JP2007272309A

JP2007272309A - Off-line teaching device for working robot

Info

Publication number: JP2007272309A
Application number: JP2006094103A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Yamanaka; 伸好山中
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP4574580B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce, in an interference check of a working robot with a work and a peripheral device by off-line teaching, the processing time of the interference check while maintaining the accuracy and reliability of the interference check high, and to smoothly reproductively operate a three-dimensional model of a working robot on a screen without omission of frames, in reproductive operation of the three-dimensional model at the same speed as the actual working robot on the screen, by surely terminating the interference check within the time of screen update interval. <P>SOLUTION: In the off-line teaching device, an interference check segment 20 is set separately from the three-dimensional model 1M (polygon 90) of the working robot 1, and interference of the segment 20 with a polygon 91 constituting the work 10 and three-dimensional models 10M and 80M of the peripheral device 80 is determined by determining whether the both are intersected or not. The time necessary for interference check sub-routine processing is adjusted by adjusting the number C of the interference check segments 20 to be used for the interference check sub-routine processing, and the time t of screen update interval is adjusted to about a reference update time tstd. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、作業ロボットとワークおよび周辺装置をパーソナルコンピュータの画面上に表示させて、ロボットプログラムに従って作業ロボットを再生動作させて、再生動作の結果に応じてロボットプログラムを修正するようにした作業ロボットのオフラインティーチング装置に関するものである。 The present invention provides a work robot in which a work robot, a work, and peripheral devices are displayed on a screen of a personal computer, the work robot is replayed according to the robot program, and the robot program is corrected according to the result of the replay operation. This relates to an off-line teaching apparatus.

（従来技術１）
アーク溶接等を行う溶接ロボットは、最適溶接位置を確保するポジショナやスライダ（走行台車）や治具と組み合わせてワークを溶接する作業を行う。なお、これらポジショナ、スライダ、治具などを、以下ロボットの「周辺装置」という。 (Prior art 1)
A welding robot that performs arc welding or the like performs an operation of welding a workpiece in combination with a positioner, a slider (traveling carriage), or a jig that ensures an optimum welding position. These positioners, sliders, jigs and the like are hereinafter referred to as “peripheral devices” of the robot.

溶接ロボットなどの作業ロボットでは、作業ロボットの各軸が駆動制御されることにより、溶接トーチの先端が溶接線に沿って移動され、溶接作業が行われる。ここで溶接作業を行わせるためには、作業ロボットの作業内容を教示して、作業ロボットの制御プログラムとしてのロボットプログラムを作成する必要がある。 In a work robot such as a welding robot, each axis of the work robot is driven and controlled, whereby the tip of the welding torch is moved along the welding line to perform the welding work. Here, in order to perform the welding work, it is necessary to teach the work contents of the work robot and to create a robot program as a control program for the work robot.

作業ロボットに作業内容を教示する方法には、作業者が作業ロボットを手動動作させることにより所望の位置、姿勢角度を教示するティーチングプレイバック方式と、作業ロボットのコントローラとは独立したコンピュータ上に作業ロボットやワークのモデルを構築し、そのモデルを使用してロボットの位置、姿勢角度を教示するオフラインティーチング方式とがある。 In order to teach the work contents to the work robot, a teaching playback method in which a worker teaches a desired position and posture angle by manually operating the work robot and work on a computer independent of the work robot controller. There is an off-line teaching method in which a model of a robot or workpiece is constructed and the position and posture angle of the robot are taught using the model.

ティーチングプレイバック方式によるときは、生産設備や治具、対象ワークが現実に揃っている必要があり、ティーチング作業をしているときは設備等を占有する。 When using the teaching playback method, production equipment, jigs, and target workpieces must be actually arranged, and equipment is occupied when teaching work is performed.

そこで溶接分野などにおけるティーチングは、外部から数値データやプログラム形式で情報を入力することにより生産ラインから離れてティーチングできるオフラインティーチング方式が主流となっている。 Therefore, the mainstream of teaching in the welding field or the like is an off-line teaching method in which teaching can be performed away from the production line by inputting information in the form of numerical data or a program from the outside.

作業ロボットの３次元モデルと、ワークおよびポジショナなどの周辺装置の３次元モデルとを、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の画面上に表示させ、ロボットプログラムに従って、作業ロボットをパソコンの画面上で模擬的に再生動作させて、再生動作の結果に応じて、ロボットプログラムを修正するという作業ロボットのオフラインティーチング装置は、後掲する特許文献１にみられるように、既に公知となっている。 The 3D model of the work robot and the 3D model of peripheral devices such as workpieces and positioners are displayed on the screen of a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer), and the work robot is simulated on the screen of the personal computer according to the robot program. An off-line teaching apparatus for a working robot that automatically performs a regenerating operation and modifies a robot program according to the result of the regenerating operation is already known as disclosed in Patent Document 1 described later.

オフラインティーチング装置では、作業ロボットの３次元モデルを、実際の作業ロボットと同じ速度でパソコンの画面上で再生動作させる必要がある。これは、作業ロボットが実際に作業を行うときの作業時間を知るためと、実際の作業ロボットと同じ速度で再生動作させなければ検出できないエラーをチェックするためである。たとえば特異点付近での作業ロボットの動きにエラーが発生していないかなどがチェックされる。 In the off-line teaching device, it is necessary to reproduce the three-dimensional model of the work robot on the screen of the personal computer at the same speed as the actual work robot. This is to know the working time when the work robot actually performs work and to check for errors that cannot be detected unless the work robot is replayed at the same speed as the actual work robot. For example, it is checked whether an error has occurred in the movement of the work robot near the singular point.

こうしたオフラインティーチングにおけるエラーチェックの中でも、再生動作時に、作業ロボットの３次元モデルが、ワークおよび周辺装置に干渉するかどうかを判断する干渉チェックは、特に重要である。 Among such error checks in off-line teaching, an interference check for determining whether or not the three-dimensional model of the work robot interferes with the workpiece and the peripheral device during the reproduction operation is particularly important.

（従来技術２）
一般に３次元モデルの表面は、ポリゴン（三角形状の面）を最小単位として構成されている。 (Prior art 2)
Generally, the surface of a three-dimensional model is configured with a polygon (triangular surface) as a minimum unit.

従来にあっては、図４（ａ）に示すように、再生動作時に、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面を構成するポリゴン９０が、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍの表面を構成するポリゴン９１に交差したか否かを判定することをもって、作業ロボット１０が、ワーク１０および周辺装置８０に干渉したか否かを判断するようにしている。 Conventionally, as shown in FIG. 4A, the polygon 90 constituting the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 is replaced with the three-dimensional models 10M and 80M of the work 10 and the peripheral device 80 during the reproduction operation. It is determined whether or not the work robot 10 has interfered with the workpiece 10 and the peripheral device 80 by determining whether or not the polygon 91 constituting the surface of the workpiece intersects.

（従来技術３）
特許文献２、３には、干渉チェック対象となる両３次元モデルを、これに近似する単純な直方体形状等のモデルに置換した上で、両３次元モデルを構成する面同士の交差を判定することで、干渉チェックを行うという発明が記載されている。
特開２００３−１２７０７７号公報特開平１−１７３２０５号公報特開平１１−２５４３７９号公報 (Prior art 3)
In Patent Documents 2 and 3, after replacing both three-dimensional models subject to interference check with models such as a simple rectangular parallelepiped shape that approximates this, the intersection of the surfaces constituting both three-dimensional models is determined. Thus, an invention for performing interference check is described.
JP 2003-127077 A JP-A-1-173205 JP-A-11-254379

（第１の課題）
オフラインティーチングによるエラーチェックを精度よく行い、実機で使用に耐えるロボットプログラムに修正するには、その前提として、作業ロボットなどの３次元モデルを、実機に忠実に作成して、画面上に表示させなければならない。このように３次元モデルを実機に近く精密に表示させようとすると、３次元モデルを構成するポリゴンの数は、必然的に増加する。このため従来技術２をそのまま適用すると、膨大な組み合わせのポリゴン９０とポリゴン９１の交差を逐一判定しなければならず、干渉チェック処理に多大な時間を要することになる。 (First issue)
In order to perform error checking by offline teaching with high accuracy and correct it to a robot program that can be used on the actual machine, it is necessary to create a 3D model such as a working robot faithfully on the actual machine and display it on the screen. I must. In this way, if the three-dimensional model is to be displayed precisely close to the actual machine, the number of polygons constituting the three-dimensional model inevitably increases. For this reason, if the prior art 2 is applied as it is, it is necessary to determine the intersection of the enormous number of combinations of the polygon 90 and the polygon 91 one by one, and a long time is required for the interference check process.

