本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的編程裝置，其離線進(jìn)行機(jī)器人的仿真、作業(yè)程序的生成和修正。

背景技術(shù)：

在包括機(jī)器人以及周邊裝置的系統(tǒng)中，大多進(jìn)行將機(jī)器人所抓持的工件移動并配置在機(jī)床內(nèi)，通過該機(jī)床對該工件進(jìn)行加工等的協(xié)作作業(yè)。這樣的系統(tǒng)能夠按照預(yù)定的動作程序進(jìn)行控制，但是當(dāng)變更了機(jī)器人或機(jī)床的類型或工件的種類時，還需要適當(dāng)變更該動作程序。

作為與此關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)，例如在專利第3905075號公報中記載一種作業(yè)程序生成裝置，其將作業(yè)程序分離為需要依賴于作業(yè)工件進(jìn)行變更的第一程序部和不依賴于作業(yè)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(yè)工件對應(yīng)的作業(yè)程序。

另外在專利第5058063號公報中記載一種控制系統(tǒng)開發(fā)輔助裝置，其通過組合用于實現(xiàn)各個作業(yè)工序的單位程序(程序塊)，來生成執(zhí)行多個作業(yè)工序的控制系統(tǒng)的控制程序。

已知一種技術(shù)，為了評價所生成的動作程序的有效性等，根據(jù)該動作程序進(jìn)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(jī)器人編程裝置，其顯示機(jī)器人、工件以及周邊設(shè)備的三維模型，當(dāng)在動作程序的各示教點產(chǎn)生干擾時，能夠自動修正示教點的位置以便不產(chǎn)生干擾。

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(yè)單位的各個程序塊中配置并顯示執(zhí)行按鈕，通過操作該執(zhí)行按鈕來執(zhí)行各程序塊從而能夠進(jìn)行該動作確認(rèn)。

當(dāng)在機(jī)器人的動作中進(jìn)行周邊裝置的移動或機(jī)械手的移動、工件的移動等時，機(jī)器人和周邊裝置之間的干擾區(qū)域發(fā)生變化。當(dāng)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后移動機(jī)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(tǒng)布局有變更的情況下，干擾區(qū)域也發(fā)生變化，因此需要對每個示教點進(jìn)行干擾檢查，需要通過手動使機(jī)器人動作來進(jìn)行示教點的修正和追加。另外，當(dāng)在示教點間的軌道中產(chǎn)生干擾時，也同樣需要通過手動使機(jī)器人動作來進(jìn)行示教點的修正和追加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人編程裝置，其能夠容易確認(rèn)機(jī)器人與周邊設(shè)備等的干擾，還能夠通過作業(yè)者或者自動地避免干擾。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)器人編程裝置，其在三維虛擬空間內(nèi)配置機(jī)器人、周邊裝置以及工件來進(jìn)行該機(jī)器人的示教，該機(jī)器人編程裝置具備：仿真執(zhí)行部，其根據(jù)控制信號進(jìn)行上述周邊裝置的動作以及上述機(jī)器人的機(jī)械手的開閉動作的仿真；信號設(shè)定部，其針對預(yù)定的機(jī)器人作業(yè)程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，或者針對預(yù)先記載了機(jī)器人作業(yè)程序的程序模板的每個示教點或示教點間的每個軌道，設(shè)定用于進(jìn)行上述周邊裝置的動作以及上述機(jī)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(shù)據(jù)；移動部，其使上述機(jī)器人移動到上述示教點或示教點間的軌道；以及顯示設(shè)定部，其對于上述機(jī)器人移動到的示教點或示教點間的軌道，設(shè)定顯示或不顯示上述工件。

在優(yōu)選的實施方式中，上述機(jī)器人編程裝置具備：干擾避免條件設(shè)定部，其對上述示教點設(shè)定用于檢索避免干擾的位置的上述機(jī)器人的動作方向以及動作范圍來作為屬性數(shù)據(jù)；以及干擾避免示教點設(shè)定部，其在對于通過上述移動部移動到示教點的機(jī)器人產(chǎn)生了干擾時，按照上述干擾避免條件設(shè)定部的設(shè)定使上述機(jī)器人移動到能夠避免干擾的位置，并將該位置自動地設(shè)定為示教點。

