CN117207174A - 机器人的动作轨道生成方法及装置、机器人系统以及程序 - Google Patents

Abstract

本发明在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中缩短动作轨道的生成所需的处理时间并且生成机器人的适当的姿势、其轨道。生成进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道的动作轨道生成方法包括：取得工序，取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及生成工序，其基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

Description

机器人的动作轨道生成方法及装置、机器人系统以及程序

技术领域

本发明涉及机器人的动作轨道生成方法、动作轨道生成装置、机器人系统以及程序。

背景技术

以往，对工件实施规定的作业的机器人通过其发展而多用在各种产业领域。这样的机器人具备臂，并通过控制臂的姿势，而调整用于进行规定的作业的臂的前端部的位置。在机器人的控制中，进行生成示教数据并基于该示教数据使机器人动作的处理。在示教数据的生成中，进行机器人的利用者单个地手动进行设定、或者由设置于机器人的动作轨道生成装置自动地生成的处理。另外，在控制机器人的姿势、其一系列的动作中的轨道时，除了工件的状态以外，还需要考虑周围的干涉物等的影响。

例如，在专利文献1中公开了，在具有多个轴的多关节型的焊接机器人中用于基于所输入的目标姿势探索臂前端的焊炬能够采取的设定姿势并进行自动设定的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-94131号公报

例如，在手动进行示教数据的生成的情况下，需要考虑各种参数，作业负载非常高。另一方面，即使在利用动作轨道生成装置进行示教数据的生成的情况下，为了算出其适当的轨道也需要从较多的选择项之中进行探索，存在处理时间变长的情况。因此，谋求以更短的处理时间决定机器人的动作轨道的方法。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且生成机器人的适当的姿势、其轨道。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明具有以下的结构。即，一种动作轨道生成方法，其生成进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成方法包括：

取得工序，取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

另外，本发明的其他方式具有以下的结构。即，一种动作轨道生成装置，其生成进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成装置具有：

取得机构，其取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成机构，其基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

所述生成机构基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

另外，本发明的其他方式具有以下的结构。即，一种机器人系统，其中，

所述机器人系统具备：

机器人，其具有多个驱动轴；以及

动作轨道生成装置，

所述动作轨道生成装置具有

取得机构，其取得与作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成机构，其基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

所述生成机构基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

另外，本发明的其他方式具有以下的结构。即，一种程序，其中，

所述程序使计算机执行：

取得工序，取得与由具有多个驱动轴的机器人进行作业的作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

发明效果

根据本发明，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的焊接系统的概要结构的概要图。

图2是示出本发明的一实施方式的信息处理装置的概要结构的框图。

图3是用于说明本发明的一实施方式的焊接姿势的概要图。

图4是用于说明本发明的一实施方式的机器人姿势的概要图。

图5A是用于说明本发明的一实施方式的定位器的姿势的说明图。

图5B是用于说明本发明的一实施方式的定位器的姿势的说明图。

图6A是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的说明图。

图6B是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的说明图。

图6C是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的说明图。

图6D是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的说明图。

图7是用于说明本发明的一实施方式的臂前端的位置以及姿势的决定的说明图。

图8是用于说明本发明的一实施方式的臂的进入方向的探索的说明图。

图9是用于说明本发明的一实施方式的臂的进入方向的决定的说明图。

图10是用于说明本发明的一实施方式的臂的进入方向的决定的说明图。

图11是用于说明本发明的一实施方式的周向上的机器人原点的探索的说明图。

图12是用于说明本发明的一实施方式的探索平面和格子点的说明图。

图13是用于说明本发明的一实施方式的用于轨道探索的优先级的曲线图。

图14A是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的校正的概要图。

图14B是用于说明本发明的一实施方式的焊炬的角度的校正的概要图。

图15是本发明的一实施方式的动作轨道生成处理的流程图。

附图标记说明

SY焊接系统

MR机器人

WR末端执行器

WT焊炬

WK工件

PS定位器

CL控制装置

TP示教器

D动作数据生成装置

SL行驶台车

PT架台

ST台车

RF升降部

200信息处理装置

201控制部

202存储部

203通信部

204输入部

205显示部

206IF部。

具体实施方式

以下，参照附图等对本具体实施方式进行说明。需要说明的是，以下说明的实施方式是用于说明本发明的一实施方式，并不意在限定地解释本发明，另外，各实施方式中说明的结构未必全部是为了解决本发明的课题所必需的结构。另外，在各附图中，关于相同的构成要素，通过标注相同的参照标记而示出对应关系。需要说明的是，在以下的说明中使用的附图中，存在将机器人的结构、各部位的连接部分简化或者省略化一部分的部分，但这些并不意在被限定地解释。

<第一实施方式>

在本实施方式中，作为能够适用本发明的系统的一例，举出焊接系统为例进行说明。然而，并不限定于此，只要是例如具备有着能够利用6轴等多个轴进行动作的臂的机器人且为了根据规定的作业调整该臂前端部的位置而设定机器人的动作轨道的结构的机器人系统，就能够适用本发明。另外，在本实施方式的系统中，其所包括的装置并没有特别限定，可以构成为至少包括具有本实施方式的功能的装置。需要说明的是，在本实施方式中，动作的轨道(以下，也称为“轨道”或“动作轨道”)包括某时间点的构成机器人的各部位的姿势、用于成为该姿势的一系列的动作。

