JP2020175474A - 動作計画装置及び動作計画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に対してロボットの所要時間を把握し易くする。【解決手段】ロボットアーム１０１の動作時間又はエンドエフェクタ１０２の動作時間を受付ける入出力部２０１と、入出力部２０１により受付けられたロボットアーム１０１の動作時間を動作速度に変換する第１変換部と、入出力部２０１により受付けられたエンドエフェクタ１０２の動作時間を動作速度に変換する第２変換部と、第１変換部により変換されたロボットアーム１０１の動作速度に基づいて、当該ロボットアーム１０１の動作軌道である第１軌道を生成する軌道生成部２０５と、第２変換部により変換されたエンドエフェクタ１０２の動作速度に基づいて、当該エンドエフェクタ１０２の動作軌道である第２軌道を生成する軌道生成部２１０とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、ロボットアームとエンドエフェクタの動作を計画する動作計画装置及び動作計画方法に関する。

従来から、ロボットアームと、ロボットハンド等のエンドエフェクタとを備えたロボット（産業用ロボット）が、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用途等で広く活用されている（例えば特許文献１参照）。
このようなロボットアーム又はエンドエフェクタの動作を、ロボットが備えるコントローラに対してユーザ（オペレータ）が指定する場合、動作指令生成装置（動作計画装置）を使用する（例えば特許文献２参照）。

特許４２２８８７１号 特開２０１８−６９３６６号公報

特許文献２では、ロボットの動作を完了するまでの待機時間をユーザが把握可能な動作指令により、ロボットを制御することを目的としている。なお、待機時間とは、実質的に所要時間（ロボットの一連の総動作時間）に相当する。そして、特許文献２では、ロボットに行わせる作業の所要時間が長くなると、ロボットの動作が完了するまでユーザがどの程度待たなければならないのかの予測が困難となり、ユーザの行動計画に支障をきたすおそれがあると指摘している。このように、所要時間を把握し易くすることが重要な要求事項であり、常に改善が求められている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来に対してロボットの所要時間を把握し易くなる動作計画装置を提供することを目的としている。

この発明に係る動作計画装置は、ロボットアームの動作時間又はエンドエフェクタの動作時間を受付ける受付部と、受付部により受付けられたロボットアームの動作時間を動作速度に変換する第１変換部と、受付部により受付けられたエンドエフェクタの動作時間を動作速度に変換する第２変換部と、第１変換部により変換されたロボットアームの動作速度に基づいて、当該ロボットアームの動作軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、第２変換部により変換されたエンドエフェクタの動作速度に基づいて、当該エンドエフェクタの動作軌道である第２軌道を生成する第２軌道生成部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、従来に対してロボットの所要時間を把握し易くなる。

実施の形態１に係る動作計画システムの構成例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成されたビジュアルプログラミング画面の一例を示す図である。 図２に示すビジュアルプログラミング画面に対する動作オブジェクトの配置の一例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成されたロボットアームに対する詳細動作設定画面の一例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成された平行二指ハンドに対する詳細動作設定画面の一例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成されたバキュームに対する詳細動作設定画面の一例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成されたビジュアルプログラミング画面に対する動作オブジェクトの位置編集の一例を示す図である。 実施の形態１における画面生成部により生成されたビジュアルプログラミング画面に対する動作オブジェクトの長さ編集の一例を示す図である。 実施の形態２に係る動作計画システムの構成例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る動作計画システムの構成例を示す図である。
動作計画システムは、図１に示すように、ロボット１、ロボットコントローラ２、描画コントローラ３、入力装置４及び表示装置５を備えている。ロボット１は、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２を備えている。また、ロボットコントローラ２及び描画コントローラ３は、動作計画装置を構成する。

ロボットアーム１０１は、ロボットコントローラ２による動作計画の対象となる部位である。ロボットアーム１０１は、例えば垂直多関節型アームである。

エンドエフェクタ１０２は、ロボットコントローラ２による動作計画の対象となる部位であり、ロボットアーム１０１の先端に取付けられる。エンドエフェクタ１０２は、例えば、処理対象物（不図示）を把持する平行二指ハンド等のロボットハンド、又は、処理対象物を吸引して保持するバキュームである。

