JP2019010706A - 溶接ロボットのトーチケーブル干渉評価情報出力装置、評価情報出力方法及びプログラム - Google Patents

溶接ロボットのトーチケーブル干渉評価情報出力装置、評価情報出力方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】溶接ロボットのトーチケーブルとアームとの干渉状態を正確に把握させる。【解決手段】干渉評価装置60において、軸値取得部61は、溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得し、参照点算出部62、延伸方向算出部63、及び、評価値設定部65は、軸値取得部61により取得された姿勢情報を用いて、溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルがアームに接触することで発生するトーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成し、評価値出力部66は、参照点算出部62、延伸方向算出部63、及び、評価値設定部65により生成された評価情報を出力する。【選択図】図4

Description

本発明は、溶接ロボットのトーチケーブルに関する評価情報を出力する、溶接ロボットのトーチケーブル干渉評価情報出力装置、評価情報出力方法及びプログラムに関する。
溶接ロボットのアームの先端に溶接ツールを取り付けて、この溶接ツールを予め定めた作業線に沿って移動させて溶接作業を行うロボットシステムが知られている。溶接ツールには、溶接ワイヤを通すトーチケーブルが接続されているので、溶接ロボットに動作を教示するための教示プログラム等の作成時や確認時には、このトーチケーブルに関する評価を行う必要がある。
特許文献1には、複数の質点と複数の質点同士を結ぶ複数のばね要素とによって3次元の線条体モデルを生成し、線条体モデル上に、線条体のねじれ状態を把握するための複数の着目点を設定し、線条体モデルを用いて、ロボットの動作に伴う線条体の動作をシミュレーションし、シミュレーションによって得られた複数の質点の時系列の位置データおよび複数の着目点の時系列の位置データを用いて、線条体画像とともに着目点画像を表示するロボットシミュレーション装置が記載されている。
特開2016−87750号公報
一般に、トーチケーブルに関する評価として、トーチケーブルとアームとの干渉状態に関する評価を行わないと、実際に溶接ロボットを動作させた際に、トーチケーブルとアームとが接触することにより、溶接ワイヤの送給抵抗が著しく大きくなったり、トーチケーブルが破損したりする可能性がある。
このような場合、トーチケーブルとアームとが干渉しているかどうかを示す評価情報を出力する構成を採用することが考えられるが、この構成では、トーチケーブルとアームとの干渉状態を正確には把握できない。トーチケーブルは柔軟性があり、ある程度アームと干渉することは許容されるため、単純に干渉するかどうかだけでは動作可否を判断できないためである。
本発明の目的は、溶接ロボットのトーチケーブルとアームとの干渉状態を正確に把握させることにある。
かかる目的のもと、本発明は、溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された姿勢情報を用いて、溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルがアームに接触することで発生するトーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成する生成手段と、生成手段により生成された評価情報を出力する出力手段とを備えた評価情報出力装置を提供する。
ここで、生成手段は、溶接ロボットが基準姿勢をとった場合のトーチケーブルの位置及び延伸方向を示す基準情報と、取得手段により取得された姿勢情報とを用いて、溶接ロボットが姿勢を変更した場合のトーチケーブルの位置及び延伸方向を示す変更情報を算出する第1の算出手段と、第1の算出手段により算出された変更情報と、アームが占める領域を示す領域情報とを用いて、評価情報を算出する第2の算出手段とを更に備えた、ものであってよい。
また、生成手段は、トーチケーブルの曲がりを円弧で近似した場合の円弧の半径を、評価情報として生成する、ものであってよい。その場合、円弧は、トーチケーブルとアームとの接触が点接触である場合、溶接ツールのトーチケーブル把持部とトーチケーブルとの境界点、及び、トーチケーブルとアームとの接触点を通る円弧であってよく、トーチケーブルとアームとの接触が線接触である場合、溶接ツールのトーチケーブル把持部とトーチケーブルとの境界点、及び、トーチケーブルとアームとの接触点のうち境界点に最も近い接触点を通る円弧であってよい。
更に、生成手段は、トーチケーブルとアームとの接触が点接触である場合と線接触である場合とで異なる方法により、評価情報を生成する、ものであってよい。
更にまた、出力手段は、評価情報が許容できる範囲にあれば、その旨の情報を更に出力する、ものであってよい。
