DE102017001298A1

DE102017001298A1 - Robotersimulationsvorrichtung, die einen überstrichenen Raum berechnet

Info

Publication number: DE102017001298A1
Application number: DE102017001298.9A
Authority: DE
Inventors: Toshiya Takeda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2037-02-11
Also published as: JP6444908B2; US20170232614A1; US10406689B2; JP2017144514A; CN107088878A; DE102017001298B4; CN107088878B

Abstract

Eine Simulationsvorrichtung erlangt eine Position und eine Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse des Roboters bei einem gesetzten Punkt, der für jeden kleinsten Abschnitt eines Bewegungswegs des Roboters gesetzt ist, wenn ein Betriebsprogramm eines Roboters ausgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Anhaltepositionsschätzabschnitt, der eine Anhalteposition schätzt, bei der der Roboter nach einer Bewegung durch eine Trägheit in jeder Antriebsachse bewegt wurde, auf der Grundlage der Position in jeder Antriebsachse des Roboters, der Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse und des Gewichts des Arbeitswerkzeugs, wenn ein Nothalt des Roboters bei dem gesetzten Punkt durchgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Überstreichungsraumberechnungsabschnitt, der einen überstrichenen Raum von dreidimensionalen Modellen des Roboters und des Arbeitswerkzeugs auf der Grundlage der Anhalteposition berechnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersimulationsvorrichtung.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Ein Roboter kann einen vorbestimmten Betrieb durchführen, wie einen Transport oder einen Schweißvorgang einer Arbeit, indem seine Position und Stellung verändert wird. Da der Roboter die Position und die Stellung abhängig von dem Betrieb verändert, wird manchmal ein Schutzzaun um ein Robotersystem herum vorgesehen, das den Roboter umfasst, um den Bedienerzugang zu dem Roboter zu beschränken. Der Schutzzaun um das Robotersystem herum befindet sich abseits von dem Roboter, um den Roboter daran zu hindern, den Zaun während des Betriebs des Roboters zu kontaktieren. Damit ein derartiger Ort des Schutzzauns bestimmt wird, ist es vorzuziehen, vorab einen überstrichenen Raum zu erlangen, durch den eine Komponente des Roboters passieren kann, wenn sich der Roboter in Betrieb befindet. Der Schutzzaun kann sich somit außerhalb des Kontaktbereichs mit dem überstrichenen Raum befinden.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-213399 offenbart ein Verfahren, das einen Lernpunkt lehrt, indem der Bediener ein Manipulatorende mit der Hand ergreift und manuell den Manipulator bedient, während ein Roboterlernsystem gesteuert wird. Dieses Roboterlernverfahren offenbart, dass der Raum um den Roboter herum durch den Körper des Manipulators überstrichen wird, und es werden Informationen des überstrichenen Raums in dem Roboterlernsystem aufgezeichnet. Des Weiteren offenbart dieses Verfahren, dass der überstrichene Raum für den Lernbetrieb verwendet wird.
Kurzfassung der Erfindung
Ein Roboter führt manchmal einen Nothalt während des Betriebs durch. Ein Robotersteuersystem führt zum Beispiel den Nothalt eines Roboters durch, wenn erfasst wird, dass der Roboter in Kontakt mit einer Person gelangt. Alternativ drückt der Bediener einen Nothalteknopf, wodurch die Robotersteuervorrichtung den Roboter zu einem sofortigen Halt veranlasst.
Der Roboter umfasst eine Antriebsachse und eine Komponente, wie einen Arm und dergleichen, die auf der Grundlage der Antriebsachse angetrieben wird. Die Komponente des Roboters wird durch den Motor angetrieben. Der Motor ist mit einer Bremse versehen, um eine Drehung der Abtriebswelle des Motors zu verhindern. Wenn die Stromzufuhr zu dem Motor unterbrochen wird, wird die Bremse betätigt, um die Position und die Stellung des Roboters beizubehalten.
Wenn der Roboter den Nothalt durchführt, dann wird die Bremse betätigt, es bewegt sich aber der Roboter durch die Trägheit des Roboters weiterhin von der Position und der Stellung aus, zu denen die Steuerung für den Nothalt ausgeführt wird, und wird dann angehalten. Wenn der Nothalt während einer Zeitspanne durchgeführt wird, zu der der Roboter auf der Grundlage eines Betriebsprogramms angetrieben wird, wird deshalb der Roboter manchmal bei einer Position angehalten, die von dem normalen Weg abweicht, wenn das Betriebsprogramm ausgeführt wird.
Wenn somit ein Schutzzaun sich um das Robotersystem herum befindet, dann ist es erforderlich, nicht nur den Bereich zu berücksichtigen, durch den der Roboter auf der Grundlage des Betriebsprogramms passiert, sondern ebenso den Bereich, der von dem normalen Weg bei Ausführung des Nothalts durch den Roboter abweicht. Der Schutzzaun muss derart angeordnet werden, um nicht mit dem Bereich zu interferieren, der von dem normalen Weg abweicht. Im Stand der Technik wurde der Schutzzaun, der das Robotersystem umgibt, hinreichend abseits des Robotersystems angeordnet. Deshalb lag ein Fall vor, in dem der Arbeitsbereich des Robotersystems übermäßig groß war. Wenn alternativ der Vorhersagebetrag für den Betrieb bei dem Nothalt klein ist, lag deshalb ein Fall vor, in dem der Arbeitsbereich des Robotersystems verringert wird, so dass der Roboter den Zaun kontaktiert, wenn der Roboter den Nothalt durchführt.
In der japanischen ungeprüften Patentoffenlegung Nr. 2014-213399 , auf die vorstehend Bezug genommen wurde, wurde vorgeschlagen, einen überstrichenen Raum zu erlangen, wenn der Roboter betrieben wird, es wurde aber die Abweichung von einem normalen Weg des Roboters aufgrund des Nothalts nicht berücksichtigt.
Die Simulationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Simulationsvorrichtung, in der dreidimensionale Modelle eines Roboters und eines Arbeitswerkzeugs, das einen Roboter angefügt ist, sich in dem selben Raum befinden, und die Simulation des Roboters ausgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Gewichtserlangungsabschnitt, der das Gewicht des Arbeitswerkzeugs erlangt. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Positionserlangungsabschnitt, der die Position in jeder Antriebsachse des Roboters zu einem gesetzten Punkt erlangt, der für jeden kleinsten Abschnitt eines Bewegungswegs des Roboters gesetzt ist, wenn ein Betriebsprogramm des Roboters ausgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Geschwindigkeitserlangungsabschnitt, der eine Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse bei dem gesetzten Punkt erlangt. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Anhaltepunktschätzabschnitt, der eine Anhalteposition schätzt, bei der der Roboter angehalten wird, nachdem er sich durch die Trägheit in jeder Antriebsachse bewegt, auf Grundlage der Position in jeder Antriebsachse des Roboters, der Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse und des Gewichts des Arbeitswerkzeugs, wenn der Roboter einen Nothalt bei dem gesetzten Punkt durchführt. Die Simulationsvorrichtung umfasst einen Überstreichungsraumberechnungsabschnitt, der einen überstrichenen Raum des dreidimensionalen Modells des Roboters und des Arbeitswerkzeugs auf der Grundlage der Anhalteposition berechnet.
