CN115697647A - 焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及焊接机器人控制程序创建程序 - Google Patents

Abstract

该焊接系统包括设置有焊炬的焊接机器人以及用于创建焊接机器人的控制程序的装置，其中，用于创建焊接机器人的控制程序的装置执行以下操作：获取对工件的焊接操作的焊接起点和焊接终点的位置信息、以及姿势信息，通过该姿势信息可以相对于所述焊接线指定在位于连接焊接起点和焊接终点的焊接线上的焊接示教点处的焊炬的姿势；以及基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人的控制程序，用于实现焊接起点与焊接终点之间的焊接操作，并且焊接机器人基于焊接机器人的控制程序执行焊接操作。

Description

焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程 序创建方法、以及焊接机器人控制程序创建程序

技术领域

本公开涉及焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及焊接机器人控制程序的创建程序。

背景技术

PTL1描述了一种用于点焊机器人的教学设备。该教学设备包括用于接收相对位置信息的输入的相对位置输入接收单元、焊点输入接收单元、空切(air-cut)点确定单元和操作程序生成单元。相对位置信息包括距离信息，该距离信息指示位于设置在点焊机器人中的焊枪前端处的焊接嘴相对于要由点焊机器人焊接的工件上的焊点的位置与工件分开多远。相对位置信息包括指示焊枪相对于工件向焊点所位于的一侧移动了多少的第一移动信息、以及指示焊枪相对于工件向焊点不位于的一侧移动了多少的第二信息。焊点输入接收单元针对多个焊点中的每一个焊点来接收包括焊点在工件上的位置和焊接顺序的焊点信息的输入、以及关于焊点的焊接操作。空切点确定单元基于由相对位置输入接收单元接收输入的相对位置信息和由焊点输入接收单元接收输入的焊点信息，来确定焊枪的关于由焊点输入接收单元接收输入的焊接操作的空切点。操作程序生成单元基于由空切点确定单元确定的空切点来生成用于点焊机器人的操作程序，以在保持焊枪姿势的同时执行焊接操作。

引文列表

专利文献

[PTL 1]JP2012-024867A

发明内容

技术问题

本公开的目的在于提供能够通过易于操作的示教来沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接的焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及焊接机器人控制程序创建程序。

问题的解决方案

本公开提供了一种包括设置有焊炬的焊接机器人和焊接机器人控制程序创建设备的焊接系统。焊接机器人控制程序创建设备执行以下操作：获取对工件执行的焊接的焊接起点和焊接终点的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，焊接示教点在连接焊接起点和焊接终点的焊接线上；以及基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点到焊接终点执行焊接。焊接机器人基于焊接机器人控制程序对工件执行焊接。

另外，本公开提供了一种包括处理单元的焊接机器人控制程序创建设备，其中，该处理单元执行以下操作：获取对工件执行的焊接的焊接起点和焊接终点的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊机机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，焊接示教点在连接焊接起点和焊接终点的焊接线上；以及基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点到焊接终点执行焊接。

另外，本公开提供了一种由焊接机器人控制程序创建设备进行的焊接机器人控制程序创建方法，该焊接机器人控制程序创建方法包括：获取对工件执行的焊接的焊接起点和焊接终点的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊机机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，焊接示教点在连接焊接起点和焊接终点的焊接线上；以及基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点到焊接终点执行焊接。

此外，本公开提供了一种焊接机器人控制程序的创建程序，使焊接机器人控制程序创建设备执行以下操作；获取对工件执行的焊接的焊接起点和焊接终点的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊机机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，焊接示教点在连接焊接起点和焊接终点的焊接线上；以及基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点到焊接终点执行焊接。

发明的有益效果

根据本公开，可以提供能够通过易于操作的示教来沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接的焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及用于创建焊接机器人控制程序的程序。

附图说明

[图1]图1是示出了焊接机器人系统的示例的概念图。

[图2]图2是示出了焊接系统的示例的概念图。

[图3]图3是示出了根据本公开的焊炬根据由焊接机器人控制程序创建设备创建的焊接机器人控制程序的移动的概念图。

[图4]图4是示出了当焊接线弯折时焊炬根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

[图5]图5是示出了当焊接线弯曲时焊炬根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

[图6]图6是示出了当物体在焊接线附近时焊炬根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

[图7]图7是示出了当焊接工件壁的内侧时焊炬根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

[图8]图8是与第一焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图9]图9是与第二焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图10]图10是与第三焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图11]图11是与第四焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图12]图12是与第五焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图13]图13是与第六焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图14]图14是与第七焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图15]图15是与第八焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图16]图16是与第九焊接示教点相对应的显示单元上的显示示例。

[图17]图17是示出了当执行示教并沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接时焊炬的姿势的比较图。

具体实施方式

(本公开的背景)

已知一种设置有对工件执行焊接的焊炬的机器人设备。PTL 1描述了一种用于点焊机器人的示教设备和示教方法。PTL 1描述了一种将现实空间投影到计算机的虚拟空间上的技术，在虚拟空间中创建了与现实空间中的点焊机器人相对应的虚拟机器人模型，并使用该虚拟机器人模型来对点焊机器人的操作进行编程。

PTL 1中执行的焊接是点接合的点焊，并且PTL 1中描述的技术不能沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接。另外，在PTL 1中，用于将用户的指令输入到示教设备的操作单元是诸如键盘或鼠标之类的输入设备。当使用诸如键盘或鼠标之类的输入设备时，操作者难以执行直观地模拟焊接机器人的焊炬的移动的指令输入。

因此，在以下的实施例中，将详细描述能够通过易于操作的示教来沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接的焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及用于焊接机器人控制程序的创建程序。

