CN109079802A - 修正机器人的轨道的机器人的示教装置 - Google Patents

Abstract

本发明的示教装置具备：轨道生成部，其基于起点以及终点生成机器人的轨道；判定部，其判定作业工具相对于工件的行进方向；以及修正部，其修正机器人的轨道。判定部相对于工具旋转的方向，判定作业工具的行进方向是否为预先确定了的方向。在作业工具的行进方向与预先确定了的方向不同的情况下，修正部通过替换起点与终点而修正机器人的轨道。

Description

修正机器人的轨道的机器人的示教装置

技术领域

本发明涉及修正机器人的轨道的机器人的示教装置。

背景技术

一般而言，当制作使机器人进行动作的动作程序时，由操作员使用示教操作盘，驱动实际的机器人。操作员在确定了作业工具相对于工件的位置以及姿势之后，作为示教点存储在示教装置中。示教点的信息中包含机器人的位置以及姿势。操作员按照机器人的作业而设定多个示教点。然后，示教装置例如以使工具中心点经过示教点或示教点的附近的方式生成动作程序。

或者，还已知如下方法：在计算机中输入工件以及机器人的模型，并在画面上设定机器人的轨道(例如，参照日本特开平6－250721号公报、日本特开2011－48621号公报、以及日本特开平5－165509号公报)。在这种基于离线的轨道的设定方法中，不移动实际的机器人也能设定机器人的示教点。而且，计算机能够在设定了示教点之后，基于示教点制作机器人的动作程序。

发明内容

关于安装在机器人的作业工具，有时预先确定了作业工具相对于工件的行进方向。例如，有时使用具有旋转的工具的作业工具，去除工件的毛刺。沿着产生有毛刺的工件的角部所延伸的方向移动作业工具，能够去除毛刺。此时，依赖于作业工具的行进方向，去除毛刺的效果有时产生差异。操作员为了能够有效地去除毛刺，需要考虑作业工具相对于工件的行进方向。或者，关于作业工具，有时预先确定了作业工具相对于工件的行进方向。

在基于离线的机器人的轨道的设定方法中，操作员能够设定任意的机器人的轨道。但是，操作员不得不设定机器人的很多轨道，有时会将作业工具的行进方向设定为与所需的方向不同的方向。而且，示教装置有时基于工件的三维模型等自动地生成轨道。在该情况下，操作员也输入轨道的起点以及终点，但有时会将作业工具的行进方向设定为与所需的方向不同的方向。

在作业工具的行进方向与所需的方向不同的情况下，存在无法有效地进行作业的问题。而且存在如下问题：操作员在发现作业工具的行进方向有误的情况下，不得不重新设定机器人的轨道。

本发明的一个方式是生成机器人的轨道的离线的机器人的示教装置，机器人安装有包括绕中心轴旋转的旋转部件的作业工具。示教装置具备显示工件的显示部。示教装置具备：起点设定部，其针对显示于显示部的工件，设定机器人的轨道的起点；以及终点设定部，其针对显示于显示部的工件，设定机器人的轨道的终点。示教装置具备：轨道生成部，其基于起点以及终点生成机器人的轨道；判定部，其判定作业工具相对于工件的行进方向；以及修正部，其修正机器人的轨道。判定部相对于旋转部件旋转的方向，判定行进方向是否为预先确定了的方向。在行进方向与预先确定了的方向不同的情况下，修正部通过替换起点与终点而修正机器人的轨道。

附图说明

图1是实施方式中的第一机器人装置的概略立体图。

图2是实施方式中的机器人系统的框图。

图3是显示于示教装置的显示部的第一图像。

图4是作业工具的工具以及工件的角部的放大立体图。

图5是实施方式中的生成轨道的控制流程图。

图6是设定了轨道时的显示部所显示的第二图像。

图7是修正了轨道时的显示部所显示的第二图像。

图8是设定了轨道时的显示部所显示的第三图像。

图9是实施方式中的第二机器人装置的概略侧视图。

图10是显示于示教装置的显示部的第四图像。

具体实施方式

参照图1至图10，对实施方式中的机器人的示教装置进行说明。本实施方式的机器人的示教装置以离线方式生成机器人的轨道。本实施方式的机器人系统实施去除毛刺的作业，该毛刺是通过工件的加工而产生的。

图1表示本实施方式中的第一机器人装置的立体图。图2表示本实施方式中的机器人系统的框图。参照图1以及图2，本实施方式的机器人系统包括第一机器人装置71和示教装置10。第一机器人装置71具备：对工件41进行作业的作业工具2；以及变更作业工具2的位置以及姿势的机器人1。

