JP2661703B2 - ロボットの自律近接制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自律的に作業対象にアクセスするためのロ
ボットの制御装置に関わり、特に移動機構とマニピュレ
ータとを合わせ持つロボットのための自律アクセス制御
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の装置には、特開昭61−100806号に記載
のように、移動機構の上にマニピュレータを搭載したロ
ボットが、操作者が自動モードのボタンを押すと、自動
的に動作するものがある。この移動機構は走行路にある
マークをみながら自動走行し、また、マニピュレータに
よる作業はモニタTVで目視しつつ動作させるものであっ
た。

また、マニピュレータの自律動作を実行させるものと
して、日本ロボット学会誌第５巻263頁〜272頁に記載さ
れている例がある。これは、マニピュレータの初期姿勢
と目標姿勢と作業環境の状況とが与えられると、マニピ
ュレータの障害物回避軌道を迷路法によって求めるとい
うものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第一番目の従来技術は、あらかじめプログラムさ
れた内容を自動的に実行するものであり、プログラムの
作成に対する操作者の労力が非常に大きいという問題点
があった。

また、第２番目の従来技術は、この労力を軽減させる
ため、マニピュレータの行動計画、特にマニピュレータ
の障害物回避軌道の生成を自律的に実行できるようにし
ている分だけ改善されている。しかし、ロボットに自律
的に作業させるためには、マニピュレータ単体では不充
分であり、第一番目の従来技術に示されるようにマニピ
ュレータを移動機構に搭載する必要がある。このような
組み合わせをもつロボットを自律的に動作させるために
は、移動機構およびマニピュレータの初期位置と目標位
置とをそれぞれ知る必要がある。これらの位置の中で、
移動機構の目標位置は、該目標位置に移動機構が到達し
た後において（１）マニピュレータが作業しやすいよう
な位置であり、かつ（２）マニピュレータが周囲の障害
物を避け得るような位置でなければならず、さらに、移
動機構が該目標位置に到達する過程において（３）途中
にある障害物を避けて移動機構が該目標位置に到達でき
るものでなければならず、かつ（４）マニピュレータの
初期姿勢のままで周囲の障害物と干渉しないものでなけ
ればならない。従って、これらを全て満足するように移
動機構の目標位置を与えることは、操作者にとって非常
に困難であるという問題点があった。この目標位置を操
作者が思考錯誤により与えるのでは、非常に大きな労力
を与えるという問題点があった。

本発明の目的は、移動機構とそれに搭載されたマニピ
ュレータとからなるロボットが障害物を避けながら自律
的に作業対象にアクセスするために必要なオペレータの
指令を少なくし、ロボットの操作性を向上することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明によるロボットの自
律近接制御装置は、少なくとも６関節をもつマニピュレ
ータのそれを搭載した少なくとも２次元移動経路上を動
作する移動機構とからなるロボットの自律近接制御装置
であって、オペレータの指示を受けて後述するマップジ
ェネレータが生成するマップを読み取りこれに基づいて
移動機構の目標値候補およびマニピュレータの初期値候
補を探索する候補探索手段と、候補探索手段からの候補
探索終了通知を受けて候補探索手段で求めた移動機構の
目標値を読み取り移動機構の初期値からその目標値まで
の移動機構の最適経路を探索する経路探索手段と、候補
探索手段からの候補探索終了通知を受けて候補探索手段
で求めたマニピュレータの初期値を読み取りマニピュレ
ータの初期値からその目標値までのマニピュレータの最
適軌道を探索する軌道探索手段と、マニピュレータ、移
動機構、障害物および作業対象の位置、形状などの作業
環境情報を記憶しているデータベースと、データベース
中のデータを読み出して前記探索向きのマップを作るマ
ップジェネレータと、前記探索手段による探索の結果最
終的に得られた移動機構の最適経路およびマニピュレー
タの最適軌道を受け取り夫々に夫々従って移動機構およ
びマニピュレータを駆動する駆動制御手段と、を備えて
なることを特徴とする。

