CN106232304A - 用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法。从数据库中获取近似于新位置数据的既存位置数据，该数据库从涉及既存工件(80)的加工点的数据当中为每个加工点存储表示加工点的位置的既存位置数据和表示末端执行器(22)在该加工点处的方位的既存方位数据。接下来，提取与所获取的既存位置数据相关联的既存方位数据。接下来，使用所提取的既存方位数据使不完整的新方位数据完整。由于该系列过程，能够提高教学数据的精度。

Description

用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法

技术领域

本发明涉及一种用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法，该关节型机器人用于根据教学数据执行操作以将附装至臂的远端的末端执行器顺序地移动到设置在工件上的多个加工点。

背景技术

布置在用于制造汽车车身的生产线上的焊接用关节型机器人在臂的远端上配备有末端执行器(焊枪)，其中通过驱动该臂，将末端执行器移动到各个加工点(各个焊接点)以执行点焊。末端执行器在各个加工点处的方位以及末端执行器在其中两个加工点之间的运动路径事先预设为教学数据。作为教学数据设置方法，尽管已知在线教学和离线教学，但是近年来，对离线教学的需求越来越多。在这种情况下，期望高效地准备教学数据的技术。

在日本专利No.3647404(在下文称为专利文献1)中，公开了一种用于自动地准备与末端执行器的运动路径有关的教学数据的技术。更详细地说，公开了一种技术，该技术用于自动地设置将末端执行器的电极从工件内部拉到工件外部的运动路径以及用于使末端执行器在两个加工点之间移动的运动路径(宽范围运动路径)。

在日本专利No.4000306中(在下文中称为专利文献2)中，公开了一种技术，该技术自动地准备与末端执行器在各个加工点处的方位有关的教学数据。更具体地说，公开了一种技术，其中在已经校正末端执行器在第一车辆类型的任意部位例如窗框的各个加工点处的方位数据后，在第二车辆类型的任意部位例如窗框的各个加工点处使用用于该末端执行器的该方位数据。

发明内容

在专利文献1的技术中，末端执行的运动路径自动地设置。因此，就教学数据来说减少了操作员的负担。然而，操作员仍然必须设置末端执行器在各个加工点处的方位。因此，该技术在这方面效率低下。

根据专利文献2，末端执行器在各个加工点处的方位自动地设置。因此，可以补偿专利文献1的技术的缺陷或效率低下部分。然而，专利文献2的技术仅涉及转用即重复使用规定部位和规定车型之间的数据。如果这种数据在不同车型之间转用和重复使用，则存在教学数据精度下降的可能。

在考虑到上述问题的同时作出了本发明，并且本发明的目的是提供一种用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法，该教学数据准备装置和教学数据准备方法能够通过以高精度有效地设置教学数据而改进在准备用于新的工件的教学数据时的教学操作的效率。

本发明的特征在于一种用于关节型机器人的教学数据准备装置，该关节型机器人根据教学数据执行操作以将附接至臂的远端的末端执行器顺序地移动到设置在工件上的多个加工点，该教学数据准备装置包括：既存数据存储单元，该既存数据存储单元被构造成与每个所述加工点相关联地存储涉及既存工件的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的既存位置数据以及表示所述末端执行器在所述加工点处的方位的既存方位数据；新数据供应单元，该新数据供应单元被构造成供应涉及新工件的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的新位置数据和表示所述末端执行器在所述加工点处的方位的不完整的新方位数据；以及方位数据准备单元，该方位数据准备单元被构造成从所述既存数据存储单元搜索并获取近似于所述新数据供应单元的新位置数据的既存位置数据，提取与所获取的所述既存位置数据相关联的既存方位数据，并且使用所提取的所述既存方位数据使所述不完整的新方位数据完整。

本发明的所述既存方位数据和所述新方位数据可以由以三个旋转轴线为中心的旋转角表示，其中所述三个旋转轴线以所述加工点为参考点相互垂直，并且所述不完整的新方位数据可以由以所述三个旋转轴线当中的与所述加工点的表面的法线方向一致的旋转轴线为中心的旋转角表示。

本发明的方位数据准备单元可以被构造成使所述新位置数据和所述新方位数据彼此相关联并且将它们存储在所述既存数据存储单元中。

本发明可以进一步包括运动路径设置单元，该运动路径设置单元被构造成使用用于每个所述加工点的所述新位置数据和所述新方位数据来设置所述末端执行器在所述新工件的其中两个加工点之间的运动路径。

