TW201817562A - 機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統 - Google Patents

Abstract

此機器人2之運轉方法，係取得規定既定之模型作業的第一條件、用來從關於前述模型作業中之機器人2之第一暫定動作資訊獲得第一修正動作資訊的轉換資訊、以及規定既定之對象作業(步驟S1、步驟S4、步驟S5)的第二條件，並使用前述第一條件、前述第二條件及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人2之修正動作的第二修正動作資訊(步驟S6)。

Description

機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統

本發明是關於進行包含複數個步驟之一連串作業之機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統。

以往，在製造現場是藉由產業用機器人自動進行焊接、塗裝、零件組裝、密封劑塗布等之重複性作業。為了使機器人進行作業，必須要有將作業所需之動作資訊、以及將此動作資訊進一步修正並最佳化後之修正資訊，指示給對機器人並使之儲存之「教示」。作為機器人之教示方式，例如，有操作者直接接觸機器人以使機器人動作方式進行之直接教示、使用教導裝置之遠端操縱之方式進行之教示、由程式進行之教示、以主從方式進行之教示等。例如於專利文獻1中，有揭示藉由直接教示使機器人手臂儲存作業軌道之教示作業例。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2013-71231號公報

機器人如前所言的承擔各種作業，若焊接或塗裝等所承擔之作業種類不同的話，必須針對各個作業進行教示。另外，即使是相同種類之作業，只要作業內容不同，即必須因應各個內容進行教示。例如，即使是密封劑之塗布作業，只要製品之對象部位不同，就必須進行因應各對象部位之動作的教示。此外，亦有將已教示之動作調整為更適當之情形。然而，上述各狀況之作業可能需要熟練者之技術，且需要甚多之時間與勞力，因此操作者之負擔並不輕鬆。

針對上述問題，本發明之目的在於提供一種可容易取得與作業相應之機器人之動作之資訊、且可減輕操作者負擔之機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統。

本發明之機器人之運轉方法，是一種機器人之運轉方法，此機器人係進行包含複數個步驟之一連串作 業，其特徵在於：取得第一條件，其規定既定之模型作業；轉換資訊，其於前述模型作業中，從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊，獲得顯示將前述暫定動作修正後之修正動作的第一修正動作資訊；以及第二條件，其規定既定之對象作業；使用前述第一條件、前述第二條件、及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作的第二修正動作資訊。

藉此，關於對象作業中之機器人之動作，即使不實際修正，亦可取得相當於修正後之動作之修正資訊。亦即，藉由將關於模型作業從暫定動作獲得修正動作之修正邏輯對其他對象作業自動反映，可容易取得關於該對象作業之修正動作資訊。

本發明之電腦程式，是一種電腦程式，於具備進行包含複數個步驟之一連串作業之機器人、及控制該機器人之動作之電腦中，使前述電腦執行，其特徵在於：使前述電腦發揮下述功能第一條件取得手段，其取得規定既定之模型作業之第一條件；轉換資訊取得手段，其取得於前述模型作業中，從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊，獲得顯示將前述暫定 動作修正後之修正動作之第一修正動作資訊之轉換資訊；第二條件取得手段，其取得規定既定之對象作業之第二條件；以及第二修正動作資訊取得手段，其使用前述第一條件、前述第二條件、及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作之第二修正動作資訊；發揮功能。

本發明之機器人系統，是一種機器人系統，係進行包含複數個步驟之一連串作業，其特徵在於，具備：機器人；記憶部，其儲存規定既定之模型作業的第一條件，以及用來於前述模型作業中從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊之轉換資訊、獲得顯示將前述暫定動作修正後之修正動作的第一修正動作資訊；以及運算部，係從前述第一條件、前述轉換資訊、及第二條件，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作之第二修正動作資訊。

本發明，可提供容易取得與作業相應之機器人之動作之資訊、且可減輕操作者負擔之機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統。

