TW202228882A - 決定藉由刮削加工所應形成之凹部之位置之裝置、機器人系統及方法 - Google Patents

Abstract

有以於工件之表面形成複數個凹部之方式，使機器人重複執行刮削加工之情形。謀求更簡單地構築可執行此種刮削加工之機器人系統之技術。 決定藉由為了將工件之表面平坦化而由機器人12以刮刀進行刮削之刮削加工所應形成於該表面之複數個凹部之位置的裝置60具備：輸入受理部54，其受理表面之形狀資訊、及該表面上之複數個凹部之圖案資訊之輸入；及位置決定部56，其基於輸入受理部54所受理之形狀資訊及圖案資訊，自動決定表面中之各個凹部之位置。

Description

決定藉由刮削加工所應形成之凹部之位置之裝置、機器人系統及方法

本揭示係關於一種決定藉由刮削加工所應形成於工件表面之凹部之位置之裝置、機器人系統及方法。

已知有一種進行刮削加工之機器人(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-042164號公報

[發明所欲解決之問題]

有以於工件之表面形成複數個凹部之方式，使機器人重複執行刮削加工之情形。謀求更簡單地構築可執行此種刮削加工之機器人系統。 [解決問題之技術手段]

本揭示之一態樣中，決定藉由為了將工件之表面平坦化而由機器人以刮刀進行刮削之刮削加工所應形成於該表面之複數個凹部之位置的裝置具備：輸入受理部，其受理表面之形狀資訊、及該表面上之複數個凹部之圖案資訊之輸入；及位置決定部，其基於輸入受理部所受理之形狀資訊及圖案資訊，自動決定表面之各個凹部之位置。

本揭示之其他態樣中，決定藉由為了將工件之表面平坦化而由機器人以刮刀進行刮削之刮削加工所應形成於該表面之複數個凹部之位置的方法係處理器受理表面之形狀資訊、及該表面上之複數個凹部之圖案資訊之輸入，基於所受理之形狀資訊及圖案資訊，自動決定表面之各個凹部之位置。 [發明之效果]

根據本揭示，由於可自動決定工件之表面上凹部之位置，故可簡化刮削加工用之機器人系統之啟動花費之作業。

以下，基於圖式詳細說明本揭示之實施形態。另，以下說明之各種實施形態中，對相同要件標註相同符號，省略重複之說明。又，以下之說明中，有時將圖中之機器人座標系C1之x軸正方向作為右方，將y軸正方向作為前方，將z軸正方向作為上方而提及。

首先，參照圖1及圖2，針對一實施形態之機器人系統10進行說明。機器人系統10係進行為了將工件W之表面Q平坦化加以刮削之刮削加工之系統。刮削加工係為了將形成於工件W之表面Q之微小凹凸之該工件W之厚度方向之尺寸設為預設之範圍內(例如μm級)，而刮削該表面Q之加工。該微小凹凸作為用以將潤滑油積存於可用作滑動面之該表面Q之所謂「油坑」發揮功能。

例如，刮削加工包含：用以將以銑床等加工工件之表面時形成之微小凹凸設為第1尺寸(例如10 μm)以下之粗加工、及於該粗加工後將該微小凹凸設為小於第1尺寸之第2尺寸(例如5 μm)以下之精加工。

機器人系統10具備機器人12、力感測器14、刮刀16及控制裝置18。本實施形態中，機器人12為垂直多關節機器人，且具有機器人基座20、迴旋軀幹22、下臂部24、上臂部26及手腕部28。機器人基座20固定於作業單元之地板之上。迴旋軀幹22以可繞鉛垂軸迴旋之方式，設置於機器人基座20。

下臂部24可繞水平軸旋動地設置於迴旋軀幹22，上臂部26可旋動地設置於下臂部24之前端部。手腕部28具有：手腕基座28a，其可旋動地設置於上臂部26之前端部；及手腕凸緣28b，其以可繞手腕軸A1旋動之方式設置於該手腕基座28a。

於機器人12之各構成要件(機器人基座20、迴旋軀幹22、下臂部24、上臂部26、手腕部28)，設有伺服馬達34(圖2)。該等伺服馬達34根據來自控制裝置18之指令，使機器人12之各構成要件(迴旋軀幹22、下臂部24、上臂部26、手腕部28、手腕凸緣28b)繞驅動軸旋動。其結果，機器人12可使刮刀16移動而將其配置為任意位置及姿勢。

力感測器14檢測機器人12將刮刀16抵壓於工件W之表面之抵壓力F。例如，力感測器14為具有圓筒狀之主體部、及設置於該主體部之複數個應變計之6軸力壓感測器，且介插於手腕凸緣28b與刮刀16之間。本實施形態中，力感測器14以其中心軸與手腕軸A1一致之方式配置。

刮刀16固定於力感測器14之前端部，為了刮削加工而刮削工件W之表面。具體而言，刮刀16具有可撓性柄部30、及固定於該柄部30之前端部之刀部32。柄部30之基端部固定於力感測器14之前端部。柄部30自力感測器14之前端部沿軸線A2直線狀延伸。刀部32自其基端32b沿軸線A2延伸至前端32a。另，軸線A2亦可與手腕軸A1大致正交。

如圖3所示，刀部32之前端32a自上側(圖1中箭頭B之方向)觀察之情形時，以隨著自其寬度方向兩端朝向中央而向外側鼓起之方式彎曲。將刮刀16之刀部32之前端32a押抵於工件W之表面Q，以該前端32a刮削該表面Q。

控制裝置18控制機器人12之動作。如圖2所示，控制裝置18為具有處理器40、記憶體42、I/O(Input/Output：輸入/輸出)介面44、輸入裝置46及顯示裝置48之電腦。處理器40具有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等，與記憶體42、I/O介面44、輸入裝置46及顯示裝置48經由匯流排50可通信地連接，一面與該等組件通信，一面進行用以執行刮削加工之運算處理。

記憶體42具有RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)或ROM(Read-Only Memory：唯讀記憶體)等，暫時或永恆記憶處理器40執行之運算處理所使用之各種資料，及運算處理之中途產生之各種資料。I/O介面44具有例如乙太網路(註冊商標)埠、USB(Universal Serial Bus：通用串列匯流排)埠、光纖連接器或HDMI(High Definition Multimedia Interface：高畫質多媒體介面)(註冊商標)端子，於來自處理器40之指令下，於與外部機器之間以有線或無線將資料進行通信。本實施形態中，機器人12之各伺服馬達34及力感測器14可通信地連接於I/O介面44。

輸入裝置46具有鍵盤、滑鼠或觸控面板等，可由操作員輸入資料。顯示裝置48具有液晶顯示器或有機EL(Electro-Luminescence：電致發光)顯示器等，於來自處理器40之指令下，可視認地顯示各種資料。另，輸入裝置46或顯示裝置48可一體組入於控制裝置18之外殼，或亦可與控制裝置18之外殼分開地外接於該外殼。

如圖1所示，於機器人12設定有機器人座標系C1。機器人座標系C1為用以控制機器人12之各可動要件之動作之座標系，且固定於機器人基座20。本實施形態中，機器人座標系C1以其原點配置於機器人基座20之中心，其z軸與迴旋軀幹22之迴旋軸一致之方式設定於機器人12。

另一方面，於刮刀16設定有工具座標系C2。工具座標系C2為規定機器人座標系C1中之刮刀16(或手腕凸緣28b)之位置及姿勢之座標系。本實施形態中，工具座標系C2以其原點(所謂TCP)配置於柄部30未撓曲之狀態之刀部32之前端32a之中心，其z軸與軸線A2(或前端32a之中心之該前端32a之曲面之法線方向)平行之方式設定於刮刀16。

欲使刮刀16移動時，控制裝置18之處理器40於機器人座標系C1中設定工具座標系C2，以將刮刀16配置為由設定之工具座標系C2所示之位置及姿勢之方式，產生對機器人12之各伺服馬達34之指令(位置指令、速度指令、轉矩指令等)。

如此，處理器40將刮刀16定位成機器人座標系C1中之任意位置及姿勢，藉此執行刮削加工。如此，本實施形態中，處理器40作為以執行刮削加工之方式控制機器人12之動作之機器人控制部52(圖2)發揮功能。

另一方面，於力感測器14設定有感測器座標系C3。感測器座標系C3為定義作用於力感測器14之力之方向之座標系。本實施形態中，感測器座標系C3以其原點配置於力感測器14之中心，其z軸與手腕軸A1一致(或其x軸與工具座標系C2之z軸平行)之方式，設定於力感測器14。

圖4顯示機器人12使刮刀16之刀部32之前端32a與工件W之表面Q抵接之狀態。機器人12使刮刀16之前端32a朝與該表面Q正交之方向以抵壓力F抵壓表面Q之情形時，該抵壓力F之反作用力F’自該表面Q經由刮刀16施加於力感測器14。

力感測器14之應變計之各者將與此時作用於力感測器14之力對應之檢測資料發送至控制裝置18。處理器40基於通過I/O介面44自力感測器14接收到之檢測資料，求得此時作用於力感測器14之感測器座標系C3之x軸、y軸及z軸方向之力f、及繞x軸、繞y軸及繞z軸之方向之轉矩τ。處理器40基於力f及轉矩τ、與此時之刮刀16之狀態資料CD，運算於與表面Q正交之方向作用於刀部32之前端32a之反作用力F’的大小。

