WO2023073883A1

WO2023073883A1 - 補助ファイルを生成するシミュレーション装置および制御システム

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Publication number: WO2023073883A1
Application number: PCT/JP2021/039885
Authority: WO
Inventors: 友樹加藤
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-05-04
Also published as: TW202333917A

Abstract

シミュレーション装置は、ロボットの動作条件に基づいて、シミュレーションを実施するシミュレーション実行部を備える。シミュレーション装置は、シミュレーションの結果に基づいて、ロボットの動作情報を取得する動作情報取得部と、ロボットの動作情報に基づいて、プログラマブルロジックコントローラが読み込んで実行可能な言語で記載されたプログラムを生成するための複数の補助ファイルを生成する補助ファイル生成部とを備える。

Description

補助ファイルを生成するシミュレーション装置および制御システム

　本発明は、補助ファイルを生成するシミュレーション装置および制御システムに関する。

　工作機械およびロボット装置等の機械においては、機械に含まれるモータなどの駆動機を制御するためにスイッチおよびセンサ等が配置される。複数の駆動機を動作させる順序を設定するための装置として、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）が知られている（例えば、特許第６９１４４５２号公報）。ＰＬＣは、駆動機の駆動、信号の発信、およびセンサからの信号の受信等の動作の順序を制御することができる。プログラマブルロジックコントローラは、例えば、ラダー言語にて記載されたラダー図等と称されるＰＬＣプログラムに基づいて駆動する。

　一方で、ロボットおよび作業ツールを備えるロボット装置は、ロボット言語にて記載されたロボットプログラムにて制御される。近年においては、ＰＬＣプログラムにてロボット装置を制御する機能が知られている。例えば、ＰＬＣの開発の効率化を目的としたＰＬＣｏｐｅｎ（登録商標）の規格では、ＰＬＣプログラムにてロボットの位置および姿勢を制御することが知られている。この機能により、ロボット言語に不慣れな作業者であっても、ＰＬＣプログラムの機能を使用することでロボットを動作させることができる。

特許第６９１４４５２号公報

　ところで、ロボット装置を駆動するためのロボットプログラムを生成する場合に、ロボットの実機を駆動する作業では、最適な動作経路を定めることが難しい場合がある。ロボットの動作経路を生成する場合に、ロボットの動作を模擬するシミュレーション装置が用いられることが知られている。また、シミュレーション装置は、シミュレーションにて生成されたロボットの動作経路に基づいてロボットプログラムを生成することができる。ところが、従来の技術のシミュレーション装置は、ロボット言語にて記載されたロボットプログラムを出力していた。このために、ＰＬＣプログラムを熟知した作業者であっても、ロボット言語にて記載されるロボットプログラムを習得する必要が有った。

　本開示の第１の態様は、ロボットの動作条件に基づいて、ロボットの動作のシミュレーションを実施するシミュレーション実行部を備えるシミュレーション装置である。シミュレーション装置は、シミュレーション実行部によるシミュレーションの結果に基づいて、ロボットの動作情報を取得する動作情報取得部を備える。シミュレーション装置は、ロボットの動作情報に基づいて、プログラマブルロジックコントローラが読み込んで実行することができる言語で記載されたプログラムを生成するための複数の補助ファイルを生成する補助ファイル生成部を備える。

　本開示の第２の態様は、前述のシミュレーション装置と、プログラマブルロジックコントローラとを備える制御システムである。プログラマブルロジックコントローラは、複数の補助ファイルに基づいて、プログラマブルロジックコントローラを駆動する言語にて記載されたプログラムを生成するプログラム生成部を備える。

　本開示の態様によれば、ＰＬＣプログラムを生成するための複数の補助ファイルを生成するシミュレーション装置およびシミュレーション装置を備える制御システムを提供することができる。

実施の形態におけるロボット装置の概略図である。実施の形態における制御システムのブロック図である。実施の形態におけるシミュレーション装置のブロック図である。シミュレーション装置の表示部に表示される画像である。シミュレーション装置にて生成されるプログラムファイルである。シミュレーション装置にて生成される変数ファイルである。シミュレーション装置にて生成される第１のＦＢファイルである。シミュレーション装置にて生成される第２のＦＢファイルである。シミュレーション装置にて生成される第３のＦＢファイルである。実施の形態におけるＰＬＣのブロック図である。ＰＬＣにて生成されるＰＬＣプログラムである。実施の形態におけるロボット制御装置のブロック図である。

　図１から図１２を参照して、実施の形態におけるシミュレーション装置およびシミュレーション装置を備える制御システムについて説明する。本実施の形態のシミュレーション装置は、プログラマブルロジックコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称する）を動作させるＰＬＣプログラムを生成するための複数の補助ファイルを生成する。制御システムは、複数の補助ファイルを用いてＰＬＣプログラムを生成する。

　図１は、本実施の形態におけるシミュレーション装置にてシミュレーションを実施するロボット装置の概略図である。本実施の形態のロボット装置５は、ワーク９１を搬送する作業を実施する。ロボット装置５は、作業ツールとしてのハンド２と、ハンド２を移動するロボット１とを備える。ロボット装置５は、ロボット１およびハンド２を制御するロボット制御装置４０を備える。

