JP2004151976A

JP2004151976A - Simulation device

Info

Publication number: JP2004151976A
Application number: JP2002316009A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Hashimoto; 裕樹橋本; Shinji Imai; 伸治今井; Katsumi Takeishi; 克己武石; Hiroshi Ichinomiya; 博志一ノ宮
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: JP3913666B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out the simulation of the operation of a robot based on teaching data prepared by off-line teaching in a highly precise operating time. <P>SOLUTION: A simulation device 10 is provided with a pseudo controller 12, a sequencer 14, a pseudo control board 16, a viewer 18 for displaying a robot based on simulation data, a network 26 for FA and a general network 28. The pseudo controller 12 is connected through the general network 28 to the viewer 18. The sequencer 14 is connected through a network 26 for FA to the pseudo controller 12. The pseudo controller 12 generates simulation data indicating the operation value of each node of a virtual robot based on teaching data, and supplies the simulation data through the general network 28 to the viewer 18. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多関節型のロボットを有するシステムの動作検証を行うシミュレーション装置に関し、特に、ロボットの動作制御を行うロボットコントローラと、該ロボットコントローラに通信手段を介して接続されたシーケンサを有するシステムの動作検証を行うシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のプレス部品の接合工程等において、多関節型のロボットが利用されている。このようなロボットの動作教示は、３次元ＣＡＤ等を用いることにより実機のロボットを不要とするオフラインによる教示、所謂オフラインティーチングが行われている。
【０００３】
また、実際上、ロボットは単体で動作する訳ではなく、例えば、図１０に示すような構成のシステム５００の場合、ロボット５０２を制御するロボットコントローラ５１２と、ロボットの動作の開始および停止等の操作を行う操作盤５１８と、ロボットコントローラ５１２と操作盤５１８との間に設けられるシーケンサ（プログラマブルロジックコントローラとも呼ばれる）５０８とを有する。シーケンサ５０８とロボットコントローラ５１２はＦＡ用のネットワーク５１０で接続されている。また、シーケンサ５０８は搬送ライン（図示せず）等にも接続されて制御を行っている。システム５００の基本的な動作は操作盤５１８によって作業員が操作できるようになっている。
【０００４】
ロボット５０２には、例えば、６つの関節の動作により、６自由度を有する多関節型の産業用ロボットが用いられる。ロボット５０２の先端部には溶接ガン５２０が設けられており、この溶接ガン５２０によってワーク５２４の溶接を行うことができる。
【０００５】
ところで、オフラインティーチングによる教示動作を行った後に、動作の検証を行うためにシミュレーションを行う必要があるが、このシミュレーションは実機に対して動作の位置精度と実行時間の精度が高いことが必要である。
【０００６】
シミュレーションを行う方法として、シミュレーション装置上のモデルと実機とを同時に動作させて該モデルと実際のロボットとの動作を相互に確認する方法（例えば、特許文献１参照）や、ロボット言語の異なる複数種類のロボットに対して、各教示点において動作の整合性を確認する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−８７３１６号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００２−３６１５６号公報（段落［００２７］〜［００３８］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロボット５０２を含むシステム５００（図１０参照）のシミュレーションを行うと、以下の理由により実際の動作時間と比較して誤差が発生することがある。
【０００９】
すなわち、ロボット５０２を高密度に配置したシステム５００では、ロボットコントローラ５１２とシーケンサ５０８との間のネットワーク５１０による通信時間は考慮されていないために、この通信時間に基づく誤差が発生する。さらに、シーケンサ５０８は種類によって処理速度が異なるので、シーケンサ５０８を含めたシステム５００のシミュレーションを１台のコンピュータ内で精度よく行うことは困難である。
【００１０】
また、前記の従来技術のうち特許文献１に開示された方法では、実際のロボットを動かすことにより動作検証を行うので、教示処理に実機が不要であるというオフラインティーチングの特徴が活かされない。
【００１１】
前記の特許文献２に開示された方法では、各教示点毎に動作の検証を行うために教示点でシミュレーション処理が途切れることになり、ロボットが複雑な動作を連続的に行う場合に誤差が生じる。つまり、各教示点毎に動作確認を行うために、時間的に先行した計算を行うという、教示点の先読み動作ができない。さらに、ロボットシミュレータから教示データをロボットコントローラに出力しながらシミュレーションを行うので、シミュレーションの精度および時間はロボットシミュレータの能力に依存する。
【００１２】
さらに、特許文献１および２に開示された方法では、シーケンサや通信手段の作用は考慮されていないので、これらのシーケンサおよび通信手段に起因する誤差が発生する。
【００１３】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、オフラインティーチングによって作成したティーチングデータによるロボットの動作を高精度の動作時間でシミュレーションすることを可能にするシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシミュレーション装置は、多関節型のロボットを有するシステムの動作検証を行うシミュレーション装置において、ロボット用のティーチングデータが格納され、該ティーチングデータに基づき、前記ロボットを示す仮想ロボットの動作制御を行うとともに、前記仮想ロボットの各関節の動作量を示すシミュレーションデータをリアルタイムに生成する擬似コントローラと、前記シーケンサと前記擬似コントローラとを接続する主通信手段と、前記主通信手段を介して、少なくとも前記擬似コントローラを制御するシーケンサと、少なくとも前記シーケンサに対して操作信号の送受信を行う擬似操作盤と、前記シミュレーションデータに基づいて前記仮想ロボットの姿勢に関する情報を表示するビューワと、前記擬似コントローラと前記ビューワとを接続する副通信手段と、を有し、前記擬似コントローラは、前記副通信手段を介して前記シミュレーションデータを前記ビューワへ供給することを特徴とする。
【００１５】
擬似コントローラ、擬似操作盤、シーケンサおよび主通信手段を実際のシステムにおける機器と類似または同一の機器を選定することにより、実機の構成との差異が小さくなり、オフラインティーチングによって作成したティーチングデータによるロボットの動作を高精度の動作時間でシミュレーションすることができる。
【００１６】
また、シミュレーションデータは、副通信手段を介してビューワに供給されるので、該ビューワによりリアルタイムでシミュレーション状況を監視および検証することができる。
【００１７】
この場合、前記ビューワは、前記仮想ロボットを３次元表示すると、動作状態を把握しやすい。
【００１８】
また、前記擬似コントローラは、前記ティーチングデータに基づく出力データまたは入力データに関する入出力情報を、前記副通信手段を介して前記ビューワにリアルタイムに供給し、前記ビューワは、前記入出力情報を表示するようにしてもよい。
【００１９】
さらに、前記擬似コントローラは、前記仮想ロボットに対する動作指令値に対する追従遅れ時間の推定機能部を有し、前記追従遅れ時間を考慮して前記シミュレーションデータを生成すると、より正確なシミュレーションを行うことができる。
