TW202319197A - 機器人模擬裝置 - Google Patents

Abstract

一種機器人模擬裝置(1)，其包含：第一負載設定部(22a)，係將機器人(10)所具備的手部(11)及應由手部把持的工件(19)中之至少一者設定為負載；第二負載設定部(22b)，係設定作用於機器人之利用動畫顯示的負載；負載記錄部(23)，係記錄由第一負載設定部設定之設定負載與由第二負載設定部設定之動畫上之負載；及比較部(24)，係比較所記錄之設定負載與動畫上之負載。藉此，可減少機器人之動作程式在現場的修正作業。

Description

機器人模擬裝置

本發明係關於機器人模擬裝置。

背景技術

在使機器人根據其動作程式實際地動作時，需要正確地設定作用於機器人的負載。

然後，為了事前掌握機器人進行作業的確實性及對周邊環境的安全性，會使用離線程式編寫系統進行機器人模擬，根據所設定的負載算出週程時間(例如參照專利文獻1)。 先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本特開2013-144349號公報

發明概要 發明欲解決之課題

然而，即使未正確地設定負載時、以及未進行負載設定本身時，因為亦可執行模擬，故可算出週程時間。在此種情況下，若使機器人實際地動作來測定週程時間，會發生實際的週程時間與模擬算出的週程時間不同的情形。因此，需要在現場修正機器人的動作程式，結果有機器人的啟動延遲的問題。

因此，期望一種可減少動作程式在現場的修正作業的機器人模擬裝置。 用以解決課題之手段

根據本揭示之第一態樣，提供一種機器人模擬裝置，其係利用離線程式編寫系統執行，且在離線作業空間內具有至少一個機器人，前述機器人模擬裝置具備：第一負載設定部，係將前述至少一個機器人所具備的端部效果器及該端部效果器的相關構件中之至少一者設定為負載；第二負載設定部，係設定前述模擬裝置中作用於前述至少一個機器人之利用動畫顯示的負載；負載記錄部，係於前述機器人模擬裝置執行模擬時，記錄由前述第一負載設定部設定之設定負載、與由前述第二負載設定部設定之動畫上之負載；及比較部，係比較由該負載記錄部記錄之前述設定負載與前述動畫上之負載。 發明效果

於第一態樣中，因為比較動畫上之機器人之負載與設定負載，故在兩者之差超過預定之閾值時，可明白並未正確地進行設定負載。因此，藉由重新設定設定負載，使模擬中之週程時間變得正確，結果可減少動作程式在現場的修正作業。

第一態樣對於操作者製作機器人之動作程式時，僅輸入動畫上之負載而忘記輸入設定負載時特別有利。

本發明之目的、特徵及優點，透過與附圖相關的以下實施形態的說明會更清楚。

用以實施發明之形態

以下，參照附圖說明本發明之實施形態。在所有圖式中，對於對應的構成要件賦予共同的參考符號。 圖1係基於本揭示之機器人模擬裝置的方塊圖。利用離線程式編寫系統執行的機器人模擬裝置1包含控制模擬處理之控制裝置20，並將模擬狀況顯示在與控制裝置20連接之顯示部5。

在顯示部5，例如CRT、液晶顯示器中，顯示離線作業空間內之具備複數個軸之垂直多關節機器人10之模型。圖1所示之機器人10之模型於其端部具備作為端部效果器之手部11之模型。然後，手部11之模型把持工件19之模型。

以下，於本案說明書中，有時將機器人10之模型、端部效果器(例如手部11)之模型、及工件19之模型分別簡稱為機器人10、端部效果器(手部11)及工件19。另，有時亦顯示相同構造的複數個機器人10的模型進行模擬。又，機器人10亦可為其他形態。

進而，端部效果器例如手部11，包含可把持工件19的各種形態的手部，例如開閉式手部、真空吸附式手部及磁力吸附式手部。於以下實施例中，說明作為端部效果器之開閉式手部11把持/釋放工件19的動作。然而，本發明並不限定於上述動作，可包含端部效果器之相關構件受到端部效果器之效果的各種動作，即相關構件之重量(負載)伴隨機器人10的動作而改變的其他動作。

