JP6475435B2 - ロボット制御プログラム生成方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットを用いて複数の部品を組み付けて組立品を製造するためのロボット制御プログラムを生成するためのロボット制御プログラム生成方法および装置に関する。
従来、複数の部品を組み付けて組立品（製品）を製造する組立作業を、作業員による手作業から、ロボットによる自動作業に切り換えることが進められている。近年、ロボットによる組立作業の自動化の動きは、人件費の抑制などを目的として益々活発化している。
ところで、複数の部品を組み付けて組立品を製造する組立作業をロボットに行なわせるためには、組立作業に関するロボット動作を、ティーチペンダントを用いた現場でのティーチングや、ロボットシミュレータを用いたオフラインティーチングなどによって、予めロボットに教示しておく必要がある（特許文献１）。
特開２００１−３５３６３１号公報
ところが、例えば電子機器などは多数の部品を組み付けて構成されており、ロボットによる取り扱い対象の部品の点数が増加すると、それに応じてロボットへの教示作業の負荷が増大する。また、組立品の設計変更などにより組立作業の内容が変更されると、その都度、改めてロボットの教示作業が必要となり、そのための作業負荷が過大となる。
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ロボットを用いて複数の部品を組み付けて組立品を製造する際のロボット制御プログラムを簡易に生成することができるロボット制御プログラム生成方法および装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様によるロボット制御プログラム生成方法は、複数の部品を組み付けて組立品を製造する際の組立手順を示すアニメーションプログラムのデータから、ロボット制御プログラム作成用データを抽出するデータ抽出工程と、前記データ抽出工程で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データに対して、所定のロボット制御データを追加するデータ追加工程と、前記データ抽出工程で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データと前記データ追加工程で追加された前記所定のロボット制御データとを用いて、前記組立品の組立作業に関するロボット制御プログラムを作成するプログラム作成工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記データ抽出工程において抽出される前記ロボット制御プログラム作成用データは、少なくとも、前記組立品の製品情報と、前記複数の部品の組立時の移動軌跡に関する移動軌跡情報とを含む、ことを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記移動軌跡情報は、少なくとも、前記複数の部品のそれぞれの初期位置および初期姿勢に関するアニメーション初期位置姿勢情報と、前記複数の部品のそれぞれの前記初期位置からの移動軌跡に関するアニメーション移動軌跡情報とを含む、ことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記プログラム作成工程において、ロボットシミュレータを用いて前記ロボット制御プログラムを作成する、ことを特徴とする。
本発明の第５の態様によるロボット制御プログラム生成装置は、複数の部品を組み付けて組立品を製造する際の組立手順を示すアニメーションプログラムのデータから、ロボット制御プログラム作成用データを抽出するデータ抽出手段と、前記データ抽出手段で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データに対して、所定のロボット制御データを追加するデータ追加手段と、前記データ抽出手段で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データと前記データ追加手段で追加された前記所定のロボット制御データとを用いて、前記組立品の組立作業に関するロボット制御プログラムを作成するプログラム作成手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記データ抽出手段において抽出される前記ロボット制御プログラム作成用データは、少なくとも、前記組立品の製品情報と、前記複数の部品の組立時の移動軌跡に関する移動軌跡情報とを含む、ことを特徴とする。
