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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersimulationsvorrichtung, die den Betrieb eines Roboters simuliert, auf dem ein drahtförmiges Element angeordnet ist.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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In einem Roboter, auf dem ein drahtförmiges Element angeordnet ist, geschieht es manchmal, dass das drahtförmige Element in Zusammenhang mit dem Betrieb des Roboters einer Torsion unterzogen wird. In dieser Hinsicht ist im Stand der Technik eine Vorrichtung bekannt, die konfiguriert ist, um den Torsionsbetrag eines drahtförmigen Elements auf der Grundlage der Torsion aufgrund der Rotation des drahtförmigen Elements bei einem ersten Fixierpunkt und einem zweiten Fixierpunkt, bei denen das drahtförmige Element fixiert ist, und der Positionsbeziehung zwischen dem ersten Fixierpunkt und dem zweiten Fixierpunkt zu berechnen (vgl. z. B. die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2015-293331 ). Des Weiteren ist eine solche Vorrichtung im Stand der Technik bekannt, die konfiguriert ist, um ein Simulationsmodell eines drahtförmigen Elements aus einer Vielzahl von Massepunkten und Federn zu berechnen, die die Massepunkte miteinander verbinden, und eine Simulation des Verhaltens des drahtförmigen Elements durchzuführen (vgl. die
japanische Patenanmeldungsoffenlegung Nr. 2013-35083 ).
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Mit der in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2015-293331 offenbarten Vorrichtung, die vorstehend beschrieben ist, ist es jedoch schwierig, den Torsionszustand bei jedem Teil in der Längsrichtung des drahtförmigen Elements (z. B. den Torsionszustand bei einem zwischenliegenden Punkt zwischen dem ersten Fixierpunkt und dem zweiten Fixierpunkt) wahrzunehmen, da der Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements in Anbetracht des ersten Fixierpunktes und des zweiten Fixierpunktes berechnet wird. Des Weiteren kann der Torsionszustand des drahtförmigen Elements nicht leicht wahrgenommen werden, indem lediglich eine Simulation des Verhaltens des drahtförmigen Elements durchgeführt wird, wie in der Vorrichtung, die in der vorstehend beschriebenen
japanischen Patenanmeldungsoffenlegung Nr. 2013-35083 offenbart ist.
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Kurzfassung der Erfindung
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht in einer Robotersimulationsvorrichtung, die ein Verhalten eines drahtförmigen Elements simuliert, das auf einem Roboter angeordnet ist, wobei die Robotersimulationsvorrichtung umfasst: eine Modellerzeugungseinheit, die ein dreidimensionales Modell des drahtförmigen Elements aus einer Vielzahl von Massepunkten, die entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements gesetzt sind, um die Außenumfangsoberfläche des drahtförmigen Elements zu definieren, und einer Vielzahl von Federelementen zu berechnen, die die Vielzahl von Massepunkten miteinander verbinden. Die Robotersimulationsvorrichtung umfasst eine Fokuspunktsetzeinheit, die auf dem dreidimensionalen Modell des drahtförmigen Elements eine Vielzahl von Fokuspunkten zum Wahrnehmen des Torsionszustands des drahtförmigen Elements setzt. Die Robotersimulationsvorrichtung umfasst eine Simulationseinheit, die das Verhalten des drahtförmigen Elements simuliert, das mit dem Betrieb des Roboters assoziiert ist, unter Verwendung des dreidimensionalen Modells des drahtförmigen Elements. Die Robotersimulationsvorrichtung umfasst eine Anzeigeeinheit, die Fokuspunktbilder, die die Fokuspunkte darstellen, zusammen mit Bildern des drahtförmigen Elements, die das Profil des drahtförmigen Elements darstellen, unter Verwendung zeitserieller Positionsdaten der Vielzahl von Massepunkten und zeitserieller Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten anzeigt, die über die Simulationseinheit durchgeführte Simulationen erlangt werden.