確かに従来技術３を適用すれば、３次元モデルが単純化されることで、３次元モデルを構成するポリゴンの数が減り、干渉チェック処理のための計算量が減り、干渉チェック処理の時間を減らすことができる。しかし、作業ロボット等を単純な形状に近似してしまうと、エラーチェックの精度が低下してしまい、実機で使用に耐えるロボットプログラムに修正することはできない。また、単純な３次元モデルで得られた干渉チェックの結果は、信頼性に乏しくそのまま使うことができないため、元の実機に忠実な３次元モデルに戻した上で、再度、干渉チェックを行って詳細に検討する必要がある。このように干渉チェックを２重に行わざるを得なく、結果として、干渉チェックの処理には、時間を要することになってしまう。本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、オフラインティーチングで、作業ロボットとワークおよび周辺装置の干渉チェックを行うに際して、干渉チェックの精度、信頼性を高く維持しつつも、干渉チェックの処理時間を減らすことを解決課題とするものである。 Certainly, if the prior art 3 is applied, the 3D model is simplified, the number of polygons constituting the 3D model is reduced, the amount of calculation for the interference check process is reduced, and the time for the interference check process is reduced. Can be reduced. However, if the work robot or the like is approximated to a simple shape, the accuracy of error checking is lowered, and it cannot be corrected to a robot program that can be used in an actual machine. In addition, the interference check result obtained with a simple 3D model is not reliable and cannot be used as it is. Therefore, after returning to a 3D model faithful to the original actual machine, perform an interference check again. It is necessary to consider in detail. Thus, the interference check must be performed twice, and as a result, the interference check process takes time. The present invention has been made in view of such a situation, and when performing an interference check between a work robot and a workpiece and a peripheral device by offline teaching, the interference check processing is performed while maintaining high accuracy and reliability of the interference check. The problem is to reduce time.

（第２の課題）
従来技術１で述べたように、オフラインティーチング装置では、作業ロボットの３次元モデルを、実際の作業ロボットと同じ速度でパソコンの画面上で再生動作させる必要がある。作業ロボットの再生動作中に、パソコンの画面上で作業ロボットの動きを滑らかに表示させるには、たとえば１秒間に数十回（たとえば３０フレーム）の画面の更新が必要とされる。そして、画面が更新される毎に、作業ロボットの動きが変化することから、画面が更新される間隔の時間（たとえば１/３０秒）毎に干渉チェック処理を行い、その結果をリアルタイムに画面上に表示する必要がある。 (Second problem)
As described in the prior art 1, in the off-line teaching apparatus, it is necessary to reproduce the three-dimensional model of the work robot on the screen of the personal computer at the same speed as the actual work robot. In order to smoothly display the movement of the work robot on the screen of the personal computer during the reproduction operation of the work robot, for example, it is necessary to update the screen several tens of times (for example, 30 frames) per second. Since the movement of the work robot changes each time the screen is updated, interference check processing is performed every time the screen is updated (for example, 1/30 second), and the result is displayed on the screen in real time. Need to be displayed.

しかし、上述の第１の課題で述べたように、作業ロボットの３次元モデルを、実機に忠実に再生動作させて、干渉チェックを行うことにすると、干渉チェックの処理時間が必然的に増加してしまう。 However, as described in the first problem described above, if the three-dimensional model of the work robot is reproduced and faithfully reproduced by the actual machine to perform the interference check, the processing time of the interference check inevitably increases. End up.

このため非常に短い画面更新の間隔の時間毎に、計算量が多く、多大な時間を要する干渉チェックを行わなければならない。この結果、画面更新時間内に、干渉チェック処理が終了できずに、画面が「コマ落ち」して、作業ロボットが画面上で滑らかに動かなくなってしまうおそれがある。これによりオペレータが画面上における作業ロボットの細かな動きを確認できなかったり、エラーを見逃してしまうおそれがある。たとえば、作業ロボットのツール先端が溶接線に沿って忠実にトレースしているか否かを、オペレータが画面上で確認できなくなるおそれがある。 For this reason, an interference check that requires a large amount of calculation and takes a long time must be performed for each very short screen update interval. As a result, the interference check process cannot be completed within the screen update time, and the screen may “drop”, and the work robot may not move smoothly on the screen. As a result, the operator may not be able to confirm the detailed movement of the work robot on the screen or may miss an error. For example, the operator may not be able to confirm on the screen whether the tool tip of the work robot is faithfully traced along the weld line.

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、作業ロボットの３次元モデルを画面上で実際の作業ロボットと同じ速度で再生動作させるに際して、画面更新間隔の時間内に干渉チェックを確実に終了させるようにして、コマ落ちすることなく画面上で作業ロボットを滑らかに再生動作させることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and when a 3D model of a work robot is played back on the screen at the same speed as the actual work robot, the interference check is surely performed within the time of the screen update interval. It is an object of the present invention to solve the problem that the work robot is smoothly replayed on the screen without dropping frames.

第１発明は、
作業ロボットの３次元モデルと、ワークおよび周辺装置の３次元モデルとを画面上に表示させ、ロボットプログラムに従い作業ロボットの３次元モデルを模擬的に再生動作させて、再生動作結果にロボットプログラムを修正するようにした作業ロボットのオフラインティーチング装置であって、
作業ロボットの３次元モデルの表面の位置若しくは表面から離れた外側の位置に、干渉チェック用の線分を、表面に沿って複数、設定し、
この干渉チェック用の複数の線分それぞれが、ワークおよび周辺装置の３次元モデルと交差することを判定することによって、作業ロボットがワークおよび周辺装置に干渉することを判断する干渉チェック処理が行われること
を特徴とする。 The first invention is
The 3D model of the work robot and the 3D model of the workpiece and peripheral device are displayed on the screen, and the 3D model of the work robot is simulated and replayed according to the robot program, and the robot program is corrected to the replay operation result. An offline teaching device for a work robot designed to
A plurality of interference check line segments are set along the surface at the position of the surface of the three-dimensional model of the work robot or at an outer position away from the surface.
An interference check process is performed to determine that the work robot interferes with the workpiece and the peripheral device by determining that each of the plurality of line segments for interference check intersects the three-dimensional model of the workpiece and the peripheral device. It is characterized by this.

第２発明は、第１発明において、
作業ロボットの３次元モデルが、実際の作業ロボットと同じ速度で再生動作するように、表示画面を更新する画面更新処理が行われる請求項１記載の作業ロボットのオフラインティーチング装置であって、
画面が更新される時間内に、干渉チェック処理が終了するように、干渉チェック処理に用いられる干渉チェック用線分の本数を調整すること
を特徴とする。 The second invention is the first invention,
The offline teaching apparatus for a work robot according to claim 1, wherein a screen update process for updating a display screen is performed so that a three-dimensional model of the work robot is played back at the same speed as the actual work robot.
The number of line segments for interference check used for the interference check process is adjusted so that the interference check process is completed within the time when the screen is updated.

第３発明は、第１発明において、
作業ロボットの３次元モデルの各部位のうち、ワークおよび周辺装置の３次元モデルと干渉する可能性の高い部位ほど、干渉チェック用線分の設定密度を高く設定すること
を特徴とする。 The third invention is the first invention,
Among the parts of the three-dimensional model of the work robot, a part having a high possibility of interference with the three-dimensional model of the workpiece and the peripheral device is set to have a higher setting density of the interference check line segment.

第１発明によれば、図３、図４（ｂ）に示すように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍ（ポリゴン９０）とは別に干渉チェック用線分２０が設定され、線分２０と、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍを構成するポリゴン９１とが交差していることを判定することで、両者の干渉を判定するようにしたので、従来（図４（ａ））のように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを構成するポリゴン（面）９０と、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍを構成するポリゴン９１とが交差していることを判定する場合に比して、干渉チェック処理に要する時間を短縮することができる。このため３次元モデルを単純化せずとも短時間で干渉チェックを行うことができる。これにより本発明によれば、オフラインティーチングで、作業ロボット１とワーク１０および周辺装置８０の干渉チェックを行うに際して、干渉チェックの精度、信頼性を高く維持しつつも、干渉チェックに要する時間を減らすことができる。 According to the first invention, as shown in FIGS. 3 and 4 (b), the interference check line segment 20 is set separately from the three-dimensional model 1M (polygon 90) of the work robot 1, Since it is determined that the workpiece 91 and the polygon 91 constituting the three-dimensional models 10M and 80M of the peripheral device 80 intersect with each other, the interference between the two is determined (FIG. 4 (a)). As described above, it is determined that the polygon (surface) 90 constituting the three-dimensional model 1M of the work robot 1 and the polygon 91 constituting the three-dimensional models 10M and 80M of the workpiece 10 and the peripheral device 80 intersect each other. Compared to the case, the time required for the interference check process can be shortened. For this reason, the interference check can be performed in a short time without simplifying the three-dimensional model. Thus, according to the present invention, when performing an interference check between the work robot 1 and the workpiece 10 and the peripheral device 80 by offline teaching, the time required for the interference check is reduced while maintaining high accuracy and reliability of the interference check. be able to.

