JP7489219B2 - Path generation device and machine tool - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットの動作範囲が工作機械の加工室内に及ぶ場合のロボットの経路生成装置および経路生成装置を備えた工作機械に関する。 The present invention relates to a path generation device for a robot when the operating range of the robot extends into the machining chamber of the machine tool, and a machine tool equipped with a path generation device.
近年、生産工程の自動化の需要が高まる中で、工作機械の加工室内に備え付けるロボットが提案されている。 In recent years, as the demand for automating production processes has increased, robots that can be installed inside the machining chambers of machine tools have been proposed.
加工室内に備え付けるロボットは、少スペースでワークの供給と排出ができる。また、加工室内にいることから、クーラントやエアーを用いて、加工室内の清掃が可能である。 The robot installed inside the machining chamber can supply and remove workpieces in a small space. Also, because it is inside the machining chamber, it is possible to clean the inside of the chamber using coolant and air.
さらに工作機械のユニットの一つとして組立時に加工室内に備え付けられるため、一般的なロボットセルで必要となるユーザ先でのキャリブレーション工程が簡易化され、システムの立上げにかかるコストが減少する。 In addition, since it is installed in the machining chamber as one of the machine tool units during assembly, the calibration process required at the user's site for typical robot cells is simplified, reducing the cost of setting up the system.
一方で、加工室内に備え付けるロボットは、刃物台や主軸台、心押し台、前面扉といった工作機械可動部と同じ加工室内で動作したり、加工の度に工具や治具が変更されたりするため、ロボットの動作時の環境と、ロボットプログラム作成時の環境が異なるという問題が生じる。 However, the robot installed in the machining chamber operates in the same machining chamber as the moving parts of the machine tool, such as the tool rest, headstock, tailstock, and front door, and the tools and jigs are changed each time machining is performed, which creates the problem that the environment in which the robot operates is different from the environment in which the robot program was created.
従って、上記のように頻繁に変更される環境下で動作するロボットでは、シミュレータを用いて、干渉物を回避しながら開始点と目標点の経路を自動的に計画・生成し移動できる制御装置を求められる場合がある。経路を自動で計画することで、動作時の環境が多少異なっていても、ロボットは干渉無く移動できる。 Therefore, for robots that operate in environments that change frequently as described above, a control device that can use a simulator to automatically plan, generate, and move a path between a start point and a goal point while avoiding obstacles may be required. By automatically planning a path, the robot can move without interference even if the environment during operation is slightly different.
しかし、教示時点と環境が大きく異なる場合、ロボット移動経路が見つからず、エラーとなり、工作機械全体を含めた加工サイクルが停止するおそれがある。 However, if the environment is significantly different from the time of teaching, the robot movement path may not be found, resulting in an error and causing the machining cycle, including the entire machine tool, to stop.
特許文献1では、複数ロボットが逐次的に動作するシステムにおいて、ロボットの経路上の干渉計算を行い、経路上で他のロボットに干渉する場合には、干渉するロボットを退避させる手段を提供している。しかし特許文献1でロボットが移動する経路は自動的に計画された経路ではない。
In
制御装置が自動的にロボットの経路計画を行う場合、開始点から目標点への経路は複数取りうるため、経路計画が失敗した場合に、加工室内の取り除くべき物体を判断することは容易ではない。従って特許文献1の方法ではロボットを動作させることができない。
When the control device automatically plans the robot's path, multiple paths from the start point to the target point are possible, so if the path planning fails, it is not easy to determine which object in the processing chamber should be removed. Therefore, the method of
また、ロボットの経路が計画できずプログラムの進行が止まった際に、現状ではその要因をオペレータに通知できないため、オペレータがプログラムの内容を分析して解決するか、工作機械を教示時点の状態に戻す必要がある。 In addition, when the robot's path cannot be planned and the program stops, the current system does not notify the operator of the cause, so the operator must either analyze the program contents and resolve the problem, or return the machine tool to the state it was in at the time of teaching.
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、その目的は、加工室内のロボットにおいて自動的な経路計画が失敗した場合に、その要因を推定してオペレータに通知し、可能であれば工作機械の可動部を自動的に退避させ、ロボット動作を継続させることにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to estimate the cause of failure in automatic path planning for a robot in a machining chamber, notify the operator, and, if possible, automatically move the moving parts of the machine tool away so that the robot can continue operating.
