JP2004082313A - ロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示を省略せずに連続的に表示させることが可能なロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置を提供する。
【解決手段】各教示点における教示情報17を読み込み、この教示情報17に基づいてロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間のサンプリング時間毎の各通過点における各軸値を生成し、これら各通過点の各軸値及び各教示点の各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力するロボット動作生成器10と、ロボットの動作シミュレーションモデルを表示する表示部3と、ロボット動作生成器10が出力した各軸値を一時的に記憶する姿勢情報バッファ7と、を具備するロボットシミュレータ1と、を有するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置とした。姿勢情報バッファ7にロボット動作生成器10から入力された各軸値が一時的に記憶されるので、動作を省略せずに連続的に表示させることが可能になった。
【選択図】 図2
【解決手段】各教示点における教示情報17を読み込み、この教示情報17に基づいてロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間のサンプリング時間毎の各通過点における各軸値を生成し、これら各通過点の各軸値及び各教示点の各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力するロボット動作生成器10と、ロボットの動作シミュレーションモデルを表示する表示部3と、ロボット動作生成器10が出力した各軸値を一時的に記憶する姿勢情報バッファ7と、を具備するロボットシミュレータ1と、を有するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置とした。姿勢情報バッファ7にロボット動作生成器10から入力された各軸値が一時的に記憶されるので、動作を省略せずに連続的に表示させることが可能になった。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの動作を教示する技術に関し、特に、ロボットおよびその周辺装置をモデル化してロボットの教示情報を作成し、ロボットの模擬動作モデルを作成するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ロボットによる部品の加工や組立の際のロボットの教示や動作を、コンピュータのディスプレイ上で模倣するためのシミュレーション装置が使用されている(例えば、特開2002−36156号公報参照)。こうしたシミュレーション装置は、ロボットの実物を使用せずにロボットの教示情報を作成するために使用され、図6に示すように、ロボット動作の制御モデルを内蔵する装置のディスプレイ上で、ロボットが周辺装置と干渉しないか、あるいは要求されるサイクルタイム以内で一連の動作が行えるか、といったことなどを確認しながら、教示情報を作成・修正し、シミュレーションを行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなシミュレーション装置では、ロボットシミュレータが行うロボットの動作シミュレーションモデルのディスプレイ上への表示は3次元モデルを使用して行われるため、一般に各軸値(ロボットの各動作軸の位置)の生成速度に比して表示処理における処理負荷が大きい。そのため、実際に計算された一連の各軸値を全て表示に使用するのではなく、画面表示の更新が完了する度にそれら各軸値の組の一部を取り出し、言わば画面表示データを間引いて表示に使用する手法が用いられている。しかし、この手法では、実際のロボットを使用した場合に比べて、画面に表示されるロボットの動作シミュレーションモデルは、その動作軌跡の一部が省略されたものとなるので、ロボットの動作経路の連続性がつかみにくくなる。したがって、ロボットの操作者にとっては、ロボットと周辺装置等との間の干渉の有無を判断したり、動作の流れを視覚的に把握することが困難になるという問題がある。
【0004】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能な、ロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項1に係る発明では、各教示点におけるロボットの姿勢としての各軸値と移動速度とを含む教示情報を読み込み、この教示情報に基づいてロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間のサンプリング時間毎の各通過点における各軸値を生成し、このサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び前記各教示点における各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力するロボット動作生成器と、ロボットの動作シミュレーションモデルを表示する表示部と、ロボット動作生成器が出力した各軸値を一時的に記憶する姿勢情報バッファと、を具備するロボットシミュレータと、を有するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置であって、前記ロボットシミュレータは、前記ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を入力し、これをサンプリング時間順に姿勢情報バッファに一旦格納し、前記表示部は、姿勢情報バッファに格納された順に姿勢情報バッファから各軸値を取得し、これに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示するようにしたことを特徴とするロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置を提供した。
