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JP5517664B2 - Sensing operation generation method, sensing operation generation device, and sensing operation generation program for work manipulator - Google Patents

Sensing operation generation method, sensing operation generation device, and sensing operation generation program for work manipulator Download PDF

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JP5517664B2
JP5517664B2 JP2010032520A JP2010032520A JP5517664B2 JP 5517664 B2 JP5517664 B2 JP 5517664B2 JP 2010032520 A JP2010032520 A JP 2010032520A JP 2010032520 A JP2010032520 A JP 2010032520A JP 5517664 B2 JP5517664 B2 JP 5517664B2
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contact
sensing
contact surface
manipulator
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雄幹 山崎
正俊 飛田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

本発明は、作業マニピュレータの適切なセンシング動作データを自動で生成する方法、その装置、及びそのプログラムに関するものである。   The present invention relates to a method for automatically generating appropriate sensing operation data of a work manipulator, an apparatus therefor, and a program therefor.

従来、作業マニピュレータが作業ワークに対して作業をする前に、作業マニピュレータに設けられた接触式センサを「センシング動作データ」に基づいて作業ワークに接触させることで、コンピュータ上における作業ワークと作業マニピュレータとの位置関係を検証し、この検証結果に基づいて作業マニピュレータの教示データを修正するといったセンシング作業が行われるのが常である。   2. Description of the Related Art Conventionally, before a work manipulator performs work on a work work, a contact sensor provided on the work manipulator is brought into contact with the work work based on "sensing operation data", so that the work work on the computer and the work manipulator The sensing operation is usually performed by verifying the positional relationship between the operation manipulator and correcting the teaching data of the operation manipulator based on the verification result.

例えば、コンピュータ上の教示データに基づいて、作業マニピュレータが適切な位置、姿勢で溶接作業しているつもりであっても(図2(a)参照)、実際の作業ワークの形状や位置、角度のずれや、作業マニピュレータ自体の初期位置、姿勢のずれやバックラッシュ等があるため、実際の作業ワーク情報と教示データとの間に誤差が生じ、実際に溶接作業をさせようとすると、溶接部位がずれたり、作業マニピュレータの溶接ワイヤ以外の部位が作業ワークに当たったりすることがある(図2(b)、(c)参照)。   For example, based on teaching data on a computer, even if the work manipulator intends to perform welding work at an appropriate position and posture (see FIG. 2A), the actual work workpiece shape, position, and angle Because there are misalignments, the initial position of the work manipulator itself, misalignment of the posture, backlash, etc., an error occurs between the actual work work information and the teaching data. There is a case where a part other than the welding wire of the work manipulator hits the work work (see FIGS. 2B and 2C).

そこで、作業マニピュレータに溶接等の作業をさせる前に、実際に溶接ワイヤを作業ワークに接触させて、実際の作業ワーク情報とコンピュータ上の作業ワークの教示データとの誤差を修正するための、センシング作業が必要である。
係るセンシング作業を行うに際しては、作業マニピュレータに対するセンシング動作データが必要であって、このセンシング動作データを生成する方法、すなわち作業マニピュレータのセンシング動作生成方法は、作業オペレータが手動で行うこともしばしばであるが、センシング動作を自動で生成する技術も幾つか開発されている(特許文献1など)。
Therefore, before the work manipulator performs welding or other work, sensing is performed to correct the error between the actual work work information and the work work teaching data on the computer by actually bringing the welding wire into contact with the work work. Work is necessary.
When performing such sensing work, sensing operation data for the work manipulator is necessary, and the method of generating the sensing operation data, that is, the method of generating the sensing operation of the work manipulator is often manually performed by the work operator. However, several techniques for automatically generating a sensing operation have been developed (Patent Document 1 and the like).

特許文献1の作業マニピュレータのセンシング動作生成方法は、作業ワークにおける形状や他の部材との近接度合い、作業ワークの端部に隣接する面の数、センシング動作時の作業マニピュレータの姿勢、作業ワークの端部検出の要否、作業ワークの接触面の倒れ検出の要否、作業ワークの端部の倒れ検出の要否を含むデータをキーとして、センシング動作パターンデータベースから動作パターン(溶接ワイヤ等の接触式センサを接触させる作業ワーク上の面の位置、数を含む)を選び出し、各センシング動作に対して、規定項目(基準位置からの接触式センサの接触位置や、接触面からの距離など、作業マニピュレータの種類やメーカ毎に違う項目)を入力し、その数値に基づいてセンシング動作データを生成する。   The method for generating a sensing operation of a work manipulator disclosed in Patent Document 1 includes a shape of a work workpiece and a degree of proximity to another member, the number of surfaces adjacent to the end of the work workpiece, the posture of the work manipulator during the sensing operation, Using the data including the necessity of edge detection, the necessity of detecting the fall of the contact surface of the work workpiece, the necessity of detecting the fall of the edge of the work workpiece as a key, the operation pattern (contact of the welding wire etc.) Select the position (including the number and position of the surface on the work workpiece with which to contact the sensor), and for each sensing operation, specify items (such as the contact position of the contact sensor from the reference position and the distance from the contact surface) Sensing operation data is generated based on the numerical values).

特許第3411770号公報Japanese Patent No. 3411770

特許文献1の方法でセンシング動作データを生成することは可能であるものの、センシング動作データにおけるセンシング姿勢が不適切で、センシング動作時に接触式センサ以外の作業マニピュレータの部位と作業ワークが衝突したり、接触式センサが作業ワークに深く当たったり浅く当たったりし、センシング作業上適切でない状況となる場合(以降、これらをまとめて「干渉等」とよぶ)、実際に生成されたセンシング動作を修正する方法がないといった不都合が生じる。この状況は、実際に作業ワークの位置が大きく変わった際に作業ワークの位置の変化量を検出できない場合でも同じである。   Although it is possible to generate sensing operation data by the method of Patent Document 1, the sensing posture in the sensing operation data is inappropriate, and the work manipulator part other than the contact type sensor collides with the work workpiece during the sensing operation, A method of correcting the actually generated sensing action when the contact sensor hits the work piece deeply or shallowly and becomes unsuitable for sensing work (hereinafter collectively referred to as "interference etc.") Inconvenience that there is no. This situation is the same even when the amount of change in the position of the work workpiece cannot be detected when the position of the work workpiece actually changes greatly.

また、作業オペレータがマニュアルで修正を行った場合、この修正作業の分だけ教示作業の負担が増えるという問題点がある。
上述した問題に鑑み、本発明は、実際の作業ワーク情報と教示データとの誤差が大きい場合であっても、適切なセンシング動作データを自動で生成可能となり、作業マニピュレータのセンシング動作の修正作業や教示作業の負荷を軽減することができる作業マニピュレータのセンシング動作生成方法、センシング動作生成装置及びセンシング動作生成プログラムを提供することを目的とする。
Further, when the work operator makes corrections manually, there is a problem that the burden of teaching work increases by this correction work.
In view of the problems described above, the present invention can automatically generate appropriate sensing operation data even when there is a large error between the actual work work information and the teaching data, and can correct the sensing operation of the work manipulator. An object of the present invention is to provide a sensing operation generation method, a sensing operation generation device, and a sensing operation generation program for a work manipulator that can reduce the load of teaching work.

前記課題を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用した。
本発明に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成方法は、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成方法であって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択し、前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定し、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
A sensing operation generation method for a work manipulator according to the present invention is a sensing operation generation method for generating sensing operation data used when a work manipulator including a contact sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation. In the sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, the contact surface of the work workpiece to be contacted by the contact sensor is extracted and one edge constituting the contact surface is selected and the selected is selected. The sensing posture of the work manipulator is reset so that the position of the single edge matches the position projected on the contact surface of the setting position set on the base end side of the contact sensor, and the reset is performed. The sensing operation data of the work manipulator to include The features.

