JP4304133B2 - 産業用ロボットの移動時間表示装置 - Google Patents
産業用ロボットの移動時間表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4304133B2 JP4304133B2 JP2004223472A JP2004223472A JP4304133B2 JP 4304133 B2 JP4304133 B2 JP 4304133B2 JP 2004223472 A JP2004223472 A JP 2004223472A JP 2004223472 A JP2004223472 A JP 2004223472A JP 4304133 B2 JP4304133 B2 JP 4304133B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- industrial robot
- time
- movement
- start point
- display screen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
- G05B2219/35489—Discriminate, different colour, highlight between two states
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
本発明は、ワークの搬送に用いられる産業用ロボットに係り、特に、産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から移動させるのに要する時間表示をグラフィック表示するシステムに関する。
近年の工場では、製品や工作物の搬送に産業用ロボットの導入が進んでいる。産業用ロボットの代表的な用途には搬送があり、この種の産業用ロボットは、製品や工作物（以下、ワークという）をエンドエフェクタで把持し、スタート地点から目標地点へワークを搬送する。産業用ロボットによるワーク搬送を計画する場合、スタート地点と目標地点を決めることと、スタート地点と目標地点の間で搬送経路を決める必要がある。
従来、産業用ロボットでは、ワーク搬送のスタート地点と目標地点の決定は、例えば、ベルトコンベアの位置が指定され、ワークの到達地点などが決まると、それに合わせておおまかに決定されることが多い。
他方、産業用ロボットには、ワークの移動経路を教示する必要があり、搬送経路の設定、変更には手間のかかる処理が必要となる。そこで、従来から、特開２００１−７１２８７号公報に提案されているような、搬送経路の設定処理を簡略に行なえる産業用ロボットがある。この従来技術では、ワークの搬送経路に応じてエンドエフェクタを移動または停止させ、その位置をティーチングボックスから入力するだけで、最短の移移動経での設定をすることができるようになっている。
特開２００１−７１２８７号公報
スタート地点と目標地点の２点間の距離が同じであっても、ロボットによる搬送では、スタート地点と目標地点の位置が異なると、搬送を行うロボットの動作時間に差があり、搬送時間が違ってくることがある。このため、搬送距離そのものは同じでも、スタート地点と目標地点の位置の選び方次第で、搬送効率が良くもなったりも悪くなったりもする。
従来の産業用ロボットによるワーク搬送経路の設定では、スタート地点と目標地点をどのようにして決めるかよりも、移動経路をどう設定するかの点に技術的な関心が集まっていた。このため、スタート地点と目標地点については、搬送効率を上げる観点から適正な位置を判定する手法等は、技術的なアプローチがなされていない。
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、搬送効率の見地からスタート地点と目標地点を決定する上の判断材料となるように、スタート地点を決めると、との地点まで移動するのにどのくらい時間がかかるかを一目でわかるように画面上に表示できるようにした産業用ロボットの移動時間表示装置を提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、ワークの搬送に用いられる産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から任意の目標地点に移動するのにかかる時間をコンピュータシステムにより表示する表示装置であって、前記産業用ロボットの配置位置と、前記産業用ロボットによりワークを移動可能な移動可能領域と、を表示画面上に表示する表示装置と、前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点を指定するための位置指定手段と、前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算する演算手段と、前記それぞれの移動可能領域相互を識別し得る視覚的彩色パターン表現をもって前記移動可能領域を表示画面上に描画する表示手段と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明は、ワークの搬送に用いられる産業用ロボットをコンピュータシステムにより制御する産業用ロボットの制御システムにおいて、前記産業用ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、前記産業用ロボットの配置位置と、前記産業用ロボットによりワークを搬送可能な領域と、を表示画面上に表示する表示装置と、前