專利名稱：機(jī)器人模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以動(dòng)畫形式模擬機(jī)械手的拾取作業(yè)的機(jī)器人模擬裝置。
背景技術(shù)：
一般來(lái)講，作為以動(dòng)畫形式模擬機(jī)器人的動(dòng)作的機(jī)器人模擬裝置，已知有日本特開2001-105359號(hào)公報(bào)所公開的內(nèi)容。所公開的機(jī)器人模擬裝置具備存儲(chǔ)機(jī)器人、工件、外圍設(shè)備等的形狀模型的存儲(chǔ)部；將形狀模型顯示在顯示器上的顯示部；以及選擇進(jìn)行尺寸變更的特定的形狀模型并在畫面上設(shè)定該形狀模型的尺寸的部。由此，在包括機(jī)器人在內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)變化，工件或外圍設(shè)備的尺寸變更時(shí)，不必重新制作并讀入CAD的形狀模型，能夠容易地進(jìn)行機(jī)器人模擬。
還有，雖然與機(jī)器人模擬裝置不相關(guān)，但在日本特開2000-293695號(hào)公報(bào)中作為一例公開有具備了作為視覺(jué)裝置的攝像機(jī)的進(jìn)行拾取作業(yè)的機(jī)器人。攝像機(jī)用來(lái)拍攝雜亂地堆積在箱體內(nèi)的工件。通過(guò)所拍攝的圖像在圖像裝置上被圖像處理，識(shí)別工件的位置、姿勢(shì)，從而能夠自動(dòng)地拾取堆積的工件。
日本特開2001-105359號(hào)公報(bào)所公開的模擬裝置雖然在包括機(jī)器人在內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)變化的場(chǎng)合，以使機(jī)器人不與周圍干涉地動(dòng)作的方式，能夠容易地進(jìn)行工件或外圍設(shè)備的尺寸變更，但不是模擬機(jī)械手的拾取作業(yè)而進(jìn)行機(jī)械手的尺寸變更的裝置。為此，必須分析在機(jī)械手的拾取作業(yè)中，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使機(jī)械手重復(fù)動(dòng)作，機(jī)械手對(duì)收放在箱體內(nèi)的工件的可達(dá)性和機(jī)械手與箱體壁部之間的干涉可能性。因此，存在不得不依賴設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而為進(jìn)行機(jī)械手的設(shè)計(jì)花費(fèi)非常多的時(shí)間的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況，其目的在于提供一種在機(jī)器人的拾取作業(yè)中能夠縮短應(yīng)對(duì)機(jī)器人周圍環(huán)境狀態(tài)的變化的機(jī)械手的設(shè)計(jì)變更所需分析時(shí)間，并能夠容易地進(jìn)行機(jī)械手的設(shè)計(jì)的機(jī)器人模擬裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的機(jī)器人模擬裝置以規(guī)定的位置關(guān)系將具有機(jī)械手的機(jī)器人的形狀模型和所收放的工件及箱體的形狀模型布置在顯示器的畫面上，模擬上述機(jī)械手的拾取作業(yè)，具備將上述箱體的形狀模型設(shè)定為規(guī)定的形狀、尺寸的箱體尺寸設(shè)定部；在使上述機(jī)器人動(dòng)作而從上述箱體的內(nèi)壁一側(cè)取出上述工件時(shí)，檢查上述機(jī)械手和上述箱體的干涉，并且在干涉的場(chǎng)合特別指定干涉部位的干涉檢查部；在通過(guò)該干涉檢查部判斷為上述機(jī)械手和上述箱體干涉的場(chǎng)合，變更上述機(jī)械手的形狀模型使得上述機(jī)械手和上述箱體不干涉的機(jī)械手變更部；以及根據(jù)通過(guò)該機(jī)械手變更部變更了的上述機(jī)械手的上述形狀模型取得上述機(jī)械手的實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)的制品數(shù)據(jù)取得部。
