特許 7501064 シミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】シミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20240611BHJP

   G05B 19/4069 20060101ALI20240611BHJP

   G05B 19/42 20060101ALI20240611BHJP

   G05B 19/4097 20060101ALN20240611BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

G05B19/4069

G05B19/42 J

G05B19/42 P

G05B19/4097 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020071000

(22)【出願日】2020-04-10

(65)【公開番号】P2021167037

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大貫 はる奈

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０９４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２６１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４１６

Ｇ０５Ｂ １９／４２ － １９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御システムの挙動を推定するシミュレーション装置であって、
前記制御システムに含まれる対象部品の第１の三次元形状を示す第１の形状データに基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクトを仮想空間内に配置するための仮想化手段と、
前記第１の対象オブジェクトと前記対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクトとに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義する定義データを設定するための設定手段とを備え、
前記仮想化手段は、前記定義データによって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトの配置を決定し、
前記シミュレーション装置は、さらに、
前記定義データの設定のための操作履歴を保持するための保持手段と、
前記第１の形状データを、前記対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データに置き換える指示を受け付けるための受付手段と、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクトに対する前記操作履歴の適用により、前記定義データを補正するための補正手段とを備え、
前記仮想化手段は、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトを前記第２の対象オブジェクトに置き換えるとともに、補正後の前記定義データによって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトを配置する、シミュレーション装置。

【請求項2】

前記定義データは、前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対姿勢をさらに定義し、
前記仮想化手段は、さらに、
前記定義データによって定義される相対姿勢を満たすように前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトを前記仮想空間内に配置し、
補正後の前記定義データによって定義される相対姿勢を満たすように第２の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトを仮想空間内に配置する、請求項１に記載のシミュレーション装置。

【請求項3】

前記定義データは、前記第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと前記周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、前記第１のポイントの位置と前記第２のポイントの位置とを示し、
前記保持手段は、前記第１のポイントを前記第１の対象オブジェクトの面の中心に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の面の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、
保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、前記保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクトから特定することと、
特定された面の中心を特定することとを含み、
前記補正手段は、特定された中心に基づいて前記第１のポイントの位置を補正する、請求項１または２に記載のシミュレーション装置。

【請求項4】

前記保持手段は、前記移動先の面の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、前記保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、請求項３に記載のシミュレーション装置。

【請求項5】

前記定義データは、前記第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと前記周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、前記第１のポイントの位置と前記第２のポイントの位置とを示し、
前記保持手段は、前記第１のポイントを前記第１の対象オブジェクトの稜線の中点に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の稜線を形成する２つの面の各々の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、
前記２つの面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクトから特定することと、
特定した２つの面が交わる稜線を特定することと、
特定された稜線の中点を特定することとを含み、
前記補正手段は、特定された中点に基づいて前記第１のポイントの位置を補正する、請求項１または２に記載のシミュレーション装置。

【請求項6】

前記保持手段は、前記２つの面の各々の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記２つの面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、請求項５に記載のシミュレーション装置。

【請求項7】

前記定義データは、前記第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと前記周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、前記第１のポイントの位置と前記第２のポイントの位置とを示し、
前記保持手段は、前記第１の対象オブジェクトから、前記第１のポイントを前記第１の対象オブジェクトの頂点へ移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の頂点で交わる３つ以上の面の各々の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、
前記３つ以上の面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクトから特定することと、
特定した３つ以上の面が交わる頂点を特定することとを含み、
前記補正手段は、特定された頂点に基づいて前記第１のポイントの位置を補正する、請求項１または２に記載のシミュレーション装置。

【請求項8】

前記保持手段は、前記３つ以上の面の各々の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクトに対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記３つ以上の面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、請求項７に記載のシミュレーション装置。

【請求項9】

前記周辺部品は、前記対象部品を搬送するためのロボットハンドであり、
前記シミュレーション装置は、
前記定義データを用いて、前記周辺オブジェクトの目標軌跡を算出するシミュレータをさらに備え、
前記シミュレータは、前記定義データの補正に応じて、前記目標軌跡を変更する、請求項１から８のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。

【請求項10】

制御システムの挙動を推定するシミュレーション方法であって、
前記制御システムに含まれる対象部品の第１の三次元形状を示す第１の形状データに基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクトを仮想空間内に配置するステップと、
前記第１の対象オブジェクトと前記対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクトとに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義する定義データを設定するステップとを備え、
前記配置するステップは、前記定義データによって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトの配置を決定するステップを含み、
前記シミュレーション方法は、さらに、
前記定義データの設定のための操作履歴を保持するステップと、
前記第１の形状データを、前記対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データに置き換える指示を受け付けるステップと、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクトに対する前記操作履歴の適用により、前記定義データを補正するステップとを備え、
前記配置するステップは、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトを前記第２の対象オブジェクトに置き換えるとともに、補正後の前記定義データによって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトを配置するステップを含む、シミュレーション方法。

【請求項11】

制御システムの挙動を推定するシミュレーション方法をコンピュータに実行させるためのシミュレーションプログラムであって、
前記シミュレーション方法は、
前記制御システムに含まれる対象部品の第１の三次元形状を示す第１の形状データに基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクトを仮想空間内に配置するステップと、
前記第１の対象オブジェクトと前記対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクトとに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義する定義データを設定するステップとを含み、
前記配置するステップは、前記定義データによって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトの配置を決定するステップを含み、
前記シミュレーション方法は、さらに、
前記定義データの設定のための操作履歴を保持するステップと、
前記第１の形状データを、前記対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データに置き換える指示を受け付けるステップと、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクトに対する前記操作履歴の適用により、前記定義データを補正するステップとを含み、
前記配置するステップは、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトを前記第２の対象オブジェクトに置き換えるとともに、補正後の前記定義データによって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクトを配置するステップを含む、シミュレーションプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、シミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータを用いたシミュレーションは様々な技術分野に応用されている。このようなシミュレーションを用いることで、現実の装置が存在しない状態であっても、様々な事前検討が可能となる。このようなシミュレーションをＦＡ（Factory Automation）に利用した例として、例えば、特開２０１９－２０９４３５号公報（特許文献１）は、ロボットおよび周辺機器の動作シミュレーションを行なうシミュレーション装置を開示する。このシミュレーション装置によれば、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）データからモーションに必要な要素を選択でき、モーションに必要な要素のみを取り込むことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２０９４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シミュレーション装置に取り込まれたＣＡＤデータに対して、シミュレーションを実行するための各種情報の設定がなされる。ＣＡＤデータの変更を行なう場合、新たなＣＡＤデータに対して再度各種情報を設定し直す必要が生じる。そのため、ユーザの設定作業に手間がかかる。

【0005】

本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザによる設定作業の手間を低減できるシミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一例によれば、制御システムの挙動を推定するシミュレーション装置は、仮想化手段と、設定手段とを備える。仮想化手段は、制御システムに含まれる対象部品の第１の三次元形状を示す第１の形状データに基づいて、第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクトを仮想空間内に配置する。設定手段は、第１の対象オブジェクトと対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクトとに対する操作に応じて、第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対位置を定義する定義データを設定する。仮想化手段は、定義データによって定義される相対位置を満たすように、仮想空間内の第１の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトの配置を決定する。シミュレーション装置は、さらに、保持手段と、受付手段と、補正手段とを備える。保持手段は、定義データの設定のための操作履歴を保持する。受付手段は、第１の形状データを、対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データに置き換える指示を受け付ける。補正手段は、指示に応じて、第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクトに対する操作履歴の適用により、定義データを補正する。仮想化手段は、指示に応じて、仮想空間内の第１の対象オブジェクトを第２の対象オブジェクトに置き換えるとともに、補正後の定義データによって定義される相対位置を満たすように第２の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトを配置する。

【0007】

この開示によれば、ユーザは、形状データを置き換えるときに、第２の対象オブジェクトに対して、第１の対象オブジェクトに対する操作を繰り返して行なう必要がない。その結果、ユーザによる設定作業の手間を低減できる。

【0008】

上述の開示において、定義データは、第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対姿勢をさらに定義する。仮想化手段は、さらに、定義データによって定義される相対姿勢を満たすように第１の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトを仮想空間内に配置し、補正後の定義データによって定義される相対姿勢を満たすように第２の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトを仮想空間内に配置する。

【0009】

この開示によれば、ユーザは、形状データを置き換えるときに、第２の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対姿勢を設定する手間を省略できる。

【0010】

上述の開示において、定義データは、第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、第１のポイントの位置と第２のポイントの位置とを示す。保持手段は、第１のポイントを第１の対象オブジェクトの面の中心に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の面の法線ベクトルを保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を第２の対象オブジェクトから特定することと、特定された面の中心を特定することとを含む。補正手段は、特定された中心に基づいて第１のポイントの位置を補正する。

【0011】

この開示によれば、第１の対象オブジェクトと第２の対象オブジェクトとの形状が異なっていたとしても、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された面の法線ベクトルと同一または近似する法線ベクトルを有する、第２の対象オブジェクトの面上に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0012】

上述の開示において、保持手段は、移動先の面の中心座標をさらに保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、さらに、保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む。

【0013】

この開示によれば、第２の対象オブジェクトを第１の対象オブジェクトに重ね合わせたときに、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された面に最も近い第２の対象オブジェクトの面上に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0014】

上述の開示において、定義データは、第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、第１のポイントの位置と第２のポイントの位置とを示す。保持手段は、第１のポイントを第１の対象オブジェクトの稜線の中点に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の稜線を形成する２つの面の各々の法線ベクトルを保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、２つの面の各々について、（ｉ）当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を第２の対象オブジェクトから特定することと、（ｉｉ）特定した２つの面が交わる稜線を特定することと、（ｉｉｉ）特定された稜線の中点を特定することとを含む。補正手段は、特定された中点に基づいて第１のポイントの位置を補正する。

【0015】

この開示によれば、第１の対象オブジェクトと第２の対象オブジェクトとの形状が異なっていたとしても、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された稜線の特徴と同一または近似する特徴を有する、第２の対象オブジェクトの稜線上に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0016】

上述の開示において、保持手段は、２つの面の各々の中心座標をさらに保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、さらに、２つの面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む。

【0017】

この開示によれば、第２の対象オブジェクトを第１の対象オブジェクトに重ね合わせたときに、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された稜線に最も近い第２の対象オブジェクトの稜線上に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0018】

上述の開示において、定義データは、第１の対象オブジェクトに対して設定された第１のポイントと周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイントとが一致するときの第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、第１のポイントの位置と第２のポイントの位置とを示す。保持手段は、第１の対象オブジェクトから、第１のポイントを第１の対象オブジェクトの頂点へ移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の頂点で交わる３つ以上の面の各々の法線ベクトルを保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、３つ以上の面の各々について、（ｉ）当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を第２の対象オブジェクトから特定することと、（ｉｉ）特定した３つ以上の面が交わる頂点を特定することとを含む。補正手段は、特定された頂点に基づいて第１のポイントの位置を補正する。

【0019】

この開示によれば、第１の対象オブジェクトと第２の対象オブジェクトとの形状が異なっていたとしても、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された頂点の特徴と同一または近似する特徴を有する、第２の対象オブジェクトの頂点上に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0020】

上述の開示において、保持手段は、３つ以上の面の各々の中心座標をさらに保持する。第２の対象オブジェクトに対する移動操作の適用は、さらに、３つ以上の面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を第２の対象オブジェクトから抽出したことに応じて、複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む。

【0021】

この開示によれば、第２の対象オブジェクトを第１の対象オブジェクトに重ね合わせたときに、第１の対象オブジェクトにおいて第１のポイントの移動先として指定された頂点に最も近い第２の対象オブジェクトの頂点に第１のポイントを自動的に移動させることができる。

【0022】

上述の開示において、周辺部品は、対象部品を搬送するためのロボットハンドである。シミュレーション装置は、定義データを用いて、周辺オブジェクトの目標軌跡を算出するシミュレータをさらに備える。シミュレータは、定義データの補正に応じて、目標軌跡を変更する。この開示によれば、ユーザは、目標軌跡の変更のための設定の手間を省略できる。

【0023】

本開示の一例によれば、制御システムの挙動を推定するシミュレーション方法は、第１のステップと、第２のステップとを備える。第１のステップは、制御システムに含まれる対象部品の第１の三次元形状を示す第１の形状データに基づいて、第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクトを仮想空間内に配置するステップである。第２のステップは、第１の対象オブジェクトと対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクトとに対する操作に応じて、第１の対象オブジェクトと周辺オブジェクトとの相対位置を定義する定義データを設定するステップである。第１のステップは、定義データによって定義される相対位置を満たすように、仮想空間内の第１の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトの配置を決定するステップを含む。シミュレーション方法は、さらに、第３～第５のステップを含む。第３のステップは、定義データの設定のための操作履歴を保持するステップである。第４のステップは、第１の形状データを、対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データに置き換える指示を受け付けるステップである。第５のステップは、指示に応じて、第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクトに対する操作履歴の適用により、定義データを補正するステップである。第１のステップは、指示に応じて、仮想空間内の第１の対象オブジェクトを第２の対象オブジェクトに置き換えるとともに、補正後の定義データによって定義される相対位置を満たすように第２の対象オブジェクトおよび周辺オブジェクトを配置するステップを含む。

【0024】

本開示の一例によれば、シミュレーションプログラムは、上記のシミュレーション方法をコンピュータに実行させる。これらの開示によっても、ユーザによる設定作業の手間を低減できる。

【発明の効果】

【0025】

本開示によれば、ユーザによる設定作業の手間を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本実施の形態に係るシミュレーション装置１の適用例を示す模式図である。

【図2】本実施の形態にかかるシミュレーション装置１のシミュレーションの対象となる制御システム２の構成例を示す模式図である。

【図3】本実施の形態にかかる制御システム２のユニット構成の一例を示す模式図である。

【図4】本実施の形態にかかるシミュレーション装置１による仮想空間６００内に構築されるシステムモデル６１０を視覚化した一例を示す図である。

【図5】オブジェクト６０の位置および姿勢に対応する変数の値の一例を示す図である。

【図6】本実施の形態に係るシミュレーション装置１を実現するためのハードウェア構成の一例を示す模式図である。

【図7】定義データ１３５の一例を示す図である。

【図8】本実施の形態に係るシミュレーション装置１における、シミュレーションに関する機能構成の一例を示す模式図である。

【図9】本実施の形態に係るシミュレーション装置１における、定義データ１３５の設定に関する機能構成の一例を示す模式図である。

【図10】定義データ１３５の設定を支援する画面例を示す図である。

【図11】作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作の一例を示す図である。

【図12】作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作の別の例を示す図である。

【図13】作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作のさらに別の例を示す図である。

【図14】操作履歴データ１８１の生成例を示す図である。

【図15】形状データの置換指示を受け付けるための画面例を示す図である。

【図16】補正対象となる定義データ１３５を決定するために表示される画面例を示す図である。

【図17】置き換え後の形状データ１９１に対応するオブジェクト６０’に対するマウントポイントの設定方法の一例を示す図である。

【図18】定義データの補正に伴う目標軌跡の変更例を示す図である。

【図19】定義データの設定処理の流れを示すフローチャートである。

【図20】定義データの補正処理の流れを示すフローチャートである。

【図21】オブジェクト６０の初期位置姿勢の決定方法の一例を示す図である。

【図22】形状データの置き換えに応じた教示点６６の変更処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わせてもよい。

