WO2016139766A1 - Assembly motion-teaching device - Google Patents

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WO2016139766A1
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博文 田口
中須 信昭
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株式会社日立製作所
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Abstract

The purpose of the present invention is to implement an assembly motion-teaching technology capable of creating teaching data in a short time. An assembly motion-teaching device for a multi-arm robot is characterized: in being provided with a storage unit in which part information, robot information and hand/tool-part category information are stored; and in performing a process for extracting, from the part information, part assembly order and part category and on the basis thereof, assigning a tool or hand and an arm for handling a part to be assembled, and a process for extracting, from the robot information, possible part supply/placement positions that can be handled by said robot, establishing a coordinate system having the center position of the robot as the starting point, calculating the angle from a direction orthogonal to the front surface of the robot, and generating an arm movement path with respect to the part on the basis of said angle.

Description

組立動作教示装置Assembly operation teaching device
 本発明は組立ロボットに対して組立動作を教示する技術に関する。 The present invention relates to a technique for teaching an assembling operation to an assembling robot.
 組立自動化においてロボットを活用し、組立動作データを生成する場合、通常は直接ロボットを動作させながら行うダイレクトティーチングが一般的である。このダイレクトティーチングでは、ロボットに望むべき一連の動作を全てティーチングする必要がある。また、複雑なティーチング作業、あるいは長時間にわたるティーチング作業は、ティーチング作業者の大きな負担となっていた。 When using robots in assembly automation to generate assembly operation data, direct teaching is usually performed while operating the robot directly. In this direct teaching, it is necessary to teach all of a series of operations that should be desired by the robot. In addition, complicated teaching work or long-time teaching work has been a heavy burden on the teaching worker.
 近年では、顧客ニーズの多様化により製品の生産形態が少品種大量生産型から多品種変量生産型に移行してきており、ロボットを活用した組立も多品種への対応を余儀なくされ、ティーチング作業者の負担を加速度的に増大させることとなっている。 In recent years, the diversification of customer needs has shifted the product production form from low-mix, high-volume production to multi-variable, variable-volume production, and assembly using a robot is also forced to support a wide variety of products. The burden is to be increased at an accelerated rate.
 そこで、ティーチングの作業負担を低減する自動化技術に関する発明として、例えば特開昭63-295192号公報(特許文献1)がある。特許文献1は、動作手順の最適解を求める際の例として「optical search」による全数検索方法、もしくは準最適解を求める例として「グラフ表現」による方法が記載されている。 Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-295192 (Patent Document 1) is an invention relating to an automation technique for reducing the work burden of teaching. Patent Document 1 describes an exhaustive search method using “optical search” as an example for obtaining an optimal solution for an operation procedure, or a method using “graph expression” as an example for obtaining a suboptimal solution.
特開昭63-295192号公報JP-A-63-295192
 特許文献1の「optical search」による全数検索方法は計算負荷が大きく、計算に時間がかかる。また、特許文献1の「グラフ表現」による準最適解を求める方法はグラフ表現の作成に時間を要する。つまり、特許文献1の技術は、教示データの生成に長時間必要であった。 The exhaustive search method by “optical search” in Patent Document 1 has a heavy calculation load and takes time to calculate. In addition, the method of obtaining a sub-optimal solution based on “graph expression” in Patent Document 1 requires time to create a graph expression. That is, the technique of Patent Document 1 requires a long time to generate teaching data.
 また、特許文献1の教示データではロボットの動作時間を十分に短縮できていなかった。 Also, with the teaching data of Patent Document 1, the operation time of the robot could not be shortened sufficiently.
 本発明の目的は、短時間で教示データの作成が可能な組立動作教示技術を実現することにある。 An object of the present invention is to realize an assembly operation teaching technique capable of creating teaching data in a short time.
 上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を以下に挙げる。
複数アーム型ロボットに対する組立動作教示装置であって、
 データベースと制御部とを備え、
前記データベースは、部品情報およびロボット情報を格納し、
前記部品情報は、組立順序を含み、前記ロボット情報は、本体位置、アームID、当該アームで取り扱える候補位置を含み、
前記制御部は、前記部品情報から組立順序を抽出する処理と、前記ロボット情報からアームの情報を取り出し、組立順序で前記部品を前記ロボットのアームに割り当てる処理と、前記ロボット情報からアームの候補位置を抽出し、各部品を候補位置のいずれかに割当てる処理と、設定した前記部品位置に対して、前記ロボットの中心位置を原点とする座標系を設定し、前記ロボット正面軸に対して直交する方向からの角度を算出する処理と、該角度に基づいて、前記部品に対するアームの動作経路を生成する処理とを行うことを特徴とする組立動作教示装置。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems, and an example is given below.
An assembly operation teaching device for a multi-arm robot,
A database and a control unit,
The database stores part information and robot information,
The part information includes an assembly order, and the robot information includes a main body position, an arm ID, and candidate positions that can be handled by the arm.
The control unit extracts the assembly order from the parts information, extracts the arm information from the robot information, assigns the parts to the robot arm in the assembly order, and arm candidate positions from the robot information. And a process for assigning each part to one of the candidate positions, a coordinate system with the center position of the robot as the origin is set for the set part position, and is orthogonal to the robot front axis An assembly operation teaching apparatus, comprising: processing for calculating an angle from a direction; and processing for generating an operation path of an arm with respect to the component based on the angle.
 本発明によれば、短時間に教示データを生成することができる。 According to the present invention, teaching data can be generated in a short time.
組立動作教示システムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of an assembly operation | movement teaching system. 部品情報111のデータテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data table of the components information. ロボット情報112のデータテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data table of the robot information. ハンド/ツール-部品種別情報113の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of hand / tool-part type information 113. FIG. 実施例1の組立動作教示装置に係る動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow which concerns on the assembly operation | movement teaching apparatus of Example 1. FIG. ステップ130の詳細フロー図である。FIG. 4 is a detailed flowchart of step 130. ロボットのアームと部品との対応付け例である。It is an example of matching of a robot arm and a part. ロボットのアームと部品との対応付け例である。It is an example of matching of a robot arm and a part. 双腕ロボットの左右のアームの動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the operation pattern of the left and right arms of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右のアームの動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the operation pattern of the left and right arms of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右のアームの動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the operation pattern of the left and right arms of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右のアームの動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the operation pattern of the left and right arms of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右のアームの動作パターンを示す図である。It is a figure which shows the operation pattern of the left and right arms of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右アームの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the left-right arm of a double-arm robot. 双腕ロボットの左右アームの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the left-right arm of a double-arm robot. 干渉が発生した場合の対応フローを示す図である。It is a figure which shows the response | flow flow when interference generate | occur | produces. 実施例2における組立動作教示装置の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the assembly operation | movement teaching apparatus in Example 2. FIG. 双腕ロボットの左右アームの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the left-right arm of a double-arm robot. 実施例2における組立動作教示装置の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the assembly operation | movement teaching apparatus in Example 2. FIG. 部品再レイアウトフロー図である。It is a component re-layout flowchart. 部品再レイアウトフロー図である。It is a component re-layout flowchart. 入力画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an input screen.
