離線示教機器人的機器人示教裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種針對在虛擬空間內(nèi)進行加工的機器人進行示教的機器人示教裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在離線進行用于使進行焊接等加工的機器人動作的機器人程序的示教的裝 置中，在配置在虛擬空間內(nèi)的工件的三維模型上指定焊接部位，進而指定設(shè)置在機器人指 尖上的焊炬的姿勢等條件，生成示教點。
[0003] 作為與此關(guān)聯(lián)的公知技術(shù)，例如在日本特開平10-011127號公報中公開了電弧焊 接用機器人的離線示教方法，具體地說，記載有"在焊炬示教數(shù)據(jù)操作部中，操作者通過CAD 邊觀察工件和焊炬，邊輸入多個示教點的焊炬角度和焊炬?zhèn)劝惭b點的位置，將這些狀態(tài)作 為焊炬示教數(shù)據(jù)存儲在計算機中。即只使焊炬相對工件移動而進行示教，因此焊炬的示教 操作極其容易，特別是在電弧焊接操作時需要進行多個點的示教，因此擴大了示教操作的 容易性"。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，指定包括焊炬的姿勢的條件而生成了示教點，不過適當(dāng)?shù)拿闇式?和前進角根據(jù)工件的形狀而不同。進而，在現(xiàn)有技術(shù)中，工具（焊炬）的旋轉(zhuǎn)角是不定的， 為了姿勢變化少地得到穩(wěn)定的焊炬的姿勢，必須要一邊進行反復(fù)試驗一邊搜索適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn) 角。因此，目前為了進行與焊炬的姿勢有關(guān)的設(shè)定而需要大量時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明目的在于提供一種機器人示教裝置，其在離線的機器人的示教中，適 當(dāng)?shù)卦O(shè)定工具的瞄準角、前進角以及旋轉(zhuǎn)角，能夠得到姿勢變化少的穩(wěn)定的工具的姿勢。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種機器人示教裝置，其將搭載了工具的機器人 以及工件配置在虛擬空間內(nèi)，設(shè)定用于決定上述機器人對上述工件進行加工時的上述工具 的姿勢的瞄準角、前進角以及圍繞上述工具的長度方向軸的旋轉(zhuǎn)角，該機器人示教裝置具 備：配置部，其將上述機器人和上述工件的三維模型配置在虛擬空間內(nèi)；指定部，其指定上 述工件的三維模型的加工部位；存儲部，其存儲預(yù)先決定的多個加工部位形狀和與上述加 工部位形狀分別關(guān)聯(lián)的上述工具的瞄準角以及前進角的組合；選擇部，其從存儲在上述存 儲部中的多個加工部位形狀中選擇與所指定的加工部位對應(yīng)的加工部位形狀；第一設(shè)定 部，其將與選擇出的加工部位形狀關(guān)聯(lián)的上述工具的瞄準角以及前進角設(shè)定為針對所指定 的加工部位的上述工具的瞄準角以及前進角；第二設(shè)定部，其在維持針對上述加工部位的 上述工具的瞄準角以及前進角的狀態(tài)下，使上述工具圍繞上述工具的長度方向軸旋轉(zhuǎn)，求 出并設(shè)定上述機器人的臉盤相對于上述虛擬空間的地平面的高度成為最大的、圍繞針對上 述加工部位的上述工具的長度方向軸的旋轉(zhuǎn)角。
[0007] 在優(yōu)選的實施方式中，機器人示教裝置還具備：檢測部，其在維持針對上述加工部 位設(shè)定的瞄準角、前進角以及旋轉(zhuǎn)角的狀態(tài)下使上述機器人移動時，檢測上述機器人無法 到達的無法到達點；和第三設(shè)定部，其在上述無法到達點，在維持針對上述加工部位的上述 工具的瞄準角以及前進角的狀態(tài)下，使上述工具圍繞上述工具的長度方向軸旋轉(zhuǎn)，求出并 設(shè)定上述機器人的原點和上述機器人的臉盤之間的距離成為最短并且上述機器人能夠到 達的點。
【附圖說明】
[0008] 通過參照【附圖說明】以下優(yōu)選的實施方式，能夠更加明確本發(fā)明的上述或其他目 的、特征以及優(yōu)點。
[0009] 圖1是表示本發(fā)明的機器人示教裝置的一個實施方式的功能框圖。
[0010] 圖2是表示圖1的機器人示教裝置的處理一例的流程圖。
[0011] 圖3是表示在虛擬空間內(nèi)配置了機器人以及工件的例子的圖。
[0012] 圖4是表示對T接頭形狀的工件指定加工線的例子的圖。
[0013] 圖5是表示對T接頭形狀的工件指定加工部位的其他例子的圖。
[0014] 圖6是表示根據(jù)工件的種類和加工方式將加工部位的形狀分類為多個模式的例 子的圖。
[0015] 圖7是表示將加工部位形狀、與該加工部位形狀關(guān)聯(lián)的瞄準角以及前進角Φ的組 合的一例的圖。
[0016] 圖8是表示與T接頭進行角焊時的示教例的圖。
[0017] 圖9是表示根據(jù)圖8的狀態(tài)，使工具圍繞其長度方向軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的圖。
[0018] 圖10是表示根據(jù)圖9的狀態(tài)，為了避讓不能到達點而求出能夠到達點使工具圍繞 其長度方向軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的圖。
