(57)【要約】  本発明はロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法を開示し、ロボットによる折り曲げの技術分野に関し、以下のステップを含み、ステップ１、グリッパツール座標系を設け、ステップ２、後部遮蔽フィンガユーザ座標系を決定し、ステップ３、ロボットグリッパの並進運動を行い、且つセンサ状態を検出し、ステップ４、ロボットグリッパは回転運動を実行し、且つセンサ状態を検出することにより、標準的な折り曲げ位置を取得する。本発明はロボットで折り曲げ位置を自動的に探すことを実現し、教示難度を低減させ、折り曲げ品質を高め、特にエレベータ業界では、エレベータドアパネルは折り曲げサイズが同じであるが、成形サイズが異なり、一種の製品の手順を教示するだけで、異なる規格のエレベータドアパネルの加工を実現することができ、メンテナンスコストを削減し、生産効率を高める。
2019518621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法であって、
ロボットグリッパツール座標系（ＴＸ、ＴＹ、ＴＺ）を設け、ＴＺ方向はロボットフランジ端部の法線ベクトルであり、且つ正方向はフランジの引き出し方向であり、ＴＸ方向はロボットのＸ方向と同じであり、右手の法則に従い、ＴＹ方向を決定し、座標系の原点０はＴＺ方向においてフランジ中心とワーク握り平面との交差点であり、ロボットＴＣＰをフランジの中心から新たに設けられたツール座標系上に並進させるステップ１と、
二つの後部遮蔽フィンガのそれぞれのユーザ座標系（ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ；ＸＢ、ＹＢ、ＺＢ）を決定するステップ２であって、  ここで、Ｘ軸は折り曲げ機の下型の中心線Ｍに平行であり、Ｚ軸は折り曲げ機の上型の運動方向に平行であり、且つＺ軸の正方向は上部スライドブロックの下り運動方向と同じであり、Ｙ軸はＸ軸と垂直であり、Ｙ軸の正方向は後部遮蔽フィンガが折り曲げ機の下型へ指向する方向であり、後部遮蔽フィンガ（rear blocking fingers）の中心線と下型縁部との交差点は該後部遮蔽フィンガユーザ座標系の原点０であるステップ２と、
一つの後部遮蔽フィンガユーザ座標系を選択し、ロボットが該ユーザ座標系におけるＸ方向に沿った校正並進マトリックス
【数１】
2019518621.tif 000011
を計算し、ここで、pxはロボットのユーザ座標系においての並進距離であり、
前記校正並進マトリックスに従い、ロボットグリッパの並進運動を行い、運動中に後部遮蔽フィンガセンサの情報をリアルタイムで取得し、そのうちの一つの後部遮蔽フィンガセンサを検出する場合、ロボットグリッパの並進運動を停止させ、ロボットの現在位置での姿勢を記録するステップ３と、
後部遮蔽フィンガセンサの情報状態を判断し、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されたロボットグリッパの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の回転マトリックスを計算し、校正回転マトリックスに従って、ロボットグリッパは情報が検出された後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心として回転運動するステップ４であって、
二つの後部遮蔽フィンガセンサの情報が同時に検出された場合、この時、ロボットグリッパは標準的な折り曲げ位置にあり、
一つの後部遮蔽フィンガセンサの情報のみが検出され、別の後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されなかった場合、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されたロボットの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の校正回転マトリックスを計算し、校正回転マトリックスに従い、ロボットグリッパの回転運動を行い、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出された後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心としてロボットグリッパを別のセンサを検出するまでに回転させ、別のセンサを検出する場合にロボットグリッパの回転運動を停止させ、この時、ロボットグリッパは標準的な折り曲げ位置にあるステップ４とを含む、ロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットで板金を折り曲げる方法に関し、具体的にはロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中国経済の急速な発展に伴い、「中国製造２０２５」の呼びかけに応じるために、ロボットで人を代替する方式で生産力を最適化し、生産品質を保証し、更に生産効率を高める企業はますます多くなっている。従来の板金加工業界もロボットの行列に入り、ロボットによる搬送、折り曲げ、板せん断などを含む。しかし、ロボットは折り曲げ加工業界で大きなトラブルに遭ったように思われ、周知のように、ロボットの多くは教示再生方式を採用するが、折り曲げ加工業界の製品の種類が多く、加工精度が高く、教示難度が高いという特徴により、ロボットの折り曲げ業界での急速な発展が妨げられる。
