DE112010000775B4

DE112010000775B4 - Industrierobotersystem

Info

Publication number: DE112010000775B4
Application number: DE112010000775.6T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tanaka; Tetsuo Sawaragi; Hiroshi Matsuhisa; Yasuyoshi Yokokouji; Masaharu Komori; Kazuhiro Izui; Akio Noda; Haruhisa Okuda; Hideo Utsuno; Hajime Mizuyama; Hiroaki Nakanishi; Yukio Horiguchi; Takehisa Kouda
Original assignee: Kyoto University; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Kyoto University; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: JPWO2010092981A1; DE112010000775T5; KR20110114651A; CN102317044A; US9393691B2; WO2010092981A1; CN102317044B; KR101255948B1; JP5436460B2; US20110288667A1

Abstract

Industrierobotersystem, das einen Roboter umfasst, der einen Manipulator (31) und eine Hand hat und für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, Folgendes umfassend: – einen Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps zum Generieren von Aufgabeninformation und eines ersten Arbeitswegs, um einen ersten temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für eine Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und einen bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt; – einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5) zum Generieren von Fehlerinformation, die zum Verhindern einer Aufgabe, die einen Fehler auf Grundlage der Aufgabeninformation einschleppt, verwendet wird; – einen Anlernaufgabenabschnitt (6) zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs, der absolute Koordinaten genau angibt, auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation; – einen Betriebsbewältigungsabschnitt (7) zum Generieren eines für den Roboter optimierten dritten Arbeitswegs auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs; – eine Handbibliothek (8), die gebildet wird, indem eine Montageaufgabe des Roboters und Steuersoftware miteinander in Verbindung gebracht werden; – einen Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt (11) zum Generieren eines Betriebsablaufs spezifischer Aufgaben; ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Industrierobotersystem, das für ein Produktionssystem zum Ausführen einer Produktmontage eines herzustellenden Gegenstands verwendet wird.
Stand der Technik
Als wichtiges Thema, das anzugehen ist, wenn ein Roboter in eine Produktionsstraße eingeführt wird, wurde herkömmlicher Weise eine Verhinderung eines temporären Anhaltens (eines Zustands, in dem eine Einrichtung aufgrund eines temporären Problems stoppt oder im Leerlauf ist) hervorgehoben. Der temporäre Stopp stellt ein Hindernis für eine Verkürzung einer Anlernphase während des Anfahrens/Einstellens einer Produktionsstraße dar, und stellt auch ein Hindernis für einen bedienerlosen Dauerbetrieb dar. Aus der US 2006/0009878 A1 ist beispielsweise ein automatisches Verfahren bekannt, einen Roboter im Falle eines auftretenden Fehlers in eine Warteposition zu verfahren, so dass ein Benutzer den Betrieb wiederaufnehmen kann.
Als allgemeine Konstruktionsschritte für ein Produkt werden zuerst ein Bauplan des herzustellenden Produkts und ein Layoutplan der Zellen erstellt, die zum Herstellen des Produkts durch einen bedienerlosen Betrieb verwendet werden. Als Ergebnis werden Teileverbindungsinformation (Teilekonfigurationsbaumdiagramm), die ein Reihenfolgenverhältnis von das Produkt bildenden Verbindungsteilen darstellen, Produktentwicklungsdaten wie etwa Geometrieformdaten der Teile, Anlagenlayoutdaten in Zellen und Produktionsanlagendaten wie etwa technische Daten von Robotern eingeholt. Dann beginnen Programmierung, Installation/Einstellung und Anlernen von Aufgaben zum Betreiben jeder der Einrichtungen wie etwa Robotern im Produktionssystemstart.
Als herkömmliches Industrierobotersystem ist eine Technologie, die die Erfassung eines Fehlerauftritts und das Generieren eines Wiederherstellungsablaufs mit sich bringt, um eine Produktionsanlage wiederherzustellen, für einen Fall beschrieben, in dem ein Betriebszustand als binärer Zustand (wie etwa EIN/AUS) dargestellt werden kann (siehe z. B. Patentschriften 1 und 2).
Ähnlich ist, um einen Ausfall in einer Produktionsstraße wieder gutzumachen, eine Technologie vorgeschlagen, in der ein Steuerungsablaufprogramm vorab Block für Block aufgebaut wird, und eine Erfassung eines Ausfalls und eine Aktivierung eines Programms zur Wiederherstellung für jeden Block durchgeführt werden (siehe z. B. Patentschrift 3).
In der DE 60 2004 013 107 T2 ist eine Vorrichtung zur Korrektur einer gelernten Position beschrieben, die einen Bildsensor erfasst, der bei Korrekturbedarf an der Robotereinheit angebracht wird. In der DE 695 04 998 T2 wird die Wiederherstellung von normalen Betriebsbedingungen durch automatisches Ersetzen oder Reparieren eines Werkzeugs in einem Industrierobotersystem beschrieben. Aus der US 2006/0229766 A1 ist eine Bewegungsanlernvorrichtung bekannt, mit der ein Benutzer mittels einer Anlernvorrichtung manuell einen Bewegungsablauf für einen Roboter festlegen kann. Die Patentschrift EP 1 701 824 B1 beschreibt eine Steuerung für Roboteranwendungen mit mindestens zwei Robotern.
Liste der Zitierungen
Patentschriften

Patentschrift 1: JP 3195000 B2
Patentschrift 2: JP H06-190 692 A
Patentschrift 3: JP H03-116 304 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im herkömmlichen Industrierobotersystem wird eine Verarbeitungsoperation zum Berechnen eines Fehlerbehebungsverfahrens vorab nur für den binären Zustand jeder der Komponenten eines Produktionssystems ausgehend von Konfigurationsinformation über das Produktionssystem durchgeführt, und so bestand ein Problem, dass ein Ausfall, der in dem Produktionssystem auftritt, das Roboter umfasst, die komplexe mehrwertige (ternäre oder höher) Zustandswerte annehmen können, nicht gelöst werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben erwähnte Problem zu lösen, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Industrierobotersystem bereitzustellen, das eine Anlernphase (Installations-/Einstellphase) beim Anfahren/Einstellen eines Industrieroboter verwendenden Produktionssystems (einer Produktionsstraße) verkürzt und eine Dauerbetriebsphase in einem fehlerfreien Zustand nach dem Beginn des Betriebs verlängert.
Lösung für das Problem
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Industrierobotersystem bereitgestellt, das einen Roboter umfasst, der einen Manipulator und eine Hand hat und für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, Folgendes umfassend: einen Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps zum Generieren von Aufgabeninformation und eines ersten Arbeitswegs, um einen ersten temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für eine Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und einen bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt; einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt zum Generieren von Fehlerinformation, die zum Verhindern einer einen Fehler einschleppenden Aufgabe verwendet wird, auf Grundlage der Aufgabeninformation; einen Anlernaufgabenabschnitt zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation; einen Betriebsbewältigungsabschnitt zum Generieren eines für den Roboter optimierten dritten Arbeitswegs auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs; eine Handbibliothek, die gebildet wird, indem eine Montageaufgabe des Roboters und Steuersoftware miteinander in Verbindung gebracht werden; einen Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt zum Generieren eines Betriebsablaufs spezifischer Aufgaben; eine Bibliothek spezifischer Aufgaben zum Speichern des Betriebsablaufs von spezifischen Aufgaben; einen Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt zum Anlernen einer Fehlerbehebungsaufgabe entsprechend einem Fehlerzustand auf Grundlage einer Betriebsgeschichte im Anlernaufgabenabschnitt; eine Fehlerbehebungsbibliothek zum Speichern der Fehlerbehebungsaufgabe; einen Finger-Augen-Kameramessabschnitt und einen Dreidimensionserkennungsabschnitt zum Generieren von Betriebsüberwachungsinformation über den Roboter und Eingeben der Betriebsüberwachungsinformation in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt, den Anlernaufgabenabschnitt und den Betriebsbewältigungsabschnitt; und eine Steuereinheit zum Steuern des Roboters auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs und des dritten Arbeitswegs und der Betriebsüberwachungsinformation, wobei: der Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps den ersten Arbeitsweg generiert, auf Grundlage von Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand, die zumindest dreidimensionale Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation und Geometrieformdaten des Produkts und Anlagenlayoutdaten umfasst, von in der Handbibliothek, der Bibliothek spezifischer Aufgaben, und der Fehlerbehebungsbibliothek gespeicherter Information und der Fehlerinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt, umfassend Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die Kandidaten des Arbeitsablaufs und Vorlagen des Arbeitsweges, wobei der erste Arbeitsweg Arbeitswege mit ungefähren Koordinaten umfasst und Teil der Eingabeinformation für den Anlernaufgabenabschnitt ist; die Aufgabeninformation mindestens einen Kontrollpunkt zum Prüfen eines temporären Stopps während der Aufgabe, einen Wiederanlaufpunkt, wobei es eine Rückkehr zu diesem ermöglicht, die Aufgabe wieder aufzunehmen, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten ist, einen Rückstellweg zur Rückkehr zum Wiederanlaufpunkt, Arbeitswege, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, und einen Ablauf, der den Ausführungsablauf jedes der Arbeitswege beschreibt, und einen Synchronisierungspunkt umfasst; der Anlernaufgabenabschnitt auf Grundlage einer Eingabe durch einen Bediener, der eine Eingabeaufgabe unter Verwendung einer Anlernaufgabeneingabeeinrichtung ausführt, für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, bestimmt, beim Generieren des zweiten Arbeitswegs, der Arbeitswege enthält, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, den Bediener über einen Aufgabenbetrieb, der einen Fehler verursacht, warnt; der Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt Fehlerbehebungsinformation über Komponenten, die der Roboter umfasst, auf Grundlage einer Ursache für den Auftritt des Fehlers und der Betriebsgeschichte aus dem Anlernaufgabenabschnitt berechnet; und der Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps, der Anlernaufgabenabschnitt und der Betriebsbewältigungsabschnitt den dritten Arbeitsweg umfassende Programminformation, die zum Anlernen des Roboters erforderlich ist, aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand generieren.
Im Rahmen der Erfindung wird ferner ein Industrierobotersystem bereitgestellt, das einen Roboter umfasst, der einen Manipulator hat und für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, Folgendes umfassend: einen Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps zum Generieren von Aufgabeninformation und eines ersten Arbeitswegs, um einen ersten temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für eine Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und einen bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt; einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt zum Generieren von Fehlerinformation, die zum Verhindern einer Aufgabe, die einen Fehler auf der Grundlage der Aufgabeninformation einschleppt, verwendet wird; einen Anlernaufgabenabschnitt zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs, der absolute Koordinaten angibt, auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation; und eine Steuereinheit zum Steuern des Roboters auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs, wobei: der Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps den ersten Arbeitsweg generiert, auf Grundlage von Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand, die zumindest dreidimensionale Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation, und Geometrieformdaten des Produkts und Anlagenlayoutdaten umfasst, und der Fehlerinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt, umfassend Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die Kandidaten des Arbeitsablaufs und Vorlagen des Arbeitsweges, wobei der erste Arbeitsweg Arbeitswege mit ungefähren Koordinaten umfasst und Teil der Eingabeinformation für den Anlernaufgabenabschnitt ist; die Aufgabeninformation mindestens einen Kontrollpunkt zum Prüfen eines temporären Stopps während der Aufgabe, einen Wiederanlaufpunkt, wobei es eine Rückkehr zu diesem ermöglicht, die Aufgabe wieder aufzunehmen, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten ist, einen Rückstellweg zur Rückkehr zum Wiederanlaufpunkt, Arbeitswege, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, und einen Ablauf, der den Ausführungsablauf jedes der Arbeitswege beschreibt, und einen Synchronisierungspunkt umfasst; der Anlernaufgabenabschnitt, auf Grundlage einer Eingabe durch einen Bediener, der eine Eingabeaufgabe unter Verwendung einer Anlernaufgabeneingabeeinrichtung ausführt, für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, bestimmt, beim Generieren des zweiten Arbeitswegs, der Arbeitswege enthält, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, den Bediener über einen Aufgabenbetrieb, der einen Fehler verursacht, warnt; und der Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps und der Anlernaufgabenabschnitt den zweiten Arbeitsweg umfassende Programminformation, die zum Anlernen des Roboters erforderlich ist, aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand generieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Verkürzung der Installations-/Einstellphase einer Industrieroboter umfassenden Produktionsstraße und die Verlängerung der fehlerfreien Dauerbetriebsphase nach Beginn des Betriebs zu realisieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Blockaufbauschema, das ein Industrierobotersystem nach einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
2 Erläuterndes Schema, das ein Beispiel eines Implementierungsbilds einer ökologischen Schnittstelle darstellt, die für das Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird (Beispiel 1).
3 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Anlernaufgabenabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
4 Erläuternde Schemata, die eine Übersicht einer Optimaltaktzeitsuche in einem Betriebsbewältigungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellen (Beispiel 1).
5 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für den Betriebsbewältigungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
6 Ablaufschema, das eine Aufgabenanalyse, während zusätzliche Aufgaben wie etwa Rückstellung nach temporärem Stopp nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung berücksichtigt werden, darstellt (Beispiel 1).
7 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
8 Erläuterndes Schema, das einen Rahmen eines Fehlerauftrittsrisikoanalyseverfahrens nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
9 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
10 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
11 Blockschema, das ein Konfigurationsbeispiel eines auf deduktivem Erlernen von Wissen beruhenden überwachten Lernsystems nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
12 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
13 Erläuterndes Schema, das einen Aufbau eines Finger-Augen-Kameramessabschnitts konzeptionell darstellt, der für das Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird (Beispiel 1).
14 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Sensorrückmeldefunktion auf Grundlage des Finger-Augen-Kameramessabschnitts nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
15 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Greifpositions-/Lagemessungsfunktion auf Grundlage des Finger-Augen-Kameramessabschnitts nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
16 Erläuterndes Schema, das zusammen mit einem Blockschema ein Beispiel einer Dreidimensionsmessungs-/Erkennungsverarbeitung nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
17 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Dreidimensionserkennungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
18 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Algorithmusaufbauunterstützungsabschnitt nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 1).
19 Erläuterndes Schema, das ein Konzept einer Handbibliothek nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung grafisch darstellt (Beispiel 1).
20 Erläuterndes Schema, das ein Industrierobotersystem nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt (Beispiel 2).
21 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Handbibliotheksfunktion eines Offline-Lehrabschnitts nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 3).
22 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Fehlererfassungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 3).
23 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Fehlerbehebungsgradbestimmungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 3).
24 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Fehlerauftrittsrisikoanalysenfunktion des Offline-Lehrabschnitts nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 3).
25 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Maßnahmensteuerungsfunktion eines Fehlerbehebungsabschnitts nach Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 5).
26 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Funktion zur Verbesserung eines Anlernaufgabenabschnitts des Fehlerbehebungsabschnitts nach Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 5).
27 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Teleoperationsfunktion des Fehlerbehebungsabschnitts nach Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 5).
28 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Objekterkennungsfunktion zur Teileaufnahme eines Erkennungsabschnitts nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 6).
29 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Hybridsichtkorrekturabschnitt des Erkennungsabschnitts nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 6).
30 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Sichtfunktion zur Fehlererfassung des Erkennungsabschnitts nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 6).
31 Erläuterndes Schema, das Eingabe-/Ausgabeinformation für eine Erkennungsanwendungsbildungsunterstützungsfunktion des Erkennungsabschnitts nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung darstellt (Beispiel 6).
32 Blockaufbauschema eines Industrierobotersystems nach Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung (Beispiel 7).
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispiel 1
1 ist ein Blockaufbauschema, das ein Industrierobotersystem nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Industrierobotersystem von 1 umfasst Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 (die Teileverbindungsinformation, Geometrieformdaten und Anlagenlayoutdaten umfassen), die durch dreidimensionales CAD vorab hergestellt und vorbereitet werden, eine vorab hergestellte und vorbereitete spezifische Aufgabenbeschreibung 2 und ein Robotersystem 3, das in einer Produktionsstraße installiert ist.
Darüber hinaus umfasst das Industrierobotersystem als Komponenten, die sich auf die Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1, die spezifische Aufgabenbeschreibung 2 und das Robotersystem 3 beziehen, einen Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps, eine Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, einen Anlernaufgabenabschnitt 6, einen Betriebsbewältigungsabschnitt 7, eine Handbibliothek 8, eine Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben, eine Fehlerbehebungsbibliothek 10, einen Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11, einen Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12, eine Steuereinheit 30, einen Manipulator 31, einen Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32, einen Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 und eine Manipulationsvorrichtungsgruppe 34.
Die Steuereinheit 30, der Manipulator 31, der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und der Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 sind im Robotersystem 3 vorgesehen. Der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und der Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 bilden einen Bildmess-/Bilderkennungsabschnitt.
Darüber hinaus ist die Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 im Manipulator 31 vorgesehen, und die Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 umfasst Universalhände u. dgl.
Die Handbibliothek 8 speichert Betriebsabläufe von Greifaufgaben, die von der Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 her eingegeben werden.
Die Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben speichert Betriebsabläufe spezifischer Aufgaben, die vom Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 auf Grundlage der spezifischen Aufgabenbeschreibung 2 her eingegeben werden.
Die Fehlerbehebungsbibliothek 10 speichert Behebungsaufgabenpfade je nach Fehlerzuständen, die durch den Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 auf Grundlage von Ursachen für einen Fehlerauftritt und Betriebsgeschichten von Bedienern generiert werden, die vom Anlernaufgabenabschnitt 6 bereitgestellt werden.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps erstellt ein Arbeitsablaufdiagramm, das einen Fehlerbehebungsablauf und einen Arbeitsweg einschließlich ungefährer Koordinaten umfasst, auf Grundlage der Teileverbindungsinformation, der Geometrieformdaten und der Anlagenlayoutdaten aus den Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 und der gespeicherten Information der jeweiligen Bibliotheken 8 bis 10, und gibt das Arbeitsablaufdiagramm einschließlich des Fehlerbehebungsablaufs und den Arbeitsweg mit den ungefähren Koordinaten in den Anlernaufgabenabschnitt 6 ein.
Darüber hinaus wird der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps gegenseitig mit dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 in Verbindung gebracht, um Kandidaten einer Aufgabenreihenfolge in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 einzugeben und Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 zu erfassen.
Der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 wird gegenseitig mit dem Anlernaufgabenabschnitt 6 in Verbindung gebracht, um die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation und die Fehlerauftrittsursache in den Anlernaufgabenabschnitt 6 einzugeben und einen Anlernpfad aus dem Anlernaufgabenabschnitt 6 zu erfassen.
Darüber hinaus generiert der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation und die Fehlerauftrittsursache auf Grundlage von Betriebsüberwachungsinformation aus der Steuereinheit 30 des Robotersystems 3.
