根据工件的动画设定示教点的机器人的示教装置

摘要

本发明提供根据工件的动画设定示教点的机器人的示教装置，该示教装置具备：动画生成部，其生成工件移动的三维动画；位置检测部，其在动画中所显示的工件上，检测机械手所把持的把持位置；以及示教点设定部，其设定示教点。位置检测部在动画生成部移动了工件的动画时，检测工件上的把持位置。示教点设定部根据工件上的把持位置设定示教点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据工件的动画设定示教点的机器人的示教装置。

背景技术

以按照预先生成的动作程序进行驱动的方式控制机器人。动作程序能够根据作业人员所指定的示教点而生成。作业人员能够手动使实际的机器人移动来设定示教点。例如，作业人员操作示教操作盘来使机器人成为希望的位置以及姿势。能够将此时的机器人的工具前端点的位置作为示教点存储在控制装置中。

另外，已知一种方法，将工件以及机器人的模型输入计算机，在画面上设定机器人的示教点(例如日本特开平6-134684号公报以及日本特开2004-265041号公报)。在这种离线进行的示教点的设定方法中，即使不移动实际的机器人也能够设定示教点。而且，在设定了示教点后，计算机能够以工具中心点通过示教点或示教点附近的方式来生成机器人的动作程序。

另外，已知在机器人的离线示教中，通过动画确认通过所生成的机器人的动作程序使机器人移动时是否会发生异常(例如日本特开2001-105359号公报以及日本特开昭62-274404号公报)。

在现有技术的离线示教方法中，需要根据机器人的动作一个一个地设定机器人的示教点。因此，会有在设定机器人的示教点时要花费时间的问题。另外，当把持工件的机械手发生变更时，工件上的机械手的把持位置变更。因此，在变更了机械手时，需要从头开始进行示教点的设定。

发明内容

本公开的一个方式的机器人的示教装置设定把持工件而移动的机器人的示教点。机器人的示教装置具备生成工件移动的三维动画的动画生成部。机器人的示教装置具备：位置检测部，其在动画所显示的工件上，检测安装在机器人上的机械手所把持的把持位置；以及示教点设定部，其设定示教点。预先决定工件上的把持位置和示教点之间的关系。位置检测部在动画生成部移动了工件的动画时，检测工件上的把持位置。示教点设定部根据把持位置设定示教点。

附图说明

图1是实施方式中的机器人系统的框图。

图2是在示教装置的显示部中显示的第一图像。

图3是实施方式中的设定示教点的控制的流程图。

图4是说明在示教装置的显示部中显示的车体动画的第二图像。

图5是说明把持位置的移动的门的放大立体图。

图6是在示教装置的显示部中显示的第三图像。

图7是在示教装置的显示部中显示的其他机器人装置的图像。

具体实施方式

参照图1～图7说明实施方式中的机器人的示教装置。本实施方式的机器人装置形成为把持工件来移动工件。另外，本实施方式的示教装置通过离线设定机器人的示教点。

图1表示实施方式中的机器人系统的框图。本实施方式的机器人装置具备把持工件的机械手2、移动机械手2的机器人1。本实施方式的机器人1是具有多个关节部的多关节机器人。机器人1包括具有驱动臂以及手腕部的电动机的机器人驱动装置1a。作为机器人1不限于该方式，而能够采用能够移动机械手2的任意的机器人。

机械手2形成为把持工件。本实施方式的机械手2通过吸附来把持工件。机械手2包括具有驱动机械手2的泵等的机械手驱动装置2a。作为机械手2能够采用能够把持工件的任意作业工具。例如，作为机械手2能够采用包括多个手指部，通过多个手指部夹持工件的机械手、或者包括与在工件上形成的孔部卡合的钩子的机械手等。

机器人装置具备机器人控制装置3。机器人控制装置3包括运算处理装置(计算机)，该运算处理装置具有作为处理器的CPU(Central Processing Unit中央处理单元)、经由总线与CPU连接的RAM(Random Access Memory随机存取存储器)以及ROM(Read OnlyMemory只读存储器)。用于进行机器人1的动作的动作程序被输入到机器人控制装置3。机器人控制装置3具有存储动作程序等的存储部3b。机器人控制装置3具有发送根据动作程序驱动机器人1以及机械手2的动作指令的动作控制部3a。动作控制部3a发送驱动机器人驱动装置1a以及机械手驱动装置2a的动作指令。机器人驱动装置1a以及机械手驱动装置2a按照动作指令进行驱动。

