CN100355540C - 机器人间的防止干涉控制装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种机器人间的防止干涉控制装置,其分别预先读取各机器人的示教程序,在从当前的插补周期n插补周期后,按各机器人求出输出了停止指令时的停止预定位置,检测在各机器人的停止预定位置是否要发生干涉。防止干涉控制装置,如果判断为机器人与其他的机器人要发生干涉,则在当前插补周期输出停止指令。由此,在要发生干涉的n插补周期前输出停止指令,由此可以防止干涉发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止干涉控制装置,其用于使多个机器人同时工作,当进行其工作区域一部分重叠的工作时,防止机器人间的干涉。
背景技术
在使用多个机器人进行共同作业时,当各机器人的工作区域重合时,必须不让机器人之间相互干涉。如特开昭60-99591号公报所公开的那样,作为检测该机器人间的干涉的方法,众所周知,有以下方法:使用线段表示机器人手臂的各连接部,进行机器人工作模拟,求出2线段的最近部分间的距离,如果该距离变得比规定的距离D小,则判定为有可能干涉对应的机器人的手臂。
特开昭60-99591号公报所记载的干涉检测方法,是在离线状态下,通过进行机器人的工作模拟,来进行干涉检测的方法,实际上在驱动机器人时不检测干涉。随着当前计算机能力的提高,考虑实时动态地计算相同的计算。那时,即使在要干涉之前判定有可能发生干涉,如果不减速而导致产生干涉,则该判定没有意义,所以必须将上述干涉检测的规定距离D预先设定为只比减速所必须的距离大的值,提前判断干涉可能性。
另外,当机器人手臂相互间高速交错时,即使使用预料了减速所必须的距离的规定距离D判定2线段间的最小距离,也存在尽管实际上未干涉,但判定为干涉的可能。
发明内容
因此,本发明的目的在于:提供一种机器人间的防止干涉控制装置,其在实际使机器人工作的状态下,进行干涉检测,防止干涉发生,并且避免干涉误判定。
根据本发明,提供一种机器人间的防止干涉控制装置,其对在各自的工作区域重叠的状态下所设置的多个机器人相互间的工作中的接近进行检测,在到达干涉之前使机器人停止,其具有:停止位置计算单元,其先读取成为对象的各机器人在执行中的示教程序,按每一插补周期,求出在从当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻执行了对所述各机器人的停止指令时的停止预定位置;干涉判定单元,其判定在所求得的各停止预定位置有无所述各机器人间的干涉;减速指令单元,其在所述干涉判定单元判定为有干涉时,向所述机器人指令开始减速。
理想的是,所述停止位置计算单元,先读取成为对象的各机器人在执行中的示教程序,使用时刻t的函数表示所述各机器人的位置以及姿势,并使用该函数,按每一插补周期,求出在从当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻执行了对所述各机器人的停止指令时的停止预定位置。
特别是,所述停止位置计算单元,理想的是根据所述函数的值来计算停止预定位置,该所述函数的值,是经过了从所述当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻停止所必须的时间之后的时刻的所述函数值。例如,可以使用时刻t的函数的线性和表示所述机器人的位置以及姿势。
另外,所述机器人间的防止干涉控制装置,理想的是具有将所述干涉判定单元的判定结果信号输出到外部的单元。
再者,理想的是预先设定有恐发生干涉的外围设备的形状位置数据,所述干涉决定单元也判定机器人和外围设备的干涉。
本发明,因为根据输出了停止指令时机器人要到达的预定位置来判定有无干涉,在判定为要干涉时,在从判定了有无干涉的位置1插补周期或1插补周期以上之前输出停止指令,所以可以准确防止干涉,在肯定未干涉的时候,不会错误地判定为干涉。在机器人相互间高速交错时,或在相互远离的场面,即使在以往判定为干涉的时候也可以正确地判定。由此,可以保证机器人之间不相互干涉,同时,与以往的防止干涉方法相比可以在接近了的状态下用于机器人。
附图说明
下面,参照附图,根据本发明的理想的实施方式,更详细地说明本发明的上述以及其他的目的、特征、优点。在附图中,
图1是机器人轨迹的说明图。
图2是表示时刻t与移动距离s的关系的图。
图3A以及B是N=6时的B-Spline曲线的说明图。
图4A~C是用于说明基于本发明的一种实施方式中的停止指令的减速度的曲线图。
图5A~C是求减速函数的方法的说明图。
图6A以及B是机器人间的干涉检测方法的说明图。
图7A以及B干涉检测以及防止干涉控制处理的流程图。
图8是表示继续图7B所示流程的处理的流程图。
图9是表示将干涉检测的结果输出给外部装置时的处理的流程图。
图10是表示基于本发明的系统的一种实施方式的系统构成图。
图11是应用本发明的其他的实施方式的系统构成图。
图12是应用本发明的其他的实施方式的系统构成图。
图13是本发明的机器人间的防止干涉控制装置的框图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的几种实施方式进行说明。
