示教系統、示教方法及機器人系統的制作方法

示教系統、示教方法及機器人系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供示教系統、示教方法及機器人系統，示教系統包括顯示部、圖像生成部、顯示控制部、作業線生成部、運算部（水平維持運算部）和示教程序生成部。圖像生成部生成包含機器人和保持作為該機器人的作業對象的工件的定位器的機器人系統的虛擬圖像。顯示控制部使由圖像生成部生成的虛擬圖像顯示在顯示部上。作業線生成部在接收到操作者對虛擬圖像中的工件的棱線的選擇操作時抽出該棱線上的示教的目標點的各點并生成作為目標點群的作業線。運算部以使作業線在所述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式計算關于針對各點的定位器的位置和姿態的示教值。示教程序生成部基于由運算部計算出的示教值生成使實際的定位器動作的示教程序。
【專利說明】示教系統、示教方法及機器人系統【技術領域】
[0001]本發明涉及示教系統及示教方法。
【背景技術】
[0002]以往,提出了各種示教系統,其基于三維CAD (Computer Aided Design:計算機輔助設計)數據等在顯示裝置上對機器人系統的三維模型圖像進行圖解顯示，并操作該三維模型圖像，從而對機器人系統的動作進行模擬運算同時制作示教數據(例如，參照專利文獻I)。
[0003]通過使用該示教系統，操作者能夠在不使機器人或其外部軸等實際進行動作的狀態下，進行機器人是否與周邊設備發生干涉這樣的檢驗，同時進行示教數據的制作。
[0004]例如，專利文獻I中公開的“機器人的示教系統”是離線進行與焊接機器人系統有關的示教數據的制作的系統，該焊接機器人系統由焊接機器人及工件(workpiece)定位裝置(以下，記載為“定位器”)構成。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2000 - 20120號公報(相應美國專利7957834)

【發明內容】

[0008]本發明所要解決的問題
[0009]然而，在上述的以往的示教系統中，關于焊接機器人系統的示教，在容易地將焊接線保持成水平、提高焊接質量這一點上，存在進一步改善的余地。
[0010]具體而言，在焊接作業中，以往，為了使焊接后的焊珠不會因重力作用下垂，存在想要將焊接線中的進行焊接作業的部分保持成水平這樣的需要。因此，對于定位器，需要根據各種焊接線的形狀等進行適當改變工件的位置和姿態的極細微的動作的示教。
[0011]然而，例如在定位器具有傾動軸以及旋轉軸這兩個軸這樣的多個軸時，用于將該焊接線保持成水平的示教變得非常困難。因此，首先，在現場由操作者手動地進行作業的負擔較大，即使是離線示教時步驟也非常復雜。
[0012]另外，在上述的以往的示教系統中，關于將該焊接線保持成水平的方面，既沒有公開也沒有啟示。因此，進行焊接機器人系統的示教時，期望容易地將焊接線保持成水平、提高焊接質量。
[0013]另外，除焊接機器人系統以外，對于例如由密封機器人和定位器構成的密封機器人系統，同樣地，有時也期望將密封部分保持成水平并提高密封材料的涂覆質量。
[0014]本發明的實施方式的一個方式是鑒于上述問題而做出的，其目的是提供能夠容易地將焊接線等作業線保持成水平并提高焊接質量等作業質量的示教系統以及示教方法。
[0015]用于解決問題的手段
[0016] 本發明的一個實施方式涉及的示教系統包括顯示部、圖像生成部、顯示控制部、作業線生成部、運算部、以及示教程序生成部。所述圖像生成部生成包含機器人以及用于保持作為該機器人的作業對象的工件的定位器的機器人系統的虛擬圖像。所述顯示控制部使通過所述圖像生成部生成的所述虛擬圖像顯示在所述顯示部上。所述作業線生成部在接收到操作者對所述虛擬圖像中的所述工件的棱線的選擇操作時，抽出該棱線上的示教的目標點的各點，生成作為目標點群的作業線。所述運算部以使所述作業線在所述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算關于針對所述各點的所述定位器的位置以及姿態的示教值。所述示教程序生成部基于通過所述運算部計算出的所述示教值，生成使實際的所述定位器動作的示教程序。
