JP3673725B2 - ロボット用情報処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボットシミュレーション等のための情報処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットに対して教示された動作プログラムによるロボットの動作をアニメーション（動画）などの情報として表示装置に表示しロボットの動作をシミュレーションして、教示動作プログラムの検討、確認ができるようにしたものは、すでに公知である。しかしこのシミュレーションに伴う動作アニメーションなどの情報は、ロボット制御装置に接続されたパーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）等の情報処理装置の表示部の画面上で表示されるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
教示した動作プログラムをシミュレーションして動作アニメーションを表示し、動作プログラムを検討、確認、さらには修正するのは、通常、この動作プログラムを教示した直後等である。動作プログラムの教示は及び修正は操作盤を操作して行い、一方、教示内容の検討、確認はＰＣで行うということは、動作プログラムの教示、検討、確認、修正にとって不便であり、時間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、ＰＣに格納された情報を教示操作盤に表示し、又該情報を教示操作盤から操作できるようにすることを発明の課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、教示操作盤を有するロボット制御装置と、該ロボット制御装置とは別途に設けられた情報処理装置とで構成され、前記教示操作盤の操作によって前記情報処理装置は該情報処理装置に格納された情報を自動的に前記ロボット制御装置を介して前記教示操作盤に送る手段を備え、かつ該教示操作盤は前記情報に基づいて該教示操作盤の表示部に該情報を表示する手段を備える。
又、前記ロボット制御装置から前記情報処理装置に送られたロボットの動作位置情報に基づいて該情報処理装置がロボット動作を動画で表示する表示情報を生成するロボット用情報処理システムであって、前記教示操作盤の操作によって前記生成された表示情報を自動的に前記情報処理装置からロボット制御装置を介して前記教示操作盤に送る手段を備え、かつ該教示操作盤は前記表示情報に基づいて該教示操作盤の表示部に動画で表示する手段を備え、この教示操作盤の表示部にロボットアニメーション画像を表示できるようにした。
【０００６】
なお、前記教示操作盤は前記情報処理装置から送られてきた前記表示情報の一部若しくは全部を前記表示部に表示するようにする。さらに、情報処理装置が実行するロボットシミュレーションを教示操作盤から操作する手段を設けて、教示操作盤からもロボットシミュレーションを操作できるようにした。又、情報処理装置に格納されている表示のための各種情報に対する操作を、教示操作盤からもできるようにその操作手段を設ける。この表示のための各種情報に対する操作を行う手段は、表示のための情報変更のガイダンスが前記教示操作盤の表示部に表示されるようにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の概要図である。符号１はロボット制御装置であり、該ロボット制御装置１には、ロボット本体４のロボット機構部が接続され、該ロボット本体４をロボット制御装置が制御してロボットのアーム等の各機構部を駆動してロボットを動作させるものである。この点は従来のロボットと何等変わりはない。一方、該ロボット制御装置１には、教示操作盤２及び情報処理装置としてのＰＣ３がケーブル５で接続されている。この接続はイーサネット（登録商標）ケーブル若しくはＲＳ−４２２ケーブルで接続されている。このケーブル５をイーサネット（登録商標）ケーブルで構成した場合には、教示操作盤２とＰＣ３は直接的に情報のやりとりができ、ＲＳ−４２２ケーブルで構成した場合には、教示操作盤２とＰＣ３との間の情報のやりとりは、ロボット制御装置１を介して間接的に行われるという点において相違するのみである。なお、ＰＣが複数あり、複数のＰＣがロボット制御装置１に接続され、教示操作盤２において、情報を得る対象のＰＣを選択するようにしてもよい。
【００１０】
