JP6181861B2 - 多関節ロボットのティーチングデータ作成装置及び作成方法 - Google Patents
多関節ロボットのティーチングデータ作成装置及び作成方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、アームの先端に取り付けられたエンドエフェクタを、ティーチングデータに従って、ワークに設定された複数の作業点に順次移動させて作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成装置及び作成方法に関する。
自動車用の車体の製造ラインに配置される溶接用の多関節ロボットは、アームの先端にエンドエフェクタ(溶接ガン)を備え、アームを駆動することによってエンドエフェクタを各作業点(各打点)に移動させてスポット溶接を行う。各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢及び2つの作業点間におけるエンドエフェクタの移動経路は、ティーチングデータとして予め設定される。ティーチングデータの設定手法としてはオンラインティーチングとオフラインティーチングとがあるが、近年はオフラインティーチングの需要が高まっている。こうしたなかでティーチングデータを効率良く作成する技術が望まれている。
特許第3647404号公報(以下、特許文献1という)は、エンドエフェクタの移動経路に関わるティーチングデータを自動的に作成する技術を示している。具体的には、エンドエフェクタの電極をワーク内からワーク外に引き抜くための移動経路(狭域動作経路)と、エンドエフェクタを2つの作業点間で移動させるための移動経路(広域動作経路)を自動的に設定する技術を示している。
特許第4000306号公報(以下、特許文献2という)は、各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢に関わるティーチングデータを自動的に作成する技術を示している。具体的には、第1車種の任意の部位、例えば窓枠、の各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢データを修正したうえで、第2車種の任意の部位、例えば窓枠、の各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢データとして使用する技術を示している。
特許文献1の技術は、エンドエフェクタの移動経路を自動的に設定する。このため、ティーチングに関わるオペレータの負担は低減する。しかし、各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢データはオペレータが設定しなければならない。この点では非効率的である。
特許文献2の技術は、各作業点におけるエンドエフェクタの姿勢データを自動的に設定する。このため、特許文献1の技術の不足部分を補うことができる。しかしながら、特許文献2の技術は、特定の車種間且つ特定の部位間でデータを流用しているのみである。類似しない車種間でデータを流用した場合に、ティーチングデータの精度が低下する可能性がある。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、新規のワークのティーチングデータを作成する際に、精度の高いティーチングデータを効率よく設定することによって、ティーチング作業の効率化を図ることができる多関節ロボットのティーチングデータ作成装置及び作成方法を提供することを目的とする。
本発明は、アームの先端に取り付けられたエンドエフェクタを、ティーチングデータに従って、ワークに設定された複数の作業点に順次移動させて作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成装置であって、既存のワークの前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す既存位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタの姿勢を示す既存姿勢データと、を前記作業点毎に関連付けて記憶する既存データ記憶部と、新規のワークの前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す新規位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタの姿勢を示す未完の新規姿勢データと、を供給する新規データ供給部と、前記既存データ記憶部から前記新規データ供給部の前記新規位置データと近似する前記既存位置データを検索し、検索した前記既存位置データに関連付けられている前記既存姿勢データを抽出し、抽出した前記既存姿勢データを用いて前記未完の新規姿勢データを完成させる姿勢データ作成部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の前記既存姿勢データ及び前記新規姿勢データは、作業点を基準点として互いに直交する3つの回転軸を中心とする回転角度で示され、前記未完の新規姿勢データは、前記3つの回転軸のうち作業点の表面の法線方向と一致する回転軸を中心とする回転角度で示されていてもよい。