在下文中，实施例(在下文中，被称为“本实施例”)具体公开了将适当地参照附图来详细描述根据本公开的焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、以及用于焊接机器人控制程序的创建程序。然而，可以省略不必要的详细描述。例如，可以省略公知事项的详细描述或基本上相同的配置的重复描述。这是为了避免在以下描述中的不必要的冗余，并且便于本领域技术人员的理解。提供附图和以下描述是为了使本领域技术人员能够透彻地理解本公开，而不是为了限制权利要求中的主题。

(焊接机器人系统100的概述)

图1是示出了焊接机器人系统100的示例的概念图。焊接机器人系统100包括焊接机器人1、包括在焊接机器人1中的焊炬2和机器人控制器3。焊接机器人系统100还可以包括示教器4。焊接机器人系统100还可以包括操作箱5。

焊接机器人1是对工件执行焊接的机器人。焊接机器人1可以包括铰接机器人臂11。末端执行器12连接到机器人臂11的前端部分。末端执行器12通常是具有一根或多根手指的机器人手，但也可以是没有手指的末端执行器。

可以在机器人臂11上、在机器人臂11与末端执行器12之间的连接部分附近等设置诸如相机之类的图像捕捉单元。机器人臂11的三维移动由连接到机器人臂11的机器人控制器3控制。机器人臂11和末端执行器12的移动可以基于由诸如相机之类的图像捕捉单元捕捉的图像来控制。

例如，在诸如电弧焊接之类的焊接中，当对工件执行焊接时使用焊炬2。诸如气焊或激光焊接之类的焊接类型以及与该焊接类型相对应的焊炬的类型在此不作限定。

机器人控制器3连接到焊接机器人1，并且控制焊接机器人1的行为。机器人控制器3可以通过操作者操作示教器4来控制焊接机器人1的行为。机器人控制器3可以通过操作者操作操作箱5来控制焊接机器人1的行为。机器人控制器3可以基于焊接机器人1的控制程序(即，焊接机器人控制程序)来控制焊接机器人1的行为。

示教器4是具有作为用户界面的作用的输入设备，操作者通过该用户界面来操作示教器4以示教焊接机器人1。作为示教器4，可以使用相关技术中的示教器，并且示教器4在此不作限定。操作箱5是用于操作者控制机器人控制器3的输入设备，包括开关、按钮等。类似地，作为操作箱5，可以使用相关技术的操作箱，并且操作箱5在此不作限定。

(焊接系统300的概述)

图2是示出了焊接系统300的示例的概念图。

焊接系统300包括参照图1描述的焊接机器人系统100和焊接机器人控制程序创建系统200。焊接机器人控制程序创建系统200包括头戴式显示器HMD、控制器CTR、一个或多个基站IR、以及焊接机器人控制程序创建设备T。

控制器CTR是用于机械设备的运动控制的设备。在本实施例中，控制器CTR用于图1中所示的焊炬2的运动控制。

控制器CTR具有可以由操作者握持的外部形状。根据本实施例，操作者握持被视为焊炬2的控制器CTR。控制器CTR可以具有与焊炬2相同形状的前端部分，使得操作者可以在握持控制器CTR的同时直观地指定焊接机器人1的焊炬2所经过的焊接示教点。控制器CTR包括用作用户界面的输入单元，例如按钮、开关和控制杆(未示出)。操作者在控制器CTR的与焊炬2的前端相对应的前端与待焊接的工件(未示出)实际接触的状态下，通过例如按下上述按钮来使控制器CTR存储焊接示教点。另外，操作者可以经由包括在控制器CTR中的用户界面(例如，按钮)来打开和关闭稍后将描述的姿势固定功能。

控制器CTR连接到头戴式显示器HMD，使得数据可以在控制器CTR与头戴式显示器HMD之间输入和输出。控制器CTR与头戴式显示器HMD之间的数据通信可以无线地或经由有线执行。

控制器CTR可以将由操作者指定的焊接示教点的位置信息和稍后将描述的姿势信息经由头戴式显示器HMD发送到焊接机器人控制程序创建设备T。焊接示教点可以包括对工件执行的焊接的焊接起点和焊接终点。当不使用头戴式显示器HMD时，控制器CTR可以直接将焊接示教点的位置信息和稍后将描述的姿势信息发送到焊接机器人控制程序创建设备T，而不使用头戴式显示器HMD。

(姿势信息)

姿势信息是能够指定焊接机器人1中包括的焊炬2在焊接示教点处相对于焊接线的姿势，该焊接示教点在连接焊接起点和焊接终点的焊接线上(参见图3以及后续图)。例如，作为指示具有面向焊接示教点的前端的控制器CTR的姿势的信息的控制器姿势信息是姿势信息的示例。设定控制器姿势信息，使得当控制器CTR被视为焊炬2并用于示教时，机器人控制器3控制焊接机器人1，以便控制器CTR的前端在三维空间中的方向与焊炬2的前端在三维空间中的方向匹配。因此，焊接机器人控制程序创建设备T可以基于控制器姿势信息来指定焊炬2相对于焊接线的姿势。焊接机器人控制程序创建设备T可以获取指示控制器CTR面向焊接示教点的姿势的控制器姿势信息作为姿势信息。

操作者还能够通过使用焊炬2本身而不是控制器CTR来指定焊接示教点。在这种情况下，例如，机器人控制器3能够获取指示焊炬2的姿势的信息，该焊炬2的姿势根据从示教器4等的操作输入而变化。焊接机器人控制程序创建设备T可以从机器人控制器3获取指示焊炬2的姿势的信息作为姿势信息。焊接机器人控制程序创建设备T还可以从机器人控制器3获取上述位置信息。