根據(jù)該發(fā)明，通過(guò)箱體尺寸設(shè)定部能夠?qū)㈦s亂地收放多個(gè)工件的箱體的形狀模型設(shè)定成與實(shí)際箱體相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的形狀、尺寸。通過(guò)干涉檢查部，在進(jìn)行模擬的拾取動(dòng)作時(shí)，能夠檢查機(jī)械手和箱體的干涉，并且在干涉的場(chǎng)合特別指定干涉部位。通過(guò)機(jī)械手變更部，在通過(guò)該干涉檢查部判斷為機(jī)械手和箱體干涉的場(chǎng)合，能夠根據(jù)特別指定的干涉部位變更機(jī)械手的形狀模型，使得機(jī)械手和箱體不干涉。通過(guò)制品數(shù)據(jù)取得部，根據(jù)變更了的機(jī)械手的形狀模型取得實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。因此，對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)人員來(lái)講，通過(guò)將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的制品尺寸數(shù)據(jù)反映在實(shí)際的機(jī)械手的設(shè)計(jì)上，能夠縮短應(yīng)對(duì)機(jī)器人周圍的環(huán)境狀態(tài)變化的機(jī)械手的設(shè)計(jì)變更所需分析時(shí)間，并能夠容易地進(jìn)行機(jī)械手的設(shè)計(jì)。
還有，在本發(fā)明的第二方案的機(jī)器人模擬裝置中，通過(guò)上述機(jī)械手變更部能夠變更上述干涉部位的尺寸。
由此，通過(guò)由機(jī)械手變更部變更特別指定的干涉部位的尺寸，能夠大幅度地縮短機(jī)械手的設(shè)計(jì)變更所需時(shí)間。例如，能夠?qū)C(jī)械手的長(zhǎng)度尺寸變更為任意尺寸。
還有，在本發(fā)明的第三方案的機(jī)器人模擬裝置中，通過(guò)上述機(jī)械手變更部能夠從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的機(jī)械手的庫(kù)中選擇任意形狀的機(jī)械手。
由此，通過(guò)由機(jī)械手變更部從存儲(chǔ)有多個(gè)機(jī)械手的形狀模型數(shù)據(jù)的庫(kù)(數(shù)據(jù)庫(kù))中選擇例如任意長(zhǎng)度尺寸的機(jī)械手，能夠得到與第二方案所述的發(fā)明相同的效果。
還有，在本發(fā)明的第四方案的機(jī)器人模擬裝置中，上述干涉檢查部能夠檢查附加在上述機(jī)器人的上述機(jī)械手上的外圍部分和上述箱體的干涉，在判斷為上述外圍部分和上述箱體干涉的場(chǎng)合，通過(guò)上述機(jī)械手變更部能夠變更上述機(jī)械手的形狀模型使得上述外圍部分和上述箱體不干涉。
由此，由于通過(guò)干涉檢查部也能夠檢查與設(shè)置在機(jī)械手上的附屬物的干涉，因此，能夠在對(duì)拾取作業(yè)中有可能產(chǎn)生干涉的各個(gè)部分進(jìn)行干涉檢查，能夠拓寬機(jī)器人模擬裝置的適用范圍。
還有，在本發(fā)明的第五方案的機(jī)器人模擬裝置中，上述外圍部分能夠?yàn)橛脕?lái)拍攝收放在上述箱體內(nèi)的上述工件的視覺(jué)裝置。
由此，能夠檢查設(shè)置在機(jī)械手上的作為附屬物的視覺(jué)裝置和箱體的干涉，能夠以接近現(xiàn)場(chǎng)中的實(shí)際拾取作業(yè)的條件進(jìn)行機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)變更。


本發(fā)明的上述及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照附圖的對(duì)以下的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明將更加清楚。圖中圖1是表示本發(fā)明的機(jī)器人模擬裝置的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成圖；圖2是表示機(jī)械手和箱體顯示在顯示器的畫面上的狀態(tài)的立體圖；圖3是表示圖1所示機(jī)器人模擬裝置的模擬流程的流程圖；圖4是圖3的步驟S2的說(shuō)明圖；圖5是圖3的步驟S3及S4的說(shuō)明圖；圖6是表示在本實(shí)施方式的變型例中機(jī)械手和箱體顯示在顯示器的畫面上的狀態(tài)的立體圖；圖7是表示圖6所示機(jī)器人模擬裝置的模擬流程的流程圖；圖8是圖6的步驟S2的說(shuō)明圖；圖9是圖6的步驟SA1的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)