［作用］ マップジェネレータは、候補探索のプナラの要求に応
じて、データベースからマニピュレータ、移動機構、障
害物および作業対象物の位置・形状などの作業環況情報
に関するデータを読み出し、あらかじめ与えられている
マニピュレータの先端目標位置を実現可能で且つ障害物
とマニピュレータが干渉しないようなマニピュレータ・
ベース位置の目標候補マップを作成する。次に、候補探
索手段は、マニピュレータの軌道探索の初期値を前記ベ
ース位置の目標候補マップの中から選ぶ。このとき、マ
ニピュレータ先端の初期値から目標値への移動量が最小
で、且つマニピュレータ・ベース位置の初期値から目標
値への移動量が最小となる初期値、目標値を選ぶ。次
に、候補探索手段は、該マニピュレータベース位置の初
期値を与える移動機構の位置を経路探索の目標値として
経路探索手段を起動し、移動機構の位置の初期値（ロボ
ットが現在いる位置）から前記移動機構の位置の目標値
までの移動機構の最適経路の解を求める。解がある場
合、候補探索手段は、先程選んだマニピュレータの初期
値と目標値を用いて軌道探索手段を起動し、該初期値か
ら該目標値までのマニピュレータの最適起動を求める。
移動機構の経路探索、マニピュレータの軌道探索のいず
れか一方に解がない場合、候補探索手段は、解のない領
域をベース目標候補マップの初期値候補からとり除き、
前述の最小化条件で次の目標値、初期値を選びだし、以
下、２つの解が同時に存在するまで繰り返すように動作
する。２つの解が同時に存在すれば、ロボットの作業対
象へのアクセスが実現可能であるので、候補探索手段
は、得られた経路に基づいて移動機構が動作し、得られ
た軌道に基づいてマニピュレータが動作するように、経
路探索手段と軌道探索手段に指令する。経路探索手段と
軌道探索手段は、それぞれの駆動制御手段に経路データ
と軌道データを与え、移動機構及びマニピュレータを、
得られた経路および得られた軌道に夫々従って動くよう
に制御する。これらの一連の動作によって、ロボットは
作業対象に障害物を避けながら自律的にアクセスできる
ので、ロボットに対す操作者の操作負担を軽減でき、ロ
ボットの操作性が向上する。

［実 施 例］ 以下、本発明の一実施例を第１図から第６図までを用
いて説明する。

第２図にロボット１の構成を示す。ロボット１は、移
動機構２、それに搭載されたマニピュレータ３、ステレ
オTVカメラ４、その雲台５、これらを駆動する制御装置
６、制御装置６に接続された後記する各種探索手段を含
むプラナ７およびマンマシンインタフェース８、プラナ
７に接続されたマップジェネレータ９およびデータベー
ス10とから構成される。

駆動機構２は、床面をX,Y方向に移動するための車輪1
1と、マニピュレータ３の全体をＺ方向に動かす伸縮機
構12とを有する。マニピュレータ３は、θ_１〜θ_６の６
個の動作自由度を有し、第２図に示す夫々の矢印の方向
に回転可能である。マニピュレータ３の先端には、例え
ばボルト締緩用エンドエフェクタ13が装着されている。
マニピュレータ３の先端には、作業に適したエンドエフ
ェクタとして２本指や多指をもつハンドや、溶接機、電
動ノコギリなどの工具を上記のエンドエフェクタ13に代
えて装着可能であり、エンドエフェクタは必ずしもボル
ト締緩用のものに限定されるものではない。雲台５は移
動機構の先端に装着され、雲台５上に搭載されているス
テレオTVカメラ４をパン方向ξ、チルト方向ηに回転さ
せるように構成されている。ステレオTVカメラ４はマニ
ピュレータの先端や作業対象に対するオペレータの視
認、作業対象の同定、作業対象までの距離計測等に用い
られる。

