JP7443441B1 - work system - Google Patents
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Abstract
【課題】作業装置がユーザからの任意の操作によって想定外の軌跡で動作する可能性があっても、作業装置の動作を適切に制御することを可能にする作業システムの提供。【解決手段】行わせようとする動作の内容を示す指令である動作指令に応じて作業を行う作業装置と、作業装置の周囲の構造物である物体との間の位置関係をシミュレートするシミュレート部と、シミュレートされた位置関係に応じて作業装置の動作を制御する動作制御部とを備え、シミュレート部は、作業装置の外形に対応した仮想作業装置と、物体の外形に対応した仮想物体とが、作業装置および物体の各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間において、仮想作業装置を動作可能であり、シミュレート部は、動作指令に並行して、仮想空間において動作指令に対応する内容で仮想作業装置を動作させ、仮想作業装置と仮想物体との間の位置関係を所定の時間間隔で判定する。【選択図】図2The present invention provides a work system that makes it possible to appropriately control the operation of a work device even if the work device may move in an unexpected trajectory due to an arbitrary operation by a user. [Solution] A simulation that simulates the positional relationship between a work device that performs work in accordance with a motion command, which is a command that indicates the content of the action to be performed, and an object that is a structure around the work device. The simulator includes a virtual working device corresponding to the external shape of the working device and a virtual working device corresponding to the external shape of the object. The virtual work device can be operated in a virtual space in which the virtual object is arranged to correspond to the outer shape and position of each of the work device and the object, and the simulator is configured to operate the virtual work device in the virtual space in parallel with the motion command. In this step, the virtual work device is operated with contents corresponding to the operation command, and the positional relationship between the virtual work device and the virtual object is determined at predetermined time intervals. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、作業システムに関する。 The present invention relates to a work system.
従来、人に代わって作業を行うロボット等の作業装置が作業を行う際に、作業装置が障害物に干渉する等の不都合が生じるのを防止するための技術が提案されている(たとえば特許文献1を参照)。特許文献1に記載の干渉防止装置は、ロボットに予めティーチングされた内容に基づいて、ロボットの動作前にロボットの動作軌跡を算出し、算出結果に基づいてロボットが障害物と干渉するかどうかを判定し、ロボットが障害物と干渉すると判断した場合にはロボットに待機指令を出す等の制御を行うように構成されている。
Conventionally, techniques have been proposed to prevent inconveniences such as interference of the working device with obstacles when a working device such as a robot that performs work in place of a person performs the work (for example, Patent Document 1). The interference prevention device described in
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、ティーチングに基づく予め定められた軌跡に沿った動作が制御対象である。このため、仮に、ユーザが操作装置を介して任意の軌跡でロボットを動作させる場合には、特許文献1に記載の技術ではロボットの動作を適切に制御できない可能性がある。具体的には、ユーザが操作装置を介して任意の軌跡でロボットを動作させる場合には、ロボットが想定外の軌跡で動作する可能性があるため、特許文献1に記載の技術では、たとえば、ロボットが作業中に障害物に干渉するなど、ロボットの動作を適切に制御できない可能性がある。
However, in the technique described in
本発明は、上記問題に鑑みて、作業装置がユーザからの任意の操作によって想定外の軌跡で動作する可能性があっても、作業装置の動作を適切に制御することを可能にする作業システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a work system that makes it possible to appropriately control the operation of a work device even if the work device may move in an unexpected trajectory due to an arbitrary operation from a user. The purpose is to provide
本発明の作業システムは、行わせようとする動作の内容を示す指令である動作指令に応じて作業を行う作業装置と、前記作業装置に対して作業される対象であるか、または前記作業装置の周囲の構造物である物体との間の位置関係をシミュレートするシミュレート部と、前記シミュレート部によりシミュレートされた位置関係に応じて、前記作業装置の動作を制御する動作制御部とを備えた作業システムであって、前記シミュレート部は、前記作業装置の外形に対応した仮想作業装置と、前記物体の外形に対応した仮想物体とが、前記作業装置および前記物体の各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間において、前記仮想作業装置を動作可能であり、前記シミュレート部は、前記作業装置に前記動作指令がなされた際に、前記動作指令に並行して、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させて、前記仮想作業装置と前記仮想物体との間の位置関係を所定の時間間隔で判定する。 The work system of the present invention includes a work device that performs work in accordance with a motion command that is a command indicating the content of an action to be performed, and a work device that is an object to be worked on the work device or the work device a simulator that simulates a positional relationship between the work device and objects that are surrounding structures; and an operation control unit that controls the operation of the working device according to the positional relationship simulated by the simulator. A work system comprising: a virtual work device corresponding to the outer shape of the work device; and a virtual object corresponding to the outer shape of the object; The virtual working device is operable in a virtual space arranged so as to correspond to the position of the working device, and the simulating unit is configured to operate the virtual working device in parallel with the operating command when the operating command is issued to the working device. , in the virtual space, the virtual work device is operated with content corresponding to the operation command, and the positional relationship between the virtual work device and the virtual object is determined at predetermined time intervals.
前記シミュレート部は、判定された前記位置関係に基づいて、前記作業装置と前記物体とが接触するか否かを判定することが好ましい。 It is preferable that the simulator determines whether or not the work device and the object come into contact based on the determined positional relationship.
前記仮想作業装置は、前記作業装置の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されていることが好ましい。 The virtual working device has a main body corresponding to the outer shape and size of the working device, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body. The simulator is configured to determine the positional relationship between the working device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual object. It is preferable.
前記仮想物体は、前記物体の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想作業装置との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されていることが好ましい。 The virtual object has a main body corresponding to the outer shape and size of the object, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body, The simulator is configured to determine the positional relationship between the work device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual work device. is preferred.
前記シミュレート部は、前記仮想作業装置の動作中および/または動作後の前記仮想作業装置の第1の部分と前記仮想物体との距離が所定の範囲内であるかどうかを判定し、前記第1の部分と前記仮想物体との距離が前記所定の範囲内であると判断された場合、前記シミュレート部は、前記動作指令に対応する前記第1の部分の移動方向を前記仮想物体の外形に基づいて補正することによって、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、前記動作制御部は、求められた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されていることが好ましい。 The simulator determines whether a distance between the first portion of the virtual work device and the virtual object during and/or after the operation of the virtual work device is within a predetermined range, and If it is determined that the distance between the first part and the virtual object is within the predetermined range, the simulator changes the moving direction of the first part corresponding to the movement command to the outer shape of the virtual object. The movement control unit calculates a movement direction of the first part for moving the first part along the surface of the virtual object by correcting based on the movement direction. Preferably, the first portion is configured to be moved.
前記位置関係判定層は、前記仮想作業装置の第1の部分に対して所定の層厚を有するように設けられ、前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記第1の部分と前記仮想物体との間の位置関係を判定するように構成され、前記動作制御部は、前記シミュレート部による判定結果に基づいて、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、求めた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されていることが好ましい。 The positional relationship determination layer is provided to have a predetermined layer thickness with respect to the first portion of the virtual work device, and the simulator is configured to determine the position between the positional relationship determination layer and the virtual object. The motion control unit is configured to determine the positional relationship between the first portion and the virtual object by determining the relationship, and the operation control unit is configured to determine the positional relationship between the first portion and the virtual object based on the determination result by the simulator. It is preferable that the moving direction of the first part for moving the part along the surface of the virtual object is determined, and the first part is moved in the determined moving direction.
前記位置関係判定層は、前記第1の部分に径方向中心が位置する扇形状に形成され、前記位置関係判定層の層厚は、前記位置関係判定層における扇形の径方向長さに対応する厚さであり、前記シミュレート部は、扇形状の前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することが好ましい。 The positional relationship determination layer is formed in a fan shape with a radial center located in the first portion, and the layer thickness of the positional relationship determination layer corresponds to the radial length of the fan shape in the positional relationship determination layer. It is preferable that the simulator determines the positional relationship between the fan-shaped positional relationship determination layer and the virtual object.
前記仮想作業装置は、前記作業装置の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部のうち弾性変形可能な第1の部分の外形よりも内側に位置するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、前記位置関係判定層は、前記第1の部分が前記仮想物体に押し付けられて変形したときに前記仮想物体と接触可能な位置に設けられていることが好ましい。 The virtual working device is virtually provided with a main body portion corresponding to the outer shape and size of the working device, and a first portion of the main body portion that is located inside the outer shape of the elastically deformable first portion. and a positional relationship determination layer, and the positional relationship determination layer is preferably provided at a position where it can come into contact with the virtual object when the first portion is pressed against and deformed by the virtual object.
前記シミュレート部が、前記仮想作業装置の動作中および/または動作後の前記仮想作業装置の第2の部分と前記仮想物体との位置関係の判定によって、前記仮想空間において前記第2の部分と前記仮想物体とが接触したか、または所定の距離以下であると判断した場合、前記動作制御部は、以後の前記動作指令を無効にするように構成されていることが好ましい。 The simulator is configured to determine the positional relationship between the second portion of the virtual work device and the virtual object during and/or after the operation of the virtual work device, so as to determine whether the second portion and the virtual object are in contact with each other in the virtual space. When it is determined that the virtual object has come into contact with the virtual object or that the distance is less than a predetermined distance, the motion control section is preferably configured to invalidate the subsequent motion command.
前記作業装置は、前記作業装置に行わせようとする動作の内容で前記作業装置を動作させるための動作要求に基づいて演算を行い、前記動作指令に変換するプログラムにより生成された前記動作指令に基づいて動作するように構成され、前記シミュレート部は、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させる際に、前記動作指令を外部から受信し、受信した動作指令に基づいて、前記仮想作業装置の構成要素と前記仮想物体との間の位置関係を判定することが好ましい。 The work device performs calculations based on a motion request for operating the work device according to the content of the motion that the work device is to perform, and converts the work device into the motion command generated by the program. When operating the virtual work device in the virtual space with content corresponding to the action command, the simulator receives the action command from the outside, and operates based on the received action. Preferably, the positional relationship between the components of the virtual work device and the virtual object is determined based on the command.
本発明によれば、作業装置がユーザからの任意の操作によって想定外の軌跡で動作する可能性があっても、作業装置の動作を適切に制御することができる。 According to the present invention, even if there is a possibility that the working device moves in an unexpected trajectory due to an arbitrary operation by the user, the operation of the working device can be appropriately controlled.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態の作業システムを説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまで一例であり、本発明の作業システムは、以下の実施形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A work system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment shown below is just an example, and the work system of the present invention is not limited to the following embodiment.
本実施形態に係る作業システムWSは、人に代わって作業を行うロボット等の作業装置WDを用いて作業を行うシステムである。本実施形態では、作業装置WDは、生産設備等の各種設備において、作業装置WDに行わせようとする動作の内容を示す指令である動作指令に応じて所定の作業を行うように構成されている。 The work system WS according to the present embodiment is a system that performs work using a work device WD such as a robot that performs work in place of a person. In the present embodiment, the work device WD is configured to perform a predetermined work in various types of equipment such as production equipment in accordance with an operation command that is a command indicating the content of the action that the work device WD is to perform. There is.
