DE102018205209A1

DE102018205209A1 - Lehrvorrichtung, Anzeigegerät, Lehrprogramm, und Anzeigeprogramm

Info

Publication number: DE102018205209A1
Application number: DE102018205209.3A
Authority: DE
Inventors: Masateru Kawaguchi; Keiju TERAZONO
Original assignee: Life Robotics Inc
Current assignee: Life Robotics Inc
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2018-10-11
Also published as: JP2018176326A; JP6708581B2; US20180290299A1; CN109434842A

Abstract

Zu lösende Aufgabe: Eine Aufgabe ist es einem Roboter anzulernende Funktionen in einer benutzerfreundlichen Art und Weise anzuzeigen. Lösung: Eine Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung lernt einem Polarroboter 100, umfassend einen ausfahrbaren Arm 5, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, Funktionen an, und erzeugt und zeigt ein die Übersicht der Funktionen des Roboters repräsentierendes Arbeitsablaufdiagramm 345 an. Im Arbeitsablaufdiagramm werden eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand 353, 354, 355, und 356, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse 380 in einer Reihenfolge angeordnet sind, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand sind durch Verbindungslinien 371, 372, 373, 374, und 375 zwischen den Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand miteinander verbunden, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.

Description

[Gebiet der Technik]
Hierin beschriebene Ausgestaltungen betreffen eine Lehrvorrichtung, ein Anzeigegerät, ein Lehrprogramm, und ein Anzeigeprogramm.
[Stand der Technik]
Robotervorrichtungen sind in unterschiedlichen Anlagen wie Produktionslinien, medizinischen- und Pflegefall-Einrichtungen verwendet wurden und es wird erwartet, dass diese zukünftig Anwendung in weiteren Gebieten haben. In den vergangenen Jahren gab es eine steigende Erwartung für einen sogenannten kollaborativen Roboter, der in der Nähe eines Arbeiters operiert, mit der Prognose, dass sich vor diesem Hintergrund die Erwerbstätigen verringern. Die praktische Anwendung kollaborativer Roboter erlaubt die Prognose, dass es einen Anstieg der Anzahl an Umgebungen geben wird, in denen Kooperationsroboter durch Anwender bedient werden, die keine Spezialisten von Robotern sind und bisher weniger vertraut mit Ingenieursbereichen waren. Im Allgemeinen muss ein Benutzer dieser Robotervorrichtung im Voraus Prozeßpunkte und Streckenpunkte, zu und durch welche sich ein Roboterarm bewegen soll, und Aufgabenstellungen der Hand an den Prozeßpunkten anlernen, um eine Robotervorrichtung zu bedienen, was Anlernen genannt wird. Beim Anlernen werden eine Eintrittshandlung eines Prozeßpunkts, ein Streckenpunkt, und eine Aufgabenstellung der Hand am Prozeßpunkt eines Roboterarms unter Nutzung einer Operations-Hängebedientafel wiederholt in einer tatsächlichen Aufgabenstellungsreihenfolge des Roboterarms durchgeführt
Für Nutzer, die bisher mit Robotern nicht vertraut waren, ist der Anlernvorgang bei einem Roboter, der eine Operations-Hängebedientafel verwendet, sehr mühsam. Dies liegt vorrangig an der Tatsache, dass der Benutzer nicht in der Lage ist visuell zu überprüfen, ob die von ihm oder ihr beabsichtigte Funktion der Robotervorrichtung erfolgreich angelernt wurde, bevor der Roboterarm tatsächlich bedient wurde, und an der Tatsache, dass der Benutzer nicht in der Lage ist die obige Eintrittshandlung durchzuführen, während visuell überprüft wird, ob die Eintrittshandlung korrekt durchgeführt wurde. Zudem gibt es den Arbeitsablauf zum Auswählen eines Funktionenprogramms aus einer Vielzahl von Funktionenprogrammen, welches von der Robotervorrichtung ausgeführt wird, und der Arbeitsablauf ist ebenso mühsam für die Benutzer, die bisher nicht mit Robotern vertraut waren. Dies liegt an der Tatsache, dass, auch wenn jedes Funktionenprogramm benannt ist, ein Benutzer nicht verstehen kann, welche Funktionen eines Roboterarms im Funktionenprogramm definiert sind, bevor der Roboterarm tatsächlich bedient wird, wenn viele Funktionenprogramme ähnlich benannt sind, und an der Tatsache, dass es für einen, mit einem Roboter nicht vertrauten Benutzer durch einen Blick in das Funktionenprogramm schwer zu verstehen ist, welche Funktionen eines Roboterarms definiert sind.
[Zusammenfassung der Erfindung]
[technische Aufgabe]
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine einem Roboter zu lehrende Funktion in einer nutzerfreundlichen Art und Weise anzuzeigen
[Lösung der Aufgabe]
Eine Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung lehrt einem Polarroboter, umfassend einen ausfahrbaren Arm, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, Funktionen an, und erzeugt und zeigt ein, eine Übersicht der Funktionen repräsentierendes Arbeitsablaufdiagramm. Im Arbeitsablaufdiagramm sind eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge angeordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand sind durch Verbindungslinien zwischen den Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand miteinander verbunden, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.
Figurenliste

[1] 1 ist eine externe perspektivische Ansicht, die die gesamte, eine Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung umfassende Robotervorrichtung zeigt.
[2] 2 ist ein Blockschaltbild der gesamten, die Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung umfassenden Robotervorrichtung.
[3] 3 ist eine Draufsicht, die einen Lehrbildschirm der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[4] 4 ist eine Darstellung, welche zusätzliche Schaltflächen in einem Arbeitsablaufdiagramm der 3 darstellt.
[5] 5 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Richtungen der Formelemente der Aufgabenstellung der Hand im Arbeitsablaufdiagramm der 3 darstellt.
[6] 6 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Positionen der Formelemente der Aufgabenstellung der Hand im Arbeitsablaufdiagramm der 3 darstellt.
[7] 7 ist eine erläuternde Darstellung, welche eine im Arbeitsablaufdiagramm der 3 verwendete Verbindungslinie darstellt.
[8] 8 ist eine zusätzliche erläuternde Darstellung für 7.
[9] 9 ist eine Darstellung, welche einen Ablauf 1 eines Lehr-Arbeitsablaufs unter Nutzung der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[10] 10 ist eine Darstellung, welche einen Ablauf 2 eines Lehr-Arbeitsablaufs unter Nutzung der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[11] 11 ist eine Darstellung, welche einen Ablauf 3 eines Lehr-Arbeitsablaufs unter Nutzung der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[12] 12 ist eine Darstellung, welche einen Ablauf 4 eines Lehr-Arbeitsablaufs unter Nutzung der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[13] 13 ist eine Darstellung, welche einen Ablauf 5 eines Lehr-Arbeitsablaufs unter Nutzung der Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt.
[14] 14 ist eine zusätzliche erläuternde Darstellung für 9 bis 13, welche eine Position eines Prozeßpunkts darstellt.
[15] 15 ist eine erläuternde Darstellung, die aufzeigt, wie ein in 14 gezeigtes Arbeitsablaufdiagramm bearbeitet wird.

