CN115476337A - 路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能够制作可靠地通过示教点的机器人的路径示教数据的路径示教数据制作装置及其方法、以及程序。路径示教数据制作装置(20)具备根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的示教点之间生成多个插值点的样条插值部(22)、根据利用样条插值部(22)生成的多个插值点的位置信息和多个示教点的位置信息，以通过各示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据的路径示教数据制作部(23)。

Description

路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质

技术领域

本公开涉及一种路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质。

背景技术

根据由用户设定的示教点(节点)设定机器人的工具的通过路径(例如专利文献1)。例如，根据该通过路径，开始涂敷或者结束涂敷等执行用户任意的处理。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平1-217608号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

由于示教点隔着间隔，因此通过样条插值在示教点之间插入插值点，通过插值点示出工具的路径。沿着依次连接各插值点而形成的样条曲线驱动工具，还能够在插值点的位置通过工具进行各种处理(例如涂敷)。

然而，在对示教点进行样条插值的情况下，有可能出现生成的插值点的位置与示教点的位置偏离的情况。在这样的情况下，在连接各插值点而形成的样条路径上不包含示教点，有可能出现不能够在用户设定的示教点的位置通过机器人进行涂敷等处理的情况。

本公开是鉴于这样的情况而完成的，其目的是提供一种能够制作可靠地通过示教点的机器人的路径示教数据的路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质。

用于解决技术问题的方案

本公开的第一方式涉及一种路径示教数据制作装置，其具备：样条插值部，其根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的所述示教点之间生成多个插值点；以及路径示教数据制作部，其根据利用所述样条插值部生成的所述多个插值点的位置信息与所述多个示教点的位置信息，以通过各所述示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据。

本公开的第二方式涉及一种路径示教数据制作方法，该路径示教数据制作方法使计算机执行以下工序：根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的所述示教点之间生成多个插值点的样条插值工序；以及根据在所述样条插值工序中生成的所述多个插值点的位置信息和所述多个示教点的位置信息，以通过所述示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据的路径示教数据制作工序。

本公开的第三方式涉及一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质记录有用于使计算机作为上述的路径示教数据制作装置发挥作用的路径示教数据制作程序。

发明效果

根据本公开，发挥能够制作可靠地通过示教点的机器人的路径示教数据的效果。

附图说明

图1是表示本公开的一实施方式所涉及的控制装置的硬件结构的一例的图。

图2是表示本公开的一实施方式所涉及的控制装置所具备的功能的功能框图。

图3是表示本公开的一实施方式所涉及的示教点的设定例的图。

图4是表示本公开的一实施方式所涉及的区间的设定例的图。

图5是表示本公开的一实施方式所涉及的对象区间的插值点的生成例的图。

图6是表示本公开的一实施方式所涉及的分组的例的图。

图7是表示本公开的一实施方式所涉及的插值点的修改的例的图。

图8是表示本公开的一实施方式所涉及的修改的具体例的图。

图9是表示本公开的一实施方式所涉及的路径示教数据制作处理的步骤的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开所涉及的路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质的一实施方式进行说明。

本公开的一实施方式所涉及的路径示教数据制作装置20(参照图2)例如设置于控制装置10，该控制装置10控制对被加工物进行处理的机器人。并且，路径示教数据制作装置20制作路径示教数据，该路径示教数据表示机器人的工具的移动路径。即，根据利用路径示教数据制作装置20制作的路径示教数据，机器人的工具相对于被加工物移动，进行规定的处理。在本实施方式中，以机器人对被加工物进行涂装(涂敷的开始以及结束)的情况为例进行说明，但是执行的处理不限定于涂装。

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的控制装置10所具备的硬件结构的一例的示意性结构图。如图1所示，控制装置10是所谓的计算机，例如具备CPU(CentralProcessing Unit)11、主存储器12、储存部13、外部接口14、通信接口15、输入部16以及显示部17等。这些各部分直接地、或者经由总线间接地相互连接，彼此协作执行各种处理。

CPU11例如通过存储于经由总线连接的储存部13的OS(Operating System)进行控制装置10整体的控制，并执行存储于储存部13的各种程序，由此执行各种处理。

主存储器12例如由高速缓冲存储器、RAM(Random Access Memory)等能够写入的存储器构成，用作CPU11的执行程序的读取、通过执行程序写入处理数据等操作领域。