詳細には、作業装置WDは、手動モード、半自動モード、および自動モードのいずれで動作する装置であってもよい。手動モードは、常にユーザによって操作されるモードである。半自動モードは、一部の予め決められた動作のみが自動で行われ、他の動作はユーザによって操作されるモードである。自動モードは、センサ等を用いてすべての動作が自動で行われるモードである。本明細書において、「動作指令」とは、作業装置WDに行わせようとする動作の内容を示す指令である。作業装置WDに行わせようとする動作は、たとえば、ユーザが操作装置ODを介して作業装置WDに行わせようとする動作、または、作業装置WDに自動動作を行わせるコンピュータ(自動モードまたは半自動モードの動作を実行するためのコンピュータ)のプログラムが作業装置WDに行わせようとする動作である。作業装置WDに行わせようとする動作は、シミュレート部1によるシミュレーションの結果に基づく後述の干渉防止制御および倣い制御によって補正され得る。
Specifically, the work device WD may be a device that operates in any of manual mode, semi-automatic mode, and automatic mode. Manual mode is a mode that is always operated by the user. The semi-automatic mode is a mode in which only some predetermined operations are performed automatically, and other operations are operated by the user. The automatic mode is a mode in which all operations are performed automatically using sensors and the like. In this specification, an "operation command" is a command indicating the content of an operation to be performed by the work device WD. The operation that the user wants the work device WD to perform is, for example, an operation that the user wants the work device WD to perform via the operating device OD, or a computer (automatic mode or semi-automatic mode) that causes the work device WD to perform an automatic operation. This is the operation that the program of the computer (for executing the operation of the mode) wants the working device WD to perform. The operation to be performed by the work device WD can be corrected by interference prevention control and tracing control, which will be described later, based on the results of simulation by the
作業装置WDは、動作指令に基づいて動作するように構成されている。動作指令は、動作指令を生成するプログラムによって生成される。当該プログラムは、作業装置WDに行わせようとする動作の内容で作業装置WDを動作させるための動作要求に基づいて演算を行うことにより、動作要求を動作指令に変換する機能を有する。当該プログラムは、たとえば、作業装置WDの操作用または動作用のコンピュータ等(後述するシミュレート部1以外のコンピュータ)の記憶部に格納されている。図1に示されるような手動モードでは、当該コンピュータは、たとえば、操作装置ODに備えられている。また、自動モードでは、当該コンピュータは、たとえば、作業装置WDに自動動作を行わせる上述のコンピュータに備えられている。半自動モードでは、当該コンピュータは、たとえば、操作装置ODおよび作業装置WDに自動動作を行わせる上述のコンピュータに備えられている。当該プログラムは、作業装置WDに行わせようとする動作の内容で作業装置WDを動作させるための動作要求(たとえば、ユーザの操作による動作要求や、自動動作における所定の動作要求)を、動作指令に変換する演算を行うように構成されている。
The work device WD is configured to operate based on an operation command. The operation command is generated by a program that generates the operation command. The program has a function of converting an operation request into an operation command by performing calculations based on the operation request for operating the work device WD according to the content of the operation that the work device WD is to perform. The program is stored, for example, in a storage unit of a computer for operating or operating the working device WD (a computer other than the
動作要求は、上記演算結果に基づいて、作業装置WDの各構成要素(たとえばアーム部WD2等)の動作指令に変換される。動作指令は、動作要求に対応した作業装置WDの動作を実現するための、作業装置WDの構成要素の動作情報である。動作情報は、具体的には、たとえば、構成要素の移動速度、加減速度、移動方向、移動距離、関節の回転角度、回転速度、回転加減速度のうちの1つまたは複数など、動作要求に対応した作業装置WDの構成要素の動作を実現するためのパラメータの値である。作業装置WDが手動モードで動作する場合には、動作指令は、たとえば、ユーザが操作装置に与えた操作に対応する、作業装置WDの構成要素の動きを実現するための動作情報(パラメータの値)である。この場合、操作装置は、ユーザが操作装置ODに与えた操作の内容を、作業装置WDの構成要素の動きを実現するための動作情報に変換する。作業装置WDが自動モードで動作する場合には、動作指令は、たとえば、作業装置WDを自動で動作させるコンピュータが作業装置WDに行わせようとする動作に対応する、作業装置WDの構成要素の動きを実現するための動作情報である。この場合、上記コンピュータは、自己が作業装置WDに行わせようとする動作の内容を、作業装置WDの構成要素の動きを実現するための動作情報に変換する。作業装置WDが半自動モードで動作する場合には、動作指令は、手動モードおよび自動モードの双方に対応する指令である。なお、後述するように、本実施形態では、所定のコンピュータに格納されたプログラムによる上記の演算および変換後の動作指令は、後述するシミュレータ部1へ送信される。シミュレータ部1は、変換後の動作指令を受け取って利用することで、上述した演算および変換処理をシミュレータ部1では行う必要がなくなる。
The operation request is converted into an operation command for each component (eg, arm portion WD2, etc.) of the working device WD based on the above calculation result. The operation command is operation information of the constituent elements of the work device WD for realizing the operation of the work device WD corresponding to the operation request. Specifically, the motion information corresponds to a motion request, such as one or more of the following: movement speed, acceleration/deceleration, movement direction, movement distance, rotation angle of a joint, rotation speed, and rotation acceleration/deceleration of a component, for example. These are the values of parameters for realizing the operations of the constituent elements of the working device WD. When the work device WD operates in manual mode, the operation command includes, for example, operation information (parameter values) for realizing the movement of the components of the work device WD corresponding to the operation given to the operation device by the user. ). In this case, the operating device converts the content of the operation given by the user to the operating device OD into motion information for realizing the movement of the components of the work device WD. When the work device WD operates in automatic mode, the operation command is, for example, a command for a component of the work device WD that corresponds to an operation that the computer that automatically operates the work device WD wants the work device WD to perform. This is motion information for realizing motion. In this case, the computer converts the content of the action that it wants the work device WD to perform into action information for realizing the movements of the components of the work device WD. When the work device WD operates in the semi-automatic mode, the operation command is a command corresponding to both the manual mode and the automatic mode. Note that, as will be described later, in this embodiment, the operation commands after the above calculation and conversion by a program stored in a predetermined computer are transmitted to the
なお、作業装置WDの構造は、求められる作業の内容に応じて適宜変更され、図示する構造に限定されない。作業装置WDは、本実施形態では、多関節ロボットとして示されているが、ロボットに限定されることはなく、クレーン等の建設用機械などであってもよい。また、作業装置WDは、作業装置WDから離れた場所から操作(遠隔操作)される装置であってもよいし、遠隔操作ではなく、作業装置WDの近傍で操作(たとえば機側操作)される装置であってもよい。以下の説明では、作業装置WDが、手動モードで動作する作業装置であって、ユーザによって遠隔操作されるロボットである場合について説明する。なお、以下に説明する内容は、自動モードおよび半自動モードにおいても適用可能である。 Note that the structure of the work device WD may be changed as appropriate depending on the content of the required work, and is not limited to the structure shown in the drawings. Although the work device WD is shown as an articulated robot in this embodiment, it is not limited to a robot, and may be a construction machine such as a crane. Further, the work device WD may be a device that is operated from a location away from the work device WD (remote control), or it is not operated remotely but is operated near the work device WD (for example, machine-side operation). It may be a device. In the following description, a case will be described in which the work device WD is a work device that operates in manual mode and is a robot that is remotely operated by a user. Note that the content described below is also applicable in automatic mode and semi-automatic mode.
図1に示される作業装置WDは、板状の作業対象OB1に対して研磨等の作業を行う装置である。作業装置WDは、図1に示される例では、作業装置本体WDaと、移動機構WDbと、搬送機構WDcとを備えている。作業装置本体WDaは、ユーザの操作に応じて所定の作業を行うように構成されている。作業装置本体WDaは、台座部WD1と、複数の関節を有し、台座部WD1に回転駆動可能に固定されたアーム部WD2と、アーム部WD2の先端部に設けられたツール部WD3とを備えている。ツール部WD3は、作業対象に対して作業を行う工具または工作機械等に相当する部分である。図1に示される例では、ツール部WD3は、作業対象に接近して作業に直接関与するツール本体WD4と、ツール本体WD4とアーム部WD2との間に介在するように設けられた柄部WD5とを備えている。ツール本体WD4は、作業対象OB1に対して、作業装置WDにより行われる作業の種類に応じた動作を行う部分である。 The work device WD shown in FIG. 1 is a device that performs work such as polishing on a plate-shaped work object OB1. In the example shown in FIG. 1, the work device WD includes a work device main body WDa, a movement mechanism WDb, and a transport mechanism WDc. The work device main body WDa is configured to perform a predetermined work in response to a user's operation. The working device main body WDa includes a pedestal part WD1, an arm part WD2 having a plurality of joints and rotatably fixed to the pedestal part WD1, and a tool part WD3 provided at the tip of the arm part WD2. ing. The tool portion WD3 is a portion corresponding to a tool, a machine tool, or the like that performs work on a work object. In the example shown in FIG. 1, the tool part WD3 includes a tool main body WD4 that approaches the work object and directly participates in the work, and a handle part WD5 provided so as to be interposed between the tool main body WD4 and the arm part WD2. It is equipped with The tool main body WD4 is a part that performs an operation on the work target OB1 according to the type of work performed by the work device WD.
また、本実施形態では、作業装置WDは、作業対象OB1の位置を測定する測定装置WDdをさらに備えている。測定装置WDdは、作業対象OB1を撮影するカメラWD44と、撮像画像に基づいて作業対象OB1の位置を測定する測定部(図示せず)とを備えている。測定装置WDdは、本実施形態では、移動部WD47に設けられているが、測定装置WDdが設けられる位置は、作業対象OB1の任意の部分の位置を測定可能な位置であれば、特に限定されない。測定装置WDdによって測定された位置は、作業対象OB1の外形と関連付けられて、記憶部(図示せず)に記憶される。なお、測定装置WDdは、作業対象OB1の位置を測定することができれば、カメラを有するものに限定されず、作業対象OB1の位置の測定が可能なカメラ以外のセンサであってもよい。また、測定装置WDdは、作業対象OB1の位置および外形の両方を測定可能な装置であってもよい。この場合、測定装置WDdによって測定された位置および外形は、互いに関連付けられて、記憶部(図示せず)に記憶される。 Furthermore, in this embodiment, the work device WD further includes a measuring device WDd that measures the position of the work object OB1. The measuring device WDd includes a camera WD44 that photographs the work object OB1, and a measuring section (not shown) that measures the position of the work object OB1 based on the captured image. Although the measuring device WDd is provided in the moving part WD47 in this embodiment, the position where the measuring device WDd is provided is not particularly limited as long as it is a position where the position of any part of the work object OB1 can be measured. . The position measured by the measuring device WDd is stored in a storage unit (not shown) in association with the outer shape of the work object OB1. Note that the measuring device WDd is not limited to having a camera as long as it can measure the position of the work object OB1, and may be a sensor other than a camera that can measure the position of the work object OB1. Further, the measuring device WDd may be a device capable of measuring both the position and the external shape of the work object OB1. In this case, the position and external shape measured by the measuring device WDd are stored in a storage unit (not shown) in association with each other.
作業装置WDは、ユーザの操作を受け付ける操作装置ODと通信可能に接続されている。作業装置WDは、操作装置ODに入力されたユーザの操作の内容を示す操作情報を受信し、操作情報に対応する動作を行うように構成されている。操作装置ODの構成は、作業装置WDに対して、ツール部WD3の移動を含む作業の内容を指示できるのであれば特に限定されない。図1に示される例では、操作装置ODは、ツール部WD3を、実際に作業装置WDが設けられた作業空間において、三次元的に任意の方向に移動させる指示ができるように構成されている。 The work device WD is communicably connected to an operating device OD that accepts user operations. The work device WD is configured to receive operation information indicating the content of the user's operation input into the operation device OD, and to perform an operation corresponding to the operation information. The configuration of the operating device OD is not particularly limited as long as it can instruct the work device WD about the contents of the work including movement of the tool portion WD3. In the example shown in FIG. 1, the operating device OD is configured to be able to instruct the tool portion WD3 to move in any three-dimensional direction in the work space where the work device WD is actually provided. .
本実施形態では、ツール部WD3のツール本体WD4は、図1におけるツール本体WD4の拡大図(一点鎖線の円内)に模式的に示されるように、作業対象OB1の一例である後述の研磨対象を研磨する研磨装置WD4Aを備えている。研磨装置WD4Aは、作業対象OB1に接触する砥石等の研磨部と、研磨部を回転させるモータ等の駆動部(図示せず)とを備えている。研磨装置WD4Aは、作業対象OB1に研磨部を接触させた状態で、研磨部を回転させることにより、作業対象OB1を研磨できるように構成されている。具体的には、研磨装置WD4Aは、作業対象OB1の外形に沿って移動することにより、作業対象OB1の任意の部分を研磨することができるように構成されている。また、研磨装置WD4Aは、作業対象OB1の外形に沿って移動する際、作業対象OB1の外形に応じて、研磨しやすい向きに研磨装置WD4Aの向き(傾き)を調節できるように構成されている。これにより、研磨装置WD4Aは、作業対象OB1の任意の部分を効率よく研磨することができる。また、作業対象OB1は、たとえば、作業対象OB1の表面から突出する不要な凸部を有している場合がある。研磨装置WD4Aは、研磨部を当該凸部に接触させた状態で、研磨部を回転させることにより、凸部を研磨して除去することができる。なお、作業対象OB1の表面に不要な付着物が存在する場合には、研磨装置WD4Aは、その付着物を研磨によって除去することができる。 In the present embodiment, the tool body WD4 of the tool portion WD3 is a polishing target to be described later, which is an example of the work target OB1, as schematically shown in an enlarged view of the tool body WD4 in FIG. It is equipped with a polishing device WD4A for polishing. The polishing device WD4A includes a polishing section such as a grindstone that contacts the work object OB1, and a drive section (not shown) such as a motor that rotates the polishing section. The polishing device WD4A is configured to be able to polish the work object OB1 by rotating the polishing section while the polishing section is in contact with the work object OB1. Specifically, the polishing device WD4A is configured to be able to polish any part of the work object OB1 by moving along the outer shape of the work object OB1. Further, the polishing device WD4A is configured to be able to adjust the orientation (tilt) of the polishing device WD4A in a direction that facilitates polishing according to the contour of the work object OB1 when moving along the contour of the work object OB1. . Thereby, the polishing device WD4A can efficiently polish any part of the work target OB1. Further, the work object OB1 may have, for example, an unnecessary convex portion protruding from the surface of the work object OB1. The polishing device WD4A can polish and remove the convex portion by rotating the polishing portion while the polishing portion is in contact with the convex portion. Note that if unnecessary deposits are present on the surface of the work target OB1, the polishing device WD4A can remove the deposits by polishing.