第１図のように、制御装置６は、マニピュレータ３を
駆動する制御装置14、ステレオTVカメラ４と雲台５を駆
動する制御装置15、移動機構２を駆動する制御装置16か
ら構成されている。プラナ７は、経路探索手段17および
軌道探索手段18とその上位に位置する候補探索手段19と
を含んでいる。経路探索手段17は、移動機構２の位置の
初期値▲▼と目標値▲▼とが与えられると、初
期値▲▼から目標値▲▼に至る移動機構２の経
路を探索するものである。軌道探索手段18は、マニピュ
レータ３の位置・姿勢の初期値と目標値が与えられる
と、該初期値から該目標値に至るマニピュレータ３の軌
道を探索するものである。

移動機構２の初期値及び目標値▲▼，▲▼
は、それぞれ ▲▼＝（S_IX,S_IY,S_IZ） （１） ▲▼＝（S_GX,S_GY,S_GZ） （２） という位置ベクトルの形で表される。しかし、マニピュ
レータ３の初期値、目標値を表す位置・姿勢は、マニピ
ュレータ３のベース位置ベクトル ＝（B_X,B_Y,B_Z） （３） と、マニピュレータ３の先端位置ベクトル ＝（P_X,P_Y,P_Z） （４） とマニピュレータ３の先端姿勢ベクトル， ＝（a_x,a_y,a_z） （５） ＝（n_x,n_y,n_z） （６） 成る４個のベクトルで表す必要がある。ここに、マニピ
ュレータ３のベース位置Ｂとは、第２図に示すように、
マニピュレータ３の第１関接θ_１の回転軸線と第２関節
θ_２の回転軸線とが交わる点をいい、マニピュレータの
関節θ_１〜θ_６の動作によって、その位置が動かないマ
ニピュレータ３の基準点をいう。また、マニピュレータ
３の先端姿勢ベクトル，のうち、ベクトルはマニ
ピュレータ３の先端の方向を表す単位ベクトルである。
ベクトルはベクトルに垂直な単位ベクトルであり、
マニピュレータ３の先端の回転方向（ひねり方向）を表
すベクトルである。以下、目標値に関するベクトルを添
字Ｇを付加した形で、また初期値に関するベクトルを添
字Ｉを付加した形で表すことにする。すなわち、前述の
４個のベクトル，，，について、▲▼，▲
▼と同様の表し方で、初期値に関するベクトルを▲
▼，▲▼，▲▼，▲▼で表し、目標値
に関するベクトルを▲▼，▲▼，▲▼，▲
▼で表わす。

これらの10個のベクトル▲▼，▲▼，▲
▼，▲▼，▲▼，▲▼，▲▼，▲
▼，▲▼，▲▼の中で、オペレータやロボット
が容易に与えることのできるベクトルは、▲▼，▲
▼，▲▼，▲▼である。なぜらなば、▲
▼はロボットの現在いる地点であり、センサなどによ
り検出できるからであり、又マニピュレータ先端の目標
位置ベクトル▲▼と目標姿勢ベクトル▲▼，▲
▼は作業対象と作業内容が定まれば容易に決定でき
るからである。一方、移動機構２の目標位置ベクトル▲
▼、マニピュレータ３のベース位置の初期及び目標
位置ベクトル▲▼，▲▼、マニピュレータ３の
先端の初期位置ベクトル▲▼と初期姿勢ベクトル▲
▼，▲▼は、周囲の障害物と干渉しない状態で
マニピュレータ３の先端を目標値（▲▼，▲
▼，▲▼）に到達させ得る値でなければならず、こ
れを操作者やプログラマが見出すことは困難である。こ
れらのベクトル▲▼，▲▼，▲▼，▲
▼，▲▼，▲▼を決定するために、候補探索手
段19がある。

データベース10は、マニピュレータ３の寸法・形状デ
ータ、関節の動作範囲のデータなどが記憶されているマ
ニピュレータデータベース40と、周囲の障害物や作業対
象の位置、寸法・形状に関するデータが記憶されている
環境データベース41と、移動機構２の寸法・形状に関す
るデータを記憶している移動機構データベース20と、前
記探索手段17,18,19で夫々作られた移動機構２の経路及
びマニピュレータの軌道のデータや作業目標のデータを
記憶している行動計画データベース21とから構成され
る。

