CN114800482B - 创建机器人的控制程序的方法、及其系统、以及记录介质 - Google Patents

Abstract

一种创建机器人的控制程序的方法、及其系统、以及记录介质，当回顾示教点时，提供用于判断示教点的设定是否适当的判断材料的技术。计算机程序使处理器执行：第一处理，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；第二处理，根据用户的指示将控制点的位置及姿态作为示教点进行存储；以及第三处理，将在第二处理中接收到指示时的操作画面与示教点建立关联并进行存储的处理。

Description

创建机器人的控制程序的方法、及其系统、以及记录介质

技术领域

本公开涉及计算机程序、创建机器人的控制程序的方法、以及执行创建机器人的控制程序的处理的系统。

背景技术

在专利文献1中，公开了采用被称为示教器的示教操作面板进行机器人的示教的技术。该现有技术的示教操作面板具有图形化显示功能，能够对机器人控制程序的示教点和机械臂的前端部分进行图形化显示。

专利文献1：日本专利特开平9-085655号公报

但是，在现有技术中，由于未存储作为设定示教点时的判断材料的信息，因此，在回顾示教点时，存在难以判断示教点的设定是否适当的问题。

发明内容

根据本公开的第一方式，提供一种创建机器人的控制程序的方法，其特征在于，所述方法包括：第一工序，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；第二工序，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点进行存储；以及第三工序，将在所述第二工序中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示而存储的所述示教点建立关联并进行存储。

根据本公开的第二方式，提供一种执行创建机器人的控制程序的处理的系统，其特征在于，所述系统包括：显示部，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；存储部，存储与创建所述控制程序的处理相关的信息；以及控制部，所述控制部执行：第一处理，在所述显示部显示所述操作画面；第二处理，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点存储于所述存储部；以及第三处理，将在所述第二处理中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示所存储的所述示教点建立关联并存储于所述存储部。

根据本公开的第三方式，提供一种非暂时性的记录介质，其特征在于，记录有计算机程序，所述计算机程序使所述处理器执行：第一处理，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；第二处理，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点进行存储；以及第三处理，将在所述第二处理中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示而存储的所述示教点建立关联并进行存储。

附图说明

图1是实施方式中的机器人系统的说明图。

图2是信息处理装置的功能框图。

图3是示出示教处理的顺序的流程图。

图4是示出用于示教处理的操作画面的一例的说明图。

图5是示出示教点的存储时所捕获的捕获图像的一例的说明图。

图6是示出示教内容的确认处理的顺序的流程图。

图7是示出显示与示教点建立关联的操作画面的捕获图像的状态的说明图。

附图标记说明

100…机器人，110…基座，120…机械臂，130…相机，200…控制装置，300…信息处理装置，310…处理器，312…示教处理部，320…存储器，330…接口电路，340…输入设备，350…显示部，400…示教器。

具体实施方式

图1是示出实施方式中的机器人系统的说明图。该机器人系统具备机器人100、控制机器人100的控制装置200、信息处理装置300、以及示教器400。信息处理装置300例如是个人计算机。在图1中绘制出用于规定三维空间的正交坐标系的三个轴X、Y、Z。X轴和Y轴是水平方向的轴，Z轴是铅直方向的轴。在该例子中，XYZ坐标系是将预先设定于机器人100中的基准点作为原点的机器人坐标系。

机器人100具备基座110、以及机械臂120。机械臂120通过六个关节J1～J6而依次连接。在这些关节J1～J6中，三个关节J1、J4、J6是扭转关节，其它的三个关节J2、J3、J5是弯曲关节。在本实施方式中，举例示出了六轴机器人，但是，能够使用具有任意的机械臂结构的机器人，该任意的机械臂结构具有一个以上的关节。此外，本实施方式的机器人100是垂直多关节机器人，但是，也可以使用水平多关节机器人。

在机械臂120的前端部的附近作为机械臂120的控制点而设定有TCP(Tool CenterPoint：工具中心点)。控制点时作为控制机械臂的基准的点。TCP能够设置于任意的位置。机器人100的控制意指控制该TCP的位置和姿态。

在机械臂120的前端部安装有相机130。该相机130对机器人100的作业区域进行拍摄，用于识别作业区域内的工件WK、物体OB。需要指出，也可以将相机130设置于机器人100的附近存在的台架、顶板，以取代将相机130设置于机械臂120。此外，也可以省略相机130。一般情况下，为了机器人的作业而拍摄图像的摄像系统被称为“机器人视觉”。

