JP6988573B2 - Simulation equipment, simulation method and simulation program - Google Patents
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Description
本発明は、シミュレーション装置、シミュレーション方法及びシミュレーションプログラムに関する。 The present invention relates to a simulation apparatus, a simulation method and a simulation program.
工場の製造ラインなどにおいて、部品や製品等のワークを搬送する装置の一つとしてピックアンドプレース装置がある。ピックアンドプレース装置は、例えば、吸着パッドなど、ワークを吸着保持する吸着部を備え、所定の場所でワークを吸着して保持し、保持した状態でワークを搬送し、目的の場所で吸着を解除してワークを載置する。 There is a pick-and-place device as one of the devices for transporting workpieces such as parts and products in a factory production line. The pick-and-place device is provided with a suction part such as a suction pad that sucks and holds the work, sucks and holds the work at a predetermined place, transports the work in the held state, and releases the suction at the target place. And place the work.
ピックアンドプレース装置の最適な実行条件を決定するために、ワークモデル及びロボットハンドのモデルを用いたシミュレーション装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to determine the optimum execution conditions of the pick-and-place device, a simulation device using a work model and a robot hand model has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の技術によれば、ロボットハンドの形状ごとのワークの把持可能性を算出し、把持可能性に基づいてロボットハンドの形状を選択することにより、最適なロボットハンドの形状を得る。
According to the technique described in
ところで、ロボットが吸着して搬送するワークには、様々な種類がある。例えば、包材により包装されたワークがある。ロボットが包装されたワークを吸着する場合、包材にランダムなシワが発生する。ランダムなシワは、ロボットによるワークの吸着力をランダムに低下させてしまい、ロボットによるワークの保持を失敗させる可能性がある。つまり、包材に包装されたワーク等の吸着部による吸着がランダムに低下するワークを搬送する場合、ロボットを同じ実行条件により動かしても、ワークがある程度の確率で落下する。換言すると、ワークの落下が確率的な落下になってしまう。 By the way, there are various types of workpieces that the robot sucks and conveys. For example, there is a work packaged with a packaging material. When the robot sucks the packaged workpiece, random wrinkles are generated on the packaging material. Random wrinkles randomly reduce the suction force of the work by the robot, which may cause the robot to fail to hold the work. That is, when transporting a work whose suction by a suction portion such as a work packaged in a packaging material is randomly reduced, the work falls with a certain probability even if the robot is moved under the same execution conditions. In other words, the fall of the work becomes a stochastic fall.
しかしながら、特許文献1に記載のシミュレーションによれば、把持可能性はロボットハンドの形状やワークの奥行きを考慮して算出される値であり、ワークの確率的な落下には対応できない。
However, according to the simulation described in
本発明は、ワークの確率的な落下に対応してシミュレーションの実行条件を出力できるシミュレーション装置、シミュレーション方法及びシミュレーションプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a simulation device, a simulation method, and a simulation program capable of outputting simulation execution conditions in response to a stochastic drop of a work.
本発明に係るシミュレーション装置は、ワークが落下する確率の許容値を受け付ける受付部と、ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、ロボットアームを加速度運動させる際のロボットアームの加速度とワークの加速度との差により吸着部に発生する負荷モーメントと、ワークが吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、受付部で受け付けた許容値から定まる物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、ワーク、吸着部、及びロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションを実行した際の負荷モーメントが閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力部と、を含む。 The simulation device according to the present invention is a robot for accelerating a robot arm in a state where the work is adsorbed by a reception unit that accepts a permissible value of the probability that the work will fall and an elastic suction unit attached to the robot arm. Based on the correlation between the load moment generated in the suction part due to the difference between the acceleration of the arm and the acceleration of the work and the physical amount indicating the probability that the work will fall from the suction part, the physical amount is determined from the allowable value accepted by the reception part. The corresponding load moment is set as the threshold value, and the execution condition of the simulation in which the load moment when the simulation model including the work, the suction part, and the robot arm is accelerated and moved based on the operation command is equal to or less than the threshold value is output. Including the output section.
出力部は、ロボットアームがワークを搬送する時間が最小となる実行条件を出力し得る。 The output unit may output the execution condition that minimizes the time for the robot arm to convey the work.
受付部は、実行条件として、ロボットアームがワークを搬送する際の速度及び加速度の少なくとも一方の入力を受け付け、出力部は、受付部において受け付けた速度及び加速度の少なくとも一方によりロボットアームの動作をシミュレーションし、ロボットアームがワークを搬送する時間を出力し得る。 As an execution condition, the reception unit receives input of at least one of the speed and acceleration when the robot arm conveys the work, and the output unit simulates the operation of the robot arm by at least one of the speed and acceleration received by the reception unit. However, the time for the robot arm to convey the work can be output.
負荷モーメントは、ワークに生じるモーメントから、慣性力により発生するモーメントを差し引いて導出され得る。 The load moment can be derived by subtracting the moment generated by the inertial force from the moment generated in the work.
本発明に係るシミュレーション方法は、ワークが落下する確率の許容値を受け付ける受付工程と、ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、ロボットアームを加速度運動させる際のロボットアームの加速度とワークの加速度との差により吸着部に発生する負荷モーメントと、ワークが吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、受付工程で受け付けた許容値から定まる物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、ワーク、吸着部、及びロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションを実行した際の負荷モーメントが閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力工程と、を含む。 The simulation method according to the present invention is a robot for accelerating the robot arm in a state where the work is sucked by an elastic suction portion attached to the robot arm and a reception step for accepting an allowable value of the probability that the work will fall. Based on the correlation between the load moment generated in the suction part due to the difference between the acceleration of the arm and the acceleration of the work and the physical amount indicating the probability that the work will fall from the suction part, the physical amount is determined from the allowable value accepted in the reception process. The corresponding load moment is set as the threshold value, and the execution condition of the simulation in which the load moment when the simulation model including the work, the suction part, and the robot arm is accelerated and moved based on the operation command is equal to or less than the threshold value is output. Including the output process.
本発明に係るシミュレーションプログラムは、ワークが落下する確率の許容値を受け付ける受付工程と、ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、ロボットアームを加速度運動させる際のロボットアームの加速度とワークの加速度との差により吸着部に発生する負荷モーメントと、ワークが吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、受付工程で受け付けた許容値から定まる物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、ワーク、吸着部、及びロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションを実行した際の負荷モーメントが閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力工程と、をコンピュータに実行させる。 The simulation program according to the present invention has a reception process for accepting an allowable value of the probability that the work will fall, and a robot for accelerating the robot arm while the work is sucked by an elastic suction portion attached to the robot arm. Based on the correlation between the load moment generated in the suction part due to the difference between the acceleration of the arm and the acceleration of the work and the physical amount indicating the probability that the work will fall from the suction part, the physical amount is determined from the allowable value accepted in the reception process. The corresponding load moment is set as the threshold value, and the execution condition of the simulation in which the load moment when the simulation model including the work, the suction part, and the robot arm is accelerated and moved based on the operation command is equal to or less than the threshold value is output. Let the computer perform the output process.
