專利名稱：機(jī)器人離線示教方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人離線示教方法。
背景技術(shù)：
近來已知一種離線示教方法(離線示教)，通過計(jì)算機(jī)建立虛擬空間中三維關(guān)節(jié) 型機(jī)器人、待附接到該關(guān)節(jié)型機(jī)器人的末端的工具、以及將作為工作目標(biāo)和外圍結(jié)構(gòu)的工 件的模型，通過使用該模型產(chǎn)生用于該關(guān)節(jié)型機(jī)器人的示教數(shù)據(jù)，之后將示教數(shù)據(jù)供給現(xiàn) 場的關(guān)節(jié)型機(jī)器人(例如，參見JP-A-2008-33419)。因此，在產(chǎn)生示教數(shù)據(jù)過程中不必停止 生產(chǎn)線，并且可以增強(qiáng)生產(chǎn)線的開工率。

發(fā)明內(nèi)容
示教數(shù)據(jù)包括多個(gè)示教點(diǎn)。示教點(diǎn)包括關(guān)于工具的位置和姿態(tài)的信息。通常，必 須手動(dòng)設(shè)定在所有示教點(diǎn)處的位置和姿態(tài)，需要很長時(shí)間來產(chǎn)生示教數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種機(jī)器人離線示教方法，該方法能夠容易地產(chǎn)生示教 數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種機(jī)器人離線示教方法，該方法包括以彼此間隔的方式設(shè)定多個(gè)虛擬示教點(diǎn)，以便示教附接到虛擬空間生產(chǎn)線中的虛 擬機(jī)器人上的虛擬工具的運(yùn)動(dòng)路徑和姿態(tài)；設(shè)定虛擬工具在一部分虛擬示教點(diǎn)上的姿態(tài)，其中所述一部分虛擬示教點(diǎn)分別至 少包括起始點(diǎn)和終止點(diǎn)；在所述一部分虛擬示教點(diǎn)之間執(zhí)行插值操作，以便從起始點(diǎn)到終止點(diǎn)順次地連接 所述一部分虛擬示教點(diǎn)，并且使虛擬工具在所述一部分虛擬示教點(diǎn)分別采取設(shè)定的姿態(tài)；在執(zhí)行插值操作過程中，每隔預(yù)定的間隔將虛擬工具的位置和姿態(tài)存儲為插值操 作點(diǎn)；對于每個(gè)不包括所述一部分虛擬示教點(diǎn)的其它虛擬示教點(diǎn)，選擇任何滿足預(yù)定選 擇標(biāo)準(zhǔn)的所存儲的插值操作點(diǎn)；以及對于每個(gè)其它虛擬示教點(diǎn)，讀取所選擇的插值操作點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所讀取的 姿態(tài)數(shù)據(jù)存儲為所述其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種根據(jù)第一個(gè)方面的機(jī)器人離線示 教方法，其 中，所述預(yù)定選擇標(biāo)準(zhǔn)為位于距其它虛擬示教點(diǎn)最小距離處的插值操作點(diǎn)。作為根據(jù)本發(fā)明的預(yù)定選擇標(biāo)準(zhǔn)，例如，可以設(shè)定位于距其它虛擬示教點(diǎn)最小距 離處的插值操作點(diǎn)。


現(xiàn)在參考附圖描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種特征的總體體系結(jié)構(gòu)。提供附圖及其相關(guān)說明以用于闡述本發(fā)明的實(shí)施方式，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。圖1為說明性框圖，示出了使用根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人離線示教方法的實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置的結(jié)構(gòu)；圖2為說明圖，示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置的干涉確認(rèn)對話框；圖3為說明圖，示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置的干涉結(jié)果對話框；圖4為說明性流程圖，示出了用于根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置的示教方法的過程；以及圖5為說明性視圖，示出了根據(jù)所述實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置的虛擬示教點(diǎn)的例子。