专利名称：带有行走移动轴的机器人的脱机训导方法
专利说明带有行走移动轴的机器人的脱机训导方法 本发明涉及带有行走移动轴的机器人的脱机训导的方法。已知，表示机器人或其周边装置大小及形状等的数值模型是在计算机内部建立的，根据前述机器人及其前述周边装置的前述数值模型把图形显示在计算机的显器装置上，在前述计算机上制作前述的机器人的作业程序，或脱机训导的方法。
现在的多种机器人具有6个自由度(3种移动、3种转动)，其前端安装的终端操作装置使得能在任何位置获取任何姿势。为了使这种机器人的作业范围大，可以在直线状移动轨道的任何移动位置处停止的移动台上安装机器人。由于机器人控制装置同时控制移动台和机器人的另一轴，这种机器人一般被称为带有行走移动轴的机器人。
但是，以往带有行走移动轴的机器人，由于在原有的3个移动自由度中增加了行走移动轴的自由度，总共有4个移动自由度。因此，具有自由度过多的问题。即，在期望的位置中对带有行走移动轴的机器人前端进行定位时，由于前述4个自由度的移动量组合是无限的，不能维一地确定把前述4个自由度的移动量。
以往，在制作带有行走移动轴的机器人的脱机训导程序时，操作者输入行走移动轴的移动量使机器人移动，用移动后的位置获取机器人在所期望的位置的期望姿势，利用计算机模拟反复确认，用尝试误差法确认行走移动轴的移动量。所以，训导太费时，而且训导需要的时间取决于操作者经验和技能的优劣。本发明的目的在于提供带有行走移动轴的机器人脱机训导的方法，该方法能唯一地确定带有行走移动轴的机器人行走移动轴的移动量。
为了解决上述问题，本发明在带有行走移动轴的机器人从任何初始位置或初始姿势出发使带有行走移动轴的机器人的控制点与移动目标点一致时，可以把在前述带有行走移动轴的机器人座标原点和前述移动目标点间的距离变为最小的前述带有行走移动轴的机器人的前述行走移动轴的位置定为最终位置。也可以求出带有行走移动轴的机器人从前述初始位置中称作初始姿势时的前述控制点向前述目标点矢量中与前述行走移动平行的分量，把只按前述初始位置的前述矢量的前述分量移动的位置定为前述最终位置。当前述带有行走移动轴的机器人中使前述行走移动轴从前述初始位置接近前述移动目标点时，把前述移动目标点越过前述带有行走移动轴的机器人控制点作业范围外缘后进入前述作业范围的前述行走移动轴的位置作为第一位置，把在前述带有行走移动轴的机器人座标原点和前述移动目标点间的距离变为最小的前述带有行走移动轴的机器人的前述行走移动轴上的位置作为第二位置，把前述第一位置和前述第二位置的中间点内前述带有行走移动轴的机器人的前述行走移动轴的位置定为前述最终位置。前述带有行走移动轴的机器人在前述最终位置中定位后前述移动目标点超出前述控制点作业范围的情况下，前述移动目标点进入前述控制点的作业范围内，能使前述带有行走移动轴的机器人从前述最终位置朝前述初始位置按规定的间距往返移动。
图1是表示本发明实施例脱机训导装置的显示画面；图2是说明本发明实施例中[向最小距离移动]的示意图；图3是说明本发明实施例中[向最小距离移动]的示意图；图4是说明本发明实施例中[向最小距离移动]的示意图；图5是说明本发明实施例中[根据差级移动]的示意图；图6是说明本发明实施例中[向中间点移加]的示意图。图1是表示本发明实施例脱机训导装置的显示画面。前述脱机训导装置是配置有中央处理器、存贮器、显示器和键盘、鼠标等输入部件的公知个人计算机，并装载有下述机能的软件。
图中1是移动轨道，2是机器人，3是机器人的座标原点，并固定在机器人2上。机器人2能在移动轨道1的移动行程4范围内自由移动。机器人2具有3种移动3种转动共6个自由度(与前述行走移动共计为7个自由度)。5是机器人2的控制点，是决定机器人2前端位置时的基准。6是由机器人2作业的对象工件，7是工件6的移动目标点。