第３発明では、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの各部位のうち、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍと干渉する可能性の高い部位（たとえば溶接トーチ２、アーム３）ほど、干渉チェック用線分２０の設定密度が高くなるように設定される（図３）。このため、干渉チェックの精度向上と時間短縮を両立させることができる。 In the third invention, of the parts of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 that are likely to interfere with the workpiece 10 and the three-dimensional models 10M and 80M of the peripheral device 80 (for example, the welding torch 2 and the arm 3). The setting density of the interference check line segment 20 is set to be high (FIG. 3). For this reason, it is possible to achieve both improvement in accuracy of interference check and time reduction.

また、第２発明によれば、図７に示すように、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数Ｃを調整することで、干渉チェックサブルーチン処理に要する時間を調整して、画面更新間隔の時間ｔを標準更新時間ｔstd付近に調整するようにしたので、画面更新間隔の時間内に、干渉チェックを確実に終了させることができる。このため３次元モデルを単純化せずとも確実に画面更新間隔の時間内に干渉チェックを終了させることができる。これにより本発明によれば、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを画面７ａ上で実際の作業ロボット１と同じ速度で再生動作させるに際して、画面更新間隔の時間内に干渉チェックを確実に終了させることができるようになり、コマ落ちすることなく画面７ａ上で作業ロボット１を滑らかに再生動作させることができる。 Further, according to the second invention, as shown in FIG. 7, the time required for the interference check subroutine process is adjusted by adjusting the number C of the interference check line segments 20 used for the interference check subroutine process, Since the screen update interval time t is adjusted to the vicinity of the standard update time tstd, the interference check can be reliably ended within the screen update interval time. For this reason, the interference check can be surely completed within the screen update interval without simplifying the three-dimensional model. Thus, according to the present invention, when the 3D model 1M of the work robot 1 is played back on the screen 7a at the same speed as the actual work robot 1, the interference check is surely terminated within the screen update interval. Thus, the work robot 1 can be smoothly reproduced on the screen 7a without dropping frames.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、実施形態では、作業ロボットとして、溶接作業を行う溶接ロボットを想定し、その溶接ロボットの各軸を駆動制御するためのロボットプログラムを修正するための装置を想定している。しかし、本発明としては、ツール先端をワーク上の移動経路に沿って移動させて所定の作業を行うものであれば、任意の作業ロボットに適用可能であり、たとえばシーリングを行うシーリング作業用ロボットにも適用することができる。 In the embodiment, a welding robot that performs welding work is assumed as the work robot, and a device for correcting a robot program for driving and controlling each axis of the welding robot is assumed. However, the present invention can be applied to any work robot as long as it performs a predetermined work by moving the tool tip along the movement path on the workpiece. For example, the present invention can be applied to a sealing work robot that performs sealing. Can also be applied.

図１は、実施形態の装置の全体構成を示している。 FIG. 1 shows the overall configuration of the apparatus of the embodiment.

同図１に示すように作業ロボット１は、アーム３を有しており、このアーム３の先端には、ツールである溶接トーチ２が取り付けられている。 As shown in FIG. 1, the work robot 1 has an arm 3, and a welding torch 2 as a tool is attached to the tip of the arm 3.

作業ロボット１は、たとえば６軸作業ロボットであり、各軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃが駆動されることにより作業ロボット座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ上で、トーチ先端２ａの座標位置およびトーチ姿勢角（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）が変化される。なおトーチ姿勢角（Ａ、Ｂ、Ｃ）はオイラ角で定義される。 The work robot 1 is, for example, a 6-axis work robot, and the coordinate position of the torch tip 2a on the work robot coordinate system XYZ by driving each axis X, Y, Z, A, B, C. And the torch posture angle (X, Y, Z, A, B, C) is changed. The torch posture angles (A, B, C) are defined by Euler angles.

作業ロボット１の外部には、周辺装置８０が設けられている。周辺装置８０は、スライダ４、ポジショナ９からなる。 A peripheral device 80 is provided outside the work robot 1. The peripheral device 80 includes the slider 4 and the positioner 9.

作業ロボット１の各軸、スライダ４の各軸、ポジショナ９の各軸は、ロボットコントローラで５によって駆動制御され、これによりトーチ先端２ａが、溶接対象であるワーク１０上の所定の移動経路に沿って移動される。なおスライダ４、ポジショナ９以外の治具などを設けて、周辺装置８０を構成してもよい。 Each axis of the work robot 1, each axis of the slider 4, and each axis of the positioner 9 is driven and controlled by a robot controller 5, whereby the torch tip 2 a is along a predetermined movement path on the workpiece 10 to be welded. Moved. Note that the peripheral device 80 may be configured by providing a jig other than the slider 4 and the positioner 9.

ロボットコントローラ５には、「プログラミングペンダント」と呼ばれる携行自在の操作盤５０が設けられている。この操作盤５０を操作することによりロボットコントローラ５を介して作業ロボット１を実際に動作させることができる。また、この操作盤５０を操作することにより、後述するようにパソコン７の表示画面７ａ上で作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを動作させることができる。そして、作業ロボット１が動作したロボット各軸を記憶することにより、作業の各動作点ごとに、作業ロボット１の各軸位置、スライダ４の各軸位置、ポジショナ９の各軸位置を教示することができる。操作盤５０で教示された教示データに基づいてロボットプログラム３０（図５）が作成され、また修正される。そして、修正されたロボットプログラム３０にしたがい作業ロボット１の各軸、スライダ４の各軸、ポジショナ９の各軸が動作する。 The robot controller 5 is provided with a portable operation panel 50 called a “programming pendant”. By operating the operation panel 50, the work robot 1 can be actually operated via the robot controller 5. Further, by operating the operation panel 50, the three-dimensional model 1M of the work robot 1 can be operated on the display screen 7a of the personal computer 7 as will be described later. Then, by memorizing each axis of the robot on which the work robot 1 is operated, each axis position of the work robot 1, each axis position of the slider 4 and each axis position of the positioner 9 is taught for each operation point of the work. Can do. The robot program 30 (FIG. 5) is created and corrected based on the teaching data taught on the operation panel 50. Then, according to the modified robot program 30, each axis of the work robot 1, each axis of the slider 4, and each axis of the positioner 9 operate.

ワーク１０は、ポジショナ９に装着されている。ポジショナ９は、各軸Ｕ、Ｖを有しており、各軸Ｕ、Ｖの駆動位置が変更されることにより、作業ロボット１に対するワーク１０の相対位置関係が変化する。なお、本実施例では、ワーク１０として、建設機械のバケットを想定している。 The workpiece 10 is attached to the positioner 9. The positioner 9 has axes U and V, and the relative positional relationship of the workpiece 10 with respect to the work robot 1 changes when the drive positions of the axes U and V are changed. In this embodiment, a bucket of a construction machine is assumed as the workpiece 10.

作業ロボット１は、走行台車であるスライダ４上に移動自在に載置されている。スライダ４は各軸Ｒ、Ｓを有しており、各軸Ｒ、Ｓの駆動位置が変更されることにより、作業ロボット１に対するワーク１０の相対位置関係が変化する。 The work robot 1 is movably mounted on a slider 4 that is a traveling carriage. The slider 4 has the axes R and S, and the relative positional relationship of the workpiece 10 with respect to the work robot 1 is changed by changing the driving positions of the axes R and S.

これらポジショナ９、スライダ４の各軸は、作業ロボット１の軸に対して外部（ＥＸ）軸と呼ばれる。 Each axis of the positioner 9 and the slider 4 is called an external (EX) axis with respect to the axis of the work robot 1.

したがって作業ロボット１の軸が駆動されることにより作業ロボット座標系におけるツール先端２ａの位置Ｐが変化されるとともに、外部軸が駆動されることにより、外部座標系におけるトーチ先端２ａの位置（外部軸位置）Ｅが変化される。作業ロボット軸と外部軸が駆動されたときのトーチ先端２ａの位置は、作業ロボット座標系上の位置Ｐと外部座標系上の位置Ｅとを合成した位置Ｐ＋Ｅとして表される。 Accordingly, the position P of the tool tip 2a in the work robot coordinate system is changed by driving the axis of the work robot 1, and the position of the torch tip 2a in the external coordinate system (external axis) is driven by driving the external axis. Position) E is changed. The position of the torch tip 2a when the work robot axis and the external axis are driven is represented as a position P + E obtained by combining the position P on the work robot coordinate system and the position E on the external coordinate system.

