CN111745637A - 轨道生成装置、轨道生成方法、记录介质以及机器人系统 - Google Patents

轨道生成装置、轨道生成方法、记录介质以及机器人系统 Download PDF

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CN111745637A CN201910997711.3A CN201910997711A CN111745637A CN 111745637 A CN111745637 A CN 111745637A CN 201910997711 A CN201910997711 A CN 201910997711A CN 111745637 A CN111745637 A CN 111745637A
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Abstract

本发明提供轨道生成装置、轨道生成方法、记录介质以及机器人系统，缩短一系列物体吸附作业所需的时间。轨道生成装置生成用于运送物体的机器人的轨道，其特征在于，具备：路径条件取得部，其取得至少包含所述机器人所具有的吸附吸嘴与所述物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；加压距离/坐标算出部，其基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和轨道生成部，其生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。

Description

轨道生成装置、轨道生成方法、记录介质以及机器人系统
技术领域
本发明涉及轨道生成装置、轨道生成方法、记录介质以及机器人系统。
背景技术
在使用装备于机器人的臂的吸附吸嘴来运送物体的情况下，需要控制吸附吸嘴的速度，以使得不会由吸附吸嘴损伤物体。
在专利文献1中记载有：“一种部件安装装置，具备：对部件进行吸附来将其安装到基板的部件吸附吸嘴；使所述部件吸附吸嘴动作的吸嘴驱动单元；和控制所述吸嘴驱动单元的吸嘴驱动控制单元，所述吸嘴驱动控制单元使所述部件吸附吸嘴以第1速度下降到作为比安装高度高的高度的第1高度，使所述部件吸附吸嘴以比所述第1速度慢的第2速度从所述第1高度下降到所述安装高度，来将所述部件安装到所述基板，所述吸嘴驱动控制单元对应于成为所述部件的安装对象的基板的种类来变更所述第1高度。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-220538号公报
在专利文献1记载的部件安装装置中，能缓和部件吸附吸嘴与部件接触时的冲击。但是，在低速下的接近距离短和部件的高度发生改变的情况下，由于吸附吸嘴以高速与部件接触，因此存在部件吸附吸嘴损伤部件的可能性。另外，在该部件安装装置中，未考虑缩短部件吸附吸嘴的移动所需的时间。
另外，在针对上述的机器人的现有的控制中，在将吸附吸嘴推压到物体后，使吸附吸嘴停止充分的时间，该充分的时间是直到吸附吸嘴的吸引压力上升为止的时间。该停止时间成为一系列物体吸附作业所需的时间变长的主要原因，其中，该一系列物体吸附作业是直到由吸附吸嘴吸附物体进行运送为止的作业。
发明内容
本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于，能缩短一系列物体吸附作业所需的时间。
本申请包含多个解决上述课题中的至少一部分的手段，若举出其例子则如以下所述。
为了解决上述课题，本发明的一方案所涉及的轨道生成装置生成用于运送物体的机器人的轨道，所述轨道生成装置的特征在于，具备：路径条件取得部，其取得至少包含所述机器人所具有的吸附吸嘴与所述物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；加压距离/坐标算出部，其基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和轨道生成部，其生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
发明效果
根据本发明的一个方案，能缩短一系列物体吸附作业所需的时间。
上述以外的课题、构成以及效果会通过以下实施方式的说明而得以明确。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的结构例的图。
图2是用于说明机器人的吸附吸嘴的运动的概要的图。
图3是表示轨道生成装置的结构例的功能框图。
图4是表示路径条件信息的一例的图。
图5是表示吸引条件信息的一例的图。
图6是表示机器人形状信息的一例的图。
图7是表示上限值信息的一例的图。
图8(A)～(D)是用于说明吸附吸嘴从第1经由点移动到第2经由点的轨道的一例的图，图8(A)是表征吸附吸嘴的x坐标的图，图8(B)是表征吸附吸嘴的速度的图，图8(C)是表征吸附吸嘴的加速度的图，图8(D)是表征吸附吸嘴的加加速度的时间序列变化的图。
