特許7570966多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、該方法および該プログラム
(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】2024-10-11
(45)【発行日】2024-10-22
(54)【発明の名称】多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、該方法および該プログラム
(51)【国際特許分類】
B25J 9/22 20060101AFI20241015BHJP
G05B 19/4069 20060101ALI20241015BHJP
G05B 19/42 20060101ALN20241015BHJP
【ＦＩ】
B25J9/22 A
G05B19/4069
G05B19/42 J
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021068897
(22)【出願日】2021-04-15
(65)【公開番号】P2022163830
(43)【公開日】2022-10-27
【審査請求日】2023-09-01
(73)【特許権者】
【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】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100111453
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻井 智
(72)【発明者】
【氏名】澤川 史明
(72)【発明者】
【氏名】飛田 正俊
【審査官】神山 貴行
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－３６２１９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１８２０１７（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】
所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレータであって、前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力部と、
前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理を実行する形状処理部と、
前記形状処理部で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理を実行する長さ処理部と、
前記線状部材の実長と前記長さ処理部で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力部で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力部で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する形状決定部とを備え、
前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、
前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、
前記形状決定部は、前記形状処理を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する、
多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ。
【請求項2】
前記形状決定部は、前記長さ処理部で求めた前記線状部材の長さが前記線状部材の実長より長い場合に、前記線状部材における終点位置を変更する、請求項１に記載の多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ。
【請求項3】
所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法であって、前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力工程と、
前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理工程と、
前記形状処理工程で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理工程と、
前記線状部材の実長と前記長さ処理工程で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力工程で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力工程で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する形状決定工程とを備え、
前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、
前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、
前記形状決定工程は、前記形状処理工程を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する、
多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法。
【請求項4】
所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレーションプログラムであって、コンピュータに、
前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力工程と、
前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理工程と、
前記形状処理工程で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理工程と、
前記線状部材の実長と前記長さ処理工程で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力工程で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力工程で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する形状決定工程とを実行させ、
前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、
前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、
