JP7131092B2 - シミュレーション装置、シミュレーション装置の制御方法、およびシミュレーション装置のプログラム - Google Patents

Description

この発明は、ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置、シミュレーション装置の制御方法、およびシミュレーション装置のプログラムに関する。

特許文献１には、分散型環境に存在する複数のオブジェクト間の情報伝達を保証する共通基盤を利用して、シミュレーションを実施するシミュレーションシステムが開示されている。特に、特許文献１においては、シミュレーションに関わる解析の目的に添って取得すべきデータを指定することによって、シミュレーションに不要なデータを取り込まず、シミュレーションに必要なデータのみを取り込む技術が開示されている。

特開２００４－１１０５４１号公報

しかしながら、特許文献１は、取り込むべきデータか否かを判断する際に、静的データであるか、動的データであるかの区別は行っていない。したがって、モーションのシミュレーションを行う場合には、モーションに必要のないデータまで取り込まれてしまう。その結果、シミュレーションシステムにおいては、モーションに必要のないデータを描画することになり、描画処理に対する負荷が大きくなってしまう。

特に、ＣＡＤデータをそのまま取り込む従来のシミュレーションシステムでは、ＣＡＤデータが描画のためのデータであるため、モーションには必要のない機械構成の要素を含んでおり、描画処理に対する負荷は大きくなっていた。

そこで、この発明の課題は、ＣＡＤデータからモーションに必要な要素を容易に選択することができ、モーションに必要な要素のみを取り込むことのできるシミュレーション装置、シミュレーション装置の制御方法、およびシミュレーション装置のプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この開示のシミュレーション装置は、
ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置であって、
前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するＣＡＤデータ入力部と、
前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を表示する表示処理部と、
前記ＣＡＤデータに含まれる前記周辺機器の構成要素名をツリー構造で表示する構成要素名表示部と、
前記周辺機器における可動部品の可動部品名を表示する可動部品名表示部と、
前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるＣＡＤデータ割り付け部と、
前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込む取込部と
を備える。

上述のシミュレーション装置では、ＣＡＤデータ入力部により、周辺機器のＣＡＤデータが入力されると、表示処理部により、ＣＡＤデータに基づいて周辺機器の画像が表示される。また、構成要素名表示部により、ＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名がツリー構造で表示される。一方、周辺機器における可動部品の可動部品名が、可動部品名表示部により表示される。このような表示が行われた状態において、ユーザにより、可動部品名と、構成要素名または周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作が行われると、ＣＡＤデータ割り付け部は、この操作に基づいて、可動部品名に対応する可動部品に、構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータ、または部品の画像に対応するＣＡＤデータを割り付ける。また、取込部は、ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられたＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込む。したがって、ＣＡＤデータをシミュレーションするための設定を、簡単かつ分かりやすく行うことができる。また、ユーザが割り付け操作を行った構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータだけを、シミュレーション用のデータとして取り込み、シミュレーションに不要なファイルを描画しないため、描画の負荷を軽減することができる。その結果、フレームレートを上げることが可能になる。また、メモリ使用量、ＣＰＵ負荷等を下げることも可能である。

一実施形態のシミュレーション装置は、
前記ＣＡＤデータが割り付けられた前記可動部品は、直動する部品と回転する部品とを含み、前記直動する部品に直動方向を設定し、前記回転する部品に回転軸を設定する設定部を備える。

この一実施形態のシミュレーション装置では、設定部は、ＣＡＤデータが割り付けられた可動部品のうち、直動する部品については直動方向を設定し、回転する部品については回転軸を設定する。したがって、直動する部品および回転する部品を適切にシミュレーションすることができる。

一実施形態のシミュレーション装置は、
前記ＣＡＤデータが割り付けられた前記可動部品に、前記制御用プログラムに含まれるモーションプログラムで使用される軸変数を割り付ける軸変数割り付け部を備える。

この一実施形態のシミュレーション装置では、軸変数割り付け部は、ＣＡＤデータが割り付けられた可動部品に対して、制御用プログラムに含まれるモーションプログラムで使用される軸変数を割り付ける。したがって、モーションプログラムにより、可動部品を可動させ、シミュレーションを行うことができる。

上記課題を解決するため、この開示のシミュレーション装置の制御方法は、
ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置の制御方法であって、
入力部により、前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するステップと、
画像表示部により、前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を表示するステップと、
構成要素名表示部により、前記ＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名をツリー構造で表示するステップと、
可動部品名表示部により、前記周辺機器における可動部品の可動部品名を表示するステップと、
ＣＡＤデータ割り付け部により、前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する構成要素の前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるステップと、
取込部により、前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込むステップと、
を備える。