例如以下的動作等亦包含於本揭示之範圍內：機器人10一面動作，作為端部效果器的塗裝頭一面噴射被填充在作為相關構件的機器人10所具備的塗料罐的塗料；機器人10一面動作，作為端部效果器的切屑用吸引具一面吸引切屑，並保管在作為相關構件的切屑保管用槽。

控制裝置20係包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、記憶體等的電腦，並且包含模擬執行部21，前述模擬執行部21係以周知之方法模擬機器人10的動作，例如把持工件19並於移動後釋放的動作。進而，控制裝置20包含第一負載設定部22a，其將至少一個機器人10所具備的端部效果器例如手部11及該端部效果器的相關構件例如工件19中之至少一者設定為負載。第一負載設定部22a亦可將機器人10所具備的手部11及應由該手部11把持的工件19中之至少一者設定為負載。進而，控制裝置20包含第二負載設定部22b，其設定模擬裝置1中作用於機器人10之利用動畫顯示的負載。再者，該等負載設定部22a、22b係從動作程式28讀取設定有對應的負載的「一行或複數行」，並解釋設定了負載的程式部分。

進而，控制裝置20包含：負載記錄部23，係於利用模擬執行部21執行模擬時，記錄由第一負載設定部22a設定之設定負載、與由第二負載設定部22b設定之動畫上之負載；及比較部24，係比較由負載記錄部23記錄之設定負載與動畫上之負載。進而，控制裝置20包含以聲音及/或訊息之形式對操作者輸出警告的警告部25。

模擬執行部21、負載設定部22a、22b、負載記錄部23、比較部24、及警告部25係利用由控制裝置20之CPU執行的電腦程式實現的功能模組。又，動作程式28係記憶於控制裝置20之記憶部，例如記憶體。記憶部27亦記憶CPU執行的各種處理中所利用或製作的各種資料。

再者，用以執行CPU所具有的各部的處理的電腦程式，亦可以記錄在半導體記憶體、磁性記錄媒體或光記錄媒體等電腦可讀取的記錄媒體的形式提供。

圖2係顯示基於第一實施形態之機器人模擬裝置之動作的流程圖。首先，於步驟S1，模擬執行部21基於記憶在記憶部27例如記憶體的機器人10的動作程式28，執行機器人10之模擬。

本揭示之機器人10之動作係至少包含利用手部11把持及釋放工件19。操作者係使用控制裝置20之輸入部29，例如鍵盤、滑鼠等預先製作動作程式28。或者，操作者或其他業者亦可使用控制裝置20以外的電腦預先製作動作程式28。

於執行模擬時，機器人10以動畫的方式描繪於顯示部5。因此，機器人10之利用手部11之工件19之把持動作及工件19之釋放動作亦以動畫的方式描繪。若模擬結束，取得進行了動作程式28中所記載之動作時的週程時間。

此處，典型的實施例中之機器人10之動作程式28之一部分如下。 1：　!FANUC ； 2：　!ROBOGUIDE Generated This TPP ； 3：　!Run SimPRO.cf to setup frame and ； 4：　工具座標號碼[GP1]=1 ； 5：　使用者座標號碼[GP1]=0 ； 6：　負載設定[1：EOAT w/o part] ； 7：各軸 位置[1] 100% 定位 ； 8：　! MoveTo-Pickup ('work05') From ( ； 9：各軸 位置[2] 100% 定位 ； 10：各軸 位置[3] 100% 定位 ； 11：　! Pickup ('work05') From ('Pallet ； 12：　!WAIT 0.00 (sec) ； 13：　負載設定[2：EOAT with part] ； 14：直線 位置[4] 2000mm/sec 定位 ； 15：　! MoveTo-Drop ('work05') From ('G ； 16：各軸 位置[5] 100% 定位 ； 17：各軸 位置[6] 100% 定位 ； 18：　! Drop ('work05') From ('GP： 1 - ； 19：　!WAIT 0.00 (sec) ； 20：　負載設定[1：EOAT w/o part] ； 21：直線 位置[7] 2000mm/sec 定位 ； 22：各軸 位置[8] 100% 定位 ；