なお、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２は、実体として現実空間に存在するものでもよいし、ソフトウェアシミュレータとしてデジタル空間のみに存在するものでもよい。

ロボットコントローラ２は、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２に対して動作計画を行い、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作を２系統で制御する装置である。ロボットコントローラ２は、図１に示すように、入出力部（受付部）２０１、現在値取得部（第１現在値取得部）２０２、状態管理部（第１状態管理部）２０３、変換部２０４、軌道生成部（第１軌道生成部）２０５、制御部（第１制御部）２０６、現在値取得部（第２現在値取得部）２０７、状態管理部（第２状態管理部）２０８、変換部２０９、軌道生成部（第２軌道生成部）２１０、制御部（第２制御部）２１１及び動作時間算出部２１２を備えている。なお、ロボットコントローラ２は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。

入出力部２０１は、情報の入出力を行う。この入出力部２０１は、描画コントローラ３、状態管理部２０３、状態管理部２０８及び動作時間算出部２１２から情報を入力する。また、入出力部２０１は、描画コントローラ３、状態管理部２０３、変換部２０４、状態管理部２０８及び変換部２０９に対して情報を出力する。

現在値取得部２０２は、ロボットアーム１０１から第１現在値を取得する。第１現在値は、ロボットアーム１０１の現在の状態を示す値である。

状態管理部２０３は、第１状態情報を管理する。第１状態情報は、入出力部２０１からのロボットアーム１０１の制約条件を示す情報と、現在値取得部２０２により取得された第１現在値を示す情報とを含む。ロボットアーム１０１の制約条件としては、例えば、ロボットアーム１０１の先端の速度上限及び加速度上限、ロボットアーム１０１が有する関節の角速度上限及び角加速度上限、並びに、ロボットアーム１０１の構造等が挙げられる。

変換部２０４は、入出力部２０１からの動作指示を示す情報に基づいて、ロボットアーム１０１の動作時間をロボットアーム１０１の動作速度に変換する。上記動作指示としては、例えば、ロボットアーム１０１の移動元、移動先、移動方法、移動速度制限比、動作時間及び動作開始タイミング等が挙げられる。なお、動作指示を示す情報のうちの動作時間以外の情報は、入出力部２０１から変換部２０４をそのまま通過して軌道生成部２０５に出力される。

軌道生成部２０５は、変換部２０４による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０３により管理されている第１状態情報に基づいて、第１軌道を生成する。第１軌道は、ロボットアーム１０１の動作軌道である。上記動作指示としては、例えば、ロボットアーム１０１の移動元、移動先、移動方法、移動速度制限比、動作速度及び動作開始タイミング等が挙げられる。また、第１軌道は、制御周期毎の指令値の時系列なテーブルで表される。

なお、ロボットコントローラ２が実機（ロボット１）に接続されている場合には、軌道生成の始点は第１現在値となるため、軌道生成部２０５における軌道生成に第１現在値が必須である。
一方、ロボットコントローラ２が実機に接続されていない場合（シミュレータに接続されている場合）には、軌道生成の始点をユーザが任意に設定して動作計画を行う場合もあるため、軌道生成部２０５における軌道生成に第１現在値は必須ではない。

制御部２０６は、現在値取得部２０２により取得された第１現在値及び軌道生成部２０５により生成された第１軌道に基づいて、ロボットアーム１０１を制御する。すなわち、制御部２０６は、第１軌道を制御周期毎に順番に読込み、ロボットアーム１０１に対して指令出力又は制御を行う。

現在値取得部２０７は、エンドエフェクタ１０２から第２現在値を取得する。第２現在値は、エンドエフェクタ１０２の現在の状態を示す値である。

状態管理部２０８は、第２状態情報を管理する。第２状態情報は、入出力部２０１からのエンドエフェクタ１０２の制約条件を示す情報と、現在値取得部２０７により取得された第２現在値を示す情報とを含む。エンドエフェクタ１０２の制約条件としては、例えば、エンドエフェクタ１０２の速度上限及び加速度上限、並びに、エンドエフェクタ１０２の構造等が挙げられる。