[Beschreibung von Ausgestaltungen]
Hiernach wird eine Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Die Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung wird gewöhnlich mit einer Verbindung zu einer Robotervorrichtung 100 verwendet, die einen Arm-Mechanismus des Polarroboters 130 umfasst. In der folgenden Beschreibung bezeichnen die selben Bezugszeichen Komponenten mit im Wesentlichen identischen Funktionen und Strukturen, und wiederholte Beschreibung hiervon wird nur gegeben, wenn dies notwendig ist.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung mit dem Roboterarm-Mechanismus 130 aufzeigt. Die Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung ist mit der Robotervorrichtung 100 verbunden, um in der Lage zu sein miteinander zu kommunizieren. Die Robotervorrichtung 100 umfasst den Roboterarm-Mechanismus 130. Der Roboterarm-Mechanismus 130 umfasst eine im Wesentlichen zylindrischen Halteabschnitt (Sockelabschnitt) 2, einen vertikal rotierenden Abschnitt 4, der an einem oberen Teil des Halteabschnitts 2 befestigt ist, einen Armbereich 5, der sich vom vertikal rotierenden Abschnitt 4 erstreckt, und einen Handgelenksbereich 6, der an einer Spitze des Armbereichs 5 befestigt ist. In einem Rotationsabschnitt eines sechsten Gelenks J6 des Handgelenksbereichs 6 ist ein (nicht gezeigter) Adapter bereitgestellt. An diesem Adapter ist ein Endeffektor 7 befestigt.
Der Roboterarm-Mechanismus 130 umfasst eine Vielzahl von (hier: sechs) Gelenken J1, J2, J3, J4, J5 und J6. Das erste Gelenk J1, das zweite Gelenk J2, und das dritte Gelenk J3 werden als drei Hauptachsen zum Verändern der Position des Handgelenksbereiches 6 bezeichnet. Die Hauptbestandteile des ersten Gelenks J1, des zweiten Gelenks J2, und des dritten Gelenks J3 sind im Halteabschnitt 2 untergebracht. Das vierte Gelenk J4, das fünfte Gelenk J5, und das sechste Gelenk J6 werden als drei Handgelenks-Achsen zum Verändern von hauptsächlich der Haltung des Endeffektors 7 bezeichnet. Die Hauptbestandteile des vierten Gelenks J4, des fünftem Gelenks J5, und des sechsten Gelenks J6 sind im Handgelenksbereich 6 untergebracht.
Das erste Gelenk J1 ist ein Drehmoment-Rotationsgelenk zum Drehen, welches eine Rotationsachse RA1 parallel zu einer vertikalen Richtung umfasst, und durch die Rotation des ersten Gelenks J1 vollführt der Armbereich 5 Drehrotationen links und rechts. Das zweite Gelenk J2 ist ein Drehmoment-Rotationsgelenk zum Heben, welches eine Rotationsachse RA2 senkrecht zur Rotationsachse RA1 umfasst, und durch die Rotation des zweiten Gelenks J2 rotiert der Armbereich 5 vertikal. Das dritte Gelenk J3 ist durch einen linearen Auszugs- und Kontraktionsmechanismus bereitgestellt. Der lineare Auszugs- und Kontraktionsmechanismus umfasst eine Stuktur, die durch die vorliegenden Erfinder neu entwickelt wurde und unterscheidet sich deutlich unter dem Gesichtspunkt des Bewegungsbereichs von jenen Strukturen, die üblicherweise Linearbewegungs-Gelenk genannt werden. Der Armbereich 5 des dritten Gelenks J3 fährt aus und kontrahiert entlang einer Auszugs- und Kontraktionsachse RA3. Wie aus dem Obigen ersichtlich, sind die drei Hauptachsen durch ein Torsionsgelenk zum Drehen, ein Torsionsgelenk zum vertikalen Rotieren und einen linearen Auszugs- und Kontraktionsmechanismus gebildet. Das heißt, dass der in 1 aufgezeigte Roboterarm-Mechanismus 130 vom Polarkoordinaten-Typ ist.
Die Gelenke vier bis sechs J4 bis J6 umfassen jeweilig Rotationsachsen RA4 bis RA6, die Rotationsachsen RA4 bis RA6 sind drei orthogonale Achsen. Das vierte Gelenk J4 ist ein Drehmoment-Rotationsgelenk, das über der Rotationsachse RA4 liegt, welche im Wesentlichen mit der Auszugs- und Kontraktionsachse RA3 übereinstimmt, und durch die Rotation des vierten Gelenks J4 vollführt der Endeffektor 7 Schwenk-Rotationen. Das fünfte Gelenk J5 ist ein Biege-Rotations-Gelenk, welches über der Rotationsachse RA5 liegt, die senkrecht zur Rotationsachse RA4 angeordnet ist, und durch die Rotation von diesem fünften Gelenk J5 vollführt der Endeffektor 7 Neige-Rotationen vorwärts und rückwärts. Das sechste Gelenk J6 ist ein Drehmoment-Rotationsgelenk, welches über der Rotationsachse RA6 liegt, die senkrecht zur Rotationsachse RA4 und der Rotationsachse RA5 angeodnet ist, und durch die Rotation des sechsten Gelenks J6 vollführt der Endeffektor 7 Achsendrehungen.
Wie aus dem Obigen ersichtlich, wird der Endeffektor 7 durch das erste Gelenk J1, das zweite Gelenk J2, und das dritte Gelenk J3 zu einer bestimmten Position bewegt und durch das vierte Gelenk J4, das fünfte Gelenk J5, und das sechste Gelenk J6 in einer bestimmten Haltung plaziert. Insbesondere die Auszugs- und Kontraktionsdistanz des Armbereiches 5 des dritten Gelenks J3 erlaubt es dem Endeffektor 7, einen weiten Bereich von einer Position nahe des Halteabschnitts 2 bis zu einer Position weit entfernt vom Halteabschnitt 2 zu erreichen. Das dritte Gelenk J3 ist dadurch gekennzeichnet, dass durch den linearen Auszugs- und Kontraktionsmechanismus realisierte lineare Auszugss- und Kontraktionsbewegungen das dritte Gelenk J3 darstellen und die Auszugs- und Kontraktionsentfernungen der linearen Auszugs- und Kontraktionsbewegung sich von jenen eines konventionellen Linearbewegungs-Gelenke unterscheiden.
2 stellt die Konfiguration der gesamten Robotervorrichtung 100, umfassend die Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung dar. Die Lehrvorrichtung 200 ist mit der Robotervorrichtung 100 verbunden, um in der Lage zu sein, miteinander zu kommunizieren. Von der Robotervorrichtung 100 werden Lageinformationen eines Hand-Referenzpunkts und Handhaltungsinformationen an die Lehrvorrichtung 200 gesendet. Von der Lehrvorrichtung 200 werden Bewegungsinformationen des Hand-Referenzpunkts und eine Datendatei eines Aufgabenprogramms an die Robotervorrichtung 100 gesendet.
(Robotervorrichtung)
Jedes der Gelenke des Roboterarm-Mechanismus 130, die in der Robotervorrichtung 100 enthalten sind, umfasst einen Aktuator (Motor) 132 zum Antreiben des Gelenks, einen Motortreiber 133 zum Steuern des Motors 132, und einen Wertgeber zum Messen eines Drehwinkels des Motors 132. Der Motortreiber 133 versorgt den Motor 132 mit einer Impulsleistung, die einem Sollwert von einem Bewegungssteuerungs-Bereich 103 entspricht, wodurch der Motor 132 rotiert. Der Wertgeber 131 (Drehgeber 131) ist an einer Antriebswelle des Motors 132 oder an einer rotierenden Welle des Gelenks befestigt. Der Wertgeber 131 detektiert den Drehwinkel des Motors 132 und sendet Daten des detektierten Drehwinkels des Motors 132 an den Bewegungssteuerungs-Bereich 103.
