CN109803796B - 模拟装置、机器人、模拟方法及其记录介质 - Google Patents

模拟装置、机器人、模拟方法及其记录介质 Download PDF

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Abstract

提供模拟技术，用于容易且高精度地模拟对工件进行保持的装置的保持动作。运动指令值计算部(130)计算作为模拟对象的拾放装置的动作指令值。动力计算部(160)使用从运动指令值计算部(130)输出的动作指令值，计算考虑了动力的装置动作。吸附成败计算部(170)根据考虑了动力的装置动作，判定吸附垫的工件吸附成败。3D显示部(190)将考虑了动力的装置动作的3D图像显示到在液晶面板等显示部上。

Description

模拟装置、机器人、模拟方法及其记录介质
关联申请的相互参照
本申请基于2016年12月28日申请的日本申请第2016-255408号，在此引用其记载。
技术领域
本发明涉及对保持工件的装置动作进行模拟的模拟技术。
背景技术
一般而言，在工厂的生产线等上，作为保持部件、产品等(以下，统称作“工件”。)并输送到其它场所的装置，使用了拾放(pick and place)装置。在大多情况下，作为用于保持部件的保持部，可以使用具有吸附垫或卡盘的把持装置，现状是，为了使这些拾放装置进行最佳的动作，由生产线的操作员等一边实际使装置进行动作并试错一边进行调整。
但是，在实际上使装置进行动作并调整的方法中，首先，如果实际设备未完成，则无法实施调整，或者，即使在生产线上已经存在实际设备的情况下，也需要中断拾放装置原本的作业或需要使生产线停止以进行调整作业，存在生产效率恶化的问题。
作为消除该问题的一个方法，关于输送工件的机器人，提出了能够在具有显示面板等的图像输出装置上生成机器人的动作程序的模拟方法(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平07-256578号公报
发明内容
但是，在上述现有的模拟方法中，存在如下的问题；只不过以机器人的动作速度为参数来估计振动加速度等，通过确认可通过模拟获得的振动，仅可以确定能够以所指定的振动加速度以下的振动加速度进行动作的动作速度，但无法模拟机器人是否能够对工件进行保持。
本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供用于容易且高精度地对保持工件的装置的保持动作进行模拟的模拟技术。
本发明的一个方式的模拟装置模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，在所述模拟装置中，具有：保持成败判定部，所述保持成败判定部根据保持部的动作指令值和物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据保持部的移动速度或加速度、和保持部的移动路径而计算出的；指令值计算部，其根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及保持力计算部，其在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，所述保持成败判定部根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，所述保持力计算部考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，所述保持成败判定部判定为无法保持，所述模拟装置还具有吸附垫变更受理部，该吸附垫变更受理部受理所述吸附垫的直径或个数的变更。
根据上述结构，由于可根据设置于机器人的保持部的动作指令值、和物品的质量，模拟是否能够由保持部对物品进行保持，所以能够容易且高精度地模拟机器人的保持动作。
在上述结构中，也可以构成为，保持力计算部考虑到相对于物品的输送面而以水平方向或铅垂方向为轴进行旋转的运动，求出保持部对物品进行保持的保持力。
在上述结构中，也可以构成为，保持力计算部根据动作指令值和物品的质量，计算物品的振动幅度，保持成败判定部根据计算出的物品的振动幅度与规定的阈值的比较结果，判定保持部是否能够对物品进行保持。
在上述结构中，也可以构成为，还具有第1显示部，该第1显示部显示物品的振动幅度。
在上述结构中，也可以构成为，还具有第2显示部，该第2显示部显示模拟了保持部对物品的保持成败的图像，所述模拟装置根据保持部对物品进行保持的保持力，变更由第2显示部显示的所述物品的显示颜色。
在上述结构中，也可以构成为，受理保持部的移动速度或加速度的变更，保持成败判定部根据所受理的变更后的保持部的移动速度或加速度，再次判定保持部是否能够对物品进行保持。
在上述结构中，也可以构成为，所述模拟装置还具有修正受理部，该修正受理部受理在吸附垫与物品的接触面上的垂直阻力为零而使得保持成败判定部判定为无法保持时吸附垫进行动作的方向上的移动速度或加速度的修正。
在上述结构中，也可以是，保持力计算部还计算在吸附垫与物品之间产生的吸附摩擦力。
在上述结构中，也可以是，保持力计算部还考虑到机器人进行动作的周边的外部气体压力，计算垂直阻力。
