JP2002331480A - 干渉回避装置 - Google Patents
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- G05B2219/40497—Collision monitor controls planner in real time to replan if collision
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- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40559—Collision between hand and workpiece, operator
Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉を事前に判断し自動的に干渉を回避す
る。バラ積みされたワークの取り出し作業を自動化す
る。 【解決手段】 教示時のワークの位置姿勢、それを把持
する時のツールの位置姿勢、ツール、収納箱の形状を記
憶しておく。把持するワークの検出位置姿勢Ｗａと、記
憶情報に基づいてツール位置姿勢Ｔａを求め、ツールと
収納箱の干渉の有無を判断する（101〜103）。干渉有り
では、ワークに近い収納箱の面にツールの最小半径の部
位が向くように位置姿勢を変え、干渉を判断する（104
〜107）。干渉がある場合はこの収納箱の面に対するツ
ールの許容傾きの臨界角を求め、この臨界角でツールが
ワークを把持可能な一定傾き内なら干渉なしとする。干
渉があれば、アラームをだしロボットを停止させる。干
渉がないときは、そのときのツール位置姿勢を出力す
る。バラ積みワークをも自動的に取り出せる。
る。バラ積みされたワークの取り出し作業を自動化す
る。 【解決手段】 教示時のワークの位置姿勢、それを把持
する時のツールの位置姿勢、ツール、収納箱の形状を記
憶しておく。把持するワークの検出位置姿勢Ｗａと、記
憶情報に基づいてツール位置姿勢Ｔａを求め、ツールと
収納箱の干渉の有無を判断する（101〜103）。干渉有り
では、ワークに近い収納箱の面にツールの最小半径の部
位が向くように位置姿勢を変え、干渉を判断する（104
〜107）。干渉がある場合はこの収納箱の面に対するツ
ールの許容傾きの臨界角を求め、この臨界角でツールが
ワークを把持可能な一定傾き内なら干渉なしとする。干
渉があれば、アラームをだしロボットを停止させる。干
渉がないときは、そのときのツール位置姿勢を出力す
る。バラ積みワークをも自動的に取り出せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
おける他の物体との干渉回避技術に関する。
おける他の物体との干渉回避技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】収納箱等にバラ積みされたワークピース
をロボットを用いて取り出すピッキング作業の場合、こ
のバラ積みされたワークピースを把持等により確保でき
る位置姿勢に、ロボット及びハンド等のツール（エンド
エフェクタ）の位置姿勢を制御する必要がある。バラ積
みされたワークピースであるから、ワークピースの位置
姿勢は任意でバラバラである。従って、ロボット及びツ
ール（エンドエフェクタ）の位置姿勢もワークピースの
位置姿勢に合わせて任意に変化することになる。その結
果、ロボット及びツール（エンドエフェクタ）と他の物
体、特にワークピースを収納した収納箱との干渉が生じ
ることになる。
をロボットを用いて取り出すピッキング作業の場合、こ
のバラ積みされたワークピースを把持等により確保でき
る位置姿勢に、ロボット及びハンド等のツール（エンド
エフェクタ）の位置姿勢を制御する必要がある。バラ積
みされたワークピースであるから、ワークピースの位置
姿勢は任意でバラバラである。従って、ロボット及びツ
ール（エンドエフェクタ）の位置姿勢もワークピースの
位置姿勢に合わせて任意に変化することになる。その結
果、ロボット及びツール（エンドエフェクタ）と他の物
体、特にワークピースを収納した収納箱との干渉が生じ
ることになる。
【０００３】教示時にこの干渉が発見されれば、干渉し
ないように教示することによってこの干渉を防止するこ
とができるが、実際の稼働時にはどうなるかその保証は
ない。そのため、ワークピースを毎回所定の位置姿勢に
位置決めして配置する。又は、干渉が発生しないような
完全な外部環境を用意するといった周辺環境の工夫が必
要になってくる。
ないように教示することによってこの干渉を防止するこ
とができるが、実際の稼働時にはどうなるかその保証は
ない。そのため、ワークピースを毎回所定の位置姿勢に
位置決めして配置する。又は、干渉が発生しないような
完全な外部環境を用意するといった周辺環境の工夫が必
要になってくる。
【０００４】しかし、バラ積みされたワークピースのよ
うな場合、このワークピースをロボットで取り出す作業
には、外部環境を整備することは、多大な労働と時間を
必要とし、ロボットによる省力化、自動化作業の目的に
反する。
うな場合、このワークピースをロボットで取り出す作業
には、外部環境を整備することは、多大な労働と時間を
必要とし、ロボットによる省力化、自動化作業の目的に
反する。
【０００５】又、ワークピースが位置決めされている場
合では、教示者はオフラインプログラミング等を利用し
て干渉が生じないように教示することができるが、この
干渉を回避するには、どのようなロボット等の姿勢をと
らせればよいか等、教示に際してのオペレータへの負担
を増加させる。
合では、教示者はオフラインプログラミング等を利用し
て干渉が生じないように教示することができるが、この
干渉を回避するには、どのようなロボット等の姿勢をと
らせればよいか等、教示に際してのオペレータへの負担
を増加させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記従来技術の問題点を改善し、自動的に干渉を判別し干
渉を回避するように、ロボットを駆動制御可能にする干
渉回避装置を提供とようとするものである。これによ
り、バラ積みされたワークピースを取り出す際も、予め
準備作業として取り出しのための環境を整備するという
ような特別な作業を必要とせず、オペレータへの負担を
軽減させることができる干渉回避装置を提供するもので
ある。
記従来技術の問題点を改善し、自動的に干渉を判別し干
渉を回避するように、ロボットを駆動制御可能にする干
渉回避装置を提供とようとするものである。これによ
り、バラ積みされたワークピースを取り出す際も、予め
準備作業として取り出しのための環境を整備するという
ような特別な作業を必要とせず、オペレータへの負担を
軽減させることができる干渉回避装置を提供するもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係わる発明は、ロボット手先又は腕部に
装着された装置と他の物体との干渉を回避する干渉回避
装置であって、前記装置の形状に関する情報と、前記他
の物体の形状に関する情報、及び該他の物体の位置姿勢
情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情
報と指示された前記装置の位置姿勢に基づいて該装置と
該他の物体との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、
該干渉判別手段により干渉ありと判別された場合、前記
ロボットを停止させる手段、又は前記装置と前記他の物
体との干渉を回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動
的に生成する位置姿勢生成手段とを備えたものとした。
に、請求項１に係わる発明は、ロボット手先又は腕部に
装着された装置と他の物体との干渉を回避する干渉回避
装置であって、前記装置の形状に関する情報と、前記他
の物体の形状に関する情報、及び該他の物体の位置姿勢
情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情
報と指示された前記装置の位置姿勢に基づいて該装置と
該他の物体との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、
該干渉判別手段により干渉ありと判別された場合、前記