教示操作盤２には液晶等で構成された表示部２ａが設けられ、ソフトキーや各種指令を入力するためのキー等で構成される操作部２ｂが設けられている。特に本発明と関係して、この操作部２ｂに、動作シミュレーションの起動、停止を指令するキー、ロボットの指令値をロボット本体を駆動するために、各軸のサーボモータを駆動制御するサーボ部へ指令するか、ＰＣ３に指令するか、又は両方に指令するかを選択する動作モードスイッチ、ＰＣ３内に記憶するアニメーション（動画）の表示条件データを設定変更するための表示条件変更指令キー、動作シミュレーションに対する操作をこの教示操作盤２側で行うか、ＰＣ３側で行うか、両方で可能とするかの表示操作モード切換スイッチ等が設けられている点を除けば、ハードウエアにおいては従来の教示操作盤と同一である。
【００１１】
又、ＰＣ３は表示部３ａとキーボート等の操作部３ｂ等を備え、従来のＰＣと同じ構成であるが、本発明に関係して、このＰＣ３の操作部３ｂにも、動作シミュレーションの起動、停止を指令するキー、ロボットの指令値を、ロボット本体４を駆動するためにサーボ部へ指令するか、ＰＣ３に指令するか、又は両方に指令するかを選択する動作モードスイッチ、アニメーションに対する操作を選択する表示操作モード切換スイッチ等が設けられている。又、ＰＣ３をロボット制御装置１のキャビネット内部に格納するようにしてもよい。
【００１２】
図２は、このロボット制御装置１，教示操作盤２，ＰＣ３における本発明に関係するソフトウエア構成を示す説明図である。
【００１３】
ロボット制御装置１には、通信インタフェースと、プログラム実行処理のためのソフトウエア、プログラム実行に基づいてロボットの動作位置情報を作成するモーション部と、該モーション部からの動作位置情報に基づき、ロボット機構部４の各軸等のサーボモータを駆動制御するためのサーボ部と、サーボ遅れ系を補償したアニメーションのための動作位置情報を得るサーボ遅れモデルと、教示操作盤（ＴＰ）インタフェース、エディタ等で構成されている。
【００１４】
又、教示操作盤２は、ユーザインタフェース用プログラム、ユーザインタフェース、エミュレータ、プラウザ用ソフトウェア等を備えている。ＰＣ３には、通信インタフェース、グラフィックアニメーション、教示操作盤（ＴＰ）エミュレーション等を備えている。
そして、この図２で示す例では、イーサネットケーブル５でロボット制御装置１、教示操作盤２、ＰＣ３が接続されている例を示している。
【００１５】
図３は、教示操作盤２又はＰＣ３に設けられた動作モード選択スイッチが、ロボットの指令をＰＣ３へ又はＰＣ３とサーボ部へ指令するモードが選択されているときに実行され処理を示すもので、教示操作盤２の表示部２ａに動作プログラムにおけるロボットの動作をアニメーション（動画）で表示してシミュレートするときの処理フローチャートである。ステップ１０１〜ステップ１１２までの処理は、ロボット制御装置１及び教示操作盤２側の処理であり、ステップ２０１〜ステップ２０９までの処理はＰＣ３の処理を示している。
【００１６】
まず、ロボット制御装置１及び教示操作盤２側の処理について説明する。予め入力記憶されている教示操作盤２の表示部２ａにおけるアニメーションの表示領域、及びアニメーションの時間間隔を設定し（ステップ１０１）、ＰＣ３の操作部３ｂが操作されて通信開始指令が入力され該指令が送られてきたか、又は当該教示操作盤２の操作部２ｂの操作により通信開始指令が入力されたかを判断し（ステップ１０２）、この通信開始指令が入力されるまでは以下の処理は行わない。この通信開始指令が入力されると、ＰＣ３との通信を開始し（ステップ１０３）、ＰＣ３又は教示操作盤２から動作開始指令が入力されたかを判断する（ステップ１０４）。なお、教示操作盤２又はＰＣ３に設けられた表示操作モード切換スイッチが、教示操作盤２のみ、若しくはＰＣ３のみ、シミュレーションの操作を可能とするように切り換えられていれば、選択された教示操作盤２又はＰＣ３からのみしか、この動作開始指令は入力できない。
【００１７】
動作開始指令が入力されると、ロボット動作プログラムの実行を開始し（ステップ１０５）、現時点におけるロボットの位置姿勢をロボット動作プログラム及びサーボ遅れモデルに基づいて算出し（ステップ１０６）、求められたロボット位置姿勢データ、すなわち動作位置情報をケーブル５を介してＰＣ３に送付する（ステップ１０７）。なお、動作モードスイッチが、動作位置情報をＰＣ３にもサーボ部へも指令するように選択されている場合には、動作プログラムを解析して得られる動作位置情報をサーボ部にも出力し、ロボット本体４の各軸のサーボモータを駆動してロボットを動作させることになる。