パソコン７は、オフラインティーチング用端末を構成している。作業ロボット１の３次元モデル１Ｍのデータ、ワーク１０の３次元モデル１０Ｍのデータ、周辺装置８０の３次元モデル８０Ｍのデータは、図示しない３次元ＣＡＤ装置で作成され、パソコン７に送られ、パソコン７に取り込まれる。また、操作盤５０の操作によって教示された教示データは、パソコン７に取り込まれる。 The personal computer 7 constitutes an offline teaching terminal. The data of the three-dimensional model 1M of the work robot 1, the data of the three-dimensional model 10M of the workpiece 10, and the data of the three-dimensional model 80M of the peripheral device 80 are created by a three-dimensional CAD device (not shown), sent to the personal computer 7, and personal computer 7 is taken in. The teaching data taught by operating the operation panel 50 is taken into the personal computer 7.

パソコン７では、教示データに基づいてロボットプログラム３０が作成される。なお、教示データに基づき、ロボットプログラム３０を予め作成しておき、ロボットプログラム３０をパソコン７に取り込むようにしてもよい。 In the personal computer 7, a robot program 30 is created based on the teaching data. Note that the robot program 30 may be created in advance based on the teaching data, and the robot program 30 may be loaded into the personal computer 7.

図２は、パソコン７とロボットコントローラ５と操作盤５０の構成をブロック図にて示している。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the personal computer 7, the robot controller 5, and the operation panel 50.

パソコン７は、パソコン本体７００と、ディスプレイ７５０からなる。ディスプレイ７５０の表示画面７ａに画像が表示される。パソコン本体７００は、ＣＰＵ７０１と、画像表示専用ボードとしてのビデオカード７０２と、ハードディスク７０６と、入出力部（Ｉ/Ｏ）７０５を含んで構成されている。パソコン本体７００には、入力装置としてのキーボード７０３、マウス７０４が接続されている。ビデオカード７０２は、画面表示データを記憶するメモリを搭載した拡張カードであり、本実施例では、後述する画面表示機能、干渉チェック用線分２０と、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍとの交差を検出する機能を有している。 The personal computer 7 includes a personal computer main body 700 and a display 750. An image is displayed on the display screen 7 a of the display 750. The personal computer main body 700 includes a CPU 701, a video card 702 as an image display dedicated board, a hard disk 706, and an input / output unit (I / O) 705. A keyboard 703 and a mouse 704 as input devices are connected to the personal computer main body 700. The video card 702 is an expansion card equipped with a memory for storing screen display data. In the present embodiment, the screen display function, interference check line segment 20 described later, and the three-dimensional model 10M of the workpiece 10 and the peripheral device 80 are used. , Has a function of detecting the intersection with 80M.

パソコン本体７００の入出力部７０５と、ロボットコントローラ５の入出力部５０１は、通信線７９０によって接続されている。 The input / output unit 705 of the personal computer main body 700 and the input / output unit 501 of the robot controller 5 are connected by a communication line 790.

操作盤５０の操作に応じて、作業ロボット１、スライダ４、ポジショナ９が動き、それらの位置は通信線７９０を介してパソコン本体７００に送られ、表示している３次元モデルが動作するソフトウェアがインストールされている。
操作盤５０の操作に応じて、ロボットコントローラ５内で、ロボットプログラム３０を作成し、また修正する処理が実行され、ロボットコントローラ５内のメモリ５０２に記憶される。 In response to the operation of the operation panel 50, the work robot 1, the slider 4 and the positioner 9 move, and their positions are sent to the personal computer main body 700 via the communication line 790, and software for operating the displayed three-dimensional model is installed. Installed.
In response to the operation of the operation panel 50, a process for creating and correcting the robot program 30 is executed in the robot controller 5 and stored in the memory 502 in the robot controller 5.

また、パソコン本体７００には、図６、図７で後述するように、作業ロボット１とワーク１０、スライダ４、ポジショナ９との干渉チェックを行うソフトウエアがインストールされている。 Further, as will be described later with reference to FIGS. 6 and 7, the personal computer main body 700 is installed with software for performing an interference check between the work robot 1, the work 10, the slider 4, and the positioner 9.

図３は、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを斜視図にて示している。 FIG. 3 shows a three-dimensional model 1M of the work robot 1 in a perspective view.

同図３に示すように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面から離れた外側の位置には、干渉チェック用の線分２０が、３次元モデル１Ｍの表面に沿って複数、設定されている。作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの各部位のうち、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍと干渉する可能性の高い部位ほど、干渉チェック用線分２０の設定密度が高くなるように設定されている。本実施例では、アーム３、溶接トーチ２以外の箇所に比して、アーム３、溶接トーチ２の箇所の方が干渉チェック用線分２０の設定密度が高くなるように、干渉チェック用線分２０が設定されている。Ｎmax本の干渉チェック用線分２０のそれぞれには、＃１、＃２、…＃Ｎ…＃Ｎmaxと、各線分を識別する識別番号が付与されている。干渉チェック用線分２０を、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面から離れた外側の位置に設定しているのは、３次元モデル同士が接触する前の接近している段階で警告をするためである。 As shown in FIG. 3, a plurality of interference check line segments 20 are set along the surface of the three-dimensional model 1M at positions outside the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1. Yes. Of each part of the three-dimensional model 1M of the work robot 1, a part having a high possibility of interfering with the three-dimensional models 10M and 80M of the workpiece 10 and the peripheral device 80 has a higher setting density of the interference check line segment 20. Is set to In the present embodiment, the interference check line segment is set so that the setting density of the interference check line segment 20 is higher in the position of the arm 3 and the welding torch 2 than in the position other than the arm 3 and the welding torch 2. 20 is set. Each of Nmax interference check line segments 20 is given # 1, # 2,... #N... #Nmax and an identification number for identifying each line segment. The reason why the interference check line segment 20 is set at an outer position away from the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 is to give a warning when the three-dimensional models approach each other. Because.

干渉チェック用線分２０の作成は、３次元ＣＡＤ装置で、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを作成する際に行ってもよく、パソコン７で行ってもよい。 The creation of the interference check line segment 20 may be performed when the 3D model 1M of the work robot 1 is created by the 3D CAD apparatus, or may be performed by the personal computer 7.

図８、図９は、作業ロボット１が行う作業の一例を斜視図にて示している。図５は、ロボットプログラム３０の一例を示している。 8 and 9 are perspective views showing an example of work performed by the work robot 1. FIG. 5 shows an example of the robot program 30.

ロボットプログラム３０は、各ステップ３３、３４…４３からなり、各ステップ毎に、移動命令などのコマンド、補間条件、溶接条件データ、速度データ、作業ロボット１各軸の位置、姿勢角データ、外部軸の位置などが対応づけられている。 The robot program 30 includes steps 33, 34,... 43, and for each step, commands such as movement commands, interpolation conditions, welding condition data, speed data, position of each axis of the work robot 1, posture angle data, external axes. Are associated with each other.

ステップ３３からステップ４３には、作業ロボット１のトーチ先端２ａが溶接開始点まで直線補間で移動し、溶接開始点から溶接終了点まで直線補間で多層盛の溶接を行うという動作が記述されている。 Steps 33 to 43 describe the operation in which the torch tip 2a of the work robot 1 moves by linear interpolation from the welding start point to perform multi-layer welding by linear interpolation from the welding start point to the welding end point. .

ステップ３３〜４３のうち、移動命令のコマンドを示すステップ３７、３８、４０、４１、４３には、教示データ、つまりツール先端２ａの座標位置およびトーチ姿勢角（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）、ポジショナ９、スライダ４の各軸位置（Ｕ、Ｖ、Ｒ、Ｓ）が対応づけられている。作業ロボット１のトーチ先端２ａは、移動命令に従って各教示点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5に移動する。 Of steps 33 to 43, steps 37, 38, 40, 41, and 43 indicating commands of movement commands include teaching data, that is, the coordinate position of the tool tip 2a and the torch posture angle (X, Y, Z, A, B). , C), the position (9, U, V, R, S) of the positioner 9 and the slider 4 are associated with each other. The torch tip 2a of the work robot 1 moves to each teaching point P1, P2, P3, P4, P5 in accordance with a movement command.

教示データが適切であれば、図８に示すように、作業ロボット１がワーク１０などに干渉することはないが、教示データが不適切である場合には、図９に斜線にて示すように、作業ロボット１がワーク１０などに干渉する。 If the teaching data is appropriate, the work robot 1 does not interfere with the workpiece 10 or the like as shown in FIG. 8, but if the teaching data is inappropriate, as shown in FIG. The work robot 1 interferes with the workpiece 10 and the like.

