KR20230170568A

KR20230170568A - 로봇의 동작 궤도 생성 방법, 동작 궤도 생성 장치, 로봇 시스템, 및 프로그램

Info

Publication number: KR20230170568A
Application number: KR1020230070617A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 히다; 후미아키 사와카와
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2023-06-01
Publication date: 2023-12-19
Also published as: JP2023180920A; CN117207174A; US20230398688A1

Abstract

[과제] 본 발명은 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 궤도를 생성한다.
[해결 수단] 작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 동작 궤도 생성 방법은, 상기 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 공정과, 상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 공정을 가지며, 상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 상기 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색한다.

Description

로봇의 동작 궤도 생성 방법, 동작 궤도 생성 장치, 로봇 시스템, 및 프로그램{MOTION TRAJECTORY GENERATION METHOD OF ROBOT, MOTION TRAJECTORY GENERATION APPARATUS, ROBOT SYSTEM, AND PROGRAM}

본 발명은 로봇의 동작 궤도 생성 방법, 동작 궤도 생성 장치, 로봇 시스템, 및 프로그램에 관한 것이다.

종래, 워크에 대해 소정의 작업을 실시하는 로봇은, 그 발전에 의해 여러 가지 산업 분야에서 다용되고 있다. 이와 같은 로봇은 아암을 구비하고, 아암의 자세를 제어하는 것에 의해, 소정의 작업을 실행하기 위한 아암의 선단부의 위치를 조정하고 있다. 로봇의 제어에 있어서는, 교시 데이터를 생성하고, 그 교시 데이터에 기초하여 로봇을 동작시키는 것이 실행되고 있다. 교시 데이터의 생성에서는, 로봇의 이용자가 개별적으로 인력으로 설정을 실행하거나, 로봇에 마련된 동작 궤도 생성 장치로 자동적으로 생성시키는 것이 실행되고 있다. 또한, 로봇의 자세나 그 일련의 동작에 있어서의 궤도를 제어할 때에는, 워크 상태 외, 주위의 간섭물 등의 영향도 고려할 필요가 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 복수의 축을 갖는 다관절형의 용접 로봇에 있어서, 입력된 목표 자세에 기초하여, 아암 선단의 용접 토치가 취할 수 있는 설정 자세를 탐색하여, 자동 설정하기 위한 구성이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 2000-94131호 공보

예를 들면, 교시 데이터의 생성을 인력으로 실행하는 경우에는, 여러 가지 파라미터를 고려할 필요가 있어, 매우 작업 부하가 높아진다. 한편, 동작 궤도 생성 장치에 의해 교시 데이터의 생성을 실행시키는 경우여도, 그 적절한 궤도를 산출하기 위해 많은 선택지 중에서 탐색을 실행할 필요가 있어, 처리 시간이 길어지는 경우가 있다. 이 때문에, 보다 짧은 처리 시간으로 로봇의 동작 궤도를 결정할 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 궤도를 생성하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 이하의 구성을 갖는다. 즉, 작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 동작 궤도 생성 방법은,

상기 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 공정과,

상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 공정을 가지며,

상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색한다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 동작 궤도 생성 장치는, 상기 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 수단과,

상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 수단을 가지며,

상기 생성 수단은 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색한다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 로봇 시스템은 복수의 구동축을 갖는 로봇과,

동작 궤도 생성 장치를 구비하며,

상기 동작 궤도 생성 장치는,

작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 수단과,

또한, 본 발명의 다른 형태는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 프로그램은,

컴퓨터에,

복수의 구동축을 갖는 로봇에 의해 작업을 실행하는 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 공정과,

상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 공정을 실행시키고,

본 발명에 의해, 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 일련의 궤도를 생성하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 정보 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접 자세를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 로봇 자세를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 포지셔너의 자세를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 포지셔너의 자세를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 아암 선단의 위치 및 자세의 결정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 아암의 진입방향의 탐색을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 아암의 진입방향의 결정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 아암의 진입방향의 결정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 둘레방향으로의 로봇 원점의 탐색을 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 탐색 평면과 격자점을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 궤도 탐색에 이용하는 우선도를 설명하기 위한 그래프도이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도의 보정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 토치의 각도의 보정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 처리의 흐름도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면 등을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 일 실시형태이며, 본 발명을 한정하여 해석하는 것을 의도하는 것이 아니며, 또한, 각 실시형태에서 설명되고 있는 전체 구성이 본 발명의 과제를 해결하기 위해 필수의 구성이라고는 한정할 수 없다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 번호를 부여하는 것에 의해 대응 관계를 나타낸다. 또한, 이하의 설명에 이용하는 도면에 있어서, 로봇의 구성이나 각 부위의 접속 부분을 일부 간략화하거나, 생략화하고 있는 부분이 있지만, 이들은 한정적으로 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.

<제 1 실시형태>

본 실시형태에서는, 본 발명을 적용 가능한 시스템의 일 예로서, 용접 시스템을 예로 들어 설명한다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 6축 등의 복수의 축으로 동작 가능한 아암을 갖는 로봇을 구비한 로봇 시스템에 있어서, 그 아암 선단부의 위치를 소정의 작업에 따라서 조정하기 위해, 로봇의 동작 궤도를 설정시키는 구성의 로봇 시스템이면, 본 발명은 적용 가능하다. 또한, 본 실시형태에 따른 시스템에 있어서, 그에 포함되는 장치는 특별히 한정되는 것이 아니며, 본 실시형태에 따른 기능을 갖는 장치를 적어도 포함하도록 구성되어도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 동작의 궤도(이하, "궤도" 또는 "동작 궤도"라고도 칭함)란, 어느 시점에 있어서의 로봇을 구성하는 각 부위의 자세나, 그 자세가 되기 위한 일련의 동작을 포함하는 것으로 한다.

[시스템의 구성예]

도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성을 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 용접 시스템(SY)은 로봇(MR), 주행 대차(SL), 포지셔너(PS), 제어 장치(CL), 교시 팬던트(TP), 및 동작 데이터 생성 장치(D)를 포함하여 구성된다. 또한, 여기에서 도시하는 구성은 일 예이며, 예를 들면, 본 실시형태와 같이 용접 시스템의 경우, 도시하지 않은 용접 전원을 공급하는 전원 장치, 로봇(MR)으로의 와이어의 송급을 실행하는 와이어 송급 장치, 용접 개소 주변을 촬영하는 촬영 장치, 각종 정보를 검출하기 위한 센서 등을 추가로 포함하여 구성되어도 좋다.