狀態資料CD包含例如軸線A2與表面Q之角度θ1、自手腕軸A1(或感測器座標系C3之原點)至刀部32之前端32a之距離d、機器人座標系C1中顯示工具座標系C2(或感測器座標系C3)之位置及姿勢之位置資料、以及柄部30之撓曲資料(例如柄部30之撓曲量或彈性率)之至少1者。如此，力感測器14檢測反作用力F’作為抵壓力F，控制裝置18可基於力感測器14之檢測資料求得抵壓力F(反作用力F’)之大小。

接著，參照圖5～圖7，針對機器人12執行之刮削加工進行說明。如圖5所示，為了執行刮削加工而應將刮刀16之前端32a(即TCP)定位之複數個教示點TP ₁、TP ₂及TP ₃沿定位於機器人座標系C1之已知位置之工件W之表面Q設定。

本實施形態中，教示點TP ₂設定於較教示點TP ₁更朝右方離開之位置，教示點TP ₃設定於朝教示點TP ₂之右上方離開之位置。另，教示點TP ₁及TP ₂之機器人座標系C1之z軸方向之位置彼此大致相同。該等教示點TP _n(n=1、2、3)以機器人座標系C1之座標表示。

進行刮削加工時，處理器40開始位置控制，產生用以藉由機器人12使刮刀16移動至教示點TP _n之位置控制指令PC _n。處理器40依照該位置控制指令PC _n使機器人12之各伺服馬達34動作，藉此依教示點TP ₁→TP ₂→TP ₃之順序將刮刀16定位。藉由該位置控制，處理器40使刮刀16(具體而言為前端32a)沿由複數個教示點TP _n規定之移動路徑MP移動。

另，本實施形態中，為了容易理解，工件W之表面Q與機器人座標系C1之x-y平面大致平行，移動路徑MP之方向MD與機器人座標系C1之x-z平面大致平行。位置控制指令PC _n具有規定使刮刀16(即，機器人12之手腕凸緣28b)移動至教示點TP _n時之速度V _{P_n}之速度指令PC _{V_n}。

位置控制開始後，處理器40依照位置控制指令PC ₁使機器人12動作，使刮刀16向教示點TP ₁移動。刮刀16之前端32a配置於教示點TP ₁時，如圖6所示，該前端32a自表面Q向上方離開。

當刮刀16到達教示點TP ₁時，處理器40開始力控制。開始力控制後，處理器40基於力感測器14之檢測資料，以機器人12將刮刀16抵壓於工件W之表面Q之抵壓力F控制成目標值F _T之方式，控制機器人12之手腕凸緣28b(或TCP)之位置。

具體而言，處理器40於力控制中，為了將力控制下基於力感測器14之檢測資料取得之抵壓力F(具體而言，反作用力F’)控制成目標值F _T，而產生用以控制機器人12之手腕凸緣28b(TCP)之位置之力控制指令FC。且，處理器40將該力控制指令FC加到位置控制指令PC _n，使機器人12之伺服馬達34動作。

藉此，處理器40依照位置控制指令PC _n使刮刀16(或手腕凸緣28b)朝移動路徑MP之方向MD移動，且依照力控制指令FC使刮刀16向接近或離開工件W之表面Q之方向(即，機器人座標系C1之z軸方向)移動。力控制指令FC具有規定使刮刀16向機器人座標系C1之z軸方向移動之速度之速度指令FC _V。

刮刀16到達教示點TP ₁時，處理器40產生作為用以使刮刀16向教示點TP ₂移動之位置控制指令PC2之速度指令PC _{V_2}，且產生作為力控制指令FC之速度指令FC _{V_0}。圖6中，模式性顯示刮刀16到達教示點TP ₁時，處理器40產生之速度指令PC _{V_2}及速度指令FC _{V_0}。

刮刀16到達教示點TP ₁後，處理器40依照速度指令PC _{V_2}使機器人12動作，使刮刀16向教示點TP ₂以與速度指令PC _{V_2}對應(具體而言，一致)之速度V _{P_2}向方向MD移動。

與此同時，處理器40為了將抵壓力F控制成目標值F _T而產生速度指令FC _{V_0}，且藉由對伺服馬達34施加速度指令PC _{V_2}，而使刮刀16向朝向表面Q之方向(即下方)，以與該速度指令FC _{V_0}對應(具體而言，一致)之速度V _{F_0}移動。其結果，機器人12使刮刀16通過教示點TP ₁後，向圖6中之方向MD’移動。

圖7中，以實線顯示刮削加工中刮刀16(具體而言，前端32a)實際所依循之軌跡TR。刮刀16通過教示點TP ₁後，依以相對於表面Q形成角度θ2之方式傾斜之軌跡TR向表面Q移動，於位置P1與該表面Q抵接。

此處，若將圖7中之教示點TP ₁與位置P1之間之機器人座標系C1之x軸及z軸方向之距離分別設為距離x1及z1，則該距離x1及z1、速度指令PC _{V_2}(速度V _{P_2})及速度指令FC _{V_0}(速度V _{F_0})滿足以下之式(1)。 z1/x1=FC _{V_0}/PC _{V_2}=V _{F_0}/V _{P_2}…(1)

又，角度θ2、距離x1及z1、速度指令PC _{V_2}(速度V _{P_2})及速度指令FC _{V_0}(速度V _{F_0})滿足以下之式(2)。 θ2=tan ^-1(z1/x1)=tan ^-1(FC _{V_0}/PC _{V_2})=tan ^-1(V _{F_0}/V _{P_2})…(2)。

因此，若作為刮削加工之加工條件MC，設定為x1=10[mm]、z1=5[mm]，則根據式(2)，可決定為角度θ2≒26.6°。該情形時，作為加工條件MC，將速度V _{P_2}(即，速度指令PC _{V_2})設定為100[mm/sec]之情形時，根據式(1)，可將速度V _{F_0}(即，速度指令FC _{V_0})決定為50[mm/sec]。

於刮刀16與表面Q抵接之期間，處理器40依照位置控制指令PC ₂使刮刀16向方向MD(即右方)移動，且產生作為用以藉由力控制將抵壓力F控制成目標值F _T之力控制指令FC之速度指令FC _{V_1}。

根據該速度指令FC _{V_1}，使機器人12之手腕凸緣28b之位置於機器人座標系C1之z軸方向上，以與速度指令FC _{V_1}對應(具體而言，一致)之速度V _{F_1}移位。此處，於刮刀16與表面Q抵接之期間產生之速度指令FC _{V_1}(即，速度V _{F_1})之最大值可設定為大於刮刀16與表面Q抵接前產生之速度指令FC _{V_0}(即，速度V _{F_0})。

如此，刮刀16一面以與目標值F _T對應之大小之抵壓力F抵壓，一面沿表面Q向右方移動，藉此，以刮刀16之前端32a執行刮削表面Q之刮削加工。圖8顯示刮削加工中之刮刀16之狀態。如圖8所示，刮削加工中，機器人12將刮刀16之前端32a以抵壓力F抵壓於表面Q，藉此，刮刀16之柄部30以向下方鼓起之方式撓曲。換言之，力控制之目標值F _T設定為於刮削加工中可使柄部30撓曲之值。

再次參照圖7，當刮刀16(或手腕凸緣28b)到達與教示點TP ₂對應之位置時，處理器40結束力控制，另一方面，產生用以使刮刀16移動至教示點TP ₃之位置控制指令PC ₃。處理器40依照位置控制指令PC ₃使機器人12動作，藉此使刮刀16向右上方移動到教示點TP ₃。

其結果，刮刀16依以相對於工件W之表面Q形成角度θ3之方式傾斜之軌跡TR向右上方移動，該刮刀16之前端32a於位置P2離開表面Q。如此，藉由刮刀16遍及位置P1至位置P2之距離x2地刮削表面Q，刮削加工結束。另，本實施形態中，機器人座標系C1之x軸方向上之位置P2之座標與教示點TP ₂大致相同。其後，刮刀16到達教示點TP ₃。

此處，若將圖7中之教示點TP ₂(或位置P2)與教示點TP ₃之間之機器人座標系C1之x軸方向之距離設為距離x3，將位置P2與教示點TP ₃之間之機器人座標系C1之z軸方向之距離設為距離z2，則本實施形態中，距離x3及z2滿足以下之式(3)。 θ3=tan ^-1(z2/x3)…(3)

藉由如此執行之刮削加工，如圖9及圖10所示，彎曲狀凹陷之凹部R以自位置P1向右方延伸至位置P2之方式形成於表面Q。圖9及圖10所示之例中，凹部R具有機器人座標系C1之x軸方向之長度x2、y軸方向之寬度y1、及z軸方向之深度z3。

另，圖9中，為了容易理解，將凹部R之深度z3放大圖示，但應理解，實際之凹部R之深度z3為約10 μm以下。又，如圖10所示，凹部R中，確定連結位置P1與位置P2之線之中點P3。位置P1、位置P2及中點P3各者成為顯示機器人座標系C1中之凹部R之位置之基準點RP。

處理器40藉由重複執行如上述之刮削加工，而於工件W之表面Q形成複數個凹部R。此處，本實施形態中，處理器40決定藉由刮削加工所應形成於該表面Q之複數個凹部R之位置。以下，對該功能進行說明。

