JPH0720925A - ロボットシミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフラインで作成した作業計画プログラムに
よりロボットを実働させ、教示位置の瑕疵部分をダイレ
クトに教示することにより、容易に教示位置の誤差補正
を行うことができるロボットシミュレーションシステム
を提供する。 【構成】 ロボットシミュレータ装置１３に、ロボット
１１と周辺機器１２との接近が許される限界距離ｘを予
め所定値として設定しておき、ロボットコントローラ１
４によりロボット１１を実際に動作させながら、このロ
ボット１１と周辺機器１２との距離ｙを計測し、この計
測値ｙと前記所定値ｘとを比較する。ここで、所定値ｘ
以上に計測値ｙによるロボット１１と周辺機器１２との
距離が近付いた場合にロボット動作を停止させ、このと
きの停止位置に基づいて作業計画プログラム上の教示位
置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願各発明は、ロボットにおける
対象物の把握、組み付け等を含む作業計画（プログラ
ム）をオフラインで行った際、ロボットの教示位置の誤
差補正を行うロボットシミュレーションシステムに関
し、特に、スポット溶接や塗装に比べて高精度を必要と
される、例えばアーク溶接や組立作業等の教示位置の誤
差補正に有用であるロボットシミュレーションシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット動作プログラム（作業計
画プログラム）を作成する際にロボットシミュレーショ
ンシステムが多用されているが、このロボットシミュレ
ーションシステムは、ロボットの教示位置を設定しなが
ら作業計画プログラムをオフラインで作成し、このプロ
グラムに基づいてＣＲＴ画面上でシミュレートさせ、一
連の動作がオペレータの意図する動作になるまで教示位
置を変更し、シミュレートを繰り返す。

【０００３】このようなロボットシミュレーションシス
テムは、アーク溶接や組立作業等を行うロボットの作業
計画プログラムを作成する際に適用されるが、上記アー
ク溶接や組立作業等は動作経路が複雑であり、スポット
溶接や塗装に比べると高精度を要求される。このため、
ロボットシミュレーションシステムで生成された教示位
置と実際の教示位置との誤差補正が行われる。従来のこ
の種のロボットシミュレーションシステムとしては、例
えば特開平３−２５１３７８号公報に記載されたものが
あり、ワーク上の同一平面上にない４点をロボットのベ
ース座標系の座標値としてタッチアップすることにより
求めた変換マトリクスを用いて誤差補正が行われてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のロボットシミュレーションシステムにあって
は、誤差補正後の教示位置の精度がアーク溶接や組立作
業等に適用するには問題があり、また一般に、教示位置
の誤差補正を基準点のピックアップまたはロボットの先
端位置の測定等により行う場合には、基準点の選択方
法、３次元的な位置および姿勢を高精度で測定する技術
等を要求され、結果的に精度を保証し得ない。したがっ
て、アーク溶接や組立作業等を目的としたロボットの教
示位置に関しては、現場で最終的に逐一教示位置の誤差
補正が行われており、オフラインによる教示と同程度の
手間を掛けてダイレクトな教示を行うという、二段階の
手間を必要としていた。

【０００５】そこで、請求項１記載の発明は、高精度を
要求される教示位置に関してダイレクトに教示するとい
う手法を取りながらも、オフラインで作成した作業計画
および教示位置を有効利用することにより、容易に教示
位置の誤差補正を行うことができるロボットシミュレー
ションシステムを提供することを目的としている。ま
た、請求項２記載の発明は、オフラインで作成した作業
計画プログラムを１ステップずつ動作を確かめながらダ
ウンロードすることにより、シミュレーションを１回行
うだけで誤差補正しながら完璧な作業計画プログラムを
作成できるロボットシミュレーションシステムを提供す
ることを目的としている。

【０００６】また、請求項３記載の発明は、ロボットと
周辺機器との接近可能限界距離をロボットの制動距離よ
り大きく設定しておくことにより、周辺機器と衝突する
ことなくロボットを停止できるロボットシミュレーショ
ンシステムを提供することを目的としている。また、請
求項４記載の発明は、ロボットと周辺機器がシミュレー
ションモデル上で接近可能限界距離を越えて接近した場
合にロボットに対して停止命令を出すことにより、停止
位置に基づいてダイレクトに教示位置を補正できるロボ
ットシミュレーションシステムを提供することを目的と
している。

