TW202306720A - 根據感測器的輸出來生成教示點的教示點生成裝置及教示點生成方法 - Google Patents

Abstract

機器人控制裝置具備：搜尋點算出部，其根據至少一個教示點來算出搜尋點的位置；及指令部，其驅動機器人以使機器人的位置對應於搜尋點。機器人控制裝置具備教示點設定部，前述教示點設定部是根據以雷射感測器所檢測的作業位置，來設定教示點的位置。機器人控制裝置藉由重複進行由搜尋點算出部算出搜尋點的位置、由指令部驅動機器人、及由教示點設定部設定教示點的位置，來設定沿著作業線的複數個教示點的位置。

Description

根據感測器的輸出來生成教示點的教示點生成裝置及教示點生成方法

發明領域

本發明是關於一種根據感測器的輸出來生成教示點的教示點生成裝置及教示點生成方法。

發明背景

機器人裝置具備：機器人、安裝於機器人的作業工具及控制機器人的控制裝置。控制裝置根據作業程式來驅動機器人及作業工具。作業者為了決定進行作業的期間中之機器人的位置及姿勢，可預先教示教示點。作業程式是根據教示點的位置來製作。

教示點的位置有時會對機器人裝置所進行的作業的品質造成甚大的影響。例如於進行電弧熔接的機器人裝置，機器人是將熔接炬沿著根據教示點所決定的作業路徑移動。當作業路徑從所需的路徑偏離時，進行熔接的位置會偏離。

為了修正此類進行熔接的位置偏離，習知一種將雷射感測器配置於熔接炬，一面進行熔接一面補正作業路徑的控制。例如一面實施熔接，一面以雷射感測器檢測應進行熔接的作業位置。習知控制裝置是根據以雷射感測器檢測到的作業位置，來補正由作業程式所決定的作業路徑(例如日本特開平9-277045號公報及日本特開平8-166813號公報)。

又，習知一種控制，其藉由指定起點及終點來預先生成作業路徑，一面使機器人的位置沿著作業路徑行進，一面將雷射感測器所檢測到之進行熔接的位置設定為教示點(例如日本特開平7-104831號公報)。 先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開平9-277045號公報 專利文獻2：日本特開平8-166813號公報 專利文獻3：日本特開平7-104831號公報

發明概要 發明欲解決之課題

為了讓機器人裝置高品質地進行作業，宜正確地設定教示點。決定於作業程式的教示點是例如作業者操作教示操作盤來變更機器人的位置及姿勢，以使作業工具成為所需的位置及姿勢。然後，在機器人的位置及姿勢成為所需的位置及姿勢時，可進行設定為教示點的教示操作。

然而，有時難以進行此教示操作。例如為了進行電弧熔接而以手動調整機器人的位置及姿勢時，應進行熔接的熔接線與熔接炬的前端點之間的距離變短。作業者有時必須以1mm以下的精度來調整熔接炬的前端點的位置。由於必須沿著熔接線設定許多教示點，因此作業時間變長。進而，作業者需要高度的技能。尤其在熔接線包含曲線時，必須在熔接線的延伸方向變化的範圍生成許多教示點。有作業者需要大量的時間用以生成教示點的問題。

又，藉由將雷射感測器安裝於機器人裝置，可一面進行實際的熔接作業，一面以雷射感測器的輸出來補正進行熔接的作業路徑。然而，為了實施此控制，必須預先設定教示點。換言之，必須預先決定作為作業路徑的基準的教示點。 用以解決課題之手段

本揭示的一態樣是一種教示點生成裝置，前述教示點生成裝置生成具備機器人及作業工具的機器人裝置的教示點。教示點生成裝置具備感測器，前述感測器用以檢測機器人裝置對於工件進行作業的作業線上的作業位置。教示點生成裝置具備：搜尋點算出部，其根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著作業線的下一個教示點之搜尋點的位置；及指令部，其驅動機器人以使機器人的位置移動到對應於搜尋點的移動點。教示點生成裝置具備教示點設定部，前述教示點設定部是於機器人的位置移動到移動點之後，根據以感測器所檢測的作業位置，來設定教示點的位置。教示點生成裝置藉由重複進行設定控制，來設定沿著作業線的複數個教示點的位置，前述設定控制包含：由搜尋點算出部算出搜尋點的位置、由指令部驅動機器人、及由教示點設定部設定教示點的位置。

本揭示的其他態樣是一種教示點生成方法，前述教示點生成方法生成具備機器人及作業工具的機器人裝置的教示點。教示點生成方法包含：搜尋點算出步驟，其根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著作業線之下一個教示點的搜尋點的位置；及驅動步驟，其驅動機器人以使機器人的位置移動到對應於搜尋點的移動點。教示點生成方法包含位置檢測步驟，前述位置檢測步驟是於機器人的位置移動到移動點之後，以感測器檢測機器人裝置對於工件進行作業的作業線上的作業位置。教示點生成方法包含教示點設定步驟，前述教示點設定步驟根據以感測器所檢測的作業位置，來設定教示點的位置。藉由重複進行包含搜尋點算出步驟、驅動步驟、位置檢測步驟及教示點設定步驟的設定步驟，來設定沿著作業線的複數個教示點的位置。 發明效果

若依據本揭示的態樣，可提供一種自動地設定教示點的位置的教示點生成裝置及教示點生成方法。

用以實施發明之形態

參考圖1至圖15，來說明實施形態的教示點生成裝置及教示點生成方法。於本實施形態，例示以電弧熔接將複數個工件固定之機器人裝置來說明。

圖1是本實施形態的機器人裝置的概略圖。圖2是本實施形態的機器人裝置的方塊圖。參考圖1及圖2，機器人裝置8具備作為作業工具的熔接炬2、及移動熔接炬2的機器人1。本實施形態的機器人1是包含複數個關節部的多關節機器人。

機器人1包含基座部14、及支撐於基座部14的迴旋基座13。基座部14固定於設置面。迴旋基座13是相對於基座部14旋轉。機器人1包含上部臂11及下部臂12。下部臂12是透過關節部而支撐於迴旋基座13。上部臂11是透過關節部而支撐於下部臂12。機器人1包含連結於上部臂11的端部的腕15。腕15是透過關節部而支撐於上部臂11。熔接炬2固定於腕15的凸緣16。再者，作業工具不限於熔接炬，可採用與機器人所進行的作業相應之任意裝置。