本発明の前記姿勢データ作成部は、前記新規位置データと前記新規姿勢データを互いに関連付けて前記既存データ記憶部に記憶させてもよい。
本発明は、前記作業点毎の前記新規位置データと前記新規姿勢データとを用いて、新規のワークの2つの前記作業点の間に、前記エンドエフェクタの移動経路を設定する移動経路設定部をさらに備えてもよい。
本発明の前記新規データ供給部は、前記エンドエフェクタの可動範囲内にある干渉物の位置を示す干渉物位置データを供給し、前記移動経路設定部は、前記2つの作業点の間に前記干渉物があるか否かを判断し、干渉物がないと判断した場合は前記2つの作業点を直線で繋いだ直線経路を移動経路として設定し、干渉物があると判断した場合は前記干渉物を回避する回避経路を設定してもよい。
また、本発明は、アームの先端に取り付けられたエンドエフェクタを、ティーチングデータに従って、ワークに設定された複数の作業点に順次移動させて作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成方法であって、新規のワークの前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す新規位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタの姿勢を示す未完の新規姿勢データと、を供給する新規データ供給工程と、既存のワークの前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す既存位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタの姿勢を示す既存姿勢データと、を前記作業点毎に関連付けて記憶するデータベースから前記新規データ供給工程で供給された前記新規位置データと近似する前記既存位置データを検索する既存データ検索工程と、検索した前記既存位置データに関連付けられている前記既存姿勢データを抽出する既存データ抽出工程と、抽出した前記既存姿勢データを用いて前記未完の新規姿勢データを完成させる姿勢データ作成工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の前記姿勢データ作成工程では、前記新規位置データと前記新規姿勢データを互いに関連付けて前記データベースに記憶させてもよい。
本発明は、前記作業点毎の前記新規位置データと前記新規姿勢データとを用いて、新規のワークの2つの前記作業点の間に、前記エンドエフェクタの移動経路を設定する移動経路設定工程をさらに備えてもよい。
本発明の前記移動経路設定工程は、前記2つの作業点の間に干渉物があるか否かを判断する判断工程と、前記判断工程で前記干渉物がないと判断した場合に前記2つの作業点を直線で繋いだ直線経路を移動経路として設定する直線経路設定工程と、前記判断工程で前記干渉物があると判断した場合に前記干渉物を回避する回避経路を設定する回避経路設定工程と、を含んでもよい。
本発明は、新規のワークのティーチングデータを設定する際に、既存のワークに関する全てのデータの中から新規のワークのデータに一定程度以上近似するデータを検索して使用する。このため、ティーチングデータの精度を向上させることができる。
また、本発明は、新規姿勢データを作成する際に使用する既存姿勢データを、特定の近似判断によって機械的に検索する。このため、オペレータの経験に関わらず既存姿勢データの抽出を容易に行うことができる。結果として、ティーチングデータの設定作業が容易になる。
以下、この発明に係る多関節ロボットのティーチングデータ作成装置及び作成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、車体の溶接を行う多関節ロボットに対するティーチングを想定している。
図1は、多関節ロボット12の構成を示す。多関節ロボット12は、産業用の多関節型のロボットであり、ベース部14と、該ベース部14を基準にして順に、第1アーム16、第2アーム18及び第3アーム20とを有する。第3アーム20の先端には溶接ガンであるエンドエフェクタ22が設けられる。エンドエフェクタ22は、第3アーム20に対して着脱自在である。第1アーム16はベース部14に対して水平及び垂直に回動可能な軸J1、J2によって回動可能である。第2アーム18は第1アーム16と軸J3で回動可能に連結される。第2アーム18は軸J4によって捻れ回転が可能である。第3アーム20は第2アーム18と軸J5で回動可能に連結される。第3アーム20は軸J6によって捻れ回転が可能である。軸J4及び軸J6はそれぞれ360°以上の捻れ回動が可能である。
多関節ロボット12に関する座標計算及び制御上の基準点として、軸J1と軸J2とが交差する点を原点(元軸の中心点)として規定し、この原点を基準として、鉛直上向き方向(図1の上方向)を高さZ、回転角θ1がθ1=0であるときの軸J2の方向を奥行Y、高さZと奥行Yに垂直な方向を幅Xとして表す。この高さZ、幅X及び奥行Yにより3次元直交座標を示すものとする。