これによって、実際のデータと教示データとにおける作業ワークの形状、位置及び姿勢の誤差が大きい場合であっても、干渉等を回避した適切なセンシング動作データを自動で生成可能となり、作業マニピュレータのセンシング動作データを修正作業の負担が軽減されてセンシング動作データの生成時間が短縮でき、教示データ生成の作業効率を向上させることができる。   As a result, even when there is a large error in the shape, position, and orientation of the work workpiece between the actual data and the teaching data, it is possible to automatically generate appropriate sensing operation data that avoids interference, etc., and the sensing of the work manipulator The burden of the operation data correction work is reduced, the generation time of sensing operation data can be shortened, and the work efficiency of teaching data generation can be improved.

好ましくは、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断し、前記接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たった場合に、前記接触面内でエッジを選択するとよい。
また、前記センシング姿勢において、前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉したかを判断し、前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉した場合に、前記接触面内でエッジを選択しても好適である。
Preferably, in the sensing posture, it is determined whether the contact sensor is in contact with the contact surface of the work workpiece or obliquely, and the contact sensor is in contact with the contact surface or obliquely. The edges may be selected within the contact surface.
Further, in the sensing posture, it is preferable to determine whether the work manipulator interferes with the work workpiece, and when the work manipulator interferes with the work workpiece, it is preferable to select an edge within the contact surface.

これらにより、接触式センサの作業ワークに対する腹当り状態(接触面に沿うように当たった状態)や、斜め当り状態を検知できるとともに、作業マニピュレータの作業ワークに対する干渉等を検知でき、センシング動作データにおけるセンシング姿勢が不適切であっても、センシング動作データを自動で修正することが可能となる。
なお、本明細書でいう干渉又は干渉等は、センシング動作時に接触式センサ以外の作業マニピュレータの部位と作業ワークが衝突したり、接触式センサが作業ワークに深当りしたり浅当りし、センシング作業上適切でない状況となることをいう。
As a result, it is possible to detect an abdomen contact state (contact state along the contact surface) of the contact sensor and an oblique contact state, and to detect interference of the work manipulator to the work workpiece. Even if the sensing posture is inappropriate, the sensing operation data can be automatically corrected.
In this specification, interference or interference refers to sensing work when the work manipulator other than the contact sensor collides with the work work, or the contact sensor touches the work work deeply or shallowly. It means that the situation is not appropriate.

さらに好ましくは、前記接触面内でエッジを選択するに際しては、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択することとしてもよい。
これにより、作業ワークを構成する複数の面の中、接触式センサが接触する面(接触面)の縁端辺であって、接触式センサの基端側に対応する縁端辺をエッジとして採用できる。このエッジの位置に境界位置を射影した位置が一致するように、センシング位置を修正しても、作業マニピュレータが作業ワークに干渉等したりすることがなく、且つ、確実に作業ワークに接触式センサを作業ワークに接触させて不都合な状況を回避することができる。
More preferably, when selecting an edge in the contact surface, a projection vector obtained by projecting a vector set so as to extend from the distal end side to the proximal end side of the contact sensor is set on the contact surface, and the projection vector is set. It is good also as selecting the edge edge side of the said contact surface where this crosses as said edge.
As a result, the edge of the surface that contacts the contact sensor (contact surface) among the multiple surfaces that make up the work workpiece, and the edge corresponding to the base end of the contact sensor is used as the edge. it can. Even if the sensing position is corrected so that the projected position of the boundary coincides with the edge position, the work manipulator does not interfere with the work work, and the contact work sensor is surely contacted with the work work. An inconvenient situation can be avoided by contacting the work piece.

本発明に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成装置は、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成装置であって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択するエッジ選択手段と、前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定手段と、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成手段と、を有していることを特徴とする。   A sensing operation generation device for a work manipulator according to the present invention is a sensing operation generation device that generates sensing operation data used when a work manipulator including a contact sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation. In a sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, an edge selection means for extracting a contact surface of the work workpiece to which the contact sensor contacts and selecting one edge constituting the contact surface; Re-setting the sensing posture of the work manipulator so that the position of the selected one edge coincides with the position projected on the contact surface of the setting position set on the base end side of the contact sensor. Setting means and a work manipulator to include the reset sensing posture. Data generating means for generating Nshingu operation data, characterized in that it has a.

これによって、選択したエッジに接触式センサの境界射影位置を合わせてセンシング位置を修正することで、作業ワークの形状、位置及び姿勢における実際のデータと教示データとの誤差が大きくても、適切なセンシング動作データの自動生成が可能となり、センシング動作の修正作業の負担軽減及びデータ生成の作業性の向上を実現させることができる。   As a result, the sensing position is corrected by aligning the boundary projection position of the contact sensor with the selected edge, so that even if there is a large error between the actual data and the teaching data in the shape, position and orientation of the work work, Sensing operation data can be automatically generated, so that the burden of correcting the sensing operation can be reduced and the workability of data generation can be improved.

好ましくは、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断手段を有し、前記エッジ選択手段は、前記接触部位判断手段で接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するように構成されていてもよい。
また、前記センシング姿勢において、前記作業ワークが作業マニピュレータに干渉したかを判断する干渉判断手段を有し、前記エッジ選択手段は、前記干渉判断手段で作業マニピュレータが作業ワークに干渉したと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するように構成されていても好適である。
Preferably, in the sensing posture, the contact type sensor includes a contact part determination unit that determines whether the contact sensor is in contact with or obliquely along the contact surface of the work workpiece, and the edge selection unit includes the contact part determination unit. The contact sensor may be configured to select an edge within the contact surface when it is determined that the contact sensor has hit the contact surface or obliquely.
Further, in the sensing posture, there is interference determination means for determining whether the work work has interfered with the work manipulator, and the edge selection means is determined by the interference determination means that the work manipulator has interfered with the work work. In some cases, it may be configured to select an edge within the contact surface.

これらにより、接触式センサの腹当り、斜め当りとともに、作業マニピュレータの干渉等を検知でき、センシング動作を自動修正して、短時間でセンシング動作データを生成することが可能となる。
さらに好ましくは、前記エッジ選択手段は、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択するように構成されていることを特徴とする。
As a result, it is possible to detect the interference and the like of the work manipulator as well as the belly contact and oblique contact of the contact sensor, and it is possible to automatically correct the sensing operation and generate the sensing operation data in a short time.
More preferably, the edge selection means sets a projection vector obtained by projecting a vector set so as to extend from the distal end to the proximal end side of the contact-type sensor onto the contact surface, and the edge of the contact surface intersects with the projection vector. An edge is selected as the edge.

これにより、接触面における接触式センサの基端側の縁端辺をエッジとして選択することが可能となり、センシング位置を修正しても、作業マニピュレータの干渉等を防止し、且つ確実に接触式センサを作業ワークに接触させて不都合な状況を回避することができる。
本発明に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成プログラムは、上述したセンシング動作生成方法と同様に、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成プログラムであって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択する選択ステップと、
前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定ステップと、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成ステップと、を有していることを特徴とする。
This makes it possible to select the base edge side of the contact sensor on the contact surface as an edge, and even if the sensing position is corrected, the interference of the work manipulator is prevented and the contact sensor is surely secured. An inconvenient situation can be avoided by contacting the work piece.
A sensing operation generation program for a work manipulator according to the present invention is provided with sensing operation data used when a work manipulator including a contact sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation, as in the above-described sensing operation generation method. A sensing operation generation program for generating, in a sensing posture in which a contact sensor of the work manipulator contacts a work workpiece, extracts a contact surface of the work workpiece to which the contact sensor contacts, and configures the contact surface A selection step for selecting one edge;
Reset that resets the sensing posture of the work manipulator so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface of the setting position set on the base end side of the contact sensor. And a data generation step of generating sensing operation data of the work manipulator so as to include the reset sensing posture.

好ましくは、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断ステップを有し、前記選択ステップでは、前記接触部位判断ステップにて接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するとよい。
また、前記センシング姿勢において、前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉したかを判断する干渉判断ステップを有し、前記選択ステップでは、前記干渉判断ステップにて作業マニピュレータが作業ワークに干渉したと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択しても好適である。
Preferably, in the sensing posture, the contact-type sensor includes a contact part determination step for determining whether the contact sensor is in contact with the contact surface of the work workpiece or obliquely, and the selection step includes the contact part determination step. Then, when it is determined that the contact type sensor has hit along the contact surface or obliquely, an edge may be selected within the contact surface.
Further, in the sensing posture, there is an interference determination step for determining whether the work manipulator has interfered with the work workpiece. In the selection step, it is determined that the work manipulator has interfered with the work workpiece in the interference determination step. In some cases, it is preferable to select an edge within the contact surface.