上述のシミュレーション装置の制御方法では、ＣＡＤデータ入力部により、周辺機器のＣＡＤデータが入力されると、表示処理部により、ＣＡＤデータに基づいて周辺機器の画像が表示される。また、構成要素名表示部により、ＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名がツリー構造で表示される。一方、周辺機器における可動部品の可動部品名が、可動部品名表示部により表示される。このような表示が行われた状態において、ユーザにより、可動部品名と、構成要素名または周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作が行われると、ＣＡＤデータ割り付け部は、この操作に基づいて、可動部品名に対応する可動部品に、構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータ、または部品の画像に対応するＣＡＤデータを割り付ける。また、取込部は、ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられたＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込む。したがって、ＣＡＤデータをシミュレーションするための設定を、簡単かつ分かりやすく行うことができる。また、ユーザが割り付け操作を行った構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータだけを、シミュレーション用のデータとして取り込み、シミュレーションに不要なファイルを描画しないため、描画の負荷を軽減することができる。その結果、フレームレートを上げることが可能になる。また、メモリ使用量、ＣＰＵ負荷等を下げることも可能である。

上記課題を解決するため、この開示のシミュレーション装置のプログラムは、
ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置のプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
入力部により、前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するステップと、
画像表示部により、前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を表示するステップと、
構成要素名表示部により、前記ＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名をツリー構造で表示するステップと、
可動部品名表示部により、前記周辺機器における可動部品の可動部品名を表示するステップと、
ＣＡＤデータ割り付け部により、前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する構成要素の前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるステップと、
取込部により、前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込むステップと、を実行させる。

この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記シミュレーション装置の制御方法を実施することができる。

以上より明らかなように、この開示のシミュレーション装置、シミュレーション装置の制御方法、およびシミュレーション装置のプログラムによれば、ＣＡＤデータをシミュレーションするための設定を、簡単かつ分かりやすく行うことができる。また、ユーザが割り付け操作を行った構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータだけを、シミュレーション用のデータとして取り込み、シミュレーションに不要なファイルを描画しないため、描画の負荷を軽減することができる。その結果、フレームレートを上げることが可能になる。また、メモリ使用量、ＣＰＵ負荷等を下げることも可能である。

第１実施形態におけるロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。 シミュレーション装置のハードウェア構成を示す図である。 シミュレーション装置の機能ブロック図である。 ＣＡＤデータインポート機能を示すフローチャートである。 ＣＡＤインポートソフトウェアにおける周辺機器種別の選択画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。 ＣＡＤインポート画面の一例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態におけるロボット制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、ロボット制御システム１００は、コントローラ１０と、ロボット２０と、周辺機器３０とを備える。また、コントローラ１０には、シミュレーション装置４０が接続され、シミュレーション装置４０には、三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０が接続されている。

コントローラ１０は、一例として、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、ロボット２０の動作を制御するロボット制御プログラムと、周辺機器３０の動作を制御するモーションプログラムとを実行し、制御信号を出力する。

ロボット２０は、一例として、パラレルリンクロボットであり、コントローラ１０と通信可能に接続されている。ロボット２０は、サーボモータ等の動力源を備えており、ロボット制御プログラムに基づいてコントローラ１０から出力される制御信号によりサーボモータを駆動し、パラレルリンク機構を動作させる。

周辺機器３０は、一例として、ＸＹθ軸テーブルであり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直動するＸＹ軸テーブルに、回転テーブルが装着されている。コントローラ１０から出力される制御信号により電動アクチュエータを駆動し、ＸＹ軸テーブルを直動させる。また、コントローラ１０から出力される制御信号によりシリンダを駆動し、回転テーブルを回転駆動させる。

シミュレーション装置４０は、一例として、パーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、コントローラ１０と通信可能に接続されている。シミュレーション装置４０は、コントローラ１０で実行されるロボット制御プログラムおよびモーションプログラムをコントローラ１０にダウンロードする機能、これらのプログラムをデバッグする機能、および、これらのプログラムをシミュレートする機能等を有している。

三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０は、一例として、パーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、シミュレーション装置４０と通信可能に接続されている。なお、三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０とシミュレーション装置４０は、同一のコンピュータで構成してもよい。三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０は、インストールされている三次元ＣＡＤ用ソフトウェアを用いて、周辺機器３０を構成する部品の形状データおよび配置データ等からなるＣＡＤデータを作成する。ＣＡＤデータは、シミュレーション装置４０にインポートすることが可能であり、シミュレーション装置４０において、ＣＡＤデータを用いた動作シミュレーションを行うことができる。