また、本実施形態では、ツール本体WD4は、図1におけるツール本体WD4の拡大図に模式的に示されるように、作業対象OB1の所定の位置に対して塗装を行う塗装装置WD4Bをさらに備えている。塗装装置WD4Bは、液体等の塗料を作業対象OB1に噴射するノズルを備えている。具体的には、塗装装置WD4Bは、作業対象OB1の外形に沿って移動することにより、作業対象OB1の任意の部分を塗装することができるように構成されている。また、塗装装置WD4Bは、作業対象OB1の外形に沿って移動する際、作業対象OB1の外形に応じて、塗装しやすい向きに塗装装置WD4Bの向き(傾き)を調節できるように構成されている。これにより、塗装装置WD4Bは、作業対象OB1の任意の部分を効率よく塗装することができる。塗装装置WD4Bは、たとえば、作業対象OB1において、研磨装置WD4Aによって研磨された部分を塗装することにより、研磨された部分にマーキングを行うことができる。マーキングが行われることで、ユーザが研磨された位置を認識しやすくなる。また、塗装装置WD4Bは、作業対象OB1の外形に沿って移動することにより、作業対象OB1の任意の部分を塗装することができる。なお、塗装装置WD4Bの用途は、マーキングに限定されない。また、塗装装置WD4Bによって行われるマーキングは、研磨された部分の特定を行う目的に限定されず、作業対象OB1において異常が発生している部分などの点検が必要な部分や、さらなる処理が必要な部位を特定するために用いられてもよい。 In the present embodiment, the tool body WD4 further includes a coating device WD4B that applies coating to a predetermined position of the work object OB1, as schematically shown in the enlarged view of the tool body WD4 in FIG. There is. The coating device WD4B includes a nozzle that sprays paint such as liquid onto the work object OB1. Specifically, the coating device WD4B is configured to be able to paint any part of the work object OB1 by moving along the outer shape of the work object OB1. Further, the coating device WD4B is configured to be able to adjust the orientation (tilt) of the coating device WD4B in a direction that facilitates painting according to the external shape of the work target OB1 when moving along the outer shape of the work target OB1. . Thereby, the coating device WD4B can efficiently coat any part of the work target OB1. For example, the coating device WD4B can mark the polished portion of the work target OB1 by painting the portion polished by the polishing device WD4A. Marking makes it easier for the user to recognize the polished position. Moreover, the coating device WD4B can paint any part of the work object OB1 by moving along the outer shape of the work object OB1. Note that the application of the coating device WD4B is not limited to marking. Furthermore, the marking performed by the coating device WD4B is not limited to the purpose of identifying polished parts, but also marks that need to be inspected, such as parts of work target OB1 where abnormalities have occurred, or parts that require further processing. It may also be used to identify a site.
移動機構WDbは、作業装置本体WDaを移動させる機構である。図1に示される例では、移動機構WDbは、搬送機構WDcによる作業対象OB1の搬送方向D3および上下方向D4と直交する搬送直交方向D5に作業装置本体WDaを移動させるように構成されている。具体的には、移動機構WDbは、たとえば、搬送機構WDcを搬送直交方向D5に跨ぐように設けられた梁部WD45と、梁部WD45上に搬送直交方向D5に沿って設けられたレールWD46と、レールWD46にガイドされて搬送直交方向D5に沿って移動する移動部WD47と、移動部WD47を搬送直交方向D5に移動させる駆動部(図示せず)とを備えている。移動機構WDbは、ユーザによる操作装置ODの操作に応じて動作することが可能であり、操作装置ODの操作に応じて、移動部WD47の移動量および移動方向を調節できるように構成されている。 The moving mechanism WDb is a mechanism that moves the working device main body WDa. In the example shown in FIG. 1, the moving mechanism WDb is configured to move the working device main body WDa in a transport orthogonal direction D5 that is orthogonal to the transport direction D3 and the vertical direction D4 of the work object OB1 by the transport mechanism WDc. Specifically, the moving mechanism WDb includes, for example, a beam portion WD45 provided so as to straddle the transport mechanism WDc in the transport orthogonal direction D5, and a rail WD46 provided on the beam portion WD45 along the transport orthogonal direction D5. , a moving part WD47 that moves along the transport orthogonal direction D5 guided by the rail WD46, and a drive part (not shown) that moves the moving part WD47 in the transport orthogonal direction D5. The moving mechanism WDb can operate in accordance with the operation of the operating device OD by the user, and is configured to be able to adjust the amount and direction of movement of the moving unit WD47 in accordance with the operation of the operating device OD. .
搬送機構WDcは、作業対象OB1を所定の搬送方向D3に沿って移動させるように構成されている。図1に示される例では、搬送機構WDcは、作業装置本体WDaに対して図面右側が搬送の上流側とされ、作業装置本体WDaに対して図面左側が搬送の下流側とされている。すなわち、図1に示される例では、搬送方向D3に沿って図面右側から図面左側へ作業対象OB1が搬送される。より具体的には、搬送機構WDcは、複数の搬送ローラWD48と、各搬送ローラWD48を回転駆動する駆動部(図示せず)とを備えている。複数の搬送ローラWD48は、搬送直交方向D5に沿って延びており、搬送方向D3に沿って並んでいる。各搬送ローラWD48が回転駆動されることにより、搬送ローラWD48上の作業対象OB1を搬送方向D3に沿って搬送することができる。搬送機構WDcは、ユーザによる操作装置ODの操作に応じて動作することが可能であり、操作装置ODの操作に応じて作業対象OB1の移動量を調節できるように構成されている。 The transport mechanism WDc is configured to move the work object OB1 along a predetermined transport direction D3. In the example shown in FIG. 1, in the conveyance mechanism WDc, the right side in the drawing with respect to the working device body WDa is the upstream side of conveyance, and the left side in the drawing with respect to the working device body WDa is the downstream side of conveyance. That is, in the example shown in FIG. 1, the work object OB1 is transported from the right side of the drawing to the left side of the drawing along the transport direction D3. More specifically, the transport mechanism WDc includes a plurality of transport rollers WD48 and a drive section (not shown) that rotationally drives each transport roller WD48. The plurality of conveyance rollers WD48 extend along the conveyance orthogonal direction D5 and are lined up along the conveyance direction D3. By rotationally driving each transport roller WD48, the work object OB1 on the transport roller WD48 can be transported along the transport direction D3. The transport mechanism WDc is capable of operating in accordance with the operation of the operating device OD by the user, and is configured to be able to adjust the amount of movement of the work object OB1 in accordance with the operation of the operating device OD.
作業装置WDの周囲には、作業装置WDによって作業される対象OB1(以下、作業対象OB1とも称する)が設けられている。なお、本明細書において、作業装置WDによって作業される作業対象OB1や、作業装置WDの周囲の構造物等、後述するシミュレート部1によって作業装置WDとの間の位置関係がシミュレートされる対象を物体OBと呼ぶ。本実施形態では、物体OBは、作業対象OB1および作業装置WDの周囲に設けられた構造物OB2(たとえば、図1における梁部WD45など)の両方を含んでいる。しかし、物体OBは、作業対象OB1のみであってもよいし、構造物OB2のみであってもよい。また、物体OBは、1つであってもよいし、複数であってもよい。
An object OB1 (hereinafter also referred to as work object OB1) to be worked on by the work device WD is provided around the work device WD. In this specification, the positional relationship between the work object OB1 to be worked on by the work device WD, structures around the work device WD, etc., and the work device WD is simulated by the
作業対象OB1は、作業装置WDによって作業が行われる対象であれば特に限定されない。図1に示される例では、作業対象OB1は、研磨装置WD4Aによって研磨され、塗装装置WD4Bによって塗装される部材である。図1に示される例では、作業対象OB1は鉄やアルミニウム等の金属板である。また、図1に示される例では、作業対象OB1は、波形の断面形状を有する板材であるが、作業対象OB1の形状や構造は特に限定されない。作業対象OB1は、表面が凹凸状の部分を有するように設けられた物体、構造物であってもよいし、表面が略平坦な物体、構造物であってもよいし、作業対象の表面に凹凸を構成する部分が付着したり、堆積したりすることで、局所的に凹凸が形成される物体、構造物であってもよい。 The work target OB1 is not particularly limited as long as it is a target to be worked on by the work device WD. In the example shown in FIG. 1, work target OB1 is a member polished by polishing device WD4A and painted by painting device WD4B. In the example shown in FIG. 1, the work object OB1 is a metal plate such as iron or aluminum. Further, in the example shown in FIG. 1, the work object OB1 is a plate material having a corrugated cross-sectional shape, but the shape and structure of the work object OB1 are not particularly limited. The work object OB1 may be an object or structure with an uneven surface, or may be an object or structure with a substantially flat surface, or may be an object or structure with an uneven surface. It may be an object or a structure in which unevenness is locally formed by adhering or depositing parts forming the unevenness.
構造物OB2は、作業対象OB1以外の、作業装置WDの周囲の構造物であれば、特に限定されないが、たとえば、作業装置WDが作業対象OB1に対して作業を行う際に、作業装置WDが干渉するなど、作業の障害となり得る物体(障害物)である。なお、構造物OB2は、作業装置WDを含んでいてもよい。構造物OB2は、図1に示される例では、作業装置WDのうちのアーム部WD2以外の部材である。すなわち、構造物OB2は、たとえば、作業装置WDが作業対象OB1に対して作業を行う際に、アーム部WD2が、作業装置WDのうちのアーム部WD2が干渉する可能性のある部材である。具体的には、構造物OB2は、たとえば、移動機構WDb、搬送機構WDc、および測定装置WDd等である。 The structure OB2 is not particularly limited as long as it is a structure around the work device WD other than the work object OB1, but for example, when the work device WD performs work on the work object OB1, the work device WD An object (obstacle) that can interfere with work or otherwise interfere with work. Note that the structure OB2 may include a working device WD. In the example shown in FIG. 1, the structure OB2 is a member of the working device WD other than the arm portion WD2. That is, the structure OB2 is a member with which the arm portion WD2 of the work device WD may interfere, for example, when the work device WD performs work on the work object OB1. Specifically, the structure OB2 is, for example, a moving mechanism WDb, a transport mechanism WDc, a measuring device WDd, and the like.
作業装置WDが行う作業の内容は、ツール部WD3の移動を伴う作業であれば特に限定されないが、図1に示される例では、作業対象OB1に沿ってツール部WD3のツール本体WD4を移動させることを伴う作業である。より具体的には、図1に示される例では、作業装置WDが行う作業の内容は、作業対象OB1の表面を、ツール本体WD4の移動によって研磨したり(必要に応じて上述の凸部を除去したり)、ツール本体WD4の移動によって作業対象OB1の表面を塗装する(たとえば、研磨された部位をマーキングする)等の作業である。なお、作業装置の作業は、本実施形態では、作業装置が作業対象に接触した状態での作業(たとえば研磨作業)であってもよいし、作業対象(作業対象の表面)に対して、所定の距離で離間して行われる作業(たとえば塗料等の液体の噴霧による塗装作業、光の照射等)であってもよい。ツール部WD3の形態は、作業の種類に応じて変更可能である。 The content of the work performed by the work device WD is not particularly limited as long as it involves movement of the tool part WD3, but in the example shown in FIG. 1, the tool body WD4 of the tool part WD3 is moved along the work target OB1. This is a work that involves a lot of things. More specifically, in the example shown in FIG. 1, the contents of the work performed by the work device WD include polishing the surface of the work target OB1 by moving the tool body WD4 (or polishing the above-mentioned convex portion as necessary). These operations include painting the surface of the work object OB1 by moving the tool body WD4 (for example, marking polished areas). In addition, in this embodiment, the work of the work device may be work (for example, polishing work) in which the work device is in contact with the work object, or it may be a work in which the work device is in contact with the work object (for example, polishing work), or a predetermined work is performed on the work object (the surface of the work object). It may be a work that is performed at a distance of 200 m (for example, a painting work by spraying a liquid such as paint, irradiation with light, etc.). The form of the tool portion WD3 can be changed depending on the type of work.
