生成机器人的动作路径的机器人仿真装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及执行机器人仿真的机器人仿真装置，特别涉及生成机器人能够回避与周边装置的干扰的动作路径的仿真装置。
【背景技术】
[0002]以往，为使机器人能够一边回避与周边装置的干扰一边进行预定作业，提倡一种用于生成该机器人的动作路径的仿真装置。例如在日本特开2003-091303号公报中记载了一种自动设定将多关节机器人的末端执行器从工件上的作业点拉出的狭域动作路径和在作业点间移动的广域动作路径的方法和装置。
[0003]此外，在日本特开2000-020117号公报中记载了一种用于计划多关节操作手(机器人)的动作路径的方法和装置，进一步记载了使用势场(potential field)法求取机器人手的姿势路径的主旨。
[0004]日本特开2000-020117号公报中记载的位势(potential)法，是在机器人的路径生成等中使用的公知算法，具体地，将机器人动作的空间分割为格子，以存在障碍物的格子变为高能量、且越远离障碍物的格子能量越低的方式来设定各格子的能量，在此基础上，通过使机器人从当前位置向能量低的格子移动，生成能够回避与障碍物的干扰的路径。
[0005]但是，一般地，当想要通过位势法求取复杂的机器人动作路径(干扰回避路径)时，有时用于路径生成的计算会陷入死路(无限循环)而得不到解，或者成为局部解而得不到最佳解。在这样的情况下，需要操作者变更计算条件，或者调整所生成的动作路径，成为要求熟练程度的费事的作业。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于，提供一种能够不依赖于操作者的熟练程度，自动地生成机器人的现实的干扰回避路径的机器人仿真装置。
[0007]为了实现上述目的，本申请的发明提供了一种将机器人和配置在该机器人周边的周边物的3维模型配置在同一虚拟空间内来进行所述机器人的仿真的机器人仿真装置，该机器人仿真装置，具备:动作路径取得部，其执行所述机器人的动作程序的仿真来取得所述机器人的第I动作路径；示教点确定部，其检测在使所述机器人沿着所述第I动作路径发生了移动时，有无所述机器人与所述周边物的干扰，来确定即将发生干扰之前的示教点即第I示教点和刚发生了干扰之后的示教点即第2示教点；动作路径生成部，其在所述第I示教点与所述第2示教点之间，自动地追加与所述第I示教点或所述第2示教点在以随机数确定的搜索方向上相距以随机数确定的搜索距离的至少一个第3示教点，生成所述机器人与所述周边物不发生干扰的第2动作路径；评价部，其针对所述动作路径生成部所生成的多个不同的第2动作路径的每一个，进行基于预先确定的至少一个参数的评价；动作路径选择部，其根据所述评价部所进行的评价，从所述多个第2动作路径中选择所述机器人的最佳动作路径。
[0008]在优选的实施方式中，所述动作路径生成部进行以下处理:检测在使所述机器人沿着从所述第I示教点到与所述第I示教点在以随机数确定的搜索方向上相距以随机数确定的搜索距离的I个中间示教点的动作路径发生了移动时，有无与所述周边物的干扰，在未发生干扰的情况下，将所述中间示教点插入到所述第I示教点与所述第2示教点之间；并且，所述动作路径生成部重复进行以下的处理:检测使所述机器人沿着从最后插入的中间示教点到所述第2示教点的动作路径发生了移动时，有无与所述周边物的干扰，并从最后插入的中间示教点开始，插入与该最后插入的中间示教点在以随机数确定的搜索方向上相距以随机数确定的搜索距离的I个新的中间示教点，直至不再发生干扰，由此生成所述第2动作路径。
[0009]这种情况下，所述动作路径生成部能够具备以下至少之一的功能:设定初始状态的功能，在该初始状态下，选择用于规定所述中间示教点与所述第2示教点的距离小于所述第I示教点与所述第2示教点的距离的方向的随机数的概率，高于选择用于规定所述中间示教点与所述第2示教点的距离大于所述第I示教点与所述第2示教点的距离的方向的随机数的概率；检测从所述第I示教点到所述中间示教点的动作路径中有无机器人与周边物的干扰，设定成未发生干扰的情况下的搜索方向在下次以后的搜索中被选择的概率，高于发生了干扰的情况下的搜索方向在下次以后的搜索中被选择的概率的功能。
