专利名称：机器人程序设计装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使多个机器人协调动作的离线的程序设计装置。
背景技术：
在对复杂形状的工件进行电弧焊接或去飞边加工等时，有时使多台(例如2台)的机器人协调动作。在该协调动作的示教中，一边采用示教操作盘等开动1台机器人，一边确定各机器人的示教位置。或者也可以使用协调点动功能，一边同时开动2台机器人一边确定各自的示教位置。例如在特开2004-9279号公报中公开了焊接机器人以及转动换位器协调动作的焊接机器人装置。另外在特开2003-340756号公报中还公开了通过以多个人并行示教多个机器人来实现时间缩短的机器人控制装置。
在如上所述1台1台地操作机器人时，为了机器人的协调必需对各机器人一点点地进行点动操作，在作业中非常花费时间。还有在使用协调点动功能时可以同时开动2台机器人，但是进行如在3维空间中的焊接或去飞边这样的复杂作业时的示教操作需要非常熟练，而且在作业中还要花费时间。另外，一般，协调点动操作仅操作2台机器人，因此在需要3台或3台以上的机器人的情况时需要更多的示教时间。这样在示教作业中花费时间，由此在机器人系统的调试中需要很多的工时或者时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可以用短时间来进行多台机器人的协调作业的示教，有助于削减机器人系统的调试工时的机器人程序设计装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种机器人程序设计装置，其用于在具有具备抓住工件的机械手的搬运机器人，以及具备与该搬运机器人协调动作并且加工所述工件的加工工具的加工机器人的机器人系统中，生成所述搬运机器人以及所述加工机器人的动作程序，，具有显示单元，其画面显示所述搬运机器人、所述机械手、所述加工机器人、所述加工工具以及所述工件的3维图像；指定所述工件的移动条件的单元；指定所述工件和所述机械手的位置关系的单元；根据所述工件的移动条件以及所述位置关系，决定所述搬运机器人的配置以及动作的单元；指定所述工件的加工部位的单元；根据所述工件的所述加工部位以及所述工件的移动条件，决定所述加工机器人的配置以及动作的单元；根据决定的所述搬运机器人以及所述加工机器人的配置以及动作，作成所述搬运机器人以及所述加工机器人的动作程序的单元。
希望决定所述搬运机器人的配置以及动作的所述单元在判断为在某个位置中所述搬运机器人的动作是不适合的时，将所述搬运机器人的位置变更为其它位置，在该其它位置中再次判断是否适合所述搬运机器人的动作。
希望决定所述加工机器人的配置以及动作的所述单元在判断为在某个位置中所述加工机器人的动作是不适合的时，将所述加工机器人的位置变更为其它位置，在该其它位置中再次判断是否适合所述加工机器人的动作。
所述机器人程序设计装置还可以具有从所述工件的重心位置以及3维形状算出所述工件和所述机械手的位置关系。
通过一边参照附图一边对以下最佳的实施方式进行说明，来使本发明上述或者其它的目的、特征以及优点更加清楚。
图1是表示包含本发明的机器人程序设计装置的机器人系统的基本结构图。
图2是表示机器人程序设计装置的作业流程的流程图。
图3是表示工件和机械手的位置关系图。
图4是关于决定搬运机器人的配置的表示图。
图5是表示搬运机器人的配置例的图。
图6是表示工件的加工部位的图。
图7a是关于决定加工机器人的配置的表示图。
图7b是在图7a的结构中使用的格子的概略图。
图8是表示加工机器人的配置例的图。
图9是表示与在采用了机器人系统的焊接作业中的焊矩的工件相对的相对位置的图。
图10是关于自动修正搬运机器人的配置的表示图。
图11是关于算出工件的搬运位置的表示图。
具体实施例方式
以下一边参照附图一边对本发明进行详细地说明。图1是表示可以使用本发明的机器人程序设计装置的机器人系统的基本结构图。机器人系统10具有具备各自抓住被加工物即工件W的机械手的2个搬运机器人12以及14；对工件W实施加工(在本实施方式中为焊接加工)的焊接机器人16；控制机器人12、14以及16的机器人控制装置18；与机器人控制装置18连接的个人计算机等的输入装置20；与机器人控制装置18连接并且用于进行机器人12、14以及16的示教操作的示教操作盘22。此外在任意的本实施方式中，都将在本发明的机器人程序设计装置、以及在该装置中所包含的各单元内置于个人计算机20中，其它的形态当然也是可以的。
图2是表示机器人程序设计装置的作业流程的流程图。以下，一边参照各自关联于同图的步骤S1～S7的附图一边对本发明进行说明。
首先，如图3所示，选择分别对应可以加工(在此是焊接)的工件W、抓住工件W的机械手26以及28的3维模型，并显示到包含机器人程序设计装置的个人计算机20的画面24等显示单元(步骤S1)。
