干涉檢查裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對(duì)機(jī)器人彼此之間、或者機(jī)器人和外圍設(shè)備之間的干設(shè)進(jìn)行檢查的干 設(shè)檢查裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 干設(shè)檢查裝置是W事先防止工業(yè)用機(jī)器人、其外圍設(shè)備發(fā)生碰撞為目的，而對(duì)發(fā) 生碰撞的可能性進(jìn)行檢查的裝置。干設(shè)檢查裝置預(yù)先對(duì)碰撞的可能性進(jìn)行檢查，從而在有 可能發(fā)生碰撞的情況下，對(duì)機(jī)器人等輸出適當(dāng)?shù)闹噶钪担ㄍＶ够蛘邔?duì)動(dòng)作軌道進(jìn)行修正的 指令值），由此，事先防止碰撞。特別是對(duì)于即使在機(jī)器人處于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的情況下也在線 執(zhí)行檢查的干設(shè)檢查裝置而言，不使工業(yè)用機(jī)器人、其外圍設(shè)備保持本來(lái)的細(xì)致的形狀，而 是臨時(shí)置換為容易高速地對(duì)干設(shè)檢查進(jìn)行計(jì)算處理的模型（例如，球體、圓筒體等），并實(shí) 施該模型彼此的干設(shè)檢查。
[0003] 在將機(jī)器人主體等模型化對(duì)象（物體）置換為模型時(shí)，干設(shè)檢查裝置考慮關(guān)節(jié)的 可動(dòng)軸數(shù)量等（機(jī)構(gòu)的自由度）而預(yù)先將模型化對(duì)象分割至多個(gè)區(qū)域。并且，干設(shè)檢查裝 置將模型配置為使得每一個(gè)區(qū)域分別由被稱(chēng)作基元（primitive)的簡(jiǎn)單的幾何模型（球 體?圓筒體?長(zhǎng)方體?多面體等）包圍。并且，干設(shè)檢查裝置分別對(duì)各基元之間的最短距離 進(jìn)行計(jì)算，在最短距離為0、或者比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定距離小的情況下，判定為"發(fā)生了干設(shè)"， 輸出停止指令并開(kāi)始進(jìn)行停止動(dòng)作。
[0004] 該里，對(duì)模型化對(duì)象的具體模型的生成方法進(jìn)行敘述。模型化的過(guò)程中，需要"在 模型比模型化的對(duì)象大的狀態(tài)下將對(duì)象包圍"。關(guān)于對(duì)象的包圍，假設(shè)在W過(guò)度的余量進(jìn)行 包圍、且模型設(shè)定得過(guò)大的情況下，盡管不存在對(duì)象彼此發(fā)生干設(shè)的可能性，但也成為產(chǎn)生 判定為"發(fā)生了干設(shè)"的誤判定的主要原因。因此，在進(jìn)行模型化的情況下，重要的是如何 高效地使用剩余區(qū)域較小的模型將對(duì)象整體包圍。
[0005]W往采用如下方式，即，將單位判定計(jì)算成本方面有優(yōu)勢(shì)的球體用作干設(shè)檢查用 的模型。即使在該種利用球體彼此的判定的情況下，如果對(duì)存在的所有模型彼此進(jìn)行判定， 則計(jì)算處理成本也與模型組合的數(shù)量相對(duì)應(yīng)地增大。為了提高計(jì)算處理的效率，提出有如 下方法，即，并不始終對(duì)所有模型彼此進(jìn)行判定，而是僅對(duì)有可能發(fā)生干設(shè)的部位進(jìn)行細(xì)致 的判定。
[0006] 在該方法中，例如，對(duì)于機(jī)器人階層式地準(zhǔn)備將半徑增大而W數(shù)量較少的模型粗 略地進(jìn)行模型化的模型、和將半徑減小而W數(shù)量較多的模型細(xì)致地進(jìn)行模型化的模型。并 且，通過(guò)采用如下方法而W良好的精度削減計(jì)算處理成本，即，首先對(duì)粗略的模型彼此進(jìn)行 判定，如果有可能發(fā)生干設(shè)，則對(duì)細(xì)致的模型也進(jìn)行判定（例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
[0007] 在需要針對(duì)機(jī)器人等進(jìn)行離線或者在線的干設(shè)檢查的現(xiàn)場(chǎng)，希望該樣使用W良好 的精度進(jìn)行模型化得到的模型來(lái)進(jìn)行干設(shè)檢查。