在其他的優(yōu)選實施方式中，上述機(jī)器人編程裝置具備：干擾避免條件設(shè)定部，其對上述示教點間的軌道設(shè)定用于檢索避免干擾的位置的上述機(jī)器人的動作方向以及動作范圍來作為屬性數(shù)據(jù)；以及干擾避免示教點設(shè)定部，其在通過上述移動部機(jī)器人移動到的示教點間的軌道上存在對上述機(jī)器人產(chǎn)生干擾的干擾區(qū)間的情況下，按照上述干擾避免條件設(shè)定部的設(shè)定使上述干擾區(qū)間的兩端進(jìn)行移動，將移動后的上述干擾區(qū)間的兩端的位置設(shè)定為示教點。

附圖說明

通過參照附圖說明以下優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點更加明確。

圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的機(jī)器人編程裝置的一個結(jié)構(gòu)例的圖。

圖2是表示在將工件搬入機(jī)床內(nèi)時的機(jī)器人的動作流程的一例的流程圖。

圖3是表示能夠應(yīng)用圖1的機(jī)器人編程裝置的機(jī)器人系統(tǒng)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。

圖4是表示為了避免干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(zhí)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(zhí)行了圖4的流程圖所示的處理之后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(fā)明優(yōu)選實施方式的機(jī)器人編程裝置(以后也簡單地稱為編程裝置)10的一個結(jié)構(gòu)例的圖。編程裝置10具有能夠顯示配置在三維虛擬空間內(nèi)的機(jī)器人系統(tǒng)12的三維模型的顯示部(顯示器)14、具備后述的各功能的控制裝置16。機(jī)器人系統(tǒng)12包含：具有在前端安裝了能夠進(jìn)行開閉的機(jī)械手18的可動部(機(jī)器人手臂)20的機(jī)器人22、能夠進(jìn)行開閉的門24、作業(yè)臺26以及具有能夠進(jìn)行開閉的夾持器28的周邊裝置(例如機(jī)床)30，通過機(jī)器人22的I/O信號(控制信號)來控制機(jī)械手18、門24以及夾持器28。

機(jī)械手18構(gòu)成為在抓持機(jī)床30的加工對象物即工件32的狀態(tài)下，進(jìn)入門24被打開的狀態(tài)下的機(jī)床30的內(nèi)部，能夠?qū)⑺コ值墓ぜ?2放置在機(jī)床30的作業(yè)臺26上，并且在放置工件32后能夠從機(jī)床30的內(nèi)部退出。另一方面，夾持器28構(gòu)成為能夠保持由機(jī)器人22放置的作業(yè)臺26上的工件32，機(jī)床30能夠?qū)Ρ３值墓ぜ?2進(jìn)行預(yù)定的加工。

控制裝置16具備：仿真執(zhí)行部34，其根據(jù)上述控制信號進(jìn)行周邊裝置30的動作以及機(jī)械手18的開閉動作的仿真；信號設(shè)定部36，其針對預(yù)定的機(jī)器人作業(yè)程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，或者針對預(yù)先記載了機(jī)器人作業(yè)程序的機(jī)器人程序模板的每個示教點或示教點間的每個軌道，設(shè)定用于進(jìn)行上述周邊裝置30的動作以及上述機(jī)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(shù)據(jù)；移動部(移動指示部)38，其使機(jī)器人22移動到示教點或示教點間的軌道；以及顯示設(shè)定部40，其對于上述機(jī)器人22移動到的示教點或示教點間的軌道，設(shè)定顯示或不顯示工件32。