　本実施の形態のロボット１は、複数の関節部を含む多関節ロボットである。本実施の形態のロボット１は、ベース部１４と、ベース部１４に対して回転する旋回ベース１３とを含む。ロボット１は、上部アーム１１および下部アーム１２を含む。下部アーム１２は、旋回ベース１３に回動可能に支持されている。上部アーム１１は、下部アーム１２に回動可能に支持されている。ロボット１は、上部アーム１１に回動可能に支持されている手首部１５を含む。手首部１５のフランジ１６には、ハンド２が固定されている。更に、上部アーム１１およびフランジ１６は、所定の駆動軸の周りに回転する。

　本実施の形態のロボットは、６個の駆動軸を有するが、この形態に限られない。任意の機構にて位置および姿勢を変更するロボットを採用することができる。また、本実施の形態の作業ツールは、２つの爪部を有するハンドであるが、この形態に限れられない。作業ツールは、ロボット装置が行う作業に応じた任意の装置を採用することができる。

　本実施の形態のロボット装置５には、ロボット座標系８１が設定されている。ロボット座標系８１はワールド座標系とも称される。ロボット座標系８１は、原点の位置が固定され、更に、座標軸の向きが固定されている座標系である。ロボット１が駆動してもロボット座標系８１の原点の位置および向きは変化しない。

　また、ロボット装置５には、作業ツールの任意の位置に設定された原点を有するツール座標系８２が設定されている。本実施の形態では、ツール座標系８２の原点は、ツール先端点に設定されている。ツール座標系は、作業ツールと共に位置および姿勢が変化する。ロボット１の位置は、ロボット座標系８１におけるツール座標系８２の原点の位置に対応する。また、ロボット１の姿勢は、ロボット座標系８１に対するツール座標系８２の向きが対応する。

　図２に、本実施の形態のロボットを制御する制御システムの概略図を示す。本実施の形態の制御システム９は、ロボット装置５の動作のシミュレーションを実施するシミュレーション装置２０と、ＰＬＣ３０と、ロボット装置５のロボット制御装置４０とを備える。

　本実施の形態においては、ロボットの様々な動作のうち、ツール先端点（ロボットの位置に相当する点）が３個の教示点を通る動作およびプログラムを例に取り上げて説明する。その他のロボットの様々な動作についても、本実施の形態と同様の制御によりＰＬＣプログラムを作成してロボットを制御することができる。

　シミュレーション装置２０は、ロボット装置５の動作のシミュレーションを実施する。図２においては、シミュレーション装置２０の表示部に表示される画像６５が示されている。画像６５には、シミュレーション装置２０により生成されたロボット１の動作経路６６が示されている。シミュレーション装置２０は、複数の教示点８３ａ，８３ｂ，８３ｃの位置等の動作条件に基づいてロボット１の動作経路６６を生成する。

　本実施の形態のシミュレーション装置２０は、ロボット１の動作経路６６を含むシミュレーションの結果に基づいて、補助ファイル群７０を生成する。補助ファイル群７０は、ＰＬＣプログラム７６を生成するための複数の補助ファイルを含む。複数の補助ファイルは、ロボット１の動作を示す関数が記載されたプログラムファイル７１と、ＰＬＣプログラム７６において使用される変数の定義が記載された変数ファイル７２とを含む。また、複数の補助ファイルは、プログラムファイル７１に記載されたロボットの動作を示す関数に対応するロボットの動作の内容（動作指令の定義）が記載されたファンクションブロックファイル７３～７５を含む。本実施の形態のでは、ファンクションブロックファイルをＦＢファイルと称する。

　ＰＬＣ３０は、補助ファイル群７０を取得する。ＰＬＣ３０は、補助ファイルに基づいて、ＰＬＣを駆動する言語にて記載されたプログラムとしてのＰＬＣプログラム７６を生成する。ＰＬＣプログラムは、ＰＬＣが読み込んで実行可能な言語にて記載されている。本実施の形態のＰＬＣプログラム７６は、ＰＬＣ３０が読み込み可能な言語のうちＳＴ（Structured Text）言語にて記載されている。

　本実施の形態のＰＬＣ３０は、ＰＬＣプログラム７６に記載された１個の指令文に対応する関数FRCごとにロボット装置５を駆動する制御を行うことができる。ＰＬＣ３０は、ＦＢファイル７３～７５と共に、ＰＬＣプログラム７６を実行してＰＬＣプログラム７６に含まれる指令文に係る制御信号を、ロボット制御装置４０に送信する。ロボット制御装置４０は、ＰＬＣ３０からの制御信号に基づいて、ロボット装置５を駆動するためにロボット言語にて記載された指令文を生成する。ロボット制御装置４０は、ロボット言語の指令文に基づいてロボット装置を駆動することができる。

　図３に、本実施の形態におけるシミュレーション装置のブロック図を示す。本実施の形態のシミュレーション装置２０は、ロボット装置５の動作を模擬するように形成されたオフラインシミュレーション装置である。本実施の形態のシミュレーション装置２０は、ロボット１の３次元モデル、ハンド２の３次元モデル、およびワーク９１の３次元モデルを同一の仮想空間に配置して、ロボット装置５の動作のシミュレーションを実施する。