【0028】

§１ 適用例
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。本実施の形態に係るシミュレーション装置１は、ＦＡに備えられる１つ以上の機器を制御する制御システムの挙動を推定する。１つ以上の機器は、限定されないが、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と協調して動作するロボットを含み得る。ロボットは、ワークを搬送したり、加工したりする。「ワーク」には、最終生成物あるいはその一部、または、中間生成物あるいはその一部などが含まれる。

【0029】

シミュレーション装置１は、典型的には、ワークを搬送または加工する機器の一例であるロボットの動作を制御するアプリケーションに適用可能である。また、シミュレーション装置１は、ロボットと、ワークの搬送または加工に関連して動作する１つ以上の機器とを備えるシステムについても総合的にシステムの挙動をシミュレーションできる。

【0030】

図１は、本実施の形態に係るシミュレーション装置１の適用例を示す模式図である。シミュレーション装置１は、制御システムを構成する複数の部品の各々に対応する仮想オブジェクト（以下、単に「オブジェクト」と称する。）を仮想空間に配置し、仮想空間上の仮想視点から見たときのオブジェクトの画像を生成する。ユーザは、生成された画像を確認することにより、制御システムの挙動を把握できる。

【0031】

仮想空間に配置される各オブジェクトは、対応する部品について準備された形状データによって示される三次元形状を有する。

【0032】

シミュレーション装置１は、シミュレーションの対象となる制御システムのライフサイクルの各ステップで利用される。制御システムのライフサイクルは、例えば、「投資判断」ステップ、「設計・製作」ステップ、「運用・保守」ステップ、および「品種追加」ステップを含む。「投資判断」ステップでは、制御システムの実現方法の検討、制御システムのＲＯＩ（Return On Investment：投資収益率）の評価などを行なうために、シミュレーション装置１が利用される。「設計・製作」ステップでは、設計した各機器の動作検証、プログラムのデバッグなどを行なうために、シミュレーション装置１が利用される。「品種追加」ステップでも、追加された品種に応じた各機器の動作検証などを行なうために、シミュレーション装置１が利用される。

【0033】

制御システムのライフサイクルの進行に応じて、制御システムを構成する各部品の三次元形状を示す形状データは変更され得る。例えば、「投資判断」ステップでは、設計開始前であるため、直方体や円柱などでデフォルメした三次元形状を示す形状データまたは過去に使用した形状データが仮の形状データとしてシミュレーション装置１に設定される。その後、「設定・製作」ステップでは、設計後の三次元形状を示す形状データがシミュレーション装置１に設定される。

【0034】

シミュレーション装置１は、ユーザ操作に従って、仮想空間における複数のオブジェクトの相対位置を設定する。複数のオブジェクトのいずれかのオブジェクトに対応する形状データが変更されるたびに、当該複数のオブジェクトの相対位置を設定するためのユーザ操作が必要であると、ユーザの設定作業に手間がかかる。本実施の形態に係るシミュレーション装置１は、このようなユーザの設定作業の手間を低減するための構成を備える。

【0035】

図１に示されるように、シミュレーション装置１は、設定部１１と、仮想化部１２と、保持部１３と、受付部１４と、補正部１５とを備える。

【0036】

仮想化部１２は、制御システムに含まれる各部品の三次元形状を示す形状データに基づいて、当該三次元形状を有するオブジェクトを仮想空間内に配置する。

【0037】

設定部１１は、制御システムに含まれる対象部品に対応する対象オブジェクト６０＿１と、対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応する周辺オブジェクト６０＿２とに対する操作に応じて、対象オブジェクト６０＿１と周辺オブジェクト６０＿２との相対位置を定義する定義データを設定する。仮想化部１２は、定義データによって定義される相対位置を満たすように、仮想空間内の対象オブジェクト６０＿１および周辺オブジェクト６０＿２の配置を決定する。

【0038】

設定部１１は、例えば、対象オブジェクト６０＿１と周辺オブジェクト６０＿２とに対してそれぞれ設定されたポイント６２，６１の位置を示す定義データを設定する。ポイント６２の位置は、対象オブジェクト６０＿１に対応する形状データにおいて規定される直交座標系の座標で表される。ポイント６１の位置は、周辺オブジェクト６０＿２に対応する形状データにおいて規定される直交座標系の座標で表される。ポイント６２，６１は、対象オブジェクト６０＿１と周辺オブジェクト６０＿２とが所望の相対位置であるときに互いに重なり合うように設定される。

【0039】

仮想化部１２は、対象オブジェクト６０＿１に対して設定されたポイント６２と、周辺オブジェクト６０＿２に対して設定されたポイント６１とが重なり合うように、対象オブジェクト６０＿１および周辺オブジェクト６０＿２を仮想空間内に配置する。

【0040】

図１に示す例では、設定部１１は、仮の形状データによって示される三次元形状を有する対象オブジェクト６０＿１に対する第１，第２の操作に応じて、ポイント６２を設定する。第１の操作は、対象オブジェクト６０＿１の上面８１の幾何中心（以下、単に「中心」と称する。）８１ａにポイント６２を移動させる操作である。第２の操作は、中心８１ａからＺ方向に－４０ｍｍだけポイント６２を移動させる操作である。

【0041】

保持部１３は、定義データの設定のための操作履歴を保持する。図１に示す例では、保持部１３は、対象オブジェクト６０＿１に対する上記の第１，第２の操作を示す情報を保持する。

【0042】

受付部１４は、形状データの置換指示を受け付ける。図１に示す例では、受付部１４は、仮の形状データを、設計後の三次元形状を示す形状データに置き換える置換指示を受け付ける。

【0043】

補正部１５は、置換指示に応じて、置き換え後の形状データによって示される三次元形状を有する対象オブジェクト６０＿１’に対して保持部１３によって保持された操作履歴を適用することにより、定義データを補正する。図１に示す例では、補正部１５は、対象オブジェクト６０＿１’に上記の第１，第２の操作を適用し、対象オブジェクト６０＿１’に対してポイント６２を設定し直す。具体的には、補正部１５は、対象オブジェクト６０＿１’から上面８１’を特定し、上面８１’の中心８１ａ’にポイント６２を移動させる。補正部１５は、さらにＺ方向に－４０ｍｍだけポイント６２を移動させる。補正部１５は、このようにして得られたポイント６２の位置に基づいて、定義データを補正する。

【0044】

仮想化部１２は、置換指示に応じて、仮想空間内の対象オブジェクト６０＿１を、置き換え後の形状データによって示される三次元形状を有する対象オブジェクト６０＿１’に置き換える。さらに、仮想化部１２は、補正後の定義データによって定義される相対位置を満たすように、対象オブジェクト６０＿１’および周辺オブジェクト６０＿２を配置する。図１に示す例では、仮想化部１２は、対象オブジェクト６０＿１’に対して設定されたポイント６２’と、周辺オブジェクト６０＿２に対して設定されたポイント６１とが重なり合うように、対象オブジェクト６０＿１’および周辺オブジェクト６０＿２を仮想空間内に配置する。

【0045】

以上のように、シミュレーション装置１は、置換指示に応じて、置き換え前の形状データによって示される三次元形状を有する対象オブジェクト６０＿１を、置き換え後の形状データによって示される三次元形状を有する対象オブジェクト６０＿１’に置き換える。さらに、シミュレーション装置１は、対象オブジェクト６０＿１に対する操作履歴を対象オブジェクト６０＿１’に適用することにより、定義データを補正する。そして、シミュレーション装置１は、補正後の定義データによって示される相対位置を満たすように、対象オブジェクト６０＿１’および周辺オブジェクト６０＿２を仮想空間内に配置する。これにより、ユーザは、形状データを置き換えるときに、対象オブジェクト６０＿１’に対して、対象オブジェクト６０＿１に対する操作を繰り返して行なう必要がない。その結果、ユーザによる設定作業の手間を低減できる。

【0046】

§２．具体例
＜Ａ．制御システムの例＞
シミュレーション装置１は、生産ラインに備えられる制御システムの挙動を推定する。

【0047】

図２は、本実施の形態にかかるシミュレーション装置１のシミュレーションの対象となる制御システム２の構成例を示す模式図である。図２を参照して、制御システム２は、情報処理装置１００と、ＰＬＣ２００と、コンベア３００と、ロボット４００と、作業台５００と、ロボットコントローラ４１０と、サーボモータドライバ３１１，３１２とを含む。情報処理装置１００は、たとえば、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット端末などの端末装置を含む。

【0048】

コンベア３００は、サーボモータ３２１，３２２を有する。サーボモータ３２１，３２２が駆動されることにより、コンベア３００は、載置されたトレイ５１０を移動させる。トレイ５１０には、部品５１，５２が載せられている。

【0049】

制御システム２は、さらに、コンベア３００に関連して光電センサ３３０および開閉可能なストッパ３４０を備える。光電センサ３３０は、コンベア３００の搬送面上に載せられたトレイ５１０が所定のワークトラッキングエリアに到達したことを検出する。ストッパ３４０は、トラッキングエリア内に到達したトレイ５１０を停止（固定）させるように開閉動作する。

【0050】

ロボット４００は、ロボットアームに設置されたサーボモータ４２１～４２３と、ロボットアームのフランジ面に取り付けられるロボットハンド４０２とを有する。ロボット４００は、コンベア３００上のトレイ５１０に載置された部品５１をロボットハンド４０２により把持し、作業台５００まで部品５１を移動させて作業台５００上に置く。さらに、ロボット４００は、トレイ５１０に載置された部品５２をロボットハンド４０２により把持し、作業台５００上の部品５１まで部品５２を移動させる。それから、ロボット４００は、部品５２を部品５１に取り付ける。ロボットハンド４０２は、後述するロボットコントローラ４１０からの制御指令に従い、部品５１，５２を把持および解放するための開閉動作を行なう。

【0051】

ＰＬＣ２００には、ネットワーク３を介して情報処理装置１００が接続されている。ネットワーク３には、有線または無線の任意の通信手段が採用され得る。ＰＬＣ２００および情報処理装置１００は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）に従い通信する。情報処理装置１００は、制御システム２の挙動をシミュレーションするシミュレーション環境と、コンベア３００、ストッパ３４０およびロボット４００を制御するための制御プログラムを設計する環境とを提供する。制御プログラムは、シミュレーションの結果を用いて設計されてもよい。情報処理装置１００上で設計された制御プログラムは、ネットワーク３を介してＰＬＣ２００に送られる。なお、制御プログラムを設計する環境は、情報処理装置１００とは異なるコンピュータ装置によって提供されてもよい。

【0052】

ＰＬＣ２００は、設計された制御プログラムを実行し、実行の結果に従ってロボットコントローラ４１０、サーボモータドライバ３１１，３１２およびストッパ３４０に対してそれぞれ指令値を与えることで、ロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０を制御する。

【0053】

ＰＬＣ２００には、ロボットコントローラ４１０、サーボモータドライバ３１１，３１２およびストッパ３４０が接続されている。ＰＬＣ２００、ロボットコントローラ４１０、サーボモータドライバ３１１，３１２およびストッパ３４０は、フィールドネットワーク４を介してデイジーチェーンで接続されている。フィールドネットワーク４には、たとえば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）が採用される。但し、フィールドネットワーク４は、ＥｔｈｅｒＣＡＴに限定されない。

【0054】

サーボモータドライバ３１１，３１２は、コンベア３００のサーボモータ３２１，３２２をそれぞれ駆動する。サーボモータ３２１，３２２の回転軸にはエンコーダ３５１，３５２がそれぞれ配置されている。エンコーダ３５１，３５２は、サーボモータ３２１，３２２のフィードバック値として、サーボモータ３２１，３２２の位置（回転角度）、回転速度、累積回転数などをＰＬＣ２００へそれぞれ出力する。

【0055】

ロボットコントローラ４１０は、ロボット４００に設けられるサーボモータ４２１～４２３を駆動する。サーボモータ４２１～４２３の各々の回転軸にはエンコーダ（図示しない）が配置されている。当該エンコーダは、対応するサーボモータのフィードバック値として、サーボモータの位置（回転角度）、回転速度、累積回転数などをロボットコントローラ４１０へ出力する。

【0056】

制御システム２において、フィールドネットワーク４に接続される複数の機器、すなわちＰＬＣ２００、ロボットコントローラ４１０、サーボモータドライバ３１１，３１２およびストッパ３４０は、互いに時刻同期されたタイマをそれぞれ有する。これらの機器の間では、これらタイマに基づき動作することで、制御指令を含むデータの送受信タイミングが同期されている。このタイマは、同期してインクリメントまたはデクリメントされるカウンタに相当する。

【0057】

＜Ｂ．制御システムの全体構成＞
図３は、本実施の形態にかかる制御システム２のユニット構成の一例を示す模式図である。図３には、図２の構成を備える制御システム２の全体的な構成が示される。

【0058】

図３を参照して、制御システム２は、ＰＬＣ２００と、ＰＬＣ２００とフィールドネットワーク４を介して接続されるサーボモータドライバ３１１，３１２およびリモートＩＯターミナル５と、ロボットコントローラ４１０と、フィールドに設けられたＩＯデバイス（例えば、光電センサ３３０、ストッパ３４０が備える近接センサ３４１およびエンコーダ３５１，３５２など）とを含む。

【0059】

ＰＬＣ２００は、主たる演算処理を実行する演算ユニット２０１、１つ以上のＩＯユニット２０２および特殊ユニット２０３を含む。これらのユニットは、システムバス２０５を介して、データを互いに遣り取りできるように構成されるとともに、電源ユニット２０４から電源が供給される。演算ユニット２０１には、ネットワーク３を介して情報処理装置１００が接続される。

【0060】

ＩＯユニット２０２は、光電センサ３３０、ストッパ３４０の近接センサ３４１、エンコーダ３５１，３５２などを含むＩＯデバイスから検出値を収集する。近接センサ３４１は、ストッパ３４０に対するトレイ５１０が所定距離まで接近したことを非接触で検出する。各ＩＯデバイスからの検出値は、例えばＩＯユニット２０２が備えるメモリの対応ビットに設定（書込）される。演算ユニット２０１は、ＩＯユニット２０２により収集された検出値を用いて制御プログラムの演算を実行し、演算結果の値をＩＯユニット２０２の対応のビットに設定（書込）する。周辺機器またはＩＯデバイスは、ＩＯユニット２０２の各ビットの値を参照して動作する。このように、ＰＬＣ２００は、ＩＯユニット２０２を介してＩＯデバイスおよび周辺機器と相互にデータを遣り取りしながら、制御対象であるロボット４００、コンベア３００、ストッパ３４０などを制御することができる。

