TW202024824A - 工作機械系統 - Google Patents

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鈴木健司
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Abstract

揭示一種工作機械系統，其能縮短用於生成機器人程式所需的時間，甚至對於在使用機器人上沒有經驗的工作機械使用者也是如此。工作機械控制器具備操作面板和互動程式生成部，並且使用為了機器人的每個定型化動作準備的模板畫面來設定機器人的動作參數。該互動程式生成部使用所設定的動作參數生成機器人預編程式，且在工作機械程式的執行過程中讀取該機器人預編程式並且傳送至機器人前處理器。機器人前處理器解釋機器人預編程式並將控制指令輸出至機器人控制器。

Description

工作機械系統
本發明涉及工作機械系統，尤其涉及具備機器人教學功能的工作機械系統。
近年，由於勞動力的短缺，在製造產業中，特別是中小企業或小鎮工廠等小規模工廠中，導入工業機器人進行自動化和減少工人數量成為必要課題。
為了使工業機器人動作，需要教示各個移動點以將移動路徑程式化，但是對於沒有使用機器人經驗的工作機械使用者而言，需要從頭學習機器人的操作方法以及程式撰寫，這在導入機器人時形成了障礙。
日本特開2001-154717號公報記載了以下技術：透過機械控制器，使得能夠操作裝備有機器人的機械的機器人。裝備機器人的射出成型機的控制部與機器人控制部透過通訊線路連接，且在射出成型機的控制部、顯示裝置、輸入手段、和操作盤具備生成機器人的動作程式的手段和使機器人與射出成型機的坐標系統互相關聯的校準手段等。由射出成型機的控制部生成的機器人動作程式透過通訊線路傳送至機器人控制部，機器人基於該程式動作。
當在使用機器人上沒有經驗的工作機械使用者導入機器人並且使用加工單元時，下述各點成為問題。即， (1)使用者必須從基礎開始學習機器人的操作方法、教學方法、和程式撰寫，並且機器人具有不同於工作機械的操作系統，所以至熟練為止花費時間。 (2)一般而言，工作機械和機器人由各自的控制裝置而執行動作，且於各個控制裝置具備使控制目標動作時進行干涉檢查的功能。然而，當工作機械和機器人相互動作時，用於檢查干涉的環境一直在改變而不能執行干涉檢查。雖然已實現了能夠在具有高級的處理能力的PC（個人電腦）的離線工作中執行包含工作機械和機器人的加工單元的模擬並生成程式的功能，但這種模擬是在已確定的順序下的動作檢查，無法處理突然的狀態改變。 (3)用於工作機械和機器人的程式必須由各自的控制裝置管理，這造成了複雜性。通常，為了執行機器人程式，採用了以下手法：使程式事先被讀取至機器人控制器的記憶區域，並且發出執行哪個記憶區域中的程式的指令。在生產線方式中，由於替換步驟的頻率是低的，所以較不會成為問題，但是對於需要多品種少量生產的工作機械使用者而言，程式的數量必然增加，當使程式被讀取至記憶區域中時，容易發生人為差錯。關於這一點，雖然透過設置FMS（彈性製造系統）和FMC（彈性製造單元）等高級設備能夠實現自動選擇，但將增加機器人導入成本而變成了障礙。
本發明提供如下技術：能縮短用於生成機器人程式所需的時間，對於在使用機器人上沒有經驗的或不一定熟練於機器人操作的工作機械使用者也是如此。
本發明是一種工作機械系統，其具備：工作機械控制器，其控制工作機械；以及機器人前處理器，其以能夠進行資料的傳輸和接收的方式連接至上述工作機械；其中，上述工作機械控制器具備：操作面板，其設定機器人的動作參數並且能夠進行上述機器人的手動操作；機器人預編程式生成手段，其使用所設定的上述動作參數和上述手動操作來生成機器人預編程式；控制手段，其透過執行工作機械程式來控制工作機械，並且將上述機器人預編程式傳輸至上述機器人前處理器；以及通知手段，其將手動操作資訊通知至機器人，並且上述機器人前處理器具備：機器人預編程式執行手段，其接收從上述工作機械控制器傳輸的上述機器人預編程式，且將控制指令輸出至根據上述機器人預編程式控制機器人的機器人控制器；以及控制指令輸出手段，其基於上述手動操作資訊輸出機器人控制指令。
本發明的一實施形態中，上述工作機械控制器具備干涉檢查手段，其基於上述工作機械和機器人的3D模型檢查是否存在上述工作機械和上述機器人的干涉。
