机器人系统、机器人控制装置、控制方法以及计算机程序与流程

1.本发明涉及机器人系统、机器人控制装置、控制方法以及计算机程序。

背景技术：

2.以往，焊接用机器人通过机器人的动作实现稳定的焊接，将操作员从焊接时产生的溅射、烟尘等解放出来。这样的焊接机器人的动作使用各种方法进行示教(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的工业用机器人使用引导式示教(lead-through)(也称为直接示教)对机器人的动作进行示教。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开昭60-233707号公报

技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.这样的焊接用机器人需要在焊接中考虑焊接工具与工件的相对位置以及姿势并示教动作。因此，操作员为了示教焊接用机器人的动作而需要高熟练度。因此，期望能够更简单地进行机器人的动作的示教的机器人系统。
8.用于解决课题的手段
9.本公开所涉及的机器人系统是使用具有特征点的动作模式来对工件进行焊接的机器人系统，具备：特征点示教部，其将使用引导式示教所示教的所述特征点的位置存储于存储部；输入受理部，其受理工具相对于所述工件的角度值的输入；姿势决定部，其基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势；以及程序生成部，其基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序。
10.本公开所涉及的机器人控制装置是用于使用具有特征点的动作模式来对工件进行焊接的机器人控制装置，具备：特征点示教部，其将使用引导式示教所示教的所述特征点的位置存储于存储部；输入受理部，其受理工具相对于所述工件的角度值的输入；姿势决定部，其基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势；以及程序生成部，其基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序。
11.本公开所涉及的控制方法是用于使用具有特征点的动作模式来对工件进行焊接的机器人控制方法，该机器人控制方法具备以下步骤：存储使用引导式示教所示教的所述特征点的位置的步骤；受理工具相对于所述工件的角度值的输入的步骤；基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势的步骤；以及基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于所述机器人的机器人程序的步骤。
12.本公开所涉及的计算机程序用于使计算机执行以下步骤：存储使用引导式示教所示教的构成动作模式的特征点的位置的步骤；受理工具相对于工件的角度值的输入的步骤；基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势的步骤；以及基于所述特征点的位
置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序的步骤。
13.发明效果
14.根据本发明，能够更简单地进行机器人的动作的示教。
附图说明
15.图1是表示本实施方式的机器人系统的概要的图。
16.图2是表示本实施方式的机器人系统的功能结构的图。
17.图3是表示引导式示教的具体例的图。
18.图4是表示根据角度值决定工具的角度的具体例的图。
19.图5是表示使工具的位置和/或角度偏移的具体例的图。
20.图6a是表示在示教操作盘的显示部显示的显示例的图。
21.图6b是表示在示教操作盘的显示部显示的显示例的图。
22.图6c是表示在示教操作盘的显示部显示的显示例的图。
23.图6d是表示在示教操作盘的显示部显示的显示例的图。
24.图7是表示本实施方式的机器人系统的处理流程的流程图。
具体实施方式
25.以下，对本发明的实施方式的一例进行说明。
26.图1是表示本实施方式的机器人系统1的概要的图。机器人系统1是用于通过机器人10进行电弧焊接的系统。机器人系统1具备机器人10、机器人控制装置20以及示教操作盘30。
27.机器人10按照机器人控制装置20的控制进行动作。机器人10是焊接机器人，具备工具11和臂12。
28.机器人控制装置20与机器人10以及示教操作盘30连接，控制机器人10的动作。例如，机器人控制装置20按照示教操作盘30的操作来控制机器人10的动作。
29.示教操作盘30与机器人控制装置20连接，用于由操作员操作机器人10。
30.图2是表示本实施方式的机器人系统1的功能结构的图。如图2所示，机器人控制装置20具备控制部21和存储部22。控制部21是cpu(central processing unit中央处理单元)等处理器。控制部21通过执行存储于存储部22的程序来执行各种处理。
31.另外，控制部21具备特征点示教部211、输入受理部212、姿势决定部213、程序生成部214以及显示控制部215。
32.存储部22是存储os(operating system：操作系统)和应用程序等的rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取存储器)、存储其他各种信息的硬盘驱动器或ssd(solid state drive：固态驱动器)等存储装置。
33.示教操作盘30具备控制部31、操作部32以及显示部33。
34.控制部31通过控制示教操作盘30的动作来执行各种处理。操作部32由按钮、键、开关等构成，受理来自操作员的各种操作。显示部33由液晶显示器等构成，显示各种信息。