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的多種實(shí)施方式。圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的機(jī)器人離線示教方法的機(jī)器人示教裝 置10。該機(jī)器人示教裝置10具有計(jì)算機(jī)主體12、監(jiān)視器14、鍵盤16以及用作指向裝置的 鼠標(biāo)18。計(jì)算機(jī)主體12為個(gè)人計(jì)算機(jī)，該個(gè)人計(jì)算機(jī)具有CAD軟件20、CAD數(shù)據(jù)22、設(shè)定 信息24和示教數(shù)據(jù)26 ；用作主控制部分的CPU(中央處理單元)讀取并執(zhí)行CAD軟件20， CPU還產(chǎn)生、讀取并編輯CAD數(shù)據(jù)22、設(shè)定信息24和示教數(shù)據(jù)26。示教數(shù)據(jù)26由用于控制 機(jī)器人的機(jī)器人控制器(未示出)通過諸如PC卡28的存儲媒介或通信自由讀取。假定作為工業(yè)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的四個(gè)虛擬機(jī)器人32a、32b、32c和32d用作由機(jī)器人 示教裝置10示教的目標(biāo)，并且虛擬車輛30用作機(jī)器人的工作目標(biāo)。此外，假定諸如傳送帶 或夾具的虛擬設(shè)備34設(shè)置在站點(diǎn)中用于進(jìn)行與虛擬車輛30相關(guān)的工作。虛擬機(jī)器人32a 和32b分別置于傳送帶的上游和下游的左側(cè)，并且虛擬機(jī)器人32c和32d分別置于傳送帶 的上游和下游的右側(cè)。四個(gè)虛擬機(jī)器人32a、32b、32c和32d共同被稱為虛擬機(jī)器人32。CAD數(shù)據(jù)22為三維模型數(shù)據(jù)，并且具有工件數(shù)據(jù)22a、機(jī)器人數(shù)據(jù)22b、工具數(shù)據(jù) 22c和設(shè)備數(shù)據(jù)22d。工件數(shù)據(jù)22a表示作為工件的虛擬車輛30，機(jī)器人數(shù)據(jù)22b表示用 于進(jìn)行與虛擬車輛30相關(guān)的工作的虛擬機(jī)器人32。工具數(shù)據(jù)22c表示被附接到虛擬機(jī)器 人32的末端的工具33 (端部執(zhí)行器)，并且設(shè)備數(shù)據(jù)22d表示生產(chǎn)線中或周圍的相關(guān)設(shè)備 34。就工具33而言，也可為每個(gè)虛擬機(jī)器人32附接不同的工具。工件數(shù)據(jù)22a、機(jī)器人數(shù)據(jù)22b、工具數(shù)據(jù)22c和設(shè)備數(shù)據(jù)22d不經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而 是就以CAD數(shù)據(jù)格式在每個(gè)處理過程中用于在監(jiān)視器14上的顯示、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、以及干涉確 認(rèn)。因此，可以防止由于轉(zhuǎn)換誤差造成的精度降低、形狀信息缺陷的出現(xiàn)、以及產(chǎn)生的虛擬 示教點(diǎn)的精度降低。而且，不需要用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作的時(shí)間和精力，從而增加效率。CAD軟件20用于產(chǎn)生并編輯CAD數(shù)據(jù)22，并用于讀取CAD數(shù)據(jù)22，由此執(zhí)行預(yù)定處理過程，而且CAD軟件20具有CAD部分20a、機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算部分20b (附加程序)和機(jī)器人示教部分20c (附加程序)。CAD部分20a為CAD軟件20的主體部分并用于產(chǎn)生并編 輯三維數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行監(jiān)視器14上的顯示。雖然圖1象征性地示出了虛擬機(jī)器人32，但可 以由CAD部分20a通過實(shí)體模型來實(shí)際顯示寫實(shí)的三維虛擬機(jī)器人32。機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算部分20b執(zhí)行反向運(yùn)動(dòng)學(xué)，以基于給定的關(guān)于虛擬示教點(diǎn)的信息 計(jì)算虛擬機(jī)器人32的每個(gè)關(guān)節(jié)的位移(轉(zhuǎn)動(dòng)位移或直接作用位移)，由此產(chǎn)生虛擬機(jī)器人 32的姿態(tài)數(shù)據(jù)。