In der vorliegenden Erfindung kann die Simulationsvorrichtung einen Variationsbetragerlangungsabschnitt umfassen, der einen Variationsbetrag in der Antriebsachse von dem Zeitpunkt an, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt erlangt, zu dem der Roboter in dem Zustand angehalten wird, in dem das Arbeitswerkzeug mit einem vorbestimmten Gewicht an den Roboter angefügt ist, wenn wiederum der Roboter den Nothalt während einer Zeitspanne durchführt, für die der Roboter in einer vorbestimmten Richtung mit einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit in einer einzelnen Antriebsachse angetrieben wird. Der Variationsbetragerlangungsabschnitt kann eine Beziehung zwischen dem Variationsbetrag in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse erlangen, indem das Gewicht des Arbeitswerkzeugs und die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse geändert und der Nothalt des Roboters wiederholt durchgeführt wird. Der Anhaltepositionsschätzabschnitt kann eine Anhalteposition in der Antriebsachse auf der Grundlage der Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse berechnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Roboters eines ersten Robotersystems in einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Blockdarstellung des ersten Robotersystems in dem Ausführungsbeispiel;
3 eine erste schematische Draufsicht des Roboters zur Beschreibung des überstrichenen Raums;
4 eine zweite schematische Draufsicht des Roboters zur Beschreibung eines überstrichenen Raums;
5 ein Steuerablaufdiagramm einer Simulationsvorrichtung in dem Ausführungsbeispiel;
6 eine Ansicht zur Beschreibung eines Variationsbetrags in einer einzelnen Antriebsachse, nachdem ein Nothalt des Roboters durchgeführt wurde;
7 eine schematische Ansicht der Simulationsvorrichtung, die den überstrichenen Raum anzeigt;
8 einen ersten Graph, der eine Beziehung zwischen einem Zeitablauf ab dem Zeitpunkt, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, und einer Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse darstellt;
9 einen zweiten Graph, der eine Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit ab dem Zeitpunkt, in dem der Nothalt durchgeführt wird, und einer Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse darstellt;
10 eine schematische Draufsicht eines zweiten Robotersystems in dem Ausführungsbeispiel; und
11 eine schematische Draufsicht eines dritten Robotersystems in dem Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 11 wird nachstehend eine Beschreibung einer Simulationsvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel dargereicht werden. Die Simulationsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels berechnet einen überstrichenen Raum, wenn ein Roboter einen Nothalt durchführt, indem eine Simulation des Roboters implementiert wird.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Roboters eines ersten Robotersystems, das die Simulation in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel implementiert. Das Robotersystem umfasst ein Arbeitswerkzeug 17, das eine vorbestimmte Arbeit durchführt, und den Roboter 1, der eine Position und eine Stellung des Arbeitswerkzeugs 17 ändert. Der Roboter 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein Gelenksroboter, der Arme 12a und 12b, einen Handgelenksabschnitt 16 und eine Vielzahl von Gelenksabschnitten 13 umfasst. Komponenten, wie eine Stromzufuhrvorrichtung, Kabel und dergleichen sind in dem Roboter 1 umfasst.
Der Roboter 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst 6 Antriebsachsen. Ein Rotationsabschnitt 11 dreht sich auf der Grundlage einer ersten Antriebsachse, wie durch Pfeile 91 angegeben ist. Die Arme 12a und 12b drehen sich auf der Grundlage einer zweiten Antriebsachse, einer dritten Antriebsachse und einer vierten Antriebsachse, wie durch Pfeile 92 und 94 angegeben ist. Der Handgelenksabschnitt 16 dreht sich auf der Grundlage einer fünften Antriebsachse, wie durch Pfeile 95 angegeben ist. Das Arbeitswerkzeug 17 dreht sich auf der Grundlage einer sechsten Antriebsachse, wie durch Pfeile 96 angegeben ist.
Der Roboter 1 umfasst eine Roboterantriebsvorrichtung, die eine Komponente bei jedem Gelenksabschnitt 13 antreibt. Die Roboterantriebsvorrichtung umfasst Motoren 14 zum Antreiben von Komponenten bei den Gelenksabschnitten 13. Der Motor 14 wird angesteuert, so dass Arme 12a und 12b und der Handgelenksabschnitt 16 in eine gewünschte Richtung bei den Gelenksabschnitten 13 ausgerichtet werden können. Der Roboter 1 umfasst einen Basisabschnitt 19, der auf einer Bodenfläche 20 ortsfest ist, und den Rotationsabschnitt 11, der sich hinsichtlich des Basisabschnitts 19 dreht. Die Roboterantriebsvorrichtung umfasst den Motor 14 zum Antreiben des Rotationsabschnitts 11.
Das Arbeitswerkzeug 17, das an den Roboter 1 angefügt ist, wird ebenso als ein Endeffektor bezeichnet. Das Arbeitswerkzeug 17 ist an den Handgelenksabschnitt 16 des Roboters 1 angefügt. Das Arbeitswerkzeug 17 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine Schweißzange zum Durchführen eines Punktschweißen, ist aber nicht auf diese Ausgestaltung eingeschränkt, und es kann jedwedes Arbeitswerkzeugs an den Roboter abhängig vom Arbeitsinhalt gekoppelt werden. Das Arbeitswerkzeug 17 umfasst eine Werkzeugantriebsvorrichtung 18 zum Antreiben des Arbeitswerkzeugs 17. Die Werkzeugantriebsvorrichtung 18 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst eine elektrische Schaltung, die Elektroden Strom zuführt.
2 zeigt eine Blockdarstellung des Robotersystems in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Robotersystem eine Robotersteuervorrichtung 2, die den Roboter 1 steuert. Die Robotersteuervorrichtung 2 umfasst eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung mit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einem ROM (Festwertspeicher) und dergleichen, die miteinander über einen Bus verbunden sind.
Die Robotersteuervorrichtung 2 umfasst einen Speicherabschnitt 24, der Informationen speichert, die sich auf die Steuerung des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 beziehen. Die Robotersteuervorrichtung 2 kann den Roboter 1 auf der Grundlage eines zuvor eingegebenen Betriebsprogramms 25 antreiben. Das Betriebsprogramm 25 ist in dem Speicherabschnitt 24 gespeichert.
Die Robotersteuervorrichtung 2 umfasst einen Betriebssteuerabschnitt 21. Der Betriebssteuerabschnitt 21 sendet einen Betriebsbefehl zum Antreiben des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 aus. Der Betriebssteuerabschnitt 21 sendet einen Betriebsbefehl zum Antreiben des Roboters 1 zu einem Roboterantriebsabschnitt 22. Der Roboterantriebsabschnitt 22 umfasst eine elektrische Schaltung zum Ansteuern eines Motors 14 des Roboters 1. Der Roboterantriebsabschnitt 22 führt dem Motor 14, der einen Arm oder dergleichen auf der Grundlage des Betriebsbefehls antreibt, Strom zu. Des Weiteren sendet der Betriebssteuerabschnitt 21 einen Betriebsbefehl zum Antreiben des Arbeitswerkzeugs 17 zu einem Arbeitswerkzeugantriebsabschnitt 23. Der Arbeitswerkzeugantriebsabschnitt 23 umfasst eine elektrische Schaltung zum Ansteuern der Werkzeugantriebsvorrichtung 18. Der Arbeitswerkzeugantriebsabschnitt 23 führt der Werkzeugantriebsvorrichtung 18 auf der Grundlage eines Betriebsbefehls Strom zu.