头戴式显示器HMD可以向佩戴头戴式显示器HMD的人(在下文中，被称为佩戴者)显示VR图像。佩戴者可以是与上述操作者不同的人，或者可以是同一人。头戴式显示器HMD连接到焊接机器人控制程序创建设备T，使得数据可以在头戴式显示器HMD与焊接机器人控制程序创建设备T之间输入和输出。例如，头戴式显示器HMD和焊接机器人控制程序创建设备T可以通过显示器电缆、USB电缆等连接。然而，连接的模式不限于此，并且头戴式显示器HMD与焊接机器人控制程序创建设备T可以彼此执行无线通信。

这里，根据本实施例，头戴式显示器HMD被用作用于对控制器CTR与焊接机器人控制程序创建设备T之间的数据交换进行中继的设备。然而，焊接机器人控制程序创建系统200可以在控制器CTR与焊接机器人控制程序创建设备T之间直接执行数据通信，而不设置头戴式显示器HMD。

基站IR被焊接机器人控制程序创建设备T用于获取控制器CTR的位置信息和姿势信息。根据本实施例的焊接机器人控制程序创建系统200包括两个基站IR。基站IR可以连接到焊接机器人控制程序创建设备T，使得数据可以在基站IR与焊接机器人控制程序创建设备T之间输入和输出。两个基站IR朝向控制器CTR发射红外线。例如，基站IR打开闪光灯，然后从下到上发射红外激光，然后打开闪光灯，并且然后从左到右发射红外激光。基站IR重复地执行上述四种处理。另一方面，控制器CTR包括光接收单元(未示出)。控制器CTR基于通过光接收单元从基站IR接收的光的到达时间、角度信息等来计算焊接示教点的位置信息(当由操作者按下控制器CTR的按钮时，控制器CTR的前端部分的位置信息)和控制器姿势信息。代替控制器CTR，头戴式显示器HMD或焊接机器人控制程序创建设备T可以计算焊接示教点的位置信息和控制器姿势信息。

获取焊接示教点的位置信息和控制器姿势信息的方法不限于上述示例。例如，基站IR具有结构光的投影功能和红外相机的功能，并且当投影到控制器CTR上的结构光被红外相机捕捉，并且所捕捉的图像经受图像处理时，焊接机器人控制程序创建设备T能够获取上述位置信息和控制器姿势信息。另外，焊接机器人控制程序创建设备T可以设置有多个相机而不是多个基站，使用该相机来捕捉工件和控制器CTR的图像，并基于所捕捉的图像中包括的特征点等来计算上述位置信息和控制器姿势信息。焊接机器人控制程序创建设备T可以通过这些方法以外的方法来获取上述位置信息和控制器姿势信息。

焊接机器人控制程序创建设备T连接到头戴式显示器HMD、基站IR、以及机器人控制器3，使得数据可以在焊接机器人控制程序创建设备T与头戴式显示器HMD、基站IR、以及机器人控制器3之间输入和输出。当不使用头戴式显示器HMD时，焊接机器人控制程序创建设备T可以连接到控制器CTR，使得数据可以在焊接机器人控制程序创建设备T与控制器CTR之间输入和输出。焊接机器人控制程序创建设备T可以通过例如LAN电缆、其他连接电缆连接到其他设备，或无线地连接到其他设备。焊接机器人控制程序创建设备T可以是例如游戏PC等，但不限于此。

焊接机器人控制程序创建设备T可以包括处理单元101、存储单元102、输入单元103和显示单元104。焊接机器人控制程序创建设备T可以包括其他组件。

使用例如中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)来配置处理单元101。处理单元101执行用于控制焊接机器人控制程序创建设备T的各个单元的整体操作的控制过程、将数据或信息输入到焊接机器人控制程序创建设备T的各个单元中或从焊接机器人控制程序创建设备T的各个单元输出数据或信息的过程、计算数据的过程、以及存储数据或信息的过程。

存储单元102可以包括硬盘驱动器(HDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等，并存储要由处理单元101执行的各种程序(操作系统(OS)、应用软件等)、以及各种数据。存储单元102可以存储用于创建焊接机器人1的控制程序的程序(在下文中，被称为焊接机器人控制程序的创建程序1021)。焊接机器人控制程序的创建程序1021可以由处理单元101执行。

输入单元103可以包括触控板、键盘、鼠标等，具有作为与操作者的人机界面的功能，并输入操作者的操作。换句话说，输入单元103用于由处理单元101执行的各种过程中的输入或指令。

显示单元104可以使用诸如液晶显示器(LCD)或有机电致发光(EL)之类的显示设备来配置。显示单元104可以显示例如处理单元101基于焊接机器人控制程序的创建程序1021、焊接示教点的位置信息、以及控制器姿势信息创建了什么样的焊接机器人控制程序。

(焊接示教点的存储)

图3是示出了焊炬2根据由根据本公开的焊接机器人控制程序创建设备T创建的焊接机器人控制程序的移动的概念图。参照图2。操作者移动所握持的控制器CTR，并且当控制器CTR的前端到达工件的焊接起点S和焊接终点E时按下按钮等。因此，焊接起点S和焊接终点E作为焊接示教点存储在控制器CTR中。注意，要存储的焊接示教点不限于焊接起点S和焊接终点E。例如，可以将连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线L上的任意中间点M存储为焊接示教点。另外，焊接示教点可以是不在连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线L上的点，并且可以是例如稍后将基于图8至图16描述的空切点、或当焊接机器人1处于待机姿势时焊炬2的前端的位置。

焊接机器人控制程序创建设备T从控制器CTR获取焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及指示当控制器CTR的前端位于焊接起点S的位置和焊接终点E的位置处时控制器CTR的姿势的姿势信息。