35.另外，操作部32以及显示部33也可以由一体化的触摸面板等构成。另外，示教操作盘30也可以由平板终端构成。
36.接下来，对本实施方式的机器人系统1中的机器人10的动作的示教进行说明。
37.特征点示教部211在操作员使用引导式示教来示教构成动作模式的特征点的位置时，将使用引导式示教所示教的特征点的位置存储于存储部22。在此，所谓“引导式示教”，具体而言，是指通过操作员抓住机器人10的臂12并使机器人10移动来进行示教的方式。
38.另外，机器人10的动作模式包含多个特征点，由直线、圆弧等构成。例如，动作模式也可以包含焊接开始点以及焊接结束点作为特征点。
39.另外，动作模式也可以包含从焊接开始点偏移了位置和/或角度的开始偏移点以及从焊接结束点偏移了位置和/或角度的结束偏移点中的至少1个。
40.另外，动作模式由1个命令块表示。并且，动作模式包含焊接开始点以及从焊接开始点偏移的位置以及角度、工具11的角度值、焊接结束点以及从焊接结束点偏移的位置以及角度、焊接条件中的至少1个作为命令块的属性。
41.在此，焊接条件包括焊接时的电流、电压、波形(例如，脉冲波形、正弦波等)、焊接的种类(例如，mig焊接、mag焊接等)等。另外，命令块是执行机器人程序的单位，表示机器人程序的1行的指令。
42.输入受理部212受理工具11相对于工件的角度值的输入。具体而言，输入受理部212受理工具11相对于工件的目标角以及前进角/后退角的输入。另外，输入受理部212受理工具11的偏移距离的输入。另外，这些输入例如由操作员使用示教操作盘30来进行。
43.在此，相对于工具的行进方向，电弧比工具(焊炬)靠前被称为焊炬前进法，工具与相对于工件的垂线的角度成为焊炬前进角。另一方面，相对于工具的行进方向，电弧为比线靠后是焊炬后退法，工具与相对于工件的垂线的角度成为焊炬后退角。
44.姿势决定部213基于工具11的角度值来决定工具11的姿势。具体而言，姿势决定部213将连结特征点间的线作为基准线。然后，姿势决定部213基于工具11的角度值，决定工具11相对于预定的基准面内的基准线的角度。然后，姿势决定部213决定机器人10动作时的工具11相对于基准线的角度。
45.在此，预定的基准面是由用户任意定义的用户定义面、机器人10的水平面或工具11的姿势的定义面中的任一个。另外，机器人10的水平面例如也可以是与铅垂方向正交的面。另外，工具11的姿势的定义面例如也可以是被定义为工具11的初始姿势的面。
46.另外，预定的基准面也可以由焊接开始点、焊接结束点以及焊接开始点以及焊接结束点以外的点来定义。
47.程序生成部214基于特征点的位置以及工具11的姿势，生成用于机器人的机器人程序。即，由程序生成部214生成的机器人程序包含动作模式。
48.由此，机器人系统1能够使用包含动作模式的机器人程序来焊接工件。程序生成部214将所生成的机器人程序存储于存储部22。
49.图3是表示引导式示教的具体例的图。如图3所示，操作员抓住机器人10的臂12，将机器人10的臂12向构成动作模式的特征点的位置p1移动。接着，操作员将机器人10的臂12向构成动作模式的特征点的位置p2移动。
50.并且，特征点示教部211存储使用由操作员进行的引导式示教而示教的特征点的位置p1以及p2。例如，示教的特征点的位置p1是焊接开始点，示教的特征点的位置p2是焊接结束点。
51.图4是表示根据角度值决定工具的角度的具体例的图。如图4所示，姿势决定部213基于角度值，以图3所示的位置p1处的工具11的位置为基准，决定使工具11向铅垂方向倾斜的角度θ1。
52.另外，姿势决定部213基于角度值，以图3所示的位置p2处的工具11的位置为基准，决定使工具11向工件w的水平面方向(与铅垂方向正交的水平面的方向)倾斜的角度θ2。
53.图5是表示使工具11的位置和/或角度偏移的具体例的图。工具11的目标角θ3是以工件w的水平面为基准的角度，工具11的目标角θ4是以工件w的铅垂面为基准的角度。
54.工具11的目标角θ3或θ4的值由操作员使用示教操作盘30来输入，由输入受理部212受理。然后，姿势决定部213基于由输入受理部212受理的值，决定工具11的姿势。
55.如图5所示，工具11在焊接结束后，从示教的特征点的位置偏移位置。另外，工具11也可以在焊接结束后，从示教的特征点的位置偏移位置以及角度。
56.被偏移的位置和/或角度由操作员使用示教操作盘30来输入，由输入受理部212受理。然后，姿势决定部213基于由输入受理部212受理的位置和/或角度，从示教的特征点的位置偏移工具11的位置和/或角度。
57.图6a至图6d是表示在示教操作盘30的显示部33显示的显示例的图。如图6a所示，显示控制部215使用引导式示教，在显示部33显示用于示教动作模式的第一显示方式331。操作员通过操作部32选择该第一显示方式331，由此开始动作模式的示教。
58.接着，如图6b所示，显示控制部215在显示部33显示用于示教焊接开始点以及焊接结束点的第二显示方式332。操作员通过操作部32选择该第二显示方式332的“开始”的图标。然后，操作员使用例如引导式示教来移动机器人10的臂12，示教焊接开始点。另外，同样地，操作员也可以使用引导式示教来移动机器人10的臂12，示教焊接结束点。
59.接着，如图6c所示，显示控制部215将用于存储所示教的焊接开始点的第三显示方式333显示于显示部33。操作员通过操作部32选择该第三显示方式333。由此，特征点示教部211将所示教的焊接开始点存储于存储部22。另外，同样地，显示控制部215将用于存储所示教的焊接结束点的第三显示方式333显示于显示部33。操作员通过操作部32选择该第三显示方式333。特征点示教部211将所示教的焊接结束点存储于存储部22。
