TWI820651B - 路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體 - Google Patents

路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體 Download PDF

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Abstract

課題：目標為提供一種可為機器人生成確實地經過教導點之路徑教導資料的路徑教導資料生成裝置、其方法以及程式。解決方法：路徑教導資料生成裝置包括樣條內插部，根據給予的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰的教導點之間產生多個內插點；以及路徑教導資料生成部，根據由樣條內插部所產生的多個內插點的位置資訊和多個教導點的位置資訊，生成指示機器人工具通過各個教導點位置的路徑教導資料。

Description

路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體
本揭露係關於路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體。
根據由使用者所設定的教導點(節點)，設定機器人工具的通過路徑 (參考範例請見專利文獻1)。例如，根據此通過路徑，執行塗佈的開始或結束等使用者所望的處理。 [現有技術文獻] [專利文獻]
（專利文獻１）特開平1-217608號公報
[本發明欲解決的課題]
由於教導點之間有間隔，以樣條內插在教導點之間插入內插點，由內插點顯示工具的路徑。工具沿著各個內插點依序連接而成的樣條曲線（Spline Line）被驅動，可在內插點的位置由工具執行各種處理(例如塗佈)。
但其中，在對教導點進行樣條內插的狀況，所產生的內插點位置對教導點的位置有偏差的可能性。在這個狀況，各個內插點依序連接而成的樣條曲線上不包含有教導點，有在使用者所設定的教導點位置無法由機器人執行塗佈等處理的可能性。
本揭露鑒於這樣的問題，以提供一種可為機器人生成確實地經過教導點之路徑教導資料的路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體為目標。 [為了解決課題的方法]
本揭露的第一實施例為一種路徑教導資料生成裝置，包括樣條內插部，根據給予的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰的該些教導點之間產生多個內插點；以及路徑教導資料生成部，根據由該樣條內插部所產生的該些內插點的位置資訊和該些教導點的位置資訊，生成指示機器人工具通過該些教導點位置的路徑教導資料。
本揭露的第二實施例為一種路徑教導資料生成方法，以電腦實行，包括樣條內插步驟，根據給予的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰的該些教導點之間產生多個內插點；以及路徑教導資料生成步驟，根據由該樣條內插工程所產生的該些內插點的位置資訊和該些教導點的位置資訊，生成指示機器人工具部通過該些教導點位置的路徑教導資料。
本揭露的第三實施例為一種記錄媒體，可由電腦讀取，儲存有使電腦作為上述的路徑教導資料生成裝置作用的路徑教導資料生成程式。 [發明的功效]
依照本揭露，具有可為機器人生成確實地經過教導點之路徑教導資料的功效。
[為了實施發明的態樣]
下面參照圖式說明本揭露之路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體的一實施例。
本揭露的一實施例之路徑教導資料生成裝置20(參照圖2)，例如設於控制對被加工物執行處理之機器人的控制裝置10。且路徑教導資料生成裝置20生成指示機器人工具移動路徑的路徑教導資料。也就是說，根據由路徑教導資料生成裝置20生成的路徑教導資料，機器人工具對被加工物移動並執行預定的處理。在本實施例以機器人對被加工物執行塗裝(塗佈的開始以及結束)的狀況為例說明，但所執行的處理並不被限定為塗裝。