ロボットを停止させる手段、又は前記装置と前記他の物
体との干渉を回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動
的に生成する位置姿勢生成手段とを備えたものとした。
【０００８】請求項２に係わる発明は、ロボット手先又
は腕部に装着された装置と他の物体との干渉を回避する
干渉回避装置であって、前記装置の形状に関する情報
と、前記他の物体の形状に関する情報、及び該他の物体
の位置姿勢情報を記憶する記憶手段と、ロボットの動作
中に動作する方向において、該記憶手段に記憶された情
報と指示された前記装置の位置姿勢に基づいて該装置と
該他の物体との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、
該干渉判別手段により干渉ありと判別された場合、前記
ロボットを停止させる手段、又は前記装置と前記他の物
体との干渉を回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動
的に生成する位置姿勢生成手段とを備え、ロボットが該
干渉を回避する動作をするようにした。
は腕部に装着された装置と他の物体との干渉を回避する
干渉回避装置であって、前記装置の形状に関する情報
と、前記他の物体の形状に関する情報、及び該他の物体
の位置姿勢情報を記憶する記憶手段と、ロボットの動作
中に動作する方向において、該記憶手段に記憶された情
報と指示された前記装置の位置姿勢に基づいて該装置と
該他の物体との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、
該干渉判別手段により干渉ありと判別された場合、前記
ロボットを停止させる手段、又は前記装置と前記他の物
体との干渉を回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動
的に生成する位置姿勢生成手段とを備え、ロボットが該
干渉を回避する動作をするようにした。
【０００９】請求項３に係わる発明は、ロボット及びロ
ボット手先又は腕部に装着された装置と他の物体との干
渉を回避する干渉回避装置であって、前記ロボット及び
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報と指示された
前記ロボット及び前記装置の位置姿勢に基づいて前記ロ
ボット及び前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判
別する干渉判別手段と、該干渉判別手段により干渉あり
と判別された場合、前記ロボットを停止させる手段、又
は前記ロボット及び前記装置と前記他の物体との干渉を
回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する
位置姿勢生成手段とを備えるようにした。
ボット手先又は腕部に装着された装置と他の物体との干
渉を回避する干渉回避装置であって、前記ロボット及び
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報と指示された
前記ロボット及び前記装置の位置姿勢に基づいて前記ロ
ボット及び前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判
別する干渉判別手段と、該干渉判別手段により干渉あり
と判別された場合、前記ロボットを停止させる手段、又
は前記ロボット及び前記装置と前記他の物体との干渉を
回避する新たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する
位置姿勢生成手段とを備えるようにした。
【００１０】請求項４に係わる発明は、ロボット及びロ
ボット手先又は腕部に装着された装置と他の物体との干
渉を回避する干渉回避装置であって、前記ロボット及び
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、ロボットの動作中に動作する方向におい
て、該記憶手段に記憶された情報と指示された前記ロボ
ット及び前記装置の位置姿勢に基づいて前記ロボット及
び前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する干
渉判別手段と、該干渉判別手段により干渉ありと判別さ
れた場合、前記ロボットを停止させる手段、又は前記ロ
ボット及び前記装置と前記他の物体との干渉を回避する
新たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する位置姿勢
生成手段とを備え、ロボットが該干渉を回避する動作を
するようにした。
ボット手先又は腕部に装着された装置と他の物体との干
渉を回避する干渉回避装置であって、前記ロボット及び
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、ロボットの動作中に動作する方向におい
て、該記憶手段に記憶された情報と指示された前記ロボ
ット及び前記装置の位置姿勢に基づいて前記ロボット及
び前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する干
渉判別手段と、該干渉判別手段により干渉ありと判別さ
れた場合、前記ロボットを停止させる手段、又は前記ロ
ボット及び前記装置と前記他の物体との干渉を回避する
新たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する位置姿勢
生成手段とを備え、ロボットが該干渉を回避する動作を
するようにした。
【００１１】請求項５に係わる発明は、干渉判別手段が
干渉ありと判断したときは、前記自動生成した新たな位
置及び／又は姿勢に従って、ロボットを連続して動作さ
せる手段を設けた。
干渉ありと判断したときは、前記自動生成した新たな位
置及び／又は姿勢に従って、ロボットを連続して動作さ
せる手段を設けた。
【００１２】請求項６に係わる発明は、前記干渉回避装
置が、ロボット制御装置、前記ロボットに接続された情
報処理装置、又はロボット制御装置内に組み込まれた情
報処理装置のいずれかに限定したものである。
置が、ロボット制御装置、前記ロボットに接続された情
報処理装置、又はロボット制御装置内に組み込まれた情
報処理装置のいずれかに限定したものである。
【００１３】請求項７に係わる発明は、前記干渉判別手
段が干渉ありと判断したときは、前記位置姿勢生成手段
で自動生成した新たな位置及び／又は姿勢に前記ロボッ
トの動作プログラムを書き換えるようにした。特に、請
求項８に係わる発明は、前記情報処理装置をロボットシ
ミュレーション装置とした。
段が干渉ありと判断したときは、前記位置姿勢生成手段
で自動生成した新たな位置及び／又は姿勢に前記ロボッ
トの動作プログラムを書き換えるようにした。特に、請
求項８に係わる発明は、前記情報処理装置をロボットシ
ミュレーション装置とした。
【００１４】請求項９に係わる発明は、前記位置姿勢生
成手段を予め用意された複数の位置又は姿勢から任意の
位置又は姿勢を選択する手段とした。又、請求項１０に
係わる発明は、更に、前記新たな位置又は姿勢における
前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する判別
手段と、該判別手段により干渉ありと判別された場合に
メッセージを表示する表示装置とを備えるようにした。
請求項１１に係わる発明は、更に、前記新たな位置又は
姿勢における前記装置と前記他の物体との干渉の有無を
判別する判別手段と、該判別手段により干渉ありと判別
された場合に前記ロボットの動作を一時停止させる手段
と、該一時停止を解除して前記ロボットの動作を再開す
る手段を備えるようにした。
成手段を予め用意された複数の位置又は姿勢から任意の
位置又は姿勢を選択する手段とした。又、請求項１０に
係わる発明は、更に、前記新たな位置又は姿勢における
前記装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する判別
手段と、該判別手段により干渉ありと判別された場合に
メッセージを表示する表示装置とを備えるようにした。
請求項１１に係わる発明は、更に、前記新たな位置又は
姿勢における前記装置と前記他の物体との干渉の有無を
判別する判別手段と、該判別手段により干渉ありと判別
された場合に前記ロボットの動作を一時停止させる手段