Die Robotervorrichtung 100 umfasst einen Kommunikationsbereich 104, einen Speicherbereich 108, den Bewegungssteuerungs-Bereich 103, und einen Systemsteuerbereich 101. Der Kommunikationsbereich 104 übermittelt verschiedene Arten von Daten an die Lehrvorrichtung 200. Der Speicherbereich 108 speichert eine Datendatei für ein Aufgabenprogramm. Der Systemsteuerbereich 101 steuert im Allgemeinen die Komponenten der Robotervorrichtung 100. Der Bewegungssteuerungs-Bereich 103 nutzt ein Aufgabenprogramm, welches vom Speicherbereich 108 ausgelesen wurde, um Gelenkwinkel der entsprechenden Gelenke (Sollwerte) zu generieren und die generierten Sollwerte an die Motortreiber 133 der entsprechenden Gelenke zu übermitteln. Zusätzlich generiert der Bewegungssteuerungs-Bereich 103, basierend auf Bewegungsinformationen eines Hand-Referenzpunkts, die von der Lehrvorrichtung 200 empfangen werden, Gelenkwinkel der entsprechenden Gelenke (Sollwerte) und sendet die generierten Sollwerte an die Motortreiber 133 der entsprechenden Gelenke. Ferner berechnet der Bewegungssteuerungs-Bereich 103 basierend auf den Drehwinkeln der Motoren 132, die durch die Wertgeber 131 ermittelt wurden, Gelenkvariablen der entsprechenden Gelenke und berechnet die Position des Hand-Referenzpunkts in einem Roboterkoordinatensystem und die Handhaltung unter Verwendung der direkten Kinematik gemäß einer homogenen Transformationsmatrix, die ausgestaltet ist, basierend auf dem errechneten Gelenkvariablen, Verlinkungsparametern der Struktur des Arms zu entsprechen. Für die Gelenke J1, J2, J4, J5, und J6, ist die Gelenkvariable ein positiver oder negativer Drehwinkel von einer Referenzposition, und für das Gelenk J3, ist die Gelenkvariable eine Auszugsdistanz (lineare Bewegungsverschiebung) von einem Zustand maximaler Kontraktion.
Die Handhaltung ist in Form eines Drehwinkels um drei entsprechende orthogonale Achsen bezüglich eines Roboterkoordinatensystems Σb eines Handkoordinatensystems Σh (ein Drehwinkel α um eine Achse Xh (Gierwinkel), ein Drehwinkel β um eine Achse Yh (Nickwinkel), und ein Drehwinkel γ um eine Achse Zh (Rollwinkel)). Das Roboterkoordinatensystem Σb ist ein Koordinatensystem, dessen Ursprung einer festgelegten Position des ersten Gelenks J1 auf einer ersten Rotationsachse RA1 entspricht. Von den drei orthogonalen Achsen (Xb, Yb, Zb) des Roboterkoordinatensystems Σb ist die Achse Zb eine zur ersten Rotationsachse RA1 parallele Achse. Die Achse Xb und die Achse Yb sind zueinander und zur Achse Zb orthogonale Achsen. Hier ist die Achse Xb eine Achse, die durch das Zentrum eines Bewegungsbereiches des ersten Gelenks J1 hindurchtritt. D.h., dass die Achse Xb eine bezüglich einer Richtung von einer Vorderseite zu einer Rückseite des Sockelabschnittes 2 parallele Achse ist, und die Achse Yb ist eine zu einer Breitenrichtung (Richtung von links nach rechts) des Sockelabschnittes 2 parallele Achse. Das Handkoordinatensystem Σh ist ein Koordinatensystem, dessen Ursprung (Hand-Referenzpunkt) der Zentralposition einer Ansaugfläche eines am Handgelenksbereich 6 befestigten Saugnapfes 5 entspricht. Von den drei orthogonalen Achsen (Xh, Yh, Zh) des Handkoordinatensystems Σh ist die Achse Zh eine zur sechsten Rotationsachse RA6 parallele Achse. Die Achse Xh und die Achse Yh sind zueinander und zur Achse Zh orthogonale Achsen.
(Lehrvorrichtung)
Die Lehrvorrichtung 200 umfasst einen Systemsteuerbereich 201, einen Bedienungsbereich 202, einen Anzeigebereich 203, einen Kommunikationsbereich 204, einen Lehrbildschirm-Erzeugungsbereich 205, einen Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206, einen Aufgabenprogramm-Erzeugungsbereich 207, und einen Speicherbereich 208.
Der Kommunikationsbereich 204 übermittelt verschiedene Arten von Daten an die Lehrvorrichtung 200. Der Bedienungsbereich 202 ist eine Zeigevorrichtung wie eine Maus oder eine Tastatur zum Zeigen auf ein im Anzeigebereich 203 angezeigtes Symbol oder dergleichen. Der Anzeigebereich 203 zeigt einen Lehrbildschirm 300 an, der durch den Lehrbildschirm-Erzeugungsbereich 205 unter Steuerung durch den Systemsteuerbereich 201 generiert wurde. Der Speicherbereich 208 speichert Daten für Software zum Anlernen der Polarroboterervorrichtung 100. Diese Daten für die Software umfassen Daten eines Aufgabenprogramms, die in der Vergangenheit erzeugt wurden, Daten eines Arbeitsablaufdiagramms gemäß dem Aufgabenprogramm, und dergleichen.
Der Systemsteuerbereich 201 umfasst eine CPU, ein ROM, ein RAM, und der gleichen. Das ROM speichert Daten wie ein OS (operating system: Betriebssystem). Das RAM arbeitet als Arbeitsbereich oder dergleichen zum temporären Speichern von Daten eines ausgeführten Programms. Der Systemsteuerbereich 201 liest und führt ein im Speicherbereich 208 oder dem ROM gespeichertes Programm aus, um verschiedene Regelungen durchzuführen. Die Funktionen des Lehrbildschirm-Erzeugungsbereiches 205, des Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereiches 206, und des Aufgabenprogramm-Erzeugungsbereiches 207, die später beschrieben werden, werden speziell durch den Systemsteuerbereich 201 durchgeführt, der ein im Speicherbereich 208 gespeichertes Lehrprogramm für die Polarroboterervorrichtung 100 ausführt. Obwohl das Lehrprogramm hier so beschrieben ist, dass es im Speicherbereich 208 gespeichert ist, kann das Lehrprogramm mittels eines computerlesbaren Aufzeichnungsmediums wie eine CD-ROM und eine flexible Scheibe in den Speicherbereich 208 heruntergeladen oder unter Nutzung einer Kommunikationsleitung heruntergeladen werden.
Der Aufgabenprogramm-Erzeugungsbereich 207 erzeugt gemäß, über den Bedienungsbereich 202 eingegebene Aufgabenstellungen der Hand, und Lageinformationen des Hand-Referenzpunkts und Handhaltungsinformationen, die von der Robotervorrichtung 100 erhalten werden, Daten eines Aufgabeprogramms.