涉及本發(fā)明的機(jī)器人模擬裝置(下面簡(jiǎn)稱“模擬裝置”)。此外，在各圖中的相同的部分附注同一附圖標(biāo)記并省略重復(fù)說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)施方式的模擬裝置1做成用離線模擬能夠?qū)嵤┩ㄟ^(guò)實(shí)際機(jī)器人進(jìn)行的拾取作業(yè)(動(dòng)作)，具備具有控制功能的裝置主體2；以及連接在裝置主體2上顯示圖形圖像的顯示器3。此外，雖然未圖示，在裝置主體2上連接有鍵盤和在顯示器3的畫面上指定特定的位置的作為指示器的鼠標(biāo)器。
裝置主體2具備控制部4和未圖示的接口。控制部4具備CPU(未圖示)和各種存儲(chǔ)器(未圖示)。存儲(chǔ)器由ROM、RAM、閃存器等各種存儲(chǔ)器構(gòu)成。在ROM上存儲(chǔ)有整體控制該模擬裝置1的系統(tǒng)程序。RAM是用來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)CPU進(jìn)行處理所用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。在閃存器上除了機(jī)器人10的動(dòng)作程序數(shù)據(jù)和各種設(shè)定值以外，還存儲(chǔ)有后述的本方法實(shí)施上所必要的程序及各種數(shù)據(jù)。
控制部4做成借助于接口電連接在顯示器3、鍵盤、鼠標(biāo)器、未圖示的機(jī)器人控制裝置或CAD裝置等上，并收發(fā)電信號(hào)。從CAD裝置輸出具有機(jī)械手11的機(jī)器人10或收放的工件(未圖示)及箱體5或其他外圍設(shè)備的三維模型形狀數(shù)據(jù)，這些形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存器中，機(jī)器人10和箱體5等以規(guī)定的位置關(guān)系布置在顯示器3的畫面上。所輸入的信號(hào)由控制部4處理，從而能夠?qū)嵤└鞣N功能。
作為一種方式，控制部4構(gòu)成為至少實(shí)施下述的功能?？刂撇?具備取得從CAD裝置輸出的機(jī)器人10和箱體5等的各種形狀數(shù)據(jù)并顯示在顯示器3的畫面上的數(shù)據(jù)取得部(未圖示)；將收放工件的箱體5的形狀模型設(shè)定為規(guī)定的形狀、尺寸的箱體尺寸設(shè)定部6；檢查在使機(jī)器人10動(dòng)作而從箱體5的內(nèi)壁一側(cè)取出工件時(shí)，有無(wú)機(jī)械手11和箱體5干涉的干涉檢查部7；在通過(guò)干涉檢查部7判斷為機(jī)械手11和箱體5干涉的場(chǎng)合，使機(jī)械手11和箱體5不干涉地變更機(jī)械手11的干涉部位的尺寸的機(jī)械手尺寸變更部(機(jī)械手變更部)8；以及根據(jù)通過(guò)機(jī)械手尺寸變更部8變更的機(jī)械手11的形狀模型取得機(jī)械手11的實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)的制品數(shù)據(jù)取得部9。此外，機(jī)械手11和箱體5的干涉部位通過(guò)干涉檢查部7特別指定。
液晶顯示器、CRT等適用于顯示器3，在畫面上圖形顯示具有機(jī)械手11的機(jī)器人10的三維模型和箱體5等的三維模型。在圖2中，以規(guī)定的位置關(guān)系配置有機(jī)械手11和箱體5。該位置關(guān)系能夠再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)中的位置關(guān)系。圖形顯示方法是任意的，可采用實(shí)體模型或框架模型或線模型。雖然機(jī)械手11和箱體5的三維模型可從CAD裝置直接讀入，但也能夠借助于存儲(chǔ)介質(zhì)間接地輸入。
下面參照?qǐng)D3所示流程圖、圖4及圖5所示說(shuō)明圖說(shuō)明使用了本實(shí)施方式的模擬裝置1的拾取模擬。
在步驟S1中，從CAD裝置讀入箱體5、工件(未圖示)、機(jī)械手11的三維模型，在步驟S2中，如圖4所示，以與實(shí)際作業(yè)環(huán)境對(duì)應(yīng)的相互關(guān)系圖形顯示在顯示器3的畫面上。
在步驟S3中，如圖5所示，設(shè)定長(zhǎng)方體的箱體5的形狀、尺寸，這里設(shè)定高度尺寸s、寬度尺寸t、進(jìn)深尺寸u(箱體尺寸設(shè)定部6)。