【0006】
ここで、請求項1に係る構成について解説を行う。各教示点における各軸値とは、多関節ロボットを構成する各駆動軸毎の位置(角度)であり、この各軸値により多関節ロボットの姿勢が決定する。任意の教示点における教示情報には、前述した各軸値と、この教示点からこの教示点に対してロボットの動作経路上に隣接する次の教示点へ移動する際の移動速度が含まれている。ところで、教示点のみの各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させたのでは、表示される動作に連続性がなくなってしまい、見づらいものとなってしまう。そこで、ロボット動作生成器では、ロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間において、所定のサンプリング時間、前述した移動速度、及びロボット動作生成器が内蔵する制御アルゴリズムに基づいて決定される通過点を設け、これら各通過点について各軸値を生成するようにする。そして、ロボット動作生成器は、このサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び各教示点における各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力する。この逐次出力された各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させれば、動作に連続性がある見やすいものとなる。
【0007】
ところで、ロボットシミュレータでは、ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力したサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び各教示点における各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることになるが、前述したように3次元モデルを使用した表示は処理負荷が大きいので、サンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを直接処理すると、前述した従来技術の問題点が生ずることになる。
【0008】
そこで、請求項1に係る発明では、ロボットシミュレータ内にバッファ(姿勢情報バッファ)を設け、この姿勢情報バッファへサンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを一旦格納することにした。すなわち、ロボット動作生成器は、ロボットシミュレータ内にある表示部における画面表示更新処理の完了を待たずに、各軸値のデータを出力し続けることになる。そして、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に逐次取り出し、この取り出した各軸値のデータに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることにしている。すなわち、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に一つ取り出し、この各軸値のデータに基づいて表示を行い、この表示が完了した時点で次の各軸値のデータを姿勢情報バッファから取り出すようにしている。このロボットシミュレータが表示部にロボットシミュレーションモデルを表示するサイクルと、サンプリング時間毎に各軸値のデータを姿勢情報バッファに蓄積するサイクルとは制御上分離しているので、ロボット動作生成器における各軸値のデータの出力ペースや、ロボットシミュレータにおける表示処理速度の如何にかかわらず、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能となる。
【0009】
また、請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、表示部は、姿勢情報バッファに格納された順に姿勢情報バッファから各軸値を取得する代わりに、ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を直接入力することも選択的に可能にした。すなわち、姿勢情報バッファを使用するか否かを選択的に可能にした。係る構成としたことにより、ロボットのたどる軌跡の詳細な再現を優先させたい場合には姿勢情報バッファを利用する方を選択し、一方、サイクルタイムの検討などのために、途中の経路は省略させてでも実時間軸に沿ったロボットの姿勢表示の同期性を優先させたい場合には、姿勢情報バッファを利用しない方を選択したりすることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態を示すロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の全体構成図である。また、図2は、図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置のブロック図である。
