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機(jī)器人的制作方法

文檔序號:10620782閱讀:394來源:國知局
機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機(jī)器人。機(jī)器人(1)具備:進(jìn)行針對作業(yè)點(Pa)的作業(yè)的作業(yè)工具(4)、及對作業(yè)工具(4)進(jìn)行移動及姿勢變更的移動單元(2)。利用操作單元(35)接受斜面上的任意2點或3點的坐標(biāo)指定的操作。當(dāng)接受該操作時,由運算單元(553)基于任意2點或3點的坐標(biāo),運算作業(yè)工具(4)從作業(yè)開始點(Pb)朝向作業(yè)點(Pa)的方向。然后,由控制單元(53)使作業(yè)工具(4)移動到作業(yè)開始點(Pb),按照運算單元(553)的運算,使作業(yè)工具(4)的姿勢朝向作業(yè)點(Pa),并使作業(yè)工具(4)開始對作業(yè)點(Pa)的處理。本發(fā)明的機(jī)器人既能降低示教的工作量又能高精度地達(dá)成。
【專利說明】
機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種能夠通過示教(teaching)來進(jìn)行點(point)指定而進(jìn)行動作的 機(jī)器人(robot)。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對工件(work)的螺絲緊固、烙接、涂裝、工件的搬送、零件往工件上的安裝、焊 接等的各種產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人例如具有垂直多關(guān)節(jié)型的移動單元,并在計算機(jī)(computer)的 程序控制下,使裝配在移動單元上的作業(yè)工具(tool)移動到規(guī)定點并位移成規(guī)定姿勢后, 驅(qū)動作業(yè)工具。
[0003] 針對機(jī)器人的控制程序(program)是通過工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)語言(standard Language for Industrial Manipulators, SLIM)或超級沈L語言等各種機(jī)器人語言來描 述。編程(programing)主要是使用鍵盤化eyboard)或圖形用戶界面(Gra地ical User Interfaces,GUI)來輸入代碼(code)或者叫出函數(shù)等的與計算機(jī)工具的面對面的處理,但 點或姿勢的記錄多依靠示教。
[0004] 在示教過程中,示教技術(shù)人員使用計算機(jī)工具或者示教手控器(teaching pendant)來操作模擬器(simulator)、仿真器(emulator)或?qū)嶋H上的機(jī)器人。示教技術(shù)人 員使作業(yè)工具JOG移動到所需點,并使作業(yè)工具采取所需姿勢,記錄該點及姿勢來作為點 數(shù)據(jù)。點數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行時被叫出。在此過程中,例如若機(jī)器人語言遵循化IM,則機(jī)器人的 控制器(controller)追蹤移動單元的移動,對點的XYZ坐標(biāo)或者表示作業(yè)工具的姿勢的雙 軸等的各旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行分析,并與Move命令等中附帶的變量相關(guān)聯(lián)地記錄分析結(jié)果。
[0005] 例如,在為螺絲緊固作業(yè)的機(jī)器人的情況下,示教技術(shù)人員對在相對于落座點的 鉛垂方向上至少隔開螺絲緊固長度的螺絲緊固開始點進(jìn)行示教。示教技術(shù)人員一邊W落座 點為基準(zhǔn)并通過目測來使作業(yè)工具進(jìn)行朝向XYZ軸方向移動、平行于水平面的旋轉(zhuǎn)及平行 于垂直面的旋轉(zhuǎn),一邊對準(zhǔn)螺絲緊固開始點。
[0006] 當(dāng)落座點處于工件的水平面上時,示教技術(shù)人員只要對作業(yè)工具的水平面移動加 W最大注意即可。對于高度方向及作業(yè)工具的姿勢,只要進(jìn)行與數(shù)值吻合的簡單操作即可。 例如,在若將+Z方向按鈕化utton)按下1次,則作業(yè)工具上升1mm的情況下,若螺絲緊固 長度為9mm,則只要使作業(yè)工具位于落座點,之后將+Z方向按鈕按下9次,由此完成高度方 向的指定,而對于平行于垂直面的旋轉(zhuǎn)角度,只要使作業(yè)工具恢復(fù)到正下方等初始值即可。
[0007] 因而,盡管螺絲緊固開始點位于無表示其自身的標(biāo)記的空中,但該示教可相對較 容易且高精度地指定該螺絲緊固開始點。并不限于螺絲緊固,也存在如下情況,即,使作業(yè) 點與作業(yè)工具所處的點不同,使作業(yè)工具所處的點位于無明確標(biāo)記的空中,但即使在所述 情況下,當(dāng)作業(yè)點位于水平面或垂直面時,該示教相對較容易且可達(dá)成高精度。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開平7-64619號公報
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開平5-257522號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)3 :日本專利4222828號公報
[0013] 近年來,對于使各種傾斜角的斜面朝向各種方位角的多面的立體工件,迫切期望 通過機(jī)器人來進(jìn)行螺絲緊固等作業(yè)。在編程時,需要進(jìn)行如下示教,即:在朝鉛垂方向與位 于斜面上的螺絲緊固點等作業(yè)點隔開螺絲緊固長度等適當(dāng)距離的位置,使螺絲緊固開始點 等的作業(yè)工具朝向作業(yè)點。
[0014] 在該示教中,為了使作業(yè)工具精度良好地朝向作業(yè)點,必須通過目測來計測工件 的斜面,W準(zhǔn)確地想象(image)出連結(jié)作業(yè)工具與作業(yè)點且與斜面鉛垂的假想線。而且,為 了使作業(yè)工具與作業(yè)點的距離適當(dāng)化,必須既要運用Ξ角函數(shù)等數(shù)學(xué)方法,又要準(zhǔn)確掌握 XYZ各軸的移動量。
[0015] 進(jìn)而,作業(yè)工具的姿勢決定及位置決定的示教是一體的,彼此產(chǎn)生影響。例如,即 使距離已適當(dāng)化,但若為了變更姿勢而使作業(yè)工具繞馬達(dá)(motor)軸中屯、旋轉(zhuǎn),則應(yīng)適當(dāng) 化的距離會發(fā)生變化。
[0016] 若無法在該示教作業(yè)中教示出作業(yè)工具的準(zhǔn)確位置,并無法教示出準(zhǔn)確的姿勢, 則會對機(jī)器人的作業(yè)品質(zhì)造成影響,例如螺絲的角度會與落座點發(fā)生微妙的偏離,或者螺 絲緊固量不足,從而對螺絲緊固準(zhǔn)確度造成影響等。因而,若作業(yè)點位于斜面上,則對于示 教技術(shù)人員而言,將成為非常需要耐屯、的示教作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明是為了解決如上所述的W往技術(shù)的問題而提出的,其目的在于提供一種既 能降低示教的工作量又能高精度地達(dá)成的機(jī)器人,該機(jī)器人從朝鉛垂方向與斜面隔開的第 1點開始針對該斜面上的第2點的處理。 陽〇1引[解決問題的手段]
[0019] 為了達(dá)成所述目的,本發(fā)明的機(jī)器人從朝鉛垂方向與斜面隔開的第1點開始針對 所述斜面上的第2點的處理,所述機(jī)器人的特征在于包括:作業(yè)工具,進(jìn)行針對所述第2點 的作業(yè);移動單元,對所述作業(yè)工具進(jìn)行移動及姿勢變更;操作單元,接受所述斜面上的任 意2點或3點的坐標(biāo)指定的操作;運算單元,基于所述任意2點或3點的坐標(biāo),運算所述作 業(yè)工具從所述第1點朝向所述第2點的方向;W及控制單元,至少使所述作業(yè)工具移動到所 述第1點,并按照所述運算單元的運算來將所述作業(yè)工具的姿勢朝向所述第2點,使所述作 業(yè)工具開始對所述第2點的處理。