在上述结构中，也可以是，保持部为利用爪对所述物品进行保持的抓握型保持部。
在上述结构中，也可以是，保持力计算部考虑到用爪夹着物品的把持力、和爪与物品的接触面上的摩擦力，计算保持部对物品进行保持的力。
本发明的其他方式的模拟方法模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，在所述模拟方法中，包括：保持成败判定步骤，在所述保持成败判定步骤中，根据保持部的动作指令值、和物品的质量，判定保持部是否能够对物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据保持部的移动速度或加速度、和保持部的移动路径而计算出的；指令值计算步骤，在所述指令值计算步骤中，根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及保持力计算步骤，其所述保持力计算步骤中，在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，在所述保持力计算步骤中，考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，所述保持成败判定步骤中，在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，判定为无法保持，所述模拟方法还包括吸附垫变更受理步骤，在该吸附垫变更受理步骤中，受理所述吸附垫的直径或个数的变更。
本发明的其他方式的模拟程序用于使计算机执行是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持的模拟，其中，所述模拟程序使计算机执行如下步骤：保持成败判定步骤，在所述保持成败判定步骤中，根据保持部的动作指令值、和物品的质量，判定保持部是否能够对物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据保持部的移动速度或加速度、和保持部的移动路径而计算出的；指令值计算步骤，在所述指令值计算步骤中，根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及保持力计算步骤，其所述保持力计算步骤中，在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，在所述保持力计算步骤中，考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，所述保持成败判定步骤中，在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，判定为无法保持，所述模拟程序还使计算机执行受理所述吸附垫的直径或个数的变更的吸附垫变更受理步骤。
本发明的其他方式的机器人具有模拟是否能够由保持部对物品进行保持的模拟功能，在所述机器人中，具有保持成败判定部，该保持成败判定部根据保持部的动作指令值、和物品的质量，判定保持部是否能够对物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据保持部的移动速度或加速度、和保持部的移动路径而计算出的；指令值计算部，其根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及保持力计算部，其在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，所述保持成败判定部根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，所述保持力计算部考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，所述保持成败判定部判定为无法保持，所述机器人还具有受理所述吸附垫的直径或个数的变更的吸附垫变更受理部。
发明效果
根据本发明，能够提供用于容易且高精度地对保持工件的装置的保持动作进行模拟的技术。
附图说明
图1是示出本实施方式中的模拟装置的硬件结构的图。
图2是示出模拟装置的第1功能结构的框图。
图3是示出模拟动作的概要的流程图。
图4是例示运动程序和运动参数的图。
图5是例示拾放装置中的保持部和工件的物理模型的图。
图6是示出工件吸附的成败判定条件的图。
图7是示出工件吸附的成败判定条件的图。
图8A是例示工件吸附成功的模拟图像的图。
图8B是例示工件吸附失败的模拟图像的图。
图9是示出参数修正处理(其1)的流程图。
图10是示出参数修正处理(其2)的流程图。
图11是示出模拟装置的第2功能结构的框图。
图12是示出模拟动作的概要的流程图。
图13A是例示变形例1的保持部和工件的物理模型的图。
图13B是例示变形例1的保持部和工件的物理模型的图。
图14是例示表示工件的落下判定调查结果的调查结果表的图。
图15是例示调查反映图表的图。
图16是例示调查反映图表的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对相同的要素标注相同的标号，并省略重复的说明。此外，以下的实施方式是用于说明本发明的例示，不旨在将本发明仅限定于该实施方式。并且，本发明只要不脱离其主旨，能够进行各种各样的变形。