關(guān)于虛擬示教點(diǎn)的信息包括作為關(guān)于虛擬機(jī)器人32的末端的信息的關(guān)于 虛擬工具33的位置和姿態(tài)的信息。此外，如果姿態(tài)數(shù)據(jù)被設(shè)定到虛擬機(jī)器人32的可動(dòng)范圍中則機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算 部分20b向機(jī)器人示教部分20c傳遞所產(chǎn)生的虛擬機(jī)器人32的該姿態(tài)數(shù)據(jù)，并且如 果姿態(tài)數(shù)據(jù)沒有包括在虛擬機(jī)器人32的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍中或存在諸如異常構(gòu)型(singular configuration)的姿態(tài)錯(cuò)誤則機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算部分20b向機(jī)器人示教部分20c傳遞錯(cuò)誤 數(shù)據(jù)。機(jī)器人示教部分20c基于所接收的姿態(tài)數(shù)據(jù)在監(jiān)視器14的屏幕上顯示虛擬機(jī)器人 32。設(shè)定信息24為用于對生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真的原始數(shù)據(jù)，并且具有關(guān)于虛擬車輛30 的工件信息24a、關(guān)于用于進(jìn)行有關(guān)虛擬車輛30的工作的虛擬機(jī)器人32的機(jī)器人信息 24b、諸如附加地設(shè)置在虛擬機(jī)器人32中的焊槍或涂層槍的工具信息24c、有關(guān)虛擬設(shè)備34 的設(shè)備信息24d、以及表示仿真的各種設(shè)定的仿真信息24e。工件原點(diǎn)、從工件原點(diǎn)到工件前端的距離、從工件原點(diǎn)到工件后端的距離、機(jī)器類 型代碼、導(dǎo)數(shù)選項(xiàng)(derivative option)以及選項(xiàng)代碼被設(shè)定到工件信息24a。機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)的類型、機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)處于初始姿態(tài)的角度、每個(gè)關(guān)節(jié)的 操作范圍、每個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度范圍和每個(gè)關(guān)節(jié)的軸線的脈沖頻率 (pulse rate)被設(shè)定到機(jī)器人信息24b。關(guān)于仿真中附加地設(shè)置在虛擬機(jī)器人32上的虛擬工具33的位置和姿態(tài)、工具名 稱、工具編號和工具運(yùn)動(dòng)狀況的信息被設(shè)定到工具信息24c。從CAD原點(diǎn)到傳送帶原點(diǎn)的偏移距離、從傳送帶原點(diǎn)到傳送帶銷的距離、從傳送 帶原點(diǎn)到工件原點(diǎn)的距離、傳送帶的運(yùn)動(dòng)起始位置和終止位置、傳送帶的速度、傳送帶的同 步狀況、用于采取定時(shí)而執(zhí)行與傳送帶的同步的限位開關(guān)的狀況、以及從CAD原點(diǎn)到虛擬 機(jī)器人原點(diǎn)的距離被設(shè)定到設(shè)備信息24d。虛擬機(jī)器人32的數(shù)量、名稱和編號、以及虛擬傳送帶的數(shù)量、名稱和編號被設(shè)定 到仿真信息24e。在CAD軟件20中建立的三維虛擬空間顯示于監(jiān)視器14上，并且，作為仿真操作 的目標(biāo)的虛擬車輛30、附加地設(shè)有虛擬工具33的虛擬機(jī)器人32，以及虛擬設(shè)備34顯示于 監(jiān)視器14。此外，還顯示機(jī)器人列表38、以及與虛擬機(jī)器人32a至32d對應(yīng)的虛擬示教器 (teach pendant) 36a、36b、36c 和 36d。下面，虛擬示教器 36a、36b、36c 和 36d 通常被稱作 虛擬示教器36。虛擬示教器36被顯示為模擬實(shí)際設(shè)置于機(jī)器人上的示教器的圖像。機(jī)器人列表38設(shè)有按鈕38a、38b、38c和38d，用于指定和表示虛擬機(jī)器人32a至 32d，并且這些按鈕被顯示在監(jiān)視器14的顯示屏的右上部。按鈕38a、38b、38c和38d按照 順序分別顯示為“Li ”、“L2”、“Rl，，和“R2”。
