐标系模型CCM的z轴正方向)。
与此同时，CPU12在虚拟空间200中配置与上述的传感器坐标系CS相对应的传感器坐标系模型CSM。如此如图6所示，在虚拟空间200中配置检测装置模型106M。
如此，在本实施方式中，CPU12作为在虚拟空间200配置检测装置模型106M的检测装置模型配置部30(图1)发挥功能。
作为该步骤S3的结果，在虚拟空间200内构筑具有机器人模型102M、输送装置模型104M以及检测装置模型106M的输送系统模型100M。
在步骤S4中，CPU12决定虚拟轨道T(图7)的半径R。该虚拟轨道T是与在实际空间中输送装置104通过旋转台128输送工件Wr的圆弧状的轨道相对应的虚拟空间200内的轨道。
换句话说，该虚拟轨道T是在执行后述的步骤S8时，输送装置模型104M通过旋转台模型128M输送在虚拟空间200中放置在旋转台模型128M上的工件模型的轨道。
虚拟轨道T规定在后述的步骤S8在虚拟空间200中在旋转台模型128M上配置工件模型时的该旋转台模型128M上的位置。
作为一个例子，CPU12生成使用者可输入虚拟轨道T的半径R的输入图像数据，并在显示部22中显示。使用者操作数据输入部20，在显示部22显示的输入图像中输入期望的半径R。
数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的半径R的输入数据。CPU12按照接收到的输入数据来决定虚拟轨道T的半径R。结果，如图7所示决定虚拟轨道T的半径R。在本实施方式中，半径R相当于以输送装置坐标系模型CCM的z轴为中心的圆的半径。
如此，在本实施方式中，CPU12作为决定虚拟轨道T的半径R的轨道决定部32(图1)发挥功能。
此外，虚拟轨道T的半径R也可以被定义为从旋转台模型128M的外周缘开始的距离(例如，10mm)。在这种情况下，生成使用者可输入从旋转台模型128M的外周缘开始的距离的输入图像数据，并在显示部22中显示。CPU12按照输入的从外周缘开始的距离来决定虚拟轨道T的半径R。
在步骤S5中，CPU12决定检测装置模型106M的位置。具体来说，CPU12决定在上述的步骤S3中配置在虚拟空间200中的检测装置模型106M的位置，使得在上述的步骤S4中决定的虚拟轨道T的上方(即，输送装置坐标系模型CCM的z轴正方向)配置该传感器坐标系模型CSM的z轴。
然后，如图8所示，CPU12从图8中的点划线106M′所示的步骤S3的结束时间点的位置开始，使检测装置模型106M的位置在虚拟空间200内移动。结果，针对旋转台模型128M将检测装置模型106M定位，使得该传感器坐标系模型CSM的z轴被配置在虚拟轨道T的上方。
就这样，在本实施方式中，CPU12作为决定检测装置模型106M的位置的模型位置决定部34(图1)发挥功能。
在步骤S6中，CPU12在虚拟空间200中设定跟踪动作范围。该跟踪动作范围是在执行后述的步骤S8时，机器人模型102M进行使机械手模型116M跟踪输送装置模型104M输送的工件模型的动作时的在虚拟空间200中的动作范围。
作为一个例子，CPU12生成用于使使用者可输入用于规定跟踪动作范围的角度θ(图10)的输入图像数据，并在显示部22中显示。使用者操作数据输入部20，在输入显示部22显示的输入图像中输入期望的角度θ。
数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的角度θ的输入数据。CPU12按照接收到的输入数据，在步骤S4中决定的虚拟轨道T上设定跟踪动作范围的上游端202和下游端204。
此时，将上游端202配置在检测装置模型106M的下游侧。结果，如图9以及图10所示，将跟踪动作范围设定为上游端202以及下游端204之间的范围。
如此，在本实施方式中，CPU12作为在虚拟空间200中设定跟踪动作范围的动作范围设定部36(图1)发挥功能。
此外，CPU12在设定了跟踪动作范围时，可以根据来自数据输入部20的输入数据，使跟踪动作范围的上游端202或下游端204在虚拟空间200内移动。