处理单元101基于所获取的位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点S到焊接终点E对工件执行焊接。处理单元101将创建的焊接机器人控制程序发送给机器人控制器3。机器人控制器3执行所接收的焊接机器人控制程序以移动焊接机器人1。焊接机器人1基于由操作者设定的焊接示教点(焊接起点S、焊接终点E等)，使用焊炬2对工件执行焊接。

图17是示出了在执行示教并且沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接的情况下焊炬2的姿势的比较图。图3所示的根据本公开的示例与图17所示的示例在焊炬2相对于焊接线L的姿势是不同的。

当操作者握持控制器CTR并手动指定焊接起点S、焊接终点E等作为焊接示教点时，焊炬2相对于焊接线L的姿势难以保持恒定。在图17所示的示例的情况下，焊炬2在焊接线L的中间部分(例如，中间点M)处相对于焊接线L的姿势是在焊炬2在焊接起点S处相对于焊接线L的姿势与焊炬2在焊接终点E处相对于焊接线L的姿势之间内插的姿势。更具体地，改变焊炬2的姿势，使得焊炬2的前端的相反侧从焊接起点S到焊接终点E逐渐朝向焊接线L下降。

另一方面，如果焊炬2能够执行焊接，使得焊炬2相对于焊接线L的姿势从焊接起点S到焊接终点E是恒定的，则优选地，焊接的质量是稳定的。因此，如图3所示，根据本公开的焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人的控制程序，以用于沿焊接线L从焊接起点S朝向焊接终点E执行焊接，同时保持焊炬2在焊接起点S处相对于焊接线L的姿势。

另外，如在稍后将描述的图7中所示的示例中，存在焊炬2相对于焊接线L的姿势无法自始至终保持恒定的情形。在这种情况下，对于构成焊接线L的多个部分中的每一个，焊炬2的姿势可以保持恒定。

(姿势固定功能的切换)

焊接机器人控制程序的创建程序1021可以包括两种控制模式。第一控制模式是打开姿势固定功能的姿势固定模式。第二控制模式是关闭姿势固定功能的姿势非固定模式。

在姿势固定模式的情况下，根据创建的焊接机器人控制程序而操作的焊接机器人1中包括的焊炬2的姿势不跟随控制器CTR的姿势改变，并保持恒定的姿势。例如，焊炬2移动，同时在焊接起点S处焊炬2相对于焊接线L的角度保持相对不变(参见图3)。焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人控制程序，用于在焊接线L的焊炬2的姿势固定的姿势固定部分中沿焊接线L执行焊接直到该姿势固定部分的终点，同时保持焊炬2在姿势固定部分的起点处相对于焊接线L的姿势。

在姿势非固定模式的情况下，根据创建的焊接机器人控制程序而操作的焊接机器人1中包括的焊炬2的姿势跟随控制器CTR的姿势改变而改变。例如，焊炬2移动，同时焊炬2在焊接起点S处相对于焊接线L的角度改变(参见图6和图7)。焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人控制程序，用于在焊接线L的焊炬2的姿势非固定的姿势非固定部分中沿焊接线执行焊接，使得焊炬2相对于焊接线L的姿势跟随焊炬2的基于姿势信息而指定的姿势。

姿势固定模式与姿势非固定模式之间的模式切换可以通过控制器CTR中包括的诸如按钮之类的用户界面(参见上面的描述)来执行。另外，模式切换操作可以通过佩戴头戴式显示器HMD的操作者的视线来执行。模式切换操作可以通过焊接机器人控制程序创建设备T的输入单元103中包括的鼠标、键盘等来执行。

如图3所示，设置有焊炬2的焊接机器人1根据在创建焊接机器人控制程序时由操作者握持的控制器CTR的前端部分的移动来沿与工件相对应的焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。在姿势固定模式的情况下，即使当操作者握持的控制器CTR的姿势由于相机抖动等而改变时，姿势改变也不没有反映在焊炬2的姿势中，并且焊炬2沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接，同时保持相对于焊接线L的预定姿势。

(姿势固定部分)

如上所述，可以存在焊炬2不能自始至终保持相对于焊接线L的姿势恒定的情形。因此，在焊接线L的焊炬2的姿势固定的部分中，焊炬2的姿势可以是固定的。当焊接线L的焊炬2的姿势固定的姿势固定部分从焊接起点S到焊接终点E时，焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人控制程序，用于沿焊接线L执行焊接直到姿势固定部分的终点(即，焊接终点E)，同时保持焊炬在姿势固定部分的起点(即，焊接起点S)处相对于焊接线L的姿势恒定。

姿势固定部分的起点可以不是焊接起点S。例如，姿势固定部分的起点可以是在焊接起点S与焊接终点E之间的点(参见图7)。类似地，姿势固定部分的终点也可以不是焊接终点E。例如，姿势固定部分的终点可以是在焊接起点S与焊接终点E之间的点(参见图7)。姿势固定部分的起点比姿势固定部分的终点更靠近焊接起点S。

图4是示出了当焊接线L弯折时焊炬2根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。图5是示出了当焊接线L弯曲时焊炬2根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

为了在焊接线L上设定多个焊接示教点，操作者操作控制器CTR对焊接机器人1执行示教。也就是说，操作者使控制器CTR的与焊炬2的前端相对应的前端与待焊接的工件接触，并使控制器CTR存储焊接起点S、中间点M和焊接终点E的三个点作为焊接示教点。控制器CTR中包括的诸如按钮之类的用户界面(参见上文描述)用于存储焊接示教点。