本発明によれば、吸着部に発生する負荷モーメントとワークが落下する確率を表す物理量との相関関係を用いて、ユーザが許容する落下する確率の許容値から負荷モーメントの閾値が得られる。負荷モーメントが閾値以下となる実行条件を探索できるので、ワークの確率的な落下に対応してシミュレーションの実行条件、すなわち、ロボットアームの実行条件を出力できる。 According to the present invention, the threshold value of the load moment can be obtained from the permissible value of the probability of falling that the user allows by using the correlation between the load moment generated in the suction portion and the physical quantity that represents the probability that the work falls. Since the execution condition in which the load moment is equal to or less than the threshold value can be searched, the execution condition of the simulation, that is, the execution condition of the robot arm can be output in response to the stochastic drop of the work.
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or equivalent components and parts in each drawing. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios.
(第1実施形態) (First Embodiment)
図1は、第1実施形態に係るシミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of the simulation device according to the first embodiment.
本実施形態のシミュレーション装置10は、対象となる装置、装置が扱うワーク及び障害物などをシミュレーションモデルとして、シミュレーションモデルの挙動を予測及び設計する。シミュレーションモデルとしては、例えば、装置等に働く物理現象を数式で表現した物理モデル、又は実機の計測データからシステム同定あるいは機械学習などにより得られた動的モデルがある。
The
本実施形態では、シミュレーションの対象となる装置は、ロボットアームを備えたロボットである。ロボットアームの先端には弾性を有する吸着部が取り付けられ、ロボットアームは、吸着部によりワークをピックアップして、搬送し、目的地にワークを載置する、いわゆるピックアンドプレース装置である。本実施形態では、特に、吸着部が吸着パッドであり、ロボットアームがワークを吸着搬送する場合について説明する。 In the present embodiment, the device to be simulated is a robot provided with a robot arm. An elastic suction portion is attached to the tip of the robot arm, and the robot arm is a so-called pick-and-place device in which a work is picked up by the suction portion, conveyed, and the work is placed on a destination. In this embodiment, a case where the suction portion is a suction pad and the robot arm sucks and conveys the work will be described in particular.
図1に示すように、シミュレーション装置10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、ストレージ14、入力部15、モニタ16、光ディスク駆動装置17及び通信インタフェース18を有する。各構成は、バス19を介して相互に通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、ROM12又はストレージ14には、シミュレーションを実行するシミュレーションプログラムが格納されている。CPU11は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各構成を制御したりする。すなわち、CPU11は、ROM12又はストレージ14からプログラムを読み出し、RAM13を作業領域としてプログラムを実行する。CPU11は、ROM12又はストレージ14に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。
In the present embodiment, the
ROM12は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM13は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ14は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。
The
入力部15は、キーボード151、及びマウス152等のポインティングデバイスを含み、各種の入力を行うために使用される。モニタ16は、例えば、液晶ディスプレイであり、シミュレーション(ピックアンドプレース動作)の実行条件等の各種の情報を表示する。モニタ16は、タッチパネル方式を採用して、入力部15として機能してもよい。光ディスク駆動装置17は、各種の記録媒体(CD−ROM又はブルーレイディスクなど)に記憶されたデータの読み込みや、記録媒体に対するデータの書き込み等を行う。
The
通信インタフェース18は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、たとえば、イーサネット(登録商標)、FDDI、又はWi−Fi(登録商標)等の規格が用いられる。
The
次に、シミュレーション装置の機能構成について説明する。 Next, the functional configuration of the simulation device will be described.
図2は、シミュレーション装置の機能構成の例を示すブロック図である。図3は、ロボットアームが動作する座標位置の例を示す図、図4は、モーションプログラムの例を示す図、図5は、モーションパラメータの例を示す図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the simulation device. FIG. 3 is a diagram showing an example of the coordinate position where the robot arm operates, FIG. 4 is a diagram showing an example of a motion program, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a motion parameter.
図2に示すように、シミュレーション装置10は、機能構成として、モーションプログラム編集部101、モーションパラメータ編集部102、モーション指令値計算部103、ダイナミクス計算部104、負荷モーメント導出部105、許容値受付部106、相関関係取得部107、実行条件出力部108及び3D表示部109を有する。各機能構成は、CPU11がROM12又はストレージ14に記憶されたシミュレーションプログラムを読み出し、RAM13に展開して実行することにより実現される。
As shown in FIG. 2, the
モーションプログラム編集部101は、シミュレーションにおけるロボットアームの所望の動作をユーザから受け付けたり、動作の編集を受け付けたりする。ユーザは、モニタ16を参照しつつ、入力部15によりモーションプログラムを入力又は編集できる。なお、モーションプログラム編集部101は、装置及び障害物の配置情報から、装置の動作モーションプログラムを自動的に生成するモーションプランニング部として機能してもよい。
The motion
