JP2015049652A - 教示データ作成システムおよびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実行データ作成部44は、仮想空間の原点を特定する第1の基準点と、作業開始位置に対応する第2の基準点と、作業終了位置に対応する第3の基準点とにより作業範囲を特定し、この仮想空間における教示点を設定したマスタープログラムを取得する。UI制御部42は、このマスタープログラムにおける各基準点の位置の変更指示を受け付け可能なUI画面を提供する。実行データ作成部44は、特定の作業対象物に応じてマスタープログラムを編集すると共に、UI制御部42により基準点の位置の変更指示が受け付けられた場合は、その変更指示を反映させて、作業対象物に対する作業をロボットに実行させるための教示データを作成する。
【選択図】図3
Description
本発明は、抽象的な教示データのマスタープログラムに基づいて教示データを作成する汎用性の高い教示システムを提供することを目的とする。
このような構成とすることにより、具体的な作業対象物に依存しない抽象的な教示データであるマスタープログラムに基づき、基準点を操作することによって、様々なワークに対応可能な汎用性の高い教示データの作成システムを実現することができる。
このような構成とすることにより、基準点と関連性の高い教示点をグループ単位で扱うことができるため、基準点の周囲のロボットの動作に一貫性を持たせながら、様々なワークに対応させることができる。
また、入力受け付け手段が第1の基準点の位置の変更指示を受け付けた場合、教示データ作成手段は、第1の基準点の位置を変更指示にしたがって変更すると共に、第2の基準点および第3の基準点の位置を、第1の基準点との相対関係が変化しないように変更する。
また、入力受け付け手段が第2の基準点の位置の変更指示を受け付けた場合、教示データ作成手段は、第2の基準点の位置を変更指示にしたがって変更すると共に、第3の基準点の位置を、第2の基準点との相対関係が変化しないように変更する。
さらに、上記の作成システムにおいて、ロボットの制御点の現在位置の情報を取得する位置情報取得手段をさらに備える構成としても良い。この場合、教示データ作成手段は、第1の基準点、第2の基準点および第3の基準点の位置に基づいて特定された各教示点の位置を、位置情報取得手段により取得されたロボットの制御点の現在位置の情報に基づいて変更する。
本実施の形態では、溶接ロボットシステムにおける教示データの作成システムを例として説明する。
〔システム構成〕
図1は、本実施の形態に係る教示システムを含む溶接ロボットシステムの概略構成を示す図である。
図1に示すように、溶接ロボットシステムは、ロボット(マニピュレータ)10と、ロボット10を制御する制御装置(コントローラ)20と、教示データを入力する教示装置30とを備える。また、教示データを作成し制御装置20に提供する教示システムは、例えばコンピュータシステムにより実現される教示データ編集装置40にて構成される。制御装置20と教示データ編集装置40とは、ネットワーク(例えば無線LAN)を介して情報通信可能に接続されている。これにより、教示データ編集装置40により作成された教示データを制御装置20へ送信し、教示データの作成に必要なロボット10の情報を制御装置20から教示データ編集装置40へ送信することができる。
図2は、教示データ編集装置40のハードウェア構成例を示す図である。
図2に示すように、教示データ編集装置40は、演算手段であるCPU(Central Processing Unit)101と、主記憶手段であるメモリ102を備える。また、外部デバイスとして、画像表示機構(ビデオカード等)103および表示装置104と、磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)105と、キーボードやマウス等の入力デバイス106等を備える。また、制御装置20とデータ交換を行うためのネットワーク・インターフェイス107を備える。なお、図2は、教示データ編集装置40をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、教示データ編集装置40は図示の構成に限定されない。
図3は、教示データ編集装置40の機能構成例を示す図である。
図3に示すように、教示データ編集装置40は、マスタープログラム管理部41と、UI制御部42と、位置情報取得部43と、実行データ作成部44と、実行データ送信部45と、を備える。
