JP2003334777A - ロボットの干渉チェック方法 - Google Patents

ロボットの干渉チェック方法

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JP2003334777A JP2002140237A JP2002140237A JP2003334777A JP 2003334777 A JP2003334777 A JP 2003334777A JP 2002140237 A JP2002140237 A JP 2002140237A JP 2002140237 A JP2002140237 A JP 2002140237A JP 2003334777 A JP2003334777 A JP 2003334777A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 近似立体間の干渉を確実にチェックしてロボ
ット等の衝突を防止することができるロボットの干渉チ
ェック方法を提供する。 【解決手段】 複数のロボットに設定した近似立体の位
置から近似立体間の距離を演算する手段91と、予め設
定した近似立体のサイズと前記手段91で演算された近
似立体間の距離とを比較する干渉判定手段92と、を有
するロボットの干渉チェック方法において、手段91で
演算された近似立体間の距離の少なくとも1つを記憶す
る距離記憶手段12と、近似立体の位置の少なくとも1
つを記憶する位置記憶手段11とを有し、近似立体のサ
イズ93と距離記憶手段12に記憶されている距離10
6と近似立体間の距離906と位置記憶手段11に記憶
されている位置104、105と近似立体の位置90
4、905とからロボットの干渉を予測する干渉予測手
段13を備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のロボット間
の干渉をチェックする方法、特に、好適に干渉をチェッ
クするロボットの干渉チェック方法に関する。
【0002】
【従来の技術】少なくとも2台以上のロボットが同時に
作業することを想定し、これらロボットの衝突を防ぐた
めに、ロボット同士の干渉をチェックする方法がいくつ
か開示されている。例えば、特開昭60−217410
号公報に開示の「協調作業教示におけるロボット干渉検
出方式」では、ロボットの各部を円筒と半球の近似立体
で覆い、これら近似立体間の干渉をチェックすることで
ロボット同士の干渉を検出している。そして、ロボット
の干渉チェックはロボット各部に設定した近似立体間の
距離を演算し、それと近似立体のサイズとの比較により
干渉の有無を判定することで行われている。
【0003】図12に従来のロボットの干渉チェック方
法の構成を表すブロック図を示す。図12において、9
1は近似立体間距離演算手段で、ある時刻tでの第1の
近似立体位置(t)904と第2の近似立体位置(t)
905とを入力し、それら近似立体間の距離を演算し、
近似立体間の距離(t)906として出力する。第1の
近似立体位置(t)904または第2の近似立体位置
(t)905は、例えば近似立体が半球であれば半球の
中心位置、円筒であれば円筒の両端点位置である。ま
た、第1の近似立体位置(t)904が一方のロボット
に対するもの、第2の近似立体位置(t)905が他方
のロボットに対するものと想定している。
【0004】92は干渉判定手段で、近似立体間の距離
(t)906と予め近似立体サイズファイル93に設定
されている近似立体サイズ93とを入力し、それらを比
較し、干渉の有無信号810を出力する。例えば、近似
立体が2つの球であれば、近似立体間の距離(t)90
6である球間の距離LSSと、近似立体サイズ93である
一方の球半径RSAと他方の球半径RSBとから式(1)の
判定を行い LSS≦RSA+RSB・・・・・・(1) 式(1)を満たす場合干渉有り、満たさない場合干渉無
しとする。ところで、図12を用いて説明した従来のロ
ボットの干渉チェック方法は、ロボットの制御周期ΔT
毎に演算が行われる。つまり、ある時刻tで干渉チェッ
クの演算を行った後、時刻t+ΔTの時、次の干渉チェ
ックの演算を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のロボ
ットの干渉チェック方法では、衝突を回避できないケー
スが存在する。図13は近似立体が干渉するケースを表
す図を示している。図13において、(a)は球と球の
干渉のケース、(b)は円筒と球の干渉のケース、
(c)は円筒と円筒の干渉のケースである。尚、従来の
技術では円筒と半球を扱ったが、理解をし易くするため
ここでは半球を球として扱う。球と球の干渉ケース
(a)では、第1の球4が固定で、第2の球5(図で
左)が制御周期ΔTの間に矢印の方向に球5(図で右)
まで移動するとする。この時、時刻tの時に第1の球4
と第2の球5は干渉していない。また、次の時刻t+Δ
Tの時に第1の球4と第2の球5は干渉していない。と
ころが、制御周期ΔTの間、第2の球5の移動に伴い、
第2の球5は、第1の球4と干渉してしまう。
【0006】円筒と球の干渉ケース(b)では、第1の
円筒6が固定で、第2の球5が制御周期ΔTの間に矢印
の方向に移動するとする。この時、時刻tの時に第1の
円筒6と第2の球5は干渉していない。また、次の時刻
t+ΔTの時に第1の円筒6と第2の球5は干渉してい
ない。ところが、制御周期ΔTの間、第2の球5の移動
に伴い、第2の球5は、第1の円筒6と干渉してしま
う。
【0007】円筒と円筒の干渉ケース(c)では、第1
の円筒6が固定で、第2の円筒7が制御周期ΔTの間に
矢印の方向に移動するとする。この時、時刻tの時に第
1の円筒6と第2の円筒7は干渉していない。また、次
の時刻t+ΔTの時に第1の円筒6と第2の円筒7は干
渉していない。ところが、制御周期ΔTの間、第2の円
筒7の移動に伴い、第2の円筒7は、第1の円筒6と干
渉してしまう。これらの現象は、ロボットの動作速度が
極めて高速で、ロボットに設定された近似立体の、制御
周期ΔTの間に移動する距離が大きくなる場合に、制御
周期ΔTの間、図12に示すような干渉チェックの演算
