JP2019070963A

JP2019070963A - 情報処理装置、柔軟物表示方法および柔軟物表示プログラム

Info

Publication number: JP2019070963A
Application number: JP2017196970A
Authority: JP
Inventors: 照秋西岡; Teruaki Nishioka; 尾崎　行雄; Yukio Ozaki; 行雄尾崎; 左千夫小林; Sachio Kobayashi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2019-05-09

Abstract

【課題】柔軟物の位置の検討を容易にすることができる情報処理装置、柔軟物表示方法および柔軟物表示プログラムを提供する。【解決手段】情報処理装置は、柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算する計算部と、前記存在範囲を表示し、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する表示装置と、を備える。【選択図】図１１

Description

本件は、情報処理装置、柔軟物表示方法および柔軟物表示プログラムに関する。

例えば、工場の製造の効率化には、組立作業のロボット化が望まれている。組立作業にはケーブル等の線状柔軟物を扱う工程が含まれているため、ロボット動作の妥当性を短時間で検証するために、柔軟物の変形シミュレーションが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２３４０３９号公報

柔軟物には、長さ、剛性および重量に、公差が存在する。これらの公差を考慮して変形シミュレーションを行うと、柔軟物の存在位置が所定の範囲を有するようになる。設計者は、この存在範囲を確認しながら各組立作業を検証することができる。上記存在範囲には、高確率で柔軟物が存在し得る箇所が含まれるが、柔軟物が低確率でしか存在しない箇所も含まれる。これらの箇所が表示装置で同等に表示されると、設計者による設計に過剰な制約がかかるおそれがある。

１つの側面では、本発明は、柔軟物の位置の検討を容易にすることができる情報処理装置、柔軟物表示方法および柔軟物表示プログラムを提供することを目的とする。

１つの態様では、情報処理装置は、柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算する計算部と、前記存在範囲を表示し、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する表示装置と、を備える。

柔軟物の位置の検討を容易にすることができる。

（ａ）は２点で支持した場合の柔軟物の形状を例示する図であり、（ｂ）は支持の２点を互いに近づけた場合の柔軟物の形状を例示する図である。（ａ）および（ｂ）は柔軟物の表示について例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に長さの公差が存在する場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に長さの公差が存在する場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に剛性の公差が存在する場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に剛性の公差が存在する場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に重量の公差が存在する場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に長さの公差が存在する場合であって、柔軟物の各支持点において柔軟物が水平方向かつ平行に延びている場合を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は柔軟物に剛性の公差が存在する場合であって、柔軟物の各支持点において柔軟物が水平方向かつ平行に延びている場合を例示する図である。確率分布を例示する図である。（ａ）は実施例１に係る情報処理装置のブロック図であり、（ｂ）はモデル生成部、条件設定部およびシミュレーション部のハードウェア構成を例示するブロック図である。情報処理装置による処理の詳細を例示するフローチャートである。柔軟物モデルを例示する図である。シミュレーション結果を例示する図である。シミュレーション結果を例示する図である。シミュレーション結果を例示する図である。シミュレーション結果を例示する図である。（ａ）および（ｂ）は手繰り組合せ動作のシミュレーション結果を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）は溝倣い動作のシミュレーション結果を例示する図である。（ａ）および（ｂ）はフック引っ掛け動作のシミュレーション結果を例示する図である。

実施例の説明に先立って、柔軟物の変形シミュレーションについて説明する。なお、「柔軟物」とは、学術用語としては「ＤｅｆｏｒｍａｂｌｅＬｉｎｅａｒＯｂｊｅｃｔｓ」のことである。以下の説明では、「柔軟物」は、例えば、ケーブル、ワイヤ、糸、梁、ホース、ロープ、チューブ、カテーテル、針などの線状の柔軟物である。

工場の製造の効率化のために、ロボットによる組立作業が望まれている。しかしながら、ケーブルフォーミングに代表される柔軟物組立作業のロボット化には、様々な困難が存在する。まず、人による目視では、適切な把持位置および押さえ位置の認識が困難である。次に、２腕のロボットが休むことなく適切な動きを続ける指示が複雑である。そこで、自動的に柔軟物組立のロボット動作を生成し、事前にロボット動作の妥当性を検証するため、柔軟物の変形シミュレーション技術が開発されている。このような柔軟物の変形シミュレーションでは、シミュレーション結果が表示装置に表示される。組立作業の設計者は、表示装置に表示された柔軟物の位置、形状などを確認することで、各組立作業の良否を検証することができる。