[0017]發明效果
[0018]根據本發明的一個實施方式，能夠在離線示教中容易地將焊接線等作業線保持成水平，減輕操作者的負擔，從而進一步提高作業質量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示包含實施方式涉及的示教系統的機器人系統的整體結構的示意圖。
[0020]圖2是表示實施方式涉及的示教系統的結構的框圖。
[0021]圖3是工件的棱線的選擇操作的說明圖。
[0022]圖4A是表示在顯示部上顯示的虛擬圖像的一例的示意圖。
[0023]圖4B是表示抽出并顯示目標點的各點的虛擬圖像的一例的示意圖。
[0024]圖5A是工件的向視A示意圖。
[0025]圖5B是水平維持運算部的說明圖(之一)。
[0026]圖5C是水平維持運算部的說明圖(之二)。
[0027]圖是水平維持運算部的說明圖(之三)。
[0028]圖6A是表示第一變形例涉及的操作步驟的圖。
[0029]圖6B是表示第一變形例涉及的顯示例的圖(之一)。
[0030]圖6C是示出第一變形例涉及的顯示例的圖(之二)。
[0031]圖6D是第二變形例的說明圖。
[0032]圖6E是表示第二變形例涉及的操作步驟的圖。
[0033]附圖標記說明
[0034]I 機器人系統
[0035]10 示教系統
[0036]11 示教控制裝置
[0037]12 顯示部
[0038]13 操作部
[0039]14 示教信息存儲部
[0040]20 機器人控制裝置
[0041]30 機器人
[0042]31 基臺部
[0043]32 第一臂
[0044]33 第二臂[0045]34手腕部
[0046]35末端執行器(焊槍)
[0047]40定位器
[0048]41基臺部
[0049]42負載臺
[0050]111控制部
[0051]Illa圖像生成部
[0052]Illb顯示控制部
[0053]Illc操作接收部
[0054]Illd作業線生成部
[0055]Ille水平維持運算部
[0056]Illf模擬指示部
[0057]Illg示教程序生成部
[0058]112存儲部
[0059]112a模型信息
[0060]112b示教點信息
[0061]120顯示窗口
[0062]121虛擬圖像區域
[0063]122按鈕
[0064]123對話框
[0065]123a按鈕
[0066]B軸
[0067]EXl軸
[0068]EX2軸
[0069]L軸
[0070]R軸
[0071]S軸
[0072]T軸
[0073]TP、TP1 ~TP3 目標點
[0074]U軸
[0075]W工件
[0076]rl、r2棱線
[0077]t矢量方向
[0078]t I~t 3切線方向
[0079]Θ I傾角
[0080]Θ 2旋轉角
【具體實施方式】
[0081]以下，參照附圖對本申請所公開的示教系統及示教方法的實施方式進行詳細說明。此外，本發明不限于以下所示的實施方式。
[0082]另外，以下，以在顯示器等顯示部上顯示機器人的三維模型的圖解圖像的示教系統為例進行說明。此外，關于該三維模型的圖解圖像，在下面，有時記載為“虛擬圖像”。
[0083]另外，以下，以包含焊接機器人以及定位器的焊接機器人系統為例進行說明，但本發明不限于焊接機器人系統，也可以替換成例如包含密封機器人和定位器的密封機器人系統。以下，將焊接機器人記載為“機器人”，將焊接機器人系統記載為“機器人系統”。
[0084]圖1是表示包含實施方式涉及的示教系統10的機器人系統I的整體結構的示意圖。
[0085]如圖1所示，機器人系統I包括示教系統10、機器人控制裝置20、機器人30、以及定位器40。另外，示教系統10包括示教控制裝置11、顯示部12、操作部13、以及示教信息存儲部(數據庫)14。
[0086]示教控制裝置11是整體控制示教系統10的控制器，并被構成為包括運算處理裝置和存儲裝置等。另外，示教控制裝置11與以顯示部12為首的示教系統10的各種裝置以能夠進行信息傳遞的方式連接。