変換部２０９は、入出力部２０１からの動作指示を示す情報に基づいて、エンドエフェクタ１０２の動作時間をエンドエフェクタ１０２の動作速度に変換する。エンドエフェクタ１０２がロボットハンドである場合には、上記動作指示としては、例えば、ロボットハンドの始点、終点、移動速度制限比、動作時間及び動作開始タイミング等が挙げられる。また、エンドエフェクタ１０２がバキュームである場合には、上記動作指示としては、オン継続時間、及び動作開始タイミング等が挙げられる。なお、動作指示を示す情報のうちの動作時間以外の情報は、入出力部２０１から変換部２０９をそのまま通過して軌道生成部２１０に出力される。

軌道生成部２１０は、変換部２０９による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０８により管理されている第２状態情報に基づいて、第２軌道を生成する。第２軌道は、エンドエフェクタ１０２の動作軌道である。エンドエフェクタ１０２がロボットハンドである場合には、上記動作指示としては、例えば、ロボットハンドの始点、終点、移動速度制限比、動作速度及び動作開始タイミング等が挙げられる。また、エンドエフェクタ１０２がバキュームである場合には、上記動作指示としては、オン継続時間、及び動作開始タイミング等が挙げられる。また、第２軌道は、制御周期毎の指令値の時系列なテーブルで表される。

なお、ロボットコントローラ２が実機（ロボット１）に接続されている場合には、軌道生成の始点は第２現在値となるため、軌道生成部２１０における軌道生成に第２現在値が必須である。
一方、ロボットコントローラ２が実機に接続されていない場合（シミュレータに接続されている場合）には、軌道生成の始点をユーザが任意に設定して動作計画を行う場合もあるため、軌道生成部２１０における軌道生成に第２現在値は必須ではない。

制御部２１１は、現在値取得部２０７により取得された第２現在値及び軌道生成部２１０により生成された第２軌道に基づいて、エンドエフェクタ１０２を制御する。すなわち、制御部２１１は、第２軌道を制御周期毎に順番に読込み、エンドエフェクタ１０２に対して指令出力又は制御を行う。

動作時間算出部２１２は、軌道生成部２０５により生成された第１軌道の動作時間及び軌道生成部２１０により生成された第２軌道の動作時間を算出する。この際、動作時間算出部２１２は、軌道生成部２０５により生成された第１軌道のタイムステップ数を集計することで、ロボットアーム１０１の動作時間を算出する。また、動作時間算出部２１２は、軌道生成部２１０により生成された第２軌道のタイムステップ数を集計することで、エンドエフェクタ１０２の動作時間を算出する。

描画コントローラ３は、ロボットコントローラ２での動作計画をビジュアルプログラミングで実現するための各種処理を行う。描画コントローラ３は、入出力部３０１及び画面生成部３０２を備えている。なお、描画コントローラ３は、システムＬＳＩ等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。

入出力部３０１は、情報の入出力を行う。この入出力部３０１は、入力装置４及び入出力部２０１から情報を入力する。また、入出力部３０１は、入出力部２０１及び画面生成部３０２に対して情報を出力する。

画面生成部３０２は、入出力部３０１からの情報に応じ、動作指示を設定するためのビジュアルプログラミングに関する画面を生成する。この画面生成部３０２により生成された画面は、表示装置５に表示される。

例えば、画面生成部３０２は、ビジュアルプログラミング画面を生成する。ビジュアルプログラミング画面は、ユーザが、ロボットアーム１０１又はエンドエフェクタ１０２の動作を設定するための画面である。また、画面生成部３０２は、詳細動作設定画面を生成する。詳細動作設定画面は、ユーザが、ビジュアルプログラミング画面で設定したロボットアーム１０１又はエンドエフェクタ１０２の動作に対する詳細情報の設定を行うための画面である。

入力装置４は、ユーザがロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作計画を行うためのデバイスであり、ユーザから情報の入力を受付けるデバイスである。入力装置４は、例えば、マウス、キーボード又はタッチパネル等である。