エンドエフェクタ22は、軸線L上に開閉する一対の電極22a、22bを有するC型溶接ガンである。電極22a、22bは閉状態では軸線L上の作業点(TCP(Tool Center Point)ともいう)でワークに接触する。エンドエフェクタ22の姿勢は、この作業点を基準点とした互いに直交する3軸を中心軸とする回転角度で定義される。3軸の1つとして、電極22a、22bの軸線Lに一致する軸をZrとし、この軸Zrを中心とする回転角度をRzとする。この軸Zrは作業点の表面の法線方向と一致する。3軸の1つとして、エンドエフェクタ22の外側に向く軸をXrとし、この軸Xrを中心とする回転角度をRxとする。3軸の1つとして、軸Xr、Zrに互いに直交する軸をYrとし、この軸Yrを中心とする回転角度をRyとする。エンドエフェクタ22の姿勢は、これらの3つの回転角度Rx、Ry、Rzで示される。
軸J1、J2、J3、J4、J5及びJ6の駆動機構並びに電極22a、22bの開閉機構はそれぞれ図示しないアクチュエータによって駆動され、作業点の座標は軸J1〜J6の回動角度及び多関節ロボット12の各部の寸法によって決定される。
このような6軸構成の多関節ロボット12の動作によって、先端部に接続されたエンドエフェクタ22は車両の近傍における任意の位置に移動可能であって、且つ、任意の向きに設定可能である。換言すると、エンドエフェクタ22は6自由度の移動が可能である。多関節ロボット12は、回転動作以外にも伸縮動作、平行リンク動作等の動作部を有するものであってもよい。
多関節ロボット12は、ロボット制御部24に設定されたティーチングデータに従って動作する。なお、多関節ロボット12及びロボット制御部24は、車両を製造する現場の製造ラインに配設される。
ロボット制御部24に設定されるティーチングデータは、図2で示す多関節ロボットのティーチングデータ作成装置(以下、「ティーチングデータ作成装置」という)30にて作成される。
ティーチングデータ作成装置30は、既存のワークの作業点(ここでは溶接打点)に関するデータを記憶する既存データ記憶部32と、新規のワークの作業点に関するデータを供給する新規データ供給部34と、既存データ記憶部32のデータと新規データ供給部34のデータを用いてエンドエフェクタ22の移動経路に関わるティーチングデータを作成するティーチングデータ作成部36と、ティーチングデータ作成部36に対してティーチングデータ作成指令信号を出力する端末装置38と、を有する。
既存データ記憶部32は、データベースによって構成される。このデータベースは、既存のワークの作業点に関するデータのうち、作業点の位置を示す既存位置データと、作業点におけるエンドエフェクタ22の姿勢を示す既存姿勢データと、を作業点毎に関連付けて記憶する。既存位置データは、既存のワークの作業点の位置を、上述した多関節ロボット12の原点を基準とした座標系で示す座標データ(X、Y、Z)である。ここでは既存位置データを(Xo、Yo、Zo)とする。既存姿勢データは、上述した3軸(Xr、Yr、Zr)のそれぞれを中心とした回転角度データ(Rx、Ry、Rz)である。ここでは既存姿勢データを(Rxo、Ryo、Rzo)とする。
既存データ記憶部32で記憶されるデータが多いほどティーチングデータを自動作成できる可能性が高まる。ワークが車体の場合は、既存する車体の全溶接データが記憶されることが好ましい。
新規データ供給部34は、データベースによって構成される。このデータベースは、新規のワークの作業点に関するデータのうち、作業点の位置を示す新規位置データと、作業点におけるエンドエフェクタ22の姿勢を示す新規姿勢データと、作業順序(溶接順序)と関連付けて記憶する。また、このデータベースは、治具の位置を示す治具位置データや、ワークの設計データや製造ライン内の障害物の位置データ等も記憶する。
新規位置データは、新規のワークの作業点の位置を、上述した多関節ロボット12の原点を基準とした座標系で示す座標データ(X、Y、Z)である。ここでは新規位置データを(Xn、Yn、Zn)とする。新規姿勢データは、上述した3軸(Xr、Yr、Zr)のそれぞれを中心とした回転角度データ(Rx、Ry、Rz)である。ここでは新規姿勢データを(Rxn、Ryn、Rzn)とする。但し、新規データ供給部34が記憶するのは、新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)のうち、新規位置データ(Xn、Yn、Zn)の表面の法線方向の軸Zrを中心とする回転角度を示す未完の新規姿勢データ(Rzn)のみである。つまり、新規データ供給部34は未完の新規姿勢データを記憶する。
ティーチングデータ作成部36は、エンドエフェクタ22の新規姿勢データを完成させる姿勢データ作成部362と、新規のワーク内の各作業点間にエンドエフェクタ22の移動経路を作成する移動経路設定部364と、を有する。姿勢データ作成部362が行う処理については図3で示すフローチャートの説明の際に合わせて説明する。また、移動経路設定部364が行う処理については図4で示すフローチャートの説明の際に合わせて説明する。姿勢データ作成部362及び移動経路設定部364で作成されたエンドエフェクタ22の移動経路に関わるティーチングデータは、既存データ記憶部32に記憶され、また、図示しない記憶媒体又はネットワークを介して、図1で示されるロボット制御部24にコピーされる。