さらに好ましくは、前記選択ステップでは、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択することとしてもよい。
なお、本実施形態に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成方法の最も好ましい形態は、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成方法であって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択し、前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定し、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成することとし、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断し、前記接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たった場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする。
本実施形態に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成装置の最も好ましい形態は、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成装置であって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択するエッジ選択手段と、前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定手段と、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成手段と、を有しており、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断手段を有し、前記エッジ選択手段は、前記接触部位判断手段で接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するように構成されていることを特徴とする。
本実施形態に係る作業マニピュレータのセンシング動作生成プログラムの最も好ましい形態は、作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成プログラムであって、前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択する選択ステップと、前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定ステップと、前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成ステップと、を有しており、前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断ステップを有し、前記選択ステップでは、前記接触部位判断ステップにて接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする。
More preferably, in the selection step, a projection vector obtained by projecting a vector set so as to extend from the distal end to the proximal end side of the contact sensor is projected onto the contact surface, and an edge of the contact surface where the projection vector intersects is set. An end side may be selected as the edge.
In addition, the most preferable form of the sensing operation generation method of the work manipulator according to the present embodiment is sensing that generates sensing operation data used when a work manipulator including a contact sensor that can contact the work workpiece performs a sensing operation. In the motion generation method, in the sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, the contact surface of the work workpiece that contacts the contact sensor is extracted, and one edge constituting the contact surface And the sensing posture of the work manipulator is adjusted again so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface with the set position set on the base end side of the contact sensor. Set the center of the work manipulator to include the reset sensing posture. In the sensing posture, it is determined whether the contact sensor is in contact with the contact surface of the work workpiece or obliquely, and the contact sensor is in contact with the contact surface or An edge is selected within the contact surface when hitting at an angle.
The most preferable form of the sensing operation generation device for a work manipulator according to the present embodiment is a sensing operation generation for generating sensing operation data used when a work manipulator having a contact sensor capable of contacting the work workpiece performs a sensing operation. In the sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, the contact surface of the work workpiece that contacts the contact sensor is extracted and one edge constituting the contact surface is selected. Sensing position of the work manipulator so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface of the set position set on the base end side of the contact sensor. A resetting means for resetting and resetting the sensing attitude Data generating means for generating sensing operation data of the work manipulator, and in the sensing posture, the contact part for judging whether the contact sensor is in contact with the work work contact surface or obliquely A determination unit, and the edge selection unit selects an edge within the contact surface when the contact part determination unit determines that the contact-type sensor hits the contact surface or obliquely hits the contact surface. It is configured.
The most preferable form of the sensing operation generation program of the work manipulator according to the present embodiment is the sensing operation generation for generating sensing operation data used when the work manipulator having a contact sensor that can contact the work workpiece performs the sensing operation. In the sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, the contact surface of the work workpiece that contacts the contact sensor is extracted and one edge constituting the contact surface is selected. The position of the selected one edge, and the sensing posture of the work manipulator so that the position projected on the contact surface is the set position set on the base end side of the contact sensor. A reset step for resetting and the reset sensing; A data generation step for generating sensing operation data of the work manipulator so as to include a force, and in the sensing posture, whether the contact type sensor is in contact with or obliquely along the contact surface of the work workpiece A contact part determining step for determining the edge in the contact surface when the contact part determining step determines that the contact-type sensor has hit along the contact surface or obliquely in the contact part determining step. It is characterized by selecting.

本発明によると、実際の作業ワーク情報と教示データとの誤差が大きい場合であっても、適切なセンシング動作データの自動生成が可能となり、センシング動作の修正及び教示の作業負荷を軽減できる。   According to the present invention, appropriate sensing operation data can be automatically generated even when there is a large error between actual work work information and teaching data, and the sensing operation can be corrected and the workload of teaching can be reduced.

本発明の作業マニピュレータのセンシング動作生成装置の構成図である。It is a block diagram of the sensing operation production | generation apparatus of the work manipulator of this invention. 実際の作業ワーク情報と教示データとの誤差を示す図である。It is a figure which shows the error of actual work workpiece information and teaching data. (a)は接触式センサの腹当り、(b)は斜め当り、(c)は浅当りを示す図である。(A) is a figure which shows the belly contact of a contact-type sensor, (b) is a diagonal hit, (c) is a shallow hit. (a)は腹当りした検知可能部位の側面図、(b)、(c)は検知可能部位の境界射影位置とエッジとが一致するように作業マニピュレータを引き上げた時の側面図、斜視図である。(A) is a side view of a detectable part hitting the abdomen, (b) and (c) are a side view and a perspective view when the work manipulator is pulled up so that the boundary projection position and edge of the detectable part coincide with each other. is there. (a)は斜め当りした検知可能部位の側面図、(b)、(c)は検知可能部位の境界射影位置とエッジとが一致するように作業マニピュレータを引き上げた時の側面図、斜視図である。(A) is a side view of a detectable part that is obliquely hit, and (b) and (c) are a side view and a perspective view when the work manipulator is pulled up so that the boundary projection position and the edge of the detectable part coincide with each other. is there. (a)は深当りした検知可能部位の境界射影位置とエッジとが一致するように作業マニピュレータを引き上げた時の斜視図、(b)は浅当りした検知可能部位の境界射影位置とエッジとが一致するように作業マニピュレータを引き下げた時の斜視図である。(A) is a perspective view when the work manipulator is pulled up so that the boundary projection position and edge of the detectable portion hit deeply match, and (b) shows the boundary projection position and edge of the detectable portion hit shallowly. It is a perspective view when a work manipulator is pulled down so that it may correspond. センシング位置を原点とするxyz座標系と作業マニピュレータの姿勢変更を示す図である。It is a figure which shows the xyz coordinate system which makes a sensing position an origin, and the attitude | position change of a work manipulator. 作業マニピュレータのセンシング動作生成方法及びセンシング動作生成プログラムのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the sensing operation generation method of a work manipulator, and a sensing operation generation program. 作業マニピュレータのセンシング動作生成装置の構成図である。It is a block diagram of the sensing operation | movement production | generation apparatus of a work manipulator.

以下、本発明の実施形態を、図1〜図9に基づき説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図1には、本発明に係る作業マニピュレータ2(作業用ロボット)のセンシング動作生成装置1が示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 shows a sensing operation generating apparatus 1 for a work manipulator 2 (work robot) according to the present invention.

このセンシング動作生成装置1は、作業マニピュレータ2と、この作業マニピュレータ2を内蔵された教示データに従って動かす制御盤11と、教示データを入力可能な教示ペンダント12(コントローラ)とを有している。さらに、制御盤11には、オフライン教示用のコンピュータ4が接続されている。
本実施形態におけるコンピュータ4は、オフライン環境下において、作業マニピュレータ2に設けられた溶接ワイヤ3(接触式センサ)を作業ワークWに接触させることで、センシング位置P、センシング時の作業マニピュレータ2のセンシング姿勢Sとを含んだセンシング動作の教示データ(センシング動作データ)を生成する。
The sensing operation generation device 1 includes a work manipulator 2, a control panel 11 that moves the work manipulator 2 according to teaching data incorporated therein, and a teaching pendant 12 (controller) that can input the teaching data. Further, an off-line teaching computer 4 is connected to the control panel 11.
The computer 4 in this embodiment makes the sensing position P and sensing of the work manipulator 2 at the time of sensing by bringing the welding wire 3 (contact type sensor) provided in the work manipulator 2 into contact with the work workpiece W in an offline environment. Sensing operation teaching data (sensing operation data) including the posture S is generated.