Der Lehrbildschirm-Erzeugungsbereich 205 erzeugt Daten auf dem Lehrbildschirm 300, der in 3 dargestellt ist, unter der Steuerung des Systemsteuerbereiches 201. Die Daten auf dem Lehrbildschirm 300, die durch den Lehrbildschirm-Erzeugungsbereich 205 erzeugt werden, werden auf dem Anzeigebereich 203 unter Steuerung des Systemsteuerbereiches 201 dargestellt. 3 ist eine Draufsicht, welche den Lehrbildschirm 300 der Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung darstellt. Wie in 3 dargelegt, umfasst der Lehrbildschirm 300 eine Schaltfläche ,Neu' 310, eine Schaltfläche ,Öffnen' 320, eine Schaltfläche ,Einstellung' 330, und einen Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms 340. Im Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms 340, wird ein Arbeitsablaufdiagramm 345 angezeigt. Das Arbeitsablaufdiagramm 345 ist eine Grafik, die visuell den Überblick von Aufgaben des Polarroboters, umfassend den ausfahrbaren Armbereich 5, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, illustriert, und die durch den Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206 erzeugt wird. Wenn die Schaltfläche ‚Neu‘ 310 geklickt wird, wird ein anfängliches Arbeitsablaufdiagramm (9) im Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms 340 angezeigt. Wenn die Schaltfläche ‚Öffnen‘ 320 geklickt wird, wird eine Liste einer Vielzahl von, im Speicherbereich 208 gespeicherten Aufgabenprogrammen in einem schwebenden Fenster angezeigt, und ein Arbeitsablaufdiagramm , welches dem aus der Vielzahl von Aufgabenprogrammen durch einen Benutzer ausgewählten Aufgabenprogramm entspricht, im Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms 340 angezeigt. Wenn die Schaltfläche ‚Einstellung‘ 330 geklickt wird, wird ein Einstellungs-Bildschirm zum Einstellen verschiedener Einstellungen des Arbeitsablaufdiagramms angezeigt. Auf dem Einstellungs-Bildschirm kann der Anwender Einstellungen an beispielsweise dem anfänglichen Arbeitsablaufdiagramm, dem Hinzufügen einer anderen Variation der Aufgabenstellung der Hand, und dergleichen treffen.
Im Arbeitsablaufdiagramm 345 sind eine Vielzahl von Graphikelementen 351, 352, 353, 354, 355, und 356 entlang der horizontalen Achse 380 (eine erste Achse) angeordnet, die Graphikelemente 351, 352, 353, 354, 355, und 356 repräsentieren jeweils eine Aufgabenstellung der Hand der Polarroboterervorrichtung 100 in der Form, welche der Art der Aufgabenstellung der Hand entspricht. Die Graphikelemente 353, 354, 355, und 356 sind Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in der Form, welche der Art der Aufgabenstellung der Hand des Roboters entspricht, wiedergegeben sind. Die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 353 und 355 repräsentieren eine Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 354 und 356 repräsentieren eine Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘. Eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand 353, 354, 355, und 356 sind zwischen dem Graphikelement 351 und dem Graphikelement 352 in einer Reihenfolge des Roboters angeordnet, das Graphikelement 351 repräsentiert den Beginn des Arbeitsablaufes des Roboters und das Graphikelement 352 repräsentiert das Ende des Arbeitsablaufes. Die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 353, 354, 355, und 356 sind jeweils in Übereinstimmung mit Höhen des Hand-Referenzpunkts des Roboters, wenn dieser die entsprechenden Aufgabenstellungen der Hand ausübt, entlang einer vertikalen Achse (zweite Achse) orthogonal zu einer horizontalen Achse 380 angeordnet. Die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 353, 354, 355, und 356 sind jeweils in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Armbereiches 5, der die entsprechende Aufgabenstellung der Hand durchführt, rotiert. Angrenzende Graphikelemente sind miteinander durch eine Verbindungslinie verbunden. Verbindungslinien 371, 372, 373, 374, und 375 repräsentieren jeweils eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Armbereiches 5 zwischen Aufgabenstellungen der Hand vor und nach der Verbindungslinie oder eine Änderung des Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite. Im oder in der Nähe des Zentrums der Verbindungslinien 371, 372, 373, 374, und 375, sind jeweile Graphikelemente zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand 361, 362, 363, 364, und 365 angeordnet.
Die Graphikelemente zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand, die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand, und die Verbindungslinien, die im Arbeitsablaufdiagramm 345 enthalten sind, werden detailliert mit Bezug zu 4 bis 8 beschrieben. 4, 5, 6, und 7 sind erläuternde Darstellungen, die die Funktionen der jeweils im Arbeitsablaufdiagramm 345 der 3 dargestellten Graphikelemente zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand, der Richtungen der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand, der Positionen der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand, und der Verbindungslinien erläutern. 8 ist eine ergänzende, erläuternde Darstellung zu 7.
(Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand)
Der Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206 ordnet eine Vielzahl von Graphikelementen, einschließlich eines Graphikelementes der Aufgabenstellung der Hand, welches durch einen Benutzer eingegeben wurde, entlang der horizontalen Achse 380 in einer Reihenfolge neu an, und verbindet angrenzende Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand mit Verbindungslinien. Das Hinzufügen eines Graphikelementes der Aufgabenstellung der Hand durch einen Benutzer kann unter Verwendung eines Graphikelementes zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand durchgeführt werden. Beispielsweise wird eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand als Kandidaten für das Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand angezeigt, wenn ein Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand angeklickt wird. Von der Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die in der Liste angezeigt werden, wählt der Anwender ein Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand, welches der hinzuzufügenden Aufgabenstellung der Hand entspricht. Infolgedessen wird das durch den Anwender ausgewählte Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand, welches dem angeklickten Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand entspricht, einer Reihenfolge hinzugefügt. In einem in 4 gezeigten Beispiel wird das Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand 364 zwischen einer Aufgabenstellung der Hand 3 und einer Aufgabenstellung der Hand 4 angeklickt und ein Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 364a, welches eine Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ repräsentiert, ein Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 364b, welches eine Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘ repräsentiert, und ein Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 364c, welches einen Streckenpunkt der Hand repräsentiert, angezeigt. Ein von diesen Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand vom Anwender ausgewähltes Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand wird als neue Aufgabenstellung der Hand 4 hinzugefügt.
(Beschreibung des Graphikelementes der Aufgabenstellung der Hand: Richtung)
Der Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206 berechnet den Drehwinkel des Armbereiches 5 basierend auf der Lageinformation an einem Hand-Prozeßpunkt und den Stellungsinformationen der Hand, und rotiert das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 in Übereinstimmung mit dem errechneten Drehwinkel des Armbereiches 5. Das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 ist durch einen kreisförmigen Rahmen 350a mit einem dreieckigen Vorsprung 350b, der am Umfang eines kreisförmigen Rahmens 350a fixiert ist, ausgebildet. Im kreisförmigen Rahmen 350a sind eine Darstellung und ein Text angezeigt, welche die Art der Aufgabenstellung der Hand repräsentieren. Das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 ist nach dem, von oben gesehenen Roboterarm-Mechanismus 130 modelliert, wobei der kreisförmige Rahmen 350a den Halteabschnitt 2 repräsentiert, und der Vorsprung 350b den Armbereich 5 repräsentiert. D.h., dass die Richtung des Vorsprungs 350b des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand 350 die Richtung des Armbereichs 5 repräsentiert, der die entsprechende Aufgabenstellung der Hand durchführt. Die Richtung des Vorsprungs 350b des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand 350 ist mit der aktuellen Richtung des Armbereichs 5 in Verbindung gebracht, beispielsweise wie in 5(a) dargestellt, wo das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 mit dem nach oben zeigenden Vorsprung 350b anzeigt, dass der Armbereich 5 eine Referenzrichtung zeigt, wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand durchgeführt wird, und der Drehwinkel zu dieser Zeit ist mit 0°definiert. Die Referenzrichtung des Armbereiches 5 ist eine positive Richtung der Achse Xb des Roboterkoordinatensystems, d.h., eine Vorwärtsrichtung des Halteabschnittes 2, die durch das Zentrum des Drehbereiches des Armbereiches 5 hindurch verläuft. Wie in 5(b) dargestellt, zeigt das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 mit dem Vorsprung 350b, der in eine Richtung zeigt, die von einer Aufwärtsrichtung gesehen um einen Winkel θ nach links geneigt ist, an, dass der Armbereich 5 in eine Richtung zeigt, die von einer Referenzrichtung gesehen um einen Winkel θ nach links geneigt ist, wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand durchgeführt wird.