端末装置38は、パーソナルコンピュータで構成され、オペレータがティーチングデータ作成装置30を動作させるためのマンマシンインタフェースである。端末装置38はオペレータの操作に応じたティーチングデータ作成指令信号をティーチングデータ作成装置30に送信し、ティーチング処理を開始させる。また、端末装置38は、ティーチングデータ作成装置30から送信されるメッセージをディスプレイに表示する。
次に姿勢データ作成部362が行う処理について、図3で示すフローチャートを用いて説明する。
オペレータが端末装置38を所定操作すると、端末装置38からティーチングデータ作成装置30にティーチングデータ作成指令信号が送信される。ティーチングデータ作成装置30がティーチングデータ作成指令信号を受信すると、姿勢データ作成部362は以下の処理を行う。
先ず、新規データ供給部34から作業順(溶接順)に、新規位置データ(Xn、Yn、Zn)と未完の新規姿勢データ(Rzn)を読み出す(ステップS301)。
次に、既存データ記憶部32から新規位置データ(Xn、Yn、Zn)と近似する既存位置データ(Xo、Yo、Zo)を検索する(ステップS302)。具体的には、既存位置データ(Xo、Yo、Zo)と新規位置データ(Xn、Yn、Zn)との差、すなわち既存座標に対する新規座標の位置ずれ量が所定範囲内に収まっているかを下記(1)〜(3)式にて判別する。
|Xo−Xn| < 160mm (1)
|Yo−Yn| < 120mm (2)
|Zo−Zn| < 200mm (3)
|Xo−Xn| < 160mm (1)
|Yo−Yn| < 120mm (2)
|Zo−Zn| < 200mm (3)
上記(1)〜(3)式で用いられる閾値160mm、120mm、200mmは端末装置38によって適宜変更可能である。検索対象は、既存データ記憶部32に記憶されている全てのデータである。
既存データ記憶部32に近似する既存位置データ(Xo、Yo、Zo)が存在すれば、その既存位置データ(Xo、Yo、Zo)に関連付けられている既存姿勢データ(Rxo、Ryo、Rzo)を既存データ記憶部32から抽出する(ステップS303)。近似する既存位置データ(Xo、Yo、Zo)が複数存在する場合は、最も位置ずれ量が小さい既存位置データ(Xo、Yo、Zo)を選択する。
次に、抽出した既存姿勢データ(Rxo、Ryo、Rzo)の一部要素(Rzo)と未完の新規姿勢データ(Rzn)とを用いて、抽出した既存姿勢データの一部要素(Rxo、Ryo)を修正し、新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)を作成する(ステップS304)。具体的には、既存姿勢データの一部要素(Rzo)と新規姿勢データ(Rzn)を一致させるように回転変換を行う。このとき、既存姿勢データの一部要素(Rxo、Ryo)も同様に回転変換されて、新規姿勢データの一部要素(Rxn、Ryn)が作成される。この作成された新規姿勢データの一部要素(Rxn、Ryn)と、供給された未完の新規姿勢データの一部要素(Rzn)を組み合わせると、新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)が完成する。
新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)を作成したら、新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)を新規位置データ(Xn、Yn、Zn)と関連付けて既存データ記憶部32に記憶させる(ステップS305)。
ステップS305の処理が終了したら、新規データ供給部34のデータが終了したか判断し(ステップS306)、終了していない場合はステップS301〜ステップS305の一連の処理を繰り返し(ステップS306::NO)、終了した場合は一連の処理を終了する(ステップS306:YES)。
次に移動経路設定部364が行う処理について、図4、図5、図6、図7を用いて説明する。なお、以下の処理で、移動経路設定部364は、新規データ供給部34から供給された新規位置データ(Xn、Yn、Zn)によって各作業点の位置を判断し、また、姿勢データ作成部362で作成された新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)によって各作業点におけるエンドエフェクタ22の姿勢を判断している。
図3で示される姿勢データ作成部362の一連の処理が終了すると、作業順(溶接順)に、エンドエフェクタ22の移動経路を作成する処理を行う。