図１（ａ）は、２点で支持した場合の柔軟物１の形状を例示する図である。図１（ａ）は、支持点間距離がケーブル長と等しい場合の例である。図１（ａ）の例では、たるみが発生していない。図１（ｂ）は、支持の２点を互いに近づけた場合の柔軟物１の形状を例示する図である。支持点間距離がケーブル長よりも短くなると、柔軟物１にたるみが発生する。例えば、図１（ｂ）で例示するように、支持点間距離を短くすると、柔軟物１にたるみが発生し、座屈等が生じるようになる。

組立作業の設計においては、柔軟物が部品等から干渉を受けないことが求められるため、柔軟物の位置、形状などが重要となる。したがって、柔軟物の位置、形状などを正確に表示できることが望まれている。しかしながら、現実の柔軟物には、長さ、剛性および重量に、公差（バラツキ）が存在する。以下、公差が存在する場合の柔軟物の位置および形状について説明する。

まず、前提として、図２（ａ）で例示するように、柔軟物１には所定の径（幅）が存在する。しかしながら、以下の説明において柔軟物１の幅を考慮すると、図示が複雑となる。そこで、以下の例では、図２（ｂ）で例示するように、柔軟物１を直線、曲線などの線で表すこととする。

図３（ａ）〜図４（ｄ）は、柔軟物１に長さの公差（±５％）が存在する場合を例示する図である。柔軟物１は、ロボットハンド２，３によって把持されている。図３（ａ）および図４（ａ）は、斜視図（左上）である。図３（ｂ）および図４（ｂ）は、正面図（左下）である。図３（ｃ）および図４（ｃ）は、平面図（右上）である。図３（ｄ）および図４（ｄ）は、側面図（右下）である。図３（ａ）〜図４（ｄ）の各図では、ノミナル（平均長さ）、最大長さ、最小長さの３種類の柔軟物１の位置および形状を例示している。図３（ａ）〜図３（ｄ）の例では、柔軟物１の支持点において、柔軟物１が鉛直下方に延びている。図４（ａ）〜図４（ｄ）の例では、柔軟物１の各支持点において、柔軟物１が水平方向の同一直線上で互いに近づくように延びている。図３（ａ）〜図４（ｄ）で例示するように、柔軟物１が長くなるほど、たるみ量が多くなる。

図５（ａ）〜図６（ｄ）は、柔軟物１に剛性の公差が存在する場合を例示する図である。柔軟物１は、ロボットハンド２，３によって把持されている。図５（ａ）および図６（ａ）は、斜視図（左上）である。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、正面図（左下）である。図５（ｃ）および図６（ｃ）は、平面図（右上）である。図５（ｄ）および図６（ｄ）は、側面図（右下）である。図５（ａ）〜図６（ｄ）の各図では、ノミナル（平均剛性）、最大剛性、最小剛性の３種類の柔軟物１の位置および形状を例示している。図５（ａ）〜図６（ｄ）の例では、柔軟物１の支持点において、柔軟物１が鉛直下方に延びている。図５（ａ）〜図６（ｄ）の例では、柔軟物１の各支持点において、柔軟物１が水平方向の同一直線上で互いに近づくように延びている。図５（ａ）〜図６（ｄ）で例示するように、柔軟物１が柔らかくなるほど、たるみ量が多くなる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、柔軟物１に重量の公差が存在する場合を例示する図である。柔軟物１は、ロボットハンド２，３によって把持されている。図７（ａ）は、斜視図（左上）である。図７（ｂ）は、正面図（左下）である。図７（ｃ）は、平面図（右上）である。図７（ｄ）は、側面図（右下）である。図７（ａ）〜図７（ｄ）の各図では、ノミナル（平均重量）、最大重量、最小重量の３種類の柔軟物１の位置および形状を例示している。図７（ａ）〜図７（ｄ）の例では、柔軟物１の各支持点において、柔軟物１が水平方向かつ平行に延びている。図７（ａ）〜図７（ｄ）で例示するように、柔軟物１が重くなるほど、たるみ量が多くなる。