表示装置５は、ユーザがロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作計画を行うためのデバイスであり、画面生成部３０２により生成された画面の表示等のように各種の表示を行う。表示装置５は、例えば、ディスプレイ又はタッチパネル等である。

なお、図１に示す動作計画装置では、ユーザは、ビジュアルプログラミング方式で動作計画を行う。ビジュアルプログラミング方式は、テキストでプログラムを記述する方式ではなく、矩形又は円形等のオブジェクトを画面上に配置し、それらを矢印、線又は弧等で繋いだり、ブロック状のオブジェクトを組合わせたりすることで、視覚的にプログラムを記述する方式である。
図１に示す動作計画装置では、ビジュアルプログラミング方式を採用することで、動作の所要時間及び動作開始タイミングを容易に可視化でき、ユーザは、総動作時間が短くなるようなプログラムを記述し易くなる。

一般的に、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２に対して動作計画を行う場合、ユーザは動作速度を設定する。一方、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作は加減速を含むため、単純に速度と動作範囲だけで単一動作の所要時間が確定するわけではない。そのため、従来手法では、ユーザは動作計画を行った動作（実動作）の所要時間を把握することが難しい。ユーザが動作の所要時間を把握できなければ、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２の動作開始タイミングを把握できず、総動作時間を把握するための支障要因になる。
そこで、実施の形態１に係る動作計画装置では、所要時間を把握し易くするために、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２の動作の所要時間及び動作開始タイミングを可視化し、動作の所要時間と動作開始タイミングをユーザが指定（編集）可能とする。これにより、実施の形態１に係る動作計画装置では、ユーザが所要時間を把握し易くなる。

なお以下では、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２とを独立した２つのシーケンスで動作させることができる場合で説明を行う。この場合、１つのシーケンスでロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２とを交互に動作させる場合よりも総動作時間を短縮できる。しかしながら、これに限らず、１つのシーケンスでロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２とを交互に動作させる場合にも実施の形態１に係る動作計画装置を適用可能である。

次に、画面生成部３０２により生成されるビジュアルプログラミングに関する画面の一例について説明する。
画面生成部３０２は、まず、ユーザ操作に応じ、ビジュアルプログラミング画面を生成する。図２に、ビジュアルプログラミング画面の一例を示す。図２に示すビジュアルプログラミング画面には、制御タイムライン２１及び制御タイムライン２２が上下並列に表示されている。また、図２に示すビジュアルプログラミング画面には、左下に、動作オブジェクト２３が表示されている。また、図２に示すビジュアルプログラミング画面には、右下に、設定完了ボタン２４が表示されている。

制御タイムライン２１は、ロボットアーム１０１の動作オブジェクト２３ａを時系列に並べるための時間軸である。制御タイムライン２１では、左端を制御開始時刻とし、任意のタイムスケールで表示される。

制御タイムライン２２は、エンドエフェクタ１０２の動作オブジェクト２３ｂを時系列に並べるための時間軸である。制御タイムライン２２では、左端を制御開始時刻とし、任意のタイムスケールで表示される。
なお、タイムスケールは、制御タイムライン２１と制御タイムライン２２とで連動しており、他方だけを変更することはできない。

動作オブジェクト２３は、ロボットアーム１０１又はエンドエフェクタ１０２の一動作を表す矩形のオブジェクトである。動作オブジェクト２３の左端の位置が動作の開始時刻を表し、右端の位置が動作の終了時刻を表し、動作オブジェクト２３の長さが動作時間を表す。

そして、ユーザは、ビジュアルプログラミング画面を用いてロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作計画を行う。この動作計画は、動作オブジェクト２３の配置、動作オブジェクト２３が示す動作の詳細情報の設定、動作オブジェクト２３の位置編集、及び、動作オブジェクト２３の長さ編集という手順で実現される。