先ず、作業点の作業順序を示す「x」に1を設定する(ステップS401)。次に、連続して作業される2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の新規位置データを用いて、2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間に干渉物があるか否かを判断する(ステップS402)。干渉物の位置は、新規データ供給部34に記憶された治具位置データやワークの設計データを用いて判断する。図8Aで示すように、ワーク80内の2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間に干渉物がない場合は(ステップS402::NO)、2つの作業点V1(x)、V1(x+1)を直線で繋いだ直線経路を移動経路60として設定する(ステップS403)。そして、「x」に「x+1」を設定し(ステップS404)、データが終了したか判断する(ステップS405)。データが終了していなければ、ステップS402に戻って次の作業点に対する一連の処理を行い(ステップS405:NO)、データが終了していれば一連の処理を終了する(ステップS405:YES)。
ステップS402の判断において、図8B、図8Cで示すように、ワーク80内の2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間に干渉物82がある場合は、干渉物82を回避する回避経路を作成するための処理を行う(ステップS402:YES)。エンドエフェクタ22と干渉物82との干渉を回避するには、エンドエフェクタ22をワーク80から引き抜く必要がある。以下で説明するステップS501〜S505は、エンドエフェクタ22をワーク80から引き抜くための処理である。以下の処理を2つの作業点V1(x)、V1(x+1)のそれぞれについて行う。
先ず、図9で示すように、エンドエフェクタ22のアーム22c内に正方形のソリッド42からなる格子を仮想的に作成する(ステップS501)。このときエンドエフェクタ22のアーム22c内にあるワーク80の断面と重なるソリッド42をワークモデル44とする。ソリッド42の作成手法については、特許文献1に示されているため、ここではその説明を省略する。
次に、エンドエフェクタ22を、作業姿勢を維持したままワーク80外に引き抜けるか判断する(ステップS502)。エンドエフェクタ22の姿勢は、姿勢データ作成部362が作成した新規姿勢データ(Rxn、Ryn、Rzn)を使用する。エンドエフェクタ22をワーク80外に引き抜く際には、電極22a、22bを開放する。ここでは、電極22a、22bを開放しても、電極22a、22b又はエンドエフェクタ22のアーム22cがワークモデル44と干渉するか判断する。
エンドエフェクタ22を干渉なく引き抜けない、すなわち、電極22a、22b又はアーム22cとワークモデル44が干渉すると判断した場合は(ステップS502:NO)、エンドエフェクタ22の姿勢を変更して引き抜く必要があるため、ステップS503〜S505の処理を行う。
ワークモデル44の厚さ(電極22a、22bの軸方向のワークモデル44の長さ)が、電極22a、22bを開放した場合の電極22a、22bの間隔から40mmを減じた値よりも大きいかを判断する(ステップS503)。これは、電極22a、22bのそれぞれの先端とワークモデル44の外周面との間にそれぞれ20mmの間隔を確保できるかの判断である。
ワークモデル44の厚さが、電極22a、22bの間隔から40mmを減じた値よりも小さいか又は等しい場合は(ステップS503:NO)、エンドエフェクタ22の姿勢として、電極22aの先端とワークモデル44の外周面との間及び電極22bの先端とワークモデル44の外周面との間にそれぞれ20mm以上の間隔を確保した姿勢を作成する(ステップS504)。
一方、ワークモデル44の厚さが、電極22a、22bの間隔から40mmを減じた値よりも大きい場合は(ステップS503:YES)、エンドエフェクタ22をワークモデル44に対して傾けて引き抜く経路を作成する(ステップS505)。この経路を作成する処理として、図10Aに示すように各ワークソリッド46の中心点座標46a(Xs、Ys、Zs)を規定する。次に、図10Bに示すように、各中心点座標46aと主成分線M1との距離sの二乗和が最小になるようにする。つまり、
Σ|s|2=min
となる主成分線M1を規定する。より具体的には、各中心点座標44aから分散、共分散行列の固有値、固有ベクトルを算出し、さらにXs、Ys、ZsからX、Y、Z各座標の平均値である重心位置G1を求め、この重心位置G1を通る固有ベクトルが主成分線M1になる。この主成分線M1をエンドエフェクタ22の引き抜き経路とする。引き抜く際には、エンドエフェクタ22の3軸のうちの軸Xrが主成分線M1と一致するようにエンドエフェクタ22を傾けて引き抜けばよい。
Σ|s|2=min
となる主成分線M1を規定する。より具体的には、各中心点座標44aから分散、共分散行列の固有値、固有ベクトルを算出し、さらにXs、Ys、ZsからX、Y、Z各座標の平均値である重心位置G1を求め、この重心位置G1を通る固有ベクトルが主成分線M1になる。この主成分線M1をエンドエフェクタ22の引き抜き経路とする。引き抜く際には、エンドエフェクタ22の3軸のうちの軸Xrが主成分線M1と一致するようにエンドエフェクタ22を傾けて引き抜けばよい。