シミュレーション装置４０は、予めインストールしてあるソフトウェアを起動することにより、上述の機能を実現する。このソフトウェアには、本発明のプログラムが含まれている。図２は、シミュレーション装置４０のハードウェア構成を示す図である。シミュレーション装置４０は、図２に示すように、入力装置４１と、表示装置４２と、中央演算装置４３と、記憶装置４４と、通信Ｉ／Ｆ４５とを備えたハードウェア構成となっている。

入力装置４１は、一例として、キーボード，ポインティングデバイスから構成される。表示装置４２は、一例として、ディスプレイから構成される。中央演算装置４３は、一例として、ＣＰＵから構成される。記憶装置４４は、不揮発性記憶装置と揮発性記憶装置とを備えており、不揮発性記憶装置は、ロボット制御プログラムおよびモーションプログラム等を記憶する。また中央演算装置４３の実行時のワークメモリとして揮発性記憶装置が適宜使用される。通信Ｉ／Ｆ４５は、例えば、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアル回線のインタフェースであり、コントローラ１０との通信を行う。通信Ｉ／Ｆ４５他の通信回線のインタフェースでもよい。

図３は、本実施形態におけるシミュレーション装置４０の機能ブロック図である。シミュレーション装置４０は、入力処理部７１、表示処理部７２、演算部７３、記憶部７４、および通信処理部７５として機能する。入力処理部７１は、入力装置４１からの入力を処理する。表示処理部７２は、表示装置４２に出力する表示データを作成する。演算部７３は、ＣＡＤデータ入力部７３ａ、構成要素名表示部７３ｂ、可動部品名表示部７３ｃ、構成要素割り付け部７３ｄ、取込部７３ｅ、設定部７３ｆ、および軸変数割り付け部７３ｇを含む。演算部７３のこれらの機能の詳細については後述する。記憶部７４は、ユーザプログラム記憶部７４ａ、動作シミュレーション用データ記憶部７４ｂを含む。これらの記憶部の詳細については後述する。

（ＣＡＤインポート機能）
次に、本実施形態におけるＣＡＤインポート機能について、図面を参照しつつ説明する。図４は、本実施形態におけるＣＡＤインポート機能を示すフローチャートである。図５から図１２は、ＣＡＤインポートソフトウェアにおける画面の一例を示す図である。

本実施形態におけるＣＡＤインポート機能は、三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０において作成した周辺機器３０のＣＡＤデータから、モーションに必要な要素のみをシミュレーション装置４０に取込む機能である。本実施形態では、シミュレーション装置４０に予めインストールされたＣＡＤインポートソフトウェアを実行することにより、このＣＡＤインポート機能を実行する。また、シミュレーション装置４０においては、インポートしたＣＡＤデータに基づいて動作シミュレーションを行う。以下、ＣＡＤインポートソフトウェアによるＣＡＤインポート機能の詳細について説明する。

（１）周辺機器およびＣＡＤデータの選択
まず、シミュレーション装置４０にインストールされているＣＡＤインポートソフトウェアを起動させると、表示処理部７２は、シミュレーション装置４０の表示装置４２に、図５に示すように、インポートを行うＣＡＤデータが表す周辺機器の種別の選択画面２００を表示させる。周辺機器の種別の選択画面２００には、「追加する機構の種別を選択してください。」というメッセージ２０１が表示され、メッセージ２０１の下方には、種別表示欄２０２が表示されている。

種別表示欄２０２に表示される周辺機器の種別は、種別表示欄２０２の右側に表示されたドロップダウンアロー２０３を押下することにより、ドロップダウンリストにより表示される。ユーザは、このドロップダウンリストの中からいずれか一つの種別を選択する。本実施形態では、一例として、種別表示欄２０２において「ＸＹθ」が選択され、周辺機器３０としてＸＹθ軸テーブルを用いた場合について説明する。

周辺機器の種別の選択画面２００の右下には、開始ボタン２０４とキャンセルボタン２０５とが表示されており、開始ボタン２０４が押下されることにより、可動部品名表示部７３ｃは、機器の種別として、種別表示欄２０２に表示された種別を入力する（図４：Ｓ１０）。また、キャンセルボタン２０５が押下されると、周辺機器の種別の選択画面２００は閉じられ、表示装置４２における表示は、選択画面２００が表示される前の状態に戻る。

開始ボタン２０４が押下され、機器の種別の入力が行われると（図４：Ｓ１０）、シミュレーション装置４０の表示装置４２には、選択画面２００に代わって、図示を省略する構成要素名選択ダイアログが表示される。ユーザは、この構成要素名選択ダイアログから、インポートするＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名を選択する。ＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名が選択されると、ＣＡＤデータ入力部７３ａは、選択されたＣＡＤデータを入力する（図４：Ｓ２０）。