例如，使用者在设定了跟踪动作范围时，操作数据输入部20(例如，鼠标)来移动在显示部22中显示的上游端202或下游端204(例如，拖放)。CPU12根据使用者从数据输入部20输入的输入数据，使上游端202或下游端204在虚拟空间200内移动。
此外，作为根据使用者的输入数据使上游端202或下游端204移动的结果，当检测装置模型106M在输送装置坐标系模型CCM的x-y平面中的位置在跟踪动作范围内时，禁止上游端202或下游端204的移动，或者在显示部22中显示警告图像。
在步骤S7中，CPU12决定在执行后述的步骤S8时在虚拟空间200中供给工件模型时的供给方法。作为与工件模型的供给方法相关的参数，例如有工件模型的供给范围、工件模型的输送速度、工件模型的供给个数、工件模型的间隔以及工件模型的位置以及姿势的偏移量。
工件模型的供给范围是在执行后述的步骤S8时，在虚拟空间200中输送装置模型104M输送工件模型的范围，通过在虚拟轨道T上配置的上游端以及下游端来划定。
该供给范围的上游端规定在步骤S8中在旋转台模型128M上放置工件模型的位置。另外，供给范围的下游端规定在虚拟空间200中输送装置模型104M输送工件模型的路径的终点。作为一个例子，通过角度(例如，180°)来规定工件模型的供给范围。
工件模型的输送速度是在执行后述的步骤S8时，输送装置模型104M输送工件模型时的速度，相当于旋转台模型128的旋转速度。
工件模型的供给个数是在执行后述的步骤S8时，在旋转台模型128M上供给的工件模型的总数。工件模型的间隔是在后述的步骤S8中在旋转台模型128M上供给工件模型时的相互邻接的两个工件模型之间的距离。
工件模型的位置的偏移量是在后述的步骤S8中在旋转台模型128M上供给工件模型时的从虚拟轨道T开始的偏移量(例如，从虚拟轨道T在径向上±10mm)。
工件模型的姿势的偏移量是在后述的步骤S8中在旋转台模型128M上供给工件模型时的，工件模型的姿势(例如，从输送装置坐标系模型CCM的z轴方向观察工件模型时的，该工件模型的长度方向相对于输送装置坐标系模型CCM的y轴的角度)的偏移量(例如，±5°)。
作为一个例子，CPU12生成用于使使用者可输入与工件模型的供给方法相关的参数(即，工件模型的供给范围、工件模型的输送速度、工件模型的供给个数、工件模型的间隔以及工件模型的位置以及姿势的偏移量)的输入图像数据，并在显示部22中显示。
使用者操作数据输入部20，在显示部22显示的输入图像中输入期望的参数。数据输入部20经由I/O接口18向CPU12发送使用者输入的输入数据。
CPU12根据接收到的输入数据中包含的参数来决定执行后述的步骤S8时的工件模型的供给方法。例如，使用者在将工件模型的供给范围输入为“180°”时，如图11以及图12所示，CPU12在步骤S4中决定的半径R的虚拟轨道T上设定供给范围的上游端206和下游端208。
此时，供给范围的上游端206被配置在跟踪动作范围的上游端202的上游侧，另一方面，供给范围的下游端208被配置在跟踪动作范围的下游端204的下游侧。如此，如图9以及图10所示，将工件模型的供给范围设定为上游端206以及下游端208之间的范围。
另外，CPU12根据使用者输入的输入数据，设定执行后述的步骤S8时使用的工件模型的输送速度、工件模型的供给个数、工件模型的间隔以及工件模型的位置以及姿势的偏移量这样的与工件模型的供给方法相关的各种参数。
如此，在本实施方式中，CPU12作为决定在虚拟空间200中供给工件模型时的供给方法的供给决定部38(图1)发挥功能。
在步骤S8中，CPU12执行使输送系统模型100M在虚拟空间200中进行动作的模拟。具体来说，CPU12在步骤S7中决定的供给范围的上游端206的位置配置工件模型WM。
此时，CPU12按照在步骤S7中决定的工件模型WM的位置以及姿势的偏移量来配置工件模型WM。结果，如图12所示，将工件模型WM配置到虚拟空间200中。
如此，在本实施方式中，CPU12作为在虚拟空间200中在输送装置模型104M上配置工件模型WM的工件模型配置部42(图1)发挥功能。
接着，CPU12使输送装置模型104M在虚拟空间200中动作，输送装置模型104M使旋转台模型128M向图12中的箭头AM所示的方向，围绕输送装置坐标系模型CCM的z轴旋转。