本實施形態的機器人1具有6個驅動軸。機器人1包含機器人驅動裝置，前述機器人驅動裝置驅動上部臂11等機器人1的構成構件。本實施形態的機器人驅動裝置包含用以驅動上部臂11、下部臂12、迴旋基座13及腕15的複數個機器人驅動馬達22。於關節部，由於機器人1的構成構件的方向變化，機器人1的位置及姿勢會變化。

機器人裝置8的控制裝置10具備控制機器人1的機器人控制裝置4。機器人控制裝置4包含具有作為處理器的CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))的運算處理裝置(電腦)。運算處理裝置具有透過匯流排連接於CPU的RAM(Random Access Memory(隨機存取記憶體))及ROM(Read Only Memory(唯讀記憶體))等。

機器人裝置8包含用以對熔接炬2供給金屬線19的金屬線供給裝置18。金屬線供給裝置18是對熔接炬2，供給隨著實施熔接而消耗的金屬線19。本實施形態的金屬線供給裝置18固定於機器人1。

機器人裝置8的控制裝置10具備控制熔接炬2及金屬線供給裝置18的熔接控制裝置5。熔接控制裝置5包含：作為處理器的CPU；及運算處理裝置，其具有透過匯流排連接於CPU的RAM等。又，熔接控制裝置5包含對熔接炬2及金屬線供給裝置18供給電力的電路。熔接控制裝置5形成為可與機器人控制裝置4相互通訊。熔接控制裝置5因應機器人1的動作，來對熔接炬2供給電力或供給金屬線19。本實施形態的熔接控制裝置5是由機器人控制裝置4來控制。

機器人控制裝置4具備讓作業者以手動來操作機器人裝置8之作為操作盤的教示操作盤3。教示操作盤3包含輸入部3a，前述輸入部3a輸入關於機器人1及熔接炬2的資訊。輸入部3a是由鍵盤及撥號盤(dial)等構件所構成。教示操作盤3包含顯示部3b，前述顯示部3b顯示關於機器人裝置8的控制的資訊。顯示部3b是以液晶顯示面板等顯示面板所構成。再者，顯示部3b亦可包含觸控面板式的顯示面板。此情況下，顯示部3b具有輸入部3a的功能。

機器人控制裝置4按照動作程式40來驅動機器人及作業工具。本實施形態的動作程式40包含作業程式41，前述作業程式41是用來以機器人裝置8實施熔接等預先決定的作業。根據決定於作業程式41的教示點來變更機器人1的位置及姿勢。熔接控制裝置5根據作業程式41，來對熔接炬2供給電流或控制金屬線供給裝置18。

機器人控制裝置4包含記憶部42，前述記憶部42記憶關於機器人1及熔接炬2的控制的資訊。記憶部42可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體或硬碟等可記憶資訊的非暫時性記憶媒體來構成。包含作業程式41及教示點生成程式47的動作程式40記憶於記憶部42。

於作業程式41，決定有用以驅動機器人裝置8的教示點。機器人控制裝置4包含動作控制部43，前述動作控制部43送出機器人1及熔接炬2的動作指令。動作控制部43相當於按照作業程式41來進行驅動的處理器。處理器讀入作業程式41，實施決定於作業程式41的控制，藉此作為動作控制部43而發揮功能。或，處理器根據來自處理部51的指令或來自再生控制部60的指令，來驅動機器人1，藉此作為動作控制部43而發揮功能。

動作控制部43將用以驅動機器人1的動作指令，送出至機器人驅動部45。機器人驅動部45包含驅動機器人驅動馬達22的電路。機器人驅動部45根據動作指令，來對機器人驅動馬達22供給電力。又，動作控制部43控制熔接炬2的動作。動作控制部43根據作業程式41，將驅動熔接炬2及金屬線供給裝置18的動作指令送出至熔接控制裝置5。熔接控制裝置5根據動作指令，來對熔接炬2及金屬線供給裝置18供給電力。

機器人1包含用以檢測機器人1的位置及姿勢的狀態檢測器。本實施形態的狀態檢測器包含安裝於機器人驅動馬達22的位置檢測器23。藉由位置檢測器23的輸出，可取得機器人1的構件在各個驅動軸的方向。例如位置檢測器23檢測機器人驅動馬達22驅動時之旋轉角。於本實施形態，根據複數個位置檢測器23的輸出，來檢測機器人1的位置及姿勢。

於本實施形態的機器人裝置8，設定有世界座標系統71。於圖1所示之例，於機器人1的基座部14配置有世界座標系統71的原點。世界座標系統71亦稱為機器人裝置8的基準座標系統。世界座標系統71是原點的位置固定，且座標軸的方向固定的座標系統。即使機器人1的位置及姿勢變化，世界座標系統71的位置及座標仍不會變化。世界座標系統71具有相互呈正交的X軸、Y軸及Z軸來作為座標軸。又，設定有W軸來作為繞著X軸的座標軸。設定有P軸來作為繞著Y軸的座標軸。設定有R軸來作為繞著Z軸的座標軸。

於本實施形態設定有工具座標系統，前述工具座標系統具有設定在作業工具的任意位置的原點。本實施形態的工具座標系統72的原點設定在工具前端點。工具座標系統72具有相互呈正交的X軸、Y軸及Z軸來作為座標軸。工具座標系統72具有繞著X軸的W軸、繞著Y軸的P軸及繞著Z軸的R軸。於圖1所示之例，工具座標系統72的原點設定在金屬線19的前端點。又，工具座標系統72設定為：Z軸的延伸方向與從熔接炬2的前端突出的金屬線19的延伸方向成為平行。

當機器人1的位置及姿勢變化時，工具座標系統72的原點的位置及方向會變化。例如機器人1的位置對應於工具前端點的位置(工具座標系統72的原點的位置)。又，機器人1的姿勢對應於工具座標系統72相對於世界座標系統71的方向。