【０００３】
中国特許文献「ロボットで折り曲げ放出の位置と姿勢を校正する方法及びその装置」（特許出願番号：２０１４１０５５９５１２．１）は関連技術を開示し、該方法は位置検出装置の情報を取得する条件下で、回転マトリックスと並進マトリックスの転換によって標準的な折り曲げ位置を得ることができ、該方法はある程度で折り曲げ品質を保証するものの、教示難度が高く、特に製品の種類が多い場合、異なる板材に対して位置を再び教示する必要があり、そうでなければ位置検出装置の情報を取得できず、それによって標準的な折り曲げ位置を計算することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許出願２０１４１０５５９５１２．１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術に存在する欠陥を克服し、ロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法を提供することであり、それは折り曲げ品質を高めると同時に、教示難度を低減させ、且つメンテナンスコストを削減し、生産効率を高める。
【０００６】
発明の目的を実現するために、本発明が提供するロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法は以下のステップを含む。
ステップ１：ロボットグリッパツール座標系（ＴＸ、ＴＹ、ＴＺ）を設け、ＴＺ方向はロボットフランジ端部の法線ベクトルであり、且つ正方向はフランジの引き出し方向であり、ＴＸ方向はロボットのＸ方向と同じであり、右手の法則に従い、ＴＹ方向を決定し、座標系の原点０はＴＺ方向でのフランジ中心とワーク握り平面との交差点であり、ロボットＴＣＰ（ｔｏｏｌ  ｃｅｎｔｒｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ、ツール中心位置）をフランジの中心から新たに設けられたツール座標系上に並進させる。
【０００７】
ステップ２：二つの後部遮蔽フィンガ（rear blocking fingers）のそれぞれのユーザ座標系（ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ；ＸＢ、ＹＢ、ＺＢ）を決定する: 
ここで、Ｘ軸は折り曲げ機の下型の中心線中心線Ｍに平行であり、Ｚ軸は折り曲げ機の上型の運動方向に平行であり、且つＺ軸の正方向は上部スライドブロックの下り運動方向と同じであり、Ｙ軸はＸ軸と垂直であり、Ｙ軸の正方向は後部遮蔽フィンガが折り曲げ機の下型へ指向する方向であり、後部遮蔽フィンガの中心線と下型縁部との交差点は該後部遮蔽フィンガユーザ座標系の原点０である。
【０００８】
ステップ３：一つの後部遮蔽フィンガユーザ座標系を選択し、ロボットの該ユーザ座標系でのＸ方向に沿った校正並進マトリックス（二つのユーザ座標系はＸ方向が同じであるため、これらの二つのユーザ座標系はＸ方向での校正並進マトリックスが同じである）を計算し、したがって、校正並進マトリックスＴは以下の公式で計算でき、
【数１】
2019518621.tif 000003
ここで、pxはロボットのユーザ座標系での並進距離である。
前記校正並進マトリックスに従い、ロボットグリッパの並進運動を行い、運動中に後部遮蔽フィンガセンサの情報をリアルタイムで取得し、そのうちの一つの後部遮蔽フィンガセンサを検出するとロボットグリッパの並進運動を停止させ、ロボットの現在位置での姿勢を記録する。
【０００９】
ステップ４：後部遮蔽フィンガセンサの情報状態を判断し、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されたロボットグリッパの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の回転マトリックスを計算し、校正回転マトリックスに従い、ロボットグリッパは情報が検出された後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心として回転運動する。
二つの後部遮蔽フィンガセンサの情報が同時に検出された場合、この時、ロボットグリッパは標準的な折り曲げ位置にある；