【0061】

特殊ユニット２０３は、アナログデータの入出力、温度制御、特定の通信方式による通信といった、ＩＯユニット２０２ではサポートしない機能を有する。

【0062】

フィールドネットワーク４には、ロボットコントローラ４１０、サーボモータドライバ３１１，３１２、およびリモートＩＯターミナル５が接続されてもよい。リモートＩＯターミナル５は、基本的には、ＩＯユニット２０２と同様に、一般的な入出力処理に関する処理を行う。より具体的には、リモートＩＯターミナル５は、フィールドネットワーク４でのデータ伝送にかかる処理を行うための通信カプラ５０１と、１つ以上のＩＯユニット５０２とを含む。これらのユニットは、リモートＩＯターミナルバス５０３を介して、データを互いに遣り取りできるように構成される。

【0063】

サーボモータドライバ３１１，３１２は、フィールドネットワーク４を介して演算ユニット２０１と接続されるとともに、演算ユニット２０１からの指令値に従ってサーボモータ３２１，３２２を駆動する。具体的には、サーボモータドライバ３１１，３１２は、ＰＬＣ２００からタイマに同期した制御周期などの一定周期で、位置指令値、速度指令値、トルク指令値といった指令値を受ける。演算ユニット２０１は、これら指令値を、エンコーダ３５１，３５２からの検出値に基づき生成する。

【0064】

演算ユニット２０１は、上記に述べたＩＯデバイスからの検出値を参照して制御プログラムを実行することで、ロボット４００を動作させる。例えば、演算ユニット２０１は、光電センサ３３０の検出値および近接センサ３４１の検出値に基づいて、ロボットアームのための制御指令とロボットハンド４０２のための制御指令とを生成し、ロボットコントローラ４１０に出力する。制御指令を生成する際には、上記に述べたＩＯデバイスからの検出値に加えて、ロボット４００の状態値を参照する。

【0065】

＜Ｃ．仮想空間の視覚化＞
図４は、本実施の形態にかかるシミュレーション装置１による仮想空間６００内に構築されるシステムモデル６１０を視覚化した一例を示す図である。本実施の形態にかかるシミュレーション装置１は、直交座標系（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）によって表される三次元の仮想空間６００に配置されたシステムモデル６１０の画像をディスプレイに表示する。

【0066】

システムモデル６１０は、制御システム２のモデルであり、制御システム２を構成する複数の部品の各々に対応するオブジェクト６０によって構成される。

【0067】

制御システム２を構成する複数の部品は、制御対象部品と、固定部品と、可動部品とを含む。制御対象部品は、ＰＬＣ２００の制御対象となる機器（以下、「制御対象機器」と称する）（図２に示す例では、ロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０）を構成する部品である。固定部品および可動部品は、制御対象機器に属さない部品である。固定部品は、固定位置に設置される部品である。固定部品には、例えば、図２に示す光電センサ３３０および作業台５００が含まれる。可動部品は、制御対象機器の動作に応じて移動する部品である。可動部品には、例えば、図２に示す部品５１，５２およびトレイ５１０が含まれる。

【0068】

システムモデル６１０を構成するオブジェクト６０には、制御対象部材に対応するオブジェクト６０＿Ａ、固定部材に対応するオブジェクト６０＿Ｂ、可動部材に対応するオブジェクト６０＿Ｃが含まれる。図４には、ロボット４００の本体（アームを含む）に対応するオブジェクト６０＿Ａ１、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２、コンベア３００に対応するオブジェクト６０＿Ａ３、ストッパ３４０に対応するオブジェクト６０＿Ａ４、光電センサ３３０に対応するオブジェクト６０＿Ｂ１、作業台５００に対応するオブジェクト６０＿Ｂ２、部品５１に対応するオブジェクト６０＿Ｃ１、部品５２に対応するオブジェクト６０＿Ｃ２、トレイ５１０に対応するオブジェクト６０＿Ｃ３が示される。

【0069】

各オブジェクト６０は、対応する部材の三次元形状を示す形状データを用いて構築される。例えば、形状データは、仮に作成されたＣＡＤファイルから抽出される。あるいは、形状データは、過去に使用されたＣＡＤファイルから抽出されてもよい。シミュレーション装置１は、形状データによって示される三次元形状を有するオブジェクト６０を仮想空間６００内に配置する。

【0070】

シミュレーション装置１は、タイムステップ毎に、仮想空間６００における各オブジェクト６０の位置および姿勢に対応する変数の値を算出する。

【0071】

図５は、オブジェクト６０の位置および姿勢に対応する変数の値の一例を示す図である。オブジェクト６０の位置に対応する変数は、仮想空間６００の直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）における、オブジェクト６０に対して予め定められた基準点Ｏ（例えばオブジェクト６０の重心）のＸＹＺ座標（ｘ，ｙ，ｚ）である。オブジェクト６０の姿勢に対応する変数は、オブジェクト６０に対して予め定められた３つの基底ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とのオイラー角（α、β、γ）である。

【0072】

オブジェクト６０の基準点Ｏは、対応する部品の形状データに基づいて定められる。オブジェクト６０の３つの基底ベクトルＶ１～Ｖ３は、対応する部品の形状データにおいて規定される３つの直交座標軸にそれぞれ対応する。

【0073】

シミュレーション装置１は、タイムステップ毎に算出した各オブジェクト６０の変数の値に基づいて、仮想空間６００に各オブジェクト６０を配置する。シミュレーション装置１は、仮想空間６００内において指定された仮想視点から見たときのシステムモデル６１０を示す画像を生成し、ディスプレイに表示する。これにより、ユーザは、制御システム２の挙動を視覚によって認識できる。

【0074】

＜Ｄ．ハードウェア構成＞
図６は、本実施の形態に係るシミュレーション装置１を実現するためのハードウェア構成の一例を示す模式図である。シミュレーション装置１は、図６に示すような情報処理装置１００が必要なプログラムを実行することで実現される。

【0075】

情報処理装置１００は、主たるコンポーネントとして、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）および後述するような各種プログラムを実行するプロセッサ１０２と、プロセッサ１０２でのプログラム実行に必要なデータを格納するための作業領域を提供する主メモリ１０４と、キーボードやマウスなどのユーザ操作を受付ける操作ユニット１０６と、ディスプレイ１０８と、ネットワーク３を含む各種ネットワークに接続されるネットワークインターフェイス１１０と、光学ドライブ１１２と、外部装置と通信するローカル通信インターフェイス１１６と、ストレージ１１１とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１１８などを介してデータ通信可能に接続される。

【0076】

情報処理装置１００は、光学ドライブ１１２を有しており、コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する光学記録媒体（例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）など）を含むコンピュータ読取可能な記録媒体１１４から、各種プログラムを読取ってストレージ１１１などにインストールする。

【0077】

情報処理装置１００で実行される各種プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体１１４を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上の図示しないサーバ装置などからネットワークインターフェイス１１０を介してダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。

【0078】

ストレージ１１１は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Flash Solid State Drive）などで構成され、プロセッサ１０２で実行されるプログラムを記憶する。

【0079】

ストレージ１１１は、本実施の形態に係るシミュレーションを実現するためのシミュレーションプログラムとして、仮想時刻生成プログラム１２０、第１シミュレーションプログラム１２１と、第２シミュレーションプログラム１２２と、第３シミュレーションプログラム１２３と、衝突検出プログラム１２４と、統合プログラム１２５とを記憶する。

【0080】

ストレージ１１１は、シミュレーションの対象となる制御システム２の挙動を定義するためのプロジェクトデータ１３０を記憶する。プロジェクトデータ１３０は、ロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０の制御プログラム１３１と、制御システム２を構成する各部品（制御対象部品、固定部品、可動部品）の形状を示す形状データ１３２と、制御システム２の挙動を算出するために必要なパラメータデータ１３３とを含む。

【0081】

ストレージ１１１は、さらに、プロジェクトデータ１３０の設定を支援する設定支援プログラム１４０を記憶する。

【0082】

ストレージ１１１は、さらに、仮想空間６００内に構築されたシステムモデル６１０を示す画像を生成する画像処理プログラム１５０を記憶する。

【0083】

仮想時刻生成プログラム１２０は、シミュレーションのための仮想時刻を生成するためのプログラムである。シミュレーション装置１は、仮想時刻に基づき、制御システム２の制御周期でシミュレーションを実行する。

【0084】

第１シミュレーションプログラム１２１は、ＰＬＣ２００の挙動をシミュレートするためのプログラムである。第１シミュレーションプログラム１２１の実行により、仮想ＰＬＣから出力される指令値が生成される。

【0085】

第２シミュレーションプログラム１２２は、制御対象部品（図２に例示される制御システム２ではロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０）に対応するオブジェクト６０の挙動を算出するためのプログラムである。

【0086】

第３シミュレーションプログラム１２３は、可動部品（図２に例示される制御システム２では部品５１，５２およびトレイ５１０）に対応するオブジェクト６０の挙動を算出するためのプログラムである。

【0087】

衝突検出プログラム１２４は、仮想空間６００におけるオブジェクト６０同士の衝突を検出するためのプログラムである。

【0088】

統合プログラム１２５は、第１シミュレーションプログラム１２１と第２シミュレーションプログラム１２２と第３シミュレーションプログラム１２３と衝突検出プログラム１２４とを互いに連携させるためのプログラムである。具体的には、統合プログラム１２５は、仮想空間情報１０５を生成するとともに、仮想空間情報１０５を更新する。仮想空間情報１０５は、主メモリ１０４に保持される。仮想空間情報１０５は、第１シミュレーションプログラム１２１の実行により生成される指令値と、仮想空間６００内の各オブジェクト６０の位置および姿勢を示す情報（図５に示す変数）とを含む。第１シミュレーションプログラム１２１、第２シミュレーションプログラム１２２および第３シミュレーションプログラム１２３は、仮想空間情報１０５および衝突検出プログラム１２４の検出結果を参照して、各シミュレーションの処理を実行するとともに、その実行結果のうち必要な情報を仮想空間情報１０５に反映する。統合プログラム１２５が提供する機能により、部品５１，５２を搬送するコンベア３００と、部品５１，５２を移動させるロボット４００とを備える制御システム２の挙動が再現される。

【0089】

設定支援プログラム１４０は、プロジェクトデータ１３０の設定を支援するための画面を生成し、操作ユニット１０６への操作に応じてプロジェクトデータ１３０を設定するためのプログラムである。

【0090】

画像処理プログラム１５０は、仮想空間情報１０５とプロジェクトデータ１３０とに基づき、ディスプレイ１０８に表示する画像を生成するためのプログラムである。

【0091】

図６には、単一の情報処理装置１００でシミュレーション装置１を実現する例を示したが、複数の情報処理装置を連係させてシミュレーション装置１を実現するようにしてもよい。この場合には、シミュレーション装置１を実現するために必要な処理の一部を情報処理装置１００で実行させるとともに、残りの処理をネットワーク上のサーバ（クラウド）などで実行するようにしてもよい。

【0092】

図６には、プロセッサ１０２が１または複数のプログラムを実行することで、シミュレーション装置１が実現される例を示すが、シミュレーション装置１を実現するために必要な処理および機能の一部を、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などを用いて実装するようにしてもよい。

【0093】

＜Ｅ．パラメータデータ１３３＞
パラメータデータ１３３は、シミュレーションの実行のために使用される各種パラメータの値を示す。パラメータデータ１３３は、ユーザ操作または統合プログラム１２５などにより適宜変更され得る。

【0094】

図６に示されるように、パラメータデータ１３３は、構成データ１３４と定義データ１３５とを含む。

【0095】

構成データ１３４は、システムモデル６１０を構成する複数のオブジェクト６０の構成情報と、複数のオブジェクト６０の各々の位置情報とを含む。構成情報は、システムモデル６１０を構成する各アセンブリ（トップアセンブリおよびサブアセンブリ）について、配下のオブジェクト６０を識別する情報（例えば部品名）と、配下のサブアセンブリを識別するアセンブリ名とを示す。位置情報は、仮想空間６００におけるオブジェクト６０の初期位置姿勢を示す。

【0096】

構成データ１３４は、例えば、制御システム２を構成する複数の部品の三次元形状を示す仮のＣＡＤファイルから生成される。

【0097】

定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の相対位置姿勢を定義する。定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０およびその相対位置姿勢の組み合わせごとに設定される。

【0098】

図７は、定義データ１３５の一例を示す図である。図７には、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２と部品５１に対応するオブジェクト６０＿Ｃ１との相対位置姿勢を定義する定義データ１３５が示される。

【0099】

定義データ１３５は、相対位置姿勢が定義される２つのオブジェクト６０を識別するデータ１３５ａを含む。データ１３５ａには、例えば、オブジェクト６０に対応する部品を識別する部品名が記述される。

【0100】

定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の各々の属性を示すデータ１３５ｂを含む。オブジェクト６０の属性として、「親」（以下、「親オブジェクト」と称する。）または「子」（以下、「子オブジェクト」と称する。）が設定される。２つのオブジェクト６０のうちの一方のオブジェクト６０の移動に応じて他方のオブジェクト６０が追従する場合、当該一方のオブジェクト６０に対して「親オブジェクト」が設定され、当該他方のオブジェクト６０に対して「子オブジェクト」が設定される。

【0101】

オブジェクト６０＿Ｃ１に対応する部品５１は、オブジェクト６０＿Ａ２に対応するロボットハンド４０２の移動に応じて、追従する。そのため、オブジェクト６０＿Ａ２に対して「親オブジェクト」が設定され、オブジェクト６０＿Ｃ１に対して「子オブジェクト」が設定される。

【0102】

なお、２つのオブジェクト６０の両方が可動部品に対応する場合、２つのオブジェクト６０のうち制御対象部品に相対的に近い可動部品に対応するオブジェクト６０が「親オブジェクト」に設定され、制御対象部品に相対的に遠い可動部品に対応するオブジェクト６０が「子オブジェクト」に設定される。

【0103】

２つのオブジェクト６０のうち一方のオブジェクト６０が固定部品に対応し、他方のオブジェクト６０が可動部品に対応する場合、固定部品に対応するオブジェクト６０が「親オブジェクト」に設定され、可動部品に対応するオブジェクト６０が「子オブジェクト」に設定される。

【0104】

さらに、定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０に対してそれぞれ設定されたポイントを識別するポイント番号を示すデータ１３５ｃを含む。

【0105】

さらに、定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の相対位置を定義するためのデータ１３５ｄを含む。データ１３５ｄは、親オブジェクトに対して設定されたポイント（以下、「リンクポイント６１」と称する。）と、子オブジェクトに対して設定されたポイント（以下、「マウントポイント６２」と称する。）とが一致するときの２つのオブジェクト６０の相対位置を定義するために、リンクポイント６１とマウントポイント６２との位置を示す。リンクポイント６１の位置は、親オブジェクトに対応する形状データ１３２において規定される直交座標系の座標によって表される。マウントポイント６２の位置は、親オブジェクトに対応する形状データ１３２において規定される直交座標系の座標によって表される。データ１３５ｄには、データ１３５ｃに記述されたポイント番号によって識別されるポイントの位置が記述される。