操作盤５０を操作することで教示データが、通信線７９０を介してパソコン７に取り込まれ、ロボットプログラム３０が作成される。なお、キーボード７０３、マウス７０４を操作して、教示データをパソコン７に取り込みロボットプログラム３０を作成してもよい。 By operating the operation panel 50, teaching data is taken into the personal computer 7 via the communication line 790, and the robot program 30 is created. The robot program 30 may be created by operating the keyboard 703 and the mouse 704 to fetch the teaching data into the personal computer 7.

図６、図７は、ロボットコントローラ５でのプログラム実行処理とパソコン７で行われる干渉チェック処理を示している。 6 and 7 show the program execution process in the robot controller 5 and the interference check process performed in the personal computer 7.

まず、ロボットコントローラ５において、ロボットプログラム３０を１ステップずつ読み取り（ステップ１０１）、そのステップの内容が「移動命令」のコマンドであるか否かが判断される（ステップ１０２）。この結果「移動命令」のコマンドであると判断された場合には（ステップ１０２の判断Ｙｅｓ）、教示点間（たとえばＰ1〜Ｐ2）の軌跡を補間して各目標位置Ｐを算出する。 First, the robot controller 5 reads the robot program 30 step by step (step 101), and determines whether or not the content of the step is a “movement command” command (step 102). As a result, when it is determined that the command is a “movement command” (Yes in step 102), each target position P is calculated by interpolating the trajectory between the teaching points (for example, P1 to P2).

すなわち、作業ロボット１のトーチ先端２ａの位置および姿勢角度（トーチ姿勢オイラ角）のデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）は、各移動点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5毎に教示されている。なおポジショナ９、スライダ４の各軸のデータ（Ｕ、Ｖ、Ｒ、Ｓ）についても各移動点毎に教示されている。 That is, the data (X, Y, Z, A, B, C) of the position and posture angle (torch posture oiler angle) of the torch tip 2a of the work robot 1 are for each moving point P1, P2, P3, P4, P5. Is taught. The data (U, V, R, S) of each axis of the positioner 9 and the slider 4 is also taught for each moving point.

教示されたＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4点以外の中間の位置は、補間演算によって求められる。 Intermediate positions other than the taught points P1, P2, P3, and P4 are obtained by interpolation.

具体的には、始点（たとえばＰ1）をＰs（Ｘs、Ｙs、Ｚs、Ａs、Ｂs、Ｃs）とし、終点（たとえばＰ2）をＰe（Ｘe、Ｙe、Ｚe、Ａe、Ｂe、Ｃe）とすると、軌跡補間データＬpは下記（１）式の演算式により補間演算される。 Specifically, if the starting point (for example, P1) is Ps (Xs, Ys, Zs, As, Bs, Cs) and the end point (for example, P2) is Pe (Xe, Ye, Ze, Ae, Be, Ce), The locus interpolation data Lp is interpolated by the following equation (1).

Ｌp＝ｆ（Ｐs、Ｐe、Ｖｒ） …（１）
上記（１）式において、Ｖrは予め設定されたトーチ先端２ａの移動速度であり、ｆは予め定められた所定の関数である。 Lp = f (Ps, Pe, Vr) (1)
In the above equation (1), Vr is a preset moving speed of the torch tip 2a, and f is a predetermined function.

各時刻ｔにおける補間位置Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）は下記（２）式で与えられる。 The interpolation position P (X, Y, Z, A, B, C) at each time t is given by the following equation (2).

Ｐ＝ｇ（Ｌp、ｔ） …（２）
上記（２）式において、ｇは予め定められた所定の関数である。このように、（１）、（２）式に従って軌跡が補間されて各目標位置Ｐが算出される（ステップ１０３）。 P = g (Lp, t) (2)
In the above equation (2), g is a predetermined function. Thus, the trajectory is interpolated according to the equations (1) and (2) to calculate each target position P (step 103).

つぎに、逆変換によって目標位置Ｐから作業ロボット１の各軸角度θiが算出される。 Next, each axis angle θi of the work robot 1 is calculated from the target position P by inverse transformation.

すなわち、作業ロボット１の各軸角度θi（ｉ＝１〜６）は、下記（３）式にて与えられる。 That is, each axis angle θi (i = 1 to 6) of the work robot 1 is given by the following equation (3).

θi＝ｉｎｖＫ（Ｐ） …（３）
上記（３）式で関数ｉｎｖＫは、各軸角度θiからトーチ先端位置Ｐを求める関数Ｋの逆関数である。トーチ先端位置Ｐを逆変換することによって作業ロボット１の各軸角度θiを求めることができる。よって、上記（３）式にしたがい逆変換によって目標位置Ｐから作業ロボット１の各軸角度θiが算出される（ステップ１０４）。 θi = invK (P) (3)
In the above equation (3), the function invK is an inverse function of the function K for obtaining the torch tip position P from each axis angle θi. Each axis angle θi of the work robot 1 can be obtained by inversely converting the torch tip position P. Therefore, each axis angle θi of the work robot 1 is calculated from the target position P by inverse transformation according to the above equation (3) (step 104).

つぎに、上記ステップ１０４で演算された各軸角度θiのデータがパソコン７に送られて、パソコン７に表示されている作業ロボット１の３次元モデル１Ｍが作成されて、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍが更新される。なお、スライダ４、ポジショナ９の外部軸Ｅについても、各軸角度Ｕ、Ｖ、Ｒ、Ｓの変化に応じた姿勢のスライダ４、ポジショナ９の３次元モデル４Ｍ、９Ｍが作成されて、同３次元モデル４Ｍ、９Ｍが更新される（ステップ１０５）。 Next, the data of each axis angle θi calculated in step 104 is sent to the personal computer 7 to create a three-dimensional model 1M of the working robot 1 displayed on the personal computer 7, and the three-dimensional model of the working robot 1 is created. Model 1M is updated. For the external axis E of the slider 4 and the positioner 9, three-dimensional models 4M and 9M of the slider 4 and the positioner 9 having postures corresponding to changes in the respective shaft angles U, V, R, and S are created. The dimension models 4M and 9M are updated (step 105).

上記ステップ１０５で、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの姿勢が変化する毎に、パソコン７側で干渉チェックサブルーチン処理が行われる。干渉チェックサブルーチン処理は、後述するように図７に示される（ステップ１０６）。 In step 105, every time the posture of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 changes, an interference check subroutine process is performed on the personal computer 7 side. The interference check subroutine process is shown in FIG. 7 as described later (step 106).

干渉チェックサブルーチン処理が終了すると、ステップ１０５で更新された作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを、パソコン７の表示画面７ａに表示するように、画面７ａの内容が更新される。なお、スライダ４、ポジショナ９の外部軸Ｅについてもスライダ４、ポジショナ９の３次元モデル４Ｍ、９Ｍの姿勢が更新される毎に、画面７ａの内容が更新されることになる（ステップ１０７）。 When the interference check subroutine process ends, the contents of the screen 7a are updated so that the three-dimensional model 1M of the work robot 1 updated in step 105 is displayed on the display screen 7a of the personal computer 7. Note that the contents of the screen 7a are updated each time the attitude of the slider 4 and the three-dimensional models 4M and 9M of the positioner 9 is updated (step 107).

ステップ１０８では、教示点間（たとえばＰ1〜Ｐ2）の軌跡の終わりまで各移動位置Ｐごとに、同様のステップ１０３〜ステップ１０７の処理が繰り返し実行される。 In step 108, the same processing in step 103 to step 107 is repeatedly executed for each movement position P until the end of the locus between teaching points (for example, P1 to P2).

１つの「移動命令」のコマンドについて、上記の処理が終了すると、ロボットプログラム３０が終了するまで、各移動命令のコマンド毎にステップ１０１〜１０８の処理が繰り返される。 When the above processing is completed for one “movement command” command, the processing of steps 101 to 108 is repeated for each command of each movement command until the robot program 30 is completed.

このように、各時刻における作業ロボット１の各軸角度θiが求められ、各時刻における各軸角度θiの姿勢の作業ロボット１の３次元モデル１Ｍをパソコン７の表示画面７ａ上で順次更新させていけば、作業ロボット１を画面７ａ上で擬似的に再生動作させることができる。 In this way, each axis angle θi of the work robot 1 at each time is obtained, and the three-dimensional model 1M of the work robot 1 in the posture of each axis angle θi at each time is sequentially updated on the display screen 7a of the personal computer 7. If this is the case, the work robot 1 can be reproduced in a pseudo manner on the screen 7a.

つぎに、図７に示す干渉チェックサブルーチン処理について説明する。 Next, the interference check subroutine process shown in FIG. 7 will be described.