 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
 [システム概要]
 図1は組立動作教示システムのシステム構成を示す図である。本組立動作教示システムは、組立動作教示装置100、組立動作教示装置100へデータ入力を行う入力装置101、組立動作教示装置100での教示状態または入力値を表示する表示装置102、モデルデータを含む部品情報を生成する3D-CAD装置104、3D-CAD装置104で作成されていないデータをカメラやスキャナで補完するビジョンシステム105、を備えている。本実施例の入力装置101、表示装置102、3D-CAD装置104、ビジョンシステム105は、組立動作教示装置100とネットワークで接続されているが、組立動作教示装置100の一部としてもよい。本実施例では複腕ロボット、特に双腕ロボットの動作ティーチングに適用される組立動作教示システムについて説明するが、双腕に限定されるものではない。
[System Overview]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an assembly operation teaching system. The assembly operation teaching system includes an assembly operation teaching device 100, an input device 101 for inputting data to the assembly operation teaching device 100, a display device 102 for displaying a teaching state or input value in the assembly operation teaching device 100, and model data. A 3D-CAD device 104 that generates component information is provided with a vision system 105 that supplements data not created by the 3D-CAD device 104 with a camera or a scanner. The input device 101, the display device 102, the 3D-CAD device 104, and the vision system 105 of this embodiment are connected to the assembly operation teaching device 100 via a network, but may be part of the assembly operation teaching device 100. In this embodiment, an assembly motion teaching system applied to motion teaching of a multi-arm robot, particularly a double-arm robot will be described, but the present invention is not limited to a double-arm.
 [組立動作教示装置]
 組立動作教示装置100は、DB110、制御部200を備えている。DB110は、組立動作教示装置100内の記憶装置で構成されたデータベースであり、部品情報111、ロボット情報112、ハンド/ツール-部品種別情報113が格納されている。制御部200は、割付部201、動作経路生成部202、干渉判定部203、組立時間計算部204を備えている。各部について、以下詳述する。
[Assembly operation teaching device]
The assembly operation teaching device 100 includes a DB 110 and a control unit 200. The DB 110 is a database configured by a storage device in the assembly operation teaching apparatus 100, and stores part information 111, robot information 112, and hand / tool-part type information 113. The control unit 200 includes an allocation unit 201, an operation path generation unit 202, an interference determination unit 203, and an assembly time calculation unit 204. Each part will be described in detail below.
 [DB110]
 まず、DB110の各情報について詳述する。
[DB110]
First, each information of DB110 is explained in full detail.
 <部品情報111>
 部品情報111のデータテーブルの一例を図2に示す。本実施例の部品情報111は、例えば、部品ID、部品種別、組立順序、他のアームの保持なしで取り扱えるトルクを特定する情報(例えば、有効長さ、質量、設置面摩擦係数)が含まれている。
<Part information 111>
An example of the data table of the component information 111 is shown in FIG. The component information 111 of the present embodiment includes, for example, component ID, component type, assembly order, and information (for example, effective length, mass, and installation surface friction coefficient) specifying torque that can be handled without holding other arms. ing.
 <ロボット情報112>
 ロボット情報112のデータテーブルの一例を図3に示す。本実施例のロボット情報は、例えば、ロボットID、ロボット本体の位置、ロボットが備えるアームID、アーム位置、部品供給と部品組立を行うために登録された候補位置、取り扱えるハンドとツール、および作業時にツールで発生させるトルクが含まれている。
<Robot information 112>
An example of the data table of the robot information 112 is shown in FIG. The robot information of this embodiment includes, for example, the robot ID, the position of the robot body, the arm ID of the robot, the arm position, the candidate positions registered for parts supply and part assembly, the hand and tools that can be handled, and the time of work Includes torque generated by the tool.
 <ハンド/ツール-部品種別情報113>
 ハンド/ツール-部品種別情報113は、部品種別毎に扱えるハンドまたはツールを特定する情報である。ハンド/ツール-部品種別情報113のデータテーブルの一例を図4に示す。ハンドは部品を把持するものであり、爪タイプ(例、2爪タイプ、3爪タイプ)、把持タイプ(例、内側閉じで部品を把持するタイプ、外側開きで部品を把持するタイプ)、吸着タイプ、指タイプなどの種別がある。ツールは部品の組立に必要なドライバ、スパナ等の工具である。
<Hand / Tool-Part Type Information 113>
The hand / tool-part type information 113 is information for specifying a hand or tool that can be handled for each part type. An example of the data table of the hand / tool-part type information 113 is shown in FIG. The hand is for gripping parts, claw type (eg, 2 claw type, 3 claw type), gripping type (eg, gripping the part with inner closing, type gripping the part with outside opening), suction type There are types such as finger type. The tool is a tool such as a screwdriver or a spanner necessary for assembling the parts.
 [制御部200の概要]
 割付部201は、各部品に対して、当該部品を取り扱うアーム、ハンド、ツールの割付を行う。
[Overview of Control Unit 200]
The assignment unit 201 assigns to each part an arm, a hand, and a tool that handle the part.
 動作経路生成部202は、各部品の供給位置と組立位置を読み出し、それらの間の搬送を行うアームの動作経路を生成する。 The operation path generation unit 202 reads the supply position and the assembly position of each component, and generates an operation path of an arm that performs conveyance between them.
 干渉判定部203は、動作経路生成部202で生成された動作経路に干渉が生じるかの判定を行う。 The interference determination unit 203 determines whether interference occurs in the operation path generated by the operation path generation unit 202.
 組立時間計算部204は、動作経路生成部202で生成された動作経路に基づいて、部品の組立時間に要する時間の計算を行う。 The assembly time calculation unit 204 calculates the time required for assembling the parts based on the operation path generated by the operation path generation unit 202.
 以下、組立動作教示装置の各部の機能を動作フローとともにさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the function of each part of the assembly operation teaching device will be described in more detail along with the operation flow.
 [組立動作教示装置の動作フロー]
 図5は、本実施例の組立動作教示装置の動作フロー図である。
[Operation flow of assembly operation teaching device]
FIG. 5 is an operation flowchart of the assembly operation teaching apparatus of the present embodiment.
 組立動作教示装置100のスタートが開始される(START ステップ120)と、まず、割付部201は、部品情報111をDB110から取得する。もし、不足する情報がある場合は、割付部201は、3D-CAD装置104またはビジョンシステム105から情報を取得し、部品情報111として、DB110に格納する(ステップ121)。 When the start of the assembly operation teaching device 100 is started (START step 120), the assignment unit 201 first acquires the part information 111 from the DB 110. If there is insufficient information, the allocating unit 201 acquires the information from the 3D-CAD device 104 or the vision system 105 and stores it as the component information 111 in the DB 110 (step 121).
 次に、割付部201は、ロボット情報112をDB110から取得する(ステップ122)。 Next, the allocation unit 201 acquires the robot information 112 from the DB 110 (step 122).
 次に、割付部201は、部品情報111から部品の組立順序を取得する(ステップ123)。 Next, the allocating unit 201 acquires the assembly order of components from the component information 111 (step 123).
 次に、割付部201は、ロボット情報112からロボットの本体位置を抽出し、ロボット設置面上にロボットの本体位置を原点とする座標空間を設定する。この座標空間は、双腕ロボットの場合、正面の中心軸をY軸とし、その直交方向をX軸とする(ステップ124)。正面の中心軸が特定されていない場合、ロボット情報112のアーム位置を抽出し、その配置から特定する。なお、XY座標系でなく、X軸のプラス側から原点を頂点とした角度θと距離rを用いた極座標系でもよい。 Next, the assignment unit 201 extracts the robot body position from the robot information 112, and sets a coordinate space with the robot body position as the origin on the robot installation surface. In the case of a dual-arm robot, this coordinate space has the front central axis as the Y axis and the orthogonal direction as the X axis (step 124). When the front central axis is not specified, the arm position of the robot information 112 is extracted and specified from the arrangement. Instead of the XY coordinate system, a polar coordinate system using an angle θ and a distance r with the origin at the apex from the plus side of the X axis may be used.
 次に、割付部201は、ロボット情報112から供給組立候補位置を抽出し、各位置をステップ124で設定した座標空間上に設定する。さらに、部品情報111の部品を候補位置に配置する。そして、X軸のプラス側から原点を頂点とした各部品位置のなす角度θを算出する(ステップ125)。 Next, the assignment unit 201 extracts the supply assembly candidate positions from the robot information 112 and sets each position on the coordinate space set in step 124. Further, the component of the component information 111 is arranged at the candidate position. Then, an angle θ formed by each component position with the origin at the apex is calculated from the plus side of the X axis (step 125).