まず、図２，３に示すように、ユーザは、所定の手続きにより、任意のタイムライン（制御タイムライン２１又は制御タイムライン２２）上に動作オブジェクト２３を配置する。この際、ユーザは、例えば、マウスを用いて任意のタイムライン上に動作オブジェクト２３をドラッグアンドドロップすることで、任意のタイムライン上に動作オブジェクト２３を配置する。図３に示すビジュアルプログラミング画面では、制御タイムライン２１上に動作オブジェクト２３ａが配置されている。なお図３において、符号２５はカーソルを示している。

次に、ユーザは、所定の手続きにより、配置した動作オブジェクト２３が示す動作の詳細情報を設定する。この際、例えば、任意のタイムライン上に動作オブジェクト２３が配置されることで、画面生成部３０２は、自動的に、当該動作オブジェクト２３が示す動作の詳細情報を設定するための詳細動作設定画面を生成する。そして、ユーザは、マウスによる選択又はキーボードによる数値入力等によって、上記動作の詳細情報を設定する。
以下、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作の詳細情報について説明する。

まず、ロボットアーム１０１の動作の詳細情報について説明する。
例えばロボットアーム１０１が６つの関節から成る垂直多関節型アームである場合、ロボットアーム１０１の状態は各関節の角度により一意に決定される。この際、各関節の角度を表す座標系を関節座標系と呼ぶ。また、ロボットアーム１０１の状態は、ベース座標系又はワールド座標系等のように、様々な座標系で表現可能である。ベース座標系は、デカルト空間におけるロボットアーム１０１の先端の位置及び姿勢を表す座標系である。ワールド座標系は、デカルト空間における任意の座標系を基準とし、ロボットアーム１０１の先端の位置及び姿勢を表す座標系である。そして、ユーザは、これらの座標系のうちの任意の座標系を用い、ロボットアーム１０１の動作の始点となる状態と動作の終点となる状態とを、ロボットアーム１０１の動作の詳細情報として設定する。

また、ロボットアーム１０１の動作の場合、動作の始点となる状態から動作の終点となる状態までをどのように補間するのかを指定する必要がある。この補間方法としては、例えば、関節補間又は直線補間が挙げられる。関節補間は、関節座標系で始点と終点とを線形補間する方法である。直線補間は、デカルト空間で始点と終点とを線形補間する方法である。始点と終点が同じ且つ制約条件が同じ場合でも、関節補間と直線補間とでは各関節の動きが異なるため、動作時間は異なる。そのため、ロボットアーム１０１の動作の場合には、ユーザは、軌道の種類（補間方法の種類）を詳細情報として設定する。

図４に、ロボットアーム１０１の動作の詳細情報を設定するための詳細動作設定画面（ダイアログ）の一例を示す。図４では、ロボットアーム１０１が６つの関節から成る垂直多関節型アームである場合を想定している。
図４に示すように、詳細動作設定画面には、ロボットアーム１０１の始点及び終点、並びに、軌道の種類を設定するための項目がそれぞれ設けられている。

図４に示す詳細動作設定画面において、ユーザがロボットアーム１０１の始点と終点を設定する場合、ユーザは、まず、マウスを用いて座標系リストボックス４１，４２から任意の座標系を選択する。図４では、ユーザにより関節座標系が選択された場合を示している。

そして、ユーザにより座標系が選択されると、画面生成部３０２は、座標系リストボックス４１，４２の右横に、当該座標系に応じて必要な数のテキストボックス４３，４４を表示する。図４に示す詳細動作設定画面では、関節座標系が選択されているため、各関節の角度を入力可能な６つのテキストボックス４３，４４が表示される。
そして、ユーザは、マウスを用いてテキストボックス４３，４４をクリックし、キーボードで角度を数値で入力する。

なお、ユーザによりベース座標系又はワールド座標系等のデカルト空間における座標系が選択された場合、画面生成部３０２は、ロボットアーム１０１の先端の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）と姿勢（オイラー角：ロール、ピッチ、ヨー）を入力可能な６つのテキストボックス４３，４４を表示する。又は、ユーザによりベース座標系又はワールド座標系等のデカルト空間における座標系が選択された場合、画面生成部３０２は、ロボットアーム１０１の先端の位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）と姿勢（四元数：ｘ，ｙ，ｚ，ｗ）を入力可能な７つのテキストボックス４３，４４を表示する。

