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JP3577296B2 - Method and device for setting motion path of articulated robot - Google Patents
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JP3577296B2 - Method and device for setting motion path of articulated robot - Google Patents

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JP3577296B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置に関し、特に、多関節ロボットの先端部に設けられたエンドエフェクタが、所定の出発点から到達点へ動作するための経路を設定するための多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、製造ラインに設置された多関節ロボットを直接操作させて作業姿勢のティーチングを行おうとすると、多関節ロボットの操作を熟知したオペレータが製造ラインの現場で作業を行わなければならないため、その分作業が非効率的となってしまう。また、その作業は、製造ラインを停止された状態で行う必要があるために当該製造ラインの稼動率も低下してしまう。
【0003】
そこで、近時前記ティーチング作業の効率化を図るため、あるいは、前記製造ラインの稼動率を向上させるために、オフラインによるティーチング(オフラインティーチング)が行われている。すなわち、コンピュータ上に多関節ロボット並びに作業対象物であるワークおよび周辺構造物のモデルを構築し、このモデルを用いてティーチングデータを作成した後、前記ティーチングデータを現場の多関節ロボットに供給するようにすれば、ティーチングデータの作成中に製造ラインを停止させる必要がない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術によるオフラインティーチングは、必ずしも広範に利用されてはいない。
【0005】
なぜならば、多関節ロボットは様々な周辺構造物、ワーク等との干渉(接触等)を回避する必要があることは当然であるが、周辺構造物の種類が多い場合やワークの形状が複雑である場合にはそれらの障害物を回避する動作経路を設定することは困難であるからである。
【0006】
より具体的には、多関節ロボットのとりうる姿勢全てについて干渉の調査を行う総当たり法は、計算量が膨大になり実用的でなく、また、所謂、数理計画などの最適化手法は解法が存在しないことがある。またさらに、乱数を利用した確率的手法では、解が収束する保証がないことおよび計算の再現性がないことが問題である。
【0007】
これらの問題を解決するためにいくつかの手法が提案されている。
【0008】
例えば、出発点と到達点とを含む平面を利用する手法(特許第2875498号公報参照)がある。この手法では、規定した平面上において障害物の断面を適当に拡大した進入禁止領域を規定し、この進入禁止領域の頂点を通る動作経路を設定して干渉を回避する。しかしながら、この手法においては、進入禁止領域との干渉をその都度検証して動作経路を設定するために、検証作業が繁雑になるとともに動作経路が複雑になる。さらに、動作経路が適正であっても、多関節ロボットが実際にその動作経路上を動作することができるのか否かを各軸の動作範囲等の観点から検証することができない。
【0009】
また、他の手法として、例えば生産現場において障害物の位置や形状を専用のコントローラで入力指示して動作経路を設定する手法(特開平9−81228号公報参照)がある。しかしながら、この手法においては、生産現場にて実機を動作させながら教示させるので、自動で動作経路を設定することはできない。
【0010】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、多関節ロボットの動作経路を、ワークや障害物の形状に影響を受ける複雑な演算をすることなく、かつ、自動的に効率よく設定することを可能にする多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多関節ロボットの動作経路設定方法は、エンドエフェクタを出発点から到達点へ動作させる多関節ロボットの動作経路設定方法において、前記出発点と前記到達点とを結ぶ経路を想定し、前記エンドエフェクタを前記経路上に動作させることが可能であるか否かを調査する第1のステップと、前記第1のステップで、前記経路上を動作させることが不可能である場合に、前記出発点または前記到達点から前記エンドエフェクタを前記出発点または前記到達点における前記エンドエフェクタの姿勢を基準とした所定の方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する第2のステップとを有することを特徴とする。
【0012】
これにより、エンドエフェクタを基準とした所定の方向に規定距離だけ移動させるという規定動作を適用させるので、多関節ロボットの動作経路を、ワークや障害物の形状に影響を受ける複雑な演算をすることなく、かつ、自動的に効率よく設定することができる。
【0013】
ここで、多関節ロボットおよびエンドエフェクタはコンピュータによるプログラム処理でモデルとして構成された仮想のものである。
【0014】
また、前記第2のステップで、前記経路上を動作させることが不可能である場合に、前記エンドエフェクタを空間上の定点の方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する第3のステップを有するとよい。
【0015】
これにより、エンドエフェクタを定点の方向に規定距離だけ移動させるという規定動作を適用させるので、多関節ロボットの動作経路を、ワークや障害物の形状に影響を受ける複雑な演算をすることなく、かつ、自動的に効率よく設定することができる。
【0016】
さらに、前記定点は、前記多関節ロボットの元軸の中心点であってもよい。
【0017】
さらにまた、前記第3のステップの後に、前記待避経路の終点を新たな出発点または到達点として規定し、前記第1のステップおよび第のステップを再度実行するようにしてもよい。
【0018】
前記終点が、前記多関節ロボットにとって到達不可能な点または干渉を発生する点であるとき、前記規定距離を修正した前記待避経路を再設定するようにしてもよい。
【0019】
また、本発明に係る多関節ロボットの動作経路設定装置は、エンドエフェクタを出発点から到達点へ動作させる多関節ロボットの動作経路設定装置において、前記出発点と前記到達点とを結ぶ経路を想定し、前記エンドエフェクタを前記経路上に動作させることが可能であるか否かを調査する経路調査部と、前記経路調査部で、前記経路上を動作させることが不可能であると判断された場合に、前記出発点または前記到達点から前記エンドエフェクタを前記出発点または前記到達点における前記エンドエフェクタの姿勢を基準とした所定の方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する経路設定部とを有することを特徴とする
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置の実施の形態例を図1〜図10を参照しながら説明する。
【0021】
本実施の形態における多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置は、基本的には、多関節ロボットの先端部に設けられたエンドエフェクタを、出発点から規定方向へ規定距離だけ移動するテンプレート動作を組み合わせながら動作させ、障害物を回避しながら到達点へ移動させる動作経路を設定するものである。
【0022】
図1に示すように、本実施の形態において使用するオフラインティーチング装置(動作経路設定装置)10は多関節ロボット50の動作のティーチングを行うものであり、作成されたティーチングデータに基づき作業対象物に対して所望の作業を行うロボット装置12と連係されている。
【0023】
ロボット装置12は、多関節ロボット50と、前記ティーチングデータに基づいて前記多関節ロボット50の動作制御を行うロボット制御部22とを備える。
【0024】
図2に示すように、オフラインティーチング装置10を構成する制御部14は、オフラインティーチング装置10の全体の制御を行う制御手段としてのCPU(コンピュータ)26と、記憶部であるROM28およびRAM29と、ハードディスク34に対してデータのアクセスを行うハードディスクドライブ(HDD)39と、モニタ16の画面上における描画制御を行う描画制御回路30と、入力装置としてのキーボード18およびマウス20が接続されるインタフェース回路32と、外部記録媒体36a(例えば、フレキシブルディスクやコンパクトディスク等)を制御する記録媒体ドライブ36と、ティーチングデータを作成するデータ作成回路38と、ティーチングデータに基づきモニタ16の画面上でシミュレーションを行うシミュレーション回路40とを有する。このシミュレーション回路40は、3次元CADをベースにしており前記モデルを作成し、また該モデル相互の干渉を調査する機能等を有する。