前記形状決定工程は、前記形状処理工程を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する、
多関節ロボットの線状部材形状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】
本発明は、多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば垂直６軸ロボット等の多関節ロボットは、その開発の発展により、様々な産業分野で多用されている。この主の多関節ロボットは、動作目的に応じて予め教示された動作の動作データ（動作プログラム、教示プログラム）に従って動作する。教示方法には、稼働中の多関節ロボットを停止することなく、動作プログラムが作成できることから、いわゆるオフライン教示方法が用いられることが多い。このオフライン教示方法は、実空間の実ロボットをコンピュータの仮想空間の仮想ロボットモデルとして再現し、この仮想ロボットモデルに実ロボットの動作を模擬させることによって、実ロボットの動作を確認し、動作プログラムを作成する方法である。
【0003】
この多関節ロボットには、用途に応じたツールがアーム先端に取り付けられ、このツールに給電するためのケーブルや、前記ツールに原材料等を供給するためのチューブあるいは前記原材料の線材等の線状部材が付属することがある。このため、オフライン教示方法では、このような線状部材の状態も模擬する必要があり、このようなオフライン教示方法は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【0004】
この特許文献１に開示された線状材のシミュレーション方法は、ロボットに付属している線条材を支持している複数の固定点の座標と、該固定点における接線ベクトルと、隣接する固定点間の線条材の長さとを認識し、前記ロボットの可動部位の移動量に基づき、前記固定点と接線ベクトルとの座標位置の変換を行い、変換後の固定点と接線ベクトルの座標位置の値と、前記隣接する固定点間の線条材の長さとに基づいて、該隣接する固定点間の線条材の形状を表す曲線式の係数を算出し、ロボットの動作に追従することにより発生する、付属している線条材の変形を予測するものである。
【0005】
前記特許文献２に開示された、ロボットオフライン教示システムにおけるケーブル表示装置は、アームとそのアーム先端に装着されるハンドとを備えるロボットを画面に表示するとともに、このロボットを画面上で操作してそのロボットに所要の動作を教示するロボットオフライン教示システムにおいて、前記ロボットに装着されたケーブルの捩り状態もしくはそのケーブルの前記アーム周りへの巻き付き状態を検出するケーブル状態検出手段と、このケーブル状態検出手段により検出されたケーブル状態を前記画面に描画する描画手段とを備え、前記ケーブル状態検出手段は、前記アームおよび／またはハンドの軸心周りの合計回転角度と、前記ケーブルの基端側および先端側の各固定部における取付角度とに基づいて前記ケーブルの捩り状態もしくは巻き付き状態を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開平０７－１８２０１７号公報
【文献】特開２００４－０７４３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、前記特許文献１に開示された線状材のシミュレーション方法では、線条材の形状は、２点の位置およびその接線ベクトルから、３次曲線で近似され、表示される。この２点の位置およびその接線ベクトルでは、ケーブルの巻き付き等の複雑な形状を近似曲線で表現することが難しい。
【0008】
一方、前記特許文献２に開示されたロボットオフライン教示システムにおけるケーブル表示装置では、その［００２３］段落および図５（ｂ）等に記載されているように、画面上へのケーブルの描画は、上部アームの周囲を取り囲むように円弧状に連続する点（球）の集合体によりなされている。このような点の集合では、ケーブルがどのような形状で例えばアームに巻き付いているのか判らないため、ケーブルの形状を勘案して教示動作（動作プログラム）を直感的に修正することが難しい。
【0009】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より複雑な形状であっても、線状部材の形状を近似曲線で求めることができる多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状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】
【0010】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレータであって、前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力部と、前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理を実行する形状処理部と、前記形状処理部で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理を実行する長さ処理部と、前記線状部材の実長と前記長さ処理部で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力部で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力部で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する形状決定部とを備え、前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、前記形状決定部は、前記形状処理を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する。
【0011】
このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、線状部材における始点位置と終点位置との間に、前記線状部材が通る１または複数の通過点を設定できるので、例えば巻き付き等の、より複雑な形状の線状部材を表現できる。したがって、上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、より複雑な形状であっても、線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0013】
このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、前記繰り返しにおける１回の移動量および移動方向を調整パラメータとして持つので、例えば線状部材の癖を考慮した線状部材のたわみ等の形状の線状部材を表現できる。したがって、上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、例えば線状部材の癖によるたわみ等を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0014】
このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、ベクトルの大きさを調整することで、線状部材の剛性を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0015】
これによれば、多関節ロボットのアームに巻き付いた線状部材の形状を近似曲線で求めることができる多関節ロボットの線状部材形状シミュレータが提供できる。
【0016】
他の一態様では、これら上述の多関節ロボットの線状部材形状シミュレータにおいて、前記形状決定部は、前記長さ処理部で求めた前記線状部材の長さが前記線状部材の実長より長い場合に、前記線状部材における終点位置を変更する。好ましくは、上述の多関節ロボットの線状部材形状シミュレータにおいて、前記形状決定部は、所定の変更方向に所定の範囲内で所定の変更量だけ前記線状部材における終点位置を変更する。
【0017】
このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、形状処理を実行する際に、前記線状部材における終点位置を変更するので、例えばツールバランサー等の、線状部材における終点位置を調節する装置（器具）を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0020】
本発明の他の一態様にかかる多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法は、所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法であって、前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力工程と、前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理工程と、前記形状処理工程で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理工程と、前記線状部材の実長と前記長さ処理工程で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力工程で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力工程で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する形状決定工程とを備え、前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、前記形状決定工程は、前記形状処理工程を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する。
【0021】
本発明の他の一態様にかかる多関節ロボットの線状部材形状シミュレーションプログラムは、所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める多関節ロボットの線状部材形状シミュレーションプログラムであって、コンピュータに、前記線状部材の始点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記始点位置での接線方向を表す始点ベクトル、前記線状部材の終点位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記終点位置での接線方向を表す終点ベクトル、前記始点位置と前記終点位置との間に、前記線状部材が通る１又は複数の通過点の位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記通過点での接線方向を表す通過点ベクトル、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、前記線状部材の形状を表す曲線における前記調整用通過点での接線方向を表す調整用通過点ベクトル、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力工程と、前記始点位置、前記始点ベクトル、前記終点位置、前記終点ベクトル、前記通過点の位置、前記通過点ベクトル、前記調整用通過点の位置および前記調整用通過点ベクトルに基づいて前記線状部材の形状を求める形状処理工程と、前記形状処理工程で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理工程と、前記線状部材の実長と前記長さ処理工程で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力工程で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力工程で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する形状決定工程とを実行させ、前記１又は複数の通過点のうちの少なくとも１つは、前記多関節ロボットのアームに前記線状部材が巻き付くように設定されており、前記調整パラメータは、前記調整用通過点を移動せるための、前記形状処理工程および前記長さ処理工程を繰り返し実行する際の１回分の移動量および移動方向であり、前記形状決定工程は、前記形状処理工程を実行する際に、前記調整用通過点の位置を、前記調整パラメータの１回分の移動量で前記調整パラメータの移動方向へ移動させた位置に、変更する。
【0022】
このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法および該プログラムは、線状部材における始点位置と終点位置との間に、前記線状部材が通る１または複数の通過点を設定できるので、例えば巻き付き等の、より複雑な形状の線状部材を表現できる。したがって、上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレーション方法および該プログラムは、より複雑な形状であっても、線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明にかかる多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、より複雑な形状であっても、線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータを備える溶接システムの概略構成を説明するための図である。
【図2】前記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図3】線状部材の一例であるガイドケーブルにおける各点を説明するための図である。
【図4】一例として、アームにガイドケーブルを巻き付けるように通過点を設定する場合を説明するための図である。
【図5】ガイドケーブルの癖を考慮した調整用通過点の移動方向を説明するための図である。