　シミュレーション装置２０は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む演算処理装置（コンピュータ）を備える。本実施の形態の演算処理装置は、パーソナルコンピュータにて構成されている。演算処理装置は、ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。

　シミュレーション装置２０は、ロボット装置５のシミュレーションに関する任意の情報を記憶する記憶部２３を備える。記憶部２３は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。例えば、記憶部２３は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体、または光記憶媒体等の記憶媒体にて構成することができる。ロボット装置のシミュレーションを実施するためのプログラムは記憶部２３に記憶される。

　シミュレーション装置２０には、ロボット１、ハンド２、およびワーク９１の３次元形状データ６１が入力される。３次元形状データ６１には、ロボット装置５のシミュレーションを行うためのロボット、作業ツール、周辺機器、およびワークのデータが含まれる。３次元形状データ６１としては、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）装置から出力されるデータを用いることができる。３次元形状データ６１は、記憶部２３に記憶される。

　シミュレーション装置２０は、ロボット装置５のシミュレーションに関する情報を入力する入力部２１を含む。入力部２１は、キーボード、マウス、およびダイヤルなどの操作部材により構成されている。シミュレーション装置２０は、ロボット装置５のシミュレーションに関する情報を表示する表示部２２を含む。表示部２２は、ロボット装置５のモデルの画像およびワーク９１のモデルの画像を表示する。表示部２２は、液晶表示パネル等の表示パネルにて構成されている。なお、シミュレーション装置がタッチパネル方式の表示パネルを備える場合に、表示パネルは入力部および表示部として機能する。

　シミュレーション装置２０は、ロボット装置５のシミュレーションのために演算処理を行う処理部２４を含む。処理部２４は、３次元形状データ６１に基づいて、部材のモデルを生成するモデル生成部２５を含む。例えば、モデル生成部２５は、ロボット装置のモデルであるロボット装置モデルおよびワークのモデルであるワークモデルを生成する。

　処理部２４は、ロボット装置５の動作のシミュレーションを実施するシミュレーション実行部２６を含む。シミュレーション実行部２６は、作業者による入力部２１の操作に応じて、ロボット装置モデルを画面上で動かす機能を有する。または、シミュレーション実行部２６は、予め定められたロボットの動作条件に基づいて、ロボットの動作のシミュレーションを実施する。

　例えば、シミュレーション実行部２６は、予め生成された教示点に基づいて、ロボット装置５の動作のシミュレーションを実施する。作業者は、入力部２１の操作により、教示点の位置、教示点におけるロボットの姿勢、直線動作または曲線動作、およびロボットの駆動速度等を設定する。また、作業者は、ツール先端点が教示点を通るか、またはツール先端点が教示点の近傍を通る様に滑らかに駆動するかについて設定することができる。シミュレーション実行部２６は、ロボットモデルのツール先端点が作業者により指定された移動方法により移動するようにロボットモデルを駆動するシミュレーションを実施する。

　処理部２４は、ロボット装置５の動作のシミュレーションに基づいて、ロボット１の動作情報を取得する動作情報取得部２８を含む。動作情報取得部２８は、ロボット１の動作情報として、ロボットが駆動するときの動作経路、およびロボットの動作速度等の動作条件を取得することができる。

　処理部２４は、動作情報取得部２８により取得されるロボット１の動作情報に基づいて、補助ファイル群７０を生成する補助ファイル生成部２９を含む。補助ファイル群７０は、ＰＬＣを駆動するＰＬＣプログラムを生成するための複数の補助ファイルを含む。それぞれの補助ファイルは、ＰＬＣが読み込み可能な言語および規則にて形成されている。本実施の形態での補助ファイル生成部２９は、プログラムファイル７１、変数ファイル７２、およびＦＢファイル７３～７５を生成する。

　処理部２４は、表示部２２に表示する画像を制御する表示制御部２７を含む。表示制御部２７は、作業者による入力部２１の操作に応じて、ロボットモデルの位置および姿勢を変化させる。また、表示制御部２７は、ロボット装置が駆動した時のロボットの動作経路を表示部２２に表示することができる。

　処理部２４は、シミュレーションのプログラム（ソフトウエア）に基づいて駆動するプロセッサに相当する。シミュレーションのプログラムは予め作成されて、記憶部２３に記憶される。プロセッサがシミュレーションのプログラムに定められた制御を実施することにより、処理部２４として機能する。また、モデル生成部２５、シミュレーション実行部２６、表示制御部２７、動作情報取得部２８、および補助ファイル生成部２９は、シミュレーションのプログラムに基づいて駆動するプロセッサに相当する。プロセッサがプログラムに定められた制御を実施することにより、それぞれのユニットとして機能する。

　図４に、シミュレーション装置の表示部に表示される画像の例を示す。画像６５には、ロボット装置５のシミュレーションを実施した時の状態が示されている。図３および図４を参照して、モデル生成部２５は、ロボット装置モデル５Ｍを生成する。モデル生成部２５は、３次元形状データ６１に基づいてロボットモデル１Ｍとハンドモデル２Ｍを生成する。モデル生成部２５は、３次元形状データ６１に基づいて、ワークモデル９１Ｍを生成する。モデル生成部２５は、３次元形状データ６１に基づいて、ロボットの周りに配置されている周辺機器のモデルを表示しても構わない。