图9(A)～(D)是用于说明吸附吸嘴从第2经由点移动到第3经由点的轨道的一例的图，图9(A)是表征吸附吸嘴的x坐标的图，图9(B)是表征吸附吸嘴的速度的图，图9(C)是表征吸附吸嘴的加速度的图，图9(D)是表征吸附吸嘴的加加速度的时间序列变化的图。
图10是说明轨道生成装置的轨道生成处理的一例的流程图。
图11是说明压入时的路径条件再算出处理的一例的流程图。
图12是说明抬高时的路径条件再算出处理的一例的流程图。
图13是说明停止时间算出处理的一例的流程图。
图14是表示输出画面的显示例的图。
附图标记说明
1 机器人
2 臂
3 吸附吸嘴
4 物体
5 载置台
10 机器人系统
11 轨道生成装置
12 作业指示装置
13 摄像装置
14 控制装置
50 输出画面
51 轨道参数显示区域
52 生成轨道显示区域
53 显示切换按钮
111 控制部
112 存储部
113 输入部
114 显示部
115 通信部
1111 路径条件取得部
1112 吸引条件取得部
1113 路径条件再算出部
1114 轨道生成部
1115 加压距离/坐标算出部
1116 加压时间算出部
1117 时间算出部
1118 停止时间算出部
1119 显示控制部
1121 路径条件信息
1122 吸引条件信息
1123 机器人形状信息
1124 上限值信息
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的一个实施方式。另外，在用于说明本实施方式的所有附图中，对相同构件原则上标注相同附图标记，省略其重复的说明。另外，在以下的实施方式中，其构成要素(还包含要素步骤等)除了特别明示的情况以及认为原理上明确必须的情况等以外，不一定是必须的，这一点不言自明。另外，在说到“由A构成”、“由A形成”、“具有A”、“包含A”时，除了特别明示了仅是该要素的意思的情况等以外，并不排除这以外的要素，这一点不言自明。同样地，在以下的实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除了特别明示的情况以及认为原理上明确并非如此的情况等以外，包含实质上与其形状等近似或类似的形状、位置关系等。
<本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统10的结构例>
图1表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统10的结构例。
该机器人系统10具备机器人1、轨道生成装置11、作业指示装置12、摄像装置13以及控制装置14。另外，关于轨道生成装置11、作业指示装置12以及控制装置14，能与机器人1的位置没有关系地配置在任意的位置。例如也可以将轨道生成装置11配置于所谓的云服务器上。另外，例如也可以将轨道生成装置11的功能组装入作业指示装置12或控制装置14。
机器人1例如是多关节型机器人，具备由通过多个关节连接的多个链杆构成的臂2和吸附吸嘴3。另外，关于机器人1的关节以及链杆的数量、各链杆的链杆长度以及可动范围，记录于后述的机器人形状信息1123(图6)。
吸附吸嘴3装备于将多个链杆连接而成的臂2的前端。吸附吸嘴3具有能在进行吸附的方向上伸缩的吸附面，能通过提高吸附面的吸引压力来吸附物体4。
图2是用于说明机器人1的吸附吸嘴3的运动的概要的图。
机器人1使吸附吸嘴3的前端从给定的起点移动到在放置于载置台5的物体4的上表面上设想的接触点P1。接下来，机器人1在开始吸附吸嘴3的吸引的同时将吸附吸嘴3压入到停止点P2来使吸附吸嘴3吸附物体4。最后，机器人1在将吸附吸嘴3抬高到抬高点P3后运送到给定的位置。另外，不使吸附吸嘴3在接触点P1停止，而是从起点连续减速到停止点P2。另外，也不使吸附吸嘴3在抬高点P3停止，而是从停止点P2连续加速到给定的速度。
在此，接触点P1是吸附吸嘴3与物体4接触时的设定在吸附吸嘴3上的基准点(例如吸附面的中心)的坐标。以下将接触点P1称作第1经由点P1。由轨道生成装置11决定吸附吸嘴3的轨道，使第1经由点P1处的吸附吸嘴3的速度矢量成为V1，加速度矢量成为A1。
停止点P2例如是将吸附吸嘴3压入到物体4时的设定在吸附吸嘴3上的基准点的坐标。其中，由于在吸附吸嘴3吸附于物体4时，吸附吸嘴3会收缩，因此，在该情况下，停止点P2不是采用实际的基准点的位置，而是采用假定吸附吸嘴3未收缩而向图面的向下方向移动了时的基准点的位置。以下将停止点P2称作第2经由点P2。吸附吸嘴3的速度以及加速度在第2经由点P2处成为0。
抬高点P3是开始进行由吸附吸嘴3吸附的物体4的抬高时的设定在吸附吸嘴3上的基准点的坐标。以下将抬高点P3称作第3经由点P3。第3经由点P3是与第1经由点P1相同的坐标。但是，也可以将第3经由点P3设定为与第1经由点P1不同的坐标。由轨道生成装置11决定吸附吸嘴3的轨道，使第3经由点P3处的吸附吸嘴3的速度矢量以及加速度矢量分别成为给定值V3、A3。
在本实施方式中，吸附吸嘴3的坐标、姿势使用吸附吸嘴3的给定的基准点的xyz坐标(x，y，z)以及绕着xyz轴的旋转角(φ，θ，ψ)来表征。另外，吸附吸嘴3的坐标还能使用机器人所具有的全部关节的旋转角来表征。