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Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Blockdarstellung, die den Aufbau einer Robotersimulationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines drahtförmigen Elementmodells zeigt, das bei der Robotersimulationsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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3 eine Ansicht, die ein Beispiel von Bildern eines drahtförmigen Elements und von Fokuspunktbildern zeigt, die durch die Robotersimulationsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angezeigt werden;
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4 eine Ansicht zur Beschreibung eines Vorgangs zum Berechnen eines Torsionsbetrags durch die Robotersimulationsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Vorgangs zeigt, der durch die Robotersimulationsvorrichtung gemäß 1 ausgeführt wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 5 wird nachstehend eine Beschreibung einer Robotersimulationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargereicht werden. Die Robotersimulationsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die den Betrieb eines Roboters offline simuliert, und zum Beispiel das Ergebnis der Simulation anzeigt. Die Robotersimulationsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann z. B. bei einem Vertikalgelenksroboter angewendet werden. Der Vertikalgelenksroboter umfasst eine Vielzahl von Armen, die im Drehsinn durch einen Servomotor angetrieben werden, und einer Hand, die an ein distales Ende des Arms angefügt ist.
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In dieser Art von Roboter ist ein drahtförmiges Element entlang der Vielzahl von Armen verdrahtet. Es wird insbesondere eine Anordnungseinheit für ein drahtförmiges Element auf dem Außenumfang der Oberfläche des Arms vorgesehen. Das drahtförmige Element ist an der Anordnungseinheit teilweise in der Längsrichtung fixiert. Das drahtförmige Element ist ein allgemeiner Ausdruck für Verdrahtung, eine Rohrleitung oder dergleichen, die eine Verdrahtung, wie eine Stromleitung für einen Servomotor, eine Vielfalt von Signalleitungen oder dergleichen, Rohrleitungen zur Zuführung von Flüssigkeiten oder Gasen usw. umfasst. Das drahtförmige Element verwendet beispielsweise womöglich nicht lediglich ein Material mit einer hohen Elastizität, wie Gummi oder dergleichen, sondern ebenso ein Material niedriger Elastizität, wie ein optisches Faserkabel oder dergleichen.
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Das drahtförmige Element wird im Einklang mit dem Roboter bei einer Anordnungseinheit bewegt, da das drahtförmige Element auf dem Roboter über die Anordnungseinheit angeordnet ist. Deshalb kann das drahtförmige Element in Assoziierung mit dem Betrieb des Roboters verformt werden und wird hierbei einer Torsion unterzogen. Wenn das drahtförmige Element aus einem optischen Faserkabel ausgebildet ist und der Torsion unterzogen wird, dann kann das drahtförmige Element gebrochen oder beschädigt werden. Damit dies vermieden wird, ist zu bevorzugen, den Torsionszustand des drahtförmigen Elements, der mit dem Betrieb des Roboters assoziiert ist, im Vorfeld wahrzunehmen. Somit ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Robotersimulationsvorrichtung wie nachstehend beschrieben aufgebaut.
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1 zeigt eine Blockdarstellung, die wiederum den Aufbau einer Robotersimulationsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Robotersimulationsvorrichtung 1 ist aufgebaut, um eine arithmetische Verarbeitungseinheit einschließlich einer CPU (Central Processing Unit, zentrale Verarbeitungseinheit), eines ROM (Read Only Memory, Festwertspeicher), eines RAM (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und anderer peripherer Schaltungen umfasst. Die Robotersimulationsvorrichtung 1 umfasst, als eine Funktionsstruktur, eine Modellerzeugungseinheit 11, eine Fokuspunktsetzeinheit 12, eine Simulationseinheit 13 und eine Anzeigeeinheit 14.