本發明的另一實施形態中，上述機器人前處理器具備通訊手段，其將上述機器人的關節角度傳輸至上述工作機械控制器，且上述干涉檢查手段使用上述機器人的關節角度來檢查是否存在上述工作機械和上述機器人的干涉。
本發明的又一實施形態中，上述工作機械控制器具備通訊手段，其將上述工作機械的3D模型傳輸至上述機器人前處理器，且上述機器人預編程式執行手段基於上述3D模型生成避免和上述工作機械的干涉的上述機器人的路徑並輸出上述控制指令。
本發明的又一實施形態中，上述工作機械控制器的上述控制手段執行工作機械程式，並且基於在上述工作機械程式中所記載的上述機器人預編程式的名字將上述機器人預編程式傳輸至上述機器人前處理器。
本發明的又一實施形態中，上述工作機械控制器的上述機器人預編程式生成手段生成用於上述機器人的每個定型化動作的模板畫面而顯示在上述操作面板的顯示部，且在上述模板畫面上設定上述動作參數。
本發明的又一實施形態中，上述工作機械控制器的上述機器人預編程式生成手段使用所設定的上述動作參數算出上述機器人的位置，且當透過上述手動操作微調整被算出的上述機器人的位置時，將微調整後的位置反映至上述動作參數而生成上述機器人預編程式。
本發明的又一實施形態中，上述工作機械控制器具備第一記憶手段，其記憶上述機器人預編程式和上述3D模型，且上述機器人前處理器具備第二記憶手段，其記憶從上述工作機械控制器傳輸的上述機器人預編程式和上述3D模型。
本發明的又一實施形態中，每次在上述工作機械程式的執行過程中有對於上述機器人預編程式的執行請求時，從上述工作機械控制器的上述第一記憶手段讀取上述機器人預編程式和上述3D模型且傳輸至上述機器人前處理器，並且記憶在上述第二記憶手段中。
本發明的工作機械控制器和機器人前處理器除了可以分開形成，機器人前處理器亦可以裝備在工作機械控制器上，或機器人前處理器亦可以裝備在機器人控制器上。機器人預編程式生成手段、控制手段、通知手段等可以包含CPU等第一處理器以及記憶程式或控制參數的第一記憶體而構成。第一處理器藉由執行記憶在第一記憶體中的程式來執行各種處理。又，機器人預編程式執行手段、控制指令輸出手段等可以包含CPU等第二處理器以及記憶程式或控制參數的第二記憶體而構成。第二處理器藉由執行記憶在第二記憶體中的程式來執行各種處理。
根據本發明，工作機械的使用者能使用工作機械控制器的操作面板手動操作機器人，並能透過使用此操作面板設定機器人的動作參數來生成機器人預編程式。又，能夠使用機器人的動作參數，避免干涉地將機器人派遣至教學點，亦能夠容易地進行位置的微調整。
又，根據本發明，因為當執行工作機械程式時，機器人預編程式從工作機械控制器傳輸至機器人前處理器，所以例如能夠在替換步驟的過程中防止程式選擇錯誤。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。
圖1表示本實施形態的系統構成圖。本系統追求機器人的操作容易性，且是專注在從工作機械對機器人進行任務執行請求的系統。
本系統具備工作機械控制器1、機器人前處理器20、和機器人控制器30。工作機械控制器1和機器人前處理器20透過通訊線路以能夠進行資料的傳送和接收的方式連接，並且機器人前處理器20和機器人控制器30透過通訊線路以能夠進行資料的傳送和接收的方式連接。通訊線路例如是Ethernet（註冊商標），但不限於此。
首先，針對工作機械控制器1進行說明。
工作機械控制器1是控制工作機械的動作的控制器（數值控制裝置），且具備操作面板2、機器人操作指令生成部3、機器人預編程式執行請求部4、工作機械操作指令接收部5、干涉檢查部6、工作機械3D（三維）模型傳送部7、通訊部8、互動程式生成部9、機器人派遣支援部10、工作機械控制部11和記憶部12。
操作面板2由顯示部、工作機械操作用UI（使用者介面）、以及機器人操作用UI構成。工作機械使用者使用機器人操作用UI來操作機器人的JOG（移動動作）或末端效應器。機器人操作用UI透過與工作機械操作用UI和互動程式生成部9的合作來生成機器人預編程式。機器人操作用UI輸出操作資訊至工作機械控制部11。