　表示制御部２７は、ロボットモデル１Ｍの画像、ハンドモデル２Ｍの画像、およびワークモデル９１Ｍの画像を表示する。本実施の形態では、表示制御部２７は、３次元の画像を表示しているが、２次元の画像を表示しても構わない。モデル生成部２５は、ロボット装置モデル５Ｍおよびワークモデル９１Ｍを配置する仮想空間に、実際のロボット装置５に設定されたロボット座標系８１を設定することができる。実際のロボット装置５と同様に、ロボット座標系８１を用いて、シミュレーションにおいてロボットの位置および姿勢を指定することができる。

　シミュレーション実行部２６は、入力部２１の操作に応じて、画像６５におけるロボットモデル１Ｍの位置および姿勢を変化させる。作業者は、例えば、教示点８３ａ，８３ｂ，８３ｃを指定する。ここでは、シミュレーション実行部２６は、作業者の動作条件の入力により、ツール先端点が教示点８３ａ，８３ｂ，８３ｃを通る様にロボット１のシミュレーションを実施する。シミュレーション実行部２６は、シミュレーションの結果に基づいて、ツール先端点が通った軌跡である動作経路６６を算出することができる。表示制御部２７は、ロボット装置モデル５Ｍおよびワークモデル９１Ｍの画像に重ねて動作経路６６を表示することができる。

　作業者は、画面においてロボット装置モデル５Ｍを動かしてロボット装置の動作の状態を確認する。そして、作業者は、シミュレーションの結果が好ましくない場合には、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢等のロボットの動作条件を修正することができる。ロボット装置モデル５Ｍが所望の状態にて駆動することが確認できた時に、作業者は、ロボット装置の動作を確定することができる。動作情報取得部２８は、ロボットの動作経路を含むロボットの動作情報を取得することができる。動作情報取得部２８は、ロボットが駆動した時の教示点の位置、教示点におけるロボットの姿勢、および動作経路等をロボット座標系８１の座標値にて取得することができる。動作情報取得部２８は、ロボットの動作速度等の動作条件を取得することができる。

　処理部２４の補助ファイル生成部２９は、動作情報取得部２８により取得されたロボット装置５の動作情報に基づいて補助ファイル群７０を生成する。次に、補助ファイル群７０に含まれるプログラムファイル７１、変数ファイル７２、およびＦＢファイル７３～７５について説明する。本実施の形態におけるプログラムファイル７１、変数ファイル７２、およびＦＢファイル７３～７５のそれぞれのファイルは、ｘｍｌファイルの形式にて構成されている。これらの補助ファイルは、例えば、ＰＬＣｏｐｅｎの規格などにて定められたｘｍｌファイルの形式（ｘｍｌフォーマット）にて生成されることができる。

　例えば、補助ファイルの始まりの部分と終わりの部分とに記載されるｘｍｌファイルの定型文（テンプレート）は、ＰＬＣｏｐｅｎの規格などにて定められているテンプレートを採用することができる。このテンプレートには、ロボットをＰＬＣで動かすための言語であることの宣言などが含まれている。

　図５に、補助ファイル生成部にて生成されるプログラムファイルの例を示す。本実施の形態のプログラムファイルのファイル名は、「Main.xml」である。プログラムファイル７１には、ロボット装置５の動作の指令文が関数にて記載されている。ここでは、第１の教示点８３ａを記号P[1]にて示し、第２の教示点８３ｂを記号P[2]にて示し、第３の教示点８３ｃを記号P[3]にて示している。

　プログラムファイル７１では、ＰＬＣプログラムにおける主たる処理が記載されている。プログラムファイル７１は、複数の領域７１ａ～７１ｅから構成されている。プログラムファイル７１の始めの領域７１ａには、ｘｍｌファイルの定型文（テンプレート）が記載されている。また、プログラムファイル７１の終わりの領域７１ｅには、ｘｍｌファイルの定型文が記載されている。領域７１ａ，７１ｅのテンプレート以外の記載がＰＬＣプログラムに採用される。

　領域７１ｂ～７１ｄには、ＰＬＣプログラムにて指令文となる関数が記載されている。それぞれのロボットの動作に応じて、FRCから始まる関数が記載されている。領域７１ｂには、ロボット装置が起動してツール先端点が第１の教示点８３ａまで駆動する動作が記載されている。領域７１ｂの１行目には、関数FRC_MoveLinearAbsolute01が記載されている。この関数の名称は、引用するファンクションブロックのファイル名に対応している。

　関数FRC_MoveLinearAbsolute01における動作では、ロボットの位置となるツール先端点が変数posにて示される位置P[1]まで移動する。ツール先端点が変数velocityにて示される速度1200mm/secにて直線的に移動する。ここでは、位置P[1]を通るように位置決めされる。変数Executeは、この関数の開始時期を示している。ここでは、ロボットの駆動の開始を示している。その後に、変数busy、変数Active、変数Doneなどの実行状態を示す変数が定義されている。