圖1是表示本發明的一實施例之控制裝置10具有的硬體構成的一例之概略構成圖。如圖1所示，控制裝置10就是所謂的電腦，例如包括CPU11(Central Processing Unit)、主記憶體12、儲存部13、外部介面14、通訊介面15、輸入部16以及顯示部17。這些部件直接或藉由匯流排間接的相互連接著，互相連動執行各種處理。
CPU11例如由儲存在藉由匯流排連接之儲存部13的OS(Operating System)進行對控制裝置10整體的控制，並由執行儲存在儲存部13的各種程式執行各種處理。
主記憶體12例如由快取或RAM(Random Access Memory)等可讀寫的記憶體所組成，作為進行CPU11所執行的程式讀取，執行程式所處理的檔案寫入等的作業領域被使用。
儲存部13為非暫態電腦可讀取媒體(non-transitory computer readable storage medium)，例如ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)或快閃記憶體。儲存部13是執行例如Windows(註冊商標)、iOS(註冊商標)以及Android(註冊商標)等裝置整體的控制之OS或BIOS(Basic Input／Output System)，儲存有硬體操作周邊設備用的各種驅動程式、各種應用程式以及各種檔案與資料夾等。且在儲存部13更儲存有實現各種處理用的程式或實現各種處理所需要的各種檔案。
外部介面14是連接外部機器用的介面。作為外部機器的一例，舉例如外接螢幕、USB記憶體以及外接HDD等。而在圖1所示之例，外部介面只圖示有一個，但亦可具備有複數個外部介面。
通訊介面15作為連接網路與其他裝置進行通訊，做資訊的傳送接收所用的介面作用。 例如通訊介面15以有線或無線與其他裝置進行通訊。無線通訊舉例如使用Bluetooth(註冊商標)、Wi-Fi或專用的通訊協定等的通訊。而作為有線通訊的一例，舉例如有線LAN(Local Area Network)等。
輸入部16例如鍵盤、滑鼠或觸控板等，為使用者對路徑教導資料生成裝置給予指示用的使用者介面。
顯示部17為例如液晶顯示器或有機EL(Electroluminescence)顯示器等。又顯示部17亦可為與觸控面板重疊的觸控面板顯示器。
圖2是表示控制裝置10具備的機能之機能方塊圖。如圖2所示，控制裝置10包括路徑教導資料生成裝置20以及工具驅動裝置24。在本實施例，控制裝置10的構成包括路徑教導資料生成裝置20，但路徑教導資料生成裝置20亦可與控制裝置10分別設置。亦可將在路徑教導資料生成裝置20生成的路徑教導資料送給控制裝置10以驅動機器人。
由這些各部件所實現的機能是由例如處理電路(processing circuitry)所實現。例如為實現下述所示的機能的處理順序，一例而言，以程式(例如路徑教導資料生成程式)的形式儲存於儲存部13，CPU11將此程式讀入主記憶體12，並執行資訊的加工與演算處理以實現各種機能。
而程式亦可適用為預先安裝於儲存部13的型態、儲存於可由其他電腦讀取之儲存媒介的狀態所提供的型態或以有線或無線的通信手段所發布的型態。電腦可讀取之儲存媒介包括硬碟碟片、磁光碟、CD-ROM、DVD-ROM以及半導體記憶體等。
路徑教導資料生成裝置20包括教導點設定部21、樣條內插部22以及路徑教導資料生成部23。
教導點設定部21設定教導點(節點)。教導點是欲使機器人工具通過的位置，由使用者所設定。教導點也被設定為在被加工物欲執行預定處理的位置。如此，教導點即為由使用者的指示所設定的指示點。然教導點並不限定於由使用者所設定，亦可由演算處理自動地被設定。