機器人操作指令生成部3將從工作機械控制部11輸出的機器人操作用UI的操作資訊等轉換成對於設置在工作機械控制器1和機器人控制器30之間的機器人前處理器20的指令。機器人操作指令生成部3例如將工作機械操作用UI的置換(override)值傳輸至機器人前處理器20，從而在工作機械和機器人之間共享透過置換操作產生的動作速度的改變。此外，透過自設置在工作機械操作用UI上的脈衝操作器(pulse handle)的輸入而生成機器人動作指令並傳輸至機器人前處理器20，從而能夠操作機器人。藉此，即使沒有機器人的教導器(teaching pendant)，也能夠僅透過設置在工作機械控制器1上的操作面板手動操作機器人，不習慣機器人操作的工作機械使用者也可以直觀地操作機器人。機器人操作指令生成部3還將在機器人前處理器20中使用的工作機械的軸線位置傳輸至機器人前處理器20。
機器人預編程式執行請求部4響應於來自工作機械控制部11的執行指令，將執行請求傳輸至機器人前處理器20。當執行請求時，機器人預編程式執行請求部4將記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的指定的機器人預編程式傳送至機器人前處理器20。機器人預編程式的指定透過在工作機械程式（加工程式）中記載名字來進行。藉此，機器人的任務能夠從工作機械執行，同時保持類似於在工作機械程式中執行巨集的可操作性。
工作機械操作指令接收部5接收從機器人前處理器20傳輸的工作機械操作指令。工作機械操作指令接收部5將自機器人前處理器20接收的指令傳送至工作機械控制部11，並且工作機械控制部11執行該指令。工作機械操作指令包含機器人的關節角度資訊。
干涉檢查部6使用3D模型即時(realtime)地進行工作機械動作時的干涉檢查。3D模型由包含工件貯藏機等周邊設備的工作機械和機器人的3D模型資料構成。工作機械的3D模型資料亦包含工件的3D模型資料。干涉檢查部6將從工作機械控制器單元11輸出的機器人的關節角度考慮進去，從而在工作機械和機器人相互動作的情況下也進行干涉檢查。
工作機械3D模型傳送部7從記憶部12讀取記憶在記憶部12中且由工作機械控制器1所使用的3D模型並傳送至機器人前處理器20。此3D模型用於當工具改變等工作機械控制器1的模擬環境改變時，使機器人前處理器20的模擬環境成為一致。又，亦使用於同時使工作機械和機器人動作時、和指定機器人的禁止進入區域時。例如，將包含工作機械進行動作的區域的長方體等形狀傳輸至機器人前處理器20，從而機器人前處理器20能生成機器人路徑，以避免干涉機器人的禁止進入區域。又，工作機械3D模型傳送部7亦可將工作機械的軸線位置的資訊加入至3D模型而傳送。
通訊部8執行在工作機械控制器1和機器人前處理器20之間的通訊處理。通訊部8的一例如上述般是Ethernet（註冊商標），但是當需要通訊的即時性和時間同步等時，可以使用與其相應的通訊手段。
互動程式生成部9透過與工作機械操作用UI和機器人操作用UI合作來生成機器人預編程式。互動程式生成部9事先將機器人的任務定型化，並包含工作機械的使用者輸入的參數而自動地生成機器人預編程式。藉此，工作機械的使用者能透過僅僅輸入參數而容易地生成機器人預編程式，並使機器人動作。又，互動程式生成部9亦可具備用於執行機器人派遣支援部10的UI，且從機器人的當前位置確定教學點。互動程式生成部9將生成的機器人預編程式記憶在記憶部12中。
機器人派遣支援部10支援至指定點的機器人的位置的算出。即，當在互動程式生成部9中需要位置微調整時，如果工作機械的使用者如習知般執行JOG操作至教學點，則增加了作業的難度。因此，機器人派遣支援部10使用輸入至互動程式生成部9的參數，自動生成派遣用機器人預編程式。機器人派遣支援部10在設置在互動程式生成部9上的UI執行了派遣執行操作時執行支援處理，以自動地生成派遣用機器人預編程式，且自動地生成用於請求執行派遣用機器人預編程式的工作機械程式。接著，當使用者按壓啟動按鈕時，自動地派遣機器人至指定點。在完成派遣之後，透過操作面板2的手動操作微調整機器人位置，並且在互動程式生成部9中從機器人的當前位置確定教學點。機器人派遣支援部10將自動地生成的派遣用機器人預編程式和請求執行派遣用機器人預編程式的工作機械程式記憶在記憶部12中。
工作機械控制部11控制工作機械的各個部分的動作。在本實施形態中，工作機械控制部11尤其是將機器人操作用UI的操作資訊等輸出至機器人操作指令生成部3，並且讀取記憶在記憶部12中的機器人預編程式而輸出至機器人預編程式執行請求部4。
記憶部12記憶機器人預編程式、工作機械程式、以及3D模型。機器人預編程式是響應於使用者的操作而由互動程式生成部9和機器人派遣支援部10生成。3D模型是事先被生成而被記憶。