[0087]另外，示教控制裝置11將基于操作者經由操作部13進行的操作對機器人的動作進行了模擬運算的包含機器人30以及定位器40的虛擬圖像輸出至顯示部12。
[0088]另外，示教控制裝置11同樣地基于操作者經由操作部13進行的操作，根據虛擬圖像，生成使機器人30以及定位器40動作的示教程序，并將示教程序向示教信息存儲部14中登錄。
[0089]顯示部12是所謂的顯示器等顯示裝置。另外，操作部13是鼠標等定點裝置。此夕卜，操作部13不一定必須被構成為硬件部件，例如，也可以是顯示在觸摸面板顯示器上的觸摸鍵等軟件部件。
[0090]示教信息存儲部14是登錄有使機器人30以及定位器40動作的示教程序和該示教程序中包含的“示教點”等、與示教有關的信息的數據庫。
[0091]在此，“示教點”是指使機器人30以及定位器40再生動作時成為它們的各關節和旋轉機構應該經由的目標位置的信息，例如，“示教點”被作為設置在對機器人30或定位器40的各軸進行驅動的伺服馬達中的各編碼器的脈沖值而存儲。由于機器人30以及定位器40基于多個示教點的信息進行動作，因此針對機器人30和定位器40的每個動作(任務)，多個示教點被相關聯地存儲在示教信息存儲部14中。
[0092]換言之，機器人30以及定位器40的示教程序中包含多個示教點以及各示教點之間的插補動作命令、對末端執行器的動作命令等的組合信息。此外，示教信息存儲部14針對機器人30以及定位器40的每個示教程序存儲其中包含的示教點的信息，例如，在使機器人30再生動作時，基于該示教程序，使機器人30動作。
[0093]示教信息存儲部14與作為控制實際的機器人30和定位器40的動作的控制器的機器人控制裝置20以能夠進行信息傳遞的方式連接，機器人控制裝置20基于登錄在該示教信息存儲部14中的示教程序來控制機器人30和定位器40的各種動作。
[0094]此外，在圖1中，將示教信息存儲部14 (示教系統10)和機器人控制裝置20相互連接，但不一定必須將示教信息存儲部14 (示教系統10)和機器人控制裝置20相互連接，只要被構成為能夠將示教系統10中生成的示教程序保存在機器人控制裝置20內的規定的存儲部(圖示略)中即可。
[0095]例如，也可以將示教系統10中生成的示教程序復制到USB (Universal SerialBus:通用串行總線)存儲器等介質中之后，將該介質與機器人控制裝置20連接，通過規定的操作將示教程序保存在機器人控制裝置20內的規定的存儲部(圖示略)中。
[0096]此外，在圖1中，為了易于說明，示出了分體構成示教信息存儲部14和示教控制裝置11的例子，但也可以將示教信息存儲部14的信息存儲在示教控制裝置11內部的存儲部中。
[0097]機器人30包括基臺部31、第一臂32、第二臂33、手腕部34、以及末端執行器35。基臺部31被固定在地板等上，并對第一臂32的基端部以能夠繞軸S旋轉(參照圖中的箭頭101)且能夠繞軸L旋轉(參照圖中的箭頭102)的方式進行支承。
[0098]第一臂32的基端部如上所述地被支承在基臺部31上，并且第二臂33的基端部以能夠繞軸U旋轉的方式被支承在第一臂32的前端部上(參照圖中的箭頭103)。
[0099]第二臂33的基端部如上所述地被支承在第一臂32上，并且手腕部34的基端部以能夠繞軸B旋轉的方式被支承在第二臂33的前端部上(參照圖中的箭頭105)。另外，第二臂33設置為能夠繞軸R旋轉(參照圖中的箭頭104)。
[0100]手腕部34的基端部如上所述地被支承在第二臂33上，并且末端執行器35的基端部以能夠繞軸T旋轉的方式被支承在手腕部34的前端部上(參照圖中的箭頭106)。
[0101]本實施方式中的末端執行器35是焊槍，其基端部如上所述地被支承在手腕部34上。
[0102]定位器40包括基臺部41和負載臺42。基臺部41被固定在地板等上，并對負載臺42以能夠繞軸EXl傾動的方式進行支承(參照圖中的箭頭107)。
[0103]負載臺42是承載作為焊接對象的工件W的承載臺，被設置為能夠繞軸EX2旋轉(參照圖中的箭頭108)，并使處于被承載的狀態的工件W旋轉。此外，定位器40的軸EX1、EX2被作為機器人30的外部軸，通過機器人控制裝置20進行控制。