【0025】
ハードディスク34には、多関節ロボット50の動作経路を設定する機能をもつ動作経路設定プログラム35、動作経路を設定するための条件である条件データ37および図示しないOS等が格納されている。
【0026】
動作経路設定プログラム35は、任意の2点とを結ぶ経路上でガンユニット(エンドエフェクタ)68(図3参照)を動作させることが可能であるか否かを調査する経路調査部35aと、後述する第1および第2テンプレート動作を設定して適用する経路設定部35bとを有する。
【0027】
図3に示すように、多関節ロボット50は、取付台である第1ベース54に対して、先端側に向かって順に、第2ベース56、第1リンク58、第2リンク60、第3リンク62、第4リンク64およびガン着脱部66が接続されている。先端のガン着脱部66にはガンユニット68が接続されている。
【0028】
第2ベース56は鉛直軸である軸J1を中心にして第1ベース54に対して旋回可能に軸支されている。第1リンク58の基端部は水平軸である軸J2により第2ベース56に俯仰可能に軸支されている。また、第2リンク60の基端部は水平軸である軸J3により第1リンク58の先端部に揺動可能に軸支されている。そして、第3リンク62は第2リンク60の先端側に軸J4を共通の回転中心軸として接続されている。さらに、第4リンク64の基端部は軸J4に対して直角方向の軸J5により第3リンク62の先端部に揺動可能に軸支されている。ガン着脱部66は第4リンク64の先端側に軸J6を共通の回転中心軸として接続されている。
【0029】
ガン着脱部66に接続されたガンユニット68はいわゆるC型溶接ガンであり、アーチ状のアーム74の両端部には、軸J6上に沿って開閉する一対の電極70、72を有する。この電極70、72は閉状態では軸J6上の溶接作業点(以下、TCP(Tool Center Point)という。)でワーク80に接触する。
【0030】
TCPから本体側の電極72の軸心に一致する方向をベクトルZrとし、ベクトルZrに直交しガンユニット68の外側に向く方向をベクトルXrとする。また、ベクトルXr、ベクトルZrに互いに直交する方向をベクトルYrとする。
【0031】
軸J1〜J6の駆動機構並びに電極70、72の開閉機構は、それぞれ図示しないアクチュエータにより駆動され、TCPは軸J1〜J6のそれぞれの回転角θ1〜θ6の値および多関節ロボット50の各部寸法により決定される。
【0032】
また、ガンユニット68はC型溶接ガンに限らず、例えば図4に示すX型溶接ガン(共通の支軸に軸支された開閉する一対のガンアームを備える溶接ガン)68aであってもよい。
【0033】
多関節ロボット50に関する座標計算および制御上の基準点として、軸J1と軸J2とが交差する点を原点(元軸の中心点)Oとして規定し、この原点Oを基準として、鉛直上向き方向を高さZ、回転角θ1がθ1=0であるときの軸J2の方向を奥行Y、高さZと奥行Yに垂直な方向を幅Xとして表す。この高さZ、幅Xおよび奥行Yにより3次元直交座標を示すものとする。
【0034】
次に、このように構成されるオフラインティーチング装置10、および動作経路設定プログラム35を用いて、多関節ロボット50の動作経路を設定する手順について図5〜図10を参照しながら説明する。
【0035】
以下の説明では、図5に示すように、薄板であるワーク80のある出発点P1から到達点P2へガンユニット68を動作させる例について説明する。出発点P1および到達点P2は、溶接を行う空間上の3次元直交座標値(X、Y、Z)と、ガンユニット68の姿勢を示すTCPの3つのパラメータの合計6つの値からなる。出発点P1と到達点P2との間には障害物82が存在するものとする。また、出発点P1および到達点P2に対して、ガンユニット68が到達可能であることは予め検証されており、出発点P1および到達点P2を溶接する際のガンユニット68の姿勢、つまりベクトルXr、ベクトルYrおよびベクトルZrの値も決定されているものとする。
【0036】
なお、出発点P1および到達点P2は溶接ポイント以外であってもよく、例えば予めワーク80の突起部等を回避した位置を求めておき、その点を出発点P1および到達点P2としてもよい。
【0037】
まず、図6のステップS1において、オフラインティーチング装置10の操作者は、所定の操作方法により、動作経路設定プログラム35を起動させる。オフラインティーチング装置10に組み込まれているOSはハードディスク34に格納されている動作経路設定プログラム35をRAM29にロードして実行する。次のステップS2以降の処理は、この動作経路設定プログラム35により実行される。
【0038】
ステップS2において、動作経路設定プログラム35は、動作経路を設定する条件である条件データ37をハードディスク34から読み出してRAM29に記憶する。さらに、条件データ37から、動作経路を設定しようとする出発点P1、到達点P2、ワーク80の形状および障害物82等の位置および形状を認識する。
【0039】
次に、ステップS3において、出発点P1と到達点P2との間を結んだ動作経路(経路)100を想定し、ガンユニット68をこの動作経路100上に動作させたときの、姿勢成立の可否および干渉の有無について調査を行う。
【0040】
この動作経路100は、図5に示すように直線状としてもよいし、多関節ロボット50の動作が容易な任意の曲線としてもよい。なお、後述する動作経路102、104、110および112についても同様である。
【0041】
具体的には、動作経路100を微小長さに分割した分割点を想定する。そして、この各分割点にガンユニット68を配置したときの多関節ロボット50の姿勢、つまり回転角θ1〜θ6を求める。この回転角θ1〜θ6の演算方法は分割点の空間上の位置座標(X、Y、Z)、およびガンユニット68の姿勢を表すベクトルXr、ベクトルYr、ベクトルZrで規定される合計6つの値と多関節ロボット50の各部の寸法等から周知の行列演算手法(以下、逆演算という。)を適用すればよい。
【0042】
出発点P1および到達点P2におけるガンユニット68の姿勢が異なる場合は、各分割点では直線補完的にガンユニット68の姿勢を示すベクトルXr、ベクトルYrおよびベクトルZrを規定すればよい。また、この調査では電極70、72は開状態として扱い、電極70、72がワーク80と干渉することがないようにする。
【0043】
各分割点毎に多関節ロボット50の姿勢が成立するならば、実際に出発点P1から到達点P2への動作が保証される。
【0044】
次に、ステップS4において、各分割点において逆演算の解が正常に求まったか、つまり前記TCPが分割点に到達可能であるかを判断する。解が求まらなかったり、求まっていてもその角度値が軸J1〜J6の回転稼動範囲外であったり、また、求まった姿勢において多関節ロボット50が障害物82等と干渉していればステップS5へ移り、それ以外の場合、つまり解が正常に求まるならばステップS29において終了処理を行う。
【0045】
干渉の有無については、シミュレーション回路40が有する干渉に関する機能を用いればよい。
【0046】
図7のステップS5において、障害物82を回避し、または姿勢を成立させるために、ガンユニット68を出発点P1から第1のテンプレート動作を適用して第1中継点Q1(新たな出発点)を設定する。
【0047】
ここで、テンプレートとは、多関節ロボット50に実行させる規定の動作を表すもので、第1のテンプレートは、図9に示すように、ガンユニット68のTCPを基準として、規定方向に規定距離だけ動作した第1中継点Q1を想定して、出発点P1と第1中継点Q1を結ぶ動作経路(待避経路)102へガンユニット68を移動する動作である。第1中継点Q1は、出発点P1の位置を移動させただけのものであり、出発点P1が有するガンユニット68の向き、つまりTCPの向きは不変であるものとする。
【0048】
一般に溶接作業を適正に行うために、ベクトルZrはワーク80に対して垂直となるように設定されていることから、規定方向は、ガンユニット68の引き抜き方向、つまりベクトルXrの逆方向とすると好適である。また、規定距離は、ガンユニット68のサイズにより、ワーク80から十分離脱できる距離を予め規定しておけばよい。一般的なサイズのガンユニットでは100mmが好適である。
【0049】
第1のテンプレートは、一般的なワークである薄板に対して有効な待避方法であり、ワークの形状に影響を受けることなく、予め決められた簡便な待避方法によって動作経路を設定することができる。
【0050】
次に、図7のステップS6において、第1中継点Q1における多関節ロボット50の姿勢成立の可否と、周辺の障害物82等との干渉の有無をステップS3と同様に調査する。