ステップS502で干渉なく引き抜けると判断するか、ステップS504の処理が終了するか、ステップS505の処理が終了したら、作業点V1(x)に対応する第1回避点V2(x)をワーク80外に設定する(ステップS506)。本実施の形態では、図11で示すように、エンドエフェクタ22の3軸のうちの軸Xr上の位置であって、ワーク80の端面80aからワーク80の外側の方向に50mm離れた位置に第1回避点V2(x)を設定する。このとき、第1回避点V2(x)の位置データを、作業点V1(x)の新規位置データ(Xn、Yn、Zn)を基にして算出しておく。作業点V1(x+1)に対応する第1回避点V2(x+1)も同じように設定する。
次に、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)の位置データを用いて、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)の間に干渉物82があるか判断する(ステップS507)。干渉物82の位置は、新規データ供給部34に記憶された治具位置データやワークの設計データや障害物の位置データを用いて判断する。図8Bで示すように、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)の間に干渉物82がない場合は(ステップS507:NO)、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)を直線で繋いだ直線経路と、作業点V1(x)と第1回避点V2(x)を直線で繋いだ経路と、作業点V1(x+1)と第1回避点V2(x+1)を直線で繋いだ経路を合わせて第1回避経路62として設定し、図4のステップS404の処理に移行する(ステップS508)。
図8Cで示すように、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)の間に干渉物82がある場合は(ステップS507:YES)、第1回避経路62とは別に、干渉物82を回避する経路を作成するための処理を行う。ここでは、第1回避点V2(x)とは別の第2回避点V3(x)を設定できるかを判断する(ステップS509)。本実施の形態では、図11で示すように、第2回避点V3(x)の位置を、エンドエフェクタ22の3軸のうちの軸Xr上の位置であって、ワーク80の端面80aからワーク80の外側の方向に100mm離れた位置を想定している。そこで、作業点V1(x)から第2回避点V3(x)の想定位置までの間に干渉物82があるかを判断する。
干渉物82がある場合は(ステップS509:NO)、第2回避点V3(x)の設定はできない。そこで、第1回避点V2(x)、V2(x+1)の間に第1回避経路62以外の回避経路を設定できるか判断する(ステップS510)。例えば、図12で示すように、2つの第1回避点V2(x)、V2(x+1)を繋いだ経路62aの垂直方向であって干渉物82から遠ざかる方向に、回避点V2.5(x)を設定できるか判断する。
回避点V2.5(x)を設定できないと判断した場合(ステップS510:NO)、2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間にエンドエフェクタ22の移動経路を自動で設定できないと判断し(ステップS511)、図4のステップS404の処理に移行する。このとき、端末装置38の画面に移動経路の自動設定不可を示すメッセージを表示する。なお、移動経路の自動設定がなされない2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間の移動経路は、オペレータが手動で設定する。
一方、回避点V2.5(x)を設定できると判断した場合(ステップS510:YES)、第1回避点V2(x)と回避点V2.5(x)を直線で繋いだ直線経路と、回避点V2.5(x)と第1回避点V2(x+1)を直線で繋いだ直線経路と、作業点V1(x)と第1回避点V2(x)を直線で繋いだ経路と、作業点V1(x+1)と第1回避点V2(x+1)を直線で繋いだ経路を合わせて第2回避経路64として設定し、図4のステップS404の処理に移行する(ステップS512)。
ステップS509の判断で、干渉物82がない場合は(ステップS509:YES)、図7のステップS513に進み、第2回避点V3(x)を設定する。ここでは、第1回避点V2(x)の設定と同じ手法で、作業点V1(x)に対応する第2回避点V3(x)をワーク80外に設定する。具体的には、図11で示すように、エンドエフェクタ22の3軸のうちの軸Xr上の位置であって、ワーク80の端面80aからワーク80の外側の方向に100mm離れた位置に第2回避点V3(x)を設定する。このとき、第2回避点V3(x)の位置データを、作業点V1(x)の新規位置データ(Xn、Yn、Zn)を基にして算出しておく。作業点V1(x+1)に対応する第2回避点V3(x+1)も同じように設定する。