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点を指定するための位置指定手段と、前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算する演算手段と、前記それぞれの移動可能領域相互を区別し得る視覚的彩色パターン表現をもって各移動可能領域を表示画面上に描画する表示手段と、前記ロボット制御装置と前記演算手段との間で必要なデータを送受信する通信手段と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明は、ワークの搬送に用いられる産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から任意の目標地点に移動するのにかかる時間をコンピュータシステムにより表示するプログラムを記録した記録媒体であって、前記産業用ロボットによりワークを搬送可能な領域を表示装置の表示画面上に表示し、前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点が指定されると、前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算し、前記それぞれの移動可能領域相互を区別し得る視覚的彩色パターン表現をもって各移動可能領域を表示画面上に描画する、産業用ロボットの移動時間表示プログラムを記録した記録媒体であることを特徴としている。
さらに、本発明は、ワークの搬送に用いられる産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から任意の目標地点に移動するのにかかる時間をコンピュータシステムにより表示するプログラムを記録した記録媒体であって、前記産業用ロボットによりワークを搬送可能な領域を表示装置の表示画面上に表示し、前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点が指定されると、前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算し、前記それぞれの移動可能領域相互を区別し得る視覚的彩色パターン表現をもって各移動可能領域を表示画面上に描画する、産業用ロボットの移動時間表示プログラムを記録した記録媒体であることを特徴としている。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、移動開始地点Ｓを基準にして、どの地点までどのくらい移動に時間がかかるかが一目瞭然に画面に表示されるので、産業用ロボットによるワークの搬送計画を立てるにあたり、搬送効率の観点から、移動開始地点と目標地点をきめる際に大いに役立つ参考となるシミュレーション機能を提供できる。
以下、本発明による産業用ロボットの移動時間表示装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明が適用される産業用ロボットの側面図で、図２は図１の産業用ロボットの平面図である。図１、図２において、参照番号１０は、産業用ロボットの全体を示している。この産業用ロボットのロボットアームは、第１旋回アーム１１、第２旋回アーム１２から構成され、第２旋回アーム１２にはワークを把持するためのエンドエフェクタ１３が取り付けられている。この産業用ロボット１０は、第１旋回アーム１１、第２旋回アーム１２をそれぞれ水平面上で旋回させる第１軸、第２軸と、エンドエフェクタ１３を鉛直方向に移動させる第３軸を備えたロボットである。図２において、第２旋回アーム１２が旋回する範囲が曲線１５で囲まれた範囲で、全体の移動範囲は、第１旋回アーム１１と第２旋回アームの移動範囲とから曲線１６で囲まれた範囲になっている。
図１は、本発明が適用される産業用ロボットの側面図で、図２は図１の産業用ロボットの平面図である。図１、図２において、参照番号１０は、産業用ロボットの全体を示している。この産業用ロボットのロボットアームは、第１旋回アーム１１、第２旋回アーム１２から構成され、第２旋回アーム１２にはワークを把持するためのエンドエフェクタ１３が取り付けられている。この産業用ロボット１０は、第１旋回アーム１１、第２旋回アーム１２をそれぞれ水平面上で旋回させる第１軸、第２軸と、エンドエフェクタ１３を鉛直方向に移動させる第３軸を備えたロボットである。図２において、第２旋回アーム１２が旋回する範囲が曲線１５で囲まれた範囲で、全体の移動範囲は、第１旋回アーム１１と第２旋回アームの移動範囲とから曲線１６で囲まれた範囲になっている。
図３は、本実施形態の移動時間表示装置を適用した図１の産業用ロボットの制御システムのブロック構成図である。
図３において、参照番号２０は産業用ロボットの制御装置であるロボットコントローラの全体を示し、参照番号２２は、移動時間表示装置を示している。ロボットコントローラ２０は、中央処理装置２３と、ロボット制御用のプログラムが格納されているＲＯＭ２４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ２５と、モータ駆動制御部２６と、各種スイッチ類が接続されるデジタル入出力部２８とを備えている。モータ駆動制御部２６は、第１軸を駆動するサーボモータ２７ａ、第２軸を駆動するサーボモータ２７ｂ、第３軸を駆動するサーボモータ２７ｃ、エンドエフェクタ駆動用のサーボモータ２７ｄを中央処理装置２３からの指令に基づいて制御する。