【0051】
次に、ステップS7において、ステップS6の調査の結果、第1中継点Q1における多関節ロボット50の姿勢が成立し、しかも干渉がないと判断できればステップS12へ移り、それ以外の場合にはステップS8に移る。
【0052】
ステップS8においては、第1中継点Q1で適切な姿勢を得るために、ガンユニット68を、ベクトルXr、YrまたはZrを中心にして所定角度だけ回転させた姿勢を想定する。この回転処理は、次の判断処理であるステップS9とともに行い、ベクトルXr、Yr、Zrの全てについて、順に回転させるものとする。
【0053】
次に、ステップS9において、所定角度ずつ回転した積算角度が360°に達したか否かを確認し、360°未満であればステップS6へ移り多関節ロボット50の姿勢判断を行う。
【0054】
ベクトルXr、ベクトルYrおよびベクトルZrのそれぞれについて360°回転させても、第1中継点Q1では適正な姿勢が得られない場合には、ステップS10において、この第1中継点Q1を出発点P1の方向へ所定距離だけ戻した位置に再設定する。すなわち、第1中継点Q1が出発点P1から100mmの距離に設定されていたならば、出発点P1の方向へ10mmだけ戻して90mmの位置に再設定する。
【0055】
次に、ステップS11において、第1中継点Q1を戻す距離の積算値を確認して、当初の点である出発点P1まで戻ってしまったときは、処理を中断し再計画を行うものとする。出発点P1まで戻っていないとき、つまり、第1中継点Q1が出発点P1から10〜90mmの範囲にあればステップS6へ移り、多関節ロボット50の姿勢判断を行う。
【0056】
一方、ステップS12(前記ステップS7で多関節ロボット50の姿勢が成立し、しかも干渉がないと判断された場合)において、第1中継点Q1と出発点P1との間を結んだ動作経路102(図5参照)を想定し、ガンユニット68をこの動作経路102上に動作させたときにおける姿勢成立の可否および干渉の有無についての調査を、ステップS3と同様の処理によって行う。
【0057】
次に、ステップS13において、ステップS4と同様の判断を行い、動作経路102上の分割点で多関節ロボット50の姿勢が成立し、動作可能であると判断されたとき、次のステップS14に移る。動作不能であると判断されたときは、ステップS10へ戻り、第1中継点Q1の位置をさらに変更する。
【0058】
ステップS14では、出発点P1および到達点P2について2つの第1中継点Q1および第1中継点Q2(新たな到達点)を設定したことを確認し、次のステップS15へ移る。到達点P2に対応した第1中継点Q2が未設定であれば、図7のステップS5へ戻る。
【0059】
次に、ステップS15において、2つの第1中継点Q1およびQ2を結んだ動作経路104を想定し、ガンユニット68をこの動作経路104上に動作させたときにおける姿勢成立の可否および干渉の有無についての調査を、ステップS3と同様の処理によって行う。
【0060】
次に、ステップS16において、ステップS4と同様の判断を行い、動作経路104上の分割点で多関節ロボット50の姿勢が成立し、動作可能と判断されたときは、図6のステップS29において動作経路の終了処理を行う。動作不能と判断されたときは、次のステップS17へ移る。
【0061】
図8のステップS17において、障害物82を回避するために、ガンユニット68を第1中継点Q1から第2のテンプレート動作を適用して第2中継点R1を設定する。
【0062】
第2のテンプレートは、図9に示すように、第1中継点Q1と所定の定点106とを結ぶ線108を想定し、この線108上に第1中継点Q1から規定距離だけ移動した点を第2中継点R1とするものである。
【0063】
第2中継点R1は、第1中継点Q1を空間上の位置だけ移動させたものであり、第1中継点Q1が有するガンユニット68の向き、つまりTCPの向きは不変であるものとする。
【0064】
第2のテンプレートは、すでにワーク80から離脱しているガンユニット68について、干渉する障害物82がない方向へ動作させるために、障害物82の存在する可能性の低いフリースペースとして、原点Oの方向へ動作させるものである。つまり、一般的に原点Oの近辺ほど、多関節ロボット50の動作を阻害するような障害物82は存在しないものであり、この方向へ向かって動作させることで障害物82を回避できる可能性が高くなり好適である。また規定距離は100mmが好適である。
【0065】
定点106としては原点O以外にも、障害物82が存在しない場所あるいは動作しやすい場所があれば、その場所を定点106としてもよい。例えば、多関節ロボット50の動作範囲を空間上で表現したとき、その中心位置では最も動作の自由度が大きいと考えられるので、その位置を定点106としてもよい。
【0066】
次に、ステップS18において、第2中継点R1における多関節ロボット50の姿勢成立の可否と、周辺の障害物82等との干渉の有無をステップS3と同様に調査する。
【0067】
次に、ステップS19において、ステップS18での調査の結果、第2中継点R1における多関節ロボット50の姿勢が成立し、しかも干渉がないと判断できればステップS24へ移り、それ以外の場合にはステップS20に移る。
【0068】
ステップS20においては、第2中継点R1で適切な姿勢を得るために、ステップS8と同様に、ガンユニット68を、ベクトルXr、YrまたはZrを中心にして所定角度だけ回転させた姿勢を想定する。
【0069】
次に、ステップS21において、所定角度ずつ回転した積算角度が360°に達したか否かを確認し、360°未満であればステップS6へ移り、多関節ロボット50の姿勢判断を行う。
【0070】
ベクトルXr、ベクトルYrおよびベクトルZrのそれぞれについて360°回転させても、第2中継点R1では適正な姿勢が得られない場合には、ステップS22において、この第2中継点R1を定点106の方向へ所定距離だけ移動した位置に再設定する。すなわち、第2中継点R1が第1中継点Q1から100mmの距離に設定されていたならば、さらに100mmだけ定点106の方向へ移動し200mmの位置に再設定する。
【0071】
次に、ステップS23において、第2中継点R1を移動する距離の積算値を確認して、定点106まで達しているときは、処理を中断して再計画を行う。定点106まで達していないときは、ステップS18へ移り、多関節ロボット50の姿勢判断を行う。
【0072】
ステップS24(前記ステップS19で多関節ロボット50の姿勢が成立し、しかも干渉がないと判断された場合)において、第1中継点Q1と第2中継点R1を結んだ動作経路110を想定し、ガンユニット68をこの動作経路110上に動作させたときにおける姿勢成立の可否および干渉の有無についての調査を、ステップS3と同様の処理によって行う。
【0073】
次に、ステップS25において、ステップS4と同様の判断を行う。動作経路110上の分割点で多関節ロボット50の姿勢が成立し、動作可能であると判断すれば、次のステップS26に移り、動作不能であると判断すれば、ステップS22へ戻り、第1中継点Q1の位置をさらに変更する。
【0074】
ステップS26では、第1中継点Q1およびQ2について2つの第2中継点R1およびR2を設定したことを確認し、次のステップS27へ移る。第1中継点Q2に対応した第2中継点R2が未設定であれば、ステップS17へ戻る。
【0075】
次に、ステップS27において、2つの第2中継点R1およびR2を結んだ動作経路112を想定し、この動作経路112上の動作について、ステップS3と同様の調査を行う。
【0076】
次に、ステップS28において、ステップS4と同様の判断を行い、動作経路112上の分割点で多関節ロボット50の姿勢が成立し、動作可能と判断できれば動作経路の終了処理を行う。障害物82の干渉などにより、動作不能と判断されたときはステップS22へ戻り、2つの第2中継点R1、R2をさらに移動させ、動作経路が成立するまで処理を繰り返せばよい。
【0077】
出発点P1から到達点P2への動作経路の設定が終了した後、図6のステップS29において終了処理を行う。この終了処理としては、例えば設定された動作経路を図10に示すパステーブル120に記録することが挙げられる。このパステーブル120は、設定した動作経路である出発点P1、第1中継点Q1、第2中継点R1、第2中継点R2、第1中継点Q2および到達点P2を動作順に記録する表であり、各点における位置座標(X、Y、Z)とTCPを示すベクトルXr、ベクトルYr、ベクトルZrの値および多関節ロボット50の各軸の回転角θ1〜θ6の値が記録される。
【0078】
また、パステーブル120に記録された動作経路は、前記データ作成回路38により、実際の多関節ロボット50を動作させるためのプログラムデータに変換された後、ロボット制御部22に転送される。
【0079】
パステーブル120は、RAM29やハードディスク34内に記録されるが、必要に応じてモニタ16の画面に表示されまたは印刷され得る。
【0080】