本实施方式的机器人系统具备设定机器人1的示教点的示教装置10。本实施方式的示教装置10具有设定示教点的功能、根据所生成的示教点来生成机器人1的动作程序的功能。

示教装置10包括运算处理装置(计算机)，该运算处理装置包括CPU、RAM以及ROM等。示教装置10具备存储示教点的设定以及动作程序相关的信息的存储部17。示教装置10具备作业人员输入任意信息的输入部15。输入部15能够包括键盘或鼠标等。输入部15形成为能够通过作业人员的键盘等的操作取得信息。另外，输入部15也可以形成为从外部装置经由通信装置能够取得信息。示教装置10包括显示示教点的设定相关的信息或动作程序等的显示部16。显示部16例如能够包括液晶显示面板等任意的显示面板。

本实施方式的示教装置10具备生成工件以及机器人1移动的动画的动画生成部11。示教装置10具备在动画所显示的工件上检测由机械手2把持的把持位置的位置检测部12。位置检测部12在动画生成部11移动了工件的动画时，检测工件上的把持位置。另外，示教装置10具备根据工件上的把持位置设定示教点的示教点设定部13。

图2表示显示在示教装置的显示部中的第一图像。这里，作为工件例示汽车的车体8。参照图1以及图2，在显示部16的画面中显示图像31。图像31中除了辅助线33，还包括车体8、机器人1以及机械手2。机器人装置实施打开车体8的门9的作业。门9能够围绕旋转轴8a旋转。本实施方式的门9的动作被预先决定。即，决定了门9上的预先决定好的点的移动轨道。

本实施方式的机械手2通过吸附来把持门9的端部。机器人1变更位置以及姿势，从而机械手2向箭头91所示的方向移动，能够打开门9。本实施方式的示教装置10设定打开这样的门9时的机器人1的示教点。

图3表示示教装置设定示教点的控制的流程图。参照图1～图3，作业人员将包括门9的车体8的三维模型21预先输入示教装置10。另外，作业人员预先输入机器人1以及机械手2的三维模型21。作为三维模型，例如能够使用通过CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)装置生成的形状的三维数据。或者，示教装置10可以通过用三维摄像机拍摄实际的车体8等取得立体的三维模型。或者，示教装置10使用由CAD装置等形成的多个二维画面数据，在示教装置10的内部形成三维模型。存储部17存储所输入的三维模型21。

图4表示说明车体的门动作时的动画的第二图像。动画生成部11显示车体8的图像34。此时，是没有显示机器人1的图像的状态。作业人员指定门9关闭的状态的位置71和门9打开的状态的位置72。位置71是工件的动作开始的位置。位置72是工件的动作结束的位置。此时，作业人员能够输入门9打开的速度相关的信息。例如，作业人员能够设定从门9关闭的状态到打开的状态为止的时间。

参照图3以及图4，在步骤S81中，示教装置10的动画生成部11生成工件进行动作的三维动画。动画生成部11根据车体8的三维模型21来生成车体8的门9运动的动画(运动图像)。动画生成部11能够通过任意的生成三维动画的方法来生成动作。动画生成部11例如生成每秒5帧的动画。动画生成部11生成从位置71到位置72为止门9打开时的动画。图像34中，能够通过动画显示从门9关闭的状态到如箭头91所示那样门打开的状态为止连续的状态。

接着，在步骤S82中，作业人员指定门9上的机械手2的把持位置。在门9关闭的状态中，作业人员通过鼠标的操作等在图像34中指定把持位置42。另外，作业人员指定由机械手2把持门9的区域即把持区域41。把持区域41的方向与机械手2的姿势对应。把持位置42能够设定在把持区域41的内部。

