JP2740277B2 - 多関節ロボット - Google Patents
多関節ロボットInfo
- Publication number
- JP2740277B2 JP2740277B2 JP1187805A JP18780589A JP2740277B2 JP 2740277 B2 JP2740277 B2 JP 2740277B2 JP 1187805 A JP1187805 A JP 1187805A JP 18780589 A JP18780589 A JP 18780589A JP 2740277 B2 JP2740277 B2 JP 2740277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- point
- posture
- interference
- path
- points
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 イ） 産業上の利用分野 本発明は多関節ロボット動作時の障害物回避経路を決
定する機能を有した多関節型ロボットに関する。
定する機能を有した多関節型ロボットに関する。
ロ） 従来の技術 従来の多関節ロボットにおいて、障害物の回避経路を
決定するものがある。こうした多関節ロボットにおい
て、ロボットアームがどの障害物とも干渉しないで移動
できる自由空間を全て求めてからその空間内でロボット
を移動させるといった自由空間法を用いるものがある
が、これは莫大な計算量が必要であり、実用上困難があ
る。またこの方法では実際に与えられた始点と終点やそ
れらの間の空間に障害物が無い場合でも、自由空間を求
めるための莫大な計算処理がなされる。
決定するものがある。こうした多関節ロボットにおい
て、ロボットアームがどの障害物とも干渉しないで移動
できる自由空間を全て求めてからその空間内でロボット
を移動させるといった自由空間法を用いるものがある
が、これは莫大な計算量が必要であり、実用上困難があ
る。またこの方法では実際に与えられた始点と終点やそ
れらの間の空間に障害物が無い場合でも、自由空間を求
めるための莫大な計算処理がなされる。
ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は、この点に鑑みて為されたものであって、少
い計算処理で効率的にロボットの障害物回避経路を探索
しようとするものである。
い計算処理で効率的にロボットの障害物回避経路を探索
しようとするものである。
ニ） 課題を解決するための手段 本発明では、制御部には、与えられたスタート地点と
ゴール地点を関節角空間内で結び設定された経路を、多
数の姿勢点によって分割する分割手段と、これ等の姿勢
点においてアームが障害物と干渉するかどうかを判別す
る干渉判別手段と、この判別手段で干渉が生じていると
判別された姿勢点を干渉点として登録する手段と、干渉
点とされた姿勢点をアームと障害物の干渉領域が少なく
なる方向へずらせる移動手段と、上記関節角空間内でス
タート地点及びゴール地点を固定して隣接する姿勢点間
に距離が大きくなるほど大きな引力を加えるとともに、
干渉点と各姿勢点との間に距離に反して増加する斥力を
加えたときのつりあい状態を求め、そのときの、姿勢点
で表わされる経路を新たな経路とする経路補正手段と、
を有している。
ゴール地点を関節角空間内で結び設定された経路を、多
数の姿勢点によって分割する分割手段と、これ等の姿勢
点においてアームが障害物と干渉するかどうかを判別す
る干渉判別手段と、この判別手段で干渉が生じていると
判別された姿勢点を干渉点として登録する手段と、干渉
点とされた姿勢点をアームと障害物の干渉領域が少なく
なる方向へずらせる移動手段と、上記関節角空間内でス
タート地点及びゴール地点を固定して隣接する姿勢点間
に距離が大きくなるほど大きな引力を加えるとともに、
干渉点と各姿勢点との間に距離に反して増加する斥力を
加えたときのつりあい状態を求め、そのときの、姿勢点
で表わされる経路を新たな経路とする経路補正手段と、
を有している。
ホ） 作用 各姿勢点が干渉点と斥力が働くような補正が行なわれ
るので障害物との干渉を素速く除去される。
るので障害物との干渉を素速く除去される。
ヘ） 実施例 第２図は本発明多関節ロボットの１例を示し、Link0
は基台部、Link1〜Link6はアームであり夫々図示しない
アクチュエータ（モータ）により関節θ１〜θ６を軸と
して回転する。また、図中、制御部Ｃは、アクチュエー
タの動作制御の他に、作業者からの障害物情報を記憶す
る記憶手段（Ｍ）が設けられていて、障害物回避経路の
探索を行う。
は基台部、Link1〜Link6はアームであり夫々図示しない
アクチュエータ（モータ）により関節θ１〜θ６を軸と
して回転する。また、図中、制御部Ｃは、アクチュエー
タの動作制御の他に、作業者からの障害物情報を記憶す
る記憶手段（Ｍ）が設けられていて、障害物回避経路の
探索を行う。
第１図は本発明における経路探索処理を説明する流れ
図であり、第２図のロボットを一般化したｎ自由度のも
のについて示している。また各アクチュエータの回転位
置を軸としたｎ次元空間をそのロボットの関節各空間と
呼び、２自由度のロボットの作業空間と関節角空間を、