（２）可動部品の設定
ＣＡＤデータ入力部７３ａにより、ＣＡＤデータが入力されると、表示処理部７２は、図６に示すように、周辺機器追加ウィザード２１０を表示装置４２に表示させる。周辺機器追加ウィザード２１０は、インジケータ部２１１、メッセージ２１２、構成ツリー欄２１３、可動部品欄２１４、ＣＡＤ画像表示欄２１５、戻るボタン２１６、次へボタン２１７、キャンセルボタン２１８、および設定完了ボタン２１９を備える。

インジケータ部２１１は、ＣＡＤインポートを行うための設定のうち、どの段階の設定を行っているのかを示す。図６に示す例では、「１ 可動部品選択」と表示され、現在の段階が、可動部品の選択を行う段階であることを示している。

メッセージ２１２には、一例として、「構成ツリーから要素を選択し、対象の可動部品にドラッグ＆ドロップしてください。」というメッセージが表示される。

構成ツリー欄２１３には、上述のように選択されたＣＡＤデータに含まれる周辺機器の構成要素名が、構成要素名表示部７３ｂにより、ツリー構造で表示される。このツリー構造は、三次元ＣＡＤ用コンピュータ５０で作成されたＣＡＤデータのツリー構造がそのまま反映される。

可動部品欄２１４には、種別表示欄２０２において選択された周辺機器３０の可動部品の部品名が、可動部品名表示部７３ｃによって表示される。図６に示す例では、「ベース」、「Ｘステージ」、「Ｙステージ」、および「回転軸」という可動部品の部品名が表示されている。

ＣＡＤ画像表示欄２１５には、構成ツリー欄２１３に表示されたＣＡＤデータによる周辺機器３０の画像が、表示処理部７２により表示される。

戻るボタン２１６が押下されると、周辺機器追加ウィザード２１０は、一つ前の状態に戻る。次へボタン２１７が押下されると、周辺機器追加ウィザード２１０は、次の直動方向選択画面に遷移する。キャンセルボタン２１８が押下されると、周辺機器追加ウィザード２１０が閉じられる。設定完了ボタン２１９が押下されると、設定した内容が登録される。

図７および図８を参照しつつ、周辺機器追加ウィザード２１０における可動部品の選択処理について説明する。図７に示すように、構成ツリー欄２１３において、ＣＡＤデータのファイル“Ｐａｒｔｓ２＿２”を選択して、可動部品欄２１４の“Ｙステージ”にドラッグ＆ドロップしたとする。

この場合には、ＣＡＤ画像表示欄２１５に表示された周辺機器３０のうち、“Ｙステージ”の画像の色が、他の部分と識別可能な色に変わる。ユーザは、ＣＡＤ画像表示欄２１５に表示された周辺機器３０の可動部品の色が変わったことを確認して、設定完了ボタン２１９を押下する。設定完了ボタン２１９が押下されると、ＣＡＤデータ割り付け部７３ｄは、この可動部品名に対応する可動部品に、この構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータを割り付ける（図４：Ｓ３０）。また、取込部７３ｅは、割り付けられた構成要素のＣＡＤデータを動作シミュレーション用のデータとして取り込む（図４：Ｓ３０）。この例の場合は、構成要素名“Ｐａｒｔｓ２＿２”のＣＡＤデータは、Ｙステージの部品として割り付けられる。本実施形態では、以上のような操作により、ユーザが可動部品に割り付けた機械構成要素だけが取り込まれ、ユーザが可動部品に割り付けなかった機械構成要素については取り込まれない。

図８は、以上のようなドラッグ＆ドロップが完了した状態を示している。図８に示すように、構成ツリー欄２１３の構成要素名“Ｐａｒｔｓ２＿２”はグレイアウト表示となり、可動部品欄２１４の“Ｙステージ”の下には、構成要素名“Ｐａｒｔｓ２＿２”が記載され、可動部品欄２１４の“Ｙステージ”に、構成要素名“Ｐａｒｔｓ２＿２”のファイルが割り付けられたことを示している。

以上のように、本実施形態によれば、構成ツリー欄２１３に表示された全ての構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータを可動部品に割り付けるのではなく、構成ツリー欄２１３に表示された構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータのうち、ユーザが選択した構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータを、ユーザが選択した可動部品に割り付ける。そして、割り付けた構成要素のＣＡＤデータのみをシミュレーション用にインポートする。