【０００７】また、請求項５記載の発明は、周辺機器と
の距離を検出するセンサをロボットの先端に設け、接近
可能限界距離を越えて接近したロボットと周辺機器との
距離を検出した場合にロボットに対して停止命令を出す
ことにより、停止位置に基づいてダイレクトに教示位置
を補正できるロボットシミュレーションシステムを提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的を達成するために、モデル化されたロボットお
よび周辺機器を用いてロボットの動作位置を教示し、作
業計画プログラムをオフラインで作成するシミュレーシ
ョン部と、作成されたシミュレーションプログラムを読
み込んで前記ロボットを実際に動作させるコントロール
部と、を備えたロボットシミュレーションシステムにお
いて、前記ロボットと周辺機器との接近が許される限界
距離を予め所定値として設定する設定部と、前記コント
ロール部によりロボットを実際に動作させながら該ロボ
ットと周辺機器との距離を計測する計測部と、この計測
値と前記所定値とを比較する比較部と、この比較結果に
より所定値以上に計測値によるロボットと周辺機器との
距離が近付いた場合にロボット動作を停止する停止部
と、この停止位置に基づいて前記作業計画プログラム上
の教示位置を補正する補正部と、を備えたことを特徴と
する。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、上記目的を
達成するために、請求項１記載のロボットシミュレーシ
ョンシステムにおいて、補正部により補正された作業計
画プログラムをシミュレーション部からコントロール部
にダウンロードすることを特徴とする。また、請求項３
記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１記
載のロボットシミュレーションシステムにおいて、設定
部の所定値としてロボットの制動距離よりも大きな値を
設定することを特徴とする。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、上記目的を
達成するために、請求項１記載のロボットシミュレーシ
ョンシステムにおいて、計測部はモデル上のロボットと
周辺機器から距離を算出することを特徴とする。また、
請求項５記載の発明は、上記目的を達成するために、請
求項１記載のロボットシミュレーションシステムにおい
て、計測部としてロボットの先端にセンサを設けたこと
を特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成を有する請求項１記載の発明において
は、ロボットと周辺機器との接近が許される限界距離を
予め所定値として設定部に設定しておき、コントロール
部によりロボットを実際に動作させながら該ロボットと
周辺機器との距離を計測部により計測し、比較部におい
てこの計測値と前記所定値とを比較し、この比較結果に
より所定値以上に計測値によるロボットと周辺機器との
距離が近付いた場合に停止部がロボット動作を停止さ
せ、この停止位置に基づいて補正部が作業計画プログラ
ム上の教示位置を補正する。

【００１２】また、上記構成を有する請求項２記載の発
明においては、補正部により補正された作業計画プログ
ラムをシミュレーション部からコントロール部にダウン
ロードする。また、上記構成を有する請求項３記載の発
明においては、設定部の所定値としてロボットの制動距
離よりも大きな値を設定する。

【００１３】また、上記構成を有する請求項４記載の発
明においては、計測部はモデル上のロボットと周辺機器
から距離を算出する。また、上記構成を有する請求項５
記載の発明においては、計測部としてロボットの先端に
センサを設け、このセンサによりロボットと周辺機器と
の距離を実測する。

【００１４】

【実施例】以下、本願各発明を実施例に基づいて説明す
る。図１は請求項１〜５いずれかに記載された発明の一
実施例に係るロボットシミュレーションシステムを示す
全体構成図である。まず、構成を説明する。図１におい
て、１１はロボット、１２は周辺機器であり、本実施例
で周辺機器１２はワークを含むものとする。ロボットシ
ミュレータ装置１３は本実施例のシミュレーション部で
あり、モデル化されたロボット１１および周辺機器１２
を用いてロボットの動作位置を教示し、作業計画プログ
ラムをオフラインで作成する。ロボットコントローラ１
４は本実施例のコントロール部であり、前記ロボットシ
ミュレータ装置１３によって作成されたシミュレーショ
ンプログラムを読み込んで、前記ロボット１１を実際に
動作させる。このために、ロボットシミュレータ装置１
３は、通信回線１５ａを介してロボットコントローラ１
４と接続され、ロボットコントローラ１４は、通信回線
１５ｂを介してロボット１１に接続されている。

【００１５】ここで、請求項１記載の発明に係る構成を
説明する。図１において、ロボットシミュレータ装置１
３には、前記ロボット１１と周辺機器１２との接近が許
される限界距離ｘを予め所定値として設定する設定部が
設けられている。また、前記ロボットコントローラ１４
によりロボット１１を実際に動作させながら、このロボ
ット１１と周辺機器１２との距離ｙを計測する計測部が
別途設けられている。ここで、ロボットシミュレータ装
置１３は本実施例の比較部として、この計測値ｙと前記
所定値ｘとを比較する。この比較結果により所定値ｘ以
上に計測値ｙによるロボット１１と周辺機器１２との距
離が近付いた場合に、ロボットシミュレータ装置１３は
本実施例の停止部として、ロボット動作を停止させる停
止命令をロボットコントローラ１４に出力する。そし
て、このときの停止位置に基づいて、ロボットシミュレ
ータ装置１３は本実施例の補正部として、前記作業計画
プログラム上の教示位置を補正する。