本明細書で開示する経路生成装置は、工作機械の加工室内に及ぶ動作範囲を有したロボットの経路生成装置であって、予め設定された物体の位置条件に基づいて前記ロボットの経路計画を生成するロボット経路計画手段と、前記物体の位置条件と前記経路計画とに基づいて前記物体と前記ロボットとの干渉の有無を仮想的に判断する干渉シミュレータと、前記干渉シミュレータでの判断結果に基づいて、前記経路計画の成否を判断するとともに、経路計画が失敗した場合には、失敗要因と、前記ロボットに干渉する物体である干渉物体と、を推定する計画失敗要因推定手段と、前記経路計画が失敗した場合に、前記計画失敗要因推定手段で推定された前記失敗要因および前記干渉物体をオペレータまたは外部機器に出力する通知手段と、を備える、ことを特徴とする。 The path generation device disclosed in this specification is a path generation device for a robot having an operating range that extends to the inside of a machining chamber of a machine tool, and is characterized by comprising: a robot path planning means for generating a path plan for the robot based on preset object position conditions; an interference simulator for virtually determining whether or not the object interferes with the robot based on the object position conditions and the path plan; a plan failure factor estimation means for judging the success or failure of the path plan based on the judgment result of the interference simulator, and for estimating the failure factor and an interfering object that is an object that interferes with the robot if the path plan fails; and a notification means for outputting the failure factor and the interfering object estimated by the plan failure factor estimation means to an operator or an external device if the path plan fails.
この場合、前記計画失敗要因推定手段は、前記失敗要因が、前記ロボットの移動の開始点における干渉発生、前記ロボットの移動の目標点が前記ロボットの可動域外、前記目標点における干渉発生、および、前記開始点と前記目標点の間における干渉発生のいずれであるかを判断してもよい。 In this case, the plan failure cause estimation means may determine whether the failure cause is interference at the starting point of the robot's movement, the target point of the robot's movement being outside the robot's range of motion, interference at the target point, or interference between the starting point and the target point.
また、前記ロボットが前記工作機械の1以上の可動部に干渉する場合、前記位置条件を、前記1以上の可動部を規定の退避位置に退避させた条件に変更したうえで、前記経路計画の再生成と前記経路計画の成否の再判断を行ってもよい。 In addition, if the robot interferes with one or more moving parts of the machine tool, the position condition may be changed to a condition in which the one or more moving parts are retracted to a specified retract position, and then the path plan may be regenerated and the success or failure of the path plan may be re-determined.
この場合、前記ロボットが2以上の可動部に干渉する場合、前記経路計画が成功するまで、前記経路計画の再生成と前記経路計画の成否の再判断を、前記位置条件において退避させる前記可動部を一つずつ増やしながら、繰り返し実行し、前記計画失敗要因推定手段は、前記経路計画が成功した際の前記位置条件に基づいて、退避させるべき可動部を推定してもよい。 In this case, if the robot interferes with two or more movable parts, the regeneration of the path plan and the re-determination of the success or failure of the path plan are repeatedly executed while increasing the number of movable parts to be evacuated under the position conditions by one at a time until the path plan is successful, and the plan failure cause estimation means may estimate the movable parts to be evacuated based on the position conditions when the path plan is successful.
この場合、前記位置条件における2以上の前記可動部の退避の順序が、前記ロボットの移動の開始点および目標点を通る直線と、前記可動部と、の距離に基づいて決定されてもよい。 In this case, the order of retraction of two or more of the movable parts under the position condition may be determined based on the distance between the movable parts and a straight line passing through the start point and the target point of the robot's movement.
また、本明細書で開示する工作機械は、上述した経路生成装置と、前記経路計画が失敗した際に前記通知手段が出力した失敗要因のメッセージを表示するメッセージ表示手段と、を備える、ことを特徴とする。 The machine tool disclosed in this specification is characterized in that it includes the above-mentioned path generation device and a message display means for displaying a message indicating the cause of failure output by the notification means when the path plan fails.