【0106】

図７に示す例では、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２に対して、２指の先端の中心点がリンクポイント６１として設定されている。また、部品５１に対応するオブジェクト６０＿Ｃ１に対して、上面の中心から所定距離だけ下方の点がマウントポイント６２として設定されている。

【0107】

さらに、定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の相対姿勢を示すデータ１３５
ｅを含む。データ１３５ｅは、例えば、親オブジェクトの３つの基底ベクトルＶｂ１～Ｖｂ３に対する子オブジェクトの３つの基底ベクトルＶａ１～Ｖａ３のオイラー角を示す。基底ベクトルＶｂ１～Ｖｂ３は、親オブジェクトの三次元形状を示す形状データ１３２において規定される直交座標系の３つの軸をそれぞれ表す。基底ベクトルＶａ１～Ｖａ３は、子オブジェクトの三次元形状を示す形状データ１３２において規定される直交座標系の３つの軸をそれぞれ表す。

【0108】

さらに、定義データ１３５は、有効／無効を切り替えるためのフラグ１３５ｆを含む。フラグ１３５ｆに「１」が記述されている場合、定義データ１３５が有効になり、フラグ１３５ｆに「０」が記述されている場合、定義データ１３５が無効になる。フラグ１３５ｆは、操作ユニット１０６への操作に応じて、切り替えられる。これにより、ユーザは、手動で定義データ１３５の有効／無効を切り替えることができる。また、フラグ１３５ｆは、第３シミュレーションプログラム１２３の実行によっても切り替えられる。これにより、シミュレーション中において動的に定義データ１３５の有効／無効を切り替えることができる。

【0109】

定義データ１３５は、仮想空間６００におけるオブジェクト６０の位置姿勢を算出するために利用され得る。例えば、定義データ１３５は、仮想空間６００におけるオブジェクト６０のレイアウトを設定するために利用される。これにより、オブジェクト６０のレイアウトを簡易に設定できる。また、定義データ１３５は、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の目標軌跡を算出するために利用され得る。

【0110】

＜Ｆ．シミュレーションに関する機能構成＞
図８は、本実施の形態に係るシミュレーション装置１における、シミュレーションに関する機能構成の一例を示す模式図である。図８に示す機能は、典型的には、情報処理装置１００のプロセッサ１０２がプログラム（仮想時刻生成プログラム１２０、第１シミュレーションプログラム１２１、第２シミュレーションプログラム１２２、第３シミュレーションプログラム１２３、衝突検出プログラム１２４、統合プログラム１２５および画像処理プログラム１５０など）を実行することで実現される。

【0111】

図８を参照して、シミュレーション装置１は、仮想空間情報管理モジュール１６０と、第１シミュレータ１６１と、第２シミュレータ１６２と、第３シミュレータ１６３と、周期生成モジュール１６４と、衝突検出モジュール１６５と、３Ｄビジュアライザ１６６とを含む。仮想空間情報管理モジュール１６０と、第１シミュレータ１６１と、第２シミュレータ１６２と、第３シミュレータ１６３と、周期生成モジュール１６４と、衝突検出モジュール１６５と、３Ｄビジュアライザ１６６とは、図１に示す仮想化部１２に相当する。

【0112】

仮想空間情報管理モジュール１６０は、統合プログラム１２５（図６）が実行されることで実現され、シミュレーションが実施される仮想空間６００上のシステムモデル６１０（図４参照）の状態を規定する仮想空間情報１０５を管理する。

【0113】

仮想空間情報管理モジュール１６０は、シミュレーションの開始指示に応じて、パラメータデータ１３３に含まれる構成データ１３４（図６参照）に基づいて、システムモデル６１０を構成する各オブジェクト６０の初期位置姿勢を示す情報を仮想空間情報１０５に反映させる。

【0114】

周期生成モジュール１６４は、仮想時刻生成プログラム１２０が実行されることにより実現される。周期生成モジュール１６４は、プロセッサ１０２が有するタイマ（図示せず）の出力に基づき、タイマの出力に同期した信号ＳＴを他の各部に出力する。各部は、周期生成モジュール１６４から信号ＳＴが出力される周期（以下、所定のタイムステップという）に同期して処理またはプログラムを実行する。これにより、図８の各部は、所定のタイムステップ毎に互いに同期して実行される。信号ＳＴの周期は、図２の制御システム２のフィールドネットワーク４の通信周期（以下、「制御周期」ともいう。）に基づき決定されてもよい。

【0115】

第１シミュレータ１６１は、第１シミュレーションプログラム１２１（図６参照）が実行されることで実現される。第１シミュレータ１６１は、制御プログラム１３１に含まれる複数の命令をシミュレートする。制御プログラム１３１は、例えばサイクリック実行型言語（例えば、ラダー言語）、または逐次実行型の言語（例えばインタプリタ言語）の命令など異なる言語体系の命令を含み得る。そのため、第１シミュレータ１６１は、これら異なる言語のプログラムを実行可能な実行エンジンを備えている。

【0116】

制御プログラム１３１に含まれる複数の命令は、ロボット４００の挙動を制御するための命令群、コンベア３００の挙動を制御するための命令群、ストッパ３４０の挙動を制御するための命令群などを含む。

【0117】

第１シミュレータ１６１は、ロボット４００の挙動を制御するための命令群をシミュレートすることにより、ロボットコントローラ４１０への指令値を生成する。生成された指令値は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0118】

ロボット４００の挙動を制御するための命令群は、例えば、把持対象物（例えば部品５１，５２（図２参照））を把持するための命令群、把持対象物を指定対象物（例えば作業台５００，部品５１（図２参照））まで移動する命令群を含む。これらの命令群は、仮想空間情報１０５とパラメータデータ１３３に含まれる定義データ１３５（図６参照）とに基づき、ロボット４００の目標軌跡を算出し、算出された目標軌跡に基づき各軸の挙動を示す指令値など算出する命令などを含む。

【0119】

例えば、把持対象物を把持するための命令群は、以下の（ａ１）～（ａ３）に基づいてロボット４００の目標軌跡を算出する命令を含む。
（ａ１）仮想空間情報１０５に含まれる、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の位置姿勢を示す情報。
（ａ２）仮想空間情報１０５に含まれる、把持対象物に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を示す情報。
（ａ３）ロボットハンド４０２および把持対象物に対応する２つのオブジェクト６０の相対位置姿勢を定義する定義データ１３５。

【0120】

具体的には、命令群は、（ａ２）の情報によって示される位置姿勢に対して（ａ３）の定義データ１３５によって定義される相対位置姿勢を満たす、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の位置姿勢を算出する命令を含む。さらに、命令群は、算出された位置姿勢を目標位置姿勢として決定する命令を含む。さらに、命令群は、オブジェクト６０＿Ａ２が他のオブジェクト６０と干渉しないように、（ａ１）の情報によって示される位置姿勢から目標位置姿勢までの目標軌跡を算出する命令を含む。

【0121】

把持対象物を移動先対象物まで移動する命令群は、以下の（ｂ１）～（ｂ４）に基づいてロボット４００の目標軌跡を算出する命令を含む。
（ｂ１）仮想空間情報１０５に含まれる、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の位置姿勢を示す情報。
（ｂ２）仮想空間情報１０５に含まれる、移動先対象物に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を示す情報。
（ｂ３）移動先対象物および把持対象物に対応する２つのオブジェクト６０の相対位置姿勢を定義する定義データ１３５。
（ｂ４）ロボットハンド４０２および把持対象物に対応する２つのオブジェクト６０の相対位置姿勢を定義する定義データ１３５。

【0122】

具体的には、命令群は、（ｂ２）の情報によって示される位置姿勢に対して（ｂ３）の定義データ１３５によって定義される相対位置姿勢を満たす、把持対象物に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する第１命令を含む。さらに、命令群は、第１命令に従った算出された位置姿勢に対して（ｂ４）の定義データ１３５によって定義される相対位置姿勢を満たす、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の位置姿勢を算出する第２命令を含む。さらに、命令群は、第２命令に従って算出された位置姿勢を目標位置姿勢として決定する第３命令を含む。さらに、命令群は、オブジェクト６０＿Ａ２が他のオブジェクト６０と干渉しないように、（ｂ１）の情報によって示される位置姿勢から目標位置姿勢までの目標軌跡を算出する第４命令を含む。

【0123】

第１シミュレータ１６１は、命令群のシミュレートにより得られる目標軌跡に基づいて、タイムステップごとに、ロボットコントローラ４１０への指令値を生成する。

【0124】

第１シミュレータ１６１は、コンベア３００の挙動を制御するための命令群をシミュレートすることにより、コンベア３００のサーボモータ３２１，３２２を制御するための指令値を生成する。生成された指令値は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0125】

第１シミュレータ１６１は、ストッパ３４０の挙動を制御するための命令群をシミュレートすることにより、ストッパ３４０の開閉を制御するための指令値を生成する。生成された指令値は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0126】

第２シミュレータ１６２は、第２シミュレーションプログラム１２２（図６）が実行されることで実現され、制御対象部品（ロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０）に対応するオブジェクト６０の挙動（位置姿勢）を算出する。算出された挙動（位置姿勢）を示す情報は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0127】

具体的には、第２シミュレータ１６２は、仮想空間情報１０５の指令値および各オブジェクト６０の現在の位置姿勢に基づいて、制御対象部品（ロボット４００、コンベア３００およびストッパ３４０）に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。算出された位置姿勢は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0128】

第３シミュレータ１６３は、仮想空間６００に配置された可動部品に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。第３シミュレータ１６３は、第３シミュレーションプログラム１２３（図６）が実行されることで実現され、制御対象部品および固定部品に対応するオブジェクト６０の位置姿勢の情報に応じて、可動部品に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。算出された位置姿勢の情報は、仮想空間情報１０５に反映される。

【0129】

具体的には、第３シミュレータ１６３は、フラグ１３５ｆ（図７参照）に「１」が記述されている定義データ１３５を抽出する。第３シミュレータ１６３は、抽出した定義データ１３５において親オブジェクトとして設定されているオブジェクト６０の位置姿勢を仮想空間情報１０５から読み出す。第３シミュレータ１６３は、読み出した位置姿勢に対して定義データ１３５によって定義される相対位置姿勢を満たす、子オブジェクトとして設定されているオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。このようにして算出された位置姿勢の情報が仮想空間情報１０５に反映される。

【0130】

なお、第３シミュレータ１６３は、第３シミュレーションプログラム１２３（図６）に従って、定義データ１３５のフラグ１３５ｆを切り替える。これにより、シミュレーション中において、定義データ１３５の有効／無効を動的に切り替えることができる。

【0131】

衝突検出モジュール１６５は、仮想空間におけるオブジェクト６０同士の衝突の有無を検出する。衝突検出モジュール１６５は、仮想空間情報１０５によって示されるオブジェクト６０の位置姿勢に基づき、オブジェクト６０同士の衝突の有無を検出する。「衝突」は、例えば、仮想空間におけるオブジェクト６０の座標Ｐと他のオブジェクト６０の座標Ｑとの両者の距離とが、例えば閾値以下の距離を含む特定距離であるとことを含む。または、座標Ｐと次位の座標を結ぶ軌跡が、対応の座標Ｑと次位の座標を結ぶ軌跡と交差したことを含む。閾値は、予め設定される。閾値は、検出対象となる２つのオブジェクト６０の組み合わせに応じて設定されてもよい。例えば、光電センサ３３０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０同士の衝突を検出するための閾値は、ストッパ３４０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０同士の衝突を検出するための閾値よりも大きくなるように設定される。なお、「衝突」を検出するための位置関係は、これらの位置関係に限定されない。

【0132】

衝突検出モジュール１６５は、予め指定された２つのオブジェクト６０同士の衝突を検出する。具体的には、物体の有無を検出するセンサ（または当該センサを含む部材）および検出対象部材に対応する２つのオブジェクト６０が予め指定される。図２に示す制御システム２では、光電センサ３３０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０と、ストッパ３４０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０とが予め指定される。

【0133】

衝突検出モジュール１６５は、指定された２つのオブジェクト６０同士の衝突の有無に応じて、当該２つのオブジェクト６０のうちの一方に対応するセンサの検出値を生成する。生成された検出値は、第１シミュレータ１６１に出力される。

【0134】

例えば、衝突検出モジュール１６５は、光電センサ３３０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０同士の衝突の有無に応じて、光電センサ３３０の検出値を更新する。第１シミュレータ１６１は、制御プログラム１３１のうちの当該検出値に応じて開始すべきプログラムのシミュレートを開始する。

【0135】

衝突検出モジュール１６５は、ストッパ３４０およびトレイ５１０に対応する２つのオブジェクト６０同士の衝突の有無に応じて、ストッパ３４０が有する近接センサ３４１の検出値を更新する。第１シミュレータ１６１は、制御プログラム１３１のうちの当該検出値に応じて開始すべきプログラムのシミュレートを開始する。

【0136】

３Ｄビジュアライザ１６６は、画像処理プログラム１５０が実行されることにより実現される。３Ｄビジュアライザ１６６は、仮想空間６００に配置されたシステムモデル６１０を視覚化した画像を生成する。３Ｄビジュアライザ１６６は、仮想空間情報管理モジュール１６０が管理する仮想空間情報１０５と形状データ１３２とに基づいて、システムモデル６１０を構成する各オブジェクト６０の挙動を視覚化する。

【0137】

＜Ｇ．定義データ１３５の設定に関する機能構成＞
第１シミュレータ１６１は、定義データ１３５を参照して、ロボット４００の目標軌跡を算出し、目標軌跡に従ってロボットコントローラ４１０への指令値を算出する。第２シミュレータ１６２は、当該指令値に基づいて、ロボット４００に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。また、第３シミュレータ１６３は、定義データ１３５を参照して、可動部品に対応するオブジェクト６０の位置姿勢を算出する。

【0138】

定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の相対位置を示すデータ１３５ｄ（図７参照）を含む。具体的には、データ１３５ｄは、２つのオブジェクト６０に対して設定されたリンクポイント６１およびマウントポイント６２の位置を示す。また、定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の相対姿勢を示すデータ１３５ｅ（図７参照）を含む。オブジェクト６０の三次元形状は、形状データ１３２によって示される。

【0139】

各部品の形状データ１３２は、制御システム２のライフサイクルの段階に応じて変更され得る。形状データ１３２の変更に応じて、定義データ１３５を設定し直す必要があると、定義データ１３５の設定のためのユーザの手間がかかる。本実施の形態に係るシミュレーション装置１は、定義データ１３５の設定の手間を低減する機能構成を備える。

【0140】

図９は、本実施の形態に係るシミュレーション装置１における、定義データ１３５の設定に関する機能構成の一例を示す模式図である。

【0141】

シミュレーション装置１は、プロジェクトデータ１３０を保持する記憶部１７０を含む。記憶部１７０は、図６に示す主メモリ１０４およびストレージ１１１によって実現される。

