離線的機器人編程裝置的製作方法

2023-09-22 03:36:00 2

本發明涉及一種機器人的編程裝置，其離線進行機器人的仿真、作業程序的生成和修正。

背景技術：

在包括機器人以及周邊裝置的系統中，大多進行將機器人所抓持的工件移動並配置在工具機內，通過該工具機對該工件進行加工等的協作作業。這樣的系統能夠按照預定的動作程序進行控制，但是當變更了機器人或工具機的類型或工件的種類時，還需要適當變更該動作程序。

作為與此關聯的現有技術，例如在專利第3905075號公報中記載一種作業程序生成裝置，其將作業程序分離為需要依賴於作業工件進行變更的第一程序部和不依賴於作業工件種類的第二程序部，能夠只通過變更該第一程序來生成與新的作業工件對應的作業程序。

另外在專利第5058063號公報中記載一種控制系統開發輔助裝置，其通過組合用於實現各個作業工序的單位程序(程序塊)，來生成執行多個作業工序的控制系統的控制程序。

已知一種技術，為了評價所生成的動作程序的有效性等，根據該動作程序進行離線的仿真。例如在日本特開2013-099815號公報中記載了一種機器人編程裝置，其顯示機器人、工件以及周邊設備的三維模型，當在動作程序的各示教點產生幹擾時，能夠自動修正示教點的位置以便不產生幹擾。

另外，在日本特開2014-144523號公報中記載了一種動作程序生成裝置，在作為動作程序的作業單位的各個程序塊中配置並顯示執行按鈕，通過操作該執行按鈕來執行各程序塊從而能夠進行該動作確認。

當在機器人的動作中進行周邊裝置的移動或機械手的移動、工件的移動等時，機器人和周邊裝置之間的幹擾區域發生變化。當在離線程序中修正或生成示教點時，需要在手動移動了周邊裝置後移動機器人來修正示教點，從而費工夫。

另外，在周邊裝置的大小、位置等系統布局有變更的情況下，幹擾區域也發生變化，因此需要對每個示教點進行幹擾檢查，需要通過手動使機器人動作來進行示教點的修正和追加。另外，當在示教點間的軌道中產生幹擾時，也同樣需要通過手動使機器人動作來進行示教點的修正和追加。

技術實現要素：

因此，本發明的目的在於提供一種機器人編程裝置，其能夠容易確認機器人與周邊設備等的幹擾，還能夠通過作業者或者自動地避免幹擾。

為了達到上述目的，本發明提供一種機器人編程裝置，其在三維虛擬空間內配置機器人、周邊裝置以及工件來進行該機器人的示教，該機器人編程裝置具備：仿真執行部，其根據控制信號進行上述周邊裝置的動作以及上述機器人的機械手的開閉動作的仿真；信號設定部，其針對預定的機器人作業程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，或者針對預先記載了機器人作業程序的程序模板的每個示教點或示教點間的每個軌道，設定用於進行上述周邊裝置的動作以及上述機械手的開閉動作的仿真的控制信號來作為各示教點或各軌道的屬性數據；移動部，其使上述機器人移動到上述示教點或示教點間的軌道；以及顯示設定部，其對於上述機器人移動到的示教點或示教點間的軌道，設定顯示或不顯示上述工件。

在優選的實施方式中，上述機器人編程裝置具備：幹擾避免條件設定部，其對上述示教點設定用於檢索避免幹擾的位置的上述機器人的動作方向以及動作範圍來作為屬性數據；以及幹擾避免示教點設定部，其在對於通過上述移動部移動到示教點的機器人產生了幹擾時，按照上述幹擾避免條件設定部的設定使上述機器人移動到能夠避免幹擾的位置，並將該位置自動地設定為示教點。

在其他的優選實施方式中，上述機器人編程裝置具備：幹擾避免條件設定部，其對上述示教點間的軌道設定用於檢索避免幹擾的位置的上述機器人的動作方向以及動作範圍來作為屬性數據；以及幹擾避免示教點設定部，其在通過上述移動部機器人移動到的示教點間的軌道上存在對上述機器人產生幹擾的幹擾區間的情況下，按照上述幹擾避免條件設定部的設定使上述幹擾區間的兩端進行移動，將移動後的上述幹擾區間的兩端的位置設定為示教點。

附圖說明

通過參照附圖說明以下優選的實施方式，本發明的上述以及其他目的、特徵和優點更加明確。

圖1是表示本發明優選實施方式的機器人編程裝置的一個結構例的圖。

圖2是表示在將工件搬入工具機內時的機器人的動作流程的一例的流程圖。

圖3是表示能夠應用圖1的機器人編程裝置的機器人系統的一個結構例的圖。

圖4是表示為了避免幹擾而使示教點間的軌道移動的處理的一例的流程圖。

圖5是表示執行圖4的流程圖所示的處理之前的示教點間的軌道的一例的圖。

圖6是表示執行了圖4的流程圖所示的處理之後的示教點間的軌道的一例的圖。

具體實施方式

圖1是表示本發明優選實施方式的機器人編程裝置(以後也簡單地稱為編程裝置)10的一個結構例的圖。編程裝置10具有能夠顯示配置在三維虛擬空間內的機器人系統12的三維模型的顯示部(顯示器)14、具備後述的各功能的控制裝置16。機器人系統12包含：具有在前端安裝了能夠進行開閉的機械手18的可動部(機器人手臂)20的機器人22、能夠進行開閉的門24、作業臺26以及具有能夠進行開閉的夾持器28的周邊裝置(例如工具機)30，通過機器人22的I/O信號(控制信號)來控制機械手18、門24以及夾持器28。