60.接着，如图6d所示，显示控制部215显示用于受理工具11相对于工件的前进角/后退角的输入的第四显示方式334。操作员通过操作部32输入工具11的角度值。
61.输入受理部212受理工具11相对于工件的目标角以及前进角/后退角的输入。另外，姿势决定部213基于输入的目标角及前进角/后退角来决定工具11的姿势。
62.图7是表示本实施方式的机器人系统1的处理流程的流程图。在步骤s1中，若操作员使用引导式示教来示教构成动作模式的特征点的位置，则特征点示教部211将使用引导式示教所示教的所述特征点的位置存储于存储部22。
63.在步骤s2中，输入受理部212受理工具11相对于工件的角度值的输入。
64.在步骤s3中，姿势决定部213基于工具11的角度值来决定工具11的姿势。
65.在步骤s4中，程序生成部214基于特征点的位置以及工具11的姿势，生成用于机器人10的机器人程序。
66.如以上说明的那样，根据本实施方式，机器人系统1具备：特征点示教部211，其将使用引导式示教所示教的特征点的位置存储于存储部22；输入受理部212，其受理工具11相
对于工件w的角度值的输入；姿势决定部213，其基于工具11的角度值来决定工具11的姿势；以及程序生成部214，其基于特征点的位置以及姿势，生成用于机器人10的机器人程序。
67.这样，机器人系统1使用引导式示教对特征点进行示教，因此操作员能够直观地对位置进行示教。另外，机器人系统1基于角度值来决定姿势，因此能够将工具11的姿势设定为适于焊接的角度。
68.另外，机器人系统1设定目标角及前进角/后退角作为工具11的角度值，仅对2点的特征点的位置进行示教，由此能够完成用于焊接的机器人10的示教。因此，机器人系统1能够更简单地进行机器人的动作的示教。
69.另外，动作模式包含构成直线、圆弧等的多个特征点。由此，机器人系统1即使在动作模式中包含直线、圆弧等曲线，也能够规定工具11的行进方向。因此，机器人系统1能够更简单地进行机器人的动作的示教。
70.另外，动作模式包含从焊接开始点偏移工具11的位置和/或角度的开始偏移点、及从焊接结束点偏移工具11的位置和/或角度的结束偏移点的至少1个。由此，机器人系统1能够适当地设定工具11的偏置位置和/或角度。
71.另外，动作模式由1个命令块表示，动作模式包含焊接开始点以及从焊接开始点偏移的位置以及角度、工具11的角度值、焊接结束点以及从焊接结束点偏移的位置以及角度、焊接条件中的至少1个作为命令块的属性。由此，机器人系统1通过在程序中调用命令块，能够更简单地生成机器人程序。
72.另外，姿势决定部213将连结特征点间的线作为基准线。然后，姿势决定部213基于角度值决定工具11相对于预定的基准面内的基准线的角度，决定机器人10动作时的工具11相对于基准线的角度。由此，机器人系统1能够适当地决定工具11的角度。
73.另外，预定的基准面也可以是由用户任意定义的用户定义面、机器人10的水平面或工具11的姿势的定义面中的任一个。由此，机器人系统1能够使用适当的基准面以决定工具11的角度。
74.另外，预定的基准面也可以由焊接开始点、焊接结束点、以及焊接开始点以及焊接结束点以外的一个以上的点来定义。由此，机器人系统1能够不事先定义工具11的工具坐标系而定义基准面。另外，机器人系统1通过使用焊接开始点以及焊接结束点，能够以较少的示教点来定义基准面。追加的点只要至少有一点即可，能够容易地进行示教。在增加了点数的情况下，能够通过平均化等来定义更适当的面。
75.另外，关于本发明的实施方式，主要对电弧焊接进行了说明，但在激光焊接、点焊等其他焊接法、密封、去毛刺、清洗、涂装这样的应用中也能够应用。
76.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述机器人系统能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。另外，通过所述的机器人系统各自的协作来进行的控制方法也能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读入程序并执行来实现。
77.程序可以使用各种类型的非瞬态的计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来保存，并提供给计算机。非瞬态的计算机可读介质包括各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。非瞬态的计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如，硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、cd-rom(read only memory：只读存
储器)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如，掩模rom、prom(programmable rom：可编程rom)、eprom(erasable prom：可擦除prom)、闪存rom、ram(random access memory：随机存取存储器))。
78.另外，上述的各实施方式是本发明的优选实施方式，但并不将本发明的范围仅限定于上述各实施方式，能够以在不脱离本发明的主旨的范围内实施了各种变更的方式来实施。
79.附图标记的说明
80.1 机器人系统、
81.10 机器人、
82.20 机器人控制装置、
83.30 示教操作盘、
84.211 特征点示教部、
85.212 输入受理部、
86.213 姿势决定部、
87.214 程序生成部。