教導點例如是對被加工物的三維形狀資料(三維CAD資料)所設定。圖3為表示教導點設定例的圖。如圖3所示，例如設定有從P1到P12的教導點。教導點有包含編號的要素，可指定起點以及終點。在圖3的例子，假設P1的教導點為起點，P12的教導點為終點。如此設定教導點的序列。在圖3，為了說明，將對應從P1到P12的教導點之樣條曲線假想地以S1表示。S1的樣條曲線可以由路徑教導資料生成裝置20所演算，亦可由從路徑教導資料生成裝置20接收路徑教導資料的後續裝置所演算。
樣條內插部22根據預設的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰教導點之間產生多個內插點。在本實施例，樣條內插部22根據由教導點設定部21所設定的多個教導點進行樣條內插。當教導點數量很多的狀況，將所有教導點一併做樣條內插的演算，則處理負擔會很大。為此，在樣條內插部22將多個教導點分割為多個區間，在各個區間分別產生內插點。
為此，樣條內插部22包括區間設定部31以及內插演算部32。
區間設定部31將在教導點設定部21設定的教導點的序列分割為多個區間。各區間例如是設定為包含多個教導點。例如，可將每指定數量的教導點設定為一個區間。圖4表示對如圖3所設定的教導點設定區間分割的例子。在圖4的例中，從P1到P5的部分設為第1區間，從P5到P7的部分設為第2區間，從P7到P12的部分設為第3區間。區間的設定方法不被圖4所限定。
內插演算部32對各個區間進行樣條內插。具體而言，內插演算部32將區間設定部31所設定的多個區間之中其一作為對象區間，對這個對象區間進行樣條內插。在樣條內插的過程中，在教導點之間產生內插值並在教導點之間進行內插。例如，在當對五個教導點進行樣條內插的場合，在通過這五個教導點的樣條曲線(通過多個教導點的多項式近似曲線)上產生內插點。對樣條內插本身，已有各種技術被提出。因此，適當地採用已知的技術即可。也就是說，是根據已知的演算法執行處理，以在教導點之間產生內插點。
在此，在只根據包含在對象區間的教導點進行已知的樣條內插的狀況，會有在區間邊緣附近無法平滑地連接的可能性。為此，內插演算部32將多個區間之中其一作為對象區間，根據包含在對象區間的教導點、在對象區間前的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點以及在對象區間後的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點，在對象區間產生多個內插點。
圖5表示將圖4的第2區間作為對象區間，演算第2區間內插點的狀況的例子。如圖5所示，在演算第2區間內插點的狀況，根據包含在第2區間的教導點(P5、P6以及P7)、第2區間前(起點側)的教導點(P3以及P4)以及第2區間後(終點側)的教導點(P8以及P9)，演算內插點。第2區間前(起點側)的教導點(P3以及P4)是在第2區間前的區間(第1區間)中與第2區間的教導點(P5、P6以及P7)連續的多個教導點。第2區間後(終點側)的教導點(P8以及P9)是在第2區間後的區間(第3區間)中與第2區間的教導點(P5、P6以及P7)連續的多個教導點。如此，產生對應通過從教導點P3到P9的各個教導點之樣條曲線的內插點。由此，在根據這些內插點產生樣條曲線的狀況，在第2區間教導點P5附近以及教導點P7附近，可平滑地產生樣條曲線。在圖5，將通過從P3到P9的教導點之樣條曲線假想地以S2表示。
如此，演算出從教導點P3到P9的內插點，只擷取對象區間之第2區間的部分，作為第2區間的內插點。在圖5的例子，在第2區間S1和S2幾乎為一致，但在S2的末端側(P3側或P9側)，S2對S1有可能出現偏差。因此，產生從P3到P9的內插點，只擷取對象區間之第2區間的部分，由此可設定出與考慮全部教導點的狀況相同的內插點。對其他區間也同樣的不只是包含在區間內的教導點，使用區間前後分別的多個教導點進行樣條內插，再切掉不需要的部分。
而在區間的開始點為教導點起點(P1)的狀況，在此區間前沒有教導點。因此在演算此區間內插點的狀況，不使用此區間前的教導點。同樣地，在區間的結束點為教導點終點(P12)的狀況，在此區間後沒有教導點。因此在演算此區間內插點的狀況，不使用此區間後的教導點。