[0104]此外，機器人30的各關節、定位器40所具有的旋轉機構上搭載有伺服馬達那樣的驅動源，基于來自機器人控制裝置20的動作指示，對機器人30的各關節和定位器40的旋轉機構進行驅動。
[0105]接下來，使用圖2對實施方式涉及的示教系統10的模塊結構進行說明。此外，在圖2中，僅示出了說明示教系統10所必要的構成要素，省略了關于一般的構成要素的記載。
[0106]另外，在使用圖2的說明中，主要對示教控制裝置11的內部結構進行說明，關于已經在圖1中示出的顯示部12、操作部13以及示教信息存儲部14，有時簡要說明。
[0107]如圖2所示，示教控制裝置11包括控制部111和存儲部112。控制部111還包括圖像生成部111a、顯示控制部111b、操作接收部111c、作業線生成部IllcU水平維持運算部llle、模擬指示部Illf、以及示教程序生成部lllg。存儲部112用于存儲模型信息112a和示教點信息112b。圖像生成部111a、顯示控制部111b、操作接收部111c、作業線生成部llld、水平維持運算部llle、模擬指示部lllf、以及示教程序生成部Illg具有的功能也可以視為控制部111的功能，進而可以視為示教控制裝置11的功能。
[0108]圖像生成部Illa基于模型信息112a，生成包含機器人30及用于保持工件W的定位器40的機器人系統I的虛擬圖像。模型信息112a是包含按照機器人30、定位器40、工件W的每個類別預先定義的繪圖信息的信息。
[0109]另外，圖像生成部Illa將所生成的機器人系統I的虛擬圖像輸出至顯示控制部Illb0顯示控制部Illb將從圖像生成部Illa接收到的機器人系統I的虛擬圖像顯示在顯示部12上。
[0110]操作接收部Illc接收操作者通過操作部13進行的輸入操作，如果該輸入操作是與模擬指示有關，則將接收到的輸入操作通知給作業線生成部llld。此外，在此所說的與模擬指示有關的輸入操作是指選擇顯示部12上的工件W的棱線的選擇操作。
[0111]在此，對工件W的棱線進行敘述。圖3是工件W的棱線的選擇操作的說明圖。此夕卜，圖3所示的工件W’是在顯示部12上顯示的虛擬圖像的工件W。
[0112]通常，“棱線”是指與圖3中示作rl的脊梁相當的部分，在本實施方式中，為了方便，將面與面的接合部分也表示為“棱線”。
[0113]因此，本實施方式中的“棱線”例如也可以如圖3的r2所示是與脊梁和脊梁夾著的谷相當的接合(接合部)部分。另外，盡管圖未示，但也可以是面與面重合時的接合部分。
[0114]所述棱線rl和r2以在工件W的虛擬圖像(工件W’)被顯示在顯示部12上時使用操作部13等能夠進行選擇操作的形式顯示。例如，也可以在將鼠標光標接近工件W’時，所有的棱線的顏色變成藍色或者閃爍等。
[0115]然后，假設操作者點擊棱線rl和r2中的例如棱線r2上的一點。此時，如圖3所示，優選地，棱線r2被明顯比其他的棱線更粗地顯示等明確表示進行了選擇。另外，也可以不改變粗細，而是例如從藍色變成黃色等，通過改變顏色來進行識別。
[0116]此外，參照模型信息112a由控制部111進行從虛擬圖像抽出工件W的棱線的處理，這樣的處理是公知的，因此省略詳細的說明。
[0117]另外，圖3所示的工件W’僅是一例，不限定工件的形狀和棱線的數量等。另外，在本實施方式中，以操作者選擇了圖3所示的工件W’的棱線r2為例進行說明。
[0118]返回到圖2的說明，繼續對操作接收部Illc進行說明。操作接收部Illc若在輸入操作是指示示教程序生成時，將接受到的輸入操作通知給示教程序生成部lllg。此外，作為一例，在此所說的指示示教程序生成的輸入操作是點擊在顯示部12上顯示的“示教程序生成”按鈕這樣的操作部件的操作。
[0119]作業線生成部Illd在從操作接收部Illc接收到內容為接收了工件W的棱線r2的選擇操作這樣的通知時，抽出該棱線r2上的示教的目標點的各點并生成目標點群、即作業線，所述作業線是將相鄰的目標點彼此之間相互以最短距離連結的線段的集合。在本例中，作業線相當于焊接線。
[0120]另外，水平維持運算部Ille基于由作業線生成部Illd生成的焊接線，以使焊接線在上述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算與針對上述各點的定位器40的旋轉機構的各軸的位置有關的示教值。