マップジェネレータ９は、マニピュレータ３の軌道探
索向きの地図である軌道マップ23と、移動機構２の経路
探索向きの地図である経路マップ22と、目標候補探索向
きの地図である候補マップ24とを有する。

マンマシンインタフェス８は、TVカメラ４の映像を表
示するTVモニタ25と、TVモニタ上で作業対象や未知障害
物の位置などをオペレータが指示するためのポインティ
ングデバイス26と、詳細な位置データや指令を対話的に
入力するためのキーボード27とから構成される。

次にシステム全体の動作を説明する。操作者がキーボ
ード27からロボット１の作業対象アクセスモードの実行
を指令する。候補探索手段19は、この指令をキーボード
27を介して操作者から受けとると、行動計画データベー
ス21から次に実行すべき作業対象のデータを読み取り、
TVモニタ25に表示する。操作者は、ポインティングデバ
イス26を用いて、TVモニタ25上に表示された作業対象リ
ストから、ロボットに実行させるべき作業を１つ選ぶ。
候補探索手段19は、ポインティングデバイス26から選ば
れた作業アドレスを受けとり、該当する作業対象周辺の
候補マップ24を作るようにマップジェネレータ９に指令
する。マップジェネレータ９は、候補探索手段19の指令
に基づいて、マニピュレータデータベース40からマニピ
ュレータ３の寸法・形状、関節の動作角に関するデータ
を読み取り、環境データベース41から作業対象や障害物
の位置、寸法・形状データを読みとり、移動機構のデー
タベース20から移動機構２の寸法・形状データとＺ軸方
向の動作範囲を読みとり、マニピュレータ３のベース位
置Ｂの候補マップ24（第４図目標ベースゾーン28参照）
を作成する。候補探索手段19は、候補マップ28を用い
て、マニピュレータ３のベース位置Ｂの目標値候補▲
▼，初期値候補▲▼，▲▼，▲▼，▲
▼，を、初期値から目標値への動作量が最小となる条
件で最適化して選びだす。候補探索手段19は、選びだし
た候補を用いて、経路探索手段17の軌道探索手段18を起
動し、移動機構２の最適経路とマニピュレータ３の最適
軌道を探索し、解が求まらない場合には候補マップ24を
修正し、新たな候補を選びだし、解が求まるか、候補が
なくなるまで繰り返す。

この候補探索手段19の詳しい動作手順を第３図に従っ
て以下に説明する。

候補探索手段19は、マニピュレータ先端の目標となる
位置▲▼と、マニピュレータ手首姿勢▲▼，▲
▼を行動計画データベース21から読みとる（第３図
（ａ））。これらのベクトル値は、操作者がTVカメラ４
によってTVモニタ25上に映し出された作業対象（例え
ば、第２図の弁42をポインティングデバイス26で指示す
る方法で与えることも可能である。

次に候補探索手段19は、マニピュレータの手首から先
端までの長さl_Hをマニピュレータデータベース40から読
みとり、次式によって目標手首位置▲▼を計算する
（第３図（ｂ））。

▲▼＝▲▼−l_H▲▼ （７） 次に候補探索手段19は、マニピュレータデータベース
40からアームの寸法、各関節の動作範囲のデータを読み
とり、移動機構データベース20からＺ方向の動作範囲を
読みとり、マニピュレータの手首が目標手首位置▲
▼に到達可能なマニピュレータの目標ベース位置▲
▼を逆キネマティックス問題を解くことにより求める。
この目標ベース位置▲▼は一意的には定まらない。
マニピュレータ３の上腕、前腕の寸法をそれぞれl_U,l_F
とすると、▲▼の存在範囲V₁は次式であらわされ
る。

V₁＝V₂∩_３∩V₄ （８） ただし、V₂は中心▲▼，半径（l_U＋l_F）の球の内
部、_３は中心▲▼、半径l_Xの球の外部であり、l_X
はマニピュレータベース位置▲▼と手首位置▲
▼の距離の最小値であり、次式であらわされる。

l_X＝min（‖▲▼−▲▼‖） （９） V₄は、移動機構２のＺ方向の動作範囲で決まる▲
▼のとり得る範囲を示す領域であり、次式で表わされ
る。

V₄＝｛▲▼|l_ZL≦B_GZ≦l_ZH）｝ （10） ここに、l_ZL,l_ZHはマニピュレータベース位置の床面
からの距離の最小値と最大値である。またB_GZは▲
▼のＺ方向成分である。