【図6】前記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータの動作を示すフローチャートである。
【図7】変形形態でのシミュレーション結果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【0026】
実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、所定の姿勢の多関節ロボットにおける、前記多関節ロボットに付属する線状部材の形状を求める装置である。前記線状部材は、一方向に長尺な線状の部材であって、その形状を変形できる前記部材であれば、任意の部材であってよく、例えば、用途に応じてアーム先端に取り付けられたツールに給電するためのケーブルや、前記ツールに原材料等を供給するためのチューブあるいは前記原材料の線材等である。この多関節ロボットの線状部材形状シミュレータは、前記線状部材における始点位置と終点位置との間に、前記線状部材が通る１または複数の通過点の位置、前記線状部材が通り、前記線状部材の長さを調整する調整用通過点の初期位置、および、前記調整用通過点の調整パラメータを入力する入力部と、前記線状部材の形状を求める形状処理を実行する形状処理部と、前記形状処理部で求めた前記線状部材の形状での前記線状部材の長さを求める長さ処理を実行する長さ処理部と、前記線状部材の実長と前記長さ処理部で求めた前記線状部材の長さとの差が許容値以下となるまで、前記入力部で入力された通過点の位置を用いるとともに前記入力部で入力された調整用通過点の初期位置を初期値として用いて、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する形状決定部とを備え、前記形状決定部は、前記形状処理を実行する際に、前記調整パラメータを変更する。以下、このような多関節ロボットの線状部材形状シミュレータならびにこれに実装される線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムについて、溶接システムに適用された場合を例に、より具体的に説明する。なお、多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ、該方法および該プログラムは、溶接システムへの適用に限定されるものではなく、前記線状部材が付属する多関節ロボットを用いる任意のシステムに適用できる。
【0027】
図１は、実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータを備える溶接システムの概略構成を説明するための図である。図１Ａは、全体構成を示し、図１Ｂは、移動装置を備える場合を示し、図１Ｃは、アームにワイヤ送給装置ＷＳを備える場合を示す。図２は、前記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータの構成を示すブロック図である。図３は、線状部材の一例であるガイドケーブルにおける各点を説明するための図である。図３では、ガイドケーブルのシミュレーション前の初期状態の形状を相対的に長い破線（－ － －）で示し、ガイドケーブルのシミュレーション後の状態の形状を相対的に短い破線（・ ・ ・）で示す。図４は、一例として、アームにガイドケーブルを巻き付けるように通過点を設定する場合を説明するための図である。図５は、ガイドケーブルの癖を考慮した調整用通過点の移動方向を説明するための図である。図５Ａは、側面図であり、図５Ｂは、正面図である。
【0028】
実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータを備える溶接システムＳＹは、例えば、図１Ａに示すように、多関節ロボットＭＲと、制御装置ＣＬと、教示ペンダントＴＰと、オフライン教示装置ＴＣとを備える。
【0029】
多関節ロボット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、複数の関節を持つアームＡＭを備えるロボットであり、例えば、６個の第１ないし第６関節Ｊ１～Ｊ６を備える自由度６の垂直６軸ロボットである。アームＡＭの先端の手首部ＷＲには、ツールの一例として本実施形態では溶接トーチＷＴが設けられ、多関節ロボット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を溶接できる。ガイドケーブルＧＣは、前記溶接ワイヤを案内する、一方向に長尺なチューブ状の部材（中空な部材）であり、前記溶接ワイヤは、ガイドケーブルＧＣの内部を通って溶接トーチＷＴへ案内され、溶接トーチＷＴに供給される。ガイドケーブルＧＣの一方端部は、手首部ＷＲに設置されたケーブル把持部ＣＨによって把持されて支持される。ガイドケーブルＧＣの他方端は、例えば、図１Ｃに示すように、前記先端とは反対の端部であって第４関節Ｊ４付近におけるアームＡＭの上部に設置され、前記溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置ＷＳによって支持されてよいが、本実施形態では、例えば、図１Ｂに示すように、多関節ロボットＭＲの上方の所定位置に配置された移動装置ＭＤによって支持される。移動装置ＭＤは、例えばツールバランサーを備えて構成され、ガイドケーブルＧＣの他方端を所定の範囲内で所定の移動方向、例えば、上下方向（ｚ方向）に移動することでガイドケーブルＧＣの他方端の位置を変更する装置である。ガイドケーブルＧＣの他方端を所定の基準位置（ｚ０）から、下方向（－ｚ方向）の位置（ｚ１）に下げることで、ガイドケーブルＧＣの他方端の位置を多関節ロボットＭＲのアームＡＭに近づけることにより、ガイドケーブルＧＣの可動域を変更できる。ガイドケーブルＧＣは、多関節ロボットに付属する線状部材の一例である。
【0030】
教示ペンダントＴＰは、制御装置ＣＬに接続され、多関節ロボット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、多関節ロボットＭＲの動作に対する教示（ティーチング）では、手動操作によって多関節ロボットＭＲを実際に動作させることによって、ワークＷＫに対する溶接トーチＷＴの移動経路や位置等が教示される。
【0031】
オフライン教示装置ＴＣは、多関節ロボットＭＲをコンピュータの仮想空間における仮想ロボットモデルとして再現し、この仮想ロボットモデルに前記多関節ロボットＭＲの動作を模擬させることによって、動作目的に応じて多関節ロボットＭＲを動作させるための動作データ（動作プログラム、教示プログラム）を作成する装置である。このオフライン教示装置ＴＣで作成された動作データは、例えばデータを記録（または記憶）する記録媒体（記憶媒体）に記録（記憶）され、この記録媒体から制御装置ＣＬに読み込まれ、制御装置ＣＬに記憶される。前記記録媒体（記憶媒体）は、例えば、フレキシブルディスクや、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）や、ＤＶＤ－Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）や、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリや、ＳＤカード（登録商標）等である。なお、前記動作データは、オフライン教示装置ＴＣと制御装置ＣＬとを通信可能に接続することで、データ通信によりオフライン教示装置ＴＣから制御装置ＣＬへ送信され、制御装置ＣＬに記憶されてもよい。