所述新数据供应单元可以进一步被构造成供应障碍物位置数据，该障碍物位置数据表示位于所述末端执行器能够运动的范围内的障碍物的位置。另外，所述运动路径设置单元可以被构造成确定在所述两个加工点之间是否存在所述障碍物，并且在确定在所述两个加工点之间不存在所述障碍物的情况下可以将所述运动路径设置为以直线连接所述两个加工点的线性路径，并且在确定在所述两个加工点之间存在所述障碍物的情况下可以设置躲避该障碍物的躲避路径。

另外，本发明的特征在于一种用于关节型机器人的教学数据准备方法，该关节型机器人根据教学数据执行操作以将附接至臂的远端的末端执行器顺序地移动到设置在工件上的多个加工点，所述方法包括：新数据供应步骤，该新数据供应步骤供应涉及新工件的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的新位置数据和表示所述末端执行器在所述加工点处的方位的不完整的新方位数据；既存数据搜索步骤，该既存数据搜索步骤从一数据库搜索并获取近似于由所述新数据供应步骤供应的所述新位置数据的既存位置数据，在所述数据库中与每个加工点相关联地存储有涉及既存工件的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的既存位置数据和所述末端执行器在所述加工点处的方位的既存方位数据；既存数据提取步骤，该既存数据提取步骤提取与所获取的所述既存位置数据相关联的所述既存方位数据；以及方位数据准备步骤，该方位数据准备步骤使用所提取的所述既存方位数据来使所述不完整的新方位数据完整。

在本发明的所述方位数据准备步骤中，可以使所述新位置数据和所述新方位数据彼此相关联并存储在所述数据库中。

本发明可以进一步包括运动路径设置步骤，该运动路径设置步骤使用用于每个所述加工点的所述新位置数据和所述新方位数据来设置所述末端执行器在所述新工件的其中两个加工点之间的运动路径。

本发明的所述运动路径设置步骤可以包括：确定步骤，该确定步骤确定在所述两个加工点之间是否存在障碍物；线性路径设置步骤，该线性路径设置步骤在确定所述两个加工点之间不存在所述障碍物的情况下将所述运动路径设置为以直线连接所述两个加工点的线性路径；以及躲避路径设置步骤，该躲避路径设置步骤在确定在所述两个加工点之间存在所述障碍物的情况下设置用于躲避该障碍物的躲避路径。

在本发明中，当设置用于所述新工件的教学数据时，从涉及所述既存工件的所有数据当中搜索一定程度或更大程度近似于所述新工件的数据的数据。因此，可以增加教学数据的精度。

另外，在本发明中，通过规定的近似确定以数学方式搜索在准备所述新方位数据时使用的所述既存方位数据。因此，不管操作员有没有经验，都能够容易地执行所述既存数据的提取。结果，能够方便教学数据的设置操作。

附图说明

图1是示出了关节型机器人的结构的视图；

图2是示意性示出了用于关节型机器人的教学数据准备装置的构造的图；

图3是由方位数据准备单元执行的过程的流程图；

图4是由运动路径设置单元执行的过程的流程图；

图5是由运动路径设置过程执行的过程的流程图；

图6是由运动路径设置过程执行的过程的流程图；

图7是由运动路径设置过程执行的过程的流程图；

图8A是用于描述运动路径的示意图，图8B是用于描述第一躲避路径的示意图，而图8C是用于描述第三躲避路径的示意图；

图9是示出固体和工件模型的视图，该固体和工件模型被认为虚拟地位于末端执行器的臂中；

图10A是图示了工件模型的工件固体的中心点的图，而图10B是图示了用于确定主分量线的过程的图；

图11是用于描述第一躲避点(第二躲避点)和第一躲避路径(第三躲避路径)的图；以及

图12是用于描述躲避点的图。

具体实施方式

将参照附图描述根据本发明的用于关节型机器人的教学数据准备装置和教学数据准备方法。根据本发明，假定关于执行车身焊接的关节型机器人来进行教学。

图1示出了关节型机器人12的结构。该关节型机器人12是关节型工业机器人，包括基部14、第一臂16、第二臂18和第三臂20，它们以基座14为基准依次布置。作为焊枪的末端执行器22设置在第三臂20的远端上。末端执行器22相对于第三臂20是可拆装的。第一臂16能够相对于基部14围绕可旋转轴线J1、J2水平和竖直地旋转。第二臂18通过轴线J3与第一臂16可旋转地连接。第二臂18能够经受围绕轴线J4的扭转旋转。第三臂20通过轴线J5与第二臂18可旋转地连接。第三臂20能够经受围绕轴线J6的扭转旋转。轴线J4和轴线J6分别能够经受360°以上的扭转旋转。