另外，工件上的把持位置42以及把持区域41不限于示教装置10中通过作业人员指定的方式，也可以在三维模型21中包括把持位置42的信息以及把持区域41的信息。

图5表示说明位置检测部检测把持位置时的门的状态的放大立体图。参照图3以及图5，接着，在步骤83中，示教装置10开始示教点的设定。首先，在门9关闭的初始状态中，位置检测部12检测把持位置42a。例如，位置检测部12在预先决定的坐标系中检测把持位置42a的坐标值。另外，把持位置42a的检测中包括工件方向的检测。位置检测部12检测把持位置42a的工件的方向。作为工件的方向，例如能够采用把持区域41的表面方向。特别是工件的方向能够例示垂直于把持位置42a的把持区域41的方向。

预先决定门9上的把持位置42a与机器人1的示教点之间的关系。把持位置42a与机械手2的工具中心点的位置对应。例如，能够在示教点的位置设定在与把持区域41垂直的方向上从把持位置42a离开了预先决定的距离的点。例如，示教点设定部13在预先决定的坐标系中计算工具中心点的坐标值。另外，示教点的设定中包括机械手2的姿势的设定。示教点设定部13能够根据位置检测部12检测出的工件的方向来设定机械手2的姿势。示教点设定部13能够根据把持位置42a以及把持区域41的方向设定门9关闭的初始状态的示教点。

接着，在步骤S84中，动画生成部11将门9向箭头91所示的方向移动。以预先决定的时间间隔决定本实施方式的门9的动作量。动画生成部11花费预定的时间将门9向打开方向移动。在此，动画生成部11根据1次动作的时间将门9从把持位置42a移动到把持位置42b。

在步骤S85中，位置检测部12根据移动后的门9的状态来检测把持位置42b。把持位置沿着基于门9的动作的移动路径而移动。示教点设定部13设定与把持位置42b对应的示教点。

接着，在步骤S86中，示教点设定部13判别动画是否结束。当动画没有结束时，控制转移到步骤S84。然后，在步骤S84中，动画生成部11通过预先决定的时间长度来打开门9。这里，动画生成部11根据1次动作的时间将门9从把持位置42b移动到把持位置42c。位置检测部12根据移动后的门9的状态来检测把持位置42c。在步骤S85中，示教点设定部13根据把持位置42c来设定示教点。

这样，示教装置10可以通过动画按照预定的每个区间来移动门9，并根据此时的把持位置42来设定与把持位置42对应的示教点。重复示教点的设定直到动画结束为止。即，重复示教点的设定，直到门9的动作结束为止。图5中，重复示教点的设定，直到设定与门9的动作结束时的把持位置42d对应的示教点为止。在步骤S86中，当动画结束时，结束该控制。

这样，本实施方式的示教装置能够使用工件的动画来设定多个示教点。所设定的多个示教点被存储在存储部17中。另外，示教点的信息中包括机械手2的姿势的信息。

在上述实施方式中，在移动门9时，以预先决定的时间宽度设定示教点，但是不限于该方式。能够以任意的间隔设定示教点。例如可以在工件每移动预先决定的距离时设定示教点。

另外，在上述实施方式中，按照预先决定的间隔设定示教点，但是不限于该方式。可以在动画生成部11移动工件的同时，位置检测部12按照预先决定的间隔检测工件上的把持位置并存储在存储部17中。在动画中的工件的动作结束后，示教点设定部13可以根据存储在存储部17中的多个把持位置的信息来设定多个示教点。

接着，示教装置10的动作程序生成部14根据所设定的示教点来生成动作程序。示教点的信息包括示教点的信息与机械手2的姿势。动作程序生成部14能够根据示教点的信息设定机械手2的位置以及姿势。动作程序生成部14能够根据机械手2的位置以及姿势设定机器人1的位置以及姿势。例如动作程序生成部14能够通过逆运动学来计算机器人1的位置以及姿势。动作程序生成部14能够根据机器人的位置以及姿势生成动作程序。这样，动作程序生成部14能够生成与门9的动作对应的动作程序。

图6表示在示教装置的显示部中显示的第三图像。图6是表示门打开时的机器人与工件的状态的图像32。示教装置10的动画生成部11形成为除了通过动画显示门9的动作，也通过动画显示机器人1的动作。在包含机器人1、机械手2以及车体8的动画中，以从图2的图像31向图6的图像32连续变化的方式进行显示。并且，作业人员能够确认机器人1的动作以及门9的打开动作是否正常。