【0032】
実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤは、本実施形態では、一例として、このオフライン教示装置ＴＣに備えられている。
【0033】
制御装置ＣＬは、多関節ロボットＭＲを、教示ペンダントＴＰやオフライン教示装置ＴＣで予め教示され作成された動作データ（動作プログラム、教示プログラム）に従って、多関節ロボットＭＲを制御し、溶接トーチＷＴでワークＷＫを溶接するための装置である。
【0034】
前記オフライン教示装置ＴＣに備えられた、実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤは、例えば、図２に示すように、制御処理部１と、入力部２と、表示部３と、インターフェース部（ＩＦ部）４と、記憶部５とを備える。
【0035】
入力部２は、制御処理部１に接続され、例えば教示開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば動作データの名称や移動装置ＭＤの有無等の、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）の稼働を行う上で必要な各種データを線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）に入力する装置であり、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である。
【0036】
本実施形態では、入力部２には、例えば、図３に示すように、多関節ロボットＭＲの所定の第１姿勢での、前記線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣにおける始点ｐｓの位置（始点位置）Ｐｓおよびその始点ベクトルＶｓ、前記初期姿勢でのガイドケーブルＧＣにおける終点ｐｅの位置（終点位置）Ｐｅおよびその終点ベクトルＶｅ、ならびに、ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒが入力される。前記始点ベクトルＶｓは、ガイドケーブルＧＣの形状を表す曲線における始点位置Ｐｓでの接線方向を表すベクトルであり、前記終点ベクトルＶｅは、ガイドケーブルＧＣの形状を表す曲線における終点位置Ｐｅでの接線方向を表すベクトルである。
【0037】
そして、入力部２には、例えば、図３に示すように、これら始点ｐｓの始点位置Ｐｓと終点ｐｅの終点位置Ｐｅとの間にガイドケーブルＧＣが通る１または複数の通過点ｐｉの位置（通過点位置）Ｐｉ、前記ガイドケーブルＧＣが通り、前記ガイドケーブルＧＣの長さＬを調整する調整用通過点ｑの位置（調整用通過点位置）Ｑの初期位置、および、前記調整用通過点の調整パラメータが入力される（ｉ＝１、２、３、・・・）。なお、図３において、Ｖｉは、前記通過点ｐｉにおけるベクトル（通過点ベクトル）を表し、Ｕは、前記調整用通過点ｑにおけるベクトル（調整用通過点ベクトル）を表す。
【0038】
この通過点ｐｉを設定する際に、例えば、図４に示すように、アームＡＭにガイドケーブルＧＣが巻き付くように通過点ｐ１、ｐ２が設定されてよい。これにより、例えば巻き付き等の、より複雑な形状のガイドケーブルＧＣが表現できる。なお、ガイドケーブルＧＣのアームＡＭへの巻き付きは、必ずしもアームＡＭ周りを１周する必要はなく、１周未満であってよい。図４に示す例では、ガイドケーブルＧＣは、アームＡＭに半周程度で巻き付いている。
【0039】
前記調整用通過点ｑの調整パラメータは、例えば、本実施形態では、ガイドケーブルＧＣの形状を求めるための、前記形状処理および前記長さ処理の繰り返しにおける１回の移動量△Ｍおよび移動方向Ｕｍである。前記１回の移動量△Ｍは、予め適宜な値に設定される。前記移動方向Ｕｍは、任意に設定されてよいが、ガイドケーブルＧＣに付いた癖を考慮して設定することで、例えば癖を考慮したたわみ等の形状のガイドケーブルＧＣが表現できる。例えば、図５に示すように、紙面平面視にて右上方向に曲がり癖がガイドケーブルＧＣに付いている場合では、この曲がり癖の方向を表すベクトル（癖ベクトル）Ｖｈが設定され、これと重力のベクトル（重力ベクトル）Ｖｇとの合成ベクトルの方向に、移動方向Ｕｍが設定される。
【0040】
表示部３は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、入力部２から入力されたコマンドやデータ、および、オフライン教示装置ＴＣ（線状部材形状シミュレータＤ）によって生成された仮想空間における仮想ロボットモデル（ガイドケーブルＧＣを含む）等を表示する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置等である。
【0041】
なお、入力部２および表示部３は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部２は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置である。このタッチパネルでは、表示部３の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示部３に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）に入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）が提供される。
【0042】
ＩＦ部４は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部４は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。
【0043】