機器人裝置8具備教示點生成裝置，前述教示點生成裝置生成具備機器人1及熔接炬2的機器人裝置8的教示點。於本實施形態，機器人控制裝置4是作為教示點生成裝置而發揮功能。機器人控制裝置4具備作為感測器的雷射感測器27，前述雷射感測器27用以檢測機器人裝置8進行作業的工件之作業線上的作業位置。於本實施形態，根據雷射感測器27的輸出，來檢測作為工件81、82之熔接線上的作業位置的熔接位置。又，預先生成教示點生成程式47，前述教示點生成程式47為了生成教示點而驅動機器人裝置8。

作為用以檢測機器人裝置8進行作業的作業位置的感測器，不限於雷射感測器，可利用能檢測作業位置的任意的感測器。例如作為感測器可採用三維感測器。作為三維感測器可採用藉由以TOF(Time of Flight(飛行時間))照相機或2台二維照相機所拍攝的視差來檢測三維的位置的立體照相機等，前述TOF照相機是藉由光飛行時間方式來拍攝距離圖像。

機器人控制裝置4包含處理部51，前述處理部51處理雷射感測器27的輸出來生成教示點。處理部51包含作業位置檢測部52，前述作業位置檢測部52根據雷射感測器27的輸出，來檢測熔接炬2進行作業的作業位置。處理部51包含搜尋點算出部53，前述搜尋點算出部53根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著作業線之下一個教示點的搜尋點的位置。處理部51包含指令部54，前述指令部54驅動機器人1，以使機器人1的位置移動到對應於搜尋點的移動點。又，處理部51包含教示點設定部55，前述教示點設定部55是於機器人1的位置移動到移動點之後，根據以雷射感測器27所檢測的作業位置，來實施教示點的位置的設定。本實施形態的教示點的設定包含：教示點的位置的設定、及機器人在教示點的姿勢的設定。

處理部51、作業位置檢測部52、搜尋點算出部53、指令部54及教示點設定部55各個單元相當於按照教示點生成程式47來進行驅動的處理器。處理器讀入教示點生成程式47，實施決定於教示點生成程式47的控制，藉此作為各個單元而發揮功能。

圖3表示以本實施形態的機器人裝置進行熔接時之工件及熔接炬的放大立體圖。參考圖1及圖3，於本實施形態，於架台89的上表面配置有工件81。於工件81的上表面配置有工件82。本實施形態的工件81、82是板狀的構件。本實施形態的工件81、82各自的表面是平面。工件81、82是藉由未圖示的治具固定於架台89。

機器人裝置8將工件81的上表面與工件82的端面相接觸的部分進行熔接。工件81的上表面與工件82的端面的交界線是作為應進行作業的作業線之熔接線WL1。機器人控制裝置4變更機器人1的位置及姿勢，以使熔接炬2的工具前端點如箭頭91所示地沿著熔接線WL1移動。於進行過熔接的部分形成有熔接聯珠(bead)80。本實施形態的教示點生成裝置生成進行此類作業的機器人裝置8的教示點。

圖4表示本實施形態的熔接炬及雷射感測器的放大立體圖。本實施形態的雷射感測器27支撐於機器人1。雷射感測器27透過支撐構件27a固定於熔接炬2。本實施形態的雷射感測器27是以預先決定的射出角度的照射範圍30來射出雷射光。照射範圍30為平面狀。特言之，本實施形態的照射範圍30為扇形。於圖4表示對於工件的平面狀的表面，照射了雷射光時的狀態。於工件的表面，對應於照射範圍30而界定出照射雷射光的照射線32。於本實施形態，將通過雷射感測器27之預先決定的點與照射線32的寬度W的中點的線，稱為照射範圍30的中央線31。

雷射感測器27可採用具有以扇形的照射範圍30來射出雷射光的機構的任意的感測器。例如可採用會使雷射光偏轉掃描的感測器。會使雷射光偏轉掃描的感測器包含變更雷射光的射出方向的擺動鏡。藉由擺動鏡擺動，雷射光會在預先決定的射出角度的範圍內射出。又，此雷射感測器包含受光元件，前述受光元件接收在工件的表面反射的雷射光。根據以擺動鏡射出的雷射光的方向及雷射光在受光元件的位置，可檢測雷射光於工件反射的位置。特別是可檢測沿著照射範圍的寬度方向的位置及雷射感測器到工件的表面的距離。雷射光反射的位置能以對於雷射感測器所設定之感測器的座標系統來算出。

雷射光在工件的表面反射的位置可藉由感測器的座標系統來算出。然後，可生成將藉由雷射光的掃描所檢測到之複數個位置連結的線。可根據連結複數個位置的線，來檢測熔接線上的熔接位置。例如可將連結複數個位置的線屈曲之點，設定為應進行熔接的熔接位置。又，可根據機器人1的位置及姿勢，將藉由感測器的座標系統所表現的熔接位置，轉換成以世界座標系統71所表現的熔接位置。

圖5是表示將機器人的位置配置於開始熔接的開始教示點時之工件及熔接炬的立體圖。作業者首先設定表示熔接開始的教示點即開始教示點TPS。作業者藉由以手動來驅動機器人1，可設定開始教示點TPS。作業者操作教示操作盤3的輸入部3a來變更機器人1的位置及姿勢。然後，調整機器人1的位置，以使金屬線19的前端部(工具前端點)配置在熔接的開始點。又，調整機器人1的姿勢，以使熔接炬2成為所需的目標角及前進角。再者，於本實施形態舉出前進角為例來說明，但亦可為後退角。

此時，作業者宜調整腕15的凸緣16的旋轉位置，以使雷射感測器27配置在熔接線WL1的延伸方向。尤其宜以應進行熔接的熔接線WL1會進入雷射光的照射範圍30內的方式，來配置雷射感測器27。

如此，於本實施形態，預先設定開始教示點。再者，開始教示點可採任意的方法來設定。例如作業者亦可藉由從教示操作盤3的輸入部3a輸入預定的座標系統的座標值，來設定開始教示點TPS。接著，作業者操作教示操作盤3的輸入部3a，藉此機器人控制裝置4會自動地開始進行生成教示點的控制。

