JP2002036156A - ロボットシミュレーションモデルの作成装置および作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際のロボットの動作に近い、より正確なロ
ボットシミュレーションモデルを作成できるようにす
る。 【解決手段】 ロボットシミュレータ５で、モデル化さ
れたロボットおよびその周辺設備を用いてロボットの動
作位置を教示して、この教示データを、ロボットの実際
の動作を制御可能な動作プログラムを格納するロボット
コントローラ７に送信する。ロボットコントローラ７
は、前記教示データに基づくロボットの各軸の姿勢デー
タである各軸値を、教示点間の補間時間毎にロボットシ
ミュレータ５に送信する。ロボットシミュレータ５は、
この受信した各軸値に基づいて各軸を動作させ、これを
表示部３に逐次表示してロボットシミュレーションモデ
ルを作成する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モデル化された
ロボットおよびその周辺設備を用いてロボットの動作位
置を教示して、ロボットの模擬動作モデルを作成するロ
ボットシミュレーションモデルの作成装置および作成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ロボットによる部品の加工や
組立の際のロボットの動作を、ディスプレイ上で模擬実
行させるための、シミュレーション装置が使用されてい
る（例えば、特開平９−８１２１８号公報参照）。この
シミュレーション装置は、ロボット動作プログラムを作
成する際に使用されるもので、実際のロボットを使用せ
ずに、図７に示すようなロボット動作近似モデルを内蔵
するシミュレーション装置１のＣＲＴディスプレイ上で
ロボットの教示位置を設定しながら、周辺設備との干渉
がなく、かつ設定されたサイクルタイム内で一連の動作
が終了するよう教示位置の変更および修正を行い、模擬
動作を繰り返す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際のロボ
ットの動作は、各軸の重量などの影響により、シミュレ
ーション装置で作成した動作との間で、時間的および位
置的なずれが生じ、設定されたサイクルタイムにずれが
生じたり、周辺設備との干渉が発生するなど、正確なロ
ボットシミュレーションモデルが作成できないという問
題がある。

【０００４】また、上記したシミュレーション装置に使
用されているロボットの動作モデルであるが、一般的に
ロボットメーカは、ロボット動作の性能向上のためにロ
ボット動作アルゴリズムを複雑化させる傾向にある上、
その詳細なロボット動作アルゴリズムはロボットメーカ
毎に異なり、しかもこのロボット動作アルゴリズムの詳
細なデータはその性質上公開されていない。

【０００５】このため、ロボットシミュレーションモデ
ルを作成する際には、ロボットメーカより公開されてい
る一部のデータを用いて行うのが一般的となっている。

【０００６】このように、ロボットシミュレーションモ
デルを作成する際に、ロボット動作アルゴリズムの詳細
なデータを使用できないことから、実際のロボットとシ
ミュレーション装置上のロボットとの間での動作の時間
的および位置的なずれがさらに助長されるものとなって
いる。

【０００７】そこで、この発明は、実際のロボットの動
作に近い、より正確なロボットシミュレーションモデを
作成できるようにすることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ロボットの実際の動作を制御可
能な動作プログラムを格納するロボットコントローラ
と、モデル化されたロボットおよびその周辺設備を用い
てロボットの動作位置を教示し、この教示データを前記
ロボットコントローラに出力するロボットシミュレータ
とを有し、前記ロボットシミュレータは、前記教示デー
タに基づくロボットの各軸値のデータを前記ロボットコ
ントローラから受けて、ロボットの動作データを表示手
段により逐次表示し模擬動作を行わせる構成としてあ
る。

【０００９】このような構成のロボットシミュレーショ
ンモデルの作成装置によれば、ロボットシミュレータに
より、モデル化されたロボットおよびその周辺設備を用
いてロボットの動作位置を教示し、この教示データをロ
ボットコントローラに出力する。ロボットコントローラ
は、教示データに基づくロボットの各軸値を、実際のロ
ボットの動作が得られるようロボットシミュレータに出
力し、ロボットシミュレータは、ロボットの動作データ
を表示手段により逐次表示してロボットシミュレーショ
ンモデルを作成する。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、ロボットの各軸値のデータは、教示点相互間
における所定の補間時間毎に、ロボットコントローラか
らロボットシミュレータに出力される構成としてある。

【００１１】上記構成によれば、ある教示点から次の教
示点までの時間および位置のデータが、所定の補間時間
毎に逐次ロボットシミュレータに出力される。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明の構成において、ロボットシミュレータは、ロボット
コントローラが備えたロボット言語をシミュレーション
用の言語に変換する言語変換手段を備えた構成としてあ
る。

