JPH07141016A - ロボットの移動経路シミュレーション装置 - Google Patents

ロボットの移動経路シミュレーション装置

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JPH07141016A
JPH07141016A JP28922593A JP28922593A JPH07141016A JP H07141016 A JPH07141016 A JP H07141016A JP 28922593 A JP28922593 A JP 28922593A JP 28922593 A JP28922593 A JP 28922593A JP H07141016 A JPH07141016 A JP H07141016A
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JP
Japan
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route
data
robot
midpoints
teaching data
Prior art date
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Application number
JP28922593A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Yamamoto
浩一 山本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07141016A publication Critical patent/JPH07141016A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、プレイバックロボットの最適なテ
ィーチングデータを作成することができるシミュレーシ
ョン装置を提供することを目的とする。 【構成】 ロボットアームの移動経路に関する初期教示
データを入力する入力装置(2)と、該入力データやプ
ログラムのほか処理過程の中間結果のデータや出力すべ
き処理結果のデータ等を記憶している記憶部(4)とロ
ボットアームの作業空間に関する干渉条件や経路の最適
化ロジック等の諸条件を定義する定義部(5)と経路の
最適化ロジックに基づく初期教示データの削除あるいは
変更演算や干渉チェック等の各種演算処理を行う演算部
(6)とそれぞれの装置に必要な指示を与える制御部
(7)とから構成された最適化手段としてのシミュレー
タ本体(1)と、該最適化教示データを出力する出力装
置(3)とを有するロボットの移動経路シミュレーショ
ン装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、あらかじめ人間がロボ
ットの腕や手を動かして教示することにより、対象とす
る作業の順序・位置およびその他の情報を記憶させ、該
記憶を必要に応じて読み出すことにより、前記作業を行
うプレイバックロボットの最適なティーチングデータを
作成することができるシミュレーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】産業用ロボットのソフトウェア的な教示
方法として、プレイバックロボットを対象とする直接教
示方法があり、あらかじめ定められた順序でロボットの
腕や手を人間が動かし、作業空間内に離散し存在する有
限個の通過ポイントと姿勢を実際に設定し、得られた位
置経路情報や姿勢情報を、制御装置内に収納することで
実施している。
【0003】これは、実際の作業時に、収納している情
報を読み出し、直接的にあるいは必要に応じ補償・加工
を行い、ロボットの腕や手の動作を制御している。
【0004】そして、ロボットの経路計画および教示
は、本来そのスキルを持った専門家のみができる作業で
あったが、干渉チェック機能を有するロボットの動作シ
ミュレータ手段を用いることにより、実機ティーチング
のスキルを持たない作業者でもロボットの経路計画およ
び教示可能となってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な実機
ティーチングのスキルを持たない作業者の作成したロボ
ットの経路計画および教示は、干渉を避けるための中間
点を多く取りがちであり、最適な経路からは遠ざかる傾
向にある。
【0006】また、人手によらず自動的にロボットの干
渉のない経路を求める試みもされているが、多軸ロボッ
トの場合、計算量が膨大となり、現状では難しい。
【0007】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、作業者が与えた経路の初期パターン
に対し、無駄な中間点を省く、あるいは、中間点を効率
的な位置に設定しなおすことにより、ロボットの移動量
あるいは軸動作量の少ない、したがって、動作時間の短
い最適なティーチングデータを作成することができるシ
ミュレーション装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ロボットアームの移動経路に関する初期教
示データを入力する入力手段と、前記教示データに対
し、不必要な中間点データの削除と不適切な中間点デー
タの位置データの改変のいずれか一方または双方を行
い、移動経路を短縮化した修正教示データを生成し、該
修正教示データが作業空間に関する干渉条件を満たして
いるかを判断し、前記初期教示データから最適化教示デ
ータを生成する最適化手段と、該最適化教示データを出