機器人操作指令生成部3、機器人預編程式執行請求部4、工作機械操作指令接收部5、干涉檢查部6、工作機械3D模型傳送部7、互動程式生成部9、機器人派遣支援部10、和工作機械控制部11可由一個或複數個CPU構成。一個或複數個CPU透過讀取在ROM等程式記憶體中記憶的處理程式並執行來實現這些功能。但，這些功能的一部分亦可以不由執行程式所進行的軟體處理來實現，而是透過硬體處理來實現。硬體處理亦可以使用例如ASIC或FPGA（場式可程式邏輯閘陣列）等電路來進行。
接下來，針對機器人前處理器20進行說明。
機器人前處理器20是用以實現工作機械控制器1和機器人控制器30的合作的處理器。機器人前處理器20可以單獨存在，亦可以裝備在工作機械控制器1上、或裝備在機器人控制器30上。單獨存在或者裝備在工作機械控制器1上時，期望能夠不受限於機器人控制器30的種類（具體而言為機器人控制器的製造者）而使機器人動作。此外，單獨存在或裝備在機器人控制器30中時，期望不受限於工作機械控制器1的種類（具體而言為工作機械控制器的製造者）。
機器人前處理器20具備機器人預編程式解釋部21、機器人控制器控制指令生成部22、機器人操作指令接收部23、機器人預編程式接收部24、工作機械3D模型接收部25、工作機械操作指令生成部26、通訊部27和28、以及記憶部29。
機器人預編程式解釋部21根據來自機器人操作指令接收部23的控制指令，從記憶部29讀取為了機器人前處理器20所準備的機器人預編程式而進行解釋，並輸出至機器人控制器控制指令生成部22。此外，機器人預編程式解釋部21解釋機器人預編程式後的結果，需要生成對於工作機械的動作指令時，對工作機械操作指令生成部26進行輸出。
機器人控制器控制指令生成部22根據由機器人預編程式解釋部21所解釋的機器人預編程式指令，使用從記憶部29讀取的3D模型，並生成避免了干涉的機器人指令值或設置在機器人控制器30上的I/O連接點的控制指令等用於使機器人控制器30動作的控制指令。機器人控制器控制指令生成部22透過通訊部28將生成的控制指令傳送至機器人控制器30。機器人控制器控制指令生成部22還控制對應於接收自機器人操作指令接收部23的指令的動作。例如，將自機器人操作指令接收部23接收的工作機械的置換值即時反映至機器人指令值。
機器人操作指令接收部23接收由工作機械控制器1的機器人操作指令生成部3生成並透過通訊部8和27傳送的機器人操作指令。機器人操作指令接收部23將接收到的機器人操作指令輸出至機器人預編程式解釋部21和機器人控制器控制指令生成部22。機器人操作指令接收部23還接收工作機械軸線位置通知，並反映至記憶在記憶部29中的工作機械的3D模型。此外，在工作機械3D模型傳送部7中附加了軸線位置的3D模型被傳送的情況時，不需要這個處理。
機器人預編程式接收部24透過通訊部8和27從工作機械控制器1的機器人預編程式執行請求部4接收傳送來的機器人預編程式。機器人預編程式接收部24將接收到的機器人預編程式記憶在記憶部29中。記憶在記憶部29中的機器人預編程式如上述般在機器人預編程式解釋部21被解釋。
工作機械3D模型接收部25接收透過通訊部8和27從工作機械控制器1的工作機械3D模型傳送部7傳送來的3D模型。工作機械3D模型接收部25將接收到的3D模型記憶在記憶部29中。記憶在記憶部29中的3D模型如上述般用於在機器人控制器控制指令生成部22的避免干涉的機器人指令值的生成。此外，3D模型的格式不作特別限定。
工作機械操作指令生成部26透過通訊部27和8將對於工作機械的動作請求傳送至工作機械控制器1的工作機械操作指令接收部5。在透過機器人預編程式解釋部21解釋機器人預編程式的結果需要生成對於工作機械的動作指令的情況時進行傳送。例如，在機器人的動作期間的工作機械安全門的打開/關閉動作等。動作指令包含機器人的關節角度。
通訊部27執行與工作機械控制器1的通訊處理。透過固定通訊演算法，工作機械控制器1能夠透過固定的通訊演算法來使多種製造者的機器人動作。
通訊部28執行與機器人控制器30的通訊處理。當採用不受限於機器人控制器30的種類的機器人前處理器20的情況時，在通訊演算法中的差異可以透過通訊部28來消除。
記憶部29記憶自工作機械控制器1傳送的工作機械3D模型和機器人預編程式。