次に、移動時間表示装置２２は、この実施形態では、ロボットコントローラ２０にＲＣ２３２Ｃのようなシリアルデータ転送手段からなる通信手段２９ａ、２９ｂにより接続したパソコンを使用し、ロボットコントローラ２０の間で必要なデータを送受信するシステム構成としている。移動時間表示装置２２の基本的な構成要素としては、中央処理装置３０と、移動時間表示のための各種プログラムが格納されているＲＯＭ３１と、制御や表示演算で変化するデータや制御のためのフラグ類のために一時的にデータを記憶するＲＡＭ３２と、ＬＣＤモニタからなる表示装置３３と、デジタル入出力部３４とを有している。デジタル入出力部３４には、表示装置３３の画面上でカーソルの移動をして位置を指定するための矢印キー３５、マウス３６、移動開始位置の設定に使用する押しボタンスイッチ３７が接続されている。ＲＯＭ３１に書き込まれているプログラムには、移動時間表示のための距離、移動領域の演算を行うプログラムや、領域を彩色パターンで描画するためのプログラム、通信制御用のプログラムなどがある。
次に、移動時間表示装置２２は、この実施形態では、ロボットコントローラ２０にＲＣ２３２Ｃのようなシリアルデータ転送手段からなる通信手段２９ａ、２９ｂにより接続したパソコンを使用し、ロボットコントローラ２０の間で必要なデータを送受信するシステム構成としている。移動時間表示装置２２の基本的な構成要素としては、中央処理装置３０と、移動時間表示のための各種プログラムが格納されているＲＯＭ３１と、制御や表示演算で変化するデータや制御のためのフラグ類のために一時的にデータを記憶するＲＡＭ３２と、ＬＣＤモニタからなる表示装置３３と、デジタル入出力部３４とを有している。デジタル入出力部３４には、表示装置３３の画面上でカーソルの移動をして位置を指定するための矢印キー３５、マウス３６、移動開始位置の設定に使用する押しボタンスイッチ３７が接続されている。ＲＯＭ３１に書き込まれているプログラムには、移動時間表示のための距離、移動領域の演算を行うプログラムや、領域を彩色パターンで描画するためのプログラム、通信制御用のプログラムなどがある。
次に、図４を参照しながら、本実施形態による移動時間表示の基本的な考え方について説明する。
図４において、産業用ロボットの動作領域について、X軸、Ｙ軸をとって座標系を設定する。位置Ｏは座標原点を示す。座標原点Ｏを中心とする円形の領域Ｒは、産業用ロボットの設置領域で、産業ロボットの作動中心は座標原点Ｏと一致させてある。産業用ロボットの背後の死角にあたるのが死角領域Ｋである。そして、産業用ロボットの動作領域Ｍは、座標原点Ｏを中心として最大アーム半径で囲まれた範囲から設置領域Ｒと死角領域Ｋを除いた範囲である。
図４において、産業用ロボットの動作領域について、X軸、Ｙ軸をとって座標系を設定する。位置Ｏは座標原点を示す。座標原点Ｏを中心とする円形の領域Ｒは、産業用ロボットの設置領域で、産業ロボットの作動中心は座標原点Ｏと一致させてある。産業用ロボットの背後の死角にあたるのが死角領域Ｋである。そして、産業用ロボットの動作領域Ｍは、座標原点Ｏを中心として最大アーム半径で囲まれた範囲から設置領域Ｒと死角領域Ｋを除いた範囲である。
産業用ロボットの動作領域Ｍを碁盤目状に分割するために、Ｙ軸に平行な縦のグリッド線ｘiとＸ軸に平行な横のグリッド線ｙjを引いて、動作領域Ｍを多数の矩形単位領域Ｃijに分割する。
次に、産業用ロボットの移動開始点Ｓを設定する。この移動開始地点Ｓは、動作領域Ｍ内であれば、任意の位置でよい。そこで、移動開始地点Ｓを図４の位置に設定したものとして、この移動開始地点Ｓから任意の目標地点の移動時間の計算にあたっては、次の条件を一例として設定する。
ワークの移動条件
（１）エンドエフェクタは、移動開始地点Ｓと目標地点の間の直線を移動する。
（２）エンドエフェクタの移動速度は一定とする。
（１）エンドエフェクタは、移動開始地点Ｓと目標地点の間の直線を移動する。
（２）エンドエフェクタの移動速度は一定とする。
そこで、図４において、移動開始地点Ｓから０．１秒以内で移動する領域を赤で塗りつぶし、０．１秒から０．２秒以内で移動する領域を赤とは異なる色調の、たとえば黄色で塗りつぶし、０．２秒から０．３秒以内は別の色というように、異なる彩色を施して視覚的に区別する表示をすれば、移動開始地点Ｓから任意の位置の目標地点までの移動に要する時間が一目でわかるようになる。
そこで、図５に示す移動時間表示用プログラムのフローチャートの一例を参照しながら、本実施形態の移動時間表示装置を適用した図３の産業用ロボットの制御システムロボットの作用について説明する。
そこで、図５に示す移動時間表示用プログラムのフローチャートの一例を参照しながら、本実施形態の移動時間表示装置を適用した図３の産業用ロボットの制御システムロボットの作用について説明する。
まず、矢印キー３５やマウス３６を操作して表示装置３３の画面上でカーソルを移動して、移動開始地点Ｓとすべき画面上の任意の位置にカーソルをおいてから、押しボタンスイッチ３７を押すと、このカーソルの位置が移動開始地点Ｓの座標として中央処理装置３０に読み込まれる（ステップＳ１０）。
次に、中央処理装置３０では、すべての矩形単位領域Ｃijについて、移動開始地点Ｓからの移動距離と移動時間の演算が行われる（ステップＳ１１）。
図６において、移動開始地点Ｓから任意の矩形単位領域Ｃijの中心点Ｐijまでの最短距離を距離Ｌijとする。
図６において、移動開始地点Ｓから任意の矩形単位領域Ｃijの中心点Ｐijまでの最短距離を距離Ｌijとする。
エンドエフェクタ１３の移動速度をｖ（一定速度）とすれば、移動開始地点Ｓから各矩形単位領域Ｃijまでエンドエフェクタが移動するのに要する移動所要時間をＴijとすれば、
Ｔij＝Ｌij／ｖ