주행 대차(SL)는 워크(WK)에 대해 소정의 작업을 실시하는 로봇(MR)을 탑재하고 슬라이드하여 이동하는 장치이다. 주행 대차(SL)를 마련하는 것에 의해, 로봇의 아암의 동작 범위보다 더욱 넓은 범위를 커버하여 용접을 실행하는 것이 가능하게 된다. 주행 대차(SL)는 제어 장치(CL)에 접속되며, 제어 장치(CL)의 제어에 따라서 동작한다. 본 실시형태에서는, 용접 시스템(SY)이기 때문에, 워크(WK)에 대해 실행되는 소정의 작업은 아크 용접이며, 로봇(MR)의 선단부에 마련되는 툴은 용접 토치(WT)이다. 주행 대차(SL)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 워크(WK)에 대해 전후방향의 X축, 좌우방향의 Y축 및 상하방향의 Z축의 3축방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이들 X축, Y축, 및 Z축은 서로 직교하며, XYZ 직교 좌표계(월드 좌표계)를 구성한다. 또한, 도 1에서는, XYZ 직교 좌표계는 주행 대차(SL)의 이동 가능한 방향을 도시하기 위해, 주행 대차(SL)와 중첩하여 도시하고 있지만, 이 XYZ 직교 좌표계의 원점은 예를 들면, 워크(WK)의 소정의 위치로 설정되는 워크 원점과 일치하도록 설정되어도 좋다. 워크 원점에 대해서는 후술한다. 또한, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서 X축, Y축, Z축에 의해 나타내는 3차원 좌표축은 각각 대응하고 있는 것으로 한다.

주행 대차(SL)는 도 1에 도시하는 예에서는, 대차(ST), 승강부(RF), 및 가대(PT)를 구비한다. 대차(ST)는 X축방향 및 Y축방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 승강부(RF)는 대차(ST) 상에 장착되고, 가대(PT)를 Z축방향으로 승강하여, 단면 대략 "ㄷ"자형상으로 Z축방향으로 연장된다. 가대(PT)는 로봇(MR)이 고정되는 판형상의 구성을 갖는다.

로봇(MR)은 제어 장치(CL)에 접속되며, 제어 장치(CL)의 제어를 따라서 동작한다. 로봇(MR)은 복수의 관절을 갖는 아암을 구비하며, 예를 들면, 6개의 제 1 관절(J1) 내지 제 6 관절(J6)을 구비하는 자유도 6의 수직 6축 로봇 등의 다관절로봇이다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 예에서는, 로봇(MR)은 제 1 관절(J1)을 구비하는 제 1 링크(LK1)와, 제 2 관절(J2)을 거쳐서 제 1 링크(LK1)에 접속되는 제 2 링크(LK2)와, 제 4 관절(J4) 및 제 5 관절(J5)을 구비하며, 제 3 관절(J3)을 거쳐서 제 2 링크(LK2)에 접속되는 제 3 링크(LK3)와, 제 6 관절(J6)을 거쳐서 제 3 링크(LK3)에 접속되는 엔드 이펙터(WR)를 구비한다. 로봇(MR)의 아암은 이들 제 1 링크(LK1) 내지 제 3 링크(LK3), 및 제 1 관절(J1) 내지 제 6 관절(J6)을 구비하여 구성된다. 엔드 이펙터(WR)의 선단에는, 본 실시형태에서는, 용접 토치(WT)가 마련된다. 로봇(MR)은 용접 토치(WT)로부터 송출되는 용접 와이어에 의해 아크 용접으로 워크(WK)를 용접 가능하도록 구성된다.

포지셔너(PS)는 Y축 주위 및 Z축 주위의 2축 주위(θ₁,θ₂)로 회전 가능하게 워크(WK)를 파지하는 장치이다. 포지셔너(PS)는 제어 장치(CL)에 접속되며, 제어 장치(CL)의 제어에 따라서 동작한다. 또한, 본 실시형태에서는, 로봇(MR)과 포지셔너(PS)가 동일한 제어 장치(CL)에 접속되는 구성을 나타냈지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 로봇(MR)과 포지셔너(PS)가 별개의 제어 장치로 제어되며, 이들이 제휴하는 것에 의해 용접을 실행하도록 하는 구성이어도 좋다. 또한, 포지셔너(PS)의 구성도 상기로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 작업 대상의 워크(WK)의 형상 등에 따라서 상이한 구성의 것이 이용되어도 좋다.

교시 팬던트(TP)는 제어 장치(CL)에 접속되며, 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을 수동 조작하기 위한 핸디형의 조작 장치이다. 교시 팬던트(TP)를 이용한, 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)의 동작에 대한 교시에서는, 수동 조작에 의해 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을 실제로 동작시킨다. 이에 의해, 워크(WK)에 대한, 주행 대차(SL)의 이동 경로나 위치 및 용접 토치(WT)의 이동 경로나 위치 등이 교시된다. 교시 팬던트(TP)에는, 예를 들면, 용접 시스템(SY)에 있어서의 각종 조작을 실행하기 위한 버튼이나 표시 화면 등이 구비되어도 좋다.

제어 장치(CL)는 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을, 교시 팬던트(TP)나 동작 데이터 생성 장치(D)로 미리 교시되고 작성된 동작 데이터에 따라서, 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을 제어하여, 용접 토치(WT)에 의해 워크(WK)를 용접시킨다. 본 실시형태에 있어서, 동작 데이터에는, 교시에 의해 생성된 교시 데이터나, 교시 데이터 등에 기초하여 로봇(MR)이나 주행 대차(SL)를 동작시키기 위한 동작 프로그램이 포함되는 것으로 한다.

동작 데이터 생성 장치(D)는, 동작 목적에 따라서 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을 동작시키기 위한 동작 데이터(동작 프로그램, 교시 데이터)를 작성하는 장치이다. 동작 데이터 생성 장치(D)는, 본 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 방법을 실행 가능한 동작 궤도 생성 장치를 적어도 포함하여 구성되는 장치로서, 예를 들면, PC(Personal Computer) 등으로 구성된다. 동작 데이터 생성 장치(D)는 동작 데이터를 작성하는 경우, 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)을 컴퓨터의 가상 공간에 있어서의 주행 대차 모델 및 가상 로봇 모델로 재현하고, 이들에 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)의 각 동작을 모의시킨다. 우선, 워크(WK) 상의 복수의 용접점(시계열로 나열되는 복수의 작업 위치)이 설정되며, 각 용접점을 순차적으로 연결하는 연속한 용접선이 설정된다. 그리고, 이들 각 용접점 및 각 용접선으로 용접하는 동작 데이터가 작성된다. 또한, 로봇(MR)의 위치를 결정하면, 주행 대차(SL)의 위치도 정해지기 때문에, 주행 대차 모델은 생략되어도 좋다. 동작 데이터 생성 장치(D)에서 작성된 동작 데이터는, 기억부(202)에 기억되며, 기억부(202)로부터 제어 장치(CL)에 판독되는 것에 의해 이용된다. 또한, 동작 데이터 생성 장치(D)는 제어 장치(CL)와 일체여도 좋다.

도 2는 본 실시형태에 따른 동작 데이터 생성 장치(D)로서 이용 가능한 정보 처리 장치(200)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 즉, 정보 처리 장치(200)는 본 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 장치로서 이용 가능한 구성을 구비한다. 정보 처리 장치(200)는 제어부(201), 기억부(202), 통신부(203), 입력부(204), 표시부(205), 및 인터페이스(IF)부(206)를 포함하여 구성된다.

제어부(201)는 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphical Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), 혹은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 중 적어도 1개를 이용하여 구성되어도 좋다. 또한, 기억부(202)는 예를 들면, HDD(Hard Disk Drive), ROM(Read Only Memory), 또는 RAM(Random Access Memory) 등의 휘발성이나 불휘발성의 기억 장치에 의해 구성된다. 제어부(201)가 기억부(202)에 기억된 각종 프로그램을 판독하여 실행하는 것에 의해, 후술의 각종 기능을 실현한다.