[0121]另外，水平維持運算部Ille將所計算出的與上述目標點的各點相對應的定位器40的示教值登錄到示教點信息112b中。
[0122]具體而言，水平維持運算部Ille例如將三維坐標系上的上述目標點的各點的坐標值作為定位器40的位置，將焊接線在各點上的矢量方向作為定位器40的姿態，以使定位器40的姿態與水平方向大致平行且定位器40的位置處于適合由機器人進行焊接作業的位置的方式，針對各點，通過逆運動學運算來計算針對定位器40所具有的軸EX1、EX2的示教值。
[0123]另外，水平維持運算部Ille以使焊槍前端到達定位器40取各示教值時的、上述目標點的各點的方式，通過逆運動學運算來計算針對機器人30的各關節軸的示教值，并將所計算出的示教值登錄在示教點信息112b中。
[0124]另外，水平維持運算部Ille在接收到指示模擬動作的輸入操作時，將定位器40以及機器人30的各示教值通知給模擬指示部lllf。
[0125]模擬指示部Illf將模擬指示通知給圖像生成部111a，所述模擬指示使根據由水平維持運算部Ille通知的與上述目標點的各點相對應的定位器40的示教值改變了姿態的定位器40的虛擬圖像、以及與定位器40相對應地改變了位置和姿態的機器人30的虛擬圖像再生成。
[0126]然后，圖像生成部Illa基于從模擬指示部11 If接收到的模擬指示而再生成包含定位器40以及機器人30的虛擬圖像，并經由顯示控制部Illb顯示在顯示部12上。由此，包含定位器40以及機器人30的虛擬圖像連續變化的模擬動作被顯示出來。
[0127]此外，在對棱線進行選擇的操作時，也可以將包含操作者所點擊的棱線r2上的點的線段與水平方向大致平行那樣的定位器40的各軸位置作為定位器40的初始位置，生成到達初始位置的狀態的定位器40的虛擬圖像，并顯示在顯示部12上。
[0128]接下來，使用圖4A?圖5D，對上述的操作接收部Illc?水平維持運算部Ille的一系列的處理進行詳細說明。
[0129]首先，使用圖4A，對由圖像生成部Illa生成并經由顯示控制部Illb顯示在顯示部12上的虛擬圖像300的一例進行說明。
[0130]圖4A是示出顯示在顯示部12上的虛擬圖像300的一例的示意圖。如圖4A所示，包含機器人30以及定位器40的機器人系統I的虛擬圖像被顯示在作為顯示部12的顯示區域之一的顯示窗口 120上。在本例中，作為實際的機器人30、工件W以及定位器40的虛擬圖像的機器人30’、工件W’以及定位器40’被顯示在顯示窗口 120上。
[0131]具體而言，虛擬圖像300被顯示在顯示窗口 120上的虛擬圖像區域121上。另外，顯示窗口 120具有包含按鈕122、對話框123等的⑶I (Graphical User Interface:圖形用戶界面)窗口。
[0132]此外，在虛擬圖像區域121的左下方顯示有正交坐標系，但該正交坐標系是虛擬圖像300內的基準坐標系，相當于前述的三維坐標系，成為水平方向或垂直方向的基準。具體而言，與由基準坐標系的X軸和Y軸確定的XY平面平行的方向為水平方向，與基準坐標系的Z軸平行的方向為垂直方向。
[0133]操作者通過操作該⑶I窗口或虛擬圖像上的能夠操作的部分(例如，工件W’的棱線r2)，進行針對示教系統10的指示操作。
[0134]示教系統10能夠按照操作者的指示操作，驅動顯示部12上的作為虛擬圖像的機器人30’的各關節、作為虛擬圖像的定位器40’的旋轉機構，或者變更從哪個方向看虛擬圖像的狀態下進行顯示的視角、或對顯示進行放大/縮小。
[0135]另外，還能夠通過逆運動學運算來求出末端執行器35 (本實施方式中，焊槍前端)的虛擬圖像到達虛擬圖像300內的特定點那樣的機器人30的各關節位置，生成并顯示處于到達狀態的機器人30的虛擬圖像。
[0136]另外，還能夠按照操作者的指示操作，讀出登錄在示教信息存儲部14中的示教點、示教程序，顯示到達特定的示教點的狀態的機器人30以及定位器40的虛擬圖像，或者將基于示教程序的機器人30以及定位器40的一系列的動作在顯示部12上再現。