と、該一時停止を解除して前記ロボットの動作を再開す
る手段を備えるようにした。
【００１５】請求項１２に係わる発明は、前記新たな位
置又は姿勢が、ロボットに装着されたセンサによる情報
取得のための位置姿勢とするものである。請求項１３に
係わる発明は、前記指示された位置姿勢が、所望の動作
を行うためのロボットに装着されたセンサにより取得さ
れた情報に基づくものとした。そして、請求項１４に係
わる発明は、前記記憶手段に教示時のワークピースの位
置姿勢情報、該教示時のワークピースを把持するツール
の位置姿勢情報をも設定記憶しておき、前記センサでワ
ークピースの位置姿勢を取得し、この取得したワークピ
ースの位置姿勢、記憶する教示時のワークピースの位置
姿勢情報及び教示時のワークピースを把持するツールの
位置姿勢情報に基づいて、前記装置の位置姿勢を求める
ようにした。
置又は姿勢が、ロボットに装着されたセンサによる情報
取得のための位置姿勢とするものである。請求項１３に
係わる発明は、前記指示された位置姿勢が、所望の動作
を行うためのロボットに装着されたセンサにより取得さ
れた情報に基づくものとした。そして、請求項１４に係
わる発明は、前記記憶手段に教示時のワークピースの位
置姿勢情報、該教示時のワークピースを把持するツール
の位置姿勢情報をも設定記憶しておき、前記センサでワ
ークピースの位置姿勢を取得し、この取得したワークピ
ースの位置姿勢、記憶する教示時のワークピースの位置
姿勢情報及び教示時のワークピースを把持するツールの
位置姿勢情報に基づいて、前記装置の位置姿勢を求める
ようにした。
【００１６】請求項１５に係わる発明は、前記記憶手段
にオフライン教示装置におけるＣＡＤ情報に基づいてワ
ークピースの位置姿勢に対する該ワークピースを把持す
るツールの位置姿勢情報を記憶しておき、前記センサで
ワークピースの位置姿勢を取得し、前記ワークピースを
把持するツールの位置姿勢情報に基づいて、前記装置の
位置姿勢を求めるようにした。又、請求項１６に係わる
発明は、前記センサが２次元センサ又は３次元センサと
した。そして、請求項１７に係わる発明は、前記所望の
動作がワークピースを前記装置でピッキングする動作で
あり、前記他の物体が該ワークピースを収納する収納箱
とした。請求項１８に係わる発明は、前記所望の動作が
ワークピースを前記装置でスポット溶接、アーク溶接、
又はシーリングを行う動作とした。
にオフライン教示装置におけるＣＡＤ情報に基づいてワ
ークピースの位置姿勢に対する該ワークピースを把持す
るツールの位置姿勢情報を記憶しておき、前記センサで
ワークピースの位置姿勢を取得し、前記ワークピースを
把持するツールの位置姿勢情報に基づいて、前記装置の
位置姿勢を求めるようにした。又、請求項１６に係わる
発明は、前記センサが２次元センサ又は３次元センサと
した。そして、請求項１７に係わる発明は、前記所望の
動作がワークピースを前記装置でピッキングする動作で
あり、前記他の物体が該ワークピースを収納する収納箱
とした。請求項１８に係わる発明は、前記所望の動作が
ワークピースを前記装置でスポット溶接、アーク溶接、
又はシーリングを行う動作とした。
【００１７】さらに、請求項１９に係わる発明は、前記
ロボットが、床、壁、天井、又はその他の位置に固定さ
れた構造物に対し、直接又は間接的に固定されるものと
した。又、請求項２０に係わる発明は、前記ロボットを
１軸又は２軸の動作軸上を動くように設置されたロボッ
トとした。
ロボットが、床、壁、天井、又はその他の位置に固定さ
れた構造物に対し、直接又は間接的に固定されるものと
した。又、請求項２０に係わる発明は、前記ロボットを
１軸又は２軸の動作軸上を動くように設置されたロボッ
トとした。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の干渉回避装置の
一実施形態の概要図である。この実施形態では、ロボッ
ト制御装置６内に干渉回避のためのソフトウエアを設け
ることによって、干渉回避装置を構成している。
一実施形態の概要図である。この実施形態では、ロボッ
ト制御装置６内に干渉回避のためのソフトウエアを設け
ることによって、干渉回避装置を構成している。
【００１９】ロボット５の先端手首には、ワークピース
１０を取り出すためのツール３，ワークピース１０を撮
像するための２次元視覚センサとしてのカメラ２、ワー
クピースにレーザ光を投光するレーザ投光器１が取り付
けられている。このカメラ２とレーザ投光器１によって
ワークピースの位置姿勢を検出する３次元視覚センサを
構成する。この実施形態では、ワークピース１０は収納
箱４内に収納されている。この収納箱４には多量のワー
クピース１０がバラ積みされているものであり、各々の
ワークピース１０はその位置姿勢はバラバラの状態であ
る。
１０を取り出すためのツール３，ワークピース１０を撮
像するための２次元視覚センサとしてのカメラ２、ワー
クピースにレーザ光を投光するレーザ投光器１が取り付
けられている。このカメラ２とレーザ投光器１によって
ワークピースの位置姿勢を検出する３次元視覚センサを
構成する。この実施形態では、ワークピース１０は収納
箱４内に収納されている。この収納箱４には多量のワー
クピース１０がバラ積みされているものであり、各々の
ワークピース１０はその位置姿勢はバラバラの状態であ
る。
【００２０】ロボット５、レーザ投光器１、カメラ２、
ツール３等は、従来から公知公用のものであり、その詳
細は省略する。ロボット制御装置６も従来のロボット制
御装置と同様に、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発
性ＲＡＭ、表示装置付き入力手段、入出力インタフェー
ス、カメラインタフェース、ロボット各関節軸のサーボ
モータ等を駆動制御するサーボ制御器等を備えるもので
ある。入出力インタフェースには、レーザ投光器１及び
ツール３が接続され、カメラインタフェースにはカメラ
２が接続されている。
ツール３等は、従来から公知公用のものであり、その詳
細は省略する。ロボット制御装置６も従来のロボット制
御装置と同様に、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発
性ＲＡＭ、表示装置付き入力手段、入出力インタフェー
ス、カメラインタフェース、ロボット各関節軸のサーボ
モータ等を駆動制御するサーボ制御器等を備えるもので
ある。入出力インタフェースには、レーザ投光器１及び
ツール３が接続され、カメラインタフェースにはカメラ
２が接続されている。
【００２１】そこで、ワークピースの取り出し作業は、
ロボット制御装置６からの指令で、ロボット５を収納箱
４内のワークピース１０を撮像できる位置姿勢に移動さ
せた後、レーザ投光器１とカメラを用いて、収納箱４内
のワークピース１０を撮像し、ワークピース１０の位置
姿勢を求め、このワークピース１０の検出位置姿勢に合
わせて、ロボット及びツールの位置姿勢を制御してワー
クピース１０をツールで把持して収納箱から取り出すも
のである。この取り出し作業におけるツール姿勢の決定
の仕方についてまず説明する。
ロボット制御装置６からの指令で、ロボット５を収納箱
４内のワークピース１０を撮像できる位置姿勢に移動さ
せた後、レーザ投光器１とカメラを用いて、収納箱４内
のワークピース１０を撮像し、ワークピース１０の位置
姿勢を求め、このワークピース１０の検出位置姿勢に合
わせて、ロボット及びツールの位置姿勢を制御してワー
クピース１０をツールで把持して収納箱から取り出すも
のである。この取り出し作業におけるツール姿勢の決定
の仕方についてまず説明する。
【００２２】教示時のワークピース１０の位置姿勢をＷ
ｎ、この教示時のワークピース１０の位置姿勢に対し
て、このワークピース１０を把持する際のツールの位置
姿勢をＴｎとする。そして、レーザ投光器１及びカメラ
２によって測定された任意のワークピース１０の位置姿
勢をＷａとする。このカメラ２で撮像したこの任意のワ
ークピース１０を把持するときのツールの位置姿勢Ｔａ
は、次の１式によって求められる。
ｎ、この教示時のワークピース１０の位置姿勢に対し
て、このワークピース１０を把持する際のツールの位置
姿勢をＴｎとする。そして、レーザ投光器１及びカメラ
２によって測定された任意のワークピース１０の位置姿
勢をＷａとする。このカメラ２で撮像したこの任意のワ
ークピース１０を把持するときのツールの位置姿勢Ｔａ