工件41固定在台架61。机器人1是具有多个关节部的多关节机器人。作业工具2安装在机器人1的手腕部。机器人1包括具有马达的机器人驱动装置1a，该马达驱动臂以及手腕部。作为机器人1，不限于该形式，能够采用能够移动作业工具2的任意的机器人。

作业工具2通过工具7与工件41的角部接触而去除毛刺。工具7作为绕工具7的中心轴旋转的旋转部件发挥功能。作业工具2包括驱动工具7的作业工具驱动装置2a。作业工具驱动装置2a包括使工具7旋转的马达。

第一机器人装置71具备机器人控制装置3。机器人控制装置3包括运算处理装置(计算机)，该运算处理装置具有：作为处理器的CPU(Central Processing Unit)；经由总线与CPU连接的RAM(Random Access Memory)；以及经由总线与CPU连接的ROM(Read OnlyMemory)。设定有机器人1的动作的动作程序被输入到机器人控制装置3中。机器人控制装置3具有存储动作程序等的存储部3b。机器人控制装置3具有发送动作指令的动作控制部3a，该动作指令用于基于动作程序驱动机器人1以及作业工具2。动作控制部3a发送驱动机器人驱动装置1a以及作业工具驱动装置2a的动作指令。机器人驱动装置1a以及作业工具驱动装置2a按照动作指令进行驱动。

本实施方式的机器人系统具备生成机器人1的轨道的示教装置10。本实施方式的示教装置10具有生成机器人1的示教点的功能、以及基于所制作的示教点生成机器人1的动作程序的功能。

示教装置10包括具有CPU、RAM以及ROM等的运算处理装置(计算机)。示教装置10具备对有关示教点的信息以及有关动作程序的信息进行存储的存储部17。示教装置10具备供操作员输入任意的信息的输入部15。输入部15可以包括键盘以及鼠标等。另外，输入部15也可以构成为能够从外部的装置经由通信装置获取信息。示教装置10包括显示有关示教点的信息或者有关动作程序的信息等的显示部16。显示部16可以包括例如液晶显示面板等的任意的显示面板。

本实施方式的示教装置10具备：在显示部16所显示的工件41中，设定机器人1的轨道的起点的起点设定部12；以及在显示部16所显示的工件41中，设定机器人1的轨道的终点的终点设定部13。示教装置10具备生成机器人1的轨道的轨道生成部11。轨道生成部11基于轨道的起点以及轨道的终点而生成机器人1的轨道。示教装置10具备关于由轨道生成部11生成的机器人1的轨道，判定作业工具2相对于工件41的行进方向的判定部18。另外，示教装置10具备修正机器人1的轨道的修正部19。而且，示教装置10具备基于所制作的机器人1的轨道而生成机器人1以及作业工具2的动作程序的动作程序生成部14。

图3表示示教装置的显示部所显示的第一图像。参照图1至图3，操作员预先在示教装置10中输入工件41的三维模型21。而且，操作员预先输入机器人1以及作业工具2的三维模型21。作为三维模型21，例如可以使用由CAD(Computer Aided Design)装置生成的形状的三维数据。或者，示教装置10也可以用三维摄像机拍摄实际的工件41等，从而获取立体的三维模型。或者，示教装置10也可以使用由CAD装置等形成的多个二维图数据，在示教装置10的内部生成三维模型。

存储部17存储所输入的三维模型21。显示部16能够基于三维模型21，显示工件41、机器人1以及作业工具2的图像。此外，本实施方式的显示部虽然显示三维图像，但不限于该形式，也可以显示二维图像。

在第一图像31中，显示有利用机器人1以及作业工具2加工工件41的状态。另外，在第一图像31中显示有辅助线33。本实施方式中的工件41包括从工件41的主体部突出的突出部42。突出部42以细长地延伸的方式形成。另外，突出部42沿着形成于工件41的主体部的凹部而形成。

毛刺例如在用钻头对工件实施开孔加工时，或者利用立铣刀切削工件时等产生。本实施方式的突出部42通过切削而形成。在对突出部42的周围进行了切削时，在突出部42的角部产生毛刺。本实施方式的机器人装置71实施去除产生于突出部42的角部的毛刺的作业。机器人1以使工具7如箭头95所示沿着突出部42的角部移动的方式，移动作业工具2。

图4中表示本实施方式中的作业工具的工具以及工件的角部的放大立体图。在突出部42的角部42a产生有细小的凹凸(毛刺)。工具7如箭头91所示绕工具7的中心轴81旋转。通过工具7旋转的同时与角部42a接触，能够去除产生于角部42a的毛刺。