なお、上述の説明においては、動作経路104は、第1中継点Q1およびQ2を結ぶ経路としたが、出発点P1側だけに第1のテンプレートを適用して第1中継点Q1を求めて、到達点P2についてはそのまま適用し、第1中継点Q1と到達点P2とを結ぶ経路を想定するようにしてもよい。
【0081】
また、動作経路112についても同様に、例えば、第2中継点R1と第1中継点Q1とを結ぶ経路を想定するようにしてもよい。
【0082】
出発点P1から待避するための待避経路としての動作経路102および110は、到達点P2以外の他の点へ動作させる際に流用してもよい。
【0083】
さらに、第1のテンプレートで当初適用する規定距離は100mmとしたが、10mmから開始して、20mm、30mmと距離を伸ばす形態にしてもよい。
【0084】
ワーク80や、障害物82等の状況により第1および第2のテンプレートを適用する順序は逆であってもよい。
【0085】
設定されたパステーブル120は、出発点P1から到達点P2へ至る動作経路を示すものであるが、この動作経路は可逆性があり、到達点P2から出発点P1へ動作する経路に利用してもよく、また全動作経路を利用しなくとも、途中までの経路を利用するようにしてもよい。
【0086】
さらにまた、本実施の形態は溶接用のロボット以外であっても、例えば、組み立て用ロボットや塗装用ロボット等にも適用可能であり、多関節ロボット50は、7軸構造やリンク機構、伸縮機構等を有する構造であってもよい。
【0087】
このように、本実施の形態によれば、まず、出発点P1と到達点P2とを結ぶ動作経路100を想定し、ガンユニット68を動作経路100上に動作させることが可能であるかを調査するので、この動作経路100上をガンユニット68が動作可能であるならば、動作の中継点等を設けることなく極めて簡便に動作経路を設定することができる。この動作経路100上の動作が不能であるときでも、出発点P1または到達点P2から規定方向であるベクトルXrの逆方向へ規定距離だけ動作する第1のテンプレートを適用するので、複雑な演算を行うことなく、またワーク80の形状に影響されることなく、自動的に効率よく第1中継点Q1およびQ2を設定することができる。
【0088】
第1のテンプレートは、ワーク80に対して最も待避しやすいと考えられる方向に設定した規定方向に向かい、ガンユニット68のサイズに応じて十分にワーク80から待避できる規定距離だけ動作するので、簡便な方法でありながらワーク80から安全に待避できる可能性が高い。しかも、ステップS6等において、その安全性の検証を行っているので、実際に多関節ロボット50を動作させたときには干渉等のおそれがない。
【0089】
また、本実施の形態によれば、待避経路上に設定する第1中継点Q1、Q2または第2中継点R1、R2が、多関節ロボット50にとって到達不可能な点または干渉を発生する点であるとき、第1および第2のテンプレートの規定距離を修正して第1中継点Q1、Q2または第2中継点R1、R2の位置を再設定するので、好適な待避位置を設定することができる。
【0090】
また、第2のテンプレートでは、規定方向を多関節ロボット50の座標計算上の原点Oへ向かう方向としているので、障害物82と干渉するおそれが低い。
【0091】
さらに、本実施の形態によれば、第1のテンプレートと第2のテンプレートとを組み合わせて適用し、まずは第1のテンプレートでワーク80から待避し、次いで第2のテンプレートで他の障害物82等から待避するようにし、さらにその後安全性の検証を行うので、複雑な演算を行うことなく、かつ、自動的に効率よく待避および移動の経路を設定することができる。
【0092】
この発明に係る多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置は、上述の実施の形態例に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る多関節ロボットの動作経路設定方法および設定装置によれば、ワークや障害物の形状に影響を受ける複雑な演算をすることなく、かつ、自動的に効率よく多関節ロボットの動作経路を設定することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態で使用するオフラインティーチング装置およびロボット装置を示す説明図である。
【図2】オフラインティーチング装置の構成を示すブロック図である。
【図3】多関節ロボットの構成を示す説明図である。
【図4】X型溶接ガンを示す説明図である。
【図5】出発点から到達点への動作経路を示す説明図である。
【図6】本実施の形態における多関節ロボットの動作経路設定方法を示すフローチャート(その1)である。
【図7】本実施の形態における多関節ロボットの動作経路設定方法を示すフローチャート(その2)である。
【図8】本実施の形態における多関節ロボットの動作経路設定方法を示すフローチャート(その3)である。
【図9】第1および第2のテンプレートの動作を示す説明図である。
【図10】パステーブルを示す説明図である。
【符号の説明】
10…オフラインティーチング装置 12…ロボット装置
14…制御部 22…ロボット制御部
26…CPU 29…RAM
34…ハードディスク 35…動作経路設定プログラム
38…データ作成回路 40…シミュレーション回路
50…多関節ロボット 68…ガンユニット
70、72…電極 80…ワーク
100、102、104、110、112…動作経路
106…定点 120…パステーブル
O…原点 P1…出発点
P2…到達点 Q1、Q2…第1中継点
R1、R2…第2中継点 Xr、Yr、Zr…ベクトル
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for setting an operation path of an articulated robot, and more particularly to an end effector provided at the tip of the articulated robot for setting a path for operating from a predetermined starting point to a destination. And an apparatus for setting an operation path of an articulated robot.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when teaching a work posture by directly operating an articulated robot installed on a production line, an operator who is familiar with the operation of the articulated robot must perform work at the production line site. The work becomes inefficient. Further, the operation must be performed in a state where the production line is stopped, so that the operation rate of the production line is also reduced.
[0003]
Therefore, in recent years, offline teaching (offline teaching) has been performed in order to improve the efficiency of the teaching operation or to improve the operation rate of the manufacturing line. That is, a multi-joint robot and a model of a work and a peripheral structure which are work objects are constructed on a computer, teaching data is created using the model, and then the teaching data is supplied to a multi-joint robot at the site. In this case, there is no need to stop the production line while creating teaching data.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the offline teaching according to the prior art is not always widely used.