此时，CPU12按照在步骤S7中决定的工件模型WM的输送速度使旋转台模型128M旋转。结果，在虚拟空间200内沿着虚拟轨道T向箭头AM的方向输送旋转台模型128M上的工件模型WM。
当在旋转台模型128M上配置了最初的工件模型WM后，CPU12按照在步骤S7中决定的工件模型WM的供给个数以及间隔，在供给范围的上游端206的位置连续地配置工件模型WM。
接着，CPU12使检测装置模型106M在虚拟空间200中动作，检测装置模型106M检测输送过程中的工件模型WM。在这里，在上述的步骤S5中，对检测装置模型106M进行定位，使得在虚拟轨道T的上方配置该传感器坐标系模型CSM的z轴(即，检测装置模型106M的视线方向)。
因此，检测装置模型106M能够检测输送中的全部工件模型WM。CPU12基于检测装置模型106M的视线数据、工件模型WM在输送装置坐标系模型CCM中的位置，生成检测装置模型106M在虚拟空间200内检测到工件模型WM时应得到的虚拟检测图像(虚拟检测结果)。
接着，CPU12从生成的虚拟检测图像，取得机器人坐标系模型CRM中的工件模型WM的位置以及姿势。然后，CPU12基于取得的工件模型WM的位置以及姿势、在步骤S4中决定的虚拟轨道T的半径R、在步骤S6中设定的跟踪动作范围、机器人程序，使机器人模型102M在虚拟空间200动作。
具体来说，CPU12依次设定工具坐标系模型CTM，使得将工具坐标系模型CTM的原点继续配置在输送中的工件模型WM的预定位置(例如，工件模型WM的中心位置)。
CPU12使机器人模型102M在虚拟空间200内动作，使得将机械手模型116M配置在通过工具坐标系模型CTM规定的位置以及姿势。
如此，机器人模型102M在虚拟空间200中，使机械手模型116M在跟踪动作范围内跟踪工件模型WM。此外，在系统存储器14中预先存储上述的机器人程序。
接着，CPU12使机器人模型102M在虚拟空间200内动作，通过机械手模型116M抓持工件模型WM。
在针对在步骤S7中决定的工件模型的供给方法(例如，工件模型WM的输送速度、间隔、位置以及姿势的偏移量这样的各种参数)适当地构筑了机器人程序时，如图13所示，机械手模型116M能够在虚拟空间200中恰当地抓持工件模型WM。
另一方面，在没有适当地构筑机器人程序时，机械手模型116M抓持并损坏工件模型WM。在这种情况下，CPU12可以在显示部22中显示警告图像。
CPU12执行如上所述的输送系统模型100M的动作的模拟。因此，在本实施方式中，CPU12作为执行模拟的模拟执行部40(图1)发挥功能。
如上所述，在本实施方式中，CPU12能够模拟通过输送装置104沿着圆弧状的轨道输送工件，并通过机器人102跟踪并抓持输送中工件的工件输送系统100的动作。
通过该结构，能够事先模拟工件输送系统100在实际空间中是否适当地进行动作，并能够对于模拟的结果、工件的供给方法(工件的输送速度、间隔、位置以及姿势的偏移量这样的各种参数)、或机器人程序的恰当性进行验证。因此，能够大幅地缩减工件输送系统100的启动作业所花费的劳力以及时间。
另外，在本实施方式中，CPU12在步骤S4中决定虚拟轨道T的半径R，并基于在步骤S4中决定的半径R来执行输送系统模型100M的动作的模拟。
通过该结构，能够对于输送装置104输送工件的输送轨道相互不同的各种应用，进行工件输送系统100的动作的模拟。
另外，在本实施方式中，CPU12根据在步骤S4中决定的半径R，使检测装置模型106M的位置最佳化(步骤S5)。通过该结构，即使使用者在步骤S4中任意地决定虚拟轨道T的半径，在执行步骤S8时，检测装置模型106M也能够在虚拟空间200内确实地检测输送中的工件模型WM。
另外，在本实施方式中，使用者能够通过角度θ来规定跟踪动作范围。通过该结构，使用者能够针对圆弧状的虚拟轨道T，直观且简单地设定在执行步骤S8时通过机械手模型116M跟踪工件模型WM的范围。
此外，CPU12可以在上述的步骤S8中执行在通过机械手模型116M抓持了工件模型WM后，将抓持的该工件模型WM输送到虚拟空间200中的与输送装置模型104M不同的场所的动作的模拟。