【００１８】
一方、ＰＣ３に現在の位置姿勢情報を送付した後、後述するように、ＰＣ３のグラフィックアニメーションソフトで作成されたアニメーション（動画）の表示情報が来たかを判断し、アニメーション（動画）の表示情報が来てなければ、ステップ１１０に移行し、この表示情報が来ていればこのこの表示情報により教示操作盤２の表示部２ａに動画イメージを表示する。この場合、ステップ１０１で設定されている表示領域に表示されるが（ステップ１０９）、この表示領域から外れるものは表示されず、一部の表示のみとなる場合もある。又、全ての動画イメージが表示させる場合も当然ある。
【００１９】
動画イメージを教示操作盤２の表示部２ａに表示した後、実行中止指令が入力されているかを判断し（ステップ１１０）、入力されていなければ、動作プログラムが終了か判断し（ステップ１１１）、終了していなければ、ステップ１０６に戻り前述した処理を繰り返し実行する。なお、実行中止指令も、表示操作モード切換スイッチで選択されている教示操作盤２又はＰＣ３からのみ指令できるものである。
【００２０】
以下、上述した動作を繰り返し実行することによって、動作プログラムに応じたロボット動作のシミュレーションがロボット動作のアニメーションとして教示操作盤２の表示部２ａに表示されることになる。
そして、実行中止指令が入力されるか動作プログラムが終了すると、動作プログラムの実行を終了し、このプログラム実行の終了信号をＰＣ３に送付する（ステップ１１２）。
【００２１】
一方、ＰＣ３側においては、ステップ１０２と同様に、ＰＣ３又は教示操作盤２から通信開始指令が入力されたかを判断し、通信開始指令が入力されていれば、ロボット制御装置１との通信を開始する（ステップ２０２）。そして、ステップ１０４と同様に、ＰＣ３又は教示操作盤２から動作開始指令が入力されたかを判断し（ステップ２０３）、開始指令が入力されていれば、ロボット制御装置１からステップ１０７の処理によって送られてくる、ロボットの現在時刻の位置姿勢データを受け取り（ステップ２０４）、予め設定されているこのロボットが配置されているワークセルにおける周辺機器や付属物等のレイアウトのデータに基づいて、このワークセルのレイアウトの画像とロボットの現在時刻の位置姿勢表す表示情報を作成し、この表示情報に基づいてＰＣ３の表示部３ａに表示する（ステップ２０５）。なお、この画像表示のための座標系や表示色、線の大きさ等のＰＣ３の記憶手段に設定記憶されている表示条件は、ＰＣ３で設定、変更することもできるが、前述した教示操作盤２に設けた、表示条件変更指令キーを用いて、変更することもできる。この表示条件変更指令キーを操作すると、変更、設定のためのガイダンスが教示操作盤２の表示部２ａに表示され、ソフトキー（ファンクションキー）等を用いて、これらのデータを設定変更することができるようにしている。
【００２２】
次に、この表示したグラフィックイメージ画像を教示操作盤２にも表示させるモードに設定されているか判断し、設定されていなければ、ステップ２０８に移行し、教示操作盤２にも表示するモードに設定されていれば、このイメージデータであるアニメーション画像の表示情報をロボット制御装置１又は教示操作盤２に送付する（ステップ２０７）。この送付されたアニメーション画像の表示情報が前述したステップ１０９でロボット制御装置１又は教示操作盤２で受信されるものである。
【００２３】
次に、ロボット制御装置、教示操作盤側のステップ１１２の処理によって送られてくる動作プログラム実行終了信号を受けたか判断し（ステップ２０８）、受けていなければ、ステップ２０４に戻り前述した処理を繰り返し実行することになる。
【００２４】
その結果、アニメーション画像を表示するモードが選択されている場合には、ＰＣ３の表示部３ａ及び教示操作盤２の表示部２ａに、動作プログラムにともなうロボットの動作アニメーションが表示されることになる。
【００２５】
動作プログラムが終了し、ステップ１１２の処理でロボット制御装置、教示操作盤側から実行終了信号が送られてくると、ロボット制御装置１及び教示操作盤２との通信を終了し（ステップ２０９）、この処理を終了する。
【００２６】
以上のようにして、ロボット制御装置１から動作プログラムにともなうロボットの位置姿勢の情報、すなわち動作位置情報をＰＣ３に送付し、ＰＣ３のグラフィックアニメーション処理によってワークセル及びロボットの位置姿勢のアニメーション画像を作成し、この画像データを教示操作盤２に直接（イーサネットケーブルを使用しているとき）、又はロボット制御装置１を介して間接的（ＲＳ−４２２ケーブルを使用しているとき）に送付し、該教示操作盤２の表示部２ａにロボットの動作アニメーション画像を表示させるものである。