[0005]
This is because it is necessary for the articulated robot to avoid interference (contact, etc.) with various peripheral structures, works, and the like, but when there are many types of peripheral structures and the shape of the work is complicated. This is because, in some cases, it is difficult to set an operation path that avoids those obstacles.
[0006]
More specifically, the brute force method of investigating interference for all possible postures of the articulated robot is not practical because of the large amount of calculation, and optimization methods such as so-called mathematical programming require solutions. May not exist. Furthermore, the stochastic method using random numbers has problems that there is no guarantee that the solution converges and that there is no reproducibility of calculation.
[0007]
Several approaches have been proposed to solve these problems.
[0008]
For example, there is a method using a plane including a start point and a destination point (see Japanese Patent No. 2875498). In this method, an entry-prohibited area in which the cross section of an obstacle is appropriately enlarged on a specified plane is defined, and an operation path passing through the vertex of the entry-prohibited area is set to avoid interference. However, in this method, since the interference with the no-go area is verified each time to set the operation path, the verification work becomes complicated and the operation path becomes complicated. Furthermore, even if the motion path is proper, it cannot be verified from the viewpoint of the motion range of each axis whether or not the articulated robot can actually move on the motion path.
[0009]
As another method, for example, there is a method of inputting and instructing the position and shape of an obstacle with a dedicated controller at a production site to set an operation path (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-81228). However, in this method, since the teaching is performed while operating the actual machine at the production site, the operation path cannot be automatically set.
[0010]
The present invention has been made in consideration of such problems, and automatically and efficiently calculates the operation path of the articulated robot without performing complicated calculations affected by the shapes of works and obstacles. It is an object of the present invention to provide a method and a device for setting an operation path of an articulated robot capable of setting.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The motion path setting method of the articulated robot according to the present invention, in the motion path setting method of the articulated robot that moves the end effector from the starting point to the destination, assuming a path connecting the starting point and the destination, A first step of examining whether or not the end effector can be operated on the path; and in the first step, when it is impossible to operate on the path, Start the end effector from the starting point or the destinationA predetermined position based on the attitude of the end effector at the start point or the arrival point.A second step of setting an evacuation route that operates only a specified distance in the direction.
[0012]
This allows the end effectorPredeterminedSince the specified motion of moving in the direction by the specified distance is applied, the motion path of the articulated robot is automatically and efficiently set without performing complicated calculations that are affected by the shape of the work or obstacle. be able to.
[0013]
Here, the articulated robot and the end effector are virtual ones configured as models by computer program processing.
[0014]
Also,In the second step, when it is impossible to operate the end effector on the path, a third step of setting a retreat path for operating the end effector by a specified distance in a direction of a fixed point in space is provided. Good.
[0015]
As a result, the specified operation of moving the end effector in the direction of the fixed point by the specified distance is applied, so that the operation path of the articulated robot can be calculated without complicated calculations affected by the shape of the workpiece or obstacle, and , Can be set automatically and efficiently.
[0016]
Further, the fixed point may be a center point of an original axis of the articulated robot.
[0017]
Furthermore,After the third step,The end point of the evacuation route is defined as a new starting point or a destination point, and the first step and the3May be executed again.
[0018]
When the end point is a point at which the articulated robot is unreachable or a point at which interference occurs, the refuge route with the specified distance corrected may be reset.
[0019]
The motion path setting device for a multi-joint robot according to the present invention is a motion path setting device for a multi-joint robot that moves an end effector from a start point to a destination point, and assumes a path connecting the start point and the destination point. However, the route investigation unit that investigates whether or not the end effector can be operated on the route and the route investigation unit determine that it is impossible to operate the route on the route. In the case, a path setting unit that sets a retreat path that operates the specified distance from the starting point or the reaching point in the end effector in a predetermined direction based on the attitude of the end effector at the starting point or the reaching point. Characterized by having.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method and an apparatus for setting a motion path of an articulated robot according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
The method and the apparatus for setting the motion path of the articulated robot according to the present embodiment basically include a template operation for moving an end effector provided at the tip of the articulated robot by a specified distance from a starting point in a specified direction. And sets an operation route for moving to a destination while avoiding an obstacle.
[0022]
As shown in FIG. 1, an off-line teaching device (movement path setting device) 10 used in the present embodiment is for teaching the operation of the articulated robot 50, and is assigned to a work target based on the created teaching data. On the other hand, it is linked to a robot device 12 that performs a desired operation.
[0023]
The robot device 12 includes an articulated robot 50 and a robot control unit 22 that controls the operation of the articulated robot 50 based on the teaching data.
[0024]
As shown in FIG. 2, the control unit 14 configuring the offline teaching device 10 includes a CPU (computer) 26 as control means for controlling the entire offline teaching device 10, a ROM 28 and a RAM 29 as storage units, and a hard disk. A hard disk drive (HDD) 39 for accessing data to the display 34; a drawing control circuit 30 for performing drawing control on the screen of the monitor 16; and an interface circuit 32 to which the keyboard 18 and the mouse 20 as input devices are connected. A recording medium drive 36 for controlling an external recording medium 36a (for example, a flexible disk or a compact disk), a data generation circuit 38 for generating teaching data, and a system for performing simulation on the screen of the monitor 16 based on the teaching data. And an Interview configuration circuit 40. The simulation circuit 40 is based on three-dimensional CAD and has a function of creating the model and investigating interference between the models.
[0025]
The hard disk 34 stores an operation path setting program 35 having a function of setting the operation path of the articulated robot 50, condition data 37 as conditions for setting the operation path, an OS (not shown), and the like.
[0026]
The operation path setting program 35 includes a path investigation unit 35a that investigates whether or not the gun unit (end effector) 68 (see FIG. 3) can be operated on a path connecting any two points, And a route setting unit 35b for setting and applying the first and second template operations to be performed.
[0027]
As shown in FIG. 3, the articulated robot 50 includes a second base 56, a first link 58, a second link 60, and a third link with respect to a first base 54, which is a mounting base, in the order toward the distal end. 62, the fourth link 64 and the gun attaching / detaching portion 66 are connected. The gun unit 68 is connected to the gun attaching / detaching portion 66 at the tip.
[0028]
The second base 56 is rotatably supported on the first base 54 about an axis J1 that is a vertical axis. The base end of the first link 58 is supported by the second base 56 so as to be able to descend on an axis J2 which is a horizontal axis. The proximal end of the second link 60 is pivotally supported by the distal end of the first link 58 by an axis J3 which is a horizontal axis. The third link 62 is connected to the distal end side of the second link 60 using the axis J4 as a common rotation center axis. Further, the base end of the fourth link 64 is pivotally supported on the distal end of the third link 62 by an axis J5 perpendicular to the axis J4. The gun attaching / detaching portion 66 is connected to the distal end side of the fourth link 64 using the axis J6 as a common rotation center axis.
[0029]
The gun unit 68 connected to the gun attachment / detachment part 66 is a so-called C-type welding gun, and has a pair of electrodes 70 and 72 that open and close along the axis J6 at both ends of the arched arm 74. In a closed state, the electrodes 70 and 72 come into contact with the work 80 at a welding operation point (hereinafter, referred to as TCP (Tool Center Point)) on the axis J6.
[0030]
A direction that matches the axis of the electrode 72 on the main body side from the TCP is defined as a vector Zr, and a direction that is orthogonal to the vector Zr and faces outside the gun unit 68 is defined as a vector Xr. A direction orthogonal to the vector Xr and the vector Zr is defined as a vector Yr.
[0031]
The drive mechanism for the axes J1 to J6 and the opening and closing mechanism for the electrodes 70 and 72 are driven by actuators (not shown), and TCP is determined by the values of the rotation angles θ1 to θ6 of the axes J1 to J6 and the dimensions of each part of the articulated robot 50. It is determined.