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Die Modellerzeugungseinheit 11 erzeugt ein dreidimensionales Modell des Roboters (Robotermodell) und dreidimensionales Modell des drahtförmigen Elements, das an das Robotermodell bei einer Anordnungseinheit für das drahtförmige Element angefügt ist, die wiederum auf dem Robotermodell ausgebildet ist. Das Robotermodell und das Modell des drahtförmigen Elements stellen jeweils einen dreidimensionalen Roboter und ein entsprechendes drahtförmiges Element dar, und können unter Verwendung von CAD-Daten oder dergleichen des Roboters und des drahtförmigen Elements erzeugt werden, die z. B. über eine nicht gezeigte Eingabeeinheit eingegeben werden.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die wiederum ein Beispiel des drahtförmigen Elementmodells 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt zeigt. Wie in 2 gezeigt, wird das drahtförmige Elementmodell 2 aus einer Vielzahl von Massepunkten 3 und einer Vielzahl von Federelementen 4 ausgebildet, die die Massepunkte 3 miteinander verbinden. Der Massepunkt 3 umfasst einen ersten Massepunkt 31 und einen zweiten Massepunkt 32, die auf einer Ebene 20 lotrecht zu der Längsrichtung des drahtförmigen Elements befindlich sind. Der erste Massepunkt 31 ist bei dem diametralen Mittelpunkt der Ebene 20 befindlich. Die zweiten Massepunkte 32 sind um den ersten Massepunkt 31 herum bei gleichförmigen Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet, und definieren hierbei eine Außenumfangsoberfläche des drahtförmigen Elements. Die ersten Massepunkte 31 und die zweiten Massepunkte 32 sind bei gleichförmigen Intervallen entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements befindlich. Jeder Massepunkt 3 weist Masseinformationen, dreidimensionale Positionsinformationen (Positionsdaten) und dreidimensionale Geschwindigkeitsinformationen auf. Die Masse von jeden Massepunkt 3 kann von einem Wert sein, der gleich der Masse des drahtförmigen Elements geteilt durch die Anzahl der Massepunkte ist.
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Die Federelemente 4 umfassen erste Federn 41, die die Massepunkte 32, die auf den Umfängen der jeweiligen Ebenen 20 befindlich sind, miteinander verbinden. Die Federelemente 4 umfassen zweite Federn 42, die sich radial von den ersten Massepunkten 31 erstrecken und die ersten Massepunkte 31 mit den zweiten Massepunkten 32 auf den Ebenen 20 verbindet. Die Federelemente 4 umfassen dritte Federn 43, die in einer Geraden entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements angeordnet sind, und sequenziell die ersten Massepunkte 31 und die zweiten Massepunkte 32 miteinander verbinden. Die Federelemente 4 umfassen vierte Federn 44, die die zweiten Massepunkte 32 diagonal miteinander verbinden, die in der Längsrichtung angeordnet sind. Die ersten Federn 41 und die zweite Feder 42 stellen die diametrische Elastizität des drahtförmigen Elements dar. Die dritten Federn 43 und die vierten Federn 44 stellen die Elastizität in Längsrichtung des drahtförmigen Elements dar.
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Die Fokuspunktsetzeinheit 12 setzt, auf dem drahtförmigen Elementmodell 2, eine Vielzahl von Fokuspunkten 33, um den Torsionszustand des drahtförmigen Elements wahrzunehmen. In 2 werden die Fokuspunkte 33 auf Abschnitten in der Umfangsrichtung des drahtförmigen Elementmodells gesetzt. Im Einzelnen werden die Fokuspunkte 33 auf den zweiten Massepunkten 32 gesetzt, die sequenziell miteinander über die dritten Federn 43 in einer Geraden entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements verbunden sind. Die Fokuspunkte 33 können beliebig durch den Benutzer auf dem drahtförmigen Elementmodell 2 über eine Eingabeeinheit gesetzt werden.
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Die Simulationseinheit 13 veranlasst, dass das Robotermodell gemäß einem vorbestimmten Betriebsprogramm betrieben wird, und simuliert das Verhalten des drahtförmigen Elements, das mit dem Betrieb des Roboters assoziiert ist. Die Simulationseinheit 13 berechnet mit anderen Worten in Assoziierung mit dem Betrieb des Roboters für jede vorbestimmte Einheitszeit die Elastizitätskraft, die Schwerkraft und die Dämpfungskraft von den Federelementen 4, die auf die jeweilige Massepunkte 3 des drahtförmigen Elementmodells 2 wirken. Die Simulationseinheit 13 führt eine Simulation (physikalische Simulation) derart aus, dass die Position von jedem Massepunkt 3 für jede Einheitszeit verändert wird.