また、本発明は、溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得するステップと、取得された姿勢情報を用いて、溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルがアームに接触することで発生するトーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成するステップと、生成された評価情報を出力するステップとを含む評価情報出力方法も提供する。
更に、本発明は、コンピュータに、溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得する機能と、取得された姿勢情報を用いて、溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルがアームに接触することで発生するトーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成する機能と、生成された評価情報を出力する機能とを実現させるためのプログラムも提供する。
本発明によれば、溶接ロボットのトーチケーブルとアームとの干渉状態を正確に把握させることができる。
本発明の実施の形態におけるロボットシステムの概略構成例を示した図である。 本発明の実施の形態におけるオフライン教示システムのハードウェア構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における溶接ツールの概略形状と参照点及びケーブル延伸方向とを示した図である。 本発明の実施の形態における干渉評価装置の機能構成例を示した図である。 本発明の実施の形態における干渉評価装置の動作例を示したフローチャートである。 (a)〜(c)は仮想曲率半径の計算方法を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[ロボットシステムの構成]
図1は、本実施の形態におけるロボットシステム1の概略構成例を示した図である。
図示するように、ロボットシステム1は、溶接ロボット(マニピュレータ)10と、制御盤20と、教示ペンダント30と、オフライン教示システム40とを備える。また、オフライン教示システム40は、溶接ロボット10に実行させる動作が記述された教示プログラムを、フレキシブルディスク、メモリカード等のリムーバブルな記録媒体50に書き込み、制御盤20は、記録媒体50に書き込まれた教示プログラムを読み出すことができるようになっている。或いは、オフライン教示システム40は、教示プログラムをデータ通信により制御盤20に転送してもよい。
溶接ロボット10は、複数の関節を有するアーム(腕)11を備え、制御盤20の制御により各種の作業を行う。また、溶接ロボット10は、アーム11の先端に手首部12を介して、ワークの溶接作業を行うための溶接ツール13を有している。そして、溶接ツール13は、ワークに対して溶接ワイヤを供給する溶接トーチ14と、溶接ワイヤを通すトーチケーブル15と、トーチケーブル15を把持するトーチケーブル把持部16とを含む。
制御盤20は、溶接ロボット10とは離れて設けられており、溶接ロボット10及び図示しない周辺軸(スライダやポジショナ)の動作を制御する。その際、制御盤20は、教示プログラムを動作させることにより、溶接トーチ14の位置及び姿勢等を制御する。
教示ペンダント30は、制御盤20に対して教示プログラムの実行を指示する。また、制御盤20で実行される教示プログラムの数値の編集を行うこともある。
オフライン教示システム40は、制御盤20で実行される教示プログラムを事前に作成し、上述したように、記録媒体50やデータ通信を介して制御盤20に受け渡す。
[オフライン教示システムのハードウェア構成]
図2は、オフライン教示システム40のハードウェア構成例を示す図である。
図示するように、オフライン教示システム40は、例えば汎用のPC(Personal Computer)等により実現され、演算手段であるCPU41と、記憶手段であるメインメモリ42及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)43とを備える。ここで、CPU41は、OS(Operating System)やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、オフライン教示システム40の各機能を実現する。また、メインメモリ42は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、HDD43は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