加えて、コンピュータ4は、オフライン上の教示データにおける作業ワークWの位置と、溶接ワイヤ3によって検知取得した実際の作業ワークW位置が異なった時には、検知した位置との差分を用いて、センシング動作を行った箇所以降の作業マニピュレータ2の動作を逐次修正しながらセンシング作業を行わせることができる。
なお、作業オペレータは、コンピュータ4や教示ペンダント12による入力にて、あらかじめ動作を教示したプログラム(教示プログラム)に従って、作業マニピュレータ2を制御したり、センシング動作データを手動で生成したりすることもできる。
In addition, when the position of the work workpiece W in the off-line teaching data and the actual work workpiece W position detected and acquired by the welding wire 3 are different, the computer 4 uses the difference between the detected position and the sensing operation. The sensing operation can be performed while sequentially correcting the operation of the work manipulator 2 after the position where the operation is performed.
The work operator can also control the work manipulator 2 or manually generate sensing operation data according to a program (teaching program) in which the operation has been taught in advance by input from the computer 4 or the teaching pendant 12. .

作業マニピュレータ2は、溶接用ロボットとして一般的な6軸の多関節型ロボットであり、その手先2a(先端)に溶接ワイヤ3が配備されている。なお、作業マニピュレータ2は、スライダを備えたものや7軸以上であるものでもよい。
溶接ワイヤ3は、所定長さを有した条材であって、センシング作業時には、作業ワークWとの接触を検知する接触式センサの役目も果たすことができる。例えば、作業マニピュレータ2の手先2aの電極に電流を流し、手先2aを作業ワークWに近づけ、溶接ワイヤ3との接触時における短絡状態を見て、接触の状態を判断できる。
The work manipulator 2 is a 6-axis multi-joint type robot that is general as a welding robot, and a welding wire 3 is provided on a hand 2a (tip) thereof. Note that the work manipulator 2 may be provided with a slider or may have seven or more axes.
The welding wire 3 is a strip having a predetermined length, and can also serve as a contact-type sensor that detects contact with the work workpiece W during sensing work. For example, it is possible to determine the contact state by applying a current to the electrode of the hand 2 a of the work manipulator 2, bringing the hand 2 a closer to the work W, and looking at the short-circuit state at the time of contact with the welding wire 3.

ところで、上述した「センシング動作」とは、作業マニピュレータ2が適切な位置、姿勢で溶接作業しているつもりでも、実際の作業ワークW情報と教示データとの間に誤差が生じることがあるため、実際に溶接作業をさせる前に溶接ワイヤ3を作業ワークWに接触させて、コンピュータ4上の作業マニピュレータ2及び作業ワークWに関する形状と配置とを修正乃至は再設定する作業のことである。   By the way, the “sensing operation” described above may cause an error between the actual work W information and the teaching data even if the work manipulator 2 intends to perform welding work at an appropriate position and posture. Before actually performing the welding operation, the welding wire 3 is brought into contact with the work workpiece W to correct or reset the shape and arrangement of the work manipulator 2 and the work workpiece W on the computer 4.

このセンシング動作(作業)における接触式センサ3の状態を以下で説明する。
接触の状態としては、溶接ワイヤ3を接触面Tに沿わせて溶接ワイヤ3と作業ワークWとが線接触する腹当り(図3(a)参照)や、作業ワークWが接触面Tに対して斜めに当たる斜め当り(図3(b)参照)等がある。
腹当りの場合には、溶接ワイヤ3の長手方向が接触面Tに沿うため、溶接ワイヤ3と作業ワークWとは線接触することとなる。
The state of the contact sensor 3 in this sensing operation (work) will be described below.
As the state of contact, the welding wire 3 is brought into contact with the contact surface T and the welding wire 3 and the work work W are in line contact (see FIG. 3A), or the work work W is in contact with the contact surface T. And slant hits (see FIG. 3B).
In the case of hitting the stomach, since the longitudinal direction of the welding wire 3 is along the contact surface T, the welding wire 3 and the work workpiece W are in line contact.

斜め当りの場合には、溶接ワイヤ3の長手方向が接触面Tに対して斜めに当たるため、溶接ワイヤ3と作業ワークWとの接触部位は先端3aの1カ所(1点)のみとなる。
図3(b)や図6(a)で示されたように、実際の作業ワークWに(腹当りか斜め当りのいずれかの状態で)接触した溶接ワイヤ3が、教示データで意図したセンシング位置Pよりも下方、つまり溶接ワイヤ3が基端3bから先端3aへ向かう方向に深く当たる(深当りする)と、実際に溶接作業をする際に溶接部位がずれたり、センシング姿勢Sによっては、作業マニピュレータ2の溶接ワイヤ3以外の部位が作業ワークWにあたる(干渉等する)ことがある。
In the case of oblique contact, since the longitudinal direction of the welding wire 3 is inclined with respect to the contact surface T, the contact portion between the welding wire 3 and the work workpiece W is only one point (one point) of the tip 3a.
As shown in FIG. 3B and FIG. 6A, the welding wire 3 that is in contact with the actual work W (either in the abdomen or diagonally) is sensed by the teaching data. Below the position P, that is, when the welding wire 3 hits deeply in the direction from the proximal end 3b to the distal end 3a (deep hits), the welding site is shifted during the actual welding operation, and depending on the sensing posture S, Parts other than the welding wire 3 of the work manipulator 2 may hit the work work W (interference or the like).

そのため、このような干渉等の場合には、実際の作業ワークW情報と教示データとの誤差分だけ、教示データにおけるセンシング位置Pを上方に修正し再設定する必要がある。
一方、図3(c)や図6(b)で示す如く、実際の作業ワークWに接触した溶接ワイヤ3が、教示データのセンシング位置Pよりも上方、つまり溶接ワイヤ3の先端3aから基端3bへ向かう方向に浅く当たる(浅当りする)際も、溶接部位のずれや作業マニピュレータ2の干渉等が生じ、実際の作業ワークW情報と教示データとの誤差分だけ、教示データ上のセンシング位置Pを下方に修正し再設定しなくてはならない。
Therefore, in the case of such interference, it is necessary to correct and reset the sensing position P in the teaching data by an amount corresponding to the error between the actual work workpiece W information and the teaching data.
On the other hand, as shown in FIG. 3C and FIG. 6B, the welding wire 3 in contact with the actual work W is located above the sensing position P of the teaching data, that is, from the distal end 3a of the welding wire 3 to the proximal end. Even when it hits shallowly in the direction toward 3b (shallow hitting), the welding position shifts, the work manipulator 2 interferes, etc., and the sensing position on the teaching data corresponds to the error between the actual work W information and the teaching data. P must be corrected downward and reset.

なお、溶接ワイヤ3は、作業ワークWに接触した位置から作業ワークWの現在位置の検知も可能である。
本実施形態では、溶接ワイヤ3の検知可能部位5(あらかじめ設定され且つ作業ワークWとの接触を検知可能な部位)は、先端3aの一点だけではなく、先端3aからの所定長さで設定する。
The welding wire 3 can also detect the current position of the work workpiece W from the position in contact with the work workpiece W.
In the present embodiment, the detectable part 5 of the welding wire 3 (the part that is set in advance and can detect contact with the work workpiece W) is set not only at one point of the tip 3a but also by a predetermined length from the tip 3a. .

この所定長さ(先端3aからの長さ)は、作業マニピュレータ2の機種や、溶接ワイヤ3の種類によって決定される値であり、任意に設定してよい。溶接ワイヤ3の突き出し長さは20〜25mm程度が一般的で、作業ワークWの変化量を検知できる程度の長さとしてはこの半分から3分の2程度が適当で、溶接ワイヤ3の先端3aから10mm程度の長さに予め設定する。   This predetermined length (length from the tip 3a) is a value determined by the type of the work manipulator 2 and the type of the welding wire 3, and may be set arbitrarily. The protruding length of the welding wire 3 is generally about 20 to 25 mm, and about half to two-thirds is appropriate as the length that can detect the amount of change of the work workpiece W. The tip 3a of the welding wire 3 is suitable. To a length of about 10 mm in advance.