作業システムWSは、図1および図2に示されるように、ユーザによる操作に応じて作業を行う作業装置WDと、作業装置WDに対して作業される対象であるか、または作業装置WDの周囲の構造物である物体OBとの間の位置関係をシミュレートするシミュレート部1と、シミュレート部1によりシミュレートされた位置関係に応じて、作業装置WDの動作を制御する動作制御部2とを備えている。なお、本実施形態では、シミュレート部1と動作制御部2とは、概略的に別々に示されているが、シミュレート部1と動作制御部2とは、同一の装置に設けられていてもよいし、別々の装置に設けられていてもよい。また、シミュレート部1と動作制御部2とは、1つの制御部の異なる機能として実現されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the work system WS includes a work device WD that performs work in response to an operation by a user, and an object to be worked on the work device WD or a device surrounding the work device WD. a
シミュレート部1は、作業装置WDが動作制御部2によって動作する前に、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係をシミュレートする。より具体的には、シミュレート部1は、後述するように、操作装置ODに対して任意の操作入力をされた場合に、操作装置ODに対する当該操作入力に基づいて、そのまま作業装置WDを動作させるか、作業装置WDを停止させるか、作業装置WDに異なる動作をさせるかを判定する。本明細書において、「作業装置WDと物体OBとの位置関係」は、作業装置WDと物体OBとの間の現実空間RSにおける三次元的な位置関係をいう。より具体的には、「作業装置WDと物体OBとの位置関係」は、作業装置WDと物体OBとの間の間隔、作業装置WDが物体OBに対してどの方向に設けられているか、作業装置WDが物体OBに対して接触しているか否か、および、作業装置WDが物体OBに対して所定の範囲(距離)内に入っているか否か、のうちのいずれか1つまたは複数とすることができる。
The
シミュレート部1は、本実施形態では、図1および図2に示されるように、操作装置ODおよび動作制御部2と通信可能に接続されている。シミュレート部1は、操作装置ODに入力されたユーザの操作の内容を示す操作情報に対応する動作指令を操作装置ODから受信し、動作指令に対応する内容(本実施形態では、操作情報に対応する動作の内容)のシミュレーションを行うように構成されている。より具体的には、シミュレート部1は、記憶部(図示せず)に記憶された作業装置WDの外形(形状および大きさ)に対応する仮想作業装置VDの外形情報と、上記記憶部に記憶された物体の外形(形状および大きさ)に対応する仮想物体VBの外形情報と、ある時点における互いに対する相対位置情報と、上述した動作指令の内容(本実施形態では、操作情報、操作に対応する作業装置WDの構成要素の動き、または、当該構成要素の動きを実現するためのパラメータの値)とに基づくコンピュータシミュレーション(現実空間RSを模した仮想空間VSにおけるコンピュータシミュレーション)によって、上述の位置関係をシミュレートする。
In this embodiment, the
シミュレート部1は、仮想空間VSにおいて、動作指令に対応する内容で仮想作業装置VDを動作させる。シミュレート部1は、仮想作業装置VDを動作させる際に、動作指令を外部(図1に示される例では、操作装置OD)から受信し、受信した動作指令に基づいて、仮想作業装置VDの構成要素と仮想物体VBとの間の位置関係を判定する。本実施形態では、シミュレート部1は、動作指令を生成せず、外部(図1に示される例では操作装置OD)から取得する。すなわち、シミュレート部1では、仮想作業装置VDの仮想空間VSにおける動作のための動作情報である動作指令を演算することはなく、受信した演算・変換済みの動作指令に基づいて仮想作業装置VDの構成要素の座標計算を行い、上記相対位置情報を算出する。したがって、シミュレート部1における演算・変換時間が不要となり、高速シミュレーションが可能となる。また、仮想作業装置VD(図4参照)は、作業装置WDのツール本体WD4に対応する第1の部分VD6と、作業装置WDのツール本体WD4以外の部分に対応する第2の部分VD7とを含む。また、仮想物体VBは、作業対象OB1に対応する仮想作業対象VB1と、構造物OB2に対応する仮想構造物VB2とを含む。シミュレート部1は、シミュレーションの結果を動作制御部2へ通知することができる。シミュレート部1は、たとえば、一般的にコンピュータに搭載される公知の中央演算処理装置(CPU)などを用いて構成することができる。
The
シミュレート部1は、図3に示されるように、操作入力部3および出力部4と通信可能に接続されていてもよい。操作入力部3は、シミュレート部1を動作させるためのユーザによる操作入力を受け付け、ユーザによる操作入力の内容をシミュレート部1へ送信する。作業システムWSは、操作入力部3を備えることで、ユーザの入力に応答して、シミュレート部1によるシミュレーションを実行し、またシミュレート部1によるシミュレーションの条件等を変更することができる。操作入力部3は、キーボードやマウス、コントローラーなどの公知の入力手段により具現化することができる。出力部4は、シミュレート部1によるシミュレーションの結果を出力するように構成されている。シミュレート部1は、出力部4を通じて、ユーザにシミュレーションの結果を通知することができる。出力部4は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカーなどの公知のデータ出力手段により具現化することができる。なお、シミュレート部1によるシミュレーション情報は、出力部4に出力されなくてもよい。
The
シミュレート部1は、図3および図4に示されるように、作業装置WDの外形WD6(図1参照)に対応した仮想作業装置VDと、物体OBの外形OB5(図1参照)に対応した仮想物体VBとが、作業装置WDおよび物体OBの各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間VSにおいて、仮想作業装置VDを動作可能である。本明細書において、「作業装置WDの外形WD6に対応した仮想作業装置VD」とは、現実の物体である作業装置WDに対応する仮想の物体である。同様に、「物体OBの外形OB5に対応した仮想物体VB」とは、現実の物体である物体OBに対応する仮想の物体である。また、「作業装置WDおよび物体OBの各々の外形に対応する」は、作業装置WDおよび物体OBの各々の外形に対して相似形であること、および、作業装置WDおよび物体OBの各々の外形を簡略化した形状であることを含む概念である。また、「作業装置WDおよび物体OBの各々の位置に対応する」は、作業装置WDおよび仮想物体OBの位置関係と、仮想作業装置VDおよび仮想物体VBの位置関係とが、現実空間RSに対する仮想空間VSの縮尺を考慮した上で同じであることを意味する。シミュレート部1は、ユーザの操作に対応する動作を、仮想空間VSにおいて仮想作業装置VDに行わせることができる。図3に示される例では、出力部4であるディスプレイの画面に、仮想作業装置VDおよび仮想物体VBが、作業装置WDおよび物体OBの各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間VSが表示されている。上述した仮想作業装置VDおよび仮想物体VBの外形情報(形状および大きさ)、互いに対する仮想空間VSにおける位置情報は、予め記憶部(図示せず)に記憶されており、現実の作業装置WDが動作すると、仮想作業装置VDの位置情報が更新されて記憶される。また、現実の作業対象OB1が移動すると、仮想作業対象VB1の位置情報が更新されて記憶部に記憶される。現実の作業対象OB1の移動による位置情報は、測定装置WDdにより所定の時間間隔(たとえば、1~10ミリ秒以内)で取得され、新しい位置情報が取得される毎に、仮想作業対象VB1の位置情報が更新されて記憶される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
シミュレート部1は、作業装置WDに動作指令がなされた際に動作指令を受信し、動作指令に並行して、仮想空間VSにおいて、動作指令に対応する内容で仮想作業装置VDを動作させて、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係を所定の時間間隔Tで判定する。本実施形態では、シミュレート部1は、作業装置WDがユーザによって任意の操作がされたときに、当該任意の操作に並行して、仮想空間VSにおいて、当該任意の操作に対応して仮想作業装置VDを動作させて、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係を所定の時間間隔Tで判定する。
The
「動作指令に並行して」とは、作業装置WDを動作させるための動作指令をシミュレート部1が受信したとき(本実施形態では、操作装置ODから動作指令を受信したとき)に、仮想作業装置VDの動作が、操作装置ODからの動作指令に追従して行われることを意味する。言い換えると、仮想作業装置VDの動作(および位置関係の判定)は、動作指令とほぼ同時並行して、つまり同期して、リアルタイムに行われ得る。また、「任意の操作に並行して」とは、作業装置WDを動作させるための任意の操作が行われたときに、仮想作業装置VDの動作が、ユーザの操作に追従して行われることを意味する。言い換えると、仮想作業装置VDの動作(および位置関係の判定)は、ユーザの操作とほぼ同時並行して、つまり同期して、リアルタイムに行われ得る。本実施形態では、ユーザの操作に対応する仮想作業装置VDの動作は、操作の直後(たとえば、1~10ミリ秒以内)に仮想空間VSにおいて開始される。このようにユーザの操作に並行して仮想作業装置VDを動作させることにより、ユーザの操作が仮想作業装置VDの動作に速やかに反映される。したがって、シミュレート部1による仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係が瞬時に判定され、当該シミュレート部1によって判定された位置関係に基づいて、動作制御部2による作業装置WDの動作を、短いタイムラグで実行させることができる。
“In parallel with the operation command” means that when the
また、「位置関係を所定の時間間隔Tで判定する」とは、位置関係の判定を所定の時間間隔Tで複数回繰り返し行うという意味である。したがって、たとえば、作業装置WDに対してある一定の時間(たとえば10秒)操作がされ続けた場合に、所定の時間間隔T(たとえば1~10ミリ秒以内)毎に分けて、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係が複数回判定される。当該時間間隔T毎に、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの位置関係が仮想空間VSにおいて判定されて、そのまま動作しても干渉等の問題がない場合には、動作制御部2によって、作業空間の作業装置WDが動作される一方、シミュレート部1において、作業装置WDを停止させるべき、または作業装置WDに異なる動作をさせるべきと判定された場合には、判定にしたがって、作業装置WDを停止させ、または作業装置WDに異なる動作をさせる制御が行われる。なお、「所定の時間間隔T」は、特に限定されるものではないが、人が操作する際に、遅延などを感じないような時間であり、たとえば、1~10ミリ秒以内である。
Further, "determining the positional relationship at predetermined time intervals T" means that determination of the positional relationship is repeatedly performed multiple times at predetermined time intervals T. Therefore, for example, if the work device WD continues to be operated for a certain period of time (for example, 10 seconds), the virtual work device VD is The positional relationship between the virtual object VB and the virtual object VB is determined multiple times. At each time interval T, the positional relationship between the virtual work device VD and the virtual object VB is determined in the virtual space VS, and if there is no problem such as interference even if the operation is continued, the
図5~図7に示されるように、仮想作業装置VDは、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1と、本体部VD1の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層VD2とを有していてもよい。さらに、本実施形態では、シミュレート部1は、図6および図7に示されるように、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの間の位置関係を判定することによって、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係を判定するように構成されていてもよい。仮想作業装置VDが位置関係判定層VD2を有し、シミュレート部1が位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの間の位置関係を判定することによって、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係を判定することにより、たとえば、後述するように、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとが接触すると判定された場合(図7参照)であっても、本体部VD1と仮想物体VBとは接触していないため、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの干渉を確実に防止することができる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the virtual work device VD has a main body portion VD1 corresponding to the outer shape and size of the work device WD, and a virtual work device VD1 having a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body portion VD1. A positional relationship determination layer VD2 may be provided. Further, in the present embodiment, the
なお、位置関係判定層VD2は、図6においては、仮想作業装置VDの表面から実質的に均等な厚さで設けられているが、図7に示されるように、局所的に厚さが変更されていてもよい。より具体的には、位置関係判定層VD2は、仮想作業装置VDのうち、作業装置WDの剛性が高い部分に対応する第1部分は一定の厚さで形成され、ケーブル等、作業装置WDの動作に応じて位置が変化する柔軟な部分に対応する第2部分は、第1部分よりも厚く形成されていてもよい。この場合、作業装置WDの一部に動きの変化が読みにくい部分があっても、作業装置WDと物体OBとが接触することが抑制され、ケーブル等の部分が構造体OB2などに引っかかったりする等の干渉が抑制される。また、仮想作業装置VDの動作速度の変化に応じて、位置関係判定層VD2の層厚を変更してもよい。たとえば、仮想作業装置VDの動作速度が大きくなるにつれて、位置関係判定層VD2の層厚を大きくし、仮想作業装置VDの動作速度が小さくなるにつれて、位置関係判定層VD2の層厚を小さくするようにしてもよい。この場合、たとえば、作業装置WDの動作速度がユーザの操作速度に比例するような構成において、ユーザの操作速度が大きい場合であっても、層厚の大きい位置関係判定層VD2によって、作業装置WDと物体OBとの接触をより確実に抑制することができる。 Note that the positional relationship determination layer VD2 is provided with a substantially uniform thickness from the surface of the virtual work device VD in FIG. 6, but as shown in FIG. 7, the thickness may be locally changed. may have been done. More specifically, in the positional relationship determination layer VD2, a first portion of the virtual work device VD corresponding to a highly rigid portion of the work device WD is formed with a constant thickness, and The second portion, which corresponds to the flexible portion whose position changes depending on the movement, may be formed thicker than the first portion. In this case, even if there is a part of the work device WD where changes in movement are difficult to read, contact between the work device WD and the object OB is suppressed, and parts such as cables are prevented from getting caught on the structure OB2, etc. etc. interference is suppressed. Further, the layer thickness of the positional relationship determination layer VD2 may be changed in accordance with a change in the operating speed of the virtual work device VD. For example, as the operating speed of the virtual work device VD increases, the layer thickness of the positional relationship determination layer VD2 is increased, and as the operating speed of the virtual work device VD decreases, the layer thickness of the positional relationship determination layer VD2 is decreased. You may also do so. In this case, for example, in a configuration in which the operating speed of the working device WD is proportional to the user's operating speed, even if the user's operating speed is high, the positional relationship determination layer VD2 having a large layer thickness allows the working device WD to Contact between the object OB and the object OB can be more reliably suppressed.