[0020] 本發(fā)明的機(jī)器人也可包括:數(shù)據(jù)存儲單元,存儲所述第1點與所述第2點的分隔距 離,所述操作單元接受所述斜面上的第2點的坐標(biāo)指定的操作,基于所述第2點的坐標(biāo)、所 述任意2點或3點的坐標(biāo)及所述分隔距離來運算所述第1點的坐標(biāo),所述控制單元按照所 述運算單元的運算結(jié)果來使所述作業(yè)工具移動到所述第1點。
[0021] 本發(fā)明的機(jī)器人也可包括:存儲單元,存儲針對所述作業(yè)工具的各點將命令聯(lián)系 的描述格式的控制程序,所述控制單元是與所述存儲單元的控制程序所表示的各點相關(guān)聯(lián) 地叫出所述命令,來控制所述移動單元與所述作業(yè)工具。
[0022] 所述存儲單元也可存儲如下所述的所述控制程序,即,針對所述第2點,將運算所 述第1點的坐標(biāo)的運算命令、使所述作業(yè)工具朝向通過所述運算命令獲得的所述第1點的 坐標(biāo)移動的移動命令634、及所述作業(yè)工具的動作命令相關(guān)聯(lián)的所述控制程序。
[0023] 所述控制單元也可在示教模式時,按照所述操作單元所接受的操作,使所述作業(yè) 工具朝所述運算單元所運算出的朝向的順方向及逆方向移動。
[0024] 所述控制單元也可在示教模式時,按照所述操作單元所接受的操作,使所述作業(yè) 工具沿著與所述運算單元所運算出的朝向正交的所述斜面移動。
[00巧]所述操作單元也可包括:切換單元,在示教模式時,切換成將所述運算單元所運算 出的朝向作為一軸的正交坐標(biāo)系,所述控制單元在示教模式時,通過所述切換單元向所述 正交坐標(biāo)系的切換,利用將所述運算單元所運算出的朝向作為一軸的正交坐標(biāo)系來接受所 述操作單元的操作。
[00%] 所述控制單元也可在所述示教模式時,通過所述切換單元向所述正交坐標(biāo)系的切 換,按照所述操作單元的操作,來使所述作業(yè)工具W所述作業(yè)工具的前端為中屯、而旋轉(zhuǎn)。
[0027] 所述作業(yè)工具也可為電動的螺絲緊固起子(化iver),所述第2點為螺絲的落座 點,所述第1點為螺絲緊固開始時使所述螺絲緊固起子處于的位置。
[0028] 所述第1點也可為朝斜面鉛垂方向與所述第2點相隔將螺絲緊固長度加上預(yù)先設(shè) 置的緩沖量及按壓量的距離的位置。
[0029] (發(fā)明的效果)
[0030] 根據(jù)本發(fā)明,即使作業(yè)點位于斜面上,也能夠降低相對于該作業(yè)點來指定作業(yè)工 具所處的作業(yè)開始點所需的工作量,且相對于作業(yè)點的作業(yè)準(zhǔn)確度也提高。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖2(a)、圖2(b)是表示本發(fā)明的第1實施方式的作業(yè)工具的放大圖。
[0033] 圖3是本發(fā)明的第1實施方式的控制器的結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖4是本發(fā)明的第1實施方式的控制器的運轉(zhuǎn)模式下的功能方塊圖。
[0035] 圖5是本發(fā)明的第1實施方式的控制器的編程模式下的功能方塊圖。
[0036] 圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式的示教手控器的示意圖。
[0037] 圖7是表示本發(fā)明的第1實施方式的對斜面及其周圍設(shè)定的各特征的示意圖。
[0038] 圖8是表示本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)器人的作業(yè)開始點化的登記動作的流程 圖。
[0039] 圖9是表示本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)器人的螺絲緊固動作的流程圖。
[0040] 圖10是本發(fā)明的第2實施方式的工件的示意圖。
[0041] 圖11是表示本發(fā)明的第3實施方式的控制程序的結(jié)構(gòu)圖。
[0042] 圖12是本發(fā)明的第3實施方式的控制器的功能方塊圖。
[0043] 圖13是表示本發(fā)明的第4實施方式的控制程序的作業(yè)命令的結(jié)構(gòu)圖。
[0044] 圖14 (a)、圖14化)設(shè)及控制程序的結(jié)構(gòu),圖14 (a)表示第3實施方式的控制程序, 圖14(b)表示第4實施方式的控制程序。 W45] 圖15是表示本發(fā)明的第5實施方式的作業(yè)工具的移動方向的示意圖。
[0046] 圖16是表示本發(fā)明的第6實施方式的作業(yè)工具的旋轉(zhuǎn)及移動的示意圖。
[0047] 附圖標(biāo)記:
[0048] 1 :機(jī)器人 2 :移動單元
[0049] 3 :控制器 4 :作業(yè)工具
[0050] 21 :X線性滑塊 22 :Υ線性滑塊
[0051] 23 :ZR機(jī)構(gòu) 24 :P旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
[0052] 31 :CPU 32 :存膽器 陽05引 33 :存儲器 34 :馬達(dá)驅(qū)動器
[0054] 35 :操作單元 51 :程序存儲部
[0055] 52:點數(shù)據(jù)存儲部 53:控制單元
[0056] 54:控制程序生成單元 55:點數(shù)據(jù)生成單元 陽057] 56:點列存儲部 57:作業(yè)命令存儲部 陽05引 61:點編號 62:點種類信息
[0059] 63 :作業(yè)命令 231 :R旋轉(zhuǎn)軸 W60] 241 :P旋轉(zhuǎn)軸 321 :控制程序
[0061] 322:點數(shù)據(jù) 351:示教手控器 W62] 352:顯示部 353:朝向方向行進(jìn)按鈕
[0063] 354:逆朝向方向后退按鈕 355:坐標(biāo)系切換按鈕
[0064] 551:J0G控制單元 552:引導(dǎo)單元 陽0化]553 :運算單元 631 :移動前作業(yè)的命令行
[0066] 632 :移動后作業(yè)的命令行 633 :運算命令
[0067] 634 :移動命令 635 :驅(qū)動命令 W側(cè) L :分隔距離 La :螺絲緊固長度 1^00例化:緩沖量 Lc :按壓量
[0070] 化:作業(yè)點 化:作業(yè)開始點 W71] Pc :斜面 Q1、Q2、Q2:點
[0072] S1~S17 :步驟 Xa、化、Za :移動量 陽〇7引 Θ :迎角 巧,方位角
[0074] X、Y、Z :軸
【具體實施方式】 陽〇7引(第1實施方式)
