JP2021058972A - ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に且つ効率的で精度よく、シミュレーションによる確認を行うことが可能にするロボットシステムを提供すること。【解決手段】仮想空間上で仮想モデルを画面に配置して実機材と同時に表示する仮想モデル表示部４と、仮想空間上でロボットプログラムの教示を行うロボットプログラム教示部５と、仮想モデル、及びロボットプログラムの教示点を仮想空間上での位置関係に基づいて実空間上に表示する実空間上仮想モデル表示部６と、仮想モデルの配置位置を実空間上の実機材に一致するよう修正する仮想モデル配置位置修正部７と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、ロボットシステムに関する。
産業用ロボットなどのロボットシステムにおいては、拡張現実感（ＡＲ）を使用する技術が注目され、研究開発が盛んに行われている。
この種のロボットシステムには、例えば、撮影装置で撮影されたロボットの画像に基づいてロボットのＣＧ映像を生成し、タッチスクリーン上に表示したＣＧ映像をユーザがタッチ操作することによって、タッチスクリーン上でのＣＧ映像のロボットを仮想的に動作させ、仮想的なロボットの動作に追従して実際のロボットを動作させるように構成したものがある。
また、ツールを搭載したロボット、ワーク、及び周辺機器などの三次元モデルを画面に配置して同時に表示し、ロボットプログラムの教示やシミュレーションを行う技術もある。
特許文献１には、「ロボットを仮想化した仮想ロボットによるシミュレーションを行うシミュレーション装置であって、前記仮想ロボットと仮想対象物とを連動させて動作させるか否かに関する情報の入力と、前記仮想ロボットに前記仮想対象物を取り付ける取付部分に関する情報の入力とを受け付ける受付部と、前記仮想ロボットと、前記受付部が受け付けた前記取付部分に取り付けられた前記仮想対象物とを表示部に表示させ、前記仮想ロボットと前記仮想対象物とを連動させて動作させる入力を前記受付部が受け付けた場合、前記仮想ロボットの動作に連動して、前記仮想対象物を動作させる制御部と、を備えることを特徴とするシミュレーション装置。」が開示されている。
特許文献２には、「ロボットを仮想化した仮想ロボットによるシミュレーションを行うシミュレーション装置であって、前記シミュレーション上の空間における前記仮想ロボットとは異なる位置にある外部点に関する情報と、仮想対象物の外形が有する線分に関する情報とに基づいて、前記仮想ロボットで前記仮想対象物を保持した状態で前記仮想ロボットを動作させる動作命令を実行可能な制御部を備え、前記制御部は、前記仮想ロボットの動作において、前記仮想対象物上に前記外部点に基づいた第１軌跡を表示部に表示させる信号を出力することを特徴とするシミュレーション装置。」が開示されている。
しかしながら、仮想空間上で作成したロボットプログラムを現場に適用する場合、仮想空間と実空間とのレイアウト上の配置誤差があり、干渉が発生する可能性がある。このため、ロボットプログラムを現場に適用するには、ロボットプログラムの教示点を現場で1点ずつ確認しながら修正するか、または例えば３点タッチアップによるキャリブレーションを行い、仮想空間と実空間とのレイアウトを合わせた上でロボットプログラムの教示を仮想空間上で行う必要があり、工数が非常にかかり、多大な労力、時間を要するという問題があった。
本開示のロボットシステムの一態様は、少なくとも仮想ロボットモデルを含む仮想モデルを画面に配置して、少なくとも実ロボットを含む実機材と同時に表示し、ロボットプログラムの教示、及びシミュレーションを行うシミュレーション装置を備えたロボットシステムにおいて、前記シミュレーション装置は、仮想空間上で前記仮想モデルを画面に配置して前記実機材と同時に表示する仮想モデル表示部と、仮想空間上でロボットプログラムの教示を行うロボットプログラム教示部と、前記仮想モデル、及びロボットプログラムの教示点を仮想空間上での位置関係に基づいて実空間上に表示する実空間上仮想モデル表示部と、前記仮想モデルの配置位置を実空間上の前記実機材に一致するよう修正する仮想モデル配置位置修正部と、を備える構成とした。
本開示のロボットシステムの一態様によれば、現場でロボットプログラムの自動修正、シミュレーションによる確認を行うことが可能になる。
これにより、従来のように、仮想空間上で作成したロボットプログラムを現場に適用する場合に、ロボットプログラムの教示点を現場で１点ずつ確認しながら修正したり、３点タッチアップによるキャリブレーションを行って、仮想空間と実空間とのレイアウトを合わせた上でロボットプログラムの教示を仮想空間上で行うことを不要にできる。
よって、従来と比較し、工数、大幅な労力、時間の低減を図ることが可能になる。
よって、従来と比較し、工数、大幅な労力、時間の低減を図ることが可能になる。
以下、図１から図１１を参照し、一実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
本実施形態のロボットシステム１は、図１に示すように、仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデル、仮想ワークモデル、及び仮想周辺機器モデル（以下、これらのモデルを仮想モデルとする場合がある）を画面に配置して同時に表示し、ロボットプログラムの教示、及びシミュレーションを行うシミュレーション装置２を備えている。