8是用于选择脱机训导各种功能的功能选择键，各种选择键为8a[位置再现]，8b[位置姿势再现]，8c[行走移动轴优先移动]，8d[向最小距离移动]，8e[根据差级移动]，8f[向中间点移动]。9是移动训导键，各个选择键为9a[移动]、9b[训导]。
操作者一边观看着上述说明画面，一边操作功能选择键8、移动训导键9以及图中未示出的键盘、鼠标等输入机器人2的作业。输入的结果以动画或静画画面显示，所以操作者能根据画面来决定输入结果。
下面，利用该脱机训导装置来说明把机器人2的控制点5定位在移动目标点7进行训导作业的方法。
首先，选择键8a、8b任意一个。如果选择键8a，考虑的只有使控制点5的位置与移动目标点7一致，不用考虑机器人2的姿势就可以形成[位置现]模式。如果选择键8b，除了使控制点5的位置与移动目标点7一致外，还要在使控制点5的位置与移动目标点7一致时考虑机器人2的姿势才能形成[位置姿势再现]模式。无论选择哪种模式，都要根据机器人2行使的作业种类来决定。如果只有控制点5的位置问题，可以简单地选择[位置再现]模式，训导作业会快速进行。在相对机器人2前端只安装图中未示出的末端控制元件的工件6进行作业的情况下，例如在训导焊接、抛光等作业的情况下，选择[位置姿势再现]模式。
一旦选择键8c，就变为[行走移动轴优先移动]模式，这样首先是初次决定机器人2行走移动轴的移动量，即在移动轨道上机器人2的初始移动模式，其次是决定机器人2另一轴的移动量模式。在没有选择这种模式的情况下，机器人2不会在移动轨道1上移动。这时，可以按下键8c选择[行走移动轴优先移动]模式。
接着选择键8d、8e、8f任何一种，最后按下键12a。
(1)选择键8d[向最小距离移动]时选择键8d且按下键9a时，控制点5在移动轨道1上移动至座标原点3和移动目标点7间的距离变为最小。如图2所示，机器人2正对着移动目标点7移动到位置。
通过移动轨道1的移动范围限制，在没有达到图2所示位置时，如图3所示，机器人2移动至移动行程4的终端。
一旦使机器人2移动至正对着移动目标点7的位置，移动目标点7就离开控制点5的作业范围10。以图4为例，把机器人2从位置A移动到位置B使座标原点3和移动目标点7的距离变为最小时，移动目标点7正好在控制点5的作业范围之外，在这种情况下，当机器人2从位置B向位置A移动时，移动目标点7返回至作业范围10内。这时，在计算机内部，反复进行从位置B至位置A一定长度返程试移动，每次都确认移动目标点7是否进入作业范围10内，可以把进入作业范围10内的位置B’作为机器人2在移动轨道1上的移动端。
这样决定机器人2在移动轨道1上的移动端即最终位置并显示在画面上时，操作者就能判断其位置是否不适合。如果不适合，按下键9b，把前述移动端定为训导点。
操作者按下键12a使控制点5向移动目标点7移动，这时，可以唯一地确定行走移动轴的移动量，也可以唯一地确定其余3个自由度中的移动量。
(2)选择键8e[根据差级移动]时选择键8e且按下键9a时，如图5所示，在计算机内部求出控制点5与移动目标点7间沿移动轨道1的长度D，换言之，求出从控制点5朝向移动目标点7矢量的平行于移动轨道1的分量。随后使控制点5只向移动目标点7移动长度D。
因移动轨道1的作业范围限制而不能移动到前述位置时，与[向最小距离移动]的情况相同，移动到移动行程4的终端。
在前述位置中，移动目标点7在离开控制点5的作业范围10时与[向最小距离移动]的情况相同，机器人2从位置B朝向位置A返回至移动目标点7进入作业范围10的范围内。
以后的处理与[向最小距离移动]的情况相同。
(3)选择键8f[向中间点移动]时选择键8f且按下键9a时，如图6所示，在计算机内部反复进行使机器人2从移动轨道1上的初期位置朝向移动目标点7移动每个微小距离的试移动，移动目标点7超出作业范围10的外侧后求出进入作业范围10内的最初位置B1，随后求出[向最小距离移动]时的移动端B2，把机器人2移动至移动端B1和位置B2间的中间点B3处。