[系统的结构例]

图1是示出本实施方式的焊接系统的概要结构的概要图。本实施方式的焊接系统SY构成为包括机器人MR、行驶台车SL、定位器PS、控制装置CL、示教器TP以及动作数据生成装置D。需要说明的是，在此所示的结构为一例，例如在如本实施方式那样为焊接系统的情况下，可以构成为还包括未图示的供给焊接电源的电源装置、进行焊丝向机器人MR的进给的焊丝进给装置、拍摄焊接部位周边的拍摄装置、用于检测各种信息的传感器等。

行驶台车SL是搭载对工件WK实施规定的作业的机器人MR并滑动移动的装置。通过设置行驶台车SL，从而能够覆盖比机器人的臂的动作范围更宽广的范围地进行焊接。行驶台车SL连接于控制装置CL，并按照控制装置CL的控制而动作。在本实施方式中，为焊接系统SY，因此对工件WK进行的规定的作业为电弧焊接，在机器人MR的前端部设置的工具为焊炬WT。行驶台车SL如图1所示那样能够相对于工件WK在前后方向的X轴、左右方向的Y轴以及上下方向的Z轴这3个轴向上移动。这些X轴、Y轴以及Z轴相互正交，并构成XYZ正交坐标系(世界坐标系)。需要说明的是，在图1中，XYZ正交坐标系为了图示行驶台车SL能够移动的方向，而与行驶台车SL重叠图示，但该XYZ正交坐标系的原点例如可以设定为与在工件WK的规定的位置设定的工件原点一致。关于工件原点，见后述。需要说明的是，在以下的说明中使用的各图中由X轴、Y轴、Z轴表示的三维坐标轴是分别对应的。

行驶台车SL在图1所示的例子中具备台车ST、升降部RF以及架台PT。台车ST构成为能够沿X轴方向以及Y轴方向移动。升降部RF安装于台车ST上，将架台PT沿Z轴方向升降，并以截面大致“コ”形状沿Z轴方向延伸。架台PT具有供机器人MR的板状的结构。

机器人MR连接于控制装置CL，并按照控制装置CL的控制而动作。机器人MR具备有着多个关节的臂，例如是具备第一关节J1～第六关节J6这6个关节的自由度6的垂直6轴机器人等多关节机器人。例如，在图1所示的例子中，机器人MR具备：第一连杆LK1，其具备第一关节J1；第二连杆LK2，其经由第二关节J2而连接于第一连杆LK1；第三连杆LK3，其具备第四关节J4以及第五关节J5，并经由第三关节J3而连接于第二连杆LK2；以及末端执行器WR，其经由第六关节J6而连接于第三连杆LK3。机器人MR的臂构成为具备这些第一连杆LK1～第三连杆LK3以及第一关节J1～第六关节J6。在末端执行器WR的前端，在本实施方式中设置有焊炬WT。机器人MR构成为能够利用从焊炬WT送出的焊丝通过电弧焊接将工件WK焊接。

定位器PS是将工件WK把持为能够绕Y轴以及Z轴这两轴向θ1、θ2旋转的装置。定位器PS连接于控制装置CL，并按照控制装置CL的控制而动作。需要说明的是，在本实施方式中，示出了机器人MR与定位器PS连接于相同的控制装置CL的结构，但并不限定于此，也可以是机器人MR与定位器PS由不同的控制装置控制且通过它们协作而进行焊接那样的结构。另外，定位器PS的结构也并不限定于上述，例如可以根据作业对象的工件WK的形状等而使用不同的结构的定位器。

示教器TP是连接于控制装置CL并用于手动操作行驶台车SL以及机器人MR的便携型的操作装置。在使用示教器TP的针对行驶台车SL以及机器人MR的动作的示教中，通过手动操作使行驶台车SL以及机器人MR实际动作。由此，示教相对于工件WK的行驶台车SL的移动路径、位置以及焊炬WT的移动路径、位置等。在示教器TP例如可以具备用于进行焊接系统SY中的各种操作的按钮、显示画面等。

控制装置CL按照由示教器TP、动作数据生成装置D对行驶台车SL以及机器人MR预先进行示教并制作出的动作数据，控制行驶台车SL以及机器人MR，利用焊炬WT焊接工件WK。在本实施方式中，在动作数据中包括通过示教而生成的示教数据、用于基于示教数据等使机器人MR、行驶台车SL动作的动作程序。

