本發(fā)明涉及用于選擇機(jī)器人執(zhí)行焊點焊接的機(jī)器人選擇方法和機(jī)器人選擇裝置(設(shè)備)。

背景技術(shù)：

例如，日本專利公開文獻(xiàn)no.2012-091304和日本專利no.5474739公開了關(guān)于執(zhí)行焊接操作的焊槍的離線教導(dǎo)的技術(shù)。在日本專利公開文獻(xiàn)no.2012-091304描述的技術(shù)中，既有工件的教導(dǎo)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)為相似新工件的教導(dǎo)數(shù)據(jù)。在日本專利no.5474739描述的技術(shù)中，檢測兩個機(jī)器人之間的干涉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

用于自動選擇機(jī)器人以相對于焊點執(zhí)行焊接操作的技術(shù)未被公開，包括日本專利公開文獻(xiàn)no.2012-091304和日本專利no.5474739。目前，對于每個焊點，由操作者對在焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人進(jìn)行驗證/選擇操作。這種操作需要耗費大量工時。

考慮到此類問題而作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人選擇方法和機(jī)器人選擇裝置，其能夠自動選擇相對于焊點執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人并減少選擇機(jī)器人的工時。

根據(jù)本發(fā)明的方法是一種機(jī)器人選擇方法，其用于為分布在工件中的多個焊點中的每一個選擇機(jī)器人，以針對焊點執(zhí)行焊接操作，所述機(jī)器人選擇方法包括：機(jī)器人選擇步驟，其選擇機(jī)器人以在任意焊點執(zhí)行焊接操作；焊接能力判斷步驟，其通過比較在所述機(jī)器人選擇步驟中選擇的機(jī)器人的焊槍的截面與所述工件的截面來判斷是否能夠在所述焊槍與所述工件之間不接觸的情況下焊接所述焊點；以及替換機(jī)器人選擇步驟，其在所述焊接能力判斷步驟判斷選擇的所述機(jī)器人無法勝任的情況下，選擇替換機(jī)器人在所述焊點替換進(jìn)行焊接。

在本發(fā)明中，在選擇機(jī)器人在任意焊點執(zhí)行焊接操作之后，將機(jī)器人的焊槍的截面與工件在焊點處的截面進(jìn)行比較。然后判斷能否在焊槍與工件之間不接觸的情況下執(zhí)行焊接。如果判斷為否，則選擇在焊點處替換焊接的替換機(jī)器人。根據(jù)本發(fā)明，通過執(zhí)行該過程，可以自動選擇在焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人。因此，可以減少用于機(jī)器人選擇的工時。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，在替換機(jī)器人選擇步驟中，選擇替換機(jī)器人的候選對象，將替換機(jī)器人的候選對象的焊槍的截面與工件在焊點處的截面進(jìn)行比較，并且，在可以用替換機(jī)器人的候選對象的焊槍焊接焊點而且焊槍與工件之間不接觸的情況下，將替換機(jī)器人的候選對象選擇為替換機(jī)器人。這樣，通過判斷替換機(jī)器人是否可以作為替代者，可以自動選擇在焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人。

在本發(fā)明中，在替換機(jī)器人選擇步驟，可以從安裝有機(jī)器人的工作站選擇替換機(jī)器人。這樣，易于選擇替換機(jī)器人。

在本發(fā)明中，在替換機(jī)器人選擇步驟，可以從與安裝有機(jī)器人的工作站不同的工作站選擇替換機(jī)器人。這樣，替換機(jī)器人的選項數(shù)量增加，找到替換機(jī)器人的可能性也提高了。

根據(jù)本發(fā)明的裝置是一種機(jī)器人選擇裝置，其用于為分布在工件中的多個焊點中的每個選擇機(jī)器人以針對所述焊點執(zhí)行焊接操作，所述裝置包括：機(jī)器人選擇單元，其被構(gòu)造成選擇機(jī)器人以在任意所述焊點執(zhí)行所述焊接操作；焊接能力判斷單元，其被構(gòu)造成通過比較由所述機(jī)器人選擇單元選擇的機(jī)器人的焊槍的截面與所述工件在所述焊點處的截面，來判斷是否可以在所述焊槍與所述工件之間不接觸的情況下焊接所述焊點；以及替換機(jī)器人選擇單元，其被構(gòu)造成在所述焊接能力判斷單元判斷選擇的所述機(jī)器人無法勝任的情況下，選擇替換機(jī)器人在所述焊點處替換焊接。