参照图14来说明这样的模拟。在执行该模拟时，例如在步骤S2中，CPU12在虚拟空间200配置第二输送装置模型132M。
第二输送装置模型132M具有支撑部模型136M以及138M、相对于该支撑部模型136M以及138M可动的输送机模型134M。第二输送装置模型132M具有第二输送装置坐标系模型CCM2。第二输送装置模型132M在虚拟空间200中，使输送机模型134M向第二输送装置坐标系模型CCM2的x轴正方向移动。
当在虚拟空间200中配置第二输送装置模型132M时，CPU12以在机器人模型102M的虚拟可动范围内包含输送机模型134M的至少一部分的方式，在虚拟空间200中配置第二输送装置模型132M。
然后，在步骤S8中，CPU12在通过机械手模型116M抓持了工件模型WM后，按照机器人程序使机器人模型102M动作，将抓持的工件模型WM放置到移动中的输送机模型134M上。
第二输送装置模型132M向第二输送装置坐标系模型CCM2的x轴正方向输送在输送机模型134M上放置的工件模型WM。CPU12也能够执行这样的动作的模拟。
此外，CPU12可以在步骤S8中执行以下的动作的模拟：通过机械手模型116M抓持第二输送装置模型132M通过输送机模型134M输送的工件模型WM，并将抓持的该工件模型WM放置在旋转台模型128M上。
另外，在停止了第二输送装置模型132M的输送机模型134的状态下，CPU12可以在步骤S8中执行以下的动作的模拟：在通过机械手模型116M抓持了工件模型WM后，将抓持的工件模型WM放置到停止的输送机模型134M上。
此外，可以在台式计算机中内置CPU12、系统存储器14、工件存储器16以及I/O接口18，并针对该台式计算机外置数据输入部20(例如，键盘)、显示部22(例如，LCD)。
或者，也可以将CPU12、系统存储器14、工件存储器16以及I/O接口18、数据输入部20(例如，触摸传感器)、以及显示部22(例如，LCD)构成为一个平板式计算机。
另外，也可以从模拟装置10中省略系统存储器14、工件存储器16、I/O接口18、数据输入部20(例如，触摸传感器)以及显示部22中的至少一个。
在这种情况下，能够将省略的系统存储器14、工件存储器16、I/O接口18、数据输入部20(例如，触摸传感器)以及显示部22中的至少一个构成为对模拟装置10外置的外部设备。
另外，在图3所示的流程中，也可以在步骤S5之后执行步骤S3。例如，CPU12在步骤S4中按照来自使用者的输入数据来决定虚拟轨道T的半径R，在步骤S5中，决定检测装置模型106M的位置使得将传感器坐标系模型CSM的z轴配置在所决定的虚拟轨道T的上方。
接着，在步骤S3中，CPU12在紧前执行的步骤S5中决定的虚拟空间200内的位置上配置检测装置模型。结果，如图8所示，在虚拟空间200内配置检测装置模型106M，使得在虚拟轨道T的上方配置该传感器坐标系模型CSM的z轴。
另外，在上述的步骤S2中，CPU12可以通过在机器人模型102M的虚拟可动范围内包含旋转台模型128M的至少一部分的方式，在虚拟空间200中配置输送装置模型104M。
另外，在上述的步骤S3中，使用者可以操作数据输入部20(例如，鼠标)，使显示部22所显示的检测装置模型106M在虚拟空间200内移动(例如，拖放)。
在这种情况下，CPU12根据使用者从数据输入部20输入的输入数据，使检测装置模型106M在虚拟空间200内移动。此时，CPU12在移动后的检测装置模型106M的传感器坐标系模型CSM的z轴从旋转台模型128M的区域偏离时，可以禁止检测装置模型106M的移动，或者在显示部22中显示警告图像。
另外，能够省略上述的步骤S4以及S5中的至少一方。另外，检测装置106并不限于三维视觉传感器，例如可以是接近传感器这样的不检测工件的位置以及姿势，只非接触地检测工件的存在的装置。
此时，在图3的步骤S8中CPU12在旋转台模型128M上以相同的位置以及姿势配置工件模型WM。然后，检测装置模型106M在通过旋转台模型128M输送的工件模型WM经过了检测装置模型106M的下方时，在虚拟空间200内检测该工件模型WM。