动作数据生成装置D是根据动作目的制作用于使行驶台车SL以及机器人MR动作的动作数据(动作程序、示教数据)的装置。动作数据生成装置D是构成为至少包括能够执行本实施方式的动作轨道生成方法的动作轨道生成装置的装置，且例如由PC(PersonalComputer)等构成。动作数据生成装置D在制作动作数据的情况下，将行驶台车SL以及机器人MR再现为计算机的假想空间中的行驶台车模型以及假想机器人模型，并使它们模拟行驶台车SL以及机器人MR的各动作。首先，设定工件WK上的多个焊接点(沿时间序列排列的多个作业位置)，并设定将各焊接点依次连接的连续的焊接线。然后，制作在上述各焊接点以及各焊接线进行焊接的动作数据。需要说明的是，若决定机器人MR的位置，则行驶台车SL的位置也被决定，因此行驶台车模型也可以省略。由动作数据生成装置D制作出的动作数据存储于存储部202，并从存储部202读入控制装置CL从而被利用。需要说明的是，动作数据生成装置D也可以与控制装置CL一体。

图2是示出能够作为本实施方式的动作数据生成装置D而利用的信息处理装置200的概要结构的框图。即，信息处理装置200具备能够作为本实施方式的动作轨道生成装置而利用的结构。信息处理装置200构成为包括控制部201、存储部202、通信部203、输入部204、显示部205以及接口(IF)部206。

控制部201例如可以使用CPU(Central Processing Unit)、GPU(GraphicalProcessing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)或者FPGA(Field Programmable Gate Array)中的至少一个而构成。另外，存储部202例如由HDD(Hard Disk Drive)、ROM(Read Only Memory)或RAM(RandomAccess Memory)等易失性、非易失性的存储装置构成。控制部201通过读出并执行存储于存储部202的各种程序，从而实现后述的各种功能。

通信部203是用于进行与外部装置、各种传感器的通信的部位。由通信部203进行的通信为有线/无线没有限制，另外，也不限定其通信标准。输入部204是用于向信息处理装置200输入各种信息的输入装置，例如可以由分配有规定的功能的多个输入开关、键盘以及鼠标等构成。可以经由输入部204例如输入指示示教开始的指令等各种指令、动作数据的名称、干涉范围信息等在进行焊接系统SY的运转上必需的各种数据。

显示部205是用于显示各种信息的显示装置，例如可以由CRT显示器、LCD(LiquidCrystal Display)、有机EL(Electro-Luminescence)显示器等显示装置等构成。可以经由显示部205例如显示从输入部204输入的指令、数据以及由信息处理装置200生成的假想空间中的行驶台车模型以及假想机器人模型等。需要说明的是，输入部204以及显示部205也可以由它们一体化而成的触摸面板显示器构成。

IF部206是用于与外部装置(例如，控制装置CL)连接并与外部装置进行数据的收发的部位。IF部206例如可以由作为串行通信方式的RS-232C的接口电路、使用USB(Universal Serial Bus)规格的接口电路等构成。信息处理装置200内的各部位通过内部总线等而能够通信地连接。

[姿势]

对本实施方式的焊接系统SY中的焊炬WT的姿势、机器人MR的姿势、基于定位器PS的姿势进行说明。

图3是用于说明本实施方式的焊接系统SY中的焊炬WT的姿势的图。在图3的例子中，示出工件WK2以相对于工件WK1的面(以下，称为“基准面RS”)正交的方式设置的例子。在工件WK1与工件WK2的接触位置设置焊接线L，在沿着焊接线L的焊接方向即作业方向上进行焊接。另外，焊接线L由多个焊接点即多个作业点构成。此时，将工件WK1的基准面RS与焊炬WT所成的角作为焊炬倾斜角α而示出。另外，在从工件WK1的基准面RS以焊接线L为轴旋转焊炬倾斜角α后的平面(以下，称为“假想平面VP”)上，将焊接线L与焊炬WT所成的角作为焊炬WT的焊炬前进后退角β而示出。在此，焊炬WT的轴位于假想平面VP上。另外，将焊炬WT的绕轴的角度作为焊炬旋转角γ而示出。需要说明的是，α、β、γ各个角度的基准位置被预先规定，但并没有特别限定。

图4是用于说明本实施方式的焊接系统SY中的机器人MR的姿势的图。在此，如上所述，示出6轴的结构即具有第一关节J1～第六关节J6的机器人的例子。关于α、β、γ，如在图3中示出的那样。在本实施方式中，将第四关节J4、第五关节J5、第六关节J6的旋转轴在一点相交的点作为机器人MR的手腕旋转中心，在此成为第五关节J5的位置。需要说明的是，为了决定机器人MR的姿势，α、β、γ这三个角是必需的。在此，在焊接的情况下，能够决定焊炬WT的方向即可，因此γ的设定是任意的。因此，通过变更γ的值，能够将机器人MR的姿势、动作范围变更为目标的位置。

图5A以及图5B是用于说明如图1所示那样基于把持着工件WK的定位器PS的工件WK的姿势的图。在此，示出将焊炬WT的姿势设为水平且朝下的情况的例子。在图5A以及图5B中，利用箭头表示作为目标的焊接线的位置。如图1所示那样，定位器PS能够对工件WK绕X轴以及绕Z轴进行旋转角θ1以及θ2的旋转，能够调整工件WK相对于机器人MR的姿势。因此，在将焊炬WT的姿势设为水平且朝下的情况下，例如能够使用图5A以及图5B这两个姿势。