首先,对本发明的工作原理进行说明。本发明,是用于防止使用多个机器人进行协同作业时的机器人间等的干涉的发明,基于本发明的机器人间的防止干涉控制装置,如图13所示,具有停止位置计算单元12、干涉判定单元14、减速指令单元16、和将干涉判定单元14的判定结果信号输出到外部的信号输出单元18。停止位置计算单元12,对于各机器人,在工作中的某瞬输出了停止指令时,通过计算求出机器人减速停止的位置。干涉判定单元14,在该停止位置,如果未与其他的机器人以及外围设备等发生干涉,则判定为未发生干涉。该干涉判定按每一插补处理进行,当判定为干涉时,减速指令单元16立即向机器人指令停止,使其减速停止。但是,实际上,因为在判定为在停止位置要发生干涉之后,即使开始减速在停止位置也发生干涉,所以停止位置计算单元12将停止位置的计算先行执行1插补周期或1插补周期以上。即,停止位置计算单元12,在执行某插补处理时,先读取各机器人的工作程序,预先通过计算求得停止位置,该停止位置是从当前正要执行的插补处理预先设定的数量的单位插补期后的插补处理时开始停止操作时要停止的位置。干涉判定单元14,如果在该停止位置未与其他的机器人或外围设备等发生干涉,则判定为未发生干涉,输出向本次插补位置的工作指令。另一方面,当判断为要发生干涉时,因为得知即使从当前时间点的插补处理延迟规定数量的单位插补周期开始停止处理也发生干涉,所以减速指令单元16从本次插补处理时就开始停止处理。由此,防止干涉发生于未然。
为了说明,如图1所示,在此使用函数X(s)表示各机器人的轨迹。另外,函数X(s)的矢量值(以下记述为函数X(s)的值),是表示在三维空间内可以确定位置和姿势的6维的矢量的值。并且,函数X的参数s为沿着轨迹的距离(移动量)。例如,当考虑将全长为L的曲线在规定时间T从起点指向终点时,起点可以表记为时刻t=0,曲线上的位置s=0,终点可以表记为t=T,曲线上的位置s=L。
图2表示时刻t与曲线上的位置(移动量)s的关系。函数s(t)是单调增加的函数,表示沿着轨迹的机器人的移动。关于s的t的导数函数s′(t)与时刻t的线速度对应,另外,2阶导数函数s″(t)与加速度对应。假设机器人的工作线速度以及加速度都是连续的,并且函数s(t)为2阶微分连续的函数。如果合成函数X(s)与函数s(t),则在时刻t时的机器人的位置以及姿势也表记为X(s(t))。并且,在时刻t0,输出减速停止指令,如果那时的制动距离为L_stop,制动时间为T_stop,则停止位置为X(s(t0)+L_stop)。或者,使用时间(t0+T_stop)可以容易地求出停止位置X(s(t0+T_stop))。这样,按各机器人求出停止位置,根据所求出的停止位置来进行干涉检测。并且,在判断为要发生干涉时,输出减速停止指令。而且,预先读取示教程序,与当前的插补处理相比在规定数量的单位插补周期经过后的插补处理时,求出假定输出了减速停止指令时的停止位置X(s(t0)+L_stop)或X(s(t0+T_stop)),在判断为要发生干涉时,在当前时间点输出减速停止指令,由此防止干涉发生。
这样,在本发明中,预先读取示教程序,预先求出表示机器人的轨迹的函数X(s)。一般情况下,作为得到通过所给予的示教点列P0,P1,P2,…PN-1附近的平滑的曲线的方法,众所周知有贝塞尔(Bezier)曲线插补、样条(Spline)曲线插补、非一致有理B样条(NURBS)曲线插补等方法。在本发明的一种实施方式中,使用4阶(3次)的B-Spline,根据由在执行中的工作程序依次供给的示教点列P0,P1,P2,…PN-1,得到表示时刻t时的位置以及姿势的函数X(t)。
如果给予N个点列P0,P1,P2,…PN-1以及节点矢量T=[t0,t1,t2,…tN+3],则4阶的B-Spline曲线,根据时刻t的函数Nj,4(t)(j=0,1,…N-1)的线性和,如式(1)那样被定义。
在此,Nj,M(t)是M阶的B-Spline基函数,由式(2-1)、(2-2)的De Boor Cox的递推公式生成。
当M≥2时,
其中设0/0=0。
当M=1时
如果tj≤t<tj+1,则
节点矢量T=[t0,t1,t2,…tN+3],是由个数N+M个构成的任意的单调增加的数列。即使所给予的示教点列P0,P1,P2,…PN-1相同,虽然得知通过定义节点矢量曲线形状发生改变,但在此为了简化,如式(3)那样定义节点矢量的要素t1。式(1)的曲线X(t)可在从起点侧和终点侧分别除3个节点的t3≤t<tN即可在0≤t<N-3的范围内定义。t虽然在节点上取整数的值,但是在此之外的点取实数值。
t1=i-3 (i=0、1、2、3、…N、N+1、N+2、N+3) …(3)
图3A以及B表示N=6的例子。
这时,B-Spline曲线通过以下的式子定义。
X(t)=N0.4(t)P0+N1,4(t)P1+N2,4(t)P2+N3,4(t)P3+N4,4(t)P4+N5,4(t)P5
其中,T=[t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9]
=[-3-2-10123456]
如由式(2-1)、(2-2)或图3B得知的那样,4阶的B-Spline基函数Nj,4(t),除了节点4区间的范围,其他为0。如果利用该性质,则在计算式(1)时不必预先给予全部的示教点P0,P1,P2,…PN-1,从最初的4点,得到最初的曲线区间t3≤t<t4,即在0≤t<1有效的下式(4)。
一般情况下,为了在某区间ta≤t<tb得到有效的函数,可以求出包含其的最小节点区间,可以只使用定义其范围的曲线所必须的项来取得和。
通过先读取示教程序,通过式(4),从4个示教点求得表示通过该4个示教点附近的平滑的曲线的函数X(t),沿着曲线,对该函数X(t)进行下式(5)所示的线积分,来求出作为曲线上位置(移动量)s的函数所表示的机器人的轨迹的函数s(t)。
因为该函数s(t)的物理意义是沿着直到时刻t的曲线的移动距离,所以,相反,如果给予距离s的话,则唯一确定求出对应的时刻t。如果将距离s的时刻t的函数表记为t(s),则作为函数X(t)和t(s)的合成函数,求得s与X的关系,即函数X(s)作为下式(6)求得。
X(s)≡X(t(s)) (6)
另外,因为在时刻t的机器人的曲线上的位置由s(t)表示,曲线上的位置为s时的位置以及姿势由X(s)表示,所以在时刻t的机器人的位置以及姿势作为X(s(t))可以通过计算求得。
下面,说明计算从某时刻t0沿着轨迹使机器人减速停止时的停止预定位置的顺序。假设机器人在时刻t0以位置s(t0)、线速度s′(t0)工作。将这时的s(t)的导数函数s′(t)的曲线表示为图4A。当从时刻t0未开始减速时,预定t0以后也按照图4A所示的线速度继续工作。减速停止时的速度图形,通过图4A的速度图形乘以如图4B所示的从1到0平滑地单调减少的函数u(t-t0)而得到。
图4C表示速度s′(t)乘以减速函数u(t)的结果。减速所必须的制动时间T_stop,是减速函数u(t)(图4B)的迁移时间的宽度本身,制动距离L_stop,是从图4C的开始减速时间t0到停止时刻t0+T_stop的区间积分值,函数s(t)通过式(5)求得。因此,如果预先设定u(t),则制动时间T_stop、制动距离L_stop可以一起通过计算求得。
这样,当从时刻t0开始减速时,可以通过计算求出机器人要停止的预定位置以及在该位置的姿势X(s(t0)+L_stop)。在此,图4B的函数u(t)有任意性,作为相乘结果的图4C的图表如果是1阶微分连续(加速度连续),则可以是任意的。作为一个例子,通过积分将图5A所示的三角形(宽T_stop、高2/T_stop的等腰三角形)倒过来那样的函数w(t)(由T_stop决定的函数),得到如图5B所示那样的减速函数u(t)(其中,u(0)=1)。另外,这时,将u(t)的下降开始时刻设为t0的减速函数(t-t0)显示在图5C。另外,制动时间宽T_stop,虽然在此为了简单为常数,但是更一般的情况下,为了使减速时加上电动机的加速度为恒定,也可以是根据由那时的电动机的惯性或重力施加在电动机上的动量所求得的适当的值。
通过上述的方法,当开始减速时刻t0为t+n·Δt(这时t意味着当前时间点的时刻,t+n·Δt意味着从当前时间点插补周期后的时刻)时,停止预定的位置以及姿势,通过X(s(t+n·Δt)+L_stop)的计算而求得。在此,n为1或1以上的常数。另外,Δt为单位插补处理时间(单位插补周期)。
另外,在所述的停止位置的计算中,可以将作为从1插补周期或1插补周期以上后的规定的时刻t+n·Δt经过停止所必须的时间T_stop后的时刻t+n·Δt+T_stop的所述函数的值而求得的位置X(s(t+n·Δt+T_stop))视为停止位置。
如上所述,关于干涉检测对象的全部的机器人,在时刻t,在从该时刻n插补周期后的插补处理时(t+n·Δt),在当前时刻t的时间点判断输出了减速停止指令时的停止预定位置。并且,根据该各机器人的停止预定位置判断是否发生干涉。
作为干涉检测,使用了在特开昭60-99591号公报所记载的众所周知的干涉检测方法。图6A及B,表示由根据该干涉检测方法的多个连接构成的机器人R1和R2的干涉的判定顺序。使用线段模型化每个机器人的连接。机器人R1由线段L11以及L12构成,机器人R2由线段L21以及L22构成。对于构成机器人R1的线段和构成机器人R2的线段的所有的对,求出线段间的最近接点间的距离d。当所求得的距离d比预先设定的阈值小时,判定为干涉。除此之外判定为无干涉。
当判定为无干涉时,输出向当前的时刻t的插补位置的工作命令,当判定为有干涉时,从当前插补周期输出减速停止指令,使机器人停止,防止干涉发生。
图10~图12是表示用于进行基于本发明的机器人间的防止干涉控制的系统的实施方式的图示。图10所示的实施方式,使用1个机器人的控制装置1驱动控制多个机器人机构部R1~Rn,机器人控制装置1兼具本发明的机器人干涉控制装置的功能。
图11所示的实施方式,按各机器人R1~Rn分别具有机器人控制装置1-1~1-n,使用Ethernet(注册商标)等的网络连接各机器人控制装置1-1~1-n,通过网络对相互的内部变量进行通信,由此可在各自的机器人控制装置内进行求出所述停止预定位置的计算、和判定干涉发生的有无的干涉判定。可以使用1个控制装置集中进行求出停止预定位置的计算、和判定干涉发生的有无。
图12是可以使用通用微机等外部计算机2的实施方式。该实施方式,通过将计算机2与机器人控制装置1-1~1-n连接,与计算机2通信各机器人控制装置1-1~1-n的内部变量,可使用计算机2进行求出所述停止预定位置的计算、和判定干涉发生的有无的干涉判定的一部分或全部。
图7A、图7B以及图8,是用于机器人间的防止干涉的控制处理的流程图,表示图10所示的实施方式中的处理。
首先,在机器人控制装置1设定需要进行干涉检测的机器人(机器人机构部),并且输入设定好有关成为干涉检测对象的外围设备等的位置以及形状的数据。另外,也设定好控制时间T_stop。并且,如果使机器人开始工作,则机器人控制装置1的处理器执行图7A、图7B以及图8的干涉检测以及防止干涉控制处理。
将时刻t设定为“0”(步骤S1),在从示教点列求出B-spline曲线的范围的开始时间点ta设定时刻t,在范围的结束时间点tb设定(t+n·Δt+T_stop)(步骤S2)。另外,n是1或1以上的整数,是预先确定的、指定用于检测在从当前时间点n插补周期后是否发生干涉的插补周期数。另外,n可以在操作开始前设定。
接着,求出范围开始时间点ta或ta以下并且在B-spline曲线最大的节点tA,求出范围开始时间点tb或tb以上并且最小的节点tB。另外,当没有范围开始时间点ta或ta以下的节点时tA=t3。另外,当没有范围开始时间点tb或tb以上的节点时,将最大节点tN作为tB(步骤S3)。
在计数作为检测对象所设定的机器人(机器人机构部)的计数器K设定“1”(步骤S4),该计数器K的值所示的机器人从在执行中的程序中读出节点tA~tB间的示教数据Pj(步骤S5)。另外,如式(3)所示,节点tA以及tB是整数值,因为该值与tA、tB的下标A、B对应,所以使用下标A、B表示节点的值。因此,从程序所读出的示教点Pj为PA-3、PA-2…PB-1。
并且,从与式(4)对应的下式(7)求出区间tA≤t<tB间的曲线X(t)(步骤S6)。
通过式(5)线积分所求得的曲线X(t),求出曲线上的位置s(t)。该曲线上的位置s(t),因为是沿着到达时刻t的曲线的移动距离,所以,反过来如果给予距离s,则唯一确定对应的时刻t。因此,从位置函数s(t)求出反函t(s)(步骤S7)。
根据这样所求得的曲线的函数X(t)和t(s),求出表示将位置(移动距离)s作为变量的机器人的位置以及姿势的函数X(s)=X(t(s))(步骤S8)。并且,在时刻t时的机器人的曲线上的位置是在步骤S7求得的s(t),因为在曲线上的位置是s时,用函数X(s)表示机器人的位置以及姿势,所以在时刻t时的机器人的位置以及姿势作为X(s(t))求出(步骤S9)。
求出在步骤S7所求得的函数s(t)的导数函数即线速度s′(t),并且将从当前时刻t预先设定的n插补周期后的时刻作为t0(t0=当前时刻t+n·Δt),求出函数u(t-t0),导数函数s′(t)乘以函数u(t-t0),根据下式(8)求出表示减速后的速度的线速度vt0′(t)(步骤S10)。
Vt0′(t)=s(t)×u(t-t0) (8)
从开始减速时刻t0到制动时间T_stop积分该线速度vt0′(t),求出制动距离L_stop(步骤S11)。
从在步骤S11求得的L_stop和在步骤S7求得的s(t)以及在步骤S8求得的函数X(s),求出在从当前的插补处理时(时刻t)n插补周期后的时刻t0=t+n·Δt开始减速停止时的停止预定位置X(s(t0)+L_stop)=X(s(t+n·Δt)+L_stop),并进行存储(步骤S12)。
接着,将计数器K值增加1(步骤S13),判断计数器K的值是否超过了作为检测对象所设定的机器人的数量(步骤S14)。并且,如果未超过,则返回步骤S5,对用与计数器K的值相同的号码表示的下一个机器人执行所述的步骤S5以下的处理,求出在从当前的插补处理时(时刻t)n插补周期后的时刻t0=t+n·Δt开始减速停止时的停止预定位置X(s(t+n·Δt)+L_stop)。
接着,如果求出检测对象机器人的停止预定位置X(s(t+n·Δt)+L_stop),则进行机器人间的干涉检测以及与外围设备等的干涉检测(步骤S15)。如前所述,该干涉检测是基于公知的方法的检测,在此省略说明。
当通过该干涉检测判断为无干涉时(步骤S16),向各机器人输出向按各机器人在步骤S9所求得的时刻t的插补位置X(s(t))的工作指令(步骤S17)。并且,判断时刻t是否到达了最后的时刻tN(步骤S18),如果未到达,则在时刻t只加算单位插补周期Δt(步骤S19),返回到步骤S2,进行上述的步骤S2以下的处理。以下,只要未预测干涉的发生,在时刻t到达最终时刻tN之前,重复执行上述的处理,一到达最终时刻tN,就结束该防止干涉处理。
另一方面,当在步骤S16判断为有干涉时,在表示减速时的时间的tt将当前时刻t作为初始值来设定(步骤S20),根据在步骤S11求得的表示减速工作时的速度的函数Vt0′(t),积分将开始减速时作为t、将时间变量作为tt而求得的表示速度的函数Vt′(tt),求出移动量Vt(tt)(步骤S21)。接着,根据在步骤S8求得的函数X(s),作为s=Vt(tt),求出机器人的位置以及姿势X(Vt(tt)),向机器人输出工作指令,以使成为所求得的位置以及姿势(步骤S22)。
并且,判断时间tt的值是否到达了将开始减速时t与制动时间T_stop相加的值(步骤S23),如果未到达,则将时间tt与算单位插补周期Δt相加(步骤S24)。并且,返回到步骤S22,直到时间tt的值到达将开始减速时t与制动时间T_stop相加的值,机器人停止,重复执行上述的处理。
如上所述,当预测为只在从当前时刻预先所确定的n插补周期后发生干涉时,通过从当前时间点开始减速,可以防止干涉发生。
另外,上述的实施方式,虽然根据s以及制动距离L_stop的位置(移动量)在步骤S12求出了停止预定位置,但是可以根据时间简单地求出停止预定位置。即,可以在步骤S12求出停止预定位置X(s(t0+T_stop))=X(s(t+n·Δt+T_stop))。
再者,在上述的防止干涉控制处理的基础上,可以进行图9所示的信号输出处理,将干涉检测的判定结果输出给外围设备。例如,当在步骤S16判断为有干涉时,可以向外部装置输出有干涉的信号,转移到步骤S20。
上述的实施方式,通过图10所示的系统构成,由1台机器人控制装置1控制多个机器人(机器人机构部)R1~Rn,由该机器人控制装置1构成防止干涉控制装置。另一方面,当是图11所示的各机器人分别具有其控制装置1-1~1-n的系统构成时,虽然各机器人控制装置1-1~1-n的处理器进行上述的图7A、7B以及图8所示的处理,但是,其中不进行步骤S4、S13、S14的处理,在步骤S15之前,在各机器人控制装置1-1~1-n分别交换所求得的停止预定位置X(s(t0)+L_stop)=X(s(t+n·Δt)+L_stop)或X(s(t0+T_stop))=X(s(t+n·Δt+T_stop)),进行步骤S15的干涉检测。或者,通过网络在任意1个机器人控制装置收集干涉检测对象的机器人的停止预定位置,通过该机器人控制装置进行干涉检测,当要发生干涉时,可以停止要发生干涉的机器人甚至停止系统全部机器人的工作。
另外,当是图12所示的系统时,通过网络由各机器人控制装置1-1~1-n对各机器人控制装置1-1~1-n的内部变量进行通信,由此使用通过网络连接的计算机2进行停止预定位置的计算、有无干涉发生的判定等部分。另外,通过计算机2可以全部进行上述的图7A、7B以及图8的处理。
Claims (6)
1.一种机器人间的防止干涉控制装置(10),其对在各自的工作区域重叠的状态下所设置的多个机器人相互间的工作中的接近进行检测,在到达干涉之前使机器人停止,其特征在于,具有:
停止位置计算单元(12),其预先读取成为对象的各机器人在执行中的示教程序,按每一插补周期,求出在从当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻执行了对所述各机器人的停止指令时的停止预定位置;
干涉判定单元(14),其判定在所求得的各停止预定位置有无所述各机器人间的干涉;
减速指令单元(16),其在所述干涉判定单元判定为有干涉时,向判定为有干涉的所述机器人指令开始减速。
2.根据权利要求1所述的机器人间的防止干涉控制装置,其中,
所述停止位置计算单元(12),预先读取成为对象的各机器人在执行中的示教程序,使用时刻t的函数表示所述各机器人的位置以及姿势,并使用该函数,按每一插补周期,求出在从当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻执行了对所述各机器人的停止指令时的停止预定位置。
3.根据权利要求2所述的机器人间的防止干涉控制装置,其中,
所述停止位置计算单元(12),根据所述函数的值来计算停止预定位置,该所述函数的值是从所述当前时刻预先设定的至少1插补周期或1插补周期以上之后的时刻经过了停止所必须的时间之后的时刻的函数值。
4.根据权利要求2或3所述的机器人间的防止干涉控制装置,其中,
使用时刻t的函数的线性和表示所述机器人的位置以及姿势。
5.根据权利要求1或2所述的机器人间的防止干涉控制装置,其中,
具有将所述干涉判定单元(14)的判定结果信号输出到外部的单元(18)。
6.根据权利要求1或2所述的机器人间的防止干涉控制装置,其中,
预先设定有可能发生干涉的外围设备的形状位置数据,所述干涉判定单元(14)还判定所述机器人与所述外围设备的干涉。
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---|---|---|---|
JP2004255881A JP3907649B2 (ja) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | ロボット間の干渉防止制御装置 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1743148A CN1743148A (zh) | 2006-03-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100982453A Active CN100355540C (zh) | 2004-09-02 | 2005-09-01 | 机器人间的防止干涉控制装置 |
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---|---|
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CN (1) | CN100355540C (zh) |
DE (1) | DE602005025967D1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105717872A (zh) * | 2014-12-22 | 2016-06-29 | 库卡罗伯特有限公司 | 在轨迹上有条件地停止至少一个操纵器的方法和操纵器组 |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008009588A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Ihi Corp | シミュレーション装置、方法およびプログラム |
JP4221016B2 (ja) | 2006-07-25 | 2009-02-12 | ファナック株式会社 | 干渉チェックを行う数値制御装置 |
KR100863989B1 (ko) | 2007-04-24 | 2008-10-16 | 대우조선해양 주식회사 | 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법 |
JP4298770B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-07-22 | ファナック株式会社 | 干渉チェック機能を備えた数値制御装置 |
WO2009072383A1 (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | ロボット動作規制方法並びにロボットシステム及びロボット動作規制装置 |
JP4951783B2 (ja) * | 2008-02-01 | 2012-06-13 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボット制御装置及びロボット制御方法 |
JP5036661B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2012-09-26 | 三菱電機株式会社 | 干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法 |
JP5025598B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2012-09-12 | 三菱電機株式会社 | 干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法 |
DE102009023307A1 (de) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Manipulators |
JP5218524B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2013-06-26 | 株式会社安川電機 | ロボットシステムおよびロボット動作規制方法 |
DE102010063208A1 (de) | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung und Handhabungsvorrichtung |
JP2012216151A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | 干渉回避制御装置 |
ITTO20110994A1 (it) * | 2011-10-31 | 2013-05-01 | Comau Spa | Metodo per il controllo di almeno due robot aventi rispettivi spazi di lavoro includenti almeno una regione in comune |
JP5872894B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2016-03-01 | 川崎重工業株式会社 | ロボット動作教示支援装置及び方法 |
CN106181963A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-12-07 | 库卡罗伯特有限公司 | 机器人系统 |
CN106182040B (zh) * | 2014-12-23 | 2021-10-15 | 库卡罗伯特有限公司 | 机器人系统 |
US20160180860A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Qualcomm Incorporated | High order B-spline sampling rate conversion (SRC) |
JP6200456B2 (ja) * | 2015-06-29 | 2017-09-20 | ファナック株式会社 | 工作機械とロボット間の干渉チェックシステム |
JP6411964B2 (ja) | 2015-07-27 | 2018-10-24 | ファナック株式会社 | 工作機械とロボットのリアルタイム干渉確認システム |
DE102015113110B4 (de) * | 2015-08-10 | 2019-03-14 | MAQUET GmbH | Ansteuervorrichtung mindestens einer Antriebseinrichtung eines Operationstisches und Verfahren zum Ansteuern |
JP6654926B2 (ja) * | 2016-02-24 | 2020-02-26 | 本田技研工業株式会社 | 処理時間の予測方法 |
DE102016005026B3 (de) * | 2016-04-24 | 2017-05-18 | Sami Haddadin | System und Verfahren zum Steuern eines Roboters |
JP6801333B2 (ja) * | 2016-09-27 | 2020-12-16 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボット用の表示システム |
JP6603255B2 (ja) | 2017-03-13 | 2019-11-06 | ファナック株式会社 | ロボットシステムおよびロボット制御方法 |
DE102017005137B4 (de) * | 2017-05-30 | 2020-09-24 | Infineon Technologies Austria Ag | Stromleitungsgesteuerte elektrische Antriebsinverter |
JP7013766B2 (ja) * | 2017-09-22 | 2022-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム、及び制御方法 |
DE102017123295A1 (de) * | 2017-10-06 | 2019-04-11 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Sicherheitssystem zur Absicherung eines kooperativen Betriebs von Menschen, Robotern und Maschinen |
CN108044624A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-18 | 上海信耀电子有限公司 | 一种基于powerlink总线的机器人控制系统 |
EP3498433A1 (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-19 | Universal Robots A/S | Dynamical safety trajectories in a robotic system |
CN112352206B (zh) | 2018-06-15 | 2024-09-13 | 优傲机器人公司 | 机器人臂的双模自由驱动 |