なお、この干渉チェックサブルーチン処理の前提として、干渉チェックサブルーチン処理が行われる毎に、干渉チェックサブルーチン処理を実施した時刻が記憶されておかれるものとする
図６のステップ１０５で、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍが更新されると、手順は、図７のステップ２０１に移行されて、現在の時刻ｔpから、前回に干渉チェックサブルーチン処理を実施した時刻ｔcを減算して、前回から今回までに処理に費やした処理時間ｔが求められる。処理時間ｔは、表示画面７ａを更新する間隔の時間に対応する（ステップ２０１）。そして、現在時刻ｔpを、前回実施時刻ｔcに更新する（ステップ２０２）。 As a premise of this interference check subroutine process, the time when the interference check subroutine process is performed is stored every time the interference check subroutine process is performed. In step 105 of FIG. When the dimension model 1M is updated, the procedure is shifted to step 201 in FIG. 7, and the process from the previous time to the current time is subtracted from the current time tp by subtracting the time tc at which the previous interference check subroutine processing was performed. The processing time t spent in the process is obtained. The processing time t corresponds to the interval time for updating the display screen 7a (step 201). Then, the current time tp is updated to the previous execution time tc (step 202).

以下では、表示画面７ａが更新される時間内に、干渉チェックサブルーチン処理が終了するように、干渉チェックサブルーチン処理に用いられる干渉チェック用線分２０の本数Ｃを調整する処理が実行される（ステップ２０３〜２０５）。 In the following, a process of adjusting the number C of the interference check line segments 20 used in the interference check subroutine process is executed so that the interference check subroutine process is completed within the time when the display screen 7a is updated (step). 203-205).

すなわち、表示画面７ａを更新する間隔の時間は、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを、実際の作業ロボット１と同じ速度で動作させて画面上で滑らかに表示させるために短い時間（たとえば、１/３０秒）に設定されている。一方で、画面更新毎に、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの姿勢が変化することから、画面更新毎に干渉チェックサブルーチン処理を行い、リアルタイムに干渉チェック結果を画面７ａ上に表示させる必要がある。そこで、標準更新時間ｔstdが予め設定され、この標準更新時間ｔstdで干渉チェックサブルーチン処理が行われて画面更新が行われるように、干渉チェック用線分２０の本数Ｃが調整される。 That is, the time for updating the display screen 7a is short (for example, 1) in order to display the 3D model 1M of the work robot 1 at the same speed as the actual work robot 1 and display it smoothly on the screen. / 30 seconds). On the other hand, since the posture of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 changes every time the screen is updated, it is necessary to perform an interference check subroutine process every time the screen is updated and to display the interference check result on the screen 7a in real time. . Therefore, the standard update time tstd is set in advance, and the number C of the interference check line segments 20 is adjusted so that the interference check subroutine processing is performed and the screen is updated at the standard update time tstd.

まず、ステップ２０１で求められた処理時間ｔが、標準更新時間ｔstdよりも大きいか否かが判断される（ステップ２０３）。 First, it is determined whether or not the processing time t obtained in step 201 is longer than the standard update time tstd (step 203).

ここで、複数本の干渉チェック用線分２０を干渉チェック（ステップ２０８）に使用する順序は、＃１→＃２→、…＃Ｎ→…＃Ｎmaxと、識別番号が順次大きくなる順序で行い、最大の識別番号Ｎmaxに達すると、最小の識別番号＃１に戻り、以下同様に、識別番号を順次大きくする順序で干渉チェック用線分２０を選択して干渉チェック（ステップ２０８）に使用するものとする。初期状態では、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数Ｃは、予め所定の本数Ｃ0に設定されておかれるものとする。 Here, the order of using the plurality of interference check line segments 20 for the interference check (step 208) is performed in the order of # 1 → # 2 →,... # N →. When the maximum identification number Nmax is reached, the process returns to the minimum identification number # 1, and similarly, the interference check line 20 is selected in the order of increasing the identification number and used for the interference check (step 208). Shall. In the initial state, the number C of interference check line segments 20 used for the interference check subroutine processing is set in advance to a predetermined number C0.

ステップ２０３の判断の結果、処理時間ｔが、標準更新時間ｔstdよりも大きいと判断された場合には（ステップ２０３の判断ＹＥＳ）、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数を減らさなければ画面更新間隔の時間内に干渉チェックサブルーチン処理が終了しないおそれがあるものと判断し、干渉チェック用線分２０の本数Ｃが、現在の本数Ｃから１本を引いた数Ｃ−１本に調整される。ただし、この演算の結果、本数Ｃが、１よりも小さくなった場合には、本数Ｃは１に設定される（ステップ２０４）。 As a result of the determination in step 203, if it is determined that the processing time t is longer than the standard update time tstd (determination YES in step 203), the number of interference check line segments 20 used for the interference check subroutine processing is determined. If it is not reduced, it is determined that there is a possibility that the interference check subroutine processing may not be completed within the time of the screen update interval, and the number C-1 of the interference check line segment 20 is obtained by subtracting one from the current number C. Adjusted to book. However, if the number C is smaller than 1 as a result of this calculation, the number C is set to 1 (step 204).

一方、ステップ２０３の判断の結果、処理時間ｔが、標準更新時間ｔstd以下であると判断された場合には（ステップ２０３の判断ＮＯ）、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数を増やしても画面更新間隔の時間内に干渉チェックサブルーチン処理が終了する余裕があるものと判断し、干渉チェック用線分２０の本数Ｃが、現在の本数Ｃに１本を加えた数Ｃ＋１本に調整される。ただし、この演算の結果、本数Ｃが、全本数Ｎmaxよりも大きくなった場合には、本数Ｃは、干渉チェック用線分２０の全本数Ｎmaxに設定される（ステップ２０５）。 On the other hand, when it is determined that the processing time t is equal to or shorter than the standard update time tstd as a result of the determination in step 203 (determination NO in step 203), the interference check line segment 20 used for the interference check subroutine processing is determined. Even if the number is increased, it is determined that there is room for the interference check subroutine processing to be completed within the time of the screen update interval, and the number C of the interference check line segments 20 is a number obtained by adding one to the current number C + 1. Adjusted to book. However, if the number C is larger than the total number Nmax as a result of this calculation, the number C is set to the total number Nmax of the interference check line segments 20 (step 205).

以上のように、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数Ｃを調整することで、干渉チェックサブルーチン処理に要する時間が調整されて、画面更新間隔の時間ｔが標準更新時間ｔstd付近に調整される。 As described above, the time required for the interference check subroutine process is adjusted by adjusting the number C of the interference check line segments 20 used for the interference check subroutine process, and the time t of the screen update interval becomes the standard update time tstd. Adjusted near.

以下のステップ２０６からステップ２１０では、干渉チェック用線分２０が、ワーク１０、周辺装置８０（ポジショナ９、スライダ４）の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍ（９Ｍ、４Ｍ）を構成するポリゴン９１に交差したか否かを判定することをもって、作業ロボット１０が、ワーク１０および周辺装置８０（ポジショナ９、スライダ４）に干渉したか否かが判断される。 In the following step 206 to step 210, the interference check line segment 20 intersects the polygon 91 constituting the three-dimensional model 10M, 80M (9M, 4M) of the workpiece 10 and the peripheral device 80 (positioner 9, slider 4). It is determined whether the work robot 10 has interfered with the workpiece 10 and the peripheral device 80 (positioner 9, slider 4).

すなわち、初回の干渉チェックサブルーチン処理では、識別番号＃１の干渉チェック用線分２０から始まり、識別番号＃Ｎを順次＋１インクリメントして（ステップ２０７）、干渉チェック（ステップ２０８）を、予め設定された本数Ｃ0まで行う（ステップ２０６、２１０）。次回の干渉チェックサブルーチン処理では、前回の干渉チェックサブルーチン処理で最後に使用した識別番号（Ｃ0番目の番号）の干渉チェック用線分２０のつぎの識別番号の干渉チェック用線分２０から始まり（ステップ２０７）、干渉チェック（ステップ２０８）が行われる毎に、識別番号Ｎを順次＋１インクリメントして（ステップ２０７）、ステップ２０４あるいはステップ２０５で演算された本数Ｃまで繰り返し行う。なお、識別番号＃Ｎが最大数Ｎmaxに達すると、最初の識別番号Ｎ1に戻る（ステップ２０７）。以下、同様にして、毎回の干渉チェックサブルーチン処理を、その回の干渉チェックサブルーチン処理実行時に演算された本数Ｃ（ステップ２０４、２０５）だけ繰り返し行う（ステップ２０６、２１０）。 That is, in the first interference check subroutine process, the interference check line segment 20 with the identification number # 1 is started, the identification number #N is sequentially incremented by +1 (step 207), and the interference check (step 208) is set in advance. The process is repeated up to the number C0 (steps 206 and 210). The next interference check subroutine processing starts from the interference check line segment 20 having the identification number next to the interference check line segment 20 of the identification number (C0-th number) last used in the previous interference check subroutine process (step). 207) Each time an interference check (step 208) is performed, the identification number N is incremented by +1 sequentially (step 207), and the number C calculated in step 204 or step 205 is repeated. When the identification number #N reaches the maximum number Nmax, the process returns to the first identification number N1 (step 207). In the same manner, each time the interference check subroutine process is repeated for the number C (steps 204 and 205) calculated when the interference check subroutine process is executed (steps 206 and 210).

