机器人选择方法和机器人选择设备

摘要

在选择用于在给定焊点执行焊接操作的机器人(10)之后，将设置在机器人(10)上的焊枪(22)的截面(22C)与工件(W)在焊点处的截面(WC)进行比较。进一步地，判断是否能够在焊枪(22)和工件(W)不接触的情况下进行焊接。当判断为不能够时，选择用于执行所述焊点的焊接的替换机器人(10)。通过本发明，能够实现对执行焊点的焊接操作的机器人(10)的自动选择。因此，可以减少机器人选择步骤的数量。

说明书

技术领域

本发明涉及用于选择机器人执行焊点焊接的机器人选择方法和机器人选择装置(设备)。

背景技术

例如，日本专利公开文献No.2012-091304和日本专利No.5474739公开了关于执行焊接操作的焊枪的离线教导的技术。在日本专利公开文献No.2012-091304描述的技术中，既有工件的教导数据被转为相似新工件的教导数据。在日本专利No.5474739描述的技术中，检测两个机器人之间的干涉。

发明内容

用于自动选择机器人以相对于焊点执行焊接操作的技术未被公开，包括日本专利公开文献No.2012-091304和日本专利No.5474739。目前，对于每个焊点，由操作者对在焊点上执行焊接操作的机器人进行验证/选择操作。这种操作需要耗费大量工时。

考虑到此类问题而作出本发明，本发明的目的在于提供一种机器人选择方法和机器人选择装置，其能够自动选择相对于焊点执行焊接操作的机器人并减少选择机器人的工时。

根据本发明的方法是一种机器人选择方法，其用于为分布在工件中的多个焊点中的每一个选择机器人，以针对焊点执行焊接操作，所述机器人选择方法包括：机器人选择步骤，其选择机器人以在任意焊点执行焊接操作；焊接能力判断步骤，其通过比较在所述机器人选择步骤中选择的机器人的焊枪的截面与所述工件的截面来判断是否能够在所述焊枪与所述工件之间不接触的情况下焊接所述焊点；以及替换机器人选择步骤，其在所述焊接能力判断步骤判断选择的所述机器人无法胜任的情况下，选择替换机器人在所述焊点替换进行焊接。

在本发明中，在选择机器人在任意焊点执行焊接操作之后，将机器人的焊枪的截面与工件在焊点处的截面进行比较。然后判断能否在焊枪与工件之间不接触的情况下执行焊接。如果判断为否，则选择在焊点处替换焊接的替换机器人。根据本发明，通过执行该过程，可以自动选择在焊点上执行焊接操作的机器人。因此，可以减少用于机器人选择的工时。

进一步地，在本发明中，在替换机器人选择步骤中，选择替换机器人的候选对象，将替换机器人的候选对象的焊枪的截面与工件在焊点处的截面进行比较，并且，在可以用替换机器人的候选对象的焊枪焊接焊点而且焊枪与工件之间不接触的情况下，将替换机器人的候选对象选择为替换机器人。这样，通过判断替换机器人是否可以作为替代者，可以自动选择在焊点上执行焊接操作的机器人。

在本发明中，在替换机器人选择步骤，可以从安装有机器人的工作站选择替换机器人。这样，易于选择替换机器人。

在本发明中，在替换机器人选择步骤，可以从与安装有机器人的工作站不同的工作站选择替换机器人。这样，替换机器人的选项数量增加，找到替换机器人的可能性也提高了。

根据本发明的装置是一种机器人选择装置，其用于为分布在工件中的多个焊点中的每个选择机器人以针对所述焊点执行焊接操作，所述装置包括：机器人选择单元，其被构造成选择机器人以在任意所述焊点执行所述焊接操作；焊接能力判断单元，其被构造成通过比较由所述机器人选择单元选择的机器人的焊枪的截面与所述工件在所述焊点处的截面，来判断是否可以在所述焊枪与所述工件之间不接触的情况下焊接所述焊点；以及替换机器人选择单元，其被构造成在所述焊接能力判断单元判断选择的所述机器人无法胜任的情况下，选择替换机器人在所述焊点处替换焊接。