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In diesem Beispiel, wenn ein Massepunkt 3A und ein Massepunkt 3B über das Federelement 4 miteinander verbunden sind, dann kann eine elastische Kraft F1 des Federelements 4, die auf den Massepunkt 3A wirkt, gemäß der folgenden Gleichung (1) berechnet werden: F1 = (Einheitsvektor, der von 3A nach 3B gerichtet ist) × (Federkonstante) × (Federausdehnungsbetrag) (I)
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In der vorstehenden Gleichungen (I) ist angenommen, dass der Ausdehnungsbetrag des Federelements 4 (Federausdehnungsbetrag) ein Wert gleich der Länge des Federelements 4 unter einer bestimmten Bedingung ist, von der die natürliche Länge des Federelements 4 subtrahiert wird. Die natürliche Länge des Federelements 4 entspricht dem Abstand zwischen den Massepunkten 3A und 3B unter einer natürlichen Bedingung, in der keine Ausdehnung und Biegung des drahtförmigen Elementmodells 2 vorliegen.
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Die Dämpfungskraft des Federelements umfasst eine Dämpfungskraft F2, die die Schwingung der Feder unterdrückt, und eine Dämpfungskraft F3, die die Translationsbewegung von jedem Massepunkt 3 unterdrückt, die jeweils gemäß den nachstehenden Gleichungen (II) und (III) berechnet werden können: F2 = v × (Skalarprodukt von v) × (Dämpfungskoeffizient der Schwingungen) (II) F3 = (Geschwindigkeit von jedem Massepunkt) × (Dämpfungskoeffizient der Translationsbewegung) (III)
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In der vorstehenden Gleichung (II) ist v ein Einheitsvektor der (Geschwindigkeit des Massepunktes 3B minus der Geschwindigkeit des Massepunktes 3A). Die Dämpfungskräfte F2 und F3 wirken und verlangsamen die Bewegung der Feder.
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Eine Gravitation F4, die auf jeden Massepunkt 3 wirkt, kann gemäß der nachstehenden Gleichung (IV) berechnet werden: F4 = (Einheitsvektor in der Richtung der Gravitation) × (Schwerkraftbeschleunigung) × (Masse des Massepunktes) (IV).
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Wenn der Massepunkt 3 des drahtförmigen Elementmodells 2 mit einer bestimmten Interferenzebene kollidiert, dann wirkt eine Rückprallkraft auf den Massepunkt. In Anbetracht dessen kann die Rückprallkraft, die auf den Massepunkt wirkt, zusätzlich zu der Elastizitätskraft, der Gravitation und der Dämpfungskraft berechnet werden. In diesem Fall wird der Wert der Komponente, in der vertikalen Richtung der Kollisionsebene, der Geschwindigkeit des Massepunktes zu dem Zeitpunkt der Kollision, zu einem Wert, in dem die Geschwindigkeit vor der Kollision mit einem Rückprallfaktor multipliziert und das Vorzeichen umgekehrt wird. Dann kann die Rückprallkraft berechnet werden, indem die Masse des Massepunkts mit der Beschleunigung multipliziert wird, die erlangt wird, indem, durch die Einheitszeit, der Änderungsbetrag in der Geschwindigkeit zwischen, vor und nach der Kollision dividiert wird.
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Die Simulationseinheit 13 berechnet die sich ergebende Kraft der Kräfte F1 bis F4, die auf jeden Massepunkt 3 wirken, und berechnet die Beschleunigung des Massepunkts 3, indem die sich die ergebende Kraft durch die Masse des Massepunktes geteilt wird. Des Weiteren berechnet die Simulationseinheit 13 einen Änderungsbetrag in der Geschwindigkeit des Massepunkts 3 gemäß (Beschleunigung) × (Einheitszeit), und berechnet die Geschwindigkeit des Massepunkts 3, indem der Änderungsbetrag zu der Geschwindigkeit des Massepunktes 3 addiert wird. Des Weiteren berechnet die Simulationseinheit 13 einen Versatzbetrag des Massepunkts 3 gemäß der Geschwindigkeit × Einheitszeit und berechnet die Position des Massepunkts 3, indem der Versatzbetrag zu den dreidimensionalen Positionsdaten des Massepunkts 3 addiert wird.