在本發(fā)明中，替換機(jī)器人選擇單元被構(gòu)造成選擇替換機(jī)器人的候選對象，將替換機(jī)器人的候選對象的焊槍的截面與工件在焊點處的截面進(jìn)行比較，并在焊點可以用替換機(jī)器人的焊槍焊接而且焊槍與工件之間不接觸的情況下，將所述候選對象選擇為替換機(jī)器人。

根據(jù)本發(fā)明，可以自動選擇相對于焊點執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人。因此，可以減少用于機(jī)器人選擇的工時。

附圖說明

圖1示出具有兩個工作站的生產(chǎn)線平面圖；

圖2示出機(jī)器人的外部視圖；

圖3示出根據(jù)實施例的機(jī)器人選擇裝置的功能框圖；

圖4示出焊點-過程表的實例；

圖5示出根據(jù)實施例的機(jī)器人選擇方法的流程圖；

圖6示出用于說明焊槍截面的視圖；

圖7a示出槍臂和工件不接觸的狀態(tài)，圖7b示出槍臂和工件接觸的狀態(tài)；以及

圖8示出替換機(jī)器人選擇過程的流程圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人選擇方法和機(jī)器人選擇裝置的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在本實施例中，假設(shè)車身為工件w，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于車身外的其它工件。

【生產(chǎn)線描述】

在描述根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人選擇裝置40之前，將參照圖1對生產(chǎn)線l進(jìn)行描述，工件w的焊接操作在所述生產(chǎn)線l上執(zhí)行。圖1示出具有兩個工作站a和b的生產(chǎn)線l。工作站a和b中的每一個設(shè)置為用于工件w的各個操作步驟。為了便于說明，將描述只有兩個工作站a和b的生產(chǎn)線l，但生產(chǎn)線l中設(shè)置的工作站數(shù)量對應(yīng)于操作步驟的數(shù)量。在圖1所示的生產(chǎn)線l中，工作站a中安裝有6個機(jī)器人10(10a1-10a6)，工作站b中安裝有6個機(jī)器人10(10b1-10b6)。

這里，將參照圖2對本實施例中使用的每個機(jī)器人10進(jìn)行描述。機(jī)器人10為多軸機(jī)器人，包括安裝部12和回轉(zhuǎn)部14、第一臂16、第二臂18和第三臂20，回轉(zhuǎn)部14、第一臂16、第二臂18和第三臂20按照此順序相對于安裝部12。如圖1所示，安裝部12安裝在每個工作站a、b中的預(yù)定安裝位置?；剞D(zhuǎn)部14通過軸j1可旋轉(zhuǎn)地連接至安裝部12。第一臂16通過軸j2可旋轉(zhuǎn)地連接至回轉(zhuǎn)部14。第二臂18通過軸j3可旋轉(zhuǎn)地連接至第一臂16。第二臂18可以扭轉(zhuǎn)并通過軸j4旋轉(zhuǎn)。第三臂20通過軸j5可旋轉(zhuǎn)地連接至第二臂18。第三臂20可以扭轉(zhuǎn)并通過軸j6旋轉(zhuǎn)。焊槍22可拆卸地設(shè)置在第三臂20的遠(yuǎn)端。焊槍22包括槍臂24和電極端26，槍臂24可以開閉?？刂破?8基于提前設(shè)定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)控制機(jī)器人10的操作以處理工件。

在本說明中，安裝在工作站a和b中的所有機(jī)器人10被描述為相同的，但安裝在工作站a和b中的機(jī)器人10可以彼此不同。

再次參見圖1繼續(xù)說明。工件w被傳送至工作站a。安裝在工作站a中的機(jī)器人10a1-10a6焊接工件w中的部分焊點。之后，工件w被傳送至工作站b。安裝在工作站b中的機(jī)器人10b1-10b6焊接除機(jī)器人10a1-10a6焊接的焊點之外其余的焊點。