A.本实施方式
<1.结构>
图1是示出本实施方式的模拟装置1000的硬件结构的图。模拟装置1000是用于模拟拾放装置(机器人)是否能够对工件进行正常保持(包含输送)等的装置，例如由个人计算机(PC)、工作站等构成。如图1所示，模拟装置1000与通常的PC同样，具有控制部1100、输入部1200、显示部1300、存储部1400、光盘驱动装置1500和通信接口1600。
控制部1100发挥集中控制模拟装置1000的功能，具有CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)1110、ROM(Read Only Memory：只读存储器)1120和RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)1130等。CPU 1110根据ROM 1120和RAM 1130所存储的数据和程序进行后述的各种处理，并且控制模拟装置1000的各部件。
除了键盘1210、鼠标1220以外，输入部1200还具有各种操作按钮、数字键等，并用于将各种指令、数据输入到模拟装置1000。
显示部1300具有液晶面板等监视器，并用于显示模拟结果等。
存储部1400由硬盘驱动器(HDD)、闪存等各种存储装置构成。光盘驱动装置1500根据控制部1100的控制，进行各种盘介质(CD-ROM、蓝光光盘)所存储的数据的读入、数据向盘介质的写入等。通信接口1600用于通过各种通信(有线、无线通信等)，与外部装置之间进行数据的收发。另外，也可以将模拟装置1000的模拟功能直接安装到拾放装置。
<2.功能>
2-1.第1功能结构(自动修正运动参数的情况)
这里，图2是示出模拟装置1000的第1功能结构的框图，图3是示出模拟装置1000的模拟动作的概要的流程图。模拟装置1000通过使ROM 1120、RAM 1130等存储器所存储的软件与硬件资源(CPU 1110等)协作，实现以下所示的各部件。另外，在本实施方式中，将拾放装置的动作作为模拟对象，该拾放装置使用吸附垫作为对部件、产品等工件进行保持的保持单元，但也可以如后所述，将替代吸附垫而使用了卡盘的拾放装置的动作作为模拟对象。此外，关于以下说明的第1功能结构，假设与工件吸附的成败结果对应地自动修正拾放装置的运动参数的情况。之后叙述详细内容，但运动参数中包含表示拾放装置的保持部的移动路径的信息、表示保持部的移动速度(例如，最高速度)的信息、表示保持部的加速(例如，最大加速度)的信息等与保持部的移动有关的各种参数。
如图2所示，模拟装置1000构成为具有运动程序数据库110、运动参数数据库120、运动指令值计算部130、3D-CAD数据库140、物理模型数据库150、动力计算部160、吸附成败计算部170、运动参数修正部180和3D显示部190。
图4是例示运动程序和运动参数的图。
在图4所示的例子中，假设使对工件进行保持的拾放装置的保持部从作为工件的拾取(Pick)位置的坐标p0(0，0，0)经由坐标p1(0，0，30)、坐标p2(50，0，30)而移动至作为工件的放置(Place)位置的坐标p3(50，0，0)的情况(坐标位置的单位例如假设为cm)。
运动程序为指示拾放装置的保持部的移动的程序，在图4所示的例子中，包含如表1所示的3个线性插值命令move。
[表1]
<运动程序>
行编号 命令
1 Move move1；
2 Move move2；
3 Move move3；
另一方面，运动参数由拾放装置的保持部的目标位置(移动路径)、最高速度、最大加速度、最大减速度等构成，在图4所示的例子中，可针对各命令move设定如表2所示的运动参数。这里，在表2中例示了指定(百分比指定)相对于按照每个拾放装置而设定的标准速度、标准最大加速度、标准最大减速度的比例的情况，但不旨在限定于此，也可以用绝对值指定构成运动参数的最高速度、最大加速度、最大减速度。
[表2]
<运动参数>
Figure GDA0003230892880000071
Figure GDA0003230892880000081
运动指令值计算部(指令值计算部)130在针对作为模拟对象的拾放装置的动作输入了工件的输送命令时，从运动程序数据库110读入表1所示的运动程序，另一方面，从运动参数数据库120读入表2所示的运动参数，计算动作指令值(参照图3所示的步骤S1)。
这里，图5是例示拾放装置中的保持部和工件的物理模型的图。
拾放装置中的保持部具有设置于臂9的端部的装置前端部10和吸附垫11，被拾放装置的保持部移动的工件14具有容器12和内容物13。
物理模型数据库150中登记有用于定义工件和拾放装置的保持部的物理模型的数据(以下，简称作“工件和保持部的物理模型”。)。在图5的例子中，作为吸附垫11的物理系数，定义了旋转衰减系数Cpad、质量mpad、旋转弹性系数Kpad，作为内容物13的物理系数，定义了衰减系数Ccontent、质量mcontent、弹性系数kcontent等。