記憶部５は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、例えば、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）の各部２～５を制御する制御プログラムや、線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣの形状を求める形状処理を実行する形状処理プログラムや、前記形状処理プログラムで求めた前記ガイドケーブルＧＣの形状でのガイドケーブルＧＣの長さＬを求める長さ処理を実行する長さ処理プログラムや、前記ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒと前記長さ処理プログラムで求めた前記ガイドケーブルＧＣの長さＬとの差が許容値以下となるまで、前記入力部２で入力された通過点ｐｉの位置Ｐｉを用いるとともに前記入力部２で入力された調整用通過点ｑの初期位置Ｑを初期値として用いて、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行する形状決定プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば前記許容値等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部５は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部５は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部１のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。また、記憶部５は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。
【0044】
制御処理部１は、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）の各部２～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、多関節ロボットＭＲを仮想空間の仮想ロボットモデルとして再現し、この仮想ロボットモデルに多関節ロボットＭＲの動作を模擬させることによって、動作目的に応じた多関節ロボットＭＲの動作の動作データ（動作プログラム、教示プログラム）を生成し、その際に、所定の姿勢の多関節ロボットＭＲにおける、前記多関節ロボットＭＲに付属する線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣの形状を求めるための回路である。制御処理部１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部１は、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部１１、形状処理部１２、長さ処理部１３および形状決定部１４を機能的に備える。
【0045】
制御部１１は、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）の各部２～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）の全体制御を司るものである。
【0046】
形状処理部１２は、前記線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣの形状を求める形状処理を実行するものである。より具体的には、まず、形状処理部１２は、多関節ロボットＭＲを第１姿勢から、前記動作データに基づいて次の所定の第２姿勢に動作した場合の動作後におけるガイドケーブルＧＣの始点位置Ｐｓ、始点ベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅおよび終点ベクトルＶｅを、いわゆる順変換処理によって求める。前記順変換処理は、大略、多関節ロボットＭＲの各関節値に基づいて、各リンクの位置およびその姿勢、ならびに、多関節ロボットＭＲの先端の位置およびその姿勢を求める処理であり、公知の常套手段が用いられる。そして、形状処理部１２は、始点位置Ｐｓ、始点ベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅ、終点ベクトルＶｅ、通過点位置Ｐｉ、通過点ベクトルＶｉ、調整用通過点位置Ｑおよび調整用通過点ベクトルＵに基づいてガイドケーブルＧＣの形状を求める。より詳しくは、例えば、形状処理部１２は、各位置Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｉ、Ｑを通り、各位置Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｉ、Ｑでの各接線が各ベクトルＶｓ、Ｖｅ、Ｖｉ、Ｕの各方向に一致するスプライン曲線をガイドケーブルＧＣの形状として求める。
【0047】
ｘｙｚ直交座標系において、媒介変数をｔとしたｘ＝ｆｘ（ｔ）、ｙ＝ｆｙ（ｔ）、ｚ＝ｆｚ（ｔ）となるスプライン曲線Ｓｉ（ｔ）は、次式１で与えられる。ガイドケーブルＧＣの通る各点ｐｓ、ｐｅ、ｐｉ、ｑの各位置Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｉ、Ｑは、次式２－１～２－３で与えられる。各点ｐｓ、ｐｅ、ｐｉ、ｑの各単位ベクトルをＶｉ＝（Ｖｘｉ、Ｖｙｉ、Ｖｚｉ）とし、各単位ベクトルの重みをｗｉとした場合、スプライン曲線の境界条件は、次式３によって与えられ、これにより、スプライン曲線Ｓｉ（ｔ）の各係数Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉ、Ｄｉが求められる。ここで、Ｗｓは、始点ｐｓに対する重みであり、Ｗｅは、終点ｐｅに対する重みである。これらｗｉ重みは、後述の変形形態において詳述されるが、ここでは、予め適宜な値に設定される。
【0048】
【数1】
【0049】
【数2】
【0050】
【数3】
【0051】
長さ処理部１３は、形状処理部１２で求めた、前記線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣの形状での長さＬを求める長さ処理を実行するものである。前記長さＬは、次式４によって求められる。
【0052】
【数4】
【0053】
形状決定部１４は、前記線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒと前記長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬとの差が許容値Ｔｈ以下となるまで、前記入力部２で入力された通過点ｐｉの通過点位置Ｐｉを用いるとともに前記入力部２で入力された調整用通過点ｑの初期位置Ｑを初期値として用いて、前記形状処理および前記長さ処理を繰り返し実行するものである。前記許容値Ｔｈは、ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒ等を勘案することによって、例えば７［ｍｍ］や５［ｍｍ］や３［ｍｍ］等の適宜な値に決定される。
【0054】
本実施形態では、前記形状決定部１４は、このガイドケーブルＧＣの形状を求めるための繰り返しにおける前記形状処理を実行する際に、前記調整パラメータを変更（更新）する。より具体的には、形状決定部１４は、調整用通過点位置Ｑを、１回分の移動量△Ｍで移動方向Ｕｍへ移動させた位置に変更する。
【0055】