采用信息处理装置300或示教器400来进行用于机器人100的示教处理。在下面说明的实施方式中，采用信息处理装置300来执行示教处理，但是，也可以采用示教器400。需要指出，优选示教器400具有在其操作画面中可以显示机器人100的三维图像的功能。

图2是示出信息处理装置300的功能的框图。信息处理装置300具有处理器310、存储器320、接口电路330、以及与接口电路330连接的输入设备340和显示部350。接口电路330还与控制装置200连接。但是，信息处理装置300也可以不与控制装置200连接。

处理器310作为执行机器人100的示教处理的示教处理部312而发挥功能。示教处理部312的功能通过处理器310执行保存于存储器320的示教处理程序TP而实现。但是，也可以通过硬件电路来实现示教处理部312的功能的一部分或全部。处理器310相当于本公开的“控制部”。

在存储器320中，除了示教处理程序TP之外，还保存有机器人属性数据RD、工件属性数据WD、物体属性数据OD、点文件PP、以及机器人控制程序RP。机器人属性数据RD包括机械臂120的构成、可动范围等的各种机器人特性。工件属性数据WD包括作为机器人100的作业对象的工件WK的种类、形状等的工件WK的属性。物体属性数据OD包括机器人100的作业区域中存在的物体OB的形状等的属性。需要指出，也可以省略工件属性数据WD和物体属性数据OD。点文件PP是登录有与机器人控制程序RP所使用的示教点相关的信息的文件。机器人控制程序RP通过使机器人100动作的多个动作命令而构成。

图3是示出一实施方式中的示教处理的顺序的流程图。在步骤S110中，用户启动示教处理程序TP。在本公开中，将用户也称为作业者或示教者。在步骤S120中，用户指定作为示教对象的机器人的机器人类型、以及作为编辑对象的机器人控制程序的程序名。在步骤S130中，在显示部350上显示与所指定的类型的机器人相关的操作画面。操作画面是用于操作机械臂120的TCP的位置及姿态的画面。

图4是示出包括操作画面的示教处理窗口W10的一例的说明图。示教处理窗口W10包括用于选择机器人类型的机器人栏RF、用于指定机器人控制程序的程序名的程序栏PF、机器人显示窗口W11、点动操作窗口W12、程序监控器W13、视觉画面W14、以及I/O监控器W15。其中，机器人显示窗口W11和点动操作窗口W12和程序监控器W13和视觉画面W14和I/O监控器W15相当于操作画面。

机器人显示窗口W11是显示机器人100的模拟图像的画面。作为模拟图像，可以选择性地显示三维图像和二维图像的任一种。在显示了机器人100的三维图像的状态下，用户可以通过在机器人显示窗口W11内操作鼠标，从而任意地变更视点的方向、图像的显示倍率。在图4的例子中，在机器人显示窗口W11内还显示有实际的机器人100的作业区域中存在的工件WK、物体OB的模拟图像。但是，也可以省略工件WK、物体OB的显示。

点动操作窗口W12是用于用户输入点动操作的画面。点动操作窗口W12包括选择坐标系的坐标系栏CF、指定对应于所选择的坐标系的六个坐标值的坐标值栏VF、指定编辑对象的示教点的示教点栏TF、示教点设定按钮B1、以及结束按钮B2。在坐标值栏VF的右侧配置有用于增减坐标值的增减按钮CB1。在示教点栏TF的右侧配置有用于增减示教点的编号的增减按钮CB2。

坐标系栏CF是用于从机器人坐标系和工具坐标系和关节坐标系中选择任意一种的栏。在图4的例子中，坐标系栏CF构成为下拉菜单。机器人坐标系和工具坐标系是正交坐标系。当在正交坐标系中进行点动操作时，通过逆运动学来计算关节坐标值，因此，奇异姿态就成为问题。另一方面，在关节坐标系中，无需基于逆运动学的计算，因此，奇异姿态则不会成为问题。需要指出，奇异姿态是任意的两个扭转关节的轴线之间的角度为0度的状态，如果通过关节坐标系来显示坐标值，则具有容易判断是否接近奇异姿态的优点。