在步驟S4中，設(shè)定雜亂地收放在箱體5內(nèi)的多個(gè)工件相對(duì)箱體5所占的虛擬占有空間V的大小。在本實(shí)施例中，該虛擬占有空間V作為立體空間設(shè)定。
在步驟S5中，求出在虛擬占有空間V以機(jī)械手11從箱體5的內(nèi)壁一側(cè)能夠把持工件時(shí)的機(jī)械手11的姿勢(shì)(容許傾角θ)。具體來(lái)講，進(jìn)行在工件所占區(qū)域V的下面和上面的各四個(gè)角部(共計(jì)八個(gè)角部)以垂直的姿勢(shì)降下機(jī)械手11時(shí)的能夠把持工件的確認(rèn)，若不能把持則相對(duì)工件以任意角度傾斜機(jī)械手11進(jìn)行是否能夠把持的確認(rèn)。
在步驟S6中，檢查在使機(jī)械手11進(jìn)行模擬動(dòng)作而從箱體5的內(nèi)壁一側(cè)(包含箱體5的角部及箱體5的四邊在內(nèi)的內(nèi)壁一側(cè))取出工件時(shí)，有無(wú)機(jī)械手11和箱體5的干涉(干涉檢查部7)。與此同時(shí)，在干涉的場(chǎng)合，特別指定機(jī)械手11和箱體5的干涉部位。
在步驟S7中，在機(jī)械手11和箱體5干涉的場(chǎng)合，變更機(jī)械手11的干涉部位的尺寸(機(jī)械手變更部8)。具體來(lái)講，將機(jī)械手11的長(zhǎng)度尺寸在初始設(shè)定值的1/2～3倍的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)刈兏?，直到不干涉為止重?fù)進(jìn)行干涉檢查。
在步驟S8中，根據(jù)機(jī)械手11和箱體5不再干涉時(shí)的機(jī)械手11的形狀模型取得機(jī)械手11的實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)(制品數(shù)據(jù)取得部9)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的模擬裝置1，對(duì)機(jī)械手11的設(shè)計(jì)人員來(lái)講，通過(guò)將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的機(jī)械手11的長(zhǎng)度尺寸L反映在實(shí)際的機(jī)械手的設(shè)計(jì)上，能夠縮短應(yīng)對(duì)機(jī)器人10周圍的環(huán)境狀態(tài)變化的機(jī)械手11的設(shè)計(jì)變更所需分析時(shí)間，并能夠容易地進(jìn)行機(jī)械手11的設(shè)計(jì)。
下面對(duì)本實(shí)施方式的模擬裝置的變型例進(jìn)行說(shuō)明。如圖6所示，該變型例為在圖2的機(jī)械手11A具備了視覺(jué)裝置12的例子。在該變型例中對(duì)相異之處進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于主要相同的構(gòu)成部分附注同一附圖標(biāo)記并省略重復(fù)說(shuō)明。
如圖7中的流程圖所示，在將具有視覺(jué)裝置12的機(jī)械手11A在步驟S2中布置在顯示器3的畫面上后，在與步驟S3及S4相繼的步驟SA1中，設(shè)定視覺(jué)裝置12的視場(chǎng)空間。具體來(lái)講，指定通過(guò)機(jī)械手11A不妨礙視覺(jué)裝置12的視場(chǎng)的范圍。在該實(shí)施例中做成指定視場(chǎng)寬幅x、視場(chǎng)長(zhǎng)度y以及基準(zhǔn)距值z(mì)(圖9)。
在步驟SA2中，使機(jī)械手11A沿著箱體5內(nèi)側(cè)(包括箱體5的角部以及箱體5的四邊在內(nèi)的內(nèi)壁一側(cè))的框狀的棱線移動(dòng)，確認(rèn)視覺(jué)裝置12的視場(chǎng)空間與箱體5的大小一致或比箱體5大。
接著，執(zhí)行步驟S5后，在步驟S6中，判斷是否視覺(jué)裝置12和箱體5不干涉且能夠把持工件。在判斷為不干涉且能夠把持工件的場(chǎng)合，執(zhí)行步驟S8。在判斷為產(chǎn)生干涉的場(chǎng)合，在步驟S7變更機(jī)械手11A的尺寸使得視覺(jué)裝置12和箱體5不干涉(手變更部8)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的其它方式，能夠檢查設(shè)置在機(jī)械手11A上的作為附屬物的視覺(jué)裝置12和箱體5的干涉，能夠以接近實(shí)際機(jī)械手的條件實(shí)施模擬，能夠拓寬機(jī)器人模擬裝置1A的適用范圍，并且能夠提高模擬精度。