モーションプログラム編集部101では、例えば、図3に示すような動作をロボットアームに実行させるために、図4に示すモーションプログラムが設定される。図3に示す動作の例では、位置p0からロボットアームの移動が開始し、位置p1及び位置p2を経て、位置p3にロボットアームが到達する動作を示す。位置p0は、xyz座標系において座標(0,0,0)、すなわち原点を表す。位置p1は、座標(0,0,30)であり、位置p0からz方向(高さ方向)に座標で定義される単位で30だけ移動した位置である。位置p2は、座標(50,0,30)であり、位置p1からさらに、x方向に50進んだ位置である。位置p3は、座標(50,0,0)であり、位置p2からさらに、−z方向に30進んだ位置である。このように、図3に示す動作は、ロボットアームが原点から上昇する鉛直運動と、高さを維持した水平運動と、下降する鉛直運動とによる3つの運動が連続する動作である。
In the motion
このような動作のための命令は、モーションプログラムとして、例えば図4に示すようにモーションプログラム編集部101に入力される。図4に示すモーションプログラムは、行番号の昇順に命令を実行させるための三行の動作指令を含む。ピックアンドプレース装置の場合、ピックアップ及びプレースの動作もモーションプログラムに含まれ得る。ロボットアームの移動だけでなく、ワークの保持(吸着)及び解放等の動作についても、モーションプログラムにより命令される。
An instruction for such an operation is input to the motion
モーションパラメータ編集部102は、モーションプログラムにより命令される動作のパラメータの編集をユーザから受け付ける。ユーザは、モニタ16を参照しつつ、入力部15によりモーションパラメータを入力又は編集できる。モーションパラメータは、例えば、図5に示すように、各命令による動作における最大速度及び最大加速度を決める。最大速度及び最大加速度は、ロボットアームに予め設定されている基準速度及び基準加速度に対する割合として設定され得る。基準速度に対する割合としての入力を受け付けることにより、ユーザがロボットアームの常識的な動作速度を知らずに、機能的又は構造的に無理のある動作速度が入力されることを抑止できる。あるいは、モーションパラメータ編集部102は、割合に代えて、速度及び加速度の物理量の数値を受け付けてもよい。なお、本明細書では、「加速度」は、加速する際の加速度(正の値)、及び減速する際の減速度(負の値)の両方の概念を含む用語として使用する。したがって、図5の最大加速度のパラメータは、加速の際の最大加速度だけでなく、減速の際の最大減速度も含む。ただし、最大加速度と最大減速度のパラメータが同じ値として一律に設定される必要はなく、それぞれ個別に設定されてもよい。なお、本実施形態においては、実行条件出力部108により最適なパラメータを決定できる。したがって、モーションパラメータ編集部102は、実行条件出力部108による出力結果を編集するために使用され得る。
The motion
モーション指令値計算部103は、シミュレーションの開始が指示されると、モーションプログラム編集部101で得られたモーションプログラムのうち最初の動作のための命令を読み込む。次に、モーション指令値計算部103は、モーションパラメータ編集部102で得られたモーションパラメータのうち、命令に対応するモーションパラメータを読み込む。そして、モーション指令値計算部103は、読み込んだ命令とモーションパラメータから、シミュレーションで用いる動作指令値を順次計算し、出力する。同様に、モーション指令値計算部103は、後続の命令と対応するモーションパラメータとを順に読み込み、動作指令値を出力する。
When the motion command
ダイナミクス計算部104は、モーション指令値計算部103から出力された動作指令値と、ロボットの三次元CADデータと、ワーク、吸着パッド及びロボットアームを含むシミュレーションモデルとを読み込む。ダイナミクス計算部104は、読み込んだ動作指令値、CADデータ、及びシミュレーションモデルから、ダイナミクス(動力学)を考慮したシミュレーションモデルの動作に関わる各種データを計算し、出力する。ロボットの三次元CADデータ及びシミュレーションモデルは、ストレージ14に予め格納されていてもよいし、光ディスク駆動装置17から読み込まれて取得されてもよいし、あるいは、通信インタフェース18を介して外部機器から取得されてもよい。なお、上記では三次元CADデータを用いる点を例示しているが、三次元CADデータを用いなくても、シミュレーションは実行可能である。例えば、二次元CADデータ、ロボットの寸法データ、又はロボットの設計データ等を用いてシミュレーションを実行してもよい。
The
負荷モーメント導出部105は、ダイナミクス計算部104により計算されたシミュレーションモデルの動作から、シミュレーションモデルが水平運動する際のロボットアームの加速度とワークの加速度との差に応じて吸着パッドに発生するモーメントを導出する。本明細書では、吸着パッドに発生するモーメントを、負荷モーメントという。負荷モーメント導出部105は、シミュレーションモデルの動作から負荷モーメントを計算してもよく、また、予め登録されているテーブルから導出してもよい。負荷モーメント導出部105は、シミュレーション中、シミュレーションモデルの動作に従い変化する負荷モーメントを繰り返し導出する。負荷モーメントの詳細は、後述する。
The load
許容値受付部106は、ワークが落下する確率の許容値を受け付ける。同じ動作指令によりロボットアームを動作させても、ワークの形態によっては、ワークがある程度の確率で落下してしまう。すなわち、ワークの落下が確率的になる場合がある。例えば、ロボットアームが包材により包装されたワークを吸着する場合、包材にランダムなシワが発生する。ランダムなシワは、ロボットアームによるワークの吸着力をランダムに低下させてしまい、ロボットアームによるワークの保持を失敗させる可能性がある。つまり、包材を有するワークを搬送する場合、ロボットアームを同じ動作指令により動かしても、ワークの落下が確率的に発生する。この確率をワークの落下率と呼ぶ。落下率の許容値は、ユーザがどの程度の落下率まで許容できるかを表す。例えば、許容値が0.1%の場合、ユーザは、1000回の搬送のうち平均1回はワークが落下してしまうことを許容していることを表す。
The permissible
相関関係取得部107は、負荷モーメントと、ワークが吸着パッドから落下する確率を表す物理量との相関関係を示すデータを取得する。データの取得先は、例えば、ストレージ14、又は、外部のサーバである。相関関係は、実験により求めた負荷モーメントと落下率との相関を表す確率分布を、確率紙を用いてプロットすることにより求められる。例えば、負荷モーメントと落下率との相関をワイブル分布として表し、ワイブル確率紙にプロットすることにより相関関係が得られる。確率分布はワイブル分布に限らず、正規分布、対数正規分布、グンベル分布、フレシェ分布、指数関数型最小値漸近分布、指数分布又はレーリー分布等も適用し得る。この場合も、それぞれに合わせた確率紙にプロットすることにより相関関係が得られる。以下では、ワイブル確率紙を用いて、負荷モーメントと落下率との相関関係を得る場合について説明する。相関関係の詳細については、後述する。
The
実行条件出力部108は、相関関係取得部107で取得された相関関係から、許容値受付部106で受け付けた許容値以下となる負荷モーメントを閾値として定める。そして、実行条件出力部108は、シミュレーションモデルを用いたシミュレーションを実行した際のワークに作用する負荷モーメントが閾値以下となるロボットアームの実行条件を出力する。
The execution
3D表示部109は、ダイナミクス計算部104により計算されたシミュレーションモデルの動作を、モニタ16に表示する。3D表示部109は、例えば、ロボットアームがワークを搬送する様子を経時的に三次元に示す動画をモニタ16に表示させる。表示は、三次元に限定されず、二次元あるいは数値であってもよい。
The
次に、負荷モーメントについて、詳細に説明する。 Next, the load moment will be described in detail.
図6は、ロボットアームとワークの加速度の差を示す図、図7はワークの回転運動を示す図、図8は、ロボットアーム、吸着パッド及びワークを含む物理モデルの例を示す図である。 6 is a diagram showing the difference in acceleration between the robot arm and the work, FIG. 7 is a diagram showing the rotational movement of the work, and FIG. 8 is a diagram showing an example of a physical model including the robot arm, a suction pad, and the work.