 次に、割付部201は、ロボット情報112からロボットのアーム本数Naを特定する情報を取得する。もし、ロボット情報112に、アーム本数Naを特定する情報がない場合、表示装置102での表示により、ユーザに対して、入力装置101を介してロボットのアーム本数Naを入力するよう促す。割付部201は、ユーザによる入力を通じて、ロボットのアーム本数Naを取得し、ロボット情報112に格納する(ステップ126)。 Next, the allocating unit 201 acquires information for specifying the number of robot arms N a from the robot information 112. If the robot information 112 does not include information specifying the number of arms N a , the display device 102 prompts the user to input the number of arms N a of the robot via the input device 101. The allocating unit 201 acquires the number of robot arms N a through input by the user and stores it in the robot information 112 (step 126).
 続いて、割付部201は、図2の部品情報111の部品種別を参照キーとして、図4のハンド/ツール-部品種別情報113を参照することで、当該部品の組立作業に用いるツール(例えば、ねじに対応するツールとして必要なドライバやレンチ)を当該部品の組立に割当てる(ステップ127)。 Subsequently, the allocating unit 201 refers to the hand / tool-part type information 113 in FIG. 4 by using the part type in the part information 111 in FIG. 2 as a reference key, so that a tool (for example, A screwdriver or a wrench necessary as a tool corresponding to the screw is assigned to the assembly of the part (step 127).
 続いて、割付部201は、同様に、部品情報111の部品種別を参照キーとして、ハンド/ツール-部品種別情報113を参照することで、当該部品の組立作業に用いるハンドを当該部品の作業に割当てる(ステップ128)。なお、適切なハンドやツールを自動決定する機能を設けておくか、適切なハンドやツールを入力装置101を通じてユーザに入力させる機能を設けておくことにより、テーブルに該当するデータがない場合に対応可能な構成としてもよい。 Subsequently, the allocating unit 201 similarly refers to the hand / tool-part type information 113 using the part type of the part information 111 as a reference key, so that the hand used for assembling the part can be used as the part operation. Assign (step 128). In addition, by providing a function for automatically determining an appropriate hand or tool, or by providing a function for allowing the user to input an appropriate hand or tool through the input device 101, it is possible to deal with a case where there is no corresponding data in the table. It is good also as a possible structure.
 この部品-ツール対応付け(ステップ127)と部品-ハンド対応付け(ステップ128)を纏めてステップ138とする。このステップ138終了後、本実施例によるアームと各々の部品との対応付けが行われる(ステップ130)。このステップ130についても、図6を用いて詳細を後で説明する。 The part-tool association (step 127) and the part-hand association (step 128) are collectively referred to as step 138. After this step 138 is completed, the arm according to the present embodiment is associated with each component (step 130). Details of step 130 will be described later with reference to FIG.
 ステップ130終了後、動作経路生成部202は、アームの動作経路を生成する(ステップ131)。 After step 130, the motion path generation unit 202 generates an arm motion path (step 131).
 次に、干渉判定部203は、例えば、アームやハンドやアーム動作経路中の干渉チェックを行う(ステップ132)。 Next, the interference determination unit 203 performs, for example, an interference check in the arm, hand, or arm operation path (step 132).
 組立時間計算部204は、動作経路を単位移動速度で割ることで移動時間を算出する。次に、組立時間計算部204は、前回のハンドから変化の有無を確認することで、ハンド切替回数をカウントし、予め設定しておいたハンド切替1回当たりの時間を、ハンド切替回数に掛けることでハンド切替時間を算出する。さらに、組立時間計算部204は、移動時間、ハンド切り替え時間および実作業時間を加算することでロボットの部品組立に要する時間を算出する。この計算は個々の部品毎だけでなく、それまでの作業時間の積算値も算出する。(ステップ133)。 The assembly time calculation unit 204 calculates the movement time by dividing the operation path by the unit movement speed. Next, the assembling time calculation unit 204 counts the number of times of hand switching by checking whether or not there has been a change from the previous hand, and multiplies the number of times of hand switching by a preset time for one hand switching. Thus, the hand switching time is calculated. Further, the assembly time calculation unit 204 calculates the time required for assembling the parts of the robot by adding the movement time, the hand switching time, and the actual work time. This calculation calculates not only the individual parts but also the integrated value of the working time up to that point. (Step 133).
 組立時間計算部204は、さらに、ステップ133で計算された作業時間の判定を行う(ステップ134)。判定条件は、あらかじめ設定したしきい値より短時間であるものをYESと判定する。複数回繰り替えし、最短時間をYESの条件としてもよいが、より短時間での教示データ生成を行うため、本実施例では、しきい値を判定基準に用いている。また、この判定は個々の部品の組立作業時間とそれまでの部品の組立作業時間の積算値の双方で行う。 The assembly time calculation unit 204 further determines the work time calculated in step 133 (step 134). The determination condition is determined to be YES if it is shorter than a preset threshold value. It is possible to repeat a plurality of times and use the shortest time as a condition of YES. However, in order to generate teaching data in a shorter time, in this embodiment, a threshold value is used as a criterion. Further, this determination is made by both the assembling time of the individual parts and the integrated value of the assembling time of the parts so far.
 組立時間の判定(ステップ134)でYesであれば、動作経路生成部202は、ロボット動作データを生成する(ステップ135)。 If the determination of the assembly time (step 134) is Yes, the motion path generation unit 202 generates robot motion data (step 135).
 組立時間の判定(ステップ134)でNoである場合はステップ129に戻る。
<ステップ130>
 次に、ステップ130のロボットのアームと部品との対応付けについて、図6から図8を用いて説明する。図6にステップ130の詳細フロー図を、図7および図8に対応付け例を示す。
If the determination of the assembly time (step 134) is No, the process returns to step 129.
<Step 130>
Next, the association between the robot arm and the part in step 130 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a detailed flowchart of step 130, and FIGS. 7 and 8 show examples of correspondence.
 まず、部品の組立順序に従って、ロボットのアーム数だけ部品を選択し(本実施例では双腕ロボットを用いているので、アームの数は2)(ステップ156)、選択された部品において、X軸の正側との成す角度の絶対値が大きい部品ほど、X軸の負側に位置するアームが担当するルールを適用する(ステップ157)。このルールを部品全てに適用し(ステップ158)、条件が満足した場合、アーム動作経路生成(ステップ131)に移行する。なお、各アームに全ての部品、ツール、ハンドが使えることを前提としたが、ツールやハンドによっては、アームが取り扱えないことがある。その場合、ロボットの部品情報111を取得する。次に、部品情報111に含まれる部品種別を用いて、当該部品種別を取り扱えるハンドとツールをハンド/ツール-部品種別情報113から取得する。次に、当該取得したハンドとツールを取り扱えるアーム番号をロボット情報112から抽出する。これにより、各部品の作業に割当て可能なアームが特定され、部品、ツール、ハンドに対応してどちらのアームに割り当てるべきか判定することができるようになる。 First, in accordance with the assembly order of parts, parts are selected by the number of robot arms (in this embodiment, the number of arms is 2 because a dual-arm robot is used) (step 156). The rule with which the arm located on the negative side of the X axis takes charge is applied to a component having a larger absolute value with respect to the positive side (step 157). This rule is applied to all the parts (step 158), and when the condition is satisfied, the process proceeds to arm operation path generation (step 131). Although it is assumed that all parts, tools, and hands can be used for each arm, the arm may not be handled depending on the tool or hand. In that case, the robot component information 111 is acquired. Next, by using the component type included in the component information 111, a hand and a tool that can handle the component type are acquired from the hand / tool-component type information 113. Next, an arm number that can handle the acquired hand and tool is extracted from the robot information 112. As a result, the arm that can be assigned to the work of each part is specified, and it can be determined which arm should be assigned to the part, tool, and hand.