【００２０】
前記擬似コントローラは、前記仮想ロボットの付加軸の動作時間を推定する付加軸動作推定機能部を有し、前記付加軸動作推定機能部を用いて前記付加軸の状態に関する情報を前記ビューワに供給し、前記ビューワは、前記付加軸に関する情報を表示するようにしてもよい。
【００２１】
さらにまた、前記シーケンサは、該シーケンサの動作周期を設定する処理時間設定機能部を有すると、実際に使用されるシーケンサと同じ動作周期に設定することができ、より正確なシミュレーションを行うことができる。
【００２２】
前記模擬操作盤または前記ビューワは、シミュレーションの実行時間を計測する時間計測機能部を有すると、シミュレーション時間を正確に計測および記録することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシミュレーション装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００２４】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るシミュレーション装置１０は、例えば、システム５００（図１０参照）におけるロボット５０２の動作を仮想空間上でシミュレーションするものであり、実際のロボットコントローラ５１２の代わりに擬似コントローラ１２が仮想のロボットＲ（図３参照）を制御する。
【００２５】
シミュレーション装置１０は、擬似コントローラ１２と、シーケンス処理を行うシーケンサ１４と、擬似操作盤１６と、シミュレーションの結果を表示するビューワ１８と、ロボットＲのティーチングデータを作成するオフラインティーチングコンピュータ２０とを有する。オフラインティーチングコンピュータ２０で作成するティーチングデータは、ロボットＲの動作プログラム自体と、動作経路を示す複数の教示点データとから構成される。
【００２６】
擬似操作盤１６、ビューワ１８、オフラインティーチングコンピュータ２０はそれぞれモニタ画面１６ａ、１８ａ、２０ａを備える。
【００２７】
また、シミュレーション装置１０は、ＦＡ用ネットワーク（主通信手段）２６と、汎用ネットワーク（副通信手段）２８とを有する。ＦＡ用ネットワーク２６は、擬似コントローラ１２と、シーケンサ１４とを接続しており、これらの機器間のデータ通信を行う。汎用ネットワーク２８は、擬似コントローラ１２と、シーケンサ１４と、擬似操作盤１６と、ビューワ１８と、オフラインティーチングコンピュータ２０と、オブジェクトコンピュータ２４とが接続されており、これらの機器間のデータ通信を行う。擬似操作盤１６とシーケンサ１４とは専用の通信手段２５で接続されている。擬似操作盤１６とシーケンサ１４とは、ＦＡ用ネットワーク２６または汎用ネットワーク２８により通信を行うようにしてもよい。
【００２８】
擬似コントローラ１２、シーケンサ１４、擬似操作盤１６およびＦＡ用ネットワーク２６は、図１０における実際のロボットコントローラ５１２、シーケンサ５０８、操作盤５１８およびネットワーク５１０にそれぞれ相当する。
【００２９】
ロボットＲおよびロボット５０２は、例えば、図３に示すような産業用の多関節ロボットであり、ベース部３０と、ベース部３０を基準にしてロボットの先端に向かって順に第１アーム３２、第２アーム３４および第３アーム３６と、第３アーム３６の先端に設けられた溶接ガン３８とを有する。第１アーム３２は、ベース部３０に対して水平および垂直に回動可能な軸Ｊ１、Ｊ２によって回動可能である。第２アーム３４は第１アーム３２と軸Ｊ３で回動可能に連結されている。第２アーム３４は軸Ｊ４によって捻れ回転が可能になっている。第３アーム３６は第２アーム３４と軸Ｊ５で回動可能に連結されている。第３アーム３６は軸Ｊ６によって捻れ回転が可能になっている。また、作業内容によっては、ロボットＲには付加軸が設けられることがある。例えば、第３アーム３６の先端と溶接ガン３８との間に回転または伸縮自在な第７の軸（図示せず）を設ける場合がある。
【００３０】
なお、ロボットＲおよびロボット５０２は、溶接用ロボットに限らず、組み立て用ロボットや塗装用ロボット等でもよい。
【００３１】
図４に示すように、擬似コントローラ１２は、プログラム実行部５０と、擬似動作部５２と、入出力部５４とを有しており、ロボットコントローラ５１２（図１０参照）と類似の作用をする。
【００３２】
プログラム実行部５０は、制御処理部５６と記憶部５８とを有し、オフラインティーチングコンピュータ２０から供給されるティーチングデータを記憶部５８に記憶し、制御処理部５６がティーチングデータに基づいてロボットＲおよび溶接ガン３８の移動指令値を生成する。生成した移動指令値は、ロボットＲの各軸Ｊ１〜Ｊ６および溶接ガン３８の開度の値として擬似動作部５２に供給される。
【００３３】
制御処理部５６は、先読み機能部６０を有する。先読み機能部６０は、ティーチングデータに含まれる教示点Ｔ（図８参照）が空間上で近接する箇所については、ロボットＲの動作に先行して移動指令値の生成を行う。これにより、ロボットＲは滑らかな動作が可能になる。
【００３４】
先読み機能部６０の機能は、実際のロボットコントローラ５１２が備えている機能と同じものである。
【００３５】
擬似動作部５２は、プログラム実行部５０から供給された各軸Ｊ１〜Ｊ６の移動指令値および溶接ガン３８の移動指令値に基づいてロボットＲの姿勢を推定する。推定によって求めた結果は、シミュレーションデータとしてプログラム実行部５０および入出力部５４を経由してビューワ１８に供給される。
【００３６】
擬似動作部５２は、ロボットＲの各軸Ｊ１〜Ｊ６の動作を推定するロボット擬似動作部６４と、付加軸の動作を推定する付加軸擬似動作部６６とを有する。
【００３７】
シミュレーションデータは、１組のデータ列Ｍ＝（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７）で表される。このうち、データθ１〜θ６は、ロボットＲの各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度（動作量）であり、ロボット擬似動作部６４によって求められる。データθ７は付加軸の動作量であり、付加軸擬似動作部６６によって求められる。
【００３８】
ロボット擬似動作部６４は、指令値に対する各軸Ｊ１〜Ｊ６の機械的な追従遅れ時間を推定するロボット追従遅れ時間推定部７０と、ティーチングデータにより予定された動作時間に対する到着時間の遅れを推定するロボット到着遅れ時間推定部７２とを有する。
【００３９】
付加軸擬似動作部６６は、付加軸の機械的な追従遅れ時間を推定する付加軸追従遅れ時間推定部７４と、ティーチングデータによる予定された動作時間に対する付加軸の到着時間の遅れを推定する付加軸到着遅れ時間推定部７６と、付加軸の電流値を検出してトルクの遅れ時間を推定する付加軸トルク到着遅れ時間推定部７８とを有する。付加軸トルク到着遅れ時間推定部７８は、付加軸の機械的な撓み時間を推定する撓み時間推定部８０と、トルクが安定するまでの時間を推定するトルク安定時間推定部８２とを有する。
【００４０】
ロボット擬似動作部６４には、付加軸トルク到着遅れ時間推定部７８に相当する機能が設けられていないが、付加軸以外の関節部、つまり軸Ｊ１〜Ｊ６については先読み機能部６０により同様の推定が可能である。
【００４１】
入出力部５４は、ＦＡ用ネットワーク２６に対する入出力の信号や、プログラム実行部５０と擬似動作部５２との間の信号を検出する情報取得機能部８４と、汎用ネットワーク２８を介してビューワ１８にシミュレーションデータと入出力データ（入出力情報）とを送信するシミュレーションデータ送出部８６とを有する。
【００４２】
入出力データには、例えば、溶接ガン３８または付加軸との間で送受信されるデータや、エラー信号や、サーボオン信号、サーボオフ信号等が挙げられる。入出力データを構成する各信号は、オン・オフで表される１ビットの信号である。
従って、例えば、入出力データを構成する信号が１２８点（１６バイト）程度であれば汎用ネットワーク２８により高速に伝送可能である。
【００４３】
入出力部５４は、汎用ネットワーク２８とのインターフェースである第１ポート８８、ＦＡ用ネットワーク２６とのインターフェースである第２ポート９０に接続されている。
【００４４】
擬似コントローラ１２における第２ポート９０や、プログラム実行部５０は実際のロボットコントローラ５１２におけるポートやプログラム実行部と略同仕様に構成されている。
【００４５】
図２に戻り、シーケンサ１４は、シーケンス処理により擬似コントローラ１２の動作を制御するものであり、実際のシーケンサ５０８と同仕様のハードウェアが使用される。
【００４６】
シーケンサ１４は、外部から供給されたラダープログラムを実行可能なシーケンスプログラムに変換するための条件が記述されたプログラム生成用ファイル９２と、シーケンスプログラムのサイクル時間の設定を行う処理時間設定部９４と、生成されたシーケンスプログラムを実行する動作処理機能部９６とを有する。
【００４７】
処理時間設定部９４は、入出力処理時間設定部９８と内部処理時間設定部１００とを有し、サイクル時間を実際のシーケンサ５０８と同じとなるようにウェイト時間等が設定される。また、シーケンサ１４はＦＡ用ネットワーク２６に対して入出力を行う入出力部２７を有する。
【００４８】
シーケンサ１４で実行されるシーケンスプログラムはシーケンサ５０８と基本的に同一のものが用いられている。従って、例えば、シーケンサ１４は実際のロボットコントローラ５１２を制御することも可能である。