次に、2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)の位置データを用いて、2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)の間に干渉物82があるか判断する(ステップS514)。干渉物82の位置は、新規データ供給部34に記憶された治具位置データやワークの設計データや障害物の位置データを用いて判断する。図8Cで示すように、2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)の間に干渉物82がない場合は(ステップS514:NO)、ステップS515に進み、2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)を直線で繋いだ直線経路と、作業点V1(x)と第2回避点V3(x)を直線で繋いだ経路と、作業点V1(x+1)と第2回避点V3(x+1)を直線で繋いだ経路を合わせて第3回避経路66として設定し、図4のステップS404の処理に移行する。
2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)の間に干渉物82がある場合は(ステップS514:YES)、第2回避点V3(x)、V3(x+1)の間に第3回避経路66以外の回避経路を設定できるか判断する(ステップS516)。例えば、図12で示すように、2つの第2回避点V3(x)、V3(x+1)を繋いだ経路66aの垂直方向であって干渉物82から遠ざかる方向に、回避点V3.5(x)を設定できるか判断する。
回避点V3.5(x)を設定できないと判断した場合(ステップS516:NO)、2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間にエンドエフェクタ22の移動経路を自動で設定できないと判断し(ステップS517)、図4のステップS404の処理に移行する。このとき、端末装置38の画面に移動経路の自動設定不可を示すメッセージを表示する。なお、移動経路の自動設定がなされない2つの作業点V1(x)、V1(x+1)の間の移動経路は、オペレータが手動で設定する。
一方、回避点V3.5(x)を設定できると判断した場合(ステップS516:YES)、ステップS518に進み、第2回避点V3(x)と回避点V3.5(x)を直線で繋いだ直線経路と、回避点V3.5(x)と第2回避点V3(x+1)を直線で繋いだ直線経路と、作業点V1(x)と第2回避点V3(x)を直線で繋いだ経路と、作業点V1(x+1)と第2回避点V3(x+1)を直線で繋いだ経路を合わせて第4回避経路68として設定し、図4のステップS404の処理に移行する。
以上の処理にて各作業点V1(x)におけるエンドエフェクタ22の姿勢と、2つの作業点V1(x)、V(x+1)の間の移動経路とがティーチングデータとして設定される。
本実施の形態は、新規のワークのティーチングデータを設定する際に、既存のワークに関する全てのデータの中から新規のワークのデータに一定程度以上近似するデータを検索して使用する。このため、ティーチングデータの精度を向上させることができる。
また、本実施の形態は、新規姿勢データを作成する際に使用する既存姿勢データを、特定の近似判断によって機械的に検索する。このため、オペレータの経験に関わらず既存姿勢データの抽出を容易に行うことができる。結果として、ティーチングデータの設定作業が容易になる。
Claims (9)
- アーム(20)の先端に取り付けられたエンドエフェクタ(22)を、ティーチングデータに従って、ワーク(80)に設定された複数の作業点に順次移動させて作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成装置であって、
既存のワーク(80)の前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す既存位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタ(22)の姿勢を示す既存姿勢データと、を前記作業点毎に関連付けて記憶する既存データ記憶部(32)と、
新規のワーク(80)の前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す新規位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタ(22)の姿勢を示す未完の新規姿勢データと、を供給する新規データ供給部(34)と、
前記既存データ記憶部(32)から前記新規データ供給部(34)の前記新規位置データと近似する前記既存位置データを検索し、検索した前記既存位置データに関連付けられている前記既存姿勢データを抽出し、抽出した前記既存姿勢データを用いて前記未完の新規姿勢データを完成させる姿勢データ作成部(362)と、を備えたことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成装置。 - 請求項1記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、
前記既存姿勢データ及び前記新規姿勢データは、前記作業点を基準点として互いに直交する3つの回転軸(Xr、Yr、Zr)を中心とする回転角度で示され、