Der Roboter 1 umfasst eine Zustandserfassungseinrichtung, die einen Zustand der Komponente des Roboters 1 erfasst. Die Zustandserfassungseinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst eine Drehpositionserfassungseinrichtung 15, die an den Motor 14 in jeder Antriebsachse angefügt ist. Die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 erfasst eine Drehposition, wenn der Motor 14 angesteuert wird. Informationen der Drehposition, die durch die Positionserfassungseinheit 15 erfasst sind, werden zu der Robotersteuervorrichtung 2 gesendet. Die Robotersteuervorrichtung 2 kann eine Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage der Drehposition in jeder Antriebsachse erfassen. Des Weiteren kann die Robotersteuervorrichtung 2 eine Position und eine Stellung der Komponente des Roboters 1 auf der Grundlage der Drehposition von jedem Motor 14 erfassen.
Das Robotersystem umfasst ein Bedienpaneel 26, das dem Bediener ermöglicht, vorbestimmte Informationen in die Robotersteuervorrichtung 2 einzugeben, und zeigt den Arbeitsstatus an. Das Bedienpaneel 26 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit einem Nothalteknopf 27 versehen, um dem Bediener zu ermöglichen, den Roboter 1 mit Nachdruck anzuhalten.
Der Roboter 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist konfiguriert, um den Nothalt während des Betriebs auf der Grundlage des Betriebsprogramms 25 durchzuführen, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Die Robotersteuervorrichtung 2 führt zum Beispiel den Nothalt des Roboters 1 in Antwort darauf durch, dass der Bediener den Nothalteknopf 27 drückt. Wenn alternativ der Betriebssteuerabschnitt 21 eine Anomalie des Roboters 1 oder des Arbeitswerkzeugs 17 erfasst, führt die Robotersteuervorrichtung 2 den Nothalt des Roboters 1 durch.
Die Roboterantriebsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst eine Bremse, die die Bewegung in jeder Antriebsachse anhält. Die Bremse ist zum Beispiel konfiguriert, um eine Drehung einer Abtriebswelle des Motors 14 anzuhalten. Die Bremse des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist bei dem Motor 14 angebracht. Die Bremse wird durch den Betriebssteuerabschnitt 21 der Robotersteuervorrichtung 2 gesteuert.
Der Betriebssteuerabschnitt 21 veranlasst den Roboter 1, unmittelbar anzuhalten, wenn sie ein Nothaltesignal empfängt, um den Nothalt durchzuführen. Bei der Steuerung des Nothalts sendet der Betriebssteuerabschnitt 21 einen Anhaltebefehl zu dem Motor 14 für eine treibende Antriebsachse des Roboters 1. Der Betriebssteuerabschnitt 21 gibt mit anderen Worten einen Null-Bewegungsbefehl zu der treibenden Antriebsachse aus, und es hält der Motor 14 des Roboters 1 an. Des Weiteren betätigt der Betriebssteuerabschnitt 21 die Bremse des Motors 14. Die Abtriebswelle des Motors 14 wird durch die Bremse abgebremst.
3 zeigt eine schematische Ansicht, die einen Betrieb des Roboters beschreibt, wenn der Nothalt des Roboters ausgeführt wird. 3 zeigt eine Ansicht des Roboters 1 von oben. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist ein Zustand gezeigt, in dem der Rotationsabschnitt 11 sich um die erste Antriebsachse gedreht hat. Die Drehung des Rotationsabschnitts 11 wiederum dreht die Arme 12a und 12b und das Arbeitswerkzeug 17.
Die Arme 12a und 12b und das Arbeitswerkzeug 17 werden aus einer initialen Position 61a bewegt, wie durch einen Pfeil 82 angegeben ist. Des Weiteren wird der Nothalt bei einer Position 61b des Roboters 1 durchgeführt. Die Stromzufuhr zu dem Motor 14 für die erste Antriebsachse des Roboters 1 wird angehalten. Des Weiteren wird die Bremse des Motors 14 für die erste Antriebsachse betätigt. Aufgrund der Trägheit wird jedoch der Roboter 1 nicht bei der Position und der Stellung angehalten, wenn der Betriebssteuerabschnitt 21 einen Anhaltebefehl erteilt, das heißt wenn der Nothalt durchgeführt wird. Der Roboter 1 setzt die Bewegung durch die Trägheit fort, wie durch einen Pfeil 83 angegeben ist. Dann wird der Roboter 1 vollständig bei einer Position 61c des Roboters 1 angehalten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Raum, in dem sich ein bewegliches Element, wie eine Komponente oder dergleichen des Roboters 1 bewegt, als ein überstrichener Raum bezeichnet. Der überstrichene Raum entspricht einem passierten Bereich, der ein Bereich ist, durch den vorbestimmtes Element passiert. Wenn der Nothalt des Roboters 1 durchgeführt wird, bewegt sich der Roboter 1 weiter als zu der Position, in der der Anhaltebefehl erteilt wurde. Der überstrichene Raum 51 in diesem Beispiel umfasst einen Bereich, durch den die Arme 12a, 12b, der Handgelenksabschnitt 16 und das Arbeitswerkzeug 17 passierten, wie durch den Pfeil 83 gezeigt ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht, die einen weiteren Betrieb des Roboters beschreibt, wenn der Nothalt des Roboters in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. 4 zeigt eine Ansicht des Roboters 1 von oben. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird der Arm 12a bezüglich der zweiten Antriebsachse bewegt. Der Arm 12b wird nach außen hin aus der initialen Position 61a des Roboters 1 bewegt, und es werden ebenso die Position und die Stellung der Arme 12a und 12b verändert. Der Nothalt wird während der Bewegung des Arms 12a durchgeführt. Der Nothalt des Roboters 1 wird bei der Position 61b durchgeführt. Aufgrund der Trägheit des Roboters 1 werden des Weiteren die Position und die Stellung der Arme 12a und 12b hin zu der Position 61c des Roboters 1 verändert. Der überstrichene Raum 52 in diesem Beispiel umfasst einen Bereich, durch den die Arme 12a, 12b, der Handgelenksabschnitt 16 und das Arbeitswerkzeug 17 passierten, nachdem der Nothalt durchgeführt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 werden die überstrichenen Räume 51 und 52, wenn der Nothalt des Roboters 1 durchgeführt wird, zu einem Raum, der die Bewegung des Roboters 1 durch die Trägheit umfasst. Die überstrichenen Räume 51 und 52 werden durch einen Bereich gebildet, durch den der Roboter 1 von der initialen Position 61a zu der Position 61c passierte, bei der der Roboter 1 angehalten wurde.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Robotersystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Simulationsvorrichtung 40. Die Simulationsvorrichtung 40 führt eine Simulation des Roboters 1 mit einem dreidimensionalen Modell des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 durch, die in demselben Raum angelegt sind.
Die Simulationsvorrichtung 40 besteht aus einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung, die eine CPU oder dergleichen umfasst. Die Simulationsvorrichtung 40 umfasst einen Speicherabschnitt 47, der jedwede Informationen hinsichtlich der Simulation des Robotersystems speichert. Dreidimensionale Formdaten 31 des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 werden in die Simulationsvorrichtung 40 eingegeben. Dreidimensionale Formdaten 31 können Daten verwenden, die zum Beispiel aus einer CAD-(rechnergestütztes entwerfen)-Vorrichtung ausgegeben sind. Die dreidimensionalen Formdaten 31 werden in dem Speicherabschnitt 47 gespeichert. Gewichtsdaten 32, die das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 umfassen, werden in die Simulationsvorrichtung 40 eingegeben. Die Gewichtsdaten 32 werden in dem Speicherabschnitt 47 gespeichert.