である。したがって、すべての矩形単位領域Ｃijについて、移動開始点地Ｓからの移動時間Ｔijは簡単に計算することができる。
Ｔij＝Ｌij／ｖ
である。したがって、すべての矩形単位領域Ｃijについて、移動開始点地Ｓからの移動時間Ｔijは簡単に計算することができる。
続くステップＳ１２では、移動開始地点Ｓからの移動所要時間Ｔijについて、各矩形単位領域Ｃijの移動所要時間Ｔijがどの移動所要時間の区間に属するのかを判別する。たとえば、０．１秒間隔で移動開始点からの移動所要時間を区間１（０〜０．１秒）、区間２（０．１〜０．２秒）、区間３（０．２〜０．３秒）、区間４（０．３〜０．４秒）、…、というように分けた場合、すべて矩形単位領域Ｃijについて、移動開始地点Ｓからの移動所要時間Ｔijがどの区間に入るかを判別する。
続くステップＳ１３では、たとえば、区間１に属する矩形単位領域は同一の移動可能領域として特定するため赤で表示し、区間２に属する矩形単位領域は黄土色、区間３に属する矩形単位領域は黄緑、区間４は緑、区間５は水色、というように、同一の区間に属する矩形単位領域は指定された彩色をもって表示装置３０の画面上で表示にされる。
こうして画面上に表示された表示例を図７に示す。この表示例では、色彩の変化が表現されていないけれど、表示装置３３の実際の画面では、移動開始地点Ｓから０．１秒以内で移動できる領域は赤、０．１〜０．２秒以内で移動できる領域は黄土色、０．２〜０．３秒以内で移動できる領域は黄緑、０．３〜０．４秒以内で移動できる領域は緑、０．４〜０．５秒以内で移動できる領域は水色、というように、移動開始地点Ｓから遠ざかるにつれて各移動可能領域の色調が虹のように赤色調から青色調に次第に変化する彩色パターンで表示されるようになっている。
このような彩色パターンで表された表示をみれば、移動開始地点Ｓを基準にして、どの地点までどのくらい移動に時間がかかるかが一目瞭然になるので、搬送の開始地点と目標地点をきめる際に大いに役立つ参考となるシミュレーション機能をソフトウェア的に実現することができる。
本実施形態では、移動可能な領域を碁盤目のように矩形単位領域に分割しており、分割の程度によって彩色パターンの粗密が変化するが、表示演算処理にロボットコントローラのＣＰＵとは別の専用のＣＰＵを用いているので、搬送効率の判断材料を得る上では必要十分な表示分解能を得ることができる。
また、本実施形態では、ステップＳ１１の移動時間の演算において、移動速度を一定として計算している。これとは別に、図８に示すように、加速度α、加速時間ｔa、定速区間ｔb、減速時間ｔａなどの速度変化のパターンがあらかじめ設定されている場合には、その設定された加速度を考慮して移動時間を演算するようにしてもよい。
さらに、図５のフローチャートのステップＳ１０について、上述の説明では押しボタンスイッチ３７を押すことで、このカーソルの位置を移動開始地点Ａの座標として取得してから、演算を開始するとしたが、カーソルの現位置の座標を逐次取得すると、直ちにステップＳ１１の表示演算処理を実行し、カーソルの移動に追従して画面の表示が動的に変化するようにしてもよい。この演算処理を行うには、高速のＣＰＵを用いる必要があるが、カーソルの移動に彩色パターンの描画処理を追従させられるので、移動開始地点の設定がいちいち不要となり、実用性が高い。
第２実施形態
この第２実施形態は、図１の多関節型の産業用ロボットの各軸の動作に即して、各軸の移動量から移動可能領域を求めるようにした実施形態である。
図９は、図１に示した産業用ロボットのロボットアームを模式的に示した図であり、まず、図９を参照して、第２実施形態による移動時間表示方法の基本的な考え方について説明する。
この第２実施形態は、図１の多関節型の産業用ロボットの各軸の動作に即して、各軸の移動量から移動可能領域を求めるようにした実施形態である。
図９は、図１に示した産業用ロボットのロボットアームを模式的に示した図であり、まず、図９を参照して、第２実施形態による移動時間表示方法の基本的な考え方について説明する。
ワークの移動条件
（１）エンドエフェクタは、移動開始地点から目標点までを第１軸と第２軸の旋回運動で移動し、移動開始地点と目標点との間の最短距離をかならずしも移動しない。
（２）第１軸と第２軸の旋回速度はそれぞれ一定とする。
（１）エンドエフェクタは、移動開始地点から目標点までを第１軸と第２軸の旋回運動で移動し、移動開始地点と目標点との間の最短距離をかならずしも移動しない。
（２）第１軸と第２軸の旋回速度はそれぞれ一定とする。
まず、この第２実施形態では、産業用ロボットの動作領域上の位置は、極座標で表される。位置Ｏは座標原点を示す。ロボットアームは第１旋回アーム１１と第２旋回アーム１２とからなり、第１旋回アームを旋回させる第１軸の旋回中心は座標原点Ｏ上にある。Ａ点を移動開始地点として、Ｂ点を目標地点とする。エンドエフェクタをＡ点からＢ点まで移動させるには、第１軸の旋回角度をθ1、第２軸の旋回角度をθ2とすればよいから、旋回角度θ１、θ2の動作に必要な時間を求めれば、そのうち長い方の時間がＡ点からＢ点までの移動時間である。
このように移動開始地点と目標地点が決まると移動時間が求められるのと同じようにして、ある時間、たとえば１秒間と移動時間が決まると、第１軸の旋回角度と第２軸の旋回角度がそれぞれ決まるので、エンドエフェクタの位置も計算で求めることができる。
そこで、図１０において、ある単位時間ｔで動作できる第１軸の旋回角度をθ1、第２軸の旋回角度をθ2とし、移動開始地点をＳ点として、エンドエフェクタの移動可能な領域を考える。