機器人預編程式解釋部21、機器人控制器控制指令生成部22、機器人操作指令接收部23、機器人預編程式接收部24、工作機械3D模型接收部25、和工作機械操作指令生成部26可以由一個或複數個CPU構成。一個或複數個CPU透過讀取記憶在ROM等程式記憶體中的處理程式執行來實現這些功能。但，這些功能中的一部分功能亦可以不由執行程式所進行的軟體處理來實現，而是由硬體處理來實現。硬體處理可以使用例如ASIC或FPGA（場式可程式邏輯閘陣列）等電路來進行。
機器人控制器30根據自機器人前處理器20傳送的控制指令來控制機器人。機器人的型態是任意的，例如亦可為設置在工作機械中且執行工件的裝卸（工件加載/工件卸載）的機內機器人。
圖2示出了本實施形態的整體處理流程圖。
工作機械的使用者操作工作機械控制器1的操作面板2以透過互動程式生成部9生成機器人預編程式（S101)。互動程式生成部9包含工作機械的使用者使用工作機械操作用UI和機器人操作用UI且根據導引輸入的參數而自動生成機器人預編程式。工作機械的使用者能容易地透過僅輸入參數來生成機器人預編程式。互動程式生成部9具備用於執行機器人派遣支援部10的UI，且從機器人的當前位置來確定教學點。互動程式生成部9將生成的機器人預編程式記憶在記憶部12中。
機器人派遣支援部10在工作機械的使用者判斷需要位置的微調整而自設置在互動程式生成部9上的UI執行了派遣執行操作的情況時進行處理。機器人派遣支援部10使用輸入至互動程式生成部9的參數自動地生成派遣用機器人預編程式，並且還自動地生成用於請求派遣用機器人預編程式的執行的工作機械程式。當工作機械的使用者按壓啟動按鈕時，自動地執行機器人的派遣。在完成派遣之後，透過操作面板2的手動操作微調整機器人位置，並且在互動程式生成部9中從機器人的當前位置來確定教學點。機器人派遣支援部10將自動生成的派遣用機器人預編程式和用於請求派遣用機器人預編程式的執行的工作機械程式記憶在記憶部12中。
接下來，工作機械的使用者在工作機械程式中記載機器人預編程式執行請求指令並執行該程式。工作機械控制器1的工作機械控制部11自記憶部12讀取機器人預編程式並輸出至機器人預編程式執行請求部4中，機器人預編程式執行請求部4將機器人預編程式傳送至機器人前處理器20並輸出執行請求（S102)。
機器人前處理器20透過機器人預編程式解釋部21解釋傳送的機器人預編程式。解釋後的機器人預編程式被輸出至機器人控制器控制指令生成部22，機器人控制器控制指令生成部22根據機器人預編程式生成機器人指令值，並且輸出至機器人控制器30而驅動機器人。工作機械的使用者對動作進行檢查，並判斷是否需要修正機器人預編程式（S103)。例如，透過操作面板2將工作機械設定至模擬模式，亦透過機器人操作指令生成部3通知機器人前處理器20模擬模式請求並共享，在沒有實際使工作機械和機器人動作地模擬情況下檢查工作機械和機器人之間的連動動作。檢查的結果是需要修正機器人預編程式時（在S103中的「是」），工作機械的使用者編輯透過互動程式生成部9生成的動作。不需要修正機器人程式時（在S103中的「否」），結束教學工作。
圖3示出圖2的S101的處理，亦即在互動程式生成部9處的機器人預編程式生成處理的詳細流程圖。
首先，工作機械的使用者操縱操作面板2來設定對於機器人的動作所需的動作參數（S201)。動作參數根據機器人的動作來確定。例如，當機器人的動作是卸載工件時，是如以下所列等： ‧在把持期間的空氣放出（是否執行） ‧推動器（是否使用） ‧工件拉出量 ‧把持接近量 ‧把持偏移。 這些動作參數由工作機械的使用者透過互動程式生成部9生成，一面操作顯示在操作面板2的雛形（模板）畫面一面設定。後面將記載模板畫面的具體示例。
接下來，工作機械的使用者判斷是否微調整位置（S202)。判斷是基於應設定的動作參數來做出的。例如，雖然把持過程中的空氣放出或工件拉出量等參數不需要位置的微調整，但是把持偏移可能需要位置的微調整。
當微調整位置時（在S202中的「是」），工作機械的使用者在操作面板2上按壓「臨時位置算出」按鈕，以使機器人派遣支援部10執行。機器人派遣支援部10使用在S201中設定的動作參數自動地生成派遣用機器人預編程式（S203）。而且機器人派遣支援部10還一併自動地生成用於請求派遣用機器人預編程式的執行的工作機械預編程式。當工作機械的使用者自操作面板2按壓啟動按鈕時，響應該動作來執行派遣用機器人預編程式（S204)，並且自動地以避免了干涉的路徑派遣機器人至指定點。