【００２７】
ロボットの動作アニメーション画像を教示操作盤２の表示部２ａで見ることができるから、動作プログラムを教示したときや、動作プログラムを修正するときなどにおいて、このシミュレーションを行い、教示、修正した動作プログラムを実行した時のロボットの動作状態をアニメーション画像で直ちに、教示操作盤２上で確認することができ、動作プログラムの教示、修正作業を効率的にすることができる。
【００２８】
図４，図５は、本発明の第２の実施形態におけるロボット動作シミュレーションにおけるアニメーション表示のための、ロボット制御装置１及び教示操作盤２側の処理とＰＣ側の処理のフローチャートである。この第２の実施形態と上述した第１の実施形態との差異は、シミュレーションのために動作させる前のロボット制御装置の状態をシミュレーション動作をさせた後に再現させるようにしたものであり、この点において相違するのみである。
【００２９】
図４は、ロボット制御装置１及び教示操作盤２側の処理で、ステップ３０１からステップ３０４の処理は図３に示したステップ１０１からステップ１０４までの処理と同一である。この第２の実施形態では、動作開始指令が入力されると、まず、ロボット制御装置１のその時点の状態、ロボットの位置、姿勢、入出力信号の状態等のその時のロボット制御装置１の動作状態を表す信号を全てＰＣ３に送付し（ステップ３０５）、ロボットをマシンロックして、動作しない状態とする（ステップ３０６）。その後、第１の実施形態と同様に図３に示したフローチャートのステップ１０５からステップ１１１と同一の処理であるステップ３０７からステップ３１３の処理を行う。
【００３０】
すなわち、ロボット動作プログラムの実行を開始し、現時点におけるロボットの位置姿勢を計算し、求めた位置姿勢をＰＣ３に送り、ＰＣ３からアニメーション画像データが来たならば、教示操作盤２の表示部２ａにその画像を表示し、動作中止指令が入力されていないか、動作プログラムが終了していないか判断し、中止指令が入力されるか、動作プログラムが終了するかするまで、ステップ３０８からステップ３１３までの、ロボットの現在位置姿勢を示す動作位置情報を送付すると共に、ＰＣ３から送られてくるロボットのアニメーション画像を教示操作盤２ａに表示する処理を繰り返し実行する。
【００３１】
中止指令が入力されるか、動作プログラムが終了すると、次に、教示操作盤２又はＰＣ３から、動作プログラムの修正開始指令が入力されるか、修正せずに「ＯＫ」の指令が入力されたか判断する（ステップ３１４）。修正がなければ、ステップ３１６に移行するが、修正がある場合には、ステップ３１５に移行し、動作プログラムの修正処理を実行し（ステップ３１５）、修正処理が終了するとステップ３０７に移行して、この修正されたロボット動作プログラムを実行し、前述したステップ３０８〜ステップ３１３の処理を繰り返し実行する。
【００３２】
かくして、動作プログラムに修正がなければ、ステップ３１４からステップ３１６に移行し、ステップ３０５で送付し、ＰＣ３に記憶する情報を読み出して、この情報に基づいて、シミュレーションを開始する前のロボット制御装置状態に戻し、ロボットのマシンロックを解き（ステップ３１７）、動作プログラムの実行終了信号をＰＣ３に送付する（ステップ３１８）。
【００３３】
図５は、この第２の実施形態におけるＰＣ３の処理を示すフローチャートである。第１の実施形態におけるＰＣ３のフローチャートと相違する点は、ステップ４０４、４１０が加わっている点である。
【００３４】
ステップ４０１〜４０３は、第１の実施形態におけるステップ２０１〜２０３と、又、ステップ４０５〜４０９までの処理は第１の実施形態におけるステップ２０４〜２０８と同一の処理である。さらに、ステップ４１１の処理は第１の実施形態におけるステップ２０９と同一である。
【００３５】
すなわち、この第２の実施形態では、ロボット制御装置１及び教示操作盤２とＰＣ３との通信が開始され動作開始指令が入力されると（ステップ４０１〜４０３）、まず、ロボット制御装置１から送られてくるロボット制御装置１のその時点における状態を示す情報を記憶し保存する（ステップ４０４）。その後、前述した動作プログラムの実行にともなって変化するロボットの動作のアニメーション画像の表示情報を作成し、この表示情報に基づいてＰＣ３の表示部３ａにアニメーション画像を表示するとともに、教示操作盤でも動画アニメーション表示を行うモードであれば、教示操作盤２へも送付し、該教示操作盤２ａにロボット動作アニメーションを表示する（ステップ４０５〜４０９）。