结果，关于焊接示教点的信息(位置信息、控制器姿势信息、姿势固定模式或姿势非固定模式的控制信息等)被发送到焊接机器人控制程序创建设备T。关于焊接示教点的信息的发送时间可以是当信息被控制器CTR存储时。另外，关于焊接示教点的信息可以在该信息在控制器CTR中累积到一定程度的时间发送，或者可以以预定的时间间隔周期性地发送。

当在焊接线L上存在除焊接起点S和焊接终点E以外的焊接示教点时，焊接机器人控制程序的创建程序1021可以包括焊接线L的两种或更多种确定模式。焊接线L的第一确定模式是确定焊接线L以通过直线来连接两个焊接示教点的确定模式。当焊接机器人控制程序的创建程序1021根据第一确定模式通过使用焊接起点S、中间点M和焊接终点E的三个点作为焊接示教点来确定焊接线L时，如图4所示，确定了由从焊接起点S到中间点M的线段L1和从中间点M到焊接终点E的线段L2形成的弯折焊接线L。

在姿势固定模式的情况下，根据焊接机器人控制程序操作的焊接机器人1中包括的焊炬2执行焊接，同时保持相对于焊接线L的预定姿势。因此，在图4所示的示例的情况下，焊炬2沿焊接线L执行焊接，同时保持相对于焊接线L中包括的线段L1的预定角度，该线段L1从焊接起点S到中间点M。当焊炬2的前端到达中间点M时，焊炬2改变其方向，并沿焊接线L执行焊接，同时保持相对于焊接线L中包括的线段L2的预定角度，该线段L2从中间点M到焊接终点E。

焊接线L的第二确定模式是确定焊接线L使得三个或更多个焊接示教点由曲线平滑地连接的确定模式。当焊接机器人控制程序的创建程序1021根据第二确定模式使用焊接起点S、中间点M和焊接终点E的三个点作为焊接示教点来确定焊接线L时，如图5中所示，确定了平滑地连接焊接起点S、中间点M和焊接终点E的弯曲焊接线L。

焊接机器人控制程序的创建程序1021可以预先将指示焊接线L的确定模式的设定值作为初始值。另外，焊接线L的确定模式可以通过控制器CTR、头戴式显示器HMD、焊接机器人控制程序创建设备T的输入单元103中的任何一个来改变。

在姿势固定模式的情况下，根据焊接机器人控制程序操作的焊接机器人1中包括的焊炬2执行焊接，同时保持相对于焊接线L的预定姿势。因此，在图5所示的示例的情况下，焊炬2沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接，同时在空间中逐渐改变角度，以保持相对于焊接线L的角度。

图6是示出了当物体OBJ在焊接线L附近时焊炬2根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。

当对工件执行焊接时，在焊接线L附近可以存在诸如夹具之类的物体OBJ。在姿势固定模式的情况下，焊炬2在保持焊接起点S处的姿势的同时移动到焊接终点E。因此，焊炬2可能与物体OBJ碰撞。在这种情况下，焊接机器人控制程序创建设备T使用姿势非固定模式创建其中焊炬2在改变姿势以避开物体OBJ的同时进行移动的焊接机器人控制程序。

为了使焊炬2在避开物体物OBJ的同时沿焊接线L执行焊接，操作者例如在控制器CTR上执行以下操作。

当被视为焊炬2的控制器CTR的前端到达待焊接的工件的焊接起点S的位置时，操作者在控制模式被设定为姿势固定模式的状态下，使控制器CTR将焊接起点S存储为焊接示教点。控制模式的切换和焊接示教点的存储可以使用包括在控制器CTR中的诸如按钮之类的用户界面来执行。

操作者移动控制器CTR。当被视为焊炬2的控制器CTR的前端移动到焊接线L上的在物体OBJ附近的点M1时，操作者将控制模式从姿势固定模式切换到姿势非固定模式。在这种情况下，点M1可以作为焊接示教点存储在控制器CTR中。

操作者将控制器CTR倾斜预定角度。这里，如上所述，在姿势非固定模式的情况下，根据焊接机器人控制程序操作的焊接机器人1中包括的焊炬2的姿势跟随控制器CTR的姿势改变而改变。因此，如图6所示，焊接时的焊炬2处于相对于焊接线L的角度改变(在点M1附近)的状态。由于焊炬2的姿势改变，因此焊炬2不可能与物体OBJ碰撞。

操作者再次操作控制器CTR以将控制模式切换为姿势固定模式。然后，操作者移动控制器CTR，使得被视为焊炬2的控制器CTR的前端到达焊接线L上的在物体OBJ附近的点M2。在姿势固定模式的情况下，由于焊接机器人控制程序被创建为使得焊炬2在焊炬2的姿势固定的状态下移动，因此如图6所示，焊炬2相对于焊接线L的姿势从点M1的附近到点M2的附近保持恒定。由于焊炬2的前端在改变焊炬2的姿势的同时从点M1移动到点M2，因此焊炬2不会与物体OBJ碰撞。

操作者将控制模式从姿势固定模式切换到姿势非固定模式。在这种情况下，点M2可以作为焊接示教点存储在控制器CTR中。操作者将控制器CTR倾斜预定角度。在姿势非固定模式的情况下，由于焊炬2的姿势跟随控制器CTR的姿势，因此操作者能够将焊接时的焊炬2的姿势返回到基本上原来的姿势(图6中焊炬2在焊接起点S处的姿势)。操作者再次操作控制器CTR以将控制模式切换为姿势固定模式。

当模式被切换为姿势固定模式时，操作者移动控制器CTR。当被视为焊炬2的控制器CTR的前端到达焊接线L的焊接终点E的位置时，焊接终点E作为焊接示教点存储在控制器CTR中。