(Beschreibung des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand: Lage auf der vertikalen Achse)
Der Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206 berechnet basierend auf der Lageinformation des Hand-Prozeßpunkts und den Stellungsinformationen der Hand die Höhe des Hand-Referenzpunkts und ordnet das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 entlang der vertikalen Achse gemäß der errechneten Höhe des Hand-Referenzpunkts an. Die vertikale Achse des Arbeitsablaufdiagramms 345 repräsentiert die Höhe des Hand-Referenzpunkts. Die unterste Position der vertikalen Achse ist der untersten Position des tatsächlichen Hand-Referenzpunkts zugeordnet, und die oberste Position der vertikalen Achsen ist der obersten Position des tatsächlichen Hand-Referenzpunkts zugeordnet. Zum Beispiel ist die Position der horizontalen Achse 380 auf der vertikalen Achse der Referenzposition des Hand-Referenzpunkts zugeordnet. Die Referenzposition ist die Höhe des Hand-Referenzpunkts bezüglich der Montagefläche des Roboterarm-Mechanismus' 130 wenn sich der Armbereich 5 in einer horizontalen Haltung befindet. Folglich zeigt, wie in 6 dargestellt, das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350, welches an der horizontalen Achse 380 angeordnet ist, an, dass sich der Armbereich 5 in einer horizontalen Stellung befindet, wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand durchgeführt wird. Das an einer Position über der horizontalen Achse 380 angeordnete Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 deutet darauf hin, dass der Hand-Referenzpunkt angeordnet ist um höher als eine Referenzhöhe zu sein, d.h., dass sich der Armbereich 5 in einer steigenden Stellung über der horizontalen Stellung befindet, wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand ausgeführt wird. Eine Position hv1 des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand 350 auf der vertikalen Achse entspricht einer Höhe hr1 des Hand-Referenzpunkts wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand ausgeführt wird. Das an einer Position unter der horizontalen Achse 380 angeordnete Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 350 zeigt an, dass der Hand-Referenzpunkt angeordnet ist um niedriger als die Referenzhöhe zu sein, d.h., dass sich der Armbereich 5 in einer fallenden Stellung unter der horizontalen Stellung befindet, wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand ausgeführt wird. Eine Position hv2 des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand 350 auf der vertikalen Achse entspricht einer Höhe hr2 des Hand-Referenzpunkts wenn die entsprechende Aufgabenstellung der Hand ausgeführt wird.
(Beschreibung der Verbindungslinie)
Der Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich 206 berechnet die Auszugs- und Kontraktionslänge des Armbereichs 5 oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts basierend auf der Lageinformation des Hand-Referenzpunkts und der Stellungsinformation der Hand und verändert in Übereinstimmung mit der berechneten Auszugs- und Kontraktionslänge des Armbereichs 5 oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite einer Verbindungslinie. Die Farbe der Verbindungslinie 370 repräsentiert die Auszugs- und Kontraktionslänge des Armbereichs 5 oder den Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts. In anderen Worten zeigt die Farbe der Verbindungslinie 370 an, wie weit entfernt der Hand-Referenzpunkt von der Montagefläche des Roboterarm-Mechanismus' 130 ist. Hier ist eine Änderung des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form einer Änderung des Farbtons der Verbindungslinie 370 repräsentiert. Der Farbton ist als die Kombination von Helligkeit und Chroma ausgedrückt. Ein Wendekreisradius R des Hand-Referenzpunkts ist durch die Auszugs- und Kontraktionslänge des Armbereichs 5 und des vertikalen Drehwinkels des Armbereichs 5 bestimmt, wie in 8 gezeigt. Dem maximalen Wendekreisradius Rmax des Hand-Referenzpunkts ist eine dunkle Farbe zugeordnet, und einem kleinsten Wendekreisradius Rmin des Hand-Referenzpunkts ist eine helle Farbe zugeordnet. Daher wird einer Verbindungslinie in Übereinstimmung mit dem Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts eine Farbe zwischen der dunklen Farbe für eine Zeit des maximalen Wendekreisradius' Rmax und der hellen Farbe für eine Zeit des kleinsten Wendekreisradius' Rmin gegeben. Zeigt beispielsweise die Farbe einer Verbindungslinie, welche Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand verbindet, vor und nach der Verbindungslinie keine Veränderung, so zeigt die Verbindungslinie an, dass der Hand-Referenzpunkt mit beibehaltenem Wendekreisradius von einem vorherigen Prozeßpunkt zu einem nachfolgenden Prozeßpunkt bewegt wird. Wenn die Farbe einer Verbindungslinie, welche Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand verbindet, vor und nach der Verbindungslinie graduell zu einer helleren Farbe variiert, während sie sich von dem vorigen Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand zum nachfolgenden Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand erstreckt, so zeigt die Verbindungslinie an, dass der Hand-Referenzpunkt mit graduell steigendem Wendekreisradius von einem vorherigen Prozeßpunkt zu einem nachfolgenden Prozeßpunkt bewegt wird. In einem Fall, in welchem eine Änderung des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form einer Änderung der Linienbreite einer Verbindungslinie repräsentiert wird, zeigt die Verbindungslinie an, dass der Hand-Referenzpunkt mit graduell steigendem Wendekreisradius von einem vorherigen Prozeßpunkt zu einem nachfolgenden Prozeßpunkt bewegt wird, wenn die Linienbreiten einer Verbindungslinie, welche Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand verbindet, vor und nach der Verbindungslinie graduell zu einer schmaleren Verbindungslinie variiert, während sie sich von dem vorigen Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand zum nachfolgenden Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand erstreckt.
(Ablauf des Anlernens)
Abläufe eines Lehr-Arbeitsablaufes eines Roboters unter Verwendung der Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung werden mit Bezug zu 9 bis 15 beschrieben. 9 bis 13 sind Schemata, die jeweils einen Ablauf 1 bis Ablauf 5 des Lehr-Arbeitsablaufs des Roboters unter Verwendung der Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung beschreiben. Hier wird die Beschreibung der Abläufe zum Anlernen eines Aufgabenprogramms an einen Roboter über einen Prozess gegeben, der das Bewegen vom Prozeßstartpunkt P0 zum Prozeßpunkt P1, das Halten eines Werkstückes, dass Bewegen zum Prozeßpunkt P2, das Loslassen des Werkstückes, und das Zurückkehren zum Prozeßstartpunkt P0 als Prozessendpunkt umfasst. 14 ist ein ergänzendes, erklärendes Schema für 9 bis 13. 14(a), 14(b), und 14(c) stellen jeweils den Prozeßstartpunkt (Prozeßendpunkt) P0, the Prozeßpunkt P1, und den Prozeßpunkt P2 dar. 15 ist ein erklärendes Schema, welches darstellt, wie das in 14 gezeigte Arbeitsablaufdiagramm editiert wird.