在演算目標區間的內插點時，不只是使用包含在區間內的教導點，還使用在對象區間前的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點以及在對象區間後的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點進行演算，由於只採用對象區間的內插點，因此可提高與相鄰區間的內插點之間的連續性。
路徑教導資料生成部23根據由樣條內插部22所產生的多個內插點的位置資訊以及多個教導點的位置資訊，生成指示機器人工具通過各個教導點位置的路徑教導資料。具體而言，路徑教導資料生成部23根據多個教導點的位置資訊以及由樣條內插部22所產生的多個內插點的位置資訊，特定任一個對應任一個教導點的內插點，將特定的內插點的位置資訊變更為所對應的教導點的位置資訊。為此，路徑教導資料生成部23包括群組化部33以及修正部34。
群組化部33將相鄰的教導點之間的多個內插點以及相鄰的教導點之中其一設為一個群組。具體而言，位於從一個教導點的位置到下一個教導點的位置之前的內插點被群組化為屬於該教導點的內插點。例如，位於從教導點P5的位置(包含教導點P5的位置)到教導點P6的位置之前的內插點被群組化為屬於教導點P5的內插點。群組化例如是將內插點賦予其從屬的教導點的資訊(例如教導點編號)。圖6表示位於從教導點P5的位置到教導點P6的位置之前的內插點被群組化的例子。對各個內插點賦予從5-1到5-6的資訊。例如5-3表示屬於教導點P5的內插點中第三個內插點。位於從教導點P6的位置到教導點P7的位置之前的內插點也同樣被賦予從6-1到6-5的資訊。
修正部34修正由樣條內插部22所產生的內插點的位置資訊。圖7是表示教導點和內插點的配置例之圖。在圖7，通過教導點Pa以及Pb的樣條曲線以S3表示。如圖7所示，在樣條內插部22由樣條內插演算產生內插點。在此，教導點Pb周圍的放大圖顯示在教導點之間設定了內插點，但在與教導點一致的位置並沒有設定內插點。因此，修正部34將內插點的位置資訊置換為教導點的位置資訊。也就是說，修正部34執行在教導點的位置設定內插點的處理。由此，產生具有教導點Pb位置資訊的內插點。
舉例而言，修正部34從起點開始依序確認由樣條內插部22所產生的內插點，並在切換群組時特定群組開頭的內插點。群組開頭的內插點是與該群組所屬的教導點最接近的內插點。因此，修正部34將群組開頭的內插點特定為修正對象，並將該內插點的位置資訊置換為其所屬的教導點的位置資訊。
對圖7進行修正的例子由圖8所示。在屬於教導點P6的內插點群組(6-1到6-5)，內插點6-1是與教導點P6最接近的內插點。因此，藉由將內插點6-1的位置置換為教導點P6的位置(將內插點的位置資訊改寫為教導點的位置資訊)，使內插點被設定於教導點P6的位置。
在上述的例子，將切換後的群組中最接近教導點設定位置的內插點移動至教導點位置，但亦可將切換前的群組中最接近教導點設定位置的內插點移動至教導點位置。
在上述的例子，將群組中最接近教導點設定位置的內插點特定，但只要可以特定接近教導點的內插點，就不限定於上述的方法。也就是說，設定部將在樣條曲線上的內插點中其中相鄰於教導點設定位置的內插點特定，將其置換到教導點的設定位置亦可。關於修正對象的內插點的特定方法並沒有被限定。
又在上述的例子，將內插點置換到教導點位置，但亦可在教導點位置重新(不是由樣條內插部22所產生)設定內插點。
如此，由樣條內插部22所產生的內插點經修正部34被修正。由此，更確實地設定具有教導點被設定的位置之位置資訊的內插點。
如此設定內插點，內插點的序列即成為路徑教導資料。也就是說，在路徑教導資料包含有內插於教導點之間的內插點以及由修正部34所修正，具有教導點之位置資訊的內插點，各個內插點的位置資訊都可參考。