返回到图1。轨道生成装置11基于从作业指示装置12取得的各种条件来生成吸附吸嘴3的轨道并输出到控制装置14。另外，在本实施方式中，也将吸附吸嘴3的轨道称作机器人1的轨道。
作业指示装置12基于来自用户的输入而生成路径条件信息1121以及吸引条件信息1122(均图3)，并输出到轨道生成装置11。另外，在路径条件信息1121中例如包含以下信息：包含从用户输入的第1经由点P1以及第3经由点P3各自的坐标、姿势、各经由点处的吸附吸嘴3的速度、加速度、加加速度等在内的路径条件信息、吸引条件信息等。另外，加加速度是将加速度在时间方向上进行微分后得到的值，也称作急动度(躍度)。另外，在本实施方式中，表征速度、加速度、加加速度的大写的英文(A1，V1，J1等)是矢量，小写的英文(a1，v1，j1等)是标量。
摄像装置13将物体4包含在视角中进行摄像，将作为其结果所得到的图像输出到作业指示装置12。作业指示装置12也可以基于从摄像装置13输入的图像来设定路径条件信息1121中的第1经由点P1以及第3经由点P3的坐标、姿势等。
控制装置14基于从轨道生成装置11输入的轨道信息来控制机器人1的动作。
<轨道生成装置11的结构例>
接下来，图3表示构成轨道生成装置11的功能方块的结构例。
轨道生成装置11例如由具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、存储器、贮存器、通信接口等的PC(个人计算机)等计算机构成。轨道生成装置11具备控制部111、存储部112、输入部113、显示部114以及通信部115。
控制部111具有路径条件取得部1111、吸引条件取得部1112、路径条件再算出部1113、轨道生成部1114、加压距离/坐标算出部1115、加压时间算出部1116、抬高时间算出部1117、停止时间算出部1118以及显示控制部1119的各功能方块。控制部111的各功能方块通过由PC的CPU执行给定的程序来实现。
路径条件取得部1111从作业指示装置12取得路径条件信息1121并将其存放在存储部112。吸引条件取得部1112从作业指示装置12取得吸引条件信息1122并将其存放在存储部112。
路径条件再算出部1113判断从作业指示装置12取得的路径条件信息1121中所记录的第1经由点P1处的速度矢量V1、加速度矢量A1以及加加速度矢量J1、和第3经由点P3处的速度矢量V3、加速度矢量A3以及加加速度矢量J3是否适当(详细情况后述)。并且，在判断为不适当的情况下，路径条件再算出部1113对路径条件信息1121中所记录的第1经由点P1处的速度矢量V1、加速度矢量A1以及加加速度矢量J1、和第3经由点P3处的速度矢量V3、加速度矢量A3以及加加速度矢量J3当中判断为不适当的矢量进行修正，并更新存储部112的路径条件信息1121。
轨道生成部1114基于存放于存储部112的路径条件信息1121以及机器人形状信息1123来生成吸附吸嘴3的轨道。具体地，生成从给定的起点经由第1经由点P1、第2经由点P2以及第3经由点P3到终点为止的吸附吸嘴3的轨道，使得第1经由点P1处的吸附吸嘴3的速度矢量V1以及加速度矢量A1、第2经由点P2处的吸附吸嘴3的速度矢量为0，加速度矢量为0，并且满足第3经由点P3处的吸附吸嘴3的速度矢量V3以及加速度矢量A3的各条件。另外，在轨道生成部1114的轨道生成中能使用已有的方法。
加压距离/坐标算出部1115基于存放于存储部112的路径条件信息1121来算出从第1经由点P1起吸附吸嘴3开始吸引并到达第2经由点P2为止的加压距离x2以及第2经由点P2的坐标。
加压时间算出部1116算出吸附吸嘴3从第1经由点P1到第2经由点P2的移动时间，即，算出为了提高吸附吸嘴3的吸引压力所需的加压时间t1。
抬高时间算出部1117算出用于使吸附吸嘴3从第2经由点P2移动到第3经由点P3的抬高时间t3。
停止时间算出部1118基于加压时间t1、抬高时间t3以及吸引条件信息1122中所含的吸引时间tv来算出使吸附吸嘴3停止在第2经由点P2的停止时间t2。
显示控制部1119控制针对显示部114的输出画面50(图14)等的显示。
存储部112存储路径条件信息1121、吸引条件信息1122、机器人形状信息1123以及上限值信息1124。关于路径条件信息1121、吸引条件信息1122、机器人形状信息1123以及上限值信息1124，预先存放于存储部112，或由用户输入。存储部112例如由PC的贮存器或存储器实现。
输入部113接受来自用户的各种操作。输入部113例如由PC所具备的键盘、鼠标等输入设备构成。
显示部114遵循来自显示控制部1119的控制，例如显示输出画面50(图14)等。显示部114例如由PC所具备的显示器构成。
通信部115经由给定的网络与作业指示装置12、控制装置14进行通信。通信部115例如由PC所具备的通信接口构成。
接下来，图4表示路径条件信息1121的一例。