 図7はロボットと部品レイアウト状態をロボット上方から見た図である。ここで、300はロボット本体であり、2本のアームを供えたロボット(双腕ロボット)を示している。310lはロボット300の左アーム、320rは同じくロボット300の右アームである。また、420yはロボット本体300の略中心Oを通り、ロボット正面側に向かって通る軸でありY軸(第2軸)と設定し、同様にロボット本体300の略中心oを通り、Y軸と直交する軸をX軸(第1軸)410xと設定する。本図中、501a,502b,503c,504d,505e,506f,507gは、これから組立てを行おうとするそれぞれの部品供給位置であり、添え字のアルファベット順に組立を行う。また、510は部品が組立てられる組立エリアを示している。また本図中、第1軸であるX軸と部品の成す角度は部品504dを例に取ると、部品504dの中心を通り、原点Oを通る線分を430のように作図することで、線分430とX軸の成す角度はθnのように表現することができる。 FIG. 7 is a view of the robot and the parts layout state as seen from above the robot. Here, reference numeral 300 denotes a robot main body, which shows a robot (two-arm robot) provided with two arms. 310l is the left arm of the robot 300, and 320r is the right arm of the robot 300. 420y is an axis passing through the approximate center O of the robot main body 300 and passing toward the front side of the robot, and is set as the Y axis (second axis). An orthogonal axis is set as an X axis (first axis) 410x. In the figure, reference numerals 501a, 502b, 503c, 504d, 505e, 506f, and 507g denote the parts supply positions to be assembled, and the assembly is performed in alphabetical order of the subscripts. Reference numeral 510 denotes an assembly area where parts are assembled. Also, in this figure, the angle formed by the X axis, which is the first axis, and the part takes the part 504d as an example, and a line segment passing through the center of the part 504d and passing through the origin O is drawn as 430. The angle formed by the minute 430 and the X axis can be expressed as θn.
 図8は本実施例により、部品とロボットのアームの対応付けを行った例について説明する。図8中の符号は図7と同じであるので、既に説明済みの符号に関しては省略する。まず組立て順序の1番、2番である部品501a、および502bについて説明する。これまの説明同様、部品501a、部品502bのX軸との成す角度は線分450、440を作図することによりそれぞれθA、θBと表現できる。ここで、図6のステップ157のルール「選択された部品において、第1軸との成す角度の絶対値が大きい部品ほど、第1軸の負側に位置するアームが担当する」で部品に対してアームを対応付ける。言い換えればθA、θBの角度の大きい方をX軸の負側に位置するアーム、つまり左側のアームで担当することより、本図の例ではθA>θBであるので、部品501aを左側のアームで、部品502bを右側のアームで担当する。ここで左側アーム310lは矢印311方向に移動し部品501aを持ち(ピック動作)、次に、破線矢印312方向に移動し、組立エリア510に移動し(プレイス動作)、同じタイミングで右側アーム320rは矢印321方向に移動し、部品502bを持ち(同ピック動作)、次に破線矢印322方向に移動し、組立てエリア510に移動する(同プレイス動作)。ここで、図7および図8では簡単のため、アームには部品を把持するためのハンドは図示していない。 FIG. 8 illustrates an example in which parts are associated with robot arms according to this embodiment. Since the reference numerals in FIG. 8 are the same as those in FIG. 7, the reference numerals already described are omitted. First, the parts 501a and 502b which are No. 1 and No. 2 in the assembly order will be described. Similar to the description so far, the angles formed by the X axis of the parts 501a and 502b can be expressed as θA and θB, respectively, by drawing line segments 450 and 440, respectively. Here, in the rule of step 157 in FIG. 6, in the selected part, the part with the larger absolute value of the angle formed with the first axis is in charge of the arm located on the negative side of the first axis. And attach the arm. In other words, since the larger angle of θA and θB is handled by the arm located on the negative side of the X-axis, that is, the left arm, θA> θB in the example of this figure, so the component 501a is moved by the left arm. The component 502b is handled by the right arm. Here, the left arm 310l moves in the direction of the arrow 311 and holds the part 501a (pick operation), then moves in the direction of the dashed arrow 312 and moves to the assembly area 510 (place operation). It moves in the direction of the arrow 321 and holds the part 502b (same pick operation), then moves in the direction of the broken arrow 322 and moves to the assembly area 510 (same place operation). Here, for the sake of simplicity, FIGS. 7 and 8 do not show a hand for gripping a part on the arm.
 引き続き、双腕ロボットの左右のアームの動作パターンについて図9~図13を用いて説明する。図9は左右のアームの動作パターンとその時の動作ルールについて纏めた図である。この動作ルールは、割付部201での処理、アーム-部品対応付け(ステップ130)、アーム動作経路生成(ステップ131)、動作経路生成(ステップ132~135)において適用されるものとする。(1)左右のアームが独立で動ける場合、(2)左右のアームに順番がある場合、(3)左右のアームが協調する場合、(4)左右のアームが協調し、かつ持替え動作を行うパターンについて時系列に整理したものを図10~図13に示す。 Subsequently, the movement patterns of the left and right arms of the dual-arm robot will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram summarizing the operation patterns of the left and right arms and the operation rules at that time. This operation rule is assumed to be applied in the processing in the assignment unit 201, arm-part association (step 130), arm operation path generation (step 131), and operation path generation (steps 132 to 135). (1) When the left and right arms can move independently, (2) When the left and right arms are in order, (3) When the left and right arms cooperate, (4) The left and right arms cooperate, and carry-over operation FIGS. 10 to 13 show patterns to be performed arranged in time series.
 図10は組立作業において、(1)左右のアームが独立で動ける場合であり、左アームで部品A、部品Cを、同時に右アームで部品B、部品Dを担当し、動作させるパターンを示している。 FIG. 10 shows a pattern in which (1) the left and right arms can move independently, and the left arm is in charge of parts A and C, and the right arm is in charge of parts B and D at the same time. Yes.
 図11は同じく組立作業において、(2)左右のアームに順番がある場合であり、例えば左アームでAをピック動作&プレイス動作した後に、右アームで部品Bをピック動作&プレイス動作しなければならない例を示している。この時、右アームは図7中、STEP2のタイミングではピック動作もしくはプレイス動作をすることができず、STEP2のタイミングで左アームが部品Aをプレイス動作した後になってはじめて右アームでのプレイス動作が可能となることを示している。 FIG. 11 shows the case where the left and right arms are in the same order in the assembly work. For example, after A is picked and placed with the left arm, the part B must be picked and placed with the right arm. An example that should not be shown. At this time, the right arm cannot perform the pick operation or the place operation at the timing of STEP2 in FIG. 7, and the place operation on the right arm is not performed until the left arm places the part A at the timing of STEP2. It shows that it becomes possible.
 図12は(3)左右のアームが協調する場合、を示しており、最初のSTEP1、STEP2では、左アーム、右アームともそれぞれ部品A、部品Bのピック動作&プレイス動作を行った後、STEP3、STEP4で左アームと右アームが協調して同じ部品をピック動作、プレイス動作するパターンを示している。 FIG. 12 shows (3) the case where the left and right arms cooperate. In the first STEP1 and STEP2, the left arm and the right arm perform the picking and placing operation for the parts A and B, respectively, and then STEP3. , STEP 4 shows a pattern in which the left arm and the right arm cooperate to pick and place the same part.