工具驅動裝置24根據路徑教導資料驅動機器人工具。在路徑教導資料，機器人工具通過的位置以內插點的位置表示，機器人工具順著內插點的序列從一個內插點移動到下一個內插點。即使在區間切換的位置，工具也依內插點序列的順序移動。且在路徑教導資料包含有內插點的位置資訊，因此可在內插點的位置使機器人執行塗佈等預設的處理。特別是由於在路徑教導資料包含有具有教導點之位置資訊的內插點，可以在使用者預想的位置(教導點之位置) 執行使用者所望的處理。
下面對由上述的路徑教導資料生成裝置20所做的路徑教導資料生成處理的一例，參照圖9說明。圖9是表示本實施例之路徑教導資料生成處理順序的一例之流程圖。圖9所示之流程是對某區間生成路徑教導資料，在工具部移動到在該區間的途中設定之指定位置的狀況，生成下一個區間的路徑教導資料之一例做說明。
首先，設定多個教導點(S101)。再將設定的多個教導點分割為多個區間(S102)。並設在各區間設定有區間編號(例如第1區間為1、第2區間為2、第3區間為3)。
接著，設定進行樣條內插的對象區間的區間編號(S103)。在S103，區間編號設定為最初的區間(例如1)。而作為對象區間，可設定一個區間，亦可設定多個區間。
對對象區間進行樣條內插，設定內插點(S104)。
接著，對內插點進行群組化(S105)。由此，內插點與其所屬的教導點相對應。
再接著，特定修正對象的內插點，將此內插點的位置資訊轉換為其所屬的教導點的位置資訊(S106)。由從S104到S106的處理，對對象區間設定了內插點，由此機器人可依設定的內插點使工具移動。
再來，判定對象區間是否為最終區間(也就是N)(S107)。是最終區間的狀況(S107的YES判定)，處理結束。
不是最終區間的狀況(S107的NO判定)，判定工具是否到達指定位置(S108)。指定位置預先設定為區間內的位置(例如中央地點)。還沒到達指定位置的狀況(S108的NO判定)，反覆執行S108。
到達指定位置的狀況(S108的YES判定)，設定接下來執行的區間的編號(S109)，回到S104。
由上述的處理，對應工具移動到的位置依序地產生區間的內插點。例如，在第1區間設定內插點，工具在第1區間移動的狀況，當工具到達第1區間內的指定位置(例如中央地點)時，產生第2區間的內插點。工具從第1區間到第2區間沿著內插點的序列移動，當工具到達第2區間內的指定位置(例如中央地點)時，產生第3區間的內插點。也就是說，在工具部開始移動前不再需要對所有的教導點產生內插點，可節省記憶體的容量。
如以上說明，藉由本實施例之路徑教導資料生成裝置、其方法以及其記錄媒體，根據由樣條內插部22所產生的內插點的位置資訊和教導點的位置資訊，生成指示機器人工具通過各個教導點位置的路徑教導資料。由此，可以在使用者預想的位置(教導點之位置) 執行使用者所望的處理。因此，可提高對使用者的便利性。
藉由特定任一個對應任一個教導點的內插點，將特定的內插點的位置資訊變更為所對應的教導點的位置資訊，可修正產生的內插點的位置資訊，產生具有教導點位置資訊的內插點。
藉由從由樣條內插部22所產生的多個內插點中，特定任一個與任一個教導點位置相鄰的內插點為對應該教導點的內插點，可將靠近教導點的內插點修正為具有該教導點的位置資訊。
藉由將夾在相鄰的教導點之間的多個內插點以及相鄰的教導點之中其一設為一個群組。並在該群組，將與教導點最近的內插點作為對應教導點的內插點以特定，可以將靠近教導點的內插點修正為具有該教導點的位置資訊。
藉由將多個教導點分割為多個區間，各個區間分別產生多個內插點，可相較將所有教導點一併做樣條內插的演算的狀況，減輕處理負擔。另外也可期待節省記憶體的容量。
將多個區間之中其一作為對象區間，根據包含在對象區間的教導點、在對象區間前的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點以及在對象區間後的區間與對象區間的教導點連續的多個教導點，在對象區間產生多個內插點。由此，可提高與相鄰區間的內插點之間的連續性。且可避免為了提高連續性所做的複雜的演算處理(例如條件斷點)，因此可減輕處理負擔。