[0076] W下,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第1實施方式。圖1是本實施方 式的機(jī)器人1的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2(a)、圖2(b)是表示作業(yè)工具4的放大圖,圖2(a)是從正 上方觀察的XY平面方向的平面圖,圖2(b)是從正側(cè)面觀察的XZ平面方向的側(cè)面圖。如圖 1所示,機(jī)器人1大致具備移動單元2與控制器3,從作業(yè)開始點化開始針對位于工件斜面 化上的作業(yè)點化的作業(yè)。在移動單元2上,安裝有作業(yè)工具4。移動單元2使作業(yè)工具4 朝X方向、Y方向及Z方向移動,并使作業(yè)工具4進(jìn)行使方位角審發(fā)生變化的R旋轉(zhuǎn)及使迎 角Θ發(fā)生變化的P旋轉(zhuǎn),W使作業(yè)工具4位于指定的點上,并使作業(yè)工具4采取指定的姿 勢。 陽077] 作業(yè)點化是由作業(yè)工具4來實施作業(yè)的部位。作業(yè)開始點化是設(shè)置作業(yè)工具4 W開始針對作業(yè)點化的作業(yè)的部位。作業(yè)工具4例如為電動的螺絲緊固起子、烙接機(jī)、涂 裝槍(gun)、處理機(jī)化andler)等,取決于機(jī)器人1的作業(yè)內(nèi)容。X軸方向是與水平面平行 的一軸方向,Y軸方向是與水平面平行且與X軸正交的另一軸方向,Z軸方向是高度方向。R 旋轉(zhuǎn)是維持水平且使方位角f變動的旋轉(zhuǎn),P旋轉(zhuǎn)是維持垂直且使迎角Θ變動的旋轉(zhuǎn)。 W78] 該移動單元2具備:使作業(yè)工具4沿X軸方向移動的X線性滑塊(linear slider) 21、使作業(yè)工具4沿Y軸方向移動的Y線性滑塊22、使作業(yè)工具4沿Z軸方向線性 移動并使作業(yè)工具4進(jìn)行R旋轉(zhuǎn)的ZR機(jī)構(gòu)23、及使作業(yè)工具4進(jìn)行P旋轉(zhuǎn)的P旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 24。
[0079] X線性滑塊21是在沿X軸方向延伸設(shè)置的導(dǎo)軌(rail)上滑動設(shè)置Y線性滑塊22, 并使Y線性滑塊22正交地固定在沿X軸方向行走的無接頭皮帶化elt)上,利用X軸馬達(dá) 來使無接頭皮帶行走,從而使Y線性滑塊22沿X軸移動。
[0080] Y線性滑塊22是在沿Y軸方向延伸設(shè)置的導(dǎo)軌上滑動設(shè)置ZR機(jī)構(gòu)23,將ZR機(jī)構(gòu) 23固定于沿Y軸方向行走的無接頭皮帶上,利用Y軸馬達(dá)來使無接頭皮帶行走,從而使ZR 機(jī)構(gòu)23沿Y軸移動。作為X線性滑塊21及Y線性滑塊22的傳動機(jī)構(gòu),除了無接頭皮帶W 夕F,還可列舉氣缸(c}dinde;r)、導(dǎo)螺桿(lead screw)等各種致動器(actuator)。
[0081] ZR機(jī)構(gòu)23例如具有齒條和小齒輪(rack and pinion)機(jī)構(gòu),沿Z軸方向延伸設(shè)置 齒條,并將可旋轉(zhuǎn)地保持R旋轉(zhuǎn)軸231的軸承固定于該齒條上。通過利用Z軸馬達(dá)來使小 齒輪旋轉(zhuǎn),從而使R旋轉(zhuǎn)軸231連同軸承一起沿Z軸方向移動,通過使R旋轉(zhuǎn)馬達(dá)旋轉(zhuǎn),從 而使R旋轉(zhuǎn)軸231進(jìn)行R旋轉(zhuǎn)。借助該ZR機(jī)構(gòu)23,作業(yè)工具4進(jìn)行Z軸方向的移動與變更 方位角f的R旋轉(zhuǎn)。
[0082] P旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24經(jīng)由托架化racket)而安裝于R旋轉(zhuǎn)軸231的前端,且具有P旋轉(zhuǎn) 軸241,并在P旋轉(zhuǎn)軸241的前端安裝有作業(yè)工具4。托架被固定于R旋轉(zhuǎn)軸231,且與R旋 轉(zhuǎn)軸231從動。P旋轉(zhuǎn)軸241將托架作為軸承而沿水平方向延伸設(shè)置,并連接于P旋轉(zhuǎn)馬 達(dá)。借助該P旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24,作業(yè)工具4進(jìn)行變更迎角Θ的P旋轉(zhuǎn)。
[0083] 圖3是控制器3的結(jié)構(gòu)圖??刂破?是所謂的計算機(jī),包含:中央處理器(Central Processing化it, CPU)31,按照程序來進(jìn)行運算處理及向周邊設(shè)備輸出指令信號;硬盤驅(qū) 動器(Hard Disk Driver,皿D)等存儲程序的存膽器(storage) 32 ;存儲器(memoir) 33,展 開程序,并臨時存儲CPU 31的運算結(jié)果;W及周邊設(shè)備。周邊設(shè)備是按照指令信號來對各 馬達(dá)供給電力脈沖(pulse)的馬達(dá)驅(qū)動器34、W及液晶顯示器(display)等顯示部352及 鼠標(biāo)(mouse)、鍵盤或示教手控器351等操作單元35。
[0084] 該控制器3具有:運轉(zhuǎn)模式,遵循移動單元2及作業(yè)工具4的控制程序321 及 編程模式,輸入移動單元2及作業(yè)工具4的控制程序321及作業(yè)點化或作業(yè)開始點化的 點數(shù)據(jù)322。點數(shù)據(jù)322包含作業(yè)開始點Pb或作業(yè)點化的XYZ的坐標(biāo)位置與R旋轉(zhuǎn)的方 位角φ與P旋轉(zhuǎn)的迎角Θ。編程模式中包含示教模式。
[00財圖4是表示控制器3的功能的功能方塊圖。在運轉(zhuǎn)模式的情況下,存膽器32或存 儲器33成為存儲控制程序321的程序存儲部51及存儲點數(shù)據(jù)322的點數(shù)據(jù)存儲部52, CPU 31作為控制單元53,適當(dāng)讀出點數(shù)據(jù)存儲部52中存儲的點數(shù)據(jù)322,并按照存儲在程序存 儲部51中的控制程序321來對運算處理及周邊設(shè)備輸出指令信號。
[0086] 例如化IM語言的控制程序321是W MOVE命令、作業(yè)工具4的驅(qū)動命令、控制語句 等的命令為主體而描述。在點數(shù)據(jù)存儲部52中,與點識別信息相關(guān)聯(lián)地存儲有點數(shù)據(jù)322。 CPU 31按照控制程序321,針對MOVE命令,與MOVE命令中附帶的點識別信息對應(yīng)地讀出點 數(shù)據(jù)322,將作業(yè)工具4移動到點數(shù)據(jù)322所表示的位置及姿勢。目P,遵循控制程序321的 CPU 31成為使作業(yè)工具4進(jìn)行移動及姿勢位移,并使作業(yè)工具4進(jìn)行作業(yè)的控制單元53。
[0087] 在編程模式的情況下,CPU 31如圖5所示,成為控制程序生成單元54及點數(shù)據(jù)生 成單元55??刂瞥绦蛏蓡卧?4根據(jù)對示教手控器351、鼠標(biāo)或鍵盤等操作單元35的輸 入,對控制程序321的代碼進(jìn)行追加、刪除或修正等,W編輯控制程序321。
[0088] 點數(shù)據(jù)生成單元55在示教模式中運算點及姿勢,并存儲到點數(shù)據(jù)存儲部52中。 該點數(shù)據(jù)生成單元55具備JOG控制單元551、引導(dǎo)(guidance)單元552及運算單元553。 JOG控制單元551響應(yīng)手控器351的操作來控制移動單元2,使作業(yè)工具4進(jìn)行移動及姿勢 位移。
[0089] 圖6是表示示教手控器351的示意圖。如圖6所示,在示教手控器351上,準(zhǔn)備有 用于朝巧方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕、用于朝-X方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕、用 于朝巧方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕、用于朝-Y方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕、用于 朝+Z方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕、用于朝-Z方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕。
[0090] 而且,在示教手控器351上,準(zhǔn)備有用于使方位角*水平且順方向地R旋轉(zhuǎn)1度等 規(guī)定角度的按鈕、用于使方位角Ψ水平且逆方向地R旋轉(zhuǎn)1度等規(guī)定角度的按鈕、用于使迎 角Θ垂直且順方向地P旋轉(zhuǎn)1度等規(guī)定角度的按鈕、用于使迎角Θ垂直且逆方向地P旋 轉(zhuǎn)1度等規(guī)定角度的按鈕。