首先，處理器40受理表面Q之形狀資訊SI之輸入。作為形狀資訊SI之輸入之一例，操作員操作控制裝置18之輸入裝置46，輸入表面Q之各頂點之機器人座標系C1之座標P(x、y、z)、與指定該表面Q之形狀(四邊形、八邊形、梯形等)之資訊SI _D，作為形狀資訊SI。

圖11顯示工件W之表面Q之一例。圖11所示例之情形時，操作員操作輸入裝置46，輸入矩形之表面Q之各頂點P11、P12、P13及P14之機器人座標系C1之座標P11(x ₁₁、y ₁₁、z ₁₁)、P12(x ₁₂、y ₁₂、z ₁₂)、P13(x ₁₃、y ₁₃、z ₁₃)及P14(x ₁₄、y ₁₄、z ₁₄)，作為形狀資訊SI。

又，操作員操作輸入裝置46，輸入使處理器40辨識各頂點P11、P12、P13及P14之順序，作為指定表面Q之形狀之資訊SI _D。圖11所示之例之情形時，操作員以使處理器40依頂點P11→P12→P13→P14→P11之順序辨識之方式輸入該順序。於是，處理器40藉由於機器人座標系C1中，依P11→P12→P13→P14之順序畫出假想線，而辨識矩形之表面Q之形狀。

亦可取而代之，操作員輸入指定作為形狀辨識之起點之頂點之資訊、與指定辨識其他頂點之方向之資訊，作為指定形狀之資訊SI _D。例如，圖11所示之例之情形時，操作員輸入用於以頂點P11為起點，自上方觀察，依「順時針方向」之順序辨識其他頂點P12、P13及P14之資訊。

該情形時，處理器40以頂點P11為起點，依頂點P11→P12→P13→P14→P11之順序畫出假想線，藉此可辨識矩形之表面Q之形狀。另，作為指定辨識其他頂點之方向之資訊，亦可指定「逆時針方向」。該情形時，處理器40以頂點P11為起點，依頂點P11→P14→P13→P12→P11之順序辨識各頂點。

圖12所示之例中，操作員輸入頂點P11→P13→P12→P14→P11之順序，作為指定表面Q之形狀之資訊SI _D。於是，處理器40如圖12所示，將工件W之表面Q辨識為三角形之2個表面Q1及表面Q2。

圖13所示之例中，操作員輸入八邊形之表面Q之各頂點P11～P18之機器人座標系C1之座標P11(x ₁₁、y ₁₁、z ₁₁)～P18(x ₁₈、y ₁₈、z ₁₈)，且輸入指定頂點P11→P12→P13→P14→P15→P16→P17→P18→P11之順序之資訊SI _D，作為形狀資訊SI。於是，處理器40辨識圖13所示之八邊形之表面Q。如此，操作員藉由輸入表面Q之形狀之各頂點之座標、與指定該形狀之資訊SI _D，作為形狀資訊SI，而可使處理器40辨識各種形狀之表面Q。

作為輸入形狀資訊SI之另一例，操作員操作輸入裝置46，自外部機器(例如CAD(Computer Aided Design：電腦輔助設計)裝置或外接記憶體)對控制裝置18輸入工件W之圖式資料(CAD資料)，且輸入指定規定該圖式資料之位置之模型座標系C4與機器人座標系C1之位置關係之資訊，作為形狀資訊SI。

亦可取而代之，於將工件W之圖式資料預先存儲於記憶體42之情形時，操作員操作輸入裝置46，輸入指定存儲於記憶體42之工件W之圖式資料之資訊、及指定該圖式資料之模型座標系C4與機器人座標系C1之位置關係之資訊，作為形狀資訊SI。

作為輸入形狀資訊SI之進而另一例，亦可為，機器人系統10進而具備可拍攝物體之視覺感測器(未圖示)，該視覺感測器將拍攝工件W之表面Q之圖像資料作為該表面Q之形狀資訊SI，輸入至控制裝置18。具體而言，視覺感測器例如為3維視覺感測器或2維視覺感測器，且安裝於機器人12之已知位置藉由該機器人12移動，或固定於機器人座標系C1之已知位置。處理器40可受理自視覺感測器輸入形狀資訊SI(圖像資料)，取得機器人座標系C1之表面Q之座標。

如此，處理器40通過輸入裝置46(或視覺感測器)受理形狀資訊SI之輸入。因此，本實施形態中，處理器40作為受理形狀資訊SI之輸入之輸入受理部54(圖2)發揮功能。處理器40基於輸入之形狀資訊SI，取得機器人座標系C1之表面Q之位置(即，頂點及端緣之座標)。如此，機器人座標系C1之表面Q之位置已知。

又，處理器40受理規定將應形成於表面Q之複數個凹部R以何種態樣配置於該表面Q上之圖案資訊PI之輸入。圖案資訊PI具有例如花紋資訊PI1、間距資訊PI2、角度資訊PI3及偏移資訊PI4。花紋資訊PI1為用以指定將複數個凹部R以格柵狀排列配置於表面Q上劃定之列方向G及行方向H之花紋之種類的資訊。

圖14顯示平移花紋作為花紋之一例。圖14所示之平移花紋中，於互相正交之列方向G及行方向H上，複數個凹部R格柵狀整列。另，圖14所示之例中，列方向G及行方向H分別定為與機器人座標系C1之x軸方向及y軸方向平行。圖14中之凹部R _{k_m}表示第k列且第m行之凹部R。圖14所示之平移花紋中，排列於列方向G之凹部R之基準點RP(位置P1、位置P2、中點P3)之行方向H上之位置一致，且排列於行方向H之凹部R之基準點RP之列方向G上之位置一致。

圖15顯示交錯花紋作為花紋之另一例。圖15所示之交錯花紋中，複數個凹部R於列方向G及行方向H上以格柵狀排列配置，排列於行方向H之凹部R之基準點RP之列方向G上之位置一致，另一方面，排列於列方向G之凹部之基準點RP於行方向H以偏移量Δ交替偏移。花紋資訊PI1指定如上述之「平移花紋」或「交錯花紋」之花紋之種類。

間距資訊PI2為用以設定由花紋資訊PI1指定之花紋(例如平移花紋或交錯花紋)中，於列方向G上彼此相鄰之2個凹部R之間之間距PT _G、與於行方向H上彼此相鄰之2個凹部R之間之間距PT _H之資訊。

另，圖15所示之交錯花紋中，於列方向G上相鄰之2個凹部R之基準點RP(例如中點P3)之偏移量Δ亦可定為對行方向H之間距PT _H乘以特定係數ρ(0≦ρ＜1)之值。圖15所示之例中，ρ=0.5(即，Δ=PT _H/2)。該係數ρ亦可包含於花紋資訊PI1或間距資訊PI2中。

角度資訊PI3為用以設定列方向G或行方向H相對於基準方向之角度θ4之資訊。針對該角度θ4，參照圖16進行說明。圖16所示之例中，工件W以其長邊方向與機器人座標系C1之x軸方向平行之方式，配置於機器人座標系C1之已知位置。該情形時，例如當將基準方向定為機器人座標系C1之x軸方向時，圖16所示之例中，以相對於基準方向(x軸方向)傾斜角度θ4之方式確定列方向G。

如此確定列方向G及行方向H之情形時，複數個凹部R如圖16所示，以排列於相對於基準方向(x軸方向)傾斜角度θ4之列方向G及行方向H上之方式格柵狀配置。角度資訊PI3設定如上述之角度θ4。另，應理解，可將角度θ4定為行方向H相對於基準方向(x軸方向)之角度，又，亦可將機器人座標系C1之y軸方向定為基準方向。

若藉由花紋資訊PI1、間距資訊PI2及角度資訊PI3，確定花紋之種類、間距PT及角度θ4，則可唯一地確定表面Q之複數個凹部R(具體而言，基準點RP)之位置關係。即，將一個凹部R配置於表面Q上之任意位置之情形時，其他凹部R之位置亦可唯一確定。

偏移資訊PI4為用以設定表面Q之端緣O與凹部R之偏移距離δ之資訊。該偏移距離δ表示決定凹部R之位置時，使該凹部R相對於相鄰之表面Q之端緣O偏移之距離。針對該偏移距離δ，參照圖17進行說明。

圖17所示之例中，偏移距離δ1表示表面Q之前端緣O2和與該前端緣O2相鄰之凹部R之位置P1(或中點P3)之距離。又，偏移距離δ2表示前端緣O2和與該前端緣O2相鄰之凹部R之外緣之最短距離。

另一方面，偏移距離δ3表示表面Q之左端緣O1和與該左端緣O1相鄰之凹部R之中點P3之距離。又，偏移距離δ4表示左端緣O1和與該左端緣O1相鄰之凹部R之外緣之最短距離(即，左端緣O1與位置P1之距離)。

另，雖未圖示，但偏移距離δ1亦可規定表面Q之後端緣O3(圖11、圖13)和與該後端緣O3相鄰之凹部R之位置P1(中點P3)之距離，偏移距離δ2亦可規定後端緣O3和與該後端緣O3相鄰之凹部R之外緣之最短距離。又，偏移距離δ3亦可規定表面Q之右端緣O4(圖11、圖13)和與該右端緣O4相鄰之凹部R之中點P3之距離，偏移距離δ4亦可規定右端緣O4和與該右端緣O4相鄰之凹部R之外緣(即，位置P2)或位置P1之最短距離。