Der Anlernaufgabenabschnitt 6 generiert die Fehlerauftrittsursache und die Betriebsgeschichte des Bedieners auf Grundlage des Arbeitsablaufdiagramms (einschließlich des Fehlerbehebungsablaufs) und des Arbeitswegs (einschließlich ungefährer Koordinaten) aus dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation und der Fehlerauftrittsursache aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 und der Betriebsüberwachungsfunktion aus dem Robotersystem 3 (Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und dem Dreidimensionserkennungsabschnitt 33), und generiert auch einen verfeinerten Arbeitsweg (Roboterprogramm vor Bewältigung) zur Eingabe in den Betriebsbewältigungsabschnitt 7 und die Steuereinheit 30.
Der Betriebsbewältigungsabschnitt 7 generiert einen optimierten Arbeitsweg (Roboterprogramm nach der Bewältigung) auf Grundlage des Arbeitswegs aus dem Anlernaufgabenabschnitt 6 und der Betriebsüberwachungsinformation aus dem Robotersystem 3 und gibt den optimierten Arbeitsweg in die Steuereinheit 30 ein.
Die Steuereinheit 30 stellt eine Steuerung zum Antrieb des Manipulators 31 und der Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 auf Grundlage der jeweiligen Roboterprogramme vor und nach der Bewältigung und der Betriebsüberwachungsinformation aus dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und dem Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 bereit.
Der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und der Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 überwachen Betriebsabläufe des Manipulators 31 und der Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 und geben die Betriebsüberwachungsinformation in die Steuereinheit 30 und den Anlernaufgabenabschnitt 6 ein.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines Betriebs gemäß dem in 1 dargestellten Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, werden durch einen Entwickler als allgemeine Entwicklungsschritte für ein Produkt zuerst der Bauplan des herzustellenden Produkts und der Layoutplan der Zellen erstellt, die zum Herstellen des Produkts verwendet werden.
Als Ergebnis werden die Teileverbindungsinformation (Teilekonfigurationsbaumdiagramm), die ein Reihenfolgenverhältnis des Verbindens von das Produkt bildenden Teilen darstellen, die Produktentwicklungsdaten wie etwa die Geometrieformdaten der Teile, die Anlagenlayoutdaten in den Zellen und Produktionsanlagendaten wie etwa technische Daten von Robotern eingeholt.
Der Systembetrieb gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beginnt ausgehend von einem Zustand, in dem diese Ergebnisse von Entwicklungsaufgaben durch einen Entwickler zur Verfügung gestellt werden.
Nun erfolgt eine Beschreibung des Systembetriebs gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, wenn die Produktionsanlage anfährt.
In einer ersten Phase werden die Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 in den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps eingegeben.
Als Ergebnis wird eine Produktproduktionsaufgabe in eine Abfolge kleinerer Aufgaben unterteilt, und jede dieser Aufgaben wird jeder der Einrichtungen in der Zelle zugeteilt, und eine Aufgabenreihenfolge wird auf Grundlage der Teileverbindungsinformation im Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps generiert. Wenn bei dieser Gelegenheit beim Aufteilen der Aufgabe und Bestimmen der Aufgabenreihenfolge ein Kandidat der Aufgabereihenfolge dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 zugeteilt wird, wird die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die zugeteilte Aufgabe zurückgeschickt und somit eine Aufgabenreihenfolge mit einem geringen temporären Stopprisiko ausgewählt. Es wäre anzumerken, dass die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit, während die Produktion durchgeführt wird, jederzeit durch die Betriebsüberwachungsinformation aktualisiert wird.
Es sollte angemerkt werden, dass sich der temporäre Stopp auf einen Zustand bezieht, in dem, während eine automatische/halbautomatische Aufgabe wie etwa Beförderung, Bearbeitung, Montage oder Inspektion/Messung auf einen bestimmten Aufgabengegenstand (wie etwa Rohmaterial, ein Werkstück und ein Bearbeitungswerkzeug) in einer automatisierten Anlage angewendet wird, ein anormaler Zustand am bestimmten Aufgabengegenstand oder einem Anlagenabschnitt auftritt und Aufgabenfunktionen der Anlage temporär stoppen, obwohl der temporäre Stopp nicht schwerwiegend ist.
Darüber hinaus werden die jeweiligen Aufgaben und die Aufgabenreihenfolge bestimmt, und ein „Arbeitsablaufdiagramm, das einen Fehlerbehebungsablauf umfasst” mit einem Kontrollpunkt zum Prüfen eines temporären Stopps während der Aufgabe, ein Wiederanlaufpunkt, an dem die Aufgabe wieder aufgenommen werden kann, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten wird, ein Rückstellweg zur Rückkehr zum Wiederanlaufpunkt, ein Umleitungspunkt zum Umgehen eines Hindernisses, Arbeitswege, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, eine Abfolge, die die Ausführungsreihenfolge der jeweiligen Wege beschreibt, und ein Synchronisationspunkt, an dem bewirkt wird, dass andere Roboter und Vorrichtungen warten, wird im Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps generiert.
Darüber hinaus wird an jeden der Arbeitswege ein Attributetikett angehängt.
Die Etiketten können „Bewegung zwischen zwei Punkten”, „Bewegung zum Umleitungspunkt”, „aufgabenbegleitende Maßnahme durch Endeffektorvorrichtung”, „Aufgabe gemäß Sensorregelung wie etwa Annäherungsbewegung unmittelbar vor/nach Greifteil oder vorab optimierter Aufgabenbetrieb” und „während Wiederanlaufablauf aus temporärem Stopp” umfassen. Es wäre anzumerken, dass einem einzelnen Arbeitsweg mehrere Etiketten angehängt werden können.
Auf dieser Stufe umfasst das Arbeitsablaufdiagramm nur die etikettierten Arbeitswege und die jeweiligen Punkte und enthält keine Inhalte jedes der Arbeitswege.
Es wäre anzumerken, dass der Inhalt des Arbeitswegs Positions- und Lagekoordinaten an beiden Enden des Wegs und der Umleitungspunkte (je nach Notwendigkeit werden viele Umleitungspunkte hinzugefügt) und eine Beschreibung eines Bewegungsverfahrens zwischen den Koordinaten (wie etwa ein Steuerungsgesetz und ein Interpolationsverfahren) umfasst.
Darüber hinaus umfasst der vorab optimierte Aufgabenbetrieb Tipps zum Verhindern von Aufgabenfehlern und zum schnellen und flexiblen Durchführen einer Aufgabe.
Darüber hinaus werden Aufgabenbetriebsabläufe einschließlich einer Greifstrategie, die aus einer Struktur einer auf Grundlage einer Lage zum Ergreifen eines Teils optimierten Hand (Handbibliothek 8) gewonnenen wird, spezifischer Aufgaben wie etwa Zapfen-in-Loch (peg-in-hole) (Verwendung von dem Menschen nachempfundenen flexiblen Fingern), die häufig in einem Produktionsprozess eingesetzt werden (Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 1 und Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben), und Rückstellwege zur Rückkehr zu einem Wiederanlaufpunkt entsprechend einem Fehlerzustand (Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 und Fehlerbehebungsbibliothek 10), nämlich Aufgabenabläufe, die als Wissen aus Ergebnissen des Anlernens und Ausführens früherer Roboteraufgaben gewonnen wurden, zum Generieren von Arbeitswegkandidaten im Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps verwendet.
Im Ergebnis ist es möglich, eine frühere Aufgabe, die einen temporären Stopp induzierte, daran zu hindern, wieder aufzutreten.
Als nächste Phase werden Grobinhalte der Arbeitswege für jede der Aufgaben unter Nutzung der Anlagenlayoutdaten in den Zellen und der Aufgabenreihenfolgendaten im Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps generiert.
Wenn es zum Beispiel eine Teileplatzierungsstelle und eine Werkbank in einer Produktionszelle gibt und ein Arbeitsweg mit einer spezifischen Bahn zum Transport eines Teils für eine Aufgabe zum Transport des Teils von der Teileplatzierungsstelle zur Werkbank in Betracht gezogen wird, kann es sein, dass ein Roboter mit umgebenden Objekten kollidiert und es eventuell notwendig ist, fallweise für jeden der Arbeitswege genaue Werte einzustellen.
Jeder der Arbeitswege wird bei dieser Gelegenheit mit einer Genauigkeit von ungefähr 5 cm generiert, und es wird eine Bezugslage zum Greifen eines Gegenstands (relative Lage zwischen dem Teil und der Hand) im Anlernaufgabenabschnitt 6 in einem späteren Stadium durch einen Bediener unter Verwendung von Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen bestimmt.
Der vorstehend erwähnte Vorgang wird für alle Arbeitswege wiederholt, und es werden Daten, die „Arbeitsablaufdiagramm einschließlich Fehlerbehebungsabläufe + Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten” umfassen, als Ausgangsinformation aus dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps bis zu dieser Phase gewonnen.
Dann startet der Anlernaufgabenabschnitt 6 einen Betrieb. Im Anlernaufgabenabschnitt 6 werden verfeinerte Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, durch einen Anlernbediener unter Verwendung von Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen bestimmt, indem nur eine Endpositionierung wichtiger Betriebspunkte wie etwa Greifpunkte für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten durchgeführt wird.
Eine Benutzeroberfläche, die auf einer Theorie einer ökologischen Schnittstelle beruht und auf einem Personalcomputer für die Anlernaufgabe oder ein Anlernpendant angezeigt wird, stellt bei dieser Gelegenheit wichtige Betriebspunkte und Aufgabenstadien dar, und der Bediener führt die Verfeinerungsaufgabe für die Position/Lage durch und fügt je nach Notwendigkeit an den Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen Arbeitswege hinzu und beobachtet gleichzeitig die dargestellten Stadien.
Das Aufgabenstadium wird durch eine Kamera mit einem omnidirektionalen Sichtfeld erfasst, die an einer Fingerspitze (Manipulationsvorrichtungsgruppe 34) des Roboters (Manipulators 31) im Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 vorgesehen ist.
Ein auf diese Weise erfasstes Bild umspannt einen weiten, kaum eine Verdeckung im Sichtfeld verursachenden Bereich, und von daher kann der Bediener den Zustand der Fingerspitzen des Roboters während des manuellen Betriebs mühelos beobachten.
Alternativ wird das Aufgabenstadium durch einen (nicht gezeigten) Kraftsensor erfasst, der an der Fingerspitze (Manipulationsvorrichtungsgruppe 34) des Roboters (Manipulators 31) vorgesehen ist.
Beim Kraftsensor handelt es sich um einen Sensor zum Messen sowohl einer Kraft als auch eines Drehmoments, die/das an den Sensor angelegt wird, und bei der Fingerspitze des Roboters handelt es sich um ein Fingerteil der Roboterhand oder einen Verbindungsabschnitt zwischen der Roboterhand und dem Roboter. Dieselbe Wirkung wird auch dann bereitgestellt, wenn ein Drehmomentsensor für jede der Gelenkachsen des Manipulators vorgesehen ist und sowohl die Kräfte als auch Drehmomente, die an eine beliebige Stelle der Roboterfingerspitze angelegt werden, unter Verwendung von Daten geschätzt werden, die aus den mehreren Drehmomentsensoren erfasst wurden.
Die durch den Kraftsensor erfassten Daten können eine kleine Verlagerung der Roboterfingerspitzenstellung, die durch die Kamera nicht unterschieden werden kann, wenn die Roboterfingerspitze mit dem bestimmten Aufgabengegenstand in Kontakt kommt, differenzieren, und der Bediener beobachtet auf die Weise den Zustand der Fingerspitze des Roboters während des manuellen Betriebs müheloser. Mit anderen Worten kann die Roboterfingerspitzenstellung fein eingestellt werden.
Anders ausgedrückt wird Information, die durch Anpassen der durch den Kraftsensor erfassten Daten gegenüber einem Modell gewonnen wird, das erhalten wird, indem ein an der Roboterfingerspitze auftretendes und vorab vorbereitetes Phänomen abstrahiert wird, oder indem die durch den Sensor erfassten Daten einem Modell zugeteilt werden, das durch Gleichungen zur Durchführung einer Berechnung dargestellt wird, als ein an der Fingerspitze auftretendes Phänomen auf einem Bild angezeigt.
Als Ergebnis beobachtet der Bediener mühelos den Zustand der Fingerspitzen des Roboters während des manuellen Betriebs.
Darüber hinaus wird ein halbautonomer Modus, in dem, während eine bestimmte Lage im Hinblick auf einen bestimmten Gegenstand aufrechterhalten wird, anderen Achsen eine Anweisung, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, erteilt wird, oder sich eine Anweisung durch einen Bediener an anderen Achsen widerspiegelt, durchgeführt, indem bewirkt wird, dass der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 die erfasste Bildinformation verarbeitet, wodurch Information über normale Linien von Greifflächen des bestimmten Gegenstands erfasst wird, was zu einer Abnahme der Belastung der Anlernaufgabe beiträgt.
Auf ähnliche Weise wird, wenn der Zustand der Fingerspitze des Roboters durch den Kraftsensor beobachtet wird, ein halbautonomer Modus, in dem, während eine bestimmte Lage im Hinblick auf einen bestimmten Gegenstand aufrechterhalten wird, anderen Achsen eine Anweisung, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, erteilt wird, oder sich eine Anweisung durch einen Bediener an anderen Achsen widerspiegelt, durchgeführt, indem Information über normale Linien von Kontaktflächen des bestimmten Gegenstands und der Roboterfingerspitze erfasst wird, was zu einer Abnahme der Belastung der Anlernaufgabe beiträgt.
Der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 wird auch in diesem Fall verwendet, und wenn ein Betrieb gelehrt wird, der einen Aufgabenfehler induziert, wird eine Warnung generiert.
Darüber hinaus ist es zum Beispiel notwendig, die Greifposition/-lage im Anlernaufgabenabschnitt 6 zu bestimmen, und somit lässt der Bediener nicht gleichzeitig „sechs Freiheitsgrade” ablaufen. Stattdessen übernimmt das System die komplexe gleichzeitige Steuerung mehrerer Freiheitsgrade, und der Bediener lässt nur eine kleine Anzahl von Freiheitsgraden ablaufen, Als Ergebnis wird eine Funktion zum Bestimmen der Greifposition/-lage bereitgestellt, während die Belastung gesenkt wird.
Die verfeinerten Arbeitswege werden dann optimiert, und bei Arbeitswegen (nach der Bewältigung) handelt es sich um Arbeitswege, die glatte Arbeitsabläufe bieten, und kurze Taktzeiten werden im Betriebsbewältigungsabschnitt 7 erfasst.
Wie vorstehend beschrieben, generieren der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, der Anlernaufgabenabschnitt 6 und der Betriebsbewältigungsabschnitt 7 Roboterprogramme für das Robotersystem 3 in Bezug auf die jeweiligen Entwicklungsdaten 1, die spezifischen Aufgabenbeschreibungen 2, die jeweiligen Bibliotheken 8 bis 10, den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 und den Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12.
Mit anderen Worten lassen sich an der Steuereinheit 30 ausführbare Roboterprogramme, die Wiederherstellungsabläufe umfassen, die generiert werden, wenn ein temporärer Stopp auftritt, aus den Produktentwicklungs-/Produktionsanlagendaten 1 gewinnen, während die auf den Anlernbediener wirkende Belastung im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall weitestgehend gesenkt ist.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines Systembetriebs, der durchgeführt wird, wenn die Produktion gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Ein Roboterbetriebsablauf, der bei der Herstellung eines Produkts durchgeführt wird, wird durch die folgenden Punkte (1) bis (6) dargestellt.

(1) Normalerweise werden Arbeitswege, die in Roboterprogrammen beschrieben sind, sequentiell befolgt.

Bei dieser Gelegenheit werden der Abstand zu und die Lage im Hinblick auf einen bestimmten Gegenstand unter Verwendung des Finger-Augen-Kamera-Messabschnitts 32 und des Dreidimensionserkennungsabschnitts 33 in Echtzeit gemessen, und die Aufgabe wird entsprechend einer Sensorregelung ausgeführt, um eine Toleranzschwankung im Teilemaß und eine Schwankung bei der Positionierung aufzufangen, wodurch ein stabiler Betrieb durchgeführt wird.
Darüber hinaus wird ein hochschneller, hochgenauer Roboterbetrieb zum Beispiel mittels einer Bild-/Abstandsrückkopplung der hybriden Art unter Verwendung einer zweidimensionalen Bildrückkopplung mit einer hohen Verarbeitungsrate und einer dreidimensionalen Abstands-/Lagedatenrückkopplung mit einer etwas geringeren Verarbeitungsrate durchgeführt.
Darüber hinaus kann der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 die Greifposition und Lage eines Teils messen, während das Teil ergriffen ist, und eine Korrektur von Fehlern in Position und Lage, die entstehen, wenn das Teil ergriffen wird, und eine genaue Positionierung durch erneutes Ergreifen kann so ermöglicht werden, wodurch ein temporärer Stopp eingedämmt werden kann, der durch eine Verlagerung verursacht wurde.

(2) Mehrere Roboter oder Vorrichtungen werden an einem Synchronisationspunkt synchronisiert.
(3) An einem Kontrollpunkt findet eine Prüfung statt, und der Ablauf kehrt zu (1) zurück, wenn keine Anomalität festgestellt wird.
(4) Falls die Prüfung am Kontrollpunkt nicht erfolgreich ist, erfolgt ein Wiederherstellungsbetrieb.
(5) Der Roboter kehrt von einer beliebigen Stelle zwischen Kontrollpunkten zu einem Wiederanlaufpunkt zurück, wobei er einen Wiederherstellungsweg befolgt, der vorab im Wiederherstellungsbetrieb vorgegeben wurde, und kehrt von diesem Punkt zu (1) zurück, wodurch der Betrieb wieder in einem normalen Modus aufgenommen wird.
(6) Falls der Roboter nach Wiederholung des Wiederherstellungsbetriebs für eine vorbestimmte Anzahl von Malen oder mehr den Wiederanlaufpunkt nicht erreichen kann, wird der Bediener gerufen.

Ein Anlernverfahren für den Wiederherstellungsbetrieb durch den Bediener ist im Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 aufgezeichnet und wird beim nächsten Mal als Wissen beim Herstellen des Roboterprogramms genutzt.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung in Abfolge für den Anlernaufgabenabschnitt 6, den Betriebsbewältigungsabschnitt 7, den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11, den Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12, den Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32, die Steuereinheit 30 (Bildverarbeitungsabschnitt), den Dreidimensionserkennungsabschnitt 33, die Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 (Universalhand) und die Handbibliothek 8 in Bezug auf den Stand der Technik.
Zuerst erfolgt eine ausführliche Beschreibung für den Anlernaufgabenabschnitt 6 von 1.