【0011】
1はロボットシミュレータであり、このロボットシミュレータ1はロボットの動作シミュレーションモデルを表示するための表示部3を装備している。10は所定のサンプリング時間毎にロボットの各軸値を生成するロボット動作生成器であり、本実施形態では実際にロボットを制御することが可能なロボットコントローラをロボット動作生成器としている。これらロボットシミュレータ1とロボットコントローラ10はイーサネット(登録商標)9にて接続されている。
【0012】
より詳細には、図2に示すように、ロボットシミュレータ1は、中央演算処理装置2を中心に、表示部3、及びキーボードやマウスからなる入力部5を備えている。また、RAM、ROMからなる記憶装置8も備えており、RAMには画面を表示させるための画面表示プログラム6や、サンプリング時間毎のロボットの各軸値を蓄積するための姿勢情報バッファ7などが格納されている。
【0013】
一方、ロボットコントローラ10は中央処演算処理装置11を中心に、表示部12、及びロボットの操作及び設定を行うようにされた入力装置13を備えたティーチペンダント14を装備している。また、RAM、ROMからなる記憶装置15も備えており、ROMにはロボット制御用のプログラム16が、RAMにはロボットの教示情報17が記録されている。なお、この教示情報17は、少なくとも、各教示点におけるロボットの姿勢としての各軸値と、教示点からロボットの動作経路上に隣接する次の教示点へ移動する際の移動速度とが含まれており、この情報は予めロボットコントローラ10に接続されたティーチペンダント(教示操作盤)等で設定しておく。
【0014】
これらロボットシミュレータ1とロボットコントローラ10とはイーサネット(登録商標)9にて接続され、各々にIP(Internet Protocol)アドレスが割り振られ、UDP(User Datagram Protocol)を用いて通信が行われる。
【0015】
次に、図3に示すフローチャートに基づいて、前述したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置について、その処理の流れについて説明する。ロボットコントローラ10ではループA(図3のA)、ロボットシミュレータ1ではループB、C(図3のB、C)の処理が実行される。なお、これらのループA、B、Cの各処理は互いに独立して行われる。
【0016】
まず、図3Aにおいて、ロボットコントローラ10が、例えば図4に示す教示点Pn 、Pn+1 といったロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点における教示情報17を、内蔵のメモリ15から読み込む(ステップ1)。そして、ロボットコントローラ10は、メモリ15に内蔵しているロボット制御プログラム16及び前述の教示情報17に基づいて、図4に示した教示点間すなわち教示点Pn から教示点Pn+1 までの経路上の各通過点での各軸値を計算する(ステップ2)。なお、このときの通過点は、サンプリング時間、教示点Pn から教示点Pn+1 への移動速度、及びロボットコントローラ10が内蔵する制御アルゴリズムに基づいて決定される。このとき算出される各軸値は、例えば、6軸の多関節ロボットの場合は、各軸値のデータは1つあたり(J1、J2、…、J6)のように関節数分の軸値で表現される。算出された各軸値は、イーサネット(登録商標)9を通して、所定のサンプリング時間毎に順次ロボットシミュレータ1へ送信される(ステップ3)。
【0017】
次に、図3Bにおいて、ロボットシミュレータ1はロボットコントローラ10が送信した各軸値を受信し(ステップ4)、受信した各軸値を図5に示すように姿勢情報バッファ7へ蓄積する(ステップ5)。すなわち、ロボットシミュレータ1が受信した順番に、言い換えればロボットコントローラ10がサンプリング時間毎に送信した順番に、各軸値が姿勢情報バッファ7のインデックスの昇順(1、2、・・・)に格納される。なお、姿勢情報バッファ7のサイズは対象となる教示プログラム全体を通しての姿勢情報を格納するために十分なサイズとしておく。具体的には、例えば教示プログラム全体の実行に1分(60秒)かかり、各軸値が1秒間あたり10回生成されるような場合、姿勢情報バッファ7のサイズは60[秒]×10[回/秒]=600以上としておくのことが好ましい。なお、格納先インデックスが姿勢情報バッファ7の最後尾(MAX)を指し示した場合は、姿勢情報バッファ7への格納処理はその時点で停止することになる。
【0018】
次に、図3Cにおいて、ロボットシミュレータ1は姿勢情報バッファ7から各軸値を取り出し(ステップ6)、それに基づいて表示部3にロボットシミュレーションモデルを表示するための処理すなわち画面表示プログラム6の実行が開始される(ステップ7)。各軸値は姿勢情報バッファ7に格納された順番に、すなわちインデンックスの昇順(1、2、・・・)で取り出される。なお、姿勢情報バッファ7が最大限使い切られている場合、すなわち読み込みインデックスが時間の経過とともに最終的にMAXとなった場合は、以後は姿勢情報バッファ7から読み込む各軸値がなくなるので、自動的に姿勢情報バッファ7を使わない方式、すなわち画面表示の度毎にロボットコントローラ10から受信したその時点での各軸値が、ロボットシミュレータ1の画面表示プログラム6へ直接渡される方式に切り替わるようにしてもよい。