程序监控器W13是显示作为创建或编辑的对象的机器人控制程序的画面。用户可以通过选择程序监控器W13内显示的示教点P1～P3的任一个，将该示教点选择为编辑对象。

视觉画面W14是显示作为机器人视觉的相机130所拍摄的图像的画面。在示教处理的时间点，在该视觉画面W14中显示由实际的机器人100的相机130所拍摄的图像。

I/O监控器W15是显示I/O信息的画面，该I/O信息是关于作为编辑对象的示教点表示机器人100的控制装置200中的输入和输出的状态的信息。作为输入状态，显示有无从各种传感器、用于作业员按压的按钮等输入控制装置200的信号。作为输出状态，显示有无从控制装置200向各种外围装置输出的信号。在图4的状态中，显示出有来自“传感器2(Sensor2)”的输入、以及向“装置1(Device1)”的输出，而没有其它的输入、输出。这样的I/O信息成为用于获知在该示教点机器人100正在执行何种作业的判断材料。

作为操作画面，也可以省略图4所示的各种信息的一部分。例如，也可以省略机器人显示窗口W11，但是，如果在机器人显示窗口W11中显示机械臂120的位置、姿态，则具有容易进行示教作业的优点。此外，虽然也可以省略视觉画面W14，但是，如果显示视觉画面W14，则可以对机器人视觉的视野、是否对焦等的外观进行判断。而且，虽然也可以省略I/O监控器W15，但是，如果显示I/O监控器W15，则可以根据机器人100的控制装置200中的输入和输出的状态，判断机器人100正在执行何种作业。

在图3的步骤S140中，由用户选择示教点。例如通过设定示教点栏TF的值来进行示教点的选择。在步骤S150中，根据点动操作窗口W12中的用户的点动操作，从而机器人100的姿态发生变更。“机器人100的姿态”意指TCP的位置和姿态。在步骤S160中，进行示教点的设定和存储。通过用户按压示教点设定按钮B1来执行示教点的设定。表示所设定的示教点处的TCP的位置及姿态的坐标值存储于存储器320。具体而言，与所设定的示教点相关的信息被登录至用于机器人控制程序RP的点文件PP。在步骤S170中，示教处理部312捕获接收到示教点的设定指示的时间点的操作画面，使该捕获图像与示教点建立关联并存储于存储器320。捕获图像与示教点建立的关联被登录至点文件PP。

图5是示出示教点的存储时所捕获的捕获图像CIM的一例的说明图。该捕获图像CIM与图4所示的示教处理窗口W10大致相同，但是还包括添加信息AF。添加信息AF包括表示存储示教点时的日期和时间的时间信息TM、表示关节坐标系的坐标值的关节坐标信息JF、以及注释栏CM。关节坐标信息JF是在点动操作所使用的坐标系为正交坐标系的情况下，通过将该正交坐标系的坐标值转换为关节坐标系的坐标值而生成的。在注释栏CM中，设定了该示教点的用户可以自由地记载作为备忘的注释。需要指出，在示教点的存储时，首先，在画面上显示空的注释栏CM，在用户进行了记入之后，作为捕获图像CIM的一部分而存储于存储器320。

需要指出，也可以省略捕获图像CIM的添加信息AF。但是，如果捕获图像CIM包括时间信息TM，则在示教点的回顾时，可以掌握设定该示教点时的日期和时间，因此，可以用作判断设定示教点时的状况时的判断材料。此外，如果捕获图像CIM包括关节坐标信息JF，则在示教点的回顾时，可以根据机械臂的关节坐标系的坐标值，判断机械臂是否接近奇异姿态。而且，如果捕获图像CIM包括注释栏CM，则在示教点的回顾时，可以掌握设定该示教点时的用户的意图，因此，可以用作判断状况时的判断材料。

操作画面的捕获图像CIM中还可以添加自动地选择了尽可能多地反映机械臂120、作为障碍物的物体OB的视点的三维图像。创建这样的添加的三维图像的处理例如可以通过利用了图案匹配的图像处理来执行。具体而言，将机械臂120的三维图像作为模板预先存储于存储器320，以和模板的一致度变高的方式来变更机器人显示窗口W11内的图像的放大率，从而可以创建添加的三维图像。如果将这样的三维图像添加于捕获图像CIM，则具有容易根据该捕获图像CIM来理解在设定示教点的时间点时的机械臂120的状态的优点。

在步骤S180中，由用户来判断示教处理是否完成。如果示教处理未完成，则返回步骤S140，重复进行上述的步骤S140～S180。另一方面，如果示教处理完成，则通过用户按压结束按钮B2来结束图3的示教处理。