ＣＡＤデータには、可動部品に割り付ける要素以外にも、シミュレーションには不要な機械要素も多数含まれるが、本実施形態によれば、シミュレーションに必要な要素のみを可動部品に割り付け、インポートすることができる。したがって、シミュレーションを行う際に、不必要な要素の描画を行う必要がなく、描画における負荷を低減することができる。例えば、細かいネジは機械設計には必要だが、シミュレーションには不要なので、ネジに対応するＣＡＤデータについては、構成ツリー欄２１３から可動部品欄２１４にドラッグ＆ドロップを行わないようにすれば、不必要な要素の描画を避けることができる。また、機械要素の回転軸に含まれる土台は、回転部品には含まれないため、土台に対応するＣＡＤデータについては、構成ツリー欄２１３から可動部品欄２１４にドラッグ＆ドロップを行わないようにすれば、不必要な要素の描画を避けることができる。

（３）各可動部品に直動方向を設定
以上のようにして、構成要素のＣＡＤデータと可動部品との割り付けが完了した場合に、ユーザが次へボタン２１７を押下することにより、表示処理部７２は、直動方向選択ための周辺機器追加ウィザード２２０を表示装置４２に表示させる。

図９に示すように、直動方向選択のための周辺機器追加ウィザード２２０は、インジケータ部２２１、メッセージ２２２、ＣＡＤ画像表示欄２２３、試運転数値入力欄２２４、直動ボタン２２５、戻るボタン２２６、次へボタン２２７、キャンセルボタン２２８、および設定完了ボタン２２９を備える。

インジケータ部２２１は、ＣＡＤインポートを行うための設定のうち、どの段階の設定を行っているのかを示す。図９に示す例では、「２ 直動方向選択 Ｘステージ」と表示され、現在の段階が、直動方向の選択を行う段階であることを示している。

メッセージ２２２には、一例として、「直動方向を選んでください。」というメッセージが表示される。

ＣＡＤ画像表示欄２２３には、ＣＡＤデータによる周辺機器３０の画像と共に、直動方向を示す矢印Ａ，Ｂが表示される。ユーザは、これらの矢印Ａ，Ｂのいずれかを選択することにより、直動方向の正方向を選択する。

試運転数値入力欄２２４には、数値を入力することができ、試運転数値入力欄２２４に数値を入力した上で、直動ボタン２２５を押下することにより、周辺機器３０の可動部品、図９に示す例の場合には、Ｘステージが試運転数値入力欄２２４に入力された数値に応じて直動する。直動ボタン２２５は、マイナスのマークが付されたボタンと、プラスのマークが付されたボタンとがあり、プラスのマークが付されたボタンが押下されると、正方向に、また、マイナスのマークが付されたボタンが押下されると負方向に移動する。

戻るボタン２２６が押下されると、周辺機器追加ウィザード２２０は、一つ前の状態に戻る。次へボタン２２７が押下されると、周辺機器追加ウィザード２２０は、次の回転方向の選択画面に遷移する。キャンセルボタン２２８が押下されると、周辺機器追加ウィザード２２０は閉じられる。設定完了ボタン２２９が押下されると、設定した内容が登録される。

周辺機器３０の各可動部品には、直動する部品、回転する部品、動かない部品の３パターンがある。そこで、図６に示す周辺機器追加ウィザード２１０において設定した可動部品に対して、「直動する部品」は直動方向、「回転する部品」は回転軸をそれぞれ設定する。直動方向選択ための周辺機器追加ウィザード２２０においては、「直動する部品」についての直動方向の正方向を設定する。

本実施形態においては、ユーザが図９に示す矢印Ａ，Ｂのいずれかを選択して直動方向の正方向を選択し、必要な場合には、試運転数値入力欄２２４と直動ボタン２２５を用いて動きを確認し、設定完了ボタン２２９を押下する。設定部７３ｆは、設定完了ボタン２２９が押下されると、図９のＣＡＤ画像表示欄２２３に示されている「直動する部品」の直動方向の正方向を設定する（図４：Ｓ４０）。

（４）各可動部品に回転軸を設定
以上のようにして、直動方向の設定を行った後に、次へボタン２２７が押下されると、表示処理部７２は、回転軸選択ための周辺機器追加ウィザード２３０を表示装置４２に表示させる。

図１０に示すように、回転軸選択ための周辺機器追加ウィザード２３０は、インジケータ部２３１、メッセージ２３２、ＣＡＤ画像表示欄２３３、回転軸座標入力欄２３４、試運転数値入力欄２３５、回転ボタン２３６、戻るボタン２３７、次へボタン２３８、キャンセルボタン２３９、および設定完了ボタン２４０を備える。