前記未完の新規姿勢データは、前記3つの回転軸(Xr、Yr、Zr)のうち作業点の表面の法線方向と一致する回転軸を中心とする回転角度で示されることを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成装置。 - 請求項1又は2記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、
前記姿勢データ作成部(362)は、前記新規位置データと前記新規姿勢データを互いに関連付けて前記既存データ記憶部(32)に記憶させることを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成装置。 - 請求項1〜3の何れか1項記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、
前記作業点毎の前記新規位置データと前記新規姿勢データとを用いて、新規のワーク(80)の2つの前記作業点の間に、前記エンドエフェクタ(22)の移動経路(60)を設定する移動経路設定部(364)をさらに備えたことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成装置。 - 請求項4記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成装置において、
前記新規データ供給部(34)は、前記エンドエフェクタ(22)の可動範囲内にある干渉物(82)の位置を示す干渉物位置データを供給し、
前記移動経路設定部(364)は、前記2つの作業点の間に前記干渉物(82)があるか否かを判断し、干渉物(82)がないと判断した場合は前記2つの作業点を直線で繋いだ直線経路(60)を移動経路として設定し、干渉物(82)があると判断した場合は前記干渉物(82)を回避する回避経路(62、64、66、68)を設定することを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成装置。 - アーム(20)の先端に取り付けられたエンドエフェクタ(22)を、ティーチングデータに従って、ワーク(80)に設定された複数の作業点に順次移動させて作業を行う多関節ロボットのティーチングデータ作成方法であって、
新規のワーク(80)の前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す新規位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタ(22)の姿勢を示す未完の新規姿勢データと、を供給する新規データ供給工程と、
既存のワーク(80)の前記作業点に関するデータのうち、前記作業点の位置を示す既存位置データと、前記作業点における前記エンドエフェクタ(22)の姿勢を示す既存姿勢データと、を前記作業点毎に関連付けて記憶するデータベースから前記新規データ供給工程で供給された前記新規位置データと近似する前記既存位置データを検索する既存データ検索工程と、
検索した前記既存位置データに関連付けられている前記既存姿勢データを抽出する既存データ抽出工程と、
抽出した前記既存姿勢データを用いて前記未完の新規姿勢データを完成させる姿勢データ作成工程と、を含むことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項6記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記姿勢データ作成工程で、前記新規位置データと前記新規姿勢データを互いに関連付けて前記データベースに記憶させることを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項6又は7項記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記作業点毎の前記新規位置データと前記新規姿勢データとを用いて、新規のワーク(80)の2つの前記作業点の間に、前記エンドエフェクタ(22)の移動経路(60)を設定する移動経路設定工程をさらに備えたことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。 - 請求項8記載の多関節ロボットのティーチングデータ作成方法において、
前記移動経路設定工程は、
前記2つの作業点の間に干渉物(82)があるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程で前記干渉物(82)がないと判断した場合に前記2つの作業点を直線で繋いだ直線経路(60)を移動経路として設定する直線経路設定工程と、
前記判断工程で前記干渉物(82)があると判断した場合に前記干渉物(82)を回避する回避経路(62、64、66、68)を設定する回避経路設定工程と、を含むことを特徴とする多関節ロボットのティーチングデータ作成方法。
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