干涉检查装置的制造方法_2

文档序号:9252330阅读:来源:国知局
于2台的 机器人10彼此的动作区域交叉的情况下,产生机器人10彼此碰撞的可能性。作为表示该 种机器人10彼此的碰撞的表述,在机器人10所占据的空间彼此在某个时刻交叉的状态下, 采用干设之类的表述。
[0044] 另外,在利用多个模型来表现机器人10时,将各模型所占据的区域称为干设判定 区域,在干设判定区域彼此交叉的状态下也采用干设之类的表述。另外,将确认是否产生了 该种干设的动作称为干设检查。为了进行干设检查,需要预先利用多个球体、圆筒体、长方 体等对各机器人10进行模型化。
[0045] 例如,在用户对机器人机械手进行设计并将其应用于生产系统的情况下,在进行 干设检查之前,预先利用球体等模型对机器人机械手进行模型化,预先将模型的类型(球 体?圆筒体?长方体)、模型的尺寸、模型的配置(由哪个物体约束)等全部设定。
[0046] 对于机器人10主体,能够应用出厂时已经由机器人制造厂商方设定的模型的值, 但对于由用户方设计?选定的机械手装置6、视觉传感器7W及外围设备5,由用户方重新 设定。
[0047] 因此,用户需要一边1个1个对实际运算中应用的模型进行反复试验、一边确定模 型尺寸、模型位置。对于该种模型条件的设定,需要考虑2项制约而进行设定。
[0048] 第1项制约如下,即,根据机器人控制器2之间的通信速度方面的制约或者存储区 域的存储容许量的制约,作为自模型而能够管理的模型数存在上限。第2项制约如下,即, 能够处理的模型数存在上限。引起该第2项制约的原因如下,即,机器人控制器2的运算处 理装置通常对多项任务进行处理,因此,不能仅为了干设检查处理而占用大量的计算资源。
[0049]W往,难W-边考虑该些制约而使实施包围的模型的类型的体积尽量减小、一边 将模型设定为使得计算处理量不会对其他运算处理(例如,轨道计算、加减速指令生成等) 造成影响的程度。
[0050] 如果利用长方体对要实现模型化的区域的外形进行指定,则本实施方式所设及的 干设检查装置IX在作为计算处理量而不会对其他运算处理造成影响的模型候补中,自动 提取包围体积最小的模型。
[0051] 接下来,对干设检查装置IX的结构进行说明。图2是表示实施方式1所设及的干 设检查装置的结构的框图。该里,对作为干设检查装置IX的一个例子的干设检查装置1A 的结构进行说明。
[0化2] 干设检查装置1A具备长方体设定输入部11、模型数上限输入部12、包围体积比较 部13、模型化处理部14、模型候补存储部17、处理运算量上限设定部16、最小包围体积模型 确定部18A、设定后模型存储部19、机器人控制装置设定存储部15、干设检查部20W及驱动 控制部21。
[0化3]长方体设定输入部11是输入有用于将机械手装置6、视觉传感器7等模型化对象 置换为长方体的指令(模型化指令101)的接口。用户使用鼠标、键盘等将模型化指令101 输入至长方体设定输入部11。
[0化4] 输入至长方体设定输入部11的模型化指令101中例如包含长方体尺寸、约束条件 等。长方体尺寸例如是长方体的3条边的长度即L[mm]、a[mm]、b[mm](L>a>b)。另外, 约束条件是对模型进行约束的位置、姿态。
[0化5]约束条件例如是对机器人10的凸缘位置等成为安装基准的位置、从成为安装基 准的位置至模型的安装位置的偏移量狂,Y,Z,A,B,C)等进行指定的信息。该里,A表示绕 X轴的旋转量,B表示绕Y轴的旋转量,C表示绕Z轴的旋转量。
[0化6] 此外,关于各个旋转量、偏移量,基于指定的坐标系进行定义。另外,关于所述坐标 系,预先针对每个机器人轴进行定义,例如W基础坐标系、第1轴坐标系、第2轴坐标系、第 3轴坐标系、第4轴坐标系、第5轴坐标系、第6轴坐标系、凸缘位置坐标系该样的方式进行 定义。长方体设定输入部11将模型化指令101发送至包围体积比较部13W及模型化处理 部14。
[0化7] 模型数上限输入部12是输入有模型数的上限值即模型上限数102的接口。用户 使用鼠标、键盘等而将模型上限数102输入至模型数上限输入部12。模型上限数102是针 对模型化对象而设定的模型的上限容许数。模型上限数102是大于或等于1的整数,且不 存在上限。模型数上限输入部12将模型上限数102发送至模型化处理部14。
[0化引利用长方体对模型化对象进行指定的原因在于,FA(FactcxryAutomation)的各种 形状中能够利用方形简单地实现包围的设备较多,设定较为容易。信息处理量较多,因此, 难W将利用方形的模型间距离W及碰撞判定的计算成本用于实时计算。因此,干设检查装 置1A的模型化处理部14,将长方体模型置换为球体、圆筒体(圆柱)等单位计算成本较低、 且能够W实时计算的方式进行信息处理的模型。
[0化9]模型化处理部14基于来自用户的指令即模型化指令101而将模型化对象置换为 球体、圆筒体等模型,由此执行模型化处理。模型化处理部14将模型化对象置换为与长方 体相比每次单位距离计算的计算成本更小的新几何模型(球体模型、圆筒体模型等),由此 进行模型化。针对多个种类的几何模型品种的各品种,模型化处理部14使用小于或等于由 用户指定的几何模型数的上限(模型数脚(模型上限数102)的模型而生成模型。