在本发明中，替换机器人选择单元被构造成选择替换机器人的候选对象，将替换机器人的候选对象的焊枪的截面与工件在焊点处的截面进行比较，并在焊点可以用替换机器人的焊枪焊接而且焊枪与工件之间不接触的情况下，将所述候选对象选择为替换机器人。

根据本发明，可以自动选择相对于焊点执行焊接操作的机器人。因此，可以减少用于机器人选择的工时。

附图说明

图1示出具有两个工作站的生产线平面图；

图2示出机器人的外部视图；

图3示出根据实施例的机器人选择装置的功能框图；

图4示出焊点-过程表的实例；

图5示出根据实施例的机器人选择方法的流程图；

图6示出用于说明焊枪截面的视图；

图7A示出枪臂和工件不接触的状态，图7B示出枪臂和工件接触的状态；以及

图8示出替换机器人选择过程的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对根据本发明的机器人选择方法和机器人选择装置的优选实施例进行详细描述。在本实施例中，假设车身为工件W，但本发明也可以应用于车身外的其它工件。

【生产线描述】

在描述根据本发明的机器人选择装置40之前，将参照图1对生产线L进行描述，工件W的焊接操作在所述生产线L上执行。图1示出具有两个工作站A和B的生产线L。工作站A和B中的每一个设置为用于工件W的各个操作步骤。为了便于说明，将描述只有两个工作站A和B的生产线L，但生产线L中设置的工作站数量对应于操作步骤的数量。在图1所示的生产线L中，工作站A中安装有6个机器人10(10A1-10A6)，工作站B中安装有6个机器人10(10B1-10B6)。

这里，将参照图2对本实施例中使用的每个机器人10进行描述。机器人10为多轴机器人，包括安装部12和回转部14、第一臂16、第二臂18和第三臂20，回转部14、第一臂16、第二臂18和第三臂20按照此顺序相对于安装部12。如图1所示，安装部12安装在每个工作站A、B中的预定安装位置。回转部14通过轴J1可旋转地连接至安装部12。第一臂16通过轴J2可旋转地连接至回转部14。第二臂18通过轴J3可旋转地连接至第一臂16。第二臂18可以扭转并通过轴J4旋转。第三臂20通过轴J5可旋转地连接至第二臂18。第三臂20可以扭转并通过轴J6旋转。焊枪22可拆卸地设置在第三臂20的远端。焊枪22包括枪臂24和电极端26，枪臂24可以开闭。控制器28基于提前设定的教导数据控制机器人10的操作以处理工件。

在本说明中，安装在工作站A和B中的所有机器人10被描述为相同的，但安装在工作站A和B中的机器人10可以彼此不同。

再次参见图1继续说明。工件W被传送至工作站A。安装在工作站A中的机器人10A1-10A6焊接工件W中的部分焊点。之后，工件W被传送至工作站B。安装在工作站B中的机器人10B1-10B6焊接除机器人10A1-10A6焊接的焊点之外其余的焊点。

例如，机器人10A1可以焊接包含在可移动范围FA1内的焊点。但是，当试图用焊枪22焊接焊点时，如果认为焊枪22和工件W会彼此接触，则机器人10A1无法在该焊点上执行焊接。根据本发明，正如下文中所描述的，替换机器人10A2-10A6以及10B1-10B6在此类焊点处执行焊接操作。

与机器人10A1类似，机器人10A2-10A6可以焊接包含在可移动范围FA2-FA6内的焊点。机器人10B1-10B6可以焊接包含在可移动范围FB1-FB6内的焊点。在本发明中，当第一机器人10无法相对于初始分配的焊点执行焊接操作时，第二机器人10，即替换机器人10，在该焊点上执行焊接操作。如图3所示，由机器人选择装置40判断能否相对于初始分配的焊点执行焊接操作并选择第二机器人10。