そこで、図１０において、ある単位時間ｔで動作できる第１軸の旋回角度をθ1、第２軸の旋回角度をθ2とし、移動開始地点をＳ点として、エンドエフェクタの移動可能な領域を考える。
まず、図１０（ａ）に示すように、第２軸だけが単独で動作して、左右両側にθ2だけ旋回した場合のエンドエフェクタの位置をＡ1、Ａ2とする。この場合は、単位時間ｔでエンドエフェクタは、円弧Ａ1Ａ2上を移動する。
次に、図１０（ｂ）において、第１軸が左右両側にθ1だけ旋回する場合を考える。仮にエンドエフェクタがＡ1に位置しているとすれば、第１軸が時計回りにθ1旋回することで、エンドエフェクタの位置はＢ1になる。エンドエフェクタがＡ2に位置していれば、エンドエフェクタはＢ2まで移動する。また円弧Ａ1Ａ2上に位置していれば、円弧Ｂ１Ｂ2上にある。
第１軸と第２軸は同時に作動するから、０〜ｔ秒の間では、結局エンドエフェクタはＡ1、Ａ2、Ｂ1、Ｂ2で囲まれた範囲内に位置していることがわかる。同じように、第１軸が反時計回りにθ1だけ旋回すれば、０〜ｔ秒の間では、エンドエフェクタはＡ1、Ａ2、Ｃ1、Ｃ2で囲まれた範囲内に位置していることがわかる。次の単位時間ｔが経過するまでのｔ〜２ｔまでのエンドエフェクタの位置についてもは、同じように考えて求めることができる。
したがって、０．１秒以内で移動する領域、０．１秒から０．２秒以内で移動する領域というように、それぞれの領域を、異なる彩色を施して視覚的に区別する表示をすれば、移動開始地点Ｓから任意の位置の目標地点までの移動に要する時間が一目でわかるようになる。
そこで、図１１に示すフローチャートの一例を参照しながら、本実施形態の移動時間表示装置を適用した図３の産業用ロボットの制御システムの作用について説明する。
そこで、図１１に示すフローチャートの一例を参照しながら、本実施形態の移動時間表示装置を適用した図３の産業用ロボットの制御システムの作用について説明する。
まず、矢印キー３５やマウス３６を操作して、表示装置３３の画面上でカーソルを移動して、移動開始地点Ｓとすべき画面上の任意の位置にカーソルをおいてから、押しボタンスイッチ３７を押すと、このカーソルの位置が移動開始地点Ｓの座標として中央処理装置３０に読み込まれる（ステップＳ２０）。
移動開始地点Ｓを指定したことにより、その位置データは、通信手段２９ａ、２９ｂであるＲＳ２３２Ｃを介してロボットコントローラ２０に転送される（ステップＳ２１）。指定された移動開始地点Ａにエンドエフェクタ１３を移動させるため、中央処理装置２３はモータ駆動制御部２６に指令を送信し（ステップＳ２１）、指定された実際の移動開始点Ｓにエンドエフェクタが移動する。
次いで、移動開始地点Ｓからの移動所要時間について、たとえば区間１（０〜０．１秒）、区間２（０．１〜０．２秒）、区間３（０．２〜０．３秒）、区間４（０．３〜０．４秒）、…、というように、０．１秒間隔で区間が設定されているとすると、まず、各区間について、移動可能な領域を図１０で説明したように演算する（ステップＳ２３）。続くステップＳ２４では、演算して求めた各移動領域をたとえば図１２に示すように表示装置３３の画面上に表示する。実際の表示装置３３の画面には、移動開始地点Ａから０．１秒以内で移動できる領域は赤、０．１〜０．２秒以内で移動できる領域は黄土色、０．２〜０．３秒以内で移動できる領域は山吹色、０．３〜０．４秒以内で移動できる領域はレモンイエロー、０．４〜０．５秒以内で移動できる領域は黄緑色、０．５〜０．６秒以内で移動できる領域は緑、０．６〜０．７秒以内で移動できる領域は青緑、０．７〜０．８秒以内で移動できる領域は水色、０．８〜０．９秒以内で移動できる領域は青というように、移動開始地点Ｓから遠ざかるにつれて各移動領域の色調が虹のように赤色調から青色調に次第に変化するようになっている。
次に、各移動領域がグラフィック表示された画面上で目標地点を指定するため、カーソルを動かして任意の位置、図１２ではたとえばＡ点にまで移動する。そして、押しボタンスイッチ３７を押すと、この目標地点としてＡ点の座標が読み込まれ（ステップＳ２５のｙｅｓ）、この目標地点Ａ点の設定により、画面上の表示は固定される（ステップＳ２６）。
さらに、目標地点Ａを指定したことにより、その目標位置データは、ロボットコントローラ２０に転送される（ステップＳ２７）。ロボットコントローラ２０の中央処理装置２３は、指定された目標位置Ｂにエンドエフェクタを移動させるため、モータ駆動制御部２６に指令をする（ステップＳ２８）。したがって、ロボットは指令された目標位置Ａにエンドエフェクタを移動させる。
一方、ステップＳ２５で、目標地点を設定しない場合は、ステップＳ２０の移動開始地点Ｓを指定する処理に戻ると、以下、ステップＳ２０〜Ｓ２６の処理を経て別の地点を移動開始点とする色別の領域が画面上に表示される。
なお、本実施形態においても、カーソルの現位置の座標を逐次取得すると、直ちに表示演算処理を実行し、カーソルの移動に追従して画面の表示が動的に変化するようにしてもよい。
本実施形態によれば、ロボットアームの第１軸、第２軸の実際の動作に着目して、移動領域を演算しているので、第１実施形態とは異なる次のような利点がある。図１２に示すように、たとえば、目標地点として、移動開始地点Ｓからほぼ等距離にあるＡ点とＢ点とを比べると、本実施形態のような彩色パターンの表示がなければ、どちらの方の移動時間が短いかは判断が容易につかない。しかし、本実施形態のような彩色パターンによる表示があることにより、移動開始点Ｓから距離は同じであってもあっても、Ａ点よりもＢ点に移動する方が移動時間が短いことを一目で直感的にみてとれる。