この場合、工作機械は、さらに、前記経路計画が成功した際の前記位置条件に従って、前記可動部を現実的に退避させる工作機械制御手段と、前記ロボットを計画された経路に従って動作させるロボット制御手段と、を備えてもよい。 In this case, the machine tool may further include a machine tool control means for actually retracting the movable part in accordance with the positional conditions when the path planning is successful, and a robot control means for operating the robot in accordance with the planned path.
また、前記工作機械制御手段は、前記ロボットが計画された経路に従って動作した後に、前記可動部を退避前の状態に戻してもよい。 The machine tool control means may also return the movable part to the state before the robot was retracted after the robot has operated according to the planned path.
本明細書で開示する経路生成装置によれば、工作機械の加工室内を動作するロボットの経路計画に失敗した際に、その失敗要因が特定される。また、ロボットが工作機械の1以上の可動部に干渉する場合には、1以上の可動部を規定の退避位置に退避させた条件に変更したうえで、経路計画の再生成と前記経路計画の成否の再判断を行うため、オペレータの作業コストを低減できる。 According to the path generation device disclosed in this specification, when a path plan for a robot operating inside the machining chamber of a machine tool fails, the cause of the failure is identified. Furthermore, when the robot interferes with one or more moving parts of the machine tool, the conditions are changed to one in which the one or more moving parts are retracted to a specified retract position, and the path plan is regenerated and the success or failure of the path plan is reassessed, thereby reducing the operator's work costs.
本明細書で開示する工作機械によれば、推定された経路生成の失敗要因を画面上に表示するメッセージ表示手段を備えるため、オペレータが失敗の要因を容易に認識できる。さらに、工作機械制御手段と、ロボット制御手段と、を備える場合、自動で工作機械の可動部が退避するため、継続したロボット動作が可能となる。結果、ロボットプログラムの内容を考慮せずに加工プログラムを作成できるようになりオペレータの作業コストが削減される。 The machine tool disclosed in this specification is equipped with a message display means for displaying the estimated cause of failure in path generation on a screen, allowing the operator to easily recognize the cause of the failure. Furthermore, when machine tool control means and robot control means are provided, the moving parts of the machine tool are automatically retracted, allowing the robot to continue operating. As a result, it becomes possible to create a machining program without considering the contents of the robot program, reducing the operator's work costs.
まず本装置で取り扱う経路計画が失敗するケースについて述べる。 First, we will discuss cases where the route planning handled by this device fails.
第一のケースは、目標点がロボットの可動域でない場合である。ロボットのアームが伸びきってしまう場合や、関節角度の制限によって目標点に到達できない場合が第一のケースにあたる。 The first case is when the target point is not within the robot's range of motion. This occurs when the robot's arm is fully extended or when the target point cannot be reached due to joint angle restrictions.
第二のケースは、目標点でのロボット姿勢において、環境中の物体とロボットが干渉する場合である。 The second case is when the robot interferes with an object in the environment when in the robot pose at the target point.
第三のケースは、移動の開始点と目標点においてロボットは干渉しない姿勢を取れるが、いずれの経路においても干渉を避けられない場合である。 The third case is when the robot can adopt collision-free poses at the start and end of the movement, but collisions cannot be avoided along either path.
第四のケースは、ロボットの移動の開始点において、既に干渉しており動けない場合である。これは例えば、ワークを把持した直後の退避動作をプログラムし忘れた際に、次のロボット動作で発生する場合がある。 The fourth case is when interference has already occurred at the starting point of the robot's movement and the robot cannot move. This can occur, for example, during the next robot movement if you forget to program a retreat movement immediately after gripping a workpiece.
実施例では上記4つのケースを対象とする。 The above four cases are covered in this example.