【００１３】上記構成によれば、ロボットコントローラ
から送られた各軸値のデータは、言語変換手段によりシ
ミュレーション用の言語に変換されて表示手段に逐次表
示される。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３の発明の構成
において、ロボットコントローラは、互いに異なるロボ
ット言語をそれぞれ備えたものが複数設けられ、ロボッ
トシミュレータは、この各ロボット言語に対応する言語
変換手段をそれぞれ備えた構成としてある。

【００１５】上記構成によれば、互いに異なるロボット
言語を備えた各種のロボットについて、シミュレーショ
ンモデルを作成できる。

【００１６】請求項５の発明は、ロボットシミュレータ
で、モデル化されたロボットおよびその周辺設備を用い
てロボットの動作位置を教示して、この教示データを、
ロボットの実際の動作を制御可能な動作プログラムを格
納するロボットコントローラに出力し、ロボットコント
ローラは、前記ロボットシミュレータから入力を受けた
教示データに基づくロボットの各軸値を前記ロボットシ
ミュレータに出力し、この各軸値の入力を受けたロボッ
トシミュレータが、前記各軸値に対応するロボットの動
作データを逐次表示してロボットシミュレーションモデ
ルを作成するロボットシミュレーションモデルの作成方
法としてある。

【００１７】上記作成方法によれば、教示データの各軸
値が、ロボットコントローラから実際のロボットの動作
が得られるようロボットシミュレータに出力されるの
で、より正確なロボットシミュレーションモデルが作成
される。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ロボットシミ
ュレータによるロボットの教示データの入力を受けたロ
ボットコントローラが、教示データに基づくロボットの
各軸値を、実際のロボットの動作が得られるようロボッ
トシミュレータに出力し、これによりロボットシミュレ
ータは、ロボットの動作データを表示手段に逐次表示す
るようにしたので、ロボットの実際の動作に対して時間
的および位置的なずれが発生することなく、正確なロボ
ットシミュレーションモデルを作成することができる。

【００１９】請求項２の発明によれば、ロボットの各軸
値のデータは、教示点相互間における所定の補間時間毎
に、ロボットコントローラからロボットシミュレータに
出力されるようにしたので、ロボットのある教示点から
次の教示点までの時間および位置が、補間時間毎に逐次
ロボットシミュレータに出力されてより正確なロボット
シミュレーションモデルを作成することができる。

【００２０】請求項３の発明によれば、ロボットシミュ
レータは、ロボットコントローラが備えたロボット言語
をシミュレーション用の言語に変換する言語変換手段を
備えているので、言語変換手段により各軸値に対応する
ロボット動作データをシミュレーション用の言語に変換
して表示手段に逐次表示することができる。

【００２１】請求項４の発明によれば、ロボットコント
ローラは、互いに異なるロボット言語をそれぞれ備えた
ものが複数設けられ、ロボットシミュレータは、この各
ロボット言語に対応する言語変換手段をそれぞれ備えて
いるので、互いに異なるロボット言語を備えた各種のロ
ボットについて、シミュレーションモデルを作成するこ
とができる。

【００２２】請求項５の発明によれば、教示データの各
軸値が、ロボットコントローラから実際のロボットの動
作が得られるようロボットシミュレータに出力されるの
で、ロボットの実際の動作に対して時間的および位置的
なずれが発生することなく、正確なロボットシミュレー
ションモデルを作成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００２４】図１は、この発明の実施の一形態を示すロ
ボットシミュレーションモデルの作成装置の全体構成図
で、表示手段としてＣＲＴディスプレイで構成される表
示部３を備えたロボットシミュレータ５に、ロボットの
実際の動作を制御可能な動作プログラムが格納されてい
るロボットコントローラ７が、入出力ポート８，１０を
介して接続されている。

【００２５】図２のブロック図に示すように、ロボット
シミュレータ５は、中央処理装置（ＣＰＵ）９を中心と
して、入出力インタフェース１１を介して接続される前
記表示部３および、キーボードやマウスなどからなる入
力部１５を備えるとともに、ＲＯＭ，ＲＡＭからなる記
憶装置（メモリ）１７を備えている。

【００２６】一方、ロボットコントローラ７について
も、中央処理装置（ＣＰＵ）１９を中心として、入出力
インタフェース２１を介して接続される表示部２３およ
び入力部２５を備えるとともに、ＲＯＭ，ＲＡＭからな
る記憶装置（メモリ）２７を備えている。このロボット
コントローラ７のメモリ（ＲＯＭ）２７には、前述した
ロボットの実際の動作を制御可能な動作プログラムが格
納されている。