Wenn die Schaltfläche ‚Neu‘ 310 auf dem Lehrbildschirm 300 geklickt wird, wird ein in 9 dargestelltes anfängliches Arbeitsablaufdiagramm (9) im Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms 340 angezeigt. Ein Benutzer bewegt den Armbereich 5 unter Verwendung des Bedienungsbereichs 202 oder direkt von Hand, um den Hand-Referenzpunkt zum Prozeßpunkt P1 zu bewegen. Danach, wie in 10 dargestellt, wählt der Anwender das Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand 361 aus, und der Anwender wählt von einer Vielzahl angezeigter Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 361a, 361b, und 361c das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 361a aus, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ repräsentiert, welche am Prozeßpunkt P1 ausgeführt werden soll. Als Resultat wird der Prozeßpunkt P1 der Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ eingegeben und, wie in 11 gezeigt, wird das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ repräsentiert, zwischen den Graphikelementen 351 und 352 hinzugefügt. Das hinzugefügte Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 ist entlang der vertikalen Achse in Übereinstimmung mit der Höhe des Prozeßpunkts P1 angeordnet, und das hinzugefügte Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 wird in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Armbereichs 5 rotiert. Die Verbindungslinie 371, welche das Graphikelement 351 und das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 verbindet, variiert in ihrer Farbe in Übereinstimmung mit dem Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts, der basierend auf der Lage eines Prozeßstartpunkts P0 und der Lage eines Prozeßpunkts P1 berechnet wurde. Ähnlich variiert die Verbindungslinie 372, welche das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 und das Graphikelement 352 verbindet, in ihrer Farbe in Übereinstimmung mit dem Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts, der basierend auf der Lage des Prozeßpunkts P1 und der Lage des Prozeßendpunkts P0 berechnet wurde.
Wie in 14 dargestellt ist das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 entlang der vertikalen Achse an einer Position über dem Graphikelement 351 angeordnet, da der Prozeßpunkt P1 sich an einer höheren Position als der Prozeßstartpunkt P0 befindet. Der Prozeßpunkt P1 ist in einer, von der Referenzrichtung neunzig Grad nach links gedrehten Richtung angeordnet, weshalb das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 um neunzig Grad nach links rotiert ist. Mit Bezug auf die Drehachse des Armbereichs 5 (Achse Zb), ist der Prozeßpunkt P1 an einer Position weiter weg als der Prozeßstartpunkt P0 angeordnet, weshalb die Farbe der Verbindungslinie 371 vom Graphikelement 351 hin zum Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 graduell zu einer helleren Farbe variiert. Ähnlich ist der Prozeßendpunkt P0 mit Bezug zur Drehachse des Armbereichs 5 (Achse Zb) an einer näheren Position angeordnet als der Prozeßpunkt P1, weswegen die Farbe der Verbindungslinie 372 vom Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 hin zum Graphikelement 352 graduell zu einer dunkleren Farbe variiert. Die Gestalt einer Verbindungslinie kann den Überblick einer Trajektorie des Hand-Referenzpunkts in einer Höhenrichtung repräsentieren. Beispielsweise repräsentiert die Verbindungslinie 371 eine Trajektorie in der Höhenrichtung, in welcher der Hand-Referenzpunkt graduell vom Prozeßstartpunkt P0 hin zum Prozeßpunkt P1 ansteigt, sobald er an einer Position über dem Prozeßpunkt P1 angeordnet ist, und fällt danach zum Prozeßpunkt P1.
Als nächstes bewegt der Anwender den Armbereich 5 unter Verwendung des Bedienungsbereichs 202 oder direkt per Hand, um den Hand-Referenzpunkt zum Prozeßpunkt P2 zu bewegen. Danach, wie in 12 dargestellt, wählt der Anwender das Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand 362, welches zwischen dem Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 und dem Graphikelement 352 angeordnet ist, und der Anwender wählt von einer Vielzahl angezeigter Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 362a, 362b, und 362c das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 362b, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘ repräsentiert, die am Prozeßpunkt P2 durchzuführen ist. Der Prozeßpunkt P2 der Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘ wird eingegeben und, wie in 13 dargestellt, wird das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘ repräsentiert, zwischen dem Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 und dem Graphikelement 352 hinzugefügt. Das hinzugefügte Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 ist entlang der vertikalen Achse in Übereinstimmung mit der Höhe des Prozeßpunkts P2 angeordnet. Zusätzlich ist das hinzugefügte Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Armbereichs 5 rotiert. Zudem variiert die Verbindungslinie 372, welche das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 und das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 verbindet, in Übereinstimmung mit dem Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts, der basierend auf der Lage des Prozeßpunkts P1 und der Lage eines Prozeßpunkts P2 berechnet wurde, in ihrer Farbe. Ähnlich variiert die Verbindungslinie 373, die das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 und das Graphikelement 352 verbindet, in Übereinstimmung mit dem Wendekreisradius des Hand-Referenzpunkts, der basierend auf der Grundlage des Prozeßpunkts P2 und der Lage des Prozeßendpunkts P0 berechnet wurde, in ihrer Farbe.
Wie in 15 gezeigt ist das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 auf der horizontalen Achse 380 angeordnet, da sich der Prozeßpunkt P2 an einer Position niedriger als der Prozeßpunkt P1 und an der gleichen Position wie der Prozeßstartpunkt P0 befindet. Der Prozeßpunkt P2 ist in der Referenzrichtung angeordnet, dass Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 ist nicht rotiert. D.h., dass das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 mit seinem nach oben zeigenden Vorsprung angeordnet ist. Bezüglich der Drehachse des Armbereichs 5 (Achse Zb) ist der Prozeßpunkt P2 an der gleichen Position wie der Prozeßpunkt P1 angeordnet, weswegen sich die Farbe der Verbindungslinie 372 vom Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353 hin zum Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 nicht verändert. Ebenso ist der Prozeßendpunkt P0 bezüglich der Drehachse des Armbereichs 5 (Achse Zb) an einer Position näher als der Prozeßpunkt P2 angeordnet, weswegen die Farbe der Verbindungslinie 373 vom Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 354 hin zum Graphikelement 352 graduell zu einer dunkleren Farbe variiert. Die Verbindungslinie 373 repräsentiert eine Trajektorie, in welcher sich der Hand-Referenzpunkt horizontal vom Prozeßpunkt P2 in Richtung des Prozeßendpunkts P0 bewegt.
Nachdem die vollständige Operation des Eingebens der Prozesspunkte der Aufgabenstellungen der Hand abgeschlossen ist, klickt der Anwender eine Schaltfläche ‚Fertig‘ 390 um den Lehr-Arbeitsablauf abzuschließen. Beim Klicken der Schaltfläche ,Fertig' 390 ordnet der Aufgabenprogramm-Erzeugungsbereich 207 den Positionen des Hand-Referenzpunkts Handhaltungen für die Aufgabenstellungen der Hand zu und erzeugt Daten in einem Aufgabenprogramm, das die darin beschriebenen Positionen und Handhaltungen in einer Reihenfolge umfasst. Diese Daten im Aufgabenprogramm sind mit den Daten des Arbeitsablaufdiagramms 345 in Verbindung gesetzt und im Speicherbereich 208 gespeichert.