　領域７１ｃには、領域７１ｂと同様に、ロボットを駆動する関数が記載されている。領域７１ｃには、ツール先端点が第１の教示点８３ａから第２の教示点８３ｂまで駆動する動作が記載されている。領域７１ｃの１行目には、関数FRC_MoveAxesAbsolute01が記載されている。この関数では、ツール先端点が、位置P[2]まで最高速度の80%の速度にて、各軸の駆動により（曲線状の移動より）移動することが示されている。変数Executeの記載により、この関数は、領域７１ｂの関数FRC_MoveLinearAbsolute01の動作の終了後に実施されることが示されている。

　領域７１ｄにおいても、領域７１ｃと同様に、ロボットを駆動する関数が記載されている。関数FRC_MoveAxesAbsolute02では、領域７１ｃの関数FRC_MoveAxesAbsolute01によるロボットの動作の終了後に、ツール先端点が位置P[3]まで移動することが示されている。ロボットは、最高速度に対して100%の速度にて各軸の駆動によりツール先端点が移動することが示されている。

　図６に、補助ファイル生成部にて生成される変数ファイルの例を示す。変数ファイル７２は、ＰＬＣプログラムにて使用されるグローバル変数および構造体の定義などが定められている。ここでの変数ファイル７２のファイル名は「Global.xml」である。変数ファイル７２は、複数の領域７２ａ～７２ｄにて構成されている。領域７２ａ，７２ｄは、ｘｍｌファイルの定型文（テンプレート）が記載されている。

　領域７２ｂの変数VARに示される領域では、グローバル変数が定義されている。ここでは、第１の教示点を示す位置Ｐ[1]におけるロボットの位置および姿勢がロボット座標系８１の各座標軸の座標値にて定められている。また、位置P[1]に続いて、第２の教示点８３ｂの位置P[2]および第３の教示点８３ｃの位置P[3]のロボットの位置および姿勢が定められている。領域７２ｃの変数STRUCTにて指定される領域では、構造体の定義が記載されている。ここでは、構造体の変数は実数型の値であり、０から８までの配列にて構成されることが定められている。このような変数VARおよび変数STRUCTは、規格などによって予め定められた変数を使用することが好ましい。また、変数ファイルにて定義される変数は、上記の形態に限られず、ロボットを駆動するための任意の変数を採用することができる。

　図７に、補助ファイル生成部にて生成される第１のＦＢファイルを示す。第１のＦＢファイル７３は、第１の教示点までロボットの位置を移動する為に記載された関数にて引用される。第１のＦＢファイル７３は、図５に示すプログラムファイル７１の領域７１ｂに記載された関数FRC_MoveLinearAbsolute01が実行される時に引用される。第１のＦＢファイル７３のファイル名は、プログラムファイル７１に記載の関数の名称に対応して「FRC_MoveLinearAbsolute01.xml」に定められている。ＦＢファイルには、ＰＬＣプログラムにて使用される関数におけるロボットの動作およびファンクションブロックの処理が定義されている。

　第１のＦＢファイル７３は、複数の領域７３ａ～７３ｅを有する。ファイルの始めの部分である領域７３ａとファイルの終わりの部分である領域７３ｅには、ｘｍｌファイルの定型文が記載されている。

　領域７３ｂには、構造体の変数にて処理が記載されている。領域７３ｂの１行目の変数plcrobot.input.CMD_IDは、ロボットの動作方法を示す。この変数が１の場合に、ロボットが直線的に駆動し、動作が位置決めであることが指定される。この変数が２の場合に、ロボットは各軸動作にて駆動して、動作が位置決めであることが指定される。なお、ロボットの動作が教示点を通る位置決めの動作であるか、または教示点の近くを通れば良い滑らかな動作であるかは、別の変数にしても構わない。

　変数plcrobot.input.VAL1により、プログラムファイル７１の領域７１ｂの関数FRC_MoveLinearAbsolute01にて指定された動作速度（1200mm/sec）が引用される。変数plcrobot.input.POSにより、プログラムファイル７１の上記の関数にて定められた位置P[1]が引用されて目標位置が指定される。

　領域７３ｃには、ファンクションブロックへの入力変数が示されている。変数VAR_INPUTから変数END_VARまでの領域に入力変数の定義が定められている。ここでの例では、制御の開始を示す変数Executeは、ブール型であり初期値が０に設定されている。また、速度の変数Velocityは、符号なしの倍精度整数型であり初期値が０に設定されている。位置の変数Posとしては、変数POS_Tが採用されている。

　領域７３ｄには、ファンクションブロックの出力変数が定義されている。変数VAR_OUTPUTから変数END_VARまでの領域に出力変数の定義が定められている。変数Busyは、動作中であることを示し、ブール型の変数である。変数Activeは、制御中であることを示す。変数Doneは、動作が終了したことを示す。変数CommandAbortedは、動作が途中で中断されたことを示す。変数Errorは、異常が生じたことを示す。そして、変数ErrorIDは、異常の内容に対応するコードを示す。それぞれの変数の初期値は０に設定されている。