在路径条件信息1121中记录有吸附吸嘴3的第1经由点P1处的坐标、姿势(x1，y1，z1，φ1，θ1，ψ1)、速度矢量V1、加速度矢量A1、加加速度矢量J1、最大加速度A1max以及最大加加速度J1max。另外，在路径条件信息1121中记录有第3经由点P3处的坐标、姿势(x3，y3，z3，φ3，θ3，ψ3)、速度矢量V3、加速度矢量A3、加加速度矢量J3、最大加速度A3max以及最大加加速度J3max。
其中，关于第1经由点P1以及第3经由点P3处的最大加速度以及最大加加速度，也可以对应于物体4的质量以及吸附表面状态、和吸附吸嘴3的坐标、姿势以及加速方向进行变更。在此，所谓吸附表面状态，表征吸附面的微细的凹凸形状等的纹理、是否在液体中润湿等。
接下来，图5表示吸引条件信息1122的一例。在吸引条件信息1122中记录有在吸附吸嘴3达到给定的吸引压力为止所需的时间t上加上余裕α后得到的吸引时间tv(＝t+α)。
接下来，图6表示机器人形状信息1123的一例。在机器人形状信息1123中记录有关于机器人1所具有的多个(图6的情况下是6个)各链杆的链杆长度[mm]、可动范围[度]以及型号名。
接下来，图7表示上限值信息1124的一例。上限值信息1124将加速度上限值以及加加速度上限值相对于物体4的重量、和吸附吸嘴3的坐标、姿势以及加速方向的各种组合建立对应来记录。
基于上限值信息1124，在路径条件信息1121中所含的第1经由点P1处的速度矢量V1、加速度矢量A1以及加加速度矢量J1、和第3经由点P3处的速度矢量V3、加速度矢量A3以及加加速度矢量J3当中存在超过上限值的矢量的情况下，路径条件再算出部1113能修正存储部112的路径条件信息1121当中的至少个。
<吸附吸嘴3的轨道>
接下来，参考图8以及图9来说明依次在第1经由点P1、第2经由点P2以及第3经由点P3移动的吸附吸嘴3的轨道。
图8是用于说明吸附吸嘴3将物体4从第1经由点P1压入到第2经由点P2时的轨道的一例的图。
在图8的示例中，为了使说明简单，仅说明向x、y、z坐标当中的x方向(图2的向下方向)移动，但关于y方向以及z方向，也与x方向同样处理即可。另外，向y方向以及z方向的移动也可以视作0。进而，在本实施方式中，将吸附吸嘴3的加加速度j设为恒定值，但吸附吸嘴3的加加速度j并不限于恒定值。
图8(A)表征吸附吸嘴3的x坐标的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示x坐标。横轴的t1是吸附吸嘴3从第1经由点P1到达第2经由点P2的时间。在将第1经由点P1的x坐标设为0、将第2经由点P2的x坐标设为x2的情况下，吸附吸嘴3的x坐标例如遵循下式(1)而变化。
【数学式1】
Figure BDA0002239225170000101
图8(B)表征吸附吸嘴3的速度v的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示速度v。在将第1经由点P1的速度设为v1、将第2经由点P2的速度设为0的情况下，吸附吸嘴3的速度v例如遵循下式(2)而变化。
【数学式2】
Figure BDA0002239225170000102
图8(C)表征吸附吸嘴3的加速度a的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示加速度a。在将第1经由点P1的加速度设为a1、将第2经由点P2的加速度设为0的情况下，吸附吸嘴3的加速度a例如遵循下式(3)而变化。
【数学式3】
a＝j1t+a1(a1＜0)…(3)
图8(D)表征吸附吸嘴3的加加速度j的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示加加速度j。在本实施方式的情况下，如上述那样，加加速度j如下式(4)所示那样是恒定值j1，没有变化。
【数学式4】
j＝j1(j1＞0)…(4)
吸附吸嘴3需要时间t1来从第1经由点P1移动到第2经由点P2(x＝x2)，第2经由点P2处的速度和加速度为0。因此，将t＝t1、a＝0代入到式(3)而得到下式(5)。
【数学式5】
Figure BDA0002239225170000111
进而，将式(5)代入式(2)而得到下式(6)。
【数学式6】
Figure BDA0002239225170000112
另外，进一步将t＝t1、x＝x2、式(5)、以及式(6)代入式(1)而得到下式(7)。
【数学式7】
Figure BDA0002239225170000113
接下来，图9是用于说明吸附吸嘴3将物体4从第2经由点P2抬高到第3经由点P3时的轨道的一例的图。
图9的示例与图8的示例同样，为了使说明简单而仅说明x、y、z坐标当中向x方向(图面的向下方向)的移动，但关于y方向以及z方向也与x方向同样处理即可。另外，也可以将向y方向以及z方向的移动视作0。
图9(A)表征吸附吸嘴3的x坐标的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示x坐标。横轴的t3是吸附吸嘴3从第2经由点P2到达第3经由点P3的时间。在将第2经由点P2的x坐标设为x2、将第3经由点P3的x坐标设为0的情况下，吸附吸嘴3的x坐标例如遵循下式(8)而变化。