実行データ作成部44は、UI制御部42により受け付けられた指示にしたがって起動し、マスタープログラムおよび位置情報取得部43により取得されたロボット10の現在位置の情報に基づいて、このロボット10に実行させる実行データを作成する。マスタープログラムを編集して実行データを作成する処理の詳細については後述する。
実行データ送信部45は、UI制御部42により受け付けられた指示にしたがって起動し、実行データ作成部44により作成された実行データを制御装置20に送信する。
本実施の形態において実行データを作成するために用いられるマスタープログラムは、作業対象となる個別のワークに依存せずに、作業におけるロボット10の動作を抽象的に記述するものである。本実施の形態のマスタープログラムにおいては、マスター基準点、開始基準点、終了基準点という三つの基準点を設定し、これにより、ロボット10による作業が行われる範囲(作業範囲)を特定する。これらの基準点は、マスタープログラムの元になる教示データに、特定の命令(以下、変換形式命令)を記述することにより設定される。変換形式命令の詳細については後述する。
開始基準点とは、溶接線の開始側の基準位置を示す点である。
終了基準点とは、溶接線の終了側の基準位置を示す点である。
これらの基準点により、具体的なワークに依存せずに、空間とその空間における溶接線とが特定される。また、マスタープログラムから実行データを作成する際に、これらの基準点を操作することにより、溶接線を変形したり位置を変えたりすることができる。なお、詳しくは後述するが、基準点は、いずれかの教示点と一致する点である場合もあるし、いずれの教示点とも一致しない点である場合もある。
図4(a)に示すように三つの基準点が設定された場合を考える。図4(a)において、点Bpがマスター基準点、点Bsが開始基準点、点Beが終了基準点である。このとき、図4(b)に示すように、マスター基準点を移動させると(Bp→Bp’)、三つの基準点Bp、Bs、Beの相対位置(相対関係)は変化せずに、各基準点およびこれにより表される溶接線全体が、マスター基準点の移動に伴って移動する(Bp、Bs、Be→Bp’、Bs’、Be’)。
また、図4(c)に示すように、開始基準点を移動させると(Bs→Bs’)、開始基準点Bsと終了基準点Beとの相対位置は変化せず、これらの基準点およびこれにより表される溶接線が、マスター基準点Bpに対して移動する(Bs、Be→Bs’、Be’)。
また、図4(d)に示すように、終了基準点を移動させると(Be→Be’)、マスター基準点Bpおよび開始基準点Bsは移動せず、これらの基準点に対する終了基準点の相対位置のみが変化する(Be→Be’)。このため、溶接線の長さや方向が変化する。
上記のように、参照点は、自身が属す基準点の移動に連動する。図示の例では、マスター基準点の移動(Bp→Bp’)に伴って、マスター基準点に属す参照点が移動している(p1、p2→p1’、p2’)。参照点の移動後の位置は、基準点の移動後の位置に基づいて特定される。具体的には、基準点の移動ベクトルを(基準点の移動後の位置−基準点の移動前の位置)で求め、この移動ベクトルを移動前の参照点の位置(座標値)に加算することにより求めることができる。
本実施の形態では、基準点の設定方法として、次の三つの方法が可能である。なお、ここでは、各基準点の変換形式命令を下記のように記述するものとする。
マスター基準点「 ; #BASEP{,options}」
開始基準点「; #BSTART{,options}」
終了基準点「; #BEND{,options}」
第1の方法は、マスタープログラムの元になる教示データ(以下、元教示データ)に、その元教示データにおける動作の教示点とは別に、基準点としての教示点を追加設定する方法である。元教示データにおいて、基準点として追加された教示点(追加教示点)に変換形式命令を記述することにより、追加教示点の座標を基準点の位置とする。
図6(a)に示す例では、ロボット10の動作のための教示点p1〜p7に加えて、マスター基準点としての追加教示点Bp、開始基準点としての追加教示点Bs、終了基準点としての追加教示点Beが設定されている。そして、図6(b)に示すマスタープログラム100において、8番目の教示点を示すステップ8にマスター基準点の変換形式命令が記述され、9番目の教示点を示すステップ9に開始基準点の変換形式命令が記述され、10番目の教示点を示すステップ10に終了基準点の変換形式命令が記述されている(太字部分)。なお、通常、実行データでは、基準点として設けられたこれらの教示点は不要であるため、図示のように、変換形式命令のoptionsに、「DEL」を指定し、実行データから削除するようにしても良い。