Ein Teil einer Anlernaufgabe für einen Roboter, in dem sich eine Automatisierung schwierig erreichen lässt, wie etwa ein Teil, der eine Entscheidungsfindung durch Einstellung vor Ort erforderlich macht, hängt von der Verantwortung eines menschlichen Bedieners ab.
Die Aufgabe wird somit durch Bereitstellen einer wirksamen Benutzeroberfläche im Anlernaufgabenabschnitt 6 unterstützt.
Obwohl, wie vorstehend beschrieben, das „Arbeitsablaufdiagramm einschließlich Fehlerbehebungsabläufen” und die „Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten” als Zwischenausgänge des Systems über die Verarbeitung durch den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps erfasst werden, ist es notwendig, eine spezifische Form und präzise Positionsdaten von Umleitungspunkten des Arbeitswegs entsprechend tatsächlichen Einrichtungen und zu montierenden Teilen (Werkstücken) hinzuzufügen/zu modifizieren, um das „Arbeitsablaufdiagramm einschließlich Fehlerbehebungsabläufen” und die „Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten” als Roboterprogramme zu vervollständigen.
Es ist also notwendig, verschiedene Anforderungen zu berücksichtigen, wie etwa eine Verkürzung der Taktzeit, Vermeiden einer Kollision mit anderen Gegenständen und Gegenmaßnahmen für Aufgabenphasen mit hoher Wahrscheinlichkeit, Fehler in die Aufgabe einer Verfeinerung des Roboterarbeitswegs einzuschleppen.
Insbesondere liegt das schwerwiegendste Problem im Anlernen in einer Betriebsphase, in der ein physikalischer Kontakt zwischen verschiedenen Gegenständen einschließlich einer Hand stattfindet, wie etwa dem Greifen und Montieren eines Teils, um einen für verschiedene Schwankungsfaktoren unempfänglichen Arbeitsweg für einen Roboter bereitzustellen.
Obwohl es notwendig ist, den Roboter zur richtigen Position/Lage zu führen, um ihm richtiges Greifen und Montieren eines Teils beizubringen, hängt die Bestimmung für dies einzig und allein von der visuellen Erkennung durch den Bediener ab und ist somit ein Punkt, der die Fertigkeiten des Bedieners reflektiert.
Außerdem gibt es innerhalb der Toleranz liegende Abweichungen in den Maßen und Formen eines Teils, und es ist somit notwendig, dass eine in der Anlernaufgabe verwendete Probe und ein fixierter Zustand von dieser Abweichungen des Teils während eines Dauerbetriebs darstellen. Andernfalls erhöht eine Ungewissheit, die im eingelernten Arbeitsweg nicht erwartet wird, eine Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit enorm.
Die verschiedenen Sensoren (Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32, Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 und (nicht gezeigter) Kraftsensor), die einen widerstandsfähigen, intelligenten Erkennungsabschnitt bilden, werden als Informationsquelle zum Anlernen eines Roboterarbeitswegs genutzt, und aus den Sensoren erfasste Messdaten (Betriebsüberwachungsinformation) werden in geeigneter Form im Anlernaufgabenabschnitt 6 als Gegenmaßnahmen gegen die wie vorstehend zusammengefassten, sich auf die Anlernaufgabe beziehenden Probleme sichtbar dargestellt.
Im Ergebnis ist es möglich, die für eine präzise Position und die Lage getroffene Bestimmung in eine einfachere und mühelose Bestimmung abzuändern, wodurch der Wirkungsgrad der Anlernaufgabe gesteigert wird.
Darüber hinaus wird eine Gegenmaßnahme in der Anlernaufgabenphase gegen die Schwankungsfaktoren in der Montageaufgabe getroffen, indem Information über die Abweichung im Maß und in der Form der zu montierenden Teile im Anlernaufgabenabschnitt 6 gleichermaßen sichtbar angezeigt werden.
Wenn viele einzelne numerische Daten auf einer zweidimensionalen Bildfläche angezeigt werden sollen, ist es notwendig, diese einzelnen Daten durch eine Form und eine Anordnung zusammenzufassen, die sich für die Anlernaufgabe eignet, so dass der Bediener intuitiv ein richtiges Aufgabenstadium erkennt. Die Theorie des „Ecological Interface Design (EID)” lässt sich als Basis für diesen Zweck verwenden.
2 ist ein erläuterndes Schema, das ein Beispiel eines umgesetzten Bilds der ökologischen Schnittstelle darstellt.
In 2 wird ein gegenseitiges Verhältnis zwischen einer Universalhand 34a des Manipulators 31 und eines zu montierenden Teils W als verschiedene Arten von Sensordaten erfasst und als Information über das zu montierende Teil W sichtbar gemacht und dargestellt.
Eine Verwendung des Betriebsablaufs spezifischer Aufgaben, wie etwa Zapfen in Loch, die vorab als Vorlage optimiert werden können, um einen Roboterarbeitsweg zu verfeinern, ist sehr effizient, um den Aufwand zu senken, der für die Anlernaufgabe erforderlich ist.
Der Anlernaufgabenabschnitt 6 bezieht sich somit über die Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben auf einen Betriebsablauf spezifischer Aufgaben, wodurch der Bediener in die Lage versetzt wird, die Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben zum Verfeinern eines Arbeitswegs zu verwenden.
Außerdem kommuniziert der Anlernaufgabenabschnitt 6 mit dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, kontrolliert immer, ob ein Anlernen eines Aufgabenbetriebs vorliegt, der möglicherweise einen Fehler induziert, warnt den Bediener, falls ein entsprechendes Anlernen erfolgt, und unterstützt eine Ausführung einer wirksamen Anlernaufgabe.
Eine Maßnahmengenerierung erfolgt in der Anlernaufgabe für einen Roboter immer auf Grundlage eines relativen Verhältnisses zwischen einem bestimmten Aufgabengegenstand und einem umgebenden Umfeld. Es wird davon ausgegangen, dass es viele Fälle gibt, in denen ein halbautonomer Modus, bei dem eine Sensorrückkopplung für bestimmte Freiheitsgrade durchgeführt wird, während ein Betrieb durch einen Bediener für andere Freiheitsgrade erfolgt, bei dieser Gelegenheit wirkungsvoll ist.
Obwohl die Informationen aus dem Bildsensor, dem Abstandssensor und dem Kraftsensor beispielhaft als voraussichtliche repräsentative Sensorinformation dargestellt werden, kann, falls eine andere Sensorinformation je nach dem bestimmten Zweck der Aufgabe notwendig ist, eine dieser entsprechende Systemfunktion hinzugefügt werden.
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Anlernaufgabenabschnitt 6 ist in einem erläuternden Schema von 3 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation das Arbeitsablaufdiagramm einschließlich Fehlerbehebungsabläufen, den Arbeitsweg einschließlich ungefährer Koordinaten, die verschiedenen Arten von Sensordaten und Information über ein zu montierendes Teil.
Außerdem umfasst die Ausgabeinformation die verfeinerten Arbeitswege, die eine Startpunktkoordinate, eine Endpunktkoordinate und Bereiche und Auflösungen mehrerer Umleitungspunktkoordinaten der Arbeitswege enthalten.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Betriebsbewältigungsabschnitts 7 von 1.
Ein Aufgabenbetriebsplan für einen Vertikalgelenkroboter bietet Komplexität, die durch hohe Freiheitsgrade eines Mechanismus bewirkt ist. Zum Beispiel ist es, auch wenn eine Bahn abgeleitet wird, die nur zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt eine Verbindung herstellt, notwendig, das Zweipunktgrenzwertproblem zu lösen, und es ist schwierig, dieses Problem entweder analytisch oder numerisch zu lösen. Darüber hinaus ist es noch schwieriger, eine Bahn zu optimieren, die zusätzlich zu der Bahn, die zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt eine Verbindung herstellt, mehrere Umleitungspunkte enthält.
Ein Verfahren zur Suche nach einer Umleitungspunkte enthaltenden optimalen Bahn für einen Vertikalgelenkroboter wird also im Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet. Dies ist ein Verfahren zur Suche nach einer halboptimalen Lösung aus beobachteten Signalen eines Betriebsansprechens, das durch Betreiben eines wirklichen Roboters erhalten wird.
Als Ergebnis wird erwartet, dass eine Vielseitigkeit für eine flexible Anpassung an eine Veränderung und eine Zunahme der Komplexität des Aufgabenumfelds geboten wird. Als Ergebnis kann eine Taktzeit verkürzt werden, wenn derselbe Betrieb wiederholt wird.
Bei 4 handelt es sich um erläuternde Schemata, die eine Übersicht einer Optimaltaktzeitsuche in dem Betriebsbewältigungsabschnitt 7 darstellen.
4(a) stellt ein Beispiel eines Arbeitswegs des Roboters (Manipulators 31) ausgehend von einem Startpunkt (–60, 30, 80, 0, 0, 0) zu einem Endpunkt (60, 30, 80, 0, 0, 0) dar, der einen Umleitungspunkt (0, J2, J3, 0, 0, 0) enthält.
Außerdem stellt 4(b) die Position eines Hindernisses D im Hinblick auf den Roboter (Manipulator 31) in drei Ansichten dar (Draufsicht, Seitenansicht und Frontansicht).
Der Umleitungspunkt (0, J2, J3, 0, 0, 0) von 4(a) ist so angesetzt, dass das Hindernis D von 4(b) umgangen wird.
Ferner stellt 4(c) ein Konzept der Optimaltaktzeitsuche in einer dreidimensionalen perspektivischen Ansicht dar, und die jeweiligen Achsen entsprechen einem Gelenkwinkel „J2”, einem Gelenkwinkel „J3” und der Taktzeit. „J2” und „J3” sind in den Koordinaten des Umleitungspunkts enthalten.
Wenn der Umleitungspunkt von 4(a) auf verschiedene Weisen verändert wird, wird eine Taktzeit für jeden Umleitungspunkt beobachtet und eine in 4(c) dargestellte gekrümmte Fläche erhalten.
Arbeitswege, die mit dem Hindernis D kollidieren, sind in 4(c) als Taktzeit „0” dargestellt. Bei dieser Gelegenheit erscheinen die kürzesten Taktzeiten in einer Zone Z1, die als Leerstelle in der gekrümmten Fläche dargestellt ist. Obwohl in 4(c) der Einfachheit halber ein Fall für nur einen Umleitungspunkt beschrieben ist, an dem sich nur die zwei Gelenke bewegen, stellen in Wirklichkeit mehrere Umleitungspunkte, an denen sich mehrere Gelenke gleichzeitig verändern, den Arbeitsweg dar, und es ist somit notwendig, einen Vielfachfreiheitsgradraum für den geleerten Bereich Z1 zu finden. Außerdem sind ein Suchweg PS1 mit einer kleinen Anzahl von Versuchen und Suchwege PS2 und PS2 mit einer großen Anzahl von Versuchen als dicke Pfeillinien dargestellt.
Eine Systemfunktion zur Erhöhung der Geschwindigkeit der wie vorstehend beschriebenen Suche wird gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Speziell wird ein Rahmen des aktiven Lernens in der maschinellen Lerntheorie angewendet. Mit anderen Worten wird der am stärksten vorzuziehende Versuch, der als Nächstes ausprobiert werden soll, unter Verwendung von Ergebnisdaten vergangener Versuche optimiert, wenn ein Suchversuch nach dem anderen wiederholt wird.
Mit anderen Worten wird für eine Vielzahl von Kandidaten, die als Nächstes ausprobiert werden können, eine Operation des Umsetzens von Ergebnissen ausgeführt, die zu erfassen angedacht sind, indem die jeweiligen Kandidaten in Zahlen ausprobiert und die Zahlen miteinander verglichen werden, wodurch eine Reihenfolge der auszuprobierenden Kandidaten ausgehend vom nächsten Mal bestimmt wird. Für die Umsetzung des Ergebnisses in eine Zahl, wird, wenn ein bestimmter Kandidat ausprobiert wird, ein Modell zum Schätzen eines zu erhaltenden Ergebnisses unter Verwendung von Daten erstellt, die aus vergangenen Versuchen gewonnen wurden, und der durch Ausprobieren bestimmter Kandidaten als zu erfassender Kandidat erachtete Kandidat wird dann für jeden aller der dieses Modell verwendenden Kandidaten in eine Zahl umgesetzt.
Die Optimierung des Kandidaten unter Verwendung der erfassten Zahl kann für jeden Versuch oder jeden von mehreren Versuchen durchgeführt werden. Es ist bekannt, dass eine Wirkung der Senkung der Anzahl von Versuchen höher wird, wenn die Optimierung jedes Mal erfolgt.
Eigentlich wird, wenn ein bestimmter Kandidat zum Versuch verwendet wurde, ein erfasstes Ergebnis mit Ergebnissen kombiniert, die bis zu diesem Mal erfasst wurden. Mit anderen Worten wird das während der Optimierung gebildete Modell mit jedem wiederholtem Versuch schrittweise genauer.
Im Ergebnis nimmt die Anzahl der Versuche insgesamt ab und der „Suchweg PS1 mit einer kleinen Anzahl von Versuchen” ist wie durch die „dicke Pfeillinie” von 4(c) angegeben hergestellt.
Darüber hinaus kann, wenn eine Schwingung des Roboterarms groß ist, ein nächster Betrieb nicht gestartet werden, solange die Schwingung sich nicht abschwächt. Wenn diese Wartezeit lang wird, wird die Taktzeit lang, und es ist somit davon auszugehen, dass die Dämpfung der Schwingung ein für die Taktzeitverkürzung zu berücksichtigendes Thema ist.
Obwohl diese Schwingung durch eine Trägheitskraft der Hand/des Arms und eine Rückstellkraft bewirkt wird, die aufgrund einer Federwirkung eines Geschwindigkeitsherabsetzungsmechanismus wie etwa eines Spannungswellengetriebes und eines Übertragungsmechanismus entsteht, ist die Auswahl eines Arbeitswegs ein wichtiger zu berücksichtigender Punkt.
Tatsächlich ist ein Verfahren zum einzelnen Instruieren von Aufgabenpunkten und Kontrollpunkten beim Anlernen in einem herkömmlichen System allgemein üblich, und eine die Schwingungseindämmung berücksichtigende Bahn wird nicht zur Auswahl eines Bewegungswegs zwischen Punkten und einer Bahn in einem Arbeitsweg gewählt. Somit wird jedes Mal, wenn eine Beschleunigung/Abbremsung stattfindet, eine ungewollte Schwingung angeregt.
Als eines von herkömmlichen Verfahren, die tatsächlich zur Schwingungseinschränkung eingesetzt werden, wird ein auf die natürliche Frequenz beim am weitesten ausgefahrenen Zustand des Arms festgelegtes Kerbfilter an ein Motorsteuersignal angelegt. Allerdings verändert sich die natürliche Frequenz entsprechend einer Veränderung im Gewicht des Werkstücks und der Lage des Arms, und somit ist davon auszugehen, dass die Filterwirkung nicht ausreicht. Außerdem steht eine für das digitale Filter eindeutige Zeitverzögerung mit der Verkürzung des Aufgabenzeitraums in Konflikt.
Ein geschickter Bediener eines Krans betätigt eine Spitze des Krans, um die Schwingung eines Werkstücks, nachdem das Werkstück aufgehängt wurde, so weit wie möglich einzuschränken, bis das Werkstück zum Beispiel an einem Bestimmungsort angekommen ist. Speziell wird dieser Vorgang dadurch bewerkstelligt, dass die Spitzenposition des Krans zu einem Zeitpunkt an eine senkrechte Linie des Werkstücks bewegt wird, an dem das Werkstück aufgrund einer Beschleunigung/Abbremsung die maximal ausgeschlagene Position eines Pendels erreicht, und somit die Geschwindigkeit zu Null wird.
Dies bedeutet, dass die Schwingung des Werkstücks beim Anhalten des Werkstücks vermieden werden kann, wenn die Zielposition an die maximal ausgeschlagene Position des Pendels gesetzt werden kann.
Beim Fall des Industrierobotersystems nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein System, bei dem die Hand und der Arm Massen sind, das Spannungswellengetriebe als Federelement wirkt und Motoren integriert sind, und unterscheidet sich somit von dem Beispiel des Krans. Jedoch wird ein Verfahren zum Ableiten von Bedingungen, unter denen die Hand an einer Zielposition (Stopp-Position) nicht schwingt, und eine Veränderung einer Betriebsbahn des Roboters und ein Beschleunigungs-/Abbremsungsbetriebsmuster eingesetzt. Darüber hinaus ist die Hand an der Spitze des Roboters befestigt. Indem ein Verfahren des Einsetzens der Hand zum Dämpfen des Arms kombiniert wird, indem man die Hand als einen dynamischen Dämpfer oder einen aktiven dynamischen Dämpfer wirken lässt, wird insofern eine Wirkung bereitgestellt, als ein zum Einschränken der Schwingung erforderlicher Zeitraum weiter verkürzt wird.
Anders ausgedrückt kann ein Arbeitsweg mit einer kurzen Taktzeit erlangt werden, indem die zuvor erwähnten zwei Aufgaben abwechselnd im Betriebsbewältigungsabschnitt 7 ausgeführt werden. Außerdem trägt die Schwingungseinschränkungssteuerung des Roboterarms auch zur Verhinderung einer Abnahme bei der Positionierungsgenauigkeit und zu einer Verkürzung des temporären Stopps bei.
Eingabe-/Ausgabedaten für den Betriebsbewältigungsabschnitt 7 sind in einem erläuternden Schema von 5 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Startpunktkoordinate und die Endpunktkoordinate eines Arbeitswegs und den Bereich und die Auflösung der Koordinaten der mehreren Umleitungspunkte, Aufgabenumfeldinformation und Roboterinformation.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation die Startpunktkoordinate und die Endpunktkoordinate des Arbeitswegs, die Koordinaten der mehreren Umleitungspunkte, eine Bahn durch den Startpunkt, den Endpunkt und die mehreren der Umleitungskoordinatenpunkte, und Beschleunigungs-/Abbremsungsanweisungen.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Maßnahmenplanungsabschnitts 4 für temporäre Stopps von 1.
Eine Unterteilung einer Produktmontageaufgabe in detaillierte Elementaufgaben, eine Zuteilung dieser Elementaufgaben zu jeder der Einrichtungen, und eine spezifische Bestimmung eines Arbeitsablaufs und eines Arbeitswegs werden in einer Entwicklung eines Zellenproduktionsrobotersystems durchgeführt.
Ein Ergebnis dieser Entwicklung hat einen Einfluss auf die Schwierigkeit, dem Roboter die Elementaufgaben und Fehlerbehebungsprozesse beizubringen, sowie auf einen Wirkungsgrad jeder der durch den Roboter durchgeführten Elementaufgaben. Jedoch ist es notwendig, Punkte zu prüfen, die von einem mikroskopischen Gesichtspunkt, einen Wirkungsgrad jeder der durch den Roboter ausgeführten Elementaufgaben, bis zu einem logistischen Gesichtpunkt des Gesamtproduktionssystems reichen, um das Zellenproduktionsrobotersystem zu entwickeln.