【数学式8】
Figure BDA0002239225170000114
图9(B)表征吸附吸嘴3的速度v的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示速度v。在将第2经由点P2的速度设为0、将第3经由点P3的速度设为v3的情况下，吸附吸嘴3的速度v例如遵循下式(9)而变化。
【数学式9】
Figure BDA0002239225170000121
图9(C)表征吸附吸嘴3的加速度a的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示加速度a。在将第2经由点P2的加速度设为0、将第3经由点P3的加速度设为a3的情况下，吸附吸嘴3的加速度a例如遵循下式(10)而变化。
【数学式10】
a＝j3t(a3＜0)…(10)
图9(D)表征吸附吸嘴3的加加速度j的时间序列变化，横轴表示时间，纵轴表示加加速度j。在本实施方式的情况下，如上述那样，加加速度j如下式(11)所示那样是恒定值j3，没有变化。
【数学式11】
j＝j3(j3＜0)…(11)
吸附吸嘴3需要时间t3来从第2经由点P2移动到第3经由点P3(x＝0)，第3经由点P3处的速度为v3，加速度为a3。因此，将t＝t3、x＝0代入到式(8)而得到下式(12)。
【数学式12】
Figure BDA0002239225170000122
另外，将t＝t3、a＝a3代入到式(10)而得到下式(13)。
【数学式13】
Figure BDA0002239225170000123
进而，将t＝t3、v＝v3以及式(13)代入到式(9)而得到下式(14)。
【数学式14】
Figure BDA0002239225170000131
<轨道生成装置11的轨道生成处理>
接下来，图10是说明轨道生成装置11的轨道生成处理的一例的流程图。
该轨道生成处理例如对应于来自用户的给定的开始操作、由摄像装置13探测到物体4存在时发出的信号而开始。
首先，路径条件取得部1111从存储部112取得路径条件信息1121(步骤S1)。接下来，吸引条件取得部1112从存储部112取得吸引条件信息1122(步骤S2)。
接下来，路径条件再算出部1113进行路径条件再算出处理(步骤S3)。具体地，路径条件再算出部1113判断路径条件信息1121中所含的第1经由点P1处的速度矢量V1、加速度矢量A1以及加加速度矢量J1、和第3经由点P3处的速度矢量V3、加速度矢量A3以及加加速度矢量J3是否适当。
并且，在判断为不适当的情况下，路径条件再算出部1113对路径条件信息1121中所含的第1经由点P1处的速度矢量V1、加速度矢量A1以及加加速度矢量J1、和第3经由点P3处的速度矢量V3、加速度矢量A3以及加加速度矢量J3进行修正，并更新存储部112的路径条件信息1121。
在此，参考图11以及图12来详述步骤S3中的路径条件再算出处理。
图11是说明步骤S3中的路径条件再算出处理当中从第1经由点P1向第2经由点P2进行压入时的路径条件再算出处理的一例的流程图。
首先，路径条件再算出部1113判断记录于路径条件信息1121的加加速度j1是否是最大加加速度j1max以下(步骤S11)。在此，在判断为加加速度j1不是最大加加速度j1max以下的情况下(步骤S11“否”)，路径条件再算出部1113将加加速度j1修正为最大加加速度j1max，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S12)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为加加速度j1是最大加加速度j1max以下的情况下(步骤S11“是”)，跳过步骤S12使处理前进到步骤S13。
接下来，路径条件再算出部1113判断记录于路径条件信息1121的加速度a1是否是最大加速度a1max以下(步骤S13)。在此，在判断为加速度a1不是最大加速度a1max以下的情况下(步骤S13“否”)，路径条件再算出部1113将加速度a1修正为最大加速度a1max，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S14)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为加速度a1是最大加速度a1max以下的情况下(步骤S13“是”)，跳过步骤S14使处理前进到步骤S15。
接下来，路径条件再算出部1113将适宜地修正过的加加速度j1以及加速度a1代入到式(6)来算出速度v1，将其与记录于路径条件信息1121的速度v1进行比较(步骤S15)。
并且，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v、小于从式(6)算出的速度v1的情况下(步骤S15“＜”)，将加速度a1修正为
Figure BDA0002239225170000141