例如，機(jī)器人10a1可以焊接包含在可移動范圍fa1內(nèi)的焊點。但是，當(dāng)試圖用焊槍22焊接焊點時，如果認(rèn)為焊槍22和工件w會彼此接觸，則機(jī)器人10a1無法在該焊點上執(zhí)行焊接。根據(jù)本發(fā)明，正如下文中所描述的，替換機(jī)器人10a2-10a6以及10b1-10b6在此類焊點處執(zhí)行焊接操作。

與機(jī)器人10a1類似，機(jī)器人10a2-10a6可以焊接包含在可移動范圍fa2-fa6內(nèi)的焊點。機(jī)器人10b1-10b6可以焊接包含在可移動范圍fb1-fb6內(nèi)的焊點。在本發(fā)明中，當(dāng)?shù)谝粰C(jī)器人10無法相對于初始分配的焊點執(zhí)行焊接操作時，第二機(jī)器人10，即替換機(jī)器人10，在該焊點上執(zhí)行焊接操作。如圖3所示，由機(jī)器人選擇裝置40判斷能否相對于初始分配的焊點執(zhí)行焊接操作并選擇第二機(jī)器人10。

【機(jī)器人選擇裝置40的配置】

下面將結(jié)合圖3對根據(jù)本實施例的機(jī)器人選擇裝置40的配置進(jìn)行描述。在執(zhí)行焊接操作之前，機(jī)器人選擇裝置40提前選擇要通過哪個機(jī)器人10(10a1-10a6、10b1-10b6)焊接分布在圖1所示工件w中的哪個焊點。

機(jī)器人選擇裝置40包括：cpu、存儲器、輸入/輸出設(shè)備等，其中，cpu執(zhí)行計算處理，存儲器存儲各種數(shù)據(jù)，輸入/輸出設(shè)備輸入并輸出數(shù)據(jù)。例如，機(jī)器人選擇裝置40由個人計算機(jī)配置而成。通過執(zhí)行存儲在裝置內(nèi)部或外部的程序，機(jī)器人選擇裝置40具有機(jī)器人選擇單元42、焊接能力判斷單元44和替換機(jī)器人選擇單元46的功能。機(jī)器人選擇單元42、焊接能力判斷單元44和替換機(jī)器人選擇單元46的功能將在下文中描述。

機(jī)器人選擇裝置40獲取既有數(shù)據(jù)52、焊點數(shù)據(jù)54和機(jī)器人數(shù)據(jù)56。既有數(shù)據(jù)52是不同于工件w(如新車身)的既有工件w’(如既有車身)上的數(shù)據(jù)。既有數(shù)據(jù)52通過將工件w’的焊點數(shù)據(jù)54與機(jī)器人10相關(guān)聯(lián)而形成。焊點數(shù)據(jù)54是分布在工件w中的每個焊點的數(shù)據(jù)。焊點數(shù)據(jù)54由彼此相關(guān)的數(shù)據(jù)形成，如點編號、點處將要進(jìn)行的焊接操作過程、坐標(biāo)、垂直于點的平面的方向(法向)、工件w在焊點處的截面形狀等。機(jī)器人數(shù)據(jù)56是安裝在工作站a和b中的每個機(jī)器人10的數(shù)據(jù)。機(jī)器人數(shù)據(jù)56由彼此相關(guān)的數(shù)據(jù)構(gòu)造而成，如將要安裝機(jī)器人的工作站編號、可移動范圍、機(jī)器人10的焊槍22的截面形狀等。

此外，機(jī)器人選擇裝置40包括表存儲單元48。表存儲單元48存儲焊點-過程表62。圖4示出焊點-過程表62的實例。在焊點-過程表62中，每個焊點的點編號與該焊點處可以進(jìn)行焊接操作的操作過程相關(guān)。具體地，在圖4所示的焊點-過程表62中，點編號為1001、1002、1003、1004、1005……的焊點與操作過程a、b、c、d……相關(guān)聯(lián)。這里的操作過程a和b對應(yīng)于圖1所示的工作站a和b。例如，點編號為1001的焊點與操作過程a和操作過程b相關(guān)聯(lián)。這表示分布在工件w中的點編號為1001的焊點可以在操作過程a和操作過程b中進(jìn)行焊接。