次に、本発明による制御装置の実施例を図面に基づいて説明する。制御装置は、物理的には、例えば、プロセッサとメモリを有するコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit、等)や、専用のプロセッサ(例えばGPU:Graphics Processing Unit、ASIC:Application Specific Integrated Circuit、FPGA:Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等)を含むものである。また、メモリは、半導体メモリ(例えばRAM、ROM、ソリッドステートドライブ等)および磁気ディスク(例えば、ハードディスクドライブ等)の少なくとも一つを含んでもよい。また、制御装置は、物理的に分離された複数のコンピュータで構成されてもよい。また、制御装置は、外部の他の電子機器と有線または無線で通信するための通信I/Fを有してもよい。図1は、本発明の第一の実施例における制御装置の機能的な構成を説明する図である。以下、図1の各構成要素の詳細を説明する。 Next, an embodiment of the control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The control device is, physically, for example, a computer having a processor and a memory. This "computer" also includes a microcontroller in which a computer system is incorporated into a single integrated circuit. The processor refers to a processor in a broad sense, and includes a general-purpose processor (e.g., CPU: Central Processing Unit, etc.) and a dedicated processor (e.g., GPU: Graphics Processing Unit, ASIC: Application Specific Integrated Circuit, FPGA: Field Programmable Gate Array, programmable logic device, etc.). The memory may include at least one of a semiconductor memory (e.g., RAM, ROM, solid state drive, etc.) and a magnetic disk (e.g., hard disk drive, etc.). The control device may also be composed of multiple physically separated computers. The control device may also have a communication I/F for wired or wireless communication with other external electronic devices. Figure 1 is a diagram illustrating the functional configuration of a control device in a first embodiment of the present invention. Each component of Figure 1 will be described in detail below.
干渉シミュレータ3は、ロボットや工作機械、治具や周辺装置を含む状態を、3Dオブジェクト(以下、オブジェクト)を用いてシミュレーションする。
The
また、干渉シミュレータ3はオブジェクト毎に干渉計算を行うか否かを設定することで、任意の状態においてオブジェクト同士の干渉、非干渉を判断する。
さらにそれぞれのオブジェクトは、可動部であるか、可動部である場合に退避位置はどこか、自動的に退避して良いかの情報を持つ。干渉シミュレータ3で使用される各オブジェクトの位置やサイズに関する情報は、位置条件としてメモリに記憶されている。
Moreover, the
Furthermore, each object has information on whether it is a movable part, and if so, where the retraction position is, and whether it is okay to retract automatically. Information on the position and size of each object used by the
ロボット経路計画手段4は、干渉シミュレータ3が有する状態(すなわち位置条件)や、ロボットの逆運動学計算を用いて、開始点から目標点へのロボットの移動経路を自動的に生成する手段である。
The robot path planning means 4 is a means for automatically generating the robot's movement path from the starting point to the target point using the state (i.e., positional conditions) of the
状態記憶手段1は、干渉シミュレータ3のある時点での状態を保存しておく手段である。干渉シミュレータ3の状態は、状態記憶手段1に保存された状態にすることができる。
The state storage means 1 is a means for storing the state of the
計画失敗要因推定手段2は、干渉シミュレータ3やロボット経路計画手段4の結果に基づいて、ロボットの経路計画の失敗要因を推定する手段である。
The planning failure factor estimation means 2 is a means for estimating the failure factors of the robot path planning based on the results of the
通知手段5は、計画失敗要因推定手段2の推定に基づいて、ロボットの経路計画の失敗要因を外部装置等に通知するか、経路計画が成功した場合は、生成された経路を送信する手段である。 The notification means 5 is a means for notifying an external device, etc. of the failure cause of the robot's path planning based on the estimation by the planning failure cause estimation means 2, or for transmitting the generated path if the path planning is successful.
図4は、本発明の第一の実施例の処理を説明するフローチャートである。以下、図4に基づいて実施例を説明する。 Figure 4 is a flowchart explaining the processing of the first embodiment of the present invention. The embodiment will be explained below based on Figure 4.
初めにロボット経路計画手段4が、ロボットの移動開始点におけるロボットの姿勢を計算する(S10)。計算した結果、開始点においてロボットが他のオブジェクトに干渉すると判断された場合(S12でNo)、通知手段5によって開始点でロボットが干渉することと、干渉するオブジェクト名を通知する(S14)。 First, the robot path planning means 4 calculates the posture of the robot at the start point of the robot's movement (S10). If the calculation determines that the robot will interfere with another object at the start point (No in S12), the notification means 5 notifies the robot that it will interfere at the start point and the name of the interfering object (S14).
また、フローチャートに図示していないが、開始点においてロボットが動作領域から外れている場合は、その旨を通知しても良い。 Although not shown in the flowchart, if the robot is outside the operating area at the starting point, a notification to that effect may be sent.