此外，根據(jù)工作，在監(jiān)視器14上顯示用于設(shè)定干涉確認(rèn)的干涉確認(rèn)對話框40和用 于表示結(jié)果的干涉結(jié)果對話框42。這些對話框可顯示于監(jiān)視器14的顯示屏上的可選位置。 虛擬示教器36、機(jī)器人列表38和干涉確認(rèn)對話框40可通過鼠標(biāo)18或鍵盤16操作。CAD部分20a具有三維CAD的基本性能并能夠改變模型或布局。此外，可在虛擬空 間的可選區(qū)域形成直線、折線、曲線或連接線。而且，工件模型上的形狀數(shù)據(jù)的脊線可用于 形成離線示教數(shù)據(jù)。操作者從外部通過基于外部程序的DLL (動(dòng)態(tài)鏈接庫)或IPC (進(jìn)程間通信)來訪 問CAD部分20a，從而操作CAD部分20a的庫(多個(gè)程序)。因此，可以在CAD軟件20中的 虛擬空間中執(zhí)行仿真。IPC為通用軟件技術(shù)，其中數(shù)據(jù)交換在正在運(yùn)行的兩個(gè)程序之間進(jìn)行，并且因此兩 個(gè)程序可以位于相同的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中或網(wǎng)絡(luò)之間，而且數(shù)據(jù)交換通過各種獨(dú)特協(xié)議(通信 手段)來執(zhí)行。而且，CAD部分20a的庫代表可用于多個(gè)軟件的一組通用的函數(shù)、數(shù)據(jù)或程 序，并且是通用軟件技術(shù)。機(jī)器人示教部分20c能夠從外部通過DLL或IPC操作在虛擬空間中的每個(gè)虛擬模 型。而且，為UI (用戶界面)和實(shí)際機(jī)器的機(jī)器人的示教器提供等效的操縱函數(shù)，并且虛擬 示教器36通過GUI (圖形用戶界面)顯示于監(jiān)視器14上。因此可以獲得優(yōu)異的可使用性。虛擬示教器36具有一函數(shù)，該函數(shù)等效于實(shí)際機(jī)器(未顯示)的普通的示教器的 函數(shù)，能夠限定虛擬機(jī)器人32的每個(gè)軸線并能夠分配輸入/輸出，能夠注冊和編輯虛擬示 教點(diǎn)，并且還能夠注冊和編輯特殊指令(特殊命令)，諸如輸入/輸出命令或處理命令。而 且，通過操作虛擬示教器36，可以通過在操作過程中在正確改變虛擬機(jī)器人32的操作坐標(biāo) 系(每個(gè)軸向脈動(dòng)、每個(gè)軸向角度、基礎(chǔ)坐標(biāo)、工具坐標(biāo)、工作坐標(biāo)或外部軸線)的同時(shí)操作 虛擬機(jī)器人32，進(jìn)行在虛擬示教點(diǎn)編輯運(yùn)動(dòng)命令(線性插值或圓形插值)的工作。此外，虛 擬示教器36能夠例如在光標(biāo)按鈕被連續(xù)地推動(dòng)的同時(shí)以低速連續(xù)地進(jìn)行預(yù)定操作，并且 能夠在預(yù)定方向上使虛擬工具33以預(yù)定速度運(yùn)動(dòng)。在通過虛擬示教器36的編輯工作完成之后，通過手動(dòng)操作確認(rèn)致動(dòng)，并接著進(jìn)行 切換到自動(dòng)操作以致動(dòng)虛擬機(jī)器人32，并且順序地執(zhí)行單獨(dú)仿真(對所選擇的一個(gè)虛擬機(jī) 器人32的仿真)或者復(fù)合仿真(多個(gè)可動(dòng)機(jī)器人32的同時(shí)仿真)的確認(rèn)。對于每個(gè)虛擬機(jī)器人32提供一個(gè)單個(gè)虛擬示教器36。在通過鼠標(biāo)18點(diǎn)擊機(jī)器人 列表38的機(jī)器人名稱(即顯示為“L1”、“L2”、“R1”或“R2”的按鈕)時(shí)，與之對應(yīng)的虛擬示 教器36獨(dú)立地顯示于監(jiān)視器14的屏幕上。因此，可以在看到顯示虛擬示教器36的同時(shí)容 易地確認(rèn)虛擬機(jī)器人32的指示的執(zhí)行。此外，通過最有利地利用虛擬空間，可以在進(jìn) 行過程中自由地停止和重啟單獨(dú)仿 真和復(fù)合仿真。而且，可以監(jiān)視間隙和虛擬模型的干涉的確認(rèn)、虛擬設(shè)備34的循環(huán)時(shí)間的 計(jì)算、有關(guān)虛擬機(jī)器人32的每個(gè)軸線的位置的信息以及有關(guān)輸入/輸出的信息。因此可以 增強(qiáng)工作效率。誤差數(shù)據(jù)或虛擬機(jī)器人32的姿態(tài)數(shù)據(jù)從機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算部分20b傳遞到機(jī)器人 示教部分20c，使得虛擬機(jī)器人32在虛擬示教點(diǎn)被操作。在該情形中，當(dāng)虛擬機(jī)器人32與 虛擬的附接設(shè)備34或虛擬車輛30干涉時(shí)，機(jī)器人示教部分20c能夠通過DLL或IPC直接 訪問并使用CAD數(shù)據(jù)22。因此，可通過使用三維虛擬模型的形狀數(shù)據(jù)來以高精度確認(rèn)干涉。