图6A～图6D是示出焊炬WT的代表性的4个姿势的例子的图。焊炬WT能够以机器人MR的手腕旋转中心旋转而调整焊炬旋转角γ从而采取各种姿势，但在本实施方式中，举出4个姿势为例进行说明。另外，在此，将从附图跟前侧趋向里侧的方向设为焊接方向。图6A示出使用图4说明的机器人MR的手腕比焊炬WT靠上侧(手腕上)的姿势。图6B示出机器人MR的手腕比焊炬WT靠下侧(手腕下)的姿势。图6C示出机器人MR的手腕在焊接方向的前侧(手腕前)的姿势。图6D示出机器人MR的手腕在焊接方向的后侧(手腕后)的姿势。在图6A的手腕上的姿势下，设为γ＝-90°。在图6B的手腕下的姿势下，设为γ＝90°。在图6C的手腕前的姿势下，设为γ＝180°。在图6D的手腕后的姿势下，设为γ＝0°。

接着，对决定本实施方式的机器人MR的姿势以及其动作轨道的流程进行说明。以下的决定的流程在信息处理装置200中在与行驶台车SL以及机器人MR对应的假想空间上进行。

首先，信息处理装置200将与规定的焊接位置相应的焊炬WT的姿势下的机器人MR的手腕旋转中心点固定，而将机器人MR的臂的方向以不与工件WK周边的干涉范围重叠的方式作为臂进入方向求出。手腕旋转中心点如使用图4说明的那样是第四关节J4的第四旋转轴、第五关节J5的第五旋转轴以及第六关节J6的第六旋转轴在一点相交的点。

干涉范围可以将规定的周边环境中的机器人MR干涉的范围作为干涉范围信息而规定。干涉范围信息在干涉范围为多边体的情况下可以是干涉范围的轮廓线中的弯折点的坐标，在干涉范围为球体的情况下可以是干涉范围的球体中的中心点的坐标以及半径。更具体而言，干涉范围配置于机器人MR的周围环境，例如是模拟控制盘等设备、架台等备件的障碍物而得到的三维环境模型。干涉范围信息是表示三维模型的信息。在干涉范围信息中，并不限于机器人MR干涉的范围，可以包括表示规定的周围环境中的行驶台车SL干涉的范围、除此以外的焊接系统SY的构成要素干涉的范围的信息。

更具体说明的话，信息处理装置200如图7所示那样基于预先存储于存储部202的施工信息来决定焊炬WT相对于规定的焊接点Q的位置以及姿势。需要说明的是，焊接点Q是规定的作业位置的一例。施工信息是焊接条件、焊炬WT相对于焊接线的坡口的姿势等。例如，焊炬WT的位置根据图5A、图5B所示的定位器PS的位置、姿势、工件WK上的焊接线的位置、方向等而确定。在图7中手腕旋转中心点RO与上述的机器人MR的第四关节J4、第五关节J5、第六关节J6的旋转轴在一点相交的点对应，并表示固定的位置。

接着，信息处理装置200在机器人MR的周围环境中以不与干涉范围重叠的方式探索机器人MR的臂能够进入的臂可进入方向。更详细而言，信息处理装置200如图8所示那样，在机器人MR的周围环境设定由存储于存储部202的干涉范围信息表示的干涉范围AR，在包括如上述那样设定的焊炬WT的位置以及姿势下的手腕旋转中心点RO的平面(例如，水平平面)内，沿以手腕旋转中心点RO为中心点的圆的周向以规定的角度间隔(例如5°、10°、15°、20°等间隔)探索在周向上不与所设定的干涉范围AR重叠的方向作为臂可进入方向。在图8中，示出全部24个方向、即角度间隔为15°的例子。角度间隔可以预先设定，也可以使焊接系统SY的利用者能够任意地设定。此时，优选考虑机器人MR的臂的粗细、大小。例如，通过使机器人MR的臂(第三连杆LK3)的中心线与臂可进入方向一致，而考虑臂的大小等。在图8所示的例子中，与干涉范围AR重叠的方向(实线的箭头方向)设为评价分0分，不与干涉范围AR重叠但当考虑臂的大小时与干涉范围AR重叠的方向(单点划线)设为评价分1分，不与干涉范围AR重叠并且考虑臂的大小也不与干涉范围AR重叠的方向(虚线)设为评价分2分。在本实施方式中，将全部24个方向中的作为该评价分而得到2分的共计18个的各方向提取为臂可进入方向。

接着，信息处理装置200从提取出的多个臂可进入方向之中选定并决定一个臂进入方向。在图8所示的例子中，从这些18个臂可进入方向之中设定并决定任一个。在决定中，使用规定的规则。规定的规则可以适当地设定，但例如可以使用以距规定的基准位置RP最近的方式选定的规则。在本实施方式的焊接中，通常机器人MR从工件WK的正面的位置接近工件WK的焊接点Q。因此，在本实施方式中，规定的基准位置RP与工件WK的正面位置对应。由此，在图8所示的例子中，如图9所示那样，信息处理装置200从多个臂可进入方向中选择并决定距基准位置RP最近的一个臂可进入方向作为臂进入方向AD。由此，求出从上方观察到的机器人MR的臂的臂进入方向AD。在图10中图示出以使机器人MR的臂沿着这样决定的臂进入方向AD的方式配置机器人MR的情形。在此，机器人MR严格来说是假想机器人模型。