Gegenwärtig ist es sehr schwierig, ein umfassend optimales System zu entwickeln. Obwohl Insbesondere zusätzliche Aufgaben, wie etwa eine Verarbeitung, die durchgeführt wird, wenn eine Roboterhand gewechselt wird oder ein temporärer Stopp auftritt, einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad des gesamten Zellenproduktionsrobotersystems haben, gibt es gegenwärtig kein Hilfsmittel, um den durch diese zusätzlichen Aufgaben auf das Anfangsentwicklungsstadium ausgeübten Einfluss zu untersuchen.
Obwohl darüber hinaus viele handelsübliche Softwareprogramme entwickelt wurden, um einen Roboterbetrieb im Detail zu simulieren, ist eine große Menge an Aufwand erforderlich, um ein Simulationsmodell dafür aufzubauen, und diese Softwareprogramme sind somit für die Anfangsentwicklungsstufe nicht geeignet, auf der die verschiedenen Punkte gleichzeitig untersucht werden müssen.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps wird dann dazu verwendet, schnell eine umfassende Auswertung des Zellenproduktionsrobotersystems einschließlich zusätzlicher Prozesse wie etwa den Handaustausch und die Fehlerbehandlung auf der Anfangsentwicklungsstufe nach dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps bestimmt eine Übersicht der Roboteraufgabe in Kooperation mit jedem der Funktionskonfigurationsabschnitte des Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitts 5 und des Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitts 11, die später noch beschrieben werden.
Eine spezifische Funktionskonfiguration des Maßnahmenplanungsabschnitts 4 für temporäre Stopps wird nun beschrieben.
Zuerst erfasst der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps dreidimensionale Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation, die Geometrieformdaten und die Anlagenlayoutdaten aus den Ergebnissen der Produktstrukturentwicklung und der Produktionsanlagenentwicklung (Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1). Außerdem identifiziert der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps Flächen von geometrischen Teilen, die ergriffen werden können, und unterteilt einen Montageaufgabenablauf aus diesen Informationen in Elementaufgaben. Darüber hinaus generiert der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps Kandidaten für den Arbeitsablauf und bestimmt auf Grundlage von dessen Verarbeitungsergebnis Einrichtungen, denen jede der Elementaufgaben zugeteilt werden sollen.
Bei dieser Gelegenheit gibt der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps Kandidatenvorschläge für den Arbeitsablauf in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 und den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 ein und erhält die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation über die Kandidaten des Arbeitsablaufs aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5.
Dann wird, wie in 6 dargestellt, die Gesamtmontageaufgabe einschließlich der zusätzlichen Aufgaben wie etwa dem Auswechseln der Roboterhand und der Rückstellbetrieb beim Auftreten des temporären Stopps auf der Planungsstufe unter Verwendung der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation analysiert und ein gegen den Auftritt des temporären Stopps robuster Arbeitsablauf bestimmt.
6 ist ein Ablaufschema, das die Aufgabenanalyse darstellt, während zusätzliche Aufgaben wie etwa Rückstellung nach temporärem Stopp berücksichtigt werden.
In 6 werden Aufgaben t₁ und t₂ auf der vorgeordneten Seite entsprechend Behebungsaufgaben c₃ bzw. c₄ auf Grundlage einer Bestimmung eines Fehlers wie etwa dem Auftreten des temporären Stopps ausgeführt.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps geht zu einer Prüfung c₁ nach einer Aufgabe t₃, die auf die Aufgabe t₂ folgt, über und prüft das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Auftritts eines temporären Stopps. Falls in der Prüfung bestimmt wird, dass ein temporärer Stopp vorliegt, erfolgt eine Fehlerentscheidung und der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps geht zu den Behebungsaufgaben c₃ und c₄ über. Falls andererseits bestimmt wird, dass kein temporärer Stopp vorliegt, und die Aufgabe somit normal ist, geht der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps zu einer Aufgabe t₄ über, und eine Aufgabe t₅ wird nach einem Handwechsel c₂ ausgeführt.
Im Ergebnis wird der Arbeitsablauf einschließlich zusätzlicher Aufgaben wie etwa die Zeitvorgabe für den Handwechsel oder die Rückkehr aus dem temporären Stopp entsprechend der statistischen Auswertung organisiert, die auf der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation beruht.
Wünschenswerter Weise erfolgt die Kooperation mit dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 während der Entwicklung in Echtzeit.
Darüber hinaus kann eine Vorlage für einen Arbeitsweg als Eingabeinformation aus dem Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 entsprechend der Art einer Elementaufgabe während der Organisation des Arbeitsablaufs von 6 erfasst werden. Aufgabenzeiträume können während der Organisation des Arbeitsablaufs unter Verwendung dieser Information als Bibliothek von zu Paketen geformten Aufgabenbetriebsabläufen genauer geschätzt werden und kompetente Fähigkeiten bereitstellen.
Ein optimaler ungefährer Arbeitsweg für den Roboter wird automatisch mit einer Genauigkeit von ungefähr 5 cm auf Grundlage des wie vorstehend beschrieben bestimmten Arbeitsablaufs generiert. Die generierten ungefähren Arbeitswege müssen an die ausführliche Entwicklungsstufe wie etwa dem Anlernen für den Roboter ausgegeben werden.
Bei dieser Gelegenheit werden gleichzeitig Wiederanlaufpunkte für die Aufgaben t₁ und t₂ bei Fehlerauftritt, Synchronisierungspunkte mit anderen Einrichtungen und der Punkt (c₁) zur Prüfung von Erfolg/Fehlschlag der definierten Aufgabe bestimmt und ausgegeben.
Als Ergebnis kann die Produktivität eines Gesamtentwicklungs-/Implementierungsprozesses des Zellenproduktionsrobotersystems durch eine von vorn herein angesetzte Berücksichtigung (wie etwa die Berücksichtung eines Verfahrens des Angehens eines temporären Stopps) stark erhöht werden, was in einem herkömmlichen Zellenproduktionsrobotersystem in einem Nachprozess der Entwicklung sequentiell ausgeführt werden muss, wodurch eine richtige Entscheidungsfindung in einem frühen Entwicklungsstadium erfolgt.
Darüber hinaus kann der folgende Punkt zusätzlich als Beitrag zur Anlernaufgabe beschrieben werden.
Mit anderen Worten wird der Vorteil geboten, dass der Bediener eine Aufgabe ohne zu zögern ausführen kann, die den Roboter nur einen Teilablauf, den der Bediener besonders kontrollieren möchte, des Gesamtablaufs durchführen lässt, wodurch der Roboterbetrieb geprüft wird.
Und zwar, weil Aufräumarbeiten (Rückstellen physikalischer Positionen des Roboters und der Peripherievorrichtungen zu Ausgangspositionen und Rücksetzen von Variablen der Steuervorrichtungen auf bestimmte Ausgangswerte), für die sich der Bediener herkömmlicher Weise Zeit nehmen und die er sorgfältig (ohne Fehler zu machen) ausführen muss, unter Verwendung des Fehlerbehebungsablaufs automatisiert werden.
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps ist in einem erläuternden Schema von 7 dargestellt.
Im Speziellen umfasst die Eingabeinformation die dreidimensionalen Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation und die Geometrieformdaten des Produkts und die Anlagenlayoutdaten, die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die Kandidaten des Arbeitsablaufs und die Vorlagen des Arbeitswegs.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation die Arbeitsabläufe einschließlich der zusätzlichen Aufgaben, die ungefähren Arbeitswege, Punkte, die für die Anlernaufgabe erforderlich sind, Wiederanlaufprozeduren bei Fehlerauftritt, die Wiederanlaufpunkte, die Synchronisierungspunkte und die Teileflächen, die der Roboter ergreifen kann.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitts 5 von 1, Der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 analysiert ein Fehlerauftrittsrisiko während der Roboteraufgabe, liefert Information, die zur Fehlersenkung notwendig ist, und verhindert, dass Roboterbetriebsabläufe, die Fehler induzieren, während der durch den Bediener durchgeführten Aufgabenentwicklung oder Anlernaufgabe angesetzt (oder angelernt) werden.
Speziell während der Aufgabenentwicklung schätzt der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 Risiken der Fehler (Einflussgrößenordnung und Wahrscheinlichkeit eines Fehlerauftritts), die möglicherweise im angesetzten Arbeitsablauf auftreten, und unterstützt den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps und den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 beim Ansetzen von Kontrollpunkten, um zu prüfen, ob ein Aufgabenteilziel erreicht wird oder nicht, um einen Fehlerauftritt zu erfassen und ein Aufgabenverfahren auszuwählen, das kaum einen Fehler induziert (wie etwa eine Montage von oben oder unten zu beginnen).
Darüber hinaus untersucht der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 während des Betriebs eine Ursache eines Fehlerbeispiels, das an einem Kontrollpunkt erfasst wird, wodurch eine Verbesserung von Wiederanlaufpunkten und behebungsverfahren in einem Fehlerbehebungsverfahren unterstützt wird.
Gleichzeitig wird Wissen, das sich auf den Fehlerauftritt bezieht, in eine Datenbank eingestellt, wodurch eine zukünftige Untersuchung von Fehlergegenmaßnahmen unterstützt wird.
Darüber hinaus warnt der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 während der Anlernaufgabe durch den Bediener den Anlernaufgabenabschnitt 6, dass ein Betrieb, der dem Roboter als Nächstes beigebracht werden soll, ein hohes Risiko birgt, ein ungünstiges Phänomen zu erzeugen, und dass sich das Anlernen am Eingang zu einer Aufgabengruppe mit einem hohen Risiko (oder bereits in deren Mitte) befindet, wenn die Aufgabe durch den Roboter voranschreitet, wodurch die Aufgabenstellung eingeschränkt wird, die tendenziell einen Fehler induziert.
Zuerst gibt es ein „Fehlerauftrittsanalyseverfahren” des Identifizierens eines Auftrittsprozesses eines „Systemfehlers”, der durch das die Roboter verwendende Zellenproduktionssystem vermieden werden sollte, um die vorstehend erwähnte Funktion zu erfüllen. Dies ist eine Analyse in der zur Bestimmung einer Ursache des Auftretens eines Systemfehlers umgekehrten Richtung, bei dem es sich um eine Wirkung handelt.
Andererseits ist die Fehlerauftrittsrisikoschätzung eine Analyse in einer Vorwärtsrichtung zum Schätzen eines Systemfehlerauftritts aus Aufgabenbedingungen und schätzt, wie sich das Fehlerauftrittsrisiko mit fortschreitender Aufgabe nach und nach ändert.
Es ist möglich, auf systemtechnische Verfahren zurückzugreifen, die zur Systemrisikoanalyse verwendet werden, um die Analyse in beiden Richtungen konsistent durchzuführen.
Während eine Abhängigkeit zwischen Aufgabenmerkmalen und der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit unter Verwendung eines Bayes'schen Netzes berücksichtigt wird, werden die Fehlerauftrittsrisiken nach und nach auf Grundlage von Aufgabeninformation aktualisiert, die mit fortschreitender Aufgabe hinzukommt.
Darüber hinaus ist der Grad von Details der zu verwendenden Entwicklungsinformation zwischen dem frühen Stadium und dem Anlernstadium zum Entwickeln einer durch den Roboter auszuführenden Aufgabe unterschiedlich, und somit wird ein dem Stadium entsprechendes hierarchisches Analyseverfahren verwendet, um eine konsistente Analyse ausgehend von qualitativer Information bis zu quantitativer Information zu ermöglichen.
Außerdem wird grundlegende fehlerbezogene Information, die sich auf Systemkomponenten bezieht, als Informationsquelle zusammengetragen, wie etwa der fehlerhafte Betriebszustand und die Auswirkungsanalyse, so dass die grundlegende fehlerbezogene Information wieder von anderen Funktionskonfigurationsabschnitten zur Prüfung des Fehlerbehebungsverfahrens u. dgl. verwendet wird.
8 ist ein erläuterndes Schema, das einen Rahmen eines Fehlerauftrittsrisikoanalyseverfahrens (Risikoanalyseergebnis eines Fehlerauftritts) darstellt, und zeigt einen kausalen Zusammenhang zwischen Fehlerauftritt und Ursache als ein Bayes'sches Netz.
In 8 schreiten M Stufen von Aufgabe 1 bis Aufgabe M unter Befolgung eines Ablaufs voran: Aufgabe 1 → Aufgabe 2, ..., → Aufgabe M, und haben jeweils einflussreiche Zusammenhänge (siehe Pfeil in unterbrochenen Linien) mit N von einer Ursache 1 bis zu einer Ursache N.
Darüber hinaus hat jede Ursache 1 bis Ursache N kausale Zusammenhänge mit n einer Auftrittsbedingung 1 bis zu einer Auftrittsbedingung n_i, die sich auf einen Fehler i bezieht und zum Auftritt des Fehlers i führt.
Wenn ein Fehlerauftrittsrisiko geschätzt wird, erfolgt eine Schätzungsverarbeitung ausgehend von Aufgaben (Seite der unteren Stufen der Figur) zum Auftritt von Fehlern (Seite der oberen Stufe der Figur).
Wenn umgekehrt eine Fehlerauftrittsursache ausgemacht wird, erfolgt eine Identifizierungsverarbeitung für eine Ursache ausgehend vom Auftreten eines Fehlers (Seite der oberen Stufe der Figur) zu Aufgaben (Seite der unteren Stufe der Figur).
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 ist in einem erläuternden Schema von 9 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation ein Arbeitsablaufdiagramm, das Arbeitsabläufe darstellt, wobei das Arbeitsablaufdiagramm Fehlerbehebungsabläufe, Information wie etwa grundlegende Entwicklungsbeschreibungen der Einrichtungen und der Roboter und die durch den Bediener anzuwendenden Anlerndaten umfasst.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation Übergangsinformation über die auf dem Arbeitsablauf beruhende Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit, ein Schätzergebnis/eine Warnung der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit und Information über Ursachen/Gegenmaßnahmen für einen Fehlerauftritt.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitts 11 von 1.
In der durch einen Roboter ausgeführten Montageaufgabe ist eine Phase „Teilemontage→, in der ein durch die Hand gehaltenes Teil und ein Werkstück, an dem das Teil montiert werden soll, in physikalischen Kontakt miteinander kommen können, eine der Phasen, in der am wahrscheinlichsten ein Problem auftritt, das zu einem temporären Stopp o. dgl. führt.
Außerdem ist es bekannt, dass sogar bei absolut demselben Teil oder Werkstück ein großer Unterschied in der Fehlerhäufigkeit in der Phase „Teilemontage” oftmals zwischen einem Arbeitsweg, der durch einen kompetenten Ingenieur gelehrt wird, und einem Arbeitsweg, der durch eine nicht kompetente Person gelehrt wird, entsteht.
Der Grund dafür ist, dass es selbst für die durch einen Roboter durchgeführte Montageaufgabe „fachmännische Fertigkeiten” gibt, um die Phase „Teilemontage” auf eine einfache und robuste Weise zu erledigen, und dies lässt sich dahingehend interpretieren, dass ein Arbeitsweg, der die kompetenten Fertigkeiten widerspiegelt, kaum Fehler verursacht.
Der Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 gibt Vorlagen für optimale Arbeitswege aus, die die „fachmännischen Fertigkeiten” für eine bestimmte Anzahl von typischen Montageprozessmustern reflektieren (im Folgenden wird jedes der Montageprozessmuster als „spezifische Aufgabe” bezeichnet).
Im Ergebnis kann im Anlernaufgabenabschnitt 6 mühelos ein robuster Arbeitsweg angelernt werden, indem auf die Vorlage des optimalen Arbeitswegs zurückgegriffen wird, ohne von den Erfahrungen fachmännischer Ingenieure abhängig zu sein.
Beim Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren, offline die vorstehend erwähnte Vorlage des optimalen Arbeitswegs für jede der spezifischen Aufgaben entsprechend der Greiflage eines Teils zu generieren, um das vorstehend erwähnte Anlernen durchzuführen.
Es gibt verschiedene Fehler in einer durch einen Roboter auszuführenden Montageaufgabe, wie etwa einen Aufgabenfehler/Anlernfehler, der auftritt, wenn der Manipulator 31 die Hand betätigt, relative Positions-/Lagefehler zwischen der Hand und einem Teil, Maß-/Formfehler eines Teils/Werkstücks und Positions-/Lagefehler eines Werkstücks, und es ist davon auszugehen, dass eine Beschaffenheit dieser Fehler als Wahrscheinlichkeitsvariablen eine Ungewissheit über ein Aufgabenergebnis schafft.
Ein Grundgedanke des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die zuvor erwähnten „fachmännischen Fertigkeiten” als „Fachwissen, das sich an die Ungewissheit dieser Fehler anpasst” angesehen werden. Dann wird eine Skala (Entropie) zur quantitativen Auswertung der durch einen Fehler erzeugten Ungewissheit eingeführt und ein Vergleich zwischen verschiedenen Arbeitswegen auf Grundlage dessen ermöglicht, wie sich die Entropie im Verlauf des Arbeitswegs verändert.
Ein Algorithmus, der eine Arbeitswegvorlage aufbaut, auf deren Grundlage der Roboter fachmännisch mit der Ungewissheit entsprechend einer Eingabeinformation umgehen kann, wird erlangt, indem ein Lösungsansatz zum Aufbauen eines Arbeitswegs (oder Suchen nach einem Arbeitsweg) entwickelt wird, in dem mit der Ungewissheit fachmännisch umgegangen werden kann.
Darüber hinaus wird der Arbeitsweg weiter verbessert, indem eine Logik des Durchsuchens einer Nachbarschaft der Arbeitswegvorlage hinzugefügt wird, die durch diesen „Arbeitswegvorlagenaufbaualgorithmus” erzielt wird.
Als spezifischer Vorgang wird „ein Prozess des Einsteckens eines Teils in eine Öffnung oder einen Schlitz eines Werkstücks” als Muster des Montageprozesses, der in einer tatsächlichen Herstellungsstätte am häufigsten anzutreffen ist, zuerst als spezifische Aufgabe hergenommen.
Dieser Einsteckprozess verändert sich von der Art her je nach der Form eines Teils, und somit wird der Prozess für einen sogenannten Zapfen-in-Loch, bei dem es sich um die allgemeinste Form handelt, im ersten Schritt berücksichtigt, und eine Form für den Prozess erweitert sich schrittweise zu einer komplizierteren Form.