また、オフライン教示システム40は、外部との通信を行うための通信I/F44と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構45と、キーボードやマウス等の入力デバイス46と、記憶媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ47とを備える。尚、図2は、オフライン教示システム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、オフライン教示システム40は図示の構成に限定されない。
[本実施の形態で用いる座標等]
図3は、溶接ツール13の概略形状と参照点及びケーブル延伸方向とを示した図である。参照点及びケーブル延伸方向はアーム11との関係を定義するものであるから、図に示すアーム11上の座標系における位置及び方向を用いれば十分である。本実施の形態では、溶接ロボット10の第1軸乃至第4軸の動作は、アーム11と溶接ツール13との位置関係には影響しないので、第5軸及び第6軸の交点である手首部12の回転中心を原点とする座標系を考える。この座標系では、図の左方向をX軸の正の方向、図の手前方向をY軸の正の方向、図の上方向をZ軸の正の方向とする。この座標系において、参照点をPとし、ケーブル延伸方向をVとする。尚、本実施の形態において、参照点Pは、トーチケーブル15とトーチケーブル把持部16との境界部に設定したが、これには限らない。参照点Pは、溶接ツール13上の如何なる箇所に設定してもよい。また、1つだけでなく、2つ以上の参照点Pを設定してもよい。
また、図3には示していないが、溶接ロボット10の各軸値が全て0の場合のこの座標系における参照点の座標を(Xref,Yref,Zref)とし、トーチケーブル15の延伸方向(以下、「ケーブル延伸方向」という)のベクトルの成分を(Uref,Vref,Wref)とする。更に、アーム11の幅をWとし、アーム11の高さをHとする。
[干渉評価装置の機能構成]
図4は、本実施の形態における干渉評価装置60の機能構成例を示した図である。ここで、干渉評価装置60は、オフライン教示システム40のCPU41(図2参照)が、後述する各機能部を実現するプログラムを例えば磁気ディスク装置43(図2参照)からメインメモリ42(図2参照)に読み込んで実行することにより、実現される装置として捉えられる。
図示するように、干渉評価装置60は、軸値取得部61と、参照点算出部62と、延伸方向算出部63と、干渉判定部64と、評価値設定部65と、評価値出力部66とを備える。
軸値取得部61は、教示プログラムにより決定された各軸値を取得する。本実施の形態では、溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報の一例として、各軸値を用いており、姿勢情報を取得する取得手段の一例として、軸値取得部61を設けている。
参照点算出部62は、各軸値が全て0の場合の参照点の座標と、軸値取得部61により取得された各軸値とを用いて、参照点Pの座標を算出する。尚、この座標の算出方法の詳細については後述する。本実施の形態では、溶接ロボットが基準姿勢をとった場合のトーチケーブルの位置を示す情報(基準情報の一部)の一例として、各軸値が全て0の場合の参照点の座標を用いており、溶接ロボットが姿勢を変更した場合のトーチケーブルの位置を示す情報(変更情報の一部)の一例として、参照点Pの座標を用いている。また、変更情報のその一部を算出する第1の算出手段の一例として、参照点算出部62を設けている。更に、評価情報を生成する生成手段における変更情報のその一部を算出する機能の一例として、参照点算出部62を設けている。
延伸方向算出部63は、各軸値が全て0の場合のケーブル延伸方向のベクトルの成分と、軸値取得部61により取得された各軸値とを用いて、ケーブル延伸方向Vのベクトルの成分を算出する。尚、このベクトルの成分の算出方法の詳細については後述する。本実施の形態では、溶接ロボットが基準姿勢をとった場合のトーチケーブルの延伸方向を示す情報(基準情報の一部)の一例として、各軸値が全て0の場合のケーブル延伸方向のベクトルの成分を用いており、溶接ロボットが姿勢を変更した場合のトーチケーブルの延伸方向を示す情報(変更情報の一部)の一例として、ケーブル延伸方向Vのベクトルの成分を用いている。また、変更情報のその一部を算出する第1の算出手段の一例として、延伸方向算出部63を設けている。更に、評価情報を生成する生成手段における変更情報のその一部を算出する機能の一例として、延伸方向算出部63を設けている。
干渉判定部64は、参照点Pの座標と、アーム11の幅及び高さとを用いて、参照点Pがアーム11内部にあるかどうかを判定し、参照点Pがアーム11内部にない場合は、参照点Pからみてケーブル延伸方向Vにアーム11との交点Qがあるかどうかを判定する。尚、これらの判定方法の詳細については後述する。そして、干渉判定部64は、これらの判定結果を評価値設定部65に伝える。本実施の形態では、アームが占める領域を示す領域情報の一例として、アーム11の幅及び高さを用いている。