が行えないことに起因する。近似立体が干渉してしまう
と、近似立体が設定されたロボットが衝突してしまう危
険性が高い。そのため、従来の技術では、ロボットが衝
突し、ロボットや工具を破壊する危険性が生じるという
問題があった。また、ロボットや工具の破壊による飛散
物のため、人に対する安全性が低下するという問題があ
った。
【0008】そこで、本発明の第1の実施形態では、ロ
ボットや工具の干渉を避けることによりそれらを衝突さ
せないようにし、結果としてロボットや工具の破壊の危
険性をなくし、人に対する安全性を高めたロボットの干
渉チェック方法を提供することを第1の目的とする。
【0009】また、本発明の第2の実施形態では、本発
明の第1の実施形態では防ぎにくかった課題をさらに解
決することにある。例えば、第1の実施形態における干
渉予測手段内の、距離推定手段で演算する時刻t+ΔT
での第1の近似立体位置または第2の近似立体位置はあ
くまで推定値であること、距離近似手段で演算する近似
曲線は、あくまで近似値であることから、必ずしも完全
に実際の状況を反映しているとは限らないので、これら
推定値や近似値が要因となって、近似立体が干渉してし
まう場合があったり、また、2台以上のロボットの制御
周期の同期が取れず、または、同期がずれた場合、一方
のロボットの位置と他方のロボットの位置の双方の払い
出しのタイミングがずれ、近似立体が干渉してしまう場
合もあった。近似立体が干渉してしまうと、近似立体が
設定されたロボットが衝突してしまう危険性が高い。そ
のため、第1実施形態では、ロボットが衝突してロボッ
トや工具を損傷する怖れが若干あった。そこで、本発明
の第2の実施形態では、第1実施形態のロボットの干渉
チェック方法の機能を向上させ、ロボットや工具の干渉
を確実に避けることにより、それらを衝突させない、結
果として、ロボットや工具の破壊の危険性をなくした、
人に対する安全性を高めたロボットの干渉チェック方法
を提供することを第2の目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項1記載のロボットの干渉チェック方法は、複
数のロボットに設定した近似立体の位置から前記近似立
体間の距離を演算する近似立体間距離演算手段と、予め
設定した前記近似立体のサイズと前記近似立体間距離演
算手段で演算された近似立体間の距離とを比較する干渉
判定手段と、を有して成るロボットの干渉をチェックす
る方法において、前記近似立体間距離演算手段で演算さ
れた近似立体間の距離の少なくとも1つを記憶する距離
記憶手段と、前記近似立体の位置の少なくとも1つを記
憶する位置記憶手段と、を有し、かつ、前記近似立体の
サイズと前記距離記憶手段に記憶されている距離と前記
近似立体間の距離と前記位置記憶手段に記憶されている
位置と前記近似立体の位置とからロボットの干渉を予測
する干渉予測手段を、備えることを特徴とする。
【0011】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のロボットの干渉チェック方法において、前記干渉予
測手段が、前記近似立体の前の時刻での位置と現在の時
刻での位置とから次の時刻での位置を推定し、推定した
位置での前記近似立体間の距離を演算する距離推定手段
と、前記距離記憶手段に記憶されている距離と前記近似
立体間の距離と前記距離推定手段で推定された距離とか
ら距離と時間に関する近似曲線を演算する距離近似手段
と、前記近似曲線の最小値を演算する最小値取得手段
と、前記最小値取得手段で演算された近似曲線の最小値
と前記近似立体のサイズとを比較することにより干渉を
判定する干渉推定手段と、から構成することを特徴とす
る。これら請求項1及び請求項2記載のロボットの干渉
チェック方法によれば、次の時刻での近似立体の位置を
推定し、次の時刻までの干渉の有無が予測できる干渉予
測手段を設けているので、従来の干渉チェック方法に合
わせ、近似立体間の干渉が確実にチェックでき、ロボッ
トや工具の衝突を防止することができるという効果があ
る。
【0012】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは2記載のロボットの干渉チェック方法において、前
記干渉予測手段の前段に、前記近似立体のサイズより大
きい距離閾値を設け、前記近似立体間の距離と前記距離
閾値とから前記干渉予測手段の演算の実行を決定する干
渉予測判定手段を設けることを特徴とする。請求項3記
載のロボットの干渉チェック方法によれば、請求項1及
び請求項2記載のロボットの干渉チェック方法と同様、
干渉予測手段を設けているので、従来の干渉チェック方
法に合わせ、近似立体間の干渉が確実にチェックでき、
ロボットや工具の衝突を防止することができるという効
果がある。また、干渉予測判定手段を設けて、近似立体
サイズより大きめの距離閾値に基づいて干渉予測手段の
演算の実行を決定することができるので、常時干渉予測
手段の演算を実行する必要がなく、干渉チェックに要す
る演算が高速に行えるという効果がある。
【0013】また、本発明の請求項4記載の発明は、請
求項1記載のロボットの干渉チェック方法において、前
記近似立体のサイズより大きい近似立体拡張サイズを予
め設け、前記干渉予測手段が、前記近似立体拡張サイズ
と前記距離記憶手段に記憶されている距離と前記近似立
体間の距離と前記位置記憶手段に記憶されている位置と
前記近似立体の位置とから前記ロボットの干渉を予測す
ることを特徴とする。請求項4記載のロボットの干渉チ
ェック方法によれば、近似立体拡張サイズを利用して干
渉の有無を判定する干渉予測手段を設けて、近似立体サ
イズより大きめの近似立体拡張サイズに基づいて干渉チ
ェックを行うので、干渉を判定する距離が長くなり、請
求項1記載の干渉の可能性を低減させ、より確実にロボ
ットや工具の衝突を防止することができるという効果が
ある。
【0014】また、本発明の請求項5記載の発明は、請
求項1記載のロボットの干渉チェック方法において、前
記近似立体間の距離に応じて前記近似立体のサイズを決
定し近似立体拡張サイズを求める近似立体サイズ調整手
段を設け、前記干渉予測手段が、前記近似立体拡張サイ