[000引專(zhuān)利文獻(xiàn)1 ;日本特許第3612781號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，雖然避免了對(duì)所有模型彼此進(jìn)行判定，但是另一方面， 在模型彼此處于接近狀態(tài)的情況下，最終導(dǎo)致進(jìn)行判定所需的模型數(shù)增多。其結(jié)果，出現(xiàn)如 下問(wèn)題，即，在利用每個(gè)單位的計(jì)算成本較小的球體進(jìn)行細(xì)致的模型化的情況下，有可能產(chǎn) 生較大的計(jì)算成本。
[0010] 另外，即使在針對(duì)模型而應(yīng)用單一種類(lèi)的基元的情況下，有時(shí)也會(huì)由于使模型數(shù) 相對(duì)于N個(gè)增加1個(gè)而使得包圍的體積的剩余量增加。并且，在該情況下，盡管模型的包圍 剩余量幾乎未產(chǎn)生變化，但有時(shí)用于判定的計(jì)算處理成本也會(huì)增加。
[0011] 因此，為了實(shí)現(xiàn)始終穩(wěn)定的計(jì)算處理成本、且使得包圍體積也減小，需要選擇形狀 方面有效的包圍模型而并非單一的模型。另外，在計(jì)算處理成本存在上限該種情況下，必須 考慮總計(jì)算處理成本是否不比上限大。
[0012] 例如，作為進(jìn)行包圍的模型，由于使用除了球體W外的圓筒體而使得每1個(gè)模型 單位的干設(shè)檢查處理時(shí)間有所增加，但卻能夠W與球體相比更少的模型數(shù)將模型化對(duì)象包 圍。因此，希望對(duì)總體上有效的模型選定?配置進(jìn)行研究。但是，現(xiàn)實(shí)情況是由搭載有干設(shè) 檢查裝置的機(jī)器人的用戶進(jìn)行追加模型的作業(yè)，通過(guò)用戶的調(diào)整難W實(shí)施考慮到上述必要 條件的模型配置。
[0013] 本發(fā)明就是鑒于上述情形而提出的，其目的在于獲得一種干設(shè)檢查裝置，能夠在 受到限制的計(jì)算成本內(nèi)容易地生成使得模型的包圍體積最小的模型。
[0014] 為了解決上述課題而實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的干設(shè)檢查裝置的特征在于，具備；模型數(shù) 上限輸入部，其輸入有針對(duì)干設(shè)檢查的對(duì)象即模型化對(duì)象而設(shè)定的幾何模型的上限數(shù)；模 型化處理部，其在作為干設(shè)檢查用的模型而對(duì)所述模型化對(duì)象設(shè)定能夠?qū)⑺瞿Ｐ突瘜?duì)象 包圍的長(zhǎng)方體時(shí)，W小于或等于所述模型上限數(shù)的數(shù)量，使用與所述長(zhǎng)方體相比每單位距 離計(jì)算的計(jì)算成本更小的新幾何模型，將所述長(zhǎng)方體置換為所述新幾何模型，由此對(duì)所述 模型化對(duì)象進(jìn)行模型化；模型候補(bǔ)存儲(chǔ)部，其將使用所述新幾何模型的模型作為模型候補(bǔ) 而預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)；運(yùn)算量上限設(shè)定部，其基于與控制所述模型化對(duì)象的控制器進(jìn)行的各處 理所需的運(yùn)算處理量相關(guān)的信息，對(duì)進(jìn)行干設(shè)檢查時(shí)的計(jì)算處理運(yùn)算量的上限即運(yùn)算上限 量進(jìn)行設(shè)定；體積模型確定部，其從所述模型候補(bǔ)中提取能夠W小于或等于所述運(yùn)算上限 量執(zhí)行所述干設(shè)檢查的計(jì)算處理的模型候補(bǔ)，并且將提取的模型候補(bǔ)中模型的包圍體積最 小的模型候補(bǔ)確定為所述模型化對(duì)象的模型；W及干設(shè)檢查部，其使用由所述體積模型確 定部確定的模型對(duì)模型彼此進(jìn)行干設(shè)檢查，并且，如果有可能發(fā)生干設(shè)則輸出動(dòng)作停止指 令，如果不存在發(fā)生干設(shè)的可能性則輸出動(dòng)作持續(xù)指令。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)如下效果，即，能夠在受到限制的計(jì)算成本內(nèi)容易地生成使 得模型的包圍體積最小的模型。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是表示具備實(shí)施方式1所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的干設(shè)檢查系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017] 圖2是表示實(shí)施方式1所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018] 圖3是用于說(shuō)明進(jìn)行球體模型判定時(shí)的每次單位距離計(jì)算的計(jì)算成本的圖。
