特開2023-180920ロボットの動作軌道生成方法、動作軌道生成装置、ロボットシステム、およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023180920
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】ロボットの動作軌道生成方法、動作軌道生成装置、ロボットシステム、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B25J 9/22 20060101AFI20231214BHJP
G05B 19/42 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
B25J9/22 A
G05B19/42 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022094604
(22)【出願日】2022-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】飛田 正俊
(72)【発明者】
【氏名】澤川 史明
【テーマコード（参考）】
3C269
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C269AB12
3C269AB33
3C269BB09
3C269KK13
3C269SA33
3C707AS11
3C707BS12
3C707JS02
3C707LS11
3C707LS15
3C707LW08
(57)【要約】
【課題】本発明は、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその軌道を生成する。
【解決手段】作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成方法は、前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、を有し、前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【選択図】図１５
【解決手段】作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成方法は、前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、を有し、前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【選択図】図１５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成方法であって、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成方法。
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成方法。
【請求項2】
前記優先度に基づいて探索を行った動作の軌道に対する評価を行う評価工程を更に有し、
前記生成工程において、前記評価工程にて得られた評価が閾値以上である動作の軌道が導出された場合、当該動作の軌道に決定し、前記探索を終了させる、
請求項１に記載の動作軌道生成方法。
前記生成工程において、前記評価工程にて得られた評価が閾値以上である動作の軌道が導出された場合、当該動作の軌道に決定し、前記探索を終了させる、
請求項１に記載の動作軌道生成方法。
【請求項3】
前記優先度は、前記動作条件に対応して予め規定されたデータベースを用いて決定される、請求項１に記載の動作軌道生成方法。
【請求項4】
前記優先度は、前記動作条件を入力とし、前記探索の優先度を出力として機械学習処理が行われた学習済みモデルを用いて決定される、請求項１に記載の動作軌道生成方法。
【請求項5】
前記優先度は、前記動作条件をパラメータとして用いる評価関数にて決定される、請求項１に記載の動作軌道生成方法。
【請求項6】
前記優先度は、作業位置に対する前記ロボットの先端部の姿勢ごとの前記探索の順番を規定する、請求項１に記載の動作軌道生成方法。
【請求項7】
前記ロボットは、溶接ロボットであり、
前記先端部は、溶接トーチであり、
前記作業方向は、溶接方向である、請求項６に記載の動作軌道生成方法。
前記先端部は、溶接トーチであり、
前記作業方向は、溶接方向である、請求項６に記載の動作軌道生成方法。
【請求項8】
作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成装置であって、
作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を決定する決定手段と、
を有し、
前記決定手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成装置。
作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を決定する決定手段と、
を有し、
前記決定手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成装置。
【請求項9】
複数の駆動軸を有するロボットと、
請求項８に記載の動作軌道生成装置と、
を備える、ロボットシステム。
請求項８に記載の動作軌道生成装置と、
を備える、ロボットシステム。
【請求項10】
コンピュータに、
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、プログラム。
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットの動作軌道生成方法、動作軌道生成装置、ロボットシステム、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ワークに対して所定の作業を実施するロボットは、その発展により様々な産業分野で多用されている。このようなロボットは、アームを備え、アームの姿勢を制御することで、所定の作業を行うためのアームの先端部の位置を調整している。ロボットの制御においては、教示データを生成し、その教示データに基づいてロボットを動作させることが行われている。教示データの生成では、ロボットの利用者が個別に人手で設定を行ったり、ロボットに設けられた動作軌道生成装置で自動的に生成させたりすることが行われている。また、ロボットの姿勢やその一連の動作における軌道を制御する際には、ワークの状態の他、周囲の干渉物などの影響も考慮する必要がある。
【0003】
例えば、特許文献１では、複数の軸を有する多関節型の溶接ロボットにおいて、入力された目標姿勢に基づいて、アーム先端の溶接トーチがとり得る設定姿勢を探索し、自動設定するための構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０００－９４１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、教示データの生成を人手で行う場合には、様々なパラメータを考慮する必要があり、非常に作業負荷が高いものとなる。一方、動作軌道生成装置により教示データの生成を行わせる場合であっても、その適切な軌道を算出するために多くの選択肢の中から探索を行う必要があり、処理時間が長くなる場合がある。このため、より短い処理時間でロボットの動作軌道を決定する方法が求められている。
【0006】