於圖6，表示將熔接炬從開始教示點往預先決定的方向退開時之立體圖。參考圖1、圖2及圖6，處理部51的指令部54實施使熔接炬2從開始教示點TPS，以預先決定的方向及預先決定的距離從工件81、82退開的控制。於此之例，指令部54變更機器人1的位置，以使熔接炬2往工具座標系統72的Z軸的方向移動。機器人1的位置從開始教示點TPS移動到移動點MPS。如箭頭93所示，金屬線19的前端點往離開開始教示點TPS的方向移動。使熔接炬2退開的方向不限於工具座標系統72的Z軸的方向，可採用離開工件81、82的任意的方向。此時，宜使熔接炬2以雷射感測器27可拍攝熔接線WL1的方向及距離移動。

機器人控制裝置4實施一面使熔接炬2沿著熔接線WL1移動，一面設定教示點的位置的設定控制。於本實施形態，一面維持熔接炬2已從工件81、82退開的狀態，一面重複教示點的位置的設定。亦即，以工具前端點已從熔接線WL1離開的狀態，一面使熔接炬2往沿著熔接線WL1的方向移動，一面進行教示點的位置的設定。

於本實施形態，在實施設定教示點的位置的設定控制之期間中，機器人1是設定為預先決定的姿勢。例如作業者可預先將用以進行設定控制的機器人1的姿勢，輸入於機器人控制裝置4。或，亦可維持作業者設定開始教示點TPS時之機器人1的姿勢。

首先，教示點設定部55根據開始教示點TPS的位置來設定教示點TP1的位置。於雷射感測器27的雷射光的照射範圍30內部，配置有作為作業線的熔接線WL1。照射範圍30是與熔接線WL1延伸的方向交叉。作業位置檢測部52根據雷射感測器27的輸出，來檢測熔接線WL1的位置，亦即檢測應進行熔接的熔接位置。本實施形態的教示點設定部55將此熔接位置設定為教示點TP1的位置。

於圖7表示說明設定下一個教示點的位置的控制之熔接炬及工件的立體圖。於圖8表示說明設定下一個教示點的位置的控制的圖。參考圖7及圖8，處理部51根據已經設定的教示點TPS、TP1，來生成沿著熔接線WL1的下一個教示點TP2。

搜尋點算出部53實施搜尋點算出步驟，前述搜尋點算出步驟根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著熔接線WL1之下一個教示點的搜尋點的位置。搜尋點算出部53算出如箭頭94所示地從開始教示點TPS往教示點TP1延伸的直線。搜尋點算出部53如箭頭95所示，於箭頭94的直線的延長上設定搜尋點SP2。作為基準的教示點到搜尋點的距離可預先決定。於此之例，可預先決定教示點TPS到搜尋點SP2的直線距離。

接著，指令部54實施驅動步驟，前述驅動步驟驅動機器人1，以使機器人1的位置移動到對應於搜尋點SP2的移動點MP2。指令部54算出對應於搜尋點SP2的機器人1的位置，即移動點MP2的位置。指令部54算出：以與從教示點TP1前往搜尋點SP2的方向及距離(箭頭95所示之方向及距離)相同的方向及相同的距離，來將機器人1的位置從移動點MPS移動後之移動點MP2的位置。指令部54驅動機器人1，以將機器人1配置在算出來的移動點MP2的位置。指令部54如箭頭96所示地移動熔接炬2。

接著，作業位置檢測部52實施位置檢測步驟，前述位置檢測步驟是以雷射感測器27來檢測熔接線WL1上之作業位置。作業位置檢測部52是於機器人1的位置移動到對應於搜尋點SP2的移動點MP2之後，根據雷射感測器27的輸出，來檢測對於工件81、82進行熔接的熔接位置。

接著，教示點設定部55實施教示點設定步驟，前述教示點設定步驟根據以雷射感測器27所檢測的熔接位置，來設定為教示點。本實施形態的教示點設定部55從作業位置檢測部52取得熔接位置，將此熔接位置設定為教示點TP2的位置。於圖7及圖8所示之例，教示點TP2相對於搜尋點SP2稍微偏離。

於本實施形態，將這種包含由搜尋點算出部53算出搜尋點的位置、由指令部54驅動機器人1、及由教示點設定部55設定教示點的位置之控制，稱為設定控制。機器人控制裝置4藉由重複進行設定控制，來生成沿著熔接線WL1的複數個教示點。又，機器人控制裝置4設定複數個教示點的位置。換言之，機器人控制裝置4藉由重複進行包含搜尋點算出步驟、驅動步驟、位置檢測步驟及教示點設定步驟的設定步驟，來設定沿著熔接線WL1的複數個教示點的位置。

於圖9表示說明設定下一個教示點的位置的控制的圖。參考圖7及圖9，處理部51重複與設定教示點TP2的位置的設定控制同樣的設定控制。本實施形態的處理部51根據藉由最近的控制所設定的教示點TP1及教示點TP2，來設定教示點TP3。

搜尋點算出部53算出如箭頭96所示地從教示點TP1前往教示點TP2的直線。搜尋點算出部53如箭頭97所示，於箭頭96所示的直線的延長上設定搜尋點SP3。教示點TP2到搜尋點SP3的距離可採用預先決定的距離。例如教示點TP2到搜尋點SP3的距離可與教示點TPS到搜尋點SP2的距離為相同距離。搜尋點算出部53根據藉由前次的設定控制所設定的教示點TP2的位置、及比藉由前次的設定控制所設定的教示點TP2更早設定的教示點TP1的位置，來算出用以決定下一個教示點TP3之搜尋點SP3的位置。

指令部54算出對應於搜尋點SP3的移動點的位置。指令部54算出從搜尋點SP2前往搜尋點SP3的方向及距離。指令部54根據從搜尋點SP2前往搜尋點SP3的方向及距離、及移動點MP2的位置，來算出對應於搜尋點SP3的移動點的位置。指令部54將機器人1的位置移動到對應於搜尋點SP3的移動點。於此，指令部54變更機器人1的位置，以使照射範圍30的中央線31通過搜尋點SP3。於本實施形態，此時的照射線32的延伸方向是與在移動點MP2對工件81、82照射雷射光時之照射線32呈平行。

作業位置檢測部52是於機器人1移動到對應於搜尋點SP3的移動點之後，根據雷射感測器27的輸出來檢測熔接位置。然後，教示點設定部55根據作業位置檢測部52所檢測到的熔接位置，來設定為教示點TP3的位置。