図７の干渉チェックサブルーチン処理が終了すると、図６のステップ１０７にリターンされる。 When the interference check subroutine processing of FIG. 7 is completed, the process returns to step 107 of FIG.

上記ステップ２０８における干渉チェックは、以下のようにして行う。 The interference check in step 208 is performed as follows.

すなわち、図４（ｂ）に示すように、干渉チェック用線分２０は、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面に対して所定の位置関係で設定されている。ここで、現在の作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面の座標位置は、ステップ１０５で得られている。よって、ある識別番号Ｎの干渉チェック用線分２０の現在の座標位置は、ステップ１０５で得られた現在の作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面の座標位置に基づいて、求めることができる。一方、ワーク１０、スライダ４、ポジショナ９の３次元モデル１０Ｍ、４Ｍ、９Ｍの表面を構成するポリゴン（平面）９１の座標位置についても、ステップ１０５で得られている。 That is, as shown in FIG. 4B, the interference check line segment 20 is set with a predetermined positional relationship with respect to the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1. Here, the current coordinate position of the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 is obtained in step 105. Therefore, the current coordinate position of the interference check line segment 20 with a certain identification number N can be obtained based on the current coordinate position of the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 obtained in step 105. On the other hand, the coordinate positions of the polygons (planes) 91 constituting the surfaces of the three-dimensional models 10M, 4M, and 9M of the workpiece 10, the slider 4, and the positioner 9 are also obtained in step 105.

そこで、ある識別番号Ｎの干渉チェック用線分２０の座標位置と、ワーク１０、スライダ４、ポジショナ９の３次元モデル１０Ｍ、４Ｍ、９Ｍを構成する各ポリゴン９１、９１…の座標位置とが比較され、両座標位置が一致しているか否か、つまり、ある識別番号Ｎの干渉用チェック用線分２０が、各ポリゴン（平面）９１、９１…に交差しているかが判定される（ステップ２０８）。その結果両者の座標位置が一致しており、ある識別番号Ｎの干渉用チェック用線分２０が、ポリゴン（平面）９１、９１…に交差している場合には、「干渉あり」と判定され（ステップ２０８の判断ＹＥＳ）、オペレータに警告を与えるべく、図９に斜線にて示すように、表示画面７ａ上において、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍのうち、干渉している部位が、他の部位と識別できる警告用の特別の色（たとえば赤色）で表示される。これをもって、ロボットプログラム３０の教示データが不適切であったことをオペレータは、認識することができる（ステップ２０９）。ステップ２０8の判断の結果、両者の座標位置が一致しておらず、ある識別番号Ｎの干渉用チェック用線分２０が、ポリゴン（平面）９１、９１…に交差していない場合には、「干渉していない」と判定され（ステップ２０８の判断ＮＯ）、オペレータに上述の警告を与えることなく、つぎの処理に移行される（ステップ２１０）。すなわち、図８に示すように、表示画面７ａ上において、作業ロボット１の３次元モデル１が、警告用の色（図９では斜線にて示している）に変化しなければ、ロボットプログラム３０の教示データは適切であることをオペレータは、認識することができる。 Therefore, the coordinate position of the interference check line segment 20 having a certain identification number N is compared with the coordinate positions of the polygons 91, 91,... Constituting the three-dimensional models 10M, 4M, 9M of the workpiece 10, the slider 4, and the positioner 9. It is then determined whether or not the two coordinate positions match, that is, whether or not the interference check line segment 20 with a certain identification number N intersects each polygon (plane) 91, 91... (Step 208). ). As a result, when the coordinate positions of the two coincide with each other and the interference check line segment 20 with a certain identification number N intersects the polygons (planes) 91, 91,... (Yes in step 208), in order to give a warning to the operator, as indicated by the hatched lines in FIG. 9, the interfering part of the three-dimensional model 1M of the work robot 1 on the display screen 7a It is displayed in a special color for warning (for example, red) that can be distinguished from the region. With this, the operator can recognize that the teaching data of the robot program 30 is inappropriate (step 209). As a result of the determination in step 208, if the coordinate positions of the two do not match and the interference check line segment 20 with a certain identification number N does not intersect the polygons (planes) 91, 91. It is determined that there is no interference ”(NO at Step 208), and the process proceeds to the next process without giving the above warning to the operator (Step 210). That is, as shown in FIG. 8, if the three-dimensional model 1 of the work robot 1 does not change to a warning color (shown by diagonal lines in FIG. 9) on the display screen 7a, the robot program 30 The operator can recognize that the teaching data is appropriate.

本実施例では、干渉チェック用線分２０は、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面から離れた外部位置に設定されているため、作業ロボット１が、ワーク１０または周辺装置８０（ポジショナ９、スライダ４）に接触する段階ではなく、接近している段階で警告を表示することができる。 In this embodiment, since the interference check line segment 20 is set at an external position away from the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1, the work robot 1 can move the work 10 or the peripheral device 80 (positioner 9, A warning can be displayed not at the stage of touching the slider 4) but at the stage of approach.

このように３次元モデル同士が接触する段階ではなく、３次元モデル同士が接近している段階で「干渉あり」として警告を表示させているのは、実際の作業ロボット１には誤差があるため、３次元モデル同士では接近している段階といえども、実際の機器では接触している可能性が高いからである。 The reason why the warning is displayed as “with interference” at the stage where the three-dimensional models are approaching, not at the stage where the three-dimensional models are in contact with each other, is because the actual work robot 1 has an error. This is because even if the three-dimensional models are close to each other, there is a high possibility that they are in contact with an actual device.

たとえば図９に示すように、トーチ先端２ａが溶接線に沿って移動中に、作業ロボット１がワーク１０に干渉（接近）していることを警告する表示（斜線にて示す）が画面７ａ上でなされた場合には、ロボットプログラム３０のうち、多層盛溶接を行う前のステップ４１における移動点Ｐ4の教示データ（ツール先端２ａの座標位置およびトーチ姿勢角（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ）、ポジショナ９、スライダ４の各軸位置（Ｕ、Ｓ、Ｒ、Ｓ））が不適切であると判断して、このステップ４１における教示データが修正される。 For example, as shown in FIG. 9, while the torch tip 2a is moving along the weld line, a warning (indicated by oblique lines) that warns that the work robot 1 is interfering (approaching) the workpiece 10 is displayed on the screen 7a. In the robot program 30, the teaching data (the coordinate position and the torch posture angle (X, Y, Z, A, B of the tool tip 2a) of the moving point P4 in step 41 before performing the multi-layer welding are included. C), the position (9, S, R, S)) of the positioner 9 and the slider 4 is determined to be inappropriate, and the teaching data in this step 41 is corrected.

教示データの修正は、操作盤５０を操作して、作業ロボット１および周辺装置８０の姿勢を、ステップ４１の姿勢に戻した上で行われる。なお、操作盤５０を操作する代わりに、キーボード７０３やマウス８０４を操作することで、教示データを修正してもよい。 The teaching data is corrected after operating the operation panel 50 to return the postures of the work robot 1 and the peripheral device 80 to the postures of step 41. Instead of operating the operation panel 50, the teaching data may be corrected by operating the keyboard 703 or the mouse 804.

こうして、操作盤５０の操作に応じて、ロボットコントローラ５で、ロボットプログラム３０を修正する処理が実行されると、修正されたロボットプログラム３０は、ロボットコントローラ５内のメモリ５０２に記憶される。ロボットコントローラ５は、修正されたロボットプログラム３０をメモリ５０２から読み出して、ロボットプログラム３０に従った駆動制御指令を、実機の作業ロボット１および周辺装置８０（ポジショナ９、スライダ４）に与える。これにより実機の作業ロボット１は、ワーク１０や周辺装置８０（ポジショナ９、スライダ４）と干渉することなく、溶接作業を行うことができる。 Thus, when the robot controller 5 executes a process of correcting the robot program 30 in accordance with the operation of the operation panel 50, the corrected robot program 30 is stored in the memory 502 in the robot controller 5. The robot controller 5 reads the modified robot program 30 from the memory 502, and gives a drive control command according to the robot program 30 to the working robot 1 and the peripheral device 80 (positioner 9, slider 4) of the actual machine. As a result, the actual work robot 1 can perform the welding operation without interfering with the workpiece 10 and the peripheral device 80 (positioner 9, slider 4).