インジケータ部２３１は、ＣＡＤインポートを行うための設定のうち、どの段階の設定を行っているのかを示す。図１０に示す例では、「３ 回転軸選択 θ」と表示され、現在の段階が、回転軸の選択を行う段階であることを示している。

メッセージ２３２には、一例として、「回転軸を選んでください。」というメッセージが表示される。

ＣＡＤ画像表示欄２３３には、ＣＡＤデータによる周辺機器３０の画像と共に、回転軸を矢印Ｃと、回転方向を示す矢印Ｄが表示される。ユーザは、矢印Ｃの位置を移動させて回転軸の位置を設定することができる。また、ユーザは、矢印Ｄの向きを変えることにより、回転方向を設定することができる。

回転軸座標入力欄２３４には、回転軸の座標を数値で入力することができる。つまり、ユーザは、矢印Ｃの位置を移動させるか、または、回転軸座標入力欄２３４に数値を入力することにより、回転軸の座標を設定する。

試運転数値入力欄２３５には、数値を入力することができ、試運転数値入力欄２３５に数値を入力した上で、回転ボタン２３６を押下することにより、周辺機器３０の可動部品、図９に示す例の場合には、回転テーブルが試運転数値入力欄２３５に入力された数値に応じて回転する。回転ボタン２３６は、マイナスのマークが付されたボタンと、プラスのマークが付されたボタンとがあり、プラスのマークが付されたボタンが押下されると、正方向に、また、マイナスのマークが付されたボタンが押下されると負方向に回転する。

戻るボタン２３７が押下されると、周辺機器追加ウィザード２３０は、一つ前の状態に戻る。次へボタン２３８が押下されると、周辺機器追加ウィザード２３０は、次の位置設定画面に遷移する。キャンセルボタン２３９が押下されると、周辺機器追加ウィザード２３０は閉じられる。設定完了ボタン２４０が押下されると、設定した内容が登録される。

本実施形態においては、ユーザが図１０に示す矢印Ｃにより、または回転軸座標入力欄２３４に数値を入力することにより、回転軸を設定し、矢印Ｄにより回転方向を選択する。そして、必要な場合には、試運転数値入力欄２３５と回転ボタン２３６を用いて動きを確認し、設定完了ボタン２４０を押下する。設定部７３ｆは、設定完了ボタン２４０が押下されると、図１０のＣＡＤ画像表示欄２３３に示されている「回転する部品」の回転軸を設定する（図４：Ｓ５０）。

（５）周辺機器の位置を選択
以上のようにして、回転軸の設定を行った後に、次へボタン２３８が押下されると、表示処理部７２は、位置設定のための周辺機器追加ウィザード２５０を表示装置４２に表示させる。

図１１に示すように、回転軸選択ための周辺機器追加ウィザード２５０は、インジケータ部２５１、メッセージ２５２、ＣＡＤ画像表示欄２５３、ロボット識別子選択欄２５４、周辺機器位置座標入力欄２５６、ＴＣＰ位置座標入力欄２５７、戻るボタン２５８、次へボタン２５９、キャンセルボタン２６０、および設定完了ボタン２６１を備える。

インジケータ部２５１は、ＣＡＤインポートを行うための設定のうち、どの段階の設定を行っているのかを示す。図１１に示す例では、「４ 位置設定」と表示され、現在の段階が、周辺機器とＴＣＰ（エンドエフェクタ位置）の位置設定を行う段階であることを示している。

メッセージ２５２には、一例として、「周辺機器とＴＣＰの位置を設定してください。」というメッセージが表示される。

ＣＡＤ画像表示欄２５３には、ＣＡＤデータによるロボット２０の画像およびロボット２０に取り付けられるエンドエフェクタの位置を示す画像と、ＣＡＤデータによる周辺機器３０および周辺機器３０上に載置されるワークの中心位置を示す画像とが、が表示される。ユーザは、周辺機器位置座標入力欄２５６、およびＴＣＰ位置座標入力欄２５７にそれぞれの座標を入力することにより、ＣＡＤ画像表示欄２５３で確認しながら、エンドエフェクタ位置と周辺機器３０上のワークの中心位置を設定することができる。

ロボット識別子選択欄２５４には、ロボット識別子選択欄２５４の右側に表示されたドロップダウンアロー２５５を押下することにより、ロボット２０の識別子がドロップダウンリストにより表示される。ユーザは、このドロップダウンリストの中からいずれか一つのロボットの識別子を選択する。本実施形態では、一例として、ロボット識別子選択欄２５４において「Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ００１」が選択された場合について説明する。

