CN112643647A

CN112643647A - 机器人控制装置以及机器人控制方法

Info

Publication number: CN112643647A
Application number: CN202011030263.9A
Authority: CN
Inventors: 田中隆博
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2020-09-27
Publication date: 2021-04-13
Also published as: JP2021058989A; DE102020211560A1; JP7339113B2; US20210107154A1; US11633855B2

Abstract

本发明提供一种机器人控制装置以及机器人控制方法，其由于不需要将逻辑命令与机器人的示教位置相关联而能够在任意位置和定时执行逻辑命令。机器人控制装置(10)具备：动作命令解释部(121)，其对记述了机器人的示教动作以及示教位置的动作命令程序进行解释，生成动作命令；逻辑命令解释部(122)，其对独立于示教动作以及示教位置地记述了指示机器人进行的加工过程的逻辑命令以及逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序进行解释，生成包含执行位置的逻辑命令；以及命令执行部(123)，其执行动作命令和逻辑命令。

Description

机器人控制装置以及机器人控制方法

技术领域

本发明涉及机器人控制装置以及机器人控制方法。本发明特别涉及在工业用机器人中，独立于机器人动作的示教程序的执行状况，而能够在任意位置执行控制加工过程的逻辑命令的机器人控制装置以及机器人控制方法。

背景技术

图7A表示用于控制机器人的示教程序的例子。在图7A所示的例子中，对于从起点P[1]到终点P[8]动作的命令，在要执行逻辑命令的位置插入成为组合的动作命令和示教位置。另外，图7B是图7A所示的示教程序的记载内容的概念图。在激光加工、电弧焊接、离散焊等机器人轨迹上与机器人联动地加工的各种机器人应用中，一般在控制机器人的机器人控制装置生成如图7A所示的示教程序，并示教机器人动作。

更详细地说，在图7A所示的示教程序中，第1行定义机器人以500mm/s的速度向示教位置P[1]开始运动。第2行定义在示教位置P[2]不停止而开始向下一个示教位置P[3]动作，并且在示教位置P[2]上将称为DO[1]的加工过程设为开始(ON)。这里，示教位置P[2]成为要执行逻辑命令DO[1]的位置。另外，“CNT100”表示在示教位置P[2]不停止而开始向下一个示教位置P[3]的动作，“100”表示在前一行中定义的动作和在当前行中定义的操作的重叠情况。第3行定义在示教位置P[3]不停止而开始向下一个示教位置P[4]的动作，并且在示教位置P[3]上将称为DO[1]的加工过程设为结束(OFF)。第4行定义在示教位置P[4]不停止而开始向下一个示教位置P[5]的动作，并且在示教位置P[4]上将称为DO[2]的加工过程设为开始。第5行定义在示教位置P[5]不停止而开始向下一个示教位置P[6]的动作，并且在示教位置P[5]上将称为DO[2]的加工过程设为结束。第6行定义在示教位置P[6]不停止而开始向下一个示教位置P[7]的动作，并且在示教位置P[6]上将称为DO[3]的加工过程设为开始。第7行定义在示教位置P[7]不停止而开始到向一个示教位置P[8]的动作，并且在示教位置P[7]上将称为DO[3]的加工过程设为结束。第8行定义在示教位置P[8]中停止机器人的运动。

此时，机器人控制装置是机器人和外部周边装置(PLC(Programmable LogicController：可编辑逻辑控制器)和激光振荡器等各种应用控制装置)之间的DI(DigitalInput：数字输入)/DO(Digital Output：数字输出)、AI(Analogue Input：模拟输入)/AO(Analogue Output：模拟输出)等输入输出信号的通信、串行通信，由此与机器人动作联动地，控制激光焊接等的加工过程。

专利文献1公开其他示教程序的例子。在专利文献1的技术中，如专利文献1的附图所示，在一个示教程序中包含机器人的动作命令的行、例如用于开始/结束焊接气体、电弧的命令的行，在动作命令的行中，在定义了相当于焊接位置等的示教点之后，根据焊接气体、电弧的开始/结束的命令，开始/结束电弧焊接。

专利文献1：日本特开2009-181526号公报

发明内容

如上所述，通过示教程序以机器人的示教位置为基础来示教各种命令，因此会有控制激光焊接等的加工过程的逻辑命令必须与机器人的示教位置相关联的限制。

图8A是表示逻辑命令没有与示教位置关联的例子的概念图。在图8A的例子中，作为示教位置仅示出了P[1]和P[8]这两点，但是逻辑命令的DO[1]、DO[2]、DO[3]每一个的“开始”和“结束”既不与P[1]关联也不与P[8]关联。在一般的示教程序中，不能如此地使逻辑命令独立于示教位置。