【００４９】
シーケンサ１４は、ＦＡ用ネットワーク２６を介して擬似コントローラ１２からロボットＲに対して所定の制御信号の送受信を行う。
【００５０】
擬似操作盤１６は、外部から供給される画面生成用設定ファイル１０２に基づいてモニタ画面１６ａの画面設定を行い、擬似操作処理部１０４が実際の操作盤５１８（図１０参照）の作用を代替する。擬似操作処理部１０４は、入力および表示を行う入力・表示機能部１０６と、シミュレーションの開始から終了までの時間を計測する時間測定機能部１０８とを有する。入力・表示機能部１０６には、汎用のキーボード、マウスおよびモニタを用いることができる。擬似操作盤１６のモニタ画面１６ａはタッチパネル式でもよい。時間測定機能部１０８は、オペレーティングシステムが備えるタイマ機能を用いることができる。実際の操作盤５１８が移動可能である場合には、操作盤５１８自体を汎用ネットワーク２８に接続して擬似操作盤１６として用いてもよい。また、擬似操作盤１６は、所定の操作によってシミュレーションのスタート信号（操作信号）をシーケンサ１４に送信することができる。
【００５１】
擬似操作盤１６のモニタ画面１６ａには、図５に示すように、マウスにより操作可能なウィンドウ形式の操作画面１０９が表示される。この操作画面１０９において、インディケータ１０９ａは入出力データに基づいてシミュレーションの実況状況を示す領域である。サイクルタイム表示テーブル１０９ｂは時間測定機能部１０８により計測したシミュレーション時間を表示する領域である。サイクルタイム表示テーブル１０９ｂに表示されるシミュレーション時間は所定の記録部に記録される。機種コンボボックス１０９ｃはロボットＲの機種を選定および表示する領域である。タグパネル１０９ｄはアラームおよびその説明を表示する領域である。第１モード選択スイッチ部１０９ｅおよび第２モード選択スイッチ部１０９ｆはそれぞれシミュレーションの動作モードを選択する領域である。
【００５２】
なお、シーケンサ１４には、一般的に計時機能が設けられているので、この計時機能によって計測したシミュレーション時間をサイクルタイム表示テーブル１０９ｂに表示するようにしてもよい。
【００５３】
また、操作画面１０９における表示は、他の適当な方法で行ってもよいことはもちろんであり、例えば、文字列で表示される情報をシンボルや色の変化によって示すようにしてもよい。
【００５４】
図２に戻り、ビューワ１８は、シミュレーションの結果をリアルタイムに表示するコンピュータであり、ビューワデータ１１０と画像変換部１１２とを有する。ビューワデータ１１０は、ロボットＲの関節構成や寸法および設置位置等の情報である。ビューワデータ１１０は、外部から供給可能であり、書き換え可能である。
【００５５】
画像変換部１１２は、関節角度画像変換機能部１１４とＩ・Ｏ情報画像変換機能部１１６とを有する。関節角度画像変換機能部１１４は、擬似コントローラ１２から供給されるシミュレーションデータとビューワデータ１１０とに基づいてロボットＲをソリッドモデルによって３次元表示する。
【００５６】
Ｉ・Ｏ情報画像変換機能部１１６は、擬似コントローラ１２から供給される入出力データの内容を表示する。また、Ｉ・Ｏ情報画像変換機能部１１６は、供給された入出力データを一覧形式で表示したり、入出力データのうち所定の信号に基づいてソリッドモデルの表示色を変更する機能をもつ。例えば、エラー信号やサーボオン信号が発生したときには、対応するロボットＲまたは対応する箇所の色を変更または点滅表示させる。
【００５７】
ビューワ１８は、シミュレーションの結果表示を行うものであり、またロボットＲの動作プログラムの実行または解析等を行うことがないので汎用の３次元ＣＡＤシステムを適用することができる。ビューワ１８は、３次元ＣＡＤの一般的な機能、例えば、視点位置の変更、拡大・縮小表示等の機能が利用可能である。
【００５８】
オフラインティーチングコンピュータ２０は、ロボットＲのティーチングデータをオフラインで作成するものである。オフラインティーチングコンピュータ２０は、ロボットＲを３次元表示させながら、一連の動作を順番に教示点データとして設定することができる。
【００５９】
オフラインティーチングコンピュータ２０は、必ずしも汎用ネットワーク２８に接続されている必要はない。オフラインティーチングコンピュータ２０で作成されたティーチングデータは、他の通信手段または汎用の記録媒体を介して擬似コントローラ１２にロードしてもよい。
【００６０】
次に、このように構成されるシミュレーション装置１０を用いてシミュレーションを行う方法について図６を参照しながら説明する。
【００６１】
まず、ステップＳ１において、オフラインティーチングコンピュータ２０においてロボットＲのティーチングデータを作成した後、このティーチングデータを擬似コントローラ１２へロードする。また、シーケンサ１４には対応するラダープログラムを供給し、プログラム生成用ファイル９２を参照しながらシーケンスプログラムを生成する。ビューワ１８には、適応するビューワデータ１１０を供給する。擬似操作盤１６には、画面生成用設定ファイル１０２を供給する。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、シミュレーションを実行するための初期処理を行う。シーケンサ１４における初期処理では、生成したシーケンスプログラムに対して処理時間設定部９４により動作周期の設定を行う。
【００６３】
擬似操作盤１６における初期処理では、供給された画面生成用設定ファイル１０２によりモニタ画面１６ａの設定と入出力条件の設定とを行う。
【００６４】
ビューワ１８における初期処理では、供給されたビューワデータ１１０によりロボットＲおよび周辺設備に関するデータを認識し、３次元描画の設定を行う。
【００６５】
次に、ステップＳ３において、擬似操作盤１６の操作画面１０９（図５参照）を操作して、シミュレーション動作の開始指示命令を擬似コントローラ１２およびシーケンサ１４に送信する。このとき、擬似操作盤１６の時間測定機能部１０８（図２参照）は、シミュレーション時間の計測を開始する。
【００６６】
また、操作画面１０９の機種コンボボックス１０９ｃで生産機種を選定する。
この生産機種に関する情報は擬似コントローラ１２に送信される。
【００６７】
擬似コントローラ１２のプログラム実行部５０は、記憶部５８に格納したティーチングデータのうち、指定の生産機種に対応したデータに従って同時に動作を開始する。また、シーケンサ１４は格納したシーケンスプログラムを実行する。
【００６８】
次に、ステップＳ４において、シーケンサ１４、擬似コントローラ１２およびビューワ１８がそれぞれ連動しながらシミュレーション動作を行う。
【００６９】
次に、ステップＳ５において、擬似コントローラ１２は、格納したティーチングデータに基づいた処理が終了すると、シーケンサ１４に終了を示す信号を送信する。シーケンサ１４は、擬似コントローラ１２から終了信号を受信した後、擬似操作盤１６およびビューワ１８にシミュレーションの終了を示す信号（操作信号）を送信する。
【００７０】
この信号により、擬似操作盤１６および擬似コントローラ１２はシミュレーションに対応した処理を終了し、擬似操作盤１６の時間測定機能部１０８はシミュレーションに要した時間を操作画面１０９のサイクルタイム表示テーブル１０９ｂ（図５参照）に表示する。
【００７１】
次に、シミュレーション実行中における擬似コントローラ１２の処理について図７および図８を参照しながら説明する。
【００７２】
図７のステップＳ１０１において、擬似コントローラ１２のプログラム実行部５０は、記憶部５８に格納されたティーチングデータに基づいてロボットＲの各軸Ｊ１〜Ｊ６に対する指令値を生成して擬似動作部５２に供給する。
【００７３】
このとき、先読み機能部６０の作用によって、例えば、図８に示すように、障害物１５０を回避するために多数の教示点Ｔが近接する箇所に設定されている動作経路１５２に沿ってロボットＲが動作する場合に、実機の場合と同様に、各教示点ＴにおいてロボットＲが停止したり動作が不連続になることがなく、溶接点Ｐにスムーズに到達することができる。
【００７４】
ステップＳ１０２において、擬似動作部５２では、ロボットＲの姿勢を推定し、シミュレーションデータつまりデータ列Ｍを算出する。このとき、ロボットＲの動作は、指令値に対して多少の遅れが生じるが、この遅れの量はロボット擬似動作部６４によって推定できるので、実際のロボット５０２（図１０参照）を動作させる場合と同様の姿勢が算出可能である。
【００７５】
次に、ステップＳ１０３において、算出したシミュレーションデータをプログラム実行部５０に供給する。プログラム実行部５０は、シミュレーションデータを入出力部５４を介してビューワ１８に所定の微小周期毎に供給する。これらのシミュレーションデータは、擬似動作部５２から入出力部５４へ直接的に供給してもよい。
【００７６】
また、プログラム実行部５０は、シーケンサ１４との間においてＦＡ用ネットワーク２６を介して送受信される制御信号や溶接ガン３８に対する信号およびエラー信号等の入出力データを所定の微小周期毎に供給する。
【００７７】
このとき、プログラム実行部５０は、ビューワ１８がシミュレーションデータまたは入出力データを受信したか否かに拘わらずにシミュレーション処理を継続する。従って、仮にシミュレーションデータまたは入出力データの送信に長時間を要した場合でも、このことによってシミュレーションの動作時間が影響を受けることがない。