具体的に、本実施形態のロボットシステムのシミュレーション装置２は、仮想空間上で仮想モデルを画面に配置して同時に表示する仮想モデル表示部４（仮想モデル配置部３を含む）と、仮想空間上でロボットプログラムの教示を行うロボットプログラム教示部５と、仮想モデル、及びロボットプログラムの教示点を仮想空間上での位置関係に基づいて実空間上に表示する実空間上仮想モデル表示部６と、仮想モデルの配置位置を実空間上の実ツールを搭載した実ロボット、実ワーク、及び実周辺機器（以下、これらの機器材を実機材とする場合がある）に一致するよう修正する仮想モデル配置位置修正部７と、実機材に重ねて表示する実機材表示部（仮想モデル配置部３）と、仮想モデルとの修正前の相対位置と修正後の相対位置から相対位置の誤差を計算する相対位置誤差計算部８と、相対位置の誤差に基づいて、ロボットプログラムの教示点を修正するロボットプログラム修正部９と、を備えて構成されている。
さらに、本実施形態のロボットシステム１のシミュレーション装置２は、仮想モデルによりロボットプログラムのシミュレーションを実行するシミュレーション実行部１０と、ロボットプログラムのシミュレーションにおいて、仮想モデル間の干渉を検出する仮想モデル干渉検出部１１と、干渉を回避するようにロボットプログラムの教示点を修正するロボットプログラム干渉回避部１２と、ロボットプログラムを実ロボットに送信するロボットプログラム送信部１３と、を備えている。
上記構成からなる本実施形態のロボットシステム１（シミュレーション装置２）においては、図２、図３に示すように、仮想モデルを画面に配置して同時に表示し、ロボットプログラムの教示やシミュレーションを行う。なお、仮想空間上で作成したロボットプログラムはシミュレーションを行って干渉が発生しないことが確認済みとされる。
次に、図２、図４に示すように、仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデル、仮想ワークモデル、及び仮想周辺機器モデル（仮想モデルＳ１）、ロボットプログラムの教示点Ｒを仮想空間上での位置関係に基づいて実空間上に表示する。
例えば、ヘッドマウントディスプレイやプロジェクタなどの拡張現実表示装置１５を用いることによって、モデルを実空間上に表示する。なお、拡張現実表示装置１５は、表示部、通信部、記憶部などを備えている。
例えば、ヘッドマウントディスプレイやプロジェクタなどの拡張現実表示装置１５を用いることによって、モデルを実空間上に表示する。なお、拡張現実表示装置１５は、表示部、通信部、記憶部などを備えている。
次に、図２、図５に示すように、仮想モデルＳ１の配置位置を、実ツールを搭載した実ロボット、実ワーク、及び実周辺機器（実機材Ｓ２）に一致するように相対位置を変えて修正し、実機材Ｓ２に重ねて表示する。
このとき、例えば、仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデル、仮想ワークモデル、及び仮想周辺機器モデル（実機材Ｓ２）のそれぞれにターゲットＴを1個または複数個配置し、実ツールを搭載した実ロボット、実ワーク、及び実周辺機器のそれぞれにターゲットＴに相当するマーカーＭを１個または複数個配置する。そして、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイなどの拡張現実表示装置１５に内蔵された、または別置のカメラ等の検出手段１６でマーカーＭを検出し、双方が一致するようにシミュレーション装置２側で配置位置を修正する。
次に、図２、図６に示すように、仮想モデルＳ１との修正前の相対位置と修正後の相対位置から相対位置の誤差を計算する。
例えば、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイなどの拡張表示装置１５に内蔵された、または別置のカメラ等の検出手段１６でマーカーＭを検出し、実機材Ｓ２での各物体の位置や実ロボットに対する各物体の相対位置、すなわち、修正後の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置を計算する。さらに、修正前の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置は明らかなので、修正前後の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置、ロボット基準の相対位置の誤差を計算する。
例えば、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイなどの拡張表示装置１５に内蔵された、または別置のカメラ等の検出手段１６でマーカーＭを検出し、実機材Ｓ２での各物体の位置や実ロボットに対する各物体の相対位置、すなわち、修正後の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置を計算する。さらに、修正前の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置は明らかなので、修正前後の仮想モデルＳ１の位置、仮想ロボットに対する各物体の相対位置、ロボット基準の相対位置の誤差を計算する。