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Die Simulationseinheit 13 ändert mit anderen Worten, für jede Einheitszeit, die Position des Massepunkts 3 bei der Anordnungseinheit für das drahtförmige Element im Einklang mit der Bewegung des Roboters. Die Simulationseinheit 13 berechnet die Kräfte F1 bis F4, die auf jeden Massepunkt 3 wirken, wie vorstehend beschrieben, und berechnet die sich ergebende Kraft. Die Simulationseinheit 13 simuliert das Verhalten des drahtförmigen Elements, indem die Geschwindigkeit und die Position von jedem Massepunkt 13 aktualisiert werden. Auf diese Art und Weise können die zeitseriellen Positionsdaten von jedem Massepunkt 3 erlangt werden. Da des Weiteren die Fokuspunkte ein Teil der Massepunkte 3 sind, können ebenso die Positionsdaten der Fokuspunkte 33 erlangt werden.
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Die Anzeigeeinheit 14 umfasst einen Anzeigemonitor und eine Anzeigesteuereinheit zum Anzeigen eines Bildes auf dem Anzeigemonitor. Die Anzeigeeinheit 14 zeigt das dreidimensionale drahtförmige Elementbild, das das Profil des drahtförmigen Elements darstellt, unter Verwendung der zeitseriellen Positionsdaten von jedem Massepunkt 3 an, die über die durch die Simulationseinheit 13 ausgeführte Simulation erlangt sind. Des Weiteren zeigt die Anzeigeeinheit 14 dreidimensionale Fokuspunktbilder, die die Fokuspunkte 33 darstellen, unter Verwendung von zeitseriellen Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten 33 an. Die Anzeigeeinheit 14 zeigt mit anderen Worten, auf dem Anzeigemonitor, bewegte Bilder des drahtförmigen Elementbildes und des Fokuspunktbildes an, die sich für jeden vorbestimmten Zeitpunkt ändern.
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3 zeigt eine Ansicht, die wiederum Beispiele von Bildern 51 des drahtförmigen Elements und von Fokuspunktbildern 52 zeigt. In 3 werden die Bilder 51 des drahtförmigen Elements durch durchgezogene Linien dargestellt, und werden die Fokuspunktbilder 52 durch schwarze Kreise dargestellt. Die Fokuspunkte 33 sind in einer Geraden mit der Längsrichtung des drahtförmigen Elements mit derselben Phase in der Umfangsrichtung des drahtförmigen Elements gesetzt. Wenn dem drahtförmigen Element eine Torsion wiederfährt, werden deshalb die Fokuspunktbilder 52 in einem Torsionszustand auf den Bildern 51 des drahtförmigen Elements dargestellt. Auf diese Art und Weise kann der Benutzer leicht den Torsionszustand des drahtförmigen Elements wahrnehmen.
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Die Robotersimulationsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin mit der Funktion zum Berechnen eines Torsionsbetrags des drahtförmigen Elements ausgestattet, um den Torsionszustand des drahtförmigen Elements quantitativ anzuzeigen. Der Torsionsbetrag wird zum Beispiel durch die Simulationseinheit 13 berechnet. 4 zeigt eine Ansicht zur Beschreibung des Vorgangs zum Berechnen des Torsionsbetrags. In 4 sind die Ebenen 20n und 20n + 1 Ebenen des drahtförmigen Elementmodells, die aneinander angrenzen, und in denen die Massepunkte 3 gesetzt sind, wobei die Massepunkte 31n und 31n + 1 Massepunkte sind, die jeweils bei den Mittelpunkten 20n und 20n + 1 befindlich sind, und sind die Massepunkte 32n und 32n + 1 Massepunkte, die sich in derselben Position (derselben Phase) miteinander in der Umfangsrichtung auf den Umfängen der Ebenen 20n bzw. 20n + 1 befinden. Die Massepunkte 32n und 32n + 1 sind z. B. die Fokuspunkte 33.