통신부(203)는 외부 장치나 각종 센서와의 통신을 실행하기 위한 부위이다. 통신부(203)에 의한 통신은 유선/무선은 문제삼지 않으며, 또한, 그 통신 규격을 한정하는 것도 아니다. 입력부(204)는 정보 처리 장치(200)에 각종 정보를 입력하기 위한 입력 장치이며, 예를 들면, 소정의 기능이 할당된 복수의 입력 스위치, 키보드 및 마우스 등에 의해 구성되어도 좋다. 입력부(204)를 거쳐서, 예를 들면, 교시 개시를 지시하는 커맨드 등의 각종 커맨드나, 동작 데이터의 명칭이나 간섭 범위 정보 등의, 용접 시스템(SY)의 가동을 실행하는데 있어서 필요한 각종 데이터가 입력되어도 좋다.

표시부(205)는 각종 정보를 표시하기 위한 표시 장치이며, 예를 들면 CRT 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), 유기 EL(Electro-Luminescence) 디스플레이 등의 표시 장치 등에 의해 구성되어도 좋다. 표시부(205)를 거쳐서, 예를 들면, 입력부(204)로부터 입력된 커맨드나 데이터, 및 정보 처리 장치(200)에 의해 생성된 가상 공간에 있어서의 주행 대차 모델 및 가상 로봇 모델 등이 표시되어도 좋다. 또한 입력부(204) 및 표시부(205)는, 이들이 일체화된 터치 패널 디스플레이로 구성되어도 좋다.

IF부(206)는 외부 장치(예를 들면, 제어 장치(CL))에 접속되며, 외부 장치와 데이터의 송수신을 실행하기 위한 부위이다. IF부(206)는 예를 들면, 시리얼 통신 방식인 RS-232C의 인터페이스 회로나, USB(Universal Serial Bus) 규격을 이용한 인터페이스 회로 등으로 구성되어도 좋다. 정보 처리 장치(200) 내의 각 부위는, 내부 버스 등에 의해 통신 가능하게 접속된다.

[자세]

본 실시형태의 용접 시스템(SY)에 있어서의 용접 토치(WT)의 자세, 로봇(MR)의 자세, 포지셔너(PS)에 의한 자세에 대해 설명한다.

도 3은 본 실시형태의 용접 시스템(SY)에 있어서의 용접 토치(WT)의 자세를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 예에서는, 워크(WK1)의 면(이하, "기준면(RS)"이라 칭함)에 대해, 워크(WK2)가 직교하도록 설치된 예를 도시하고 있다. 워크(WK1)와 워크(WK2)의 접촉 위치에 있어서 용접선(L)이 마련되며, 용접선(L)을 따른 용접방향, 즉, 작업방향으로 용접이 실행된다. 또한, 용접선(L)은 복수의 용접점, 즉, 복수의 작업점으로 구성된다. 이 때, 워크(WK1)의 기준면(RS)과 용접 토치(WT)가 이루는 각을 토치 경사각(α)으로 하여 나타낸다. 또한, 워크(WK1)의 기준면(RS)으로부터 용접선(L)을 축으로 하고 토치 경사각(α)을 회전시킨 평면(이하, "가상 평면(VP)"이라 칭함) 상에 있어서, 용접선(L)과 용접 토치(WT)가 이루는 각을, 용접 토치(WT)의 토치 전진 후퇴각(β)으로 하여 나타낸다. 여기에서, 용접 토치(WT)의 축은 가상 평면(VP) 상에 위치한다. 또한, 용접 토치(WT)의 축 주위의 각도를 토치 회전각(γ)으로 하여 나타낸다. 또한, α, β, γ 각각의 각도의 기준 위치는 미리 규정되어 있는 것으로 하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 실시형태의 용접 시스템(SY)에 있어서의 로봇(MR)의 자세를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 상술한 바와 같이, 6축의 구성, 즉, 제 1 관절(J1) 내지 제 6 관절(J6)을 갖는 로봇의 예를 도시한다. α, β, γ에 대해서는, 도 3에서 도시한 바와 같다. 본 실시형태에 있어서, 제 4 관절(J4), 제 5 관절(J5), 제 6 관절(J6)의 회전축이 1점에서 만나는 점을 로봇(MR)의 손목 회전 중심으로 하며, 여기에서는, 제 5 관절(J5)의 위치가 된다. 또한, 로봇(MR)의 자세를 결정하기 위해서는 α, β, γ의 3개의 각이 필요하게 된다. 여기에서, 용접의 경우, 용접 토치(WT)의 방향을 결정할 수 있으면 되기 때문에, γ의 설정은 임의가 된다. 그 때문에, γ의 값을 변경하는 것에 의해, 로봇(MR)의 자세나 동작 범위를 목적의 위치로 변경하는 것이 가능해진다.

도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시한 바와 같이 워크(WK)를 파지한 포지셔너(PS)에 의한 워크(WK)의 자세를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 용접 토치(WT)의 자세를 수평 및 하향으로 한 경우의 예를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 화살표에 의해 목적으로 하는 용접선의 위치를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이 포지셔너(PS)는, 워크(WK)에 대해, X축 주위 및 Z축 주위에 있어서 회전각(θ₁ 및 θ₂)의 회전이 가능하며, 로봇(MR)에 대한 워크(WK)의 자세를 조정 가능하다. 그 때문에, 용접 토치(WT)의 자세를 수평 및 하향으로 한 경우에는, 예를 들면, 도 5a 및 도 5b의 2개의 자세를 이용할 수 있다.

도 6a 내지 도 6d는 용접 토치(WT)의 대표적인 4개의 자세의 예를 도시하는 도면이다. 용접 토치(WT)는 로봇(MR)의 손목 회전 중심으로 회전시켜 토치 회전각(γ)을 조정하는 것에 의해 여러 가지 자세를 취하는 것이 가능하지만, 본 실시형태에서는, 4개의 자세를 예로 들어 설명한다. 또한, 여기에서는, 도면 바로 앞측으로부터 안쪽측을 향하는 방향을 용접방향이라 한다. 도 6a는 도 4를 이용하여 설명한 로봇(MR)의 손목이, 용접 토치(WT)보다 상측(손목 상부)의 자세를 도시한다. 도 6b는 로봇(MR)의 손목이 용접 토치(WT)보다 하측(손목 하부)의 자세를 도시한다. 도 6c는 로봇(MR)의 손목이 용접방향의 전방측(손목 전방)의 자세를 도시한다. 도 6d는 로봇(MR)의 손목이 용접방향의 후방측(손목 후방)의 자세를 도시한다. 도 6a의 손목 상부의 자세에서는, γ=-90°로 한다. 도 6b의 손목 하부의 자세에서는, γ=90°로 한다. 도 6c의 손목 전방의 자세에서는, γ=180°로 한다. 도 6d의 손목 후방의 자세에서는, γ=0°로 한다.