機械手18構成為在抓持工具機30的加工對象物即工件32的狀態下，進入門24被打開的狀態下的工具機30的內部，能夠將所抓持的工件32放置在工具機30的作業臺26上，並且在放置工件32後能夠從工具機30的內部退出。另一方面，夾持器28構成為能夠保持由機器人22放置的作業臺26上的工件32，工具機30能夠對保持的工件32進行預定的加工。

控制裝置16具備：仿真執行部34，其根據上述控制信號進行周邊裝置30的動作以及機械手18的開閉動作的仿真；信號設定部36，其針對預定的機器人作業程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，或者針對預先記載了機器人作業程序的機器人程序模板的每個示教點或示教點間的每個軌道，設定用於進行上述周邊裝置30的動作以及上述機械手18的開閉動作的仿真的控制信號來作為各示教點或各軌道的屬性數據；移動部(移動指示部)38，其使機器人22移動到示教點或示教點間的軌道；以及顯示設定部40，其對於上述機器人22移動到的示教點或示教點間的軌道，設定顯示或不顯示工件32。

另外，控制裝置16還可以具備：幹擾避免條件設定部42，其對示教點或示教點間的軌道設定用於檢索避免幹擾的位置的機器人22的動作方向以及動作範圍來作為屬性數據；以及幹擾避免示教點設定部44，其在針對通過移動部38移動到示教點的機器人22產生了幹擾時，或者在通過移動部38機器人22移動到的示教點間的軌道上存在對於機器人22產生幹擾的幹擾區間(後述的C0～C1)時，按照幹擾避免條件設定部42的設定使機器人22移動到能夠避免幹擾的位置，將該位置自動設定為示教點，或者按照幹擾避免條件設定部42的設定使該幹擾區間的兩端進行移動，將移動後的幹擾區間的兩端的位置設定為示教點。

以下，說明編程裝置10的處理。在此，如圖2以及圖3所示，預先準備了(例如存儲在適當的存儲器中)用於進行以下一連串的動作的預定作業程序、或者記述了該作業程序的程序模板：機械手18在抓持了未加工的工件32的狀態下移動到工具機30的近前(P1)，在門24打開後機械手18進入工具機30內並接近工件配置位置(P2)，將工件32放置到作業臺26上(P3)，在夾持器28閉合保持工件32後，機械手18從工件配置位置離開(P4)，機械手18移動(後退)到工具機30的外部(近前)(P5)，然後移動到預定的待機位置(P6)。

表1表示示教點P1～P6的各自的屬性數據。詳細地說，在各示教點的屬性數據中包含：用於進行門24的開閉動作的控制信號DO[1]、用於進行機械手18的開閉動作的控制信號RO[1]、用於進行夾持器28的開閉動作的控制信號DO[2]、設定顯示還是不顯示機械手18所抓持的工件的信號「抓持工件」、設定顯示還是不顯示作業臺26上配置的工件的信號「配置工件」。

通過如表1那樣進行信號設定，能夠自動進行以下處理，即直到將工件32配置在作業臺26為止(P1～P3)，顯示抓持工件並且不顯示配置工件，直到機械手18離開工件配置位置從而返回到待機位置為止(P4～P6)，不顯示抓持工件並且顯示配置工件。因此，即使在機器人22(機械手18)移動到任意一個示教點的情況下，也能夠自動顯示或不顯示工件使從而成為符合實際動作的狀態，所以作業者能夠容易且正確地掌握在各個示教點機器人22和工具機33等的幹擾，也能夠容易地進行產生幹擾時的示教點的修正、追加等。

表1

示教點的屬性數據

表2表示示教點P1～P6之間的軌道各自的屬性數據。詳細地說，與表1一樣，在各軌道的屬性數據中包含：用於進行門24的開閉動作的控制信號DO[1]、用於進行機械手18的開閉動作的控制信號RO[1]、用於進行夾持器28的開閉動作的控制信號DO[2]、設定顯示還是不顯示機械手18所抓持的工件的信號[抓持工件]、設定顯示還是不顯示在作業臺26上配置的工件的信號[配置工件]。