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Der Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements zwischen den Ebenen 20a und 20n + 1 kann durch den Winkel zwischen einer Ebene, die durch die Massepunkte 31n, 32n und 31n + 1 definiert ist, und einer Ebene, die durch die Massepunkte 31n + 1, 32n + 1, 31n definiert ist, definiert werden. Dann, wie hin zu dem distalen Ende (Handseite) in der Längsrichtung des drahtförmigen Elements gerichtet, wird dann eine solche Definition getroffen, dass die rechtsgerichtete Torsion als Plus definiert wird und die linksgerichtete Torsion als Minus definiert wird. Unter einer solchen Definition ist es durch Integrieren des Torsionsbetrags von einer ersten Anordnungseinheit für das drahtförmige Element, die in dem Robotermodell ausgebildet ist, zu einer zweiten Anordnungseinheit für das drahtförmige Element, die an die erste Anordnungseinheit für das drahtförmige Element angrenzt, möglich, den Gesamttorsionsbetrag des drahtförmigen Elements zwischen der ersten Anordnungseinheit für das drahtförmige Element bis hin zu der zweiten Anordnungseinheit für das drahtförmige Element zu berechnen.
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Die Simulationseinheit 13 berechnet während der Ausführung der Simulation den Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements für jede Einheitszeit und speichert diesen in einer Speichereinheit. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Maximalwert und einen Minimalwert des Torsionsbetrags zu ermitteln. Des Weiteren berechnet die Simulationseinheit 13 einen Mittelwert des Maximalwerts und des Minimalwerts und ermittelt eine solche Anordnungsausrichtung des drahtförmigen Elements (Sollanordnungsausrichtung), um den Mittelwert zu verringern. Die Anzeigeeinheit 14 zeigt die Sollanordnungsausrichtung auf der Anzeigeeinheit an.
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Wenn beispielsweise der Maximalwert des Torsionsbetrags +50° beträgt und der Minimalwert –10° beträgt, dann beträgt der Mittelwert +20°. Dann wird ein Wert des Torsionsbetrags angezeigt, um den Mittelwert aufzuheben, d. h. –20°. Der Torsionsbetrag gemäß Anzeige stellt die Sollanordnungsausrichtung (Grad) des drahtförmigen Elements dar. Der Benutzer dreht das drahtförmige Element bei einer einzelnen Anordnungseinheit für das drahtförmige Element um diesen Winkel (minus 20 Grad) aus dem Ursprungszustand (der Zustand, in dem die Simulation ausgeführt wird) und ordnet dann das drahtförmige Element an. Der Benutzer bringt mit anderen Worten einen vorbestimmten Betrag an initialer Torsion auf das drahtförmige Element auf und ordnet dann das drahtförmige Element an. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den maximalen Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements zu dem Zeitpunkt des Ist-Betriebs des Roboters zu verringern. Wenn eine optische Phase usw. mit einer niedrigen Elastizität als das drahtförmige Element verwendet wird, ist es möglich zu verhindern, dass das drahtförmige Element gebrochen oder beschädigt wird.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das wiederum ein Beispiel des Vorgangs zeigt, der durch die Robotersimulationsvorrichtung 1 durchgeführt wird. Der in diesem Ablaufdiagramm gezeigte Vorgang wird begonnen, wenn ein Simulationsbeginnbefehl über eine Eingabeeinheit eingegeben wird, z. B. nachdem ein Teil der Massepunkte 3 als Fokuspunkte 33 durch die Verarbeitung bei dem Fokuspunkt Abschnitt 12 gesetzt wurde, wie in 2 gezeigt wurde.
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In Schritt S1 erzeugt die Modellerzeugungseinheit 11 ein Robotermodell. In Schritt S2 erzeugt die Modellerzeugungseinheit 11 ein drahtförmiges Elementmodell 2, das mit dem Robotermodell assoziiert ist. In Schritt S3 veranlasst die Simulationseinheit 13 das Robotermodell zu einem Betrieb gemäß einem vorbestimmten Betriebsprogramm und führt eine Simulation des drahtförmigen Elements durch, das mit dem Betrieb des Roboters assoziiert ist.