本発明は、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその軌道を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成方法は、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【0008】
また、本発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を生成する動作軌道生成装置は、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【0009】
また、本発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、ロボットシステムは、
複数の駆動軸を有するロボットと、
動作軌道生成装置と、
を備え、
前記動作軌道生成装置は、
作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
複数の駆動軸を有するロボットと、
動作軌道生成装置と、
を備え、
前記動作軌道生成装置は、
作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【0010】
また、本発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、プログラムは、
コンピュータに、
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
コンピュータに、
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る溶接システムの概略構成を示す概略図。
【図2】本発明の一実施形態に係る情報処理装置の概略構成を示すブロック図。
【図3】本発明の一実施形態に係る溶接姿勢を説明するための概略図。
【図4】本発明の一実施形態に係るロボット姿勢を説明するための概略図。
【図5A】本発明の一実施形態に係るポジショナの姿勢を説明するための説明図。
【図5B】本発明の一実施形態に係るポジショナの姿勢を説明するための説明図。
【図6A】本発明の一実施形態に係るトーチの角度を説明するための説明図。
【図6B】本発明の一実施形態に係るトーチの角度を説明するための説明図。
【図6C】本発明の一実施形態に係るトーチの角度を説明するための説明図。
【図6D】本発明の一実施形態に係るトーチの角度を説明するための説明図。
【図7】本発明の一実施形態に係るアーム先端の位置および姿勢の決定を説明するための説明図。
【図8】本発明の一実施形態に係るアームの進入方向の探索を説明するための説明図。
【図9】本発明の一実施形態に係るアームの進入方向の決定を説明するための説明図。
【図10】本発明の一実施形態に係るアームの進入方向の決定を説明するための説明図。
【図11】本発明の一実施形態に係る周方向でのロボット原点の探索を説明するための説明図。
【図12】本発明の一実施形態に係る探索平面と格子点とを説明するための説明図。
【図13】本発明の一実施形態に係る軌道探索に用いる優先度を説明するためのグラフ図。
【図14A】本発明の一実施形態に係るトーチの角度の補正を説明するための概略図。
【図14B】本発明の一実施形態に係るトーチの角度の補正を説明するための概略図。
【図15】本発明の一実施形態に係る動作軌道生成処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を説明するための一実施形態であり、本発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。なお、以下の説明に用いる図面において、ロボットの構成や各部位の接続部分を一部簡略化したり、省略化している部分があるが、これらは限定的に解釈されることを意図するものではない。
【0014】
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、本発明を適用可能なシステムの一例として、溶接システムを例に挙げて説明する。しかし、これに限定するものではなく、例えば６軸などの複数の軸にて動作可能なアームを有するロボットを備えたロボットシステムであって、そのアーム先端部の位置を所定の作業に応じて調整するために、ロボットの動作軌道を設定させる構成のロボットシステムであれば、本発明は適用可能である。また、本実施形態に係るシステムにおいて、そこに含まれる装置は特に限定されるものではなく、本実施形態に係る機能を有する装置を少なくとも含むように構成されてよい。なお、本実施形態において、動作の軌道（以下、「軌道」または「動作軌道」とも称する）とは、ある時点におけるロボットを構成する各部位の姿勢や、その姿勢となるための一連の動作を含むものとする。
本実施形態では、本発明を適用可能なシステムの一例として、溶接システムを例に挙げて説明する。しかし、これに限定するものではなく、例えば６軸などの複数の軸にて動作可能なアームを有するロボットを備えたロボットシステムであって、そのアーム先端部の位置を所定の作業に応じて調整するために、ロボットの動作軌道を設定させる構成のロボットシステムであれば、本発明は適用可能である。また、本実施形態に係るシステムにおいて、そこに含まれる装置は特に限定されるものではなく、本実施形態に係る機能を有する装置を少なくとも含むように構成されてよい。なお、本実施形態において、動作の軌道（以下、「軌道」または「動作軌道」とも称する）とは、ある時点におけるロボットを構成する各部位の姿勢や、その姿勢となるための一連の動作を含むものとする。
【0015】
［システムの構成例］
図１は、本実施形態に係る溶接システムの概略構成を示す概略図である。本実施形態に係る溶接システムＳＹは、ロボットＭＲ、走行台車ＳＬ、ポジショナＰＳ、制御装置ＣＬ、教示ペンダントＴＰ、および動作データ生成装置Ｄを含んで構成される。なお、ここで示す構成は一例であり、例えば、本実施形態のように溶接システムの場合、不図示の溶接電源を供給する電源装置、ロボットＭＲへのワイヤの送給を行うワイヤ送給装置、溶接個所周辺を撮影する撮影装置、各種情報を検出するためのセンサなどを更に含んで構成されてよい。
図１は、本実施形態に係る溶接システムの概略構成を示す概略図である。本実施形態に係る溶接システムＳＹは、ロボットＭＲ、走行台車ＳＬ、ポジショナＰＳ、制御装置ＣＬ、教示ペンダントＴＰ、および動作データ生成装置Ｄを含んで構成される。なお、ここで示す構成は一例であり、例えば、本実施形態のように溶接システムの場合、不図示の溶接電源を供給する電源装置、ロボットＭＲへのワイヤの送給を行うワイヤ送給装置、溶接個所周辺を撮影する撮影装置、各種情報を検出するためのセンサなどを更に含んで構成されてよい。
【0016】
走行台車ＳＬは、ワークＷＫに対し所定の作業を実施するロボットＭＲを搭載してスライドして移動する装置である。走行台車ＳＬを設けることで、ロボットのアームの動作範囲よりも更に広い範囲をカバーして溶接を行うことが可能となる。走行台車ＳＬは、制御装置ＣＬに接続され、制御装置ＣＬの制御に従って動作する。本実施形態では、溶接システムＳＹであるため、ワークＷＫに対して行われる所定の作業はアーク溶接であり、ロボットＭＲの先端部に設けられるツールは溶接トーチＷＴである。走行台車ＳＬは、図１に示すように、ワークＷＫに対して前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸および上下方向のＺ軸の３軸方向に移動可能となっている。これらのＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、互いに直交し、ＸＹＺ直交座標系（ワールド座標系）を構成する。なお、図１では、ＸＹＺ直交座標系は、走行台車ＳＬの移動可能な方向を図示するために、走行台車ＳＬと重ねて図示しているが、このＸＹＺ直交座標系の原点は、例えば、ワークＷＫの所定の位置に設定されるワーク原点と一致するように設定されてよい。ワーク原点については、後述する。なお、以下の説明に用いる各図にてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により示す３次元座標軸はそれぞれ対応しているものとする。