1‧‧‧機器人系統

2‧‧‧機器人

3‧‧‧控制裝置

4‧‧‧操作裝置

5‧‧‧修正裝置

11‧‧‧條件取得部

12‧‧‧轉換資訊取得部

13‧‧‧修正動作取得部

31‧‧‧運算部

32‧‧‧記憶部

32a‧‧‧電腦程式

圖1是顯示本實施形態之機器人系統之構成例之示意圖。

圖2是顯示控制裝置之功能性構成之方塊圖。

圖3是說明機器人之運轉方法之流程圖。

圖4是顯示與圖3之處理A相關之機器人動作之控制例之示意圖。

圖5是顯示與圖3之處理B相關之機器人動作之控制例之示意圖。

以下，針對本發明之實施形態之機器人之運轉方法、電腦程式、及機器人系統，參照圖示進行說明。

首先，針對第一實施形態進行說明。圖1是顯示本實施形態之機器人系統之構成例之示意圖。如此圖1所示，機器人系統1，具備機器人2、控制裝置3、操作裝置4、及修正裝置5，此等透過訊號線及電線以有線方式連接，或者，以無線方式連接。另外，機器人系統1，涵蓋既定作業空間之內外構成，例如，機器人2配置於作業空間內，其他之控制裝置3、操作裝置4、及修正裝置5配置於作業空間外。

機器人2，是具有複數個關節之多關節機器人手臂，藉由驅動各部之馬 達，可使手臂之前端移動至既定範圍內之任意位置。於手臂前端設置有轉接器，可裝設因應作業之各種末端效應器。例如，作為末端效應器裝設吸附夾具的話，即能吸引把持結束某一步驟之零件，經過適當之路徑搬運至進行下一步驟之場所，載置於既定位置。

此外，機器人2，適當具備執行作業所需之各種感測器類。例如，為掌握本身之姿勢而檢測各部馬達之旋轉角度之編碼器、或為掌握在作業空間之障礙物之紅外線感測器等。

控制裝置3，具備例如由MPU或PLC等構成之運算部(電腦)31、具有ROM及RAM等之內部記憶體亦即記憶部32，並進一步具備用來在機器人2、操作裝置4及修正裝置5之間連接為可通信之介面33。此外，此等吸附部31、記憶部32及介面33，透過匯流排34互相連接。

於記憶部32，儲存有本發明之電腦程式32a。此外，藉由運算部31讀出並執行此電腦程式32a，運算部31成為本發明之電腦，發揮取得第一條件之手段、取得轉換資訊之手段、及取得第二修正動作資訊之手段之各功能。這些手段之細節將於後述。

操作裝置4，是受理來自操作者之操作指示，將該操作指示輸入控制裝置3之裝置。操作裝置4，具備模式選擇部(不圖示)，可將控制裝置3之動作模式從自動模式、修正模式及學習模式中擇一選擇。其中，自動模式， 是依照既定程式使機器人2自動執行既定作業之模式。修正模式，是依照來自修正裝置5之輸入修正既定作業中之機器人2之動作之模式。學習模式，簡言之，是進行將關於某一作業之機器人2之動作邏輯適用於在其他作業中之機器人2之動作之處理模式。另外，關於學習模式之細節將於後述。

如上述之操作裝置4，構成為可由操作者操作，例如，可以是具有開關、調整握柄、操作桿、觸摸面板等之構成。或者，亦可使用平板型之攜帶通訊終端作為操作裝置4。

修正裝置5，是在作成或修正某一作業中之機器人2之動作時，由操作者操作之元件，操作之資訊輸入控制裝置3。修正裝置5，例如可以教導裝置構成，可與操作裝置4同樣地，使用開關、調整握柄、操作桿、觸摸面板等構成，或採用平板型之攜帶通訊終端。

另外，控制裝置3成為修正模式之時機，並不限於以操作裝置4之模式選擇部選擇修正模式之情形。例如，可在從非連接狀態將修正裝置5連接於控制裝置3時，自動切換為修正模式。

圖2是顯示控制裝置3之功能性構成之方塊圖。控制裝置3，於學習模式中，進行將從某一作業(模型作業)中關於機器人2之動作之事前修正獲得之邏輯，適用於另一作業(對象作業)中之機器人2之動作之處理。 因此，控制裝置3，藉由運算部31執行電腦程式32a，以發揮作為條件取得部11、轉換資訊取得部12、及修正動作資訊取得部13之功能。