【0019】
ところで、係る切り替え自体はロボットシミュレータ1の操作者が明示的に行うことも可能である。すなわち、前述したように姿勢情報バッファ7を使用する方法と、姿勢情報バッファ7を使用せずに、表示の度にその時点での各軸値をロボットコントローラ10から都度取得して使用する方法とを、操作者が自由に切り替え可能にしてもよい。係る構成とすれば、ロボットのたどる軌跡の詳細な再現を優先させたい場合には姿勢情報バッファ7を利用する方を選択し、一方、サイクルタイムの検討などのために、途中の動作経路は省略させてでも実時間軸に沿ったロボットの姿勢表示の同期性を優先させたい場合には、姿勢情報バッファ7を利用しない方を選択したりすることが可能となる。
【0020】
なお、ロボットシミュレータ1の表示処理中も、ロボットコントローラ10は図3Aのループを繰り返し、各軸値のデータをロボットシミュレータ1側へ送信し続けることになるので、仮にロボットシミュレータ1の処理が遅延するようなことがあっても、ロボットコントローラ10の処理がその影響を受けることはない。
【0021】
このように本実施形態によれば、ロボットが教示点間で実現するサンプリング時間毎の位置データ(ロボットの各軸値)が、画面表示の更新処理の完了を待たずに逐次ロボットシミュレータ1の持つ姿勢情報バッファ7に蓄積されていくことになる。そのため、ロボットの動作シミュレーションモデルの表示処理を、各軸値の生成、保存サイクルとは独立させて行い、1回の表示処理が完了すれば、姿勢情報バッファ7に格納されている次の各軸値を取り出して次の表示処理に使用される。したがって、画面表示処理の計算負荷が大きいためにロボットシミュレータ1の画面更新処理が遅れても、次回以降の表示に必要な各軸値があらかじめ姿勢情報バッファ7に蓄積されているので、これを使用することによりロボットが通る動作経路を省略することなく連続して画面表示を行うことができ、ロボットの操作者が周辺装置等との干渉の有無を調べることが容易になる。
【0022】
以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態では実際にロボットを制御することが可能なロボットコントローラをロボット動作生成器としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ロボット動作生成器としては、サンプリング時間毎にロボットの各軸値を生成する機能を有していればよく、例えば、ロボットコントローラ内部の制御処理を擬似的に模倣したシミュレーションソフトウェアなどであってもよい。
【0023】
また、シミュレーションの対象となるロボットが複数台ある場合は、台数分のロボット動作生成器をロボットシミュレータに接続すればよい。この場合は、ロボットシミュレータ内には各ロボットに対応した姿勢情報バッファを用意することになる。
【0024】
【発明の効果】
本発明に係るロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置によれば、ロボットシミュレータ内にバッファ(姿勢情報バッファ)を設け、この姿勢情報バッファへサンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを一旦格納することにし、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に逐次取り出し、この取り出した各軸値のデータに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることにした。そのため、ロボット動作生成器における各軸値のデータの出力ペースや、ロボットシミュレータにおける表示処理速度の如何にかかわらず、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能となった。そして、これにより、ロボットの操作者にとっては、ロボットと周辺装置等との間の干渉の有無を判断したり、動作の流れを視覚的に把握することが容易なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における、ロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の全体構成図である。
【図2】図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置のブロック図である。
【図3】図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】2つの教示点とその経路上にある通過点を示す図である。
【図5】姿勢情報バッファ7に格納される各軸値の蓄積状況を示した図である。
【図6】従来のシミュレーション装置を示す図である。
【符号の説明】
1 ロボットシミュレータ
2 ロボットシミュレータ1の中央演算処理装置
3 ロボットシミュレータ1の表示部
4 ロボットシミュレータ1のインターフェース
5 ロボットシミュレータ1の入力部
6 ロボットシミュレータ1の画面表示プログラム
7 ロボットシミュレータ1の姿勢情報バッファ
8 ロボットシミュレータ1の記憶装置
9 イーサネット(登録商標)
10 ロボットコントローラ(ロボット動作生成器)
11 ロボットコントローラ10の中央演算処理装置
12 ロボットコントローラ10の表示部
13 ロボットコントローラ10の入力部
14 ロボットコントローラ10のティーチペンダント