图6是示出示教内容的确认处理的顺序的流程图。步骤S210～S230与图3的步骤S110～S130相同。即、在步骤S210中，用户启动示教处理程序TP。在步骤S220中，用户指定作为示教对象的机器人的机器人类型、以及作为编辑对象的机器人控制程序的程序名。在步骤S230中，在显示部350上显示所指定的类型的机器人的相关操作画面。

在步骤S240中，由用户选择作为回顾对象的示教点。这里的示教点的选择例如可以采用示教点列表来进行，该示教点列表中列举了被登录至用于机器人控制程序RP的点文件PP中的多个示教点。在步骤S250中，示教处理部312将所选择的示教点所对应的操作画面的捕获图像显示于显示部350。

图7是示出显示与示教点相关关联的操作画面的捕获图像CIM的状态的说明图。在图7的上部显示有示教点列表PL。示教点列表PL是列举出点文件PP中登录的多个示教点的列表。在示教点列表PL中，关于各示教点，包括示教点编号、标签、坐标值、以及捕获图像显示按钮。标签是表示在示教点进行的作业的名称。

当用户按压示教点列表PL内的一个示教点的捕获图像显示按钮时，如图7的下部所示，与该示教点相互关联的捕获图像CIM显示于显示部350。该捕获图像CIM与图6所示的捕获图像相同。

在图6的步骤S260中，用户判断是否需要进行示教点的修改。当不需要进行示教点的修改时，结束图6的处理。另一方面，当需要进行示教点的修改时，进入步骤S270，用户使用在图4中说明的操作画面执行示教点的修改和重新设定。示教点的修改意指该示教点的坐标值的修改。当修改示教点时，修改后的示教点存储于存储器320。具体而言，与修改后重新设定的示教点相关的信息被登录至用于机器人控制程序RP的点文件PP中。在步骤S280中，示教处理部312捕获接收到示教点的重新设定指示的时间点的操作画面，并将该捕获图像与示教点建立关联并存储于存储器320。需要指出，步骤S270、S280的处理与图3的步骤S160、S170的处理大致相同。

需要指出，优选当示教点被修改并重新设定时，最初设定该示教点时创建的捕获图像也和在步骤S280中创建的操作画面的捕获图像一起直接被保存于存储器320。这样，优选关于相同的示教点，将在最初的设定时和之后的重新设定时创建的多个捕获图像预先保存于存储器320。在这种情况下，也可以在画面上提示以可选择的方式时序地排列有与相同的示教点相互关联的多个捕获图像的捕获图像列表，用户可以进行任意地选择来显示捕获图像。由此，可以再现关于该示教点的在多次的设定的时间点的操作画面，因此，可以更加容易地判断该示教点是否适当。

在步骤S290中，由用户来判断示教点的确认处理是否完成。如果确认处理未完成，则返回步骤S240，重复进行上述的步骤S240～S290。另一方面，如果确认处理完成，用户则结束图6的处理。

如上所述，在上述实施方式中，由于存储用户设定示教点的时间点的机械臂的操作画面，因此，当回顾示教点时，可以再现该操作画面，可以用作用于判断示教点是否适当的参考信息。

其它的实施方式：

本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以通过各种方式实现。例如，本公开可以通过以下的方式(aspect)实现。为了解决本公开的一部分或全部的技术问题、或者达成本公开的一部分或全部的效果，可以对下面记载的各方式中的技术特征所对应的上述实施方式中的技术特征适当地进行替换、组合。此外，该技术特征只要在本说明书中没作为必要技术特征进行说明，则可以适当地删除。

(1)根据本公开的第一方式，提供一种使处理器执行创建机器人的控制程序的处理的计算机程序。该计算机程序使所述处理器执行：(a)显示操作作为机械臂的控制点的TCP的位置及姿态的操作画面的处理；(b)根据用户的指示将所述TCP的位置及姿态作为示教点进行存储的处理；以及(c)将在所述处理(b)中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示而存储的所述示教点建立关联并进行存储的处理。