以上、所定の時間間隔刻みで移動可能領域を色相、色調の違いで視覚的に区別する表示例について、実施形態をあげて説明したが、表示の仕方としては、視覚的に各移動可能領域が区別できる範囲で、様々な表示の仕方が考えられる。たとえば、色の明暗で各移動可能領域を区別したり、彩度をもった彩色パターンで区別せずに、白黒の濃淡、模様で区別するようにしてもよい。さらには、色調、濃淡、模様等のいずれかを任意に組み合わせて、各移動可能領域を視覚的に区別するようにするなど、さまざまな表示方法が可能である。
また、実施形態としては、表示演算制御用に専用のＣＰＵを用いた例を挙げて説明したが、多少の表示速度の低下は許容されるのであれば、ロボットコントローラのＣＰＵを共用する構成としてもよい。
さらに、第２実施形態としては、ロボットコントローラにデータ転送して、移動開始地点と目標地点にロボットの移動を試行できる構成としたが、表示装置を単独でパソコンにより構成するようにしてもよい。また、その場合、マウスや矢印キーによるカーソル位置指定の代わりに、フラットタッチパネル式のカーソル指定装置を使用することもできる。
１０ 産業用ロボット
１１ 第１旋回アーム
１２ 第２旋回アーム
２０ ロボットコントローラ
２２ 移動時間表示装置
Ｓ 移動開始地点
Ｍ 移動領域
ｘi 横グリッド線
ｙi 縦グリッド線
１１ 第１旋回アーム
１２ 第２旋回アーム
２０ ロボットコントローラ
２２ 移動時間表示装置
Ｓ 移動開始地点
Ｍ 移動領域
ｘi 横グリッド線
ｙi 縦グリッド線
Claims (7)
- ワークの搬送に用いられる産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から任意の目標地点に移動するのにかかる時間をコンピュータシステムにより表示する表示装置であって、
前記産業用ロボットの配置位置と、前記産業用ロボットによりワークを移動可能な移動可能領域と、を表示画面上に表示する表示装置と、
前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点を指定するための位置指定手段と、
前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算する演算手段と、
前記それぞれの移動可能領域相互を識別し得る視覚的彩色パターン表現をもって前記移動可能領域を表示画面上に描画する表示手段と、
を具備することを特徴とする産業用ロボットの移動時間表示装置。 - 前記演算手段は、
移動領域全体を碁盤目状に単位領域に分割し、前記移動開始地点から各単位領域までの最短距離での移動時間を全ての単位領域について計算し、すべての単位領域についていずれの所要時間区間に属するかを判別し、所要時間区間ごとに同一の所要区間に属する単位領域を同一視覚的彩色パターン表現の移動可能領域とすることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの移動時間表示装置。 - 前記演算手段は、
ロボットアームを移動させる各軸ごとに、所要時間区間単位で旋回量を算出し、この旋回量に基づいてエンドエフェクタの移動可能な領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの移動時間表示装置。 - 前記視覚的彩色パターン表現は、色相、色調、色の明暗、濃淡、模様のいずれかを単独で、あるいはこれらを任意に組み合わせて、各移動可能領域を視覚的に区別することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの移動時間表示装置。
- 前記演算手段は、前記移動開始地点の表示画面上での位置の移動に追随して、各移動可能領域を演算し、前記表示手段は演算した各移動可能領域を動的かつリアルタイムで表示画面上に描画することを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボットの移動時間表示装置。
- ワークの搬送に用いられる産業用ロボットをコンピュータシステムにより制御する産業用ロボットの制御システムにおいて、
前記産業用ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、
前記産業用ロボットの配置位置と、前記産業用ロボットによりワークを搬送可能な領域と、を表示画面上に表示する表示装置と、
前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点を指定するための位置指定手段と、
前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算する演算手段と、
前記それぞれの移動可能領域相互を区別し得る視覚的彩色パターン表現をもって各移動可能領域を表示画面上に描画する表示手段と、
前記ロボット制御装置と前記演算手段との間で必要なデータを送受信する通信手段と、を具備することを特徴とする移動時間表示機能を有する産業用ロボットの制御システム。 - ワークの搬送に用いられる産業用ロボットがワークを任意の移動開始地点から任意の目標地点に移動するのにかかる時間をコンピュータシステムにより表示するプログラムを記録した記録媒体であって、