次に、ロボット経路計画手段4が、目標点における逆運動計算を行う(S16)。計算した結果、ロボットの動作範囲外であった場合(S18でNo)、通知手段5によって目標点がロボットの動作範囲外であることを通知する(S20)。 Next, the robot path planning means 4 performs inverse motion calculation at the target point (S16). If the calculation result indicates that the target point is outside the robot's motion range (No in S18), the notification means 5 notifies the robot that the target point is outside the robot's motion range (S20).
または、逆運動学計算の結果、目標点においてロボットと干渉するオブジェクトがあり(S22でYes)、それら干渉するオブジェクトが全て可動部であった場合(S24でYes)、干渉シミュレータ上で干渉するオブジェクトを予め設定された退避位置に移動させ(S28)、再度逆運動学計算を行う(S16)。 Alternatively, if the inverse kinematics calculation results in an object interfering with the robot at the target point (Yes in S22) and all of these interfering objects are movable parts (Yes in S24), the interfering objects are moved to a pre-set evacuation position on the interference simulator (S28), and the inverse kinematics calculation is performed again (S16).
上記の逆運動学計算の結果として、再度ロボットが干渉すると判断された場合(S26でYes)、干渉するオブジェクト名を通知するとともに、退避させても干渉する可能性があることを通知する(S32)。 If the inverse kinematics calculation above determines that the robot will interfere again (Yes in S26), the name of the interfering object is notified, and a notification is given that interference may occur even if the object is moved away (S32).
逆に、逆運動学計算の結果、目標点においてロボットが干渉するオブジェクトに工作機械可動部でないオブジェクトが含まれる場合(S24でNo)、干渉するオブジェクト名を即座に通知する(S30)。 On the other hand, if the inverse kinematics calculation shows that the objects with which the robot will interfere at the target point include an object that is not a moving part of the machine tool (No in S24), the name of the interfering object is immediately notified (S30).
開始点と目標点においてロボットが干渉しない姿勢を取れる場合(S22でNo)、経路計画を実施する(S34~S52)。 If the robot can assume a position that does not interfere with the start point and the target point (No in S22), path planning is carried out (S34 to S52).
ここで、経路計画の成功と失敗を定義する。経路計画が成功した、とは開始点と目標点を結ぶロボットが干渉しない経路を見つけられたことである。また、経路計画が失敗した、とは経路計画が成功しなかったことである。 Here, we define success and failure of path planning. A successful path planning is when the robot finds a collision-free path connecting the start point and the destination point. A failed path planning is when the path planning is not successful.
もし、経路が見つかるまで無限ループするアルゴリズムの場合は、反復が規定回数行われた場合やタイムアウトした場合を失敗とすれば、経路計画アルゴリズムは最終的に必ず失敗か成功の二つの状態をとる。従って、経路計画は成功か失敗の状態のみを考える。 If an algorithm loops infinitely until a route is found, and a failure is defined as a set number of iterations or a timeout, then the path planning algorithm will always ultimately take one of two states: failure or success. Therefore, path planning only considers success or failure.
開始点と目標点においてロボットが他のオブジェクトに干渉しない姿勢が取れるにもかかわらず、経路計画が失敗する場合(S42でYes)、可動部をそれぞれ順序付ける(S46)。順序付けられた工作機械可動部オブジェクトを順番に干渉シミュレータ上で退避させ、その都度経路計画を行う(S50,S52,S40)。 If the path planning fails even though the robot can assume a posture at the start point and the target point that does not interfere with other objects (Yes in S42), the moving parts are ordered (S46). The ordered machine tool moving part objects are evacuated in order on the interference simulator, and path planning is performed each time (S50, S52, S40).
可動部を順序付ける方法はさまざまに考えられるが、本実施例では、開始点と目標点の組と、工作機械可動部の間に距離dを定義し、距離dが小さい順に、オブジェクトを順序付ける。 There are various possible methods for ordering the moving parts, but in this embodiment, a distance d is defined between the pair of start point and target point and the moving part of the machine tool, and the objects are ordered in ascending order of distance d.