动力计算部(保持力计算部)160读入从运动指令值计算部130输出的动作指令值，从物理模型数据库150读入工件和保持部的物理模型，计算与考虑了动力(动力学)的工件和保持部的动作有关的各种数据(以下，简称作“考虑了动力的装置动作”。)(参照图3所示的步骤S2)。这时，动力计算部160考虑到相对于工件的输送面而以水平方向或铅垂方向为轴来进行旋转的运动，求出考虑了动力的装置动作(例如，保持工件的保持力等)。这里，输送面表示被吸附于吸附垫11的工件14的面、即、沿着臂9的移动方向的工件14的面(参照图5)。动力计算部160将考虑了动力的装置动作输出到吸附成败计算部170、3D显示部190。
吸附成败计算部(保持力计算部、保持成败判定部)170根据从动力计算部160提供的考虑了动力的装置动作，判定吸附垫11的工件吸附的成败(参照图3所示的步骤S3)，将表示判定结果的判定结果信息输出到运动参数修正部180。
图6是例示工件吸附的成败判定条件的图，分别示出了工件的质量m、吸引力F(N)、惯性力ma(N)、重力mg(N)、垂直阻力fn(N)、吸附摩擦力μfn(N)。在图6所示的例子中，吸附成败计算部170在垂直阻力fn1或垂直阻力fn2中的任意一个为“零(0)”的情况下，判断为工件吸附失败，另一方面，在除此以外的情况(即，垂直阻力fn1或垂直阻力fn2均大于“0”的情况)下，判断为工件吸附成功。在本实施方式中，“工件吸附”表示由拾放装置对工件进行保持并将所保持的工件输送至目的地的一系列的动作。另外，工件吸附成功表示工件以正常的状态输送至目的地，工件吸附失败除了表示在工件输送至目的地的期间内落下以外，还表示以异常的状态(例如，大幅振动等)输送工件。另外，在求取垂直阻力fn1、垂直阻力fn2时，可以考虑设置有拾放装置的周围环境(例如，周边的外部气体压力等)。
可是，工件吸附的成败判定条件不旨在限定于图6所示的条件，例如，也可以针对垂直阻力fn设置下落临界阈值fth，在垂直阻力fn小于下落临界阈值fth的情况下，判断为无法吸附。
并且，作为简单地判定工件吸附的成败的判定条件，例如，如图7所示，吸附成败计算部170可以在工件14的振动幅度θ为一定值以上(规定的阈值以上)的情况下判断为工件14落下，或者在工件14的旋转角速度ω为一定值以上的情况下判断为工件14落下，或者在工件14的旋转的各加速度ω’(未图示)为一定值以上的情况下判断为工件14落下。当然，可以适当地组合这些条件而设定工件14落下的条件，并且，也可以将这些条件所示的“工件14”置换为“吸附垫11”，在吸附垫11的振动幅度θ等为一定值以上的情况下判断为工件14落下。另外，工件14的振动幅度θ等可以由动力计算部160使用动作指令值、工件的质量等计算。
返回图2，运动参数修正部180根据从吸附成败计算部170提供的判定结果信息，修正拾放装置的运动参数(参照图3所示的步骤S4)，并根据修正后的运动参数更新运动参数数据库120的登记内容。在之后的说明中将阐明运动参数的具体修正方法等，并继续说明整体动作的流程。
运动指令值计算部130从运动参数数据库120读入修正后的运动参数，再次计算动作指令值，并输出到动力计算部160。动力计算部(保持力计算部)160根据动作指令值重新计算考虑了动力的装置动作(参照图3所示的步骤S5)，并作为重新计算后的考虑了动力的装置动作输出到吸附成败计算部170、3D显示部190。
3D显示部190通过将计算后和重新计算后的考虑了动力的装置动作的3D图像显示在液晶面板等显示部(第1显示部、第2显示部)上(参照图3所示的步骤S6)，使操作员等识别拾放装置的动作模拟。3D显示部190通过从3D-CAD数据库140取得拾放装置的CAD数据等，将上述3D图像显示在显示部上。另外，也可以不显示考虑了动力的装置动作的3D图像，显示2D图像或者用数值进行显示，或者除了显示考虑了动力的装置动作的3D图像以外，还显示2D图像或者用数值进行显示。并且，只要可由操作员等识别考虑了动力的装置动作，则可以为任意的方式。
图8是例示模拟了工件吸附成败的图像(模拟图像)的图，图8A示出工件吸附成功的例子，图8B示出工件吸附失败的例子。
操作员等确认模拟图像，判断是否对拾放装置的工件吸附动作充分地进行了调整(调谐)，进行表示是否已充分地进行了调整的输入操作(参照图3所示的步骤S7)。操作员等例如在由于工件吸附失败所以判断为尚未充分地调整时(图3所示的步骤S7；否)，对操作按钮等进行操作，进行应该继续运动参数的自动修正处理的输入。在进行该操作时，模拟装置1000返回步骤S1，继续以上所说明的步骤S1～S7的一系列处理。
另一方面，操作员等例如在由于工件吸附成功所以判断为已充分地调整时(图3所示的步骤S7；是)，对操作按钮等进行操作，结束运动参数的自动修正处理。另外，在将模拟了工件吸附成败的图像显示在显示部上时，也可以根据对工件进行保持的保持力来变更工件的显示颜色。例如，在工件吸附成功并且工件的保持力足够大的情况下，用蓝色显示，另一方面，在工件吸附成功但工件的保持力小的情况下，用黄色显示，促使操作员等注意。并且，在工件吸附失败的情况下，用红色显示，以使操作员等一目了然。当然，也可以通过其他方式变更工件的显示颜色。接着，参照附图说明上述的运动参数的具体修正方法等。
2-1-1.参数修正处理(其1)
图9是示出运动参数修正部180的参数修正处理(其1)的流程图。运动参数修正部180首先判断工件吸附是否成功(步骤Sa1)。运动参数修正部180在判断为工件吸附成功时(步骤Sa1；是)，为了能够更加迅速地输送工件，进行使全部动作的最大加速度Amax增大一定量的控制(步骤Sa2)。