[0091] 例如,當(dāng)用于朝巧方向移動1mm等規(guī)定距離的按鈕被按下1次時,從示教手控器 351產(chǎn)生表示該按鈕被按下的輸入信號,并輸入至CPU 31。CPU 31作為JOG控制單元551, 接收該輸入信號,算出與1mm等規(guī)定距離吻合的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角,并將表示該算出的旋轉(zhuǎn)角 的指令信號輸出至馬達(dá)驅(qū)動器34。馬達(dá)驅(qū)動器34接收指令信號,將旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成脈沖信 號,并供給至X線性滑塊21的X軸馬達(dá)。
[0092] 引導(dǎo)單元552引導(dǎo)示教技術(shù)人員輸入為了運算點及姿勢所需的信息。CPU 31作為 引導(dǎo)單元552,使示教手控器351的顯示部352上顯示催促JOG操作的訊息(message)及催 促輸入操作的訊息,所述JOG操作用于對作業(yè)點化所處的斜面化上的作業(yè)點化與任意3 點進(jìn)行指定,所述輸入操作用于決定使作業(yè)工具4與作業(yè)點化分隔的分隔距離。另外,任 意3點中也可包含作業(yè)點Pa。
[0093] 在螺絲緊固作業(yè)的情況下,使顯示部352上顯示輸入螺絲緊固長度與按壓量的區(qū) 域(area)。按壓量是不使螺絲旋轉(zhuǎn)而使螺絲鉆入落座點的螺絲孔內(nèi)的長度。螺絲緊固長度 是從標(biāo)稱長度(nominal length)減去按壓量所得的長度,是一邊使螺絲旋轉(zhuǎn)一邊插入落座 點的螺絲孔內(nèi)的長度。
[0094] 表1表示除此W外關(guān)于螺絲緊固可輸入的信息。如表1所示,關(guān)于螺絲緊固,輸入 直線進(jìn)給量、進(jìn)給速度、螺絲緊固完成等待時間、螺絲緊固后返回量、返回速度。直線進(jìn)給量 是將螺絲長度與按壓量加上緩沖量所得的距離。螺絲緊固完成等待時間是等待表示螺絲緊 固已完成的信號的超時(time out)時間。螺絲緊固后返回量是為了使螺絲從作業(yè)工具4 的起子脫離而使作業(yè)工具后退的距離。 陽0巧]
[0096] 表 1
[0097] 示教技術(shù)人員只要按照顯示來操作示教手控器351,如圖8所示,使作業(yè)工具4的 前端接觸斜面化上的作業(yè)點化與任意3點Q1、Q2、Q3即可。而且,示教技術(shù)人員只要按照 顯示,操作鍵盤或示教點的數(shù)字鍵化ey)來輸入螺絲緊固長度與按壓量即可。 陽098] 作為運算單元553的CPU 31根據(jù)任意3點Q1、Q2、Q3的坐標(biāo)來運算與作業(yè)點化 所處的斜面化鉛垂的方向。如圖7所示,該鉛垂方向是作為R旋轉(zhuǎn)的方位角φ與P旋轉(zhuǎn)的 迎角Θ而運算。并且,將R旋轉(zhuǎn)的方位角φ與Ρ旋轉(zhuǎn)的迎角Θ作為作業(yè)工具4的姿勢而 包含在點數(shù)據(jù)322中,并存儲于點數(shù)據(jù)存儲部52中。
[0099] 而且,如圖7所示,作為運算單元553的CPU 31根據(jù)使作業(yè)工具4與作業(yè)點化分 隔的分隔距離L與斜面化鉛垂的方向及作業(yè)點化的坐標(biāo),來運算作業(yè)開始點Pb的坐標(biāo)。 并且,將作業(yè)開始點化的坐標(biāo)包含在點數(shù)據(jù)322中,并存儲于點數(shù)據(jù)存儲部52中。
[0100] 對運算單元553的鉛垂方向的計算及作業(yè)開始點Pb的位置坐標(biāo)的計算方法進(jìn)行 說明。對于鉛垂方向的計算,只要求出與斜面Pc為同一平面的方程式,并求出與該方程式 所表示的平面正交的直線即可。斜面化的方程式也可采用使用矢量(vector)的外積與法 線矢量的方法、解連立方程式的方法、解矢量方程式的方法等中的任一種方法。本實施方式 中,對解連立方程式的方法進(jìn)行說明。
[0101] 正交的直線也可使用:導(dǎo)出斜面化的方程式所表示的平面與XY平面的交叉線的 斜率、該平面與XY平面所成的角度的方法;及導(dǎo)出與斜面化的方程式內(nèi)的任意3點Q1、Q2、 Q3形成的2個矢量正交的矢量的方法等中的任一種方法。本實施方式中,對前者進(jìn)行說明。 陽102] 首先,如圖7所示,指示斜面化上的不處于直線L上的適當(dāng)?shù)?點。該3點只要不 排列在一條直線上,可為任意。將該3點的坐標(biāo)設(shè)為Q1狂1,Y1,Z1)、Q2狂2, Y2, Z2)、Q3狂3, Y3, Z3)。斜面化的方程式是求出通過該3點QUX1,Y1,Z1)、Q2狂2, Y2, Z2)、Q3狂3, Y3, Z3)的平面的方程式。 陽103] 將與斜面化為同一平面的方程式設(shè)為W下的式(1)。
[0104] AX+BY+CZ+D = 0. . . (1) 陽1化]由于3點Q1、Q1、Q3位于該斜面化上,因此對上式(1)的別Z輸入Q1、Q2、Q3的 坐標(biāo),導(dǎo)出W下式(2)至式(4)的連立方程式。 陽 106] AX1+BY1+CZ1+D = 0. . . (2)
[0107] AX2+BY2+CZ2+D = 0. . . (3)
[0108] AX3+BY3+CZ3+D = 0. . . (4)
[0109] 此處,若將D設(shè)為常量并使式(1)至式(4)連立,并對A、B、C、D求解,則成為W下 的式(5)至式做。
[0110] A =巧1構(gòu)2-Y1構(gòu)3-Y2構(gòu) 1巧2構(gòu)3巧3構(gòu) 1-Y3構(gòu)2. . . (5) 陽111 ] B = -X1*Z2巧1*Z3巧2*Z1-X2*Z3-X3*Z1巧3*Z2... (6)
[0112] C =巧1巧2-X1巧3-X2巧1巧姑Y3巧訴Y1-X3巧2. . . (7)
[0113] D = -XI巧姑Z3巧1巧訴Z2巧姑Υ1^3-Χ2巧訴Z1-X3巧1巧2巧3巧姑Z1. . . (8)
[0114] 與斜面化平行且通過原點的平面由于D = 0,因此該平面與ΧΥ平面交叉而形成的 直線將與Ζ = 0的ΧΥ平面連立,而成為W下的式巧)。
[0115] Υ =-(Α/Β)Χ...巧)
[0116] 若將該直線與X軸所成的角設(shè)為α,則導(dǎo)出W下的式(10)。
[0117] tan ( α ) = - (Α/Β). . . (10)
[0118] 而且,若將與斜面Pc平行的平面和ΧΥ平面所成的角設(shè)為β,則根據(jù)公式而導(dǎo)出W 下的式(11)。
[0119] cos(0) = ±C/sqrt(A"+B"+C"). . . (11)
[0120] 該角度α為用于使作業(yè)工具4朝向與斜面化鉛垂的方向的R旋轉(zhuǎn)軸231的方位 角巧。而且,該角度β為用于使作業(yè)工具4朝向與斜面化鉛垂的方向的P旋轉(zhuǎn)軸241的迎 角Θ。運算單元553將作為該運算結(jié)果的角度α與角度Θ作為R旋轉(zhuǎn)軸231的方位角Φ 與Ρ旋轉(zhuǎn)軸241的迎角Θ而包含在作業(yè)開始點化的點數(shù)據(jù)322中,并存儲于點數(shù)據(jù)存儲 部52中。
[0121] 而且,作業(yè)開始點化的坐標(biāo)別Ζ是W作業(yè)點化為基準(zhǔn),運算W下的式(12)至式 (14)而求出。式中,L是從作業(yè)點化分隔的分隔距離。運算單元553例如W螺絲不會劃到 斜面化的方式,預(yù)先運算出將所輸入的螺絲緊固長度La加上預(yù)先設(shè)置的緩沖量化與按壓 量Lc所得的值La+化+Lc來作為分隔距離。
陽1。] 陽 123] 陽 124] Za = L*cos( Θ ). . . (14)
[01巧]運算單元553使該Xa、Ya、Za的值包含在作業(yè)開始點Pb的點數(shù)據(jù)322中并存儲于 點數(shù)據(jù)存儲部52中。 陽126] 對于該機(jī)器人1的動作,W下述動作為例進(jìn)行說明,即,輸入相對于斜面化上的落 座點即作業(yè)點化的、作業(yè)開始點化即螺絲緊固開始點。圖8是表示作業(yè)開始點化的輸入 動作的流程圖。