図6に示すように、ロボットアームRが動作指令に基づいて水平方向に加速度arにより加速度運動する場合について説明する。ここで、ロボットアームRとワークWとの間には、弾性を有する吸着パッドPが介在している。このため、加速度運動時に吸着パッドPが変形し、ワークWは、吸着パッドPに想定される回転軸を回転中心として、図7に示すように回転し、ワークW及びロボットアームR間に加速度の差が生じる。ここで、ワークの加速度をawで表し、回転中心からワークWの重心までの距離を記号L1で表し、回転中心からワークの底部までの距離を記号L2で表す。また、シミュレーションモデルの回転部分のワークWの慣性モーメントを記号Iで表す。ワークWの鉛直方向に対する回転角度をθとして表す。ワークW及びロボットアームRが移動する慣性座標系においては、ワークWに生じるモーメントτは、次の式(1)により表される。 As shown in FIG. 6, a description will be given of a case where the robot arm R is accelerated motion by the acceleration a r a horizontal direction based on the operation command. Here, an elastic suction pad P is interposed between the robot arm R and the work W. Therefore, the suction pad P is deformed during the acceleration motion, and the work W rotates about the rotation axis assumed for the suction pad P as the center of rotation as shown in FIG. 7, and the acceleration is generated between the work W and the robot arm R. There is a difference. Here, the acceleration of the work is represented by aw , the distance from the center of rotation to the center of gravity of the work W is represented by the symbol L1, and the distance from the center of rotation to the bottom of the work is represented by the symbol L2. Further, the moment of inertia of the work W of the rotating portion of the simulation model is represented by the symbol I. The rotation angle of the work W with respect to the vertical direction is expressed as θ. In the inertial coordinate system in which the work W and the robot arm R move, the moment τ generated in the work W is expressed by the following equation (1).
式(3)に示すように、ワークWの加速度awとロボットアームRの加速度arとの差により、ワークWに生じるモーメントτが表される。モーメントτを、吸着パッドPに負荷としてかかる力、すなわち、負荷モーメントとみなすことができる。従って、式(3)で表される負荷モーメントの大きさから、ワークWの吸着パッドPによる保持が解除され、ワークWが落下するか否かを判定することもできる。 As shown in the equation (3), the moment τ generated in the work W is expressed by the difference between the acceleration a w of the work W and the acceleration a r of the robot arm R. The moment τ can be regarded as a force applied to the suction pad P as a load, that is, a load moment. Therefore, from the magnitude of the load moment represented by the equation (3), it is possible to determine whether or not the work W is released from being held by the suction pad P and the work W is dropped.
一方、負荷モーメントは、ロボットアームRと共に運動する並進座標系において考えることもできる。並進座標系においては、ワークに生じるモーメントτは、次の式(4)に示す回転の運動方程式により表される。Mが負荷モーメントである。 On the other hand, the load moment can also be considered in a translational coordinate system that moves with the robot arm R. In the translational coordinate system, the moment τ generated in the work is expressed by the equation of motion of rotation shown in the following equation (4). M is the load moment.
並進座標系においては、モーメントτは、ロボットアームRの加速度運動(水平運動)により水平方向に作用する水平慣性力により、ワークWに作用する慣性力により発生するモーメントmarLと、吸着パッドPに負荷としてかかる力、すなわち、負荷モーメントMとの和で表すことができる。式(4)のように、並進座標系で考えれば、式(1)よりも、ワークWに作用する慣性力により発生するモーメントを考慮する分、吸着パッドPにかかる負荷モーメントMをより正確に算出できる。 In translation coordinate system, the moment τ is the horizontal inertia force acting in the horizontal direction by the acceleration motion of the robot arm R (horizontal movement), and the moment ma r L generated by the inertia force acting on the workpiece W, the suction pad P It can be expressed by the force applied as a load, that is, the sum of the load moment M. Considering the translational coordinate system as in the equation (4), the load moment M applied to the suction pad P is more accurate than the equation (1) because the moment generated by the inertial force acting on the work W is taken into consideration. Can be calculated.
式(4)に式(2)を代入し、負荷モーメントMの式に変形すると、式(5)が得られる。従って、加速度arを与えれば、後述の式(6)から加速度awが求められるので、式(5)から負荷モーメントを求めることができる。 By substituting the equation (2) into the equation (4) and transforming it into the equation of the load moment M, the equation (5) is obtained. Therefore, if you give an acceleration a r, the acceleration a w is determined from equation (6) described below, can be determined load moment from equation (5).
なお、シミュレーションにおいて、上記式(3)及び式(5)のワークWの加速度awは、吸着パッドPとワークWとの間の伝達関数G(s)を用いて、次の式(6)で表される。 In the simulation, the acceleration aw of the work W in the above equations (3) and (5) uses the transfer function G (s) between the suction pad P and the work W, and the following equation (6) is used. It is represented by.
aw=G(s)×ar … 式(6) a w = G (s) × ar … Equation (6)
ここで伝達関数G(s)は、吸着パッドPを図10に示す物理モデルで表した以下の式(7)で表される。物理モデルは、実機の動作データから、ワークWの加速度awに影響を及ぼすパラメータを抽出して構築される。例えば、図10では、ロボットアームRを加速度arで加速度運動させたときに、ワークWの加速度awに影響する吸着パッドPの質量mpad、回転減衰係数Cpad、及び回転弾性係数Kpadが吸着パッドモデルのパラメータとして抽出されている。特にワークWの加速度awに影響を及ぼすパラメータだけで吸着パッドモデルを構築することにより、加速度aw以外の外部影響を低減でき、より高い精度により加速度awを求めることができる。伝達関数G(s)は、例えば、式(7)のように表される。 Here, the transfer function G (s) is represented by the following equation (7) in which the suction pad P is represented by the physical model shown in FIG. The physical model is constructed by extracting parameters that affect the acceleration aw of the work W from the operation data of the actual machine. For example, in FIG. 10, when brought into accelerated motion of the robot arm R by the acceleration a r, mass m Pad suction pad P that affect acceleration a w of the workpiece W, the rotation damping coefficient C Pad, and torsionally elastic coefficient K Pad Is extracted as a parameter of the suction pad model. In particular, by constructing a suction pad model using only parameters that affect the acceleration aw of the work W, external influences other than the acceleration aw can be reduced, and the acceleration aw can be obtained with higher accuracy. The transfer function G (s) is expressed, for example, by the equation (7).
次に、相関関係取得部107において取得される相関関係について、詳細に説明する。相関関係は、上述の通り、種々の確率分布を適用して求められる。以下では、一例として、ワイブル分布を適用した相関関係について説明する。
Next, the correlation acquired by the
図9は、ワイブル確率紙へのプロット結果の一例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of plot results on Weibull probability paper.
ワイブル確率紙において、横軸は、負荷モーメントMの自然対数、すなわち、ln(M)として表される。縦軸は、落下の累積度数を表すF(M)を用いて、次の式(8)により表される。 In the Weibull probability paper, the horizontal axis is represented as the natural logarithm of the load moment M, that is, ln (M). The vertical axis is represented by the following equation (8) using F (M) representing the cumulative frequency of drops.