Die Simulationsvorrichtung 40 umfasst einen Formerlangungsabschnitt 41, der dreidimensionale Formdaten eines beweglichen Elements, wie des Roboters 1, des Arbeitswerkzeugs 17 und dergleichen erlangt. Die Simulationsvorrichtung 40 umfasst einen Gewichtserlangungsabschnitt 42, der das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 erlangt. Des Weiteren umfasst die Simulationsvorrichtung 40 einen Positionserlangungsabschnitt 43, der eine Position in jeder Antriebsachse des Roboters 1 erfasst, und einen Geschwindigkeitserlangungsabschnitt 44, der eine Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse erlangt. Der Positionserlangungsabschnitt 43 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann Positionen in allen Antriebsachsen erlangen. Der Geschwindigkeitserlangungsabschnitt 44 kann Betriebsgeschwindigkeiten in allen Antriebsachsen erlangen. Des Weiteren umfasst die Simulationsvorrichtung 40 einen Anhaltepositionsschätzabschnitt 45, der eine Anhalteposition schätzt, bei der der Roboter nach einer Bewegung durch die Trägheit in jeder Achse angehalten wurde, wenn der Nothalt des Roboters 1 durchgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung 40 umfasst einen Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46, der einen überstrichenen Raum für das dreidimensionale Modell des Roboters 1 und das Arbeitswerkzeug 17 auf der Grundlage der Anhalteposition in jeder Antriebsachse berechnet.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Steuerung in der Simulationsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Unter Bezugnahme auf 2 und 5 erlangt in Schritt 71 der Formerlangungsabschnitt 41 dreidimensionale Formdaten des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 aus dem Speicherabschnitt 47. Formdaten von Komponenten, die den Roboter 1 konfigurieren, sind in den dreidimensionalen Formdaten des Roboters 1 umfasst. Es sind zum Beispiel Formdaten der Arme 12a, 12b, des Arbeitswerkzeugs 17 und dergleichen, die durch Antreiben des Roboters 1 bewegt werden, in den dreidimensionalen Formdaten des Roboters 1 umfasst. In Schritt 72 erlangt der Gewichtserlangungsabschnitt 42 das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 aus dem Speicherabschnitt 47.
In Schritt 73 erlangt der Positionserlangungsabschnitt 43 die Position in jeder Antriebsachse des Roboters 1 bei einem gesetzten Punkt, der auf einem Bewegungsweg des Roboters 1 gesetzt ist. Der Bewegungsweg kann zum Beispiel als Weg eines Werkzeugspitzenpunkts beispielhaft beschrieben werden. Der Betriebssteuerabschnitt 21 sendet einen Betriebsbefehl zu jedem vorbestimmten Steuerzyklus (Interpolationszyklus) des Roboters aus. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Punkt, der für jeden Steuerzyklus gesetzt ist, als der gesetzte Punkt betrachtet. Auf dem Bewegungsweg wird der gesetzte Punkt für jeden kleinsten Abschnitt gesetzt. Der gesetzte Punkt kann für jedes kleinste Zeitintervall oder für jede kleinste Distanz auf dem Bewegungsweg gesetzt werden.
Hinsichtlich der Ausführung des Betriebsprogramms wird hier eine Beschreibung eines Beispiels angegeben werden, in dem der Roboter 1 tatsächlich angetrieben wird. Der Betriebssteuerabschnitt 21 der Robotersteuervorrichtung 2 treibt den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 17 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 25 an. Der Roboter 1 verändert seine Position und seine Stellung, um dem vorbestimmten Bewegungsweg zu folgen.
Die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 erfasst eine Position in jeder Antriebsachse in einer Zeitspanne, während der der Roboter 1 angetrieben wird. Die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 erfasst einen Drehwinkel in der Antriebsachse. Die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 erfasst einen Drehwinkel für jeden Steuerzyklus des Roboters 1, um dem gesetzten Punkt zu entsprechen. Die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 sendet den Drehwinkel in der Antriebsachse zu der Robotersteuervorrichtung 2 aus. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Positionen in allen Antriebsachse erfasst.
Der Positionserlangungsabschnitt 43 erlangt den Drehwinkel in jeder Antriebsachse aus der Robotersteuervorrichtung 2. Der Positionserlangungsabschnitt 43 erlangt den Drehwinkel in der Antriebsachse für jeden Steuerzyklus entsprechend dem gesetzten Punkt und speichert diesen in dem Speicherabschnitt 47. Auf diese Art und Weise erlangt der Positionserlangungsabschnitt 43 die Position in jeder Antriebsachse des Roboters, die dem gesetzten Punkt entspricht, der für jeden kleinsten Abschnitt des Bewegungswegs des Roboters 1 gesetzt ist.
Wenn die Position in jeder Antriebsachse erlangt wird, dann kann die Simulationsvorrichtung zum Beispiel eine Simulation zum Ausführen des Betriebsprogramms durchführen. Außerdem kann der Positionserlangungsabschnitt die Position in jeder Antriebsachse des Roboters zu dem gesetzten Punkt auf der Grundlage eines Ergebnisses der Simulation erlangen.
Daraufhin erlangt in Schritt 74 der Geschwindigkeitserlangungsabschnitt 44 die Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse bei dem gesetzten Punkt. Der Geschwindigkeitserlangungsabschnitt 44 kann einen Drehwinkel aus den Positionen in der Antriebsachse entsprechend den gesetzten Punkten berechnen, die bezüglich einander kontinuierlich sind, und kann die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse auf der Grundlage des berechneten Winkels und des Steuerzyklus berechnen. Alternativ liegt ein Fall vor, in dem die Drehpositionserfassungseinrichtung 15 die Funktion zum Berechnen der Betriebsgeschwindigkeit aufweist. In einem solchen Fall wird die Betriebsgeschwindigkeit, die aus der Drehpositionserfassungseinrichtung 15 ausgegeben ist, zu der Robotersteuervorrichtung 2 gesendet. Der Geschwindigkeitserlangungsabschnitt 44 kann die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse von der Robotersteuervorrichtung 2 erlangen.
Daraufhin schätzt in Schritt 75 der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 die Anhalteposition in jeder Antriebsachse, wenn der Nothalt des Roboters bei dem gesetzten Punkt durchgeführt wird. Die Komponente des Roboters 1 werden selbst dann durch die Trägheit bewegt, nachdem der Nothalt durchgeführt wurde. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Beziehung des Variationsbetrags aufgrund der Trägheit in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse vorab bestimmt, und es speichert der Speicherabschnitt 47 die Beziehung. Des Weiteren schätzt der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 die Anhalteposition in jeder Antriebsachse auf der Grundlage der Beziehung des Variationsbetrags für die Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Simulationsvorrichtung 40 einen Variationsbetragerlangungsabschnitt 49, der einen Variationsbetrag für die Antriebsachse von dem Zeitpunkt an, zu dem der Nothalt des Roboters 1 durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt erlangt, zu dem der Roboter 1 vollständig angehalten hat.
6 zeigt eine Tabelle eines Variationsbetrags für die Antriebsachse, wenn der Nothalt des Roboters in einer einzelnen Antriebsachse durchgeführt wird. Die Tabelle gibt den Änderungsbetrag für die Antriebsachse an, wenn der Nothalt in einer einzelnen Antriebsachse in der Zeitspanne durchgeführt wird, während der der Roboter 1 in einer vorbestimmten Richtung und bei einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit angetrieben wird. Der Variationsbetrag für die Antriebsachse entspricht dem Drehwinkel von dem Zeitpunkt an, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Roboter 1 vollständig angehalten wurde.