接着，信息处理装置200基于所决定的臂进入方向AD求出行驶台车SL的位置。如上所述，若机器人MR的位置被决定，则行驶台车SL的位置也被决定。因此，信息处理装置200通过基于所决定的臂进入方向AD求出机器人MR的位置，从而求出行驶台车SL的位置。基于臂进入方向AD的机器人MR的位置可以使用公知的方法求出。

作为行驶台车SL的位置的决定方法的例子，举出图11以及图12所示那样的两个方法。需要说明的是，以下这两个方法不是排他的，也可以将两方组合或者切换使用。

图11是用于说明在探索平面内在以机器人MR的第三关节的位置为中心点的圆的周向上探索机器人原点的情况的图。图11是沿着Y轴方向从正侧方观察机器人MR而得到的图。在该情况下，信息处理装置200在包括求出的臂进入方向AD的探索平面内，以使机器人原点O与在以第三关节J3的位置为中心点的圆的周向上设定的多个点分别一致的方式设定行驶台车SL的位置。并且，信息处理装置200算出该行驶台车SL的位置的各点的评价值，并基于评价值求出行驶台车SL的位置。

更具体而言，信息处理装置200在包括求出的臂进入方向AD的探索平面内，设定以第三关节J3的位置为中心点并以从第三关节J3的位置到机器人原点O的距离(根据第二连杆LK2的长度而决定的距离)为半径的圆，并在该设定的圆周上设定多个点。信息处理装置200针对多个点，分别以使该点与机器人原点O一致的方式求出行驶台车SL的位置，并将在除干涉范围以外的行驶台车SL的动作范围内并且能够执行决定机器人MR的姿势的逆变换的行驶台车SL的位置作为位置候补求出。信息处理装置200求出与所求出的位置候补分别对应的各格子点的评价值。评价值例如可以通过包括相对于机器人MR的特异姿势的富余度、相对于各轴的动作范围边界的富余度、机器人MR的姿势下的与周围环境、工件WK的干涉、异常接近的程度、相对于行驶台车SL的各轴的动作范围边界的富余度、在作业位置Qi(i＝1，2，...)为沿时间序列排列的多个的情况下行驶台车SL的各轴的相对于上次位置的移动量中的任一个的评价函数而求出。信息处理装置200从各格子点的各评价值之中提取为预先设定的规定的阈值以上且具有最高的评价值的点，并将该提取出的点处的位置候补决定为行驶台车SL的位置。

图12是用于说明在包括所决定的臂进入方向的规定的范围内对探索平面中的行驶台车SL的位置进行探索的情况的图。图12与图11同样地是沿着Y轴方向从正侧方观察机器人MR而得到的图。在该情况下，信息处理装置200设定包括所决定的臂进入方向并且作为机器人MR的动作基点的机器人原点O位于臂进入方向AD上的探索平面SP。信息处理装置200以使机器人原点O与在探索平面SP内设定的多个格子点分别一致的方式设定行驶台车SL的位置。并且，信息处理装置200算出该行驶台车SL的位置的各格子点的评价值，并基于评价值而求出行驶台车SL的位置。需要说明的是，定位器PS的姿势如使用图5A、图5B说明的那样适当地设定。

更具体说明的话，信息处理装置200例如如图12所示那样求出包括所决定的臂进入方向AD并且通过作为机器人MR的动作基点的机器人原点O且包括机器人MR的前端部(焊炬WT的前端部)的探索平面SP内的机器人MR的动作范围。然后，信息处理装置200在该求出的动作范围内离散地设定多个格子点。因此，机器人原点O位于臂进入方向AD上。多个格子点的间隔以对探索而言充分的精细度预先适当设定。

信息处理装置200针对多个格子点，分别以使机器人原点O与该格子点一致的方式求出行驶台车SL的位置，并将在除干涉范围以外的行驶台车SL的动作范围内并且能够执行决定机器人MR的姿势的逆变换的行驶台车SL的位置作为位置候补求出。信息处理装置200求出与所求出的位置候补分别对应的各格子点的评价值。评价值与图11所示的方法同样地，例如可以通过包括相对于机器人MR的姿势的富余度、相对于各轴的动作范围边界的富余度、机器人MR的姿势下的与周围环境、工件WK的干涉、异常接近的程度、相对于行驶台车SL的各轴的动作范围边界的富余度、在作业位置Qi(i＝1，2，...)为沿时间序列排列的多个的情况下行驶台车SL的各轴相对于上次位置的移动量中的任一个的评价函数而求出。信息处理装置200从各格子点的各评价值之中提取为预先设定的规定的阈值以上且具有最高的评价值的格子点，并将该提取出的格子点处的位置候补决定为行驶台车SL的位置。