(2j1v1)，使得满足式(6)，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S16)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v1大于从式(6)算出的速度v1的情况下(步骤S15“＞”)，将速度v1修正为从式(6)算出的速度v1，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S17)。
进而，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v1与从式(6)算出的速度v1相等的情况下(步骤S15“＝”)，跳过步骤S16、S17，结束压入时的路径条件再算出处理。
接下来，图12是说明步骤S3中的路径条件再算出处理当中从第2经由点P2向第3经由点P3进行抬高时的路径条件再算出处理的一例的流程图。
首先，路径条件再算出部1113判断记录于路径条件信息1121的加加速度j3是否是在最大加加速度j3max上乘以-1而得到的-j3max以下(步骤S21)。在此，在判断为加加速度j3为-j3max以下的情况下(步骤S2严是”)，路径条件再算出部1113将加加速度j3修正为-j3max，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S22)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为加加速度j3不是-j3max以下的情况下(步骤S21“否”)，跳过步骤S22使处理前进到步骤S23。
接下来，路径条件再算出部1113判断记录于路径条件信息1121的加速度a3是否是在最大加速度a3max上乘以-1而得到的-a3max以下(步骤S23)。在此，在判断为加速度a1为-a3max以下的情况下(步骤S23“是”)，路径条件再算出部1113将加速度a3修正为-a3max，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S24)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为加速度a3不是-a3max以下的情况下(步骤S23“否”)，跳过步骤S24使处理前进到步骤S25。
接下来，路径条件再算出部1113将适宜地修正过的加加速度j3以及加速度a3代入到式(14)来算出速度v3，将其与记录于路径条件信息1121的速度v3进行比较(步骤S25)。
并且，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v3大于从式(14)算出的速度v3的情况下(步骤S25“＞”)，将加速度a3修正为
Figure BDA0002239225170000151
(2j3v3)，使得满足式(14)，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S26)。
相反，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v3小于从式(14)算出的速度v3的情况下(步骤S25“＜”)，将速度v3修正为从式(14)算出的速度v3，并更新存储部112的路径条件信息1121(步骤S27)。
进而，路径条件再算出部1113在判断为记录于路径条件信息1121的速度v3与从式(14)算出的速度v3相等的情况下(步骤S25“＝”)，跳过步骤S26、S27，结束抬高时的路径条件再算出处理。
在通过以上说明的路径条件再算出处理将存放于存储部112的路径条件信息1121适宜地修正并更新后，处理前进到图10的步骤S4。
返回到图10。接下来，加压距离/坐标算出部1115基于存放于存储部112的路径条件信息1121来算出加压距离x2以及第2经由点P2的坐标(步骤S4)。
具体地，加压距离/坐标算出部1115遵循式(7)来算出加压距离x2。进而，加压距离/坐标算出部1115通过如下式(15)所示那样将第1经由点P1的坐标(x1，y1，z1)向第1经由点P1处的速度矢量V1的方向移动加压距离x2，来算出第2经由点P2的坐标(x2，y2，z2)。
【数学式15】
Figure BDA0002239225170000161
其中，关于第1经由点P1处的速度矢量V1，如下式(16)所示那样。
【数学式16】
V1＝(v1x，v1y，v1z)…(16)
接下来，轨道生成部1114基于存放于存储部112的路径条件信息1121以及机器人形状信息1123来生成从给定的起点经由第1经由点P1、第2经由点P2以及第3经由点P3到达终点的吸附吸嘴3的轨道(步骤S5)。
接下来，加压时间算出部1116基于存放于存储部112的路径条件信息1121，使用式(5)来算出加压时间t1(步骤S6)。
接下来，抬高时间算出部1117基于存放于存储部112的路径条件信息1121，使用式(12)来算出抬高时间t3(步骤S7)。
