JP2012056026A - ロボットの評価制御方法及びロボットの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボット本体が動作する動作領域空間を、立方体状の単位空間であるキューブの集合として捉え、各キューブの外面を規定する3次元座標値を決定すると、キューブよりもサイズが大きな空間によって、ロボット本体の手先部分を覆うボックス領域を設定する。ロボット本体の動作を開始させる前に各キューブの評価を全て「危険」に設定しておき、ロボット本体が動作することでボックス領域の内部に全体が含まれたキューブについては(S5:YES)評価を「安全」に変更する(S6)。
【選択図】図1
Description
一方、評価が「安全」となった単位空間については再度の通過に全く問題がないので、ロボットの動作速度を速くする。したがって、ユーザがロボットを不用意に動作させて、評価が「危険」の単位空間をロボットが通過する際に、ユーザが危険と判断すれば動作を停止する等の処置を行う時間を十分に取れるため、衝突を回避する可能性を高めることができる。
以下、第1実施例について図1ないし図8を参照して説明する。図7は、垂直多関節型(6軸)ロボットのシステム構成を示す。このロボット本体1は、ベース(回転軸)2上に、この場合6軸のアームを有している。前記ベース2上には、第1関節J1を介してショルダ部3が回転可能に連結されている。このショルダ部3には、第2関節J2を介して上方に延びる下アーム4の下端部が回転可能に連結され、さらに、この下アーム4の先端部には、第3関節J3を介して第1上アーム5が回転可能に連結されている。
この第1上アーム5の先端には第4関節J4を介して第2上アーム6が回転可能に連結され、この第2上アーム6の先端には第5関節J5を介して手首7が回転可能に連結され、この手首7には第6関節J6を介してフランジ8が回転可能に連結されている。なお、各関節J1〜J6においては、サーボモータ26(図8参照)によりショルダ部3〜フランジ8を回転駆動する。
制御装置11は、図8に示すように、CPU21と、駆動回路22と、位置検出回路23とを備えて構成されている。CPU22には、システムプログラムや動作プログラムを作成するためのロボット言語などを記憶するROM24及び動作プログラムなどを記憶するRAM25が接続されていると共に、図示しない通信インターフェイスを介してパソコン13が接続されている。
そして、制御装置11は、ロボット本体1が動作する際に、各キューブが「危険」か「安全」かを評価する。ロボット本体1が動作を開始する前のデフォルトの状態では、全てのキューブを「危険」に設定しておく。そして、ロボット本体1が動作することでボックス領域B1,B2が仮想的に移動した結果、ボックス領域B1,B2の何れかに全てが内包されたキューブについては「安全」と評価する。
ステップS7において全てのキューブをチェックした場合は(YES)、続くステップS8において、ロボット本体1の手先が目的位置に到達したか否かを判断する。目的位置に到達していなければ(NO)ステップS2に戻り、目的位置に到達していれば(YES)処理を終了する。
図9は第2実施例であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第1実施例では、キューブの大きさ(体積)を全て等しく設定したが、第2実施例では、図9に示すように、ロボット本体1の近傍に位置するキューブの体積を比較的大きく設定し、ロボット本体1から遠方に位置するキューブの体積を比較的小さく設定する。すなわち、ロボット本体1を設置する場合、一般に、その近傍の空間には障害物等がない場所を選んで設置するはずであるから、キューブの体積を大きく設定しても問題はない。
ボックス領域を、第2関節J2部分にも設定しても良い。
また、ボックス領域は、少なくとも手先部分だけに設定すれば良い。
キューブとボックス領域との体積比は、大小関係を維持した上で適宜変更して良い。
ロボット本体1の動作速度について低速の設定は、最高動作速度の10%に限ることなく、安全を確保するために必要な範囲で適宜変更して良い。
Claims (10)
- 多関節型のロボットが動作する動作領域空間を、立方体状の単位空間の集合として捉え、各単位空間の外面を規定する3次元座標値を決定し、
