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JP6838028B2 - 自動プログラム修正装置および自動プログラム修正方法 - Google Patents

自動プログラム修正装置および自動プログラム修正方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動プログラム修正装置、方法および自動経路生成装置に関するものである。
従来、ロボットと周辺物体とのニアミスを検知し、ニアミスが発生している場合には、ニアミスを生じない位置にロボットの動作経路を移動させる動作プログラム作成方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１９０２２８号公報
特許文献１の動作プログラム作成方法では、ニアミスを検出する際に基準となるロボットの周辺物体とのクリアランス量を固定しているので、ロボットが狭い空間に入っていく動作プログラムでは、どのような動作経路を採用しても固定のクリアランス量を満たす動作経路が見つからず、動作プログラムを作成することができないという不都合がある。
本発明は、固定のクリアランス量を満たす動作経路が見つからない場合であっても、ロボットと周辺物体とを干渉させない動作経路を見つけて動作プログラムを作成することができる自動プログラム修正装置、方法および自動経路生成装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置における前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出するクリアランス検出部と、検出された前記クリアランス量が所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出するニアミス検出部と、検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出する最接近点検出部と、検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記最小クリアランス量よりも大きく前記閾値以下の前記クリアランス量となるまで前記最接近点を移動した位置に中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成するプログラム更新部とを備え、該プログラム更新部が、前記中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって前記中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を求める自動プログラム修正装置である。
本態様によれば、ロボットの形状情報と周辺装置の形状情報とが記憶されている状態で、既存の動作プログラムが入力されると、クリアランス検出部により、入力された動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置におけるロボットと周辺装置とのクリアランス量が検出される。検出されたクリアランス量はニアミス検出部により所定の閾値よりも小さいか否かが判定され、小さい場合にはニアミス区間として検出される。
そして、ニアミス区間が検出された場合には、各ニアミス区間内において最小クリアランス量となる一対の最接近点が最接近点検出部により検出され、プログラム更新部により、検出された一対の最接近点を通過する直線上に閾値に等しいクリアランス量となる中間教示点が生成される。プログラム更新部は、設定された中間教示点を通過する新たな動作経路に対して、これまで検出されていたのと異なるニアミス区間が検出されたか否かを判定し、検出された場合には、中間教示点におけるクリアランス量を所定量だけ小さく設定して上記動作を繰り返す。
これにより、一対の最接近点においては検出された最小クリアランス量よりも大きなクリアランス量の中間教示点を有する新たな動作プログラムが生成され、ロボットと周辺装置とのニアミス状態が改善される。
すなわち、クリアランス量を閾値以上に固定している場合には、クリアランス量を満たす動作経路が見つからない場合があるが、閾値以下の閾値にできるだけ近いクリアランス量を達成することで、ロボットと周辺物体とを干渉させない動作経路を見つけて新たな動作プログラムを作成することができる。
本発明の他の態様は、プロセッサとメモリとを備え、前記プロセッサが、既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置において前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出し、検出された前記クリアランス量が前記メモリに記憶された所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出し、検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出し、検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記クリアランス量が前記閾値となるまで前記最接近点を移動した中間教示点を設定し、該中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって該中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成する自動プログラム修正装置である。
また、本発明の他の態様は、既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置において前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出し、検出された前記クリアランス量が所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出し、検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出し、検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記クリアランス量が前記閾値となるまで前記最接近点を移動した中間教示点を設定し、該中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって該中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成する自動プログラム修正方法である。