以后的处理与[向最小距离移动]的情况相同。
如上所述，根据本发明，在带有行走移动轴的机器人的脱机训导中，有3项选择条件，由于根据选择的条件来决定行走移动轴的移动端，可以说即使带有行走移动轴的机器人有其余自由度，也可以唯一地确定行走移动轴的移动端。
由于可以由计算机唯一地确定行走移动轴的移动端，所以，可以说即使操作者的技能差也不会产生训导质量偏差。
并且，因操作者技能造成的训导作业时间偏差较小，即使是缺乏经验的操作者也能用与熟练者相同短的时间进行训导作业。本发明唯一地确定带有行走移动轴的机器人行走移动轴的移动量，所以，本发明能作为带有行走移动轴的机器人的脱机训导方法使用。
权利要求
1．一种带有行走移动轴的机器人脱机训导方法，包括使带有行走移动轴的机器人在行走移动轴的任意位置上停止，使在前述任意位置上具有任意姿势的带有行走移动轴的机器人从任何初始位置或初始姿势出发，在带有行走移动轴的机器人的控制点与移动目标点一致时，确定最终位置和最终姿势，其特征在于把前述带有行走移动轴的机器人的座标原点和前述移动目标点间的距离变为最小的前述带有行走移动轴的机器人在前述行走移动轴上的位置定为前述最终位置。
2．一种带有行走移动轴的机器人脱机训导方法，包括使带有行走移动轴的机器人在行走移动轴的任意位置上停止，使在前述任意位置上具有任意姿势的带有行走移动轴的机器人从任何初始位置或初始姿势出发，在带有行走移动轴的机器人的控制点与移动目标点一致时，确定最终位置和最终姿势，其特征在于可求出带有行走移动轴的机器人从前述初始位置做初始姿势时的前述控制点向前述目标点的矢量的与前述行走移动轴平行的分量，把从前述初始位置只移动前述矢量的前述分量的位置定为前述最终位置。
3．一种带有行走移动轴的机器人脱机训导方法，包括使带有行走移动轴的机器人在行走移动轴的任意位置上停止，使在前述任意位置上具有任意姿势的带有行走移动轴的机器人从任何初始位置或初始姿势出发，在带有行走移动轴的机器人的控制点与移动目标点一致时，确定最终位置和最终姿势，其特征在于当前述带有行走移动轴的机器人在前述行走移动轴上从前述初始位置接近前述移动目标点时，把前述移动目标点越过前述带有行走移动轴的机器人控制点作业范围外缘后进入前述作业范围时前述行走移动轴上的位置作为第一位置，把在前述带有行走移动轴的机器人座标原点和前述移动目标点间的距离变为最小时前述带有行走移动轴的机器人在前述行走移动轴上的位置作为第二位置，把前述第一位置和前述第二位置的中间点在前述带有行走移动轴的机器人的前述行走移动轴上的位置定为前述最终位置。
4．根据权利要求1-3之一所述的前述带有行走移动轴的机器人脱机训导方法，其特征在于前述带有行走移动轴的机器人在最终位置定位后的前述移动目标点超出前述控制点作业范围的情况下，使前述带有行走移动轴的机器人从前述最终位置朝前述初始位置反复按规定的间距移动，至到前述移动目标点进入前述控制点的作业范围内。
全文摘要
带有行走移动轴的机器人脱机训导的方法，包括使带有行走移动轴的机器人在行走移动轴(1)的任意位置上停止，使在前述任意位置上具有任意姿势的机器人(2)从任何初始位置或初始姿势出发，变换前述位置和前述姿势，并在机器人(2)的控制点(5)与移动目标点(7)一致时，确定最终位置和最终姿势，其特征在于把在机器人(2)的坐标原点(3)和前述移动目标点(7)间的距离变最小时的机器人(2)在行走移动轴(1)上的位置定为前述最终位置。
文档编号G05B19/425GK1316943SQ99810644
公开日2001年10月10日 申请日期1999年9月9日 优先权日1998年9月14日
发明者野口恭彦, 桑原康一, 柿坂洋一 申请人:株式会社安川电机