ズと前記距離記憶手段に記憶されている距離と前記近似
立体間の距離と前記位置記憶手段に記憶されている位置
と前記近似立体の位置とから前記ロボットの干渉を予測
することを特徴とする。請求項5記載のロボットの干渉
チェック方法によれば、近似立体間の距離に応じて近似
立体拡張サイズを決定する近似立体サイズ調整手段を設
けて、近似立体が接近するに従って近似立体拡張サイズ
を大きくするようにするので、請求項1記載の干渉の可
能性を低減させ、より確実にロボットや工具の衝突を防
止することができるという効果がある。
【0015】また、本発明の請求項6記載の発明は、請
求項1記載のロボットの干渉チェック方法において、前
記位置記憶手段に記憶されている位置と前記近似立体の
位置とから前記近似立体の速度を演算する速度演算手段
と、前記速度演算手段で演算された速度に応じて前記近
似立体のサイズを決定し近似立体拡張サイズを求める近
似立体サイズ調整手段と、を設け、前記干渉予測手段
が、前記近似立体拡張サイズと前記距離記憶手段に記憶
されている距離と前記近似立体間の距離と前記位置記憶
手段に記憶されている位置と前記近似立体の位置とから
前記ロボットの干渉を予測することを特徴とする。請求
項6記載のロボットの干渉チェック方法によれば、近似
立体の速度に応じて近似立体拡張サイズを決定する近似
立体サイズ調整手段を設けて、近似立体が高速で接近す
るに従って近似立体拡張サイズを大きくするようにする
ので、従来の干渉の可能性を低減させ、より確実にロボ
ットや工具の衝突を防止することができるという効果が
ある。
【0016】また、本発明の請求項7記載の発明は、請
求項4〜6のいずれか1項記載のロボットの干渉チェッ
ク方法において、前記干渉予測手段の前段に、前記近似
立体のサイズより大きい距離閾値を設け、前記近似立体
間の距離と前記距離閾値とから前記干渉予測手段の演算
の実行を決定する干渉予測判定手段を設けることを特徴
とする。請求項7記載のロボットの干渉チェック方法に
よれば、請求項4〜6のいずれか1項記載のロボットの
干渉チェック方法と同様、干渉予測手段を設けて、近似
立体サイズより大きめの近似立体拡張サイズに基づいて
干渉チェックを行うので、干渉を判定する距離が長くな
り、従来の干渉の可能性を低減させ、より確実にロボッ
トや工具の衝突を防止することができるという効果があ
る。また、干渉予測判定手段を設けて、近似立体サイズ
より大きめの距離閾値に基づいて干渉予測手段の演算の
実行を決定することができるので、常時干渉予測手段の
演算を実行する必要がなく、干渉チェックに要する演算
が高速に行えるという効果がある。
【0017】また、本発明の請求項8記載の発明は、請
求項1〜7のいずれか1項記載のロボットの干渉チェッ
ク方法において、前記干渉予測手段を、前記近似立体の
前の時刻での位置と現在の時刻での位置とから次の時刻
での位置を推定し、推定した位置での前記近似立体間の
距離を演算する距離推定手段と、前記距離記憶手段に記
憶されている距離と前記近似立体間の距離と前記距離推
定手段で推定された距離とから距離と時間に関する近似
曲線を演算する距離近似手段と、前記近似曲線の最小値
を演算する最小値取得手段と、前記最小値取得手段で演
算された近似曲線の最小値と前記近似立体サイズとを比
較することにより干渉を判定する干渉推定手段と、から
構成して前記ロボットの干渉をチェックする方法におい
て、前記干渉推定手段が、前記最小値取得手段で演算さ
れた近似曲線の最小値と前記近似立体拡張サイズとを比
較することにより干渉を判定することを特徴とする。請
求項8記載のロボットの干渉チェック方法によれば、近
似立体拡張サイズを利用して干渉の有無を出力する干渉
推定手段を設けて、近似立体サイズより大きめの近似立
体拡張サイズに基づいて干渉チェックを行うので、干渉
を判定する距離が長くなり、従来の干渉の可能性を低減
させ、より確実にロボットや工具の衝突を防止すること
ができるという効果がある。以上、全ての請求項に記載
のロボットの干渉チェック方法によれば、ロボットや工
具の衝突を防止することができるので、ロボットや工具
の破壊の危険性をなくし、それに伴う人に対する安全性
を向上させることができるという効果がある。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態のロボ
ットの干渉チェック方法について、図1〜図3を用いて
説明する。本実施の形態は、請求項1及び2記載の内容
に相当する。図1は本発明の第1の実施の形態に関わる
ロボットの干渉チェック方法の構成を表すブロック図で
ある。尚、図12で説明した構成要素のうち同一の構成
要素については同一の符号を付して説明を割愛する。図
1において、11は位置記憶手段で、制御周期ΔT分、
1つ前の時刻t−ΔTでの第1の近似立体位置(t−Δ
T)104と第2の近似立体位置(t−ΔT)105と
を記憶している。12は距離記憶手段で、制御周期ΔT
分、1つ前の時刻t−ΔTでの近似立体間の距離(t−
ΔT)106を記憶している。13は干渉予測手段で、
近似立体間の距離(t−ΔT)106と、近似立体間の
距離(t)906と、第1の近似立体位置(t−ΔT)
104と、第2の近似立体位置(t−ΔT)105と、
第1の近似立体位置(t)904と、第2の近似立体位
置(t)905と、近似立体サイズ93とを入力し、制
御周期ΔTの間の干渉の有無を予測し、干渉の有無信号
810を出力する。
【0019】干渉予測手段13の具体的内容を、図2お
よび図3を用いて説明する。図2は本発明の干渉予測手
段の構成を表すブロック図である。尚、前出の図を用い
て説明した同一構成要素については、同一の符号を付し
て説明を割愛する。図2において、51は距離推定手段
で、第1の近似立体位置(t−ΔT)104と、第2の
近似立体位置(t−ΔT)105と、第1の近似立体位
置(t)904と、第2の近似立体位置(t)905と
を入力し、時刻t+ΔTでの近似立体間の距離を推定
し、近似立体間の距離(t+ΔT)505として出力す
る。52は距離近似手段で、近似立体間の距離(t−Δ
T)106と、近似立体間の距離(t)906と、近似
立体間の距離(t+ΔT)505とを入力し、距離と時