接下来，停止时间算出部1118基于加压时间t1、抬高时间t3以及吸引条件信息1122中所含的吸引时间tv，来算出使吸附吸嘴3停止在第2经由点P2的停止时间t2(步骤S8)。
接下来，图13是说明步骤S8中的停止时间算出处理的一例的流程图。
首先，停止时间算出部1118判定加压时间t1与抬高时间t3的相加值(t1+t3)是否是吸引时间tv以下(步骤S31)。在此，在判定为相加值(t1+t3)不是吸引时间tv以下的情况下(步骤S31“否”)，停止时间算出部1118将停止时间t2设定为0(步骤S32)。
相反，在判定为相加值(t1+t3)是吸引时间tv以下的情况下(步骤S31“是”)，停止时间算出部1118算出从吸引时间tv减去相加值(t1+t3)后得到的值来作为停止时间t2(步骤S32)。以上，步骤S8中的停止时间算出处理结束。
返回到图10。最后，通信部115将在步骤S5中生成的轨道、在步骤S6中算出的加压时间t1、在步骤S7中算出的抬高时间t3以及在步骤S8中算出的停止时间t2发送到控制装置14(步骤S9)。在控制装置14中，基于从轨道生成装置11发送的轨道、加压时间t1、抬高时间t3以及停止时间t2来控制机器人1。以上，轨道生成处理结束。
根据以上说明的轨道生成处理，能生成从给定的起点经由第1经由点P1、第2经由点P2以及第3经由点P3到达终点的轨道，在该轨道上，不在第1经由点P1停止地从第1经由点P1连续减速到第2经由点P2，另外，不在第3经由点P3停止地从第2经由点P2连续加速到第3经由点P3。
另外，能适宜地修正用户所设定的第1经由点P1以及第3经由点P3各自处的速度矢量以及加速度矢量，使之不超过其上限。
进而，由于从第1经由点P1开始吸附吸嘴3的吸引而向第2经由点P2移动，因此能极力缩短第2经由点P2处的停止时间t2。因此，能缩短一系列物体吸附作业所需的时间。
<输出画面50的显示例>
接下来，图14表示显示于轨道生成装置11的显示部114的输出画面50的显示例。
在输出画面50设有轨道参数显示区域51、生成轨道显示区域52以及显示切换按钮53。
在轨道参数显示区域51显示第1经由点P1的坐标、速度矢量、加速度矢量以及压入时间(加压时间t1)、第2经由点P2的坐标以及停止时间t2、和第3经由点P3的坐标、速度矢量、加速度矢量以及抬高时间t3。
在生成轨道显示区域52显示由轨道生成部1114生成的吸附吸嘴3的位置、速度、加速度以及加加速度的时间序列变化。
显示切换按钮53能在每次用户进行操作时，将轨道参数显示区域51以及生成轨道显示区域52中的显示切换为由用户设定的修正前的值和由路径条件再算出部1113修正过的值。
用户能观察通过操作显示切换按钮53而切换显示的轨道参数显示区域51以及生成轨道显示区域52，由此确认自身所设定的速度以及加速度是否适当(是否被修正)。另外，能获知一系列物体吸附作业所需的时间(压入时间(加压时间t1)、停止时间t2以及抬高时间t3的相加值)。
另外，用户通过观察生成轨道显示区域52，能直观地掌握吸附吸嘴3的运动。
本发明并不限定于上述的实施方式、变形例，而是进一步包含各种变形例。例如，上述的各实施方式为了以易于理解本发明的方式进行说明而详细地进行了说明，本发明并不一定限定于具备所说明的全部构成要素。另外，能将某实施方式的构成的一部分置换成其他实施方式的构成，还能在某实施方式的构成中加进其他实施方式的构成。另外，能针对各实施方式的构成的一部分，进行其他构成的追加、删除、置换。

Claims (12)

1.一种轨道生成装置，生成用于运送物体的机器人的轨道，
所述轨道生成装置的特征在于，具备：
路径条件取得部，其取得至少包含所述机器人所具有的吸附吸嘴与所述物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；
加压距离/坐标算出部，其基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和
轨道生成部，其生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
2.根据权利要求1所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述路径条件取得部取得包含开始由所述吸附吸嘴吸附的所述物体的抬高时的成为所述基准点的位置的第3经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的所述路径条件信息，
所述轨道生成部生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点、所述第2经由点以及所述第3经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
3.根据权利要求2所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述轨道生成装置具备：
吸引条件取得部，其取得表征所述吸附吸嘴达到给定的吸引压力为止所需的吸引时间的吸引条件信息；和