如圖2所示，干涉確認(rèn)對話框40具有干涉類型組合框40a、虛擬機(jī)器人列表40b、 干涉確認(rèn)復(fù)選框40c、間隙設(shè)定編輯器40d、干涉目標(biāo)列表40e、干涉結(jié)果按鈕40f和關(guān)閉按 鈕 40g。 干涉類型通過干涉類型組合框40a設(shè)定。當(dāng)從虛擬機(jī)器人列表40b選擇虛擬機(jī)器 人32時(shí)，顯示對應(yīng)于虛擬機(jī)器人32的干涉目標(biāo)列表40e。干涉類型被分成“干涉”、“接觸” 和“間隙”?！案缮妗北硎舅x的虛擬機(jī)器人32侵入虛擬模型的情形，“接觸”表示所選的虛 擬機(jī)器人32與虛擬模型接觸的情形，并且“間隙”表示所選的虛擬機(jī)器人32不能確保距預(yù) 先設(shè)定的虛擬模型預(yù)定間隙的情形。從干涉目標(biāo)列表40e檢查并選擇干涉目標(biāo)，干涉確認(rèn)復(fù)選框40c被選中或不選中 來確定干涉確認(rèn)的執(zhí)行。如果干涉確認(rèn)復(fù)選框40c被選中，則執(zhí)行干涉確認(rèn)，從而確認(rèn)干涉 結(jié)果對話框42的干涉結(jié)果。如果干涉確認(rèn)復(fù)選框40c未被選中，則不執(zhí)行干涉確認(rèn)。通過 點(diǎn)擊干涉結(jié)果按鈕來顯示干涉結(jié)果對話框42。如圖3所示，干涉結(jié)果對話框42具有確認(rèn)欄42a和關(guān)閉按鈕42b。確認(rèn)欄42a包括 干涉時(shí)間欄43a、虛擬機(jī)器人欄43b、干涉目標(biāo)欄43c、干涉類型欄43d以及干涉距離欄43e， 對應(yīng)于每次干涉的發(fā)生在單個(gè)橫行顯示有關(guān)干涉的信息。例如，在圖3中顯示的確認(rèn)欄42a 的最上面一行中，“干涉發(fā)生時(shí)間”為開始后24. 20秒，“干涉發(fā)生”是對應(yīng)于Ll的虛擬機(jī)器 人32，“干涉目標(biāo)”是對應(yīng)于L2的虛擬機(jī)器人32。而且，“干涉類型”是“干涉”并且侵入量 為 6. IOmm0將參照圖4和5對使用如上所述構(gòu)造的機(jī)器人示教CAD裝置10的機(jī)器人離線示 教方法進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，在圖4的步驟1中，當(dāng)點(diǎn)擊機(jī)器人示教部分20c的機(jī)器人列表38中所需的 機(jī)器人名稱以指定虛擬機(jī)器人32中的一個(gè)時(shí)，顯示與之對應(yīng)的虛擬示教器36。然后程序進(jìn)行到步驟2，在步驟2中操縱虛擬示教器36以設(shè)定多個(gè)虛擬示教點(diǎn)。 例如，如圖5的例子中所示，設(shè)定了九個(gè)虛擬示教點(diǎn)Tl至T9。在圖5中，Tl對應(yīng)于起始點(diǎn)， T9對應(yīng)于終止點(diǎn)。而且此時(shí)僅有坐標(biāo)信息(位置信息)被注冊，虛擬工具的姿態(tài)數(shù)據(jù)沒有 在每個(gè)虛擬示教點(diǎn)處被注冊。此后，程序進(jìn)行到步驟3，在所設(shè)定的虛擬示教點(diǎn)中選擇姿態(tài)數(shù)據(jù)待注冊的一個(gè)虛 擬示教點(diǎn)。隨后，程序進(jìn)行到步驟4，在步驟4中操作者操作虛擬示教器36以產(chǎn)生在步驟3 中選擇的虛擬示教點(diǎn)處的虛擬工具的姿態(tài)數(shù)據(jù)。由虛擬示教器36通過虛擬工具中的坐標(biāo) 系的三個(gè)軸線的單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)，以便使得虛擬工具采取所需姿態(tài)。然后程序進(jìn)行到步驟5，在步驟5中檢查姿態(tài)錯(cuò)誤和干涉錯(cuò)誤的存在。如果錯(cuò)誤存 在，將其顯示在監(jiān)視器14上，而且程序返回到步驟4以促使姿態(tài)數(shù)據(jù)的校正。如果在步驟5處沒有錯(cuò)誤，則程序進(jìn)行到步驟6，將所產(chǎn)生的姿態(tài)數(shù)據(jù)注冊至在步 驟3中指定的虛擬示教點(diǎn)。然后程序進(jìn)行到步驟7，在步驟7中確認(rèn)其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài) 數(shù)據(jù)是否注冊。如果其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)被注冊，程序返回到步驟3，并且步驟3至 步驟6的程序再次執(zhí)行。執(zhí)行步驟3至步驟6的程序的虛擬示教點(diǎn)對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“一部分虛擬示教 點(diǎn)”，并且不執(zhí)行步驟3至步驟6的程序的虛擬示教點(diǎn)對應(yīng)于“不包括一部分虛擬示教點(diǎn)的 其它虛擬示教點(diǎn)”。