なお、仮想作業装置VDは、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1を備えていて、位置関係判定層VD2を備えていない構成であってもよい。この場合には、シミュレート部1は、本体部VD1と仮想物体VBとの間の位置関係を判定することによって、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係を判定するように構成される。この場合であっても、シミュレート部1は、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBの接触前に、シミュレーションによる判定を行うので、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの干渉を防止することができる。
Note that the virtual work device VD may be configured to include a main body portion VD1 that corresponds to the external shape and size of the work device WD, but not include the positional relationship determination layer VD2. In this case, the
本実施形態では、作業装置WDが事前にティーチングされておらず、自由な軌跡で動作可能に構成されていても、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの干渉を回避することができる。また、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの間の間隔を確保しながら、作業装置WDを物体OBの表面に沿って移動させることによる作業を行うことができる。すなわち、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの間に所定の間隔を確保しながら、作業装置WDを物体OBの表面に沿って移動させる倣い制御を行うことができる。この場合、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの間の間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。また、作業装置WDが事前にティーチングされておらず、自由な軌跡で動作可能に構成されていても、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの間に所定の間隔を確保しながら、作業装置WDを物体OBの表面に沿って移動させる倣い制御を行うことができる。したがって、作業装置WDがユーザからの任意の操作によって想定外の軌跡で動作する可能性があっても、作業装置WDの動作を適切に制御することができる。 In this embodiment, even if the work device WD is not taught in advance and is configured to be able to operate with a free trajectory, interference between the work device WD and the object OB in the real space RS can be avoided. . Furthermore, work can be performed by moving the work device WD along the surface of the object OB while ensuring a distance between the work device WD and the object OB in the real space RS. That is, tracing control can be performed to move the work device WD along the surface of the object OB while ensuring a predetermined distance between the work device WD and the object OB in the real space RS. In this case, the distance between the work device WD and the object OB in the real space RS may or may not be constant. Furthermore, even if the work device WD is not taught in advance and is configured to be able to operate with a free trajectory, while ensuring a predetermined distance between the work device WD and the object OB in the real space RS, Tracing control for moving the work device WD along the surface of the object OB can be performed. Therefore, even if there is a possibility that the work device WD moves in an unexpected trajectory due to an arbitrary operation by the user, the operation of the work device WD can be appropriately controlled.
より具体的には、作業装置WD(本実施形態ではロボット)に対する動作制御が行われる前に仮想空間でシミュレーションが実施され、作業装置WDのアーム部WD2が干渉していないことが確認されてから作業装置WDへ動作制御が行われる(たとえば1~10ミリ秒以内)ことで、高速且つ、自由度の高い干渉防止機能を実現することができる。また、本実施形態では、シミュレーション部1は、動作指令を演算および変換するための処理が不要となるので、座標計算(たとえば位置関係の演算)のみを行えばよいため、演算の負荷が少なくて済む。このため、動作制御部2は、ユーザの操作に速やかに応答して速やかに作業装置WDに作業を行わせることができる。
More specifically, before the operation control of the work device WD (robot in this embodiment) is performed, a simulation is performed in virtual space, and after it is confirmed that the arm portion WD2 of the work device WD does not interfere, By controlling the operation of the work device WD (for example, within 1 to 10 milliseconds), a high-speed and highly flexible interference prevention function can be realized. Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、仮想空間VSにおいて現実空間RS内の物体OBおよび作業装置WDの各々に合致した3Dモデルを生成して、ツール部WD3の先端と物体OBの3Dモデルとが接触するような軌道を仮想空間VS内シミュレーションして取得し、取得した軌道(位置情報)で動作するように作業装置WDを制御することで、滑らかな軌道変更を実現することができる。 Furthermore, in the present embodiment, a 3D model that matches each of the object OB and the work device WD in the real space RS is generated in the virtual space VS, so that the tip of the tool part WD3 and the 3D model of the object OB come into contact with each other. A smooth trajectory change can be achieved by obtaining a trajectory through simulation in the virtual space VS and controlling the work device WD to operate according to the obtained trajectory (position information).
なお、本実施形態では、変形例として、仮想作業装置VDではなく、仮想物体VBが、物体OBの外形および大きさに対応した本体部と、本体部の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有していてもよい。さらに、シミュレート部1は、仮想物体VBの位置関係判定層と仮想作業装置VDとの間の位置関係を判定することによって、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係を判定するように構成されていてもよい。このように、仮想物体VBが位置関係判定層を有する場合においても、仮想作業装置VDが位置関係判定層VD2を有する場合と同様に、たとえば、現実空間RSでの作業装置WDと物体OBとの干渉を確実に防止することができる。
Note that in this embodiment, as a modification, the virtual object VB instead of the virtual work device VD has a main body corresponding to the outer shape and size of the object OB, and a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body. It may also have a virtually provided positional relationship determination layer. Furthermore, the
また、本実施形態では、シミュレート部1は、仮想作業装置VDの動作中および/または動作後の仮想作業装置VDの第1の部分VD6(本実施形態ではツール本体WD4に対応する部分)と仮想物体VB(本実施形態では物体OBに対応する部分)との距離が所定の範囲内であるかどうかを判定するように構成されていてもよい。「仮想作業装置VDの第1の部分VD6と仮想物体VBとの距離」は、特に限定されるものではないが、たとえば、図8に示されるように、仮想作業装置VDの第1の部分VD6と仮想物体VBとが接触している状態に対応する値(すなわち、第1の部分VD6と仮想物体VBとの間の距離が0)であってもよいし、図10に示されるように、わずかに離間した状態に対応する値(当該値が所定の数値以下)であってもよいし、所定以上離間した状態に対応する値(当該値が所定の値以上)であってもよい。
In the present embodiment, the
図8に示される例では、作業対象OB1に対応する、仮想作業対象VB1(上述の不要な凸部に対応する仮想凸部VB11を含む)の表面と、仮想作業装置VDの第1部分VD6(具体的には、研磨装置WD4Aに対応する仮想研磨装置VD4A)とが接触している。図10に示される例では、作業対象OB1に対応する仮想作業対象VB1の表面と、仮想作業装置VDの第1部分VD6(具体的には、塗装装置WD4Bに対応する仮想塗装装置VD4B)とが所定の距離だけ離間した状態にある。図10に示される例では、仮想塗装装置VD4Bから、塗料等の液体PAを噴射することにより、仮想作業対象VB1の研磨された部分に塗膜CMが形成される。 In the example shown in FIG. 8, the surface of the virtual work object VB1 (including the virtual convex portion VB11 corresponding to the above-mentioned unnecessary convex portion) corresponding to the work object OB1, and the first portion VD6 ( Specifically, the virtual polishing device VD4A corresponding to the polishing device WD4A is in contact with the virtual polishing device VD4A). In the example shown in FIG. 10, the surface of the virtual work object VB1 corresponding to the work object OB1 and the first portion VD6 of the virtual work device VD (specifically, the virtual painting device VD4B corresponding to the painting device WD4B) are They are separated by a predetermined distance. In the example shown in FIG. 10, a paint film CM is formed on the polished portion of the virtual work target VB1 by spraying a liquid PA such as paint from the virtual coating device VD4B.
さらに、第1の部分VD6と仮想物体VBとの距離が所定の範囲内であると判断された場合、シミュレート部1は、図9に示されるように、動作指令(本実施形態ではユーザによる操作に対応した作業装置WDの動作を実現するための、作業装置WDの構成要素の動作情報)に対応する第1の部分VD6の移動方向D1を仮想物体VBの外形に基づいて補正(軌道修正)することによって、第1の部分VD6を仮想物体VBの表面に沿って移動させる(図8および図9参照)ための第1の部分VD6の移動方向D2を求め、動作制御部2は、求められた移動方向D2に第1の部分VD6を移動させるように構成されていてもよい。
Further, when it is determined that the distance between the first portion VD6 and the virtual object VB is within a predetermined range, the
第1の部分VD6は、仮想物体VBに接触しながら、または仮想物体VBに対して一定の間隔を保ちながら仮想物体VBの表面に沿って移動することによって、仮想物体VBに対して作業を行うものであれば特に限定されない。たとえば、シミュレート部1は、記憶部(図示せず)に記憶された仮想物体VBの外形情報と、操作装置ODから受信した動作指令(具体的には、第1の部分VD6の移動方向D1に対応する移動ベクトルF1)と、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係情報とに基づいて、第1の部分VD6の移動方向D1を軌道修正する。すなわち、第1の部分VD6が仮想物体VBに接触するまでは、入力された操作情報に基づく移動方向D1に第1の部分VD6を移動させ、第1の部分VD6が仮想物体VBに接触したと判断された場合に、第1の部分VD6を仮想物体VBの表面形状に沿って軌道修正する。
The first portion VD6 performs work on the virtual object VB by moving along the surface of the virtual object VB while contacting the virtual object VB or while maintaining a constant distance from the virtual object VB. There is no particular limitation as long as it is. For example, the
より具体的には、図9に示される例では、第1の部分VD6の移動方向D1に対応する移動ベクトルF1と、移動方向D1に第1の部分VD6を移動させて第1の部分VD6が仮想物体VBに衝突したときの衝突点P1を起点とする法線ベクトルNとに基づいて、移動ベクトルF1を補正することができる。この補正により、補正後の移動ベクトルF2が求められる。より具体的には、衝突点P1に移動ベクトルF1の終点を一致させた状態で、移動ベクトルF1の始点から、衝突点P1における仮想物体VBの表面と平行な直線を引き、当該直線と法線ベクトルNとの交点P2を求める。移動ベクトルF1の始点から交点P2へ延びるベクトルが、補正後の移動ベクトルF2である。また、補正後の移動ベクトルF2が延びる方向が、第1の部分VD6を仮想物体VBの表面に沿って移動させるための第1の部分VD6の補正後の移動方向D2である。また、移動ベクトルF1と法線ベクトルNとの内積a(=F1・N)を求め、移動ベクトルF1と、法線ベクトルNに内積aを掛け合わせたベクトル(aN)との和(F1+aN)を求めることにより、補正後の移動ベクトルF2(=F1+aN)を求めることができる。シミュレート部1は、補正後の移動ベクトルF2を所定の時間間隔毎に求める。求めた移動ベクトルF2で第1の部分VD6を移動させることにより、第1の部分VD6を、仮想作業対象VB1の表面に接触させながら、当該表面に沿って移動させることができる。
More specifically, in the example shown in FIG. 9, the movement vector F1 corresponding to the movement direction D1 of the first portion VD6 and the movement vector F1 corresponding to the movement direction D1 of the first portion VD6 and the movement vector F1 corresponding to the movement direction D1 of the first portion VD6 The movement vector F1 can be corrected based on the normal vector N starting from the collision point P1 when the virtual object VB collides with the virtual object VB. Through this correction, a corrected movement vector F2 is obtained. More specifically, with the end point of the movement vector F1 coincident with the collision point P1, a straight line parallel to the surface of the virtual object VB at the collision point P1 is drawn from the starting point of the movement vector F1, and the normal line and the straight line are drawn from the starting point of the movement vector F1. Find the intersection P2 with the vector N. The vector extending from the starting point of the movement vector F1 to the intersection P2 is the corrected movement vector F2. Further, the direction in which the corrected movement vector F2 extends is the corrected moving direction D2 of the first portion VD6 for moving the first portion VD6 along the surface of the virtual object VB. Also, find the inner product a (=F1・N) of the movement vector F1 and the normal vector N, and calculate the sum (F1+aN) of the movement vector F1 and the vector (aN) obtained by multiplying the normal vector N by the inner product a. By determining this, the corrected movement vector F2 (=F1+aN) can be determined. The