【００１６】次に、作用を説明する。図２は図１のロボ
ットシミュレーションシステムにおける教示位置の誤差
補正動作を示すフローチャートである。ロボットシミュ
レータ装置１３には、高精度を要求される教示位置が予
め指定されており、ロボットシミュレータ装置１３はシ
ミュレーションされた作業計画プログラムを１ステップ
ずつ読み出し（ステップＳ１）、この作業計画プログラ
ムに基づく制御命令を逐一ロボットコントローラ１４に
出力する（ステップＳ２）。ロボットコントローラ１４
は、その制御命令によりロボット１１を実際に動作させ
る（ステップＳ３）。

【００１７】ここで、出力される制御命令が動作命令で
あり、かつ動作命令の到達位置が指定された高精度を要
求される教示位置である。このとき、教示位置に到達す
るまで、ロボットシミュレータ装置１３は、常にロボッ
ト１１と周辺機器１２との距離ｙを監視し（ステップＳ
４）、ロボット１１が予め設定されている所定値ｘを越
えて接近した場合には、ロボットシミュレータ装置１３
から動作停止命令を出力する（ステップＳ５）。

【００１８】ここで、請求項３記載の発明に係る所定値
ｘは、ロボット１１の制動距離よりも大きな値として設
定される。このように、本実施例においては、ロボット
１１と周辺機器１２との接近可能限界距離ｘをロボット
の制動距離より大きく設定しておくことにより、ロボッ
ト１１に対して停止命令を出した際、対象物である周辺
機器１２との干渉を回避でき、周辺機器１２と衝突する
ことなくロボット１１を停止できる。

【００１９】また、請求項４記載の発明に係る計測部
は、シミュレーションモデル上のロボット１１と周辺機
器１２から距離ｙを算出する。このように、本実施例に
おいては、ロボット１１と周辺機器１２との距離ｙを、
ロボット１１および周辺機器１２のシミュレーションモ
デル上で算出した値を用い、ロボット１１と周辺機器１
２との距離ｙが所定値ｘを越えて接近した場合、ロボッ
ト１１に対して停止命令を出すので、この停止位置でダ
イレクトに教示位置を補正することができ、ロボット１
１の動作経路を追いながら、しかも小修正で教示位置を
補正することができる。

【００２０】また、請求項５記載の発明に係る計測部
は、ロボット１１の先端に設けられたセンサによって、
ロボット１１と周辺機器１２との距離ｙを実測する。こ
のように、本実施例においては、ロボット１１と周辺機
器１２との距離ｙを、ロボット１１の先端に設けられた
センサによって実測し、ロボット１１が所定値ｘを越え
て接近した場合、ロボット１１に対して停止命令を出す
ので、この停止位置でダイレクトに教示位置を補正する
ことができ、ロボット１１の動作経路を追いながら、し
かも小修正で教示位置を補正することができる。

【００２１】すなわち、停止したロボット１１の位置を
用いてダイレクトに教示位置をピックすることをロボッ
トシミュレータ装置１３から要求する（ステップＳ
６）。そして、ピックされた教示位置により、シミュレ
ータ装置１３で作成した教示位置の誤差補正が行われ、
ロボットコントローラ１４に正確な教示位置および実行
した制御命令が書き込まれる（ステップＳ７）。

【００２２】このように、請求項２記載の発明に係るロ
ボットシミュレーションシステムにおいては、ロボット
シミュレータ装置１３の補正部により補正された作業計
画プログラムをロボットコントローラ１４にダウンロー
ドするので、ロボットシミュレータ装置１３で作成した
作業計画プログラムの動作を１ステップずつ確かめなが
らダウンロードでき、シミュレーションを１回行うだけ
で誤差補正しながら完璧な作業計画プログラムを作成で
きる。