つまり、溶接ワイヤ3は、基端3b側で先端3aから所定距離だけ離れたところに、検知可能部位5とそれ以外の部位とを分ける境界の設定位置6(境界位置)が設定されている。
次に、図8、図9を用いて、本発明に係る作業マニピュレータ2のセンシング動作生成方法を説明する。このセンシング動作生成の処理は、制御盤11に接続されたオフライン教示用のコンピュータ4で行われる。
That is, the welding wire 3 has a boundary setting position 6 (boundary position) that separates the detectable part 5 and the other parts at a position away from the distal end 3a by a predetermined distance on the base end 3b side.
Next, a sensing operation generation method of the work manipulator 2 according to the present invention will be described with reference to FIGS. This sensing operation generation process is performed by the off-line teaching computer 4 connected to the control panel 11.

なお、センシング動作生成装置1は、本発明に係るセンシング動作生成方法を実行するためのコンピュータプログラム(センシング動作生成プログラム)を有している。
センシング動作生成プログラムは、図8のフローチャートに示されたように、センシング動作データを生成する処理をコンピュータ4にさせるために、コンピュータ4に読み取り可能な形式のデータとして記録媒体(図示省略)に記録している。
The sensing operation generation device 1 has a computer program (sensing operation generation program) for executing the sensing operation generation method according to the present invention.
As shown in the flowchart of FIG. 8, the sensing operation generation program is recorded on a recording medium (not shown) as data in a format readable by the computer 4 in order to cause the computer 4 to perform processing for generating sensing operation data. doing.

図8に示した如く、ステップS1(データ生成ステップ)において、溶接ワイヤ3と作業ワークWとが接触するセンシング位置P、センシング動作時の作業マニピュレータ2のセンシング姿勢Sを指定して、センシング動作データを生成する。
なお、ステップS1にて生成されるセンシング動作データは、後述するステップS4(再設定ステップ)にて再設定されたセンシング姿勢Sも含み、センシング姿勢Sの再設定には、センシング位置Pの再設定が含まれる。
As shown in FIG. 8, in step S1 (data generation step), the sensing position P at which the welding wire 3 and the work workpiece W come in contact and the sensing posture S of the work manipulator 2 during the sensing operation are designated, and the sensing operation data Is generated.
Note that the sensing operation data generated in step S1 also includes the sensing posture S reset in step S4 (resetting step) described later, and resetting the sensing position P is necessary for resetting the sensing posture S. Is included.

ステップS2において、溶接ワイヤ3が作業ワークWに腹当り状態か又は斜め当り状態となっているかを判断し(接触部位判断ステップ)、その後、作業マニピュレータ2が作業ワークWに干渉しているかを判断する(干渉判断ステップ)。
溶接ワイヤ3が作業ワークWに腹当り又は斜め当りした場合か、作業マニピュレータ2が作業ワークWに干渉した場合には、処理はステップS3へ移される。また、そうでない場合は処理はステップS5へ移る。
In step S2, it is determined whether the welding wire 3 is in a belly contact state or an oblique contact state with the work workpiece W (contact part determination step), and then it is determined whether the work manipulator 2 interferes with the work workpiece W. (Interference judgment step).
When the welding wire 3 hits the work workpiece W in an abdomen or diagonally, or when the work manipulator 2 interferes with the work workpiece W, the process proceeds to step S3. Otherwise, the process proceeds to step S5.

ステップS3(選択ステップ)において、作業ワークWの接触面T内でエッジEを選択する。
ステップS4(再設定ステップ)において、溶接ワイヤ3の検知可能部位5の設定位置6(境界位置)を接触面Tに射影した位置WP(境界射影位置)がステップS3で選択したエッジEと一致する位置まで、作業マニピュレータ2を移動又は姿勢変更させ、センシング動作データにおけるセンシング姿勢Sを再設定する。
In step S3 (selection step), an edge E is selected in the contact surface T of the work workpiece W.
In step S4 (resetting step), the position WP (boundary projection position) obtained by projecting the set position 6 (boundary position) of the detectable part 5 of the welding wire 3 onto the contact surface T coincides with the edge E selected in step S3. The work manipulator 2 is moved or changed to the position, and the sensing posture S in the sensing operation data is reset.

ステップS5において、次のセンシング動作が指定されていた場合には、処理がステップS1へ移る。
以下、ステップS1〜ステップS5の詳細を説明する。
ステップS1では、まずコンピュータ4上で作業マニピュレータ2及び作業ワークWの幾何学的形状と配置との幾何学データを、幾何学モデリング手段M1によって生成する。
In step S5, when the next sensing operation is designated, the process proceeds to step S1.
Details of step S1 to step S5 will be described below.
In step S1, geometric data of the geometric shape and arrangement of the work manipulator 2 and work work W is first generated on the computer 4 by the geometric modeling means M1.

生成された幾何学データに基づいて、溶接ワイヤ3のセンシング位置P及びセンシング動作時の作業マニピュレータ2のセンシング姿勢Sが、センシング動作指定手段M2(データ生成手段)によって指定される。
なお、図3に示すように、センシング位置Pとは作業ワークWの接触する接触面T上の点及び位置であり、センシング姿勢Sとは溶接ワイヤ3が作業ワークWに腹当りする腹当り姿勢や、斜め当りする溶接姿勢などの姿勢である。
Based on the generated geometric data, the sensing position P of the welding wire 3 and the sensing posture S of the work manipulator 2 during the sensing operation are designated by the sensing operation designation means M2 (data generation means).
As shown in FIG. 3, the sensing position P is a point and position on the contact surface T with which the work workpiece W comes into contact, and the sensing posture S is a belly contact posture in which the welding wire 3 hits the work workpiece W. Or a posture such as a welding posture that strikes diagonally.

また、本実施形態では、センシング動作時に溶接ワイヤ3の接触させる範囲が広く作業ワークWの位置の変化量が安定して検出できる腹当り姿勢を、センシング姿勢Sとして設定する。
これらのセンシング位置P及びセンシング姿勢Sは、マウスやキーボードにてコンピュータ4上の規定項目を指定する、又はデータベースを検索するなど、蓄積されたデータに基づいてセンシング動作データを生成することで指定される。
Further, in this embodiment, the sensing posture S is set as a sensing posture S in which the range in which the welding wire 3 is in contact during the sensing operation is wide and the amount of change in the position of the work workpiece W can be detected stably.
These sensing position P and sensing attitude S are specified by generating sensing operation data based on accumulated data, such as specifying prescribed items on the computer 4 with a mouse or keyboard, or searching a database. The

作業マニピュレータ2は、センシング動作データに従ってセンシング動作をとっているが、教示データと実際の作業ワークWの形状、位置及び姿勢との誤差があり、作業マニピュレータ2の溶接ワイヤ3を作業ワークWに接触させることで、教示データを修正する必要がある(図2参照)。
そこで、ステップS2では、溶接ワイヤ3の腹当り又は斜め当りの有無を接触部位判断手段M3にて判断し、そのあと、作業マニピュレータ2の干渉の有無を干渉判断手段M4で判断することとなる。
The work manipulator 2 performs a sensing operation according to the sensing operation data, but there is an error between the teaching data and the actual shape, position, and orientation of the work work W, and the work manipulator 2 contacts the work work W with the welding wire 3. By doing so, it is necessary to correct the teaching data (see FIG. 2).
Therefore, in step S2, the contact portion determination means M3 determines whether the welding wire 3 is in contact with the belly or obliquely, and thereafter, the interference determination means M4 determines whether the work manipulator 2 has interference.

なお、接触部位判断手段M3は、溶接ワイヤ3と作業ワークWとの接触点が2点以上の場合には腹当りと、接触点が溶接ワイヤ3先端3aの1点のみの場合は斜め当りと判断する。
接触部位判断手段M3が溶接ワイヤ3の腹当り又は斜め当りしたと判断した場合か、干渉判断手段M4が作業マニピュレータ2が干渉等したと判断した場合には、処理は、次のステップS3へ移り、そうでない場合にはステップS5へ移る。
Note that the contact site determination means M3 determines whether the contact point between the welding wire 3 and the work workpiece W is two points or more, and when the contact point is only one point of the welding wire 3 tip 3a, the contact portion determination means M3. to decide.
When the contact portion determination means M3 determines that the welding wire 3 hits the belly or obliquely, or when the interference determination means M4 determines that the work manipulator 2 interferes, the process proceeds to the next step S3. If not, the process proceeds to step S5.

