(57)【要約】  シミュレーションプログラムを用いて産業ロボットをプログラミングする方法において、手動プログラミング機器を用いて制御コマンドを入力し、当該コマンドがロボットのデータに基づいてスクリーン上にロボットの移動及び／又は処理経過としてビジュアル表示される。取り扱われるべき対象が同様にスクリーン上に示され、ロボットと対象の三次元画像が再現される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレーションプログラムを用いて産業ロボットをプログラミングするための方法にして、
−手動プログラミング機器を用いて制御コマンドが入力され、このコマンドがロボットデータに基づいてロボットの移動経過及び／又は処理経過としての画像面にビジュアル表示され、
−取り扱われるべき対象が同じく画像面に示され、及び
−ロボットと対象の三次元画像が再現される
方法。
【請求項２】
三次元画像がその光学的な結像特性において任意に変更されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
オペレータの位置とその変化が検知され、それから眺望と間隔に関する視角と画像内容の適合が導き出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
投影面にロボットと対象を表示するために立体的投影装置を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に係る方法を実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業ロボット（工業ロボット）をプログラミングするための装置と方法に関する。特にプログラムを用いて、処理されるべき三次元対象に関する三次元移動路（軌跡／軌道）が生じ、記憶・蓄積される。
【背景技術】
【０００２】
ロボットプログラムはオフラインとオンラインで提供され得る。
オフラインプログラミングの場合、所謂シミュレーションソフトを次のように適用することが知られている：ロボットの幾何学的形態と運動学、ロボットの作業位置及び対象、例えば車体が数学モデルとして若しくはＣＡＤデータとしてコンピュータに記憶され、そこからグラフィックプログラムによって二次元画像がディスプレイに得られる。このために現実の対象の存在、あるいはロボットの存在すら必要ない。ＣＡＤデータ若しくは数学モデルは、例えば現実のボディのプロトタイプやロボット設備におけるロボットを有する動的機能性全てを含んでいる。このシミュレーションソフトを用いて、ロボットの全ての移動路もディスプレイ上に再現される。これらは記憶可能で、その後に現実のロボットを用いて現実の対象で実践され得る。
【０００３】
シミュレーションソフトの取り扱いは、効果的な使用を達成するために、高い講習費用と永続的な訓練を必要とする。そのようなシミュレーションソフトの例は、市販のTecnomatix GmbH社製「eM-Workplace」である。確かに、具体的な対象を確立する必要がないという利点がある。
【０００４】
オンラインプログラミングの場合、言及された現実のプログラミングでも、現実の対象、例えば車体と現実のロボットが存在する。軌道制御のために、開閉キャビネットが設けられる。構造上存するコンポーネントの場合のみ、プログラミングは実行され得る。手動プログラミング機器の操作によって、ロボットは空間上様々な地点に位置取りすることができる。これらの地点はその（直線的、環状等の）始動／アプローチに関する特性と空間上のその方位に関する画定を維持する。
【０００５】
記憶された地点は、全体としてここでもロボットプログラムであることを明らかにする。これはロボットの各作業プロセスを示し、任意に何度も再現可能である。手動プログラミング機器の操作は、習熟したロボットプログラム化によって迅速に使いこなし得、また習熟していないオペレータにとっても迅速に習得可能である。この利点に、時間と金銭費用を要する具体的な対象を確立しなければならない不具合が相対している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、プログラミングプロセスを迅速に且つ簡単に実行し得る方法と装置を創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、方法においては請求項１に挙げられたやり方を備え、装置においては請求項４の特徴構成を備えることで解決される。
本発明によって、手動プログラミング機器の操作の効率は、ロボット・シミュレーションソフトの機能性と結び付けられる。現実のハードウェアとロボットシミュレーションの高い機能性の独立性は、現実のロボットの速やかに習得でき且つ効率的な操作を伴う。
【０００８】
ロボットと対象の三次元視覚化（ビジュアル表示）によって、複雑な幾何学的形状・構造の場合にも、空間的印象が呼び起こされ、ロボット制御のプログラミングを軽減する。ロボット・シミュレーションの利点、簡単な取り扱い性及び習得性は、それに伴って、従来のプログラミングの利用者に受け入れ易いものとなった。
【０００９】
本発明の核心は、ロボットの現実のプログラミングとロボット・シミュレーションを用いたプログラミングの間の結び付きである。この連結によって、現実の手動プログラミング機器の古典的な機能性が引き受けられ、シミュレーションの付加的な機能性が補充された。
【００１０】