15 ロボットコントローラ10の記憶装置
16 ロボットコントローラ10のロボット制御プログラム
17 ロボットコントローラ10の記憶している教示情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの動作を教示する技術に関し、特に、ロボットおよびその周辺装置をモデル化してロボットの教示情報を作成し、ロボットの模擬動作モデルを作成するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ロボットによる部品の加工や組立の際のロボットの教示や動作を、コンピュータのディスプレイ上で模倣するためのシミュレーション装置が使用されている(例えば、特開2002−36156号公報参照)。こうしたシミュレーション装置は、ロボットの実物を使用せずにロボットの教示情報を作成するために使用され、図6に示すように、ロボット動作の制御モデルを内蔵する装置のディスプレイ上で、ロボットが周辺装置と干渉しないか、あるいは要求されるサイクルタイム以内で一連の動作が行えるか、といったことなどを確認しながら、教示情報を作成・修正し、シミュレーションを行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなシミュレーション装置では、ロボットシミュレータが行うロボットの動作シミュレーションモデルのディスプレイ上への表示は3次元モデルを使用して行われるため、一般に各軸値(ロボットの各動作軸の位置)の生成速度に比して表示処理における処理負荷が大きい。そのため、実際に計算された一連の各軸値を全て表示に使用するのではなく、画面表示の更新が完了する度にそれら各軸値の組の一部を取り出し、言わば画面表示データを間引いて表示に使用する手法が用いられている。しかし、この手法では、実際のロボットを使用した場合に比べて、画面に表示されるロボットの動作シミュレーションモデルは、その動作軌跡の一部が省略されたものとなるので、ロボットの動作経路の連続性がつかみにくくなる。したがって、ロボットの操作者にとっては、ロボットと周辺装置等との間の干渉の有無を判断したり、動作の流れを視覚的に把握することが困難になるという問題がある。
【0004】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能な、ロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項1に係る発明では、各教示点におけるロボットの姿勢としての各軸値と移動速度とを含む教示情報を読み込み、この教示情報に基づいてロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間のサンプリング時間毎の各通過点における各軸値を生成し、このサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び前記各教示点における各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力するロボット動作生成器と、ロボットの動作シミュレーションモデルを表示する表示部と、ロボット動作生成器が出力した各軸値を一時的に記憶する姿勢情報バッファと、を具備するロボットシミュレータと、を有するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置であって、前記ロボットシミュレータは、前記ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を入力し、これをサンプリング時間順に姿勢情報バッファに一旦格納し、前記表示部は、姿勢情報バッファに格納された順に姿勢情報バッファから各軸値を取得し、これに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示するようにしたことを特徴とするロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置を提供した。
【0006】
ここで、請求項1に係る構成について解説を行う。各教示点における各軸値とは、多関節ロボットを構成する各駆動軸毎の位置(角度)であり、この各軸値により多関節ロボットの姿勢が決定する。任意の教示点における教示情報には、前述した各軸値と、この教示点からこの教示点に対してロボットの動作経路上に隣接する次の教示点へ移動する際の移動速度が含まれている。ところで、教示点のみの各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させたのでは、表示される動作に連続性がなくなってしまい、見づらいものとなってしまう。そこで、ロボット動作生成器では、ロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間において、所定のサンプリング時間、前述した移動速度、及びロボット動作生成器が内蔵する制御アルゴリズムに基づいて決定される通過点を設け、これら各通過点について各軸値を生成するようにする。そして、ロボット動作生成器は、このサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び各教示点における各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力する。この逐次出力された各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させれば、動作に連続性がある見やすいものとなる。