【００７８】
また、プログラム実行部５０は、ビューワ１８に送信するデータ、つまり、シミュレーションデータおよび入出力データをログデータとして記憶部５８に記憶させる。
【００７９】
ステップＳ１０４においては、ティーチングデータに基づくロボットＲの動作が終了したか否かを判断し、シミュレーション動作終了時にはステップＳ１０５へ移り、未終了時にはステップＳ１０１へ戻る。
【００８０】
ステップＳ１０５においては、シーケンサ１４に終了信号を送出した後に、シミュレーション動作を終了する。また、必要に応じて、記憶したログデータをビューワ１８またはオフラインティーチングコンピュータ２０に送信する。このログデータは、シミュレーションの動作解析に用いることができる。
【００８１】
次に、シミュレーションを実行中のビューワ１８の処理内容について図９を参照しながら説明する。
【００８２】
図９のステップＳ２０１において、ビューワ１８は、擬似コントローラ１２からシミュレーションデータを受信し、このシミュレーションデータとビューワデータ１１０とに基づいて、関節角度画像変換機能部１１４によりロボットＲの姿勢を演算する。受信したシミュレーションデータは時系列形式に記憶する。
【００８３】
次に、ステップＳ２０２において、ロボットＲの姿勢をモニタ画面１８ａ上にソリッドモデルにより３次元表示する。表示の形式は、ワイヤフレーム形式や、数値列による情報表示等でもよい。
【００８４】
次に、ステップＳ２０３において、擬似コントローラ１２から入出力データを受信して、時系列形式に記憶する。
【００８５】
次に、ステップＳ２０４において、入出力データに基づく情報をモニタ画面１８ａ上にグラフィック形式または文字情報形式で表示する。
【００８６】
次いで、ステップＳ２０５において、シミュレーションが終了したか否かを判断する。すなわち、擬似操作盤１６から終了信号を受信した場合には、次のステップＳ２０６へ移り、終了信号が検出されない場合にはステップＳ２０１に戻る。
【００８７】
ステップＳ２０６においては、記憶したシミュレーションデータおよび入出力データに基づいてロボットＲの動作のタイミングチャートを生成する。このタイミングチャートは、シミュレーションの開始から終了までの間における動作、溶接、所定の条件による待機、エラー発生等のロボットＲの状態を時系列的に表す。生成したタイミングチャートは、モニタ画面１８ａ上に表示するとともに所定の記憶部に記憶する。
【００８８】
このステップＳ２０１〜Ｓ２０５で形成されるループは、微小時間で実行されるので、モニタ画面１８ａには、ロボットＲの姿勢および入出力データに基づく情報がリアルタイムで表示される。
【００８９】
擬似コントローラ１２における処理およびビューワ１８における処理は、図７および図９に示すような順番で実行される必要はなく、例えば、マルチタスク処理によって複数の処理を同時並列的に行うようにしてもよい。また、例えば、所定の信号を検出し次第、所定のステップを割り込み形式で実行してもよい。
【００９０】
上述したように、本実施の形態に係るシミュレーション装置１０では、実際のロボットコントローラ５１２と類似の機能をもつ擬似コントローラ１２と、シーケンサ１４と、ＦＡ用ネットワーク２６とを用いてシミュレーションを行うようにしている。シーケンサ１４およびＦＡ用ネットワーク２６は実際のシステム５００（図１０参照）におけるシーケンサ５０８およびネットワーク５１０と同仕様のものを使用しているので、ロボットＲの動作を高い位置精度、動作時間精度で実現することができる。従って、システム５００の工程における処理時間を正確に検証することができる。ビューワ１８のモニタ画面１８ａに表示される画像は、３次元表示でしかもリアルタイムの表示であることから、実機に則した動作を把握することができる。
【００９１】
また、シーケンサ１４は、実際のシーケンサ５０８と同じサイクル時間となるように処理時間設定部９４によって設定されているので、動作時間をより正確に検証できる。さらに、擬似コントローラ１２は、ロボットコントローラ５１２と同様に先読み機能部６０を有するので、実際の動作と同様な滑らかな動作をシミュレートすることができ、シミュレーションの位置精度および実行時間精度が高い。
【００９２】
擬似コントローラ１２は、ロボット擬似動作部６４の作用によって指令値と実際のロボットＲの姿勢との動作のずれ量を推定して補正した後にビューワ１８に供給するので、ロボットＲの姿勢をより正確に求めることができる。また、ロボットＲの動作時間をより正確に実現することができる。
【００９３】
ビューワ１８は、ロボットＲの姿勢や入出力データに基づく情報をモニタ画面１８ａに表示し、それ以外の処理（例えば、ティーチングデータの解析や実行またはインターロック判断）を行う必要がないので簡便なシステムにすることができる。また、擬似コントローラ１２やシーケンサ１４におけるシミュレーションの精度がビューワ１８の能力によって影響を受けることがない。
【００９４】
さらに、本実施の形態に係るシミュレーション装置１０では、実際のロボット５０２（図１０参照）および駆動用のパワーアンプ等が不要であり、オフラインティーチングの特徴を活かすことができる。従って、ロボット５０２を導入する際またはロボット５０２の配置を変更する場合等において、事前にシミュレーションを行うことにより動作検証を行うことができる。
【００９５】
擬似操作盤１６およびビューワ１８は、互いの機能の一部または全部を共通にしてもよい。
【００９６】
本発明に係るシミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るシミュレーション装置によれば、オフラインティーチングによって作成したティーチングデータによるロボットの動作を高精度の動作時間でシミュレーションするという効果を達成することができる。これにより、実際のシステムにおける生産工程の処理時間を正確に検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシミュレーション装置を構成する機器の接続図である。
【図２】本実施の形態に係るシミュレーション装置のブロック図である。
【図３】シミュレーション対象のロボットの斜視図である。
【図４】擬似コントローラの内部ブロック図である。
【図５】擬似操作盤のモニタ画面上に表示される操作画面である。
【図６】シミュレーションの手順を示すフローチャートである。
【図７】擬似コントローラの処理内容を示すフローチャートである。
【図８】ロボットがティーチングデータに基づいて動作する動作経路を示す模式図である。
【図９】ビューワの処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】実際のシステムの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０…シミュレーション装置１２…擬似コントローラ
１４、５０８…シーケンサ１６…擬似操作盤
１８…ビューワ
２０…オフラインティーチングコンピュータ
２６…ＦＡ用ネットワーク２８…汎用ネットワーク
５０…プログラム実行部５２…擬似動作部
５４…入出力部５６…制御処理部
６０…先読み機能部６４…ロボット擬似動作部
８４…情報取得機能部８６…シミュレーションデータ送出部
８８、９０…ポート９４…処理時間設定部
９６…動作処理機能部９８…入出力処理時間設定部
１００…内部処理時間設定部１０２…画面生成用設定ファイル
１０４…擬似操作処理部１０６…入力・表示機能部
１０８…時間測定機能部１１０…ビューワデータ
１１２…画像変換部１１４…関節角度画像変換機能部
１１６…Ｉ・Ｏ情報画像変換機能部５０２、Ｒ…ロボット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a simulation device for verifying the operation of a system having an articulated robot, and more particularly, to a system having a robot controller for controlling the operation of a robot and a sequencer connected to the robot controller via communication means. The present invention relates to a simulation device for performing operation verification.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Articulated robots are used in a process of joining pressed parts of an automobile and the like. The teaching of the operation of such a robot is performed by using a three-dimensional CAD or the like to perform off-line teaching that eliminates the need for an actual robot, so-called off-line teaching.