[0019] 圖4是表示單位距離計(jì)算的其他對(duì)象例的圖。
[0020] 圖5是用于對(duì)模型化處理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0021] 圖6是表示將模型上限數(shù)設(shè)為1個(gè)的情況下的模型例的圖。
[0022] 圖7是表示將模型上限數(shù)設(shè)為2個(gè)的情況下的模型例的圖。
[0023]圖8是表示模型數(shù)和剩余包圍體積比的關(guān)系的圖。
[0024] 圖9是表示干設(shè)檢查系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
[0025] 圖10是表示實(shí)施方式2所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026] 圖11是用于對(duì)使用了CAD/CAM系統(tǒng)的針對(duì)每個(gè)集合的分割處理進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0027] 圖12是表示實(shí)施方式3所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[002引圖13是表示干設(shè)檢查裝置的硬件結(jié)構(gòu)的圖。
[0029] 圖14是表示實(shí)施方式4所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外， 本發(fā)明不限定于該些實(shí)施方式。
[0031] 實(shí)施方式1.
[0032]圖1是表示具備實(shí)施方式1所設(shè)及的干設(shè)檢查裝置的干設(shè)檢查系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。 干設(shè)檢查系統(tǒng)100A是包含如下部件而構(gòu)成的系統(tǒng)；機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)；通信設(shè)備3,其將機(jī)器 人生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備之間連接；W及計(jì)算機(jī)9,其對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)所具備的各控制器的設(shè) 定進(jìn)行變更。此外，干設(shè)檢查系統(tǒng)100A可W具備化C(可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller)等控制裝置W取代通信設(shè)備3,其中，該P(yáng)LC具備通信功能和對(duì)各設(shè)備 發(fā)送指令值、信號(hào)的功能。
[0033] 通信設(shè)備3利用Ethernet(注冊(cè)商標(biāo)）等進(jìn)行干設(shè)檢查系統(tǒng)100A內(nèi)的通信。具 體而言，通信設(shè)備3與機(jī)器人控制器2、外圍設(shè)備控制器4W及計(jì)算機(jī)9進(jìn)行通信。
[0034] 計(jì)算機(jī)9是PC(Personalcomputer)等進(jìn)行信息處理的設(shè)備。計(jì)算機(jī)9經(jīng)由通信 設(shè)備3對(duì)各控制器（機(jī)器人控制器2、外圍設(shè)備控制器4等）的設(shè)定進(jìn)行變更。此外，在除 了計(jì)算機(jī)9W外還具備直接對(duì)各控制器進(jìn)行設(shè)定變更的裝置的情況下，干設(shè)檢查系統(tǒng)100A 的結(jié)構(gòu)中也可W包含該些裝置。