條件取得部11，取得規定既定模型作業之條件(第一條件)、及規定既定對象作業之條件(第二條件)，儲存於記憶部32。其中，「模型作業」是成為邏輯之取得來源之作業，「對象作業」是成為邏輯之適用對象之作業。另外，各條件，可透過操作者操作之操作裝置4來取得，亦可藉由將儲存有各條件之USB(Universal Serial Bus)等外部記憶體連接於控制裝置3之介面33來取得。

轉換資訊取得部12，取得關於模型作業之轉換資訊，儲存於記憶部32。在此，所謂「轉換資訊」，是指用來獲得於前述模型作業中，從顯示滿足第一條件之機器人2之暫定動作之第一暫定動作資訊，獲得顯示將暫定動作修正後之修正動作之第一修正動作資訊之資訊。換言之，將關於在既定模型作業中之機器人2之動作，從由操作者進行之修正前之動作(暫定動作)獲得修正後之動作(修正動作)之邏輯，稱為轉換資訊。

修正動作資訊取得部13，使用前述第一條件、前述第二條件及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人2之修正動作之資訊(第二修正動作資訊)。另外，所謂「在對象作業中之機器人2之修正動作」，是指相當於在模型作業中之機器人2之修正後動作之動作。亦即，修正動作資訊取得部13，在沒有由操作者進行實際修正之狀態下，取得相當於修 正後動作之修正動作資訊。另外，取得之修正動作資訊，儲存於記憶部32。

接著，針對以上述機器人系統1，運轉機器人之方法進行說明。圖3是說明機器人2之運轉方法之流程圖。圖4是顯示圖3之處理A之機器人2之動作控制例之示意圖。圖5是顯示圖3之處理B之機器人2之動作控制例之示意圖。

如圖3所示，機器人系統1，針對既定模型作業，執行步驟S1~步驟S4之處理(處理A)，接著，針對既定對象作業執行步驟S5~步驟S6之處理(處理B)。控制裝置3，在處理A中主要是以修正模式動作，在處理B中主要是以學習模式動作。另外，此處，作為模型作業，係以藉由機器人2將工件從地點P1經過地點P2搬運至地點P3之作業為例。

於處理A中，首先，機器人系統1取得規定模型作業之第一條件(步驟S1)。例如，作為搬運工件時之機器人2之手臂前端位置經由之各地點P1~地點P3之三維座標，藉由操作者透過操作裝置4輸入P1(x1，y1，z1)、P2(x2，y2，z2)、P3(x3，y3，z3)，控制裝置3即取得上述P1(x1，y1，z1)、P2(x2，y2，z2)、P3(x3，y3，z3)之三維座標(亦參照圖4)。

在此，模型作業之第一條件並不限於上述三維座標，可適當設定。例如，在上述三維座標外，可設定各地點間之移動速度之上限值，亦可設定 搬運之工件之重量，或設定機器人2之消耗電力之上限值亦可。此外，將機器人2之可作業區域包含於第一條件亦可。除此之外，可將其他對於規定模型作業有意義之任意條件適當設定為第一條件。又，在步驟S1取得之第一條件，被儲存於控制裝置3之記憶部32。

接著，機器人系統1，取得顯示滿足前述第一條件之前述機器人2之暫定動作之第一暫定動作資訊(步驟S2)。亦即，由於執行模型作業之機器人2之動作並不限於一種，故從其中暫時性地決定一個動作例，以該動作例作為暫定動作。接著，取得定義此暫定動作之第一暫定動作資訊。暫定動作之決定方式可選擇各種方式，於本實施形態，係以沿著依序直線連結地點P1~地點P3之軌跡之動作作為暫定動作。亦即，取得如圖4所示之關於地點P1~地點P2間之軌跡R1’之資訊、關於地點P2~地點P3間之軌跡R2’之資訊，作為第一暫定動作資訊。此種第一暫定動作資訊，可基於第一條件以既定程式自動算出、亦可由操作者操作操作裝置4輸入。