図８（ａ）〜図８（ｄ）は、柔軟物１に長さの公差が存在する場合であって、柔軟物１の各支持点において柔軟物が水平方向かつ平行に延びている場合を例示する図である。柔軟物１は、ロボットハンド２，３によって把持されている。図８（ａ）は、斜視図（左上）である。図８（ｂ）は、正面図（左下）である。図８（ｃ）は、平面図（右上）である。図８（ｄ）は、側面図（右下）である。図８（ａ）〜図８（ｄ）の各図では、ノミナル（平均長さ）、最大長さ、最小長さの３種類の柔軟物１の位置および形状を例示している。図８（ａ）〜図８（ｄ）で例示するように、柔軟物１が長くなるほど、たるみ量が多くなる。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、柔軟物１に剛性の公差が存在する場合であって、柔軟物１の各支持点において柔軟物が水平方向かつ平行に延びている場合を例示する図である。柔軟物１は、ロボットハンド２，３によって把持されている。図９（ａ）は、斜視図（左上）である。図９（ｂ）は、正面図（左下）である。図９（ｃ）は、平面図（右上）である。図９（ｄ）は、側面図（右下）である。図９（ａ）〜図９（ｄ）の各図では、ノミナル（平均剛性）、最大剛性、最小剛性の３種類の柔軟物１の位置および形状を例示している。図９（ａ）〜図９（ｄ）で例示するように、柔軟物１が柔らかくなるほど、たるみ量が多くなる。

柔軟物の変形シミュレーションにおいて、これらの長さ、剛性および重量の公差を全て考慮すると、柔軟物の存在箇所が所定の範囲（以下、存在範囲）を有するようになる。設計者は、この存在範囲を確認しながら各組立作業を検証することができる。

しかしながら、公差は、所定の確率分布に従う傾向にある。例えば、公差は、図１０で例示する正規分布に従うようになる。正規分布では、平均値（図１０では、μ＝０）の頻度が最も高く、平均値から外れるほど頻度が低くなる。このように、上記存在範囲には、高確率で柔軟物が存在し得る箇所が含まれるが、柔軟物が低確率でしか存在しない箇所も含まれる。これらの箇所が表示装置で同等に表示されると、柔軟物が低確率でしか存在しない箇所を回避するように、組立工程の設計を変形する必要が生じる。したがって、設計者による設計に過剰な制約がかかるおそれがある。この場合、ケーブルフォーミングの位置の検討が困難となるおそれがある。

そこで、以下の実施例では、柔軟物の位置の検討を容易にすることができる情報処理装置、柔軟物表示方法および柔軟物表示プログラムについて説明する。

図１１（ａ）は、実施例１に係る情報処理装置１００のブロック図である。図１１（ａ）で例示するように、情報処理装置１００は、入力装置１０、モデル生成部２０、条件設定部３０、シミュレーション部４０、表示装置５０などを備える。

入力装置１０は、設計者が変形シミュレーションを実施するための各パラメータを入力するための装置である。例えば、入力装置１０は、キーボード、マウスなどである。モデル生成部２０は、柔軟物モデルを生成する。条件設定部３０は、入力装置１０に入力されたパラメータに基づいて、変形シミュレーションの条件を設定する。シミュレーション部４０は、条件設定部３０によって設定された条件に従って、柔軟物の変形シミュレーションを行う。表示装置５０は、変形シミュレーションの結果を表示するための装置であり、ＬＣＤなどである。

図１１（ｂ）は、モデル生成部２０、条件設定部３０およびシミュレーション部４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。図１１（ｂ）で例示するように、モデル生成部２０、条件設定部３０およびシミュレーション部４０は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３等を備える。

ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。記憶装置１０３は、柔軟物表示プログラムを記憶している。