DE102018133472B3 (de) * | 2018-12-21 | 2020-03-12 | Franka Emika Gmbh | Bewegungsüberwachung eines Robotermanipulators |
CN110216675B (zh) * | 2019-06-20 | 2021-04-06 | 北京猎户星空科技有限公司 | 智能机器人的控制方法、装置、智能机器人及计算机设备 |
CN111015669B (zh) * | 2019-12-27 | 2022-03-11 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种工业机器人停止运动轨迹规划方法 |
JP7484254B2 (ja) * | 2020-03-13 | 2024-05-16 | オムロン株式会社 | 干渉判定装置、方法、及びプログラム |
TW202233369A (zh) * | 2021-02-18 | 2022-09-01 | 日商發那科股份有限公司 | 機器人控制裝置、機器人控制系統、及電腦程式 |
CN113334392B (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-09 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 一种机械臂防碰撞方法、装置、机器人及存储介质 |
CN116149340B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-30 | 季华实验室 | 差速轮底盘机器人自适应路径跟随方法及其相关设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6099591A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-03 | 株式会社日立製作所 | 協調作業におけるロボツト腕の干渉チエツク方式 |
US4644237A (en) * | 1985-10-17 | 1987-02-17 | International Business Machines Corp. | Collision avoidance system |
US5304906A (en) * | 1989-12-26 | 1994-04-19 | Fanuc Ltd. | Collision detecting method using an observer |
US6212444B1 (en) * | 1996-06-18 | 2001-04-03 | Fanuc Limited | Method of avoiding interference of industrial robot |
JP2003236781A (ja) * | 2002-02-15 | 2003-08-26 | Sony Corp | 脚式移動ロボット及びその移動制御方法 |
CN1461693A (zh) * | 2002-05-30 | 2003-12-17 | 库卡-罗伯特有限公司 | 用于避免在协作机器人之间的碰撞的方法和控制装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4998206A (en) * | 1988-07-29 | 1991-03-05 | The Boeing Company | Automated method and apparatus for fabricating sheet metal parts and the like using multiple manufacturing stations |
FR2682905B1 (fr) * | 1991-10-28 | 1995-12-01 | Commissariat Energie Atomique | Procede de generation de trajectoire pour un systeme robotise. |
JP2895672B2 (ja) * | 1992-01-28 | 1999-05-24 | ファナック株式会社 | 複数ロボット制御方法 |
AU6014896A (en) * | 1995-06-13 | 1997-01-09 | Toyo Kohan Co. Ltd. | Interference preventing method for industrial robots |
US5732194A (en) * | 1995-08-04 | 1998-03-24 | Ford Global Technologies, Inc. | Computer controlled reconfigurable part fixture mechanism |
JP4005639B2 (ja) * | 1996-10-18 | 2007-11-07 | 株式会社安川電機 | 活線作業用ロボット車 |
JP2000190262A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-11 | Denso Corp | ロボットの制御装置 |
JP3842493B2 (ja) * | 1999-10-04 | 2006-11-08 | 富士通株式会社 | 3次元オブジェクト共有処理方法及び記憶媒体 |
US6558803B1 (en) * | 2000-07-03 | 2003-05-06 | Adhesives Research Inc. | Ambifunctional perfluorinated polyethers |