第３図と第４図に示す。
図であり、第２図のロボットを一般化したｎ自由度のも
のについて示している。また各アクチュエータの回転位
置を軸としたｎ次元空間をそのロボットの関節各空間と
呼び、２自由度のロボットの作業空間と関節角空間を、
第３図と第４図に示す。
最初ロボットは開始姿勢にあり、目標姿勢と障害物情
報が与えられたならば、まず関節角空間内で開始姿勢点
（スタート地点）と目標姿勢点（ゴール地点）を結ぶ直
線を求める。次に直線を十分に多いＫ個の点（以下この
Ｋ個の点を姿勢点と呼ぶ）で代表させ、以後関節角空間
内で経路を扱うときは、姿勢点でのみ扱い、経路は、姿
勢点列を連結したものとして追補的に定義させる。第５
図は２自由度のロボットにおける姿勢点の設定例であ
る。次に各姿勢点Pl〜Pkの値をロボットの関節がとった
場合に、障害物との干渉が生じるかどうかをPlから順に
チェックする。もし各点Pl〜Pkにおいて干渉が生じない
ならばその時のPl〜Pkと開始姿勢点Ｓ、目標姿勢点Ｇを
連結したものを障害物回避経路として、探索を終了す
る。
報が与えられたならば、まず関節角空間内で開始姿勢点
（スタート地点）と目標姿勢点（ゴール地点）を結ぶ直
線を求める。次に直線を十分に多いＫ個の点（以下この
Ｋ個の点を姿勢点と呼ぶ）で代表させ、以後関節角空間
内で経路を扱うときは、姿勢点でのみ扱い、経路は、姿
勢点列を連結したものとして追補的に定義させる。第５
図は２自由度のロボットにおける姿勢点の設定例であ
る。次に各姿勢点Pl〜Pkの値をロボットの関節がとった
場合に、障害物との干渉が生じるかどうかをPlから順に
チェックする。もし各点Pl〜Pkにおいて干渉が生じない
ならばその時のPl〜Pkと開始姿勢点Ｓ、目標姿勢点Ｇを
連結したものを障害物回避経路として、探索を終了す
る。
一方、姿勢点Pl〜Pkのうちのどれかで干渉が起こると
判断された場合は経路の変形を開始する。すなわち、ま
ずその姿勢点Pi（１≦ｉ≦ｋ）の位置データを干渉点と
して（追加）登録する。そして、干渉のある姿勢点の位
置を、ロボットアームと障害物の干渉領域が少なくなる
方へ微小量だけずらす。その後各姿勢点に全干渉点から
の距離に反して増加する反発力（斥力）と、両隣りの姿
勢点との距離が大きくなるほど大きな引力が加わるバネ
に似た力とがかかった場合のつり合いの位置を求め、全
姿勢点をその位置へ移動させる。このようにして変形さ
れた経路において、再び姿勢点Pl〜Pkで干渉チェックを
行い、全姿勢点Pl〜Pkで干渉がなければ、その時のPl〜
Pkと開始姿勢点Ｓ、目標姿勢点Ｇを連結したものを障害
物回避経路として、探索を終了する。もし、姿勢点Pl〜
Pkのうちのどれかで干渉が起こるならば、また経路の変
形及び、各姿勢点Pl〜Pkの干渉チェックという作業を繰
り返す。次いで経路の変形について補足説明する。“干
渉のある姿勢点の位置を、ロボットアームと障害物の干
渉領域が少なくなる方へずらす”とは、干渉の様子をチ
ェックした時のリンクと障害物の干渉領域の面積が最大
である平面（第６図C1C2C3C4参照）の法線方向で障害物
の外側向きにアームがずれるように姿勢点を微小量移動
させることである。作業空間内で望まれるアームの移動
を得るための関節角空間内での変化のさせ方は一般に逆
ヤコビ行列を用いて求めることができる。“各姿勢点に
全干渉点からの反発力と、両隣りの姿勢点からのバネに
似た力とをかける”とは、まず各姿勢点Pl〜Pkに全ての
干渉点からその距離の２乗に反比例した反発力を作用さ
せる。２乗に反比例させることで、姿勢点と干渉点との
間の距離が十分大きい時は殆どその影響がなく、また距
離が小さい時は非常に大きな反発力が働くようになって
いる。そして、各姿勢点には両隣りからバネに似た力を
作用させる。つまり、経路変形前の平均姿勢点間距離を
自然長として、両隣りの姿勢点との距離がそれより伸び
たり縮んだりした場合、その伸びに比例したところの引
力か斥力を両隣りの姿勢点から受ける。即ち姿勢点間の
距離が大きくなるほど大きな引力が加わるようにする。
このような力を作用させた場合のつり合いの位置を求め
て、その時の姿勢点列を結んだ経路を変形後の経路とす
る（第７、８図参照）。なお、姿勢点が両隣りからの作
用力を受ける際に開始姿勢点と目標姿勢点はその位置を
移動しない姿勢点P0とPk+1として影響する。
判断された場合は経路の変形を開始する。すなわち、ま
ずその姿勢点Pi（１≦ｉ≦ｋ）の位置データを干渉点と
して（追加）登録する。そして、干渉のある姿勢点の位
置を、ロボットアームと障害物の干渉領域が少なくなる
方へ微小量だけずらす。その後各姿勢点に全干渉点から
の距離に反して増加する反発力（斥力）と、両隣りの姿
勢点との距離が大きくなるほど大きな引力が加わるバネ
に似た力とがかかった場合のつり合いの位置を求め、全
姿勢点をその位置へ移動させる。このようにして変形さ
れた経路において、再び姿勢点Pl〜Pkで干渉チェックを
行い、全姿勢点Pl〜Pkで干渉がなければ、その時のPl〜
Pkと開始姿勢点Ｓ、目標姿勢点Ｇを連結したものを障害
物回避経路として、探索を終了する。もし、姿勢点Pl〜
Pkのうちのどれかで干渉が起こるならば、また経路の変
形及び、各姿勢点Pl〜Pkの干渉チェックという作業を繰