例えば、ＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されている柔軟物表示プログラムを実行することで、図１１（ａ）のモデル生成部２０、条件設定部３０およびシミュレーション部４０が実現されてもよい。なお、モデル生成部２０、条件設定部３０およびシミュレーション部４０として、専用の回路などのハードウェアを用いてもよい。

図１２は、情報処理装置１００による処理の詳細を例示するフローチャートである。以下、図１１および図１２を参照しつつ、情報処理装置１００の処理の詳細について説明する。まず、入力装置１０は、設計者によって入力されたパラメータを取得し、モデル生成部２０および条件設定部３０に渡す（ステップＳ１）。設計者によって入力されるパラメータは、各組立作業におけるロボットハンドの位置および姿勢、組立作業の内容、柔軟物モデルの分割数ｋ、柔軟物モデルの長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍ、柔軟物モデルの長さの公差範囲δＬ、柔軟物モデルの長さのバラツキ分布Ｄ_Ｌ、柔軟物モデルの剛性のノミナル値Ｓ＿ｎｒｍ、柔軟物モデルの剛性の公差範囲δＳ、柔軟物モデルの剛性のバラツキ分布Ｄ_Ｓ、柔軟物モデルの重量のノミナル値Ｗ＿ｎｒｍ、柔軟物モデルの重量の公差範囲δＷ、柔軟物モデルの重量のバラツキ分布Ｄ_Ｗ、重力ｇ＿ｎｒｍなどである。バラツキ分布とは、図１０で例示したような確率分布のことである。

次に、モデル生成部２０は、図１３で例示するように、柔軟物モデル６０を生成する（ステップＳ２）。例えば、モデル生成部２０は、柔軟物モデル６０に所定の間隔で節点ＮＤｎ（ｎ＝０〜ｋ）を設定する。所定の間隔とは、柔軟物長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍをｋで割った値である。

次に、条件設定部３０は、ステップＳ１で入力されたパラメータに基づいて、変形シミュレーションの条件を設定する（ステップＳ３）。次に、シミュレーション部４０は、ステップＳ３で設定された条件に従って、変形シミュレーションを行う（ステップＳ４）。

まず、柔軟物モデル６０の長さのバラツキに基づく、柔軟物モデル６０の変形のバラツキについて説明する。条件設定部３０は、重力をゼロとし、柔軟物モデル６０の剛性をノミナル値Ｓ＿ｎｒｍに設定し、柔軟物モデル６０の重量をノミナル値Ｗ＿ｎｒｍに設定する。条件設定部３０は、支持係数（Ｋｒ）を０．９とし、柔軟物モデル６０の支持距離Ｐｉｔｈを長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍ×支持係数Ｋｒに設定する。条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の長さをノミナル値Ｌ＿ｎｒｍに設定する。設定された条件に基づいて、シミュレーション部４０は、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の長さを公差範囲の最大値（Ｌ＿ｎｒｍ＋δＬ）と最小値（Ｌ＿ｎｒｍ−δＬ）に変化させる。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、支持係数Ｋｒを０．８〜０．１に変化させる（例えば、０．１ごと）。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、同様の計算を行うことにより、各支持距離Ｐｉｔｈに対する各節点ＮＤｎの変位量Δｎを記録する。次に、シミュレーション部４０は、柔軟物モデル６０の長さのバラツキ分布を公差範囲で正規化する。具体的には、シミュレーション部４０は、Ｄ_Ｌ／δＬを計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）に関し、変位量Δｎのバラツキ範囲（δｎ）を計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）のバラツキ範囲に関するバラツキ分布Ｄ_Ｌを計算する。図１４は、シミュレーション結果を例示する。なお、図１４では、支持係数が０．９から０．１までの計算結果が得られているが、変形シミュレーションに必要な支持係数だけの計算を行ってもよい。