【００３６】
そして、動作プログラムの実行終了信号を受信すると（ステップ４０９）、ステップ４０４で記憶していたロボット制御装置のアニメーション動作開始前の状態を示す情報をロボット制御装置１に送付し（ステップ４１０）、ロボット制御装置１、教示操作盤２との通信を終了する（ステップ４１１）。
【００３７】
この第２の実施形態においては、上述したように、ロボットの動作シミュレートして、アニメーションで表示した後、シミュレーション開始前の状態に、ロボット制御装置１を戻すことができるもので、作業途中で、シミュレーションしてロボットアニメーションにより動作を確認するような場合に、動作を確認した後元の状態に戻すことができるものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、教示操作盤にも動作プログラムをシミュレーションして該動作プログラムに基づくロボットの動作アニメーション（動画）を表示すことができるので、動作プログラムの教示、その修正を効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における構成図である。
【図２】同実施形態におけるソフトウエア構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における動作処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるロボット制御装置、教示操作盤側の動作処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるパーソナルコンピュータ側の動作処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ロボット制御装置
２ 教示操作盤
３ パーソナルコンピュータ（情報処理装置）
４ ロボット機構部
５ ケーブル

Claims (8)

1. 教示操作盤を有するロボット制御装置と、該ロボット制御装置とは別途に設けられた情報処理装置とを備えたロボット用情報処理システムにおいて、
   前記教示操作盤の操作によって前記情報処理装置は該情報処理装置に格納された情報を自動的に前記ロボット制御装置を介して前記教示操作盤に送る手段を備え、かつ該教示操作盤は前記情報に基づいて該教示操作盤の表示部に該情報を表示する手段を備えたロボット用情報処理システム。
2. 教示操作盤を有するロボット制御装置と、該ロボット制御装置とは別途に設けられた情報処理装置とを備え、前記ロボット制御装置から前記情報処理装置に送られたロボットの動作位置情報に基づいて該情報処理装置がロボット動作を動画で表示する表示情報を生成するロボット用情報処理システムであって、
   前記教示操作盤の操作によって前記生成された表示情報を自動的に前記情報処理装置から前記ロボット制御装置を介して前記教示操作盤に送る手段を備え、
   かつ該教示操作盤は前記表示情報に基づいて該教示操作盤の表示部に動画で表示する手段を備えたことを特徴とするロボット用情報処理システム。
3. 前記教示操作盤は前記情報処理装置から送られてきた前記情報の一部を前記表示部に表示する請求項１又は請求項２に記載のロボット用情報処理システム。
4. 前記教示操作盤は前記情報処理装置から送られてきた前記情報がロボットの動作のシミュレーションであり、該シミュレーションの一部を前記表示部に表示する請求項３記載のロボット用情報処理システム。
5. 前記情報処理装置が実行する情報処理を前記教示操作盤から操作する手段を備えた請求項１又は請求項２に記載のロボット用情報処理システム。
6. 前記情報処理装置が実行するロボットシミュレーションを前記教示操作盤から操作する手段を備えた請求項４記載のロボット用情報処理システム。
7. 前記教示操作盤は、情報処理装置に格納されている表示のための各種情報に対する操作を行う手段を備える請求項１乃至６の内いずれか１項記載のロボット用情報処理システム。
8. 前記表示のための各種情報に対する操作を行う手段は、表示のための情報変更のガイダンスが前記教示操作盤の表示部に表示される請求項７記載のロボット用情報処理システム。

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