Ein Arbeitsablaufdiagramm während des Anlernens und ein fertiggestelltes, vom Speicherbereich 208 ausgelesenes Arbeitsablaufdiagramm 208 kann editiert werden, um eine Aufgabenstellung der Hand, einen Prozeßpunkt, und dergleichen zu ändern. Wie in 15 dargestellt, werden durch Klicken des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand 353 eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand 353a, und 353b, und 353c angezeigt. Um die Position des Prozeßpunkts P1 zu ändern, reicht es aus, den Hand-Referenzpunkt an eine geänderte Position zu bewegen, bevor das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353a ausgewählt wird, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ repräsentiert. Zusätzlich reicht es zum Ändern einer Aufgabenstellung der Hand ‚Halten‘ auf ‚Loslassen‘ aus, den Hand-Referenzpunkt an eine geänderte Position zu bewegen, bevor das Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand 353b ausgewählt wird, welches die Aufgabenstellung der Hand ‚Loslassen‘ repräsentiert.
Mit der oben beschriebenen Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung kann das Anlernen eines Arbeitsablaufes an einen Roboter mit einer Bedienung auf einem Arbeitsablaufdiagramm ausgeführt werden. Das Arbeitsablaufdiagramm ist ein Schema, welches den Überblick der Bedienung des Roboters darstellt. Beim Ausführen des Lehr-Arbeitsablaufes unter Verwendung des Arbeitsablaufdiagramms bewirkt jede Eingabe eines Prozeßpunkts für eine Aufgabenstellung der Hand, dass ein Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand, welches die eingegebene Aufgabenstellung der Hand repräsentiert, im Arbeitsablaufdiagramm angezeigt wird, und dass in Übereinstimmung mit der Position des eingegebenen Prozeßpunkts die Position und Richtung des Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand, und die Farbe einer Verbindungslinie verändert werden. Deshalb kann ein Benutzer, während er auf das Arbeitsablaufdiagramm schaut, dass Anlernen eines Arbeitsablaufs des Roboters durchführen, während überprüft wird, ob der Arbeitsablauf des Eingebens der Prozeßpunkte der Aufgabenstellungen der Hand erfolgreich durchgeführt wurde. Zusätzlich erlaubt es die Art eines, im Arbeitsablaufdiagramm angezeigten Graphikelements der Aufgabenstellung der Hand einem Benutzer visuell zu verstehen, welche Art von Aufgabenstellung der Hand der Anwender eingegeben hat. Darüberhinaus erlauben es die Position und Richtung der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 350 und die Farben von Verbindungslinien 370, die im Arbeitsablaufdiagramm dargestellt sind, einem Benutzer die Positionen von Prozeßpunkten und Übersichten von Handtrajektorien zwischen den Prozeßpunkten visuell zu verstehen.
Der Grund, warum nur die Positionen und Richtungen der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand 350 und der Farben der Verbindungslinien 370 es einem Benutzer erlauben, den Überblick einer Bedienung des im Aufgabenprogramm beschriebenen Roboterarm-Mechanismus' 130 zu verstehen, ist, dass der, von den Erfindern entwickelte Roboterarm-Mechanismus 130 vom Polarkoordinaten-Typ mit dem linearen Auszugs- und Kontraktionsgelenk J3 ist, welcher realisiert, dass einfache Roboter-Arbeitsabläufe intuitiv von Nutzern verstanden werden. Der in 1 dargestellte Roboterarm-Mechanismus 130 kann den Hand-Referenzpunkt (Endeffektor) mit den drei Hauptachsen (das Drehgelenk J1, das vertikal rotierende Gelenk J2, und das lineare Auszugs- und Kontraktionsgelenk J3) bewegen, und der Bewegungsbereich des Roboterarm-Mechanismus' 130 ist ein dreidimensionaler Bereich, der durch eingeführte mögliche Drehwinkel des Drehgelenks J1, durch eingeführte mögliche vertikale Drehwinkel des vertikal rotierenden Gelenks J2, und einer maximalen Auszugslänge des Armbereichs 5 des linearen Auszugs- und Kontraktionsgelenks J3 definiert ist. D.h., da der Armbereich 5 innerhalb eines linearen Bereiches von der Hand zum Sockelabschnitt 2 arbeitet, dass ein Benutzer die Positionen von Prozeßpunkten und Handtajektorien von Drehwinkeln des Armbereichs 5, Drehradien des Armbereichs 5, und Höhen des Hand-Referenzpunkts einfach vorhersagen kann.
Eine der Besonderheiten der Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung ist die Wahl von drei Parametern, des Drehwinkels des Armbereichs 5, des Wendekreisradius' des Armbereichs 5, und der Höhe des Hand-Referenzpunkts, von einer Vielzahl von Parametern, welche die Position des Hand-Referenzpunkts des Roboterarm-Mechanismus' 130 definieren, und das Visuelle Ausdrücken der drei ausgewählten Parameter im Arbeitsablaufdiagramm.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung nicht auf die Lehrvorrichtung beschränkt ist. Die Lehrvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung kann als Anzeigegerät verwendet werden, welches die Funktion aufweist, ein Arbeitsablaufdiagramm anzuzeigen, welches einem Aufgabenprogramm entspricht, wobei die Lehrfunktion der Lehrvorrichtung 200 weggelassen wurde. Auf das, auf dem Anzeigegerät dargestellte Arbeitsablaufdiagramm schauend, kann ein Benutzer einfach den Überblick der Aufgabenstellungen der Hand, Handtrajektorien, und Abläufe, die im entsprechenden Aufgabenprogramm beschrieben sind, bestätigen.
Während bestimmte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wurden diese Ausgestaltungen nur rein beispielhaft präsentiert und sollen den Schutzbereich nicht einschränken. In der Tat können die hierin beschriebenen neuen Ausgestaltungen in einer Vielzahl anderer Formen ausgestaltet werden; ferner können verschiedene Auslassungen, Ergänzungen und Änderungen in der Form der hierin beschriebenen Ausgestaltungen gemacht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Darüberhinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hierin beschriebenen Ausgestaltungen gemacht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen, wie sie unter den Umfang und den Geist der Erfindung fallen würden, umfassen.
Bezugszeichenliste

300...: Lehrbildschirm,
310...: Schaltfläche ‚Neu‘,
320...: Schaltfläche ‚Öffnen‘,
330...: Schaltfläche ‚Einstellung‘,
340...: Anzeigebereich des Arbeitsablaufdiagramms,
345...: Arbeitsablaufdiagramm,
351, 352...: Graphikelement,
353, 354, 355, 356...: Graphikelement der Aufgabenstellung der Hand,
361, 362, 363, 364, 365: Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung
: der Hand,
371, 372, 373, 374, 375...: Verbindungslinie,
390...: Schaltfläche ‚Fertig‘

Claims

Eine Lehrvorrichtung, die einem Polarroboter, umfassend einen ausfahrbaren Arm, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, Funktionen anlernt, und ein die Übersicht der Funktionen repräsentierendes Arbeitsablaufdiagramm erzeugt und anzeigt, wobei im Arbeitsablaufdiagramm eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge angeordnet sind, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand sind durch Verbindungslinien zwischen den Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand miteinander verbunden, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.