例如，当操作者在控制器CTR上执行上述操作时，从控制器CTR获取上述位置信息和姿势信息的焊接机器人控制程序制作设备T的处理单元101基于所获取的信息来创建焊接机器人控制程序，并将所创建的焊接机器人控制程序发送到机器人控制器3。如图6所示，机器人控制器3根据所创建的焊接机器人控制程序来控制焊接机器人1，使得焊炬2在改变其姿势的同时移动，以便避开物体OBJ。

图7是示出了当焊接工作Wk的壁的内侧时焊炬2根据焊接机器人控制程序的移动的概念图。如图7所示，根据本实施例的待焊接工件Wk具有三个壁形成U形的形状。

当焊接工件Wk的壁的内侧时，在沿工件Wk的壁改变焊炬2的方向的同时执行焊接，使得焊炬2不与壁碰撞。在这种情况下，焊炬2相对于焊接线L的姿势首先不能保持恒定。因此，焊炬2可以仅在焊接线L上的中间部分中保持在恒定姿势。为了向焊接机器人1示教这样的焊接操作，操作者可以例如如下操作控制器CTR。

操作者在控制模式被设定为姿势非固定模式的状态下，使被视为焊炬2的控制器CTR的前端与工件Wk的焊接起点S的位置接触。根据本实施例，焊接起点S位于形成工件Wk的两个壁彼此接触的位置处。

在控制器CTR的前端与工件Wk的焊接起点S的位置保持接触时，操作者通过例如按下控制器CTR的按钮，使控制器CTR将焊接起点S存储为焊接示教点。

接着，操作者使控制器CTR的前端与焊接线L上稍微远离工件Wk的焊接起点S的点(未示出)接触，并将控制模式从姿势非固定模式切换为姿势固定模式。当切换控制模式时，焊接线L上的控制器CTR的前端所接触的点可以作为焊接示教点存储在控制器CTR中。之后，在直至下一个焊接示教点的部分中，焊炬2相对于焊接线L的姿势保持恒定姿势(例如，图7所示的中间点M处的姿势)。

根据本实施例，焊接终点E位于形成工件Wk的两个壁彼此接触的位置处，类似于焊接起点S。操作者在焊接终点E附近再次操作控制器CTR以将控制模式从姿势固定模式切换为姿势非固定模式。当切换控制模式时，焊接线L上的控制器CTR的前端所接触的点可以作为焊接示教点存储在控制器CTR中。

操作者使控制器CTR的前端与焊接终点E的位置接触。然后，操作者通过例如按下控制器CTR的按钮，使控制器CTR将焊接终点E存储为焊接示教点。

当操作者操作控制器CTR时，例如，如上所述，焊炬2根据所创建的焊接机器人控制程序来如下移动。在焊接线L的焊接起点S附近和焊接终点E附近，焊炬2的姿势跟随控制器CTR的姿势。在焊接线L的其他部分中，焊炬2的姿势是固定的。因此，焊炬2可以沿焊接线L执行焊接，而不与工件Wk的内壁碰撞。

图8至图16是通过分别与第一焊接示教点至第九焊接示教点相对应的显示单元104的显示示例。

当焊接机器人控制程序创建设备T的处理单元101执行焊接机器人控制程序的创建程序1021时，图8至图16中示出的显示示例与要在显示单元104上显示的图像相对应。然而，这些图像可以显示在头戴式显示器HMD或其他设备中包括的屏幕等上。操作者操作控制器CTR以对焊接机器人1执行示教，同时观察在显示单元104等上显示的图像。

根据本实施例，在显示单元104等上显示的窗口W被划分为第一窗格P1、第二窗格P2和第三窗格P3的三个窗格。然而，窗口W的窗格划分仅为示例，并且可以采用其他显示方式。

在第一窗格P1上，显示了设置有焊炬2的焊接机器人1的虚拟模型。第一窗格P1还可以显示焊接机器人1中包括的焊炬2的操作路径。图中所示的x轴、y轴和z轴是彼此正交的坐标轴。在该示例中，焊炬2的方向为x轴。

在第二窗格P2上，显示了与焊炬2的操作路径上的焊接示教点相关的信息。作为与焊接示教点相关的信息，例如，可以显示以下信息。_·用于移动焊炬2的移动命令的类型(MOVEL、MOVEP等)_·焊接示教点的标识符(P001等)_·焊炬2的移动速度。

在第三窗格P3上，显示了被选为要在第二窗格P2上显示的焊接示教点的各种控制参数的值。要显示的控制参数例如如下。_·焊接(开：执行焊接；关：不执行焊接)_·焊炬2的移动速度(自动：通过程序自动设定的移动速度；数值指定：基于数值的移动速度)_·焊炬姿势的固定(开：上述姿势固定模式；关：上述姿势非固定模式；自动：自动设定为开或关)。

图8示出了焊炬2的前端指向第一焊接示教点的状态。第一焊接示教点与焊接机器人1处于待机姿势时焊炬2的前端的位置相对应。焊接机器人1的待机姿势是焊接机器人1开始焊接时焊接机器人1处于初始位置的情况下的姿势。

图9示出了焊炬2的前端指向第二焊接示教点的状态。图10示出了焊炬2的前端指向第三焊接示教点的状态。第二焊接示教点和第三焊接示教点为空切点。空切是指焊炬2在不焊接工件的情况下移动。

图11示出了焊炬2的前端指向第四焊接示教点的状态。第四焊接示教点为焊接起点。焊接起点与图3至图7中所示的焊接起点S相对应。由于焊接是从焊接起点到焊接终点执行的，所以要在第三窗格P3上显示的控制参数的值是用于焊接的开和用于焊炬姿势的固定的开。另外，在与在第二窗格P2中选择并显示(突出显示)的第四焊接示教点相关的信息的左侧显示白色圆圈。根据本实施例，白色圆圈指示在焊接示教点之后执行焊接，并且黑色圆圈指示在焊接示教点之后不执行焊接。