は、次の１式によって求められる。
【００２３】 Ｔａ＝Ｗａ＊Inv(Ｗｎ）＊Ｔｎ・・・・（１） ただし、Inv(Ｗｎ）は、Ｗｎの逆行列である。
【００２４】そこで、ツール３の形状情報及び収納箱４
の形状情報と位置姿勢情報、更に、教示時のワークピー
ス１０の位置姿勢をＷｎ、ツールの位置姿勢をＴｎをロ
ボット制御装置６のメモリに設定記憶させておき、上記
１式で求められたツールの位置姿勢Ｔａのツール形状情
報と、収納箱４の形状情報と位置姿勢情報に基づいて、
ツール３と収納箱４が干渉するか否かを判断することが
できる。
の形状情報と位置姿勢情報、更に、教示時のワークピー
ス１０の位置姿勢をＷｎ、ツールの位置姿勢をＴｎをロ
ボット制御装置６のメモリに設定記憶させておき、上記
１式で求められたツールの位置姿勢Ｔａのツール形状情
報と、収納箱４の形状情報と位置姿勢情報に基づいて、
ツール３と収納箱４が干渉するか否かを判断することが
できる。
【００２５】干渉すると判断された場合には、ツール３
の位置姿勢として許容される自由度の範囲内で新たなツ
ールの位置姿勢を求め干渉を回避してワークピースを取
り出すようにする。
の位置姿勢として許容される自由度の範囲内で新たなツ
ールの位置姿勢を求め干渉を回避してワークピースを取
り出すようにする。
【００２６】ツール３の位置姿勢として許容される自由
度は、ワークピースの形状、ツールで把持する位置や範
囲によって変わる。図２〜図５は、この実施形態におけ
るワークピース１０を把持するときの自由度の説明図で
ある。この例では、ワークピース１０には中心部に穴１
０ａがあり、この穴１０ａにツール３の爪３ａを挿入
し、爪３ａを拡げることによりツール３でワークピース
１０を把持し取り出すものである。この場合、爪を穴１
０ａに挿入する位相（穴中心軸回りのツールの回転）は
任意であって、どの回転位置でも把持可能である。この
ことは、爪１０ａの長手方向（挿入方向）の軸回りは、
全自由度があるということになる。又、この穴１０ａに
ツール１０の爪１０ａが挿入でき、かつ把持できる挿入
角度にある程度の自由度がある。即ち、穴１０ａの中心
軸線に対して爪１０ａがワークピースを把持できる爪１
０ａの挿入方向に許容度があれば、それが自由度とな
る。
度は、ワークピースの形状、ツールで把持する位置や範
囲によって変わる。図２〜図５は、この実施形態におけ
るワークピース１０を把持するときの自由度の説明図で
ある。この例では、ワークピース１０には中心部に穴１
０ａがあり、この穴１０ａにツール３の爪３ａを挿入
し、爪３ａを拡げることによりツール３でワークピース
１０を把持し取り出すものである。この場合、爪を穴１
０ａに挿入する位相（穴中心軸回りのツールの回転）は
任意であって、どの回転位置でも把持可能である。この
ことは、爪１０ａの長手方向（挿入方向）の軸回りは、
全自由度があるということになる。又、この穴１０ａに
ツール１０の爪１０ａが挿入でき、かつ把持できる挿入
角度にある程度の自由度がある。即ち、穴１０ａの中心
軸線に対して爪１０ａがワークピースを把持できる爪１
０ａの挿入方向に許容度があれば、それが自由度とな
る。
【００２７】このように、上述したワークピース１０の
場合は、穴１０ａの中心軸回りのツールの回転と、穴１
０ａの中心軸に対する傾きについて自由度があることに
なるが、形状の異なるワークピースであれば、そのワー
クピース形状に応じて自由度は異なることになる。例え
ば、ワークピースが円柱状である場合で、このワークピ
ースを外側から開閉する２つの爪を有するツールで把持
するような場合には、このツールによる把持位置は、円
柱の中心軸線方向に平行移動した位置でもよいことにな
る。よってこのようなワークピースとツールの場合、ワ
ークピース円柱の中心軸線方向の所定の幅が範囲で把持
位置の自由度があることになる。
場合は、穴１０ａの中心軸回りのツールの回転と、穴１
０ａの中心軸に対する傾きについて自由度があることに
なるが、形状の異なるワークピースであれば、そのワー
クピース形状に応じて自由度は異なることになる。例え
ば、ワークピースが円柱状である場合で、このワークピ
ースを外側から開閉する２つの爪を有するツールで把持
するような場合には、このツールによる把持位置は、円
柱の中心軸線方向に平行移動した位置でもよいことにな
る。よってこのようなワークピースとツールの場合、ワ
ークピース円柱の中心軸線方向の所定の幅が範囲で把持
位置の自由度があることになる。
【００２８】再び、図２〜図５に示す例に戻ると、図２
で示す状態では、ツール３は収納箱４とは干渉していな
い。一方、ワークピース１０が図３に示すように収納箱
４の隅の方にあり（なお図３は、収納箱４を上方から見
た平面図を示しており、図２は収納箱４の側方から見た
図を示している。）、このワークピース１０の穴１０ａ
にツール３の爪３ａを挿入しようとするとき、図４
（ａ）に示すようにツール３の一部が収納箱４と干渉す
る場合がある。このように干渉ありと判断された場合、
この干渉は、そのときのツールの位置、即ち、取り出そ
うとするワークピース１０の位置に一番近い収納箱４の
部材（側壁）と干渉していることが想定されので、この
一番近い側壁を求める。この図２〜図５に示す例では、
側壁４ａが一番近い側壁である。
で示す状態では、ツール３は収納箱４とは干渉していな
い。一方、ワークピース１０が図３に示すように収納箱
４の隅の方にあり（なお図３は、収納箱４を上方から見
た平面図を示しており、図２は収納箱４の側方から見た
図を示している。）、このワークピース１０の穴１０ａ
にツール３の爪３ａを挿入しようとするとき、図４
（ａ）に示すようにツール３の一部が収納箱４と干渉す
る場合がある。このように干渉ありと判断された場合、
この干渉は、そのときのツールの位置、即ち、取り出そ
うとするワークピース１０の位置に一番近い収納箱４の
部材（側壁）と干渉していることが想定されので、この
一番近い側壁を求める。この図２〜図５に示す例では、
側壁４ａが一番近い側壁である。
【００２９】こうして求めた側壁４ａに対して、ツール
４の回転中心３ｃから最小半径の位置にあるツール４の
外形位置がこの干渉する側壁４ａに向くように位相を変
える（穴１０ａの中心軸回りに回転させる）。これによ
り、図４（ａ）の状態で干渉していたツール３と収納箱
４は、図４（ｂ）のように、干渉を回避することができ
る。
４の回転中心３ｃから最小半径の位置にあるツール４の
外形位置がこの干渉する側壁４ａに向くように位相を変
える（穴１０ａの中心軸回りに回転させる）。これによ
り、図４（ａ）の状態で干渉していたツール３と収納箱
４は、図４（ｂ）のように、干渉を回避することができ
る。
【００３０】一方、図５で破線で示すような干渉が発生
している場合には、ツール３の位相を変えても、この干
渉は回避できない。このような場合、もう１つの自由度
であるツール爪軸方向の傾きを調整する。この場合、ワ
ークピース１０の位置と収納箱４の干渉する側壁情報と
ワークピース１０の位置情報に基づいて、ツールの臨界
角θを求める。そしてこの臨界角θを満たすようにツー
ルを傾けたとき、その傾き量は、この傾き自由度の許容
範囲内にあるか判断し、許容範囲にあれば、図５で実線
に示すように、ツール３をその傾き量にしてワークピー
ス１０を取り出す。
している場合には、ツール３の位相を変えても、この干
渉は回避できない。このような場合、もう１つの自由度
であるツール爪軸方向の傾きを調整する。この場合、ワ
ークピース１０の位置と収納箱４の干渉する側壁情報と
ワークピース１０の位置情報に基づいて、ツールの臨界
角θを求める。そしてこの臨界角θを満たすようにツー
ルを傾けたとき、その傾き量は、この傾き自由度の許容
範囲内にあるか判断し、許容範囲にあれば、図５で実線
に示すように、ツール３をその傾き量にしてワークピー
ス１０を取り出す。
【００３１】以上が、この実施形態における干渉回避方
法の第１の態様である。そこで、この干渉回避方法を適
用して、収納箱４内にバラ積みで収納されたワークピー
ス１０を取り出すロボットの動作処理について、図６の
フローチャートと共に説明する。
法の第１の態様である。そこで、この干渉回避方法を適
用して、収納箱４内にバラ積みで収納されたワークピー
ス１０を取り出すロボットの動作処理について、図６の
フローチャートと共に説明する。
【００３２】まず、ロボット制御装置６の記憶手段にツ
ール３の形状、収納箱４の形状、その位置姿勢の各情報