接着，CPU12基于检测装置模型106M的虚拟检测结果来计算工件模型WM在虚拟空间200中的位置，并执行使机器人模型102M跟踪工件模型WM的动作的模拟。
另外，在上述的实施方式中，对于在步骤S8中CPU12将工件模型WM连续地配置在供给范围的上游端206的位置的情况进行了描述。然而并不限于此，CPU12也可以执行通过第二机器人模型在旋转台模型128M上供给工件模型WM的模拟。
参照图15来说明这样的模拟。在图15所示的虚拟空间200中配置了输送系统模型100M′。输送系统模型100M′具备机器人模型102M、第二机器人模型102M′、输送装置模型104M以及检测装置模型106M。
第二机器人模型102M′具有与机器人模型102M相同的构成元件模型(即，机器人基座模型108M、旋转躯干模型110M、机械臂模型112M、手腕部模型114M以及机械手模型116M)。另外，第二机器人模型102M′具有机器人坐标系模型CRM′。
第二机器人模型102M′抓持在固定台模型210上配置的工件模型WM，并在工件放置范围内放置到旋转台模型128M上。
将固定台模型210配置在第二机器人模型102M′的虚拟可动范围内的预先决定的场所。另外，将工件放置范围划定为上游端212与下游端214之间的范围。工件放置范围的上游端212被配置到跟踪动作范围的下游端204的下游侧，工件放置范围的下游端214被配置到检测装置模型106M的上游侧。
在执行本实施方式的模拟时，在图3中的步骤S1中，CPU12除了在虚拟空间200中配置机器人模型102M以外，还配置第二机器人模型102M′和固定台模型210。
接着，在步骤S6中，CPU12在虚拟空间200中除了设定上述跟踪动作范围以外，还设定工件放置范围(即，上游端212以及下游端214)。接着，在步骤S8中，CPU12作为工件模型配置部42发挥功能，在固定台模型210上配置工件模型WM。
接着，CPU12使第二机器人模型102M′在虚拟空间200中动作，第二机器人模型102M′通过机械手模型116M抓持在固定台模型210上配置的工件模型WM。
然后，第二机器人模型102M′在步骤S6中设定的工件配置范围内，将抓持的工件模型WM放置到旋转台模型128M上。此时，第二机器人模型102M′在步骤S4中决定了半径R的虚拟轨道T上放置所抓持的工件模型WM。
接着，CPU12与上述的实施方式相同地，通过输送装置模型104M输送工件模型WM，通过检测装置模型106M检测第二机器人模型102M′放置的工件模型WM，并使机械手模型116M在跟踪动作范围内跟踪工件模型WM。
此外，在上述的实施方式中，对于在虚拟空间200内设定了机器人坐标系模型CRM(CRM′)、工具坐标系模型CTM、输送装置坐标系模型CCM(CCM2)、以及传感器坐标系模型CSM的情况进行了描述。然而并不限于此。也可以在虚拟空间200中设定一个基准坐标系模型，并以该基准坐标系模型为基准来执行图3中的步骤S1～S8。
另外，也可以按照计算机程序自动地决定步骤S4中的虚拟轨道T的半径R、步骤S6中的跟踪动作范围、或者步骤S7中的与工件模型的供给方法相关的参数(即，工件模型的供给范围、工件模型的输送速度、工件模型的供给个数、工件模型的间隔、以及工件模型的位置以及姿势的偏移量)。
以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但是上述实施方式并不限于权利要求书所涉及的发明。另外，将在本发明的实施方式中说明的特征进行了组合的方式也包含在本发明的技术范围内，但是本发明的解决手段并不限于必须具备这些特征的全部组合。并且，本领域技术人员也应该了解能够在上述实施方式中加入各种各样的变更或改良。
另外，应该注意的是对于权利要求书、说明书、以及附图中所示的装置、系统、程序、以及方法中的动作、顺序、步骤、工序、以及阶段等各处理的执行顺序，并没有特别地标示为“在……之前”、“事先”等，另外，只要不是在后面的处理中使用前面处理的输出，可以通过任意的顺序来执行。关于权利要求书、说明书、以及附图中的动作流程，为了方便使用“首先”、“其次”、“接着”等进行了说明，但是并不意味着必须按照该顺序来实施。