[0003]
In practice, the robot does not operate alone. For example, in the case of a system 500 having a configuration as shown in FIG. 10, a robot controller 512 that controls the robot 502 and operations such as start and stop of the operation of the robot And a sequencer (also called a programmable logic controller) 508 provided between the robot controller 512 and the operation panel 518. The sequencer 508 and the robot controller 512 are connected via a network 510 for FA. The sequencer 508 is also connected to a transport line (not shown) or the like to perform control. The basic operation of the system 500 can be operated by an operator through an operation panel 518.
[0004]
As the robot 502, for example, an articulated industrial robot having six degrees of freedom due to the movement of six joints is used. A welding gun 520 is provided at the tip of the robot 502, and the workpiece 524 can be welded by the welding gun 520.
[0005]
By the way, after performing the teaching operation by the offline teaching, it is necessary to perform a simulation in order to verify the operation. However, this simulation requires that the position accuracy and the execution time of the operation be high with respect to the actual machine. .
[0006]
As a method for performing a simulation, a method in which a model on a simulation device and an actual machine are simultaneously operated to mutually confirm the operation between the model and an actual robot (for example, see Patent Literature 1), or a plurality of types having different robot languages A method of confirming the consistency of the operation at each teaching point for the robot (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-87316 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-36156 (paragraphs [0027] to [0038])
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a simulation of the system 500 including the robot 502 (see FIG. 10) is performed, an error may occur in comparison with the actual operation time for the following reasons.
[0009]
That is, in the system 500 in which the robots 502 are densely arranged, an error based on the communication time occurs because the communication time of the network 510 between the robot controller 512 and the sequencer 508 is not considered. Further, since the processing speed of the sequencer 508 differs depending on the type, it is difficult to accurately simulate the system 500 including the sequencer 508 in one computer.
[0010]
In addition, in the method disclosed in Patent Document 1 among the above-described conventional techniques, the operation verification is performed by moving an actual robot, so that the feature of off-line teaching that an actual machine is unnecessary for the teaching process is not utilized.
[0011]
In the method disclosed in Patent Document 2 described above, since the operation is verified for each teaching point, the simulation process is interrupted at the teaching point, and an error occurs when the robot performs a complicated operation continuously. . In other words, in order to confirm the operation for each teaching point, a pre-reading operation of the teaching point, that is, performing a calculation preceding in time, cannot be performed. Further, since the simulation is performed while outputting the teaching data from the robot simulator to the robot controller, the accuracy and time of the simulation depend on the capability of the robot simulator.
[0012]
Furthermore, in the methods disclosed in Patent Literatures 1 and 2, the effects of the sequencer and the communication unit are not taken into account, so that an error occurs due to the sequencer and the communication unit.
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a simulation device that can simulate the operation of a robot with highly accurate operation time using teaching data created by offline teaching. And
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A simulation device according to the present invention is a simulation device for verifying the operation of a system having an articulated robot, in which teaching data for a robot is stored, and based on the teaching data, controls the operation of a virtual robot indicating the robot. A virtual controller that generates simulation data indicating the amount of motion of each joint of the virtual robot in real time, a main communication unit that connects the sequencer and the pseudo controller, and at least the main communication unit A sequencer for controlling a pseudo controller, a pseudo operation panel for transmitting and receiving operation signals to at least the sequencer, a viewer for displaying information on the posture of the virtual robot based on the simulation data, and a pseudo controller Said has a sub-communication unit for connecting the viewer, and the pseudo controller, and supplying said to the simulation data via the auxiliary communication means the viewer.
[0015]
By selecting a device similar or the same as the device in the actual system for the pseudo controller, the pseudo operation panel, the sequencer and the main communication means, the difference from the configuration of the actual device is reduced, and the robot using the teaching data created by offline teaching is used. The operation can be simulated with a highly accurate operation time.
[0016]
Also, the simulation data is supplied to the viewer via the sub-communication means, so that the viewer can monitor and verify the simulation status in real time.
[0017]
In this case, if the viewer displays the virtual robot three-dimensionally, it is easy to grasp the operation state.
[0018]
Further, the pseudo controller supplies input / output information on output data or input data based on the teaching data to the viewer in real time via the sub-communication means, and the viewer displays the input / output information. It may be.
[0019]
Further, the pseudo controller has a function of estimating a tracking delay time for an operation command value for the virtual robot. If the simulation data is generated in consideration of the tracking delay time, a more accurate simulation can be performed. .
[0020]
The pseudo controller has an additional axis operation estimation function unit for estimating the operation time of the additional axis of the virtual robot, and supplies information on the state of the additional axis to the viewer using the additional axis operation estimation function unit. The viewer may display information on the additional axis.
[0021]
Furthermore, if the sequencer has a processing time setting function unit for setting the operation cycle of the sequencer, the sequencer can be set to the same operation cycle as the sequencer actually used, and a more accurate simulation can be performed. .
[0022]
When the simulation operation panel or the viewer has a time measurement function unit that measures a simulation execution time, the simulation time can be accurately measured and recorded.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a simulation apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings FIGS.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, a simulation device 10 according to the present embodiment simulates the operation of a robot 502 in a system 500 (see FIG. 10) in a virtual space. Instead of 512, the pseudo controller 12 controls the virtual robot R (see FIG. 3).
[0025]
The simulation apparatus 10 includes a pseudo controller 12, a sequencer 14 that performs a sequence process, a pseudo operation panel 16, a viewer 18 that displays a result of the simulation, and an offline teaching computer 20 that creates teaching data of the robot R. The teaching data created by the offline teaching computer 20 includes the operation program of the robot R and a plurality of teaching point data indicating the operation path.
[0026]
The simulation operation panel 16, the viewer 18, and the offline teaching computer 20 have monitor screens 16a, 18a, and 20a, respectively.
[0027]
Further, the simulation apparatus 10 has an FA network (main communication unit) 26 and a general-purpose network (sub communication unit) 28. The FA network 26 connects the pseudo controller 12 and the sequencer 14, and performs data communication between these devices. The general-purpose network 28 is connected to the pseudo controller 12, the sequencer 14, the pseudo operation panel 16, the viewer 18, the offline teaching computer 20, and the object computer 24, and performs data communication between these devices. The simulation operation panel 16 and the sequencer 14 are connected by dedicated communication means 25. The simulated operation panel 16 and the sequencer 14 may communicate with each other via the FA network 26 or the general-purpose network 28.
[0028]
The pseudo controller 12, sequencer 14, pseudo operation panel 16 and FA network 26 correspond to the actual robot controller 512, sequencer 508, operation panel 518 and network 510 in FIG.