機器人系統1，取得顯示修正前述暫定動作後之修正動作之第一修正動作資訊(步驟S3)。亦即，上述暫定動作，雖是可執行模型作業之機器人2之一個動作，但亦有從作業效率或其他觀點來看不見得是最佳動作之情形。針對上述問題，以暫定動作為基礎，由操作者進行修正等方式，來修正暫定動作，以作成修正動作。機器人系統1，藉由將顯示經上述流程作成之修正動作之第一修正動作資訊儲存於記憶部32以取得第一修正動作資訊。

本實施形態(第一實施形態)，於圖4中，作為暫定動作之修正例，顯示了修正機器人2在地點P2轉向時之軌跡後之情形。具體而言，藉由變更精確度之設定，來進行轉向軌跡之修正。此處所謂之「精確度」，是指以轉向地點(地點P2)為中心之半徑Φ之值，於控制對象(機器人2之手臂之前端)是否到達轉向地點之判斷中，此半徑Φ之圓內區域被視為與轉向地點相同。

在如圖4所示之修正動作中，精確度設定為半徑Φ1。精確度之圓，與連結地點P1、地點P2之線段在地點12交叉、與連結地點P2、地點P3之線段在地點23交叉。此時，從地點P1前往地點P3之機器人2，首先，從地點P1朝向地點P2沿著軌跡R1直線地移動。接著，在到達精確度之圓周上之地點P12後，機器人2被視為與到達地點P2相同，開始朝向地點P3之轉向。

機器人2，藉由沿著圓弧上之軌跡R12從地點12至地點23，在地點23轉向為與軌跡R2一致。亦即，軌跡R12，在其始點亦即地點P12之切線與軌跡R1一致，在終點亦即地點23之切線與軌跡R2一致。因此，機器人2，在離開地點P1後，從軌跡R1經過軌跡R12沿著軌跡R2，連續平順地移動至地點P3。又，圖4之例中，上述軌跡R1位於連結地點P1、地點P2之線段上，軌跡R2位於連結地點P2、地點P3之線段上。

根據如上述運作而作成之修正動作，機器人系統1，作為顯示修正動作之第一修正動作資訊，取得關於軌跡R1、軌跡R12、軌跡R2之各資訊(步驟S3)，儲存於記憶部32。

之後，機器人系統1，取得用來從先前已取得之第一暫定動作資訊(R1’、R2’)獲得第一修正動作資訊(R1、R12、R2)之轉換資訊(步驟S4)。本實施形態中，作為轉換資訊，取得關於在修正後之地點P2之轉向軌跡之資訊。具體而言，取得精確度之值半徑Φ1作為轉換資訊，儲存於記憶部32。

接著，機器人系統1，如圖3所示，針對既定對象作業執行步驟S5~步驟S6之處理(處理B)。此處，作為對象作業，例示與上述模型作業為同種、以機器人2將工件從地點P4經過地點P5搬運至地點P6之作業。又，模型作業與對象作業中，地點P1~地點P3之配置與地點P4~地點P6之配置不同。亦即，在模型作業中單純以直線連結地點P1~地點P3時之在經由地點P2之轉向角度A1，與在對象作業中之單純以直線連結地點P4~地點P6時之在經由地點P5之轉向角度A2不同(參照圖4、圖5)。

機器人系統1，取得規定此對象作業之第二條件(步驟S5)。作為搬運工件時之機器人2之手臂之前端位置經由之各地點P4~地點P6之三維座標，P4(x4，y4，z4)、P5(x5，y5，z5)、P6(x6，y6，z6)藉由由操作者透過操作裝置4輸入，控制裝置3取得上述P1(x1， y1，z1)、P2(x2，y2，z2)、P3(x3，y3，z3)之三維座標(亦參照圖5)。接著，根據針對模型作業取得之第一條件及轉換資訊、與上述第二條件，取得顯示前述對象作業中之前述機器人2之修正動作之第二修正動作資訊(步驟S6)。

