JP2011167827A - 移動装置の軌道情報生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軌道情報生成装置2は、所望の始点から終点まで移動装置103を移動させるための軌道及び軌道上の速度に関する軌道情報132を生成するにあたり、予め設定された移動装置の振動特性を用いて移動により生ずる模擬振動の大きさ(θ3−θa)を算出し、算出した模擬振動の大きさ(θ3−θa)をパラメータの一つとし、始点Sから終点Eまでの移動に要する時間teをパラメータの一つとして、少なくともこれら2つのパラメータを含む評価関数の値が最小となるように最適化手法を用いて軌道情報を生成する。
【選択図】図1
Description
J=diag{Ji}, Ji>0
G=diag{Gi}, Gi>0
i=1,2,3
θ=[θ1,θ2,θ3]T
は加速度を表す。
Giは第i関節を駆動するモータに取り付けられた減速器のギア比である。
各関節のモータの駆動トルク:
τ=[τ1,τ2,τ3]T
各関節のモータの慣性モーメント:
J1=(G1)2I1+m1L1 2+m2(L1+L2)2+m3(L1+L2+L3)2
J2=(G2)2I2+m2L2 2+m3(L2+L3)2
J3=Jm+Ja
Jm=(G3)2I3
Ja=m3L3 2
Iiは第i関節を駆動するモータの慣性モーメント。
miは各リンクの質量。
なお、この動力学モデルに係る情報は、図1に示すように、予め軌道情報生成手段22のメモリに記憶されているが、受付手段21を通じて設定可能に構成してもよい。
Jm、Jaはそれぞれ第3のリンク136のモータの慣性モーメント、エンドエフェクタ(保持部136b)の先端に集中質量があるとした場合の慣性モーメントである。バネ定数Kは、実験により計測した固有振動数f及び下記の式を用いて算出する。
K=Ja(2πf)2
なお、この振動特性モデルに係る情報は、図1に示すように、予め軌道情報生成手段22のメモリに記憶されているが、受付手段21を通じて設定可能に構成してもよい。
(xi,yi)は図4(b)に示すように各関節の位置を示し、搬送対象物Wの中心位置(x3,y3)は、搬送対象物Wが可動範囲から外れないように半径r分狭くしている。
なお、この可動領域としての制約条件に係る情報は、図1に示すように、予め軌道情報生成手段22のメモリに記憶されているが、受付手段21を通じて設定可能に構成している。
は速度、teは移動時間を表す。θs,θeは始点及び終点位置の情報を関節角度の情報(関節角度ベクトル)に変換したものである。
この評価関数は、振動特性モデルで算出される模擬振動の大きさ(θ3−θa)をパラメータの一つとし、移動時間teをパラメータの一つとして、これら2つのパラメータを少なくとも含む関数である。具体的には、模擬振動の大きさ(θ3−θa)に重み付け情報である重み付け係数αを乗じて移動時間teと結合したものである。なお、最適化手法については一般的な手法を用いているので、ここでは説明を省略する。また、図1に示すように、この重み付け係数αを、受付手段21になされる変更操作に応じて変更する重み付け変更手段24が設けられており、重み付け係数αを変更することで振動抑制又は最短時間短縮のいずれかを優先するかを変更することが可能となる。本実施形態では、模擬振動の大きさ(θ3−θa)が負の値を含むため、これを二乗して正の値にしているが、(θ3−θa)の絶対値を取る式にしてもよい。
xk=L1cosθ1k+L2cos(θ1k+θ2k)+L3cos(θ1k+θ2k+θ3k)
yk=L1sinθ1k+L2sin(θ1k+θ2k)+L3sin(θ1k+θ2k+θ3k)
振動を考慮したモデル:
モータの駆動制約:
τi[k]は、k時点目の第i関節の駆動トルクを表す。
軌道の位置の制約条件:
xi[k],yi[k]は、k時点目の位置xi,yiを表す。
始点及び終点の制約条件:
評価関数:
131…搬送機構(多関節ロボット)
132…軌道情報
134・135・136…リンク
21…受付手段
22…軌道情報生成手段
24…重み付け変更手段
S…始点
E…終点
W…搬送対象物
Pt…軌道
te…移動時間
(θ3−θa)…模擬振動の大きさ
Claims (7)
- 所望の始点から終点まで移動装置を移動させるための軌道及び軌道上の速度に関する軌道情報を生成する装置であって、
始点情報及び終点情報を受け付ける受付手段と、
前記受付手段に受け付けられた情報に基づいて始点から終点までの移動に要する時間をパラメータの一つとして含む評価関数の値が最小となるように最適化手法を用いて前記軌道情報を生成する軌道情報生成手段とを具備してなり、
前記軌道情報生成手段は、予め設定された移動装置の振動特性を用いて移動により生ずる模擬振動の大きさを算出し、算出した模擬振動の大きさをパラメータの一つとして前記評価関数に含め、少なくとも上記2つのパラメータを含む前記評価関数の値が最小となるように前記軌道情報を生成することを特徴とする移動装置の軌道情報生成装置。 - 複数のリンクを回転可能に接続した多関節ロボットを用いて搬送対象物を移動させる移動装置を駆動させるための軌道及び軌道上の速度に関する軌道情報を生成する装置であって、
前記軌道情報生成手段は、前記リンクの回転動作によって生ずる模擬振動の大きさと始点から終点までの移動時間とを含む評価関数の値が最小となるように前記軌道情報を生成する請求項1に記載の移動装置の軌道情報生成装置。 - 前記軌道情報生成手段は、矩形状をなす位置情報を制約条件として前記軌道の位置を制約する請求項1又は2に記載の移動装置の軌道情報生成装置。
- 変更操作を受け付けて当該変更操作に応じて前記評価関数に対する模擬振動の大きさと移動時間との重み付けを変更する重み付け変更手段を有する請求項1〜3のいずれかに記載の移動装置の軌道情報生成装置。
- 所望の始点から終点まで移動装置を移動させるための軌道及び軌道上の速度に関する軌道情報を生成する装置であって、
始点情報及び終点情報を受け付ける受付手段と、
前記受付手段に受け付けられた始点及び終点の二つの位置情報から二点間の軌道及びその軌道上の速度に関する情報を生成する軌道情報生成手段とを具備する移動装置の軌道情報生成装置。 - 前記受付手段は、矩形状をなす位置情報を受け付け、
前記軌道情報生成手段は、前記受付手段に受け付けられた位置情報を制約条件として前記移動装置が通る軌道を制約する請求項5に記載の移動装置の軌道情報生成装置。 - 前記受付手段は、移動時間に対する移動により生ずる振動の重み付け情報を受け付け、
前記軌道情報生成手段は、前記受付手段に受け付けられた情報に応じた重み付けとなるように前記軌道情報を生成する請求項5又は6に記載の移動装置の軌道情報生成装置。
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