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In Schritt S4 zeigt die Anzeigeeinheit 14 die Bilder 51 des drahtförmigen Elements und die Fokuspunktbilder 52 auf dem Anzeigemonitor auf der Grundlage des Ergebnisses der Simulation an. In Schritt S5 berechnet die Simulationseinheit 13 einen Maximalwert und einen Minimalwert für den Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements. In Schritt S6 berechnet die Simulationseinheit 13 einen Mittelwert für den Torsionsbetrag und berechnet eine Sollanordnungsausrichtung des drahtförmigen Elements, d. h. einen Drehbetrag des drahtförmigen Elements bei der Anordnungseinheit für das drahtförmige Element, so dass der Mittelwert verringert wird. Die Anzeigeeinheit 14 zeigt das Ergebnis des vorstehend beschriebenen Vorgangs.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die nachfolgenden Vorteile zu erreichen:
- (1) Die Robotersimulationsvorrichtung 1 umfasst die Modellerzeugungseinheit 11, die das dreidimensionale drahtförmige Elementmodell 2 aus der Vielzahl von Massepunkten 3, die entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements gesetzt sind, um die Außenumfangsoberfläche des drahtförmigen Elements zu definieren, und der Vielzahl von Federelementen 4 erzeugt, die die Vielzahl von Massepunkten 3 miteinander verbinden. Die Robotersimulationsvorrichtung 1 umfasst die Fokuspunktesetzeinheit 12, die auf dem drahtförmigen Elementmodell 2 die Vielzahl von Fokuspunkten 33 setzt, um den Torsionszustand des drahtförmigen Elements wahrzunehmen. Die Robotersimulationsvorrichtung 1 umfasst die Simulationseinheit 13, die das Verhalten des drahtförmigen Elements simuliert, das mit dem Betrieb des Roboters assoziiert ist, unter Verwendung des drahtförmigen Elementmodells 2. Die Robotersimulationsvorrichtung 1 umfasst die Anzeigeeinheit 14, die die Fokuspunktebilder 52 zusammen mit den Bildern 51 des drahtförmigen Elements unter Verwendung der zeitseriellen Positionsdaten der Vielzahl von Massepunkten 3 und der zeitseriellen Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten 33 anzeigt, die durch die Simulation erlangt sind. Somit ist es durch Anzeigen der Fokuspunktbilder 52 zusammen mit den Bildern 51 des drahtförmigen Elements über die Anzeigeeinheit 14 für den Benutzer möglich, mit Leichtigkeit den Torsionszustand in der Längsrichtung des drahtförmigen Elements wahrzunehmen.
- (2) Des Weiteren berechnet die Simulationseinheit 13 den maximalen Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements auf der Grundlage der zeitseriellen Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten 33 und berechnet eine Anordnungsausrichtung des drahtförmigen Elements (Sollanordnungsausrichtung), um den maximalen Torsionsbetrag zu verringern. Der Benutzer kann das drahtförmige Element im Einklang mit der Sollanordnungsausrichtung anordnen. Es ist z. B. möglich, den maximalen Torsionsbetrag des drahtförmigen Elements zu dem Zeitpunkt des Ist-Betrieb des Roboters durch den Benutzer zu verringern, der das drahtförmige Element anordnet, wobei das drahtförmige Element um einen vorbestimmten Winkel bei der Anordnungseinheit für das drahtförmige Element gedreht wird, um eine anfängliche Torsion auf das drahtförmige Element aufzubringen.
- (3) Das Setzen der Fokuspunkte 33 fällt leicht, da die Vielzahl von Massepunkten 3 (zweite Massepunkte 32), die auf Teilen der Umfangsrichtung des drahtförmigen Elementmodells 2 gesetzt sind, in einer Linie entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elementmodells 2 liegen und als die Fokuspunkte 33 gesetzt werden. Da des Weiteren ein Teil der Massepunkte 3 zu Fokuspunkte 33 ausgestaltet werden, ist es nicht erforderlich, die Positionsdaten der Fokuspunkte 33 unabhängig von den Positionsdaten der Massepunkte 3 zu berechnen. Somit fällt es leicht, die Positionsdaten der Fokuspunkte 33 zu berechnen.