通過如表2那樣進行信號設定，能夠自動進行以下處理，即直到將工件32配置在作業臺26為止(P1～P3)，顯示抓持工件並且不顯示配置工件，直到機械手18離開工件配置位置而返回到待機位置為止(P4～P6)，不顯示抓持工件並且顯示配置工件。因此，即使在機器人22(機械手18)移動到任意一個軌道的情況下，也能夠自動顯示或不顯示工件從而成為符合實際動作的狀態，所以作業者能夠容易且正確地掌握在各軌道的機器人22與工具機33等的幹擾，還能夠容易地進行產生幹擾時的示教點的修正、追加等。

表2

示教點間的屬性數據

表3表示使用上述幹擾避免條件設定部42以及幹擾避免示教點設定部44，在產生幹擾時自動進行用於避免幹擾的示教點的修正和追加的處理所相關的屬性數據。在此，將為了避免幹擾而使機器人22(機械手18)進行移動的檢索軸設為X軸、Y軸以及Z軸這3個軸，如圖3所示，X軸是從機器人22向工具機30的水平方向、Z軸是豎直方向，Y軸是與X軸以及Z軸雙方垂直的方向，但這只是一個例子。

表3

示教點的屬性數據(幹擾避免)

當機器人22在通過作業者的操作等而移動到的示教點產生幹擾時，如表3所示，在該示教點使至少一個檢索軸沿著其檢索方向在預定的動作範圍(檢索範圍)內移動，從而能夠自動進行示教點的修正以便不產生幹擾。另外在表3的例子中，關於動作範圍，對於任意一個檢索軸都設為±1000(mm)，但是能夠根據機器人22、工具機30或工件32的形狀或大小等適當地進行設定和變更。

表4表示使用上述幹擾避免條件設定部42以及幹擾避免示教點設定部44在產生幹擾時自動進行用於避免幹擾的示教點的修正和追加的處理所相關的屬性數據。在此，和表3的情況相同，將為了避免幹擾而使機器人22(機械手18)移動的檢索軸設為X軸、Y軸以及Z軸這3個，如圖3所示，X軸是從機器人22向工具機30的水平方向、Z軸是豎直方向，Y軸是與X軸以及Z軸雙方垂直的方向，但這只是一個例子。

表4

示教點間的屬性數據(幹擾避免)

圖4是表示自動進行示教點間的軌道修正的處理的一例的流程圖，圖5以及圖6是分別表示執行圖4的流程圖所示的處理之前以及之後的示教點間的軌道的一例的圖。另外，在該例子中，如圖5所示，雖然在示教點P0和P1沒有產生幹擾，但是在P0與P1之間的軌道產生機器人22和障礙物46之間的幹擾，分別求出(計算)該幹擾區間的兩端的示教點來作為C0、C1。

首先，在步驟S1中，使機器人22從示教點P0移動到P1，將1代入圖表(步驟S2)。接著在步驟S3中，判定有無幹擾，當產生幹擾時求出該幹擾區間的兩端的示教點(C0、C1)(步驟S4)，將0帶入圖表(步驟S5)。

接著在步驟S6中，通過使指定的檢索軸在其檢索方向上在預定的動作範圍內進行移動，使示教點C0以及C1移動(偏移)一定量。接著，在步驟S7中，按照示教點P0→C0→C1→P1的順序使機器人移動,再次判定有無幹擾(步驟S3)。重複步驟S3～S7的處理直到不產生幹擾為止。

當判定為不產生幹擾時，當在步驟S8進行了圖表判定後，將移動到的示教點C0以及C1作為示教點插入在示教點P0與P1之間(步驟S9)。由此，如圖6所示，得到避免了與障礙物46之間的幹擾的軌道。

如此，即使在機器人22在通過作業者的操作等而移動到的示教點間的軌道中產生了幹擾時，如表4以及圖4～圖6所示，通過使該幹擾區間兩端的示教點沿著預定的檢索方向在預定的動作範圍(檢索範圍)內移動，從而能夠自動進行軌道的修正使得不產生幹擾。另外，在表4的例子中，關於動作範圍，對於任意一個檢索軸都為±1000(mm)，但是能夠根據機器人22、工具機30或工件32的形狀或大小等適當地進行設定和變更。

另外，在上述實施方式中，針對機器人作業程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，設定進行周邊裝置的動作以及機械手的開閉動作的仿真的信號，並且切換工件的顯示/不顯示，但是也可以通過各個表示作業單位的多個程序塊(程序模板)來構成機器人作業程序，此時，能夠針對該程序模板的每個示教點或示教點間的每個軌道進行同樣的處理。

另外，上述實施方式的機器人編程裝置也可以實質一體地組裝到實際控制機器人的控制裝置中，也可以設置為與該控制裝置不同的其他裝置(個人計算機等)。另外，控制裝置的各部功能例如能夠通過CPU來實現。

根據本發明，能夠針對每個示教點或示教點間的每個軌道進行周邊設備的動作和工件的顯示切換，所以能夠容易且確切地進行機器人的幹擾確認，也能夠容易地進行示教點的修正。

通過將避免幹擾的條件作為屬性數據設定為示教點或示教點間的軌道，能夠根據周邊裝置的動作和有無工件自動檢測幹擾避免位置來修正或追加示教位置。