於圖10表示藉由重複進行設定控制所生成的熔接路徑。通過教示點TPS、TP1、TP2、TP3的路徑成為作為作業路徑的熔接路徑WP1。如此，本實施形態的教示點生成裝置可藉由重複進行設定控制，連同生成教示點一同設定教示點的位置。又，於本實施形態的教示點生成方法，可藉由重複進行設定步驟，連同生成教示點一同設定教示點的位置。

教示點設定部55可根據教示點的位置來算出作業路徑。教示點設定部55可根據作業路徑，來設定機器人1在各個教示點的姿勢。例如教示點設定部55可根據已生成的作業路徑，來設定使熔接炬的姿勢成為預先決定的前進角或後退角、及預先決定的目標角之機器人1的姿勢。教示點設定部55可就各個教示點分別算出機器人1的姿勢。

於本實施形態的教示點生成裝置及教示點生成方法，即使未預先生成作為基準的機器人的路徑，仍可生成教示點。又，由於可自動地生成教示點，因此即使是技能少的作業者亦可容易地生成教示點。又，作業者可於短時間內生成教示點。進而，由於以感測器檢測熔接線上的熔接位置，因此可於正確的位置設定教示點。

於本實施形態，搜尋點算出部53根據藉由前次的設定控制所設定的教示點的位置、及比藉由前次的設定控制所設定的教示點更早設定的教示點的位置，來算出用以決定下一個教示點之搜尋點的位置。藉由此控制，可利用已經設定的教示點，於下一個教示點附近設定搜尋點。特別是本實施形態的搜尋點算出部53根據藉由前次的設定控制所設定的教示點的位置、及藉由再前一次的設定控制所設定的教示點的位置，來算出搜尋點的位置。亦即，搜尋點算出部53根據連續的2個教示點的位置，來算出搜尋點的位置。藉由根據連續的2個教示點的位置來算出搜尋點的位置之控制，可減少算出搜尋點的計算量。

再者，搜尋點算出部53亦可根據3個以上之教示點的位置，來算出對應於下一個教示點之搜尋點的位置。例如搜尋點算出部亦可根據3個以上之教示點的位置，藉由最小平方法來算出直線，於此直線上設定搜尋點。又，於上述實施形態，於連結複數個教示點的直線的延長上設定搜尋點，但不限於此形態。例如搜尋點算出部亦可於通過複數個教示點的圓弧等曲線的延長線上設定搜尋點。

於本實施形態，一面維持熔接炬2已從工件81、82退開的狀態，一面實施設定控制。藉由實施此控制，可避免熔接炬2與工件81、82碰撞，或與配置在工件81、82周圍的固定構件等碰撞。例如當工件呈彎曲時，若熔接炬直線狀地移動到對應於搜尋點的移動點，熔接炬有時會與工件碰撞。藉由在熔接炬離開工件的狀態下設定教示點的位置，可避免熔接炬與其他物體的碰撞。再者，亦可不使熔接炬從工件退開而實施設定控制。亦即，亦可一面維持工具前端點配置在熔接線附近的狀態，一面設定教示點的位置。

本實施形態的感測器是雷射感測器27，前述雷射感測器27是以預先決定的射出角度的平面狀的照射範圍30來射出雷射光。藉由採用此構成，可利用雷射光的照射範圍30的寬度方向及照射範圍30的中央線31，來控制熔接炬2的位置。

於圖11，表示重複進行設定控制後，由雷射感測器所檢測的熔接位置到達熔接的結束點時之工具及熔接炬的立體圖。於圖11所示之例，表示開始教示點TPS、教示點TP1～TP4及結束教示點TPE。結束設定控制的條件可預先決定。例如可預先決定要結束設定控制的搜尋點的位置範圍。當以搜尋點算出部53所算出的搜尋點到達預先決定的位置範圍內時，可將對應於該搜尋點而檢測到的教示點，設定為作業結束的教示點即結束教示點TPE。

或，可預先決定結束教示點的位置範圍。當新生成的教示點是結束教示點的位置範圍內的點時，可將該教示點設定為結束教示點TPE並結束設定控制。

或，於機器人的位置移動到對應於搜尋點的移動點之後，當作業位置檢測部52無法根據雷射感測器27的輸出檢測到熔接位置時，亦可結束設定控制。此時，教示點設定部55可將已經設定的教示點中最後設定的教示點，設定為結束教示點TPE。

或，當雷射光到達熔接的結束點附近時，作業者亦可藉由操作教示操作盤3來結束設定控制。又，作業者亦可藉由操作教示操作盤3來移動熔接炬2，設定結束教示點TPE。

於圖12，表示說明以雷射感測器無法檢測到熔接位置時之控制的圖。於圖12所示之例，沿著熔接線WL4生成教示點。熔接線WL4具有曲率半徑小的曲線狀部分。於此之例，根據開始教示點TPS及教示點TP1來算出搜尋點SP2。進而，將機器人1的位置移動到對應於搜尋點SP2的移動點，設定了教示點TP2的位置。

接著，搜尋點算出部53根據教示點TP1、TP2的位置，來算出搜尋點SP3的位置。指令部54算出對應於搜尋點SP3的移動點的位置。指令部54變更機器人1的位置，以使雷射光的照射範圍30的中央線31通過搜尋點SP3。然而，雷射光的照射線32離開了熔接線WL4。因此，作業位置檢測部52無法根據雷射感測器27的輸出來檢測熔接位置。如此，於機器人1的位置移動到移動點之後，有時無法藉由雷射感測器27的輸出來檢測熔接位置。

此時，指令部54可驅動機器人1，以使雷射感測器27繞著預先決定的旋轉軸101旋轉。參考圖4及圖12，於此之例，機器人1的凸緣16的驅動軸設定為旋轉軸101。指令部54實施將熔接炬2如箭頭92所示地繞著旋轉軸101旋轉的控制。由於熔接炬2旋轉，雷射感測器27會旋轉。

旋轉雷射感測器27的角度可預先決定。例如指令部54可使雷射感測器27，相對於箭頭97所示之從教示點TP2前往搜尋點SP3的方向，以預先決定的角度範圍旋轉。指令部54可就預先決定的每個角度停止雷射感測器27的旋轉。然後，作業位置檢測部52在旋轉後的位置實施作業位置的檢測。