机器人1的轨道例如是工具7的工具中心点87通过的路径。作为示教点，例如设定在工具7的工具中心点87经过的点。在本实施方式中，机器人1的轨道具有与加工的部分的形状对应的形状。机器人1的轨道具有沿着工件41的角部42a的形状。

可是，当去除毛刺时，作为相对于工件41移动工具7的方向，存在箭头92所示的方向和箭头94所示的方向。如箭头92所示，将工具7沿切屑排出的方向行进的切削方法称为上切式。与此相对，如箭头93所示，将工具7沿与切屑排出的方向相反的方向行进的切削方法称为下切式。

当实施毛刺的去除时，如果依赖于工具7，相对于工件41的工具7的行进方向不同，则毛刺的去除效果有时产生差异。或者，有时对于工具7，指定有上切式或下切式。例如，在图4所示的工具7中，指定了利用箭头93所示的下切式去除毛刺。或者，去除毛刺的作业工具有时包括刷子。通过使旋转的刷子与角部接触的同时进行移动，能够去除毛刺。在包括这种刷子的作业工具的情况下，有时优选用上切式去除毛刺。

按照所使用的工具的种类以及工具的旋转方向，预先确定了作业工具2相对于工件41的行进方向。而且，优选用预先确定了的作业工具2的行进方向，相对于工件41相对地移动作业工具2。另外，在生成了机器人1的轨道的情况下，作业工具2的行进方向有时不是所需的方向。本实施方式的示教装置10，在作业工具2相对于工件41的行进方向与所需的方向不同的情况下，实施将行进方向设为相反的控制。

图5表示本实施方式中的生成机器人的轨道的控制流程图。图6表示生成机器人的轨道时的显示部所显示的第二图像。在第二图像32中，工件41用虚线显示。所生成的机器人1的轨道51用实线显示。在该例子中，在工件41的突出部42，生成去除形成于内侧的角部42a的毛刺的轨道。此外，在第二图像32中，工件41用虚线显示，机器人1的轨道51用实线显示，但不限于该形式。工件41以及机器人1的轨道的显示可以用任意的方法进行。例如，显示部可以改变工件的颜色和轨道的颜色而进行显示。

参照图2、图5以及图6，显示部16基于所输入的三维模型21而显示工件41。在步骤101中，操作员指定工件41中的轨道的起点55。操作员通过操作输入部15的鼠标等，在画面上指定轨道的起点55。起点设定部12在显示于显示部16的工件41中，设定机器人1的轨道的起点55。起点设定部12例如能够利用预先确定了的坐标系的坐标值设定起点55。

然后，在步骤102中，操作员指定工件41中的轨道的终点56。操作员通过操作输入部15的鼠标等，在画面上指定轨道的终点56。终点设定部13在显示于显示部16的工件41中，设定机器人1的轨道的终点56。终点设定部13例如能够利用预先确定了的坐标系的坐标值设定终点56。

接着，在步骤103中，轨道生成部11生成机器人1的轨道。本实施方式中的轨道生成部11具有检测工件41的棱线的功能。轨道生成部11能够检测从起点55延伸至终点56的棱线。而且，轨道生成部11能够将从起点55延伸至终点56的棱线作为机器人1的轨道51而显示。在图6中，显示了轨道51，该轨道51是如箭头94a所示工具7从起点55移动、而且如箭头94b所示工具7移动至终点56的轨道。

然后，轨道生成部11基于机器人1的轨道51设定示教点。轨道生成部11将机器人1的轨道51上的点设定为示教点。例如，基于操作员预先确定了的间隔，从起点55至终点56生成多个示教点。示教点彼此的间隔可以任意设定。例如，在轨道为直线的情况下，能够将直线的起点和终点设定为示教点。在轨道为曲线的情况下，能够缩短示教点彼此的间隔而设定示教点。

在此，参照图4，在本实施方式中，作为机器人1的轨道而设定的棱线对应于角部42a。另一方面，工具7的侧面与角部42a接触，工具7的工具中心点87从角部42a分离。棱线的位置与工具7的工具中心点87的位置不一致而分离。如此，轨道生成部11能够进行使生成于棱线上的多个示教点朝向工具中心点87移动的补正。而且，轨道生成部11能够生成工具中心点87所经过的机器人1的轨道。即，轨道生成部11能够将起点、终点、以及棱线上的示教点偏移，生成工具中心点87所经过的示教点。