上記式(9)の実験値を得るための実機による実験では、所定の最多試行回数を定め、同じ負荷モーメントが発生するピックアッププレース動作の実行条件により、最多試行回数だけ、ワークの搬送を行なう。最多試行回数分の試行のうち、どの試行においてもワークが落下しない場合、実行条件の変更により負荷モーメントを大きくし、最多試行回数分の試行を行なう。1回の試行ででもワークが落下すれば、その時の負荷モーメントを記録し、ワークの落下数を累積する。最多試行回数からワークが落下した試行の累積回数を減算した試行回数だけ、さらに負荷モーメントを大きくした試行を行い、同様に、1回の試行ででもワークが落下する度に、負荷モーメントを記録し、ワークの落下数を累積する。これを繰り返し、試行回数がなくなるまで、負荷モーメントを大きくしていく。最多試行回数に特に制限はないが、例えば、最多試行回数を10回とした場合について、以下に具体的に説明する。 In an experiment using an actual machine to obtain the experimental value of the above equation (9), a predetermined maximum number of trials is determined, and the work is transferred by the maximum number of trials according to the execution conditions of the pickup place operation in which the same load moment is generated. If the work does not fall in any of the trials for the maximum number of trials, the load moment is increased by changing the execution conditions, and the trials for the maximum number of trials are performed. If the work falls even in one trial, the load moment at that time is recorded and the number of work drops is accumulated. The load moment is increased by the number of trials obtained by subtracting the cumulative number of trials in which the work has fallen from the maximum number of trials. Similarly, the load moment is recorded each time the work falls even in one trial. , Accumulate the number of work drops. This is repeated and the load moment is increased until the number of trials is exhausted. The maximum number of trials is not particularly limited, but for example, a case where the maximum number of trials is 10 will be specifically described below.
まず、第一段階として、同じ負荷モーメントが発生する実行条件により、ロボットアームによるワークの搬送を最多試行回数分の10回試行する。もし10回の試行のうち1回の試行でもワークが落下しなければ、より大きな負荷モーメントが発生する実行条件に変更して、ロボットアームによるワークの搬送をさらに10回試行する。10回の試行のうち1回の試行でもワークが落下したら、その際の負荷モーメントを記憶し、式(9)からF(M)を算出する。例えば、負荷モーメントM1まで上げると、ワークが1個落下した場合、F(M1)は、1/(10+1)として算出される。記憶した負荷モーメントM1の自然対数と、算出したF(M)を式(8)に代入した値とを座標とした実験結果が、ワイブル確率紙にプロットされる。
First, as a first step, the transfer of the work by the robot arm is tried 10 times for the maximum number of trials under the execution condition in which the same load moment is generated. If the work does not fall even in one of the 10 trials, the execution condition is changed so that a larger load moment is generated, and the work is transferred by the
続けて、第二段階として、さらに大きな負荷モーメントMが発生する実行条件に変更して、ロボットアームによるワークの搬送を(最大試行回数−これまでのワークの累積落下数)回試行する。上記の第一段階では、ワークの落下が1回なので、累積落下数は1となる。従って、第二段階においては、10−1で9回を試行回数とする。このように、9回の試行に行いつつ、負荷モーメントを上げていき、負荷モーメントM2で2個のワークが落下したとする。この場合、第一段階と第二段階とで合わせてワークの累積落下数が3個なので、式(9)におけるF(M2)は、3/(10+1)として計算され、負荷モーメントM2が記憶される。第一段階と同様に、ワイブル確率紙に実験結果がプロットされる。 Subsequently, as the second step, the work is transferred by the robot arm (maximum number of trials-cumulative number of drops of the work so far) by changing to the execution condition in which a larger load moment M is generated. In the first stage described above, since the work is dropped once, the cumulative number of drops is 1. Therefore, in the second stage, 10-1 is set to 9 times as the number of trials. In this way, it is assumed that the load moment is increased while performing 9 trials, and two workpieces are dropped by the load moment M2. In this case, since the cumulative number of drops of the work is 3 in the first stage and the second stage, F (M2) in the equation (9) is calculated as 3 / (10 + 1), and the load moment M2 is stored. To. As in the first stage, the experimental results are plotted on the Weibull probability paper.
第三段階では、搬送の試行回数を、10−3=7回として、第一段階および第二段階と同様にワークが1個でも落下するまで負荷モーメントMを上げていく。このように、負荷モーメントを上げて、ワークが落下したときの負荷モーメントを記憶することを、累積落下数が10個になるまで繰り返すことにより、図9に示すようにワイブル確率紙上にワイブル分布が得られる。 In the third stage, the number of transfer trials is set to 10-3 = 7, and the load moment M is increased until even one work is dropped, as in the first and second stages. By repeating the process of increasing the load moment and memorizing the load moment when the work is dropped until the cumulative number of drops reaches 10, the Weibull distribution is generated on the Weibull probability paper as shown in FIG. can get.
すなわち、一般的には、最多試行回数をkとして、前回までのワークの累積落下数をmとした場合、今回の段階において、試行回数(k−m)として試行を行なうことを、複数回行なってワイブル分布を求めることになる。段階を経る毎に、試行回数が少なくなるため、全ての段階で最多試行回数の試行を行なう場合に比べて、試行回数をおよそ半減でき、作業効率が極めて高い。 That is, in general, when the maximum number of trials is k and the cumulative number of drops of the work up to the previous time is m, the trials are performed a plurality of times as the number of trials (km) at this stage. Weibull distribution will be obtained. Since the number of trials decreases with each stage, the number of trials can be halved and the work efficiency is extremely high as compared with the case where the maximum number of trials is performed at all stages.
ワイブル確率紙上のプロットされた実験結果から最小二乗法により近似直線が求められる。近似直線の傾きをa、切片をbとすると、近似直線は、以下の式(10)により表される。 From the experimental results plotted on the Weibull probability paper, an approximate straight line can be obtained by the least squares method. Assuming that the slope of the approximate straight line is a and the intercept is b, the approximate straight line is expressed by the following equation (10).
ここで、図9の縦軸(式(10)の左辺)は、ワークがロボットアームから落下する確率(落下率)そのものではない。しかし、落下率p及び落下の累積度数F(M)が小さい値である場合、両者はほぼ一致し、F(M)=pとみなすことができる。このため、式(10)の左辺は、落下率を表す物理量と言える。そして、式(10)は全体として、ワークの落下率pと負荷モーメントMとの相関関係を示す式と言える。式(10)を負荷モーメントMの式に変形すると、以下の式(11)となる。 Here, the vertical axis of FIG. 9 (the left side of the equation (10)) is not the probability (fall rate) of the work falling from the robot arm itself. However, when the fall rate p and the cumulative frequency F (M) of the fall are small values, they are almost the same and can be regarded as F (M) = p. Therefore, it can be said that the left side of the equation (10) is a physical quantity representing the fall rate. As a whole, the equation (10) can be said to be an equation showing the correlation between the work drop rate p and the load moment M. When the equation (10) is transformed into the equation of the load moment M, the following equation (11) is obtained.
所望の落下率pが分かっていれば、式(11)のF(M)に落下率pを代入することで、落下率pに対応する負荷モーメントMを得ることができる。 If the desired drop rate p is known, the load moment M corresponding to the drop rate p can be obtained by substituting the drop rate p into F (M) in the equation (11).