Der Variationsbetrag für die Antriebsachse wird eine Funktion der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und des Gewichts des Arbeitswerkzeugs. Je schwerer das Arbeitswerkzeug 17 ist, desto größer ist der Variationsbetrag für die Antriebsachse, nachdem der Nothalt durchgeführt wurde. Des Weiteren, je höher die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse ist, wenn der Nothalt durchgeführt wird, desto größer ist der Variationsbetrag für die Antriebsachse.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Variationsbetrag für die Antriebsachse, der in 6 gezeigt ist, durch einen Ist-Antrieb des Roboters 1 bestimmt. Der Bediener fügt ein Arbeitswerkzeug 17 mit einem vorbestimmten Gewicht an den Roboter 1 an. Dann wählt der Bediener eine einzelne Antriebsachse als eine spezifische Antriebsachse aus. Der Bediener treibt den Roboter 1 in der spezifischen Antriebsachse in der vorbestimmten Richtung mit der vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit an. Dann führt der Roboter den Nothalt während einer Spanne durch, für die der Roboter 1 angetrieben wird. Daraufhin erfasst der Variationsbetragerlangungsabschnitt 49 die Position in der spezifischen Antriebsachse, wenn der Nothalt durchgeführt wird, und die Position in der spezifischen Antriebsachse, wenn der Roboter 1 angehalten wurde. Der Variationsbetragerlangungsabschnitt 49 kann eine Differenz zwischen Positionen in der spezifischen Antriebsachse als Variationsbetrag in der spezifischen Antriebsachse erlangen.
Der Bediener fügt zum Beispiel ein Arbeitswerkzeug 17 mit 10 kg an den Roboter 1 an. Dann wird der Roboter 1 angetrieben, so dass die Geschwindigkeit der ausgewählten spezifischen Antriebsachse zu 10 °/s wird. Wenn die Geschwindigkeit 10 °/s beträgt, dann wird der Nothalt durchgeführt. Der Variationsbetragerlangungsabschnitt 49 erfasst eine Ausgabe der Drehpositionserfassungseinrichtung 15, wenn der Nothalt durchgeführt wird. Der Variationsbetragerlangungsabschnitt 49 erfasst ebenso eine Ausgabe der Drehpositionserfassungseinrichtung 15, wenn der Roboter 1 angehalten wird. Der Variationsbetragerlangungsabschnitt 49 kann den Variationsbetrag für die Antriebsachse von 5° berechnen, indem der Drehwinkel, wenn der Nothalt durchgeführt wird, von den Drehwinkel subtrahiert wird, zu dem der Roboter 1 vollständig angehalten hat.
Der Bediener kann eine Beziehung des Variationsbetrags für die spezifische Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der spezifischen Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs erlangen, in dem das Gewicht des Arbeitswerkzeugs, das einen Roboter 1 angefügt ist, und die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse verändert werden und eine ähnliche Messung wiederholt wird. Der Bediener kann vorab ein Betriebsprogramm des Roboters 1 zum Erlangen des Variationsbetrags für die spezifische Antriebsachse vorbereiten und den Roboter 1 unter Verwendung dieses Betriebsprogramms ansteuern.
Die Beziehung des Variationsbetrags für die Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs können für jede Antriebsachse berechnet werden. Indem eine Messung ähnlich jener, die vorstehend beschrieben wurde, ebenso bei der anderen Antriebsachse durchgeführt wird, ist es möglich, die Beziehung des Variationsbetrags für die Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs für alle Antriebsachsen zu erlangen. Der Roboter 1 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst zum Beispiel 6 Antriebsachsen. Daher kann der Bediener vorab 6 Tabellen für die jeweiligen Antriebsachsen vorbereiten, wie sie in 6 gezeigt sind.
Auf diese Art und Weise kann der Variationsbetragserlangungsabschnitt 49 die Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse erlangen, indem der Nothalt des Roboters 1 wiederholt durchgeführt wird, während das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 und die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse verändert werden. Die Beziehung kann in dem Speicherabschnitt 47 gespeichert werden.
Unter Bezugnahme auf 2 berechnet der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 einen Variationsbetrag in der Antriebsachse, wenn der Nothalt bei einem vorbestimmten gesetzten Punkt unter Verwendung der Beziehung in dem Variationsbetrag durchgeführt wird, der in 6 gezeigt ist. Die Berechnung des Variationsbetrags, wenn der Nothalt durchgeführt wird, kann für jede Antriebsachse durchgeführt werden.
Wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs und die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse zu jedem gesetzten Punkt von zuvor erlangten Messwerten verschieden sind, dann kann der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 einen Variationsbetrag berechnen, indem eine Vielzahl der Variationsbeträge interpoliert oder extrapoliert wird. Die Schätzung kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem der Variationsbetrag nach der Auswahl von Messwerten bei entgegengesetzten Seiten des Werts bei dem gesetzten Punkt interpoliert wird. Unter Bezugnahme auf 6, wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 25 kg beträgt, ist es möglich, einen Variationsbetrag zu berechnen, wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 25 kg beträgt, indem Variationsbetrag, wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 20 kg beträgt und ein Variationsbetrag, wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 30 kg beträgt, interpoliert werden.
Alternativ kann der Variationsbetrag in der Antriebsachse auf einen großen Wert gesetzt werden, in dem eine Sicherheitszugabe berücksichtigt wird, so dass verhindert wird, dass der Roboter 1 mit einem Schutzzaun oder dergleichen kollidiert. In diesem Fall ist es möglich, die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse, die höher als die Betriebsgeschwindigkeit in dem gesetzten Punkt ist, auszuwählen.
Alternativ ist es möglich, ein Gewicht, das größer als das Ist-Gewicht des Arbeitswerkzeugs ist, auszuwählen. Wenn zum Beispiel das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 25 kg beträgt, dann ist es möglich, einen Variationsbetrag auszuwählen, wenn das Gewicht des Arbeitswerkzeugs 17 30 kg beträgt. Es kann mit anderen Worten ein Variationsbetrag für die Antriebsachse auf der Grundlage eines Gewichts des Arbeitswerkzeugs, das größer als das Ist-Gewicht des Arbeitswerkzeugs ist, oder eine Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse, die höher als die Ist-Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse ist, geschätzt werden.
Der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 kann eine Anhalteposition in der Antriebsachse berechnen, wenn der Roboter 1 angehalten wird, indem ein Variationsbetrag in der Antriebsachse zu der Position in der Antriebsachse addiert wird, wenn der Nothalt durchgeführt wird. Die Berechnung der Anhalteposition in der Antriebsachse kann für jede Antriebsachse durchgeführt werden.
Der Roboter 1 befindet sich in einem Zustand, in dem in einigen Fällen 2 oder mehr Antriebsachsen gleichzeitig angetrieben werden. Selbst in solchen Fällen werden die gesetzten Punkte mit einem vorbestimmten Intervall gesetzt. Somit wird ein Variationsbetrag für eine Antriebsachse, wenn der Nothalt bei dem gesetzten Punk durchgeführt wird, für jede Antriebsachse berechnet. Somit kann der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 eine Position berechnen, bei der der Roboter für eine jeweilige Vielzahl von Antriebsachsen angehalten wird. Die Position und die Stellung des Roboters, wenn der Roboter 1 angehalten wird, werden durch die Positionen in der Vielzahl von Antriebsachse bestimmt.