力する出力手段とを有することを特徴とするロボットの
移動経路シミュレーション装置である。
【0009】
【作用】このように構成したロボットの移動経路シミュ
レーション装置にあっては、作業者が与えた経路の初期
パターンに対し、無駄な中間点を省く、あるいは、中間
点を効率的な位置に設定しなおすことにより最適なティ
ーチングデータを生成することができ、実際のロボット
の腕や手を駆動する際に、経路の短縮化に伴う動作時間
の短縮・ロボット動作プログラムのメモリ容量の節約が
可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
【0011】図1は、本発明に係るシミュレーション装
置の構成を示す概略ブロック図、図2は、ミュレーショ
ンの対象となるロボットの全体構成を示す図、図3は、
本発明に係るシミュレーション装置の動作を説明するフ
ローチャート、図4は、中間点削除方式の最適化手段を
説明するための概念図、図5は、中間点移動方式の最適
化手段を説明するための概念図、図6は、その他の中間
点削除方式の最適化手段を説明するための概念図、図7
は、複合方式の最適化手段を説明するための概念図であ
る。
【0012】本発明に係るシミュレーション装置は、図
1に示すように中央処理装置としてのシミュレータ本体
1と、ロボットアームの移動経路に関する初期教示デー
タ等の入力データを読み込んでシミュレータ本体1に送
り込むための入力装置2と、処理結果等の出力すべきデ
ータをシミュレータ本体1から外部へ書き出すための出
力装置3とで構成されている。
【0013】例えば、入力装置1は、キーボード、シミ
ュレータ本体1はワークステーション、出力装置3は、
ディスプレイ装置等によりそれぞれ構成されている。
【0014】シミュレータ本体1は、入力装置2から読
み取ったロボットアームの移動経路に関する初期教示デ
ータ等の入力データを記憶する記憶部4と、ロボットア
ームの作業空間に関する干渉条件や、経路の最適化ロジ
ック等の諸条件を定義する定義部5と、経路の最適化ロ
ジックに基づく初期教示データの削除あるいは変更演算
や干渉チェック等の各種演算処理を行う演算部6と、そ
れぞれの装置に必要な指示を与える制御部7とを有して
いる。
【0015】また、記憶部4には、入力データやプログ
ラムのほか、処理過程の中間結果のデータや出力すべき
処理結果のデータ等も記憶される。
【0016】本発明に係るシミュレーション装置が対象
とするロボットは、例えば、溶接作業を行うもので、図
2に示すように、図示しない基礎部に取り付けられた台
座10、矢印J1の方向に旋回自在に設けられた旋回台
11、矢印J2の方向に揺動自在に装着されたロボット
軸12、矢印J3の方向に揺動自在かつ矢印J4の方向
に回転自在に装着されたロボット軸13を有しており、
このロボット軸13の先端には、サーボガンつまり溶接
ガン14が、矢印J5の方向に揺動自在かつ矢印J6の
方向に回転自在に取り付けられている。
【0017】本発明に係るシミュレーション装置の概要
動作は、図3のフローチャートに示すように、初期教示
データを入力するステップ1と、作業空間に関する干渉
条件と所定の最適化手段に基づき初期教示データを改変
し最適化教示データを生成するステップ2と、得られた
最適化教示データを出力するステップ3から構成されて
いる。
【0018】次に、初期教示データの削除あるいは変更
演算のために最適化手段で用いる、中間点削除方式の最
適化ロジックに関して説明する。
【0019】まず、ロボットの動作に不可欠である移動
経路上の固定点である経路の基準点Sから、順番に隣接
する中間点を省いた経路データを、妨害物等の作業空間
に関する干渉条件IFに抵触するまで次々に生成する。
【0020】干渉条件IFに抵触した時点で、経路の基
準点を干渉条件IFを満たしている最後の経路を形成す
る中間点に変更する。
【0021】そして、新たに該中間点から、順番に隣接
する中間点を省いた経路データを、妨害物等の作業空間
に関する干渉条件IFに抵触するまで次々に生成する。
これを隣接する中間点が無くなり、次の固定点に至るま
で繰り返すことで、不要な中間点を削除することが可能
となる。
【0022】次に、図4を使用し具体的に説明する。
【0023】固定点Piから隣接している中間点M1,
2を省いた経路(Pi−M3)のデータを生成した時点
で干渉が発生するため、基準点はM2に移動し、そし
て、次基準点M2から隣接している中間点M3を省いた
経路(M2−M4)のデータを生成した時点で干渉が発
生するため、基準点をM3に移動することになる。
【0024】次基準点M3から隣接している中間点M
4,5,6を省いた経路(M3−Pi+1)では干渉が
発生していない。
【0025】したがって、不要な中間点を削除すること
により、旧中間点M2,3が新中間点M1,2に変更さ
れ、固定点間(Pi−Pi+1)の中間点は削減され2
個となる。
【0026】次に、中間点移動方式の最適化ロジックに
関して説明する。
【0027】まず、連続して隣接する中間点Mi〜i+
2において、中間点Miと中間点Mi+2を結ぶ経路の
中間位置を算出し移動中間点Dとする。そして、中間点
Miと中間点Mi+2の間に存在する中間点Mi+1と
移動中間点Dを結ぶ経路を所定の値mで分割し、D1〜
Dmとする。
【0028】次に、経路データ(Mi−Dj),(Dj
−Mi+2)を、干渉条件IFに抵触する、あるいは
「j=m」に至るまで次々に生成し、干渉条件IFに抵
触した時点で、中間点Mi+1の位置を干渉条件IFを
満たしている最後の経路を形成する移動中間点の位置に
変更する。