다음에, 본 실시형태에 따른, 로봇(MR)의 자세 및 그 동작 궤도를 결정하는 흐름에 대해 설명한다. 이하의 결정의 흐름은, 정보 처리 장치(200)에 있어서, 주행 대차(SL) 및 로봇(MR)에 대응하는 가상 공간 상에서 실행된다.

우선, 정보 처리 장치(200)는 소정의 용접 위치에 따른 용접 토치(WT)의 자세에서의 로봇(MR)의 손목 회전 중심점을 고정하고, 로봇(MR)의 아암의 방향을, 워크(WK) 주변의 간섭 범위와 중첩되지 않도록, 아암 진입방향으로서 구한다. 손목 회전 중심점은 도 4를 이용하여 설명한 바와 같이, 제 4 관절(J4)의 제 4 회전축, 제 5 관절(J5)의 제 5 회전축 및 제 6 관절(J6)의 제 6 회전축이 1점에서 만나는 점이다.

간섭 범위는, 소정의 주변 환경에 있어서의 로봇(MR)이 간섭하는 범위를 간섭 범위 정보로서 규정되어 있어도 좋다. 간섭 범위 정보는 간섭 범위가 다각체인 경우에서는 간섭 범위의 윤곽선에 있어서의 굴곡점의 좌표여도 좋으며, 간섭 범위가 구체(球體)인 경우에서는 간섭 범위의 구체에 있어서의 중심점의 좌표 및 반경이어도 좋다. 보다 구체적으로는, 간섭 범위는 로봇(MR)의 주위 환경에 배치되어 있는, 예를 들면, 제어반 등의 기기나, 가대 등의 비품의 장애물을 본뜬 3차원 환경 모델이다. 간섭 범위 정보는 3차원 모델을 나타내는 정보이다. 간섭 범위 정보에는, 로봇(MR)이 간섭하는 범위로 한정되지 않으며, 소정의 주위 환경에 있어서의 주행 대차(SL)가 간섭하는 범위나, 그 외의 용접 시스템(SY)의 구성 요소가 간섭하는 범위를 나타내는 정보가 포함되어도 좋다.

보다 구체적으로 설명하면, 정보 처리 장치(200)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 소정의 용접점(Q)에 대한 용접 토치(WT)의 위치 및 자세를, 기억부(202)에 미리 기억된 시공 정보에 기초하여 결정한다. 또한 용접점(Q)은 소정의 작업 위치의 일 예이다. 시공 정보는 용접 조건이나 용접선의 개선에 대한 용접 토치(WT)의 자세 등이다. 예를 들면, 용접 토치(WT)의 위치는 도 5a나 도 5b에서 도시한 포지셔너(PS)의 위치나 자세, 워크(WK) 상의 용접선의 위치나 방향 등에 따라서 특정된다. 도 7에 있어서, 손목 회전 중심점(RO)은 상술한, 로봇(MR)의 제 4 관절(J4), 제 5 관절(J5), 제 6 관절(J6)의 회전축이 1점에서 만나는 점에 대응하여, 고정된 위치를 도시한다.

다음에, 정보 처리 장치(200)는 로봇(MR)의 주위 환경에 있어서, 간섭 범위와 중첩되지 않도록, 로봇(MR)의 아암이 진입할 수 있는 아암 진입 가능 방향을 탐색한다. 보다 상세하게는, 정보 처리 장치(200)는 도 8에 도시하는 바와 같이, 로봇(MR)의 주위 환경에, 기억부(202)에 기억되어 있는 간섭 범위 정보로 나타나는 간섭 범위(AR)를 설정하고, 상기와 같이 설정한 용접 토치(WT)의 위치 및 자세에서의 손목 회전 중심점(RO)을 포함하는 평면(예를 들면, 수평 평면 내에 있어서, 손목 회전 중심점(RO)을 중심점으로 한 원의 둘레방향으로 소정의 각도 간격(예를 들면, 5°, 10°, 15°, 20° 등의 간격)으로 둘레방향으로, 설정한 간섭 범위(AR)와 중첩되지 않는 방향을, 아암 진입 가능방향으로 하여 탐색한다. 도 8에서는, 전체 24개의 방향, 즉, 각도 간격이 15°의 예를 도시하고 있다. 각도 간격은, 미리 설정되어 있어도 좋으며, 용접 시스템(SY)의 이용자가 임의로 설정 가능하여도 좋다. 이 때에, 로봇(MR)의 아암의 굵기나 크기가 고려되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 로봇(MR)의 아암(제 3 링크(LK3))의 중심선과 아암 진입 가능방향을 일치시키는 것에 의해, 아암의 크기 등이 고려된다. 도 8에 도시하는 예에서는, 간섭 범위(AR)와 중첩되는 방향(실선의 화살표방향)은, 평가점 0점으로 되고, 간섭 범위(AR)와 중첩되지 않지만 아암의 크기를 고려하면, 간섭 범위(AR)와 중첩되는 방향(일점쇄선)은 평가점 1점으로 되며, 간섭 범위(AR)와 중첩되지 못하며, 또한, 아암의 크기를 고려하여도 간섭 범위(AR)와 중첩되지 않는 방향(파선)은, 평가점 2점으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 전체 24개의 방향 중, 이 평가점으로서, 2점이 얻어진 합계, 18개의 각 방향이 아암 진입 가능방향으로서 추출된다.

다음에, 정보 처리 장치(200)는, 추출된 복수의 아암 진입 가능 방향 중에서, 1개의 아암 진입방향을 선정하고, 결정한다. 도 8에 도시하는 예에서는, 이들 18개의 아암 진입 가능방향 중 어느 하나가 설정되고, 결정된다. 결정에 있어서는, 소정의 룰이 이용된다. 소정의 룰은 적절히 설정되어도 좋지만, 예를 들면, 소정의 기준 위치(RP)에 가장 가까워지도록 선정하는 룰이 이용되어도 좋다. 본 실시형태에 따른 용접에서는, 통상, 워크(WK)의 정면의 위치로부터, 로봇(MR)은 워크(WK)의 용접점(Q)에 접근한다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 소정의 기준 위치(RP)는 워크(WK)의 정면 위치에 대응한다. 이에 의해, 도 8에 도시하는 예에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 정보 처리 장치(200)는 복수의 아암 진입 가능방향으로부터, 기준 위치(RP)에 가장 가까운 1개의 아암 진입 가능방향이 아암 진입방향(AD)으로서 선택되고, 결정된다. 이에 의해, 위에서 본, 로봇(MR)의 아암의 아암 진입방향(AD)이 구해진다. 도 10에는, 이와 같이 결정된 아암 진입방향(AD)으로 로봇(MR)의 아암이 따르도록, 로봇(MR)을 배치한 형태가 도시되어 있다. 여기에서, 로봇(MR)은 엄밀하게는 가상 로봇 모델이다.

다음에, 정보 처리 장치(200)는 결정된 아암 진입방향(AD)에 기초하여 주행 대차(SL)의 위치를 구한다. 상술한 바와 같이, 로봇(MR)의 위치가 정해지면, 주행 대차(SL)의 위치도 정해진다. 이 때문에, 정보 처리 장치(200)는 결정된 아암 진입방향(AD)에 기초하여 로봇(MR)의 위치를 구하는 것에 의해, 주행 대차(SL)의 위치를 구한다. 아암 진입방향(AD)에 기초하는 로봇(MR)의 위치는, 공지의 수법을 이용하여 구해져도 좋다.