次に、柔軟物モデル６０の剛性のバラツキに基づく、柔軟物モデル６０の変形のバラツキについて説明する。条件設定部３０は、重力をゼロとし、柔軟物モデル６０の長さをノミナル値Ｌ＿ｎｒｍに設定し、柔軟物モデル６０の重量をノミナル値Ｗ＿ｎｒｍに設定する。条件設定部３０は、支持係数（Ｋｒ）を０．９とし、柔軟物モデル６０の支持距離Ｐｉｔｈを長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍ×支持係数Ｋｒに設定する。条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の剛性を剛性のノミナル値Ｓ＿ｎｒｍに設定する。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の剛性を公差範囲の最大値（Ｓ＿ｎｒｍ＋δＳ）と最小値（Ｓ＿ｎｒｍ−δＳ）に変化させる。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、支持係数Ｋｒを０．８〜０．１に変化させる（例えば、０．１ごと）。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、同様の計算を行うことにより、各支持距離Ｐｉｔｈに対する各節点ＮＤｎの変位量Δｎを記録する。次に、シミュレーション部４０は、柔軟物モデル６０の剛性のバラツキ分布を公差範囲で正規化する。具体的には、シミュレーション部４０は、Ｄ_Ｓ／δＳを計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）に関し、変位量Δｎのバラツキ範囲（δｎ）を計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）のバラツキ範囲に関するバラツキ分布Ｄ_Ｓを計算する。図１５は、シミュレーション結果を例示する。なお、図１５では、支持係数が０．９から０．１までの計算結果が得られているが、変形シミュレーションに必要な支持係数だけの計算を行ってもよい。

次に、柔軟物モデル６０の重量のバラツキに基づく、柔軟物モデル６０の変形のバラツキについて説明する。条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の設置角度θを０°に設定し、重力をｇ＿ｎｒｍとし、柔軟物モデル６０の長さをノミナル値Ｌ＿ｎｒｍに設定し、柔軟物モデル６０の剛性をノミナル値Ｓ＿ｎｒｍに設定する。設置角度θが０°とは、柔軟物モデル６０が重力の方向（鉛直下方）に延びるように支持することを意味する。条件設定部３０は、支持係数（Ｋｒ）を０．９とし、柔軟物モデル６０の支持距離Ｐｉｔｈを長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍ×支持係数Ｋｒに設定する。条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の重量を重量のノミナル値Ｗ＿ｎｒｍに設定する。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の重量を公差範囲の最大値（Ｗ＿ｎｒｍ＋δＷ）と最小値（Ｗ＿ｎｒｍ−δＷ）に変化させる。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、支持係数Ｋｒを０．８〜０．１に変化させる（例えば、０．１ごと）。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、同様の計算を行うことにより、各支持距離Ｐｉｔｈに対する各節点ＮＤｎの変位量Δｎを記録する。次に、シミュレーション部４０は、柔軟物モデル６０の重量のバラツキ分布を公差範囲で正規化する。具体的には、シミュレーション部４０は、Ｄ_Ｗ／δＷを計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）に関し、変位量Δｎのバラツキ範囲（δｎ）を計算する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）のバラツキ範囲に関するバラツキ分布Ｄ_Ｗを計算する。図１６は、シミュレーション結果を例示する。なお、図１６では、支持係数が０．９から０．１までの計算結果が得られているが、変形シミュレーションに必要な支持係数だけの計算を行ってもよい。なお、図１６は、θ＝０°の場合であって、さらに、θがゼロでない角度においても同様の計算が行われる。それにより、各角度について、図１６の計算結果が得られる。

次に、重力に基づく、柔軟物モデル６０の変形量について説明する。条件設定部３０は、重力をｇ＿ｎｒｍとし、柔軟物モデル６０の長さをノミナル値Ｌ＿ｎｒｍに設定し、柔軟物モデル６０の剛性をノミナル値Ｓ＿ｎｒｍに設定し、柔軟物モデル６０の重量をノミナル値Ｗ＿ｎｒｍに設定する。条件設定部３０は、支持係数（Ｋｒ）を０．９とし、柔軟物モデル６０の支持距離Ｐｉｔｈを長さのノミナル値Ｌ＿ｎｒｍ×支持係数Ｋｒに設定する。条件設定部３０は、柔軟物モデル６０の設置角度θを０°に設定する。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。次に、条件設定部３０は、例えば、設置角度θを４５°、９０°、１２５°、１８０°に変化させる。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算し、各節点（ＮＤｎ）の変位量Δｎを記録する。設置角度θが４５°とは、柔軟物モデル６０が重力の方向（鉛直下方）から４５°の角度を持って延びるように支持することを意味する。設置角度θが９０°とは、柔軟物モデル６０が水平方向に延びるように支持することを意味する。次に、条件設定部３０は、支持係数Ｋｒを０．８〜０．１に変化させる（例えば、０．１ごと）。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、同様の計算を行うことにより、各支持距離Ｐｉｔｈに対する各節点ＮＤｎの変位量Δｎを記録する。次に、シミュレーション部４０は、各節点（ＮＤｎ）に関し、変位量Δｎの発生時の、変形後角度θｎを計算する。図１７は、シミュレーション結果を例示する。なお、図１７では、支持係数が０．９から０．１までの計算結果が得られているが、変形シミュレーションに必要な支持係数だけの計算を行ってもよい。