　図８に、補助ファイル生成部にて生成される第２のＦＢファイルを示す。第２のＦＢファイル７４は、図５に示すプログラムファイル７１の領域７１ｃに記載されている関数FRC_MoveAxesAbsolute01が実行される時に引用される。第２のＦＢファイル７４は、第１のＦＢファイル７３と同様の構造を有する。領域７４ａ，７４ｅには、ｘｍｌファイルの定型文が記載されている。領域７４ｂには、構造体の変数が定められている。領域７４ｃには入力変数が定められ、領域７４ｄには出力変数が定められている。

　図９に、補助ファイル生成部にて生成される第３のＦＢファイルを示す。第３のＦＢファイル７５は、図５に示すプログラムファイル７１の領域７１ｄに記載されている関数FRC_MoveAxesAbsolute02が実行される時に引用される。第３のＦＢファイル７５は、第１のＦＢファイル７３と同様の構造を有する。領域７５ａ，７５ｅには、ｘｍｌファイルの定型文が記載されている。領域７５ｂには、構造体の変数が定められている。領域７５ｃには入力変数が定められ、領域７５ｄには出力変数が定められている。

　このように、ＦＢファイルには、プログラムファイルに記載されている関数に対応する機能が示されている。ＦＢファイルの中には、具体的な制御の実施する指令が記載されている。なお、ＦＢファイルは、作業者が内容を視認できる形式にて生成された補助ファイルでなくても構わない。すなわち、ＦＢファイルは、作業者が読めない形式にて生成されていても構わない。

　図３を参照して、補助ファイル生成部２９は、シミュレーションの実行結果に基づいて、それぞれの補助ファイルを生成することができる。補助ファイル生成部２９は、ＰＬＣにて読み込ことができる形式にて補助ファイルを生成する。本実施の形態においては、それぞれの補助ファイルは、ＳＴ言語にて記載されている。

　ＰＬＣプログラムを生成する言語は、ＳＴ言語に限られない。補助ファイル生成部は、ＰＬＣが読み込むことできる任意の言語を用いることができる。例えば、プログラミング言語として、ＬＤ（Ladder Diagram）言語を用いたＰＬＣプログラムを生成することができる。プログラミング言語としては、ＬＤ言語の他に、ＩＬ（Instruction List）言語、ＳＦＣ（Sequential Function Chart）言語、またはＦＢＤ（Function Block Diagram）言語を採用することができる。または、これらの複数の言語を組み合わせて補助ファイルを生成しても構わない。

　補助ファイルに含まれるそれぞれの関数および変数は、予め定めておくことができる。例えば、補助ファイルの関数および変数は、ＰＬＣｏｐｅｎの規格等で定められている関数および変数を使用することができる。補助ファイル生成部２９は、予め作成された補助ファイルのテンプレートに変数の値を入力しても構わない。例えば、図６に示す変数ファイル７２において、領域７２ｂの変数のテンプレートを生成しておくことができる。そして、補助ファイル生成部２９は、シミュレーションの結果に基づいて変数の値を入力することにより変数ファイルを生成しても構わない。

　図１０に、本実施の形態におけるＰＬＣのブロック図を示す。ＰＬＣ３０は、プロセッサとしてのＣＰＵを含む演算処理装置（コンピュータ）にて構成されている。ＰＬＣ３０は、シミュレーション装置２０と同様に、入力部３１、表示部３２、および記憶部３３を有する。入力部３１は、キーボード、マウス、およびダイヤルなどの操作部材により構成されている。表示部３２は、液晶表示パネル等の表示パネルにて構成されている。記憶部３３は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。

　ＰＬＣ３０は、処理部３４を備える。処理部３４は、補助ファイルに基づいてＰＬＣプログラム７６を生成するＰＬＣプログラム生成部３５を含む。処理部３４は、ＰＬＣプログラム７６に基づいて、ロボット制御装置４０にロボット装置５の駆動に関する制御信号３９を送出する制御信号送出部３６を含む。処理部３４、ＰＬＣプログラム生成部３５、および制御信号送出部３６は、ＰＬＣを駆動するプログラム（ソフトウエア）に従って駆動するプロセッサに相当する。

　図１１に、本実施の形態におけるＰＬＣプログラムを示す。ＰＬＣプログラム生成部３５は、補助ファイル群７０を読み込んでＰＬＣプログラム７６を生成する。ＰＬＣプログラム７６は、例えば、領域７６ａおよび領域７６ｂを有する。領域７６ａには、変数ファイル７２に記載されていた変数が記載されている（図６を参照）。そして、領域７６ａに続く領域７６ｂには、プログラムファイル７１に記載されていた関数が記載されている（図５を参照）。このように、ＰＬＣプログラム生成部３５は、プログラムファイル７１と変数ファイル７２とを組み合わせてＰＬＣプログラム７６を生成することができる。ＰＬＣプログラム７６は、ＰＬＣ３０が読み込んで実行することができる任意の形式にて作成される。本実施の形態のＰＬＣプログラム７６は、ｘｍｌ形式にて作成されておらず、ＳＴ言語にて形成されている。

　ＰＬＣ３０は、ＰＬＣプログラム生成部３５にて生成されたＰＬＣプログラム７６およびＦＢファイル７３～７５に基づいて駆動する。制御信号送出部３６は、ＰＬＣプログラム７６に記載されている指令文としての関数FRCごとに、ロボット装置５を駆動するための制御信号をロボット制御装置４０に送信する。