前記産業用ロボットによりワークを搬送可能な領域を表示装置の表示画面上に表示し、前記表示画面上の任意の位置に前記産業用ロボットの移動開始地点が指定されると、前記移動開始地点から任意の目標地点への移動に要する移動所要時間を表す時間区間として、一定の時間間隔で所要時間を段階的に設定した複数の所要時間区間ごとに、その所要時間内で前記移動開始地点から前記ワークを移動可能な範囲を表すものとして表示画面上で表示する移動可能領域の範囲を演算し、前記それぞれの移動可能領域相互を区別し得る視覚的彩色パターン表現をもって各移動可能領域を表示画面上に描画する、産業用ロボットの移動時間表示プログラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004223472A JP4304133B2 (ja) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | 産業用ロボットの移動時間表示装置 |
| GB0515644A GB2426353B (en) | 2004-07-30 | 2005-07-29 | Travel time display device and method for industrial robot |
| US11/192,027 US7729805B2 (en) | 2004-07-30 | 2005-07-29 | Travel time display device and method for industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004223472A JP4304133B2 (ja) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | 産業用ロボットの移動時間表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006035408A JP2006035408A (ja) | 2006-02-09 |
| JP4304133B2 true JP4304133B2 (ja) | 2009-07-29 |
Family
ID=34983744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004223472A Active JP4304133B2 (ja) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | 産業用ロボットの移動時間表示装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7729805B2 (ja) |
| JP (1) | JP4304133B2 (ja) |
| GB (1) | GB2426353B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102448681B (zh) * | 2009-12-28 | 2014-09-10 | 松下电器产业株式会社 | 动作空间提示装置、动作空间提示方法以及程序 |
| CN106660215B (zh) * | 2014-07-02 | 2021-09-17 | 西门子公司 | 预警系统和机器人系统 |
| US9804593B1 (en) * | 2014-12-12 | 2017-10-31 | X Development Llc | Methods and systems for teaching positions to components of devices |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS511036A (en) * | 1974-06-21 | 1976-01-07 | Fujitsu Ltd | Kiokushisutemuno seigyojohohojihoshiki |
| JP2928658B2 (ja) | 1991-05-17 | 1999-08-03 | 神鋼電機株式会社 | 移動ロボットの最適経路探索装置 |
| US5655060A (en) * | 1995-03-31 | 1997-08-05 | Brooks Automation | Time optimal trajectory for cluster tool robots |
| JP4060393B2 (ja) * | 1996-01-24 | 2008-03-12 | 三菱電機株式会社 | ロボットの速度演算装置、およびロボットの速度演算方法 |
| JP2001071287A (ja) | 2000-07-04 | 2001-03-21 | Takagi Ind Co Ltd | 多機能ロボット |
| JP2003103491A (ja) | 2001-09-28 | 2003-04-08 | Honda Motor Co Ltd | ロボットの相互干渉検証方法および相互干渉表示パターン |
| GB2389290B (en) * | 2002-05-31 | 2005-11-23 | Qinetiq Ltd | Data analysis system |
| US6728607B1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-27 | Deere & Company | Method and system for determining an energy-efficient path of a machine |
| US6933860B1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-08-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and apparatus for the display of temporal distance data |