주행 대차(SL)의 위치의 결정 방법의 예로서는, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같은 2개의 수법을 들 수 있다. 또한, 이하의 2개의 수법은 배타적인 것은 아니며, 양쪽을 조합하거나, 전환하여 이용해도 좋다.

도 11은 탐색 평면 내에 있어서, 로봇(MR)의 제 3 관절의 위치를 중심점으로 하는 원의 둘레방향으로 로봇 원점을 탐색하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 로봇(MR)을 Y축방향을 따라서 바로 옆으로부터 본 도면이다. 이 경우에서는, 정보 처리 장치(200)는 구한 아암 진입방향(AD)을 포함하는 탐색 평면 내에 있어서, 로봇 원점(O)이 제 3 관절(J3)의 위치를 중심점으로 하는 원의 둘레방향으로 설정된 복수개의 점의 각각에 합치하도록 주행 대차(SL)의 위치를 설정한다. 그리고, 정보 처리 장치(200)는 그 주행 대차(SL)의 위치에 있어서의 각 점의 평가값을 산출하고, 평가값에 기초하여 주행 대차(SL)의 위치를 구한다.

보다 구체적으로는, 정보 처리 장치(200)는 구한 아암 진입방향(AD)을 포함한 탐색 평면 내에 있어서, 제 3 관절(J3)의 위치를 중심점으로 하고, 제 3 관절(J3)의 위치로부터 로봇 원점(O)까지의 거리(제 2 링크(LK2)의 길이에 따라서 정해지는 거리)를 반경으로 하는 원을 설정하고, 이 설정한 원주 상에 복수의 점을 설정한다. 정보 처리 장치(200)는, 복수의 점 각각에 대해, 당해 점과 로봇 원점(O)이 일치하도록, 주행 대차(SL)의 위치를 구하고, 간섭 범위를 제외한 주행 대차(SL)의 동작 범위 내인 주행 대차(SL)의 위치에 있어서, 또한, 로봇(MR)의 자세를 결정하는 역변환을 실행할 수 있는 주행 대차(SL)의 위치를 위치 후보로서 구한다. 정보 처리 장치(200)는 구한 위치 후보 각각에 대응하는 각 격자점의 평가값을 구한다. 평가값은 예를 들면, 로봇(MR)의 특이 자세로부터의 여유도, 각 축의 동작 범위 경계로부터의 여유도, 로봇(MR)의 자세에 있어서의 주위 환경이나 워크(WK)와의 간섭이나 니어 미스의 정도, 주행 대차(SL)의 각 축의 동작 범위 경계로부터의 여유도, 작업 위치 Q_i(i=1, 2, …)가 시계열로 나열되는 복수인 경우에 주행 대차(SL)의 각 축의 전회 위치로부터의 이동량 중 어느 하나를 포함하는 평가 함수에 의해 구해져도 좋다. 정보 처리 장치(200)는, 각 격자점의 각 평가값 중에서, 미리 설정한 소정의 문턱값 이상이며 가장 높은 평가값을 갖는 점을 추출하고, 이 추출한 점에서의 위치 후보를 주행 대차(SL)의 위치로서 결정한다.

도 12는 결정한 아암 진입방향을 포함하는 소정의 범위 내에 있어서, 탐색 평면에 있어서의 주행 대차(SL)의 위치를 탐색하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 도 11과 마찬가지로, 로봇(MR)을 Y축방향을 따라서 바로 옆으로부터 본 도면이다. 이 경우에서는, 정보 처리 장치(200)는, 결정한 아암 진입방향을 포함하며, 또한, 로봇(MR)의 동작 기점인 로봇 원점(O)이 아암 진입방향(AD) 상에 위치하는 탐색 평면(SP)을 설정한다. 정보 처리 장치(200)는, 로봇 원점(O)이 탐색 평면(SP) 내에 설정된 복수개의 격자점의 각각에 합치하도록 주행 대차(SL)의 위치를 설정한다. 그리고, 정보 처리 장치(200)는, 그 주행 대차(SL)의 위치에 있어서의 각 격자점의 평가값을 산출하고, 평가값에 기초하여 주행 대차(SL)의 위치를 구한다. 또한, 포지셔너(PS)의 자세는, 도 5a나 도 5b를 이용하여 설명한 바와 같이, 적절히 설정되는 것으로 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 정보 처리 장치(200)는 예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 결정한 아암 진입방향(AD)을 포함하며, 또한, 로봇(MR)의 동작 기점인 로봇 원점(O)을 통하여 로봇(MR)의 선단부(용접 토치(WT)의 선단부)가 포함되는 탐색 평면(SP) 내에서의 로봇(MR)의 동작 범위를 구한다. 그리고, 정보 처리 장치(200)는, 이 구한 동작 범위 내에 이산적으로 복수개의 격자점을 설정한다. 따라서, 로봇 원점(O)은 아암 진입방향(AD) 상에 위치한다. 복수의 격자점의 간격은, 탐색에 충분한 미세함으로 미리 적절하게 설정된다.

정보 처리 장치(200)는 복수의 격자점 각각에 대해, 당해 격자점과 로봇 원점(O)이 일치하도록, 주행 대차(SL)의 위치를 구하고, 간섭 범위를 제외한 주행 대차(SL)의 동작 범위 내인 주행 대차(SL)의 위치로서, 또한, 로봇(MR)의 자세를 결정하는 역변환을 실행할 수 있는 주행 대차(SL)의 위치를 위치 후보로서 구한다. 정보 처리 장치(200)는 구한 위치 후보 각각에 대응하는 각 격자점의 평가값을 구한다. 평가값은 도 11에서 도시한 방법과 마찬가지로, 예를 들면, 로봇(MR)의 자세로부터의 여유도, 각 축의 동작 범위 경계로부터의 여유도, 로봇(MR)의 자세에 있어서의 주위 환경이나 워크(WK)와의 간섭이나 니어 미스의 정도, 주행 대차(SL)의 각 축의 동작 범위 경계로부터의 여유도, 작업 위치 Q_i(i=1, 2, …)가 시계열로 나열되는 복수인 경우에 주행 대차(SL)의 각 축의 전회 위치로부터의 이동량 중 어느 하나를 포함하는 평가 함수에 의해 구해져도 좋다. 정보 처리 장치(200)는 각 격자점의 각 평가값 중에서, 미리 설정한 소정의 문턱값 이상이며 가장 높은 평가값을 갖는 격자점을 추출하고, 이 추출한 격자점에서의 위치 후보를 주행 대차(SL)의 위치로서 결정한다.