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 ist in einem erläutenden Schema von 10 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Art einer spezifischen Aufgabe (wie etwa Zapfen-in-Loch), Entwicklungsinformation (wie etwa ein Maß und eine Form) eine Teils/Werkstücks, größere zu berücksichtigende Fehler und deren Verteilungen, Greiflagen des Teils (im Allgemeinen werden mehrere mögliche Kandidaten vorgegeben), Roboterinformation (wie etwa mögliche Elementarbeitsabläufe und Steuerungsgesetze) und verfügbare Sensorinformation.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation Vorlagen für einen Arbeitsweg einschließlich bedingter Abzweigungen (jeweils ausgegeben, falls es mehrere Kandidaten der Greiflage gibt), Umleitungspunkte auf den Arbeitswegvorlagen und Tragweite von Elementarbeitsabläufen.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitts 12 von 1.
Der Betrieb eines Roboters, der aus einem einen temporären Stopp umfassenden Fehlerzustand zurückgestellt wird, wird gegenwärtig durch einen Bediener erledigt, und der Bediener fährt eine Strategie der Rückstellvorgänge entsprechend dem Fehlerzustand. Somit lernt der Bediener jeden der Vorgänge auf Grundlage des Erfahrens einer Wirkung einer Rückstellung.
Speziell wird ein Aspekt eines zu steuernden Objekts, das den Fehlerzustand verursacht hat, in Fälle unterteilt, und ein Steuerungsgesetz zur lokalen Wiedergutmachung für jeden der Fälle wird als möglichst allgemeines Steuerungsgesetz erlernt, das einer Ursache des Fehlers entspricht, indem ein Zustandsübergang zurückverfolgt wird, der bis zum Fehlerzustand reichte, wodurch eine direkte/indirekte Ursache des Fehlers ausgemacht wird.
Das Lernen wird bei dieser Gelegenheit in zwei Hauptphasen unterteilt. Eine Phase ist dazu da, verschiedene Fehlerzustände in Gruppen einzuteilen, und die andere Phase ist dazu da, ein allgemeines Steuerungsgesetz zur Rückstellung in jedem der in Gruppen eingeteilten Fehlerzustände zu erfassen. Diese beiden Lernphasen können nicht voneinander getrennt werden, und das Lernen geht entsprechend dem Lernen in jeder der Phasen auf eine „Weise der gemeinsamen Weiterentwicklung” vonstatten.
Ein „Lernverfahren aus einem Einzelbeispiel” unter Verwendung des erklärungsbasierten Lernens (EBL), bei dem es sich um ein repräsentatives Verfahren des deduktiven Lernens handelt, wird gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung angewendet.
In diesem Lernverfahren generiert ein System eine Erklärung dafür, warum eine Eingabe eines bestimmten Rückstellbetriebsablaufs für ein einzelnes Lernbeispiel (nämlich eine als Demonstration gelehrte Fehlerbehebung) ein Modellbeispiel sein kann.
Teile des Übungsbeispiels, in dem Lernfachkenntnisse verwendet werden, werden selektiv extrahiert und zum Generieren von Wissen verwendet, das zu einer Ausdruckform (Durchführbarkeitsnorm) generalisiert wird, die einen Standard zur Anwendbarkeit des Wissens (nämlich, allgemeines Steuerungsgesetz) definiert.
Andererseits erfolgt die Gruppierung des Fehlerzustands, während eine Zuteilung zu der am meisten geeigneten Klasse von den als Lernbeispiele gegebenen Abläufen des Fehlerbehebungsbetriebs nacheinander bestimmt wird. Bei dieser Gelegenheit wird eine Kategoriebrauchbarkeitsskala für die Zuteilung verwendet.
Ein hinzugekommenes neues Beispiel (Fehlerzustand, der in eine Gruppe eingeteilt werden soll) lässt man vorübergehend zu einer typischen Kandidatenklasse gehören, eine Attributwertverteilung in der Klasse wird aktualisiert, und dann wird die Kategoriebrauchbarkeit berechnet.
Ein Vorgang der typischen Klassengenerierung geht von einer Klasse aus, die einen einzigen Fehlerzustand enthält, und eine Umorganisierung typischer Klassen wird auf Grundlage eines Auswertungskriteriums der Kategoriebrauchbarkeit bestimmt und ausgeführt, während die folgenden vier Klassenvorgänge jedes Mal, wenn ein neues Beispiel zur Klasse hinzukommt, angewendet werden. Speziell wird die Kategoriebrauchbarkeit für jeden der vier Vorgänge berechnet: Hinzufügen einer bestehenden Klasse; Generierung einer neuen Klasse mit einem Einzelbeispiel; Vereinigung mehrerer bestehender Klassen; und Aufteilung einer bestehenden Klasse. Dann erfolgt ein Vorgang, der die Kategoriebrauchbarkeit maximiert. Als Ergebnis wird eine sukzessive Optimierung zur Gruppierung und Identifizierung eines Fehlerzustands ermöglicht.
11 ist ein Blockschema, das ein Konfigurationsbeispiel eines überwachten Lernsystems darstellt, das auf dem vorstehend beschriebenen deduktiven Erlernen von Wissen beruht.
In 11 umfasst das überwachte Lernsystem einen Lernblock zum Gruppieren von Fehlern und einen Steuerungsgesetzlernblock für Rückstellungsbetriebsabläufe.
Der Lernblock zum Gruppieren von Fehlern umfasst N typische Klassen 1 bis N, die von einem Fehlerrepertoir abzweigen.
Darüber hinaus umfasst der Steuerungsgesetzlernblock für Rückstellungsbetriebsabläufe eine Stufe des Anlernens von Rückstellungsbetriebsabläufen durch den Bediener, die jeweils den typischen Klassen 1 bis N entsprechen, eine Stufe der Eingebens von Abläufen des Rückstellbetriebs, eine Stufe des Lernens allgemeiner Gesetze von einem korrigierten Beispiel mittels des erklärungsbasierten Lernens, nämlich EBL, N Steuerungsgesetze 1 bis N, die jeweils aus den Lernergebnissen der allgemeinen Gesetze gebildet sind, und Hintergrundwissen (Datenbank), um eine Erklärung auf Grundlage der Lernergebnisse der allgemeinen Gesetze zu generieren.
Darüber hinaus wird der Lernblock für Gruppierungsfehler im Ansprechen auf ein Hinzukommen eines Beispiels auf Grundlage der Lernergebnisse der allgemeinen Gesetze rekonstruiert.
Das durch das überwachte Lernsystem von 11 erlangte Wissen wird in der die Durchführbarkeitsnorm erfüllenden Ausdrucksform erfasst und kann direkt mit anderen „Fehlerzuständen” als dem als Demonstration gelehrten Fehlerzustand verglichen werden.
Deshalb erfolgt ein Rückstellbetrieb aus demselben Gruppenfehlerzustand automatisch ohne Zutun einer Lehrperson, indem dieses Steuerungsgesetz angewendet wird. Im Ergebnis wird die Häufigkeit und Anlerndauer der herkömmlichen Anlernaufgabe stark reduziert.
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 ist in dem erläuternden Schema von 12 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation eine Ursache jedes Fehlerauftritts, einen Roboterbetriebsablauf bei jedem Fehlerauftritt und eine chronologische Rückstellbetriebsaufstellung des Bedieners für jeden Fehler.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation einen allgemeinen Rückstellaufgabenweg und einen Rückstellbetriebsablauf für einen Gruppenfehlerzustand.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Finger-Augen-Kamera-Messabschnitts 32 des Bildmess-/Bilderkennungsabschnitts von 1.
Obwohl herkömmlicher Weise eine Hand-Augen-Kamera an einer Stelle nahe einer Spitze eines Arms des Manipulators 31 vorgesehen ist, besteht ein Ziel der herkömmlichen Kamera darin, eine Wirkung der Bewegung eines Blickpunkts unter Verwendung der Freiheitsgrade des Arms zu erzielen, und nicht, eine die Handspitze und einen bestimmten Gegenstand umfassende Peripherie zu beobachten, und es ist davon auszugehenden, dass die herkömmliche Kamera den bestimmten Gegenstand aus einer gewissen Distanz beobachtet. Die herkömmliche Kamera hat also keinen Aufbau, um einen Nähe-/Kontaktzustand zwischen der Handspitze und dem bestimmten Gegenstand oder dem umliegenden Umfeld, oder einen Zustand des ergriffenen Gegenstands ausreichend zu erkennen, die beim Anlernen oder einem Rückstellbetrieb aus einem temporären Stopp wichtig sind, und so tritt möglicherweise eine Verdeckung auf, die durch den Arm selbst und das umlegende Umfeld verursacht ist.
Deshalb handelt es sich bei einer Kamera gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung um eine Finger-Augen-Kamera (Kamera zum gleichzeitigen Messen von Fingerspitze und Umfeld) mit einem ultrakleinen optischen System, das an einer Stelle relativ nahe an der Fingerspitze der Hand des Manipulators 31 angeordnet sein kann und Bildinformation in einem weiten Bereich einschließlich des umliegenden Umfelds sammeln kann.
13 ist ein erläuterndes Schema, das einen Aufbau des Finger-Augen-Kamera-Messabschnitts 32 konzeptionell darstellt.
In 13 besteht die Finger-Augen-Kamera aus einer Hochgeschwindigkeitskamera 32a und einem omnidirektionalen Spiegel 32b und ist dazu ausgelegt, ein vom omnidirektionalen Spiegel 32b reflektiertes Bild durch die Hochgeschwindigkeitskamera 32a aufzunehmen.
Die Hochgeschwindigkeitskamera 32a ist für jeden Finger der Roboterhand 34b vorgesehen, die an der Spitze des Manipulators 31 angeordnet ist, und der omnidirektionale Spiegel 32b ist dem Finger und der Hochgeschwindigkeitskamera 32a entgegengesetzt vorgesehen.
Die Hochgeschwindigkeitskamera 32a gibt ein durch die Roboterhand 34b aufgenommenes Bild als Betriebsüberwachungsinformation in den Anlernaufgabenabschnitt 6 und die Steuereinheit 30 ein und gibt das Bild über die Steuereinheit 30 in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 und den Betriebsbewältigungsabschnitt 7 ein.
Die aus der Hochgeschwindigkeitskamera 32a erfasste Information unterstützt nicht nur die Anlernaufgabe durch einen manuellen Betrieb des Bedieners und den Rückstellbetrieb eines temporären Stopps, sondern wird auch als Bildeingang für eine Sensorregelung in der Steuereinheit 30 verwendet.
Die Bildinformation kann auf diese Weise für eine autonome oder halbautonome Auslegung der verschiedenen Aufgaben verwendet werden.
Die Finger-Augen-Kamera kann dazu verwendet werden, die Beobachtung des Handspitzenzustands des Manipulators 31 zu begünstigen und adaptiv lateral aufgenommene Bildinformation auszuwählen, wodurch die Bildinformation als Bild zur Sensorrückkopplung verwendet wird, auch wenn ein bestimmter Gegenstand aufgrund einer Verdeckung in der Fingerspitzenrichtung nicht direkt beobachtet werden kann.
Außerdem kann die Finger-Augen-Kamera eine Distanzverteilung in einem Umfeld der Fingerspitze des Manipulators 31 durch Bereitstellen einer Nahabstandsmessfunktion genau messen.
Dieselbe Wirkung wird auch dann geboten, wenn die Finger-Augen-Kamera in Verbindung mit einer in der Umgebung vorgesehenen Kamera verwendet wird.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Bildverarbeitungsabschnitts der Steuereinheit 30 von 1 für eine Wegführung mittels der Sensorregelung.
Herkömmlicherweise wird eine Regelung entsprechend einem aus einer Einzelkamera in einer Einzelbildebene erfassten Rest grundsätzlich bei der Rückkopplung (visuellen Rückkopplung) unter Verwendung eines Bilds durchgeführt, und als Abstandsinformation wird vereinfachte Distanzmessinformation verwendet, die auf einem konstanten Zustand oder einer Gegenstandsgröße beruht.
Allerdings ist eine diese Verfahren verwendende hochpräzise Regelung im dreidimensionalen Raum schwierig.
Angesichts des Vorstehenden löst das Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung dieses Problem mittels einer hybriden Art der Bild/Abstandsrückkopplung unter Verwendung einer zweidimensionalen Bildrückkopplung mit einer hohen Verarbeitungsrate und einer Abstands-/Lagedatenrückkopplung mit einer etwas langsamen Verarbeitungsrate.
Darüber hinaus wird der halbautonome Modus, in dem, während eine bestimmte Lage im Hinblick auf einen bestimmten Gegenstand autonom beibehalten wird, anderen Achsen eine Anweisung erteilt wird, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, oder sich eine Anweisung durch den Bediener an anderen Achsen widerspiegelt, beispielsweise unter Verwendung von Normallinieninformation des Abstands durchgeführt.
Darüber hinaus ist gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine Greifpositions-/Greiflagenmessfunktion vorgesehen, um die Greifposition/-lage eines bestimmten Gegenstands in einem ergriffenen Zustand auf Grundlage der durch die Finger-Augen-Kameras erfassten Bildinformation zu erkennen.
Eine Randbedingung für eine Lage wird im Allgemeinen in einem Zustand auferlegt, in dem ein Teil ergriffen ist, und so wird ein Punkt verwendet, an dem der Bildverarbeitungsabschnitt in der Steuereinheit 30 die Position/Lage des Gegenstands mittels relativ einfacher Bildverarbeitung wie etwa einer dreidimensionalen Anpassungsverarbeitung erkennen kann, die auf eine Suchbeschreibung beschränkt ist, die eine Randverarbeitung verwendet.
Im Ergebnis ist es möglich, Positions-/Lagegenauigkeiten aufrechtzuerhalten, selbst wenn sich die Lage eines Teils während der Greifarbeit verändert.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Sensorregelungsfunktion (Steuereinheit 30), die auf dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 des Bildmess-/Bilderkennungsabschnitts beruht, ist in einem erläuternden Schema von 14 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation ein Kamerabild, Nahabstandsdaten, Referenzmodelldaten und Endpunktmodelldaten, und (interne, externe) Kalibrierungsdaten, und die Ausgabeinformation umfasst Zielabweichungsdaten.
Andererseits ist Eingabe-/Ausgabeinformation für die Greifpositions-/Greiflagemessfunktion (Steuereinheit 30), die auf dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 beruht, in einem erläuternden Schema von 15 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation das Kamerabild, die Referenzmodelldaten und die (internen, externen) Kalibrierungsdaten, und die Ausgabeinformation umfasst Position/Lage eines bestimmten Gegenstands.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Dreidimensionserkennungsabschnitts 33 des Bildmess-/Bilderkennungsabschnitts von 1.
Abstandsverteilungsdichtedaten werden im Allgemeinen entsprechend einem aktiven Dreidimensionsverfahren gewonnen, indem ein strukturierter Lichtstrahl projiziert wird, und somit ist kein markantes Merkmal wie etwa ein Ausschnittsmerkmal am bestimmten Gegenstand selbst notwendig. Deshalb ist eine generellere Positions-/Lageerkennung möglich.
Jedoch ist es notwendig, eine große Menge an Dreidimensionsdaten effizient zu verarbeiten, und man geht davon aus, dass Algorithmen für eine dreidimensionale Positions-/Lageerkennung, die sich gerade in der Entwicklung befinden, was die praktische Leistung wie etwa eine Verarbeitungszeit angeht, nicht ausreichen.
Bislang wurde ein Positions-/Lageerkennungsalgorithmus (dreidimensionales Anpassungsverfahren), das auf einem in 16 dargestellten dreidimensionalen Abstandsverteilungsmodell beruht, in der Firma, der der Erfinder angehört, auf einer Versuchsbasis hergestellt.
16 ist ein erläuterndes Schema, das zusammen mit einem Blockschema, ein Beispiel einer dreidimensionalen Mess-/Erkennungsverarbeitung darstellt.
In 16 wird ein zu vermessender Gegenstand 40, der zum Beispiel aus einem Teil einer Rohrleitung besteht, mit einem kleinen 3D-Sensor 41 vermessen, der eine Laservorrichtung und eine 3D-Kamera umfasst.
Zuerst bestrahlt der 3D-Sensor 41 den zu vermessenden Gegenstand 40 mit Laserlicht, tastet dabei das Laserlicht ab, und nimmt durch die 3D-Kameras ein Bild von dem zu vermessenden Gegenstand 40 auf, während die Abstände zu dem zu vermessenden Gegenstand 40 gemessen werden.
Der 3D-Sensor 41 berechnet dann eine Abstandsverteilung des zu vermessenden Gegenstands 40 und stellt die Abstandswerte in den Bilddaten getönt dar, wodurch ein 3D-Messergebnis 42 des zu vermessenden Gegenstands 40 erhalten wird.
Schließlich führt der 3D-Sensor 41 eine Erkennungsverarbeitung für die Position/Lage des zu vermessenden Gegenstands 40 durch und legt ein Ergebnis des Anpassens eines Modells (heller Bereich) über die Messdaten (dunkler Bereich), wodurch ein dreidimensionales Modell 43 des zu vermessenden Gegenstands 40 erhalten wird. 16 stellt ein Beispiel des Erhalts eines Erkennungsergebnisses mehrerer zu vermessender Gegenstände dar.
Jedoch ist es im Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wünschenswert, eine praktische Leistung im Hinblick auf hohe Geschwindigkeit und Robustheit für eine Anwendung auf eine Aufgabe des Aufgreifens von Teilen aus Stapelteillieferboxen (Ablagekästen) und in einem Konfektionierungszustand zu steigern.
So erfolgen gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine Offline-Analyse eines Suchbaums, der eine Lagehypothese zur Erhöhung des Wirkungsgrads darstellt, eine Verkürzung der Verarbeitungszeit mittels einer Hochgeschwindigkeitsarchitektur auf einem Computer u. dgl., in der dreidimensionalen Lageerkennungsverarbeitung.
Falls darüber hinaus ein Mangel an Messdaten o. dgl. auftritt, erfolgt eine Erkennungsverarbeitung nicht nur unter Verwendung von Information über das vermessene Teil, während eine Uneindeutigkeit in Bezug auf die Positions-/Lageerkennung bestehen bleibt, und der bestimmte Gegenstand wird nach der Aufgreifaufgabe im Greifzustand noch einmal vermessen, wodurch eine Greifposition/-lage bestimmt wird, was zu einer systematischen Durchführung einer robusten Aufgreiffunktion führt.
Es ist notwendig, dass ein Bediener ein umfassendes Wissen über Bildverarbeitung hat, wenn ein Bildverarbeitungsalgorithmus in einem herkömmlichen System entwickelt wird. Außerdem ist mehr Wissen über die Entwicklung erforderlich, obwohl eine effiziente Verarbeitung durch eine Kombination von zweidimensionaler und dreidimensionaler Verarbeitung für die dreidimensionale Erkennung ermöglicht wird.
Gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird deshalb eine bidirektionale Kooperation mit den jeweiligen Funktionskonfigurationsabschnitten, die sich auf die Behandlung temporärer Stopps beziehen, bereitgestellt, so dass dadurch eine geeignete Algorithmusentwicklung erfolgt, dass eine zwei- und dreidimensionale Verarbeitung entsprechend einem Form- und Texturmerkmal des bestimmten Gegenstands kombiniert wird, wodurch die durch den Bediener durchgeführte Entwicklungsaufgabe unterstützt wird.
Als die 3D-Daten, die im Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird davon ausgegangen, dass Daten verwendet werden, die aus 3D-Sensoren mit den notwendigen technischen Auslegungen, wie etwa 3D-Daten, die durch einen kompakten 3D-Bereichsfinder, der von der Firma entwickelt wurde, der der Erfinder angehört, und die zuvor erwähnte Finger-Augen-Kamera erfasst werden.
Eingabe-/Ausgabeinformation für den Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 des Bildmess-/Bilderkennungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 17 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Abstandsverteilungsdaten, das Kamerabild, die Referenzmodelldaten und die (internen, externen) Kalibrierungsdaten, und die Ausgabeinformation umfasst Positions-/Lagedaten eines bestimmten Gegenstands.
Darüber hinaus ist Eingabe-/Ausgabeinformation für einen Algorithmusentwicklungsunterstützungsabschnitt des Bildmess-/Bilderkennungsabschnitts in einem erläuternden Schema von 18 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation Oberflächeneigenschaftsdaten, Dreidimensionsformdaten eines bestimmten Gegenstands, das Kamerabild, und die (internen, externen) Kalibrierungsdaten, und die Ausgabeinformation umfasst Erkennungserfolg/-fehlschlag und einen Algorithmusentwicklungsplan.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung der Universalhand der Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 und der Handbibliothek 8, in der die Betriebsabläufe von Greifaufgaben der Manipulationsvorrichtungsgruppe 34 gespeichert sind.
Obwohl die Wirksamkeit jedes der vorstehend beschriebenen Funktionskonfigurationsabschnitte nur zur Wirkung kommt, wenn sie auf die tatsächliche physikalische Welt angewendet werden, trifft die Wirksamkeit zusätzlich zu den normalen Aufgabenbetriebsabläufen auch auf den Fehlerbehebungsbetrieb zu.
Auch wenn im Speziellen Betriebsstrategien für den Normal- und Fehlerzustand entwickelt werden, hat dies keine Bedeutung, wenn keine physikalischen Mittel vorhanden sind, um die Strategien umzusetzen. Falls darüber hinaus eine Form eines physikalischen Maßnahmenelements nicht bekannt ist, kann kein an sich richtiger Maßnahmenplan erstellt werden.
Deshalb sind durch eine Hand verkörperte Endeffektoren und Antriebstechnologien dafür (Manipulationstechnologien) als Elementtechnologien unverzichtbar und haben einen großen Einfluss in beiden Richtungen auf jeden der vorstehend erwähnten Funktionskonfigurationsabschnitte, was den Umgang mit temporären Stopps betrifft.
Ein herkömmlicher Endeffektor eines Produktionsroboters verwendet oftmals einen pneumatisch angetriebenen Greifer eines einfachen Auf-/Zu-Typs, und es werden jeweils zweckgebundene Hände entsprechend der Form eines zu ergreifenden Werkstücks bereitgestellt.
Obwohl die Betriebsstrategie in dem herkömmlichen System der zweckgebundenen Hand einfach ist, gibt es insofern Probleme, als die Entwicklungs-/Herstellungszeiträume lang sind, die Kosten hoch sind und die Anzahl von Händen enorm ist, die zur Anpassung an verschiedene Arten von Produkten gebraucht werden.
Hingegen kann gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung als Lösung anstelle der zweckgebundenen Hände eine Universalhand für das Zellenproduktionsrobotersystem bereitgestellt werden.
Jedoch ist die Entwicklung einer einzelnen geeigneten Allzweck-Universalhand, die alle Montageaufgaben übernehmen kann, nicht praktisch, und es sollte eine Hand, die nicht komplexer als notwendig ist, entsprechend den bestimmten Aufgaben entwickelt werden.
Darüber hinaus reicht es für die Universalhand mit mehreren Freiheitsgraden nicht aus, nur einen Mechanismus dafür zu entwickeln, vielmehr muss eine Greifstrategie bis hin zu dem Punkt des Ergreifens eines Werkstücks berücksichtigt werden.
Dann wird ein Rahmen bereitgestellt, in dem die Handbibliothek 8 hergestellt wird, indem Formen von Teilen, die mit der Universalhand gehandhabt werden sollen, Fingerspitzenstellungen der Universalhand, die sich zum Greifen von Teilen eignen, Greifstrategien zum sicheren Festhalten von Werkstücken in einer genau festgelegten Lage, auch wenn sich die Positionen des Werkstücks mehr oder weniger verändern, und spezifische Handmechanismen zum Umsetzen der Fingerspitzenstellungen und Betätigungsabläufe der Universalhand zu einer Bibliothek zusammengefasst werden, Information über eine bestimmte Montageaufgabe eingegeben wird, und in der Folge wird ein Universalhandmechanismus geboten, der sich für die Montageaufgabe eignet.
19 ist ein erläuterndes Schema, das ein Konzept einer Handbibliothek 8 grafisch darstellt.
In 19 verbindet die Handbibliothek 8 ein Greifstrategiesoftwareprogramm der Universalhand mit einer Zielaufgabe, die eine Montageaufgabe und Konfektionieren umfasst, und ordnet die Verbindungen als Bibliothek.
Es ist angedacht, dass die Greifstellungen und die Greifstrategien im Hinblick auf den Formschluss und den Kraftschluss bestimmt werden.
Die Handbibliothek 8 kann für die Maßnahmenplanung und die Anlernaufgabe durch Zusammenwirken mit jedem der Funktionskonfigurationsabschnitte, die sich auf den Umgang mit temporären Stopps beziehen, zusätzlich zu und für die Mechanismusentwicklung verwendet werden.
Die Information über die Positionen der Greifpunkte werden entsprechend einer bestimmten Teileform und anderen Bedingungen in der Handbibliothek 8 in der Bibliothek zusammengefasst, und somit ist es nicht notwendig, Betriebsabläufe der Hand während einer tatsächlichen Anlernaufgabe zu lehren. Darüber hinaus ist es möglich, auch wenn Fehler in vorbestimmten Bereichen in einer Ausgangsposition/-lage eines Teils enthalten sind, einen für das Anlernen erforderlichen Zeitraum stark zu verkürzen, indem robuste Greifstrategien, die schließlich eine vorgeschriebene Position/Lage erzielen, zu einer Bibliothek geordnet werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung die Roboter (Robotersystem 3) mit dem Manipulator 31 und der Hand (Manipulationsvorrichtungsgruppe 34), und ist ein Industrierobotersystem, das für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, und umfasst den Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, um die Aufgabeninformation und einen ersten Arbeitsweg (Arbeitsweg einschließlich ungefährer Koordinaten) zu generieren, um einen temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für die Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und den bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt, und den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5 zum Generieren der Fehlerinformation (Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation und Ursachen für einen Fehlerauftritt), der dazu verwendet wird, Fehler induzierende Aufgaben auf Grundlage der Aufgabeninformation zu verhindern.
Darüber hinaus umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung den Anlernaufgabenabschnitt 6 zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs (verfeinerter Arbeitsweg) auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation, und den Betriebsbewältigungsabschnitt 7 zum Generieren eines für den Roboter optimierten dritten Arbeitswegs (optimierter Arbeitsweg) auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs.
Darüber hinaus umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung die Handbibliothek 8, die hergestellt wird, indem die Montageaufgabe des Roboters und die Steuersoftware miteinander verbunden werden, den Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11 zum Generieren von Betriebsabläufen spezifischer Aufgaben, die Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben zum Speichern der Betriebsabläufe spezifischer Aufgaben, den Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 zum Anlernen einer Fehlerbehebungsaufgabe entsprechend einem Fehlerzustand auf Grundlage der Betriebsgeschichte im Anlernaufgabenabschnitt 6, und die Fehlerbehebungsbibliothek 10 zum Speichern der Fehlerbehebungsaufgaben.
Darüber hinaus umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung den Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und den Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 zum Generieren der Betriebsüberwachungsinformation des Roboters und zum Eingeben der generierten Information in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, den Anlernaufgabenabschnitt 6 und den Betriebsbewältigungsabschnitt 7, und die Steuereinheit 30 zum Steuern des Roboters auf Grundlage des zweiten und dritten Arbeitswegs und der Betriebsüberwachungsinformation.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps generiert den ersten Arbeitsweg auf Grundlage der Konfigurationsinformation des Produktionssystems und des herzustellenden Gegenstands (Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1), einzelner Informationen, die in der Handbibliothek 8, der Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben und der Fehlerbehebungsbibliothek 10 gespeichert sind, und der Fehlerinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5.
Der Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 berechnet die Fehlerbehebungsinformation für Komponenten, die der Roboter umfasst, vorab auf Grundlage der Ursache für einen Fehlerauftritt und der Betriebsgeschichte aus dem Anlernaufgabenabschnitt 6.
Darüber hinaus generieren der Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, der Anlernaufgabenabschnitt 6 und der Betriebsbewältigungsabschnitt 7 die Programminformation einschließlich des zum Anlernen des Roboters erforderlichen dritten Arbeitswegs aus der Konfigurationsinformation des Produktionssystems und des herzustellenden Gegenstands.
Auf diese Weise kann die Verkürzung des Installations-/Einstellzeitraums für das die Industrieroboter verwendende Produktionssystem und die Verlängerung des fehlerfreien Dauerbetriebszeitraums nach dem Anlauf des Betriebs bewerkstelligt werden, indem vorab das Fehlerbehebungsverfahren für jede der Komponenten, die der Roboter umfasst, der einen Mehrwertzustand annehmen kann, aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand berechnet wird, und indem die zum Anlernen des Roboters erforderliche Information aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand generiert wird.
Beispiel 2
Das allgemeine Beispiel, in dem die meisten der jeweiligen Funktionskonfigurationsabschnitte 4 bis 12 als sogenannte Software auf einem Personalcomputer implementiert sind, ist im Beispiel 1 (1) beschrieben. Jedoch sind Steuervorrichtungen für Produktionsanlagen, die Personalcomputerbetriebssysteme, verschiedene Echtzeitbetriebssysteme und kein Betriebssystem umfassen, in der echten Welt der Fabrikautomation gemischt, und somit ist es notwendig, Software zu verwenden, die als Vermittler zum Datenaustausch, Datenaustausch, Datenkommunikation, Datenaustausch und Medienkonvertierung in einem verteilten Umfeld intelligenter Modulsoftware dient, die als Software auf einem Personalcomputer wie etwa der RT-Plattform (RT-Robotertechnologie) und verschiedenen Steuervorrichtungen implementiert ist. Dazu können Verknüpfungsabschnitte (Mashup-Abschnitte) 51 und 52 vorgesehen sein, wie in 20 dargestellt ist.
20 ist ein erläuterndes Schema, das ein Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt und ein Positionsverhältnis des Verknüpfungsabschnitts 51 zur Bewerkstelligung der Kooperation jedes der Funktionskonfigurationselemente in einem Produktionssystem der realen Fabrikautomation veranschaulicht.
In 20 sind die Verknüpfungsabschnitte 51 und 52, ein oberes Informationssystem 53, speicherprogrammierbare Anpasssteuerungen (PLCs) 54 und 55 an ein Netz 50 angeschlossen, und Bedienfelder 55 und 57 sind jeweils an die PLCs 54 und 55 angeschlossen. Darüber hinaus sind die PLCs 54 und 55 jeweils mit Robotersteuerungen (RCs) 58 und 59 versehen.
Bei den Verknüpfungsabschnitten 51 und 52 handelt es sich um Funktionskonfigurationsabschnitte auf einem Personalcomputer, ein Verknüpfungsabschnitt 51 wird für den Systemstart verwendet, und der andere Verknüpfungsabschnitt 52 wird für den Systembetrieb genutzt.
Die Verknüpfungsabschnitte 51 und 52 sind jeweils durch eine Konfigurationseinstellfunktion (A1), eine PLC/RC-Konvertierungsfunktion (A2), einen Ausführungskernabschnitt (A3) und eine Sicherheitsfunktion (A4) aufgebaut.
Die Konfigurationseinstellfunktion (A1) ist ein Einstellhilfsmittel oder -tool, ist durch eine Konfiguration aufgebaut, die mit einer GUI (grafischen Benutzeroberfläche) versehen ist, und hat eine Funktion, um im Vorfeld Daten über eine Anordnung dedizierter Steuereinheiten zur FA und Konfigurationen von Geräten zusammenzutragen und auf die erfassten Daten zurückzugreifen, wenn jeder der Funktionskonfigurationsabschnitte (A2) bis (A4) abläuft.
Die PLC/RC-Konvertierungsfunktion (A2) hat eine Funktion, Programme, die für FA-Steuereinheiten bestimmt sind, auf die FA-Steuereinheiten zu verteilen, die durch die Konfigurationseinstellfunktion (A1) festgelegt sind, nachdem Programme für Steuereinheiten der die Roboter umfassenden Produktionsanlagen unter Verwendung des Funktionskonfigurationsabschnitts auf einem Personalcomputer entwickelt wurden, die die in eine Ablaufsprache konvertierten Programme auf die PLCs 54 und 55 verteilt, und die in eine Robotersprache konvertierten Programme auf die RCs 58 und 59 verteilt.
Außerdem verteilt die PLC/RC-Konvertierungsfunktion (A2) unter den Steuervorrichtungen auch Programmteile, die für Synchronisierungsvorgänge verwendet werden, nachdem spezifische physikalische Kontaktzahlen oder logische variable Zahlen zugeteilt wurden.
Der Ausführungskernabschnitt (A3) arrangiert Betriebsabläufe der Funktionskonfigurationselemente, die zur Ausführung am Personalcomputer verwendet werden, wodurch die Gesamtausführung von Betriebsabläufen verwaltet wird, und verwaltet Schnittstellen, wenn die Steuereinheiten bzw. die Funktionskonfigurationselemente auf den Personalcomputern aufgrund eines unterschiedlichen Betriebssystems o. dgl. nicht direkt miteinander kommunizieren können.
Die Sicherheitsfunktion (A4) hat eine Überbrückungsfunktion zum Austausch eines Sperrsignals zwischen dem Funktionskonfigurationselement auf dem Personalcomputer und einem als Hardware aufgebauten sogenannten Sicherheitssystem.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung die Verknüpfungsabschnitte 51 und 52, um die Kooperation mit dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5, dem Anlernaufgabenabschnitt 6, dem Betriebsbewältigungsabschnitt 7, der Handbibliothek 8, dem Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt 11, der Bibliothek 9 spezifischer Aufgaben, dem Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12, der Fehlerbehebungsbibliothek 10 und der Steuereinheit 30 zu bewerkstelligen. Somit ist es möglich, auch wenn Industrieroboter durch Allzweck-Personalcomputer, dedizierte FA-Steuereinheiten und ein Sicherheitssystem aufgebaut sind, den Installations-/Einstellzeitraum eines die Industrieroboter verwendenden Produktionssystems zu verkürzen und den fehlerfreien Dauerbetriebszeitraum nach Beginn des Betriebs zu verlängern.
Beispiel 3
Es kann jedoch auch ein Offline-Lehrabschnitt, der eine Fehlererfassungsfunktion zum Erfassen eines Aufgabenfehlers umfasst, und auch die Funktionen des Fehllereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitts 5 und der Handbibliothek 8 umfasst, wie in 21 bis 24 dargestellt vorgesehen sein, was im Beispiel 1 (1) nicht besonders erwähnt ist.
Die Fehlererfassungsfunktion zum Erfassen eines Aufgabenfehlers und die Fehlerverhinderungsfunktion, um einen Fehler daran zu hindern, aufzutreten, sind wirksam, und das Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung umfasst somit den diese Funktionen aufweisenden Offline-Lehrabschnitt.
Der Offline-Lehrabschnitt umfasst eine Fehlerbehebungsgradbestimmungsfunktion und eine Fehlerauftrittsrisikoanalysefunktion zusätzlich zur Fehlererfassungsfunktion, der Fehlerverhinderungsfunktion und der Hand bibliotheksfunktion.
Die Fehlererfassungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts unterstützt den Aufbau einer Aufgaberfehlererfassungslogik aus verschiedenes Arten von Sensorinformationen (Roboterposition, Zeitgrenze, Gelenkdrehmoment, Kraftsensorausgangswert und Bildsensorausgangswert). Ein schwerwiegender Fehler, für den ein Nothalt erforderlich ist, wird erfasst, indem für den Sensorausgangswert direkt ein Grenzwert gesetzt wird.
Die Fehlerbehebungsgradbestimmungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts verwendet eine bedingte Verzweigung, die auf der Sensorinformation beruht, um die Bestimmung eines für die Fehlerbehebung zu verwendenden Fehlergrads und den Einbezug von Kontrollpunkten zur Behebung zu unterstützen.
Die Fehlerauftrittsrisikoanalysefunktion des Offline-Lehrabschnitts ist eine Funktion des Analysierens eines Risikos eines ungewollten Vorfalls und wird dazu verwendet, einen Aufgabenfehler eines Roboters bei dieser Gelegenheit einzudämmen. Falls es speziell mehrere Kandidaten für Arbeitsabläufe und Aufgabenlagen eines Roboters gibt, werden Auftrittsrisiken verschiedener Fehler als Wahrscheinlichkeiten durch statistisches Verarbeiten von Information über vergangene Fehler für jeden Kandidat berechnet, und die berechneten Werte werden miteinander verglichen, um eine Aufgabe auszuwählen, wodurch die Verhinderung des Fehlerauftritts von vorn herein ermöglicht wird.