以上のように、上記式(10)及び式(11)が、相関関係取得部107において取得される相関関係の内容である。
As described above, the above equations (10) and (11) are the contents of the correlation acquired by the
次に、シミュレーション装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the
図10は、第1実施形態におけるシミュレーション装置のCPUにより実行される動作の流れを示すフローチャートである。CPU11がROM12又はストレージ14からシミュレーションプログラムを読み出して、RAM13に展開し実行することにより、シミュレーション処理が行なわれる。図11は、落下率の入力を受け付ける受付画面の一例を示す図である。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of operations executed by the CPU of the simulation apparatus according to the first embodiment. The simulation process is performed by the
CPU11は、許容値受付部106として、ワークWの落下率について許容値を受け付ける(ステップS101)。受け付けた落下率の許容値を、以下では、落下率pと呼ぶ。例えば、CPU11は、図11に示すような画面をモニタ16に表示させ、入力ボックス201に落下率pの入力を許可する。ユーザは、入力部15を介して落下率pを入力できる。
The
CPU11は、実行条件出力部108として、相関関係取得部107により取得される相関関係を参照し、ステップS101において受け付けた落下率pに対応する負荷モーメントMを閾値Tpとして特定する(ステップS102)。相関関係は、上述の図9、式(10)及び式(11)の通りであり、落下率pを、式(11)のF(M)に代入することにより、負荷モーメントMを算出できる。閾値Tpは、ストレージ14又はRAM13に一旦記憶される。
The
CPU11は、モーションプログラム編集部101及びモーションパラメータ編集部102として、モーションプログラム及びモーションパラメータを受け付ける(ステップS103)。なお、事前にモーションプログラム及びモーションプログラムの一部が決まっている場合には、残りの一部だけの入力を受け付けてもよい。例えば、CPU11は、図11に示す画面をモニタ16に表示させ、入力ボックス202〜204に、モーションプログラムとして設定されるロボットアームR、すなわちワークWの移動距離の入力を受け付ける。また、図示していないが、モーションパラメータを受け付ける場合は、CPU11は、シミュレーションの初期値とする。後述するように、最適なモーションパラメータの探索のため、モーションパラメータは変更され得るからである。ステップS103以降の処理は、例えば、図11の「最適パラメータ算出実行」ボタン205をユーザが押下することをトリガーとして開始してもよい。
The
CPU11は、モーション指令値計算部103として、モーションプログラム及びモーションパラメータを読み込み、モーション指令値を算出する(ステップS104)。
The
CPU11は、ダイナミクス計算部104として、モーション指令値及びシミュレーションモデルによりシミュレーションを実行する(ステップS105)。CPU11は、負荷モーメント導出部105として、シミュレーション中に変化する全ての負荷モーメントMを式(5)及び式(6)に基づいて算出する(ステップS106)。
As the
CPU11は、実行条件出力部108として、負荷モーメントMが閾値Tp以下か否かを判断する(ステップS107)。負荷モーメントMが閾値Tpより大きい場合(ステップS107:NO)、CPU11は、ステップS110の処理に進む。負荷モーメントMが閾値Tp以下の場合(ステップS107:YES)、CPU11は、シミュレーションにおいてロボットアームRがワークWを搬送するタクトタイムを算出する(ステップS108)。タクトタイムは、ワークWがピックアップされてからプレースされるまでの時間である。CPU11は、ステップS105のシミュレーションに用いられたモーションパラメータと、算出したタクトタイムを関連付けてストレージ14又はRAM13に記憶する(ステップS109)。
The
CPU11は、変更し得る全てのモーションパラメータの組合せについて、負荷モーメントMが閾値Tp以下となるタクトタイムの探索が終わったか否か判断する(ステップS110)。全てのモーションパラメータの組合せについて探索が終わってない場合(ステップS110:NO)、CPU11は、ステップS104の処理に戻る。
The
全てのモーションパラメータの組合せについて探索が終わった場合(ステップS110:YES)、CPU11は、記憶した中で、タクトタイムが最小となるモーションパラメータの組合せを実行条件として表示する(ステップS111)。CPU11は、例えば、図11の算出結果表示ウィンドウ206に示すように、ロボットアームRの各動作におけるモーションパラメータ及び当該モーションパラメータによる動作時のタクトタイムを表示する。
When the search for all the combinations of motion parameters is completed (step S110: YES), the
CPU11は、ステップS111で決定したモーションパラメータにより、モーション指令値計算部103及びダイナミクス計算部104としてシミュレーションを行い、3D表示部109として、シミュレーション結果を表示する(ステップS112)。シミュレーション結果は、例えば、シミュレーションモデルの動作の動画として表示される。CPU11は、シミュレーション処理を終了する。
The
以上のように、本実施形態のシミュレーション装置10によれば、搬送中のワークWの落下が確率的になる場合に、確率的な落下に対応してロボットアームRのモーションパラメータを出力できる。特に、シミュレーション装置10は、ワークの落下率を表す物理量と負荷モーメントとの相関関係を用いるため、ユーザが許容する落下率を負荷モーメントの閾値Tpに変換し、シミュレーション中に算出した負荷モーメントMと比較できる。
As described above, according to the
シミュレーション装置10は、モーションパラメータを変更して、ユーザが指定した落下率pを満足しつつ、タクトタイムが最小となるモーションパラメータを探索するので、作業効率の面においても最適なモーションパラメータを出力できる。
Since the
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
上記実施形態においては、ワイブル分布を適用したため、ワークの落下率を表す物理量として、式(8)を用いている。しかし、上述のように、本発明は様々な確率分布が適用できる。従って、ワークの落下率を表す物理量として、ワークの落下率をそのまま用いることもできる。 In the above embodiment, since the Weibull distribution is applied, the formula (8) is used as a physical quantity representing the drop rate of the work. However, as mentioned above, various probability distributions can be applied to the present invention. Therefore, the work drop rate can be used as it is as a physical quantity representing the work drop rate.
また、上記実施形態では、実行条件として、モーションパラメータのうちロボットアームの最適な最大速度及び最大加速度を出力する場合について説明した。しかし、最適な実行条件は、他のモーションパラメータにより出力されてもよい。例えば、加速(減速)時間、ジャーク(躍度)等のモーションパラメータで実行条件が出力されもよい。 Further, in the above embodiment, a case where the optimum maximum speed and maximum acceleration of the robot arm among the motion parameters are output as execution conditions has been described. However, the optimum execution conditions may be output by other motion parameters. For example, execution conditions may be output with motion parameters such as acceleration (deceleration) time and jerk (jerk).