【0142】

シミュレーション装置１は、図１に示す受付部１４に対応する構成として、ＣＡＤファイル読取部１７１と、解析部１７２と、アセンブリ情報表示処理部１７３と、形状表示処理部１７４と、オブジェクト情報抽出部１７５と、オブジェクト情報表示処理部１７６と、置換部１７７とを備える。これらの構成は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより実現される。

【0143】

シミュレーション装置１は、図１に示す設定部１１に対応する構成として、定義データ設定部１７８を備える。定義データ設定部１７８は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより実現される。

【0144】

さらに、シミュレーション装置１は、図１に示す保持部１３に対応する構成として、操作履歴生成部１７９と、記憶部１８０とを備える。操作履歴生成部１７９は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより実現される。記憶部１８０は、主メモリ１０４およびストレージ１１１によって実現される。

【0145】

さらに、シミュレーション装置１は、図１に示す補正部１５に対応する構成として、補正対象選択部１８２と、データ補正部１８３とを備える。補正対象選択部１８２およびデータ補正部１８３は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより実現される。

【0146】

ユーザは、例えば、「投資判断」ステップのために仮に作成したＣＡＤファイルをシミュレーション装置１にインポートする。これにより、シミュレーション装置１は、ＣＡＤファイルから各部材の形状データ１３２および構成データ１３４を抽出し、抽出した形状データ１３２および構成データ１３４をプロジェクトデータ１３０内に登録する。ＣＡＤファイルのインポートの方法として、例えば特許文献１に記載の技術が採用され得る。

【0147】

定義データ設定部１７８は、プロジェクトデータ１３０に含まれる各部品の形状データ１３２に基づいて、対象部品に対応するオブジェクト６０と対象部品の周辺に位置する周辺部品に対応するオブジェクト６０との相対位置姿勢を定義する定義データ１３５を設定する。具体的には、定義データ設定部１７８は、対象部品および周辺部品に対応する２つのオブジェクト６０をディスプレイ１０８に表示し、２つのオブジェクト６０に対する操作に応じて、定義データ１３５を生成する。生成された定義データ１３５は、プロジェクトデータ１３０内に登録される。

【0148】

すなわち、定義データ設定部１７８は、親オブジェクトとして設定されたオブジェクト６０に対するリンクポイント６１の設定のための操作と、子オブジェクトとして設定されたオブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定のための操作とを受け付ける。定義データ設定部１７８は、これらの操作に応じて、定義データ１３５のうち、相対位置を示すデータ１３５ｄ（図７参照）と、相対姿勢を示すデータ１３５ｅ（図７参照）とを生成する。

【0149】

操作履歴生成部１７９は、定義データ１３５の設定のために操作履歴を示す操作履歴データ１８１を生成する。操作履歴生成部１７９は、部品ごとに、当該部品に対応するオブジェクト６０に対するリンクポイント６１またはマウントポイント６２の設定のための操作履歴を示す操作履歴データを生成する。生成された操作履歴データ１８１は、部品名と対応付けて記憶部１８０に保持される。

【0150】

ユーザは、例えば、仮のＣＡＤファイルから抽出された形状データ１３２に基づいたシミュレーション結果に応じて、制御システム２のライフサイクルを「設計・製作」ステップに進める。ユーザは、例えば、「設計・製作」ステップにおいて設計したＣＡＤファイル１９０をシミュレーション装置１にインポートする。

【0151】

ＣＡＤファイル読取部１７１は、指定されたＣＡＤファイル１９０を読み取る。ＣＡＤファイル１９０は、制御システム２を構成する各部品の形状を示す形状データ１９１と、構成データ１９２とを含む。構成データ１９２は、各アセンブリ（トップアセンブリおよびサブアセンブリ）について、配下の部品を識別する部品名と、配下のサブアセンブリを識別するアセンブリ名と、各部品の位置情報とを含む。

【0152】

解析部１７２は、読み取られたＣＡＤファイル１９０の構成データ１９２を解析し、各アセンブリの配下の部品およびサブアセンブリを認識する。

【0153】

アセンブリ情報表示処理部１７３は、解析部１７２の解析結果に応じて、ＣＡＤファイル１９０におけるアセンブリ情報（以下、「第１アセンブリ情報」と称する。）をディスプレイ１０８に表示させる。第１アセンブリ情報は、アセンブリおよび部品の階層構造を示す構成情報である。アセンブリ情報表示処理部１７３は、ツリー形式で第１アセンブリ情報を表示させることが好ましい。

【0154】

形状表示処理部１７４は、ＣＡＤファイル１９０から各部品の形状データ１９１を抽出し、抽出した形状データ１９１によって示される三次元形状をディスプレイ１０８に表示する。形状表示処理部１７４は、構成データ１９２から各部品の位置情報を抽出し、ディスプレイ１０８の画面上において、抽出した位置情報に応じて各部品の三次元形状を配置する。

【0155】

オブジェクト情報抽出部１７５は、プロジェクトデータ１３０から、システムモデル６１０を構成する各オブジェクト６０に関する情報（オブジェクト情報）を抽出する。具体的には、オブジェクト情報抽出部１７５は、プロジェクトデータ１３０に含まれる、構成データ１３４と、各部品の形状データ１３２とを読み出す。

【0156】

オブジェクト情報表示処理部１７６は、抽出されたオブジェクト情報をディスプレイ１０８に表示する。具体的には、オブジェクト情報表示処理部１７６は、形状データ１３２によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０をディスプレイ１０８に表示する。オブジェクト情報表示処理部１７６は、構成データ１３４によって示される位置情報（各部品の初期位置姿勢を示す情報）に従って、ディスプレイ１０８の画面上においてオブジェクト６０を配置する。

【0157】

さらに、オブジェクト情報表示処理部１７６は、構成データ１３４を解析することにより得られるアセンブリ情報（以下、第２アセンブリ情報と称する。）を生成し、生成した第２アセンブリ情報も画面に表示する。オブジェクト情報表示処理部１７６は、ツリー形式で第２アセンブリ情報を表示させることが好ましい。

【0158】

置換部１７７は、プロジェクトデータ１３０内から選択された１つの形状データ１３２を、ＣＡＤファイル１９０から選択された１つの形状データ１９１に置き換える置換指示を操作ユニット１０６から受け付ける。置換部１７７は、置換指示に応じて、プロジェクトデータ１３０内の選択された形状データ１３２を、ＣＡＤファイル１９０から選択された形状データ１９１に置き換える。

【0159】

補正対象選択部１８２は、操作ユニット１０６の操作に従って、補正対象となる定義データ１３５を決定する。補正対象選択部１８２は、形状データが置き換えられた部品名をディスプレイ１０８に表示し、補正の要否の入力を促す。補正対象選択部１８２は、補正要と入力された部品名が記述されたデータ１３５ａ（図７参照）を含む定義データ１３５を補正対象として決定する。

【0160】

データ補正部１８３は、補正要である部品名に対応する操作履歴データ１８１と、当該部品名に対応する新たな形状データ１９１とを読み出す。データ補正部１８３は、新たな形状データ１９１によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０’に対して操作履歴データ１８１によって示される操作履歴を適用する。当該適用により、データ補正部１８３は、オブジェクト６０’に対してリンクポイント６１またはマウントポイント６２を設定し直す。データ補正部１８３は、設定したリンクポイント６１またはマウントポイント６２に応じて、定義データ１３５のデータ１３５ｄおよびデータ１３５ｅ（図７参照）を補正する。

【0161】

＜Ｈ．定義データ１３５の設定を支援する画面＞
図１０は、定義データ１３５の設定を支援する画面例を示す図である。図１０に示す画面７０は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより、ディスプレイ１０８に表示される。図１０には、部品名「BodyAssy」に対応するオブジェクト６０と周辺のオブジェクト６０との相対位置姿勢を定義する定義データ１３５の設定を支援する画面７０が示される。

【0162】

画面７０は、オブジェクト６０に対するリンクポイント６１およびマウントポイント６２の少なくとも一方を設定するための作業領域７１を含む。作業領域７１には、オブジェクト６０に対して拡大、縮小、移動などを行なうためのアイコン群７１ａも表示される。作業領域７１には、設定されたリンクポイント６１またはマウントポイント６２がオブジェクト６０に重畳して表示される。

【0163】

画面７０は、３つのタブ７２～７４を含む。さらに、画面７０は、リンクポイント６１およびマウントポイント６２の少なくとも一方の一覧が表示される領域７８を含む。

【0164】

タブ７２の操作に応じて、プロセッサ１０２は、領域７８内に、設定対象となるオブジェクト６０に対して設定されたリンクポイント６１の一覧を表示させる。タブ７３の操作に応じて、プロセッサ１０２は、領域７８内に、設定対象となるオブジェクト６０に対して設定されたマウントポイント６２の一覧を表示させる。タブ７４の操作に応じて、プロセッサ１０２は、領域７８内に、設定対象となるオブジェクト６０に対して設定されたリンクポイント６１およびマウントポイント６２の一覧を表示させる。図１０には、タブ７４が操作されたときの画面７０が示されている。

【0165】

領域７８内に表示される一覧は、リンクポイント６１またはマウントポイント６２に対応するレコードを含む。レコードは、リンクポイント６１またはマウントポイント６２を識別する名称を表示する表示欄と、リンクポイント６１またはマウントポイント６２の位置およびオブジェクト６０の姿勢を示す６つの変数の値を入力するための入力欄とを含む。

【0166】

図１０に例示される画面７０は、２つのレコード７５，７６を含む。レコード７５は、部品名「HeadAssy」に対応するオブジェクト６０が取り付けられるリンクポイント６１に対応する。レコード７６は、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０によって把持されるマウントポイント６２に対応する。

【0167】

レコード７５は、リンクポイント６１を識別する名称を表示する表示欄７５ａと、リンクポイント６１の位置およびオブジェクト６０の姿勢を示す６つの変数の値を入力するための入力欄７５ｂとを含む。レコード７６は、マウントポイント６２を識別する名称を表示する表示欄７６ａと、マウントポイント６２の位置およびオブジェクト６０の姿勢を示す６つの変数の値を入力するための入力欄７６ｂとを含む。

【0168】

入力欄７５ｂ，７６ｂに表示される６つの変数のうち前半の３つの変数は、リンクポイント６１またはマウントポイント６２の位置を示すＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標である。Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標は、オブジェクト６０の三次元形状を示す形状データ１３２において規定される直交座標系の座標である。

【0169】

６つの変数のうち後半の３つの変数は、オブジェクト６０の姿勢を規定する。具体的には、オブジェクト６０の三次元形状を示す形状データ１３２において規定される直交座標系に対する、オブジェクト６０の基底ベクトルのオイラー角である。

【0170】

画面７０は、リンクポイント６１またはマウントポイント６２を追加するためのボタン７７を含む。タブ７２が選択された状態でボタン７７が操作されることにより、プロセッサ１０２は、新たなリンクポイント６１を作業領域７１に表示させるとともに、新たなリンクポイント６１に対応するレコードを領域７８内の一覧に追加する。タブ７３が選択された状態でボタン７７が操作されることにより、プロセッサ１０２は、新たなマウントポイント６２を作業領域７１に表示させるとともに、新たなマウントポイント６２に対応するレコードを領域７８内の一覧に追加する。

【0171】

プロセッサ１０２は、ボタン７７の操作に応じて追加したリンクポイント６１またはマウントポイント６２に対して、ユニークなポイント番号を付与する。付与されたポイント番号は、ユーザに提示されてもよいし、シミュレーション装置１内で保持されてもよい。ポイント番号により、リンクポイント６１およびマウントポイント６２の各々が識別される。

【0172】

プロセッサ１０２は、ボタン７７の操作に応じて追加したリンクポイント６１またはマウントポイント６２に対して、入力欄の６つの変数をデフォルト値（例えば０）に一旦設定する。その後、作業領域７１への操作、または、入力欄への操作に応じて、プロセッサ１０２は、６つの変数の値を変更する。

【0173】

ユーザは、作業領域７１に表示された新たなリンクポイント６１またはマウントポイント６２に対する操作を行なうことにより、新たなリンクポイント６１またはマウントポイント６２の位置を設定する。なお、ユーザは、オブジェクト６０における特徴点（例えば、面の中心、稜線の中点、頂点など）を利用して、リンクポイント６１またはマウントポイント６２を設定したいという要望を持つ。設定支援プログラム１４０は、このような要望に応えるために、オブジェクト６０における特徴点にリンクポイント６１またはマウントポイント６２を容易に移動させることが可能なスナッピング機能を提供する。スナッピング機能の詳細については後述する。

【0174】

プロセッサ１０２は、作業領域７１において、リンクポイント６１およびマウントポイント６２の各々に対して、３つの矢印６３ｘ，６３ｙ，６３ｚを表示させる。なお、図１０において、リンクポイント６１に対してのみ、符号「６３ｘ，６３ｙ，６３ｚ」を付している。矢印６３ｘ，６３ｙ，６３ｚは、オブジェクト６０の三次元形状を示す形状データ１３２において規定される直交座標系を表すＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸と、オブジェクト６０の３つの基底ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３（図５参照）との角度をそれぞれ調整するために操作される。ユーザは、矢印６３ｘ，６３ｙ，６３ｚを操作することにより、オブジェクト６０の姿勢を変更できる。例えば、プロセッサ１０２は、矢印６３ｘ，６３ｙ，６３ｚが１回操作されることにより、所定角度（例えば５度）だけ変更する。

【0175】

プロセッサ１０２は、作業領域７１への操作に応じて、領域７８に表示されるレコードの入力欄７５ｂ，７６ｂに表示される６つの変数の値を変更する。

【0176】

ユーザは、領域７８に表示されるレコードの入力欄７５ｂ，７６ｂにおいて、６つの変数の値を直接変更する操作を行なってもよい。この場合、プロセッサ１０２は、入力欄７５ｂ，７６ｂに対する操作に応じて、作業領域７１に表示されるリンクポイント６１またはマウントポイント６２の位置、または、オブジェクト６０の姿勢を変更する。

【0177】

プロセッサ１０２は、画面７０に対する操作、および、リンクポイント６１とマウントポイント６２との関連付けの指示に応じて、定義データ１３５を設定する。

【0178】

例えば、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２に対して設定されたリンクポイント６１と、部品５１に対応するオブジェクト６０＿Ｃ１に対して設定されたマウントポイント６２とを関連付ける指示に応じて、プロセッサ１０２は、以下のようにして定義データ１３５を設定する。

【0179】

まず、プロセッサ１０２は、データ１３５ａ～１３５ｅがnullであり、フラグ１３５ｆが「０」である定義データ１３５を生成する。次に、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ａ２，６０＿Ｃ１を識別する部品名をデータ１３５ａに記述する。

【0180】

プロセッサ１０２は、リンクポイント６１が設定されたオブジェクト６０＿Ａ２の属性を「親オブジェクト」に設定し、マウントポイント６２が設定されたオブジェクト６０＿Ｃ１の属性を「子オブジェクト」に設定する。プロセッサ１０２は、設定した属性をデータ１３５ｂに記述する。

【0181】

プロセッサ１０２は、指示されたリンクポイント６１に対して付与されたポイント番号と、指示されたマウントポイント６２に対して付与されたポイント番号とを、データ１３５ｃに記述する。