Auf diese Art und Weise schätzt der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 die Anhalteposition in jeder Antriebsachse, wenn der Roboter 1 vollständig angehalten hat. Es liegt ein Fall vor, in dem ein Betriebsbereich vorab für die Antriebsachse gesetzt wurde. Es liegt zum Beispiel ein Fall vor, in dem die Antriebsachse ausgebildet wurde, um innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Drehwinkels betriebsfähig zu sein. Wenn ein Variationsbetrag in der Antriebsachse zu einer Position addiert wird, wenn der Nothalt durchgeführt wird, liegt ein Fall vor, in dem die Anhalteposition der Antriebsachse sich jenseits des betriebsfähigen Bereichs in der Antriebsachse befindet. In diesem Fall kann der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 die Grenzposition des betriebsfähigen Bereichs auf die Anhalteposition in der Antriebsachse setzen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel findet ein Ist-Betrieb des Roboters statt, um die Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs zu erlangen. Dies ist aber in keiner Weise einschränkend, und es kann der Variationsbetrag in der Antriebsachse durch eine Simulation berechnet werden. Eine solche Simulation kann auf der Grundlage der Form der Komponente, des Gewichts der Komponente, des Bremswegs einer Abbremsungsvorrichtung und der gleichen durchgeführt werden. Es kann zum Beispiel der Anhaltepositionsschätzabschnitt eine Position schätzen, bei der der Roboter vollständig angehalten ist, wenn der Nothalt durch die Simulation durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf 5 berechnet daraufhin in Schritt 76 der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 den überstrichenen Raum für das dreidimensionale Modell des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 auf der Grundlage der Anhalteposition in der Antriebsachse. Bei jedem gesetzten Punkt wird die Anhalteposition in der Antriebsachse bestimmt. Der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 kann die Position und die Stellung des Roboters 1 auf der Grundlage der Anhalteposition in jeder Antriebsachse berechnen. Der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 kann ein dreidimensionales Modell der Position und der Stellung der Komponente berechnen, die das Robotersystem konfiguriert.
Der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 erstellt das dreidimensionale Modell des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 entsprechend jedem gesetzten Punkt, wenn der Roboter 1 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 25 angetrieben wird. Daraufhin addiert der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 ein dreidimensionales Modell des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 entsprechend einer Anhalteposition, wenn der Nothalt durchgeführt wird. Dann kann der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 einen überstrichenen Raum erstellen, indem die Konturen dieser dreidimensionalen Modelle miteinander verbunden werden.
7 zeigt ein Beispiel des überstrichenen Raums, wenn eine Simulation durch die Simulationsvorrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Die Simulationsvorrichtung 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst einen Anzeigeabschnitt 37, der ein Ergebnis der durchgeführten Simulation anzeigt. Des Weiteren umfasst die Simulationsvorrichtung 40 eine Tastatur 38 und eine Maus 39 als einen Eingabeabschnitt 36 zur Eingabe vorbestimmter Informationen und zum Manipulieren eines Bildes.
Unter Bezugnahme auf 1 kann sich der Roboter 1 in vorbestimmte Richtungen bewegen, wie zum Beispiel durch Pfeile 81a, 81b, 81c, 81d und 81e angegeben ist.
Dann werden die Position und die Stellung des Roboters 1 während jedes Betriebs verändert. Unter Bezugnahme auf 7 wird ein überstrichener Raum 53, der auf der Grundlage des Betriebs des Roboters 1 berechnet wurde, auf dem Anzeigeabschnitt 37 angezeigt. Der überstrichene Raum 53 umfasst den Bereich, durch den die Komponente passiert, wenn sie auf der Grundlage des Betriebsprogramms angetrieben wird, und zusätzlich den Bereich, durch den die Komponente passiert, wenn der Nothalt bei irgendeinem gesetzten Punkt durchgeführt wird. Der überstrichene Raum 53 wird größer als der überstrichene Raum, wenn der Roboter 1 auf der Grundlage des Betriebsprogramms bewegt wird.
Auf diese Art und Weise erstellt der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 das dreidimensionale Modell der Komponente entsprechend der Anhalteposition auf der Grundlage der Anhalteposition, nachdem der Roboter 1 den Nothalt durchführt. Des Weiteren kann der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 den überstrichenen Raum 43 ausbilden, indem die dreidimensionalen Modelle miteinander verknüpft werden.
Der Bediener kann andere Vorrichtungen und den Schutzzaun in einer Art und Weise anordnen, um den geschätzten überstrichenen Raum 53 nicht zu kontaktieren. Der Bediener kann zum Beispiel eine Position für den Schutzzaun um den Roboter 1 herum auf eine Art und Weise bestimmen, um den überstrichenen Raum 53 nicht zu kontaktieren. Der überstrichene Raum 53, der durch die Simulationsvorrichtung 40 berechnet ist, umfasst den Bereich, in dem sich der Roboter 1 durch eine Trägheit bewegt, nachdem der Nothalt durchgeführt wurde. Somit kann der Bediener den Schutzzaun bei einer geeigneten Position in einer Art und Weise derart anordnen, dass der Arbeitsbereich, der durch den Zaun umschlossen wird, weder zu groß noch zu klein ist. Es kann mit anderen Worten ein sicherer Bereich, der um das Robotersystem herum gesichert ist, geeignet bemaßt werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein dreidimensionales Modell auf der Grundlage der Position in der Antriebsachse, wenn der Nothalt durchgeführt wird, und der Position in der Antriebsachse ausgebildet, wenn der Roboter vollständig angehalten hat. Die Simulationsvorrichtung 40 kann weiterhin den Bewegungsweg von der Position, bei der der Nothalt durchgeführt wird, bis zu der Position schätzen, zu der der Roboter vollständig anhielt, und kann ein dreidimensionales Modell entsprechend einem zwischenliegenden Punkt auf dem geschätzten Bewegungsweg hinzufügen.
8 zeigt einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer verstrichenen Zeit ab dem Zeitpunkt, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, und der Betriebsgeschwindigkeit in einer vorab ausgewählten Antriebsachse beschreibt. Es tritt eine negative Beschleunigung auf, bis die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse Null wird, nachdem der Nothalt durchgeführt wurde. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die negative Beschleunigung konstant ist. Es sei mit anderen Worten angenommen, dass ein Gradient der Betriebsgeschwindigkeit hinsichtlich der verstrichenen Zeit konstant ist.
In dem in 8 gezeigten Beispiel wird der Nothalt durchgeführt, wenn die verstrichene Zeit Null beträgt. Die Geschwindigkeit vi ist die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse, wenn der Nothalt durchgeführt wird. Bei dem verstrichenen Zeitpunkt ts beträgt die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse Null. Zu jenem Zeitpunkt entspricht der Variationsbetrag für die Antriebsachse dem Bereich, der durch den Graph, die Betriebsgeschwindigkeitsachse und die verstrichene Zeitachse eingeschlossen ist.