評価値設定部65は、参照点Pがアーム11内部にある旨の判定結果が干渉判定部64から伝えられた場合は、干渉ありの評価値となる0値を指標rに設定する。参照点Pがアーム11内部にない旨の判定結果が干渉判定部64から伝えられた場合は、参照点Pからみてケーブル延伸方向Vにアーム11との交点Qがない旨の判定結果が干渉判定部64から伝えられれば、干渉なしの評価値となる曲率半径として設定可能な最大値を指標rに設定し、参照点Pからみてケーブル延伸方向Vにアーム11との交点Qがある旨の判定結果が干渉判定部64から伝えられれば、トーチケーブル15の仮想曲率半径を指標rに設定する。尚、この仮想曲率半径の計算方法の詳細については後述する。本実施の形態では、トーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報の一例として、交点Qがある旨の判定結果が伝えられた場合の指標rを用いている。また、評価情報を算出する第2の算出手段の一例として、交点Qがある旨の判定結果が伝えられた場合の評価値設定部65の機能を設けている。更に、評価情報を生成する生成手段における評価情報を算出する機能の一例として、交点Qがある旨の判定結果が伝えられた場合の評価値設定部65の機能を設けている。
評価値出力部66は、評価値設定部65により評価値が設定された指標rを出力する。本実施の形態では、評価情報を出力する出力手段の一例として、評価値出力部66を設けている。
[干渉評価装置の動作]
図5は、本実施の形態における干渉評価装置60の動作例を示したフローチャートである。
干渉評価装置60の動作が開始すると、まず、軸値取得部61が、教示プログラムにより決定された各軸値(θ5、θ6)を取得する(ステップ601)。
次に、参照点算出部62が参照点Pの座標(px,py,pz)を、延伸方向算出部63がケーブル延伸方向Vのベクトルの成分(vx,vy,vz)を、それぞれ計算する(ステップ602)。この場合、以下の計算式が用いられる。
Figure 2019010706
これにより、干渉判定部64は、参照点Pがアーム11内部にあるかどうかを判定する(ステップ603)。本実施の形態では、手首部12の回転中心がアーム11の中心にあるため、参照点Pの座標(px,py,pz)が条件「px<0かつ|py|≦0.5Wかつ|pz|≦0.5H」を満たすかどうかを調べることにより、この判定を簡単に行う。
尚、参照点Pがアーム11内部にあるかどうかを判定するための1つ目の条件は、厳密には「px<0」ではない。しかしながら、ここでは、参照点PのY座標py及びZ座標pzがそれぞれアーム11の幅W及び高さH内にある場合(2つ目及び3つ目の条件が満たされる場合)に、参照点Pがアーム11の前方にあるか後方にあるかの判定を追加することで、参照点Pがアーム11内部にあるかどうかを簡単に判定できるようにしている。
その結果、干渉判定部64は、参照点Pがアーム11内部にあると判定した場合はステップ606へ進み、参照点Pがアーム11内部にないと判定した場合はステップ604へ進む。
後者の場合、干渉判定部64は、参照点Pからみてケーブル延伸方向Vにアーム11との交点Qがあるかどうかを判定する(ステップ604)。ここで、交点Qは、参照点Pを起点としたケーブル延伸方向Vへの半直線がアーム11の上面又は下面と交差する点である。
従って、参照点PのZ座標pzが正の場合は、以下の式を満たすαが正の値で存在し、条件「x<0かつ|y|≦0.5W」が満たされることを確認することにより、アーム11上に交点Qがあると簡単に判定することが可能である。
Figure 2019010706
一方、参照点PのZ座標pzが負の場合は、以下の式を満たすαが正の値で存在し、条件「x<0かつ|y|≦0.5W」が満たされることを確認することにより、アーム11上に交点Qがあると簡単に判定することが可能である。
Figure 2019010706
その結果、干渉判定部64は、アーム11との交点Qがあると判定した場合はステップ607へ進み、アーム11との交点Qがないと判定した場合はステップ605へ進む。
後者の場合、トーチケーブル15とアーム11とは干渉しないので、評価値設定部65は、干渉なしの評価値となる曲率半径として設定可能な最大値を指標rに設定する(ステップ605)。
また、ステップ603で干渉判定部64により参照点Pがアーム11内部にあると判定された場合、参照点Pとアーム11とは干渉するので、評価値設定部65は、干渉ありの評価値となる0値を指標rに設定する(ステップ606)。
更に、ステップ604で干渉判定部64によりアーム11との交点Qがあると判定された場合、評価値設定部65は、アーム11と参照点Pとケーブル延伸方向Vと交点Qとの関係からトーチケーブル15の仮想曲率半径を計算し、この仮想曲率半径を指標rに設定する(ステップ607)。尚、ここで「仮想曲率半径」としたのは、トーチケーブル15が実際にこの曲率半径の曲線形状になるわけではなく、トーチケーブル15がこの曲率半径の曲線形状になると理論上仮定して計算することを示すためである。
ここで、仮想曲率半径の計算方法について示す。図6(a)〜(c)は、仮想曲率半径の計算方法を説明するための図である。このうち、図6(a)は、図3に示したXZ平面上におけるアーム11と溶接ツール13との位置関係を示した図である。また、図6(b),(c)は、図6(a)におけるA視図である。