ステップS3では、作業ワークWの接触面T内でエッジEを、エッジ選択手段M5によって選択する。
まず、エッジ選択手段M5は、図4(a)に示すように、腹当り姿勢で作業ワークWに接触する溶接ワイヤ3上で、先端3aから基端3b側へ溶接ワイヤ3に沿って延びるベクトルV1(ワイヤベクトル)を設定する。
In step S3, the edge E is selected by the edge selection means M5 within the contact surface T of the work workpiece W.
First, as shown in FIG. 4 (a), the edge selection means M5 is a vector extending along the welding wire 3 from the distal end 3a to the proximal end 3b side on the welding wire 3 that comes into contact with the work workpiece W in the abdominal contact position. V1 (wire vector) is set.

このワイヤベクトルV1は、起点が先端3aであって、向きが先端3aから基端3b側つまり、作業マニピュレータ2のノズル(溶接ワイヤ3を把持する筒先)に近づく方向である。ワイヤベクトルV1は、大きさが任意であって、先端3aを起点として上方(先端3aから基端3b側)へ延びる半直線で表される。
なお、溶接ワイヤ3の境界位置6は、ワイヤベクトルV1上における起点(先端3a)から所定距離だけ離れたところに設定されている。
The wire vector V1 has a starting point at the distal end 3a and a direction from the distal end 3a toward the proximal end 3b, that is, a direction approaching the nozzle of the work manipulator 2 (cylinder tip that grips the welding wire 3). The wire vector V1 has an arbitrary size, and is represented by a half line extending upward (from the distal end 3a to the proximal end 3b side) starting from the distal end 3a.
The boundary position 6 of the welding wire 3 is set at a predetermined distance from the starting point (tip 3a) on the wire vector V1.

次に、ワイヤベクトルV1を溶接ワイヤ3が接触する接触面Tに射影する(図4(a)中の視点参照)。
この射影されたベクトルを射影ベクトルV2と設定し、また、ワイヤベクトルV1の起点(溶接ワイヤ3の先端3a)が射影された位置を先端射影位置SPと、境界位置6が射影された位置を境界射影位置WPと設定する。
Next, the wire vector V1 is projected onto the contact surface T with which the welding wire 3 contacts (see the viewpoint in FIG. 4A).
The projected vector is set as the projected vector V2, and the position where the starting point of the wire vector V1 (the tip 3a of the welding wire 3) is projected is the tip projected position SP and the position where the boundary position 6 is projected is the boundary. Set as the projection position WP.

射影ベクトルV2は、接触面Tに沿いながら上方へ向かって延びる半直線となっており、境界射影位置WPよりも上方、つまり作業マニピュレータ2のノズル寄りに位置した接触面Tの縁端辺と交わることとなる。
エッジ選択手段M5は、射影ベクトルV2と交わる縁端辺をエッジEとして選択する。
なお、図4(a)に示す如く、先端射影位置SPからエッジEに降ろした垂線の長さをL1と、先端射影位置SPと境界射影位置WPとを結ぶ線分の長さをL2とする。
Projection vector V2 is a half line extending upward along contact surface T, and intersects with the edge of contact surface T located above boundary projection position WP, that is, closer to the nozzle of work manipulator 2. It will be.
The edge selection means M5 selects the edge side intersecting with the projection vector V2 as the edge E.
As shown in FIG. 4A, the length of the perpendicular line dropped from the tip projection position SP to the edge E is L1, and the length of the line segment connecting the tip projection position SP and the boundary projection position WP is L2. .

ステップS4では、上述したように、予め設定された溶接ワイヤ3の検知可能部位5の境界位置6を前記接触面Tに射影した境界射影位置WPが、ステップS3で選択したエッジEと一致するように、位置修正手段M6(再設定手段)によってセンシング位置Pを変更する。
位置修正手段M6は、図4(b)、(c)に示すように、前記垂線の長さL1から前記線分の長さL2を引いた差分dだけ溶接ワイヤ3を移動させる。このとき、L1>L2であるので差分dは正の値となり、溶接ワイヤ3は上方(射影ベクトルV2における正方向)に移動されることとなる。
In step S4, as described above, the boundary projection position WP obtained by projecting the preset boundary position 6 of the detectable part 5 of the welding wire 3 onto the contact surface T is made to coincide with the edge E selected in step S3. Further, the sensing position P is changed by the position correcting means M6 (resetting means).
As shown in FIGS. 4B and 4C, the position correcting means M6 moves the welding wire 3 by a difference d obtained by subtracting the length L2 of the line segment from the length L1 of the perpendicular line. At this time, since L1> L2, the difference d becomes a positive value, and the welding wire 3 is moved upward (in the positive direction in the projection vector V2).

差分dの上方移動によって、境界射影位置WPと、選択したエッジEとが一致し、溶接ワイヤ3における検知可能部位5の境界位置6が選択したエッジEと同じ高さに位置する。
同様に、先端射影位置SPも差分dだけ上方へ移動し、移動後の先端射影位置SPを新しいセンシング位置Pとして修正してセンシング動作データを再設定する。
Due to the upward movement of the difference d, the boundary projection position WP coincides with the selected edge E, and the boundary position 6 of the detectable part 5 in the welding wire 3 is positioned at the same height as the selected edge E.
Similarly, the tip projection position SP is also moved upward by the difference d, the tip projection position SP after the movement is corrected as a new sensing position P, and the sensing operation data is reset.

このように位置修正手段M6で再設定することにより、センシング動作に適した溶接ワイヤ3のセンシング位置P及びセンシング姿勢Sを生成できる。
なお、本実施形態では、センシング姿勢Sとして腹当り姿勢を設定したが、実際の作業ワークWの配置や傾きによっては、結果的に溶接ワイヤ3が作業ワークWに対して斜め当りすることがある。
Thus, by resetting by the position correction means M6, the sensing position P and the sensing posture S of the welding wire 3 suitable for the sensing operation can be generated.
In the present embodiment, a belly hitting posture is set as the sensing posture S. However, depending on the actual arrangement and inclination of the work workpiece W, the welding wire 3 may hit the work workpiece W obliquely as a result. .

しかし、斜め当りした溶接ワイヤ3上のワイヤベクトルV1を、図5(a)に示した視点でワイヤベクトルV1を見た場合、ワイヤベクトルV1のうち接触面Tに沿う成分のみが接触面Tに射影される。このとき、前記線分の長さL2が溶接ワイヤ3の検知可能部位5の長さより短くなるものの、接触面T上の射影ベクトルV2は、上述したステップS3、ステップS4によって同様に処理することができ、溶接ワイヤ3を斜め上方に移動させる際にも、接触面Tに沿う方向の移動分が差分dとなるようにすればよい。   However, when the wire vector V1 on the welding wire 3 obliquely hit is viewed from the viewpoint shown in FIG. 5A, only the component along the contact surface T of the wire vector V1 is applied to the contact surface T. Projected. At this time, although the length L2 of the line segment is shorter than the length of the detectable portion 5 of the welding wire 3, the projection vector V2 on the contact surface T can be processed in the same manner by the above-described steps S3 and S4. In addition, when moving the welding wire 3 obliquely upward, the amount of movement in the direction along the contact surface T may be the difference d.

したがって、溶接ワイヤ3が斜め当りするか腹当りするかに関わらず、エッジ選択手段M5及び位置修正手段M6によって、センシング位置Pの自動修正が可能となる。
また、実際の作業ワークWに対する作業マニピュレータ2のセンシング姿勢Sによっては、図7(a)に示すように、接触面Tに射影した位置(境界射影位置)WPが選択したエッジEよりも下方に位置する深当りで、且つ溶接ワイヤ3を上方移動させただけでは作業マニピュレータ2が作業ワークWの一部や、他の部材W’に干渉等(接触)する場合がある。
Therefore, the sensing position P can be automatically corrected by the edge selecting means M5 and the position correcting means M6 regardless of whether the welding wire 3 strikes diagonally or belly.
Further, depending on the sensing posture S of the work manipulator 2 with respect to the actual work W, the position projected on the contact surface T (boundary projection position) WP is lower than the selected edge E, as shown in FIG. The work manipulator 2 may interfere (contact) with a part of the work workpiece W or another member W ′ only by moving the welding wire 3 upward at the position where it is located.