[0137]但是，由于機器人的離線示教系統中的這種功能是公知的，因此將本實施方式涉及的部分以外的詳細說明省略。
[0138]此外，上述的“示教程序生成”按鈕等例如也可以設置成對話框123的按鈕123a
坐寸ο
[0139]在此，假設操作者對工件W的棱線r2進行了選擇操作。此時，由上述的作業線生成部Illd執行處理，抽出棱線r2上的示教的目標點的各點，并生成作為目標點群的焊接線。
[0140]圖4B是表示抽出并顯示所述目標點的各點的虛擬圖像的一例的示意圖。如圖4B所示，所抽出的目標點的各點利用朝向棱線r2顯示的箭頭表示。
[0141]此外，自動地進行目標點的抽出，抽出間隔通常不固定，在焊接線的矢量方向發生變化的部分(棱線的轉角部分)中以更短的間隔抽出目標點。
[0142]另外，除根據焊接線的矢量方向的變化確定間隔以外，也可以根據預先輸入的焊接條件(焊接速度、焊接電壓、焊接電流、焊絲的材質、直徑、焊絲的供給速度等)來確定間隔。
[0143]在此，為了使說明容易理解，對所述箭頭中的三個箭頭標注符號TPl?TP3，在接下來的圖5A?圖中，僅將所述符號TPl?TP3作為目標點的例子并繼續說明。另外，圖5A?圖為圖4B所示的向視A圖。
[0144]圖5A是工件W’的向視A示意圖。另外，圖5B?圖是水平維持運算部Ille的說明圖(之一)?(之三)。
[0145]如圖5A所示，假設沿著工件W’的棱線r2的一部分抽出目標點TPl?TP3。另外，假設進行焊接的順序是目標點TP1、TP2、TP3的順序。在圖5Α?圖的例子中，從目標點TPl連接至目標點ΤΡ3的線kl相當于焊接線(作業線)。
[0146]此時，如圖5B所示，水平維持運算部Ille首先以使目標點TPl上的棱線r2的切線方向tl與水平方向大致平行的方式，進行求解定位器40所具有的軸EX1、EX2的位置的逆運動學運算。
[0147]另外，水平維持運算部Ille以使焊槍前端到達圖5B中的目標點TPl的方式，進行求解機器人30的各關節軸的位置的逆運動學運算。此外，焊槍的姿態也可以形成預先設定的前進角或傾角。
[0148]接下來，如圖5C所示，水平維持運算部Ille以使目標點TP2上的棱線r2的切線方向t2與水平方向大致平行的方式，求解定位器40所具有的軸EX1、EX2的位置。
[0149]另外，水平維持運算部Ille以使焊槍前端到達圖5C中的目標點TP2的方式，求解機器人30的各關節軸的位置。
[0150]同樣地，如圖所示，水平維持運算部Ille以使目標點TP3上的棱線r2的切線方向t3與水平方向大致平行的方式，求解定位器40所具有的軸EX1、EX2的位置。此外，在圖的例中，即使在焊槍前端從目標點TP2到達目標點TP3的期間沒有使定位器40的軸特殊地動作，切線方向t3也將與水平方向大致平行。[0151]此外，水平維持運算部Ille以使焊槍前端到達圖中的目標點TP3的方式，求解機器人30的各關節軸的位置。
[0152]S卩，水平維持運算部Ille以使棱線r2在所有的目標點TPl?TP3上的切線方向、換言之焊接線的矢量方向始終與水平方向大致平行的方式，進行定位器40的旋轉機構的位置的運算，進一步對與之相對應的機器人30的各關節軸的位置也進行運算。
[0153]S卩，根據本實施方式，即使在示教針對復雜形狀的焊接線的焊接作業時，也能夠以使當前的焊接部位與水平方向大致平行的方式，生成定位器40的旋轉機構的各軸自動地驅動的示教程序，能夠減輕操作者的示教負擔，并且能夠提高焊接質量。
[0154]另外，有時出現通過水平維持運算部Ille的逆運動學運算處理求解出多個解的情況。關于此時的操作步驟，使用圖6A?圖6C進行說明。圖6A是示出第一變形例涉及的操作步驟的圖。另外，圖6B和圖6C是示出第一變形例涉及的顯示例的圖(之一)和(之二)。
[0155]此時,如圖6A所示,例如,在顯示窗口 120上顯示對話框123并在該對話框123上直接以列表形式顯示多個解即可。然后，操作者選擇被列出的解中的一個即可。
[0156]此外，圖6A是對定位器40求解出兩個解的情況的例子。此時，也可以點擊被列出的解中的一個則立即顯示與該解相對應的定位器40的虛擬圖像。