另一方面，运动参数修正部180在判断为工件吸附失败时(步骤Sa1；否)，判别工件14的落下时机。在本参数修正处理(其1)中，运动参数修正部180在工件落下的情况下判断为工件吸附失败，判别工件14的落下时机(步骤Sa3)。可是，在视作工件吸附失败的方式中，除了工件14落下以外，还包含即使工件14未落下，工件14的振动幅度也为一定值以上的情况。关于在工件14的振动幅度为一定值以上的情况下，视作工件吸附失败而修正运动参数的方法，将在之后进行叙述，在此继续说明。
运动参数修正部(修正受理部)180在判断为工件14的落下时机是上升时的情况下，进行使吸附垫进行动作的方向、即上升方向上的最大加速度减小一定量的控制，以消除工件14的落下(步骤Sa3→步骤Sa4)，并结束处理。
另一方面，运动参数修正部(修正受理部)180在判断为工件14的落下时机是水平移动时的情况下，进行使水平方向上的最大加速度减小一定量的控制，以消除工件14的落下(步骤Sa3→步骤Sa5)，并结束处理。
并且，运动参数修正部(修正受理部)180在判断为工件14的落下时机是下降时的情况下，进行使下降方向上的最大加速度减小一定量的控制，以消除工件14的落下(步骤Sa3→步骤Sa6)，并结束处理。
<应用1>
另外，在上述例子中，作为由运动参数修正部(修正受理部、吸附垫变更受理部)180修正的运动参数的一例，例示了最大加速度，但也可以替代最大加速度，控制以下所示的任意一个运动参数(或者任意的组合)。
(其他运动参数的例子)
最大减速度、最高速度、加速度率(跃度)、加速时间、减速时间、吸附压力、吸附时间、吸附垫的形状(普通型、软型、波纹管型等)、吸附垫的材质(丁腈橡胶(NBR)、硅等)、吸附垫的吸附位置、吸附垫的直径、个数等。
<应用2>
此外，作为选择要控制的运动参数的基准(运动参数的选择基准)，可举出工件14的输送花费的时间、对工件14的吸附划痕的容许度等。例如，在对工件14的吸附划痕的容许度较大的情况下，作为要控制的运动参数，优先选择吸附压力、吸附时间。此外，在工件14的输送花费的时间较长的情况下，作为要控制的参数，优先选择最高速度、加速时间。当然，运动参数的选择基准不旨在限定于这些基准，也可以采用其他的基准。
2-1-2.参数修正处理(其2)
在上述的参数修正处理(其1)中，在工件14已落下的情况下视作吸附失败并修正了运动参数，但在本参数修正处理(其2)中，在即使工件14未落下，振动幅度也为一定值以上的情况下，视作吸附失败并进行运动参数的修正。
图10是示出运动参数修正部180的参数修正处理(其2)的流程图。运动参数修正部180首先判断工件14的振动幅度是否低于所设定的阈值Ath(步骤Sb1)。运动参数修正部180在判断为工件的振动幅度低于所设定的阈值Ath且工件吸附成功时(步骤Sa1；是)，进行使全部动作的最大加速度Amax增大一定量的控制，以使得能够更加迅速地输送工件(步骤Sb2)。
另一方面，运动参数修正部180在判断为工件的振动幅度为所设定的阈值Ath以上时(步骤Sb1；否)，视作工件吸附失败，判别产生了具有阈值Ath以上的振动幅度的振动(以下，称作“异常振动”。)的时机(步骤Sb3)。详细而言，运动参数修正部180判断异常振动的产生时机是工件的上升时、是工件的水平移动时、还是工件的下降时。
运动参数修正部180在判断为异常振动的产生时机是上升时的情况下，进行使上升动作的最大加速度减小一定量的控制，以防止产生异常振动(步骤Sb3→步骤Sb4)，并结束处理。
另一方面，运动参数修正部180在判断为异常振动的产生时机为水平移动时的情况下，进行使水平移动的最大加速度减小一定量的控制，以防止产生异常振动(步骤Sb3→步骤Sb5)，并结束处理。
并且，运动参数修正部180在判断为异常振动的产生时机为下降时的情况下，进行使下降动作的最大加速度减小一定量的控制，以防止产生异常振动(步骤Sb3→步骤Sb6)，并结束处理。
另外，作为参数修正处理(其2)的应用，当然也可以应用上述的参数修正处理(其1)的应用1和应用2。
2-2.第2功能结构(手动修正运动参数的情况)
这里，图11是示出模拟装置1000的第2功能结构的框图，图12是示出模拟装置1000的模拟动作的概要的流程图。上述的图2所示的第1功能结构与图11所示的第2功能结构在以下方面不同：上述的图2所示的第1功能结构与工件吸附的成败结果对应地自动修正拾放装置的运动参数，与此相对，图11所示的第2功能结构与工件吸附的成败结果对应地手动修正拾放装置的运动参数。另外，在图11和图12中，对与上述图2和上述图3对应的部分标注相同的标号，并省略详细的说明。
如图11所示，模拟装置1000构成为除了运动程序数据库110、运动参数数据库120、运动指令值计算部130、3D-CAD数据库140、物理模型数据库150、动力计算部160、3D显示部190以外，还具有运动程序编辑部170a(或者运动计划部170b)、运动参数编辑部180a。操作员等通过对未图示的操作按钮等进行适当操作，输入运动程序、运动参数、障碍物的配置信息等编辑指示。