を設定する。更に、教示時のワークピース１０の位置姿
勢Ｗｎ（位置姿勢を表す行列）、教示時のワークピース
１０を把持する際のツール３の位置姿勢Ｔｎ（位置姿勢
を表す行列）をも設定しておく。例えば、オフライン教
示装置におけるＣＡＤ情報に基づいてワークピースの位
置姿勢Ｗｎ及びこの位置姿勢Ｗｎに対するツール３の位
置姿勢Ｔｎの情報を設定する。
ール３の形状、収納箱４の形状、その位置姿勢の各情報
を設定する。更に、教示時のワークピース１０の位置姿
勢Ｗｎ（位置姿勢を表す行列）、教示時のワークピース
１０を把持する際のツール３の位置姿勢Ｔｎ（位置姿勢
を表す行列）をも設定しておく。例えば、オフライン教
示装置におけるＣＡＤ情報に基づいてワークピースの位
置姿勢Ｗｎ及びこの位置姿勢Ｗｎに対するツール３の位
置姿勢Ｔｎの情報を設定する。
【００３３】ロボットを駆動して、収納箱４のワークピ
ース１０を撮像可能な位置に移動させ、レーザ投光器１
とカメラ２によってワークピース１０の位置姿勢Ｗａを
取得する（ステップ１０１）。この取得した位置姿勢Ｗ
ａと、設定記憶されている教示時のワークピース１０の
位置姿勢Ｗｎ、ツール３の位置姿勢Ｔｎによって、上記
１式の演算を行ってツールの位置姿勢Ｔａを求める。こ
の求めた位置姿勢Ｔａ、ツール形状の情報、収納箱４の
形状情報、収納箱４の位置姿勢情報に基づいて、ツール
３と収納箱４間の位置関係を計算し、干渉が発生してい
るか否か判断する（ステップ１０２、１０３）。
ース１０を撮像可能な位置に移動させ、レーザ投光器１
とカメラ２によってワークピース１０の位置姿勢Ｗａを
取得する（ステップ１０１）。この取得した位置姿勢Ｗ
ａと、設定記憶されている教示時のワークピース１０の
位置姿勢Ｗｎ、ツール３の位置姿勢Ｔｎによって、上記
１式の演算を行ってツールの位置姿勢Ｔａを求める。こ
の求めた位置姿勢Ｔａ、ツール形状の情報、収納箱４の
形状情報、収納箱４の位置姿勢情報に基づいて、ツール
３と収納箱４間の位置関係を計算し、干渉が発生してい
るか否か判断する（ステップ１０２、１０３）。
【００３４】干渉がなければ、求めたツール３の位置姿
勢Ｔａを出力し（ステップ１１２）この干渉回避処理は
終了する。一方干渉があると判断された場合には、この
把持しようとするワークピース１０に一番近い収納箱４
の側面を選択する（ステップ１０４）。図３のような状
態では、ワークピース１０に一番近い側壁４ａの面が選
択される。
勢Ｔａを出力し（ステップ１１２）この干渉回避処理は
終了する。一方干渉があると判断された場合には、この
把持しようとするワークピース１０に一番近い収納箱４
の側面を選択する（ステップ１０４）。図３のような状
態では、ワークピース１０に一番近い側壁４ａの面が選
択される。
【００３５】次にツール３の爪３ａの長手方向の軸線
（挿入方向の軸線）回りの回転中心から最小半径の部位
がこの選択された側面（４ａ）に向くように位相を変
え、そのツール位置姿勢を求める（ステップ１０５）。
この求めたツール位置姿勢とツール形状の情報、収納箱
の形状情報、収納箱の位置姿勢情報に基づいてと、ツー
ルと収納箱の位置関係を求め干渉が発生しているか否か
判断する（ステップ１０６、１０７）。干渉が発生して
いなければ、このステップ１０５で求めたツール位置姿
勢を出力する（ステップ１１２）。
（挿入方向の軸線）回りの回転中心から最小半径の部位
がこの選択された側面（４ａ）に向くように位相を変
え、そのツール位置姿勢を求める（ステップ１０５）。
この求めたツール位置姿勢とツール形状の情報、収納箱
の形状情報、収納箱の位置姿勢情報に基づいてと、ツー
ルと収納箱の位置関係を求め干渉が発生しているか否か
判断する（ステップ１０６、１０７）。干渉が発生して
いなければ、このステップ１０５で求めたツール位置姿
勢を出力する（ステップ１１２）。
【００３６】一方、位相を変えても干渉が生じるような
場合には、この干渉が生じている収納箱４の辺に対して
ツール３が干渉しないツールの傾きの臨界角θを求め
（ステップ１０８）、ツール位置姿勢情報の内、傾き角
がこの臨界角θを満たすようにツール位置姿勢の情報を
変更する（ステップ１０８、１０９）。そして、この傾
き角が、予め設定されているワークピース１０の穴１０
ａの中心軸に対する許容傾き角内に入っているか判断し
（ステップ１１０）、入っていれば、ステップ１０９で
求めたツール位置姿勢情報を出力する。
場合には、この干渉が生じている収納箱４の辺に対して
ツール３が干渉しないツールの傾きの臨界角θを求め
（ステップ１０８）、ツール位置姿勢情報の内、傾き角
がこの臨界角θを満たすようにツール位置姿勢の情報を
変更する（ステップ１０８、１０９）。そして、この傾
き角が、予め設定されているワークピース１０の穴１０
ａの中心軸に対する許容傾き角内に入っているか判断し
（ステップ１１０）、入っていれば、ステップ１０９で
求めたツール位置姿勢情報を出力する。
【００３７】一方傾き角が設定許容範囲内でない場合
は、この状態では、干渉を回避できないとしてアラーム
メッセージをロボット制御装置６内の表示器に表示す
る。又、ロボットの動作も一時停止させる。
は、この状態では、干渉を回避できないとしてアラーム
メッセージをロボット制御装置６内の表示器に表示す
る。又、ロボットの動作も一時停止させる。
【００３８】アラームメッセージが表示されてロボット
の動作が停止したときは、その時の状態では、干渉を回
避できないことを意味する。例えば、ワークピースＷが
収納箱のすみに位置し、ロボットが干渉を避けてこのワ
ークピースＷを把持できないときなどである。この場
合、ワークピースを手動で移動させてロボット制御装置
６に設けられている教示操作盤の再開スイッチ等から再
開指令を入力すれば、ロボット制御装置６はステップ１
０１からの処理を再開する。
の動作が停止したときは、その時の状態では、干渉を回
避できないことを意味する。例えば、ワークピースＷが
収納箱のすみに位置し、ロボットが干渉を避けてこのワ
ークピースＷを把持できないときなどである。この場
合、ワークピースを手動で移動させてロボット制御装置
６に設けられている教示操作盤の再開スイッチ等から再
開指令を入力すれば、ロボット制御装置６はステップ１
０１からの処理を再開する。
【００３９】以上が、本実施形態の干渉回避動作であ
る。上述した例では、ツール３と収納箱４との干渉のみ
を判断するようにしたが、収納箱４以外に、このロボッ
トによるワークピース取り出し動作において、周囲にツ
ールと干渉するような物体が配置されるような場合に
は、この物体の形状、位置姿勢情報をもロボット制御装
置６のメモリに記憶させておき、この物体とツール３の
干渉も、上述したツール３と収納箱４との干渉判断処理
と同様な処理を行うことによって、干渉を検出しその干
渉を回避するようにすればよい。
る。上述した例では、ツール３と収納箱４との干渉のみ
を判断するようにしたが、収納箱４以外に、このロボッ
トによるワークピース取り出し動作において、周囲にツ
ールと干渉するような物体が配置されるような場合に
は、この物体の形状、位置姿勢情報をもロボット制御装
置６のメモリに記憶させておき、この物体とツール３の
干渉も、上述したツール３と収納箱４との干渉判断処理
と同様な処理を行うことによって、干渉を検出しその干
渉を回避するようにすればよい。
【００４０】又、上述した実施の態様では、収納箱４さ
らには周辺の他の物体とツール３との干渉の検知及び回
避動作であったが、ロボット自体と収納箱や他の周辺物
体との干渉も発生する恐れがる場合には、ロボットとこ
れら収納箱や他の物体との干渉判断及び回避をも行うよ
うにする。この場合は、ロボットの形状をもロボット制
御装置６に設定記憶させておき、ツール３がワークピー
ス１０を取り出すために把持する際に、そのときのロボ
ット位置姿勢と記憶したロボットの形状情報に基づい
て、ロボットと収集箱４との干渉を判断するようにすれ
ばよい。
らには周辺の他の物体とツール３との干渉の検知及び回
避動作であったが、ロボット自体と収納箱や他の周辺物
体との干渉も発生する恐れがる場合には、ロボットとこ
れら収納箱や他の物体との干渉判断及び回避をも行うよ
うにする。この場合は、ロボットの形状をもロボット制
御装置６に設定記憶させておき、ツール３がワークピー
ス１０を取り出すために把持する際に、そのときのロボ
ット位置姿勢と記憶したロボットの形状情報に基づい
て、ロボットと収集箱４との干渉を判断するようにすれ