作为涉及关节型机器人12的坐标计算和控制的参考点，将轴线J1和轴线J2之间的相交点定义为原点(坐标中心点)，并且围绕该原点，将竖直向上方向(图1中的向上方向)表示为高度Z，将旋转角θ1为θ1＝0时的轴线J2的方向表示为深度Y，而将垂直于高度Z和深度Y的方向表示为宽度X。三维正交坐标系由高度Z、宽度X和深度Y来表示。

末端执行器22是具有在轴线L上打开和关闭的一对电极22a、22b的C型焊枪。在关闭状态下，电极22a、22b在轴线L上的加工点(也被称为TCP(工具中心点))处接触工件。末端执行器22的姿势或方位由以各个中心轴为中心的旋转角限定，这些中心轴是以该加工点为参考点的相互垂直的三个轴线。作为三个轴线中的一个轴线，与电极22a、22b的轴向线L一致的轴线标明为Zr，而围绕轴线Zr的旋转角标明为Rz。轴线Zr与正交于加工点的表面的方向一致。作为三个轴线中的一个轴线，从末端执行器22面向外的轴线标明为Xr，而围绕轴线Xr的旋转角标明为Rx。作为三个轴线中的一个轴线，与轴线Xr和Zr相互垂直的轴线标明为Yr，而围绕轴线Yr的旋转角标明为Ry。末端执行器22的方位由三个旋转角Rx、Ry、Rz表示。

用于轴线J1、J2、J3、J4、J5和J6的驱动机构以及用于电极22a、22b的开闭机构分别由未示出的致动器驱动，并且加工点的坐标由轴线J1至J6的旋转角以及关节型机器人12的各个部件的尺寸来确定。

通过具有这种六轴构造的关节型机器人12的操作，连接至远端的末端执行器22能够移动到车辆邻近的任何任意位置，并且能够以任何任意方位设置。换言之，末端执行器22能够以六个自由度移动。关节型机器人12可以是除了旋转运动之外还具有扩张和收缩运动的机器人，并且可以具有执行平行连杆操作等的操作构件。

关节型机器人12根据在机器人控制器24中设置的教学数据来操作。关节型机器人12和机器人控制器24布置在制造汽车的工厂现场的生产线上。

如图2所示，在关节型机器人教学数据准备装置(在下文中称为“教学数据准备装置”)30中创造和准备在机器人控制器24中设置的教学数据。

教学数据准备装置30包括：既存数据存储单元32，该既存数据存储单元32存储与既存工件的加工点(在该示例中为焊接点)相关联的数据；新数据供应单元34，该新数据供应单元34供应关于新工件的加工点的数据；教学数据准备单元36，该教学数据准备单元36利用既存数据存储单元32和新数据供应单元34的数据创造或准备关于末端执行器22的运动路径的教学数据；以及终端装置38，该终端装置38相对于教学数据准备单元36输出教学数据准备命令信号。

既存数据存储单元32由数据库构成。该数据库存储涉及既存工件的加工点的数据当中的与每个加工点相关联的表示加工点的位置的既存位置数据和表示末端执行器22在加工点处的方位的既存方位数据。既存位置数据是坐标数据(X、Y、Z)，其中既存工件的加工点的位置由参照以上描述的关节型机器人12的原点设置的坐标系来表示。在这种情况下，既存位置数据表示为(Xo、Yo、Zo)。既存方位数据是分别以以上描述的三个轴线(Xr、Yr、Zr)为中心的旋转角(Rx、Ry、Rz)的数据。既存方位数据在这种情况下表示为(Rxo、Ryo、Rzo)。