运动程序编辑部170a依照操作员等对运动程序的手动方式的编辑指示，修正运动程序数据库110所登记的运动程序(参照图12所示的步骤S8)。可是，也可以替代运动程序编辑部170a，设置运动计划部170b。运动计划部170b根据拾放装置、障碍物的配置信息，自动生成运动程序。详细而言，操作员等对操作按钮、操作面板进行适当操作，手动地修正拾放装置、障碍物的配置信息。运动计划部170b根据修正后的拾放装置、障碍物的配置信息，重新自动地生成运动程序(参照图12所示的步骤S8)。
运动参数编辑部180a依照操作员等对运动参数的手动方式的编辑指示，修正运动参数数据库120所登记的运动参数(参照图12所示的步骤S8)。
通常，在运动参数的修正中无法完全调整的情况下进行运动程序的修正。例如，假想如下等情形：在设定有进行圆弧动作的运动程序以避开障碍物的情况下，仅通过运动参数的修正，工件会因离心力而落下，工件吸附持续失败。为了应对这样的情形，考虑修正运动程序，使得通过线性动作避开障碍物。可是，关于优先修正运动参数或运动程序中的哪一个，与程序内容等对应地任意进行设定和变更。
综上所述，如果简单地说明手动地修正运动参数的情况下的动作，则如下所述。首先，运动指令值计算部130在针对作为模拟对象的拾放装置输入了工件的输送命令时，从运动程序数据库110读入表1所示的运动程序，另一方面，从运动参数数据库120读入表2所示的运动参数，计算动作指令值(参照图12所示的步骤S1)。
动力计算部160读入从运动指令值计算部130输出的动作指令值并从物理模型数据库150读入工件和保持部的物理模型，计算考虑了动力的装置动作(参照图12所示的步骤S2)。
3D显示部190通过将再次计算后的考虑了动力的装置动作的3D图像显示在监视器等显示部上(参照图13所示的步骤S6)，使操作员等识别拾放装置的动作模拟。
操作员等确认模拟图像，判断是否对拾放装置的工件吸附动作充分地进行了调整(调谐)，进行表示是否已充分地进行了调整的输入操作(参照图12所示的步骤S7)。操作员等例如在由于工件吸附失败所以判断为尚未充分地调整时(图12所示的步骤S7；否)，进入步骤S8，对操作按钮等进行操作，进行运动参数、运动程序、障碍物的配置信息等的手动修正。在进行该操作时，模拟装置1000返回步骤S1，继续以上所说明的步骤S1→S2→步骤S6→步骤S7→步骤S8的一系列处理。
另一方面，操作员等在由于工件吸附成功所以判断为已充分地调整时(图12所示的步骤S7；是)，对操作按钮等进行操作，结束运动参数的手动修正处理。
如以上所说明那样，根据本实施方式，利用拾放装置的动作指令值、以及工件和保持部的物理模型来计算考虑了动力的装置动作，并模拟装置动作，由此自动或者手动地修正运动参数、运动程序等，以能够实现适当的工件吸附。由此，能够容易且高精度地模拟拾放装置的动作。此外，由于无需使用实际设备，所以还能够消除由于动作参数的调整而使实际设备产生故障等的担心。
B.其他
<变形例1>
在上述的本实施方式中，以使用吸附垫的拾放装置为模拟对象，但也可以替代吸附垫而使用具有工件保持用的爪的卡盘。另外，在以下所示的变形例中，对与上述的本实施方式对应的部分标注相同的标号，并省略详细的说明。
图13A和图13B是例示变形例1的工件和保持部的物理模型的图。
拾放装置中的保持部(把持型保持部)具有卡盘15，该卡盘15具有设置于臂的端部的2根爪16。
如本实施方式中所说明那样，物理模型数据库150中登记有工件和保持部的物理模型。在图13A和图13B的例子中，定义了卡盘15的把持力F、静止摩擦系数μ、垂直阻力N(＝F)、工件的质量m、重力加速度g、加速度α等。
动力计算部(保持力计算部)160读入从运动指令值计算部130输出的动作指令值并从物理模型数据库150读入工件和保持部的物理模型，计算考虑了动力的装置动作。
吸附成败计算部(在本变形例中，为把持成败计算部)170根据从动力计算部160提供的考虑了动力的装置动作，判定卡盘15对工件把持的成败，将表示判定结果的判定结果信息输出到运动参数修正部180。在图13A和图13B所示的卡盘15的例子中，作为工件把持的成败的判定条件，例如在重力+惯性力大于最大静止摩擦力的情况、即下述式(1)成立的情况下，视作工件落下并判断为工件把持失败。
|mα+mg|>2μN……(1)
另外，工件把持的成败判定条件不旨在限定于由上述式(1)表示的条件，能够采用各种条件。此外，卡盘15的结构也不限定于2根爪，可以应用于使用3根爪、4根爪等多根爪的各种结构的卡盘。
<变形例2>
在上述本实施方式中，使用了如图5所示的物理模型，但也可以根据由拾放装置实际上测量出的输入输出数据，使用系统识别、机器学习等生成预测模型等，并利用该预测模型判断工件是否落下。在以下所示的变形例2中，替代使用物理模型，利用使用了实际设备的调查结果判断工件是否落下。
图14是例示使用了实际的拾放装置的工件的落下判定调查结果的调查结果表T1，图15是根据图14所示的调查结果表T1设定了用于判断在各条件下工件是否落下的阈值的调查反映图表G1。如图14所示，在调查时，变更工件的质量等工件的特性、最大加速度等运动参数，确认工件是否落下(即，工件的保持成败)。操作员等通过将各条件下的工件的落下调查结果绘制在图表上，生成如图15所示的、设定了用于判断在各条件下工件是否落下的阈值(以下，称作“调查反映阈值”。)的调查反映图表G1。