-
2004
- 2004-07-30 JP JP2004223472A patent/JP4304133B2/ja active Active
-
2005
- 2005-07-29 GB GB0515644A patent/GB2426353B/en active Active
- 2005-07-29 US US11/192,027 patent/US7729805B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060025889A1 (en) | 2006-02-02 |
| US7729805B2 (en) | 2010-06-01 |
| GB2426353B (en) | 2007-06-13 |
| GB0515644D0 (en) | 2005-09-07 |
| JP2006035408A (ja) | 2006-02-09 |
| GB2426353A (en) | 2006-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dianatfar et al. | Review on existing VR/AR solutions in human–robot collaboration | |
| TWI673148B (zh) | 遠端操作機器人系統及其運轉方法 | |
| US4482968A (en) | Method and apparatus for robot control | |
| JP4002250B2 (ja) | ロボットシステム及びその制御方法 | |
| CN113246122A (zh) | 一种工业机器人的数字孪生实训方法及系统 | |
| CN109626002A (zh) | 自动码垛机器人及其控制方法 | |
| WO2004085120A1 (ja) | ロボットシミュレーション装置、および、シミュレーションプログラム | |
| Wassermann et al. | Intuitive robot programming through environment perception, augmented reality simulation and automated program verification | |
| JP4304133B2 (ja) | 産業用ロボットの移動時間表示装置 | |
| US20220362935A1 (en) | Dual-arm robot assembling system | |
| JP6905651B1 (ja) | ロボットシステム及びワークの３次元モデルの形成方法 | |
| JP2019000964A (ja) | 速度を表示するロボットシステム | |
| WO2000015395A1 (fr) | Procede d'apprentissage d'un robot a axe de translation hors ligne | |
| JPH1148179A (ja) | ロボットの作業線追跡制御方法 | |
| US4912383A (en) | Method of controlling a robot | |
| CN109789552B (zh) | 工件处理系统 | |
| JPH05257522A (ja) | 加工ロボットのオフライン教示方法 | |
| JPH08305433A (ja) | デパレタイジング制御装置 | |
| JPH1044072A (ja) | 移動ロボット及びその制御方法 | |
| JP2554968B2 (ja) | 複数ロボットによる物品の移載方法 | |
| JPWO2004048049A1 (ja) | 自動機械の制御装置及び制御方法 | |
| CN104227724B (zh) | 一种基于视觉识别的通用机器人末端位置的操控方法 | |
| JP2577003B2 (ja) | ロボットの制御方法 | |
| JP2004341864A (ja) | 移動台車 | |
| JP2007286998A (ja) | モータ制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070612 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070612 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090317 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090403 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090427 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4304133 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130501 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130501 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140501 Year of fee payment: 5 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |