[发明专利]轨迹生成方法和轨迹生成装置

说明书

本发明涉及轨迹生成方法、存储控制程序的非暂时性计算机可读取介质、轨迹生成装置、制造系统、以及用于制造物品的制造方法。轨迹生成方法包括：在开始教示点和目标教示点之间生成多个轨迹的第一生成过程，评估机器人手臂在每个轨迹上的动作以计算每个轨迹的评估值的评估过程，基于计算的评估值选择所述多个轨迹中的一个的选择过程，以及通过重复经由改变在选择过程中选择的轨迹而生成多个新轨迹、计算机器人手臂在每个改变的轨迹上的动作的评估值、以及基于计算的评估值选择轨迹的过程来更新轨迹的更新过程。

技术领域

本发明涉及用于生成机器人手臂的轨迹的轨迹生成方法以及轨迹 生成装置。

背景技术

迄今为止，已知这样的配置：在所述配置中将工业机器人系统布 置在诸如汽车和电子产品这样的物品(工业产品)的制造系统(生产 线)中，以使诸如焊接和组装这样的作业自动化。在此类制造系统中， 机器人系统、工件、工件安置台、工具以及其他周边设备以它们可能 相互干涉(接触、碰撞)的状态布置。相应地，近年来，使用虚拟环 境的模拟在这样的制造系统中经常被用于设计机器人系统的手臂的操 作轨迹。

在离线使用模拟器系统以模拟机器人系统的动作的情况下，机器 人手臂、工件、工件安置台、工具以及其他周边设备的3-D(三维) 模型被安置在虚拟环境中。例如，一些模拟器系统生成在预先准备好 的机器人手臂的教示点之间的轨迹，并且在虚拟环境内沿着该轨迹操 作机器人手臂的3D模型以验证机器人手臂的动作。机器人手臂的模 型如何进行操作的状态能够例如以动画形式显示在模拟器系统的显示 器中的虚拟显示区域上。

取决于机器人手臂的操作轨迹，模拟结果最终自然会明显地不同。 如果机器人手臂的轨迹不合适，则会出现下列问题：机器人手臂的操 作轨迹的一部分进入机器人手臂不可操作的区域、机器人手臂干涉另 外的物体、或者循环时间因无效动作而延迟。

根据常规方法，操作者以试错方式准备机器人手臂的教示点，其 满足这样的条件：机器人手臂不会进入使机器人手臂变得不可操作的 区域或者不会干涉周边设备。在这样的情况下，因为首先要考虑机器 人手臂能够移动或者不干涉其他物体这样的条件，所以存在无法生成 始终允许机器人手臂以最佳动作速度操作的机器人轨迹、因此延迟了 循环时间的情况。在这样的情况下，需要手动作业来重新考虑以及重 置机器人手臂的教示点。

同时，在制造系统(生产线)中使用机器人系统的情况下，工程 设计人员准备教示点的工时较大，使得人员成本的升高已成为问题。 相应地，近年来，取代由教示者直接进行教示，已经提出了通过使用 计算机实现用于教示机器人手臂的高效作业的方法和装置。

Kalakrishnan，Mrinal等人的“STOMP:Stochastic trajectory optimizationfor motion planning”，Robotics and Automation (ICRA)，2011IEEE InternationalConference on IEEE，2011(下文 称为非专利文献1)公开了一种方法，其用于生成避免机器人手臂干 涉周围障碍物的轨迹并且用于最小化在机器人手臂的关节中使用的马 达的扭矩。图8示意性地示出了在非专利文献1中用于生成机器人手 臂的轨迹的方法。图8示出了具有两个旋转轴J1和J2并简化为两个 自由度的机器人手臂A以及障碍物Ob。