此时的机器人1的驱动速度，首先按照由作业人员指定的门9的打开速度来决定。另外，当机器人1的驱动速度过快或过慢时，可以修正机器人1的驱动速度。

这样，示教装置10能够生成动作程序。通过示教装置10生成的动作程序被发送给机器人控制装置3。机器人控制装置3能够根据动作程序来驱动机器人1以及机械手2。

在本实施方式的示教装置10中，预先决定机械手2相对于门9的位置的关系。在示教装置10中，在画面上不移动机器人1，而是移动作为工件的门9。然后，在门9通过动画进行移动时，能够自动设定示教点。在本实施方式的示教装置10中，设定打开门9这样的作业人员容易直观了解的工件的动作即可。示教装置10根据工件的动作自动设定示教点。因此，作业人员不需要考虑机器人的复杂动作就能够容易地设定示教点。

另外，在变更了安装在机器人1上的机械手2的种类或大小时，需要变更动作程序。在这种情况下，如果作业人员使用预先输入的工件的三维模型来设定机械手的把持位置以及把持区域，则示教装置10设定示教点。不需要作业人员从开始一个一个设定示教点，因此能够容易地进行示教点的设定。

本实施方式的门9被预先决定动作。即，车体8的门9决定向围绕旋转轴8a旋转的方向移动。动画生成部11通过动画向预先决定的方向移动工件，并且示教点设定部13能够按照预先决定的间隔设定示教点。如果作业人员指定工件动作开始的状态和工件动作结束的状态，则示教装置10能够生成机器人的示教点。因此，作业人员能够容易地决定示教点。

在上述实施方式中，工件进行一个决定好的动作，但是不限于该方式。工件的动作可以没有预先决定。本实施方式的示教装置能够用于移动工件的任意机器人系统。

图7表示在示教装置的显示部中显示的其他机器人装置的图像。图像35中显示移动工件的机器人装置。机器人1中安装有具有多个手指部4a的机械手4。机器人1将作为工件的箱子6从架台7a搬运到架台7b。在该机器人装置中，能够不预先决定工件的动作而通过任意的路径移动工件。在这里的例子中，机器人1通过箭头92所示的移动路径搬运箱子6

作业人员首先不考虑机器人1的位置以及姿势而能够在画面上任意地设定箱子6的移动路径以及箱子6的方向。作业人员能够在画面上指定箱子6的移动方法。例如，作业人员使用鼠标在画面上移动箱子6，由此能够设定箱子6从架台7a上的移动开始时的位置移动到架台7b上的移动结束时的位置时的状态。或者，作业人员可以通过预先决定的坐标系的坐标值等来指定箱子6移动的路径以及箱子6的方向。示教装置10根据箱子6的移动路径以及箱子6的方向来生成箱子6移动的动画。然后，示教装置10能够根据箱子6的动画来自动设定示教点。

作为其他例子，能够将本实施方式的示教装置适用于通过机器人装置将托盘从架子取出并移动到预定场所的机器人系统。作业人员不考虑机器人的位置以及姿势，而指定从架子取出托盘时的托盘的移动路径以及托盘的方向即可。此时，示教装置也根据托盘的移动路径以及方向来生成托盘移动的动画。示教装置能够根据动画来设定示教点。

另外，本实施方式的示教装置能够适用于进行组装装置的作业的机器人系统。例如，能够将本实施方式的示教装置适用于进行将电子部件插入到通过传送带运送的基板的作业的机器人系统。作业人员在画面上设定电子部件的移动路径以及电子部件的方向。示教装置能够生成电子部件进行移动的动画，并根据动画设定示教点。

在上述的实施方式中，位置检测部根据工件的动画按照预先决定的间隔检测工件上的把持位置，但是不限于该方式。例如，作业人员也可以一边观察工件的动画一边在画面上设定检测机械手的把持位置的时刻。

本公开的一个方式的机器人示教装置能够在把持工件而移动的机器人中容易地设定示教点。

在上述各控制中，在没有变更功能以及作用的范围中能够适当地变更步骤的顺序。

上述实施方式能够适当地组合。在上述各图中，对相同或者相等部分标注相同的标记。另外，上述实施方式是例示，并不限定发明。另外，在实施方式中，包括请求专利保护的范围所示的实施方式的变更。