そして、ユーザが軌道の種類を設定する場合、ユーザは、マウスを用いて所望の軌道の種類のラジオボタン４５，４６を選択する。
そして、全項目の入力が完了した後、ユーザは設定完了ボタン４７を選択する。これにより、ロボットアーム１０１の動作の詳細設定が完了する。

次に、エンドエフェクタ１０２の動作の詳細情報について説明する。
例えばエンドエフェクタ１０２が平行二指ハンドである場合、平行二指ハンドの状態は二指の距離又は開度により一意に決定される。そして、ユーザは、平行二指ハンドの動作の始点となる状態と動作の終点となる状態とを、二指の距離又は開度を用いて、平行二指ハンドの動作の詳細情報として設定する。

図５に、平行二指ハンドの動作の詳細情報を設定するための詳細動作設定画面（ダイアログ）の一例を示す。
図５に示すように、詳細動作設定画面には、平行二指ハンドの始点と終点を設定するための項目がそれぞれ設けられている。

図５に示す詳細動作設定画面において、ユーザが平行二指ハンドの始点と終点を設定する場合、ユーザは、マウスを用いてテキストボックス５１，５２をクリックし、キーボードで二指の距離又は開度を数値で入力する。
そして、全項目の入力が完了した後、ユーザは、設定完了ボタン５３を選択する。これにより、平行二指ハンドの動作の詳細設定が完了する。

また例えばエンドエフェクタ１０２がバキュームである場合、バキュームの状態はバキュームのオン及びオフにより一意に決定される。そして、ユーザは、バキュームの動作の始点となる状態と動作の終点となる状態とを、バキュームのオン継続時間を用いて、バキュームの動作の詳細情報として設定する。

図６に、バキュームの動作の詳細情報を設定するための詳細動作設定画面（ダイアログ）の一例を示す。
図６に示すように、詳細動作設定画面には、バキュームのオン継続時間を設定するための項目が設けられている。

図６に示す詳細動作設定画面において、ユーザがバキュームのオン継続時間を設定する場合、ユーザは、マウスを用いてテキストボックス６１をクリックし、キーボードでバキュームのオン継続時間を数値で入力する。
そして、上記項目の入力が完了した後、ユーザは、設定完了ボタン６２を選択する。これにより、バキュームの動作の詳細設定が完了する。

ユーザにより詳細情報が設定されると、軌道生成部２０５は、変換部２０４による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０３により管理されている第１状態情報に基づいて、動作時間がデフォルト値の場合での第１軌道を生成する。同様に、軌道生成部２１０は、変換部２０９による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０８により管理されている第２状態情報に基づいて、動作時間がデフォルト値の場合での第２軌道を生成する。また、画面生成部３０２は、ビジュアルプログラム画面に表示されている該当する動作オブジェクト２３の長さ（動作時間）をデフォルト値に変化させる。

例えば、ロボットアーム１０１の動作オブジェクト２３の長さのデフォルト値は、制約条件下で軌道生成を行った際の動作時間に対応する。この際の制約条件は、例えば、ロボットアーム１０１の先端の速度上限又は加速度上限、或いは、ロボットアーム１０１が有する関節の角速度上限又は角加速度上限である。また、ロボットアーム１０１の動作時間は動作時間算出部２１２により算出される。

また例えば、平行二指ハンドの動作オブジェクト２３の長さのデフォルト値は、制約条件下で軌道生成を行った際の動作時間に対応する。この際の制約条件は、ロボットハンドの速度上限又は加速度上限である。また、平行二指ハンドの動作時間は動作時間算出部２１２により算出される。

また例えば、バキュームの動作オブジェクト２３の長さのデフォルト値は、既定の固定値とする。

次に、図７に示すように、ユーザは、所定の手続きにより、任意のタイムライン上の任意の動作オブジェクト２３を左右にずらし、動作開始タイミングを編集する。この際、ユーザは、例えば、マウスを用いて、任意の動作オブジェクト２３をクリックし、その状態のまま左右に移動させて所望の位置で離すことで、動作オブジェクト２３を左右にずらす。又は、ユーザは、例えば、専用のダイアログを呼び出し、キーボードにより数値を入力することで、動作オブジェクト２３を左右にずらしてもよい。