【机器人选择装置40的配置】

下面将结合图3对根据本实施例的机器人选择装置40的配置进行描述。在执行焊接操作之前，机器人选择装置40提前选择要通过哪个机器人10(10A1-10A6、10B1-10B6)焊接分布在图1所示工件W中的哪个焊点。

机器人选择装置40包括：CPU、存储器、输入/输出设备等，其中，CPU执行计算处理，存储器存储各种数据，输入/输出设备输入并输出数据。例如，机器人选择装置40由个人计算机配置而成。通过执行存储在装置内部或外部的程序，机器人选择装置40具有机器人选择单元42、焊接能力判断单元44和替换机器人选择单元46的功能。机器人选择单元42、焊接能力判断单元44和替换机器人选择单元46的功能将在下文中描述。

机器人选择装置40获取既有数据52、焊点数据54和机器人数据56。既有数据52是不同于工件W(如新车身)的既有工件W’(如既有车身)上的数据。既有数据52通过将工件W’的焊点数据54与机器人10相关联而形成。焊点数据54是分布在工件W中的每个焊点的数据。焊点数据54由彼此相关的数据形成，如点编号、点处将要进行的焊接操作过程、坐标、垂直于点的平面的方向(法向)、工件W在焊点处的截面形状等。机器人数据56是安装在工作站A和B中的每个机器人10的数据。机器人数据56由彼此相关的数据构造而成，如将要安装机器人的工作站编号、可移动范围、机器人10的焊枪22的截面形状等。

此外，机器人选择装置40包括表存储单元48。表存储单元48存储焊点-过程表62。图4示出焊点-过程表62的实例。在焊点-过程表62中，每个焊点的点编号与该焊点处可以进行焊接操作的操作过程相关。具体地，在图4所示的焊点-过程表62中，点编号为1001、1002、1003、1004、1005……的焊点与操作过程A、B、C、D……相关联。这里的操作过程A和B对应于图1所示的工作站A和B。例如，点编号为1001的焊点与操作过程A和操作过程B相关联。这表示分布在工件W中的点编号为1001的焊点可以在操作过程A和操作过程B中进行焊接。

显示设备60在屏幕上显示由机器人选择装置40执行的机器人选择过程的结果。

【机器人选择方法】

下面将参照图5对根据本实施例的机器人选择方法进行描述。对每个焊点执行以下过程。

在步骤S1中，机器人选择装置40获取既有数据52、焊点数据54和机器人数据56。在步骤S2中，机器人选择单元42选择相对于任意焊点执行焊接操作的机器人10(10A1-10A6、10B1-10B6)。例如，当焊点数据54中包含的某个焊点的坐标与既有数据52中包含的焊点的坐标相似时，选择既有数据52中包含的机器人10。可选地，将焊点数据54中包含的焊点的坐标和操作过程与机器人数据56中包含的工作站编号和机器人10的可移动范围相对照，选择可以在焊点上执行焊接操作的机器人10。

在步骤S3中，焊接能力判断单元44将机器人选择单元42选择的机器人10的焊枪22的截面22C与工件W在焊点处的截面WC进行比较。焊枪22的截面22C从机器人数据56获取。工件W在焊点处的截面WC从焊点数据54获取。