[0029]
The robot R and the robot 502 are, for example, industrial articulated robots as shown in FIG. 3, and include a base 30, a first arm 32, a second arm 32, and a second arm 32. It has an arm 34 and a third arm 36, and a welding gun 38 provided at the tip of the third arm 36. The first arm 32 is rotatable about axes J1 and J2 that can be rotated horizontally and vertically with respect to the base 30. The second arm 34 is rotatably connected to the first arm 32 about a shaft J3. The second arm 34 can be twisted and rotated by the axis J4. The third arm 36 is rotatably connected to the second arm 34 about a shaft J5. The third arm 36 can be twisted and rotated by the axis J6. Further, depending on the work content, the robot R may be provided with an additional axis. For example, a rotatable or telescopic seventh shaft (not shown) may be provided between the tip of the third arm 36 and the welding gun 38.
[0030]
The robot R and the robot 502 are not limited to the welding robot, but may be an assembly robot or a painting robot.
[0031]
As shown in FIG. 4, the pseudo controller 12 includes a program execution unit 50, a pseudo operation unit 52, and an input / output unit 54, and operates similarly to the robot controller 512 (see FIG. 10).
[0032]
The program execution unit 50 has a control processing unit 56 and a storage unit 58, stores the teaching data supplied from the offline teaching computer 20 in the storage unit 58, and the control processing unit 56 controls the robot R and the robot R based on the teaching data. A movement command value for the welding gun 38 is generated. The generated movement command value is supplied to the pseudo operation unit 52 as a value of each of the axes J1 to J6 of the robot R and the opening degree of the welding gun 38.
[0033]
The control processing unit 56 has a prefetch function unit 60. The pre-reading function unit 60 generates a movement command value prior to the operation of the robot R at a location where the teaching point T (see FIG. 8) included in the teaching data is close in space. Thereby, the robot R can perform a smooth operation.
[0034]
The function of the prefetch function unit 60 is the same as the function of the actual robot controller 512.
[0035]
The pseudo operation unit 52 estimates the posture of the robot R based on the movement command values of the axes J1 to J6 and the movement command value of the welding gun 38 supplied from the program execution unit 50. The result obtained by the estimation is supplied to the viewer 18 via the program execution unit 50 and the input / output unit 54 as simulation data.
[0036]
The pseudo operation unit 52 includes a robot pseudo operation unit 64 for estimating the operation of each axis J1 to J6 of the robot R, and an additional axis pseudo operation unit 66 for estimating the operation of the additional axis.
[0037]
The simulation data is represented by a set of data strings M = (θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, θ7). Among them, the data θ1 to θ6 are angles (movement amounts) of the axes J1 to J6 of the robot R, and are obtained by the robot pseudo operation unit 64. The data θ7 is the operation amount of the additional axis, and is obtained by the additional axis pseudo operation unit 66.
[0038]
The robot pseudo operation unit 64 estimates a mechanical following delay time of each of the axes J1 to J6 with respect to the command value, and a robot following delay estimating unit 70, and estimates a delay of the arrival time with respect to the operation time scheduled based on the teaching data. And a robot arrival delay time estimating unit 72.
[0039]
The additional axis pseudo operation unit 66 includes an additional axis follow-up delay time estimating unit 74 for estimating the mechanical follow-up delay time of the additional axis, and an additional unit for estimating the delay of the arrival time of the additional axis with respect to the scheduled operation time based on the teaching data. It has an axis arrival delay time estimating unit 76 and an additional axis torque arrival delay time estimating unit 78 that detects the current value of the additional axis and estimates the torque delay time. The additional shaft torque arrival delay time estimating unit 78 has a bending time estimating unit 80 for estimating the mechanical bending time of the additional shaft, and a torque stabilizing time estimating unit 82 for estimating the time until the torque is stabilized.
[0040]
The robot pseudo operation unit 64 does not have a function corresponding to the additional axis torque arrival delay time estimating unit 78, but the joints other than the additional axis, that is, the axes J1 to J6 are similarly estimated by the prefetching function unit 60. Is possible.
[0041]
The input / output unit 54 is provided to the viewer 18 via the general-purpose network 28 and an information acquisition function unit 84 for detecting a signal input / output to / from the FA network 26 and a signal between the program execution unit 50 and the pseudo operation unit 52. It has a simulation data sending unit 86 that sends simulation data and input / output data (input / output information).
[0042]
The input / output data includes, for example, data transmitted and received between the welding gun 38 and the additional axis, an error signal, a servo-on signal, a servo-off signal, and the like. Each signal constituting the input / output data is a 1-bit signal represented by ON / OFF.
Therefore, for example, if the signal constituting the input / output data is about 128 points (16 bytes), it can be transmitted at high speed by the general-purpose network 28.
[0043]
The input / output unit 54 is connected to a first port 88 serving as an interface with the general-purpose network 28 and a second port 90 serving as an interface with the FA network 26.
[0044]
The second port 90 and the program execution unit 50 in the pseudo controller 12 have substantially the same specifications as the ports and the program execution unit in the actual robot controller 512.
[0045]
Returning to FIG. 2, the sequencer 14 controls the operation of the pseudo controller 12 by a sequence process, and hardware having the same specifications as the actual sequencer 508 is used.
[0046]
The sequencer 14 includes a program generation file 92 in which conditions for converting a ladder program supplied from the outside into an executable sequence program are described, a processing time setting unit 94 for setting a cycle time of the sequence program, An operation processing function unit 96 for executing the generated sequence program.
[0047]
The processing time setting unit 94 has an input / output processing time setting unit 98 and an internal processing time setting unit 100, and wait time and the like are set so that the cycle time is the same as that of the actual sequencer 508. The sequencer 14 has an input / output unit 27 for inputting / outputting data to / from the FA network 26.
[0048]
The sequence program executed by the sequencer 14 is basically the same as the sequence program 508. Therefore, for example, the sequencer 14 can also control the actual robot controller 512.
[0049]
The sequencer 14 transmits and receives a predetermined control signal from the pseudo controller 12 to the robot R via the FA network 26.
[0050]
The simulated operation panel 16 sets the screen of the monitor screen 16a based on the screen generation setting file 102 supplied from the outside, and the simulated operation processing unit 104 substitutes the operation of the actual operation panel 518 (see FIG. 10). . The pseudo operation processing unit 104 includes an input / display function unit 106 for performing input and display, and a time measurement function unit 108 for measuring the time from the start to the end of the simulation. For the input / display function unit 106, a general-purpose keyboard, mouse, and monitor can be used. The monitor screen 16a of the simulated operation panel 16 may be a touch panel type. The time measurement function unit 108 can use a timer function included in the operating system. When the actual operation panel 518 is movable, the operation panel 518 itself may be connected to the general-purpose network 28 and used as the pseudo operation panel 16. In addition, the pseudo operation panel 16 can transmit a simulation start signal (operation signal) to the sequencer 14 by a predetermined operation.
[0051]
As shown in FIG. 5, a window-type operation screen 109 operable with a mouse is displayed on the monitor screen 16 a of the simulated operation panel 16. In the operation screen 109, the indicator 109a is an area indicating the actual situation of the simulation based on the input / output data. The cycle time display table 109b is an area for displaying the simulation time measured by the time measurement function unit 108. The simulation time displayed on the cycle time display table 109b is recorded in a predetermined recording unit. The model combo box 109c is an area for selecting and displaying the model of the robot R. The tag panel 109d is an area for displaying an alarm and its description. The first mode selection switch unit 109e and the second mode selection switch unit 109f are regions for selecting an operation mode of the simulation.
[0052]
Since the sequencer 14 is generally provided with a timekeeping function, the simulation time measured by the timekeeping function may be displayed on the cycle time display table 109b.
[0053]
The display on the operation screen 109 may be performed by other appropriate methods. For example, information displayed as a character string may be indicated by a symbol or a change in color.