[0032]
Further, the gun unit 68 is not limited to the C-type welding gun, and may be, for example, an X-type welding gun (a welding gun having a pair of openable and closable gun arms supported by a common support shaft) 68a shown in FIG.
[0033]
As a reference point for coordinate calculation and control of the articulated robot 50, a point at which the axis J1 and the axis J2 intersect is defined as an origin (center point of the original axis) O, and a vertical upward direction is defined based on the origin O. The direction of the axis J2 when the height Z and the rotation angle θ1 are θ1 = 0 is expressed as depth Y, and the direction perpendicular to the height Z and the depth Y is expressed as width X. The height Z, the width X, and the depth Y indicate three-dimensional orthogonal coordinates.
[0034]
Next, a procedure for setting an operation path of the articulated robot 50 using the offline teaching device 10 and the operation path setting program 35 configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0035]
In the following description, as shown in FIG. 5, an example in which the gun unit 68 is operated from a certain starting point P1 to a reaching point P2 of a thin work 80 will be described. The starting point P1 and the arriving point P2 are composed of a total of six values of three parameters of three-dimensional orthogonal coordinate values (X, Y, Z) in a space where welding is performed and three parameters indicating the attitude of the gun unit 68. It is assumed that an obstacle 82 exists between the start point P1 and the destination point P2. It has been verified in advance that the gun unit 68 can reach the start point P1 and the arrival point P2, and the posture of the gun unit 68 when welding the start point P1 and the arrival point P2, that is, the vector Xr , Vector Yr and vector Zr are also determined.
[0036]
In addition, the starting point P1 and the reaching point P2 may be other than the welding point. For example, a position where the protrusion of the work 80 is avoided may be obtained in advance, and the points may be set as the starting point P1 and the reaching point P2.
[0037]
First, in step S1 of FIG. 6, the operator of the offline teaching device 10 starts the operation path setting program 35 by a predetermined operation method. The OS incorporated in the offline teaching device 10 loads the operation path setting program 35 stored in the hard disk 34 into the RAM 29 and executes it. The processing after the next step S2 is executed by the operation path setting program 35.
[0038]
In step S <b> 2, the operation path setting program 35 reads condition data 37, which is a condition for setting an operation path, from the hard disk 34 and stores the read condition data 37 in the RAM 29. Further, from the condition data 37, the starting point P1, the reaching point P2, the shape of the work 80, the position and the shape of the obstacle 82, etc., for which the motion path is to be set are recognized.
[0039]
Next, in step S3, assuming an operation path (path) 100 connecting the starting point P1 and the arrival point P2, whether or not the posture is established when the gun unit 68 is operated on the operation path 100 is determined. Investigate the presence and absence of interference.
[0040]
The motion path 100 may be a straight line as shown in FIG. 5 or an arbitrary curve that facilitates the operation of the articulated robot 50. The same applies to operation paths 102, 104, 110, and 112 described later.
[0041]
Specifically, a division point obtained by dividing the operation path 100 into minute lengths is assumed. Then, the posture of the articulated robot 50 when the gun unit 68 is arranged at each of the division points, that is, the rotation angles θ1 to θ6 are obtained. The method of calculating the rotation angles θ1 to θ6 is a total of six values defined by the position coordinates (X, Y, Z) of the division point in space and the vector Xr, vector Yr, and vector Zr representing the attitude of the gun unit 68. A well-known matrix calculation method (hereinafter, referred to as an inverse calculation) may be applied based on the size of each part of the articulated robot 50 and the like.
[0042]
When the posture of the gun unit 68 at the start point P1 and the arrival point P2 is different, a vector Xr, a vector Yr, and a vector Zr indicating the posture of the gun unit 68 at each division point may be linearly complemented. In this investigation, the electrodes 70 and 72 are treated as an open state so that the electrodes 70 and 72 do not interfere with the work 80.
[0043]
If the posture of the articulated robot 50 is established at each division point, the operation from the start point P1 to the destination point P2 is actually guaranteed.
[0044]
Next, in step S4, it is determined whether the solution of the inverse operation has been normally obtained at each division point, that is, whether the TCP can reach the division point. If a solution is not obtained, or even if the angle value is out of the rotation operation range of the axes J1 to J6, or if the articulated robot 50 interferes with the obstacle 82 or the like in the determined posture. The process moves to step S5, and in other cases, that is, if the solution is normally obtained, an end process is performed in step S29.
[0045]
The presence or absence of the interference may be determined by using the function of the simulation circuit 40 regarding the interference.
[0046]
In step S5 in FIG. 7, in order to avoid the obstacle 82 or establish the posture, the gun unit 68 is applied with the first template operation from the start point P1 to the first relay point Q1 (new start point). Set.
[0047]
Here, the template represents a prescribed operation to be executed by the articulated robot 50, and the first template has a prescribed distance in a prescribed direction with respect to the TCP of the gun unit 68, as shown in FIG. This is an operation of assuming the operated first relay point Q1 to move the gun unit 68 to an operation path (backup path) 102 connecting the starting point P1 and the first relay point Q1. The first relay point Q1 is obtained by simply moving the position of the start point P1, and the direction of the gun unit 68 of the start point P1, that is, the direction of TCP is assumed to be unchanged.
[0048]
In general, the vector Zr is set so as to be perpendicular to the workpiece 80 in order to properly perform the welding operation. Therefore, it is preferable that the specified direction is the direction in which the gun unit 68 is pulled out, that is, the direction opposite to the vector Xr. It is. The prescribed distance may be a distance that can be sufficiently separated from the work 80 according to the size of the gun unit 68. 100 mm is suitable for a gun unit of a general size.
[0049]
The first template is an effective evacuation method for a thin plate that is a general work, and an operation path can be set by a predetermined simple evacuation method without being affected by the shape of the work. .
[0050]
Next, in step S6 of FIG. 7, whether or not the posture of the articulated robot 50 is established at the first relay point Q1 and whether or not there is interference with the surrounding obstacles 82 and the like are investigated in the same manner as in step S3.
[0051]
Next, in step S7, as a result of the investigation in step S6, if the posture of the articulated robot 50 at the first relay point Q1 is established and it can be determined that there is no interference, the process proceeds to step S12; otherwise, the process proceeds to step S8. Move on to
[0052]
In step S8, it is assumed that the gun unit 68 is rotated by a predetermined angle around the vector Xr, Yr or Zr in order to obtain an appropriate posture at the first relay point Q1. This rotation processing is performed together with step S9 as the next determination processing, and all the vectors Xr, Yr, and Zr are sequentially rotated.
[0053]
Next, in step S9, it is confirmed whether or not the integrated angle rotated by a predetermined angle has reached 360 °, and if it is less than 360 °, the flow proceeds to step S6 to determine the attitude of the articulated robot 50.
[0054]
If an appropriate posture cannot be obtained at the first relay point Q1 even after rotating the vector Xr, the vector Yr, and the vector Zr by 360 °, in step S10, the first relay point Q1 is moved to the starting point P1. The position is reset by a predetermined distance in the direction. That is, if the first relay point Q1 is set at a distance of 100 mm from the start point P1, the first relay point Q1 is returned by 10 mm in the direction of the start point P1 and reset to a position of 90 mm.
[0055]
Next, in step S11, the integrated value of the distance for returning the first relay point Q1 is checked, and when the distance has returned to the starting point P1, which is the initial point, the processing is interrupted and replanning is performed. . If it has not returned to the starting point P1, that is, if the first relay point Q1 is within a range of 10 to 90 mm from the starting point P1, the process proceeds to step S6, and the posture of the articulated robot 50 is determined.