【0017】
走行台車ＳＬは、図１に示す例では、台車ＳＴ、昇降部ＲＦ、および、架台ＰＴを備える。台車ＳＴは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なように構成される。昇降部ＲＦは、台車ＳＴ上に取り付けられ、架台ＰＴをＺ軸方向に昇降し、断面略コ字形状でＺ軸方向に延びる。架台ＰＴは、ロボットＭＲが据え付けられる板状の構成を有する。
【0018】
ロボットＭＲは、制御装置ＣＬに接続され、制御装置ＣＬの制御に従って動作する。ロボットＭＲは、複数の関節を持つアームを備え、例えば、６個の第１関節Ｊ１～第６関節Ｊ６を備える自由度６の垂直６軸ロボット等の多関節ロボットである。例えば、図１に示す例では、ロボットＭＲは、第１関節Ｊ１を備える第１リンクＬＫ１と、第２関節Ｊ２を介して第１リンクＬＫ１に接続される第２リンクＬＫ２と、第４関節Ｊ４および第５関節Ｊ５を備え、第３関節Ｊ３を介して第２リンクＬＫ２に接続される第３リンクＬＫ３と、第６関節Ｊ６を介して第３リンクＬＫ３に接続されるエンドエフェクターＷＲとを備える。ロボットＭＲのアームは、これら第１リンクＬＫ１～第３リンクＬＫ３、および、第１関節Ｊ１～第６関節Ｊ６を備えて構成される。エンドエフェクターＷＲの先端には、本実施形態では、溶接トーチＷＴが設けられる。ロボットＭＲは、溶接トーチＷＴから送り出される溶接ワイヤによりアーク溶接でワークＷＫを溶接可能なように構成される。
【0019】
ポジショナＰＳは、Ｙ軸回りおよびＺ軸回りの２軸回りθ１、θ２に回転可能にワークＷＫを把持する装置である。ポジショナＰＳは、制御装置ＣＬに接続され、制御装置ＣＬの制御に従って動作する。なお、本実施形態では、ロボットＭＲとポジショナＰＳが同じ制御装置ＣＬに接続される構成を示したが、これに限定するものではなく、ロボットＭＲとポジショナＰＳが別個の制御装置にて制御され、これらが連携することで溶接を行うような構成であってもよい。また、ポジショナＰＳの構成も上記に限定するものではなく、例えば、作業対象のワークＷＫの形状などに応じて異なる構成のものが用いられてよい。
【0020】
教示ペンダントＴＰは、制御装置ＣＬに接続され、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲを手動操作するためのハンディ型の操作装置である。教示ペンダントＴＰを用いた、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲの動作に対する教示では、手動操作によって走行台車ＳＬおよびロボットＭＲを実際に動作させる。これにより、ワークＷＫに対する、走行台車ＳＬの移動経路や位置および溶接トーチＷＴの移動経路や位置等が教示される。教示ペンダントＴＰには、例えば、溶接システムＳＹにおける各種操作を行うためのボタンや表示画面などが備えられてよい。
【0021】
制御装置ＣＬは、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲを、教示ペンダントＴＰや動作データ生成装置Ｄで予め教示され作成された動作データに従って、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲを制御し、溶接トーチＷＴによりワークＷＫを溶接させる。本実施形態において、動作データには、教示により生成された教示データや、教示データなどに基づいてロボットＭＲや走行台車ＳＬを動作させるための動作プログラムが含まれるものとする。
【0022】
動作データ生成装置Ｄは、動作目的に応じて走行台車ＳＬおよびロボットＭＲを動作させるための動作データ（動作プログラム、教示データ）を作成する装置である。動作データ生成装置Ｄは、本実施形態に係る動作軌道生成方法を実行可能な動作軌道生成装置を少なくとも含んで構成される装置であって、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などから構成される。動作データ生成装置Ｄは、動作データを作成する場合、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲをコンピュータの仮想空間における走行台車モデルおよび仮想ロボットモデルとして再現し、これらに走行台車ＳＬおよびロボットＭＲの各動作を模擬させる。まず、ワークＷＫ上の複数の溶接点（時系列に並ぶ複数の作業位置）が設定され、各溶接点を順次に繋ぐ連続した溶接線が設定される。そして、これら各溶接点および各溶接線で溶接する動作データが作成される。なお、ロボットＭＲの位置を決めれば、走行台車ＳＬの位置も決まるため、走行台車モデルは、省略されてもよい。動作データ生成装置Ｄで作成された動作データは、記憶部２０２に記憶され、記憶部２０２から制御装置ＣＬに読み込まれることで利用される。なお、動作データ生成装置Ｄは制御装置ＣＬと一体であってもよい。
【0023】
図２は、本実施形態に係る動作データ生成装置Ｄとして利用可能な情報処理装置２００の概略構成を示すブロック図である。つまり、情報処理装置２００は、本実施形態に係る動作軌道生成装置として利用可能な構成を備える。情報処理装置２００は、制御部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、入力部２０４、表示部２０５、およびインタフェース（ＩＦ）部２０６を含んで構成される。
【0024】
制御部２０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のうち少なくとも１つを用いて構成されてよい。また、記憶部２０２は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性や不揮発性の記憶装置により構成される。制御部２０１が、記憶部２０２に記憶された各種プログラムを読み出して実行することにより、後述の各種機能を実現する。
【0025】
通信部２０３は、外部装置や各種センサとの通信を行うための部位である。通信部２０３による通信は有線／無線は問わず、また、その通信規格を限定するものでもない。入力部２０４は、情報処理装置２００に各種情報を入力するための入力装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等により構成されてよい。入力部２０４を介して、例えば、教示開始を指示するコマンド等の各種コマンドや、動作データの名称や干渉範囲情報等の、溶接システムＳＹの稼働を行う上で必要な各種データが入力されてよい。
【0026】
表示部２０５は、各種情報を表示するための表示装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置等により構成されてよい。表示部２０５を介して、例えば、入力部２０４から入力されたコマンドやデータ、および、情報処理装置２００によって生成された仮想空間における走行台車モデルおよび仮想ロボットモデル等が表示されてよい。なお、入力部２０４および表示部２０５は、これらが一体化したタッチパネルディスプレイより構成されてもよい。