[0127] 首先,由示教技術(shù)人員操作示教手控器351,將控制器3的功能切換成編程模式 (步驟(step) SOI)及示教模式(步驟S02)。
[0128] 在示教模式中,當(dāng)示教手控器351受到操作時,控制單元53按照操作來使移動單 元2移動,按照操作來使作業(yè)工具4依次接觸斜面化上的任意3點(步驟S03)。此時,控 制單元53利用編碼器(encoder)等來分析作業(yè)工具4的別Z軸方向的移動量,并將任意3 點的坐標(biāo)信息預(yù)先存儲到存儲器33中。
[0129] 當(dāng)對斜面化上的3點的坐標(biāo)信息進(jìn)行分析時,運算單元553根據(jù)3點的坐標(biāo)信息, 對表示與斜面化鉛垂的方向的方位角^與迎角Θ的成分進(jìn)行運算(步驟S04)。運算結(jié)果 即方位角f與迎角Θ作為姿勢信息而記錄在W預(yù)先作為螺絲緊固開始點而說明的變量名 所表示的點數(shù)據(jù)322中(步驟S05)。
[0130] 進(jìn)而,當(dāng)示教手控器351受到操作而輸入螺絲緊固長度與按壓量時(步驟S06),運 算單元553將螺絲緊固長度與按壓量的信息預(yù)先存儲在存儲器33中。 陽131] 而且,當(dāng)示教手控器351受到操作時,控制單元53按照操作來使移動單元2移動, 按照操作來使作業(yè)工具4位于斜面化上的落座點(步驟S07)。此時,控制單元53利用編 碼器來分析作業(yè)工具4的XYZ軸方向的移動量,并將落座點的坐標(biāo)信息預(yù)先存儲到存儲器 33中(步驟S08)。
[0132] 并且,運算單元553根據(jù)將螺絲緊固長度加上緩沖量所得的長度、表示螺絲的落 座點的坐標(biāo)信息、表示與斜面化鉛垂的方向的方位角?與迎角目,來運算螺絲緊固開始點 的坐標(biāo)(步驟S09)。運算結(jié)果即螺絲緊固開始點的坐標(biāo)被記錄在W作為螺絲緊固開始點而 說明的變量名所表示的點數(shù)據(jù)322中(步驟S10)。
[0133] 根據(jù)W上所述,將螺絲緊固于斜面化上的落座點時的螺絲緊固開始點的坐標(biāo)與 作業(yè)工具4的姿勢記錄為點數(shù)據(jù)322。如此,具備作業(yè)工具4、移動單元2及控制器3的機(jī) 器人1具備:操作單元35,在示教模式時,接受斜面化上的任意3點的坐標(biāo)指定的操作;W 及運算單元553,基于任意3點的坐標(biāo),運算從作業(yè)開始點化朝向作業(yè)點化的方向,至少使 作業(yè)工具4移動到作業(yè)點化,并按照運算單元553的運算來使作業(yè)工具4的姿勢朝向作業(yè) 點化,使作業(yè)工具4開始對作業(yè)點化的處理。
[0134] 由此,為了使作業(yè)工具4朝向作業(yè)點化,不需要一邊對比斜面化與作業(yè)工具4 一 邊進(jìn)行試行錯誤的示教,只要指定斜面化上的任意3點,便能夠?qū)⒆鳂I(yè)工具4精度良好地 朝向作業(yè)點化。目P,可排除直接指定作業(yè)工具4的姿勢的示教,降低示教技術(shù)人員的工作 量,并且針對作業(yè)點化的作業(yè)準(zhǔn)確度也提高。
[0135] 而且,在該機(jī)器人1中,預(yù)先存儲有作業(yè)開始點Pb與作業(yè)點化的分隔距離,當(dāng)由 操作單元35接受斜面化上的作業(yè)點化的坐標(biāo)教示的操作時,基于作業(yè)點化的坐標(biāo)、任意 3點的坐標(biāo)及分隔距離來運算作業(yè)開始點Pb的坐標(biāo)。
[0136] 由此,為了探索使作業(yè)工具4在與作業(yè)點化鉛垂的位置隔開規(guī)定距離的點,不需 要一邊對比作業(yè)點化與作業(yè)工具4 一邊進(jìn)行試行錯誤的示教,只要指定明朗的作業(yè)點化, 并輸入分隔距離的數(shù)值即可。目P,可排除直接指定作業(yè)開始點化的示教,而且可相對于作 業(yè)點化而使作業(yè)工具4精度良好地位于鉛垂方向,并僅隔開準(zhǔn)確的距離,因此可降低示教 技術(shù)人員的工作量,并且針對作業(yè)點化的作業(yè)準(zhǔn)確度也提高。
[0137] 接下來,對該機(jī)器人1按照控制程序321的螺絲緊固動作進(jìn)行說明。圖9是表示 該機(jī)器人1按照控制程序321的螺絲緊固動作的流程圖。首先,由示教技術(shù)人員來操作示 教手控器351,W將控制器3的功能切換為運轉(zhuǎn)模式(步驟S11)。
[0138] 在運轉(zhuǎn)模式中,控制器3的CPU 31按照控制程序321,使作業(yè)工具4位于螺絲緊固 開始點(步驟S12),并朝向落座點(步驟S13)。此時,作業(yè)工具4與落座點的距離成為將 螺絲緊固長度、按壓量及緩沖量相加所得的分隔距離。
[0139] 接下來,CPU 31使作業(yè)工具4朝向落座點僅移動緩沖量(步驟S14)。此時,螺絲 前端到達(dá)落座點的螺絲孔。進(jìn)而,CPU 31使作業(yè)工具4朝向落座點僅移動按壓量(步驟 S15)。此時,螺絲在落座點被按入螺絲孔。
[0140] 然后,CPU 31 -邊使作業(yè)工具4的起子旋轉(zhuǎn)(步驟S16),一邊使作業(yè)工具4朝向 落座點僅移動螺絲緊固長度量(步驟S17)。該前進(jìn)移動設(shè)為進(jìn)給速度。隨后,當(dāng)檢測到扭 矩上升(torque up)時,完成螺絲緊固,使作業(yè)工具4僅后退螺絲緊固后返回量。該后退移 動設(shè)為螺絲緊固后返回量。若無法在螺絲緊固完成等待時間的期間內(nèi)檢測到扭矩上升,貝U 視為錯誤(error)。 陽141] 由此,螺絲落座于形成在斜面化上的螺絲孔內(nèi)。當(dāng)存在多個落座點時,控制器3 按照控制程序321,使作業(yè)工具4位于與各落座點鉛垂的方向,并使作業(yè)工具4朝向各落座 點,相對于各落座點進(jìn)行緩沖量的移動、按壓量的移動、進(jìn)而一邊伴隨起子旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行螺 絲緊固長度量的移動。 陽142] 如此,在該機(jī)器人1中,例如,作業(yè)工具4為螺絲緊固起子,作業(yè)點化為螺絲的落 座點,作業(yè)開始點化為在螺絲緊固開始時使螺絲緊固起子所處的位置,作業(yè)開始點化為與 螺絲的落座點隔開將螺絲緊固長度加上預(yù)先設(shè)置的緩沖量及按壓量所得的距離的位置。
[0143] 在該螺絲緊固作業(yè)的情況下,將螺絲緊固長度、緩沖量及按壓量相加所得的分隔 距離無論是與螺絲的標(biāo)稱長度,還是與螺絲的整體長度均不同,也無明確的尺度。因而,根 據(jù)該機(jī)器人1,對斜面化的螺絲緊固作業(yè)必然會成為高精度,而且,作業(yè)開始點Pb的輸入也 會飛躍式地降低工作量。
[0144] (第2實施方式)
[0145] 接下來,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第2實施方式。關(guān)于與第1實 施方式相同的結(jié)構(gòu)、相同的功能,標(biāo)注相同的符號并省略詳細(xì)說明。
[0146] 圖10是本實施方式的機(jī)器人1進(jìn)行作業(yè)的工件的示意圖。如圖10所示,根據(jù)工 件的載置形態(tài)或工件的形狀,也存在作業(yè)點化位于相對于Y軸而平行的斜面化或相對于X 軸而平行的斜面Pc上的情況。對于與該相對于Y軸而平行的斜面Pc鉛垂的方向、及與相 對于X軸而平行的斜面化鉛垂的方向而言,方位角Φ定為0度、90度、180度或270度中的 任一者,能夠通過示教作業(yè)者的目測來確認(rèn)正確的方位角φ。對于示教作業(yè)者而言,難W設(shè) 定的剩余項目是迎角Θ。
[0147] 當(dāng)作業(yè)點化位于相對于Υ軸而平行的斜面化或相對于X軸而平行的斜面化上 時,機(jī)器人1的運算單元553根據(jù)斜面化上的任意2點的坐標(biāo)來算出與斜面化鉛垂的方 向的迎角Θ。操作單元35接受示教技術(shù)人員對方位角φ的輸入及移動單元2的JOG操作。 引導(dǎo)單元552 W將任意2點設(shè)為斜面化上的高度不同的位置的方式來顯示訊息??刂茊?元53響應(yīng)JOG操作,使作業(yè)工具4移動到斜面化上的任意2點,并輸出任意2點的坐標(biāo)。 運算單元553根據(jù)斜面化上的任意2點的坐標(biāo)來算出迎角Θ,并與方位角φ-同記錄到點 數(shù)據(jù)322中。