在圖5的例子中，在三個(gè)虛擬示教點(diǎn)上執(zhí)行步驟3至步驟6的程序，這三個(gè)虛擬示 教點(diǎn)包括起始點(diǎn)Tl、終止點(diǎn)T9以及虛擬工具33的運(yùn)動(dòng)方向顯著改變的拐角點(diǎn)T5。更具體 地說，在圖5所示的例子中，三個(gè)虛擬示教點(diǎn)Tl、T5和T9對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“一部分虛 擬示教點(diǎn)”，并且六個(gè)虛擬示教點(diǎn)T2至T4、T6至T8對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“不包括一部分虛 擬示教點(diǎn)的其它虛擬示教點(diǎn)”。根據(jù)本發(fā)明的“一部分虛擬示教點(diǎn)”并不限于圖5示出的三個(gè)虛擬示教點(diǎn)，而例如 可以是兩個(gè)虛擬示教點(diǎn)，即如果不存在拐角點(diǎn)則可以設(shè)定起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，如果存在多個(gè) 拐角點(diǎn)則可以設(shè)定三個(gè)或更多個(gè)虛擬示教點(diǎn)。
在傳統(tǒng)CAD裝置中，在所有虛擬示教點(diǎn)上執(zhí)行步驟3至步驟6的程序。在步驟4中 的姿態(tài)數(shù)據(jù)由虛擬示教器36通過構(gòu)成虛擬工具的坐標(biāo)系的三個(gè)軸線的單獨(dú)旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生， 以便使虛擬工具采取需要的姿態(tài)。但是，這項(xiàng)工作需要很大精力。為此，在傳統(tǒng)CAD裝置中 產(chǎn)生示教數(shù)據(jù)需要大量精力和時(shí)間。在根據(jù)該實(shí)施方式的CAD裝置10中，增加步驟8至步驟17的程序以便容易地產(chǎn) 生姿態(tài)數(shù)據(jù)。這將在下面詳細(xì)描述。如果在步驟7中，其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)不被注冊，則程序進(jìn)行到步驟8，在 步驟8中僅姿態(tài)數(shù)據(jù)被注冊的一部分虛擬示教點(diǎn)被用于執(zhí)行在虛擬示教點(diǎn)之間的插值操 作。在插值操作中進(jìn)行使虛擬工具在虛擬示教點(diǎn)之間平滑運(yùn)動(dòng)的程序，以便使得虛擬工具 在姿態(tài)數(shù)據(jù)被注冊的一部分虛擬示教點(diǎn)處采取所注冊的姿態(tài)。在插值操作中，以與CAD裝置10的計(jì)算能力相對應(yīng)的最小計(jì)算間隔計(jì)算虛擬工具 的坐標(biāo)(位置)和姿態(tài)。接著在步驟9，將計(jì)算結(jié)果存儲為插值操作點(diǎn)。步驟8和步驟9的 程序從虛擬示教點(diǎn)的起始點(diǎn)執(zhí)行到終止點(diǎn)(步驟10)。因此，通過插值操作產(chǎn)生多個(gè)插值操 作點(diǎn)。在圖5的例子中，通過步驟8至步驟10的插值操作程序產(chǎn)生插值操作點(diǎn)Ml至M15。此后，程序進(jìn)行到步驟11，在步驟11中選擇未產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)的虛擬示教點(diǎn)。隨后， 程序進(jìn)行到步驟12，在步驟12中插值操作點(diǎn)顯示于列表(未顯示)中，同時(shí)還基于所選擇 的虛擬示教點(diǎn)的位置坐標(biāo)顯示從所選擇的虛擬示教點(diǎn)到插值操作點(diǎn)的距離，并且選擇具有 最小距離的插值操作點(diǎn)。接下來程序進(jìn)行到步驟13，在步驟13中讀取所選擇的插值操作點(diǎn) 的姿態(tài)數(shù)據(jù)。換句話說，在該實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的“預(yù)定選擇標(biāo)準(zhǔn)”被設(shè)定為“定位為 距所選擇的虛擬示教點(diǎn)距離最近的插值操作點(diǎn)”。然后，程序進(jìn)行到步驟14，在步驟14中，檢查在由此讀取的插值操作點(diǎn)的姿態(tài)數(shù) 據(jù)被用作在步驟11中選擇的虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)的情形中的姿態(tài)錯(cuò)誤和干涉錯(cuò)誤的存 在。