Claims (7)

1.一种模拟装置，其用于模拟具有机械手的机器人使该机械手跟踪移动中的工件的动作，其特征在于，具备：
机器人模型配置部，其在虚拟空间中配置具有所述机械手的三维模型即机械手模型的所述机器人的三维模型即机器人模型；
输送装置模型配置部，其在所述虚拟空间中配置可沿着圆弧状的轨道输送所述工件的输送装置的三维模型即输送装置模型，并且与所述圆弧状的轨道相对应的所述虚拟空间中的虚拟轨道的至少一部分包含在所述机器人模型能够使所述机械手模型移动的虚拟可动范围内；
工件模型配置部，其在所述虚拟空间中在所述输送装置模型上配置所述工件的三维模型即工件模型；
检测装置模型配置部，其在所述虚拟空间中配置可检测所述工件的检测装置的三维模型即检测装置模型，使得能够检测所述输送装置模型输送的所述工件模型；
动作范围设定部，其在所述虚拟空间中设定所述机器人模型进行使所述机械手模型跟踪所述输送装置模型输送的所述工件模型的动作时的跟踪动作范围；以及
模拟执行部，其执行以下动作的模拟：所述输送装置模型输送所述工件模型，所述检测装置模型检测输送中的所述工件模型，所述机器人模型基于所述检测装置模型针对所述工件模型的虚拟检测结果，使所述机械手模型在所述跟踪动作范围内跟踪所述工件模型。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
所述模拟执行部执行以下动作的模拟：在所述机器人模型使所述机械手模型在所述跟踪动作范围内正在跟踪所述工件模型时，通过该机械手模型抓持该工件模型，并将抓持的该工件模型输送到所述虚拟空间中的与所述输送装置模型不同的场所。
3.根据权利要求1或2所述的模拟装置，其特征在于，
所述机器人模型配置部在所述虚拟空间中配置具有第二机械手模型的第二机器人模型，
所述模拟执行部执行以下动作的模拟：所述第二机器人模型通过所述第二机械手模型抓持在所述虚拟空间中的与所述输送装置模型不同的场所配置的所述工件模型，并将抓持的该工件模型放置在所述输送装置模型上。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的模拟装置，其特征在于，
还具备轨道决定部，该轨道决定部决定所述虚拟轨道的半径，
所述模拟执行部执行所述机器人模型基于所述虚拟检测结果和所述半径使所述机械手模型跟踪所述工件模型的动作的模拟。
5.根据权利要求4所述的模拟装置，其特征在于，
还具备模型位置决定部，
该模型位置决定部基于所述轨道决定部决定的所述半径决定所述检测装置模型在所述虚拟空间中的位置，使得在所述虚拟空间中将所述检测装置模型配置在虚拟轨道的上方。
6.一种模拟具有机械手的机器人使该机械手跟踪移动中的工件的动作的方法，其特征在于，具备以下步骤：
在虚拟空间中配置具有所述机械手的三维模型即机械手模型的所述机器人的三维模型即机器人模型；
在所述虚拟空间中配置可沿着圆弧状的轨道输送所述工件的输送装置的三维模型即输送装置模型，使得与所述圆弧状的轨道相对应的所述虚拟空间中的虚拟轨道的至少一部分包含在所述机器人模型能够使所述机械手模型移动的虚拟可动范围内；
在所述虚拟空间中在所述输送装置模型上配置所述工件的三维模型即工件模型；
在所述虚拟空间中配置可检测所述工件的检测装置的三维模型即检测装置模型，使得能够检测所述输送装置模型输送的所述工件模型；
在所述虚拟空间中设定所述机器人模型进行使所述机械手模型跟踪所述输送装置模型输送的所述工件模型的动作时的跟踪动作范围；以及
执行以下动作的模拟：所述输送装置模型输送所述工件模型，所述检测装置模型检测输送中的所述工件模型，所述机器人模型基于所述检测装置模型针对所述工件模型的虚拟检测结果，使所述机械手模型在所述跟踪动作范围内跟踪所述工件模型。
7.一种记录介质，其特征在于，存储有使计算机执行权利要求6所述的方法的计算机程序。
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