【0027】
ＩＦ部２０６は、外部装置（例えば、制御装置ＣＬ）に接続され、外部装置とデータの送受信を行うための部位である。ＩＦ部２０６は、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインタフェース回路や、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインタフェース回路等にて構成されてよい。情報処理装置２００内の各部位は、内部バス等により通信可能に接続される。
【0028】
［姿勢］
本実施形態の溶接システムＳＹにおける溶接トーチＷＴの姿勢、ロボットＭＲの姿勢、ポジショナＰＳによる姿勢について説明する。
本実施形態の溶接システムＳＹにおける溶接トーチＷＴの姿勢、ロボットＭＲの姿勢、ポジショナＰＳによる姿勢について説明する。
【0029】
図３は、本実施形態の溶接システムＳＹにおける溶接トーチＷＴの姿勢を説明するための図である。図３の例では、ワークＷＫ１の面（以下、「基準面ＲＳ」と称する）に対し、ワークＷＫ２が直交するように設置された例を示している。ワークＷＫ１とワークＷＫ２の接触位置において溶接線Ｌが設けられ、溶接線Ｌに沿った溶接方向、すなわち、作業方向にて溶接が行われる。また、溶接線Ｌは、複数の溶接点、すなわち、複数の作業点から構成される。このとき、ワークＷＫ１の基準面ＲＳと溶接トーチＷＴとがなす角をトーチ傾斜角αとして示す。また、ワークＷＫ１の基準面ＲＳから溶接線Ｌを軸としてトーチ傾斜角αを回転させた平面（以下、「仮想平面ＶＰ」と称する）上において、溶接線Ｌと、溶接トーチＷＴとがなす角を、溶接トーチＷＴのトーチ前進後退角βとして示す。ここで、溶接トーチＷＴの軸は、仮想平面ＶＰ上に位置する。また、溶接トーチＷＴの軸周りの角度をトーチ回転角γとして示す。なお、α、β、γそれぞれの角度の基準位置は予め規定されているものとするが、特に限定するものではない。
【0030】
図４は、本実施形態の溶接システムＳＹにおけるロボットＭＲの姿勢を説明するための図である。ここでは、上述したように、６軸の構成、すなわち、第１関節Ｊ１～第６関節Ｊ６を有するロボットの例を示す。α、β、γについては、図３にて示した通りである。本実施形態において、第４関節Ｊ４、第５関節Ｊ５、第６関節Ｊ６の回転軸が１点で交わる点をロボットＭＲの手首回転中心とし、ここでは、第５関節Ｊ５の位置となる。なお、ロボットＭＲの姿勢を決定するためには、α、β、γの３つの角が必要となる。ここで、溶接の場合、溶接トーチＷＴの方向を決定できれば良いため、γの設定は任意となる。そのため、γの値を変更することで、ロボットＭＲの姿勢や動作範囲を目的の位置に変更することが可能となる。
【0031】
図５Ａおよび図５Ｂは、図１に示したようにワークＷＫを把持したポジショナＰＳによるワークＷＫの姿勢を説明するための図である。ここでは、溶接トーチＷＴの姿勢を水平かつ下向きとした場合の例を示す。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、矢印により目的とする溶接線の位置を示す。図１に示したように、ポジショナＰＳは、ワークＷＫに対し、Ｘ軸周りおよびＺ軸周りにおいて回転角θ１およびθ２の回転が可能であり、ロボットＭＲに対するワークＷＫの姿勢を調整可能である。そのため、溶接トーチＷＴの姿勢を水平かつ下向きとした場合には、例えば、図５Ａおよび図５Ｂの２つの姿勢を用いることができる。
【0032】
図６Ａ～図６Ｄは、溶接トーチＷＴの代表的な４つの姿勢の例を示す図である。溶接トーチＷＴは、ロボットＭＲの手首回転中心にて回転させてトーチ回転角γを調整することで様々な姿勢を取ることが可能であるが、本実施形態では、４つの姿勢を例に挙げて説明する。また、ここでは、図面手前側から奥側に向かう方向を溶接方向であるとする。図６Ａは、図４を用いて説明したロボットＭＲの手首が、溶接トーチＷＴよりも上側（手首上）の姿勢を示す。図６Ｂは、ロボットＭＲの手首が溶接トーチＷＴよりも下側（手首下）の姿勢を示す。図６Ｃは、ロボットＭＲの手首が溶接方向の前側（手首前）の姿勢を示す。図６Ｄは、ロボットＭＲの手首が溶接方向の後側（手首後）の姿勢を示す。図６Ａの手首上の姿勢では、γ＝－９０°とする。図６Ｂの手首下の姿勢では、γ＝９０°とする。図６Ｃの手首前の姿勢では、γ＝１８０°とする。図６Ｄの手首後の姿勢では、γ＝０°とする。
【0033】
次に、本実施形態に係る、ロボットＭＲの姿勢およびその動作軌道を決定する流れについて説明する。以下の決定の流れは、情報処理装置２００において、走行台車ＳＬおよびロボットＭＲに対応する仮想空間上で行われる。
【0034】
まず、情報処理装置２００は、所定の溶接位置に応じた溶接トーチＷＴの姿勢でのロボットＭＲの手首回転中心点を固定してロボットＭＲのアームの方向を、ワークＷＫ周辺の干渉範囲と重ならないように、アーム進入方向として求める。手首回転中心点は、図４を用いて説明したように、第４関節Ｊ４の第４回転軸、第５関節Ｊ５の第５回転軸および第６関節Ｊ６の第６回転軸が１点で交わる点である。
【0035】
干渉範囲は、所定の周辺環境におけるロボットＭＲが干渉する範囲を干渉範囲情報として規定されていてよい。干渉範囲情報は、干渉範囲が多角体である場合では干渉範囲の輪郭線における屈曲点の座標であってよいし、干渉範囲が球体である場合では干渉範囲の球体における中心点の座標および半径であってよい。より具体的には、干渉範囲は、ロボットＭＲの周囲環境に配置されている、例えば制御盤等の機器や、架台等の備品の障害物を模した３次元環境モデルである。干渉範囲情報は、３次元モデルを表す情報である。干渉範囲情報には、ロボットＭＲが干渉する範囲に限らず、所定の周囲環境における走行台車ＳＬが干渉する範囲や、そのほかの溶接システムＳＹの構成要素が干渉する範囲を表す情報が含まれてよい。
【0036】
より具体的に説明すると、情報処理装置２００は、図７に示すように、所定の溶接点Ｑに対する溶接トーチＷＴの位置および姿勢を、記憶部２０２に予め記憶された施工情報に基づいて決定する。なお、溶接点Ｑは所定の作業位置の一例である。施工情報は、溶接条件や溶接線の開先に対する溶接トーチＷＴの姿勢等である。例えば、溶接トーチＷＴの位置は、図５Ａや図５Ｂにて示したポジショナＰＳの位置や姿勢、ワークＷＫ上の溶接線の位置や方向などに応じて特定される。図７において手首回転中心点ＲＯは、上述した、ロボットＭＲの第４関節Ｊ４、第５関節Ｊ５、第６関節Ｊ６の回転軸が１点で交わる点に対応し、固定された位置を示す。
【0037】
次に、情報処理装置２００は、ロボットＭＲの周囲環境において、干渉範囲と重ならないように、ロボットＭＲのアームが進入できるアーム進入可能方向を探索する。より詳しくは、情報処理装置２００は、図８に示すように、ロボットＭＲの周囲環境に、記憶部２０２に記憶されている干渉範囲情報で表される干渉範囲ＡＲを設定し、上記のように設定した溶接トーチＷＴの位置および姿勢での手首回転中心点ＲＯを含む平面（例えば、水平平面内において、手首回転中心点ＲＯを中心点とした円の周方向に所定の角度間隔（例えば５°、１０°、１５°、２０°等の間隔）で周方向に、設定した干渉範囲ＡＲに重ならない方向を、アーム進入可能方向として探索する。図８では、全２４個の方向、すなわち、角度間隔が１５°の例を示している。角度間隔は、予め設定されていてもよいし、溶接システムＳＹの利用者が任意に設定可能であってもよい。この際に、ロボットＭＲのアームの太さや大きさが考慮されることが好ましい。例えば、ロボットＭＲのアーム（第３リンクＬＫ３）の中心線とアーム進入可能方向とを一致させることによって、アームの大きさ等が考慮される。図８に示す例では、干渉範囲ＡＲと重なる方向（実線の矢印方向）は、評価点０点とされ、干渉範囲ＡＲと重ならないがアームの大きさを考慮すると干渉範囲ＡＲと重なる方向（一点鎖線）は、評価点１点とされ、干渉範囲ＡＲと重ならず、かつ、アームの大きさを考慮しても干渉範囲ＡＲと重ならない方向（破線）は、評価点２点とされている。本実施形態では、全２４個の方向のうち、この評価点として２点が得られた計１８個の各方向がアーム進入可能方向として抽出される。