如果存在錯(cuò)誤，則程序進(jìn)行到步驟15，在步驟15中姿態(tài)數(shù)據(jù)被修正并且程序之后返回 到步驟14。如果不存在錯(cuò)誤，則程序進(jìn)行到步驟16，在步驟16中，所產(chǎn)生的姿態(tài)數(shù)據(jù)被注冊 為關(guān)于所選擇的虛擬示教點(diǎn)的信息。隨后，程序進(jìn)行到步驟17，在步驟17中檢查是否存在 未產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)的其它虛擬示教點(diǎn)。如果存在未產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)的虛擬示教點(diǎn)，程序返回到 步驟11，在步驟11中選擇未產(chǎn)生姿態(tài)數(shù)據(jù)的虛擬示教點(diǎn)。如果在所有虛擬示教點(diǎn)都產(chǎn)生姿 態(tài)數(shù)據(jù)，則所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被存儲為示教數(shù)據(jù)26，并且程序終止。將參照圖5所示的例子描述步驟11至步驟17的程序。例如，在步驟11選擇虛擬示教點(diǎn)T2的情形中，在步驟12顯示到每個(gè)插值操作點(diǎn)的距離的列表(未顯示)。在列表中 選擇具有最短距離的插值操作點(diǎn)Μ4。接下來在步驟13讀取插值操作點(diǎn)Μ4的姿態(tài)數(shù)據(jù)。如 果在步驟14沒有錯(cuò)誤，則將插值操作點(diǎn)Μ4的姿態(tài)數(shù)據(jù)注冊為虛擬示教點(diǎn)Τ2的姿態(tài)數(shù)據(jù)。對于虛擬示教點(diǎn)Τ3、Τ4和Τ6至Τ8進(jìn)行相同的工作，所形成的在虛擬示教點(diǎn)處數(shù) 據(jù)被存儲為示教數(shù)據(jù)26，并且程序結(jié)束。在所有虛擬機(jī)器人32的虛擬示教點(diǎn)都注冊之后，順序地執(zhí)行單獨(dú)仿真和復(fù)合仿 真，以進(jìn)行操作核對。如果沒有問題，則所有虛擬機(jī)器人32的虛擬示教點(diǎn)被存儲為注冊的 示教數(shù)據(jù)26。
示教數(shù)據(jù)26被存儲為用于每個(gè)虛擬示教附錄36的文件。在示教數(shù)據(jù)26被傳遞 到機(jī)器人控制器以控制實(shí)際機(jī)器的機(jī)器人的情形中，示教數(shù)據(jù)26被轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制器 可讀取的格式并且之后通過PC卡28或通信傳遞。虛擬示教點(diǎn)被顯示于監(jiān)視器14，并且操作者可容易地確認(rèn)虛擬示教點(diǎn)的位置。而 且，操作者還能夠通過鼠標(biāo)18選擇虛擬示教點(diǎn)以顯示虛擬機(jī)器人32在所選擇的虛擬示教 點(diǎn)的姿態(tài)。而且還可以顯示虛擬示教點(diǎn)的列表。步驟4至步驟15的程序通過機(jī)器人姿態(tài)計(jì)算部分20b進(jìn)行，其它程序通過機(jī)器人 示教部分20c進(jìn)行。根據(jù)依照該實(shí)施方式的機(jī)器人示教CAD裝置10，通過復(fù)制包含在插值操作點(diǎn)(在 圖5的例子中的M4、M7、M8、Mil、M12和M14)中的姿態(tài)數(shù)據(jù)來產(chǎn)生不包括一部分虛擬示教 點(diǎn)的其它虛擬示教點(diǎn)(在圖5的例子中的T2至T4和T6至T8)的姿態(tài)數(shù)據(jù)(圖4中的步 驟11至步驟17)。因此，不同于現(xiàn)有技術(shù)，不必手動(dòng)設(shè)定所有虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。由 此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用于機(jī)器人的示教數(shù)據(jù)26能夠以更短的時(shí)間內(nèi)更容易地產(chǎn)生。而且，基于CAD部分20a通過能夠訪問CAD部分20a的機(jī)器人示教部分20c提供 的有關(guān)虛擬車輛30的信息來設(shè)定有關(guān)虛擬示教點(diǎn)的末端信息。因此，能夠正好使用有關(guān)虛 擬車輛30的信息，而不需要執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，能夠增強(qiáng)虛擬車輛30在示教過程中的精度，并 且還能夠快速地進(jìn)行離線示教。特別是，傳統(tǒng)地需要數(shù)個(gè)小時(shí)來進(jìn)行將CAD數(shù)據(jù)傳遞到專 用離線示教系統(tǒng)的工作。但是，在機(jī)器人示教CAD裝置10中，沒有用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化所需的時(shí) 間，能夠縮短總體示教時(shí)間。