第2の方法は、元教示データの0ステップに、基準点の位置を数値で指定する変換形式命令を設定する方法である。この場合、変換形式命令のoptionsに、ロボット軸座標(X,Y,Z)とスライダ座標(SX,SY,SZ)を加算した座標「X+SX座標値,Y+SY座標値,Z+SZ座標値」を指定する。
図7(a)に示す例では、ロボット10の動作のための教示点p1〜p7とは別に、マスター基準点Bp、開始基準点Bs、終了基準点Beが設定されている。そして、図7(b)に示すマスタープログラム100において、ステップ0の最後の3行に、マスター基準点、開始基準点、終了基準点を示す変換形式命令がそれぞれ記述されている(太字部分)。また、各基準点の変換形式命令のoptionsに、マスター基準点Bp、開始基準点Bs、終了基準点Beを示すための座標値が記述されている。
第3の方法は、元教示データにおいて、元々作業における動作のために設定された教示点を基準点として設定する方法である。この場合、基準点のX、Y、Z座標軸をそれぞれ個別に設定できる。optionsに、X,Y,Zの順で設定する軸名を並べ、それぞれを「,」で区切る。座標値を設定しない軸は空白とする。
図8(a)に示す例では、教示点p3をマスター基準点Bpおよび開始基準点Bsとして設定し、教示点p5を終了基準点Beとして設定している。そして、図8(b)に示すマスタープログラム100において、3番目の教示点を示すステップ3にマスター基準点の変換形式命令および開始基準点の変換形式命令が記述されている(太字部分)。また、3番目の教示点p3と5番目の教示点p5のX座標値およびZ座標値が共通することに基づき、終了基準点の変換形式命令は、3番目の教示点を示すステップ3および5番目の教示点を示すステップ5に記述され、ステップ3においてX座標値およびZ座標値が設定され、ステップ5においてY座標値が設定されている(太字部分)。
参照点は、元教示データの該当する教示点のステップに、参照点を設定するための変換形式命令を記述することにより設定される。ここでは、各参照点の変換形式命令を下記のように記述するものとする。
マスター参照点「; #BREF,{X/SX},{Y/SY},{Z/SZ}」
開始参照点「; #SREF,{X/SX},{Y/SY},{Z/SZ}」
終了参照点「; #EREF,{X/SX},{Y/SY},{Z/SZ}」
なお、「X,Y,Z」はロボット移動を指定する記述であり、「SX,SY,SZ」はスライダ移動を指定する記述である。また、これらの移動を混在させて設定することも可能である。
図9に示すマスタープログラム100において、1番目の教示点を示すステップ1にマスター参照点の変換形式命令が記述され、2番目〜4番目の教示点を示すステップ2〜ステップ4に開始参照点の変換形式命令が記述され、5番目、6番目の教示点を示すステップ5、ステップ6に終了参照点の変換形式命令が記述されている(太字部分)。すなわち、1番目の教示点がマスター参照点、2番目の教示点が開始参照点、5番目の教示点が終了参照点として設定されている。また、この例では、参照点の移動は、いずれもロボット移動によるものとなっている。
図10に示すマスタープログラム100において、2番目の教示点を示すステップ2、3番目の教示点を示すステップ3、4番目の教示点を示すステップ4に、それぞれ開始参照点の変換形式命令が記述されており、各教示点が開始参照点として設定されている(太字部分)。そして、この例では、ステップ2の開始参照点に対してはロボット移動が指定され、ステップ3の開始参照点に対してはスライダ移動が指定されている。また、ステップ4の開始参照点に対しては、X軸およびZ軸についてはロボット移動、Y軸についてはスライダ移動とすることが指定されている。
次に、上記のように構成されたマスタープログラムから実行データを作成する手法について説明する。
本実施の形態による教示データ編集装置40の実行データ作成部44は、マスタープログラム取得手段として機能し、作成しようとする実行データの対象のワークに基づいて選択されたマスタープログラムを、マスタープログラム管理部41から読み出す。そして、実行データ作成部44は、位置情報取得部43により制御装置20から取得されたロボット10の現在位置の情報と、UI制御部42が提示するUI画面により入力された変換コマンド等の情報に基づき、選択されたマスタープログラムから実行データを作成する。なお、実行データによる作業の対象であるワークが元教示データを作成する際に用いたワークと同じ形状であり、ロボット10およびワークが元教示データを作成する際の状態と同じ状態である場合、ロボット10の現在位置は元教示データを作成した際の位置と同じであるため、現在位置の情報を取得せずに、マスタープログラムから実行データを作成しても良い。