領域V₁内の点を探索向きの量に変換するために、領域
V₁を複数のセルに分割し、セルの中心点で候補点を代表
する。このセル分割された領域V₁が目標ベースゾーン28
（第４図参照）であり、候補マップ24の１つである（第
３図（ｃ））。

次に候補探索手段19は、マニピュレータデータベース
40からマニピュレータの寸法・形状を読み出し、環境デ
ータベース41から障害物の位置、寸法・形状を読み出
し、目標ベースゾーン28の各セルの中心点をマニピュレ
ータの目標ベース位置とし、マニピュレータ先端の位置
・姿勢が▲▼，▲▼，▲▼のときのマニピ
ュレータと障害物が干渉するか否かをチェックし、非干
渉目標セルマップ29を作成する（第３図（ｄ））。ここ
で、非干渉目標セルマップ29は第５図（Ａ）に示すよう
に干渉目標セル33（斜線でハッチングして示したセル）
と非干渉目標セル32とを区別したマップである。

次に候補探索手段19は、第５図（Ｂ）のように非干渉
目標セル32を初期セル候補34に、また干渉目標セル33を
非初期候補セル35に置きかえた初期セル候補マップ30を
作成する（第３図（ｅ））。

次に候補探索手段19は、初期セル候補34の各中心点を
マニピュレータのベース位置の初期値として、マニピュ
レータ先端の初期位置・姿勢▲▼，▲▼，▲
▼としたときのマニピュレータ３と障害物との干渉を
チェックし、第５図（ｃ）の如く、マニピュレータと障
害物が干渉しない非干渉初期候補セル36と、干渉する干
渉初期候補セル37とを区別するように初期セル候補マッ
プ30を修正した非干渉初期セルマップ31を作成する（第
３図（ｆ））。

次に、候補探索手段19は、非干渉目標セルマップ29の
中からマニピュレータのベース位置の目標セルC_BGを、
また非干渉初期セルマップ31の中からマニュピレータベ
ース位置の初期セルC_BIをそれぞれ一つ選ぶ。これらの
セルは、マニピュレータがその初期値から目標値へ動作
する量Δ（次式）が最小となるように、選ぶ（第３図
（ｇ））。

ここに、k₀〜k₃は重み係数、▲▼，▲▼
は夫々セルC_BG,C_BIの中心点の位置ベクトル、▲
▼，▲▼は各々マニピュレータ手首の目標ベクトル
と初期ベクトル、θ_ｉ（▲▼）は、ベース位置が▲
▼、手首位置が▲▼のときのマニピュレータ
の第ｉ関節角（ｉ＝１〜３）、θ_ｉ（▲▼）は、同
様に▲▼，▲▼を実現するマニピュレータの
第ｉ関節角である。

次に候補探索手段19は、選んだベース位置の初期ベク
トル▲▼から、移動機構の目標ベクトル▲▼
を次式で求める。

▲▼＝▲▼−l_Z・▲▼ （12） ここに、l_Zはマニピュレータベース位置の床面からの
高さ、▲▼はＺ軸（床面に垂直な軸）の単位ベクト
ルである。

さらに、前もって与えられている▲▼を初期値、
上記▲▼を目標値として経路探索手段17を起動し、
▲▼から▲▼までの移動機構２の最適経路の探
索を実行させる（第３図（ｈ））。すなわち経路探索手
段17は、環境データベース41から障害物の位置、寸法・
形状データを読みとり、移動機構データベース20か移動
機構２の寸法・形状データを読みとり、移動機構２の障
害物回避経路を探索する。この探索方法としては、従来
から提案されている侵入禁止域による方法やポテンシャ
ル法を用いればよい。