また、本発明の参考例としての発明の態様は、ロボットと周辺装置とのクリアランス量を指定し、与えられた２つの動作点間において、指定された前記クリアランス量を満たす動作経路を探索する経路探索部と、該経路探索部により前記動作経路が見つからなかった場合に、前記クリアランス量を小さくするクリアランス量調整部とを備え、前記経路探索部による前記動作経路の探索と、前記クリアランス量調整部による前記クリアランス量の低減とを繰り返して、前記動作点間に前記動作経路を生成する自動経路生成装置である。
本発明によれば、固定のクリアランス量を満たす動作経路が見つからない場合であっても、ロボットと周辺物体とを干渉させない動作経路を見つけて動作プログラムを作成することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る自動プログラム修正装置を示す全体構成図である。 図１の自動プログラム修正装置により検出されるニアミス区間および最接近点、および中間教示点に対応する新たな最接近点を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る自動プログラム修正方法を示すフローチャートである。 本発明の参考例としての発明の一実施形態に係る自動経路生成装置を示す図である。 図４の自動経路生成装置の作用を説明するフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る自動プログラム修正装置１および方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る自動プログラム修正装置１は、オフライン作業において既存のプログラムを修正する装置であって、ロボットおよび周辺装置の３次元の形状情報と推奨されるクリアランス量とを記憶するメモリ２と、処理を行うプロセッサ３とを備えている。
プロセッサ３は、既存の動作プログラムが入力されると、該動作プログラムに従うロボットの動作経路を算出し、メモリ２に記憶されているロボットおよび周辺装置の３次元の形状情報に基づいて、算出された動作経路の各位置におけるロボットの外表面と周辺装置の外表面とのクリアランス量を検出するクリアランス検出部４を備えている。
この場合に、動作プログラムは、ロボットが、周辺装置と干渉せずに動作可能な動作経路を有しているものとする。
また、プロセッサ３は、クリアランス検出部４により検出されたクリアランス量とメモリ２に記憶されている閾値とを比較し、クリアランス量が閾値よりも小さいニアミス区間を検出するニアミス検出部５を備えている。
例えば、図２に示されるように、周辺装置の外表面に対して、動作経路に沿って移動するロボットの外表面が閾値を超えて近接する場合に、その区間をニアミス区間として検出する。
さらに、プロセッサ３は、ニアミス検出部５によりニアミス区間が検出されたときには、検出された各ニアミス区間において、図２に示されるように、最小クリアランス量となるロボットの外表面と周辺装置の外表面との一対の最接近点を検出する最接近点検出部６を備えている。
そして、プロセッサ３は、検出された一対の最接近点を通過する直線に沿ってクリアランス量を増大させる方向に最接近点を移動した中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成するプログラム更新部７を備えている。
このように構成された本実施形態に係る自動プログラム修正装置１を用いた自動プログラム修正方法について以下に説明する。
本実施形態に係る自動プログラム修正方法は、図３に示されるように、入力された動作プログラムと記憶されているロボットおよび周辺装置の３次元の形状情報に基づいて、動作経路の各位置におけるロボットと周辺装置とのクリアランス量がクリアランス検出部４により検出される（ステップＳ１）。
ついで、検出されたクリアランス量が所定の閾値よりも小さいニアミス区間がニアミス検出部５により検出される（ステップＳ２）。そして、ニアミス区間が検出されたか否かが判定され（ステップＳ３）、検出されない場合には処理を終了する。ステップＳ３において、ニアミス区間が検出された場合には、最初のニアミス区間が選択され（ステップＳ４）、選択されたニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点が最接近点検出部６によりそれぞれ検出される（ステップＳ５）。
この状態で、プログラム更新部７が、最接近点間の距離である最小クリアランス量が閾値に等しくなる位置までロボット側の最接近点を、一対の最接近点を通過する直線に沿って移動させた位置に中間教示点を設定する（ステップＳ６）。そして、新たな中間教示点を含む動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置についてクリアランス量が検出され（ステップＳ７）、ニアミス区間が検出される（ステップＳ８）。
このときに新たなニアミス区間が検出されたか否かが判定され（ステップＳ９）、検出された場合には、最小クリアランス量を所定量だけ小さくした中間教示点を設定し（ステップＳ１０）、ステップＳ７からの工程を繰り返す。
すなわち、最接近点の最小クリアランス量を閾値まで拡大した結果、新たなニアミス区間が発生した場合には、最小クリアランス量を大きくし過ぎたために、例えば、ロボットの他の部分と他の周辺装置との距離が閾値を超えて小さくなったものと考えられる。したがって、一旦閾値まで拡大した最小クリアランス量を徐々に小さくしながら、クリアランス量の検出およびニアミス区間の検出を行うことで、新たなニアミス区間が発生しない中間教示点を設定することができる。
そして、ステップＳ９において、新たなニアミス区間が発生してない場合には、すべてのニアミス区間について処理が完了したか否かが判定され（ステップＳ１１）、終了していない場合には、次のニアミス区間が選択されて（ステップＳ１２）、ステップＳ５からの工程が繰り返される。
全てのニアミス区間について処理が終了したときには、設定された中間教示点を有する新動作プログラムが生成される（ステップＳ１３）。
このように、本実施形態に係る自動プログラム修正装置１および方法によれば、最小クリアランス量を固定していないので、固定のクリアランス量を満たす動作経路が見つからない場合であっても、ロボットと周辺物体とを干渉させない動作経路を見つけて動作プログラムを生成することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、ステップＳ９において新たなニアミス区間が発生した場合に、即座に最小クリアランス量を所定量だけ小さくした中間教示点を設定することとしたが、これに代えて、最小クリアランス量を維持したまま所定回数だけ新たな中間教示点を探索した後に、最小クリアランス量を小さくすることにしてもよい。