【００２７】上記したロボットコントローラ７は、複数
設けられてそれぞれがロボットシミュレータ５にイーサ
ネット（登録商標）で接続され、各ロボットコントロー
ラ７にＩＰ(Internet Protocol）アドレスが割り当てら
れている。これら各ロボットコントローラ７は、相互に
異なるロボット言語で構成される動作プログラムが、メ
モリ（ＲＯＭ）２７に格納されている。

【００２８】また、ロボットシミュレータ５のメモリ
（ＲＯＭ）１７には、前記した各ロボットコントローラ
７の各ロボット言語に対応するロボット言語（例えばＡ
言語、Ｂ言語、Ｃ言語……）が格納され、ＣＰＵ９はこ
れら各言語を適宜選択してシミュレーション用の言語に
変換する。つまり、ロボットシミュレータ５は、ロボッ
トコントローラ７がそれぞれ備えているロボット言語を
シミュレーション用の言語に変換する言語変換手段を備
えていることになる。

【００２９】次に、図３のフローチャートに基づいて、
上記したロボットシミュレーションモデルの作成装置に
おける動作を説明する。まず、ロボットシミュレータ５
において、例えば図４に示されるＸsからＸeまでのロボ
ットの動作経路データを、作成し（ステップ３０１）、
この作成した動作経路データ内のシミュレーション対象
の任意の開始教示点（Ｘn）および最終教示点（Ｘn+2）
を選択指定する（ステップ３０３，３０５）。上記動作
経路データの作成および教示点の選択指定は、入力部１
５から入力操作して行う。

【００３０】そして上記開始教示点（Ｘn）のロボット
座標系による座標値のデータが、指定されたＩＰアドレ
スの例えばロボット言語としてＡ言語を備えているロボ
ットコントローラ７に送信されるとともに（ステップ３
０７）、次の教示点（Ｘn+1）の目標値が同ロボットコ
ントローラ７に送信される（ステップ３０９）。このと
き次の教示点（Ｘn+1）への補間方法が直線補間である
場合は、目標値をロボットの各軸の姿勢データである各
軸値にて送信し、関節補間である場合はロボット座標系
による座標値を送信する。

【００３１】その後、次の教示点（Ｘn+1）までの動作
条件、つまり次の教示点（Ｘn+1）に移動するまでの各
軸の形態の保持の仕方、動作速度、内回り度および、補
間方法（直線補間であるか関節補間など）が前記ロボッ
トコントローラ７に送信される（ステップ３１１）。

【００３２】図５は、開始教示点（Ｘn）と次の教示点
（Ｘn+1）との間における所定の補間時間Ｔs後の位置
を、Ｘn（Ｔ1），Ｘn（Ｔ2），Ｘn（Ｔ3），Ｘn（Ｔ4）
として示したものである。すなわち、教示点相互間の動
作時間：Ｔ＝Ｔs×補間数（ここでは４）＋Ｔr とな
る。なお、補間時間Ｔsは、ロボットコントローラ７に
依存する。

【００３３】次に、ロボットシミュレータ５は、上記し
た補間時間Ｔs毎のロボットの各軸値のデータを、ロボ
ットコントローラ７から受信する（ステップ３１３）。
このとき、各軸値のデータを受信したロボットシミュレ
ータ５は、各軸値のデータとともにＡ言語を備えたロボ
ットコントローラ７固有のＩＰアドレスも同時に受信す
る。これにより、ロボットシミュレータ５は、ＣＰＵ９
が、上記送信されたＩＰアドレスを所有しているロボッ
トコントローラ７のロボット言語つまりＡ言語をメモリ
１７から選択し、これをシミュレーション用言語に変換
する。

【００３４】これにより、教示点間の移動軌跡および移
動時間が、ロボットの実際の動作を制御可能な動作プロ
グラムを有しているロボットコントローラ７によって、
補間時間Ｔs毎にシミュレートされ、この様子が表示部
３に逐次画面更新して表示される（ステップ３１５）。
つまり、ロボットシミュレータ５の表示部３に表示され
ているシミュレーション用ロボットの各軸を順次動作さ
せる。

【００３５】そして、目標値すなわち最後の補間時間Ｔ
s後の位置Ｘn（Ｔ4）に達したかどうかをロボットシミ
ュレータ５が判断し（ステップ３１７）、目標値に達す
るまで上記ステップ３１３および３１５の動作を繰り返
す。目標値に達した場合には、ロボットコントローラ７
から最終補間時間Ｔr後の各軸値をロボットシミュレー
タ５が受信する（ステップ３１９）。