图12示出了焊炬2的前端指向第五焊接示教点的状态。第五焊接示教点为焊接终点。焊接终点与图3至图7中所示的焊接终点E相对应。由于已经执行焊接到焊接终点的焊炬2执行了空切(焊炬2空转)，因此要在第三窗格P3上显示的控制参数的值为用于焊接的关和用于焊炬姿势的固定的自动(其可以是开或关)。

图13示出了焊炬2的前端指向第六焊接示教点的状态。图14示出了焊炬2的前端指向第七焊接示教点的状态。第六焊接示教点和第七焊接示教点为空切点。

图15示出了焊炬2的前端指向第八焊接示教点的状态。第八焊接示教点与当焊接机器人1处于待机姿势时焊炬2的前端的位置相对应。焊接机器人1的待机姿势是当焊接完成之后焊接机器人1位于结束位置处时焊接机器人1的姿势。在该示例中，焊接机器人1的开始位置(参见图8)和结束位置(参见图15)相同，并且第一焊接示教点和第八焊接示教点相同。然而，第一焊接示教点和第八焊接示教点的位置可以彼此不同。

图16示出了焊炬2的前端指向第九焊接示教点的状态。第九焊接示教点是为了使焊炬2避开诸如夹具之类的物体而在第四焊接示教点(焊接起点S)与第五焊接示教点(焊接终点E)之间附加设置的中间点。该中间点与图6示出的点M1或点M2相对应。对比图11和图16，焊炬2在第九焊接示教点处相对于焊接线的角度与焊炬2在第四焊接示教点处相对于焊接线的角度不同。为了实现上述描述，在图16中要在第三窗格P2上显示的控制参数的值是用于焊接的开和用于焊炬姿势的固定的关。

(修改)

在图2中，机器人控制器3、焊接机器人控制程序创建设备T和控制器CTR是单独的设备。然而，这些设备可以集成到一个设备中。例如，机器人控制器3可以与焊接机器人控制程序创建设备T集成。另外，控制器CTR可以与焊接机器人控制程序创建设备T集成。

焊接机器人控制程序创建设备T可以获取位置信息和姿势信息，而不使用控制器CTR。可以使用图1和图2所示的示教器4或操作箱5，而不使用控制器CTR。

另外，除控制器CTR以外的物体可以用作模拟焊炬2的物体，该物体可以由操作者握持。例如，代替控制器CTR，可以使用模拟焊炬2的形状的实物模型(模型)。焊接机器人控制程序创建设备T基于由相机捕捉的图像来获取实物模型的位置信息和姿势信息，并使用这些信息作为焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及能够指定焊炬2相对于焊接线L的姿势的姿势信息。

如上所述，焊接系统300包括设置有焊炬2的焊接机器人1和焊接机器人控制程序创建设备T。焊接机器人控制程序创建设备T获取对工件Wk执行的焊接的焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处焊炬2相对于焊接线L的姿势的姿势信息，该焊接示教点在连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线L上。焊接机器人控制程序创建设备T基于位置信息和姿势信息创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。焊接机器人1基于该焊接机器人控制程序对工件Wk执行焊接。结果，焊接机器人1可以通过易于操作的示教来沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。

焊接机器人控制程序创建设备T包括处理单元101。该处理单元101获取对工件Wk执行的焊接的焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊接机器人1中包括的焊炬2相对于焊接线L的姿势的姿势信息，该焊接示教点在连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线上。处理单元101基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。结果，焊接机器人1可以通过易于操作的示教来沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。

在由焊接机器人控制程序创建设备T进行的焊接机器人控制程序创建方法中，焊接机器人控制程序创建设备T获取对工件Wk执行的焊接的焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊接机器人1中包括的焊炬2相对于焊接线L的姿势的姿势信息，该焊接示教点在连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线L上。焊接机器人控制程序创建设备T基于位置信息和姿势信息创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。结果，焊接机器人1可以通过易于操作的示教来沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。

焊接机器人控制程序的创建程序使焊接机器人控制程序创建设备T获取对工件Wk执行的焊接的焊接起点S和焊接终点E的位置信息、以及能够指定在焊接示教点处在焊接机器人1中包括的焊炬2相对于焊接线L的姿势的姿势信息，该焊接示教点在连接焊接起点S和焊接终点E的焊接线L上。焊接机器人控制程序的创建程序使焊接机器人控制程序创建设备T基于位置信息和姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。结果，焊接机器人1可以通过易于操作的示教来沿焊接线L从焊接起点S到焊接终点E执行焊接。

焊接系统300还包括可以由操作者握持的控制器CTR。焊接机器人控制程序创建设备T获取控制器姿势信息作为姿势信息，该控制器姿势信息是指示控制器CTR面向焊接示教点的姿势的信息。结果，操作者可以通过利用控制器CTR的姿势来容易地执行焊炬2的操作的示教。

控制器CTR可以与焊接机器人控制程序创建设备T集成。结果，由用户操作的控制器可以创建焊接机器人控制程序。

控制器CTR具有与焊炬2相同的形状的前端部分。结果，操作者可以在握持控制器CTR的同时，直观地指定焊接机器人1的焊炬2所经过的焊接示教点。

焊接线L上的焊接示教点包括至少一个中间点M。结果，在实际焊接时，操作者可以通过焊接机器人1三维地移动焊炬2来灵活地指定焊接的操作。

焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人1的控制程序，用于在焊接线L中焊炬2的姿势是固定的姿势固定部分中沿焊接线L执行焊接，直到姿势固定部分的终点，同时保持焊炬2在姿势固定部分的起点处相对于焊接线L的姿势。结果，即使当在示教时改变控制器和焊炬的姿势，焊接机器人1也可以在焊炬相对于焊接线保持恒定姿势的同时执行焊接，并焊接的质量稳定。