然后，在步骤104中，轨道生成部11计算作业工具2相对于工件41的姿势。参照图4，工具7预先确定了相对于工件41的姿势。工具7的姿势对应于作业工具2的姿势。作业工具2的姿势能够根据相对于预先确定了的方向的中心轴81的倾斜度来设定。在本实施方式中，相对于基准线82的中心轴81的角度θ相当于作业工具2的倾斜度，基准线82与突出部42的顶面42b垂直。轨道生成部11以角度θ成为预先设定的角度的方式，设定作业工具2的姿势。另外，轨道生成部11以角部42a延伸的方向与中心轴81延伸的方向成为垂直的方式，设定作业工具2的姿势。轨道生成部11在各个示教点的位置，计算出作业工具2的姿势。如此，在机器人1的轨道的设定中，包括示教点的位置的设定(工具中心点87的位置的设定)和作业工具2的姿势的设定。

然后，在步骤105中，判定部18计算起点55中的作业工具2的行进方向。在步骤106中，判定部18相对于工具7旋转的方向，判定作业工具2的行进方向是否为预先确定了的方向(基准方向)。参照图4，在工具7向箭头91所示的方向旋转时，判定作业工具2的行进方向是否为箭头93所示的方向。即，判定部18判定在所设定的轨道中，是否以下切式去除毛刺。

此外，作业工具2相对于工件41的行进方向对应于轨道从起点55延伸的方向。如此，判定部18也可以基于轨道从起点55延伸的方向，判定作业工具2的行进方向。

在步骤106中，在作业工具2的行进方向不是预先确定了的方向的情况下，控制转移到步骤107。即，在作业工具2的行进方向与基准方向相反的情况下，控制转移到步骤107。例如，参照图4，在作业工具2向箭头92所示的上切式的方向行进的情况下，能够判定与预先确定了的方向相反。

在步骤107中，修正部19在轨道51中替换起点55与终点56。参照图6，例如，在突出部42的轨道51中，替换起点55的位置与终点56的位置。图7中表示替换了轨道的起点与终点之后的图像。通过替换轨道51的起点55与终点56，作业工具2相对于工件41的行进方向变成相反。而且，如箭头94c所示生成从起点55延伸、而且如箭头94d所示延伸至终点56的轨道51。此外，在对轨道51延伸的方向进行修正的情况下，修正部19能够变更多个示教点的顺序。设定于从起点55至终点56的区间内示教点的位置以及作业工具的姿势无需变更而能使用。

如此，在作业工具2的行进方向与所需的方向相反的情况下，修正部19实施替换轨道51的起点55与终点56的控制。通过替换轨道51的起点55与终点56，能够将作业工具2相对于工件41的行进方向修正为所需的行进方向。

参照图5，在步骤106中，在作业工具2的行进方向为预先确定了的方向的情况下，结束该控制。如此，能够生成机器人1的轨道。

参照图2，示教装置10的动作程序生成部14能够基于所生成的机器人1的轨道，生成动作程序。由动作程序生成部14生成的动作程序被输入到机器人控制装置3。机器人控制装置3的动作控制部3a能够基于动作程序，驱动机器人驱动装置1a以及作业工具驱动装置2a。如此，能够利用机器人装置71进行实际的作业。

在操作员将机器人1的轨道的起点与终点设定为相反的情况下，本实施方式的示教装置10也能自动地检测出错误并修正轨道。如此，能够避免以作业工具相对于工件的行进方向与所需的方向不同的方向进行加工。或者，能够避免操作员在制作动作程序之后发现行进方向有错误而重新生成机器人的轨道的作业。

图8中表示本实施方式的显示部所显示的第三图像。本实施方式中的轨道生成部11具有检测工件41的棱线之中环状的棱线的功能。即，轨道生成部11具有检测闭环的棱线的功能。

在第三图像34中，通过操作员选择突出部42的棱线的一部分，轨道生成部11能够检测出突出部42的顶面的闭环的棱线。而且，显示部16能够显示机器人1的轨道52。然后，操作员在画面上指定起点55和终点56。起点设定部12设定轨道的起点，终点设定部13设定轨道的终点。轨道生成部11能够基于起点55、终点56以及棱线，生成机器人1的轨道52。

如箭头95a所示，轨道生成部11生成从起点55起开始去除毛刺的轨道52。轨道52沿着突出部42的内侧的角部延伸之后，如箭头95b所示，沿着突出部42的形状改变方向。之后，轨道52沿着突出部42的外侧的角部延伸。轨道52在沿着突出部42的外侧的角部延伸之后，如箭头95c所示，沿着突出部42的形状改变方向。然后，轨道52延伸至终点56。

如此，轨道生成部11也可以自动地检测棱线，并沿着棱线从起点至终点生成机器人1的轨道52。根据该结构，操作员无需设定轨道的中途的多个示教点，能够容易生成机器人的轨道。