操作員操作控制裝置18之輸入裝置46，輸入花紋資訊PI1、間距資訊PI2、角度資訊PI3及偏移資訊PI4，作為圖案資訊PI。處理器40作為輸入受理部54發揮功能，通過輸入裝置46受理圖案資訊PI之輸入。如此，處理器40取得形狀資訊SI及圖案資訊PI。另，處理器40亦可使顯示裝置48顯示用以輸入形狀資訊SI或圖案資訊PI之輸入畫面。

處理器40基於受理來自操作員之輸入之形狀資訊SI及圖案資訊PI，自動決定表面Q之各個凹部R之位置。以下，對該功能進行說明。作為一例，輸入圖18所示之矩形工件W之形狀資訊，作為形狀資訊SI。

該情形時，處理器40基於所受理之花紋資訊PI1、間距資訊PI2、角度資訊PI3及偏移資訊PI4，在配置於機器人座標系C1之已知位置之表面Q之區域內，決定各個凹部R之基準點RP之位置，取得該基準點RP之機器人座標系C1之位置資料(座標)。

另，圖18所示之例中，決定基準點RP之凹部R之假想佔有區域以虛線區域R’顯示。圖18顯示指定平移花紋作為花紋資訊PI1，且指定θ4=0°作為角度資訊PI3之例。例如，圖18所示之例中，決定凹部R之位置P1作為基準點RP。

該情形時，為了決定凹部R之位置P1，例如處理器40決定表面Q上最初之位置P1 _{_1}。該最初之位置P1 _{_1}可決定為自前端緣O2離開由偏移資訊PI4規定之偏移距離δ1，且自左端緣O1離開偏移距離δ4之位置。

決定該最初之位置P1 _{_1}之位置後，處理器40可以依平移花紋排列之點自動決定其他位置P1，且該平移花紋滿足位於表面Q之區域內且自端緣O1、O2、O3及O4離開由偏移資訊PI4而定之偏移距離δ1及δ4以上之條件。如此，如圖18所示，可自動決定表面Q上複數個凹部R之位置P1之位置。

圖19顯示指定交錯花紋作為花紋資訊PI1，且指定θ4=0°作為角度資訊PI3之例。圖19所示之例中，處理器40例如將最初之位置P1 _{_1}決定為自前端緣O2離開偏移距離δ1，且自左端緣O1離開偏移距離δ4之位置。決定最初之位置P1 _{_1}後，處理器40可根據圖案資訊PI自動決定其他位置P1。

圖20顯示指定平移花紋作為花紋資訊PI1，且指定θ4=45°作為角度資訊PI3之例。圖20所示之例中，處理器40例如將最初之位置P1 _{_1}決定為自後端緣O3離開偏移距離δ1，且自左端緣O1離開偏移距離δ4之位置。

決定最初之位置P1 _{_1}後，處理器40可根據圖案資訊PI自動決定其他位置P1 _{_1}。如此，本實施形態中，處理器40作為位置決定部56(圖2)發揮功能，該位置決定部56基於受理來自操作員之輸入之形狀資訊SI及圖案資訊PI，自動決定表面Q之各個凹部R之位置。

如上所述，本實施形態中，處理器40作為輸入受理部54及位置決定部56發揮功能，機器人12決定藉由刮削加工所應形成於表面Q之複數個凹部R之位置(具體而言，位置P1之座標)。因此，輸入受理部54及位置決定部56構成決定藉由刮削加工所應形成於表面Q之複數個凹部R之位置之裝置60(圖2)。根據該裝置60，由於可自動決定凹部R之位置，故可簡化機器人系統10之啟動花費之作業。

接著，參照圖21，針對控制裝置18之其他功能進行說明。本實施形態中，處理器40自動產生形成凹部R時之機器人12之移動路徑MP。具體而言，操作員操作控制裝置18之輸入裝置46，輸入用以使機器人12執行刮削加工之加工條件MC。

加工條件MC包含凹部R之尺寸資訊DI、機器人12移動之刮刀16之軌跡控制資訊TI、及用以使機器人12執行刮削加工之指令CM。尺寸資訊DI包含例如圖9及圖10所示之長度x2(即，自位置P1至位置P2之距離x2)、寬度y1及深度z3。

軌跡控制資訊TI規定刮削加工中機器人12使刮刀16移動而與表面Q抵接之角度θ2(圖7)、及刮刀16離開表面Q之角度θ3。具體而言，軌跡控制資訊TI包含圖7所示之距離x1、z1、x3及z2。距離x1及z1如上述之式(2)所示規定角度θ2，距離x3及z2如上述之式(3)所示規定角度θ3。

又，對機器人12之指令CM包含例如上述之位置控制指令PC _n(速度指令PC _{V_n}等)及力控制指令FC(速度指令FC _V等)。處理器40作為輸入受理部54發揮功能，通過輸入裝置46受理加工條件MC(尺寸資訊DI、軌跡控制資訊TI、指令CM)之輸入。

接著，處理器40基於自操作員受理輸入之加工條件MC、及作為位置決定部56發揮功能而決定之1個凹部R之基準點RP(P1、P2或P3)之位置，自動產生形成該1個凹部R時之機器人12之移動路徑MP。例如，處理器40作為位置決定部56決定凹部R之位置P1之座標(X1、Y1、Z1)之情形時，自決定之座標(X1、Y1、Z1)、與作為加工條件MC之尺寸資訊DI所含之凹部R之長度x2，求得機器人座標系C1之位置P2(圖7)之座標(X1+x2、Y1、Z1)。

且，處理器40自位置P1之座標，與作為加工條件MC之軌跡控制資訊TI所含之距離x1及z1，求得機器人座標系C1之教示點TP ₁之座標(X1-x1、Y1、Z1+z1)。又，處理器40自位置P2之座標，與軌跡控制資訊TI所含之距離x3及z2，求得機器人座標系C1之教示點TP ₃之座標(X1+x2+x3、Y1、Z1+z2)。又，處理器40求得教示點TP ₂之座標，作為自位置P2朝上方隔開距離z1之座標(X1+x2、Y1、Z1+z1)。

如此，處理器40基於決定之凹部R之位置、尺寸資訊DI(長度x2)、及軌跡控制資訊TI(距離x1、z1、x3、z2)，自動計算教示點TP _n，其結果，自動產生由該教示點TP _n規定之移動路徑MP。因此，本實施形態中，處理器40作為自動產生移動路徑MP之路徑產生部58(圖21)發揮功能。

處理器40對應形成之複數個凹部R之各者計算教示點TP _n，產生移動路徑MP。如上所述，本實施形態中，裝置60具備輸入受理部54、位置決定部56及路徑產生部58。根據該裝置60，可省略對機器人12教示各個凹部R之教示點TP _n之作業，自動製作用以執行刮削加工之作業程式PG。因此，可大幅削減機器人系統10之啟動花費之作業。

另，加工條件MC亦可進而包含用以指定形成複數個凹部R之順序OR之資訊。該情形時，處理器40亦可作為位置決定部56發揮功能，依照順序OR，逐個依序決定複數個凹部R之基準點RP之位置。圖22顯示順序OR之一例。

根據圖22所示之例，處理器40依位置P1 _{_1}、位置P1 _{_2}、位置P1 _{_3}……位置P1 _{_18}、……之順序OR，決定位置P1 _{_i}。且，處理器40依照該順序OR加工複數個凹部R。另，加工條件MC亦可包含用以指定決定凹部R之位置之順序OR1、與形成位置確定之凹部R之順序OR2之資訊。

接著，針對圖21所示之機器人系統10中執行刮削加工之方法進行說明。處理器40依照存儲於記憶體42之作業程式PG，使機器人12動作。具體而言，作業程式PG包含：用以將機器人12定位於教示點TP _n之位置控制程式PG1、及用以基於尺寸資訊DI及軌跡控制資訊TI計算教示點TP _n之教示點計算程式PG2。以下之表1中模式性顯示位置控制程式PG1之一例。

[表1]

1	MOVE[TP1]
2	MOVE[TP2]
3	MOVE[TP3]

表1

該位置控制程式PG1中之「MOVE [TP1]」為用以將刮刀16(或TCP)定位於教示點TP ₁之命令語句。處理器40依照位置控制程式PG1，產生上述之位置控制指令PC _n。另一方面，教示點計算程式PG2如上所述，為用以使處理器40自基準點RP之位置資料(位置P1之座標)、尺寸資訊DI(長度x2)及軌跡控制資訊TI(距離x1、z1、x3、z2)，自動計算教示點TP _n之電腦程式。

接著，參照圖23，針對機器人系統10執行之刮削加工之動作流程之一例進行說明。圖23所示之流程於處理器40受理形狀資訊SI、圖案資訊PI(花紋資訊PI1、間距資訊PI2、角度資訊PI3、偏移資訊PI4)、及加工條件MC(尺寸資訊DI、軌跡控制資訊TI、指令CM、順序OR)之輸入後，自操作員、上階控制器或電腦程式(例如作業程式PG)受理到刮削加工開始指令時開始。