停止时间算出部，其基于所述吸引条件信息算出所述第2经由点处的停止时间。
4.根据权利要求3所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述轨道生成装置具备：
加压时间算出部，其基于所述路径条件信息算出用于使所述吸附吸嘴从所述第1经由点移动到所述第2经由点的时间，即，算出为了提高所述吸附吸嘴的吸引压力所需的加压时间；和
抬高时间算出部，其基于所述路径条件信息算出用于使所述吸附吸嘴从所述第2经由点移动到所述第3经由点的抬高时间，
所述停止时间算出部基于所述吸引条件信息所表征的所述吸引时间、所述加压时间以及所述抬高时间算出所述第2经由点处的所述停止时间。
5.根据权利要求3所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述轨道生成装置具备：
显示控制部，其显示包含算出的所述停止时间的输出画面。
6.根据权利要求2所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述路径条件信息包含所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的最大加速度以及最大加加速度，
所述轨道生成装置具备：
路径条件再算出部，其基于所述路径条件信息中所含的所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的所述最大加速度以及所述最大加加速度，对所述路径条件信息中所含的所述第1经由点处的所述速度、所述加速度、或所述加加速度进行修正。
7.根据权利要求6所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述路径条件信息包含所述第3经由点处的所述吸附吸嘴的最大加速度以及最大加加速度，
所述路径条件再算出部基于所述路径条件信息中所含的所述第3经由点处的所述吸附吸嘴的所述最大加速度、以及所述最大加加速度，对所述路径条件信息中所含的所述第3经由点处的所述速度、所述加速度、或所述加加速度进行修正。
8.根据权利要求7所述的轨道生成装置，其特征在于，
所述路径条件再算出部对应于所述物体的质量以及吸附表面状态、所述吸附吸嘴的坐标、姿势以及所述吸附吸嘴的加速方向中的至少一者，对所述路径条件信息中所含的所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的所述最大加速度以及所述最大加加速度、和所述第3经由点处的所述吸附吸嘴的所述最大加速度以及所述最大加加速度当中的至少一者进行修正。
9.一种轨道生成方法，是生成用于运送物体的机器人的轨道的轨道生成装置的轨道生成方法，
所述轨道生成方法的特征在于，包含如下步骤：
路径条件取得步骤，取得至少包含所述机器人所具有的吸附吸嘴与所述物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；
加压距离/坐标算出步骤，基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和
轨道生成步骤，生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
10.一种记录介质，其特征在于，记录有使计算机作为如下要素发挥功能的程序：
路径条件取得部，其取得至少包含机器人所具有的吸附吸嘴与物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；
加压距离/坐标算出部，其基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和
轨道生成部，其生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
11.一种机器人系统，具备：
用于运送物体的机器人；
生成所述机器人的轨道的轨道生成装置；和
基于生成的所述轨道来控制所述机器人的控制装置，
所述机器人系统的特征在于，
所述机器人具备用于将所述物体吸附在链杆的前端的吸附吸嘴，
所述轨道生成装置具备：
路径条件取得部，其取得至少包含所述吸附吸嘴与所述物体接触时的成为所述吸附吸嘴的基准点的位置的第1经由点的坐标、所述第1经由点处的所述吸附吸嘴的速度、加速度以及加加速度的路径条件信息；
加压距离/坐标算出部，其基于所述路径条件信息算出将所述吸附吸嘴压入到所述物体时的成为所述基准点的位置的第2经由点的坐标；和
轨道生成部，其生成满足所述路径条件信息且从给定的起点经由所述第1经由点以及所述第2经由点到达终点的所述吸附吸嘴的轨道。
12.根据权利要求11所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人系统具备：
对在视角中包含所述物体的图像进行摄像的摄像装置；和
基于所述图像来设定所述第1经由点的坐标的作业指示装置。
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