一つの後部遮蔽フィンガセンサの情報のみが検出され、別の後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されなかった場合、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出されたロボットの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の校正回転マトリックスを計算し、校正回転マトリックスに従い、ロボットグリッパの回転運動を行い、後部遮蔽フィンガセンサの情報が検出された後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心としてロボットグリッパを回転させ、別のセンサを検出するとロボットグリッパの回転運動を停止させ、この時、ロボットグリッパは標準的な折り曲げ位置にある。
【００１０】
ロボットグリッパは標準的な折り曲げ位置にある時、ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、それによって板金の折り曲げを完了する。
【００１１】
ロボットが握っている折り曲げ対象のワークの各辺は、いずれも上記ステップ１〜４に従って標準的な折り曲げ位置を順に自動的に探し、ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、それによって板金の追従折り曲げを完了する。
【００１２】
前記方法のステップは数字１〜４でマークされるが、ステップの先後順序を限定するものと見なされるべきではなく、本明細書に記載される内容に基づき、当業者は上記方法のステップの先後順序を互いに調整できるということを理解できる。
【００１３】
本発明の有益な効果は下のとおりである：１）ロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法は、複雑な教示作業を簡略化し、ロボットに放出位置を大ざっぱに教示するだけで、ロボットは該方法を使用して標準的な折り曲げ位置を自動的に探すことができ、折り曲げ品質を高める。２）折り曲げサイズが同じであるが、成形サイズが異なっている一部の製品に対し、ロボットプログラムは汎用性を有し、いかなる修正も行わず、製品の加工を完了でき、更に前記グリッパと前記工作機械に干渉が存在する可能性があることを考慮し、探し保護距離を設定することにより、安全性を向上させ、メンテナンスコストを削減し、生産効率を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はロボットがツール座標系を設け、ロボットのＴＣＰ点をフランジ中心からグリッパ中心までオフセットすることを示す。
【図２】図２はロボットが二つの後部遮蔽フィンガユーザ座標系を設けることを示す。
【図３】図３はロボットが折り曲げ位置の前の点に置く時のロボットグリッパの現在姿勢を示す。
【図４】図４はロボットグリッパが一つの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系ＡのＹ方向に沿って並進マトリックスを実行した後に、後部遮蔽フィンガセンサ１２を検出した時のロボットの現在姿勢を示す。
【図５】図５はロボットグリッパが一つの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系ＡのＹ方向に沿って並進マトリックスを実行した後に、後部遮蔽フィンガセンサ２２を検出した時のロボットの現在姿勢を示す。
【図６】図６はロボットグリッパが一つの後部遮蔽フィンガのユーザ座標系Ａ方向に沿って並進マトリックスを実行した後に、後部遮蔽フィンガセンサ２２と後部遮蔽フィンガセンサ１２を同時に検出した時のロボットの現在姿勢を示す。
【図７】図７はロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法で完了したエレベータドアパネルの折り曲げ製品である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面及び実施例に合わせて本発明を更に詳細に説明する。
本発明のロボットで折り曲げ位置を自動的に探す方法は、以下のステップを含む。
ステップ１：図１に示すとおり、ロボットグリッパツール座標系（ＴＸ、ＴＹ、ＴＺ）を設け、ＴＺ方向はロボットフランジ端部の法線ベクトルであり、且つ正方向はフランジの引き出し方向であり、ＴＸ方向はロボットのＸ方向と同じであり、右手の法則に従い、ＴＹ方向を決定し、座標系の原点０はＴＺ方向でのフランジ中心とワーク握り平面との交差点であり、ロボットＴＣＰをフランジの中心から新たに設けられたツール座標系上に並進させる。
【００１６】