储存部13是非暂时性记录介质(non-transitory computer readable storagemedium)，例如是ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)以及闪存等。储存部13例如存储用于控制Windows(注册商标)、iOS(注册商标)、Android(注册商标)等装置整体的OS、BIOS(Basic Input/Output System)、用于对外围设备类进行硬件操作的各种设备驱动器、各种应用软件、以及各种数据或者文件等。另外，在储存部13中存储有用于实现各种处理的程序、用于实现各种处理所需的各种数据。

外部接口14是用于与外部设备连接的接口。作为外部设备的一例可以列举外部监视器、USB存储器以及外置HDD等。此外，在图1示出的例中，只示出一个外部接口，但是也可以具备多个外部接口。

通信接口15作为用于与网络连接而与其他装置进行通信，并进行信息的发送和接收的接口发挥功能。

例如，通信接口15例如通过有线或者无线与其他装置进行通信。作为无线通信可以列举Bluetooth(注册商标)、Wi-Fi、使用了专用的通信协议的通信等。作为有线通信的一例，可以列举有线LAN(Local Area Network)等。

输入部16例如是键盘、鼠标、触摸板等用于用户向路径示教数据制作装置1发出指示的用户界面。

显示部17例如是液晶显示器、有机EL(Electroluminescence)显示器等。另外，显示部17也可以是触摸板重叠的触摸板显示器。

图2是表示控制装置10所具备的功能的功能框图。如图2所示，控制装置10具备路径示教数据制作装置20和工具驱动装置24。在本实施方式中，设为控制装置10具备路径示教数据制作装置20的结构，但是也可以设为路径示教数据制作装置20与控制装置10分体设置。也可通过将利用路径示教数据制作装置20制作的路径示教数据输送至控制装置10而驱动机器人。

通过这些各部分实现的功能例如由处理电路(processing circuitry)实现。例如，用于实现以下示出的功能的一系列处理作为一例以程序(例如，路径示教数据制作程序)的形式存储于储存部13，通过CPU11将该程序读取到主存储器12，执行信息的加工/运算处理，实现各种功能。

此外，程序可以应用预先安装于储存部13的方式、以存储于其他计算机可读存储介质的状态提供的方式、经由有线或者无线的通信机构进行发送的方式等。计算机可读存储介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。

路径示教数据制作装置20具备示教点设定部21、样条插值部22、以及路径示教数据制作部23。

示教点设定部21设定示教点(节点)。示教点是欲使机器人的工具通过的位置，由用户设定。另外，示教点也可以设定为欲使被加工物执行规定的处理的位置。如此一来，示教点是通过用户的指示而设定的指示点。此外，关于示教点，不限定于由用户设定的情况，也可以通过运算处理自动地设定。

示教点例如相对于被加工物的三维形状数据(三维CAD数据)设定。图3是表示示教点的设定例的图。如图3所示，例如设定P1至P12的示教点。示教点包含编号元素，能够指定起点及终点。在图3的例中P1的示教点设为起点，P12的示教点设为终点。像这样设定示教点的列。在图3中，为了说明，将针对P1至P12的示教点的样条曲线假想示为S1。S1的样条曲线可以利用路径示教数据制作装置20运算，也可以在从路径示教数据制作装置20接收路径示教数据的后续的装置中进行运算。

样条插值部22根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的示教点之间生成多个插值点。在本实施方式中，样条插值部22根据通过示教点设定部21设定的多个示教点进行样条插值。在示教点的设定个数较多的情况下，如果一次对所有的示教点进行样条插值的运算，则处理负担较大。因此，在样条插值部22中，将多个示教点分割成多个区间，按照区间生成插值点。

因此，样条插值部22具备区间设定部31和插值运算部32。

区间设定部31将利用示教点设定部21设定的示教点的列分割成多个区间。各区间例如以包含多个示教点的方式设定。例如，也可以按照规定个数的示教点设定区间。图4示出了针对如图3那样设定的示教点设定区间并分割的例。在图4的例中，将从P1至P5的区间设为第一区间，将从P5至P7的区间设为第二区间，将从P7至P12的区间设为第三区间。区间的设定方法不限定于图4。

插值运算部32按照区间进行样条插值运算。具体而言，插值运算部32将通过区间设定部31设定的多个区间中的一个作为对象区间，对该对象区间进行样条插值。在样条插值中，在示教点之间生成插值点，在示教点之间进行插值。例如，在对五个示教点进行样条插值的情况下，在分别通过这五个示教点的样条曲线(通过多个示教点的多项式逼近曲线)上生成插值点。此外，针对样条插值本身已经提出了各种技术。因此，适当采用公知技术即可。即，通过按照已知的算法执行处理，在示教点之间生成插值点。