由于存储在既存数据存储单元32中的数据量变得更大，其增加了教学数据可以自动生成的可能性。在工件是车身的情况下，优选存储用于既存车身的所有焊接数据。

新数据供应单元34由数据库构成。该数据库存储涉及新工件的加工点的数据当中的与操作序列(焊接序列)相关联的表示加工点的位置的新位置数据以及表示末端执行器22在加工点处的方位的新方位数据。另外，该数据库还在其中存储表示夹具位置的夹具位置数据、工件的设计数据和生产线内的障碍物的障碍物位置数据，等等。

新位置数据是坐标数据(X、Y、Z)，其中新工件的加工点的位置由参考以上描述的关节型机器人12的原点设置的坐标系来表示。在这种情况下，新位置数据表示为(Xn、Yn、Zn)。新方位数据是分别以以上描述的三个轴线(Xr、Yr、Zr)为中心的旋转角(Rx、Ry、Rz)的数据。在这种情况下，新方位数据表示为(Rxn、Ryn、Rzn)。然而，在新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)当中存储在新数据供应单元34中的数据仅仅是不完整的方位数据(Rzn)，该不完整的方位数据表示围绕正交于新位置数据(Xn、Yn、Zn)的表面的方向的轴线Zr的旋转角。换言之，新数据供应单元34存储不完整的新方位数据。

教学数据准备单元36包括：使用于末端执行器22的新方位数据完整的方位数据准备单元362和生成用于末端执行器22在新工件内的每个加工点之间的运动路径的运动路径设置单元364。当给出图3中所示的流程图的描述时，将一起描述由方位数据准备单元362执行的过程。另外，在给出图4中所示的流程图的描述时，将一起描述由运动路径设置单元364执行的过程。由方位数据准备单元362和运动路径设置单元364创建的关于末端执行器22的运动路径的教学数据存储在既存数据存储单元32中，并且还经由未图示的存储介质或网络复制到图1所示的机器人控制器24。

终端装置38是由个人计算机构成的人机接口，该人机接口使得操作员能够操作教学数据准备装置30。终端装置38响应于操作的操作将教学数据准备命令信号发送到教学数据准备装置30，并且开始教学过程。另外，终端装置38在显示单元上显示从教学数据准备装置30发送的消息。

接下来，使用图3中所示的流程图给出关于由方位数据准备单元362执行的过程的描述。

当操作员在终端装置38上执行预定操作时，教学数据准备命令信号从终端装置38发送到教学数据准备装置30。当教学数据准备装置30接收到该教学数据准备命令信号时，方位数据准备单元362执行如下过程。

首先，以操作序列(焊接序列)从新数据供应单元34读出新位置数据(Xn、Yn、Zn)和不完整的新方位数据(Rzn)(步骤S301)。

接下来，从既存数据存储单元32搜索并获取近似于新位置数据(Xn、Yn、Zn)的既存位置数据(Xo、Yo、Zo)(步骤S302)。更详细地说，通过如下公式(1)至(3)确定既存位置数据(Xo、Yo、Zo)和新位置数据(Xn、Yn、Zn)之间的差即新坐标相对于既存坐标的位置偏移量是否位于预定范围内。

|Xo-Xn|<160mm (1)

|Yo-Yn|<120mm (2)

|Zo-Zn|<200mm (3)

在以上公式(1)至(3)中使用的阈值160mm、120mm和200mm可以通过终端装置38适当地改变。搜索目标是存储在既存数据存储单元32中的所有数据。

如果在既存数据存储单元32中存在近似的既存位置数据(Xo、Yo、Zo)，则从既存数据存储单元32提取与这种既存位置数据(Xo、Yo、Zo)相关联的既存方位数据(Rxo、Ryo、Rzo)(步骤S303)。如果存在近似的既存位置数据(Xo、Yo、Zo)的多个实例，则选择偏移量最小的既存位置数据(Xo、Yo、Zo)。

接下来，使用提取的既存方位数据(Rxo、Ryo、Rzo)的部分元素(Rzo)和不完整的新方位数据(Rzn)来校正提取的既存方位数据的其他部分元素(Rxo、Ryo)，并且创造新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)(步骤S304)。更详细地说，进行旋转转换，从而使得新方位数据(Rzn)与既存方位数据的部分元素(Rzo)一致。此时，类似地，使既存方位数据的其他部分元素(Rxo、Ryo)经受旋转转换，并且创建新方位数据的部分元素(Rxn、Ryn)。当将创建的新方位数据的部分元素(Rxn、Ryn)和供应的不完整的新方位数据的部分元素(Rzn)组合时，则使新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)完整了。