例如，根據從第一條件(地點P1~地點P3之三維座標)求得之在經由地點P2之轉向角度A1與轉換資訊、亦即精確度半徑Φ1，事先設定顯示轉向角度A與精確度半徑Φ之關係之一般式Φ=f(A)，儲存於記憶部32。設定此一般式之處理，只要於例如圖3之處理A中於步驟S4之後執行即可。接著，由從關於對象作業之第二條件(地點P4~地點P6之三維座標)求得之在經由地點P5之轉向角度A2與上述一般式，求出應適用於對象作業之地點P5之精確度半徑Φ2。之後，由此精確度半徑Φ2，取得在對象作業中之機器人2之動作軌跡亦即軌跡R4、軌跡R45、軌跡R5(參照圖5)，作為第二修正動作資訊。

其結果，依照第二修正動作資訊動作之機器人2，在離開地點P4後，沿著直線之軌跡R4前往地點P5，在即將到達地點P5之地點P45開始轉向，沿著圓弧狀之軌跡R45前進。之後，從地點56沿著直線之軌跡移動，到達地點P6。在上述期間，機器人2之手臂之前端，連續平順地移動

根據以上說明之本實施形態(第一實施形態)之機器人系統1，針對對象作業，可容易取得相當於模型作業中之第一修正動作資訊之動作資訊(第 二修正動作資訊)。亦即，藉由適用針對模型作業取得第一修正動作資訊時之邏輯，可在沒有操作者之教示等狀態下容易取得對象作業之第二修正動作資訊。以上，說明了第一實施形態。

接著，針對將上述第一實施形態變形後之第二實施形態進行說明。第二實施形態與第一實施形態不同之處在於，從第一暫定動作資訊(R1’、R2’)取得複數個第一修正動作資訊，並且，取得複數個轉換資訊。使用第一條件、第二條件及複數個轉換資訊，取得第二修正動作資訊。第二實施形態中之其他部分，與第一實施形態相同。

針對第二實施形態與第一實施形態不同之處，亦即，從第一暫定動作資訊(R1’、R2’)取得複數個第一修正動作資訊，並且，取得複數個轉換資訊，使用第一條件、第二條件、及複數個轉換資訊，取得第二修正動作資訊之部分，具體詳細說明如下。

此處，針對取得兩個轉換資訊之情形進行說明。又，此處，操作修正裝置5等之操作者為兩名。將此兩名操作者定義為操作者a與操作者b。

根據第一條件(地點P1、地點P2、地點P3)給予第一暫定動作資訊(R1’、R2’)後，首先，操作者a對該動作(根據第一暫定動作資訊之機器人之動作)施予修正，作成第一修正動作資訊a。在如上述操作而獲得第一修正動作資訊a後，可取得為了從第一暫定動作資訊(R1’、R2’)獲得 第一修正動作資訊a之資訊(邏輯)，亦即轉換資訊a。此處，作為轉換資訊a，假設獲得了精確度之半徑Φ1a。

接著，對於第一條件(地點P1、地點P2、地點P3)給予第一暫定動作資訊(R1’、R2’)，由操作者b施予修正。亦即，操作者b修正根據第一暫定動作資訊(R1’、R2’)之機器人之動作，作成第一修正動作資訊b。在如上述操作而獲得第一修正動作資訊b後，可取得為了從第一暫定動作資訊(R1’、R2’)獲得第一修正動作資訊b之資訊(邏輯)，亦即轉換資訊b。此處，作為轉換資訊b，假設獲得了精確度之半徑Φ1b。

其次，算出半徑Φ1a與半徑Φ1b之平均值半徑Φ1m。具體而言，以「Φ1m=(Φ1a+Φ1b)/2」之算式算出。之後，設定顯示從第一條件(地點P1~地點P3之三維座標)求得之在經由地點P2之轉向角度A1與半徑Φ1之關係之一般式Φ=f(A)，將該一般式儲存於記憶部32。如上所述，取得複數個第一修正動作資訊，並取得複數個轉換資訊，設定一般式Φ=f(A)之部分，是第二實施形態與第一實施形態不同之部分。