在上述的去除毛刺的控制中，由操作员指定了起点以及终点，但不限于该形式，也可以是起点设定部12自动地设定起点，终点设定部13自动地设定终点。例如，参照图8，在选择了一个闭环的棱线的情况下，起点设定部12能够将棱线上的任意的点设定为起点。另外，终点设定部13能够将绕棱线一圈后的任意的点设定为终点。

在轨道生成部11检测环状的棱线的控制中，判定部18也能够关于机器人1的轨道52判定作业工具2的行进方向。而且，在作业工具2的行进方向与预先确定了的方向不同的情况下，修正部19通过替换机器人1的轨道52的起点55与终点56，能够修正轨道。

在上述的实施方式中，判定部18在轨道的起点55判定作业工具2的行进方向，但不限于该形式。判定部18能够在轨道上的任意的点判定作业工具2的行进方向。或者，判定部18也可以在多个点判定作业工具2的行进方向。

图9中表示本实施方式中的第二机器人装置的概略侧视图。第二机器人装置72具备机器人5和作业工具6。机器人5由机器人控制装置3控制。作业工具6包括绕中心轴81旋转的作为旋转部件的辊8。辊8以自由旋转的方式被支撑。第二机器人装置72实施辊折边加工。弯折板材的加工方法被称为折边加工。辊折边加工是在板材的边缘推压辊而折弯的折边加工。

工件43固定在台架62。工件43包括形成为板状的板状部44。机器人5通过用辊8推压工件43的板状部44来折弯板状部44。在本实施方式的其他示教装置中，生成这种机器人5的轨道。

图10中表示示教装置的显示部所显示的第四图像。在第四图像35中显示有工件43、包括辊8的作业工具6以及机器人5的立体图。机器人5在朝向工件43推压辊8的同时，如箭头95所示移动辊8。辊8沿板状部44延伸的方向移动。板状部44通过被辊8推压而被折弯。辊8预先确定了推压板状部44的同时进行旋转的方向。在此处的例子中确定为，辊8在推压板状部44时，向箭头91所示的方向进行旋转。

操作员能够在图像35中，指定起点55以及终点56。另外，操作员能够指定起点55与终点56之间的示教点。起点设定部2基于操作员所指定的起点55设定轨道的起点。终点设定部13基于操作员所指定的终点56设定轨道的终点。而且，轨道生成部11基于起点55、终点56以及示教点，生成机器人5的轨道。

然后，判定部18判定作业工具6的行进方向是否为预先确定了的方向。即，判定部18判定辊8旋转的方向是否为预先确定了的方向。在作业工具6的行进方向与预先确定了的方向不同的情况下，修正部19实施替换轨道的起点55与终点56的控制。然后，修正部19生成新的机器人1的轨道。

如此，在进行辊折边加工的机器人装置中生成轨道的示教装置中，也能够适用本实施方式的控制。

在上述的实施方式中，举例说明了去除工件的毛刺的机器人装置、以及弯曲工件的一部分的机器人装置，但不限于该形式。能够在安装有包括绕中心轴旋转的旋转部件的任意的作业工具的机器人的示教装置中采用本实施方式的控制。

根据本发明的一个方式，能够提供在作业工具的行进方向与所需的方向不同的情况下，修正作业工具的行进方向的机器人的示教装置。

在上述的各个控制中，能够在功能以及作用不变更的范围内适当变更步骤的顺序。

上述的实施方式能够适当组合。在上述的各个图中，对相同或相等的部分标注了相同的附图标记。此外，上述的实施方式是示例而不限定发明。另外，在实施方式中，包括技术方案所示的实施方式的变更。

Claims (2)

1.一种机器人的示教装置，是生成机器人的轨道的离线的机器人的示教装置，上述机器人安装有包括绕中心轴旋转的旋转部件的作业工具，其特征在于，具备：

显示部，其显示工件；

起点设定部，其针对显示于上述显示部的工件设定机器人的轨道的起点；

终点设定部，其针对显示于上述显示部的工件设定机器人的轨道的终点；

轨道生成部，其基于上述起点以及上述终点生成机器人的轨道；

判定部，其判定作业工具相对于工件的行进方向；以及

修正部，其修正机器人的轨道，

上述判定部相对于上述旋转部件旋转的方向，判定上述行进方向是否为预先确定了的方向，

在上述行进方向与预先确定了的方向不同的情况下，上述修正部通过替换起点与终点而修正机器人的轨道。

2.根据权利要求1所述的机器人的示教装置，其特征在于，

具备供操作员指定上述起点以及上述终点的输入部，

上述轨道生成部检测工件的棱线，并沿着上述棱线从上述起点至上述终点生成机器人的轨道。