於圖13表示旋轉了雷射感測器時之圖。參考圖12及圖13，藉由將雷射感測器27繞著旋轉軸101旋轉，會成為熔接線WL4通過照射線32的範圍內的狀態。作業位置檢測部52可根據雷射感測器27的輸出來檢測熔接位置。

如此，當無法從雷射感測器27的輸出檢測到作業位置時，可實施周邊搜尋控制，前述周邊搜尋控制是旋轉雷射感測器27來實施熔接位置的檢測。教示點設定部55將藉由周邊搜尋控制所檢測到的熔接位置，設定為教示點TP3的位置。藉由實施此控制，可於熔接線WL4存在於雷射感測器27的照射範圍30附近時檢測熔接位置。

於本實施形態，採用凸緣16的驅動軸來作為旋轉雷射感測器27的旋轉軸，但不限於此形態。雷射感測器可繞著任意的旋轉軸旋轉。例如旋轉軸可採用工具座標系統72的Z軸。又，旋轉軸可採用通過工具前端點的任意的軸。進而，亦可採用設定在離開熔接炬的位置的旋轉軸。再者，參考圖6，此周邊搜尋控制亦可在已使熔接炬2從開始教示點TPS退開到移動點MPS之位置，且無法從雷射感測器27的輸出檢測到下一個教示點TP1時實施。

進而，參考圖12，於機器人1的位置移動到對應於搜尋點的移動點之後，當無法以雷射感測器27檢測到熔接位置時，搜尋點算出部53可實施將箭頭97所示之從教示點TP2到搜尋點SP3的距離縮短的控制。亦即，可實施將從對應於搜尋點SP2的移動點前往對應於搜尋點SP3的移動點時之熔接炬2的移動距離縮短的控制。

搜尋點算出部53將教示點TP2到搜尋點的距離，設定成短於現在的教示點TP2到搜尋點SP3的距離。亦即，算出將箭頭97所示之移動距離修正成較短後之搜尋點的位置。教示點TP2到修正後的搜尋點的距離的設定方法可預先決定。然後，指令部54將機器人1驅動到對應於修正後的搜尋點的移動點。此後，作業位置檢測部52根據雷射感測器27的輸出來實施熔接位置的檢測。

如此，當無法根據雷射感測器27的輸出檢測到作業位置時，可實施縮短教示點到搜尋點的距離的移動距離變更控制。藉由實施此控制，從已經生成的教示點到搜尋點的距離變短。即使熔接線WL4彎曲或屈曲，仍可縮短搜尋點到熔接線的距離。結果，會提高可藉由雷射感測器27檢測熔接位置的可能性。再者，移動距離變更控制可重複實施。例如當即使實施移動距離變更控制，縮短教示點到搜尋點的距離，仍無法檢測到作業位置時，可進一步實施移動距離變更控制。

可組合上述周邊搜尋控制與移動距離變更控制來實施。例如處理部51可於即使實施周邊搜尋控制，仍無法檢測到熔接位置時，實施移動距離變更控制。或，處理部51可於即使實施移動距離變更控制，仍無法檢測到熔接位置時，實施周邊搜尋控制。

於圖14，表示說明以下控制的圖：對於包含直線狀的熔接線及曲線狀的熔接線之熔接線，設定教示點的位置。熔接線WL5包含直線狀的部分及曲線狀的部分。於圖14，在各個教示點TP1～TP6的雷射光的照射線32表示於熔接線WL5上。如前述，熔接線為曲線狀時，於機器人1的位置移動到搜尋點之後，有時無法檢測熔接線上的熔接位置。

因此，搜尋點算出部53可於沿著從教示點前往搜尋點的路徑的熔接線WL5為直線狀時，將教示點到搜尋點的距離設定為第1距離。於各個區間IL1，由於熔接線WL5是直線狀地延伸，因此教示點到搜尋點的距離設定為第1距離。另，搜尋點算出部53可於沿著從教示點前往搜尋點的路徑的熔接線WL5為曲線狀時，將教示點到搜尋點的距離設定為小於第1距離的第2距離。於各個區間IL2，由於熔接線WL5是曲線狀地延伸，因此教示點到搜尋點的距離設定為第2距離。區間IL2中之教示點彼此的間隔窄於區間IL1中之教示點彼此的間隔。

以第1距離來檢測搜尋點的區間及以第2距離來檢測搜尋點的區間可預先決定。例如可針對搜尋點的位置，預先決定以第1距離來檢測搜尋點之區間IL1的範圍及以第2距離來檢測搜尋點之區間IL2的範圍。

或，作業者可藉由教示操作盤3的操作，來變更教示點到搜尋點的距離。本實施形態的教示操作盤3的輸入部3a形成為可調整教示點到搜尋點的距離。例如變更距離的距離變更按鈕配置於輸入部3a。當距離變更按鈕未被按下時，搜尋點算出部53可將教示點到搜尋點的距離設定為第1距離。又，當距離變更按鈕被按下時，搜尋點算出部53可將教示點到搜尋點的距離設定為第2距離。

作業者在一面移動熔接炬2一面設定教示點的位置的期間中，確認熔接炬2的位置。作業者可藉由距離變更按鈕的操作，來變更教示點到搜尋點的距離。作業者可於實施設定控制的期間中，根據熔接炬2的位置，以手動來調整教示點到搜尋點的距離。再者，亦可設定有變更3個以上的移動距離的區間。又，亦可藉由3種以上的移動距離來變更移動距離。

於圖15，表示根據以設定控制所生成的教示點，來實際驅動機器人裝置時之工件及熔接炬的立體圖。參考圖2及圖15，機器人控制裝置4包含再生控制部60，前述再生控制部60實施：根據設定控制所生成的教示點來驅動機器人1的再生控制。再生控制部60相當於按照教示點生成程式47來進行驅動的處理器。處理器讀入教示點生成程式47，實施決定於教示點生成程式47的控制，藉此作為再生控制部60而發揮功能。

再生控制部60取得教示點設定部55所設定的教示點的位置。又，再生控制部60取得教示點設定部55所設定的機器人1在教示點的姿勢。再者，進行再生控制時之機器人1的姿勢亦可採用實施設定控制時之機器人1的姿勢。再生控制部60將以不驅動熔接控制裝置5的狀態移動熔接炬2之驅動機器人1的指令，送出至動作控制部43。作業者可確認實際進行熔接時之機器人1的位置及姿勢的變化。