接着，如图3所示，设定工件W的移动条件(步骤S2)。这里，工件W可以关于旋转轴A进行旋转。而且如按照在步骤S2中设定的移动条件这样，设定工件W和机械手26以及28的位置关系(具体来说是机械手26以及28的工件W的搬运位置(保持位置))(步骤S3)。这里，将工件W的两端保持在机械手26以及28上，而且可以自动决定该搬运位置，对于这个在后面记述。
接着，决定搬运机器人12以及14的配置以及动作(步骤S4)。此时，作业者可以直接向个人计算机输入搬运机器人的3维位置，也可以根据在步骤S2以及S3中设定的内容自动决定配置。在后者的情况下可以根据各搬运机器人的行程、工件W和各搬运机器人的干扰的有无等来决定配置。具体来说，如图4的平面图所示，在将一方的搬运机器人12的工件W的搬运位置作为R1时预先设定几个可以配置搬运机器人12的位置的候补(在图示例中是R2～R4的3个)。接着从配置候补中，在按照步骤S2中设定的工件W的移动条件使搬运机器人动作时，计算没有与周边机器等产生干扰的搬运机器人12的位置以及此时的搬运机器人12的行程的余量。即，在某个配置候补中有干扰时移动到其它配置候补并再次判断干扰的有无，在没有干扰时计算行程的余量。作为搬运机器人12的配置来选定这样得到的几个数据中的、在搬运机器人12的行程中余量最大的数据，并在动作程序的程序设计中使用该配置以及此时的动作。对于搬运机器人14也是同样。而且在行程有多个同程度的候补时，选定搬运机器人的设置范围最狭小(例如两搬运机器人间的距离最短)的候补。相反，也可以从设置范围最狭小的候补中选定在行程中余量最大的候补。在图5中表示这样决定的搬运机器人12以及14的配置例。
在接着的步骤S5中，如图6所示，指定工件W的焊接部位(这里是W1以及W2的2位置)以及焊接条件。作为焊接条件，在为焊矩的情况下举出了目标角、前进角以及焊接速度等。
接着决定焊接机器人16的配置以及动作(步骤S6)。此时，作业者可以向个人计算机直接输入搬运机器人的3维位置，也可以根据步骤S2～S5的内容来自动决定配置。在后者的情况，可以根据焊接机器人16的行程、与工件W的干扰的有无等来决定配置。具体来说，如图7a以及图7b所示，在将工件W的焊接部位或者区域作为A1时设定可以配置焊接机器人16的位置的候补。这里，焊接机器人16的配置候补为在3维空间中定义的格子G1(图7b)的交点。首先，如图7a所示，将焊接位置A1配置在格子G1的中心。接着从配置候补中，在按照步骤S2中设定的工件W的移动条件使配置的搬运机器人12以及14向在步骤S5中决定的位置动作时，计算没有产生干扰的焊接机器人16的位置以及此时的焊接机器人16的行程的余量。即，在某个交点中有干扰时移动到其它的交点并再次判断干扰的有无，在没有干扰时计算行程的余量。作为焊接机器人16的配置来选定这样得到的几个数据中的、在焊接机器人16的行程中余量最大的格子G1的交点的1个，并在动作程序的程序设计中使用该配置以及此时的动作。而且在行程有多个同程度的候补时，选定作为整体系统设置范围最狭小(例如各搬运机器人和焊接机器人之间的距离最短)的候补。相反，也可以从设置范围最狭小的候补中选定在行程中余量最大的候补。将这样决定的加工机器人16的配置例与搬运机器人12以及14一起在图8中表示。
如果根据上述步骤S1～S6决定各机器人的配置以及动作，接着机器人程序设计装置根据这些自动作成协调动作用的程序(步骤S7)。在如本实施方式加工是焊接的情况，程序中包含机器人各轴的动作、焊接的开始以及终止等。以下表示程序的一例。
机器人程序例1各轴100％P[1]；2各轴100％P[2]；3直线500mm/secP[3]；4直线500mm/secP[4]电弧开始；5直线500mm/secP[5]；6直线500mm/secP[6]；7直线500mm/secP[7]；8直线500mm/secP[8]；9直线500mm/secP[9]；电弧终止；10直线500mm/sec P[10]；11各轴100％ P[2]；12各轴100％ P[1]；参照图9对上述机器人程序例进行简单说明。首先通过机器人各轴的动作来移动工件，使与焊接机器人16的焊矩30(参照图1)相对的工件W的相对位置成为示教点P[1]。这里，“100％”意味搬运机器人12以及14的各轴以最大速度动作。接着在使工件移动到用于回避干扰等的示教点P[2]之后，向焊接开始点跟前的P[3]移动。从示教点P[3]，工件W以与规定的焊接速度(这里是500mm/sec)相同的速度直线移动，从示教点P[4]开始焊接机器人16的焊矩焊接。如果焊接经由规定的示教点P[5]～P[8]到达焊接终止点P[9]时，焊矩焊接终止，不过还以原速度相对移动到示教点P[10]。示教点P[10]以后，通过各轴动作再次返回到示教点P[1]。