特别是，在连续示教短间距的加工区间的情况下，必须增加与该加工区间的开始端、结束端的数量对应的机器人的示教位置，因此示教程序变得复杂且庞大，从维护的观点来看并不是优选的。

另外，在机器人示教位置过密时，机器人的动作计划处理可能会延迟，周期时间可能会增加。

并且，由于需要将逻辑命令与机器人的示教位置相关联，所以需要与机器人动作命令的行的执行顺序进行整合。由于该限制，通常加工过程的执行位置限于从其行观察在前后的示教位置的区间，因此不能在任意定时输出信号。

例如，图8B是表示动作命令的顺序和逻辑命令不同的顺序的示例的概念图。在图8B的示例中，在示教位置P[2]执行逻辑命令DO[1]的“开始”，并且在示教位置P[3]执行逻辑命令DO[1]的“结束”，但是之后在DO[1]的“打开”和DO[1]的“结束”之间执行逻辑命令DO[2]的“开始”。

然而，在现有的示教程序中，按照动作命令的顺序，在示教位置P[2]执行DO[1]的“打开”，在示教位置P[3]执行DO[1]的“结束”后，在示教位置P[3]更靠后的示教位置执行DO[2]的“开始”，并且如图8B所示，不能以与动作命令的顺序不同的顺序执行逻辑命令。

本发明的目的在于，提供一种机器人控制装置和机器人控制方法，其中，逻辑命令可以独立于机器人的动作命令(示教位置)，在任意的位置和定时执行逻辑命令。

本发明的一个方式是机器人控制装置，具备：动作命令解释部，其对记述了机器人的示教动作和示教位置的动作命令程序进行解释，生成动作命令；逻辑命令解释部，其对独立于上述示教动作以及上述示教位置地记述了指示上述机器人进行的加工过程的逻辑命令以及上述逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序进行解释，生成包含上述执行位置的逻辑命令；以及命令执行部，其执行上述动作命令和上述逻辑命令。

根据一个方式，可以将逻辑命令独立于机器人的动作命令(示教位置)，在任意位置和定时执行逻辑命令。

附图说明

图1是一个实施方式的机器人控制系统的整体结构图。

图2是一个实施方式的机器人控制装置的功能框图。

图3A是表示一个实施方式的机器人控制装置所使用的加工程序的例子的图。

图3B是表示一个实施方式的机器人控制装置所使用的加工程序的内容的概念图。

图4是表示一个实施方式的机器人控制装置所使用的加工程序的例子的图。

图5是表示通过一个实施方式的机器人控制装置控制的机器人的动作轨迹和加工区间的例子的图。

图6A是表示通过一个实施方式的机器人控制装置控制的机器人的动作轨迹和加工区间的例子的图。

图6B是表示现有技术的机器人控制装置进行的加工开始定时的调整方法的图。

图6C是表示一个实施方式的机器人控制装置进行的加工开始定时的调整方法的图。

图7A是表示现有技术所使用的加工程序的例子的图。

图7B是表示基于现有技术所使用的加工程序的、示教位置和加工过程的开始/结束点之间的关系的例子的概念图。

图8A是表示现有技术中不可能的示教位置和加工过程的开始/结束点之间的关系的例子的概念图。

图8B是表示现有技术中不可能的示教位置和加工过程的开始/结束点之间的关系的例子的概念图。

具体实施方式

以下，参照图1～图6C说明本发明的实施方式。

[1.实施方式的构成]

图1表示本发明的实施方式的机器人控制系统1的整体结构。机器人控制系统1具备机器人控制装置10、机器人20和外部周边装置30。并且，机器人控制装置10与机器人20以及机器人控制装置10与外部周边装置30彼此可通信地连接。另外，虽然在图1中未图示，但是机器人控制装置10、机器人20以及外部周边装置30也可以经由网络彼此可通信地连接。

机器人控制装置10是控制机器人20的装置。具体地说，机器人控制装置10存储用于机器人20的动作控制以及加工控制的示教程序、示教数据、动作参数等，并基于示教数据以及动作参数来执行示教程序，从而控制机器人20。

机器人20例如是6轴垂直多关节型或4轴垂直多关节型等多关节型机器人，但不限于此，也可以是正交坐标机器人、水平多关节机器人、并联机器人等。

外部周边装置30是PLC、激光振荡器等各种应用控制装置。

在图1所示的机器人控制系统1中，例如，当外部周边装置30是激光振荡器的控制装置时，机器人控制装置10通过与机器人20和外部周边装置30进行输入输出信号和串行通信来控制机器人20的动作，并且控制机器人20进行的激光加工过程。