如果已经创建了新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)，则使该新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)与新位置数据(Xn、Yn、Zn)相关联，并且存储在既存数据存储单元32中(步骤S305)。

如果步骤S305已经结束，则判断新数据供应单元34的数据是否完整(步骤S306)。如果数据不是完整的(步骤S306：否)，则重复步骤S301至S305的过程序列，而如果数据是完整的(步骤S306：是)，则使该过程序列结束。

接下来，将使用图4、图5、图6和图7给出关于由运动路径设置单元364执行的过程的描述。在如下过程中，运动路径设置单元364根据从新数据供应单元34供应的新位置数据(Xn、Yn、Zn)确定各个加工点的位置，并且进一步根据由方位数据准备单元362创建或准备的新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)确定末端执行器22在每个加工点处的方位或姿势。

当图3所示的方位数据准备单元362的过程序列已经结束时，在操作序列(焊接序列)中，执行一过程来创建用于末端执行器22的运动路径。

首先，将值1设置为“x”，该“x”表示加工点的操作序列(步骤S401)。接下来，使用连续地操作的两个加工点V1(x)、V1(x+1)的新位置数据来确定在两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间是否存在障碍物(步骤S402)。使用存储在新数据供应单元34中的夹具位置数据和工件设计数据来确定障碍物的位置。如图8A所示，如果在工件80内的两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间不存在障碍物(步骤S402：否)，则将以直线连接两个加工点V1(x)、V1(x+1)的线性路径设置为运动路径60(步骤S403)。另外，将至“x+1”设置为“x”(步骤S404)，并且确定该数据是否完整(步骤S405)。如果该数据不完整(步骤S405：否)，则该过程返回到步骤S402，并且针对下一个加工点执行该过程序列，而如果该数据完整(步骤S405：是)，则使该过程序列结束。

在步骤S402的判断中，如图8B和图8C所示，如果确定在工件80内两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间存在障碍物82，则执行一过程来创建躲避障碍物82的躲避路径。为了避免末端执行器22和障碍物82之间的干涉，必须将末端执行器22从工件80拉出来。下面描述的步骤S501至S505涉及将末端执行器22从工件80拉出来的过程。分别针对两个加工点V1(x)、V1(x+1)执行如下过程。

首先，如图9所示，在末端执行器22的臂22C内虚拟创建由正方形固体42构成晶格(步骤S501)。此时，使用与位于末端执行器22的臂22C内部的工件80的横截面重叠的固体42来限定工具模型44。对于创建固体42的方法，由于该方法在专利文献1中示出了，因此这里省略该方法的描述。

接下来，确定是否能够将末端执行器22拉到工件80外部，同时保持其操作姿势(步骤S502)。末端执行器22的姿势使用由方位数据准备单元362准备的新方位数据(Rxn、Ryn、Rzn)来限定。当将要末端执行器22拉到工件80外部时，将电极22a、22b打开。在这方面，即使电极22a、22b被打开了，也要进行判断以确定末端执行器22的电极22a、22b或臂22c是否将与工件模型44干涉。

如果确定不能将末端执行器22没有干涉地拉出来，或者更详细地说，如果确定工件模型44与电极22a、22b或臂22c干涉(步骤S502：否)，则由于必须通过改变末端执行器22的姿势而拉出，因此执行步骤S503至S505的过程。

确定工件模型44的厚度(即：工件模型44沿着电极22a、22b的轴向方向的长度)是否大于通过从电极22a、22b之间的间隔(在电极22a、22b打开的情况下)减去40mm获得的值(步骤S503)。进行该确定是为了能够确保分别在工件模型44的外表面与每个电极22a、22b的远端之间各自20mm的间隔。

如果工件模型44的厚度小于或等于通过从电极22a、22b之间的间隔减去40mm获得的值(步骤S503：否)，则创建一姿势作为末端执行器22的姿势，在该姿势中，分别确保工件模型44的外表面和电极22a的远端之间的间隔以及工件模型44的外表面和电极22b的远端之间的间隔为20mm以上的间隔(步骤S504)。