9 zeigt einen Graph, der eine Steuerung für das Schätzen eines Variationsbetrags in der Antriebsachse beschreibt. Es kann zum Beispiel die verstrichene Zeit t1 während der Spanne gesetzt werden, bis der Roboter 1 angehalten wird. Der Variationsbetrag von dem Zeitpunkt, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, bis zu dem verstrichenen Zeitpunkt t1 entspricht dem Bereich eines diagonal schraffierten Trapezabschnitts. Der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 kann einen neuen gesetzten Punkt einrichten, in dem der Bewegungsweg von dem Zeitpunkt an, zu dem der Nothalt durchgeführt wurde, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Roboter 1 vollständig angehalten wurde, unterteilt wird. Er kann zum Beispiel einen gesetzten Punkt entsprechend der verstrichenen Zeit t einrichten. Der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 kann einen Variationsbetrag in der Antriebsachse bei dem neu eingerichteten gesetzten Punkt auf der Grundlage der verstrichenen Zeit von dem Zeitpunkt an berechnen, zu dem der Nothalt durchgeführt wird. Der Anhaltepositionsschätzabschnitt 45 kann die Berechnung für jede Antriebsachse durchführen.
Der Überstreichungsraumberechnungsabschnitt 46 kann das dreidimensionale Modell des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 17 bei dem neu eingerichteten gesetzten Punkt hinzufügen und einen überstrichenen Raum berechnen. In dem diese Steuerung durchgeführt wird, ist es möglich, genauer den überstrichenen Raum von dem Zeitpunkt, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt zu berechnen, zu dem der Roboter 1 angehalten ist.
Während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem der Nothalt des Roboters 1 durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Roboter 1 angehalten ist, kann ein beliebiges Verfahren für das Verfahren zum Einrichten des neuen gesetzten Punktes eingesetzt werden. Während zum Beispiel der neue gesetzte Punkt zu einem Zeitpunkt hinzugefügt wird, der auf der Hälfte der verstrichenen Zeit ts in 9 liegt, liegt keine Beschränkung auf diese Ausgestaltung vor, und es kann die verstrichene Zeit ts durch ein beliebiges Zeitintervall unterteilt werden.
Während weiterhin angenommen sei, dass die Betriebsgeschwindigkeit für die Antriebsachse mit einer konstanten Beschleunigung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verringert wird, liegt keine Beschränkung auf diese Ausgestaltung vor. Sie kann ebenso konfiguriert sein, so dass die Verringerungstendenz der Betriebsgeschwindigkeit experimentell oder dergleichen vorab erlangt wird und der Variationsbetrag in der Antriebsachse unter Verwendung der Abnahmetendenz berechnet wird.
In dem ersten Robotersystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Roboter 1 an die Bodenoberfläche 20 ortsfest angebracht. In dem Robotersystem liegt ein Fall vor, in dem der Roboter 1 auf einem Trageelement platziert wird, und das Trageelement bewegt wird. In dem Robotersystem liegt mit anderen Worten ein Fall vor, in dem der gesamte Roboter bewegt wird. Des Weiteren liegt ein Fall vor, in dem der Nothalt ebenso hinsichtlich des Trageelements des Roboters 1 durchgeführt wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Robotersystem beschrieben werden, in dem der gesamte Roboter beweglich ist.
10 zeigt eine schematische Draufsicht eines zweiten Robotersystems in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das zweite Robotersystem umfasst einen Drehtisch 3, der als ein Trageelement zum Tragen des Roboters 1 dient. Der Drehtisch 3 ist an einer Bodenoberfläche ortsfest angebracht. Der Basisabschnitt 19 des Roboters 1 ist an dem Drehtisch 3 ortsfest angebracht. Der Drehtisch 3 ist konfiguriert, um den gesamten Roboter 1 bezüglich einer vorbestimmten Drehachse zu drehen. In dem in 10 gezeigten Beispiel liegt eine solche Konfiguration vor, dass die Drehachse des Drehtisches 3 mit der ersten Antriebsachse des Rotationsabschnitts 11 des Roboters 1 zusammenfällt.
Der Drehtisch 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird durch die Robotersteuervorrichtung 2 gesteuert. Ein Motor zum Antreiben des Drehtisches 3 ist mit einer Drehpositionserfassungseinrichtung versehen. Die Ausgabe der Drehpositionserfassungseinrichtung wird zu der Robotersteuervorrichtung 2 gesendet.
In 10 ist eine initiale Position 61a des Roboters 1 gezeigt, wenn ein Antreiben des Drehtisches 3 begonnen wird, und ist eine Position 61c des Roboters 1 gezeigt, wenn der Drehtisch 3 vollständig angehalten hat, nachdem ein Nothalt des Drehtisches 3 durchgeführt wurde. In dem zweiten Robotersystem wird selbst in einem Zustand, in dem der Roboter 1 angehalten wird, der Roboter 1 im Drehsinn durch den Drehtisch 3 bewegt, wenn dieser angetrieben wird. Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum, wenn der Drehtisch 3 auf der Grundlage des Betriebsprogramms angetrieben wird, und einen überstrichenen Raum berechnen, wenn der Nothalt des Drehtisches 3 durch ein Verfahren ähnlich jenem durchgeführt wird, wenn der Roboter 1 betrieben wird.
Dreidimensionale Formdaten des Drehtisches 3 werden in die Simulationsvorrichtung 40 eingegeben. Der Bediener setzt die Drehachse des Drehtisches 3 als die Antriebsachse. Des Weiteren können die Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs, wie in 6 gezeigt, vorab für den Fall bestimmt werden, in dem der Nothalt in der Antriebsachse des Drehtisches 3 durchgeführt wird.
Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum berechnen, wenn der Drehtisch 3 zusätzlich zu dem überstrichenen Raum betrieben wird, wenn der Roboter 1 betrieben wird. Selbst in einem Zustand, in dem der Roboter 1 angehalten ist, werden zum Beispiel die Arme 12a, 12b des Roboters 1 bewegt, wie durch einen Pfeil 84 angegeben ist, wenn der Drehtisch 3 angetrieben wird, wie durch einen Pfeil 87 angegeben ist.
Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum 54 durch den Basisabschnitt 19 zusätzlich zu dem überstrichenen Raum 51 durch den Rotationsabschnitt 11, die Arme 12a, 12b, den Handgelenksabschnitt 16 und das Arbeitswerkzeug 17 berechnen. Im Einzelnen kann die Simulationsvorrichtung 40 den gesamten überstrichenen Raum berechnen, indem der überstrichene Raum, wenn der Drehtisch 3 die Nothalt durchführt, zu dem überstrichenen Raum addiert wird, wenn der Roboter 1 den Nothalt durchführt.
11 zeigt eine schematische Draufsicht eines dritten Robotersystems in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das dritte Robotersystem umfasst eine bewegliche Basis 5, die als das tragende Element dient, das den Roboter 1 trägt. Der Roboter 1 ist auf der beweglichen Basis 5 ortsfest angebracht. Die bewegliche Basis 5 ist konfiguriert, um sich entlang Schienen 4 zu bewegen. Die Antriebsachse der beweglichen Basis 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine lineare Bewegungsachse.
Die bewegliche Basis 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird durch die Robotersteuervorrichtung 2 gesteuert. Ein Motor zum Antreiben der beweglichen Basis 5 ist mit einer Drehpositionserfassungseinrichtung versehen. Die Ausgabe der Drehpositionserfassungseinrichtung wird zu der Robotersteuervorrichtung 2 gesendet. Die Position der beweglichen Basis 5 kann aus der Ausgabe der Drehpositionserfassungseinrichtung berechnet werden.
In 11 ist eine initiale Position 61a des Roboters 1 gezeigt, wenn eine Bewegung der beweglichen Basis 5 begonnen wird, und ist eine Position 61c des Roboters 1 gezeigt, wenn die bewegliche Basis 5 vollständig angehalten ist, nachdem ein Nothalt der beweglichen Basis 5 durchgeführt wurde.