於動作程式28之第7行之「各軸 位置[1] 100% 定位」(各軸位置[1] 100%定位)中，藉由決定機器人10之各軸的位置，而決定機器人10之開始位置。又，各軸的位置係以相互垂直的三個軸線及繞其等三個軸線的角度表示。進而，第8行的「MoveTo-Pickup」係指機器人10從開始位置移動至某位置後，以手部11把持工件19後抬起，該位置是按第9行及第10行之「各軸 位置[2] 100% 定位」(各軸位置[2] 100%定位)等來決定。

第15行之「MoveTo-Drop」係指機器人10移動至期望位置以便使工件19下降，期望位置係藉由如下方式而決定，即：按第14行之「直線 位置[4] 2000mm/sec 定位」(直線位置[4] 2000mm/sec定位)所記載般，從把持位置進行線形移動後，按第16行及第17行之「各軸 位置[2] 100% 定位」(各軸位置[5] 100%定位)等所記載般，決定各軸位置。

然後，第18行之「Drop」係指由手部11釋放工件19使之下降。按第19行之「WAIT」待機期望時間後，機器人10按第21行之「直線 位置[7] 2000mm/sec 定位」及第22行之「各軸 位置[8] 100% 定位」移動至結束位置。即，上述動作程式28包含「開始」、「把持」、「釋放」、「結束」之四個階段。

另外，於前述動作程式28之第6行、第13行、第20行有「負載設定」(負載設定)的記載。該等行係應記載機器人10所具備的手部11及應由手部11把持的工件19中之至少一者的設定負載Wb的行。又，第4行以後並且是第6行、第13行、第20行以外的行，係與動畫處理相關的設定。換言之，該等行係可說是應記載負載Wa的行，前述負載Wa是於模擬裝置1中作用於機器人10之應利用動畫顯示的負載。

再者，第一負載設定部22a係讀取應記載設定負載Wb的行，例如第6行、第13行、第20行，並解釋設定有負載Wb的程式部分。同樣地，第二負載設定部22b係讀取應記載設定負載Wa的行，例如第4行以後並且是第6行、第13行、第20行以外的行，並解釋設定有負載Wa的程式部分。這些解釋係在執行模擬時進行。

圖3係顯示第一實施形態中之負載的時序圖之圖。於圖3中，顯示機器人10之動作中之「開始」、工件之「把持」、工件之「釋放」、「結束」時之手部11。這些分別對應於在顯示部5顯示之執行模擬時所描繪的手部11。然後，於其下方分別顯示動畫上之負載Wa與設定負載Wb的時序圖。 於圖2之步驟S2中，負載記錄部23透過第二負載設定部22b記錄動畫上之負載Wa。具體而言，負載記錄部23針對由第一負載設定部22a解釋為設定有負載Wa的行，透過利用模擬執行部21實際地進行模擬，而將負載Wa記錄成時序圖。於圖3所示之負載Wa之時序圖中，可知「開始」、「釋放」及「結束」時的負載Wa為10kg，「把持」時之負載Wa為12kg。

換言之，手部11之負載(重量)為10kg，工件19之負載(重量)為2kg。又，於圖3中，於手部11之內部顯示「10kg」且於工件19之內部顯示「2kg」。這些數值在圖3中是為了方便而顯示，並不意味著在模擬時於顯示部5中是如此地顯示。

另外，前述動作程式28中之第6行表示機器人10之「開始」時之設定負載Wb。然後，由於第11行有「Pickiup」，故第13行表示工件19「把持」時之設定負載Wb。進而，由於第18行有「Drop」，故第20行表示工件19「釋放」時之設定負載Wb。

詳細而言，由於第6行及第20行有「1：EOAT w/o part」，意思為「without part」，故於第6行及第20行可設定將工件19除外的僅手部11的負載Wb。進而，因為於第13行有「2：EOAT with part」，故於第13行可設定工件19及手部11之合計的負載Wb。

接著，於步驟S4中，負載記錄部23基於動作程式28，透過第一負載設定部22a記錄設定負載Wb。具體而言，負載記錄部23基於由第二負載設定部22b解釋為設定有負載Wb的行，例如第6行、第13行及第20行，將負載Wb以時序圖之形式進行記錄。又，在記錄負載Wb時，不一定需要利用模擬執行部21執行模擬，且步驟S4亦可於執行模擬前進行。於圖3所示之設定負載Wb之時序圖中，如實線所示，「開始」、「把持」及「釋放」時之Wb均為10kg。