另外，控制裝置16還可以具備：干擾避免條件設(shè)定部42，其對示教點或示教點間的軌道設(shè)定用于檢索避免干擾的位置的機(jī)器人22的動作方向以及動作范圍來作為屬性數(shù)據(jù)；以及干擾避免示教點設(shè)定部44，其在針對通過移動部38移動到示教點的機(jī)器人22產(chǎn)生了干擾時，或者在通過移動部38機(jī)器人22移動到的示教點間的軌道上存在對于機(jī)器人22產(chǎn)生干擾的干擾區(qū)間(后述的C0～C1)時，按照干擾避免條件設(shè)定部42的設(shè)定使機(jī)器人22移動到能夠避免干擾的位置，將該位置自動設(shè)定為示教點，或者按照干擾避免條件設(shè)定部42的設(shè)定使該干擾區(qū)間的兩端進(jìn)行移動，將移動后的干擾區(qū)間的兩端的位置設(shè)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(yù)先準(zhǔn)備了(例如存儲在適當(dāng)?shù)拇鎯ζ髦?用于進(jìn)行以下一連串的動作的預(yù)定作業(yè)程序、或者記述了該作業(yè)程序的程序模板：機(jī)械手18在抓持了未加工的工件32的狀態(tài)下移動到機(jī)床30的近前(P1)，在門24打開后機(jī)械手18進(jìn)入機(jī)床30內(nèi)并接近工件配置位置(P2)，將工件32放置到作業(yè)臺26上(P3)，在夾持器28閉合保持工件32后，機(jī)械手18從工件配置位置離開(P4)，機(jī)械手18移動(后退)到機(jī)床30的外部(近前)(P5)，然后移動到預(yù)定的待機(jī)位置(P6)。

表1表示示教點P1～P6的各自的屬性數(shù)據(jù)。詳細(xì)地說，在各示教點的屬性數(shù)據(jù)中包含：用于進(jìn)行門24的開閉動作的控制信號DO[1]、用于進(jìn)行機(jī)械手18的開閉動作的控制信號RO[1]、用于進(jìn)行夾持器28的開閉動作的控制信號DO[2]、設(shè)定顯示還是不顯示機(jī)械手18所抓持的工件的信號“抓持工件”、設(shè)定顯示還是不顯示作業(yè)臺26上配置的工件的信號“配置工件”。

通過如表1那樣進(jìn)行信號設(shè)定，能夠自動進(jìn)行以下處理，即直到將工件32配置在作業(yè)臺26為止(P1～P3)，顯示抓持工件并且不顯示配置工件，直到機(jī)械手18離開工件配置位置從而返回到待機(jī)位置為止(P4～P6)，不顯示抓持工件并且顯示配置工件。因此，即使在機(jī)器人22(機(jī)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(tài)，所以作業(yè)者能夠容易且正確地掌握在各個示教點機(jī)器人22和機(jī)床33等的干擾，也能夠容易地進(jìn)行產(chǎn)生干擾時的示教點的修正、追加等。

表1

示教點的屬性數(shù)據(jù)

表2表示示教點P1～P6之間的軌道各自的屬性數(shù)據(jù)。詳細(xì)地說，與表1一樣，在各軌道的屬性數(shù)據(jù)中包含：用于進(jìn)行門24的開閉動作的控制信號DO[1]、用于進(jìn)行機(jī)械手18的開閉動作的控制信號RO[1]、用于進(jìn)行夾持器28的開閉動作的控制信號DO[2]、設(shè)定顯示還是不顯示機(jī)械手18所抓持的工件的信號[抓持工件]、設(shè)定顯示還是不顯示在作業(yè)臺26上配置的工件的信號[配置工件]。

通過如表2那樣進(jìn)行信號設(shè)定，能夠自動進(jìn)行以下處理，即直到將工件32配置在作業(yè)臺26為止(P1～P3)，顯示抓持工件并且不顯示配置工件，直到機(jī)械手18離開工件配置位置而返回到待機(jī)位置為止(P4～P6)，不顯示抓持工件并且顯示配置工件。因此，即使在機(jī)器人22(機(jī)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(tài)，所以作業(yè)者能夠容易且正確地掌握在各軌道的機(jī)器人22與機(jī)床33等的干擾，還能夠容易地進(jìn)行產(chǎn)生干擾時的示教點的修正、追加等。

表2

示教點間的屬性數(shù)據(jù)