步驟S1中，處理器40將特定決定之凹部R之位置P1 _{_i}之編號「i」設為「1」。步驟S2中，處理器40決定第i個凹部R之位置P1 _{_i}之位置。例如，於該步驟S2之開始時點設為i=1之情形時，處理器40依照加工條件MC所規定之順序OR，以上述方法決定第1個凹部R之位置P1 _{_1}(圖22)之位置。

步驟S3中，處理器40作為路徑產生部58發揮功能，對具有第i個位置P1 _{_i}之凹部R計算教示點TP _n。具體而言，處理器40讀出教示點計算程式PG2，將剛才之步驟S2中決定之位置P1 _{_i}之座標與尺寸資訊DI(長度x2)及軌跡控制資訊TI(距離x1、z1、x3、z2)應用於教示點計算程式PG2，藉此自動計算用以形成具有第i個位置P1 _{_i}之凹部R之教示點TP _n(n=1、2、3)。如此，自動產生用以形成具有第i個位置P1 _{_i}之凹部R之移動路徑MP(圖5)。

步驟S4中，處理器40開始機器人12之位置控制。具體而言，處理器40依序讀出上述之表1所示之位置控制程式PG1所規定之命令語句，產生用以使刮刀16向該命令語句所規定之教示點TP _n移動之位置控制指令PC _n。

此時，處理器40對位置控制程式PG1中之[TP1]、[TP2]及[TP3]分別應用剛才之步驟S3中計算出之教示點TP ₁、TP ₂及TP ₃之機器人座標系C1之座標。如此，處理器40使機器人12依照位置控制程式PG1動作，開始將刮刀16依剛才之步驟S3中計算出之教示點TP ₁→TP ₂→TP ₃之順序定位之位置控制。

步驟S5中，處理器40判定刮刀16是否到達教示點TP ₁。例如，處理器40可基於來自設置於機器人12之各伺服馬達34之旋轉檢測器(編碼器、霍爾元件等)之反饋FB，求得機器人座標系C1之刮刀16之位置，自求得之該位置判定刮刀16是否到達教示點TP ₁。處理器40判定為刮刀16到達教示點TP ₁(即，是(YES))之情形時，進入步驟S6，另一方面，判定為刮刀16未到達教示點TP ₁(即，否(NO))之情形時，循環進行步驟S5。

步驟S6中，處理器40開始上述之力控制。其結果，刮刀16如圖7所示，依以相對於表面Q形成角度θ2之方式傾斜之軌跡TR向表面Q移動，於位置P1與該表面Q抵接。步驟S7中，處理器40基於反饋FB，判定刮刀16(或手腕凸緣28b)是否到達與教示點TP ₂對應之位置。處理器40判定為是之情形時，進入步驟S8，另一方面，判定為否之情形時，循環進行步驟S7。

步驟S8中，處理器40結束力控制。其結果，刮刀16依以相對於工件W之表面Q形成角度θ3之方式傾斜之軌跡TR向右上方移動，該刮刀16之前端32a於位置P2離開表面Q。步驟S9中，處理器40基於反饋FB，判定刮刀16是否到達教示點TP ₃。處理器40判定為是之情形時，進入步驟S10，另一方面，判定為否之情形時，循環進行步驟S9。

步驟S10中，處理器40結束位置控制。步驟S11中，處理器40將特定第i個凹部R之位置P1 _{_i}之編號「i」增加「1」(i=i+1)。步驟S12中，處理器40判定特定第i個凹部R之位置P1 _{_i}之編號「i」是否為i＞i _MAX。

該最大值i _MAX規定應形成於表面Q之凹部R之個數(即，執行刮削加工之次數)，可包含於作為加工條件MC之順序OR之資訊中。處理器40判定為i＞i _MAX(即，是)之情形時，停止機器人12之動作，結束圖23所示之流程，另一方面，判定為i≦i _MAX(即，否)之情形時，返回至步驟S2。

如此，處理器40重複執行步驟S2～S12之循環，直至步驟S12中判定為是為止，按照順序OR，例如如圖22所示，依序決定凹部R之位置P1 _{_i}，基於決定之凹部R之位置P1 _{_i}控制機器人12之動作，藉此於表面Q依序形成複數個凹部R。另，順序OR不限於圖22所示之例，可由操作員任意規定。

如上所述，本實施形態中，處理器40自動決定凹部R之位置，且自動計算教示點TP _n，藉此可自動製作作業程式PG。因此，可大幅簡化製作作業程式PG之作業。

又，本實施形態中，處理器40每當執行刮削加工時，更新位置控制程式PG1所規定之教示點TP _n(即，命令語句[TP1]、[TP2]及[TP3])之位置資料。根據該構成，只要於記憶體42內設置用以記憶教示點TP _n之1個暫存器，於該1個暫存器中依序更新教示點TP _n即可。因此，無須將所有凹部R之教示點TP _n存儲於記憶體42，故可節省使用之記憶體42之容量。

接著，參照圖24，針對圖21之機器人系統10執行之刮削加工之動作流程之另一例進行說明。圖24所示之流程於處理器40受理形狀資訊SI、圖案資訊PI(花紋資訊PI1、間距資訊PI2、角度資訊PI3、偏移資訊PI4)、及加工條件MC(尺寸資訊DI、軌跡控制資訊TI、指令CM、順序OR)之輸入後，自操作員、上階控制器或電腦程式(例如作業程式PG)受理到刮削加工開始指令時開始。

另，本實施形態中，操作員輸入圖13所示之八邊形之表面Q之形狀資訊SI。步驟S21中，處理器40作為位置決定部56發揮功能，決定最初之凹部R之位置。具體而言，處理器40首先如圖26所示，於機器人座標系C1中設定起點P21。此處，將表面Q之左端點(本實施形態中為頂點P11及P18)之x座標設為X _α，將前端點(本實施形態中為頂點P12及P13)之y座標設為Y _α。

該情形時，處理器40使用偏移資訊PI4所規定之偏移距離δ，將機器人座標系C1之x-y平面內之起點P21之座標(X ₂₁、Y ₂₁)定為(X ₂₁、Y ₂₁)=(X _α+δ4、Y _α-δ1)。因此，起點P21設定於自頂點P11向右方以偏移距離δ4偏移，且自頂點P12向後方以偏移距離δ1偏移之位置。

接著，處理器40將最初之凹部R之基準點RP之位置決定為起點P21。例如，使用凹部R之位置P1作為基準點RP之情形時，處理器40將最初之凹部R之位置P1 _{_1}之座標(X1 _{_1}、Y1 _{_1})決定為(X1 _{_1}、Y1 _{_1})=(X ₂₁、Y ₂₁)=(X _α+δ4、Y _α-δ1)。其結果，如圖27所示，最初之位置P1 _{_1}決定為起點P21。處理器40將決定之位置P1 _{_1}之座標(X1 _{_1}、Y1 _{_1})記憶於記憶體42。

步驟S22中，處理器40判定與剛才決定之位置P1 _{_i}對應之假想佔有區域R’之全域是否在表面Q之區域內。此處，假想佔有區域R’可自尺寸資訊DI所含之凹部R之長度x2及寬度y1推定。

因此，處理器40可自尺寸資訊DI(長度x2、寬度y1)與決定之位置P1 _{_i}之座標，求得與該位置P1 _{_i}對應之假想佔有區域R’之機器人座標系C1中之位置(座標)。且，處理器40可自求得之假想佔有區域R’之位置與表面Q之形狀資訊SI，判定該假想佔有區域R’之至少一部分是否自表面Q之端緣向外側突出。

處理器40判定為假想佔有區域R’之全域在表面Q之區域內(即，是)之情形時，進入步驟S27，另一方面，判定為假想佔有區域R’之至少一部分向表面Q之區域外突出(即，否)之情形時，取消剛才決定之凹部R之位置P1 _{_i}(例如，自記憶體42抹除)，進入步驟S23。

步驟S23中，處理器40決定下一行之凹部R之位置。例如，若處理器40於該步驟S23前一刻執行了步驟S21，則處理器40將下個凹部R之位置P1 _{_2}決定為自前一刻之步驟S23中決定之位置P1 _{_1}朝行方向H移位間距資訊PI2所規定之間距PT _H之位置。

即，處理器40將下個凹部R之位置P1 _{_2}之座標(X1 _{_2}、Y1 _{_2})決定為(X1 _{_2}、Y1 _{_2})=(X1 _{_1}、Y1 _{_1}-PT _H)=(X _α+δ4、Y _α-δ1-PT _H)。其結果，如圖27所示，第2凹部R之位置P1 _{_2}決定為自第1位置P1 _{_1}朝後方偏移距離PT _H之位置。

處理器40重複執行步驟S23直至後述之步驟S24中判定為是為止，藉此，使用第i-1個凹部R之位置P1 _{_i-1}之座標(X1 _{_i-1}、Y1 _{_i-1})與間距PT _H，將第i個凹部R之位置P1 _{_i}之座標(X1 _{_}i、Y1 _{_i})決定為(X1 _{_i}、Y1 _{_i})=(X1 _{_i-1}、Y1 _{_i-1}-PT _H)。