[0148] 運算單元553的運算使用幾何學(xué)的數(shù)學(xué)方法、矢量方法等中的任一種皆可。作為 一例,若斜面化平行地沿著Υ軸,則算出任意2點的Z軸坐標(biāo)的差值Δ z與任意2點的X 軸坐標(biāo)的差值A(chǔ) X,并運算W下的式(15)。
[0149] Θ = 2/ 31 -arctan ( Δ Z/ Δ X). . . (15)
[0150] 而且,作為一例,若斜面化平行地沿著X軸,則算出任意2點的Z軸坐標(biāo)的差值 ΔΖ與任意2點的Y軸坐標(biāo)的差值ΔΥ,并運算W下的式(16)。 陽 15U Θ = 2/3i-arctan(AZ/AY). . . (16) 陽152] 如上所述,當(dāng)在準(zhǔn)確估算出方位角φ的斜面化上具有作業(yè)點化時,也可由操作單 元35接受斜面化上的任意2點的坐標(biāo)指定的操作,并由運算單元553基于任意2點的坐 標(biāo)來運算從作業(yè)開始點化朝向作業(yè)點化的方向。由此,也能夠減少在斜面化上指定的點 的數(shù)量,從而能進(jìn)一步降低示教技術(shù)人員的工作量。 陽153] 另外,當(dāng)斜面化為垂直地豎立設(shè)置并與X軸與Υ軸斜交時,迎角Θ確定為正側(cè)面, 因此只要在斜面化上的橫方向上不同的位置指定任意2點,并運算方位角Ψ即可。
[0154](第3實施方式)
[0Κ5] 接下來,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第3實施方式。關(guān)于與第1實 施方式相同的結(jié)構(gòu)、相同的功能,標(biāo)注相同的符號并省略詳細(xì)說明。
[0156] 化ΙΜ等程序語言一般是W針對機(jī)器人1的MOVE命令等命令為主體來描述。作業(yè) 開始點化或作業(yè)點化被處理為針對MOVE命令等命令的簡單的常量或變量,從而導(dǎo)致點識 別信息或點數(shù)據(jù)322的內(nèi)容被掩藏在程序中。 陽157] 因此,在第3實施方式的機(jī)器人1中,CPU 31作為控制程序生成單元54,生成W位 置為主體的描述格式的控制程序321。圖11是表示該控制程序321的示意圖。如圖11所 示,該控制程序321是W對點編號61附加點種類信息62與點數(shù)據(jù)322的方式而描述。
[0158] 點編號61識別作業(yè)開始點化或作業(yè)點Pa。點種類信息62是在從點編號61所表 示的點處執(zhí)行的處理程序的函數(shù)名。點數(shù)據(jù)322包含W點編號61所表示的點的位置及表 示作業(yè)工具4的姿勢的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)、R旋轉(zhuǎn)的方位角φ、P旋轉(zhuǎn)的迎角Θ。
[0159] 控制程序生成單元54按照操作單元35的操作來登記點編號61,輸入附加于點編 號61的點數(shù)據(jù)322的識別信息,通過示教模式或數(shù)值輸入來存儲該識別信息的點數(shù)據(jù)322, 并登記附加于點編號61的點種類信息62。而且,控制程序生成單元54響應(yīng)鍵盤等的輸入, 對點種類信息62所表示的作業(yè)命令63進(jìn)行編輯。
[0160] 目Ρ,皿D等程序存儲部51如圖12所示,大致分為存儲該控制程序321的點列存儲 部56、存儲點數(shù)據(jù)322的點數(shù)據(jù)存儲部52、及作業(yè)命令存儲部57,該作業(yè)命令存儲部57存 儲點種類信息62所表示的作業(yè)命令63的代碼。 陽161] CPU 31作為控制單元53,依照點列存儲部56的點編號61的順序來叫出附加于點 編號61的點數(shù)據(jù)322與作業(yè)命令63, 一邊將點數(shù)據(jù)322的各內(nèi)容適當(dāng)代入處理程序內(nèi)的自 變量,一邊進(jìn)行移動單元2或作業(yè)工具4的控制。
[0162] 如此,該控制程序321對代表作業(yè)開始點化或作業(yè)點化的點編號61進(jìn)行登記, 并使點數(shù)據(jù)322或點種類信息62附加于該點編號61。目P,并非如化IM語言般行為"為 基準(zhǔn)來附帶"地點",該控制程序321采用地點"為基準(zhǔn)來附帶"行為"的描述形態(tài),迎合 了使機(jī)器人1移動時的技術(shù)人員的思考方式,具有非常容易編程的優(yōu)點。
[0163] 但是,該控制程序321是地點"為基準(zhǔn)來進(jìn)行描述,因此必須輸入作業(yè)開始點 Pb及作業(yè)點化,即,在螺絲緊固的情況下,必須輸入螺絲緊固開始點與落座點的點。因而, 當(dāng)在斜面化上具有作業(yè)點化,且作業(yè)開始點化位于作業(yè)點化的鉛垂方向的空中時,該控 制程序321會增加編程時的繁瑣程度。
[0164] 但是,本實施方式的機(jī)器人1在示教模式時,接受斜面化上的任意2點或3點的 坐標(biāo)指定的操作,并基于任意2點或3點的坐標(biāo)來運算作業(yè)工具4朝向作業(yè)點化的方向。 而且,在示教模式時,接受斜面化上的作業(yè)點化的坐標(biāo)教示的操作,并基于作業(yè)點化的坐 標(biāo)、任意2點或3點的坐標(biāo)、作業(yè)開始點化與作業(yè)點化的分隔距離,來運算作業(yè)開始點化 的坐標(biāo)。 陽165] 因此,當(dāng)采用該控制程序321時,能夠飛躍性地降低示教技術(shù)人員的工作量。 陽166](第4實施方式)
[0167] 接下來,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第4實施方式。關(guān)于與第1實 施方式及第3實施方式相同的結(jié)構(gòu)、相同的功能,標(biāo)注相同的符號并省略詳細(xì)說明。
[0168] 圖13表示控制程序生成單元54所生成的作業(yè)命令63。該作業(yè)命令63包含在W 位置為主體的描述格式的控制程序321中。該作業(yè)命令63是附帶于表示螺絲的落座點即 作業(yè)點化的點編號61的作業(yè)命令63,利用附帶于點編號61的點種類信息62來識別。該 作業(yè)命令63描述附帶于螺絲緊固點、換言之附帶于落座點的內(nèi)容,來作為點種類信息62。
[0169] 如圖13所示,在附帶于落座點的內(nèi)容中,描述有移動前作業(yè)的命令行631與移動 后作業(yè)的命令行632。移動前作業(yè)的命令行631是由作為控制單元53的CPU 31在移動到 落座點之前進(jìn)行處理。在移動前作業(yè)的命令行631中,首先在第002行,如"callPoints 化eder"般描述有進(jìn)料機(jī)螺絲取得動作的命令。通過該命令,作為針對螺絲的落座點即作業(yè) 點化的作業(yè),控制單元53控制移動單元2來從進(jìn)料機(jī)取得螺絲。
[0170] 接下來,在第003行W后,描述有作業(yè)開始點化的坐標(biāo)運算與作業(yè)工具4的朝向 運算的命令。目P,運算單元553在運轉(zhuǎn)模式中,通過執(zhí)行控制程序321的CPU 31而實現(xiàn),該 控制程序321控制移動單元2與作業(yè)工具4。 陽171] 若展示一例,則在第003行~第00X行為止的期間內(nèi),預(yù)先運算R旋轉(zhuǎn)的方位角φ 與Ρ旋轉(zhuǎn)的迎角Θ。并且,第(00Χ+1)行W后,運算單元553利用degrad函數(shù)將郵oint_ R 與郵oint_P 轉(zhuǎn)換成弧度(radian),通過 let theta = degracK 郵oint_P)與 let phi = degracK郵oint_R),而代入局部變量(local vari油le)theta與地i中,所述郵〇;[]11:_尺與 郵oint_P是恢復(fù)取方位角φ的P旋轉(zhuǎn)的迎角Θ的系統(tǒng)變量。