在派遣機器人至指定點之後，透過操作面板的手動操作微調整機器人位置（S205）。在微調整之後，當工作機械的使用者在操作面板2上按壓「讀取當前位置」按鈕時，互動程式生成部9響應該動作而將機器人的當前位置反映至參數（S206)。
如上述方式來執行位置的微調整，最後生成機器人預編程式並記憶在記憶部12中（S207)。
此外，當不微調整位置時（S202中的「否」），則不需要執行S203~S207的處理。
圖4和5示出了圖2的S102的處理，亦即，機器人預編程式的執行處理的詳細流程圖。
首先，在圖4中，工作機械的使用者在工作機械程式中記載以圖3中所示的處理中生成且被記憶在記憶部12的機器人預編程式的執行請求，並透過啟動按鈕的操作來執行工作機械程式（S301)。
工作機械控制部11解釋工作機械程式（S302)，並判斷是否是機器人預編程式的執行請求（S303)。當程式不是機器人預編程式的執行請求時（在S303中的「否」），干涉檢查部6執行工作機械的動作干涉檢查（S304）。干涉檢查部6使用記憶在記憶部12中的3D模型來檢查工作機械的動作過程中是否存在工作機械和機器人的干涉。此時，使用自機器人前處理器20的工作機械操作指令生成部26傳輸的機器人的關節角度的資訊來執行干涉檢查。接著，根據工作機械程式使工作機械動作（S305)。重複執行這些處理直到工作機械程式的結束（S306）。
另一方面，當是機器人預編程式的執行請求時（在S303中的「是」），將工作機械的3D模型從工作機械3D模型傳送部7傳送至機器人前處理器20（S307)。
機器人前處理器20的工作機械3D模型接收部25接收從工作機械控制器1傳送的3D模型，並記憶在記憶部29中（S308）。
進一步地，工作機械控制部11和機器人預編程式執行請求部4將透過在工作機械程式中記載而指定的機器人預編程式傳送至機器人前處理器20並輸出執行請求（S309）。
機器人前處理器20的機器人預編程式接收部24接收自工作機械控制器1傳送的機器人預編程式，並且記憶在記憶部29中（S310）。此外，機器人操作指令接收部23接收自工作機械控制器1傳送的執行請求（S311）。接著，進行至圖5的處理。
在圖5中，機器人預編程式解釋部21當透過機器人操作指令接收部23接收執行請求時，響應此動作而自記憶部29讀取機器人預編程式並且進行解釋（S312）。機器人預編程式解釋部21將解釋結果輸出至機器人控制器控制指令生成部22。
再者，機器人預編程式解釋部21根據解釋機器人預編程式後的結果，判斷是否有對於工作機械的動作請求（S313）。例如，當解釋機器人預編程式後的結果，在機器人的動作過程中有工作機械安全門的打開/關閉動作時，判斷有對於工作機械的動作請求。
當沒有對於工作機械的動作請求時（在S313中的「否」），機器人控制器控制指令生成部22根據透過機器人預編程式解釋部21所解釋的機器人預編程式來使用3D模型生成避免了干涉的機器人的軌跡（S314)，並輸出至機器人控制器30，從而使機器人動作（S315）。避免干涉的軌跡的生成，例如可以採用RRT（Rapidly-exploring Random Trees）方法。此為隨機地探索組態空間（Configuration space, C-space）中的點以搜尋樹狀形式構築自由空間，以搜尋樹連接在空間中的初始組態點與目標組態點從而獲得路徑的手法。但，避免軌跡的生成不限制於這種方法，可以採用任意的演算法。
另一方面，當有對於工作機械的動作請求時（在S313中的「是」），工作機械操作指令生成部26將該動作請求傳輸至工作機械控制器1（S316）。工作機械控制器1的工作機械操作指令接收部5接收自機器人前處理器20傳送的動作請求並輸出至工作機械控制部11。工作機械控制部11根據接收到的動作請求而執行與圖4中的S304相同的工作機械的動作干涉檢查，並且連動地使工作機械動作（S318）。
重複執行S312~S318的處理直到機器人預編程式結束（在S319中的「否」）。
機器人預編程式結束後（在S319中的「是」），機器人預編程式解釋部21將機器人預編程式的執行完成通知輸出至工作機械操作指令生成部26（S320），並且執行圖4的S306之後的處理。
即，判斷是否達到工作機械預編程式的終點（S306），如果達到終點，則結束處理。如果沒有達到結束，則重複S302之後的處理。