距離dは、例えば、R3空間上において、目標点がxe、開始点がxb、あるオブジェクトの重心がxgであるとき、次のように定義する等が考えられる。
ここで、記号<・,・>は、内積であり、||・||は、内積ノルムである。上記距離dは、オブジェクトの重心から、開始点と目標点を通る直線に対して引かれた垂線の長さに等しい。このように距離dを定義することで、開始点と目標点を結ぶ直線に近いオブジェクトから順に退避させることができる。 Here, the symbols <.,.> are the dot product, and ||.|| is the dot product norm. The distance d is equal to the length of a perpendicular line drawn from the center of gravity of the object to the line passing through the start point and the target point. By defining the distance d in this way, it is possible to evacuate objects in order starting from those closest to the line connecting the start point and the target point.
距離dは、重心からの距離に限定されず、例えば、オブジェクト表面からの最小距離等でも良い。 The distance d is not limited to the distance from the center of gravity, but may be, for example, the minimum distance from the object surface.
距離dが同一となるオブジェクトが二つ以上ある場合は、距離dが同一であるオブジェクト内でそれぞれのオブジェクト名称を用いて辞書順に順序付ければよい。 If there are two or more objects with the same distance d, then the objects with the same distance d can be sorted in lexicographical order using their object names.
シミュレータ上で可動部を退避させたうえで、経路計画が成功した場合(S42でNo、S54でYes)、当該可動部の退避を通知する(S56)。 If the moving parts are evacuated on the simulator and the path planning is successful (No in S42, Yes in S54), a notification of the evacuation of the moving parts is sent (S56).
また、全ての可動部を退避させているにも関わらず、経路計画が失敗した場合(S48でNo)、経路が見つからない旨の通知を行う(S58)。 If the route planning fails even though all moving parts have been evacuated (No in S48), a notification is given that the route cannot be found (S58).
ここで、可動部は、退避状態とそうでない状態(現在状態)で2つの状態を取るとするとn個の工作機械可動部の状態の組み合わせは2nとなり、試行回数が非常に多くなる。よって順序付けられた工作機械可動部オブジェクトを順に退避状態とする場合のみを考えることで、経路計画の試行回数を最大でn回に制限することができる。 If the moving parts can take two states, a retracted state and a non-retracted state (current state), the combinations of the states of the n machine tool moving parts will be 2 n , which will result in a very large number of trials. Therefore, by considering only cases in which the ordered machine tool moving part objects are sequentially put into the retracted state, the number of attempts for the path planning can be limited to a maximum of n times.
第一の実施例が、オンラインで実行されている場合、失敗要因の推定時にプログラムの進行を一時停止しても良いし、アラームとして終了させても良い。 When the first embodiment is executed online, the program may be paused when the cause of failure is estimated, or may be terminated with an alarm.
図2は、本発明の第二の実施例における制御装置の構成を説明する図である。以下、第二の実施例のうち、第一の実施例と異なる構成要素の詳細を説明する。 Figure 2 is a diagram illustrating the configuration of a control device in a second embodiment of the present invention. Below, we will explain in detail the components of the second embodiment that differ from the first embodiment.
メッセージ表示手段6は、第一の実施例に記載の経路生成装置10から通知された失敗要因を、NC装置等の画面上に表示する手段である。
The message display means 6 is a means for displaying the cause of failure notified by the
図5は第二の実施例を説明するフローチャートである。図4に示した第一の実施例におけるフローチャートと比較し、異なる点のみ説明する。 Figure 5 is a flowchart explaining the second embodiment. Compared to the flowchart for the first embodiment shown in Figure 4, only the differences will be explained.
経路生成装置10は、第一の実施例に記載の装置である。図5において、ステップS70では、経路生成装置10による経路生成と失敗要因の推定、具体的には、図4に示したフローが実行される。経路生成装置10の通知に従い、経路計画を実行した初期状態においてロボットの経路計画が成功した場合(S72でYes)は、メッセージ表示手段6を用いて、NC装置等の画面に経路計画が成功した旨を表示する(S74)。また、経路計画が失敗した場合は(S72でNo)、経路生成装置10の通知に基づいて、画面上に失敗要因を表示する(S76)。
The
図3は、本発明の第三の実施例における制御装置の構成を説明する図である。以下、第三の実施例のうち、第二の実施例と異なる構成要素の詳細を説明する。 Figure 3 is a diagram illustrating the configuration of a control device in a third embodiment of the present invention. Below, we will explain in detail the components of the third embodiment that differ from the second embodiment.