此外，可以結(jié)合CAD系統(tǒng)和離線示教系統(tǒng)。因此，可以構(gòu)成不那么昂貴的裝置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過復(fù)制包含在插值操作點(diǎn)中的姿態(tài)數(shù)據(jù)來產(chǎn)生不包括一部分虛擬 示教點(diǎn)的其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。因此，不同于現(xiàn)有技術(shù)，不必手動(dòng)設(shè)定所有虛擬示教 點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。由此可以比現(xiàn)有技術(shù)所需時(shí)間更短的時(shí)間產(chǎn)生用于機(jī)器人的示教數(shù)據(jù)。本發(fā)明不限于前述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可對其組成部件進(jìn) 行各種改變和變型。而且，在前述實(shí)施方式中公開的組成部件可以任何組合方式組裝來實(shí) 施本發(fā)明。例如，前述實(shí)施方式中公開的所有組成部件中的一些組成元件可以被省略。此 夕卜，在不同實(shí)施方式中的組成部件可以被適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人離線示教方法，該方法包括以彼此間隔的方式設(shè)定多個(gè)虛擬示教點(diǎn)，以便示教附接到虛擬空間中生產(chǎn)線上的虛擬 機(jī)器人上的虛擬工具的運(yùn)動(dòng)路徑和姿態(tài)；設(shè)定所述虛擬工具在一部分虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)，其中所述一部分虛擬示教點(diǎn)分別至少 包括起始點(diǎn)和終止點(diǎn)；在所述一部分虛擬示教點(diǎn)之間執(zhí)行插值操作，以使得所述一部分虛擬示教點(diǎn)從所述起 始點(diǎn)到所述終止點(diǎn)順次地連接，并且在所述一部分虛擬示教點(diǎn)處分別采取所設(shè)定的所述虛 擬工具的姿態(tài)；在執(zhí)行所述插值操作過程中，在每個(gè)預(yù)定的間隔處將所述虛擬工具的位置和姿態(tài)存儲 為插值操作點(diǎn)；對于不包括所述一部分虛擬示教點(diǎn)的其它虛擬示教點(diǎn)中的每一個(gè)，選擇任何滿足預(yù)定 選擇標(biāo)準(zhǔn)的所存儲的插值操作點(diǎn)；以及對于每個(gè)所述其它虛擬示教點(diǎn)，讀取所選擇的插值操作點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所讀取的 姿態(tài)數(shù)據(jù)存儲為所述其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定選擇標(biāo)準(zhǔn)是位于距所述其它虛擬示教 點(diǎn)最小距離處的插值操作點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人離線示教方法。根據(jù)一種實(shí)施方式，該機(jī)器人離線示教方法包括設(shè)定多個(gè)虛擬示教點(diǎn)；設(shè)定虛擬工具在一部分虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)，其中所述一部分虛擬示教點(diǎn)包括起始點(diǎn)和終止點(diǎn)；在所述一部分虛擬示教點(diǎn)之間執(zhí)行插值操作；在執(zhí)行插值操作過程中在每個(gè)預(yù)定間隔處將虛擬工具的位置和姿態(tài)存儲為插值操作點(diǎn)；針對每個(gè)其它虛擬示教點(diǎn)，選擇任何滿足預(yù)定選擇標(biāo)準(zhǔn)的所存儲的插值操作點(diǎn)；以及對于每個(gè)其它虛擬示教點(diǎn)，讀取所選擇的插值操作點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將所讀取的姿態(tài)數(shù)據(jù)存儲為所述其它虛擬示教點(diǎn)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
文檔編號G05B19/42GK102004485SQ20101026363
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者和田裕明 申請人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社