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記移動軌跡情報は、少なくとも、前記複数の部品のそれぞれの初期位置および初期姿勢に関するアニメーション初期位置姿勢情報と、前記複数の部品のそれぞれの前記初期位置からの移動軌跡に関するアニメーション移動軌跡情報とを含む、ことを特徴とする。
本発明の第８の態様は、第５乃至第７のいずれかの態様において、前記プログラム作成手段は、ロボットシミュレータを含む、ことを特徴とする。
本発明の第９の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様によるロボット制御プログラム生成方法によって生成されたロボット制御プログラムである。
本発明によれば、ロボットを用いて複数の部品を組み付けて組立品を製造する際のロボット制御プログラムを簡易に生成できるロボット制御プログラム生成方法および装置を提供することができる。
本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法を実施するためのロボット制御プログラム生成装置の概略構成図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法おける製品情報出力と移動軌跡情報出力を説明するための説明図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法における製品情報を説明するための説明図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法における製品情報出力例を示した図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法におけるアニメーション初期位置姿勢情報を説明するための説明図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法における初期位置情報出力例を示した図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法におけるアニメーション移動軌跡情報を説明するための説明図。 本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法における移動軌跡情報出力例を示した図。
以下、本発明の一実施形態によるロボット制御プログラム生成方法および装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるロボット制御プログラム生成方法を実施するためのロボット制御プログラム生成装置１の概略構成を示しており、このロボット制御プログラム生成装置１は、例えばＣＰＵ（ＰＣ）によって実現される。
図１中のアニメーションプログラム２は、ネジ締め、部品搬送などにより複数の部品を組み付けて電子機器などの製品（組立品）を製造する際の組立手順を示すアニメーションを動作させるプログラムである。アニメーションプログラム２で動作するアニメーションは、作業員に製品（組立品）の組立手順を教示するために使用される。
アニメーションプログラム２が保有する情報には、製品の部品構成などに関する製品情報３、複数の部品の組立時の移動軌跡に関する移動軌跡情報４、およびその他の情報５が含まれる。
本実施形態によるロボット制御プログラム生成方法においては、ロボット制御プログラム生成装置１のデータ抽出手段を用いて、アニメーションプログラム２が保有する各種のアニメーションデータから、ロボット制御プログラム作成用データを抽出する（データ抽出工程）。このデータ抽出工程においては、少なくとも製品情報３および移動軌跡情報４が抽出される。
図２に示したように、製品情報出力では、アニメーションプログラム２で保持されている製品情報３を、図１に示したロボット用オフラインプログラム（ＯＬＰ）６で連携するための製品情報ファイル７および形状ファイル８が出力される。具体的には、製品情報出力として、アセンブリ構成、部品・アセンブリの製品位置・姿勢、形状ファイル名、その他属性を出力する。形状出力として、部品単位でのファイルを出力する。
また、移動軌跡情報出力では、製品の組み立て順序と組立アニメーションをＯＬＰプログラム６に連携するための移動軌跡情報ファイル９が出力される。具体的には、アニメーション初期位置姿勢情報およびアニメーション移動軌跡情報に関するファイルが出力される。
図３に示したように、製品情報には、階層、外部編集用ＩＤ、分類、部品番号、座標Ｘ（空間）、座標Ｙ（空間）、座標Ｚ（空間）、姿勢マトリクス、形状ファイル名などが含まれる。図４に、製品情報出力の一例を示す。
図５に示したように、移動軌跡情報出力のアニメーション初期位置姿勢情報には、製品を構成する複数の部品のそれぞれについての、外部編集用ＩＤ、初期位置座標、初期姿勢マトリクス、対象ロボット名、教示点位置座標、教示点姿勢マトリクス、要素部品番号、工具名などが含まれる。図６に、初期位置情報出力の一例を示す。