金屬線19的前端點(工具前端點)是沿著熔接線WL1如箭頭99所示地移動。此時，作業位置檢測部52亦可根據雷射感測器27的輸出再次檢測熔接位置。教示點設定部55亦可根據作業位置檢測部52所檢測到的熔接位置，來修正已經生成的教示點的位置。

本實施形態的再生控制部60是於實施再生控制時，在作業結束的結束教示點TPE附近，降低熔接炬2的移動速度。再生控制部60實施使機器人1的驅動速度降低的控制。降低熔接炬2的移動速度之機器人1的位置範圍可預先決定。又，再生控制部60亦可隨著接近結束教示點TPE，逐漸地使機器人1的驅動速度降低。

作業者在結束教示點TPE附近操作教示操作盤3，藉此來停止再生控制。接著，作業者可操作教示操作盤3的輸入部3a而以手動驅動機器人1，藉此來設定結束教示點TPE的位置。亦即，作業者可修正結束教示點TPE的位置。教示點設定部55因應作業者的輸入部3a的操作來修正結束教示點TPE的位置。可令記憶部42記憶修正後的教示點。

例如當作業位置檢測部52無法檢測到熔接位置時，有時會結束設定控制。結束教示點有時會偏離所需的結束教示點而被設定。此情況下，作業者能以手動修正結束教示點。或，由於結束熔接的結束教示點是會對工件的品質造成甚大影響的重要教示點，因此可由作業者設定正確的結束教示點的位置。

本實施形態的再生控制部60是於結束教示點附近的預先決定的範圍內，實施使機器人1的驅動速度降低的控制。藉由進行此控制，熔接炬2的移動速度變低，因此作業者可容易地使機器人1在所需的位置停止。

另外，當實際進行熔接作業時，機器人裝置8在開始實際的作業前，將熔接炬2的前端點配置在開始教示點TPS附近的移動點之後，實施使熔接炬2接近開始教示點TPS的控制。此類開始教示點TPS附近的移動點稱為接近點。亦即，機器人控制裝置4將機器人1的位置配置於接近點之後，再配置於開始教示點TPS。

參考圖6，教示點設定部55可將使熔接炬2從開始教示點TPS，以預先決定的方向及預先決定的距離退開後的機器人1的位置及姿勢，設定作為接近點。例如教示點設定部55可將使熔接炬2從開始教示點TPS，往工具座標系統的Z軸的方向退開後的點，設定作為接近點。藉由此控制，即使作業者不教示接近點，處理部51仍可自動地生成對應於接近點的教示點。又，處理部51可於實施生成複數個教示點的控制的期間中生成接近點。可減少由作業者所設定的教示點的個數。

又，參考圖15，當實際的熔接作業結束時，機器人裝置8在將熔接炬2的前端點配置在離開工件81、82的點之後，為了進行下一個作業而變更機器人1的位置及姿勢。亦即，機器人控制裝置4將機器人1的位置配置在從結束教示點TPE退開的移動點之後，為了進行下一個作業而變更機器人1的位置及姿勢。此移動點稱為退讓點。本實施形態的教示點設定部55可於設定有結束教示點TPE時，自動地設定退讓點。

教示點設定部55可將如箭頭100所示，使熔接炬2從結束教示點TPE，以預先決定的方向及預先決定的距離從工件81、82退開後的機器人1的位置，設定作為退讓點。例如教示點設定部55可將使熔接炬2從結束教示點TPE，往工具座標系統的Z軸的方向退開後的移動點，設定作為退讓點。藉由此控制，即使作業者不教示退讓點，處理部51仍可自動地生成對應於退讓點的教示點。可減少由作業者所設定的教示點的個數。

於本實施形態，舉出填角熔接為例來說明，但不限於此形態，前述填角熔接是進行2個構件接觸而形成角度的部分的熔接。於使2個構件的端面彼此相對向而進行熔接的對接熔接，亦可實施本實施形態之生成教示點的控制。又，本實施形態的工件的表面是平面，但不限於此形態。於包含曲面的工件進行作業時，亦可適用本實施形態的控制。例如對於曲面進行作業時，可藉由縮短教示點到搜尋點的距離來實施本實施形態的控制。

進而，於本實施形態，舉出進行電弧熔接的機器人裝置為例來說明，但不限於此形態。可於沿著作業線進行作業的任意的機器人裝置，適用本實施形態的控制。例如可於進行雷射熔接的機器人裝置、或具備塗布接著劑的作業工具的機器人裝置，適用本實施形態的控制。

上述實施形態可適當地組合。於上述各圖，對同一或相等的部分附上同一符號。再者，上述實施形態為例示，並不限定發明。又，實施形態中包含申請專利範圍所示之實施形態的變更。

1:機器人 2:熔接炬 3:教示操作盤 3a:輸入部 4:機器人控制裝置 8:機器人裝置 10:控制裝置 11:上部臂 12:下部臂 13:迴旋基座 14:基座部 15:腕 16:凸緣 18:金屬線供給裝置 19:金屬線 22:機器人驅動馬達 23:位置檢測器 27:雷射感測器 27a:支撐構件 30:照射範圍 31:中央線 32:照射線 40:動作程式 41:作業程式 42:記憶部 43:動作控制部 45:機器人驅動部 47:教示點生成程式 51:處理部 52:作業位置檢測部 53:搜尋點算出部 54:指令部 55:教示點設定部 60:再生控制部 71:世界座標系統 72:工具座標系統 80:熔接聯珠 81、82:工件 89:架台 91,92,94~100:箭頭 101:旋轉軸 CPU:中央處理單元 IL1,IL2:區間 MPS,MP2:移動點 RAM:隨機存取記憶體 ROM:唯讀記憶體 SP2,SP3:搜尋點 TOF:飛行時間 TP1~TP6:教示點 TPE:結束教示點 TPS:開始教示點 W:寬度 WL1,WL4:熔接線 WP1:熔接路徑 X,Y,Z:軸