【0007】
ところで、ロボットシミュレータでは、ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力したサンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び各教示点における各軸値に基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることになるが、前述したように3次元モデルを使用した表示は処理負荷が大きいので、サンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを直接処理すると、前述した従来技術の問題点が生ずることになる。
【0008】
そこで、請求項1に係る発明では、ロボットシミュレータ内にバッファ(姿勢情報バッファ)を設け、この姿勢情報バッファへサンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを一旦格納することにした。すなわち、ロボット動作生成器は、ロボットシミュレータ内にある表示部における画面表示更新処理の完了を待たずに、各軸値のデータを出力し続けることになる。そして、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に逐次取り出し、この取り出した各軸値のデータに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることにしている。すなわち、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に一つ取り出し、この各軸値のデータに基づいて表示を行い、この表示が完了した時点で次の各軸値のデータを姿勢情報バッファから取り出すようにしている。このロボットシミュレータが表示部にロボットシミュレーションモデルを表示するサイクルと、サンプリング時間毎に各軸値のデータを姿勢情報バッファに蓄積するサイクルとは制御上分離しているので、ロボット動作生成器における各軸値のデータの出力ペースや、ロボットシミュレータにおける表示処理速度の如何にかかわらず、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能となる。
【0009】
また、請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、表示部は、姿勢情報バッファに格納された順に姿勢情報バッファから各軸値を取得する代わりに、ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を直接入力することも選択的に可能にした。すなわち、姿勢情報バッファを使用するか否かを選択的に可能にした。係る構成としたことにより、ロボットのたどる軌跡の詳細な再現を優先させたい場合には姿勢情報バッファを利用する方を選択し、一方、サイクルタイムの検討などのために、途中の経路は省略させてでも実時間軸に沿ったロボットの姿勢表示の同期性を優先させたい場合には、姿勢情報バッファを利用しない方を選択したりすることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態を示すロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の全体構成図である。また、図2は、図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置のブロック図である。
【0011】
1はロボットシミュレータであり、このロボットシミュレータ1はロボットの動作シミュレーションモデルを表示するための表示部3を装備している。10は所定のサンプリング時間毎にロボットの各軸値を生成するロボット動作生成器であり、本実施形態では実際にロボットを制御することが可能なロボットコントローラをロボット動作生成器としている。これらロボットシミュレータ1とロボットコントローラ10はイーサネット(登録商標)9にて接続されている。
【0012】
より詳細には、図2に示すように、ロボットシミュレータ1は、中央演算処理装置2を中心に、表示部3、及びキーボードやマウスからなる入力部5を備えている。また、RAM、ROMからなる記憶装置8も備えており、RAMには画面を表示させるための画面表示プログラム6や、サンプリング時間毎のロボットの各軸値を蓄積するための姿勢情報バッファ7などが格納されている。
【0013】
一方、ロボットコントローラ10は中央処演算処理装置11を中心に、表示部12、及びロボットの操作及び設定を行うようにされた入力装置13を備えたティーチペンダント14を装備している。また、RAM、ROMからなる記憶装置15も備えており、ROMにはロボット制御用のプログラム16が、RAMにはロボットの教示情報17が記録されている。なお、この教示情報17は、少なくとも、各教示点におけるロボットの姿勢としての各軸値と、教示点からロボットの動作経路上に隣接する次の教示点へ移動する際の移動速度とが含まれており、この情報は予めロボットコントローラ10に接続されたティーチペンダント(教示操作盤)等で設定しておく。
【0014】
これらロボットシミュレータ1とロボットコントローラ10とはイーサネット(登録商標)9にて接続され、各々にIP(Internet Protocol)アドレスが割り振られ、UDP(User Datagram Protocol)を用いて通信が行われる。