图16是用于说明利用调查反映图表G1模拟工件是否落下的情况下的动作的图。
模拟装置1000将由操作员等输入的工件的特性(例如，工件的质量)、运动参数的值(例如，最大速度、最大加速度)绘制在调查反映图表G1上。在图16中，用黑圆圈绘制出的点的坐标表示由操作员等输入的工件、运动参数的模拟条件。
在调查反映图表G1中，在调查反映阈值的上方区域存在绘制的情况下，判断为工件落下，另一方面，在调查反映阈值的下方区域存在绘制的情况下，判断为工件未落下。在图16所示的由操作员等输入的模拟条件中，在调查反映阈值的上方位置绘制有黑圆圈，因此，模拟装置1000判断为工件落下。模拟装置1000根据该判断结果，将工件落下的3D图像显示在液晶面板等显示部1300上。这样，也可以在不使用物理模型的情况下，利用使用了实际设备的调查结果判定工件是否落下。
以上所说明的本实施方式和变形例的模拟技术可以应用于更大范围的领域。例如，可以应用于在食品、机械部件、化学产品、药品等各种各样的工业领域、渔业领域、农业领域、林业领域、服务业、医疗和健康领域中使用的各种拾放装置。此外，本模拟技术不限定于对拾放装置的应用，还能够应用于对工件进行保持的全部装置，例如在用臂对工件进行保持并输送到规定位置之后对工件进行组装的组装装置等。
另外，在本说明书中，“部”不仅仅意味着物理结构，还包含由软件实现该“部”具有的功能的情况。此外，可以由2个以上的物理结构、装置实现1个“部”、装置具有的功能，也可以由1个物理单元、装置实现2个以上的“部”、装置的功能。
[附记1]
一种模拟装置，其具有至少1个硬件处理器，并模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，在该模拟装置中，
所述硬件处理器根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的。
[附记2]
一种模拟方法，利用至少1个以上的硬件处理器模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，在该模拟方法中，
所述硬件处理器执行保持成败判定步骤，在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的。
[附记3]
一种机器人，其具有至少1个硬件处理器，并且具有模拟是否能够由保持部对物品进行保持的模拟功能，在该机器人中，
所述硬件处理器根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的。

Claims (12)

1.一种模拟装置，其模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，该模拟装置具有：
保持成败判定部，该保持成败判定部根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的；
指令值计算部，其根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及
保持力计算部，其在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
所述保持成败判定部根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，
所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，
所述保持力计算部考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，所述保持成败判定部判定为无法保持，
所述模拟装置还具有吸附垫变更受理部，该吸附垫变更受理部受理所述吸附垫的直径或个数的变更。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述保持力计算部考虑到相对于所述物品的输送面而以水平方向或铅垂方向为轴进行旋转的运动，求出所述保持部对所述物品进行保持的所述保持力。
3.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述保持力计算部根据所述动作指令值和所述物品的质量，计算所述物品的振动幅度，
所述保持成败判定部根据所述计算的所述物品的振动幅度与规定的阈值的比较结果，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持。
4.根据权利要求3所述的模拟装置，其中，
所述模拟装置还具有第1显示部，该第1显示部显示所述物品的振动幅度。
5.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述模拟装置还具有第2显示部，该第2显示部显示模拟了所述保持部对所述物品的保持成败的图像，
所述模拟装置根据所述保持部对所述物品进行保持的保持力，变更由所述第2显示部显示的所述物品的显示颜色。
6.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述模拟装置受理所述保持部的移动速度或加速度的变更，