そして、本実施形態では、前記形状決定部１４は、前記形状処理を実行する際に、長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬが前記ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒより長い場合に、所定の変更方向に所定の範囲内で所定の変更量△ｚだけ前記ガイドケーブルＧＣにおける終点位置ｐｅを変更する。前記所定の変更方向は、移動装置ＭＤによってガイドケーブルＧＣの他方端の位置を移動できる方向であり、図１Ｂに示す例では－ｚ方向である。前記所定の範囲は、移動装置ＭＤによってガイドケーブルＧＣの他方端の位置を変更できる範囲であり、図１Ｂに示す例ではｚ０からｚ１までの範囲である。前記所定の変更量△ｚは、例えば、本実施形態では、ガイドケーブルＧＣの形状を求めるための、前記形状処理および前記長さ処理の繰り返しにおける１回の変更量△ｚである。前記１回の変更量△ｚは、予め適宜な値に設定される。
【0056】
これら制御処理部１、入力部２、表示部３、ＩＦ部４および記憶部５は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。これら各部１～５を構成するコンピュータは、例えば、溶接工場におけるオペレーションルームに配置され、コンソールに組み込まれてよく（コンソールと兼用されてよく）、あるいは、コンソールと別体であってもよい。
【0057】
次に、本実施形態の動作について説明する。図６は、前記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータの動作を示すフローチャートである。
【0058】
このような構成の多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）は、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部１には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部１１、形状処理部１２、長さ処理部１３および形状決定部１４が機能的に構成される。
【0059】
図６において、線状部材の形状決定に関し、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）は、まず、初期設定を行う（Ｓ１）。この初期設定では、オペレータ（ユーザ）は、入力部２から、多関節ロボットＭＲの第１姿勢でのガイドケーブルＧＣにおいて、始点位置Ｐｓ、始点ベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅ、終点ベクトルＶｅ、ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒ、および、移動装置ＭＤの有無（図１Ｂに示す例では有り、図１Ｃに示す例では無し）を入力する。本実施形態では、例えば移動装置ＭＤ有りが入力される。これにより、線状部材形状シミュレータＤは、入力部２からこれらの入力を受け付け、これらを記憶部５に記憶する。移動装置ＭＤが有りの場合では、前記オペレータは、さらに、入力部２から、変更方向（図１Ｂに示す例では－ｚ方向）、ガイドケーブルＧＣの形状を求めるための繰り返しにおける１回の変更量△ｚおよびその範囲（図１Ｂに示す例ではｚ０～ｚ１）を入力する。これにより、線状部材形状シミュレータＤは、入力部２からこれらの入力を受け付け、これらを記憶部５に記憶する。なお、許容値Ｔｈは、この初期設定の処理Ｓ１で入力され、記憶されてよく、あるいは、予め記憶されてもよい（プログラムに予め組み込まれてもよい）。
【0060】
次に、線状部材形状シミュレータＤは、制御処理部１の形状処理部１２によって、多関節ロボットＭＲを第１姿勢から、前記動作データに基づいて次の所定の第２姿勢に動作した場合の動作後におけるガイドケーブルＧＣの始点位置Ｐｓ、始点ベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅおよび終点ベクトルＶｅを順変換処理によって求める（Ｓ２）。
【0061】
次に、線状部材形状シミュレータＤは、通過点ｐｉ、ｑの設定を行う（Ｓ３）。オペレータは、入力部２から、通過点位置Ｐｉ、通過点ベクトルＶｉ、調整用通過点位置Ｑの初期位置、調整用通過点ベクトルＵ、ガイドケーブルＧＣの形状を求めるための繰り返しにおける１回の移動量△Ｍおよび移動方向Ｕｍを入力する。これにより、線状部材形状シミュレータＤは、入力部２からこれらの入力を受け付け、これらを記憶部５に記憶する。
【0062】
図４に示すように、ガイドケーブルＧＣがアームＡＭに巻き付く場合には、ガイドケーブルＧＣを多関節ロボットＭＲのアームＡＭに巻き付かせる通過点ｐｉを設定し、その通過点位置Ｐｉを入力する。移動方向Ｕｍは、直接的に入力されてもよいが、本実施形態では、図５を用いて上述したように、ガイドケーブルＧＣの曲がり癖の方向を表す癖ベクトルＶｈで間接的に入力される。制御処理部１は、癖ベクトルＶｈと重力ベクトルＶｇとの合成ベクトルを求め、この合成ベクトルの方向を移動方向Ｕｍとして設定する。
【0063】
次に、線状部材形状シミュレータＤは、形状処理部１２によって、始点位置Ｐｓ、始点ベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅ、終点ベクトルＶｅ、通過点位置Ｐｉ、通過点ベクトルＶｉ、調整用通過点位置Ｑおよび調整用通過点ベクトルＵに基づいてガイドケーブルＧＣの形状を求める（Ｓ４、形状処理）。本実施形態では、境界条件により各係数Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉ、Ｄｉを求めることによって、ガイドケーブルＧＣの形状を表すスプライン曲線Ｓｉ（ｔ）が求められる。
【0064】
次に、線状部材形状シミュレータＤは、制御処理部１の長さ処理部１３によって、形状処理部１２で求めたガイドケーブルＧＣの形状での長さＬを求める（Ｓ５、長さ処理）。
【0065】
次に、線状部材形状シミュレータＤは、制御処理部１の形状決定部１４によって、ガイドケーブルＧＣの実長Ｌｒと処理Ｓ５によって長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬとの差が許容値Ｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ６）。この判定の結果、前記差が許容値Ｔｈ以下ではない場合（前記差が許容値Ｔｈを超える場合、Ｎｏ）には、線状部材形状シミュレータＤは、次に、処理Ｓ７を実行する。一方、前記差が許容値Ｔｈ以下である場合（Ｙｅｓ）には、線状部材形状シミュレータＤ（オフライン教示装置ＴＣ）は、本処理を終了し、このように求められた形状でガイドケーブルＧＣを、表示部３に表示されている仮想空間の仮想ロボットモデルに対し、表示する。
【0066】
前記処理Ｓ７では、線状部材形状シミュレータＤは、制御処理部１の形状決定部１４によって、移動装置ＭＤの有無を判定する。この判定の結果、移動装置ＭＤの有りの場合（有り、Ｙｅｓ）には、線状部材形状シミュレータＤは、次に、処理Ｓ８を実行し、前記判定の結果、移動装置ＭＤの無しの場合（無し、Ｎｏ）には、線状部材形状シミュレータＤは、次に、処理Ｓ９を実行する。