【0038】
次に、情報処理装置２００は、抽出された複数のアーム進入可能方向の中から、１つのアーム進入方向を選定し、決定する。図８に示す例では、これら１８個のアーム進入可能方向の中からいずれか１つが設定され、決定される。決定においては、所定のルールが用いられる。所定のルールは、適宜に設定されてよいが、例えば、所定の基準位置ＲＰに最も近くなるように選定するルールが用いられてよい。本実施形態に係る溶接では、通常、ワークＷＫの正面の位置から、ロボットＭＲは、ワークＷＫの溶接点Ｑに接近する。そのため、本実施形態では、所定の基準位置ＲＰは、ワークＷＫの正面位置に対応する。これにより、図８に示す例では、図９に示すように、情報処理装置２００は、複数のアーム進入可能方向から、基準位置ＲＰに最も近い１つのアーム進入可能方向がアーム進入方向ＡＤとして選択され、決定される。これにより、上から見た、ロボットＭＲのアームのアーム進入方向ＡＤが求められる。図１０には、このように決定されたアーム進入方向ＡＤにロボットＭＲのアームが沿うように、ロボットＭＲを配置した様子が図示されている。ここで、ロボットMRは、厳密には仮想ロボットモデルである。
【0039】
次に、情報処理装置２００は、決定されたアーム進入方向ＡＤに基づいて走行台車ＳＬの位置を求める。上述したように、ロボットＭＲの位置が決まれば、走行台車ＳＬの位置も決まる。そのため、情報処理装置２００は、決定されたアーム進入方向ＡＤに基づいてロボットＭＲの位置を求めることによって、走行台車ＳＬの位置を求める。アーム進入方向ＡＤに基づくロボットＭＲの位置は、公知の手法を用いて求められてよい。
【0040】
【0041】
図１１は、探索平面内において、ロボットＭＲの第３関節の位置を中心点とする円の周方向でロボット原点を探索する場合を説明するための図である。図１１は、ロボットＭＲをＹ軸方向に沿って真横から見た図である。この場合では、情報処理装置２００は、求めたアーム進入方向ＡＤを含む探索平面内において、ロボット原点Ｏが、第３関節Ｊ３の位値を中心点とする円の周方向に設定された複数個の点のそれぞれに合致するように走行台車ＳＬの位置を設定する。そして、情報処理装置２００は、その走行台車ＳＬの位置における各点の評価値を算出し、評価値に基づいて走行台車ＳＬの位置を求める。
【0042】
より具体的には、情報処理装置２００は、求めたアーム進入方向ＡＤを含む探索平面内において、第３関節Ｊ３の位値を中心点とし、第３関節Ｊ３の位置からロボット原点Ｏまでの距離（第２リンクＬＫ２の長さに応じて決まる距離）を半径とする円を設定し、この設定した円周上に複数の点を設定する。情報処理装置２００は、複数の点それぞれについて、当該点とロボット原点Ｏとが一致するように、走行台車ＳＬの位置を求め、干渉範囲を除いた走行台車ＳＬの動作範囲内である走行台車ＳＬの位置であって、かつ、ロボットＭＲの姿勢を決定する逆変換を実行できる走行台車ＳＬの位置を位置候補として求める。情報処理装置２００は、求めた位置候補それぞれに対応する各格子点の評価値を求める。評価値は、例えば、ロボットＭＲの特異姿勢からの余裕度、各軸の動作範囲境界からの余裕度、ロボットＭＲの姿勢における周囲環境やワークＷＫとの干渉やニアミスの程度、走行台車ＳＬの各軸の動作範囲境界からの余裕度、作業位置Ｑｉ（ｉ＝１，２，…）が時系列に並ぶ複数である場合に走行台車ＳＬの各軸の前回位置からの移動量、のいずれかを含む評価関数によって求められてよい。情報処理装置２００は、各格子点の各評価値の中から、予め設定した所定の閾値以上であって最も高い評価値を持つ点を抽出し、この抽出した点での位置候補を走行台車ＳＬの位置として決定する。
【0043】
図１２は、決定したアーム進入方向を含む所定の範囲内において、探索平面における走行台車ＳＬの位置を探索する場合を説明するための図である。図１２は、図１１と同様、ロボットＭＲをＹ軸方向に沿って真横から見た図である。この場合では、情報処理装置２００は、決定したアーム進入方向を含み、かつ、ロボットＭＲの動作基点であるロボット原点Ｏがアーム進入方向ＡＤ上に位置する探索平面ＳＰを設定する。情報処理装置２００は、ロボット原点Ｏが探索平面ＳＰ内に設定された複数個の格子点のそれぞれに合致するように走行台車ＳＬの位置を設定する。そして、情報処理装置２００は、その走行台車ＳＬの位置における各格子点の評価値を算出し、評価値に基づいて走行台車ＳＬの位置を求める。なお、ポジショナＰＳの姿勢は、図５Ａや図５Ｂを用いて説明したように、適宜に設定されるものとする。
【0044】
より具体的に説明すると、情報処理装置２００は、例えば、図１２に示すように、決定したアーム進入方向ＡＤを含み、かつ、ロボットＭＲの動作基点であるロボット原点Ｏを通りロボットＭＲの先端部（溶接トーチＷＴの先端部）が含まれる探索平面ＳＰ内でのロボットＭＲの動作範囲を求める。そして、情報処理装置２００は、この求めた動作範囲内に離散的に複数個の格子点を設定する。したがって、ロボット原点Ｏは、アーム進入方向ＡＤ上に位置する。複数の格子点の間隔は、探索に十分な細かさで予め適宜に設定される。
【0045】
情報処理装置２００は、複数の格子点それぞれについて、当該格子点とロボット原点Ｏが一致するように、走行台車ＳＬの位置を求め、干渉範囲を除いた走行台車ＳＬの動作範囲内である走行台車ＳＬの位置であって、かつ、ロボットＭＲの姿勢を決定する逆変換を実行できる走行台車ＳＬの位置を位置候補として求める。情報処理装置２００は、求めた位置候補それぞれに対応する各格子点の評価値を求める。評価値は、図１１にて示した方法と同様、例えば、ロボットＭＲの姿勢からの余裕度、各軸の動作範囲境界からの余裕度、ロボットＭＲの姿勢における周囲環境やワークＷＫとの干渉やニアミスの程度、走行台車ＳＬの各軸の動作範囲境界からの余裕度、作業位置Ｑｉ（ｉ＝１，２，…）が時系列に並ぶ複数である場合に走行台車ＳＬの各軸の前回位置からの移動量、のいずれかを含む評価関数によって求められてよい。情報処理装置２００は、各格子点の各評価値の中から、予め設定した所定の閾値以上であって最も高い評価値を持つ格子点を抽出し、この抽出した格子点での位置候補を走行台車ＳＬの位置として決定する。
【0046】
図１２に示すロボット原点Ｏを座標原点とするｘｙｚ直交座標系は、ロボットＭＲの動作基点からアームの位置および姿勢を表すためのローカル座標系である。走行台車ＳＬの位置が決まると、ＸＹＺ直交座標系とｘｙｚ直交座標系とが関連付けられる。
【0047】
ここで、ワークＷＫに対し、時系列に並ぶ複数の作業位置Ｑｉ（ｉ＝１，２，…）、すなわち、複数の溶接点がある場合、情報処理装置２００は、複数の作業位置Ｑｉおよびそれらにより規定される溶接線それぞれについて、時系列の順に、アーム進入方向ＡＤｉを求める。さらに、情報処理装置２００は、求めた複数のアーム進入方向ＡＤｉそれぞれについて、走行台車ＳＬの位置を求める。この場合、情報処理装置２００は、時系列の順で前回のアーム進入方向ＡＤｉ－１に最も近くなるように今回のアーム進入方向ＡＤｉを求める。