接著，前進至步驟S5，比較部24比較動畫上之負載Wa與設定負載Wb。具體而言，比較部24係判定動畫上之負載Wa與設定負載Wb之間之差的絕對值|Wa-Wb|是否大於預定之閾值A1。閾值A1設為大致等於工件19的重量。

於圖3所示之例中，相對於動畫上之負載Wa在「把持」時從10kg增加至12kg，以實線表示之設定負載Wb從「開始」到「結束」之設定負載並沒有變化，即使於「把持」時也保持在10kg。

此時，可判斷為於「把持」時(動作程式28之第13行)僅輸入手部11之負載，未輸入工件19之負載。因此，判定為「把持」時之差之絕對值|Wa-Wb|大於閾值A1，前進至步驟S6。於步驟S6中，利用警告部25對操作者以聲音及/或訊息之形式輸出警告，以便修正動作程式28。

相對於此，關於圖3中以虛線表示之設定負載Wb，雖然「開始」時之設定負載為10kg，但從「把持」到「釋放」之設定負載成為12kg，於「釋放」後回到10kg。因此，在以虛線表示之設定負載Wb之情形下，可判斷為於動作程式28中，在輸入時亦考慮了工件19的負載。

此時，因為判斷為「把持」時之差之絕對值不大於閾值A1，故不藉由警告部25輸出警告，而結束處理。即，若從「把持」到「釋放」之設定負載相較「開始」時及「結束」時之設定負載只有大閾值A1，則可判斷為工件19之負載被輸入至動作程式28。

如此，於第一實施形態中，因為比較動畫上之機器人10之負載Wa與設定負載Wb，故在兩者之差超過預定之閾值A1時，可明白並未正確地進行設定負載Wb。具體而言，於第一實施形態中，可知僅將手部11之負載設定為設定負載Wb，但未設定工件19之負載。因此，步驟S6中之警告部25之警告，宜為表示未設定工件19之負載的內容。

然後，已掌握未正確地進行設定負載Wb時，操作者只要重新設定設定負載Wb即可。此時，操作者只要將相當於手部11之負載與工件19之負載的合計的負載，設定為第13行之「把持」時之設定負載Wb即可。藉此，可製作正確的動作程式28，其結果，可進行正確的模擬。

如此，於本揭示中，可於離線程式編寫系統之模擬執行時，參照動畫之負載Wa，來掌握是否已正確地設定設定負載Wb。然後，藉由正確地設定設定負載Wb，可使利用模擬獲得之週程時間更加正確。因此，可減少在現場修正實際的機器人10的動作程式28。

關於這一點，操作者通常在製作動作程式28時不會忘記設定動畫上之機器人10之負載Wa。然而，雖然輸入了負載Wa，亦存在操作者忘記輸入設定負載Wb之情形。本揭示對於操作者僅輸入動畫上之負載Wa而忘記輸入設定負載Wb時特別有利。

另外，圖4係顯示基於第二實施形態之機器人模擬裝置之動作的流程圖，圖5係顯示第二實施形態中之負載的時序圖之圖。圖4之步驟S1~S4因為與前述相同，故省略再次說明。

於圖4之步驟S5’中，判定差之絕對值|Wa-Wb|是否大於預定之閾值A2。閾值A2設為大致等於手部11與工件19的合計重量。

於圖5所示之例中，相對於動畫上之負載Wa在「把持」時從10kg增加至12kg，以實線表示之設定負載Wb從「開始」到「結束」並沒有變化，其值亦不清楚。

此時，可判斷為從「開始」到「結束」並未輸入手部11之負載及工件19之負載兩者。換言之，於第二實施形態中，可以說在步驟S4，設定負載Wb實際上未被記錄。因此，判斷為「把持」時之差之絕對值|Wa-Wb|大於閾值A2，前進至步驟S6。於步驟S6’’中，利用警告部25對操作者以聲音及/或訊息之形式輸出警告，以便修正動作程式28。此時的警告部25之警告，宜為表示未設定手部11之負載及工件19之負載兩者的內容。 於步驟S5’中，在判定為差之絕對值|Wa-Wb|不大於預定之閾值A2時，前進至步驟S5’’，判定差之絕對值|Wa-Wb|是否大於前述閾值A1。然後，在判定為差之絕對值|Wa-Wb|大於前述閾值A1時，前進至步驟S6’’，輸出表示未設定工件19之負載的警告。藉此，可向操作者正確地傳達：於動作程式28中，僅修正手部11(端部效果器)之負載、或修正手部11(端部效果器)之負載及工件19(相關構件)之負載兩者。