【0182】

プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ａ２に対して設定されたリンクポイント６１に対応するレコードの入力欄に示される前半の３つの変数の値を、オブジェクト６０＿Ａ２に対応するデータ１３５ｄに記述する。同様に、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ｃ１に対して設定されたマウントポイント６２に対応するレコードの入力欄に示される前半の３つの変数の値を、オブジェクト６０＿Ｃ１に対応するデータ１３５ｄに記述する。

【0183】

プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ａ２に対して設定されたリンクポイント６１に対応するレコードの入力欄に示される後半の３つの変数の値と、オブジェクト６０＿Ｃ１に対して設定されたマウントポイント６２に対応するレコードの入力欄に示される後半の３つの変数の値とに基づいて、オブジェクト６０＿Ａ２に対するオブジェクト６０＿Ｃ１の相対姿勢を示すオイラー角を算出する。すなわち、プロセッサ１０２は、各オブジェクト６０に規定される直交座標系を重ね合わせたときの、親オブジェクトの基底ベクトルに対する子オブジェクトの基底ベクトルのオイラー角を算出する。プロセッサ１０２は、算出したオイラー角をデータ１３５ｅに記述する。

【0184】

＜Ｉ．スナッピング機能＞
図１１～図１３を参照して、設定支援プログラム１４０によって提供されるスナッピング機能について説明する。

【0185】

図１１は、作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作の一例を示す図である。プロセッサ１０２は、マウントポイント６２のドラッグアンドドロップに応じて、オブジェクト６０の複数の稜線のうちの１つの稜線上の頂点または中点へマウントポイント６２を移動させる移動操作を受け付ける。

【0186】

具体的には、プロセッサ１０２は、複数の稜線のうち、ドラッグされているマウントポイント６２との距離が閾値未満になった１つの稜線を選択する。プロセッサ１０２は、選択した稜線８０を強調表示させる。なお、稜線には、線分および円弧が含まれ得る。

【0187】

さらに、プロセッサ１０２は、選択した稜線８０に含まれる頂点８０ａ，８０ｂと、選択した稜線８０の中点８０ｃとを強調表示させる。プロセッサ１０２は、頂点８０ａ，８０ｂおよび中点８０ｃのいずれか１つの特徴点との距離が閾値未満の状態でマウントポイント６２がドロップされることにより、マウントポイント６２を当該１つの特徴点に移動させる移動操作を受け付ける。

【0188】

図１２は、作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作の別の例を示す図である。プロセッサ１０２は、マウントポイント６２のドラッグアンドドロップに応じて、オブジェクト６０の複数の面のうちの１つの面の中心にマウントポイント６２を移動させる移動操作を受け付ける。

【0189】

具体的には、プロセッサ１０２は、複数の面のうち、ドラッグされているマウントポイント６２と重なり合う１つの面（図１２では上面８１）を選択する。プロセッサ１０２は、選択した上面８１を強調表示する。

【0190】

さらに、プロセッサ１０２は、選択された上面８１の中心８１ａを強調表示させる。中心８１ａは、オブジェクト６０の特徴点の１つである。プロセッサ１０２は、中心８１ａとの距離が閾値未満の状態でマウントポイント６２がドロップされることにより、マウントポイント６２を中心８１ａに移動させる移動操作を受け付ける。

【0191】

図１３は、作業領域７１における、オブジェクト６０に対するマウントポイント６２の設定操作のさらに別の例を示す図である。プロセッサ１０２は、マウントポイント６２のドラッグアンドドロップに応じて、オブジェクト６０の複数の面のうちの１つの面の中心、当該１つの面の外周に位置する頂点、または、当該１つの面の外周に含まれる稜線の中点にマウントポイント６２を移動させる移動操作を受け付ける。

【0192】

具体的には、プロセッサ１０２は、複数の面のうち、ドラッグされているマウントポイント６２と重なり合う１つの面（図１３では上面８１）を選択する。プロセッサ１０２は、選択した上面８１を強調表示する。

【0193】

プロセッサ１０２は、選択された上面８１の中心８１ａを強調表示させる。さらに、プロセッサ１０２は、選択された上面８１の外周に位置する１つ以上の頂点と、選択された上面８１の外周に含まれる稜線の中点とを強調表示させる。図１３に示す例では、プロセッサ１０２は、４つの頂点８１ｂ～８１ｅと、４つの稜線８１ｆ～８１ｉのそれぞれの中点８１ｊ～８１ｍとを強調表示させている。プロセッサ１０２は、中心８１ａ、頂点８１ｂ～８１ｅおよび中点８１ｊ～８１ｍのいずれか１つの特徴点との距離が閾値未満の状態でマウントポイント６２がドロップされることにより、マウントポイント６２を当該１つの特徴点に移動させる移動操作を受け付ける。

【0194】

図１１～図１３に例示されるスナッピング機能により、ユーザは、オブジェクト６０における特徴点（例えば、面の中心、稜線の中点、頂点）を利用して、リンクポイント６１およびマウントポイント６２を設定できる。

【0195】

＜Ｊ．操作履歴データの生成＞
操作履歴データ１８１は、画面７０に対する操作の履歴を示す。図１１～図１３に示すスナッピング機能により、オブジェクト６０における特徴点（例えば、面の中心、稜線の中点、頂点）へのポイントの移動操作が受け付けられると、プロセッサ１０２は、当該移動操作を示す情報を操作履歴データ１８１に含める。

【0196】

例えば、オブジェクト６０の面の中心への移動操作を受け付けた場合、プロセッサ１０２は、操作種別「面の中心への移動」と、移動先の面の法線ベクトルと、移動先の面の中心座標とを示す情報を操作履歴データ１８１に含める。法線ベクトルおよび中心座標は、オブジェクト６０に対応する形状データ１３２において規定される直交座標系で表される。なお、移動先の面が曲面である場合、プロセッサ１０２は、曲面の平均法線ベクトルを算出すればよい。

【0197】

オブジェクト６０の稜線の中点への移動操作を受け付けた場合、プロセッサ１０２は、操作種別「稜線の中点への移動」と、移動先の稜線を形成する２つの面の各々の法線ベクトルと、当該２つの面の各々の中心座標とを示す情報を操作履歴データ１８１に含める。法線ベクトルおよび中心座標は、オブジェクト６０に対応する形状データ１３２において規定される直交座標系で表される。なお、２つの面のいずれかが曲面である場合、プロセッサ１０２は、曲面の平均法線ベクトルを算出すればよい。

【0198】

オブジェクト６０の頂点への移動操作を受け付けた場合、プロセッサ１０２は、操作種別「頂点への移動」と、移動先の頂点で交わる３つ以上の面の各々の法線ベクトルと、当該３つ以上の面の各々の中心座標とを示す情報を操作履歴データ１８１に含める。法線ベクトルおよび中心座標は、オブジェクト６０に対応する形状データ１３２において規定される直交座標系で表される。なお、３つ以上の面のいずれかが曲面である場合、プロセッサ１０２は、曲面の平均法線ベクトルを算出すればよい。

【0199】

また、作業領域７１に表示された矢印６３ｘ，６３ｙ，６３ｚ（図１０参照）のいずれかへの操作を受け付けると、プロセッサ１０２は、操作種別「姿勢変更」と矢印の種別（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）とを示す情報を操作履歴データ１８１に含める。

【0200】

さらに、操作履歴データ１８１は、画面７０の領域７８に表示された入力欄への入力操作を受け付けると、操作種別「値変更」と、入力操作前の入力欄の値と入力操作後の入力欄の値との差分とを示す情報を操作履歴データ１８１に含める。

【0201】

図１４は、操作履歴データ１８１の生成例を示す図である。図１４には、オブジェクト６０の上面８１の中心８１ａへの移動操作と、入力欄への入力操作（Ｚ方向に－４０ｍｍ移動）とをこの順に受け付けたときの操作履歴データ１８１の生成例が示される。

【0202】

図１４に示されるように、操作履歴データ１８１は、上記の２つの操作にそれぞれ対応する２つのレコードを含む。各レコードは、操作順序と操作内容とを示す。

【0203】

オブジェクト６０の上面８１の中心８１ａへの移動操作に応じて、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０に対応する形状データ１３２に基づいて、移動先の上面８１の法線ベクトルと、上面８１の中心８１ａの座標とを算出する。プロセッサ１０２は、操作履歴データ１８１において、操作順序「Ｎｏ．１」に対応する操作内容に、操作種別「面の中心への移動」と、算出した法線ベクトルおよび中心８１ａの座標を書き込む。

【0204】

入力欄への入力操作に応じて、プロセッサ１０２は、操作履歴データ１８１において、操作順序「Ｎｏ．２」に対応する操作内容に、操作種別「値変更」と、入力操作前の入力欄の値と入力操作後の入力欄の値との差分（Ｚ方向に－４０ｍｍ）とを書き込む。

【0205】

図１４に示されるような操作履歴データ１８１は、リンクポイント６１またはマウントポイント６２ごとに生成され、リンクポイント６１またはマウントポイント６２に付与されたポイント番号と対応付けて記憶部１８０に保持される。

【0206】

＜Ｋ．置き換え指示の受け付け＞
図１５は、形状データの置換指示を受け付けるための画面例を示す図である。図１５に示す画面８３は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより、ディスプレイ１０８に表示される。画面８３は、４つの領域８４～８７を含む。

【0207】

アセンブリ情報表示処理部１７３として動作するプロセッサ１０２は、新たに指定されたＣＡＤファイル１９０の構成データ１９２（図９参照）を解析することにより得られる第１アセンブリ情報を領域８４に表示させる。

【0208】

さらに、形状表示処理部１７４として動作するプロセッサ１０２は、ＣＡＤファイル１９０に含まれる各部品の形状データ１９１（図９参照）に基づいて、各部品の三次元形状を示す画像を領域８６に表示させる。なお、各部品のモデルは、構成データ１９２によって示される位置情報（初期位置姿勢を示す情報）に従って配置される。

【0209】

オブジェクト情報表示処理部１７６として動作するプロセッサ１０２は、プロジェクトデータ１３０の構成データ１３４（図９参照）を解析することにより得られる第２アセンブリ情報を領域８５に表示させる。

【0210】

さらに、プロセッサ１０２は、プロジェクトデータ１３０の形状データ１３２（図９参照）に基づいて、システムモデル６１０を示す画像を領域８７に表示させる。なお、システムモデル６１０を構成する各オブジェクト６０は、構成データ１３４によって示される位置情報（初期位置姿勢を示す情報）に従って配置される。

【0211】

置換部１７７として動作するプロセッサ１０２は、領域８４に表示されているアセンブリまたは部品に対するドラッグ操作と、領域８５に表示されているアセンブリまたは部品へのドロップ操作とを受け付ける。ドラッグアンドドロップ操作に応じて、プロセッサ１０２は、ドロップ先（移動先）のアセンブリまたは部品に対応する形状データ１３２を、ドラッグされたアセンブリまたは部品に対応する形状データ１９１に置き換える置換指示を受け付ける。

【0212】

プロセッサ１０２は、領域８６において、ドラッグされたアセンブリまたは部品に対応するモデルを強調表示させてもよい。例えば、プロセッサ１０２は、ドラッグされたアセンブリまたは部品に対応するモデルを他のモデルと異なる色で表示させる。同様に、プロセッサ１０２は、領域８７において、ドロップ先のアセンブリまたは部品に対応するオブジェクト６０を強調表示させてもよい。例えば、プロセッサ１０２は、ドロップ先のアセンブリまたは部品に対応するオブジェクト６０を他のオブジェクト６０と異なる色で表示させる。これにより、ユーザは、ドラッグアンドドロップ操作しているアセンブリおよび部品を容易に把握できる。

【0213】

プロセッサ１０２は、領域８４，８５において、置換指示を受け付けたアセンブリまたは部品と、置換指示を受け付けていないアセンブリまたは部品とを異なる表示形式で表示させることが好ましい。これにより、ユーザは、ドラッグアンドドロップ操作の有無を容易に把握できる。

【0214】

画面８３は、ＯＫボタン８８とキャンセルボタン８９とを含む。キャンセルボタン８９の操作に応じて、プロセッサ１０２は、置換指示の実行をキャンセルし、画面８３を閉じる。ＯＫボタン８８の操作に応じて、プロセッサ１０２は、受け付けた置換指示に従って、形状データ１３２を形状データ１９１に置き換える処理を実行する。

【0215】

＜Ｌ．定義データ１３５の補正＞
図１６は、補正対象となる定義データ１３５を決定するために表示される画面例を示す図である。図１６に例示される画面９０は、プロセッサ１０２が設定支援プログラム１４０を実行することにより、ディスプレイ１０８に表示される。

【0216】

補正対象選択部１８２として動作するプロセッサ１０２は、形状データが置き換えられた部品名の一覧を画面９０に含ませ、各部品について補正の要否の入力を促す。プロセッサ１０２は、補正要と入力された部品名が記述されたデータ１３５ａ（図７参照）を含む定義データ１３５を補正対象として決定する。

【0217】

データ補正部１８３として動作するプロセッサ１０２は、補正要と入力された部品名に対応する操作履歴データ１８１と、当該部品名に対応する新たな形状データ１９１とを読み出す。プロセッサ１０２は、操作履歴データ１８１に基づいて、当該操作履歴データ１８１に対応するポイント番号のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を設定し直す。すなわち、プロセッサ１０２は、形状データ１９１によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０’に対してポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を設定し直す。プロセッサ１０２は、設定し直したポイントに基づいて、当該ポイントに対応するポイント番号が記述されたデータ１３５ｃ（図７参照）を含む定義データ１３５を補正する。

【0218】

（Ｌ－１．操作種別「面の中心への移動」の操作の適用）
操作履歴データ１８１が操作種別「面の中心への移動」のレコードを含むことに応じて、プロセッサ１０２は、以下の処理を実行する。

【0219】

プロセッサ１０２は、操作種別「面の中心への移動」とともに保持された、法線ベクトルと中心座標とを操作履歴データ１８１から読み出す。プロセッサ１０２は、当該法線ベクトルと同一の法線ベクトルを有する面をオブジェクト６０’から特定する。プロセッサ１０２は、条件を満たす面を特定できないことに応じて、補正不可のエラー通知を出力する。

【0220】

プロセッサ１０２は、条件を満たす１つの面のみを特定したことに応じて、特定した面の中心座標を算出する。プロセッサ１０２は、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を、算出した中心座標の位置に移動させる。

【0221】

プロセッサ１０２は、条件を満たす複数の面を特定したことに応じて、当該複数の面の各々の中心座標を算出する。プロセッサ１０２は、当該複数の面から、操作履歴データ１８１から読み出した中心座標に最も近い中心座標を有する１つの面を特定する。プロセッサ１０２は、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を、特定した面の中心座標の位置に移動させる。

【0222】

（Ｌ－２．操作種別「稜線の中点への移動」の操作の適用）
操作履歴データ１８１が操作種別「稜線の中点への移動」のレコードを含むことに応じて、プロセッサ１０２は、以下の処理を実行する。