ばよい。
【００４１】また、上記実施の態様では、干渉が生じる
と判断されたときは、ツールの位相、傾斜角を自動的に
変更して干渉を回避するようにしたが、この干渉が生じ
ると判断されたとき、新たにツールの位置姿勢を教示し
直すようにしてもよい。このような第２の実施の態様の
動作処理フローを図７に示す。
と判断されたときは、ツールの位相、傾斜角を自動的に
変更して干渉を回避するようにしたが、この干渉が生じ
ると判断されたとき、新たにツールの位置姿勢を教示し
直すようにしてもよい。このような第２の実施の態様の
動作処理フローを図７に示す。
【００４２】まず、ワークピースを撮像して該ワークピ
ースの位置姿勢を求め（ステップ２０１）、求めたワー
クピースの位置姿勢からツールの位置姿勢を求めツール
と収納箱の位置関係を求め干渉が生じるか否かを判断す
る点（ステップ２０２，２０３）までは、第１の実施形
態におけるステップ１０１〜１０３までの処理と同一で
ある。又干渉が生じないような場合には、そのときのツ
ール位置姿勢情報を出力する点も（ステップ２０７）、
第１実施形態のステップ１１２と同じである。
ースの位置姿勢を求め（ステップ２０１）、求めたワー
クピースの位置姿勢からツールの位置姿勢を求めツール
と収納箱の位置関係を求め干渉が生じるか否かを判断す
る点（ステップ２０２，２０３）までは、第１の実施形
態におけるステップ１０１〜１０３までの処理と同一で
ある。又干渉が生じないような場合には、そのときのツ
ール位置姿勢情報を出力する点も（ステップ２０７）、
第１実施形態のステップ１１２と同じである。
【００４３】一方、干渉が生じると判断された場合に
は、オペレータはツール位置姿勢情報を直接入力する
か、又は、タッチアップで新たなツール位置姿勢を再教
示する（ステップ２０４）。そして、この新たに入力さ
れたツール位置姿勢、ツール形状情報、収納箱の形状情
報、収納箱の位置姿勢情報に基づいて干渉が生じるか否
か判断し（ステップ１０５）、干渉が生じなければ、こ
の新たに教示したツール位置姿勢情報を出力する。又、
干渉が生じるような場合には、アラームメッセージを表
示させ、ロボット動作を停止する（ステップ１０６）。
は、オペレータはツール位置姿勢情報を直接入力する
か、又は、タッチアップで新たなツール位置姿勢を再教
示する（ステップ２０４）。そして、この新たに入力さ
れたツール位置姿勢、ツール形状情報、収納箱の形状情
報、収納箱の位置姿勢情報に基づいて干渉が生じるか否
か判断し（ステップ１０５）、干渉が生じなければ、こ
の新たに教示したツール位置姿勢情報を出力する。又、
干渉が生じるような場合には、アラームメッセージを表
示させ、ロボット動作を停止する（ステップ１０６）。
【００４４】なお、ステップ２０４で教示したツール位
置姿勢で、干渉を避けることができたときには、この再
教示された姿勢を記憶しておき、以後、同様な干渉の発
生が判断されたとき、この再教示の姿勢を自動的に使用
するようにしてもよい。又、この第２の実施の態様にお
いても、収納箱以外の他の物体とツールの干渉をも判断
しこの干渉をも避けるようにしてもよい。さらには、ロ
ボット自体と収納箱や他の物体との干渉をも検出し回避
するようにする点も第１の実施形態と同様である。
置姿勢で、干渉を避けることができたときには、この再
教示された姿勢を記憶しておき、以後、同様な干渉の発
生が判断されたとき、この再教示の姿勢を自動的に使用
するようにしてもよい。又、この第２の実施の態様にお
いても、収納箱以外の他の物体とツールの干渉をも判断
しこの干渉をも避けるようにしてもよい。さらには、ロ
ボット自体と収納箱や他の物体との干渉をも検出し回避
するようにする点も第１の実施形態と同様である。
【００４５】図８は、本発明の第３の実施の態様におけ
る干渉判断及び回避動作所ののフローチャートである。
この第３の実施の態様は、干渉有りと判別されたとき、
予め設定された複数のツール姿勢に変更してこの変更し
たツール位置姿勢で干渉が生じるかを判別するようにし
たものである。そのため、予め複数のツール姿勢を設定
しておくものである。例えば、ツールの把持部が真下に
向かう姿勢、収納箱の中心方向に所定角度（例えば２０
度）傾いた複数の姿勢等を予め設定記憶させておく、そ
こで、ワークピースの位置姿勢をカメラ２等で取得し、
このワークピースを把持するツール位置姿勢Ｔａを求
め、この位置姿勢のツール３と収納箱４との位置関係を
求め干渉するか否かの判断処理（ステップ３０１〜３０
３）は、第１の実施の態様で述べたステップ１０１〜１
０３と同様である。又、干渉が生じなければ、そのツー
ル位置姿勢情報を出力する点も（ステップ３０８）、第
１の実施の態様のステップ１１２と同じである。
る干渉判断及び回避動作所ののフローチャートである。
この第３の実施の態様は、干渉有りと判別されたとき、
予め設定された複数のツール姿勢に変更してこの変更し
たツール位置姿勢で干渉が生じるかを判別するようにし
たものである。そのため、予め複数のツール姿勢を設定
しておくものである。例えば、ツールの把持部が真下に
向かう姿勢、収納箱の中心方向に所定角度（例えば２０
度）傾いた複数の姿勢等を予め設定記憶させておく、そ
こで、ワークピースの位置姿勢をカメラ２等で取得し、
このワークピースを把持するツール位置姿勢Ｔａを求
め、この位置姿勢のツール３と収納箱４との位置関係を
求め干渉するか否かの判断処理（ステップ３０１〜３０
３）は、第１の実施の態様で述べたステップ１０１〜１
０３と同様である。又、干渉が生じなければ、そのツー
ル位置姿勢情報を出力する点も（ステップ３０８）、第
１の実施の態様のステップ１１２と同じである。
【００４６】相違する点は、干渉が生じると判断された
とき、予め記憶されているツール姿勢１つを選択し（ス
テップ３０４）、その選択されたツール位置姿勢によっ
て収納箱と干渉が生じるか否かを判断する（ステップ３
０５）。干渉が生じるようであれば、次に記憶するツー
ル姿勢によって干渉が生じるか否か判断する。以下、設
定記憶するツール姿勢で干渉が生じるか否かを判断する
（ステップ３０４〜３０６）。そして干渉が生じないも
のがあれば、そのときのツール位置姿勢を出力する（ス
テップ３０８）。設定記憶した全てのツール姿勢につい
て干渉が発生するか否か判断し、干渉が生じないケース
がない場合には、アラームメッセージをロボット制御装
置６の表示装置に表示し、ロボット動作を停止させる
（ステップ３０７）。
とき、予め記憶されているツール姿勢１つを選択し（ス
テップ３０４）、その選択されたツール位置姿勢によっ
て収納箱と干渉が生じるか否かを判断する（ステップ３
０５）。干渉が生じるようであれば、次に記憶するツー
ル姿勢によって干渉が生じるか否か判断する。以下、設
定記憶するツール姿勢で干渉が生じるか否かを判断する
（ステップ３０４〜３０６）。そして干渉が生じないも
のがあれば、そのときのツール位置姿勢を出力する（ス
テップ３０８）。設定記憶した全てのツール姿勢につい
て干渉が発生するか否か判断し、干渉が生じないケース
がない場合には、アラームメッセージをロボット制御装
置６の表示装置に表示し、ロボット動作を停止させる
（ステップ３０７）。
【００４７】以上がこの第３の実施の態様の動作処理で
ある。この第３の実施の態様においても、収納箱以外の
他の物体とツールの干渉、さらにはロボット本体と収納
箱や他の物体との干渉の有無を判断する点においても、
第１の実施の態様と同様な方法で行うことができるもの
である。
ある。この第３の実施の態様においても、収納箱以外の
他の物体とツールの干渉、さらにはロボット本体と収納
箱や他の物体との干渉の有無を判断する点においても、
第１の実施の態様と同様な方法で行うことができるもの
である。
【００４８】又、上述した実施形態では、本発明の干渉
回避装置をロボット制御装置内に組み込んだ例を示した
が、該干渉回避装置をロボットに接続されるパソコン等
の情報処理装置内に、又は、ロボット制御装置内に組み
込まれた情報処理装置内に組み込んでもよい。特に、ロ
ボット動作のオフラインティーチングで使用されるロボ
ットのシミュレーション装置に組み込むとよい。これら
の場合、このシミュレーション装置等の情報処理装置内
に、ロボット、ツール、収納箱等の他の物体の形状情
報、教示時のワークピース位置姿勢、教示時のワークピ
ースを把持する時のツールの位置姿勢、上述した各種回
避の方法等を設定記憶させておく必要がある。そして、