图12所示的以机器人原点O为坐标原点的xyz正交坐标系是用于表示相对于机器人MR的动作基点的臂的位置以及姿势的本地坐标系。当行驶台车SL的位置被决定时，XYZ正交坐标系与xyz正交坐标系建立关联。

在此，在工件WK存在沿时间序列排列的多个作业位置Qi(i＝1，2，...)即多个焊接点的情况下，信息处理装置200针对多个作业位置Qi以及由它们的规定的焊接线分别以时间序列的顺序求出臂进入方向ADi。并且，信息处理装置200针对所求出的多个臂进入方向ADi，求出行驶台车SL的位置。在该情况下，信息处理装置200以距在时间序列的顺序中为上次的臂进入方向ADi-1最近的方式求出本次的臂进入方向ADi。

需要说明的是，如图12所示那样，在探索平面SP内，在将手腕旋转中心点RO固定而能够移动第三连杆LK3的情况下，在探索平面SP的各格子点探索行驶台车SL的位置，但在第三连杆LK3无法移动或者第三连杆LK3的移动范围窄的(小的)情况下，可以以图11的方法探索行驶台车SL的位置。

[动作轨道决定处理]

接着，基于上述的方法，对本实施方式的动作轨道生成处理进行说明。如上所述，在生成机器人MR的动作的轨道时，需要考虑焊接位置、焊接方向、焊炬姿势、行驶台车SL的位置等的组合而进行探索，并生成更适当的轨道。更具体而言，在决定了使用图10说明的机器人MR的接近方向即臂进入方向AD后进行使用图11、图12说明的探索处理的情况下，针对每个焊炬旋转角γ的参数进行探索处理。例如，在如使用图6A～图6D示出的那样举出4个焊炬WT的姿势为例的情况下，对4个姿势分别进行探索处理。因此，设为对象的焊炬旋转角γ越增加，则探索处理的处理负载越高，换言之，处理时间变长。并且，焊接点越多，则其处理时间进一步变长。

于是，在本实施方式中，说明在生成焊接系统SY中的机器人MR的姿势以及其轨道时进行更高效地生成动作轨道的处理的方法。

在本实施方式中，将使用图3等说明的焊接线的方向设为φ，基于该焊接方向φ、焊炬倾斜角α、焊炬前进后退角β，对基于焊炬旋转角γ的代表性的姿势设定优先级。需要说明的是，在本实施方式中，作为代表性的姿势，举出图6A～图6D所示的4个姿势为例进行说明，但并不限定于此。并且，从优先级高的姿势起依次进行探索，并根据其探索结果的评价值，生成机器人MR的轨道，从而省略无用的探索而将处理时间缩短化。

(优先级DB)

在本实施方式中，预先设置规定了与焊接方向φ对应的优先级的数据库(以下，称为DB)，并利用该数据库。本实施方式的DB例如可以通过对在过去的焊接中使用的轨道的数据进行解析、评价而定义。图13将由该DB规定的每个焊接方向φ的评价值表示为曲线。在图13中，横轴表示焊接方向φ，纵轴表示评价值合计、即与焊炬旋转角γ的优先级对应的采用率。如上所述，示出焊炬旋转角γ＝0、90、180、-90[°]这4个例子。

例如，在图13所示的焊接方向φ的值的情况下，评价值合计依次成为γ＝-90、0、90、180[°]。因此，优先级成为γ＝-90、0、90、180[°]的顺序，探索顺序也基于此来设定。

需要说明的是，可以根据焊炬WT的姿势等而规定多个DB。例如，在焊炬WT的姿势为水平且朝下的情况、水平且横向的情况、水平且朝上的情况等下，可以与各自对应地规定DB。另外，关于几何学上成为同值的参数，也可以省略其数据而削减DB的大小。例如，在关于γ＝0和γ＝180评价值相同的情况下，也可以削减一方的数据，并共通地设定数据。

另外，在焊接的情况下，如使用图9等说明的那样，通常机器人MR相对于焊接线L位于正面(相当于基准位置RP)。然而，如图14A所示那样也可能存在焊炬WT不位于机器人MR的正面的情况。图14A示出焊接方向φ位于从机器人MR的正面旋转了旋转角θ1的量的位置的情况的例子。即使在这样的情况下，也无需准备不同的DB，如图14B所示那样，能够以基于旋转角θ1进行旋转校正为前提，利用现有的DB。

(处理流程)

以下，说明本实施方式的动作轨道生成处理的流程。图15是示出本实施方式的动作轨道生成处理的处理整体的流程的流程图。各工序通过图2所示的信息处理装置200的各部位协作而实现，例如可以通过控制部201读出并执行保存于信息处理装置200的存储部202的应用程序而动作。在此，为了将说明简化，将处理主体汇总为信息处理装置200而进行记载。在开始本处理流程前，施工信息、干涉范围信息被预先设定。另外，使用图13说明的那样的DB也被规定。

在步骤S1501中，信息处理装置200基于施工信息取得针对工件WK的焊接条件。作为在此取得的焊接条件，可以举出焊炬WT的姿势(水平且朝下等)、焊接线的位置、焊接线的坡口信息等。另外，利用施工信息，决定图5A、图5B所示那样的定位器PS的姿势即工件WK的姿势。