間との関係から近似曲線を作成し、近似曲線506とし
て出力する。53は最小値取得手段で、近似曲線506
を入力し、近似曲線506の最小値を求め、距離最小値
507として出力する。
【0020】54は干渉推定手段で、距離最小値507
と、近似立体サイズ93とを入力し、それらを比較し、
干渉の有無信号810を出力する。例えば、近似立体が
2つの球であれば、距離最小値507をLSSMINとし、
近似立体サイズ93である一方の球半径RSAと他方の球
半径RSBとから式(2)の判定を行い、 LSSMIN≦RSA+RSB・・・・・(2) 式(2)を満たす場合干渉有り、満たさない場合干渉無
しとする。次に、これらの距離推定手段51、距離近似
手段52、最小値取得手段53、干渉推定手段54の各
機能を、図3を用いて詳しく説明する。
【0021】図3は、本発明の干渉予測手段の機能を説
明する図である。尚、前出の図を用いて説明した同一の
構成要素については、同一の符号を付して説明を割愛す
る。ここでは、図13(a)に示した球と球の干渉ケー
スを扱う。図3(a)において、図13(a)と同様、
第1の球4は固定で、第2の球5が移動するとする。従
って、第1の近似立体位置(t−ΔT)104と、第1
の近似立体位置(t)904と、第1の近似立体位置
(t+ΔT)701は、全て同じ位置となる。図3
(a)に示すように、今、時刻t−ΔTから時刻tへの
経過に伴い、第1の球4と第2の球5とが接近してきて
いる場合を考える。
【0022】距離推定手段51(図2)は、まず、時刻
t−ΔTの第2の近似立体位置(t−ΔT)105と、
時刻tの第2の近似立体位置(t)905とから、時刻
t+ΔTの第2の近似立体位置(t+ΔT)702を推
定する。この推定は、例えば、第2の近似立体位置(t
−ΔT)105と第2の近似立体位置(t)905を直
線で結び、その延長線上、同じ移動量の位置とするよう
な方法を用いれば良い。一般に、制御周期ΔT間で移動
する距離は、全体の移動距離と比較して微小であるた
め、第2の近似立体位置(t+ΔT)702は、直線上
にあると見なして問題ない。また、距離推定手段51
は、次に、推定された第2の近似立体位置(t+ΔT)
702と、第1の近似立体位置(t+ΔT)701との
距離を演算し、近似立体間の距離(t+ΔT)505と
して出力する。
【0023】距離近似手段52(図2)は、まず、図3
(b)のような距離−時間グラフを作成する。図3
(b)の距離−時間グラフは、近似立体間の距離(t−
ΔT)106と、近似立体間の距離(t)906と、近
似立体間の距離(t+ΔT)505を時刻に応じてプロ
ットしたものである。距離近似手段52は、次に、これ
らプロットしたデータを2次以上の多項式で近似し、近
似曲線506として出力する。図3(b)の距離−時間
グラフでは、2次の多項式で近似している。近似には、
例えば、最小自乗法を用いれば良い。
【0024】最小値取得手段53(図2)は、近似曲線
506(具体的には近似曲線の係数)を入力し、近似曲
線506の最小値を求め、距離最小値507として出力
する。
【0025】干渉推定手段54(図2)は、距離最小値
507と近似立体サイズ93とを入力し、例えば式
(2)を用いて干渉の有無信号810を判定し、出力す
る。図3(b)の距離−時間グラフでは、式(2)を満
たす場合、すなわち、干渉有りの場合を示している。以
上説明したように、本発明の第1の実施の形態(請求項
1及び請求項2記載の例)は、時刻t+ΔTでの近似立
体位置(t+ΔT)701及び702を推定し、時刻t
から時刻t+ΔTまでの干渉の有無信号810が予測で
きる干渉予測手段13を設けているので、従来の干渉判
定手段92による干渉チェックに合わせ、近似立体間の
干渉が確実にチェックでき、ロボットや工具の衝突を防
止することができるという効果がある。
【0026】尚、本実施の形態は、球と球の干渉ケース
図3(a)についてのみ説明したが、図13で示したよ
うに球と球の干渉ケース(図13(a))以外にも、円
筒と球の干渉ケース(図13(b))や円筒と円筒の干
渉ケース(図13(c))についても、球と球の干渉ケ
ース図3(a)と同様な方法を適用すればロボットの干
渉チェックが実行できる。
【0027】また、本実施の形態は、第2の近似立体位
置(t+ΔT)702を、第2の近似立体位置(t−Δ
T)105と第2の近似立体位置(t)905とを結ぶ
直線上にあるとしたが、本発明はこれに限るものではな
く、予め決められた次数を持つ曲線上にあるとしても良
い。また、本実施の形態は、近似立体位置を時刻t−Δ
T、時刻t、時刻t+ΔTに対応する3点のみを対象と
したが、本発明はこれに限るものではなく、4点以上を
対象として、干渉の予測性能を向上させても良い。
【0028】また、本実施の形態は、距離近似手段52
(図2)での近似曲線506を2次の多項式としたが、
本発明これに限るものではなく、3次以上の多項式とし
て、近似性能を向上させても良い。また、本実施の形態
は、一方の近似立体(第1の球4)の位置を固定してい
たが、本発明はこれに限るものではなく、2つの近似立
体が移動していても同様な方法でロボットの干渉チェッ
クが実行できる。
【0029】本発明の第1の実施の形態の変形例として
のロボットの干渉チェック方法について、図4を用いて
説明する。本変形例は請求項3記載の内容に相当するも
ので、図4は本変形例に係るロボットの干渉チェック方
法の構成を表すブロック図である。尚、前出の図を用い
て説明した同一の構成要素については、同一の符号を付
して説明を割愛する。図4において、21は干渉予測判
定手段、22は距離閾値ファイルである。図1を用いて
説明した第1の実施の形態との違いは、新たに干渉予測
判定手段21と距離閾値ファイル22とが加わっている
点である。距離閾値ファイルの距離閾値22は、近似立
体サイズ93より大きめの値を設定しておく。干渉予測
判定手段21は、時刻tでの近似立体間の距離(t)9
06と、予め設定されている距離閾値22とを入力し、
それらを比較し、干渉予測手段13の演算の実行を決定
する。例えば、近似立体が2つの球であれば、近似立体
間の距離(t)906である球間の距離LSSと、距離閾