[0157]例如，當點擊圖6A的號碼“I”時，顯示如圖6B所示的定位器40的虛擬圖像，當點擊圖6A的號碼“2”時，顯示如圖6C所示的定位器40的虛擬圖像。
[0158]由此，即使在水平維持運算部Ille中求出多個解時，對于哪個解是適當的解，操作者也能夠觀察虛擬圖像立即進行選擇。
[0159]另外，到此為止，水平維持運算部Ille設為以使焊接線在目標點TPl?TP3的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式進行求解，但也可以調整該焊接線的矢量方向。
[0160]圖6D是第二變形例的說明圖。另外，圖6E是示出第二變形例涉及的操作步驟的圖。此外，在圖6D中，為了便于說明，將焊接線的矢量方向t的傾角Θ I放大示出。
[0161]如圖6D所示，也可以將從目標點TP延伸的焊接線的矢量方向t調整成以水平方向為基準的任意的方向。例如，圖6D中示出了使焊接線的矢量方向t以傾角Θ I向下行方向略微傾斜的例子。
[0162]如此，在向下行方向略微傾斜時，由于受到重力作用而焊珠向焊接方向前方延伸，因此能夠獲得焊珠整潔且難以積留的良好效果。此外，這一點不妨礙向上行方向略微傾斜的情況。
[0163]另外，如圖6D所示，也可以使工件W’以及定位器40’以焊接線的矢量方向t為中心旋轉旋轉角Θ2。通過調節該旋轉角Θ 2，能夠適當地設定棱線(接合部)在重力方向上的姿態，能夠獲得提高焊接質量的良好效果。
[0164]該第二變形例中，如圖6E所示，例如，在對話框123中設定傾角Θ I和旋轉角Θ 2的指定值輸入欄，由操作者指定即可。此時，水平維持運算部Ille以使焊接線在目標點的各點上的矢量方向與水平方向平行的方式，計算關于針對各點的定位器40的位置和姿態的示教值之后，如果存在操作者指定的指定值，則能夠以使焊接線的矢量方向以水平方向為基準而傾斜指定值的方式進行示教值的運算。
[0165]另外，如果存在操作者指定的指定值，則水平維持運算部Ille也可以以使焊接線在目標點的各點上的矢量方向以水平方向為基準從最初傾斜所述指定值的方式，計算關于針對各點的定位器40的位置和姿態的示教值。
[0166]返回到圖2的說明，對示教控制裝置11的示教程序生成部Illg進行說明。示教程序生成部Illg在從操作接收部Illc接收到指示示教程序生成的輸入操作時，基于示教點信息112b，生成使實際的機器人30以及定位器40動作的示教程序，并登錄到示教信息存儲部14中。
[0167]存儲部112是硬盤驅動器或非易失性存儲器這樣的存儲裝置，用于存儲模型信息112a以及示教點信息112b。此外，由于對模型信息112a以及示教點信息112b的內容已經進行了說明，因此在此省略記載。
[0168]另外，在使用圖2的說明中，示出了示教控制裝置11基于預先登錄的模型信息112a來生成包含機器人30以及定位器40的虛擬圖像的例子，但也可以從與示教控制裝置11以能夠相互通信的方式連接的上位裝置依次獲取生成圖像所需的信息。
[0169]如上所述，實施方式涉及的示教系統包括顯示部、圖像生成部、顯示控制部、作業線生成部、水平維持運算部(運算部)、以及示教程序生成部。
[0170]圖像生成部生成包含機器人以及用于保持作為該機器人的作業對象的工件的定位器的機器人系統的虛擬圖像。顯示控制部將通過圖像生成部生成的虛擬圖像顯示在顯示部上。
[0171]作業線生成部在接收到操作者對虛擬圖像中的工件的棱線的選擇操作時，抽出所述棱線中的示教的目標點的各點，并生成作為目標點群的焊接線(作業線)。
[0172]水平維持運算部以使焊接線在上述各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算關于針對上述各點的定位器的位置以及姿態的示教值。示教程序生成部基于通過水平維持運算部計算出的示教值，生成使實際的定位器以及機器人動作的示教程序。
[0173]因此，根據實施方式涉及的示教系統，容易地將焊接線保持成水平，減輕操作者的負擔，從而能夠進一步提聞焊接質量。
[0174]此外，在上述的實施方式中，示出了機器人是6軸的單臂機器人的例子，但不限定軸數或臂的數量。另外，在上述的實施方式中，示出了定位器具有兩個軸的例子，但也可以具有三個軸以上。