次に、条件設定部３０は、重力をｇ＿ｎｒｍとし、柔軟物モデル６０の長さをノミナル値Ｌ＿ｎｒｍとし、柔軟物モデル６０の剛性をノミナル値Ｓ＿ｎｒｍとし、柔軟物モデル６０の重量をノミナル値Ｗ＿ｎｒｍに設定する。条件設定部３０は、支持距離Ｐｉｔｈおよび設置角度θを設定する。シミュレーション部４０は、設定された条件に従って、柔軟物モデル６０の変形を計算する。シミュレーション部４０は、各節点ＮＤｎに関し、変形後角度θｎから、変位量Δｎを逆算する。シミュレーション部４０は、各節点ＮＤｎに関し、変位量Δｎからバラツキ分布（Ｄ_Ｌ，Ｄ_Ｓ，Ｄ_Ｗ）を抽出する。シミュレーション部４０は、バラツキ分布（Ｄ_Ｌ，Ｄ_Ｓ，Ｄ_Ｗ）を変位量Δｎの変位位置を中心として、変形後角度θｎだけ回転させる。

次に、表示装置５０は、シミュレーション部４０によるシミュレーション結果を表示する（ステップＳ５）。表示装置５０は、バラツキ分布（Ｄ_Ｌ，Ｄ_Ｓ，Ｄ_Ｗ）において、頻度（存在確率）が高い位置ほど柔軟物モデル６０を濃く表示し、頻度が低い位置ほど柔軟物モデル６０を薄く表示する。徐々に濃度を変化させてもよく、段階的に濃度を変化させてもよい。濃淡の代わりに、色を指定してもよい。例えば、頻度が高い位置ほど柔軟物モデル６０を赤く、頻度の低い位置ほど柔軟物モデル６０を青く表示してもよい。例えば、表示装置５０は、各位置において、バラツキ分布Ｄ_Ｌ、バラツキ分布Ｄ_Ｓ、およびバラツキ分布Ｄ_Ｗの頻度の平均値を頻度として用いることができる。組立工程において、柔軟物モデル６０の長さ、剛性、重量のバラツキの重要度が異なる場合には、重要度の高いバラツキの分布の重みを大きくしてもよい。

例えば、図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、手繰り組合せ動作のシミュレーション結果を例示する図である。手繰り組合せ動作では、押さえ前に柔軟物モデル６０に押え代を確保するために、弛緩動作が行われる。図１８（ａ）では、柔軟物モデル６０が手繰りで引っ張られた状態が例示されている。存在確率が高い箇所は濃く表示され、存在確率が低い箇所は薄く表示されている。引っ張られた状態では、柔軟物モデル６０のバラツキ範囲は狭くなる。図１８（ｂ）では、弛緩によって柔軟物モデル６０のバラツキ範囲が大きくなる。図１８（ａ）および図１８（ｂ）のように、バラツキ範囲が大きいとロボットハンドの先端に引っ掛らない場合があることが視覚的に理解できる。しかしながら、薄く表示された箇所は存在確率が低い箇所であるため、薄く表示された箇所が押さえの位置から所定量ズレていても、シミュレーション結果は良好であると判断することができる。表示装置５０は、ロボットハンドの移動動作停止後に、表示画面上のボタンなどが押された場合にだけバラツキ範囲を表示してもよい。