圖1是實施形態的機器人裝置的概略圖。 圖2是實施形態的機器人裝置的方塊圖。 圖3是實施形態的機器人裝置進行熔接時之工件及熔接炬的立體圖。 圖4是實施形態的熔接炬及雷射感測器的放大立體圖。 圖5是設定開始熔接的開始教示點時之工件及熔接炬的立體圖。 圖6是將熔接炬從開始教示點退開時之工件及熔接炬的立體圖。 圖7是將熔接炬移動到對應於搜尋點的位置時之工件及熔接炬的立體圖。 圖8是說明根據2個教示點來設定搜尋點及下一個教示點的位置的控制的圖。 圖9是說明根據2個教示點來設定搜尋點及下一個教示點的位置的控制的其他圖。 圖10是說明以實施形態的設定控制所生成的教示點的圖。 圖11是熔接炬行進到對應於結束教示點的位置時之工件及熔接炬的立體圖。 圖12是說明以雷射感測器無法檢測到進行熔接的作業位置時之控制的第1步驟的圖。 圖13是說明以雷射感測器無法檢測到進行熔接的作業位置時之控制的第2步驟的圖。 圖14是沿著包含直線及曲線的熔接線來進行熔接時之熔接路徑的圖。 圖15是實施實施形態的再生控制時之工件及熔接炬的立體圖。

1:機器人

2:熔接炬

3:教示操作盤

3a:輸入部

3b:顯示部

4:機器人控制裝置

5:熔接控制裝置

8:機器人裝置

10:控制裝置

18:金屬線供給裝置

22:機器人驅動馬達

23:位置檢測器

27:雷射感測器

40:動作程式

41:作業程式

42:記憶部

43:動作控制部

45:機器人驅動部

47:教示點生成程式

51:處理部

52:作業位置檢測部

53:搜尋點算出部

54:指令部

55:教示點設定部

60:再生控制部

Claims (10)

1. 一種教示點生成裝置，其生成具備機器人及作業工具的機器人裝置的教示點，前述教示點生成裝置具備： 感測器，其用以檢測前述機器人裝置對於工件進行作業的作業線上的作業位置； 搜尋點算出部，其根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著作業線之下一個教示點之搜尋點的位置； 指令部，其驅動前述機器人，以使前述機器人的位置移動到對應於搜尋點的移動點；及 教示點設定部，其於前述機器人的位置移動到移動點之後，根據以前述感測器所檢測的作業位置，來設定教示點的位置； 前述教示點生成裝置藉由重複進行設定控制，來設定沿著作業線的複數個教示點的位置，前述設定控制包含：由前述搜尋點算出部算出搜尋點的位置、由前述指令部驅動前述機器人、及由前述教示點設定部設定教示點的位置。
2. 如請求項1之教示點生成裝置，其具備以手動來操作前述機器人裝置的動作的操作盤， 前述操作盤具有可調整教示點到搜尋點的距離的輸入部。
3. 如請求項1或2之教示點生成裝置，其中前述搜尋點算出部是當沿著從教示點前往搜尋點的路徑的作業線為直線狀時，將教示點到搜尋點的距離設定為第1距離，當沿著從教示點前往搜尋點的路徑的作業線為曲線狀時，將教示點到搜尋點的距離設定為短於第1距離的第2距離。
4. 如請求項1至3中任一項之教示點生成裝置，其中於前述機器人的位置移動到移動點之後，當前述感測器無法檢測到作業位置時，前述指令部驅動前述機器人，以使前述感測器繞著預先決定的旋轉軸旋轉， 前述感測器在旋轉後的位置實施作業位置的檢測。
5. 如請求項1至4中任一項之教示點生成裝置，其中於前述機器人的位置移動到移動點之後，當前述感測器無法檢測到作業位置時，前述搜尋點算出部將教示點到搜尋點的距離設為短於現在的教示點到搜尋點的距離，來算出修正後的搜尋點的位置， 前述指令部驅動前述機器人，以使前述機器人的位置移動到對應於修正後的搜尋點的位置的移動點， 前述感測器實施作業位置的檢測。
6. 如請求項1至5中任一項之教示點生成裝置，其中於前述機器人的位置移動到移動點之後，當前述感測器無法檢測到作業位置時，結束前述設定控制。
7. 如請求項1至6中任一項之教示點生成裝置，其中預先決定表示作業開始的教示點即開始教示點， 前述指令部實施使前述作業工具從開始教示點，以預先決定的方向及預先決定的距離從工件退開的控制， 一面維持前述作業工具已從工件退開的狀態，一面實施前述設定控制。
8. 如請求項1至7中任一項之教示點生成裝置，其中預先決定表示作業開始的教示點即開始教示點， 前述教示點設定部實施以下控制：將使前述作業工具從開始教示點以預先決定的方向及預先決定的距離從工件退開後的位置，設定為開始實際的作業之前的接近點的位置；及將使前述作業工具從表示作業結束的教示點即結束教示點以預先決定的方向及預先決定的距離從工件退開後的位置，設定為實際的作業結束後之退讓點的位置。
9. 如請求項1至8中任一項之教示點生成裝置，其具備：操作盤，其以手動來操作前述機器人裝置的動作；及 再生控制部，其實施根據前述設定控制所生成的教示點來驅動前述機器人的再生控制； 前述操作盤具有輸入部，前述輸入部形成為以手動來變更前述機器人的位置及姿勢， 前述再生控制部在實施再生控制時，於表示作業結束的教示點即結束教示點附近的預先決定的範圍內，實施使前述機器人的驅動速度降低，以使前述作業工具的移動速度降低的控制，並因應作業者的前述操作盤的操作來停止再生控制， 前述教示點設定部因應作業者的輸入部的操作來修正結束教示點的位置。
10. 一種教示點生成方法，其生成具備機器人及作業工具的機器人裝置的教示點，前述教示點生成方法包含： 搜尋點算出步驟，其根據至少一個教示點，來算出用以決定沿著作業線之下一個教示點的搜尋點的位置； 驅動步驟，其驅動前述機器人，以使前述機器人的位置移動到對應於搜尋點的移動點； 位置檢測步驟，其於前述機器人的位置移動到移動點之後，以感測器檢測前述機器人裝置對於工件進行作業的作業線上的作業位置；及 教示點設定步驟，其根據以前述感測器所檢測的作業位置，來設定教示點的位置； 前述教示點生成方法藉由重複進行包含搜尋點算出步驟、驅動步驟、位置檢測步驟及教示點設定步驟的設定步驟，來設定沿著作業線的複數個教示點的位置。

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