値22のLth(>RSA+RSB)とから式(3)の判定を
行い、 LSS≦Lth・・・・・(3) 式(3)を満たす場合、干渉予測手段103の演算を実
行し、満たさない場合、干渉予測手段103の演算を実
行しない。
【0030】演算を実行する場合には、近似立体間の距
離(t−ΔT)106と、近似立体間の距離(t)90
6と、第1の近似立体位置(t−ΔT)104と、第2
の近似立体位置(t−ΔT)105と、第1の近似立体
位置(t)904と、第2の近似立体位置(t)905
と、近似立体サイズ93とを干渉予測手段13に出力す
る。干渉予測手段13の機能は、図1及び図2を用いて
説明したものと全く同様である。以上説明したように、
本発明の第1の実施形態の変形例(請求項3記載の例)
は、第1の実施の形態と同様、干渉予測手段13を設け
ているので、従来の干渉判定手段92による干渉チェッ
クに合わせ、近似立体間の干渉が確実にチェックでき、
ロボットや工具の衝突を防止することができるという効
果がある。また、干渉予測判定手段21を設けて、近似
立体サイズ93より大きめの距離閾値22に基づいて干
渉予測手段13の演算の実行を決定することができるの
で、常時干渉予測手段13の演算を実行する必要がな
く、干渉チェックに要する演算が高速に行えるという効
果がある。
【0031】次に、本発明の第2の実施の形態のロボッ
トの干渉チェック方法について、図5および図6を用い
て説明する。本実施の形態は、請求項4及び8記載の内
容に相当する。図5は、本発明の第2の実施の形態に関
わるロボットの干渉チェック方法の構成を表すブロック
図である。尚、前出の図を用いて説明した同一の構成要
素については、同一の符号を付して説明を割愛する。図
5において、14は干渉予測手段、94は近似立体拡張
サイズファイルである。図1を用いて説明した第1の実
施形態の干渉チェック方法との違いは、第1の実施形態
の干渉予測手段13が第2の実施形態の干渉予測手段1
4に替わっている点、近似立体拡張サイズファイル94
が加わっている点である。近似立体拡張サイズ94の値
は、近似立体サイズ93より大きめの値を予め設定して
おく。干渉予測手段14は、距離記憶手段12からの近
似立体間の距離(t−ΔT)106と、近似立体間距離
演算手段91からの近似立体間の距離(t)906と、
位置記憶手段11からの第1の近似立体位置(t−Δ
T)104と第2の近似立体位置(t−ΔT)105
と、第1の近似立体位置(t)904と、第2の近似立
体位置(t)905と、近似立体拡張サイズ94とを入
力し、制御周期ΔTの間の干渉の有無を予測し、干渉の
有無信号810を出力する。
【0032】干渉予測手段14の具体的内容を、図6を
用いて説明する。図6は本発明の干渉予測手段の構成を
表すブロック図である。尚、前出の図を用いて説明した
同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を
割愛する。図6において54'は干渉推定手段である。
図2を用いて説明した第1の実施形態の干渉予測手段1
3とこの干渉予測手段14との違いは、第1の実施形態
の干渉推定手段54が本発明の干渉推定手段54'に、
そしてその入力となる近似立体サイズ93(第1実施形
態)がここでは近似立体拡張サイズ94に、それぞれ替
わっている点である。干渉推定手段54'は、距離最小
値507と近似立体拡張サイズ94とを入力し、それら
を比較し、干渉の有無信号810を出力する。例えば、
近似立体が2つの球であれば、距離最小値507をL
SSMINとし、近似立体拡張サイズ94である一方の球半
径RSA'(>RSA)と他方の球半径RSB'(>RSB)とか
ら式(4)の判定を行い、 LSSMIN≦RSA'+RSB' ・・・・・(4) 式(4)を満たす場合干渉有り、満たさない場合干渉無
しとする。以上説明したように、本発明の第2の実施の
形態(請求項4及び8記載の例)は、近似立体拡張サイ
ズ94を利用して干渉の有無を出力する干渉推定手段5
4'を含む干渉予測手段14を設けて、近似立体サイズ
93より大きめの近似立体拡張サイズ94に基づいて干
渉チェックを行うので、干渉を判定する距離が長くな
り、第1の実施形態の干渉の可能性を低減させ、より確
実にロボットや工具の衝突を防止することができるとい
う効果がある。
【0033】さらに、本発明の第2の実施の形態の変形
例としてのロボットの干渉チェック方法について、図7
および図8を用いて説明する。本変形例は、請求項5記
載の内容に相当するもので、図7は本変形例に係るロボ
ットの干渉チェック方法の構成を表すブロック図であ
る。尚、前出の図を用いて説明した同一の構成要素につ
いては、同一の符号を付して説明を割愛する。図7にお
いて、71は第1の近似立体サイズ調整手段である。図
5を用いて説明した第2の実施の形態との違いは、干渉
予測手段14に加わる入力の1つが、近似立体拡張サイ
ズ94から近似立体サイズ調整手段71の出力に替わっ
ている点である。第1の近似立体サイズ調整手段71
は、近似立体サイズ93と近似立体間の距離(t)90
6を入力し、近似立体間の距離(t)906に応じて近
似立体のサイズを決定し、近似立体拡張サイズ94'と
して出力する。
【0034】第1の近似立体サイズ調整手段71の具体
的内容を、図8を用いて説明する。図8は、本発明の第
1の近似立体サイズ調整手段の機能を説明する図であ
る。尚、前出の図を用いて説明した同一の構成要素につ
いては、同一の符号を付して説明を割愛する。図8にお
いて、601は距離判定値、602は距離の近似立体拡
張直線である。近似立体間の距離(t)906が距離判
定値601より小さくなった場合、距離の近似立体拡張
直線602に従い、近似立体拡張サイズ94'を大きく
する。これにより、近似立体間の距離(t)906が小
さくなるに従って、近似立体拡張サイズ94'(近似立
体サイズ83より大きい)が大きくなって行く。以上説
明したように、本発明の第2の実施形態の変形例(請求
項5記載の例)は、近似立体間の距離(t)906に応
じて近似立体拡張サイズ94'を決定する第1の近似立
体サイズ調整手段71を設けて、近似立体が接近するに
従って近似立体拡張サイズ94'を大きくするようにす