動作制御部2は、シミュレート部1が求めた補正後の移動ベクトルF2に対応する方向にツール部WD3を移動させることにより、ツール部WD3を作業対象OB1の表面(上述の凸部OB11を含む)および/または当該表面に付着した付着物に接触させながら、当該表面に沿って移動させることができる。これにより、ツール部WD3は、作業対象OB1の表面を研磨し、不要な凸部OB11および/または作業対象OB1の表面に付着した付着物を除去することができる。なお、仮想物体VBの表面は、曲面であってもよいし、平面であってもよい。表面が曲面である場合(図8参照)であっても、または平面である場合であっても、ユーザの操作による第1の部分VD6の移動方向D1が仮想作業対象VB1の表面に向かう方向の成分を含んでいれば、シミュレート部1は、図9に示されるような軌道修正によって補正後の移動ベクトルF2を求めることができる。したがって、ユーザは、仮想作業対象VB1の表面に向かう成分と、当該表面に沿う成分とを含む大まかな操作をするだけで、ツール部WD3を作業対象OB1の表面に接触させながら、当該表面に沿って移動させることができる。なお、第1の部分VD6に位置関係判定層VD2が設けられている場合には、シミュレート部1は、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間の位置関係情報に代えて、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの間の位置関係情報を用いて、移動ベクトルF1を補正してもよい。この場合、ユーザは、仮想作業対象VB1の表面に向かう成分と、当該表面に沿う成分とを含む大まかな操作をするだけで、ツール部WD3と作業対象OB1の表面との間に間隔を確保しながら、ツール部WD3を作業対象OB1の表面に沿って移動させることができる。
The
本実施形態では、上述した、作業装置WDのツール部WD3が物体OBに対して一定の間隔を保ちながら、または、物体OBに対して接触しながら作業を行うことを可能にするシミュレーション(倣い制御を行うためのシミュレーション)、および、作業装置WDが物体OBに干渉するのを防止することを可能にするシミュレーション(干渉防止制御を行うためのシミュレーション)、のいずれか一方を行ってもよいし、双方を行ってもよい。図11に示されるフローチャートには、双方のシミュレーションが行われる場合の手順が記載されている。図11に示される例では、まず、シミュレート部1が、ユーザによって行われた操作装置ODへの操作に対応した作業装置WDの動作を実現するための、作業装置WDの構成要素の動作情報(動作指令)を受信する(ステップS1)。シミュレート部1は、受信した動作指令に対応する動作を仮想作業装置VDに行わせるシミュレーションを行う。具体的には、シミュレート部1は、第1の部分VD6および第2の部分VB7のうち第1の部分VD6のみを仮想空間VSにおいて動作指令に対応する位置へ移動させる(ステップS2)。シミュレート部1は、第1の部分VD6が仮想物体VBのうち、作業装置WDの作業対象OB1に対応する仮想作業対象VB1に接触したか否かを判定する(ステップS3)。接触していないと判定した場合は、シミュレート部1は、ステップS2における第1の部分VD6の移動に合わせて第2の部分VD7を移動させる(ステップS4)。シミュレート部1は、第2の部分VD7が仮想物体VBのうち、作業装置WDの構造物OB2に対応する仮想構造物VB2に接触したか否かを判定する(ステップS5)。接触していないと判断した場合には、動作制御部2は、第1の部分VD6および第2の部分VD7の位置に対応する位置へ作業装置WDの対応する部分を移動させる(ステップS6)。ステップS3において接触したと判断した場合には、シミュレート部1は、第1の部分VD6を仮想物体VBのうち物体OBの作業対象OB1に対応する仮想作業対象VB1に接触させながら、仮想作業対象VB1に沿って移動させ、その後、ステップS4へ移行する(ステップS7)。ステップS5において第2の部分VD7と仮想構造物VB2とが接触したと判断するか、または第2の部分VD7と仮想構造物VB2との間隔が所定の距離以下であると判断した場合には、動作制御部2は、それ以降の動作指令を無効にする。すなわち、動作制御部2は、それ以降のユーザからの操作を無効にする(ステップS8)。ステップS1~S7の処理は、所定時間毎に繰り返し行われる。
In this embodiment, the above-mentioned simulation (copying control Either one of a simulation for performing interference prevention control) and a simulation for preventing the work device WD from interfering with the object OB (a simulation for performing interference prevention control) may be performed. You may do both. The flowchart shown in FIG. 11 describes the procedure when both simulations are performed. In the example shown in FIG. 11, first, the
これにより、現実空間RSにおいて、ユーザによる任意の操作に伴って作業装置WDが想定外の動作を行う可能性があっても、作業装置WDと構造物OB2との実際の接触を未然に防ぐことができる。したがって、ユーザは、作業装置WDと構造物OB2との干渉防止に留意することなく、作業装置WDを安心して自由に操作することができる。特に、ユーザが作業装置ODの操作によって作業装置WDの動作を視認しながら作業装置WDを遠隔操作する場合、従来は、作業装置WDと物体OBとの位置関係を遠方から細かく確認しながら行う必要があり、ユーザに大きな負担を強いる可能性があったが、本実施形態に係る作業システムWSでは、大まかな操作であっても作業装置WDの動作を適切に制御することができるため、ユーザの負担を軽減しながら、設備の保護および作業装置WDの高度な軌道操作を行うことができる。また、シミュレート部1が、仮想空間VSにおいて第2の部分VD7と仮想物体VB(仮想構造物VB2)とが接触したか、または第2の部分VD7と仮想物体VBとの間隔が所定の距離以下であると判断した場合に、動作制御部2が以後の動作指令を無効にすることにより、ユーザが操作をしてもその操作は作業装置WDの動作に反映されず、作業装置WDはたとえば強制停止されるので、作業装置WDの物体OBへの干渉をより確実に防止することができる。ステップS1~S7の処理が所定時間毎に繰り返し行われることにより、ユーザによる操作に並行してシミュレーションおよび作業装置WDの動作を行わせることができる。
This prevents actual contact between the work device WD and the structure OB2 even if the work device WD may perform an unexpected operation due to an arbitrary operation by the user in the real space RS. I can do it. Therefore, the user can safely and freely operate the working device WD without being concerned about preventing interference between the working device WD and the structure OB2. In particular, when a user remotely operates the work device WD while visually checking the operation of the work device WD by operating the work device OD, conventionally, it is necessary to perform the operation while checking the positional relationship between the work device WD and the object OB in detail from a distance. However, in the work system WS according to the present embodiment, the operation of the work device WD can be appropriately controlled even with rough operations, so that the user can easily The equipment can be protected and the working device WD can be operated on a high level of trajectory while reducing the burden. The
なお、図5に示される例では、位置関係判定層VD2(図5においてハッチングで示された部分)は、仮想作業装置VDの全体に所定の厚さで設けられたものを例示したが、これに限定されるものではない。たとえば、図12に示される変形例では、位置関係判定層VD2は、仮想作業装置VDの第1の部分VD6に対して所定の層厚を有するように設けられている。具体的には、仮想作業装置VDの第1の部分VD6は、作業装置WDの作業対象OB1に対応する仮想作業対象VB1に対して作業を行う部分である。位置関係判定層VD2を設けることにより、仮想作業対象VB1に対して作業を行う部分である第1の部分VD6と、仮想作業対象VB1との間の間隔を隔てた状態を維持しながら、仮想作業対象VB1に対して作業を行うシミュレーションを行うことができる。このシミュレーションの内容に対応する制御を動作制御部2が実行することにより、作業装置WDのツール本体WDは、作業対象OB1との間の間隔を隔てた状態を維持しながら、作業対象OB1に対して作業を行うことができる。たとえば、図12に示される例では、第1の部分VD6は、塗装装置WD4Bのノズルに対応する部分である。この場合、塗装装置WD4Bを作業対象OB1に対して所定の間隔を隔てた状態に維持しながら、作業対象OB1に対して液体PAの吹き付け作業(塗装作業)を行うことができる。
In the example shown in FIG. 5, the positional relationship determination layer VD2 (the hatched part in FIG. 5) is provided with a predetermined thickness over the entire virtual work device VD. It is not limited to. For example, in the modification shown in FIG. 12, the positional relationship determination layer VD2 is provided to have a predetermined layer thickness with respect to the first portion VD6 of the virtual work device VD. Specifically, the first portion VD6 of the virtual work device VD is a portion that performs work on the virtual work object VB1 corresponding to the work object OB1 of the work device WD. By providing the positional relationship determination layer VD2, virtual work can be performed while maintaining the distance between the first portion VD6, which is the part that performs work on the virtual work object VB1, and the virtual work object VB1. It is possible to perform a simulation of working on the target VB1. As the
図12に示される変形例では、シミュレート部1は、位置関係判定層VD2と仮想物体VB(具体的には仮想作業対象VB1)との間の位置関係(たとえば距離、および/または、接触の有無)を判定する。これにより、第1の部分VD6が仮想物体VBに対して適切な位置に位置付けられているかなど、第1の部分VD6と仮想物体VBとの間の位置関係が判定される。さらに、シミュレート部1は、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの間の位置関係を判定することによって、第1の部分VD6と仮想物体VBとの間の位置関係を判定するように構成されている。シミュレート部1のこの判定によって、作業装置WDが作業対象OB1に対して所定の間隔を隔てた状態に維持される。さらに、動作制御部2は、シミュレート部1による判定結果に基づいて、第1の部分VD6を仮想物体VBの表面に沿って移動させるための第1の部分VD6の移動方向を求め、求めた移動方向に第1の部分VD6を移動させるように構成されている。この場合、動作制御部2がシミュレーションの内容と同様の動作を現実空間RSの作業装置WDに行わせることで、作業装置WDが作業対象OB1に対して所定の間隔を隔てた状態で、作業対象OB1の表面に対して移動させながら、所定の作業(たとえば液体PAの吹き付けなど)を行うことができる。なお、仮想作業装置VDと仮想物体VBとの間隔を保ちながら、仮想作業装置VDを仮想物体VBの表面に沿って移動させるシミュレーションが行われる分野は、塗料等の液体の吹き付けに限定されるものではなく、たとえば、レーザ光等の光を作業対象に対して照射する作業を行う分野等に適用されてもよい。なお、シミュレート部1は、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとが接触したときに、第1の部分VD6が仮想物体VBに対して適切な位置に位置していると判定してもよいし、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの重なりの面積が所定の範囲内にあるときに、第1の部分VD6が仮想物体VBに対して適切な位置に位置していると判定してもよいし、位置関係判定層VD2と仮想物体VBとの間隔が所定の範囲内にあるときに、第1の部分VD6が仮想物体VBに対して適切な位置に位置していると判定してもよい。
In the modification shown in FIG. 12, the
なお、図12に示される変形例では、位置関係判定層VD2は、第1の部分VD2に径方向中心が位置する扇形状に形成されている。さらに、位置関係判定層VD2の層厚は、位置関係判定層VD2における扇形の径方向長さに対応する厚さである。この場合、仮想作業装置VDの第1の部分VD6と仮想物体VB(具体的には仮想作業対象VB1)との間隔を一定に保ちながら、作業を行うことが容易となる。たとえば、第1の部分VD6が仮想物体VBに対して液体PAを吹き付ける向きを変更しながら作業を行う場合には、位置関係判定層VD2における扇形の円弧の部分と仮想物体VBとが接触した状態を維持することにより、第1の部分VD6と仮想物体VBとの間隔を一定に保ちながら、第1の部分VD6から仮想物体VBに液体を吹き付ける向きを変更することができる。また、位置関係判定層VD2における扇形の円弧の部分と仮想物体VBとの重なりの面積が所定の範囲内にある状態を維持したり、位置関係判定層VD2における扇形の円弧の部分と仮想物体VBとの間隔が所定の範囲内にある状態を維持することによっても、同様の効果を奏することができる。 In the modified example shown in FIG. 12, the positional relationship determination layer VD2 is formed in a fan shape whose radial center is located in the first portion VD2. Furthermore, the layer thickness of the positional relationship determination layer VD2 is a thickness corresponding to the radial length of the sector in the positional relationship determination layer VD2. In this case, it becomes easy to perform work while maintaining a constant distance between the first portion VD6 of the virtual work device VD and the virtual object VB (specifically, the virtual work object VB1). For example, when performing work while changing the direction in which the first portion VD6 sprays the liquid PA toward the virtual object VB, a state in which the fan-shaped arc portion of the positional relationship determination layer VD2 and the virtual object VB are in contact with each other. By maintaining the distance between the first portion VD6 and the virtual object VB, the direction in which the liquid is sprayed from the first portion VD6 to the virtual object VB can be changed while keeping the distance between the first portion VD6 and the virtual object VB constant. In addition, the overlapping area between the fan-shaped arc portion in the positional relationship determination layer VD2 and the virtual object VB is maintained within a predetermined range, and the overlap area between the fan-shaped arc portion in the positional relationship determination layer VD2 and the virtual object VB is maintained within a predetermined range. A similar effect can also be achieved by maintaining the distance between the two within a predetermined range.
以上、本実施形態に係る作業システムWSの一例について説明したが、本実施形態に係る作業システムWSは、図1~図12に示したものに限定されない。作業システムWSは、たとえば、図13に示されるように、溝状の凹部に溜まっている薬液等の液体や、汚泥等の堆積物を除去する装置に適用することもできる。また、図1~図12に関して説明した事項は、図13~図16に示される態様に適用することができ、逆に、図13~図16に関して説明した事項は、図1~図12に示される態様に適用することができる。以下、図1~図12において説明した事項については一部省略し、相違点を中心に説明する。 Although an example of the work system WS according to the present embodiment has been described above, the work system WS according to the present embodiment is not limited to those shown in FIGS. 1 to 12. For example, as shown in FIG. 13, the work system WS can also be applied to a device that removes liquid such as a chemical solution or deposits such as sludge accumulated in a groove-shaped recess. Furthermore, the matters described with respect to FIGS. 1 to 12 can be applied to the embodiments shown in FIGS. 13 to 16, and conversely, the matters described with respect to FIGS. It can be applied to any aspect. Hereinafter, some of the matters explained in FIGS. 1 to 12 will be omitted, and the explanation will focus on the differences.
