JP2010152684A - 移動体軌道生成方法および移動体軌道生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作業空間に障害物と移動体の初期位置と目標位置とを結ぶ動作軌道モデルを設定する。さらに、作業空間中に障害物を発生源とする斥力ベクトル場を設定する。この斥力ベクトル場を、動作軌道モデルを構成する質点に作用させて動作軌道モデルを変形させることにより、移動体の動作軌道を生成する。
【選択図】図1
Description
11、11a、11b 斥力ベクトル
20 引っ張りバネ
21 ヒンジバネ
22 バネマス
23、23a、23b、23c 質点
24 ダンパ
30 引力源
31 引力ベクトル
Claims (22)
- 移動体が移動する空間を設定する空間設定ステップと、
前記空間中に前記移動体が動作を開始する初期位置を設定する初期位置設定ステップと、
前記空間中に前記移動体の目標位置を設定する目標位置設定ステップと、
前記空間中に障害物の位置を設定する障害物設定ステップと、
前記初期位置と前記目標位置とを結び、前記初期位置と前記目標位置の間に質点を有し、前記初期位置と前記目標位置に両端を固定された動作軌道モデルを設定する動作軌道モデル設定ステップと、
前記空間に前記障害物を発生源とする斥力ベクトルからなる斥力ベクトル場を設定する斥力ベクトル場設定ステップと、
前記斥力ベクトル場の前記斥力ベクトルを前記質点に作用させ、変形した前記動作軌道モデルを前記移動体の動作軌道とする動作軌道生成ステップと、
を備えることを特徴とする移動体軌道生成方法。 - 前記斥力ベクトル場は、前記障害物との距離が近いほど前記斥力ベクトルが大きくなるよう設定されたことを特徴とする請求項1記載の移動体軌道生成方法。
- 前記斥力ベクトル場設定ステップで、前記障害物の形状に基づいて前記斥力ベクトル場に設定される前記斥力ベクトルに重み付けを行うことを特徴とする請求項1乃至請求項2の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記動作軌道モデルは、長さ方向に伸縮する引っ張りバネと、この引っ張りバネに連結され前記引っ張りバネの方向を変化させるヒンジバネと、を備えるバネマス構造と前記質点とを組み合わせた連成バネマス構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記連成バネマス構造は、連結された複数の前記バネマス構造と、前記バネマス構造の各々の連結部に設定された質点と、から構成されることを特徴とする請求項4記載の移動体軌道生成方法。
- 前記引っ張りバネ、前記ヒンジバネのうち少なくとも何れかのバネ定数を設定するバネ定数設定ステップを備えることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の移動体軌道生成方法。
- 前記動作軌道モデルは、前記バネマス構造と前記質点の間に設定されたダンパを備えることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記ダンパに印加される応力の増加に応じて前記ダンパの減衰係数を増加させることを特徴とする請求項7記載の移動体軌道生成方法。
- 前記質点に、前記空間上での前記質点の移動に対する抵抗力として作用する粘性摩擦の粘性摩擦係数を設定する粘性摩擦係数設定ステップと、を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記質点に印加される応力の増加に応じて前記粘性摩擦係数を増加させることを特徴とする請求項9記載の移動体軌道生成方法。
- 前記動作軌道生成ステップで変形した前記動作軌道モデルの前記質点の各々の間隔に応じて前記移動体の動作速度を設定することを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記障害物設定ステップで設定される前記障害物が、動的に位置が変動する移動障害物であり、
前記動作軌道生成ステップの後に前記移動障害物が移動する処理を行い、前記移動障害物の移動後に前記斥力ベクトル場および前記動作軌道を更新する更新ステップを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。 - 前記動作軌道モデルの更新後に、前記動作軌道モデルの張力と所定の閾値とを比較する張力判定ステップと、
前記張力判定ステップで前記張力が前記閾値より大きい場合に、前記移動体の前記初期位置、前記目標位置、現在位置を拘束点として動作軌道を再設定する動作軌道変更ステップと、を備えることを特徴とする請求項12記載の移動体軌道生成方法。 - 前記動作軌道生成ステップで前記質点への前記斥力ベクトルの作用によって前記動作軌道モデルが前記障害物外に設定されない場合に前記質点を一時的に移動させる質点移動処理を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項13の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記移動体がロボットマニピュレータの手先であり、前記動作軌道モデルの各質点について前記ロボットマニピュレータの可動範囲を拘束条件とする拘束条件付与ステップを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記移動体がロボットマニピュレータの手先であり、前記動作軌道生成ステップで生成された前記動作軌道から逆運動学を解いて前記ロボットマニピュレータの姿勢を算出するマニピュレータ姿勢算出ステップを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項15の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記移動体がロボットマニピュレータの手先であり、前記ロボットマニピュレータと同数の関節と、前記関節同士を剛体のリンクで連絡した剛体リンク機構により前記ロボットマニピュレータをモデル化した剛体リンク機構モデルを生成する剛体リンク機構モデル生成ステップと、
前記剛体リンク機構モデルに前記斥力ベクトルを作用させて前記ロボットマニピュレータの姿勢を算出するマニピュレータ姿勢算出ステップとを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項15の何れか1項記載の移動体軌道生成方法。 - 前記マニピュレータ姿勢算出ステップで算出した前記ロボットマニピュレータの姿勢から前記ロボットマニピュレータと前記障害物が干渉するか判定する干渉判定ステップと、
この干渉判定ステップで干渉すると判定された場合に、前記ロボットマニピュレータと前記障害物とが干渉する姿勢の手先位置近傍の前記質点に作用する前記斥力ベクトルを増加させる斥力ベクトル再設定ステップと、
この斥力ベクトル再設定ステップの後に動作軌道を再生成する動作軌道再生成ステップと、を備えることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の移動体軌道生成方法。 - 前記斥力ベクトル再設定ステップによる斥力ベクトルの再設定回数の累積と所定の閾値とを比較する再設定回数判定ステップと、
この再設定回数判定ステップで前記再設定回数の累積が前記閾値より多い場合に前記移動体の初期位置を変更する移動体初期位置再設定ステップと、を備えることを特徴とする請求項18記載の移動体軌道生成方法。 - 前記空間中に前記質点に対して引力ベクトルを作用させる引力源を設定する引力源生成ステップを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項19のうち何れか1項記載の移動体軌道生成方法。
- 前記動作軌道生成ステップで生成された動作軌道について、前記質点間毎に前記移動体の移動速度を決定する移動体移動速度設定ステップを備え、前記質点間の間隔が長いほど前記移動速度が速く設定されたことを特徴とする請求項1乃至請求項20のうち何れか1項記載の移動体動作軌道生成方法。
- 移動体が移動する空間を設定する空間設定手段と、
前記空間中に前記移動体が動作を開始する初期位置を設定する初期位置設定手段と、
前記空間中に前記移動体の目標位置を設定する目標位置設定手段と、
前記空間中に障害物の位置を設定する障害物設定手段と、
前記初期位置と前記目標位置とを結び、前記初期位置と前記目標位置の間に質点を有し、前記初期位置と前記目標位置に両端を固定された動作軌道モデルを設定する動作軌道モデル設定手段と、
前記空間に前記障害物を発生源とする斥力ベクトルからなる斥力ベクトル場を設定する斥力ベクトル場設定手段と、
前記斥力ベクトル場の前記斥力ベクトルを前記質点に作用させ、変形した前記動作軌道モデルを前記移動体の動作軌道とする動作軌道生成手段と、
を備えることを特徴とする移動体軌道生成方法。
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