るので、第1の実施形態の干渉の可能性を低減させ、よ
り確実にロボットや工具の衝突を防止することができる
という効果がある。尚、本第1の変形例は、近似立体拡
張サイズ94'を決定する方法として、距離の近似立体
拡張直線602を用いたが、本発明はこれに限るもので
はなく、曲線を用いて近似立体拡張サイズ94'を決定
するようにしても良い。
【0035】本発明の第2の実施の形態の第2の変形例
としてのロボットの干渉チェック方法について、図9お
よび図10を用いて説明する。本実施形態の第2の変形
例は請求項6記載の内容に相当するもので、図9は本第
2の変形例に係るロボットの干渉チェック方法の構成を
表すブロック図である。尚、前出の図を用いて説明した
同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を
割愛する。図9において、31は速度演算手段、71'
は第2の近似立体サイズ調整手段である。本第2の変形
例と第2の実施の形態(図5)との違いは、干渉予測手
段14に加わる入力の1つが、近似立体拡張サイズ94
から第2の近似立体サイズ調整手段71'の出力に替わ
っている点、および速度演算手段31が加わっている点
である。速度演算手段31は、位置記憶手段11からの
時刻t−ΔTでの第1の近似立体位置(t−ΔT)10
4と第2の第2の近似立体位置(t−ΔT)105と、
時刻tでの第1の近似立体位置(t)904と第2の近
似立体位置(t)905と、から制御周期ΔTを用い
て、第1の近似立体速度(t)303と第2の近似立体
速度(t)304を演算し、第2の近似立体サイズ調整
手段71'へ出力する。
【0036】第2の近似立体サイズ調整手段71'は、
第1の近似立体速度(t)303、第2の近似立体速度
(t)304を入力し、近似立体の速度(第1の近似立
体速度(t)303または第2の近似立体速度(t)3
04)に応じて近似立体のサイズを決定し、近似立体拡
張サイズ94"として出力する。
【0037】第2の近似立体サイズ調整手段71'の具
体的内容を、図10を用いて説明する。図10は、本発
明の第2の近似立体サイズ調整手段の機能を説明する図
である。尚、前出の図を用いて説明した同一の構成要素
については、同一の符号を付して説明を割愛する。図1
0において、201は速度判定値、202は速度の近似
立体拡張直線である。近似立体の速度(第1の近似立体
速度(t)303または第2の近似立体速度(t)30
4)が速度判定値201より大きくなった場合、速度の
近似立体拡張直線202に従い、近似立体拡張サイズ9
4"を大きくする。これにより、近似立体の速度(第1
の近似立体速度(t)303または第2の近似立体速度
(t)304)が大きくなるに従って、近似立体拡張サ
イズ94"(近似立体サイズ93より大きい)が大きく
なって行く。以上説明したように、本発明の第2の実施
の形態の第2変形例(請求項6記載の例)は、近似立体
の速度(第1の近似立体速度(t)303または第2の
近似立体速度(t)304)に応じて近似立体拡張サイ
ズ94"を決定する第2の近似立体サイズ調整手段71'
を設けて、近似立体が高速で接近するに従って近似立体
拡張サイズ94"を大きくするようにするので、第1の
実施形態の干渉の可能性を低減させ、より確実にロボッ
トや工具の衝突を防止することができるという効果があ
る。尚、本第2の変形例は、近似立体拡張サイズ94"
を決定する方法として、速度の近似立体拡張直線202
を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、曲線を
用いて近似立体拡張サイズ94"を決定するようにして
も良い。
【0038】本発明の第2の実施の形態の第3の変形例
としてのロボットの干渉チェック方法について、図11
を用いて説明する。本第3の変形例は請求項7記載の内
容に相当する。図11は本第3の変形例に係るロボット
の干渉チェック方法の構成を表すブロック図である。
尚、前出の図を用いて説明した同一の構成要素について
は、同一の符号を付して説明を割愛する。図5を用いて
説明した第2の実施の形態との違いは、干渉予測判定手
段21と距離閾値ファイル22とが加わっている点であ
る。
【0039】距離閾値ファイル22の値は、近似立体サ
イズ93より大きめの値を設定しておく。干渉予測判定
手段21は、時刻tでの近似立体間の距離(t)906
と、予め設定されている距離閾値22とを入力し、それ
らを比較し、干渉予測手段14の演算の実行を決定す
る。例えば、近似立体が2つの球であれば、近似立体間
の距離(t)906である球間の距離LSSと、距離閾値
22のLth(>RSA+RSB)とから式(3)の判定を行
い、式(3)を満たす場合、干渉予測手段14の演算を
実行し、満たさない場合、干渉予測手段14の演算を実
行しない。演算を実行する場合には、近似立体間の距離
(t−ΔT)106と、近似立体間の距離(t)906
と、第1の近似立体位置(t−ΔT)104と、第2の
近似立体位置(t−ΔT)105と、第1の近似立体位
置(t)904と、第2の近似立体位置(t)905
と、近似立体拡張サイズ94とを干渉予測手段14に出
力する。以上説明したように、本第3の変形例(請求項
7記載の例)は、第2の実施の形態と同様、干渉予測手
段14を設けて、近似立体サイズ93より大きめの近似
立体拡張サイズ94に基づいて干渉チェックを行うの
で、干渉を判定する距離が長くなり、第2の実施形態の
干渉の可能性を低減させ、より確実にロボットや工具の
衝突を防止することができるという効果がある。
【0040】また、干渉予測判定手段21を設けて、近
似立体サイズ93より大きめの距離閾値22に基づいて
干渉予測手段14の演算の実行を決定することができる
ので、常時干渉予測手段14の演算を実行する必要がな
く、干渉チェックに要する演算が高速に行えるという効
果がある。尚、本実施の形態は、図5を用いて説明した
第2の実施の形態の干渉予測手段14の前段に干渉予測
判定手段21と距離閾値22とを設けるようにしたが、
本発明はこれに限るものではなく、図7、図9を用いて
説明した第2の実施の形態の第1、第2の変形例の干渉
予測手段14の前段に干渉予測判定手段21と距離閾値