 図13は(4)左右のアームが協調し、かつ持替え動作を行うパターンについて示しており、この例では、最初のSTEP1、STEP2では、左アーム、右アームともそれぞれ部品A、部品Bのピック動作&プレイス動作を行った後、STEP3、STEP4、STEP5で左アームと右アームが協調して部品の持替え、もしくは引渡しを行っている場合の例を示している。STEP3では左アームでまず部品Cをピック動作し、プレイス動作に移る。この時のプレイス先は右アームであり、左アームのプレイス=右アームのピック動作となっている(STEP4)。この後、右アームはSTEP5で部品Cのプレイス動作を行うと共に、左アームでは同じタイミングで部品Eのピック動作を開始し、左右アームで動いていない時間を極力減らし、作業性を上げる動作パターンとなっている。 FIG. 13 shows (4) a pattern in which the left and right arms cooperate and perform a change-over operation. In this example, in the first STEP1 and STEP2, the left arm and the right arm are picked for the parts A and B, respectively. After the operation & place operation is performed, an example is shown in which the left arm and the right arm cooperatively change parts or deliver parts in STEP3, STEP4, and STEP5. In STEP3, the part C is first picked by the left arm, and then the place operation is started. The place destination at this time is the right arm, and the left arm place = the right arm pick operation (STEP 4). Thereafter, the right arm performs the place operation of the part C in STEP5, and the left arm starts the picking operation of the part E at the same timing, and reduces the time during which the left and right arms are not moving as much as possible, thereby improving workability. It has become.
 これらの(1)~(4)の動作パターンは割付部201および動作経路生成部202での各処理、ならびに前記アーム-部品対応付け(ステップ129)、アーム動作経路生成(ステップ130)および動作経路生成(ステップ131~135)により実行される。 These operation patterns (1) to (4) are obtained from the processes in the allocation unit 201 and the operation path generation unit 202, the arm-part association (step 129), the arm operation path generation (step 130), and the operation path. This is executed by generation (steps 131 to 135).
 ここで改めて、双腕ロボットの左右アームの動作について図14、図15を用いて説明する。図14は図13の、組立てが進んだ状態での部品と双腕ロボットの左右アームの対応付けを行った例を示した動作説明図である。図14中の符号は図7~8と同じであるので、既に説明済みの符号に関しては省略する。 Here, the operation of the left and right arms of the double-arm robot will be described again with reference to FIGS. FIG. 14 is an operation explanatory view showing an example in which the parts in the state where the assembly is advanced and the left and right arms of the double-arm robot in FIG. 13 are associated with each other. Since the reference numerals in FIG. 14 are the same as those in FIGS. 7 to 8, the reference numerals already described are omitted.
 本図14では組立順序の3番、4番である部品503c、および504dについて説明する。これまでの説明同様、部品503c、部品504dのX軸との成す角度は、部品503cの略中心と原点O、部品504dの略中心を原点Oを結んだ線分470、460を作図することによりそれぞれθC、θDと表現できる。ここで、図6のステップ157にて説明のルール同様に考えれば、本図14の例ではθC>θDであるので、部品503cを左側のアームで、部品504dを右側のアームでのピック動作、プレイス動作等の動作をそれぞれ担当する。ここで左側アーム310lは矢印313方向に移動し部品503cを持ち(ピック動作)、次に破線矢印314方向に移動し、組立エリア510に移動し(プレイス動作)、同じタイミングで右側アーム320rは矢印323方向に移動し、部品504dを持ち(同ピック動作)、次に破線矢印324方向に移動し、組立てエリア510に移動する(同プレイス動作)。 Referring to FIG. 14, the parts 503c and 504d that are the third and fourth in the assembly order will be described. As described above, the angles formed by the X axis of the parts 503c and 504d are determined by plotting line segments 470 and 460 connecting the origin O and the approximate center of the part 503c and the origin O and the approximate center of the part 504d. These can be expressed as θC and θD, respectively. Here, considering the same rule as explained in step 157 of FIG. 6, since θC> θD in the example of FIG. 14, pick operation with the left arm and component 504d with the right arm, Responsible for operations such as place operations. Here, the left arm 310l moves in the direction of the arrow 313 and holds the part 503c (pick operation), then moves in the direction of the broken arrow 314 and moves to the assembly area 510 (place operation), and the right arm 320r moves to the arrow at the same timing. It moves in the direction 323, holds the part 504d (same pick operation), then moves in the direction of the broken arrow 324 and moves to the assembly area 510 (same place operation).
 引き続き図15を用いて、ロボットのアーム動作時に干渉が発生する場合について説明する。図15で用いている符号は図7~8で用いている符号と同一であるので、詳細はここでは省略するが、新たに実際のロボットに近い形態としてロボットのアーム先端に部品を把持するハンドを示した動作説明図としている。本図15で左側アーム310lの先端に取付けられたハンドを311l、右側アームの先端に取付けられたハンドを321rとする。ここで先に説明した図14において、例えば部品503cと504dが接近していた場合を考える。部品503cの成す角度はこれまで説明の通りθC、部品504dの成す角度はθDである。故に図14同様、左右のアーム310l、320rはそれぞれに割振られた部品503c、504dを取りに行こうとする(ピック動作)。ここでお互いの部品間距離が少ない場合、アーム先端のハンド311l、321r同士が干渉してしまう場合がある。 Next, the case where interference occurs during the robot arm operation will be described with reference to FIG. Since the reference numerals used in FIG. 15 are the same as those used in FIGS. 7 to 8, the details are omitted here, but a hand that grips a part at the tip of a robot arm as a new form close to an actual robot. FIG. In FIG. 15, the hand attached to the tip of the left arm 310l is 311l, and the hand attached to the tip of the right arm is 321r. Here, consider the case where, for example, the components 503c and 504d are close to each other in FIG. 14 described above. The angle formed by the component 503c is θC as described above, and the angle formed by the component 504d is θD. Therefore, as in FIG. 14, the left and right arms 310 l and 320 r try to pick up the parts 503 c and 504 d allocated to them (pick operation). Here, when the distance between the parts is small, the hands 311l and 321r at the tip of the arm may interfere with each other.
 図16に干渉が発生した場合の対応フローを示す。図16は図5において、干渉チェック(ステップ132)を詳細に示した図で、干渉判定部203がなす処理である。本図16において、干渉チェック機能がスタートすると(ステップ132a)、干渉有無の確認を行う(ステップ132b)、ここで干渉が無い場合は次のステップである組立時間計算(ステップ133)の実行を行う。一方、干渉がある場合は、どちらか一方のアームのみを所定量動作させ(ステップ132d)、もう一方のアームを所定量退避させ(ステップ132e)、再度干渉の有無を確認し(ステップ132fおよびステップ132b)、干渉がなくなるまでこの処理を繰り返す。この処理により時間的にお互いのハンドが干渉しない経路生成を行うことが可能である。 Fig. 16 shows the response flow when interference occurs. FIG. 16 is a diagram showing in detail the interference check (step 132) in FIG. 5 and is a process performed by the interference determination unit 203. In FIG. 16, when the interference check function is started (step 132a), the presence / absence of interference is confirmed (step 132b). When there is no interference, the next step, assembly time calculation (step 133), is executed. . On the other hand, when there is interference, only one of the arms is operated by a predetermined amount (step 132d), the other arm is retracted by a predetermined amount (step 132e), and the presence / absence of interference is confirmed again (step 132f and step 132). 132b) This process is repeated until there is no interference. By this processing, it is possible to generate a route in which the hands do not interfere with each other in time.
 これまで双腕ロボットでの様々なアーム動作の例について説明してきたが、ここで左右のアームが協調動作をする一例として、部品に対してねじを締結する作業を行う場合について説明する。実際、ねじを締結する作業を行う場合、ロボットのねじ締めのトルクに対して部品の質量が小さい場合、もしくは部品設置面の摩擦係数が少ない場合、部品を保持していないとねじ締めにより部品が回転してしまう場合がある。 So far, examples of various arm operations in a dual-arm robot have been described. Here, as an example in which the left and right arms perform coordinated operations, a case of performing a work of fastening screws to parts will be described. In fact, when tightening screws, if the mass of the component is small relative to the torque of the robot's screw tightening, or if the friction coefficient of the component installation surface is small, the component will be tightened if the component is not held. It may rotate.