根据该计算机程序，由于存储用户设定示教点的时间点的机械臂的操作画面，因此，在回顾示教点时，可以再现该操作画面，可以用作用于判断示教点是否适当的参考信息。

(2)也可以是上述计算机程序还使所述处理器执行：(d)根据在所述处理(c)之后从所述用户接收到的所述示教点的指定来显示所述示教点所对应的所述操作画面的处理。

根据该计算机程序，当回顾示教点时，可以将对应的操作画面用作参考信息。

(3)也可以是在上述计算机程序中，所述操作画面包括所述机械臂的三维图像。

根据该计算机程序，可以在回顾示教点时再现机械臂的位置、姿态，因此，可以基于有无奇异姿态等，判断示教点是否适当。

(4)也可以是在上述计算机程序中，所述操作画面包括表示存储所述示教点时的日期和时间的时间信息。

根据该计算机程序，当回顾示教点时，可以掌握设定该示教点时的日期和时间，因此，可以用作判断设定示教点时的状况时的判断材料。

(5)也可以是在上述计算机程序中，所述操作画面包括通过机器人视觉所拍摄的图像。

根据该计算机程序，可以根据机器人视觉的视野、是否对焦等的外观，判断示教点是否适当。

(6)也可以是在上述计算机程序中，所述操作画面包括所述机械臂的关节坐标系的坐标值。

根据该计算机程序，当回顾示教点时，可以根据机械臂的关节坐标系的坐标值判断机械臂是否接近奇异姿态。

(7)也可以是在上述计算机程序中，所述操作画面包括表示所述机器人的控制装置中的输入和输出的状态的I/O信息。

根据该计算机程序，当回顾示教点时，可以根据机器人的控制装置中的输入和输出的状态，判断机器人正在执行何种作业。

(8)根据本公开的第二方式，提供一种创建机器人的控制程序的方法。该方法包括：(a)显示操作作为机械臂的控制点的TCP的位置及姿态的操作画面的工序；(b)根据用户的指示将所述TCP的位置及姿态作为示教点进行存储的工序；以及(c)将在所述工序(b)中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示而存储的所述示教点建立关联并进行存储的工序。

根据该方法，由于存储用户设定示教点时作为判断材料的机械臂的操作画面，因此，当回顾示教点时，可以再现该操作画面，可以用作用于判断示教点是否适当的参考信息。

(9)根据本公开的第三方式，提供执行创建机器人的控制程序的处理的系统。该系统具备：显示部，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；存储部，存储与创建所述控制程序的处理相关的信息；以及控制部，所述控制部执行：(a)在所述显示部显示所述操作画面的处理；(b)根据用户的指示将所述TCP的位置及姿态作为示教点存储于所述存储部的处理；(c)将在所述处理(b)中接收到所述指示时的所述操作画面与根据所述指示所存储的所述示教点建立关联并存储于所述存储部的处理。

根据该系统，由于存储用户设定示教点时作为判断材料的机械臂的操作画面，因此，当回顾示教点时，可以再现该操作画面，可以用作用于判断示教点是否适当的参考信息。

本公开也可以通过上述之外的各种方式来实现。例如，可以通过具备机器人和机器人控制装置的机器人系统、用于实现机器人控制装置的功能的计算机程序、非暂时性地记录有该计算机程序的记录介质(non-transitory storage medium)等的方式来实现。

Claims (9)

1.一种创建机器人的控制程序的方法，其特征在于，所述方法包括：

第一工序，在显示部显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；

第二工序，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点进行存储；以及

第三工序，捕获在所述第二工序中接收到所述指示时的所述操作画面，并将所捕获的所述操作画面与存储的所述示教点建立关联并进行存储。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

第四工序，根据在所述第三工序之后从所述用户接收到的所述示教点的指定来显示所述示教点所对应的所述操作画面。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述操作画面包括所述机械臂的三维图像。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述操作画面包括表示存储所述示教点时的日期和时间的时间信息。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述操作画面包括通过机器人视觉所拍摄的图像。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述操作画面包括所述机械臂的关节坐标系的坐标值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述操作画面包括表示所述机器人的控制装置中的输入和输出的状态的I/O信息。

8.一种执行创建机器人的控制程序的处理的系统，其特征在于，所述系统包括：

显示部，显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；

存储部，存储与创建所述控制程序的处理相关的信息；以及

控制部，

其中，所述控制部执行：

第一处理，在所述显示部显示所述操作画面；

第二处理，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点存储于所述存储部；以及

第三处理，捕获在所述第二处理中接收到所述指示时的所述操作画面，并将所捕获的所述操作画面与所存储的所述示教点建立关联并存储于所述存储部。

9.一种非暂时性的记录介质，其特征在于，记录有计算机程序，所述计算机程序使处理器执行：

第一处理，在显示部显示操作机械臂的控制点的位置及姿态的操作画面；

第二处理，根据用户的指示将所述控制点的位置及姿态作为示教点进行存储；以及

第三处理，捕获在所述第二处理中接收到所述指示时的所述操作画面，并将所捕获的所述操作画面与存储的所述示教点建立关联并进行存储。