【0048】
なお、図１２に示すように、探索平面ＳＰ内において、手首回転中心点ＲＯを固定して第３リンクＬＫ３を移動可能である場合に、探索平面ＳＰの各格子点で走行台車ＳＬの位置を探索したが、第３リンクＬＫ３が移動できない、あるいは、第３リンクＬＫ３の移動範囲が狭い（少ない）場合には、図１１の方法にて、走行台車ＳＬの位置が探索されてよい。
【0049】
［動作軌道決定処理］
次に、上述した手法に基づいて、本実施形態に係る動作軌道生成処理について説明する。上述したように、ロボットＭＲの動作の軌道を生成する際には、溶接位置、溶接方向、トーチ姿勢、走行台車ＳＬの位置などの組み合わせを考慮して探索を行い、より適切な軌道を生成する必要がある。より具体的には、図１０を用いて説明したロボットＭＲのアプローチ方向、すなわち、アーム進入方向ＡＤが決定した後、図１１や図１２を用いて説明した探索処理を行う場合、トーチ回転角γのパラメータごとに探索処理を行っている。例えば、図６Ａ～図６Ｄを用いて示したように４つの溶接トーチＷＴの姿勢を例に挙げた場合、４つの姿勢それぞれに対して探索処理を行う。そのため、対象とするトーチ回転角γが増加するほど、探索処理の処理負荷は高い、言い換えると、処理時間が長いものとなっていた。更には、溶接点が多いほど、更にその処理時間は長いものとなる。
次に、上述した手法に基づいて、本実施形態に係る動作軌道生成処理について説明する。上述したように、ロボットＭＲの動作の軌道を生成する際には、溶接位置、溶接方向、トーチ姿勢、走行台車ＳＬの位置などの組み合わせを考慮して探索を行い、より適切な軌道を生成する必要がある。より具体的には、図１０を用いて説明したロボットＭＲのアプローチ方向、すなわち、アーム進入方向ＡＤが決定した後、図１１や図１２を用いて説明した探索処理を行う場合、トーチ回転角γのパラメータごとに探索処理を行っている。例えば、図６Ａ～図６Ｄを用いて示したように４つの溶接トーチＷＴの姿勢を例に挙げた場合、４つの姿勢それぞれに対して探索処理を行う。そのため、対象とするトーチ回転角γが増加するほど、探索処理の処理負荷は高い、言い換えると、処理時間が長いものとなっていた。更には、溶接点が多いほど、更にその処理時間は長いものとなる。
【0050】
そこで、本実施形態では、溶接システムＳＹにおけるロボットＭＲの姿勢およびその軌道を生成する際に、より効率的に動作軌道を生成する処理を行う方法について説明する。
【0051】
本実施形態では、図３などを用いて説明した溶接線の方向をφとし、この溶接方向φ、トーチ傾斜角α、トーチ前進後退角βに基づいて、トーチ回転角γによる代表的な姿勢に優先度を設定する。なお、本実施形態では、代表的な姿勢としては、図６Ａ～図６Ｄにて示した４つの姿勢を例に挙げて説明するが、これに限定するものではない。そして、優先度の高い姿勢から順番に探索を行い、その探索結果の評価値に応じて、ロボットＭＲの軌道を生成することで、無駄な探索を省略して、処理時間を短縮化する。
【0052】
（優先度ＤＢ）
本実施形態では、溶接方向φに対応する優先度を規定したデータベース（以下、ＤＢ）を予め設け、これを利用する。本実施形態に係るＤＢは、例えば、過去の溶接において用いた軌道のデータを解析、評価することで定義されてよい。図１３は、このＤＢにて規定された、溶接方向φごとの評価値をグラフとして表したものである。図１３において、横軸は溶接方向φを示し、縦軸は評価値合計、すなわち、トーチ回転角γの優先度に対応する採用率を示す。上述したように、トーチ回転角γ＝０、９０、１８０、－９０［°］の４つの例を示している。
本実施形態では、溶接方向φに対応する優先度を規定したデータベース（以下、ＤＢ）を予め設け、これを利用する。本実施形態に係るＤＢは、例えば、過去の溶接において用いた軌道のデータを解析、評価することで定義されてよい。図１３は、このＤＢにて規定された、溶接方向φごとの評価値をグラフとして表したものである。図１３において、横軸は溶接方向φを示し、縦軸は評価値合計、すなわち、トーチ回転角γの優先度に対応する採用率を示す。上述したように、トーチ回転角γ＝０、９０、１８０、－９０［°］の４つの例を示している。
【0053】
例えば、図１３に示す溶接方向φの値の場合、評価値合計は順に、γ＝－９０、０、９０、１８０［°］となる。したがって、優先度は、γ＝－９０、０、９０、１８０［°］の順となり、探索順もこれに基づいて設定される。
【0054】
なお、溶接トーチＷＴの姿勢などに応じて、複数のＤＢが規定されてよい。例えば、溶接トーチＷＴの姿勢が、水平かつ下向きの場合、水平かつ横向きの場合、水平かつ上向きの場合など、それぞれに対応して、ＤＢが規定されてよい。また、幾何学的に同値となるパラメータについては、そのデータを省略してＤＢのサイズを削減してもよい。例えば、γ＝０とγ＝１８０について評価値が同じになる場合には、一方のデータを削減し、共通的にデータを設定してもよい。
【0055】
また、溶接の場合、図９等を用いて説明したように、通常、ロボットＭＲは、溶接線Ｌに対して正面（基準位置ＲＰに相当）に位置する。しかし、図１４Ａに示すように溶接トーチＷＴがロボットＭＲの正面にない場合もありうる。図１４Ａは、溶接方向φがロボットＭＲの正面から回転角θ１の分だけ回転した位置にある場合の例を示している。このような場合であっても、別個のＤＢを用意する必要はなく、図１４Ｂに示すように、回転角θ１に基づいて回転補正を行うことを前提として、既存のＤＢを利用することが可能となる。
【0056】
（処理フロー）
以下、本実施形態に係る動作軌道生成処理の流れを説明する。図１５は、本実施形態に係る動作軌道生成処理の処理全体の流れを示すフローチャートである。各工程は、図２に示す情報処理装置２００の各部位が連携することで実現され、例えば、情報処理装置２００の記憶部２０２に格納されたアプリケーションを制御部２０１が読み出して実行されることで動作させてよい。ここでは、説明を簡略化するために、処理主体を情報処理装置２００としてまとめて記載する。本処理フローが開始される前に、施工情報や干渉範囲情報は予め設定されているものとする。また、図１３を用いて説明したようなＤＢも規定されているものとする。
以下、本実施形態に係る動作軌道生成処理の流れを説明する。図１５は、本実施形態に係る動作軌道生成処理の処理全体の流れを示すフローチャートである。各工程は、図２に示す情報処理装置２００の各部位が連携することで実現され、例えば、情報処理装置２００の記憶部２０２に格納されたアプリケーションを制御部２０１が読み出して実行されることで動作させてよい。ここでは、説明を簡略化するために、処理主体を情報処理装置２００としてまとめて記載する。本処理フローが開始される前に、施工情報や干渉範囲情報は予め設定されているものとする。また、図１３を用いて説明したようなＤＢも規定されているものとする。
【0057】
ステップＳ１５０１にて、情報処理装置２００は、施工情報に基づいて、ワークＷＫに対する溶接条件を取得する。ここで取得される溶接条件としては、溶接トーチＷＴの姿勢（水平かつ下向き、など）、溶接線の位置、溶接線の開先情報などが挙げられる。また、施工情報により、図５Ａや図５Ｂに示したようなポジショナＰＳの姿勢、すなわち、ワークＷＫの姿勢が決定される。
【0058】
ステップＳ１５０２にて、情報処理装置２００は、ステップＳ１５０１にて取得した各種情報に基づいて、トーチ傾斜角α、トーチ前進後退角βを取得する。
【0059】