技术特征：

1.一种机器人系统，使用具有特征点的动作模式来焊接工件，其特征在于，该机器人系统具备：特征点示教部，其将使用引导式示教所示教的所述特征点的位置存储于存储部；输入受理部，其受理工具相对于所述工件的角度值的输入；姿势决定部，其基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势；以及程序生成部，其基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述动作模式包含多个所述特征点。3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，所述动作模式包含从焊接开始点偏移了所述工具的位置和/或角度的开始偏移点以及从焊接结束点偏移了所述工具的位置和/或角度的结束偏移点中的至少1个。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述动作模式由1个命令块表示，所述动作模式包含焊接开始点以及从焊接开始点偏移的位置以及角度、所述工具的所述角度值、焊接结束点以及从焊接结束点偏移的位置以及角度、焊接条件中的至少1个作为所述命令块的属性。5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述姿势决定部将连结所述特征点间的线作为基准线，基于所述角度值来决定所述工具相对于预定的基准面内的所述基准线的角度，决定所述机器人动作时的所述工具相对于基准线的角度。6.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，所述预定的基准面是由用户任意定义的用户定义面、所述机器人的水平面以及所述工具的姿势的定义面中的任一个。7.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，所述预定的基准面由焊接开始点、焊接结束点以及所述焊接开始点以及所述焊接结束点以外的一个以上的点来定义。8.一种机器人控制装置，用于使用具有特征点的动作模式来焊接工件，其特征在于，该机器人控制装置具备：特征点示教部，其将使用引导式示教所示教的所述特征点的位置存储于存储部；输入受理部，其受理工具相对于所述工件的角度值的输入；姿势决定部，其基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势；以及程序生成部，其基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序。9.一种机器人控制方法，使用具有特征点的动作模式来焊接工件，其特征在于，该机器人控制方法具备以下步骤：存储使用引导式示教所示教的所述特征点的位置的步骤；受理工具相对于所述工件的角度值的输入的步骤；基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势的步骤；以及基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序的步骤。10.一种计算机程序，其特征在于，该计算机程序使计算机执行以下步骤：
存储使用引导式示教所示教的构成动作模式的特征点的位置的步骤；受理工具相对于工件的角度值的输入的步骤；基于所述工具的所述角度值来决定所述工具的姿势的步骤；以及基于所述特征点的位置以及所述姿势，生成用于机器人的机器人程序的步骤。

技术总结

本发明提供能够更简单地进行机器人的动作的示教的机器人系统、机器人控制装置、控制方法以及程序。机器人系统具备：特征点示教部，其将使用引导式示教所示教的特征点的位置存储于存储部；输入受理部，其受理工具相对于工件(W)的角度值的输入；姿势决定部，其基于工具的角度值来决定工具的姿势；以及程序生成部，其基于特征点的位置以及姿势，生成用于机器人的机器人程序。的机器人程序。的机器人程序。