關於其後之由從第二條件(地點P4~地點P6之三維座標)求得之在經由地點P5之轉向角度A2與上述一般式Φ=f(A)，求出應適用於對象作業之地點P5之精確度半徑Φ2，之後，由此精確度半徑Φ2，取得在對象作業中之機器人2之動作軌跡亦即軌跡R4、軌跡R45、軌跡R5(參照圖5)，作為第二修正動作資訊之部分，與第一實施形態相同。

在第二實施形態中，由於第二修正動作資訊使用複數個轉換資訊作成，故可期待排除各操作者之個性，獲得更妥當之第二修正動作資訊。以上，說明了第二實施形態。

另外，上述說明(第一實施形態與第二實施形態之說明)中，雖作為第一條件與第二條件例示了各地點之三維座標，但亦可將以上述三維座標為基礎進行加工後之資訊作為第一條件或第二條件。例如，亦可作為第一條件採用模型作業之轉向角度A1，作為第二條件採用對象作業之轉向角度A2。或者，亦可將第一條件與第二條件整合，採用轉向角度之差分(=A2-A1)。如上所述，在步驟S6中之「使用第一條件、第二條件及轉換資訊，取得第二修正動作資訊之處理」並不限於直接使用第一條件、第二條件及轉換資訊之情形，亦包含使用可從第一條件、第二條件及轉換資訊之一部分或全部取得之其他之資訊取得第二修正動作資訊之態樣。

又，上述說明中，雖僅例示了作為轉換資訊取得關於轉向軌跡之修正資訊之情形，但亦可針對機器人2之各種動作，事先設定模型作業以取得轉換資訊。藉此，在對象作業是包含複數個步驟之一連串作業之情形，藉由針對各步驟執行步驟S5~步驟S6之處理，可針對對象作業之全體取得機器人2之修正動作資訊。

Claims (6)

1. 一種機器人之運轉方法，此機器人係進行包含複數個步驟之一連串作業，其特徵在於：取得第一條件，其規定既定之模型作業；轉換資訊，其於前述模型作業中，從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊，獲得顯示將前述暫定動作修正後之修正動作的第一修正動作資訊；以及第二條件，其規定既定之對象作業；使用前述第一條件、前述第二條件、及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作的第二修正動作資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之機器人之運轉方法，其中，前述轉換資訊由複數個轉換資訊構成，前述第一修正動作資訊由分別對應前述複數個轉換資訊之複數個第一修正動作資訊構成。
3. 一種電腦程式，於具備進行包含複數個步驟之一連串作業之機器人、及控制該機器人之動作之電腦中，使前述電腦執行，其特徵在於：使前述電腦發揮下述功能第一條件取得手段，其取得規定既定之模型作業之第一條件；轉換資訊取得手段，其取得於前述模型作業中，從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊，獲得顯示將前述暫定動作修正後之修正動作之第一修正動作資訊之轉換資訊； 第二條件取得手段，其取得規定既定之對象作業之第二條件；以及第二修正動作資訊取得手段，其使用前述第一條件、前述第二條件、及前述轉換資訊，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作之第二修正動作資訊；發揮功能。
4. 如申請專利範圍第3項之電腦程式，其中，前述轉換資訊由複數個轉換資訊構成，前述第一修正動作資訊由分別對應前述複數個轉換資訊之複數個第一修正動作資訊構成。
5. 一種機器人系統，係進行包含複數個步驟之一連串作業，其特徵在於，具備：機器人；記憶部，其儲存規定既定之模型作業的第一條件，以及用來於前述模型作業中從顯示滿足前述第一條件之前述機器人之暫定動作之第一暫定動作資訊之轉換資訊、獲得顯示將前述暫定動作修正後之修正動作的第一修正動作資訊；以及運算部，係從前述第一條件、前述轉換資訊、及第二條件，取得顯示前述對象作業中之前述機器人之修正動作之第二修正動作資訊。
6. 如申請專利範圍第5項之機器人系統，其中，前述轉換資訊由複數個轉換資訊構成，前述第一修正動作資訊由分別對應前述複數個轉換資訊之複數個第一修正動作資訊構成。