工作機械制御手段7は、経路生成装置10の推定に基づいて、工作機械の可動部を退避させる手段である。
The machine tool control means 7 is a means for retracting the moving parts of the machine tool based on the estimations of the
ロボット制御手段8は、ロボットの経路計画が成功した場合に、ロボットを実際に動作させる手段である。 The robot control means 8 is a means for actually operating the robot if the robot path planning is successful.
図6は、第三の実施例の処理を説明するフローチャートである。図5に示した第二の実施例におけるフローチャートと比較し、異なる点のみ説明する。第三の実施例では、まず、経路生成装置10による経路生成と失敗要因の推定、具体的には、図4に示したフローが実行される(S80)。経路生成が成功した場合(S82でYes)、退避対象が通知されているか否かを確認する(S84)。確認の結果、退避対象が、通知されている場合(図4におけるS54でYes、図6におけるS84でYes)、シミュレータ上で退避させた可動部に自動退避可能な設定がなされているか確認する(S86)。
Fig. 6 is a flowchart for explaining the processing of the third embodiment. Compared with the flowchart in the second embodiment shown in Fig. 5, only the differences will be explained . In the third embodiment, first, the
全てのシミュレータ上で退避させた可動部に自動退避可能な設定がなされていた場合(S86でYes)、自動的に当該可動部を退避させ(S88)、ロボット動作を実行する(S90)。 If the movable parts that have been retracted on all simulators are set to be automatically retractable (Yes in S86), the movable parts are automatically retracted (S88) and the robot operation is performed (S90).
シミュレータ上で退避させた可動部に、自動退避可能な設定がなされていない可動部がある場合は(S86でNo)、プログラムの進行を一時停止し、退避すべき可動部が何であるかを失敗要因として画面上に表示する(S92)。また、経路生成が失敗した場合(S82でNo)にも、プログラムの進行を一時停止し、失敗要因を画面上に表示する(S92)。 If any of the moving parts that have been evacuated on the simulator are not set to be automatically evacuated (No in S86), the program is paused and the moving part that should be evacuated is displayed on the screen as the cause of failure (S92). Also, if path generation fails (No in S82), the program is paused and the cause of failure is displayed on the screen (S92).
以上の実施例によれば、経路計画の失敗要因の多くが特定され、オペレータにその要因が通知されるとともに、自動的に工作機械の可動部が退避し、ロボット動作を継続できるため、オペレータの作業コストが削減される。 According to the above embodiment, many of the causes of failure in path planning are identified and the operator is notified of the causes, and the moving parts of the machine tool are automatically retracted so that the robot can continue to operate, thereby reducing the operator's work costs.
第三の実施例では、自動的に退避させた工作機械の可動部を元の状態に戻していないが、状態記憶手段1に保存された状態に基づいて、ロボットの動作後に、退避された工作機械の可動部を元の位置に戻しても良い。 In the third embodiment, the automatically retracted moving parts of the machine tool are not returned to their original state, but the retracted moving parts of the machine tool may be returned to their original positions after the robot has operated, based on the state stored in the state storage means 1.