- (4) In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Massepunkte 3 als die Fokuspunkte 33 gesetzt. Es können auch von den Massepunkten 3 verschiedene Punkte als die Fokuspunkte gesetzt werden. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Massepunkte, die sich bei derselben Phase in der Umfangsrichtung des drahtförmigen Elements in einer Geraden entlang der Längsrichtung des drahtförmigen Elements befinden, als die Fokuspunkte 33 ausgestaltet. Die Fokuspunkte 33 sind hierauf aber nicht beschränkt. Wie auch immer die Steuerung der Fokuspunktesetzeinheit 12 ausgestaltet sein mag, können mit anderen Worten Punkte, die in einer vorbestimmten Positionsbeziehung zu einander stehen, um es zu ermöglichen, den Torsionszustand des drahtförmigen Elements wahrzunehmen, zu den Fokuspunkten 33 ausgestaltet werden.
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In dem vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiel (2) erzeugt die Modellerzeugungseinheit 11 das drahtförmige Elementmodell 2 aus den ersten Massepunkten 31 und den zweiten Massepunkten 32, den ersten Federn 41, den zweiten Federn 42, den dritten Federn 43 und den vierten Federn 44. Wie auch immer das drahtförmige Elementmodell 2 ausgestaltet sein mag, wenn es jedoch aus einer Vielzahl von Massepunkten und einer Vielzahl von Federelementen, die die Massepunkte miteinander verbinden, erzeugt ist, ist die Steuerung der Modellerzeugungseinheit 11 nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel herrscht ein derartiger Aufbau vor, in dem die Anzeigeeinheit 14 die Bilder des drahtförmigen Elements und die Fokuspunktbilder unter Verwendung der Positionsdaten der Vielzahl von Massepunkten und der Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten 33 für jede vorbestimmte Zeiteinheit anzeigt, die über die durch die Simulationseinheit 13 durgeführte Simulation erlangt werden. Des Weiteren kann die Anzeigeeinheit 14 konfiguriert sein, um ein Stehbild eines vorbestimmten Zeitpunktes anzuzeigen, und ist die Steuerung der Anzeigeeinheit 14 nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel (3) sind die Fokuspunktbilder 52 durch schwarze Kreise dargestellt. Wie auch immer der Aufbau der Fokuspunktbilder 52 ausgestaltet sein mag, es zählt nur, dass es sich um eine Markierung handelt, die den Fokuspunkt 33 darstellt. Er kann z. B. derart konfiguriert sein, dass das Fokuspunktbild 52 in einer Anzeigefarbe dargestellt wird, die von dem Rest des Bildes verschieden ist, um identifizierbar dargestellt zu werden.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ermittelt die Simulationseinheit 13 die Sollanordnungsausrichtung des drahtförmigen Elements als einen Winkel (initialer Torsionsbetrag) bei der Anordnungseinheit für das drahtförmige Element. Dies kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass als die Sollanordnungsausrichtung andere Informationen über die Anzeigeeinheit 14 bereitgestellt werden, und ist der Aufbau der Simulationseinheit 13 nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Robotersimulationsvorrichtung bei einem Gelenkroboter angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt, sondern ist auf eine Vielfalt von Roboter anwendbar, bei denen das drahtförmige Element angeordnet ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung fällt es dem Benutzer leicht, den Torsionszustand von jedem Teil in der Längsrichtung des drahtförmigen Elements wahrzunehmen, da die zeitseriellen Positionsdaten der Vielzahl von Fokuspunkten, die auf dem dreidimensionalen Modell des drahtförmigen Elements gesetzt sind, über eine Simulation erlangt werden, und die Fokuspunktbilder unter Verwendung der Positionsdaten der Fokuspunkte angezeigt werden.
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Die vorstehende Beschreibung erfolgt lediglich beispielhaft und die vorliegende Erfindung ist nicht durch das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel und die Modifikationen an diesem Ausführungsbeispiel beschränkt, solange die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht angegriffen werden. Die Komponenten des Ausführungsbeispiel und der Modifikationen an ihm umfassen ersatzbare und offensichtlich ersetzbare Komponente, die noch immer die Identität der Erfindung gewährleistet. Die vorliegende Erfindung umfasst mit anderen Worten eine Form, die innerhalb des Schutzbereichs der technischen Idee der Erfindung ebenso mit umfasst ist. Des Weiteren ist es ebenso möglich, das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel und eine oder mehrere der Modifikationen beliebig zu kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015-293331 [0002, 0003]
- JP 2013-35083 [0002, 0003]