「マスター基準点シフト」:マスター基準点の位置を変更する。基準点間の相対位置が変わらないように、マスター基準点の位置の変更に伴って、開始基準点および終了基準点の位置も変更される。
「開始基準点シフト」:開始基準点の位置を変更する。溶接線の長さは変わらないように、開始基準点の位置の変更に伴って、終了基準点の位置も変更される。
「溶接長指定」:指定された溶接長になるように、終了基準点の位置を変更する。マスター基準点と開始基準点の位置は変わらない。
「基準点回転」:マスター基準点を中心とし、各教示点の座標を回転変換する。また、溶接トーチ角度は溶接線との相対角度が保持されるように変換する。これにより、各教示点は相互の相対関係が変化することなく回転移動する。全ての教示点が対象となる。
「挿入」:挿入点と直前の教示点との距離が指定距離よりも長くなった場合、その指定距離毎に教示点を挿入する。
「外部加算」:外部加算点に指定座標値を加算する。
「ポジショナ値指定」:実行データのポジショナ値を指定値で書き換える。変換形式命令に依存しないで、全ての教示点が対象となる。例えば、異なる位置や方向で同一の作業を行う場合に、ポジショナ値を変更して位置や方向を適合させることにより、マスタープログラムによる動作を実行データに適用することができる。
「ミラー対称」:X−Z平面(ミラー面)を指定し、その面で対称となる教示点座標、トーチ角度になるよう変換する。変換形式命令に依存しないで、全ての教示点が対象となる。例えば、ワークの中心に対して左右対称な動作を行う場合に適用することができる。
実行データを作成する場合に、UI制御部42により教示データ編集装置40の表示手段(例えば、図2に示す表示装置104)にUI画面110が表示される。
図11に示すUI画面110において、「ロボット号機」欄の入力フォームには、作業を実行させるロボット10の識別情報が入力される。
「継手(マスタPRG)」欄には、作業対象のワークに応じたマスタープログラムを指定する情報が入力される。
「溶接条件」欄には、作業における溶接条件(脚長等)を指定する情報が入力される。
「変換」欄には、上記の変換形式命令に依存しない変換を行うか否かおよびパラメータが入力される。図示の例において、「ミラー変換」は、上記の「ミラー対称」が使用される。また、「回転変換」は、上記の「基準点回転」が使用される。
「入力」欄には、ロボット10の現在位置が入力される。現在位置の情報は、UI画面110に表示された「現在位置受信」ボタン111に対してマウスクリック等の操作を行うことにより、位置情報取得部43を呼び出し、制御装置20から取得する。
本実施の形態では、例えば、図12に示すようなワークシート120の画面が教示データ編集装置40の表示手段(例えば、図2に示す表示装置104)に表示される。図示の例では、1群の実行データとして、丸数字「1」〜「4」で示される4種類の継手に対する実行データの作成指示が記述されている。また、その後に丸数字「1」から始まる複数の実行データの作成指示が記述されている。個々の作成指示には、図11に示したUI画面110における入力項目に対応する項目が設けられる。このワークシート120の画面における各作成指示の各項目に必要な事項を入力しておく。
次に、本実施の形態で用いられるマスタープログラムの作成手法について説明する。
本実施の形態のマスタープログラムは、継手の種類に応じて選択された元教示データに変換形式命令を追加記述して、三つの基準点および各基準点に属す参照点を設定することにより作成される。この変換形式命令を記述する作業は、例えば、プログラム編集用のソフトウェア(エディタ等)を用い、手作業にて行うことができる。なお、元教示データについては、ロボット10、制御装置20および教示装置30を用いて実機を動作させることによるダイレクト教示により作成しても良いし、実機を用いずにオフライン教示により作成しても良い。
次に、マスタープログラムに基づく実行データの作成例について説明する。
図13は、元教示データの例を示す図であり、図13(a)は、元教示データを得るために用いられたワークおよびロボット10の動作のための教示点の位置を示し、図13(b)は、図13(a)のワークに基づいて得られた元教示データを示す。
また、本実施の形態では、マスタープログラムから実行データを作成するには、ロボット10の現在位置を制御装置20から取得して入力すると共に、必要に応じて基準点を移動させるための開始点位置および溶接線長の値を入力するだけで良い(元教示データの作成時におけるワークの位置と、溶接時の対象ワークの位置とが同じである場合、ロボット10の現在位置の取得も不要)。したがって、ワークのCADモデルを用意して対比する必要がないため、特定の具体的な教示データから類似するワークのための教示データを作成する場合と比較して、作業に要する手間を大幅に削減することができる。