 そこで、本実施例では、部品情報111の、質量、(摩擦の効く)部品有効長さおよび設置面摩擦係数と、ロボット情報112の発生トルクが、次の条件式1を満たす場合、一方のアームにねじ締めを担当させ、他方のアームに部品の保持を担当させる。 Therefore, in the present embodiment, when the mass of the component information 111, the effective length of the component (effective friction) and the installation surface friction coefficient, and the generated torque of the robot information 112 satisfy the following conditional expression 1, The other arm is responsible for holding the parts.
 ねじ締めトルクT>部品質量×重量加速度g×摩擦の効く部品有効長さ×設置面摩擦係数…条件式1
 それにより、ねじ締めの際の部品の不要な回転を防止することを可能とする。
Screw tightening torque T> Part mass × Weight acceleration g × Friction effective part length × Installation surface friction coefficient… Condition 1
Thereby, it is possible to prevent unnecessary rotation of components during screw tightening.
 一方、この条件式1を満たさない場合には、空いている側のアーム(ねじ締めを担当していないアーム)で次に組立てるべき部品を把持しにいくものとする。 On the other hand, if this conditional expression 1 is not satisfied, the vacant arm (the arm that is not in charge of screw tightening) will be used to grip the next component to be assembled.
 本実施例2における組立動作教示装置の動作フローを図17に示す。本図17は図5において、部品がねじ締めの対象である場合に部品がねじ締めトルクで回転しないよう一方のアームで部品を保持するように一部改良したものであり、実施例2で特徴的なのは、図5に示す組立て教示装置の動作フローに対して、取扱う部品がねじ締結と伴うか否かを判定し(ステップ130a)、Yesの際は図8に示す条件、つまりねじ締めトルクTが大きく、ねじ締結をする部品が回転してしまうか否かを判定し(ステップ130b)、Yesの際はねじ締め作業中は部品を把持したアームおよびハンドで継続的に部品を保持し続ける。本実施例の態様によれば、ねじ締め作業中に部品が回転してしまうという不具合を無くすことが可能となる。 FIG. 17 shows an operation flow of the assembly operation teaching apparatus according to the second embodiment. FIG. 17 is a partial improvement in FIG. 5 in that the part is held by one arm so that the part does not rotate with the screw tightening torque when the part is the target of screw tightening. The determination is based on the operation flow of the assembly teaching apparatus shown in FIG. 5 as to whether or not the part to be handled is accompanied by screw fastening (step 130a), and in the case of Yes, the condition shown in FIG. It is determined whether or not the component to be screwed is rotated (step 130b), and in the case of Yes, the component is continuously held by the arm and the hand holding the component during the screw tightening operation. According to the aspect of the present embodiment, it is possible to eliminate the problem that the component rotates during the screw tightening operation.
 実施例1では、それぞれの部品は1個のみ(1個使い)の場合について説明を行ってきた。しかし、実際の部品組立ての場合、同じ部品で複数個使いの場合もある。ここでまず、左側アームにも右側アームにもそれぞれ同じ部品を扱うことのできるハンド(図示せず)が付いている場合について図18を用いて説明する。図18は双腕ロボットの左右のアームが動作パターンを示す図である。本図18に用いている符号は図7~図8と同様なのでここでの説明は省略する。同一部品の使用例として、部品502bが2個ある場合について説明する。ここでの部品組立手順は、501a→502b→502b→503cの順であるとする。また、図19に本実施例3における組立動作教示装置の動作フローを示す。本図19は図5に示すアームと部品の対応付けを行うステップ130において発明の拡張を行った図である。ここでは図18と図19を同時に用いて説明する。 In the first embodiment, the case where each component is only one (use one) has been described. However, in the case of actual part assembly, the same part may be used in plural. First, the case where the left arm and the right arm are each equipped with a hand (not shown) capable of handling the same parts will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a diagram showing an operation pattern of the left and right arms of the double-arm robot. Since the reference numerals used in FIG. 18 are the same as those in FIGS. 7 to 8, the description thereof is omitted here. As an example of using the same part, a case where there are two parts 502b will be described. Here, it is assumed that the part assembling procedure is in the order of 501a → 502b → 502b → 503c. FIG. 19 shows an operation flow of the assembly operation teaching apparatus according to the third embodiment. FIG. 19 is a diagram in which the invention is expanded in step 130 for associating an arm with a part shown in FIG. Here, FIG. 18 and FIG. 19 are used for explanation.
 これまで説明してきた通り図18中、部品501aの角度はθA、部品502bの角度はθBであり、ルールの通りθA>θBなので、まず左側アームは部品501aに、右側アームは部品502bに割当てられる(図19 ステップ157実行時)。次に同じルールで部品とアームの対応付けを割当てると、今度はθB>θCなので、左側アーム310lで部品502bを、右側アーム320rで部品503Cを取扱うことが可能である(図19 ステップ157実行時)。 As described above, in FIG. 18, the angle of the component 501a is θA, the angle of the component 502b is θB, and θA> θB according to the rule. First, the left arm is assigned to the component 501a and the right arm is assigned to the component 502b. (FIG. 19: When step 157 is executed). Next, if the correspondence between the parts and the arms is assigned according to the same rule, this time θB> θC, so it is possible to handle the part 502b with the left arm 310l and the part 503C with the right arm 320r (FIG. 19, when executing step 157) ).
 続いて、部品の個数、レイアウトは同じで、片方のアームにしか部品502bを取扱うことのできるハンド(図示せず)が付いていない場合について説明する。ここでは部品502bを取扱うハンドは右側のアーム(320r)にしか付いていないものとする。これまでの例と同様、θA>θBなので、まず左側のアームで部品501aをピックし、組立エリア510にプレイスする。この時同時に、右側のアーム320rでは部品502bをピックし、組立エリア510にプレイスする(図19 ステップ157実行時)。次に、θB>θCであるから、これまでのルール(図19 ステップ157)だと左側のアーム310lで部品502bを、右側のアームで部品503cをピック、プレイスしてしまう。ところが、左側のア-ム310lには部品502bを取扱うためのハンドが付いていないので、実際は部品を取扱うことができない。このため新たなルールを設定した。このルールは部品の取扱い(ピック、プレイス等)をしようとする部品が、ハンドの不適応等により取扱えない場合、部品に対応している側のハンドを優先して対応させる(図19 ステップ157d)、というものである。 Next, a case will be described in which the number of parts and the layout are the same, and a hand (not shown) that can handle the part 502b is attached to only one arm. Here, it is assumed that the hand handling the component 502b is attached only to the right arm (320r). As in the previous examples, since θA> θB, the part 501 a is first picked by the left arm and placed in the assembly area 510. At the same time, the right arm 320r picks the part 502b and places it in the assembly area 510 (when executing step 157 in FIG. 19). Next, since θB> θC, according to the rules so far (FIG. 19, step 157), the left arm 310l picks up the part 502b and the right arm picks up the part 503c and places it. However, since the arm 310l on the left side does not have a hand for handling the part 502b, it cannot actually handle the part. Therefore, a new rule was set. According to this rule, when a part to be handled (pick, place, etc.) cannot be handled due to hand incompatibility, etc., the hand corresponding to the part is given priority (step 157d in FIG. 19). ).