可知在這種情況下亦可獲得與前述實施形態大致相同的效果。

本發明之態樣 根據第一態樣，提供一種機器人模擬裝置(1)，其係利用離線程式編寫系統執行，且在離線作業空間內具有至少一個機器人(10)，前述機器人模擬裝置具備：第一負載設定部(22a)，係將前述至少一個機器人所具備的端部效果器及該端部效果器的相關構件中之至少一者設定為負載；第二負載設定部(22b)，係設定前述模擬裝置中作用於前述至少一個機器人之利用動畫顯示的負載；負載記錄部(23)，係於前述機器人模擬裝置執行模擬時，記錄由前述第一負載設定部設定之設定負載(Wb)、與由前述第二負載設定部設定之動畫上之負載(Wa)；及比較部(24)，係比較由該負載記錄部記錄之前述設定負載與前述動畫上之負載。 根據第二態樣，於第一態樣中，進而具備警告部(25)，前述警告部在前述設定負載與前述動畫上之負載之間的差為預定之閾值以上時，輸出警告。 根據第三態樣，於第二態樣中，前述警告部係因應前述預定之閾值，輸出不同的警告。

態樣之效果 於第一態樣中，因為比較動畫上之機器人之負載與設定負載，故在兩者之差超過預定之閾值時，可明白並未正確地進行設定負載。因此，藉由重新設定設定負載，使模擬中之週程時間變得正確，結果可減少動作程式在現場的修正作業。 於第二態樣中，可以提醒操作者修正動作程式。 於第三態樣中，可向操作者傳達：於動作程式中僅修正端部效果器之負載、或者修正端部效果器之負載及相關構件之負載兩者。

以上，雖然說明了本發明之實施形態，但所屬技術領域中具有通常知識者應可理解於不脫離後述申請專利範圍之揭示範圍內，可進行各種修正及變更。

1:模擬裝置 10:機器人 11:手部(端部效果器) 19:工件(相關構件) 20:控制裝置 21:模擬執行部 22a:第一負載設定部 22b:第二負載設定部 23:負載記錄部 24:比較部 25:警告部 27:記憶部 28:動作程式 29:輸入部 S1,S2,S4,S5,S5’,S5”,S6,S6’,S6”:步驟

圖1係基於本揭示之機器人模擬裝置的方塊圖。 圖2係顯示基於第一實施形態之機器人模擬裝置之動作的流程圖。 圖3係顯示第一實施形態中之負載的時序圖之圖。 圖4係顯示基於第二實施形態之機器人模擬裝置之動作的流程圖。 圖5係顯示第二實施形態中之負載的時序圖之圖。

1:模擬裝置

10:機器人

11:手部(端部效果器)

19:工件(相關構件)

20:控制裝置

21:模擬執行部

22a:第一負載設定部

22b:第二負載設定部

23:負載記錄部

24:比較部

25:警告部

27:記憶部

28:動作程式

29:輸入部

Claims (3)

1. 一種機器人模擬裝置，其係利用離線程式編寫系統執行，且在離線作業空間內具有至少一個機器人，前述機器人模擬裝置具備： 第一負載設定部，係將前述至少一個機器人所具備的端部效果器及該端部效果器的相關構件中之至少一者設定為負載； 第二負載設定部，係設定前述模擬裝置中作用於前述至少一個機器人之利用動畫顯示的負載； 負載記錄部，係於前述機器人模擬裝置執行模擬時，記錄由前述第一負載設定部設定之設定負載、與由前述第二負載設定部設定之動畫上之負載；及 比較部，係比較由該負載記錄部記錄之前述設定負載與前述動畫上之負載。
2. 如請求項1之機器人模擬裝置，其進而具備警告部，前述警告部在前述設定負載與前述動畫上之負載之間的差為預定之閾值以上時，輸出警告。
3. 如請求項2之機器人模擬裝置，其中前述警告部係因應前述預定之閾值，輸出不同的警告。

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