[0056]
On the other hand, in step S12 (when the posture of the articulated robot 50 is established in step S7 and it is determined that there is no interference), the motion path 102 (see FIG. 4) connecting the first relay point Q1 and the starting point P1 Assuming that the gun unit 68 is operated on the operation path 102, an investigation as to whether or not the posture is established and whether or not there is interference is performed by the same processing as in step S3.
[0057]
Next, in step S13, the same determination as in step S4 is performed. When it is determined that the posture of the articulated robot 50 is established at the division point on the motion path 102 and the robot is operable, the process proceeds to the next step S14. . If it is determined that the operation is impossible, the process returns to step S10, and the position of the first relay point Q1 is further changed.
[0058]
In step S14, it is confirmed that two first relay points Q1 and first relay points Q2 (new destination points) have been set for the starting point P1 and the destination point P2, and the process proceeds to the next step S15. If the first relay point Q2 corresponding to the arrival point P2 has not been set, the process returns to step S5 in FIG.
[0059]
Next, in step S15, assuming an operation path 104 connecting the two first relay points Q1 and Q2, whether the posture is established and whether or not interference occurs when the gun unit 68 is operated on the operation path 104 is described. Is performed by the same processing as in step S3.
[0060]
Next, in step S16, the same determination as in step S4 is performed. When it is determined that the posture of the articulated robot 50 is established at the division point on the operation path 104 and the operation is possible, the operation is performed in step S29 in FIG. Performs route termination processing. If it is determined that the operation cannot be performed, the process proceeds to the next step S17.
[0061]
In step S17 in FIG. 8, in order to avoid the obstacle 82, the second relay point R1 is set by applying the second template operation from the first relay point Q1 to the gun unit 68.
[0062]
As shown in FIG. 9, the second template assumes a line 108 connecting the first relay point Q1 and a predetermined fixed point 106, and indicates a point moved on the line 108 by a specified distance from the first relay point Q1. This is the second relay point R1.
[0063]
The second relay point R1 is obtained by moving the first relay point Q1 by a position in space, and the direction of the gun unit 68 of the first relay point Q1, that is, the direction of TCP is assumed to be invariable.
[0064]
The second template is used as a free space in which the obstacle 82 is unlikely to exist in order to operate the gun unit 68 which has already separated from the work 80 in a direction where there is no obstructing obstacle 82. It is operated in the direction. That is, generally, there is no obstacle 82 that hinders the operation of the articulated robot 50 near the origin O, and there is a possibility that the obstacle 82 can be avoided by operating in this direction. It is high and suitable. The prescribed distance is preferably 100 mm.
[0065]
If there is a place where the obstacle 82 does not exist or a place where it is easy to operate other than the origin O as the fixed point 106, the place may be set as the fixed point 106. For example, when the motion range of the articulated robot 50 is expressed in space, it is considered that the degree of freedom of motion is the largest at the center position.
[0066]
Next, in step S18, whether or not the posture of the articulated robot 50 is established at the second relay point R1 and whether or not there is interference with surrounding obstacles 82 and the like are examined in the same manner as in step S3.
[0067]
Next, in step S19, as a result of the investigation in step S18, if the attitude of the articulated robot 50 at the second relay point R1 is established and it can be determined that there is no interference, the process proceeds to step S24. Move to S20.
[0068]
In step S20, in order to obtain an appropriate posture at the second relay point R1, as in step S8, it is assumed that the gun unit 68 is rotated by a predetermined angle around the vector Xr, Yr or Zr. .
[0069]
Next, in step S21, it is confirmed whether or not the integrated angle rotated by a predetermined angle has reached 360 °. If it is less than 360 °, the process proceeds to step S6, and the posture of the articulated robot 50 is determined.
[0070]
If an appropriate posture cannot be obtained at the second relay point R1 even when the vector Xr, the vector Yr, and the vector Zr are rotated by 360 °, in step S22, the second relay point R1 is moved in the direction of the fixed point 106. Is reset to the position moved by a predetermined distance. That is, if the second relay point R1 is set at a distance of 100 mm from the first relay point Q1, it is further moved by 100 mm in the direction of the fixed point 106 and reset to a position of 200 mm.
[0071]
Next, in step S23, the integrated value of the distance traveled by the second relay point R1 is checked, and when the distance reaches the fixed point 106, the process is interrupted and replanning is performed. If it has not reached the fixed point 106, the process proceeds to step S18, and the posture of the articulated robot 50 is determined.
[0072]
In step S24 (when the posture of the articulated robot 50 is established in step S19 and it is determined that there is no interference), an operation path 110 connecting the first relay point Q1 and the second relay point R1 is assumed, An investigation as to whether or not the posture is established and whether or not there is interference when the gun unit 68 is operated on the operation path 110 is performed by the same processing as in step S3.
[0073]
Next, in step S25, the same determination as in step S4 is performed. If it is determined that the posture of the articulated robot 50 is established at the division point on the operation path 110 and the operation is possible, the process proceeds to the next step S26. If it is determined that the operation is impossible, the process returns to the step S22 and the first step is performed. The position of the relay point Q1 is further changed.
[0074]
In step S26, it is confirmed that two second relay points R1 and R2 have been set for the first relay points Q1 and Q2, and the process proceeds to the next step S27. If the second relay point R2 corresponding to the first relay point Q2 has not been set, the process returns to step S17.
[0075]
Next, in step S27, an operation path 112 connecting the two second relay points R1 and R2 is assumed, and the operation on this operation path 112 is examined in the same manner as in step S3.
[0076]
Next, in step S28, the same determination as in step S4 is performed. If the posture of the articulated robot 50 is established at the division point on the operation path 112 and it can be determined that the operation is possible, the operation path end processing is performed. When it is determined that the operation cannot be performed due to the interference of the obstacle 82 or the like, the process returns to step S22, the two second relay points R1 and R2 are further moved, and the processing may be repeated until the operation path is established.
[0077]
After the setting of the motion path from the start point P1 to the destination point P2 is completed, an end process is performed in step S29 in FIG. As the end processing, for example, the set operation path is recorded in the path table 120 shown in FIG. The path table 120 is a table that records a set starting route, a starting point P1, a first relay point Q1, a second relay point R1, a second relay point R2, a first relay point Q2, and a destination point P2 in the order of operation. In addition, the position coordinates (X, Y, Z) at each point, the values of the vectors Xr, Yr, and Zr indicating the TCP and the values of the rotation angles θ1 to θ6 of the axes of the articulated robot 50 are recorded.
[0078]
The operation path recorded in the path table 120 is converted by the data creation circuit 38 into program data for operating the actual articulated robot 50, and then transferred to the robot controller 22.
[0079]
The path table 120 is recorded in the RAM 29 or the hard disk 34, but can be displayed on the screen of the monitor 16 or printed as necessary.
[0080]
In the above description, the operation route 104 is a route connecting the first relay points Q1 and Q2. However, the first relay point Q1 is obtained by applying the first template only to the starting point P1. The same may be applied to the arrival point P2, and a route connecting the first relay point Q1 and the arrival point P2 may be assumed.
[0081]
Similarly, for the operation route 112, for example, a route connecting the second relay point R1 and the first relay point Q1 may be assumed.
[0082]
The operation routes 102 and 110 as a refuge route for evacuating from the starting point P1 may be diverted when operating to a point other than the arrival point P2.