[0060]该里,利用具体的事例来表示"每次单位距离计算的计算成本"。该处理示出与1 次"距离计算"相关的计算成本。图3是用于说明进行球体模型判定时的每次单位距离计算 的计算成本的图。例如,如图3所示,如果是球和球的判定(球体模型判定),则"点和点之 间的距离的计算"成为1次的计算成本。将某模型i的中屯、点设为P1,将另一个模型j的 中屯、点设为?2,如果设定为?1=狂1,¥1,21)、?2=狂2,¥2,22),则通过下述数学式能够 求出P1、P2之间的距离Ly。
[0061]
[0062] 图4是表示单位距离计算的其他对象例的图。作为单位距离计算的对象,考虑图 4(a)所示的圆筒301(W距线段恒定的距离而定义的包络体,两端为半球形状)、图4化)所 示的圆柱302、图4(c)、(d)所示的有限平面角形303B、四边形303A等的多边形)。另 夕F,作为单位距离计算的对象,考虑锥体(圆锥、图4(d)所示的S角锥305等)、多面体(4 面体、图4(C)所示的6面体304、8面体? ? ?)、图4 (e)、(f)所示的包络体306A、306B(由 距曲线的恒定距离的曲面包围的闭区域)。
[0063] 图5是用于对模型化处理进行说明的图。在图5中,示出用户对机械手装置6的 一部分即机器人机械手30进行设计并将其应用于生产系统的情况下的模型化处理。模型 化处理部14基于模型化指令101而利用规定的模型对机器人机械手30进行模型化,并且 针对模型而设定在机器人10的指尖侧受到约束的约束条件。在图5中,示出利用球体模型 31、圆筒体模型32、长方体模型33进行模型化的情况下的各模型图。
[0064]在进行干设检查之前,模型化处理部14预先基于模型化指令101而对模型的类型 (球体?圆筒体?长方体等)、模型的尺寸、模型的配置(由哪个物体约束)进行设定。模 型化处理部14基于根据模型化指令101指定的模型的类型、模型的尺寸W及模型的配置, 而将模型化对象置换为球体、圆筒体等模型。模型化处理部14将置换为球体、圆筒体等模 型的模型化对象(模型候补)作为模型信息103而存储于模型候补存储部17。模型信息 103是与模型候补相关的信息,包括模型候补本身、各模型的个数、各模型的类型、各模型的 尺寸、各模型的配置等。模型化处理部14生成多个模型候补,将各模型候补存储于模型候 补存储部17。
[00化]包围体积比较部13基于模型化指令101内的长方体尺寸和模型信息103,而对模 型相对于模型化对象的剩余包围体积比进行计算。剩余包围体积比是模型所包围的相对于 模型化对象的剩余体积除W模型化对象的体积得到的值。包围体积比较部13基于模型化 指令101内的长方体尺寸对模型化对象的体积进行计算,根据模型信息103对模型的体积 进行计算。包围体积比较部13将计算出的剩余包围体积比作为模型化剩余量104而存储 于模型候补存储部17。此外,包围体积比较部13可W取代剩余包围体积比而将模型体积的 限制值(容许值)作为模型化剩余量104而存储于模型候补存储部17。模型体积的限制值 可W是相对于模型化对象的体积的比,也可W是相对于模型化对象的体积的差。
[0066]模型候补存储部17是预先对模型信息103、模型化剩余量104进行存储的存储器 等。模型候补存储部17预先W使模型信息103和模型化剩余量104相关联的方式对它们 进行存储。
[0067]机器人控制装置设定存储部15是将与各控制器执行的各处理所需的运算处理量 相关的信息作为处理信息105而预先进行存储的存储器等。处理信息105例如是各控制 器中有效的选项处理功能信息、各处理功能的运算处理时间、1个控制周期的运算处理时间 等。
[0068] 另外,机器人控制装置设定存储部15将各机器人控制器2中处理的每个单位模型 的干设检查判定时间(各模型单位所需的运算量)作为模型单位运算量108而预先进行存 储。
[0069] 处理运算量上限设定部16从机器人控制装置设定存储部15读出处理信息105, 并且,基于处理信息105对机器人控制器2进行的干设检查中能够使用的运算处理时间 106 (运算上限量)进行计算。处理运算量上限设定部16将计算出的运算处理时间106输 出至最小包围体积模型确定部18A。
[0070] 设定后模型存储部19对如下信息进行存储,即,针对机器人臂(机器人10、机械手 装置6)、视觉传感器7、外围设备5而设定的各模型的类型、各模型的个数、各模型的尺寸W 及各模型的配置信息等模型信息103中包含的干设检查用的模型配置所需的信息。
[0071] 在对新模型进行设定时,将设定后模型存储部19的最小包围体积模型109作为设 定后模型信息110而读出。设定后模型信息110是针对机器人臂(机器人10、机械手装置 6)而设定的模型的、模型类型及其模型个数的信息等。另外,在进行干设检查时,保持原样 地将设定后模型存储部19中的最小包围体积模型109读出。
[0072] 最小包围体积模型确定部18A将模型信息103和模型化剩余量104作为模型候补 信息107而从模型候补存储部17读出。另外,最小包围体积模型确定部18A从机器人控制 装置设定存储部15读出模型单位运算量108,从设定后模型存储部19读出设定后模型信息 110。
[0073] 最小包围体积模型确定部18A从模型候补中提取满足处理运算量的阔值限制的 模型候补。具体而言,最小包围体积模型确定部18A基于设定后模型信息110W及模型候 补信息107,针对各模型候补而计算出1次干设检查所需的计算处理次数。并且,最小包围 体积模型确定部18A基于计算出的计算处理次数和模型单位运算量108,针对圆筒体和球 体的每种组合而计算1次干设检
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