また、本発明の参考例としての発明の一実施形態に係る自動経路生成装置１０は、図４に示されるように、経路探索部１１とクリアランス量調整部１２とを備えている。
経路探索部１１は、図５に示されるように、クリアランス量が指定され（ステップＳ２１）、一対の動作点が指定されると（ステップＳ２２）、カウンタＮが初期化され（ステップＳ２３）、カウンタが所定の値Ｎ０であるか否かが判定されて（ステップＳ２４）、Ｎ＝Ｎ０である場合には処理を終了する。Ｎ＝Ｎ０ではない場合には、公知の方法によって、指定された動作点間に、周辺装置とのクリアランスが指定されたクリアランス量以上となる動作経路を探索する（ステップＳ２５）。
次いで、経路探索部１１により所望の動作経路が見つかったか否かが判定され（ステップＳ２６）、見つかった場合には動作経路が出力される（ステップＳ２７）。
動作経路が見つからなかった場合には、クリアランス量調整部１２によりクリアランス量が所定量だけ低減され（ステップＳ２８）、カウンタがインクリメントされ（ステップＳ２９）、ステップＳ２４からの工程が繰り返される。
このようにすることで、指定のクリアランス量を満たす動作経路が見つからない場合であっても、ロボットと周辺物体とを干渉させない動作経路を見つけることができるという利点がある。
なお、経路探索部１１により所望の動作経路が見つからなかったが、一対の動作点間のある部分的な経路について、指定されたクリアランス量を満たす経路が見つかっていた場合、見つけた指定されたクリアランス量を満たす部分的は経路については再探索を行わず、指定されたクリアランス量を満たしていない経路についてのみ、クリアランス量調整部１２によりクリアランス量が所定量だけ低減され（ステップＳ２８）、カウンタがインクリメントされ（ステップＳ２９）、ステップＳ２４からの工程が繰り返されてもよい。
また、２点間の経路を探索する際に、自動的に中間点がいくつか生成される。これにより、ある中間点から次の中間点までは、指定されたクリアランス量を満たす経路が見つかり、その次の中間点までは、指定されたクリアランス量を満たす経路が見つからないといった場合がある。この場合には、上記の方法を用いることにより、指定されたクリアランス量を満たす経路が見つかった部分はそのまま使用し、見つからなかった中間点から次の中間点、あるいは始点から中間点、中間点から終点などの経路をクリアランス量を小さくしながら探索することで、クリアランス量をできるだけ大きくとった動作経路を見つけて動作プログラムを生成することができる。
１ 自動プログラム修正装置
２ メモリ
３ プロセッサ
４ クリアランス検出部
５ ニアミス検出部
６ 最接近点検出部
７ プログラム更新部
１０ 自動経路生成装置
１１ 経路探索部
１２ クリアランス量調整部

Claims (3)

  1. 既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置における前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出するクリアランス検出部と、
    検出された前記クリアランス量が所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出するニアミス検出部と、
    検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出する最接近点検出部と、
    検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記最小クリアランス量よりも大きく前記閾値以下の前記クリアランス量となるまで前記最接近点を移動した位置に中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成するプログラム更新部とを備え、
    該プログラム更新部が、前記中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって前記中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を求める自動プログラム修正装置。
  2. プロセッサとメモリとを備え、
    前記プロセッサが、既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置において前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出し、検出された前記クリアランス量が前記メモリに記憶された所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出し、検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出し、検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記クリアランス量が前記閾値となるまで前記最接近点を移動した中間教示点を設定し、該中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって該中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成する自動プログラム修正装置。
  3. 既存の動作プログラムによるロボットの動作経路の各位置において前記ロボットと周辺装置とのクリアランス量を検出し、
    検出された前記クリアランス量が所定の閾値よりも小さいニアミス区間を検出し、
    検出された前記ニアミス区間において最小クリアランス量となる一対の最接近点を検出し、
    検出された一対の前記最接近点を通過する直線に沿って、前記クリアランス量が前記閾値となるまで前記最接近点を移動した中間教示点を設定し、
    該中間教示点を前記直線に沿って移動させることによって該中間教示点における前記クリアランス量を前記閾値から徐々に小さくしながら、新たなニアミス区間が検出されない最大の前記クリアランス量となる前記中間教示点を有する新たな動作プログラムを生成する自動プログラム修正方法。
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