如此，如圖27及圖28所示，依序決定第1位置P1 _{_1}、第2位置P1 _{_2}、第3位置P1 _{_}3、……第i-1位置P1 _{_i-1}及第i位置P1 _{_i}。處理器40將步驟S23中決定之位置P1 _{_i}之座標(X1 _{_i}、Y1 _{_i})記憶於記憶體42。

步驟S24中，判定剛才之步驟S23中決定之第i位置P1 _{_i}是否超出y軸方向之終點P22。此處，將表面Q之後端點(本實施形態中為頂點P16及P17)之y座標設為Y _β。該情形時，終點P22定為座標(X、Y _β)之點(換言之，通過頂點P16及P17之假想線上之點)。

該步驟S24中，處理器40於剛才決定之位置P1 _{_i}之y座標：Y1 _{_i}滿足Y1 _{_i}≦Y _β之情形時，判定為該位置P1 _{_i}超出終點P22(即，是)。且，處理器40取消剛才決定之位置P1 _{_i}(例如，自記憶體42抹除)，進入步驟S25。

另一方面，處理器40於滿足Y1 _{_i}＞Y _β之情形時，判定為否，返回至步驟S22。例如，圖28所示之例之情形時，由於位置P1 _{_i}位於較終點P22更後方(Y1 _{_i}＜Y _β)，故處理器40取消位置P1 _{_i}，進入步驟S25。

步驟S25中，處理器40決定下一列之凹部R之位置。例如，剛才之步驟S23中，決定圖28所示之第1列後端之位置P1 _{_i}。該情形時，處理器40將第2列凹部R之位置P1 _{_i+1}如圖27所示，決定為自第1列前端之位置P1 _{_1}朝列方向G移位間距資訊PI2所規定之間距PT _G之位置。

即，處理器40將第2列凹部R之位置P1 _{_i+1}之座標(X1 _{_i+1}、Y1 _{_i+1})決定為(X1 _{_i+1}、Y1 _{_i+1})=(X1 _{_1}+PT _G、Y1 _{_1})。其結果，如圖27所示，第i+1個凹部R之位置P1 _{_i+1}決定為朝第1位置P1 _{_1}之右方偏移距離PT _G之位置。處理器40將步驟S25中決定之位置P1 _{_i+1}記憶於記憶體42。

步驟S26中，處理器40判定剛才之步驟S25中決定之第i位置P1 _{_i}是否超出x軸方向之終點P23。圖29顯示終點P23之例。此處，將表面Q之右端點(本實施形態中為頂點P14及P15)之x座標設為x _β。該情形時，將終點P23定為座標(x _β、Y)之點(換言之，通過頂點P14及P15之假想線上之點)。

該步驟S26中，處理器40於剛才決定之位置P1 _{_i}之x座標：X1 _{_i}滿足X1 _{_i}≧x _β之情形時，判定為該位置P1 _{_i}超出終點P23(即，是)。且，處理器40取消剛才決定之位置P1 _{_i}(例如，自記憶體42抹除)，結束圖24所示之流程。

另一方面，處理器40於滿足X1 _{_i}＜X _β之情形時，判定為否，進入步驟S22。例如，圖29所示例之情形時，由於位置P1 _{_i}位於較終點P23更右方(X1 _{_i}＞X _β)，故處理器40取消位置P1 _{_i}，結束圖24所示之流程。

步驟S22中判定為是之情形時，步驟S27中，處理器40基於剛才決定之位置P1 _{_i}執行刮削加工。圖25顯示該步驟S27。另，圖25所示之流程中，對與圖23相同之製程標註相同之步驟編號，省略重複之說明。

步驟S27開始後，於步驟S3中，處理器40藉由基於受理輸入之加工條件MC與剛才決定之位置P1 _{_i}，計算教示點TP _n，基於該教示點TP _n執行步驟S4～10，而以刮削加工形成自位置P1 _{_i}延伸距離x2到達位置P2_i之凹部R。

如上所述，處理器40藉由執行步驟S21、S23及S25，而決定與圖30所示之假想區域R’對應之位置P1 _{_i}，藉由取消決定之位置P1 _{_i}中於步驟S22中判定為否之位置P1 _{_i}，結果對與圖31所示之假想區域R’對應之位置P1 _{_i}執行步驟S27。

本實施形態中，由於上述之起點P21(圖27)自頂點P11及P12分別以偏移距離δ4及δ1偏移而配置，故以第1列凹部R之位置P1 _{_i}自端緣O1向右方以偏移距離δ4偏移，第1行凹部R之位置P1 _{_i}自端緣O2朝後方以偏移距離δ1偏移之方式，決定該等凹部R之位置。根據本實施形態，處理器40藉由自動決定凹部R之位置，且自動計算教示點TP _n，而可自動製作作業程式PG。

另，當理解，可藉由圖24所示之流程，決定以如圖15所示之交錯花紋排列之凹部R之位置。又，圖24所示之流程中，處理器40可於步驟S23中決定下一列之凹部R之位置P1 _{_i}，亦可於步驟S25中決定下一行之凹部R之位置P1 _{_i}。該情形時，處理器40於列方向G依序決定凹部R之位置P1 _{_i}，於決定之位置P1 _{_i}超出終端P23時，決定下一行之第1列凹部R之位置P1 _{_i}。

又，圖23或圖25所示之流程中，處理器40亦可省略步驟S8，於步驟S10中結束位置控制與力控制。即，該情形時，處理器40並行執行位置控制及力控制，直至於步驟S9中判定為是為止。

另，圖案資訊PI亦可進而包含位置取消條件CC，其於由處理器40決定位置之凹部R之假想佔有區域R’之一部分自表面Q之端緣O向外側突出之情形時，決定是否取消決定之該位置。針對該位置取消條件CC，參照圖32進行說明。圖32所示之例中，處理器40決定第6個位置P1 _{_6}時，與該位置P1 _{_6}對應之假想佔有區域R’之一部分區域J自工件W之後端緣O3向後方突出。

如上述之步驟S22般，處理器40可自尺寸資訊DI(長度x2、寬度y1)與決定之位置P1 _{_6}之座標，求得與位置P1 _{_6}對應之假想佔有區域R’之機器人座標系C1中之位置(座標)，根據假想佔有區域R’之該位置與表面Q之形狀資訊SI，判定與該位置P1 _{_6}對應之假想佔有區域R’之一部分是否自表面Q之端緣O1、O2、O3或O4向外側突出。

位置取消條件CC於與決定之位置P1 _{_i}對應之假想佔有區域R’之一部分自表面Q之端緣O1、O2、O3或O4向外側突出之情形時，決定是否取消所決定之位置P1 _{_i}。例如，確定於假想佔有區域R’自表面Q之端緣O1、O2、O3或O4突出之情形時，取消位置P1 _{_i}之條件，作為位置取消條件CC之情形時，處理器40與上述之步驟S22中判定為否之情形同樣，取消決定之位置P1 _{_i}，決定下個位置P1 _{_i+1}。即，圖32所示之例中，處理器40取消第6個位置P1 _{_6}。該情形時，處理器40不執行用以形成具有第6個位置P1 _{_i}之凹部R之刮削加工。

相反地，確定於假想佔有區域R’自表面Q之端緣O1、O2、O3或O4突出之情形時，不取消位置P1 _{_i}之條件，作為位置取消條件CC之情形時，處理器40將決定之位置P1 _{_i}之位置資料保持於記憶體42，執行用以形成具有該位置P1 _{_i}之凹部R之刮削加工。

此處，藉由刮削加工形成具有圖32中之位置P1 _{_6}之凹部R之情形時，有可能於刮削加工中，於刮刀16之前端32a抵接之表面Q之後端緣O3產生應力集中，導致於該後端緣O3之位置，凹部R之深度z3過深。為了避免此種事態，操作員藉由以取消位置P1 _{_6}之方式決定位置取消條件CC，而可避免於後端緣O3形成深度z3過深之凹部R。

另一方面，連結形成之凹部R之位置P1與位置P2之線L(即，與表面Q抵接之期間之前端32a之軌跡TR)與表面Q之端緣O1、O2、O3或O4大致正交之情形時，可緩和藉由刮削加工形成該凹部R之情形時於端緣O1、O2、O3或O4產生之應力集中。例如，圖29之例之情形時，連結位置P1與位置P2之線L與表面Q之端緣O4大致正交。

此種情形時，可能即使形成該凹部R，深度z3亦不會過深，故可無須取消決定之位置P1 _{_i}。因此，操作員於線L與端緣O1、O2、O3或O4大致正交之情形時，以不取消決定之位置P1 _{_i}之方式確定位置取消條件CC，藉此可容許形成凹部R。

該情形時，處理器40於決定位置P1 _{_i}時，判定連結該位置P1 _{_i}與位置P2 _{_i}之線L是否與端緣O1、O2、O3或O4正交。另，位置取消條件CC亦可僅於連結位置P1與位置P2之線L不與端緣O1、O2、O3或O4正交之情形時，定為取消決定之凹部R之位置P1 _{_i}之條件。

如此，根據本實施形態，操作員藉由通過輸入裝置46輸入位置取消條件CC，而於與位置決定部56決定之位置P1 _{_i}對應之假想佔有區域R’之一部分自端緣O向外側突出之情形時，可任意選擇取消該位置P1 _{_i}，不執行刮削加工，或保持位置P1 _{_i}，執行刮削加工。