另一方面，如果工件模型44的厚度大于通过从电极22a、22b之间的间隔减去40mm获得的值(步骤S503：是)，则创建一路径以在末端执行器相对于工件模型44倾斜的同时将末端执行器22拉出来(步骤S505)。作为创建该路径的过程，如图10A所示限定用于每个工件固体46的中心点坐标46a(Xs、Yx、Zs)。接下来，如图10B所示，将每个中心点坐标46a和主分量线M1之间的距离s的平方和最小化。换言之，将主分量线M1限定为满足如下关系式。

Σ|s|²＝min

更具体地说，从每个中心点坐标44a计算方差、协方差矩阵的特征值以及特征向量，并且进一步从中心点坐标Xs、Ys、Zs确定形心位置G1，该形心位置G1是各个X、Y、Z坐标的平均值。另外，穿过形心位置G1的特征向量变成主分量线M1。将主分量线M1看作用于末端执行器22的拉出路径。在被拉出时，末端执行器22可以通过倾斜而被拉出，从而使得末端执行器22的三个轴线当中的轴线Xr与主分量线M1一致。

如果在步骤S502中判断可没有干涉地进行拉出，或者如果步骤S504的过程已经结束，或者如果步骤S505的过程已经结束，则在工件80外部设置与加工点V1(x)对应的第一躲避点V2(x)(步骤S506)。根据当前实施方式，如图11所示，将第一躲避点V2(x)设置为位于末端执行器22的三个轴线当中的轴线Xr上的位置，并且从工件80的端表面80a在工件80的向外方向上分开50mm。此时，基于加工点V1(x)的新位置数据(Xn、Yn、Zn)预先计算第一躲避点V2(x)的位置数据。以相同方式设置与加工点V1(x+1)对应的第一是躲避点V2(x+1)。

接下来，使用两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)的位置数据来确定在两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)之间是否存在障碍物(步骤S507)。使用存储在新数据供应单元34中的夹具位置数据、工件设计数据以及障碍物位置数据来确定障碍物82的位置。如图8B中所示，如果在两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)之间不存在障碍物82(步骤S507：否)，则以直线连接两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)的线性路径、以直线连接加工点V1(x)和第一躲避点V2(x)的路径以及以直线连接加工点V1(x+1)和第一端壁点V2(x+1)的路径相组合被并设置为第一端壁路径62，由此例程继续至图4的步骤S404的过程(步骤S508)。

如图8C所示，如果在两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)之间存在障碍物82(步骤S507：是)，则执行一过程来创建与第一躲避路径62分开的避免障碍物82的路径。在这方面，确定是否可以与第一躲避点V2(x)分开地设置第二躲避点V3(x)(步骤S509)。根据当前实施方式，如图11所示，假定一位置，在该位置，第二躲避点V3(x)的位置是位于末端执行器22的三个轴线当中的轴线Xr上的位置，并且该位置从工件80的端表面80a在工件80的向外方向上分开100mm。因而，确定在从加工点V1(x)一直到第二躲避点V3(x)的假定点的间隔中是否存在障碍物82。

如果存在障碍物82(步骤S509：否)，则不能设置第二躲避点V3(x)。因而，确定是否可以在第一躲避点V2(x)、V2(x+1)之间设置除第一躲避路径62之外的躲避路径(步骤S510)。例如，如图12中所示，确定是否可以在远离障碍物82的方向上以及在与连接两个第一躲避点V2(x)、V2(x+1)的路径62a垂直的方向上设置躲避点V2.5(x)。

如果确定不能设置躲避点V2.5(x)(步骤S510：否)，则判断出不可能在两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间自动地设置用于末端执行器22的运动路径(步骤S511)，此时，例程继续至图4的步骤S404的过程。此时，在终端装置38的屏幕上显示一消息，该消息表示不可能自动设置运动路径这一事实。而且，由操作员手动设置两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间的运动路径，因为该运动路径不能自动地设置。

另一方面，如果确定能够设置躲避点V2.5(x)(步骤S510：是)，则以直线连接第一躲避点V2(x)和躲避点V2.5(x)的线性路径、以直线连接躲避点V2.5(x)和第一躲避点V2(x+1)的线性路径、以直线连接加工点V1(x)和第一躲避点V2(x)的路径以及以直线连接加工点V1(x+1)和第一躲避点V2(x+1)的路径相组合并被设置为第二躲避路径64，由此例程继续至图4的步骤S404的过程(步骤S512)。