図13に示される作業装置WDは、台座部WD1と、複数の関節を有し、台座部WD1に回転駆動可能に固定されたアーム部WD2と、アーム部WD2の先端部に設けられたツール部WD3とを備えている。ツール部WD3は、作業対象に対して作業を行う工具または工作機械等に相当する部分である。図13に示される例では、ツール部WD3は、作業対象に接近して作業に直接関与するツール本体WD4と、ツール本体WD4とアーム部WD2との間に介在するように設けられた柄部WD5とを備えている。 The working device WD shown in FIG. 13 includes a pedestal part WD1, an arm part WD2 having a plurality of joints and rotatably fixed to the pedestal part WD1, and a tool part provided at the tip of the arm part WD2. It is equipped with WD3. The tool portion WD3 is a portion corresponding to a tool, a machine tool, or the like that performs work on a work object. In the example shown in FIG. 13, the tool part WD3 includes a tool main body WD4 that approaches the work object and directly participates in the work, and a handle part WD5 provided so as to be interposed between the tool main body WD4 and the arm part WD2. It is equipped with
ツール本体WD4は、作業対象OB1に対して、作業装置WDにより行われる作業の種類に応じた動作を行う部分である。図13に示される例では、ツール本体WD4は、作業対象OB1の一例である後述の流路部材の流路の壁面(たとえば、側面、底面など)に積層および/または堆積された不要物を除去する部材である。ツール本体WD4は、流路の壁面に当接した状態または当該壁面から所定の間隔を隔てた状態で、当該壁面に沿って移動することにより、不要物を掻き取ったり、掬い取ったりできるように構成されている。図13に示される例では、ツール本体WD4は、不要物を掻き取ったり、掬い取ったりすることが可能な形状、たとえば、不要物を掻き取るエッジおよび不要物が入る凹部を有するスコップ状等に形成されている。柄部WD5は、アーム部WD2の先端部に取り付けられる棒状部分である。なお、ツール部WD3は、柄部WD5を備えていなくてもよい。図13に示される作業装置WDは、作業対象OB1の表面にツール本体WD4を当接させた状態またはツール本体WD4が当該表面から所定の間隔を隔てた状態で、ツール本体WD4を当該壁面に沿って移動させることにより、不要物を掻き取ったり、掬い取ったりして除去することができる。 The tool main body WD4 is a part that performs an operation on the work target OB1 according to the type of work performed by the work device WD. In the example shown in FIG. 13, the tool body WD4 removes unnecessary materials stacked and/or deposited on the wall surface (e.g., side surface, bottom surface, etc.) of the flow path of a flow path member to be described later, which is an example of the work target OB1. It is a member that The tool main body WD4 can scrape or scoop out unnecessary materials by moving along the wall surface while in contact with the wall surface of the channel or at a predetermined distance from the wall surface. It is configured. In the example shown in FIG. 13, the tool body WD4 has a shape capable of scraping or scooping out unnecessary materials, such as a scoop shape having an edge for scraping off unnecessary materials and a recess into which unnecessary materials can be placed. It is formed. The handle portion WD5 is a rod-shaped portion attached to the tip of the arm portion WD2. Note that the tool portion WD3 does not need to include the handle portion WD5. The work device WD shown in FIG. 13 moves the tool body WD4 along the wall surface in a state where the tool body WD4 is in contact with the surface of the work target OB1 or in a state where the tool body WD4 is separated from the surface by a predetermined distance. By moving it, you can scrape or scoop out unnecessary items.
作業対象OB1は、図13に示される例では、汚水等の流体を流すことができる流路OB3を有する流路部材である。流路OB3は、図13に示されるように上側が開放された開放流路であってもよいし、上側が閉じた管路(図示せず)であってもよい。 In the example shown in FIG. 13, the work target OB1 is a flow path member having a flow path OB3 through which fluid such as sewage can flow. The flow path OB3 may be an open flow path with an open upper side as shown in FIG. 13, or may be a conduit (not shown) with a closed upper side.
構造物OB2は、図13に示される例では、作業装置WDと作業対象OB1との間に介在する構造物(作業装置WD等が設置された床を含む)である。ユーザが操作装置ODにおいて任意の操作を行うことにより、当該操作に対応するツール部WD3およびアーム部WD2の動作が、想定外の軌道を描く動作となり、その結果、ツール部WD3および/またはアーム部WD2が構造物OB2に干渉する可能性がある。 In the example shown in FIG. 13, the structure OB2 is a structure (including a floor on which the work device WD and the like are installed) interposed between the work device WD and the work object OB1. When the user performs an arbitrary operation on the operating device OD, the operation of the tool section WD3 and the arm section WD2 corresponding to the operation becomes an operation that draws an unexpected trajectory, and as a result, the tool section WD3 and/or the arm section There is a possibility that WD2 interferes with structure OB2.
図13に示される例では、作業装置WDが行う作業の内容は、作業対象OB1の表面(流路OB3の壁面)に付着した不要物、たとえば汚水の堆積物(汚泥)などを、ツール本体WD4の移動によって掻き取ったり、掬い取ったりする作業である。なお、作業装置の作業は、本実施形態では、作業装置が作業対象に接触した状態での作業であるが、作業対象(作業対象の表面)に対して、所定の距離で離間して行われる作業(たとえば、液体の噴霧、光の照射等)であってもよい。ツール部WD3の形態は、作業の種類に応じて変更可能である。 In the example shown in FIG. 13, the content of the work performed by the work device WD is to remove unnecessary materials such as waste water deposits (sludge) attached to the surface of the work target OB1 (wall surface of the flow path OB3) using the tool body WD4. This is a process of scraping or scooping by moving. In addition, in this embodiment, the work of the work device is performed while the work device is in contact with the work object, but it is performed at a predetermined distance from the work object (the surface of the work object). It may be a work (for example, spraying a liquid, irradiating light, etc.). The form of the tool portion WD3 can be changed depending on the type of work.
図13に示される態様においても、シミュレート部1は、作業装置WDが物体OBに対して一定の間隔を保ちながら、または、物体OBに接触しながら作業を行うことを可能にするシミュレーション(倣い制御を行うためのシミュレーション)、および、作業装置WDが物体OBに干渉するのを防止することを可能にするシミュレーション(干渉防止制御を行うためのシミュレーション)、のいずれか一方を行ってもよいし、双方を行ってもよい。シミュレート部1は、作業装置WDが動作制御部2による動作制御が行われる前に、作業装置WDと物体OBとの間の位置関係をシミュレートする。動作制御部2は、シミュレート部1でのシミュレーションの結果に基づいて、干渉防止制御および倣い制御を行う。これにより、ツール本体WD4は、流路OB3の壁面に当接した状態または当該壁面から所定の間隔を隔てた状態で、当該壁面に沿って移動することにより、不要物を掻き取ったり、掬い取ったりすることができる。また、ツール部WD3および/またはアーム部WD2が構造物OB2に干渉するのを防止することができる。
In the embodiment shown in FIG. 13 as well, the
なお、図12に示される例では、位置関係判定層VD2は、第1の部分VD6に径方向中心が位置する扇形状に形成されているが、位置関係判定層VD2の形状はこれに限定されない。図14および図15に示される変形例では、位置関係判定層VD2は、仮想物体VB(具体的には仮想作業対象VB1)の外形に沿った形状を有している。図14および図15に示される例では、仮想物体VBの外形は筒状(具体的には円筒状)である。図14および図15に示される例では、位置関係判定層VD2は、仮想物体VBの外形の周方向に沿って略円弧状または略U字形状に形成されている。また、図14および図15に示される例では、位置関係判定層VD2は、仮想物体VBの軸方向(A方向)に沿って所定の長さを有するとともに、位置関係判定層VD2の全体に亘って所定の層厚を有している。仮想作業装置VDの第1の部分VD6は、位置関係判定層VD2とともに仮想物体VBの軸方向および周方向に沿って移動しながら作業を行う。この場合、位置関係判定層VD2が仮想物体VBの外形に沿った形状を有しているため、仮想作業装置VDの第1の部分VD6と仮想物体VB(具体的には仮想作業対象VB1)との間隔を一定に保ちながら作業を行うことが容易となる。また、仮想作業装置VDがノズルから塗料や水等の液体を吹き付ける装置である場合には、ノズルに相当する第1の部分VD6が仮想物体VBに対して液体PAを吹き付ける向きを一定に保ちながら(たとえば仮想物体VBの外形に対して略垂直な向きを保ちながら)作業を行うことができ、しかも、仮想物体VBに対して液体PAを吹き付ける向きを一定に保つことが容易となる。 In the example shown in FIG. 12, the positional relationship determination layer VD2 is formed in a fan shape with the radial center located in the first portion VD6, but the shape of the positional relationship determination layer VD2 is not limited to this. . In the modification shown in FIGS. 14 and 15, the positional relationship determination layer VD2 has a shape that follows the outer shape of the virtual object VB (specifically, the virtual work object VB1). In the example shown in FIGS. 14 and 15, the outer shape of the virtual object VB is cylindrical (specifically, cylindrical). In the example shown in FIGS. 14 and 15, the positional relationship determination layer VD2 is formed in a substantially arc shape or a substantially U-shape along the circumferential direction of the outer shape of the virtual object VB. In the examples shown in FIGS. 14 and 15, the positional relationship determination layer VD2 has a predetermined length along the axial direction (direction A) of the virtual object VB, and extends over the entire positional relationship determination layer VD2. It has a predetermined layer thickness. The first portion VD6 of the virtual work device VD performs work while moving along the axial direction and circumferential direction of the virtual object VB together with the positional relationship determination layer VD2. In this case, since the positional relationship determination layer VD2 has a shape that follows the outer shape of the virtual object VB, the first portion VD6 of the virtual work device VD and the virtual object VB (specifically, the virtual work object VB1) This makes it easier to work while maintaining a constant distance between the two. In addition, when the virtual work device VD is a device that sprays liquid such as paint or water from a nozzle, the first portion VD6 corresponding to the nozzle sprays the liquid PA onto the virtual object VB while maintaining a constant direction. It is possible to perform the work (for example, while maintaining an orientation substantially perpendicular to the outer shape of the virtual object VB), and it is easy to maintain a constant direction in which the liquid PA is sprayed onto the virtual object VB.
図5~図7に示される例では、位置関係判定層VD2は、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1の外側に設けられているが、これに限定されるものではない。図16に示される例では、位置関係判定層VD2の一部は、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1の内側に設けられている。たとえば、図16に示される例では、仮想作業装置VDは、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1と、本体部VD1のうち弾性変形可能な第1の部分VD6の外形よりも内側に位置するように仮想的に設けられた位置関係判定層VD2とを有している。さらに、位置関係判定層VD2は、第1の部分VD6が仮想物体VBに押し付けられて変形したときに仮想物体VBと接触可能な位置に設けられている。図16に示される変形例は、たとえば、第1の部分VD6が、作業装置WDの表面が作業対象OB1に接触したのち、さらに作業対象OB1に向かって移動可能なもの(たとえば、弾性変形可能な毛材を有するブラシなど)に適用できる。位置関係判定層VD2が、作業装置WDの外形および大きさに対応した本体部VD1のうち弾性変形可能な第1の部分VD6の外形よりも内側に位置するように設けられ、位置関係判定層VD2が、第1の部分VD6が仮想物体VB(具体的には仮想作業対象VB1)に押し付けられて変形したときに仮想物体VBと接触可能な位置に設けられていることにより、第1の部分VD6が一定程度に弾性変形した状態を維持するように、第1の部分VD6を作業対象OB1に押し付けながら、作業を行うことができる。したがって、たとえばブラシの毛のように、第1の部分VD6を一定程度に弾性変形するように作業対象OB1に押しつけて作業する必要がある場合に、第1の部分VD6を作業対象OB1に押し付けて作業することができる。 In the examples shown in FIGS. 5 to 7, the positional relationship determination layer VD2 is provided on the outside of the main body portion VD1 corresponding to the outer shape and size of the working device WD, but the layer is not limited thereto. In the example shown in FIG. 16, a part of the positional relationship determination layer VD2 is provided inside the main body part VD1 corresponding to the outer shape and size of the working device WD. For example, in the example shown in FIG. 16, the virtual work device VD has a body portion VD1 that corresponds to the outer shape and size of the work device WD, and a first portion VD6 that is elastically deformable in the body portion VD1. It has a positional relationship determination layer VD2 that is virtually provided so as to be located inside. Furthermore, the positional relationship determination layer VD2 is provided at a position where it can come into contact with the virtual object VB when the first portion VD6 is pressed against the virtual object VB and deforms. In the modification shown in FIG. 16, for example, the first portion VD6 is movable toward the work object OB1 after the surface of the work device WD contacts the work object OB1 (e.g., an elastically deformable It can be applied to brushes with bristles, etc.). The positional relationship determination layer VD2 is provided so as to be located inside the outer shape of the elastically deformable first portion VD6 of the main body portion VD1 that corresponds to the outer shape and size of the working device WD, and the positional relationship determination layer VD2 However, since the first portion VD6 is provided at a position where it can come into contact with the virtual object VB when it is pressed against and deformed by the virtual object VB (specifically, the virtual work object VB1), the first portion VD6 The work can be performed while pressing the first portion VD6 against the work object OB1 so that the first portion VD6 remains elastically deformed to a certain degree. Therefore, for example, when it is necessary to press the first portion VD6 against the work object OB1 so as to elastically deform it to a certain degree, such as with the bristles of a brush, the first portion VD6 can be pressed against the work object OB1. able to work.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。なお、上記した実施形態は、以下の構成を有する発明を主に説明するものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. Note that the above-described embodiment mainly describes the invention having the following configuration.
(1)行わせようとする動作の内容を示す指令である動作指令に応じて作業を行う作業装置と、前記作業装置に対して作業される対象であるか、または前記作業装置の周囲の構造物である物体との間の位置関係をシミュレートするシミュレート部と、
前記シミュレート部によりシミュレートされた位置関係に応じて、前記作業装置の動作を制御する動作制御部と
を備えた作業システムであって、
前記シミュレート部は、前記作業装置の外形に対応した仮想作業装置と、前記物体の外形に対応した仮想物体とが、前記作業装置および前記物体の各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間において、前記仮想作業装置を動作可能であり、
前記シミュレート部は、前記作業装置に前記動作指令がなされた際に、前記動作指令に並行して、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させて、前記仮想作業装置と前記仮想物体との間の位置関係を所定の時間間隔で判定する、作業システム。
(1) A work device that performs work in accordance with a motion command that indicates the content of the action to be performed, and a structure that is an object to be worked on or surrounding the work device. a simulation unit that simulates the positional relationship between the physical object and the object;
A work system comprising: an operation control unit that controls the operation of the work device according to the positional relationship simulated by the simulation unit,
The simulation unit is arranged such that a virtual work device corresponding to the outer shape of the work device and a virtual object corresponding to the outer shape of the object correspond to the respective outer shapes and positions of the work device and the object. the virtual work device is operable in a virtual space,
When the operation command is given to the work device, the simulator causes the virtual work device to operate in the virtual space with contents corresponding to the movement command in parallel with the operation command, and A work system that determines a positional relationship between a virtual work device and the virtual object at predetermined time intervals.