シミュレーション装置等の情報処理装置が上述した図
６、図７、図８の干渉判断及び干渉回避処理を開始し、
干渉がないと判断されたときには、ステップ１１２，２
０７，３０８のロボットへの出力の代わりに、そのとき
のツール位置姿勢等にロボット動作プログラムを書き換
えるようにすればよい。
回避装置をロボット制御装置内に組み込んだ例を示した
が、該干渉回避装置をロボットに接続されるパソコン等
の情報処理装置内に、又は、ロボット制御装置内に組み
込まれた情報処理装置内に組み込んでもよい。特に、ロ
ボット動作のオフラインティーチングで使用されるロボ
ットのシミュレーション装置に組み込むとよい。これら
の場合、このシミュレーション装置等の情報処理装置内
に、ロボット、ツール、収納箱等の他の物体の形状情
報、教示時のワークピース位置姿勢、教示時のワークピ
ースを把持する時のツールの位置姿勢、上述した各種回
避の方法等を設定記憶させておく必要がある。そして、
シミュレーション装置等の情報処理装置が上述した図
６、図７、図８の干渉判断及び干渉回避処理を開始し、
干渉がないと判断されたときには、ステップ１１２，２
０７，３０８のロボットへの出力の代わりに、そのとき
のツール位置姿勢等にロボット動作プログラムを書き換
えるようにすればよい。
【００４９】又、上述した実施形態では、ワークピース
をツールで把持する例について述べたが、本発明の干渉
回避装置は、このような動作以外にアーク溶接、スポッ
ト溶接、シーリング等の動作をロボットに行わせるとき
のロボットやツールと他の物体との干渉を回避する場合
にも適用できるものである。
をツールで把持する例について述べたが、本発明の干渉
回避装置は、このような動作以外にアーク溶接、スポッ
ト溶接、シーリング等の動作をロボットに行わせるとき
のロボットやツールと他の物体との干渉を回避する場合
にも適用できるものである。
【００５０】又、ロボットの配設位置はどのような場所
でもよい。ロボットを床、壁、天井、又はその他の位置
に固定された構造物に対し、直接又は間接的に固定すれ
ばよい。さらには、１軸又は２軸の動作軸上を動くよう
にロボットを設置してもよい。例えば、Ｘ軸方向、該Ｘ
軸方向に直交するＹ軸方向に敷設されたレール上ロボッ
トが移動するようにしてもよい。この場合、ロボット制
御装置は、ロボット自体が移動する上記Ｘ軸、Ｙ軸をロ
ボットの付加軸としてその動作を駆動制御するようにし
てもよい。又は他の制御装置によって、このロボット自
体の上記Ｘ軸、Ｙ軸方向の移動を制御してもよい。この
ようにロボット自体を移動できるようにすることによっ
て、干渉が生じないような最適な位置にロボットを配置
することができる。
でもよい。ロボットを床、壁、天井、又はその他の位置
に固定された構造物に対し、直接又は間接的に固定すれ
ばよい。さらには、１軸又は２軸の動作軸上を動くよう
にロボットを設置してもよい。例えば、Ｘ軸方向、該Ｘ
軸方向に直交するＹ軸方向に敷設されたレール上ロボッ
トが移動するようにしてもよい。この場合、ロボット制
御装置は、ロボット自体が移動する上記Ｘ軸、Ｙ軸をロ
ボットの付加軸としてその動作を駆動制御するようにし
てもよい。又は他の制御装置によって、このロボット自
体の上記Ｘ軸、Ｙ軸方向の移動を制御してもよい。この
ようにロボット自体を移動できるようにすることによっ
て、干渉が生じないような最適な位置にロボットを配置
することができる。
【００５１】さらに、本発明は、ワークピースの位置姿
勢を２回以上視覚センサで計測するような作業にも適用
できるものである。視覚センサの場合、視覚センサが測
定できる範囲が、位置／姿勢の許容自由度となる。例え
ば、カメラを用いた視覚センサでは、１回目の計測結果
により、２回目のセンサ計測位置、姿勢を決める場合、
２回目の計測位置・姿勢は、１回目のカメラの位置での
計測対象物を観測したカメラの視線に、２回目のカメラ
の光軸を一致させれば、１回目のカメラ視線回りには任
意であっても、対象物をカメラの視野内に捉えて計測す
ることが可能となる。この１段目のカメラ視線回りが許
容される自由度となる。
勢を２回以上視覚センサで計測するような作業にも適用
できるものである。視覚センサの場合、視覚センサが測
定できる範囲が、位置／姿勢の許容自由度となる。例え
ば、カメラを用いた視覚センサでは、１回目の計測結果
により、２回目のセンサ計測位置、姿勢を決める場合、
２回目の計測位置・姿勢は、１回目のカメラの位置での
計測対象物を観測したカメラの視線に、２回目のカメラ
の光軸を一致させれば、１回目のカメラ視線回りには任
意であっても、対象物をカメラの視野内に捉えて計測す
ることが可能となる。この１段目のカメラ視線回りが許
容される自由度となる。
【００５２】更に、上記実施形態では、視覚センサとし
て、カメラ２とレーザ発光器１の組合せで、カメラから
対象物（ワークピース）までの距離をも測定する三次元
視覚センサを用いた例を示したが、対象物（ワークピー
ス）が所定位置の距離に載置されていて、対象物（ワー
クピース）までの距離が既知で姿勢が異なるような場合
では、カメラのみ等の二次元視覚センサを用いてもよい
ものである。
て、カメラ２とレーザ発光器１の組合せで、カメラから
対象物（ワークピース）までの距離をも測定する三次元
視覚センサを用いた例を示したが、対象物（ワークピー
ス）が所定位置の距離に載置されていて、対象物（ワー
クピース）までの距離が既知で姿勢が異なるような場合
では、カメラのみ等の二次元視覚センサを用いてもよい
ものである。
【００５３】
【発明の効果】本発明は、ロボット先端に取り付けた装
置（ツール）さらにはロボット自体とワークピース収納
箱等の他の物体と干渉するか否かを自動的に判別でき、
干渉が発生するようなときは、事前にその干渉を回避で
きるものである。
置（ツール）さらにはロボット自体とワークピース収納
箱等の他の物体と干渉するか否かを自動的に判別でき、
干渉が発生するようなときは、事前にその干渉を回避で
きるものである。
【図１】本発明の一実施形態の概要図である。
【図２】同実施形態におけるワークピース取り出し動作
の一例の説明図である。
の一例の説明図である。
【図３】同ワークピース取り出し動作の一例のワークピ
ースと収納箱との関係の説明図である。
ースと収納箱との関係の説明図である。
【図４】同一例における位相の変更による干渉回避の説
明図である。
明図である。
【図５】同一例における傾きの変更による干渉回避の説
明図である。
明図である。
【図６】同実施形態における第１の態様の動作処理フロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】同実施形態における第２の態様の動作処理フロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】同実施形態における第３の態様の動作処理フロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ レーザ発光器 ２ カメラ ３ ツール ３ａ 爪 ４ 収納箱 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 収納箱の側壁 ５ ロボット ６ ロボット制御装置 １０ ワークピース １０ａ 穴
Claims (20)
- 【請求項１】 ロボット手先又は腕部に装着された装置
と他の物体との干渉を回避する干渉回避装置であって、
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報と指示された
前記装置の位置姿勢に基づいて該装置と該他の物体との
干渉の有無を判別する干渉判別手段と、該干渉判別手段
により干渉ありと判別された場合、前記ロボットを停止
させる手段、又は前記装置と前記他の物体との干渉を回
避する新たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する位
置姿勢生成手段とを備えたことを特徴とする干渉回避装
置。 - 【請求項２】 ロボット手先又は腕部に装着された装置
と他の物体との干渉を回避する干渉回避装置であって、
前記装置の形状に関する情報と、前記他の物体の形状に
関する情報、及び該他の物体の位置姿勢情報を記憶する
記憶手段と、ロボットの動作中に動作する方向におい
て、該記憶手段に記憶された情報と指示された前記装置
の位置姿勢に基づいて該装置と該他の物体との干渉の有