【0015】
次に、図3に示すフローチャートに基づいて、前述したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置について、その処理の流れについて説明する。ロボットコントローラ10ではループA(図3のA)、ロボットシミュレータ1ではループB、C(図3のB、C)の処理が実行される。なお、これらのループA、B、Cの各処理は互いに独立して行われる。
【0016】
まず、図3Aにおいて、ロボットコントローラ10が、例えば図4に示す教示点Pn 、Pn+1 といったロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点における教示情報17を、内蔵のメモリ15から読み込む(ステップ1)。そして、ロボットコントローラ10は、メモリ15に内蔵しているロボット制御プログラム16及び前述の教示情報17に基づいて、図4に示した教示点間すなわち教示点Pn から教示点Pn+1 までの経路上の各通過点での各軸値を計算する(ステップ2)。なお、このときの通過点は、サンプリング時間、教示点Pn から教示点Pn+1 への移動速度、及びロボットコントローラ10が内蔵する制御アルゴリズムに基づいて決定される。このとき算出される各軸値は、例えば、6軸の多関節ロボットの場合は、各軸値のデータは1つあたり(J1、J2、…、J6)のように関節数分の軸値で表現される。算出された各軸値は、イーサネット(登録商標)9を通して、所定のサンプリング時間毎に順次ロボットシミュレータ1へ送信される(ステップ3)。
【0017】
次に、図3Bにおいて、ロボットシミュレータ1はロボットコントローラ10が送信した各軸値を受信し(ステップ4)、受信した各軸値を図5に示すように姿勢情報バッファ7へ蓄積する(ステップ5)。すなわち、ロボットシミュレータ1が受信した順番に、言い換えればロボットコントローラ10がサンプリング時間毎に送信した順番に、各軸値が姿勢情報バッファ7のインデックスの昇順(1、2、・・・)に格納される。なお、姿勢情報バッファ7のサイズは対象となる教示プログラム全体を通しての姿勢情報を格納するために十分なサイズとしておく。具体的には、例えば教示プログラム全体の実行に1分(60秒)かかり、各軸値が1秒間あたり10回生成されるような場合、姿勢情報バッファ7のサイズは60[秒]×10[回/秒]=600以上としておくのことが好ましい。なお、格納先インデックスが姿勢情報バッファ7の最後尾(MAX)を指し示した場合は、姿勢情報バッファ7への格納処理はその時点で停止することになる。
【0018】
次に、図3Cにおいて、ロボットシミュレータ1は姿勢情報バッファ7から各軸値を取り出し(ステップ6)、それに基づいて表示部3にロボットシミュレーションモデルを表示するための処理すなわち画面表示プログラム6の実行が開始される(ステップ7)。各軸値は姿勢情報バッファ7に格納された順番に、すなわちインデンックスの昇順(1、2、・・・)で取り出される。なお、姿勢情報バッファ7が最大限使い切られている場合、すなわち読み込みインデックスが時間の経過とともに最終的にMAXとなった場合は、以後は姿勢情報バッファ7から読み込む各軸値がなくなるので、自動的に姿勢情報バッファ7を使わない方式、すなわち画面表示の度毎にロボットコントローラ10から受信したその時点での各軸値が、ロボットシミュレータ1の画面表示プログラム6へ直接渡される方式に切り替わるようにしてもよい。
【0019】
ところで、係る切り替え自体はロボットシミュレータ1の操作者が明示的に行うことも可能である。すなわち、前述したように姿勢情報バッファ7を使用する方法と、姿勢情報バッファ7を使用せずに、表示の度にその時点での各軸値をロボットコントローラ10から都度取得して使用する方法とを、操作者が自由に切り替え可能にしてもよい。係る構成とすれば、ロボットのたどる軌跡の詳細な再現を優先させたい場合には姿勢情報バッファ7を利用する方を選択し、一方、サイクルタイムの検討などのために、途中の動作経路は省略させてでも実時間軸に沿ったロボットの姿勢表示の同期性を優先させたい場合には、姿勢情報バッファ7を利用しない方を選択したりすることが可能となる。
【0020】
なお、ロボットシミュレータ1の表示処理中も、ロボットコントローラ10は図3Aのループを繰り返し、各軸値のデータをロボットシミュレータ1側へ送信し続けることになるので、仮にロボットシミュレータ1の処理が遅延するようなことがあっても、ロボットコントローラ10の処理がその影響を受けることはない。
【0021】
このように本実施形態によれば、ロボットが教示点間で実現するサンプリング時間毎の位置データ(ロボットの各軸値)が、画面表示の更新処理の完了を待たずに逐次ロボットシミュレータ1の持つ姿勢情報バッファ7に蓄積されていくことになる。そのため、ロボットの動作シミュレーションモデルの表示処理を、各軸値の生成、保存サイクルとは独立させて行い、1回の表示処理が完了すれば、姿勢情報バッファ7に格納されている次の各軸値を取り出して次の表示処理に使用される。したがって、画面表示処理の計算負荷が大きいためにロボットシミュレータ1の画面更新処理が遅れても、次回以降の表示に必要な各軸値があらかじめ姿勢情報バッファ7に蓄積されているので、これを使用することによりロボットが通る動作経路を省略することなく連続して画面表示を行うことができ、ロボットの操作者が周辺装置等との干渉の有無を調べることが容易になる。
【0022】