Claims (6)
- ロボットの教示データを作成する作成システムであって、
仮想空間の原点を特定する第1の基準点と、作業開始位置に対応する第2の基準点と、作業終了位置に対応する第3の基準点とにより作業範囲を特定し、当該仮想空間における教示点を設定したマスタープログラムを取得するマスタープログラム取得手段と、
前記マスタープログラムにおける前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点の位置の変更指示を受け付け可能な入力受け付け手段と、
特定の作業対象物に応じて前記マスタープログラムを編集することにより、当該作業対象物に対する作業を前記ロボットに実行させるための教示データを作成する教示データ作成手段と、を備え、
前記教示データ作成手段は、前記入力受け付け手段が前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点のうちの何れかまたは全ての位置に対する前記変更指示を受け付けた場合は、前記マスタープログラムにおいて設定された当該基準点に対して当該変更指示を反映させて前記教示データを作成することを特徴とする、教示データの作成システム。 - 前記マスタープログラム取得手段により取得される前記マスタープログラムは、教示点の少なくとも一部が前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点のいずれかに連動する参照点として設定され、
前記教示データ作成手段は、前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点のいずれかの位置を変更する場合に、位置を変更する基準点に連動する前記参照点として設定された教示点の位置を、当該基準点との相対関係が変化しないように変更することを特徴とする、請求項1に記載の教示データの作成システム。 - 前記入力受け付け手段が前記第1の基準点の位置の変更指示を受け付けた場合、前記教示データ作成手段は、当該第1の基準点の位置を当該変更指示にしたがって変更すると共に、前記第2の基準点および前記第3の基準点の位置を、当該第1の基準点との相対関係が変化しないように変更することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の教示データの作成システム。
- 前記入力受け付け手段が前記第2の基準点の位置の変更指示を受け付けた場合、前記教示データ作成手段は、当該第2の基準点の位置を当該変更指示にしたがって変更すると共に、前記第3の基準点の位置を、当該第2の基準点との相対関係が変化しないように変更することを特徴とする、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の教示データの作成システム。
- 前記ロボットの制御点の現在位置の情報を取得する位置情報取得手段をさらに備え、
前記教示データ作成手段は、前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点の位置に基づいて特定された各教示点の位置を、前記位置情報取得手段により取得された前記ロボットの制御点の現在位置の情報に基づいて変更することを特徴とする、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の教示データの作成システム。 - ロボットの教示データを作成する作成システムとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、
仮想空間の原点を特定する第1の基準点と、作業開始位置に対応する第2の基準点と、作業終了位置に対応する第3の基準点とにより作業範囲を特定し、当該仮想空間における教示点を設定したマスタープログラムを取得する機能と、
前記マスタープログラムにおける前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点の位置の変更指示を受け付ける機能と、
特定の作業対象物に応じて前記マスタープログラムを編集し、基準点の位置の変更指示を受け付ける前記機能により前記第1の基準点、前記第2の基準点および前記第3の基準点のうちの何れかまたは全ての位置に対する前記変更指示を受け付けた場合は、当該マスタープログラムにおいて設定された当該基準点に対して当該変更指示を反映させて前記教示データを作成する機能と、
を備えることを特徴とする、プログラム。
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