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JP2007090481A - ロボットシミュレーション装置 - Google Patents

ロボットシミュレーション装置 Download PDF

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JP2007090481A JP2005282295A JP2005282295A JP2007090481A JP 2007090481 A JP2007090481 A JP 2007090481A JP 2005282295 A JP2005282295 A JP 2005282295A JP 2005282295 A JP2005282295 A JP 2005282295A JP 2007090481 A JP2007090481 A JP 2007090481A
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博彦 小林
Yoshiharu Nagatsuka
嘉治 長塚
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B25J9/1666—Avoiding collision or forbidden zones

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

【課題】 視覚センサを用いた計測時に視覚センサの視野に干渉する虞のある障害物の有無をオフラインで判断することにより、現場での作業負担を削減することを可能にするロボットシミュレーション装置を提供する。
【解決手段】 干渉する虞のある周辺物モデル２８を、カメラ２２の視体積モデル２６と併せて表示し、視体積モデル２６との干渉をチェックする。この干渉チェックは、視体積モデル２６が画定する領域内に周辺物モデル２８の少なくとも一部が存在するか否かに基づいて行われる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ロボットに装着された視覚センサを用いた検出作業を含むロボットプログラムのシミュレーションを行うロボットシミュレーション装置に関する。
ロボットプログラムのシミュレーションには、ロボットの動作に加えて視覚センサによる検出作業が含まれる場合がある。例えば特許文献１には、ロボット、ワーク及び視覚センサの３次元モデルを画面に表示して、ロボットの動作シミュレーションを行うシミュレーション装置が開示されている。この装置は、視覚センサの視野の３次元モデル（視体積モデル）を表示する機能を有し、測定対象物の基準点の定義並びに該基準点を検出するためのロボットの位置及び姿勢の検討の容易化を図るものである。
特開２００５−１３５２７８号公報
上述のロボットのシミュレーション装置は、視覚センサによる検出を行う際に、視覚センサの視野内に障害物があるか否かのチェックを行うものではない。従ってこの装置では、実際に現場でカメラ等による撮像を行ったときに初めて障害物があることが判明することがあり、その場合はその障害物との干渉を回避するためにロボットプログラムの教示点の修正を行う必要があった。この修正作業は一般に現場で試行錯誤しながら行われるので、非常に時間のかかるものになっていた。
そこで本発明は、視覚センサを用いた計測時に視覚センサの視野に干渉する虞のある障害物の有無をオフラインで判断することにより、現場での作業負担を削減することを可能にするロボットシミュレーション装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロボットに搭載された視覚センサを用いた対象物の測定を含む、前記ロボットの動作のシミュレーションをオフラインで行うロボットシミュレーション装置であって、前記対象物、前記視覚センサ及び前記ロボットの周辺物のモデル、並びに前記視覚センサの視野をモデル化した視体積モデルを表示する表示手段と、前記表示手段に表示されたモデルに基づいて前記視体積モデルと前記周辺物との干渉の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とするロボットシミュレーション装置を提供する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボットシミュレーション装置において、前記判定手段が、前記視体積モデルと前記周辺物との干渉があると判定した場合に、前記表示手段に表示された前記視覚センサのモデルを前記干渉がない位置に移動させる修正手段をさらに有する、ロボットシミュレーション装置を提供する。
本発明に係るロボットシミュレーション装置によれば、視覚センサの視野内に周辺物が干渉する現象をオフラインのシミュレーションにおいて事前に知ることができる。また干渉があるとわかった場合には、オフラインのシミュレーション時にその干渉を回避するための教示作業を行うことができる。従って、現場で干渉回避のためのプログラム修正を行う必要がなくなり、現場での作業時間及び作業者の負担を削減することができる。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るロボットシミュレーション装置１０の概略構成を示す図である。本実施形態では、ロボットシミュレーション装置１０はディスプレイ１２、キーボード１４及びマウス１６を有する一般的なパーソナルコンピュータであってよく、装置１０が有する各手段はいずれも装置１０に含まれるものとする。シミュレーション装置１０のディスプレイ１２は、シミュレートされるロボット１８、ロボット１８を制御するロボット制御装置２０、ロボット１８に搭載される視覚センサ（ここではカメラ）２２、及びカメラ２２を用いて撮像すべき対象物２４等の３次元モデルを表示することができる。またディスプレイ１２には、カメラ２２の視野（撮像領域）をモデル化した視体積モデル２６を併せて表示することができる。