以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態では実際にロボットを制御することが可能なロボットコントローラをロボット動作生成器としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ロボット動作生成器としては、サンプリング時間毎にロボットの各軸値を生成する機能を有していればよく、例えば、ロボットコントローラ内部の制御処理を擬似的に模倣したシミュレーションソフトウェアなどであってもよい。
【0023】
また、シミュレーションの対象となるロボットが複数台ある場合は、台数分のロボット動作生成器をロボットシミュレータに接続すればよい。この場合は、ロボットシミュレータ内には各ロボットに対応した姿勢情報バッファを用意することになる。
【0024】
【発明の効果】
本発明に係るロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置によれば、ロボットシミュレータ内にバッファ(姿勢情報バッファ)を設け、この姿勢情報バッファへサンプリング時間毎に逐次入力される各軸値のデータを一旦格納することにし、ロボットシミュレータ内にある表示部は、姿勢情報バッファに格納されている各軸値のデータを格納された順に逐次取り出し、この取り出した各軸値のデータに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示させることにした。そのため、ロボット動作生成器における各軸値のデータの出力ペースや、ロボットシミュレータにおける表示処理速度の如何にかかわらず、ロボットの動作シミュレーションモデルの画面表示について、これを省略せずに連続的に表示させることが可能となった。そして、これにより、ロボットの操作者にとっては、ロボットと周辺装置等との間の干渉の有無を判断したり、動作の流れを視覚的に把握することが容易なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における、ロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の全体構成図である。
【図2】図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置のブロック図である。
【図3】図1に示したロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】2つの教示点とその経路上にある通過点を示す図である。
【図5】姿勢情報バッファ7に格納される各軸値の蓄積状況を示した図である。
【図6】従来のシミュレーション装置を示す図である。
【符号の説明】
1 ロボットシミュレータ
2 ロボットシミュレータ1の中央演算処理装置
3 ロボットシミュレータ1の表示部
4 ロボットシミュレータ1のインターフェース
5 ロボットシミュレータ1の入力部
6 ロボットシミュレータ1の画面表示プログラム
7 ロボットシミュレータ1の姿勢情報バッファ
8 ロボットシミュレータ1の記憶装置
9 イーサネット(登録商標)
10 ロボットコントローラ(ロボット動作生成器)
11 ロボットコントローラ10の中央演算処理装置
12 ロボットコントローラ10の表示部
13 ロボットコントローラ10の入力部
14 ロボットコントローラ10のティーチペンダント
15 ロボットコントローラ10の記憶装置
16 ロボットコントローラ10のロボット制御プログラム
17 ロボットコントローラ10の記憶している教示情報
Claims (2)
- 各教示点におけるロボットの姿勢としての各軸値と移動速度とを含む教示情報を読み込み、該教示情報に基づいてロボットの動作経路上に互いに隣接する教示点間のサンプリング時間毎の各通過点における各軸値を生成し、該サンプリング時間毎の各通過点における各軸値及び前記各教示点における各軸値をサンプリング時間毎に逐次出力するロボット動作生成器と、
ロボットの動作シミュレーションモデルを表示する表示部と、前記ロボット動作生成器が出力した各軸値を一時的に記憶する姿勢情報バッファと、を具備するロボットシミュレータと、
を有するロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置であって、
前記ロボットシミュレータは、前記ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を入力し、これをサンプリング時間順に前記姿勢情報バッファに一旦格納し、
前記表示部は、前記姿勢情報バッファに格納された順に前記姿勢情報バッファから各軸値を取得し、これに基づいてロボットの動作シミュレーションモデルを表示するようにしたことを特徴とするロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置。 - 請求項1において、前記表示部は、前記姿勢情報バッファに格納された順に前記姿勢情報バッファから各軸値を取得する代わりに、前記ロボット動作生成器がサンプリング時間毎に逐次出力した各軸値を直接入力することも選択的に可能にしたことを特徴とするロボットの動作シミュレーションモデルの作成装置。
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- 2002-08-29 JP JP2002250266A patent/JP2004082313A/ja active Pending
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