另，位置取消條件CC亦可確定為於與決定之位置P1 _{_i}對應之假想佔有區域R’自工件W之端緣O向外側突出之突出量PA超出特定之閾值PA _th之情形時，取消決定之位置P1 _{_i}之條件。例如，圖32所示之例中，亦可將突出量PA定為區域J自後端緣O3向前方突出之距離y2。

亦可取而代之，將突出量PA定為區域J之體積，或機器人座標系C1之x-y平面內之區域J之面積。處理器40決定位置P1 _{_i}時，自假想佔有區域R’之機器人座標系C1中之位置與表面Q之形狀資訊SI算出突出量PA，判定該突出量PA是否超出閾值PA _th(PA≧PA _th)。處理器40依照位置取消條件CC，僅於突出量PA超出閾值PA _th之情形時，取消決定之位置P1 _{_i}。

另，圖案資訊PI亦可進而包含為了執行刮削加工而將加工區域ME設定於表面Q之加工區域設定資訊MI、及將不執行刮削加工之非加工區域NE設定於表面Q之非加工區域設定資訊NI之至少一者。以下，參照圖33及圖34，針對加工區域ME及非加工區域NE進行說明。

圖33所示之例中，於表面Q之中央區域設定有加工區域ME。該加工區域ME為執行刮削加工，應形成凹部R之表面Q之區域。加工區域設定資訊MI包含設定加工區域ME之機器人座標系C1之位置(座標)之資訊。

另一方面，圖34所示之例中，於表面Q之中央區域設定有非加工區域NE。該非加工區域NE係應避免以刮削加工形成凹部R之表面Q之區域。非加工區域設定資訊NI包含設定非加工區域NE之機器人座標系C1之位置(座標)之資訊。

操作員輸入加工區域設定資訊MI或非加工區域設定資訊NI，作為圖案資訊PI。例如，操作員如圖33及圖34所示，輸入指定劃定加工區域ME或非加工區域NE之多邊形之各頂點P31、P32、P33及P34之機器人座標系C1中之座標、及該多邊形之形狀之資訊SI _D’，作為加工區域設定資訊MI或非加工區域設定資訊NI。

指定形狀之資訊SI _D’與上述之資訊SI _D同樣，例如包含辨識頂點31、P32、P33及P34之順序(例如「順時針方向」或「逆時針方向」)。亦可取而代之，於加工區域ME或非加工區域NE為圓形之情形時，操作員輸入圓之中心點之座標與直徑，作為加工區域設定資訊MI或非加工區域設定資訊NI。

處理器40參照加工區域設定資訊MI，對機器人座標系C1設定加工區域ME，並作為位置決定部56發揮功能，決定設定之加工區域ME內凹部R之位置(基準點RP之位置)。其結果，如圖33所示，決定加工區域ME內凹部R之位置。

或者，處理器40參照非加工區域設定資訊NI，對機器人座標系C1設定非加工區域NE，且作為位置決定部56發揮功能，以避開設定之非加工區域NE之方式決定凹部R之位置(例如位置P1)。其結果，如圖34所示，決定表面Q中非加工區域NE以外之區域內之凹部R之位置。例如，操作員可根據非加工區域設定資訊NI，將形成於表面Q之孔、溝槽或凸部等設定為非加工區域NE，而任意避免對表面Q上之孔、溝槽或凸部執行刮削加工。

另，上述之偏移資訊PI4亦可進而包含用以設定加工區域NE或非加工區域NE之邊界線與凹部R之偏移距離δ之資訊。該情形時，處理器40將凹部R之位置決定為自加工區域NE或非加工區域NE之邊界線離開偏移距離δ之位置。

又，處理器40受理凹部R之長度x2及寬度y1之輸入，作為加工條件MC之尺寸資訊DI，受理偏移距離δ2及δ4(圖17)之輸入，作為偏移資訊PI4之情形時，亦可以對應之假想佔有區域R’與端緣O之距離為偏移距離δ2或δ4以上之方式，決定凹部R之位置。如上所述，假想佔有區域R’可自長度x2及寬度y1推定。

處理器40亦可根據自操作員受理輸入之加工條件MC中之一部分參數，自動決定加工條件MC中之其他參數。例如，操作員將尺寸資訊DI設為x1=10[mm]及z1=5[mm]，作為加工條件MC，以速度指令PC _{vp_2}(速度V _{P_2})=100[mm/sec]輸入指令CM。該情形時，處理器40可自加工條件MC之輸入資料與上述之式(1)及(2)，將作為加工條件MC之速度指令FC _{V_0}(速度V _{F_0})自動決定為FC _{V_0}=50[mm/sec]。

上述之加工條件MC亦可進而包含抵壓力F之目標值F _T。又，關於加工條件MC，亦可於記憶體42中記憶將尺寸資訊DI(長度x2、寬度y1及深度z3)、軌跡控制資訊TI(距離x1、z1、x3及z2)、指令CM(位置控制指令PC _n及力控制指令FC)、及力控制之目標值F _T之至少2者互相建立關聯而存儲之資料表DT1。作為一例，操作員輸入深度z3，作為加工條件MC之尺寸資訊DI。該情形時，處理器40亦可自資料表DT1進行搜索，自動設定與輸入之深度z3對應之目標值F _T。

另，上述之實施形態中，如圖7所示，已針對刮削加工結束時，刮刀16之前端32a到達教示點TP ₃，又，機器人座標系C1中之位置P2與教示點TP ₂之x座標大致相同之情形進行說明。然而，實際上，有刮削加工結束時刮刀16之前端32a自教示點TP ₃(例如向下方)偏移之情形，又，有位置P2自教示點TP ₂(例如向右方)偏移之情形。圖35顯示此種例。

圖35所示之例中，刮削加工中之刮刀16之實際軌跡TR中，位置P2自教示點TP ₂向右方偏移，且刮刀16到達與教示點TP ₃對應之位置時，該刮刀16之前端32a配置於自教示點TP ₃向下方偏移之軌跡終點P4。

該軌跡TR中，位置P1與教示點TP ₂之間之機器人座標系C1之x軸方向之距離X2’小於形成之凹部R之長度x2。該距離x2’為具有與長度x2高度相關性之參數，且可包含於尺寸資訊DI中。又，位置P2與軌跡終點P4(或教示點TP ₃)之間之機器人座標系C1之x軸方向之距離x3’小於教示點TP ₂與教示點TP ₃之間之距離x3。

又，位置P2與軌跡終點P4之間之機器人座標系C1之z軸方向之距離z2’小於位置P2與教示點TP ₃之間之距離z2。作為軌跡控制資訊TI之距離x3及z2為具有與實際之軌跡TR之距離x3’及z2’高度相關性之參數，距離x3’及z2’可與距離x3及z2一起包含於軌跡控制資訊TI中。

圖35所示之軌跡TR例如可於圖23或圖25所示之流程中，處理器40省略步驟S8，而於步驟S10中結束位置控制與力控制之情形時形成。此種情形時，操作員操作輸入裝置46，輸入凹部R之長度x2、寬度y1及深度z3以及距離x2’，作為尺寸資訊DI，輸入距離x3及z2，作為軌跡控制資訊TI。

且，處理器40於上述之步驟S2、S21、S23或S25中決定凹部R之位置P1之座標(X1、Y1、Z1)之情形時，於上述之步驟S3中，依照教示點計算程式PG2，以座標(X1+x2’、Y1、Z1+z1)求得教示點TP ₂之座標，且以座標(X1+x2’+x3、Y1、Z1+z2)求得教示點TP ₃之座標。如此，處理器40可基於尺寸資訊DI及軌跡控制資訊TI，自動計算規定移動路徑MP之教示點TP _n。

另，圖35所示之例中，亦可於記憶體42中記憶將凹部R之長度x2、距離x2’、x3及z2(或顯示教示點TP _n相對於凹部R之基準點RP之位置之教示點位置資料)互相建立關聯而存儲之資料表DT2。

該情形時，亦可為操作員輸入作為尺寸資訊DI之凹部R之長度x2，處理器40自資料表DT2搜索與輸入之長度x2對應之距離x2’、x3及z2(或教示點位置資料)，自該距離x2’、x3及z2(或教示點位置資料)，與作為位置決定部56發揮功能而決定之凹部R之位置(位置P1)，自動計算機器人座標系C1中之教示點TP _n之位置。該資料表DT2例如可藉由實驗性方法或模擬，以特定之加工條件MC及教示點TP _n試行刮削加工而製作。

亦可取而代之，於記憶體42中記憶將長度x2、距離x3’及z2’與距離x2’、x3及z2(或教示點位置資料)互相建立關聯而存儲之資料表DT2’。該情形時，操作員亦可輸入作為尺寸資訊DI之凹部R之長度x2，與作為軌跡控制資訊TI之距離x3’及z2’。

且，亦可為處理器40自資料表DT2’搜索與輸入之長度x2、X3’及z2’對應之距離x2’、x3及z2(或教示點位置資料)，自該距離x2’、x3及z2(或教示點位置資料)，與作為位置決定部56發揮功能而決定之凹部R之位置(位置P1)，自動計算機器人座標系C1中之教示點TP _n之位置。