如上述，在本實施形態中，在工作機械程式中記載機器人預編程式的執行請求和機器人預編程式名字，藉由執行工作機械程式，工作機械控制部11將記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的機器人預編程式傳送至機器人前處理器20。針對機器人預編程式的每個執行請求，執行機器人預編程式向機器人前處理器20的傳送。此外，記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的機器人預編程式作為主資料處理，並且記憶在機器人前處理器20的記憶部29中的機器人預編程式作為暫存資料處理。記憶在機器人前處理器20的記憶部29中的作為暫存資料的機器人預編程式在執行之後不刪除，而每次和記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的機器人預編程式的主資料進行比對亦可。
此外，在本實施形態中，藉由執行工作機械程式，工作機械控制部11將記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的3D模型傳送至機器人前處理器20。與機器人預編程式同樣地，針對機器人預編程式的每個執行請求，執行3D模型向機器人前處理器20的傳送。記憶在工作機械控制器1的記憶部12中的3D模型作為主資料處理，並且記憶在機器人前處理器20的記憶部29中的3D模型作為暫存資料處理。藉此，即使在工具改變等工作機械控制器1的模擬環境改變時，能夠使機器人前處理器20的模擬環境與工作機械控制器1的改變後的環境一致。
圖6示出顯示在工作機械的操作面板上的參數設定畫面的一例。是由互動程式生成部9生成的畫面，並且是透過事先將機器人的任務定型化，作為每個動作的模板而生成的畫面。
在這種情況下，機器人的動作是「工件卸載」，並且每個應設定的參數均作為[動作參數]100來顯示。此時，顯示以下參數： 1.在把持過程中的空氣放出（是否執行） 2.推動器（是否使用） 3.工件拉出量 4.把持接近量 5.把持偏移。
此外，在[動作參數]100的右邊，顯示了將與生成的動作相關的夾具、工件、機器人等示意地示出的指導圖200，並且[動作參數]100的項目例如以數字在該圖中示出。透過參照指導圖200，工作機械的使用者能容易地理解[動作參數]100的各個項目對應於生成的動作的哪個部分。工作機械的使用者透過從選單上選擇或者透過輸入數值來設定這些項目。
當需要位置的微調整時，例如，當微調整把持偏移時，工作機械的使用者在設定了動作參數之後，按壓「臨時位置算出」按鈕300。如此，圖3的S203~S207中示出的處理被執行。即，機器人派遣支援部10使用所設定的動作參數來自動地生成派遣用機器人預編程式（S203），並且一併自動地生成用於請求執行該派遣用機器人預編程式的工作機械程式。然後，執行派遣用機器人預編程式（S204），將機器人自動地派遣至指定點。
在將機器人派遣至指定點之後，工作機械的使用者透過操作面板2的手動操作（主要地透過JOG開關和脈衝操作器）微調整機器人位置。在微調整之後，工作機械的使用者按壓在操作面板2上的「讀取當前位置」按鈕400，響應於此動作，機器人的當前位置被反映在動作參數中（S206）。
在本實施形態中的「機器人預編程式」是參考如下而成者：透過機器人前處理器20來解釋，基於此生成機器人的控制指令並且輸出至機器人控制器30。當機器人前處理器20裝備在機器人控制器30中時，「機器人預編程式」能夠稱作「機器人程式」本身。
1:工作機械控制器 2:操作面板 3:機器人操作指令生成部 4:機器人預編程式執行請求部 5:工作機械操作指令接收部 6:干涉檢查部 7:工作機械3D（三維）模型傳送部 8:通訊部 9:互動程式生成部 10:機器人派遣支援部 11:工作機械控制部 12:記憶部 20:機器人前處理器 21:機器人預編程式解釋部 22:機器人控制器控制指令生成部 23:機器人操作指令接收部 24:機器人預編程式接收部 25:工作機械3D模型接收部 26:工作機械操作指令生成部 27、28:通訊部 29:記憶部 30:機器人控制器 100:[動作參數] 200:指導圖 300:「臨時位置算出」按鈕 400:「讀取當前位置」按鈕
圖1是實施形態的構成方塊圖； 圖2是實施形態的處理流程圖（1）； 圖3是實施形態的處理流程圖（2）； 圖4是實施形態的處理流程圖（3）； 圖5是實施形態的處理流程圖（4）； 圖6是實施形態的互動程式生成說明圖。