【００２３】以上のサイクルをロボットシミュレータ上
のプログラムに対して最後まで行うことにより（ステッ
プＳ８）、最終的にロボットコントローラ１４に動作プ
ログラムと正確な教示位置がダウンロードされる。この
ように、請求項１記載の発明に係る本実施例において
は、オフラインで作成した教示位置を、ロボット１１の
動作経路を追いながら誤差補正できるため、オフライン
で作成した作業計画および教示位置を有効利用しなが
ら、教示位置に関してはダイレクトに教示でき、ロボッ
ト１１の動作イメージをつかみながら、高精度を要求さ
れる教示位置の誤差補正を容易に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係るロボットシミュレーションシステムによれば、
ロボットと周辺機器との接近が許される限界距離を予め
所定値として設定部に設定しておき、コントロール部に
よりロボットを実際に動作させながら該ロボットと周辺
機器との距離を計測部により計測し、比較部においてこ
の計測値と前記所定値とを比較し、この比較結果により
所定値以上に計測値によるロボットと周辺機器との距離
が近付いた場合に停止部がロボット動作を停止させ、こ
の停止位置に基づいて補正部が作業計画プログラム上の
教示位置を補正するので、オフラインで作成した教示位
置を、ロボットの動作経路を追いながら誤差補正できる
ため、オフラインで作成した作業計画および教示位置を
有効利用しながら、教示位置に関してはダイレクトに教
示でき、ロボットの動作イメージをつかみながら、高精
度を要求される教示位置の誤差補正を容易に行うことが
できる。

【００２５】また、請求項２記載の発明に係るロボット
シミュレーションシステムによれば、補正部により補正
された作業計画プログラムをシミュレーション部からコ
ントロール部にダウンロードするので、シミュレーショ
ン部で作成した作業計画プログラムの動作を１ステップ
ずつ確かめながらダウンロードでき、シミュレーション
を１回行うだけで誤差補正しながら完璧な作業計画プロ
グラムを作成できる。

【００２６】また、請求項３記載の発明に係るロボット
シミュレーションシステムによれば、設定部の所定値と
してロボットの制動距離よりも大きな値を設定するの
で、ロボットに対して停止命令を出した際、対象物であ
る周辺機器との干渉を回避でき、周辺機器と衝突するこ
となくロボットを停止できる。また、請求項４記載の発
明に係るロボットシミュレーションシステムによれば、
計測部はモデル上のロボットと周辺機器から距離を算出
し、ロボットと周辺機器との距離が所定値を越えて接近
した場合、ロボットに対して停止命令を出すので、この
停止位置でダイレクトに教示位置を補正することがで
き、ロボットの動作経路を追いながら、しかも小修正で
教示位置を補正することができる。

【００２７】また、請求項５記載の発明に係るロボット
シミュレーションシステムによれば、計測部としてロボ
ットの先端にセンサを設け、このセンサによりロボット
と周辺機器との距離を実測し、ロボットが所定値を越え
て周辺機器に接近した場合、ロボットに対して停止命令
を出すので、この停止位置でダイレクトに教示位置を補
正することができ、ロボットの動作経路を追いながら、
しかも小修正で教示位置を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜５いずれかに記載された発明の一実
施例に係るロボットシミュレーションシステムを示す全
体構成図である。

【図２】図１のロボットシミュレーションシステムにお
ける教示位置の誤差補正動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１１ ロボット １２ 周辺機器 １３ ロボットシミュレータ装置（シミュレーション
部） １４ ロボットコントローラ（コントロール部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 19/06 Ｇ０５Ｂ 17/02 7531−3Ｈ 19/19 Ｘ 9064−3Ｈ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モデル化されたロボットおよび周辺機器を
   用いてロボットの動作位置を教示し、作業計画プログラ
   ムをオフラインで作成するシミュレーション部と、 作成されたシミュレーションプログラムを読み込んで前
   記ロボットを実際に動作させるコントロール部と、を備
   えたロボットシミュレーションシステムにおいて、 前記ロボットと周辺機器との接近が許される限界距離を
   予め所定値として設定する設定部と、 前記コントロール部によりロボットを実際に動作させな
   がら該ロボットと周辺機器との距離を計測する計測部
   と、 この計測値と前記所定値とを比較する比較部と、 この比較結果により所定値以上に計測値によるロボット
   と周辺機器との距離が近付いた場合にロボット動作を停
   止する停止部と、 この停止位置に基づいて前記作業計画プログラム上の教
   示位置を補正する補正部と、を備えたことを特徴とする
   ロボットシミュレーションシステム。
2. 【請求項２】請求項１記載のロボットシミュレーション
   システムにおいて、 補正部により補正された作業計画プログラムをシミュレ
   ーション部からコントロール部にダウンロードすること
   を特徴とするロボットシミュレーションシステム。
3. 【請求項３】請求項１記載のロボットシミュレーション
   システムにおいて、 設定部の所定値としてロボットの制動距離よりも大きな
   値を設定することを特徴とするロボットシミュレーショ
   ンシステム。
4. 【請求項４】請求項１記載のロボットシミュレーション
   システムにおいて、 計測部はモデル上のロボットと周辺機器から距離を算出
   することを特徴とするロボットシミュレーションシステ
   ム。
5. 【請求項５】請求項１記載のロボットシミュレーション
   システムにおいて、 計測部としてロボットの先端にセンサを設けたことを特
   徴とするロボットシミュレーションシステム。