在步骤S1502中，信息处理装置200基于在步骤S1501中取得的各种信息，而取得焊炬倾斜角α、焊炬前进后退角β。

在步骤S1503中，信息处理装置200根据基于在步骤S1501中取得的各种信息而确定的定位器PS的姿势以及工件WK的配置，来决定从机器人MR观察到的焊接线的位置以及焊接方向φ。此时，信息处理装置200如使用图7～图10说明的那样确定机器人MR相对于焊接线的接近方向。需要说明的是，在存在未确定的参数的情况下，也可以使用假定的值来决定焊接方向φ。

在步骤S1504中，信息处理装置200确定成为探索对象的多个焊炬旋转角γ的候补，并参照使用图13说明的DB来决定分别针对多个焊炬旋转角γ的候补的优先级。在图13的例子的情况下，作为多个焊炬旋转角γ的候补，确定γ＝0、90、-90、180[°]，并决定各自的优先级。需要说明的是，多个焊炬旋转角γ的候补可以被预先规定，也可以构成为能够由焊接系统SY的利用者指定。

在步骤S1505中，信息处理装置200着眼于多个焊炬旋转角γ的候补中的未处理的优先级最高的候补，进行动作轨道的探索。此处的探索利用使用图11、图12说明的那样的方法进行。

在步骤S1506中，信息处理装置200进行对由步骤S1505探索到的机器人MR的动作轨道的评价。评价值的导出方法没有特别限定，但例如可以以对必需条件的合格与否以及使用规定的计算式的评价计算这两个阶段进行。

作为必需条件，例如可以使用在轨道上机器人MR是否与干涉范围干涉、在轨道中是否存在连续性、是否包含于动作范围、在坐标的算出中是否能够进行坐标系的顺变换/逆变换等。在不满足必需条件的情况下，可以与由使用规定的计算式的评价计算得到的评价值无关地，作为不被采用的轨道来处理。或者，针对不满足必需条件的轨道，也可以作为需要由焊接系统SY的利用者进行的调整的轨道来处理。

作为使用规定的计算式的评价计算，例如可以规定针对轨道中的机器人MR周边的线缆(未图示)的卷绕、线缆的干涉、臂的伸展状态、姿势、规定的轴的变动、焊炬WT的姿势等的指标，并根据针对这些指标的加权和等求出。线缆的卷绕例如可以基于机器人MR所具备的多个轴中的规定的轴的旋转角之和是否为规定的阈值以下来判定。线缆的干涉可以确定线缆的曲率半径并基于其曲率半径是否为规定的阈值以下来判定。需要说明的是，此处的指标为一例，并不限定于上述。

在步骤S1507中，信息处理装置200判定在步骤S1506中导出的评价值是否比预先规定的阈值高。在评价值比阈值高的情况下(在步骤S1507中为是)，信息处理装置200将该轨道决定为所使用的轨道，并结束本处理流程。在该情况下，即使在剩余未处理的焊炬旋转角的情况下，对它们的探索处理也省略。在评价值为阈值以下的情况下(在步骤S1507中为否)，信息处理装置200的处理向步骤S1508前进。

在步骤S1508中，信息处理装置200判定是否存在未处理的焊炬旋转角γ。在存在未处理的焊炬旋转角γ的情况下(在步骤S1508中为是)，信息处理装置200的处理向步骤S1505返回，重复处理。另一方面，在不存在未处理的焊炬旋转角γ的情况下(在步骤S1508中为否)，信息处理装置200的处理向步骤S1509前进。

在步骤S1509中，信息处理装置200将此前评价了的动作轨道中的具有最高的评价值的动作轨道选定为所使用的动作轨道。基于该选定的动作轨道，生成机器人MR的动作数据、更具体而言示教数据。然后，结束本处理流程。

以上，通过本实施方式，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

<其他实施方式>

在上述的实施方式中，在设定优先级时，示出使用预先规定的DB的例子。然而，并不限定于此，也可以使用通过使用神经网络的机器学习处理而生成的学习完毕模型来设定针对焊炬旋转角γ的优先级。在该情况下，例如，可以使用通过使用将焊接位置、焊接方向、焊炬旋转角等作为输入数据并将多个焊炬旋转角各自的优先级作为输出数据的教师数据进行学习而生成的学习完毕模型。需要说明的是，在使用学习完毕模型的结构的情况下，教师数据所包括的输入数据的参数并不限定于上述，例如可以使用在第一实施方式中使用的各种信息中的任一个。

另外，除了DB以外，也利用规定的基于规则的评价函数来决定焊炬旋转角γ的优先级。评价函数例如可以被以根据焊接位置、焊接方向等参数的值来决定焊炬旋转角γ的方式规定。并且，也可以将由机器学习得到的学习完毕模型的结果与基于规则的评价函数组合来决定各焊炬旋转角γ的优先级。