在此，在仅根据对象区间中包含的示教点，进行公知的样条插值的情况下，存在不能够顺滑地连接区间的边界附近的可能性。因此，在插值运算部32中，将多个区间中的一个作为对象区间，根据对象区间中包含的示教点、对象区间的前一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点、对象区间的后一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点，生成对象区间的多个插值点。

图5示出了将图4的第二区间作为对象区间，运算第二区间的插值点的情况的例。如图5所示，在运算第二区间的插值点的情况下，根据第二区间中包含的示教点(P5、P6、P7)、比第二区间靠前(起点侧)的示教点(P3、P4)、以及比第二区间靠后(终点侧)的示教点(P8、P9)运算插值点。比第二区间靠前(起点侧)的示教点(P3、P4)是在第二区间的前一个区间(第一区间)中与第二区间的示教点(P5、P6、P7)连续的多个示教点。比第二区间靠后的(终点侧)的示教点(P8、P9)是在第二区间的后一个区间(第三区间)中与第二区间的示教点(P5、P6、P7)连续的多个示教点。如此生成插值点，该插值点与通过示教点P3至P9的各示教点的样条曲线对应。由此，在根据这些插值点生成了样条曲线的情况下，能够顺滑地生成第二区间中的示教点P5附近以及示教点P7附近的样条曲线。在图5中，将通过P3至P9的示教点的样条曲线假想示为S2。

如此一来，如果计算出示教点P3至P9的插值点，则仅修剪作为对象区间的第二区间的部分，作为第二区间的插值点。在图5的例中，在第二区间中S1和S2几乎一致，但是有可能在S2的端部侧(P3侧或者P9侧)中S2相对于S1发生偏离。因此，通过生成P3至P9的插值点，仅修剪第二区间的部分(剪裁端部侧)，能够设定与考虑了全部示教点(P1至P12)的情况相同的插值点。对于其他区间也同样，不仅使用区间中包含的示教点，还分别使用区间前后的多个示教点，进行样条插值运算，切除不需要的部分。

此外，在区间的起始点是示教点的起点(P1)的情况下，在比该区间靠前的位置没有示教点。因此，在对该区间的插值点进行运算的情况下，不使用比区间靠前的示教点。同样地，在区间的终结点是示教点的终点(P12)的情况下，在比区间靠后的位置没有示教点。因此，在对该区间的插值点进行运算的情况下，不使用比区间靠后的示教点。

在对对象区间的插值点进行运算时，不仅使用对象区间中包含的示教点，还使用对象区间的前一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点、以及对象区间的后一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点进行运算，仅使用对象区间的插值点，因此能够提高与相邻的区间的插值点之间的连续性。

路径示教数据制作部23根据利用样条插值部22生成的多个插值点的位置信息和多个示教点的位置信息，以通过各示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据。具体而言，路径示教数据制作部23根据多个示教点的位置信息和利用样条插值部22生成的多个插值点的位置信息，确定与任意一个示教点对应的任意一个插值点。并且，将确定的插值点的位置信息变更为对应的示教点的位置信息。因此，路径示教数据制作部23具备分组部33和修改部34。

分组部33将由相邻的示教点夹着的多个插值点、以及相邻的示教点中的任意一个示教点设定为一个组。具体而言，位于从某个示教点的位置至比下一个示教点的位置靠前的位置的插值点作为属于该某个示教点的插值点进行分组。例如，位于从P5的示教点的位置(包括P5的示教点的位置)至比P6的示教点的位置靠前的位置的插值点作为属于P5的示教点的插值点进行分组。分组例如将所属的示教点的信息(例如示教点编号)附加到插值点中。图6示出了将位于从P5的示教点的位置至比P6的示教点的位置靠前的位置的插值点进行分组的例。在各插值点附加5-1至5-6的信息。例如，5-3是指属于P5的插值点中的第三个插值点。对于位于从P6的示教点的位置至比P7的示教点的位置靠前的位置的插值点也同样，附加6-1至6-5的信息。

修改部34对利用样条插值部22生成的插值点的位置信息进行修改。图7是表示示教点与插值点的配置例的图。在图7中，将通过示教点Pa以及Pb的样条曲线示为S3。如图7所示，在样条插值部22中利用样条插值运算生成插值点。在此，观察Pb的示教点周围的放大图，虽然在示教点之间设定有插值点，但是在与示教点的位置一致的位置上没有设定插值点。因此，修改部34将插值点的位置信息置换为示教点的位置信息。即，修改部34以在示教点的位置上设定插值点的方式进行处理。由此，生成具有示教点Pb的位置信息的插值点。