CA2423552A1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-04-18 | Irm Llc | High throughput processing system and method of using |
US7114157B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-09-26 | Kuka Roboter Gmbh | System controlling exclusive access by control programs to system resources |
US6817829B2 (en) * | 2001-12-25 | 2004-11-16 | Komatsu Ltd. | Work loading method for automatic palletizer, work loading method, work loading apparatus and attachment replacing method thereof |
JP3975959B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2007-09-12 | トヨタ自動車株式会社 | ロボット動作規制方法とその装置およびそれを備えたロボット |
DE10361132B4 (de) * | 2003-06-18 | 2013-02-28 | Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Überwachung der Bewegung eines sich in mehreren Freiheitsgraden bewegenden Gefahr bringenden Objektes eines Handhabungsgerätes, wie Handhabungsmasse und/oder bewegliche Masse |
-
2004
- 2004-09-02 JP JP2004255881A patent/JP3907649B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-08-31 EP EP05018886A patent/EP1632318B1/en not_active Ceased
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- 2005-09-02 US US11/217,413 patent/US20060052901A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6099591A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-03 | 株式会社日立製作所 | 協調作業におけるロボツト腕の干渉チエツク方式 |
US4644237A (en) * | 1985-10-17 | 1987-02-17 | International Business Machines Corp. | Collision avoidance system |
US5304906A (en) * | 1989-12-26 | 1994-04-19 | Fanuc Ltd. | Collision detecting method using an observer |
US6212444B1 (en) * | 1996-06-18 | 2001-04-03 | Fanuc Limited | Method of avoiding interference of industrial robot |
JP2003236781A (ja) * | 2002-02-15 | 2003-08-26 | Sony Corp | 脚式移動ロボット及びその移動制御方法 |
CN1461693A (zh) * | 2002-05-30 | 2003-12-17 | 库卡-罗伯特有限公司 | 用于避免在协作机器人之间的碰撞的方法和控制装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
关于参数规划在自治智能移动式机器人中实际应用的探讨 杨淮清,宋国宁,齐继光,刘述忠,刘金德.机器人,第15卷第3期 1993 * |
弧焊机器人MOTOMAN示教编程方法 胡中华,陈焕明,许明星,王晓峰,李海州.电焊机,第36卷第3期 2006 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105717872A (zh) * | 2014-12-22 | 2016-06-29 | 库卡罗伯特有限公司 | 在轨迹上有条件地停止至少一个操纵器的方法和操纵器组 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE602005025967D1 (de) | 2011-03-03 |
JP3907649B2 (ja) | 2007-04-18 |
CN1743148A (zh) | 2006-03-08 |
JP2006068857A (ja) | 2006-03-16 |
EP1632318B1 (en) | 2011-01-19 |
US20060052901A1 (en) | 2006-03-09 |
EP1632318A2 (en) | 2006-03-08 |
EP1632318A3 (en) | 2009-08-12 |
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