顯示設(shè)備60在屏幕上顯示由機(jī)器人選擇裝置40執(zhí)行的機(jī)器人選擇過程的結(jié)果。

【機(jī)器人選擇方法】

下面將參照圖5對根據(jù)本實施例的機(jī)器人選擇方法進(jìn)行描述。對每個焊點執(zhí)行以下過程。

在步驟s1中，機(jī)器人選擇裝置40獲取既有數(shù)據(jù)52、焊點數(shù)據(jù)54和機(jī)器人數(shù)據(jù)56。在步驟s2中，機(jī)器人選擇單元42選擇相對于任意焊點執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10(10a1-10a6、10b1-10b6)。例如，當(dāng)焊點數(shù)據(jù)54中包含的某個焊點的坐標(biāo)與既有數(shù)據(jù)52中包含的焊點的坐標(biāo)相似時，選擇既有數(shù)據(jù)52中包含的機(jī)器人10?？蛇x地，將焊點數(shù)據(jù)54中包含的焊點的坐標(biāo)和操作過程與機(jī)器人數(shù)據(jù)56中包含的工作站編號和機(jī)器人10的可移動范圍相對照，選擇可以在焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10。

在步驟s3中，焊接能力判斷單元44將機(jī)器人選擇單元42選擇的機(jī)器人10的焊槍22的截面22c與工件w在焊點處的截面wc進(jìn)行比較。焊槍22的截面22c從機(jī)器人數(shù)據(jù)56獲取。工件w在焊點處的截面wc從焊點數(shù)據(jù)54獲取。

這里將參照圖6對焊槍22的截面22c進(jìn)行描述。本實施例中使用的焊槍22的槍臂24具有可以開閉的第一臂24a和第二臂24b。焊槍22的截面22c基于第一臂24a和第二臂24b閉合的狀態(tài)限定。首先，限定圍繞整個焊槍22的矩形外框of。此時，槍臂24的末端側(cè)的范圍可以延伸至平面垂直軸線，即電極端26的中心軸線。之后，限定焊槍22的內(nèi)框if。第一臂24a的內(nèi)周面和第二臂24b的內(nèi)周面彼此平行。第一臂24a的平行于第二臂24b的內(nèi)周面的部分內(nèi)周面的長度限定為b1，從第一臂24a的內(nèi)周面到槍臂24的中心軸線c的長度限定為h1。類似地，第二臂24b的平行于第一臂24a的內(nèi)周面的部分內(nèi)周面的長度限定為b2，從第二臂24b的內(nèi)周面到焊槍22的中心軸線c的長度限定為h2。長度b1和長度h1圍繞的矩形框以及長度b2和長度h2圍繞的矩形框被限定為焊槍22的內(nèi)框if。由外框of圍繞的除了由內(nèi)框if所圍繞部分的部分焊槍22被限定為焊槍22的截面22c。也可以通過其它方式限定截面22c。

在步驟s4中，焊接能力判斷單元44判斷是否可以用機(jī)器人10的焊槍22焊接焊點。具體地，執(zhí)行以下模擬。焊接能力判斷單元44假設(shè)下述狀態(tài)：焊槍22的姿勢基于焊點數(shù)據(jù)54中所包含的坐標(biāo)及垂直于點所在平面的方向進(jìn)行調(diào)整，并將焊槍22的截面22c與工件w的截面wc進(jìn)行比較。如圖7a所示，當(dāng)焊槍22的截面22c與工件w的截面wc彼此不接觸時，焊接能力判斷單元44判斷可以進(jìn)行焊接(步驟s4：是)。此時，過程進(jìn)行至步驟s6。另一方面，如圖7b所示，當(dāng)焊槍22的截面22c與工件w的截面wc相接觸時，焊接能力判斷單元44判斷不可以進(jìn)行焊接(步驟s4：否)。此時，過程進(jìn)行至步驟s5，并執(zhí)行替換機(jī)器人選擇過程。