22とを設けるようにしても良い。以上説明した全ての
実施の形態は、ロボットや工具の衝突を防止することが
できるので、ロボットや工具の破壊の危険性をなくし、
それに伴う人に対する安全性を向上させることができる
という効果がある。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
及び請求項2記載のロボットの干渉チェック方法によれ
ば、次の時刻での近似立体の位置を推定し、次の時刻ま
での干渉の有無が予測できる干渉予測手段を設けている
ので、従来の干渉チェック方法に合わせ、近似立体間の
干渉が確実にチェックでき、ロボットや工具の衝突を防
止することができるという効果がある。本発明の請求項
3記載のロボットの干渉チェック方法によれば、請求項
1及び請求項2記載のロボットの干渉チェック方法と同
様、干渉予測手段を設けているので、従来の干渉チェッ
ク方法に合わせ、近似立体間の干渉が確実にチェックで
き、ロボットや工具の衝突を防止することができるとい
う効果がある。また、干渉予測判定手段を設けて、近似
立体サイズより大きめの距離閾値に基づいて干渉予測手
段の演算の実行を決定することができるので、常時干渉
予測手段の演算を実行する必要がなく、干渉チェックに
要する演算が高速に行えるという効果がある。
【0042】また、本発明の請求項4記載のロボットの
干渉チェック方法によれば、近似立体拡張サイズを利用
して干渉の有無を判定する干渉予測手段を設けて、近似
立体サイズより大きめの近似立体拡張サイズに基づいて
干渉チェックを行うので、干渉を判定する距離が長くな
り、請求項1記載の干渉の可能性を低減させ、より確実
にロボットや工具の衝突を防止することができるという
効果がある。本発明の請求項5記載のロボットの干渉チ
ェック方法によれば、近似立体間の距離に応じて近似立
体拡張サイズを決定する近似立体サイズ調整手段を設け
て、近似立体が接近するに従って近似立体拡張サイズを
大きくするようにするので、請求項1記載の干渉の可能
性を低減させ、より確実にロボットや工具の衝突を防止
することができるという効果がある。本発明の請求項6
記載のロボットの干渉チェック方法によれば、近似立体
の速度に応じて近似立体拡張サイズを決定する近似立体
サイズ調整手段を設けて、近似立体が高速で接近するに
従って近似立体拡張サイズを大きくするようにするの
で、請求項1記載の干渉の可能性を低減させ、より確実
にロボットや工具の衝突を防止することができるという
効果がある。本発明の請求項7記載のロボットの干渉チ
ェック方法によれば、請求項4〜6のいずれか1項記載
のロボットの干渉チェック方法と同様、干渉予測手段を
設けて、近似立体サイズより大きめの近似立体拡張サイ
ズに基づいて干渉チェックを行うので、干渉を判定する
距離が長くなり、請求項1記載の干渉の可能性を低減さ
せ、より確実にロボットや工具の衝突を防止することが
できるという効果がある。また、干渉予測判定手段を設
けて、近似立体サイズより大きめの距離閾値に基づいて
干渉予測手段の演算の実行を決定することができるの
で、常時干渉予測手段の演算を実行する必要がなく、干
渉チェックに要する演算が高速に行えるという効果があ
る。本発明の請求項8記載のロボットの干渉チェック方
法によれば、近似立体拡張サイズを利用して干渉の有無
を出力する干渉推定手段を設けて、近似立体サイズより
大きめの近似立体拡張サイズに基づいて干渉チェックを
行うので、干渉を判定する距離が長くなり、請求項1記
載の干渉の可能性を低減させ、より確実にロボットや工
具の衝突を防止することができるという効果がある。本
発明の全ての請求項に記載のロボットの干渉チェック方
法によれば、ロボットや工具の衝突を防止することがで
きるので、ロボットや工具の破壊の危険性をなくし、そ
れに伴う人に対する安全性を向上させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に関わるロボットの
干渉チェック方法の構成を表すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に関わる干渉予測手
段の構成を表すブロック図である。
【図3】本発明の干渉予測手段の機能を説明する図であ
る。
【図4】本発明の第1の実施の形態の変形例に関わるロ
ボットの干渉チェック方法の構成を表すブロック図であ
る。
【図5】本発明の第2の実施の形態に関わるロボットの
干渉チェック方法の構成を表すブロック図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に関わる干渉予測手
段の構成を表すブロック図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の変形例に関わるロ
ボットの干渉チェック方法の構成を表すブロック図であ
る。
【図8】本発明の第1の近似立体サイズ調整手段の機能
を説明する図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の第2の変形例に関
わるロボットの干渉チェック方法の構成を表すブロック
図である。
【図10】本発明の第2の近似立体サイズ調整手段の機
能を説明する図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態の第3の変形例に
関わるロボットの干渉チェック方法の構成を表すブロッ
ク図である。
【図12】従来のロボットの干渉チェック方法の構成を
表すブロック図である。
【図13】近似立体が干渉するケースを表す図である。
【符号の説明】
4 第1の球 5 第2の球 6 第1の円筒 7 第2の円筒 11 位置記憶手段 12 距離記憶手段 13 干渉予測手段 14、14' 干渉予測手段 21 干渉予測判定手段 22 距離閾値ファイル(その値) 31 速度演算手段 51 距離推定手段 52 距離近似手段 53 最小値取得手段 54、54' 干渉推定手段 71 第1の近似立体サイズ調整手段 71'第2の近似立体サイズ調整手段 91 近似立体間距離演算手段 92 干渉判定手段 93 近似立体サイズファイル(その値) 94,94'、94" 近似立体拡張サイズファイル(そ