ステップＳ１５０３にて、情報処理装置２００は、ステップＳ１５０１にて取得した各種情報に基づいて特定されるポジショナＰＳの姿勢およびワークＷＫの配置に基づき、ロボットＭＲから見た溶接線の位置および溶接方向φを決定する。このとき、情報処理装置２００は、図７～図１０を用いて説明したように、ロボットＭＲによる溶接線に対するアプローチ方向が特定される。なお、未確定のパラメータがある場合には、仮の値を用いて、溶接方向φを決定してもよい。
【0060】
ステップＳ１５０４にて、情報処理装置２００は、探索対象となる複数のトーチ回転角γの候補を特定し、複数のトーチ回転角γの候補それぞれに対する優先度を、図１３を用いて説明したＤＢを参照して決定する。図１３の例の場合、複数のトーチ回転角γの候補として、γ＝０、９０、－９０、１８０［°］を特定し、それぞれの優先度を決定する。なお、複数のトーチ回転角γの候補は予め規定されていてもよいし、溶接システムＳＹの利用者が指定可能に構成されてもよい。
【0061】
ステップＳ１５０５にて、情報処理装置２００は、複数のトーチ回転角γの候補のうち、未処理の最も優先度の高いものに着目して、動作軌道の探索を行う。ここでの探索は、図１１や図１２を用いて説明したような方法にて行われる。
【0062】
ステップＳ１５０６にて、情報処理装置２００は、ステップＳ１５０５にて探索されたロボットＭＲの動作軌道に対する評価を行う。評価値の導出方法は、特に限定するものでは無いが、例えば、必須条件に対する合否と、所定の計算式を用いた評価計算との２段階で行われてよい。
【0063】
必須条件としては、例えば、軌道上において、ロボットＭＲが干渉範囲に干渉するか、軌道において連続性があるか、動作範囲に含まれるか、座標の算出において座標系における順変換／逆変換は可能か、などが用いられてよい。必須条件を満たさない場合には、所定の計算式を用いた評価計算による評価値に関わらず、採用されないものとして扱ってよい。もしくは、必須条件を満たさない軌道に対して、溶接システムＳＹの利用者による調整を要するものとして扱ってもよい。
【0064】
所定の計算式を用いた評価計算としては、例えば、軌道におけるロボットＭＲ周辺のケーブル（不図示）の巻き付き、ケーブルの干渉、アームの伸び状態や姿勢、所定の軸の変動、溶接トーチＷＴの姿勢などに対する指標を規定し、これらの指標に対する重み付け和などから求められてよい。ケーブルの巻き付きは、例えば、ロボットＭＲが備える複数の軸のうち、所定の軸の回転角の和が、所定の閾値以下か否かに基づいて判定してよい。ケーブルの干渉は、ケーブルの曲率半径を特定し、その曲率半径が所定の閾値以下か否かに基づいて判定してよい。なお、ここでの指標は一例であり、上記に限定するものではない。
【0065】
ステップＳ１５０７にて、情報処理装置２００は、ステップＳ１５０６にて導出した評価値が、予め規定された閾値よりも高いか否かを判定する。評価値が閾値よりも高い場合には（ステップＳ１５０７にてＹＥＳ）、情報処理装置２００は、その軌道を用いるものとして決定し、本処理フローを終了する。この場合、未処理のトーチ回転角が残っていた場合でも、これらに対する探索処理は省略される。評価値が閾値以下である場合には（ステップＳ１５０７にてＮＯ）、情報処理装置２００の処理は、ステップＳ１５０８へ進む。
【0066】
ステップＳ１５０８にて、情報処理装置２００は、未処理のトーチ回転角γがあるか否かを判定する。未処理のトーチ回転角γがある場合（ステップＳ１５０８にてＹＥＳ）、情報処理装置２００の処理は、ステップＳ１５０８へ戻り、処理を繰り返す。一方、未処理のトーチ回転角γが無い場合には（ステップＳ１５０８にてＮＯ）、情報処理装置２００の処理は、ステップＳ１５０９へ進む。
【0067】
ステップＳ１５０９にて、情報処理装置２００は、ここまでに評価した動作軌道のうち、最も高い評価値を有する動作軌道を用いるものとして選定する。この選定された動作軌道に基づいて、ロボットＭＲの動作データ、より具体的には、教示データが生成される。そして、本処理フローを終了する。
【0068】
以上、本実施形態により、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を生成することが可能となる。
【0069】
＜その他の実施形態＞
上記の実施形態では、優先度を設定する際には、予め規定されたＤＢを用いた例を示した。しかし、これに限定するものではなく、ニューラルネットワークを用いた機械学習処理により生成された学習済みモデルを用いてトーチ回転角γに対する優先度を設定してもよい。この場合、例えば、溶接位置、溶接方向、トーチ回転角などを入力データとし、複数のトーチ回転角それぞれの優先度を出力データとした教師データを用いて学習が行われることにより生成された学習済みモデルを用いてよい。なお、学習済みモデルを用いる構成の場合、教師データに含まれる入力データのパラメータは上記に限定するものではなく、例えば、第１の実施形態にて用いた各種情報のいずれかを用いてよい。
上記の実施形態では、優先度を設定する際には、予め規定されたＤＢを用いた例を示した。しかし、これに限定するものではなく、ニューラルネットワークを用いた機械学習処理により生成された学習済みモデルを用いてトーチ回転角γに対する優先度を設定してもよい。この場合、例えば、溶接位置、溶接方向、トーチ回転角などを入力データとし、複数のトーチ回転角それぞれの優先度を出力データとした教師データを用いて学習が行われることにより生成された学習済みモデルを用いてよい。なお、学習済みモデルを用いる構成の場合、教師データに含まれる入力データのパラメータは上記に限定するものではなく、例えば、第１の実施形態にて用いた各種情報のいずれかを用いてよい。
【0070】
また、ＤＢの他にも、所定のルールベースによる評価関数にて、トーチ回転角γの優先度を決定してもよい。評価関数は、例えば、溶接位置、溶接方向などのパラメータの値に応じてトーチ回転角γを決定するように規定されてよい。さらには、機械学習による学習済みモデルの結果と、ルールベースの評価関数を組み合わせて、各トーチ回転角γの優先度を決定してもよい。
【0071】
本実施形態は、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワークまたは記憶媒体等を用いてシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。
【0072】
また、本実施形態は、１以上の機能を実現する回路によって実現してもよい。なお、１以上の機能を実現する回路としては、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。
【0073】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を決定する動作軌道生成方法であって、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成方法。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
（１） 作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を決定する動作軌道生成方法であって、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を有し、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成方法。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