次に、図２、図７に示すように、相対位置の誤差に基づいて、ロボットプログラムの教示点（プログラム）を修正する。
また、図８に示すように、配置位置を修正した仮想モデルＳ１で教示点Ｒを修正したロボットプログラムのシミュレーションを行う。
また、図８に示すように、配置位置を修正した仮想モデルＳ１で教示点Ｒを修正したロボットプログラムのシミュレーションを行う。
このとき、図９、図１０に示すように、シミュレーション時に仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデル、仮想ワークモデル、及び仮想周辺機器モデルで干渉が発生した場合には、ユーザが操作盤を操作するなどし、干渉を回避するようにロボットプログラムの教示点Ｒを修正する。
例えば、仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデルで仮想ワークモデルを搬送する際、仮想ワークモデルと仮想周辺機器モデルが干渉したら、干渉を回避するよう教示点Ｒの位置姿勢を修正する、または追加の教示点Ｒ’を挿入する。
例えば、仮想ツールモデルを搭載した仮想ロボットモデルで仮想ワークモデルを搬送する際、仮想ワークモデルと仮想周辺機器モデルが干渉したら、干渉を回避するよう教示点Ｒの位置姿勢を修正する、または追加の教示点Ｒ’を挿入する。
そして、シミュレーションにより干渉が発生しないことを確認したら、図１１に示すように、ロボットプログラムを実機材Ｓ２のロボットに読込ませて実行する。
これにより、本実施形態のロボットシステム１（シミュレーション装置２）においては、仮想空間上で作成したロボットプログラムを現場に適用する場合、ロボットプログラムの教示点Ｒを現場で1点ずつ確認しながら修正するか、または例えば３点タッチアップによるキャリブレーションを行い、仮想空間と実空間とのレイアウトを合わせた上でロボットプログラムの教示を仮想空間上で行うことを不要にし、現場でロボットプログラムの自動修正、シミュレーションによる確認を行うことが可能になる。
したがって、本実施形態のロボットシステム１（シミュレーション装置２）によれば、従来と比較し、工数、大幅な労力、時間の低減を図ることができ、容易に且つ効率的に精度よく、シミュレーションによる確認を行うことが可能になる。
以上、ロボットシステムの一実施形態について説明したが、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ ロボットシステム
２ シミュレーション装置
３ 仮想モデル配置部
４ 仮想モデル表示部
５ ロボットプログラム教示部
６ 実空間上仮想モデル表示部
７ 仮想モデル配置位置修正部
８ 相対位置誤差計算部
９ ロボットプログラム修正部
１０ シミュレーション実行部
１１ 仮想モデル干渉検出部
１２ ロボットプログラム干渉回避部
１３ ロボットプログラム送信部
１５ 拡張現実表示装置
Ｓ１ 仮想モデル
Ｓ２ 実機材
Ｒ 教示点
Ｍ マーカー
Ｔ ターゲット
２ シミュレーション装置
３ 仮想モデル配置部
４ 仮想モデル表示部
５ ロボットプログラム教示部
６ 実空間上仮想モデル表示部
７ 仮想モデル配置位置修正部
８ 相対位置誤差計算部
９ ロボットプログラム修正部
１０ シミュレーション実行部
１１ 仮想モデル干渉検出部
１２ ロボットプログラム干渉回避部
１３ ロボットプログラム送信部
１５ 拡張現実表示装置
Ｓ１ 仮想モデル
Ｓ２ 実機材
Ｒ 教示点
Ｍ マーカー
Ｔ ターゲット
Claims (4)
- 少なくとも仮想ロボットモデルを含む仮想モデルを画面に配置して、少なくとも実ロボットを含む実機材と同時に表示し、ロボットプログラムの教示、及びシミュレーションを行うシミュレーション装置を備えたロボットシステムにおいて、
前記シミュレーション装置は、
仮想空間上で前記仮想モデルを画面に配置して前記実機材と同時に表示する仮想モデル表示部と、
仮想空間上でロボットプログラムの教示を行うロボットプログラム教示部と、
前記仮想モデル、及びロボットプログラムの教示点を仮想空間上での位置関係に基づいて実空間上に表示する実空間上仮想モデル表示部と、
前記仮想モデルの配置位置を実空間上の前記実機材に一致するよう修正する仮想モデル配置位置修正部と、
を備える、ロボットシステム。 - 前記シミュレーション装置は、
前記仮想モデルとの修正前の相対位置と修正後の相対位置から相対位置の誤差を計算する相対位置誤差計算部と、
相対位置の誤差に基づいて、ロボットプログラムの教示点を修正するロボットプログラム修正部と、
を備える、請求項１に記載のロボットシステム。 - 前記シミュレーション装置は、
前記仮想モデルによりロボットプログラムのシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と、
ロボットプログラムのシミュレーションにおいて、前記仮想モデル間の干渉を検出する仮想モデル干渉検出部と、
干渉を回避するようにロボットプログラムの教示点を修正するロボットプログラム干渉回避部と、
を備える、請求項２に記載のロボットシステム。 - ロボットプログラムを実ロボットに送信するロボットプログラム送信部を備える、
請求項３に記載のロボットシステム。
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