例如，修改部34从起点依次确认利用样条插值部22生成的插值点的列，在组切换时确定组的开头的插值点。组的开头的插值点是在该组内最靠近所属的示教点的插值点。因此，修改部34将组的开头的插值点确定为修改对象，将该插值点的位置信息置换为所属的示教点的位置信息。

在图8中示出对图7进行修改的例。在属于示教点P6的插值点的组(6-1至6-5)中，6-1的插值点是最靠近示教点P6的插值点。因此，通过将6-1的插值点置换为示教点P6的位置(将插值点的位置信息改写为示教点的位置信息)，在示教点P6的位置设定插值点。

在上述例中，使切换后的组中的最靠近示教点的设定位置的插值点移动至示教点位置，但是也可以使切换后前的组中的最靠近示教点的设定位置的插值点移动至示教点位置。

在上述的例中，确定了组中的最靠近示教点的设定位置的插值点，但是只要能够确定靠近示教点的插值点，则不限定于上述的方法。即，设定部也可以确定在样条曲线上的插值点中的与示教点的设定位置相邻的插值点，并置换到示教点的设定位置。不限定修改对象的插值点的确定方法。

另外，在上述的例中，将插值点置换到示教点位置，但是也可以在示教点位置上设定新的(不是利用样条插值部22生成的)插值点。

如此一来，通过修改部34对利用样条插值部22生成的插值点进行修改。由此，能够更可靠地设定插值点，该插值点具有设定有示教点的位置的位置信息。

如果像这样设定插值点，则插值点的列成为路径示教数据。即，在路径示教数据中包含内插到示教点之间的插值点和具有通过修改部34修改的示教点的位置信息的插值点，能够参照各插值点的位置信息。

工具驱动装置24根据路径示教数据驱动机器人的工具。在路径示教数据中，机器人的工具通过的位置示作插值点的位置，机器人的工具按照插值点的列的顺序从插值点朝向插值点移动。在区间的切换位置中，工具也按照插值点的列的顺序移动。并且，由于在路径示教数据中包含插值点的位置信息，因此还能够在插值点的位置使机器人执行涂装等规定的处理。尤其是，由于在路径示教数据中包含具有各示教点的位置信息的插值点，因此能够在用户期待的位置(示教点的位置)执行用户任意的处理。

接下来，参照图9对通过上述的路径示教数据制作装置20执行的路径示教数据制作处理的一例进行说明。图9是表示本实施方式所涉及的路径示教数据制作处理的步骤的一例的流程图。图9所示的流程作为一例，对在相对于某个区间生成路径示教数据，工具移动至设定于该某个区间的中途的规定位置的情况下，生成下一个区间的路径示教数据的情况进行说明。

首先，设定多个示教点(S101)。然后，将设定的多个示教点分割成多个区间(S102)。此外，在各区间设定区间编号(例如，第一区间＝1，第二区间＝2，第三区间＝3)。

接下来，对进行样条插值的对象区间的区间编号进行设定(S103)。在S103中，区间编号设定为初始的区间(例如1)。此外，对象区间既可以设定一个区间也可以设定多个区间。

对对象区间进行样条插值，设定插值点(S104)。

接下来，对插值点进行分组(S105)。由此，使插值点与所属目标的示教点对应。

接下来，确定修改对象的插值点，将该插值点的位置信息转换为所属的示教点的位置信息(S106)。通过S104至S106的处理，对对象区间设定插值点，因此机器人能够根据设定的插值点使工具移动。

接下来，判断对象区间是否是最终区间(即N)(S107)。在对象区间是最终区间的情况下(S107的YES判断)结束处理。

在对象区间不是最终区间的情况下(S107的NO判断)，判断工具是否已经到达规定的位置(S108)。规定的位置作为区间内的位置(例如中间地点)预先设定。在工具没有到达规定的位置的情况下(S108的NO判断)重复执行S108。

在工具已经到达规定的位置的情况下(S108的YES判断)，设定接下来执行的区间的编号(S109)，返回S104。

通过这样的处理，根据工具移动的位置依次生成区间的插值点。例如，在第一区间设定插值点，工具在第一区间移动的情况下，如果工具到达第一区间内的规定位置(例如中间地点)，则生成第二区间的插值点。工具按照插值点的顺序从第一区间朝向第二区间前进并移动，如果工具到达第二区间内的规定位置(例如中间地点)，则生成第三区间的插值点。即，不必在工具开始移动前生成针对所有的示教点的插值点，能够节省存储器的容量。