このような場合、位置修正手段M6は、溶接ワイヤ3が接触するセンシング位置Pを原点O、この原点OからステップS3で選択したエッジEに引いた垂線方向をz方向、接触面T方向をy方向としてxyz座標系を形成する。
この座標系にて、溶接ワイヤ3先端3aの位置と原点Oとを一致させ、溶接ワイヤ3先端3a位置から基端3b側へ延び且つ接触面Tに射影された射影ベクトルV2をZ軸に一致させた姿勢を初期姿勢とする(図7(a)参照)。ここからロール角=−90°、ピッチ角=0°、ヨー角=0°となるように作業マニピュレータ2の姿勢を変更し、図7(b)に示すような、腹当り姿勢となる姿勢を設定する。
In such a case, the position correcting means M6 has the sensing position P with which the welding wire 3 contacts the origin O, the perpendicular direction drawn from the origin O to the edge E selected in step S3 is the z direction, and the contact surface T direction is y. An xyz coordinate system is formed as a direction.
In this coordinate system, the position of the distal end 3a of the welding wire 3 coincides with the origin O, and the projected vector V2 extending from the position of the distal end 3a of the welding wire 3 to the proximal end 3b and projected onto the contact surface T coincides with the Z axis. Let the posture which was made to be an initial posture (refer to Drawing 7 (a)). From this, the posture of the work manipulator 2 is changed so that the roll angle = −90 °, the pitch angle = 0 °, and the yaw angle = 0 °, and the posture that becomes the belly contact posture as shown in FIG. Set.

この後、図7(c)に示す如く、溶接ワイヤ3の先端3aを、原点OからエッジEに降ろした垂線の長さL1から溶接ワイヤ3の検知可能部位5を接触面Tに射影した線分の長さL2を引いた差分dだけz方向、つまり上方に移動させることで、溶接ワイヤ3の検知可能部位5の境界位置6(境界射影位置WP)とステップS3で選択したエッジEとを一致させる。   Thereafter, as shown in FIG. 7C, the tip 3a of the welding wire 3 is a line obtained by projecting the detectable part 5 of the welding wire 3 onto the contact surface T from the length L1 of the perpendicular dropped from the origin O to the edge E. The boundary position 6 (boundary projection position WP) of the detectable part 5 of the welding wire 3 and the edge E selected in step S3 are moved by the difference d minus the minute length L2 in the z direction, that is, upward. Match.

この一致させた位置を、新しいセンシング位置Pとして修正することで、作業マニピュレータ2が作業ワークWに干渉等することなく、センシング動作に適した溶接ワイヤ3のセンシング位置P及びセンシング姿勢Sを変更して、センシング動作データを再設定する。
つまり、接触部位判断手段M3〜位置修正手段M6によって、ステップS1で指定した教示データが検知した作業ワークWのセンシング位置Pが事前の教示データの位置と異なる場合(溶接ワイヤ3を取り付けた作業マニピュレータ2の手先2aやその他の部位に当たる場合や、溶接ワイヤ3の当たりが浅いため作業ワークWに当たる部位が少ない場合など)でも、溶接ワイヤ3が検知可能なセンシング位置P及びセンシング姿勢Sに修正され、作業オペレータの手動によるセンシング動作生成後の修正作業が不要となる。
By correcting the matched position as a new sensing position P, the sensing position P and sensing posture S of the welding wire 3 suitable for sensing operation can be changed without the work manipulator 2 interfering with the work workpiece W. Reset the sensing operation data.
That is, when the sensing position P of the work workpiece W detected by the teaching data designated in step S1 is different from the position of the previous teaching data by the contact site determination means M3 to the position correction means M6 (work manipulator with the welding wire 3 attached). 2), the contact position of the welding wire 3 is detected, and the sensing position P is corrected to the sensing position S that can be detected by the welding wire 3. The correction work after the sensing operation is manually generated by the work operator becomes unnecessary.

さらに、図6(b)で示されたように、境界位置6(境界射影位置WP)が選択したエッジEよりも上方に位置するように溶接ワイヤ3が浅当りした場合であっても、前記垂線の長さL1から検知可能部位5を射影した線分の長さL2を引いた差分dが負の値となり、深当りした場合とは逆に、溶接ワイヤ3を下方に移動させてセンシング位置Pの自動修正が可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 6 (b), even when the welding wire 3 hits shallowly so that the boundary position 6 (boundary projection position WP) is located above the selected edge E, The difference d obtained by subtracting the length L2 of the line segment projecting the detectable portion 5 from the length L1 of the perpendicular becomes a negative value, and conversely, in the case of deep hit, the welding wire 3 is moved downward to sense position Automatic correction of P becomes possible.

最後に、ステップS5にて次のセンシング動作の指定があればステップS1に戻り、センシング動作指定手段M2(データ生成手段)によって、再設定されたセンシング位置P及びセンシング姿勢Sを含むように作業マニピュレータ2のセンシング動作データが生成される。
以降、全てのセンシング動作についてステップS1〜ステップS5を繰り返し、自動で干渉等を回避した適切なセンシング位置P及びセンシング姿勢Sを指示することが可能となり、作業オペレータによる修正、再設定が不要となることから、教示作業負担の低減が可能となる。
Finally, if the next sensing operation is designated in step S5, the process returns to step S1, and the work manipulator includes the sensing position P and the sensing posture S reset by the sensing operation designation means M2 (data generation means). Two sensing operation data are generated.
Thereafter, Steps S1 to S5 are repeated for all sensing operations, and it is possible to automatically indicate an appropriate sensing position P and sensing posture S that avoids interference and the like, and correction and resetting by a work operator are unnecessary. Therefore, the teaching work burden can be reduced.

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。センシング動作生成装置1等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
上記実施形態では、センシング姿勢Sを最も安定した腹当て姿勢としたが、センシング姿勢Sを斜め当り姿勢(溶接姿勢)としても対応可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above. Each configuration of the sensing operation generation device 1 or the like, or the overall structure, shape, dimensions, and the like can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the sensing posture S is the most stable stomach posture, but the sensing posture S can be handled as an oblique contact posture (welding posture).

作業マニピュレータ2は、溶接用のマニピュレータに限らず、塗装用、組立用など各種マニピュレータでもかまわない。
接触式センサ3は、ワイヤに電流を流し接触時における短絡状態を見る接触式の溶接ワイヤに限らず、ロードセルを備えた荷重検出センサであってもよい。
また、接触面Tが小さい場合や奥まった位置にある場合、エッジE付近しか接触式センサ3を接触させられない場合などには、所定長さの検知可能部位5を有した接触式センサ3では、センシング姿勢Sにて作業ワークWに接触しづらいケースがあるかもしれないものの、検知可能部位5を可及的に短くしたり、接触式センサ3先端3aの1点だけにすることによって対応可能となる。
The work manipulator 2 is not limited to a manipulator for welding, and various manipulators such as for painting and assembling may be used.
The contact-type sensor 3 is not limited to a contact-type welding wire in which a current is passed through the wire to check a short-circuit state at the time of contact, and may be a load detection sensor having a load cell.
Further, when the contact surface T is small or in a deep position, or when the contact sensor 3 can be contacted only near the edge E, the contact sensor 3 having the detectable portion 5 of a predetermined length is used. Although there may be cases where it is difficult to contact the work workpiece W in the sensing posture S, it can be handled by shortening the detectable part 5 as much as possible or by using only one point of the contact sensor 3 tip 3a. It becomes.