図７に示したように、移動軌跡情報出力のアニメーション移動軌跡情報には、製品を構成する複数の部品のそれぞれについての、順序情報、外部編集用ＩＤ、移動後位置座標、移動後姿勢マトリクス、フローインデックス、コマンド順番などが含まれる。図８に、移動軌跡情報出力の一例を示す。
図１に示したように、データ抽出工程においてアニメーションプログラム２からＣＳＶ形式で出力された製品情報ファイル７は、ロボット言語変換工程１０を経て、ロボット言語の製品情報ファイル１１に変換され、オフラインプログラム（ＯＬＰ）６に製品情報１２として保存される。データ抽出工程においてアニメーションプログラム２から出力された形状ファイル８も、オフラインプログラム６に製品情報１２として保存される。
一方、データ抽出工程においてアニメーションプログラム２からＴＸＴ形式で出力された移動軌跡情報ファイル９は、ロボット言語変換工程１３を経て、ロボット言語の移動軌跡情報ファイル１４に変換され、オフラインプログラム６に移動軌跡情報１５として保存される。
次に、データ追加手段を用いて、上述したデータ抽出工程で抽出されたロボット制御プログラム作成用データ（製品情報１２、移動軌跡情報１５）に対して、データ抽出工程で抽出されたデータではカバーされていない、所定のロボット制御データ１６を追加する（データ追加工程）。
すなわち、アニメーションプログラム２は作業員に組立手順を教示するためのものであるから、ロボットの位置・姿勢等に関するデータは含まれていない。そこで、データ追加工程において、アニメーションプログラム２からは取得できない所定のロボット制御データ１６を追加する。
データ追加工程で追加される所定のロボット制御データ１６としては、例えば以下のものが挙げられる。
・ロボットの位置・姿勢（ＸＹＺＯＡＴ）
・ロボットの速度（先端速度、各軸速度）
・ロボットの精度
・ロボットツールの動作制御
・異常時の分岐処理
・インタロック信号情報
そして、プログラム作成手段を用いて、データ抽出工程で抽出されたロボット制御プログラム作成用データ（製品情報１２、移動軌跡情報１５）とデータ追加工程で追加された所定のロボット制御データ１６とを用いて、ロボット制御プログラム１７を作成する（プログラム作成工程）。プログラム作成工程において作成されたロボット制御プログラム１７は、製品を組み立てるためのロボット１８の制御に使用される。
なお、オフラインプログラム（ＯＬＰ）６には、好ましくはロボットシミュレータが用いられる。すなわち、組立作業に関するアニメーションプログラム２のデータを利用して、ロボットシミュレータで組立作業に関するシミュレーションデータを作成し、このシミュレーションデータをロボット（実機）１８に適用することができる。
上述したように本実施形態によるロボット制御プログラム生成方法および装置１によれば、作業員への教示のために作成されたアニメーションプログラム２の組立アニメーションのデータを利用してロボット制御プログラム１７を生成するようにしたので、所定の製品（組立品）を組み立てるためのロボット制御プログラム１７を簡易且つ迅速に作成することができる。
例えば、従来は作業員が行なっていた組立作業をロボット１８で代替するケースにおいては、作業員に対して組立作業を教示するための組立アニメーションのデータが既に存在していることが多いので、このデータを利用して、簡易且つ迅速に組立作業に関するロボット制御プログラム１７を作成することができる。
また、作業員とロボット１８とを共存させて組立作業を行なう製造ラインにおいては、ロボット１８の教示作業の容易化に対する要望が強いが、本実施形態によるロボット制御プログラム生成方法および装置１によれば、上述したようにアニメーションプログラム２の組立アニメーションデータを利用して組立作業に関するロボット制御プログラム１７を簡易且つ迅速に作成することができる。
また、作業員とロボット１８とが共存する製造ラインにおいて、同じ組立作業を作業員とロボット１８の両方に行なわせることも考えられ、このような場合においては、作業員に対して組立作業を教示するための組立アニメーションのデータが既に存在していることが多いので、このデータを利用して、簡易且つ迅速に組立作業に関するロボット制御プログラム１７を作成することができる。
特に、製品（組立品）のモデルチェンジに伴って組立作業の内容が変更された場合には、作業員への教示のために変更後の組立作業に関するアニメーションが作成されることがあり、この組立アニメーションのデータを利用して、変更後の組立作業に関するロボット制御プログラム１７を簡易且つ迅速に作成することができる。