【0223】

プロセッサ１０２は、操作種別「稜線の中点への移動」とともに保持された、稜線を形成する２つの面の各々の法線ベクトルおよび中心座標を操作履歴データ１８１から読み出す。

【0224】

プロセッサ１０２は、上記の２つの面のうちの１つを対象面として順次選択する。プロセッサ１０２は、対象面の法線ベクトルと同一の法線ベクトルを有する面をオブジェクト６０’から特定する。プロセッサ１０２は、条件を満たす面を特定できないことに応じて、補正不可のエラー通知を出力する。

【0225】

プロセッサ１０２は、条件を満たす１つの面のみを抽出したことに応じて、当該１つの面を対象面に対応する面として特定する。

【0226】

プロセッサ１０２は、条件を満たす複数の面を抽出したことに応じて、当該複数の面の各々の中心座標を算出する。プロセッサ１０２は、当該複数の面から、対象面の中心座標に最も近い中心座標を有する面を対象面に対応する面として特定する。

【0227】

プロセッサ１０２は、特定した２つの面が交わる稜線を特定する。プロセッサ１０２は、特定した稜線の中点座標を算出する。プロセッサ１０２は、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を、算出した中点座標の位置に移動させる。

【0228】

（Ｌ－３．操作種別「頂点への移動」の操作の適用）
操作履歴データ１８１が操作種別「頂点への移動」のレコードを含むことに応じて、プロセッサ１０２は、以下の処理を実行する。

【0229】

プロセッサ１０２は、操作種別「頂点への移動」とともに保持された、３つ以上の面の各々の法線ベクトルおよび中心座標を操作履歴データ１８１から読み出す。

【0230】

プロセッサ１０２は、上記の３つ以上の面の１つの面を対象面として順次選択する。プロセッサ１０２は、対象面の法線ベクトルと同一の法線ベクトルを有する面をオブジェクト６０’から特定する。プロセッサ１０２は、条件を満たす面を特定できないことに応じて、補正不可のエラー通知を出力する。

【0231】

プロセッサ１０２は、条件を満たす１つの面のみを抽出したことに応じて、当該１つの面を対象面に対応する面として特定する。

【0232】

プロセッサ１０２は、条件を満たす複数の面を抽出したことに応じて、当該複数の面の各々の中心座標を算出する。プロセッサ１０２は、当該複数の面から、対象面の中心座標に最も近い中心座標を有する面を対象面に対応する面として特定する。

【0233】

プロセッサ１０２は、特定した３つ以上の面が交わる頂点座標を算出する。プロセッサ１０２は、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）を、算出した頂点座標の位置に移動する。

【0234】

（Ｌ－４．操作種別「姿勢変更」の操作の適用）
操作履歴データ１８１が操作種別「姿勢変更」の操作を含むことに応じて、プロセッサ１０２は、以下の処理を実行する。プロセッサ１０２は、操作種別「姿勢変更」に対応する矢印の種別（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を操作履歴データ１８１から読み出す。プロセッサ１０２は、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）に対応する６つの変数のうち、読み出した矢印の種別に対応する変数の値を所定角度（例えば５度）だけ変更する。

【0235】

（Ｌ－５．操作種別「値変更」の操作の適用）
操作履歴データ１８１が操作種別「値変更」の操作を含むことに応じて、プロセッサ１０２は、以下の処理を実行する。プロセッサ１０２は、操作種別「値変更」に対応する、入力操作前の入力欄の値と入力操作後の入力欄の値との差分を操作履歴データ１８１から読み出す。プロセッサ１０２は、読み出した差分だけ、設定対象のポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）に対応する６つの変数の値を変更する。

【0236】

（Ｌ－６．オブジェクト６０’への操作履歴データ１８１の適用例）
図１７は、置き換え後の形状データ１９１に対応するオブジェクト６０’に対するマウントポイントの設定方法の一例を示す図である。図１７には、図１４に示す操作履歴データ１８１をオブジェクト６０’に適用することにより、マウントポイント６２を設定し直す方法が示される。

【0237】

プロセッサ１０２は、操作順序「Ｎｏ．１」に対応する操作内容に基づいて、法線ベクトル（０，０，１）を有する面（図１７では上面８１’）をオブジェクト６０’から特定する。プロセッサ１０２は、特定した上面８１’の中心座標を算出する。プロセッサ１０２は、マウントポイント６２を、算出した中心座標の位置（中心８１ａ’）へ移動させる。

【0238】

次に、プロセッサ１０２は、操作順序「Ｎｏ．２」に対応する操作内容に基づいて、マウントポイント６２に対応する変数のうちＺ座標に対応する変数の値を差分（－４０ｍｍ）だけ変更する。

【0239】

プロセッサ１０２は、このようにしてオブジェクト６０’に対してマウントポイント６２に対応する６つの変数値を設定し直す。プロセッサ１０２は、設定された６つの変数の値を用いて、当該マウントポイント６２を識別するポイント番号が記述されたデータ１３５ｃを含む定義データ１３５を補正する。

【0240】

＜Ｍ．定義データ１３５の補正に付随する処理例＞
定義データ１３５の補正に伴い、シミュレーションの挙動が変化する。典型的には、第３シミュレータ１６３は、可動部品に対応するオブジェクト６０＿Ｃと制御対象部品に対応するオブジェクト６０＿Ａとの相対位置姿勢を定義する定義データ１３５の補正に伴い、オブジェクト６０＿Ａに対するオブジェクト６０＿Ｃの相対位置姿勢を変更する。

【0241】

また、上述したように、定義データ１３５は、ロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２の目標軌跡の算出に利用される。そのため、定義データ１３５の補正に伴い、第１シミュレータ１６１は、オブジェクト６０＿Ａ２の目標軌跡を変更する。

【0242】

図１８は、定義データの補正に伴う目標軌跡の変更例を示す図である。図１８（ａ）～（ｃ）には、オブジェクト６０＿Ｃ１をピッキングするときのオブジェクト６０＿Ａ２の目標軌跡が示される。目標軌跡は、オブジェクト６０＿Ｃ１に対して設定されたマウントポイント６２とオブジェクト６０＿Ａ２に対して設定されたリンクポイント６１とに基づいて設定される定義データ１３５を用いて算出される。

【0243】

部品５１に対応する形状データ１３２が新たな形状データ１９１に置き換えられたことに応じて、形状データ１９１に対応するオブジェクト６０＿Ｃ１’に対してマウントポイント６２が設定し直される。その結果、定義データ１３５が補正される。

【0244】

図１８（ｄ）～（ｆ）には、補正後の定義データ１３５を用いて算出された目標軌跡が示される。図示されるように、オブジェクト６０＿Ｃ１がオブジェクト６０＿Ｃ１’に置き換えられたことに応じて、目標軌跡が変更されている。具体的には、目標軌跡が上方に移動している。

【0245】

目標軌跡は、ロボットハンド４０２が取り付けられるロボットアームに対応するオブジェクト６０のフランジ面が通過すべき複数の教示点６６で表される。第３シミュレータ１６３は、定義データ１３５の補正に伴い、教示点６６を補正すればよい。

【0246】

＜Ｎ．定義データの設定処理の流れ＞
図１９は、定義データの設定処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示されるように、プロセッサ１０２は、新たなオブジェクト６０の追加指示を受け付ける（ステップＳ１）。

【0247】

次に、プロセッサ１０２は、ユーザ操作に応じて、追加されるオブジェクト６０の三次元形状を示す形状データ１３２を設定する（ステップＳ２）。例えば、ユーザは、仮のＣＡＤファイルに含まれる形状データ、あるいは、過去に作成済みの形状データを指定する。

【0248】

次に、プロセッサ１０２は、ユーザ操作に応じて、追加されるオブジェクト６０に対してリンクポイント６１およびマウントポイント６２の少なくとも１つを設定する（ステップＳ３）。具体的には、プロセッサ１０２は、設定対象となるポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）について、当該ポイントの位置とオブジェクト６０の姿勢とを示す６つの変数の値を設定する。

【0249】

次に、プロセッサ１０２は、ステップＳ３において受け付けた操作履歴を示す操作履歴データ１８１を生成し、生成した操作履歴データ１８１を保持する（ステップＳ４）。

【0250】

次に、プロセッサ１０２は、追加されたオブジェクト６０と、その周辺のオブジェクト６０との相対位置姿勢を定義する定義データ１３５を生成し、プロジェクトデータ１３０に登録する（ステップＳ５）。ステップＳ５の後、プロセッサ１０２は、定義データの設定処理を終了する。

【0251】

＜Ｏ．定義データの補正処理の流れ＞
図２０は、定義データの補正処理の流れを示すフローチャートである。図２０に示されるように、プロセッサ１０２は、新たなＣＡＤファイル１９０指定を受け付ける（ステップＳ１１）。

【0252】

次に、プロセッサ１０２は、指定されたＣＡＤファイル１９０を読み取る（ステップＳ１２）。プロセッサ１０２は、読み取ったＣＡＤファイル１９０を解析する（ステップＳ１３）。プロセッサ１０２は、解析の結果に応じて、ＣＡＤファイル１９０におけるアセンブリ情報（第１アセンブリ情報）をディスプレイ１０８に表示する（ステップＳ１４）。さらに、プロセッサ１０２は、ＣＡＤファイル１９０によって示される各部品の三次元形状をディスプレイ１０８に表示する（ステップＳ１５）。

【0253】

次に、プロセッサ１０２は、プロジェクトデータ１３０の構成データ１３４に基づいて、システムモデル６１０のアセンブリ情報（第２アセンブリ情報）をディスプレイ１０８に表示する（ステップＳ１６）。さらに、プロセッサ１０２は、プロジェクトデータ１３０の形状データ１３２に基づいて、システムモデル６１０を構成するオブジェクト６０をディスプレイ１０８に表示する（ステップＳ１７）。

【0254】

次に、プロセッサ１０２は、形状データの置換指示を受け付ける（ステップＳ１８）。プロセッサ１０２は、置換指示に従って、プロジェクトデータ１３０に含まれる形状データ１３２をＣＡＤファイル１９０に含まれる形状データ１９１に置き換える（ステップＳ１９）。

【0255】

次に、プロセッサ１０２は、定義データ１３５の自動補正の要否を判断する（ステップＳ２０）。例えば、プロセッサ１０２は、図１６に示す画面９０において補正要が入力されたことに応じて、定義データ１３５の自動補正要と判断する。

【0256】

ステップＳ２０においてＹＥＳの場合、プロセッサ１０２は、置き換え後の形状データ１９１によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０’に対して操作履歴データ１８１を適用する（ステップＳ２１）。これにより、オブジェクト６０’に対して、リンクポイント６１またはマウントポイント６２が設定される。具体的には、プロセッサ１０２は、設定対象となるポイント（リンクポイント６１またはマウントポイント６２）について、当該ポイントの位置とオブジェクト６０の姿勢とを示す６つの変数の値を設定する。

【0257】

プロセッサ１０２は、ステップＳ２１において設定された６つの変数値を用いて、定義データ１３５を補正する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の後、プロセッサ１０２は、定義データ１３５の補正処理を終了する。

【0258】

＜Ｐ．作用効果＞
以上のように、シミュレーション装置１は、制御システム２の挙動を推定する。シミュレーション装置１は、仮想化部１２と、設定部１１と、保持部１３と、受付部１４と、補正部１５とを備える。仮想化部１２は、例えば、制御システム２に含まれる部品５１の三次元形状を示す形状データ１３２に基づいて、当該三次元形状を有するオブジェクト６０＿Ｃ１を仮想空間６００内に配置する。設定部１１は、例えば、オブジェクト６０＿Ｃ１と部品５１の周辺に位置するロボットハンド４０２に対応するオブジェクト６０＿Ａ２とに対する操作に応じて、オブジェクト６０＿Ｃ１とオブジェクト６０＿Ａ２との相対位置を定義する定義データ１３５を設定する。仮想化部１２は、定義データ１３５によって定義される相対位置を満たすようにオブジェクト６０＿Ａ２，６０＿Ｃ１を仮想空間６００内に配置する。保持部１３は、定義データ１３５の設定のための操作履歴を示す操作履歴データ１８１を保持する。受付部１４は、例えば、形状データ１３２を、部品５１の新たな三次元形状を示す形状データ１９１に置き換える置換指示を受け付ける。補正部１５は、上記の置換指示に応じて、形状データ１９１によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０＿Ｃ１’に対する操作履歴の適用により、定義データ１３５を補正する。仮想化部１２は、上記の置換指示に応じて、仮想空間６００内のオブジェクト６０＿Ｃ１をオブジェクト６０＿Ｃ１’に置き換えるとともに、補正後の定義データ１３５によって定義される相対位置を満たすようにオブジェクト６０＿Ａ２，６０＿Ｃ１を配置する。

【0259】

上記の構成により、ユーザは、形状データを置き換えるときに、オブジェクト６０＿Ｃ１’に対して、オブジェクト６０＿Ｃ１に対する操作を繰り返して行なう必要がない。その結果、ユーザによる設定作業の手間を低減できる。

【0260】

＜Ｑ．変形例＞
（Ｑ－１．変形例１）
上記の説明において、プロセッサ１０２は、操作履歴データ１８１から読み出した法線ベクトルと同一の法線ベクトルを有する面をオブジェクト６０’から特定するものとした。しかしながら、プロセッサ１０２は、操作履歴データ１８１から読み出した法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲（例えば０～５°の範囲）内の法線ベクトルを有する面をオブジェクト６０’から特定してもよい。

【0261】

（Ｑ－２．変形例２）
上記の説明では、構成データ１３４が各オブジェクト６０の初期位置姿勢を示す位置情報を含むものとした。しかしながら、オブジェクト６０の初期位置姿勢は、定義データ１３５に基づいて決定されてもよい。

【0262】

通常、初期位置姿勢にあるオブジェクト６０は、当該オブジェクト６０が有する平面と他のオブジェクト６０が有する平面とが接触した状態である。そのため、オブジェクト６０の初期位置姿勢を決定するために利用される定義データ１３５は、２つのオブジェクト６０の各々の平面上に設定されたポイント（リンクポイントまたはマウントポイント）に基づいて設定される。すなわち、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０が有するいずれかの平面上の点をリンクポイントまたはマウントポイントとして受け付ける。

【0263】

図２１は、オブジェクト６０の初期位置姿勢の決定方法の一例を示す図である。図２１（ａ）には、部品５１に対応する形状データ１３２によって示されるオブジェクト６０＿Ｃ１の初期位置姿勢の決定方法が示される。図２１（ｂ）には、置き換え後の形状データ１９１によって示されるオブジェクト６０＿Ｃ１’の初期位置姿勢の決定方法が示される。