周辺機器位置座標入力欄２５６には、ロボット２０に取り付けられるエンドエフェクタの位置の座標を数値で入力することができる。ＴＣＰ位置座標入力欄２５７には、周辺機器３０上に載置されるワークの中心位置の座標を数値で入力することができる。

戻るボタン２５８が押下されると、周辺機器追加ウィザード２５０は、一つ前の状態に戻る。次へボタン２５９が押下されると、周辺機器追加ウィザード２５０は、次の位置設定画面に遷移する。キャンセルボタン２６０が押下されると、周辺機器追加ウィザード２５０は閉じられる。設定完了ボタン２６１が押下されると、設定した内容が登録される。

本実施形態においては、ユーザが図１１に示す周辺機器位置座標入力欄２５６およびＴＣＰ位置座標入力欄２５７に座標値を入力し、設定完了ボタン２６１を押下する。設定部７３ｆは、設定完了ボタン２６１が押下されると、周辺機器位置座標入力欄２５６およびＴＣＰ位置座標入力欄２５７に入力された座標値を、エンドエフェクタの位置および周辺機器３０上に載置されるワークの中心位置として設定する（図４：Ｓ６０）。

（６）各可動部品に対応する軸変数の設定
以上のようにして、エンドエフェクタの位置および周辺機器３０上に載置されるワークの中心位置の設定を行った後に、次へボタン２５９が押下されると、表示処理部７２は、図１２に示すように、各可動部品に対応する軸変数の設定のための周辺機器追加ウィザード２７０を表示装置４２に表示させる。

図１２に示すように、各可動部品に対応する軸変数の設定のための周辺機器追加ウィザード２７０は、インジケータ部２７１、メッセージ２７２、パラメータ設定欄２７３、戻るボタン２７４、次へボタン２７５、キャンセルボタン２７６、および設定完了ボタン２７７を備える。

インジケータ部２７１は、ＣＡＤインポートを行うための設定のうち、どの段階の設定を行っているのかを示す。図１２に示す例では、「５ パラメータ設定」と表示され、現在の段階が、各可動部品に対応する軸変数のパラメータを設定する段階であることを示している。

メッセージ２７２には、一例として、「パラメータを設定してください。」というメッセージが表示される。

パラメータ設定欄２７３には、軸グループの名称が記載された名称欄、変数のデータ型が記載されたデータ型欄、変数が入力される設定値欄、変換係数が入力される変換係数欄、および単位が記載される単位欄を備える。軸グループは、Ｘ軸テーブルにおけるモータの軸、Ｙ軸テーブルにおけるモータの軸、および回転軸テーブルにおけるモータの軸を含んでいる。

設定値欄に入力される変数は、モーションプログラムで使用される軸変数である。ユーザは、設定値欄に、各軸グループに対応する軸変数を入力する。変換係数欄に入力される変換係数は、軸変数の値を角度等に変換するための係数であり、ユーザは、変換係数欄に所定の計数を入力する。

戻るボタン２７４が押下されると、周辺機器追加ウィザード２７０は、一つ前の状態に戻る。次へボタン２７５が押下されると、周辺機器追加ウィザード２７０は、全ての設定が終了した状態の画面に遷移する。キャンセルボタン２７６が押下されると、周辺機器追加ウィザード２７０は閉じられる。設定完了ボタン２７７が押下されると、設定した内容が登録される。

本実施形態においては、ユーザが各可動部品の軸グループに対応する軸変数のパラメータを入力し、設定完了ボタン２７７を押下することにより、軸変数割り付け部７３ｇは、各軸グループに軸変数のパラメータを割り付ける（図４：Ｓ７０）。

本実施形態では、周辺機器３０を動作させるために、周辺機器３０に割り付ける軸変数を定義してモーションプログラムを作成する。モーションプログラムで使用される軸変数を、可動部品に割り付けることで、シミュレーションを実行したときにシミュレータ上のＣＡＤファイルが動作する。

以上のように、本実施形態によれば、ツリー構造で表示された周辺機器の構成要素名、可動部品名、およびＣＡＤデータに基づく周辺機器３０の画像を表示させ、構成要素名を移動する、または、周辺機器３０の画像中の可動部品を選択するという操作により、構成要素名に対応する構成要素のＣＡＤデータと可動部品との割り付けを可能とした。したがって、ＣＡＤデータをシミュレーションするための設定を、簡単かつ分かりやすく行うことができる。