なお、従来例として、三次元ＣＡＤプログラムのデータを利用してロボット制御プログラムを作成する場合もあるが、三次元ＣＡＤプログラムのデータに含まれる情報は、製品（組立品）を組み立てるための部品の形状等に関するものである。すなわち、三次元ＣＡＤプログラムのデータからは、製品を組み立てる際の個々の部品の移動軌跡（部品をどこからどこに移動させるか）に関する情報は取得できない。
これに対して、組立アニメーションは作業員に組立手順を教示するためのものなので、製品を組み立てる際の個々の部品の移動軌跡に関する情報を本来的に含んでいる。
本発明は、このような有益な情報を本来的に含んでいるアニメーションプログラムのデータを利用することにより、組立作業に関するロボット制御プログラムを簡易且つ迅速に生成することを可能にしたものである。
１ ロボット制御プログラム生成装置
２ アニメーションプログラム
３ アニメーションプログラムの製品情報
４ アニメーションプログラムの移動軌跡情報
５ アニメーションプログラムのその他の情報
６ロボット用オフラインプログラム（ＯＬＰ）
７ 製品情報ファイル
８ 形状ファイル
９ 移動軌跡情報ファイル
１０、１３ ロボット言語変換工程
１１ 製品情報ファイル
１２ ＯＬＰの製品情報
１４ 移動軌跡情報ファイル
１５ ＯＬＰの移動軌跡情報
１６ 追加される所定のロボット制御データ
１７ ロボット制御プログラム
１８ ロボット

Claims (7)

  1. 複数の部品を組み付けて組立品を製造する際の組立手順を示すアニメーションプログラムのデータから、ロボット制御プログラム作成用データを抽出するデータ抽出工程であって、前記アニメーションプログラムは、作業員に前記組立品の組立手順を教示するために使用される、データ抽出工程と、
    前記データ抽出工程で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データに対して、所定のロボット制御データを追加するデータ追加工程と、
    前記データ抽出工程で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データと前記データ追加工程で追加された前記所定のロボット制御データとを用いて、前記組立品の組立作業に関するロボット制御プログラムを作成するプログラム作成工程と、
    を備え、
    前記データ抽出工程において抽出される前記ロボット制御プログラム作成用データは、少なくとも、前記組立品の製品情報と、前記複数の部品の組立時の移動軌跡に関する移動軌跡情報とを含む、ロボット制御プログラム生成方法。
  2. 前記移動軌跡情報は、少なくとも、前記複数の部品のそれぞれの初期位置および初期姿勢に関するアニメーション初期位置姿勢情報と、前記複数の部品のそれぞれの前記初期位置からの移動軌跡に関するアニメーション移動軌跡情報とを含む、請求項１記載のロボット制御プログラム生成方法。
  3. 前記プログラム作成工程において、ロボットシミュレータを用いて前記ロボット制御プログラムを作成する、請求項１または２に記載のロボット制御プログラム生成方法。
  4. 複数の部品を組み付けて組立品を製造する際の組立手順を示すアニメーションプログラムのデータから、ロボット制御プログラム作成用データを抽出するデータ抽出手段であって、前記アニメーションプログラムは、作業員に前記組立品の組立手順を教示するために使用される、データ抽出手段と、
    前記データ抽出手段で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データに対して、所定のロボット制御データを追加するデータ追加手段と、
    前記データ抽出手段で抽出された前記ロボット制御プログラム作成用データと前記データ追加手段で追加された前記所定のロボット制御データとを用いて、前記組立品の組立作業に関するロボット制御プログラムを作成するプログラム作成手段と、
    を備え、
    前記データ抽出手段において抽出される前記ロボット制御プログラム作成用データは、少なくとも、前記組立品の製品情報と、前記複数の部品の組立時の移動軌跡に関する移動軌跡情報とを含む、ロボット制御プログラム生成装置。
  5. 前記移動軌跡情報は、少なくとも、前記複数の部品のそれぞれの初期位置および初期姿勢に関するアニメーション初期位置姿勢情報と、前記複数の部品のそれぞれの前記初期位置からの移動軌跡に関するアニメーション移動軌跡情報とを含む、請求項４記載のロボット制御プログラム生成装置。
  6. 前記プログラム作成手段は、ロボットシミュレータを含む、請求項４または５に記載のロボット制御プログラム生成装置。
  7. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット制御プログラム生成方法によって生成されたロボット制御プログラム。
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