【0264】

図２１（ａ）に示す例では、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ｃ１に対して、右側面６５の中心をマウントポイント６５ａとして設定する操作を受け付ける。さらに、プロセッサ１０２は、トレイ５１０に対応するオブジェクト６０＿Ｃ３に対して、上面６４上の点をリンクポイント６４ａとして設定する操作を受け付ける。さらに、プロセッサ１０２は、オブジェクト６０＿Ｃ３の上面６４に右側面６５が接触するようにオブジェクト６０＿Ｃ１を配置したときの、オブジェクト６０＿Ｃ３に対するオブジェクト６０＿Ｃ１の相対姿勢を設定する操作を受け付ける。プロセッサ１０２は、受け付けた操作に従って、オブジェクト６０＿Ｃ１の初期位置姿勢を決定するために利用される定義データ１３５を設定する。定義データ１３５に従って、プロセッサ１０２は、リンクポイント６４ａとマウントポイント６５ａとが一致し、かつ、設定された相対姿勢となるように、オブジェクト６０＿Ｃ１をオブジェクト６０＿Ｃ３の上面６４上に配置する。

【0265】

上記の実施の形態と同様に、定義データ１３５の設定のための操作履歴を示す操作履歴データ１８１が保持される。すなわち、操作種別「面の中心への移動」と、移動先の右側面６５の法線ベクトルと、右側面６５の中心座標とを示すレコードが操作履歴データ１８１に追加される。

【0266】

部品５１に対応する形状データ１３２が新たな形状データ１９１に置き換えられると、プロセッサ１０２は、形状データ１９１によって示される三次元形状を有するオブジェクト６０＿Ｃ１’に対して、操作履歴データ１８１によって示される操作を適用する。これにより、図２１（ｂ）に示されるように、プロセッサ１０２は、右側面６５の法線ベクトルと同じ法線ベクトルを有する右側面６５’の中心をマウントポイント６５ａとして設定する。プロセッサ１０２は、新たに設定されたマウントポイント６５ａに基づいて、定義データ１３５を補正する。補正後の定義データ１３５に従って、プロセッサ１０２は、リンクポイント６４ａとマウントポイント６５ａとが一致するように、オブジェクト６０＿Ｃ１’をオブジェクト６０＿Ｃ３の上面６４上に配置する。

【0267】

（Ｑ－３．変形例３）
上述したように、第１シミュレータ１６１は、オブジェクト６０＿Ａ２が他のオブジェクト６０と干渉しないように、目標位置姿勢までの目標軌跡を算出する。目標軌跡は、図１８に示されるように、目標軌跡は、ロボットハンド４０２が取り付けられるロボットアームに対応するオブジェクト６０のフランジ面が通過すべき複数の教示点６６で表される。

【0268】

第１シミュレータ１６１は、他のオブジェクト６０に対応する形状データ１３２の置き換えに応じて、目標軌跡（すなわち教示点６６）を変更してもよい。

【0269】

図２２は、形状データの置き換えに応じた教示点６６の変更処理の一例を示す図である。図２２には、形状データの置き換えにより、オブジェクト６０＿Ｂがオブジェクト６０＿Ｂ’に置き換えられたときの目標軌跡の変更例が示される。

【0270】

図２２（ａ）には、形状データの置き換え前に算出された目標軌跡と、オブジェクト６０＿Ｂとが示される。図示されるように、第１シミュレータ１６１は、オブジェクト６０＿Ｂと干渉しないように目標軌跡（すなわち教示点６６）を算出している。

【0271】

図２２（ｂ）には、形状データの置き換え前に算出された目標軌跡と、オブジェクト６０＿Ｂ’とが示される。図示されるように、目標軌跡がオブジェクト６０＿Ｂ’と干渉している。

【0272】

図２２（ｃ）には、形状データの置き換え後に算出された目標軌跡と、オブジェクト６０＿Ｂ’とが示される。図示されるように、第１シミュレータ１６１は、新たな形状データに基づいて、オブジェクト６０＿Ｂ’と干渉しないように目標軌跡（すなわち教示点６６）を補正している。具体的には、第１シミュレータ１６１は、オブジェクト６０＿Ｂ’の表面との距離が予め定められた閾値以上になるように、教示点６６を補正する。

【0273】

＜Ｒ．付記＞
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。

【0274】

（構成１）
制御システム（２）の挙動を推定するシミュレーション装置（１，１００）であって、
前記制御システム（２）に含まれる対象部品（５１）の第１の三次元形状を示す第１の形状データ（１３２）に基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクト（６０，６０＿Ｃ１）を仮想空間内に配置するための仮想化手段（１２，１０２，１６６）と、
前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記対象部品（５１）の周辺に位置する周辺部品（４０２）に対応する周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）とに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）との相対位置を定義する定義データ（１３５）を設定するための設定手段（１１，１０２，１７８）とを備え、
前記仮想化手段（１２，１０２，１６６）は、前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）および前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）の配置を決定し、
前記シミュレーション装置（１，１００）は、さらに、
前記定義データ（１３５）の設定のための操作履歴を保持するための保持手段（１３，１０２，１７９）と、
前記第１の形状データ（１３２）を、前記対象部品（５１）の第２の三次元形状を示す第２の形状データ（１９１）に置き換える指示を受け付けるための受付手段（１４，１０２，１７７）と、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクト（６０，６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記操作履歴の適用により、前記定義データ（１３５）を補正するための補正手段（１５，１０２，１８３）とを備え、
前記仮想化手段（１２，１０２，１６６）は、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に置き換えるとともに、補正後の前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）および前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）を配置する、シミュレーション装置（１，１００）。

【0275】

（構成２）
前記定義データ（１３５）は、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）との相対姿勢をさらに定義し、
前記仮想化手段（１２，１０２，１６６）は、さらに、
前記定義データ（１３５）によって定義される相対姿勢を満たすように前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）および前記周辺オブジェクト（６０，６０＿Ａ２）を前記仮想空間内に配置し、
補正後の前記定義データ（１３５）によって定義される相対姿勢を満たすように第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）および周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）を仮想空間内に配置する、構成１に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0276】

（構成３）
前記定義データ（１３５）は、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）に対して設定された第１のポイント（６２，６５ａ）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）に対して設定された第２のポイント（６１，６４ａ）とが一致するときの前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）との相対位置を定義するために、前記第１のポイント（６２，６５ａ）の位置と前記第２のポイント（６１，６４ａ）の位置とを示し、
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記第１のポイント（６２，６５ａ）を前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）の面の中心に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の面の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、
保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、前記保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することと、
特定された面の中心を特定することとを含み、
前記補正手段（１５，１０２，１８３）は、特定された中心に基づいて前記第１のポイントの位置を補正する、構成１または２に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0277】

（構成４）
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記移動先の面の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記保持された法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、前記保持された法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、構成３に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0278】

（構成５）
前記定義データ（１３５）は、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）に対して設定された第１のポイント（６２，６５ａ）と前記周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイント（６１，６４ａ）とが一致するときの前記第１の対象オブジェクトと前記周辺オブジェクトとの相対位置を定義するために、前記第１のポイント（６２，６５ａ）の位置と前記第２のポイント（６１，６４ａ）の位置とを示し、
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記第１のポイントを前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）の稜線の中点に移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の稜線を形成する２つの面の各々の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、
前記２つの面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することと、
特定した２つの面が交わる稜線を特定することと、
特定された稜線の中点を特定することとを含み、
前記補正手段（１５，１０２，１８３）は、特定された中点に基づいて前記第１のポイント（６２，６５ａ）の位置を補正する、構成１または２に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0279】

（構成６）
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記２つの面の各々の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記２つの面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、構成５に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0280】

（構成７）
前記定義データ（１３５）は、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）に対して設定された第１のポイント（６２，６５ａ）と前記周辺オブジェクトに対して設定された第２のポイント（６１，６４ａ）とが一致するときの前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）との相対位置を定義するために、前記第１のポイント（６２，６５ａ）の位置と前記第２のポイント（６１，６４ａ）の位置とを示し、
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）から、前記第１のポイントを前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）の頂点へ移動させる移動操作が行なわれたことに応じて、移動先の頂点で交わる３つ以上の面の各々の法線ベクトルを保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、
前記３つ以上の面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することと、
特定した３つ以上の面が交わる頂点を特定することとを含み、
前記補正手段（１５，１０２，１８３）は、特定された頂点に基づいて前記第１のポイントの位置を補正する、構成１または２に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0281】

（構成８）
前記保持手段（１３，１０２，１７９）は、前記３つ以上の面の各々の中心座標をさらに保持し、
前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記移動操作の適用は、さらに、
前記３つ以上の面の各々について、当該面の法線ベクトルと同一の法線ベクトル、または、当該面の法線ベクトルとのなす角度が予め定められた範囲内の法線ベクトルを有する複数の面を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）から特定することに応じて、前記複数の面の中から、保持された中心座標に最も近い中心座標を有する面を特定することを含む、構成７に記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0282】

（構成９）
前記周辺部品（４０２）は、前記対象部品を搬送するためのロボットハンドであり、
前記シミュレーション装置（１，１００）は、
前記定義データ（１３５）を用いて、前記周辺オブジェクトの目標軌跡を算出するシミュレータ（１０２，１６１）をさらに備え、
前記シミュレータ（１０２，１６１）は、前記定義データ（１３５）の補正に応じて、前記目標軌跡を変更する、構成１から８のいずれかに記載のシミュレーション装置（１，１００）。

【0283】

（構成１０）
制御システム（２）の挙動を推定するシミュレーション方法であって、
前記制御システム（２）に含まれる対象部品（５１）の第１の三次元形状を示す第１の形状データ（１３２）に基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）を仮想空間内に配置するステップと、
前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記対象部品（５１）の周辺に位置する周辺部品（４０２）に対応する周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）とに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）との相対位置を定義する定義データ（１３５）を設定するステップとを備え、
前記配置するステップは、前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクト（６０，６０＿Ａ２）の配置を決定するステップを含み、
前記シミュレーション方法は、さらに、
前記定義データ（１３５）の設定のための操作履歴を保持するステップと、
前記第１の形状データ（１３２）を、前記対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データ（１９１）に置き換える指示を受け付けるステップと、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記操作履歴の適用により、前記定義データを補正するステップとを備え、
前記配置するステップは、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に置き換えるとともに、補正後の前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）および前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）を配置するステップを含む、シミュレーション方法。

【0284】

（構成１１）
制御システム（２）の挙動を推定するシミュレーション方法をコンピュータに実行させるためのシミュレーションプログラムであって、
前記シミュレーション方法は、
前記制御システム（２）に含まれる対象部品（５１）の第１の三次元形状を示す第１の形状データ（１３２）に基づいて、前記第１の三次元形状を有する第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）を仮想空間内に配置するステップと、
前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記対象部品（５１）の周辺に位置する周辺部品（４０２）に対応する周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）とに対する操作に応じて、前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）と前記周辺オブジェクト（６０，６０＿Ａ２）との相対位置を定義する定義データ（１３５）を設定するステップとを含み、
前記配置するステップは、前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクトおよび前記周辺オブジェクト（６０，６０＿Ａ２）の配置を決定するステップを含み、
前記シミュレーション方法は、さらに、
前記定義データ（１３５）の設定のための操作履歴を保持するステップと、
前記第１の形状データ（１３２）を、前記対象部品の第２の三次元形状を示す第２の形状データ（１９１）に置き換える指示を受け付けるステップと、
前記指示に応じて、前記第２の三次元形状を有する第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に対する前記操作履歴の適用により、前記定義データ（１３５）を補正するステップとを含み、
前記配置するステップは、前記指示に応じて、前記仮想空間内の前記第１の対象オブジェクト（６０＿１，６０＿Ｃ１）を前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）に置き換えるとともに、補正後の前記定義データ（１３５）によって定義される相対位置を満たすように前記第２の対象オブジェクト（６０＿１’，６０＿Ｃ１’）および前記周辺オブジェクト（６０＿２，６０＿Ａ２，６０＿Ｃ３）を配置するステップを含む、シミュレーションプログラム。

【0285】

本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0286】

１ シミュレーション装置、２ 制御システム、３ ネットワーク、４ フィールドネットワーク、５ リモートＩＯターミナル、１１ 設定部、１２ 仮想化部、１３ 保持部、１４ 受付部、１５ 補正部、５１，５２ 部品、６０ オブジェクト、６１，６４ａ リンクポイント、６２，６５ａ マウントポイント、６３ｘ，６３ｙ，６３ｚ 矢印、６４，８１ 上面、６５ 右側面、６６ 教示点、７０，８３，９０ 画面、７１ 作業領域、７１ａ アイコン群、７２，７３，７４ タブ、７５，７６ レコード、７５ａ，７６ａ 表示欄、７５ｂ，７６ｂ 入力欄、７７ ボタン、７８，８４～８７ 領域、８０，８１ｆ～８１ｉ 稜線、８０ａ，８０ｂ，８１ｂ～８１ｅ 頂点、８０ｃ，８１ｊ～８１ｍ 中点、８１ａ 中心、８８ ＯＫボタン、８９ キャンセルボタン、１００ 情報処理装置、１０２ プロセッサ、１０４ 主メモリ、１０５ 仮想空間情報、１０６ 操作ユニット、１０８ ディスプレイ、１１０ ネットワークインターフェイス、１１１ ストレージ、１１２ 光学ドライブ、１１４ 記録媒体、１１６ ローカル通信インターフェイス、１１８ 内部バス、１２０ 仮想時刻生成プログラム、１２１ 第１シミュレーションプログラム、１２２ 第２シミュレーションプログラム、１２３ 第３シミュレーションプログラム、１２４ 衝突検出プログラム、１２５ 統合プログラム、１３０ プロジェクトデータ、１３１ 制御プログラム、１３２，１９１ 形状データ、１３３ パラメータデータ、１３４，１９２ 構成データ、１３５ 定義データ、１３５ａ～１３５ｅ データ、１３５ｆ フラグ、１４０ 設定支援プログラム、１５０ 画像処理プログラム、１６０ 仮想空間情報管理モジュール、１６１ 第１シミュレータ、１６２ 第２シミュレータ、１６３ 第３シミュレータ、１６４ 周期生成モジュール、１６５ 衝突検出モジュール、１６６ ３Ｄビジュアライザ、１７０，１８０ 記憶部、１７１ ＣＡＤファイル読取部、１７２ 解析部、１７３ アセンブリ情報表示処理部、１７４ 形状表示処理部、１７５ オブジェクト情報抽出部、１７６ オブジェクト情報表示処理部、１７７ 置換部、１７８ 定義データ設定部、１７９ 操作履歴生成部、１８１ 操作履歴データ、１８２ 補正対象選択部、１８３ データ補正部、１９０ ＣＡＤファイル、２００ ＰＬＣ、２０１ 演算ユニット、２０２，５０２ ＩＯユニット、２０３ 特殊ユニット、２０４ 電源ユニット、２０５ システムバス、３００ コンベア、３１１，３１２ サーボモータドライバ、３２１，３２２，４２１～４２３ サーボモータ、３３０ 光電センサ、３４０ ストッパ、３４１ 近接センサ、３５１，３５２ エンコーダ、４００ ロボット、４０２ ロボットハンド、４１０ ロボットコントローラ、５００ 作業台、５０１ 通信カプラ、５０３ バス、５１０ トレイ、６００ 仮想空間、６１０ システムモデル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】