如圖6所示，當(dāng)?shù)谝槐?4a和第二臂24b打開時，電極端26、26只能打開h0。在步驟s4中，焊接能力判斷單元44還判斷待放置在槍臂24之間的工件w是否穿過槍開閉高度h0。當(dāng)工件w的高度wh小于槍開閉高度h0時，焊接能力判斷單元44判斷可以進(jìn)行焊接(步驟s4：是)。另一方面，當(dāng)工件w的高度wh大于槍開閉高度h0時，焊接能力判斷單元44判斷不可以進(jìn)行焊接(步驟s4：否)。

在步驟s6中，判斷是否選擇了相對于焊點執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10。當(dāng)機(jī)器人選擇單元42或替換機(jī)器人選擇單元46選擇了可以焊接的機(jī)器人10時(步驟s6：是)，一系列處理結(jié)束。焊接能力判斷單元44或替換機(jī)器人選擇單元46生成新數(shù)據(jù)58，在新數(shù)據(jù)58中，焊點與在該焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10相關(guān)聯(lián)。另一方面，如果機(jī)器人選擇單元42或替換機(jī)器人選擇單元46沒有選擇能夠焊接的機(jī)器人10(步驟s6：否)，過程進(jìn)行至步驟s7。在步驟s7中，顯示設(shè)備60顯示錯誤，指示還沒有在焊點處選擇機(jī)器人10，并且一系列處理沒有完成。

接下來，將參照圖8對圖5中步驟s5所示的替換機(jī)器人選擇步驟進(jìn)行描述。替換機(jī)器人選擇過程主要由替換機(jī)器人選擇單元46執(zhí)行。替換機(jī)器人選擇單元46選擇替換機(jī)器人10，其進(jìn)行替換以在焊點上焊接。

在步驟s11中，替換機(jī)器人選擇單元46從安裝在同一工作站中的機(jī)器人10中搜索替換機(jī)器人10的候選對象。在步驟s12中，替換機(jī)器人選擇單元46判斷同一工作站中是否存在替換機(jī)器人10的候選對象。當(dāng)存在替換機(jī)器人10的候選對象時(步驟s12：是)，過程進(jìn)行至步驟s13。當(dāng)不存在替換機(jī)器人10的候選對象時，(步驟s12：否)，過程進(jìn)行至步驟s16。

這里，將參照圖1對替換機(jī)器人選擇單元46在步驟s11和s12中所執(zhí)行的具體過程進(jìn)行描述。假設(shè)工作站a的機(jī)器人10a1無法焊接某一焊點。替換機(jī)器人選擇單元46判斷焊點是否包含在除了可移動范圍fa1之外的可移動范圍fa2-fa6內(nèi)。例如，當(dāng)焊點包含在可移動范圍fa2中時，替換機(jī)器人選擇單元46選擇機(jī)器人10a2作為替換機(jī)器人10的候選對象。

在步驟s13中，替換機(jī)器人選擇單元46將替換機(jī)器人10的候選對象中所包含的焊槍22的截面22c與工件w在焊點處的截面wc進(jìn)行比較。具體地，該過程相當(dāng)于焊接能力判斷單元44在圖5所示的步驟s3中所執(zhí)行的過程。

在步驟s14中，替換機(jī)器人選擇單元46判斷是否可以用機(jī)器人10的焊槍22焊接焊點。具體地，該過程相當(dāng)于焊接能力判斷單元44在圖5所示的步驟s4中所執(zhí)行的過程。當(dāng)焊槍22的截面22c與工件w的截面wc不會彼此接觸時，替換機(jī)器人選擇單元46判斷可以進(jìn)行焊接(步驟s14：是)。此時，過程進(jìn)行至步驟s15。另一方面，當(dāng)焊槍22的截面22c與工件w的截面wc會彼此接觸時，替換機(jī)器人選擇單元46判斷不可以進(jìn)行焊接(步驟s14：否)。此時，過程回到步驟s11，并執(zhí)行替換機(jī)器人10的進(jìn)一步搜索過程。