無を判別する干渉判別手段と、該干渉判別手段により干
渉ありと判別された場合、前記ロボットを停止させる手
段、又は前記装置と前記他の物体との干渉を回避する新
たな位置及び／又は姿勢を自動的に生成する位置姿勢生
成手段とを備え、ロボットが該干渉を回避する動作をす
ることを特徴とする干渉回避装置。 - 【請求項３】 ロボット及びロボット手先又は腕部に装
着された装置と他の物体との干渉を回避する干渉回避装
置であって、前記ロボット及び前記装置の形状に関する
情報と、前記他の物体の形状に関する情報、及び該他の
物体の位置姿勢情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段
に記憶された情報と指示された前記ロボット及び前記装
置の位置姿勢に基づいて前記ロボット及び前記装置と前
記他の物体との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、
該干渉判別手段により干渉ありと判別された場合、前記
ロボットを停止させる手段、又は前記ロボット及び前記
装置と前記他の物体との干渉を回避する新たな位置及び
／又は姿勢を自動的に生成する位置姿勢生成手段とを備
えたことを特徴とする干渉回避装置。 - 【請求項４】 ロボット及びロボット手先又は腕部に装
着された装置と他の物体との干渉を回避する干渉回避装
置であって、前記ロボット及び前記装置の形状に関する
情報と、前記他の物体の形状に関する情報、及び該他の
物体の位置姿勢情報を記憶する記憶手段と、ロボットの
動作中に動作する方向において、該記憶手段に記憶され
た情報と指示された前記ロボット及び前記装置の位置姿
勢に基づいて前記ロボット及び前記装置と前記他の物体
との干渉の有無を判別する干渉判別手段と、該干渉判別
手段により干渉ありと判別された場合、前記ロボットを
停止させる手段、又は前記ロボット及び前記装置と前記
他の物体との干渉を回避する新たな位置及び／又は姿勢
を自動的に生成する位置姿勢生成手段とを備え、ロボッ
トが該干渉を回避する動作をすることを特徴とする干渉
回避装置。 - 【請求項５】 前記干渉判別手段が干渉ありと判断した
ときは、前記自動生成した新たな位置及び／又は姿勢に
従って、ロボットを連続して動作させる手段を備えた請
求項１又は請求項４記載の干渉回避装置。 - 【請求項６】 前記干渉回避装置が、ロボット制御装
置、前記ロボットに接続された情報処理装置、又はロボ
ット制御装置内に組み込まれた情報処理装置のいずれか
であることを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１
項に記載の干渉回避装置。 - 【請求項７】 前記干渉判別手段が干渉ありと判断した
ときは、前記位置姿勢生成手段で自動生成した新たな位
置及び／又は姿勢に前記ロボットの動作プログラムを書
き換えることを特徴とする請求項１乃至６の内いずれか
１項に記載の干渉回避装置。 - 【請求項８】 前記情報処理装置はロボットシミュレー
ション装置である請求項６記載の干渉回避装置。 - 【請求項９】 前記位置姿勢生成手段が、予め用意され
た複数の位置又は姿勢から任意の位置又は姿勢を選択す
る手段であることを特徴とする請求項１乃至８の内いず
れか１項に記載の干渉回避装置。 - 【請求項１０】 前記新たな位置又は姿勢における前記
装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する判別手段
と、該判別手段により干渉ありと判別された場合にメッ
セージを表示する表示装置とを備えたことを特徴とする
請求項１乃至９の内いずれか１項記載の干渉回避装置。 - 【請求項１１】 前記新たな位置又は姿勢における前記
装置と前記他の物体との干渉の有無を判別する判別手段
と、該判別手段により干渉ありと判別された場合に前記
ロボットの動作を一時停止させる手段と、該一時停止を
解除して前記ロボットの動作を再開する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至１０の内いずれか１項記載
の干渉回避装置。 - 【請求項１２】 前記新たな位置又は姿勢が、ロボット
に装着されたセンサによる情報取得のための位置姿勢で
あることを特徴とする請求項１乃至１１の内いずれか１
項記載の干渉回避装置。 - 【請求項１３】 前記指示された前記装置の位置姿勢
が、所望の動作を行うためのロボットに装着されたセン
サにより取得された情報に基づいて求められる位置姿勢
であることを特徴とする請求項１乃至１２の内いずれか
１項記載の干渉回避装置。 - 【請求項１４】 前記記憶手段に教示時のワークピース
の位置姿勢情報、該教示時のワークピースを把持するツ
ールの位置姿勢情報をも設定記憶しておき、前記センサ
でワークピースの位置姿勢を取得し、この取得したワー
クピースの位置姿勢、記憶する教示時のワークピースの
位置姿勢情報及び教示時のワークピースを把持するツー
ルの位置姿勢情報に基づいて、前記装置の位置姿勢を求
める請求項１３記載の干渉回避装置。 - 【請求項１５】 前記記憶手段にオフライン教示装置に
おけるＣＡＤ情報に基づいてワークピースの位置姿勢に
対する該ワークピースを把持するツールの位置姿勢情報
を記憶しておき、前記センサでワークピースの位置姿勢
を取得し、前記ワークピースを把持するツールの位置姿
勢情報に基づいて、前記装置の位置姿勢を求める請求項
１３記載の干渉回避装置。 - 【請求項１６】 前記センサが２次元センサ又は３次元
センサであることを特徴とする請求項１１又は請求項１
３記載の干渉回避装置。 - 【請求項１７】 前記所望の動作がワークピースを前記
装置でピッキングする動作であり、前記他の物体が該ワ
ークピースを収納する収納箱であることを特徴とする請
求項１３乃至１６の内いずれか１項に記載の干渉回避装
置。 - 【請求項１８】 前記所望の動作がワークピースを前記
装置でスポット溶接、アーク溶接、又はシーリングを行
う動作であることを特徴とする請求項１３乃至１６の内
いずれか１項に記載の干渉回避装置。 - 【請求項１９】 前記ロボットが、床、壁、天井、又は
その他の位置に固定された構造物に対し、直接又は間接
的に固定されたロボットであることを特徴とする請求項
１３乃至１６の内いずれか１項に記載の干渉回避装置。 - 【請求項２０】 前記ロボットが、１軸又は２軸の動作
軸上を動くように設置されたロボットであることを特徴
とする請求項１３乃至１６の内いずれか１項に記載の干
渉回避装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2001138551A JP3782679B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 干渉回避装置 |
| DE60205300T DE60205300T2 (de) | 2001-05-09 | 2002-05-09 | Vorrichtung zur Vermeidung von Kollisionen |
| US10/140,999 US6597971B2 (en) | 2001-05-09 | 2002-05-09 | Device for avoiding interference |
| EP02253238A EP1256860B1 (en) | 2001-05-09 | 2002-05-09 | Device for avoiding collisions |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138551A JP3782679B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 干渉回避装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002331480A true JP2002331480A (ja) | 2002-11-19 |
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ID=18985468
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1256860B1 (ja) |
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