这里将参照图6对焊枪22的截面22C进行描述。本实施例中使用的焊枪22的枪臂24具有可以开闭的第一臂24a和第二臂24b。焊枪22的截面22C基于第一臂24a和第二臂24b闭合的状态限定。首先，限定围绕整个焊枪22的矩形外框OF。此时，枪臂24的末端侧的范围可以延伸至平面垂直轴线，即电极端26的中心轴线。之后，限定焊枪22的内框IF。第一臂24a的内周面和第二臂24b的内周面彼此平行。第一臂24a的平行于第二臂24b的内周面的部分内周面的长度限定为B1，从第一臂24a的内周面到枪臂24的中心轴线C的长度限定为H1。类似地，第二臂24b的平行于第一臂24a的内周面的部分内周面的长度限定为B2，从第二臂24b的内周面到焊枪22的中心轴线C的长度限定为H2。长度B1和长度H1围绕的矩形框以及长度B2和长度H2围绕的矩形框被限定为焊枪22的内框IF。由外框OF围绕的除了由内框IF所围绕部分的部分焊枪22被限定为焊枪22的截面22C。也可以通过其它方式限定截面22C。

在步骤S4中，焊接能力判断单元44判断是否可以用机器人10的焊枪22焊接焊点。具体地，执行以下模拟。焊接能力判断单元44假设下述状态：焊枪22的姿势基于焊点数据54中所包含的坐标及垂直于点所在平面的方向进行调整，并将焊枪22的截面22C与工件W的截面WC进行比较。如图7A所示，当焊枪22的截面22C与工件W的截面WC彼此不接触时，焊接能力判断单元44判断可以进行焊接(步骤S4：是)。此时，过程进行至步骤S6。另一方面，如图7B所示，当焊枪22的截面22C与工件W的截面WC相接触时，焊接能力判断单元44判断不可以进行焊接(步骤S4：否)。此时，过程进行至步骤S5，并执行替换机器人选择过程。

如图6所示，当第一臂24a和第二臂24b打开时，电极端26、26只能打开H0。在步骤S4中，焊接能力判断单元44还判断待放置在枪臂24之间的工件W是否穿过枪开闭高度H0。当工件W的高度WH小于枪开闭高度H0时，焊接能力判断单元44判断可以进行焊接(步骤S4：是)。另一方面，当工件W的高度WH大于枪开闭高度H0时，焊接能力判断单元44判断不可以进行焊接(步骤S4：否)。

在步骤S6中，判断是否选择了相对于焊点执行焊接操作的机器人10。当机器人选择单元42或替换机器人选择单元46选择了可以焊接的机器人10时(步骤S6：是)，一系列处理结束。焊接能力判断单元44或替换机器人选择单元46生成新数据58，在新数据58中，焊点与在该焊点上执行焊接操作的机器人10相关联。另一方面，如果机器人选择单元42或替换机器人选择单元46没有选择能够焊接的机器人10(步骤S6：否)，过程进行至步骤S7。在步骤S7中，显示设备60显示错误，指示还没有在焊点处选择机器人10，并且一系列处理没有完成。

接下来，将参照图8对图5中步骤S5所示的替换机器人选择步骤进行描述。替换机器人选择过程主要由替换机器人选择单元46执行。替换机器人选择单元46选择替换机器人10，其进行替换以在焊点上焊接。

在步骤S11中，替换机器人选择单元46从安装在同一工作站中的机器人10中搜索替换机器人10的候选对象。在步骤S12中，替换机器人选择单元46判断同一工作站中是否存在替换机器人10的候选对象。当存在替换机器人10的候选对象时(步骤S12：是)，过程进行至步骤S13。当不存在替换机器人10的候选对象时，(步骤S12：否)，过程进行至步骤S16。

这里，将参照图1对替换机器人选择单元46在步骤S11和S12中所执行的具体过程进行描述。假设工作站A的机器人10A1无法焊接某一焊点。替换机器人选择单元46判断焊点是否包含在除了可移动范围FA1之外的可移动范围FA2-FA6内。例如，当焊点包含在可移动范围FA2中时，替换机器人选择单元46选择机器人10A2作为替换机器人10的候选对象。

在步骤S13中，替换机器人选择单元46将替换机器人10的候选对象中所包含的焊枪22的截面22C与工件W在焊点处的截面WC进行比较。具体地，该过程相当于焊接能力判断单元44在图5所示的步骤S3中所执行的过程。