　図１２に、本実施の形態におけるロボット装置５のブロック図を示す。図１および図１２を参照して、ロボット１は、ロボット１の位置および姿勢を変化させる駆動モータを含むロボット駆動装置１７を備える。ロボット装置５は、ハンド２を駆動するハンド駆動装置１８を備える。ハンド駆動装置１８は、ハンド２の爪部を駆動するシリンダおよび空気ポンプ等を含む。

　ロボット制御装置４０は、プロセッサとしてのＣＰＵを有する演算処理装置（コンピュータ）を含む。ロボット制御装置４０は、ロボット１およびハンド２の動作指令を生成する動作制御部４３を含む。動作制御部４３は、ロボット１を駆動するための動作指令をロボット駆動部４５に送出する。ロボット駆動部４５は、ロボット駆動装置１７を駆動する電気回路を含む。また、動作制御部４３は、ハンド２を駆動する動作指令をハンド駆動部４４に送出する。ハンド駆動部４４は、ハンド駆動装置１８を駆動する電気回路を含む。ロボット制御装置４０は、ＰＬＣ３０からの制御信号に基づいて、ロボットプログラムの指令文を生成するロボットプログラム生成部４６を備える。ロボットプログラム生成部４６は、ＰＬＣプログラム７６およびＦＢファイル７３～７５に関する制御信号３９に基づいて、ロボット言語にてロボットプログラム７７の指令文を生成する。

　動作制御部４３およびロボットプログラム生成部４６は、ロボット装置を制御するプログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサがプログラムに定められた制御を実施することにより、動作制御部４３およびロボットプログラム生成部４６として機能する。

　ロボット制御装置４０は、ロボット１およびハンド２の制御に関する情報を記憶する記憶部４２を含む。記憶部４２は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。例えば、記憶部４２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体、または光記憶媒体等の記憶媒体にて構成することができる。

　図２および図１２を参照して、本実施の形態の動作制御部４３は、ロボットを動作させるためのロボットプログラム７７に記載される指令文に基づいて、ロボット１およびハンド２の動作指令を生成する。ロボットプログラムは、ロボット言語にて記載されている。ここでの例においては、３つの教示点の位置P[1]、位置P[2]、および位置P[3]を通る様に駆動するロボットのロボットプログラムが示されている。

　１行目の指令文において、記号Ｌは、ロボットの位置が直線的に移動する指令を示している。記号P[1]は、教示点の位置および教示点におけるロボットの姿勢を示す。また、ロボットの位置（ツール先端点）の移動速度が1200mm/secであることが示されている。記号FINEは、教示点を通る様にロボットを駆動することを示している。

　２行目の指令文および３行目の指令文において、記号Ｊは、ロボット１の複数の駆動軸の駆動によりロボットの位置が曲線状に移動する指令を示している。また、各駆動軸の最高速度に対して80%または100％の速度にて、各駆動軸を駆動することが示されている。

　図１０、図１１、および図１２を参照して、本実施の形態のＰＬＣ３０の制御信号送出部３６は、ロボット１の１個の動作を行うごとに制御信号３９をロボット制御装置４０に送信する。制御信号送出部３６は、ＰＬＣプログラム７６の領域７６ｂに記載された関数FRCを実行するごとにロボット装置の動作に係る制御信号３９を送出する。ロボットプログラム生成部４６は、ロボット１の動作を行う制御信号３９を受信するごとに、ロボット言語による指令文を生成する。

　例えば、ＰＬＣ３０は、ロボット装置５を駆動するためにＰＬＣプログラム７６を実行する。ＦＢファイルに定義されている変数plcrobot.input.のデータは、ロボットの動作に関するパラメーターとして使用される。制御信号送出部３６は、変数plcrobot.input.に値が入力されると、変数plcrobot.input.のデータを、ロボット制御装置４０のロボットプログラム生成部４６に送信する。ロボットプログラム生成部４６は、変数plcrobot.input.のデータに基づいて、ロボット言語にて生成された指令文を生成する。

　図７を参照して、第１の教示点８３ａまでロボットの位置が移動する動作では、ロボットプログラム生成部４６は、変数plcrobot.input.CMD_IDが１である制御信号を取得する。ロボットプログラム生成部４６は、ロボットの動作が直線的な動作であり、位置決めの動作であると判別する。また、ロボットプログラム生成部４６は、変数plcrobot.input.VAL1に関する制御信号により動作速度を取得し、変数plcrobot.input.POSに関する制御信号により目標位置を取得する。ロボットプログラム生成部４６は、これらの変数のデータに基づいて、図２に示すロボットプログラム７７の１行目の指令文を生成する。そして、ロボット制御装置４０の動作制御部４３は、生成された指令文を読み込んでロボット１を制御する。

　本実施の形態における制御システム９では、シミュレーション装置２０がＰＬＣプログラム７６を生成するための補助ファイル群７０を出力できる。補助ファイルに含まれるＰＬＣプログラム７６にて使用される関数および変数は、ロボット１を動作させる制御の指令を含む。シミュレーション装置２０は、ＰＬＣプログラム７６にて使用される言語にて記載された補助ファイルを出力することができる。