り返す。次いで経路の変形について補足説明する。“干
渉のある姿勢点の位置を、ロボットアームと障害物の干
渉領域が少なくなる方へずらす”とは、干渉の様子をチ
ェックした時のリンクと障害物の干渉領域の面積が最大
である平面（第６図C1C2C3C4参照）の法線方向で障害物
の外側向きにアームがずれるように姿勢点を微小量移動
させることである。作業空間内で望まれるアームの移動
を得るための関節角空間内での変化のさせ方は一般に逆
ヤコビ行列を用いて求めることができる。“各姿勢点に
全干渉点からの反発力と、両隣りの姿勢点からのバネに
似た力とをかける”とは、まず各姿勢点Pl〜Pkに全ての
干渉点からその距離の２乗に反比例した反発力を作用さ
せる。２乗に反比例させることで、姿勢点と干渉点との
間の距離が十分大きい時は殆どその影響がなく、また距
離が小さい時は非常に大きな反発力が働くようになって
いる。そして、各姿勢点には両隣りからバネに似た力を
作用させる。つまり、経路変形前の平均姿勢点間距離を
自然長として、両隣りの姿勢点との距離がそれより伸び
たり縮んだりした場合、その伸びに比例したところの引
力か斥力を両隣りの姿勢点から受ける。即ち姿勢点間の
距離が大きくなるほど大きな引力が加わるようにする。
このような力を作用させた場合のつり合いの位置を求め
て、その時の姿勢点列を結んだ経路を変形後の経路とす
る（第７、８図参照）。なお、姿勢点が両隣りからの作
用力を受ける際に開始姿勢点と目標姿勢点はその位置を
移動しない姿勢点P0とPk+1として影響する。
ト） 発明の効果 以上述べた如く、本発明多関節型ロボットは、関節角
空間に１つの経路を仮に設定し、その経路が障害物との
干渉点を含んでいた場合にのみ経路上の点が干渉点から
斥力を受けるよう経路を補正させていき障害物回避経路
の探索を行っているので、経路補正が効率的に行なわ
れ、障害部回避経路が短時間で決定される。
空間に１つの経路を仮に設定し、その経路が障害物との
干渉点を含んでいた場合にのみ経路上の点が干渉点から
斥力を受けるよう経路を補正させていき障害物回避経路
の探索を行っているので、経路補正が効率的に行なわ
れ、障害部回避経路が短時間で決定される。
第１図は本発明多関節型ロボットの経路決定動作を示す
流れ図、第２図は本発明多関節型ロボットの概略模式
図、第３図、第６図は多関節型ロボットの作業空間の状
態説明図、第４図、第５図、第７図、第８図は多関節型
ロボットの関節角空間の状態説明図である。 Link1〜Link6……アーム、Ｃ……制御部、Ｍ……記憶手
段。
流れ図、第２図は本発明多関節型ロボットの概略模式
図、第３図、第６図は多関節型ロボットの作業空間の状
態説明図、第４図、第５図、第７図、第８図は多関節型
ロボットの関節角空間の状態説明図である。 Link1〜Link6……アーム、Ｃ……制御部、Ｍ……記憶手
段。
Claims (1)
- 【請求項１】複数のアームと、これ等のアームを接続す
る関節部と、これ等のアームの姿勢を制御するための制
御部と、から成る多関節型ロボットにおいて、この制御
部には、与えられたスタート地点とゴール地点を関節角
空間内で結び設定された経路を、多数の姿勢点によって
分割する分割手段と、これ等の姿勢点においてアームが
障害物と干渉するかどうかを判別する干渉判別手段と、
この判別手段で干渉が生じていると判別された姿勢点を
干渉点として登録する手段と、干渉点とされた姿勢点を
アーム障害物の干渉領域が少なくなる方向へずらせる移
動手段と、上記関節角空間内でスタート地点及びゴール
地点を固定して隣接する姿勢点間に距離が大きくなるほ
ど大きな引力を加えるとともに、干渉点と各姿勢点との
間に距離に反して増加する斥力を加えたときのつりあい
状態を求め、そのときの、姿勢点で表わされる経路を新
たな経路とする経路補正手段と、を有して成る多関節型
ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187805A JP2740277B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 多関節ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187805A JP2740277B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 多関節ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0355182A JPH0355182A (ja) | 1991-03-08 |