Die Lehrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand entlang der ersten Achse in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind.
Die Lehrvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand in oder nahe dem Zentrum jeder der Verbindungslinien angeordnet ist, das Graphikelement zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand ist ausgestaltet, Befehle zum Hinzufügen einer Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters bereitzustellen.
Die Lehrvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand jeweils ein Graphikelement, das eine Haltefunktion eines Werkstückes repräsentiert und ein Graphikelement, welches eine Losslassen-Funktion des Werkstückes repräsentiert, umfasst.
Eine Lehrvorrichtung, die einem Gelenkarmroboter Funktionen anlernt und ein Arbeitsablaufdiagramm, das einen Überblick der Funktionen repräsentiert, generiert und anzeigt, wobei im Arbeitsablaufdiagramm eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer Form der Art der Aufgabenstellung der Hand des Gelenkarmroboters entsprechend ausgedrückt sind, in einer Aufgabenreihenfolge entlang einer ersten Achse angeordnet sind, und jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer zweiten Achse orthogonal zur ersten Achse in Übereinstimmung mit der Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet.
Ein Anzeigegerät, umfassend: einen Speicherbereich zum Speichern von Daten in einem Funktionsprogramm zum Bereitstellen von Instruktionen von Funktionen an einen Polarroboter, der einen ausfahrbaren Arm, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, umfasst; einen Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich zum Erzeugen von Daten in einem Arbeitsablaufdiagramm, welches einen Überblick von Funktionen des Polarroboters, basierend auf dem vom Speicherbereich ausgelesenen Funktionsprogramm, repräsentiert; und einen Anzeigebereich zum Anzeigen des Arbeitsablaufdiagramms, wobei im Arbeitsablaufdiagramm, eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer Form der Art der Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechend ausgedrückt sind, in einer Aufgabenreihenfolge entlang einer ersten Achse angeordnet sind, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer zweiten Achse orthogonal zur ersten Achse in Übereinstimmung mit der Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet, jedes der Grafikelement der Aufgabenstellung der Hand ist in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Grafikelemente der Aufgabenstellung der Hand sind mittels Verbindungslinien zwischen den Grafikelementen der Aufgabenstellung der Hand verbunden, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.
Ein Anzeigegerät, umfassend: einen Speicherbereich zum Speichern von Daten in einem Funktionsprogramm zum Bereitstellen von Instruktionen von Funktionen an einen Gelenkarmroboter; einen Arbeitsablaufdiagramm-Erzeugungsbereich zum Erzeugen von Daten in einem Arbeitsablaufdiagramm, welches einen Überblick von Funktionen des Gelenkarmroboters, basierend auf dem vom Speicherbereich ausgelesenen Funktionsprogramm, repräsentiert; und einen Anzeigebereich zum Anzeigen des Arbeitsablaufdiagramms, wobei im Arbeitsablaufdiagramm, eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer Form der Art der Aufgabenstellung der Hand des Gelenkarmroboters entsprechend ausgedrückt sind, in einer Aufgabenreihenfolge entlang einer ersten Achse angeordnet sind, und jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand ist entlang einer zweiten Achse orthogonal zur ersten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts angeordnet
Ein Lehrprogramm zum Bereitstellen von Instruktionen von Funktionen an einen Polarroboter, der einen ausfahrbaren Arm umfasst, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren, das Lehrprogramm bewirkt, dass ein Computer folgendes implementiert: Mittel zum Ausgeben eines Ausführbefehls einer Auszugs- / Einzugsbewegung, einer Drehbewegung, und einer vertikalen Rotationsbewegung des Arms an den Polarroboter gemäß den Instruktionen eines Benutzers; Mittel zum Eingeben einer Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters zusammen mit einer Art der Aufgabenstellung der Hand; Mittel zum Erzeugen eines Arbeitsablaufdiagramms, welches einen Überblick über die gelehrten Funktionen repräsentiert; und Mittel zum Anzeigen des erzeugten Arbeitsablaufdiagramms, wobei die Mittel zum Erzeugen des Arbeitsablaufdiagramms eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge anordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts anordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand durch Verbindungslinien zwischen den Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand miteinander verbindet, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.
Ein Lehrprogramm zum Anlernen von Funktionen an einen Gelenkarmroboter, das Lehrprogramm bewirkt, dass ein Computer folgendes implementiert: Mittel zum Ausgeben eines Ausführbefehls einer oder mehrerer Gelenke-Funktionen an den Gelenkarmroboter gemäß den Instruktionen eines Benutzers; Mittel zum Eingeben einer Aufgabenstellung der Hand des Gelenkarmroboters zusammen mit einer Art der Aufgabenstellung der Hand; Mittel zum Erzeugen eines Arbeitsablaufdiagramms, welches einen Überblick über die gelehrten Funktionen repräsentiert; und Mittel zum Anzeigen des erzeugten Arbeitsablaufdiagramms, wobei die Mittel zum Erzeugen des Arbeitsablaufdiagramms eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Gelenkarmroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge anordnet, und jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts anordnet.
Ein Anzeigeprogramm, welches bewirkt, dass ein Computer folgendes implementiert: Mittel zum Auslesen von Daten über ein Funktionsprogramm aus einem Speicherbereich zum Bereitstellen von Funktionen an einen Polarroboter, der einen ausfahrbaren Arm umfasst, der gestützt wird um in der Lage zu sein, sich zu drehen und vertikal zu rotieren; Mittel zum Erzeugen eines Arbeitsablaufdiagramms, welches einen Überblick über die Funktionen des Polarroboters, basierend auf dem ausgelesenen Aufgabenprogram, repräsentiert; und Wobei die Mittel zum Erzeugen des Arbeitsablaufdiagramms eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Polarroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge anordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts anordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel des Arms rotiert, und die Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand durch Verbindungslinien zwischen den Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand miteinander verbindet, jede Verbindungslinie gibt eine Änderung einer Auszugs- und Kontraktionslänge des Arms oder des Wendekreisradius' des Hand-Referenzpunkts in Form von Änderung mindestens eines von Farbton, Chroma, Helligkeit und Linienbreite wieder.
Ein Anzeigeprogramm, welches bewirkt, dass ein Computer folgendes implementiert: Mittel zum Auslesen von Daten über ein Funktionsprogramm aus einem Speicherbereich zum Bereitstellen von Funktionen eines Gelenkarmroboters; Mittel zum Erzeugen eines Arbeitsablaufdiagramms, welches einen Überblick über die Funktionen des Gelenkarmroboters, basierend auf dem ausgelesenen Aufgabenprogram, repräsentiert; und Mittel zum Anzeigen des erzeugten Arbeitsablaufdiagramms, wobei die Mittel zum Erzeugen des Arbeitsablaufdiagramms eine Vielzahl von Graphikelementen der Aufgabenstellung der Hand, die jeweils in einer, einer Art von Aufgabenstellung der Hand des Gelenkarmroboters entsprechenden Form wiedergegeben werden, entlang einer ersten Achse in einer Aufgabenreihenfolge anordnet, jedes der Graphikelemente der Aufgabenstellung der Hand entlang einer orthogonal zur ersten Achse orientierten zweiten Achse in Übereinstimmung mit einer Höhe eines Hand-Referenzpunkts anordnet.