[0083]
Further, although the prescribed distance initially applied in the first template is 100 mm, the form may be extended from 20 mm to 30 mm starting from 10 mm.
[0084]
The order in which the first and second templates are applied may be reversed depending on the situation of the work 80, the obstacle 82, and the like.
[0085]
The set path table 120 indicates an operation path from the start point P1 to the destination point P2. This operation path is reversible, and is used as a path that operates from the arrival point P2 to the start point P1. Alternatively, instead of using the entire operation path, a path halfway may be used.
[0086]
Furthermore, the present embodiment can be applied to, for example, an assembling robot, a painting robot, and the like other than the welding robot, and the articulated robot 50 has a seven-axis structure, a link mechanism, and a telescopic mechanism. And the like.
[0087]
As described above, according to the present embodiment, first, an operation path 100 connecting the starting point P1 and the arrival point P2 is assumed, and it is determined whether the gun unit 68 can be operated on the operation path 100. Therefore, if the gun unit 68 can operate on the operation path 100, the operation path can be set extremely easily without providing a relay point for the operation. Even when the operation on the operation path 100 is not possible, the first template that operates only a specified distance from the start point P1 or the arrival point P2 in a direction opposite to the specified direction of the vector Xr is applied. The first relay points Q <b> 1 and Q <b> 2 can be automatically and efficiently set without performing and without being affected by the shape of the work 80.
[0088]
The first template moves in a specified direction set in a direction considered to be the easiest to evacuate the work 80, and operates only a specified distance that can be sufficiently evacuated from the work 80 according to the size of the gun unit 68. Although it is a simple method, there is a high possibility that it can be safely evacuated from the work 80. Moreover, since the safety is verified in step S6 and the like, there is no possibility of interference or the like when the articulated robot 50 is actually operated.
[0089]
Further, according to the present embodiment, the first relay points Q1 and Q2 or the second relay points R1 and R2 set on the refuge route are not reachable or interfere with the articulated robot 50. At one time, the prescribed distance between the first and second templates is corrected and the position of the first relay point Q1, Q2 or the second relay point R1, R2 is reset, so that a suitable retreat position can be set. .
[0090]
Further, in the second template, the specified direction is the direction toward the origin O in the coordinate calculation of the articulated robot 50, so that the possibility of interference with the obstacle 82 is low.
[0091]
Further, according to the present embodiment, the first template and the second template are combined and applied, and first the first template is evacuated from the work 80, and then the second template is used for other obstacles 82 and the like. , And safety verification is performed thereafter, so that a route for evacuating and moving can be automatically and efficiently set without performing complicated calculations.
[0092]
The motion path setting method and the setting device of the articulated robot according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, but may adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the articulated robot operation path setting method and the setting apparatus according to the present invention, it is possible to automatically and efficiently perform complicated calculations that are not affected by the shapes of works and obstacles. The effect that the motion path of the articulated robot can be set is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an offline teaching device and a robot device used in the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an offline teaching device.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an articulated robot.
FIG. 4 is an explanatory view showing an X-type welding gun.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation route from a start point to a destination point.
FIG. 6 is a flowchart (part 1) illustrating a motion path setting method of the articulated robot according to the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart (part 2) illustrating a method of setting an operation path of the articulated robot according to the present embodiment.
FIG. 8 is a flowchart (part 3) illustrating a motion path setting method of the articulated robot according to the present embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing operations of the first and second templates.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a path table.
[Explanation of symbols]
10 Off-line teaching device 12 Robot device
14: control unit 22: robot control unit
26 ... CPU 29 ... RAM
34 ... Hard disk 35 ... Operation path setting program
38: Data creation circuit 40: Simulation circuit
50: Articulated robot 68: Gun unit
70, 72 ... electrode 80 ... work
100, 102, 104, 110, 112 ... operation path
106: fixed point 120: path table
O: origin P1: starting point
P2: arrival point Q1, Q2: first relay point
R1, R2 ... second relay point Xr, Yr, Zr ... vector

Claims (6)

エンドエフェクタを出発点から到達点へ動作させる多関節ロボットの動作経路設定方法において、
前記出発点と前記到達点とを結ぶ経路を想定し、前記エンドエフェクタを前記経路上に動作させることが可能であるか否かを調査する第1のステップと、
前記第1のステップで、前記経路上を動作させることが不可能である場合に、前記出発点または前記到達点から前記エンドエフェクタを前記出発点または前記到達点における前記エンドエフェクタの姿勢を基準とした所定の方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する第2のステップと
を有することを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定方法。
In an operation path setting method of an articulated robot that moves an end effector from a start point to a destination point,
A first step of assuming a path connecting the starting point and the destination point, and examining whether or not the end effector can be operated on the path;
In the first step, when it is impossible to operate on the route, the end effector is referred to from the starting point or the arrival point based on the attitude of the end effector at the starting point or the arrival point. Setting an evacuation route that operates for a specified distance in a predetermined direction.
請求項1記載の多関節ロボットの動作経路設定方法において、
前記第2のステップで、前記経路上を動作させることが不可能である場合に、前記エンドエフェクタを空間上の定点方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する第のステッ
有することを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定方法。
The method for setting an operation path of an articulated robot according to claim 1,
Wherein in a second step, a third step flops when it is impossible to operate on the route, set the retreat path that operates by defining a distance in the direction of the fixed point on the inter empty the end effector
Operation path setting method of the articulated robot, comprising a.
請求項2記載の多関節ロボットの動作経路設定方法において、
前記定点は、前記多関節ロボットの元軸の中心点であることを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定方法。
The method for setting an operation path of an articulated robot according to claim 2,
The method according to claim 1, wherein the fixed point is a center point of an original axis of the articulated robot.
請求項記載の多関節ロボットの動作経路設定方法において、
前記待避経路の終点を新たな出発点または到達点として規定し、前記第1のステップおよび第のステップを再度実行することを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定方法。
The method for setting an operation path of an articulated robot according to claim 2 ,
A method for setting an operation path of an articulated robot, wherein an end point of the escape route is defined as a new starting point or an arrival point, and the first step and the third step are executed again.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の多関節ロボットの動作経路設定方法において、
前記終点が、前記多関節ロボットにとって到達不可能な点または干渉を発生する点であるとき、前記規定距離を修正した前記待避経路を再設定することを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定方法。
The method for setting an operation path of an articulated robot according to any one of claims 1 to 4,
When the end point is an unreachable point or an interference-producing point for the articulated robot, re-setting the evacuation route with the specified distance corrected, the method comprising the steps of: .
エンドエフェクタを出発点から到達点へ動作させる多関節ロボットの動作経路設定装置において、
前記出発点と前記到達点とを結ぶ経路を想定し、前記エンドエフェクタを前記経路上に動作させることが可能であるか否かを調査する経路調査部と、
前記経路調査部で、前記経路上を動作させることが不可能であると判断された場合に、前記出発点または前記到達点から前記エンドエフェクタを前記出発点または前記到達点における前記エンドエフェクタの姿勢を基準とした所定の方向へ規定距離だけ動作する待避経路を設定する経路設定部と
を有することを特徴とする多関節ロボットの動作経路設定装置。
In a motion path setting device of an articulated robot that moves an end effector from a starting point to a destination point,
Assuming a path connecting the starting point and the destination point, a path investigation unit that investigates whether it is possible to operate the end effector on the path,
When the route investigating unit determines that it is impossible to operate on the route, the end effector is moved from the start point or the arrival point to the end effector at the start point or the arrival point. A path setting unit for setting an evacuation path that moves by a specified distance in a predetermined direction based on the motion path.
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