Die für die Analyse verwendete Fehlerinformation umfasst Sensorinformation, die bei der Fehlerbehebung aufgezeichnet wird, und aufgezeichnete Beschreibungen von Fehlern.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Handbibliotheksfunktion des Offline-Lehrabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 21 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Teileform, und die Ausgabeinformation umfasst eine Greifmöglichkeit und Greifpositions-/Greiflagenwerte.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Fehlererfassungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 22 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die verschiedenen Arten von Sensorinformationen (Roboterposition, Zeitgrenze, Gelenkdrehmoment, Kraftsensorausgangswert und Bildsensorausgangswert), und die Ausgabeinformation umfasst die Aufgabenfehlererfassungslogik.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Behebungsgradbestimmungsfunktion des Offline-Lehrabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 23 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation das Arbeitsablaufdiagramm, das Arbeitsabläufe darstellt, und die Ausgabeinformation umfasst ein Arbeitsablaufdiagramm, in dem bei der Fehlerbehebung verwendete Kontrollpunkte zur Bestimmung eines Fehlergrads und zur Behebung bereits eingebunden wurden.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Fehlerauftrittsrisikoanalysefunktion des Offline-Lehrabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 24 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation das Arbeitsablaufdiagramm, das Arbeitsabläufe darstellt, wobei das Arbeitsablaufdiagramm Fehlerbehebungsabläufe, Informationen wie etwa die grundlegenden Entwicklungsbeschreibungen der Anlagen und der Roboter und die durch den Bediener zu verwendenden Anlerndaten umfasst.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation die Übergangsinformation über die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit auf Grundlage des Arbeitsablaufs, das geschätzte Ergebnis/die Warnung der bzw. vor der Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit, und die Information über Ursachen/Gegenmaßnahmen für einen Fehlerauftritt.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung den Offline-Lehrabschnitt mit der Fehlererfassungsfunktion, und der Offline-Lehrabschnitt hat die Funktionen des Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitts 5 und der Handbibliothek B. Somit ist es möglich, den Installations-/Einstellzeitraum eines die Industrieroboter verwendenden Produktionssystems zu verkürzen und den fehlerfreien Dauerbetriebszeitraum nach Beginn des Betriebs zu verlängern.
Beispiel 4
Eine visuelle Schnittstelle I/F und eine Telebetriebsfunktion können für den Anlernaufgabenabschnitt 6 vorgesehen sein, was im Beispiel 1 (1) nicht besonders erwähnt ist.
Es ist wirkungsvoll, einen Telebetriebsabschnitt zu verwenden, um eine intuitive Operation am Anlernpendant durchzuführen, wodurch der Betriebszeitraum verkürzt und ein Maschinentyp während des Anlernens schnell gewechselt wird.
Der Telebetriebsabschnitt gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung verwendet den Anlernaufgabenabschnitt 6 als visuelle Schnittstelle und umfasst eine vereinfachte Abtastrückkopplungsfunktion, eine Verfeinerungsfunktion für die Anlernaufgabe unter Verwendung von Sensorinformation, eine Unterstützungsfunktion für die Entwicklung eines autonomen Steuerungsgesetzes unter Verwendung der chronologischen Sensorinformationsaufzeichnung, und eine hybride kooperative Anlernfunktion für autonome Steuerung/manuelle Betriebsabläufe.
Die vereinfachte Abtastrückkopplungsfunktion bewerkstelligt eine vereinfachte Abtastrückkopplung, die eine Rüttlerschwingung o. dgl. rückmeldet, wenn entsprechend einer Sensorinformation während eines Rüttelbetriebs ein Kontakt erfasst wird.
Die Verfeinerungsfunktion für die Anlernaufgabe unter Verwendung von Sensorinformation zeichnet Messwerte des Kraftsensors und des Bildsensors während der durch den Bediener ausgeführten Anlernaufgabe auf, und verarbeitet den chronologischen Betriebsablauf statistisch, der für eine Vielzahl von Malen aufgezeichnet wurde, wodurch Mittelwerte erhalten und Fehlerwerte eliminiert werden, wodurch ein verfeinerter Anlernweg generiert wird.
Die Unterstützungsfunktion für die Entwicklung eines autonomen Steuerungsgesetzes unter Verwendung der chronologischen Sensorinformationsaufzeichnung liefert ein Ergebnis, das durch statistisches Verarbeiten der während eines Betriebs durch den Bediener erfassten chronologischen Sensorinformationsaufzeichnung erhalten wird, als Unterstützungsfunktion zur Entwicklung autonomer Steuerungsgesetze.
Die hybride kooperative Anlernfunktion der autonomen Steuerung/manuellen Betriebsabläufe wendet ein entwickeltes autonomes Steuerungsgesetz nur in einer spezifischen Bewegungsrichtung an und ermöglicht manuelle Betriebsabläufe für andere Bewegungsrichtungen, wodurch eine Anlernunterstützungsfunktion bewerkstelligt wird.
Wie vorstehend beschrieben umfasst gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung der Anlernaufgabenabschnitt 6 die visuelle Schnittstelle und die Telebetriebsfunktion, kann somit den Installations-/Einstellzeitraum eines Industrieroboter verwendenden Produktionssystems verkürzen, kann den fehlerfreien Dauerbetriebszeitraum nach dem Beginn des Betriebs verlängern, kann den Betriebszeitraum weiter verkürzen und den Maschinentyp schnell wechseln.
Beispiel 5
Ein Fehlerbehebungsabschnitt, der mit dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, dem Anlernaufgabenabschnitt 6, dem Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 und der Fehlerbehebungsbibliothek 10 zusammenwirkt, kann vorgesehen sein, und eine Maßnahmensteuerungsfunktion, eine Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts und eine Telebetriebsfunktion können dem Fehlerbehebungsabschnitt hinzugefügt sein, wie in 25 bis 27 dargestellt ist, was im Beispiel 1 (1) nicht besonders erwähnt ist.
Die Kontrollpunktfunktion zum Erfassen eines Fehlerauftritts ist in einen Betriebsablauf eines Roboters eingebettet, der aus dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps im Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps ausgegeben wird, und somit kann eine hohe Produktivität, die sich durch einen langfristigen stabilen Betrieb und eine schnelle Behebung nach einem Ausfall ergibt, bewerkstelligt werden, indem eine Rückstellmaßnahmensteuerung aus dem erfassten Fehlerzustand unter Verwendung der Kontrollpunktfunktion ermöglicht wird.
Speziell wird gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung ein Fehlerzustand aus verschiedenen Arten von Sensorinformationen (Roboterposition, Zeitgrenze, Gelenkdrehmoment, Kraftsensor und Bildsensor) erkannt, und es erfolgt eine Maßnahmensteuerung entsprechend einem Grad der Fehlerschwere. Bei einem Fehler, für den ein Nothalt erforderlich ist, erfolgt ein unmittelbarer Stopp, indem dem Sensorausgangswert direkt ein Grenzwert gesetzt wird.
Ein Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung umfasst den Fehlerbehebungsabschnitt mit der Maßnahmensteuerungsfunktion (B1), der Funktion der Steigerung des Anlernaufgabenabschnitts (B2) und der Telebetriebsfunktion (B3), um den vorstehend erwähnten Betrieb sicher auszuführen.
Die Maßnahmensteuerungsfunktion (B1) des Fehlerbehebungsabschnitts wechselt entsprechend dem Fehlerschweregrad zwischen den folgenden drei Ebenen (M1) bis (M3) der Fehlerbehebungsbetriebsart und unterstützt einen Vorgang zum Produktionswiederanlauf, indem jeweilige Roboter und jeweilige Produktionseinrichtungen miteinander synchronisiert werden, aus einer beliebigen Stopp-Position nach einer Rückstellung aus einem Fehlerzustand in jeder der Betriebsarten (M1) bis (M3).
In der automatischen Rückabwicklungsrückstellbetriebsart (M1) erfolgt eine automatische Rückstellung aus einer gegenwärtigen Position, bei der ein Fehler erfasst wird, zu einem unmittelbar vorherigen Kontrollpunkt auf eine rückabwickelnde Weise.
In der Bedienerrückstellbetriebsart (Telebetriebsart) (M2) wird ein Fehlerstoppsignal generiert, wodurch der Bediener gerufen wird, und der Bediener stellt den Fehlerbehebungsbetrieb durch den Telebetrieb bereit. Falls eine Rückstellung zu einem Kontrollpunkt erforderlich ist, der nicht an die gegenwärtige Position angrenzt, unterstützt das System die Rückstellung und synchronisiert dabei jeweilige Roboter und jeweilige Produktionseinrichtungen miteinander.
In der Bedienerrückstellbetriebsart (manuelle Betriebsart) (M3) wird ein Fehlerstoppsignal generiert, wodurch der Bediener gerufen wird, und der Bediener ergreift eine Maßnahme wie etwa direkte Entnahme eines Werkstücks, das den Fehler verursacht hat, aus einem Aufgabenort. Falls eine Rückstellung zu einem Kontrollpunkt erforderlich ist, der nicht an die gegenwärtige Position angrenzt, unterstützt das System die Rückstellung und synchronisiert dabei jeweilige Roboter und jeweilige Produktionseinrichtungen miteinander.
Die Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts (B2) des Fehlerbehebungsabschnitts führt eine intuitive Anzeige komplexer Information durch, die auf Grundlage des Kraftsensors und des Kamerabilds gewonnen wird, und zeigt die Kraftsensorinformation visualisiert auf dem Finger-Augen-Kamerabild an, wodurch ein intuitiver Betrieb unterstützt wird. Außerdem erhöht die Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts (B2) die Sichtbarkeit des auf einer Anzeige angezeigten Finger-Augen-Kamerabilds, und führt digitales Zoomen, kantenkontrastierte Bilderzeugung und Kontrastverbesserung durch.
Die Telebetriebsfunktion (B3) des Fehlerbehebungsabschnitts verwendet den Anlernaufgabenabschnitt 6 als visuelle Schnittstelle, wodurch die vereinfachte Abtastrückkopplung erfolgt. Wenn mit anderen Worten ein Kontakt entsprechend einer Sensorinformation während eines Rüttelbetriebs erfasst wird, wird die vereinfachte Abtastrückkopplung zum Beispiel durch Rückmelden einer Rüttlerschwingung o. dgl. bewerkstelligt.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Maßnahmesteuerungsfunktion des Fehlerbehebungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 25 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation das Arbeitsablaufdiagramm und den Fehlerschweregrad, und die Ausgabeinformation umfasst die Fehlerbehebungsbetriebsart.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts des Fehlerbehebungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 26 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die verschiedenen Arten von Sensorinformationen (Roboterposition, Zeitgrenze, Gelenkdrehmoment, Kraftsensorausgangswert und Bildsensorausgangswert), den Arbeitsweg, die durch einen Bediener abgearbeitete Menge, und die Ausgabeinformation umfasst eine bildanzeigende kombinierte Information.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Telebetriebsfunktion des Fehlerbehebungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 27 dargestellt.
Speziell umfasst die die Eingabeinformation die abgearbeitete Menge des Bedieners, und bei der Ausgabeinformation handelt es sich um die durch die vereinfachte Abtastrückkopplungssteuerung abgearbeitete Menge.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung den Fehlerbehebungsabschnitt, der mit dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4 für temporäre Stopps, dem Anlernaufgabenabschnitt 6, dem Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt 12 und der Fehlerbehebungsbibliothek 10 zusammenwirkt. Der Fehlerbehebungsabschnitt umfasst die Maßnahmensteuerungsfunktion, die Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts und die Telebetriebsfunktion, und somit ist es möglich, den Installations-/Einstellzeitraum eines die Industrieroboter verwendenden Produktionssystems zu verkürzen und den fehlerfreien Dauerbetriebszeitraum nach dem Beginn des Betriebs zu verlängern. Es ist auch möglich, einen stabilen Betrieb während eines langen Zeitraums und hohe Produktivität durch schnelle Rückstellung bei einem Fehler zu bewerkstelligen.
Beispiel 6
Ein Erkennungsabschnitt, der mit dem Anlernaufgabenabschnitt 6, dem Betriebsbewältigungsabschnitt 7, dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und dem Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 zusammenwirkt, kann vorgesehen sein, und eine Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen, eine Hybridsichtkorrekturfunktion, eine Sichtfunktion zur Fehlererfassung und eine Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion können diesem Erkennungsabschnitt hinzugefügt sein, wie in 28 bis 31 dargestellt ist, was im vorstehend beschriebenen Beispiel 1 nicht besonders erwähnt ist.
Ein schneller Maschinentypwechsel und hohe Produktivität werden bewerkstelligt, indem im Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung der Erkennungsabschnitt bereitgestellt wird, der für das Anlernen, den Ausführungsbetrieb und die Fehlererfassung erforderlich ist.
Es wird davon ausgegangen, dass die Finger-Augen-Kameras und eine umfeldseitige feststehende Kamera (mit einer stereoskopischen Kameraauslegung) zur Bildgebung vorgesehen sind und ein 3D-Sensor wie etwa ein 3D-Bereichsfinder je nach Notwendigkeit verwendet wird.
Der Erkennungsabschnitt gemäß dem Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung umfasst eine Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen (C1), eine Hybridsichtkorrekturfunktion (C2), eine Sichtfunktion zur Fehlererfassung (C3) und eine Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion (C4).
Die Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen (C1) des Erkennungsabschnitts stellt eine Erkennungsfunktion zum Aufgreifen eines Gegenstands aus einer Teilekiste unter Verwendung des Dreidimensionserkennungsabschnitts 33 dar und umfasst eine Funktion des Kontrollierens einer Kollision beim Aufgreifen und eine Positionskorrekturfunktion eines ergriffenen Gegenstands im Teilegreifzustand.
Die Hybridsichtkorrekturfunktion (C2) des Erkennungsabschnitts bewerkstelligt eine 2D/3D-Hybridsichtkorrekturfunktion unter Verwendung des Dreidimensionserkennungsabschnitts 33. Außerdem bewerkstelligt die Hybridsichtkorrekturfunktion (C2) eine Funktion des Bewegens zu einem Aufgabenpunkt auf Grundlage eines 3D-Positions-/Lageausgangs, der unter Verwendung des Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 erfasst wird, nachdem eine relative Positionierungsanweisung in einem Bild erhalten wurde, und bewerkstelligt auch eine halb autonome Bewegungsfunktion nebst einer manuellen Bewegungsanweisung durch Bewegung, während gleichzeitig eine konstante relative Lage/relativer Abstand zu einer Begrenzungsfläche eingehalten wird.
Die Sichtfunktion zur Fehlererfassung (C3) des Erkennungsabschnitts verwendet ein allgemein erhältliches Bilderkennungsmodul, wie etwa ein im Handel erhältliches, und verwendet ein durch die Finger-Augen-Kameras erfasstes Bild, wodurch eine Prüffunktion für eine Teileform bereitgestellt wird. Bei dieser Gelegenheit erfolgt eine Fehlererfassung beim Prüfen auf Grundlage eines Ergebnisses des Anwendens einer statistischen Verarbeitung, die auf einer Vielzahl einzelner Teileformdaten beruht.
Die Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion (C4) des Erkennungsabschnitts stellt eine Funktion zur Unterstützung eines Benutzers beim mühelosen Aufbauen von Anwendungen wie etwa Modellregistrierung, Parametereinstellung, Kalibrierung u. dgl. bereit, wenn Ausführungsfunktionen für eine Aufgreifaufgabe, eine Sichtkorrekturaufgabe und eine Fehlererfassung unter Verwendung der jeweiligen Funktionskonfigurationsabschnitte (C1) bis (C3) aufgebaut werden.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen (C1) (Erkennungsmodul) des Erkennungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 28 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation Sensorausgangsdaten, Parameter und Modellinformation, und die Ausgabeinformation umfasst ein Erkennungsergebnis für das Aufgreifen eines Gegenstands aus einer Teilekiste, ein Kollisionsprüfergebnis und einen Positionskorrekturwert eines ergriffenen Gegenstands.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Hybridsichtkorrekturfunktion (C2) (Korrekturmodul) des Erkennungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 29 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Sensorausgangsdaten, eine relative Positionierungsanweisung in einem zweidimensionalen Bild und dreidimensionale Positions-/Lagewerte, und die Ausgabeinformation umfasst eine Bewegungsbahn zu einem Aufgabenpunkt und einen Bewegungsbetrag.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Sichtfunktion zur Fehlererfassung (C3) (Sichtmodul) des Erkennungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 30 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation ein von den Finger-Augen-Kameras erfasstes Bild und eine Vielzahl einzelner Teileformdaten, und die Ausgabeinformation umfasst einen Fehlererfassungsausgang.
Eingabe-/Ausgabeinformation für die Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion (C4) (Aufbauunterstützungsmodul) des Erkennungsabschnitts ist in einem erläuternden Schema von 31 dargestellt.
Speziell umfasst die Eingabeinformation die Modellinformation, die Parameterinformation und die Kalibrierungsdaten.
Darüber hinaus umfasst die Ausgabeinformation Erkennungsverarbeitungsparameter, Modelldaten eines zu erkennenden Gegenstands und Daten, die einen Erkennungsverarbeitungsablauf darstellen.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung den Erkennungsabschnitt, der mit dem Anlernaufgabenabschnitt 6, dem Betriebsbewältigungsabschnitt 7, dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und dem Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 zusammenwirkt. Der Erkennungsabschnitt umfasst die Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen, die Hybridsichtkorrekturfunktion, die Sichtfunktion zur Fehlererfassung und die Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion, und somit ist es möglich, den Installations-/Einstellzeitraum eines die Industrieroboter verwendenden Produktionssystems zu verkürzen und den fehlerfreien Dauerbetriebszeitraum nach dem Beginn des Betriebs zu verlängern. Es ist auch möglich, einen schnellen Wechsel des Maschinentyps und hohe Produktivität zu bewerkstelligen.
Es sollte auch klar sein, dass die Auslegungen der Beispiele 1 bis 6 beliebig zur Anwendung kombiniert werden können und dies für sich überlagernde Maßnahmen und Wirkungen sorgt.
Beispiel 7
Darüber hinaus sind im vorstehend beschriebenen Beispiel 1 (1) der Betriebsbewältigungsabschnitt 7 und die verschiedenen Arten von Bibliotheken 8 bis 10 vorgesehen, und auch sind der Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt 32 und der Dreidimensionserkennungsabschnitt 33 im Robotersystem 3 vorgesehen. Jedoch können diese Bestandteile weggelassen werden und es kann ein in 32 dargestellter Aufbau vorgesehen werden.
32 ist ein Blockaufbauschema, das ein Industrierobotersystem gemäß dem Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die gleichen Bestandteile sind mit gleichen Bezugszeichen oder mit gleichen Bezugszahlen, auf die ein „A” folgt, bezeichnet, wie es bei den zuvor beschriebenen der Fall war (siehe 1).
Mit Bezug auf 32 umfasst das Industrierobotersystem die Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 (die Teileverbindungsinformation, Geometrieformdaten und Anlagenlayoutdaten umfassen), die durch dreidimensionales CAD vorab hergestellt und vorbereitet wurden, und ein Robotersystem 3A, das in einer Produktionsstraße installiert ist.
Darüber hinaus umfasst das Industrierobotersystem einen Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps, einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A, einen Anlernaufgabenabschnitt 6A, eine Steuereinheit 30A und einen Manipulator 31A als eine Auslegung, die sich auf die Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 und das Robotersystem 3A bezieht. Die Steuereinheit 30A und der Manipulator 31A sind im Robotersystem 3A vorgesehen.