도 12에 도시하는 로봇 원점(O)을 좌표 원점으로 하는 xyz 직교 좌표계는, 로봇(MR)의 동작 기점으로부터 아암의 위치 및 자세를 도시하기 위한 로컬 좌표계이다. 주행 대차(SL)의 위치가 정해지면, XYZ 직교 좌표계와 xyz 직교 좌표계를 관련지을 수 있다

여기에서, 워크(WK)에 대해, 시계열로 나열되는 복수의 작업 위치 Q_i(i=1, 2, …), 즉, 복수의 용접점이 있는 경우, 정보 처리 장치(200)는, 복수의 작업 위치 Q_i및 그들에 의해 규정되는 용접선 각각에 대해, 시계열의 순서대로, 아암 진입방향 AD_i를 구한다. 또한, 정보 처리 장치(200)는 구한 복수의 아암 진입방향 AD_i 각각에 대해, 주행 대차(SL)의 위치를 구한다. 이 경우, 정보 처리 장치(200)는, 시계열의 순서로 전회의 아암 진입방향 AD_i-₁에 가장 가까워지도록 금회 아암 진입방향 AD_i를 구한다.

또한 도 12에 도시하는 바와 같이, 탐색 평면(SP) 내에 있어서, 손목 회전 중심점(RO)을 고정하여 제 3 링크(LK3)를 이동 가능한 경우에, 탐색 평면(SP)의 각 격자점에서 주행 대차(SL)의 위치를 탐색했지만, 제 3 링크(LK3)를 이동할 수 없거나, 혹은, 제 3 링크(LK3)의 이동 범위가 좁은(적은) 경우에는, 도 11의 방법으로, 주행 대차(SL)의 위치가 탐색되어도 좋다.

[동작 궤도 결정 처리]

다음에, 상술한 수법에 기초하여, 본 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 처리에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 로봇(MR)의 동작의 궤도를 생성할 때에는, 용접 위치, 용접방향, 토치 자세, 주행 대차(SL)의 위치 등의 조합을 고려하여 탐색을 실행하고, 보다 적절한 궤도를 생성할 필요가 있다. 보다 구체적으로는, 도 10을 이용하여 설명한 로봇(MR)의 어프로치 방향, 즉, 아암 진입방향(AD)이 결정된 후, 도 11이나 도 12를 이용하여 설명한 탐색 처리를 실행하는 경우, 토치 회전각(γ)의 파라미터마다 탐색 처리를 실행하고 있다. 예를 들면, 도 6a 내지 도 6d를 이용하여 도시한 바와 같이, 4개의 용접 토치(WT)의 자세를 예로 든 경우, 4개의 자세 각각에 대해 탐색 처리를 실행한다. 이 때문에, 대상으로 하는 토치 회전각(γ)이 증가할수록, 탐색 처리의 처리 부하는 높게, 환언하면, 처리 시간이 길게 되어 있었다. 또한, 용접점이 많을수록, 더욱 그 처리 시간은 길어진다.

그래서, 본 실시형태에서는, 용접 시스템(SY)에 있어서의 로봇(MR)의 자세 및 그 궤도를 생성할 때에, 보다 효율적으로 동작 궤도를 생성하는 처리를 실행하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, 도 3 등을 이용하여 설명한 용접선의 방향을 φ로 하고, 이 용접방향(φ), 토치 경사각(α), 토치 전진 후퇴각(β)에 기초하여, 토치 회전각(γ)에 의한 대표적인 자세로 우선도를 설정한다. 또한 본 실시형태에서는, 대표적인 자세로서는, 도 6a 내지 도 6d에서 도시한 4개의 자세를 예로 들어 설명하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 우선도가 높은 자세로부터 순서대로 탐색을 실행하고, 그 탐색 결과의 평가값에 따라서, 로봇(MR)의 궤도를 생성하는 것에 의해, 낭비되는 탐색을 생략하여, 처리 시간을 단축화한다.

(우선도 DB)

본 실시형태에서는, 용접방향(φ)으로 대응하는 우선도를 규정한 데이터 베이스(이하, DB)를 미리 마련하고, 이것을 이용한다. 본 실시형태에 따른 DB는 예를 들면, 과거의 용접에서 이용한 궤도의 데이터를 해석, 평가하는 것에 의해 정의되어도 좋다. 도 13은 이 DB에서 규정된, 용접방향(φ)마다의 평가값을 그래프로 하여 나타낸 것이다. 도 13에 있어서, 횡축은 용접방향(φ)을 나타내며, 종축은 평가값 합계, 즉, 토치 회전각(γ)의 우선도에 대응하는 채용률을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 토치 회전각(γ)=0, 90, 180, -90[°]의 4개의 예를 나타내고 있다.

예를 들면, 도 13에 도시하는 용접방향(φ)의 값의 경우, 평가값 합계는 순서대로, γ=-90, 0, 90, 180[°]이 된다. 따라서, 우선도는 γ=-90, 0, 90, 180[°]의 순서가 되며, 탐색 순서도 이것에 기초하여 설정된다.

또한 용접 토치(WT)의 자세 등에 따라서, 복수의 DB가 규정되어도 좋다. 예를 들면, 용접 토치(WT)의 자세가, 수평 및 하향인 경우, 수평 및 횡향의 경우, 수평 및 상향의 경우 등, 각각에 대응하여, DB가 규정되어도 좋다. 또한, 기하학적으로 동일값(同値)이 되는 파라미터에 대해서는, 그 데이터를 생략하여 DB의 사이즈를 삭감하여도 좋다. 예를 들면, γ=0과 γ=180에 대해 평가값이 동일하게 되는 경우에는, 한쪽의 데이터를 삭감하여, 공통적으로 데이터를 설정하여도 좋다.

또한, 용접의 경우, 도 9 등을 이용하여 설명한 바와 같이, 통상, 로봇(MR)은 용접선(L)에 대해 정면(기준 위치(RP)에 상당)에 위치한다. 그러나, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(WT)가 로봇(MR)의 정면에 없는 경우도 있을 수 있다. 도 14a는 용접방향(φ)이 로봇(MR)의 정면으로부터 회전각(θ1)의 분만큼 회전한 위치에 있는 경우의 예를 도시하고 있다. 이와 같은 경우여도, 별개의 DB를 준비할 필요는 없으며, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 회전각(θ1)에 기초하여 회전 보정을 실행하는 것을 전제로 하여, 기존의 DB를 이용하는 것이 가능해진다.

(처리 흐름)

이하, 본 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 처리의 흐름을 설명한다. 도 15는 본 실시형태에 따른 동작 궤도 생성 처리의 처리 전체의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 각 공정은 도 2에 도시하는 정보 처리 장치(200)의 각 부위가 제휴하는 것에 의해 실현되며, 예를 들면, 정보 처리 장치(200)의 기억부(202)에 격납된 어플리케이션을 제어부(201)가 판독하여 실행되는 것에 의해 동작시켜도 좋다. 여기에서는, 설명을 간략화하기 위해, 처리 주체를 정보 처리 장치(200)로 하여 통합해 기재한다. 본 처리 흐름이 개시되기 전에, 시공 정보나 간섭 범위 정보는 미리 설정되어 있는 것으로 한다. 또한, 도 13을 이용하여 설명한 바와 같은 DB도 규정되어 있는 것으로 한다.