此外如本实施方式在多个机器人(搬运机器人以及加工机器人)进行协调动作时，各示教点包含搬运机器人以及加工机器人的位置数据。例如在P[1]中包含搬运机器人的(例如6轴的)位置(XYZWPR)以及加工机器人的位置(WYZWPR)。还有本实施方式涉及进行焊矩焊接的机器人系统，不过也可以适用于去飞边加工用的机器人系统。
在上述图2所示的流程中，还可以将自动修正搬运机器人的配置的步骤追加到例如步骤S7之后。在该步骤中，如图10所示，首先定义在3维空间中分别包含搬运机器人12以及14的格子G2以及G3，并将各搬运机器人配置到各自格子的中心。这里，各搬运机器人的配置候补为格子G2或者G3的交点。接着，按照工件W的移动，从配置候补中，在按照设定的工件W的移动条件使搬运机器人12以及14动作时，计算没有产生干扰的各搬运机器人的位置以及此时的行程的余量。这样，作为在配置候补即格子的交点中有干扰的交点不适合而被排除，作为搬运机器人的位置选定在剩下的交点中在各搬运机器人的行程中余量最大的格子的交点。而且在行程有多个同程度的候补时，选定作为整体系统设置范围最狭小的(例如各搬运机器人间的距离最短)候补。相反，从设置范围最狭小的候补中可以选定在行程中余量最大的候补。
图11是对由工件的形状来决定该搬运位置的工序进行说明的图。例如在工件W为如图示的柱状时，首先指定工件W的1个搬运面(端面)S1。接着将从工件的重心Wg向搬运面S1垂直延伸的垂线L1和搬运面S1的交点作为第1搬运点H1。此外，将从重心Wg向与垂线L1相反方向延伸的直线L2和与直线L2垂直相交的工件W的搬运面S2的交点作为第2搬运点H2。这里，工件W是其它的形状，在搬运面S2不存在或者判断为搬运面S2作为搬运面是不合适的情况时，自动进行将最初的搬运面S1变更为其它的面的操作。不过该变更操作可以用手动进行。
根据本发明的机器人程序设计装置，可以自动进行多个机器人的协调动作的示教以及各机器人的程序设计，目前，可以大幅削减示教、程序设计以及在现场的调整作业所需的工时。
参照为说明而选定的特定的实施方式，对本发明进行了说明，显然本领域技术人员不用脱离本发明的基本概念以及范围就可以进行多种变更。
权利要求
1.一种机器人程序设计装置(20)，其用于在具有具备抓住工件(W)的机械手(26、28)的搬运机器人(12、14)，以及具备与该搬运机器人(12、14)协调动作并且加工所述工件(W)的加工工具(30)的加工机器人(16)的机器人系统(10)中，生成所述搬运机器人(12、14)以及所述加工机器人(16)的动作程序，其特征在于，具有显示单元(24)，其画面显示所述搬运机器人(12、14)、所述机械手(26、28)、所述加工机器人(16)、所述加工工具(30)以及所述工件(W)的3维图像；指定所述工件(W)的移动条件的单元；指定所述工件(W)和所述机械手(26、28)的位置关系的单元；根据所述工件(W)的移动条件以及所述位置关系，决定所述搬运机器人(12、14)的配置以及动作的单元；指定所述工件(W)的加工部位的单元；根据所述工件(W)的所述加工部位以及所述工件(W)的移动条件，决定所述加工机器人(16)的配置以及动作的单元；根据决定的所述搬运机器人(12、14)以及所述加工机器人(16)的配置以及动作，生成所述搬运机器人(12、14)以及所述加工机器人(16)的动作程序的单元。
2.根据权利要求1所述的机器人程序设计装置，其中，决定所述搬运机器人(12、14)的配置以及动作的所述单元，在判断为在某个位置所述搬运机器人(12、14)的动作不适合的情况下，将所述搬运机器人(12、14)的位置变更为其它位置，在该其它位置再次判断所述搬运机器人(12、14)的动作是否适合。
3.根据权利要求1所述的机器人程序设计装置，其中，决定所述加工机器人(16)的配置以及动作的所述单元，在判断为在某个位置所述加工机器人(16)的动作不适合的情况下，将所述加工机器人(16)的位置变更为其它位置，在该其它位置再次判断所述加工机器人的动作是否适合。
4.根据权利要求1所述的机器人程序设计装置，还具有从所述工件(W)的重心位置以及3维形状，算出所述工件(W)和所述机械手(26、28)间的位置关系的单元。
全文摘要
本发明涉及一种可以用短时间来进行多台机器人的协调作业的示教，有助于削减机器人系统的调试工时的机器人程序设计装置。机器人系统具有分别具备抓住工件的机械手的2台搬运机器人；具备焊矩的焊接机器人；控制这些机器人的机器人控制装置；与机器人控制装置连接的、具备机器人程序设计装置的个人计算机；与机器人控制装置连接并且用于进行各机器人的示教操作的示教操作盘。
文档编号B25J9/22GK1907655SQ20061010850
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月3日 优先权日2005年8月4日
发明者长塚嘉治, 井上幸三 申请人:发那科株式会社