如果根据步骤S509的判断，确定没有障碍物82(步骤S509：是)，则例程继续至图7的步骤S513，并且设置第二躲避点V3(x)。在这方面，根据用于设置第一是躲避点V2(x)的相同方法，在工件80外部设置与加工点V1(x)对应的第二躲避点V3(x)。更具体地说，如图11所示，将第二躲避点V3(x)设置为位于末端执行器22的三个轴线当中的轴线Xr上并从工件80的端表面80a在工件80的向外方向上分开100mm的位置。此时，基于加工点V1(x)的新位置数据(Xn、Yn、Zn)预先计算第二躲避点V3(x)的位置数据。以相同方式设置与加工点V1(x+1)对应的第二躲避点V3(x+1)。

接下来，使用两个第二躲避点V3(x)、V3(x+1)的位置数据来确定在两个第二躲避点V3(x)、V3(x+1)之间是否存在障碍物82(步骤S514)。障碍物82的位置使用存储在新数据供应单元34中的夹具位置数据、工件设计数据和障碍物位置数据来确定。如图8C所示，如果在两个第二躲避点V3(x)、V3(x+1)之间不存在障碍物82(步骤S514：否)，则例程继续至步骤S515，并且以直线连接两个第二躲避点V3(x)、V3(x+1)的线性路径、以直线连接加工点V1(x)和第二躲避点V3(x)的路径以及以直线连接加工点V1(x+1)和第二躲避点V3(x+1)的路径相组合并被设置为第三躲避路径66，由此例程继续至图4的步骤S404的过程。

如果在两个第二躲避点V3(x)、V3(x+1)之间存在障碍物82(步骤S514：是)，则确定是否可以在第二躲避点V3(x)、V3(x+1)之间设置与第三躲避路径66分开的躲避路径(步骤S516)。例如，如图12所示，确定是否可以在远离障碍物82的方向上以及与连接两个躲避点V3(x)、V3(x+1)的路径66a垂直的方向上设置躲避点V3.5(x)。

如果确定不能设置躲避点V3.5(x)，则判断出不可能在两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间自动设置用于末端执行器22的运动路径(步骤S517)，于是例程继续至图4的步骤S404的过程。此时，在终端装置38的屏幕上显示一消息，该消息表示不可能自动设置运动路径这一事实。而且，由操作员手动设置两个加工点V1(x)、V1(x+1)之间的运动路径，因为该运动路径不能自动地设置。

另一方面，如果确定能够设置躲避点V3.5(x)(步骤S516：是)，则例程继续至步骤S518，并且将以直线连接第二躲避点V3(x)和躲避点V3.5(x)的线性路径、以直线连接躲避点V3.5(x)和第二端壁点V3(x+1)的线性路径、以直线连接加工点V1(x)和第二躲避点V3(x)的路径以及以直线连接加工点V1(x+1)和第二躲避点V3(x+1)的路径相组合并被设置为第四躲避路径68，由此例程继续至图4的步骤S404的过程。

在以上过程中，将末端执行器22在各个加工点V1(x)处的方位以及两个加工点V1(x)、V(x+1)之间的运动路径设置为教学数据。

在当前实施方式中，当设置用于新工件的教学数据时，从涉及既存工件的全部数据中搜索并使用在一定程度上或更大程度上近似于新工件的数据。因此，可以提高教学数据的精度。

另外，在当前实施方式中，通过规定的近似确定以数学方式搜索在准备新方位数据时使用的既存方位数据。因此，不管操作员有没有经验，都能够容易地执行既存方位数据的提取。结果，能够方便教学数据的设置操作。

Claims (9)

1.一种用于关节型机器人的教学数据准备装置，该关节型机器人根据教学数据执行操作以将附接至臂(20)的远端的末端执行器(22)顺序地移动到设置在工件(80)上的多个加工点，所述教学数据准备装置包括：

既存数据存储单元(32)，该既存数据存储单元被构造成与每个所述加工点相关联地存储涉及既存工件(80)的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的既存位置数据以及表示所述末端执行器(22)在所述加工点处的方位的既存方位数据；

新数据供应单元(34)，该新数据供应单元(34)被构造成供应涉及新工件(80)的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的新位置数据和表示所述末端执行器(22)在所述加工点处的方位的不完整的新方位数据；以及