【００３６】図６は、上記シミュレーション後の開始教
示点（Ｘn）から次の教示点（Ｘn+1）までの実際のロボ
ットの移動軌跡を実線で示しており、この実際の移動軌
跡は、破線や二点鎖線で示す間違ったシミュレーション
の軌跡とは異なり、図４で示したような当初作成した動
作経路データと一致している。

【００３７】最後に、最終教示点（Ｘn+2）に達したか
どうかをロボットシミュレータ５が判断し（ステップ３
２１）、最終教示点（Ｘn+2）に達するまで上記ステッ
プ３０９から３１９の動作を繰り返す。ただし、ステッ
プ３０９での次の教示点の目標値は（Ｘn+2）となるこ
とはもちろんである。最終教示点（Ｘn+2）に達した場
合に、シミュレーション作業が完了する。

【００３８】このように、上記した実施の形態によれ
ば、ロボットの実際の動作を制御可能な動作プログラム
を備えたロボットコントローラ７が、ロボットの各軸値
を補間時間Ｔs毎にロボットシミュレータ５に送信して
模擬実行するので、教示点相互間の動作軌跡および動作
時間が、実際のロボットの動作軌跡および動作時間に一
致し、サイクルタイムのずれや周辺設備との干渉を防止
でき、ロボット動作アルゴリズムの詳細なデータを使用
することなく、正確なロボットシミュレーションモデル
を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示すロボットシミュ
レーションモデルの作成装置の全体構成図である。

【図２】図１のロボットシミュレーションモデルの作成
装置のブロック図である。

【図３】図１のロボットシミュレーションモデルの作成
装置における動作を示すフローチャートである。

【図４】図１のロボットシミュレータで設定したロボッ
トの動作経路図である。

【図５】図４の動作経路における開始教示点と次の教示
点との間の所定の補間時間後の位置を示す説明図であ
る。

【図６】シミュレーション後の開始教示点から次の教示
点までのロボットの移動軌跡を示す説明図である。

【図７】従来例を示すシミュレーション装置の正面図で
ある。

【符号の説明】

３ 表示部（表示手段） ５ ロボットシミュレータ ７ ロボットコントローラ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA00 AA11 BA02 BA08 BA10 BC07 BC09 DA02 DA05 DA08 DC08 FA03 FA06 FA08 FB01 FB05 FB12 FC02 FC07 FC13 FC14 5H269 AB33 BB08 BB13 EE01 NN16 QC01 QC03 QD03 RB01 SA07 SA08 SA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの実際の動作を制御可能な動作
   プログラムを格納するロボットコントローラと、モデル
   化されたロボットおよびその周辺設備を用いてロボット
   の動作位置を教示し、この教示データを前記ロボットコ
   ントローラに出力するロボットシミュレータとを有し、
   前記ロボットシミュレータは、前記教示データに基づく
   ロボットの各軸値のデータを前記ロボットコントローラ
   から受けて、ロボットの動作データを表示手段により逐
   次表示し模擬動作を行わせることを特徴とするロボット
   シミュレーションモデルの作成装置。
2. 【請求項２】 ロボットの各軸値のデータは、教示点相
   互間における所定の補間時間毎に、ロボットコントロー
   ラからロボットシミュレータに出力されることを特徴と
   する請求項１記載のロボットシミュレーションモデルの
   作成装置。
3. 【請求項３】 ロボットシミュレータは、ロボットコン
   トローラが備えたロボット言語をシミュレーション用の
   言語に変換する言語変換手段を備えていることを特徴と
   する請求項１または２記載のロボットシミュレーション
   モデルの作成装置。
4. 【請求項４】 ロボットコントローラは、互いに異なる
   ロボット言語をそれぞれ備えたものが複数設けられ、ロ
   ボットシミュレータは、この各ロボット言語に対応する
   言語変換手段をそれぞれ備えていることを特徴とする請
   求項３記載のロボットシミュレーションモデルの作成装
   置。
5. 【請求項５】 ロボットシミュレータで、モデル化され
   たロボットおよびその周辺設備を用いてロボットの動作
   位置を教示して、この教示データを、ロボットの実際の
   動作を制御可能な動作プログラムを格納するロボットコ
   ントローラに出力し、ロボットコントローラは、前記ロ
   ボットシミュレータから入力を受けた教示データに基づ
   くロボットの各軸値を前記ロボットシミュレータに出力
   し、この各軸値の入力を受けたロボットシミュレータ
   が、前記各軸値に対応するロボットの動作データを逐次
   表示してロボットシミュレーションモデルを作成するこ
   とを特徴とするロボットシミュレーションモデルの作成
   方法。