本揭露不被上述的實施例所限定，在沒有脫離發明主旨的範圍內，可實施各種變形。
10:控制裝置 11:CPU 12:主記憶體 13:儲存部 14:外部介面 15:通訊介面 16:輸入部 17:顯示部 20:路徑教導資料生成裝置 21:教導點設定部 22:樣條內插部 23:路徑教導資料生成部 24:工具驅動裝置 31:區間設定部 32:內插演算部 33: 群組化部 34:修正部 P1～12:教導點 S1,S2,S3:樣條曲線 Pa,Pb:教導點 5-1～5-6:內插點 6-1～6-5:內插點 S101～S109:步驟
[圖1] 係表示本揭露的一實施例之控制裝置的硬體構成的一例之圖。 [圖2] 係表示本揭露的一實施例之控制裝置具備的機能之機能方塊圖。 [圖3] 係表示本揭露的一實施例之教導點的設定例之圖。 [圖4] 係表示本揭露的一實施例之區間的設定例之圖。 [圖5] 係表示本揭露的一實施例之對象區間的內插點的產生例之圖。 [圖6] 係表示本揭露的一實施例之群組化的例子之圖。 [圖7] 係表示本揭露的一實施例之內插點修正的例子之圖。 [圖8] 係表示本揭露的一實施例之修正的具體例之圖。 [圖9] 係表示本揭露的一實施例之路徑教導資料生成處理順序的一例之流程圖。
10:控制裝置
20:路徑教導資料生成裝置
21:教導點設定部
22:樣條內插部
23:路徑教導資料生成部
24:工具驅動裝置
31:區間設定部
32:內插演算部
33:群組化部
34:修正部

Claims (7)

  1. 一種路徑教導資料生成裝置，包括：一樣條內插部，根據給予的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰的該些教導點之間產生多個內插點；以及一路徑教導資料生成部，根據由該樣條內插部所產生的該些內插點的位置資訊和該些教導點的位置資訊，生成指示機器人工具通過該些教導點位置的一路徑教導資料；其中，該路徑教導資料生成部根據該些教導點的位置資訊和由該樣條內插部所產生的該些內插點的位置資訊，特定任一個對應任一個該教導點的該內插點，將特定的該內插點的位置資訊變更為所對應的該教導點的位置資訊。
  2. 如請求項1所述的路徑教導資料生成裝置，其中，該路徑教導資料生成部將由該樣條內插部所產生的該些內插點中，與任一個該教導點相鄰的任一個該內插點，作為對應該教導點的該內插點以特定。
  3. 如請求項1所述的路徑教導資料生成裝置，其中，該路徑教導資料生成部將相鄰的該教導點之間的該些內插點以及相鄰的該教導點之中其一設為一群組，在該群組，將與該教導點最近的該內插點作為對應該教導點的該內插點以特定。
  4. 如請求項1所述的路徑教導資料生成裝置，其中，該樣條內插部將該些教導點分割為多個區間，各個該區間分別產生該些內插點。
  5. 如請求項4所述的路徑教導資料生成裝置，其中，該樣條內插部將該些區間之中其一作為一對象區間，根據包含在該對象區間的該些教導點、在該對象區間前的該區間與該對象區間的該教導點連續的該些教導點以及在該 對象區間後的該區間與該對象區間的該教導點連續的該些教導點，在該對象區間產生該些內插點。
  6. 一種路徑教導資料生成方法，以電腦執行，包括：一樣條內插步驟，根據給予的多個教導點進行樣條內插，並在相鄰的該些教導點之間產生多個內插點；以及一路徑教導資料生成步驟，根據由該樣條內插步驟所產生的該些內插點的位置資訊和該些教導點的位置資訊，生成指示機器人工具部通過該些教導點位置的一路徑教導資料；其中，該路徑教導資料生成步驟根據該些教導點的位置資訊和由該樣條內插部所產生的該些內插點的位置資訊，特定任一個對應任一個該教導點的該內插點，將特定的該內插點的位置資訊變更為所對應的該教導點的位置資訊。
  7. 一種記錄媒體，可由電腦讀取，儲存有使電腦作為如請求項1所述的路徑教導資料生成裝置作用的一路徑教導資料生成程式。
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