Der Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps erstellt ein Arbeitsablaufdiagramm, das Fehlerbehebungsabläufe und Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten umfasst, auf Grundlage der Teileverbindungsinformation, der Geometrieformdaten und der Anlagenlayoutdaten aus den Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 und gibt das Arbeitsablaufdiagramm und die Arbeitswege in den Anlernaufgabenabschnitt 6A ein.
Darüber hinaus wird der Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps gegenseitig mit dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A in Verbindung gebracht, gibt Kandidaten der Aufgabenreihenfolge in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A ein und erhält auch die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A.
Der Anlernaufgabenabschnitt 6A generiert verfeinerte Arbeitswege (Roboterprogramm vor einer Bewältigung) auf Grundlage des Arbeitsablaufdiagramms (einschließlich Fehlerbehebungsabläufen) und der Arbeitswege (einschließlich ungefährer Koordinaten) aus dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps, und der Betriebsüberwachungsinformation aus dem Robotersystem 3A, und gibt die verfeinerten Arbeitswege in die Steuereinheit 30A ein.
Die Steuereinheit 30A stellt die Steuerung zum Antrieb des Manipulators 31A auf Grundlage der Roboterprogramme und der Betriebsüberwachungsinformation aus dem Manipulator 31A bereit.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines Betriebs gemäß dem in 32 dargestellten Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, werden durch einen Entwickler als allgemeine Entwicklungsschritte für ein Produkt zuerst der Bauplan des herzustellenden Produkts und der Layoutplan der Zellen erstellt, die zum Herstellen des Produkts verwendet werden.
Als Ergebnis werden die Teileverbindungsinformation (Teilekonfigurationsbaumdiagramm), die eine Verbindungsreihenfolge von das Produkt bildenden Teilen darstellt, die Produktentwicklungsdaten wie etwa die Geometrieformdaten der Teile, die Anlagenlayoutdaten in den Zellen und Produktionsanlagendaten wie etwa technische Daten von Robotern eingeholt.
Der Systembetrieb gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung beginnt ausgehend von einem Zustand, in dem diese Ergebnisse von Entwicklungsaufgaben von einem Entwickler zur Verfügung stehen.
Nun erfolgt eine Beschreibung des Systembetriebs gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung, wenn die Produktionsanlage anfährt.
In einer ersten Phase werden die Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 in den Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps eingegeben.
Als Ergebnis wird eine Produktproduktionsaufgabe in eine Abfolge kleinerer Aufgaben unterteilt, und jede dieser Aufgaben wird jeder der Einrichtungen in der Zelle zugeteilt, und eine Aufgabenreihenfolge wird auf Grundlage der Teileverbindungsinformation im Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps generiert. Wenn bei dieser Gelegenheit beim Aufteilen der Aufgabe und Bestimmen der Aufgabenreihenfolge ein Kandidat der Aufgabereihenfolge dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A zugeteilt wird, wird die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die zugeteilte Aufgabe zurückgeschickt und somit eine Aufgabenreihenfolge mit einem geringen temporären Stopprisiko ausgewählt. Es wäre anzumerken, dass die Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit, während die Produktion durchgeführt wird, jederzeit durch die Betriebsüberwachungsinformation aktualisiert wird.
Darüber hinaus bestimmt der Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps die jeweiligen Aufgaben und die Aufgabenreihenfolge und generiert ein „Arbeitsablaufdiagramm, das Fehlerbehebungsabläufe umfasst” mit Kontrollpunkten zum Prüfen des Auftretens eines temporären Stopps während der Aufgabe, einem Wiederanlaufpunkt, an dem die Aufgabe wieder aufgenommen werden kann, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten wird, einem Rückstellweg zur Rückkehr zu den Wiederanlaufpunkten, einem Umleitungspunkt zum Umgehen eines Hindernisses, Arbeitswegen, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, und einer Abfolge, die die Ausführungsreihenfolge der jeweiligen Wege beschreibt, und einem Synchronisationspunkt, an dem bewirkt wird, dass andere Roboter und Vorrichtungen warten.
Darüber hinaus wird an jeden der Arbeitswege ein Attributetikett angehängt.
Speziell umfassen die Etiketten „Bewegung zwischen zwei Punkten”, „Bewegung zum Umleitungspunkt”, „aufgabenbegleitende Maßnahme durch Endeffektorvorrichtung”, „Aufgabe gemäß Sensorregelung wie etwa Annäherungsbewegung unmittelbar vor/nach dem Ergreifen eines Teils oder vorab optimierter Aufgabenbetrieb” und „während Wiederanlaufablauf aus temporärem Stopp”. Es wäre anzumerken, dass einem einzelnen Arbeitsweg mehrere Etiketten angehängt werden können.
Auf dieser Stufe umfasst das Arbeitsablaufdiagramm nur die etikettierten Arbeitswege und die jeweiligen Punkte und enthält keine Inhalte jedes der Arbeitswege.
Es wäre anzumerken, dass der Inhalt des Arbeitswegs Positions- und Lagekoordinaten an beiden Enden des Wegs und dessen Umleitungspunkte (je nach Notwendigkeit werden viele Umleitungspunkte hinzugefügt) und eine Beschreibung eines Bewegungsverfahrens zwischen den Koordinaten (wie etwa ein Steuerungsgesetz und ein Interpolationsverfahren) umfasst.
Darüber hinaus umfasst der vorab optimierte Aufgabenbetrieb Tipps zum Verhindern von Aufgabenfehlern und zum schnellen und flexiblen Durchführen einer Aufgabe.
Als nächste Phase werden Grobinhalte der Arbeitswege für jede der Aufgaben unter Nutzung der Anlagenlayoutdaten in den Zellen und der Aufgabenreihenfolgendaten im Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps generiert.
Wenn es zum Beispiel eine Teileplatzierungsstelle und eine Werkbank in einer Produktionszelle gibt und ein Arbeitsweg mit einer spezifischen Bahn zum Transport eines Teils für eine Aufgabe zum Transport des Teils von der Teileplatzierungsstelle zur Werkbank in Betracht gezogen wird, kann es sein, dass ein Roboter mit umgebenden Objekten kollidiert und es eventuell notwendig ist, fallweise für jeden der Arbeitswege genaue Werte einzustellen.
Jeder der Arbeitswege wird bei dieser Gelegenheit mit einer Genauigkeit von ungefähr 5 cm generiert, und es wird eine Bezugslage zum Greifen eines Gegenstands (relative Lage zwischen dem Teil und der Hand) im Anlernaufgabenabschnitt 6A in einem späteren Stadium durch einen Bediener unter Verwendung von Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen bestimmt.
Der vorstehend erwähnte Vorgang wird für alle Arbeitswege wiederholt, und es werden Daten, die „Arbeitsablaufdiagramm einschließlich Fehlerbehebungsabläufe + Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten” umfassen, als Ausgangsinformation aus dem Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps bis zu dieser Phase gewonnen.
Dann startet der Anlernaufgabenabschnitt 6 einen Betrieb.
Im Anlernaufgabenabschnitt 6A werden verfeinerte Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, durch einen Anlernbediener unter Verwendung von Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen bestimmt, indem nur eine Endpositionierung wichtiger Betriebspunkte wie etwa Greifpunkte für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten durchgeführt wird.
Eine Benutzeroberfläche, die auf einer Theorie einer ökologischen Schnittstelle beruht und auf einem Personalcomputer für die Anlernaufgabe oder ein Anlernpendant angezeigt wird, stellt bei dieser Gelegenheit wichtige Betriebspunkte und Aufgabenstadien dar, und der Bediener führt die Verfeinerungsaufgabe für die Position/Lage durch und fügt je nach Notwendigkeit an den Anlernaufgabeneingabeeinrichtungen Arbeitswege hinzu und beobachtet gleichzeitig die dargestellten Stadien.
Wie vorstehend beschrieben, generieren der Maßnahmenplanungsabschnitt 4A für temporäre Stopps, der Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt 5A und der Anlernaufgabenabschnitt 6A in Zusammenwirkung mit den jeweiligen einzelnen Entwicklungsdaten 1 ein Roboterprogramm für das Robotersystem 3A.
Das heißt, auch in der Auslegung des Beispiels 7 (32) der vorliegenden Erfindung kann ein Roboterprogramm, das in der Steuereinheit 30A ablaufen kann und für den Fall des Auftretens eines temporären Stopps Wiederanlaufabläufe enthält, aus den Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten 1 erhalten werden, während gleichzeitig im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall die Belastung für den Anlernbediener signifikant gesenkt ist.
Bezugszeichenliste
1: Produktentwicklungs- und Produktionsanlagendaten, 2: spezifische Aufgabenbeschreibung, 3, 3A: Robotersystem. 4, 4A: Maßnahmenplanungsabschnitt für temporäre Stopps, 5, 5A: Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt, 6, 6A Anlernaufgabenabschnitt, 7: Betriebsbewältigungsabschnitt, 8: Handbibliothek, 9: Bibliothek spezifischer Aufgaben, 10: Fehlerbehebungsbibliothek, 11: Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt, 12: Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt, 30, 30A: Steuereinheit, 31, 31A: Manipulator, 32: Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt, 33: Dreidimensionserkennungsabschnitt, 34: Manipulationsvorrichtungsgruppe, 34a: Universalhand, 34b: Roboterhand, 32a: Hochgeschwindigkeitskamera, 32b: omnidirektionaler Spiegel, 40: zu vermessender Gegenstand, 41: 3D-Sensor, 50: Netz, 51: Verknüpfungsabschnitt, W: zu montierendes Teil

Claims

Industrierobotersystem, das einen Roboter umfasst, der einen Manipulator (31) und eine Hand hat und für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, Folgendes umfassend: – einen Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps zum Generieren von Aufgabeninformation und eines ersten Arbeitswegs, um einen ersten temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für eine Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und einen bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt; – einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5) zum Generieren von Fehlerinformation, die zum Verhindern einer Aufgabe, die einen Fehler auf Grundlage der Aufgabeninformation einschleppt, verwendet wird; – einen Anlernaufgabenabschnitt (6) zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs, der absolute Koordinaten genau angibt, auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation; – einen Betriebsbewältigungsabschnitt (7) zum Generieren eines für den Roboter optimierten dritten Arbeitswegs auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs; – eine Handbibliothek (8), die gebildet wird, indem eine Montageaufgabe des Roboters und Steuersoftware miteinander in Verbindung gebracht werden; – einen Optimalaufgabenbetrieb-Generierungsabschnitt (11) zum Generieren eines Betriebsablaufs spezifischer Aufgaben; – eine Bibliothek (9) spezifischer Aufgaben zum Speichern des Betriebsablaufs von spezifischen Aufgaben; – einen Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt (12) zum Anlernen einer Fehlerbehebungsaufgabe entsprechend einem Fehlerzustand auf Grundlage einer Betriebsgeschichte im Anlernfehlerabschnitt (6); – eine Fehlerbehebungsbibliothek (10) zum Speichern der Fehlerbehebungsaufgabe; – einen Finger-Augen-Kameramessabschnitt (32) und einen Dreidimensionserkennungsabschnitt (33) zum Generieren von Betriebsüberwachungsinformation über den Roboter und Eingeben der Betriebsüberwachungsinformation in den Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5), den Anlernaufgabenabschnitt (6) und den Betriebsbewältigungsabschnitt (7); und – eine Steuereinheit (30) zum Steuern des Roboters auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs und des dritten Arbeitswegs und der Betriebsüberwachungsinformation, wobei: – der Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps den ersten Arbeitsweg generiert, auf Grundlage von Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand, die zumindest dreidimensionale Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation; und Geometrieformdaten des Produkts und Anlagenlayoutdaten umfasst, von in der Handbibliothek (8), der Bibliothek (9) spezifischer Aufgaben, und der Fehlerbehebungsbibliothek (10) gespeicherter Information und der Fehlerinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5), umfassend Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die Kandidaten des Arbeitsablaufs und Vorlagen des Arbeitsweges, wobei der erste Arbeitsweg Arbeitswege mit ungefähren Koordinaten umfasst und Teil der Eingabeinformation für den Anlernfehlerabschnitt (6) ist; – die Aufgabeninformation mindestens einen Kontrollpunkt zum Prüfen eines temporären Stopps während der Aufgabe, einen Wiederanlaufpunkt, wobei es eine Rückkehr zu diesem ermöglicht, die Aufgabe wieder aufzunehmen, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten ist, einen Rückstellweg zur Rückkehr zum Wiederanlaufpunkt, Arbeitswege, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, und einen Ablauf, der den Ausführungsablauf jedes der Arbeitswege beschreibt, und einen Synchronisierungspunkt umfasst; – der Anlernaufgabenabschnitt (6) auf Grundlage einer Eingabe durch einen Bediener, der eine Eingabeaufgabe unter Verwendung einer Anlernaufgabeneingabeeinrichtung ausführt, für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, bestimmt, beim Generieren des zweiten Arbeitswegs, der Arbeitswege enthält, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, den Bediener über einen Aufgabenbetrieb, der einen Fehler verursacht, warnt; – der Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt (12) Fehlerbehebungsinformation über Komponenten, die der Roboter umfasst, auf Grundlage einer Ursache für den Auftritt des Fehlers und der Betriebsgeschichte aus dem Anlernaufgabenabschnitt (6) berechnet; und – der Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps, der Anlernaufgabenabschnitt (6) und der Betriebsbewältigungsabschnitt (7) den dritten Arbeitsweg umfassende Programminformation, die zum Anlernen des Roboters erforderlich ist, aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand generieren.
Industrierobotersystem nach Anspruch 1, darüber hinaus einen Verknüpfungsabschnitt zur Bewerkstelligung eines Zusammenwirkens zwischen dem Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps, dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5), dem Anlernaufgabenabschnitt (6), dem Betriebsbewältigungsabschnitt (7), der Handbibliothek (8), dem Optimalaufgabenbetrieb-Generierungs-abschnitt (11), der Bibliothek (9) spezifischer Aufgaben, dem Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt (12), der Fehlerbehebungsbibliothek (10) und der Steuereinheit (30) umfassend.
Industrierobotersystem nach Anspruch 1 oder 2, darüber hinaus eine Offline-Lehrabschnitt mit einer Fehlererfassungsfunktion umfassend, wobei der Offline-Lehrabschnitt Funktionen des Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitts (5) und der Handbibliothek (8) hat.
Industrierobotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anlernaufgabenabschnitt (6) eine visuelle Schnittstelle und eine Telebetriebsfunktion hat.
Industrierobotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, darüber hinaus einen Fehlerbehebungsabschnitt umfassend, der mit dem Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps, dem Anlernaufgabenabschnitt (6), dem Fehlerbehebungsaufgabenanlernabschnitt (12) und der Fehlerbehebungsbibliothek (10) zusammenwirkt, wobei der Fehlerbehebungsabschnitt eine Maßnahmensteuerungsfunktion, eine Funktion des Steigerns des Anlernaufgabenabschnitts (6) und eine Telebetriebsfunktion hat.
Industrierobotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, darüber hinaus einen Erkennungsabschnitt umfassend, der mit dem Anlernaufgabenabschnitt (6), dem Betriebsbewältigungsabschnitt (7), dem Finger-Augen-Kamera-Messabschnitt (32) und dem Dreidimensionserkennungsabschnitt (33) zusammenwirkt, wobei der Erkennungsabschnitt eine Objekterkennungsfunktion zum Teileaufgreifen, eine Hybridsichtkorrekturfunktion, eine Sichtfunktion zur Fehlererfassung und eine Erkennungsanwendungsaufbauunterstützungsfunktion hat.
Industrierobotersystem, das einen Roboter umfasst, der einen Manipulator (31) hat und für ein Produktionssystem zur Montage eines Produkts verwendet wird, bei dem es sich um einen herzustellenden Gegenstand handelt, Folgendes umfassend: – einen Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps zum Generieren von Aufgabeninformation und eines ersten Arbeitswegs, um einen ersten temporären Stopp anzugehen, der ein Hindernis für eine Anlernaufgabe, wenn eine Produktionsstraße angefahren und eingestellt wird, und einen bedienerlosen Dauerbetrieb darstellt; – einen Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5) zum Generieren von Fehlerinformation, die zum Verhindern einer Aufgabe, die einen Fehler auf der Grundlage der Aufgabeninformation einschleppt, verwendet wird; – einen Anlernaufgabenabschnitt (6) zum Generieren eines zweiten Arbeitswegs, der absolute Koordinaten angibt, auf Grundlage des ersten Arbeitswegs und der Fehlerinformation; und – eine Steuereinheit (30) zum Steuern des Roboters auf Grundlage des zweiten Arbeitswegs, wobei: – der Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps den ersten Arbeitsweg generiert, auf Grundlage von Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand, die zumindest dreidimensionale Geometriedaten über die Teileverbindungsinformation-, und Geometrieformdaten des Produkts und Anlagenlayoutdaten umfasst, und der Fehlerinformation aus dem Fehlereinschleppungsaufgabenverhinderungsabschnitt (5), umfassend Fehlerauftrittswahrscheinlichkeitsinformation für die Kandidaten des Arbeitsablaufs und Vorlagen des Arbeitsweges, wobei der erste Arbeitsweg Arbeitswege mit ungefähren Koordinaten umfasst und Teil der Eingabeinformation für den Anlernaufgabenabschnitt (6) ist; – die Aufgabeninformation mindestens einen Kontrollpunkt zum Prüfen eines temporären Stopps während der Aufgabe, einen Wiederanlaufpunkt, wobei es eine Rückkehr zu diesem ermöglicht, die Aufgabe wieder aufzunehmen, wenn der Kontrollpunkt nicht überschritten ist, einen Rückstellweg zur Rückkehr zum Wiederanlaufpunkt, Arbeitswege, die die jeweiligen Punkte miteinander verbinden, und einen Ablauf, der den Ausführungsablauf jedes der Arbeitswege beschreibt, und einen Synchronisierungspunkt umfasst; – der Anlernaufgabenabschnitt (6); auf Grundlage einer Eingabe durch einen Bediener, der eine Eingabeaufgabe unter Verwendung einer Anlernaufgabeneingabeeinrichtung ausführt, für die Arbeitswege einschließlich ungefährer Koordinaten Arbeitswege, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, bestimmt, beim Generieren des zweiten Arbeitswegs, der Arbeitswege enthält, für die absolute Koordinaten festgelegt sind, den Bediener über einen Aufgabenbetrieb, der einen Fehler verursacht, warnt; und – der Maßnahmenplanungsabschnitt (4) für temporäre Stopps und der Anlernaufgabenabschnitt (6) den zweiten Arbeitsweg umfassende Programminformation, die zum Anlernen des Roboters erforderlich ist, aus der Konfigurationsinformation über das Produktionssystem und den herzustellenden Gegenstand generieren.