所述保持成败判定部根据所受理的变更后的所述保持部的移动速度或加速度，再次判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持。
7.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述模拟装置还具有修正受理部，该修正受理部受理在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零而使得所述保持成败判定部判定为无法保持时所述吸附垫进行动作的方向上的所述移动速度或加速度的修正。
8.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述保持力计算部还计算在所述吸附垫与所述物品之间产生的吸附摩擦力。
9.根据权利要求1所述的模拟装置，其中，
所述保持力计算部还考虑到所述机器人进行动作的周边的外部气体压力来计算所述垂直阻力。
10.一种模拟方法，模拟是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持，在该模拟方法中包括：
保持成败判定步骤，在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的；
指令值计算步骤，在所述指令值计算步骤中，根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及
保持力计算步骤，其所述保持力计算步骤中，在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，
所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，
在所述保持力计算步骤中，考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
所述保持成败判定步骤中，在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，判定为无法保持，
所述模拟方法还包括吸附垫变更受理步骤，在该吸附垫变更受理步骤中，受理所述吸附垫的直径或个数的变更。
11.一种记录介质，其记录有计算机可读的模拟程序，该模拟程序用于使计算机执行是否能够由设置于机器人的保持部对物品进行保持的模拟，
所述模拟程序使计算机执行如下步骤：
保持成败判定步骤，在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的；
指令值计算步骤，在所述指令值计算步骤中，根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及
保持力计算步骤，其所述保持力计算步骤中，在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
在所述保持成败判定步骤中，根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，
所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，
在所述保持力计算步骤中，考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
在所述保持成败判定步骤中，当所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，判定为无法保持，
所述模拟程序还使计算机执行吸附垫变更受理步骤，在该吸附垫变更受理步骤中，受理所述吸附垫的直径或个数的变更。
12.一种机器人，其具有模拟是否能够由保持部对物品进行保持的模拟功能，该机器人具有：
保持成败判定部，所述保持成败判定部根据所述保持部的动作指令值和所述物品的质量，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，所述保持部的动作指令值是根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径而计算出的；
指令值计算部，其根据所述保持部的移动速度或加速度、和所述保持部的移动路径，计算所述保持部的动作指令值；以及
保持力计算部，其在所述保持部依照所述动作指令值进行动作的情况下，根据所述动作指令值和所述物品的质量，求出所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
所述保持成败判定部根据所述保持力，判定所述保持部是否能够对所述物品进行保持，
所述保持部为通过吸附而对所述物品进行保持的吸附垫，
所述保持力计算部考虑所述吸附垫吸引所述物品的吸引力、和所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力，来计算所述保持部对所述物品进行保持的保持力，
在所述吸附垫与所述物品的接触面上的垂直阻力为零时，所述保持成败判定部判定为无法保持，
所述机器人还具有受理所述吸附垫的直径或个数的变更的吸附垫变更受理功能。
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