在步骤S14中，替换机器人选择单元46判断是否可以用机器人10的焊枪22焊接焊点。具体地，该过程相当于焊接能力判断单元44在图5所示的步骤S4中所执行的过程。当焊枪22的截面22C与工件W的截面WC不会彼此接触时，替换机器人选择单元46判断可以进行焊接(步骤S14：是)。此时，过程进行至步骤S15。另一方面，当焊枪22的截面22C与工件W的截面WC会彼此接触时，替换机器人选择单元46判断不可以进行焊接(步骤S14：否)。此时，过程回到步骤S11，并执行替换机器人10的进一步搜索过程。

在步骤S15中，替换机器人选择单元46将替换机器人10的候选对象选择为替换机器人10，并结束替换机器人选择过程。

在步骤S16中，替换机器人10的候选对象从安装在另一工作站中的机器人10中检索得到。在步骤S17中，替换机器人选择单元46判断所述另一工作站中是否存在替换机器人10的候选对象。当存在替换机器人10的候选对象时(步骤S17：是)，过程进行至步骤S13。当不存在替换机器人10的候选对象时(步骤S17：否)，替换机器人选择过程结束。

这里，将参照图1和4对替换机器人选择单元46在步骤S16和S17中所执行的具体过程进行描述。假设工作站A的机器人10A1无法焊接某一焊点。替换机器人选择单元46参考存储在表存储单元48中的焊点-过程表62(参见图4)，选择除该操作过程(如与点编号1001相关的操作过程A)外与点编号相关的其它操作过程。在图4所示的焊点-过程表62中，除操作过程A外，点编号1001还与操作过程B相关。这种情况下，替换机器人选择单元46选择操作过程B。之后，替换机器人选择单元46判断焊点是否包含在安装于工作站B的机器人10B1-10B6的可移动范围FB1-FB6内。例如，当焊点包含在可移动范围FB1中时，替换机器人选择单元46选择机器人10B1作为替换机器人10的候选对象。之后，过程进行至步骤S13，该过程继续。

【实施例概述】

一般来说，在本实施例中执行机器人选择过程、焊接能力判断过程和替换机器人选择过程。

机器人选择过程由机器人选择装置40的机器人选择单元42执行。机器人选择单元42选择相对于任意焊点执行焊接操作的机器人10(步骤S2)。

焊接能力判断步骤由机器人选择装置40的焊接能力判断单元44执行。焊接能力判断单元44将在机器人选择步骤中选择的机器人10的焊枪22的截面22C与工件W在焊点处的截面WC进行比较(步骤S3)。之后，判断是否可以在机器人10的焊枪22与工件W之间不接触的情况下焊接焊点(步骤S4)。

替换机器人选择过程由机器人选择装置40的替换机器人选择单元46执行。当焊接能力判断步骤(步骤S5)判断无法在焊枪22与工件W之间不接触的情况下焊接焊点时，替换机器人选择单元46选择替换机器人10用于替换焊接焊点。具体地，替换机器人选择单元46选择替换机器人10的候选对象(步骤S12：是，步骤S17：是)，并将替换机器人10的候选对象所包含的焊枪22的截面22C与工件W的截面WC进行比较(步骤S13)。当可以在替换机器人10的候选对象所包含的焊枪22与工件W不接触的情况下焊接焊点时，将替换机器人10的候选对象设定为替换机器人10。

如上所述，在本实施例中，在选择机器人10相对于任意焊点执行焊接操作之后，将机器人10的焊枪的截面与工件W在焊点处的截面进行比较。之后，判断是否可以在焊枪22与工件W之间不接触的情况下执行焊接。如果判断为不可以，则选择替换机器人10替换焊接焊点。根据本实施例，通过执行该过程，可以自动选择在焊点上执行焊接操作的机器人10。因此，可以减少用于机器人选择的工时。