 但し、右側のアーム310lに付いているハンドを交換し、左側のアームに付け替えて取扱いをした方が早い場合は、ハンド交換を含め、作業時間の短い方のアームと部品の組合せで作業を行うルールとする(図19 ステップ157bおよびステップ157c)。言い換えると、お互いの左右のアームでの作業時間の差が最小になるようにアームと部品の対応付けを行うものである。 However, if it is faster to replace the hand attached to the right arm 310l and replace it with the left arm, work with the combination of the arm and parts with the shorter working time, including hand replacement. A rule is set (FIG. 19, step 157b and step 157c). In other words, the arm is associated with the component so that the difference in work time between the left and right arms is minimized.
 これまで説明してきた内容は、予め決められた部品レイアウトに対し、組立順に対応した部品に適切なアームを対応付けるという発明であったが、本実施の形態では部品のレイアウトを適正化するというものである。 What has been described so far is an invention in which an appropriate arm is associated with a part corresponding to the assembly order with respect to a predetermined part layout, but in this embodiment, the part layout is optimized. is there.
 本実施例4は、予め決められた部品レイアウトを基に、所定量だけ段階的に組立エリアに部品を近づけたレイアウトを生成し、組立手順に沿ったアームの動作条件の下、両アーム間(および部品)の干渉をチェックし、干渉が無ければ更に所定量だけ、部品を組立エリアに接近させるというものである。これにより、アームや部品の干渉無しに部品レイアウトを極力組立エリアに接近させることができるので、アームの移動量を減らすことができ、最終的には組立作業時間の削減を実現することができる。 In the fourth embodiment, a layout in which components are brought close to the assembly area by a predetermined amount based on a predetermined component layout is generated, and between the arms (under the operating conditions of the arms in accordance with the assembly procedure) And part) are checked, and if there is no interference, the part is brought closer to the assembly area by a predetermined amount. As a result, the component layout can be made as close to the assembly area as possible without interference of the arms and components, so that the amount of movement of the arm can be reduced, and finally the assembly work time can be reduced.
 各部品が1個使いの部品再レイアウトフロー図を図20に示す。まず部品数Nの設定を行う(ステップ651)。このステップ651は図5のロボット動作データ生成(ステップ135)の前後のステップ(ステップ180またはステップ181)で行うことが可能である。 Fig. 20 shows a part re-layout flow diagram where one part is used. First, the number N of parts is set (step 651). This step 651 can be performed in steps (step 180 or 181) before and after the robot motion data generation (step 135) in FIG.
 次に部品の数を数えるカウンタnをリセット(n=0)とする(ステップ653)、次にカウンタnを+1し(ステップ655)、初期部品レイアウトに対し、部品番号nの部品の位置を所定量だけ組立てエリア(図10の510)に近づけ、再レイアウトを行う。この部品の再レイアウトは、図1内の部品情報111の情報、または同図1の3D-CAD装置104内の情報を更新するかたちで行われるものとする。引き続き、図1中の動作経路生成部111にてアームが動作した場合の干渉のチェックを行い(ステップ657)、予め設定、もしくは入力された干渉マージン量を考慮した干渉有無の確認を行う(ステップ658)。この工程を全ての部品に対して行い、干渉が発生するまで続ける。結果として、干渉が発生する1巡前のステップでのレイアウト状態が、各部品が組立エリアに近く、アームの動作が最小となるので組立作業の短時間化を実現する部品レイウアトを決めることが可能となる。 Next, the counter n for counting the number of parts is reset (n = 0) (step 653), then the counter n is incremented by 1 (step 655), and the position of the part with the part number n is determined with respect to the initial part layout. Re-layout is performed by approaching the assembly area (510 in FIG. 10) by a fixed amount. This part re-layout is performed by updating the information of the part information 111 in FIG. 1 or the information in the 3D-CAD device 104 of FIG. Subsequently, the motion path generation unit 111 in FIG. 1 checks for interference when the arm is operated (step 657), and checks whether there is interference in consideration of the interference margin amount set in advance or input (step 657). 658). This process is performed for all parts and continues until interference occurs. As a result, the layout state at the step before the first round in which interference occurs is that each component is close to the assembly area, and the arm operation is minimized, so it is possible to determine a component layout that shortens the assembly work. It becomes.
 また、図21には複数個使いの部品がある場合のフローを示す。まず部品の種類数N、部品総数NNを抽出し(ステップ601)、各部品が組立てに何個使われているか確認を行う(ステップ602)、引き続き、複数個使いの多い順に部品を順位付けし(ステップ603)、この順位付けの高い部品ごとに組立エリア周辺に部品を再レイアウトする(ステップ604)。以降、図20で説明した部品毎の再レイアウトを行う(ステップ651~660)。 FIG. 21 shows a flow when there are a plurality of parts used. First, the number of types N of parts and the total number NN of parts are extracted (step 601), and how many parts are used for assembling is confirmed (step 602). Subsequently, the parts are ranked in descending order of usage. (Step 603), the parts are re-laid out around the assembly area for each part with a high ranking (Step 604). Thereafter, the re-layout for each component described in FIG. 20 is performed (steps 651 to 660).
 以上、図20および図21で説明した方法で、ロボットのアームの動作が極力小さくなるような、部品レイアウトを生成することが可能となる。 As described above, with the method described with reference to FIGS. 20 and 21, it is possible to generate a component layout that minimizes the operation of the robot arm.
 引き続き、図22に本発明における組立動作教示装置の入力画面の一例を示す。本画面は図1における表示装置102に表示され、キーボードやマウス等を含む入力装置101で入力操作を行なう。図22において、3D-CADデータの製品名称(ファイル名)を入力する入力部901、製品完成の3D-CAD情報を表示する表示部902a、部品配置レイアウトの様子を表示しているものを902bに示す。 FIG. 22 shows an example of the input screen of the assembly operation teaching apparatus according to the present invention. This screen is displayed on the display device 102 in FIG. 1, and an input operation is performed with the input device 101 including a keyboard and a mouse. In FIG. 22, an input unit 901 for inputting a product name (file name) of 3D-CAD data, a display unit 902a for displaying 3D-CAD information of product completion, and a part 902b displaying a part layout layout Show.
 また、組立動作シミュレーションを表示する組立動作シミュレーション表示画面904を示す。組立順序の生成を実行する組立順序生成実行ボタン910、また図5中、ステップ135で示したロボット動作データ生成を実行する組立教示ボタン911を示す。また、実施例4で説明した部品最適レイアウト用の入力画面として、部品最適レイアウト用に部品毎の刻み値を入力する入力部909、部品やハンドの干渉マージン量を入力する入力部912、部品レイアウト最適化の実行開始ボタン903が配置されている。 Also, an assembly operation simulation display screen 904 for displaying an assembly operation simulation is shown. An assembly order generation execution button 910 that executes generation of an assembly order, and an assembly teaching button 911 that executes generation of robot operation data shown in step 135 in FIG. 5 are shown. In addition, as the input screen for the optimal component layout described in the fourth embodiment, an input unit 909 for inputting a step value for each component for the optimal component layout, an input unit 912 for inputting an interference margin amount of components and hands, and a component layout An optimization execution start button 903 is arranged.
 以上、これまで本発明を組立動作教示装置を例に説明してきたが、発明の適用範囲はこれに限られず、組立教示方法、として適用しても構わない。 As described above, the present invention has been described by taking the assembling operation teaching device as an example, but the scope of the invention is not limited to this, and may be applied as an assembling teaching method.
 以上の実施例によれば、双腕ロボットを活用する場合において、各々の部品初期位置とロボットの位置(角度)関係により、左右アームのどちら側にどの部品を対応付けるのが良いか容易に求めることができるため計算負荷を小さく、計算時間の短縮化を図ることが可能となる。 According to the above embodiment, when using a dual-arm robot, it is easy to determine which part should be associated with which side of the left and right arms based on the initial position of each part and the position (angle) of the robot. Therefore, it is possible to reduce the calculation load and shorten the calculation time.