焊接机器人控制程序创建设备T创建焊接机器人的控制程序，用于在焊接线L中焊炬2的姿势是不固定的姿势非固定部分中沿焊接线执行焊接，使得焊炬2相对于焊接线L的姿势跟随基于姿势信息指定的焊炬2的姿势。结果，即使在首先不能使焊炬的姿势恒定的姿势非固定部分中，焊接机器人控制程序创建设备T也允许操作者灵活地示教焊炬的移动。

尽管以上参照附图描述了根据本公开焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、焊接机器人控制程序的创建程序，但不用说的是，本公开不限于这样的示例。对本领域技术人员来说显而易见的是，在权利要求的范围内可以设想各种改变、修改、替换、添加、删除和等同物，并且应当理解，这样的改变也属于本公开的技术范围。上述实施例中的组件可以在不脱离本发明的精神的范围内自由组合。

本申请基于2020年6月10日提交的日本专利申请(日本专利申请No.2020-101188)，其内容通过引用并入本文。

工业实用性

本公开作为通过易于操作的示教来沿焊接线从焊接起点到焊接终点执行焊接的焊接系统、焊接机器人控制程序创建设备、焊接机器人控制程序创建方法、焊接机器人控制程序的创建程序是有用的。

附图标记列表

1：焊接机器人

2：焊炬

3：机器人控制器

4：示教器

5：操作箱

11：机器人臂

12：末端执行器

100：焊接机器人系统

101：处理单元

102：存储单元

1021：焊接机器人控制程序的创建程序

103：输入单元

104：显示单元

200：焊接机器人控制程序创建系统

300：焊接系统

CTR:控制器

HMD:头戴式显示器

IR:基站

L:焊接线

M：中间点

OBJ:物体

P1：第一窗格

P2：第二窗格

P3：第三窗格

S:焊接起点

E：焊接终点

T:焊接机器人控制程序创建设备

W：窗口

Wk:工件。

Claims (10)

1.一种焊接系统，包括：

焊接机器人，设置有焊炬；以及

焊接机器人控制程序创建设备，

其中，所述焊接机器人控制程序创建设备被配置为：

获取工件上焊接起点和焊接终点的位置信息和能够指定在焊接示教点处所述焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，所述焊接示教点在连接所述焊接起点和所述焊接终点的所述焊接线上，以及

基于所述位置信息和所述姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从所述焊接起点到所述焊接终点执行焊接，以及

所述焊接机器人被配置为基于所述焊接机器人控制程序来对所述工件执行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接系统，还包括：

控制器，所述控制器能够由操作者握持，其中，

所述焊接机器人控制程序创建设备被配置为获取控制器姿势信息作为所述姿势信息，所述控制器姿势信息是指示所述控制器朝向所述焊接示教点的姿势的信息。

3.根据权利要求2所述的焊接系统，其中，

所述控制器与所述焊接机器人控制程序创建设备集成。

4.根据权利要求2或3所述的焊接系统，其中，

所述控制器具有与所述焊炬相同形状的前端部分。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的焊接系统，其中，

所述焊接线上的所述焊接示教点包括至少一个中间点。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的焊接系统，其中，

所述焊接机器人控制程序创建设备被配置为：创建所述焊接机器人的控制程序，用于在所述焊接线中所述焊炬的姿势是固定的姿势固定部分中沿所述焊接线执行焊接直到所述姿势固定部分的终点，同时保持所述焊炬在所述姿势固定部分的起点处相对于所述焊接线的姿势。

7.根据权利要求6所述的焊接系统，其中，

所述焊接机器人控制程序创建设备被配置为：创建所述焊接机器人的控制程序，用于在所述焊接线中所述焊炬的姿势是不固定的姿势非固定部分中沿所述焊接线执行焊接，使得所述焊炬相对于所述焊接线的姿势跟随基于所述姿势信息指定的所述焊炬的姿势。

8.一种焊接机器人控制程序创建设备，包括：

处理单元，其中，

所述处理单元被配置为：

获取工件上焊接起点和焊接终点的位置信息和能够指定在焊接示教点处在焊接机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，所述焊接示教点在连接所述焊接起点和所述焊接终点的所述焊接线上，以及

基于所述位置信息和所述姿势信息来创建焊接机器人控制程序，用于从所述焊接起点到所述焊接终点执行焊接。

9.一种由焊接机器人控制程序创建设备进行的焊接机器人控制程序创建方法，所述焊接机器人控制程序创建方法包括：

获取工件上焊接起点和焊接终点的位置信息和能够指定在焊接示教点处在焊接机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，所述焊接示教点在连接所述焊接起点和所述焊接终点的所述焊接线上，以及

基于所述位置信息和所述姿势信息来创建所述焊接机器人的控制程序，用于从所述焊接起点到所述焊接终点执行焊接。

10.一种焊接机器人控制程序的创建程序，使焊接机器人控制程序创建设备：

获取工件上焊接起点和焊接终点的位置信息和能够指定在焊接示教点处在焊接机器人中包括的焊炬相对于焊接线的姿势的姿势信息，所述焊接示教点在连接所述焊接起点和所述焊接终点的所述焊接线上，以及

基于所述位置信息和所述姿势信息来创建所述焊接机器人的控制程序，用于从所述焊接起点到所述焊接终点执行焊接。

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