【0029】そして、隣接する中間点が無くなり次の固
定点に至るまで、「i」値を「1」単位で増加させ、こ
の処理を繰り返すことで、中間点間の経路を短くするこ
とにより固定点間の経路を短縮することが可能となる。
【0030】次に、「m」値を3とした場合について図
5を使用し具体的に説明する。
【0031】経路データ(Pi−D3),(D3−M
2)のデータ生成した時点で干渉が発生するため、中間
点M1の位置を、移動中間点D2の位置に変更する。そ
して、データ(M1−D2),(D2−Pi+1)のデ
ータ生成した時点で干渉が発生するため、中間点Mi+
1の位置を、移動中間点D1の位置に変更することとな
る。
【0032】したがって、不適切な中間点の位置を変更
することにより、固定点間の経路(Pi−(M1)−
(M2)−Pi+1)が短縮される。
【0033】次に、中間点削除方式のその他の最適化ロ
ジックに関し説明する。
【0034】まず、隣接する固定点間の中間に存在する
中間点を選定し、該中間点と固定点との経路データを生
成する。次に、干渉条件IFに抵触する経路の両端の中
間に存在する中間点を新たに選定し、該中間点と両端点
との経路データを生成する。そして、干渉条件IFに抵
触する経路が無くなるまで、再帰的に経路を分割しなが
らこの処理を繰り返すことで、干渉条件IFに抵触しな
い経路の対応する中間点を削除し、中間点間の経路を短
くすることにより固定点間の経路を短縮することが可能
となる。
【0035】次に、図6を使用し具体的に説明する。
【0036】固定点Pi,i+1と中間に存在する中間
点M4との経路の内、経路(Pi−M4)は干渉条件I
Fに抵触するデータが存在しないから、中間点M1〜3
が削除可能となり、干渉条件IFに抵触する経路(M4
−Pi+1)は、再分割が必要となる。再分割した経路
の内、経路(M4−M6)は干渉条件IFに抵触するデ
ータが存在しないから、中間点M5が削除可能となり、
干渉条件IFに抵触する経路(M6−Pi+1)は、再
分割が必要となるが、再再分割できる中間点が存在しな
いから、中間点M5が削除可能となり、処理は終了す
る。
【0037】したがって、不要な中間点を削除すること
により、旧中間点M4,6,7が新中間点M1,2,3
に変更され、固定点間(Pi−Pi+1)の中間点は削
減され3個となる。
【0038】次に、最適化ロジックを複数利用する場合
に関し図7の概念図に基づき説明する。
【0039】前記最適化ロジックの適応に当たっては、
単独で用いることも可能であるが、各々の最適化ロジッ
クの長所を兼ね備えるように組み合わせて使用しても構
わない。
【0040】例えば、複数の最適化ロジックを直列に結
び付けたロジックモジュールであり、対象とする経路の
特性、つまり、中間点の数や中間点間の距離の分布や干
渉条件の内容に対応させ、各々のロジックに適した点の
みを処理させることである。
【0041】また、単数の最適化ロジックあるいはロジ
ックモジュールを並列に結び付けたものであり、各々で
最適化演算を行い結果を比較し、対象とする経路の特性
に適したロジックを選定し、処理させることである。こ
の場合、使用者が、対象とする経路の特性を判断し、使
用する単数の最適化ロジックあるいはロジックモジュー
ルを選定するようにしても構わない。
【0042】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、作
業者が与えた経路の初期パターンに対し、無駄な中間点
を省く、あるいは、中間点を効率的な位置に設定しなお
すことにより最適なティーチングデータを生成すること
ができ、実際のロボットの腕や手を駆動する際に、経路
の短縮化に伴う動作時間の短縮・ロボット動作プログラ
ムのメモリ容量の節約が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るシミュレーション装置の構成を
示す概略ブロックである。
【図2】 ミュレーションの対象となるロボットの全体
構成を示す図である。
【図3】 本発明に係るシミュレーション装置の動作を
説明するフローチャートである。
【図4】 中間点削除方式の最適化手段を説明するため
の概念図である。
【図5】 中間点移動方式の最適化手段を説明するため
の概念図である。
【図6】 その他の中間点削除方式の最適化手段を説明
するための概念図である。
【図7】 複合方式の最適化手段を説明するための概念
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/4068 9064−3H G05B 19/405 Q

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットアームの移動経路に関する初期教
    示データを入力する入力手段と、 前記教示データに対し、不必要な中間点データの削除と
    不適切な中間点データの位置データの改変のいずれか一
    方または双方を行い、移動経路を短縮化した修正教示デ
    ータを生成し、該修正教示データが作業空間に関する干
    渉条件を満たしているかを判断し、前記初期教示データ
    から最適化教示データを生成する最適化手段と、 該最適化教示データを出力する出力手段とを有すること
    を特徴とするロボットの移動経路シミュレーション装
    置。
JP28922593A 1993-11-18 1993-11-18 ロボットの移動経路シミュレーション装置 Pending JPH07141016A (ja)

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