[0035] 機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)包含機(jī)器人10、機(jī)械手裝置6、視覺(jué)傳感器7、外圍設(shè)備5、外圍設(shè) 備控制器4 W及機(jī)器人控制器（機(jī)器人控制裝置）2而構(gòu)成。
[0036] 機(jī)器人10與機(jī)器人控制器2連接，根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制器2的指令而進(jìn)行動(dòng)作。 另外，機(jī)器人10根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制器2的指令而使機(jī)械手裝置6等進(jìn)行動(dòng)作。
[0037] 機(jī)械手裝置6是通過(guò)機(jī)器人10而進(jìn)行動(dòng)作的裝置。機(jī)械手裝置6W不與外圍設(shè) 備5等碰撞的方式移動(dòng)。視覺(jué)傳感器7是對(duì)機(jī)械手裝置6、外圍設(shè)備5等的附近進(jìn)行拍攝 的圖像傳感器。視覺(jué)傳感器7例如配置于機(jī)械手裝置6的附近，與機(jī)械手裝置6 -起移動(dòng)。 視覺(jué)傳感器7W不與外圍設(shè)備5等碰撞的方式移動(dòng)。
[003引外圍設(shè)備控制器4與外圍設(shè)備5連接，根據(jù)來(lái)自計(jì)算機(jī)9的指令而對(duì)外圍設(shè)備5進(jìn)行控制。外圍設(shè)備5是配置于機(jī)器人10的周?chē)脑O(shè)備。外圍設(shè)備5與外圍設(shè)備控制器 4連接，根據(jù)來(lái)自外圍設(shè)備控制器4的指令而進(jìn)行動(dòng)作。
[0039] 機(jī)器人控制器2與機(jī)器人10、機(jī)械手裝置6、視覺(jué)傳感器7連接，根據(jù)來(lái)自計(jì)算機(jī) 9的指令而對(duì)機(jī)器人10、機(jī)械手裝置6、視覺(jué)傳感器7進(jìn)行控制。
[0040] 另外，機(jī)器人控制器2具有干設(shè)檢查裝置IX。干設(shè)檢查裝置IX是實(shí)施干設(shè)檢查處 理（碰撞預(yù)測(cè)）的裝置，在實(shí)際發(fā)生碰撞之前對(duì)機(jī)械手裝置6和外圍設(shè)備5碰撞的可能性、 視覺(jué)傳感器7和外圍設(shè)備5碰撞的可能性進(jìn)行檢查。在有可能碰撞的情況下，干設(shè)檢查裝 置IX對(duì)機(jī)器人10或者機(jī)械手裝置6發(fā)出用于避免碰撞的指令值（停止或者對(duì)動(dòng)作軌道進(jìn) 行修正的指令值）。此外，干設(shè)檢查裝置IX也可W對(duì)外圍設(shè)備5發(fā)出用于避免碰撞的指令 值。
[0041] 此外，干設(shè)檢查系統(tǒng)100A可W具備1個(gè)機(jī)器人控制器2，也可W具備多個(gè)機(jī)器人控 制器2。另外，干設(shè)檢查系統(tǒng)100A可W具備1個(gè)外圍設(shè)備控制器4,也可W具備多個(gè)外圍設(shè) 備控制器4。另外，機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)可W不具備視覺(jué)傳感器7。
[0042] 本實(shí)施方式的干設(shè)檢查裝置IX對(duì)干設(shè)檢查對(duì)象（機(jī)器人10、機(jī)械手裝置6、視覺(jué) 傳感器7、外圍設(shè)備5)分別進(jìn)行模型化，如果有可能發(fā)生干設(shè)，則發(fā)出停止信號(hào)，W不會(huì)發(fā) 生干設(shè)而使干設(shè)檢查對(duì)象安全地停止。此外，干設(shè)檢查裝置IX還能夠?qū)⑺惴ū旧響?yīng)用于除 了機(jī)器人控制器2W外的部件，因此，可W利用除了機(jī)器人控制器2W外的運(yùn)算處理裝置構(gòu) 成干設(shè)檢查裝置。例如，干設(shè)檢查裝置IX可W配置于外圍設(shè)備控制器4內(nèi)。
[0043] 該里，說(shuō)明本實(shí)施方式中所進(jìn)行的干設(shè)檢查處理。在本實(shí)施方式中，將根據(jù)機(jī)器人 10的可動(dòng)范圍而形成的、機(jī)器人10能夠通過(guò)的空間表述為動(dòng)作區(qū)域。在大于或等