図２は、カメラ２２の視体積モデル２６を示す図である。視体積モデル２６は、カメラ２２の視野の形状に基づいて構成される。従ってカメラ２２の視野が四角形の場合、カメラ２２の基準点２２ａ（例えばカメラレンズ中心）を頂点とした四角錐形状を有する。
図３は、ロボットシミュレーション装置１０による作業の流れを示すフローチャートである。先ず、シミュレーション装置１０を用いて、ロボットプログラムのシミュレーションをオフラインで実行する（ステップＳ１）。シミュレーションにおいてカメラ２２による対象物２４の測定又は撮像をすべきときは、図１に示すように、ディスプレイ１２上で、カメラ２２が対象物２４を撮像する教示点に移動する（ステップＳ２）。このときに、図２に示したカメラ２２の視体積モデル２６も併せて表示され、カメラ２２の視野が視覚的に表示される。
次に、例えば図４に示すように、撮像対象物２４以外の周辺機器又は構造物等の３次元モデルを表す周辺物モデル２８をディスプレイ１２に表示し、カメラ２２が教示点Ｐ１にあるときの視体積モデル２６との干渉をチェックする（ステップＳ３）。この干渉チェックは、視体積モデル２６が画定する領域内に周辺物モデル２８の少なくとも一部が存在するか否かに基づいて行われる。従って図４に示すような場合は、周辺物モデル２８の一部２８ａが視体積モデル２６の領域内に含まれており、故に実際にカメラ２２を用いて対象物２４を測定したときはカメラ２２の視野内に周辺物モデル２８で表示された周辺機器又は構造物が入って対象物２４の測定を妨げることになるので、「干渉あり」と判定される。
ステップＳ３において「干渉あり」と判定された場合は、干渉を回避するためにカメラ２２の撮像位置すなわち教示点Ｐ１を変更する（ステップＳ４）。具体的な教示点の変更方法としては、先ず図２に示すように撮像面２６ａの中心にツール先端点２６ｂを一時的に設定し、次に作業者が図示しないジョグキー等を操作して図５に示すようにカメラ２２からツール先端点２６ｂに延びる視線をＬからＬ′に変更して（すなわちカメラの位置及び姿勢を修正して）、教示点Ｐ１を新たな教示点Ｐ１′に修正することが挙げられる。また作業者がジョグキーを操作する代わりに、予め定めたアルゴリズムに基づいて自動的に教示点の位置を変更できるようにすることもできる。
なお、ステップＳ３において「干渉あり」と判定された場合は常に教示点を変更するようにしてもよいが、例えば図６に示すように、ディスプレイ１２上に撮像位置の変更を確認するウィンドウ３０を表示して、教示点の修正をインタラクティブに行えるようにしてもよい。例えば「はい」を選択した場合に、作業者が上述のジョグキーの操作をできるようになる。
次に教示点の修正が完了したら、例えば図７のような別のウィンドウ３２を表示して、ツール先端点を元の位置に戻すことが好ましい。ウィンドウ３２において「はい」を選択すると、ツール先端点は元の設定位置に戻る。
ステップＳ４が完了したらステップＳ５に進む。またステップＳ３にて「干渉なし」と判定された場合は、ステップＳ４は行わずにステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ロボットプログラムの全ての動作文が実行されたか（すなわちシミュレーション完了か）が判定され、完了であれば一連の作業は終了する。シミュレーションが未了であればステップＳ１に戻って一連の作業を繰り返す。
本発明に係るロボットシミュレーション装置の概略構成を示す図である。 カメラの視体積モデルを示す図である。 ロボットシミュレーション装置の作業の流れを示すフローチャートである。 カメラの視体積モデルと周辺物とが干渉している状態を示す図である。 図４の干渉を回避するためにカメラを移動させた状態を示す図である。 ロボットシミュレーション装置の表示画面に表示可能なウィンドウ例を示す図である。 ロボットシミュレーション装置に表示画面に表示可能な他のウィンドウ例を示す図である。
符号の説明
１０ ロボットシミュレーション装置
１２ ディスプレイ
１４ キーボード
１６ マウス
１８ ロボット
２０ 制御装置
２２ カメラ
２４ 対象物
２６ 視体積モデル
２８ 周辺物モデル
３０、３２ ウィンドウ

Claims (2)

  1. ロボットに搭載された視覚センサを用いた対象物の測定を含む、前記ロボットの動作のシミュレーションをオフラインで行うロボットシミュレーション装置であって、
    前記対象物、前記視覚センサ及び前記ロボットの周辺物のモデル、並びに前記視覚センサの視野をモデル化した視体積モデルを表示する表示手段と、
    前記表示手段に表示されたモデルに基づいて前記視体積モデルと前記周辺物との干渉の有無を判定する判定手段と、
    を有することを特徴とするロボットシミュレーション装置。
  2. 前記判定手段が、前記視体積モデルと前記周辺物との干渉があると判定した場合に、前記表示手段に表示された前記視覚センサのモデルを前記干渉がない位置に移動させる修正手段をさらに有する、請求項１に記載のロボットシミュレーション装置。
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