[0175]另外，在上述的實施方式中，以主要使用鼠標作為操作部、通過該鼠標進行工件的棱線的選擇操作和輸入操作的情況為例進行了說明，但不限于此。例如，也可以由所謂的多點觸控的觸摸面板等構成顯示部，通過操作者對該觸摸面板的多點觸控操作，進行工件的棱線的選擇操作等。
[0176]本發明的進一步的效果和變形例對于本領域的技術人員而言很容易得到。因此，本發明的更廣范圍的方式不限于如上所表示且記述的特定的詳細和代表性的實施方式。因此，在不脫離由所附的權利要求書及其等效物定義的總的發明概念的精神或范圍時，能夠進行各種各樣的變更。
【權利要求】
1.一種示教系統，其特征在于，包括: 顯示部； 圖像生成部，其生成包含機器人、作為該機器人的作業對象的工件以及保持該工件的定位器的虛擬圖像； 顯示控制部，其使通過所述圖像生成部生成的所述虛擬圖像顯示在所述顯示部上；作業線生成部，其在接收到操作者對所述虛擬圖像中的所述工件的棱線的選擇操作時，抽出該棱線上的示教的目標點的各點，并生成作業線，所述作業線是將相鄰的目標點彼此之間相互連結的線段的集合； 運算部，其以使所述作業線在所述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算關于針對所述各點的所述定位器的位置以及姿態的示教值；以及 示教程序生成部，其基于通過所述運算部計算出的所述示教值，生成使實際的所述定位器動作的示教程序。
2.如權利要求1所述的示教系統，其特征在于， 所述運算部基于所述操作者的指定值，將所述作業線的矢量方向調整成以水平方向為基準的任意的方向。
3.如權利要求2所述的示教系統，其特征在于， 所述作業線的矢量方向被調整成以水平方向為基準的下行方向。
4.如權利要求1至3中任一項所述的示教系統，其特征在于， 還包括模擬指示部，其使所述圖像生成部再生成包含基于通過所述運算部計算出的所述示教值改變了姿態的所述定位器的所述虛擬圖像。
5.如權利要求1所述的示教系統，其特征在于， 還包括示教信息存儲部，其是登錄有使所述定位器動作的示教程序和與所述示教程序中包含的示教有關的信息的數據庫。
6.一種示教方法，其特征在于，包括: 圖像生成工序，生成包含機器人以及用于保持作為該機器人的作業對象的工件的定位器的機器人系統的虛擬圖像； 顯示控制工序，使通過所述圖像生成工序生成的所述虛擬圖像顯示在顯示部上； 作業線生成工序，在接收到操作者對所述虛擬圖像中的所述工件的棱線的選擇操作時，抽出該棱線上的示教的目標點的各點，并生成作為目標點群的作業線； 運算工序，以使所述作業線在所述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算關于針對所述各點的所述定位器的位置和姿態的示教值；以及 示教程序生成工序，基于通過所述運算工序計算出的所述示教值，生成使實際的所述定位器動作的示教程序。
7.—種機器人系統,其特征在于,包括權利要求1所述的不教系統。
8.如權利要求7所述的機器人系統，其特征在于，還包括: 所述機器人； 用于保持所述工件的所述定位器；以及 控制所述機器人以及所述定位器的動作的機器人控制裝置。
9.一種示教系統，其特征在于，包括:顯示部；以及 示教控制裝置，其生成包含機器人、作為該機器人的作業對象的工件以及保持該工件的定位器的虛擬圖像；使所生成的所述虛擬圖像顯示在所述顯示部上；在接收到操作者對所述虛擬圖像中的所述工件的棱線的選擇操作時，抽出該棱線上的示教的目標點的各點，并生成作業線，所述作業線是將相鄰的目標點彼此之間相互連結的線段的集合；以使所述作業線在所述目標點的各點上的矢量方向與水平方向大致平行的方式，計算關于針對所述各點的所述定位器的位置以及姿態的示教值；以及基于所計算出的所述示教值，生成使實際的所述定位器動作的示教程序。
【文檔編號】B25J9/00GK104002297SQ201410056668
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2013年2月21日
【發明者】桑原康一 申請人:株式會社安川電機