【0074】
（２） 前記優先度に基づいて探索を行った動作の軌道に対する評価を行う評価工程を更に有し、
前記生成工程において、前記評価工程にて得られた評価が閾値以上である動作の軌道が導出された場合、当該動作の軌道に決定し、前記探索を終了させる、
（１）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、予め規定された評価方法に基づいて、所定の閾値以上の動作軌道を導出できた時点で探索処理を打ち切ることで、無駄な探索を抑制し、ロボットの動作軌道を効率よく生成することが可能となる。
前記生成工程において、前記評価工程にて得られた評価が閾値以上である動作の軌道が導出された場合、当該動作の軌道に決定し、前記探索を終了させる、
（１）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、予め規定された評価方法に基づいて、所定の閾値以上の動作軌道を導出できた時点で探索処理を打ち切ることで、無駄な探索を抑制し、ロボットの動作軌道を効率よく生成することが可能となる。
【0075】
（３） 前記優先度は、前記動作条件に対応して予め規定されたデータベースを用いて決定される、（１）または（２）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め規定されたデータベースを用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め規定されたデータベースを用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
【0076】
（４） 前記優先度は、前記動作条件を入力とし、前記探索の優先度を出力として機械学習処理が行われた学習済みモデルを用いて決定される、（１）または（２）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め機械学習により得られた学習済みモデルを用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め機械学習により得られた学習済みモデルを用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
【0077】
（５） 前記優先度は、前記動作条件をパラメータとして用いる評価関数にて決定される、（１）または（２）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め規定された評価関数を用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
この構成によれば、ロボットの動作条件に対応して予め規定された評価関数を用いて簡易に探索に係るロボットの姿勢の優先度を決定することが可能となる。
【0078】
（６） 前記優先度は、作業位置に対する前記ロボットの先端部の姿勢ごとの前記探索の順番を規定する、（１）から（５）のいずれかに記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、探索を行う際の優先度として、ロボットの先端部の姿勢に対応した順番を設定することが可能となる。
この構成によれば、探索を行う際の優先度として、ロボットの先端部の姿勢に対応した順番を設定することが可能となる。
【0079】
（７） 前記ロボットは、溶接ロボットであり、
前記先端部は、溶接トーチであり、
前記作業方向は、溶接方向である、（６）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、溶接システムに用いられるロボットの制御に係る動作軌道の生成において、溶接システム側での処理時間を短縮化して、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
前記先端部は、溶接トーチであり、
前記作業方向は、溶接方向である、（６）に記載の動作軌道生成方法。
この構成によれば、溶接システムに用いられるロボットの制御に係る動作軌道の生成において、溶接システム側での処理時間を短縮化して、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
【0080】
（８） 作業位置に対する作業を行う際の、複数の駆動軸を有するロボットの動作の軌道を決定する動作軌道生成装置であって、
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成装置。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
前記作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得手段と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、動作軌道生成装置。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
【0081】
（９） 複数の駆動軸を有するロボットと、
上記の動作軌道生成装置と、
を備える、ロボットシステム。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能なロボットシステムを提供することが可能となる。
上記の動作軌道生成装置と、
を備える、ロボットシステム。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能なロボットシステムを提供することが可能となる。
【0082】
（１０） コンピュータに、
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、プログラム。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
複数の駆動軸を有するロボットにより作業を行う作業位置に対応して特定される動作条件を取得する取得工程と、
前記動作条件に基づいて前記ロボットが実行可能な複数の動作の軌道を探索して、前記ロボットの動作の軌道を生成する生成工程と、
を実行させ、
前記生成工程において、前記動作条件と、複数の作業位置に対する作業方向とに基づいて、探索の優先度を決定し、当該優先度に基づいて前記複数の動作の軌道を探索する、プログラム。
この構成によれば、ロボットの制御に係る動作軌道の生成において、動作軌道の生成に要する処理時間を短縮しつつ、ロボットの適切な姿勢やその一連の軌道を効率的に生成することが可能となる。
【符号の説明】
【0083】
ＳＹ…溶接システム
ＭＲ…ロボット
ＷＲ…エンドエフェクター
ＷＴ…溶接トーチ
ＷＫ…ワーク
ＰＳ…ポジショナ
ＣＬ…制御装置
ＴＰ…教示ペンダント
Ｄ…動作データ生成装置
ＳＬ…走行台車
ＰＴ…架台
ＳＴ…台車
ＲＦ…昇降部
２００…情報処理装置
２０１…制御部
２０２…記憶部
２０３…通信部
２０４…入力部
２０５…表示部
２０６…ＩＦ部
ＭＲ…ロボット
ＷＲ…エンドエフェクター
ＷＴ…溶接トーチ
ＷＫ…ワーク
ＰＳ…ポジショナ
ＣＬ…制御装置
ＴＰ…教示ペンダント
Ｄ…動作データ生成装置
ＳＬ…走行台車
ＰＴ…架台
ＳＴ…台車
ＲＦ…昇降部
２００…情報処理装置
２０１…制御部
２０２…記憶部
２０３…通信部
２０４…入力部
２０５…表示部
２０６…ＩＦ部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】