图2是机器人控制装置10的功能框图。机器人控制装置10具备存储部11和控制部12。

存储部11存储记述了机器人20的示教动作以及示教位置的动作命令程序、与这些示教动作以及示教位置无关地记述了指示机器人20的加工过程的逻辑命令以及逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序。

图3A是表示由本实施方式的机器人控制装置10执行的动作命令程序和逻辑命令程序的例子。另外，图3B是图3A所示的动作命令程序和逻辑命令程序中的记载内容的概念图。

如图3A所示，通过动作命令程序指示各示教位置的机器人20的动作。

在图3A的例子中，通过动作命令程序指示从示教位置P[1]向示教位置P[8]的机器人动作命令。

此外，在逻辑命令程序中，指示独立于动作命令程序所指定的教示位置的位置中的加工过程的开始/结束。

在图3A所示的逻辑命令程序中，在第1行中，指示在位置P[2]开始加工过程DO[1]。在第2行中，指示在位置P[3]结束加工过程DO[1]。在第3行中，指示在位置P[4]开始加工过程DO[2]。在第4行中，指示在位置P[5]结束加工过程DO[2]。在第5行中，指示在位置P[6]开始加工过程DO[3]。在第6行中，指示在位置P[7]结束加工过程DO[3]。

控制部12具有CPU、ROM、RAM、CMOS存储器等，并且这些构成为经由总线彼此可通信，对本领域技术人员来说是公知的。

CPU是整体控制机器人控制装置10的处理器。该CPU经由总线读出存储在ROM中的系统程序和应用程序，并根据该系统程序和应用程序控制整个机器人控制装置10，由此如图2所示，控制部100构成为实现动作命令解释部121、逻辑命令解释部122以及命令执行部123的功能。

如上所述，动作命令解释部121解释记述了机器人20的示教动作和示教位置的动作命令程序，生成动作命令。

如上所述，逻辑命令解释部122对记述了指示机器人20进行的加工过程的逻辑命令和逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序进行解释，生成包含执行位置的逻辑命令。

命令执行部123在示教程序开始时，启动动作命令解释部121进行的任务处理和逻辑命令解释部122进行的任务处理，并且执行由动作命令解释部121生成的动作命令，在机器人20进行的动作中监视机器人位置，在通过逻辑命令的执行位置的定时执行由逻辑命令解释部122生成的各个逻辑命令。

由此，在通过机器人控制装置10执行了图3A所示的动作命令程序和逻辑命令程序的情况下，如图3B所示，在连接动作命令程序内指定的示教位置P[1]和示教位置P[8]的路径的中途，在位置P[2]开始加工过程DO[1]，在位置P[3]结束加工过程DO[1]，在位置P[4]开始加工过程DO[2]，在位置P[5]结束加工过程DO[2]，在位置P[6]开始加工过程DO[3]，在位置P[7]结束加工过程DO[3]。

另外，如上所述，在逻辑命令程序中开始/结束逻辑命令的执行的位置，优选通过动作命令程序进行移动的轨迹上的位置，但不限于此。例如，开始/结束逻辑命令的执行的位置可以是在通过动作命令程序移动的轨迹上且最接近加工过程的执行位置的位置。

[2.实施方式达到的效果]

在本实施方式的机器人控制装置10中，在示教对激光焊接等加工过程进行控制的逻辑命令时，与机器人20的动作命令(示教位置)独立地能够在任意位置和定时执行逻辑命令。

另外，在本实施方式的机器人控制装置10中，即使在连续示教短间距的加工区间的情况下，也不需要增加与加工区间的开始端、结束端的数量对应的示教位置的数量，因此能够简单地安装示教程序，提高示教程序等的维护性和可视性。

并且，在本实施方式的机器人控制装置10中，能够使机器人20的示教点的数量最小化，因此机器人20的动作计划处理也能够轻量化，能够发挥机器人20本来的性能。

此外，在本实施方式的机器人控制装置10中，由于不需要以机器人20的动作命令的执行顺序和逻辑命令的执行顺序进行整合，所以可以与机器人20的动作相关的示教位置无关地在任意定时执行逻辑命令。

图4是表示本实施方式的机器人控制装置10执行的动作命令程序和逻辑命令程序的又一示例的图。更详细地说，将图4所示的例子与图3A所示的例子比较时，构成逻辑命令程序的各行的顺序相反。