図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、溝倣い動作のシミュレーション結果を例示する図である。図１９（ａ）で例示するように、溝倣い動作は、溝に沿って柔軟物モデル６０を溝内に挿入する動作である。図１９（ｂ）は、溝および柔軟物モデル６０の断面図である。図１９（ｂ）で例示するように、柔軟物モデル６０が範囲ａに位置する場合には、挿入に失敗する可能性が高くなる。柔軟物モデル６０が範囲ｂに位置する場合には、挿入に成功する可能性が高くなる。図１９（ｂ）の例では、溝倣い動作が成功する範囲ｂに位置する存在確率が高いため、シミュレーション結果は良好であると判断することができる。

なお、存在確率が高い箇所が挿入に失敗する可能性が高くなる場合には、例えば、図１９（ｃ）で例示するようにロボットハンドを傾斜させ、柔軟物モデル６０の張りを強くするような設計に変更することができる。または、図１９（ｄ）で例示するように、補助ハンドにより溝への柔軟物モデル６０の押し込み動作を追加するような設計に変更することができる。

図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、フック引っ掛け動作のシミュレーション結果を例示する図である。図２０（ａ）で例示するように、フック引っ掛け動作は、柔軟物モデル６０をフック７０に引っ掛ける動作である。図２０（ｂ）で例示するように、柔軟物モデル６０が軌道ａに位置する場合には、引っ掛けに失敗する可能性が高くなる。柔軟物モデル６０が軌道ｂに位置する場合には、引っ掛けに成功する可能性が高くなる。図２０（ｂ）の例では、軌道ｂに位置する存在確率が高いため、シミュレーション結果は良好であると判断することができる。

本実施例によれば、柔軟物モデル６０の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、シミュレーション部４０によって、柔軟物モデル６０の存在範囲が計算され、重量、長さ、および剛性の確率分布を基に、存在範囲における柔軟物モデル６０の存在確率が計算される。表示装置５０は、計算された存在範囲を表示し、存在確率が低い箇所を、存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する。この構成では、柔軟物モデル６０の存在範囲が表示されるため、設計者は、この存在範囲を確認しながら各組立作業を検証することができる。存在確率が低い箇所が薄く表示されるため、存在確率が低い箇所を視覚的にとらえることができる。それにより、設計者による設計に過剰な制約がかかることが抑制される。したがって、柔軟物の位置の検討を容易に行うことができる。なお、表示装置５０における「濃い」とは、その表示色における表示画素階調が高いことを意味し、「薄い」とは表示画素階調が低いことを意味する。また、表示する画素の密度を高くすることで「濃く」し、密度を低くすることで「薄く」してもよい。また、上記実施例では、重量、長さ、および剛性の確率分布を基に、存在範囲における柔軟物モデル６０の存在確率が計算されているが、それに限られない。重量、長さ、および剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、存在範囲における柔軟物モデル６０の存在確率を計算してもよい。

上記各例において、シミュレーション部４０が、柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算する計算部と、の一例として機能する。表示装置５０が、前記存在範囲を表示し、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する表示装置の一例として機能する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０入力装置
２０モデル生成部
３０条件設定部
４０シミュレーション部
５０表示装置
６０柔軟物モデル
１００情報処理装置

Claims

柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算する計算部と、
前記存在範囲を表示し、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する表示装置と、を備えることを特徴とする情報処理装置。
前記確率分布は、正規分布であることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
前記計算部は、ロボットが所定の条件に従って前記柔軟物を変形させた場合の、前記柔軟物の存在範囲を計算することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、
前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算し、
前記存在範囲を表示し、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示する、ことを特徴とする柔軟物表示方法。
コンピュータに、
柔軟物の重量、長さ、剛性、これらの公差および重力の方向を基に、前記柔軟物の存在範囲を計算し、前記重量、前記長さ、および前記剛性の少なくともいずれかの確率分布を基に、前記存在範囲における前記柔軟物の存在確率を計算する処理と、
前記存在範囲を表示装置に表示させ、前記存在確率が低い箇所を、前記存在確率が高い箇所と比較して薄く表示させる処理と、を実行させることを特徴とする柔軟物表示プログラム。