本実施の形態では、図6(b),(c)に示すように、参照点Pと交点Qとの距離をa、交点Qとアーム11の角部の最も近いものとの距離をbとする。また、トーチケーブル15は、トーチケーブル把持部16との境界部(本実施の形態では参照点Pと一致する)からアーム11との接触部まで曲率が一定の円弧を描くものとし、トーチケーブル把持部16との境界部における円弧の接線の方向をケーブル延伸方向Vとする。
ここで、a>bの場合は、図6(b)に示すように、トーチケーブル15は、アーム11との接触部において位置のみが拘束され方向は拘束されないと仮定できる。従って、評価値rに、以下のように簡易的な計算で求めた仮想曲率半径を設定する。
Figure 2019010706
一方、a≦bの場合は、図6(c)に示すように、トーチケーブル15は、アーム11との接触部において位置が拘束され方向はアーム11の表面方向に拘束される。また、トーチケーブル15が描く円弧の仮想曲率半径は一定である。従って、評価値rに距離aを設定する。
尚、ここでの計算結果が、干渉なしの評価値となる仮想曲率半径を超える場合は、設定可能な最大値を指標rに設定すればよい。
その後、評価値出力部66は、評価値設定部65により評価値が設定された指標rを出力する(ステップ608)。このとき、評価値出力部66は、指標rが許容できる範囲にあれば、その旨の情報(問題ない旨の情報)を出力してもよい。
以上、トーチケーブル15の簡易的な曲率半径(仮想曲率半径)を求め、この曲率半径をトーチケーブル15の干渉度合いの指標とする計算方法を述べた。
尚、本実施の形態では、オフライン教示システム40で干渉評価装置60を実現する例を示したが、教示ペンダント30や、シミュレータ(図示せず)等で干渉評価装置60を実現してもよい。
また、本実施の形態では明記しなかったが、干渉評価装置60は、教示プログラムを作成する際に動作させてもよいし、事前に作成又は編集した教示プログラムを確認する際に動作させてもよい。
更に、本実施の形態では、教示プログラムから各軸値を取得するようにしたが、これには限らない。例えば、教示ペンダント30を用いて溶接ロボット10に動作を教示する場合でも、ワークのズレ量を数値的に補正したり、平行移動等のシフトを伴う繰返し動作を複製したりすることで、教示データを作成又は編集することがある。このような場合、教示プログラムに代えて、教示データから各軸値を取得するようにしてもよい。
ここで、教示プログラム及び教示データは、溶接ロボットに動作を教示するための教示情報の一例である。
[本実施の形態の効果]
以上述べたように、本実施の形態によれば、3次元モデル等を用いたシミュレーションを行うことなく、溶接ツール13及びトーチケーブル15に応じた参照点及び延伸方向ベクトルを定義するだけで、トーチケーブル15とアーム11との干渉度合いを評価できるようになった。
より具体的には、トーチケーブル15とアーム11との干渉度合いの指標を簡単な計算で求め、教示プログラム等として適切かどうかを事前にこの指標によって操作者やシステムに通知することが可能となった。このため、実機を動作させる場合は、この指標がクリアでないが明確に干渉しているというわけでもない許容値に近い点においては、注意深く動作させて、動作可否を判断することができる。また、自動プログラミング等で冗長軸を探索して複数の教示プログラム(軌跡)候補を算出した際、干渉度合いの指標がクリアとなっている候補を選択することで、安心して自動作成した教示プログラムを動作させることが可能となる。
1…ロボットシステム、10…溶接ロボット、11…アーム、12…手首部、13…溶接ツール、14…溶接トーチ、15…トーチケーブル、16…トーチケーブル把持部、20…制御盤、30…教示ペンダント、40…オフライン教示システム、50…記録媒体、60…干渉評価装置、61…軸値取得部、62…参照点算出部、63…延伸方向算出部、64…干渉判定部、65…評価値設定部、66…評価値出力部

Claims (9)

  1. 溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、当該溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得された前記姿勢情報を用いて、前記溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルが当該アームに接触することで発生する当該トーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成する生成手段と、
    前記生成手段により生成された前記評価情報を出力する出力手段と
    を備えたことを特徴とする評価情報出力装置。
  2. 前記生成手段は、
    前記溶接ロボットが基準姿勢をとった場合の前記トーチケーブルの位置及び延伸方向を示す基準情報と、前記取得手段により取得された前記姿勢情報とを用いて、前記溶接ロボットが姿勢を変更した場合の当該トーチケーブルの位置及び延伸方向を示す変更情報を算出する第1の算出手段と、