如以上说明，根据本实施方式所涉及的路径示教数据制作装置及其方法、以及记录介质，根据利用样条插值部22生成的插值点的位置信息和示教点的位置信息，以通过各示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据。由此，能够在用户期待的位置(示教点的位置)执行用户的任意处理。因此，能够提高用户的便利性。

通过确定与任意一个示教点对应的任意一个插值点，并将确定的插值点的位置信息变更为对应的示教点的位置信息，能够对生成的插值点的位置信息进行修改，从而能够生成具有示教点的位置信息的插值点。

通过将利用样条插值部22生成的多个插值点中的与任意一个示教点的位置相邻的任意一个插值点确定为与示教点对应的插值点，能够修改靠近示教点的插值点以使其具有该示教点的位置信息。

将由相邻的示教点夹着的多个插值点、以及相邻的示教点中的任意一个示教点设定为一个组。并且，在组内，将最靠近示教点的插值点确定为与示教点对应的插值点，由此能够修改靠近示教点的插值点以使其具有该示教点的位置信息。

通过将多个示教点分割成多个区间，按照区间生成多个插值点，与一次对所有的示教点进行样条插值的运算的情况相比，能够减轻处理负担。另外，还能够期待节省存储器的容量。

将多个区间中的一个作为对象区间，根据对象区间中包含的示教点、对象区间的前一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点、以及对象区间的后一个区间中的与对象区间的示教点连续的多个示教点，生成对象区间中的多个插值点。由此，能够提高相邻的区间的插值点的连续性。另外，能够抑制为了提高连续性而进行复杂的运算处理(例如端点条件)，因此能够减轻处理负担。

本公开并不仅限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形实施。

符号说明

10：控制装置

11：CPU

12：主存储器

13：储存部

14：外部接口

15：通信接口

16：输入部

17：显示部

20：路径示教数据制作装置

21：示教点设定部

22：样条插值部

23：路径示教数据制作部

24：工具驱动装置

31：区间设定部

32：插值运算部

33：分组部

34：修改部

P1～P12：示教点

Claims (8)

1.一种路径示教数据制作装置，具备：

样条插值部，其根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的所述示教点之间生成多个插值点；以及

路径示教数据制作部，其根据利用所述样条插值部生成的所述多个插值点的位置信息和所述多个示教点的位置信息，以通过各所述示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据。

2.根据权利要求1所述的路径示教数据制作装置，其中，

所述路径示教数据制作部根据所述多个示教点的位置信息和利用所述样条插值部生成的所述多个插值点的位置信息，确定与任意一个所述示教点对应的任意一个所述插值点，并将确定的所述插值点的位置信息变更为对应的所述示教点的位置信息。

3.根据权利要求2所述的路径示教数据制作装置，其中，

所述路径示教数据制作部将利用所述样条插值部生成的所述多个插值点中的与任意一个所述示教点的位置相邻的任意一个所述插值点确定为与所述示教点对应的所述插值点。

4.根据权利要求2所述的路径示教数据制作装置，其中，

所述路径示教数据制作部将被所述相邻的示教点夹着的多个所述插值点以及所述相邻的示教点中的任意一个的所述示教点设定为一个组，

在所述组内，将最靠近所述示教点的所述插值点确定为与所述示教点对应的所述插值点。

5.根据权利要求1所述的路径示教数据制作装置，其中，

所述样条插值部将所述多个示教点分割成多个区间，按照所述区间生成多个所述插值点。

6.根据权利要求5所述的路径示教数据制作装置，其中，

所述样条插值部将所述多个区间中的一个作为对象区间，根据所述对象区间中包含的所述示教点、所述对象区间的前一个所述区间中的与所述对象区间的所述示教点连续的多个所述示教点、以及所述对象区间的后一个所述区间中的与所述对象区间的所述示教点连续的多个所述示教点生成所述对象区间的多个所述插值点。

7.一种路径示教数据制作方法，其使计算机执行以下工序：

根据给定的多个示教点进行样条插值，在相邻的所述示教点之间生成多个插值点的样条插值工序；以及

根据利用所述样条插值工序生成的所述多个插值点的位置信息和所述多个示教点的位置信息，以通过所述示教点的位置的方式，制作表示机器人的工具通过的位置的路径示教数据的路径示教数据制作工序。

8.一种计算机可读记录介质，其记录有用于使计算机作为权利要求1所述的路径示教数据制作装置发挥功能的路径示教数据制作程序。

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