In dem dritten Robotersystem, selbst in einem Zustand, in dem der Roboter 1 angehalten wurde, wird der Roboter 1 linear durch die bewegliche Basis 5 bewegt, wenn diese angetrieben wird. Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum, wenn die bewegliche Basis 5 bewegt wird, und einen überstrichenen Raum, wenn die bewegliche Basis 5 einen Nothalt durchführt, durch ein Verfahren ähnlich jenem berechnen, wenn der Roboter 1 betrieben wird.
In dem dritten Robotersystem werden dreidimensionale Formdaten der beweglichen Basis 5 in die Simulationsvorrichtung 40 eingegeben. Der Bediener setzt die lineare Bewegungsachse der beweglichen Basis 5 als die Antriebsachse. Des Weiteren können die Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse und das Gewicht des Arbeitswerkzeugs, wie in 6 gezeigt ist, vorab für den Fall bestimmt werden, in dem die bewegliche Basis 5 den Nothalt durchführt.
Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum, wenn die bewegliche Basis 5 betätigt wird, zusätzlich zu dem überstrichenen Raum berechnen, wenn der Roboter 1 betrieben wird. Selbst in einem Zustand, in dem der Roboter 1 angehalten ist, wird zum Beispiel der Roboter 1 bewegt, wie durch einen Pfeil 86 angegeben ist, wenn die bewegliche Basis 5 bewegt wird, wie durch einen Pfeil 85 angegeben ist. Die Simulationsvorrichtung 40 kann einen überstrichenen Raum 55 durch den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 17 und einen überstrichenen Raum 56 durch die bewegliche Basis 5 berechnen. Im Einzelnen kann die Simulationsvorrichtung 40 den gesamten überstrichenen Raum berechnen, indem der überstrichene Raum, wenn die bewegliche Basis 5 den Nothalt durchführt, zu dem überstrichenen Raum addiert wird, wenn der Roboter 1 den Nothalt durchführt.
Auf diese Art und Weise, wenn das Robotersystem das tragende Element umfasst, das den Roboter 1 bewegt, kann die Simulationsvorrichtung die Antriebsachse für das tragende Element setzen und kann den überstrichenen Raum berechnen, wenn das tragende Element den Nothalt durchführt. Der überstrichene Raum, wenn das tragende Element betrieben wird, kann berechnet werden, indem der überstrichene Raum, wenn der Nothalt durchgeführt wird, zu dem überstrichenen Raum addiert wird, wenn das Trageelement sich entlang des normalen Weges bewegt.
Das Trageelement, das den Roboter 1 bewegt, ist nicht auf den vorstehend beschriebenen Drehtisch oder die bewegliche Basis beschränkt. Stattdessen kann jedwedes Trageelement eingesetzt werden, das in der Lage ist, den gesamten Roboter 1 zu bewegen.
Die Zustandserfassungseinrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Drehpositionserfassungseinrichtung, die an jeden Roboter angefügt ist und die einen Drehwinkel erfasst. Sie ist aber nicht auf diese Ausgestaltungen eingeschränkt, und es kann jedwede Erfassungseinrichtung anwendbar sein, die zum Erfassen einer variierenden Position in der Antriebsachse in der Lage ist. Wenn zum Beispiel die Antriebsachse eine lineare Bewegungsachse ist, dann kann die Zustandserfassungseinrichtung eine lineare Skala oder dergleichen umfassen, die die Position der Komponente erfasst.
Die Simulationsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird durch eine Vorrichtung getrennt von der Robotersteuervorrichtung gebildet. Es liegt aber keine Beschränkung auf diese Ausgestaltung vor, und es kann die Robotersteuervorrichtung die Funktion als die Simulationsvorrichtung umfassen. Die Robotersteuervorrichtung kann mit anderen Worten die Simulationsvorrichtung beinhaltet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eine Beschreibung dargereicht, indem der Gelenksroboter als Beispiel verwendet wurde. Es liegt aber keine Einschränkung auf diese Ausgestaltung vor, und es kann auch ein Roboter mit einem einzelnen Gelenksabschnitt verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Simulationsvorrichtung bereitzustellen, die den überstrichenen Raum des Roboters berechnet, wenn der Roboter den Nothalt durchführt.
In jeder vorstehend beschriebenen Steuerung kann die Reihenfolge der Schritte geeignet innerhalb eines Schutzbereichs geändert werden, der die Funktion und den Betrieb nicht verändert. Geeignete Kombinationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind möglich. In jeder der vorstehend beschriebenen Zeichnungen werden identischen oder äquivalenten Abschnitten dieselben Bezugszeichen zugewiesen. Zudem dienen die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich als ein Beispiel, und schränken die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein. Des Weiteren umfassen die Ausführungsbeispiele Änderungen an den Ausführungsbeispielen, die in den Patentansprüchen dargestellt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-213399 [0003, 0008]

Claims

Simulationsvorrichtung (40) zum Durchführen einer Simulation eines Roboters (1), während sich dreidimensionale Modelle des Roboters und eines Arbeitswerkzeugs (17), das an den Roboter angefügt ist, in demselben Raum befinden, wobei die Simulationsvorrichtung umfasst: einen Gewichtserlangungsabschnitt (42), der ein Gewicht des Arbeitswerkzeugs erlangt; einen Positionserlangungsabschnitt (43), der eine Position in jeder Antriebsachse des Roboters bei einem gesetzten Punkt für jeden kleinsten Abschnitt eines Bewegungswegs des Roboters erlangt, wenn ein Betriebsprogramm (25) des Roboters ausgeführt wird; einen Geschwindigkeitserlangungsabschnitt (44), der eine Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse bei dem gesetzten Punkt erlangt; einen Anhaltepositionsschätzabschnitt (45), der eine Anhalteposition, bei der der Roboter nach einer Bewegung durch eine Trägheit in jeder Antriebsachse angehalten ist, auf der Grundlage der Position in jeder Antriebsachse des Roboters, der Betriebsgeschwindigkeit in jeder Antriebsachse und des Gewichts des Arbeitswerkzeugs schätzt, wenn ein Nothalt des Roboters bei dem gesetzten Punkt durchgeführt wird; und einen Überstreichungsraumberechnungsabschnitt (46), der einen überstrichenen Raum des dreidimensionalen Modells des Roboters und des Arbeitswerkzeugs auf der Grundlage der Anhalteposition berechnet.
Simulationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Variationsbetragerlangungsabschnitt (49), der einen Variationsbetrag in der Antriebsachse von dem Zeitpunkt an, zu dem der Nothalt durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt erlangt, zu dem der Roboter angehalten ist, in dem Zustand, in dem das Arbeitswerkzeug mit einem vorbestimmten Gewicht an den Roboter angefügt ist, wenn wiederum der Roboter den Nothalt während einer Zeitspanne durchführt, für den der Roboter in eine vorbestimmte Richtung und mit einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit in einer einzelnen Antriebsachse angetrieben wird, wobei der Variationsbetragerlangungsabschnitt eine Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse erlangt, indem das Gewicht des Arbeitswerkzeugs und die Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse verändert werden und der Nothalt des Roboters wiederholt durchgeführt wird; und der Anhaltepositionsschätzabschnitt die Anhalteposition in der Antriebsachse auf der Grundlage der Beziehung des Variationsbetrags in der Antriebsachse zu dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs und der Betriebsgeschwindigkeit in der Antriebsachse schätzt.