| JP2740277B2 true JP2740277B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=16212551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1187805A Expired - Lifetime JP2740277B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 多関節ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740277B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010052093A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Kobe Steel Ltd | ロボットの干渉回避方法及びロボットシステム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08277898A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Takeshi Yanagisawa | ロボット装置 |
| WO2008029448A1 (fr) * | 2006-09-05 | 2008-03-13 | Hirata Corporation | Dispositif d'entraînement orthogonal |
| CN109732594B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-04-23 | 深圳市越疆科技有限公司 | 一种机器人控制方法、系统及机器人 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6052279A (ja) * | 1983-09-01 | 1985-03-25 | 株式会社東芝 | 多関節ロボット装置 |
| JPS61199111A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 障害物回避制御装置 |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1187805A patent/JP2740277B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010052093A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Kobe Steel Ltd | ロボットの干渉回避方法及びロボットシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0355182A (ja) | 1991-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR890005032B1 (ko) | 공업용 로보트의 동작교시방법 및 장치 | |
| JP3527739B2 (ja) | 軌跡プランニング方法 | |
| JP3207728B2 (ja) | 冗長マニピュレータの制御方法 | |
| US6845295B2 (en) | Method of controlling a robot through a singularity | |
| US8509951B2 (en) | Controlling the trajectory of an effector | |
| JP3643867B2 (ja) | マニピュレータの制御方法 | |
| CN109940615B (zh) | 一种面向双臂机械手同步重复运动规划的终态网络优化方法 | |
| JP2566665B2 (ja) | 慣性系におけるロボットの制御装置 | |
| JP2740277B2 (ja) | 多関節ロボット | |
| CN109773780A (zh) | 机械臂的过渡路径的位姿同步方法及装置 | |
| JPH0720941A (ja) | 作業座標上で柔らかさを指定可能な柔軟なサーボ制御方法 | |
| JPH04111006A (ja) | ロボットの経路補間方法 | |
| JP3331674B2 (ja) | ７軸多関節ロボットマニピュレータの肘回転方法 | |
| JPH05228860A (ja) | ロボットマニピュレータの制御方法 | |
| JP2676721B2 (ja) | 多関節型ロボットの制御装置 | |
| JPH0981227A (ja) | 産業用ロボットの動作プログラム作成方法 | |
| KR102332131B1 (ko) | 최소 영공간 작업의 매개변수화 방법 | |
| JPH05177563A (ja) | マスタスレーブマニピュレータの制御方法 | |
| JP2594546B2 (ja) | ロボツトの仮想内部モデルに基づく制御方法 | |
| JP3402378B2 (ja) | ７軸マニピュレータの制御方法 | |
| JP3444313B2 (ja) | 工業用ロボットの制御装置 | |
| Merchan-Cruz et al. | GA based trajectory planner for robot manipulators sharing common workspace | |
| JP3572380B2 (ja) | オフラインティーチング方法 | |
| CN113084797B (zh) | 一种基于任务分解的双臂冗余机械臂动态协同控制方法 | |
| JPH10329066A (ja) | 冗長マニピュレータの特異姿勢検知方法および特異姿勢回避方法 |