단계 S1501에서, 정보 처리 장치(200)는 시공 정보에 기초하여, 워크(WK)에 대한 용접 조건을 취득한다. 여기에서 취득되는 용접 조건으로서는, 용접 토치(WT)의 자세(수평 및 하향 등), 용접선의 위치, 용접선의 개선 정보 등을 들 수 있다. 또한, 시공 정보에 의해, 도 5a나 도 5b에 도시한 바와 같은 포지셔너(PS)의 자세, 즉, 워크(WK)의 자세가 결정된다.

단계 S1502에서, 정보 처리 장치(200)는 단계 S1501에서 취득한 각종 정보에 기초하여, 토치 경사각(α), 토치 전진 후퇴각(β)을 취득한다.

단계 S1503에서, 정보 처리 장치(200)는 단계 S1501에서 취득한 각종 정보에 기초하여 특정되는 포지셔너(PS)의 자세 및 워크(WK)의 배치에 기초하여, 로봇(MR)으로부터 본 용접선의 위치 및 용접방향(φ)을 결정한다. 이 때, 정보 처리 장치(200)는 도 7 내지 도 10을 이용하여 설명한 바와 같이, 로봇(MR)에 의한 용접선에 대한 어프로치 방향이 특정된다. 또한 미확정의 파라미터가 있는 경우에는, 임시의 값을 이용하여, 용접방향(φ)을 결정해도 좋다.

단계 S1504에서, 정보 처리 장치(200)는 탐색 대상이 되는 복수의 토치 회전각(γ)의 후보를 특정하고, 복수의 토치 회전각(γ)의 후보 각각에 대한 우선도를, 도 13을 이용하여 설명한 DB를 참조하여 결정한다. 도 13의 예의 경우, 복수의 토치 회전각(γ)의 후보로 하여, γ=0, 90, -90, 180[°]을 특정하고, 각각의 우선도를 결정한다. 또한 복수의 토치 회전각(γ)의 후보는 미리 규정되어 있어도 좋으며, 용접 시스템(SY)의 이용자가 지정 가능하게 구성되어도 좋다.

단계 S1505에서, 정보 처리 장치(200)는 복수의 토치 회전각(γ)의 후보 중, 미처리의 가장 우선도가 높은 것에 주목하여, 동작 궤도의 탐색을 실행한다. 여기에서의 탐색은, 도 11이나 도 12를 이용하여 설명한 바와 같은 방법으로 실행된다.

단계 S1506에서, 정보 처리 장치(200)는 단계 S1505에서 탐색된 로봇(MR)의 동작 궤도에 대한 평가를 실행한다. 평가값의 도출 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 필수 조건에 대한 합격 여부와, 소정의 계산식을 이용한 평가 계산의 2단계에서 실행되어도 좋다.

필수 조건으로서는, 예를 들면, 궤도 상에 있어서, 로봇(MR)이 간섭 범위에 간섭하거나, 궤도에 있어서, 연속성이 있거나, 동작 범위에 포함되거나, 좌표의 산출에서 좌표계에 있어서의 순서 변환/역변환은 가능하거나 등이 이용되어도 좋다. 필수 조건을 만족하지 않는 경우에는, 소정의 계산식을 이용한 평가 계산에 의한 평가값에 관계없이, 채용되지 않는 것으로서 취급하여도 좋다. 혹은, 필수 조건을 만족하지 않는 궤도에 대해, 용접 시스템(SY)의 이용자에 의한 조정을 필요로 하는 것으로서 취급하여도 좋다.

소정의 계산식을 이용한 평가 계산으로서는, 예를 들면, 궤도에 있어서의 로봇(MR) 주변의 케이블(도시하지 않음)의 감김, 케이블의 간섭, 아암의 신장 상태나 자세, 소정의 축의 변동, 용접 토치(WT)의 자세 등에 대한 지표를 규정하고, 이들 지표에 대한 가중 합 등으로 구해져도 좋다. 케이블의 감김은 예를 들면, 로봇(MR)이 구비하는 복수의 축 중, 소정의 축의 회전각의 합이, 소정의 문턱값 이하인지의 여부에 기초하여 판정해도 좋다. 케이블의 간섭은 케이블의 곡률 반경을 특정하고, 그 곡률 반경이 소정의 문턱값 이하인지의 여부에 기초하여 판정하여도 좋다. 또한 여기에서의 지표는 일 예이며, 상기로 한정되는 것은 아니다.

단계 S1507에서, 정보 처리 장치(200)는 단계 S1506에서 도출한 평가값이, 미리 규정된 문턱값보다 높은지의 여부를 판정한다. 평가값이 문턱값보다 높은 경우에는(단계 S1507에서 예), 정보 처리 장치(200)는 그 궤도를 이용하는 것으로서 결정하고, 본 처리 흐름을 종료한다. 이 경우, 미처리의 토치 회전각이 남아있는 경우여도, 이들에 대한 탐색 처리는 생략된다. 평가값이 문턱값 이하인 경우에는(단계 S1507에서 아니오), 정보 처리 장치(200)의 처리는 단계 S1508로 진행된다.

단계 S1508에서, 정보 처리 장치(200)는 미처리의 토치 회전각(γ)이 있는지의 여부를 판정한다. 미처리의 토치 회전각(γ)이 있는 경우(단계 S1508에서 예), 정보 처리 장치(200)의 처리는 단계 S1508로 복귀하여, 처리를 반복한다. 한편, 미처리의 토치 회전각(γ)이 없는 경우에는(단계 S1508에서 아니오), 정보 처리 장치(200)의 처리는, 단계 S1509로 진행된다.

단계 S1509에서, 정보 처리 장치(200)는, 여기까지에 평가한 동작 궤도 중, 가장 높은 평가값을 갖는 동작 궤도를 이용하는 것으로서 선정한다. 이 선정된 동작 궤도에 기초하여, 로봇(MR)의 동작 데이터, 보다 구체적으로는, 교시 데이터가 생성된다. 그리고, 본 처리 흐름을 종료한다.

이상, 본 실시형태에 의해, 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 일련의 궤도를 생성하는 것이 가능해진다.

<그 외의 실시형태>

상기의 실시형태에서는, 우선도를 설정할 때에는, 미리 규정된 DB를 이용한 예를 도시했다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 뉴럴 네트워크를 이용한 기계 학습 처리에 의해 생성된 학습이 완료된 모델을 이용하여 토치 회전각(γ)에 대한 우선도를 설정해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 용접 위치, 용접방향, 토치 회전각 등을 입력 데이터로 하고, 복수의 토치 회전각 각각의 우선도를 출력 데이터로 한 교사 데이터를 이용하여 학습이 실행되는 것에 의해 생성된 학습이 완료된 모델을 이용하여도 좋다. 또한, 학습이 완료된 모델을 이용하는 구성의 경우, 교사 데이터에 포함되는 입력 데이터의 파라미터는 상기로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 제 1 실시형태에서 이용한 각종 정보 중 어느 하나를 이용하여도 좋다.

또한, DB 외에도, 소정의 룰 베이스에 의한 평가 함수로, 토치 회전각(γ)의 우선도를 결정하여도 좋다. 평가 함수는 예를 들면, 용접 위치, 용접방향 등의 파라미터의 값에 따라서 토치 회전각(γ)을 결정하도록 규정되어도 좋다. 또한, 기계 학습에 의한 학습이 완료된 모델의 결과와, 룰 베이스의 평가 함수를 조합하여, 각 토치 회전각(γ)의 우선도를 결정해도 좋다.