(2)前記シミュレート部は、判定された前記位置関係に基づいて、前記作業装置と前記物体とが接触するか否かを判定する、(1)に記載の作業システム。 (2) The work system according to (1), wherein the simulator determines whether or not the work device and the object come into contact based on the determined positional relationship.
(3)前記仮想作業装置は、前記作業装置の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されている、(1)または(2)に記載の作業システム。
(3) The virtual working device includes a main body corresponding to the external shape and size of the working device, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the external shape of the main body. and has
The simulator is configured to determine the positional relationship between the work device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual object. The work system described in 1) or (2).
(4)前記仮想物体は、前記物体の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部の外形に対して所定の層厚を有するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想作業装置との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されている、(1)~(3)のいずれか1つに記載の作業システム。
(4) The virtual object includes a main body corresponding to the outer shape and size of the object, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body. have,
The simulator is configured to determine the positional relationship between the work device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual work device. The work system according to any one of (1) to (3).
(5)前記シミュレート部は、前記仮想作業装置の動作中および/または動作後の前記仮想作業装置の第1の部分と前記仮想物体との距離が所定の範囲内であるかどうかを判定し、
前記第1の部分と前記仮想物体との距離が前記所定の範囲内であると判断された場合、前記シミュレート部は、前記動作指令に対応する前記第1の部分の移動方向を前記仮想物体の外形に基づいて補正することによって、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、前記動作制御部は、求められた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されている、(1)~(4)のいずれか1つに記載の作業システム。
(5) The simulator determines whether a distance between the first portion of the virtual work device and the virtual object during and/or after the virtual work device is in operation is within a predetermined range. ,
If it is determined that the distance between the first portion and the virtual object is within the predetermined range, the simulator changes the moving direction of the first portion corresponding to the motion command to the virtual object. A moving direction of the first portion for moving the first portion along the surface of the virtual object is determined by correcting the movement based on the outer shape of the virtual object, and the operation control unit calculates the movement direction of the first portion along the surface of the virtual object. The work system according to any one of (1) to (4), configured to move the first portion in the direction.
(6)前記位置関係判定層は、前記仮想作業装置の第1の部分に対して所定の層厚を有するように設けられ、
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記第1の部分と前記仮想物体との間の位置関係を判定するように構成され、
前記動作制御部は、前記シミュレート部による判定結果に基づいて、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、求めた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されている、(1)~(5)のいずれか1つに記載の作業システム。
(6) The positional relationship determination layer is provided to have a predetermined layer thickness with respect to the first portion of the virtual work device,
The simulator is configured to determine the positional relationship between the first portion and the virtual object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual object,
The motion control unit determines a movement direction of the first part for moving the first part along the surface of the virtual object based on the determination result by the simulation unit, and calculates the movement direction of the first part to move the first part along the surface of the virtual object. The work system according to any one of (1) to (5), configured to move the first portion in the direction.
(7)前記位置関係判定層は、前記第1の部分に径方向中心が位置する扇形状に形成され、
前記位置関係判定層の層厚は、前記位置関係判定層における扇形の径方向長さに対応する厚さであり、
前記シミュレート部は、扇形状の前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定する、(1)~(6)のいずれか1つに記載の作業システム。
(7) The positional relationship determination layer is formed in a fan shape with a radial center located in the first portion,
The layer thickness of the positional relationship determination layer is a thickness corresponding to the radial length of the sector in the positional relationship determination layer,
The work system according to any one of (1) to (6), wherein the simulator determines the positional relationship between the fan-shaped positional relationship determination layer and the virtual object.
(8)前記仮想作業装置は、前記作業装置の外形および大きさに対応した本体部と、前記本体部のうち弾性変形可能な第1の部分の外形よりも内側に位置するように仮想的に設けられた位置関係判定層とを有し、
前記位置関係判定層は、前記第1の部分が前記仮想物体に押し付けられて変形したときに前記仮想物体と接触可能な位置に設けられている、(1)~(7)のいずれか1つに記載の作業システム。
(8) The virtual working device has a main body corresponding to the external shape and size of the working device, and a virtual working device that is located inside the external shape of the elastically deformable first portion of the main body. a positional relationship determination layer provided;
Any one of (1) to (7), wherein the positional relationship determination layer is provided at a position where the first portion can come into contact with the virtual object when it is pressed against the virtual object and deformed. The working system described in.
(9)前記シミュレート部が、前記仮想作業装置の動作中および/または動作後の前記仮想作業装置の第2の部分と前記仮想物体との位置関係の判定によって、前記仮想空間において前記第2の部分と前記仮想物体とが接触したか、または所定の距離以下であると判断した場合、前記動作制御部は、以後の前記動作指令を無効にするように構成されている、(1)~(8)のいずれか1つに記載の作業システム。 (9) The simulator determines the positional relationship between the second part of the virtual work device and the virtual object during and/or after the operation of the virtual work device, and determines the positional relationship between the second part of the virtual work device and the virtual object in the virtual space. If it is determined that the part and the virtual object are in contact with each other or that the distance is less than a predetermined distance, the operation control unit is configured to invalidate the subsequent operation command, (1) to The work system according to any one of (8).
(10)前記作業装置は、前記作業装置に行わせようとする動作の内容で前記作業装置を動作させるための動作要求に基づいて演算を行い、前記動作要求を前記動作指令に変換するプログラムにより生成された前記動作指令に基づいて動作するように構成され、
前記シミュレート部は、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させる際に、前記動作指令を外部から受信し、受信した動作指令に基づいて、前記仮想作業装置の構成要素と前記仮想物体との間の位置関係を判定する、(1)~(9)のいずれか1つに記載の作業システム。
(10) The work device is operated by a program that performs calculations based on a motion request for operating the work device according to the content of the motion that the work device is to perform, and converts the motion request into the motion command. configured to operate based on the generated operation command,
When operating the virtual work device in the virtual space with contents corresponding to the movement command, the simulator receives the movement command from the outside and operates the virtual work device based on the received movement command. The work system according to any one of (1) to (9), which determines a positional relationship between a component of the virtual object and the virtual object.
1 シミュレート部
2 動作制御部
3 入力部
4 出力部
CM 塗膜
OB 物体
OB1 作業対象
OB2 構造物
OB3 流路
OB5 外形
OD 操作装置
P1 衝突点
PA 液体
RS 現実空間
VB 仮想物体
VB1 仮想作業対象
VB11 仮想凸部
VB2 仮想構造物
VB3 仮想流路
VD 仮想作業装置
VD1 本体部
VD2 位置関係判定層
VD4A 仮想研磨装置
VD4B 仮想塗装装置
VD6 第1の部分
VD7 第2の部分
VS 仮想空間
WS 作業システム
WD 作業装置
WDa 作業装置本体
WDb 移動機構
WDc 搬送機構
WDd 測定装置
WD1 台座部
WD2 アーム部
WD3 ツール部
WD4 ツール本体
WD44 カメラ
WD45 梁部
WD4A 研磨装置
WD4B 塗装装置
WD5 柄部
1
Claims (10)
前記シミュレート部によりシミュレートされた位置関係に応じて、前記作業装置の動作を制御する動作制御部と
を備えた作業システムであって、
前記シミュレート部は、前記作業装置の外形に対応した仮想作業装置と、前記物体の外形に対応した仮想物体とが、前記作業装置および前記物体の各々の外形および位置に対応するように配置された仮想空間において、前記仮想作業装置を動作可能であり、
前記シミュレート部は、前記作業装置に前記動作指令がなされた際に、前記動作指令に並行して、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させて、前記仮想作業装置と前記仮想物体との間の位置関係を前記動作指令に並行して所定の時間間隔で判定し、
前記動作制御部は、前記シミュレート部による判定の結果に基づいて、前記動作指令に並行して前記作業装置を動作させる、
作業システム。 A work device that performs work in accordance with an operation command from an operating device, which is a command indicating the content of the action to be performed, and a work device that is an object to be worked on or around the work device. a simulation unit that simulates the positional relationship between the object and the structure;
A work system comprising: an operation control unit that controls the operation of the work device according to the positional relationship simulated by the simulation unit,
The simulation unit is arranged such that a virtual work device corresponding to the outer shape of the work device and a virtual object corresponding to the outer shape of the object correspond to the respective outer shapes and positions of the work device and the object. the virtual work device is operable in a virtual space,
When the operation command is given to the work device, the simulator causes the virtual work device to operate in the virtual space with contents corresponding to the movement command in parallel with the operation command, and determining the positional relationship between the virtual work device and the virtual object at predetermined time intervals in parallel with the operation command ;
The operation control unit operates the working device in parallel with the operation command based on the result of the determination by the simulator.
work system.
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されている、請求項1に記載の作業システム。 The virtual working device has a main body corresponding to the outer shape and size of the working device, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body. death,
The simulator is configured to determine the positional relationship between the working device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual object. The work system described in item 1.
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想作業装置との間の位置関係を判定することによって、前記作業装置と前記物体との間の位置関係を判定するように構成されている、請求項1に記載の作業システム。 The virtual object has a main body corresponding to the outer shape and size of the object, and a positional relationship determination layer that is virtually provided to have a predetermined layer thickness with respect to the outer shape of the main body,
The simulator is configured to determine the positional relationship between the work device and the object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual work device. The work system according to claim 1.
前記第1の部分と前記仮想物体との距離が前記所定の範囲内であると判断された場合、前記シミュレート部は、前記動作指令に対応する前記第1の部分の移動方向を前記仮想物体の外形に基づいて補正することによって、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、前記動作制御部は、求められた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されている、請求項1に記載の作業システム。 The simulator determines whether a distance between the first portion of the virtual work device and the virtual object during and/or after the operation of the virtual work device is within a predetermined range;
If it is determined that the distance between the first portion and the virtual object is within the predetermined range, the simulator changes the moving direction of the first portion corresponding to the motion command to the virtual object. The movement control unit calculates the movement direction of the first part for moving the first part along the surface of the virtual object by correcting the movement based on the outer shape of the virtual object, The working system of claim 1, configured to move the first portion in a direction.
前記シミュレート部は、前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定することによって、前記第1の部分と前記仮想物体との間の位置関係を判定するように構成され、
前記動作制御部は、前記シミュレート部による判定結果に基づいて、前記第1の部分を前記仮想物体の表面に沿って移動させるための前記第1の部分の移動方向を求め、求めた前記移動方向に前記第1の部分を移動させるように構成されている、請求項3に記載の作業システム。 The positional relationship determination layer is provided to have a predetermined layer thickness with respect to the first portion of the virtual work device,
The simulator is configured to determine the positional relationship between the first portion and the virtual object by determining the positional relationship between the positional relationship determination layer and the virtual object,
The motion control unit determines a movement direction of the first part for moving the first part along the surface of the virtual object based on the determination result by the simulation unit, and calculates the movement direction of the first part to move the first part along the surface of the virtual object. 4. The working system of claim 3, configured to move the first portion in a direction.
前記位置関係判定層の層厚は、前記位置関係判定層における扇形の径方向長さに対応する厚さであり、
前記シミュレート部は、扇形状の前記位置関係判定層と前記仮想物体との間の位置関係を判定する、請求項6に記載の作業システム。 The positional relationship determination layer is formed in a fan shape with a radial center located in the first portion,
The layer thickness of the positional relationship determination layer is a thickness corresponding to the radial length of the sector in the positional relationship determination layer,
The work system according to claim 6, wherein the simulator determines a positional relationship between the fan-shaped positional relationship determination layer and the virtual object.
前記位置関係判定層は、前記第1の部分が前記仮想物体に押し付けられて変形したときに前記仮想物体と接触可能な位置に設けられている、請求項1に記載の作業システム。 The virtual working device is virtually provided with a main body portion corresponding to the outer shape and size of the working device, and a first portion of the main body portion that is located inside the outer shape of the elastically deformable first portion. It has a positional relationship determination layer,
The work system according to claim 1, wherein the positional relationship determination layer is provided at a position where the first portion can come into contact with the virtual object when the first portion is pressed against the virtual object and deformed.
前記シミュレート部は、前記仮想空間において、前記動作指令に対応する内容で前記仮想作業装置を動作させる際に、前記動作指令を外部から受信し、受信した動作指令に基づいて、前記仮想作業装置の構成要素と前記仮想物体との間の位置関係を判定する、請求項1に記載の作業システム。 The work device is generated by a program that performs calculations based on a motion request for operating the work device according to the content of the motion that the work device is to perform, and converts the motion request into the motion command. configured to operate based on the operation command,
When operating the virtual work device in the virtual space with content corresponding to the movement command, the simulator receives the movement command from the outside and operates the virtual work device based on the received movement command. The work system according to claim 1, wherein a positional relationship between a component of the virtual object and the virtual object is determined.
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