また、上記実施形態では、水平方向の最適なモーションパラメータを決定する際、タクトタイムが最小となるモーションパラメータを探索すべく、全てのモーションパラメータの組合せについて探索を行なう場合について説明した。しかし、最適なモーションパラメータは、必ずしもタクトタイムが最小となるモーションパラメータでなくてもよい。シミュレーションの時間短縮の観点から、探索方法を変更してもよい。例えば、速度又は加速度を、中間値よりも大きい所定の値又は最大値から徐々に小さくしていき、閾値Tpを最初に下回ったときのパラメータを、タクトタイムが最小となる最適なモーションパラメータとしてもよい。 Further, in the above embodiment, when determining the optimum motion parameter in the horizontal direction, a case where a search is performed for all combinations of motion parameters in order to search for a motion parameter that minimizes the tact time has been described. However, the optimum motion parameter does not necessarily have to be the motion parameter that minimizes the takt time. The search method may be changed from the viewpoint of shortening the simulation time. For example, the velocity or acceleration is gradually reduced from a predetermined value or maximum value larger than the median value, and the parameter when the threshold value Tp is first lowered is also set as the optimum motion parameter that minimizes the takt time. good.
また、上記実施形態では、ロボットアームが水平運動する場合に発生する負荷モーメントと、ワークの落下率を表す物理量との相関関係を用いて、水平運動時の落下率を考慮してモーションパラメータを出力していた。しかし、鉛直運動時の確率的な落下にも対応してモーションパラメータを出力してもよい。 Further, in the above embodiment, the motion parameter is output in consideration of the falling rate during the horizontal movement by using the correlation between the load moment generated when the robot arm moves horizontally and the physical quantity representing the falling rate of the work. Was. However, motion parameters may be output in response to a probabilistic fall during vertical motion.
図12は、鉛直運動時にワークにかかる下向きの力を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a downward force applied to the work during vertical movement.
ロボットアームRが鉛直方向上方及び下方に加速度運動する際、ワークWに作用する下向きの力は、重力と慣性力との和である。すなわち、図12に示すように、ロボットアームRが鉛直方向に加速度arにより加速度運動する場合、シミュレーションモデルに含まれるワークWの重心には、重力m×gと、慣性力m×azとの和の力がかかる。ここで、mは、ワークWの質量、gは、重力加速度、azはワークWの加速度である。重力m×gと、慣性力m×azの和が、下向きの力として、ワークWに働く。下向きの力と、ワークWの落下率を表す物理量との相関関係は、上述の負荷モーメントと落下率を表す物理量との相関関係と同様に、確率分布に適用して求めることができる。 When the robot arm R accelerates upward and downward in the vertical direction, the downward force acting on the work W is the sum of gravity and inertial force. That is, as shown in FIG. 12, when the robot arm R is accelerated motion by the acceleration a r vertically, the center of gravity of the workpiece W to be included in the simulation model, and gravity m × g, and the inertial force m × a z The power of harmony is applied. Here, m is the mass of the work W, g is the gravitational acceleration, and az is the acceleration of the work W. The sum of the gravity m × g and the inertial force m × az acts on the work W as a downward force. The correlation between the downward force and the physical quantity representing the drop rate of the work W can be obtained by applying it to the probability distribution in the same manner as the above-mentioned correlation between the load moment and the physical quantity representing the drop rate.
これにより、シミュレーション装置10は、ユーザから所望の落下率pを受け付けて、下向きの力と落下率を表す物理量との相関関係から、落下率pに対応する下向きの力を閾値として導出し、下向きの力が閾値以下となるモーションパラメータを決定できる。水平方向の最適なモーションパラメータを決定するときと同様に、下向きの力が閾値以下となるモーションパラメータのうちタクトタイムが最小となるモーションパラメータを探索して、最適なモーションパラメータが得られる。
As a result, the
(第2実施形態) (Second Embodiment)
第1実施形態においては、ユーザが入力した落下率pから最適なモーションパラメータを得る場合について説明した。第2実施形態においては、ユーザが落下率pと共に、モーションパラメータを入力可能な形態について説明する。 In the first embodiment, the case where the optimum motion parameter is obtained from the drop rate p input by the user has been described. In the second embodiment, a mode in which the user can input a motion parameter together with the drop rate p will be described.
図13は、第2実施形態におけるシミュレーション装置のCPUにより実行される動作の流れを示すフローチャートである。図14は、落下率及びモーションパラメータの入力画面の一例を示す図である。 FIG. 13 is a flowchart showing a flow of operations executed by the CPU of the simulation apparatus according to the second embodiment. FIG. 14 is a diagram showing an example of a drop rate and motion parameter input screen.
CPU11は、落下率p及びモーションパラメータの入力を受け付ける(ステップS201)。CPU11は、例えば、図14に示す入力画面をモニタ16に表示する。入力画面には、入力ボックス301、入力ウィンドウ302〜304が設けられている。入力ボックス301は、落下率pの入力を受け付ける。入力ウィンドウ302〜304は、モーションプログラムにより定められるロボットアームの動作区間を示し、動作区間における速度及び加速度の少なくとも一方のモーションパラメータの入力を受け付ける。
The
CPU11は、負荷モーメントと落下率を表す物理量との相関関係、及び下向きの力と落下率を表す物理量との相関関係から、ユーザが入力した落下率pに対応する閾値を特定する(ステップS202)。
The
CPU11は、予め決まっているモーションプログラムとステップS101において入力されたモーションパラメータに基づいてモーション指令値を算出する(ステップS203)。CPU11は、シミュレーションを実行し(ステップS204)、ロボットアームRがワークWを搬送するタクトタイムを算出する(ステップS205)。
The
CPU11は、更に、シミュレーション中に発生する負荷モーメントM及び下向きの力を導出する(ステップS206)。CPU11は、導出した負荷モーメントM又は下向きの力が、ステップS202で特定した閾値以下か否か判断する(ステップS207)。
The
負荷モーメントM及び下向きの力が閾値以下の場合(ステップS207:YES)、CPU11は、ステップS205で算出したタクトタイムを表示する(ステップS208)。そして、CPU11は、シミュレーション処理を終了する。
When the load moment M and the downward force are equal to or less than the threshold value (step S207: YES), the
負荷モーメントM及び下向きの力の少なくとも一方が閾値を超える場合(ステップS207:NO)、CPU11は、モニタ16に、ステップS205で算出したタクトタイムと、モーションパラメータが入力された落下率pを満たさない旨とを表示する(ステップS209)。例えば、CPU11は、図14の画面のように、結果表示ウィンドウ305において、「入力されたモーションパラメータは許容落下率を満たしません。モーションパラメータを変更して下さい」というメッセージを表示する。ここで、CPU11は、単に、許容落下率を満たさない旨のメッセージを表示するだけでなく、ユーザが入力した落下率pを満たすモーションパラメータの候補を表示してもよい。この場合、CPU11は、第1実施形態と同様に、ユーザが入力した落下率pを満たすモーションパラメータを探索し、探索結果を、モーションパラメータの候補として表示する。そして、CPU11は、シミュレーション処理を終了する。
When at least one of the load moment M and the downward force exceeds the threshold value (step S207: NO), the
以上のように、第2実施形態のシミュレーション装置10によれば、ユーザは、希望するモーションパラメータを入力し、入力したモーションパラメータを実行条件とする場合のタクトタイムと、落下率が満たされる否かを確認できる。
As described above, according to the
なお、上記各実施形態でCPUがソフトウェア(プログラム)を読み込んで実行したシミュレーション処理を、CPU以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、FPGA(Field−Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)、及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、シミュレーション処理を、これらの各種のプロセッサのうちの1つで実行してもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、及びCPUとFPGAとの組み合わせ等)で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。 In each of the above embodiments, various processors other than the CPU may execute the simulation process in which the CPU reads the software (program) and executes the simulation process. In this case, the processor includes a PLD (Programmable Logic Device) whose circuit configuration can be changed after manufacturing an FPGA (Field-Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and the like. An example is a dedicated electric circuit or the like, which is a processor having a circuit configuration designed exclusively for the purpose. Further, the simulation process may be executed by one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs, and a combination of a CPU and an FPGA, etc.). ) May be executed. Further, the hardware-like structure of these various processors is, more specifically, an electric circuit in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