の値) 104 第1の近似立体位置(t−ΔT) 105 第2の近似立体位置(t−ΔT) 106 近似立体間の距離(t−ΔT) 201 速度判定値 202 速度の近似立体拡張直線 303 第1の近似立体速度(t) 304 第2の近似立体速度(t) 505 近似立体間の距離(t+ΔT) 506 近似曲線 507 距離最小値 601 距離判定値 602 距離の近似立体拡張直線 701 第1の近似立体位置(t+ΔT) 702 第2の近似立体位置(t+ΔT) 810 干渉の有無信号 904 第1の近似立体位置(t) 905 第2の近似立体位置(t) 906 近似立体間の距離(t)
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Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のロボットに設定した近似立体の位
    置から前記近似立体間の距離を演算する近似立体間距離
    演算手段と、予め設定した前記近似立体のサイズと前記
    近似立体間距離演算手段で演算された近似立体間の距離
    とを比較する干渉判定手段と、を有して成るロボットの
    干渉をチェックする方法において、 前記近似立体間距離演算手段で演算された近似立体間の
    距離の少なくとも1つを記憶する距離記憶手段と、前記
    近似立体の位置の少なくとも1つを記憶する位置記憶手
    段と、を有し、かつ、前記近似立体のサイズと前記距離
    記憶手段に記憶されている距離と前記近似立体間の距離
    と前記位置記憶手段に記憶されている位置と前記近似立
    体の位置とからロボットの干渉を予測する干渉予測手段
    を、備えることを特徴とするロボットの干渉チェック方
    法。
  2. 【請求項2】 前記干渉予測手段が、前記近似立体の前
    の時刻での位置と現在の時刻での位置とから次の時刻で
    の位置を推定し、推定した位置での前記近似立体間の距
    離を演算する距離推定手段と、前記距離記憶手段に記憶
    されている距離と前記近似立体間の距離と前記距離推定
    手段で推定された距離とから距離と時間に関する近似曲
    線を演算する距離近似手段と、前記近似曲線の最小値を
    演算する最小値取得手段と、前記最小値取得手段で演算
    された近似曲線の最小値と前記近似立体のサイズとを比
    較することにより干渉を判定する干渉推定手段と、から
    構成することを特徴とする請求項1記載のロボットの干
    渉チェック方法。
  3. 【請求項3】 前記干渉予測手段の前段に、前記近似立
    体のサイズより大きい距離閾値を設け、前記近似立体間
    の距離と前記距離閾値とから前記干渉予測手段の演算の
    実行を決定する干渉予測判定手段を設けることを特徴と
    する請求項1または2記載のロボットの干渉チェック方
    法。
  4. 【請求項4】 前記近似立体のサイズより大きい近似立
    体拡張サイズを予め設け、前記干渉予測手段が、前記近
    似立体拡張サイズと前記距離記憶手段に記憶されている
    距離と前記近似立体間の距離と前記位置記憶手段に記憶
    されている位置と前記近似立体の位置とから前記ロボッ
    トの干渉を予測することを特徴とする請求項1記載のロ
    ボットの干渉チェック方法。
  5. 【請求項5】 前記近似立体間の距離に応じて前記近似
    立体のサイズを決定し近似立体拡張サイズを求める近似
    立体サイズ調整手段を設け、前記干渉予測手段が、前記
    近似立体拡張サイズと前記距離記憶手段に記憶されてい
    る距離と前記近似立体間の距離と前記位置記憶手段に記
    憶されている位置と前記近似立体の位置とから前記ロボ
    ットの干渉を予測することを特徴とする請求項1記載の
    ロボットの干渉チェック方法。
  6. 【請求項6】 前記位置記憶手段に記憶されている位置
    と前記近似立体の位置とから前記近似立体の速度を演算
    する速度演算手段と、前記速度演算手段で演算された速
    度に応じて前記近似立体のサイズを決定し近似立体拡張
    サイズを求める近似立体サイズ調整手段と、を設け、前
    記干渉予測手段が、前記近似立体拡張サイズと前記距離
    記憶手段に記憶されている距離と前記近似立体間の距離
    と前記位置記憶手段に記憶されている位置と前記近似立
    体の位置とから前記ロボットの干渉を予測することを特
    徴とする請求項1記載のロボットの干渉チェック方法。
  7. 【請求項7】 前記干渉予測手段の前段に、前記近似立
    体のサイズより大きい距離閾値を設け、前記近似立体間
    の距離と前記距離閾値とから前記干渉予測手段の演算の
    実行を決定する干渉予測判定手段を設けることを特徴と
    する請求項4〜6のいずれか1項記載のロボットの干渉
    チェック方法。
  8. 【請求項8】 前記干渉予測手段を、前記近似立体の前
    の時刻での位置と現在の時刻での位置とから次の時刻で
    の位置を推定し、推定した位置での前記近似立体間の距
    離を演算する距離推定手段と、前記距離記憶手段に記憶
    されている距離と前記近似立体間の距離と前記距離推定
    手段で推定された距離とから距離と時間に関する近似曲
    線を演算する距離近似手段と、前記近似曲線の最小値を
    演算する最小値取得手段と、前記最小値取得手段で演算
    された近似曲線の最小値と前記近似立体サイズとを比較
    することにより干渉を判定する干渉推定手段と、から構
    成して前記ロボットの干渉をチェックする方法におい
    て、前記干渉推定手段が、前記最小値取得手段で演算さ
    れた近似曲線の最小値と前記近似立体拡張サイズとを比
    較することにより干渉を判定することを特徴とする請求
    項1〜7のいずれか1項記載のロボットの干渉チェック
    方法。
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