[0172] 然后,根據(jù)下3行的命令,運算單元553對表示作業(yè)工具4的位置的坐標(biāo)ΧΥΖ進(jìn)行 運算,并代入特殊系統(tǒng)變量WjobStartX、iijobStartY、iijobStartZ中。L是作業(yè)開始點化 與作業(yè)點化的分隔距離。 陽 173] 陽 174]
[01^75] iijobStartZ = L*cos (白)
[0176] 該特殊系統(tǒng)變量iijobStartX、#jobStartY、iijobStartZ是如下所述的值,即,在移 動到作業(yè)點化之前供參照,用于移動到僅偏移(offset)該系統(tǒng)變量的值的坐標(biāo)。目P,控制 單元53通過移動單元2的控制,使作業(yè)工具4移動到螺絲緊固開始點而作為針對螺絲落座 點進(jìn)行的作業(yè)。目P,控制單元53使作業(yè)工具4移動到作業(yè)開始點化而作為針對作業(yè)點化 進(jìn)行的作業(yè)。
[0177] 接下來,在移動后作業(yè)的命令行632、即作業(yè)工具4移動到螺絲緊固開始點后執(zhí)行 的命令行中,首先在第004行中,描述有如下所述的運算內(nèi)容,即,對將螺絲長度加上緩沖 量所得的dScrewLine加上按壓量即dScrewPress,從而算出分隔距離化。進(jìn)而,在第005 行~第007行中,描述有從作業(yè)工具4所處的點到作業(yè)點化為止的X軸、Y軸及Z軸方向 的各移動量dX、dY、dZ的運算內(nèi)容。運算單元553執(zhí)行運些命令,對到作業(yè)點化為止的移 動量進(jìn)行運算。
[0178] 進(jìn)而,執(zhí)行第008行與第009行的運算單元553算出移動與緩沖量和按壓量相應(yīng) 的距離的移動時間,執(zhí)行第010行的控制單元53使作業(yè)工具4從該作業(yè)工具4所處的點朝 向作業(yè)點Pa移動與緩沖量和按壓量相應(yīng)的距罔。 陽1巧]然后,執(zhí)行第011行的"lineMove(dScrewSpeed,dX,dY,dZ,0,0)"命令的控制單 元53 -邊使螺絲緊固起子W代入至dScrewSpeed中的旋轉(zhuǎn)速度來旋轉(zhuǎn),一邊使作業(yè)工具4 在別Z軸方向上移動表示到作業(yè)點化為止的距離的dX、dY、dZ量。最后,執(zhí)行012行的控 制單元53接收表示螺絲緊固完成的扭矩上升信號,停止作業(yè)工具4向作業(yè)點化的移動與 驅(qū)動。
[0180] 此處,在該描述格式的編程中,認(rèn)知了在作業(yè)點化處進(jìn)行何操作。因此,只要隨附 于作業(yè)點化而有與作業(yè)開始點Pb相關(guān)的描述,便能夠理解該代碼的含義,但若與作業(yè)點化 無關(guān)地出現(xiàn)作業(yè)開始點化的代碼,則理解其內(nèi)容將非常耗費工夫。
[0181] 但是,控制程序生成單元54是與圖14(a)所示的控制程序不同地,如圖14(b)所 示,使對作業(yè)開始點化的坐標(biāo)進(jìn)行運算的運算命令633、使作業(yè)工具4朝向通過運算命令 633的處理而獲得的作業(yè)點化的坐標(biāo)移動的移動命令634、及作業(yè)工具4的驅(qū)動命令635 附帶于作業(yè)點化,從而生成控制程序321。 陽182] 根據(jù)由該控制程序生成單元54所生成的控制程序321,只要看與實際實施作業(yè)的 落座點相關(guān)的代碼的描述,而無須認(rèn)知作業(yè)開始點化運一不直接進(jìn)行作業(yè)的點。因而,該 描述格式的控制程序321的制作變得更為容易,編程時的工作量進(jìn)一步降低。
[0183] 具體而言,在制作用于螺絲緊固作業(yè)的程序時,制作者只要僅W存在螺絲孔的落 座點的數(shù)量來指定點編號61即可,而無須指定使作業(yè)工具4所處的其他點的點編號61。并 且,對于所指定的點編號61,只要附帶1個螺絲緊固的程序種類信息即可,而無須附帶為了 開始螺絲緊固而使起子開始旋轉(zhuǎn)的程序,或者無須附帶為了結(jié)束螺絲緊固而使起子結(jié)束旋 轉(zhuǎn)的程序。
[0184] (第5實施方式)
[01化]接下來,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第5實施方式。關(guān)于與第1實 施方式至第4實施方式相同的結(jié)構(gòu)、相同的功能,標(biāo)注相同的符號并省略詳細(xì)說明。
[0186] 圖6是表示示教手控器351的結(jié)構(gòu)的圖。如圖6所示,示教手控器351具備朝向 方向行進(jìn)按鈕353、逆朝向方向后退按鈕354及坐標(biāo)系切換按鈕355。 陽187] 對于朝向方向行進(jìn)按鈕353與逆朝向方向后退按鈕354的按下,JOG控制單元551 根據(jù)1節(jié)距(pitch)的移動量^方位角料與迎角Θ a的信息,運算W下的式(17)至式 (19)。是表示當(dāng)前的作業(yè)工具4的朝向的方位角,θ a是表示當(dāng)前的作業(yè)工具4的朝向 的迎角。 陽18引
[0191] JOG控制單元551在求出移動量Xa、移動量孔及移動量Za時,對X線性滑塊21 輸出使其W移動量Xa而移動的指令信號,對Y線性滑塊22輸出使其W移動量Ya而移動的 指令信號,對ZR機(jī)構(gòu)23輸出使其W移動量Za而移動的指令信號。 陽192]目P,通過朝向方向行進(jìn)按鈕353的按下,JOG控制單元551如圖15所示,使作業(yè)工 具4朝與作業(yè)工具4的朝向平行的順方向移動。通過逆朝向方向后退按鈕354的按下,使 作業(yè)工具4朝與作業(yè)工具4的朝向平行的逆方向移動。順方向是從作業(yè)工具4的后端朝向 前端的方向,逆方向是從作業(yè)工具4的前端朝向后端的方向。
[0193] 通過指定斜面化上的任意2點或3點,當(dāng)作業(yè)工具4朝向與作業(yè)點化所處的斜 面化鉛垂的方向時,JOG控制單元551使作業(yè)工具4朝與斜面化鉛垂的方向移動。
[0194] 接下來,相對于坐標(biāo)系切換按鈕355的按下,JOG控制單元551將X軸、Y軸及Z軸 從由X線性滑塊21、Y線性滑塊22及R旋轉(zhuǎn)軸231的延伸方向所規(guī)定的坐標(biāo)系,切換成由 作業(yè)點化所處的斜面化及與該斜面化鉛垂的方向所規(guī)定的坐標(biāo)系。通過該切換,如圖15 所示,與斜面化鉛垂的方向成為Z軸,彼此正交且也與Z軸正交的2軸成為X軸、Y軸。 陽1巧]該JOG控制單元551利用通過指定斜面化上的任意2點或3點而求出的方位角φ 與迎角Θ,來轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系。并且,在坐標(biāo)系切換按鈕的按下后,JOG控制單元551相對于示 教手控器351的操作X軸方向、Y軸方向的移動的按鈕的按下,使作業(yè)工具4與斜面化平 行地移動。
[0196] 如上所述,該機(jī)器人1中,在示教模式時,按照操作單元35所接受的操作,使作業(yè) 工具4朝運算單元553所運算出的朝向的順方向及逆方向移動。而且,在示教模式時,切換 成將運算單元553所運算出的方向作為一軸的正交坐標(biāo)系,并按照操作單元35所接受的操 作,使作業(yè)工具4沿著與運算單元553所運算出的朝向正交的斜面化移動。 陽197] 由此,通過指定斜面化上的任意2點或3點,將作業(yè)工具4的朝向變更為與斜面 化鉛垂的方向后,作業(yè)點化的示教變得容易,示教技術(shù)人員的工作量進(jìn)一步降低,作業(yè)點 化的示教精度上升,作業(yè)準(zhǔn)確度提高。 陽19引(第6實施方式)
[0199] 接下來,參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的機(jī)器人1的第6實施方式。關(guān)于與第5實 施方式相同的結(jié)構(gòu)、相同的功能標(biāo)注相同的符號,并省略詳細(xì)說明。