表3表示使用上述干擾避免條件設(shè)定部42以及干擾避免示教點設(shè)定部44，在產(chǎn)生干擾時自動進(jìn)行用于避免干擾的示教點的修正和追加的處理所相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。在此，將為了避免干擾而使機(jī)器人22(機(jī)械手18)進(jìn)行移動的檢索軸設(shè)為X軸、Y軸以及Z軸這3個軸，如圖3所示，X軸是從機(jī)器人22向機(jī)床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(shù)據(jù)(干擾避免)

當(dāng)機(jī)器人22在通過作業(yè)者的操作等而移動到的示教點產(chǎn)生干擾時，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(yù)定的動作范圍(檢索范圍)內(nèi)移動，從而能夠自動進(jìn)行示教點的修正以便不產(chǎn)生干擾。另外在表3的例子中，關(guān)于動作范圍，對于任意一個檢索軸都設(shè)為±1000(mm)，但是能夠根據(jù)機(jī)器人22、機(jī)床30或工件32的形狀或大小等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定和變更。

表4表示使用上述干擾避免條件設(shè)定部42以及干擾避免示教點設(shè)定部44在產(chǎn)生干擾時自動進(jìn)行用于避免干擾的示教點的修正和追加的處理所相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。在此，和表3的情況相同，將為了避免干擾而使機(jī)器人22(機(jī)械手18)移動的檢索軸設(shè)為X軸、Y軸以及Z軸這3個，如圖3所示，X軸是從機(jī)器人22向機(jī)床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(shù)據(jù)(干擾避免)

圖4是表示自動進(jìn)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(zhí)行圖4的流程圖所示的處理之前以及之后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(chǎn)生干擾，但是在P0與P1之間的軌道產(chǎn)生機(jī)器人22和障礙物46之間的干擾，分別求出(計算)該干擾區(qū)間的兩端的示教點來作為C0、C1。

首先，在步驟S1中，使機(jī)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，判定有無干擾，當(dāng)產(chǎn)生干擾時求出該干擾區(qū)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(yù)定的動作范圍內(nèi)進(jìn)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(jī)器人移動,再次判定有無干擾(步驟S3)。重復(fù)步驟S3～S7的處理直到不產(chǎn)生干擾為止。

當(dāng)判定為不產(chǎn)生干擾時，當(dāng)在步驟S8進(jìn)行了圖表判定后，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之間的干擾的軌道。

如此，即使在機(jī)器人22在通過作業(yè)者的操作等而移動到的示教點間的軌道中產(chǎn)生了干擾時，如表4以及圖4～圖6所示，通過使該干擾區(qū)間兩端的示教點沿著預(yù)定的檢索方向在預(yù)定的動作范圍(檢索范圍)內(nèi)移動，從而能夠自動進(jìn)行軌道的修正使得不產(chǎn)生干擾。另外，在表4的例子中，關(guān)于動作范圍，對于任意一個檢索軸都為±1000(mm)，但是能夠根據(jù)機(jī)器人22、機(jī)床30或工件32的形狀或大小等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定和變更。

另外，在上述實施方式中，針對機(jī)器人作業(yè)程序的每個示教點或示教點間的每個軌道，設(shè)定進(jìn)行周邊裝置的動作以及機(jī)械手的開閉動作的仿真的信號，并且切換工件的顯示/不顯示，但是也可以通過各個表示作業(yè)單位的多個程序塊(程序模板)來構(gòu)成機(jī)器人作業(yè)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(jìn)行同樣的處理。

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

根據(jù)本發(fā)明，能夠針對每個示教點或示教點間的每個軌道進(jìn)行周邊設(shè)備的動作和工件的顯示切換，所以能夠容易且確切地進(jìn)行機(jī)器人的干擾確認(rèn)，也能夠容易地進(jìn)行示教點的修正。

通過將避免干擾的條件作為屬性數(shù)據(jù)設(shè)定為示教點或示教點間的軌道，能夠根據(jù)周邊裝置的動作和有無工件自動檢測干擾避免位置來修正或追加示教位置。