    前記第1の算出手段により算出された前記変更情報と、前記アームが占める領域を示す領域情報とを用いて、前記評価情報を算出する第2の算出手段と
    を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の評価情報出力装置。
  3. 前記生成手段は、前記トーチケーブルの曲がりを円弧で近似した場合の当該円弧の半径を、前記評価情報として生成することを特徴とする請求項1に記載の評価情報出力装置。
  4. 前記円弧は、前記トーチケーブルと前記アームとの接触が点接触である場合、前記溶接ツールのトーチケーブル把持部と当該トーチケーブルとの境界点、及び、当該トーチケーブルと当該アームとの接触点を通る円弧であることを特徴とする請求項3に記載の評価情報出力装置。
  5. 前記円弧は、前記トーチケーブルと前記アームとの接触が線接触である場合、前記溶接ツールのトーチケーブル把持部と当該トーチケーブルとの境界点、及び、当該トーチケーブルと当該アームとの接触点のうち当該境界点に最も近い接触点を通る円弧であることを特徴とする請求項3に記載の評価情報出力装置。
  6. 前記生成手段は、前記トーチケーブルと前記アームとの接触が点接触である場合と線接触である場合とで異なる方法により、前記評価情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の評価情報出力装置。
  7. 前記出力手段は、前記評価情報が許容できる範囲にあれば、その旨の情報を更に出力することを特徴とする請求項1に記載の評価情報出力装置。
  8. 溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、当該溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得するステップと、
    取得された前記姿勢情報を用いて、前記溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルが当該アームに接触することで発生する当該トーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成するステップと、
    生成された前記評価情報を出力するステップと
    を含むことを特徴とする評価情報出力方法。
  9. コンピュータに、
    溶接ロボットに動作を教示するための教示情報に基づいて、当該溶接ロボットがとることになる姿勢を示す姿勢情報を取得する機能と、
    取得された前記姿勢情報を用いて、前記溶接ロボットのアームの先端に取り付けられた溶接ツールの溶接トーチとは反対側に延伸するトーチケーブルが当該アームに接触することで発生する当該トーチケーブルの曲がりの度合いを示す評価情報を生成する機能と、
    生成された前記評価情報を出力する機能と
    を実現させるためのプログラム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210069899A1 (en) * 2017-12-14 2021-03-11 Wittmann Kunststoffgeräte Gmbh Method for validating programmed execution sequences or teaching programs for a robot in a working cell, and robot and/or robot controller for said method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110253566B (zh) * 2019-05-22 2022-03-29 深圳镁伽科技有限公司 运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制***
JP2021062443A (ja) * 2019-10-11 2021-04-22 セイコーエプソン株式会社 教示方法
CN112589338A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 南京金焊焊接实业有限公司 一种焊接机械手臂用电极组件
JP7156421B2 (ja) * 2021-02-16 2022-10-19 株式会社安川電機 溶接システム、溶接品質の評価方法、及び溶接品の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07182017A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Nissan Motor Co Ltd 線条材のシミュレーション方法
JPH09251308A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Yaskawa Electric Corp 産業用ロボットのツール干渉チェック方法
JPH10275007A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Nissan Motor Co Ltd ロボット動作シミュレーション方法