ステップ２：二つの後部遮蔽フィンガのそれぞれのユーザ座標系（ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ）を決定し、折り曲げ機の下型の中心線ＭはＸＡ方向であり、且つＸＡの正方向は後部遮蔽フィンガ１１が２１へ指向する方向と同じであり、折り曲げ機の上型の運動方向はＺＡ方向であり、且つ正方向は上部スライドブロックの下り運動方向と同じであり、右手の法則に従ってＹＡ方向を決定し、後部遮蔽フィンガの中心線位置と下型縁部との交差点は該後部遮蔽フィンガ１１のユーザ座標系の原点０Ａであり、後部遮蔽フィンガ２１のユーザ座標系の原点は１１と２１間の間隔ｄで並進させることによって取得でき、後部遮蔽フィンガ２１の後部遮蔽フィンガ１１に対するオフセット方向はＹＡ正方向にあるため、後部遮蔽フィンガ２１の後部遮蔽フィンガ１１に対するユーザ座標系は以下の公式で計算でき、
【数２】
2019518621.tif 000004
ここで、T11は後部遮蔽フィンガ１１のユーザ座標系であり、T21は後部遮蔽フィンガ２１のユーザ座標系である。
【数３】
2019518621.tif 000005
は後部遮蔽フィンガ２１のユーザ座標系の後部遮蔽フィンガ１１に対するユーザ座標系の並進マトリックスである。
【００１７】
ステップ３：ロボットのユーザ座標系１１でのＸＡ方向に沿った校正並進マトリックス（ユーザ座標系１１とユーザ座標系２１はＸＡ方向において方向が同じであるため、これらの二つのユーザ座標系はＸＡ方向での校正並進マトリックスが同じである）を計算し、したがって、校正並進マトリックスＴは以下の公式で計算でき、
【数４】
2019518621.tif 000006
ここで、pxはロボットのユーザ座標系１１での並進距離である。
前記校正並進マトリックスに従い、ロボットグリッパの並進運動を行い、運動中に後部遮蔽フィンガセンサの情報をリアルタイムで取得し、そのうちの一つの後部遮蔽フィンガセンサを検出するとロボットグリッパの並進運動を停止させ、ロボットの現在位置での姿勢を記録する。
【００１８】
ステップ４：図４、図５、図６はセンサ情報を検出した時のロボットの姿勢図である。
左右二つの後部遮蔽フィンガセンサ（１２、２２）が同時に情報を検出した場合、この時、ロボットグリッパの位置は標準的な折り曲げ位置である。ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、それによって板金の折り曲げを完了する。
後部遮蔽フィンガセンサ１２の情報が検出され、後部遮蔽フィンガセンサ２２の情報が検出されなかった場合、ロボットのユーザ座標系１１での校正回転マトリックスを計算し、
【数５】
2019518621.tif 000007
ここで、Rθは角度θに関する３×３マトリックスである。θは探しステップサイズであり、固定した角度であり、０＜θ≦４５°である。
【数６】
2019518621.tif 000008
ここでcθはcos(θ)を表し、sθはsin(θ)を表す。
【００１９】
校正回転マトリックスに従い、該後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心としてロボットグリッパを回転させ、毎回θ角度回転させ、別の後部遮蔽フィンガセンサ２２が検出されるまで、ロボットグリッパの回転運動を停止する。ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、それによって板金の折り曲げを完了する。
後部遮蔽フィンガセンサ１２の情報が検出されず、後部遮蔽フィンガセンサ２２の情報が検出された場合、前記方法と同様に、校正回転マトリックスに従い、ロボットユーザ座標系２１の校正回転マトリックスを計算し、
【数７】
2019518621.tif 000009
ここで、Rθは角度θに関する３×３マトリックスである。θは探しステップサイズであり、固定した角度であり、−４５°≦θ＜０である。
【数８】
2019518621.tif 000010
ここでcθはcos(θ)を表し、sθはsin(θ)を表す。
【００２０】
校正回転マトリックスに従い、該後部遮蔽フィンガのユーザ座標系の原点を中心としてロボットグリッパを回転させ、別の後部遮蔽フィンガセンサ１２が検出されるまで、ロボットグリッパの回転運動を停止する。ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、それによって板金の折り曲げを完了する。
【００２１】
本実施例における折り曲げ対象のワークはエレベータドアパネルであり、折り曲げ対象の辺は計四つあり、上記ステップ１〜５に従って各標準的な折り曲げ位置を自動的に探すことを完了し、ロボットは折り曲げ上部スライドブロックを制御して動作させ、追従折り曲げを完了し、それによって図7に示すような製品が得られる。
【図１】
2019518621.tif 000012
【図２】
2019518621.tif 000013
【図３】
2019518621.tif 000014
【図４】
2019518621.tif 000015
【図５】
2019518621.tif 000016
【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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