 また、アーム動作による個々の部品の組立作業時間のみならず、積算値も組立時間計算部204により算出して評価を行うので、組立時間を短縮できる効果もある。 Further, not only the assembly work time of individual parts by the arm operation but also the integrated value is calculated and evaluated by the assembly time calculation unit 204, so that the assembly time can be shortened.
 更に、予め決められた部品レイアウトに対して、アームの移動距離が極力少なくなるように部品レイアウトを変更することも可能であるので、更に組立時間の短縮化を図ることが可能となる。 Furthermore, since it is possible to change the part layout so that the movement distance of the arm is minimized with respect to a predetermined part layout, it is possible to further reduce the assembly time.
 本発明は、2本のアームを備えた双腕ロボットに限定されるものではなく、3本以上のアームも含む複腕ロボットにも適用できることはいうまでもない。 The present invention is not limited to a double-arm robot having two arms, and it goes without saying that the present invention can also be applied to a multi-arm robot including three or more arms.
 また、レイアウトの再配置関しては、複腕ロボットだけでなく、単腕ロボットにも適用可能である。 Also, layout rearrangement can be applied not only to multi-arm robots but also to single-arm robots.
100・・・組立動作教示装置、
101・・・入力装置、
102・・・表示装置、
104・・・3D-CAD装置、
105・・・ビジョンシステム、
110・・・DB、
111・・・部品情報、
112・・・ロボット情報、
113・・・ハンド/ツール-部品種別DB、
201・・・割付部、
202・・・動作経路生成部、
203・・・干渉判定部
204・・・組立時間計算部
300・・・双腕ロボット本体、
310l・・・双腕ロボットの左アーム、
320r・・・双腕ロボットの右アーム
410x・・・双腕ロボットの略本体中心を通る第1の座標軸
420y・・・双腕ロボットの略本体中心を通る第1の座標軸と直交する第2の座標軸
501a,502b,503c,504d,505e,506f,507g・・・部品
510・・・組立エリア
100 ... Assembly operation teaching device,
101 ... Input device,
102... Display device,
104 ... 3D-CAD device,
105 ... Vision system,
110 ... DB,
111 ... Part information,
112 ... Robot information,
113... Hand / tool-part type DB,
201 ... allocation part,
202... Operation path generation unit,
203 ... Interference determination unit 204 ... Assembly time calculation unit 300 ... Dual-arm robot body,
310l ... The left arm of the double-arm robot,
320r ... Right arm 410x of the double-arm robot ... first coordinate axis 420y passing through the substantial body center of the double-arm robot ... second orthogonal to the first coordinate axis passing through the substantial body center of the double-arm robot Coordinate axes 501a, 502b, 503c, 504d, 505e, 506f, 507g ... part 510 ... assembly area

Claims (6)

  1.  複数アーム型ロボットに対する組立動作教示装置であって、 
     データベースと制御部とを備え、
     前記データベースは、部品情報およびロボット情報を格納し、
     前記部品情報は、組立順序を含み、
     前記ロボット情報は、本体位置、アームID、当該アームで取り扱える候補位置を含み、
     前記制御部は、
     前記部品情報から組立順序を抽出する処理と、
     前記ロボット情報からアームの情報を取り出し、組立順序で前記部品を前記ロボットのアームに割り当てる処理と、
     前記ロボット情報からアームの候補位置を抽出し、各部品を候補位置のいずれかに割当てる処理と、
     設定した前記部品位置に対して、前記ロボットの中心位置を原点とする座標系を設定し、前記ロボット正面軸に対して直交する方向からの角度を算出する処理と、
     該角度に基づいて、前記部品に対するアームの動作経路を生成する処理とを行うことを特徴とする組立動作教示装置。
    An assembly operation teaching device for a multi-arm robot,
    A database and a control unit,
    The database stores part information and robot information,
    The part information includes an assembly order,
    The robot information includes a body position, an arm ID, and candidate positions that can be handled by the arm,
    The controller is
    A process of extracting an assembly order from the part information;
    Extracting arm information from the robot information and assigning the parts to the robot arm in an assembly sequence;
    Extracting a candidate position of the arm from the robot information and assigning each component to one of the candidate positions;
    A process of setting a coordinate system with the center position of the robot as an origin for the set component position and calculating an angle from a direction orthogonal to the robot front axis;
    An assembly operation teaching apparatus, which performs processing for generating an operation path of an arm with respect to the component based on the angle.
  2.  請求項1において、 
     ロボットに締結動作を教示する場合に、
     前記データベースのロボット情報は、各アームが取り扱えるツールと、締結作業時に発生するトルクTを含み、
     前記データベースの部品情報は、部品種別、部品の質量M、有効長さL、摩擦係数μを含み、
     前記データベースは、部品種別毎に対応するツールの情報を備え、
     前記制御部は、
     前記部品情報から部品種別を抽出し、
     前記部品種別から対応するツールを特定し、
     前記ロボット情報から特定されたツールでの組立作業時に発生するトルクTを抽出し、
     前記部品情報から当該部品の質量M、摩擦係数μ、有効長さLを抽出し、
     以下の(式1)を満たす場合に、一のアームに部品の保持動作の割付を行い、他のアームに締結動作の割付を行う処理を有することを特徴とする組立動作教示装置。
     トルクT>部品質量M×重力加速度g×(摩擦の効く)部品長さL×摩擦係数μ…(式1)
    In claim 1,
    When teaching the fastening operation to the robot,
    The robot information in the database includes a tool that can be handled by each arm, and a torque T that is generated during a fastening operation.
    The parts information in the database includes part type, part mass M, effective length L, friction coefficient μ,
    The database includes tool information corresponding to each component type,
    The controller is
    Extracting the component type from the component information,
    Identify the corresponding tool from the part type,
    Extracting torque T generated during assembly work with the tool specified from the robot information,
    Extracting the mass M, friction coefficient μ, and effective length L of the part from the part information,
    An assembly operation teaching apparatus comprising: a process of assigning a component holding operation to one arm and assigning a fastening operation to another arm when the following (Equation 1) is satisfied.
    Torque T> part mass M × gravity acceleration g × (friction effect) part length L × friction coefficient μ (Equation 1)
  3.  請求項1において、 
     さらに制御部は、
     前記アーム動作経路と動作速度とから移動時間を算出する処理と、
     前記部品に割付けられたツールに交換が必要な場合に、ツール交換作業時間を算出する処理と、
     前記移動時間と前記ツール交換作業時間とに基づいて組立作業時間を算出する処理とを行うことを特徴とする組立動作教示装置。
    In claim 1,
    Furthermore, the control unit
    A process of calculating a movement time from the arm movement path and the movement speed;
    When the tool assigned to the part needs to be replaced, a process for calculating the tool replacement work time;
    An assembly operation teaching apparatus that performs a process of calculating an assembly operation time based on the movement time and the tool replacement operation time.
  4.  請求項3において、
     前記組立作業時間がしきい値より短時間になるまで動作経路生成を繰り返すことを特徴とする組立動作教示装置。
    In claim 3,
    An assembly operation teaching apparatus, wherein operation path generation is repeated until the assembly operation time is shorter than a threshold value.
  5.  請求項4において、
     前記各部品の組立作業時間および全部品の組立作業時間の総和がしきい値より短時間になるまで動作経路生成を繰り返すことを特徴とする組立動作教示装置。
    In claim 4,
    An assembly operation teaching apparatus, wherein operation path generation is repeated until the sum of the assembly operation time of each component and the assembly operation time of all components becomes shorter than a threshold value.
  6.  請求項4または5において、
     前記動作経路生成を繰り返す際に、部品を割り当てた候補位置を変更することを特徴とする組立動作教示装置。
    In claim 4 or 5,
    An assembly operation teaching apparatus, wherein the candidate position to which a part is assigned is changed when the operation path generation is repeated.
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