前記単位空間よりもサイズが大きな空間によって、前記ロボットの手先部分を覆うボックス領域を設定し、
前記ロボットの動作を開始させる前に、前記各単位空間の評価を全て「危険」に設定しておき、
前記ロボットが動作することで、前記ボックス領域の内部に全体が含まれた単位空間については、当該単位空間の評価を「安全」に変更することを特徴とするロボットの評価制御方法。 - 前記ロボットの関節部分についてもボックス領域を設定し、同様の評価を行うことを特徴とする請求項1記載のロボットの評価制御方法。
- 前記単位空間のサイズを、前記ロボットの近傍側に位置するものは大きく設定すると共に、前記ロボットの遠方側に位置するものは小さく設定することを特徴とする請求項1又は2記載のロボットの評価制御方法。
- 前記ロボットが動作する際に、評価が「危険」である単位空間を通過する場合は前記ロボットの動作速度が遅くなるように設定し、評価が「安全」である単位空間を通過する場合は前記ロボットの動作速度が速くなるように設定することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のロボットの評価制御方法。
- 前記ロボットの動作する際の基準時点から、所定時間経過後の前記ロボットの位置を予測し、
前記基準時点の位置から前記所定時間経過後の予測位置までの前記ボックス領域の移動軌跡を予測すると、前記移動軌跡に少なくとも一部が含まれる各単位空間について順次評価を行い、
それらのうち評価が「危険」である単位空間が存在する場合は、前記単位空間を通過するまでは前記ロボットの動作速度が遅くなるように設定し、
全ての単位空間の評価が「安全」である場合,又は評価が「危険」である単位空間を通過した後の全ての単位空間の評価が「安全」である場合は、前記予測位置までの前記ロボットの動作速度が速くなるように設定することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のロボットの評価制御方法。 - 多関節型のロボットが動作する動作領域空間を、立方体状の単位空間の集合として捉え、各単位空間の外面を規定する3次元座標値を決定する単位空間設定手段と、
前記単位空間よりもサイズが大きな空間によって、前記ロボットの手先部分を覆うボックス領域を設定し、
前記ロボットの動作を開始させる前に、前記各単位空間の評価を全て「危険」に設定しておき、
前記ロボットが動作することで、前記ボックス領域の内部に全体が含まれた単位空間については、当該単位空間の評価を「安全」に変更する空間評価手段とを備えることを特徴とするロボットの制御装置。 - 前記空間評価手段は、前記ロボットの関節部分についてもボックス領域を設定し、同様の評価を行うことを特徴とする請求項6記載のロボットの制御装置。
- 前記単位空間設定手段は、前記単位空間のサイズを、前記ロボットの近傍側に位置するものは大きく設定すると共に、前記ロボットの遠方側に位置するものは小さく設定することを特徴とする請求項6又は7記載のロボットの制御装置。
- 前記ロボットが動作する際に、評価が「危険」である単位空間を通過する場合は前記ロボットの動作速度が遅くなるように設定し、評価が「安全」である単位空間を通過する場合は前記ロボットの動作速度が速くなるように設定する動作速度設定手段を備えたことを特徴とする請求項6ないし8の何れかに記載のロボットの制御装置。
- 前記ロボットが動作する際の基準時点から、所定時間経過後の前記ロボットの位置を予測する位置予測手段を備え、
前記空間評価手段は、前記基準時点から前記所定時間経過後の予測位置までの前記ボックス領域の移動軌跡を予測すると、前記移動軌跡に少なくとも一部が含まれる各単位空間について順次評価を行い、
それらのうち評価が「危険」である単位空間が存在する場合は、前記単位空間を通過するまでは前記ロボットの動作速度が遅くなるように設定し、
全ての単位空間の評価が「安全」である場合,又は評価が「危険」である単位空間を通過した後の全ての単位空間の評価が「安全」である場合は、前記予測位置までの前記ロボットの動作速度が速くなるように設定する動作速度設定手段を備えたことを特徴とする請求項6ないし8の何れかに記載のロボットの制御装置。
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