JP7447944B2 - シミュレーション装置、シミュレーションプログラムおよびシミュレーション方法 - Google Patents
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Description
きる。
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。
ール158を含む。画像計測モジュール158は計測処理部に相当する。すなわち、画像計測モジュール158は、仮想空間を対象とする一種の視覚センサである。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1によるシミュレーションの対象となるシステムの一例について説明する。
いて、カメラ22により撮像された画像に対して計測処理を実行することで、ワーク計測結果(各ワークの位置および姿勢の計測結果を含む)を出力する。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1のハードウェア構成の一例について説明する。
ミュレーションプログラムとして、物理シミュレーションプログラム122と、画像計測プログラム126と、ロボットシミュレーションプログラム130と、統合プログラム134とを含む。
FPGA(Field-Programmable Gate Array)などを用いて実装するようにしてもよい。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1の機能構成の一例について説明する。図5は、本実施の形態に係るシミュレーション装置1を実現するための機能構成の一例を示す模式図である。図5に示す各機能構成は、典型的には、情報処理装置100のプロセッサ102がプログラム(物理シミュレーションプログラム122、画像計測プログラム126、ロボットシミュレーションプログラム130、および、統合プログラム134など)を実行することで実現される。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1により提供されるシミュレーションの一例について説明する。
合体であったワーク4は、時間的経過とともにばらばらになっていくことになる。このように、本実施の形態に係るシミュレーション装置1においては、物理シミュレーションにより、ワーク4の挙動が個別に算出されるので、精度の高いシミュレーションを実現できる。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1において採用される物理シミュレーションについて説明する。
る。HACDアルゴリズムによれば、物理シミュレーションの対象となるオブジェクトを凸分解することによって、当該オブジェクトの形状を変化させることなく、オブジェクトを単純化することで物理演算を高速化できる。
性に従って、1または複数のワーク4の挙動の算出を継続する。
次に、本実施の形態に係るシミュレーション装置1において実行される処理手順について説明する。
6において生成または更新されるロボットに対する指令に従って、ロボット30の状態(位置、速度、加速度、姿勢など)を算出する(ステップS118)。併せて、情報処理装置100は、算出したロボット30の状態が予め定められた状態(ピック位置またはプレイス位置)にあれば(ステップS120)、対象のワーク4をピック状態またはプレイス状態に設定する(ステップS122)。
上述したような本実施の形態に係るシミュレーション装置1を利用することで、現実の装置が存在しない場合(例えば、設備導入前や工事中など)であっても、予め、最適なパラメータを調整することができる。また、工場エラーや何らかの問題で、ロボットが停止した場合などの原因分析にも用いることができる。
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
[構成1]
仮想空間(202)に配置された1または複数のワーク(4)の挙動を算出する第1のシミュレータ(154)と、
前記仮想空間の任意の視点位置に配置された仮想カメラで前記仮想空間を撮像することで生成される仮想画像(220)に対して、計測処理を実行する計測処理部(158)と、
前記計測処理部によるワークの計測結果に応じて生成される動作指令に基づいて、前記仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボット(30)の挙動を算出する第2のシミュレータ(160)と、
前記仮想空間をビジュアル化した画像を生成する画像生成部(164)とを備える、シミュレーション装置。
[構成2]
前記第1のシミュレータが挙動を算出する前記1または複数のワーク(4)に対して外力を与えるワーク搬送装置(10)の挙動を算出する第3のシミュレータ(152)をさらに備える、構成1に記載のシミュレーション装置。
[構成3]
前記仮想空間に配置される前記仮想カメラを管理するとともに、前記仮想カメラの視点位置および視野範囲に応じて、前記仮想画像を生成する仮想撮像部(156)をさらに備える、構成1または2に記載のシミュレーション装置。
[構成4]
前記第1のシミュレータは、所定のタイムステップ毎に各ワークの位置および姿勢を算出して更新する、構成1~3のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
[構成5]
前記第1のシミュレータは、任意の時間における任意のワークの位置または特性に対する変更操作に応答して、変更後の位置または特性に従って、前記1または複数のワークの挙動の算出を継続する、構成1~4のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
[構成6]
コンピュータにシミュレーションを実行させるためのシミュレーションプログラム(122,126,130,134)であって、前記コンピュータ(100)に
仮想空間に配置された1または複数のワークの挙動を算出するステップ(S110)と、
前記仮想空間の任意の視点位置に配置された仮想カメラで前記仮想空間を撮像することで生成される仮想画像(220)に対して、計測処理を実行するステップ(S114)と、
前記計測処理の実行により得られる計測結果に応じて生成される動作指令に基づいて、前記仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボットの挙動を算出するステップ(S118)と、
前記仮想空間をビジュアル化した画像を生成するステップ(S124)とを実行させる、シミュレーションプログラム。
[構成7]
コンピュータ(100)において実行されるシミュレーション方法であって、前記コンピュータによって実行される、
仮想空間に配置された1または複数のワークの挙動を算出するステップ(S110)と、
前記仮想空間の任意の視点位置に配置された仮想カメラで前記仮想空間を撮像することで生成される仮想画像(220)に対して、計測処理を実行するステップ(S114)と、
前記計測処理の実行により得られる計測結果に応じて生成される動作指令に基づいて、前記仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボットの挙動を算出するステップ(S118)と、