此外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，在不超出本發(fā)明精神的范圍的情況下可以進(jìn)行種種改變。例如，在本實(shí)施例及變型例中，雖然變更機(jī)械手11的長(zhǎng)度尺寸L，但作為其它方式也可以通過(guò)從存儲(chǔ)有多個(gè)機(jī)械手的形狀模型數(shù)據(jù)的庫(kù)中選擇長(zhǎng)度尺寸不同的機(jī)械手來(lái)變更機(jī)械手。在庫(kù)中不僅記錄有尺寸還可以記錄有不同的機(jī)械手，能夠靈活應(yīng)對(duì)日趨多樣化的拾取作業(yè)的方式。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人模擬裝置，以規(guī)定的位置關(guān)系將具有機(jī)械手的機(jī)器人的形狀模型和所收放的工件及箱體的形狀模型布置在顯示器的畫面上，模擬上述機(jī)械手的拾取作業(yè)，其特征在于，具備將上述箱體的形狀模型設(shè)定為規(guī)定的形狀、尺寸的箱體尺寸設(shè)定部；在使上述機(jī)器人動(dòng)作而從上述箱體的內(nèi)壁一側(cè)取出上述工件時(shí)，檢查上述機(jī)械手和上述箱體的干涉，并且在干涉的場(chǎng)合特別指定干涉部位的干涉檢查部；在通過(guò)該干涉檢查部判斷為上述機(jī)械手和上述箱體干涉的場(chǎng)合，變更上述機(jī)械手的形狀模型使得上述機(jī)械手和上述箱體不干涉的機(jī)械手變更部；以及根據(jù)通過(guò)該機(jī)械手變更部變更了的上述機(jī)械手的上述形狀模型取得上述機(jī)械手的實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)的制品數(shù)據(jù)取得部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人模擬裝置，其特征在于，通過(guò)上述機(jī)械手變更部變更上述干涉部位的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人模擬裝置，其特征在于，通過(guò)上述機(jī)械手變更部從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的機(jī)械手的庫(kù)中選擇任意形狀的機(jī)械手。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的機(jī)器人模擬裝置，其特征在于，上述干涉檢查部能夠檢查附加在上述機(jī)器人的上述機(jī)械手上的外圍部分和上述箱體的干涉，在判斷為上述外圍部分和上述箱體干涉的場(chǎng)合，通過(guò)上述機(jī)械手變更部變更上述機(jī)械手的形狀模型使得上述外圍部分和上述箱體不干涉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人模擬裝置，其特征在于，上述外圍部分為用來(lái)拍攝收放在上述箱體內(nèi)的上述工件的視覺(jué)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人模擬裝置，該裝置以規(guī)定的位置關(guān)系將具有機(jī)械手的機(jī)器人的形狀模型和收放的工件及箱體的形狀模型布置在顯示器的畫面上，模擬通過(guò)手的拾取作業(yè)，具備將箱體的形狀模型設(shè)定為規(guī)定的形狀、尺寸的箱體尺寸設(shè)定部；在使機(jī)器人動(dòng)作而從箱體的內(nèi)壁一側(cè)取出工件時(shí)，檢查機(jī)械手和箱體的干涉，并且在干涉的場(chǎng)合特別指定干涉部位的干涉檢查部；在通過(guò)干涉檢查部判斷為手和箱體干涉的場(chǎng)合，變更機(jī)械手的形狀模型使得機(jī)械手和箱體不干涉的機(jī)械手變更部；以及根據(jù)通過(guò)該機(jī)械手變更部變更的機(jī)械手的上述形狀模型取得上述機(jī)械手的實(shí)際制品尺寸數(shù)據(jù)的制品數(shù)據(jù)取得部。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101088718SQ20071010918
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者長(zhǎng)塚嘉治, 小山田匡宏 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社