1 センシング動作生成装置
2 作業マニピュレータ
2a 作業マニピュレータの手先
3 接触式センサ(溶接ワイヤ)
3a 接触式センサの先端
3b 接触式センサの基端
4 コンピュータ
5 接触式センサの検知可能部位
6 設定位置(検知可能部位の境界位置)
W 作業ワーク
P センシング位置
S センシング姿勢
T 接触面
E 接触面のエッジ
WP 設定位置を接触面に射影した境界射影位置
V1 接触式センサの先端から基端側に延びるベクトル(ワイヤベクトル)
V2 ワイヤベクトルを接触面に射影した射影ベクトル
M1 幾何学モデリング手段
M2 センシング動作指定手段(データ生成手段)
M3 接触部位判断手段
M4 干渉判断手段
M5 エッジ選択手段
M6 位置修正手段(再設定手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing action production | generation apparatus 2 Work manipulator 2a Hand of work manipulator 3 Contact-type sensor (welding wire)
3a Tip of contact type sensor 3b Base type of contact type sensor 4 Computer 5 Detectable part of contact type sensor 6 Setting position (boundary position of detectable part)
W Workpiece P Sensing position S Sensing posture T Contact surface E Edge of contact surface WP Boundary projection position where the set position is projected onto the contact surface V1 Vector (wire vector) extending from the tip of the contact sensor to the base
V2 Projection vector obtained by projecting wire vector onto contact surface M1 Geometric modeling means M2 Sensing operation designation means (data generation means)
M3 contact part judging means M4 interference judging means M5 edge selecting means M6 position correcting means (resetting means)

Claims (9)

作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成方法であって、
前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択し、
前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定し、
前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成することとし、
前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断し、
前記接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たった場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする作業マニピュレータのセンシング動作生成方法。
A sensing operation generation method for generating sensing operation data used when a work manipulator having a contact-type sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation,
In the sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, the contact surface of the work workpiece to be contacted by the contact sensor is selected, and one edge constituting the contact surface is selected.
Resetting the sensing posture of the work manipulator so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface with the setting position set on the base end side of the contact sensor,
Generating sensing operation data of the work manipulator so as to include the reset sensing posture ;
In the sensing posture, it is determined whether the contact type sensor is in contact with or obliquely along the contact surface of the work piece,
A method for generating a sensing operation of a work manipulator , wherein an edge is selected in the contact surface when the contact sensor hits the contact surface along or obliquely .
前記センシング姿勢において、前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉したかを判断し、
前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉した場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする請求項に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成方法。
In the sensing posture, determine whether the work manipulator has interfered with work work,
When said working manipulator interferes working the workpiece, sensing operation method of generating work manipulator according to claim 1, characterized in that selecting the edge in the contact surface.
前記接触面内でエッジを選択するに際しては、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、
この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択することを特徴とする請求項1又は2に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成方法。
When selecting an edge in the contact surface, set a projection vector obtained by projecting a vector set to extend from the distal end of the contact sensor to the proximal end side on the contact surface,
Working manipulator sensing operation generating method according to claim 1 or 2 edge side of the contact surface, characterized in that selected as said edge this projection vector intersects.
作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成装置であって、
前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択するエッジ選択手段と、
前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定手段と、
前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成手段と、
を有しており、
前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断手段を有し、
前記エッジ選択手段は、前記接触部位判断手段で接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するように構成されていることを特徴とする作業マニピュレータのセンシング動作生成装置。
A sensing operation generation device that generates sensing operation data used when a work manipulator having a contact sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation,
In a sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, an edge selection means for extracting a contact surface of the work workpiece to which the contact sensor contacts and selecting one edge constituting the contact surface; ,
Reset that resets the sensing posture of the work manipulator so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface of the setting position set on the base end side of the contact sensor. Means,
Data generating means for generating sensing operation data of the work manipulator so as to include the reset sensing posture;
A has,
In the sensing posture, the contact sensor has a contact part determination means for determining whether the contact sensor is in contact with the contact surface of the work workpiece or obliquely,
The edge selection means is configured to select an edge within the contact surface when the contact part determination means determines that the contact sensor has hit the contact surface or obliquely. A sensing operation generation device for a featured manipulator.
前記センシング姿勢において、前記作業ワークが作業マニピュレータに干渉したかを判断する干渉判断手段を有し、
前記エッジ選択手段は、前記干渉判断手段で作業マニピュレータが作業ワークに干渉したと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択するように構成されていることを特徴とする請求項に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成装置。
In the sensing posture, there is interference determination means for determining whether the work work has interfered with a work manipulator,
The edge selection means, when working manipulator by the interference determination means has been determined that interfere with the work the work, to claim 4, characterized in that it is configured to select an edge in the contact surface A sensing operation generation device for the work manipulator described.
前記エッジ選択手段は、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、
この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択するように構成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成装置。
The edge selection means sets a projection vector obtained by projecting a vector set to extend from the distal end of the contact sensor to the proximal end side on the contact surface,
6. The sensing operation generating device for a work manipulator according to claim 4 , wherein an edge of the contact surface where the projection vectors intersect is selected as the edge.
作業ワークに接触可能な接触式センサを備えた作業マニピュレータがセンシング動作を行う際に用いられるセンシング動作データを生成するセンシング動作生成プログラムであって、
前記作業マニピュレータの接触式センサが作業ワークに接触するセンシング姿勢において、前記接触式センサが接触する作業ワークの接触面を抽出すると共に、この接触面を構成する一つのエッジを選択する選択ステップと、
前記選択された一つのエッジの位置と、前記接触式センサの基端側に設定した設定位置を前記接触面に射影した位置とが一致するように、作業マニピュレータのセンシング姿勢を再設定する再設定ステップと、
前記再設定されたセンシング姿勢を含むように作業マニピュレータのセンシング動作データを生成するデータ生成ステップと、を有しており、
前記センシング姿勢において、前記接触式センサが作業ワークの接触面に沿うように又は斜めに接触したかを判断する接触部位判断ステップを有し、
前記選択ステップでは、前記接触部位判断ステップにて接触式センサが接触面に沿うように又は斜めに当たったと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする作業マニピュレータのセンシング動作生成プログラム。
A sensing operation generation program that generates sensing operation data used when a work manipulator equipped with a contact-type sensor capable of contacting a work workpiece performs a sensing operation,
In a sensing posture in which the contact sensor of the work manipulator contacts the work workpiece, a selection step of extracting a contact surface of the work workpiece to which the contact sensor contacts and selecting one edge constituting the contact surface;
Reset that resets the sensing posture of the work manipulator so that the position of the selected one edge matches the position projected on the contact surface of the setting position set on the base end side of the contact sensor. Steps,
A data generation step of generating sensing operation data of the work manipulator so as to include the reset sensing posture ,
In the sensing posture, the contact sensor has a contact part determination step for determining whether the contact sensor is in contact with the contact surface of the work workpiece or obliquely,
In the selection step, when it is determined in the contact part determination step that the contact-type sensor hits the contact surface or obliquely, an edge is selected in the contact surface. Sensing operation generation program.
前記センシング姿勢において、前記作業マニピュレータが作業ワークに干渉したかを判断する干渉判断ステップを有し、
前記選択ステップでは、前記干渉判断ステップにて作業マニピュレータが作業ワークに干渉したと判断された場合に、前記接触面内でエッジを選択することを特徴とする請求項に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成プログラム。
An interference determination step for determining whether the work manipulator interferes with a work workpiece in the sensing posture;
8. The sensing of the work manipulator according to claim 7 , wherein, in the selection step, an edge is selected in the contact surface when it is determined in the interference determination step that the work manipulator has interfered with a work workpiece. Action generation program.
前記選択ステップでは、前記接触式センサの先端から基端側へ延びるように設定したベクトルを前記接触面に射影した射影ベクトルを設定して、
この射影ベクトルが交わる前記接触面の縁端辺を前記エッジとして選択することを特徴とする請求項7又は8に記載の作業マニピュレータのセンシング動作生成プログラム。
In the selection step, a projection vector obtained by projecting a vector set to extend from the distal end to the proximal end side of the contact sensor on the contact surface is set,
9. The program for generating a sensing operation of a work manipulator according to claim 7 , wherein an edge of the contact surface intersecting with the projection vector is selected as the edge.
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