【0067】
この処理Ｓ８では、線状部材形状シミュレータＤは、形状決定部１４によって、長さ調整が必要か否かを判定する。より具体的には、形状決定部１４は、ガイドケーブルＧＣにおける実長Ｌｒと処理Ｓ５によって長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬとを比較し、この比較の結果、ガイドケーブルＧＣにおける実長Ｌｒより処理Ｓ５によって長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬが長い場合には、調整が必要と判定され（Ｙｅｓ）、線状部材形状シミュレータＤは、次に、処理Ｓ１０を実行する。一方、前記比較の結果、ガイドケーブルＧＣにおける実長Ｌｒより処理Ｓ５によって長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬが長くない場合（ガイドケーブルＧＣにおける実長Ｌｒより処理Ｓ５によって長さ処理部１３で求めたガイドケーブルＧＣの長さＬが短い場合）には、調整が必要ないと判定され（Ｎｏ）、線状部材形状シミュレータＤは、次に、処理Ｓ９を実行する。
【0068】
前記処理Ｓ９では、線状部材形状シミュレータＤは、形状決定部１４によって、調整用通過点位置Ｑを、１回分の移動量△Ｍで移動方向Ｕｍへ移動させた位置に変更し、次に、処理Ｓ４を実行する（処理が処理Ｓ４に戻される）。
【0069】
前記処理Ｓ１０では、線状部材形状シミュレータＤは、形状決定部１４によって、ガイドケーブルＧＣの終点位置ｐｅを、回分の変更量△ｚで変更方向（図１Ｂに示す例では－ｚ方向）へ移動させた位置に変更し、次に、処理Ｓ４を実行する（処理が処理Ｓ４に戻される）。
【0070】
なお、ガイドケーブルＧＣの形状を求めるための繰り返しの回数が予め設定された所定の回数に達した場合に、この繰り返しが強制的に終了され、ガイドケーブルＧＣの形状が決定できない旨が表示部３に表示されてもよい。この表示により、新たに図６に示す上述の各処理が開始され、処理Ｓ３では、オペレータは、前回とは異なる通過点ｐｉおよび調整用通過点ｑを設定すればよい。
【0071】
以上説明したように、実施形態における多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤならびにこれに実装された線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣにおける始点位置ｐｓと終点位置ｐｅとの間に、前記線状部材が通る１または複数の通過点ｐｉを設定できるので、例えば巻き付き等の、より複雑な形状の線状部材を表現できる。したがって、上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、より複雑な形状であっても、線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0072】
上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、前記繰り返しにおける１回の移動量△Ｍおよび移動方向Ｕｍを調整パラメータとして持つので、例えば線状部材の癖を考慮した線状部材のたわみ等の形状の線状部材を表現できる。したがって、上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、例えば線状部材の癖によるたわみ等を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0073】
上記多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムは、形状処理を実行する際に、線状部材の一例であるガイドケーブルＧＣにおける終点位置ｐｅを変更するので、例えばツールバランサー等の、ガイドケーブルＧＣにおける終点位置ｐｅを調節する装置（器具）を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0074】
本実施形態によれば、多関節ロボットＭＲのアームＡＭに巻き付いた線状部材の形状を近似曲線で求めることができる多関節ロボットの線状部材形状シミュレータＤ、線状部材形状シミュレーション方法および線状部材形状シミュレーションプログラムが提供できる。
【0075】
なお、上述の実施形態では、形状処理部１２は、始点位置Ｐｓ、前記始点位置ＰｓでのベクトルＶｓ、終点位置Ｐｅ、前記終点位置ＰｅでのベクトルＶｅ、前記通過点ｐｉの位置Ｐｉ、前記通過点ｐｉの位置ＰｉでのベクトルＶｉ、調整用通過点ｑの位置Ｑおよび前記調整用通過点ｑの位置ＱでのベクトルＵに基づいて線状部材の形状を求めている。これによれば、ベクトルの大きさを調整することで、線状部材の剛性を考慮して線状部材の形状を近似曲線で求めることができる。
【0076】
より具体的には、上述の例では、式１ないし式３によって線状部材の形状が求められており、式３における各ベクトルの重みｗｉを調整することによって線状部材の剛性が表現できる。始点ｐｓおよび終点ｐｅに対する各重みＷｓ、Ｗｅを調整したシミュレーション結果の一例が図７に示されている。
【0077】
図７は、変形形態でのシミュレーション結果を説明するための図である。図７Ａは、Ｗｓ＝Ｗｅ＝１の場合の結果を示し、図７Ｂは、Ｗｓ＝Ｗｅ＝２の場合の結果を示し、図７Ｃは、Ｗｓ＝Ｗｅ＝３の場合の結果を示す。これら図７Ａないし図７Ｃにおける調整用通過点ｑに対する重みｗｉは、１である。
【0078】
図７Ａないし図７Ｃの各図を比較すると分かるように、始点ｐｓおよび終点ｐｅに対する各重みＷｓ、Ｗｅが大きくなるに従って、ガイドケーブルＧＣは、始点ｐｓおよび終点ｐｅでの各ベクトルＶｓ、Ｖｅの方向から曲がりにくくなっており、したがって、始点ｐｓおよび終点ｐｅに対する各重みＷｓ、ＷｅでガイドケーブルＧＣの始終端の剛性が表現できている。
【0079】
また、巻き付き等のより複雑な形状のガイドケーブルＧＣを表現するときに設定する通過点ｐｉや調整用通過点ｑでの各ベクトルの重みｗｉを調整することで、始終端以外のガイドケーブルＧＣの剛性を表現することができる。
【0080】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【0081】
ＴＣ オフライン教示装置
Ｄ 多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ
ＭＲ 多関節ロボット
１ 制御処理部
２ 入力部
３ 表示部
５ 記憶部
１１ 制御部
１２ 形状処理部
１３ 長さ処理部
１４ 形状決定部
Ｄ 多関節ロボットの線状部材形状シミュレータ
ＭＲ 多関節ロボット
１ 制御処理部
２ 入力部
３ 表示部
５ 記憶部
１１ 制御部
１２ 形状処理部
１３ 長さ処理部
１４ 形状決定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