[0054]
Returning to FIG. 2, the viewer 18 is a computer that displays the result of the simulation in real time, and includes viewer data 110 and an image conversion unit 112. The viewer data 110 is information such as the joint configuration, dimensions, and installation positions of the robot R. The viewer data 110 can be supplied from the outside and can be rewritten.
[0055]
The image conversion unit 112 includes a joint angle image conversion function unit 114 and an I / O information image conversion function unit 116. The joint angle image conversion function unit 114 three-dimensionally displays the robot R with a solid model based on the simulation data supplied from the pseudo controller 12 and the viewer data 110.
[0056]
The I / O information image conversion function unit 116 displays the contents of input / output data supplied from the pseudo controller 12. Further, the I / O information image conversion function unit 116 has a function of displaying supplied input / output data in a list format, and changing a display color of the solid model based on a predetermined signal in the input / output data. For example, when an error signal or a servo-on signal is generated, the color of the corresponding robot R or the corresponding portion is changed or blinked.
[0057]
The viewer 18 displays the result of the simulation, and does not execute or analyze the operation program of the robot R, so that a general-purpose three-dimensional CAD system can be applied. The viewer 18 can use general functions of three-dimensional CAD, for example, functions such as changing a viewpoint position and displaying enlarged / reduced images.
[0058]
The offline teaching computer 20 creates teaching data of the robot R offline. The offline teaching computer 20 can sequentially set a series of operations as teaching point data while displaying the robot R three-dimensionally.
[0059]
The offline teaching computer 20 does not necessarily need to be connected to the general-purpose network 28. The teaching data created by the offline teaching computer 20 may be loaded into the pseudo controller 12 via another communication means or a general-purpose recording medium.
[0060]
Next, a method of performing a simulation using the simulation apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIG.
[0061]
First, in step S1, the teaching data of the robot R is created in the offline teaching computer 20, and then the teaching data is loaded into the pseudo controller 12. Further, a corresponding ladder program is supplied to the sequencer 14, and a sequence program is generated with reference to the program generation file 92. The viewer 18 is supplied with adapted viewer data 110. The simulation operation panel 16 is supplied with the screen generation setting file 102.
[0062]
Next, in step S2, an initial process for executing a simulation is performed. In the initial processing in the sequencer 14, an operation cycle is set for the generated sequence program by the processing time setting unit 94.
[0063]
In the initial processing in the simulated operation panel 16, the setting of the monitor screen 16a and the setting of input / output conditions are performed by the supplied screen generation setting file 102.
[0064]
In the initial processing in the viewer 18, data on the robot R and peripheral equipment is recognized based on the supplied viewer data 110, and three-dimensional drawing is set.
[0065]
Next, in step S3, the operation screen 109 (see FIG. 5) of the pseudo operation panel 16 is operated to transmit a simulation operation start instruction command to the pseudo controller 12 and the sequencer 14. At this time, the time measurement function unit 108 (see FIG. 2) of the simulated operation panel 16 starts measuring the simulation time.
[0066]
Also, a production model is selected in the model combo box 109c on the operation screen 109.
Information on the production model is transmitted to the pseudo controller 12.
[0067]
The program execution unit 50 of the pseudo controller 12 starts the operation at the same time according to the data corresponding to the designated production model among the teaching data stored in the storage unit 58. The sequencer 14 executes the stored sequence program.
[0068]
Next, in step S4, the sequencer 14, the pseudo controller 12, and the viewer 18 perform a simulation operation in conjunction with each other.
[0069]
Next, in Step S5, when the processing based on the stored teaching data ends, the pseudo controller 12 transmits a signal indicating the end to the sequencer 14. After receiving the end signal from the pseudo controller 12, the sequencer 14 transmits a signal (operation signal) indicating the end of the simulation to the pseudo operation panel 16 and the viewer 18.
[0070]
With this signal, the simulated operation panel 16 and the simulated controller 12 end the processing corresponding to the simulation, and the time measurement function unit 108 of the simulated operation panel 16 calculates the time required for the simulation by using the cycle time display table 109b (see FIG. 5).
[0071]
Next, the processing of the pseudo controller 12 during the execution of the simulation will be described with reference to FIGS.
[0072]
In step S101 of FIG. 7, the program execution unit 50 of the pseudo controller 12 generates command values for the axes J1 to J6 of the robot R based on the teaching data stored in the storage unit 58 and supplies the command values to the pseudo operation unit 52. I do.
[0073]
At this time, by the action of the pre-reading function unit 60, for example, as shown in FIG. 8, the robot R moves along the operation path 152 set at a position where a number of teaching points T are close to avoid the obstacle 150. Operates, the robot R can reach the welding point P smoothly without stopping or discontinuing the operation at each teaching point T as in the case of the actual machine.
[0074]
In step S102, the pseudo operation unit 52 estimates the posture of the robot R and calculates simulation data, that is, a data string M. At this time, the operation of the robot R has a slight delay with respect to the command value. However, since the amount of this delay can be estimated by the robot pseudo operation unit 64, there is a case where the actual robot 502 (see FIG. 10) is operated. A similar attitude can be calculated.
[0075]
Next, in step S103, the calculated simulation data is supplied to the program execution unit 50. The program execution unit 50 supplies the simulation data to the viewer 18 via the input / output unit 54 every predetermined minute cycle. These simulation data may be directly supplied from the pseudo operation unit 52 to the input / output unit 54.
[0076]
Further, the program execution unit 50 supplies input / output data such as a control signal transmitted to and received from the sequencer 14 via the FA network 26, a signal to the welding gun 38, an error signal, and the like every predetermined minute cycle.
[0077]
At this time, the program execution unit 50 continues the simulation process regardless of whether the viewer 18 has received the simulation data or the input / output data. Therefore, even if it takes a long time to transmit the simulation data or the input / output data, this does not affect the operation time of the simulation.
[0078]
Further, the program execution unit 50 causes the storage unit 58 to store data to be transmitted to the viewer 18, that is, simulation data and input / output data as log data.
[0079]
In step S104, it is determined whether or not the operation of the robot R based on the teaching data has been completed. When the simulation operation is completed, the process proceeds to step S105, and when not completed, the process returns to step S101.
[0080]
In step S105, after sending an end signal to the sequencer 14, the simulation operation ends. Further, as necessary, the stored log data is transmitted to the viewer 18 or the offline teaching computer 20. This log data can be used for simulation operation analysis.
[0081]
Next, processing contents of the viewer 18 during execution of a simulation will be described with reference to FIG.
[0082]
In step S201 of FIG. 9, the viewer 18 receives the simulation data from the pseudo controller 12, and calculates the posture of the robot R by the joint angle image conversion function unit 114 based on the simulation data and the viewer data 110. The received simulation data is stored in a time-series format.
[0083]
Next, in step S202, the posture of the robot R is three-dimensionally displayed on the monitor screen 18a using a solid model. The display format may be a wire frame format, information display using a numerical sequence, or the like.
[0084]
Next, in step S203, input / output data is received from the pseudo controller 12, and stored in a time-series format.
[0085]
Next, in step S204, information based on the input / output data is displayed on the monitor screen 18a in a graphic format or a character information format.
[0086]
Next, in step S205, it is determined whether the simulation has been completed. That is, when the end signal is received from the pseudo operation panel 16, the process proceeds to the next step S206, and when the end signal is not detected, the process returns to step S201.
[0087]
In step S206, a timing chart of the operation of the robot R is generated based on the stored simulation data and input / output data. This timing chart shows, in chronological order, states of the robot R such as operation, welding, standby under predetermined conditions, occurrence of an error, and the like from the start to the end of the simulation. The generated timing chart is displayed on the monitor screen 18a and stored in a predetermined storage unit.
[0088]
Since the loop formed in steps S201 to S205 is executed in a short time, information based on the posture and input / output data of the robot R is displayed on the monitor screen 18a in real time.
[0089]
The processing in the pseudo controller 12 and the processing in the viewer 18 do not need to be performed in the order shown in FIGS. 7 and 9. For example, a plurality of processings may be performed in parallel by multitask processing. . Further, for example, as soon as a predetermined signal is detected, a predetermined step may be executed in an interrupt format.