次に候補探索手段19は、経路探索手段17の探索結果か
ら、与えた初期値▲▼から目標値▲▼に至る解
が存在するか否かをチェックする（第３図（ｉ））。解
が存在しない場合、第３図（ｌ）に分岐する。解が存在
するとき、第３図（ｊ）の処理を実行する。この処理
は、初期セルの中心点を表わすベクトル▲▼をマ
ニピュレータベース位置の初期値、▲▼を目標
値、▲▼をマニピュレータ手首位置の初期値、▲
▼を目標値として、軌道探索手段18を起動し、該初期
値から該目標値に到るマニピュレータの最適軌道を探索
させる。軌道探索手段18は、マニピュレータの寸法・形
状データをマニピュレータデータベース40から読み出
し、障害物の位置、寸法・形状データを環境データベー
ス41から読み出し、該最適軌道を探索する。この探索方
法も従来の手法を用いればよいので、詳述しない。

次に、候補探索手段19は、軌道探索手段18の探索結果
に基づいて、解の存在をチェックする（第３図
（ｋ））。もし解が存在すれば、得られた移動機構最適
経路、マニピュレータ最適軌道を行動計画データベース
に記憶して、処理（ｐ）を実行する。解が存在しないと
き、処理（ｌ）を実行する。

処理（ｌ）では次のような手続きが実行される。候補
探索手段19は、非干渉初期セルマップ31の中で、解の存
在しなかった非干渉初期セル36を探索済セル38として非
干渉初期セルマップ31を修正する（第３図（ｌ））。

次に、候補探索手段19は、非干渉初期セルマップ31内
に非干渉初期セル36がまだ存在するか否かをチェック
し、存在する場合は処理（ｇ）に移り、存在しない場合
は処理（ｎ）に移る（第３図（ｍ））。

処理（ｎ）では、候補探索手段19は、初期セル候補マ
ップ30を修正し、新たな初期セル候補を第６図に示す手
順で作成する。初期セル候補マップ30内の初期セル候補
34を探索済セル38に変え、非初期目標セル35の中で、非
干渉初期セルマップ31で干渉セルと判定されたものを干
渉セル37に変える（第６図（ｉ））。残りの非初期目標
セル39について、探索済セル38からの最短距離を調べ、
各セルについて距離のラベルをつける（第６図（i
i））。これらのセル39の内、距離ラベルの最小のもの
を新たな初期セル候補34とし、それ以外の距離ラベルの
ついたセルを非初期候補セル35として（第６図（ii
i））、初期セル候補マップ30を修正する（第３図
（ｎ））。

次に、候補探索手段19は、初期セル候補セルマップ30
内に初期セル候補34が存在するか否かをチェックし、存
在する場合は処理（ｆ）に分岐する。一方、存在しない
場合は、異常終了となり、処理ｑを実行する（第３図
（ｏ））。

処理（ｑ）では、候補探索手段19は、TVモニタ25に探
索失敗の旨のメッセージを出力して、探索の再試行のた
めの条件変更要求と、探索の失敗結果の例を最も作業対
象に近接した順に表示する準備をし、待機する。操作者
は、探索の失敗例をみて、探索条件を変更する。例え
ば、環境データをより精密に入力するとか、セル分割数
を増加させるとかの処理をキーボード27から入力し、候
補探索手段19に第３図処理（ｃ）から再実行させる。

処理（ｐ）では、候補探索手段19が、経路探索手段17
をして移動機構２の経路データを移動制御装置16に与え
しめ、移動機構２を経路に沿って移動させる。目標位置
に移動機構２が到達後、候補探索手段19は軌道探索手段
18をしてマニピュレータ３の軌道データをマニピュレー
タ制御装置14に与えしめ、マニピュレータを軌道に沿っ
て動作させる。もし▲▼と▲▼のＺ成分が
異なるときは、経路探索手段17をして移動機構の経路デ
ータを移動制御装置16に与えしめて、移動機構を経路に
沿って移動させる。