方位数据准备单元(362)，该方位数据准备单元(362)被构造成从所述既存数据存储单元(32)搜索并获取近似于所述新数据供应单元(34)的所述新位置数据的所述既存位置数据，提取与所获取的所述既存位置数据相关联的所述既存方位数据，并且使用所提取的所述既存方位数据来使所述不完整的新方位数据完整。

2.根据权利要求1所述的用于关节型机器人的教学数据准备装置，其中：

所述既存方位数据和所述新方位数据由以三个旋转轴线(Xr、Yr、Zr)为中心的旋转角表示，其中所述三个旋转轴线以所述加工点为参考点相互垂直；并且

所述不完整的新方位数据由以所述三个旋转轴线(Xr、Yr、Zr)当中的与加工点的表面的法线方向一致的旋转轴线为中心的旋转角表示。

3.根据权利要求1或2所述的用于关节型机器人的教学数据准备装置，其中：所述方位数据准备单元(362)被构造成使所述新位置数据和所述新方位数据彼此相关联并且将它们存储在所述既存数据存储单元(32)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于关节型机器人的教学数据准备装置，该教学数据准备装置进一步包括运动路径设置单元(364)，该运动路径设置单元被构造成使用用于每个所述加工点的所述新位置数据和所述新方位数据来设置所述末端执行器(22)在所述新工件(80)的其中两个所述加工点之间的运动路径(60)。

5.根据权利要求4所述的用于关节型机器人的教学数据准备装置，其中：

所述新数据供应单元(34)被构造成供应障碍物位置数据，该障碍物位置数据表示位于所述末端执行器(22)能够运动的范围内的障碍物(82)的位置；并且

所述运动路径设置单元(364)被构造成确定在所述两个加工点之间是否存在所述障碍物(82)，并且在确定在所述两个加工点之间不存在所述障碍物(82)的情况下将所述运动路径设置为以直线连接所述两个加工点的线性路径(60)，并且在确定在所述两个加工点之间存在所述障碍物(82)的情况下设置躲避该障碍物(82)的躲避路径(62，64，66，68)。

6.一种用于关节型机器人的教学数据准备方法，该关节型机器人根据教学数据执行操作以将附接至臂(20)的远端的末端执行器(22)顺序地移动到设置在工件(80)上的多个加工点，所述方法包括：

新数据供应步骤，该新数据供应步骤供应涉及新工件(80)的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的新位置数据和表示所述末端执行器(22)在所述加工点处的方位的不完整的新方位数据；

既存数据搜索步骤，该既存数据搜索步骤从一数据库搜索并获取近似于由所述新数据供应步骤供应的所述新位置数据的既存位置数据，在所述数据库中与每个所述加工点相关联地存储有涉及既存工件(80)的所述加工点的数据当中的表示所述加工点的位置的既存位置数据和表示所述末端执行器(22)在所述加工点处的方位的既存方位数据；

既存数据提取步骤，该既存数据提取步骤提取与所获取的所述既存位置数据相关联的所述既存方位数据；以及

方位数据准备步骤，该方位数据准备步骤使用所提取的所述既存方位数据来使所述不完整的新方位数据完整。

7.根据权利要求6所述的用于关节型机器人的教学数据准备方法，其中：在所述方位数据准备步骤中，使所述新位置数据和所述新方位数据彼此相关联并存储在所述数据库中。

8.根据权利要求6或7所述的用于关节型机器人的教学数据准备方法，该方法进一步包括运动路径设置步骤，该运动路径设置步骤使用用于每个所述加工点的所述新位置数据和所述新方位数据来设置所述末端执行器(22)在所述新工件(80)的其中两个所述加工点之间的运动路径(60)。

9.根据权利要求8所述的用于关节型机器人的教学数据准备方法，其中：所述运动路径设置步骤包括：

确定步骤，该确定步骤确定在所述两个加工点之间是否存在障碍物(82)；

线性路径设置步骤，该线性路径设置步骤在确定所述两个加工点之间不存在所述障碍物(82)的情况下将所述运动路径设置为以直线连接所述两个加工点的线性路径(60)；以及

躲避路径设置步骤，该躲避路径设置步骤在确定在所述两个加工点之间存在所述障碍物(82)的情况下设置用于躲避该障碍物(82)的躲避路径(62，64，66，68)。