次に、図８に示すように、ユーザは、所定の手続きにより、任意のタイムライン上の任意の動作オブジェクト２３の長さを編集し、動作時間を編集する。この際、ユーザは、例えば、マウスを用いて、任意の動作オブジェクト２３の端部（右端又は左端）にカーソル２５を合わせ、カーソル２５が両矢印２６に変化した後にクリックし、その状態のまま左右に移動させて所望の位置で離すことで、動作オブジェクト２３の長さを編集する。又は、ユーザは、例えば、専用のダイアログを呼び出し、キーボードにより数値を入力することで、動作オブジェクト２３の長さを編集してもよい。
但し、動作オブジェクト２３の長さのデフォルト値は、動作を上限値で実行した際の時間に相当する。そのため、動作オブジェクト２３の長さは、デフォルト値よりも短くすることはできない。

既存のロボットアーム１０１の軌道生成ロジックでは、最大角速度、最大角加速度及びロボットアーム１０１の先端の速度の制約に加えて、ユーザが設定した速度制限比を制約として軌道を生成している。エンドエフェクタ１０２の軌道生成ロジックも同様である。軌道生成ロジックについては、非特許文献「ロボティクス」Ｊｏｈｎ Ｊ. Ｃｒａｉｇ著（共立出版）に記載されているほか、オープンソースのソフトウェアフレームワーク「ＭｏｖｅＩｔ！」が提供され広く利用されているため、説明は省略する。

それに対し、実施の形態１に係る動作計画装置では、ユーザが、速度制限比ではなく動作時間を設定又は編集可能とする。ユーザが編集した動作時間であるｔは、デフォルトの動作時間であるｔ_ｄ以上のため、動作時間比であるｔ／ｔ_ｄは１．０以上となる。すなわち、動作時間比の逆数が速度制限比であり、速度制限比は１．０以下の値をとる。よって、例えば動作時間がｔ＝ｔ_ｄの場合は速度制限比を１．０として軌道生成することに相当する。また、例えば動作時間がｔ＝２．０×ｔ_ｄの場合は速度制限比を０．５として軌道生成することに相当する。

また、変換部２０４及び変換部２０９は、ユーザが設定した時間であるｔをデフォルトの動作時間であるｔ_dで正規化し逆数をとることで速度制限比を求める役割をもつ。変換部２０４及び変換部２０９を用いることで、実施の形態１に係る動作計画装置は、既存の軌道生成ロジックを変更することなく軌道を生成できる。

その後、ユーザは、設定完了ボタン２４を選択する。これにより、ロボットアーム１０１及びエンドエフェクタ１０２の動作計画が完了する。すなわち、軌道生成部２０５は、変換部２０４による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０３により管理されている第１状態情報に基づいて、ユーザにより編集された動作開始タイミング及び動作時間での第１軌道を生成する。同様に、軌道生成部２１０は、変換部２０９による処理後の動作指示を示す情報及び状態管理部２０８により管理されている第２状態情報に基づいて、ユーザにより編集された動作開始タイミング及び動作時間での第２軌道を生成する。

なお、図１に示す動作計画装置では、ユーザがビジュアルプログラミング方式で動作計画を実施可能に構成された場合を示した。しかしながら、これに限らず、動作計画装置は、ユーザがテキスト方式で動作計画を実施可能に構成されていてもよい。

また上記では、エンドエフェクタ１０２としてロボットハンド又はバキュームを用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、エンドエフェクタ１０２として例えば電動ドリルを用いてもよい。この場合、例えば、動作計画装置により、ロボットアーム１０１を下方に下げながら電動ドリルを回すような動作計画を行うことも可能であり、ロボット１はネジ締めを容易に実施可能となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、動作計画装置は、ロボットアーム１０１の動作時間又はエンドエフェクタ１０２の動作時間を受付ける入出力部２０１と、入出力部２０１により受付けられたロボットアーム１０１の動作時間を動作速度に変換する変換部２０４と、入出力部２０１により受付けられたエンドエフェクタ１０２の動作時間を動作速度に変換する変換部２０９と、変換部２０４により変換されたロボットアーム１０１の動作速度に基づいて、当該ロボットアーム１０１の動作軌道である第１軌道を生成する軌道生成部２０５と、変換部２０９により変換されたエンドエフェクタ１０２の動作速度に基づいて、当該エンドエフェクタ１０２の動作軌道である第２軌道を生成する軌道生成部２１０とを備えた。これにより、実施の形態１に係る動作計画装置は、従来に対してロボット１の所要時間を把握し易くなる。