本实施方式也能够通过如下处理而实现：使用网络或存储介质等将用于实现上述的一个以上的实施方式的功能的程序、应用程序向系统或装置供给，该系统或装置的计算机中的一个以上的处理器读出并执行程序。

另外，本实施方式可以由实现一个以上的功能的电路实现。需要说明的是，作为实现一个以上的功能的电路，例如可以举出ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)。

如以上那样，在本说明书中公开了如下事项。

(1)一种动作轨道生成方法，其决定进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成方法包括：

取得工序，取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

根据该结构，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且高效地生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

(2)根据(1)所述的动作轨道生成方法，其中，

所述动作轨道生成方法还具有对基于所述优先级进行了探索的动作的轨道进行评价的评价工序，

在所述生成工序中，在导出了由所述评价工序得到的评价为阈值以上的动作的轨道的情况下，决定为该动作的轨道，并结束所述探索。

根据该结构，通过在基于预先规定的评价方法导出了规定的阈值以上的动作轨道的时间点中止探索处理，从而能够抑制无用的探索，并效率良好地生成机器人的动作轨道。

(3)根据(1)或(2)所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级使用与所述动作条件对应地预先规定的数据库来决定。

根据该结构，能够使用与机器人的动作条件对应地预先规定的数据库而简单地决定探索所涉及的机器人的姿势的优先级。

(4)根据(1)或(2)所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级使用将所述动作条件作为输入并将所述探索的优先级作为输出进行机器学习处理而得到的学习完毕模型来决定。

根据该结构，能够使用与机器人的动作条件对应地预先通过机器学习得到的学习完毕模型而简单地决定探索所涉及的机器人的姿势的优先级。

(5)根据(1)或(2)所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级由将所述动作条件用作参数的评价函数决定。

根据该结构，能够使用与机器人的动作条件对应地预先规定的评价函数而简单地决定探索所涉及的机器人的姿势的优先级。

(6)根据(1)至(5)中任一项记载的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级规定所述机器人的前端部相对于作业位置的每个姿势的所述探索的顺位。

根据该结构，作为进行探索时的优先级，能够设定与机器人的前端部的姿势对应的顺位。

(7)根据(6)所述的动作轨道生成方法，其中，

所述机器人为焊接机器人，

所述前端部为焊炬，

所述作业方向为焊接方向。

根据该结构，在用于焊接系统的机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够将焊接系统侧的处理时间缩短化，并且高效地生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

(8)一种动作轨道生成装置，其决定进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成装置具有：

取得机构，其取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成机构，其基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

所述生成机构基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

根据该结构，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且高效地生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

(9)一种机器人系统，其中，

所述机器人系统具备：

机器人，其具有多个驱动轴；以及

上述的动作轨道生成装置。

根据该结构，能够提供在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间并且高效地生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道的机器人系统。

(10)一种程序，其中，

所述程序使计算机执行：

取得工序，取得与由具有多个驱动轴的机器人进行作业的作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

根据该结构，在机器人的控制所涉及的动作轨道的生成中，能够缩短动作轨道的生成所需的处理时间，并且高效地生成机器人的适当的姿势、其一系列的轨道。

Claims (10)

1.一种动作轨道生成方法，其生成进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成方法包括：

取得工序，取得与所述作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

2.根据权利要求1所述的动作轨道生成方法，其中，

所述动作轨道生成方法还包括对基于所述优先级进行了探索的动作的轨道进行评价的评价工序，

在所述生成工序中，在导出了由所述评价工序得到的评价为阈值以上的动作的轨道的情况下，决定为该动作的轨道，并结束所述探索。

3.根据权利要求1所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级使用与所述动作条件对应地预先规定的数据库来决定。

4.根据权利要求1所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级使用将所述动作条件作为输入并将所述探索的优先级作为输出进行机器学习处理而得到的学习完毕模型来决定。

5.根据权利要求1所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级由将所述动作条件用作参数的评价函数决定。

6.根据权利要求1所述的动作轨道生成方法，其中，

所述优先级规定所述机器人的前端部相对于作业位置的每个姿势的所述探索的顺位。

7.根据权利要求6所述的动作轨道生成方法，其中，

所述机器人为焊接机器人，

所述前端部为焊炬，

所述作业方向为焊接方向。

8.一种动作轨道生成装置，其生成进行对作业位置的作业时的具有多个驱动轴的机器人的动作的轨道，其中，

所述动作轨道生成装置具有：

取得机构，其取得与作业位置对应地确定的动作条件；以及

决定机构，其基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并决定所述机器人的动作的轨道，

所述决定机构基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。

9.一种机器人系统，其中，

所述机器人系统具备：

机器人，其具有多个驱动轴；以及

权利要求8所述的动作轨道生成装置。

10.一种程序，其中，

所述程序使计算机执行：

取得工序，取得与由具有多个驱动轴的机器人进行作业的作业位置对应地确定的动作条件；以及

生成工序，基于所述动作条件来探索所述机器人能够执行的多个动作的轨道，并生成所述机器人的动作的轨道，

在所述生成工序中，基于所述动作条件以及对多个作业位置的作业方向来决定探索的优先级，并基于该优先级来探索所述多个动作的轨道。