1:工作機械控制器
2:操作面板
3:機器人操作指令生成部
4:機器人預編程式執行請求部
5:工作機械操作指令接收部
6:干涉檢查部
7:工作機械3D(三維)模型傳送部
8:通訊部
9:互動程式生成部
10:機器人派遣支援部
11:工作機械控制部
12:記憶部
20:機器人前處理器
21:機器人預編程式解釋部
22:機器人控制器控制指令生成部
23:機器人操作指令接收部
24:機器人預編程式接收部
25:工作機械3D模型接收部
26:工作機械操作指令生成部
27、28:通訊部
29:記憶部
30:機器人控制器

Claims (11)

  1. 一種工作機械系統，其具備： 工作機械控制器，其控制工作機械；以及 機器人前處理器，其以能夠進行資料的傳輸和接收的方式連接至上述工作機械，其中， 上述工作機械控制器具備： 操作面板，其設定機器人的動作參數並且能夠進行上述機器人的手動操作； 機器人預編程式生成手段，其使用所設定的上述動作參數和上述手動操作來生成機器人預編程式； 控制手段，其透過執行工作機械程式來控制上述工作機械，並且將上述機器人預編程式傳輸至上述機器人前處理器；以及 通知手段，其將手動操作資訊通知至上述機器人，並且 上述機器人前處理器具備： 機器人預編程式執行手段，其接收從上述工作機械控制器傳輸的上述機器人預編程式，且將控制指令輸出至根據上述機器人預編程式控制上述機器人的機器人控制器；以及 控制指令輸出手段，其基於上述手動操作資訊輸出機器人控制指令。
  2. 如請求項1所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器具備干涉檢查手段，其基於上述工作機械和上述機器人的3D模型檢查是否存在上述工作機械和上述機器人的干涉。
  3. 如請求項2所述的工作機械系統，其中， 上述機器人前處理器具備通訊手段，其將上述機器人的關節角度傳輸至上述工作機械控制器，且 上述干涉檢查手段使用上述機器人的關節角度來檢查是否存在上述工作機械和上述機器人的上述干涉。
  4. 如請求項2所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器具備通訊手段，其將上述工作機械的3D模型傳輸至上述機器人前處理器，且 上述機器人預編程式執行手段基於上述3D模型生成避免和上述工作機械的干涉的上述機器人的路徑，並輸出上述控制指令。
  5. 如請求項1所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器的上述控制手段執行工作機械程式，並且基於在上述工作機械程式中所記載的上述機器人預編程式的名字將上述機器人預編程式傳輸至上述機器人前處理器。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器的上述機器人預編程式生成手段針對上述機器人的每個定型化動作生成模板畫面而顯示在上述操作面板的顯示部，且在上述模板畫面上設定上述動作參數。
  7. 如請求項6所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器的上述機器人預編程式生成手段使用所設定的上述動作參數算出上述機器人的位置，且當透過上述手動操作微調整被算出的上述機器人的位置時，將微調整後的位置反映至上述動作參數而生成上述機器人預編程式。
  8. 如請求項1至4中任一項所述的工作機械系統，其中， 上述工作機械控制器具備第一記憶手段，其記憶上述機器人預編程式和上述3D模型，且 上述機器人前處理器具備第二記憶手段，其記憶從上述工作機械控制器傳輸的上述機器人預編程式和上述3D模型。
  9. 如請求項8所述的工作機械系統，其中， 每次在上述工作機械程式的執行過程中有上述機器人預編程式的執行請求時，從上述工作機械控制器的上述第一記憶手段讀取上述機器人預編程式和上述3D模型且傳輸至上述機器人前處理器，並且記憶在上述第二記憶手段中。
  10. 如請求項1至9中任一項所述的工作機械系統，其中，  上述機器人前處理器裝備在上述工作機械控制器。
  11. 如請求項1至9中任一項所述的工作機械系統，其中， 上述機器人前處理器裝備在上述機器人控制器上。
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