1 状態記憶手段、2 計画失敗要因推定手段、3 干渉シミュレータ、4 ロボット経路計画手段、5 通知手段、6 メッセージ表示手段、7 工作機械制御手段、8 ロボット制御手段、10 経路生成装置。
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
予め設定された物体の位置条件に基づいて前記ロボットの経路計画を生成するロボット経路計画手段と、
前記物体の位置条件と前記経路計画とに基づいて前記物体と前記ロボットとの干渉の有無を仮想的に判断する干渉シミュレータと、
前記干渉シミュレータでの判断結果に基づいて、前記経路計画の成否を判断するとともに、経路計画が失敗した場合には、失敗要因と、前記ロボットに干渉する物体である干渉物体と、を推定する計画失敗要因推定手段と、
前記経路計画が失敗した場合に、前記計画失敗要因推定手段で推定された前記失敗要因および前記干渉物体をオペレータまたは外部機器に出力する通知手段と、
を備える、ことを特徴とする経路生成装置。 A path generation device for a robot having an operating range extending to a machining chamber of a machine tool,
a robot path planning means for generating a path plan for the robot based on a preset object position condition;
an interference simulator that virtually determines whether or not there is interference between the object and the robot based on a position condition of the object and the path plan;
a plan failure cause estimating means for judging whether the path plan has been successful or not based on a judgment result by the interference simulator, and for estimating a cause of the failure and an interfering object that is an object interfering with the robot if the path plan has failed;
a notification means for outputting the cause of failure and the interfering object estimated by the plan failure cause estimation means to an operator or an external device when the path planning fails;
A route generation device comprising:
前記計画失敗要因推定手段は、前記失敗要因が、前記ロボットの移動の開始点における干渉発生、前記ロボットの移動の目標点が前記ロボットの可動域外、前記目標点における干渉発生、および、前記開始点と前記目標点の間における干渉発生のいずれであるかを判断する、
ことを特徴とする経路生成装置。 The route generating device according to claim 1 ,
the plan failure cause estimating means judges whether the failure cause is interference at a start point of the movement of the robot, a target point of the movement of the robot being outside the movable range of the robot, interference at the target point, or interference between the start point and the target point;
A route generation device comprising:
前記ロボットが前記工作機械の1以上の可動部に干渉する場合、前記位置条件を、前記1以上の可動部を規定の退避位置に退避させた条件に変更したうえで、前記経路計画の再生成と前記経路計画の成否の再判断を行う、
ことを特徴とする経路生成装置。 3. The route generating device according to claim 1,
When the robot interferes with one or more movable parts of the machine tool, the position condition is changed to a condition in which the one or more movable parts are retreated to a specified retreat position, and then the path plan is regenerated and the success or failure of the path plan is re-determined.
A route generation device comprising:
前記ロボットが2以上の可動部に干渉する場合、前記経路計画が成功するまで、前記経路計画の再生成と前記経路計画の成否の再判断を、前記位置条件において退避させる前記可動部を一つずつ増やしながら、繰り返し実行し、
前記計画失敗要因推定手段は、前記経路計画が成功した際の前記位置条件に基づいて、退避させるべき可動部を推定する、
ことを特徴とする経路生成装置。 The route generating device according to claim 3,
When the robot interferes with two or more movable parts, the regeneration of the path plan and the re-determination of the success or failure of the path plan are repeatedly performed while increasing the number of the movable parts to be evacuated by one under the position condition until the path plan is successful;
The plan failure cause estimation means estimates a movable part to be evacuated based on the position condition when the path plan is successful.
A route generation device comprising:
前記位置条件における2以上の前記可動部の退避の順序が、前記ロボットの移動の開始点および目標点を通る直線と、前記可動部と、の距離に基づいて決定される、ことを特徴とする経路生成装置。 The route generating device according to claim 4,
A path generation device characterized in that the order of retraction of two or more movable parts under the positional conditions is determined based on the distance between the movable parts and a straight line passing through the starting point and target point of the robot's movement.
前記経路計画が失敗した際に前記通知手段が出力した失敗要因のメッセージを表示するメッセージ表示手段と、
を備える、ことを特徴とする工作機械。 A route generating device according to claim 3 or 4 ;
a message display means for displaying a message indicating a cause of failure output by the notification means when the route planning fails;
A machine tool comprising:
前記経路計画が成功した際の前記位置条件に従って、前記可動部を現実的に退避させる工作機械制御手段と、
前記ロボットを計画された経路に従って動作させるロボット制御手段と、
を備える、ことを特徴とする工作機械。 7. The machine tool according to claim 6,
a machine tool control means for realistically retracting the movable part in accordance with the position condition when the path planning is successful;
A robot control means for moving the robot according to a planned path;
A machine tool comprising:
前記工作機械制御手段は、前記ロボットが計画された経路に従って動作した後に、前記可動部を退避前の状態に戻す、ことを特徴とする工作機械。 8. The machine tool according to claim 7,
The machine tool, characterized in that the machine tool control means returns the movable part to a state before the robot was retracted after the robot operated according to a planned path.
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