[0090]
As described above, in the simulation device 10 according to the present embodiment, the simulation is performed using the pseudo controller 12 having a function similar to the actual robot controller 512, the sequencer 14, and the FA network 26. I have. Since the sequencer 14 and the FA network 26 use the same specifications as the sequencer 508 and the network 510 in the actual system 500 (see FIG. 10), the operation of the robot R is realized with high position accuracy and operation time accuracy. be able to. Therefore, the processing time in the process of the system 500 can be accurately verified. Since the image displayed on the monitor screen 18a of the viewer 18 is a three-dimensional display and a real-time display, it is possible to grasp the operation according to the actual device.
[0091]
Further, the sequencer 14 is set by the processing time setting unit 94 so as to have the same cycle time as the actual sequencer 508, so that the operation time can be verified more accurately. Further, since the pseudo controller 12 has the look-ahead function unit 60 like the robot controller 512, it can simulate a smooth operation similar to the actual operation, and the position accuracy and execution time accuracy of the simulation are high.
[0092]
The pseudo controller 12 estimates and corrects the difference between the operation of the command value and the actual posture of the robot R by the operation of the robot pseudo operation unit 64, and supplies the corrected value to the viewer 18, so that the posture of the robot R can be more accurately determined. You can ask. Further, the operation time of the robot R can be more accurately realized.
[0093]
The viewer 18 displays information based on the posture and input / output data of the robot R on the monitor screen 18a and does not need to perform any other processing (for example, analysis and execution of teaching data or determination of interlock), so that a simple system is used. Can be Further, the accuracy of the simulation in the pseudo controller 12 and the sequencer 14 is not affected by the capability of the viewer 18.
[0094]
Furthermore, the simulation device 10 according to the present embodiment does not require the actual robot 502 (see FIG. 10), the power amplifier for driving, and the like, and can make use of the features of the offline teaching. Therefore, when introducing the robot 502 or when changing the arrangement of the robot 502, the operation can be verified by performing a simulation in advance.
[0095]
The simulated operation panel 16 and the viewer 18 may share some or all of their functions.
[0096]
The simulation apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the simulation device of the present invention, it is possible to achieve the effect of simulating the operation of the robot using the teaching data created by the offline teaching in a highly accurate operation time. This makes it possible to accurately verify the processing time of the production process in the actual system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram of devices constituting a simulation device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a simulation device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a robot to be simulated;
FIG. 4 is an internal block diagram of a pseudo controller.
FIG. 5 is an operation screen displayed on a monitor screen of a pseudo operation panel.
FIG. 6 is a flowchart showing a simulation procedure.
FIG. 7 is a flowchart showing processing contents of a pseudo controller.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an operation path in which a robot operates based on teaching data.
FIG. 9 is a flowchart showing processing contents of a viewer.
FIG. 10 is a schematic block diagram of an actual system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Simulation apparatus 12 ... Pseudo controller 14,508 ... Sequencer 16 ... Pseudo operation panel 18 ... Viewer 20 ... Offline teaching computer 26 ... FA network 28 ... General purpose network 50 ... Program execution part 52 ... Pseudo operation part 54 ... Input / output part 56: control processing unit 60: read-ahead function unit 64: robot pseudo operation unit 84: information acquisition function unit 86: simulation data transmission units 88 and 90: port 94: processing time setting unit 96: operation processing function unit 98: input / output processing Time setting unit 100 Internal processing time setting unit 102 Screen setting file 104 Simulation operation processing unit 106 Input / display function unit 108 Time measurement function unit 110 Viewer data 112 Image conversion unit 114 Joint angle image Conversion function unit 116: I / O information image converter Nobe 502, R… Robot

Claims

多関節型のロボットを有するシステムの動作検証を行うシミュレーション装置において、
ロボット用のティーチングデータが格納され、該ティーチングデータに基づき、前記ロボットを示す仮想ロボットの動作制御を行うとともに、前記仮想ロボットの各関節の動作量を示すシミュレーションデータをリアルタイムに生成する擬似コントローラと、
前記シーケンサと前記擬似コントローラとを接続する主通信手段と、
前記主通信手段を介して、少なくとも前記擬似コントローラを制御するシーケンサと、
少なくとも前記シーケンサに対して操作信号の送受信を行う擬似操作盤と、
前記シミュレーションデータに基づいて前記仮想ロボットの姿勢に関する情報を表示するビューワと、
前記擬似コントローラと前記ビューワとを接続する副通信手段と、
を有し、
前記擬似コントローラは、前記副通信手段を介して前記シミュレーションデータを前記ビューワへ供給することを特徴とするシミュレーション装置。In a simulation device for verifying the operation of a system having an articulated robot,
Teaching data for a robot is stored, and based on the teaching data, performs a motion control of a virtual robot indicating the robot, and generates a simulation controller indicating a motion amount of each joint of the virtual robot in real time, a pseudo controller,
Main communication means for connecting the sequencer and the pseudo controller;
A sequencer that controls at least the pseudo controller via the main communication unit;
A pseudo operation panel for transmitting and receiving operation signals to at least the sequencer;
A viewer that displays information about the posture of the virtual robot based on the simulation data;
Sub communication means for connecting the pseudo controller and the viewer,
Has,
The simulation apparatus, wherein the pseudo controller supplies the simulation data to the viewer via the sub communication unit.

請求項１記載のシミュレーション装置において、
前記ビューワは、前記仮想ロボットを３次元表示することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to claim 1,
The simulation device, wherein the viewer displays the virtual robot three-dimensionally.

請求項１または２記載のシミュレーション装置において、
前記擬似コントローラは、前記ティーチングデータに基づく出力データまたは入力データに関する入出力情報を、前記副通信手段を介して前記ビューワにリアルタイムに供給し、
前記ビューワは、前記入出力情報を表示することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to claim 1 or 2,
The pseudo controller supplies input / output information on output data or input data based on the teaching data to the viewer in real time via the sub-communication means,
The simulation device according to claim 1, wherein the viewer displays the input / output information.

請求項１〜３のいずれか１項に記載のシミュレーション装置において、
前記擬似コントローラは、前記仮想ロボットに対する動作指令値に対する追従遅れ時間の推定機能部を有し、
前記追従遅れ時間を考慮して前記シミュレーションデータを生成することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to any one of claims 1 to 3,
The pseudo controller has an estimation function unit for following a delay time for an operation command value for the virtual robot,
A simulation apparatus that generates the simulation data in consideration of the following delay time.

請求項１〜４のいずれか１項に記載のシミュレーション装置において、
前記擬似コントローラは、前記仮想ロボットの付加軸の動作時間を推定する付加軸動作推定機能部を有し、前記付加軸動作推定機能部を用いて前記付加軸の状態に関する情報を前記ビューワに供給し、
前記ビューワは、前記付加軸に関する情報を表示することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to any one of claims 1 to 4,
The pseudo controller has an additional axis operation estimation function unit for estimating the operation time of the additional axis of the virtual robot, and supplies information on the state of the additional axis to the viewer using the additional axis operation estimation function unit. ,
The simulation device, wherein the viewer displays information on the additional axis.

請求項１〜５のいずれか１項に記載のシミュレーション装置において、
前記シーケンサは、該シーケンサの動作周期を設定する処理時間設定機能部を有することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to any one of claims 1 to 5,
The simulation device according to claim 1, wherein the sequencer has a processing time setting function unit for setting an operation cycle of the sequencer.

請求項１〜６のいずれか１項に記載のシミュレーション装置において、
前記模擬操作盤または前記ビューワは、シミュレーションの実行時間を計測する時間計測機能部を有することを特徴とするシミュレーション装置。The simulation device according to any one of claims 1 to 6,
The simulation apparatus according to claim 1, wherein the simulation operation panel or the viewer includes a time measurement function unit that measures a simulation execution time.