　このために、ＰＬＣ３０を使用する作業者は、シミュレーション装置２０から出力される補助ファイル群７０をＰＬＣプログラム７６の形式に変換することなく、ＰＬＣ３０に取り込むことができる。そして、ＰＬＣ３０にてＰＬＣプログラム７６を生成して、ロボット装置５を駆動することができる。また、ＰＬＣ３０において、プログラムファイル７１およびＦＢファイル７３～７５等の補助ファイル、またはＰＬＣプログラム生成部３５にて生成されたＰＬＣプログラム７６を修正することができる。作業者は、ＰＬＣ３０にて使用される言語を用いてロボット装置５を駆動するプログラムを修正することができる。このように、作業者は、ロボット言語にて記載されたロボットプログラム７７を作成する必要がなく、ロボット言語を熟知していなくても、ＰＬＣプログラム７６にてロボット装置５を操作することができる。

　本実施の形態においては、ロボット制御装置４０は、ＰＬＣ３０からの制御信号３９に基づいて、ロボットプログラム７７の指令文を生成するが、この形態に限られない。ロボット制御装置４０の動作制御部４３は、ＰＬＣ３０からの制御信号３９に基づいて、直接的にロボット１を動作させる動作指令を生成しても構わない。すなわち、ロボット制御装置４０は、ロボットプログラム７７の指令文を生成せずに動作指令を生成しても構わない。

　また、本実施の形態では、ＰＬＣ３０にてロボットの１個の動作の指令文を実行する度に、制御信号３９をロボット制御装置４０に送出しているが、この形態に限られない。ロボット制御装置４０のロボットプログラム生成部４６は、シミュレーション装置２０にて生成されたＦＢファイル７３～７５と、ＰＬＣ３０にて生成されたＰＬＣプログラム７６とを取得した後に、複数の指令文を含むロボットプログラム７７を生成しても構わない。ロボット制御装置４０は、取得したＰＬＣプログラム７６を記憶部４２に記憶する。また、ロボット制御装置４０は、シミュレーション装置２０にて生成されたＦＢファイル７３～７５を予め定められた記憶領域に記憶する。

　次に、ロボットプログラム生成部４６は、ＰＬＣプログラム７６およびＦＢファイル７３～７５に基づいて、ロボットプログラム７７を生成しても構わない。ロボットプログラム生成部４６は、ＰＬＣプログラム７６のＳＴ言語にて記載された指令文を、ロボットプログラム７７のロボット言語の指令文に変換する。ロボットプログラム生成部４６は、複数の指令文を含むロボットプログラム７７を生成することができる。ロボットプログラム７７は、記憶部４２に記憶される。動作制御部４３は、ロボットプログラム生成部４６にて生成されたロボットプログラム７７に基づいて、ロボット１およびハンド２を制御することができる。

　上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。

　本実施の形態のＰＬＣプログラムを生成するＰＬＣプログラム生成部は、ＰＬＣに配置されているが、この形態に限られない。ＰＬＣプログラム生成部は、シミュレーション装置に配置されていても構わない。すなわち、シミュレーション装置は、補助ファイル群に基づいてＰＬＣプログラムを生成しても構わない。

　上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

　１　ロボット
　５　ロボット装置
　９　制御システム
　２０　シミュレーション装置
　２４　処理部
　２６　シミュレーション実行部
　２８　動作情報取得部
　２９　補助ファイル生成部
　３０　ＰＬＣ
　３５　ＰＬＣプログラム生成部
　７０　補助ファイル群
　７１　プログラムファイル
　７２　変数ファイル
　７３，７４，７５　ＦＢファイル
　７６　ＰＬＣプログラム

Claims

　ロボットの動作条件に基づいて、ロボットの動作のシミュレーションを実施するシミュレーション実行部と、
　シミュレーション実行部によるシミュレーションの結果に基づいて、ロボットの動作情報を取得する動作情報取得部と、
　ロボットの動作情報に基づいて、プログラマブルロジックコントローラが読み込んで実行することができる言語にて記載されたプログラムを生成するための複数の補助ファイルを生成する補助ファイル生成部と、を備える、シミュレーション装置。
　複数の補助ファイルは、ロボットの動作を示す関数が記載されたプログラムファイルと、変数の定義が記載された変数ファイルと、プログラムファイルの前記関数に対応するロボットの動作の内容が記載されたファンクションブロックファイルとを含む、請求項１に記載のシミュレーション装置。
　プロセッサを含むパーソナルコンピュータを備え、
　プロセッサがシミュレーションを実施するためのプログラムに基づいて駆動することにより、前記シミュレーション実行部、前記動作情報取得部、および前記補助ファイル生成部として機能する、請求項１に記載のシミュレーション装置。
　請求項１に記載のシミュレーション装置と、
　前記プログラマブルロジックコントローラと、を備え、
　前記プログラマブルロジックコントローラは、複数の補助ファイルに基づいて、前記プログラマブルロジックコントローラを駆動するプログラムを生成するプログラム生成部を備える、制御システム。