另，列方向G及行方向H不限於圖示之例，亦可規定為相對於表面Q之任何方向。又，圖23及圖24所示之流程中，已針對每當執行刮削加工時更新教示點TP _n之情形進行敘述。然而，不限於此，亦可為，處理器40於執行刮削加工前，決定所有凹部R之位置，對位置確定之所有凹部R計算教示點TP _n之位置。且，亦可為，處理器40將所有凹部R之位置與對所有凹部R計算出之教示點TP _n記憶於記憶體42後，開始刮削加工。

又，可由花紋資訊PI1指定之花紋不限於上述之平移花紋及交錯花紋，例如亦可具有於1個凹部R之上以X字狀重合其他凹部R之X字花紋，或使用隨機數表等，於表面Q隨機配置凹部R之隨機花紋等其他任何花紋。

又，上述實施形態中，已針對將顯示凹部R之位置之基準點RP設為位置P1之情形進行敘述。然而，不限於此，作為基準點，例如亦可使用位置P2或中點P3，或亦可使用相對於凹部R之位置已知之任何點。

又，上述實施形態中，已針對處理器40將凹部R之位置決定為機器人座標系C1之座標之情形進行敘述。然而，不限於此，處理器40亦可決定為例如對工件W設定之工件座標系、規定作業單元之3維空間之世界座標系、或操作員任意設定之使用者座標系等其他任何座標系之座標。以上，已通過實施形態說明本揭示，但上述實施形態並非限定申請專利範圍之發明。

1～k:列 1～m:行 10:機器人系統 12:機器人 14:力感測器 16:刮刀 18:控制裝置 20:機器人基座 22:旋動軀幹 24:下臂部 26:上臂部 28:手腕部 28a:手腕基座 28b:手腕凸緣 30:柄部 32:刀部 32a:前端 32b:基端 34:伺服馬達 40:處理器 42:記憶體 44:I/O介面 46:輸入裝置 48:顯示裝置 50:匯流排 52:機器人控制部 54:輸入受理部 56:位置決定部 58:路徑產生部 60:裝置 A1:手腕軸 A2:軸線 B:箭頭 C1:機器人座標系 C2:工具座標系 C3:感測器座標系 d:距離 F:抵壓力 F':反作用力 FC _{V_0}:速度指令 G:列方向 H:行方向 J:區域 L:線 MD:方向 MD':方向 ME:加工區域 MP:移動路徑 NE:非加工區域 O1:左端緣 O2:前端緣 O3:後端緣 O4:右端緣 P1:位置 P1_{_1}～P1_{_18}:位置 P1_{_i}:位置 P1_{_i+1}:位置 P1_{_i-1}:位置 P1_{_i-2}:位置 P1_{_i-3}:位置 P1_{_i-4}:位置 P2:位置 P3:中點 P4:軌跡終點 P11～P18:頂點 P21:起點 P31～P34:頂點 PC _{V_n:}速度指令 PT _G:間距 PT _H:間距 Q:表面 Q1:表面 Q2:表面 R:凹部 R':假想佔有區域 R _{k_m}:凹部 S1～S12:步驟 S21～S27:步驟 TP₁～TP₃:教示點 TR:軌跡 W:工件 x1:距離 x2:距離 x2':距離 x3:距離 x3':距離 y1:寬度 z1:距離 z2:距離 z2':距離 z3:深度 δ1:偏移距離 δ2:偏移距離 δ3:偏移距離 δ4:偏移距離 θ1:角度 θ2:角度 θ3:角度 θ4:角度 Δ:偏移量

圖1係一實施形態之機器人系統之模式圖。 圖2係圖1所示之機器人系統之方塊圖。 圖3係自圖1中之箭頭B觀察圖1所示之刮刀之放大圖。 圖4顯示將圖1所示之刮刀抵壓於工件之表面之狀態。 圖5顯示設定於工件之表面之教示點之一例。 圖6係用以說明作為位置控制指令之速度指令與作為力控制指令之速度指令之圖。 圖7顯示於刮削加工中刮刀實際移動之軌跡之一例。 圖8模式性顯示刮削加工中之刮刀之柄部之狀態。 圖9模式性顯示由刮削加工形成之凹部。 圖10模式性顯示由刮削加工形成之凹部。 圖11顯示工件之表面之形狀之一例。 圖12顯示工件之表面之形狀之另一例。 圖13顯示工件之表面之形狀之進而另一例。 圖14顯示由花紋資訊指定之平移花紋。 圖15顯示由花紋資訊指定之錯位花紋。 圖16係用以說明由角度資訊設定之角度之圖。 圖17係用以說明由偏移資訊設定之偏移距離之圖。 圖18顯示將複數個凹部之位置決定為平移花紋之例。 圖19顯示將複數個凹部之位置決定為錯位花紋之例。 圖20顯示將複數個凹部之位置決定為以45°角度傾斜之平移花紋之例。 圖21係顯示圖2所示之機器人系統中，控制裝置18之其他功能之方塊圖。 圖22顯示決定凹部之位置之順序之一例。 圖23係顯示圖21所示之機器人系統之動作流程之一例之流程圖。 圖24係顯示圖21所示之機器人系統之動作流程之另一例之流程圖。 圖25顯示圖24中之步驟S27之流程之一例。 圖26係用以說明圖24中之步驟S21之圖。 圖27係用以說明以圖24所示之流程決定凹部之位置之方法之圖。 圖28係用以說明以圖24所示之流程決定凹部之位置之方法之圖。 圖29係用以說明以圖24所示之流程決定凹部之位置之方法之圖。 圖30顯示以圖24所示之流程決定之所有凹部之位置。 圖31顯示以圖24所示之流程決定之凹部之位置中之未被取消者。 圖32係用以說明位置取消條件之圖，且顯示位置確定之凹部之假想佔有區域自工件表面之端緣突出之狀態。 圖33顯示於工件表面設定有加工區域之狀態。 圖34顯示於工件表面設定有非加工區域之狀態。 圖35顯示刮削加工中刮刀實際移動之軌跡之另一例。

10:機器人系統

12:機器人

14:力感測器

18:控制裝置

34:伺服馬達

40:處理器

42:記憶體

44:I/O介面

46:輸入裝置

48:顯示裝置

50:匯流排

52:機器人控制部

54:輸入受理部

56:位置決定部

60:裝置

Claims (10)

1. 一種裝置，其決定藉由為了將工件之表面平坦化而由機器人以刮刀進行刮削之刮削加工所應形成於該表面之複數個凹部之位置，且具備： 輸入受理部，其受理上述表面之形狀資訊、及該表面上之上述複數個凹部之圖案資訊之輸入；及 位置決定部，其基於上述輸入受理部所受理之上述形狀資訊及上述圖案資訊，自動決定上述表面中之各個上述凹部之上述位置。
2. 如請求項1之裝置，其中上述圖案資訊包含： 花紋資訊，其指定將上述複數個凹部格柵狀排列配置於上述表面上確定之列方向及行方向之花紋的種類；及 間距資訊，其設定上述列方向或上述行方向上彼此相鄰之2個上述凹部之間之間距。
3. 如請求項2之裝置，其中上述圖案資訊進而包含角度資訊，其設定上述列方向或上述行方向相對於就上述表面而定之基準方向之角度。
4. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中上述圖案資訊進而包含位置取消條件，其於由上述位置決定部決定上述位置之上述凹部之假想佔有區域之一部分自上述表面之端緣向外側突出之情形時，確定是否取消決定之該位置。
5. 如請求項1至4中任一項之裝置，其中上述圖案資訊進而包含偏移資訊，其設定上述凹部相對於上述表面之端緣之偏移距離， 上述位置決定部以上述凹部相對於上述端緣偏移上述偏移距離之方式決定上述位置。
6. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中上述圖案資訊進而包含： 加工區域設定資訊，其於上述表面設定應執行上述刮削加工之加工區域；或 非加工區域設定資訊，其於上述表面設定不執行上述刮削加工之非加工區域；且 上述位置決定部 決定上述加工區域內之上述位置，或 以避開上述非加工區域之方式決定上述位置。
7. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中上述輸入受理部進而受理用以使上述機器人執行上述刮削加工之加工條件之輸入， 上述裝置進而具備路徑產生部，其基於上述輸入受理部所受理之上述加工條件、與上述位置決定部決定之1個上述凹部之上述位置，自動產生形成該1個凹部時之上述機器人之移動路徑。
8. 如請求項7之裝置，其中上述加工條件包含： 上述凹部之尺寸資訊；及 軌跡控制資訊，其規定於上述刮削加工中上述機器人使上述刮刀移動而與上述表面抵接之角度；且 上述路徑產生部基於上述尺寸資訊及上述軌跡控制資訊，自動計算規定上述移動路徑之教示點。
9. 一種機器人系統，其具備：機器人，其使刮刀移動； 如請求項1至8中任一項之裝置；及 機器人控制部，其基於上述位置決定部決定之上述位置，以執行上述刮削加工之方式控制上述機器人之動作。
10. 一種方法，其決定藉由為了將工件之表面平坦化而由機器人以刮刀進行刮削之刮削加工所應形成於該表面之複數個凹部的位置，且 處理器 受理上述表面之形狀資訊、及該表面上之上述複數個凹部之圖案資訊之輸入， 基於所受理之上述形狀資訊及上述圖案資訊，自動決定上述表面中之各個上述凹部之上述位置。

Images