JP2000112510A (ja) * 1998-10-09 2000-04-21 Kobe Steel Ltd ロボットの教示方法及びその装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4233503B2 (ja) * 2004-09-06 2009-03-04 ファナック株式会社 アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造
EP1839796B1 (en) * 2005-08-29 2017-03-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Industrial robot
JP5089533B2 (ja) * 2008-08-28 2012-12-05 株式会社神戸製鋼所 ロボットの干渉回避方法及びロボットシステム
JP4568795B2 (ja) * 2009-01-09 2010-10-27 パナソニック株式会社 ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアームの制御プログラム、並びに、集積電子回路
EP2535151B1 (en) * 2011-06-17 2018-03-28 Eppendorf Ag Actuator apparatus with control device
KR20130074180A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 현대중공업 주식회사 용접용 토치케이블의 스윙지그
US9498112B1 (en) * 2013-03-15 2016-11-22 Brent Stewart Laryngoscope
JP5715198B2 (ja) * 2013-07-05 2015-05-07 ファナック株式会社 ロボット用駆動ケーブルの処理構造体及びそれを具備するロボット装置
KR20160018672A (ko) * 2013-07-09 2016-02-17 가부시키가이샤 야스카와덴키 로봇 및 로봇의 관절 기구
CN104608128A (zh) * 2013-11-01 2015-05-13 精工爱普生株式会社 机器人、控制装置、机器人***、以及机器人控制方法
US10299868B2 (en) * 2014-03-14 2019-05-28 Sony Corporation Robot arm apparatus, robot arm control method, and program
CN105537820B (zh) * 2014-10-28 2017-07-28 株式会社神户制钢所 焊接***以及焊接方法
JP5927270B2 (ja) 2014-11-06 2016-06-01 ファナック株式会社 ロボットシミュレーション装置
JP6328599B2 (ja) * 2015-11-20 2018-05-23 ファナック株式会社 ロボットの動作可能範囲を算出するロボットの手動送り装置
JP6285405B2 (ja) * 2015-12-04 2018-02-28 ファナック株式会社 工作機械及びロボットを備えた複合システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07182017A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Nissan Motor Co Ltd 線条材のシミュレーション方法
JPH09251308A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Yaskawa Electric Corp 産業用ロボットのツール干渉チェック方法
JPH10275007A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Nissan Motor Co Ltd ロボット動作シミュレーション方法
JP2000112510A (ja) * 1998-10-09 2000-04-21 Kobe Steel Ltd ロボットの教示方法及びその装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210069899A1 (en) * 2017-12-14 2021-03-11 Wittmann Kunststoffgeräte Gmbh Method for validating programmed execution sequences or teaching programs for a robot in a working cell, and robot and/or robot controller for said method

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