[0019] 圖11是表示在虛擬空間內(nèi)配置了機器人以及工件的例子的圖，相當(dāng)于圖10的狀 態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0020] 圖1是表示本發(fā)明的機器人示教裝置的一個實施方式的功能框圖。機器人示教裝 置10將搭載了工具的機器人以及工件配置在虛擬空間內(nèi)，進行設(shè)定用于決定由機器人對 工件進行焊接等加工的工具的姿勢的瞄準角、前進角以及圍繞上述工具的長度方向軸的旋 轉(zhuǎn)角，機器人示教裝置10具備：配置部12,其將機器人和工件的三維模型配置在虛擬空間 內(nèi)；指定部（加工部位指定部）14,其指定工件的三維模型的加工部位；存儲部（加工部位 形狀存儲部）16,其存儲預(yù)先決定的多個加工部位形狀、與各加工部位形狀關(guān)聯(lián)的工具的瞄 準角以及前進角的組合；選擇部（加工部位形狀選擇部）18,其從存儲在存儲部16中的多 個加工部位形狀中選擇與所指定的加工部位對應(yīng)的加工部位形狀；第一設(shè)定部（瞄準角、 前進角設(shè)定部）20,其將與選擇出的加工部位形狀關(guān)聯(lián)的工具的瞄準角以及前進角設(shè)定為 針對所指定的加工部位的工具的瞄準角以及前進角；第二設(shè)定部（旋轉(zhuǎn)角設(shè)定部）22,其在 維持針對加工部位的工具的瞄準角以及前進角的狀態(tài)下，使工具圍繞工具的長度方向軸進 行旋轉(zhuǎn)，求出并設(shè)定機器人的臉盤（faceplate)相對于虛擬空間的地平面的高度成為最大 的、圍繞針對加工部位的工具的長度方向軸的旋轉(zhuǎn)角。
[0021] 另外，機器人示教裝置10還具備：檢測部（無法到達點檢測部）24,其使機器人移 動而使工具成為能夠針對加工部位進行加工的姿勢，如果有機器人無法到達的點（無法到 達點）則對其進行檢測；和第三設(shè)定部（能夠到達點設(shè)定部）26,其在無法到達點，在維持 針對加工部位的工具的瞄準角以及前進角的狀態(tài)下，使工具圍繞工具的長度方向軸旋轉(zhuǎn)， 求出并設(shè)定機器人的原點和機器人的臉盤之間的距離成為最短并且機器人能夠到達的點。
[0022] 本發(fā)明的機器人示教裝置10例如是個人電腦，上述各結(jié)構(gòu)要素通過由操作者經(jīng) 由適當(dāng)?shù)妮斎雴卧牟僮?，能夠進行預(yù)定的處理。或者，能夠?qū)C器人示教裝置10的功能 組裝到機器人控制裝置中，本發(fā)明的機器人示教裝置中也包括這樣的形式的內(nèi)容。
[0023] 以下參照圖2所示的流程圖說明使用了機器人示教裝置10的處理的一例。首先， 如圖3所示，操作者使用適當(dāng)?shù)妮斎雴卧谔摂M空間內(nèi)配置搭載了工具的機器人30以及 機器人30的加工對象物（工件）32的三維模型（步驟S1)。在圖示例中，所配置的機器人 30是6軸的多關(guān)節(jié)機器人，具備基部34、針對基部34以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝的回旋軀干36、 以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在回旋軀干36上的上臂38、以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在上臂38上的前臂 40、以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在前臂40上的手腕部42以及安裝在手腕部42上的焊炬等的操作 工具44,針對配置在夾具46上的工件32進行機械加工和焊接等預(yù)定的加工的模擬、用于進 行加工的機器人程序的示教能夠離線地進行。
[0024] 接著在步驟S2,操作者使用適當(dāng)?shù)妮斎雴卧谂渲迷谔摂M空間上的工件32的三 維模型上指定加工部位。這里作為一例，如圖4所示，通過角焊將兩個大致矩形的板狀部件 48和50接合，形成T接頭。因此該情況下的焊接部位是如圖4所示的直線狀的加工線（焊 接線）52,工具（焊炬）44的前端沿著加工線52移動。
[0025] 另外，在指定加工部位時，可以代替圖4所示的加工線52而指定面。例如，如圖5 所示，能夠?qū)⒌谝话鍫畈考?8的一方的面54和第二板狀部件50的一方的面中通過焊接線 52進行分割而成的2個區(qū)域中的一個區(qū)域56指定為加工部位。這時候，2個面54和56的 邊界被指定為加工部位。
[0026] 在接著的步驟S3,將預(yù)先決定的多個典型加工部位的形狀（加工部位行政）和針 對各加工部位的工具44的瞄準角以及前進角的組合存儲在存儲部16中。例如，在焊接加工 時，如圖6所示，根據(jù)接頭的種類（對接、T接頭、角接頭或搭接接頭）和焊接形式（坡口或 角焊縫）將加工部位的形狀分類為多個模式，根據(jù)各個模式組合預(yù)先決定的工具（焊炬）44 的瞄準角和前進角，將這些多個組合存儲在數(shù)據(jù)庫等存儲部16中。
[0027] 圖7是表示存儲在數(shù)據(jù)庫（存儲部16)中的加工部位形狀和與該加工部位形狀相 關(guān)聯(lián)的瞄準角Θ以及前進角φ的組合的一例的圖。瞄準角Θ以及前進角(P是記述焊炬等 工具的姿勢的量，