以上の図６、図７における各ステップのうち、３次元モデルの画面表示、３次元モデル同士の交差の検出処理に係るステップ１０５、１０６、１０７、ステップ２０８に関しては、ビデオカード７０２で、行われる。よって、既存のビデオカードを利用して、安価にシステムを構築することができる。 Among the steps in FIGS. 6 and 7 described above, steps 105, 106, 107, and 208 relating to the screen display of the three-dimensional model and the detection process of the intersection of the three-dimensional models are performed by the video card 702. . Therefore, a system can be constructed at low cost by using an existing video card.

なお、本実施例では、図３に示すように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面から離れた外側の位置に、干渉チェック用の線分２０を、設定しているが、干渉チェック用線分２０を、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの表面と同一面上に設定してもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a line segment 20 for interference check is set at an outer position away from the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1, but for interference check. The line segment 20 may be set on the same plane as the surface of the three-dimensional model 1M of the work robot 1.

以上のように、本実施例によれば、図４（ｂ）に示すように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍ（ポリゴン９０）とは別に干渉チェック用線分２０を設定し、線分２０と、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍを構成するポリゴン９１とが交差していることを判定することで、両者の干渉を判定するようにしたので、従来のように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを構成するポリゴン（面）９０と、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍを構成するポリゴン９１とが交差していることを判定する場合（図４（ａ））に比して、干渉チェック処理に要する時間を短縮することができる。このため３次元モデルを単純化せずとも短時間で干渉チェックを行うことができる。これにより本実施例によれば、オフラインティーチングで、作業ロボット１とワーク１０および周辺装置８０の干渉チェックを行うに際して、干渉チェックの精度、信頼性を高く維持しつつも、干渉チェックに要する時間を減らすことができる。 As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the interference check line segment 20 is set separately from the three-dimensional model 1M (polygon 90) of the work robot 1, and the line segment 20 And the polygon 91 constituting the three-dimensional models 10M and 80M of the workpiece 10 and the peripheral device 80 are determined so as to determine the interference between the workpiece 10 and the peripheral device 80. When determining that the polygon (surface) 90 constituting the three-dimensional model 1M of the robot 1 and the polygon 91 constituting the three-dimensional models 10M and 80M of the workpiece 10 and the peripheral device 80 intersect (FIG. 4 ( Compared to a)), the time required for the interference check process can be shortened. Therefore, the interference check can be performed in a short time without simplifying the three-dimensional model. Thus, according to the present embodiment, when performing the interference check between the work robot 1 and the workpiece 10 and the peripheral device 80 by offline teaching, the time required for the interference check is maintained while maintaining high accuracy and reliability of the interference check. Can be reduced.

特に本実施例によれば、図３に示すように、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍの各部位のうち、ワーク１０および周辺装置８０の３次元モデル１０Ｍ、８０Ｍと干渉する可能性の高い部位ほど、干渉チェック用線分２０の設定密度が高くなるように設定したので、干渉チェックの精度向上と時間短縮を両立させることができる。 In particular, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, among the parts of the three-dimensional model 1M of the work robot 1, the parts that are likely to interfere with the workpiece 10 and the three-dimensional models 10M and 80M of the peripheral device 80. Since the setting density of the interference check line segment 20 is set higher, it is possible to improve both the accuracy of interference check and shorten the time.

また、本実施例によれば、図７に示すように、干渉チェックサブルーチン処理に使用する干渉チェック用線分２０の本数Ｃを調整することで、干渉チェックサブルーチン処理に要する時間を調整して、画面更新間隔の時間ｔを標準更新時間ｔstd付近に調整するようにしたので、画面更新間隔の時間内に、干渉チェックを確実に終了させることができる。このため３次元モデルを単純化せずとも確実に画面更新間隔の時間内に干渉チェックを終了させることができる。これにより本実施例によれば、作業ロボット１の３次元モデル１Ｍを画面７ａ上で実際の作業ロボット１と同じ速度で再生動作させるに際して、画面更新間隔の時間内に干渉チェックを確実に終了させることができるようになり、コマ落ちさせることなく画面７ａ上で作業ロボット１を滑らかに再生動作させることができる。 Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the time required for the interference check subroutine process is adjusted by adjusting the number C of the interference check line segments 20 used for the interference check subroutine process, Since the screen update interval time t is adjusted to the vicinity of the standard update time tstd, the interference check can be reliably ended within the screen update interval time. For this reason, the interference check can be surely completed within the screen update interval without simplifying the three-dimensional model. Thus, according to the present embodiment, when the 3D model 1M of the work robot 1 is played back on the screen 7a at the same speed as the actual work robot 1, the interference check is surely ended within the screen update interval. Thus, the work robot 1 can be smoothly reproduced on the screen 7a without dropping frames.

図１は、実施形態の装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an apparatus according to an embodiment. 図２は、実施例の装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the apparatus of the embodiment. 図３は、作業ロボットの３次元モデルと干渉チェック用線分の位置関係を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship between the three-dimensional model of the work robot and the line segment for interference check. 図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、従来技術の干渉チェック処理を説明する図、実施形態の干渉チェック処理を説明する図である。4A and 4B are diagrams for explaining the interference check process of the prior art and for explaining the interference check process of the embodiment, respectively. 図５は、実施形態のロボットプログラムを例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a robot program according to the embodiment. 図６は、実施形態の処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure according to the embodiment. 図７は、実施形態の処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure according to the embodiment. 図８は、表示画面に擬似的に表示される作業ロボットの３次元モデルの斜視図で、干渉がない場合の姿勢を示した図である。FIG. 8 is a perspective view of a three-dimensional model of a work robot that is displayed in a pseudo manner on the display screen, and shows a posture when there is no interference. 図９は、表示画面に擬似的に表示される作業ロボットの３次元モデルの斜視図で、干渉がある場合の姿勢を示した図である。FIG. 9 is a perspective view of a three-dimensional model of a work robot that is displayed in a pseudo manner on the display screen, and shows a posture when there is interference.

符号の説明Explanation of symbols

１作業ロボット、４スライダ、５ロボットコントローラ、７パソコン、９ポジショナ、１０ワーク、２０干渉チェック用線分、８０周辺装置 1 Working robot, 4 Slider, 5 Robot controller, 7 Personal computer, 9 Positioner, 10 Workpiece, 20 Interference check line segment, 80 Peripheral device

Claims

作業ロボットの３次元モデルと、ワークおよび周辺装置の３次元モデルとを画面上に表示させ、ロボットプログラムに従って作業ロボットの３次元モデルを模擬的に再生動作させて、再生動作の結果に応じてロボットプラグラムを修正するようにした作業ロボットのオフラインティーチング装置であって、
作業ロボットの３次元モデルの表面の位置若しくは表面から離れた外側の位置に、干渉チェック用の線分を、表面に沿って複数、設定し、
この干渉チェック用の複数の線分それぞれが、ワークおよび周辺装置の３次元モデルと交差することを判定することによって、作業ロボットがワークおよび周辺装置に干渉することを判断する干渉チェック処理が行われること
を特徴とする作業ロボットのオフラインティーチング装置。 The three-dimensional model of the work robot and the three-dimensional model of the workpiece and peripheral device are displayed on the screen, and the three-dimensional model of the work robot is simulated and reproduced according to the robot program, and the robot is selected according to the result of the reproduction operation. An offline teaching device for a working robot that modifies the plug ram,
A plurality of interference check line segments are set along the surface at the position of the surface of the three-dimensional model of the work robot or at an outer position away from the surface.
An interference check process is performed to determine that the work robot interferes with the workpiece and the peripheral device by determining that each of the plurality of line segments for interference check intersects the three-dimensional model of the workpiece and the peripheral device. An off-line teaching device for work robots.

作業ロボットの３次元モデルが、実際の作業ロボットと同じ速度で再生動作するように、表示画面を更新する画面更新処理が行われる請求項１記載の作業ロボットのオフラインティーチング装置であって、
画面が更新される時間内に、干渉チェック処理が終了するように、干渉チェック処理に用いられる干渉チェック用線分の本数を調整すること
を特徴とする作業ロボットのオフラインティーチング装置。 The offline teaching apparatus for a work robot according to claim 1, wherein a screen update process for updating a display screen is performed so that a three-dimensional model of the work robot is played back at the same speed as the actual work robot.
An off-line teaching device for a work robot, characterized in that the number of line segments for interference check used for interference check processing is adjusted so that the interference check processing is completed within a time when the screen is updated.

作業ロボットの３次元モデルの各部位のうち、ワークおよび周辺装置の３次元モデルと干渉する可能性の高い部位ほど、干渉チェック用線分の設定密度を高く設定すること
を特徴とする請求項１記載の作業ロボットのオフラインティーチング装置。 2. The setting density of interference check line segments is set higher for each part of the three-dimensional model of the work robot that is more likely to interfere with the three-dimensional model of the workpiece and the peripheral device. Off-line teaching device for the work robot described.