[0010]此外，这种情况下，机器人仿真装置可以进一步具有从所述第3示教点中删除剩余示教点的示教点删除部，所述示教点删除部能够具备以下至少一种功能:针对所插入的多个第3示教点的每一个第3示教点，存储移动方向和移动距离，在所述第2动作路径上的连续2个第3示教点的移动方向为相同方向的情况下，将所述连续的2个第3示教点的移动距离进行加法运算，合并为I个新的示教点的功能；在所述第2动作路径上的连续2个第3示教点的移动方向正相反的情况下，将所述连续的2个第3示教点的移动距离抵消，合并为I个新的示教点，或者删除所述连续的2个第3示教点的功能；对于连接所述第2动作路径上不连续的任意2个第3示教点之间的路径，检测有无机器人与周边物的干扰，在未发生干扰的情况下，删除所述不连续的任意2个第3示教点之间的示教点的功能。
[0011]在优选的实施方式中，所述至少一个参数包含:(a)机器人的动作时间；(b)机器人与周边物的最小分隔距离；(C)驱动机器人的电动机的发热量；(d)机器人的减速机的寿命；以及(e)机器人的消耗功率，所述评价部针对所述第2动作路径以及所述第2动作路径中包含的各个第3示教点，选择所述(a)?(e)中任意多个参数，并对选择出的任意多个参数预先进行加权，由此来计算评价值。
[0012]在优选的实施方式中，机器人仿真装置进一步具有用于调整所述第3示教点的位置的示教点调整部，所述示教点调整部能够基于预先确定的至少一个参数来评价所述第2动作路径中包含的各个第3示教点，并使应当调整的第3示教点的位置在预先确定的允许范围内仅移动微小距离，检测有无所述机器人与所述周边物的干扰，进行移动后的第3示教点的评价，并以预定次数重复上述处理，在所述允许范围内的多个第3示教点中，将评价最高的第3示教点的位置设定为调整后的第3示教点的位置。
[0013]在优选的实施方式中，所述动作路径生成部，在所述第I示教点附近，生成即使机器人在任意方向上移动一定距离，所述机器人与所述周边物也不发生干扰的第I中继点，并在所述第2示教点附近，生成即使机器人在任意方向上移动一定距离，所述机器人与所述周边物也不发生干扰的第2中继点，并分别针对所述第I示教点与所述第I中继点之间、所述第I中继点与所述第2中继点之间、所述第2中继点与所述第2示教点之间，生成机器人与周边物不发生干扰的动作路径。
[0014]在优选的实施方式中，所述动作路径生成部将所述第I动作路径中包含的多个示教点在所述机器人与所述周边物发生了干扰的位置进行分割，分割为多个块，并进行所述多个块中至少2个块的顺序的替换、以及各块中包含的示教点的顺序的反转中的至少一者，并在各个块内的最后的示教点与该块的下一个块内的最初的示教点之间自动生成所述机器人与所述周边物不发生干扰的动作路径。
[0015]在优选的实施方式中，所述机器人仿真装置被包含在对实机的机器人进行控制的控制装置中。
【附图说明】
[0016]本发明的上述及其他目的、特征以及优点，通过一边参照附图一边说明以下优选的实施方式而变得更加明确。
[0017]图1是本发明实施方式的机器人仿真装置的功能框图。
[0018]图2是表示本发明的机器人仿真装置中的处理的一例的流程图。
[0019]图3是说明用于回避干扰的中间示教点的生成例的图。
[0020]图4是说明在第2动作路径中追加了中继示教点的例子的图。
[0021]图5是表示在生成干扰回避路径之前的、机器人动作路径中包含的示教点列的一个例子的图。
[0022]图6是表示将图5所示的示教点列分割为多个块，进而更换一部分块，并进行一部分块内的示教点顺序的反转的例子的图。
[0023]图7是表示对图6所示的示教点列插入了干扰回避路径的例子的图。