また、上記各実施形態では、シミュレーションプログラムがストレージ14又はROM12に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the embodiment in which the simulation program is stored (installed) in the
10 シミュレーション装置
101 モーションプログラム編集部
102 モーションパラメータ編集部
103 モーション指令値計算部
104 ダイナミクス計算部
105 負荷モーメント導出部
106 許容値受付部
107 相関関係取得部
108 実行条件出力部
109 3D表示部
10
Claims (6)
ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、前記ロボットアームを加速度運動させる際の前記ロボットアームの加速度と前記ワークの加速度との差により前記吸着部に発生する負荷モーメントと、前記ワークが前記吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、前記受付部で受け付けた許容値から定まる前記物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、前記ワーク、前記吸着部、及び前記ロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションにおいて、前記吸着部と前記ワークとの間の伝達関数と、前記ロボットアームの加速度とに基づいて前記ワークの加速度を算出し、前記ロボットアームの加速度と、算出した前記ワークの加速度とに基づいて負荷モーメントを算出し、算出した前記負荷モーメントが前記閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力部と、
を含むシミュレーション装置。 The reception unit that accepts the allowable value of the probability that the work will fall, and
A load moment generated in the suction portion due to the difference between the acceleration of the robot arm and the acceleration of the work when the robot arm is accelerated while the work is attracted by the elastic suction portion attached to the robot arm. Based on the correlation with the physical quantity representing the probability that the work will fall from the suction unit, the load moment corresponding to the physical quantity determined from the permissible value received by the reception unit is set as the threshold value, and the work and the suction In a simulation in which a simulation model including a unit and the robot arm is accelerated based on an operation command, the acceleration of the work is calculated based on the transmission function between the suction unit and the work and the acceleration of the robot arm. An output unit that calculates a load moment based on the calculated acceleration of the robot arm and the calculated acceleration of the work, and outputs a simulation execution condition that the calculated load moment is equal to or less than the threshold value.
Simulation equipment including.
前記出力部は、前記受付部において受け付けた前記速度及び加速度の少なくとも一方により前記ロボットアームの動作をシミュレーションし、前記ロボットアームが前記ワークを搬送する時間を出力する請求項1又は請求項2に記載のシミュレーション装置。 As the execution condition, the reception unit receives at least one input of speed and acceleration when the robot arm conveys the work.
The first or second aspect of the present invention, wherein the output unit simulates the operation of the robot arm by at least one of the speed and the acceleration received by the reception unit, and outputs the time for the robot arm to convey the work. Simulation equipment.
ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、前記ロボットアームを加速度運動させる際の前記ロボットアームの加速度と前記ワークの加速度との差により前記吸着部に発生する負荷モーメントと、前記ワークが前記吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、前記受付工程で受け付けた許容値から定まる前記物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、前記ワーク、前記吸着部、及び前記ロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションにおいて、前記吸着部と前記ワークとの間の伝達関数と、前記ロボットアームの加速度とに基づいて前記ワークの加速度を算出し、前記ロボットアームの加速度と、算出した前記ワークの加速度とに基づいて負荷モーメントを算出し、算出した前記負荷モーメントが前記閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力工程と、
をコンピュータが実行するシミュレーション方法。 The reception process that accepts the allowable value of the probability that the work will fall, and
A load moment generated in the suction portion due to the difference between the acceleration of the robot arm and the acceleration of the work when the robot arm is accelerated while the work is attracted by the elastic suction portion attached to the robot arm. Based on the correlation with the physical quantity representing the probability that the work will fall from the suction portion, the load moment corresponding to the physical quantity determined from the permissible value received in the reception step is set as the threshold value, and the work and the suction In a simulation in which a simulation model including a unit and the robot arm is accelerated based on an operation command, the acceleration of the work is calculated based on the transmission function between the suction unit and the work and the acceleration of the robot arm. An output process that calculates a load moment based on the calculated acceleration of the robot arm and the calculated acceleration of the work, and outputs a simulation execution condition that the calculated load moment is equal to or less than the threshold value.
A simulation method in which a computer performs.
ロボットアームに取り付けられた弾性を有する吸着部によってワークを吸着した状態で、前記ロボットアームを加速度運動させる際の前記ロボットアームの加速度と前記ワークの加速度との差により前記吸着部に発生する負荷モーメントと、前記ワークが前記吸着部から落下する確率を表す物理量との相関関係に基づいて、前記受付工程で受け付けた許容値から定まる前記物理量に対応する負荷モーメントを閾値と定め、前記ワーク、前記吸着部、及び前記ロボットアームを含むシミュレーションモデルを動作指令に基づいて加速度運動させるシミュレーションにおいて、前記吸着部と前記ワークとの間の伝達関数と、前記ロボットアームの加速度とに基づいて前記ワークの加速度を算出し、前記ロボットアームの加速度と、算出した前記ワークの加速度とに基づいて負荷モーメントを算出し、算出した前記負荷モーメントが前記閾値以下となるシミュレーションの実行条件を出力する出力工程と、
をコンピュータに実行させるシミュレーションプログラム。 The reception process that accepts the allowable value of the probability that the work will fall, and
A load moment generated in the suction portion due to the difference between the acceleration of the robot arm and the acceleration of the work when the robot arm is accelerated while the work is attracted by the elastic suction portion attached to the robot arm. Based on the correlation with the physical quantity representing the probability that the work will fall from the suction portion, the load moment corresponding to the physical quantity determined from the permissible value received in the reception step is set as the threshold value, and the work and the suction In a simulation in which a simulation model including a unit and the robot arm is accelerated based on an operation command, the acceleration of the work is calculated based on the transmission function between the suction unit and the work and the acceleration of the robot arm. An output process that calculates a load moment based on the calculated acceleration of the robot arm and the calculated acceleration of the work, and outputs a simulation execution condition that the calculated load moment is equal to or less than the threshold value.
A simulation program that causes a computer to execute.
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