目標へのマニピュレータの移動が完了すると、候補探
索手段19は次の行動計画を行動計画データベースから読
み出し、その時点で最も高いプライオリティをもつ行動
予定が１つのときは、自律的に次の行動計画の実行に移
り、その旨をTVモニタ25上に表示する。その時点で最も
プライオリティの高い行動予定が２つ以上あるときは、
その旨をTVモニタ25上に表示し、操作者の指示を受け、
これまで述べた動作を繰り返す。

以上詳述したように本実施例によれば、移動機構とマ
ニピュレータの協調した自律動作が可能になる。

［発明の効果］ 本発明によれば、その要旨とする構成に基づいて下記
する（１）及び（２）の効果がある。

（１）候補となるマニピュレータベースの初期位置を最
初に探索して、探索範囲を３次元に限定し、解の見つか
る可能性の高いものから探索していくので、効率よく解
が見つかる。

（２）更に、移動機構経路を２次元、マニピュレータ軌
道を６次元で分離して探索するので、探索空間が狭くな
り、探索時間が短くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の制御システム部の詳細図、第２図は本
発明の一実施例の全体構成図、第３図は本発明の一実施
例の主要な動作を示すフローチャート、第４図はセルマ
ップの幾何学的関係を説明する図、第５図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）、第６図（ｉ），（ii），（iii）はセ
ルマップの各セルの内容を説明する図である。 ２……移動機構、３……マニピュレータ ６……制御装置、９……マップジェネレータ 10……データベース、17……経路探索手段 18……軌道探索手段、19……候補探索手段 25……TVモニタ 26……ポインティングデバイス 27……キーボード 29……非干渉目標セルマップ 30……初期セル候補マップ 31……非干渉初期セルマップ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも６関節をもつマニピュレータと
   それを搭載した少なくとも２次元移動経路上を動作する
   移動機構とからなるロボットの自律近接制御装置であっ
   て、オペレータの指示を受けて後述するマップジェネレ
   ータが生成するマップを読み取りこれに基づいて移動機
   構の目標値候補およびマニピュレータの初期値候補を探
   索する候補探索手段と、候補探索手段からの候補探索終
   了通知を受けて候補探索手段で求めた移動機構の目標値
   を読み取り移動機構の初期値からその目標値までの移動
   機構の最適経路を探索する経路探索手段と、候補探索手
   段からの候補探索終了通知を受けて候補探索手段で求め
   たマニピュレータの初期値を読み取りマニピュレータの
   初期値からその目標値までのマニピュレータの最適軌道
   を探索する軌道探索手段と、マニピュレータ、移動機
   構、障害物および作業対象の位置、形状などの作業環境
   情報を記憶しているデータベースと、データベース中の
   データを読み出して前記探索向きのマップを作るマップ
   ジェネレータと、前記探索手段による探索の結果最終的
   に得られた移動機構の最適経路およびマニピュレータの
   最適軌道を受け取り夫々に夫々従って移動機構およびマ
   ニピュレータを駆動する駆動制御手段と、を備えてなる
   ことを特徴とするロボットの自律近接制御装置。
2. 【請求項２】候補探索手段はマニピュレータ位置・姿勢
   の初期値から目標値に至らしめるマニピュレータの動作
   量が最少となる条件で前記移動機構の目標値を決定する
   ことを特徴とする請求項１記載のロボットの自律近接制
   御装置。
3. 【請求項３】候補探索手段の出力を前記経路探索手段お
   よび軌道探索手段の入力として両手段を起動し、その結
   果に基づいて、前記候補探索手段の出力を修正すること
   を特徴とする請求項１又は２記載のロボットの自律近接
   制御装置。
4. 【請求項４】候補探索手段は、マニピュレータ先端の位
   置・姿勢の目標値を実現可能なマニピュレータ根元（ベ
   ース）の目標値の領域を複数の小領域に分けたときのこ
   の小領域の代表点をマニピュレータ根元の初期値の第一
   候補とすることを特徴とする請求項1,2または３記載の
   ロボットの自律近接制御装置。
5. 【請求項５】マニピュレータ根元の初期値の次善の候補
   として、既に決定済の初期値候補の最隣接小領域を選ぶ
   ことを特徴とする請求項４記載のロボットの自律近接制
   御装置。