前記仮想空間をビジュアル化した画像を生成するステップ(S124)とを備える、シミュレーション方法。
本実施の形態に従うシミュレーション装置1は、ワークに対して何らかの外力が与えられるようなシステムについても総合的に挙動をシミュレーションできる。
120 ストレージ、122 物理シミュレーションプログラム、124 物理シミュレーションパラメータ、126 画像計測プログラム、128 画像計測パラメータ、130 ロボットシミュレーションプログラム、132 ロボットパラメータ、134 統合プログラム、150 仮想空間情報管理モジュール、152 ワーク搬送シミュレータ、154 ワーク挙動シミュレータ、156 仮想撮像モジュール、158 画像計測モジュール、160 ロボットシミュレータ、162 ワークトラッキングモジュール、164 ビジュアライザ、200,210,230 表示画面、202 仮想空間、204,206,208 オブジェクト、220 仮想画像、222 認識結果、224 設定ウィンドウ、232 カーソル。
Claims (18)
- ワーク供給部により供給される1または複数のワークの状態をシミュレーションするシミュレーション装置であって、
前記ワーク供給部を含むワーク搬送装置の状態を算出するワーク搬送シミュレータと、
物理シミュレーションによって、前記ワーク搬送装置の状態に基づいて、他のワークとの衝突による影響を反映した各ワークに与えられる外力を算出するとともに、各ワークの質量、および、当該算出された外力に基づいて、各ワークの状態を算出するワーク挙動シミュレータとを備え、各ワークの状態は、各ワークの位置および姿勢を含み、
前記ワーク搬送装置の状態および前記ワークの状態を反映した仮想空間情報を生成する情報管理部を備える、シミュレーション装置。 - 前記仮想空間情報に基づいて、仮想空間をビジュアル化した画像を生成する画像生成部をさらに備える、請求項1に記載のシミュレーション装置。
- 前記ワーク挙動シミュレータは、所定のタイムステップ毎に各ワークの位置および姿勢を算出して更新する、請求項2に記載のシミュレーション装置。
- 現実のワークをカメラで撮像することで取得されるであろう画像を生成し、当該生成される画像に対する計測処理を実行する計測処理部をさらに備える、請求項1~3のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
- 前記計測処理の結果に応じて生成される動作指令に基づいて、仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボットの挙動を算出するロボットシミュレータをさらに備える、請求項4に記載のシミュレーション装置。
- 前記ワーク挙動シミュレータは、任意の時間における前記ワークの位置または特性に対する変更操作に応答して、変更後の位置または特性に従って、前記ワークの挙動の算出を継続する、請求項1~5のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
- コンピュータに、ワーク供給部により供給される1または複数のワークの状態のシミュレーションを実行させるためのシミュレーションプログラムであって、前記コンピュータに
前記ワーク供給部を含むワーク搬送装置の状態を算出するステップと、
物理シミュレーションによって、前記ワーク搬送装置の状態に基づいて、他のワークとの衝突による影響を反映した各ワークに与えられる外力を算出するとともに、各ワークの質量、および、当該算出された外力に基づいて、各ワークの状態を算出するステップとを実行させ、各ワークの状態は、各ワークの位置および姿勢を含み、
前記ワーク搬送装置の状態および前記ワークの状態を反映した仮想空間情報を生成するステップを実行させる、シミュレーションプログラム。 - 前記シミュレーションプログラムは前記コンピュータに、前記仮想空間情報に基づいて、仮想空間をビジュアル化した画像を生成するステップをさらに実行させる、請求項7に記載のシミュレーションプログラム。
- 前記ワークの状態を算出するステップは、所定のタイムステップ毎に各ワークの位置および姿勢を算出して更新するステップを含む、請求項8に記載のシミュレーションプログラム。
- 前記シミュレーションプログラムは前記コンピュータに、現実のワークをカメラで撮像することで取得されるであろう画像を生成し、当該生成される画像に対する計測処理を実行するステップをさらに実行させる、請求項7~9のいずれか1項に記載のシミュレーションプログラム。
- 前記シミュレーションプログラムは前記コンピュータに、前記計測処理の結果に応じて生成される動作指令に基づいて、仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボットの挙動を算出するステップをさらに実行させる、請求項10に記載のシミュレーションプログラム。
- 前記シミュレーションプログラムは前記コンピュータに、任意の時間における前記ワークの位置または特性に対する変更操作に応答して、変更後の位置または特性に従って、前記ワークの挙動の算出を継続するステップをさらに実行させる、請求項7~11のいずれか1項に記載のシミュレーションプログラム。
- コンピュータが実行する、ワーク供給部により供給される1または複数のワークの状態のシミュレーション方法であって、
前記ワーク供給部を含むワーク搬送装置の状態を算出するステップと、
物理シミュレーションによって、前記ワーク搬送装置の状態に基づいて、他のワークとの衝突による影響を反映した各ワークに与えられる外力を算出するとともに、各ワークの質量、および、当該算出された外力に基づいて、各ワークの状態を算出するステップとを備え、各ワークの状態は、各ワークの位置および姿勢を含み、
前記ワーク搬送装置の状態および前記ワークの状態を反映した仮想空間情報を生成するステップを備える、シミュレーション方法。 - 前記仮想空間情報に基づいて、仮想空間をビジュアル化した画像を生成するステップをさらに備える、請求項13に記載のシミュレーション方法。
- 前記ワークの状態を算出するステップは、所定のタイムステップ毎に各ワークの位置および姿勢を算出して更新するステップを含む、請求項14に記載のシミュレーション方法。
- 現実のワークをカメラで撮像することで取得されるであろう画像を生成し、当該生成される画像に対する計測処理を実行するステップをさらに備える、請求項13~15のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
- 前記計測処理の結果に応じて生成される動作指令に基づいて、仮想空間に配置された前記ワークを搬送するロボットの挙動を算出するステップをさらに備える、請求項16に記載のシミュレーション方法。
- 任意の時間における前記ワークの位置または特性に対する変更操作に応答して、変更後の位置または特性に従って、前記ワークの挙動の算出を継続するステップをさらに備える、請求項13~17のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
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