在步驟s15中，替換機(jī)器人選擇單元46將替換機(jī)器人10的候選對象選擇為替換機(jī)器人10，并結(jié)束替換機(jī)器人選擇過程。

在步驟s16中，替換機(jī)器人10的候選對象從安裝在另一工作站中的機(jī)器人10中檢索得到。在步驟s17中，替換機(jī)器人選擇單元46判斷所述另一工作站中是否存在替換機(jī)器人10的候選對象。當(dāng)存在替換機(jī)器人10的候選對象時(步驟s17：是)，過程進(jìn)行至步驟s13。當(dāng)不存在替換機(jī)器人10的候選對象時(步驟s17：否)，替換機(jī)器人選擇過程結(jié)束。

這里，將參照圖1和4對替換機(jī)器人選擇單元46在步驟s16和s17中所執(zhí)行的具體過程進(jìn)行描述。假設(shè)工作站a的機(jī)器人10a1無法焊接某一焊點。替換機(jī)器人選擇單元46參考存儲在表存儲單元48中的焊點-過程表62(參見圖4)，選擇除該操作過程(如與點編號1001相關(guān)的操作過程a)外與點編號相關(guān)的其它操作過程。在圖4所示的焊點-過程表62中，除操作過程a外，點編號1001還與操作過程b相關(guān)。這種情況下，替換機(jī)器人選擇單元46選擇操作過程b。之后，替換機(jī)器人選擇單元46判斷焊點是否包含在安裝于工作站b的機(jī)器人10b1-10b6的可移動范圍fb1-fb6內(nèi)。例如，當(dāng)焊點包含在可移動范圍fb1中時，替換機(jī)器人選擇單元46選擇機(jī)器人10b1作為替換機(jī)器人10的候選對象。之后，過程進(jìn)行至步驟s13，該過程繼續(xù)。

【實施例概述】

一般來說，在本實施例中執(zhí)行機(jī)器人選擇過程、焊接能力判斷過程和替換機(jī)器人選擇過程。

機(jī)器人選擇過程由機(jī)器人選擇裝置40的機(jī)器人選擇單元42執(zhí)行。機(jī)器人選擇單元42選擇相對于任意焊點執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10(步驟s2)。

焊接能力判斷步驟由機(jī)器人選擇裝置40的焊接能力判斷單元44執(zhí)行。焊接能力判斷單元44將在機(jī)器人選擇步驟中選擇的機(jī)器人10的焊槍22的截面22c與工件w在焊點處的截面wc進(jìn)行比較(步驟s3)。之后，判斷是否可以在機(jī)器人10的焊槍22與工件w之間不接觸的情況下焊接焊點(步驟s4)。

替換機(jī)器人選擇過程由機(jī)器人選擇裝置40的替換機(jī)器人選擇單元46執(zhí)行。當(dāng)焊接能力判斷步驟(步驟s5)判斷無法在焊槍22與工件w之間不接觸的情況下焊接焊點時，替換機(jī)器人選擇單元46選擇替換機(jī)器人10用于替換焊接焊點。具體地，替換機(jī)器人選擇單元46選擇替換機(jī)器人10的候選對象(步驟s12：是，步驟s17：是)，并將替換機(jī)器人10的候選對象所包含的焊槍22的截面22c與工件w的截面wc進(jìn)行比較(步驟s13)。當(dāng)可以在替換機(jī)器人10的候選對象所包含的焊槍22與工件w不接觸的情況下焊接焊點時，將替換機(jī)器人10的候選對象設(shè)定為替換機(jī)器人10。

如上所述，在本實施例中，在選擇機(jī)器人10相對于任意焊點執(zhí)行焊接操作之后，將機(jī)器人10的焊槍的截面與工件w在焊點處的截面進(jìn)行比較。之后，判斷是否可以在焊槍22與工件w之間不接觸的情況下執(zhí)行焊接。如果判斷為不可以，則選擇替換機(jī)器人10替換焊接焊點。根據(jù)本實施例，通過執(zhí)行該過程，可以自動選擇在焊點上執(zhí)行焊接操作的機(jī)器人10。因此，可以減少用于機(jī)器人選擇的工時。