実施の形態２．
実施の形態１に係る動作計画装置では、ロボットコントローラ２を単一とし、入出力部２０１及び動作時間算出部２１２をロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２とで共通とした場合を示した。しかしながら、これに限らず、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２の制御は別系統であるため、例えば図９に示すように、ロボットアーム１０１用のロボットコントローラ２ａとエンドエフェクタ１０２用のロボットコントローラ２ｂを用い、ロボットアーム１０１とエンドエフェクタ１０２とで独立させた入出力部２０１ａ，２０１ｂ及び動作時間算出部２１２ａ，２１２ｂを用いてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ ロボット
２，２ａ，２ｂ ロボットコントローラ
３ 描画コントローラ
４ 入力装置
５ 表示装置
１０１ ロボットアーム
１０２ エンドエフェクタ
２０１，２０１ａ，２０１ｂ 入出力部（受付部）
２０２ 現在値取得部（第１現在値取得部）
２０３ 状態管理部（第１状態管理部）
２０４ 変換部
２０５ 軌道生成部（第１軌道生成部）
２０６ 制御部（第１制御部）
２０７ 現在値取得部（第２現在値取得部）
２０８ 状態管理部（第２状態管理部）
２０９ 変換部
２１０ 軌道生成部（第２軌道生成部）
２１１ 制御部（第２制御部）
２１２，２１２ａ，２１２ｂ 動作時間算出部
３０１ 入出力部
３０２ 画面生成部

Claims (6)

1. ロボットアームの動作時間又はエンドエフェクタの動作時間を受付ける受付部と、
   前記受付部により受付けられた前記ロボットアームの動作時間を動作速度に変換する第１変換部と、
   前記受付部により受付けられた前記エンドエフェクタの動作時間を動作速度に変換する第２変換部と、
   前記第１変換部により変換された前記ロボットアームの動作速度に基づいて、当該ロボットアームの動作軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
   前記第２変換部により変換された前記エンドエフェクタの動作速度に基づいて、当該エンドエフェクタの動作軌道である第２軌道を生成する第２軌道生成部と
   を備えた動作計画装置。
2. 前記第１軌道生成部は、動作指示及び前記ロボットアームの制約条件に基づいて、第１軌道を生成し、
   前記第２軌道生成部は、動作指示及び前記エンドエフェクタの制約条件に基づいて、第２軌道を生成する
   ことを特徴とする請求項１記載の動作計画装置。
3. 動作指示には、動作開始タイミングが含まれる
   ことを特徴とする請求項２記載の動作計画装置。
4. 動作指示を設定するためのビジュアルプログラミングに関する画面を生成する画面生成部を備えた
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の動作計画装置。
5. 前記エンドエフェクタは、処理対象物を把持するロボットハンドである
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１項記載の動作計画装置。
6. ロボットアームの動作時間又はエンドエフェクタの動作時間を受付ける受付ステップと、
   前記受付ステップにおいて受付けた前記ロボットアームの動作時間を動作速度に変換する第１変換ステップと、
   前記受付ステップにおいて受付けた前記エンドエフェクタの動作時間を動作速度に変換する第２変換ステップと、
   前記第１変換ステップにおいて変換した前記ロボットアームの動作速度に基づいて、当該ロボットアームの動作軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成ステップと、
   前記第２変換ステップにおいて変換した前記エンドエフェクタの動作速度に基づいて、当該エンドエフェクタの動作軌道である第２軌道を生成する第２軌道生成ステップと
   を有する動作計画方法。

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