[0200] 在該機(jī)器人1中,JOG控制單元551在進(jìn)行R旋轉(zhuǎn)及P旋轉(zhuǎn)的操作時,如圖16所示 般控制移動單元2, W在作業(yè)工具4的前端位置固定的狀態(tài)下,使作業(yè)工具4 W其前端為中 屯、而旋轉(zhuǎn)。JOG控制單元551在存膽器32中預(yù)先存儲有作業(yè)工具4的工具中屯、點設(shè)定值。 陽201] 工具中屯、點設(shè)定值為作業(yè)工具4的安裝信息。該工具中屯、點設(shè)定值是使作業(yè)工具 4朝向正下方的方位角φ為0及迎角Θ為0的狀態(tài)下的R旋轉(zhuǎn)軸231與P旋轉(zhuǎn)軸241的 交叉點的ΧΥΖ坐標(biāo)值、表示從該交叉點到作業(yè)工具4前端為止的距離的X軸成分Lx與Υ軸 成分Ly、進(jìn)而從如下正交點到作業(yè)工具4前端為止的距離Ld,所述正交點是通過作業(yè)工具 4的前端并與P旋轉(zhuǎn)軸241的延長線正交的假想線和P旋轉(zhuǎn)軸241的正交點。 陽20引此時,作業(yè)工具4前端的坐標(biāo)狂t,化,Zt)用W下的式(20)至式(22)來表示。 「02031
[0206] 例如在進(jìn)行將方位角巧由如移到私的操作、或者將迎角Θ由Θ 1移到Θ 2的操 作時,根據(jù)所述式(20)至式(22),作業(yè)工具4前端將從T1 atl,化1,Ztl)移動到T2狂t2, Yt2, Zt2)。JOG控制單元551控制X線性滑塊21、Y線性滑塊22及ZR機(jī)構(gòu)23,使作業(yè)工具 4沿X軸、Y軸及Z軸方向移動,W從T2狂t2,化2, Zt2)移動到T1 atl,Ytl,Ztl)。 陽207] 如此,該機(jī)器人1使作業(yè)工具4沿X軸、Y軸及Z軸方向移動,W抵消因旋轉(zhuǎn)造成 的作業(yè)工具4的前端位置的變動。目P,在示教模式時,按照操作單元35的操作,W作業(yè)工具 4的前端為中屯、來使作業(yè)工具4旋轉(zhuǎn)。 陽20引作業(yè)點化為最重要的事項,另一方面,也有欲在從該作業(yè)點化分隔的位置實施例 如激光標(biāo)記(laser marking)等的需求。此時,若對從與斜面化鉛垂的方向朝向作業(yè)點化 的作業(yè)工具4的方向角度進(jìn)行變更,則作業(yè)工具4前端的位置也有可能發(fā)生變動,從而微調(diào) 整變得繁瑣。但是,根據(jù)該機(jī)器人1,即使變更作業(yè)工具4的方向角度,作業(yè)工具4前端的位 置也不動,因此示教技術(shù)人員的工作量飛躍式地減少,進(jìn)而,示教的精度飛躍式地提高。 陽2〇9](其他實施方式)
[0210] 如上所述,對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明,但在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi),可 進(jìn)行各種省略、置換、變更。并且,該實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨內(nèi),并且包 含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。 陽211] 例如,表示了直接對機(jī)器人1進(jìn)行編程的示例,該編程包含針對機(jī)器人1的點數(shù)據(jù) 322的登記,但并不限于此,也可利用獨立于機(jī)器人1的計算機(jī)等編程工具來進(jìn)行,還可將 控制程序321與點數(shù)據(jù)322加載(load)到機(jī)器人1中。
【主權(quán)項】
1. 一種機(jī)器人,從朝鉛垂方向與斜面隔開的第1點開始針對所述斜面上的第2點的處 理,所述機(jī)器人的特征在于包括: 作業(yè)工具,進(jìn)行針對所述第2點的作業(yè); 移動單元,對所述作業(yè)工具進(jìn)行移動及姿勢變更; 操作單元,接受所述斜面上的任意2點或3點的坐標(biāo)指定的操作; 運算單元,基于所述任意2點或3點的坐標(biāo),運算所述作業(yè)工具從所述第1點朝向所述 第2點的方向;以及 控制單元,至少使所述作業(yè)工具移動到所述第1點,并按照所述運算單元的運算結(jié)果 來將所述作業(yè)工具的姿勢朝向所述第2點,使所述作業(yè)工具開始對所述第2點的處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人,其特征在于包括: 數(shù)據(jù)存儲單元,存儲所述第1點與所述第2點的分隔距離, 所述操作單元接受所述斜面上的第2點的坐標(biāo)指定的操作, 基于所述第2點的坐標(biāo)、所述任意2點或3點的坐標(biāo)及所述分隔距離來運算所述第1 點的坐標(biāo), 所述控制單元按照所述運算單元的運算結(jié)果來使所述作業(yè)工具移動到所述第1點。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人,其特征在于包括: 存儲單元,存儲針對所述作業(yè)工具的各點將命令聯(lián)系的描述格式的控制程序, 所述控制單元是與所述存儲單元的控制程序所表示的各點相關(guān)聯(lián)地叫出所述命令,來 控制所述移動單元與所述作業(yè)工具。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述存儲單元存儲如下所述的所述控制程序:針對所述第2點,將運算所述第1點的坐 標(biāo)的運算命令、使所述作業(yè)工具朝向通過所述運算命令獲得的所述第1點的坐標(biāo)移動的移 動命令、及所述作業(yè)工具的動作命令相關(guān)聯(lián)的所述控制程序。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述控制單元在示教模式時,按照所述操作單元所接受的操作,使所述作業(yè)工具朝所 述運算單元所運算出的朝向的順方向及逆方向移動。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述控制單元在示教模式時,按照所述操作單元所接受的操作,使所述作業(yè)工具沿著 與所述運算單元所運算出的朝向正交的所述斜面移動。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述操作單元包括:切換單元,在示教模式時,切換成將所述運算單元所運算出的朝向 作為一軸的正交坐標(biāo)系, 所述控制單元在示教模式時,通過所述切換單元向所述正交坐標(biāo)系的切換,利用將所 述運算單元所運算出的朝向作為一軸的正交坐標(biāo)系來接受所述操作單元的操作。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述控制單元在所述示教模式時,通過所述切換單元向所述正交坐標(biāo)系的切換,按照 所述操作單元的操作,來使所述作業(yè)工具以所述作業(yè)工具的前端為中心而旋轉(zhuǎn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述作業(yè)工具為電動的螺絲緊固起子, 所述第2點為螺絲的落座點, 所述第1點為螺絲緊固開始時使所述螺絲緊固起子處于的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人,其特征在于, 所述第1點為朝斜面鉛垂方向與所述第2點隔開將螺絲緊固長度加上預(yù)先設(shè)置的緩沖 量及按壓量的距尚的位置。
【文檔編號】B25J9/22GK105983970SQ201510062354
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】比留間健郎, 比留間健一郎, 新原正和, 菅沼芳和
【申請人】蛇目縫紉機(jī)工業(yè)株式會社
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