在本实施方式的机器人控制装置10中，如图4所示，在动作命令程序中，机器人20按示教位置P[1]、示教位置P[8]的顺序进行了记载，另一方面，在逻辑命令程序中，即使按照位置P[7]、位置P[6]、位置P[5]、按照位置P[4]、位置P[3]、位置P[2]的顺序进行了记载，也与该记载顺序无关地，在通过位置P[2]～位置P[7]的定时执行各个逻辑命令。

并且，在现有技术中，为了调整逻辑命令的执行定时，需要微调构成组合的同行的机器人动作的示教位置，在每次调整时动作计划、甚至动作轨迹发生了变化。另一方面，在本实施方式的机器人控制装置10中，由于逻辑命令程序与动作命令程序分开，所以只能够微调逻辑命令的执行定时，并且不会影响动作计划、动作轨迹。

图5是表示机器人20以及设置在机器人20所具备的机械手21上的工具22的动作轨迹、动作轨迹所包含的加工区间的图。工具22以划过P[1]→P[2]→P[3]→P[4]的方式移动，并且在P[2]开始加工，在P[3]结束加工。

图6A是具体地表示图5所示的动作轨迹和加工区间的图，并且是表示调整示教位置P[2]的信号输出定时之前的动作轨迹和加工区间的图。

图6B是表示通过现有技术调整了加工开始定时的情况下的动作轨迹和加工区间的变化的图。在现有技术中，在示教程序中，例如如图7A所示，加工过程的开始点与机器人20的动作所涉及的示教位置构成组合，因此在机器人20的动作的示教位置，即图6B的例子中，需要微调示教位置P[2]的位置，每次调整时动作计划甚至动作轨迹会发生变化。因此，需要反复实施信号定时的调整和动作轨迹所包含的示教位置的调整。

图6C是表示在本实施方式的机器人控制装置10中调整了加工开始定时时的动作轨迹和加工区间的图。如果与图6A所示的调整信号输出定时之前的动作轨迹和加工区间进行比较，动作轨迹没有变更，只延迟加工区间的开始定时。这是因为逻辑命令程序与动作命令程序分离，所以可以不变更机器人20的动作所涉及的示教位置，而只微调逻辑命令的执行定时。由此，加工区间的变更不影响动作计划、动作轨迹。

〔3.实施例〕

在平板设备等信息输出终端上，显示对机器人20示教的动作轨迹，从所显示的动作轨迹上用手指、触摸笔等设备直接触摸，在对机器人20示教的动作轨迹上可以指定信号输出的位置和定时，甚至可以指定执行用于控制过程加工的逻辑命令的位置和定时。

这样，可以从所指定的逻辑命令的执行位置生成逻辑命令程序，并且可以与动作命令程序匹配地执行。另外，由于机器人控制装置10的用户能够直观地指定逻辑命令的执行定时，并且能够示教过程加工命令，因此能够缩短示教以及动作确认所需要的时间。

另外，本发明的机器人控制方法不限于应用于与外部周边装置30的串行通信、信号的输入输出，并且可以应用于与机器人20的操作状态无关地执行的所有逻辑命令。

符号说明

1：机器人控制系统、10：机器人控制装置、11：存储部、12：控制部、20：机器人、30：外部周边装置、121：动作命令解释部、122：逻辑命令解释部、123：命令执行部。

Claims

1.一种机器人控制装置，其特征在于，具备：

动作命令解释部，其对记述了机器人的示教动作以及示教位置的动作命令程序进行解释，生成动作命令；

逻辑命令解释部，其对独立于上述示教动作以及上述示教位置地记述了指示上述机器人进行的加工过程的逻辑命令以及上述逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序进行解释，生成包含上述执行位置的逻辑命令；以及

命令执行部，其执行上述动作命令和上述逻辑命令。

2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

上述逻辑命令的执行位置存在于基于上述示教动作以及上述示教位置的上述机器人的移动轨迹上。

3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其特征在于，

在上述逻辑命令程序中，当上述执行位置不存在于基于上述示教动作以及上述示教位置的上述机器人的移动轨迹上时，上述命令执行部在上述移动轨迹上最接近上述加工过程的执行位置的位置执行上述逻辑命令。

4.一种机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

动作命令解释步骤，对记述了机器人的示教动作以及示教位置的动作命令程序进行解释，生成动作命令；

逻辑命令解释步骤，对独立于上述示教动作以及上述示教位置地记述了指示上述机器人进行的加工过程的逻辑命令以及上述逻辑命令的执行位置的逻辑命令程序进行解释，生成包含上述执行位置的逻辑命令；以及

命令执行步骤，执行上述动作命令和上述逻辑命令。