본 실시형태는, 상술한 하나 이상의 실시형태의 기능을 실현하기 위한 프로그램이나 어플리케이션을, 네트워크 또는 기억 매체 등을 이용하여 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 판독하고 실행하는 처리에서도 실현 가능하다.

또한, 본 실시형태는 하나 이상의 기능을 실현하는 회로에 의해 실현되어도 좋다. 또한 하나 이상의 기능을 실현하는 회로로서는, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 들 수 있다.

이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.

(1) 작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 결정하는 동작 궤도 생성 방법에 있어서,

상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는, 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 일련의 궤도를 효율적으로 생성하는 것이 가능해진다.

(2) 상기 우선도에 기초하여 탐색을 실행한 동작의 궤도에 대한 평가를 실행하는 평가 공정을 추가로 가지며,

상기 생성 공정에 있어서, 상기 평가 공정에서 얻어진 평가가 문턱값 이상인 동작의 궤도가 도출된 경우, 당해 동작의 궤도로 결정하고, 상기 탐색을 종료시키는, (1)에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 미리 규정된 평가 방법에 기초하여, 소정의 문턱값 이상의 동작 궤도를 도출할 수 있었던 시점에서 탐색 처리를 중단하는 것에 의해, 낭비되는 탐색을 억제하여, 로봇의 동작 궤도를 효율적으로 생성하는 것이 가능해진다.

(3) 상기 우선도는 상기 동작 조건에 대응하여 미리 규정된 데이터 베이스를 이용하여 결정된다, (1) 또는 (2)에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 로봇의 동작 조건에 대응하여 미리 규정된 데이터 베이스를 이용하여 간이하게 탐색에 따른 로봇의 자세의 우선도를 결정하는 것이 가능해진다.

(4) 상기 우선도는 상기 동작 조건을 입력으로 하고, 상기 탐색의 우선도를 출력으로 하여 기계 학습 처리가 실행된 학습이 완료된 모델을 이용하여 결정되는, (1) 또는 (2)에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 로봇의 동작 조건에 대응하여 미리 기계 학습에 의해 얻어진 학습이 완료된 모델을 이용하여 간이하게 탐색에 따른 로봇의 자세의 우선도를 결정하는 것이 가능해진다.

(5) 상기 우선도는 상기 동작 조건을 파라미터로서 이용하는 평가 함수로 결정되는, (1) 또는 (2)에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 로봇의 동작 조건에 대응하여 미리 규정된 평가 함수를 이용하여 간이하게 탐색에 따른 로봇의 자세의 우선도를 결정하는 것이 가능해진다.

(6) 상기 우선도는 작업 위치에 대한 상기 로봇의 선단부의 자세마다의 상기 탐색의 차례를 규정하는, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 탐색을 실행할 때의 우선도로서, 로봇의 선단부의 자세에 대응한 차례를 설정하는 것이 가능해진다.

(7) 상기 로봇은 용접 로봇이며,

상기 선단부는 용접 토치이며,

상기 작업방향은 용접방향인, (6)에 기재된 동작 궤도 생성 방법.

이 구성에 의하면, 용접 시스템에 이용되는 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 용접 시스템측에서의 처리 시간을 단축화하여, 로봇의 적절한 자세나 그 일련의 궤도를 효율적으로 생성하는 것이 가능해진다.

(8) 작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 결정하는 동작 궤도 생성 장치에 있어서,

상기 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 수단과,

상기 생성 수단은 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는, 동작 궤도 생성 장치.

(9) 복수의 구동축을 갖는 로봇과,

상기의 동작 궤도 생성 장치를 구비하는, 로봇 시스템.

이 구성에 의하면, 로봇의 제어에 따른 동작 궤도의 생성에 있어서, 동작 궤도의 생성에 필요로 하는 처리 시간을 단축하면서, 로봇의 적절한 자세나 그 일련의 궤도를 효율적으로 생성하는 것이 가능한 로봇 시스템을 제공하는 것이 가능해진다.

(10) 컴퓨터에,

상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는, 프로그램.

SY: 용접 시스템 MR: 로봇
WR: 엔드 이펙터 WT: 용접 토치
WK: 워크 PS: 포지셔너
CL: 제어 장치 TP: 교시 팬던트
D: 동작 데이터 생성 장치 SL: 주행 대차
PT: 가대 ST: 대차
RF: 승강부 200: 정보 처리 장치
201: 제어부 202: 기억부
203: 통신부 204: 입력부
205: 표시부 206: IF부

Claims

작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 동작 궤도 생성 방법에 있어서,
상기 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 공정과,
상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 공정을 가지며,
상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 당해 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는
동작 궤도 생성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선도에 기초하여 탐색을 실행한 동작의 궤도에 대한 평가를 실행하는 평가 공정을 추가로 가지며,
상기 생성 공정에 있어서, 상기 평가 공정에서 얻어진 평가가 문턱값 이상인 동작의 궤도가 도출된 경우, 상기 동작의 궤도로 결정하고, 상기 탐색을 종료시키는
동작 궤도 생성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선도는 상기 동작 조건에 대응하여 미리 규정된 데이터 베이스를 이용하여 결정되는
동작 궤도 생성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선도는 상기 동작 조건을 입력으로 하고, 상기 탐색의 우선도를 출력으로 하여 기계 학습 처리가 실행된 학습이 완료된 모델을 이용하여 결정되는
동작 궤도 생성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선도는 상기 동작 조건을 파라미터로서 이용하는 평가 함수로 결정되는
동작 궤도 생성 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우선도는 작업 위치에 대한 상기 로봇의 선단부의 자세마다의 상기 탐색의 차례를 규정하는
동작 궤도 생성 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 로봇은 용접 로봇이며,
상기 선단부는 용접 토치이며,
상기 작업방향은 용접방향인
동작 궤도 생성 방법.
작업 위치에 대한 작업을 실행할 때의, 복수의 구동축을 갖는 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 동작 궤도 생성 장치에 있어서,
작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 수단과,
상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 결정하는 결정 수단을 가지며,
상기 결정 수단은 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 상기 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는
동작 궤도 생성 장치.
복수의 구동축을 갖는 로봇과,
제 8 항에 기재된 동작 궤도 생성 장치를 구비하는
로봇 시스템.
컴퓨터에,
복수의 구동축을 갖는 로봇에 의해 작업을 실행하는 작업 위치에 대응하여 특정되는 동작 조건을 취득하는 취득 공정과,
상기 동작 조건에 기초하여 상기 로봇이 실행 가능한 복수의 동작의 궤도를 탐색하고, 상기 로봇의 동작의 궤도를 생성하는 생성 공정을
실행시키고,
상기 생성 공정에 있어서, 상기 동작 조건과, 복수의 작업 위치에 대한 작업방향에 기초하여, 탐색의 우선도를 결정하고, 상기 우선도에 기초하여 상기 복수의 동작의 궤도를 탐색하는 기록 매체에 격납된
컴퓨터 프로그램.