また、本実施形態によれば、ユーザが割り付け操作を行った構成要素名のＣＡＤデータだけを、シミュレーション用のデータとして取り込み、シミュレーションに不要なファイルを描画しないため、描画の負荷を軽減することができる。その結果、フレームレートを上げることが可能になる。また、メモリ使用量、ＣＰＵ負荷等を下げることも可能である。

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

１０ コントローラ
４０ シミュレーション装置
７２ 表示処理部
７３ａ ＣＡＤデータ入力部
７３ｂ 構成要素名表示部
７３ｃ 可動部品名表示部
７３ｄ ＣＡＤデータ割り付け部
７３ｅ 取込部
７３ｆ 設定部
７３ｇ 軸変数割り付け部

Claims (5)

1. ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置であって、
   前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するＣＡＤデータ入力部と、
   構成ツリー欄と、可動部品欄と、ＣＡＤ画像表示欄とを含む周辺機器追加画面を表示する表示装置と、
   前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を前記ＣＡＤ画像表示欄に表示する表示処理部と、
   前記ＣＡＤデータに含まれる前記周辺機器の構成要素名を前記構成ツリー欄にツリー構造で表示する構成要素名表示部と、
   前記周辺機器における可動部品の可動部品名を前記可動部品欄に表示する可動部品名表示部と、
   前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるＣＡＤデータ割り付け部と、
   前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込む取込部と、
   を備え、
   前記表示処理部は、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータが割り付けられると、前記部品の画像の色を他の部分と識別可能な色に変化させる、
   シミュレーション装置。
2. 前記ＣＡＤデータが割り付けられた前記可動部品は、直動する部品と回転する部品とを含み、前記直動する部品に直動方向を設定し、前記回転する部品に回転軸を設定する設定部を備え、
   前記表示処理部は、前記直動する部品に対応する画像に前記直動方向を表示させ、前記回転する部品に対応する画像に前記回転軸および前記回転軸の回転方向を表示させる、
   請求項１に記載のシミュレーション装置。
3. 前記ＣＡＤデータが割り付けられた前記可動部品に、前記制御用プログラムに含まれるモーションプログラムで使用される軸変数を割り付ける軸変数割り付け部を備える、
   請求項１または請求項２に記載のシミュレーション装置。
4. ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置の制御方法であって、
   入力部により、前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するステップと、
   表示装置により、構成ツリー欄と、可動部品欄と、ＣＡＤ画像表示欄とを含む周辺機器追加画面を表示するステップと、
   表示処理部により、前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を前記ＣＡＤ画像表示欄に表示するステップと、
   構成要素名表示部により、前記ＣＡＤデータに含まれる前記周辺機器の構成要素名を前記構成ツリー欄にツリー構造で表示するステップと、
   可動部品名表示部により、前記周辺機器における可動部品の可動部品名を前記可動部品欄に表示するステップと、
   ＣＡＤデータ割り付け部により、前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるステップと、
   前記表示処理部により、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータが割り付けられると、前記部品の画像の色を他の部分と識別可能な色に変化させるステップと、
   取込部により、前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込むステップと、を備え
   る、
   シミュレーション装置の制御方法。
5. ロボットおよび周辺機器の制御用プログラム、並びに前記ロボットおよび周辺機器のＣＡＤデータを利用して、前記ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行うシミュレーション装置のプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに、
   入力部により、前記周辺機器の前記ＣＡＤデータを入力するステップと、
   表示装置により、構成ツリー欄と、可動部品欄と、ＣＡＤ画像表示欄とを含む周辺機器追加画面を表示するステップと、
   表示処理部により、前記ＣＡＤデータに基づいて前記周辺機器の画像を前記ＣＡＤ画像表示欄に表示するステップと、
   構成要素名表示部により、前記ＣＡＤデータに含まれる前記周辺機器の構成要素名を前記構成ツリー欄にツリー構造で表示するステップと、
   可動部品名表示部により、前記周辺機器における可動部品の可動部品名を前記可動部品欄に表示するステップと、
   ＣＡＤデータ割り付け部により、前記可動部品名と、前記構成要素名または前記周辺機器における部品の画像とを関連付ける操作に基づいて、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータを割り付けるステップと、
   前記表示処理部により、前記可動部品名に対応する可動部品に、前記構成要素名に対応する前記ＣＡＤデータ、または前記部品の画像に対応する前記ＣＡＤデータが割り付けられると、前記部品の画像の色を他の部分と識別可能な色に変化させるステップと、
   取込部により、前記ＣＡＤデータ割り付け部により割り付けられた前記ＣＡＤデータを、動作シミュレーション用のデータとして取り込むステップと、を実行させる、
   シミュレーション装置のプログラム。

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