本発明の有利な展開は、手動プログラミング機器がワイヤレスで、シミュレーションプログラムを含み作動するロボット制御機器と接続されている点にある。（仮想の）ロボットと（仮想の）対象の三次元表示によって、移動路のプログラミングとロボットの作動ステップが、特別な講習費用を要せず、現実のロボットのプログラミングに対する知識を用いて、迅速に且つ確実に可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を、実施例に基づいて詳細に説明する。
唯一の図面において、産業ロボットの仮想プログラミングのための本発明に係る装置の基本的な構成要素が示されている。これらは手動プログラミング機器１、制御機器２及び画像面（スクリーン）３である。手動プログラミング機器１を用いて、産業ロボット（図示せず且つ発明の範囲において実際に存在せず）によって実行される機能が、手動プログラミング機器１に設けられたキーボード（図示せず）を用いるコマンドの入力によって選択される。これは例えば次の機能である：
１．世界座標（Weltkoorinaten）又は比較座標でのロボットの動き
２．ロボットの個々の軸の制御
３．開始地点発生
４．パス発生
５．パスと開始地点の部分変更
６．搬送地点（Anfahrtspunkte）の搬入
７．パスの搬出
【００１２】
これらコマンドは無線で制御機器２に転送される。ここには、ロボットによって処理されるべき対象、例えば車体のデータのためのメモリ４、ロボットと開始地点のデータのためのメモリ５、ロボットのデータの変更とこれら変更の経時順序のためのメモリ６、シミュレーションソフトのための手動プログラミング機器１によって入力されたコマンドの処理のためのプログラムモジュール７ａ、上記メモリ５でのロボットと開始地点のデータの変更のために手動プログラミング機器１によって入力されたコマンドを対応する命令／指示に置換するためのシミュレーションソフト７ｂ、並びにグラフィックスプログラム８がある。グラフィックスプログラム８は画像面３に再現される画像内容を制御する。
【００１３】
手動プログラミング機器１で無電／ダイヤル連絡可能な機能コマンド（ロボットの動き等）は、シミュレーションソフト７ｂに伝送される。
シミュレーションソフト７ｂとの情報伝達は双方向に行われ、即ち、コマンドとデータとが相互の交換において伝送される。双方向の情報伝達は、手動プログラミング機器１によって入力されたコマンドのシミュレーションソフト７ｂへの伝送を保証し、予め設定されたロボットデータと対象データについての選択を伝送する。個々の選択が同様に手動プログラミング機器１によって行われる。
【００１４】
制御機器２において、到達するコマンドはメモリ５に対応する命令で転送され、それでロボットのデータと開始地点の変更がなされる。新しいロボットデータと開始地点は、グラフィックスプログラム８に転送され、変更された画像内容として不図示の投影装置を介して画像面に示される。同時に上記したように変更はメモリ６に記録される。
【００１５】
画像面として特に投影スクリーンが用いられる。それで、複雑な対象とグラフィック関連とが明快に示される。
投影スクリーン上に夫々の対象と産業ロボットが結像される。描写は空間的／立体的になされる。このために一方で投影された立体画像は適当なグラフィックモジュールを使用して作り出される。他方では、所謂シャッタ眼鏡（Shutter-Brillen）を利用することによって、素早い交換において夫々眼鏡ガラスを遮光し開放するオペレータにより、オペレータにとっての見え方の空間的作用がシミュレートされる。シャッタ眼鏡と立体画像の同期化はグラフィックモジュールによってなされる。
【００１６】
オペレータは、対象だけでなくロボットの空間的印象も与えられ、これらを手動プログラミング機器１を介して制御する。その際、制御はロボットの移動路を規定することだけを意味するのではなく、適切で同様に画像において再現される装置を用いて溶接、塗装等のような夫々の作動ステップを決定することも意味する。
【００１７】
手動プログラミング機器１で選択可能である更なる機能によって、仮想の視覚化されたロボット設備におけるロボットの改善した動きが可能である。
１．全ての自由度での対象とロボットの見え方の回転
２．見え方の拡大
３．三次元的見え方
【００１８】
最後に、オペレータの頭の動きと向き調整を検知し見え方を相応しく自動的に変更するトラッキング装置を備えることも可能である。それに伴って、例えばロボットの覗き見難い処理位置にアクセスして、そこでこれを特に正確に制御することが可能である。
【００１９】
それと共に、対象が存在して物理的に現存するロボットと協働する前に、ロボット制御のためのプログラムを得ることが可能である。完全な製造進行が詳しく調べられ、製造設備が設置される前に予備的にプログラム化される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】産業ロボットの仮想プログラミングのための本発明に係る装置の基本的な構成要素を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    手動プログラミング機器
２    制御機器
３    画像面
４，５，６    メモリ
７ａ  プログラムモジュール
７ｂ  シミュレーションソフト
８    グラフィックモジュール
【図１】
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【国際調査報告】
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